DUAL IMAGE SENSOR INCLUDING QUANTUM DOT LAYER

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "측면", "예시" 등은 기술된 임의의 양상(aspect) 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되어야 하는 것은 아니다.

또한, '또는' 이라는 용어는 배타적 논리합 'exclusive or'이기보다는 포함적인 논리합 'inclusive or'를 의미한다. 즉, 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 'x가 a 또는 b를 이용한다'라는 표현은 포함적인 자연 순열들(natural inclusive permutations) 중 어느 하나를 의미한다.

또한, 본 명세서 및 청구항들에서 사용되는 단수 표현("a" 또는 "an")은, 달리 언급하지 않는 한 또는 단수 형태에 관한 것이라고 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 일반적으로 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.

아래 설명에서 사용되는 용어는, 연관되는 기술 분야에서 일반적이고 보편적인 것으로 선택되었으나, 기술의 발달 및/또는 변화, 관례, 기술자의 선호 등에 따라 다른 용어가 있을 수 있다.

따라서, 아래 설명에서 사용되는 용어는 기술적 사상을 한정하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 실시예들을 설명하기 위한 예시적 용어로 이해되어야 한다.

또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세한 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 아래 설명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 이해되어야 한다.

한편, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의하여 한정되지 않는다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

또한, 막, 층, 영역, 구성 요청 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 층, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하에서는, 도 1a 내지 도 1c를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서에 대해 설명하기로 한다.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서를 도시한 단면도이다.

도 1a 내지 도 1c는 인쇄회로기판(100)의 구조가 상이한 것을 제외하면 동일한 구성요소를 포함하고 있으므로, 중복되는 구성 요소에 대해서는 도 1a에서 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서는 인쇄회로기판(100) 상에 실장되는 제1 이미지 센서 모듈(200) 및 양자점층(quantum-dot layer; 340)을 포함하는 제2 이미지 센서 모듈(300)을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서는 제1 가시광선 및 제2 가시광선을 흡수할 수 있고, 제1 가시광선은 제1 이미지 센서 모듈(200) 및 제2 이미지 센서 모듈(300)에 흡수되고, 제2 가시광선은 양자점층(340)에 의해 입사되어 제2 이미지 센서 모듈(300)에 흡수될 수 있다.

따라서, 제1 가시광선은 외부로부터 입사되는 가시광을 포함하고, 제2 가시광선은 외부로부터 입사되는 자외선 파장대역의 광이 양자점층(340)을 통과하여 변환된 가시광을 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서는 양자점층(340)을 장착하는 단순한 공정으로 인하여, 제1 가시광선을 통해 가시광을 감지하고, 양자점층(340)을 통해 입사되는 제2 가시광선을 통해 자외선을 감지할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서는 양자점층(340)을 통해 입사되는 제2 가시광선을 통해 자외선 파장대역의 광의 양에 따라 디스플레이(이미지화)를 구현할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서는 서로 다른 파장대역의 광을 흡수하여 대상체(400)의 깊이 프로파일(depth pofile)을 측정할 수 있다.

대상체(400)는 특별히 제한되지는 않으나, 예를 들면, 사람의 피부일 수 있다.

예를 들면, 사람의 피부는 빛의 파장이 길수록 투과 깊이가 깊어지게 되는데, 딥 블루(Deep blue) 광의 경우 피부로부터 약 1 mm정도의 투과 깊이(penetration depth)를 측정할 수 있고, 자외선광의 경우 피부로부터 약 0.5 mm정도의 투과 깊이를 측정할 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서는 제2 이미지 센서 모듈(300)을 통해 자외선 이미지를 측정함으로써, 피부로부터 ~0.5 mm 이하의 표면 근처(near surface) 정보를 촬영할 수 있으므로, 깊이 프로파일 측정이 가능하다.

보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서의 제1 이미지 센서 모듈(200)은 양자점층(340)을 포함하지 않으므로, 딥 블루(Deep blue)를 이용하여 비교적 대상체(400)의 깊이가 깊은 곳을 검출할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서의 제2 이미지 센서 모듈(300)은 양자점층(340)을 포함하므로, 자외선을 이용하여 비교적 대상체(400)의 깊이가 얕은 곳을 검출하여 대상체(400)의 깊이 프로파일(depth pofile)을 측정할 수 있다.

따라서, 사람의 피부는 빛의 파장에 따라 투과 깊이(penetration depth)가 다르기 때문에, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서를 이용하면 서로 다른 파장대역의 광을 흡수하여 피부의 깊이 프로파일(depth profile)을 만들 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서는 양자점층(340)을 사용하여 자외선 파장대역의 광을 흡수하여 가시광선으로 발광시킴으로써, 가시광선 및 자외선을 모두 감지할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서는 종래에 사용되는 이미지 센서에 양자점층(340)을 장착하는 단순한 공정으로 자외선을 감지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서는 인쇄회로기판(100)을 포함한다.

인쇄회로기판(100)은 제1 이미지 센서 모듈(200) 및 제2 이미지 센서 모듈(300)이 모두 실장되도록 한개로 구비될 수 있고, 실시예에 따라, 제1 이미지 센서 모듈(200) 및 제2 이미지 센서 모듈(300)은 각각 실장되도록 복수 개 구비될 수도 있다.

인쇄회로기판(100)은 제1 이미지 센서 모듈(200) 및 제2 이미지 센서 모듈(300)을 지지하는 베이스 플레이트의 기능을 수행할 수 있다. 다만, 실시예에 따라, 인쇄회로기판(100) 하부에 별도의 베이스 플레이트가 마련될 수도 있다.

또한, 인쇄회로기판(100)은 제1 이미지 센서 모듈(200)의 제1 하우징(210) 및 제2 이미지 센서 모듈(300)의 제2 하우징(310)의 하부에 형성되어, 제1 이미지 센서 모듈(200) 및 제2 이미지 센서 모듈(300)을 폐쇄할 수 있다.

인쇄회로기판(100) 상에는 제1 이미지 센서(220) 및 제2 이미지 센서(320)가 실장될 수 있고, 인쇄회로기판(100)은 제1 이미지 센서(220) 및 제2 이미지 센서(320)와 전기적으로 연결될 수 있다.

제1 이미지 센서 모듈(200)은, 인쇄회로기판(100) 상에 실장되는 제1 하우징(210), 인쇄회로기판(100) 상에 실장되고, 제1 하우징(210)의 제1 면에 형성되는 제1 이미지 센서(220) 및 제1 하우징(210)의 제2 면에 형성되는 제1 렌즈(230)를 포함한다.

제1 하우징(210)은 제1 면(하부면) 및 제2 면(상부면)에 각각 중공이 형성될 수 있고, 제1 면에 형성된 중공은 인쇄회로기판(100)에 지지되어 제1 이미지 센서(220)가 배치될 수 있고, 제2 면에 형성된 중공에는 제1 렌즈(230)가 수용될 수 있다.

제1 렌즈(230)는 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다. 광은 제1 렌즈(230)를 통과하여 제1 이미지 센서(220)로 입사될 수 있다.

제1 렌즈(230)는 소정의 곡률 반경을 가질 수 있고, 곡률 반경은 제1 이미지 센서(220)로 입사되는 광의 파장에 따라 달라질 수 있다.

제1 렌즈(230)는 광을 집광시킴으로써, 제1 이미지 센서(220)에서 흡수될 수 있는 가시광선 또는 자외선의 양을 증가시켜 이미지 센서의 감도를 향상시킬 수 있다.

또한, 제1 하우징(210)은 케이스(미도시)와 결합될 수 있다. 제1 하우징(210)과 케이스(미도시)의 결합은 예를 들어 체결구(미도시)에 의해 이루어질 수 있다. 따라서, 제1 하우징(210)의 코너부에는 체결구가 삽입되는 관통부가 형성될 수도 있다.

제1 하우징(210)은 실리콘 또는 에폭시로 채워진 블록 형태일 수 있다.

또한, 제1 하우징(210)의 표면은 코팅 물질에 의해 코팅될 수 있다. 따라서, 제1 하우징(210)의 표면은 광이 유입되는 것을 방지할 수 있다.

제1 하우징(210)은 제1 면에 인쇄회로기판(100)이 접하여 위치하는 경우, 인쇄회로기판(100)이 광을 차단하기 때문에 제1 하우징(210)의 제1 면(아랫면)은 코팅 물질에 의해 코팅되지 않을 수 있다.

제1 하우징(210)의 내측에는 제1 이미지 센서(220)가 인쇄회로기판(100)에 실장되어 위치될 수 있다. 이 경우, 제1 이미지 센서(220)는 인쇄회로기판(100)의 윗면에 위치할 수 있다.

제1 이미지 센서(220)에 대해서는 도 2를 참고하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서에 포함되는 제1 이미지 센서를 도시한 단면도이다.

제1 이미지 센서(220)는 액티브 픽셀 센서 어레이(Active Pixel Sensor array)를 포함할 수 있고, 액티브 픽셀 센서 어레이는 행들 및 열들을 따라 2차원적으로 배열된 복수의 단위 픽셀들을 포함할 수 있다.

단위 픽셀들은 각각에서 입사광에 의해 전기적 신호가 발생될 수 있고, 단위 픽셀들은 광전 변환 소자(222) 및 로직 소자를 포함할 수 있고, 로직 소자는 트랜스퍼 트랜지스터(TX), 리셋 트랜지스터(RX), 소스 플로워 트랜지스터(SF), 커런트 소스 트랜지스터(CS) 및 플로팅 확산 영역(FD)을 포함할 수 있다.

제1 이미지 센서(220)는, 기판(221) 상에 복수의 픽셀 영역에 대응되게 형성되는 광전 변환 소자(222), 광전 변환 소자(222)가 형성된 기판(221) 상에 형성되는 배선층(223) 및 배선층(223) 상에 형성되고, 광전 변환 소자(222)에 대응되게 형성되는 RGB 컬러필터(224R, 224G, 224B)를 포함할 수 있다.

기판(221) 상에 복수의 픽셀 영역에 대응되게 형성되는 광전 변환 소자(222)를 포함한다.

기판(221)은 n형 또는 p형의 도전형을 갖는 기판이 사용되거나, 벌크(bulk) 기판 상에 p형 또는 n형 에피택시얼층이 형성된 에피택시얼 기판이 사용될 수 있다. 기판(221) 내에는 활성 영역과 필드 영역을 구분하기 위한 소자 분리막(미도시)이 형성될 수 있고, 광전 변환 소자(120) 및 로직 소자가 기판(221)의 활성 영역에 형성될 수 있다.

또한, 기판(221) 내에는 딥 웰(deep well; 미도시)이 형성될 수 있다. 딥 웰은 기판(221)의 깊은 곳에서 생성된 전하들이 광전 변환 소자(222)로 흘러 들어가지 않도록 포텐셜 배리어(potential barrier)를 형성하고, 전하와 홀의 재결합(recombination) 현상을 증가시켜 전하들의 랜덤 드리프트(random drift)에 의한 화소간 크로스토크(cross-talk)를 감소시키는 크로스토크 배리어 역할을 할 수 있다.

광전 변환 소자(222)는 입사광(incident light)을 흡수하여 광량에 대응하는 전하를 축적한다. 광전 변환 소자(222)로는 포토다이오드, 포토 트랜지스터, 포토 게이트, 핀드(pinned) 포토다이오드 또는 이들의 조합이 이용될 수 있고, 바람직하게는, 광전 변환 소자(222)는 실리콘 기반의 포토다이오드가 사용될 수 있다.

바람직하게는, 실리콘 기반의 포토다이오드는 기판(222) 내에 불순물을 도핑하여 형성된 불순물 영역일 수 있다. 실리콘 기반의 포토다이오드는 N형 불순물 영역과 P형 불순물 영역을 포함할 수 있고, N형 불순물 영역은 기판(221) 내에 깊게 형성되며, P형 불순물 영역은 N형 불순물 영역의 표면에 얕게 형성될 수 있다.

광전 변환 소자(222)가 형성된 기판 상에는 배선층(223)이 형성된다.

바람직하게는, 광전 변환 소자(222) 및 로직 소자가 형성된 기판(221) 상부에는 복수의 절연층들이 형성되고, 각각의 절연층들은 소자들의 전기적인 라우팅 및/또는 차광 기능을 위한 배선층(223)을 포함할 수 있다.

광전 변환 소자(222) 상부에 형성되는 절연층들은 빛의 투과율을 향상시키기 위해 투과율이 높은 절연 물질로 형성될 수 있고, 광전 변환 소자(222) 상부의 빛 투과율을 향상시키기 위한 광투과부를 포함할 수 있다.

배선층(223)은 콘택(미도시)을 통해 하부의 로직소자들이나 다른 배선들과 연결될 수 있고, 광전 변환 소자(222)들이 형성된 영역을 제외한 영역에 형성될 수 있다.

따라서, 배선층(223)은 각 단위 픽셀들의 로직 소자들 상부에 형성될 수 있고, 빛이 로직 소자들이 형성된 영역으로 입사되는 것을 차단할 수 있다.

배선층(223)은 다수의 금속 배선을 포함할 수 있고, 배선층(223)은 텅스텐(W) 또는 구리(Cu)와 같은 금속 물질로 형성될 수 있다.

배선층(223) 상에 형성되고, 광전 변환 소자(222)에 대응되게 형성되는 컬러필터(224R, 224G, 224B)를 포함하고, 컬러필터(224R, 224G, 224B)는 적색 컬러필터(224R), 녹색 컬러필터(224G) 및 청색 컬러필터(224B)를 포함할 수 있다.

컬러필터(224R, 224G, 224B)는 픽셀에 따라, 적색 컬러필터(224R), 녹색 컬러필터(224G) 및 청색 컬러필터(224B)를 포함할 수 있다.

적색 컬러필터(224R)는 가시광에서 적색 광을 통과시키고, 적색 픽셀의 광전 변환 소자(222)는 적색 광에 대응하는 광전자들을 생성할 수 있다.

녹색 컬러필터(224G)는 가시광에서 녹색 광에 통과시키며, 녹색 필터의 광전 변환 소자(222)는 녹색 광에 대응하는 광전자들을 생성할 수 있다.

청색 컬러필터(224B)는 가시광에서 청색 광에 통과시키며, 청색 픽셀의 광전 변환 소자(222)는 청색 광에 대응하는 광전자들을 생성할 수 있다.

또한, 실시예에 따라서, 컬러필터는 화이트(W, white), 마젠타(Mg; magenta), 옐로우(Y; yellow) 또는 시안(Cy; cyan)을 포함할 수도 있다.

제1 이미지 센서(220)는 RGB 컬러필터(224R, 224G, 224B) 상에 형성되는 마이크로 렌즈(225)를 더 포함할 수 있고, 제1 이미지 센서(220)는 마이크로 렌즈(225)를 형성할 수 있다.

광(자외선 또는 가시광선)은 마이크로 렌즈(225)를 통해 집중된 후에 광전 변환 소자(222)에 흡수되기 때문에, 광전 변환 소자(222)에 흡수된 자외선 또는 가시광선의 양이 증가되어 제1 이미지 센서(220)의 감도를 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 마이크로 렌즈(225)는 광전 변환 소자(222)에 대응하여 형성될 수 있고, 소정의 곡률 반경을 가질 수 있다.

마이크로 렌즈(225)의 곡률 반경은 각 픽셀로 입사되는 빛의 파장에 따라 달라질 수 있고, 광전 변환 소자(222) 이외의 영역으로 입사하는 빛의 경로를 변경시켜 광전 변환 소자(222)로 광을 집광시킬 수 있다.

다시 도 1a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서의 제1 이미지 센서 모듈(200)은 제1 이미지 센서(220) 상에 형성되는 제1 적외선 차단 필터(IR-cut filter; 250)를 더 포함할 수 있다.

제1 적외선 차단 필터(250)는 일반적인 촬영 시 노이즈로 작용하는 적외선을 차단하기 위한 필터로, 예를 들어, 760nm 이상의 파장 영역에서 투과율이 10% 이하일 수 있다.

제1 적외선 차단 필터(250)는 적외선 흡수 필터 유리 요소로서, 바람직하게는, 판유리, 필름 또는 시트로서 구성될 수 있다.

제1 적외선 차단 필터(250)는 0.3 mm 미만, 바람직하게는 0.25 mm 또는 0.21 mm 미만의 두께를 가질 수 있다. 제1 적외선 차단 필터(250)로 보다 얇은 유리(보다 높은 함량의 IR 흡수 이온, 바람직하게는 Cu 이온을 가짐)가 사용될 수 있으나, 기계적으로 안정화를 위해 전술된 범위를 가질 수 있다.

실시예에 따라서, 제1 적외선 차단 필터(250)는 기재와 기재 내의 착색 성분을 포함하는 무기 또는 유기 코팅일 수도 있다. 착색 성분은 기재에 용해될 수도 있고, 작은 입자(안료)로 구성될 수도 있다.

바람직하게는, 안료는 산란을 피하기 위해 1 ㎛ 미만의 입자 크기를 가질 수 있고, 더욱 바람직하게는, 8 내지 1000 nm, 더더욱 바람직하게는 10 내지 500 nm의 주 입자 직경을 가질 수 있다.

착색 성분은 아조 염료, 폴리메틴 염료, 시아닌 염료, 트리페닐메탄 염료, 안트라키논과 같은 카르보닐 염료, 인디고, 포피린 및 프탈로시아닌 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있고, 바람직하게는, 착색 성분은 포피린과 프탈로시아닌을 포함할 수 있다.

착색 성분은 무기 또는 유기 기재 내에 매립되거나 용해될 수 있다. 무기 기재로서는 졸-겔 기재가 바람직하다.

유기 기재는 폴리우레탄 수지, 하이브리드 폴리머, 실리콘(유기 및/또는 무기 교차 결합에 의함), 페놀 수지, 에폭시드, 폴리아미드, 폴리이미드, EVA(에틸렌 비닐 아세테이트), 폴리에스터 수지 및 이들의 혼합물 및 폴리머 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 기재는 졸-겔 기재 및 폴리우레탄 기재로부터 선택된 기재일 수 있다.

유기 또는 무기 코팅은 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 딥 코팅, 캐스팅, 스크린 프린팅, 닥터링(doctoring), 잉크젯 프린팅, 패드 프린팅, 압연 코팅 및 스프레드 코팅 중 적어도 어느 하나의 방법으로 도포될 수 있으나, 바람직하게는, 유기 또는 무기 코팅은 스핀 코팅 방법으로 도포될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서의 제1 이미지 센서 모듈(200)은 제1 이미지 센서(220) 상에 형성되는 블랭크 필터(blank filter; 240)를 더 포함할 수 있다. 바람직하게는, 블랭크 필터(240)는 제1 적외선 차단 필터(250)의 상부에 형성될 수 있다.

제2 이미지 센서 모듈(300)은 양자점층(340)을 포함하는데, 양자점층(340)은 유리, 석영 또는 투명 필름의 필름 또는 시트에 양자점(241)을 코팅하여 제조됨으로, 사용되는 투명 필름에서 <10%의 투과율 감소가 발생될 수 있다.

따라서, 제1 이미지 센서 모듈(200)을 제2 이미지 센서 모듈(300)과 동일한 조건을 맞춰주기 위하여 블랭크 필터(240)가 삽입될 수 있다.

블랭크 필터(240)는 양자점층(340)이 형성되지 않은 유리, 석영 및 투명 필름 중 적어도 어느 하나가 사용될 수 있고, 블랭크 필터(240)는 투명 필름 또는 시트 형태일 수 있다.

제2 이미지 센서 모듈(300)은 인쇄회로기판(100) 상에 실장되는 제2 하우징(310), 인쇄회로기판(100) 상에 실장되고, 제2 하우징(310)의 제1 면에 형성되는 제2 이미지 센서(320), 제2 하우징(310)의 제2 면에 형성되는 제2 렌즈(330) 및 제2 이미지 센서(320)와 제2 렌즈(330) 사이에 형성되고, 자외선을 흡수하여 가시광으로 발광하는 양자점층(340)을 포함한다.

제2 이미지 센서 모듈(300)의 인쇄회로기판(100), 제2 하우징(310), 제2 이미지 센서(320) 및 제2 렌즈(330)는 제1 이미지 센서 모듈(200)의 인쇄회로기판(100), 제1 하우징(210), 제1 이미지 센서(220) 및 제1 렌즈(230)와 동일한 구성을 포함하고 있으므로, 동일한 구성 요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.

제2 이미지 센서 모듈(300)은 제2 이미지 센서(320)와 제2 렌즈(330) 사이에 형성되고, 자외선을 흡수하여 가시광으로 발광시키는 양자점층(340)을 포함한다.

제2 이미지 센서 모듈(300)의 제2 이미지 센서(320) 및 양자점층(340)에 대해서는 도 3을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서에 포함되는 제2 이미지 센서 및 양자점층을 도시한 단면도이다.

제2 이미지 센서 모듈(300)에 포함되는 제2 이미지 센서(320)는, 기판(321) 상에 복수의 픽셀 영역에 대응되게 형성되는 광전 변환 소자(322), 광전 변환 소자(322)가 형성된 기판(321) 상에 형성되는 배선층(323) 및 배선층(323) 상에 형성되고, 광전 변환 소자(322)에 대응되게 형성되는 RGB 컬러필터(324R, 324G, 324B)를 포함할 수 있다.

또한, 제2 이미지 센서 모듈(300)은 제2 이미지 센서(320) 상에 형성되고, 자외선을 흡수하여 가시광으로 발광시키는 양자점층(340)을 포함한다.

양자점층(340)에 흡수되는 광은 자외선 파장대역의 광일 수 있다.

광전 변환 소자(322)로 사용되는 실리콘 기반의 포토다이오드는 외부에서 입사되는 빛의 파장 범위에 따라 실리콘 기반의 포토다이오드에 입사되는 깊이가 달라지게 된다.

높은 에너지(E = 3.1 eV)를 갖고, 파장이 짧은 자외선 파장 대역의 광(λ≤ 400 nm)의 경우, 실리콘 기반의 포토다이오드는 표면 근처(near surface) 근처에서만 광흡수가 되기 때문에 표면 재결합(surface recombination)에 의해 자유 전하(free charge)가 감소하여, 입사 광자(incident photon) 변화에 의한 전하 전류 효율(change current efficiency) 및 이미지 센서의 감도가 매우 낮아질 수 있다.

그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서는 제2 이미지 센서 모듈(300)에 양자점층(340)을 포함함으로써, 입사되는 자외선 파장대역의 광을 가시광(제2 가시광선)으로 변환시킬 수 있다.

따라서, 실리콘 기반의 포토다이오드는 입사된 자외선 파장대역의 광이 실리콘 기반의 포토다이오드에 감도가 높은 가시광(제2 가시광선)으로 입사되어 자외선 파장대역의 광을 검지함으로써, 듀얼 이미지 센서의 자외선 감도를 향상시킬 수 있다.

또한, 양자점층(340)은 자외선 파장대역의 광을 에너지-다운-쉬프트(energy-down-shift)시켜 제2 가시광선(P2)을 발광할 수 있다.

보다 구체적으로, 양자점층(340)에 포함되는 양자점은 약 400 nm 이하의 파장 범위를 가지는 자외선 파장대역의 광을 흡수할 수 있고, 흡수된 자외선 파장대역의 광은 양자점에 의해 약 380nm 내지 800nm 파장 범위를 가지는 제2 가시광선(P2)으로 발광될 수 있다.

따라서, 양자점층(340)은 입사된 광의 파장을 긴 파장의 광으로 에너지-다운-쉬프트시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서는 양자점층(340)이 적색 양자점을 포함하는 적색 양자점층, 녹색 양자점을 포함하는 녹색 양자점층 및 청색 양자점을 포함하는 청색 양자점층 중 어느 하나로 형성될 수 있다.

양자점층(340)이 청색 양자점층일 경우, 청색 양자점층은 청색, 녹색 및 적색의 가시광선 파장대역의 광을 투과시키고, 자외선 파장대역의 광만 선택적으로 흡수하여 청색의 가시광을 증폭시킬 수 있다.

보다 구체적으로, 청색 양자점층을 포함하는 제2 이미지 센서 모듈(300)에 가시광선이 입사되면, 가시광선은 적색 컬러 필터(324R), 녹색 컬러 필터(324G) 및 청색 컬러 필터(324B)를 투과시켜 제1 가시광선(P1)선이 광전 변환 소자(322)에 입사될 수 있다.

청색 양자점층을 포함하는 제2 이미지 센서 모듈(300)에 자외선 파장대역의 광이 입사되면, 청색 양자점층에서 자외선 파장대역의 광을 흡수하여 청색 가시광선(제2 가시광선; P2)을 발광하게 되고, 청색 가시광선(제2 가시광선; P2)은 적색 컬러 필터(324R) 및 녹색 컬러 필터(324G)에서는 투과되지 못하고, 청색 컬러 필터(324B)에서만 투과하게 된다.

따라서, 적색 컬러 필터(324R) 및 녹색 컬러 필터(324G)에 대응하는 광전 변환 소자(322)에는 제1 가시광선(P1)만 입사되고, 청색 컬러 필터(324B)에 대응하는 광전 변환 소자(322)에는 제1 가시광선(P1) 및 제2 가시광선(P2)이 입사됨으로써, 더 많은 빛을 흡수할 수 있게 되어, 빛의 세기 또는 광량(flux)에서 차이가 발생하게 된다.

양자점층(340)이 적색 양자점층일 경우, 적색 양자점층은 청색, 녹색 및 적색의 가시광선 파장대역의 광을 투과시키고, 자외선 파장대역의 광만 선택적으로 흡수하여 적색의 가시광을 증폭시킬 수 있다.

보다 구체적으로, 적색 양자점층을 포함하는 제2 이미지 센서 모듈(300)에 가시광선이 입사되면, 가시광선은 적색 컬러 필터(324R), 녹색 컬러 필터(324G) 및 청색 컬러 필터(324B)를 투과시켜 제1 가시광선(P1)이 광전 변환 소자(322)에 입사되게 된다.

적색 양자점층을 포함하는 제2 이미지 센서 모듈(300)에 자외선 파장대역의 광이 입사되면, 적색 양자점층에서 자외선 파장대역의 광을 흡수하여 적색 가시광선(제2 가시광선; P2)을 발광하게 되고, 적색 가시광선(제2 가시광선; P2)은 청색 컬러 필터(324B) 및 녹색 컬러 필터(324G)에서는 투과되지 못하고, 적색 컬러 필터(324R)에서만 투과되게 된다.

따라서, 청색 컬러 필터(324B) 및 녹색 컬러 필터(324G)에 대응하는 광전 변환 소자(322)에는 제1 가시광선만 입사되고, 적색 컬러 필터(324R)에 대응하는 광전 변환 소자(322)에는 제1 가시광선(P1) 및 제2 가시광선(P2)이 입사됨으로써, 더 많은 빛을 흡수할 수 있게 되어, 빛의 세기 또는 광량(flux)에서 차이가 발생하게 된다.

양자점층(340)이 녹색 양자점층일 경우, 녹색 양자점층은 청색, 녹색 및 적색의 가시광선 파장대역의 광을 투과시키고, 자외선 파장대역의 광만 선택적으로 흡수하여 녹색의 가시광을 증폭시킬 수 있다.

보다 구체적으로, 녹색 양자점층을 포함하는 제2 이미지 센서 모듈(300)에 가시광선이 입사되면, 가시광선은 적색 컬러 필터(324R), 녹색 컬러 필터(324G) 및 청색 컬러 필터(324B)를 투과시켜 제1 가시광선(P1)이 광전 변환 소자(322)에 입사되게 된다.

녹색 양자점층을 포함하는 제2 이미지 센서 모듈(300)에 자외선 파장대역의 광이 입사되면, 녹색 양자점층에서 자외선 파장대역의 광을 흡수하여 녹색 가시광선(제2 가시광선)을 발광하게 되고, 녹색 가시광선(제2 가시광선)은 청색 컬러 필터(324B) 및 적색 컬러 필터(324R)에서는 투과되지 못하고, 녹색 컬러 필터(324G)에서만 투과되게 된다.

따라서, 청색 컬러 필터(324B) 및 적색 컬러 필터(324R)에 대응하는 광전 변환 소자(322)에는 제1 가시광선만 입사되고, 녹색 컬러 필터(324G)에 대응하는 광전 변환 소자(322)에는 제1 가시광선 및 제2 가시광선이 입사됨으로써, 더 많은 빛을 흡수할 수 있게 되어, 빛의 세기 또는 광량(flux)에서 차이가 발생하게 된다.

도 3에서는 양자점층(340)으로 청색 양자점층(340)을 사용하는 기술을 도시하였으나, 이에 제한되지 않고, 적색 양자점층 또는 녹색 양자점층이 사용될 수 있다.

또한, 양자점층(340)은 양자점 농도를 조절하여 투과율(transmittance)을 제어할 수 있다.

양자점층(340)은 양자점의 농도가 증가하면 양자점층(340) 내의 광 산란(light scattering)으로 인해 가시광선 파장대역에서의 투과율을 감소시킬 수 있다.

따라서, 양자점층(340)에 포함되는 양자점의 농도가 증가하면, 제1 가시광선(P1)의 광의 세기 또는 광량(flux)이 감소되어 제2 가시광선(P2)의 영향이 더 커지게 되므로, 광전 변환 소자(322)에서의 픽셀 강도(pixel intensity) 차이를 명확하게 확인할 수 있다.

보다 구체적으로, 양자점층(340)을 포함하는 제2 이미지 센서 모듈(300)의 제2 이미지 센서(322)에 입사되는 제1 가시광선(P1)은 양자점층(340)에 의해 가시광선 파장대역의 광의 투과율이 감소될 수 있다.

그러나, 제2 가시광선(P2)은 양자점층(340)에 의해 자외선 파장대역의 광을 가시광선 파장대역의 광으로 발광시켜 광의 세기 또는 광량(flux)를 증가시킬 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서는 입사되는 가시광선 파장대역의 광의 세기 또는 광량(flux)은 감소되고, 자외선 파장대역의 광의 광의 세기 또는 광량(flux)은 증가됨으로써, 픽셀 강도(pixel intensity)를 명확하게 할 수 있다.

양자점층(340)은 투명 기판 및 투명 기판 상에 형성된 양자점(341)을 포함할 수 있다.

투명 기판은 유리(glass), 석영(quartz) 및 고분자(polymer) 중 적어도 어느 하나가 사용될 수 있고, 예를 들면, 고분자로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)가 사용될 수 있다. 바람직하게, 투명기판은 모든 파장에서 약 90%의 투과율을 가지는 석영이 사용될 수 있다. 또한, 투명 기판은 필름 또는 시트 형태일 수 있다.

양자점(341)은 증착 또는 코팅 방법에 의해 투명 기판 상에 형성될 수 있다.

양자점층(340)은 다수의 양자점을 포함할 수 있고, 양자점은 적색, 녹색 또는 청색 양자점을 포함할 수 있다.

양자점(341)은 섬아연광(zinc blende) 구조의 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, InSb, AlP, AlS, AlSb, AlN, AlP, AlAs, InN, InP, InAs, PbS, PbSe, Si, Ge, MgS, MgSe, MgTe, GaNP, GaNAs, GaPAs, AlNP, AlNAs, AlPAs, InNP, InNAs, InPAs, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlPAs, GaInNP, GaInNAs, GaInPAs, InAlNP, InAlNAs, InAlPAs 및 그 조합 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

섬아연광(zinc blende) 구조는 양성원소를 M, 음성원소를 X라 할 때 조성 MX의 화합물에서 볼 수 있는 결정구조 형식의 하나로, 섬아연광(예; ZnS)의 구조가 이에 속하며 공간군 F43m의 등축정계에서 X가 면심입방격자를 만들어 M이 정사면체형 4배위 위치에 들어 앉는 구조를 갖는다.

또한, 양자점(341)은 코어/단일 쉘 구조의 양자점, 코어/다중 쉘 구조의 양자점 및 합금 구조 양자점 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

코어/단일 쉘 구조의 양자점 또는 코어/다중 쉘 구조의 양자점은 양자점 코어의 직경 및 양자점 쉘의 두께를 조절하여 외부 양자 효율(external quantum yield)을 증가시킬 수 있다.

실시예에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서의 제2 이미지 센서 모듈(300)은 양자점층(340) 상에 제2 적외선 차단 필터(350)를 더 포함할 수 있다.

제2 적외선 차단 필터(350)는 일반적인 촬영 시 노이즈로 작용하는 적외선을 차단하기 위한 필터로, 예를 들어 760nm 이상의 파장 영역에서 투과율이 10% 이하일 수 있다.

제2 적외선 차단 필터(350)는 적외선 흡수 필터 유리 요소로서, 바람직하게는 판유리, 필름 또는 시트로서 구성될 수 있다.

제2 적외선 차단 필터(350)는 0.3 mm 미만, 바람직하게는 0.25 mm 또는 0.21 mm 미만의 두께를 가질 수 있다. 제2 적외선 차단 필터(350)로 보다 얇은 유리(보다 높은 함량의 IR 흡수 이온, 바람직하게는 Cu 이온을 가짐)가 사용될 수 있으나. 제2 적외선 차단 필터(350)의 기계적으로 안정화를 위해 전술된 범위를 가질 수 있다.

실시예에 따라서, 제2 적외선 차단 필터(350)는 기재와 기재 내의 착색 성분을 포함하는 무기 또는 유기 코팅일 수도 있다. 착색 성분은 기재에 용해될 수도 있고, 작은 입자(안료)로 구성될 수도 있다.

안료는 바람직하게는 산란을 피하기 위해 1 ㎛ 미만의 입자 크기를 가질 수 있고, 바람직하게는, 8 내지 1000 nm, 더 바람직하게는 10 내지 500 nm의 주 입자 직경을 가질 수 있다.

착색 성분은 아조 염료, 폴리메틴 염료, 시아닌 염료, 트리페닐메탄 염료, 안트라키논과 같은 카르보닐 염료, 인디고, 포피린 및 프탈로시아닌 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있고, 바람직하게는, 착색 성분은 포피린과 프탈로시아닌을 포함할 수 있다.

착색 성분은 무기 또는 유기 기재 내에 매립되거나 용해될 수 있다. 무기 기재로서는 졸-겔 기재가 바람직하다.

유기 기재는 폴리우레탄 수지, 하이브리드 폴리머, 실리콘(유기 및/또는 무기 교차 결합에 의함), 페놀 수지, 에폭시드, 폴리아미드, 폴리이미드, EVA(에틸렌 비닐 아세테이트), 폴리에스터 수지 및 이들의 혼합물 및 폴리머 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있고, 바람직하게는 착색 성분은 졸-겔 기재 및 폴리우레탄 기재로부터 선택된 기재가 사용될 수 있다.

유기 또는 무기 코팅은 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 딥 코팅, 캐스팅, 스크린 프린팅, 닥터링(doctoring), 잉크젯 프린팅, 패드 프린팅, 압연 코팅 및 스프레드 코팅 중 적어도 어느 하나의 방법으로 도포될 수 있으나, 바람직하게는 유기 또는 무기 코팅은 스핀 코팅 방법으로 도포될 수 있다.

다시 도 1a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서는 양자점층(340)을 포함하지 않는 제1 이미지 센서 모듈(200) 및 양자점층(340)을 포함하는 제2 이미지 센서 모듈(300)을 포함하는 듀얼 카메라 모듈을 제조하여, 제1 이미지 센서 모듈(200) 및 제2 이미지 센서 모듈(300)의 각각에서 촬영된 두 장의 이미지를 이미지 프로세싱을 통해 자외선 파장대역의 광에 의해 생성된 이미지만을 추출할 수 있다.

현재 스마트폰에 장착되는 듀얼 카메라는 일반적으로 광각 렌즈와 망원 렌즈를 각각 장착하여 선명한 이미지 및 시야각을 증가시키고 있다.

그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서는 양자점층(340)을 포함함으로써, 동일한 렌즈 및 이미지 센서를 사용하여 선명한 이미지를 생성할 수 있고, 시야각을 증가시킬 수 있다.

또한, 양자점층(340)을 포함하지 않는 종래의 듀얼 이미지 센서의 경우, R-광, G-광, B-광에 의해 이미지를 생성하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서는 양자점층(340)을 포함함으로써, 기존의 R-광, G-광, B-광 외에 자외선 광에 의해 생성된 B-광이 추가되어 이미지를 생성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서는 스마트폰과 같은 모바일기기에 모듈로 장착되거나, 별도로 제작되어 단독으로 동작될 수 있다.

보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서는 모바일기기 내에 장착되거나, 별도의 모듈로 제작되어 모바일기기에 탈부착이 가능하도록 장착되거나, 독립적으로 카메라 역할을 하도록 단독 제작될 수 있다.

그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서의 장착 형태는 이에 제한되지 않고, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서는 기존에 이미지 센서가 포함되는 기기의 종류 또는 영역에 제한되지 않고, 기존 이미지 센서가 사용되는 분야라면 어디에든 손쉽게 적용 가능하다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서는 제1 이미지 센서 모듈(200) 및 양자점층(340)을 포함하는 제2 이미지 센서 모듈(300)을 포함함으로써, 태양광을 통해 가시광 파장대역의 광 및 자외선 파장대역의 광을 모두 측정할 수 있다.

실시예에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서는 모바일기기 또는 별도로 제작되고, 추가적인 광원을 장착하여 자외선 광을 조사할 수 있다.

광원으로는 자외선 램프(UV lamp) 및 자외선 발광 소자(UV LED) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

실시예에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서의 제1 이미지 센서 모듈(200) 및 제2 이미지 센서 모듈(300)은 대상체(400)로부터의 초점 거리가 상이할 수 있다.

도 1a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서는 제1 이미지 센서 모듈(200) 및 제2 이미지 센서 모듈(300)과 대상체(400) 사이의 초점 거리(D1)가 동일하다.

이하에서는, 도 1b 및 도 1c를 참조하여, 대상체(400)와의 초점 거리가 상이한 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서에 대해 설명하기로 한다.

도 1b 및 도 1c는 대상체와의 초점 거리가 상이한 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서를 도시한 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서는 도 1b에서와 같이, 절곡된 인쇄회로기판(100)을 이용하여 대상체(400)와 초점 거리(D1, D2)가 상이한 구조를 제조할 수 있다.

또는, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서는 도 1c에서와 같이 단차를 갖는 인쇄회로기판(100)을 이용하여 대상체(400)와 초점 거리(D1, D2)가 상이한 구조를 제조할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서는 사용자의 편의에 따라 인쇄회로기판(110)의 구조를 변경하여 대상체(400)와 초점 거리(D1, D2)가 상이한 듀얼 이미지 센서를 제조할 수 있다.

제1 렌즈(230) 및 제2 렌즈(330)와 대상체(400)와의 초점 거리(focal length)는 제1 렌즈(230) 및 제2 렌즈(330)가 광을 수렴 또는 발산하는 정도를 측정한 것으로, 초점 거리(D1, D2)가 짧을수록 심도가 깊어지고, 초점 거리(D1, D2)가 길수록 심도가 짧아질 수 있다.

또한, 제1 렌즈(230) 및 제2 렌즈(330)와 대상체(400)와의 초점 거리는 초점 거리(D1, D2)가 짧을수록 조리개 값이 낮아져 입사되는 광량이 증가하여 밝은 화질의 이미지를 획득할 수 있고, 초점 거리(D1, D2)가 길어질수록 조리개 값이 높아져 입사되는 광량이 감소하여 어두운 화질의 이미지를 획득할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서는 제1 이미지 센서 모듈(200) 및 제2 이미지 센서 모듈(300)와 대상체(400)의 초점 거리(D1, D2)를 상이하게 조절함으로써, 보다 선명하고 품질이 좋은 이미지를 수득할 수 있다.

도 4는 광원을 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서를 도시한 평면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서의 인쇄회로기판(100)은 제1 이미지 센서 모듈(200) 및 제2 이미지 센서 모듈(300)의 주변에 실장되는 적어도 하나 이상의 광원(500)을 더 포함할 수 있다.

따라서, 광원(500)은 제1 하우징(210) 및 제2 하우징(310)의 주변에 배치될 수 있다. 그러나, 이에 제한되지 않고, 광원(500)은 제1 이미지 센서 및 제2 이미지 센서가 수용되는 제1 하우징(210) 및 제2 하우징(310) 내에 배치될 수도 있다.

광원(500)은 자외선 램프(UV lamp) 및 자외선 발광 소자(UV LED) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

광원(500)은 인쇄회로기판(100) 상에 적어도 하나 이상 형성될 수 있고, 일정 간격으로 설치될 수 있다.

바람직하게는, 광원(500)은 제1 이미지 센서 모듈(200) 및 제2 이미지 센서 모듈(300)의 주변에 8개 실장될 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 주위 환경 또는 대상체에 따라 조절될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서는 광원(500)을 포함함으로써, 보다 정밀하게 대상체를 측정할 수 있어 측정 오류를 방지할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서를 도시한 단면도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서와 동일한 구성요소를 포함하고 있으므로, 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서는 인쇄회로기판(100) 상에 실장되는 렌즈 홀더(110), 인쇄회로기판(100) 상에 실장되고, 렌즈 홀더(110)의 제1 면에 형성되는 제1 이미지 센서 모듈(200) 및 제2 이미지 센서 모듈(300) 및 렌즈 홀더(110)의 제2 면에 형성되는 렌즈(600)를 포함한다.

제1 이미지 센서 모듈(200)은, 인쇄회로기판(100) 상에 실장되는 제1 하우징(210) 및 인쇄회로기판(100) 상에 실장되고, 제1 하우징(210)의 제1 면에 형성되는 제1 이미지 센서(220)를 포함한다.

제2 이미지 센서 모듈(300)은, 인쇄회로기판(100) 상에 실장되는 제2 하우징(310), 인쇄회로기판(100) 상에 실장되고, 제2 하우징(310)의 제1 면에 형성되는 제2 이미지 센서(320) 및 제2 이미지 센서(320) 상에 형성되고, 자외선을 흡수하여 가시광으로 발광하는 양자점층(340)을 포함한다.

인쇄회로기판(100)은 제1 이미지 센서 모듈(200) 및 제2 이미지 센서 모듈(300)을 모두 실장하도록 한개로 구비될 수 있고, 실시예에 따라, 제1 이미지 센서 모듈(200) 및 제2 이미지 센서 모듈(300)를 각각 실장하도록 복수 개 구비될 수도 있다.

인쇄회로기판(100)은 제1 이미지 센서 모듈(200) 및 제2 이미지 센서 모듈(300)을 지지하는 베이스 플레이트의 기능을 수행할 수 있다. 다만, 실시예에 따라, 인쇄회로기판(100)은 하부에 별도의 베이스 플레이트가 마련될 수도 있다.

또한, 인쇄회로기판(100)은 제1 이미지 센서 모듈(200) 및 제2 이미지 센서 모듈(300)의 하부에 위치하여 렌즈 홀더(110), 제1 하우징(210) 및 제2 하우징(310)의 하부를 폐쇄할 수 있다.

인쇄회로기판(100)에는 제1 이미지 센서(220) 및 제2 이미지 센서(320)가 실장될 수 있고, 인쇄회로기판(100)은 제1 이미지 센서(220) 및 제2 이미지 센서(320)와 전기적으로 연결될 수 있다.

렌즈 홀더(110)는 제1 면(하부면) 및 제2 면(상부면)에 각각 중공이 형성될 수 있고, 제1 면에 형성된 중공은 인쇄회로기판(100)에 지지되어 제1 이미지 센서 모듈(220) 및 제2 이미지 센서 모듈(300)이 배치될 수 있고, 제2 면에 형성된 중공에는 렌즈(600)가 수용될 수 있다.

렌즈(600)는 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다.

렌즈(600)는 소정의 곡률 반경을 가질 수 있고, 곡률 반경은 각 픽셀로 입사되는 빛의 파장에 따라 달라질 수 있고, 렌즈(600)는 광을 집광시킴으로써, 제1 이미지 센서(220) 및 제2 이미지 센서(320)에서 흡수될 수 있는 가시광선 또는 자외선의 양을 증가시켜 이미지 센서의 감도를 향상시킬 수 있다.

또한, 렌즈 홀더(110)는 케이스(미도시)와 결합할 수 있다. 렌즈 홀더(110)과 케이스(미도시)의 결합은 예를 들어 체결구(미도시)에 의해 이루어질 수 있다. 따라서, 렌즈 홀더(110)의 코너부에는 체결구가 삽입되는 관통부가 형성될 수 있다.

렌즈 홀더(110)은 실리콘 또는 에폭시로 채워진 블록 형태일 수 있다.

또한, 렌즈 홀더(110)의 표면은 코팅 물질에 의해 코팅될 수 있다. 따라서 렌즈 홀더(110)의 표면을 투과하여 광이 유입될 수 없다.

렌즈 홀더(110)의 제1 면에 인쇄회로기판(100)이 접하여 위치하는 경우, 인쇄회로기판(100)은 광을 차단할 수 있기 때문에 렌즈 홀더(110)의 제1 면(아랫면)은 코팅 물질에 의해 코팅되지 않을 수 있다.

렌즈 홀더(110) 내부의 인쇄회로기판(100) 상에 실장되는 제1 이미지 센서 모듈(220) 및 제2 이미지 센서 모듈(300)은 제1 하우징(210) 및 제2 하우징(310)의 제2 면에 렌즈를 포함하지 않는 점을 제외하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 카메라에 포함되는 제1 이미지 센서 모듈(220) 및 제2 이미지 센서 모듈(300)과 동일하다.

실시예에 따라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 카메라는 미러(700)를 포함할 수 있다.

미러(700)는 L형 미러일 수 있고, 미러(140)는 제1 이미지 센서 모듈(220) 및 제2 이미지 센서 모듈(300)의 상부에 구비되어 입사되는 광을 각각 제1 이미지 센서 모듈(220) 및 제2 이미지 센서 모듈(300)로 입사되도록 경로를 변환시켜준다. 따라서, 미러(700)은 렌즈(600)에 대응하는 위치에 뾰족한 부분이 하부(또는 상부)를 향하도록 배치될 수 있다.

미러(700)의 폭은 렌즈 홀더(110)의 제2 면의 중공 또는 렌즈(600)의 폭과 대략 동일하거나 조금 클 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서는 제1 이미지 센서 모듈(200) 및 양자점층(340)을 포함하는 제2 이미지 센서 모듈(300)을 포함함으로써, 태양광을 통해 가시광 파장대역의 광 및 자외선 파장대역의 광을 모두 측정할 수 있다.

도 6은 광원을 포함하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서를 도시한 평면도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서의 인쇄회로기판은 제1 이미지 센서 모듈 및 제2 이미지 센서 모듈의 주변에 실장되는 적어도 하나 이상의 광원(500)을 더 포함할 수 있다.

보다 구체적으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서는 제1 이미지 센서 모듈 및 제2 이미지 센서 모듈을 수용하는 렌즈 홀더(110)의 주변에 광원(500)이 배치될 수 있다. 그러나, 이에 제한되지 않고, 광원(500)은 제1 이미지 센서 모듈 및 제2 이미지 센서 모듈을 수용하는 렌즈 홀더(110) 내에 배치될 수도 있다.

광원(500)은 자외선 램프(UV lamp) 및 자외선 발광 소자(UV LED) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

광원(500)은 인쇄회로기판 상에 적어도 하나 이상 형성될 수 있고, 일정 간격으로 설치될 수 있다.

바람직하게는, 광원(500)은 제1 이미지 센서 모듈 및 제2 이미지 센서 모듈의 주변에 8개 실장될 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 주위 환경 또는 대상체에 따라 조절될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서는 광원(500)을 포함함으로써, 보다 정밀하게 측정이 가능하여 측정 오류를 방지할 수 있다.

도 7a는 모바일기기에 모듈로 장착된 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서를 도시한 개략도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서는 듀얼 카메라로 제조되어, 모바일기기(800)에 장착될 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서는 제1 이미지 센서 모듈(200) 및 양자점층을 포함하는 제2 이미지 센서 모듈(300)을 포함함으로써, 태양광을 통해 가시광 파장대역의 광 및 자외선 파장대역의 광을 모두 측정할 수 있다.

실시예에 따라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서를 듀얼 카메라로 제조하여 모바일기기(800)에 장착하는 경우, 제1 이미지 센서 모듈(200) 또는/및 제2 이미지 센서 모듈(300)의 내부 또는 외부에 광원을 배치하여 대상체를 용이하게 측정할 수 있다.

도 7b은 모바일기기에 모듈로 장착된 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서를 도시한 개략도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서는 듀얼 카메라로 제조되어, 모바일기기(800)에 장착될 수 있다.

따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서는 제1 이미지 센서 모듈 및 양자점층을 포함하는 제2 이미지 센서 모듈을 포함함으로써, 태양광을 통해 가시광 파장대역의 광 및 자외선 파장대역의 광을 모두 측정할 수 있다.

실시예에 따라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 이미지 센서를 듀얼 카메라로 제조하여 모바일기기(800)에 장착하는 경우, 렌즈(600) 주변에 광원을 배치하여 대상체를 용이하게 측정할 수 있다.

도 8은 모바일기기에 모듈로 장착된 본 발명의 실시예들에 따른 듀얼 이미지 센서의 활용 예시를 도시한 개략도이다.

본 발명의 실시예들에 따른 듀얼 이미지 센서는 듀얼 카메라로 제조되어, 모바일기기(800)에 장착되어 대상체(400)를 측정할 수 있다.

예를 들면, 본 발명의 실시예들에 따른 듀얼 이미지 센서는 듀얼 카메라로 제조되어, 모바일기기(800)에 용이하게 탈부착이 가능하여 손쉽게 사람의 피부의 상태 및 피부의 깊이 프로파일을 진단할 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 듀얼 이미지 센서에 장착된 양자점층의 파장(Wavelength)에 따른 광 발광 강도(photoluminescence intensity; PL intensity) 및 흡수율(Absorption; Abs)을 도시한 그래프이다.

도 9를 참조하면, 양자점층은 자외선을 흡수하여 청색 가시광선을 방출하고, 가시광선 대역에서는 투과율이 약간 감소하는 경향을 나타내는 것을 알 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 듀얼 이미지 센서의 파장(Wavelength)에 따른 실리콘 양자 효율(Si quantum efficiency), 자외선 램프의 스펙트럼 전력(Spectral power @ UV lamp) 및 양자점 방출(Quantum-dot emission) 강도를 도시한 그래프이다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 듀얼 이미지 센서는 양자점층에 의해 자외선 광이 청색 광(blue-light)으로 변환되기 때문에 실리콘의 양자 효율이 증가되는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 듀얼 이미지 센서는 실리콘 시모스 이미지 센서(Si CIS)의 광 감도(photo-sensitivity)를 증가시켜 선명한 이미지를 확보할 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 듀얼 이미지 센서를 포함하는 자외선 카메라(UV camera)를 이용한 자외선 차단제 측정(Sunscreen test) 결과를 도시한 이미지이다.

도 11을 참조하면, 손의 일부에만 자외선 차단제를 바르고 태양빛에서 본 발명의 실시예들에 따른 듀얼 이미지 센서를 포함하는 자외선 카메라(UV camera)를 이용하여 촬영한 결과를 나타낸 왼쪽 이미지 참조하면, 자외선 차단제는 자외선을 반사하기 때문에 자외선을 바른 부분에만 자외선의 반사율이 높아 자외선 카메라로 유입되는 광의 플럭스(flux)가 많아져 픽셀 강도(pixel intensity)가 높게 나타났다.

또한, 왼손에는 전체적으로 자외선 차단제를 바르고 오른손에는 자외선 차단제를 바르지 않은 상태에서 본 발명의 실시예들에 따른 듀얼 이미지 센서를 포함하는 자외선 카메라를 이용하여 촬영한 결과를 나타낸 오른쪽 이미지를 참조하면, 자외선 차단제를 바른 왼손에는 전체적으로 자외선의 반사율이 높아 픽셀 강도가 높고, 바르지 않은 왼손에서는 자외선이 피부에 흡수되어 픽셀 강도가 낮은 것을 알 수 있다.

도 12 및 도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 듀얼 이미지 센서를 포함하는 자외선 카메라(UV camera)를 이용한 피부의 깊이 프로파일(Depth profile of skin) 측정 결과를 도시한 이미지이다.

도 12를 참조하면, 딥 블루(Deep blue)에서는 피부의 특이 사항이 측정되지 않으나(왼쪽 이미지 참조), 자외선에서는 픽셀 강도가 높게 측정되는 것을 통해 백반증에 의한 병변이 피부의 표면에 존재(오른쪽 이미지 참조)하는 것을 알 수 있다.

또한, 도 12를 참조하면, 딥 블루 채널(deep blue channel)에서는 보이지 않지만 자외선 채널(UV channel)에서 보이는 병균의 경우, 병균이 피부의 0 ~ 0.5 mm에 위치할 것으로 예상할 수 있다.

도 13을 참조하면, 딥 블루(Deep blue)에서는 픽셀 강도가 높게 측정되어 밝게 표시되나, 자외선에서는 강도가 낮게 측정되는 것으로 보아, 백반증의 병변이 비교적 피부의 깊은 곳에 존재하여, 자외선의 투과 깊이보다 깊은 곳에 위치하는 것을 알 수 있다.

또한, 도 13을 참조하면, 딥 블루 채널(deep blue channel)에서는 보이지만 자외선 채널(UV channel)에서는 보이지 않는 병균의 경우, 병균이 피부의 0.5 mm ~ 1 mm사이에 위치할 것으로 예상할 수 있다.

따라서, 도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 듀얼 이미지 센서에 포함되는 양자점층을 포함하지 않는 제1 이미지 센서 모듈은 딥 블루(Deep blue)를 이용하여 피부의 깊은 곳을 측정하고, 양자점층을 포함하는 제2 이미지 센서 모듈은 자외선을 이용하여 피부의 매우 표면을 측정하여 백반증 환자의 멜라닌 세포가 파괴된 깊이를 촬영할 수 있는 것을 알 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예들에 따른 듀얼 이미지 센서를 통해 피부의 깊이 프로파일을 만들 수 있어, 의학적인 진단에 응용할 수 있다.

도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 듀얼 이미지 센서를 포함하는 자외선 카메라(UV camera)를 이용한 건물의 촬영 이미지이다.

도 14를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 듀얼 이미지 센서는 가시광 및 자외선을 모두 이미지화할 수 있는 것을 알 수 있다.

도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 듀얼 이미지 센서를 포함하는 자외선 카메라(UV camera)를 이용한 피지 측정 결과를 도시한 이미지이다.

도 15를 참조하면, 양자점층을 포함하지 않는 일반적인 이미지 센서를 이용하여 피지를 측정(왼쪽 이미지 참조)하면, 피지가 측정되지 않으나, 본 발명의 실시예들에 따른 듀얼 이미지 센서를 이용하여 측정(오른쪽 이미지 참조)하면, 본 발명의 실시예들에 따른 듀얼 이미지 센서는 양자점층을 포함하기 때문에, 자외선을 이용하여 피지를 측정할 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.