KR101156445B1 - 광검출 픽셀의 구동방법 및 이 광검출 픽셀을 포함하는 엑스레이 검출기의 구동방법 - Google Patents

광검출 픽셀의 구동방법 및 이 광검출 픽셀을 포함하는 엑스레이 검출기의 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시 예들은 정확한 CDS를 구현하여 kTC 스위칭 노이즈를 줄이기 위한 구동을 수행하는 광검출 픽셀 및 이를 포함하는 엑스레이 검출기를 제공하는 것을 목적으로 엑스레이 발생장치로부터 방출된 엑스레이를 감지하고, 상기 엑스레이에 대응하는 전기적 신호를 출력하며, 게이트라인 및 데이터라인의 교차부에 형성된 광검출 픽셀을 구비하는 패널; 상기 광검출 픽셀에 리셋신호, 제어신호을 제공하고, 상기 게이트라인을 통해 게이트 신호를 제공하는 구동부; 및 상기 데이터라인을 통해 상기 광검출 픽셀과 연결되며, 상기 광검출 픽셀로부터 출력되는 전기적 신호에 대응하여 영상신호를 출력하는 신호처리부; 를 포함하고, 상기 광검출 픽셀은 제1전원선에 연결된 제1전극, 제1노드에 연결된 제2전극 및 상기 리셋신호를 인가받는 게이트전극을 포함하는 제1트랜지스터; 상기 제1전원선에 연결된 제1전극, 제1노드에 연결된 제2전극 및 상기 제1노드에 연결된 게이트전극을 포함하는 제2트랜지스터; 상기 제2노드에 연결된 제1전극, 상기 데이터라인에 연결된 제2전극 및 상기 게이트라인에 연결된 게이트전극을 포함하는 제3트랜지스터; 상기 제1노드에 연결된 제1전극, 광검출다이오드에 연결된 제2전극 및 상기 제어신호를 인가받는 게이트전극을 포함하는 제4트랜지스터; 및 상기 제4트랜지스터에 연결된 제1전극 및 그라운드에 연결된 제2전극을 포함하는 광검출다이오드; 를 포함하는 엑스레이 검출기를 제공한다.

Description

광검출 픽셀의 구동방법 및 이 광검출 픽셀을 포함하는 엑스레이 검출기의 구동방법 {Driving method for light sensing pixel and X-ray detector including thereof}
본 발명의 실시 예들은 광검출 픽셀 및 이를 포함하는 엑스레이 검출기에 관한 것이다.
엑스레이 검출기는 엑스레이 발생장치에 의해서 촬영된 피사체의 엑스레이 이미지를 검출하여 디스플레이 장치로 제공하여 의료 진단 장치로 사용되고 있다. 현재 엑스레이 검출기로써는 필름을 사용하지 않는 디지털 방사선(Digital Radiography) 방식을 이용하는 플랫 패널(flat panel) 방식이 널리 이용되고 있다. 이러한 방식을 이용하는 플랫 패널 엑스레이 검출기는 플랫 패널 내에 엑스레이를 감지하기 위한 다수의 광검출 픽셀을 구비한다.
그러나 종래의 광검출 픽셀은 신호를 획득하고, 오프셋을 획득하기까지 대기시간이 있어 픽셀의 누출 전류(leakage current)가 발생하면서, CDS(correlated double sampling) 기능이 정확하게 구현될 수 없었다. 따라서 피사체의 정확한 엑스레이 이미지를 검출할 수 없는 문제가 있었다.
본 발명의 실시 예들은 정확한 CDS를 구현하여 kTC 스위칭 노이즈 (kTC switching noise, 여기서, k는 볼츠만 상수, T는 온도 및 C는 cap을 의미함)를 줄이기 위한 구동을 수행하는 광검출 픽셀 및 이를 포함하는 엑스레이 검출기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면 엑스레이 발생장치로부터 방출된 엑스레이를 감지하고, 상기 엑스레이에 대응하는 전기적 신호를 출력하며, 게이트라인 및 데이터라인의 교차부에 형성된 광검출 픽셀을 구비하는 패널; 상기 광검출 픽셀에 리셋신호, 제어신호을 제공하고, 상기 게이트라인을 통해 게이트 신호를 제공하는 구동부; 및 상기 데이터라인을 통해 상기 광검출 픽셀과 연결되며, 상기 광검출 픽셀로부터 출력되는 전기적 신호에 대응하여 영상신호를 출력하는 신호처리부; 를 포함하고, 상기 광검출 픽셀은 제1전원선에 연결된 제1전극, 제1노드에 연결된 제2전극 및 상기 리셋신호를 인가받는 게이트전극을 포함하는 제1트랜지스터; 상기 제1전원선에 연결된 제1전극, 제1노드에 연결된 제2전극 및 상기 제1노드에 연결된 게이트전극을 포함하는 제2트랜지스터; 상기 제2노드에 연결된 제1전극, 상기 데이터라인에 연결된 제2전극 및 상기 게이트라인에 연결된 게이트전극을 포함하는 제3트랜지스터; 상기 제1노드에 연결된 제1전극, 광검출다이오드에 연결된 제2전극 및 상기 제어신호를 인가받는 게이트전극을 포함하는 제4트랜지스터; 및 상기 제4트랜지스터에 연결된 제1전극 및 그라운드에 연결된 제2전극을 포함하는 광검출다이오드; 를 포함하는 엑스레이 검출기를 제공한다.
여기서 제1구간 동안, 상기 제1트랜지스터는 제1레벨의 상기 리셋신호를 인가받아 턴 온되어 상기 제1노드를 초기화한다.
여기서 제2구간동안, 상기 제1트랜지스터는 제2레벨의 리셋신호를 인가받아 턴 오프되며, 상기 제2트랜지스터는 턴 온되어 상기 제2노드로 제1샘플전압을 인가하며, 상기 제3트랜지스터는 제1레벨의 상기 게이트 신호를 인가받아 턴 온되어 상기 제1샘플전압 상기 데이터라인으로 출력한다.
여기서 상기 리셋신호가 제2레벨로 변화하기 이전에 상기 게이트 신호가 제1레벨로 변화하는 것을 특징으로 한다.
여기서 제3구간동안, 상기 광검출다이오드는 상기 엑스레이에 대응하는 광검출 전압을 출력하며, 상기 제4트랜지스터는 제1레벨의 상기 제어신호를 인가받아 턴 온되어 상기 광검출 전압을 상기 제1노드로 인가하며, 상기 제2트랜지스터는 턴 온 되어 상기 제2노드로 제2샘플전압을 인가하며, 상기 제3트랜지스터는 제1레벨의 상기 게이트 신호를 인가받아 턴 온되어 상기 제2샘플전압을 상기 데이터라인으로 출력한다.
여기서 상기 제2샘플전압은 상기 제1샘플전압 및 상기 광검출전압이 합성된 전압인 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 광검출다이오드는 PIN다이오드인 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 제1 내지 제4 트랜지스터는 n형 또는 p형 박막트랜지스터일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 엑스레이 검출기에 포함된 광검출 픽셀에 있어서, 상기 광검출 픽셀은 제1전원선에 연결된 제1전극, 제1노드에 연결된 제2전극 및 리셋신호를 인가받는 게이트전극을 포함하는 제1트랜지스터; 상기 제1전원선에 연결된 제1전극, 제1노드에 연결된 제2전극 및 상기 제1노드에 연결된 게이트전극을 포함하는 제2트랜지스터; 상기 제2노드에 연결된 제1전극, 데이터라인에 연결된 제2전극 및 게이트라인에 연결된 게이트전극을 포함하는 제3트랜지스터; 상기 제1노드에 연결된 제1전극, 광검출다이오드에 연결된 제2전극 및 상기 제어신호를 인가받는 게이트전극을 포함하는 제4트랜지스터; 및 상기 제4트랜지스터에 연결된 제1전극 및 그라운드에 연결된 제2전극을 포함 하는 광검출다이오드; 를 포함하는 광검출 픽셀을 제공한다.
여기서 제1구간 동안, 상기 제1트랜지스터는 제1레벨의 상기 리셋신호를 인가받아 턴 온되어 상기 제1노드를 초기화할 수 있다.
여기서 제2구간동안, 상기 제1트랜지스터는 제2레벨의 리셋신호를 인가받아 턴 오프되며, 상기 제2트랜지스터는 턴 온되어 상기 제2노드로 제1샘플전압을 인가하며, 상기 제3트랜지스터는 제1레벨의 상기 게이트 신호를 인가받아 턴 온되어 상기 제1샘플전압을 상기 데이터라인으로 출력할 수 있다.
여기서 상기 리셋신호가 제2레벨로 변화하기 이전에 상기 게이트 신호가 제1레벨로 변화할 수 있다.
여기서 제3구간동안, 상기 광검출다이오드는 상기 엑스레이에 대응하는 광검출 전압을 출력하며, 상기 제4트랜지스터는 제1레벨의 상기 제어신호를 인가받아 턴 온되어 상기 광검출 전압을 상기 제1노드로 인가하며, 상기 제2트랜지스터는 턴 온 되어 상기 제2노드로 제2샘플전압을 인가하며, 상기 제3트랜지스터는 제1레벨의 상기 게이트 신호를 인가받아 턴 온되어 상기 제2샘플전압을 상기 데이터라인으로 출력할 수 있다.
여기서 상기 제2샘플전압은 상기 제1샘플전압 및 상기 광검출전압이 합성된 전압일 수 있다.
여기서 상기 광검출다이오드는 PIN다이오드일 수 있다.
여기서 상기 제1 내지 제4 트랜지스터는 n형 또는 p형 박막트랜지스터일 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 4개의 트랜지스터를 포함하는 광검출 픽셀이 리셋, 오프셋을 획득, 오프셋을 포함한 신호를 획득하는 과정을 순차적으로 수행함으로써, 정확한 CDS를 구현할 수 있다. 따라서 kTC 스위칭 노이즈를 줄이기 위한 구동을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 엑스레이 검출기를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 광검출 픽셀을 나타내는 회로도이다.
도 3은 도 2의 광검출 픽셀의 구동을 나타내는 타이밍도이다.
도 4 내지 도 6은 도 3에 따른 도 2의 광검출 픽셀의 구동 과정을 도시한 설명도이다.
도 7은 도 1에 도시된 엑스레이 검출기를 구비하는 엑스레이 시스템을 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면들에 도시된 본 발명에 관한 실시 예들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 엑스레이 검출기(1000)를 개략적으로 나타내는 블록도이고, 또한 도 2는 엑스레이 검출기(1000)에 포함된 광검출 픽셀(P)을 나타낸 회로도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 엑스레이 검출기(1000)는 패널(100), 구동부(200) 및 신호처리부(300)를 포함한다.
패널(100)은 엑스레이 발생장치(도 7의 50)로부터 방출된 엑스레이를 감지하고, 상기 엑스레이에 대응하는 전기적인 신호, 예를 들어 전압, 을 출력하며, 게이트라인(GL) 및 데이터라인(DL)의 교차부에 형성된 광검출 픽셀(P)을 구비한다. 따라서, 패널(100)은 게이트라인(GL)들, 데이터라인(DL)들 외에도 광검출 픽셀(P)을 구성하는 다수의 박막트랜지스터(TFT)들, 광검출다이오드(LD)를 포함한다.
게이트라인(GL)들은 제1 방향으로 형성된다. 데이터라인(DL)들은 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 형성된다. 제1 및 제2 방향들은 서로 수직하게 직교할 수 있다. 도시되지 않았지만 패널(100)은 제1전원선, 게이트라인(GL)들과 평행하게 배치된 리셋라인들 및 제어라인들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 광검출 픽셀(P)은 4개의 박막 트랜지스터(TFT) 및 광검출다이오드(LD)를 포함한다. 도 2에서는 n번째 게이트라인(GL[n]) 및 m번째 데이터라인(DL[m])의 교차부에 형성된 광검출 픽셀(Pnm)을 도시한 것이다. 도 2의 광검출 픽셀(Pnm)에는 n번째 리셋신호(RX[n]) 및 n번째 제어신호(TX[n])가 인가된다.
도 2를 참조하면, 광검출 픽셀(Pnm)은 제1전원전압(VDD)을 인가하는 제1전원선에 연결된 제1전극, 제1노드(N1)에 연결된 제2전극 및 리셋신호(RX[n])를 인가받는 게이트전극을 포함하는 제1박막트랜지스터(T1), 제1전원선에 연결된 제1전극, 제2노드(N2)에 연결된 제2전극 및 제1노드(N1)에 연결된 게이트전극을 포함하는 제2박막트랜지스터(T2), 제2노드(N2)에 연결된 제1전극, 데이터라인(DL[m])에 연결된 제2전극 및 게이트라인(GL[n])에 연결된 게이트전극을 포함하는 제3박막트랜지스터(T3), 제1노드(N1)에 연결된 제1전극, 광검출다이오드(LD)에 연결된 제2전극 및 제어신호(TX[n])를 인가받는 게이트전극을 포함하는 제4박막트랜지스터(T4) 및 제4박막트랜지스터(T4)에 연결된 제1전극 및 그라운드(GND)에 연결된 제2전극을 포함하는 광검출다이오드(LD)를 포함한다. 도 2에서는 n형 박막트랜지스터로 구성된 광검출 픽셀(Pnm)을 도시하였으나 이에 한정되지 않고, 광검출 픽셀(Pnm)은 p형 박막트랜지스터로 구성될 수 있다.
광검출다이오드(LD)는 PIN다이오드일 수 있다. 광검출다이오드(LD)들 각각은 상기 엑스레이를 외부로부터 인가받아, 전기적 신호, 예를 들어 광검출 전압, 을 형성한다. 광검출 전압은 상기 엑스레이의 광량과 대응되는 전압을 가질 수 있다. 광검출 전압은 상기 광검출 다이오드(LD)의 N측 전극에 형성될 수 있다. 도시되지 않았으나, 광검출다이오드(LD)의 제2전극은 그라운드(GND) 대신 바이어스라인과 전기적으로 연결될 수 있다. 바이어스라인들은 광검출다이오드(LD)들의 P측 전극들과 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 구동부(200)는 바이어스라인들과 전기적으로 연결되어 바이어스라인에 구동전압을 인가할 수 있다. 예를 들어, 구동부(200)는 광검출 다이오드(LD)에 제1 리버스 바이어스(reverse bias) 및 포워드 바이어스(forward bias)를 선택적으로 인가할 수 있다.
구동부(200)는 게이트라인(GL)들과 전기적으로 연결되어, 게이트라인(GL)들로 게이트 신호들을 인가한다. 구동부(200)는 게이트 라인(GL)들로 제2 방향을 따라 게이트 신호들을 순차적으로 인가한다. 예를 들어, 하이레벨의 게이트 신호들이 게이트 라인(GL)들로 인가되면, 게이트 신호들은 제3박막트랜지스터(T3)를 턴온(turn-on)시킬 수 있다. 반면, 로우레벨의 게이트 신호들이 게이트 라인(GL)들로 인가되면, 게이트 신호들은 제3 박막트랜지스터(T3)를 턴오프(turn-off)시킬 수 있다.
구동부(200)는 리셋 라인 및 제어 라인과 전기적으로 연결되어 리셋 라인으로 리셋 신호(RX[n])를 인가하고, 제어 라인으로 제어 신호(TX[n])를 인가한다. 예를 들어, 하이레벨의 리셋 신호(RX[n])들이 리셋 라인들로 인가되면, 리셋 신호(RX[n])들은 제1 박막트랜지스터(T1)를 턴온(turn-on)시킬 수 있다. 반면, 로우레벨의 리셋 신호(RX[n])들이 리셋 라인(GL)들로 인가되면, 리셋 신호(RX[n])들은 제1박막트랜지스터(T1)를 턴오프(turn-off)시킬 수 있다. 또한 하이레벨의 제어 신호(TX[n])들이 제어 라인들로 인가되면, 제어 신호(TX[n])들은 제4박막트랜지스터(T4)를 턴온(turn-on)시킬 수 있다. 반면, 로우레벨의 제어 신호(TX[n])들이 제어 라인들로 인가되면, 제어 신호(TX[n])들은 제4박막트랜지스터(T4)를 턴오프(turn-off)시킬 수 있다.
신호 처리부(300)는 데이터 배선(DL)들과 전기적으로 연결되어, 데이터 배선(DL)으로부터 전기적 신호, 예를 들어 샘플 입력전압을 인가받는다. 여기서 샘플 입력전압은 제1 샘플전압 및 제2 샘플전압을 포함할 수 있다.
신호 처리부(300)는 제2박막트랜지스터(T2) 및 제3박막트랜지스터(T3)가 턴 온 되고, 제4박막트랜지스터(T4)는 로우 레벨의 제어 신호(TX[n])에 의해 턴 오프 되었을 때, 데이터 라인(DL)으로부터 제1 샘플전압을 인가받을 수 있다. 예를 들어, 제1 샘플전압은 제1전원전압(VDD)과 제2박막트랜지스터(T2)의 문턱 전압의 차이일 수 있으며, 이는 곧 순수한 광검출 전압을 얻기 위해 제거되어야 할 오프셋(offset) 전압일 수 있다.
신호 처리부(300)는 광검출다이오드(LD)가 광검출 전압을 출력하고, 제2박막트랜지스터(T2) 및 제3박막트랜지스터(T3)가 턴 온 되고, 하이 레벨의 제어신호(TX[n])에 의해 제4박막트랜지스터(T4)가 턴 온 되었을 때, 데이터 라인(DL)으로부터 제2 샘플전압을 인가받을 수 있다. 즉, 하이 레벨의 제어 신호(TX[n])에 의해 제4박막트랜지스터(T4)가 턴 온되면, 데이터 라인(DL)은 광검출다이오드(LD)의 N측 전극과 전기적으로 연결되고, N측 전극에 형성된 상기 광검출 전압은 박막트랜지스터(TFT)들 및 데이터 라인(DL)을 경유하여, 신호 처리부(300)로 전송될 수 있다. 예를 들어, 제2 샘플전압은 광검출 전압과 제1샘플전압이 합성된 합성전압일 수 있다.
신호 처리부(300)는 제1 샘플전압 및 제2 샘플전압들을 이용하여 영상신호(VOUT)를 외부로 출력할 수 있다. 영상신호(VOUT)는 광검출 전압에 대응되는 아날로그 신호 또는 디지털 신호일 수 있다. 즉, 신호 처리부(300)는 제2 샘플전압에서 제1 샘플전압을 제거함으로써, 오프셋 전압이 제거된 상기 광검출 전압을 발생시킬 수 있다. 따라서 광검출 전압에 응답하여 상기 영상신호(VOUT)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 신호 처리부(300)는 제1신호 처리부(310) 및 제2 신호처리부(320)를 포함할 수 있다.
상기 광검출 출력부(310)는 상기 데이터 배선(DL)들과 전기적으로 연결된다. 상기 광검출 출력부(310)는 상기 데이터 배선(DL)들 각각으로부터 상기 제1 샘플전압 및 상기 제2 샘플전압을 인가받는다. 상기 광검출 출력부(310)는 상기 제1 및 제2 샘플전압들에 응답하여, 제1 및 제2 샘플신호(SMO1, SMO2)들을 출력한다. 예를 들어, 상기 제1 샘플신호(SMO1)는 상기 제1 샘플전압에 대응되는 아날로그 신호일 수 있고, 상기 제2 샘플신호(SMO2)는 상기 제2 샘플전압에 대응되는 아날로그 신호일 수 있다.
제2신호처리부(320)는 제1신호처리부(310)와 전기적으로 연결되어, 제1 샘플신호(SMO1) 및 제2 샘플신호(SMO2)들을 출력받는다. 제2신호처리부(320)는 제1 샘플신호(SMO1) 및 제2 샘플신호(SMO2)들에 응답하여, 영상신호(VOUT)를 출력한다. 즉, 제2신호처리부(320)는 제2 샘플신호(SMO2)에서 제1 샘플신호(SMO1)를 제거하여, 광검출 전압에 대응되는 영상신호(VOUT)를 출력할 수 있다.
이하에서는 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 의한 광검출 픽셀(Pnm)의 구동 방법을 타이밍도를 참조하여 자세하게 알아본다.
도 3은 도 2의 광검출 픽셀(Pnm)의 구동을 나타내는 타이밍도이고, 도 4 내지 도 6은 도 3에 따른 도 2의 광검출 픽셀(Pnm)의 구동 과정을 도시한 설명도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 의한 광검출 픽셀(Pnm)은, 리셋 신호(RX[n])가 제1레벨인 제1구간(P1), 리셋 신호(RX[n])가 제2레벨로 변화하며, 게이트 신호(G[n])가 제1레벨이고, 제어 신호(TX[n])가 제2레벨인 제2구간(P2) 및 게이트 신호(G[n])는 제1레벨이며, 제어 신호(TX[n])가 제2레벨에서 제1레벨로 변화했다가 다시 제2레벨로 변화하는 제3구간(P3)를 포함하는 단위구간으로 동작한다. 여기서 제1레벨은 하이레벨이며, 제2레벨은 로우레벨일 수 있다.
도 4를 참조하면, 제1구간(P1)에서는 리셋 신호(RX[n])는 제1레벨이므로, 제1박막트랜지스터(T1)가 턴 온된다. 따라서 제1노드(N1)로 제1전원전압(VDD)이 인가되어 제1노드(N1)가 초기화된다. 이 때 제2박막트랜지스터(T2)의 게이트 전극과 소스 전극의 전압 차는 문턱 전압 이하(subthreshold)이므로 제2노드(N2)의 전압은 알 수 없는 상태(unknown)이다.
도 5를 참조하면, 제2구간(P2) 에서는 리셋 신호(RX[n])가 제2레벨로 변화하고 이에 따라 제1박막트랜지스터(T1)는 턴 오프된다. 제1노드(N1)는 이전에 입력되었던 제1전원전압(VDD)의 레벨을 유지한다. 또한 제2박막트랜지스터(T2)는 턴 온되어 포화 영역(saturation region) 에서 동작하고, 제2노드(N2)로 제1샘플전압이 인가된다. 여기서 제1샘플전압은 수학식 1과 같다. 여기서 VDD는 제1전원전압이며, Vth2는 제2박막트랜지스터의 문턱 전압이다.
Figure 112010031137404-pat00001
제2구간(P2)에서는 제1레벨의 게이트 신호(G[n])가 인가됨으로써, 재3박막트랜지스터(T3)가 턴 온된다. 이에 따라 제3박막트랜지스터(T3)에 연결된 데이터라인(DL[m])으로 제1샘플전압이 출력된다. 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 제2구간(P2)에서는 리셋 신호(RX[n])가 제2레벨로 변화하기 이전에 게이트 신호(G[n])가 제1레벨로 변화한다. 이로 인하여 제2박막트랜지스터(T2)는 턴 온 되어 포화영역에서 동작할 수 있다.
도 6을 참조하면, 제3구간(P3)에서는 리셋 신호(RX[n])가 제2레벨로 유지된다. 따라서 제1박막트랜지스터(T2)는 턴 오프 상태를 유지한다. 제3구간(P3)동안 엑스레이 또는 엑스레이에 대응한 광이 광검출 픽셀(Pnm)로 인가된다. 광검출 픽셀(Pnm)에 포함된 광검출다이오드(LD)는 엑스레이에 대응하는 광검출 전압을 출력한다. 제3구간(P3)에서는 제어 신호(TX[n])가 제2레벨에서 제1레벨로 변화하면서, 광검출다이오드(LD)에서 출력된 광검출 전압이 제1노드(N1)로 인가된다. 따라서 제1노드(N1)의 전압은 수학식 2와 같다. 여기서 Vsig는 광검출 전압이다.
Figure 112010031137404-pat00002
제2박막트랜지스터(T2)는 계속해서 턴 온되어 포화 영역에서 동작하고, 이에 따라 제2샘플전압을 제2노드(N2)로 인가한다. 여기서 제2샘플전압은 수학식 3과 같다. 즉, 제2 샘플전압은 제1샘플전압 및 광검출 전압이 합성된 전압일 수 있다. 여기서 VDD는 제1전원전압이며, Vth2는 제2박막트랜지스터(T2)의 문턱 전압이고, Vsig는 광검출 전압이다.
Figure 112010031137404-pat00003
제3구간(P3)에서는 제1레벨의 게이트 신호(G[n])가 인가됨으로써, 재3 박막트랜지스터(T3)가 턴 온된다. 이에 따라 제3박막트랜지스터(T3)에 연결된 데이터라인(DL[m])으로 제2샘플전압이 출력된다.
상술한 바와 같이 제1샘플전압 및 제2샘플전압은 데이터라인(DL[m])을 통해 신호처리부(300)로 인가된다. 신호처리부(300)에서는 제2 샘플전압에서 제1 샘플전압을 제거하여, 오프셋 전압이 제거된 광검출 전압을 발생시킬 수 있고, 광검출 전압에 응답하여 영상신호(VOUT)를 출력할 수 있다. 신호처리부(300)의 구체적인 동작에 대해서는 상술하였으므로 자세한 설명은 생략한다.
이와 같이 본 발명의 실시 예에 의하면, 4개의 트랜지스터를 포함하는 광검출 픽셀(P)이 리셋, 제1샘플전압 획득, 제2샘플전압 획득을 순차적으로 수행한다. 여기서 제1샘플전압을 획득하는 과정은 오프셋을 획득하는 과정에 대응하며, 제2샘플전압을 획득하는 과정은 오프셋을 포함한 신호를 획득하는 과정에 대응한다. 결과적으로, 제2샘플전압에서 제1샘플전압을 제거함으로써, 오프셋이 제거된 신호, 즉 광검출 전압, 을 출력할 수 있다. 즉, 리셋 이후에 샘플입력 전압을 획득 하면 리셋과 샘플전압 획득시에 동일한 상황이 반복이 됨으로 CDS가 정확하게 된다. 따라서, 본 발명의 실시 예는 정확한 CDS를 구현함으로써 kTC 스위칭 노이즈를 줄이기 위한 구동을 수행하는 특징이 있다.
도 7은 도 1에 도시된 엑스레이 검출기를 구비하는 엑스레이 시스템을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 엑스레이 시스템은 피검체(1)의 피검사영역(5)에 엑스레이(10)을 발생하기 위한 엑스레이 발생장치(50), 피검사영역(5)을 투과한 엑스레이(10)를 전기적 신호로 출력하기 위한 엑스레이 검출기(1000), 검출된 엑스레이(10)의 전기적 신호에 대응하는 영상 신호를 상기 엑스레이 검출기(1000)로부터 입력받아서 영상으로 표시하는 디스플레이 장치(500) 및 엑스레이 발생장치(50), 엑스레이 검출기(1000) 및 디스플레이 장치(500)를 총괄적으로 제어하는 콘트롤러(controller)(400)를 포함한다.
엑스레이 시스템에서 피검체(1)의 피검사영역(5)에 엑스레이(10)가 조사되면, 엑스레이 검출기(1000)의 패널(100)과 피검체(1) 사이에 구비된 신틸레이터(scintillator)(110)는 피검체(1)를 투과한 엑스레이(10)를 그린광(green light)으로 변환하여 패널(100)로 제공한다.
엑스레이 검출기(1000)에 대해서는 도 1 및 도 2를 참조하여 구체적으로 설명하였으므로 여기서 자세한 설명은 생략하기로 한다. 엑스레이 검출기(1000)에서 출력된 전기적 신호는 신호처리부(300)에서 영상 신호로 변환되어 디스플레이 장치(500)로 제공된다.
따라서, 상기 디스플레이 장치(500)는 영상 신호에 대응하는 엑스레이 이미지를 실시간으로 디스플레이할 수 있다. 예를 들어, 상기 디스플레이 장치(500)는 액정표시장치(liquid crystal display; LCD), 유기 발광 표시 장치, 플라즈마 표시 장치 등으로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 도면들에 도시된 구성요소들은 설명의 편의상 확대 또는 축소되어 표시될 수 있으므로, 도면에 도시된 구성요소들의 크기나 형상에 본 발명이 구속되는 것은 아니며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1000 : 엑스레이 검출기
100 : 패널
200 : 구동부
300 : 신호처리부
310 : 제1신호처리부
320 : 제2신호처리부
110: 신틸레이터
400: 컨트롤러
500: 디스플레이 장치
1: 피검체
5: 피조사부분
10: 엑스레이
50: 엑스레이 발생장치
LD: 광검출다이오드
T1 내지 T4: 제1 내지 제4 박막트랜지스터
VDD: 제1전원전압
P , Pnm: 광검출 픽셀
RX[n] : 리셋 신호
TX[n]: 제어 신호
G[n]: 게이트 신호
DL: 데이터라인
GL: 게이트라인

Claims (16)

  1. 엑스레이 발생장치로부터 방출된 엑스레이를 감지하고, 상기 엑스레이에 대응하는 전기적 신호를 출력하며, 게이트라인 및 데이터라인의 교차부에 형성된 광검출 픽셀을 구비하는 패널;
    상기 광검출 픽셀에 리셋신호, 제어신호을 제공하고, 상기 게이트라인을 통해 게이트 신호를 제공하는 구동부; 및
    상기 데이터라인을 통해 상기 광검출 픽셀과 연결되며, 상기 광검출 픽셀로부터 출력되는 전기적 신호에 대응하여 영상신호를 출력하는 신호처리부;
    를 포함하고,
    상기 광검출 픽셀은
    제1전원선에 연결된 제1전극, 제1노드에 연결된 제2전극 및 상기 리셋신호를 인가받는 게이트전극을 포함하는 제1트랜지스터;
    상기 제1전원선에 연결된 제1전극, 제2노드에 연결된 제2전극 및 상기 제1노드에 연결된 게이트전극을 포함하는 제2트랜지스터;
    상기 제2노드에 연결된 제1전극, 상기 데이터라인에 연결된 제2전극 및 상기 게이트라인에 연결된 게이트전극을 포함하는 제3트랜지스터;
    상기 제1노드에 연결된 제1전극, 광검출다이오드에 연결된 제2전극 및 상기 제어신호를 인가받는 게이트전극을 포함하는 제4트랜지스터; 및
    상기 제4트랜지스터에 연결된 제1전극 및 그라운드에 연결된 제2전극을 포함하는 광검출다이오드;
    를 포함하는 엑스레이 검출기의 구동방법에 있어서,
    제1구간 동안, 상기 제1트랜지스터는 제1레벨의 상기 리셋신호를 인가받아 턴 온되어 상기 제1노드를 초기화하고,
    제2구간동안, 상기 제1트랜지스터는 제2레벨의 리셋신호를 인가받아 턴 오프되며, 상기 제2트랜지스터는 턴 온되어 상기 제2노드로 제1샘플전압을 인가하며, 상기 제3트랜지스터는 제1레벨의 상기 게이트 신호를 인가받아 턴 온되어 상기 제1샘플전압 상기 데이터라인으로 출력하는 엑스레이 검출기의 구동방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서
    상기 리셋신호가 제2레벨로 변화하기 이전에 상기 게이트 신호가 제1레벨로 변화하는 엑스레이 검출기의 구동방법.
  5. 제1항에 있어서
    제3구간동안,
    상기 광검출다이오드는 상기 엑스레이에 대응하는 광검출 전압을 출력하며,
    상기 제4트랜지스터는 제1레벨의 상기 제어신호를 인가받아 턴 온되어 상기 광검출 전압을 상기 제1노드로 인가하며,
    상기 제2트랜지스터는 턴 온 되어 상기 제2노드로 제2샘플전압을 인가하며,
    상기 제3트랜지스터는 제1레벨의 상기 게이트 신호를 인가받아 턴 온되어 상기 제2샘플전압을 상기 데이터라인으로 출력하는 엑스레이 검출기의 구동방법.
  6. 제5항에 있어서
    상기 제2샘플전압은 상기 제1샘플전압 및 상기 광검출전압이 합성된 전압인 엑스레이 검출기의 구동방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광검출다이오드는 PIN다이오드인 엑스레이 검출기의 구동방법.
  8. 제1항에 있어서
    상기 제1 내지 제4 트랜지스터는
    n형 또는 p형 박막트랜지스터인 엑스레이 검출기의 구동방법.
  9. 제1전원선에 연결된 제1전극, 제1노드에 연결된 제2전극 및 리셋신호를 인가받는 게이트전극을 포함하는 제1트랜지스터;
    상기 제1전원선에 연결된 제1전극, 제1노드에 연결된 제2전극 및 상기 제1노드에 연결된 게이트전극을 포함하는 제2트랜지스터;
    상기 제2노드에 연결된 제1전극, 데이터라인에 연결된 제2전극 및 게이트라인에 연결된 게이트전극을 포함하는 제3트랜지스터;
    상기 제1노드에 연결된 제1전극, 광검출다이오드에 연결된 제2전극 및 제어신호를 인가받는 게이트전극을 포함하는 제4트랜지스터; 및
    상기 제4트랜지스터에 연결된 제1전극 및 그라운드에 연결된 제2전극을 포함하는 광검출다이오드;
    를 포함하는 광검출 픽셀의 구동방법에 있어서,
    제1구간 동안, 상기 제1트랜지스터는 제1레벨의 상기 리셋신호를 인가받아 턴 온되어 상기 제1노드를 초기화하고
    제2구간동안, 상기 제1트랜지스터는 제2레벨의 리셋신호를 인가받아 턴 오프되며, 상기 제2트랜지스터는 턴 온되어 상기 제2노드로 제1샘플전압을 인가하며, 상기 제3트랜지스터는 제1레벨의 상기 게이트 신호를 인가받아 턴 온되어 상기 제1샘플전압을 상기 데이터라인으로 출력하는 광검출 픽셀의 구동방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제9항에 있어서
    상기 리셋신호가 제2레벨로 변화하기 이전에 상기 게이트 신호가 제1레벨로 변화하는 광검출 픽셀의 구동방법.
  13. 제9항에 있어서
    제3구간동안,
    상기 광검출다이오드는 엑스레이에 대응하는 광검출 전압을 출력하며,
    상기 제4트랜지스터는 제1레벨의 상기 제어신호를 인가받아 턴 온되어 상기 광검출 전압을 상기 제1노드로 인가하며,
    상기 제2트랜지스터는 턴 온 되어 상기 제2노드로 제2샘플전압을 인가하며,
    상기 제3트랜지스터는 제1레벨의 상기 게이트 신호를 인가받아 턴 온되어 상기 제2샘플전압을 상기 데이터라인으로 출력하는 광검출 픽셀의 구동방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2샘플전압은 상기 제1샘플전압 및 상기 광검출전압이 합성된 전압인 광검출 픽셀의 구동방법.
  15. 제9항에 있어서
    상기 광검출다이오드는 PIN다이오드인 광검출 픽셀의 구동방법.
  16. 제9항에 있어서
    상기 제1 내지 제4 트랜지스터는
    n형 또는 p형 박막트랜지스터인 광검출 픽셀의 구동방법.
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