KR20030089674A

KR20030089674A - 플라즈마 디스플레이 패널 구조를 이용한 디지털 엑스레이검출기

Info

Publication number: KR20030089674A
Application number: KR1020030077475A
Authority: KR
Inventors: 남상희; 박지군; 최장용; 강상식; 이동길
Original assignee: 남상희
Priority date: 2003-11-04
Filing date: 2003-11-04
Publication date: 2003-11-22
Also published as: KR100551569B1

Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma display panel, 이하 PDP라 칭함) 구조를 이용한 디지털 X-레이 이미지 디텍터에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 X-레이 이미지 디텍터에 있어서, 인체를 투과한 방사선에 반응하여 이온화 되는 혼합가스와, 방사선에 반응하여 빛을 발생시키는 형광층과, 형광층에 의해 발생된 빛에 의해 전자를 발생시키는 광음극층과, 픽셀간의 크로스 토크를 방지하며 픽셀을 규정짓는 격벽으로 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 X-레이 이미지 디텍터에 관한 것이다.

이에 따라 기존의 PDP 제작 공정에 간단한 몇 가지 공정을 추가함으로서 X-레이를 검출할 수 있는 이점이 있을 뿐 아니라 대면적의 디지털 X-레이 검출 기판이 제공되는 이점이 있다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널 구조를 이용한 디지털 엑스레이 검출기{Digital X-ray detector using by plasma display panel}

본 발명은 PDP(plasma display panel, 이하 PDP라 칭함) 구조를 이용한 디지털 X-레이 이미지 디텍터에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 X-레이 이미지 디텍터에 있어서, 인체를 투과한 방사선에 반응하여 이온화 되는 가스와, 방사선에 반응하여 빛을 발생시키는 형광층과, 형광층에 의해 발생된 빛에 의해 전자를 발생시키는 광음극층과, 각각의 픽셀을 규정짓는 격벽으로 구성되는 것을 특징으로 하는 PDP 구조를 이용한 디지털 X-레이 이미지 디텍터에 관한 것이다.

기존의 X-선 발생장치와 필름을 매개체로 하는 일반 아날로그 X-ray image는 아직까지도 전체 의료영상촬영의 약 70%를 차지할 만큼 여전히 임상의학의 영상진단법의 주류를 이루고 있다.

그러나, 기존의 X-ray 촬영장치의 일반적인 필름/스크린(Film/Screen) 방식에 의한 촬영은 증가하는 필름의 보관 및 관리, 필름의 현상과정에서 발생하는 화학폐기물에 의한 환경오염 문제 및 시간지연 등과 같은 많은 사용상의 문제점들을 야기했다.

이러한 문제점들을 해결하기 위한 노력의 결과로 현재 임상에서는 DSA(Digital Subtraction Angiography), CR(Computed Radiography), Xeroradiography, AMBER(A scanning Multiple-Beam Equalization system for chest Radiography)와 같은 디지털 장비들이 개발되어 사용되고 있다.

하지만, 이러한 디지털 장비들 역시 낮은 X-선 변환효율과 image quality(resolution and contrast)의 저하, 영상의 왜곡현상, 과도한 환자 피폭량, 방사선 피폭에 의한 장비수명의 단축과 같은 많은 기술적 문제들을 내포하고 있어그 임상적 적용이 미흡하며, 이러한 문제점들을 보완할 수 있는 획기적인 디지털 image device의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

한편, PDP는 복수개의 전극이 코팅된 두 기판상에 Xe이나 Ne 등의 페닝 가스를 봉입한 후 방전 전압을 가하고, 이 방전전압으로 인하여 발생되는 자외선에 의해 소정의 패턴으로 형성된 형광체를 여기시켜 소망하는 숫자, 문자 또는 그래픽을 얻는 영상 장치를 말한다.

PDP는 그 동작 원리에 따라 직류 PDP와, 교류 PDP로 구별된다. 직류 PDP는 모든 전극들이 방전 공간에 노출된 구조로서, 그 대응되는 전극들 사이에 전하들의 이동이 직접적으로 이루어진다.

이에 반하여, 교류 PDP는 대응하는 전극들 중에서 적어도 한 전극이 유전체로 둘러싸인 구조로서, 그 대응되는 전극들 사이에 직접적인 전하들의 이동이 이루어지지 않고, 벽전하의 전계에 의하여 방전이 수행된다.

한편, PDP는 그 전극들의 구성 형태에 따라 대향 방전형 및 면 방전형으로 구별될 수 있다. 대향 방전형 PDP에서는, 단위 화소마다 어드레싱용 전극 및 주사용 전극이 대향되게 마련되어, 원하는 화소를 선택하며 방전시키는 어드레싱 방전 및 상기 어드레싱 방전을 유지시키는 유지 방전이 상기 두 전극들 사이에서 일어난다.

면 방전형 PDP에서는, 단위 화소마다 상기 어드레싱용 전극에 대향되는 주사용 전극 및 공통전극이 마련되어 어드레싱전극과 공통전극 사이에서 상기 어드레싱방전이 일어나고, 주사용 전극과 공통전극 사이에서 상기 유지 방전이 일어난다.

이러한 PDP 중 면방전형 PDP의 예를 도 1에 나타내 보였다.

도면을 참조하면, PDP는 전면 기판과 배면 기판으로 형성되며 상기 배면 기판위에는 소정의 패턴으로 어드레스전극이 형성되고, 이 어드레스 전극이 전극이 형성된 배면기판위에 유전층이 형성된다. 상기 유전층 위에는 방전거리를 유지시키고 픽셀간의 전기적 광학적 크로스 토크를 방지하는 격벽이 형성되며 상기 격벽의 일측에는 형광체층이 형성된다.

전면기판에는 공통 및 주사전극과 버스전극이 형성되며, 그 위에 유전층을 올린 후 이차전자계수가 좋은 MgO와 같은 투명 보호층을 형성한다.

이러한 PDP는 현재 그 표시 용량, 휘도, 콘트라스트 및 시약각 등의 표시 성능이 우수하며, 음극선관(cathode ray tube)의 성능에 근접되는 평판형 표시 패널로서 지목받고 있을 뿐, 의료용으로 사용되는 진단용 X-레이 검출 장치로서의 관심은 전무한 상황이다.

한편, 기존의 X-선 발생장치와 필름을 매개체로 하는 일반 아날로그 X-ray image는 아직까지도 전체 의료영상촬영의 약 70%를 차지할 만큼 여전히 임상의학의 영상진단법의 주류를 이루고 있다.

하지만, 이러한 디지털 장비들 역시 낮은 X-선 변환효율과 image quality(resolution and contrast)의 저하, 영상의 왜곡현상, 과도한 환자 피폭량, 방사선 피폭에 의한 장비수명의 단축과 같은 많은 기술적 문제들을 내포하고 있어 그 임상적 적용이 미흡하며, 이러한 문제점들을 보완할 수 있는 획기적인 디지털 image device의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 구조를 갖는 PDP를 X-레이 검출 영상장치에 응용하고자 하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 PDP에서 상기 보호층 대신 광음극(photocathode)층을 형성하고, 상기 가스대신 X-레이에 민감한 가스로 구성되는 것을 특징으로 하는 PDP 구조를 이용한 X-레이 검출기를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 기존의 PDP를 개략적으로 설명한 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 PDP 구조를 이용한 디지털 X-레이 이미지 디텍터의 원리를 설명한 단면도.

도 3에서 도5는 본 발명에 따른 PDP 구조를 이용한 디지털 X-레이 이미지 디텍터에서 또 다른 형태를 설명한 단면도.

*도면의 주요부분에 관한 부호의 설명*

10 : 기판 20 : 유전층

30 : 전극층 40 : 격벽

50 : 형광층 60 : 가스층

70 : 광음극층 80 : 광도전체층

90 : 전자방출층

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 더욱 자세하게는 X-레이 이미지 디텍터에 있어서, 플라즈마 디스플레이 패널(이하 'PDP'(Plasma display panel)라고 함)을 이미지 디텍터 기판으로 사용하는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 디텍터를 기술적 요지로 한다.

이를 위하여 본 발명의 상기 PDP는 방전 갭을 가지면서 인접하여 대향배치되는 2개의 기판과; 상기 기판상의 대향면측에 형성된 유전층과; 상기 기판과 유전층의 사이에 형성된 전극층과; 상기 유전층의 사이에 형성되어 기판 내면에 밀폐셀 구조를 형성시키는 격벽과; 상기 격벽과 기판의 내면 일측위에 형성되며, 방사선에 의해 자극되어 가시광선을 발생시키는 형광층과; 상기 격벽과 기판에 의해 형성되는 밀폐셀 내부에 충진되어 방사선에 의해 자극되어 전자를 발생시키는 가스층으로; 구성되는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 디텍터로 되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 가스층은, 아르곤(90%)과 메탄(10%)의 혼합가스, 크세논, 아르곤, 네온 등과 같은 X-레이에 민감한 페닝가스를 단일 또는 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 디텍터로 되는 것이 바람직하다.

또한 상기 PDP는 상기 PDP를 구성하는 각 층 중에서 적어도 하나의 광음극층이 포함되는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 디텍터로 되는 것이 바람직하다.

또한 상기 광음극층은 상기 유전층의 일측면에서 적어도 하나의 층을 형성시키는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 디텍터로 되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 광음극층은 일함수(work function)가 낮은 Cs-I, Cs_Te, Sb-Cs 등과 2종류의 알칼리 금속을 사용하는 Sb-Rb-Cs, Sb-K-Cs, Sb-Na-K, 3종류의 알칼리 금속을 사용하는 Sb-Na-K-Cs 등의 알칼리 금속을 주성분으로 하는 광음극층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 X-레이 이미지 디텍터로 되는 것이 바람직하다.

또한 상기 형광층은 X-레이에 감응하여 빛을 발생시키는 텅스텐산 칼슘 또는희토류 계열의 형광물질 또는 CsI(Tl), CsI(Na), NaI(Tl), ZnS, ZnS(Ag), ZnCdS, ZnCdS(Ag), Gd2O2S(Tb)인 것을 특징으로 하는 X-레이 검출기판으로 되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 PDP는 방전 갭을 가지면서 인접하여 대향배치되는 2개의 기판과; 상기 기판상의 대향면측에 형성된 유전층과; 상기 기판과 유전층의 사이에 형성된 전극층과; 상기 유전층의 사이에 형성되어 기판내면에 밀폐셀구조를 형성시키는 격벽과; 상기 격벽과 기판의 내면 일측위에 형성되며, 방사선에 의해 자극되어 전자와 정공쌍을 발생시키는 광도전체층과; 상기 격벽과 기판에 의해 형성되는 밀폐셀 내부에 충진되어 방사선에 의해 자극되어 전자를 발생시키는 가스층으로; 구성되는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 디텍터으로 되는 것이 바람직하다.

또한 상기 PDP는 상기 광도전층의 일측면에 형성되고 방사선에 자극되어 가시광선을 발생시키는 형광층을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 디텍터로 되는 것이 바람직하다.

또한 상기 PDP는 방전 갭을 가지면서 인접하여 대향배치되는 2개의 기판과; 상기 기판상의 대향면측에 형성된 유전층과; 상기 기판과 유전층의 사이에 형성된 전극층과; 상기 유전층의 사이에 형성되어 기판내면에 밀폐셀구조를 형성시켜 픽셀간의 크로스 토크를 막는 격벽과; 상기 격벽과 기판의 내면 일측에 형성되며, 방사선에 의해 자극되어 가시광선을 발생시키는 형광층과; 상기 격벽과 기판에 의해 형성되는 밀폐셀 내부에 충진되며, 방사선에 의해 자극되어 전자와 정공쌍을 발생시키는 광도전체층으로; 구성되는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 디텍터로 되는것이 바람직하다.

또한 상기 광도전체층은 a-Se, PbI2, HgI2, CdTe, CdZnTe 등 X-레이 민감한 재질인 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 디텍터로 되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 형광층에는 형광층 밑면에 형광층의 효율을 높이기 위한 Al 등을 재료로 한 반사층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 디텍터로 되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 기판은 X-레이 흡수력이 작은 소재인 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 디텍터로 되는 것이 바람직하다.

또한 상기 PDP는 상, 하부에 인가된 전압에 의해 픽셀의 신호량을 읽어내는 패시브 매트릭스 형태의 전극으로 리드아웃하는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 디텍터로 되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 X-레이 이미지 디텍터를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.

그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하 도면과 함께 본 발명의 상세한 설명을 하기로 한다.

도 1은 기존의 PDP를 개략적으로 설명한 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 PDP 구조를 이용한 디지털 X-레이 이미지 디텍터의 원리를 설명한 단면도이며, 도 3에서 도5는 본 발명에 따른 PDP 구조를 이용한 디지털 X-레이 이미지 디텍터에서 또 다른 형태를 설명한 단면도이다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명은 크게 X-레이 이미지 디텍터에 플라즈마 디스플레이 패널(이하 'PDP'(Plasma display panel)라고 함)을 이미지 디텍터 기판으로 사용하는 것을 특징으로 한다.

상기 PDP는 2개의 기판(10)과 유전층(20)과 전극층(30)과 격벽(40)과 형광층(50)과 가스층(60)으로 구성되며, 상기 PDP를 구성하는 각 층 가운데에서 적어도 하나의 층에는 광음극층(70)이 포함된다.

또한 상기 PDP의 또 다른 실시예는 2개의 기판(10)과 유전층(20)과 전극층(30)과 격벽(40)과 광도전체층(80)과 가스층(60)으로 구성되거나, 2개의 기판(10)과 유전층(20)과 전극층(30)과 격벽(40)과 형광층(50)과 광도전체층(80)으로 구성될 수도 있다.

본 발명의 상기 PDP 기판(10)은 방전 갭을 가지면서 인접하여 대향배치되는 2조의 판으로 구성된다.

상기 방전 갭은 기판(10) 사이에 층상구조가 형성될 수 있는 여유 공간을 의미한다.

본 발명의 상기 유전층(20)은 상기 기판(10)상의 내측 대향면에 서로 마주보며 형성된다.

따라서 상기 기판(10)과 유전층(20)은 서로 대향하여 마주보는 대칭층상 구조를 가지게 된다.

본 발명의 상기 전극층(30)은 상기 기판(10)과 유전층(20)의 사이에 형성된다.

상기 전극은 목적하는 바에 따라 일측에서는 2조의 전극열이 한쌍을 이루고, 타측에서는 하나의 전극열이 상기 일측 전극열에 직교하면서 형성될 수 있다.

상기 전극에 대한 구성은 하나의 실시예에 불과하며, 원하는 정보의 수집에 가장 적합한 배열을 위하여 변경될 수 있음은 물론이다.

본 발명의 상기 격벽(40)은 상기 유전층(20)의 사이에 형성되어 기판 내면에 밀폐셀 구조를 형성시킨다.

상기 격벽(40)은 픽셀간의 크로스 토크를 방지하며, 2방향으로 둘러 쌓여져 있거나 원하는 픽셀 모양에 따라 2방향, 6방향, 8방향 등 여러 가지 모양을 가질 수 있으며 기판의 해상력을 결정하는 것이다.

상기 격벽(40)은 기존의 PDP 제작방법으로 제작하는 것도 가능하나, 각 픽셀내에서 X-레이의 반응면적을 높이기 위해 기존의 방법이나 또 다른 방법으로 면적과 높이를 조절하는 것 또한 가능할 것이다.

상기 격벽(40)에 의하여 PDP 기판은 픽셀구조로 구분이 된다.

본 발명의 상기 형광층(50)은 상기 격벽(40)과 유전층(20)의 내면 일측위에 형성되며, 방사선에 의해 자극되어 가시광선을 발생시키는 층이다.

상기 형광층(50)은 기판(10)에 평행되도록 형성되어, 기판(10)에 대하여 직각으로 투입되는 빛 또는 방사선이 가장 효율적으로 충돌되는 면적이 이루어 지도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 상기 가스층(60)은 상기 격벽(40)과 기판(10)에 의해 형성되는 밀폐셀 내부에 충진되어 방사선에 의해 자극되어 전자를 발생시키는 픽셀 내부 공간층이다.

이상 설명한 본 발명은 종래의 PDP 층상구조로서, 이러한 층상 구조에 의하면, 방사선이 입사되면 상기 방사선은 픽셀 내부의 가스층을 이온화 시켜 전자를 발생시키게 된다.

따라서 상기 가스층(60)은, 아르곤(90%)과 메탄(10%)의 혼합가스, 크세논, 아르곤, 네온 등과 같은 X-레이에 민감한 페닝가스가 단일 또는 혼합상태로 형성됨으로써, 방사선에 의한 전자발생 효율을 향상시켜야 할 것이다.

상기 발생된 전자는 전극에 의하여 리드아웃 회로(미도시)로 수집되어 데이터로 이용된다.

그런데 상기 구조에 의하면 방사선이 단지 가스층(60)에 의하여만 직접적으로 전자를 생성시키므로 PDP의 종래구조를 그대로 사용할 수 있는 이점은 있으나, 그 효율에 있어서는 개선의 여지가 있다.

따라서 본 발명은 상기 층상 구조에 방사선에 자극되면 전자를 발생시키는 광음극층(70)을 삽입시키는 것을 또 다른 요지로 한다.

상기 광음극층(70)은 PDP 층상 구조에 적어도 하나의 층을 이루면서 삽입되는 데, 특히 형광층과 인접한 층으로 되는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서는 상기 광음극층(70)은 PDP 구조에서 형광층과 가스층 사이에 형성되는 MgO 보호막과 같은 위치에 위치하며 MgO 보호막 대신에 광음극층(70)이 증착되는 것이 바람직하다.

현재 상용화되어 있는 광음극층(70)에 사용되는 재료는 일함수(work function)가 낮은 알칼리 금속을 주성분으로 하는 것과 갈륨아세나이드(GaAs) 반도체를 주성분으로 하는 것으로 나눌 수 있다.

알칼리 금속을 주성분으로 하는 광음극층(70) 재료에는 Cs-I, Cs_Te, Sb-Cs 등과 2종류의 알칼리 금속을 사용하는 Sb-Rb-Cs, Sb-K-Cs, Sb-Na-K, 3종류의 알칼리 금속을 사용하는 Sb-Na-K-Cs 등이 있다.

GaAs를 주성분으로 하는 광음극층(70) 재료에는 GaAs(Cs), InGaAs(Cs)등이 있다.

이밖에 Ag-O-Cs 등 여러 가지 물질이 있다.

그런데, 상기 광음극층(70)은 방사선에 의하여 전자를 발생시키기도 하지만, 이는 타 물질에 비해 방사선 영역 특성이 우수하다는 것을 의미하는 것으로서, 동일 물질에 대한 방사선 영역 대비 가시광선의 영역의 방출특성을 비교하면 가시광선 영역에서의 전자 방출특성이 더 우수하다는 것에 주목할 만 하다.

한편 본 발명의 상기 형광층은 X-레이에 감응하여 빛을 발생시키는 텅스텐산 칼슘 또는 희토류 계열의 형광물질 또는 CsI(Tl), CsI(Na), NaI(Tl), ZnS, ZnS(Ag), ZnCdS, ZnCdS(Ag), Gd2O2S(Tb) 등으로 구성된다.

즉, 상기 형광층은 방사선에 의하여 가시광선을 발생시키는 물질로 구성되어 방사선의 광효율을 증대시키는 것이다.

상기 광음극층(70)이 삽입되는 본 발명의 실시상태를 살펴보면, 가스층은 독자적으로 방사선에서 전자를 발생시켜 정보를 수집하며, 상기 형광층은 방사선에 의하여 가시광선을 발생시키며, 상기 광음극층(70)은 상기 형광체의 가시광선 및 방사선에 의하여 전자를 발생시킨다.

상기 형광층에서 변환된 빛에 의해 광음극층(70)에서는 전자를 방출하게 되며 이 전자들은 가스 층으로 들어가게 된다.

상기 가스층(60)은 발생된 전자들을 전기장에 의해 가속화시켜 더 큰 에너지를 갖게 하거나 아르곤 가스 같은 비활성 가스의 원자와 충돌한다.

불활성 가스와의 충돌은 더 많은 자유전자를 생성할 것이고 가스층(60)내에서 가속화되어 전하 증폭 현상이 나타난다.

전하 증폭은 가스 혼합, 가스 압력, 가스층(60)내의 인가 전장을 변화시켜 조절할 수 있다.

상기 각 층에서 발생된 전자는 전극에 의하여 수집되어 리드아웃 회로를 거쳐 영상 데이터로 가공된다.

이하 본 발명의 다른 실시예에 관하여 살펴보기로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서 상기 PDP는 기판과 유전층(20)과 전극층(30)과 격벽(40)의 기본 구조에 더하여 광도전체층(80)과 가스층(60)과 전자방출층(90)으로 구성된다.

상기 광도전체층(80)은 상기 밀폐셀의 내면 상하 일측에 형성되며, 방사선에 의해 자극되어 전자와 정공쌍을 발생시킨다.

상기 광도전체층(80)은 a-Se, PbI2, HgI2, CdTe, CdZnTe 등 X-레이 민감한 재질로서 방사선이나 가시광선에 의해서 전자와 정공쌍을 발생시켜 도체의 성질이 나타나는 물질이다.

상기 가스층(60)은 상기 격벽(40)과 유전체에 의해 형성되는 밀폐셀 내부에 충진되어 방사선에 의해 자극되어 전자를 발생시키면서 상기 광도전체층(80)에서 발생된 전자가 전달되어 오면 이를 가속시켜 증폭시킨다.

상기 전자방출층(90)은 상기 광도전체층(80)과 가스층(60)을 구분시키며, 상기 광도전체층(80)에서 발생된 전자를 상기 가스층(60)으로 전달시킨다.

상기 광도전체층(80)의 일측면에는 방사선에 자극되어 가시광선을 발생시키는 형광층(50)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

즉, 광도전체층(80)은 가시광선의 영역에서 더욱 반응특성이 좋은 점을 착안하여, 상기 형광층(50)에 의해 방사선을 가시광선으로 변환시키고, 가시광선에 의해 광도전체층(80)의 전자와 정공이 더 많이 분리되도록 한다.

상기 광도전체층(80)에서 분리된 전자는 전자방출층(90)을 때리고, 전자방출층(90)은 가스층(60)으로 전자를 방출시키게 되며, 상기 광도전체층(80)과 가스층(60)의 유전율의 차이로 인한 전기장의 변화는 가스층(60)으로 들어온 전자를 가속시키며, 가속된 전자는 가스를 플라즈마 상태로 만들면서 전자증폭(전자사태)이 발생되도록 한다.

즉, 가스층(60)은 전자를 증폭시키는 이득비를 결정하는 것이다.

한편 본 발명은 상기 가스층(60)을 생략하고 광도전체층(80)과 형광층(50)에 의해서만에 의해서도 방사선 검출이 가능함은 물론이다.

따라서, 상기 광도전체층(80)은 상기한 바와 같이 a-Se, PbI2, HgI2, CdTe, CdZnTe 등 X-레이 민감한 재질로 되는 것이 바람직하며, 상기 형광층(50)의 밑면에는 형광층(50)의 효율을 높이기 위한 Al 등을 재료로 한 반사층으로 구성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 기판은 X-레이 흡수력이 작은 소재로 되어 기판에서 방사선이 방사되거나 흡수되어 효율을 떨어뜨리지 않도록 하여야 할 것이다.

본 발명의 디텍터 기판인 PDP는 여러가지 리드아웃 회로부가 사용가능 할 것인데, 예를들어 상, 하부에 인가된 전압에 의해 픽셀의 신호량을 읽어내는 패시브 매트릭스 형태의 전극으로 리드아웃하는 리드아웃 장치를 고려할 만 하다.

상기 리드아웃 방법 외에 CID(charge injection device) 방식이나 TFT(thin film transistor)를 이용한 리드아웃 방법 또한 가능하다.

이하 본 발명의 구동에 대하여 요약 정리하기로 한다.

PDP 구조를 이용한 디지털 X-레이 이미지 검출기에서, 인체를 투과한 X-레이가 가스층(60)에 도달하게 되면 가스층(60)은 X-레이에 의해 전자, 정공쌍이 발생하게 되는 데 이러한 가스층(60)에 의한 방사선의 전자 방출 효과를 이용하여 PDP 구조를 방사선 디텍터 기판으로 사용하는 것이 본 발명의 기술적 요지이다.

또한 가스층(60)과 상호작용을 하지 못한 X-레이는 가스층(60) 아래에 위치한 형광층(50)과 상호작용하고 그 결과 가시광선이 발생하게 되는데, 이 때 발생된 가시광선을 일함수가 낮은 광음극층(70)으로 전자를 방출시켜(광음극층(70)은 형광층에서 발생된 가시광선과 투과된 방사선을 받아 전자를 방출하게 된다.) 방사선 디텍터 기판으로 사용하는 것이 본 발명의 또 다른 기술적 요지이다.

상기 방출된 전자는 상기 기판위에 위치한 전극에 의해 가속되어 가스층(60)내의 가스를 이온화 시키거나 또는 바로 전극에 도달하게 된다.

가스가 이온화 되면서 전자, 정공쌍이 방생하게 되며 이 전자 역시 전기장에 의해 가속되어 다른 가스를 이온화시키거나 수집전극으로 끌려가게 된다.

이렇게 수집된 전자들은 상면 및 하면 전극에 전압을 각각 인가하여 교차되는 부분의 신호량을 읽어내는 패시브 매트릭스 형태의 리드아웃 장치를 사용한다.

상기 리드아웃 장치로 출력된 전기적 신호들은 영상 데이터로 변환되어 영상으로 출력하면 방사선 이미지가 생성되게된다.

또한 상기 형광층(50) 대신에 X-ray에 반응하여 전자, 정공쌍을 발생시키는 광도전체층(80)을 사용 할 수 있다.

이 때 광음극층(70), 전극과 같은 구조적인 문제가 수정 될 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 X-레이 이미지 디텍터를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

이상 설명한 본 발명에 의하면, 기존의 PDP를 의료 영상분야에 이용하는 X-레이 이미지 디텍터가 제공되는 이점이 있다.

또한 종래의 PDP에 광음극층 또는 광도전층을 추가함으로써 방사선의 검출효과를 극대화 할 수 있으므로, PDP의 광면적 기판을 방사선 검출기판으로 활용할 수 있는 X-레이 이미지 디텍터가 제공되는 이점이 있다.

즉, 본 발명에 의하면 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma display panel : 이하 PDP)의 구조 및 원리를 이용한 직접 검출 방식의 디지털 X-ray image detector이 개발됨으로써, 앞서 언급한 바와 같은 기존의 디지털 image device들이 가지는 낮은 X-선 변환효율과 image quality의 저하(resolution and contrast), 영상의 왜곡현상 등의 문제점들이 해소되고, 인체를 1대 1로 영상화 할 수 있을 정도의 크기로 대면적화 할 수 있다는 이점을 가진다.

또한 기존의 PDP 제작 과정에 몇 가지 간단한 공정만을 추가하여 X-ray image detector를 생산할 수 있다는 상업적 측면에서의 이점을 제공한다.

Claims

X-레이 이미지 디텍터에 있어서,

플라즈마 디스플레이 패널(이하 'PDP'(Plasma display panel)라고 함)을 이미지 디텍터 기판으로 사용하는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 디텍터.
제1항에 있어서 상기 PDP는

방전 갭을 가지면서 인접하여 대향배치되는 2개의 기판과;

상기 기판상의 내측 대향면에 마주보며 형성된 유전층과;

상기 기판과 유전층의 사이에 형성된 전극층과;

상기 유전층의 사이에 형성되어 기판 내면에 밀폐셀 구조를 형성시키는 격벽과;

상기 격벽과 유전층이 형성시키는 밀폐셀의 내면 일측위에 형성되며, 방사선에 의해 자극되어 가시광선을 발생시키는 형광층과;

상기 격벽과 기판에 의해 형성되는 밀폐셀 내부에 충진되어 방사선에 의해 자극되어 전자를 발생시키는 가스층으로;

구성되는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 디텍터.
상기 제2항에 있어서 상기 가스층은,

아르곤(90%)과 메탄(10%)의 혼합가스, 크세논, 아르곤, 네온 등과 같은 X-레이에 민감한 페닝가스를 단일 또는 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 디텍터.
제3항에 있어서 상기 PDP는

상기 PDP를 구성하는 각 층 사이에

적어도 하나의 광음극층이 포함되는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 디텍터.
제4항에 있어서 상기 광음극층은

상기 밀폐셀 내측에서 유전층 또는 형광층의 일측면에서 적어도 하나의 층을 형성시키는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 디텍터.
제4항에서 제5항중 어느 하나의 항에 있어서 상기 광음극층은

일함수(work function)가 낮은 Cs-I, Cs_Te, Sb-Cs 등과 2종류의 알칼리 금속을 사용하는 Sb-Rb-Cs, Sb-K-Cs, Sb-Na-K, 3종류의 알칼리 금속을 사용하는 Sb-Na-K-Cs 등의 알칼리 금속을 주성분으로 하는 광음극층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 디텍터.
제1항에 있어서 상기 형광층은

X-레이에 감응하여 빛을 발생시키는 텅스텐산 칼슘 또는 희토류 계열의 형광물질 또는 CsI(Tl), CsI(Na), NaI(Tl), ZnS, ZnS(Ag), ZnCdS, ZnCdS(Ag), Gd2O2S(Tb)인 것을 특징으로 하는 X-레이 검출기판.
제1항에 있어서 상기 PDP는

방전 갭을 가지면서 인접하여 대향배치되는 2개의 기판과;

상기 기판상의 대향면측에 형성된 유전층과;

상기 기판과 유전층의 사이에 형성된 전극층과;

상기 유전층의 사이에 형성되어 기판내면에 밀폐셀구조를 형성시키는 격벽과;

상기 밀폐셀의 내면 상하 일측에 형성되며, 방사선에 의해 자극되어 전자와 정공쌍을 발생시키는 광도전체층과;

상기 격벽과 유전체에 의해 형성되는 밀폐셀 내부에 충진되어 방사선에 의해 자극되어 전자를 발생시키면서 상기 광도전체에서 발생된 전자가 전달되어 오면 이를 가속시켜 증폭시키는 가스층과;

상기 광도전체층과 가스층을 구분시키며, 상기 광도전체층에서 발생된 전자를 상기 가스층으로 전달시키는 전자방출층으로;

구성되는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 디텍터.
제8항에 있어서 상기 PDP는

상기 광도전층의 일측면에 형성되고 방사선에 자극되어 가시광선을 발생시키는 형광층을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 디텍터.
제1항에 있어서 상기 PDP는

방전 갭을 가지면서 인접하여 대향배치되는 2개의 기판과;

상기 기판상의 대향면측에 형성된 유전층과;

상기 기판과 유전층의 사이에 형성된 전극층과;

상기 유전층의 사이에 형성되어 기판내면에 밀폐셀구조를 형성시켜 픽셀간의 크로스 토크를 막는 격벽과;

상기 격벽과 유전층이 형성시키는 밀폐셀의 내면 일측에 형성되며, 방사선에 의해 자극되어 가시광선을 발생시키는 형광층과;

상기 밀폐셀 내부에 충진되며, 방사선에 의해 자극되어 전자와 정공쌍을 발생시키는 광도전체층으로;

구성되는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 디텍터.
상기 제8항에서 제10항중 어느 하나의 항에 있어서 상기 광도전체층은

a-Se, PbI2, HgI2, CdTe, CdZnTe 등 X-레이 민감한 재질인 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 디텍터.
상기 제2항과 제8항과 제10항중 어느 하나의 항에 있어서 상기 형광층에는

형광층 밑면에 형광층의 효율을 높이기 위한 Al 등을 재료로 한 반사층으로구성되는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 디텍터.
상기 제2항과 제8항과 제10항중 어느 하나의 항에 있어서 상기 기판은

X-레이 흡수력이 작은 소재인 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 디텍터.
상기 제2항과 제8항과 제10항중 어느 하나의 항에 있어서 상기 PDP는

상, 하부에 인가된 전압에 의해 픽셀의 신호량을 읽어내는 패시브 매트릭스 형태의 전극으로 리드아웃하는 것을 특징으로 하는 X-레이 이미지 디텍터.