KR100459512B1 - 대면적 디지털 엑스레이 이미지 디텍터 - Google Patents

대면적 디지털 엑스레이 이미지 디텍터 Download PDF

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  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

본 발명은 디지털 X-레이 이미지 디텍터에서 적합하게 사용되는 대면적 사이즈의 디지털 X-레이 이미지 디텍터 판넬을 만드는 방법으로서, 더욱 자세하게는 대면적 X-레이 이미지 장치를 타일링을 통해 형성하는 방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 방사선을 검출하는 TFT 기반의 디지털 X-레이 이미지 디텍터 판넬에 있어서, 기존의 광도전체 물질인 a-Se을 전하 생성층으로 이용하여 신호를 검출하는 X-레이 이미지 디텍터를 사용하는 판넬을 이용하여 대면적의 완성된 판넬을 픽셀에 영향을 미치지 않게 붙임으로서 대면적의 디지털 X-레이 이미지 디텍터를 만드는 것을 특징으로 하며, 이에 따라 가격면에 있어서 경쟁력을 지니고 보다 균일한 디지털 X-레이 이미지 디텍터를 만들 수 있다는 이점이 있다.

Description

대면적 디지털 엑스레이 이미지 디텍터{Large area digital X-ray image detector}
본 발명은 디지털 X-레이 이미지 디텍터에서 적합하게 사용되는 대면적의 이미지 디텍터 판넬을 만드는 방법으로서, 더욱 자세하게는 대면적의 X-레이 이미지 장치를 타일링을 통해 형성하는 방법에 관한 것이다.
상기 디지털 X-레이 이미지 디텍터 판넬은 X-선에 감응하여 전자 전공쌍을 생성시키는 전하생성층을 이용하는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 디텍터이다.
기존의 필름 스크린 방식의 X-레이는 한 세기동안 성공적으로 이용되어왔지만 여전히 많은 문제점들을 지니고 있다.
필름 스크린 시스템의 노광 범위는 또한 너무 작거나 너무 크지 않게 제한적이다.
조사된 것을 디스플레이 하는 화소나 필름의 크기도 또한 제한적이다.
필름은 또한 화학적인 처리가 필요하다.
이러한 처리는 불편할 뿐만 아니라 이미지가 만들어 지는데에도 시간이 걸리게 된다.
디지털 X-레이 이미지 디텍터는 기존의 방식의 문제점에 대한 해결책을 제공하는데, 일반적으로 디지털 X-레이 이미지 디텍터는, 인체를 투과한 방사선을 검출하여 영상정보를 획득하는 방사선 검출장치에 있어서, 방사선의 영상정보를 전기신호로 변환시키고, 이를 검출하는 검출장치를 의미한다.
디지털 X-레이 시스템들은 고체형태의 물질을 X-레이 리셉터로서 사용하게끔 발전되어졌고, 이러한 시스템들은 일반적으로 X-레이 sensitive phosphor, intensifiers, X-레이를 전기적인 신호로 변환하기 위한 광도전체 물질들을 이용한다.
이러한 시스템들은 일반적으로 엑스레이 이미지를 디스플레이하기 위해 엑스레이를 전기적인 신호로 변환하는 가로와 세로열을 가지는 픽셀단위의 센서를 이용한다.
U.S. Pat No 5,319,206은 이러한 방사선 이미지 캡처 판넬과 센서의 구조에 관하여 설명하고 있다.
일반적으로 산업용이나 의료용으로 쓰이는 대부분의 방사선 기기들은 가슴(Chest)나 복부(Abdomen) 영상을 획득하기 위하여 대략적으로 14 ×17 inch의 사이즈의 이미지를 받을 수 있어야 한다.
그러한 이미지 사이즈는 약 7,500,000 개의 픽셀을 가지게 된다.
지금의 기술로는 이러한 많은 픽셀의 가지는 판넬 생산량이 매우 작기 때문에 가격이 극히 비싸지며 대면적이므로 균일성을 갖기가 어렵다.
일반적으로 상업적인 가치를 가지기 위해 판넬이 10 ×10 inch 보다 크면 극히 비싸지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 대면적 X-레이 이미지 디텍터 판넬 제조의 문제점을 해결하기 위하여, 작은 크기의 상기 X-레이 이미지 디텍터 판넬을 이용하여 대면적 디지털 X-레이 검출기판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 작은 크기의 판넬을 사용함으로써, 대면적 X-레이 리셉터의 제조 비용이 절약되는 대면적 X-레이 검출기판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도1은 본 발명에 따른 단위 X-레이 이미지 디텍터 집합체인 대면적 X-레이 이미지 디텍터의 결합 구조도
도2는 본 발명에 따른 단위 X-레이 이미지 디텍터 집합체인 대면적 X-레이 이미지 디텍터의 단위 X-레이 이미지 디텍터의 평면도
도3은 본 발명에 따른 단위 X-레이 이미지 디텍터 집합체인 대면적 X-레이 이미지 디텍터의 단면도이다.
*도면의 주요부분에 관한 부호의 설명*
40 : 단위 X-레이 이미지 디텍터 41 : 게이트단자
42 : 데이터단자 43 : 비단자변
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여 안출된 것으로서 TFT 기판과 상기 기판 상면에 형성된 전하수집전극인 제 1전극층과 상기 제 1전극층 상면에 형성된방사선 또는 가시광선에 의하여 전자, 정공쌍을 발생시키는 광도전체층과 상기 광도전체 상면에 형성된 절연층과 상기 절연층 위에 형성된 제 2전극층과 상기 기판에서 상기 제 1전극층과 접속되어 상기 광도전체에서 방사선에 의하여 발생된 전기적 신호를 영상 신호로 검출하는 리드아웃(Readout) 장치로 구성되는 X-레이 이미지 디텍터에 있어서, 상기 기판의 일측변에 상기 리드아웃 장치의 소스 데이터를 전송하는 데이터단자가 형성되고, 상기 데이터 게이트 단자와 접하는 타측변에 게이트단자가 형성되어 기판에 단자가 ㄱ자형 변으로 된 단위 X-레이 이미지 디텍터를 구성하고, 상기 단위 X-레이 이미지 디텍터의 비단자변을 붙여서 대면적 X-레이 이미지 디텍터를 구성하는 것을 특징으로 하는 단위 X-레이 이미지 디텍터 집합체인 대면적 X-레이 이미지 디텍터를 기술적 요지로 한다.
여기서 상기 단위 X-레이 이미지 디텍터는 단자가 인접한 두변에 ㄱ자형으로 형성된 기본형의 제1 단위 X-레이 이미지 디텍터와 상기 기본형을 뒤집은 제2 단위 X-레이 이미지 디텍터의 비단자변을 상접시켜 두개의 단위 X-레이 이미지 디텍터로 구성되는 것을 특징으로 하는 단위 X-레이 이미지 디텍터 집합체인 대면적 X-레이 이미지 디텍터로 되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 단위 X-레이 이미지 디텍터는 단자가 인접한 두변에 ㄱ자형으로 형성된 기본형의 제1 단위 X-레이 이미지 디텍터와; 상기 기본형의 비단자변중 가로로 뒤집혀진 제2 단위 X-레이 이미지 디텍터와; 상기 기본형의 비단자변중 세로로 뒤집혀진 제3 단위 X-레이 이미지 디텍터와; 상기 제2 단위형의 비단자변중 세로로 뒤집혀진 제4 단위 X-레이 이미지 디텍터로 구성되어 상기 각 단위형의 비단자변을 상접시켜 대면적 기판을 형성시키는 것을 특징으로 단위 X-레이 이미지 디텍터 집합체인 대면적 X-레이 이미지 디텍터로 되는 것이 바람직하다.
이하 도면과 함께 본 발명에 관하여 상세히 살펴보기로 한다.
도1은 본 발명에 따른 단위 X-레이 이미지 디텍터 집합체인 대면적 X-레이 이미지 디텍터의 결합 구조도이며, 도2는 본 발명에 따른 단위 X-레이 이미지 디텍터 집합체인 대면적 X-레이 이미지 디텍터의 단위 X-레이 이미지 디텍터의 평면도이며, 도3은 본 발명에 따른 단위 X-레이 이미지 디텍터 집합체인 대면적 X-레이 이미지 디텍터의 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명은 종래기술의 X-레이 이미지 디텍터를 단자가 인접한 두변에 ㄱ자형으로 형성된 단위 X-레이 이미지 디텍터를 구성하고, 상기 단위 X-레이 이미지 디텍터의 비단자변(43)을 붙여서 대면적 X-레이 이미지 디텍터를 구성하는 것을 특징으로 하는 단위 X-레이 이미지 디텍터 집합체인 대면적 X-레이 이미지 디텍터이다.
본 발명의 상기 단위 X-레이 이미지 디텍터(40)는 사각의 기판에 형성되는 X-레이 이미지 디텍터에 대하여 인접하는 두변에만 단자를 형성하되, 단자중 한변은 데이터를 전송하는 데이터단자(42)로 형성시키고, 다른변은 게이트단자(41)로 형성된다.
상기 게이트단자(41)에 접속된 게이트전극은 게이트 전압에 응답하여 드레인전극과 소스전극 사이의 채널을 형성시키게 된다.
드레인전극은 데이터라인과 접속되며, 소스전극은 캐패시터에 접속된다.
게이트 전압이 인가되면 캐패시터에 저장된 이미지 정보가 데이터단자(42)를 통해서 리드아웃(readout) 된다.
따라서 본 발명의 단위 X-레이 이미지 디텍터(40)는 게이트단자(41)를 하나의 변에 형성시키고 데이터 단자(42)를 인접한 변에 형성시켜 ㄱ자형 단자변을 이룬다.
본 발명은 상기 단위 X-레이 이미지 디텍터에 있어서 단자가 형성되지 않은 비단자변(43)을 서로 상접시켜 대면적 X-레이 이미지 디텍터를 형성시키는 것을 요지로 한다.
즉, 단위 X-레이 이미지 디텍터를 가로변으로 뒤집은 것과 세로변으로 뒤집은 것, 가로와 세로로 뒤집은 것을 단위 X-레이 이미지 디텍터와 함께 비단자변(43)을 서로 상접시켜 단위 X-레이 이미지 디텍터의 4배 면적인 대면적 X-레이 이미지 디텍터를 형성시킨다.
또한 필요면적에 따라 세로로 뒤집은 것이나 가로로 뒤집은 단위 X-레이 이미지 디텍터를 비단자변(43)을 상접시켜 단위 X-레이 이미지 디텍터의 2배 면적인 대면적 X-레이 이미지 디텍터를 구성할 수도 있다.
일반적으로 단위 X-레이 이미지 디텍터는 7 ×8.5 inch 크기로 제작되는 데 상기와 같은 조합에 의하여 대면적 X-레이 이미지 디텍터가 구성되어 진다.
도 3은 본 발명에 따른 디지털 X-레이 이미지 디텍터 중 TFT panel을 read-out 장치로 이용한 단면으로써 방사선에 비례하여 전자 정공쌍을 생성하는 전하 생성층의 사용을 설명하고 있다.
도 3은 본 발명의 X-레이 이미지 디텍터의 기본적인 구조를 설명하고 있다.
도 3의 단면이 보여주는 기본구조 및 그 구동은 종래의 X-레이 이미지 디텍터와 동일하며, 간략하게 살펴보면, X-레이가 투과되는 제2전극(10), 상기 제2전극(10)의 정공이 영상에 영향을 미치치 않게 막아주는 역할을 하는 절연층(20), 비정질 셀레늄, PbI2, CdTe, CdZnTe, TIBr, HgI2과 같은 광도전체 물질로 이루어진 전하 발생층(30), 다량의 전하 수집 전극(50)과, 이미지 형성 트랜지스터 및 캐패시터 회로로 구성된 TFT 판넬(40)로 구성된다.
상기 X-레이 이미지 디텍터의 구동에 관하여 살펴보면, 광도전층으로 셀레늄을 사용할 경우 일반적으로 ㎛당 약 5에서 10V의 전기장이 제2전극에 사용된다.
상기 광도전체에 전기장이 걸릴 때 전하 발생층(30)에서는 피사체를 투과한 X-선을 흡수하여 전자 정공쌍을 생성할 것이다.
생성된 정공은 수집 전극(50), TFT 구조에 의해 수집되어, 출력 회로에 의해 영상이미지화 되어 관련 컴퓨터등의 모니터에 디스플레이된다.
상기 절연층(20)은 전자를 제2전극(10)으로 이동하는 것은 허락하지만 제 2전극(10)으로부터의 정공이 광도전체로 주입되는 것은 막아준다.
이러한 구조는 X-레이 조사가 없는 부분에 흐르는 암전류의 크기를 감소시킨다.
즉 제2전극(10)에서 신호에 영향을 줄 수 있는 정공이 TFT 쪽으로 가는 것을막아주는 역할을 한다.
본 발명은 상기한 바와 같이 종래기술의 X-레이 이미지 디텍터를 단위화시키고, 이를 이용하여 대면적 X-레이 이미지 디텍터를 구성한다.
따라서 도 1에서 보여주는 구조와 같이 4개의 단위 X-레이 이미지 디텍터로 대면적 X-레이 이미지 디텍터(이하 도 2의 설명에 있어서 판넬이라 함)를 구성시킨다.
도 1를 살펴보면, 1번 판넬은 단위 X-레이 이미지 디텍터 그대로의 판넬이고, 2번 판넬은 비단자변의 오른쪽으로 뒤집은 판넬이고, 3번 판넬은 비단자변의 아래로 뒤집은 판넬이며, 4번 판넬은 오른쪽과 아래로 뒤집은 판넬이다.(뒤집은 형태에 따라 도번을 뒤집어 표기함)
상기와 같이 비단자변(43)을 접하여 대면적 X-레이 이미지 디텍터를 구성하면 각 단자가 한변으로 모이게 되어 데이터 처리가 용이하다.
즉, 데이터단자(42-1)와 게이트단자(41-1)가 각각 변을 형성시키므로 전체 대면적 X-레이 이미지 디텍터에서 단자가 쉽게 구분된다.
상기 구성에 의해 도 3에 도시된 단면과 같이 2, 3번의 판넬은 X-레이가 TFT를 통과하여 전하 발생층(30)에 도달하고 1, 4번은 인가 전극을 통과한 후 광도전 물질에 도달하나 전하생성에는 거의 차이가 없으므로 구조의 차이에 의한 보정은 무시할 수 있다.
이상 설명한 본 발명을 요약하면, 본 발명은 사이즈 한계를 극복하기 위해 대면적 X-레이 이미지 디텍터 판넬을 7 ×8.5 inch 크기의 X-레이 디텍터나 모듈네 장을 결합하여 대면적의 X-레이 이미지 디텍터를 제공하는 것을 요지로 한다.
이상 설명한 본 발명에 의하면, 종래의 X-레이 리셉터를 이용하여, 대면적 X-레이 이미지 디텍터를 구성함으로써 제조 공정의 어려움과 비용면에서의 절감을 가져오는 이점이 있다.

Claims (3)

  1. TFT 기판과 상기 기판 상면에 형성된 전하수집전극인 제 1전극층과 상기 제 1전극층 상면에 형성된 방사선 또는 가시광선에 의하여 전자, 정공쌍을 발생시키는 광도전체층과 상기 광도전체 형성된 절연층과 상기 절연층 위에 형성된 제 2전극층과 상기 기판에서 상기 제 1전극층과 접속되어 상기 광도전체에서 방사선에 의하여 발생된 전기적 신호를 영상 신호로 검출하는 리드아웃(Readout) 장치로 구성되는 X-레이 이미지 디텍터에 있어서,
    상기 기판의 일측변에 상기 리드아웃 장치의 소스 데이터를 전송하는 데이터단자가 형성되고, 상기 데이터 게이트 단자와 접하는 타측변에 게이트단자가 형성되어 기판에 단자가 ㄱ자형 변으로 된 단위 X-레이 이미지 디텍터를 구성하고,
    상기 단위 X-레이 이미지 디텍터의 비단자변을 붙여서 대면적 X-레이 이미지 디텍터를 구성하는 것을 특징으로 하는 단위 X-레이 이미지 디텍터 집합체인 대면적 X-레이 이미지 디텍터.
  2. 제1항에 있어서 상기 단위 X-레이 이미지 디텍터는
    단자가 ㄱ자형 변으로 형성된 기본형의 제1 단위 X-레이 이미지 디텍터와 상기 기본형을 뒤집은 제2 단위 X-레이 이미지 디텍터의 비단자변을 상접시켜 두개의 단위 X-레이 이미지 디텍터로 구성되는 것을 특징으로 하는 단위 X-레이 이미지 디텍터 집합체인 대면적 X-레이 이미지 디텍터.
  3. 제1항에 있어서 상기 단위 X-레이 이미지 디텍터는
    단자가 ㄱ자형 변으로 형성된 기본형의 제1 단위 X-레이 이미지 디텍터와;
    상기 기본형의 비단자변중 가로로 뒤집혀진 제2 단위 X-레이 이미지 디텍터와;
    상기 기본형의 비단자변중 세로로 뒤집혀진 제3 단위 X-레이 이미지 디텍터와;
    상기 기본형의 비단자변중 세로로 뒤집혀진 것을 다시 비단자변에 대하여 가로로 뒤집혀진 제4 단위 X-레이 이미지 디텍터로 구성되어
    상기 각 단위형의 비단자변을 상접시켜 대면적 기판을 형성시키는 것을 특징으로 단위 X-레이 이미지 디텍터 집합체인 대면적 X-레이 이미지 디텍터.
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