KR101115402B1 - 엑스레이 검출기 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

신틸레이터를 안정적으로 부착시킬 수 있는 엑스레이 검출기 및 이의 제조 방법이 개시되어 있다. 엑스레이 검출기는 신틸레이터, 광전변환기판 및 광학투명접착 필름을 포함한다. 신틸레이터는 외부로부터 입사되는 엑스레이의 파장을 변환시킨다. 광전변환기판은 신틸레이터에 의해 파장이 변환된 광을 전기 신호로 변환하여 이미지 신호를 출력한다. 광학투명접착 필름은 광전변환기판과 신틸레이터 사이에 배치되어 광전변환기판과 신틸레이터를 결합시킨다. 엑스레이 검출기는 신틸레이터와 광전변환기판 사이의 가장자리에 형성된 양면 테이프를 포함한다. 따라서, 엑스레이 검출기의 광전효율을 향상시키고, 조립의 작업성 및 결합 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

엑스레이 검출기 및 이의 제조 방법{X-RAY DETECTOR AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 엑스레이(X-ray) 검출기 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 엑스레이로 피사체를 찍은 영상을 검출하기 위해 사용되는 엑스레이 검출기 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
종래 의학용으로 널리 사용되고 있는 진단용 엑스레이 검사 방법은 엑스레이 감지 필름을 사용하여 촬영하고, 그 결과를 알기 위해 소정의 필름 인화 과정을 거쳐야 했다. 그러나, 근래에 들어서 반도체 기술의 발전에 힘입어 박막 트랜지스터와 광전 변환소자를 이용한 디지털 엑스레이 검출기가 개발되었다.
이러한 디지털 엑스레이 검출기는 광전 변환 기판을 구비하며, 광전 변환 기판에는 복수의 박막 트랜지스터와 광전 변환소자가 매트릭스 형상으로 배열되어 있다. 이때, 광전 변환소자는 예를 들어, p형 반도체층, 진성 반도체층 및 n형 반도체층을 포함하는 광 다이오드 또는 전하결합소자(Charge Coupled Device : CCD) 등으로 형성될 수 있다. 한편, 광전 변환 기판 상에는 엑스레이를 가시광으로 변환시키기 위한 신틸레이터(scintillator)가 형성된다.
이러한 광전 변환 기판을 갖는 엑스레이 검출기는 외부로부터 조사되는 엑스레이를 신틸레이터층에서 일단 가시광으로 변환하고, 가시광에 의해 광전 변환소자에서 생성되는 전자를 바이어스 전압을 인가하여 외부로 전달함으로써 엑스레이를 아날로그 전기 신호로 변환하게 되며, 화소 별로 다르게 나타나는 아날로그 전기 신호를 AD 컨버터를 통해 디지털 전기 신호로 변환하여 최종적으로 표시장치에서 디지털 이미지를 표시하게 된다.
한편, 신틸레이터를 광전 변환 기판 상에 형성하는 방법으로는, 필름 형태의 신틸레이터를 액상의 접착제를 이용하여 광전 변환 기판 상에 부착하는 방법과 신틸레이터를 광전 변환 기판 상에 직접 증착하는 방법 등을 예로 들 수 있다.
그러나, 액상의 접착제를 이용하여 필름 형태의 신틸레이터를 광전 변환 기판 상에 부착하는 경우, 광전 변환 기판의 패드 영역을 제외한 광전 변환 영역에만 접착제를 균일한 두께로 도포하기 어려우며, 접착제의 광투과율이 떨어져 엑스레이 검출기의 광전 효율이 떨어지는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명은 엑스레이 검출기의 제조가 용이하고 광전효율이 향상된 엑스레이 검출기를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기한 엑스레이 검출기의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따른 엑스레이 검출기는 신틸레이터, 광전변환기판 및 광학투명접착 필름을 포함한다. 상기 신틸레이터는 외부로부터 입사되는 엑스레이의 파장을 변환시킨다. 상기 광전변환기판은 상기 신틸레이터에 의해 파장이 변환된 광을 전기 신호로 변환하여 이미지 신호를 출력한다. 상기 광학투명접착 필름은 상기 광전변환기판과 상기 신틸레이터 사이에 배치되어 상기 광전변환기판과 상기 신틸레이터를 결합시킨다.
상기 엑스레이 검출기는 상기 신틸레이터와 상기 광전변환기판 사이의 가장자리에 형성된 양면 테이프를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 엑스레이 검출기는 상기 신틸레이터와 상기 광전변환기판 사이의 가장자리를 실링하는 실링 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 특징에 따른 엑스레이 검출기의 제조 방법에 따르면, 신틸레이터 상에 광학투명접착(OCA) 필름을 부착한 후, 상기 광학투명접착 필름이 부착되지 않은 상기 신틸레이터의 가장자리에 양면 테이프를 부착한다. 이후, 상기 광학투명접착 필름 및 상기 양면 테이프를 통해 상기 신틸레이터를 광전변환기판에 부착 한다. 상기 신틸레이터는 지지판 및 상기 지지판 상에 형성된 신틸레이터층을 포함하며, 상기 광학투명접착 필름은 상기 신틸레이터층 상에 부착한다.
상기 신틸레이터층 상에 상기 광학투명접착 필름을 부착하는 공정은, 상기 광학투명접착 필름의 양면에 제1 및 제2 이형지가 부착되어 있는 원본 필름을 상기 신틸레이터층 상에 올려놓은 상태에서, 상기 신틸레이터층과 접해 있는 상기 제1 이형지를 분리하면서 롤러를 통해 상기 광학투명접착 필름을 상기 신틸레이터층 상에 부착할 수 있다.
상기 신틸레이터를 상기 광전변환기판에 부착하는 공정은, 상기 양면 테이프가 부착된 상기 신틸레이터의 일단을 상기 광전변환기판의 일단에 정렬시킨 후, 상기 양면 테이프에 의해 고정되어 있는 상기 신틸레이터 윗부분에 롤러를 배치한다. 이후, 상기 롤러가 배치되지 않은 상기 신틸레이터의 타단 부분을 상기 광전변환기판에 대해 5°~ 20°의 각도로 들어올린 상태에서, 상기 롤러를 상기 신틸레이터의 일단으로부터 타단 방향으로 밀면서 상기 신틸레이터를 상기 광전변환기판에 부착한다.
상기 신틸레이터의 부착 후, 상기 광전변환기판과 상기 신틸레이터 사이의 가장자리를 실링하는 공정을 추가할 수 있다. 실링 공정의 일 예로, 주사기를 통해 열경화성 접착제를 상기 광전변환기판과 상기 신틸레이터 사이의 가장자리에 충진한 후, 상기 열경화성 접착제를 경화시켜 실링 부재를 형성할 수 있다. 실링 공정의 다른 예로, 상기 신틸레이터의 상면 가장자리 및 상기 광전변환기판의 하면 가장자리에 테이프를 부착한 후, 실리콘을 통해 상기 광전변환기판과 상기 신틸레 이터 사이의 가장자리를 실링한 후, 상기 테이프를 제거하여 실링 부재를 형성할 수 있다.
이와 같은 엑스레이 검출기 및 이의 제조 방법에 따르면, 신틸레이터를 광전변환기판에 부착하기 위한 접착 수단으로, 투과율이 높은 광학투명접착 필름을 사용함으로써, 엑스레이 검출기의 광전효율을 향상시키고, 조립의 작업성을 향상시킬 수 있다. 또한, 광학투명접착 필름, 양면 테이프, 실링 부재 등의 접착 수단을 통해 광전변환기판과 신틸레이터를 결합시킴으로써, 결합 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 하기의 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구현될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 보다 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 기술적 사상과 특징이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공된다. 도면들에 있어서, 각 장치 또는 막(층) 및 영역들의 두께는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 과장되게 도시되었으며, 또한 각 장치는 본 명세서에서 설명되지 아니한 다양한 부가 장치들을 구비할 수 있으며, 막(층)이 다른 막(층) 또는 기판 상에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 다른 막(층) 또는 기판 상에 직접 형성되거나 그 들 사이에 추가적인 막(층)이 개재될 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 검출기를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 검출기는 신틸레이터(100), 광전변환기판(200) 및 광학투명접착 필름(300)을 포함한다.
신틸레이터(100)는 필름 형태로 형성되며, 광학투명접착 필름(300)을 통해 광전변환기판(200)에 부착된다. 신틸레이터(100)는 엑스레이 소오스(미도시)로부터 발생되어 피사체를 투과한 엑스레이를 광전변환기판(200)에 형성된 광전변환소자에서 흡수될 수 있는 파장대의 광, 예를 들어 녹색 파장대의 광으로 변환시킨다.
신틸레이터(100)는 지지판(110) 및 신틸레이터층(120)을 포함할 수 있다. 지지판(110)은 엑스레이가 투과될 수 있는 물질로 형성된다. 예를 들어, 지지판(110)은 알루미늄(Al), 티탄(Ti) 등의 금속으로 형성될 수 있다. 이와 같이, 지지판(110)을 금속으로 형성하면, 신틸레이터층(120)에서 발생된 가시광을 반사시킬 수 있어 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있다. 알루미늄(Al)으로 형성된 지지판(110)은 예를 들어, 약 0.3㎜ ~ 1.0㎜의 두께로 형성된다.
신틸레이터층(120)은 지지판(110)의 일면 상에 형성된다. 신틸레이터층(120)은 지지판(110) 측으로부터 입사되는 엑스레이를 광전변환기판(200)에서 흡수할 수 있는 파장대의 광으로 변환하는 형광물질을 포함한다. 예를 들어, 신틸레 이터층(120)은 탈륨(Tl) 또는 나트륨(Na)이 도핑된 요드화 세슘(CsI) 등의 할로겐 화합물로 형성되거나, 가돌리늄(gadolinium) 황산화물(GOS) 등의 산화물계 화합물을 포함할 수 있다. 신틸레이터층(120)은 예를 들어, 약 100㎛ ~ 1000㎛의 두께로 형성될 수 있으며, 특히, 약 450㎛ ~ 550㎛의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
광전변환기판(200)은 신틸레이터(100)에 의해 파장이 변환된 광을 전기 신호로 변환하여 이미지 신호를 출력한다. 이를 위해, 광전변환기판(200)은 유리 또는 플라스틱 등의 투명하고 절연성을 갖는 기판 상에 매트릭스 형태로 형성된 다수의 박막 트랜지스터들 및 광전 변환부들을 포함할 수 있다. 상기 광전 변환부는 외부로부터 입사된 엑스레이가 신틸레이터에서 변환된 광을 흡수하여 전기 신호로 변환시키는 부분으로, 예를 들어 포토다이오드 또는 CCD 등으로 형성될 수 있다. 상기 박막 트랜지스터는 상기 광전 변환부에서 생성된 전기 신호를 순차적으로 외부 회로로 출력시키기 위한 스위칭 소자이다.
광학투명접착(Optical clear adhesive : OCA) 필름(300)은 광전변환기판(200)과 신틸레이터(100) 사이에 배치되어 광전변환기판(200)과 신틸레이터(100)를 결합시킨다. 광학투명접착 필름(300)은 투과율이 99% 이상인 아크릴 계열 물질로 형성되며, 약 20㎛ ~ 100㎛의 두께로 형성된다. 이와 같이, 신틸레이터(100)를 광전변환기판(200)에 부착하기 위한 접착 수단으로, 투과율이 높은 광학투명접착 필름(300)을 사용하여 광전변환기판(200)으로 입사되는 광 손실을 최대한 줄임으로써, 엑스레이 검출기의 광전효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 엑스레이 검출기는 신틸레이터(100)와 광전변환기판(200) 사이의 가장 자리에 형성된 양면 테이프(400)를 더 포함할 수 있다. 양면 테이프(400)는 실질적으로 신틸레이터(100)의 가장자리 즉, 신틸레이터층(120)이 형성되어 있지 않은 지지판(110) 영역에 부착되어, 신틸레이터(100)와 광전변환기판(200) 간의 결합력을 향상시킨다.
또한, 엑스레이 검출기는 신틸레이터(100)와 광전변환기판(200) 사이의 가장자리를 실링(sealing)하는 실링 부재(500)를 더 포함할 수 있다. 실링 부재(500)는 엑스레이 검출기의 측면 즉, 신틸레이터(100)와 광전변환기판(200) 사이의 가장자리를 완전히 밀폐시켜 이물질의 침투를 방지함과 동시에 신틸레이터(100)와 광전변환기판(200) 간의 결합력을 더욱 향상시킨다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 검출기의 제조 방법에 대해 첨부한 도면들을 참조하여 상세하게 설명하고자 한다.
본 발명에 따른 엑스레이 검출기의 제조 과정은 크게, 신틸레이터(100) 상에 광학투명접착 필름(300)을 부착하는 공정과, 상기 광학투명접착 필름(300)이 부착되지 않은 상기 신틸레이터(100)의 가장자리에 양면 테이프(400)를 부착하는 공정과, 상기 광학투명접착 필름(300) 및 양면 테이프(400)가 부착된 상기 신틸레이터(100)를 광전변환기판(200)에 부착하는 공정으로 구분될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 신틸레이터 상에 광학투명접착 필름을 부착하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 알루미늄 등으로 이루어진 지지판(110) 상에 신틸레이터층(120)이 형성된 신틸레이터(100)를 준비한다. 이후, 광학투명접착 필름(300)의 양면에 제1 이형지(310) 및 제2 이형지(320)가 부착되어 있는 원본 필름(370)을 신틸레이터층(120) 상에 올려놓은 상태에서, 신틸레이터층(120)과 접해 있는 제1 이형지(310)를 분리하면서 롤러(340)를 통해 광학투명접착 필름(300)을 신틸레이터층(120)에 부착한다.
구체적으로, 작업자1이 원본 필름(370)과 롤러(340)를 수평으로 하여 신틸레이터층(120) 상에 올려놓으면, 작업자2가 원본 필름(370)을 롤러(340)에 감아 뒤로 평평하게 당긴다. 이후, 작업자3이 원본 필름(370)에서 제1 이형지(310)를 분리하여 롤러(340)를 밀고자 하는 방향으로 제1 이형지(310)를 당긴다. 이후, 작업자1이 롤러(340)를 밀면 작업자3이 제1 이형지(310)가 롤러(340)에 말려들어가지 않게 조금씩 제1 이형지(310)를 분리한다. 이러한 과정을 통해, 광학투명접착 필름(300)을 신틸레이터층(120) 상에 안정적으로 부착시킬 수 있다.
도 3은 신틸레이터에 양면 테이프가 부착된 상태를 나타낸 단면도이며, 도 4는 양면 테이프가 부착된 신틸레이터를 나타낸 평면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 신틸레이터층(120) 상에 광학투명접착 필름(300)을 부착한 후에, 광학투명접착 필름(300)이 부착되지 않은 신틸레이터(100)의 가장자리 즉, 지지판(110) 상에 양면 테이프(400)를 부착한다. 양면 테이프(400)는 신틸레이터층(120)을 둘러싸도록 지지판(110)의 가장자리 전체 영역에 부착된다.
이후, 광학투명접착 필름(300) 상에 붙어있는 제2 이형지(320)를 분리한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 광전변환기판에 신틸레이터를 부착하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 광학투명접착 필름(300)과 양면 테이프(400)가 부착된 신틸레이터(100)를 광전변환기판(200)에 결합시키기 위하여, 작업자1이 양면 테이프(400)가 부착된 신틸레이터(100)의 일단을 광전변환기판(200)의 일단에 정렬시키면 작업자2가 지지판(110)의 끝부분을 잡아 고정시킨다.
이후, 작업자1은 양면 테이프(400)에 의해 고정되어 있는 신틸레이터(100) 윗부분에 롤러(340)를 수평으로 배치한다. 작업자1이 롤러(340)를 내려 놓으면 작업자2는 롤러(340)가 배치되지 않은 신틸레이터(100)의 타단 부분을 들어올려 광전변환기판(200)과 특정 접촉각(A)을 유지시킨다. 접촉각(A)은 롤러(340)의 롤링시 신틸레이터(100)를 안정적으로 광전변환기판(200)에 부착시킬 수 있는 각도로 약 5°~ 20°의 각도 범위를 갖는 것이 바람직하며, 특히, 약 10°정도로 유지시키는 것이 바람직하다.
이후, 작업자1은 롤러(340)를 신틸레이터(100)의 일단으로부터 타단 방향으로 밀면서 신틸레이터(100)를 광전변환기판(200)에 부착시킨다. 이와 같이, 롤러(340)의 롤링을 통해 신틸레이터(100)를 광전변환기판(200) 상에 안정적으로 결합시킬 수 있다.
신틸레이터(100)를 광전변환기판(200)에 부착한 후, 광전변환기판(200)과 신틸레이터(100) 사이의 가장자리를 실링하는 공정을 추가할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 실링 공정을 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 신틸레이터(100)를 광전변환기판(200)에 부착한 상태에서, 주사기(350)를 통해 실링 부재(500)에 해당하는 열경화성 접착제를 광전 변환기판(200)과 신틸레이터(100) 사이의 가장자리에 충진한다. 이후, 핫 플레이트 위에서 약 60℃, 170분간 열경화하여 열경화성 접착제를 경화시킨다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 실링 공정을 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 7을 참조하면, 실링 부재(500)가 번지는 것을 방지하기 위해, 신틸레이터(100)의 상면 가장자리 및 광전변환기판(200)의 하면 가장자리에 테이프(미도시)를 부착한다. 이후, 실리콘 분사기(360)를 통해 광전변환기판(200)과 신틸레이터(100) 사이의 가장자리에 실링 부재(500)에 해당하는 실리콘(362)을 분사하여 실링하고, 분사된 실리콘(362)을 규격에 맞추기 위해 재단을 한다. 이후, 신틸레이터(100) 및 광전변환기판(200)에 붙어있던 테이프를 제거하여 신틸레이터(100) 및 광전변환기판(200)의 윗면 및 아랫면에 존재하는 실리콘을 제거한다.
이와 같이, 열경화성 접착제 또는 실리콘을 이용하여 광전변환기판(200)과 신틸레이터(100) 사이의 가장자리를 완전히 밀폐시킴으로써, 이물질의 침투를 방지함과 동시에 신틸레이터(100)와 광전변환기판(200) 간의 결합력을 더욱 향상시킨다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광전변환기판의 화소 영역을 확대한 평면도이며, 도 9는 도 8의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 광전변환기판(200)은 투명한 유리 또는 플라스틱으로 이루어진 절연 기판(211) 상에 형성된 박막 트랜지스터(212) 및 광전 변환부(213)를 포함한다. 박막 트랜지스터(212) 및 광전 변환부(213)는 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)에 의해 매트릭스 형태로 구획되는 화소 영역들 각각에 형성된다.
박막 트랜지스터(212)는 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)과 전기적으로 연결된다. 박막 트랜지스터(212)는 게이트 라인(GL)과 연결된 게이트 전극(710), 제1 절연막(720) 상부에 게이트 전극(710)과 중첩되도록 형성된 액티브층(730), 데이터 라인(DL)과 연결되고 액티브층(730)의 상부까지 연장된 소오스 전극(740), 및 액티브층(730) 상부에서 소오스 전극(740)과 이격되는 드레인 전극(750)을 포함할 수 있다.
게이트 전극(710)은 박막 트랜지스터(212)의 게이트 단자를 구성한다. 게이트 전극(710)은 게이트 라인(GL)과 동일한 금속층으로부터 형성될 수 있다.
제1 절연막(720)은 게이트 라인(GL) 및 게이트 전극(710)을 커버하도록 절연 기판(211) 상에 형성된다. 제1 절연막(720)은 게이트 라인(GL) 및 게이트 전극(710)을 보호하고 절연시키기 위한 절연막으로써, 예를 들어, 실리콘 나이트라이드(SiNx) 또는 실리콘 옥사이드(SiOx) 등으로 형성된다.
액티브층(730)은 제1 절연막(720) 상에 게이트 전극(710)과 적어도 일부가 중첩되도록 형성된다. 액티브층(730)은 제1 절연막(720) 상에 형성된 반도체층(732) 및 반도체층(732) 상에 형성된 오믹 콘택층(734)을 포함할 수 있다. 반도체층(732)은 박막 트랜지스터(212)에서 실질적으로 전류가 흐르는 채널을 형성하는 층으로, 예를 들어, 비정질 실리콘으로 형성된다. 오믹 콘택층(734)은 반도체층(732)과 소오스 전극(740) 및 드레인 전극(750) 사이에 형성된다. 오믹 콘택층(734)은 반도체층(732)과 소오스 전극(740) 및 드레인 전극(750) 간의 접촉 저항 을 감소시키기 위한 층으로, n형 불순물이 고농도로 도핑된 비정질 실리콘으로 형성된다. 한편, 반도체층(732) 및 오믹 콘택층(734) 중에서 적어도 하나는 비정질 실리콘 대신 미세결정질 실리콘으로 형성될 수도 있다.
소오스 전극(740) 및 드레인 전극(750)은 박막 트랜지스터(212)의 채널 영역을 사이에 두고 서로 이격되도록 액티브층(730) 상에 형성된다. 소오스 전극(740)은 데이터 라인(DL)과 연결되어 박막 트랜지스터(212)의 소오스 단자를 구성하며, 드레인 전극(750)은 광전 변환부(213)와 연결되어 박막 트랜지스터(212)의 드레인 단자를 구성한다. 소오스 전극(740) 및 드레인 전극(750)은 데이터 라인(DL)과 동일한 금속층으로부터 형성될 수 있다.
광전 변환부(213)는 박막 트랜지스터(212)가 형성된 영역을 제외하고 화소 영역 전체에 걸쳐 형성된다. 광전 변환부(213)는 박막 트랜지스터(212)와 전기적으로 연결되는 하부 전극(810), 하부 전극(810) 상에 형성된 n형 실리콘층(820), n형 실리콘층(820) 상에 형성된 진성 실리콘층(830), 진성 실리콘층(830) 상에 형성된 p형 실리콘층(840) 및 p형 실리콘층(840) 상에 형성된 상부 전극(850)을 포함한다. 즉, 광전 변환부(213)는 하부 전극(810), n형 실리콘층(820), 진성 실리콘층(830), p형 실리콘층(840) 및 상부 전극(850)이 순차적으로 적층된 핀(pin) 다이오드 구조를 갖는다.
하부 전극(810)은 박막 트랜지스터(212)의 드레인 전극(750)과 전기적으로 연결되어 있다. 하부 전극(810)은 예를 들어, 드레인 전극(750)과 동일한 금속층으로부터 형성된다. 이와 달리, 하부 전극(810)은 ITO 등의 투명 도전막으로 형성 되고, 그 일부가 드레인 전극(750)과 전기적으로 연결된 구조를 가질 수 있다.
n형 실리콘층(820)은 하부 전극(810) 상에 형성된다. n형 실리콘층(820)은 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등의 n형 불순물이 도핑되어 있는 실리콘 물질로 형성될 수 있다. n형 실리콘층(820)은 비정질 실리콘 또는 미세결정질 실리콘으로 형성될 수 있다.
진성 실리콘층(830)은 n형 실리콘층(820) 상에 형성된다. 진성 실리콘층(830)은 불순물을 포함하지 않는 실리콘 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 진성 실리콘층(830)은 비정질 실리콘 또는 미세결정질 실리콘으로 형성될 수 있다.
p형 실리콘층(840)은 진성 실리콘층(830) 상에 형성된다. p형 실리콘층(840)은 붕소(B), 칼륨(K) 등의 p형 불순물이 도핑되어 있는 실리콘 물질로 형성될 수 있다. p형 실리콘층(840)은 비정질 실리콘 또는 미세결정질 실리콘으로 형성될 수 있다.
상부 전극(850)는 p형 실리콘층(840) 상에 형성된다. 상부 전극(850)은 광이 투과될 수 있도록 투명한 도전성 물질로 형성된다. 예를 들어, 상부 전극(850)은 틴 옥사이드(tin oxide), 징크 옥사이드(zinc oxide), 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide) 또는 인듐 징크 옥사이드(indium zinc oxide) 등으로 형성될 수 있다.
한편, 광전변환기판(200)은 박막 트랜지스터(212) 및 광전 변환부(213)를 커버하는 제2 절연막(860) 및 제2 절연막(860) 상에 형성된 바이어스 라인(870)을 더 포함할 수 있다.
제2 절연막(860)은 박막 트랜지스터(212) 및 광전 변환부(213)를 보호하고 절연시키기 위한 절연막으로써, 예를 들어, 실리콘 나이트라이드(SiNx) 또는 실리콘 옥사이드(SiOx) 등으로 형성될 수 있다.
바이어스 라인(870)은 광전 변환부(213)에 바이어스를 인가하기 위한 것으로서, 예를 들어, 데이터 라인(DL)과 동일한 방향으로 연장되도록 형성된다. 바이어스 라인(870)은 제2 절연막(860)에 형성된 컨택 홀(CNT)을 통해 광전 변환부(213)의 상부 전극(850)과 전기적으로 연결된다.
바이어스 라인(870)은 광전 변환부(213)의 개구율을 높이기 위하여 데이터 라인(DL)과 적어도 일부가 중첩되게 형성될 수 있으며, 박막 트랜지스터(212)로 광이 유입되는 것을 방지하기 위하여 박막 트랜지스터(212)를 덮도록 형성될 수 있다.
광전변환기판(200)은 바이어스 라인(870)을 보호하기 위한 보호막(880)을 더 포함할 수 있다. 보호막(880)은 광전 변환 기판(210)의 표면을 보호하기 위한 막으로서, 폴리이미드(polyimide) 등의 유기물이나, 또는 실리콘 나이트라이드(SiNx), 실리콘 옥사이드(SiOx) 등의 무기물로 형성될 수 있다.
한편, 도시되지는 않았으나, 제2 절연막(860) 상에는 광전변환기판(200)의 평탄화를 위한 유기막이 더 형성될 수 있다. 상기 유기막은 제2 절연막(860)보다 두꺼운 두께로 형성되어, 광전변환기판(200)의 표면을 평탄화시키며, 바이어스 라인(870)과 데이터 라인(DL)간의 이격 거리를 증가시켜 기생 커패시터를 큰 폭으로 감소시킬 수 있다.
이러한 구성을 갖는 광전변환기판(200)은 외부로부터 입사되는 엑스레이에 의해 광전 변환부(213)에서 생성되는 캐리어를 바이어스 전압을 인가하여 외부로 전달함으로써 광을 전기적인 신호로 변환하게 된다. 보다 구체적으로, 엑스레이 소오스에서 방출된 엑스레이가 피사체를 투과한 후 광전변환기판(200)의 상부에 배치된 신틸레이터(100)에서 가시광으로 변환된다. 신틸레이터(100)에서 변환된 광이 광전 변환부(213)의 진성 실리콘층(830)에 입사되면 실리콘(Si)이 해리되어 전자와 전공으로 분해된다. 이와 같이 해리된 상태에서 p형 실리콘층(840) 상에 형성된 상부 전극(850)에 네가티브 전압으로 바이어스를 걸어주면 전자가 n형 실리콘층(820) 방향으로 이동된다. n형 실리콘층(820)으로 이동된 전자는 박막 트랜지스터(212)의 드레인 전극(750) 측에 축적되며, 이와 같이 드레인 전극(750) 측에 축전된 전하는 박막 트랜지스터(212)의 턴온에 의해 데이터 라인(DL)을 따라 리드 아웃(read out)된다. 이러한 방식으로 각 화소별로 리딩되는 신호는 광전류 단위의 아날로그 신호이다. 리딩된 아날로그 신호는 화소 단위별로 입사되는 광량에 따라 각각 다르게 나타나게 된다. 즉, 피사체를 투과하는 엑스레이는 피사체의 밀도에 따라 신틸레이터(100)로 입사되는 엑스레이 세기가 각각 다르게 나타난다. 따라서, 화소 별로 다르게 나타나는 아날로그 신호를 AD 컨버터를 통해 디지털화하여 최종적으로 모니터에 디지털 이미지를 구현하게 된다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범상부 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 검출기를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 신틸레이터 상에 광학투명접착 필름을 부착하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 3은 신틸레이터에 양면 테이프가 부착된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 4는 양면 테이프가 부착된 신틸레이터를 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 광전변환기판에 신틸레이터를 부착하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 실링 공정을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 실링 공정을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광전변환기판의 화소 영역을 확대한 평면도이다.
도 9는 도 8의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 절단한 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 신틸레이터 110 : 지지판
120 : 신틸레이터층 200 : 광전변환기판
300 : 광학투명접착 필름 400 : 양면 테이프
500 : 실링 부재

Claims (10)

  1. 지지판 및 상기 지지판 상에 형성된 신틸레이터층을 포함하는 신틸레이터 상에 광학투명접착(OCA) 필름을 부착하는 단계;
    상기 광학투명접착 필름이 부착되지 않은 상기 신틸레이터의 가장자리에 양면 테이프를 부착하는 단계; 및
    상기 광학투명접착 필름 및 상기 양면 테이프를 통해 상기 신틸레이터를 광전변환기판에 부착하는 단계를 포함하는 엑스레이 검출기의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광학투명접착 필름은 상기 신틸레이터층 상에 부착하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 검출기의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 신틸레이터층 상에 상기 광학투명접착 필름을 부착하는 단계는,
    상기 광학투명접착 필름의 양면에 제1 및 제2 이형지가 부착되어 있는 원본 필름을 상기 신틸레이터층 상에 올려놓은 상태에서, 상기 신틸레이터층과 접해 있는 상기 제1 이형지를 분리하면서 롤러를 통해 상기 광학투명접착 필름을 상기 신틸레이터층 상에 부착하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 검출기의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 신틸레이터를 상기 광전변환기판에 부착하는 단계는,
    상기 양면 테이프가 부착된 상기 신틸레이터의 일단을 상기 광전변환기판의 일단에 정렬하는 단계;
    상기 양면 테이프에 의해 고정되어 있는 상기 신틸레이터 윗부분에 롤러를 배치하는 단계;
    상기 롤러가 배치되지 않은 상기 신틸레이터의 타단 부분을 상기 광전변환기판에 대해 5°~ 20°의 각도로 들어올리는 단계; 및
    상기 롤러를 상기 신틸레이터의 일단으로부터 타단 방향으로 밀면서 상기 신틸레이터를 상기 광전변환기판에 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 검출기의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 신틸레이터의 부착 후, 상기 광전변환기판과 상기 신틸레이터 사이의 가장자리를 실링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 검출기의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 실링 단계는,
    주사기를 통해 열경화성 접착제를 상기 광전변환기판과 상기 신틸레이터 사이의 가장자리에 충진하는 단계; 및
    상기 열경화성 접착제를 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑 스레이 검출기의 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 실링 단계는,
    상기 신틸레이터의 상면 가장자리 및 상기 광전변환기판의 하면 가장자리에 테이프를 부착하는 단계;
    실리콘을 통해 상기 광전변환기판과 상기 신틸레이터 사이의 가장자리를 실링하는 단계; 및
    상기 테이프를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 검출기의 제조 방법.
  8. 외부로부터 입사되는 엑스레이의 파장을 변환시키며, 지지판 및 상기 지지판 상에 형성된 신틸레이터층을 포함하는 신틸레이터;
    상기 신틸레이터에 의해 파장이 변환된 광을 전기 신호로 변환하여 이미지 신호를 출력하는 광전변환기판; 및
    상기 광전변환기판과 상기 신틸레이터의 신틸레이터층 사이에 배치되어 상기 광전변환기판과 상기 신틸레이터를 결합시키는 광학투명접착(OCA) 필름을 포함하는 엑스레이 검출기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 신틸레이터와 상기 광전변환기판 사이의 가장자리에 형성된 양면 테이프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 검출기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 신틸레이터와 상기 광전변환기판 사이의 가장자리를 실링하는 실링 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 검출기.
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