WO2024080622A1 - 엑스선 디텍터 - Google Patents

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WO2024080622A1
WO2024080622A1 PCT/KR2023/014499 KR2023014499W WO2024080622A1 WO 2024080622 A1 WO2024080622 A1 WO 2024080622A1 KR 2023014499 W KR2023014499 W KR 2023014499W WO 2024080622 A1 WO2024080622 A1 WO 2024080622A1
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gate
circuit
ray detector
film
signal
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PCT/KR2023/014499
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문범진
김형식
길용철
박종윤
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주식회사 디알텍
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    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
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    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/085—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors the device being sensitive to very short wavelength, e.g. X-ray, Gamma-rays

Definitions

  • the present invention relates to an X-ray detector.
  • An X-ray imaging device includes an X-ray source that generates X-rays and an X-ray detector that detects X-rays that have passed through an object.
  • An X-ray detector detects X-rays that have passed through an object in pixel units and generates an electrical signal according to the size of the detected X-rays.
  • an X-ray detector includes a charge generation layer that generates charges according to the size of the detected It includes a TFT array layer including a transistor.
  • the TFT array layer requires a gate circuit to input a gate signal for driving each TFT, and a readout circuit to output a readout signal, which is an output signal.
  • the gate circuit is configured to receive a driving signal from the controller, generate a gate signal to drive each TFT accordingly, and apply it to each TFT.
  • These gate circuits may be implemented in the form of a gate board or a gate chip on film (COF).
  • the gate board is large in size, making it difficult to realize a miniaturized design, and especially when applying the gate board, there is a problem in that it cannot be implemented in the form of a flexible detector.
  • a technology has been introduced to replace the gate board with a gate chip-on-film and a gate-connected FPCB (flexible printed circuit board) that is circuitously connected to the gate chip-on-film.
  • the gate-connected FPCB receives a driving signal from an external driving circuit and transmits it to the gate chip-on-film, and the gate-connected FPCB generates a gate signal by the driving signal transmitted from the gate-connected FPCB and applies it to each TFT.
  • the gate connection FOCB must be formed to be relatively long compared to the gate chip-on-film for connection to the external driving circuit and must also be provided with a connector for circuit connection to the external driving circuit, so it has a relatively long length.
  • the readout circuit for example, the leadout chip-on-film
  • the gate chip-on-film and gate connection FPCB are formed together along the other side of the TFT detector
  • the gate chip-on-film and gate connection FPCB are formed together along one side of the TFT detector.
  • the length of the TFT detector in the direction in which it is formed becomes large, making miniaturization difficult.
  • the gate connection FPCB is formed with a relatively compact gate chip-on-film, the potential for miniaturization due to the application of the compact gate chip-on-film is offset.
  • Patent Document 1 Registered Patent Publication No. 10-1139408 (Publication date: 2012.04.27.)
  • the problem to be solved by the present invention is to optimize the connector structure of a thin film transistor to enable miniaturized design and to provide an X-ray detector that can effectively adhere to an object such as a pipe and perform imaging.
  • An X-ray detector that detects X-rays and generates a corresponding output signal includes a TFT array including a plurality of pixel TFT circuits each generating the output signal according to the intensity of the detected X-ray, the plurality of It includes a gate circuit configured to apply a gate signal for driving a pixel TFT circuit to the TFT array, and a readout circuit configured to receive the output signal generated by the plurality of pixel TFT circuits and transmit it to the outside. do.
  • the gate circuit includes a gate chip-on-film configured to generate the gate signal and apply it to the TFT array, and a gate chip-on-film configured to receive a driving signal for generating the gate signal and transmit it to the gate chip-on-film. It includes a gate connection FPCB that is circuitically connected. The gate chip-on-film and the gate connection FPCB are respectively disposed along different sides of the X-ray detector.
  • the gate connection FPCB may be disposed along the same side of the readout circuit and the X-ray detector.
  • the gate chip-on-film may be disposed along one side of the X-ray detector, and the gate connection FPCB and the readout circuit may be disposed together along an adjacent side of one side of the there is.
  • the read-out circuit may be made of a read-out chip-on-film.
  • the X-ray detector may be configured as a flexible detector that can be bent.
  • An X-ray detector includes a TFT array including a plurality of pixel TFT circuits that each generate output signals according to the intensity of detected X-rays, and a gate signal for driving the pixel TFT circuits is applied to the TFT array. It includes a gate circuit configured to do this, and a readout circuit configured to read the output signal and transmit it to the outside.
  • the gate circuit includes a gate connection circuit that receives a driving signal from the outside, and a gate signal generation circuit that receives the driving signal from the gate connection circuit and generates the gate signal.
  • the TFT array is configured to form a rectangular area.
  • the gate connection circuit and the read-out circuit are disposed together along one side of the rectangular area of the TFT array, and the gate signal generating circuit is located along one side of the rectangular area where the gate connection circuit and the read-out circuit are disposed. They are placed along neighboring sides.
  • the gate connection circuit may be configured in the form of an FPBC, and the readout circuit and the gate signal generation circuit may each be configured in the form of a chip-on-film.
  • the present invention by spatially separating the gate connection FPCB from the gate chip-on-film and arranging it along the same side of the TFT Miniaturized design is possible.
  • the TFT X-ray detector by spatially separating the relatively long gate connection FPCB from the relatively short gate chip-on-film and positioning it along the other side, the length of the part emitted to the outside from the TFT This allows the TFT X-ray detector to be placed as close as possible to an object such as a pipe, enabling effective imaging.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a direct X-ray detector according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a cross-sectional view schematically showing an indirect X-ray detector according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a diagram schematically showing an X-ray detector according to an embodiment of the present invention.
  • the X-ray detector according to an embodiment of the present invention may be a direct conversion or indirect conversion X-ray detector.
  • FIG. 1 exemplarily illustrates a direct X-ray detector
  • FIG. 2 exemplarily illustrates an indirect X-ray detector.
  • the X-ray detector 10 may be a digital X-ray detector that directly converts X-ray photons into charges, that is, a direct method. Additionally, the X-ray detector 10 according to an embodiment of the present invention may be a flexible X-ray detector that can be bent.
  • the substrate 11 may be formed of a bendable synthetic resin material, and through this, the X-ray detector 10 according to an embodiment of the present invention may be implemented as a flexible detector.
  • the photoconductor layer 17 When X-rays are incident while a high voltage of the power source 21 is applied to the upper electrode 19, the photoconductor layer 17 generates charges.
  • the photoconductor layer 17 is a material that directly converts X-ray photons into charges, such as amorphous selenium (PbO, lead oxide), mercury iodide (HgI2, thallium bromide), that is, a photoconductor. It can be formed as At this time, an electrical insulation layer 18 is formed between the upper electrode 19 and the photoconductor layer 17, so that the upper electrode 19 and the photoconductor layer 17 can be electrically insulated from each other.
  • PbO amorphous selenium
  • HgI2 mercury iodide
  • the TFT array 13 includes a plurality of pixel TFT circuits 23 and may be implemented in the form of a flexible panel. As is well known, the plurality of pixel TFT circuits 23 may be arranged in a matrix form on a pixel basis, whereby the TFT array 13 may form a square-shaped area.
  • Each pixel TFT circuit 23 includes a storage capacitor 231 and a TFT switching element 233.
  • the TFT switching element 233 includes a gate terminal (G), a data terminal (D), and a source terminal (S), and the source terminal (S) is connected to the storage capacitor 231.
  • the gate terminal (G) is signally connected to the gate circuit, that is, the gate chip on film (COF, Chip On Film) 311, through the gate line 235, and the data terminal (D) is connected through the data line 237. It is signally connected to the readout circuit, that is, the readout IC chip-on-film 33.
  • a circuit element for initializing the storage capacitor 231 after outputting an output signal by turning on the TFT switching element 233, for example, a switching element, is connected to the storage capacitor. It can be connected in parallel to (231).
  • the X-ray detector 10 may be a digital .
  • the same reference numerals are used for parts that are the same as those of the direct X-ray detector described above with reference to FIG. 1, and overlapping descriptions are omitted.
  • the indirect X-ray detector 10 includes a scintillator layer 37 that converts incident X-rays into visible light, and a photodiode ( photodiode) layer 35.
  • the scintillator layer 37 may be formed as a scintillator that emits visible light in proportion to the incident X-rays.
  • the photodiode layer 35 may be formed of an amorphous silicon photodiode and converts visible light emitted from the scintillator layer 37 into electric charges. As in the previously described embodiment, the charge generated in the photodiode layer 35 is detected by the TFT array 13.
  • FIG. 3 exemplarily shows a top view of the TFT array 13 of the X-ray detector 10, and the TFT array 13 may be configured to have an overall rectangular shape.
  • the TFT array 13 includes a plurality of pixel TFT circuits 23 arranged in a matrix form.
  • the gate circuit 31 is configured to apply a gate signal to the gate line 235 connected to the pixel TFT circuit 23.
  • the gate circuit 31 is divided into two parts, namely a gate chip-on-film (gate COF) 311 and a gate connection FPCB (flexible printed circuit board) 313, and the gate chip-on-film 311 and the gate connection FPCB 313 are arranged along different sides 101 and 102 of the X-ray detector 10, respectively.
  • the sides of the X-ray detector 10 may be understood as the sides of the rectangular area of the TFT array 13.
  • the gate connection FPCB 313 is signally connected to an external controller through the connector 314, receives a driving signal from the controller and transmits it to the gate chip-on-film 311, and the gate chip-on-film 311 receives the received driving signal.
  • a gate signal according to is generated and applied to the gate line 235.
  • the read-out circuit 33 is implemented in the form of a chip-on-film, and therefore, the read-out circuit 33 can be referred to as a lead-out COF.
  • the lead-out COF 33 is connected to an external video signal processing unit through a connector 331 and is configured to transmit an output signal to the video signal processing unit.
  • the leadout COF 33 may be arranged along one side of the X-ray detector 10.
  • the gate chip-on-film 311 of the gate circuit 31 may be arranged along one side 101 of the square-shaped X-ray detector 10, and the gate connection FPCB 313 of the gate circuit 31 and The readout COF 33 may be disposed along a side 102 adjacent to one side 101 of the X-ray detector 10 on which the gate chip-on-film 311 is disposed.
  • the gate connection FPCB 313 and the leadout COF 33 must be relatively long in order to be signally connected to an external controller or video signal processor, and the connectors 314 and 331 for connection must be provided.
  • the gate connection FPCB 313 and the lead-out COF 33 are placed on the same side 102 to increase the size of the X-ray detector 10 in the height direction, in the vertical direction in FIG. 3. It can be reduced. As a result, since the gate chip-on-film 311 forms a portion that protrudes outward of the TFT array 13 in the height direction of the X-ray detector 10, the portion that protrudes outward of the TFT array 13, which is the The length in the height direction can be minimized. This means that the X-ray detector 10 can approach very close to the object in the height direction. As a result, imaging can be performed with the X-ray detector 10 positioned very close to the connection part of the T-shaped pipe. Additionally, the gate chip-on-film 311 and the gate connection FPCB 313 can be prevented from interfering with each other by being disposed along different sides of the X-ray detector.
  • the direct type X-ray detector was described above as an example, it can be recognized that the present invention can also be applied to an indirect type X-ray detector having a TFT array. Additionally, the X-ray detector according to an embodiment of the present invention may be implemented as a flexible detector that can be bent as described above, or may be an X-ray detector in the form of a rigid body formed with a TFT on a glass substrate.

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Abstract

엑스선을 감지하여 해당하는 출력 신호를 생성하는 엑스선 디텍터는 상기 감지된 엑스선의 세기에 따른 상기 출력 신호를 각각 생성하는 복수의 화소 TFT 회로를 포함하는 TFT 어레이, 상기 복수의 화소 TFT 회로를 구동하기 위한 게이트 신호를 상기 TFT 어레이로 인가할 수 있도록 구성되는 게이트 회로, 그리고 상기 복수의 화소 TFT 회로에서 생성된 상기 출력 신호를 받아 외부로 전달할 수 있도록 구성되는 리드아웃 회로를 포함한다. 상기 게이트 회로는 상기 게이트 신호를 생성하여 상기 TFT 어레이로 인가할 수 있도록 구성되는 게이트 칩온필름, 그리고 상기 게이트 신호의 생성을 위한 구동 신호를 수신하여 상기 게이트 칩온필름으로 전달할 수 있도록 상기 게이트 칩온필름에 회로적으로 연결되는 게이트 연결 FPCB를 포함한다. 상기 게이트 칩온필름과 상기 게이트 연결 FPCB는 상기 엑스선 디텍터의 서로 다른 변을 따라 각각 배치된다.

Description

엑스선 디텍터
본 발명은 엑스선 디텍터에 관한 것이다.
엑스선(x-ray)을 이용하여 대상물의 내부 영상을 획득하는 엑스선 영상 장치가 의료 분야, 산업 분야 등 여러 분야에서 사용되고 있다. 엑스선 영상 장치는 엑스선을 생성하는 엑스선 소스와 대상물을 통과한 엑스선을 검출하는 엑스선 디텍터를 포함한다.
엑스선 디텍터는 대상물을 통과한 엑스선을 픽셀 단위로 검출하고 검출된 엑스선의 크기에 따른 전기 신호를 생성한다. 예를 들어, 엑스선 디텍터는 감지된 엑스선의 크기에 따른 전하를 생성하는 전하 생성 층, 그리고 생성된 전하의 크기에 따른 전기 신호의 생성을 위해 매트릭스 형태로 배열되는 복수의 박막 트랜지스터(TFT, Thin Film Transistor)를 포함하는 TFT 어레이 층을 포함한다. 한편, TFT 어레이 층은 각 TFT를 구동하기 위한 게이트 신호를 입력하기 위한 게이트 회로, 그리고 출력 신호인 리드아웃(Readout) 신호를 출력하기 위한 리드아웃 회로를 필요로 한다. 게이트 회로는 컨트롤러로부터 구동 신호를 입력받고 그에 따라 각 TFT를 구동하기 위한 게이트 신호를 생성하여 각 TFT로 인가할 수 있도록 구성된다. 이러한 게이트 회로는 게이트 보드(gate board)의 형태로 구현되기도 하고 게이트 칩온필름(gate COF(Chip On Film))의 형태로 구현되기도 한다. 게이트 보드는 크기가 커서 소형화 설계를 실현하기 어렵고 특히 게이트 보드를 적용하는 경우 플렉서블(flexible) 디텍터의 형태로 구현할 수 없는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 게이트 보드를 게이트 칩온필름 및 이에 회로적으로 연결된 게이트 연결 FPCB(flexible printed circuit board)로 대체하는 기술이 소개되었다.
게이트 연결 FPCB는 외부 구동 회로로부터 구동 신호를 인가받아 게이트 칩온필름으로 전달하고, 게이트 칩온필름은 게이트 연결 FPCB로부터 전달되는 구동 신호에 의해 게이트 신호를 생성하여 각 TFT로 인가한다. 이 때, 게이트 연결 FOCB는 외부 구동 회로와의 연결을 위해 게이트 칩온필름에 비해 상대적으로 길게 형성되어야 하고 또한 외부 구동 회로와의 회로적 연결을 위한 커넥터를 구비하여야 하기 때문에 상대적으로 긴 길이를 갖는다. 리드아웃 회로, 예를 들어 리드아웃 칩온필름이 TFT 디텍터의 한 변을 따라 형성되고 게이트 칩온필름과 게이트 연결 FPCB가 TFT 디텍터의 다른 한 변을 따라 함께 형성되기 때문에, 게이트 칩온필름과 게이트 연결 FPCB가 형성되는 방향으로의 TFT 디텍터의 길이가 커져 소형화 설계가 어렵다. 또한 게이트 연결 FPCB가 상대적으로 컴팩트한 게이트 칩온필름과 함께 형성되기 때문에, 컴팩트한 게이트 칩온필름의 적용으로 인한 소형화 가능성이 상쇄하는 결과로 이어진다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 등록특허공보 제10-1139408호 (공고일자: 2012.04.27.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 박막 트랜지스터의 커넥터 구조를 최적화하여 소형화 설계를 가능하게 하고 파이프와 같은 대상물에 효과적으로 밀착되어 이미징을 수행할 수 있는 엑스선 디텍터를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 엑스선을 감지하여 해당하는 출력 신호를 생성하는 엑스선 디텍터는 상기 감지된 엑스선의 세기에 따른 상기 출력 신호를 각각 생성하는 복수의 화소 TFT 회로를 포함하는 TFT 어레이, 상기 복수의 화소 TFT 회로를 구동하기 위한 게이트 신호를 상기 TFT 어레이로 인가할 수 있도록 구성되는 게이트 회로, 그리고 상기 복수의 화소 TFT 회로에서 생성된 상기 출력 신호를 받아 외부로 전달할 수 있도록 구성되는 리드아웃 회로를 포함한다. 상기 게이트 회로는 상기 게이트 신호를 생성하여 상기 TFT 어레이로 인가할 수 있도록 구성되는 게이트 칩온필름, 그리고 상기 게이트 신호의 생성을 위한 구동 신호를 수신하여 상기 게이트 칩온필름으로 전달할 수 있도록 상기 게이트 칩온필름에 회로적으로 연결되는 게이트 연결 FPCB를 포함한다. 상기 게이트 칩온필름과 상기 게이트 연결 FPCB는 상기 엑스선 디텍터의 서로 다른 변을 따라 각각 배치된다.
상기 게이트 연결 FPCB는 상기 리드아웃 회로와 상기 엑스선 디텍터의 동일한 변을 따라 배치될 수 있다.
상기 게이트 칩온필름은 상기 엑스선 디텍터의 한 변을 따라 배치될 수 있고, 상기 게이트 연결 FPCB와 상기 리드아웃 회로는 상기 게이트 칩온필름이 배치되는 상기 엑스선 디텍터의 한 변의 이웃하는 변을 따라 함께 배치될 수 있다.
상기 리드아웃 회로는 리드아웃 칩온필름으로 이루어질 수 있다.
상기 엑스선 디텍터는 휘어질 수 있는 플렉서블 디텍터로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 엑스선 디텍터는 감지된 엑스선의 세기에 따른 출력 신호를 각각 생성하는 복수의 화소 TFT 회로를 포함하는 TFT 어레이, 상기 화소 TFT 회로를 구동하기 위한 게이트 신호를 상기 TFT 어레이로 인가할 수 있도록 구성되는 게이트 회로, 그리고 상기 출력 신호를 읽어 외부로 전달할 수 있도록 구성되는 리드아웃 회로를 포함한다. 상기 게이트 회로는 외부로부터 구동 신호를 수신하는 게이트 연결 회로, 그리고 상기 게이트 연결 회로로부터 상기 구동 신호를 전달받아 상기 게이트 신호를 생성하는 게이트 신호 생성 회로를 포함한다. 상기 TFT 어레이는 사각형 영역을 형성하도록 구성된다. 상기 게이트 연결 회로와 상기 리드아웃 회로는 상기 TFT 어레이의 상기 사각형 영역의 한 변을 따라 함께 배치되고, 상기 게이트 신호 생성 회로는 상기 게이트 연결 회로와 상기 리드아웃 회로가 배치된 상기 사각형 영역의 한 변의 이웃하는 변을 따라 배치된다.
상기 게이트 연결 회로는 FPBC의 형태로 구성될 수 있고, 상기 리드아웃 회로와 상기 게이트 신호 생성 회로는 칩온필름의 형태로 각각 구성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 게이트 연결 FPCB를 게이트 칩온필름과 공간적으로 분리하여 리드아웃 칩온필름과 함께 TFT 엑스선 디텍터의 동일한 변을 따라 배치함으로써, 인쇄회로기판 설계 시 간섭 없이 부품 배치가 가능하며, 엑스선 디텍터의 소형화 설계가 가능하다.
또한 상대적으로 긴 게이트 연결 FPCB를 상대적으로 길이가 짧은 게이트 칩온필름과 공간적으로 분리하여 다른 변을 따라 위치시킴으로써, 게이트 칩온필름이 형성된 방향으로의 TFT 엑스선 터에서 외부로 도출되는 부분의 길이를 최소화할 수 있고 이에 의해 TFT 엑스선 디텍터를 파이프와 같은 대상물에 최대한 밀착시킬 수 있어 효과적인 이미징이 가능하다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 직접 방식의 엑스선 디텍터를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 간접 방식의 엑스선 디텍터를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 엑스선 디텍터를 개략적으로 보여주는 도면이다.
아래에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 설명된 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명의 실시예에 따른 엑스선 디텍터는 직접 방식(direct conversion) 또는 간접 방식(indirect conversion)의 엑스선 디텍터일 수 있다. 도 1에는 직접 방식의 엑스선 디텍터가 예시적으로 도시되어 있고, 도 2에는 간접 방식의 엑스선 디텍터가 예시적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 엑스선 디텍터(10)는 엑스선 광자를 직접적으로 전하로 변환하는 방식, 즉 직접 방식의 디지털 엑스선 디텍터일 수 있다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 엑스선 디텍터(10)는 휘어질 수 있는 플렉서블 엑스선 디텍터일 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 엑스선 디텍터(10)에 따르면, 휘어질 수 있는 기판(11) 상에 TFT 어레이(13), 전하 수집부(15), 광전도체 층(17) 그리고 상부 전극(19)이 차례로 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판(11)은 휘어질 수 있는 합성수지 재질로 형성될 수 있으며, 이를 통해 본 발명의 실시예에 따른 엑스선 디텍터(10)는 플렉서블 디텍터로 구현될 수 있다.
전원(21)의 고전압이 상부 전극(19)에 인가된 상태에서 엑스선이 입사되면, 광전도체 층(17)은 전하를 생성한다. 광전도체 층(17)은 비정질 셀레늄(Amorphous selenium), 산화납(PbO, lead oxide), 요오드화 수은(HgI2, thallium bromide) 등과 같은 엑스선 광자를 직접적으로 전하로 변환하는 물질, 즉 광전도체(photoconductor)로 형성될 수 있다. 이 때 상부 전극(19)과 광전도체 층(17) 사이에 전기 절연층(18)이 형성되어 상부 전극(19)와 광전도체 층(17)은 서로 전기적으로 절연될 수 있다.
TFT 어레이(13)는 복수의 화소 TFT 회로(23)를 포함하고 가요성 패널의 형태로 구현될 수 있다. 주지된 바와 같이, 복수의 화소 TFT 회로(23)는 화소 단위로 매트릭스 형태로 배열될 수 있으며, 이에 의해 TFT 어레이(13)는 사각형 형태의 영역을 형성할 수 있다. 각 화소 TFT 회로(23)는 스토리지 커패시터(storage capacitor)(231)와 TFT 스위칭 소자(233)를 포함한다. TFT 스위칭 소자(233)는 게이트 단자(G), 데이터 단자(D), 소스 단자(S)를 포함하고, 소스 단자(S)는 스토리지 커패시터(231)에 연결된다. 게이트 단자(G)는 게이트 라인(235)을 통해 게이트 회로, 즉 게이트 칩온필름(COF, Chip On Film)(311)에 신호적으로 연결되고, 데이터 단자(D)는 데이터 라인(237)을 통해 리드아웃(readout) 회로, 즉 리드아웃 IC 칩온필름(33)에 신호적으로 연결된다.
엑스선의 입사에 의해 광전도체 층(17)에 전하가 생성되면, 생성된 전하 중 양전하는 전하 수집부(15)에 수집된다. 나아가 전하 수집부(15)에 모인 양전하는 화소 TFT 회로(23)의 스토리지 커패시터(231)에 저장된다. 이 과정에서 광전도체 층(17)에 의해 생성되는 전하의 양은 입사된 엑스선의 세기에 따라 달라지기 때문에, 결과적으로 스토리지 커패시터(231)에 저장되는 전하의 양은 엑스선의 세기에 따라 달라진다. 게이트 신호, 즉 스캔 신호가 게이트 라인(235)을 통해 게이트 단자(G)에 인가되면, TFT 스위칭 소자(233)가 온(on) 되고 그에 의해 스토리지 커패시터(231)에 저장된 전하량에 상응하는 출력 신호가 데이터 단자(D)를 통해 데이터 라인(237)으로 출력된다. 이러한 방식으로 각 화소 별로 검출된 엑스선의 세기에 대응하는 출력 신호가 출력되며, 이 출력 신호는 엑스선 영상의 생성에 사용될 수 있다. 한편, 도면에 도시되지는 않았으나, 주지된 바와 같이, TFT 스위칭 소자(233)의 온에 의해 출력 신호를 출력한 후에 스토리지 커패시터(231)를 초기화하기 위한 회로 소자, 예를 들어 스위칭 소자가 스토리지 커패시터(231)에 병렬로 연결될 수 있다.
한편, 도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 엑스선 디텍터(10)는 엑스선을 가시광선으로 변환한 후 가시광선의 광자를 전하로 변화하는 방식, 즉 간접 방식의 디지털 엑스선 디텍터일 수 있다. 위에서 도 1을 참조로 설명한 직접 방식의 엑스선 디텍터와 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하고 중복되는 설명은 생략한다.
도 2를 참조하면, 간접 방식의 엑스선 디텍터(10)는 입사된 엑스선을 가시광선으로 변환하는 섬광체 층(37), 그리고 섬광체 층(37)에 의해 변환된 가시광선에 전하를 생성하는 포토다이오드(photodiode) 층(35)을 포함한다. 섬광체 층(37)은 입사된 엑스선에 비례하는 가시광선을 방출하는 섬광체(scintillator)로 형성될 수 있다. 포토다이오드 층(35)은 비정질 실리콘 포토다이오드로 형성될 수 있으며 섬광체 층(37)에서 방출된 가시광선을 전하로 변환한다. 앞에서 설명한 실시예에서와 마찬가지로, 포토다이오드 층(35)에서 생성된 전하는 TFT 어레이(13)에 의해 검출된다.
이하에서, 도 3을 참조하여, 게이트 라인(235)으로 게이트 신호를 인가하기 위한 게이트 회로(31), 및 데이터 라인(237)으로부터 출력 신호를 받아 외부로 출력하기 위한 리드아웃 회로(33)에 대해 설명한다.
도 3에는 엑스선 디텍터(10)의 TFT 어레이(13)의 평면도가 예시적으로 도시되어 있으며, TFT 어레이(13)는 전체적으로 사각형 형태를 갖도록 구성될 수 있다. 앞에서 설명한 바와 같이, TFT 어레이(13)는 매트릭스 형태로 배열되는 복수의 화소 TFT 회로(23)를 포함한다.
게이트 회로(31)는 화소 TFT 회로(23)에 연결된 게이트 라인(235)으로 게이트 신호를 인가할 수 있도록 구성된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 게이트 회로(31)는 두 개의 파트, 즉 게이트 칩온필름(gate COF)(311)과 게이트 연결 FPCB(flexible printed circuit board)(313)로 나뉘어져 구성되고, 게이트 칩온필름(311)과 게이트 연결 FPCB(313)는 엑스선 디텍터(10)의 서로 다른 변(101, 102)을 따라 각각 배치된다. 여기서 엑스선 디텍터(10)의 변은 TFT 어레이(13)의 사각형 영역의 변으로 이해할 수도 있다. 게이트 연결 FPCB(313)는 커넥터(314)를 통해 외부의 컨트롤러에 신호적으로 연결되어 컨트롤러로부터 구동 신호를 수신하여 게이트 칩온필름(311)으로 전달하고, 게이트 칩온필름(311)은 수신된 구동 신호에 따른 게이트 신호를 생성하여 게이트 라인(235)으로 인가한다.
리드아웃 회로(33)는 칩온필름 형태로 구현되며, 따라서 리드아웃 회로(33)는 리드아웃 COF로 칭할 수 있다. 리드아웃 COF(33)는 커넥터(331)를 통해 외부의 영상 신호 처리부에 연결되어 출력 신호를 영상 신호 처리부로 전송할 수 있도록 구성된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 리드아웃 COF(33)는 엑스선 디텍터(10)의 한 변을 따라 배치될 수 있다. 이 때, 게이트 회로(31)의 게이트 칩온필름(311)이 사각형 형태의 엑스선 디텍터(10)의 한 변(101)을 따라 배치될 수 있고, 게이트 회로(31)의 게이트 연결 FPCB(313)와 리드아웃 COF(33)가 게이트 칩온필름(311)이 배치된 엑스선 디텍터(10)의 한 변(101)에 인접하는 변(102)을 따라 배치될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 게이트 연결 FPCB(313)와 리드아웃 COF(33)가 외부의 컨트롤러 또는 영상 신호 처리부에 신호적으로 연결되기 위해 상대적으로 길게 형성되어야 하고 연결을 위한 커넥터(314, 331)를 구비해야 하는 점을 감안하여, 게이트 연결 FPCB(313)와 리드아웃 COF(33)를 동일한 변(102)에 배치하여 엑스선 디텍터(10)의 높이방향, 도 3에서 상하방향의 크기를 크게 줄일 수 있다. 이에 의해, 게이트 칩온필름(311)이 엑스선 디텍터(10)의 높이방향으로 TFT 어레이(13)의 외측으로 돌출되는 부분을 형성하기 때문에, 엑스선 감지 영역인 TFT 어레이(13)의 외측으로 돌출되는 부분의 높이방향의 길이를 최소화할 수 있다. 이는 엑스선 디텍터(10)가 높이방향으로 대상물에 매우 가깝게 접근할 수 있다는 것을 의미하며, 이에 의해 엑스선 디텍터(10)를 T자형 배관의 연결부에 매우 가깝게 위치시킨 상태에서 이미징이 이루어질 수 있다. 또한 게이트 칩온필름(311)과 게이트 연결 FPCB(313)가 엑스선 디텍터의 서로 다른 변을 따라 배치됨으로써 서로 간섭되는 것이 방지될 수 있다.
위에서 직접 방식의 엑스선 디텍터를 예로 설명하였으나, 본 발명은 TFT 어레이를 구비하는 간접 방식의 엑스선 디텍터에도 적용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 엑스선 디텍터는 위에서 설명한 바와 같이 휘어질 수 있는 플렉서블 디텍터로 구현될 수도 있고, 유리 기판 상에 TFT를 형성한 강체 형태의 엑스선 디텍터일 수도 있다.
위에서 본 발명의 실시예에 대해 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
[부호의 설명]
10: 엑스선 디텍터
11: 기판
13: TFT 어레이
15: 전하 수집부
17: 광전도체 층
18: 전기 절연층
19: 상부 전극
21: 전원
23: 화소 TFT 회로
231: 스토리지 커패시터
233: TFT 스위칭 소자
G: 게이트 단자
S: 소스 단자
D: 데이터 단자
235: 게이트 라인
237: 데이터 라인
31: 게이트 회로
33: 리드아웃 회로
311: 게이트 칩온필름
313: 게이트 연결 FPCB
314: 커넥터
331: 커넥터
101, 102: 엑스선 디텍터의 변

Claims (7)

  1. 엑스선을 감지하여 해당하는 출력 신호를 생성하는 엑스선 디텍터에 있어서,
    상기 감지된 엑스선의 세기에 따른 상기 출력 신호를 각각 생성하는 복수의 화소 TFT 회로를 포함하는 TFT 어레이,
    상기 복수의 화소 TFT 회로를 구동하기 위한 게이트 신호를 상기 TFT 어레이로 인가할 수 있도록 구성되는 게이트 회로, 그리고
    상기 복수의 화소 TFT 회로에서 생성된 상기 출력 신호를 받아 외부로 전달할 수 있도록 구성되는 리드아웃 회로
    를 포함하고,
    상기 게이트 회로는
    상기 게이트 신호를 생성하여 상기 TFT 어레이로 인가할 수 있도록 구성되는 게이트 칩온필름, 그리고
    상기 게이트 신호의 생성을 위한 구동 신호를 수신하여 상기 게이트 칩온필름으로 전달할 수 있도록 상기 게이트 칩온필름에 회로적으로 연결되는 게이트 연결 FPCB를 포함하고,
    상기 게이트 칩온필름과 상기 게이트 연결 FPCB는 상기 엑스선 디텍터의 서로 다른 변을 따라 각각 배치되는 엑스선 디텍터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 게이트 연결 FPCB는 상기 리드아웃 회로와 상기 엑스선 디텍터의 동일한 변을 따라 배치되는 엑스선 디텍터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 게이트 칩온필름은 상기 엑스선 디텍터의 한 변을 따라 배치되고,
    상기 게이트 연결 FPCB와 상기 리드아웃 회로는 상기 게이트 칩온필름이 배치되는 상기 엑스선 디텍터의 한 변의 이웃하는 변을 따라 함께 배치되는 엑스선 디텍터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 리드아웃 회로는 리드아웃 칩온필름으로 이루어지는 엑스선 디텍터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 엑스선 디텍터는 휘어질 수 있는 플렉서블 디텍터로 구성되는 엑스선 디텍터.
  6. 감지된 엑스선의 세기에 따른 출력 신호를 각각 생성하는 복수의 화소 TFT 회로를 포함하는 TFT 어레이,
    상기 화소 TFT 회로를 구동하기 위한 게이트 신호를 상기 TFT 어레이로 인가할 수 있도록 구성되는 게이트 회로, 그리고
    상기 출력 신호를 읽어 외부로 전달할 수 있도록 구성되는 리드아웃 회로를 포함하고,
    상기 게이트 회로는 외부로부터 구동 신호를 수신하는 게이트 연결 회로, 그리고 상기 게이트 연결 회로로부터 상기 구동 신호를 전달받아 상기 게이트 신호를 생성하는 게이트 신호 생성 회로를 포함하고,
    상기 TFT 어레이는 사각형 영역을 형성하도록 구성되고,
    상기 게이트 연결 회로와 상기 리드아웃 회로는 상기 TFT 어레이의 상기 사각형 영역의 한 변을 따라 함께 배치되고,
    상기 게이트 신호 생성 회로는 상기 게이트 연결 회로와 상기 리드아웃 회로가 배치된 상기 사각형 영역의 한 변의 이웃하는 변을 따라 배치되는 엑스선 디텍터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 게이트 연결 회로는 FPBC의 형태로 구성되고,
    상기 리드아웃 회로와 상기 게이트 신호 생성 회로는 칩온필름의 형태로 각각 구성되는 엑스선 디텍터.
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