KR102124629B1 - X-ray detector with liquid crystal and driving method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액정 엑스선 검출기 및 이의 구동 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 바이어스 전압 및 측정 전압이 연속적으로 인가되더라도 전(前)단계에서 인가된 바이어스 전압 및 측정 전압으로 인한 오차를 제거할 수 있는 액정 엑스선 검출기 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal X-ray detector and a driving method thereof, and more specifically, a liquid crystal capable of removing errors due to the bias voltage and the measured voltage applied in the previous step even when the bias voltage and the measured voltage are continuously applied. It relates to an X-ray detector and a driving method thereof.
일반적으로, 엑스선 촬영장치는 피사체를 투과한 X선 흡수층의 전하 분포를 디지털 신호로 변환하여 피사체의 내부를 영상화하는 장치로서, 환자진단을 위한 의료분야 내지 건축물의 비파괴검사 등에 다양하게 이용되고 있다.In general, the X-ray imaging apparatus is a device that converts the electric charge distribution of the X-ray absorbing layer that has passed through the subject into a digital signal and images the inside of the subject, and is widely used in medical fields for patient diagnosis or non-destructive inspection of buildings.
최근 들어 엑스선 검출기는 디지털 기술을 도입하거나 액정소자를 도입하여 그 기술개선을 꾀하고 있다. 대표적인 예로, 액정소자를 도입한 엑스선 검출기가 있는데, 이는 통상적으로 액정 엑스선 검출기 내지 엑스선 감지 액정 검출기라고 칭하고 있다. 이러한 액정 엑스선 검출기는 크게 광도전소자, 액정소자, 광원, 및 광검출부로 구성된다.Recently, X-ray detectors are trying to improve the technology by introducing digital technology or by introducing liquid crystal elements. As a typical example, there is an X-ray detector incorporating a liquid crystal device, which is commonly referred to as a liquid crystal X-ray detector or an X-ray sensing liquid crystal detector. The liquid crystal X-ray detector is largely composed of a photoconductive element, a liquid crystal element, a light source, and a photodetector.
액정 엑스선 검출기는 광도전층에 X선을 쬐어주고, 양쪽 전극에 전압을 걸어주면, 피검체를 지나온 X선이 광전도층을 지나면서 광전도층에 분극현상을 일으킨다. 그러면 이 분극현상은 액정층에 영향을 줌으로써 액정의 배열 상태를 변화시킨다. 그리고, 광원으로부터 나온 리드빔이 이와 같은 액정층을 지나 결상렌즈에 의해 결상됨으로써 피검체의 X선 영상을 촬영할 수 있게 된다.The liquid crystal X-ray detector radiates X-rays to the photoconductive layer, and when voltage is applied to both electrodes, the X-rays passing through the subject pass through the photoconductive layer and cause polarization in the photoconductive layer. Then, this polarization phenomenon changes the arrangement state of the liquid crystal by affecting the liquid crystal layer. Then, the lead beam from the light source passes through the liquid crystal layer and is formed by the imaging lens, so that an X-ray image of the subject can be captured.
액정 엑스선 검출기는 비정질 셀레늄으로 구성되는 광도전층을 사용하는데, 본원 발명자에 의하면 기준투과도를 측정하거나 측정 전압을 인가한 후 X선에 따른 화소의 투과도를 측정할 때 리드빔에 의한 측정 오차가 발생함을 알게 되었다.The liquid crystal X-ray detector uses a photoconductive layer composed of amorphous selenium. According to the inventors of the present application, measurement errors caused by a lead beam occur when measuring the transmittance of a pixel according to X-rays after measuring a reference transmittance or applying a measurement voltage. Came to know.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 기준투과도를 측정하거나 측정 전압을 인가한 후 X선에 따른 화소의 투과도를 측정할 때 리드빔에 의해 생성되는 전자 및 정공에 의해 발생하는 오차를 제거할 수 있는 액정 엑스선 검출기 및 이의 구동 방법을 제시하는 것을 목적으로 한다.The present invention is intended to solve the above problems, when measuring the transmittance of a pixel according to the X-ray after measuring the reference transmittance or applying a measurement voltage, the error caused by electrons and holes generated by the lead beam It is an object of the present invention to provide a liquid crystal X-ray detector and a method for driving the same.
본 발명의 상기 목적은 비정질 셀레늄으로 이루어지는 광도전층을 포함하는 엑스선 감지 액정패널, 리드빔 출력부 및 촬상부를 포함하는 액정 엑스선 검출기에 있어서, 리드빔을 온(on) 시키는 적어도 일부 기간 동안 엑스선 감지 액정패널에 접지 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 액정 엑스선 검출기에 의해 달성 가능하다.The object of the present invention is an X-ray sensing liquid crystal panel including a photoconductive layer made of amorphous selenium, a liquid crystal X-ray detector including a lead beam output unit and an imaging unit, wherein the X-ray sensing liquid crystal for at least some period of turning on the lead beam It can be achieved by a liquid crystal X-ray detector characterized in that the ground voltage is applied to the panel.
리드빔을 온 시키는 기간을 포함한 τ1 구간동안 엑스선 감지 액정 패널에 접지 전압을 인가하는 것이 바람직하다. 리드빔을 온 상태에서 오프 상태로 전환된 이후에도 τ2 구간 동안 엑스선 감지 액정패널을 접지 전압으로 더 유지하는 것이 바람직하다. τ2 구간은 0.5ms 이상인 것이 바람직하며, τ2 구간은 1.0ms 이상인 것이 더욱 바람직하다.It is preferable to apply a ground voltage to the X-ray sensing liquid crystal panel for a period of τ1 including a period for turning on the lead beam. Even after the lead beam is switched from the on state to the off state, it is preferable to further maintain the X-ray sensing liquid crystal panel as a ground voltage for a period of τ2. The τ2 section is preferably 0.5 ms or more, and the τ2 section is more preferably 1.0 ms or more.
본 발명의 또 다른 목적은 비정질 셀레늄으로 이루어지는 광도전층을 포함하는 엑스선 감지 액정패널, 리드빔 출력부 및 촬상부를 포함하는 액정 엑스선 검출기에서 X선을 인가하지 않은 상태에서 엑스선 감지 액정패널에 인가하는 바이어스 전압에 따른 기준 투과도를 측정하기 위한 액정 엑스선 검출기 구동 방법에 있어서, 엑스선 감지 액정패널에 제1 크기를 갖는 + 극성의 구형파로 이루어지는 제1 바이어스 전압을 인가하는 제1단계와, τ1 구간 동안 상기 엑스선 감지 액정패널에 접지 전압(0V)을 인가하는 제2단계와, 제2단계의 τ1 구간의 적어도 일부 구간 사이에 리드빔을 일정시간 온 시켰다가 오프 시키는 제3단계와, 엑스선 감지 액정패널에 - 극성의 구형파를 인가하는 제4단계 및 엑스선 감지 액정패널에 제2 크기(제2 크기 > 제1 크기)를 갖는 + 극성의 구형파로 이루어지는 제2 바이어스 전압을 인가하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 엑스선 검출기 구동 방법에 의해서 달성 가능하다.Another object of the present invention is an X-ray sensing liquid crystal panel including a photoconductive layer made of amorphous selenium, a bias applied to the X-ray sensing liquid crystal panel without applying X-rays in a liquid crystal X-ray detector including a lead beam output unit and an imaging unit. A method of driving a liquid crystal X-ray detector for measuring a reference transmittance according to a voltage, the method comprising: a first step of applying a first bias voltage consisting of a square wave of + polarity having a first magnitude to an X-ray sensing liquid crystal panel; and the X-ray during a τ1 period The second step of applying the ground voltage (0V) to the sensing liquid crystal panel, and the third step of turning the lead beam on and off for at least a portion of τ1 section of the second step, and the X-ray sensing liquid crystal panel- And a fourth step of applying a square wave of polarity and a fifth step of applying a second bias voltage made of a square wave of + polarity having a second size (second size> first size) to the X-ray sensing liquid crystal panel. It can be achieved by a liquid crystal X-ray detector driving method.
이때, 제2단계의 τ1 구간에는 상기 리드빔을 온 상태에서 오프 상태로 전환된 이후에도 접지 전압을 인가하는 τ2(τ1 > τ2) 구간을 포함하는 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that the τ1 section of the second step includes a τ2 (τ1> τ2) section for applying the ground voltage even after the lead beam is switched from the on state to the off state.
본 발명의 또 다른 목적은 비정질 셀레늄으로 이루어지는 광도전층을 포함하는 엑스선 감지 액정패널, 리드빔 출력부 및 촬상부를 포함하는 액정 엑스선 검출기에서 피검체를 경유한 X선에 따른 촬상부 화소의 투과도를 측정하는 액정 엑스선 검출기 구동 방법에 있어서, 엑스선 감지 액정패널에 + 극성의 구형파로 이루어지는 제1 측정 전압을 인가하는 제1단계와, τ1 구간 동안 상기 엑스선 감지 액정패널에 접지 전압(0V)을 인가하는 제2단계와, 제2단계의 τ1 구간의 적어도 일부 구간 사이에서 리드빔을 일정시간 온 시켰다가 오프 시키는 제3단계 및 엑스선 감지 액정패널에 + 극성의 구형파로 이루어지는 제2 측정 전압을 인가하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 엑스선 검출기 구동 방법에 의해서도 달성 가능하다. Another object of the present invention is an X-ray sensing liquid crystal panel including a photoconductive layer made of amorphous selenium, a liquid crystal X-ray detector including a lead beam output unit and an imaging unit, and measuring transmittance of an imaging unit pixel according to X-rays through a subject A method of driving a liquid crystal X-ray detector, comprising: a first step of applying a first measurement voltage made of a square wave of + polarity to the X-ray sensing liquid crystal panel; and applying a ground voltage (0V) to the X-ray sensing liquid crystal panel during the τ1 period. The third step of turning on and off the lead beam for a certain period of time between step 2 and at least a portion of the τ1 section of the second step, and a fourth step of applying a second measurement voltage made of a square wave of + polarity to the X-ray sensing liquid crystal panel. It is also possible to achieve by a liquid crystal X-ray detector driving method characterized in that it comprises a step.
이때, 상기 제2단계의 τ1 구간에는 상기 리드빔을 온 상태에서 오프 상태로 전환된 이후에도 접지 전압을 인가하는 τ2(τ1 > τ2) 구간을 포함하는 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that the τ1 section of the second step includes a τ2 (τ1> τ2) section for applying the ground voltage even after the lead beam is switched from the on state to the off state.
본 발명에 따른 액정 엑스선 검출기는 엑스선 감지 액정패널에 접지 전압을 인가한 상태에서 리드빔을 온 시킴으로써 리드빔 조사에 의해 비정질 셀레늄에 발생되는 전자 및 정공이 투과도에 영향을 미치지 못하도록 하였다. 또한, 리드빔 조사를 마친 이후에도 일정 기간 동안 엑스선 감지 액정패널을 접지 상태로 추가적으로 유지하도록 함으로써 리드빔에 의해 발생된 전자 및 정공이 다음 단계에서 인가되는 바이어스 전압 또는 측정 전압에 의해 분극이 발생되지 않도록 소거시킬 수 있게 되었다.The liquid crystal X-ray detector according to the present invention prevents electrons and holes generated in amorphous selenium from being irradiated by lead beam irradiation from affecting transmittance by turning on the lead beam in a state in which a ground voltage is applied to the X-ray sensing liquid crystal panel. In addition, by keeping the X-ray-sensing liquid crystal panel in a ground state for a certain period of time even after the completion of the lead beam irradiation, the electrons and holes generated by the lead beam are not polarized by the bias voltage or the measurement voltage applied in the next step. It can be erased.
또한, 본 발명에 따른 액정 엑스선 검출기 구동 방법에 의하면, 엑스선 감지 액정패널에 접지 전압을 인가한 상태에서 리드빔을 온 시킴으로써 리드빔 조사에 의해 비정질 셀레늄에 발생되는 전자 및 정공이 투과도에 영향을 미치지 못하도록 하였다. 또한, 리드빔 조사를 마친 이후에도 일정 기간 동안 엑스선 감지 액정패널을 접지 상태로 추가적으로 유지하도록 함으로써 리드빔에 의해 발생된 전자 및 정공이 다음 단계에서 인가되는 바이어스 전압 또는 측정 전압에 의해 분극이 발생되지 않도록 소거시킬 수 있게 되었다.In addition, according to the method for driving a liquid crystal X-ray detector according to the present invention, electrons and holes generated in amorphous selenium by lead beam irradiation do not affect transmittance by turning on a lead beam in a state in which a ground voltage is applied to the X-ray sensing liquid crystal panel. Not allowed. In addition, by keeping the X-ray-sensing liquid crystal panel in a ground state for a certain period of time even after the completion of the lead beam irradiation, the electrons and holes generated by the lead beam are not polarized by the bias voltage or the measurement voltage applied in the next step. It can be erased.
본 발명에 따른 액정 엑스선 검출기 및 이의 구동 방법에 의해서 액정 엑스선 검출기의 투과도 측정 정밀도를 높일 수 있게 되었다.By the liquid crystal X-ray detector according to the present invention and a driving method thereof, it is possible to increase the measurement accuracy of the transmittance of the liquid crystal X-ray detector.
도 1은 본 발명에 따른 액정 엑스선 검출기의 전체 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 엑스선 감지 액정패널의 단면도.
도 3은 도 1 및 도 2에 제시된 액정 엑스선 검출기의 엑스선 영상 결정 방법의 흐름도.
도 4는 기준 투과도 측정 단계에서 도 1 및 도 2에 제시된 액정 엑스선 검출기의 구동부를 통해 제1 투명도전막과 제2 투명도전막에 인가되는 바이어스 전압, 촬상부 및 리드빔의 온/오프 타이밍도.
도 5는 도 4에 제시된 파형 및 타이밍과 유사하게 도 1 및 도 2에 제시된 액정 엑스선 검출기를 바이어스 전압으로 + 극성을 인가한 경우와 - 극성을 인가한 경우를 각각 측정한 기준 투과도 그래프.
도 6은 본 발명에 따른 액정 엑스선 검출기에서 기준 투과도 측정 단계에서 구동부로부터 제1 투명도전막 및 제2 투명도전막에 인가되는 바이어스 전압, 촬상부 및 리드빔의 온/오프 타이밍도.
도 7은 본 발명에 따른 액정 엑스선 검출기에서 기준 투과도 측정 단계에서 구동부로부터 제1 투명도전막 및 제2 투명도전막에 인가되는 바이어스 전압, 촬상부 및 리드빔의 온/오프 타이밍도.
도 8은 도 6에 도시된 바와 같이 바이어스 전압을 접지 전압으로 유지한 상태에서 리드빔을 온 시키면서 + 극성 및 - 극성의 바이어스 전압에서 각각 측정한 기준 투과도 그래프.
도 9는 리드빔에 의해 발생된 전자 및 정공에 의해 측정된 투과도에 오차가 포함되는 측정 전압 파형과 촬상소자 및 리드빔의 타이밍도.
도 10은 리드빔에 의해 발생된 전자 및 정공에 의해 영향을 받지 않는 측정 전압 파형과 촬상소자 및 리드빔의 타이밍도.1 is an overall configuration diagram of a liquid crystal X-ray detector according to the present invention.
Figure 2 is a cross-sectional view of the X-ray sensing liquid crystal panel according to the present invention.
3 is a flowchart of a method for determining an X-ray image of the liquid crystal X-ray detector shown in FIGS. 1 and 2.
4 is a timing diagram of ON/OFF of a bias voltage, an imaging unit, and a lead beam applied to the first transparent conductive film and the second transparent conductive film through the driving units of the liquid crystal X-ray detectors shown in FIGS. 1 and 2 in the reference transmittance measurement step.
5 is a reference transmittance graph measuring the case where + polarity is applied as a bias voltage and-polarity is applied to the liquid crystal X-ray detector shown in FIGS. 1 and 2, similarly to the waveform and timing shown in FIG. 4.
6 is a timing diagram of ON/OFF of a bias voltage, an imaging unit, and a lead beam applied to the first transparent conductive film and the second transparent conductive film from the driving unit in the reference transmittance measurement step in the liquid crystal X-ray detector according to the present invention.
7 is a timing diagram of ON/OFF of a bias voltage, an imaging unit, and a lead beam applied to a first transparent conductive film and a second transparent conductive film from a driving unit in a reference transmittance measurement step in a liquid crystal X-ray detector according to the present invention.
FIG. 8 is a graph of reference transmittance measured at bias voltages of + polarity and − polarity while turning on a lead beam while maintaining a bias voltage as a ground voltage as illustrated in FIG. 6.
9 is a timing diagram of a measurement voltage waveform and an imaging device and a lead beam including an error in transmittance measured by electrons and holes generated by the lead beam.
10 is a timing diagram of a measurement voltage waveform and an imaging device and a lead beam that are not affected by electrons and holes generated by the lead beam.
본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "갖다" 등의 용어는 명세서 상에 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.The terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, the terms “include” or “have” are intended to indicate that a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof, described on the specification exists, and that one or more other features are present. It should be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.
또한, 본 명세서에서, "~ 상에 또는 ~ 상부에" 라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것인데, 이는 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다. 즉, 본 명세서에서 지칭하는 "~ 상에 또는 ~ 상부에" 라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치하는 경우뿐만 아니라 대상 부분의 앞 또는 뒤에 위치하는 경우도 포함한다.In addition, in the present specification, “to or above” means to be positioned above or below the target part, which does not necessarily mean to be located above the gravity direction. That is, the term "on or above" referred to in this specification includes not only the case where the object part is located above or below, but also when it is located before or after the object part.
또한, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에 또는 상부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 상에 또는 상부에" 접촉하여 있거나 간격을 두고 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.Also, when a portion of an area, plate, or the like is said to be "on or above" another portion, it is not only when the other portion is in contact or spaced "on or above" another portion, but also another portion in the middle. Also included.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in this specification, when one component is referred to as "connected" or "connected" with another component, the one component may be directly connected to the other component, or may be directly connected, but in particular It should be understood that, as long as there is no objection to the contrary, it may or may be connected via another component in the middle.
또한, 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Also, in this specification, terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예, 장점 및 특징에 대하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments, advantages, and features of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 액정 엑스선 검출기의 전체 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 엑스선 감지 액정패널의 단면도이다.1 is an overall configuration diagram of a liquid crystal X-ray detector according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the X-ray sensing liquid crystal panel according to the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 액정 엑스선 검출기는 엑스선 출력부(50), 엑스선 감지 액정패널(100), 리드빔 출력부(60), 구동부(70), 편광판(30), 검광판(40), 결상렌즈(80) 및 촬상부(85)를 포함한다.1 and 2, the liquid crystal X-ray detector according to the present invention includes an
엑스선 출력부(50)는 X선을 발생시켜 외부로 출사하는 장치로서, 이로부터 출력된 X선은 피검체(90)를 투과한 후, 엑스선 감지 액정패널(100)의 광도전층 (17)에서 흡수된다.The
엑스선 감지 액정패널(100)은 광도전체부(10)와 액정부(20)가 합착된 구조로 이루어진다.The X-ray sensing
광도전체부(10)는 X선 조사 및 전기장 인가시 전자와 정공의 분포가 변화하는 구성으로서, 세부적으로 기판(11), 투명도전막 (13), 절연막(15), 광도전층(17) 및 배향막(19)을 포함한다.The
광도전체부(10)의 기판(이하, '제1 기판(11)'이라 칭함)은 투명도전막(13), 절연막(15), 광도전층(17) 및 배향막(19)을 형성하기 위한 기재로서, 투명한 유리 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있다.The substrate of the photoconductive part 10 (hereinafter referred to as'first substrate 11') is a substrate for forming the transparent
광도전체부(10)의 투명도전막(이하, '제1 투명도전막(13)'이라 칭함)은 광도전체부(10) 측에 전압을 인가하기 위한 구성으로서, 제1 기판(11)의 일면 상에 형성되어 후술할 구동부(70)와 전기적으로 연결된다.The transparent conductive film (hereinafter referred to as'first transparent conductive film 13') of the
후술할 구동부(70)에 의해 광도전체부(10)의 투명도전막과 액정부(20)의 투명도전막에 전압이 인가되면 이들 사이에 전기장이 형성되고, 이에 의해 광도전층(17) 내 전자와 정공의 이동 즉, 전자-정공 분포 변화가 발생된다.When a voltage is applied to the transparent conductive film of the
광도전체부(10)의 절연막(15)은 제1 투명도전막(13)과 광도전층(17) 사이에 개재되어, 제1 투명도전막(13)과 광도전층(17) 간의 전하 이동을 방지하기 위한 구성이다.The insulating
광도전체부(10)의 광도전층(17)은 전하를 만들기 위한 구성으로서, 광도전층(17)에 X선이 조사되면 광도전층(17) 내부에 많은 수의 전자(electron)-정공(hole) 쌍이 생성되고, 이를 전기장에 노출시키면 전자와 정공의 이동 즉, 전하 분포의 변화가 유발된다.The
광도전층(17)은 절연막(15) 상에 박막 형태로 형성될 수 있고, 그 재질은 셀레늄(Selenium)으로 이루어질 수 있다. 광도전층(17)은 특히 비정질 셀레늄(a-Se)으로 이루어지는 것이 바람직한데, 이러한 비정질 셀레늄(a-Se)은 저온에서 진공 증착 내지 코팅하여 피막될 수 있다.The
광도전체부(10)의 배향막(이하, '제1 배향막(19)'이라 칭함)은 액정부(20)의 배향막(25)과 함께 액정분자를 균일하게 배향시키기 위한 구성에 해당한다.The alignment film (hereinafter referred to as'first alignment film 19') of the
액정부(20)는 광도전체부(10)와 합착된 구조로 구비되어 리드빔(Read Beam)의 편광투과특성을 변화시키는 기능을 한다. 이러한 액정부(20)는 기판(21), 투명도전막(23), 배향막(25) 및 액정층(27)을 포함한다.The
액정부(20)의 기판(이하, '제2 기판(21)'이라 칭함)은 투명도전막(23), 배향막(25) 및 액정층(27)을 형성하기 위한 기재로서, 투명한 유리 재질 또는 폴리머 재질로 형성될 수 있다.The substrate of the liquid crystal unit 20 (hereinafter referred to as'second substrate 21') is a base material for forming the transparent conductive film 23, the
액정부(20)의 투명도전막(이하, '제2 투명도전막(23)'이라 칭함)은 광도전체부(10) 측에 전압을 인가하기 위한 구성으로서, 제2 기판(21)의 일면 상에 형성되어 후술할 구동부(70)와 전기적으로 연결된다.The transparent conductive film (hereinafter referred to as'second transparent conductive film 23') of the
구동부(70)에 의해 제1,2 투명도전막(13,23)에 전압이 인가되면 이들 사이에 전기장이 형성되고, 이에 의해 광도전층(17) 내 전자와 정공의 이동 즉, 전자-정공 분포 변화가 발생된다.When a voltage is applied to the first and second transparent
액정부(20)의 액정층(27)은 엑스선 조사 및 전압 인가에 따른 광도전체부(10)의 전하 분포 변화시, 이에 연동하여 액정 배열이 달라짐으로써 리드빔(Read Beam)의 편광투과특성을 변화시키도록 작용하는 구성으로서, 제1 배향막(19)과 제2 배향막(25)에 주입되는 다수의 액정 분자를 포함한다.The
액정부(20)의 배향막(이하, '제2 배향막(25)'이라 칭함)은 제2 투명도전막(23) 위에 형성되고, 액정부(20)를 광도전체부(10)와 합착시 제1 배향막(19)과 대향하는 구조로 구비되어, 제1 배향막(19)과 함께 액정분자를 균일하게 배향시키는 기능을 한다.The alignment layer (hereinafter referred to as'second alignment layer 25') of the
리드빔 출력부(60)는 액정부(20)측으로 진행하는 리드빔(61)을 출사하는 장치로서, 예컨대 가시광선 파장대의 빛을 출력하는 엘이디(LED) 소자로 구성할 수 있다.The lead
한편, 광도전층(17)을 비정질 셀레늄으로 형성할 경우에는 리드빔(61)은 비정질 셀레늄을 투과해야 되고, 또한 편광판과 검광판의 편광특성이 유지되어야 한다. 따라서 리드빔(61)은 680 ~ 900nm 파장대의 빛이어야 하고, 바람직하게는 700~800nm 파장대의 빛이어야 하며, 보다 바람직하게는 780nm LED(Light Emit Diode)를 사용하는 것이 좋다.On the other hand, when the
반투과 거울(Half Mirror,65)은 리드빔 출력부(60) 전방의 광경로 상에 배치되어 리드빔 출력부(60)에서 출사되는 리드빔(61)이 엑스선 감지 액정패널(100) 측으로 반사되어 진행하고, 엑스선 출력부(50)에서 출력되는 엑스선은 투과하여 직진시키는 광학소자이다.Half-transmission mirror (Half Mirror, 65) is disposed on the optical path in front of the lead
구동부(70)는 제1,2 투명도전막(13,23)에 소정의 바이어스 전압 (Vb)을 걸어주어 전자와 정공을 분리하는 구성이다.The driving
편광판(30)은 광도전체부(10)와 리드빔 출사부(60) 사이의 광경로 상에 배치되고, 검광판(40)은 액정부(20) 전방의 광경로 상에 배치되어 액정층(27)의 편광투과특성 변화에 따라 리드빔을 차단하거나 투과하는 역할을 한다. 본 발명에서 편광판(30)과 검광판(40)의 편광 방향은 서로 상이하도록 설계하였으며, 바람직하게는 상호 직교하도록 설계하는 것이 좋다.The
결상렌즈(80)는 검광판(40) 전방의 광경로 상에 배치되어 검광판(40)을 투과한 리드빔을 결상시켜 촬상부(85)에 결상될 수 있도록 기능한다.The
촬상부(85)는 결상렌즈(80)에 의해 결상된 리드빔(61)을 검출하여 그 특성을 분석함으로써 피검체 상태를 진단할 수 있도록 하는 장치이다. 촬상부(85)는 예컨대 CCD 카메라 또는 CMOS 카메라로 구성될 수 있다.The
제어부(110)는 촬상부(85), 구동부(70) 및 리드빔 출력부(60)를 제어하기 위한 제어신호를 생성한다.The
액정 엑스선 검출기의 동작 원리에 대하여 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 액정 엑스선 검출기는 도 1 및 도 2와 같이 광도전체부(10)와 액정부(20)가 상호 맞닿는 구조로 구성된다. 광도전체부(10)에 엑스선을 쬐여주면 광도전층(17) 내부에 전자(electron)와 정공(hole)이 만들어진다. 이와 같은 상태에서, 제1 투명도전막(13)과 제2 투명도전막(23) 사이에 전기장을 걸어주면, 전자와 정공이 각각 반대극성의 투명도전막 측으로 이동하는 분극현상이 일어나게 된다.The operation principle of the liquid crystal X-ray detector is as follows. The liquid crystal X-ray detector of the present invention is configured as a structure in which the
이와 같은 분극현상은 액정층(27)에 영향을 줌으로써 액정의 상태를 변화시키게 된다. 즉, 도 2와 같이 전하 분포가 변하게 되면, 액정층(27) 내 액정 배열이 달라지게 된다.Such a polarization phenomenon changes the state of the liquid crystal by affecting the
보다 구체적으로 설명하면, 엑스선이 조사된 광도전층(17) 영역에는 전자와 정공이 분리되어 광도전층(17) 내부 전기장을 차폐하게 되고, 이에 대한 대응으로 액정층(27)에 걸리는 전압이 커지게 된다.More specifically, in the region of the
도 2 예시의 경우, 피검체(90)에 의해 엑스선이 투과하지 못하는 (가)영역과 엑스선(5)이 투과하는 (나)영역이 발생된 경우에 대해 설명하기로 한다. (나)영역의 경우 엑스선(5)에 의해서 광도전층(17)에서 분극이 발생하여 배향막(19)에 가까운 영역에 +전하(정공)이 쌓이게 된다. 이러한 정공에 의한 전압과 액정부(20)의 제2투명전도막(23)에 인가된 전압차에 의한 전계에 의해서 액정층(27)의 액정이 전계 방향에 따라 수직으로 재배열하게 된다. 따라서 (나)영역으로 입사된 리드빔은 액정층(27)을 그대로 투과하게 되어 편광 방향이 변하지 않은 상태를 유지하게 되어 검광판(40)에서 차단되게 된다.In the case of FIG. 2, the case where the region (A) through which the X-rays are not transmitted and the region (B) through which the X-rays 5 are transmitted are generated by the subject 90 will be described. In the (B) region, polarization occurs in the
이에 비해 (가)영역은 광도전체층에서 분극이 발생하지 않으므로 액정층(27)의 액정을 재배열할 정도의 전계가 형성되지 않으므로 최초 배향 상태를 유지하게 되며, (가)영역으로 투과된 리드빔은 액정층(20)을 투과하면서 편광방향이 변하게 되며, 검광판(61)을 투과하게 되는 것이다.On the other hand, in the region (A), since polarization does not occur in the photoconductor layer, an electric field sufficient to rearrange the liquid crystal of the
피검체(90)에 의한 X선의 투과 여부에 따라 액정층(27)의 편광투과특성을 상이하게 변경함으로써 편광판(30)을 거쳐 검광판(40)에 도달한 리드빔은 편광방향과 일치하는 광만 투과되고 결상렌즈(80)에 선택적 입사하게 된다. 결상렌즈(80)에 의해 결상된 빛을 촬상부(85)가 검출함으로써 피검체의 X선 영상을 획득할 수 있게 되는 것이다.By changing the polarization transmission characteristics of the
도 3은 도 1 및 도 2에 제시된 액정 엑스선 검출기의 엑스선 영상 결정 방법의 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 액정 엑스선 검출기의 엑스선 영상 결정 방법은 리드빔 출력 단계(S10), 기준 투과도 측정 단계(S20), 전자-정공 분리 단계(S30), 검출 투과도 측정 단계(S40), 바이어스 전압 도출 단계(S50), 보정치 산출 단계(S60), 엑스선 영상 결정 단계(S70), 및 전하 소거 단계(S80)를 포함한다.3 is a flowchart of a method for determining an X-ray image of the liquid crystal X-ray detector shown in FIGS. 1 and 2. 3, the X-ray image determination method of the liquid crystal X-ray detector according to the present invention includes a lead beam output step (S10), a reference transmittance measurement step (S20), an electron-hole separation step (S30), and a detection transmittance measurement step (S40). ), a bias voltage deriving step (S50), a correction value calculating step (S60), an X-ray image determination step (S70), and a charge erasing step (S80).
리드빔 출력 단계(S10)는 액정 엑스선 검출기에 전원을 입력(S10a)한 후, 리드빔 출력부(60)를 구동하여 리드빔을 출사하는 단계이다. 바람직하게는, 리드빔 출력 단계(S10)는 리드빔의 세기가 안정화될 때까지 대기(S10b)한 후, 리드빔 광원의 출력이 안정되면 기준 투과도 측정 단계를 수행하도록 구성된다.The lead beam output step S10 is a step of inputting power to the liquid crystal X-ray detector (S10a) and driving the lead
기준 투과도 측정 단계(S20)는 엑스선 감지 액정패널에 X선이 조사되지 않은 상태에서, 엑스선 감지 액정패널(100)에 인가되는 바이어스 전압(Vb)을 변화시키며 화소의 투과도[T(x,y,V(i))]를 측정하는 단계이다. 여기서, 상기 '바이어스 전압(Vb)'은 구동부(70)에 의해 엑스선 감지 액정패널(100)의 제1,2 투명도전막(13,23)에 인가된다. '화소'는 촬상부(85) 카메라의 화소를 지칭하고, '화소의 투과도'는 해당 화소에 대응되는 액정 시야각에 대한 리드빔의 투과도를 지칭한다. 단계 S20의 투과도[T(x,y,V(i))]에서 'x,y'는 촬상부(85)의 화소 좌표를 의미하고, 'V(i)'는 바이어스 전압(Vb)을 바꿔가면서 여러 번 측정하는 것을 의미한다.The reference transmittance measurement step (S20) changes the bias voltage (Vb) applied to the X-ray sensing
이하에서, 단계 S20에 따라 측정되는 화소의 투과도를 '기준 투과도 [T(x,y,V(i))]'라 칭하기로 한다.Hereinafter, the transmittance of the pixel measured according to step S20 will be referred to as'reference transmittance [T(x,y,V(i))]'.
전자-정공 분리 단계(S30)는 엑스선 감지 액정패널에 분리전압(Vs)을 인가(S30a)하고 엑스선을 조사(S30b)하여, 광도전체부의 전자와 정공을 분리시키는 단계이다.The electron-hole separation step (S30) is a step of separating electrons and holes from the photoconductor by applying a separation voltage Vs to the X-ray sensing liquid crystal panel (S30a) and irradiating X-rays (S30b).
광도전체부(10)에 엑스선을 쬐여주면 광도전층(17) 내부에 전자(electron)와 정공(hole)이 만들어진다. 이와 같은 상태에서, 제1 투명도전막(13)과 제2 투명도전막(23) 사이에 DC 전기장을 걸어주면, 전자와 전공이 각각 반대극성의 투명도전막 측으로 이동하는 분극현상이 일어나게 된다. 도 2를 기준으로 설명하면, 제1 투명도전막(13)에 (+)전압이 걸리므로, 광도전층(17) 내부의 하부영역(즉, 액정층(27) 인접영역)에는 정공이 분포하게 되고, 광도전층(17) 내부의 상부영역(즉, 제1 투명도전막(13) 인접영역)에는 전자가 분포하게 된다.When X-rays are applied to the
검출 투과도 측정 단계(S40)는 엑스선 감지 액정패널(100)에 측정전압(Vm)을 인가(S40a)하여 촬상부(85) 화소의 투과도[T(x,y,i)]를 측정(S40b)하는 단계이다. 단계 S40의 투과도[T(x,y,i)]에서 'x,y'는 촬상부(85)의 화소 좌표를 의미하고, 'i'는 액정층(27)이 전압을 유지하는 동안에 해당 화소의 투과도를 다수 회 측정하는 것을 의미한다.The detection transmittance measurement step (S40) measures the transmittance [T(x,y,i)] of the pixels of the
검출 투과도 측정 단계(S40)에서 인가되는 측정전압(Vm)은 동일한 전압을 일정하게 유지시키면서 검출 투과도를 측정하도록 구성하거나 측정전압을 두 개 이상의 전압값으로 변화시키면서 검출 투과도를 측정하도록 구성될 수 있다.The measurement voltage Vm applied in the detection transmittance measurement step S40 may be configured to measure the detection transmittance while maintaining the same voltage constant, or may be configured to measure the detection transmittance while changing the measurement voltage to two or more voltage values. .
바이어스 전압 도출 단계(S50)는 단계 S40의 검출 투과도[T(x,y,i)]와 동일한 값을 갖는 기준 투과도 값을 찾고, 이로부터 해당 기준 투과도에 대응되는 바이어스 전압[V(x,y,i)]을 도출하는 단계이다.The bias voltage derivation step S50 finds a reference transmittance value having the same value as the detected transmittance [T(x,y,i)] in step S40, from which the bias voltage corresponding to the reference transmittance [V(x,y) ,i)].
보정치 산출 단계(S60)는 단계 S50에서 도출된 바이어스 전압[V(x,y,i)]에서 단계 S40에서 인가한 측정전압(Vm)만큼을 차감하는 연산을 수행하는 단계이다.The correction value calculation step S60 is a step of performing an operation of subtracting the measured voltage Vm applied in step S40 from the bias voltage [V(x,y,i)] derived in step S50.
엑스선 영상 결정 단계(S70)는 단계 S60에서 산출된 값에 근거하여 X선 영상을 결정하는 단계이다. 즉, 단계 S50의 바이어스 전압에서 단계 S40의 측정전압을 뺀 값을 이용하여 화소의 X선 영상을 결정(즉, X선 강도 결정)하면, 해당 화소에 대응되는 액정의 시야각 다름에 의해 유발되는 투과도 왜곡이 보정될 수 있다.The X-ray image determination step S70 is a step of determining an X-ray image based on the value calculated in step S60. That is, when the X-ray image of the pixel is determined (that is, the X-ray intensity is determined) using the value obtained by subtracting the measurement voltage of Step S40 from the bias voltage of Step S50, the transmittance caused by a difference in viewing angle of the liquid crystal corresponding to the corresponding pixel Distortion can be corrected.
그리고, 촬상부(85)의 모든 화소에 대하여 전술한 단계 S20 내지 S70를 적용하게 되면, 모든 화소(즉, 피검체의 진단부위 전체)에 대한 X선 영상을 결정할 수 있게 되고, 이에 따라 출력되는 X선 영상은 종래 액정을 이용한 X선 영상 촬영시 발생하였던 각 화소별 리드빔 강도의 왜곡이 제거된 영상을 제공할 수 있게 된다.Then, when the above-described steps S20 to S70 are applied to all the pixels of the
전하 소거 단계(S80)는 광도전층(17)에 축적된 전하를 제거하는 단계이다. 일 실시예에 따르면, 전하 소거 단계(S80)는 바이어스 전압을 0V로 접지시킨 상태 또는 5Hz 미만의 구형파를 걸어준 상태에서 광도전층(17)에 UV를 조사하여 광도전층(17)의 분리된 전자 및 정공이 재결합하도록 구성될 수 있다.The charge erasing step (S80) is a step of removing the charge accumulated in the
전하 소거 단계(S80)가 완료되면, 단계 S10 내지 단계 S80 과정을 반복함으로써 피검체에 대한 X선 영상 촬영을 재수행할 수 있게 된다.When the charge erasing step S80 is completed, it is possible to perform X-ray imaging of the subject again by repeating steps S10 to S80.
도 4는 기준 투과도 측정 단계에서 도 1 및 도 2에 제시된 액정 엑스선 검출기의 구동부를 통해 제1 투명도전막과 제2 투명도전막에 인가되는 바이어스 전압, 촬상부 및 리드빔의 온/오프 타이밍도이다. 구체적으로 도 4(a)는 바이어스 전압 파형도를 도시하며, 바어이스 전압은 시간에 따라 증가하는 구형파로 이루어짐을 알 수 있다. 도 4(b)는 촬상부 및 리드빔의 온/오프 타이밍도이다. 도 4에 의하면 바이어스 전압의 극성이 바뀌기 전에 촬상부 및 리드빔을 온 시켰다가 오프시키는 타이밍으로 진행된다. τ3는 촬상부 및 리드빔이 온 상태를 유지하는 시간을 나타낸다. 그런데 본원 발명자의 실험에 의하면 도 4와 같이 + 극성의 바이어스 전압이 인가된 상태에서 τ3 구간동안 리드빔이 켜지게 되면, 리드빔에 의해 생성된 전자 및 정공에 의해서 측정되는 투과도가 영향을 받게 되므로 왜곡된 투과도가 측정되는 것으로 파악되었다.4 is a timing diagram of on/off of a bias voltage, an imaging unit, and a lead beam applied to the first transparent conductive film and the second transparent conductive film through the driving units of the liquid crystal X-ray detectors shown in FIGS. 1 and 2 in the reference transmittance measurement step. Specifically, Figure 4 (a) shows a bias voltage waveform diagram, it can be seen that the bias voltage is made of a square wave that increases with time. 4(b) is an on/off timing diagram of the imaging unit and the lead beam. According to FIG. 4, before the polarity of the bias voltage changes, the imaging unit and the lead beam are turned on and off. τ3 represents the time for the imaging unit and the lead beam to remain on. However, according to the experiment of the present inventor, when the lead beam is turned on for a period of τ3 while a bias voltage of + polarity is applied as shown in FIG. 4, the transmittance measured by electrons and holes generated by the lead beam is affected. It was found that the distorted transmittance was measured.
도 5는 도 4에 제시된 파형 및 타이밍과 유사하게 도 1 및 도 2에 제시된 액정 엑스선 검출기를 바이어스 전압으로 + 극성을 인가한 경우와 - 극성을 인가한 경우를 각각 측정한 기준 투과도 그래프이다. 실선은 바이어스 전압이 + 극성일 경우 측정한 것이고, 파선은 바이어스 전압을 -극성으로 인가한 경우 측정한 그래프이다. 바이어스 전압이 커질수록 양 극성에서 측정된 상대 투과도 차이가 발생되는 것을 알 수 있다. 본원 발명자에 의하면 이러한 현상은 리드빔이 비정질 셀레늄층에 조사되어 전자와 정공이 발생되고, 이로 인한 전하가 바이어스 전압에 의해 투명도전막으로 이동하여 비정질 셀레늄층 내부에서 어느 정도 분극을 일으키는 것이 원인이라 추정된다. 리드빔에 의해 비정질 셀레늄층에 발생된 전하와 정공이 소거되지 않고 계속 축적되므로 바이어스 전압이 커질수록 + 극성 및 -극성에 따른 상대 투과도가 점점 많은 차이가 발생하는 것으로 보여진다. 즉, 이상적인 비정질 셀레늄층(광도전층)의 경우 X선의 여기에 의해서만 전자 및 정공이 분리되고, X선보다 낮은 에너지를 갖는 리드빔에 의해서는 전자 및 정공이 분리되지 않고 유지되어야 한다. 하지만 본원 발명자의 실험에 의하면 도 5에 도시된 바와 같이 실제 비정질 셀레늄층(광도전층)의 경우 리드빔에 의해서도 전자와 정공이 분리되어 전하가 발생되는 것을 파악하게 되었으며, 이렇게 리드빔에 의해 발생된 전하에 의하여 영상 왜곡이 발생함을 파악하였다.5 is a reference transmittance graph measuring the case where + polarity is applied as a bias voltage and-polarity is applied to the liquid crystal X-ray detector shown in FIGS. 1 and 2, similarly to the waveform and timing shown in FIG. 4. The solid line is measured when the bias voltage is + polarity, and the broken line is a graph measured when the bias voltage is applied as-polarity. It can be seen that as the bias voltage increases, a difference in relative transmittance measured at both polarities occurs. According to the inventors of the present application, it is assumed that the lead beam is irradiated to the amorphous selenium layer, electrons and holes are generated, and the electric charges caused by this are moved to the transparent conductive film by the bias voltage, causing some polarization inside the amorphous selenium layer. do. Since charges and holes generated in the amorphous selenium layer are continuously accumulated without being erased by the lead beam, it is seen that as the bias voltage increases, the relative transmittance according to + polarity and -polarity gradually increases. That is, in the case of an ideal amorphous selenium layer (photoconductive layer), electrons and holes are separated only by excitation of X-rays, and electrons and holes should be maintained without separation by a lead beam having energy lower than X-rays. However, according to the experiment of the inventors of the present application, as shown in FIG. 5, in the case of the actual amorphous selenium layer (photoconductive layer), the electrons and holes are separated even by the lead beam to grasp that charge is generated, and thus generated by the lead beam It was found that image distortion was caused by the electric charge.
본 발명에서는 리드빔에 의해 생성된 전자 및 정공에 의한 영상 왜곡을 없애기 위하여 기준투과도 측정 단계와 검출 투과도 측정 단계에서 리드빔이 조사되는 동안 전자 및 정공이 발생하지 않도록 하여 투과도 측정 정밀도를 향상시키는 것을 목적으로 한다. 이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 바이어스 전압을 접지 전압(0V)으로 인가한 상태에서만 리드빔을 발광시키도록 구동시키는 액정 엑스선 검출기 및 이의 구동 방법을 제안하였다. 또한, 리드빔에 의해 전자 및 정공이 생성되더라도 리드빔이 오프된 이후 일정 시간 동안 바이어스 전압을 계속 접지 상태를 유지하여 발생된 전자 및 정공이 소멸되어 다음 기준투과도 측정 또는 측정 전압 인가 단계에 영향을 미치치 않도록 구성하였다.In the present invention, in order to eliminate image distortion caused by electrons and holes generated by the lead beam, the measurement of transmittance is improved by preventing electrons and holes from being generated while the lead beam is irradiated in the reference transmittance measurement step and the detection transmittance measurement step. The purpose. In order to achieve this object, the present invention proposes a liquid crystal X-ray detector and a driving method for driving a lead beam to emit light only when a bias voltage is applied as a ground voltage (0V). In addition, even if electrons and holes are generated by the lead beam, the generated electrons and holes are extinguished by maintaining the bias voltage for a certain period of time after the lead beam is turned off, thereby affecting the next reference transmittance measurement or measurement voltage application step. It was constructed so as not to go crazy.
도 6은 본 발명에 따른 액정 엑스선 검출기에서 기준 투과도 측정 단계에서 구동부로부터 제1 투명도전막 및 제2 투명도전막에 인가되는 바이어스 전압, 촬상부 및 리드빔의 온/오프 타이밍도이다. 도 6에서 (a)는 바이어스 전압 파형을 도시한 것이고, (b)는 리드빔 및 촬상소자의 온/오프 타이밍도를 나타낸 것이다. 본 발명에 따른 액정 엑스선 검출기는 구동부에 인가되는 바이어스 전압 파형 형상과 측정 전압 파형의 형상, 구동부 및 촬상부를 제어하는 타이밍이 달라지는 것을 제외하면 도 1 및 도 2에 제시된 액정 엑스선 검출기와 동일한 구성을 갖는다.6 is a timing diagram of ON/OFF of a bias voltage applied to a first transparent conductive film and a second transparent conductive film from a driving unit, an imaging unit, and a lead beam in a step of measuring a reference transmittance in a liquid crystal X-ray detector according to the present invention. In FIG. 6, (a) shows a bias voltage waveform, and (b) shows an on/off timing diagram of a lead beam and an imaging device. The liquid crystal X-ray detector according to the present invention has the same configuration as the liquid crystal X-ray detector shown in FIGS. 1 and 2 except that the shape of the bias voltage waveform applied to the driving unit and the shape of the measurement voltage waveform, and the timing for controlling the driving unit and the imaging unit are changed. .
바이어스 전압 파형은 +극성에서 -극성으로 전환될 때마다 τ1 구간 동안 접지 상태를 유지하도록 하였다. 리드빔 온 시간(τ1-τ2)은 τ1 구간 내에서 τ1 구간보다 짧은 구간을 갖도록 형성된다. 도 6에 도시된 바와 같이 바이어스 전압이 접지 전압으로 떨어지는 타이밍에 일치되게 리드빔을 온 시킬 경우 τ2 구간은 리드빔에 의해 생성된 전자 및 정공을 소멸시키기 위한 구간으로 정의된다.The bias voltage waveform was maintained to be grounded for a period of τ1 whenever switching from +polar to -polar. The lead beam on time (τ1-τ2) is formed to have a section shorter than the τ1 section within the τ1 section. As shown in FIG. 6, when the lead beam is turned on to coincide with the timing at which the bias voltage falls to the ground voltage, the τ2 section is defined as a section for dissipating electrons and holes generated by the lead beam.
외부에서 에너지가 주입되지 않을 경우, 비정질 셀레늄 내 발생된 전자는 0.1∼1.0ms이 지난 후 소멸하고, 정공은 0.1∼0.5ms을 지난 후 소멸하는 것으로 파악된다. 기준 투과도 측정 단계에서 리드빔이 조사되는 기간(τ1-τ2)이 0.5ms~1ms라면, 리드빔이 조사를 마친 후 약 0.5∼1.0ms 정도 시간 동안 바이어스 전압을 접지 상태로 유지하도록 설계하면 리드빔에 의해서 발생된 전하의 영향을 제거할 수 있다. 즉, 리드빔이 조사되는 기간(τ1-τ2)을 0.5ms~1ms라고 가정하면, τ1은 1ms~2ms를 유지하면 된다. 좀 더 실질적으로는 리드빔이 조사되는 기간(τ1-τ2)을 0.5ms라고 가정하면 τ1 구간을 1.5ms 로 유지하면 된다. 리드빔으로 LED(Light Emit Diode)를 사용할 경우 LED가 온/오프 응답시간은 100㎲(0.1ms)이므로 무시할 수 있을 수준이다.If no energy is injected from the outside, the electrons generated in the amorphous selenium disappear after 0.1 to 1.0 ms, and the holes are thought to disappear after 0.1 to 0.5 ms. If the period during which the lead beam is irradiated (τ1-τ2) in the reference transmittance measurement step is 0.5 ms to 1 ms, if the lead beam is designed to maintain the bias voltage at ground for about 0.5 to 1.0 ms after completing the irradiation, the lead beam The influence of the charge generated by can be eliminated. That is, assuming that the period (τ1-τ2) in which the lead beam is irradiated is 0.5 ms to 1 ms, τ 1 may be maintained at 1 ms to 2 ms. More practically, assuming that the period (τ1-τ2) at which the lead beam is irradiated is 0.5 ms, the period of τ1 is maintained at 1.5 ms. When using an LED (Light Emit Diode) as a lead beam, the on/off response time of the LED is 100 ms (0.1 ms), so it is negligible.
도 7은 본 발명에 따른 액정 엑스선 검출기에서 기준 투과도 측정 단계에서 구동부로부터 제1 투명도전막 및 제2 투명도전막에 인가되는 바이어스 전압, 촬상부 및 리드빔의 온/오프 타이밍도이다. 도 6과는 + 극성의 바이어스 전압이 인가되는 일부 구간(τ4)과 리드빔이 온 되는 구간이 함께 공존한다는 점에서 차이가 있으며 나머지 구성은 동일하다. 도 7(b)와 같은 타이밍에 리드빔을 온/오프 시킬 경우 리드빔에 의해 발생된 전자 및 정공에 의해 기준 투과도 측정에 약간의 오차가 발생될 소지가 있다. 다만, 전(前) 단계에서 조사된 리드빔에 의해 생성된 전자 및 정공이 소멸할 시간(τ2)을 충분히 제공함으로써 리드빔에 의해 생성된 전자 및 정공로 인한 누적 오차는 제거할 수 있다.7 is a timing diagram of on/off timing of a bias voltage, an imaging unit, and a lead beam applied to the first transparent conductive film and the second transparent conductive film from the driving unit in the reference transmittance measurement step in the liquid crystal X-ray detector according to the present invention. It is different from FIG. 6 in that some sections τ4 to which a bias voltage of + polarity is applied and sections to which a lead beam is turned on coexist and the rest of the configuration is the same. When the lead beam is turned on/off at the timing shown in FIG. 7(b), there is a possibility that some error may occur in the reference transmittance measurement by electrons and holes generated by the lead beam. However, by providing sufficient time (τ2) for the electrons and holes generated by the lead beam irradiated in the previous step to disappear, the cumulative error due to electrons and holes generated by the lead beam can be eliminated.
도 8은 도 6에 도시된 바와 같이 바이어스 전압을 접지 전압으로 유지한 상태에서 리드빔을 온 시키면서 + 극성 및 - 극성의 바이어스 전압에서 각각 측정한 기준 투과도 그래프이다. 실선은 바이어스 전압이 + 극성일 경우 측정한 것이고, 파선은 바이어스 전압을 -극성으로 인가한 경우 측정한 그래프이다. 양자의 측정값이 일치하는 것을 확인할 수 있으며 더 이상 리드빔에 의해 발생된 전자 및 정공이 기준 투과도에 영향을 미치지 않음을 알 수 있다.FIG. 8 is a graph of reference transmittance measured at bias voltages of + polarity and − polarity while turning on the lead beam while maintaining the bias voltage as the ground voltage as illustrated in FIG. 6. The solid line is measured when the bias voltage is + polarity, and the broken line is a graph measured when the bias voltage is applied as-polarity. It can be seen that the measured values of the two coincide, and it can be seen that electrons and holes generated by the lead beam no longer affect the reference transmittance.
다음은 검출 투과도 측정 단계에서 측정 전압을 인가하는 방식에 대해 설명하기로 한다. Next, a method of applying a measurement voltage in the detection transmittance measurement step will be described.
도 9는 리드빔에 의해 발생된 전자 및 정공에 의해 측정된 투과도에 오차가 포함되는 측정 전압 파형과 촬상소자 및 리드빔의 타이밍도이다. 도 9(a)는 T1, T2, T3 및 T4 구간에 구동부를 통해 제1 투명도전막 및 제2 투명도전막에 인가되는 전압 파형을 단순하게 도시한 것이며, 도 9(b)는 촬상소자 및 리드빔의 타이밍도이다. T1 구간은 전자-정공 분리 단계 이전의 준비 단계를 나타내며, T2 구간은 Vs 전압을 인가하여 전자 및 정공을 분리하는 단계이며, T3 구간은 검출 투과도 측정 단계를 나타내며, T4 단계는 전하소거 단계를 나타낸다. 도 9에서는 T3 구간에 구동부를 이용하여 제1 투명도전막 및 제2 투명도전막에 동일한 측정 전압(Vm)을 인가하는 것으로 도시하였으나 두 개 이상의 서로 다른 전압을 측정 전압으로 이용할 수 있음은 물론이다. 도 1 및 도 2에 제시된 액정 엑스선 검출기에 도 9에 도시된 바와 같이 검출 투과도 측정 단계(T3)에서 일정한 측정 전압(Vm)을 인가하면서 리드빔을 온 시킬 경우 전술한 바와 같이 리드빔에 의해 생성된 전자 및 정공에 의해 측정된 투과도에 오차가 발생하게 된다.9 is a timing diagram of a measurement voltage waveform including an error in transmittance measured by electrons and holes generated by a lead beam, and an imaging device and a lead beam. FIG. 9(a) simply shows voltage waveforms applied to the first transparent conductive film and the second transparent conductive film through the driving unit in the sections T1, T2, T3, and T4, and FIG. 9(b) shows the imaging device and the lead beam. It is a timing diagram. The T1 section represents a preparation step before the electron-hole separation step, the T2 section is a step of separating electrons and holes by applying a Vs voltage, the T3 section represents a detection transmittance measurement step, and the T4 step represents a charge erasing step. . In FIG. 9, the same measurement voltage (Vm) is applied to the first transparent conductive film and the second transparent conductive film by using the driving unit in the T3 section, but it is needless to say that two or more different voltages can be used as the measurement voltage. When the lead beam is turned on while applying a constant measurement voltage (Vm) in the detection transmittance measurement step (T3) as shown in FIG. 9 to the liquid crystal X-ray detector shown in FIGS. 1 and 2, it is generated by the lead beam as described above. An error occurs in the transmittance measured by the electrons and holes.
도 10은 리드빔에 의해 발생된 전자 및 정공에 의해 영향을 받지 않는 측정 전압 파형과 촬상소자 및 리드빔의 타이밍도이다. 도 10(a)는 T1, T2, T3 및 T4 구간에 구동부를 통해 제1 투명도전막 및 제2 투명도전막에 인가되는 전압 파형을 단순하게 도시한 것이며, 도 10(b)는 촬상소자 및 리드빔의 타이밍도이다. T1, T2, T3 및 T4 구간에 대한 구분은 도 9와 동일하다. 도 10에서는 T3 구간에 구동부를 이용하여 제1 투명도전막 및 제2 투명도전막에 하나의 측정 전압(Vm)을 인가하는 것으로 도시하였으나 두 개 이상의 서로 다른 전압을 측정 전압으로 이용할 수 있음은 물론이다. 도 9와의 차이점은 하나의 측정 전압(Vm)을 인가하는 방식은 동일하지만 리드빔을 조사하는 구간(τ1-τ2) 동안 측정 전압(Vm)을 접지 전압으로 인가하고, 리드빔이 조사를 마친 후 τ2 구간동안 측정 전압(Vm)을 접지 전압으로 유지하도록 설계한 것이다. 전술한 바와 같이 도 10에서 리드빔이 조사되는 기간(τ1-τ2)을 0.5ms라고 가정하면 τ1 구간을 1.5ms 로 유지하면 된다.10 is a timing diagram of a measurement voltage waveform and an imaging device and a lead beam that are not affected by electrons and holes generated by the lead beam. FIG. 10(a) is a simple diagram showing voltage waveforms applied to the first transparent conductive film and the second transparent conductive film through the driver in the sections T1, T2, T3, and T4, and FIG. 10(b) is an image pickup device and a lead beam. It is a timing diagram. The division of the T1, T2, T3, and T4 sections is the same as in FIG. 9. In FIG. 10, one measurement voltage Vm is applied to the first transparent conductive film and the second transparent conductive film by using a driver in the T3 section, but it is needless to say that two or more different voltages can be used as the measurement voltage. The difference from FIG. 9 is that the method of applying one measurement voltage (Vm) is the same, but after applying the measurement voltage (Vm) as the ground voltage during the period (τ1-τ2) for irradiating the lead beam, after the lead beam finishes irradiation It is designed to maintain the measured voltage (Vm) as the ground voltage during the period of τ2. As described above, assuming that the period (τ1-τ2) in which the lead beam is irradiated in FIG. 10 is 0.5 ms, the period τ1 may be maintained at 1.5 ms.
상기에서 본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 설명되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확히 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.Although preferred embodiments of the present invention have been described above using specific terms, such terms are only intended to clearly describe the present invention, and embodiments and described terms of the present invention deviate from the technical spirit and scope of the following claims. It is obvious that various changes and changes can be made without being done. Such modified embodiments should not be individually understood from the spirit and scope of the present invention and should be said to fall within the scope of the claims of the present invention.
10: 광도전체부 11: 제1 기판
13: 제1 투명도전막 15: 절연막
17: 광도전층 19: 제1 배향막
20: 액정부 21: 제2 기판
23: 제2 투명도전막 25: 제2 배향막
27: 액정층 30: 편광판
40: 검광판 50: X선 출력부
60: 리드빔 출력부 61: 리드빔
65: 반투과 거울 70: 구동부
80: 결상렌즈 85: 촬상부
90: 피검체 100: 엑스선 감지 액정패널
110: 제어부10: photoconductive part 11: first substrate
13: first transparent conductive film 15: insulating film
17: photoconductive layer 19: first alignment layer
20: liquid crystal unit 21: second substrate
23: second transparent conductive film 25: second alignment film
27: liquid crystal layer 30: polarizing plate
40: inspection plate 50: X-ray output
60: lead beam output unit 61: lead beam
65: transflective mirror 70: driving unit
80: imaging lens 85: imaging unit
90: subject 100: X-ray sensing liquid crystal panel
110: control unit
Claims (9)
상기 리드빔을 온(on) 시키는 적어도 일부 기간 동안 상기 엑스선 감지 액정패널에 접지 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 액정 엑스선 검출기.
In the X-ray sensing liquid crystal panel comprising a photoconductive layer made of amorphous selenium, a liquid crystal X-ray detector including a lead beam output unit and an imaging unit,
A liquid crystal X-ray detector, characterized in that a ground voltage is applied to the X-ray sensing liquid crystal panel for at least some period of turning on the lead beam.
상기 리드빔을 온 시키는 기간을 포함한 τ1 구간동안 상기 엑스선 감지 액정 패널에 접지 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 액정 엑스선 검출기.
According to claim 1,
A liquid crystal X-ray detector, characterized in that a ground voltage is applied to the X-ray sensing liquid crystal panel for a period of τ1 including a period for turning on the lead beam.
상기 리드빔을 온 상태에서 오프 상태로 전환된 이후에도 τ2 구간 동안 상기 엑스선 감지 액정패널을 접지 전압으로 더 유지하는 것을 특징으로 하는 액정 엑스선 검출기.
According to claim 2,
A liquid crystal X-ray detector, characterized in that the X-ray sensing liquid crystal panel is further maintained at a ground voltage for a period of τ2 even after the lead beam is switched from an on state to an off state.
상기 τ2 구간은 0.5ms 이상인 것을 특징으로 하는 액정 엑스선 검출기.
According to claim 3,
The τ2 section is a liquid crystal X-ray detector, characterized in that 0.5ms or more.
상기 τ2 구간은 1.0ms 이상인 것을 특징으로 하는 액정 엑스선 검출기.
The method of claim 4,
The τ2 section is 1.0ms or more, characterized in that the liquid crystal X-ray detector.
상기 엑스선 감지 액정패널에 제1 크기를 갖는 + 극성의 구형파로 이루어지는 제1 바이어스 전압을 인가하는 제1단계와,
τ1 구간 동안 상기 엑스선 감지 액정패널에 접지 전압(0V)을 인가하는 제2단계와,
상기 제2단계의 τ1 구간의 적어도 일부 구간 사이에 상기 리드빔을 일정시간 온 시켰다가 오프 시키는 제3단계와,
상기 엑스선 감지 액정패널에 - 극성의 구형파를 인가하는 제4단계 및
상기 엑스선 감지 액정패널에 제2 크기(제2 크기 > 제1 크기)를 갖는 + 극성의 구형파로 이루어지는 제2 바이어스 전압을 인가하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 엑스선 검출기 구동 방법.
An X-ray sensing liquid crystal panel including a photoconductive layer made of amorphous selenium, a liquid crystal X-ray detector including a lead beam output unit and an imaging unit, and a reference transmittance according to a bias voltage applied to the X-ray sensing liquid crystal panel without applying X-rays In the liquid crystal X-ray detector driving method for measuring,
A first step of applying a first bias voltage made of a square wave of + polarity having a first magnitude to the X-ray sensing liquid crystal panel;
a second step of applying a ground voltage (0V) to the X-ray sensing liquid crystal panel during a period of τ1;
A third step of turning on and off the lead beam for a predetermined time between at least a portion of the τ1 section of the second step;
A fourth step of applying a square wave of polarity to the X-ray sensing liquid crystal panel; and
And a fifth step of applying a second bias voltage made of a square wave of + polarity having a second magnitude (second magnitude> first magnitude) to the X-ray sensing liquid crystal panel.
상기 제2단계의 τ1 구간에는 상기 리드빔을 온 상태에서 오프 상태로 전환된 이후에도 접지 전압을 인가하는 τ2(τ1 > τ2) 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 엑스선 검출기.
The method of claim 6,
The τ1 section of the second step includes a τ2 (τ1> τ2) section for applying a ground voltage even after the lead beam is switched from an on state to an off state.
상기 엑스선 감지 액정패널에 + 극성의 구형파로 이루어지는 제1 측정 전압을 인가하는 제1단계와,
τ1 구간 동안 상기 엑스선 감지 액정패널에 접지 전압(0V)을 인가하는 제2단계와,
상기 제2단계의 τ1 구간의 적어도 일부 구간 사이에서 상기 리드빔을 일정시간 온 시켰다가 오프 시키는 제3단계 및
상기 엑스선 감지 액정패널에 + 극성의 구형파로 이루어지는 제2 측정 전압을 인가하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 엑스선 검출기 구동 방법.
A method for driving a liquid crystal X-ray detector for measuring the transmittance of an imaging unit pixel according to X-rays through a subject in a liquid crystal X-ray detector including an X-ray sensing liquid crystal panel including a photoconductive layer made of amorphous selenium, a lead beam output unit, and an imaging unit. In,
A first step of applying a first measurement voltage made of a square wave of + polarity to the X-ray sensing liquid crystal panel;
a second step of applying a ground voltage (0V) to the X-ray sensing liquid crystal panel during a period of τ1;
A third step of turning on and off the lead beam for a predetermined period between at least a portion of the τ1 section of the second step; and
And a fourth step of applying a second measurement voltage made of a square wave of + polarity to the X-ray sensing liquid crystal panel.
상기 제2단계의 τ1 구간에는 상기 리드빔을 온 상태에서 오프 상태로 전환된 이후에도 접지 전압을 인가하는 τ2(τ1 > τ2) 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 엑스선 검출기.The method of claim 8,
The τ1 section of the second step includes a τ2 (τ1> τ2) section for applying a ground voltage even after the lead beam is switched from an on state to an off state.
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2019
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