KR102639599B1 - 디지털 엑스레이 검출장치 및 그의 구동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 감지영역에 매트릭스 형태로 배열된 복수의 화소영역과, 상기 복수의 화소영역 중 수직방향으로 나란하게 배치된 화소영역들로 이루어진 각 수직라인에 대응한 데이터라인을 포함하는 화소어레이, 및 상기 데이터라인에 연결되는 리드아웃구동부를 포함하는 디지털 엑스레이 검출장치를 제공한다. 여기서, 상기 리드아웃구동부는 상기 각 데이터라인에 연결되는 증폭부, 상기 증폭부의 출력단에 연결되고, 상기 증폭부의 오프셋에 대응한 제 1 연관신호를 검출하는 제 1 연관신호검출부, 상기 증폭부의 출력단에 연결되고, 광감지소자의 출력신호를 포함한 제 2 연관신호를 검출하는 제 2 연관신호검출부, 상기 증폭부의 출력단에 연결되고, 상기 화소영역의 오프셋에 대응한 제 3 연관신호를 검출하는 제 3 연관신호검출부, 및 상기 제 1, 제 2 및 제 3 연관신호에 기초하여 상기 각 화소영역의 감지신호를 도출하는 먹스부를 포함한다.

Description

디지털 엑스레이 검출장치 및 그의 구동방법{DIGITAL X-RAY DETECTOR AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}
본 발명은 엑스레이(X-ray; 방사선)의 투과량을 검출하는 디지털 엑스레이 검출장치(Digital X-ray Detector; DXD) 및 그의 구동방법에 관한 것이다.
엑스레이(X-ray; 방사선)는 투과성을 갖는 전자기파이다. 이러한 엑스레이의 투과량은 객체(object) 내부의 밀도에 대응한다. 이에, 엑스레이 영상은 의료, 보안 및 산업 등의 분야에서 널리 이용되고 있다. 특히, 엑스레이 영상은 의료 분야에서 진단의 기본 도구로 빈번하게 사용되고 있다.
기존의 엑스레이 영상은 감광성재료로 이루어진 필름을 마련하고, 객체를 투과한 엑스레이에 필름을 노출시킨 후, 필름의 영상을 인화지에 전사하는 과정으로 제공되었다. 이 경우, 인화과정으로 인해 영상정보의 실시간 제공이 불가능한 문제점 및 필름의 장시간 보관 및 보존이 불가능함에 의해 영상정보가 용이하게 손실되는 문제점이 있다.
최근에는 영상처리 기술 및 반도체 기술의 발달로 인해, 필름을 대체할 수 있는 플랫 패널(flat panel) 구조의 디지털 엑스레이 검출장치가 제시되었다.
일반적인 디지털 엑스레이 검출장치는 감지영역에 배치된 복수의 화소영역에 대응한 복수의 광감지소자를 포함하는 화소어레이와, 각 화소영역의 광감지소자에 의한 감지신호를 리드아웃(readout)하는 리드아웃구동부를 포함한다. 여기서, 광감지소자는 입사된 광량에 반응하여 전자를 발생시키는 광반응부를 포함함으로써, 광에 대응한 감지신호를 출력한다. 그리고, 리드아웃구동부는 복수의 화소영역에 대응한 복수의 감지신호를 도출하고, 복수의 감지신호에 기초하여 영상신호를 생성한다. 이로써, 디지털 엑스레이 검출장치는 엑스레이 영상을 제공한다.
그런데, 리드아웃구동부가 각 화소영역의 감지신호를 리드아웃하는 과정에서, 화소어레이의 오프셋 및 리드아웃구동부의 오프셋이 각 화소영역의 감지신호와 함께 리드아웃될 수 있다. 그로 인해, 디지털 엑스레이 검출장치에 의한 엑스레이 영상의 정확성 및 신뢰도가 저하될 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 엑스레이 영상의 정확성 및 신뢰도를 향상시킬 수 있는 디지털 엑스레이 검출장치 및 그의 구동방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 예시는 감지영역에 매트릭스 형태로 배열된 복수의 화소영역과, 상기 복수의 화소영역 중 수직방향으로 나란하게 배치된 화소영역들로 이루어진 각 수직라인에 대응한 데이터라인을 포함하는 화소어레이, 및 상기 데이터라인에 연결되는 리드아웃구동부를 포함하는 디지털 엑스레이 검출장치를 제공한다. 여기서, 상기 각 화소영역은 광을 감지하는 광감지소자 및 상기 광감지소자와 상기 데이터라인 사이에 배치되는 화소 스위치를 포함한다. 그리고, 상기 리드아웃구동부는 상기 각 데이터라인에 연결되는 증폭부, 상기 증폭부의 출력단에 연결되고, 상기 증폭부의 오프셋에 대응한 제 1 연관신호를 검출하는 제 1 연관신호검출부, 상기 증폭부의 출력단에 연결되고, 상기 광감지소자의 출력신호를 포함한 제 2 연관신호를 검출하는 제 2 연관신호검출부, 상기 증폭부의 출력단에 연결되고, 상기 화소영역의 오프셋에 대응한 제 3 연관신호를 검출하는 제 3 연관신호검출부, 및 상기 제 1, 제 2 및 제 3 연관신호에 기초하여 상기 각 화소영역의 감지신호를 도출하는 먹스부를 포함한다.
상기 제 1 연관신호 검출부는 상기 제 1 연관신호에 기초하여 충전되는 제 1 버퍼 커패시터, 및 상기 증폭부와 상기 제 1 버퍼 커패시터 사이에 배치되는 제 1 버퍼 스위치를 포함하고, 상기 제 2 연관신호 검출부는 상기 제 2 연관신호에 기초하여 충전되는 제 2 버퍼 커패시터, 및 상기 증폭부와 상기 제 2 버퍼 커패시터 사이에 배치되는 제 2 버퍼 스위치를 포함하고, 상기 제 3 연관신호 검출부는 상기 제 3 연관신호에 기초하여 충전되는 제 3 버퍼 커패시터, 및 상기 증폭부와 상기 제 3 버퍼 커패시터 사이에 배치되는 제 3 버퍼 스위치를 포함한다.
상기 복수의 화소영역에 엑스레이를 조사하기 전의 휴지기간이 종료되기 전의 일부 기간 동안, 상기 화소 스위치를 턴온 및 턴오프한 후, 상기 제 3 버퍼 스위치가 턴온되며, 상기 턴온된 화소 스위치에 의해 상기 화소영역의 오프셋을 포함하는 화소 오프셋 신호가 상기 데이터라인에 전달되고, 상기 턴온된 제 3 버퍼 스위치에 의해 상기 화소 오프셋 신호에 대응하는 상기 제 3 연관신호가 상기 제 3 버퍼 커패시터에 전달된다.
또는, 상기 복수의 화소영역에 엑스레이를 조사한 후의 검출기간 동안, 상기 제 1 버퍼 스위치가 턴온되고, 상기 턴온된 제 1 버퍼 스위치에 의해 상기 제 1 연관신호가 상기 제 1 버퍼 커패시터에 전달되며, 상기 제 1 버퍼 스위치가 턴오프된 후에 상기 화소 스위치가 1차 턴온되고, 상기 1차 턴온된 화소 스위치에 의해 상기 광감지소자의 출력신호 및 상기 화소영역의 오프셋을 포함하는 화소신호가 상기 데이터라인에 전달되며, 상기 화소 스위치가 1차 턴오프된 후에 상기 제 2 버퍼 스위치가 턴온되고, 상기 턴온된 제 2 버퍼 스위치에 의해 상기 화소신호 및 상기 증폭기의 오프셋을 포함하는 상기 제 2 연관신호가 상기 제 2 버퍼 커패시터에 전달되며, 상기 제 2 버퍼 스위치가 턴오프된 후에 상기 화소 스위치가 2차 턴온되고, 상기 2차 턴온된 화소 스위치에 의해 상기 화소영역의 오프셋을 포함하는 화소 오프셋 신호가 상기 데이터라인에 전달되며, 상기 화소 스위치가 2차 턴오프된 후에 상기 제 3 버퍼 스위치가 턴온되고, 상기 턴온된 제 3 버퍼 스위치에 의해 상기 화소 오프셋 신호에 대응하는 상기 제 3 연관신호가 상기 제 3 버퍼 커패시터에 전달된다.
여기서, 상기 화소 스위치가 1차 턴오프된 시점부터 상기 화소 스위치가 2차 턴온되는 시점까지의 경과기간은 상기 복수의 화소영역에 대한 엑스레이의 조사가 종료된 시점부터 상기 화소 스위치가 1차 턴온되는 시점까지의 경과기간과 동일하다.
또한, 본 발명의 다른 일 예시는 감지영역에 매트릭스 형태로 배열된 복수의 화소영역과, 상기 복수의 화소영역 중 수직방향으로 나란하게 배치된 화소영역들로 이루어진 각 수직라인에 대응한 데이터라인을 포함하는 화소어레이, 및 상기 데이터라인에 연결되는 리드아웃구동부를 포함하며, 상기 각 화소영역은 광감지소자 및 상기 광감지소자와 상기 데이터라인 사이에 배치되는 화소 스위치를 포함하고, 상기 리드아웃구동부는 상기 각 데이터라인에 연결되는 증폭부와, 상기 증폭부의 출력단에 연결되는 제 1, 제 2 및 제 3 버퍼 커패시터와, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 버퍼 커패시터 각각과 상기 증폭부의 출력단 사이에 배치되는 제 1, 제 2 및 제 3 버퍼 스위치와, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 버퍼 커패시터에 연결되는 먹스부를 포함하는 디지털 엑스레이 검출장치가 구동하는 방법에 있어서, 상기 복수의 화소영역에 엑스레이를 조사한 후의 검출기간 중 제 1 기간 동안 상기 제 1 버퍼 스위치를 턴온하는 단계, 상기 검출기간 중 제 2 기간 동안 상기 화소 스위치를 턴온하는 단계, 상기 검출기간 중 제 3 기간 동안 상기 제 2 버퍼 스위치를 턴온하는 단계, 및 상기 먹스부가 상기 제 1, 제 2 및 제 3 버퍼 커패시터에 대응하는 제 1, 제 2 및 제 3 연관신호에 기초하여 상기 각 화소영역의 감지신호를 도출하는 단계를 포함하는 디지털 엑스레이 검출장치의 구동방법을 제공한다.
상기 디지털 엑스레이 검출장치의 구동방법은 상기 복수의 화소영역에 엑스레이를 조사하기 전의 휴지기간이 종료되기 전의 일부 기간 동안, 상기 화소 스위치를 턴온 및 턴오프하고, 상기 제 3 버퍼 스위치를 턴온하는 단계를 더 포함하고, 상기 휴지기간 중 일부 기간에서, 상기 턴온된 화소 스위치에 의해 상기 화소영역의 오프셋을 포함하는 화소 오프셋 신호가 상기 데이터라인에 전달되고, 상기 휴지기간 중 일부 기간에서, 상기 턴온된 제 3 버퍼 스위치에 의해 상기 화소 오프셋 신호에 대응하는 상기 제 3 연관신호가 상기 제 3 버퍼 커패시터에 전달된다.
또는, 상기 디지털 엑스레이 검출장치의 구동방법은 상기 검출기간 중 상기 제 3 기간 이후의 제 4 기간 동안 상기 화소 스위치를 턴온하고, 상기 턴온된 화소 스위치에 의해 상기 화소영역의 오프셋에 대응하는 상기 제 3 연관신호가 상기 데이터라인에 전달되는 단계, 및 상기 검출기간 중 상기 제 4 기간 이후의 제 5 기간 동안 상기 제 3 버퍼 스위치를 턴온하고, 상기 턴온된 제 3 버퍼 스위치에 의해 상기 제 3 연관신호가 상기 제 3 버퍼 커패시터에 전달되는 단계를 더 포함한다. 여기서, 상기 제 1 기간과 상기 제 3 기간은 상호 동일하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 엑스레이 검출장치는 각 화소영역에 대응하는 광감지소자와 화소 스위치, 각 수직라인에 대응하는 데이터라인, 각 데이터라인에 연결되는 증폭부와, 증폭부의 오프셋에 대응하는 제 1 연관신호를 검출하는 제 1 연관신호검출부, 광감지소자에 의한 감지신호를 포함한 제 2 연관신호를 검출하는 제 2 연관신호검출부, 화소영역의 오프셋에 대응한 제 3 연관신호를 검출하는 제 3 연관신호검출부 및 제 1, 제 2 및 제 3 연관신호에 기초하여 각 화소영역의 감지신호를 도출하는 먹스부를 포함한다.
여기서, 먹스부는 광감지소자의 출력신호를 포함한 제 2 연관신호와 더불어, 증폭부의 오프셋 및 화소영역의 오프셋에 대응하는 제 1 및 제 3 연관신호에 기초하여 각 화소영역의 감지신호를 도출한다. 즉, 제 1 및 제 3 연관신호검출부를 더 포함함으로써, 먹스부는 증폭부의 오프셋 및 화소영역의 오프셋을 제거한 값으로 각 화소영역의 감지신호를 도출할 수 있다. 그러므로, 먹스부에 의해 도출된 각 화소영역의 감지신호는 엑스레이의 투과량에 대응한 광감지소자의 출력신호와 더욱 유사해질 수 있다.
이러한 감지신호에 기초하여 생성된 영상신호를 엑스레이 영상으로 제공하는 경우, 엑스레이 영상에 대한 디지털 엑스레이 검출장치 자체의 오프셋의 영향을 최소화할 수 있으므로, 엑스레이 영상의 정확성 및 신뢰도가 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 영상 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 디지털 엑스레이 검출장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 화소어레이 중 어느 하나의 화소영역 및 리드아웃구동부를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3의 화소영역 및 리드아웃구동부에 대응한 구동파형을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3의 화소영역 및 리드아웃구동부에 있어서, 도 4의 휴지기간의 일부기간에 대응한 동작을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 3의 화소영역 및 리드아웃구동부에 있어서, 도 4의 조사기간에 대응한 동작을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 3의 화소영역 및 리드아웃구동부에 있어서, 도 4의 검출기간 중 제 1 기간에 대응한 동작을 나타낸 도면이다.
도 8은 도 3의 화소영역 및 리드아웃구동부에 있어서, 도 4의 검출기간 중 제 2 기간에 대응한 동작을 나타낸 도면이다.
도 9는 도 3의 화소영역 및 리드아웃구동부에 있어서, 도 4의 검출기간 중 제 3 기간에 대응한 동작을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 도 3의 화소영역 및 리드아웃구동부에 대응한 구동파형을 나타낸 도면이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하, 본 발명의 각 실시예에 따른 디지털 엑스레이 검출장치 및 그의 구동방법에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 도 1 내지 도 3를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 엑스레이 검출장치 및 이를 포함하는 엑스레이 영상 시스템에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 영상 시스템을 나타낸 도면이다. 도 2는 도 1의 디지털 엑스레이 검출장치를 나타낸 도면이다. 도 3은 도 2의 화소어레이 중 어느 하나의 화소영역 및 리드아웃구동부를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 엑스레이 영상 시스템(10)은 소정의 대상 객체(20)의 내부에 관한 엑스레이 영상을 제공하기 위한 것이다. 예시적으로, 대상 객체(20)는 피검 대상인 생체의 일부 또는 검사 대상인 산업공정 산출물의 일부일 수 있다.
이러한 엑스레이 영상 시스템(10)은 엑스레이의 투과량을 검출하는 디지털 엑스레이 검출장치(100), 및 대상 객체(20)를 사이에 두고 디지털 엑스레이 검출장치(100)에 대향하고 대상 객체(20) 측으로 엑스레이(X-ray)를 조사하는 광원장치(200)를 포함한다.
디지털 엑스레이 검출장치(100)는 대상 객체(20)에 대한 엑스레이의 투과량을 검출하기 위한 감지영역을 포함하는 평판 패널 형태로 이루어질 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 디지털 엑스레이 검출장치(100)는 감지영역에 매트릭스 형태로 배열된 복수의 화소영역(P)을 포함하는 화소어레이(110) 및 화소어레이(110)의 데이터라인(DL)에 연결되는 리드아웃구동부(120)를 포함한다.
그리고, 디지털 엑스레이 검출장치(100)는 화소어레이(110)의 게이트라인(GL)에 연결되는 게이트구동부(130), 화소어레이(110)의 바이어스라인(BL)에 연결되는 바이어스 구동부(140) 및 데이터구동부(120)와 게이트구동부(130)의 구동 타이밍을 제어하는 타이밍 컨트롤러(150)를 더 포함한다.
화소어레이(110)의 각 화소영역(P)은 광을 감지하는 광감지소자(PD; PIN Diode) 및 광감지소자(PD)와 데이터라인(DL) 사이에 배치되는 화소 스위치(PS; Pixel Switch)를 포함한다. 별도로 도시하고 있지 않으나, 화소어레이(110)는 엑스레이(X-ray)를 가시광선으로 변환하는 신틸레이터층(미도시)을 더 포함할 수 있다.
화소 스위치(PS)는 게이트라인(GL)의 게이트신호에 기초하여 턴온되면, 광감지소자(PD)의 출력신호를 데이터라인(DL)으로 전달한다.
신틸레이터층은 엑스레이를 가시광선으로 변환한다.
광감지소자(PD)는 신틸레이터층으로부터 공급되는 가시광선을 흡수하며 가시광선에 반응하여 전자를 발생시킴으로써, 엑스레이의 투과량에 대응하는 출력신호를 생성한다.
타이밍 컨트롤러(150)는 게이트구동부(130)의 구동 타이밍 제어를 위한 개시신호(STV) 및 클럭신호(CPV)를 게이트구동부(130)에 공급한다. 그리고, 타이밍 컨트롤러(150)는 리드아웃구동부(120)의 구동 타이밍 제어를 위한 리드아웃제어신호(ROC) 및 리드아웃클럭신호(CLK)를 데이터구동부(120)에 공급한다.
게이트구동부(130)는 각 수평라인에 포함된 화소 스위치(PS)들의 턴온 동작을 위한 게이트신호를 각 게이트라인(GL)에 순차적으로 공급한다. 여기서, 각 수평라인은 복수의 화소영역(P) 중 수평방향(도 2의 좌우방향)으로 나란하게 배열된 화소영역(P)들로 이루어진다. 그리고, 화소 어레이(110)의 게이트라인(GL)은 각 수평라인에 대응할 수 있다.
바이어스구동부(140)는 광감지소자(PD)에 소정의 바이어스 전압을 인가하기 위한 바이어스신호를 바이어스라인(BL)에 공급한다. 이때, 바이어스구동부(140)는 리버스 바이어스(reverse bias) 동작을 위한 바이어스 신호 또는 포워드 바이어스(forward bias) 동작을 위한 바이어스 신호를 선택적으로 공급할 수 있다.
리드아웃구동부(120)는 데이터라인(DL)을 통해 각 수평라인의 각 화소영역(P)의 광감지소자(PD)의 출력신호를 수신하고, 수신된 신호에 기초하여 영상신호를 생성한다.
도 2의 도시와 같이, 데이터라인(DL) 및 바이어스라인(BL)은 각 수직라인에 대응할 수 있다. 각 수직라인은 복수의 화소영역(P) 중 수직방향(도 2의 상하방향)으로 나란하게 배열된 화소영역(P)들로 이루어진다.
도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 화소영역(P) 중 어느 하나의 화소영역(Pij)은 i번째 수평라인에 대응한 제 i 게이트라인(GLi)과 j번째 수직라인에 대응한 제 j 데이터라인(DLj) 및 제 j 바이어스라인(BLj)에 연결된다.
예시적으로, 임의의 화소영역(Pij)은 광을 감지하는 광감지소자(PD), 및 광감지소자(PD)와 데이터라인(DLj) 사이에 배치되는 화소 스위치(PS)를 포함한다.
일 예로, 광감지소자(PD)의 애노드전극은 바이어스라인(BLj)에 연결되고, 광감지소자(PD)의 캐소드전극은 화소 스위치(PS)에 연결될 수 있다.
광감지소자(PD)는 신틸레이터층으로부터 공급된 가시광선에 반응하여 전자-정공쌍을 생성하는 반도체층을 포함한다. 이러한 광감지소자(PD)에 있어서, 애노드전극에 공급되는 바이어스라인(BL)의 바이어스신호에 의해 전자-정공쌍의 전자가 캐소드전극으로 이동하고, 이때 이동되는 전자량에 의해 엑스레이에 대응하는 출력신호가 생성된다.
화소 스위치(PS)는 게이트라인(GLi)의 게이트신호에 기초하여 턴온하면, 광감지소자(PD)와 데이터라인(DLj) 사이를 연결한다.
그리고, 임의의 화소영역(Pij)은 광감지소자(PD)와 병렬로 연결되는 화소 커패시터(Cp)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 화소 커패시터(Cp)는 광감지소자(PD)의 출력신호에 기초하여 충전되고, 화소 스위치(PS)가 턴온되면 충전된 신호를 데이터라인(DLj)에 전달한다.
화소어레이(110)는 각 데이터라인(DLj)에 연결되는 데이터 커패시터(Cd)를 더 포함할 수 있다. 데이터 커패시터(Cd)는 데이터라인(DLj)에 전달된 신호로 충전된다.
리드아웃구동부(120)는 각 데이터라인(DLj)에 연결되는 증폭부(121), 증폭부(121)의 출력단에 연결되고 제 1, 제 2 및 제 3 연관신호를 보유하는 신호버퍼부(122), 및 제 1, 제 2 및 제 3 연관신호에 기초하여 각 화소영역의 감지신호를 도출하는 먹스부(123)를 포함한다.
증폭부(121)는 각 데이터라인(DLj)에 연결되는 제 1 입력단과, 소정의 레퍼런스신호(Vref)가 입력되는 제 2 입력단을 포함하는 증폭기(AMP), 및 제 1 입력단과 증폭기(AMP)의 출력단 사이에 배치되는 피드백 커패시터(Cf)를 포함할 수 있다.
증폭기(AMP)는 레퍼런스신호(Vref) 및 피드백 커패시터(Cf)의 커패시턴스에 기초하여 제 1 입력단의 신호, 즉 데이터라인(DLj)의 신호를 증폭하고, 증폭된 신호를 출력단으로 출력한다. 피드백 커패시터(Cf)의 커패시턴스는 증폭기(AMP)의 게인에 대응한다.
그리고, 증폭부(121)는 피드백 커패시터(Cf)와 병렬로 연결되는 리셋스위치(SWre)를 더 포함할 수 있다.
리셋스위치(SWre)는 피드백 커패시터(Cf)를 초기화하기 위한 것이다. 일 예로, 복수의 화소영역(P)에 엑스레이를 조사하기 전에, 초기화기간이 배치될 수 있으며, 초기화 기간 동안 전체 데이터라인(DL)에 대응한 증폭부(121)의 리셋스위치(SWre)가 턴온될 수 있다.
신호버퍼부(122)는 증폭기(AMP)의 출력단에 연결되고 제 1, 제 2 및 제 3 연관신호를 검출하는 제 1, 제 2 및 제 3 연관신호검출부(1221, 1222, 1223)를 포함한다.
제 1 연관신호는 증폭부(121)의 오프셋(offset)에 대응한다. 증폭부(121)의 오프셋은 증폭기(AM)에 의한 기생커패시턴스 또는 누설전류에 대응할 수 있다.
제 2 연관신호는 광감지소자(PD)의 출력신호를 포함한다.
제 3 연관신호는 화소영역(P)의 오프셋에 대응한다. 여기서, 화소영역(P)의 오프셋은 누설전류 등에 의해 각 화소영역(PD)의 광감지소자(PD) 또는 화소 커패시터(Cp)에 누적된 전하(charge)에 대응한다. 특히, 화소 스위치(PS)의 오프셋은 엑스레이의 조사를 종료한 시점부터 화소 스위치(PS)가 턴온되기까지의 기간 동안 발생되는 누설전류에 대응할 수 있다.
제 1 연관신호검출부(1221)는 제 1 연관신호에 기초하여 충전되는 제 1 버퍼 커패시터(Cb1), 및 증폭부(121)와 제 1 버퍼 커패시터(Cb1) 사이에 배치되는 제 1 버퍼 스위치(SWb1)를 포함한다.
제 1 버퍼 커패시터(Cb1)에 전달되는 제 1 연관신호는 데이터라인(DLj)의 신호가 증폭기(AMP)의 제 1 입력단에 인가되기 전의 증폭기(AMP)의 출력단 전압에 대응할 수 있다.
제 2 연관신호검출부(1222)는 제 2 연관신호에 기초하여 충전되는 제 2 버퍼 커패시터(Cb2), 및 증폭부(121)와 제 2 버퍼 커패시터(Cb2) 사이에 배치되는 제 2 버퍼 스위치(SWb2)를 포함한다.
여기서, 제 2 버퍼 커패시터(Cb2)에 전달되는 제 2 연관신호는 광감지신호(PD)의 출력신호, 화소영역(P)의 오프셋 및 증폭부(121)의 오프셋을 포함한다.
제 3 연관신호검출부(1223)는 제 3 연관신호에 기초하여 충전되는 제 3 버퍼 커패시터(Cb3), 및 증폭부(121)와 제 3 버퍼 커패시터(Cb3) 사이에 배치되는 제 3 버퍼 스위치(SWb3)를 포함한다.
제 3 버퍼 커패시터(Cb3)에 전달되는 제 3 연관신호는 누설전류 등에 의한 화소영역(P)의 역바이어스데이터, 즉 화소영역(P)의 오프셋에 대응한다. 즉, 제 3 연관신호는 제 2 연관신호에 포함된 화소영역(P)의 오프셋에 대응한다.
먹스부(123)는 제 1, 제 2 및 제 3 연관신호에 기초하여 각 화소영역(P)의 감지신호를 도출한다. 즉, 먹스부(123)는 제 2 연관신호에서 제 1 및 제 3 연관신호를 뺀 값으로 각 화소영역(P)의 감지신호를 도출할 수 있다.
이와 같이 하면, 먹스부(123)에 의해 도출된 각 화소영역(P)의 감지신호는 제 1 연관신호에 대응한 증폭부(121)의 오프셋 및 제 3 연관신호에 대응한 화소영역(P)의 오프셋으로부터 영향 받지 않는다.
이로써, 먹스부(123)에 의해 도출된 각 화소영역(P)의 감지신호는 각 화소영역(P)의 광감지소자(PD)의 출력신호와 유사해질 수 있다. 즉, 먹스부(123)에 의한 감지신호의 도출 시, 정확성 및 신뢰도가 향상될 수 있다.
그리고, 먹스부(123)는 각 화소영역의 감지신호를 취합하여 아날로그출력신호를 생성한다.
또한, 리드아웃구동부(120)는 먹스부(123)의 아날로그출력신호를 디지털출력신호로 변환하는 신호변환부(124), 및 디지털출력신호에 기초하여 영상신호를 생성하는 데이터처리부(125)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 영상신호는 복수의 화소영역(P)에 대응한 휘도값을 비트정보로 나타낸 신호일 수 있다.
그리고, 리드아웃구동부(120)는 소정의 통신방식에 기초하여 영상신호를 표시부(미도시)로 전달하는 통신부(126)를 더 포함할 수 있다. 예시적으로, 통신부(126)는 LVDS(Low-voltage differential signaling) 방식의 신호 송수신을 위한 CMOS 집적회로로 이루어질 수 있다.
다음, 도 4 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 엑스레이 검출장치(100)의 구동방법에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3의 화소영역 및 리드아웃구동부에 대응한 구동파형을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3의 화소영역 및 리드아웃구동부에 있어서, 도 4의 휴지기간의 일부기간에 대응한 동작을 나타낸 도면이다. 도 6은 도 3의 화소영역 및 리드아웃구동부에 있어서, 도 4의 조사기간에 대응한 동작을 나타낸 도면이다. 도 7은 도 3의 화소영역 및 리드아웃구동부에 있어서, 도 4의 검출기간 중 제 1 기간에 대응한 동작을 나타낸 도면이다. 도 8은 도 3의 화소영역 및 리드아웃구동부에 있어서, 도 4의 검출기간 중 제 2 기간에 대응한 동작을 나타낸 도면이다. 도 9는 도 3의 화소영역 및 리드아웃구동부에 있어서, 도 4의 검출기간 중 제 3 기간에 대응한 동작을 나타낸 도면이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 복수의 화소영역(P)에 엑스레이를 조사하는 조사기간(XRP; X-ray Radiation Period) 이전의 휴지기간(IP; Idling Period) 동안 제 1 및 제 2 버퍼 스위치(SWb1, SWb2)와 화소 스위치(PS)가 교번하여 턴온 및 턴오프한다. 이때, 제 1 및 제 2 버퍼 스위치(SWb1, SWb2)와 화소 스위치(PS)가 턴온하는 횟수는 적어도 1회일 수 있다.
그리고, 휴지기간(IP) 동안 전체 화소영역(P)의 화소 스위치(PS)가 동시에 턴온 및 턴오프 할 수 있다. 또는 휴지기간(IP) 동안 적어도 하나의 수평라인의 화소 스위치(PS)가 순차적으로 턴온 및 턴오프 할 수도 있다.
이와 같이 하면, 디지털 엑스레이 검출장치(100)가 엑스레이를 검출하기 전에, 노이즈광 또는 누설전류 등에 의해 각 화소영역(PD)의 광감지소자(PD)에 누적된 전하(charge)가 제거될 수 있다. 이로써, 엑스레이 영상의 정확도가 향상될 수 있다.
그리고, 휴지기간(IP)이 종료되기 전의 일부 기간(PIP; Part of IP) 동안 화소 스위치(PS)가 턴온 및 턴오프하고, 제 3 버퍼 스위치(SWb3)가 턴온한다.
이때, 도 5의 제 1 경로(①)와 같이, 각 화소영역(P)의 오프셋을 포함하는 화소 오프셋 신호가 턴온한 화소 스위치(PS)를 통해 데이터라인(DLj)에 전달된다. 여기서, 데이터 커패시터(Cd)는 화소 오프셋 신호로 충전된다.
각 화소영역(P)의 오프셋은 누설전류 등에 의해 각 화소영역(PD)의 광감지소자(PD) 또는 화소 커패시터(Cp)에 누적된 전하(charge)에 대응한다.
그리고, 증폭기(AMP)는 화소 오프셋 신호에 대응하는 제 3 연관신호를 출력한다.
이후, 도 5의 제 2 경로(②)와 같이, 화소 오프셋 신호에 대응하는 제 3 연관신호가 턴온한 제 3 버퍼 스위치(SWb3)를 통해 제 3 버퍼 커패시터(Cb3)에 전달된다. 이에, 제 3 버퍼 커패시터(Cb3)는 제 3 연관신호로 충전된다.
여기서, 각 데이터라인(DL)에 대응한 제 3 버퍼 커패시터(Cb3)는 적어도 하나의 수평라인에 포함된 화소영역(P)의 오프셋에 대응하는 제 3 연관신호로 충전될 수 있다.
일 예로, 제 3 버퍼 커패시터(Cb3)에 전달되는 제 3 연관신호는 전체 수평라인에 포함된 화소영역(P)의 오프셋의 평균에 대응할 수 있다.
또는, 제 3 버퍼 커패시터(Cb3)에 전달되는 제 3 연관신호는 전체 수평라인에 포함된 화소영역(P)의 오프셋 중 최저값 또는 최고값에 대응할 수 있다.
또는, 제 3 버퍼 커패시터(Cb3)에 전달되는 제 3 연관신호는 각 블록의 대표 수평라인에 포함된 화소영역(P)의 오프셋의 평균에 대응할 수 있다. 여기서, 각 블록은 연속하는 둘 이상의 수평라인으로 이루어지며, 전체 수평라인은 복수의 블록으로 구분된다.
또는, 제 3 버퍼 커패시터(Cb3)에 전달되는 제 3 연관신호는 어느 하나의 블록에 대응한 둘 이상의 수평라인에 포함된 화소영역(P)의 오프셋의 평균에 대응할 수 있다.
이와 같이, 휴지기간(IP)의 일부 기간(PIP) 동안 제 3 버퍼 커패시터(Cb3)에 전달되는 제 3 연관신호는 적어도 하나의 수평라인에 포함된 화소영역(P)의 오프셋을 반영하는 것이라면 어느 것으로든 설정될 수 있다.
이어서, 도 4의 도시와 같이, 휴지기간(IP)의 종료 후 조사기간(XRP) 직전의 초기화기간(RP; Reset Period) 동안 리셋 스위치(SWre)를 턴온한다. 이때, 증폭부(121)의 피드백 커패시터(Cf)가 초기화된다.
그리고, 조사기간(XRP) 동안 화소 어레이(110)에 대한 엑스레이의 방출(SHOT)이 실시된다.
이에, 도 6에 도시된 바와 같이, 디지털 엑스레이 검출장치(100)의 화소 어레이(110)가 엑스레이(X-ray)에 노출되므로, 각 화소영역(P)의 광감지소자(PD)는 광에 대응하는 출력신호를 생성한다.
도 4의 도시와 같이, 조사기간(XRP) 이후의 검출기간(DP)은 제 1, 제 2 및 제 3 기간(P1, P2, P3)를 포함한다.
검출기간(DP)의 제 1 기간(P1) 동안 제 1 버퍼 스위치(SWb1)가 턴온한다.
검출기간(PD)의 제 2 기간(P2) 동안 화소 스위치(PS)가 턴온한다.
검출기간(PD)의 제 3 기간(P3) 동안 제 2 버퍼 스위치(SWb2)가 턴온한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 검출기간(DP)의 제 1 기간(P1) 동안 제 1 버퍼 스위치(SWb1)가 턴온하면, 턴온한 제 1 버퍼 스위치(SWb1)를 통해, 증폭기(121)의 오프셋에 대응하는 제 1 연관신호가 제 1 버퍼 커패시터(Cb1)에 전달된다. 이에, 제 1 버퍼 커패시터(Cb1)는 제 1 연관신호로 충전된다.
여기서, 제 1 연관신호는 데이터라인(DLj)의 신호에 관계없는 증폭기(AMP)의 출력을 포함한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 검출기간(DP)의 제 2 기간(P2) 동안 화소 스위치(PS)가 턴온하면, 턴온한 화소 스위치(PS)를 통해 광감지소자(PD)의 출력신호 및 화소영역(P)의 오프셋을 포함하는 화소신호가 데이터라인(DLj)에 전달된다. 이때, 데이터 커패시터(Cd)는 화소신호에 기초하여 턴온된다.
그리고, 증폭부(121)는 화소신호를 증폭한다. 즉, 증폭기(AMP)의 출력단은 증폭된 화소신호에 대응하는 제 2 연관신호를 출력한다. 또한, 증폭부(121)의 출력단은 이미 증폭기(AMP)의 오프셋을 포함하므로, 제 2 연관신호는 증폭된 화소신호 및 증폭기(AMP)의 오프셋을 포함한다. 이로써, 제 2 연관신호는 광감지소자(PD)의 출력신호, 화소영역(P)의 오프셋 및 증폭기(AMP)의 오프셋을 포함한다.
이후, 도 9에 도시된 바와 같이, 검출기간(DP)의 제 3 기간(P3) 동안 제 2 버퍼 스위치(SWb2)가 턴온하면, 턴온한 제 2 버퍼 스위치(SWb2)를 통해, 제 2 연관신호가 제 2 버퍼 커패시터(Cb2)에 전달된다. 이에, 제 2 버퍼 커패시터(Cb2)는 제 2 연관신호로 충전된다.
이로써, 제 1, 제 2 및 제 3 버퍼 커패시터(Cb1, Cb2, Cb3)는 각각 제 1, 제 2 및 제 3 연관신호로 충전된다.
이후, 먹스부(123)는 제 1, 제 2 및 제 3 버퍼 커패시터(Cb1, Cb2, Cb3)에 의한 제 1, 제 2 및 제 3 연관신호에 기초하여 각 화소영역(P)의 감지신호를 도출한다.
즉, 먹스부(123)는 제 2 연관신호에서 제 1 및 제 3 연관신호를 뺀 값으로 각 화소영역(P)의 감지신호를 도출한다. 여기서, 각 화소영역(P)의 감지신호는 증폭부(121)의 오프셋 및 화소영역(P)의 오프셋을 포함하지 않으므로, 각 광감지소자(PD)의 출력신호와 유사해질 수 있다. 이로써, 감지신호의 정확도가 향상될 수 있다.
이러한 각 화소영역(P)의 감지신호에 기초하여 엑스레이 영상을 생성하면, 장치(100) 자체의 오프셋이 엑스레이 영상에 미치는 영향이 감소될 수 있다. 그러므로, 디지털 엑스레이 검출장치(100)에 의한 엑스레이 영상의 정확도 및 신뢰도가 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 화소영역의 오프셋에 대응한 제 3 연관신호를 제 3 버퍼 커패시터(Cb3)에 전달하는 과정(도 5의 ①, ②)이 조사기간(XRP) 이전의 휴지기간(IP) 중 일부기간(도 4의 PIP) 동안 실시된다. 이에 따라, 화소영역의 오프셋에 대응한 제 3 연관신호를 도출하는 과정으로 인해, 조사기간(XRP) 이후의 검출기간(DP)이 증가되는 것이 방지될 수 있는 장점이 있다.
그러나, 증폭부(121) 및 신호버퍼부(122)는 각 데이터라인(DL)에 대응하므로, 휴지기간(IP) 중 일부기간(도 4의 PIP) 동안 제 3 버퍼 커패시터(Cb3)에 전달된 제 3 연관신호는 임의로 선택된 적어도 하나의 화소영역(P)의 오프셋에 대응한다. 즉, 제 3 버퍼 커패시터(Cb3)에 전달된 제 3 연관신호는 각 화소영역(P)의 오프셋에 대응하지 않는다.
그로 인해, 먹스부(123)에 의해 도출된 각 화소영역(P)의 감지신호와, 각 화소영역(P)의 광감지소자(PD)의 출력신호 간의 오차가 커질 수 있는 문제점이 있다.
이에, 다음과 같이 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디지털 엑스레이 검출장치(100)의 구동방법을 제공한다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 도 3의 화소영역 및 리드아웃구동부에 대응한 구동파형을 나타낸 도면이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디지털 엑스레이 검출장치(100)의 구동방법은 휴지기간(IP) 동안 제 1, 제 2 및 제 3 버퍼 스위치(SWb1, SWb2, SWb3)와 화소 스위치(PS)를 교번하여 턴온 및 턴오프하는 점과, 휴지기간(IP) 중 일부기간(도 4의 PIP)이 아니라, 검출기간(DP) 중 제 3 기간(P3) 이후의 제 4 기간(P4) 및 제 5 기간(P5) 동안 화소영역(P)의 오프셋에 대응한 제 3 연관신호를 제 3 버퍼 커패시터(Cb3)에 전달하는 점을 제외하면, 도 4에 도시된 본 발명의 일 실시예와 동일하므로, 이하에서 중복 설명을 생략한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 휴지기간(IP; Idling Period) 동안 제 1, 제 2 및 제 3 버퍼 스위치(SWb1, SWb2, SWb3)와 화소 스위치(PS)가 교번하여 턴온 및 턴오프한다. 이때, 제 1, 제 2 및 제 3 버퍼 스위치(SWb1, SWb2, SWb3)와 화소 스위치(PS)가 턴온하는 횟수는 적어도 1회일 수 있다.
그리고, 휴지기간(IP) 동안 전체 화소영역(P)의 화소 스위치(PS)가 동시에 턴온 및 턴오프 할 수 있다. 또는 휴지기간(IP) 동안 적어도 하나의 수평라인의 화소 스위치(PS)가 순차적으로 턴온 및 턴오프 할 수도 있다.
이어서, 휴지기간(IP)의 종료 후 조사기간(XRP) 직전의 초기화기간(RP; Reset Period) 동안 리셋 스위치(SWre)를 턴온한다.
그리고, 조사기간(XRP) 동안 화소 어레이(110)에 대한 엑스레이의 방출(SHOT)이 실시된다.
다음, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 조사기간(XRP) 이후의 검출기간(DP)은 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 및 제 5 기간(P1, P2, P3, P4, P5)를 포함한다.
검출기간(DP)의 제 1 기간(P1) 동안 제 1 버퍼 스위치(SWb1)가 턴온한다.
이때, 도 7의 도시와 같이, 검출기간(DP)의 제 1 기간(P1) 동안 제 1 버퍼 스위치(SWb1)가 턴온하면, 턴온한 제 1 버퍼 스위치(SWb1)를 통해, 증폭기(121)의 오프셋에 대응하는 제 1 연관신호가 제 1 버퍼 커패시터(Cb1)에 전달된다. 여기서, 제 1 연관신호는 데이터라인(DLj)의 신호에 관계없는 증폭기(AMP)의 출력을 포함한다.
검출기간(PD)의 제 2 기간(P2) 동안 화소 스위치(PS)가 1차 턴온한다.
이때, 도 8의 도시와 같이, 검출기간(DP)의 제 2 기간(P2) 동안 화소 스위치(PS)가 턴온하면, 턴온한 화소 스위치(PS)를 통해 광감지소자(PD)의 출력신호 및 화소영역(P)의 오프셋을 포함하는 화소신호가 데이터라인(DLj)에 전달된다.
그리고, 증폭기(AMP)는 화소신호를 증폭하고, 증폭된 화소신호와 증폭기(AMP)의 오프셋을 포함하는 제 2 연관신호를 출력한다. 여기서, 제 2 연관신호는 광감지소자(PD)의 출력신호, 화소영역(P)의 오프셋 및 증폭기(AMP)의 오프셋을 포함한다.
검출기간(PD)의 제 3 기간(P3) 동안 제 2 버퍼 스위치(SWb2)가 턴온한다.
이때, 도 9의 도시와 같이, 검출기간(DP)의 제 3 기간(P3) 동안 제 2 버퍼 스위치(SWb2)가 턴온하면, 턴온한 제 2 버퍼 스위치(SWb2)를 통해, 제 2 연관신호가 제 2 버퍼 커패시터(Cb2)에 전달된다.
다음, 검출기간(PD)의 제 4 기간(P4) 동안 2차 턴온한다.
이때, 도 5의 제 1 경로(①)와 같이, 각 화소영역(P)의 오프셋을 포함하는 화소 오프셋 신호가 턴온한 화소 스위치(PS)를 통해 데이터라인(DLj)에 전달된다. 또한, 데이터 커패시터(Cd)는 화소 오프셋 신호로 충전된다.
그리고, 증폭기(AMP)는 화소 오프셋 신호에 대응하는 제 3 연관신호를 출력한다.
이어서, 검출기간(PD)의 제 5 기간(P5) 동안 제 3 버퍼 스위치(SWb3)가 턴온한다.
이때, 도 5의 제 2 경로(②)와 같이, 화소 오프셋 신호에 대응하는 제 3 연관신호가 턴온한 제 3 버퍼 스위치(SWb3)를 통해 제 3 버퍼 커패시터(Cb3)에 전달된다. 이에, 제 3 버퍼 커패시터(Cb3)는 제 3 연관신호로 충전된다.
이때, 제 3 연관신호는 제 2 연관신호에서 화소영역(P)의 오프셋을 제거하기 위한 것이므로, 제 2 연관신호가 발생되기까지의 화소영역(P)의 오프셋에 대응할 필요가 있다.
이를 위해, 제 3 연관신호에 대응하는 기간인 화소 스위치(PS)가 1차 턴오프된 시점부터 화소 스위치(PS)가 2차 턴온되는 시점까지의 경과기간 (즉, 제 3 기간(P3))은 복수의 화소영역(P)에 대한 엑스레이의 조사가 종료된 시점부터 화소 스위치(PS)가 1차 턴온되는 시점까지의 경과기간 (즉, 제 1 기간(P1))과 동일하다. 이와 같이 하면, 제 3 연관신호가 제 2 연관신호에 포함된 화소영역(P)의 오프셋과 더욱 유사해질 수 있다.
그리고, 제 3 기간(P3) 중 화소 스위치(PS)가 1차 턴오프된 시점(즉, 제 2 기간(P2)의 종료시점)부터 제 2 버퍼 스위치(SWb2)가 턴온되는 시점까지의 제 1 지연기간(DT1)과, 제 5 기간(P5) 중 화소 스위치(PS)가 2차 턴오프된 시점(즉, 제 4 기간(P4)의 종료시점)부터 제 3 버퍼 스위치(SWb3)가 턴온되는 시점까지의 제 2 지연기간(DT2)은 상호 동일할 수 있다. 이와 같이 하면, 제 3 연관신호가 제 2 연관신호와 유사한 증폭기(AMP)의 오프셋에 대응될 수 있다. 그로 인해, 제 3 연관신호에 포함된 증폭기(AMP)의 오프셋으로 인한 제 3 연관신호와 화소영역(P)의 오프셋 간의 오차가 감소될 수 있다.
또한, 검출기간(DP)은 각 수평라인 별로 실시됨에 따라, 제 3 버퍼 커패시터(Cb3)에 전달되는 제 3 연관신호는 각 화소영역(P)의 오프셋에 대응한다.
그러므로, 먹스부(123)에 의해 도출된 각 화소영역(P)의 감지신호와, 각 화소영역(P)의 광감지소자(PD)의 출력신호 간의 오차가 감소될 수 있다. 따라서, 감지신호의 정확도가 더욱 향상될 수 있다.
이러한 각 화소영역(P)의 감지신호에 기초하여 엑스레이 영상을 생성함으로써, 엑스레이 영상의 정확도 및 신뢰도가 더욱 향상될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
10: 엑스레이 영상 시스템 20: 객체
100: 디지털 엑스레이 검출장치 200: 광원장치
110: 화소어레이 120: 리드아웃구동부
130: 게이트구동부 140: 바이어스구동부
150: 타이밍 컨트롤러
P: 화소영역 DL: 데이터라인
GL: 게이트라인 BL: 바이어스라인
PD: 광감지소자 PS: 화소스위치
Cp: 화소 커패시터 Cd: 데이터 커패시터
121: 증폭부 AMP: 증폭기
Vref: 레퍼런스신호 Cf: 피드백 커패시터
SWre: 리셋스위치
122: 신호버퍼부
1221, 1222, 1223: 제 1, 제 2, 제 3 연관신호검출부
SWb1, SWb2, SWb3: 제 1, 제 2, 제 3 버퍼 스위치
Cb1, Cb2, Cb3: 제 1, 제 2, 제 3 버퍼 커패시터
123: 먹스부 124: 신호변환부
125: 데이터처리부 126: 통신부

Claims (15)

  1. 감지영역에 매트릭스 형태로 배열된 복수의 화소영역과, 상기 복수의 화소영역 중 수직방향으로 나란하게 배치된 화소영역들로 이루어진 각 수직라인에 대응한 데이터라인을 포함하는 화소어레이; 및
    상기 데이터라인에 연결되는 리드아웃구동부를 포함하고,
    상기 각 화소영역은 광을 감지하는 광감지소자 및 상기 광감지소자와 상기 데이터라인 사이에 배치되는 화소 스위치를 포함하며,
    상기 리드아웃구동부는
    상기 각 데이터라인에 연결되는 증폭부;
    상기 증폭부의 출력단에 연결되고, 상기 증폭부의 오프셋에 대응한 제 1 연관신호를 검출하는 제 1 연관신호검출부;
    상기 증폭부의 출력단에 연결되고, 상기 광감지소자의 출력신호를 포함한 제 2 연관신호를 검출하는 제 2 연관신호검출부;
    상기 증폭부의 출력단에 연결되고, 상기 화소영역의 오프셋에 대응한 제 3 연관신호를 검출하는 제 3 연관신호검출부; 및
    상기 제 1, 제 2 및 제 3 연관신호에 기초하여 상기 각 화소영역의 감지신호를 도출하는 먹스부를 포함하고,
    상기 복수의 화소영역에 엑스레이를 조사하는 조사기간 이전의 휴지기간 동안 제 1 및 제 2 버퍼 스위치와 상기 화소 스위치가 교번하여 턴온 및 턴오프하는 디지털 엑스레이 검출장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 먹스부는
    상기 제 2 연관신호에서 상기 제 1 및 제 3 연관신호를 뺀 값으로 상기 감지신호를 도출하는 디지털 엑스레이 검출장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 연관신호 검출부는 상기 제 1 연관신호에 기초하여 충전되는 제 1 버퍼 커패시터; 및 상기 증폭부와 상기 제 1 버퍼 커패시터 사이에 배치되는 제 1 버퍼 스위치를 포함하고,
    상기 제 2 연관신호 검출부는 상기 제 2 연관신호에 기초하여 충전되는 제 2 버퍼 커패시터; 및 상기 증폭부와 상기 제 2 버퍼 커패시터 사이에 배치되는 제 2 버퍼 스위치를 포함하고,
    상기 제 3 연관신호 검출부는 상기 제 3 연관신호에 기초하여 충전되는 제 3 버퍼 커패시터; 및 상기 증폭부와 상기 제 3 버퍼 커패시터 사이에 배치되는 제 3 버퍼 스위치를 포함하는 디지털 엑스레이 검출장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 화소영역에 엑스레이를 조사하기 전의 휴지기간이 종료되기 전의 일부 기간 동안, 상기 화소 스위치를 턴온 및 턴오프한 후, 상기 제 3 버퍼 스위치가 턴온되며,
    상기 턴온된 화소 스위치에 의해 상기 화소영역의 오프셋을 포함하는 화소 오프셋 신호가 상기 데이터라인에 전달되고,
    상기 턴온된 제 3 버퍼 스위치에 의해 상기 화소 오프셋 신호에 대응하는 상기 제 3 연관신호가 상기 제 3 버퍼 커패시터에 전달되는 디지털 엑스레이 검출장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 화소영역에 엑스레이를 조사한 후의 검출기간 동안,
    상기 제 1 버퍼 스위치가 턴온되고, 상기 턴온된 제 1 버퍼 스위치에 의해 상기 제 1 연관신호가 상기 제 1 버퍼 커패시터에 전달되며,
    상기 제 1 버퍼 스위치가 턴오프된 후에 상기 화소 스위치가 턴온되고, 상기 턴온된 화소 스위치에 의해 상기 광감지소자의 출력신호 및 상기 화소영역의 오프셋을 포함하는 화소신호가 상기 데이터라인에 전달되며,
    상기 화소 스위치가 턴오프된 후에 상기 제 2 버퍼 스위치가 턴온되고, 상기 턴온된 제 2 버퍼 스위치에 의해 상기 화소신호 및 상기 증폭부의 오프셋을 포함하는 상기 제 2 연관신호가 상기 제 2 버퍼 커패시터에 전달되는 디지털 엑스레이 검출장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 화소영역에 엑스레이를 조사한 후의 검출기간 동안,
    상기 제 1 버퍼 스위치가 턴온되고, 상기 턴온된 제 1 버퍼 스위치에 의해 상기 제 1 연관신호가 상기 제 1 버퍼 커패시터에 전달되며,
    상기 제 1 버퍼 스위치가 턴오프된 후에 상기 화소 스위치가 1차 턴온되고, 상기 1차 턴온된 화소 스위치에 의해 상기 광감지소자의 출력신호 및 상기 화소영역의 오프셋을 포함하는 화소신호가 상기 데이터라인에 전달되며,
    상기 화소 스위치가 1차 턴오프된 후에 상기 제 2 버퍼 스위치가 턴온되고, 상기 턴온된 제 2 버퍼 스위치에 의해 상기 화소신호 및 상기 증폭부의 오프셋을 포함하는 상기 제 2 연관신호가 상기 제 2 버퍼 커패시터에 전달되며,
    상기 제 2 버퍼 스위치가 턴오프된 후에 상기 화소 스위치가 2차 턴온되고, 상기 2차 턴온된 화소 스위치에 의해 상기 화소영역의 오프셋을 포함하는 화소 오프셋 신호가 상기 데이터라인에 전달되며,
    상기 화소 스위치가 2차 턴오프된 후에 상기 제 3 버퍼 스위치가 턴온되고, 상기 턴온된 제 3 버퍼 스위치에 의해 상기 화소 오프셋 신호에 대응하는 상기 제 3 연관신호가 상기 제 3 버퍼 커패시터에 전달되는 디지털 엑스레이 검출장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 화소 스위치가 1차 턴오프된 시점부터 상기 화소 스위치가 2차 턴온되는 시점까지의 경과기간은, 상기 복수의 화소영역에 대한 엑스레이의 조사가 종료된 시점부터 상기 화소 스위치가 1차 턴온되는 시점까지의 경과기간과 동일한 디지털 엑스레이 검출장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 증폭부는
    상기 데이터라인에 연결되는 제 1 입력단과 소정의 레퍼런스신호가 입력되는 제 2 입력단을 포함하는 증폭기; 및
    상기 제 1 입력단와 상기 증폭기의 출력단 사이에 배치되는 피드백 커패시터를 포함하는 디지털 엑스레이 검출장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 먹스부는 상기 각 화소영역의 감지신호를 취합하여 아날로그출력신호를 생성하고,
    상기 리드아웃구동부는
    상기 아날로그출력신호를 디지털출력신호로 변환하는 신호변환부; 및
    상기 디지털출력신호에 기초하여 영상신호를 생성하는 데이터처리부를 더 포함하는 디지털 엑스레이 검출장치.
  10. 감지영역에 매트릭스 형태로 배열된 복수의 화소영역과, 상기 복수의 화소영역 중 수직방향으로 나란하게 배치된 화소영역들로 이루어진 각 수직라인에 대응한 데이터라인을 포함하는 화소어레이; 및 상기 데이터라인에 연결되는 리드아웃구동부를 포함하는 디지털 엑스레이 검출장치가 구동하는 방법에 있어서,
    상기 각 화소영역은 광감지소자 및 상기 광감지소자와 상기 데이터라인 사이에 배치되는 화소 스위치를 포함하고,
    상기 리드아웃구동부는 상기 각 데이터라인에 연결되는 증폭부와, 상기 증폭부의 출력단에 연결되는 제 1, 제 2 및 제 3 버퍼 커패시터와, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 버퍼 커패시터 각각과 상기 증폭부의 출력단 사이에 배치되는 제 1, 제 2 및 제 3 버퍼 스위치와, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 버퍼 커패시터에 연결되는 먹스부를 포함하며,
    상기 복수의 화소영역에 엑스레이를 조사한 후의 검출기간 중 제 1 기간 동안 상기 제 1 버퍼 스위치를 턴온하는 단계;
    상기 검출기간 중 제 2 기간 동안 상기 화소 스위치를 턴온하는 단계;
    상기 검출기간 중 제 3 기간 동안 상기 제 2 버퍼 스위치를 턴온하는 단계; 및
    상기 먹스부가 상기 제 1, 제 2 및 제 3 버퍼 커패시터에 대응하는 제 1, 제 2 및 제 3 연관신호에 기초하여 상기 각 화소영역의 감지신호를 도출하는 단계를 포함하고,
    상기 복수의 화소영역에 엑스레이를 조사하는 조사기간 이전의 휴지기간 동안 제 1 및 제 2 버퍼 스위치와 상기 화소 스위치가 교번하여 턴온 및 턴오프하는 디지털 엑스레이 검출장치의 구동방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 버퍼 스위치를 턴온하는 단계에서 상기 턴온된 제 1 버퍼 스위치에 의해 상기 증폭부의 오프셋에 대응한 제 1 연관신호가 상기 제 1 버퍼 커패시터에 전달되고,
    상기 화소 스위치를 턴온하는 단계에서 상기 턴온된 화소 스위치에 의해 상기 광감지소자의 출력신호 및 상기 화소영역의 오프셋을 포함하는 화소신호가 상기 데이터라인에 전달되며,
    상기 제 2 버퍼 스위치를 턴온하는 단계에서 상기 턴온된 제 2 버퍼 스위치에 의해 상기 화소신호 및 상기 증폭부의 오프셋을 포함하는 상기 제 2 연관신호가 상기 제 2 버퍼 커패시터에 전달되는 디지털 엑스레이 검출장치의 구동방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 화소영역에 엑스레이를 조사하기 전의 휴지기간이 종료되기 전의 일부 기간 동안, 상기 화소 스위치를 턴온 및 턴오프하고, 상기 제 3 버퍼 스위치를 턴온하는 단계를 더 포함하고,
    상기 휴지기간 중 일부 기간에서, 상기 턴온된 화소 스위치에 의해 상기 화소영역의 오프셋을 포함하는 화소 오프셋 신호가 상기 데이터라인에 전달되고,
    상기 휴지기간 중 일부 기간에서, 상기 턴온된 제 3 버퍼 스위치에 의해 상기 화소 오프셋 신호에 대응하는 상기 제 3 연관신호가 상기 제 3 버퍼 커패시터에 전달되는 디지털 엑스레이 검출장치의 구동방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 검출기간 중 상기 제 3 기간 이후의 제 4 기간 동안 상기 화소 스위치를 턴온하고, 상기 턴온된 화소 스위치에 의해 상기 화소영역의 오프셋에 대응하는 상기 제 3 연관신호가 상기 데이터라인에 전달되는 단계; 및
    상기 검출기간 중 상기 제 4 기간 이후의 제 5 기간 동안 상기 제 3 버퍼 스위치를 턴온하고, 상기 턴온된 제 3 버퍼 스위치에 의해 상기 제 3 연관신호가 상기 제 3 버퍼 커패시터에 전달되는 단계를 더 포함하는 디지털 엑스레이 검출장치의 구동방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 3 기간은 상기 제 1 기간과 동일한 디지털 엑스레이 검출장치의 구동방법.
  15. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 먹스부가 상기 각 화소영역의 감지신호를 도출하는 단계에서,
    상기 먹스부는 상기 제 2 연관신호에서 상기 제 1 및 제 3 연관신호를 뺀 값으로 상기 각 화소영역의 감지신호를 도출하는 디지털 엑스레이 검출장치의 구동방법.
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