KR101042958B1 - 엑스레이 검출기 및 엑스레이 이미지 검출 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엑스레이 검출기 및 엑스레이 이미지 검출 방법을 개시한다.
본 발명은 오프셋 조정 구간에서, 상기 스위칭 소자를 턴-온시키는 제1 게이트 신호를 다수의 게이트 라인으로 순차적으로 출력하고, 오프셋 리드 아웃 구간에서, 엑스레이 조사 시간에 대응하는 제1 윈도우 타임 경과 후 상기 스위칭 소자를 턴-온시키는 제2 게이트 신호를 상기 다수의 게이트 라인으로 순차적으로 출력하고, 상기 오프셋 리드 아웃 구간에서 상기 스위칭 소자가 출력하는 전기적 신호를 리드 아웃하여 오프셋 이미지를 획득한다.

Description

엑스레이 검출기 및 엑스레이 이미지 검출 방법{X-ray detector and X-ray image detecting method}
본 발명은 엑스레이 검출기 및 엑스레이 이미지 검출 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 엑스레이(X-Ray)는 단파장으로 피사체를 쉽게 투과할 수 있다. 이러한 엑스레이는 상기 피사체 내부의 밀한 정도에 따라 투과되는 양이 결정된다. 즉, 상기 피사체의 내부상태는 상기 피사체를 투과한 엑스레이의 투과량을 통해 간접적으로 관측될 수 있다.
엑스레이 검출기는 상기 피사체를 투과한 상기 엑스레이의 투과량을 검출하는 장치이다. 상기 엑스레이 검출기는 상기 엑스레이의 투과량을 검출하여, 상기 피사체의 내부상태를 디스플레이 장치를 통해 외부로 표시할 수 있다. 상기 엑스레이 검출기는 일반적으로, 의료용 검사장치, 비파괴 검사장치 등으로 사용될 수 있다.
현재 엑스레이 검출기로서 필름을 사용하지 않는 디지털 방사선(Digital Radiography: 이하 DR) 방식을 이용하는 플랫 패널(flat panel) 디지털 방사선(DR) 방식이 널리 이용되고 있다.
상기한 방식을 이용하는 플랫 패널 엑스레이 검출기는 입사된 방사선에 대응하는 전기적 신호를 근거로 이미지를 획득한다. 획득된 이미지는 실제 이미지와 상이하게 나타나는데, 이는 엑스레이 검출기의 소자 오프셋 값이 상이하기 때문이다. 이러한 소자 오프셋 값은 주변 환경에 따라 계속 유동적으로 변화한다.
따라서, 이미지의 불균일성을 제거하기 위해 오프셋 보정이 필요하고, 오프셋 보정을 위해 정확한 오프셋 값을 획득할 필요가 있다.
본 발명은 정확한 오프셋 이미지를 획득하여 엑스레이 이미지의 품질을 향상시킬 수 있는 엑스레이 검출기 및 엑스레이 검출 방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 스위칭 소자를 구비한 광감지 픽셀의 어레이를 포함하는 엑스레이 검출기에서 엑스레이 이미지를 검출하는 방법은, 오프셋 조정 구간에서, 상기 스위칭 소자를 턴-온시키는 제1 게이트 신호를 다수의 게이트 라인으로 순차적으로 출력하는 단계; 오프셋 리드 아웃 구간에서, 엑스레이 조사 시간에 대응하는 제1 윈도우 타임 경과 후 상기 스위칭 소자를 턴-온시키는 제2 게이트 신호를 상기 다수의 게이트 라인으로 순차적으로 출력하는 단계; 및 상기 오프셋 리드 아웃 구간에서 상기 스위칭 소자가 출력하는 전기적 신호를 리드 아웃하는 단계;를 포함할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 제1 게이트 신호 출력 단계는 적어도 2회 이상 반복될 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 엑스레이 검출기는 상기 오프셋 조정 구간에서 데이터 라인의 전기적 신호를 방전할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 리드 아웃된 전기적 신호를 기초로 오프셋 이미지를 획득하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 획득된 오프셋 이미지를 기 획득된 오프셋 이미지와 평균하여 오프셋 이미지를 업데이트하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
보다 바람직하게, 엑스레이 리드 아웃 구간에서, 상기 엑스레이가 조사되는 시간인 제2 윈도우 타임 경과 후 상기 스위칭 소자를 턴-온시키는 제4 게이트 신호를 다수의 게이트 라인으로 순차적으로 출력하는 단계; 및 상기 엑스레이 리드 아웃 구간에서 상기 스위칭 소자가 출력하는 전기적 신호를 리드 아웃하는 단계;를 포함할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 엑스레이 리드 아웃 구간에서 리드 아웃된 전기적 신호를 기초로 엑스레이 이미지를 획득하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 엑스레이 이미지로부터 상기 엑스레이 조사 전에 획득된 오프셋 이미지를 감산하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 오프셋 리드 아웃 구간과 상기 엑스레이 리드 아웃 구간 사이의 신호 초기와 구간에서 상기 광감지 픽셀의 전기적 신호를 초기화하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 엑스레이 검출기는, 엑스레이를 감지하여 상기 엑스레이의 투과량에 대응하는 전기적 신호를 출력하는 포토 다이오드 및 상기 전기적 신호를 전달하는 스위칭 소자를 포함하는 다수의 광감지 픽셀; 오프셋 조정 구간에서 상기 스위칭 소자를 턴-온시키는 제1 게이트 신호, 및 오프셋 리드 아웃 구간에서 엑스레이 조사 시간에 대응하는 제1 윈도우 타임 경과 후 상기 스위칭 소자를 턴-온시키는 제2 게이트 신호를 다수의 게이트 라인으로 출력하는 게이트 드라이버; 및 상기 오프셋 리드 아웃 구간에서 상기 스위칭 소자가 출력하는 전기적 신호를 리드 아웃하는 리드아웃 집적회로;를 포함할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 제1 게이트 신호는 적어도 2회 이상 반복 출력될 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 리드아웃 집적회로는 상기 오프셋 조정 구간에서 데이터 라인의 전기적 신호를 방전할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 리드 아웃된 전기적 신호를 기초로 오프셋 이미지를 획득하는 신호처리부;를 더 포함할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 신호처리부는 상기 획득된 오프셋 이미지를 기 획득된 오프셋 이미지와 평균하여 오프셋 이미지를 업데이트할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 게이트 드라이버는, 엑스레이 리드 아웃 구간에서 상기 엑스레이가 조사되는 시간인 제2 윈도우 타임 경과 후 상기 스위칭 소자를 턴-온시키는 제4 게이트 신호를 다수의 게이트 라인으로 출력하고, 상기 리드아웃 집적회로는, 상기 엑스레이 리드 아웃 구간에서 상기 스위칭 소자가 출력하는 전기적 신호를 리드 아웃할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 신호처리부는 상기 엑스레이 리드 아웃 구간에서 리드 아웃된 전기적 신호를 기초로 엑스레이 이미지를 획득할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 신호처리부는 상기 엑스레이 이미지로부터 상기 엑스레이 조사 전에 획득된 오프셋 이미지를 감산할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 리드아웃 집적회로는 상기 오프셋 리드 아웃 구간과 상기 엑스레이 리드 아웃 구간 사이의 신호 초기와 구간에서 상기 광감지 픽셀의 전기적 신호를 초기화할 수 있다.
본 발명의 엑스레이 검출기는 정확한 오프셋 이미지를 획득함으로써 엑스레이 이미지의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 엑스레이 검출 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 엑스레이 검출기를 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 3은 도 2의 신호 검출부의 구성을 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 4는 도 2의 단위 광감지 픽셀(P)의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 오프셋 이미지와 엑스레이 이미지를 생성하는 구동 시퀀스를 도시한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 오프셋 이미지와 엑스레이 이미지를 생성하는 방법을 설명하는 타이밍도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 엑스레이 검출 시스템에서 오프셋 보정된 엑스레이 이미지를 획득하는 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면상의 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한 본 발명의 실시예를 설명하는 도면에 있어서, 어떤 층이나 영역들은 명세서의 명확성을 위해 확대하여 나타내었다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 엑스레이 검출 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 엑스레이 검출 시스템(1)은 에너지원(10), 엑스레이 검출기(100), 제어부(200), 신호 처리부(300) 및 디스플레이 장치(400)를 포함한다.
상기 에너지원(10)은 피사체(20)를 향해 엑스레이(X-ray) 등의 방사선을 조사하는 방사선 조사 수단이다.
상기 엑스레이 검출기(100)는 플랫 패널 내에 엑스레이를 감지하기 위한 다수의 광감지 픽셀을 구비한다. 상기 엑스레이 검출기(100)는 상기 피사체(20)를 투과한 엑스레이의 투과량을 검출할 수 있는 복수의 포토 다이오드들과 스위칭 소자들을 포함한다. 상기 포토 다이오드에 리버스 바이어스(reverse bias)가 인가된 상태에서 엑스레이가 상기 포토 다이오드로 인가되면, 엑스레이의 투과량에 대응되는 전기적 신호가 각 포토 다이오드 내에 발생된다. 이러한 전기적 신호는 데이터 라인을 통해 리드 아웃 되어 리드 아웃 집적회로로 입력된다.
상기 엑스레이 검출기(100)는 엑스레이 비조사시 오프셋 이미지 획득을 위한 오프셋 리드 아웃 및 엑스레이 조사시 엑스레이 이미지 획득을 위한 엑스레이 리드 아웃을 수행한다. 또한, 상기 엑스레이 검출기(100)는 상기 오프셋 리드 아웃에 앞서 게이트 스캔에 의한 오프셋 조정 및 상기 엑스레이 리드 아웃에 앞서 게이트 스캔에 의한 신호 초기화를 수행한다. 상기 오프셋 조정시 게이트 스캔은 적어도 2회 이상 수행한다.
상기 제어부(200)는 오프셋 보정된 엑스레이 이미지를 형성하기 위해 상기 에너지원(10), 상기 엑스레이 검출기(100), 및 디스플레이 장치(400)의 동작을 제어한다. 상기 제어부(200)는 상기 에너지원(10)의 엑스레이 조사 시기 및 조사 시간을 제어한다. 또한, 상기 제어부(200)는 상기 엑스레이 검출기(100)의 오프셋 이미지를 획득하기 위한 구동 시퀀스 및 엑스레이 이미지를 획득하기 위한 구동 시퀀스를 제어한다.
상기 신호 처리부(300)는 상기 엑스레이 검출기(100)로부터 출력되는 전기적 신호를 디지털 신호로 변환한다. 상기 신호 처리부(300)는 상기 디지털 신호로부터 오프셋 이미지와 엑스레이 이미지를 생성한다. 상기 오프셋 이미지는 기 생성된 오프셋 이미지와 현재 생성된 오프셋 이미지를 평균함으로써 업데이트된다. 상기 신호 처리부(300)는 상기 엑스레이 이미지로부터 엑스레이 조사 전에 생성된 오프셋 이미지를 감산하여 오프셋 보정된 엑스레이 이미지를 생성한다.
상기 디스플레이 장치(400)는 상기 오프셋 보정된 엑스레이 이미지를 표시한다. 상기 디스플레이 장치(400)는 액정표시장치(liquid crystal display; LCD), 유기 발광 표시 장치, 플라즈마 표시 장치 등으로 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 엑스레이 검출기를 개략적으로 도시한 회로도이다. 도 3은 도 2의 신호 검출부의 구성을 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 2를 참조하면, 엑스레이 검출기(100)는 패널(110), 바이어스 드라이버(120), 게이트 드라이버(130) 및 리드아웃 집적회로(150)를 포함한다.
상기 패널(110)은 에너지원(10)으로부터 방출된 엑스레이를 감지하고, 감지된 신호를 광전 변환하여 전기적 신호로 출력한다. 상기 패널(110)은 다수의 게이트 라인(GL)과 다수의 데이터 라인(DL)에 의해 매트릭스 형태로 배열된 다수의 광감지 픽셀(P)을 구비한다. 상기 다수의 게이트 라인(GL)과 다수의 데이터 라인(DL)은 서로 직교하게 배치될 수 있다. 도 2는 4행 4열로 배치된 16개의 광감지 픽셀(P)들을 일 예로서 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
상기 광감지 픽셀(P) 각각은 엑스레이를 감지하여 전기적 신호, 예를 들어 광검출 전압을 출력하는 포토 다이오드(PD)와 포토 다이오드(PD)로부터 출력된 전기적 신호를 스위칭하는 트랜지스터(Tr)를 구비한다.
상기 포토 다이오드(PD)는 에너지원(10)으로부터 방출된 엑스레이를 감지하고, 감지된 신호를 상기 전기적 신호로서 출력한다. 상기 포토 다이오드(PD)는 PIN다이오드일 수 있다. 상기 포토 다이오드(PD)의 제1전극은 트랜지스터(Tr)의 드레인 전극에 전기적으로 연결되고, 제2전극은 바이어스 전압이 인가되는 바이어스 라인(BL)에 전기적으로 연결된다.
상기 트랜지스터(Tr)는 포토 다이오드(PD)로부터 출력된 전기적 신호를 스위칭하는 스위칭 소자이다. 상기 트랜지스터(Tr)의 게이트 전극은 게이트 라인(GL)에 전기적으로 연결되고, 소스 전극은 데이터 라인(DL)을 통해서 리드아웃 집적회로(150)와 전기적으로 연결된다.
상기 바이어스 드라이버(120)는 다수의 바이어스 라인(BL)들로 구동전압을 인가한다. 상기 바이어스 드라이버(120)는 상기 포토 다이오드(PD)에 리버스 바이어스(reverse bias) 및 포워드 바이어스(forward bias)를 선택적으로 인가할 수 있다.
상기 게이트 드라이버(130)는 다수의 게이트 라인(GL)들로 게이트 신호들을 순차적으로 인가한다. 상기 게이트 신호가 게이트 라인(GL)으로 인가되면, 트랜지스터(Tr)가 턴-온(turn-on)되고, 상기 게이트 신호가 게이트 라인(GL)으로 인가되지 않으면, 상기 트랜지스터(Tr)가 턴-오프(turn-off)된다.
상기 트랜지스터(Tr)가 턴-온되면, 상기 포토 다이오드(PD)로부터 제공된 전기적 신호가 소스 전극을 통해서 출력된다. 상기 소스 전극으로부터 출력된 상기 전기적 신호는 상기 데이터 라인(DL)을 통해서 상기 리드아웃 집적회로(150)로 출력된다. 상기 게이트 드라이버(130)는 IC 형태로 이루어져 상기 패널(110)의 일측에 실장되거나 박막 공정을 통해서 직접적으로 형성될 수 있다.
상기 게이트 드라이버(130)는 오프셋 조정 구간에서 트랜지스터(Tr)를 턴-온시키는 제1 게이트 신호, 및 후속하는 오프셋 리드 아웃 구간에서 상기 트랜지스터(Tr)를 턴-온시키는 제2 게이트 신호를 다수의 게이트 라인으로 순차적으로 출력한다. 상기 제2 게이트 신호는 엑스레이 조사 시간에 대응하는 오프셋 윈도우 타임 경과 후에 출력한다.
상기 게이트 드라이버(130)는 신호 초기화 구간에서 상기 트랜지스터(Tr)를 턴-온시키는 제3 게이트 신호를 다수의 게이트 라인으로 순차적으로 출력한다. 상기 게이트 드라이버(130)는 엑스레이 리드 아웃 구간에서 상기 트랜지스터(Tr)를 턴-온시키는 제4 게이트 신호를 다수의 게이트 라인으로 순차적으로 출력한다. 상기 제3 게이트 신호는 상기 엑스레이가 조사되는 시간인 제2 윈도우 타임 경과 후에 출력한다.
상기 리드아웃 집적회로(150)는 상기 게이트 신호에 응답하여 턴-온된 트랜지스터(Tr)로부터 출력되는 상기 전기적 신호를 리드 아웃한다. 상기 리드아웃 집적회로(150)는 오프셋 리드 아웃 구간과 엑스레이 리드 아웃 구간에서 트랜지스터(Tr)로부터 출력되는 전기적 신호를 리드 아웃한다.
상기 리드아웃 집적회로(150)는 신호 검출부(160) 및 멀티플렉서(170)를 포함한다.
상기 신호 검출부(160)는 다수의 데이터 라인(DL)과 일대일 대응하는 다수의 증폭부를 포함하고, 각 증폭부는 증폭기(OP), 커패시터(CP) 및 리셋소자(SW)를 포함한다.
도 3을 참조하면, 상기 증폭기(OP)는 데이터 라인(DL)과 연결된 제1입력단, 기준전압(Vref)을 인가받는 제2입력단 및 출력단을 포함한다. 상기 기준전압(Vref)은 그라운드 전압(OV)일 수 있다. 상기 제1입력단은 상기 증폭기(OP)의 마이너스 단자일 수 있고, 상기 제2입력단은 상기 증폭기(OP)의 플러스 단자일 수 있다. 상기 출력단은 멀티플렉서(170)와 연결된다.
상기 커패시터(CP)의 일단은 상기 증폭기(OP)의 상기 제1입력단과 전기적으로 연결되고, 타단은 상기 증폭기(OP)의 상기 출력단과 전기적으로 연결된다.
상기 리셋소자(SW)는 상기 커패시터(CP)에 충전된 전압을 방전하여 상기 커패시터(CP)를 리셋시킨다. 상기 리셋소자(SW)는 상기 커패시터(CP)에 병렬로 연결되며, 일단은 상기 커패시터(CP)의 일단과 전기적으로 연결되고, 타단은 상기 커패시터(CP)의 타단과 전기적으로 연결된다. 상기 리셋소자(SW)는 상기 커패시터(CP)의 양단을 전기적으로 연결시킬 수 있는 스위치를 포함할 수 있다. 상기 스위치가 닫히면, 상기 커패시터(CP)의 양단은 서로 전기적으로 연결되고, 상기 커패시터(CP)의 양단에 충전된 전압이 방전된다. 상기 리셋소자(SW)의 스위치는 오프셋 조정 구간과 신호 초기화 구간에서 게이트 스캔이 수행되는 경우 닫히고, 데이터 라인의 전기적 신호를 방전한다.
상기 멀티플렉서(170)는 상기 신호 검출부(160)의 증폭기(OP)로부터 전압 신호를 수신하고, 순차적으로 신호 처리부(300)로 출력한다. 상기 멀티플렉서(170)는 각 증폭기(OP)에 대응하는 스위치들을 포함할 수 있다.
상기 멀티플렉서(170)로부터 출력되는 상기 전압 신호는 상기 신호처리부(300)로 입력된다. 상기 신호처리부(300)는 상기 전압 신호를 영상 신호로 변환하는 제어회로(미도시)를 구비하고, 생성된 영상 신호를 디스플레이 장치(400)로 제공한다. 이에 따라, 상기 엑스레이 검출기(100)로부터 촬영된 이미지가 디스플레이 장치(400)에 표시될 수 있다.
도 4는 도 2의 단위 광감지 픽셀(P)의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 단위 광감지 픽셀(P)은 베이스 기판(111) 상에 트랜지스터(Tr) 및 포토 다이오드(PD)를 포함한다. 상기 트랜지스터(Tr)는 게이트 전극(112a), 액티브 패턴(112b), 소스 전극(112d) 및 드레인 전극(112c)을 포함할 수 있다. 상기 광검출 다이오드(PD)는 제1전극(114a), 광도전층(114b) 및 제2전극(114c)을 포함할 수 있다.
상기 베이스 기판(111)은 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 베이스 기판(111)은 투명한 물질, 예를 들어, 유리, 석영 또는 합성수지로 이루어질 수 있다.
상기 베이스 기판(111) 상에는 상기 트랜지스터(Tr)의 게이트 전극(112a)이 형성된다. 상기 게이트 전극(112a)은 게이트 라인(GL)으로부터 돌출된 형태로 형성될 수 있으며, 상기 게이트 라인(GL)과 동일한 물질, 예를 들어, 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금으로 이루어질 수 있다.
상기 게이트 전극(112a)은 게이트 절연막(113)에 의해 커버된다. 상기 게이트 절연막(113)은, 예를 들어, 질화 실리콘(SiNx) 및 산화 실리콘(SiOx) 등으로 이루어질 수 있다.
상기 게이트 절연막(113) 상에는 상기 트랜지스터(Tr)의 액티브 패턴(112b)이 형성된다. 상기 액티브 패턴(112b)은, 예를 들어, 상기 게이트 절연막(113) 상에 형성된 채널층 및 상기 채널층 상에 형성된 오믹콘택층을 포함할 수 있다. 상기 채널층은 아몰퍼스 실리콘(a-Si)을 포함할 수 있고, 상기 오믹코택층은 고밀도 이온도핑 아몰퍼스 실리콘(n+ a-Si)을 포함할 수 있다.
상기 액티브 패턴(112b) 상에는 상기 트랜지스터(Tr)의 소스 전극(112d) 및 드레인 전극(112c)이 형성되고, 상기 소스 전극(112d) 및 드레인 전극(112c)은 서로 소정의 간격으로 이격된다. 상기 소스 전극(112d) 및 드레인 전극(112c)은 데이터 라인(DL)과 동일한 물질, 예를 들어, 몰리브텐(Mo), 몰리브덴-텅스텐 합금(MoW), 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti) 등으로 이루어질 수 있다.
상기 게이트 절연막(113) 상에 포토 다이오드(PD)의 제1전극(114a)이 상기 트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(112c)과 일체로 형성되어 서로 전기적으로 연결된다.
상기 제1전극(114a) 상에는 광도전층(114b)이 형성된다. 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 광도전층(114b)은 n-타입 실리콘층, 진성(Intrinsic) 실리콘층 및 p-타입 실리콘층이 순차적으로 적층된 구조로 이루어질 수 있다.
상기 광도전층(114b) 상에는 제2전극(114c)이 상기 제1전극(114a)과 대향하여 형성된다. 상기 제2전극(114c)은 엑스레이가 상기 광도전층(114b) 내로 인가될 수 있도록 투명한 도전성 물질, 예를 들어, 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide: ITO) 등을 포함할 수 있다.
상기 포토 다이오드(PD)와 상기 트랜지스터(Tr)를 커버하며 상기 베이스 기판(111) 전면에 보호막(115)이 형성된다. 상기 보호막(115)은, 예를 들어, 질화 실리콘(SiNx) 및 산화 실리콘(SiOx) 등으로 이루어질 수 있다.
상기 보호막(115)에는 상기 포토 다이오드(PD)의 제2전극(114c)을 노출시키기 위한 콘택홀(115a)이 형성된다. 상기 바이어스 라인(BL)은 상기 콘택홀(115a)을 통해서 상기 포토 다이오드(PD)의 제2전극(114c)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 보호막(115)과 상기 바이어스 라인(BL)을 커버하며 상기 베이스 기판(111) 전면에 절연층(116)을 더 구비한다. 이로써, 상기 패널(110)이 완성된다.
상기 패널(110)의 상면 즉, 상기 절연층(116) 상에는 신틸레이터(170)가 구비된다. 상기 신틸레이터(170)는 에너지원(10)으로부터 피사체(20)를 통과하여 입사된 엑스레이를 가시광선 550nm의 파장을 갖는 녹색광으로 변경시켜 상기 패널(110) 측으로 출사한다. 상기 신틸레이터(170)는 세슘 요오드화합물(cesium iodide)로 이루어질 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 오프셋 이미지와 엑스레이 이미지를 생성하는 구동 시퀀스를 도시한다.
도 5(a)는 엑스레이 이미지 획득을 위해 엑스레이 검출기(100)로 인가되는 구동 시퀀스이다. 도 5(a)를 참조하면, 엑스레이 검출기(100)는 소정 횟수의 게이트 스캔을 수행한 후, 엑스레이 윈도우 타임 동안 조사되는 엑스레이에 노출되고, 엑스레이 조사가 종료되면 포토 다이오드에 형성된 전기적 신호를 리드 아웃 한다.
엑스레이 검출기(100)는 엑스레이 조사 시간인 엑스레이 윈도우 타임 전에 신호 초기화를 위한 게이트 스캔을 소정 횟수 수행한다.
첫번째 게이트 라인(GL)부터 마지막 게이트 라인(GL)까지 게이트 신호를 인가하여 각 광감지 픽셀(P)의 트랜지스터(Tr)를 턴-온시킨다. 턴-온된 트랜지스터(Tr)가 턴-오프되면, 데이터 라인의 전기적 신호를 방전한다.
엑스레이 검출기(100)는 엑스레이 윈도우 타임 동안 엑스레이에 노출된다. 포토 다이오드(PD)는 엑스레이 투과량에 대응하는 전기적 신호를 생성한다.
엑스레이 조사가 종료되면, 엑스레이 검출기(100)는 게이트 라인(GL)에 게이트 신호를 인가하여 각 광감지 픽셀(P)의 트랜지스터(Tr)를 턴-온시킨다. 엑스레이 검출기(100)는 턴-온된 트랜지스터(Tr)에 연결된 데이터 라인을 통해 포토 다이오드(PD)에 형성된 전기적 신호를 리드 아웃 한다. 리드 아웃된 전기적 신호에 의해 엑스레이 이미지가 취득된다.
도 5(b)는 오프셋 이미지 획득을 위해 엑스레이 검출기(100)로 인가되는 구동 시퀀스이다. 오프셋 이미지는 엑스레이가 조사되지 않는 아이들(idle) 구간에서 생성된다. 도 5(b)를 참조하면, 엑스레이 검출기(100)는 소정 횟수의 게이트 스캔을 수행한 후, 오프셋 윈도우 타임 동안 아이들 상태를 유지하고, 오프셋 리드 아웃을 수행 한다.
엑스레이 검출기(100)는 상기 도 5(a)의 게이트 스캔에 대응하여 오프셋 윈도우 타임 전에 오프셋 조정을 위한 게이트 스캔을 소정 횟수 수행한다. 상기 도 5(a)의 1 프레임에서 신호 초기화를 위한 게이트 스캔 횟수와 상기 도 5(b)의 1 프레임에서 오프셋 조정을 위한 게이트 스캔 횟수는 상이할 수 있다.
첫번째 게이트 라인(GL)부터 마지막 게이트 라인(GL)까지 게이트 신호를 인가하여 각 광감지 픽셀(P)의 트랜지스터(Tr)를 턴-온시킨다. 턴-온된 트랜지스터(Tr)가 턴-오프되면, 데이터 라인의 전기적 신호를 방전한다.
엑스레이 검출기(100)는 엑스레이 조사 시간에 대응하는 오프셋 윈도우 타임 동안 아이들 상태를 유지한다.
상기 오프셋 윈도우 타임 이후, 엑스레이 검출기(100)는 게이트 라인(GL)에 게이트 신호를 인가하여 각 광감지 픽셀(P)의 트랜지스터(Tr)를 턴-온시킨다. 엑스레이 검출기(100)는 턴-온된 트랜지스터(Tr)에 연결된 데이터 라인의 전기적 신호를 리드 아웃 한다. 상기 리드 아웃된 전기적 신호는 트랜지스터(Tr)가 턴-오프된 상태에서 누설된 신호일 수 있다. 리드 아웃된 전기적 신호에 의해 오프셋 이미지가 취득된다.
오프셋 이미지는 아이들 구간에서 N회 반복적으로 생성된다. 새로 생성된 오프셋 이미지는 기 생성된 오프셋 이미지와 평균되고, 이에 따라 오프셋 이미지가 업데이트된다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 오프셋 이미지와 엑스레이 이미지를 생성하는 방법을 설명하는 타이밍도이다.
도 6을 참조하면, 엑스레이 검출기(100)는 엑스레이 조사 없이 수행된 리드 아웃을 통해 오프셋 이미지를 획득하고, 엑스레이 조사 후 수행된 리드 아웃을 통해 엑스레이 이미지를 획득한다.
1 프레임의 오프셋 이미지 획득을 위한 구동 주기는 오프셋 조정 구간(A)과 오프셋 리드 아웃 구간(B)을 포함한다.
오프셋 조정 구간(A)에서, 엑스레이 검출기(100)는 게이트 스캔을 n회 수행한다. 상기 게이트 스캔은 적어도 2회 수행된다. 게이트 스캔 타임(ts)은 첫번째 게이트 라인부터 마지막 게이트 라인으로 제1 게이트 신호가 인가되어 게이트 스캔이 수행되는 시간이다. 게이트 스캔 간격(ti)은 0일 수 있다. n회의 게이트 스캔은 전체 게이트 스캔 타임(TS) 동안 수행된다.
구체적으로, 상기 게이트 드라이버(130)로부터 제1 게이트 신호가 순차적으로 다수의 게이트 라인(GL)으로 인가되고, 상기 제1 게이트 신호에 의해 각 행의 트랜지스터(Tr)가 턴-온된다. 다음으로 턴-온된 트랜지스터(Tr)가 턴-오프된다. 이때, 신호검출부(160)의 리셋소자(SW)는 닫힌 상태로써 커패시터(CP)의 양단에 전기적으로 연결되어 있다. 데이터 라인(DL)의 전기적 신호는 상기 리셋소자(SW)에 의해 방전된다. 여기서, 다수의 게이트 스캔을 연속적으로 수행한 후 1회의 방전이 수행될 수 있다. 게이트 스캔이 종료되면 리셋소자(SW)는 열린 상태가 된다.
오프셋 리드 아웃 구간(B)에서, 엑스레이 검출기(100)는 오프셋 윈도우 타임(TW1) 동안 아이들 상태를 유지한다. 이때, 트랜지스터(Tr)는 턴-오프 상태이다.
오프셋 윈도우 타임(TW1) 경과 후, 엑스레이 검출기(100)는 각 광감지 픽셀(P)의 전기적 신호를 판독하는 오프셋 리드 아웃(TR1)을 수행한다.
구체적으로, 게이트 드라이버(130)로부터 다수의 게이트 라인(GL)으로 제2 게이트 신호가 순차적으로 인가된다. 상기 제2 게이트 신호에 의해 각 광감지 픽셀(P)의 트랜지스터(Tr)가 턴-온된다. 상기 턴-온된 트랜지스터(Tr)가 출력하는 전기적 신호는 데이터 라인(DL)을 통해 리드 아웃되고, 리드아웃 집적회로(150)로 전달된다.
신호 처리부(300)는 리드 아웃 집적회로(150)로부터 출력된 신호를 기초로 오프셋 이미지를 획득하고, 상기 획득된 오프셋 이미지와 기 획득된 오프셋 이미지와의 평균에 의해 오프셋 이미지를 업데이트 한다.
1 프레임의 엑스레이 이미지 획득을 위한 구동 주기는 신호 초기화 구간(C)과 엑스레이 리드 아웃 구간(D)을 포함한다.
신호 초기화 구간(C)에서, 엑스레이 검출기(100)는 게이트 스캔을 n회 수행한다. 상기 게이트 스캔은 적어도 2회 수행된다. 게이트 스캔 타임(ts)은 첫번째 게이트 라인부터 마지막 게이트 라인까지 제3 게이트 신호가 인가되어 게이트 스캔이 수행되는 시간이다. 게이트 스캔 간격(ti)은 0일 수 있다. n회의 게이트 스캔은 전체 게이트 스캔 타임(TS) 동안 수행된다.
구체적으로, 상기 게이트 드라이버(130)로부터 제3 게이트 신호가 순차적으로 다수의 게이트 라인(GL)으로 인가되고, 상기 제3 게이트 신호에 의해 각 행의 트랜지스터(Tr)가 턴-온된다. 다음으로 턴-온된 트랜지스터(Tr)가 턴-오프된다. 이때, 신호검출부(160)의 리셋소자(SW)는 닫힌 상태로써 커패시터(CP)의 양단에 전기적으로 연결되어 있다. 데이터 라인(DL)의 전기적 신호는 상기 리셋소자(SW)에 의해 방전된다. 여기서, 다수의 게이트 스캔을 연속적으로 수행한 후 1회의 방전이 수행될 수 있다. 게이트 스캔이 종료되면 리셋소자(SW)는 열린 상태가 된다.
엑스레이 리드 아웃 구간(D)에서, 엑스레이 검출기(100)는 엑스레이 윈도우 타임(TW2) 동안 엑스레이에 노출된다. 이때, 트랜지스터(Tr)는 턴-오프 상태이다.
엑스레이 윈도우 타임(TW2) 경과 후, 엑스레이 검출기(100)는 각 광감지 픽셀(P)의 전기적 신호를 판독하는 엑스레이 리드 아웃(TR2)을 수행한다.
구체적으로, 게이트 드라이버(130)로부터 다수의 게이트 라인(GL)으로 제4 게이트 신호가 순차적으로 인가된다. 상기 제4 게이트 신호에 의해 각 광감지 픽셀(P)의 트랜지스터(Tr)가 턴-온된다. 엑스레이 윈도우 타임(TW2) 동안 포토 다이오드(PD)에 형성된 전기적 신호는 상기 턴-온된 트랜지스터(Tr)로 전달된다. 상기 턴-온된 트랜지스터(Tr)가 출력하는 전기적 신호는 데이터 라인(DL)을 통해 리드 아웃되고, 리드 아웃 집적회로(150)로 전달된다.
신호 처리부(300)는 리드 아웃 집적회로(150)로부터 출력된 신호를 기초로 엑스레이 이미지를 획득한다.
신호 처리부(300)는 상기 엑스레이 이미지로부터 상기 업데이트된 오프셋 이미지를 감산하여 오프셋 보정된 엑스레이 이미지를 생성한다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 엑스레이 검출 시스템에서 오프셋 보정된 엑스레이 이미지를 획득하는 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 엑스레이 검출기(100)는 엑스레이 조사 여부를 판단한다(S701).
오프셋 조정 구간에서, 엑스레이 검출기(100)는 적어도 2회의 게이트 스캔을 수행한다(S702). 게이트 드라이버(130)는 제1 게이트 신호를 게이트 라인으로 순차적으로 출력한다. 상기 제1 게이트 신호에 의해 턴-온된 트랜지스터가 턴-오프되고, 데이터 라인의 전기적 신호가 방전된다.
다음으로, 오프셋 리드 아웃 구간에서, 엑스레이 검출기(100)는 오프셋 윈도우 타임 경과 후 오프셋 리드 아웃을 수행한다(S703). 게이트 드라이버(130)는 제2 게이트 신호를 게이트 라인으로 순차적으로 출력한다. 상기 제2 게이트 신호에 의해 턴-온된 트랜지스터가 출력하는 전기적 신호가 리드 아웃된다.
신호 처리부(300)는 오프셋 리드 아웃 구간에서 검출된 전기적 신호를 기초로 오프셋 이미지를 획득하고, 기 획득된 오프셋 이미지와의 평균에 의해 오프셋 이미지를 업데이트한다(S704).
신호 초기화 구간에서, 엑스레이 검출기(100)는 적어도 2회의 게이트 스캔을 수행한다(S705). 게이트 드라이버(130)는 제3 게이트 신호를 게이트 라인으로 순차적으로 출력한다. 상기 제3 게이트 신호에 의해 턴-온된 트랜지스터가 턴-오프되고, 데이터 라인의 전기적 신호가 방전된다.
다음으로, 엑스레이 리드 아웃 구간에서, 엑스레이 검출기(100)는 엑스레이 윈도우 타임 동안 엑스레이에 노출되고, 이후, 엑스레이 리드 아웃을 수행한다(S706). 게이트 드라이버(130)는 제4 게이트 신호를 게이트 라인으로 순차적으로 출력한다. 상기 제4 게이트 신호에 의해 턴-온된 트랜지스터가 출력하는 전기적 신호가 리드 아웃된다.
신호 처리부(300)는 엑스레이 리드 아웃 구간에서 검출된 전기적 신호를 기초로 엑스레이 이미지를 획득한다(S707).
신호 처리부(300)는 상기 엑스레이 이미지에서 상기 업데이트된 오프셋 이미지를 감산하여 오프셋 보정된 엑스레이 이미지를 획득한다(S708).
본 발명은 정확한 오프셋 이미지를 획득하기 위해 오프셋 윈도우 타임(지연 타임)에 앞서 게이트 스캔을 소정 횟수 반복한다. 이에 따라 각 광감지 픽셀의 오프셋 값을 보다 정확히 측정할 수 있다. 또한, 본 발명은 다수의 오프셋 이미지를 획득하여 그 평균값을 사용하기 때문에 보다 정확한 오프셋 이미지를 획득할 수 있다.
상기 도면들에 도시된 구성요소들은 설명의 편의상 확대 또는 축소되어 표시될 수 있으므로, 도면에 도시된 구성요소들의 크기나 형상에 본 발명이 구속되는 것은 아니다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1: 엑스레이 검출 시스템 10: 에너지원
20: 피사체 100: 엑스레이 검출기
200: 제어부 300: 신호 처리부
400: 디스플레이 장치 110: 패널
120: 바이어스 드라이버 130: 게이트 드라이버
150: 리드아웃 집적회로 160: 신호 검출부
170: 멀티플렉서 P: 광감지 픽셀
Tr: 트랜지스터 PD: 포토 다이오드
111: 베이스 기판 112a: 게이트 전극
112b: 엑티브 패턴 112c: 드레인 전극
112d: 소스 전극 114a: 제1전극
114b: 광도전층 114c: 제2전극
GL: 게이트 라인 DL: 데이터 라인
OP: 증폭기 CP: 커패시터
SW: 리셋소자

Claims (18)

  1. 스위칭 소자를 구비한 광감지 픽셀의 어레이를 포함하는 엑스레이 검출기에 의해 엑스레이 이미지를 획득하는 방법에 있어서,
    오프셋 조정 구간에서, 상기 스위칭 소자를 턴-온시키는 제1 게이트 신호를 다수의 게이트 라인으로 순차적으로 출력하는 단계;
    오프셋 리드 아웃 구간에서, 엑스레이 조사 시간에 대응하는 제1 윈도우 타임 경과 후 상기 스위칭 소자를 턴-온시키는 제2 게이트 신호를 상기 다수의 게이트 라인으로 순차적으로 출력하는 단계; 및
    상기 오프셋 리드 아웃 구간에서 상기 스위칭 소자가 출력하는 전기적 신호를 리드 아웃하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 이미지 검출 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 게이트 신호 출력 단계는 적어도 2회 이상 반복되는 것을 특징으로 하는 엑스레이 이미지 검출 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 엑스레이 검출기는 상기 오프셋 조정 구간에서 데이터 라인의 전기적 신호를 방전하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 이미지 검출 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 리드 아웃된 전기적 신호를 기초로 오프셋 이미지를 획득하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 이미지 검출 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 획득된 오프셋 이미지를 기 획득된 오프셋 이미지와 평균하여 오프셋 이미지를 업데이트하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 이미지 검출 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    엑스레이 리드 아웃 구간에서, 상기 엑스레이가 조사되는 시간인 제2 윈도우 타임 경과 후 상기 스위칭 소자를 턴-온시키는 제4 게이트 신호를 다수의 게이트 라인으로 순차적으로 출력하는 단계; 및
    상기 엑스레이 리드 아웃 구간에서 상기 스위칭 소자가 출력하는 전기적 신호를 리드 아웃하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 이미지 검출 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 엑스레이 리드 아웃 구간에서 리드 아웃된 전기적 신호를 기초로 엑스레이 이미지를 획득하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 이미지 검출 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 엑스레이 이미지로부터 상기 엑스레이 조사 전에 획득된 오프셋 이미지를 감산하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 이미지 검출 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 오프셋 리드 아웃 구간과 상기 엑스레이 리드 아웃 구간 사이의 신호 초기와 구간에서 상기 광감지 픽셀의 전기적 신호를 초기화하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 이미지 검출 방법.
  10. 엑스레이를 감지하여 상기 엑스레이의 투과량에 대응하는 전기적 신호를 출력하는 포토 다이오드 및 상기 전기적 신호를 전달하는 스위칭 소자를 포함하는 다수의 광감지 픽셀;
    오프셋 조정 구간에서 상기 스위칭 소자를 턴-온시키는 제1 게이트 신호, 및 오프셋 리드 아웃 구간에서 엑스레이 조사 시간에 대응하는 제1 윈도우 타임 경과 후 상기 스위칭 소자를 턴-온시키는 제2 게이트 신호를 다수의 게이트 라인으로 출력하는 게이트 드라이버; 및
    상기 오프셋 리드 아웃 구간에서 상기 스위칭 소자가 출력하는 전기적 신호를 리드 아웃하는 리드아웃 집적회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 검출기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 게이트 신호는 적어도 2회 이상 반복 출력되는 것을 특징으로 하는 엑스레이 검출기.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 리드아웃 집적회로는 상기 오프셋 조정 구간에서 데이터 라인의 전기적 신호를 방전하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 검출기.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 리드 아웃된 전기적 신호를 기초로 오프셋 이미지를 획득하는 신호처리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 검출기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 신호처리부는 상기 획득된 오프셋 이미지를 기 획득된 오프셋 이미지와 평균하여 오프셋 이미지를 업데이트하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 검출기.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 게이트 드라이버는, 엑스레이 리드 아웃 구간에서 상기 엑스레이가 조사되는 시간인 제2 윈도우 타임 경과 후 상기 스위칭 소자를 턴-온시키는 제4 게이트 신호를 다수의 게이트 라인으로 출력하고,
    상기 리드아웃 집적회로는, 상기 엑스레이 리드 아웃 구간에서 상기 스위칭 소자가 출력하는 전기적 신호를 리드 아웃하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 검출기.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 오프셋 리드 아웃 구간에서 리드 아웃된 전기적 신호를 기초로 오프셋 이미지를 획득하는 신호처리부;를 더 포함하고,
    상기 신호처리부는 상기 엑스레이 리드 아웃 구간에서 리드 아웃된 전기적 신호를 기초로 엑스레이 이미지를 획득하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 검출기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 신호처리부는 상기 엑스레이 이미지로부터 상기 엑스레이 조사 전에 획득된 오프셋 이미지를 감산하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 검출기.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 리드아웃 집적회로는 상기 오프셋 리드 아웃 구간과 상기 엑스레이 리드 아웃 구간 사이의 신호 초기와 구간에서 상기 광감지 픽셀의 전기적 신호를 초기화하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 검출기.
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