KR101217809B1 - 광 스위칭을 이용한 엑스레이 디텍터 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 광 스위칭을 이용한 엑스레이 디텍터는 입력되는 엑스레이 신호에 의해 제 1 전기적 신호를 생성하는 엑스레이 포토컨덕터층과, 상기 엑스레이 포토컨덕터층의 하단에 결합되고, 상기 제 1 전기적 신호를 수집할 수 있는 제 1 전극과, 상기 제 1 전극의 하단에 결합되고, 입력되는 광 신호에 의해 제 2 전기적 신호를 생성하는 리드 아웃 포토컨덕터층과, 상기 리드 아웃 포토컨덕터층과 결합되며, 그라운드와 연결되는 제 2 전극; 및 상기 리드 아웃 포토컨덕터층과 결합되고, 상기 제 2 전극과 이격되어 형성되며, 상기 제 2 전기신호를 수집할 수 있는 제 3 전극을 포함한다.
Description
노이즈를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 누설되는 전류를 줄일 수 있는 광 스위칭을 이용한 엑스레이 디텍터에 관한 것이다.
종래의 엑스레이(X-RAY) 장치는 스크린/필름을 사용하여 촬영하고, 판독을 위해 그 필름을 인화하는 공정이 필요하였다. 따라서, 필름의 현상, 보관, 이송 등에 따른 각종 경제적, 시간적인 낭비가 심각했다.
이를 극복하기 위해, 최근 디지털 엑스레이 장치는 필름을 대신하는 디지털 매체를 이용하여 이미지를 획득한다. 이와 같이, 이미지 획득의 디지털화는 자료를 전산화, 정보화하는데 매우 유익할 뿐만 아니라 여러 가지 영상 처리 기법을 적용함으로써 미세 음영의 가시도 개선과 정량적인 측정과 분석 등에 따른 진단 능력의 향상을 가져오고 있다. 또한, 엑스레이 장치는 영상 획득부의 감도를 최대화함으로써 기존 필름 방식에 비해 더 적은 x-ray 조사량으로 우수한 화질을 얻을 수 있다. 따라서, 엑스레이 장치는 신체의 피폭량을 줄일 뿐만 아니라 인화에 필요한 화학약품이 불필요함으로 보다 환경에 친화적이다. 또한, 엑스레이 장치는 영상의 획득, 저장, 전송, 표시 등을 일원적으로 관리하는 PACS의 개발과 발달에 따라 획득된 영상을 실시간으로 컴퓨터에서 관리할 수 있으므로 기존의 필름 방식에 비해 보다 효율적으로 병원 내 진료의 질적 향상을 가져올 수 있다.
더 나아가, 최근에는 노이즈를 최소화하면서 우수한 이미지 데이터를 얻을 수 있는 기술에 대한 관심이 증대되고 있다.
"radiation detector and method for producing photoconductive layer for recording thereof", FUJIFILM, US 7488966(등록번호)를 참조하면, 포토 컨덕터층을 이용하여 X 선을 검출하는 장치 및 방법이 기재되어 있다.
광 스위칭을 이용하여 엑스레이를 검출할 수 있는 광 스위칭을 이용한 엑스레이 디텍터가 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 스위칭을 이용한 엑스레이 디텍터는 입력되는 엑스레이 신호에 의해 제 1 전기적 신호를 생성하는 엑스레이 포토컨덕터층과 엑스레이 포토컨덕터층의 하단에 결합되고, 제 1 전기적 신호를 수집할 수 있는 제 1 전극과, 제 1 전극의 하단에 결합되고, 입력되는 광 신호에 의해 제 2 전기적 신호를 생성하는 리드 아웃 포토컨덕터층과, 리드 아웃 포토컨덕터층과 결합되며, 그라운드와 연결되는 제 2 전극 및 리드 아웃 포토컨덕터층과 결합되고, 제 2 전극과 이격되어 형성되며, 제 2 전기신호를 수집할 수 있는 제 3 전극을 포함한다.
광 스위칭을 이용한 엑스레이 디텍터는 제 1 전극의 하단에 결합되는 제 1 반도체 층을 더 포함할 수 있다.
광 스위칭을 이용한 엑스레이 디텍터는 제 2 전극 및 제 3 전극의 상단에 결합되는 제 2 반도체 층을 더 포함할 수 있다.
광 스위칭을 이용한 엑스레이 디텍터는 제 3 전극의 하측에 위치하며, 광 신호를 리드 아웃 포토 컨덕터층에 조사할 수 있는 광 신호 생성부를 더 포함할 수 있다.
광 스위칭을 이용한 엑스레이 디텍터는 제 3 전극과 연결되며, 제어부의 제어 신호에 따라 제 3 전극에 수집된 제 2 전기적 신호를 리드 아웃하는 리드 아웃부; 및 리드 아웃된 제 2 전기적 신호에 기초하여 이미지 데이터를 생성하는 이미지 생성부를 더 포함할 수 있다.
리드 아웃 포토 컨덕터층은 비정질 실리콘(amorphous silicon)으로 구성될 수 있다.
제 2 전극 및 제 3 전극은 리드 아웃 포토컨덕터층의 내부 또는 하단에 형성될 수 있다.
제 3 전극은 투명 전극일 수 있다.
광 스위칭을 이용한 엑스레이 디텍터는 제 2 전극 및 제 3 전극의 하단에 결합되는 기판을 더 포함할 수 있다.
기판은 투명 기판일 수 있다.
제 2 전극 및 제 3 전극은 1 개의 픽셀 영역마다 포함되도록 기판 위에 형성될 수 있다.
개시된 내용에 따르면, 광 스위칭을 이용함으로써, 노이즈를 최소화할 수 있다.
또한, 반도체층을 이용함으로써, 누설되는 전류를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 광 스위칭을 이용한 엑스레이 디텍터의 측면도이다.
도 2는 도 1의 엑스레이 디텍터 중 제 2 전극 및 제 3 전극의 상단을 절단한 평면도이다.
도 3a 내지 도 3d는 도 1의 엑스레이 디텍터의 구동 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예와 관련된 광 스위칭을 이용한 엑스레이 디텍터의 측면도이다.
도 5a 내지 도 5d는 도 1의 엑스레이 디텍터의 구동 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 엑스레이 디텍터 중 제 2 전극 및 제 3 전극의 상단을 절단한 평면도이다.
도 3a 내지 도 3d는 도 1의 엑스레이 디텍터의 구동 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예와 관련된 광 스위칭을 이용한 엑스레이 디텍터의 측면도이다.
도 5a 내지 도 5d는 도 1의 엑스레이 디텍터의 구동 과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 광 스위칭을 이용한 엑스레이 디텍터의 측면도이다.
도 1을 참조하면, 엑스레이 디텍터(100)는 제 4 전극(110), 엑스레이 포토컨덕터층(115), 제 1 전극(120), 리드 아웃 포토컨덕터층(125), 제 2 전극(130), 제 3 전극(135), 기판(140), 광신호 생성부(145), 리드아웃부(150), 영상 생성부(155) 및 제어부(160)를 포함한다.
제 4 전극(110)은 고전압 공급을 위한 전원 공급부(미도시)에 연결된다. 제 4 전극(110)은 금속, 전도성 유기물, 탄소나노튜브 등과 같은 전도성 산화막 또는 화합물일 수 있다.
엑스레이 포토컨덕터층(115)는 엑스레이 생성장치(미도시)로부터 입력되는 엑스레이 신호에 의해 제 1 전기적 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 전기적인 신호란 전자 또는 정공쌍을 의미한다. 예를 들면, 엑스레이 포토컨덕터층(115)는 입력되는 엑스레이 신호의 강도에 비례하게 제 1 전기적인 신호를 생성할 수 있다.
만약, 제 4 전극(110)에 고전압이 인가되면, 제 4 전극(110) 및 제 1 전극(120) 사이에 전위차가 발생한다. 이에 따라, 제 4 전극(110) 및 제 1 전극(120) 사이에 전기장이 형성되고, 엑스레이 포토컨덕터층(115) 내에 존재하는 전기적인 신호('전자 및 정공')가 상부와 하부로 각각 이동한다. 전자/정공의 이동 방향은 제 4 전극(110)의 전기적 극성(양극 또는 음극)에 따라 달라진다.
제 1 전극(120)은 엑스레이 포토컨덕터층(115)의 하단에 결합될 수 있다. 제 1 전극(120)은 엑스레이 포토컨덕터층(115)에서 생성된 제 1 전기적 신호를 수집할 수 있다. 예를 들면, 제 1 전극(120)은 엑스레이 포토컨덕터층(115)에서 생성된 전자 또는 정공쌍을 수집할 수 있다.
리드 아웃 포토컨덕터층(125)은 제 1 전극(120)의 하단에 결합될 수 있다. 리드 아웃 포토컨덕터층(125)은 광 신호 생성부(145)로부터 입력되는 광 신호에 의해 제 2 전기적 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 전기적인 신호란 전자 또는 정공쌍을 의미한다. 예를 들면, 리드 아웃 포토컨덕터층(125)은 광 신호 생성부(145)로부터 입력되는 광 신호의 강도에 비례하게 제 2 전기적인 신호를 생성할 수 있다.
리드 아웃 포토 컨덕터층(125)은 비정질 실리콘(amorphous silicon)으로 구성될 수 있다.
제 2 전극(130)은 리드 아웃 포토컨덕터층(125)과 결합될 수 있다. 제 2 전극(130)은 그라운드(ground)와 연결될 수 있다.
제 3 전극(135)은 리드 아웃 포토컨덕터층(125)과 결합될 수 있다. 제 3 전극(135)은 제 2 전극(130)과 이격되어 형성될 수 있다. 제 3 전극(135)은 리드 아웃 포토컨덕터층(125)에서 생성된 제 2 전기신호를 수집할 수 있다.
제 3 전극(135)은 광 신호 생성부(145)에서 생성된 광 신호가 통과할 수 있는 투명 전극일 수 있다.
제 2 전극(130) 및 제 3 전극(135)은 리드 아웃 포토컨덕터층(125)의 내부 또는 하단에 형성될 수 있다.
제 2 전극(130) 및 제 3 전극(135)는 1개의 픽셀 영역 마다 모두 포함되도록 기판(140) 위에 형성될 수 있다.
기판(140)은 제 2 전극(130) 및 제 3 전극(135)의 하단에 결합될 수 있다. 예를 들면, 기판(140)은 광 신호 생성부(145)에서 생성된 광 신호가 통과할 수 있는 유리 등과 같은 투명 기판일 수 있다.
광 신호 생성부(145)는 제 3 전극(135)의 하측에 위치할 수 있다. 예를 들면, 광신호 생성부(145)는 제 3 전극(135)과 일정한 간격으로 이격되어 위치할 수 있다. 광신호 생성부(145)는 광 신호를 생성하고, 생성된 광 신호를 리드 아웃 포토 컨덕터층(125)에 조사할 수 있다.
광 신호 생성부(145)는 LCD, PDP, LED, FED, LASER 등과 같이 광 신호를 생성할 수 있는 장치일 수 있다.
리드 아웃부(150)는 제 3 전극(135)과 연결될 수 있다. 리드 아웃부(150)는 제 3 전극(135)에 수집된 제 2 전기적 신호를 리드 아웃할 수 있다. 예를 들면, 리드 아웃부(150)는 제 3 전극(135)에 수집된 전자 또는 정공쌍을 리드 아웃할 수 있다.
영상 생성부(155)는 리드 아웃부(150)에서 리드 아웃된 제 2 전기적 신호에 기초하여 이미지 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들면, 영상 생성부(155)는 리드 아웃된 전자 또는 정공쌍의 양에 기초하여 해당 픽셀 영역의 픽셀 값을 결정할 수 있다. 영상 생성부(155)는 이와 같은 과정을 통해 각각의 픽셀 영역에 해당하는 픽셀 값을 결정하고, 결정된 픽셀 값을 이용하여 이미지 데이터를 생성할 수 있다.
제어부(160)는 광 신호 생성부(145)가 광신호를 리드 아웃 포토 컨덕터층(125)으로 조사하도록 제어할 수 있다. 제어부(160)는 리드 아웃부(150)가 제 3 전극(135)에 수집된 제 2 전기적 신호를 리드 아웃하도록 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어부(160)는 광 신호 생성부(145)가 다수의 픽셀 영역에 대응되는 리드 아웃 포토 컨덕터층(125)에 순차적으로 광 신호를 조사한 후, 리드 아웃부(150)가 제 3 전극(135)에 수집된 제 2 전기적 신호를 리드 아웃하도록 제어할 수 있다.
엑스레이 디텍터는 광 신호를 리드 아웃 포토 컨덕터층에 조사하여 제 2 전기적 신호를 생성하고, 생성된 제 2 전기적 신호가 제 3 전극에 수집되고, 수집된 제 2 전기적 신호를 리드 아웃(이하, 광 스위칭이라함)함으로써, 불필요하게 발생할 수 있는 노이즈를 최소화할 수 있다.
또한, 엑스레이 디덱터의 리드 아웃 포토 컨덕터층을 비정질 실리콘으로 구성함으로써, 소자의 패터닝(patternaing)이 용이하게 되어 전체적인 공정이 간소화 될 수 있다.
도 2는 도 1의 엑스레이 디텍터 중 제 2 전극 및 제 3 전극의 상단을 절단한 평면도이다.
이하에서는, 픽셀 영역이 4개인 경우를 기준으로 설명하나, 픽셀 영역은 개수는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 엑스레이 디텍터(100)는 제 2 전극(130), 제 3 전극(135), 기판(140), 리드아웃부(150), 영상 생성부(155) 및 제어부(160)를 포함한다.
제 2 전극(130)은 리드 아웃 포토컨덕터층(125)과 결합될 수 있다. 제 2 전극(130)은 그라운드(ground)와 연결될 수 있다.
제 3 전극(135)은 리드 아웃 포토컨덕터층(125)과 결합될 수 있다. 제 3 전극(135)은 제 2 전극(130)과 이격되어 형성될 수 있다. 제 3 전극(135)은 리드 아웃 포토컨덕터층(125)에서 생성된 제 2 전기신호를 수집할 수 있다.
제 2 전극(130) 및 제 3 전극(135)는 기판(140) 위에 형성될 수 있다.
제 2 전극(130) 및 제 3 전극(135)는 4개의 픽셀 영역(210, 220, 230, 240) 각각에 포함되도록 형성될 수 있다. 다시 말하면, 1개의 픽셀 영역에 제 2 전극(130) 및 제 3 전극(135)가 모두 포함될 수 있다.
리드 아웃부(150)는 제 3 전극(135)과 연결될 수 있다. 리드 아웃부(150)는 제 3 전극(135)에 수집된 제 2 전기적 신호를 리드 아웃할 수 있다. 예를 들면, 리드 아웃부(150)는 제 3 전극(135)에 수집된 전자 또는 정공쌍을 리드 아웃할 수 있다.
영상 생성부(155)는 리드 아웃부(150)에서 리드 아웃된 제 2 전기적 신호에 기초하여 이미지 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들면, 영상 생성부(155)는 리드 아웃된 전자 또는 정공쌍의 양에 기초하여 해당 픽셀의 픽셀 값을 결정할 수 있다. 영상 생성부(155)는 이와 같은 과정을 통해 각각의 픽셀의 픽셀 값을 결정하고, 결정된 픽셀 값을 이용하여 이미지 데이터를 생성할 수 있다.
제어부(160)는 광 신호 생성부(145)가 광신호를 리드 아웃 포토 컨덕터층(125)으로 조사하도록 제어할 수 있다. 제어부(160)는 리드 아웃부(150)가 제 3 전극(135)에 수집된 제 2 전기적 신호를 리드 아웃하도록 제어할 수 있다.
엑스레이 디텍터는 광 신호를 리드 아웃 포토 컨덕터층에 조사하여 제 2 전기적 신호를 생성하고, 생성된 제 2 전기적 신호가 제 3 전극에 수집되고, 수집된 제 2 전기적 신호를 리드 아웃('광 스위칭')함으로써, 불필요하게 발생할 수 있는 노이즈를 최소화할 수 있다.
또한, 엑스레이 디덱터의 리드 아웃 포토 컨덕터층을 비정질 실리콘으로 구성함으로써, 소자의 패터닝(patternaing)이 용이하게 되어 전체적인 공정이 간소화 될 수 있다.
도 3a 내지 도 3d는 도 1의 엑스레이 디텍터의 구동 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 내지 도 3d에서는 1개의 픽셀 영역에 대응되는 엑스레이 디텍터의 구동방법을 설명한다. 이와 같은 방법은 다수의 픽셀 영역에 대응되는 엑스레이 디텍터의 구동 방법에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 1 및 도 3a를 참조하면, 고전압이 제 4 전극(110)에 인가된다. 고전압이 인가되면, 엑스레이 포토컨덕터층(115) 내부에 전기장(300)이 형성된다. 엑스레이 생성장치(미도시)에서 생성된 엑스레이 신호가 입력되면, 엑스레이 포토컨덕터층(115)은 제 1 전기적 신호(310)를 생성할 수 있다. 여기서, 전기적인 신호란 전자 또는 정공쌍을 의미한다.
도 1 및 도 3b를 참조하면, 엑스레이 포토컨덕터층(115) 내에 생성된 전자 및 정공은 전기장(300)에 의해 엑스레이 포토컨덕터층(115)의 상부와 하부로 각각 이동한다. 전자/정공의 이동 방향은 제 4 전극(110)의 전기적 극성(양극 또는 음극)에 따라 달라진다. 예를 들면, 제 4 전극(110)이 + 극을 띈 경우, 전자(-)는 전기장에 의해 제 4 전극(110)으로 이동하고, 정공(+)은 제 1 전극(120) 쪽으로 이동하게 된다. 제 4 전극(110)의 극성이 반대인 경우, 전자(-) 및 정공(+)은 반대로 이동할 수도 있다. 이하에서는 제 4 전극(100)이 + 극을 띈 경우를 기준으로 설명하겠다. 제 1 전극(120)은 엑스레이 포토컨덕터층(115)에서 생성된 정공(+)을 수집할 수 있다.
도 1 및 도 3c를 참조하면, 광 신호 생성부(145)로부터 광 신호가 입력되면, 리드 아웃 포토컨덕터층(125)은 입력된 광 신호에 의해 제 2 전기적 신호(320)를 생성할 수 있다. 여기서, 전기적인 신호란 전자 또는 정공쌍을 의미한다.
도 1 및 도 3d를 참조하면, 생성된 제 2 전기적 신호 중 전자(-)는 제 1 전극(120)에 수집된 정공 (+)에 의한 전기적 인력에 의해 제 1 전극(120)으로 이동한다. 제 1 전극(120)에 수집된 정공 (+)은 리드 아웃 포토 컨덕터층(125)으로부터 이동된 전자(-)와 매칭되어 중화될 수 있다.
생성된 제 2 전기적 신호 중 정공 (+)은 제 3 전극(135)으로 유도되어 이동될 수 있다. 리드 아웃부(150)는 제 3 전극(135)에 수집된 제 2 전기적 신호를 리드 아웃할 수 있다. 영상 생성부(155)는 리드 아웃부(150)에서 리드 아웃된 제 2 전기적 신호에 기초하여 이미지 데이터를 생성할 수 있다.
엑스레이 디텍터는 원하는 픽셀에 포함된 리드 아웃 포토 컨덕터층에 광 신호를 조사하여, 픽셀에 해당하는 전기적 신호를 리드 아웃하고, 리드 아웃된 전기적 신호에 기초하여 이미지 데이터를 생성함으로써, 불필요하게 발생할 수 있는 노이즈를 최소화할 수 있다.
또한, 엑스레이 디덱터의 리드 아웃 포토 컨덕터층을 비정질 실리콘으로 구성함으로써, 소자의 패터닝(patternaing)이 용이하게 되어 전체적인 공정이 간소화 될 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예와 관련된 광 스위칭을 이용한 엑스레이 디텍터의 측면도이다.
도 4를 참조하면, 엑스레이 디텍터(100)는 제 4 전극(410), 엑스레이 포토컨덕터층(415), 제 1 전극(420), 제 1 반도체층(465), 리드 아웃 포토컨덕터층(425), 제 2 전극(430), 제 3 전극(435), 제 2 반도체층(470), 기판(440), 광신호 생성부(445), 리드아웃부(450), 영상 생성부(455) 및 제어부(460)를 포함한다.
제 4 전극(410)은 고전압 공급을 위한 전원 공급부(미도시)에 연결된다. 제 4 전극(410)은 금속, 전도성 유기물, 탄소나노튜브 등과 같은 전도성 산화막 또는 화합물일 수 있다.
엑스레이 포토컨덕터층(415)는 엑스레이 생성장치(미도시)로부터 입력되는 엑스레이 신호에 의해 제 1 전기적 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 전기적인 신호란 전자 또는 정공쌍을 의미한다. 예를 들면, 엑스레이 포토컨덕터층(415)는 입력되는 엑스레이 신호의 강도에 비례하게 제 1 전기적인 신호를 생성할 수 있다.
만약, 제 4 전극(410)에 고전압이 인가되면, 제 4 전극(410) 및 제 1 전극(420) 사이에 전위차가 발생한다. 이에 따라, 제 4 전극(410) 및 제 1 전극(420) 사이에 전기장이 형성되고, 엑스레이 포토컨덕터층(415) 내에 존재하는 전기적인 신호('전자 및 정공')가 상부와 하부로 각각 이동한다. 전자/정공의 이동 방향은 제 4 전극(410)의 전기적 극성(양극 또는 음극)에 따라 달라진다.
제 1 전극(420)은 엑스레이 포토컨덕터층(415)의 하단에 결합될 수 있다. 제 1 전극(120)은 엑스레이 포토컨덕터층(415)에서 생성된 제 1 전기적 신호를 수집할 수 있다. 예를 들면, 제 1 전극(420)은 엑스레이 포토컨덕터층(415)에서 생성된 전자 또는 정공쌍을 수집할 수 있다.
제 1 반도체층(465)은 제 1 전극(420)의 하단에 결합될 수 있다. 제 1 반도체층(465)은 제 1 전극(420)에 수집되는 제 1 전기적 신호가 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들면, 제 1 전극(420)에 정공(+)이 수집된 경우, 제 1 반도체층(465)는 N-type 반도체층일 수 있다. 반면에, 제 1 전극(420)에 전자(-)가 수집된 경우, 제 1 반도체층(465)는 P-type 반도체층일 수 있다.
리드 아웃 포토컨덕터층(425)은 제 1 반도체층(465)의 하단에 결합될 수 있다. 리드 아웃 포토컨덕터층(425)은 광 신호 생성부(445)로부터 입력되는 광 신호에 의해 제 2 전기적 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 전기적인 신호란 전자 또는 정공쌍을 의미한다. 예를 들면, 리드 아웃 포토컨덕터층(425)은 광 신호 생성부(445)로부터 입력되는 광 신호의 강도에 비례하게 제 2 전기적인 신호를 생성할 수 있다.
리드 아웃 포토 컨덕터층(425)은 비정질 실리콘(amorphous silicon)으로 구성될 수 있다.
제 2 전극(430)은 리드 아웃 포토컨덕터층(425)과 결합될 수 있다. 제 2 전극(430)은 그라운드(ground)와 연결될 수 있다.
제 3 전극(435)은 리드 아웃 포토컨덕터층(125)과 결합될 수 있다. 제 3 전극(435)은 제 2 전극(430)과 이격되어 형성될 수 있다. 제 3 전극(435)은 리드 아웃 포토컨덕터층(425)에서 생성된 제 2 전기신호를 수집할 수 있다.
제 3 전극(435)은 광 신호 생성부(445)에서 생성된 광 신호가 통과할 수 있는 투명 전극일 수 있다.
제 2 전극(430) 및 제 3 전극(435)은 리드 아웃 포토컨덕터층(425)의 내부 또는 하단에 형성될 수 있다.
다수의 픽셀 영역이 존재하는 경우, 제 2 전극(430) 및 제 3 전극(435)는 각각의 픽셀 영역에 포함되도록 형성될 수 있다.
제 2 반도체층(470)은 제 2 전극(430) 및 제 3 전극(435)의 상단에 결합 결합될 수 있다. 제 2 반도체층(470)은 리드 아웃 포토 컨덕터층(425)에서 생성된 제 2 전기적 신호가 제 3 전극(435)에 용이하게 수집되도록 할 수 있다. 예를 들면, 제 1 전극(420)에 정공(+)이 수집된 경우, 제 2 반도체층(470)는 P-type 반도체층일 수 있다. 따라서, P-type 인 제 2 반도체층(470)은 리드 아웃 포토 컨덕터층(425)에서 생성된 정공 (+)이 제 3 전극(435)에 용이하게 수집되도록 할 수 있다
반면에, 제 1 전극(420)에 전자(-) 가 수집된 경우, 제 2 반도체층(465)는 N-type 반도체층일 수 있다. 따라서, N-type 인 제 2 반도체층(470)은 리드 아웃 포토 컨덕터층(425)에서 생성된 전자 (-)가 제 3 전극(435)에 용이하게 수집되도록 할 수 있다.
기판(440)은 제 2 전극(430) 및 제 3 전극(435)의 하단에 결합될 수 있다. 에를 들면, 기판(440)은 광 신호 생성부(445)에서 생성된 광 신호가 통과할 수 있는 유리 등과 같은 투명 기판일 수 있다.
광 신호 생성부(445)는 제 3 전극(435)의 하측에 위치할 수 있다. 예를 들면, 광신호 생성부(445)는 제 3 전극(435)과 일정한 간격으로 이격되어 위치할 수 있다. 광신호 생성부(445)는 광 신호를 생성하고, 생성된 광 신호를 리드 아웃 포토 컨덕터층(425)에 조사할 수 있다.
광 신호 생성부(445)는 LCD, PDP, LED, FED, LASER 등과 같이 광 신호를 생성할 수 있는 장치일 수 있다.
리드 아웃부(450)는 제 3 전극(435)과 연결될 수 있다. 리드 아웃부(450)는 제 3 전극(435)에 수집된 제 2 전기적 신호를 리드 아웃할 수 있다. 예를 들면, 리드 아웃부(450)는 제 3 전극(435)에 수집된 전자 또는 정공쌍을 리드 아웃할 수 있다.
영상 생성부(455)는 리드 아웃부(450)에서 리드 아웃된 제 2 전기적 신호에 기초하여 이미지 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들면, 영상 생성부(455)는 리드 아웃된 전자 또는 정공쌍의 양에 기초하여 해당 픽셀의 픽셀 값을 결정할 수 있다. 영상 생성부(455)는 이와 같은 과정을 통해 각각의 픽셀의 픽셀 값을 결정하고, 결정된 픽셀 값을 이용하여 이미지 데이터를 생성할 수 있다.
제어부(460)는 광 신호 생성부(445)가 광신호를 리드 아웃 포토 컨덕터층(425)으로 조사하도록 제어할 수 있다. 제어부(460)는 리드 아웃부(450)가 제 3 전극(435)에 수집된 제 2 전기적 신호를 리드 아웃하도록 제어할 수 있다.
엑스레이 디텍터는 광 신호를 리드 아웃 포토 컨덕터층에 조사하여 제 2 전기적 신호를 생성하고, 생성된 제 2 전기적 신호가 제 3 전극에 수집되고, 수집된 제 2 전기적 신호를 리드 아웃(이하, 광 스위칭이라함)함으로써, 불필요하게 발생할 수 있는 노이즈를 최소화할 수 있다.
또한, 엑스레이 디덱터의 리드 아웃 포토 컨덕터층을 비정질 실리콘으로 구성함으로써, 소자의 패터닝(patternaing)이 용이하게 되어 전체적인 공정이 간소화 될 수 있다.
도 5a 내지 도 5d는 도 1의 엑스레이 디텍터의 구동 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 내지 도 5d에서는 1개의 픽셀 영역에 대응되는 엑스레이 디텍터의 구동방법을 설명한다. 이와 같은 방법은 다수의 픽셀 영역에 대응되는 엑스레이 디텍터의 구동 방법에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 1 및 도 5a를 참조하면, 고전압이 제 4 전극(410)에 인가된다. 고전압이 인가되면, 엑스레이 포토컨덕터층(415) 내부에 전기장(500)이 형성된다. 엑스레이 생성장치(미도시)에서 생성된 엑스레이 신호가 입력되면, 엑스레이 포토컨덕터층(415)은 제 1 전기적 신호(510)를 생성할 수 있다. 여기서, 전기적인 신호란 전자 또는 정공쌍을 의미한다.
도 1 및 도 5b를 참조하면, 엑스레이 포토컨덕터층(415) 내에 생성된 전자 및 정공은 전기장(500)에 의해 엑스레이 포토컨덕터층(415)의 상부와 하부로 각각 이동한다. 전자/정공의 이동 방향은 제 4 전극(410)의 전기적 극성(양극 또는 음극)에 따라 달라진다. 예를 들면, 제 4 전극(410)이 + 극을 띈 경우, 전자(-)는 전기장에 의해 제 4 전극(410)으로 이동하고, 정공(+)은 제 1 전극(420) 쪽으로 이동하게 된다. 제 4 전극(410)의 극성이 반대인 경우, 전자(-) 및 정공(+)은 반대로 이동할 수도 있다. 이하에서는 제 4 전극(400)이 + 극을 띈 경우를 기준으로 설명하겠다. 제 1 전극(420)에 수집된 전기적 신호는 제 1 반도체층(465)에 의해 누설되는 것이 방지될 수 있다. 제 1 전극(420)은 엑스레이 포토컨덕터층(415)에서 생성된 정공(+)을 수집할 수 있다.
도 1 및 도 5c를 참조하면, 광 신호 생성부(445)로부터 광 신호가 입력되면, 리드 아웃 포토컨덕터층(425)은 입력된 광 신호에 의해 제 2 전기적 신호(520)를 생성할 수 있다. 여기서, 전기적인 신호란 전자 또는 정공쌍을 의미한다.
도 1 및 도 5d를 참조하면, 생성된 제 2 전기적 신호 중 전자(-)는 제 1 전극(420)에 수집된 정공 (+)에 의한 전기적 인력에 의해 제 1 전극(420)으로 이동한다. 제 1 전극(420)에 수집된 정공 (+)은 리드 아웃 포토 컨덕터층(425)으로부터 이동된 전자(-)와 매칭되어 중화될 수 있다.
생성된 제 2 전기적 신호 중 정공 (+)은 제 3 전극(435)으로 유도되어 이동될 수 있다. 이때, 제 2 반도체층(470)에 의해, 생성된 제 2 전기적 신호 중 정공 (+)이 제 3 전극(435)으로 더욱 용이하게 유도될 수 있다.
리드 아웃부(450)는 제 3 전극(435)에 수집된 제 2 전기적 신호를 리드 아웃할 수 있다. 영상 생성부(455)는 리드 아웃부(450)에서 리드 아웃된 제 2 전기적 신호에 기초하여 이미지 데이터를 생성할 수 있다.
엑스레이 디텍터는 원하는 픽셀에 포함된 리드 아웃 포토 컨덕터층에 광 신호를 조사하여, 픽셀에 해당하는 전기적 신호를 리드 아웃하고, 리드 아웃된 전기적 신호에 기초하여 이미지 데이터를 생성함으로써, 불필요하게 발생할 수 있는 노이즈를 최소화할 수 있다.
또한, 엑스레이 디덱터의 리드 아웃 포토 컨덕터층을 비정질 실리콘으로 구성함으로써, 소자의 패터닝(patternaing)이 용이하게 되어 전체적인 공정이 간소화 될 수 있다.
또한, 엑스레이 디텍터는 반도체층을 이용함으로써, 누설되는 전류를 줄일 수 있다.
설명된 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (11)
- 입력되는 엑스레이 신호에 의해 제 1 전기적 신호를 생성하는 엑스레이 포토컨덕터층;
상기 엑스레이 포토컨덕터층의 하단에 결합되고, 상기 제 1 전기적 신호를 수집할 수 있는 제 1 전극;
상기 제 1 전극의 하단에 결합되고, 입력되는 광 신호에 의해 제 2 전기적 신호를 생성하는 리드 아웃 포토컨덕터층;
상기 리드 아웃 포토컨덕터층과 결합되며, 그라운드와 연결되는 제 2 전극; 및
상기 리드 아웃 포토컨덕터층과 결합되고, 상기 제 2 전극과 이격되어 형성되며, 상기 제 2 전기신호를 수집할 수 있는 제 3 전극을 포함하는 광 스위칭을 이용한 엑스레이 디텍터.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전극의 하단에 결합되는 제 1 반도체 층을 더 포함하는 광 스위칭을 이용한 엑스레이 디텍터.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 전극 및 상기 제 3 전극의 상단에 결합되는 제 2 반도체 층을 더 포함하는 광 스위칭을 이용한 엑스레이 디텍터.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 3 전극의 하측에 위치하며, 상기 광 신호를 상기 리드 아웃 포토 컨덕터층에 조사할 수 있는 광 신호 생성부를 더 포함하는 광 스위칭을 이용한 엑스레이 디텍터.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 3 전극과 연결되며, 제어부의 제어 신호에 따라 상기 제 3 전극에 수집된 상기 제 2 전기적 신호를 리드 아웃하는 리드 아웃부; 및
상기 리드 아웃된 상기 제 2 전기적 신호에 기초하여 이미지 데이터를 생성하는 이미지 생성부를 더 포함하는 광 스위칭을 이용한 엑스레이 디텍터.
- 제 1 항에 있어서,
상기 리드 아웃 포토 컨덕터층은
비정질 실리콘(amorphous silicon)으로 구성되는 광 스위칭을 이용한 엑스레이 디텍터.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 전극 및 상기 제 3 전극은
상기 리드 아웃 포토컨덕터층의 내부 또는 하단에 형성되는 광 스위칭을 이용한 엑스레이 디텍터.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 3 전극은 투명 전극인 광 스위칭을 이용한 엑스레이 디텍터.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 전극 및 상기 제 3 전극의 하단에 결합되는 기판을 포함하는 광 스위칭을 이용한 엑스레이 디텍터.
- 제 9 항에 있어서,
상기 기판은 투명 기판인 광 스위칭을 이용한 엑스레이 디텍터.
- 제 9 항에 있어서,
상기 제 2 전극 및 상기 제 3 전극은,
1 개의 픽셀 영역마다 포함되도록 상기 기판 위에 형성되는 광 스위칭을 이용한 엑스레이 디텍터.
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