KR102283308B1 - 이미지 검출기의 픽셀들의 2 개의 컬럼들의 풀링 - Google Patents

이미지 검출기의 픽셀들의 2 개의 컬럼들의 풀링 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면, 이미지 검출기 (100; 110; 120; 130; 200; 300; 400; 500) 는, 제 1 모놀리식 기판 (12) 상에 형성된 센서 (101; 111; 121; 131; 201; 301; 401; 501) 를 포함하고, 상기 센서는, 로우들 (Li) 및 컬럼들 (Cj) 로 된 매트릭스 (13) 로 구조화되고 상기 검출기 (100; 200; 300; 400) 에 부딪치는 방사선에 따라 신호들을 생성하도록 구성되는 픽셀들 (P(i,j)) 의 세트, 컬럼 컨덕터들 (Yj) 로서, 컬럼 컨덕터 각각은 동일한 컬럼 (Cj) 의 상기 픽셀들 (Pi,j) 을 링크하고 상기 픽셀들에 의해 생성된 상기 신호들을 전달하도록 의도되는, 상기 컬럼 컨덕터들 (Yj), 및 상기 제 1 기판 (12) 의 주변부에 그리고 상기 픽셀들 (P(i,j)) 의 상기 매트릭스 (13) 의 외부에 위치되고 상기 컬럼 컨덕터들 (Cj) 에 링크되는 적어도 하나의 범프 접점 (14, 140) 을 포함한다. 적어도 2 개의 컬럼 컨덕터들 (Yj) 은 상기 픽셀들 (P(i,j)) 의 상기 매트릭스 (13) 의 외부에서의 상기 제 1 기판 (12) 상에서 함께 접속되고, 함께 접속된 상기 컬럼 컨덕터들 (Yj) 은 상기 적어도 하나의 범프 접점 (14, 140) 을 향하여 수렴한다.

Description

이미지 검출기의 픽셀들의 2 개의 컬럼들의 풀링{POOLING OF TWO COLUMNS OF PIXELS OF AN IMAGE DETECTOR}
본 발명은 이미징 디바이스에 관한 것이다. 본 발명은 검출기에서의 이미지 캡쳐를 위하여 구현될 수 있다. 이러한 유형의 디바이스는 선형 어레이로 또는 매트릭스로 일반적으로 구조화되는 픽셀들로 지칭되는 복수의 감광성 포인트들을 포함한다.
본 발명은 가시적 이미지들을 생성하는데 유용하지만 이 분야로 제한되지 않는다. 본 발명의 문맥에서, 용어 이미징은 넓은 의미로 이해되어야 한다. 예를 들어, 화학적 또는 전기적 전위들의 압력 또는 온도 또는 심지어 2차원 표현들의 맵핑들을 생성하는 것이 가능하다. 이들 맵핑들 또는 표현들은 물리적 양들의 이미지들을 형성한다.
검출기에서, 픽셀은 검출기의 기본적인 감응 소자를 나타낸다. 각각의 픽셀은 이것이 겪는 물리적 현상을 전기 신호로 변환한다. 상이한 픽셀들로부터의 전기 신호들은 매트릭스 판독 페이즈에서 수집된 다음, 이미지를 형성하기 위해 프로세싱 및 저장될 수 있도록 디지털화된다. 픽셀들은 물리적 현상에 감응하여 전기 전하들의 전류를 전달하는 구역으로 형성된다. 물리적 현상은 전자기 방사일 수 있으며, 후속하여, 본 발명은 이 유형의 방사에 의해 설명될 것이고, 전하 전류는 감응 구역에 의해 수신되는 포톤들의 플로우의 함수이다. 임의의 이미징 디바이스에 대한 일반화는 쉬울 것이다.
감광성 구역은 일반적으로 감광성 소자 또는 포토 검출기를 포함하고, 이 검출기는 예를 들어, 포토다이오드, 2 개의 다이오드들 헤드-투-테일, 포토 저항기 또는 포토 트랜지스터일 수도 있다. 수 백만 개의 픽셀들을 가질 수 있는 큰 치수들의 감광성 매트릭들이 존재한다. 각각의 픽셀은 감광성 소자 및 예를 들어, 스위치들, 커패시턴스들, 저항기들로 구성된 전자 회로로 이루어지며, 그 하류에 액츄에이터가 있다. 감광성 소자 및 전자 회로로 구성되는 어셈블리는 전기 전하들을 생성하고 이들을 수집하는 것을 가능하게 한다. 전자 회로는 일반적으로 전하가 전해진 후, 각각의 픽셀에서 수집된 전하를 리셋시키는 것을 가능하게 한다. 액츄에이터의 역할은 회로에 의해 수집된 전하들을 컬럼 컨덕터로 전달 또는 카피하는 것이다. 이 전달은 액츄에이터가 그렇게 하라는 명령을 수신할 때 수행된다. 액츄에이터의 출력은 픽셀의 출력에 대응한다.
이 유형의 검출기에서, 픽셀은 2 개의 페이즈들에 따라 동작하는데, 이미지 캡쳐 페이즈 동안에는, 픽셀의 전자 회로가 감광성 소자에 의해 생성되는 전기 전하들을 축적하며, 판독 페이즈 동안에는, 수집된 전하들이 액츄에이터에 의해 컬럼 컨덕터로 전달 또는 카피된다.
이미지 캡쳐 페이즈 동안에, 액츄에이터는 패시브이고, 수집된 전기 전하들은 감광성 소자와 액츄에이터 사이의 접속점에서 전위가 변하게 한다. 이 접속점은 픽셀의 전하 수집 노드 또는 보다 간단하게는 픽셀 노드로 지칭된다. 판독 페이즈 동안에, 액츄에이터는 이들을 전달하거나 이들을 카피하기 위하여 심지어, 액츄에이터의 하류에 배치된 검출기의 판독 회로에 대해 픽셀 노드의 전위를 카피하기 위하여 감광성 포인트에 축적된 전하들을 방출하기 위하여 액티브이다.
패시브 액츄에이터는 판독 회로와 전기 접촉하지 않는 액츄에이터로 이해되어야 한다. 따라서, 액츄에이터가 패시브일 때, 픽셀에 수집된 전하들은 판독 회로에 전달되지도 커피되지도 않는다.
액츄에이터는 클록 신호에 의해 제어되는 스위치일 수 있다. 이는 일반적으로 트랜지스터이다. 또한, 이는 판독 회로, 예를 들어, 머리 글자 CTIA (Capacitive TransImpedance Amplifier) 로 알려진 디바이스로, 픽셀에서 수집된 전하를 수송 또는 전달하는 것이 가능한 팔로워 회로 또는 임의의 다른 디바이스일 수 있다.
이 유형의 픽셀은 이온화 방사선들의 이미징을 위해, 그리고 방사성 물질에 의한 이미지들의 검출을 위한 의료 분야에서의 공칭적으로 X 또는 γ 선 방사 검출기들 또는 산업 분야에서의 비파괴 검사의 검출기에 이용될 수 있다. 일부 검출기들에서, 감광성 소자들은 가시적 또는 근가시적 전자기 방사선을 검출하는 것을 가능하게 한다. 이들 소자들은 검출될 검출기 상의 입사 방사선에 대해 거의 또는 전혀 감도를 갖지 못한다. 그 후, 신틸레이터로 지칭되는 방사선 컨버터가 이용되며, 이 컨버터는 입사한 방사선, 예를 들어, X 선 방사를 픽셀들에 존재하는 감광성 소자들이 감응하는 파장들의 대역에서의 방사선으로 변환한다.
점점더 널리 이용되는 다른 유형의 검출기에 따르면, 검출기 재료는 방사선, 예를 들어, 검출될 X 또는 γ 선에 감응하는 반도체이다. 검출기에서의 방사선의 상호작용은 전하 캐리어들을 생성한다. 생성된 전하들은 픽셀 노드로 지칭되는 터미널에서의 상호작용에 의해 수집된다.
이미지 캡쳐 페이즈 동안에, 각각의 감광성 소자에 의해 수광되는 포톤들의 형태로 된 전자기 방사선은 전기 전하들 (전자/정공 페어들) 로 변환되고, 각각의 픽셀은 일반적으로 픽셀 노드의 전압이 변화하도록 이들 전하들을 축적하는 것을 가능하게 하는 커패시턴스를 포함한다. 이 커패시턴스는 감광성 소자에 내재될 수 있거나 (이 경우 이는 부유 용량으로 지칭됨) 또는 감광성 소자에 병렬로 접속된 커패시터의 형태로 추가될 수 있다.
일반적으로, 픽셀들은 개별적으로 판독된다. 매트릭스는 예를 들어, 매트릭스의 픽셀들의 각각의 컬럼과 연관된 컬럼 컨덕터를 포함할 수 있다. 이 경우, 판독 명령은 매트릭스의 동일한 로우의 모든 액츄에이터들에 전송되고, 그 로우의 픽셀들 각각은 그 전기적 정보, 전하, 전압, 전류, 주파수 등을 로우와 연관된 컬럼 컨덕터로 전달함으로써 판독된다.
복수의 픽셀들은 이들이 집합적으로 판독될 수 있도록 함께 그룹핑되는 것이 요구될 수도 있다. 이 그룹핑은 매트릭스의 판독 속도를 증가시키기 위해 심지어 각각의 판독된 소자의 신호 대 잡음비를 증가시키기 위해 유용할 수 있다. 그룹핑된 픽셀들은 그룹핑된 픽셀들로부터 전기적 정보 아이템들을 합산 또는 평균화하는 연산들을 수행하는 수단을 가질 수 있다. 이 수단은 아날로그 또는 디지털일 수 있다.
후속하여, 전기적 정보 아이템이, 동일한 값의 커패시터들에 저장된 전하들의 양들의 형태에서, 픽셀들에서의 아날로그 형태로 이용가능한 경우를 설명할 것이다. 물론, 본 발명은 픽셀들 각각에서 생성되는 임의의 형태의 전기적 정보 아이템에 대해 구현될 수 있음이 이해될 것이다.
이미지 검출기는 일반적으로 이미지 센서를 포함한다. 이미지 센서는 각각이 동일한 로우의 픽셀들을 링크하는 로우 컨덕터들, 및 각각이 동일한 컬럼의 픽셀들을 링크하는 컬럼 컨덕터들을 포함한다. 컬럼 컨덕터들은 또한 컬럼 판독 블록이라 지칭되는 판독 회로에 접속된다.
컬럼 판독 블록과 컬럼 컨덕터 사이의 접속은 범프 접점에서 이루어진다. 따라서, 통상적인 이미지 검출기 구성에서는 컬럼 컨덕터들이 있는 만큼 그리고 이에 따라 픽셀들의 컬럼들이 있는 만큼 많은 범프 접점들이 존재한다. 2 개의 컬럼 컨덕터들 사이의 간격이 정의된다. 2 개의 컬럼 컨덕터들 사이의 간격은 2 개의 범프 접점들 사이의 간격에 대응한다. 일부 애플리케이션들에 대해, 2 개의 컬럼 컨덕터들 사이의 간격을 감소시키면서 2 개의 범프 접점들 사이의 보다 큰 간격을 유지하는 요건이 존재할 수도 있다. 이는 공칭적으로 X 선들에 의한 의료 이미징 분야에서 그리고 보다 구체적으로는 고품질 이미지들이 요구되는 유방 촬영술에 대한 애플리케이션에 대한 경우에 그러하다. 픽셀은 50 마이크로미터들 (μm) 정도의 변의 정방향의 표면적, 즉, 표준 X 영상의학과에 이용되는 픽셀들의 일반 사이즈들보다 더 작은 정방향 표면적을 점유할 수 있다. 그 후, 범프 접점들 사이의 간격이 감소된다. 컬럼 판독 블록과의 버프 접점들의 접속은 커넥터 모듈에 의해 이루어진다. 이때, 커넥터 모듈들은 2 개의 범프 접점들 사이의 작은 간격들로 반드시 맞추어지는 것은 아니다.
본 발명은 이미지 검출기의 픽셀들의 2 개의 컬럼들의 풀링 (pooling) 을 제안함으로써 2 개의 범프 접점들 사이의 보다 큰 간격을 유지하면서 2 개의 컬럼 컨덕터들 사이의 간격을 감소시키는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여, 본 발명의 대상은 이미지 검출기이며, 이는:
제 1 모놀리식 기판 상에 형성된 센서를 포함하고; 센서는:
o 로우들 및 컬럼들로 된 매트릭스로 구조화되고 검출기에 부딪치는 방사선에 따라 신호들을 생성하도록 구성되는 픽셀들의 세트,
o 각각이 동일한 컬럼의 픽셀들을 링크하고 픽셀들에 의해 생성된 신호들을 전달하도록 의도되는 컬럼 컨덕터들, 및
o 제 1 기판의 주변부에 그리고 픽셀들의 매트릭스의 외부에 위치되고 컬럼 컨덕터들에 링크되는 적어도 하나의 범프 접점을 포함하고,
적어도 2 개의 컬럼 컨덕터들은 픽셀들의 매트릭스의 외부에서의 제 1 기판 상에서 함께 접속되고, 함께 접속된 컬럼 컨덕터들은 범프 접점을 향하여 수렴하는 것을 특징으로 한다.
예를 들어 주어진 일 실시형태의 상세한 설명을 읽을 때 본 발명이 더 잘 이해되고 다른 이점들이 명백해질 것이며, 설명은 여기에 첨부된 도면에 의해 예시되어 있다.
- 도 1a 및 도 1b 는 통상적인 이미지 검출기를 나타낸다.
- 도 2a 및 도 2b 는 본 발명에 따른 이미지 검출기 구성을 나타낸다.
- 도 3 은 본 발명에 따른 제 2 이미지 검출기 구성을 나타낸다.
- 도 4 는 본 발명에 따른 제 3 이미지 검출기 구성을 나타낸다.
- 도 5 는 본 발명에 따른 제 4 이미지 검출기 구성을 나타낸다.
- 도 6 은 본 발명에 따른 제 5 이미지 검출기 구성을 나타낸다.
- 도 7 은 본 발명에 따른 제 6 이미지 검출기 구성을 나타낸다.
- 도 8 은 3 개의 별개 구역들을 포함하는 센서를 갖는, 본 발명에 따른 이미지 검출기를 나타낸다.
명료화의 관점들에서, 동일한 요소들은 다른 도면들에서도 동일한 도면부호들을 가질 것이다.
일반적으로, 본 발명은 라인들 및 컬럼들로 된 매트릭스로 구조화되는 픽셀들의 세트, 로우 어드레싱 블록들, 컬럼 판독 블록들, 로우 어드레싱 블록에 픽셀들의 로우들을 링크하는 로우 컨덕터들, 및 컬럼 판독 블록에 픽셀들의 컬럼들을 링크하는 컬럼 컨덕터들을 포함하는 센서를 포함하는 이미지 검출기에 관련된다. 본 특허 출원의 문맥에서, 컬럼 및 로우의 개념들은 상대적인 의미만을 가지며, 픽셀들의 로우 및 픽셀들의 컬럼은 예를 들어, 서로 직각을 이루어 배열된 픽셀들의 로우들에 불과한 것임을 주지해야 한다. 로우 컨덕터 (개별적으로 컬럼 컨덕터) 는 픽셀들의 로우 (개별적으로 픽셀들의 컬럼) 에 평행하게 배향되는 것으로 정의된다.
도 1a 는 통상적인 이미지 검출기 (10) 를 나타낸다. 이미지 검출기 (10) 는 제 1 모놀리식 기판 (12) 상에 형성된 센서 (11) 를 포함한다. 제 1 모놀리식 기판 (12) 은 로우들 (Li) 과 컬럼들 (Cj) 로 된 매트릭스 (13) 로 구조화되는 픽셀들 (P(i,j)) 의 세트를 포함한다. 매트릭스 (13) 는 임의의 수의 로우들 및 임의의 수의 컬럼들을 포함하여 이에 따라 픽셀들 (P(i,j)) 을 형성할 수 있다. 매트릭스 (13) 는 제 1 기판 (12) 상의 지리적 구역을 형성한다. 픽셀들은 일반 형태 P(i,j) 로 표기되며, 여기에서, i 및 j 는 각각, 매트릭스 (13) 에서의 로우의 랭크 및 컬럼의 랭크를 표기하는 자연수들이다. 픽셀들 (P(i,j)) 의 세트는 검출기 (10) 에 부딪치는 방사선에 따라 신호들을 생성하도록 구성된다. 센서 (11) 는 컬럼 컨덕터 (Yj) 를 포함하며, 각각의 컨덕터는 동일한 컬럼 (Cj) 의 픽셀들을 링크시킨다. 컬럼 컨덕터들 (Yj) 은 픽셀들 (P(i,j)) 에 의해 생성되는 신호들을 전달하도록 의도된다. 이와 유사하게, 센서 (11) 는 로우 컨덕터들 (Xi) 을 포함하며, 각각의 컨덕터는 동일한 로우 (Li) 의 픽셀들을 링크시킨다. 픽셀들 (P(i,j)) 의 매트릭스 (13) 는 짝수 랭크들 및 홀수 랭크들의 컬럼들 (Cj) 을 포함한다. 이와 유사하게, 픽셀들 (P(i,j)) 의 매트릭스 (13) 는 짝수 랭크들 및 홀수 랭크들의 로우들 (Li) 을 포함한다. 센서 (11) 는 제 1 기판 (12) 의 주변부에 그리고 픽셀들 (P(i,j)) 의 매트릭스 (13) 의 외부에 위치된 범프 접점들 (14) 을 포함한다. 범프 접점들 (14) 은 컬럼 컨덕터들 (Yj) 에 링크된다. 통상의 이미지 검출기 (10) 에서는, 컬럼 컨덕터들 (Yj) 이 존재하는 만큼 많은 범프 접점들이 존재한다. 2 개의 이웃하는 범프 접점들 사이의 간격은 d 로 표기된다. 이미지 검출기 (10) 는 제 1 기판 (12) 에 근접하여 위치되고 로우 컨덕터들 (Xi) 에 링크되는 로우 어드레싱 블록 (15) 을 포함한다. 적어도 하나의 로우 어드레싱 블록을 포함한 임의의 세트를 로우 어드레싱 블록 (15) 으로 지칭한다. 블록 (15) 은 도 1b 에 나타낸 바와 같이 제 1 기판 (12) 에 통합되거나 또는 도 1a 에 나타낸 바와 같이 별도의 기판에 통합될 수 있다. 로우 어드레싱 블록 (15) 은 픽셀들의 각각의 로우 (Li) 를 개별적으로 어드레싱하는 것을 가능하게 한다. 이미지 검출기 (10) 는 제 1 기판 (12) 과는 상이한 제 2 기판 (17) 상에 형성된 컬럼 판독 블록 (16) 을 포함한다. 컬럼 판독 블록 (16) 은 컬럼 판독 블록 (16) 을 범프 접점들 (14) 에 링크시키는 접속점들 (18) 을 포함한다. 컬럼 판독 블록 (16) 은 로우 어드레싱 블록에 의해 선택된 로우의 픽셀들에 의해 생성되는 신호들을 판독하는 것을 가능하게 한다.
픽셀 (P(i,j)) 은 전자 스위치 (T(i,j)) 와 연관되는 포토다이오드 (Dp(i,j)) 를 포함한다. 포토다이오드들 (Dp(i,j)) 은 포톤 방사를 겪을 때 전기 신호를 생성하기에 적합한 임의의 감광성 소자로 당연히 대체될 수 있다. 도 1a 에 나타낸 픽셀 구조는 의도적으로 간략화된 것이고 보다 복잡한 구조들이 본 발명의 맥락에서 구현될 수 있다. 예를 들어, 3 개의 트랜지스터들을 갖는 구성으로부터 픽셀을 형성하는 것이 가능하다. 제 1 트랜지스터는 포토다이오드의 캐소드의 전위를 리셋하는 것을 가능하게 하고, 제 2 트랜지스터는 팔로워로서 동작하고, 제 3 트랜지스터는 전자 스위치의 역할을 충족한다. 이는 신호가 판독되기 위해 픽셀들 (P(i,j)) 의 로우 (Li) 를 선택하는 것을 가능하게 한다. 대안으로서, 전자 스위치 기능은 스위칭 다이오드에 의해 충족될 수 있다.
트랜지스터에 의해 형성된 스위치 (T(i,j)) 는 자신의 게이트 (Gi) 에 의해 로우 (i) 의 로우 컨덕터 (Xi) 에 링크되고 자신의 드레인 (Dj) 에 의해 컬럼 컨덕터 (Yj) 에 링크되고, 자신의 소스 (Sij) 에 의해 포토다이오드 (Dp(i,j)) 의 캐소드에 링크된다. 모든 포토다이오드들 (Dp(i,j)) 의 애노드들은 예를 들어, 접지를 위해 공통 전위에 링크된다. 로우 어드레싱 블록 (15) 은 트랜지스터들 (T(i,j)) 의 개방 및 폐쇄를 구동하기 위해 로우 컨덕터들 (Xi) 상에 주입될 신호들을 생성하는 것을 가능하게 하는 소자들을 포함한다. 컬럼 판독 블록 (16) 은 컬럼 컨덕터들 (Yj) 상에서 수신되는 신호들을 프로세싱하는 것을 가능하게 하는 소자들을 포함할 수 있다. 특히, 이는 증폭기 및/또는 아날로그 디지털 컨버터일 수 있다.
이미지 센서 (11) 는 다음과 같이 동작한다. 이미지 캡쳐 페이즈 동안에, 방사선에 대한 포토다이오드들 (Dp(i,j)) 의 노광은 소스 (Sij) 에서 전기 전하들을 생성한다. 각각의 소스 (Sij) 에서의 전하들의 양은 관련된 픽셀 (P(i,j)) 에 의해 수광되는 방사선의 강도의 함수이다. 이미지 캡쳐 페이즈에 후속하여, 판독 페이즈가 로우 별로 수행된다. 상이한 로우 컨덕터들 (Xi) 상에 주입된 신호들은 액티브 상태들로 연속하여 스위칭하여, 각각의 컬럼 컨덕터 (Yj) 의 전위가 컬럼 (j) 의 상이한 픽셀들 (P(i,j)) 에서 축적된 전기 전하들의 양을 연속하여 나타낸다.
도 2a 는 본 발명에 따른 이미지 검출기 (100) 의 구성을 나타낸다. 모든 소자들은, 범프 접점들 (14) 에 대한 컬럼 컨덕터들 (Yj) 의 접속을 제외하고는, 도 1a 및 도 1b 에 나타낸 이미지 검출기 (10) 와 동일하다. 사실상, 본 발명에 따르면, 적어도 2 개의 컬럼 컨덕터들 (Yj) 은 픽셀들 (P(i,j)) 의 매트릭스 (13) 의 외부에서의 제 1 기판 (12) 상에서 함께 접속되고, 함께 접속된 컬럼 컨덕터들 (Yj) 은 동일한 범프 접점 (14) 을 향하여 수렴한다. 여기에서, 2 개의 컬럼 컨덕터들이 함께 링크되어 있는 구성을 다룬다. 물론, 2 개 이상의 컬럼 컨덕터들을 함께 접속하고 이들을 단일의 범프 접점을 향하여 수렴하게 하는 것도 가능하다. 그 후, 본 발명에 따른 이미지 검출기 (100) 의 구성에서의 2 개의 이웃하는 범프 접점들 사이의 간격은 이미지 검출기 (10) 의 통상적인 구성에서의 2 개의 이웃하는 범프 접점들 사이의 간격의 두배이다. 즉, 본 발명에 따른 이미지 검출기 (100) 의 구성에서의 2 개의 이웃하는 범프 접점들 사이의 간격은 2d 와 같다.
또한, 도 2a 에 나타낸 이미지 검출기의 구성은 픽셀들 (P(i,j)) 의 로우 (Li) 당 이중의 로우 컨덕터들을 요구한다. 2 개의 컬럼들 (j 및 j+1) 이 범프 접점 (14) 에서 풀링되기 때문에, 컬럼 판독 블록 (16) 은 범프 접점 (14) 에서 수신되는 신호들을 프로세싱한다. 즉, 컬럼 판독 블록 (16) 은 2 개의 컬럼들 (j 및 j+1) 의 상이한 픽셀들 (P(i,j)) 에서 축적된 전기 전하들의 양을 프로세싱한다. 그러나, 컬럼 (j+1) 과는 별개로 컬럼 (j) 을 판독하는 것이 목적일 수 있다. 따라서, 로우 컨덕터 (Xi) 에 더하여, 다른 로우 컨덕터가 Zi 로 정의된다. Xi 는 홀수 랭크들의 컬럼들에 대응하는 로우 컨덕터이고, Zi 는 짝수 랭크들의 컬럼들에 대응하는 로우 컨덕터이다. 컬럼 (j)(j 는 홀수임) 의 상이한 픽셀들 (P(i,j)) 에서 축적된 전기 전하들의 양을 판독하기 위해, 로우 컨덕터 (Xi) 상에 주입된 신호는 액티브 상태로 스위칭하여, 각각의 컬럼 컨덕터 (Yj) 의 전위가 컬럼 (j) 의 상이한 픽셀들 (P(i,j)) 에서 축적된 전기 전하들의 양을 나타내게 된다. 이와 유사하게, 짝수 컬럼 (j+1) 에 대해, 신호는 로우 컨덕터 (Zi) 상에 주입된다. 컬럼 판독 블록 (16) 은 컬럼 (j) 의 또는 컬럼 (j+1) 의 상이한 픽셀들 (P(i,j)) 에서 축적된 전기 전하들의 양을 프로세싱할 수 있다.
2 개의 컬럼 컨덕터들을 픽셀들 (P(i,j)) 의 매트릭스 (13) 외부에서의 제 1 기판 (12) 상에 2-바이-2 로 풀링하고 범프 접점 (14) 을 향하여 수렴하는 것은 추가적인 이점을 제공한다. 접속이 매트릭스 (13) 의 외부에서 이루어지기 때문에, 픽셀들 (P(i,j) ) 의 컬럼 (Cj) 이 결함이 있을 경우, 컬럼 (Cj) 과 함께 풀링된 이웃하는 컬럼이 여전히 정확하게 판독될 수 있다.
그러나, 범프 접점에서 함께 접속된 2 개의 컬럼 컨덕터들에 의해 형성된 용량성 전하는, 이들이 더 이상 단일의 컬럼 컨덕터의 용량성 전하가 아니고 2 배 더 길고 더 큰 용량을 갖고 있는 단일의 컬럼 컨덕터로서 또한 간주될 수 있는 2 개의 컬럼 컨덕터들의 용량성 전하이기 때문에 상당히 증가된다. 이 때, 컬럼 컨덕터의 용량이 더 클수록, 이미지 검출기에 더 많은 잡음이 존재하며, 따라서 이미지 품질을 감소시킨다.
도 2b 는 본 발명에 따른 이미지 검출기 (100) 의 동일한 구성에 대응하는 센서 (111) 를 포함하는 이미지 검출기 (110) 를 나타낸다. 로우 어드레싱 블록 (151) 은 매트릭스 (13) 의 일 측 (134) 에 위치되고, 로우 어드레싱 블록 (152) 은 매트릭스 (13) 의 또 다른 측 (133) 상에 위치된다. 4 개의 변들로 형성된 매트릭스의 경우, 로우 어드레싱 블록 (151) 은 매트릭스 (13) 의 일 측 (134) 상에 위치되고 로우 어드레싱 블록 (152) 은 로우 어드레싱 블록 (151) 이 위치되는 측과 반대되는, 매트릭스의 다른 측 (133) 에 위치된다. 또한, 4 개보다 많은 변들을 갖는 매트릭스를 갖는, 예를 들어, 6각형 매트릭스에 대해 6 개의 변들, 8각형 매트릭스에 대해 8 개의 변들을 갖는 것도 또한 가능하다. 이 경우에, 로우 어드레싱 블록 (152) 은, 로우 어드레싱 블록 (151) 이 위치되는 측에 반드시 반대되는 것은 아닌, 매트릭스의 다른 측에 위치된다. 짝수 랭크들의 로우들의 로우 컨덕터들 (Xi) 은 매트릭스 (13) 의 측 (133) 상의 로우 어드레싱 블록 (152) 에 링크되고, 홀수 랭크들의 로우들의 로우 컨덕터들 (Zi) 은 매트릭스 (13) 의 다른 측 (134) 상의 제 2 로우 어드레싱 블록 (151) 에 링크된다.
일반적으로, 이미지 검출기는 유리 기판 상의 박막층들에 형성된다. 보다 구체적으로, 이는 a-Si 로 표기되는 비정질 실리콘의 박막층들로 형성될 수 있다. 당해 문헌에서, 용어 TFT 는 또한 a-Si 박막 트랜지스터에 이용된다. 이미지 검출기는 또한, 당해 문헌에서 종종 저온 폴리실리콘으로 지칭되는 폴리실리콘의 박막층들에 형성될 수 있다. 이미지 검출기는 또한 금속 산화물들로 형성될 수 있다. 인용될 수 있는 예들은 인듐 갈륨 아연 산화물에 대해 아연 산화물들 (IGZO), 또는 인듐 아연 산화물에 대해 IZO 이다. 마지막으로, 이미지 검출기는 유기 TFT 에 대해 또한 OTFT 로 지칭되는 유기 재료들로 형성될 수 있다.
요즘에는, 박막 기술들을 지원하는 기판들은 통상적으로 유리로 이루어진다. 이미지 검출기는 또한 폴리머 기판 상에서 형성될 수 있다.
또한, CMOS (complementary metal oxide semiconductor) 또는 BiCMOS (bipolar CMOS) 유형의 단결정 실리콘에서 이미지 검출기를 형성하는 것이 가능하다. 이 경우, 기판은 동일한 재료로 이루어진다, 즉, 기판은 실리콘으로 이루어진다.
도 3 은 본 발명에 따른 센서 (121) 를 갖는 이미지 검출기 (120) 의 다른 구성을 나타낸다. 모든 소자들은, 컬럼 컨덕터들 (Yj) 의 접속을 제외하고는, 도 2a 에 나타낸 이미지 검출기 (100) 와 동일하다. 도 3 의 구성에서, 2 개의 컬럼 컨덕터들 (Yj) 사이의 접속이 서로 바로 인접하지 않는 컬럼들 (Cj) 의 컬럼 컨덕터들 (Yj) 사이에서 이루어진다. 즉, 접속된 컨덕터들의 제 1 그룹 (25) 및 접속된 컨덕터들의 제 2 그룹 (26) 이 정의된다. 2 개의 컬럼 컨덕터들 (Yj) 은 접속된 컨덕터들의 제 1 그룹 (25) 에 속하고 2 개의 다른 컬럼 컨덕터들 (Yj) 은 접속된 컨덕터들의 제 2 그룹 (26) 에 속한다. 제 1 그룹 (25) 과 제 2 그룹 (26) 은 함께 접속되지 않고 제 1 그룹 (25) 과 제 2 그룹 (26) 은 인터리브된다. 이 구성의 이점은, 컬럼이 결함이 있고 리페어가 행해지지 않는 경우 한 컬럼의 결함이, 2 개의 이웃하는 컬럼들이 아닌 2 개의 별도의 컬럼들을 정확하게 판독하는 것을 방해하지 않는다는 점이다. 도 3 에서, 2 개의 컬럼 컨덕터들은 함께 접속된다. 물론, 복수의 다른 컬럼 컨덕터들을 접속하는 것이 가능하다.
도 1a 에 예시된 바와 같은 통상의 검출기의 경우에서처럼, 픽셀들 (P(i,j)) 의 매트릭스 (13) 는 짝수 랭크들 및 홀수 랭크들의 컬럼들 (Cj) 을 포함한다. 2 개의 컬럼 컨덕터들 (Yj) 사이의 접속을 행하기 위해 짝수 랭크들의 컬럼들의 컨덕터들 (Yj) 에 의한, 또는 홀수 랭크들의 컬럼들의 컨덕터들 (Yj) 에 의한 선택이 이루어질 수 있다.
도 4 는 본 발명에 따른 센서 (131) 를 갖는 이미지 검출기 (130) 의 다른 구성을 나타낸다. 모든 소자들은 컬럼 컨덕터들 () 의 접속 및 범프 접점들 (14) 의 포지셔닝을 제외하고는, 도 3 에 나타낸 이미지 검출기 (120) 와 동일하다. 도 4 에서, 범프 접점들 (14) 은 매트릭스 (13) 의 제 1 측 (132) 에 그리고 제 2 측 (133) 에 위치된다. 적어도 2 개의 컬럼 컨덕터들 (Yj) 사이의 접속은 매트릭스 (13) 의 제 1 측 (132) 상에 그리고 제 2 측 (133) 상에 교번하여 이루어진다. 예를 들어, 매트릭스 (13) 의 제 1 측 (132) 상에서 짝수 랭크들의 컬럼들의 컨덕터들 (Yj) , 및 매트릭스의 제 2 측 (133) 상에서 홀수 랭크들의 컬럼들의 컨덕터들 (Yj) 을 접속하는 것이 가능하다. 이 구성은 동일한 측 상의 2 개의 범프 접점들 사이의 간격을 증가시키는 이점을 제공한다. 사실상, 2 개의 범프 접점들은 거리 (4d) 만큼 이격되어 있다. 또한, 도 4 에 제공된 구성은 도 3 에 제공된 구성에 비해 교차하는 컬럼 컨덕터의 수를 감소시켜, 이에 따라, 컬럼 컨덕터들의 교차로 인한 용량성 전하의 증가를 감소시킨다.
도 5 는 본 발명에 따른 이미지 검출기 (200) 의 다른 구성을 나타낸다. 이미지 검출기 (200) 는 센서 (201) 를 포함한다. 모든 소자들은 로우 컨덕터들의 수와 범프 접점들 (14) 에 대한 컬럼 컨덕터들 (Yj) 의 접속을 제외하고는, 도 2a 에 나타낸 이미지 검출기 (100) 와 동일하다. 도 5 에 나타낸 구성은 픽셀들의 2 개의 컬럼들에 대한 멀티플렉서를 포함한다. 2 개의 컬럼 컨덕터들 (Yj) 사이의 접속은 멀티플렉서에 의해 이루어진다. 도 5 에서, 2 개의 멀티플렉서들 (211, 221) 이 나타내어진다. 멀티플렉서는 특정 수의 입력들 중에서 한 입력을 선택함으로써 하나의 동일한 송신 경로 상에서 복수의 링크들을 집중시키는 것을 가능하게 하는 회로이다. 멀티플렉서들 (211 및 221) 은 소위 "2-투-1" 멀티플렉서들, 또는 1 비트 멀티플렉서들이다. 1비트 멀티플렉서는 2 개의 이용가능한 입력들 중에서 하나의 입력을 선택하여, 출력에 입력 값을 제공하는 것을 가능하게 한다. 멀티플렉서 (221) 는 2 개의 가능한 입력들 (E1 및 E2) 및 하나의 출력 (S1) 을 포함한다. 커맨드 라인 (222) 은 어느 입력이 선택되는지를 나타낸다. 입력 (E1) 이 선택되면, 출력 (S1) 은 E1 의 값을 취할 것이다. 역으로, 입력 (E2) 이 선택되면, 출력 (S1) 은 E2 의 값을 취할 것이다. 픽셀들 (P(i,j)) 의 2 개의 컬럼들 (Cj) 을 풀링하기 위한 멀티플렉서의 사용은 도 2a 및 도 2b 의 구성에서와 같이 더이상 픽셀들 (P(i,j)) 의 로우 (Li) 당 이중의 로우 컨덕터를 갖지 못하게 하는 것을 가능하게 한다. 이미지 검출기 (200) 는 멀티플렉서 당 하나의 커맨드 라인을 포함한다. 따라서, 2 바이 2 접속된 2 개의 컬럼 컨덕터들로 나타내어지는 용량성 전하는 도 2a 에 나타낸 구성에서의 경우에서와 같이 증가되지 않는다. 멀티플렉서 당 2 개의 컬럼 컨덕터들의 풀링은 도 2 의 구성에 비해 이미지 검출기에서의 잡음을 감소시키는 것을 가능하게 한다.
도 5 는 2 개의 컬럼 컨덕터들의 풀링을 나타내지만, 선행의 구성들에 관련되어, 이들 여러 개를 완벽하게 접속하는 것이 가능하다.
도 6 은 본 발명에 따른 이미지 검출기 (300) 의 구성을 나타낸다. 이미지 검출기 (300) 는 센서 (301) 를 포함한다. 모든 소자들은 멀티플렉서들의 커맨드 라인들을 제외하고는 도 5 에 나타낸 이미지 검출기 (200) 와 동일하다. 도 6 에서, 검출기 (300) 는 복수의 멀티플렉서들에 대하여 하나의 단일 커맨드 라인을 포함한다. 2 개의 멀티플렉서들 (311 및 321) 이 나타내어진다. 도 5 에 나타낸 구성과 관련하여, 각각의 멀티플렉서는 2 개의 입력들, 하나의 출력 및 하나의 커맨드 라인 (322) 을 포함한다. 커맨드 라인 (322) 은 각각의 멀티플렉서 (311 및 321) 에 대하여, 컬럼 판독 블록 (16) 에 의해 프로세싱될 출력의 값을 결정하기 위해 어느 입력이 선택되는지를 나타낸다. 따라서, 각각의 범프 접점 (18) 에 대해, 커맨드 라인 (322) 에 따라, 그 로우에서 홀수 랭크의 픽셀에 의해 전달되는 신호가 획득되거나, 또는 그 로우에서 짝수 랭크의 픽셀에 의해 전달되는 신호가 획득된다.
도 7 은 본 발명에 따른 이미지 검출기 (400) 의 다른 변형예를 나타낸다. 이미지 검출기 (400) 는 센서 (401) 를 포함한다. 모든 소자들은 범프 접점들에 대한 멀티플렉서들의 접속을 제외하고는, 도 5 에 나타낸 이미지 검출기 (200) 와 동일하다. 접속된 컬럼 컨덕터들의 그룹 (425) 은 함께 접속된 적어도 2 개의 컬럼 컨덕터들 (Yj) 로 구성된다. 이와 유사하게, 접속된 컬럼 컨덕터들의 그룹 (426) 은 함께 접속된 적어도 2 개의 컬럼 컨덕터들 (Yj) 로 구성된다. 접속된 컬럼 컨덕터들 (Yj) 의 적어도 2 개의 그룹들 (425, 426) 은 픽셀들 (P(i,j)) 의 매트릭스 (13) 외부에서의 제 1 기판 (12) 상에서 함께 접속된다. 함께 접속된 컬럼 컨덕터들 (Yj) 의 그룹들 (425 및 426) 은 접속 스테이지 (427) 를 형성하고 범프 접점 (14) 을 향하여 수렴할 수 있다. 이와 유사하게, 다른 접속 스테이지 (428) 가 정의된다. 이와 유사하게, 2 개의 접속 스테이지들 (427 및 428) 은 함께 접속될 수 있고 상위 레벨 접속 스테이지 (429) 를 형성한다. 최종적으로, 모든 스테이지들이 함께 접속되고 매트릭스 (13) 의 일 측에서의 단일의 범프 접점 (140) 을 향하여 수렴하는 것이 가능하다. 즉, 컬럼 컨덕터들 (Yj) 은 함께 접속되고 상이한 접속 스테이지들을 통하여 매트릭스 (13) 의 일 측에서의 단일의 범프 접점 (140) 을 향하여 수렴한다.
도 7 에 나타낸 바와 같이, 컬럼 컨덕터들 사이의, 컨덕터들의 그룹들 사이의 그리고 접속 스테이지들 사이의 접속은 멀티플렉서들에 의해 행해진다. 보다 양호한 가독성의 관점들에서, 멀티플렉서들의 커맨드 라인들은 도 7 에 나타내지 않는다. 멀티플렉서들의 특징들 및 커맨드들은 도 5 에 제공된 것들과 동일하다. 이와 유사하게, 도 3 에 도시된 바와 같이 컬럼 컨덕터들 사이에, 컨덕터들의 그룹들 사이에 그리고 접속 스테이지들 사이에 간단한 접속들을 가짐을 예상하는 것이 가능하다. 다른 구성은 픽셀들의 매트릭스의 일 측 또는 다른 측 상에서의 교번식으로의 접속들을 갖는, 도 4 에 나타낸 바와 같이 간단한 접속들을 갖는 구성이다. 최종적으로, 다른 구성은 간단한 접속들 및 멀티플렉서들에 의한 접속들을 갖는 것으로 구성된다. 그럼에도 불구하고, 다수의 간단한 접속들을 수반하는 이들 마지막 3 개의 구성들은, 각각의 접속이 추가적인 커맨드 라인을 요구하기 때문에 구현하는 것이 곤란하다.
도 8 은 본 발명에 따른 이미지 검출기 (500) 를 나타낸다. 이미지 검출기 (500) 는 2 개의 컬럼 컨덕터들에 대한 접속 수단 및 센서 (501) 를 포함한다. 도 8 에서, 2 개의 멀티플렉서들 (511, 521) 이 나타내어진다. 분명하게, 이는 또한 도 2a 에 나타낸 바와 같은 간단한 접속일 수 있다. 센서 (501) 는 픽셀들의 매트릭스 (13), 매트릭스 (13) 와는 별개인 컬럼 컨덕터들 (Yj) 의 접속 구역 (530), 및 매트릭스 (13) 및 상기 컬럼 컨덕터들 (Yj) 의 접속 구역 (530) 과는 별개인 컬럼 컨덕터들 (Yj) 을 리페어하는데 전용되는 구역 (540) 을 포함한다. 컬럼 컨덕터들 (Yj) 의 리페어에 전용되는 구역 (540) 은 컬럼 컨덕터들 (Yj) 의 접속 구역 (530) 과 매트릭스 (13) 사이에 위치된다. 리페어 구역 (540) 은 명목상, 레이저에 의한 리페어를 행하는 것을 가능하게 한다. 픽셀 컬럼 결함의 경우, 결함이 있는 컬럼을 분리하는 것이 바람직할 수도 있다. 이 분리는 리페어 구역 (540) 에서의 결함이 있는 컬럼의 컬럼 컨덕터에 전달된 레이터 빔을 이용하여 행해질 수 있다. 컬럼 컨덕터는 금속 트랙일 수 있다. 레이저 빔의 영향 하에서, 금속이 증발한다. 그 후, 트랙은 절단되고 결함이 있는 컬럼은 분리된다.

Claims (14)

  1. 이미지 검출기로서,
    제 1 모놀리식 기판 상에 형성된 센서를 포함하고,
    상기 센서는:
    로우들 및 컬럼들로 된 매트릭스로 구조화되고 상기 검출기에 부딪치는 방사선에 따라 신호들을 생성하도록 구성되는 픽셀들의 세트;
    복수의 컬럼 컨덕터들로서, 컬럼 컨덕터 각각은 동일한 컬럼의 픽셀들을 링크하고 상기 동일한 컬럼의 상기 픽셀들에 의해 생성된 상기 신호들을 전달하도록 하는, 상기 복수의 컬럼 컨덕터들;
    상기 제 1 기판의 주변부에 그리고 상기 픽셀들의 상기 매트릭스의 외부에 위치되고 상기 컬럼 컨덕터들에 링크되는 적어도 하나의 범프 접점;
    제 1 로우 컨덕터 및 제 2 로우 컨덕터의 적어도 한 쌍; 및
    적어도 제 1 로우 어드레싱 블록 및 제 2 로우 어드레싱 블록을 포함하고,
    상기 제 1 로우 어드레싱 블록은 상기 매트릭스의 일 측 상에 위치되고, 상기 제 2 로우 어드레싱 블록은 상기 매트릭스의 다른 측 상에 위치되며,
    상기 제 2 로우 컨덕터는 상기 제 2 로우 어드레싱 블록 및 제 1 로우의 제 2 픽셀들에 접속되는 동안, 상기 제 1 로우 컨덕터는 상기 제 1 로우 어드레싱 블록 및 상기 제 1 로우의 제 1 픽셀들에 접속되고,
    적어도 2 개의 컬럼 컨덕터들은 상기 픽셀들의 상기 매트릭스의 외부에서의 상기 제 1 모놀리식 기판 상에서 함께 접속되고, 함께 직접적으로 접속된 상기 적어도 2 개의 컬럼 컨덕터들은 상기 적어도 하나의 범프 접점을 향하여 수렴하며,
    상기 이미지 검출기는, 상기 제 1 및 제 2 로우 컨덕터들을 포함하는 복수의 로우 컨덕터들로서, 로우 컨덕터 각각은 동일한 로우의 픽셀들을 링크하고 상기 동일한 로우의 상기 픽셀들의 시그널들을 전달하는 제어 시그널을 전달하는, 상기 복수의 로우 컨덕터들을 더 포함하고,
    상기 제 1 로우 및 제 2 로우 어드레싱 블록들은, 상기 접속된 적어도 2 개의 컬럼 컨덕터들이 함께 접속되어 있음에도 불구하고, 상기 접속된 적어도 2 개의 컬럼 컨덕터들의 픽셀들의 각각의 로우 및 각각의 컬럼을 개별적으로 제어하도록 구성된 이미지 검출기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    2 개의 컬럼 컨덕터들은 접속된 컨덕터들의 제 1 그룹에 속하고, 2 개의 다른 컬럼 컨덕터들은 별도의 접속된 컨덕터들의 제 2 그룹에 속하며, 상기 제 1 그룹 및 상기 제 2 그룹은 인터리브되는 이미지 검출기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 복수의 범프 접점들을 포함하고, 상기 범프 접점들은 상기 매트릭스의 제 1 측 상에 그리고 제 2 측 상에 위치되고, 적어도 2 개의 컬럼 컨덕터들 사이의 접속은 상기 매트릭스의 제 1 측 상에 그리고 제 2 측 상에서 교번식으로 이루어지는 이미지 검출기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 로우 어드레싱 블록 및 상기 제 2 로우 어드레싱 블록은 상기 제 1 기판에 통합되는 이미지 검출기.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 매트릭스는 짝수 랭크들 및 홀수 랭크들의 로우들을 포함하고, 상기 짝수 랭크들의 로우들의 하나 이상의 상기 로우 컨덕터들은 상기 매트릭스의 일 측 상의 상기 제 1 로우 어드레싱 블록에 링크되고, 상기 홀수 랭크들의 로우들의 하나 이상의 상기 로우 컨덕터들은 상기 매트릭스의 다른 측 상의 상기 제 2 로우 어드레싱 블록에 링크되는 이미지 검출기.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 검출기는 상기 제 1 기판과는 상이한 제 2 기판 상에 형성되고 상기 픽셀들의 세트에 의해 생성된 상기 신호들을 판독하기 위해 상기 적어도 하나의 범프 접점에 링크되는 컬럼 판독 블록을 포함하는 이미지 검출기.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 로우 컨덕터들의 수는 연결된 컬럼들의 수와 동일한, 이미지 검출기.
KR1020167015051A 2013-11-15 2014-11-05 이미지 검출기의 픽셀들의 2 개의 컬럼들의 풀링 KR102283308B1 (ko)

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