KR102556237B1 - 엑스레이 검출기용 어레이기판 및 이를 포함하는 엑스레이 검출기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엑스레이 검출기용 어레이기판 및 이를 포함하는 엑스레이 검출기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 액티브 영역과 패드 영역으로 정의되며, 상기 패드 영역은 제1 테스트 패턴과 제2 테스트 패턴이 구비된 다수의 테스트 영역을 포함하고, 상기 제1 테스트 패턴은 기판 상에 제1 게이트 전극, 상기 제1 게이트 전극 상에 제1 액티브층, 상기 제1 액티브층 상에 제1 소스/드레인 전극, 상기 제1 소스/드레인 전극 상에 제1 데이터 배선을 포함하며, 상기 제2 테스트 패턴은 상기 기판 상에 제1 하부 전극, 상기 제1 하부 전극 상에 제1 광 도전층, 상기 제1 광 도전층 상에 제1 상부 전극을 포함함으로써 트랜지스터와 광 감지부 각각의 특성을 높은 정확도로 측정할 수 있는 엑스레이 검출기용 어레이기판 및 이를 포함하는 엑스레이 검출기에 관한 것이다.

Description

엑스레이 검출기용 어레이기판 및 이를 포함하는 엑스레이 검출기{ARRAY SUBSTRATE OF X-RAY DETECTOR AND DIGITAL X-RAY DETECTOR COMPRISING THE SAME}
본 발명은 엑스레이 검출기용 어레이기판 및 이를 포함하는 엑스레이 검출기에 관한 것으로, 특히 트랜지스터와 광 감지부 각각의 특성을 높은 정확도로 측정할 수 있는 엑스레이 검출기용 어레이기판 및 이를 포함하는 엑스레이 검출기에 관한 것이다.
현재 의학용으로 널리 사용되고 있는 진단용 엑스레이(X-ray) 검사방법은 엑스레이 감지 필름을 사용하여 촬영하고, 그 결과를 알기 위해서는 소정의 필름 인화시간을 거쳐야 했다.
그러나, 근래에 들어서 반도체 기술의 발전에 힘입어 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor)를 이용한 엑스레이 검출기(Digital X-ray detector)가 연구/개발되었다. 상기 엑스레이 검출기는 박막 트랜지스터를 스위칭 소자로 사용하여, 엑스레이의 촬영 즉시 실시간으로 결과를 진단할 수 있는 장점이 있다.
일반적으로 엑스레이 검출기는 박막트랜지스터 어레이기판의 상부층에 적층되어 있는 비정질 Se(Selenium), 비정질 Se 상에 형성되어 있는 투명전극으로 구성되어 박막트랜지스터의 화소 전극이 Se 층의 전하를 받은 만큼 전류를 감지하여 신호처리 과정을 거치는 직접 방식(Direct type DXD)과 신틸레이터에 의해 X-ray가 가시광선으로 변환되면 상기 가시광선이 핀다이오드에 의해 전기적 신호로 변환되어 일련의 신호처리 과정을 거치는 간접 방식(Indirect type DXD)이 있다.
간접 방식의 엑스레이 검출기는 최근 가장 각광받는 유형으로, 엑스레이를 검출하기 위해 어레이기판에 광 다이오드를 형성하고, 광 다이오드 상부에 신틸레이터를 배치한다.
도 1은 엑스레이 검출기에서 신틸레이터의 세슘 도포 영역(2)을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 종래 엑스레이 검출기에서 어레이기판 외부에 존재하는 테스트 패턴의 모식도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 어레이기판(1)의 액티브 영역 상부이자 COF와 어레이 기판의 신호 배선을 연결하기 위한 연결 배선(3)의 배치 영역과 중첩되지 않는 부분에 신틸레이터의 세슘이 도포(2)되는데, 세슘 성분이 박막트렌지스터 어레이기판(1)의 금속 배선을 부식시키는 문제가 있으므로 어레이기판 액티브 영역의 최상위 층은 유기막으로 보호되는 구조인 것이 일반적이다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이 어레이기판의 외부로써 베이스 기판의 원장 외곽부에 테스트 패턴을 부가하여 패널 특성을 평가해 왔으나, 베이스 기판 원장의 외곽에 구비된 테스트 패턴은 어레이 기판의 액티브 영역과 먼 위치에 구비되어 있으므로 테스트 정확도가 저하되는 문제가 있다.
또한, 엑스레이 검출기는 구조적 특성상 박막 트랜지스터와 광 다이오드가 한 개의 픽셀 내에 존재하므로 양자의 특성이 섞여서 도출되어 박막트랜지스터와 광 다이오드 고유의 특성을 평가하는데 어려움이 존재하므로, 이에 대한 해결책이 필요한 실정이다.
본 발명은 트랜지스터와 광 감지부 각각의 특성을 높은 정확도로 측정할 수 있는 엑스레이 검출기용 어레이 기판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 어레이기판을 포함하는 엑스레이 검출기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 엑스레이 검출기용 어레이 기판은 액티브 영역과 패드 영역으로 정의된다. 이 때, 상기 패드 영역은 제1 테스트 패턴과 제2 테스트 패턴이 구비된 다수의 테스트 영역을 포함하고, 상기 제1 테스트 패턴은 기판 상에 제1 게이트 전극, 상기 제1 게이트 전극 상에 제1 액티브층, 상기 제1 액티브층 상에 제1 소스/드레인 전극, 상기 제1 소스/드레인 전극 상에 제1 데이터 배선을 포함하며, 상기 제2 테스트 패턴은 상기 기판 상에 제1 하부 전극, 상기 제1 하부 전극 상에 제1 광 도전층, 상기 제1 광 도전층 상에 제1 상부 전극을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 패드 영역이 다수의 연결배선을 구비하는 다수의 COF를 더 포함하는 경우에 상기 다수의 테스트 영역들은 이웃하는 상기 다수의 COF 및 상기 다수의 연결배선 사이에 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 테스트 영역은 다수의 제1 및 제2 테스트 패턴을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 패드 영역은 상기 제1 및 제2 테스트 패턴 중 적어도 하나와 전기적으로 연결되는 다수의 측정용 패드부를 더 포함할 수 있다.
상기 측정용 패드부는 상기 기판 상에 상기 제2 게이트 전극, 상기 제2 게이트 전극 상에 제2 액티브층, 상기 제2 액티브층 상에 제2 소스/드레인 전극, 상기 제2 소스/드레인 전극 상에 제1 절연층, 상기 제1 절연층 상에 제2 하부 전극, 상기 제2 하부 전극 상에 제2 절연층, 상기 제2 절연층 상에 바이어스 배선, 상기 바이어스 배선 상에 제3 절연층을 포함하고, 상기 제2 하부 전극은 제1 홀에 의해 상기 제2 게이트 전극과 전기적으로 연결되며, 제2 홀에 의해 상기 제2 소스/드레인 전극과 전기적으로 연결되고, 제3 홀을 통해 상기 바이어스 배선과 전기적으로 연결되는 구조일 수 있다.
본 발명의 엑스레이 검출기는 상기 엑스레이 검출기용 어레이기판을 포함한다.
본 발명의 엑스레이 검출기용 어레이 기판은 높은 정확도로 트랜지스터와 광 감지부 각각의 특성의 측정이 가능하여, 어레이 기판의 불량율을 낮출 수 있다. 또한, 불량 개선을 위한 비용 및 시간이 절감되어 경제적이다.
본 발명의 엑스레이 검출기는 어레이 기판에 포함되는 트랜지스터 및 광 감지부의 특성을 정확히 파악할 수 있어 수율이 향상된다.
도 1은 엑스레이 검출기에서 신틸레이터의 세슘 도포 영역을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 종래 엑스레이 검출기에서 어레이기판 외부에 존재하는 테스트 패턴의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 검출기의 동작을 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 검출기의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이기판의 액티브 영역의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 및 제2 테스트 패턴을 구비한 테스트 영역을 포함하는 어레이 기판을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 테스트 패턴의 사진이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 테스트 패턴의 단면도이고, 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 테스트 패턴에 대한 측정용 패드부의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 테스트 패턴의 사진이다.
도 10a 는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 테스트 패턴의 단면도이고, 도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 테스트 패턴에 대한 측정용 패드부의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 테스트 패턴 및 비교예의 테스트 패턴으로 측정한 트랜지스터의 전압-전류 특성에 관한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 테스트 패턴 및 비교예의 테스트 패턴으로 측정한 광 감지부의 전압-전류 특성에 관한 그래프이다.
실시예의 설명에 있어서, 각 층, 막, 전극, 판 또는 기판 등이 각 층, 막, 전극, 판 또는 기판 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다.
또한 각 구성요소의 상, 옆 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 검출기의 동작을 나타내는 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 검출기의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
엑스레이 검출기 중 간접 방식은, 엑스레이를 검출하기 위해 어레이기판에 광 감지부(200)를 형성하고 광 감지부(200)의 상부에 광 변환부(300)를 배치한다.
도 3에 도시된 바와 같이 엑스레이를 조사 받은 광 변환부(300)는 광 변환을 통해 광 감지부(200)에 가장 센시티브한 파장대의 광으로 변환시키며, 광 감지부(200)는 이를 전기적 신호로 변환하고, 변환된 전기적 신호는 트랜지스터를 통해 영상 신호로 송출된다. 도 3 및 도 4에 도시된 박막 트랜지스터는 게이트 전극(21), 게이트 전극(21) 상의 게이트 절연막(16), 게이트 절연막(16) 상의 액티브층(22), 액티브층(22)의 일단 및 타단과 연결되고 서로 이격되는 소스 전극 및 드레인 전극(23)을 포함한다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 검출기는 화소부, 바이어스 드라이버, 게이트 드라이버 및 리드아웃 집적회로를 포함하여 구성된다.
상기 화소부(P)는 엑스레이 제너레이터로부터 방출된 엑스레이를 감지하고, 감지된 신호를 광전 변환하여 전기적인 검출 신호로 출력한다.
화소부는 복수의 게이트 배선(GL)과 복수의 데이터 배선(DL)이 교차하는 지점 근처에 매트릭스 형태로 배열된 복수의 광감지 화소를 구비한다. 상기 복수의 게이트 배선(GL)과 복수의 데이터 배선(DL)은 서로 거의 직교하도록 배치될 수 있다. 도 4는 4행 4열로 배치된 16개의 광감지 화소(P)들을 일 예로서 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 광감지 화소(P)들의 개수는 다양하게 선택될 수 있다.
상기 광감지 화소(P) 각각은 엑스레이를 감지하여 검출 신호, 예를 들어 광검출 전압을 출력하는 광 감지부와 광 감지부로부터 출력된 전기적 신호를 게이트 펄스에 응답하여 전달하는 스위칭 소자로써 트랜지스터를 구비한다.
본 발명에 따른 광 감지부(PD)는 엑스레이 제너레이터로부터 방출된 엑스레이를 감지하고, 감지된 신호를 상기 검출 신호로써 출력한다. 상기 광 감지부는 광전 효과에 의해 입사된 광을 전기적 신호로 변환하는 소자로서, 예를 들면 PIN 다이오드일 수 있다.
상기 트랜지스터(Tr)는 광 감지부로부터 출력된 검출 신호를 전달하는 스위칭 소자이다. 상기 트랜지스터의 게이트 전극은 게이트 배선(GL)에 전기적으로 연결되고, 소스 전극은 데이터 배선(DL)을 통해서 리드아웃 집적회로와 전기적으로 연결된다.
바이어스 드라이버는 복수의 바이어스 라인(BL)들로 구동전압을 인가한다. 상기 바이어스 드라이버는 상기 광 감지부에 리버스 바이어스(reverse bias) 또는 포워드 바이어스(forward bias)를 선택적으로 인가할 수 있다.
게이트 드라이버는 복수의 게이트 배선(GL)들로 게이트 온 전압 레벨을 갖는 게이트 펄스들을 순차적으로 인가한다. 광감지 화소(P)들의 트랜지스터들은 상기 게이트 펄스에 응답하여 턴-온(turn-on)된다. 상기 트랜지스터가 턴-온되면, 상기 광 감지부로부터 출력된 검출 신호가 트랜지스터, 및 데이터 배선(14)을 통해서 상기 리드아웃 집적회로로 입력된다.
상기 게이트 드라이버는 IC 형태로 이루어져 상기 화소부의 일 측에 실장되거나 박막 공정을 통해서 상기 화소부와 같은 기판 상에 형성될수 있다.
상기 리드아웃 집적회로는 상기 게이트 펄스에 응답하여 턴-온된 트랜지스터로부터 출력되는 상기 검출 신호를 리드아웃한다. 상기 리드아웃 집적회로는 오프셋 이미지를 리드아웃하는 오프셋 리드아웃 구간과, 엑스레이 노광 후의 검출 신호를 리드아웃하는 엑스레이 리드아웃 구간에 광감지 화소(P)로부터 출력되는검출 신호를 리드아웃한다.
리드아웃 집적회로는 상기 검출 신호를 판독하여 소정의 신호 처리 장치로 전달하고, 상기 신호 처리 장치에서 상기 검출 신호를 디지털화하여, 검출 신호를 영상으로 나타낸다. 리드아웃 집적회로는 신호 검출부 및 멀티플렉서를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 신호 검출부는 복수의 데이터 배선(14)과 일대일 대응하는 복수의 증폭부를 포함하고, 각 증폭부는 증폭기(OP), 커패시터(CP) 및 리셋소자(SW)를 포함한다.
본 발명의 엑스레이 검출기용 어레이기판은 액티브 영역과 패드 영역으로 정의된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이기판의 액티브 영역의 단면도인바, 이하에서는 이를 참조하여 설명한다.
상기 액티브 영역(20)은 다수의 데이터 배선(14), 다수의 게이트 배선, 다수의 데이터 배선(14) 및 다수의 게이트 배선이 교차하여 정의하는 다수의 화소영역, 다수의 화소영역 각각에 위치하고 광전신호를 전기적 신호로 변환하는 다수의 광 감지부(200) 및 다수의 광 감지부(200)를 구동하기 위해 스위칭 기능을 다수의 박막 트랜지스터(30)를 포함하여 구성된다.
박막 트랜지스터(30)는 게이트 배선과 연결되는 게이트 전극(21), 게이트 전극(21) 상에 위치하는 액티브층(22), 액티브층(22)의 일단과 데이터 배선(14)을 연결하는 소스 전극(23) 및 액티브층(22)의 타단과 연결되는 드레인 전극(23)을 포함하여 구성된다. 드레인 전극(23)은 광 감지부(200)와 연결된다.
어레이기판(100)은 소스 전극(23)과 연결되는 데이터 배선(14), 광 감지부(200)의 전자 또는 정공을 제어할 수 있는 바이어스 전압을 인가하기 위한 바이어스 배선(28)을 더 포함한다. 상기 바이어스 배선(28)은 불투명한 금속물질로 형성된다.
게이트 전극(21)은 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 또는 이들의 합금등을 포함하는 재질로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
액티브층(22)은 불순물로 도핑되지 않은 제 1 비정질 실리콘층 및 N 형 불순물로 도핑된 제 2 비정질 실리콘층을 포함하여 구성될 수 있다.
소스/드레인 전극(23)은 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 또는 이들의 합금등을 포함하는 재질로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 보호막(17)에는 드레인 전극(23)을 노출시키는 제1 콘택홀이 형성되는데, 상기 홀을 통해 소스 전극(23)과 데이터 배선(14)이 연결되며 드레인 전극(23)과 광 감지부(200)의 하부 전극(26)이 연결 된다.
상기 제1 보호막(17) 상부 및 상기 광 감지부(200)의 상부 전극(27) 상에 제2 보호막(18)이 형성되고, 상기 제2 보호막(18)은 상기 상부 전극(27)을 노출시키는 제 2 콘택홀을 구비한다. 상기 제 2 콘택홀을 통하여 상부 전극(27)과 바이어스 배선(28)이 연결된다.
상기 제2 보호막(18)및 바이어스 배선(28) 상부에는 제3 보호막(19)이 형성되는데, 상기 제3 보호막(19)은 액티브 영역(20) 내에서 홀을 구비하지 않는다.
상기 패드 영역은 어레이기판에 있어 액티브 영역을 둘러싸는 외곽부이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 및 제2 테스트 패턴을 구비한 테스트 영역을 포함하는 어레이 기판을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 패드 영역은 제1 테스트 패턴과 제2 테스트 패턴이 구비된 다수의 테스트 영역(13)을 포함한다.
본 발명에 따른 테스트 영역(13)은 후술하는 제1 테스트 패턴과 제2 테스트 패턴을 구비하는 상기 패드 영역의 일 부분을 의미한다.
종래에는 상기 테스트 영역이 어레이기판 외부에 구비되어 있었는바, 어레이기판에 포함된 소자의 특성을 평가함에 있어 그 정확도가 떨어지는 경향이 있었다. 이에, 본 발명은 상기 테스트 영역(13)을 어레이기판의 내부에 포함한다.
상기 패드 영역(10)은 상기 액티브 영역(20)에 구비된 다수의 신호 배선들에 구동 전압을 제공하는 PCB와 어레이 기판을 연결하기 위한 COF(Chip On Film, 33)을 구비하고, 상기 COF는 연결 배선(34)를 통해 액티브 영역의 신호 배선들과 연결되는바, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 다수의 테스트 영역(13)들은 이웃하는 상기 다수의 COF 및 상기 다수의 연결배선 사이에 구비될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 인접하는 COF(33) 간의 거리는 0.5 내지 2 mm 일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
도 7 및 도 9는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 및 제2 테스트 패턴의 사진이고, 도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 테스트 패턴의 단면도이며, 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 테스트 패턴에 대한 측정용 패드부의 단면도이다. 또한, 도 10a 는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 테스트 패턴의 단면도이고, 도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 테스트 패턴에 대한 측정용 패드부의 단면도이다. 이하 도 7 내지 10을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 제1 테스트 패턴(11)은 트랜지스터의 성능을 평가하기 위한 패턴이고, 제2 테스트 패턴(12)은 광 감지부의 성능을 평가하기 위한 패턴이다.
엑스레이 검출기용 어레이 기판은 그 구조상 한 화소 내에 트랜지스터와 광 감지부를 모두 구비하고 있으므로, 한 화소의 특성 평가 시에 트랜지스터와 광 감지부의 특성이 섞여 도출되어 각각의 특성을 정확하게 평가할 수 없는 문제가 있었다.
이에, 본 발명은 트랜지스터와 광 감지부를 위한 각각의 테스트 패턴을 구비함으로써 전술한 문제점을 해결하는바, 이에 따라 불량 누출을 방지하고 수율을 향상시킬 수 있으며, 불량 개선을 위한 비용 및 시간이 절감되어 경제적이다.
상기 제1 테스트 패턴(11)은 기판 상에 제1 게이트 전극(41), 상기 제1 게이트 전극(41) 상에 제1 액티브층(43), 상기 제1 액티브층(43) 상에 제1 소스/드레인 전극(44), 상기 제1 소스/드레인 전극(44) 상에 제1 데이터 배선(45)을 포함한다. 필요에 따라 상기 제1 테스트 패턴(11)은 별도의 구성을 더 포함할 수 있다.
제1 테스트 패턴(11)에 포함되는 게이트 전극, 액티브층, 소스/드레인 전극, 데이터 배선은 액티브 영역에 형성된 게이트 전극, 액티브층, 소스/드레인 전극, 데이터 배선과 그 재질이 동일할 수 있으며, 제1 테스트 패턴(11)의 형상 및 크기는 본 발명의 목적을 벗어나는 범위 내라면 특별히 제한되지 않지만, 구체적으로는 액티브 영역의 트랜지스터와 동일할 수 있다.
상기 제2 테스트 패턴(12)은 상기 기판 상에 제1 하부 전극(61), 상기 제1 하부 전극(61) 상에 제1 광 도전층(62), 상기 제1 광 도전층(62) 상에 제1 상부 전극(63)을 포함한다. 필요에 따라 상기 제2 테스트 패턴(12)은 별도의 구성을 더 포함할 수 있다.
제2 테스트 패턴(12)에 포함되는 하부 전극, 광 도전층, 상부 전극은 액티브 영역에 형성된 하부 전극, 광 도전층, 상부 전극과 그 재질이 동일할 수 있으며, 제2 테스트 패턴(12)의 형상 및 크기는 본 발명의 목적을 벗어나는 범위 내라면 특별히 제한되지 않지만, 구체적으로는 액티브 영역의 광 감지부와 동일할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 테스트 영역은 다수의 제1 및 제2 테스트 패턴(11, 12)을 포함할 수 있다. 즉, 하나의 테스트 영역 내에 다수의 제1 테스트 패턴(11)과 제2 테스트 패턴(12)이 구비될 수 있다. 즉, 이 경우 특정한 제1 테스트 패턴(11)이 특성을 평가하고자 하는 대상은 어느 하나의 트랜지스터이고, 특정한 제2 테스트 패턴(12)이 특성을 평가하고자 하는 대상은 어느 하나의 광 감지부이며, 서로 다른 트랜지스터와 광 감지부를 평가하기 위한 다수의 테스트 패턴들이 하나의 테스트 영역에 구비될 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 패드 영역은 상기 제1 테스트 패턴(11) 및 제2 테스트 패턴(12) 중 적어도 하나와 전기적으로 연결되는 다수의 측정용 패드부(31, 32)를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어 측정용 패드부(31, 32)란, 특성을 평가하기 위하여 계측기가 어레이기판에 컨택하는 패턴으로, 제1 테스트 패턴(11) 및 제2 테스트 패턴(12)과는 별도의 패턴이다.
상기 측정용 패드부(31, 32)는 기판(14) 상에 제2 게이트 전극(도 8b의 경우 51, 도 10b의 경우 71, 이하 도면 부호의 순서는 동일함), 제2 게이트 전극(51, 71) 상에 제2 액티브층(53, 73), 제2 액티브층(53, 73) 상에 제2 소스/드레인 전극(54, 74), 제2 소스/드레인 전극(54, 74) 상에 제1 절연층(56, 76), 제1 절연층(56, 76) 상에 제2 하부 전극(59, 79), 제2 하부 전극(59, 79) 상에 제2 절연층(57, 77), 제2 절연층(57, 77) 상에 바이어스 배선(60, 80), 바이어스 배선(60, 80) 상에 제3 절연층(58, 68)을 포함하고, 제2 하부 전극(59, 79)은 제1 홀에 의해 상기 제2 게이트 전극(51, 71)과 전기적으로 연결되며, 제2 홀에 의해 제2 소스/드레인 전극(54, 74)과 전기적으로 연결되고, 제3 홀을 통해 바이어스 배선(60, 80)과 전기적으로 연결되는 구조일 수 있다. 상기 제2 게이트 전극(51, 71) 상에는 제2 게이트 절연막(52, 72)이 더 포함될 수 있다.
이 때, 상기 측정용 패드부(31, 32)에 구비되는 게이트 전극, 액티브층, 소스/드레인 전극, 하부 전극, 바이어스 배선, 제1 절연층, 제2 절연층, 제3 절연층은 각각 본 발명의 액티브 영역에 구비되는 어레이기판의 게이트 전극, 액티브층, 소스/드레인 전극, 하부 전극, 바이어스 배선, 제1 보호막, 제2 보호막, 제3 보호막과 동일한 재질로 형성된 것일 수 있다. 또한, 이들의 형상 및 크기는 본 발명의 목적을 벗어나는 범위 내라면 특별히 제한되지 않지만, 구체적으로는 액티브 영역의 각 구성들과 동일할 수 있다.
상기 패드 영역에 특정 테스트 패턴에 대한 다수의 측정용 패드부를 포함함에 있어, 어느 하나의 측정용 패드부에 결함(예를 들면, 부식)이 발생하더라도 다른 측정용 패드부에 영향을 미치지 않도록 하기 위해 상기 다수의 측정용 패드부들은 아일랜드 형상으로 서로 이격되어 배치되는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이 제1 테스트 패턴(11) 및 제2 테스트 패턴(12)은 특성을 평가하고자 하는 대상이 트랜지스터와 광 감지부로 상이할 뿐만 아니라, 이들과 연결되는 측정용 패드부도 각각 별도로 구비한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 테스트 패턴(11)은 세 개의 상기 측정용 패드부(31)와 연결된 구조일 수 있다. 바람직하게는 상기 측정용 패드부(31) 중 어느 하나는 제1 테스트 패턴(11)의 제1 게이트 전극(41)과 연결되고, 측정용 패드부(31) 중 다른 하나는 제1 테스트 패턴(11)의 제1 데이터 배선(45)과 연결되며, 측정용 패드부(31) 중 나머지 하나는 제1 테스트 패턴(11)의 제1 소스/드레인 전극(44)과 연결된 구조일 수 있다. 이 경우, 제1 게이트 전극(41)과 연결된 측정용 패드부(31)는 상기 제1 테스트 패턴(11)에 게이트 전압을 인가하고, 제1 데이터 배선(45)과 연결된 측정용 패드부(31)는 상기 제1 테스트 패턴(11)에 데이터 전압을 인가하며, 제1 소스/드레인(44) 전극과 연결된 측정용 패드부(31)를 통해 전기적 신호가 출력될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 테스트 패턴(12)은 두 개의 상기 측정용 패드부(32)와 연결된 구조일 수 있다. 바람직하게는 상기 측정용 패드부(32) 중 어느 하나는 제2 테스트 패턴(12)의 제1 상부 전극(63)과 연결되며, 나머지 하나는 제2 테스트 패턴(12)의 제1 하부 전극(61)과 연결될 수 있다.
제2 테스트 패턴(12)의 측정용 패드부(32)가 두 개인 경우, 측정용 패드부(32)는 제1 상부 전극(63) 및 제1 하부 전극(61)과 직접 연결되거나 또는 제2 테스트 패턴(12)의 바이어스 배선(80)에 구비된 홀에 의해 연결될 수 있다.
보다 구체적으로, 제2 테스트 패턴(12)과 측정용 패드부(32)가 직접 연결되는 경우 어느 하나의 측정용 패드부(32)는 제2 테스트 패턴(12)의 제1 상부 전극(63)과 동일한 층을 구비하여 연결되고, 나머지 하나의 측정용 패드부(32)는 제2 테스트 패턴(12)의 제1 하부 전극(61)과 동일한 층(측정용 패드부(32)의 제2 하부 전극(79))을 통해 연결될 수 있다.
또한, 바이어스 배선(80)에 구비된 홀에 의해 간접적으로 연결되는 경우, 측정용 패드부(32)의 바이어스 배선(80)에 구비된 홀을 통해 제2 테스트 패턴(12)의 제1 상부 전극(63)으로 전기적 신호가 입력되고 측정용 패드부(32)의 제2 소스/드레인 전극(74) 상에 구비된 홀을 통해 전기적 신호가 출력될 수 있다.
본 발명의 엑스레이 검출기는 전술한 본 발명의 엑스레이 검출기용 어레이기판(100)을 포함한다(이하 도 3 및 도 5 참조).
상기 어레이기판(100)은 본 발명의 어레이기판(100)에 대응하므로, 전술한 범위 내에서 그와 중복되는 구성 및 효과에 대한 기재는 생략한다.
본 발명의 엑스레이 검출기에 구비되는 광 감지부(200)는 후술하는 광 전환부를 통과하여 가시광선 파장대로 변환된 상태로 입사된 광학 신호를 전기적인 검출 신호로 변환시키는 기능을 하고, 빛의 투과량에 따라 광감지부에서 흐르는 전류의 양이 달라진다. 상기 광 감지부(200)는 구체적으로는 핀다이오드일 수 있다.
상기 광 감지부(200)는 어레이기판(100)의 하부 전극(26), 하부 전극(26) 상의 광 도전체층(25) 및 광 도전체층(25) 상의 상부 전극(27)을 포함하여 구성된다. 상기 광 도전체층(25)은 N 형의 불순물을 포함한 N 형 반도체층, 불순물을 포함하지 않는 진성 반도체층, 및 P 형의 불순물을 포함한 P 형 반도체층을 포함한다.
상기 광 감지부(200)의 하부 전극(26)은 트랜지스터의 드레인 전극(23)에 전기적으로 연결되고, 상부 전극(27)은 바이어스 전압이 인가되는 바이어스 배선에 전기적으로 연결된다.
본 발명의 엑스레이 검출기에 구비되는 광 전환부(300)는 상기 광 감지부(200)의 상측, 보다 구체적으로는 어레이기판(100)의 제3 보호막(19) 상에 구비된다.
상기 광 전환부(300)는 엑스레이 제너레이터로부터 피사체를 통과하여 입사된 엑스레이를 가시광선 영역의 약 550nm의 파장을 갖는 녹색 광으로 변환하여 상기 화소부측으로 전달한다. 상기 광 전환부(300)는 예를 들면, 세슘 요오드 화합물(cesium iodide)로 이루어질 수 있다.
본 발명의 엑스레이 검출기는 본 발명의 엑스레이 검출기용 어레이기판을 포함함으로써 어레이기판 내부에 트랜지스터 및 광 감지부에 대한 테스트 패턴을 구비하는바, 특성 평가의 정확도를 높일 수 있다. 또한, 트랜지스터와 광 감지부 각각에 대한 테스트 패턴을 별도로 구비함으로써 양자의 특성이 섞여서 평가되는 것을 방지할 수 있는바 수율을 향상시킬 수 있다.
실험예
패드 영역에 제1 테스트 패턴 및 제2 테스트 패턴을 구비한 본 발명의 일 실시예와, 어레이기판의 외곽에 트랜지스터 테스트 패턴과 광 감지부 테스트 패턴을 구비한 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일한 어레이 기판(비교예)에 대하여 전압-전류 특성을 측정하였으며 그 결과는 도 11 및 도 12와 같다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 테스트 패턴 및 비교예의 테스트 패턴으로 측정한 트랜지스터의 전압-전류 특성에 관한 그래프이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 테스트 패턴 및 비교예의 테스트 패턴으로 측정한 광 다이오드의 전압-전류 특성에 관한 그래프이다.
도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 실시예와 비교예의 전류량에 상당한 차이가 존재하였는바, 본 발명에 의할 경우 트랜지스터 및 광 감지부 각각의 특성을 파악할 수 있을 뿐만 아니라 측정의 정확도도 향상됨을 확인할 수 있었다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 패드 영역 11: 제1 테스트 패턴
12: 제2 테스트 패턴 13: 테스트 영역
31: 제1 테스트 패턴의 측정용 패드부
32: 제2 테스트 패턴의 측정용 패드부
33: COF 34: 연결 배선
41: 제1 게이트 전극 42: 게이트 절연막
43: 제1 액티브층 44: 제1 소스/드레인 전극
45: 제1 데이터 배선
61: 제1 하부 전극 62: 제1 광 도전층
63: 제1 상부 전극
100: 어레이기판
200: 광 감지부
300: 광 변환부
400: 엑스레이 검출기

Claims (11)

  1. 액티브 영역과 패드 영역으로 정의되며, 트랜지스터 및 광 감지부를 갖는 엑스레이 검출기용 어레이기판에 있어서,
    상기 패드 영역은 트랜지스터를 평가하기 위한 제1 테스트 패턴과 광 감지부를 평가하기 위한 제2 테스트 패턴이 각각 구비된 다수의 테스트 영역;
    상기 제1 테스트 패턴에 전기적으로 연결되는 복수의 제1 측정용 패드부; 및
    상기 제2 테스트 패턴에 전기적으로 연결되는 복수의 제2 측정용 패드부를 포함하고,
    상기 제1 테스트 패턴은 기판 상에 제1 게이트 전극, 상기 제1 게이트 전극 상에 제1 액티브층, 상기 제1 액티브층 상에 제1 소스/드레인 전극, 상기 제1 소스/드레인 전극 상에 제1 데이터 배선을 포함하며,
    상기 제2 테스트 패턴은 상기 기판 상에 제1 하부 전극, 상기 제1 하부 전극 상에 제1 광 도전층, 상기 제1 광 도전층 상에 제1 상부 전극을 포함하는, 엑스레이 검출기용 어레이기판.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 패드 영역은 다수의 연결배선을 구비하는 다수의 COF를 더 포함하고,
    상기 다수의 테스트 영역들은 이웃하는 상기 다수의 COF 및 상기 다수의 연결배선 사이에 구비되는, 엑스레이 검출기용 어레이기판.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 테스트 영역은 다수의 제1 및 제2 테스트 패턴을 포함하는, 엑스레이 검출기용 어레이기판.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 및 제2 측정용 패드부는 상기 기판 상에 제2 게이트 전극, 상기 제2 게이트 전극 상에 제2 액티브층, 상기 제2 액티브층 상에 제2 소스/드레인 전극, 상기 제2 소스/드레인 전극 상에 제1 절연층, 상기 제1 절연층 상에 제2 하부 전극, 상기 제2 하부 전극 상에 제2 절연층, 상기 제2 절연층 상에 바이어스 배선, 상기 바이어스 배선 상에 제3 절연층을 포함하고,
    상기 제2 하부 전극은 제1 홀에 의해 상기 제2 게이트 전극과 전기적으로 연결되며, 제2 홀에 의해 상기 제2 소스/드레인 전극과 전기적으로 연결되고, 제3 홀을 통해 상기 바이어스 배선과 전기적으로 연결되는, 엑스레이 검출기용 어레이기판.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 테스트 패턴은 세 개의 상기 제1 측정용 패드부와 연결된, 엑스레이 검출기용 어레이기판.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 제1 측정용 패드부 중 어느 하나는 상기 제1 게이트 전극과 연결되고, 어느 하나는 상기 제1 데이터 배선과 연결되며, 나머지 하나는 상기 제1 소스/드레인 전극과 연결되는, 엑스레이 검출기용 어레이기판.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 테스트 패턴은 두 개의 상기 제2 측정용 패드부와 연결된, 엑스레이 검출기용 어레이기판.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 제2 측정용 패드부 중 어느 하나는 상기 제1 상부 전극과 연결되며, 나머지 하나는 상기 제1 하부 전극과 연결되는, 엑스레이 검출기용 어레이기판.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 제2 테스트 패턴의 제2 측정용 패드부는 상기 제1 상부 전극 및 상기 제1 하부 전극과 직접 연결되거나 또는 홀에 의해 연결되는, 엑스레이 검출기용 어레이 기판.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 하나의 어레이기판을 포함하는, 엑스레이 검출기.
  11. 삭제
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