KR101469042B1 - 엑스레이 검출 패널 및 엑스레이 검출기 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 엑스레이 검출기는 PIN 다이오드에 바이어스 전압을 인가하는 바이어스 선의 양단을 각각 연결하는 2개의 바이어스 연결선을 형성한다. 또한, 바이어스 선을 제1 및 제2 바이어스 선으로 형성한다.
이와 같이 형성된 엑스레이 검출 패널을 이용함으로써 PIN 다이오드를 사용하여 별도의 필름 없이 엑스레이를 검출할 수 있으며, 바이어스 선의 단선 우려가 적으며, 혹 바이어스 선이 단선되더라도 바이어스 전압이 양측에서 인가되므로 단선된 검출 단위 영역을 제외하고는 바이어스 전압을 인가하는데 문제가 없어 불량이 발생할 우려가 적다.
엑스레이, 신틸레이터, PIN 다이오드, 바이어스 연결선
Description
본 발명은 엑스레이 검출 패널 및 엑스레이 검출기에 관한 것이다.
근래 들어 고부가가치 산업으로 크게 주목 받고 있는 의로 산업용 방사선 투과 사진 장치가 각광을 받고 있다.
기존에는 별도의 필름을 이용하여 엑스레이를 검출하는 방식을 사용하였다. 이 경우에는 움직이지 않는 피사체에 엑스레이를 노출시키는 경우에만 사용이 가능하며, 매번 엑스레이를 검출할 때마다 새로운 필름을 사용하여야 했다. 그 결과 매번 비용이 소요된다는 단점이 있다.
한편, CCD나 CMOS를 이용하여 엑스레이를 검출하는 방식도 있으나, CCD나 CMOS로 제작된 검출기는 그 크기가 작아 실제 크기를 축소시켜 검출한 후 이미지를 확대하여야 한다는 단점이 있다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 PIN 다이오드를 이용하여 엑스레 이를 검출하는 엑스레이 검출 패널을 제공하며, 엑스레이 검출 패널의 바이어스 선에서 문제가 발생하더라도 엑스레이 검출을 에러 없이 수행할 수 있도록 하는 엑스레이 검출 패널 및 엑스레이 검출기를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 엑스레이 검출 패널은 기판, 상기 기판에 제1 방향으로 연장되어 있는 복수의 게이트선, 상기 기판에 제2 방향으로 연장되며, 상기 게이트선과 절연되어 교차하는 복수의 데이터선, 상기 기판에 제2 방향으로 연장되며, 상기 게이트선과 절연되어 교차하며, 상기 데이터선과 평행하는 복수의 바이어스선, 상기 게이트선 및 상기 데이터선에 의하여 구획된 검출 단위 영역내에 형성되어 있는 박막 트랜지스터 및 광센서, 상기 복수의 바이어스 선의 양 단을 각각 연결되어 바이어스 전압을 인가하는 2개의 바이어스 연결선, 및 외부로부터 입사된 엑스레이를 가시광선으로 바꿔주는 실틸레이터를 포함한다.
상기 바이어스 선은 제1 바이어스 선 및 상기 제1 바이어스 선 위에 형성되어 있는 제2 바이어스 선을 포함할 수 있다.
상기 제1 바이어스 선은 투명 도전 물질로 형성되어 있으며, 상기 제2 바이어스 선은 저저항의 물질로 형성될 수 있다.
상기 광센서는 PIN 다이오드일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엑스레이 검출 패널은 기판, 상기 기판위에 형성되어 있으며, 게이트 전극을 포함하는 게이트선, 상기 게이트선을 덮는 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있으며, 상기 게이트 전극의 위에 형성되어 있는 반도체, 상기 게이트선과 교차하며, 상기 반도체의 일부분을 덮는 소스 전극을 포함하는 데이터선, 상기 소스 전극에 대향하는 드레인 전극을 포함하며, 상기 드레인 전극으로부터 연장되어 있는 하부 전극, 상기 하부 전극 위에 형성되어 있는 다이오드용 반도체, 상기 다이오드용 반도체 위에 형성되어 있으며, 투명한 도전 물질로 형성되어 있는 상부 전극, 상기 상부 전극을 덮으며, 상기 상부 전극을 각각 노출하는 접촉 구멍을 가지는 보호막, 상기 접촉 구멍을 통하여 상기 상부 전극과 전기적으로 연결되는 바이어스 선, 외부로부터 입사된 엑스레이를 가시광선으로 바꿔주는 신틸레이터, 및 상기 바이어스 선의 양단에 각각 연결되어 있으며, 상기 바이어스 선에 바이어스 전압을 인가하는 2개의 바이어스 연결선을 포함한다.
상기 바이어스 선은 제1 바이어스 선 및 상기 제1 바이어스 선 위에 형성되어 있는 제2 바이어스 선을 포함할 수 있다.
상기 제1 바이어스 선은 투명 도전 물질로 형성되어 있으며, 상기 제2 바이어스 선은 저저항의 물질로 형성될 수 있다.
상기 제1 바이어스 선은 상기 접촉 구멍 주변에서 그 폭이 넓게 형성될 수 있다.
상기 제2 바이어스 선은 상기 소스 전극 및 드레인 전극으로 가려지지 않은 상기 반도체 주변에서 그 폭이 넓게 형성될 수 있다.
상기 제1 바이어스 선은 상기 소스 전극 및 드레인 전극으로 가려 지지 않은 상기 반도체 주변에서 그 폭이 넓게 형성될 수 있다.
상기 광센서는 PIN 다이오드일 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 엑스레이 검출기는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터에 연결된 광센서 및 외부로부터 입사된 엑스레이를 가시광선으로 바꿔주는 신틸레이터를 포함하는 검출 단위 영역, 상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 게이트선 및 데이터선, 상기 광센서와 연결되어 있는 바이어스 선,상기 게이트선과 연결되어 있는 게이트 구동부, 상기 데이터선과 연결되어 있는 수신 신호 검출부 및 상기 바이어스 선의 양단에 각각 연결되어 있으며, 상기 바이어스 선에 바이어스 전압을 인가하는 2개의 바이어스 연결선을 포함한다.
상기 바이어스 선은 제1 바이어스 선 및 상기 제1 바이어스 선 위에 형성되어 있는 제2 바이어스 선을 포함할 수 있다.
상기 제1 바이어스 선은 투명 도전 물질로 형성되어 있으며, 상기 제2 바이어스 선은 저저항의 물질로 형성될 수 있다.
상기 수신 신호 검출부는 가요성 인쇄 회로 필름에 의하여 상기 데이터선과 전기적으로 연결되며, 상기 가요성 인쇄 회로 필름은 상기 기판에 형성된 가요성 인쇄 회로용 패드에 연결될 수 있다.
상기 가요성 인쇄 회로 필름은 상기 바이어스 전압도 전달하며, 인접한 2개의 상기 가요성 인쇄 회로용 패드를 통하여 전달되는 상기 바이어스 전압이 한 곳으로 모여 상기 제1 및 제2 바이어스 연결선에 인가될 수 있다.
상기 수신 신호 검출부는 제1 및 제2 수신 신호 검출부를 포함하며, 상기 각 데이터선을 2개로 분할하여 하나의 데이터선은 상기 제1 수신 신호 검출부로 검출 신호를 전송하고, 다른 하나의 데이터선은 상기 제2 수신 신호 검출부로 검출 신호를 전송할 수 있다.
상기 광센서는 PIN 다이오드일 수 있다.
엑스레이 검출 패널을 이용함으로써 PIN 다이오드를 사용하여 별도의 필름 없이 엑스레이를 검출할 수 있으며, 바이어스 선을 패널의 상측 및 하측에서 연결하는 바이어스 연결선을 2개 형성하여 바이어스 선에 단선이 발생하더라도 에러 없이 엑스레이를 검출할 수 있다. 또한, 바이어스 선을 제1 및 제2 바이어스 선으로 형성하여 단선의 발생도 줄인다.
그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
먼저 본 발명의 한 실시예에 따른 엑스레이 검출기에 대하여 도 1 및 도 2를 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엑스레이 검출기의 구조를 도시하고 있고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엑스레이 검출기 중 하나의 검출 단위 영역을 등가 회로로 도시한 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 엑스레이 검출기는 엑스레이 검출 패널(300), 이에 연결된 게이트 구동부(400) 및 수신 신호 검출부(500)를 포함하며, 수신 신호 검출부(500)와는 별도로 바이어스 선에 바이어스 전압을 공급하는 바이어스 전원 공급부(도시하지 않음)가 형성되어 있다.
엑스레이 검출 패널(300)은 도 1 및 도 2를 참고로 하여 간단하게 살펴보면, 복수의 신호선(G1-Gn, D1-Dm, B1-Bm)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 검출 단위 영역을 포함한다. 각 검출 단위 영역은 하나의 박막 트랜지스터 및 하나의 PIN 다이오드(광센서)를 포함한다. (상세한 구조는 도 3 및 도 4 참조) 여기서 PIN 다이오드 각각은 빛을 감지하는 센서의 역할을 수행한다. 한편, 박막 트랜지스터 및 PIN 다이오드의 상부에는 신틸레이터(Scintillator)(230)가 위치하고 있다. 신틸레이터(Scintillator)(230)는 방사선과 충동하여 발광하는 물질을 포함하며, 엑스레이가 입사되는 경우 이를 가시광선 영역의 빛으로 바꾸어 방출한다. 방출된 가시광선은 광센서인 PIN 다이오드를 통하여 감지된다.
신호선(G1-Gn, D1-Dm, B1-Bm)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G1-Gn), PIN 다이오드에서 검출한 신호를 수신 신호 검출부(500)로 전달하는 복수의 데이터선(D1-Dm) 및 각각의 PIN 다이오드에 바이어스 전압을 인가하는 바이어스 선(B1-Bm)을 포함한다. 게이트선(G1-Gn)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고, 데이터선(D1-Dm) 및 바이어스 선(B1-Bm)은 대략 열 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하다. 바이어스 선(B1-Bm)은 기판의 상측 및 하측에서 각각 바이어스 선(B1-Bm)의 일단을 연결하는 제1 및 제2 바이어스 연결선(BL1, BL2)을 포함한다. 제1 및 제2 바이어스 연결선(BL1, BL2)은 바이어스 전압이 상측 및 하측에서 동시에 인가되도록 한다. 바이어스 선(B1-Bm)이 단선되더라도 단선된 위치를 기준으로 아래쪽에서는 제2 바이어스 연결선(BL2)을 통하여 바이어스 전압이 인가되며, 위쪽에서는 제1 바이어스 연결선(BL1)을 통하여 바이어스 전압이 인가된다. 그러므로 바이어스 선(B1-Bm)이 단선되더라도 하나의 검출 단위 영역만이 검출 능력을 상실할 뿐, 다른 영역에서는 엑스레이 검출이 가능하다. 또한, 검출된 결과를 기초로 신호를 보정하면, 검출되지 않은 영역에서의 엑스레이를 유추할 수 있어 엑스레이 검출 패널로 엑스레이를 검출하는데 문제가 없다. 제1 및 제2 바이어스 연결선(BL1, BL2)은 엑스레이 검출 패널(300)의 주변 영역 우측단(즉, 게이트 구동부(400)로부터 먼측단)에 배선을 형성하여 서로 전기적으로 연결할 수도 있으며, 루프 형태로 주변 영역의 좌측단(즉, 게이트 구동부(400)에 가까운 측단)및 우측단에 배선을 형성하여 전체적으로 루프 구조를 가지도록 하여 연결할 수도 있다. 한편, 실시예에 따라서는 별도의 바이어스 전압 인가 지점을 형성하여 제1 및 제2 바이어스 연결선(BL1, BL2)이 엑스레이 검출 패널(300)의 주변 영역을 통하여 연결되지 않도록 형성할 수도 있다.
이에 대해서는 후술한다.
게이트 구동부(400)는 엑스레이 검출 패널(300)의 게이트선(G1-Gn)과 연결되어 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G1-Gn)에 인가한다. 게이트 구동부(400)는 하나씩의 게이트선(G1-Gn)에 게이트 온 전압(Von)을 순차적으로 인가하며, 게이트 온 전압(Von)이 인가되지 않는 시간에는 게이트 오프 전압(Voff)이 인가된다.
수신 신호 검출부(500)는 엑스레이 검출 패널(300)의 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 있으며, PIN 다이오드에서 검출된 신호를 수신하는 역할을 수행한다. 수신 신호 검출부(500)는 PIN 다이오드에서 검출된 신호를 OP 앰프(도시하지 않음)와 연결된 커패시터(도시하지 않음)에서 게이트 온 시간동안 모으고, 이를 시프트 레지스터(도시하지 않음)로 전송하여 적어도 한번의 게이트 온 시간동안 저장하고 있다가, AD 컨버터(도시하지 않음)로 전송하여 디지털 신호로 변경한 후 출력되도록 된다.
한편, 바이어스 전원 공급부(도시하지 않음)는 엑스레이 검출 패널(300)의 바이어스 선(B1-Bm)을 통하여 PIN 다이오드에 바이어스 전압을 인가한다. 하나의 검출 단위 영역에는 한 개의 PIN 다이오드가 형성되어있어 바이어스 선도 한 열당 하나씩 형성되어있다.
바이어스 전압이 인가되는 PIN 다이오드는 엑스레이(정확하게는엑스레이가 신틸레이터에서 바뀐 가시광선)를 감지하고 전류를 발생시킬 수 있으며, 바이어스 전압이 인가되지 않는 경우에는 PIN 다이오드에 가시광선이 입사되더라도 전류를 발생시키지 않아센서로서의 역할을 수행하지 않는다.
정지한 물체에 엑스레이를 노출시킨 경우에는 엑스레이 검출을 하기에 충분한 시간을 가질 수 있지만, 움직이는 물체를 대상으로 엑스레이를 노출시킨 경우라면 보다 빠른 처리가 필요하다. 이러한 경우에는 데이터선(D1-Dm)을 중앙 부에서 잘라 상부 데이터선과 하부 데이터선으로 나누고 각 데이터선을 서로 다른 2개의 수신 신호 검출부로 센싱된 데이터를 받는 구조를 사용할 수도 있다.
이러한 구동 장치(400, 500) 각각은 적어도 하나의 집적 회로 칩의 형태로 엑스레이 검출 패널(300) 위에 집적 장착되거나, 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되어TCP(tape carrier package)의 형태로 엑스레이 검출 패널(300)에 부착되거나, 별도의 인쇄 회로 기판(printed circuit board)(도시하지 않음) 위에 장착될 수도 있다. 이와는 달리, 이들 구동 장치(400, 500)가 신호선(G1-Gn, D1-Dm, B1-Bm) 및 박막 트랜지스터 스위칭 소자(Q) 따위와 함께 엑스레이 검출 패널(300)에 집적될 수도 있다. 또한, 구동 장치(400, 500)는 단일 칩으로 집적될 수 있으며, 이 경우 이들 중 적어도 하나 또는 이들을 이루는 적어도 하나의 회로 소자가 단일 칩 바깥에 있을 수 있다.
도 2는 하나의 검출 단위 영역을 간략하게 회로도로 도시하고 있다.
각 검출 단위 영역 중 예를 들어 i번째(i=1, 2,..., n) 게이트선(Gi)과 j번째(j=1, 2,..., m) 데이터선(Dj)에 연결된 검출 단위 영역은 신호선(Gi, Dj)에 연결된 스위칭 소자(Qs)와 이에 연결된 한 개의 PIN 다이오드(Ds)를 포함한다.
스위칭 소자(Qs)는 하부 기판(110)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(G1-Gn)과 연결되어 있고, 출력 단자는 데이터선(D1-Dm)과 연결되어 있으며, 입력 단자는 PIN 다이오드(Ds)와 연결되어 있다.
PIN 다이오드(Ds)는 P형 반도체, 진성 반도체 및 N형 반도체가 순서대로 연결되어 있는 구조의 다이오드로 외부의 빛을 감지하면 일방향으로 전류를 흘리는 특성을 가진다. PIN 다이오드(Ds)는 바이어스 선(Bj)을 통하여 바이어스(Bias) 전압을 인가받아 스위칭 소자(Qs)로 출력을 전달한다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 하나의 검출 단위 영역의 구조에 대하여 상세하게 살펴본다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 엑스레이 검출기 중 하나의 검출 단위 영역의 배치도이고, 도 4는 도 2의 IV-IV선을 따라 절단한 단면도이다.
본 실시예에 따른 엑스레이 검출 패널은 하부 기판(110)과 이와 마주보고 있는 상부 기판(210), 그리고 이들 사이에 형성되어 있는 박막 트랜지스터(124, 154, 163, 165, 173, 175), PIN 다이오드(177, 251, 252, 253, 191) 및 신틸레이터(230)를 포함하는 구조를 가진다.
투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 하부 기판(110) 위에 복수의 게이트선(gate line)(121)이 형성되어 있다.
게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 있다. 각 게이트선(121)은 위로 돌출한 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)을 포함한다.
게이트선(121) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 따위로 만들어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon) 또는 다결정 규소(polysilicon) 등으로 만들어진 복수의 섬형 반도체(154)가 형성되어 있다. 반도체(154)는 게이트 전극(124) 위에 형성되며, 게이트 전극(124)의 끝단을 덮을 수 있는 크기로 형성되는 것이 바람직하다.
반도체(154) 위에는 복수의 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(163, 165)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 인 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다.
저항성 접촉 부재(163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(data line)(171)과 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175)이 형성되어 있다.
데이터선(171)은 PIN 다이오드에서 감지한 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다. 각 데이터선(171)은 게이트 전극(124)을 향하여 뻗은 복수의 소스 전극(source electrode)(173)을 포함한다.
드레인 전극(175)은 데이터선(171)과 분리되어 있으며 게이트 전극(124)을 중심으로 소스 전극(173)과 마주한다. 각 드레인 전극(175)은 연장되어 검출 단위 영역의 대부분의 영역(정확하게는 박막 트랜지스터 영역, 게이트선(121) 및 데이터선(171)으로부터 일정 거리만큼 떨어져 형성되는 영역)을 덮도록 형성된다. 이렇게 드레인 전극(175)으로부터 연장된 영역은 PIN 다이오드의 하부 전극(177)을 형 성한다.
하나의 게이트 전극(124), 하나의 소스 전극(173) 및 하나의 드레인 전극(175)은 반도체(154)와 함께 하나의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체(154)에 형성된다.
저항성 접촉 부재(163, 165)는 그 아래의 반도체(154)와 그 위의 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 사이에만 존재하며 이들 사이의 접촉 저항을 낮추어 준다.
PIN 다이오드의 하부 전극(177)의 위에는 다이오드용반도체(251, 252, 253)가 형성된다. 다이오드용 반도체는 각각 N형 반도체(251), 진성 반도체(252) 및 P형 반도체(253)이며, 이들이 순서대로 적층되어 PIN 다이오드를 형성한다.
P형 반도체(253)의 상부에는 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 만들어진 상부 전극(191)이 형성되어 있다. 상부 전극(191)은 하부 전극(177) 및 다이오드용 반도체(251, 252, 253)에 대응하는 영역에 형성되어 있다. 상부 전극(191) 및 하부 전극(177)은 다이오드용 반도체(251, 252, 253)보다 넓은 영역에 형성되는 것이 바람직하며, 도 3 및 도 4에 의하면 상부 전극(191)은 하부 전극(177)보다 좁은 영역을 덮으며 형성되어 있다. 이와 달리 하부 전극(177)보다 넓은 영역을 덮도록 형성될 수도 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175), 노출된 반도체(153) 및 PIN 다이오드의 상부 전극(191) 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다. 보호 막(180)은 질화규소나 산화규소 따위의 무기 절연물이나 유기 절연물로 형성되어 있다. 보호막(180)은 무기 절연물 또는 유기 절연물 따위로 각각 만들어진 이중막 구조를 가질 수도 있다. 보호막(180)에는 상부 전극(191)을 각각 노출하는 접촉 구멍(181)이 형성되어 있다.
보호막(180)의 위에는 제1 바이어스 선(198)이 형성되어 있다. 제1 바이어스 선(198)은 접촉 구멍(181)을 덮으면서 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차하며 데이터선(171)과 평행하게 형성되어 있다. 제1 바이어스 선(198)은 접촉 구멍(181)을 통하여 상부 전극(191)과 전기적으로 연결되어 있다. 한편, 제1 바이어스 선(198)은 박막 트랜지스터의 채널 부분을 덮으면서 형성되어 있다. 그러므로 제1 바이어스 선(198)은 도 3에서 도시하고 있는 바와 같이 접촉 구멍(181) 근처 및 박막 트랜지스터 근처에서 그 폭이 넓어지는 구조를 가지고 있다.
제1 바이어스 선(198)의 상부에는 제2 바이어스 선(199)이 형성되어 있다. 제2 바이어스 선(199)도 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차하며 데이터선(171)과 평행하게 형성되어 있다. 제2 바이어스 선(199)은 제1 바이어스 선(198)과 중첩하며, 제1 바이어스 선(198)보다 좁은 폭으로 형성될 수 있다. 제2 바이어스 선(199)은 접촉 구멍(181)을 통하여 상부 전극(191)과 연결되지 않으므로 접촉 구멍(181) 주변에서 폭이 넓어지지 않지만, 박막 트랜지스터의 근처에서는 그 폭이 넓어져 빛이 박막 트랜지스터의 채널로 입사되는 것을 막는다.
본 발명의 실시예에서 이상과 같이 2개의 바이어스 선(198, 199)을 사용하는 이유는 다음과 같다. 제1 바이어스 선(198)은 ITO 따위의 투명 도전체로 형성되어 있다. 투명 도전체는 접촉 구멍(181)을 통하여 상부 전극(191)과의 접촉 특성이 좋다는 장점이 있지만, 저항이 커서 신호 인가선으로 사용하기에는 단점이 있다. 이에 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al) 또는 이들의 합금으로 형성된 제2 바이어스 선(199)을 중첩하여 바이어스 전압이 저저항을 가지는 제2 바이어스 선(199)을 통하여 인가되도록 한다. 또한, 제2 바이어스 선(199)을 통하여 박막 트랜지스터의 채널로 빛이 입사되는 것을 막는다.
본 발명의 실시예와 달리 바이어스 선을 하나만으로 형성할 수도 있다.
보호막(180), 제1 및 제2 바이어스 선(198, 199) 위에는 신틸레이터(Scintillator)(230)가 형성되어 있다.
신틸레이터(Scintillator)(230)는 방사선과 충동하여 발광하는 물질로 형성되어 있으며, 엑스레이가 입사되는 경우 이를 가시광선 영역(특히 녹색 파장)의 빛으로 바꾸어 방출한다. 이 빛은 PIN 다이오드로 입사되어 전류를 발생시킨다.
신틸레이터(230)위에는 하부 구조를 보호하기 위하여 상부 기판(210)이 형성되어 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에 따른 엑스레이 검출기의구조 및 하나의 검출 단위 영역의 구조를 살펴보았다.
도 5는 엑스레이 검출 패널(300)의 수신 신호 검출부(500) 및 바이어스 전원 공급부가 부착되는 주변 영역(fan-out 영역)을 확대하여 도시한 도면이다.
도 5의 실시예에서 수신 신호 검출부(500) 및 바이어스 전원 공급부는 엑스레이 검출 패널(300)의 외측에 형성되며, 가요성 인쇄 회로 필름(FPC film)을 통하 여 엑스레이 검출 패널(300)에 연결된다.
엑스레이 검출 패널(300)의 하부 기판의 외각 부분에는 가요성 인쇄 회로 필름용 패드(112)가 적어도 하나 형성되어 있다. 가요성 인쇄 회로 필름용 패드(112)는 가요성 인쇄 회로 필름의 일부와 접하여 PIN 다이오드에서 수신한 신호를 수신 신호 검출부(500)로 전달하며, 바이어스 전원 공급부로부터의 바이어스 전압을 바이어스 선(B1-Bm)으로 인가한다.
먼저 바이어스 전압을 바이어스 선(B1-Bm)으로 인가하는 구조를 살펴본다. 가요성 인쇄 회로 필름용 패드(112)를 통하여 입력된 바이어스 전압은 하나의 지점으로 모아져서 제1 바이어스 연결선(BL1)으로 인가된다. 인가된 바이어스 전압은 제1 바이어스 연결선(BL1)을 따라서 각 바이어스 선(B1-Bm)으로 인가된다.
한편, 도시되어 있지 않으나, 인가된 바이어스 전압은 제2 바이어스 연결선(BL2)으로 인가되어 제2 바이어스 연결선(BL2)을 통해서도 각 바이어스 선(B1-Bm)에 인가된다. 즉, 제1 바이어스 연결선(BL1)과 제2 바이어스 연결선(BL2)는 엑스레이 검출 패널(300)의 주변 영역의 좌측단 또는 우측단을 통하여 서로 연결되어 있을 수 있어, 이를 통하여 제1 바이어스 연결선(BL1)으로 인가된 바이어스 전압이 제2 바이어스 연결선(BL2)으로 인가된다. 한편, 제1 및 제2 바이어스 연결선(BL1, BL2)이 주변 영역을 통하여 서로 연결되지 않도록 형성할 수도 있다. 이 때에는 제2 바이어스 연결선(BL2)과 직접 연결되는 바이어스 전압 인가점을 형성할 수도 있다.
제1 바이어스 연결선(BL1)의 외측에는 정전기 방지 회로(115)가 형성되어 있 을 수 있다. 정전기 방지 회로(115)는 엑스레이 검출 패널(300)에서 높은 전압의 정전기가 발생한 경우 정전기로 인한 패널 전체적인 피해를 막기 위한 회로이다. 정전기 방지 회로(115)의 구조는 실시예 별로 다양하여, 도 5에서는 정전기 방지 회로(115)가 위치할 영역만을 도시하고, 상세한 설명은 생략한다.
도 6은 바이어스 선 중 하나가 단선이 발생한 엑스레이 검출 패널을 도시하는 도면이다.
g번째 게이트선(Gg), k번째 데이터선(Dk) 및 k번째 바이어스 선(Bk)에 연결된 검출 단위 영역(이하 '단선된 검출 단위 영역(E)'이라 함)에서 k번째 바이어스 선(Bk)이 단선되어 있는 엑스레이 검출 패널이 도시되어 있다.
이와 같은 엑스레이 검출 패널을 이용하여 엑스레이를 검출할 때에는 다른 모든 검출 단위 영역에서 엑스레이를 감지할 수 있지만, 단선된 검출 단위 영역(E)에서는 엑스레이 검출이 불가능하다.
본 발명과 달리 바이어스 전압이 상측에서 인가되는 경우에는 단선된 부분 아래의 검출 단위 영역은 모두 엑스레이의 검출이 불가능하지만, 본 발명과 같이 양측에서 바이어스 전압이 인가되는 경우에는 단선된 검출 단위 영역(E)만 검출이 불능이다.
또한, 바이어스 선이 단선된 위치에 따라서는 단선된 검출 단위 영역(E)조차도 엑스레이 검출이 가능할 수 있다. 즉, 바이어스 선의 단선이 있지만, 단선위치가 바이어스 선과 상부 전극(191)간의 접촉이 이루어지는 접촉 구멍(181)으로부터 먼 경우에는 일측으로부터 바이어스 전압을 인가받을 수 있어 엑스레이를 검출할 수 있다.
또한, 본 발명과 같이 바이어스 선이 제1 바이어스 선(198) 및 제2 바이어스 선(199)의 이중층 구조를 가지면, 하나의 바이어스 선만이 단선되고 다른 하나의 선은 단선되지 않을 수 있어 엑스레이 검출 패널이 단선으로 인하여 영향을 받을 가능성이 줄어든다.
이와 같이 양측에 형성된 제1 및 제2 바이어스 연결선(BL1, BL2)을 통하여 바이어스 전압이 인가되기 때문에, 바이어스 선(B1-Bm) 중에서 단선이 발생하더라도 해당 바이어스 선에 연결된 검출 단위 영역의 대부분은 양측에서 인가되는 바이어스 전압을 인가 받으므로 단선된 위치에 형성된 검출 단위 영역을 제외하고는 모두 정상 동작하는 장점이 있다.
또한, 이중층 구조의 제1 및 제2 바이어스 선(198, 199)으로 인하여 단선이 발생할 가능성이 줄어든다.
도 7은 엑스레이 검출 패널에서 단선된 검출 단위 영역 및 그 주변 검출 단위 영역을 간략하게 도시하는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 엑스레이 검출 패널에서 바이어스 선의 단선으로 단선된 검출 단위 영역(E)이 발생한 경우를 도시하고 있다. 단선된 검출 단위 영역(E)의 주변에는 총 8개의 정상 검출 단위 영역이 존재하게 된다. 이들 정상 검출 단위 영역에 대한 신호 중 적어도 4개의 신호만 인가되면, 수신된 신호에 기초하여 단선된 검출 단위 영역(E)의 검출 데이터를 생성해내어 전체 검출 데이터를 보정할 수 있다. 이는 수신 신호 검출부(500)에서 수행되는 동작일 수 있으며, 이 와 같은 검출 데이터를 보정하여 완벽한 엑스레이 검출이 가능하며, 엑스레이 검출 패널의 불량을 줄일 수 있다.
이상에서 설명한 방법 이외에도 다양한 보정 방법이 있으며, 이러한 보정 방법들은 인접한 화소의 검출 데이터를 기초로 검출 양의 변화를 고려하여 보정한다는 점이 특징이다.
이상과 같이 데이터를 보정할 수 있으므로 다수의 검출 불능 검출 단위 영역이 있더라도 엑스레이 검출 패널을 엑스레이 검출용으로 사용할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엑스레이 검출기의 구조를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엑스레이 검출기 중 하나의 검출 단위 영역을 등가 회로로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 엑스레이 검출기 중 하나의 검출 단위 영역의 배치도이다.
도 4는 도 3의 IV-IV선을 따라 절단한 단면도이다.
도 5는 엑스레이 검출 패널(300)의 수신 신호 검출부(500) 및 바이어스 전원 공급부가 부착되는 주변 영역을 확대하여 도시한 도면이다.
도 6은 바이어스 선 중 하나가 단선이 발생한 엑스레이 검출 패널을 도시하는 도면이다.
도 7은 엑스레이 검출 패널에서 단선된 검출 단위 영역 및 그 주변 검출 단위 영역을 간략하게 도시하는 도면이다.
<도면 부호의 설명>
110: 하부 기판 112: 패드
115: 정전기 방지 회로 121 : 게이트선
124 : 게이트 전극 154 : 반도체
163 165 : 저항성 접촉층 171 : 데이터선
173 : 소스 전극 175 : 드레인 전극
177 : 다이오드 하부 전극 180 : 보호막
181, 182 : 접촉 구멍 191, 192 : 다이오드 상부 전극
198, 199 : 바이어스 선 210 : 상부 기판
230 : 신틸레이터(Scintillator)
251, 252, 253 : 다이오드용 반도체
300 : 엑스레이 검출 패널 400 : 게이트 구동부
500 : 수신 신호 검출부
Claims (18)
- 기판,상기 기판에 제1 방향으로 연장되어 있는 복수의 게이트선,상기 기판에 제2 방향으로 연장되며, 상기 게이트선과 절연되어 교차하는 복수의 데이터선,상기 기판에 제2 방향으로 연장되며, 상기 게이트선과 절연되어 교차하며, 상기 데이터선과 평행하는 복수의 바이어스선,상기 게이트선 및 상기 데이터선에 의하여 구획된 검출 단위 영역내에 형성되어 있는 박막 트랜지스터 및 광센서,상기 복수의 바이어스 선의 양 단을 각각 연결되어 바이어스 전압을 인가하는 2개의 바이어스 연결선, 및외부로부터 입사된 엑스레이를 가시광선으로 바꿔주는 실틸레이터를 포함하는 엑스레이 검출 패널.
- 제1항에서,상기 바이어스 선은 제1 바이어스 선 및 상기 제1 바이어스 선 위에 형성되어 있는 제2 바이어스 선을 포함하는 엑스레이 검출 패널.
- 제2항에서,상기 제1 바이어스 선은 투명 도전 물질로 형성되어 있으며, 상기 제2 바이어스 선은 저저항의 물질로 형성되어 있는 엑스레이 검출 패널.
- 제1항에서,상기 광센서는 PIN 다이오드인 엑스레이 검출 패널.
- 기판,상기 기판위에 형성되어 있으며, 게이트 전극을 포함하는 게이트선,상기 게이트선을 덮는 게이트 절연막,상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있으며, 상기 게이트 전극의 위에 형성되어 있는 반도체,상기 게이트선과 교차하며, 상기 반도체의 일부분을 덮는 소스 전극을 포함하는 데이터선,상기 소스 전극에 대향하는 드레인 전극을 포함하며, 상기 드레인 전극으로부터 연장되어 있는 하부 전극,상기 하부 전극 위에 형성되어 있는 다이오드용 반도체,상기 다이오드용 반도체 위에 형성되어 있으며, 투명한 도전 물질로 형성되어 있는 상부 전극,상기 상부 전극을 덮으며, 상기 상부 전극을 각각 노출하는 접촉 구멍을 가지는 보호막,상기 접촉 구멍을 통하여 상기 상부 전극과 전기적으로 연결되는 바이어스 선,외부로부터 입사된 엑스레이를 가시광선으로 바꿔주는 신틸레이터, 및상기 바이어스 선의 양단에 각각 연결되어 있으며, 상기 바이어스 선에 바이어스 전압을 인가하는 2개의 바이어스 연결선을 포함하는 엑스레이 검출 패널.
- 제5항에서,상기 바이어스 선은 제1 바이어스 선 및 상기 제1 바이어스 선 위에 형성되어 있는 제2 바이어스 선을 포함하는 엑스레이 검출 패널.
- 제6항에서,상기 제1 바이어스 선은 투명 도전 물질로 형성되어 있으며, 상기 제2 바이어스 선은 저저항의 물질로 형성되어 있는 엑스레이 검출 패널.
- 제7항에서,상기 제1 바이어스 선은 상기 접촉 구멍 주변에서 그 폭이 넓게 형성되어 있는 엑스레이 검출 패널.
- 제8항에서,상기 제2 바이어스 선은 상기 소스 전극 및 드레인 전극으로 가려지지 않은 상기 반도체 주변에서 그 폭이 넓게 형성되어 있는 엑스레이 검출 패널.
- 제8항에서,상기 제1 바이어스 선은 상기 소스 전극 및 드레인 전극으로 가려 지지 않은 상기 반도체 주변에서 그 폭이 넓게 형성되어 있는 엑스레이 검출 패널.
- 삭제
- 기판,상기 기판 위에 형성되어 있는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터에연결된 광센서 및 외부로부터 입사된 엑스레이를 가시광선으로 바꿔주는 신틸레이터를 포함하는 검출 단위 영역,상기 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 게이트선 및 데이터선,상기 광센서와 연결되어 있는 바이어스 선,상기 게이트선과 연결되어 있는 게이트 구동부,상기 데이터선과 연결되어 있는 수신 신호 검출부 및상기 바이어스 선의 양단에 각각 연결되어 있으며, 상기 바이어스 선에 바이어스 전압을 인가하는 2개의 바이어스 연결선을 포함하는 엑스레이 검출기.
- 제12항에서,상기 바이어스 선은 제1 바이어스 선 및 상기 제1 바이어스 선 위에 형성되 어 있는 제2 바이어스 선을 포함하는 엑스레이 검출기.
- 제13항에서,상기 제1 바이어스 선은 투명 도전 물질로 형성되어 있으며, 상기 제2 바이어스 선은 저저항의 물질로 형성되어 있는 엑스레이 검출기.
- 제12항에서,상기 수신 신호 검출부는 가요성 인쇄 회로 필름에 의하여 상기 데이터선과 전기적으로 연결되며,상기 가요성 인쇄 회로 필름은 상기 기판에 형성된 가요성 인쇄 회로용 패드에 연결되어 있는 엑스레이 검출기.
- 제15항에서,상기 가요성 인쇄 회로 필름은 상기 바이어스 전압도 전달하며,인접한 2개의 상기 가요성 인쇄 회로용 패드를 통하여 전달되는 상기 바이어스 전압이 한 곳으로 모여 상기 제1 및 제2 바이어스 연결선에 인가되는 엑스레이 검출기.
- 제12항에서,상기 수신 신호 검출부는 제1 및 제2 수신 신호 검출부를 포함하며,상기 각 데이터선을 2개로 분할하여 하나의 데이터선은 상기 제1 수신 신호 검출부로 검출 신호를 전송하고, 다른 하나의 데이터선은 상기 제2 수신 신호 검출부로 검출 신호를 전송하는 엑스레이 검출기.
- 제12항에서,상기 광센서는 PIN 다이오드인 엑스레이 검출기.
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