KR20110063243A - 엑스선 검출장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신틸레이터 패널과 박막 트랜지스터(TFT) 패널을 균일하게 접합하면서, 박막 트랜지스터(TFT) 패널과 신틸레이터 패널의 접합부위의 외곽을 3중으로 실링하여 습기 등에 의해 신틸레이터가 손상되는 것을 방지할 수 있는 엑스선 검출장치 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 신틸레이터 패널의 형광층(202)과 박막 트랜지스터(TFT) 패널(220)의 액티브 영역 사이의 공간에 실리콘과 경화제를 일정 비율로 혼합한 경화성 물질을 일정 두께로 증착하여 경화성 물질층(240)을 형성하는데, 상기 경화성 물질층(240)의 가장자리에 턱이 만들어 지도록 함으로써, 상기 경화성 물질층(240)에 의해 신틸레이터 패널에 대한 1차 실링이 이루어지고, 상기 경화성 물질층(240) 형성시 경화성 물질이 외부로 누출되지 않도록 하기 위한 아크릴 테이프로 구성된 제1 댐부재(230)에 의해 신틸레이터 패널에 대한 2차 실링이 이루어지며, 에폭시를 이용한 제1 실링부재(260)에 의해 신틸레이터 패널에 대한 3차 실링이 이루어지도록 한다.

Description

엑스선 검출장치 및 이의 제조방법{X-ray detector and Method for the same}
본 발명은 박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor) 패널 및 신틸레이터 패널의 접합 구조를 개선한 엑스선(X-ray) 검출장치 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 신틸레이터 패널과 TFT 패널을 균일하게 접합하면서, TFT 패널과 신틸레이터 패널의 접합부위의 외곽을 3중으로 실링한 엑스선 검출장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
필름을 이용한 아날로그 방식의 X선 검출장치는 이미지 형상화 작업에 시간이 걸리고 필름을 저장해야 하는 공간을 확보해야 하며, 필름 및 추가 인력에 대한 비용이 발생하는 단점이 있다. 이러한 이유로 최근에는 박막 트랜지스터(TFT) 또는 CCD 또는 CMOS와 같은 이미지 센서를 이용한 디지털 X선 검출장치가 널리 사용되고 있다.
디지털 X선 검출장치는 X선으로 촬영한 영상을 디지털 신호로 출력하는 장치로, 직접 방식과 간접 방식으로 크게 구분할 수 있다.
직접 방식은 아모포스 세륨(Se) 등의 광 도전막을 이용하여 X선을 전하로 직접 변환하는 방식이다. 이에 비해 간접 방식은 형광 패널(신틸레이터(scintillator) 패널이라고 함)이 X선을 가시광으로 변환하고, 변환된 가시광을 포토 다이오드 등의 광전 변환 소자에 의해 전하로 변환하는 방식이다.
직접 방식의 X선 검출장치는 해상도가 우수하다는 장점이 있지만, 고전압을 이용하기 때문에 절연 파괴의 문제가 발생할 수 있고, 이에 따라 신뢰성이 저하되는 단점이 있다. 또한 직접 방식의 엑스선 검출장치는 낮은 암전류 특성, 고감도 특성 및 열적 안정성 등을 구비한 광도전 재료를 쉽게 이용할 수 없다는 단점이 있다.
한편, 간접 방식의 X선 검출장치는 신호 전하를 발생시키기 위해 포토 다이오드 등을 이용하기 때문에 직접 방식과 같은 고전압을 이용하지 않아 절연 파괴의 문제는 없으며, 형광 물질이나 포토 다이오드와 같은 기술은 이미 상당한 수준에 도달되어 있기 때문에 제품화가 용이하다. 따라서 최근에는 간접 방식이 각광을 받고 있다.
간접 방식의 X선 검출장치는 대면적 구현을 위해 통상 신틸레이터 패널과 박막 트랜지스터(TFT) 패널을 이용한다. 즉 통상의 디지털 X선 검출장치는 알루미늄 기판과 세슘아이오다이드(cesium iodide; CsI)와 같은 형광층으로 이루어져 엑스선을 가시광으로 변환하는 신틸레이터 패널과, 상기 신틸레이터 패널에 의해 변환된 가시광을 받아들여 가시광의 세기에 따른 전기신호를 출력하는 광전 변환 소자를 포함하는 박막 트랜지스터(TFT) 패널로 이루어진다. 신틸레이터(형광층)는 세슘아이오다이드(CsI) 형광 물질을 컬럼(column) 형태의 단결정으로 증착하여 형성한다.
여기서 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된 기판 상에 신틸레이터(형광층)를 직접 증착하는 경우에는 200℃ 이상의 온도에서 형광층 증착 공정이 진행되기 때문에, 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된 기판의 불량을 초래할 수 있다. 따라서 간접 방식의 X선 검출장치는 박막 트랜지스터(TFT)가 형성된 기판과 신틸레이터 패널을 부착하는데, 이 부착 방법에 따라 X선 검출장치의 효율이 크게 차이가 나게 된다. 즉, 박막 트랜지스터(TFT) 기판과 신틸레이터 패널을 부착할 때, 이들 사이에 공기층이 생성되면 공기와 매질 사이의 굴절률 차이로 인하여 계면에서 반사가 발생하여 광전 변환 소자로 들어가는 광의 효율이 떨어지고, 국부적으로 공기층이 생성되면 엑스선 검출 장치의 균일도가 떨어지게 된다.
이러한 공기층의 생성을 억제하기 위해 신틸레이터 패널과 TFT 패널 사이에 접착제를 도포하여 서로 접착하는 방법이 있다. 즉, TFT 패널을 액티브 영역이 상부를 향하도록 바닥에 두고 상부에 접착제를 도포하여 접착층을 형성한 후, 신틸레이터 패널을 접착하는 방식으로 박막 트랜지스터(TFT) 패널과 신틸레이터 패널을 부착하는 방법이 있다.
이와 같은 접착제를 이용해 신틸레이터 패널과 박막 트랜지스터(TFT) 패널을 접착하는 방법이 캐논(Canon)에 허여된 미국특허 7,355,184호(발명의 명칭: 방사선 검출장치 및 이의 제조 방법)에 제시되어 있다. 미국특허 7,355,184호에는 신틸레이터의 밀착 불량에 의한 벗겨짐을 방지하고 증착에 의해 균일하면서도 정밀도 높은 주상 형광층을 형성할 수 있도록 하기 위해, 지지 기판상에 배치되는 형광체 바탕층의 표면을 대기압 플라즈마 처리하고, 상기 형광체 바탕층 표면상에 형광층을 형성하여 신틸레이터 패널을 제작하며, 2차원으로 배치되는 광전 변환 소자를 가지는 TFT 패널과 상기 제작된 신틸레이터 패널을 접착제에 의해 서로 접착한다.
하지만 이와 같이 접착제를 이용하여 신틸레이터 패널과 박막 트랜지스터(TFT) 패널을 서로 접착하는 경우 접착시에 신틸레이터 패널과 박막 트랜지스터(TFT) 패널 사이의 거리를 균일하게 하여 접착하는 것이 쉽지 않은 문제점이 있다. 더욱이 접착제를 이용하여 접착하는 경우, 기포가 함유되지 않도록 하는 것은 매우 어려운 일이다. 또한, 대면적의 신틸레이터 패널과 박막 트랜지스터(TFT) 패널을 접착할 수 있는 제조 장치의 구성이 어려우며, 신틸레이터 패널의 크기가 크기 때문에 발생하는 수많은 공정상의 어려움이 존재하였다.
이러한 어려움은 치아나 악궁 등의 이미지를 획득하는 구강용 엑스선 검출장치와 같은 소면적 X선 검출장치를 제조하는데에는 큰 문제가 되지 않지만, 흉부나 두부 및 경부 등과 같은 광범위한 부분의 이미지를 획득하는 대면적 X선 검출장치를 제조하는데에는 큰 문제로 작용하게 된다.
이와 같은 문제를 극복하기 위해 본 출원인에 의해 출원된 대한민국 공개특허공보 2009-0090155호(발명의 명칭: 대면적 X선 검출장치 및 그의 제조방법)에는 저점성 경화성 물질을 이용한 접착 방법이 제시되어 있다.
도 1은 본 출원인에 의해 출원된 종래의 대면적 X선 검출장치의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 가로 세로의 길이가 일정 크기를 갖는 박막 트랜지스터(TFT) 패널(140)에서 가시광을 센싱하는 광전 변환 소자가 배치되어 있지 않은 주변 영역에 점성도가 높은 제1 경화성 물질 또는 제1 자외선 경화성 물질로 댐(150)을 형성한다. 이와 같이 댐(150)을 형성한 다음, 상기 댐(150) 내측에 저점성의 제2 경화성 물질(예를 들어 액상 실리콘)을 도포하여 접착층(160)을 형성한다. 그리고 진공 챔버 내에 상기 접착층(160)이 위를 향하도록 TFT 패널을 위치시키고, 상기 접착층(160) 상부에 신틸레이터 패널(130)이 위치하도록 배치한 후, 진공 상태에서 신틸레이터 패널(130)과 박막 트랜지스터(TFT) 패널을 압착시킨다. 이렇게 신틸레이터 패널과 TFT 패널을 압착한 후, 댐(150)을 형성하는데 사용한 제1 열경화성 물질 또는 제1 자외선 경화성 물질과 접착층(160)을 형성하는데 사용한 제2 열경화성 물질 또는 제2 자외선 경화성 물질을 열 또는 자외선을 이용하여 경화시킨다.
이와 같이 신틸레이터 패널과 TFT 패널을 열경화성 물질 또는 자외선 경화성 물질을 이용해 접착함으로써, TFT 패널과 신틸레이터 패널을 공기층 발생을 억제하면서 균일하게 접합할 수 있다.
하지만, 이와 같은 종래의 X선 검출장치는 댐과 경화성 물질만으로 신틸레이터 패널을 박막 트랜지스터(TFT) 패널에 접착하기 때문에 온도 및 습기 등의 조건에서 접착 부위의 안정성이 떨어져 습기 또는 이물질 등이 신틸레이터 패널과 박막 트랜지스터(TFT) 패널 사이에 침투할 가능성이 높다.
한편. 신틸레이터 패널과 박막 트랜지스터(TFT) 패널을 접착제 등을 이용해 부착한 후, 신틸레이터 패널의 테두리에 실링제(예를 들어 수지)를 부가하여 신틸레이터 패널과 TFT 패널의 안정성을 향상시키는 방법이 있다. 다시 말해, TFT 패널에 접착제를 도포하고, 접착제에 의해 접착되지 않은 TFT 패널의 테두리 부위와 신틸레이터 패널의 테두리 부위 사이에 실링제를 부가하는 방법이 있다. 이에 따라 신틸레이터 패널과 박막 트랜지스터(TFT) 패널 사이에 수분 또는 이물질이 침투하는 것을 방지하였다.
하지만, 고온 등의 환경에서 상기 실링제에 의한 밀봉이 해제되면서 수분 또는 이물질이 침투하는 현상이 발생되고, 이에 따라 센서가 오동작하거나 고장이 발생되는 등의 문제점이 해결되지 않았다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 신틸레이터 패널과 박막 트랜지스터(TFT) 패널을 균일하게 접합하면서, 박막 트랜지스터(TFT) 패널과 신틸레이터 패널의 접합부위의 외곽을 3중으로 실링하여 습기 등에 의해 신틸레이터가 손상되는 것을 방지할 수 있는 엑스선 검출장치 및 이의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 엑스레이 검출장치는, 기판과 상기 기판상에 형성된 형광층을 포함하여, 엑스선을 가시광으로 변환하는 신틸레이터 패널과, 상기 신틸레이터 패널에 의해 변환된 가시광의 세기에 따라 전기신호로 변환하는 광전 변환 소자를 포함하는 이미지 센서 패널을 포함하는 엑스선 검출장치에 있어서, 상기 신틸레이터 패널의 형광층 가장자리로부터 일정 간격 떨어져 일정 높이의 테두리 형태로 형성된 제1 댐부재; 상기 신틸레이터 패널의 형광층과 상기 이미지 센서 패널의 액티브 영역 사이의 상기 제1 댐부재 내측 공간에 충진되어 상기 신틸레이터 패널과 상기 이미지 센서 패널을 균일하게 접착하는 경화성 물질층; 상기 이미지 센서 패널의 가장자리에 형성된 제2 댐부재; 및 상기 제2 댐부재와 상기 제1 댐부재 사이의 공간에 충진되어 상기 신틸레이터 패널과 상기 이미지 센서 패널을 실링하는 제1 실링부재를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 엑스선 검출장치는, 엑스선을 가시광으로 변환하는 신틸레이터 패널과, 상기 신틸레이터 패널에 의해 변환된 가시광을 전기신호로 변환하는 광전 변환 소자를 포함하는 이미지 센서 패널을 포함하는 엑스선 검출장치에 있어서, 상기 신틸레이터 패널의 형광층 가장자리 외측에 일정 높이의 테두리 형태로 형성된 제1 댐부재; 상기 신틸레이터 패널의 형광층과 상기 이미지 센서 패널의 액티브 영역 사이의 상기 제1 댐부재 내측 공간에 충진되어 상기 신틸레이터 패널과 상기 이미지 센서 패널을 균일하게 접착하는 경화성 물질층; 상기 이미지 센서 패널의 가장자리에 형성된 제2 댐부재; 및 상기 제2 댐부재와 상기 제1 댐부재 사이 공간에 충진되는 제1 실링부재를 포함한다.
바람직하게는 상기 경화성 물질층은 실리콘 층으로, 상기 실리콘 층은, 상기 이미지 센서 패널의 액티브 영역 상에 일정 간격으로 일정 도트량을 갖는 복수의 도트를 형성한 후, 상기 제1 댐부재가 형성된 상기 신틸레이터 패널을 상기 복수의 도트들이 형성된 상기 이미지 센서 패널 상에 압착하여 열 경화하는 것에 의해 형성된다.
바람직하게는 본 발명은 상기 제2 댐부재 상부와 상기 제1 실링부재 상부와 상기 신틸레이터 패널의 가장자리 상부에 도포되어 경화된 제2 실링부재를 더 포함한다.
바람직하게는 상기 이미지 센서 패널은, 박막 트랜지스터(TFT) 패널을 포함하고, 상기 박막 트랜지스터 패널의 기저에 형성되어 상기 박막 트랜지스터 패널을 지지하는 서브글래스층을 더 포함한다.
바람직하게는 상기 실리콘 층은 실리콘과 경화제를 10:1의 중량비로 배합하여 교반한 물질이다.
바람직하게는 상기 제1 댐부재는, 양면 아크릴 테이프이고, 상기 제2 댐부재는 실리콘으로 구성되며, 상기 제1 실링부재는 에폭시로 구성되고, 상기 제2 실링부재는 실리콘으로 구성된다.
또한 본 발명에 따른 엑스선 검출장치의 제조 방법은, 엑스선을 가시광으로 변환하는 신틸레이터 패널과, 상기 신틸레이터 패널에 의해 변환된 가시광을 전기신호로 변환하는 광전 변환 소자를 포함하는 이미지 센서 패널을 포함하는 엑스선 검출장치의 제조 방법에 있어서, (a) 상기 신틸레이터 패널의 형광층 가장자리로부터 일정 간격 떨어져 일정 높이의 테두리 형태로 제1 댐부재를 형성하는 단계; (b) 상기 신틸레이터 패널의 형광층과 상기 이미지 센서 패널의 액티브 영역 사이의 상기 제1 댐부재 내측 공간에 경화성 물질층을 형성하는 단계; (c) 상기 이미지 센서 패널의 가장자리에 제2 댐부재를 형성하는 단계; 및 (d) 상기 신틸레이터 패널의 형광층을 실링하기 위해 상기 제2 댐부재와 상기 제1 댐부재 사이 공간에 제1 실링부재를 충진하는 단계를 포함한다.
바람직하게는 상기 (b) 단계는, 상기 경화성 물질을 준비하는 단계; 상기 이미지 센서 패널의 액티브 영역 상에 일정 간격으로 일정 도트량을 갖는 상기 경화성 물질을 도포하는 단계; 상기 제1 댐부재가 형성된 상기 신틸레이터 패널을 상기 복수의 도트들이 도포된 상기 이미지 센서 패널 상에 압착하는 단계; 및 상기 신틸레이터 패널과 상기 이미지 센서 패널을 압착한 후 경화시키는 단계를 포함한다.
바람직하게는 상기 신틸레이터 패널과 상기 이미지 센서 패널을 압착한 후 경화시키는 단계는, 상기 신틸레이터 패널 상부에 일정 압력을 가한 후 일정 시간 동안 열을 가해 경화시키는 것을 포함한다.
바람직하게는 본 발명은 상기 제2 댐부재 상부와 상기 제1 실링부재 상부와 상기 신틸레이터 패널의 가장자리 상부에 제2 실링부재를 도포하여 경화시키는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는 상기 (c) 단계는, 상기 이미지 센서 패널의 가장자리에 실리콘으로 일정 높이의 테두리를 형성한 후 경화시켜 상기 제2 댐부재를 형성한다.
바람직하게는 상기 (d) 단계는, 상기 제2 댐부재와 상기 제1 댐부재 사이에 에폭시로 충진하여 상기 제1 실링부재를 형성한다.
본 발명의 엑스선 검출장치에 따르면, 신틸레이터 패널과 박막 트랜지스터(TFT) 패널을 균일하게 접합하면서, 박막 트랜지스터(TFT) 패널과 신틸레이터 패널의 접합부위의 외곽을 3중으로 실링함으로써, 보다 안정된 실링 구조의 대면적 엑스선 검출장치가 가능하며, 보다 향상된 이미지 해상도를 갖는 엑스선 검출장치의 제조가 가능하다.
도 1은 종래의 신틸레이터 패널과 박막 트랜지스터(TFT) 패널의 접합 방식을 설명하기 위한 단면도,
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 엑스선 검출장치의 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 엑스선 검출장치의 제조 과정을 설명하기 위한 도면,
도 4는 테이프가 부착된 신틸레이터 패널의 평면도 및 실리콘 도트가 도포된 박막 트랜지스터 패널의 평면도이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
이하, 본 발명에 따른 엑스선 검출장치 및 이의 제조방법의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 박막 트랜지스터(TFT) 패널과 신틸레이터 패널의 접합 구조를 설명하기 위한 엑스선 검출장치의 단면도이다.
본 발명에 따른 엑스선 검출장치는, 기판과 상기 기판상에 형성된 형광층을 포함하여 엑스선을 가시광으로 변환하는 신틸레이터 패널(210)과, 상기 신틸레이터 패널(210)에 의해 변환된 가시광의 세기에 따라 전기신호로 변환하는 광전 변환 소자를 포함하는 이미지 센서 패널(220)과, 상기 신틸레이터 패널의 형광층 가장자리로부터 일정 간격 떨어져 일정 높이를 갖는 테두리를 형성하여 경화성 물질이 외부로 유출되지 않도록 하는 제1 댐부재(230)와, 상기 신틸레이터 패널(210)의 형광층(202)와 상기 이미지 센서 패널(220)의 액티브 영역 사이의 상기 제1 댐부재(230) 내측 공간에 충진되어 상기 신틸레이터 패널(210)과 상기 이미지 센서 패널(220)을 균일하게 접착하는 경화성 물질층(240)과, 상기 이미지 센서 패널(220)의 가장자리에 형성된 제2 댐부재(250)와, 상기 제2 댐부재(250)와 상기 제1 댐부재(230) 사이의 공간에 충진되어 상기 신틸레이터 패널(210)을 실링하는 제1 실링부재(260)를 포함한다.
또한 본 발명에 따른 엑스선 검출장치는 상기 제2 댐부재(250) 상부와 상기 제1 실링부재(260) 상부와 상기 신틸레이터 패널(210)의 상부 가장자리에 형성된 제2 실링부재(270)을 더 포함할 수 있다.
이와 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 엑스선 검출장치의 구조를 도 2를 참조하여 보다 구체적으로 살펴본다.
일반적으로 신틸레이터 패널(210)은 기판(201)과 고휘도 형광 물질인 요드화 세슘(CsI) 등을 퇴적시켜 성막하는 주상 결정구조의 형광층(또는 신틸레이터층 이라 함)(202)으로 구성된다. 여기서 기판은 알루미늄 기판 또는 카본 기판으로 구성될 수 있으며, 기판(201)의 다양한 물질에 대해서는 기 공지되어 있어 이에 대한 설명은 생략한다. 또한, 형광층 물질로 요드화 세슘(CsI)을 이용하는 것으로 설명하고 있지만, 이외에도 다양한 형광층 물질이 이용될 수 있음은 자명하다 할 것이다. 이와 같이 구성된 신틸레이터 패널(210)은 엑스선이 피검체를 투과하여 조사되면 기판(201)을 투과한 엑스선이 형광층(202)에 의해 가시광으로 변환되고, 광 반사 특성을 갖는 기판(201)에 의해 형광층(202)에 의해 변환된 가시광은 외부로 누설되지 않고 광전 변환 소자를 포함하는 박막 트랜지스터(TFT) 패널로 전달된다.
통상 이미지 센서 종류로는 CCD 이미지 센서, CMOS 이미지 센서, TFT 이미지 센서가 있지만, 본 발명의 실시 예에서는 대면적화에 유리한 TFT 이미지 센서를 예로 들어 설명한다. 하지만, 본 발명의 권리범위는 TFT 이미지 센서에 국한되지 않음은 당업자에 있어 자명하다 할 것이다.
박막 트랜지스터(TFT) 패널(220)은 직사각형 또는 정사각형의 평판 형상으로 표면에 이차원의 매트릭스상으로 복수 개의 픽셀이 배열되고, 각 픽셀마다 스위칭 소자로 TFT(Thin Film Transistor)와 포토 다이오드와 같은 광전 변환 소자가 형성되어 있다. 또한 박막 트랜지스터 패널(220)에는 Read-out 회로와 같은 주변회로들이 배열될 수 있다. 여기서 박막 트랜지스터(TFT) 패널(220)은 가로 세로의 크기가 각각 17인치인 정사각형으로 구성될 수 있다. 또한 가로 세로의 크기가 각각 17인치인 경우 박막 트랜지스터 패널(220)이 휘어질 수 있기 때문에 박막 트랜지스터(TFT) 패널(220)의 기저면에는 상기 박막 트랜지스터(TFT) 패널(220)을 지지하고 외부의 저항 소자들을 보호하기 위한 서브글래스층(280)이 존재할 수 있다.
이와 같은 신틸레이터 패널(210)과 박막 트랜지스터(TFT) 패널(220)을 부착하는데 있어, 본 발명에서는 경화성 물질(바람직하게는 실리콘과 경화제를 일정 비율로 배합한 물질)을 이용한다.
이에 대해 살펴보면, 신틸레이터 패널(210)과 박막 트랜지스터(TFT) 패널(220)을 부착하기 위해, 먼저 신틸레이터 패널의 형광층(202) 증착면으로부터 일정 간격(바람직하게는 증착면 가장자리로부터 1~2㎜) 떨어진 위치에 사각형 형태의 테두리인 제1 댐부재(230)를 형성한다. 여기서 제1 댐부재(230)는 양면 아크릴 테이프로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 물질을 이용하는 것도 가능하다.
또한, 신틸레이터 패널의 형광층(202)의 가장자리로부터 일정 간격 떨어진 위치에 양면 아크릴 테이프를 부착하는 것으로 설명하고 있지만, 형광층 가장자리면이 경사진 경우에는 형광층에 바로 인접하여 양면 아크릴 테이프를 부착하는 것도 가능하다. 하지만, 바람직하게는 형광층의 가장자리와 미세하게 간격을 유지하여 양면 아크릴 테이프를 부착하는 것이 유리하다. 그 이유는 신틸레이터 패널과 박막 트랜지스터(TFT) 패널 사이의 공간에 충진된 경화성 물질층의 가장자리에 턱이 형성되도록 함으로써, 이 경화성 물질층이 1차 실링 기능을 수행하도록 하기 위함이다.
그리고 신틸레이터 패널(210)과 박막 트랜지스터(TFT) 패널 사이에 충진되는 경화성 물질층(240)은 30~50㎛의 두께로 형성되기 때문에 제1 댐부재(230)의 높이는 신틸레이터 패널의 형광층(202)의 상면보다 30~50㎛ 정도 높도록 하여, 신틸레이터 패널과 박막 트랜지스터(TFT) 패널 사이에 공간이 확보되도록 하는 것이 바람직하다.
신틸레이터 패널(210)과 박막 트랜지스터(TFT) 패널(220)을 부착하기 위한 경화성 물질층(240)은 사각 테두리 형태로 형성된 제1 댐부재(230) 내의 상기 신틸레이터 패널(210)의 형광층(202)과 박막 트랜지스터 패널(210)의 액티브 영역 사이의 공간에 형성된다. 경화성 물질층(240)은 30~50㎛의 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 경화성 물질층(240)의 두께가 너무 두꺼운 경우에는 가시광 투과율에 문제가 발생되기 때문에 경화성 물질층(240)의 두께는 가시광 투과율에 영향이 없도록 조절하는 것이 좋다.
한편, 제1 댐부재(230)가 신틸레이터 패널의 형광층 증착면 가장자리로부터 일정 정도 떨어져 있기 때문에, 경화성 물질층(240)은 가장자리에 턱이 형성된 것과 같은 그릇 형상을 갖게 되고, 경화성 물질층(240)의 가장자리 턱이 신틸레이터 패널의 형광층의 증착면 외측에 형성되기 때문에 상기 경화성 물질층(240)의 가장자리 턱은 신틸레이터 패널을 1차 실링하는 기능을 갖게 된다.
이와 같은 경화성 물질층(240)은 실리콘과 경화제를 중량비로 10:1로 배합하여 형성한 물질을 이용할 수 있는데, 이에 한정되지는 않으며, 다양한 물질로 구성될 수 있음은 자명하다 할 것이다. 경화성 물질을 제1 댐부재(230) 내측에 충진하는 방법은 도 3 및 도 4를 참조하여 후술한다.
제2 댐부재(250)는 신틸레이터 패널(210)과 박막 트랜지스터 패널(220)을 실링하기 위해 제1 실링부재(260)를 충진할 때, 제1 실링부재(260)가 외측으로 누출되는 것을 방지하기 위해 박막 트랜지스터(TFT) 패널(220)의 상부 가장자리에 일정 높이를 갖도록 사각형 테두리 형태로 형성된다. 상기 제2 댐부재(250)는 실리콘으로 형성될 수 있지만, 이에 한정되지는 않으며 다양한 물질로 형성될 수 있다.
제1 실링부재(260)는 제2 댐부재(250)와 제1 댐부재(230) 사이의 공간에 충진되어 신틸레이터 패널과 박막 트랜지스터(TFT) 패널을 실링하기 위한 것으로, 에폭시(Epoxy) 물질로 구성될 수 있다. 물론 제1 실링부재(260)로 에폭시가 아닌 실리콘 등을 사용하는 것도 가능하다. 따라서 제2 댐부재(250)는 신틸레이터 패널의 외곽 가이드 실링에서 제1 실링부재인 에폭시(Epoxy)가 외측으로 흐르지 않도록 한다.
또한 본 발명의 일실시 예에서는 제2 댐부재(250) 상부와 제1 실링부재인 에폭시 층(260) 상부와 신틸레이터 패널의 기판(201) 상면 가장자리에 제2 실링부재(270)을 추가 형성하여 신틸레이터 패널의 실링을 보강할 수 있다. 여기서 제2 실링부재(270)는 실리콘일 수 있지만, 에폭시를 이용하는 것도 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 대면적 엑스선 검출장치는, 신틸레이터 패널의 형광층(202)과 박막 트랜지스터(TFT) 패널(220)의 액티브 영역 사이의 공간에 실리콘과 경화제를 일정 비율로 혼합한 경화성 물질을 일정 두께로 증착하여 경화성 물질층(240)을 형성하는데, 상기 경화성 물질층(240)의 가장자리에 턱이 만들어 지도록 함으로써, 상기 경화성 물질층(240)에 의해 신틸레이터 패널에 대한 1차 실링이 이루어지고, 상기 경화성 물질층(240) 형성시 경화성 물질이 외부로 누출되지 않도록 하기 위한 아크릴 테이프로 구성된 제1 댐부재(230)에 의해 신틸레이터 패널에 대한 2차 실링이 이루어지며, 에폭시를 이용한 제1 실링부재(260)에 의해 신틸레이터 패널에 대한 3차 실링이 이루어지도록 한 것에 그 특징이 있다.
이하에서는 도 3 및 도 4를 참조하여 이와 같은 구조적 특징을 갖는 본 발명에 따른 대면적 엑스선 검출장치의 제조 방법을 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 엑스선 검출장치의 제조 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 아크릴 테이프가 부착된 신틸레이터 패널의 평면도 및 실리콘 도트가 도포된 박막 트랜지스터 패널의 평면도를 나타낸 것이다.
먼저, 도 3에서 (a)에 도시된 바와 같이 신틸레이터 패널이 준비되면, 신틸레이터 패널에 대한 세정을 통해 이물질을 제거한다.
그리고 도 3에서 (b)에 도시된 바와 같이 신틸레이터 패널의 형광층(202) 증착면 가장자리에서 일정 거리(바람직하게는 1~2㎜) 떨어지게 하여 사각형 테두리 형태로 양면 아크릴 테이프를 이용해 제1 댐부재(230)를 형성한다. 즉, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 신틸레이터 패널의 기판(201) 상에 증착된 형광층(202)의 가장자리로부터 거리 d만큼 떨어지도록 하여 양면 아크릴 테이프를 이용해 사각형 테두리 형태의 제1 댐부재(230)를 형성한다. 여기서, 제1 댐부재(230)의 높이를 신틸레이터 패널의 형광층(202) 상면보다 30~50㎛ 정도 높게 하여, 신틸레이터 패널의 형광층(202)과 박막 트랜지스터(TFT) 패널의 액티브 영역 사이에 경화성 물질층(240)이 충진될 수 있는 공간이 형성되도록 한다.
이와 같이 신틸레이터 패널(210)에 제1 댐부재(230)를 형성한 다음 신틸레이터 패널의 형광층이 하부를 향하도록 하여 인 라인(In-line) 설비 좌측에 로딩한다. 이때 로딩된 신틸레이터 패널의 알루미늄 기판을 이소프로필 알콜(IPA)로 세정하여 이물질을 제거한다.
다음 박막 트랜지스터(TFT) 패널의 액티브(Active) 영역을 이소프로필 알콜(IPA)로 세정하여 이물질을 제거하고, 박막 트랜지스터(TFT) 패널을 인라인 설비 우측에 로딩한다.
다음 신틸레이터 패널의 형광층(202)과 박막 트랜지스터(TFT) 패널의 액티브 영역 사이에 경화성 물질층(240)을 형성하기 위해, 실리콘(KJR-9010)과 경화제(C-9010)를 중량비로 10:1로 배합한다. 그리고 배합 후 교반기를 이용해 2000RPM에서 2분 정도 교반하며, 2000RPM에서 2분 정도 탈포한다. 즉, 배합 후 교반기 설정에 있어 교반을 2000RPM/2분, 탈포를 2000RPM/2분으로 설정한다.
이렇게 교반된 실리콘은 도트(Dot) 18G(게이지), 외곽 실링(Sealing)을 위한 20G(게이지)의 두 개의 바렐에 각각 담겨지고, 상기 바렐을 설비에 장착한 후 도트(Dot)량을 체크한다.
그런 다음 도 3에서 (c)에 도시된 바와 같이 박막 트랜지스터(TFT) 패널(220)의 액티브 영역 상에 일정 간격으로 실리콘 도트(301)를 형성한다. 이때 박막 트랜지스터(TFT) 패널(220)의 액티브 영역 가장자리는 외곽 실링용 20G 바렐을 이용해 다른 부분보다 큰 도트를 형성한다. 다시 말해, 도 4에서 (b)에 도시된 바와 같이 박막 트랜지스터(TFT) 패널의 액티브 영역(401) 상에 실리콘과 경화제를 일정 비율로 배합하여 교반한 실리콘을 액티브 영역의 가장자리는 20G 도트를 형성하고 가장자리를 제외한 부분은 18G 도트를 일정 간격으로 형성한다. 여기서 가장자리의 도트량을 많게 하는 이유는 제1 댐부재와 신틸레이터 패널의 형광층 가장자리 간에 일정 정도 떨어져 있어 다른 부분에 비해 공간이 크기 때문이다. 또한 도트량은 신틸레이터 패널과 박막 트랜지스터 패널을 양면 아크릴 테이프를 이용해 부착하였을 때, 양면 아크릴 테이프 내측의 신틸레이터 패널과 박막 트랜지스터 패널 사이의 공간 체적과 동일한 양이 될 수 있도록 미리 계산된다. 이에 따라 박막 트랜지스터(TFT) 패널의 액티브 영역에 도트를 형성한 후 양면 아크릴 테이프가 형성된 신틸레이터 패널을 박막 트랜지스터(TFT) 패널 상부에 위치시켜 압력을 가하는 경우 경화성 물질이 공극없이 완벽하게 아크릴 테이프 내측에 채워질 수 있다. 여기서 신틸레이터 패널과 액티브 영역에 도트가 형성된 박막 트랜지스터 패널을 접합하는 과정은 진공 챔버 내에서 진공 상태 하에서 수행된다. 이에 따라 경화성 물질층 내에 기포가 발생되지 않는다.
도 3에서 (d)에 도시된 바와 같이 신틸레이터 패널과 박막 트랜지스터(TFT) 패널을 본딩(Bonding)하는 과정이 완료되면 경화성 물질인 실리콘을 경화하기 전에 X-ray 장비를 이용하여 기포, 이물질, TFT 패널 특성 변화 등을 검사하여 양, 불 판정을 진행한다.
검사 결과, 이상이 없으면 이제 경화성 물질인 실리콘에 대한 경화 처리를 수행하게 되는데, 먼저 실리콘으로 합착되어 있는 제품이 경화 시 문제가 발생하지 않도록 일정 무게의 중량물을 제작하여 엑스선 검출장치 상부에 안착한다. 여기서 중량물은 중량이 17~18kg이고 면적이 신틸레이터 패널의 면적과 거의 동일한 크기가 바람직하다. 그리고, 실리콘의 경화를 위해 온도 조건을 설정하는데, 25℃에서 100℃로 온도를 상승하는 구간이 60분, 100℃로 온도를 유지하는 구간이 180분, 100℃에서 25℃로 온도를 하강시키는 구간이 90분으로 설정한다.
이와 같이 열 경화 공정이 완료되면, X-ray 장비를 이용해 다시 기포, 이물질, TFT 패널 특성 변화 등을 검사하여 양, 불 판정을 수행한다.
검사 결과 이상이 없으면 최외곽 실링(Sealing)을 진행하는데, 최외곽 실링은 박막 트랜지스터(TFT) 패널과 신틸레이터 패널 사이에 에폭시를 사용하여 외부로부터 온도 및 습기에 의해 형광층 및 광전 변환 소자가 손상되는 것을 방지한다.
이와 같은 최외곽 실링 과정을 살펴보면, 도 3에서 (e)에 도시된 바와 같이 제2 댐부재(250)로 실리콘을 바렐에 담아 설비에 장착하여 박막 트랜지스터(TFT) 패널의 가장자리에 사각 테두리 형태로 제2 댐부재(250)를 형성한다. 제2 댐부재(250)는 제1 실링부재인 에폭시가 외측으로 누출되는 것을 방지하기 위한 사전 작업이다.
다음 도 3의 (f)에 도시된 바와 같이 제2 댐부재(250)인 실리콘을 경화한 후 에폭시를 바렐에 담아 설비에 장착하여 제2 댐부재(250)와 제1 댐부재(230) 사이의 공간에 제1 실링부재인 에폭시(260)를 도포한다. 그리고 에폭시 경화를 위해 제품 전면과 후면에 자외선(U/V)을 조사한다.
본 발명의 일실시 예에서는 도 3의 (g)에 도시된 바와 같이 제1 실링부재인 에폭시 경화 후 제2 댐부재(250) 상부와 제1 실링부재인 에폭시(260) 상부와 신틸레이터 패널의 기판 상부 가장자리를 실리콘(270)으로 도포하여 추가 실링을 수행할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 신틸레이터 패널의 형광층(202)과 박막 트랜지스터(TFT) 패널(220)의 액티브 영역 사이에 실리콘과 경화제를 일정 비율로 혼합한 경화성 물질을 일정 두께로 증착하여 경화성 물질층(240)을 형성하고, 상기 경화성 물질층(240)의 가장자리에 턱이 형성되도록 함으로써, 상기 경화성 물질층(240)에 의해 신틸레이터 패널과 박막 트랜지스터 패널에 대한 1차 실링이 이루어지고, 상기 경화성 물질층(240) 형성시 경화성 물질이 외부로 누출되지 않도록 하기 위한 아크릴 테이프로 구성된 제1 댐부재(230)에 의해 2차 실링이 이루어지며, 에폭시를 이용한 제1 실링부재(260)에 의해 3차 실링이 이루어지도록 함으로써, 신틸레이터 패널과 박막 트랜지스터 패널의 접합 시 기포가 발생되지 않으면서 균일하게 부착할 수 있음과 동시에 3중으로 실링하여 제품 안정성을 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
201: 기판 202: 형광층
210: 신틸레이터 패널 220: 박막 트랜지스터(TFT) 패널
230: 제1 댐부재 240: 경화성 물질층
250: 제2 댐부재 260: 제1 실링부재
270: 제2 실링부재 280: 서브글래스층

Claims (24)

  1. 기판과 상기 기판상에 형성된 형광층을 포함하여, 엑스선을 가시광으로 변환하는 신틸레이터 패널과, 상기 신틸레이터 패널에 의해 변환된 가시광의 세기에 따라 전기신호로 변환하는 광전 변환 소자를 포함하는 이미지 센서 패널을 포함하는 엑스선 검출장치에 있어서,
    상기 신틸레이터 패널의 형광층 가장자리로부터 일정 간격 떨어져 일정 높이의 테두리 형태로 형성된 제1 댐부재;
    상기 신틸레이터 패널의 형광층과 상기 이미지 센서 패널의 액티브 영역 사이의 상기 제1 댐부재 내측 공간에 충진되어 상기 신틸레이터 패널과 상기 이미지 센서 패널을 균일하게 접착하는 경화성 물질층;
    상기 이미지 센서 패널의 가장자리에 형성된 제2 댐부재; 및
    상기 제2 댐부재와 상기 제1 댐부재 사이의 공간에 충진되는 제1 실링부재
    를 포함하는 엑스선 검출장치.
  2. 엑스선을 가시광으로 변환하는 신틸레이터 패널과, 상기 신틸레이터 패널에 의해 변환된 가시광을 전기신호로 변환하는 광전 변환 소자를 포함하는 이미지 센서 패널을 포함하는 엑스선 검출장치에 있어서,
    상기 신틸레이터 패널의 형광층 가장자리 외측에 일정 높이의 테두리 형태로 형성된 제1 댐부재;
    상기 신틸레이터 패널의 형광층과 상기 이미지 센서 패널의 액티브 영역 사이의 상기 제1 댐부재 내측 공간에 충진되어 상기 신틸레이터 패널과 상기 이미지 센서 패널을 균일하게 접착하는 경화성 물질층;
    상기 이미지 센서 패널의 가장자리에 형성된 제2 댐부재; 및
    상기 제2 댐부재와 상기 제1 댐부재 사이 공간에 충진된 제1 실링부재
    를 포함하는 엑스선 검출장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 경화성 물질층은 실리콘 층인 것을 특징으로 하는 엑스선 검출장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 실리콘 층은,
    상기 이미지 센서 패널의 액티브 영역 상에 일정 간격으로 일정 도트량을 갖는 복수의 도트를 형성한 후, 상기 제1 댐부재가 형성된 상기 신틸레이터 패널을 상기 복수의 도트들이 형성된 상기 이미지 센서 패널 상에 압착하여 열 경화하는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 엑스선 검출장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2 댐부재 상부와 상기 제1 실링부재 상부와 상기 신틸레이터 패널의 가장자리 상부에 도포되어 경화된 제2 실링부재를 더 포함하는 엑스선 검출장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 이미지 센서 패널은,
    박막 트랜지스터(TFT) 패널을 포함하고, 상기 박막 트랜지스터 패널의 기저에 형성되어 상기 박막 트랜지스터 패널을 지지하는 서브글래스층을 더 포함하는 엑스선 검출장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 실리콘 층은 실리콘과 경화제를 일정 비율로 배합한 후 교반한 물질인 것을 특징으로 하는 엑스선 검출장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 실리콘 층은, 상기 실리콘과 상기 경화제를 10:1의 중량비로 배합하여 교반한 물질인 것을 특징으로 하는 엑스선 검출장치.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 댐부재는, 접착 테이프인 것을 특징으로 하는 엑스선 검출장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 접착 테이프는 양면 아크릴 테이프인 것을 특징으로 하는 엑스선 검출장치.
  11. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2 댐부재는, 실리콘인 것을 특징으로 하는 엑스선 검출장치.
  12. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 실링부재는, 에폭시인 것을 특징으로 하는 엑스선 검출장치.
  13. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2 실링부재는, 실리콘인 것을 특징으로 하는 엑스선 검출장치.
  14. 엑스선을 가시광으로 변환하는 신틸레이터 패널과, 상기 신틸레이터 패널에 의해 변환된 가시광을 전기신호로 변환하는 광전 변환 소자를 포함하는 이미지 센서 패널을 포함하는 엑스선 검출장치의 제조 방법에 있어서,
    (a) 상기 신틸레이터 패널의 형광층 가장자리로부터 일정 간격 떨어져 일정 높이의 테두리 형태로 제1 댐부재를 형성하는 단계;
    (b) 상기 신틸레이터 패널의 형광층과 상기 이미지 센서 패널의 액티브 영역 사이의 상기 제1 댐부재 내측 공간에 경화성 물질층을 형성하는 단계;
    (c) 상기 이미지 센서 패널의 가장자리에 제2 댐부재를 형성하는 단계; 및
    (d) 상기 신틸레이터 패널의 형광층을 실링하기 위해 상기 제2 댐부재와 상기 제1 댐부재 사이 공간에 제1 실링부재를 충진하는 단계
    를 포함하는 엑스선 검출장치의 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    상기 경화성 물질을 준비하는 단계;
    상기 이미지 센서 패널의 액티브 영역 상에 일정 간격으로 일정 도트량을 갖는 상기 경화성 물질을 도포하는 단계;
    상기 제1 댐부재가 형성된 상기 신틸레이터 패널을 상기 복수의 도트들이 도포된 상기 이미지 센서 패널 상에 압착하는 단계; 및
    상기 신틸레이터 패널과 상기 이미지 센서 패널을 압착한 후 경화시키는 단계를 포함하는 엑스선 검출장치의 제조 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 신틸레이터 패널과 상기 이미지 센서 패널을 압착한 후 경화시키는 단계는,
    상기 신틸레이터 패널 상부에 일정 압력을 가한 후 일정 시간 동안 열을 가해 경화시키는 것을 특징으로 하는 엑스선 검출장치의 제조 방법.
  17. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 제2 댐부재 상부와 상기 제1 실링부재 상부와 상기 신틸레이터 패널의 가장자리 상부에 제2 실링부재를 도포하여 경화시키는 단계를 더 포함하는 엑스선 검출장치의 제조 방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 경화성 물질을 준비하는 단계는,
    실리콘과 경화제를 일정 비율로 배합하여 교반하는 것을 특징으로 하는 엑스선 검출장치의 제조 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 경화성 물질을 준비하는 단계는,
    상기 실리콘과 상기 경화제를 10:1의 중량비로 배합하여 교반하는 것을 특징으로 하는 엑스선 검출장치의 제조 방법.
  20. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 댐부재는, 접착 테이프인 것을 특징으로 하는 엑스선 검출장치의 제조 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 접착 테이프는 양면 아크릴 테이프인 것을 특징으로 하는 엑스선 검출장치의 제조 방법.
  22. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    상기 이미지 센서 패널의 가장자리에 실리콘으로 일정 높이의 테두리를 형성한 후 경화시켜 상기 제2 댐부재를 형성하는 것을 특징으로 하는 엑스선 검출장치의 제조 방법.
  23. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 (d) 단계는,
    상기 제2 댐부재와 상기 제1 댐부재 사이에 에폭시로 충진하여 상기 제1 실링부재를 형성하는 것을 특징으로 하는 엑스선 검출장치의 제조 방법.
  24. 제 17 항에 있어서,
    상기 제2 실링부재는, 실리콘인 것을 특징으로 하는 엑스선 검출장치의 제조 방법.
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