복합 스캐너 및 이의 구동 방법
Complex scanner and the method of operating the same
특허 요약
본 발명은 광 에너지의 분포와 압력의 분포를 동시에 감시하는 복합 스캐너에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 스캐너는 어레이 형태의 복수의 픽셀 유닛들을 가지며, 각 픽셀 유닛은 광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 광-전류 신호를 생성하는 광전 센서 및 상기 광전 센서와 전기적으로 연결되고, 압력에 의해 컨덕턴스가 가변됨으로써 상기 광-전류 신호를 변화시켜 출력 전류 신호를 생성하는 압력 센서를 포함하고, 상기 출력 전류 신호를 측정하는 감지부에 의하여 상기 광 에너지의 분포와 상기 압력의 분포를 동시에 감지할 수 있다.
청구항
번호청구항
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제 1 항에 있어서,상기 광전 센서는,제 3 전극;상기 제 3 전극에 대향하는 제 4 전극; 및상기 제 3 전극과 제 4 전극 사이에 형성된 광전 변환 층을 포함하며, 제 3 전극 또는 제 4 전극의 적어도 어느 일부는 투명 도전막을 포함하는 복합 스캐너.

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제 1 항에 있어서,상기 복합 스캐너는 복수의 단위 픽셀 유닛을 갖는 어레이를 포함하며, 각 단위 픽셀 유닛은 상기 광전 센서 및 상기 압력 센서 중 어느 하나를 이웃하는 단위 픽셀 유닛과 공유하는 복합 스캐너.

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제 1 항에 있어서,상기 광전 센서는, 적어도 하나 이상의 광전 변환 층을 포함하며,상기 광전 변환 층은, 전하 블로킹 층, 광 흡수 층, 전하 전달 층 또는 이들의 조합을 포함하는 복합 스캐너.

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광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 광-전류 신호를 생성하는 광전 센서; 및상기 광전 센서와 전기적으로 연결되어 상기 광전 센서로부터 상기 광-전류 신호를 입력 전류 신호로 수신하고, 압력에 의해 컨덕턴스가 가변됨으로써 상기 광-전류 신호를 변화시켜 출력 전류 신호를 생성하는 압력 센서를 포함하고,상기 출력 전류 신호를 측정하는 감지부에 의하여 상기 출력 전류 신호에 포함된 상기 광 에너지와 상기 압력을 동시에 감지하는 복합 스캐너.

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제 1 항에 있어서,상기 압력 센서와 상기 광전 센서는 직렬 연결되고, 상기 광전 센서에 의하여 생성된 상기 광-전류 신호가 상기 압력 센서를 통해 흐름으로써 상기 출력 전류 신호로서 출력되는 복합 스캐너.

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제 1 항에 있어서,상기 복합 스캐너는 복수의 단위 픽셀 유닛을 갖는 어레이를 포함하며, 각 단위 픽셀 유닛은 1 개의 상기 광전 센서 및 1 개의 상기 압력 센서로 이루어지는 복합 스캐너.

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제 6 항에 있어서,상기 광 흡수 층은 페로브스카이트(perovskite), 게르마늄(Ge) 단결정, 갈륨비소(GaAs), 텔르루화카드뮴(CdTe), 탄화 규소(SiC) 또는 요오드화수은(HgI2) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 복합 스캐너.

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제 1 항에 있어서,상기 압력 센서는, 제 1 전극;상기 제 1 전극에 대향하는 제 2 전극; 및상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치되고, 상기 압력은 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극 중 어느 하나에 인가되어 변형되어 전기 용량이 변화하는 가변 유전 층을 갖는 캐패시터를 포함하는 복합 스캐너.

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제 8 항에 있어서,상기 압력은 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극 중 어느 하나의 전극에 대하여 수직 방향으로 인가되어 상기 가변 유전 층의 두께가 감소함으로써 상기 전기 용량이 증가하는 복합 스캐너.

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제 8 항에 있어서,상기 가변 유전 층은 공기층을 포함하며, 상기 공기층의 주변에 탄성 보강체가 배치된 복합 스캐너.

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제 10 항에 있어서,상기 탄성 보강체는 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane; PDMS), 폴리우레탄(polyurethane; PU), 폴리부타디엔(polybutadiene) 또는 고무(rubber) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 복합 스캐너.

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제 8 항에 있어서,상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극의 적어도 어느 일부는 상기 압력에 의하여 변위되거나 변형됨으로써 상기 가변 유전 층을 변형시키는 복합 스캐너.

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광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 광-전류 신호를 생성하는 광전 센서; 및상기 광전 센서와 전기적으로 연결되고, 압력에 의해 컨덕턴스가 가변됨으로써 상기 광-전류 신호를 변화시켜 출력 전류 신호를 생성하는 압력 센서를 포함하고,상기 출력 전류 신호를 측정하는 감지부에 의하여 상기 광 에너지의 분포와 상기 압력을 동시에 감지하며,상기 압력 센서는, 상기 광전 센서의 일 단에 전기적으로 연결되는 제 1 소오스/드레인 전극;상기 감지부에 전기적으로 연결되는 제 2 소오스/드레인 전극;상기 제 1 소오스/드레인 전극과 상기 제 2 소오스/드레인 전극을 연결하는 반도체 채널 층;상기 반도체 채널 상에 가변 유전 층을 포함하는 게이트 절연막; 및상기 게이트 절연막 상의 게이트 전극을 포함하는 복합 스캐너.

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제 13 항에 있어서,상기 가변 유전 층은 공기층을 포함하며, 상기 공기층의 주변에 탄성 보강체가 배치된 복합 스캐너.

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제 14 항에 있어서,상기 탄성 보강체는 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane; PDMS), 폴리우레탄(polyurethane; PU), 폴리부타디엔(polybutadiene) 또는 고무(rubber) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 복합 스캐너.

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제 13 항에 있어서,상기 제 1 소오스/드레인 전극, 제 2 소오스/드레인 전극, 반도체 채널 층, 게이트 절연막 또는 게이트 전극 중 적어도 어느 일부는 상기 압력에 의하여 변위되거나 변형됨으로써 상기 가변 유전 층을 변형시키는 복합 스캐너.

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제 3 항에 있어서,상기 각각의 픽셀 유닛은, 상기 압력 센서 및 상기 광전 센서를 외부로부터 보호하는 패시베이션 층을 더 포함하는 복합 스캐너.

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제 17 항에 있어서,상기 패시베이션 층은 폴리아세틸렌, 폴리 아닐린, 폴리에틸렌 디옥시타이오펜 폴리스티렌 설포네이트(poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate; PEDOT:PSS), 폴리이미드(polyimide; PI), 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane; PDMS), 폴리올레핀(polyolefin), 폴리아미드(polyamide; PA) 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 복합 스캐너.

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스캔 대상 물체로부터 가해지는 압력에 의하여 각 픽셀 유닛으로부터 발생한 제 1 출력 전류 신호를 종합하여 압력 스캔 정보를 얻는 단계;상기 스캔 대상 물체에 광 에너지를 가하여 상기 각 픽셀 유닛으로부터 발생한 제 2 출력 전류 신호를 종합하여 압력-광 스캔 정보를 얻는 단계; 및상기 압력 스캔 정보를 이용하여 상기 압력-광 스캔 정보를 캘리브레이션하여 광 스캔 정보를 얻는 단계를 포함하며,상기 각 픽셀 유닛은 상기 광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 광-전류 신호를 생성하는 광전 센서; 및상기 광전 센서와 전기적으로 연결되어 상기 광전 센서로부터 상기 광-전류 신호를 입력 전류 신호로 수신하고, 압력에 의해 컨덕턴스가 가변됨으로써 상기 광-전류 신호를 변화시켜 출력 전류 신호를 생성하는 압력 센서를 포함하고,상기 출력 전류 신호를 측정하는 감지부에 의하여 상기 출력 전류 신호에 포함된 상기 광 에너지와 상기 압력을 동시에 감지하는 복합 스캐너의 구동 방법.

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제 19 항에 있어서,상기 제 1 출력 전류 신호의 크기는 상기 압력의 크기에 선형적으로 비례하는 복합 스캐너의 구동 방법.

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제 19 항에 있어서,상기 제 2 출력 전류 신호의 크기와 상기 제 1 출력 전류 신호의 크기의 차이는 상기 광 에너지의 크기에 선형적으로 비례하는 복합 스캐너의 구동 방법.

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제 19 항에 있어서,상기 압력 스캔 정보에 제 1 가중치의 x (0 003c# x 003c# 1) 값 을 부여하고, 상기 광 스캔 정보에 제 2 가중치의 1-x (0 003c# x 003c# 1) 값을 부여하며, 상기 압력 스캔 정보 및 상기 광 스캔 정보에 각각 상기 제 1 및 제 2 가중치를 곱하여 보정 스캔 정보를 얻는 단계를 더 포함하는 복합 스캐너의 구동 방법.

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제 19 항에 있어서,상기 광 에너지는 엑스 선(x-ray)으로부터 얻어지는 복합 스캐너의 구동 방법.