KR20200082122A - 디지털 엑스레이 검출장치 및 그의 구동방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예는 감지영역에 매트릭스 배열된 복수의 화소영역을 포함하는 화소 어레이, 상기 복수의 화소영역 중 수직방향으로 나란하게 배치된 화소영역들로 이루어진 각 수직라인에 대응한 데이터라인, 상기 복수의 화소영역 중 상기 감지영역의 적어도 일측 가장자리에 인접하고 수평방향 또는 상기 수직방향으로 나란하게 배치되는 더미화소영역들로 이루어진 더미라인에 대응한 센싱라인, 및 상기 데이터라인과 상기 센싱라인에 연결되는 리드아웃구동부를 포함하는 디지털 엑스레이 검출장치를 제공한다.
Description
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 화소영역 각각에 대응하는 광감지소자 및 스위칭소자를 포함하는 화소 어레이, 및 각 화소영역의 광감지소자로부터 출력되는 소자감지신호를 리드아웃(readout)하는 리드아웃구동부를 포함한다.
구체적으로, 광감지소자는 입사된 광량에 대응하는 소자감지신호를 X노드에 출력하고, 스위칭소자는 게이트라인의 게이트신호에 기초하여 턴온하면 X노드의 신호를 데이터라인으로 전달한다.
이때, 광감지소자의 누설전류 또는 스위칭소자의 누설전류에 의해, 광감지소자의 소자감지신호가 X노드에 전달되기 이전, 즉 X노드의 초기상태가 변동될 수 있다. 또한, 광감지소자에 연결된 바이어스라인으로 공급되는 바이어스신호의 레벨 변동 또는 리드아웃구동부로부터 데이터라인에 공급되는 레퍼런스신호에 의해서도, X노드의 초기상태가 변동될 수 있다.
이를 개선하기 위해 X노드의 초기화를 위한 스위치소자를 추가하는 경우, 필팩터가 저하되고, 화소 어레이의 구동이 복잡해지는 문제점이 있다.
이와 같이, 용이하게 가변되는 X노드의 초기상태가 소자감지신호와 함께 리드아웃됨으로써, 리드아웃 과정의 오차율이 증가될 수 있는 문제점이 있다. 그로 인해, 엑스레이 영상의 정확도 및 신뢰도의 향상에 한계가 있는 문제점이 있다.
본 발명은 엑스레이 영상의 정확도 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 배열된 복수의 화소영역을 포함하는 화소 어레이, 상기 복수의 화소영역 중 수직방향으로 나란하게 배치된 화소영역들로 이루어진 각 수직라인에 대응한 데이터라인, 상기 복수의 화소영역 중 상기 감지영역의 적어도 일측 가장자리에 인접하고 수평방향 또는 상기 수직방향으로 나란하게 배치되는 더미화소영역들로 이루어진 더미라인에 대응한 센싱라인, 및 상기 데이터라인과 상기 센싱라인에 연결되는 리드아웃구동부를 포함하는 디지털 엑스레이 검출장치를 제공한다.
상기 디지털 엑스레이 검출장치는 상기 각 화소영역에 대응하고 바이어스라인과 X노드 사이에 배치되며 광에 대응하는 소자감지신호를 출력하는 광감지소자, 및 상기 X노드와 상기 데이터라인 사이에 배치되고, 게이트라인의 게이트신호에 기초하여 턴온하면 상기 X노드의 전압을 상기 데이터라인에 전달하는 스위칭소자를 더 포함한다. 여기서, 상기 광감지소자는 상기 스위칭소자를 덮는 층간절연막 상에 배치되고 상기 층간절연막을 관통하는 화소 콘택홀을 통해 상기 스위칭소자와 연결되는 제 1 소자전극, 상기 제 1 소자전극 상에 배치되는 PIN층, 및 상기 PIN층 상에 배치되는 제 2 소자전극을 포함한다.
상기 센싱라인은 상기 더미라인에 포함된 적어도 하나의 더미화소영역의 상기 X노드에 연결된다. 즉, 상기 센싱라인은 상기 층간절연막 상에 배치되고, 상기 적어도 하나의 더미화소영역에 대응한 상기 광감지소자의 상기 제 1 소자전극에 연결된다.
상기 더미라인은 상기 수직방향으로 나란하게 배열된 더미화소영역들로 이루어지고, 상기 센싱라인은 상기 더미화소영역의 적어도 일부와 중첩한다.
상기 바이어스라인은 상기 각 수직라인에 대응하고, 상기 광감지소자를 덮는 제 1 보호막 상에 배치되며, 상기 광감지소자의 적어도 일부와 중첩하고, 상기 제 1 보호막을 관통하는 바이어스 콘택홀을 통해 상기 제 2 전극에 연결되며, 상기 센싱라인은 상기 바이어스라인의 적어도 일부와 중첩한다.
상기 디지털 엑스레이 검출장치는 상기 게이트라인에 연결되는 게이트구동부, 상기 게이트구동부 및 상기 리드아웃구동부의 구동 타이밍을 제어하는 타이밍 컨트롤러, 상기 게이트구동부, 상기 바이어스구동부 및 상기 리드아웃구동부에 전원을 공급하는 파워 컨트롤러, 및 상기 센싱신호에 기초하여 상기 게이트신호의 게이트오프레벨을 보상하기 위한 오프레벨제어신호를 생성하는 메인 컨트롤러를 더 포함할 수 있다. 상기 파워 컨트롤러는 상기 오프레벨제어신호에 기초하여 상기 게이트오프레벨을 조절하고, 상기 조절된 게이트오프레벨의 전원을 상기 게이트구동부에 공급한다.
본 발명의 다른 일 예시는 디지털 엑스레이 검출장치가 구동하는 방법에 있어서, 상기 메인 컨트롤러가 엑스레이를 조사하는 광원장치의 프리샷 완료 신호를 수신하는 단계, 상기 프리샷 완료 신호에 기초하여 리드아웃개시신호를 상기 타이밍 컨트롤러에 전달하는 단계, 상기 리드아웃구동부로부터 상기 센싱신호를 수신하는 단계, 상기 센싱신호에 기초하여 상기 오프레벨제어신호를 생성하는 단계, 상기 오프레벨제어신호를 상기 파워 컨트롤러에 전달하는 단계, 상기 광원장치의 메인샷 완료 신호를 수신하면, 상기 메인샷 완료 신호에 기초하여 상기 리드아웃개시신호를 상기 타이밍 컨트롤러에 전달하는 단계, 및 상기 리드아웃구동부로부터 상기 메인샷에 대응한 영상신호를 수신하는 단계를 포함한다.
상기 센싱신호를 수신하는 단계에서, 상기 리드아웃구동부는 상기 센싱라인으로부터 아날로그 센싱신호를 수신하고 상기 아날로그 센싱신호를 디지털 센싱신호로 변환하며, 상기 메인 컨트롤러에 상기 디지털 센싱신호를 전달하고, 상기 아날로그 센싱신호는 상기 센싱라인에 연결된 적어도 하나의 더미화소영역의 상기 X노드의 전압에 대한 적분값을 포함한다.
상기 오프레벨제어신호를 상기 파워 컨트롤러에 전달하는 단계에서, 상기 파워 컨트롤러는 상기 오프레벨제어신호에 기초하여 상기 게이트오프레벨을 가변한다.
상기 센싱신호에 기초하여 상기 오프레벨제어신호를 생성하는 단계에서, 상기 메인 컨트롤러는 상기 센싱신호에 대응한 센싱값과 소정의 정상범위 간의 차이에 기초하여 상기 오프레벨제어신호를 생성한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 엑스레이 검출장치는 복수의 화소영역 중 감지영역의 적어도 일측 가장자리에 인접하고 수평방향 또는 수직방향으로 나란하게 배치되는 더미화소영역들로 이루어진 더미라인에 대응한 센싱라인, 및 센싱라인에 연결되는 리드아웃구동부를 포함한다. 여기서, 각 화소영역은 바이어스라인과 X노드 사이의 광감지소자 및 X노드와 데이터라인 사이의 스위칭소자를 포함한다. 그리고, 센싱라인은 적어도 하나의 더미화소영역의 X노드에 연결된다. 이로써, 센싱라인 및 리드아웃구동부를 통해, X노드의 전압이 센싱될 수 있다.
여기서, 센싱라인은 각 더미화소영역의 광감지소자의 제 1 전극과 함께, 스위칭소자를 덮는 층간절연막 상에 배치될 수 있다.
또한, 더미라인이 수직방향으로 나란하게 배열된 더미화소영역들로 이루어지고, 센싱라인이 더미화소영역의 적어도 일부와 중첩하도록 배치될 수 있다. 이 경우, 센싱라인은 광감지소자를 덮는 제 1 보호막 상에 배치되는 바이어스라인과 중첩할 수 있다. 이때, 센싱라인과 바이어스라인 사이에 제 1 보호막 또는 광감지소자의 PIN층 등이 배치됨으로써, 센싱라인으로 인한 기생 캡의 증가가 최소화될 수 있다.
스위칭소자는 게이트라인의 게이트신호에 기초하여 턴온한다. 그리고, 디지털 엑스레이 검출장치는 게이트라인에 연결되는 게이트구동부, 게이트구동부와 리드아웃구동부의 구동 타이밍을 제어하는 타이밍 컨트롤러, 게이트구동부, 바이어스구동부 및 리드아웃구동부에 전원을 공급하는 파워 컨트롤러, 및 센싱신호에 기초하여 게이트신호의 게이트오프레벨을 보상하기 위한 오프레벨제어신호를 생성하는 메인 컨트롤러를 더 포함한다. 여기서, 파워 컨트롤러는 오프레벨제어신호에 기초하여 게이트오프레벨을 조절하고, 조절된 게이트오프레벨의 전원을 게이트구동부에 공급한다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 엑스레이 검출장치는 센싱라인 및 리드아웃구동부를 통해 X노드의 전압에 대응하는 센싱신호를 수신하고, 센싱신호에 기초하여 게이트오프레벨을 조절한다. 즉, 센싱신호에 대응한 센싱값과 소정의 정상범위 간의 차이에 따라, 게이트오프레벨을 조절함으로써, X노드의 전압이 노이즈로 리드아웃되는 것이 감소될 수 있다. 따라서, 엑스레이 영상의 정확도 및 신뢰도가 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 엑스레이 검출장치는 센싱신호에 대응한 오프레벨제어신호에 기초하여 게이트오프레벨을 조절한 후, 추가 프리샷에 대응하여 생성된 영상신호의 휘도값에 따라 오프레벨제어신호를 재차 생성할 수 있다. 이와 같이 하면, 센싱신호에 따라 조절된 게이트오프레벨로 인해, 영상신호의 감도가 저하되는 것이 방지될 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 리드아웃구동부를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2의 화소 어레이 중 일부와, 리드아웃구동부의 일부를 나타낸 도면이다.
도 5, 도 6 및 도 7은 영상신호 생성을 위한 어느 하나의 유효화소영역 및 리드아웃구동부의 동작을 나타낸 도면이다.
도 8은 엑스레이조사기간 이전의 휴지기간의 동작을 나타낸 도면이다.
도 9는 센싱라인을 통해 아날로그 센싱신호가 먹스부로 전달되는 예시를 나타낸 도면이다.
도 10은 도 2의 화소 어레이 중 어느 하나의 유효화소영역에 대응한 평면의 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 11은 도 10의 A-A' 단면에 대한 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 12는 도 2의 화소 어레이 중 어느 하나의 더미화소영역에 대응한 평면의 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 13은 도 12의 B-B' 단면에 대한 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디지털 엑스레이 검출장치를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 엑스레이 검출장치의 구동방법을 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디지털 엑스레이 검출장치의 구동방법을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 디지털 엑스레이 검출장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 리드아웃구동부를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2의 화소 어레이 중 일부와, 리드아웃구동부의 일부를 나타낸 도면이다.
도 5, 도 6 및 도 7은 영상신호 생성을 위한 어느 하나의 유효화소영역 및 리드아웃구동부의 동작을 나타낸 도면이다.
도 8은 엑스레이조사기간 이전의 휴지기간의 동작을 나타낸 도면이다.
도 9는 센싱라인을 통해 아날로그 센싱신호가 먹스부로 전달되는 예시를 나타낸 도면이다.
도 10은 도 2의 화소 어레이 중 어느 하나의 유효화소영역에 대응한 평면의 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 11은 도 10의 A-A' 단면에 대한 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 12는 도 2의 화소 어레이 중 어느 하나의 더미화소영역에 대응한 평면의 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 13은 도 12의 B-B' 단면에 대한 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디지털 엑스레이 검출장치를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 엑스레이 검출장치의 구동방법을 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디지털 엑스레이 검출장치의 구동방법을 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.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이하, 본 발명의 각 실시예에 따른 디지털 엑스레이 검출장치 및 그의 구동방법에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 도 1을 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 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(11), 및 대상 객체(20)를 사이에 두고 디지털 엑스레이 검출장치(11)에 대향하고 대상 객체(20) 측으로 엑스레이(X-ray)를 조사하는 광원장치(12)를 포함한다.
디지털 엑스레이 검출장치(11)는 대상 객체(20)에 대한 엑스레이의 투과량을 검출하기 위한 검출영역을 포함하는 평판 형태의 패널을 포함한다.
다음, 도 2 내지 도 14를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 엑스레이 검출장치(11)에 대해 설명한다.
도 2는 도 1의 디지털 엑스레이 검출장치를 나타낸 도면이다. 도 3은 도 2의 리드아웃구동부를 나타낸 도면이다. 도 4는 도 2의 화소 어레이 중 일부와, 리드아웃구동부의 일부를 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 디지털 엑스레이 검출장치(11)는 감지영역(DA; Detection Area)에 매트릭스 형태로 배열된 복수의 화소영역(D, P)을 포함하는 화소 어레이(100), 복수의 화소영역(D, P) 중 수직방향(도 2의 상하방향)으로 나란하게 배치된 화소영역들(D, P)로 이루어진 각 수직라인에 대응한 데이터라인(DL; Data Line), 복수의 화소영역(D, P) 중 감지영역(DA)의 적어도 일측 가장자리에 인접하고 수평방향(도 2의 좌우방향) 또는 수직방향으로 나란하게 배치되는 더미화소영역들(D; Dummy pixel area)로 이루어진 더미라인에 대응한 센싱라인(SL; Sensing Line) 및 데이터라인(DL)과 센싱라인(SL)에 연결되는 리드아웃구동부(RD)를 포함한다.
감지영역(DA)에 정의된 복수의 화소영역(D, P)은 감지영역(DA)의 적어도 일측 가장자리에 인접한 더미화소영역(D)과 더미화소영역(D)을 제외한 나머지인 유효화소영역(P)을 포함한다. 일 예로, 더미화소영역(D)은 감지영역(DA)의 가장자리 중 수평방향의 일측 변에 인접한 수직방향의 더미라인을 구성할 수 있다. 또는, 더미화소영역(D)은 감지영역(DA)의 가장자리 중 수직방향의 일측 변에 인접한 수평방향의 더미라인을 구성할 수도 있다. 또는, 더미화소영역(D)은 감지영역(DA)의 가장자리 중 상호 접하는 두 개의 변에 인접한 수직방향의 더미라인 및 수평방향의 더미라인을 구성할 수도 있다. 또는, 도 2에 도시되지 않았으나, 더미화소영역(D)은 감지영역의 가장자리에 인접한 두 개의 수직방향의 더미라인 및 두 개의 수평방향의 더미라인을 구성할 수도 있다.
이러한 더미화소영역(D)은 엑스레이 영상과 관련이 없는 화소영역이다.
유효화소영역(P)은 엑스레이 영상의 생성을 위한 소자감지신호를 출력하는 화소영역이다.
디지털 엑스레이 검출장치(11)는 각 화소영역(D, P)에 대응하고 바이어스라인(BL)과 X노드(NX; Node of X) 사이에 배치되는 광감지소자(PD; Photo Diode or PIN Diode) 및 X노드(NX)와 데이터라인(DL) 사이에 배치되는 스위칭소자(SD; Switching Device)를 더 포함한다.
그리고, 디지털 엑스레이 검출장치(11)는 광원장치(도 1의 12)와 마주하는 면에 배치되는 신틸레이터(도 11, 도 13의 130)를 더 포함한다. 즉, 신틸레이터(130)는 광원장치(12)와 광감지소자(PD) 사이에 배치된다. 이러한 신틸레이터(130)는 엑스레이(X-ray)를 가시광선으로 변환한다.
광감지소자(PD)는 광에 대응하는 소자감지신호를 X노드(NX)로 출력한다.
즉, 광감지소자(PD)는 신틸레이터(130)로부터 공급되는 가시광선을 흡수하며 가시광선에 반응하여 전자를 발생시킴으로써, 엑스레이의 투과량에 대응하는 소자감지신호를 생성한다. 그리고 소자감지신호는 X노드(NX)로 전달된다.
스위칭소자(SD)는 게이트라인(GL)의 게이트신호에 기초하여 턴온하면, X노드(NX)의 전압을 데이터라인(DL)에 전달한다. 즉, 스위칭소자(SD)는 게이트온레벨의 게이트신호에 기초하여 채널을 발생시킨다.
더미화소영역(D) 및 유효화소영역(P) 각각은 광감지소자(PD)와 스위칭소자(SD)를 포함한다. 또한, 도 2에 도시되지 않았으나, 더미화소영역(D) 및 유효화소영역(P) 각각은 바이어스라인(BL)과 X노드(NX) 사이에 광감지소자(PD)와 병렬로 연결되는 화소 커패시터(미도시)를 더 포함할 수 있다. 화소 커패시터는 광감지소자(PD)의 소자감지신호에 의해 충전되고, 턴온된 스위칭소자(SD)에 의해 방전된다.
더불어, 더미화소영역(D)의 X노드(NX)는 센싱라인(SL)에 연결된다. 즉, 센싱라인(SL)은 더미라인에 포함된 적어도 하나의 더미화소영역(D)의 X노드(NX)에 연결된다. 일 예로, 센싱라인(SL)은 어느 하나의 더미화소영역(D)의 X노드(NX)에 연결될 수 있다.
또는, 도 2의 도시와 같이, 센싱라인(SL)은 수직방향의 더미라인에 포함된 더미화소영역(D)들의 X노드(NX)에 연결됨으로써, 더미화소영역(D)들의 X노드(NX)의 전압에 대한 적분값에 대응하는 아날로그 센싱신호를 수집할 수 있다.
또한, 디지털 엑스레이 검출장치(11)는 게이트라인(GL)에 연결되는 게이트구동부(GD), 바이어스라인(BL)에 연결되는 바이어스구동부(BD), 리드아웃구동부(RD)와 게이트구동부(GD)의 구동 타이밍을 제어하는 타이밍 컨트롤러(TC; Timing Controller), 게이트구동부(GD), 바이어스구동부(BD) 및 리드아웃구동부(RD)에 전원을 공급하는 파워 컨트롤러(PC; Power Controller), 및 엑스레이 영상의 감도 특성 또는 노이즈 특성을 제어하는 메인 컨트롤러(MC; Main Controller)를 더 포함한다.
타이밍 컨트롤러(TC)는 게이트구동부(GD)의 구동 타이밍 제어를 위한 개시신호(STV) 및 클럭신호(CPV)를 게이트구동부(GD)에 공급한다. 그리고, 타이밍 컨트롤러(TC)는 리드아웃구동부(RD)의 구동 타이밍 제어를 위한 리드아웃제어신호(ROC) 및 리드아웃클럭신호(CLK)를 리드아웃구동부(RD)에 공급한다. 일 예로, 타이밍 컨트롤러(TC)는 메인 컨트롤러(MC)의 리드아웃개시신호에 기초하여 게이트구동부(GD) 및 리드아웃구동부(RD)에 제어신호를 공급할 수 있다.
게이트구동부(GD)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, 게이트라인(GL)은 각 수평라인에 대응할 수 있다.
게이트신호는 게이트오프레벨과 게이트온레벨로 공급될 수 있다. 즉, 각 수평라인의 게이트라인에 공급되는 게이트신호는 검출기간의 일부 중 각 수평라인에 대응한 수평기간 동안 게이트온레벨로 공급되고, 나머지 기간 동안 게이트오프레벨로 공급된다. 스위칭소자(SD)는 게이트온레벨의 게이트신호에 의해 턴온하고, 게이트오프레벨의 게이트신호에 의해 턴오프한다.
이러한 게이트구동부(GD)는 비교적 간단한 회로로 구현될 수 있으므로, 화소 어레이(100)를 포함한 어레이 패널에 내장될 수 있다.
바이어스구동부(BD)는 광감지소자(PD)에 소정의 바이어스 전압을 인가하기 위한 바이어스신호를 바이어스라인(BL)에 공급한다. 이때, 바이어스구동부(RD)는 리버스 바이어스(reverse bias) 동작을 위한 바이어스 신호 또는 포워드 바이어스(forward bias) 동작을 위한 바이어스 신호를 선택적으로 공급할 수 있다.
이러한 바이어스구동부(BD)는 리드아웃구동부(RD)의 일부로 내장되거나, 또는 화소 어레이(100)를 포함한 어레이 패널에 내장될 수 있다.
리드아웃구동부(RD)는 센싱라인(SL) 및 데이터라인(DL)과 연결된다.
이러한 리드아웃구동부(RD)는 데이터라인(DL)을 통해 각 수평라인의 각 유효화소영역(P)의 소자감지신호를 리드아웃하고, 그에 기초하여 영상신호를 생성한다.
일 예로, 리드아웃구동부(RD)는 각 유효화소영역(P)에 대응한 노이즈를 검출하고, 각 유효화소영역(P)의 소자감지신호를 증폭하며, 증폭된 신호에서 노이즈를 제거하는 보정을 실시한다. 그리고, 보정된 신호를 디지털 신호로 변환하며, 디지털 신호의 조합으로부터 영상신호를 생성할 수 있다. 여기서, 영상신호는 복수의 유효화소영역(P)에 대응한 휘도값을 비트정보로 나타낸 신호일 수 있다.
그리고, 리드아웃구동부(RD)는 센싱라인(SL)을 통해 아날로그 센싱신호를 수신하고, 아날로그 센싱신호를 디지털 센싱신호로 변환하며, 메인 컨트롤러(MC)에 디지털 센싱신호를 전달한다.
전원 컨트롤러(PC)는 게이트온레벨의 전원(Vgh; gate high level of Voltage과 게이트오프레벨(Vgl; gate low level of Voltage)의 전원을 게이트구동부(GD)에 공급한다. 전원 컨트롤러(PC)는 소자감지신호의 증폭을 위한 기준전원(Vref)을 리드아웃구동부(RD)에 공급한다.
더불어, 전원 컨트롤러(PC)는 바이어스전원을 바이어스구동부(BD)에 공급할 수 있다. 그리고, 전원 컨트롤러(PC)는 논리연산을 위한 전원을 타이밍 컨트롤러(TC) 및 메인 컨트롤러(MC)에 공급할 수 있다.
도 2는 게이트온레벨(Vgh)가 하이레벨이고 게이트오프레벨(Vgl)이 로우레벨인 것을 암시하고 있으나, 이는 단지 예시일 뿐이며, 본 발명의 일 실시예는 이에 국한되지 않는다.
메인 컨트롤러(MC)는 광원장치(12)의 프리샷 완료 신호 또는 메인샷 완료 신호를 수신하면, 영상신호의 생성을 위한 리드아웃개시신호를 타이밍 컨트롤러(TC)에 전달한다.
여기서, 메인샷은 객체에 관한 영상신호를 획득하기 위한 과정에서 엑스레이를 제공하는 과정이고, 프리샷은 메인샷 이전에 디지털 엑스레이 검출장치(11)의 감도 특성 등을 검출하기 위한 준비 과정에서 엑스레이를 제공하는 과정이다.
메인 컨트롤러(MC)는 리드아웃구동부(RD)로부터 센싱신호(SS; Sensing Signal)을 수신하고, 센싱신호(SS)에 기초하여 게이트신호의 게이트오프레벨을 보상하기 위한 오프레벨제어신호(CSgl; Control Signal for gate low level)를 생성한다. 그리고, 메인 컨트롤러(MC)는 오프레벨제어신호(CSgl)를 전원 컨트롤러(PC)에 전달한다.
여기서, 전원 컨트롤러(PC)는 오프레벨제어신호(CSgl)에 기초하여 게이트오프레벨(Vgl)을 조정하고, 조정된 게이트오프레벨의 전원(Vgl)을 게이트구동부(GD)에 공급한다.
또한, 메인 컨트롤러(MC)는 리드아웃구동부(RD)로부터 프리샷 또는 메인샷에 대응한 영상신호를 수신하면, 영상신호의 대표 휘도값에 기초하여 프리샷 요청 신호 또는 메인샷 요청 신호를 전달할 수 있다. 여기서, 대표 휘도값은 감지영역(DA) 중 중앙에 배치된 유효화소영역(P)의 소자감지신호에 대응할 수 있다.
즉, 영상신호의 대표 휘도값은 영상신호의 중앙에 배치된 유효화소영역(P)의 휘도값으로 선택될 수 있다. 다만, 이는 예시일 뿐이며, 영상신호의 대표 휘도값은 사용자의 의도, 장치의 설치 환경 및 객체의 특성 등에 따라 다르게 정의될 수 있음은 당연하다. 일 예로, 영상신호의 대표 휘도값은 영상신호에 대응한 복수의 유효화소영역(P)의 휘도값에 대한 평균값으로 선택될 수 있다. 또는, 영상신호의 대표 휘도값은 영상신호에 대응한 복수의 유효화소영역(P)의 휘도값 중 최대값 또는 최소값으로 선택될 수 있다. 또는, 영상신호의 대표 휘도값은 영상신호에 대응한 복수의 유효화소영역(P)의 휘도값 중 최대값과 최소값의 비(예를 들면, 최대명암비)로 선택될 수도 있다.
메인 컨트롤러(MC)는 영상신호의 대표 휘도값이 소정의 유효범위 이내인 경우, 영상신호를 정상 상태로 판정하고, 정상 상태의 영상신호를 사용자에게 제공하거나, 또는 정상 상태의 영상신호에 기초하여 메인샷 요청 신호를 전달한다. 반면, 메인 컨트롤러(MC)는 영상신호의 대표 휘도값이 소정의 유효범위 내에 포함되지 않는 경우, 영상신호를 불량 상태로 판정하고, 프리샷 요청 신호 또는 메인샷 요청 신호를 재차 전달할 수 있다.
여기서, 메인 컨트롤러(MC)는 엑스레이 영상 시스템(10)의 구동을 제어하는 사용자 컨트롤러(미도시)에 영상신호, 프리샷 요청 신호 및 메인샷 요청 신호 등을 전달할 수 있다. 또는, 디지털 엑스레이 검출장치(11)가 무선 라우터 및 신호 케이블 등을 통해 광원장치(12)에 연결된 경우, 메인 컨트롤러(MC)는 프리샷 요청 신호 및 메인샷 요청 신호 등을 광원장치(12)에 직접 전달할 수도 있다.
이러한 메인 컨트롤러(MC)의 구동에 대해서는 도 15 및 도 16을 참조하여 이하에서 상세히 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 리드아웃구동부(RD)는 각 데이터라인(DL(1), DL(2), DL(j), DL(m))(j는 3 이상 m 미만의 자연수, m은 복수의 유효화소영역(P)에 대응한 수직라인의 총 개수)에 연결되는 증폭부(210), 증폭부(210)의 출력단에 연결되고 제 1 및 제 2 연관신호를 보유하는 신호버퍼부(220), 및 제 1 및 제 2 연관신호에 기초하여 각 화소영역의 감지신호를 도출하고, 센싱라인(SL)을 통해 아날로그센싱신호(SSa)를 수신하는 먹스부(230)를 포함한다.
증폭부(210)는 유효화소영역(P)에 대응한 각 데이터라인(DL(1), DL(2), DL(j), DL(m))의 신호를 증폭한다.
신호버퍼부(220)에 보유되는 제 1 연관신호는 각 유효화소영역(P)의 스위칭소자(SD)가 턴오프하는 상태에서, 증폭부(210)의 출력단이 출력하는 신호이다. 즉, 제 1 연관신호는 각 유효화소영역(P)의 오프셋 및 증폭부(210)의 오프셋에 대응한다.
신호버퍼부(220)에 보유되는 제 2 연관신호는 각 유효화소영역(P)의 스위칭소자(SD)가 턴온한 상태에서, 증폭부(210)의 출력단이 출력하는 신호이다. 즉, 제 2 연관신호는 각 유효화소영역(P)의 소자감지신호에 대응한다.
먹스부(230)는 제 1 및 제 2 연관신호에 기초하여 각 유효화소영역(P)의 리드아웃신호를 도출한다. 즉, 먹스부(230)는 제 2 연관신호에서 제 1 연관신호를 뺀 값으로 각 화소영역(P)의 리드아웃신호를 도출할 수 있다.
이와 같이 하면, 먹스부(230)에 의해 도출된 각 유효화소영역(P)의 리드아웃신호는 제 1 연관신호에 대응한 각 유효화소영역(P)의 오프셋 및 증폭부(210)의 오프셋과 무관한 신호로 도출될 수 있다.
그리고, 먹스부(230)는 각 유효화소영역(P)의 리드아웃신호를 취합하여 아날로그출력신호를 생성한다.
더불어, 먹스부(230)는 센싱라인(SL)을 통해 아날로그센싱신호(SSa)를 수신한다.
또한, 리드아웃구동부(120)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호변환부(240), 및 신호변환부(240)의 출력을 데이터 처리하는 데이터처리부(250)를 더 포함한다.
신호변환부(240)는 먹스부(230)의 아날로그출력신호를 디지털출력신호로 변환한다. 그리고, 신호변환부(240)는 아날로그센싱신호(SSa)를 디지털센싱신호(SS)로 변환한다.
데이터처리부(250)는 디지털출력신호에 기초하여 영상신호(IS; Image Signal)를 생성한다. 여기서, 영상신호는 복수의 화소영역(P)에 대응한 휘도값을 비트정보로 나타낸 신호일 수 있다.
그리고, 데이터처리부(250)는 소정의 통신방식에 기초하여 디지털 센싱신호(SS) 및 영상신호(IS)를 메인 컨트롤러(MC)로 전달할 수 있다.
예시적으로, 데이터처리부(250)는 LVDS(Low-voltage differential signaling) 방식의 신호 송수신을 위한 CMOS 집적회로를 포함할 수 있다.
또는, 리드아웃구동부(RD)는 LVDS(Low-voltage differential signaling) 방식의 신호 송수신을 위한 CMOS 집적회로로 이루어진 통신부(미도시)를 별도로 포함할 수도 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 리드아웃구동부(RD) 중 증폭부(210)는 증폭기(AMP), 피드백 커패시터(Cf; feedback Capacitor) 및 리셋스위치(SWre; reset Switch)를 포함한다.
증폭기(AMP)는 각 데이터라인(DL(1), DL(2), DL(j), DL(m))에 연결되는 제 1 입력단과, 기준전원의 레퍼런스신호(Vref)가 입력되는 제 2 입력단과, 신호버퍼부(220)에 연결되는 출력단을 포함한다.
피드백 커패시터(Cf)는 제 1 입력단과 증폭기(AMP)의 출력단 사이에 배치된다.
리셋스위치(SWre)는 제 1 입력단과 증폭기(AMP)의 출력단 사이에 피드백 커패시터(Cf)와 병렬로 연결된다.
증폭기(AMP)는 레퍼런스신호(Vref) 및 피드백 커패시터(Cf)의 커패시턴스에 기초하여 제 1 입력단의 신호, 즉 각 데이터라인(DL(1), DL(2), DL(j), DL(m))의 신호를 증폭하고, 증폭된 신호를 출력단으로 출력한다. 피드백 커패시터(Cf)의 커패시턴스는 증폭기(AMP)의 게인에 대응한다.
리셋스위치(SWre)는 피드백 커패시터(Cf)를 초기화하기 위한 것이다. 일 예로, 광원장치(12)가 엑스레이를 조사하기 전에, 초기화기간이 배치될 수 있으며, 초기화기간 동안 전체 데이터라인(DL)에 대응한 증폭부(121)의 리셋스위치(SWre)가 턴온될 수 있다.
신호버퍼부(220)는 제 1 및 제 2 버퍼 커패시터(Cb1, Cb2; buffer Capacitor)와, 제 1 및 제 2 버퍼 스위치(SWb1, SWb2)를 포함한다.
각 유효화소영역(P)의 스위칭소자(SD)가 턴온하는 기간 이전에, 증폭기(AMP)는 각 유효화소영역(P) 및 증폭부(210)의 오프셋에 대응한 제 1 연관신호를 출력한다. 이때, 제 1 버퍼 스위치(SWb1)가 턴온하며, 제 1 버퍼 커패시터(Cb1)는 턴온된 제 1 버퍼 스위치(SWb1)를 통해 전달된 제 1 연관신호에 기초하여 충전된다.
각 유효화소영역(P)의 스위칭소자(SD)가 턴온하는 기간 이후에, 증폭기(AMP)는 각 유효화소영역(P)의 소자감지신호에 대응한 제 2 연관신호를 출력한다. 이때, 제 2 버퍼 스위치(SWb2)가 턴온하며, 제 2 버퍼 커패시터(Cb2)는 턴온된 제 2 버퍼 스위치(SWb2)를 통해 전달된 제 2 연관신호에 기초하여 충전된다.
이로써, 신호버퍼부(220)는 제 1 및 제 2 연관신호를 보유한다.
또한, 도 4의 도시와 같이, 화소 어레이(100)는 각 데이터라인(DLd, DL(1), DL(2), DL(j), DL(m))에 연결되는 데이터 커패시터(Cd; data Capacitor)를 더 포함할 수 있다.
도 5, 도 6 및 도 7은 영상신호 생성을 위한 어느 하나의 유효화소영역 및 리드아웃구동부의 동작을 나타낸 도면이다. 도 8은 엑스레이조사기간 이전의 휴지기간의 동작을 나타낸 도면이다. 도 9는 센싱라인을 통해 아날로그 센싱신호가 먹스부로 전달되는 예시를 나타낸 도면이다.
도 5는 프리샷 또는 메인샷이 공급되는 엑스레이조사기간의 동작을 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 엑스레이가 조사되면, 신틸레이터(130)에 의해 엑스레이가 가시광선으로 변환된다. 각 광감지소자(PD)는 신틸레이터(130)으로부터 공급된 가시광선에 반응하여 전자-정공쌍을 생성하는 PIN층(도 10 내지 도 13의 112)을 포함한다. 이러한 광감지소자(PD)에 있어서, 제 2 소자전극(도 10 내지 도 13의 113)(예를 들면, 애노드전극)에 공급되는 바이어스라인(BL)의 바이어스신호에 의해 전자-정공쌍의 전자가 제 1 소자전극(도 10 내지 도 13의 111)(예를 들면, 캐소드전극)으로 이동한다. 이때 이동되는 전자량에 의해 엑스레이에 대응하는 소자감지신호가 생성된다.
그리고, 각 광감지소자(PD)는 X노드(NX)에 소자감지신호를 출력한다.
도 6은 엑스레이조사기간 이후의 검출기간 중 제 1 검출구동기간의 동작을 나타낸 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 검출구동기간은 각 유효화소영역(P)의 스위칭소자(SD)가 턴온하기 전이므로, 데이터라인(DLj)에는 각 유효화소영역(P)의 오프셋이 전달되고, 증폭기(AM)는 각 유효화소영역(P)의 오프셋과 증폭기(AMP)의 오프셋에 대응하는 제 1 연관신호를 출력한다.
이에, 제 1 검출구동기간 동안 제 1 버퍼 스위치(SWb1)가 턴온하면, 제 1 버퍼 커패시터(Cb1)가 제 1 버퍼 스위치(SWb1)을 통해 전달된 제 1 연관신호에 기초하여 충전된다.
다음, 도 7은 검출기간 중 제 1 검출구동기간 이후에 배치되는 제 2 및 제 3 검출구동기간의 동작을 나타낸 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제 2 검출구동기간 동안 각 유효화소영역(P)의 스위칭소자(SD)가 턴온한다. 이에, 광감지소자(PD)의 소자감지신호가 전달된 X노드(NX)의 전압이 데이터라인(DLj)으로 전달된다.
이에, 증폭기(AMP)는 광감지소자(PD)의 소자감지신호에 대응하는 제 2 연관신호를 출력한다.
이어서, 제 3 검출구동기간 동안 제 2 버퍼 스위치(SWb2)가 턴온하면, 제 2 버퍼 커패시터(Cb2)가 제 2 버퍼 스위치(SWb2)을 통해 전달된 제 2 연관신호에 기초하여 충전된다.
더불어, 엑스레이 조사기간 이전에 화소 어레이(100) 및 리드아웃구동부(RD)의 각 노드 및 각 소자를 초기화하기 위한 휴지기간이 배치될 수 있다.
휴지기간 동안 각 스위칭소자(SD), 제 1 및 제 2 버퍼 스위치(SWb1, SWb2)가 교번하여 턴온 및 턴오프한다. 일 예로, 휴지기간 동안 각 스위칭소자(SD), 제 1 및 제 2 버퍼 스위치(SWb1, SWb2)가 턴온하는 횟수는 적어도 1회일 수 있다. 이러한 휴지기간 동안 전체 화소영역(P)의 스위칭소자(SD)가 동시에 턴온 및 턴오프 할 수 있다. 또는 휴지기간 동안 적어도 하나의 수평라인의 스위칭소자(SD)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(D, P)의 광감지소자(PD)에 누적된 전하(charge)가 제거될 수 있다.
이러한 휴지기간 동안, 데이터라인(DLj)은 증폭기(AMP)를 통해 전달된 레퍼런스신호(Vref)로 초기화된다. 이에, 스위칭소자(SD) 중 데이터라인(DLj)에 연결되는 일단(예를 들면, 드레인전극)의 전압은 레퍼런스신호(Vref)에 대응한다.
그리고, 도 8에 도시된 바와 같이, 휴지기간 동안 각 스위칭소자(SD)가 제 1 및 제 2 버퍼 스위치(SWb1, SWb2)와 함께 교번하여 턴온한다. 이에, 스위칭소자(SD)가 턴온하는 동안, 스위칭소자(SD) 중 X노드(NX)에 연결되는 다른 일단(예를 들면, 소스전극)에 레퍼런스신호(Vref)가 전달된다. 이로써, 각 스위칭소자(SD)는 양단이 등전위가 되는 상태 (즉, 소스드레인전압(Vds)이 0V인 상태)로 초기화된다. 또한, X노드(NX)의 초기전압은 레퍼런스신호(Vref)에 대응한다.
그런데, 휴지기간이 종료된 후, 검출기간이 개시되기 전에, 스위칭소자(SD)의 누설전류 또는 광감지소자(PD)의 누설전류로 인해 X노드(NX)의 초기전압이 레퍼런스신호(Vref)와 상이하게 변동될 수 있다. 이 경우, X노드(NX)의 초기전압이 변동되는 만큼, 소자감지신호의 노이즈가 증가하는 문제점이 있다.
이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 엑스레이 검출장치(11)는 더미화소영역(D) 및 센싱라인(SL)을 이용하여 X노드(NX)의 초기전압을 검출하고, 그 결과에 기초하여 게이트신호의 게이트오프레벨을 조절한다.
도 9에 도시한 바와 같이, 센싱라인(SL)은 수직방향의 더미라인에 대응하고, 더미라인에 포함된 적어도 하나의 더미화소영역(D)의 X노드(NX)와 먹스부(230) 사이에 연결된다. 이에, 적어도 하나의 더미화소영역(D)의 X노드(NX)의 전압에 대응한 아날로그 센싱신호(SSa)가 센싱라인(SL)을 통해 먹스부(230)로 전달될 수 있다. 그리고, 리드아웃구동부(RD)의 신호변환부(240)는 아날로그 센싱신호(SSa)를 디지털 센싱신호(SS)로 변환한다.
그리고, 앞서 언급한 바와 같이, 메인 컨트롤러(MC)는 리드아웃구동부(RD)로부터 디지털 센싱신호(SS)를 수신하고, 디지털 센싱신호(SS)에 기초하여 오프레벨제어신호(CSgl)를 생성한다.
구체적으로, 메인 컨트롤러(MC)는 센싱신호(SS)에 대응한 센싱값과 소정의 정상범위 간의 차이만큼 게이트오프레벨을 가변시키기 위한 오프레벨제어신호(CSgl)를 생성한다. 일 예로, 센싱신호(SS)에 대응한 센싱값이 소정의 정상범위에 비해 0.5V 만큼 작은 경우, 게이트오프레벨을 0.5V만큼 감소시킨다.
이와 같이 하면, X노드(NX)의 초기전압이 가변하는 것에 의해, 스위칭소자(SD)의 게이트소스전압(Vgs)이 변동하는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, X노드(NX)의 초기전압의 가변으로 인한 노이즈를 감소시킬 수 있다.
더불어, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 센싱라인(SL)은 광감지소자(PD)의 제 1 소자전극과 함께, 스위칭소자(SD)를 덮는 층간절연막 상에 배치되고, 광감지소자(PD)의 적어도 일부와 중첩된다.
도 10은 도 2의 화소 어레이 중 어느 하나의 유효화소영역에 대응한 평면의 일 예시를 나타낸 도면이다. 도 11은 도 10의 A-A' 단면에 대한 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 12는 도 2의 화소 어레이 중 어느 하나의 더미화소영역에 대응한 평면의 일 예시를 나타낸 도면이다. 도 13은 도 12의 B-B' 단면에 대한 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 화소 어레이(100) 중 유효화소영역(P)은 상호 교차하는 수평방향의 게이트라인(GL)과 수직방향의 데이터라인(DL)에 의해 정의될 수 있다.
유효화소영역(P)의 스위칭소자(SD)는 액티브층(ACT), 수평방향의 게이트라인(GL) 중 액티브층(ACT) 측으로 분기되고 액티브층(ACT)의 채널영역과 중첩하는 게이트전극(GE), 액티브층(ACT) 중 채널영역의 일측에 배치된 제 1 영역에 중첩하고 데이터라인(DL)의 일부로 이루어진 제 1 트랜지스터전극(TE1)(예를 들면, 소스전극) 및 액티브층(ACT) 중 채널영역의 다른 일측에 배치된 제 2 영역에 중첩하고 아일랜드 패턴으로 이루어진 제 2 트랜지스터전극(TE2)(예를 들면, 드레인전극)을 포함한다.
필 팩터를 고려하여, 광감지소자(PD)는 각 유효화소영역(P) 중 가능한 넓은 영역에 배치된다.
광감지소자(PD)는 상호 대향하는 제 1 전극(111), PIN층(112) 및 제 2 전극(113)을 포함한다.
광감지소자(PD)의 제 1 소자전극(111)은 화소 콘택홀(PH; Pixel contact Hole)을 통해 제 2 트랜지스터전극(TE2)과 연결된다.
바이어스라인(BL)은 수직방향으로 배치되고, 광감지소자(PD)의 적어도 일부와 중첩한다. 즉, 광감지소자(PD) 간의 용이한 연결을 위해, 바이어스라인(BL)은 광감지소자(PD)를 가로지른다.
광감지소자(PD)의 제 2 전극(113)은 바이어스 콘택홀(BH; Bias contact Hole)을 통해 바이어스라인(BL)과 연결된다.
여기서, 바이어스 콘택홀(BH)은 광감지소자(PD)의 전하분산효율을 고려하여, 광감지소자(PD)의 중앙에 배치될 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 스위칭소자(SD)는 기판(101) 상에 배치되는 액티브층(ACT), 액티브층(ACT)의 채널영역을 덮는 게이트절연층(102) 상에 배치되는 게이트전극(GE), 액티브층(ACT)과 게이트전극(GE)을 덮는 소스드레인절연막(103) 상에 배치되는 제 1 및 제 2 트랜지스터전극(TE1, TE2)을 포함한다.
액티브층(ACT)은 비정질실리콘물질, LTPS(Low Temperature Polycrystaline Silicon)물질 및 산화물반도체물질 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
게이트절연층(102) 및 소스드레인절연막(103)은 SiNx, SiO 등과 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있다.
제 1 트랜지스터전극(TE1)은 소스드레인절연막(103)을 관통하는 제 1 액티브콘택홀(AH1)을 통해 액티브층(ACT)의 제 1 영역에 연결된다.
제 2 트랜지스터전극(TE2)은 소스드레인절연막(103)을 관통하는 제 2 액티브콘택홀(AH2)을 통해 액티브층(ACT)의 제 2 영역에 연결된다.
이러한 스위칭소자(SD)는 층간절연막(104)으로 커버된다.
광감지소자(PD)는 층간절연막(104) 상에 배치된다.
광감지소자(PD)는 층간절연막(104) 상에 배치되는 제 1 소자전극(111), 제 1 소자전극(111) 상에 배치되는 PIN층(112), 및 PIN층(112) 상에 배치되는 제 2 소자전극(113)을 포함한다.
제 1 소자전극(111)은 층간절연막(104)을 관통하는 화소 콘택홀(PH)을 통해 제 2 트랜지스터전극(TE2)에 연결된다.
제 1 소자전극(111)은 각 화소영역(P)의 필 팩터를 고려하여, 각 화소영역(P) 중 가능한 넓은 영역에 배치될 수 있다. 예시적으로, 제 1 전극(111)은 몰리브덴(Mo)과 같은 불투명한 금속 또는 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 및 ZnO(Zinc Oxide) 등과 같은 투명도전성물질로 이루어진 단일층 또는 다중층 구조일 수 있다.
PIN층(112)은 N형의 불순물이 포함된 N(Negative)형 반도체층, 불순물이 포함되지 않은 I(Intrinsic)형 반도체층 및 P형의 불순물이 포함된 P(Positive)형 반도체층이 순차 적층된 구조로 이루어질 수 있다. 여기서, I형 반도체층은 N형 반도체층 및 P형 반도체층보다 상대적으로 두껍게 형성될 수 있다. 예시적으로, PIN층(112)은 약 1um의 두께로 이루어질 수 있다.
PIN층(112)은 광원장치(도 1의 12)로부터 방출된 엑스레이를 전기적인 신호로 변환할 수 있는 물질을 포함한다. 예를 들어, PIN층(112)은 a-Se, HgI2, CdTe, PbO, PbI2, BiI3, GaAs 및 Ge 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
제 2 소자전극(113)은 PIN층(112)의 대부분을 덮는다. 제 2 소자전극(113)은 PIN층(112)에 대한 광의 입사량 저하 및 각 유효화소영역(P)의 필 팩터 저하를 방지하기 위하여, 투명 도전성 물질로 이루어진다. 예시적으로, 제 2 소자전극(113)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 및 ZnO(Zinc Oxide) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
이러한 광감지소자(PD)는 제 1 보호막(121)으로 커버된다. 여기서, 제 1 보호막(121)은 제 2 소자전극(113)을 덮고, 층간절연막(104) 상에 전체적으로 배치된다. 예시적으로, 제 1 보호막(121)은 SiNx, SiO 등과 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있다.
바이어스라인(BL)은 제 1 보호막(121) 상에 배치되고, 제 1 보호막(121)을 관통하는 바이어스 콘택홀(BH)을 통해 제 2 전극(113)에 연결된다.
그리고, 화소 어레이(100)는 제 1 보호막(121) 상에 전체적으로 배치되고 바이어스라인(BL)을 덮는 제 2 보호막(122), 제 2 보호막(122) 상에 전체적으로 배치되는 평탄화막(123), 및 평탄화막(123) 상에 배치되는 신틸레이터(130)를 더 포함한다.
제 2 보호막(122)은 제 1 보호막(121)과 마찬가지로, SiNx, SiO 등과 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있다.
평탄화막(123)은 포토 아크릴(photo acryl; PAC)과 같은 아크릴계 수지와 같은 유기절연물질 또는 PR(Photo resist)로 이루어질 수 있다.
신틸레이터(130)는 엑스레이를 가시광선으로 변환한다. 이러한 신틸레이터(130)는 주상구조로 이루어질 수 있다. 예시적으로, 신틸레이터(130)는 CsI:Tl (Cesium iodide : Talluim doped)로 이루어질 수 있다.
그리고, 도 11에 도시되지 않았으나, 화소 어레이(100)는 제 1 보호막(121) 상에 전체적으로 배치되는 부가 평탄화막(미도시)를 더 포함하고, 바이어스라인(BL)은 부가 평탄화막 상에 배치되며, 바이어스 콘택홀(BH)은 제 1 보호막(121) 및 부가 평탄화막을 관통하는 것일 수 있다. 이와 같이 하면, 바이어스라인(BL)이 광감지소자(PD)의 형태에 따른 단차를 포함하지 않는 부가 평탄화막 상에 배치됨으로써, 단차에 의한 바이어스라인(BL)의 단선 불량이 방지될 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 화소 어레이(100) 중 더미화소영역(D) 또한 유효화소영역(P)과 마찬가지로 상호 교차하는 수평방향의 게이트라인(GL)과 수직방향의 데이터라인(DL)에 의해 정의될 수 있다.
더미화소영역(D)은 센싱라인(SL)과 적어도 일부 중첩하고, 광감지소자(PD)의 제 1 소자전극(111)이 센싱라인(SL)에 연결되는 점을 제외하면, 도 10 및 도 11에 도시된 유효화소영역(P)과 동일하므로, 이하에서 중복되는 설명을 생략한다.
센싱라인(SL)은 제 1 소자전극(111)의 일부를 수직방향으로 연장한 형태로 마련될 수 있다. 그리고, 센싱라인(SL)은 수직방향으로 더미화소영역(D)을 가로지름에 따라, 바이어스라인(BL)의 적어도 일부와 중첩될 수 있다.
또는, 도 12에 도시되지 않았으나, 센싱라인(SL)은 바이어스라인(SL)의 어느 일측에 나란하게 배치될 수 있다. 또는, 센싱라인(SL)은 데이터라인(DL)과 중첩될 수도 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 센싱라인(SL)은 제 1 소자전극(111)과 함께, 층간절연막(104) 상에 배치된다.
그리고, 센싱라인(SL)은 제 1 보호막(121)을 사이에 두고 바이어스라인(BL)과 중첩될 수 있다.
또는, 센싱라인(SL)과 바이어스라인(BL) 간의 기생 캡을 감소시키기 위하여, 바이어스라인(BL)은 제 1 보호막(121)을 덮는 부가 평탄화막(미도시) 상에 배치될 수 있다.
한편, 도 2 등에 도시된 화소 어레이(100)는 센싱라인(SL)이 수직방향의 더미라인에 대응하는 것을 도시한다.
이와 달리, 센싱라인(SL)이 수평방향의 더미라인에 대응할 수도 있다.
도 14는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디지털 엑스레이 검출장치를 나타낸 도면이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디지털 엑스레이 검출장치(11)는 센싱라인(SL')이 수평방향의 더미라인에 대응하고, 리드아웃구동부(RD)에 대응한 패드까지 수직방향으로 연장되는 점을 제외하면, 도 2에 도시된 일 실시예와 동일하므로 이하에서 중복 설명을 생략한다.
이상과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 엑스레이 검출장치(11)는 적어도 하나의 더미화소영역(D)의 X노드(NX)와 리드아웃구동부(RD) 사이를 연결하는 센싱라인(SL)을 포함한다. 이로써, 센싱라인(SL)을 통해 전달되는 센싱신호(SS)에 의해, X노드(NX)의 초기전압이 검출될 수 있다. 그리고, 메인 컨트롤러(MC)는 센싱신호(SS)에 기초하여 오프레벨제어신호(CSgl)를 생성하고, 전원 컨트롤러(PC)는 오프레벨제어신호(CSgl)에 기초하여 게이트신호의 게이트오프레벨을 조정한다. 즉, X노드의 초기전압이 가변되는 정도에 따라 게이트오프레벨을 가변한다. 이로써, X노드의 초기전압이 가변하는 것에 의해, 스위칭소자(SD)의 게이트소스전압이 변동되는 것을 방지할 수 있다. 그로 인해, X노드의 초기전압이 가변하는 것으로 인한 노이즈의 증가를 방지할 수 있다.
다음, 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 엑스레이 검출장치의 구동방법에 대해 설명한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 엑스레이 검출장치의 구동방법을 나타낸 도면이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 메인 컨트롤러(MC)는 광원장치(12)의 프리샷 완료 신호를 수신하는 단계 (S11), 프리샷 완료 신호에 기초하여 리드아웃개시신호를 타이밍 컨트롤러(TC)에 전달하는 단계(S12), 리드아웃구동부(RD)로부터 센싱신호(SS)를 수신하는 단계(S13), 리드아웃구동부(RD)로부터 프리샷에 대응한 영상신호(IS)를 수신하는 단계(S14), 센싱신호(SS)에 기초하여 오프레벨제어신호(CSgl)를 생성하는 단계(S15), 오프레벨제어신호(CSgl)를 파워 컨트롤러(PC)에 전달하는 단계(S16), 메인샷 요청 신호를 전달하는 단계(S21), 광원장치(12)의 메인샷 완료 신호를 수신하는 단계(S22), 메인샷 완료 신호에 기초하여 리드아웃개시신호를 타이밍 컨트롤러(TC)에 전달하는 단계(S23) 및 리드아웃구동부(RD)로부터 메인샷에 대응한 영상신호(IS)를 수신하는 단계(S24)를 포함한다.
프리샷 완료 신호를 수신하는 단계(S11)에서, 메인 컨트롤러(MC)는 사용자 컨트롤러(미도시) 또는 광원장치(12)로부터 프리샷 완료 신호를 수신할 수 있다. 여기서, 프리샷 완료 신호는 엑스레이의 1차 조사가 완료된 것을 알리는 신호일 수 있다.
프리샷 완료 신호에 기초하여 리드아웃개시신호를 타이밍 컨트롤러(TC)에 전달하는 단계(S12)에서, 리드아웃개시신호는 프리샷에 대응한 영상신호(IS)를 요청하는 것일 수 있다.
일 예로, 디지털 엑스레이 검출장치(11)의 구동 개시 후, 첫번째 프리샷 완료 신호를 수신한 경우, 이에 대응한 리드아웃개시신호는 영상신호(IS) 및 적어도 하나의 더미화소영역(D)의 X노드(NX)의 전압에 관한 센싱신호(SS)를 요청하는 것일 수 있다. 다만, 이는 단지 예시일 뿐이며, 각 프리샷 완료 신호에 대응한 리드아웃개시신호는 모두 영상신호(IS) 및 센싱신호(SS)를 요청하는 것일 수도 있다.
타이밍 컨트롤러(TC)는 리드아웃개시신호에 기초하여 게이트구동부(GD)의 리드아웃구동부(RD) 각각의 구동 타이밍을 제어하기 위한 제어신호를 공급한다.
리드아웃구동부(RD)는 타이밍 컨트롤러(TC)의 제어신호에 기초하여 영상신호(IS)를 생성하기 전에, 센싱라인(SL)의 아날로그 센싱신호(SSa)를 수신한다. 그리고, 리드아웃구동부(RD)는 아날로그 센싱신호(SSa)를 변환하여 디지털 센싱신호(SS)를 마련하고, 디지털 센싱신호(SS)를 메인 컨트롤러(MC)에 전달한다. 여기서, 아날로그 센싱신호(SSa)는 센싱라인(SL)에 연결된 적어도 하나의 더미화소영역(D)의 X노드(NX)의 전압에 대한 적분값을 포함할 수 있다.
이어서, 리드아웃구동부(RD)는 리드아웃개시신호에 대응한 타이밍 컨트롤러(TC)의 제어신호에 기초하여, 각 유효화소영역(P)의 제 1 및 제 2 연관신호를 검출한다. 그리고, 리드아웃구동부(RD)는 제 1 및 제 2 연관신호에 기초하여 각 유효화소영역(P)의 리드아웃신호를 도출하며, 각 유효화소영역(P)의 리드아웃신호에 기초하여 영상신호(IS)를 생성한다. 이로써, 프리샷에 대응한 영상신호(IS)가 마련된다.
이에, 메인 컨트롤러(MC)는 리드아웃구동부(RD)로부터 센싱신호(SS)를 수신하고 (S13), 리드아웃구동부(RD)로부터 영상신호(IS)를 수신한다. (S14)
메인 컨트롤러(MC)는 센싱신호(SS)에 기초하여 오프레벨제어신호(CSgl)를 생성한다. (S15)
여기서, 메인 컨트롤러(MC)는 센싱신호(SS)에 대응한 센싱값과 소정의 정상범위 간의 차이에 기초하여 오프레벨제어신호(CSgl)를 생성한다. 일 예로, 정상범위는 레퍼런스신호(Vref)에 대응할 수 있다. 즉, 메인 컨트롤러(MC)는 센싱값과 레퍼런스전압(Vref) 간의 차이만큼 게이트오프레벨(Vgl)를 가변하는 오프레벨제어신호(CSgl)를 생성할 수 있다.
메인 컨트롤러(MC)는 오프레벨제어신호(CSgl)를 파워 컨트롤러(PC)에 전달한다. (S16)
이때, 파워 컨트롤러(PC)는 오프레벨제어신호(CSgl)에 기초하여 게이트신호의 게이트오프레벨(Vgl)을 보상한다. 그리고, 보상된 게이트오프레벨(Vgl)의 전원을 게이트구동부(GD)에 공급한다.
이후, 메인 컨트롤러(MC)는 파워 컨트롤러(PC)에 의한 게이트오프레벨(Vgl)의 보상이 완료된 것을 확인한 다음, 메인샷 요청 신호를 사용자 컨트롤러(미도시) 또는 광원장치(12)에 전달할 수 있다. (S21)
여기서, 메인샷 요청 신호는 디지털 엑스레이 검출장치(11)가 영상신호를 생성할 준비가 완료되었음을 알리는 신호일 수 있다.
다만, 이는 단지 예시일 뿐이며, 사용자 컨트롤러(미도시) 또는 광원장치(12)는 프리샷 완료 신호를 송신한 후 소정의 지연시간이 도과되면, 메인샷 요청 신호에 관계없이 디지털 엑스레이 검출장치(11)의 준비가 완료된 것으로 간주할 수도 있다.
메인샷 요청 신호를 전달하는 단계(S21)에서, 메인 컨트롤러(11)는 타이밍 컨트롤러(TC)에 휴지기간으로의 구동을 지시할 수 있다.
메인 컨트롤러(11)는 메인샷 완료 신호를 수신하면 (S22), 메인샷 완료 신호에 기초하여 리드아웃개시신호를 타이밍 컨트롤러(TC)에 전달한다. (S23)
이에, 타이밍 컨트롤러(TC)는 리드아웃개시신호에 기초하여 게이트구동부(GD)의 리드아웃구동부(RD) 각각의 구동 타이밍을 제어하기 위한 제어신호를 공급한다.
그리고, 리드아웃구동부(RD)는 리드아웃개시신호에 대응한 타이밍 컨트롤러(TC)의 제어에 따라, 메인샷에 대응한 영상신호(IS)를 생성한다.
이때, 오프레벨제어신호(CSgl)에 따라 보상된 게이트오프레벨(Vgl)의 전원이 게이트구동부(GD)에 공급되는 상태에서, 제 1 및 제 2 연관신호의 검출과정이 실행된다.
이로써, 메인 컨트롤러(MC)는 리드아웃구동부(RD)로부터 메인샷에 대응한 영상신호(IS)를 수신한다.
이상과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 초기 프리샷 이후에 X노드(NX)의 초기전압이 가변하는 정도를 검출하고, 그 결과에 따라 게이트오프레벨(Vgl)을 조절함으로써, 메인샷에 대응한 영상신호(IS)는 X노드(NX)의 초기전압 가변에 따른 노이즈의 영향을 더욱 적게 받는다. 이에 따라, 엑스레이 영상의 정확도 및 신뢰도가 향상될 수 있다.
한편, 오프레벨제어신호(CSgl)에 따라 게이트오프레벨(Vgl)를 보상하는 경우, 스위칭소자(SD)의 턴오프 동작이 초기 설계와 달라짐으로써, 엑스레이 영상의 밝기가 설계와 다르게 도출될 수 있다. 즉, 게이트오프레벨(Vgl)의 보상이 과도하게 실시되는 경우, 영상신호(IS)의 감도가 오히려 저하될 수 있다.
도 16은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디지털 엑스레이 검출장치의 구동방법을 나타낸 도면이다.
도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디지털 엑스레이 검출장치의 구동방법은 오프레벨제어신호(CSgl)를 파워 컨트롤러(PC)에 전달하는 단계(S16) 이후에, 프리샷 완료 신호를 재차 수신하는 단계(S32), 재차 수신된 프리샷 완료 신호에 기초하여 리드아웃개시신호를 타이밍 컨트롤러(TC)에 전달하는 단계(S33), 리드아웃구동부(RD)로부터 재차 프리샷에 대응한 영상신호(IS)를 수신하는 단계(S34) 및 영상신호의 대표 휘도값에 기초하여 오프레벨제어신호(CSgl)를 재차 생성하는 단계(S35, S36, S37)를 더 포함한다.
그리고, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디지털 엑스레이 검출장치의 구동방법은 프리샷 요청 신호를 전달하는 단계(S31)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 오프레벨제어신호(CSgl)를 파워 컨트롤러(PC)에 전달하는 단계(S16) 이후에, 곧바로 메인샷 요청 신호를 전달하는 것(S21)이 아니라, 보정된 게이트오프레벨(Vgl)에 의한 영상신호의 품질을 확인하는 과정을 실시한다.
구체적으로, 프리샷 요청 신호를 전달하는 단계(S31)에서, 메인 컨트롤러(MC)는 사용자 컨트롤러(미도시) 또는 광원장치(12)에 프리샷 요청 신호를 전달할 수 있다. 여기서, 프리샷 요청 신호는 디지털 엑스레이 검출장치(11)가 영상신호를 생성할 준비가 완료된 상태임을 알리는 신호일 수 있다.
프리샷 완료 신호를 수신하는 단계(S11)와 마찬가지로, 프리샷 완료 신호를 재차 수신하는 단계(S32)에서, 메인 컨트롤러(MC)는 사용자 컨트롤러(미도시) 또는 광원장치(12)로부터 프리샷 완료 신호를 수신할 수 있다. 여기서, 프리샷 완료 신호는 엑스레이의 조사가 완료된 것을 알리는 신호일 수 있다.
재차 수신된 프리샷 완료 신호에 기초하여 리드아웃개시신호를 타이밍 컨트롤러(TC)에 전달하는 단계(S33)에서, 리드아웃개시신호는 프리샷에 대응한 영상신호(IS)를 요청하는 것일 수 있다. 이때, 리드아웃개시신호는 센싱신호(SS)의 요청을 더 포함할 수 있다.
이때, 타이밍 컨트롤러(TC)는 리드아웃개시신호에 기초하여 게이트구동부(GD)의 리드아웃구동부(RD) 각각의 구동 타이밍을 제어하기 위한 제어신호를 공급한다.
그리고, 리드아웃구동부(RD)는 타이밍 컨트롤러(TC)의 제어신호에 기초하여 재차 프리샷에 대응한 영상신호(IS)를 생성한다. 이때, 영상신호(IS)의 생성 시, 파워 컨트롤러(PC)는 보정된 게이트오프레벨(Vgl)의 전원을 게이트구동부(GD)에 공급한다. 즉, 각 화소영역(D, P)의 스위칭소자(SD)의 턴오프 구동을 위한 게이트오프레벨(Vgl)은 오프레벨제어신호(CSgl)에 대응함으로써, 이전 프리샷에 대응한 영상신호의 생성 시(S23)와 상이할 수 있다.
이로써, 메인 컨트롤러(MC)는 리드아웃구동부(RD)로부터 재차 프리샷에 대응한 영상신호(IS)를 수신한다. (S34)
영상신호의 대표 휘도값에 기초하여 오프레벨제어신호(CSgl)를 재차 생성하는 단계(S35, S36, S37)는 영상신호의 대표 휘도값이 소정의 유효범위 이내이면 (S35), 메인샷 요청신호를 전달하는 단계(S37), 및 영상신호의 대표 휘도값이 소정의 유효범위 이외면 (S35), 대표 휘도값과 유효범위 간의 차이에 기초하여 오프레벨제어신호(CSgl)를 재차 생성하는 단계(S36)을 포함한다.
여기서, 대표 휘도값은 감지영역(DA) 중 중앙에 배치된 유효화소영역(P)의 소자감지신호에 대응할 수 있다. 다만, 이는 예시일 뿐이며, 영상신호의 대표 휘도값은 사용자의 의도, 장치의 설치 환경 및 객체의 특성 등에 따라 다르게 정의될 수 있음은 당연하다.
그리고, 유효범위는 영상신호(IS)의 식별성 확보를 위한 대표 휘도값의 범위이다. 즉, 유효범위는 노이즈로 인지될 수 있을 정도로 과도하게 어두운 경우, 및 각 구성의 식별이 불가능할 정도로 과도하게 밝은 경우를 제외시킨 대표 휘도값의 범위로 이루어질 수 있다.
예시적으로, 휘도값이 16비트의 데이터로 정의되는 경우, 유효범위는 10000 내지 60000의 범위로 설정될 수 있다. 이때, 영상신호의 대표 휘도값이 10000보다 낮으면, 영상신호가 과도하게 어두워서, 정상적인 촬영에 의해 발생된 것이 아닌 장치 오작동에 따른 노이즈로 판별될 수 있는 문제점이 있다. 또는, 영상신호의 대표 휘도값이 60000보다 높으면, 영상신호가 과도하게 밝아서, 객체 내부의 식별이 불가능하므로, 용이하게 활용될 수 없는 문제점이 있다.
메인 컨트롤러(MC)는 영상신호의 대표 휘도값이 유효범위 이내이면 (S35), 영상신호(IS)를 정상 상태로 판별하고, 사용자 컨트롤러 또는 광원장치(12)에 메인샷 요청 신호를 전달한다. (S37) 여기서, 메인샷 요청 신호는 디지털 엑스레이 검출장치(11)가 영상신호를 생성할 준비가 완료되었음을 알리는 신호일 수 있다.
이와 더불어, 메인 컨트롤러(11)는 타이밍 컨트롤러(TC)에 휴지기간으로의 구동을 지시할 수 있다.
이후, 도 15의 도시와 같이, 메인 컨트롤러(11)는 메인샷 완료 신호를 수신하면(S22), 리드아웃개시신호를 전달하고(S23), 메인샷에 대응한 영상신호(IS)를 수신한다. (S24)
반면, 메인 컨트롤러(MC)는 영상신호의 대표 휘도값이 유효범위 이외면 (S35), 영상신호(IS)를 불량 상태로 판별하고, 영상신호의 대표 휘도값과 유효범위 간의 차이에 기초하여, 오프레벨제어신호(CSgl)를 재차 생성한다. (S26)
이후, 메인 컨트롤러(MC)는 오프레벨제어신호(CSgl)를 파워 컨트롤러(PC)에 전달하고 (S16), 프리샷 요청 신호를 전달한다. (S31)
이상과 같이, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 센싱신호에 따라 보정된 게이트오프레벨을 이용하여 생성되는 영상신호의 대표 휘도값을 검출하고, 영상신호의 대표 휘도값이 유효범위 이내인지 여부에 따라 오프레벨제어신호(CSgl)를 재차 생성한다. 이로써, 센싱신호에 따라 보정된 게이트오프레벨로 인한 영상신호의 감도 저하가 방지될 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
11: 디지털 엑스레이 검출장치 12: 광원장치
100: 화소 어레이 RD: 리드아웃구동부
GD: 게이트구동부 BD: 바이어스구동부
TC: 타이밍 컨트롤러 MC: 메인 컨트롤러
TC: 파워 컨트롤러
D: 더미화소영역 P: 유효화소영역
DL: 데이터라인 GL: 게이트라인
BL: 바이어스라인
PD: 광감지소자 SD: 스위칭소자
Cd: 데이터 커패시터
210: 증폭부 AMP: 증폭기
Vref: 레퍼런스신호 Cf: 피드백 커패시터
SWre: 리셋스위치 220: 신호버퍼부
SWb1, SWb2: 제 1, 제 2 버퍼 스위치
Cb1, Cb2: 제 1, 제 2 버퍼 커패시터
230: 먹스부 240: 신호변환부
250: 데이터처리부
11: 디지털 엑스레이 검출장치 12: 광원장치
100: 화소 어레이 RD: 리드아웃구동부
GD: 게이트구동부 BD: 바이어스구동부
TC: 타이밍 컨트롤러 MC: 메인 컨트롤러
TC: 파워 컨트롤러
D: 더미화소영역 P: 유효화소영역
DL: 데이터라인 GL: 게이트라인
BL: 바이어스라인
PD: 광감지소자 SD: 스위칭소자
Cd: 데이터 커패시터
210: 증폭부 AMP: 증폭기
Vref: 레퍼런스신호 Cf: 피드백 커패시터
SWre: 리셋스위치 220: 신호버퍼부
SWb1, SWb2: 제 1, 제 2 버퍼 스위치
Cb1, Cb2: 제 1, 제 2 버퍼 커패시터
230: 먹스부 240: 신호변환부
250: 데이터처리부
Claims (14)
- 감지영역에 매트릭스 배열된 복수의 화소영역을 포함하는 화소 어레이;
상기 복수의 화소영역 중 수직방향으로 나란하게 배치된 화소영역들로 이루어진 각 수직라인에 대응한 데이터라인;
상기 복수의 화소영역 중 상기 감지영역의 적어도 일측 가장자리에 인접하고 수평방향 또는 상기 수직방향으로 나란하게 배치되는 더미화소영역들로 이루어진 더미라인에 대응한 센싱라인; 및
상기 데이터라인과 상기 센싱라인에 연결되는 리드아웃구동부를 포함하는 디지털 엑스레이 검출장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 각 화소영역에 대응하고 바이어스라인과 X노드 사이에 배치되며 광에 대응하는 소자감지신호를 출력하는 광감지소자; 및
상기 X노드와 상기 데이터라인 사이에 배치되고, 게이트라인의 게이트신호에 기초하여 턴온하면 상기 X노드의 전압을 상기 데이터라인에 전달하는 스위칭소자를 더 포함하며,
상기 광감지소자는 상기 스위칭소자를 덮는 층간절연막 상에 배치되고 상기 층간절연막을 관통하는 화소 콘택홀을 통해 상기 스위칭소자와 연결되는 제 1 소자전극, 상기 제 1 소자전극 상에 배치되는 PIN층, 및 상기 PIN층 상에 배치되는 제 2 소자전극을 포함하는 디지털 엑스레이 검출장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 센싱라인은 상기 더미라인에 포함된 적어도 하나의 더미화소영역의 상기 X노드에 연결되는 디지털 엑스레이 검출장치.
- 제 3 항에 있어서,
상기 센싱라인은 상기 층간절연막 상에 배치되고, 상기 적어도 하나의 더미화소영역에 대응한 상기 광감지소자의 상기 제 1 소자전극에 연결되는 디지털 엑스레이 검출장치.
- 제 4 항에 있어서,
상기 더미라인은 상기 수직방향으로 나란하게 배열된 더미화소영역들로 이루어지고,
상기 센싱라인은 상기 더미화소영역의 적어도 일부와 중첩하는 디지털 엑스레이 검출장치.
- 제 5 항에 있어서,
상기 바이어스라인은 상기 각 수직라인에 대응하고, 상기 광감지소자를 덮는 제 1 보호막 상에 배치되며, 상기 광감지소자의 적어도 일부와 중첩하고, 상기 제 1 보호막을 관통하는 바이어스 콘택홀을 통해 상기 제 2 전극에 연결되며,
상기 센싱라인은 상기 바이어스라인의 적어도 일부와 중첩하는 디지털 엑스레이 검출장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 게이트라인에 연결되는 게이트구동부;
상기 게이트구동부 및 상기 리드아웃구동부의 구동 타이밍을 제어하는 타이밍 컨트롤러;
상기 게이트구동부, 상기 바이어스구동부 및 상기 리드아웃구동부에 전원을 공급하는 파워 컨트롤러; 및
상기 센싱신호에 기초하여 상기 게이트신호의 게이트오프레벨을 보상하기 위한 오프레벨제어신호를 생성하는 메인 컨트롤러를 더 포함하고,
상기 파워 컨트롤러는 상기 오프레벨제어신호에 기초하여 상기 게이트오프레벨을 조절하고, 상기 조절된 게이트오프레벨의 전원을 상기 게이트구동부에 공급하는 디지털 엑스레이 검출장치.
- 제 7 항에 따른 디지털 엑스레이 검출장치가 구동하는 방법에 있어서,
상기 메인 컨트롤러가 엑스레이를 조사하는 광원장치의 프리샷 완료 신호를 수신하는 단계;
상기 프리샷 완료 신호에 기초하여 리드아웃개시신호를 상기 타이밍 컨트롤러에 전달하는 단계;
상기 리드아웃구동부로부터 상기 센싱신호를 수신하는 단계;
상기 센싱신호에 기초하여 상기 오프레벨제어신호를 생성하는 단계;
상기 오프레벨제어신호를 상기 파워 컨트롤러에 전달하는 단계;
상기 광원장치의 메인샷 완료 신호를 수신하면, 상기 메인샷 완료 신호에 기초하여 상기 리드아웃개시신호를 상기 타이밍 컨트롤러에 전달하는 단계; 및
상기 리드아웃구동부로부터 상기 메인샷에 대응한 영상신호를 수신하는 단계를 포함하는 디지털 엑스레이 검출장치의 구동방법.
- 제 8 항에 있어서,
상기 센싱신호를 수신하는 단계에서, 상기 리드아웃구동부는 상기 센싱라인으로부터 아날로그 센싱신호를 수신하고 상기 아날로그 센싱신호를 디지털 센싱신호로 변환하며, 상기 메인 컨트롤러에 상기 디지털 센싱신호를 전달하고,
상기 아날로그 센싱신호는 상기 센싱라인에 연결된 적어도 하나의 더미화소영역의 상기 X노드의 전압에 대한 적분값을 포함하는 디지털 엑스레이 검출장치의 구동방법.
- 제 8 항에 있어서,
상기 오프레벨제어신호를 상기 파워 컨트롤러에 전달하는 단계에서, 상기 파워 컨트롤러는 상기 오프레벨제어신호에 기초하여 상기 게이트오프레벨을 가변하는 디지털 엑스레이 검출장치의 구동방법.
- 제 8 항에 있어서,
상기 센싱신호에 기초하여 상기 오프레벨제어신호를 생성하는 단계에서, 상기 메인 컨트롤러는 상기 센싱신호에 대응한 센싱값과 소정의 정상범위 간의 차이에 기초하여 상기 오프레벨제어신호를 생성하는 디지털 엑스레이 검출장치의 구동방법.
- 제 8 항에 있어서,
상기 광원장치의 메인샷 완료 신호를 수신하기 전에,
상기 광원장치의 프리샷 완료 신호를 재차 수신하는 단계;
상기 재차 수신된 프리샷 완료 신호에 기초하여 상기 타이밍 컨트롤러에 리드아웃개시신호를 전달하는 단계;
상기 리드아웃구동부로부터 재차 프리샷에 대응한 영상신호를 수신하는 단계; 및
상기 재차 프리샷에 대응한 영상신호의 대표 휘도값에 기초하여 상기 오프레벨제어신호를 재차 생성하는 단계를 더 포함하는 디지털 엑스레이 검출장치의 구동방법.
- 제 12 항에 있어서,
상기 영상신호의 대표 휘도값에 기초하여 상기 오프레벨제어신호를 재차 생성하는 단계는,
상기 대표 휘도값이 소정의 유효범위 이내이면, 상기 광원장치에 메인샷 요청 신호를 전달하는 단계; 및
상기 대표 휘도값이 상기 유효범위 이외면, 상기 대표 휘도값과 상기 유효범위 간의 차이에 기초하여 상기 오프레벨제어신호를 재차 생성하는 단계를 포함하고,
상기 영상신호의 대표 휘도값은 상기 감지영역 중 중앙에 배치된 유효화소영역의 상기 소자감지신호에 대응하는 디지털 엑스레이 검출장치의 구동방법.
- 제 8 항에 있어서,
상기 센싱신호를 수신하는 단계 이후에, 상기 리드아웃구동부로부터 상기 프리샷에 대응한 영상신호를 수신하는 단계를 더 포함하는 디지털 엑스레이 검출장치의 구동방법.
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| KR1020180172379A KR102595513B1 (ko) | 2018-12-28 | 2018-12-28 | 디지털 엑스레이 검출장치 및 그의 구동방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020180172379A KR102595513B1 (ko) | 2018-12-28 | 2018-12-28 | 디지털 엑스레이 검출장치 및 그의 구동방법 |
Publications (2)
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| KR20200082122A true KR20200082122A (ko) | 2020-07-08 |
| KR102595513B1 KR102595513B1 (ko) | 2023-10-27 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020180172379A KR102595513B1 (ko) | 2018-12-28 | 2018-12-28 | 디지털 엑스레이 검출장치 및 그의 구동방법 |
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100103785A (ko) * | 2008-01-30 | 2010-09-28 | 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 | 고체 촬상 장치 및 이를 포함하는 ｘ선 ｃｔ 장치 |
| KR20140067560A (ko) * | 2012-11-27 | 2014-06-05 | 엘지디스플레이 주식회사 | 디지털 엑스레이 검출기용 박막트랜지스터 어레이 기판 |
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- 2018-12-28 KR KR1020180172379A patent/KR102595513B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| KR20100103785A (ko) * | 2008-01-30 | 2010-09-28 | 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 | 고체 촬상 장치 및 이를 포함하는 ｘ선 ｃｔ 장치 |
| KR20140067560A (ko) * | 2012-11-27 | 2014-06-05 | 엘지디스플레이 주식회사 | 디지털 엑스레이 검출기용 박막트랜지스터 어레이 기판 |
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