KR20190070587A

KR20190070587A - 디지털 엑스레이 검출기 및 영상을 획득하는 방법

Info

Publication number: KR20190070587A
Application number: KR1020170171252A
Authority: KR
Inventors: 신세진; 김중석
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2017-12-13
Filing date: 2017-12-13
Publication date: 2019-06-21
Also published as: KR102451683B1

Abstract

본 발명은 디지털 엑스레이 검출기 및 영상을 획득하는 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 검출기는 게이트라인 각각에 게이트 신호를 인가하는 제1게이트 드라이버와 게이트라인 중 N개에 동시에 게이트 신호를 인가하는 제2게이트 드라이버를 포함한다.

Description

디지털 엑스레이 검출기 및 영상을 획득하는 방법{DIGITAL X-RAY DETECTOR AND METHOD OF CAPTURING IMAGE}

본 발명은 디지털 엑스레이 검출기 및 영상을 획득하는 방법에 관한 기술이다.

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 디지털 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 박막 트랜지스터 어레이 기판의 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 엑스레이가 가시광선으로 변환되면 상기 가시광선이 핀다이오드에 의해 전기적 신호로 변환되어 일련의 신호처리 과정을 거치는 간접방식(Indirect type DXD)이 있다.

최근 엑스레이를 검출하여 이미지를 생성하는 기술로 정지영상의 이미지를 생성하는 방식과 동영상의 이미지를 생성하는 기술이 제시되고 있다. 동영상은 일정한 시간 간격으로 검출기가 센싱한 신호들을 이미지화할 수 있다. 이렇듯 다양한 방식의 이미지 생성 과정에서 검출기가 동적으로 이미지를 생성할 수 있도록 제어하는 방법과 이를 구현하는 장치가 필요하다.

본 발명은 디지털 엑스레이 검출기가 다양한 해상도로 엑스레이 영상을 획득하는 방법 및 이를 구현하는 디지털 엑스레이 검출기를 제시한다.

본 발명은 게이트 드라이버를 다수 배치하여 게이트 드라이버를 선택적으로 제어하여 다양한 해상도에 기반하여 정지영상 또는 동영상의 엑스레이 영상을 획득하는 방법 및 장치를 제시한다.

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 실시예에 의한 디지털 엑스레이 검출기는 게이트라인 각각에 게이트 신호를 인가하는 제1게이트 드라이버와 게이트라인 중 N개에 동시에 게이트 신호를 인가하는 제2게이트 드라이버를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 검출기는 제2게이트 드라이버는 상기 N개의 게이트라인에 동시에 게이트 신호를 인가하며 리드아웃 회로부는 하나의 데이터라인에 배치된 N개의 포토 다이오드의 전기적 특성을 센싱한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 디지털 엑스레이 검출기가 영상을 획득하는 방법은 선택부가 어느 하나의 게이트 드라이버를 선택하는 단계와, 상기 선택한 게이트 드라이버가 제2게이트 드라이버인 경우, 상기 제2게이트 드라이버가 상기 N개의 게이트라인에 동시에 게이트 신호를 인가하는 단계와, 데이터라인에 연결된 리드아웃 회로부가 하나의 데이터라인에 배치된 N개의 포토 다이오드의 전기적 특성을 센싱하는 단계를 포함한다.

본 발명을 적용할 경우, 기판 상에서 노이즈 레벨을 낮추면서도 비닝 모드로 엑스레이를 센싱할 수 있다.

본 발명을 적용할 경우, 엑스레이 조사량을 확인하고 이에 대응하여 엑스레이 센싱 모드를 선택하여 정지영상 또는 동영상을 획득할 수 있다.

본 발명의 효과는 전술한 효과에 한정되지 않으며, 본 발명의 당업자들은 본 발명의 구성에서 본 발명의 다양한 효과를 쉽게 도출할 수 있다.

도 1은 DXD(Digital X-ray Detector)의 기판 영역을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 두 개의 게이트 드라이버를 배치하여 다중으로 픽셀의 리드아웃을 구동할 수 있는 디지털 엑스레이 검출기의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 제1게이트 드라이버에 의한 영상 신호 캡쳐 과정을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 제2게이트 드라이버에 의한 영상 신호 캡쳐 과정을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 구동 과정을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 제2게이트 드라이버의 구성을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 제2게이트 드라이버의 구성을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 오토 비닝 모드를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 데이터라인의 비닝 모드의 동작을 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 고속 동작 모드시의 동작 시뮬레이션을 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 DXD기판을 구성하는 TFT의 특성을 보여주는 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.

이하에서 기재의 "상부 (또는 하부)" 또는 기재의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 구비 또는 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 기재의 상면 (또는 하면)에 접하여 구비 또는 배치되는 것을 의미할 뿐만 아니라, 상기 기재와 기재 상에 (또는 하에) 구비 또는 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성을 포함하지 않는 것으로 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 DXD(Digital X-ray Detector)의 기판 영역을 도시하는 도면이다.

디지털 엑스레이 검출기(DXD)(1)는 기판(5), 바이어스 드라이버(10), 게이트 드라이버(20) 및 리드아웃 회로부(30)를 포함하여 구성된다. 디지털 엑스레이 검출기(1)는 다수의 트랜지스터들과 광감지부가 배치되는 디지털 엑스레이 검출기용 기판(5)을 포함한다. 각각의 트랜지스터와 광감지부는 하나의 화소부(P)를 구성한다. 또한 기판(5) 상에는 신틸레이터와 같은 광변환부가 배치된다. 뿐만 아니라 DXD(1)는 별도의 제어장치와 연결되어 제어장치의 제어에 따라 리드아웃 회로부(30), 게이트 드라이버(20), 바이어스 드라이버(10)가 제어될 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.

기판(5)을 다시 세부적으로 살펴보면 배선들과 박막 트랜지스터, 그리고 광감지부가 배치되는 구성이다. 기판(5)은 제1방향으로 배치된 다수의 게이트라인(이하 "GL"이라고 지시한다), 제2방향으로 배치된 다수의 데이터라인(이하 "DL"이라고 지시한다)을 포함한다.

기판(5)은 제1방향 또는 제2방향으로 배치된 다수의 바이어스라인(이하 "BL"이라고 지시한다)을 포함하며, 다수의 화소 영역을 포함하는 액티브 영역과 액티브 영역의 외곽에 배치되는 패드 영역을 포함한다. 패드 영역은 전술한 게이트 드라이버(20), 리드아웃 회로부(30) 또는 바이어스 드라이버(10)가 전기적으로 접속할 수 있는 패드 전극이 배치될 수 있다. 그리고 패드 전극은 박막 트랜지스터를 배치하는 공정 과정에서 함께 제조될 수 있다.

화소부(P)는 엑스레이 제너레이터(X-ray Generator)로부터 방출된 엑스레이를 감지하고, 감지된 신호를 광전 변환하여 전기적인 검출 신호로 출력한다. 화소부(P)는 복수의 게이트 배선(GL)과 복수의 데이터 배선(DL)이 교차하는 지점 근처에 매트릭스 형태로 배열된 복수의 광감지 화소를 구비한다. 복수의 게이트 배선(GL)과 복수의 데이터 배선(DL)은 서로 거의 직교하도록 배치될 수 있다. 도 1은 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.

광감지 화소(P) 각각은 엑스레이를 감지하여 검출 신호, 예를 들어 광검출 전압을 출력하는 광 감지부(PD, Photo Diode)와 광 감지부(PD)로부터 출력된 전기적 신호를 게이트 펄스에 응답하여 전달하는 스위칭 소자로써 박막 트랜지스터(TFT, Tr, Transistor)를 구비한다. 박막 트랜지스터는 화소 영역에서 게이트라인 및 데이터라인의 교차지점에 배치된다. 게이트라인 및 데이터라인에 박막 트랜지스터의 구성요소들(게이트전극 및 액티브층의 도체영역)이 각각 전기적으로 연결된다.

본 발명에 따른 광 감지부(PD)는 엑스레이 제너레이터로부터 방출된 엑스레이를 감지하고, 감지된 신호를 상기 검출 신호로써 출력한다. 광 감지부(PD)는 광전 효과에 의해 입사된 광을 전기적 신호로 변환하는 소자로서, 예를 들면 PIN 다이오드일 수 있다.

트랜지스터(Tr)는 광 감지부(PD)로부터 출력된 검출 신호를 전달하는 스위칭 소자이다. 트랜지스터의 게이트 전극은 게이트 배선(GL)에 전기적으로 연결되고, 소스 전극은 데이터 배선(DL)을 통해서 리드아웃 회로부와 전기적으로 연결된다.

바이어스 드라이버(10)는 복수의 바이어스 라인(BL)들에 연결되어 포토 다이오드들, 즉 광 감지부(PD)에 구동전압을 인가한다. 상기 바이어스 드라이버는 광 감지부에 리버스 바이어스(reverse bias) 또는 포워드 바이어스(forward bias)를 선택적으로 인가할 수 있다.

게이트 드라이버(20)는 복수의 게이트라인(GL)들에 연결되며 게이트라인들에 게이트 온 전압 레벨을 갖는 게이트 펄스들을 순차적으로 인가한다. 광감지 화소(P)들의 트랜지스터들은 게이트 펄스에 응답하여 턴-온(turn-on)된다. 트랜지스터가 턴-온되면, 광 감지부(PD)로부터 출력된 검출 신호가 트랜지스터, 및 데이터 배선(DL)을 통해서 리드아웃 회로부(30)로 입력된다.

게이트 드라이버(20)는 IC 형태로 이루어져 화소부(P)의 일 측에 실장되거나 박막 공정을 통해서 화소부(P)와 같은 기판 상에 형성될 수 있다.

다수의 데이터라인에 연결되는 리드아웃 회로부(30)는 게이트 펄스에 응답하여 턴-온된 박막 트랜지스터로부터 출력되는 검출 신호를 데이터라인을 통하여 리드아웃한다. 리드아웃 회로부(30)는 오프셋 이미지를 리드아웃하는 오프셋 리드아웃 구간과, 엑스레이 노광 후의 검출 신호를 리드아웃하는 엑스레이 리드아웃 구간에 광감지 화소(P)로부터 출력되는 검출 신호를 리드아웃한다.

리드아웃 회로부(30)는 검출 신호를 판독하여 소정의 신호 처리 장치로 전달하고, 신호 처리 장치에서 검출 신호를 디지털화하여, 검출 신호를 영상으로 나타낸다. 리드아웃 회로부(30)는 신호 검출부(31) 및 멀티플렉서(32)를 포함할 수 있다. 이 경우, 신호 검출부(31)는 복수의 데이터 배선(DL)과 일대일 대응하는 복수의 증폭부를 포함하고, 각 증폭부는 증폭기(OP), 커패시터(CP) 및 리셋소자(SW)를 포함한다.

도 1의 구성에서 바이어스 드라이버(10), 게이트 드라이버(20), 리드아웃 회로부(30)를 통칭하여 제어회로부라고 한다. 제어회로부의 제어에 의해 트랜지스터 및 광감지부가 제어되고 광감지부가 센싱한 신호를 검출할 수 있다. 제어회로부들과 기판(5) 상의 다양한 배선들을 연결하기 위해 패드(PAD)가 배치될 수 있으며, 패드(PAD)는 배선들의 공정 과정에서 동시에 형성될 수 있다.

도 1의 구성에서는 하나의 리드아웃 회로부(30), 하나의 게이트 드라이버(20), 그리고 하나의 바이어스 드라이버(10)들로 구성되어 하나의 화소에서 센싱된 신호를 읽는 과정에서 정지영상을 센싱하기 위해서는 각 픽셀별로 센싱할 수 있다.

그러나, 주어진 픽셀들의 센싱 범위를 동적으로 변경할 경우, 해상도를 조절하여 센싱할 수 있다. 즉, 동영상으로 센싱하거나 센싱의 해상도를 조절하기 위해서 두 개 이상의 픽셀들을 센싱할 수 있다. 이를 위해서는 두 개 이상의 픽셀들에서 공통으로 센싱하는 기술적 구성요소가 필요하다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 두 개의 게이트 드라이버를 배치하여 다중으로 픽셀의 리드아웃을 구동할 수 있는 디지털 엑스레이 검출기의 구성을 보여주는 도면이다. 도 2의 구성에서 도 1과 같은 구성의 바이어스 드라이버(10)에 대해서는 설명을 생략한다. 도 2의 구성에서 제1방향으로 배치된 다수의 게이트라인, 제2방향으로 배치된 다수의 데이터라인 및 제1방향 또는 제2방향으로 배치된 다수의 바이어스라인을 포함하는 기판(5)은 다양한 드라이버들(10, 20, 120) 및 회로부(130)가 배치될 수도 있고, 별도로 결합될 수도 있다.

박막 트랜지스터들은 게이트라인 및 데이터라인의 교차지점에 배치되며, 포토 다이오드들은 박막 트랜지스터들 및 상기 바이어스라인에 각각 전기적으로 연결된다.

제1게이트 드라이버(20) 역시 도 1의 게이트 드라이버(20)와 같은 구성이다. 한편, 도 2에서 제2게이트 드라이버(120)가 배치되는데, 이는 두 개의 게이트라인들과 연결된 먹스(MUX)들로 구성된 게이트라인 머징부(125)를 제어한다. 또는 머징부(125)는 제2게이트 드라이버(120)내에 일체로 포함될 수도 있다.

제1게이트 드라이버(20)는 게이트라인 각각에 게이트 신호를 인가한다. 제2게이트 드라이버(120)는 도시된 바와 같이 두 개 혹은 그 이상인 N개의 게이트라인에 동시에 게이트 신호를 인가한다. 전체 게이트라인의 수가 512개인 경우 제1게이트 드라이버(20)를 이용하여 엑스레이를 센싱할 경우 512개의 게이트라인에 연결된 각각의 포토 다이오드들의 전기적 특성을 센싱하는 것으로 해상도가 높다. 제1게이트 드라이버(20)는 정지영상을 획득하는 과정에서 적용할 수 있다.

한편, 제2게이트 드라이버(20)는 두 개 혹은 그 이상의 게이트라인에 동시에 게이트 신호를 인가하므로, 센싱하는 단위의 포토 다이오드의 수가 증가할 수 있다. 이는 해상도를 낮추면서 동영상을 획득하는 과정에서 제2게이트 드라이버(120)를 적용할 수 있다.

도 2의 DXD(100)의 구성은 하나의 리드아웃 회로부(Readout IC(130), 2단의 게이트 드라이버(20, 120)를 포함한다. 또한, 두 단의 게이트 드라이버들(20, 120) 중에서 하나를 선택하는 선택부(150)를 포함한다. 또한, 제2게이트 드라이버(120)는 게이트라인 머징부(125)를 더 포함한다.

선택부(150)는 좌우에 배치된 게이트 드라이버들(20, 120) 중에서 선택적으로 정적 모드(Static mode) 및 비닝 모드(binning mode) 중 하나의 모드로 진행할 수 있다. 정적 모드와 비닝 모드를 모두 구동함으로써, 특히 옥사이드(Oxide) 기반으로 DXD의 기판(5)을 구성할 경우, 노이즈(noise)를 최소화하며 고화질의 고속구동을 가능하게 한다.

도 2의 구성은 정적 모드(정지영상 모드)에서 사용하는 픽셀의 크기와 픽셀 피치(pixel pitch)의 옥사이드 TFT 어레이 구성을 유지하면서도 추가적인 게이트 드라이버(120)를 배치하여 두 개의 게이트 드라이버(20, 120) 중 어느 하나를 선택하여 다양한 해상도의 정적 모드(Static mode) 및 비닝 모드(binning mode) 중 하나의 모드로 구현할 수 있다. 이는 특히 a-Si 대비 옥사이드 기반의 DXD를 구성함에 있어서, 별도의 게이트라인을 추가하지 않고도, 비닝 모드를 구현할 수 있다.

일 실시예로, 기본 패널의 TFT의 노이즈를 저감할 수 있어 동일한 비닝 모드로 맞춘 상태에서는 옥사이드가 a-Si 보다 고화질, 고감도 영상취득이 가능하고 동일 노이즈 레벨(동일 영상 수준)로 맞춘 상태에서는 옥사이드의 비닝 레벨을 높여 빠른 스캔 및 데이터 용량 저감을 할 수 있다.

특히, 선택부(150)는 외부에서 DXD(100)를 제어하는 제어장치(40)가 제공하는 제어 신호(트리거 신호)에 따라서 정지영상에 적합하게 제1게이트 드라이버(20)를 선택하거나, 혹은 동영상에 적합하게 제2게이트 드라이버(120)를 선택할 수 있다.

그리고, 제1게이트 드라이버(20)가 선택된 경우, 머징부(125)는 두 개의 게이트 라인이 전기적으로 연결되지 않도록 스위칭할 수 있다. 물론, 제2게이트 드라이버(120)가 선택된 경우, 머징부(125)는 두 개의 게이트 라인이 전기적으로 연결되어 하나의 게이트 신호가 두 개의 게이트라인에 전기적으로 연결되도록 할 수 있다.

이와 같은 구동 시스템 구현 시 도 2의 선택부(150)의 제어에 따라 어느 하나의 게이트 드라이버(20, 120)를 선택하여 다양한 정지영상 및 동영상의 선택의 자유도를 높일 수 있다. 뿐만 아니라, 정지영상을 선택하는 경우라 하여도 저해상도의 영상이 필요한 경우, 엑스레이 조사량을 줄여서 저해상도로 영상을 획득하도록 제2게이트 드라이버(120)를 선택할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 제1게이트 드라이버에 의한 영상 신호 캡쳐 과정을 보여주는 도면이다.

제1게이트 드라이버(20)는 각각의 게이트라인들에 대해 게이트 신호를 인가한다. 따라서, 기판(5) 상에 게이트라인이 512개이고, 데이터라인이 512개인 경우, 총 512x512 픽셀들의 영상 신호를 캡쳐할 수 있다. 도 3을 보다 상세히 살펴본다.

X-ray 제네레이터(45)와 DXD(100)를 제어하는 제어장치(40)가 엑스레이의 출광 및 센싱에 관한 신호를 S51a, S51b와 같이 제공할 수 있다. 이에 따라 X-ray 제네레이터는 52와 같이 엑스레이의 출광 파형을 제공하며 DXD는 각각 55, 56, 57과 같이 동작할 수 있다.

제어장치(40)는 시작을 지시하는 트리거(Ready trigger)를 출력하면(S51a), 이에 대응하여 DXD(100)는 55에서 지시하는 바와 같이 DXD의 구성요소를 엑스레이를 센싱할 수 있는 상태(DXD Ready)로 진입한다(S55a)

보다 세부적으로, 게이트 드라이버(20)와 연결된 게이트라인들에 대해 게이트리셋(Gate Reset)을 수행하고(S56a), 노이즈 값을 포함하는 레퍼런스 신호를 캡쳐한다(S57a).

일 실시예로, 리드아웃 회로부(130)는 엑스레이가 조사되지 않는 다크 레퍼런스 상태에서 기판 전체의 노이즈 값을 산출하여 센싱한다(S57a). 센싱 과정에서 노이즈값을 제외시킬 수 있다.

이후, 제어장치(40)는 엑스레이 제네레이터와 DXD(100)에게 엑스레이를 출력할 것을 지시하는 신호(Shot Trigger)를 제공하면(S51b), 엑스레이 제네레이터(45)는 이에 대응하여 엑스레이를 출력한다(S52b). 이때, 예시적으로 지연 시간이 S52a와 같이 포함될 수 있다.

엑스레이가 출력되는 구간(S52b) 및 지연 구간(S52a)을 포함하여 DXD(100)는 엑스레이에 노출된 윈도우 시간(X-ray Exposure Window Time)(S55b)이 진행된다. 이 구간이 종료하면 각 게이트라인들에 대한 스캔이 S56b와 같이 진행되고, 이와 함께 리드아웃 회로부(130)가 각 픽셀 별로 데이터를 리드아웃한다(S57b).

도 3에서 전체 게이트라인의 개수가 512개인 경우, S57b의 과정은 512개의 게이트라인 별로 진행될 수 있다. 도 3의 동작 과정은 도 2의 제1게이트 드라이버(20)를 이용하여 DXD 신호를 센싱하는 과정에서 진행될 수 있다. 도 3의 동작 과정에서 정지 영상을 획득하는 과정에서 엑스레이의 총량을 한번의 프레임에 사용할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 의한 비닝 모드에 기반한 제2게이트 드라이버(120)를 이용할 경우 도 3에서 한번의 프레임에 사용한 엑스레이 총량을 나누어서 2개의 프레임으로 사용할 수 있다. 이에 대해 도 4에서 살펴본다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 제2게이트 드라이버에 의한 영상 신호 캡쳐 과정을 보여주는 도면이다. 앞서 도 2에서 살펴본 바와 같이 제2게이트 드라이버는 머징부(125)에 의해 두 개의 게이트라인에 동시에 신호를 인가함을 살펴보았다. 머징부(125)는 먹스(Mux)를 포함하며, 선택부(150)의 신호에 의해 두 개의 게이트라인을 전기적으로 분리하거나 또는 제2게이트 드라이버(120)가 인가하는 게이트 신호를 두 개의 게이트라인에 동시에 제공할 수 있다.

제어장치(40)가 엑스레이의 출광 및 센싱에 관한 신호를 S61a, S61b와 같이 제공할 수 있다. 이에 따라 X-ray 제네레이터(45)는 62와 같이 엑스레이의 출광 파형을 제공하며 DXD는 각각 65, 66, 67과 같이 동작할 수 있다.

제어장치(40)는 시작을 지시하는 트리거(Ready trigger)를 출력하면(S61a), 이에 대응하여 DXD(100)는 65에서 지시하는 바와 같이 DXD의 구성요소를 엑스레이를 센싱할 수 있는 상태(DXD Ready)로 진입한다(S65a). 이때 S61a는 비닝 모드임을 지시하는 정보가 DXD(100) 및 엑스레이 제네레이터(45)에 제공된다.

S65a에 대응하여 제2게이트 드라이버(120)와 연결된 게이트라인들에 대해 게이트리셋(Gate Reset)을 수행하고(S66a), 노이즈 값을 포함하는 레퍼런스 신호를 캡쳐한다(S67a). 또는 레퍼런스 신호를 캡쳐하는 과정에서는 제1게이트 드라이버(20)와 연결된 게이트라인들에 대해 게이트리셋(Gate Reset)을 수행할 수 있다.

게이트 리셋은 앞서 살펴본 바와 같이, 리드아웃 회로부(130)이 엑스레이가 조사되지 않는 다크 레퍼런스 상태에서 기판 전체의 노이즈 값을 산출하여 센싱하는 과정(S67a)을 포함한다. 이후 센싱 과정에서 노이즈값을 제외시킬 수 있다.

이후, 제어장치(40)는 엑스레이 제네레이터와 DXD(100)에게 엑스레이를 출력할 것을 지시하는 제1샷신호(Shot Trigger)를 제공하면(S61b), 엑스레이 제네레이터(45)는 이에 대응하여 제1차로 엑스레이를 출력한다(S62a).

제1차 엑스레이 샷(X-ray Shot #1)(S62a)에 대응하여 DXD(100)는 전체 게이트라인들에 대해 센싱을 수행하는데, 비닝 모드에 의해 두 개의 게이트라인에 동시에 게이트 신호가 인가된다. 따라서 제1차 게이트 스캔 과정(S66b)은 앞서 도 3의 S56b의 절반에 가까운 시간 구간이 될 수 있다.

그리고 게이트 신호가 인가된 후, 제1차로 데이터 리드아웃을 리드아웃 회로부(130)가 수행한다(S67b). 이에, 첫번째 프레임에서 비닝 모드에 기반하여 데이터 캡쳐가 이루어진다.

한편, 제어장치(40)는 엑스레이 제네레이터와 DXD(100)에게 엑스레이를 출력할 것을 지시하는 제2샷신호(Shot Trigger)를 제공하면(S61c), 엑스레이 제네레이터(45)는 이에 대응하여 제2차로 엑스레이를 출력한다(S62b).

제2차 엑스레이 샷(X-ray Shot #2)(S62b)에 대응하여 DXD(100)는 전체 게이트라인들에 대해 센싱을 수행하는데, 비닝 모드에 의해 두 개의 게이트라인에 동시에 게이트 신호가 인가된다. 따라서 제2차 게이트 스캔 과정(S66c)은 앞서 도 3의 S56b의 절반에 가까운 시간 구간이 될 수 있다.

그리고 게이트 신호가 인가된 후, 제2차로 데이터 리드아웃을 리드아웃 회로부(130)가 수행한다(S67c). 이에, 두번째 프레임에서 비닝 모드에 기반하여 데이터 캡쳐가 이루어진다.

도 4에 제시된 과정에서, 도 3에서 하나의 프레임에서 정지 영상을 획득하는 것과 달리, 도 4에서는 두 번의 프레임에 걸쳐 동영상을 획득한다. 동영상의 획득을 위해 엑스레이에 노출된 윈도우 시간(X-ray Exposure Window Time)(S65b)이 진행된다.

그 결과 도 3의 윈도우 시간 구간의 길이(S55b 참조)와 도4의 윈도우 시간 구간의 길이(S65b 참조)는 같으며, 전체 엑스레이 출력량 역시 동일하지만, 비닝 모드에 기반하여 동영상을 획득할 수 있다. 도 4의 제1샷(S62a)과 제2샷(S62b)은 각각 도 3의 엑스레이 샷(S52b)과 비교할 때 1/2의 크기인 것을 일 실시예로 한다.

도 4에서 두 번에 걸쳐 두 프레임의 영상을 획득하여 비닝 모드로 동영상을 획득할 수 있다. 이와 같이 N개의 게이트라인에 동시에 게이트신호를 인가함으로써 엑스레이 조사시간과 조사량을 1/N로 줄일 수 있다. 이는 저해상도의 정지영상을 취득할 경우에도 적용할 수 있으며 이는 취득하고자 하는 영상의 해상도를 조절함으로써 피폭량을 줄여 안전성을 높일 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 구동 과정을 보여주는 도면이다. 게이트라인이 총 512개이고, 데이터라인이 총 512개인 DXD(100)의 기판에서 각 게이트라인에 대해 게이트 신호를 순차적으로 인가하는 경우, 즉 512개의 채널로 동작하는 경우(70a), 도 3과 같이 동작할 수 있으며, 이에 대한 게이트 신호가 인가되는 순서를 살펴보면, 71과 같다. 각각의 게이트라인 행별로 게이트 신호가 인가됨을 71에서 확인할 수 있다. 이를 1x1 풀 해상도 스캔(Full resolution scan)이라고 한다. 이 경우, 데이터라인들은 각각 해당 게이트라인에 해당하는 포토 다이오드의 전기적 신호의 크기를 읽어들여 각 픽셀 별로 전기적 신호의 크기를 산출할 수 있다.

한편, 각 게이트라인들 중에서 두 개의 게이트라인에 동시에 게이트 신호를 인가하는 경우(70b), 즉, 즉 256개의 채널로 동작하는 경우 도 4와 같이 동작할 수 있으며, 이에 대한 게이트 신호가 인가되는 순서를 살펴보면, 72와 같다. 두 개의 게이트라인에 대해 게이트 신호가 동일하게 인가됨을 72에서 확인할 수 있다.

만약, 데이터라인에서도 두 개의 게이트 신호에 대응하여 두 개의 픽셀들의 신호를 누적하여 합산할 경우 2x2 비닝 모드를 구현할 수 있다. 반대로, 데이터라인에서는 각각 포토 다이오드의 전기적 신호를 읽어들일 경우 2x1 비닝 모드를 구현할 수 있다. 이는 비닝 모드의 구현 방식에 따라 다양하게 구성될 수 있다.

머징부(125)는 선택부(150)의 신호에 따라 두 개의 게이트라인을 전기적으로 연결할 것인지, 혹은 연결하지 않을 것인지를 선택할 수 있다. 일 실시예로 머징부(125)는 멀티플렉스(Multiplexer, MUX)를 이용할 수 있다. 또한, 선택부(150)는 센싱되는 엑스레이의 조사량에 기반하여 정지 영상을 획득할 것인지 혹은 동영상을 획득할 것인지 선택할 수 있다.

도 5에서 70a는 제1게이트 드라이버(20)에서 신호를 인가할 경우에 해당하며, 70b는 제2게이트 드라이버(120)에서 신호를 인가할 경우에 해당한다. 도 2 및 도 5에서 두 개의 게이트라인들을 전기적으로 연결하는 머징부(125)가 배치되는 실시예를 살펴보았는데, 이를 캐스케이드 방식으로 구성할 경우 다양한 해상도 및 속도의 동영상 혹은 풀 해상도의 정지 영상 혹은 작은 해상도의 정지영상 등을 DXD가 획득할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 제2게이트 드라이버의 구성을 보여주는 도면이다. 제2게이트 드라이버는 다양한 개수의 게이트라인들을 전기적으로 연결하거나 혹은 전기적으로 분리시켜 게이트 신호를 제공할 수 있다. 이를 위해 제2게이트 드라이버(120) 내에는 계층적으로 머징부들(125a~125f)이 배치된다.

도 4의 62에서 지시되는 엑스레이 샷(X-Ray Shot)이 방출된 시간적 길이가 전체 윈도우 길이(X-ray Exposure Windown Time)의 절반에 해당하거나, 포토 다이오드들이 센싱한 엑스레이 샷의 에너지가 풀 해상도 또는 정지 영상에서 취득하는 에너지의 절반인 것으로 확인된 경우, 선택부(150)는 자동으로 제1게이트 드라이버(20) 대신 제2게이트 드라이버(120)를 선택한다. 또는 제어장치(40)에 의해 두 개의 게이트라인에 동시에 게이트 신호를 인가하는 것을 지시하는 신호가 선택부(150)에 수신된 경우, 선택부(150)는 제2게이트 드라이버(120)를 선택한다.

또한, 두 개의 게이트라인에 동시에 게이트 신호가 인가될 수 있도록 125a~125d의 머징부들이 모두 스위치가 연결된 상태로 수 있다. 반면 125e, 125의 머징부들은 스위치를 오픈 상태로 할 수 있다. 그 결과 두 개의 게이트라인들, 예를 들어 GL(n)과 GL(n+1)에 하나의 게이트 신호가 인가되고, GL(n+2)과 GL(n+3)에 하나의 게이트 신호가 인가될 수 있다.

만약, 4개의 게이트라인에 동시에 신호를 인가하기 위해서는 엑스레이 샷이 방출된 시간적 길이가 전체 윈도우 길이(X-ray Exposure Windown Time)의 1/4에 해당하거나, 포토 다이오드들이 센싱한 X-Ray shot의 에너지가 풀 해상도 또는 정지 영상에서 취득하는 에너지의 1/4인 것으로 확인된 경우, 선택부(150)는 자동으로 제1게이트 드라이버(20) 대신 제2게이트 드라이버(120)를 선택한다. 또는 제어장치(40)에 의해 4 개의 게이트라인에 동시에 게이트 신호를 인가하는 것을 지시하는 신호가 선택부(150)에 수신된 경우, 선택부(150)는 제2게이트 드라이버(120)를 선택한다.

제2게이트 드라이버(120)는 GL(k), GL(k+1), GL(k+2), GL(k+3)에 순차적으로 게이트 신호를 인가할 수 있다.

또한, 4 개의 게이트라인에 동시에 게이트 신호가 인가될 수 있도록 125a~125f의 머징부들이 모두 스위치가 연결된 상태로 수 있다. 그 결과 4 개의 게이트라인들, 예를 들어 GL(n)~GL(n+3)에 하나의 게이트 신호가 인가되고, GL(n+4)~ GL(n+7)에 하나의 게이트 신호가 인가될 수 있다. 제2게이트 드라이버(120)는 GL(k), 및 GL(k+2) 에 순차적으로 게이트 신호를 인가할 수 있다. 또는 제2게이트 드라이버(120)는 GL(k+1), 및 GL(k+3)에 순차적으로 게이트 신호를 인가할 수 있다.

도 6에 기반하여 도 3 및 도 4를 살펴보면, 다음과 같이 디지털 엑스레이 검출기가 동작할 수 있다. 디지털 엑스레이 검출기(100)가 제어장치(40)로부터 준비를 지시하는 제1신호(S51a, S61a)를 수신하면, 선택부(150)는 제1게이트 드라이버(20)를 제어하여 게이트라인들에 게이트 신호를 인가하며, 리드아웃 회로부(130)는 이트라인들에 연결된 다수의 박막 트랜지스터들에 대한 레퍼런스를 캡쳐할 수 있다(S57a, S67a).

이후, 디지털 엑스레이 검출기(100)가 제어장치(40)로부터 샷을 지시하는 제2신호를 수신하면(S51b, S61b), 선택부(150)는 제2신호 또는 상기 제2신호 이후 조사되는 엑스레이 조사량에 기반하여 제1게이트 드라이버(20) 또는 제2게이트 드라이버(120)를 선택하여 선택된 게이트 드라이버에 의해 상기 게이트라인들에 게이트 신호가 인가할 수 있다. 게이트 신호의 인가 방식은 도 5의 71 및 72에서 살펴보았다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 제2게이트 드라이버의 구성을 보여주는 도면이다. 제2게이트 드라이버는 다양한 개수의 게이트라인들을 전기적으로 연결하거나 혹은 전기적으로 분리시켜 게이트 신호를 제공할 수 있다. 이를 위해 제2게이트 드라이버(120) 내에는 계층적으로 머징부들(125p~125t)이 배치된다.

도 7은 2개의 게이트라인에 동시에 신호를 보내거나, 혹은 3개의 게이트라인에 동시에 신호를 보내는 제2게이트 드라이버(120)의 구성을 보여주는 도면이다.

두 개의 게이트라인에 동시에 신호를 보내기 위해서는 제2게이트 드라이버(120)는 125p, 125q, 125r로 지시되는 머징부들의 스위치가 연결된 상태이고, 125s 및 125t로 지시되는 머징부들의 스위치가 오픈된 상태에서 GL(k), GL(k+1), GL(k+2)에 순차적으로 게이트 신호를 인가할 수 있다.

한편, 3개의 게이트라인에 동시에 신호를 보내기 위해서는 제2게이트 드라이버(120)는 125p, 125r, 125s, 125t로 지시되는 머징부들의 스위치가 연결된 상태이고, 125q로 지시되는 머징부의 스위치가 오픈된 상태에서 GL(k), GL(k+2)에 순차적으로 게이트 신호를 인가할 수 있다.

선택부는 도 4의 62에서 지시되는 엑스레이 샷이 방출된 시간적 길이가 전체 윈도우 길이(X-ray Exposure Windown Time)의 절반 또는 1/3에 해당하거나, 포토 다이오드들이 센싱한 엑스레이 샷의 에너지가 풀 해상도 또는 정지 영상에서 취득하는 에너지의 절반 또는 1/3인 것으로 확인된 경우, 선택부(150)는 자동으로 제1게이트 드라이버(20) 대신 제2게이트 드라이버(120)를 선택한다.

또한, 선택부(150)는 엑스레이 조사시간 혹은 조사량이 절반인 경우에는 두 개의 게이트라인들이 전기적으로 연결되도록 하고, 엑스레이 조사시간 혹은 조사량이 1/3인 경우 세 개의 게이트라인들이 전기적으로 연결되도록 한다. 이외에도 선택부(150)는 별도로 N개의 게이트라인의 선택에 대한 지시를 제어장치(40)로부터 수신할 수 있다.

도 2, 도 6, 도 7 외에도 다양한 방식으로 게이트라인들을 결합하여 제2게이트 드라이버(120)를 배치할 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 오토 비닝 모드를 보여주는 도면이다.

DXD 픽셀 어레이가 엑스레이 센서 역할을 하기 때문에, 정지영상 또는 동영상을 위해 조사하는 단위 시간당 들어오는 엑스레이 량(=X-ray energy/frame/sec)을 DXD가 측정할 수 있다. 그 결과 예를 들어 2 frame/sec(fps)인 경우, 선택부는 오토 비닝 모드를 선택할 수 있다. 예를 들어, 한번의 프레임(도 4와 같이 엑스레이 샷이 중단되는 S62a, S62b)의 엑스레이 량이 정지영상 또는 풀 해상도(Full resolution) 상태에서의 한 프레임에 입사하는 엑스레이 엑스레이 량의 1/2인 경우에 선택부(150)는 제어장치(40)와 같은 외부로부터의 제어 신호가 없는 상태에서도 자동으로 제2게이트 드라이버(120)를 제어하여 오토 비닝 모드를 구현할 수 있다. 그 결과 DXD(100)는 두 프레임 동안의 동영상을 생성할 수 있다.

이때, 제2게이트 드라이버(120)는 두 개의 게이트라인에 동시에 신호를 인가하지만 데이터라인을 이용하여 포토 다이오드의 전기적 특성을 센싱하는 리드아웃 회로부(130)는 각 데이터라인 별로 센싱한 값을 산출한다. 그 결과 두 개의 게이트라인 및 하나의 데이터라인에 연결된 2개의 포토 다이오드에서 센싱한 값이 하나의 화소 영역에 대한 영상 정보로 저장될 수 있다. 이 경우 전체 게이트라인이 512개 이고, 데이터라인이 512개인 경우, 해상도는 256 x 512가 된다.

한편, 4 frame/sec(fps)인 경우, 선택부는 오토 비닝 모드를 선택할 수 있다. 예를 들어, 한번의 프레임(도 4와 같이 엑스레이 샷이 중단되는 S62a, S62b)의 엑스레이 량이 정지영상 또는 풀 해상도(Full resolution) 상태에서의 한 프레임에 입사하는 엑스레이 엑스레이 량의 1/4인 경우에 선택부(150)는 제어장치(40)와 같은 외부로부터의 제어 신호가 없는 상태에서도 자동으로 제2게이트 드라이버(120)를 제어하여 오토 비닝 모드를 구현할 수 있다. 그 결과 DXD(100)는 네번의 프레임 동안의 동영상을 생성할 수 있다.

이때, 제2게이트 드라이버(120)는 두 개의 게이트라인에 동시에 신호를 인가하며, 데이터라인을 이용하여 포토 다이오드의 전기적 특성을 센싱하는 리드아웃 회로부(130)는 각 데이터라인 별로 센싱한 값에서 두 개의 데이터라인 별로 합산하여 산출한다. 그 결과 두 개의 게이트라인 및 두 개의 데이터라인에 연결된 4개의 포토 다이오드에서 센싱한 값이 하나의 화소 영역에 대한 영상 정보로 저장될 수 있다. 이 경우 전체 게이트라인이 512개 이고, 데이터라인이 512개인 경우, 해상도는 256 x 256 가 된다.

이러한 과정을 상세하게 살펴보면 도 8과 같다. DXD(100)는 단위 시간당 입사하는 엑스레이 량을 측정한다(S80). 측정 방식은 엑스레이 샷 1회의 시간, 샷 1회의 에너지 등을 이용하여 측정할 수 있다. 이후 선택부(150)는 엑스레이 조사량이 Full Resolution 상태인 경우(정지영상 1회 풀샷인 경우)의 절반 이하인지를 확인한다(S81). 확인 결과, 선택부(150)가 엑스레이의 조사량이 절반 이하인 경우 오토 비닝 모드로 확인하고(S82), 선택부(150)는 제2게이트 드라이버(120)를 선택한다(S83). 그리고 DXD는 K회(2 이상의 횟수)에 걸쳐 K 프레임들(2 이상의 프레임들)의 엑스레이 센싱 영상을 취득한다(S84).

반면, 엑스레이 량을 측정한 결과 절반 이하가 아닌 경우, 선택부(150)는 정지 영상 모드로 확인하고(S85), 선택부(150)는 제1게이트 드라이버(20)를 선택한다(S86). 그리고 DXD는 1회에 1 프레임의 엑스레이 센싱 영상을 취득한다(S87).

S82~S84의 과정은 도 4에서 살펴본 바와 같다. S85~S87은 도 3에서 살펴본 바와 같다.

도 8을 정리하면 다음과 같다. 선택부(150)는 어느 하나의 게이트 드라이버를 선택한다. 이때 선택은 외부의 제어 신호에 의하거나 엑스레이 조사량에 따라 선택부가 확인할 수 있다. 그리고, 선택한 게이트 드라이버가 제2게이트 드라이버인 경우 제2게이트 드라이버가 N개의 게이트라인에 동시에 게이트 신호를 인가한다. 만약, 512개의 게이트라인 중에 N개의 게이트라인에 동시에 게이트 신호를 인가한다면 전체 게이트 신호를 인가하는 시간은 512개의 게이트라인 각각에 게이트 신호를 인가하는 시간을 N으로 나눈 시간에 대응할 수 있다.

이후, 데이터라인에 연결된 리드아웃 회로부(130)는 각 데이터라인에 배치된 N개의 포토 다이오드의 전기적 특성을 센싱한다. 이는 포토 다이오드가 광을 센싱한 결과 발생한 전기적 특성인 변화한 전류값 또는 변화한 전압값을 센싱하는 것을 일 실시예로 한다.

전술한 선택부(150)는 선택 이전에 TFT들을 리셋하는 과정을 진행할 수있다. 일 실시예로, 디지털 엑스레이 검출기가 제어장치로부터 준비를 지시하는 제1신호를 수신하고(도 4의 S65a), 선택부(150)가 제1게이트 드라이버(20)를 제어하여 게이트라인들에 게이트 신호를 인가하여 리드아웃 회로부(130)가 게이트라인들에 연결된 다수의 박막 트랜지스터들에 대한 레퍼런스를 캡쳐하는 과정(도 4의 S67a)을 진행할 수 있다. 각 TFT 별로 노이즈를 산출하여 이후 엑스레이 이미지를 획득하는 과정에서 보정할 수 있다.

그리고 디지털 엑스레이 검출기(100)가 제어장치로부터 샷을 지시하는 제2신호(S61b)를 수신하면 이에 대응하여 선택부(150)는 제2신호가 비닝 모드를 지시하는 신호 혹은 정지영상을 지시하는 신호인 경우 그에 대응하여 제2게이트 드라이버(120) 또는 제1게이트 드라이버(20)를 선택할 수 있다. 또는 제2신호 이후 조사되는 엑스레이 조사량에 기반하여 선택부(150)는 제1게이트 드라이버 또는 상기 제2게이트 드라이버를 선택하여 선택된 게이트 드라이버가 게이트라인들에 게이트 신호를 인가하도록 제어한다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 데이터라인의 비닝 모드의 동작을 보여주는 도면이다. 설명의 편의를 위해 전체 게이트라인들 및 데이터라인들 중에서 일부에 대해 설명하지만, 이는 전체 게이트라인들 및 데이터라인들에 반복하여 적용할 수 있다. 앞서 살펴본 바와 같이 데이터라인은 리드아웃 회로부(130)가 각 데이터라인 및 둘 이상의 게이트라인에 연결된 포토 다이오드들의 전기적 특성을 센싱하고, 데이터라인 별로 산출할 것인지 아니면 둘 이상의 데이터라인을 합산하여 산출할 것인지를 선택할 수 있다.

도 9에 제시된 바와 같이 전체 게이트라인들 중에서 GL(i+1)~GL(i+N)에 해당하는 N개의 게이트라인들에 동시에 게이트 신호가 인가된다. 여기서 N은 2 이상의 자연수이다. 이때, 리드아웃 회로부(130)는 전체 데이터라인들 각각에서 센싱되는 신호를 센싱한다. 예를 들어, 리드아웃 회로부(130)는 N개의 게이트라인들(GL(i+1)~GL(i+N))과 DL(j+1)의 교차 지점에 배치된 N개의 포토 다이오드들의 전기적 특성(전류값 또는 전압값)을 Val(j+1)과 같이 읽어들인다.

마찬가지로 리드아웃 회로부(130)는 N개의 게이트라인들(GL(i+1)~GL(i+N))과 DL(j+2)의 교차 지점에 배치된 N개의 포토 다이오드들의 전기적 특성(전류값 또는 전압값)을 Val(j+2)과 같이 읽어들인다. 각각의 데이터라인들에 반복해서 적용되며 리드아웃 회로부(130)는 N개의 게이트라인들(GL(i+1)~GL(i+N))과 DL(j+M)의 교차 지점에 배치된 N개의 포토 다이오드들의 전기적 특성(전류값 또는 전압값)을 Val(j+M)과 같이 읽어들인다.

도 9에서 리드아웃 회로부(130)는 총 M개의 값들, 즉 Val(j+1) 내지 Val(j+M)을 획득한다. 이를 그대로 엑스레이 영상으로 저장할 수 있다. 이 경우 영상에 저장되는 이미지의 화소 단위는 91과 같다.

혹은, 리드아웃 회로부(130)는 이들 M 개의 값들 중에서 일부를 합산하여 엑스레이 영상으로 저장할 수 있다. 예를 들어 두 개의 데이터라인들에서 센싱된 값들을 합산하여 엑스레이 영상으로 저장할 경우, 이미지의 화소 단위는 92와 같다.

정리하면, 제2게이트 드라이버(120)가 게이트라인들 중 N개의 게이트라인들에 게이트 신호를 인가하고 리드아웃 회로부(130)는 N개의 게이트라인들과 교차하는 M개의 데이터라인들에 연결된 포토 다이오드의 전기적 특성을 센싱할 수 있는데, 이때, M 개의 데이터라인들에 연결된 포토 다이오드들의 전기적 특성을 데이터라인 별로 산출할 수도 있고 합산하여 산출할 수 있다. M은 1보다 크거나 같으며 N 보다 작거나 같은 값을 가질 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 고속 동작 모드시의 동작 시뮬레이션을 보여주는 도면이다. 본 발명의 선택적 비닝 모드를 구현하기 위해서는 TFT에 인가되는 게이트신호 중 "게이트온"(GateOn) 시간이 짧아질 수 있다. 빠른 시간동안 엑스레이를 센싱하기 위해서이다.

이와 같은 게이트온 시간이 짧아질 경우에 옥사이드 TFT(Oxide TFT)를 적용한 경우와 a-Si TFT를 적용한 경우를 비교하면 도 10의 그래프와 같다. 도 10에 제시된 바와 같이, 게이트온 시간이 짧아질 경우 a-Si TFT와 Oxide TFT 간의 LSB의 차이(Delta)가 증가함을 확인할 수 있다. 차이는 특정 게이트온 시간의 a-Si TFT의 동작 시간에 대한 값(Si)와 Oxide TFT의 동작 시간값(Oxi)를 하기와 같은 수학식 1에 기반하여 산출한 것이다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 DXD기판을 구성하는 TFT의 특성을 보여주는 도면이다. a-Si TFT로 구성된 DXD 기판의 경우 엑스레이의 세기에 따른 광감도(Sensibility)의 크기가 점선으로 도시되었다. 한편 Oxide TFT로 구성된 DXD 기판의 경우 엑스레이의 세기에 따른 광감도의 크기가 실선으로 도시되었다. 이는 93 및 94로 지시된다.

Oxide TFT의 일 실시예로 IGZO를 살펴본다. 93에서 지시하는 경우 IGZO TFT가 a-Si TFT와 동일한 노이즈 수준인 경우를 보여준다. 동일한 노이즈 수준이란 IGZO TFT가 배치된 기판에서 비닝 모드로 여러 픽셀을 동시에 리드아웃 했을 때를 의미한다.

이때, SNR(Signal to Noise Ratio) 차이에 의해 감도가 증가하여, 동일한 엑스레이 에너지인 상태(동일 kVp)에서 좌측의 센서빌리티의 그레이 값이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 93은 동일한 오프셋(Offset-1)을 기준으로 a-Si TFT보다 더 많은 광감도의 그레이를 IGZO TFT가 제공할 수 있음을 보여준다.

한편 94의 경우, IGZO TFT의 감도를 a-Si TFT의 감도와 동일하게 맞출 때, IGZO TFT 노이즈 감소에 의한 오프셋(Offset) 저감 효과에 의해 동적 범위(Dynamic Range)가 증가함을 보여준다. 즉 IGZO TFT 노이즈 감소로 Offset-2에서 시작하여 a-Si TFT의 최대 감도와 동일하게 됨으로써, 결과적으로 94가 지시하는 그래프는 a-Si TFT보다 더 많은 범위의 광감도의 그레이를 제공할 수 있음을 보여준다.

정리하면 다음과 같다. 똑같이 IGZO TFT가 풀 해상도(Full resolution), 즉 게이트라인 및 데이터라인으로 교차하는 하나의 포토 다이오드 각각을 센싱(1x1)하여 엑스레이 영상을 획득할 수 있다. 이러한 풀 해상도로 각 포토 다이오드를 리드아웃 했을 때, IGZO TFT를 사용하여 취득한 영상이 a-Si 영상보다 고화질임을 보여준다. 왜냐하면 IGZO의 노이즈 레벨이 낮기 때문이며 이는 94가 지시하는 IGZO TFT의 그래프와 점선인 a-Si TFT의 그래프의 차이에서 확인할 수 있다.

마찬가지로 동일한 비닝 모드로 맞춘 상태(NxM)에서도 풀 해상도인 경우와 같이, IGZO가 a-Si 보다 고화질, 고감도 영상취득이 가능하다.

또한, 93에서 지시된 IGZO TFT의 그래프와 점선인 a-Si TFT의 그래프의 차이에서 확인하였듯이 동일 노이즈 레벨(동일 영상 수준)로 맞춘 상태에서는 IGZO의 비닝 레벨을 높여 빠른 스캔을 수행할 수 있다.

이에, 본 명세서에서 제시한 IGZO와 같은 Oxide TFT가 배치된 DXD 기판에 비닝 모드의 구현이 가능한 제2게이트 드라이버를 배치할 경우, 빠른 스캔 및 고화질, 고감도 영상 취득이 가능하다.

본 명세서의 실시예들은 DXD 기판의 TFT에 대해 하나의 게이트라인들에 별도로 추가적인 게이트 드라이버를 배치하여 비닝 모드를 구현할 수 있도록 한다. 특히, 추가로 구성된 제2게이트 드라이버(120)는 게이트 라인을 N개를 하나로 연결하도록 먹스와 같은 머징부를 포함하여, 게이트 드라이버가 전체 채널을 N으로 나누어 신호를 인가하는 구성을 가질 수 있다.

먹스를 포함하는 것을 일 실시예로 하는 머징부는 둘 이상의 게이트라인을 하나로 묶어서 신호를 인가할 수 있으며, 비닝 모드를 지원하지 않거나, 게이트라인 각각에 게이트 신호가 인가될 경우, 제1게이트 드라이버(20)를 선택하여 신호를 인가할 수 있다. 반드시 먹스가 아니어도 스위치 소자 혹은 그 외에 두 개의 배선을 선택적으로 연결하거나 혹은 분리하는 다양한 구성요소들이 머징부를 구성할 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

따라서, 제2게이트 드라이버(120)로 비닝 모드를 구현시 별도의 알고리즘을 추가할 필요 없이 기존의 정지 영상을 획득하는 과정과 동일하게 NxM의 비닝 모드를 구현할 수 있다. 즉, 게이트 드라이버의 선택에 따라 다양한 해상도의 정지영상 모드와 비닝 모드를 구현할 수 있으며, 특히 Oxide TFT를 이용할 경우 비닝 모드에서도 노이즈를 감소시켜 고화질 동영상의 획득에 유리하다.

이는 풀 해상도(Full resolution), 즉 게이트라인-데이터라인 각각의 교차지점의 포토 다이오드에 대해 리드아웃 했을 때, IGZO와 같은 Oxide TFT가 배치된 DXD가 획득한 영상이 a-Si TFT가 배치된 DXD가 획득한 영상보다 고화질을 제공하는데, 이는 Oxide TFT의 노이즈 레벨이 낮기 때문이다.

즉, 동일한 비닝 모드로 맞춘 상태에서는 IGZO와 같은 Oxide TFT가 a-Si TFT 보다 고화질, 고감도 영상취득이 가능하며, 동일 노이즈 레벨(동일 영상 수준)로 맞춘 상태에서는 IGZO와 같은 Oxide TFT의 비닝 레벨을 높여 빠른 스캔이 가능함을 도 11에서 살펴보았다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 통상의 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 따라서, 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명의 범주 내에 포함되는 것으로 이해할 수 있을 것이다.

100: 디지털 엑스레이 검출기 10: 바이어스 드라이버
20, 120: 게이트 드라이버 30, 130: 리드아웃회로부
150: 선택부

Claims

제1방향으로 배치된 다수의 게이트라인, 제2방향으로 배치된 다수의 데이터라인 및 상기 제1방향 또는 상기 제2방향으로 배치된 다수의 바이어스라인을 포함하는 기판;
상기 게이트라인 및 상기 데이터라인의 교차지점에 배치되는 다수의 박막 트랜지스터들;
상기 다수의 박막 트랜지스터들 및 상기 바이어스라인에 각각 전기적으로 연결되는 다수의 포토 다이오드들;
상기 게이트라인 각각에 게이트 신호를 인가하는 제1게이트 드라이버;
상기 게이트라인 중 N개에 동시에 게이트 신호를 인가하는 제2게이트 드라이버; 및
상기 데이터라인에 연결되는 리드아웃 회로부와 상기 바이어스라인에 연결되는 바이어스 드라이버를 포함하는, 디지털 엑스레이 검출기.
제1항에 있어서,
상기 제1게이트 드라이버 또는 상기 제2게이트 드라이버 중 어느 하나가 상기 게이트라인들에 게이트 신호를 인가하도록 선택하는 선택부를 더 포함하는, 디지털 엑스레이 검출기.
제1항에 있어서,
상기 제2게이트 드라이버는 상기 N개의 게이트라인에 동시에 게이트 신호를 인가하며,
상기 리드아웃 회로부는 하나의 데이터라인에 배치된 N개의 포토 다이오드의 전기적 특성을 센싱하는, 디지털 엑스레이 검출기.
제1항에 있어서,
상기 디지털 엑스레이 검출기가 제어장치로부터 준비를 지시하는 제1신호를 수신하면, 상기 선택부는 상기 제1게이트 드라이버를 제어하여 상기 게이트라인들에 게이트 신호를 인가하며, 상기 리드아웃 회로부는 상기 게이트라인들에 연결된 다수의 박막 트랜지스터들에 대한 레퍼런스를 캡쳐하며,
상기 디지털 엑스레이 검출기가 제어장치로부터 샷을 지시하는 제2신호를 수신하면, 상기 선택부는 상기 제2신호 또는 상기 제2신호 이후 조사되는 엑스레이 조사량에 기반하여 상기 제1게이트 드라이버 또는 상기 제2게이트 드라이버를 선택하여 상기 선택된 게이트 드라이버에 의해 상기 게이트라인들에 게이트 신호가 인가되는, 디지털 엑스레이 검출기.
제1항에 있어서,
상기 선택부는 상기 포토 다이오드가 단위 시간당 센싱한 엑스레이 조사량에 기반하여 상기 제1게이트 드라이버 또는 상기 제2게이트 드라이버를 선택하는, 디지털 엑스레이 검출기.
제1항에 있어서,
상기 제2게이트 드라이버가 상기 게이트라인들 중 N개의 게이트라인들에 게이트 신호를 인가하면,
상기 리드아웃 회로부는 상기 N개의 게이트라인들과 교차하는 M개의 데이터라인들에 연결된 포토 다이오드의 전기적 특성을 센싱하며, 상기 M은 1보다 크거나 같으며 N 보다 작거나 같은, 디지털 엑스레이 검출기.
제1방향으로 배치된 다수의 게이트라인, 제2방향으로 배치된 다수의 데이터라인 및 상기 제1방향 또는 상기 제2방향으로 배치된 다수의 바이어스라인을 포함하며,
상기 게이트라인 각각에 게이트 신호를 인가하는 제1게이트 드라이버와 상기 게이트라인 중 N개에 동시에 게이트 신호를 인가하는 제2게이트 드라이버가 배치된 디지털 엑스레이 검출기에 있어서,
선택부가 어느 하나의 게이트 드라이버를 선택하는 단계;
상기 선택한 게이트 드라이버가 제2게이트 드라이버인 경우, 상기 제2게이트 드라이버가 상기 N개의 게이트라인에 동시에 게이트 신호를 인가하는 단계;
상기 데이터라인에 연결된 리드아웃 회로부가 하나의 데이터라인에 배치된 N개의 포토 다이오드의 전기적 특성을 센싱하는 단계를 포함하는, 디지털 엑스레이 검출기가 영상을 획득하는 방법.
제7항에 있어서,
상기 선택하는 단계 이전에,
상기 디지털 엑스레이 검출기가 제어장치로부터 준비를 지시하는 제1신호를 수신하는 단계;
상기 선택부가 상기 제1게이트 드라이버를 제어하여 상기 게이트라인들에 게이트 신호를 인가하는 단계;
상기 리드아웃 회로부가 상기 게이트라인들에 연결된 다수의 박막 트랜지스터들에 대한 레퍼런스를 캡쳐하는 단계를 더 포함하며,
상기 선택하는 단계 이후에
상기 디지털 엑스레이 검출기가 제어장치로부터 샷을 지시하는 제2신호를 수신하는 단계;
상기 선택부는 상기 제2신호 또는 상기 제2신호 이후 조사되는 엑스레이 조사량에 기반하여 상기 제1게이트 드라이버 또는 상기 제2게이트 드라이버를 선택하여 상기 선택된 게이트 드라이버가 상기 게이트라인들에 게이트 신호를 인가하는 단계를 더 포함하는, 디지털 엑스레이 검출기가 영상을 획득하는 방법.
제7항에 있어서,
상기 선택부가 상기 포토 다이오드가 단위 시간당 센싱한 엑스레이 조사량에 기반하여 상기 제1게이트 드라이버 또는 상기 제2게이트 드라이버를 선택하는 단계를 더 포함하는, 디지털 엑스레이 검출기가 영상을 획득하는 방법.
제7항에 있어서,
상기 센싱하는 단계는
상기 리드아웃 회로부가 상기 N개의 게이트라인들과 교차하는 M개의 데이터라인들에 연결된 포토 다이오드의 전기적 특성을 센싱하는 단계를 포함하며, 상기 M은 1보다 크거나 같으며 N 보다 작거나 같은, 디지털 엑스레이 검출기가 영상을 획득하는 방법.