KR20170033052A - Apparatus for Sensing Dust - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 광 신호를 조사하는 발광부, 먼지에 조사되어 경로가 변경된 상기 광 신호의 산란 광을 수신하는 수광부를 포함하는 먼지 센서에 있어서, 상기 수광부는, 투명 기판, 상기 투명 기판 상에 적층된 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 적층된 활성화 층; 및 상기 활성화 층 상에 적층된 제2 전극을 포함하는 유기 박막 포토다이오드인 것을 특징으로 하는 먼지 센서에 관한 것이다.The present invention provides a dust sensor including a light emitting portion for irradiating an optical signal, and a light receiving portion for receiving scattered light of the optical signal irradiated to the dust, the path of which has been changed, wherein the light receiving portion includes a transparent substrate, A first electrode, an activation layer stacked on the first electrode, And an organic thin film photodiode including a second electrode stacked on the active layer.
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 광센서를 이용하여 여러 기능을 구현하고 있다.There are various kinds of sensors used in touch panels of smart electronic devices such as smart terminals, mobile phones, monitors, TVs, etc. Recently, there have been various types of sensors using light sensors including a light emitting portion for emitting light and a light receiving portion for sensing light .
특히, 도 1a를 참조하면, 광 소자를 이용하여 공기 중에 포함되는 먼지(150)의 크기, 농도, 수량 등 여러 정보들을 확인하는 먼지 센서가 사용되고 있다. 그런데, 종래의 먼지 센서의 경우, 도 1b와 같이 실리콘 웨이퍼 상에 형성하는 광 소자를 사용하므로 그 크기에 제한이 있었으며, 발광부(110)와 수광부(140)에 각각 제1 집광부(120)와 제2 집광부(130)를 함께 사용하였다.In particular, referring to FIG. 1A, a dust sensor is used to confirm various information such as size, concentration, and quantity of
종래의 먼지 센서의 경우, 먼지에 의하여 산란된 광원을 작은 면적의 광 소자에 전달하기 위하여 집광 렌즈와 그 집광 렌즈의 동작에 필요한 충분한 집광 거리를 확보하여야 하였으며, 작은 면적의 수광 소자는 산란광의 흡수량이 미약하고 이로 인하여 산란광 신호를 증폭하기 위한 회로 설계비용이 증대되는 문제점이 존재하고 있었다.In the case of a conventional dust sensor, in order to transmit a light source scattered by dust to an optical element having a small area, a sufficient condensing distance necessary for operation of the condenser lens and the condenser lens must be ensured. There is a problem that the circuit design cost for amplifying the scattered light signal is increased.
또한, 종래의 먼지 센서의 경우, 별도의 집광 렌즈가 필요하므로 먼지 센서 제품의 가격이 증가하며, 먼지 센서 자체의 크기도 커지게 되는 문제점이 있었다.In addition, in the case of the conventional dust sensor, the cost of the dust sensor product is increased and the size of the dust sensor itself is increased because a separate condenser lens is required.
본 발명은 상술한 바와 같이 종래의 먼지 센서가 가지고 있는 단점을 해소하기 위하여, 기존의 실리콘 웨이퍼에 형성되는 수광부를 유기 박막 포토다이오드로 대체하여, 투명 기판에 그대로 형성할 수 있으며 큰 면적으로 제작이 가능한 먼지 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the disadvantages of the conventional dust sensor as described above, the present invention can replace the light receiving portion formed on the conventional silicon wafer with the organic thin film photodiode, and can be formed on the transparent substrate as it is. And an object thereof is to provide a dust sensor as far as possible.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 기술적 과제가 포함될 수 있다. The technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned technical problems, and various technical problems can be included within the scope of what is well known to a person skilled in the art from the following description.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 센서는, 광 신호를 조사하는 발광부, 먼지에 조사되어 경로가 변경된 상기 광 신호의 산란 광을 수신하는 수광부를 포함하는 먼지 센서에 있어서, 상기 수광부는, 투명 기판, 상기 투명 기판 상에 적층된 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 적층된 활성화 층; 및 상기 활성화 층 상에 적층된 제2 전극을 포함하는 유기 박막 포토다이오드인 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a dust sensor comprising: a light emitting unit that emits an optical signal; a dust sensor that includes a light receiving unit that receives scattered light of the optical signal, The light receiving unit includes a transparent substrate, a first electrode stacked on the transparent substrate, an activation layer stacked on the first electrode, And an organic thin film photodiode including a second electrode stacked on the active layer.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 센서는, 상기 발광부가 발광 다이오드(LED), 유기 발광 다이오드(OLED), 적외선 발광 다이오드(Infrared Emitting Diode), 레이저 다이오드(Laser Diode) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.The dust sensor according to an embodiment of the present invention may include at least one of a light emitting diode (LED), an organic light emitting diode (OLED), an infrared ray emitting diode (LED), and a laser diode .
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 센서는, 상기 발광부가 조사하는 광 신호를 집중시키는 집광부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 수광부는, 상기 집광부의 면적보다 1.5배 이상 더 넓은 것을 특징으로 한다.The dust sensor according to an embodiment of the present invention may further include a light collecting unit concentrating the optical signal irradiated by the light emitting unit. In this case, the light-receiving unit may be 1.5 times wider than the area of the light-collecting unit.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 센서는, 상기 활성화 층 및 상기 제1 전극 사이에 적층된 버퍼층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 센서는, 상기 제2 전극 상에 적층된 보호 층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 센서는, 상기 제2 전극이 제1 서브 전극, 제2 서브 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은, 전극을 구성하는 재료의 일함수 차이가 0.5 내지 1.5 eV 인 것을 특징으로 한다.In addition, the dust sensor according to an embodiment of the present invention may further include a buffer layer stacked between the activation layer and the first electrode. The dust sensor according to an embodiment of the present invention may further include a protection layer stacked on the second electrode. In the dust sensor according to an embodiment of the present invention, the second electrode may further include a first sub-electrode and a second sub-electrode. In this case, the first electrode and the second electrode are characterized in that the work function difference of the material constituting the electrode is 0.5 to 1.5 eV.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 센서는, 상기 수광부가 흡수 또는 반사된 제2 광 신호를 수신하고, 광전류 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.The dust sensor according to an embodiment of the present invention is characterized in that the light receiving unit receives a second optical signal absorbed or reflected, and generates a photocurrent signal.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 센서는, 상기 투명 기판이 먼지와 수광부 사이에 배치되어, 상기 수광부가 상기 산란 광을 투명 기판을 통하여 수신하는 것을 특징으로 한다.The dust sensor according to an embodiment of the present invention is characterized in that the transparent substrate is disposed between the dust and the light receiving unit, and the light receiving unit receives the scattered light through the transparent substrate.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 센서는, 상기 수광부가 생성한 광전류 신호를 수신하여, 상기 광전류 신호를 분석하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The dust sensor according to an embodiment of the present invention may further include a controller for receiving the photocurrent signal generated by the photoreceptor and analyzing the photocurrent signal.
본 발명의 먼지 센서는 집광 렌즈와 실리콘 수광부 대신 투명 기판 상에 형성되는 유기 박막 포토다이오드를 사용하여, 집광렌즈를 제거함으로써 비용을 감소하고 집광거리 감소를 통하여 센서를 소형화할 수 있다. 또한, 산란광 신호를 증폭하는 기술을 단순화하고, 산란광 신호의 손실을 줄일 수 있는 장점이 있다.The dust sensor of the present invention can reduce cost by reducing the condensing lens using the organic thin film photodiode formed on the transparent substrate instead of the condensing lens and the silicon light receiving portion, and can downsize the sensor by reducing the condensing distance. Further, there is an advantage that the technique of amplifying the scattered light signal can be simplified and the loss of the scattered light signal can be reduced.
또한, 본 발명의 먼지 센서는 수광부를 투명 기판 상에 형성되는 유기 박막 포토다이오드로 형성하여, 면적과 형상의 제약이 없는 수광부의 구조 설계가 가능하다. 특히, 종래에는 포토다이오드 모듈을 실리콘 웨이퍼 상에 각각 실장하여 제작하였으나, 유기 박막 포토다이오드의 경우 인쇄 공정을 통하여 한번에 만들 수 있으므로 제작 시간 및 공정이 단축될 수 있는 효과가 있다.In the dust sensor of the present invention, the light receiving portion is formed of an organic thin film photodiode formed on a transparent substrate, and the structure of the light receiving portion can be designed without restriction of an area and a shape. In particular, in the past, the photodiode modules were mounted on silicon wafers, respectively. However, since the organic thin film photodiodes can be formed at one time through the printing process, the manufacturing time and process can be shortened.
도 1a, 도 1b는 종래 발명의 일 실시예에 따른 먼지 센서를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 센서를 나타내는 구성도이다.
도 3, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 센서의 수광부가 투명 기판 상에 형성되는 유기 박막 포토다이오드로 구성되는 것을 나타내는 예시도이다.1A and 1B are diagrams illustrating a dust sensor according to an embodiment of the present invention.
2 is a configuration diagram illustrating a dust sensor according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 3 and 4 are diagrams illustrating an example of an organic thin film photodiode formed on a transparent substrate according to an embodiment of the present invention. FIG.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 '먼지 센서'를 상세하게 설명한다. 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.Hereinafter, a 'dust sensor' according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. In addition, the matters described in the attached drawings may be different from those actually implemented by the schematic drawings to easily describe the embodiments of the present invention.
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.In the meantime, each constituent unit described below is only an example for implementing the present invention. Thus, in other implementations of the present invention, other components may be used without departing from the spirit and scope of the present invention.
또한, 어떤 구성요소들을 '포함'한다는 표현은, '개방형'의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. Also, the expression " comprising " is intended to merely denote that such elements are present as an expression of " open ", and should not be understood to exclude additional elements.
또한, '제1, 제2' 등과 같은 표현은, 복수의 구성들을 구분하기 위한 용도로만 사용된 표현으로써, 구성들 사이의 순서나 기타 특징들을 한정하지 않는다. Also, the expressions such as 'first, second', etc. are used only to distinguish between plural configurations, and do not limit the order or other features among the configurations.
실시예들의 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.In the description of the embodiments, it is to be understood that each layer (film), area, pattern or structure may be referred to as being "on" or "under / under" Quot; includes all that is formed directly or through another layer. The criteria for top / bottom or bottom / bottom of each layer are described with reference to the drawings.
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. When a part is "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another part in between. Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise.
도 1a, 도 1b는 종래 발명의 일 실시예에 따른 먼지 센서를 나타내는 구성도이다.1A and 1B are diagrams illustrating a dust sensor according to an embodiment of the present invention.
도 1a, 도 1b를 참조하면, 광 소자를 이용하여 공기 중에 포함되는 먼지(150)의 크기, 농도, 수량 등 여러 정보들을 확인하는 먼지 센서가 사용되고 있다. 종래의 먼지 센서의 경우, 발광부(110)와 수광부(140)에 각각 제1 집광부(120)와 제2 집광부(130)를 함께 사용하였다. 또한, 도 1b와 같이 실리콘 웨이퍼 상에 형성하는 광 소자를 사용하므로 그 크기에 제한이 있었다. 이 때, 도 1b의 수광부는, N층(Si Wafer; 141), I층(142), P층(143), ITO전극(144), Al층(145)을 포함하며, 와이어(146)와 금속전극(147)으로 이루어져 있었다.Referring to FIGS. 1A and 1B, a dust sensor for detecting various information such as the size, concentration, and quantity of the
종래의 먼지 센서의 경우, 먼지에 의하여 산란된 광원을 작은 면적의 광 소자에 전달하기 위하여 집광 렌즈와 그 집광 렌즈의 동작에 필요한 충분한 집광 거리를 확보하여야 하였으며, 작은 면적의 수광 소자는 산란광의 흡수량이 미약하고 이로 인하여 산란광 신호를 증폭하기 위한 회로 설계비용이 증대되는 문제점이 존재하고 있었다. 또한, 종래의 먼지 센서의 경우, 별도의 집광 렌즈가 필요하므로 먼지 센서 제품의 가격이 증가하며, 먼지 센서 자체의 크기도 커지게 되는 문제점이 있었다.In the case of a conventional dust sensor, in order to transmit a light source scattered by dust to an optical element having a small area, a sufficient condensing distance necessary for operation of the condenser lens and the condenser lens must be ensured. There is a problem that the circuit design cost for amplifying the scattered light signal is increased. In addition, in the case of the conventional dust sensor, the cost of the dust sensor product is increased and the size of the dust sensor itself is increased because a separate condenser lens is required.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 센서를 나타내는 구성도이다.2 is a configuration diagram illustrating a dust sensor according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 먼지 센서는, 발광부(210), 집광부(220), 수광부(240)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the dust sensor of the present invention may include a
발광부(210)는 광 신호를 조사한다. 이 때, 발광부는 기본적으로 모든 방향으로 빛을 조사하는 기능을 하며, 이렇게 조사된 빛은 커버기판 상에 존재하는 대상물에 의해 반사된다. 이 때, 발광부는 발광 다이오드(LED), 유기 발광 다이오드(OLED), 적외선 발광 다이오드(Infrared Emitting Diode), 레이저 다이오드(Laser Diode) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.The
또한, 발광부(210)는 감지장치가 포함하는 전자 장치로부터 전력을 공급받아, 받은 에너지를 특정 파장의 빛으로 방출하며, 나아가 상기 발광부(210)는 조사하는 광 신호의 파장을 필요에 따라 변경하기 위하여 다양한 재료를 사용할 수 있다.The
집광부(220)는 발광부가 조사하는 광 신호를 집중시킨다. 이 때, 집광부는 발광부 쪽에 위치하며, 수광부 쪽에는 별도의 집광부가 존재하지 않고 투명 기판 상에 형성되는 유기 박막 포토다이오드가 이 역할을 대신하여 수행할 수 있다. The
수광부(240)는 먼지에 조사되어 경로가 변경된 상기 광 신호의 산란 광을 수신한다. 이 때, 수광부는 상기 흡수 또는 반사된 제2 광 신호를 수신하고, 광전류 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.The
또한, 수광부(240)는 광 다이오드(Photodiode), 광 전자 증배관, 광 트랜지스터(Phototransistor) 중 적어도 하나로 구현될 수 있다. 특히, 수광부(240)는 유기 광 다이오드(Organic Photodiode), 유기 박막 포토다이오드 또는 인쇄 포토다이오드(Printed Photodiode)로 이루어지는 것이 바람직하다. 수광부 재료가 유기 광 다이오드로 이루어지는 경우, 면적과 형상의 제약이 없이 수광부의 구조 설계가 가능하게 된다.In addition, the
또한, 수광부(240)가 투명 기판(210)의 하면에 형성되는 일 실시예로서, 상기 수광부(240)는 페이스트 상태의 물질을 소성 공정에 의해 소결시키는 방식으로 기판에 형성시킬 수 있다. In addition, the
더 구체적으로, 상기 수광부는 진공증착법, CVD, 인쇄공법 중 적어도 하나의 방법을 이용하여 기판에 밀착하여 형성될 수 있다. 이와 같이 진공 증착이나 패터닝 등을 이용하여 기판 위에 매우 얇은 피박인 박막을 형성하는 경우 사이의 간격을 최소화할 수 있으며 센서를 포함하는 전자 장치 자체의 두께를 얇게 하며 무게를 가볍게 만들 수 있는 장점이 있다.More specifically, the light receiving unit may be formed in close contact with the substrate by using at least one of a vacuum deposition method, a CVD method, and a printing method. The gap between the case of forming a very thin foil thin film on the substrate by vacuum deposition or patterning can be minimized and the thickness of the electronic device itself including the sensor can be reduced and the weight can be reduced .
수광부(240)가 기판에 밀착하여 형성되는 경우, 대상물과의 센싱 거리가 가까워지므로, 수광부(240)의 감도(sensitivity)가 증가할 수 있다. 또한, 종래의 감지장치와 동일한 구동전압으로 감지 효율을 높일 수 있으므로 낮은 구동전압으로 기존과 동일한 성능을 구현할 수 있게 되는 효과가 있다. In the case where the
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.Further, it is preferable that the light receiving portion is 1.5 times wider than the area of the light collecting portion. Since there is no separate light collecting part in the light receiving part, it is preferable that the area of the light receiving part is maximized to receive the scattered light, and the sensitivity efficiency can be further increased.
본 발명의 유기 박막 포토다이오드는 투명 기판(260)를 포함하여, 투명 기판 상에 제1 전극, 활성화 층, 제2 전극, 버퍼층, 보호층 등을 형성하여, 대상물로부터의 산란광을 수신한다. 이 때, 상기 투명 기판은 대상물과 수광부 사이에 배치되며, 수광부는 투명 기판을 통해 산란광을 수신하고, 대상물을 감지할 수 있다. 이러한 투명 기판을 형성함으로써, 외부에서 수광부에 직접 접촉하여 수광부가 소모되거나 오염되는 것을 방지할 수 있어 대상물에 의한 산란광의 감지 정도를 향상시킬 수 있으며, 수광부의 유지 보수가 더 용이할 수 있다.The organic thin film photodiode of the present invention includes a
또한, 투명 기판(260)은 리지드(rigid)하거나 또는 플렉서블(flexible)할 수 있다. 예를 들어, 상기 투명 기판은 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 기판은 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.Further, the
또한, 상기 투명 기판은 광등방성 필름을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 투명 기판은 COC(Cyclic Olefin Copolymer), COP(Cyclic Olefin Polymer), 광등방 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 또는 광등방 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등을 포함할 수 있다.In addition, the transparent substrate may include an optically isotropic film. For example, the transparent substrate may include a cyclic olefin copolymer (COC), a cyclic olefin polymer (COP), a polycarbonate (PC), a light polymethyl methacrylate (PMMA), or the like.
또한, 상기 투명 기판은 부분적으로 곡면을 가지면서 휘어질 수 있다. 즉, 기판은 부분적으로는 평면을 가지고, 부분적으로는 곡면을 가지면서 휘어질 수 있다. 자세하게, 상기 투명 기판의 끝단이 곡면을 가지면서 휘어지거나 Random한 곡률을 포함한 표면을 가지며 휘어지거나 구부러질 수 있다. 또한, 상기 투명 기판은 복곡면을 가지는 유연한(Flexible) 기판으로 구성될 수 있다.Further, the transparent substrate may be curved while partially having a curved surface. That is, the substrate may be partially flat and partially curved with a curved surface. In detail, the end of the transparent substrate may be curved with a curved surface, or bent or curved with a surface including a random curvature. The transparent substrate may be a flexible substrate having a curved surface.
또한, 상기 투명 기판은 유연한 특성을 가지는 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다. 또한, 상기 투명 기판은 커브드(curved) 또는 벤디드(bended) 기판일 수 있다.In addition, the transparent substrate may be a flexible substrate having a flexible property. In addition, the transparent substrate may be a curved or bended substrate.
또한, 본 발명에 따른 먼지 센서는 제어부를 더 포함할 수 있다. 이 때, 제어부는 수광부가 생성한 광전류 신호를 수신하여, 기 설정된 조건에 따라 광전류 신호를 분석할 수 있다. 이 때, 제어부는 센서를 포함하는 전자 장치의 목적 및 사용 방법에 따라서 광전류 신호를 용도에 맞는 적절한 분석을 수행할 수 있다. 이러한 제어부는 바람직하게는 기판에 구비된 집적회로(ASIC. Application Specific Integrated Circuit)의 형태로 구현될 수 있다.Further, the dust sensor according to the present invention may further include a control unit. At this time, the control unit can receive the photocurrent signal generated by the light receiving unit and analyze the photocurrent signal according to predetermined conditions. At this time, the controller can perform an appropriate analysis of the photocurrent signal according to the purpose and the usage method of the electronic device including the sensor. Such a controller may be implemented in the form of an application specific integrated circuit (ASIC) provided on a substrate.
도 3, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 먼지 센서의 수광부가 투명 기판 상에 유기 박막 포토다이오드로 구성되는 것을 나타내는 예시도이다.FIG. 3 and FIG. 4 are views showing that the light receiving unit of the dust sensor according to the embodiment of the present invention is composed of an organic thin film photodiode on a transparent substrate.
도 3, 4를 참조하면, 수광부(240)는 투명 기판(260), 투명 기판 상에 적층된 제1 전극(244), 제1 전극 상에 적층된 활성화 층(243), 활성화 층 상에 적층된 제2 전극(242, 246)을 포함할 수 있다. 또한, 활성화 층 및 제1 전극 사이에 적층된 버퍼층(245), 제2 전극 상에 적층된 보호층(241)을 더 포함하는 유기 박막 포토다이오드인 것을 특징으로 한다.3 and 4, the
이 때, 유기 박막 포토다이오드를 형성하는 방법은, 투명 기판 상에 제1 전극을 형성하고, 표면 처리 후 버퍼층과 활성화 층을 형성하고, 제2 전극을 형성하게 된다.At this time, in the method of forming the organic thin film photodiode, the first electrode is formed on the transparent substrate, the buffer layer and the activation layer are formed after the surface treatment, and the second electrode is formed.
또한, 제2 전극(242, 246)은 하나의 전극으로 이루어질 수도 있으며, 제1 서브 전극(242), 제2 서브 전극(246)을 포함하여 이루어질 수도 있다. 이 때, 제1 서브 전극(242)은 제1 전극(244)과 같이 글라스 위에 형성될 수 있으며, 제2 서브 전극(246)은 제1 서브 전극(242)과 연결되어 전극의 역할을 수행함과 동시에, 제1 서브 전극(242)을 산화/부식 등으로부터 보호하는 역할을 수행한다. 또한, 제2 서브 전극은 이 때, 제1 서브 전극(242)과 제2 서브 전극(246)의 일함수 차이가 큰 물질을 포함할 수 있도록 형성될 수 있으며, 제1 서브 전극(242)은 LiF, 제2 서브 전극(246)은 칼슘(Ca), 알루미늄(Al)등의 물질을 사용하여 형성될 수 있다.The
먼저, ITO 패턴을 설계하고 마스크를 제작하여 유리(Glass) 위에 제1 전극층을 형성한다. ITO(Indium Tin Oxide)는 인듐 주석 산화물을 말하는 것으로, 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.First, an ITO pattern is designed and a mask is formed to form a first electrode layer on a glass. ITO (Indium Tin Oxide) refers to indium tin oxide, and is a commonly used conductive transparent electrode. Such ITO is an oxide having a light-transmitting region in the visible light region, an excellent reflection characteristic in the infrared region, and a low electric resistance. In ITO patterning, a method of patterning using a laser printer or masking can be used.
이어, 제1 전극(244)의 표면을 세정하고 친수 처리한다. 이 때, 아세톤과 알코올을 이용하여 세정하고, 플라스마(Plasma) 처리하여 코팅성을 확보할 수 있다. 이 때, i)세제(detergent)와 증류수를 혼합한 용액에 음파처리(sonication)하고, ii)아세톤(Acetone) 용액에 가열(heating)하며, iii)IPA 용액에 가열하며, iv)자외선-오존(UV-ozone) 처리한다.Then, the surface of the
또한, 제1 전극(244) 위에 버퍼층(245)를 형성할 수 있다. 버퍼층은 제1 전극 위에 PEDOT:PSS(PolyEthylene DiOxy Thiophene:PolyStyrene Sulfonate)을 코팅하여 형성할 수 있으며, PEDOT층은 전도성이 높은 고분자 물질로 내열성과 내광성 등의 화학안정성이 뛰어나다. 또한, 버퍼층을 형성하는 인쇄 공정에서 스핀 코팅(Spin Coating)을 사용할 수 있다. 이 때, i)스핀 코팅을 실시하고, ii)Hot Plate 에서 1열처리(baking)한다.In addition, a
이어, 활성화 층(243)을 형성할 수 있다. 이 때, 활성화 층에 사용되는 유기물을 합성하고 활성화 층을 코팅한다. 활성화 층은 빛을 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(243)은 플로렌 계열의 고분자 물질을 사용할 수도 있고, PC60BM, PC70BM 등 여러 물질을 사용할 수 있다.Then, the
이 때, i)스핀 코팅을 실시하고, ii)Hot Plate 에서 열처리(baking)한다. iii)이어, 활성화 영역 이외의 부분을 아세톤(Acetone)을 이용하여 제거한다. 활성화 층 용액을 제조하는 경우, P3HT와 PC60BM을 1/0.7 중량비와 ODCB(1, 2-dichlorobenzene)로 용해한 후 교반한다.At this time, i) spin coating is performed, and ii) baking is performed on a hot plate. iii) Subsequently, portions other than the activated region are removed using acetone. For the preparation of the activating layer solution, P3HT and PC60BM are dissolved in ODCB (1, 2-dichlorobenzene) at a weight ratio of 1 / 0.7 and stirred.
활성화 층(243) 형성 이후, 제2 전극(242, 246)을 형성할 수 있다. 제2 전극을 증착하고 형성하여 마이크로전극을 제작할 수 있으며, 증착시에는 섀도우 마스크(Shadow Mask)를 사용하여 증착할 수 있으며, 제2 전극의 재료에는 Ag, Ca/Ag, Al 등 전극에 사용될 수 있는 모든 재료가 가능하다. 이어, 캡슐화된 글래스층을 형성할 수 있다. 이 때, 자외선 타입 레진인 에폭시 계열 레진을 사용할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 제2 전극(242, 246)은 하나의 전극으로 이루어질 수도 있으며, 제1 서브 전극(242), 제2 서브 전극(246)을 포함하여 이루어질 수도 있다.After the
제2 전극을 형성하는 경우, i)LiF층, Al층을 금속 용착(metal deposition)하고, ii)어닐링(Annealing)하며, iii)글래스층에 배리어 시트(Barrier Sheet)를 장착하고 자외선 레진(UV resin)을 글래스층에 바른 후 자외선(UV) 처리를 실행한다. 또한, 제2 전극이 제1 서브 전극 및 제2 서브 전극으로 이루어지는 경우, 제1 서브 전극(242)은 LiF층, 제2 서브 전극(246)은 칼슘(Ca)층 또는 알루미늄(Al)층의 물질을 사용하여 형성될 수 있다.(Ii) annealing the LiF layer and the Al layer, (iii) attaching a barrier sheet to the glass layer, and (ii) applying ultraviolet resin (UV) resin is applied to the glass layer and ultraviolet (UV) treatment is performed. When the second electrode is composed of the first sub electrode and the second sub electrode, the
이 때, 제1 전극은 양극으로, 제2 전극은 음극으로 사용될 수 있다. 또한, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은, 전극을 구성하는 재료의 일함수 차이가 0.5 내지 1.5 eV 인 것을 특징으로 한다. 제1 전극과 제2 전극을 구성하는 재료의 일함수 차이가 크면 클수록 효율이 높아진다. At this time, the first electrode may be used as an anode and the second electrode may be used as a cathode. The first electrode and the second electrode are characterized in that the work function difference of the material constituting the electrode is 0.5 to 1.5 eV. The greater the work function difference of the materials constituting the first and second electrodes, the higher the efficiency.
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.The embodiments of the present invention described above are disclosed for the purpose of illustration, and the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention.
110: 종래 발광부
120, 130: 종래 집광 렌즈
140: 수광부
141: N층(Si Wafer)
142: I층
143: P층
144: ITO전극
145: Al층
150: 감지 대상
210: 발광부
220: 집광부
240: 수광부
241: 보호층
242: 제1 서브 전극
242, 246: 제2 전극
243: 활성화 층
244: 제1 전극
245: 버퍼층
246: 제2 서브 전극
250: 감지 대상
260: 투명 기판110:
120 and 130: conventional condensing lens
140:
141: N layer (Si Wafer)
142: I layer
143: P layer
144: ITO electrode
145: Al layer
150: Target of detection
210:
220: Collector
240:
241: Protective layer
242: first sub-electrode
242, 246: the second electrode
243: Activation layer
244: first electrode
245:
246: second sub-electrode
250: Target of detection
260: transparent substrate
Claims (11)
먼지에 조사되어 경로가 변경된 상기 광 신호의 산란 광을 수신하는 수광부;
를 포함하는 먼지 센서에 있어서,
상기 수광부는,
투명 기판;
상기 투명 기판 상에 적층된 제1 전극;
상기 제1 전극 상에 적층된 활성화 층; 및
상기 활성화 층 상에 적층된 제2 전극;
을 포함하는 유기 박막 포토다이오드인 것을 특징으로 하는 먼지 센서.
A light emitting unit for emitting an optical signal;
A light receiving unit receiving scattered light of the optical signal irradiated to the dust and having a changed path;
The dust sensor according to claim 1,
The light-
A transparent substrate;
A first electrode stacked on the transparent substrate;
An activation layer stacked on the first electrode; And
A second electrode stacked on the activation layer;
Wherein the photodiode is an organic thin film photodiode.
상기 발광부는,
발광 다이오드(LED), 유기 발광 다이오드(OLED), 적외선 발광 다이오드(Infrared Emitting Diode), 레이저 다이오드(Laser Diode) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 먼지 센서.
The method according to claim 1,
The light-
And at least one of a light emitting diode (LED), an organic light emitting diode (OLED), an infrared light emitting diode (LED), and a laser diode.
상기 발광부가 조사하는 광 신호를 집중시키는 집광부;
를 더 포함하는 먼지 센서.
The method according to claim 1,
A light collecting part for concentrating an optical signal irradiated by the light emitting part;
Further comprising:
상기 수광부는,
상기 집광부의 면적보다 1.5배 이상 더 넓은 것을 특징으로 하는 먼지 센서.
The method of claim 3,
The light-
Wherein the light-collecting portion has an area that is 1.5 times or more wider than an area of the light-collecting portion.
상기 활성화 층 및 상기 제1 전극 사이에 적층된 버퍼층;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 먼지 센서.
The method according to claim 1,
A buffer layer stacked between the activation layer and the first electrode;
Further comprising: a sensor for detecting the presence of the dust.
상기 제2 전극 상에 적층된 보호 층;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 먼지 센서.
The method according to claim 1,
A protective layer stacked on the second electrode;
Further comprising: a sensor for detecting the presence of the dust.
상기 제2 전극은,
제1 서브 전극;
제2 서브 전극;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 먼지 센서.
The method according to claim 1,
Wherein the second electrode comprises:
A first sub-electrode;
A second sub-electrode;
Further comprising: a sensor for detecting the presence of the dust.
상기 제1 전극과 상기 제2 전극은,
전극을 구성하는 재료의 일함수 차이가 0.5 내지 1.5 eV 인 것을 특징으로 하는 먼지 센서.
The method according to claim 1,
Wherein the first electrode and the second electrode are connected to each other,
Wherein the work function difference of the material constituting the electrode is 0.5 to 1.5 eV.
상기 수광부는,
흡수 또는 반사된 제2 광 신호를 수신하고, 광전류 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 먼지 센서.
The method according to claim 1,
The light-
A second optical signal that is absorbed or reflected, and generates a photocurrent signal.
상기 투명 기판은 먼지와 수광부 사이에 배치되어, 상기 수광부가 산란광을 투명 기판을 통하여 수신하는 것을 특징으로 하는 먼지 센서.
The method according to claim 1,
Wherein the transparent substrate is disposed between the dust and the light receiving unit, and the light receiving unit receives the scattered light through the transparent substrate.
상기 수광부가 생성한 광전류 신호를 수신하여, 상기 광전류 신호를 분석하는 제어부;
를 더 포함하는 먼지 센서.The method according to claim 1,
A control unit for receiving the photocurrent signal generated by the light receiving unit and analyzing the photocurrent signal;
Further comprising:
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|---|---|---|---|
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| KR102227457B1 (en) | 2019-10-16 | 2021-03-15 | 쌍신전자통신주식회사 | Laser type particle sensor having multi-level light receiving element |
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