WO2017119703A1 - 입자 센싱 장치 - Google Patents

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WO2017119703A1
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light
light receiving
sensing device
disposed
particle sensing
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PCT/KR2017/000072
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이호민
성동묵
전은정
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엘지이노텍(주)
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • Embodiments relate to a particle sensing device.
  • FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a general dust sensor 100.
  • the dust sensor 100 illustrated in FIG. 1 may include a light source 110, a lens 120, a mirror 122, a light receiving unit 130, and a light blocking unit 140.
  • the general dust sensor 100 In the case of the general dust sensor 100 illustrated in FIG. 1, light emitted from the light source 110 passes through the lens 120 and is scattered by the dust 121. Thereafter, the scattered light is incident to the light receiving unit 130. As such, the general dust sensor 100 checks various information such as the size, concentration, and quantity of the dust 121 included in the air by using light.
  • the light receiving unit 130 In the general dust sensor 100, the light receiving unit 130 is disposed only on one side of a space where light is scattered. In detail, the light receiving unit 130 is positioned in a 90 ° region with respect to the center point of the space where the dust 121 is sensed.
  • the light scattering unit 130 is scattered from the dust 121 and incident to the light receiving unit 130.
  • the intensity of the scattered light is not large enough.
  • the general dust sensor 100 may not accurately receive the scattered light and may not accurately acquire information on the dust 121 due to the low sensing sensitivity.
  • the area of the light receiving unit 130 is very small, a separate circuit design cost for amplifying the scattered light may increase when the amount of scattered light is weak.
  • the size of the dust sensor 100 may be increased due to increasing the volume of the light receiving unit 130 in order to increase the sensing sensitivity.
  • the embodiment provides a particle sensing device capable of accurately obtaining particle information, having a small volume, and reducing a manufacturing cost, because of excellent sensing sensitivity.
  • the light emitting unit for emitting light to the scattering space; And a light receiving unit which is emitted from the light emitting unit and disposed in a maximum scattering angle region having the maximum intensity of scattered light scattered by the particles in the scattering space, and which enters the scattered light to generate a photocurrent signal.
  • the light emitting unit may include a light source unit; And a light collecting unit disposed on an optical axis of the light source unit to concentrate the light emitted from the light source unit.
  • the maximum scattering angle region may be 10 ° to 60 °, for example, 15 ° to 45 °, preferably 20 ° to 30 °, more preferably 20 ° to 60 °, based on the optical axis of the light emitting part.
  • the optical axis of the light emitting unit is -10 ° to -60 °, for example, -15 ° to -45 ° preferably -20 ° to -30 ° more preferably -20 ° to -60 ° scattering angle range. It may include a second scattering region of.
  • the light receiving part may be an opening which is emitted from the light emitting part and transmits light passing through the scattering space; A first light receiving region disposed in the first scattering region of the maximum scattering angle region around the opening; And a second light receiving region disposed in the second scattering region of the maximum scattering angle region around the opening.
  • the first and second light receiving regions may be disposed above and below the opening, respectively, in a direction crossing the optical axis.
  • first and second light receiving regions may be integral.
  • the width of the opening may be greater than the width of the first and second light receiving regions in a direction crossing the optical axis.
  • the first and second light receiving regions may be separated from each other in a direction crossing the optical axis.
  • the light receiving unit may have a concave cross-sectional shape having a constant curvature.
  • the particle sensing device may further include a substrate on which the light receiving unit is disposed.
  • the light receiving unit may include an organic thin film photodiode.
  • the organic thin film photodiode may include a first electrode disposed on the substrate; An activation layer disposed on the first electrode; And a second electrode including at least one of a first or second sub-electrode, wherein the first sub-electrode is disposed on the substrate, and the second sub-electrode is disposed on the activation layer and the first sub-electrode It can be connected with.
  • the organic thin film photodiode may include a buffer layer disposed between the first electrode and the activation layer; And a protective layer disposed on the second sub-electrode.
  • the particle sensing device may include a controller configured to analyze information about the particle by using the photocurrent signal generated by the light receiver; And a wire for transmitting the photocurrent signal generated by the light receiver to the controller.
  • the particle sensing device may further include a printed circuit board on which the control unit is disposed.
  • the light receiving portion and the wiring are disposed on the substrate, the substrate includes a flexible substrate, and the first and second light receiving regions are disposed around the opening on the flexible substrate to define the opening.
  • the substrate includes a flexible substrate
  • the first and second light receiving regions are disposed around the opening on the flexible substrate to define the opening. Can be.
  • a portion of the flexible substrate corresponding to the opening may have a light transmissive characteristic.
  • a portion corresponding to the opening portion of the flexible substrate may have a through hole shape.
  • the particle sensing device may further include a light trap unit to trap light passing through the through hole corresponding to the opening of the light receiving unit.
  • the particle sensing device may further include a housing accommodating the light emitting part and the light receiving part and forming the scattering space.
  • the particle sensing device increases the sensing sensitivity of the particles by arranging the light receiver in the maximum scattering angle region where the intensity of the scattered light is maximum, and receives the first and second light receivers symmetrically above and below the light axis of the light emitting unit. Since the area is arranged, the sensing sensitivity for detecting the scattered light can be further increased, and the weakly scattered light is received so that a separate circuit for amplifying the signal is unnecessary or simplified, thereby reducing the circuit design cost for amplifying the signal.
  • the electronic device including the particle sensing device may be made thin and light in weight.
  • the organic thin film photodiode formed on the transparent substrate is used as the light receiving portion, it is possible to design the light receiving portion without restriction of area and shape, and compared with the conventional to mount the photodiode module on the silicon wafer. In this case, since it can be made at a time through a printing process, a manufacturing time and a process can be shortened, and a separate light collecting unit for condensing scattered light on the light receiving unit side is not required, so that manufacturing cost can be further reduced and further downsized.
  • FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a general dust sensor.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a particle sensing device according to an embodiment.
  • 3A to 3C are diagrams for describing the maximum scattering angle region.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the light receiver illustrated in FIG. 2.
  • FIG. 5 is a left side view for describing an exemplary embodiment of the light receiver illustrated in FIG. 2.
  • FIG. 6 is a left side view illustrating another example of the light receiver illustrated in FIG. 2.
  • FIG. 7 is a sectional view schematically showing a particle sensing device according to another embodiment.
  • FIG 8 and 9 show schematic perspective views of an organic thin film photodiode according to an embodiment.
  • FIG. 10 is a sectional view of a particle sensing device according to another embodiment.
  • an expression such as 'first' and 'second' is used only for distinguishing a plurality of configurations, and does not limit the order or other features between the configurations.
  • each layer, region, pattern, or structure is “on” or “under” the substrate, each layer, region, pad, or pattern.
  • the substrate to be formed in includes all formed directly or through another layer. Criteria for the top / bottom or bottom / bottom of each layer are described with reference to the drawings.
  • the particle sensing apparatuses 200A, 200B, and 200C according to the embodiment will be described with reference to the accompanying drawings.
  • the particle sensing apparatuses 200A, 200B, and 200C will be described using the Cartesian coordinate system (x-axis, y-axis, z-axis), but it can be explained by other coordinate systems.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the particle sensing device 200A according to an embodiment.
  • the particle sensing device 200A illustrated in FIG. 2 includes a housing 201, a light emitting unit 210, a light trap unit 220, a light receiving unit 230, a printed circuit board 251, and a controller (not shown). It may include.
  • the light emitter 210 emits light (or generates an optical signal) to emit (or irradiate) the scattering space 202.
  • the housing 201 serves to receive the light emitting unit 210 and the light receiving unit 230, and corresponds to an optical chamber.
  • the scattering space 202 may be formed by the housing 201.
  • the scattering space 202 may be defined as a space in which light is scattered by the particles 221.
  • the particles 221 may be dust or smoke suspended in the air, and the embodiment is not limited to the specific form of the particles 221.
  • the light emitting unit 210 may include a light source unit 212 and a light collecting unit 214.
  • the light source unit 212 may basically radiate light in all directions.
  • the light source unit 212 may irradiate light in a light path formed in a direction (for example, the y-axis direction) toward the light collecting unit 214.
  • the light irradiated from the light emitting unit 210 to the scattering space 202 may be scattered by the particles 221 introduced into the particle sensing device 200A.
  • the light source unit 212 may include at least one of a light emitting diode (LED), an organic light emitting diode (OLED), an infrared emitting diode (Infrared Emitting Diode), or a laser diode. It is not limited.
  • the light source unit 212 may receive power from an electronic device (not shown) that may be included or included in the particle sensing device 200A, and may emit the supplied energy as light having a specific wavelength.
  • the light source unit 212 may use various materials to change the wavelength of light to be irradiated as necessary.
  • the light collecting unit 214 is disposed on a light path through which light emitted from the light source unit 212 travels, and serves to concentrate the light emitted by the light source unit 212. That is, the light collecting unit 214 may be disposed on the optical axis 211 of the light emitting unit 210 (or the light source unit 212).
  • the light collecting unit 214 may be implemented in various forms to concentrate the light emitted from the light source unit 212.
  • the light collecting unit 214 may include at least one of a convex lens, a semi-convex lens, a concave lens, or a concave mirror, but the embodiment is not limited thereto.
  • various light collecting devices that may be generally used may be applied to implement the light collecting unit 214.
  • the light receiving unit 230 is the light emitted from the light source unit 212 is concentrated by the light collecting unit 214 and irradiated to the scattering space 202, and then scattered by the particles 221 to enter the scattered light whose path of light is changed (Or receive). In this case, the light receiving unit 230 may generate a photocurrent signal using the incident scattered light.
  • the light receiving unit 230 may be formed on the optical axis 211 to more accurately receive scattered light, and more preferably, the opening 233 of the light receiving unit 230 may be formed on the optical axis 211 to collect at the light collecting unit 214. Non-scattered light can be transmitted among the collected light to more accurately receive scattered light.
  • the light receiver 230 may be disposed in the 'maximum scattering angle region'.
  • the 'maximum scattering angle region' means that the light emitted from the light emitting unit 210 is scattered by the particles 221 in the scattering space 202 (hereinafter referred to as 'scattered light') to have a maximum intensity. It can mean an area.
  • 3A to 3C are diagrams for describing the maximum scattering angle region.
  • 3A shows the angle ⁇ of the scattered light in which light emitted from the light source (part) 212 is scattered by the particles 221 on the optical axis 211.
  • 3B is a graph showing the intensity of light for each scattering angle ⁇ , where the horizontal axis corresponds to a scattering parameter and the vertical axis corresponds to relative scattering.
  • 3C is a graph showing variation of the optical current signal according to the scattering angle ⁇ , where the horizontal axis corresponds to the scattering angle ⁇ , and the vertical axis corresponds to the optical current signal.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the light receiver 230 illustrated in FIG. 2.
  • the scattering angle ⁇ is a vertex at which the light concentrated by the light collecting part 214 meets the particles 221 on the optical axis 211, and the optical path of the light is the central axis (that is, the optical axis).
  • the 211 may mean angles 222A, 222B, 223A, and 223B where light is scattered by the particles 221.
  • the position of the particles 221 may be scattered from place to place in the particle sensing device 200A. Therefore, the scattering angle can be measured using a point where the light concentrated by the light collecting part 214 meets the particle 221 located at an extended point of the central axis (or optical axis) 211 on the optical path.
  • This vertex may be the center point of the sensing space 202.
  • the change of the scattered light intensity according to the scattering angle ⁇ may be confirmed.
  • the scattering angle ⁇ is 30 °, it may be confirmed that the intensity (or intensity) of the scattered light is about 10 times compared to when the scattering angle ⁇ is 90 °.
  • the intensity of the photocurrent signal generated by the light receiving unit 230 varies according to the scattering angle ⁇ , as shown in the graph of FIG. 3C.
  • the scattering angle ⁇ suddenly changes from 10 ° to 20 °, it can be seen that the intensity of the photocurrent signal increases rapidly. Therefore, the light receiving unit 230 may be disposed in the maximum scattering angle region where the intensity of the scattered light may be the maximum, so that the intensity of the light current can be maximized.
  • the maximum scattering angle region may include first and second scattering regions.
  • the first scattering area is 10 ° to 60 °, for example, 15 ° to 45 °, preferably 20 ° to 30 °, more preferably based on the optical axis 211 of the light emitting unit 210. It may be an area within a 20 ° to 60 ° scattering angle range.
  • an area falling within a range in which the scattering angle 222A is 20 ° and the scattering angle 223A is 60 ° will be described as a first scattering area, but the embodiment is not limited thereto.
  • the second scattering region is -10 ° to -60 °, for example, -15 ° to -45 ° preferably -20 ° to -30 ° more preferably based on the optical axis 211 of the light emitting unit 210. It may be an area within a -20 ° to -60 ° scattering angle range.
  • an area falling within a range in which the scattering angle 222B is -20 ° and the scattering angle 223B is -60 ° will be described as a second scattering area, but the embodiment is not limited thereto.
  • the light receiving unit 230 may include an opening 233 and first and second light receiving regions 231 and 232.
  • the opening 233 may be a portion that emits light from the light emitting unit 210 and transmits the light passing through the scattering space 202 in the light receiving unit 230.
  • the first light receiving region 231 may be disposed in the first scattering region of the largest scattering angle region around the opening 233.
  • the second light receiving region 232 may be disposed in the second scattering region of the largest scattering angle region around the opening 233.
  • the first and second light receiving regions 231 and 232 may be disposed in a symmetrical shape in a direction perpendicular to the optical axis 211 (eg, in the z-axis direction, but embodiments are not limited thereto).
  • the scattered light scattered by 221 may be scattered in various directions, but the first and second light receiving regions 231 and 232 are respectively disposed in the first and second scattering regions in the z-axis direction perpendicular to the light path 211.
  • the intensity of the scattered light received by the light receiving unit 230 may be the maximum, that is, each of the first and second light receiving regions 231 and 232 receives the light scattered by the particles 221. As such, when they are respectively disposed in the first and second scattering regions, the intensity of the photocurrent can increase.
  • first and second light receiving regions 231 and 232 may be formed in a planar shape.
  • the first and second light receiving regions 231 and 232 are illustrated as being straight in the z-axis direction. That is, the light receiving unit 230 may be disposed such that a vertical direction with respect to the surface of the light receiving unit 230 is parallel to the optical axis 211 which is a central axis of the light path.
  • the embodiment is not limited thereto.
  • the first and second light receiving regions 231 and 232 are disposed in the first and second scattering regions, respectively, and have a constant angle at an angle that is advantageous for receiving the light scattered from the particles 221. It may also be arranged at an angle to.
  • the first and second light receiving regions 231 and 232 may be inclined in the arrow directions A1 and A2 illustrated in FIG. 4. That is, the light receiving unit 230 may be inclined so that the vertical direction with respect to the surface of the light receiving unit 230 has a constant acute angle with respect to the optical axis 211 which is the central axis of the optical path.
  • the first and second light receiving regions 231 and 232 of the light receiving unit 230 are arranged in a direction perpendicular to the optical axis 211 (for example, in a z-axis direction), but embodiments are not limited thereto. .
  • a portion of the light receiving unit 230 spaced apart from the particle 221 is located closer to the particle 221 so that the angle between the cross section of the light receiving unit 230 and the optical axis 211 is It may be made to fall between 0 degrees and 90 degrees.
  • FIG. 5 is a left side view illustrating an example 230A of the light receiver 230 illustrated in FIG. 2
  • FIG. 6 is a diagram illustrating another example 230B of the light receiver 230 illustrated in FIG. 2.
  • the left side view is shown.
  • 231A and 231B correspond to the embodiment of the first light receiving region 231 shown in FIG. 2
  • 232A and 232B correspond to the embodiment of the second light receiving region 232 shown in FIG. 2
  • 233A and 233B corresponds to an embodiment of the opening 233 shown in FIG. 2.
  • the openings 233A and 233B may be formed to have a predetermined size at a point where the optical path central axis of the light concentrated by the light collecting part 214 extends. That is, the openings 233A and 233B may be formed at points where the light receiving units 230A and 230B meet the optical axis 211. In the direction intersecting with the optical axis 211 (eg, z-axis direction), the first light receiving regions 231A and 231B are disposed above (ie, the upper side) of the openings 233A and 233B, and the second light receiving region 232A and 232B may be disposed below (ie, below) the openings 233A and 233B.
  • the first light receiving regions 231A and 231B disposed above the openings 233A and 233B receive the upper portion of the scattered light scattered by the particles 221, and the second light receiving regions 231A and 233B are disposed below the openings 233A and 233B.
  • the light receiving regions 232A and 232B may receive a lower portion of the light scattered by the particles 221.
  • the intensity at which the scattered light is detected may be weak.
  • the openings 233: 233A, 233B are disposed in the light receiving units 230: 230A, 230B, and the openings 233: 233A, 233B
  • the first light receiving regions 231A and 231B are disposed above and the second light receiving regions 232A and 232B are disposed below the openings 233: 233A and 233B.
  • the light receiving regions 231 and 232 are disposed below both, the amount of scattered light is maximized, so that the sensing sensitivity may be further improved.
  • first light receiving region 231A and the second light receiving region 232A may be integrally connected to each other.
  • the first light receiving region 231B and the second light receiving region 232B may be formed by the opening 233B in a direction crossing the optical axis 211 (eg, in the z-axis direction). It may be disconnected from each other. Since the width of the opening 233B in the direction intersecting with the optical axis 211 (for example, the x-axis direction) is larger than the width of the first and second light receiving regions 231B and 232B, the opening 233B may be used. The first light receiving region 231B and the second light receiving region 232B may be separated.
  • the first light receiving regions 231A and 231B are disposed in the first scattering region having a scattering angle range of 20 ° to 60 ° based on the optical axis 211, and ⁇ 20 ° based on the optical axis 211.
  • Scattered light incident in a scattering angle ⁇ range of 0 ° to 20 ° and 0 ° to -20 ° by disposing second light receiving areas 232A and 232B in a second scattering area having a range of -60 ° scattering angle.
  • the silver may penetrate through the openings 233A and 233B.
  • the controller may analyze the photocurrent signals generated by the light receiving units 230: 230A and 230B to obtain information about the particles (for example, information on at least one of particle size, concentration, or quantity). .
  • the controller may analyze the photocurrent signal according to a preset condition.
  • the controller may appropriately analyze the optical current signal according to the purpose according to the purpose and use method of the electronic device including the sensor.
  • the controller may be implemented in the form of an application specific integrated circuit (ASIC) provided on the substrate 252.
  • ASIC application specific integrated circuit
  • the particle sensing device 200A may further include a wire for transmitting the photocurrent signals generated by the light receiving units 230: 230A and 230B to the controller.
  • the light receiving unit 230 may be divided into a plurality of light receiving regions 231 and 232 by the opening 233. Therefore, even if the plurality of light receiving parts 230, which require their respective wirings, are not disposed in the first and second scattering areas, respectively, the light receiving part 230 can increase the light receiving efficiency efficiently.
  • the light receiving unit 230A shown in FIG. 5 is integrally connected to the upper first light receiving region 231A and the lower second light receiving region 232A, the light current signal 230A is used to transmit the photocurrent signal only through the pair of wirings 241 and 242. It can be transmitted to the control unit.
  • the first light receiving region 231B and the second light receiving region 232B are separated by the opening 233B, and thus, the first and second light receiving regions 231B and 232B.
  • An optical current signal may be transmitted to the controller through two pairs of wires 241, 242, 243, and 244 connected to each other.
  • the photocurrent signal (or, Sensing signal), so that the particle sensing device 200A can more accurately grasp the position where the particle 221 is detected.
  • the light current signal is transmitted to the controller through the same wirings 241 and 242 whether the scattered light is incident to the first light receiving region 231A or the second light receiving region 232A.
  • the light current signal is transmitted to the controller through some wirings 241 and 242, and the scattered light is incident on the second light receiving region 232B. This is because it can be transmitted to the control unit through the other wirings 243 and 244.
  • wirings 241, 242, 243, and 244 illustrated in FIGS. 5 and 6 may be implemented as conductors for connecting circuits to form circuits or circuits, and all commonly used conductors. It can be implemented using.
  • the wiring may include positive wirings 241 and 243 and negative wirings 242 and 244 that connect the light receiving parts 230A and 230B and the controller.
  • the light receiving units 230A and 230B may include a first electrode and a second electrode. The first electrode may transmit / receive a positive signal and the second electrode may transmit / receive a negative signal. Therefore, the light receiving units 230A and 230B transmit the positive photocurrent signal to the control unit through the positive wirings 241 and 243, and the negative photocurrent signal through the negative wirings 242 and 244. Can be transmitted to the control unit.
  • the particle sensing device 200A may further include a substrate 252.
  • the light receiving parts 230A and 230B and the wirings 241, 242, 243 and 244 may be disposed on the substrate 252.
  • the light receiving units 230A and 230B may be disposed in close contact with the substrate 252 (eg, a flexible substrate). According to an embodiment, the light receiving units 230A and 230B may be disposed in close contact with the top or bottom surface of the substrate 252 in a thin film form. For example, the light receiving units 230A and 230B may be disposed on the upper surface of the substrate 252 in a manner of sintering a paste-like material by a firing process. In addition, the light receiving units 230A and 230B may be formed in close contact with the upper surface of the substrate 252 (eg, a flexible substrate) using at least one of vacuum deposition, CVD, and printing.
  • the thickness of the electronic device itself including the particle sensing device 200A is reduced. It has the advantage of being light in weight.
  • the first light receiving regions 231A and 231B and the second light receiving regions 232A and 232B may be disposed around the openings 233A and 233B on the substrate 252 to define the openings 233A and 233B.
  • the substrate 252 may be a flexible substrate.
  • the flexible substrate 252 may have a curved shape.
  • the first light receiving regions 231A and 231B, the second light receiving regions 232A and 232B, and the wirings 241, 242, 243 and 244 may be disposed on a general substrate.
  • the first light receiving regions 231A and 231B, the second light receiving regions 232A and 232B, and the wirings 241, 242, 243 and 244 may be disposed on the flexible substrate 252.
  • the flexible substrate 252 may be a flexible substrate having flexible characteristics.
  • the flexible substrate 252 may be a curved or bent substrate.
  • the flexible substrate 252 may comprise glass or plastic.
  • the flexible substrate 252 may include chemically strengthened / semi-hardened glass such as soda lime glass or aluminosilicate glass, or may be polyimide (PI) or polyethylene terephthalate (PET). It may include reinforced or soft plastics such as propylene glycol (PPG) polycarbonate (PC) or sapphire.
  • PI polyimide
  • PET polyethylene terephthalate
  • PPG propylene glycol
  • PC propylene glycol
  • the flexible substrate 252 may include a photoisotropic film.
  • the flexible substrate 252 may include a cyclic olefin copolymer (COC), a cyclic olefin polymer (COP), an isotropic polycarbonate (PC), or an isotropic polymethyl methacrylate (PMMA).
  • COC cyclic olefin copolymer
  • COP cyclic olefin polymer
  • PC isotropic polycarbonate
  • PMMA isotropic polymethyl methacrylate
  • the substrate 252 may be bent while having a partially curved surface. That is, the substrate 252 may be curved while partially having a plane and partially having a curved surface. In detail, an end of the transparent substrate 252 may have a curved surface and may have a surface including a curved or random curvature and may be curved or bent.
  • the flexible substrate 252 may be configured as a flexible substrate having a curved surface.
  • the particle sensing device 200A may further include a printed circuit board 251 on which the control unit is disposed.
  • the printed circuit board 251 may extend from the substrate 252 or may be formed of another layer on the substrate 252. When the printed circuit board 251 is connected to the circuit between the parts of the electronic product made by drawing a circuit on the board to enable the electricity, it is widely used in general electronic products.
  • a portion of the flexible substrate 252 corresponding to the openings 233A and 233B may have light transmissivity. That is, the first light receiving region 231A and 231B and the second light receiving region 232A having a shape as shown in FIGS. 5 and 6 on portions of the transparent substrate 252 except for the openings 233A and 233B. , 232B may be formed to define the light-transmitting openings 233A and 233B.
  • a portion of the flexible substrate 252 corresponding to the openings 233A and 233B may have a through hole shape. That is, the openings 233A and 233B may be formed by actually drilling a hole in the substrate 252.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a particle sensing device 200B according to another embodiment.
  • the particle sensing device 200B may include a housing 201, a light emitting unit 210, a light trap unit 220, a light receiving unit 230C, a printed circuit board 251, and a controller. It may include.
  • the same reference numerals are used for the same parts as the particle sensing device 200A shown in FIG. 2 in the particle sensing device 200B shown in FIG. 7, and overlapping descriptions thereof will be omitted. Therefore, unless specifically stated to the contrary, the description of the particle sensing device 200A shown in FIG. 2 may also be applied to the particle sensing device 200B shown in FIG. 7.
  • the light receiver may have a constant curvature.
  • the light receiver 230C may have a concave cross-sectional shape having a constant curvature, as illustrated in FIG. 7.
  • the particle sensing apparatus 200B illustrated in FIG. 7 is the same as the particle sensing apparatus 200A illustrated in FIG. 2. Do.
  • the flexible substrate 252 is a flexible substrate as described above, the flexible substrate itself may be implemented in a bent form, and the light receiving unit 230C formed on the flexible substrate may also be implemented in a curved form with a curvature.
  • the curvature of the light receiving unit 230C may be formed to have a range of 0.5R to 10R, but the embodiment is not limited thereto.
  • the distance from the center of the light scattering space 202 (for example, the point where the particle 221 is located) to the light receiving unit 230C may be 0.5 mm to 10 mm, but the embodiment is not limited thereto.
  • the flexible substrate 252 may include at least one of a U shape, a U shape, a trapezoid shape, a triangle shape, or a V shape, but the embodiment is limited thereto. It doesn't work. However, when the flexible substrate 252 is implemented in an angular form, since there is a possibility that the light receiving unit 230C or the wiring disposed on the flexible substrate 252 may be damaged, both the light receiving unit 230C and the wiring are both flexible elements. In some embodiments, the flexible substrate 252 may have a shape bent in a U shape.
  • the particle sensing device may include a horizontal or curved light receiving unit 230C.
  • the curved light-receiving unit 230C when used, variation in sensing sensitivity of each particle 221 may be improved.
  • the scattering angle ⁇ increases, the separation distance between the particles 221 and the light receiving portion increases.
  • the light receiving portion 230C when the light receiving portion 230C is concave, the light scattered from the particles 221 is received.
  • the distance to reach 230C can be similarly corrected. Therefore, it is possible to improve the phenomenon that the intensity of the scattered light decreases as the scattering angle ⁇ increases.
  • the light-receiving units 230: 230A and 230B are disposed at a portion where the intensity of the scattered light is maximum, thereby increasing the intensity of scattered light received. Therefore, since the scattered light is weakly received, a separate part for amplifying the signal may not be necessary or simplified, and a circuit design cost for amplifying the signal may be reduced.
  • the light trap unit 220 of the particle sensing apparatuses 200A and 200B illustrated in FIGS. 2 and 7 is formed on the optical axis 211 to confine the light passing through the opening 233 of the light receiver 230. Plays a role.
  • a hole is formed in the substrate 252 to form a through hole, or the first light receiving regions 231A and 231B and the second light receiving region are formed on the transparent substrate 252 except for the openings 233A and 233B.
  • the regions 232A and 232B are formed, light passing through the openings 233A and 233B on the through hole or the flexible substrate 252 made of a transparent material may travel to the light trap unit 220.
  • the light receiving units 230 and 230C may be implemented as at least one of a photodiode, a photoelectron multiplier, or a phototransistor.
  • the light receiving units 230 and 230C may be implemented as organic thin film photodiodes.
  • the structure design of the light receiving units 230 and 230C may be performed without restriction of area and shape.
  • Organic thin film photodiodes are based on organic materials and are an alternative to photodetectors.
  • the organic thin film photodiode improves the light sensitivity of an electronic device such as a camera, and may be used when examining whether the display can be made with a uniform color composition.
  • organic thin film photodiodes have the advantage that they are very light compared to inorganic materials, are inexpensive to produce, and can be used for flexible applications.
  • Organic materials can be sensitive only in particular wavelength ranges (e.g. red light, green light, blue light, etc.), depending on the material of the organic material, so that the spectral sensitivity of the optical sensor can be adjusted by selecting the appropriate material according to the application. have.
  • the absorption spectrum from UV to IR has good characteristics, and it has many advantages such as high photogeneration yield and acceptance of almost all substrate processes through relatively low temperature processing capability compared to inorganic materials.
  • FIG 8 and 9 show schematic perspective views of an organic thin film photodiode 300 according to an embodiment.
  • the organic thin film photodiode 300 illustrated in FIGS. 8 and 9 may include a first electrode 305, an activation layer 304, and second electrodes 303 and 307.
  • the light receiving units 230, 230A, 230B, and 230C illustrated in FIGS. 2, 5, 6, and 7 may be implemented as illustrated in FIGS. 8 and 9, but embodiments are not limited thereto.
  • the first electrode 305, the activation layer 304, and the second electrodes 303 and 307 may be stacked on the substrate 301.
  • the organic thin film photodiode 300 may be stacked on the flexible substrate 252, but embodiments are not limited thereto. According to another embodiment, a separate substrate may be disposed on the flexible substrate 252, and the organic thin film photodiode 300 may be disposed on the separate substrate. Accordingly, the substrate 301 illustrated in FIG. 8 may correspond to the substrate 252 illustrated in FIGS. 5 and 6 or a separate substrate, but the embodiment is not limited thereto. For example, the substrate 301 may be a transparent substrate.
  • the first electrode 305 may be disposed on the substrate 301.
  • the activation layer 304 may be disposed over the first electrode 305.
  • the second electrode may include at least one of the first or second sub electrodes 303 and 307.
  • the first sub electrode 303 may be disposed on the substrate 301, and the second sub electrode 307 may be disposed on the activation layer 304 and connected to the first sub electrode 303.
  • the organic thin film photodiode 300 may further include a buffer layer 306 and a protective layer 302.
  • the buffer layer 306 may be disposed between the first electrode 305 and the activation layer 304.
  • the protective layer 302 may be disposed on the second sub electrode 307.
  • the first electrode 305 may be formed on the flexible substrate 301, the buffer layer 306 and the activation layer 304 may be formed after the surface treatment, and then the second electrodes 303 and 307 may be formed. .
  • the second electrode may be formed of one electrode, and may include the first sub-electrode 303 and the second sub-electrode 307.
  • the first sub-electrode 303 and the first electrode 305 may be formed on the glass substrate 301.
  • the second sub-electrode 307 may be connected to the first sub-electrode 303 to serve as a second electrode and to protect the first sub-electrode 303 from oxidation / corrosion.
  • the second sub-electrode 307 may be formed to include a material having a large difference in work function from the first sub-electrode 303.
  • the first sub-electrode 303 may be formed of LiF
  • the second sub-electrode 307 may be formed of a material such as calcium (Ca) or aluminum (Al).
  • ITO indium tin oxide
  • a mask is formed to form a first electrode 305 on the substrate 301 (or glass).
  • ITO is indium tin oxide and is a commonly used conductive transparent electrode.
  • Such ITO is an oxide having a light transmission region in the visible light region and excellent reflection characteristics in the infrared region and low electrical resistance.
  • a method of laser writer patterning and mask application patterning may be used.
  • the surface of the first electrode 305 is cleaned and hydrophilized. For example, washing may be performed using acetone and alcohol, and plasma may be coated to ensure coating property.
  • a first step of sonicating a solution in which a detergent and distilled water is mixed a second step of heating in an acetone solution, a third step of heating in an IPA solution, A fourth step of UV-ozone treatment may be performed.
  • the buffer layer 306 may be formed on the first electrode 305.
  • the buffer layer 306 may be formed by coating PEDOT: PSS (PolyEthylene DiOxy Thiophene: PolyStyrene Sulfonate) on the first electrode 305.
  • PEDOT layer is a highly conductive polymer material and has excellent chemical stability such as heat resistance and light resistance.
  • spin coating may be used in a printing process of forming the buffer layer 306. In this case, a first step of performing spin coating and a second step of baking (heating) in a hot plate may be performed.
  • the activation layer 304 may then be formed. At this time, the organic material used in the activation layer 304 may be synthesized and the activation layer 304 may be coated.
  • the activation layer 304 is a layer that directly absorbs and detects light, and may be formed using a printing process such as spin coating, ink jet printing, and slot die coating. have.
  • the activation layer 304 may use a high molecular material of the Floren-based, it may be formed using a variety of materials, such as PC60BM, PC70BM.
  • a first step of performing spin coating, a second step of baking on a hot plate, and a third step of removing portions other than the active region using acetone may be performed.
  • P3HT and PC60BM may be dissolved in 1 / 0.7 weight ratio and ODCB (1, 2-dichlorobenzene) and then stirred.
  • the second electrodes 303 and 307 may be formed.
  • Micro electrodes may be fabricated by depositing and forming the second electrodes 303 and 307, and may be deposited by using a shadow mask during deposition, and Ag, Ag, and the like may be used as materials of the second electrodes 303 and 307. Any material that can be used for the electrode, such as Ca / Ag, Al, may be possible.
  • the encapsulated glass layer can then be formed. At this time, epoxy resins that are ultraviolet type resins can be used.
  • the second electrode may be formed of one electrode, and may include the first sub-electrode 303 and the second sub-electrode 307.
  • a first step of metal deposition of the LiF layer and the Al layer, a second step of annealing, a barrier sheet mounted on the glass layer, and an ultraviolet resin (UV resin) may be applied to the glass layer, followed by a third step of performing ultraviolet (UV) treatment.
  • UV resin ultraviolet resin
  • the second electrode includes the first sub-electrode 303 and the second sub-electrode 307
  • the first sub-electrode 303 is a LiF layer
  • the second sub-electrode 307 is a calcium (Ca) layer or It may be formed using a material of an aluminum (Al) layer.
  • the first electrode 305 may be used as an anode
  • the second electrodes 303 and 307 may be used as a cathode
  • the first electrode 305 and the second electrodes 303 and 307 may have a work function difference of 0.5 to 1.5 eV. The greater the work function difference between the materials constituting the first electrode 305 and the second electrode 303, 307, the higher the efficiency.
  • FIG. 10 is a sectional view of a particle sensing device 200C according to still another embodiment.
  • the particle sensing device 200C illustrated in FIG. 10 may include a light emitter 410, a substrate 420, and a light receiver 430.
  • the above descriptions of the particle sensing devices 200A and 200B may also be applied to the particle sensing device 200C shown in FIG. 10.
  • the light emitter 410 illustrated in FIG. 10 may perform the same function as the light emitter 210 illustrated in FIG. 2.
  • the light emitter 410 may include a light source 412 and a light condenser 414.
  • the light source unit 412 and the light collecting unit 414 may perform the same functions as the light source unit 212 and the light collecting unit 214 shown in FIG. 2. Therefore, overlapping descriptions of the light emitting unit 410, the light source unit 412, and the light collecting unit 414 illustrated in FIG. 10 will be omitted.
  • the light receiving unit 430 also plays the same role as the light receiving unit 230 shown in FIG. 2, a redundant description thereof will be omitted.
  • the light receiving unit 430 may be implemented as an organic photodiode or a printed photodiode in addition to the organic thin film photodiode.
  • the material of the light receiving unit 430 is made of an organic photodiode, the structure of the light receiving unit can be designed without restriction of area and shape.
  • the sensing distance with the object becomes close, and thus the sensitivity of the light receiving unit 430 may increase.
  • the detection efficiency can be increased at a predetermined driving voltage, the same performance as that of the conventional device can be realized at a lower driving voltage.
  • the light emitter 410 includes a light concentrator 414, while the light receiver 430 does not include a separate light concentrator. This is because an organic photodiode disposed as the light receiving portion 430 on the transparent substrate 420 may perform this role instead.
  • the light receiving portion is preferably 1.5 times or more wider than the area of the light collecting portion. Since there is no separate condenser in the light receiving portion, it is preferable to receive scattered light by making the area of the light receiving portion as wide as possible, and further improve the sensitivity efficiency.
  • the substrate 420 may be a transparent substrate, disposed between the object and the light receiving unit 430, and the light receiving unit 430 may receive scattered light through the transparent substrate 420 and sense the object.
  • the transparent substrate 420 By forming the transparent substrate 420, the light receiving unit 430 may be prevented from being consumed or contaminated by directly contacting the light receiving unit 430 from the outside, thereby improving the detection degree of scattered light by an object, and the light receiving unit 430. Maintenance may be easier.
  • Such a substrate 420 may be flexible or rigid.
  • the particle sensing device 200C illustrated in FIG. 10 emits light to irradiate the particles 221 and emits light scattered from the particles 221 at the light receiving unit 430 through the substrate 420.
  • the received information may be used to obtain information about the particle 221.
  • the light receiving units 230, 230A, 230B, 230C, and 430 are implemented as organic thin film photodiodes, the following effects are obtained.
  • It may have a thinner thickness than the conventional light receiver, and may implement an efficient light receiver even with a smaller area than the conventional light receiver.
  • the light-receiving unit when the light-receiving unit is implemented with an organic thin film photodiode as in the embodiment, it can be manufactured at a time through a printing process, thereby reducing the production time and process. have.
  • the particle sensing devices 200A, 200B, and 200C may be applied to household and industrial air cleaners, air purifiers, air cleaners, air coolers, air conditioners, and air quality management systems for buildings. system), in-vehicle indoor / outdoor air conditioning system or in-vehicle indoor air quality measurement device.
  • the particle sensing apparatuses 200A and 200B according to the embodiment may be applied to various fields without being limited to these examples.
  • the particle sensing device may be applied to household and industrial air purifiers, air purifiers, air cleaners, air coolers, and air conditioners, building air quality management systems, and vehicle indoor / outdoor air conditioning systems. Or it can be used for the indoor air quality measurement device for vehicles.

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Abstract

실시 예에 의한 입자 센싱 장치는, 광을 방출하여 산란 공간으로 출사하는 발광부 및 발광부에서 방출되어 산란 공간에서 입자에 의해 산란된 산란광의 세기가 최대인 최대 산란각 영역에 배치되며, 산란광을 입사하여 광 전류 신호를 생성하는 수광부를 포함한다.

Description

입자 센싱 장치
실시 예는 입자 센싱 장치에 관한 것이다.
스마트 단말기, 휴대폰, 모니터, TV 등 여러 전자 장치의 터치 패널에 사용하는 센서에는 여러 가지 종류가 있으며, 최근에는 빛을 발생하는 발광부와 빛을 감지하는 수광부를 포함하는 광 센서를 이용하여 여러 기능을 구현하고 있다.
이하, 일반적인 먼지 센서를 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 1은 일반적인 먼지 센서(100)의 개략적인 단면도를 나타낸다.
도 1에 도시된 먼지 센서(100)는 광원(110), 렌즈(120), 거울(122), 수광부(130) 및 차광부(140)로 이루어질 수 있다.
도 1에 도시된 일반적인 먼지 센서(100)의 경우, 광원(110)에서 방출된 광이 렌즈(120)를 통과한 후, 먼지(121)에 의해 산란된다. 이후, 산란된 광은 수광부(130)로 입사된다. 이와 같이, 일반적인 먼지 센서(100)는 광을 이용하여 공기 중에 포함된 먼지(121)의 크기, 농도, 수량 등 여러 정보를 확인한다. 일반적인 먼지 센서(100)에서 수광부(130)는 광이 산란되는 공간의 일 측에만 배치된다. 구체적으로, 수광부(130)는 먼지(121)가 센싱되는 공간의 중심점을 기준으로 90° 영역에 위치한다.
선행 테스트 및 시뮬레이션 결과에 의하면, 도 1에 도시된 바와 같이, 수광부(130)가 센싱되는 공간 중심점을 기준으로 90°영역에 배치될 경우, 먼지(121)에서 산란되어 수광부(130)로 입사된 산란광의 세기가 충분히 크지 않다. 이로 인해, 일반적인 먼지 센서(100)는 산란광을 정확히 수신하지 못하여 낮은 센싱 감도로 인해 먼지(121)에 대한 정보를 정확히 획득할 수 없다. 특히, 수광부(130)의 면적은 매우 작기 때문에, 산란광의 흡수량이 미약할 경우 산란광을 증폭하기 위한 별도의 회로 설계 비용이 증가할 수 있다. 또한, 일반적인 먼지 센서(100)의 경우 센싱 감도를 증가시키기 위하여 수광부(130)의 부피를 키움으로 인해, 먼지 센서(100)의 크기가 커질 수 있다.
실시 예는 우수한 센싱 감도를 가지므로 입자에 대한 정보를 정확하게 획득할 수 있도록 하며 부피가 적고, 제조 비용을 절감시킬 수 있는 입자 센싱 장치를 제공하는 데 있다.
실시 예에 의한 입자 센싱 장치는, 광을 방출하여 산란 공간으로 출사하는 발광부; 및 상기 발광부에서 방출되어 상기 산란 공간에서 입자에 의해 산란된 산란광의 세기가 최대인 최대 산란각 영역에 배치되며, 상기 산란광을 입사하여 광 전류 신호를 생성하는 수광부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 발광부는 광원부; 및 상기 광원부의 광축에 배치되어 상기 광원부로부터 방출된 광을 집중시키는 집광부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 최대 산란각 영역은 상기 발광부의 광축을 기준으로 10° 내지 60° 예를 들어, 15° 내지 45° 바람직하게는 20° 내지 30° 더욱 바람직하게는 20° 내지 60° 산란 각도 범위의 제1 산란 영역; 및 상기 발광부의 광축은 기준으로 -10° 내지 -60° 예를 들어, -15° 내지 -45° 바람직하게는 -20° 내지 -30° 더욱 바람직하게는 -20° 내지 -60°산란 각도 범위의 제2 산란 영역을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 수광부는 상기 발광부에서 방출되어 상기 산란 공간을 경유한 광을 투과시키는 개구부; 상기 개구부의 주변에서 상기 최대 산란각 영역의 상기 제1 산란 영역에 배치된 제1 수광 영역; 및 상기 개구부의 주변에서 상기 최대 산란각 영역의 상기 제2 산란 영역에 배치된 제2 수광 영역을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 및 제2 수광 영역은 상기 광축과 교차하는 방향으로 상기 개구부의 상측과 하측에 각각 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 및 제2 수광 영역은 일체일 수 있다.
예를 들어, 상기 광축과 교차하는 방향으로, 상기 개구부의 폭은 상기 제1 및 제2 수광 영역의 폭보다 클 수 있다. 이 경우, 상기 제1 및 제2 수광 영역은 상기 광축과 교차하는 방향으로 서로 분리될 수 있다.
예를 들어, 상기 수광부는 일정한 곡률을 갖는 오목한 형태의 단면 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 입자 센싱 장치는, 상기 수광부가 배치되는 기판을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 수광부는 유기 박막 포토 다이오드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 유기 박막 포토 다이오드는 상기 기판 위에 배치된 제1 전극; 상기 제1 전극 위에 배치된 활성화층; 및 제1 또는 제2 서브 전극 중 적어도 하나를 포함하는 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 서브 전극은 상기 기판 위에 배치되고, 상기 제2 서브 전극은 상기 활성화 층 위에 배치되며 상기 제1 서브 전극과 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 유기 박막 포토 다이오드는 상기 제1 전극과 상기 활성화 층 사이에 배치된 버퍼층; 및 상기 제2 서브 전극 위에 배치된 보호층을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 입자 센싱 장치는 상기 수광부에서 생성된 상기 광 전류 신호를 이용하여 상기 입자에 대한 정보를 분석하는 제어부; 및 상기 수광부에서 생성된 상기 광 전류 신호를 상기 제어부로 전송하는 배선을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 입자 센싱 장치는, 상기 제어부가 배치된 인쇄 회로 기판을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 기판 상에 상기 수광부와 상기 배선이 배치되고, 상기 기판은 유연 기판을 포함하고, 상기 제1 및 제2 수광 영역은 상기 유연 기판 위에서 상기 개구부 주위에 배치되어 상기 개구부를 정의할 수 있다.
예를 들어, 상기 유연 기판에서 상기 개구부에 해당하는 부분은 투광성을 가질 수 있다. 또는, 상기 유연 기판에서 상기 개구부에 해당하는 부분은 관통홀 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 입자 센싱 장치는, 상기 수광부의 상기 개구부에 해당하는 상기 관통홀을 통과한 광을 가두는 광 트랩부를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 입자 센싱 장치는, 상기 발광부와 상기 수광부를 수용하며, 상기 산란 공간을 형성하는 하우징을 더 포함할 수 있다.
실시 예에 의한 입자 센싱 장치는 산란광의 세기가 최대가 되는 최대 산란각 영역에 수광부를 배치함으로써 입자의 센싱 감도를 증가시키고, 발광부의 광축을 기준으로 상측과 하측에 대칭으로 제1 및 제2 수광 영역이 배치되므로 산란광을 감지하는 센싱 감도가 더욱 증가될 수 있고, 미약하게 산란광이 수신됨으로 인해 신호를 증폭하기 위한 별도의 회로가 불필요하거나 단순화될 수 있어 신호를 증폭하기 위한 회로 설계 비용을 절감시킬 수 있고, 수광부가 기판 위에 박막 형태로 구현될 경우 입자 센싱 장치를 포함하는 전자 장치 자체의 두께를 얇게 하며 무게를 가볍게 만들 수 있고,
수광부로서 투명 기판 상에 형성되는 유기 박막 포토다이오드를 이용하기 때문에, 면적과 형상의 제약없이 수광부를 설계할 수 있고, 실리콘 웨이퍼 상에 포토다이오드 모듈을 실장하는 기존과 비교할 때, 유기 박막 포토다이오드의 경우 인쇄 공정을 통하여 한 번에 만들 수 있으므로 제작 시간 및 공정이 단축될 수 있고, 수광부 측에 산란광을 집광시키기 위한 별도의 집광부가 요구되지 않으므로, 제조 비용을 더욱 감소하고 더욱 소형화될 수 있다.
도 1은 일반적인 먼지 센서의 개략적인 단면도를 나타낸다.
도 2는 일 실시 예에 의한 입자 센싱 장치의 개략적인 단면도를 나타낸다.
도 3a 내지 도 3c는 최대 산란각 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 수광부를 확대 도시한 단면도를 나타낸다.
도 5는 도 2에 도시된 수광부의 일 실시 예를 설명하기 위한 좌측면도를 나타낸다.
도 6은 도 2에 도시된 수광부의 다른 실시 예를 설명하기 위한 좌측면도를 나타낸다.
도 7은 다른 실시 예에 의한 입자 센싱 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 8 및 도 9는 일 실시 예에 따른 유기 박막 포토다이오드의 개략적인 외관 사시도를 나타낸다.
도 10은 또 다른 실시 예에 의한 입자 센싱 장치의 단면도를 나타낸다.
이하에서, 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 통상의 기술자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.
한편, 이하에서 표현되는 각 구성부는 본 발명을 구현하기 위한 예일 뿐이다. 따라서, 본 발명의 다른 구현에서는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 구성부가 사용될 수 있다.
또한, 어떤 구성요소들을 '포함'한다는 표현은, '개방형'의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안된다.
또한, '제1, 제2' 등과 같은 표현은, 복수의 구성들을 구분하기 위한 용도로만 사용된 표현으로써, 구성들 사이의 순서나 기타 특징들을 한정하지 않는다.
실시예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하, 실시 예에 의한 입자 센싱 장치(200A, 200B, 200C)를 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다. 설명의 편의상, 데카르트 좌표계(x축, y축, z축)를 이용하여 입자 센싱 장치(200A, 200B, 200C)를 설명하지만, 다른 좌표계에 의해서도 이를 설명할 수 있음은 물론이다.
도 2는 일 실시 예에 의한 입자 센싱 장치(200A)의 개략적인 단면도를 나타낸다.
도 2에 도시된 입자 센싱 장치(200A)는 하우징(201), 발광부(210), 광 트랩(trap)부(220), 수광부(230), 인쇄회로기판(251) 및 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.
발광부(210)는 광을 방출(또는, 광 신호를 생성)하여 산란 공간(202)으로 출사(또는, 조사)하는 역할을 한다. 하우징(201)은 발광부(210) 및 수광부(230)를 수용하는 역할을 하며, 광학 챔버(chamber)에 해당한다. 예를 들어, 도 2에 예시된 바와 같이 산란 공간(202)은 하우징(201)에 의해 형성될 수 있다. 여기서, 산란 공간(202)이란 광이 입자(221)에 의해 산란된 공간으로 정의될 수 있다. 또한, 입자(221)란, 공기 중에 부유하는 먼지나 연기일 수 있으며, 실시 예는 입자(221)의 특정한 형태에 국한되지 않는다.
발광부(210)는 광원부(212) 및 집광부(214)를 포함할 수 있다.
광원부(212)는 기본적으로 모든 방향으로 빛을 조사할 수 있다. 특히, 광원부(212)는 집광부(214)를 향하는 방향(예를 들어, y축 방향)으로 형성된 광 경로로 광을 조사할 수 있다. 이렇게 발광부(210)로부터 산란 공간(202)으로 조사된 광은 입자 센싱 장치(200A)의 내부에 들어온 입자(221)에 의해 산란될 수 있다.
예를 들어, 광원부(212)는 발광 다이오드(LED), 유기 발광 다이오드(OLED), 적외선 발광 다이오드(Infrared Emitting Diode) 또는 레이저 다이오드(Laser Diode) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
또한, 광원부(212)는 입자 센싱 장치(200A)가 포함하거나 포함될 수 있는 전자 장치(미도시)로부터 전력을 공급받을 수 있으며, 공급 받은 에너지를 특정 파장의 빛으로 방출할 수 있다. 게다가, 광원부(212)는 조사하는 광의 파장을 필요에 따라 변경하기 위하여 다양한 재료를 사용할 수 있다.
집광부(214)는 광원부(212)에서 방출된 광이 진행하는 광 경로 상에 배치되어, 광원부(212)가 조사하는 광을 집중시키는 역할을 한다. 즉, 집광부(214)는 발광부(210)(또는, 광원부(212))의 광축(211) 상에 배치될 수 있다.
집광부(214)는 광원부(212)에서 방출된 광을 집중시키기 위해 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 집광부(214)는 볼록 렌즈, 반볼록 렌즈, 오목 렌즈 또는 오목 거울 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 그 밖에 일반적으로 사용될 수 있는 다양한 집광 소자가 집광부(214)를 구현하기 위해 적용될 수 있다.
한편, 수광부(230)는 광원부(212)로부터 방출된 광이 집광부(214)에 의해 집중되어 산란 공간(202)으로 조사된 후, 입자(221)에 의해 산란되어 광의 경로가 변경된 산란광을 입사(또는, 수신)할 수 있다. 이때, 수광부(230)는 입사된 산란광을 이용하여 광 전류 신호를 생성할 수 있다. 수광부(230)는 광축(211) 상에 형성되어 산란광을 보다 정확히 수신할 수 있고, 더욱 바람직하게는 수광부(230)의 개구부(233)를 광축(211) 상에 형성하여 집광부(214)에서 집광된 광 중 산란되지 않은 광이 투과할 수 있게 하여 보다 정확히 산란광을 수신할 수 있게 할 수 있다.
실시 예에 의하면, 수광부(230)는 ‘최대 산란각 영역’에 배치될 수 있다. 여기서, ‘최대 산란각 영역’이란, 발광부(210)에서 방출된 광이 산란 공간(202)에서 입자(221)에 의해 산란된 광(이하, ‘산란광’이라 함)의 세기가 최대가 되는 영역을 의미할 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 최대 산란각 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a는 광원(부)(212)에서 방출된 광이 광축(211) 상의 입자(221)에 의해 산란된 산란광의 각도(θ)를 나타낸다. 도 3b는 산란각(θ)별로 광의 세기를 나타내는 그래프로서, 횡축은 산란 파라미터(scattering parameter)에 해당하고, 종축은 상대적 스캐터링(relative scattering)에 해당한다. 도 3c는 산란각(θ)에 따른 광 전류 신호의 변동을 나타내는 그래프로서, 횡축은 산란각(θ)에 해당하고, 종축은 광 전류 신호에 해당한다.
도 3a를 참조하면, 광원(부)(212)으로부터 방출된 광의 진행 방향(즉, 광축 방향)을 기준으로 90°로 꺾어지는 지점(θ=90°)에서 산란광의 세기가 크지 않음을 알 수 있다. 오히려, 광축(211)을 기준으로 산란각(θ)이 20° 내지 60° 각도 범위의 영역에서 산란광의 세기가 최대가 됨을 확인할 수 있다.
도 4는 도 2에 도시된 수광부(230)를 확대 도시한 단면도를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 산란각(θ)이란, 집광부(214)에 의해 집중된 광이 광축(211) 상의 입자(221)와 만나는 지점을 꼭지점으로 하고, 광의 광 경로를 중심축(즉, 광축)(211)으로 할 때 입자(221)에 의해 광이 산란되는 각도(222A, 222B, 223A, 223B)를 의미할 수 있다. 입자(221)의 위치는 입자 센싱 장치(200A) 내부에서 이곳 저곳으로 흩어져 산개할 수 있다. 따라서, 집광부(214)에 의해 집중된 광이 광 경로 상의 중심축(또는, 광축)(211)의 연장된 지점에 위치하는 입자(221)와 만나는 지점을 꼭지점으로 하여 산란각을 측정할 수 있다. 이 꼭지점은 센싱 공간(202)의 중심점일 수 있다.
또한, 도 3b를 참조하면, 산란각(θ)에 따른 산란광 세기의 변화를 확인할 수 있다. 산란각(θ)이 30°일 때는 산란각(θ)이 90°일 때 대비하여 산란광의 세기(또는, 강도)가 약 10배 정도임을 확인할 수 있다.
더 구체적으로, 산란각(angle)(θ)에 따라 수광부(230)에서 생성된 광 전류 신호의 세기가 달라짐을 실험을 통하여 도 3c에 도시된 그래프에서와 같이 확인할 수 있다. 도 3c를 참조하면, 산란각(θ)이 10°에서 20°로 급변하는 경우, 광 전류 신호의 세기가 급증하는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 광 전류의 세기가 최대가 될 수 있도록, 산란광의 세기가 최대가 될 수 있는 최대 산란각 영역에 수광부(230)를 배치시킬 수 있다.
실시 예에 의하면, 최대 산란각 영역은 제1 및 제2 산란 영역을 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 제1 산란 영역이란 발광부(210)의 광축(211)을 기준으로 10° 내지 60° 예를 들어, 15° 내지 45° 바람직하게는 20° 내지 30° 더욱 바람직하게는 20° 내지 60° 산란 각도 범위 내의 영역일 수 있다. 이하, 산란각(222A)이 20°이고 산란각(223A)이 60°인 범위 내에 속하는 영역이 제1 산란 영역에 해당하는 것으로 설명하지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
제2 산란 영역이란 발광부(210)의 광축(211)을 기준으로 -10° 내지 -60° 예를 들어, -15° 내지 -45° 바람직하게는 -20° 내지 -30° 더욱 바람직하게는 -20° 내지 -60° 산란 각도 범위 내의 영역일 수 있다. 이하, 산란각(222B)이 -20°이고, 산란각(223B)이 -60°인 범위 내에 속하는 영역이 제2 산란 영역에 해당하는 것으로 설명하지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
또한, 수광부(230)는 개구부(233), 제1 및 제2 수광 영역(231, 232)을 포함할 수 있다.
개구부(233)는 발광부(210)에서 방출되어 산란 공간(202)을 경유한 광을 수광부(230)에서 투과시키는 부분일 수 있다. 제1 수광 영역(231)은 개구부(233)의 주변에서 최대 산란각 영역의 제1 산란 영역에 배치될 수 있다. 제2 수광 영역(232)은 개구부(233)의 주변에서 최대 산란각 영역의 제2 산란 영역에 배치될 수 있다.
또한, 제1 및 제2 수광 영역(231, 232)은 광축(211)과 수직한 방향(예를 들어, z축 방향으로 대칭 형상으로 배치될 수 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 입자(221)에 의해 산란된 산란광은 여러 방향으로 산란될 수 있으나, 제1 및 제2 수광 영역(231, 232)이 광 경로(211)와 수직한 z축 방향으로 제1 및 제2 산란 영역에 각각 배치될 경우, 수광부(230)에서 수신된 산란광의 세기가 최대가 될 수 있다. 즉, 제1 및 제2 수광 영역(231, 232) 각각은 입자(221)에 의해 산란된 광을 수신하는 영역으로서, 이들이 제1 및 제2 산란 영역에 각각 배치될 경우, 광 전류의 세기가 증가할 수 있다.
또한, 제1 및 제2 수광 영역(231, 232)은 면 형태로 형성될 수 있다.
또한, 도 2의 경우, 제1 및 제2 수광 영역(231, 232)이 z축 방향으로 곧게 배치된 것으로 예시되어 있다. 즉, 수광부(230) 면에 대한 수직 방향이 광 경로의 중심축인 광축(211)과 평행하도록 수광부(230)는 배치될 수 있다. 그러나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
즉, 다른 실시 예에 의하면, 제1 및 제2 수광 영역(231, 232)은 제1 및 제2 산란 영역에 각각 배치되되, 입자(221)에서 산란된 광을 수신하기에 유리한 각도로 일정한 각도로 기울어져서 배치될 수도 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 화살표 방향(A1, A2)으로 제1 및 제2 수광 영역(231, 232)이 기울어져 배치될 수도 있다. 즉, 수광부(230) 면에 대한 수직 방향이 광 경로의 중심축인 광축(211)을 기준으로 일정한 예각을 가지도록, 수광부(230)는 경사지게 배치될 수 있다.
도 2에서 수광부(230)의 제1 및 제2 수광 영역(231, 232)이 광축(211)과 수직한 방향(예를 들어, z축 방향)으로 배열되어 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 산란각의 조절과 산란 거리의 조절을 위하여, 수광부(230)에서 입자(221)로부터 멀리 이격된 부분을 입자(221) 쪽으로 더 가깝게 위치시켜 수광부(230) 단면과 광축(211)이 이루는 각도가 0° 내지 90°도 사이에 속하도록 할 수도 있다.
도 5는 도 2에 도시된 수광부(230)의 일 실시 예(230A)를 설명하기 위한 좌측면도를 나타내고, 도 6은 도 2에 도시된 수광부(230)의 다른 실시 예(230B)를 설명하기 위한 좌측면도를 나타낸다. 여기서, 231A와 231B는 도 2에 도시된 제1 수광 영역(231)의 실시 예에 해당하고, 232A와 232B는 도 2에 도시된 제2 수광 영역(232)의 실시 예에 해당하고, 233A와 233B는 도 2에 도시된 개구부(233)의 실시 예에 해당한다.
도 2, 도 5 및 도 6을 참조하면, 개구부(233A, 233B)는 집광부(214)에 의해 집중된 광의 광 경로 중심축이 연장된 지점에 일정한 크기로 형성될 수 있다. 즉, 개구부(233A, 233B)는 수광부(230A, 230B)에서 광축(211)과 만나는 지점에 형성될 수 있다. 광축(211)과 교차하는 방향(예를 들어, z축 방향)으로, 제1 수광 영역(231A, 231B)은 개구부(233A, 233B)의 위쪽(즉, 상측)에 배치되고, 제2 수광 영역(232A, 232B)은 개구부(233A, 233B)의 아래쪽(즉, 하측)에 배치될 수 있다.
개구부(233A, 233B)의 위쪽에 배치된 제1 수광 영역(231A, 231B)은 입자(221)에 의해 산란된 산란광의 위쪽 부분을 수신하며, 개구부(233A, 233B)의 아래쪽에 배치된 제2 수광 영역(232A, 232B)은 입자(221)에 의해 산란된 광의 아래쪽 부분을 수신할 수 있다.
개구부(233A, 233B)의 위쪽과 아래쪽 중 한 곳에만 수광 영역이 형성될 경우, 산란광이 감지되는 세기가 약할 수 있다. 반면에, 도 2, 도 4, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 수광부(230: 230A, 230B)에 개구부(233: 233A, 233B)를 배치하고, 개구부(233: 233A, 233B)의 위쪽에 제1 수광 영역(231A, 231B)을 배치하고 개구부(233: 233A, 233B)의 아래쪽에 제2 수광 영역(232A, 232B)을 배치할 경우, 즉, 개구부(233A, 233B)의 위쪽과 아래쪽에 모두 수광 영역(231, 232)을 배치할 경우, 산란광의 수신되는 량이 극대화되어 센싱 감도가 더욱 개선될 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 수광 영역(231A)과 제2 수광 영역(232A)은 일체형으로서 서로 이어질 수 있다.
또는, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 수광 영역(231B)과 제2 수광 영역(232B)은 광축(211)과 교차하는 방향(예를 들어, z축 방향)으로 개구부(233B)에 의해 서로 분리되어 단절될 수도 있다. 광축(211)과 교차하는 방향(예를 들어, x축 방향)으로 개구부(233B)의 폭은 제1 및 제2 수광 영역(231B, 232B)의 폭보다 크기 때문에, 개구부(233B)에 의해 제1 수광 영역(231B)과 제2 수광 영역(232B)이 분리될 수 있다.
전술한 바와 같이, 광축(211)을 기준으로 20° 내지 60° 산란 각도 범위를 갖는 제1 산란 영역에 제1 수광 영역(231A, 231B)을 배치하고, 광축(211)을 기준으로 -20° 내지 -60° 산란 각도 범위를 갖는 제2 산란 영역에 제2 수광 영역(232A, 232B)을 배치함으로써, 0° 내지 20° 및 0° 내지 -20°의 산란 각도(θ) 범위로 입사되는 산란광은 개구부(233A, 233B)를 투과할 수 있다.
제어부(미도시)는 수광부(230:230A, 230B)에서 생성된 광 전류 신호를 분석하여 입자에 대한 정보(예를 들어, 입자의 크기, 농도 또는 수량 중 적어도 하나에 대한 정보)를 구할 수 있다. 이때, 제어부는 기 설정된 조건에 따라 광 전류 신호를 분석할 수 있다. 또한, 제어부는 센서를 포함하는 전자 장치의 목적 및 사용 방법에 따라서 광 전류 신호를 용도에 맞도록 적절하게 분석할 수 있다. 이러한 제어부는 바람직하게는 기판(252)에 구비된 집적회로(ASIC. Application Specific Integrated Circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
입자 센싱 장치(200A)는 수광부(230:230A, 230B)에서 생성된 광 전류 신호를 제어부로 전송하는 배선을 더 포함할 수 있다.
수광부(230)는 개구부(233)에 의해 복수의 수광 영역(231, 232)으로 구분될 수 있다. 따라서, 각자의 배선이 필요한 복수의 수광부(230)를 제1 및 제2 산란 영역에 각각 배치하지 않더라도, 수광부(230)는 효율적으로 수광 효율을 증가할 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 수광부(230A)는 위쪽 제1 수광 영역(231A) 및 아래쪽 제2 수광 영역(232A)이 일체화되어 이어져 있으므로, 한 쌍의 배선(241, 242)만을 통해 광 전류 신호를 제어부로 전송할 수 있다. 이와 달리, 도 6에 도시된 수광부(230B)는 개구부(233B)에 의하여 제1 수광 영역(231B)과 제2 수광 영역(232B)이 분리되므로, 제1 및 제2 수광 영역(231B, 232B) 각각에 연결된 2쌍의 배선(241, 242, 243, 244)을 통해 광 전류 신호를 제어부로 전송할 수 있다.
만일, 도 6에 예시된 바와 같이, 개구부(233B)의 면적을 키워 제1 및 제2 수광 영역(231B, 232B)을 분리시킬 경우, 각 수광 영역(231B, 232B)으로부터 광 전류 신호(또는, 센싱 신호)를 별도로 수신할 수 있어, 입자 센싱 장치(200A)는 입자(221)를 감지한 위치를 좀 더 정확하게 파악할 수 있다. 왜냐하면, 도 5의 수광부(230A)는 산란광이 제1 수광 영역(231A)으로 입사되든지 제2 수광 영역(232A)으로 입사되든지 동일한 배선(241, 242)을 통해 광 전류 신호가 제어부에 송신되는 반면, 도 6의 수광부(230B)에서 산란광이 제1 수광 영역(231B)으로 입사될 때 일부 배선(241, 242)을 통해 광 전류 신호가 제어부로 전달되고 산란광이 제2 수광 영역(232B)으로 입사될 때 다른 배선(243, 244)을 통해 제어부로 전달될 수 있기 때문이다.
또한, 도 5 및 도 6에 도시된 배선(241, 242, 243, 244)은 각 구성 부품 상호 간을 접속하여 회로 또는 회선을 구성하기 위한 도선으로 구현될 수 있으며, 일반적으로 사용되는 모든 도전체를 이용하여 구현될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 배선은 수광부(230A, 230B)와 제어부를 연결하는 (+) 배선(241, 243)과 (-) 배선(242, 244)을 포함할 수 있다. 수광부(230A, 230B)는 제1 전극 및 제2 전극을 포함할 수 있다. 제1 전극은 (+) 신호를 제2 전극은 (-) 신호를 송/수신할 수 있다. 따라서, 수광부(230A, 230B)는 (+) 배선(241, 243)을 통해 (+) 광 전류 신호를 제어부로 송신하고, (-) 배선(242, 244)을 통해 (-) 광 전류 신호를 제어부로 송신할 수 있다.
또한, 실시 예에 의한 입자 센싱 장치(200A)는 기판(252)을 더 포함할 수 있다. 도 5 및 도 6에 예시된 바와 같이, 실시 예에 의하면 수광부(230A, 230B)와 배선(241, 242, 243, 244)은 기판(252) 상에 모두 배치될 수 있다.
수광부(230A, 230B)는 기판(252)(예를 들어, 유연 기판)에 밀착하여 배치될 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 수광부(230A, 230B)는 박막 형태로 기판(252)의 상면 또는 하면에 밀착하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 수광부(230A, 230B)는 페이스트 상태의 물질을 소성 공정에 의해 소결시키는 방식으로 기판(252)의 상면에 배치될 수 있다. 또한, 수광부(230A, 230B)는 진공증착법, CVD 또는 인쇄공법 중 적어도 하나의 방법을 이용하여 기판(252)(예를 들어, 유연 기판)의 상면에 밀착하여 형성될 수 있다. 이와 같이 진공 증착이나 패터닝 등을 이용하여 기판(252)(예를 들어, 유연 기판) 위에 매우 얇은 피박인 박막을 형성하는 경우, 입자 센싱 장치(200A)를 포함하는 전자 장치 자체의 두께를 얇게 하며 무게를 가볍게 만들 수 있는 장점이 있다.
제1 수광 영역(231A, 231B) 및 제2 수광 영역(232A, 232B)은 기판(252) 위에서 개구부(233A, 233B) 주위에 배치되어 개구부(233A, 233B)를 정의할 수 있다.
여기서, 기판(252)은 유연 기판일 수 있다. 유연 기판(252)은 구부러진 형상을 가질 수 있다. 제1 수광 영역(231A, 231B)과 제2 수광 영역(232A, 232B) 및 배선(241, 242, 243, 244)은 일반 기판에 배치될 수도 있지만, 일체형 수광 모듈 구현을 위해, 벤디드 특성이 구현 가능한 유연 기판(252) 상에 제1 수광 영역(231A, 231B)과 제2 수광 영역(232A, 232B) 및 배선(241, 242, 243, 244)이 배치될 수 있다.
또한, 유연 기판(252)은 유연한 특성을 가지는 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다. 또한, 유연 기판(252)은 커브드(curved) 또는 벤디드(bended) 기판일 수 있다. 예를 들어, 유연 기판(252)은 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 자세하게, 유연 기판(252)은 소다라임유리(soda lime glass) 또는 알루미노실리케이트유리 등의 화학 강화/반강화유리를 포함하거나, 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 프로필렌 글리콜(propylene glycol, PPG) 폴리 카보네이트(PC) 등의 강화 혹은 연성 플라스틱을 포함하거나 사파이어를 포함할 수 있다.
또한, 유연 기판(252)은 광등방성 필름을 포함할 수 있다. 일례로, 유연 기판(252)은 COC(Cyclic Olefin Copolymer), COP(Cyclic Olefin Polymer), 광등방 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 또는 광등방 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등을 포함할 수 있다.
또한, 기판(252)은 부분적으로 곡면을 가지면서 휘어질 수 있다. 즉, 기판(252)은 부분적으로는 평면을 가지고, 부분적으로는 곡면을 가지면서 휘어질 수 있다. 구체적으로, 투명한 기판(252)의 끝단이 곡면을 가지면서 휘어지거나 랜덤(Random)한 곡률을 포함한 표면을 가지며 휘어지거나 구부러질 수 있다. 또한, 유연 기판(252)은 복곡면을 가지는 유연한(Flexible) 기판으로 구성될 수 있다.
또한, 입자 센싱 장치(200A)는 제어부가 배치되는 인쇄 회로 기판(251)을 더 포함할 수 있다. 인쇄 회로 기판(251)은 기판(252)에서 연장되어 형성될 수도 있고, 기판(252) 상에 다른 층으로 형성될 수도 있다. 이러한 인쇄 회로 기판(251)은 전자제품의 부품 간 회로를 연결할 때 보드에 회로를 그려 전기를 통할 수 있게 만든 것으로, 일반적인 전자 제품에 널리 사용된다.
또한, 유연 기판(252)에서 개구부(233A, 233B)에 해당하는 부분은 투광성을 가질 수 있다. 즉, 투명한 재질의 유연 기판(252) 상에 개구부(233A, 233B)를 제외한 부분에 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같은 형상의 제1 수광 영역(231A, 231B) 및 제2 수광 영역(232A, 232B)을 형성하여 투광성을 갖는 개구부(233A, 233B)를 정의할 수 있다.
또는, 유연 기판(252)에서 개구부(233A, 233B)에 해당하는 부분은 관통 홀 형상을 가질 수도 있다. 즉, 기판(252)에 실제로 구멍을 뚫어 개구부(233A, 233B)를 형성할 수도 있다.
도 7은 다른 실시 예에 의한 입자 센싱 장치(200B)를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 7을 참조하면, 다른 실시 예에 의한 입자 센싱 장치(200B)는 하우징(201), 발광부(210), 광 트랩부(220), 수광부(230C), 인쇄 회로 기판(251) 및 제어부를 포함할 수 있다. 여기서, 도 7에 도시된 입자 센싱 장치(200B)에서 도 2에 도시된 입자 센싱 장치(200A)와 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하였으며 중복되는 설명을 생략한다. 따라서, 특별히 상반된다고 언급되지 않는 한, 도 2에 도시된 입자 센싱 장치(200A)에 대한 설명은 도 7에 도시된 입자 센싱 장치(200B)에도 적용될 수 있다.
도 2에 도시된 수광부(230)와 달리, 다른 실시 예에 의하면, 수광부는 일정한 곡률을 가질 수 있다. 예를 들어, 수광부(230C)는 도 7에 예시된 바와 같이, 일정한 곡률을 가지는 오목한 단면 형상을 가질 수 있다. 이와 같이, 수광부(230C)의 형상이 도 2에 도시된 수광부(230)와 다름을 제외하면, 도 7에 도시된 입자 센싱 장치(200B)는 도 2에 도시된 입자 센싱 장치(200A)와 동일하다.
만일, 기판(252)이 전술한 바와 같이 유연 기판일 경우, 유연 기판 자체가 구부러진 형태로 구현될 수 있으며, 유연 기판 상에 형성되는 수광부(230C) 역시 곡률을 가지고 구부러진 형태로 구현될 수 있다. 이 때, 수광부(230C)의 곡률은 0.5R 내지 10R의 범위를 가지고 형성될 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 또한, 산광 공간(202)의 중심(예를 들어, 입자(221)가 위치한 지점)에서 수광부(230C)까지의 거리는 0.5 ㎜ 내지 10 ㎜일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
곡률을 갖는 수광부(230C)를 구현하기 위해, 유연 기판(252)은 U자 형태, ㄷ자 형태, 사다리꼴 형태, 삼각형 형태 또는 V자 형태 중 적어도 하나의 형태를 포함할 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 다만, 유연 기판(252)이 각진 형태로 구현되는 경우, 유연 기판(252) 상에 배치되는 수광부(230C) 또는 배선이 손상될 가능성이 존재하기 때문에, 수광부(230C)와 배선을 모두 플렉서블 소자로 구현하고, 유연 기판(252)은 U자 형태로 구부러진 형상을 가질 수 있다.
기판(252) 및 수광부(230C)의 형상 변형(bending)을 통해, 입자 센싱 장치는 수평형 또는 곡면형 수광부(230C)를 포함할 수 있다. 특히, 곡면형 수광부(230C)를 이용할 경우, 입자(221)의 위치별 센싱 감도의 편차를 개선할 수 있다. 산란각(θ)이 커질수록 입자(221)와 수광부 사이의 이격 거리가 멀어지게 되는데, 도 7에 도시된 바와 같이 수광부(230C)를 오목하게 형성할 경우 입자(221)에서 산란된 광이 수광부(230C)까지 도달하게 되는 거리를 비슷하게 보정시킬 수 있다. 따라서, 산란각(θ)이 커짐에 따른 산란광의 세기가 줄어드는 현상을 개선시킬 수 있다.
전술한 실시 예에 의한 입자 센싱 장치(200A, 200B)는 산란광의 세기가 최대가 되는 부분에 수광부(230: 230A, 230B)를 배치함으로써, 수광되는 산란광의 세기가 크다. 따라서, 미약하게 산란광이 수신됨으로 인해 신호를 증폭하기 위한 별도의 부분이 필요 없거나 단순화될 수 있으며, 신호를 증폭하기 위한 회로 설계 비용을 절감시킬 수 있다.
한편, 도 2 및 도 7에 도시된 입자 센싱 장치(200A, 200B)의 광 트랩부(220)는 광축(211) 상에 형성되어, 수광부(230)의 개구부(233)를 통과한 광을 가두는 역할을 한다. 예를 들어, 기판(252)에 구멍을 뚫어 관통 홀을 만들거나, 투명한 재질의 유연 기판(252) 상에서 개구부(233A, 233B)를 제외한 영역에 제1 수광 영역(231A, 231B) 및 제2 수광 영역(232A, 232B)을 형성할 경우, 관통 홀이나 투명한 재질의 유연 기판(252) 상의 개구부(233A, 233B)를 통과한 광이 광 트랩부(220)까지 진행할 수 있다.
다시, 도 2 및 도 7을 참조하면, 수광부(230, 230C)는 광 다이오드(Photodiode), 광 전자 증배관 또는 광 트랜지스터(Phototransistor) 중 적어도 하나로 구현될 수 있다. 특히, 수광부(230, 230C)는 유기 박막 포토다이오드로 구현될 수 있다. 수광부(230, 230C)가 유기 박막 포토다이오드로 구현되는 경우, 면적과 형상의 제약이 없이 수광부(230, 230C)의 구조 설계가 가능하게 된다.
유기 박막 포토다이오드는 유기 재료를 기반으로 하며, 광 검지기를 대체할 수 있는 소자이다. 이러한 유기 박막 포토다이오드는 카메라 등 전자 장치의 광 민감도를 향상시키며, 균일한 색상 조성으로 디스플레이가 될 수 있는지 조사할 때 사용될 수 있다.
또한, 유기 박막 포토다이오드는 무기 물질들과 비교하여 매우 가볍고, 생산하는데 비용이 적게 들며, 유연한 응용분야에 사용될 수 있는 장점을 가진다.
유기 재료는 특히, 유기 재료의 소재에 따라서 특별한 파장 영역(ex; 적색 광, 녹색 광, 청색 광 등)에서만 민감성을 가질 수 있으므로, 사용처에 따라 적절한 재료를 선택하여 광학 센서의 스펙트럼 민감도를 조절할 수 있다. 또한, UV로부터 IR까지 흡수 스펙트럼이 좋은 특징을 가지며, 높은 광 생성 수율(photogeneration yield), 무기 재료와 비교하여 상대적으로 낮은 온도의 공정 능력을 통한 거의 대부분의 기판 공정 수용이 가능한 점 등 많은 장점을 가진다.
이하, 실시 예에 의한 입자 센싱 장치(200A, 200B)의 수광부(230, 230C)를 구현하는 유기 박막 포토다이오드에 대해 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 8 및 도 9는 일 실시 예에 따른 유기 박막 포토다이오드(300)의 개략적인 외관 사시도를 나타낸다.
도 8 및 도 9에 도시된 유기 박막 포토 다이오드(300)는 제1 전극(305), 활성화 층(304), 제2 전극(303, 307)을 포함할 수 있다. 도 2, 도 5, 도 6 및 도 7에 도시된 수광부(230, 230A, 230B, 230C)는 도 8 및 도 9에 예시된 바와 같이 구현될 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
도 8을 참조하면, 기판(301) 상에 제1 전극(305), 활성화 층(304) 및 제2 전극(303, 307)이 적층된 형태로 배치될 수 있다.
유기 박막 포토다이오드(300)를 유연 기판(252)에 적층될 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 다른 실시 예에 의하면, 별도의 기판을 유연 기판(252) 위에 배치하고, 별도의 기판 위에 유기 박막 포토다이오드(300)를 배치할 수도 있다. 따라서, 도 8에 도시된 기판(301)은 도 5 및 도 6에 도시된 기판(252) 또는 별도의 기판에 해당할 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 예를 들어, 기판(301)은 투명 기판일 수 있다.
제1 전극(305)은 기판(301) 위에 배치될 수 있다. 활성화 층(304)은 제1 전극(305) 위에 배치될 수 있다. 제2 전극은 제1 또는 제2 서브 전극(303, 307) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 서브 전극(303)은 기판(301) 위에 배치되고, 제2 서브 전극(307)은 활성화 층(304) 위에 배치되며 제1 서브 전극(303)과 연결될 수 있다.
또한, 도 8 및 도 9에 예시된 바와 같이, 유기 박막 포토 다이오드(300)는 버퍼층(306) 및 보호층(302)을 더 포함할 수도 있다.
버퍼층(306)은 제1 전극(305)과 활성화 층(304) 사이에 배치될 수 있다. 보호층(302)은 제2 서브 전극(307) 상에 배치될 수 있다.
이하, 도 8 및 도 9에 도시된 유기 박막 포토다이오드를 제조하는 방법에 대해 다음과 같이 살펴본다.
먼저, 유연 기판(301) 상에 제1 전극(305)을 형성하고, 표면 처리 후 버퍼층(306)과 활성화 층(304)을 형성하고, 이어서 제2 전극(303, 307)을 형성할 수 있다.
또한, 제2 전극은 하나의 전극으로 이루어질 수도 있으며, 제1 서브 전극(303) 및 제2 서브 전극(307)을 포함하여 이루어질 수도 있다.
제1 서브 전극(303)과 제1 전극(305)은 글라스(glass) 형태의 기판(301) 위에 형성될 수 있다.
제2 서브 전극(307)은 제1 서브 전극(303)과 연결되어 제2 전극의 역할을 수행함과 동시에, 제1 서브 전극(303)을 산화/부식 등으로부터 보호하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 제1 서브 전극(303)과의 일함수 차이가 큰 물질을 포함할 수 있도록 제2 서브 전극(307)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1 서브 전극(303)은 LiF, 제2 서브 전극(307)은 칼슘(Ca), 알루미늄(Al) 등의 물질을 사용하여 형성할 수 있다.
ITO(Indium Tin Oxide) 패턴을 설계하고 마스크를 제작하여 기판(301)(또는, 유리(Glass)) 위에 제1 전극(305)을 형성한다. ITO는 인듐 주석 산화물로서, 보편적으로 사용되는 도전성 투명 전극이다. 이러한 ITO는 가시광선 영역에서는 투광 영역이 나타나며, 적외선 영역에서는 반사 특성이 우수하며 낮은 전기저항을 갖는 산화물이다. 또한, ITO 패터닝 시, 레이저 프린트(Laser Writer) 패터닝, 마스크(Mask) 적용 패터닝의 방법을 사용할 수 있다.
이후, 제1 전극(305)의 표면을 세정하고 친수 처리한다. 예를 들어, 아세톤과 알코올을 이용하여 세정 작업을 수행하고, 플라스마(Plasma) 처리하여 코팅성을 확보할 수 있다. 이때, 세제(detergent)와 증류수를 혼합한 용액에 음파처리(sonication)하는 제1 단계와, 아세톤(Acetone) 용액에 가열(heating)하는 제2 단계와, IPA 용액에 가열하는 제3 단계와, 자외선-오존(UV-ozone) 처리하는 제4 단계를 수행할 수 있다.
이후, 제1 전극(305) 위에 버퍼층(306)를 형성할 수 있다. 버퍼층(306)은 제1 전극(305) 위에 PEDOT:PSS(PolyEthylene DiOxy Thiophene:PolyStyrene Sulfonate)를 코팅하여 형성할 수 있다. PEDOT층은 전도성이 높은 고분자 물질로서 내열성과 내광성 등의 화학안정성이 뛰어나다. 또한, 버퍼층(306)을 형성하는 인쇄 공정에서 스핀 코팅(Spin Coating)을 사용할 수 있다. 이때, 스핀 코팅을 실시하는 제1 단계 및 핫 플레이트(Hot Plate)에서 열처리(baking)하는 제2 단계를 수행할 수 있다.
이어, 활성화 층(304)을 형성할 수 있다. 이 때, 활성화 층(304)에 사용되는 유기물을 합성하고 활성화 층(304)을 코팅할 수 있다. 활성화 층(304)은 광을 직접적으로 흡수하여 감지하는 층으로, 스핀 코팅(Spin Coating), 잉크젯 프린팅(Ink Jet Printing), 슬롯 다이 코팅(Slot Die Coating) 등의 인쇄 공정을 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 활성화 층(304)은 플로렌 계열의 고분자 물질을 사용할 수도 있고, PC60BM, PC70BM 등 여러 물질을 사용하여 형성될 수 있다.
이때, 스핀 코팅을 실시하는 제1 단계와, 핫 플레이트에서 열처리(baking)하는 제2 단계와, 활성화 영역 이외의 부분을 아세톤(Acetone)을 이용하여 제거하는 제3 단계를 수행할 수 있다. 활성화 층 용액을 제조하는 경우, P3HT와 PC60BM을 1/0.7 중량비와 ODCB(1, 2-dichlorobenzene)로 용해한 후 교반할 수 있다.
활성화 층(304) 형성 이후, 제2 전극(303, 307)을 형성할 수 있다. 제2 전극(303, 307)을 증착하고 형성하여 마이크로 전극을 제작할 수 있으며, 증착 시에는 섀도우 마스크(Shadow Mask)를 사용하여 증착할 수 있으며, 제2 전극(303, 307)의 재료에는 Ag, Ca/Ag, Al 등 전극에 사용될 수 있는 모든 재료가 가능할 수 있다. 이어, 캡슐화된 글래스 층을 형성할 수 있다. 이 때, 자외선 타입 레진인 에폭시 계열 레진을 사용할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 제2 전극은 하나의 전극으로 이루어질 수도 있으며, 제1 서브 전극(303), 제2 서브 전극(307)을 포함하여 이루어질 수도 있다.
제2 전극을 형성하는 경우, LiF층, Al층을 금속 용착(metal deposition)하는 제1 단계와, 어닐링(Annealing)하는 제2 단계와, 글래스층에 배리어 시트(Barrier Sheet)를 장착하고 자외선 레진(UV resin)을 글래스층에 바른 후 자외선(UV) 처리를 실행하는 제3 단계를 수행할 수 있다. 또한, 제2 전극이 제1 서브 전극(303) 및 제2 서브 전극(307)으로 이루어지는 경우, 제1 서브 전극(303)은 LiF층, 제2 서브 전극(307)은 칼슘(Ca)층 또는 알루미늄(Al)층의 물질을 사용하여 형성될 수 있다.
이 때, 제1 전극(305)은 양극으로, 제2 전극(303, 307)은 음극으로 사용될 수 있다. 또한, 제1 전극(305)과 제2 전극(303, 307)은 전극을 구성하는 재료의 일함수 차이가 0.5 내지 1.5 eV 일 수 있다. 제1 전극(305)과 제2 전극(303, 307)을 구성하는 재료의 일함수 차이가 크면 클수록 효율이 높아질 수 있다.
도 10은 또 다른 실시 예에 의한 입자 센싱 장치(200C)의 단면도를 나타낸다.
도 10에 도시된 입자 센싱 장치(200C)는 발광부(410), 기판(420) 및 수광부(430)를 포함할 수 있다.
특별히 상반된다고 언급되지 않는 한, 전술한 입자 센싱 장치(200A, 200B)에 대한 설명은 도 10에 도시된 입자 센싱 장치(200C)에도 적용될 수 있다.
도 10에 도시된 발광부(410)는 도 2에 도시된 발광부(210)와 동일한 기능을 수행할 수 있다. 또한, 발광부(410)는 광원부(412)와 집광부(414)를 포함할 수 있다. 여기서, 광원부(412)와 집광부(414)는 도 2에 도시된 광원부(212) 및 집광부(214)와 각각 동일한 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 도 10에 도시된 발광부(410), 광원부(412) 및 집광부(414)에 대한 중복되는 설명을 생략한다.
수광부(430) 역시 도 2에 도시된 수광부(230)와 동일한 역할을 수행하므로, 이에 대한 중복되는 설명을 생략한다. 특히, 수광부(430)는 유기 박막 포토다이오드 이외에, 유기 광 다이오드(Organic Photodiode) 또는 인쇄 포토다이오드(Printed Photodiode)로 구현될 수도 있다. 수광부(430)의 재료가 유기 광 다이오드로 이루어지는 경우, 면적과 형상의 제약이 없이 수광부의 구조 설계가 가능하게 된다.
수광부(430)가 기판(420)에 밀착하여 형성되는 경우, 대상물과의 센싱 거리가 가까워지므로, 수광부(430)의 감도(sensitivity)가 증가할 수 있다. 또한, 정해진 구동 전압에서 감지 효율을 기존보다 높일 수 있으므로 낮은 구동 전압으로 기존과 동일한 성능을 구현할 수 있게 되는 효과가 있다.
또한, 수광부(430)가 유기 박막 포토다이오드로 구현되지 않을 경우, 산란광을 집광하는 별도의 집광부가 필요할 수도 있다. 그러나, 실시 예에 의하면 도 10의 경우, 발광부(410)는 집광부(414)를 포함하는 반면, 수광부(430)는 별도의 집광부를 포함하지 않는다. 왜냐하면, 투명 기판(420) 상에 수광부(430)로서 배치된 유기 포토다이오드가 이 역할을 대신 수행할 수 있기 때문이다.
또한, 수광부는 집광부의 면적보다 1.5배 이상 더 넓은 것이 바람직하다. 수광부에 별도의 집광부가 존재하지 않기 때문에, 수광부의 면적을 최대한 넓게 하여 산란광을 수광하는 것이 바람직하며, 감도 효율성을 더 높일 수 있다.
또한, 기판(420)은 도 8에 도시된 기판(301)에 해당하며 동일한 기능을 수행하므로, 중복되는 설명을 생략한다. 기판(420)은 투명 기판일 수 있으며, 대상물과 수광부(430) 사이에 배치되며, 수광부(430)는 투명 기판(420)을 통해 산란광을 수신하고, 대상물을 감지할 수 있다. 이러한 투명 기판(420)을 형성함으로써, 외부에서 수광부(430)에 직접 접촉하여 수광부(430)가 소모되거나 오염되는 것을 방지할 수 있어 대상물에 의한 산란광의 감지 정도를 향상시킬 수 있으며, 수광부(430)의 유지 보수가 더 용이할 수 있다. 이러한 기판(420)은 플렉세블하거나 리지드(rigid)할 수 있다.
도 2와 마찬가지로, 도 10에 도시된 입자 센싱 장치(200C)는 광을 방출하여 입자(221)를 향해 조사하고, 입자(221)에서 산란된 광을 기판(420)을 통해 수광부(430)에서 수신하고, 수신된 광을 이용하여 입자(221)에 대한 정보를 획득할 수 있다.
전술한 바와 같이, 수광부(230, 230A, 230B, 230C, 430)가 유기 박막 포토다이오드로 구현되는 경우, 다음과 같은 효과가 있다.
종래의 수광부 대비하여 더 얇은 두께를 가질 수 있고, 종래 수광부 대비 더 작은 면적으로도 효율적인 수광부를 구현할 수 있다.
또한, 면적과 형상의 제약이 없는 수광부의 구조 설계를 가능하도록 한다.
또한, 포토 다이오드 모듈을 실리콘 웨이퍼 상에 각각 실장하는 기존과 달리, 실시 예에서와 같이 유기 박막 포토 다이오드로 수광부를 구현할 경우 인쇄 공정을 통하여 한 번에 제작될 수 있으므로 제작 시간 및 공정이 단축화될 수 있다.
또한, 수광부 측에 입자(221)에서 산란된 광을 집광시키기 위한 별도의 집광부가 요구되지 않으므로, 제조 비용이 감소하고 크기가 소형화될 수 있다.
전술한 실시 예에 의한 입자 센싱 장치(200A, 200B, 200C)는, 가전용 및 산업용 공기청정기, 공기정화기, 공기 세정기, 공기 냉각기, 에어컨에 적용될 수도 있고, 빌딩용 공기 질 운영 시스템(Air Quality management system), 차량용 실내/외 공조 시스템 또는 차량용 실내 공기질 측정 장치에 적용될 수 있다. 그러나, 실시 예에 의한 입자 센싱 장치(200A, 200B)는 이러한 례에 국한되지 않고 다양한 분야에 적용될 수 있음은 물론이다.
위에서 설명된 본 발명의 실시 예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 이들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있을 것이며, 이러한 수정 및 변경은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
발명의 실시를 위한 형태는 전술한 "발명의 실시를 위한 최선의 형태"에서 충분히 설명되었다.
실시 예에 의한 입자 센싱 장치는, 가전용 및 산업용 공기청정기, 공기정화기, 공기 세정기, 공기 냉각기, 에어컨에 적용될 수도 있고, 빌딩용 공기 질 운영 시스템(Air Quality management system), 차량용 실내/외 공조 시스템 또는 차량용 실내 공기질 측정 장치에 이용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 광을 방출하여 산란 공간으로 출사하는 발광부; 및
    상기 발광부에서 방출되어 상기 산란 공간에서 입자에 의해 산란된 산란광의 세기가 최대인 최대 산란각 영역에 배치되며, 상기 산란광을 입사하여 광 전류 신호를 생성하는 수광부를 포함하는 입자 센싱 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 발광부는
    광원부; 및
    상기 광원부의 광축에 배치되어 상기 광원부로부터 방출된 광을 집중시키는 집광부를 포함하는 입자 센싱 장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 최대 산란각 영역은
    상기 발광부의 광축을 기준으로 20° 내지 60° 산란 각도 범위의 제1 산란 영역; 및
    상기 발광부의 광축은 기준으로 -20° 내지 -60°산란 각도 범위의 제2 산란 영역을 포함하는 입자 센싱 장치.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 수광부는
    상기 발광부에서 방출되어 상기 산란 공간을 경유한 광을 투과시키는 개구부;
    상기 개구부의 주변에서 상기 최대 산란각 영역의 상기 제1 산란 영역에 배치된 제1 수광 영역; 및
    상기 개구부의 주변에서 상기 최대 산란각 영역의 상기 제2 산란 영역에 배치된 제2 수광 영역을 포함하는 입자 센싱 장치.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 수광 영역은 상기 광축과 교차하는 방향으로 상기 개구부의 상측과 하측에 각각 배치된 입자 센싱 장치.
  6. 제4 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 수광 영역은 일체인 입자 센싱 장치.
  7. 제4 항에 있어서, 상기 광축과 교차하는 방향으로, 상기 개구부의 폭은 상기 제1 및 제2 수광 영역의 폭보다 큰 입자 센싱 장치.
  8. 제4 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 수광 영역은 상기 광축과 교차하는 방향으로 서로 분리된 입자 센싱 장치.
  9. 제1 항에 있어서, 상기 수광부는 일정한 곡률을 갖는 오목한 형태의 단면 형상을 갖는 입자 센싱 장치.
  10. 제4 항에 있어서, 상기 수광부가 배치되는 기판을 더 포함하는 입자 센싱 장치.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 수광부는 유기 박막 포토 다이오드를 포함하는 입자 센싱 장치.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 유기 박막 포토 다이오드는
    상기 기판 위에 배치된 제1 전극;
    상기 제1 전극 위에 배치된 활성화층; 및
    제1 또는 제2 서브 전극 중 적어도 하나를 포함하는 제2 전극을 포함하고,
    상기 제1 서브 전극은 상기 기판 위에 배치되고,
    상기 제2 서브 전극은 상기 활성화 층 위에 배치되며 상기 제1 서브 전극과 연결되는 입자 센싱 장치.
  13. 제12 항에 있어서, 상기 유기 박막 포토 다이오드는
    상기 제1 전극과 상기 활성화 층 사이에 배치된 버퍼층; 및
    상기 제2 서브 전극 위에 배치된 보호층을 더 포함하는 입자 센싱 장치.
  14. 제10 항에 있어서, 상기 입자 센싱 장치는
    상기 수광부에서 생성된 상기 광 전류 신호를 이용하여 상기 입자에 대한 정보를 분석하는 제어부; 및
    상기 수광부에서 생성된 상기 광 전류 신호를 상기 제어부로 전송하는 배선을 더 포함하는 입자 센싱 장치.
  15. 제14 항에 있어서, 상기 제어부가 배치된 인쇄 회로 기판을 더 포함하는 입자 센싱 장치.
  16. 제14 항에 있어서, 상기 기판 상에 상기 수광부와 상기 배선이 배치되고,
    상기 기판은 유연 기판을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 수광 영역은 상기 유연 기판 위에서 상기 개구부 주위에 배치되어 상기 개구부를 정의하는 입자 센싱 장치.
  17. 제16 항에 있어서, 상기 유연 기판에서 상기 개구부에 해당하는 부분은 투광성을 갖는 입자 센싱 장치.
  18. 제16 항에 있어서, 상기 유연 기판에서 상기 개구부에 해당하는 부분은 관통홀 형상을 갖는 입자 센싱 장치.
  19. 제18 항에 있어서, 상기 수광부의 상기 개구부에 해당하는 상기 관통홀을 통과한 광을 가두는 광 트랩부를 더 포함하는 입자 센싱 장치.
  20. 제1 항에 있어서, 상기 발광부와 상기 수광부를 수용하며, 상기 산란 공간을 형성하는 하우징을 더 포함하는 입자 센싱 장치.
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