KR101352359B1 - 엑스선 검출기 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 X선 검출기 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면 박막 트랜지스터 및 광전 변환 소자 등이 형성되는 하부 기판과 X선을 가시광으로 변환시키는 신틸레이터 패널 사이에 쿠션층을 적용함으로써 신틸레이터 패널과 하부 기판을 공기층이 생성되지 않게 밀착시킬 수 있다.
따라서, 공기층이 생성되지 않아 광전 변환 소자로의 입광 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 쿠션층을 적용함으로써 조립 후 불량이 발생되더라도 분해하여 재사용할 수 있다.
X선 검출기, 광전 변환 소자, 신틸레이터, 쿠션층, 공기층, 분해

Description

엑스선 검출기 및 그 제조 방법{X-ray detector and method of manufacturing the same}
본 발명은 X선 검출기 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 하부 기판과 신틸레이터 패널을 공기층이 생성되지 않게 밀착하고 불량 발생시 분리 가능한 X선 검출기 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
박막 트랜지스터를 이용한 X선 검출기가 진단용 X선 검출기로서 주목받고 있다. X선 검출기는 X선으로 촬영한 X선 화상 또는 X선 투시 화상을 디지털 신호로 출력하도록 되어 있다. 이러한 X선 검출기는 직접 방식과 간접 방식의 2가지 방식으로 크게 나눌 수 있다.
직접 방식은 아모포스 세륨(Se) 등의 광 도전막을 이용하여 X선을 전하로 직접 변환하는 방식이다. 이에 비해 간접 방식은 신틸레이터(scintillator)가 X선을 가시광으로 변환하고, 변환된 가시광을 광 다이오드 등의 광전 변환 소자에서 전하로 변환하는 방식이다. 직접 방식의 X선 검출기는 해상도가 우수하지만, 고전압을 이용하기 때문에 절연 파괴의 문제가 발생할 수 있고, 이에 따라 신뢰성이 저하된다. 또한, 낮은 암전류 특성, 고감도 특성 및 열적 안정성 등을 구비한 광도전 재료를 쉽게 이용할 수 없다는 문제가 있다. 한편, 간접 방식의 X선 검출기는 신호 전하를 발생시키기 위해 광 다이오드 등을 이용하기 때문에 직접 방식과 같은 고전압을 이용하지 않아 절연 파괴의 문제는 없으며, 신틸레이터 재료나 광 다이오드 등은 기본적인 기술이 확립되어 있기 때문에 제품화가 용이하다는 이점이 있다. 따라서, 간접 방식의 X선 검출기가 주로 이용되고 있다.
신틸레이터의 효율을 향상시키기 위해 신틸레이터는 세슘아이오다이드(cesium iodide; CsI)와 같은 형광체를 컬럼(column) 형태의 단결정으로 증착하여 형성한다. 그러나, 하부 기판에 신틸레이터는 직접 증착하여 형성하는 경우 200℃ 이상의 온도에서 공정이 진행되기 때문에 하부 기판의 불량을 유발할 수 있다. 따라서, 간접 방식의 X선 검출기는 박막 트랜지스터 및 광전 변환 소자 등이 형성된 하부 기판과 신틸레이터를 부착하는데, 이들의 부착 방법에 따라 검출기의 효율이 크게 차이나게 된다. 즉, 하부 기판과 신틸레이터를 부착할 때 이들 사이에 전체적으로 공기층이 생성되면 공기와 매질 사이의 굴절률 차이로 인하여 계면에서 반사가 발생하여 광전 변환 소자로 들어가는 광의 효율이 떨어지고, 국부적으로 공기층이 생성되면 검출기의 균일도가 떨어지게 된다.
이러한 공기층의 생성을 억제하기 위해 기존에는 유리 기판 상부에 반사막 및 신틸레이터가 적층 형성된 신틸레이터 패널을 제작하고, 신틸레이터 패널과 하부 기판을 접착제를 이용하여 접착하였다. 그러나, 신틸레이터 패널과 하부 기판을 접착제를 이용하여 접착하면 불량이 발생하였을 경우 신틸레이터 패널과 하부 기판을 분리하여 다시 사용할 수 없게 된다. 특히, 접착층으로 수지를 이용하는 경우, 즉 신틸레이터 패널과 하부 기판 사이에 액상 상태의 열경화 수지를 주입 및 가압한 후 열경화 수지를 경화시켜 신틸레이터 패널과 하부 기판을 접착하는 경우 이후 불량 발생시 이들을 분리할 수 없을 뿐만 아니라 생산성을 저하시키게 된다.
본 발명은 신틸레이터와 하부 기판 사이에 공기층이 생성되지 않도록 하고, 불량시에도 분해하여 재사용할 수 있도록 하는 X선 검출기 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 하부 기판을 단차지게 형성하고, 신틸레이터와 하부 기판 사이에 쿠션층을 적용하여 공기층이 생성되지 않도록 하고 불량시 분해할 수 있는 X선 검출기 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 신틸레이터와 하부 기판 사이에 광학용 그리스를 적용하고, 신틸레이터와 상부 플레이트 사이에 쿠션층을 적용하여 신틸레이터와 하부 기판의 중앙부에 공기층이 생성되지 않도록 하는 X선 검출기 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따른 X선 검출기는 X선을 가시광으로 변환시키는 신틸레이터 패널; 상기 가시광을 전하로 변환시키는 광전 변환 소자가 형성된 하부 기판; 및 상기 하부 기판과 신틸레이터 패널 사이에 이들을 밀착시키기 위한 쿠션층을 포함한다.
상기 신틸레이터 패널은, 기판; 상기 기판 상부에 형성된 반사막; 상기 반사막 상부에 형성된 신틸레이터; 및 상기 기판 및 신틸레이터를 피복하는 투명 유기막을 포함한다.
상기 신틸레이터는 Ti가 도프된 CsI으로 형성되고, 상기 투명 유기막은 폴리파라키실렌막으로 형성된다.
상기 반사막과 상기 신틸레이터 사이에 형성된 보호막을 더 포함하며, 상기 반사막이 Ag막으로 형성되면 상기 보호막은 질화 규소막으로 형성되고, 상기 반사막이 알루미늄막으로 형성되면 상기 보호막은 폴리이미드막 또는 알루미늄 옥사이드막으로 형성된다.
상기 하부 기판은, 절연 기판 상에 일 방향으로 형성된 게이트 배선; 상기 게이트 배선과 교차하는 방향으로 형성된 데이터 배선; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 일부 연결되도록 형성된 박막 트랜지스터; 상기 데이터 배선과 일부 연결된 광전 변환 소자; 및 상기 박막 트랜지스터 및 광전 변환 소자를 포함한 전면에 형성되며, 상기 광전 변환 소자 상부에서 다른 부분보다 두껍게 형성된 보호막을 포함한다.
상기 광전 변환 소자는 하부 전극, 광 도전체층 및 상부 전극으로 구성된 광 다이오드를 포함한다.
상기 쿠션층은 투명도가 우수하고 접착력을 조절할 수 있는 물질로 형성되는데, 아크릴 또는 실리콘계 수지를 이용하여 형성된다.
상기 쿠션층은 하부 및 상부에 각각 형성된 접착층을 더 포함하는데, 상기 하부 기판에 접하는 부분은 접착력이 강하고, 상기 신틸레이터 패널에 접하는 부분은 접착력이 약하다.
상기 신틸레이터 패널은 상기 쿠션층으로부터 분리 가능하다.
본 발명의 일 양태에 따른 X선 검출기 제조 방법은 하부 기판, 신틸레이터 패널, 쿠션층을 각각 제작하는 단계; 상기 하부 기판 상에 쿠션층을 부착하는 단계; 및 상기 쿠션층 상에 신틸레이터 패널을 위치시킨 후 가압하는 단계를 포함한다.
상기 하부 기판은 상부의 일부가 다른 부분에 비해 높게 형성된다.
상기 쿠션층은 상기 하부 기판에 접하는 부분은 접착력이 강하고 상기 신틸레이터 패널에 접하는 부분은 접착력이 약하다.
상기 신틸레이터 패널은 상기 쿠션층으로부터 분리 가능하다.
본 발명의 다른 양태에 따른 X선 검출기는 X선을 가시광으로 변환시키는 신틸레이터 패널; 상기 가시광을 전하로 변환시키는 광전 변환 소자가 형성된 하부 기판; 상기 하부 기판과 신틸레이터 패널을 밀착시키기 위한 밀착 부재; 및 상기 신틸레이터 패널 상에 적층된 쿠션층 및 상부 플레이트를 포함한다.
상기 밀착 부재는 쿠션층, 광학용 그리스 또는 젤중 어느 하나를 포함한다.
상기 쿠션층은 기체 또는 액체가 주입된 백 형태이고, 상기 기체는 이산화탄소이다.
상기 쿠션층은 X선에 대한 투과율이 우수하고 주입된 물질을 양호하게 밀봉할 수 있도록 하는 물질이 코팅되며, 상기 코팅 물질은 알루미늄이다.
본 발명의 다른 양태에 따른 X선 검출기 제조 방법은 하부 기판, 신틸레이터 패널, 쿠션층 및 상부 플레이트를 각각 제작하는 단계; 상기 하부 기판 상에 밀착 부재를 도포한 후 상기 신틸레이터 패널을 밀착시키는 단계; 및 상기 신틸레이터 패널 상부에 쿠션층 및 상부 플레이트를 위치시킨 후 가압하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면 박막 트랜지스터 및 광전 변환 소자 등이 형성되는 하부 기판과 X선을 가시광으로 변환시키는 신틸레이터 패널 사이에 쿠션층을 적용함으로써 불량 발생시 이들을 분리하여 재사용할 수 있게 된다. 또한, 하부 기판의 광전 변환 소자 부위가 다른 부위보다 높게 형성함으로써 공기층이 생성되지 않도록 할 수 있어 광전 변환 소자로의 입광 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 하부 기판과 신틸레이터 패널을 상부 플레이트를 이용하여 가압하는 경우 신틸레이터 패널과 상부 플레이트 사이에 백 형태의 쿠션층을 적용함으로써 하부 기판과 신틸레이터 패널 중앙부의 공기층 생성을 억제할 수 있다. 따라서, 광전 변환 소자로의 입광 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 균일도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 다이오드를 구비하는 X선 검출기용 하부 기판을 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1의 I-I' 라인을 따라 절단한 상태의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 하부 기판은 일 방향으로 형성된 게이트 배선(121, 131, 123 및 133), 타 방향으로 형성된 데이터 배선(171, 173, 175, 178), 신틸레이터로부터 변환된 가시광을 전하로 변환시키기 위한 광전 변환 소자로서의 광 다이오드를 포함한다.
절연 기판(110) 상부에 게이트 배선(121, 131, 123 및 133)이 형성되어 있다. 게이트 배선(121, 131, 123 및 133)은 예를들어 가로 방향으로 뻗어 있는 이중의 게이트 라인(121 및 131) 및 게이트 라인(121)의 일부분에 형성된 게이트 전극(123)을 포함하며, 게이트 라인(121)의 끝에 연결되어 있어 외부로부터의 게이트 신호를 인가받아 게이트 라인(121)으로 전달하는 게이트 패드(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 게이트 배선은 게이트 라인(121 및 131)을 연결하는 게이트 라인 연결부(133)를 포함하며, 이 경우에는 게이트 라인(121 및 131)이 단선되는 것을 방지할 수 있다. 게이트 배선(121, 131, 123 및 133)은 낮은 저항을 갖는 물질, 예를들어 알루미늄 계열의 금속 물질로 형성될 수 있다.
게이트 배선(121, 131, 123, 133) 상부에는 게이트 절연막(140)이 형성되는 데, 게이트 절연막(140)은 질화 규소(SiNx)등으로 형성된다.
이중의 게이트 라인(121 및 131)에 적어도 일부가 중첩되도록 반도체층(150)이 형성된다. 반도체층(150)은 게이트 전극(123)를 포함하는 게이트 절연막(140) 상부에 형성되며, 비정질 규소 등의 반도체 물질로 형성된다. 또한, 반도체층(150)은 이후에 형성되는 데이터 라인(171)과 게이트 라인(121 및 131)이 교차하는 부분까지 연장하여 형성하는 것이 바람직하다.
반도체층(150)의 상부에는 게이트 전극(123) 상부에서 서로 소정 간격 이격되어 오믹 콘택층(163 및 165)이 형성된다. 오믹 콘택층(163 및 165)은 실리사이드 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑된 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 형성된다.
오믹 콘택층(163 및 165) 및 게이트 절연막(140) 상부에는 데이터 배선(171, 173, 175, 178)이 형성된다. 데이터 배선(171, 173, 175, 178)은 세로 방향으로 형성되어 게이트 라인(121)과 교차하여 광전 변환 영역을 정의하는 데이터 라인(171), 데이터 라인(171)에 연결되어 있으며 오믹 콘택층(163)의 상부까지 연장되어 있는 소오스 전극(173) 및 소오스 전극(173)과 분리되어 있으며 오믹 콘택층(165) 상부에 형성되어 있는 드레인 전극(175)을 포함하며, 데이터 라인(171)의 한쪽끝에 연결되어 있으며 외부로부터의 화상 신호를 인가받는 데이터 패드(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 데이터 배선(171, 173, 175, 178)은 광전 변환 영역의 게이트 절연막(140) 상부에 형성되며, 드레인 전극(175)과 연결되는 광 다이오드의 하부 전극(178)을 포함한다. 한편, 데이터 배선(171, 173, 175, 178)은 몰리 브덴(Mo), 몰리브덴-텅스텐(MoW) 합금, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti) 중에서 적어도 어느 하나로 형성된다. 여기서, 데이터 배선(171, 173, 175, 178)을 이중층 이상으로 형성하는 경우에는 한 층은 저항이 작은 알루미늄 계열의 도전 물질로 형성하고, 다른 층은 다른 물질과의 접촉 특성이 좋은 물질로 만드는 것이 바람직하다. 그 예로는 크롬(Cr)/알루미늄(Al), 크롬(Cr)/알루미늄 합금(Al alloy) 또는 알루미늄(Al)/몰리브덴(Mo) 등을 들 수 있다.
광전 변환 영역의 하부 전극(178) 상부에는 N형의 불순물을 포함하는 제 1 비정질 규소층(810)과 불순물을 포함하지 않은 제 2 비정질 규소층(820)과 P형의 불순물을 포함하는 제 3 비정질 규소층(830)으로 이루어진 광 도전체층(800)이 형성된다. 광 도전체층(800)은 외부에서 변환되어 조사되는 가시광에 의해 전자나 정공을 생성하는 기능을 가진다. 광 도전체층(800)의 상부에는 광 다이오드의 상부 전극(195)이 형성된다. 상부 전극(195)은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등과 같이 투명한 도전 물질로 형성된다. 하부 전극(178), 광 도전체층(800) 및 상부 전극(195)은 광 다이오드를 이룬다.
데이터 배선(171, 173, 175, 178), 이들이 가리지 않는 반도체층(150) 및 상부 전극(195)의 상부에는 4.0이하의 낮은 유전율을 가지는 절연 물질로 이루어진 제 1 보호막(180)이 형성된다.
제 1 보호막(180)에는 데이터 라인(171) 및 상부 전극(195)을 각각 노출시키는 제 1 및 제 2 콘택홀(181 및 182)이 형성된다. 제 1 보호막(180)의 상부에는 제 2 콘택홀(182)을 통하여 상부 전극(195)과 연결되며 세로 방향으로 형성되어 있는 바이어스 배선(190)이 형성되고, 제 1 콘택홀(181)을 통하여 데이터 라인(171)과 연결되며 데이터 라인(171)과 중첩되어 있는 보조 데이터 라인(192)이 형성된다. 여기서, 바이어스 배선(190)은 광 도전체층(800)에 생성되어 있는 전자나 전공을 제어할 수 있는 바이어스 전압을 상부 전극(195)에 전달하는 기능을 하며, 보조 데이터 라인(192)은 데이터 라인(171)이 단선되는 것을 방지하는 기능을 하는 동시에 박막 트랜지스터의 반도체층(150)으로 입사하는 빛을 차단하기 위한 광차단막으로 사용되는 돌출부(191)를 가진다.
전체 상부에 유기막을 이용하여 제 2 보호막(196)이 형성된다. 제 2 보호막(196)은 광 다이오드 상부에서 광 다이오드 이외의 부분보다 두껍게 형성될 수 있다. 제 2 보호막(196)을 형성한 후 식각 공정을 실시하면 제 2 보호막(196)이 단차지도록 형성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 상부에 부착되는 신틸레이터 패널의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 신틸레이터 패널(200)은 유리 기판(210) 상부에 형성된 반사막(220), 신틸레이터(230) 및 전체면에 형성된 투명 유기막(240)을 포함한다. 반사막(220)은 진공 증착법에 의해 100㎚ 정도의 두께로 형성되며, 예를들어 알루미늄막으로 형성된다. 반사막(220) 상에는 입사되는 X선을 가시광으로 변환하는 기둥 형상 구조의 신틸레이터(230)가 250㎛ 정도의 두께로 형성된다. 신틸레이터(230)로는 증착법에 의해 성장시킨 Ti가 도프된 CsI가 이용된다. 또한, 기판(210) 및 신틸 레이터(230)를 포함한 전체면에 투명 유기막(240)이 형성되는데, 신틸레이터(230)를 형성하는 CsI는 흡습성이 높아 공기중에 노출되면 공기중의 수증기를 흡습하여 조해되기 때문에 이를 방지하기 위하여 투명 유기막(240)을 형성한다. 투명 유기막(240)은 CVD법을 이용하여 10㎛ 정도 두께로 형성된 폴리파라키실렌막이 이용된다.
상기한 신틸레이터 패널 이외에도 다양한 구조의 신틸레이터 패널이 이용될 수 있다. 일 예로서, 비정질 카본 기판 상에 반사막, 보호막 및 신틸레이터가 적층되며, 기판 및 신틸레이터 전체면에 투명 유기막이 형성된 신틸레이터 패널이 이용될 수 있다. 여기서, 반사막으로 Ag막을 이용할 경우 보호막으로 질화 규소막을 이용할 수 있다. 또한, 반사막으로 알루미늄막을 이용할 경우 보호막으로서 폴리이미드막 또는 알루미늄 옥사이드막을 이용할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판과 신틸레이터 패널 사이에 형성되는 쿠션층의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 쿠션층(300)은 쿠션부(310)의 하부 및 상부에 각각 형성된 하부 접착층(320) 및 상부 접착층(330)을 포함한다. 하부 접착층(320)은 하부 기판과 접착되는 부분으로 쿠션층(300)과 하부 기판이 강하게 접착되도록 하기 위해 강한 접착력을 갖는다. 또한, 상부 접착층(330)은 신틸레이터 패널이 위치하는 부분으로 신틸레이터 패널과 쿠션층(300)이 약하게 접착되거나 접착되지 않도록 하기 위한 약한 접착력 또는 접착력을 갖지 않도록 한 다. 한편, 쿠션층(300)은 투명도가 우수하고 접착력을 조정할 수 있는 아크릴 또는 실리콘계 수지를 이용한다.
이러한 쿠션층(300)을 적어도 세개의 층으로 구성하기 위해 쿠션부(310) 하부에 접착력이 강한 접착제를 발라 하부 접착층(320)을 구성하고, 쿠션부(310) 상부에 접착력이 약한 접착제를 발라 상부 접착층(330)을 구성할 수 있다. 또한, 쿠션부(310) 하부에 일면 및 타면의 접착력이 강한 접착 테이프 등을 붙여 하부 접착층(320)을 구성하고, 쿠션부(310) 상부에 일면이 강한 접착력을 갖고 타면은 접착력이 약하거나 없는 접착 테이프를 붙여 상부 접착층(330)을 구성할 수 있다.
상기한 바와 같이 쿠션층(300)을 접착력이 강한 하부 접착층(320)과 접착력이 약한 상부 접착층(330)에 의해 하부 기판과는 강하게 접착되고 신틸레이터 패널과는 약하게 접착됨으로써 이후 불량 발생시 하부 기판과 신틸레이터 패널을 분리할 수 있다.
상기와 같이 구성된 쿠션층을 이용하여 하부 기판 및 신틸레이터 패널을 접착하는 X선 검출기의 제조 방법을 도 5를 이용하여 설명하면 다음과 같다.
S410 : 상기한 바와 같은 구조로 하부 기판(100), 신틸레이터 패널(200) 및 쿠션층(300)을 각각 제작한다. 이때, 하부 기판(100)은 상기한 바와 같이 상부가 단차지도록 제작될 수 있다. 또한, 쿠션층(300)은 하부 기판(100)에 접하는 일면과 신틸레이터 패널(200)에 접하는 타면의 접착력이 각각 다르도록 제작할 수 있다.
S420 : 하부 기판(100) 상부에 쿠션층(300)을 올려놓은 후 롤러를 이용하여 쿠션층(300)을 하부 기판(100)에 부착시킨다. 이때, 하부 기판(100)의 일부, 즉 광 다이오드가 형성된 부분이 다른 부분보다 높게 형성되므로 높은 부분에서 쿠션층(300)이 완전히 접착된다. 그리고, 쿠션층(300) 상부에 신틸레이터 패널(200)을 위치시킨다. 이렇게 함으로써 쿠션층(300)과 신틸레이터 패널(200)도 도 6에 도시된 바와 같이 하부 기판(100)의 단차가 높은 부분과 대응되는 부분은 완전히 밀착된다.
S430 : 하부 기판(100), 쿠션층(300) 및 신틸레이터 패널(200)의 적층 구조물을 가압한다. 적층 구조물을 가압하기 위해 도 7에 도시된 바와 같이 외변에 가압 부재(520)가 설치된 바젤(basel)(510) 상부에 하부 기판(100), 쿠션층(300) 및 신틸레이터 패널(200)의 적층 구조물을 위치시킨다. 여기서, 바젤(510)은 강철(Steel) 또는 알루미늄과 같은 단단한 재질로 제작되며, 가압 부재(520)는 바젤(510)의 네 변을 따라 고정 설치되거나 바젤(510)의 네 변의 소정 영역에 부분적으로 고정 설치될 수 있다. 또한, 하부 기판(100)과 신틸레이터 패널(200) 사이의 외변에 지지체(530)를 삽입하는데, 지지체(530)는 쿠션층(300)보다 강성이 큰 재질을 이용하며, 지지체(530)의 높이는 쿠션층(300)의 높이보다 낮아야 한다. 지지체(530)는 신틸레이터 패널(200)을 지지하는 역할과 하부 기판(100)과 신틸레이터 패널(200)을 외부 환경으로부터 보호하는 실링(sealing) 역할을 한다. 또한, 지지체(530)는 도 7에 도시된 바와 같이 박막 트랜지스터 기판(100)과 신틸레이터 패널(200) 사이에 삽입될 수도 있고, 도 8에 도시된 바와 같이 바젤(510)과 신틸레이터 패널(200) 사이에 삽입될 수도 있다. 이렇게 한 후 가압 부재(520)를 이용하여 지지체(530) 안쪽 또는 그 주위를 가압하면 신틸레이터 패널(200)에 벤딩(bending)력이 작용하여 가압 부재(520)에 의해 가압되는 부분 뿐만 아니라 중앙 부위에서의 밀착성을 높일 수 있게 된다. 여기서, 가압하는 힘은 쿠션층(300)의 탄성 계수에 따라 달라지며, 가압 부재(520)의 형상을 변형하거나 가압 부재(520)의 체결 부위에 스프링을 적용하여 조절할 수도 있다.
상기한 바와 같이 하부 기판(100)과 신틸레이터 패널(200) 사이에 쿠션층(300)을 적용한 후 하부 기판(100)과 신틸레이터 패널(200)을 가압하면 쿠션층(300)이 하부 기판(100)과 접착되고 신틸레이터 패널(200)과는 약하게 접착되기 때문에 이후 불량 발생시 하부 기판(100)과 신틸레이터 패널(200)을 분리하여 재사용할 수 있다. 또한, 하부 기판(100)의 광 다이오드 부위가 다른 부위에 비해 높게 형성되기 때문에 광 다이오드 부위에 공기층이 생성되더라도 공기층이 광 다이오드 이외의 다른 부위로 밀려나게 된다. 따라서, 광 다이오드 부위에는 공기층이 생성되지 않아 광 다이오드로의 입광 효율이 저하되지 않는다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예로서 하부 기판과 신틸레이터 패널에 상기 본 발명의 일 실시 예에 사용된 쿠션층을 형성하거나 광학용 그리스 또는 젤을 도포한 후 상부 플레이트를 이용하여 하부 기판과 신틸레이터 패널을 압착할 수도 있다. 이 경우 신틸레이터 패널과 상부 플레이트 사이에 쿠션층을 적용하는데, 이러한 방법을 이용한 X선 검출기의 제조 방법을 도 9, 도 10 및 도 11을 이용하여 설명하면 다음과 같다.
도 9은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 X선 검출기의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이고, 도 10(a) 및 도 10(b)는 본 발명의 다른 실시 예에 이용되는 쿠션층의 평면 및 단면 개략도이며, 도 11은 가압 부재로 가압할 때의 바젤의 단면도이다.
S810 : 하부 기판(100), 신틸레이터 패널(300), 쿠션층(600) 및 상부 플레이트(700)등을 각각 제작한다(S810). 여기서, 하부 기판(100)은 도 1 및 도 2를 이용하여 설명한 바와 같이 박막 트랜지스터와 광전 변환 소자로서의 광 다이오드를 포함하며, 광 다이오드 부위가 다른 부위에 비해 높은 단차로 형성될 수도 있고, 단차가 형성되지 않도록 형성될 수도 있다. 또한, 신틸레이터 패널(300)은 도 3을 이용하여 설명한 바와 같이 기판 상에 반사막, 신틸레이터 및 투명 유기막이 형성된 구조로 형성될 수도 있고, 기판 상에 반사막, 보호막, 신틸레이터 및 투명 유기막이 형성된 구조로 형성될 수도 있다. 그리고, 상부 플레이트(700)는 강성 재질을 이용하여 제작한다.
그리고, 쿠션층(600)은 기체 또는 액체가 주입된 백(bag) 형태로 제작한다. 쿠션층(600)을 백 형태로 제작하면 기체 또는 액체의 압력에 의하여 쿠션층(600)의 표면에 힘이 전달되므로 쿠션층의 표면에는 균일한 힘을 가해줄 수 있다. 따라서, 쿠션층(600) 상부에 위치되는 상부 플레이트(700)의 테두리 부위를 가압하더라도 신틸레이터 패널(200) 전체에 균일한 힘이 가해질 수 있고, 상부 플레이트(700)가 일부 변형되더라도 신틸레이터 패널(200)에는 균일한 힘이 가해지도록 할 수 있다. 또한, 백 형태의 쿠션층(600)은 가압되었을 때 쿠션층(600)의 상하면이 서로 밀착 되지 않는 내압을 갖도록 해야 한다. 그리고, 쿠션층(600)은 X선에 대한 투과율이 우수하고 기체를 양호하게 밀봉할 수 있도록 하기 위해 백 형태로 제작된 아크릴 또는 실리콘계 수지에 알루미늄 박막을 코팅하여 제작할 수 있다. 또한, 쿠션층(600)은 기체가 액체보다 X선 투과율이 더 높으므로 기체를 사용하는 것이 더욱 바람직하며, 이 경우 이산화탄소가 이용된다.
한편, 기체가 주입되는 쿠션층(600)은 온도가 상승하면 부피가 증가하게 된다. 쿠션층(600)의 부피가 증가하게 되면 신틸레이터 패널(200)에 가해지는 힘이 증가할 수도 있다. 따라서, 도 10에 도시된 바와 같이 쿠션층(600)의 적어도 일부분이 신틸레이터 패널(200) 및 상부 플레이트(700)의 사이즈보다 크게 제작한다. 이렇게 하면 신틸레이터 패널(200) 및 상부 플레이트(700)보다 크게 제작된 부분(610)에 의해 온도 변화시 이 부분에서 부피가 변할 수 있도록 하여 신틸레이터 패널(200)에 가해지는 압력의 변동을 작게 할 수 있다.
S820 : 하부 기판(100) 상부에 광학용 그리스 또는 젤(800)을 도포한 후 그 상부에 신틸레이터 패널(200)을 위치시킨다. 그리고, 신틸레이터 패널(200) 상부에 쿠션층(600) 및 상부 플레이트(700)를 위치시킨다.
S830 : 이렇게 하부 기판(100), 광학용 그리스 또는 젤(800), 신틸레이터 패널(200), 쿠션층(600) 및 상부 플레이트(700)가 적층된 구조물을 가압한다. 적층 구조물을 가압하기 위해 도 11에 도시된 바와 같이 외변에 가압 부재(920)가 설치된 바젤(basel)(910) 상부에 적층 구조물을 위치시킨다. 여기서, 바젤(910)은 강철(Steel) 또는 알루미늄과 같은 단단한 재질로 제작되며, 가압 부재(920)는 바 젤(910)의 네 변을 따라 고정 설치되거나 바젤(910)의 네 변의 소정 영역에 부분적으로 고정 설치될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 X선 검출기에 이용되는 하부 기판의 평면도.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 절취한 상태의 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 X선 검출기에 이용되는 신틸레이터 패널의 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 X선 검출기에 이용되는 쿠션층의 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 X선 검출기의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 X선 검출기의 제조 과정중 하부 기판, 쿠션층 및 신틸레이터 패널을 적층한 상태의 단면도.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 X선 검출기의 제조 과정중 하부 기판, 쿠션층 및 신틸레이터 패널을 가압하는 가압 부재가 설치된 바젤의 단면도.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 X선 검출기의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도.
도 10(a) 및 도 10(b)은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 X선 검출기에 이용되는 쿠션층의 평면 및 단면 개략도.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 X선 검출기의 제조 과정중 하부 기 판, 신틸레이터 패널 및 상부 플레이트를 가압하는 가압 부재가 설치된 바젤의 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 하부 기판 200 및 600 : 쿠션층
300 : 신틸레이터 패널 700 : 상부 플레이트
800 : 광학용 그리스 또는 젤

Claims (22)

  1. X선을 가시광으로 변환시키는 신틸레이터 패널;
    상기 가시광을 전하로 변환시키는 광전 변환 소자가 형성된 하부 기판;
    상기 하부 기판 상에 형성되며, 상기 광전 변환 소자 상부에서 다른 부분보다 두껍게 형성된 보호막; 및
    상기 하부 기판과 신틸레이터 패널 사이에 위치하여 상기 하부 기판 및 상부 신틸레이터 패널을 밀착시키기 위한 쿠션층을 포함하는 X선 검출기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 신틸레이터 패널은,
    기판;
    상기 기판 상부에 형성된 반사막;
    상기 반사막 상부에 형성된 신틸레이터; 및
    상기 기판 및 신틸레이터를 피복하는 투명 유기막을 포함하는 X선 검출기.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 투명 유기막은 폴리파라키실렌막으로 형성된 X선 검출기.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 반사막과 상기 신틸레이터 사이에 형성된 보호막을 더 포함하는 X선 검출기.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 반사막은 Ag막으로 형성되고, 상기 보호막은 질화 규소막으로 형성된 X선 검출기.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 반사막은 알루미늄막으로 형성되고, 상기 보호막은 폴리이미드막 또는 알루미늄 옥사이드막으로 형성된 X선 검출기.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 하부 기판은,
    절연 기판 상에 일 방향으로 형성된 게이트 배선;
    상기 게이트 배선과 교차하는 방향으로 형성된 데이터 배선;
    상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 일부 연결되도록 형성된 박막 트랜지스터;
    상기 데이터 배선과 일부 연결된 광전 변환 소자; 및
    상기 박막 트랜지스터 및 광전 변환 소자를 포함한 전면에 형성되며, 상기 광전 변환 소자 상부에서 다른 부분보다 두껍게 형성된 보호막을 포함하는 X선 검출기.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 광전 변환 소자는 하부 전극, 광 도전체층 및 상부 전극으로 구성된 광 다이오드를 포함하는 X선 검출기.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 쿠션층은 아크릴 또는 실리콘계 수지를 이용하여 형성된 X선 검출기.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 쿠션층은 하부 및 상부에 각각 형성된 접착층을 더 포함하는 X선 검출기.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 접착층은 상기 하부 기판에 접하는 부분의 접착력이 상기 신틸레이터 패널에 접하는 부분의 접착력보다 강한 X선 검출기.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 신틸레이터 패널은 상기 쿠션층으로부터 분리 가능한 X선 검출기.
  13. 하부 기판, 신틸레이터 패널, 쿠션층을 각각 제작하는 단계;
    상기 하부 기판의 소정 영역에 광전 변환 소자가 형성되고, 전체 상부에 보호막이 형성되며, 상기 광전 변환 소자가 형성된 부분의 상기 보호막이 다른 부분에 비해 높게 형성하는 단계;
    상기 하부 기판 상에 쿠션층을 부착하는 단계; 및
    상기 쿠션층 상에 신틸레이터 패널을 위치시킨 후 가압하는 단계를 포함하는 X선 검출기 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 하부 기판은 소정 영역에 광전 변환 소자가 형성되고, 전체 상부에 보호막이 형성되며, 상기 광전 변환 소자가 형성된 부분의 상기 보호막이 다른 부분에 비해 높게 형성된 X선 검출기 제조 방법.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 쿠션층은 상기 하부 기판에 접하는 부분이 접착력 이 상기 신틸레이터 패널에 접하는 부분의 접착력보다 강한 X선 검출기 제조 방법.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 신틸레이터 패널은 상기 쿠션층으로부터 분리 가능한 X선 검출기 제조 방법.
  17. X선을 가시광으로 변환시키는 신틸레이터 패널;
    상기 가시광을 전하로 변환시키는 광전 변환 소자가 형성된 하부 기판;
    상기 하부 기판 상에 형성되며, 상기 광전 변환 소자 상부에서 다른 부분보다 두껍게 형성된 보호막;
    상기 하부 기판과 신틸레이터 패널을 밀착시키기 위한 밀착 부재; 및
    상기 신틸레이터 패널 상에 적층된 쿠션층 및 상부 플레이트를 포함하는 X선 검출기.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 밀착 부재는 쿠션층, 광학용 그리스 및 젤중 어느 하나를 포함하는 X선 검출기.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 쿠션층은 기체 또는 액체가 주입된 백 형태인 X선 검출기.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 기체는 이산화탄소인 X선 검출기.
  21. 제 19 항에 있어서, 상기 쿠션층은 알루미늄이 코팅된 X선 검출기.
  22. 하부 기판, 신틸레이터 패널, 쿠션층 및 상부 플레이트를 각각 제작하는 단계;
    상기 하부 기판의 소정 영역에 광전 변환 소자가 형성되고, 전체 상부에 보호막이 형성되며, 상기 광전 변환 소자가 형성된 부분의 상기 보호막이 다른 부분에 비해 높게 형성하는 단계;
    상기 하부 기판 상에 밀착 부재를 도포한 후 상기 신틸레이터 패널을 밀착시키는 단계; 및
    상기 신틸레이터 패널 상부에 쿠션층 및 상부 플레이트를 위치시킨 후 가압하는 단계를 포함하는 X선 검출기 제조 방법.
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