KR101306512B1 - 이차원 어레이 ｘ선 검출기의 검사 방법 - Google Patents

이차원 어레이 ｘ선 검출기의 검사 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 단시간에 그 크기가 커지는 성장성을 갖는 결손 화소를 식별함으로써, X선 촬영에 적합하지 않은 이차원 어레이 X선 검출기를 인식하는 것이 가능한 이차원 어레이 X선 검출기의 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이 이차원 어레이 X선 검출기의 검사 방법은, 공통 전극에 의한 바이어스 전압의 부여와 부여의 정지를 복수회 반복하는 바이어스 전압 공정과, X선을 조사하지 않는 상태에 있어서의 각 화소의 화소값을 측정하는 암전류값 측정 공정과, 암전류값 측정 공정에서 측정한 각 화소의 화소값에 기초하여 결손 화소를 식별하는 결손 화소 식별 공정과, 결손 화소 식별 공정에 있어서 식별한 결손 화소의 총수 또는 결손 화소 덩어리의 크기에 기초하여 이차원 어레이 X선 검출기의 적부를 판정하는 판정 공정을 구비한다.

Description

이차원 어레이 Ｘ선 검출기의 검사 방법{TWO-DIMENSIONAL X-RAY DETECTOR ARRAY INSPECTION METHOD}
본 발명은, 이차원 어레이 X선 검출기의 검사 방법에 관한 것이다.
X선 촬영 장치에 사용되는 이차원 어레이 X선 검출기로서는, 예를 들어 플랫 패널 디텍터(FPD)가 알려져 있다. 이 플랫 패널 디텍터는, TFT 등의 스위칭 소자가 이차원 어레이(행렬) 형상으로 배치된 기판 상에, a-Se(아몰퍼스ㆍ셀렌) 등의 변환막을 증착한 구성을 갖는다. 이 플랫 패널 디텍터에 있어서는, 피검체를 통과한 X선상이 변환막 상에 투영되면, 상(像)의 농담에 비례한 전하 신호가 변환막 내에 발생한다. 이 전하 신호는, 이차원 어레이 형상으로 배치된 화소 전극에 의해 수집되고, 정전 용량(캐패시터)으로 축적된다. 정전 용량으로 축적된 전하는, 스위칭 소자의 동작에 수반하여 판독되고, 전기 신호로서 화상 처리부에 송신되어 화상 처리가 행해진다(특허 문헌 1 참조).
일본 특허 출원 공개 제2008-301883호 공보
이와 같은 a-Se 등의 변환막을 사용한 이차원 어레이 X선 검출기에 있어서는, 제조 프로세스에 있어서 결손 화소가 발생하는 경우가 있다. 이들의 결손 화소의 일부는, 이차원 어레이 X선 검출기를 사용하고 있는 동안에 그 수나 크기가 급격하게 성장하여, 단기간 동안에 X선 촬영을 저해한다. 이와 같이, 단기간에 급격하게 성장하는 성장성을 갖는 결손 화소가 존재하는 이차원 X선 검출기에 대해서는, 결손 화소가 정확한 X선 촬영을 불가능하게 하므로, 이 이차원 X선 검출기를 X선 촬영 장치 등에 사용하는 것은 불가능하다.
한편, 결손 화소의 모두가, 이와 같이 단기간에 급격하게 성장하는 성장성을 갖는 결손 화소인 것은 아니다. 성장성을 갖지 않는 결손 화소에 대해서는, 결손 등록을 행하여 화소값을 보완함으로써, 이와 같은 결손 화소를 구비하는 이차원 어레이 X선 검출기를 X선 촬영에 사용하는 것은 가능하다.
이로 인해, 결손 화소에 대해서는, 그것이 급격하게 성장하는 것인지, 크기에 변화가 없는 것인지를 판정할 필요가 있지만, 이차원 X선 어레이 검출기에 있어서의 결손수나 결손 사이즈 등을 고려해도, 이와 같은 판정은 할 수 없다고 하는 것이 현 상황이다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 단시간에 그 크기가 커지는 성장성을 갖는 결손 화소를 식별함으로써, X선 촬영에 적합하지 않은 이차원 어레이 X선 검출기를 인식하는 것이 가능한 이차원 어레이 X선 검출기의 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
청구항 1에 기재된 발명은, X선에 감응하여 입사 X선량에 대응한 전하 신호를 출력하는 변환막과, 상기 변환막의 표면에 형성되고 상기 변환막에 대하여 바이어스 전압을 부가하는 공통 전극과, 상기 변환막의 상기 공통 전극과는 반대측의 표면에 화소에 대응하여 행렬 형상으로 배치된 복수의 화소 전극과, 상기 각 화소 전극에 각각 접속된 전하 신호를 축적하는 복수의 축적 용량과, 상기 화소 전극에 접속된 스위칭 소자와, 신호의 판독시에 게이트 버스 라인을 통하여 각 스위칭 소자를 순차적으로 온으로 하는 게이트 드라이버와, 상기 각 축적 용량에 축적된 전하 신호를 데이터 버스 라인을 통하여 판독하는 데이터 집적부를 구비한 이차원 어레이 X선 검출기의 검사 방법에 있어서, 상기 공통 전극에 의한 바이어스 전압의 부여와 부여의 정지를 복수회 반복하는 바이어스 전압 공정과, X선을 조사하지 않는 상태에 있어서의 각 화소의 화소값을 측정하는 암전류값 측정 공정과, 상기 암전류값 측정 공정에서 측정한 각 화소의 화소값에 기초하여 결손 화소를 식별하는 결손 화소 식별 공정과, 상기 결손 화소 식별 공정에 있어서 식별한 결손 화소의 총수 또는 결손 화소 덩어리의 크기에 기초하여 이차원 어레이 X선 검출기의 적부를 판정하는 판정 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.
청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 발명에 있어서, 상기 바이어스 전압 공정에 있어서의 바이어스 전압을 부여하는 시간과 바이어스 전압의 부여를 정지하는 시간은, 결손 화소의 총수 또는 결손 화소 덩어리의 크기의 변화를 경시적으로 측정함으로써, 상기 변환막의 전하 상태가 안정되는 기간으로서 미리 설정한 시간이다.
청구항 3에 기재된 발명은, X선에 감응하여 입사 X선량에 대응한 전하 신호를 출력하는 변환막과, 상기 변환막의 표면에 형성되고 상기 변환막에 대하여 바이어스 전압을 부가하는 공통 전극과, 상기 변환막의 상기 공통 전극과는 반대측의 표면에 화소에 대응하여 행렬 형상으로 배치된 복수의 화소 전극과, 상기 각 화소 전극에 각각 접속된 전하 신호를 축적하는 복수의 축적 용량과, 상기 화소 전극에 접속된 스위칭 소자와, 신호의 판독시에 게이트 버스 라인을 통하여 각 스위칭 소자를 순차적으로 온으로 하는 게이트 드라이버와, 상기 각 축적 용량에 축적된 전하 신호를 데이터 버스 라인을 통하여 판독하는 데이터 집적부를 구비한 이차원 어레이 X선 검출기의 검사 방법에 있어서, 상기 공통 전극에 의한 바이어스 전압의 부여와 역 바이어스 전압의 부여를 복수회 반복하는 바이어스 전압 공정과, X선을 조사하지 않는 상태에 있어서의 각 화소의 화소값을 측정하는 암전류값 측정 공정과, 상기 암전류값 측정 공정에서 측정한 각 화소의 화소값에 기초하여 결손 화소를 식별하는 결손 화소 식별 공정과, 상기 결손 화소 식별 공정에 있어서 식별한 결손 화소의 총수 또는 결손 화소 덩어리의 크기에 기초하여 이차원 어레이 X선 검출기의 적부를 판정하는 판정 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.
청구항 4에 기재된 발명은, 청구항 3에 기재된 발명에 있어서, 상기 바이어스 전압 공정에 있어서의 바이어스 전압을 부여하는 시간과 역 바이어스 전압을 부여하는 시간은, 결손 화소의 총수 또는 결손 화소 덩어리의 크기의 변화를 경시적으로 측정함으로써, 상기 변환막의 전하 상태가 안정되는 기간으로서 미리 설정한 시간이다.
청구항 5에 기재된 발명은, 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 기재된 발명에 있어서, 상기 판정 공정에 있어서는, 상기 결손 화소 식별 공정에서 식별한 결손 화소에 기초하여 결손 맵을 작성하고, 이 결손 맵에 기초하여 이차원 어레이 X선 검출기의 적부를 판정한다.
청구항 6에 기재된 발명은, 청구항 5에 기재된 발명에 있어서, 상기 바이어스 전압 공정 전에, 초기의 결손 맵을 작성하는 초기 결손 맵 작성 공정을 더 구비하고, 상기 판정 공정에 있어서는, 상기 결손 화소 식별 공정에서 식별한 결손 화소에 기초하여 작성한 결손 맵과 상기 초기 결손 맵 작성 공정에서 작성한 초기의 결손 맵을 비교함으로써 이차원 어레이 X선 검출기의 적부를 판정한다.
청구항 7에 기재된 발명은, 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 기재된 발명에 있어서, 상기 암전류값 측정 공정에 있어서는, 상기 변환막에 X선을 조사하지 않는 상태에서, 상기 스위칭 소자를 순차적으로 온으로 하여 각 화소의 전하 신호를 검출한다.
청구항 8에 기재된 발명은, 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 하나에 기재된 발명에 있어서, 상기 바이어스 전압 공정에 있어서는, 상기 변환막을 가열한다.
청구항 1 및 청구항 2에 기재된 발명에 따르면, 공통 전극에 의한 바이어스 전압의 부여와 부여의 정지를 복수회 반복함으로써, 변환막에 스트레스를 가함으로써, 결손 화소의 성장을 재촉할 수 있다. 이로 인해, 단시간에 그 수나 크기가 커지는 성장성을 갖는 결손 화소를 식별할 수 있어, X선 촬영에 적합하지 않은 이차원 어레이 X선 검출기를 인식하는 것이 가능해진다.
청구항 3 및 청구항 4에 기재된 발명에 따르면, 공통 전극에 의한 바이어스 전압의 부여와 역 바이어스 전압의 부여를 복수회 반복함으로써, 변환막에 스트레스를 가함으로써, 결손 화소의 성장을 보다 단시간 동안에 재촉할 수 있다. 이로 인해, 단시간에 그 수나 크기가 커지는 성장성을 갖는 결손 화소를 식별할 수 있어, X선 촬영에 적합하지 않은 이차원 어레이 X선 검출기를 인식하는 것이 가능해진다.
청구항 5에 기재된 발명에 따르면, 결손 맵에 기초하여 결손 화소의 총수 또는 결손 화소 덩어리의 크기를 인정할 수 있고, 이에 의해, 단시간에 그 수나 크기가 커지는 성장성을 갖는 결손 화소를 식별할 수 있어, X선 촬영에 적합하지 않은 이차원 어레이 X선 검출기를 인식하는 것이 가능해진다.
청구항 6에 기재된 발명에 따르면, 결손 화소 식별 공정에서 식별한 결손 화소에 기초하여 작성한 결손 맵과 초기 결손 맵 작성 공정에서 작성한 초기의 결손 맵을 비교함으로써 판정을 행하므로, 단시간에 그 크기가 커지는 성장성을 갖는 결손 화소를, 다른 결손 화소와 구별하여 보다 정확하게 검출하는 것이 가능해진다.
청구항 7에 기재된 발명에 따르면, 변환막에 X선을 조사하지 않는 상태에서 스위칭 소자를 순차적으로 온으로 하여 각 화소의 전하 신호를 검출함으로써, 암전류값을 정확하게 측정하는 것이 가능해진다.
청구항 8에 기재된 발명에 따르면, 바이어스 전압 공정에 있어서 변환막을 가열하므로, 변환막의 하전 상태가 안정될 때까지의 기간을 짧게 할 수 있다. 이로 인해, 바이어스 전압 공정을 단시간에 완료하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명을 적용하는 X선 촬영 장치의 개요도이다.
도 2는 플랫 패널 디텍터(4)의 개요도이다.
도 3은 플랫 패널 디텍터(4)를 측면에서 본 등가 회로이다.
도 4는 플랫 패널 디텍터(4)를 평면에서 본 등가 회로이다.
도 5는 본 발명에 관한 이차원 어레이 X선 검출기의 검사 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 바이어스 전압 공정을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 바이어스 전압의 부여와 정지를 행하였을 때의 변환막(43)의 모습을 도시하는 개요도이다.
도 8은 바이어스 전압의 부여와 정지를 행하였을 때의 변환막(43)의 모습을 도시하는 개요도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 바이어스 전압 공정을 나타내는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 바이어스 전압 공정을 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다. 우선, 본 발명에 관한 이차원 어레이 X선 검출기로서의 플랫 패널 디텍터(4)를 적용한 X선 촬영 장치의 구성에 대해서 설명한다. 도 1은, 본 발명에 관한 플랫 패널 디텍터(4)를 적용한 X선 촬영 장치의 개요도이다.
이 X선 촬영 장치는, 피검체인 피검자(1)를 적재하는 테이블(2)과, X선관(3)과, 플랫 패널 디텍터(4)와, A/D 변환기(5)와, 화상 처리부(61) 및 연산부(62)를 구비한 제어부(6)와, 기억부(63)와, 키보드 등의 입력부(64)와, CRT 등의 표시부(65)와, X선관(3)에 부여하는 관 전압 등을 제어하는 X선관 제어부(7)를 구비한다.
이 X선 촬영 장치는, X선관(3)으로부터 테이블(2) 상의 피검자(1)를 향하여 X선을 조사하고, 피검자(1)를 통과한 X선을 플랫 패널 디텍터(4)에 의해 검출하고, 화상 처리부(61)에 있어서 검출된 X선을 화상 처리하고, 화상 처리된 X선에 의한 영상 신호를 이용하여 표시부(65)에 X선 투시상을 표시하는 구성을 갖는다.
다음에, 플랫 패널 디텍터(4)의 구성에 대해서 설명한다. 도 2는, 플랫 패널 디텍터(4)의 개요도이다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 이 플랫 패널 디텍터(4)는, 글래스 기판(41)과 TFT(박막 트랜지스터)(42)로 구성되는 기판(81)과, 이 기판(81) 상에 증착된 a-Se 등의 변환막(43)과, 이 변환막(43) 상에 배치된 공통 전극(44)을 구비한다. 변환막(43)의 양면에는, 캐리어 선택성의 고저항막(82)이 형성되어 있다. 또한, 변환막(43) 및 공통 전극(44)은, 절연성의 보조판(83)과 스페이서(84)에 의해 둘러싸여져 있고, 절연성의 보조판(83)과, 스페이서(84)와, 기판(81)에 의해 형성된 공간에는, 에폭시 수지 등의 경화성 합성 수지가 충전되어 있다.
도 3은, 플랫 패널 디텍터(4)를 측면에서 본 등가 회로이다. 또한, 도 4는, 플랫 패널 디텍터(4)를 평면에서 본 등가 회로이다. 또한, 도 3 및 도 4에 있어서는, 캐리어 선택성의 고저항막(82)의 도시를 생략하고 있다.
플랫 패널 디텍터(4)는, 상술한 바와 같이, 글래스 기판(41)과, 이 글래스 기판(41) 상에 형성된 TFT(42)와, 이 TFT(42) 상에 증착된 a-Se 등의 변환막(43)과, 이 변환막(43) 상에 배치된 공통 전극(44)을 구비한다. TFT(42)에는, 종횡의 매트릭스 형상, 즉, 이차원 어레이 형상의 배치로, 전하 수집 전극인 화소 전극(45)이 배치되어 있다. 이 화소 전극(45)은, 예를 들어 행렬 방향으로 1024개×1024개 배치되어 있다. 도 3 및 도 4에 있어서는, 행렬 방향으로 3개×3개 배치한 경우를 모식적으로 도시하고 있다. 각 화소 전극(45)에는 스위칭 소자(46)와, 정전 용량(캐패시터)(47)이 접속되어 있다.
각 화소 전극(45)은, 각 스위칭 소자(46)의 소스 S에 접속되어 있다. 도 4에 도시하는 게이트 드라이버(51)에는, 복수개의 게이트 버스 라인(52)이 접속되어 있고, 이들의 게이트 버스 라인(52)은 스위칭 소자(46)의 게이트 G에 접속되어 있다. 한편, 도 4에 도시하는 바와 같이, 전하 신호를 수집하여 1개로 출력하는 멀티플렉서(53)에는, 증폭기(54)를 통하여 복수개의 데이터 버스 라인(55)이 접속되어 있고, 이들의 데이터 버스 라인(55)은, 각 스위칭 소자(46)의 드레인 D에 접속되어 있다.
이 플랫 패널 디텍터(4)에 있어서는, 피검자(1)를 통과한 X선상이 변환막(43) 상에 투영되면, 상의 농담에 비례한 전하 신호(캐리어)가 변환막(43) 내에 발생한다. 이 전하 신호는, 이차원 어레이 형상으로 배치된 화소 전극(45)에 의해 수집되어, 정전 용량(47)으로 축적된다. 그리고, 공통 전극(44)에 의해 바이어스 전압을 부여한 상태에서, 게이트 드라이버(51)에 의해 게이트 버스 라인(52)에 전압을 인가함으로써, 각 스위칭 소자(46)의 게이트 G가 온 상태가 된다. 이에 의해, 정전 용량(47)으로 축적된 전하 신호는, 스위칭 소자(46)에 있어서의 소스 S와 드레인 D를 통하여, 데이터 버스 라인(55)에 판독된다. 각 데이터 버스 라인(55)에 판독된 전하 신호는 증폭기(54)에 의해 증폭되고, 멀티플렉서(53)로 1개의 전하 신호에 통합되어 출력된다. 이 전하 신호는, A/D 변환기(5)로 디지탈화되어, X선 검출 신호로서 도 1에 도시하는 제어부(6)에 출력된다.
이와 같은 구성을 갖는 플랫 패널 디텍터(4)에 있어서는, 변환막(42)이나 캐리어 선택성의 고저항막(82)의 특성으로부터, 제조 프로세스에 있어서 결손 화소가 발생하는 경우가 있다. 그리고, 이들의 결손 화소의 일부는, 플랫 패널 디텍터(4)를 사용하고 있는 동안에 그 크기가 급격하게 성장한다. 본 발명에 있어서는, 공통 전극(44)에 대하여 반복하여 바이어스 전압을 부여함으로써, 플랫 패널 디텍터(4)에 존재하는 결손이, 이와 같은 성장성의 결손인지의 여부를 판정하고 있다.
이하, 본 발명에 관한 이차원 어레이 X선 검출기의 검사 방법에 대해서 설명한다. 도 5는, 본 발명에 관한 이차원 어레이 X선 검출기의 검사 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 발명에 관한 이차원 어레이 X선 검출기의 검사 방법에 있어서는, 최초로, 각 화소의 암전류값을 측정한다(스텝 S1). 이 때에는, 플랫 패널 디텍터(4)에 있어서의 변환막(43)에 X선을 조사하지 않는 상태에서, 스위칭 소자(46)를 순차적으로 온으로 함으로써, 플랫 패널 디텍터(4)의 각 화소의 전하 신호를 화소값으로서 검출한다. 이때 각 화소의 화소값은, 암전류값으로서 기억된다. 또한, 정상인 화소의 화소값도 미리 기억되어 있다.
모든 화소에 대해서 암전류값의 측정이 완료되면(스텝 S2), 플랫 패널 디텍터(4)에 있어서의 각 화소마다, X선을 조사하지 않는 상태에 있어서의 각 화소의 화소값인 암전류값과 정상인 화소의 화소값을 비교함으로써, 초기의 결손 맵을 작성한다(스텝 S3). 이 경우에는, 예를 들어 각 화소의 암전류값이 정상인 화소의 화소값의 2배 이상이 되는 화소를, 결손 화소로서 판정하고, 이들의 결손 화소의 위치 등이 맵화되어, 초기의 결손 맵으로서 기억된다.
여기서, 일반적인 플랫 패널 디텍터(4)의 정상 화소의 암전류값은, 대략 2피코 암페어이다. 이로 인해, 결손 화소의 판정은, 예를 들어 암전류값이 4피코 암페어 이상인지 여부를 기준으로 한다.
이 단계에 있어서, 결손 화소의 총수가 미리 설정한 기준값을 초과한 경우, 또는, 결손 화소 덩어리의 크기가 미리 설정한 기준값을 초과한 경우에 있어서는, 그 플랫 패널 디텍터(4)는 불량품으로서 인정되고(스텝 S4), 폐기 또는 재이용된다(스텝 S11).
다음에, 바이어스 전압 공정을 실행한다(스텝 S5). 이 바이어스 전압 공정은, 도 6에 도시하는 서브 루틴에 의해 실행된다. 도 6은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 바이어스 전압 공정을 나타내는 흐름도이다.
이 바이어스 전압 공정에 있어서는, 최초로, 바이어스 전압을 부여한다(스텝 S511). 이 바이어스 전압의 부여는, 도 2 및 도 3에 도시하는 공통 전극(44)에 의해 실행된다. 그리고, 바이어스 전압의 부여 시간이 경과되면(스텝 S512), 바이어스 전압의 부여를 정지한다(스텝 S513). 다음에, 바이어스 전압의 부여의 정지 시간이 경과되는 것을 대기한다(스텝 S514). 그리고, 이 바이어스 전압의 부여와 부여의 정지를, 미리 설정한 횟수만큼 반복한다(스텝 S515).
도 7 및 도 8은, 바이어스 전압의 부여와 정지를 행하였을 때의 변환막(43)의 모습을 도시하는 개요도이다. 또한, 이 도면에 있어서 부호 71은 결손을 나타내고, 부호 72는 캐리어(정공)를 나타내고, 부호 73은 캐리어 트랩을 나타내고 있다.
바이어스 전압을 부여한 직후는, 도 7의 (a)에 도시하는 바와 같이, 캐리어 트랩(73)이 존재하지 않기 때문에, 캐리어 전류가 다량으로 흐른다. 그러나, 도 7의 (b)에 도시하는 바와 같이, 서서히 변환막(43) 내에 캐리어 트랩(73)이 발생하여, 캐리어 전류가 제한된다. 이 상태에서 바이어스 전류의 부여를 정지하면, 도 8의 (a)에 도시하는 바와 같이, 서서히 캐리어 트랩(73)이 해소된다. 즉, 변환막(43) 내의 캐리어 트랩이 캐리어(72)를 방출할 때까지는, 소정의 시간을 필요로 한다.
바이어스 전압을 부여하고, 또는, 그 부여를 정지하여 변환막(43) 내부의 하전 상태가 안정될 때까지의 과도 상태의 기간에 있어서는, 변환막(43)의 내부의 불균일한 부분이나, 캐리어 선택제의 고저항막층(82)에 고전압이 집중되어, 정상 상태보다도 심한 스트레스가 변환막(43)에 가해진다. 이 스트레스에 견딜 수 없는 영역은, 부분 방전되어 암전류가 비정상적으로 흐르는 결손 화소가 된다. 암전류의 전류값이 정전 용량(47)의 용량을 초과한 경우에는, 주위의 화소에 전하가 넘쳐서 수 화소의 크기를 갖는 결손 화소 덩어리가 된다.
여기서, 상술한 바와 같이, 바이어스 전압을 부여하거나, 혹은, 그 부여를 정지하고 나서 일정한 시간이 경과되지 않으면, 변환막(43) 내의 하전 상태는 안정되지 않으므로, 하전 상태가 안정될 때까지의 기간보다도 바이어스 전압의 온 오프 기간의 쪽이 짧으면, 상술한 스트레스를 부여하여 시험한 것은 아니다. 이로 인해, 전형적인 플랫 패널 디텍터(4)의 결손 화소의 총수와 결손 화소 덩어리의 크기의 변화를 미리 조사함으로써, 변환막(43) 내에서의 하전 상태가 안정될 때까지의 시간을 구해, 이 시간보다도 바이어스 전압의 온 오프 기간을 길게 함으로써, 스트레스에 의한 결손 화소의 발생을 정확하게 검출하는 것이 가능해진다.
변환막(43)으로서 아몰퍼스ㆍ셀렌을 사용하고, 캐리어 선택성의 고저항막층(82)으로서 Sb2S3(3황화2안티몬)을 사용한 경우에 있어서, 상술한 바이어스 전압의 온 오프 기간을 결정하기 때문에, 총 화소수 약 900만개 중, 결손 화소 덩어리가 A, B, C의 3개, 결손 화소의 총수가 7000개 정도 존재하는 플랫 패널 디텍터(4)를 사용하여 실험을 행하였다.
하기의 표 1은, 바이어스 전류의 부여를 개시한 후의 경과 시간과 결손의 상황을 나타내는 그래프이다. 즉, 7일간 바이어스 전압을 부여하지 않고 변환막(43)의 내부의 하전 상태를 충분히 안정시켜 둔 플랫 패널 디텍터(4)에 대하여, 통상의 사용시와 마찬가지의 바이어스 전압을 부여하고, 그대로의 상태에서 직후(1.5분 후), 60분 경과 후, 120분 경과 후와, 60분 간격으로 결손 화소 덩어리의 사이즈의 변화와 결손 화소의 화소수를 측정하였다. 하기의 표 1로부터도 명백해진 바와 같이, 바이어스 전압을 부여한 직후는, 캐리어 트랩이 없기 때문에 과도 전류가 흘러서 결손 화소 덩어리 및 결손 화소수는 큰 값을 나타내지만, 약 60분이 경과됨으로써 안정된다. 이 결과로부터, 각 플랫 패널 디텍터(4)의 개체차를 고려하여, 바이어스 전압의 부여 시간을 90분 정도로 하는 것이 적당하다고 판명되었다.
Figure 112012044508682-pct00001
하기의 표 2는, 바이어스 전류의 부여를 정지한 후의 경과 시간과 결손의 상황을 나타내는 그래프이다. 즉, 90분 이상 바이어스 전압을 부여함으로써, 변환막(43)의 내부의 하전 상태를 충분히 안정시켜 둔 플랫 패널 디텍터(4)에 대하여, 10분에서 90분 바이어스 전압을 정지한 후, 재차 바이어스 전압을 부여하여 결손 화소 덩어리의 사이즈의 변화와 결손 화소의 화소수를 측정하였다. 각 정지 시간 경과 후의 측정은, 재차 바이어스 전압을 부여한 1.5분 후에 행했다. 하기의 표 2로부터도 명백해진 바와 같이, 결손 화소 덩어리 및 결손 화소수는 약 60분이 경과됨으로써 안정된다. 이 결과로부터, 각 플랫 패널 디텍터(4)의 개체차를 고려하여, 바이어스 전압의 부여의 정지 시간을 90분 정도로 하는 것이 적당하다고 판명되었다.
Figure 112012044508682-pct00002
그리고, 상술한 90분의 바이어스 전압의 부여와 90분의 바이어스 전압의 부여 정지를 반복하여 결손 화소 덩어리 및 결손 화소수가 안정될 때까지의 횟수를 구한 바, 개체차를 고려하였다고 해도, 이를 24회 정도 반복함으로써, 결손 화소 덩어리 및 결손 화소수가 변화되는지의 여부를 확인할 수 있는 것이 판명되었다.
다시, 도 5를 참조하여, 상술한 바이어스 전압 공정이 종료되면, 다시, 각 화소의 암전류값을 측정한다(스텝 S6). 이 때에도, 플랫 패널 디텍터(4)에 있어서의 변환막(43)에 X선을 조사하지 않는 상태에서, 스위칭 소자(46)를 순차적으로 온으로 함으로써, 플랫 패널 디텍터(4)의 각 화소의 전하 신호를 화소값으로서 검출한다.
모든 화소에 대해서 암전류값의 측정이 완료되면(스텝 S7), 플랫 패널 디텍터(4)에 있어서의 각 화소마다, X선을 조사하지 않는 상태에 있어서의 각 화소의 화소값인 암전류값과 정상인 화소의 화소값을 비교함으로써, 결손 맵을 작성한다(스텝 S8). 이 경우에도, 예를 들어 각 화소의 암전류값이 정상인 화소의 화소값의 2배 이상이 되는 화소를, 결손 화소로서 판정하고, 이들의 결손 화소의 배치 등이 맵화되어 기억된다.
다음에, 이 결손 맵과 스텝 S3에서 작성한 초기의 결손 맵을 비교함으로써(스텝 S9), 결손 화소 덩어리와 결손 화소수의 성장도를 판정한다(스텝 S10). 즉, 결손 화소 덩어리의 크기가 성장되었는지, 혹은, 결손 화소의 총수가 증가되었는지를, 그 성장도로서 판정한다.
그리고, 그 성장도가 일정 이하일 때에는, 그 플랫 패널 디텍터(4)는 사용에 적합한 것으로 판단된다(스텝 S11). 또한, 그 성장도가 일정 이상일 때에는, 그 플랫 패널 디텍터(4)는 사용에 적합하지 않은 것으로서, 폐기 또는 재이용된다(스텝 S11). 또한, 그 성장도가 중간값을 취한 경우에는, 그 플랫 패널 디텍터(4)는 재검사된다(스텝 S11).
이상과 같이, 본 발명에 관한 이차원 어레이 X선 검출기의 검사 방법에 따르면, 공통 전극(44)에 의한 바이어스 전압의 부여와 부여의 정지를 복수회 반복함으로써, 변환막(43)에 스트레스를 가함으로써, 결손 화소의 성장을 재촉할 수 있다. 이로 인해, 단시간에 그 수나 크기가 커지는 성장성을 갖는 결손 화소를 식별할 수 있어, X선 촬영에 적합하지 않은 플랫 패널 디텍터(4)를 인식하는 것이 가능해진다.
다음에, 본 발명의 다른 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 9는, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 바이어스 전압 공정을 나타내는 흐름도이다.
상술한 제1 실시 형태에 관한 바이어스 전압 공정에 있어서는, 바이어스 전압의 부여와 부여의 정지를 복수회 반복하고 있다. 이에 대해, 이 제2 실시 형태에 관한 바이어스 전압 공정에 있어서는, 바이어스 전압의 부여와 역 바이어스 전압의 부여를 복수회 반복하는 구성으로 되어 있다.
즉, 도 9에 도시하는 바와 같이, 이 제2 실시 형태에 관한 바이어스 전압 공정에 있어서는, 최초로, 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 바이어스 전압을 부여한다(스텝 S521). 이 바이어스 전압의 부여는, 도 2 및 도 3에 도시하는 공통 전극(44)에 의해 실행된다. 그리고, 바이어스 전압의 부여 시간이 경과되면(스텝 S522), 다음에 역 바이어스 전압을 부여한다(스텝 S523). 이 역 바이어스 전압이란, 바이어스 전압이 플러스의 전압인 경우에, 마이너스의 전압을 부여하는 것을 말한다. 이 역 바이어스 전압의 부여는, 도 2 및 도 3에 도시하는 공통 전극(44)에 의해 실행된다. 다음에, 역 바이어스 전압의 부여 시간이 경과되는 것을 대기한다(스텝 S524). 그리고, 이 바이어스 전압의 부여와 역 바이어스 전압의 부여를, 미리 설정한 횟수만큼 반복한다(스텝 S525).
이 제2 실시 형태에 관한 바이어스 전압 공정에 있어서도, 바이어스 전압을 부여한 직후는, 도 7의 (a)에 도시하는 바와 같이, 캐리어 트랩(73)이 존재하지 않기 때문에, 캐리어 전류가 다량으로 흐른다. 그러나, 도 7의 (b)에 도시하는 바와 같이, 서서히 변환막(43) 내에 캐리어 트랩(73)이 발생하고, 캐리어 전류가 제한된다. 이 상태에서 역 바이어스 전압을 부여하면, 도 8의 (b)에 도시하는 바와 같이, 캐리어(72)가 강제적으로 주입되게 되고, 캐리어 트랩(73)이 단숨에 중화되어 해소한다.
하기의 표 3은, 역 바이어스 전압을 부여한 후의 경과 시간과 결손의 상황을 나타내는 그래프이다. 즉, 하기의 표 2로부터도 명백해진 바와 같이, 결손 화소 덩어리 및 결손 화소수는 역 바이어스 전압을 부여하고 나서 약 10분이 경과됨으로써 안정된다. 이 결과로부터, 각 플랫 패널 디텍터(4)의 개체차를 고려하여, 역 바이어스 전압의 부여 시간을 15분 정도로 하는 것이 적당하다고 판명되었다.
Figure 112012044508682-pct00003
이상과 같이, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 이차원 어레이 X선 검출기의 검사 방법에 따르면, 공통 전극(44)에 의한 바이어스 전압의 부여와 역 바이어스 전압의 부여를 복수회 반복함으로써, 변환막(43)에 스트레스를 가함으로써, 결손 화소의 성장을 재촉할 수 있다. 이로 인해, 단시간에 그 수나 크기가 커지는 성장성을 갖는 결손 화소를 식별할 수 있어, X선 촬영에 적합하지 않은 플랫 패널 디텍터(4)를 인식하는 것이 가능해진다. 이때, 역 바이어스 전압의 부여에 의해, 플랫 패널 디텍터(4) 내의 전하 상태가 안정될 때까지의 시간을 단축할 수 있으므로, 검사에 필요로 하는 시간을 단축하는 것이 가능해진다.
또한, 이때 바이어스 전압으로서는, 예를 들어 플랫 패널 디텍터(4)를 통상 사용할 때의 바이어스 전압으로 하고, 역 바이어스 전압으로서는, 그 절대값이 바이어스 전압과 동등, 혹은, 그것보다 작은 전압으로 할 수 있다. 예를 들어, 바이어스 전압을 +10000볼트로 하고, 역 바이어스 전압을 -5000볼트로 해도 된다.
다음에, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 10은, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 바이어스 전압 공정을 나타내는 흐름도이다.
이 제3 실시 형태에 관한 바이어스 전압 공정에 있어서는, 제1 실시 형태에 관한 바이어스 전압 공정에 있어서의 바이어스 전압의 부여와 부여의 정지를 복수회 반복하는 동안에, 플랫 패널 디텍터(4)에 있어서의 변환막(43) 등을 가열하는 구성으로 되어 있다.
즉, 이 제3 실시 형태에 관한 바이어스 전압 공정에 있어서는, 최초로, 플랫 패널 디텍터(4)를 가열한다(스텝 S531). 그러한 후, 바이어스 전압을 부여한다(스텝 S532). 그리고, 바이어스 전압의 부여 시간이 경과되면(스텝 S533), 바이어스 전압의 부여를 정지한다(스텝 S534). 다음에, 바이어스 전압의 부여의 정지 시간이 경과되는 것을 대기한다(스텝 S535). 그리고, 이 바이어스 전압의 부여와 부여의 정지를, 미리 설정한 횟수만큼 반복한다(스텝 S536). 바이어스 전압의 부여와 부여의 정지가 미리 설정한 횟수만큼 완료되면, 플랫 패널 디텍터(4)에의 가열을 정지한다.
일반적으로, 변환막(43) 중의 캐리어 트랩(73)의 캐리어(72)의 방출 시간은 온도에 의존하고, 이 온도가 높을수록 캐리어(72)의 방출 시간이 단시간으로 되는 것이 알려져 있다. 이로 인해, 플랫 패널 디텍터(4)의 검사 환경의 온도를 올리는 것 등에 의해 변환막(43)을 가열함으로써, 플랫 패널 디텍터(4) 내의 전하 상태가 안정될 때까지의 시간을 단축할 수 있으므로, 검사에 필요로 하는 시간을 단축하는 것이 가능해진다.
또한, 이 제3 실시 형태에 있어서는, 제1 실시 형태와 같이 바이어스 전압의 부여와 부여의 정지를 복수회 반복할 때에 변환막(43)을 가열하고 있지만, 제2 실시 형태와 같이 바이어스 전압의 부여와 역 바이어스 전압의 부여를 복수회 반복할 때에 변환막(43)을 가열하도록 해도 된다.
상술한 실시 형태에 있어서는, 모두, 결손 화소의 판정시에 비교 기준이 되는 암전류값은, 정상인 화소의 암전류값을 기준으로 하여, 미리, 오퍼레이터가 입력부(64)를 이용하여 입력하고, 기억부(63)에 기억시키고 있다. 그러나, 플랫 패널 디텍터(4)의 전체 화소의 암전류값의 평균값을, 정상인 화소의 암전류값으로 해도 된다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서는, 모두, X선 촬영 장치에 사용하는 플랫 패널 디텍터(4)에 본 발명을 적용한 경우에 대해서 설명하였지만, X선에 감응하는 변환막을 구비한 그 밖의 이차원 어레이 X선 검출기에 대해서도 본 발명을 적용하는 것이 가능하다.
1 : 피검자
2 : 테이블
3 : X선관
4 : 플랫 패널 디텍터
6 : 제어부
7 : X선관 제어부
41 : 글래스 기판
42 : TFT
43 : 변환막
44 : 공통 전극
45 : 화소 전극
46 : 스위칭 소자
47 : 정전 용량
51 : 게이트 드라이버
52 : 게이트 버스 라인
53 : 멀티플렉서
54 : 증폭기
55 : 데이터 버스 라인
61 : 화상 처리부
62 : 연산부
63 : 기억부
64 : 입력부
65 : 표시부
71 : 결손
72 : 캐리어
73 : 캐리어 트랩
82 : 캐리어 선택성의 고저항막

Claims (8)

  1. X선에 감응하여 입사 X선량에 대응한 전하 신호를 출력하는 변환막과, 상기 변환막의 표면에 형성되고 상기 변환막에 대하여 바이어스 전압을 부가하는 공통 전극과, 상기 변환막의 상기 공통 전극과는 반대측의 표면에 화소에 대응하여 행렬 형상으로 배치된 복수의 화소 전극과, 상기 각 화소 전극에 각각 접속된 전하 신호를 축적하는 복수의 축적 용량과, 상기 화소 전극에 접속된 스위칭 소자와, 신호의 판독시에 게이트 버스 라인을 통하여 각 스위칭 소자를 순차적으로 온으로 하는 게이트 드라이버와, 상기 각 축적 용량에 축적된 전하 신호를 데이터 버스 라인을 통하여 판독하는 데이터 집적부를 구비한 이차원 어레이 X선 검출기의 검사 방법에 있어서,
    상기 공통 전극에 의한 바이어스 전압의 부여와 부여의 정지를 복수회 반복하는 바이어스 전압 공정과,
    X선을 조사하지 않는 상태에 있어서의 각 화소의 화소값을 측정하는 암전류값 측정 공정과,
    상기 암전류값 측정 공정에서 측정한 각 화소의 화소값에 기초하여 결손 화소를 식별하는 결손 화소 식별 공정과,
    상기 결손 화소 식별 공정에 있어서 식별한 결손 화소의 총수 또는 결손 화소 덩어리의 크기에 기초하여 이차원 어레이 X선 검출기의 적부를 판정하는 판정 공정을 구비한 것을 특징으로 하는, 이차원 어레이 X선 검출기의 검사 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 바이어스 전압 공정에 있어서의 바이어스 전압을 부여하는 시간과 바이어스 전압의 부여를 정지하는 시간은, 결손 화소의 총수 또는 결손 화소 덩어리의 크기의 변화를 경시적으로 측정함으로써, 상기 변환막의 전하 상태가 안정되는 기간으로서 미리 설정한 시간인, 이차원 어레이 X선 검출기의 검사 방법.
  3. X선에 감응하여 입사 X선량에 대응한 전하 신호를 출력하는 변환막과, 상기 변환막의 표면에 형성되고 상기 변환막에 대하여 바이어스 전압을 부가하는 공통 전극과, 상기 변환막의 상기 공통 전극과는 반대측의 표면에 화소에 대응하여 행렬 형상으로 배치된 복수의 화소 전극과, 상기 각 화소 전극에 각각 접속된 전하 신호를 축적하는 복수의 축적 용량과, 상기 화소 전극에 접속된 스위칭 소자와, 신호의 판독시에 게이트 버스 라인을 통하여 각 스위칭 소자를 순차적으로 온으로 하는 게이트 드라이버와, 상기 각 축적 용량에 축적된 전하 신호를 데이터 버스 라인을 통하여 판독하는 데이터 집적부를 구비한 이차원 어레이 X선 검출기의 검사 방법에 있어서,
    상기 공통 전극에 의한 바이어스 전압의 부여와 역 바이어스 전압의 부여를 복수회 반복하는 바이어스 전압 공정과,
    X선을 조사하지 않는 상태에 있어서의 각 화소의 화소값을 측정하는 암전류값 측정 공정과,
    상기 암전류값 측정 공정에서 측정한 각 화소의 화소값에 기초하여 결손 화소를 식별하는 결손 화소 식별 공정과,
    상기 결손 화소 식별 공정에 있어서 식별한 결손 화소의 총수 또는 결손 화소 덩어리의 크기에 기초하여 이차원 어레이 X선 검출기의 적부를 판정하는 판정 공정을 구비한 것을 특징으로 하는, 이차원 어레이 X선 검출기의 검사 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 바이어스 전압 공정에 있어서의 바이어스 전압을 부여하는 시간과 역 바이어스 전압을 부여하는 시간은, 결손 화소의 총수 또는 결손 화소 덩어리의 크기의 변화를 경시적으로 측정함으로써, 상기 변환막의 전하 상태가 안정되는 기간으로서 미리 설정한 시간인, 이차원 어레이 X선 검출기의 검사 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 판정 공정에 있어서는, 상기 결손 화소 식별 공정에서 식별한 결손 화소에 기초하여 결손 맵을 작성하고, 이 결손 맵에 기초하여 이차원 어레이 X선 검출기의 적부를 판정하는, 이차원 어레이 X선 검출기의 검사 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 바이어스 전압 공정 전에, 초기의 결손 맵을 작성하는 초기 결손 맵 작성 공정을 더 구비하고,
    상기 판정 공정에 있어서는, 상기 결손 화소 식별 공정에서 식별한 결손 화소에 기초하여 작성한 결손 맵과 상기 초기 결손 맵 작성 공정에서 작성한 초기의 결손 맵을 비교함으로써 이차원 어레이 X선 검출기의 적부를 판정하는, 이차원 어레이 X선 검출기의 검사 방법.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 암전류값 측정 공정에 있어서는, 상기 변환막에 X선을 조사하지 않는 상태에서, 상기 스위칭 소자를 순차적으로 온으로 하여 각 화소의 전하 신호를 검출하는, 이차원 어레이 X선 검출기의 검사 방법.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바이어스 전압 공정에 있어서는 상기 변환막을 가열하는, 이차원 어레이 X선 검출기의 검사 방법.
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