JP2008197110A

JP2008197110A - 平面検出器

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Publication number: JP2008197110A
Application number: JP2008036545A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Yamada; 真一山田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-02-18
Filing date: 2008-02-18
Publication date: 2008-08-28
Anticipated expiration: 2018-01-28
Also published as: JP4266236B2

Abstract

【課題】高電圧を供給するための領域や素子検査のための領域等を画素マトリックスの以外の領域に形成し、これら領域の存在によって画像にアーティファクトが生じることがなく、Ｘ線診断システムの検出器として用いる場合の誤診を防止できるような平面検出器を提供すること。
【解決手段】画素マトリックス１以外の領域に、Ｓｅ３の上部電極２に高電圧（バイアス）電圧を供給するための凸部領域Ａを有する。この凸部領域Ａの実現は、Ｓｅ３や上部電極２を蒸着するためのマスクを画素マトリックス１よりも拡大して形成すればよい。この凸部領域Ａの面積は、高圧供給用ケーブル４の金属部（ワイヤ部）５を接続するための最小のサイズ、あるいは信号読み出しアンプやゲート駆動用ＩＣといった周辺回路８のサイズによって制限する。
【選択図】図６

Description

本発明は、例えばＸ線診断装置に用いられる平面検出器に関する。

Ｘ線診断装置に用いられる平面検出器の従来例として、直接変換方式、又は間接変換方式を採用したＸ線固体平面検出器が幾つか提案されている。前者は、例えば米国特許第５，３１９，２０６号明細書に記載されており、後者は、例えば米国特許第４，６８９，４８７号明細書に記載されている。

図１は直接変換方式のＸ線固体平面検出器の概略構成を示す図、図２は間接変換方式のＸ線固体平面検出器の概略構成を示す図である。

これら平面検出器は、電磁波（Ｘ線）を電荷に変換する手段を具備しており、例えば図１の直接変換方式では、高電界下のＳｅ（セレニウム：フォトコンダクタ）へのＸ線入射が電荷生成に寄与し、画素の容量に蓄積される。また、図２に示す間接変換方式の平面検出器では、増感紙やＣＳＩ結晶などの化学物質（図２に示すシンチレーション層）を介してＸ線を一旦光に変換し、フォトダイオードの作用によって光強度を電荷として画素の容量に蓄積するものとなっている。

また、従来の平面検出器は、電荷量を電圧に変換する手段を具備しており、画素に蓄積された電荷を例えば薄膜トランジスタのスイッチング機能によって選択し、この選択された電荷をチャージ（読み出し）アンプに転送することでアンプの電圧出力を得ている。また、アナログとして得られるチャージアンプからの電圧出力をディジタル値に変換する手段（例えばアナログ値をディジタル値に変換するＡＤＣ（Ａ／Ｄコンバータ））を具備している。図３に、このような平面検出器における信号（電荷）読み出しのための構成を示す。平面検出器は、入射した電磁波に応じた電荷を発生する変換層と、この変換層で発生した電荷を収集する２次元マトリクス状に配列された画素電極と、画素電極で収集された電荷を蓄積するように各画素電極にそれぞれ接続された電荷蓄積素子と、電荷蓄積素子に蓄積された電荷情報を読み出す読出し手段とを備えている。また、読出し手段は、電荷蓄積素子にそれぞれ接続された電荷情報を読み出すことができるように電荷蓄積素子にそれぞれ接続されたスイッチング素子（例えば、薄膜トランジスタ）と、同一行のＴＦＴゲートを電気的に接続する制御用信号線と、この制御用信号線に制御電圧を供給することによりスイッチング素子のＯｎ、Ｏｆｆを行単位で制御するスイッチング素子制御手段と、同一列のＴＦＴの出力を電気的に接続する出力用信号線と、各出力用信号線の出力を選択して出力する選択手段とを備えている。

なお、これらの平面検出器は特にＸ線に限らず光の平面検出器として考えることもできる。

ところで、上記直接変換方式の平面検出器においては、フォトコンダクタの上部に金属膜の電極が形成されており、この金属膜に高電圧を供給する必要がある。図４に、従来例に係る高電圧供給の仕方を示す。同図に示すように、従来では、高圧供給用ケーブル４の先端（金属部）を上部電極２にボンディングするようにしていた。

かかる従来例においては、高圧供給用ケーブル４を、画像を検出する領域、すなわち画素マトリックス１上にボンディングするようにしていた。このため、図５に示すように高圧供給用ケーブル４の先端部の陰影がＸ線画像６においてアーティファクト７として出現する。

このような従来の平面検出器がＸ線医用診断システムに用いられる場合、このアーティファクト７が異常陰影として誤診される可能性があるという問題点があった。また、平面検出器の画素領域以外は、基本的に最低限の大きさとし、検出器全体のサイズを小さくすることが望ましい。

本発明は上述した事情を考慮してなされたものであり、その目的は、高電圧を供給するための領域や素子検査のための領域等が画素マトリックスの以外の領域に形成されており、これら領域の存在によって画像にアーティファクトが生じることがなく、Ｘ線診断システムの検出器として用いる場合の誤診を防止できるような平面検出器を提供することである。

上記課題を解決し目的を達成するために本発明の平面検出器は次のように構成されている。

（１）本発明の平面検出器は、入射した電磁波に応じた電荷を発生する電磁波−電荷変換手段と、前記電磁波−電荷変換手段の一方の側面側に、前記電磁波−電荷変換手段で発生した電荷を収集する複数の画素電極を２次元マトリクス状に配置した画素電極マトリクスと、前記画素電極で収集された電荷を蓄積する蓄積手段と、前記蓄積手段に蓄積された電荷を読み出すための読み出し手段と、前記画素電極が無い領域に対応した位置に設けられ、前記電磁波−電荷変換手段の特性を検査するための検査用電極と、前記電磁波−電荷変換手段の前記画素電極マトリクスが設けられた側面に対向する側面に設けられ、かつ、対向側面側に前記画素マトリクスが有る領域と対向側面側に前記検査用電極が有る領域とを含むように設けられたバイアス印加用電極とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、高電圧を供給するための領域や素子検査のための領域等が画素マトリックスの以外の領域に形成されているので、これら領域の存在によって画像にアーティファクトが生じることがなく、Ｘ線診断システムの検出器として用いる場合の誤診を防止できる。また、検出器全体のコンパクト性が損なわれることもない。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、本実施形態の説明において、図１〜図５に示した従来例と同一の構成部分については同一の参照符号を付してある。

（第１実施形態）
図６は本発明に係る平面検出器の第１の実施形態の要部構成を示す図である。同図において、１は画素電極１ａを２次元マトリクス状に配列した画素電極マトリクス、２はバイアス用の高電圧を印加するための上部電極、３は入射した電磁波に応じて電荷を発生する光伝導性を有するＳｅ、４は上部電極３に高電圧を供給するためのバイアス供給用ケーブル、８は平面検出器の周辺回路、９はバイアス供給用ケーブル４を固定するための固定冶具、１３はガラス基板である。

この平面検出器は、ガラス基板１３上に画素電極１ａを積層形成し、画素電極１ａの上部にＳｅ３を積層し、Ｓｅ３の上に上部電極３を積層することにより製造される。なお、上部電極３の上には、絶縁性の保護層が形成されている。また、この平面検出器には、画素電極で収集された電荷を蓄積するように各画素電極にそれぞれ接続された電荷蓄積素子、電荷蓄積素子に蓄積された電荷情報を読み出すことができるように電荷蓄積素子にそれぞれ接続された薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという。）、同一行のＴＦＴゲートを電気的に接続する制御用信号線、同一列のＴＦＴの出力を電気的に接続する出力用信号線が積層プロセスを用いて形成されている。周辺回路８は、制御用信号線に制御電圧を供給することによりスイッチング素子のＯｎ、Ｏｆｆを行単位で制御するスイッチング素子制御手段と、各出力用信号線の出力を選択して出力する選択手段とを備えている。

図６に示すように、本実施形態の平面検出器は、画素マトリックス１以外の領域に、Ｓｅ３の上部電極２に高電圧（バイアス）電圧を供給するための凸部領域Ａを有する。

この凸部領域Ａの実現は、Ｓｅ３や上部電極２を蒸着（ｄｅｐｏｓｉｔ）するためのマスクを画素マトリックス１よりも拡大して形成すればよい。この凸部領域Ａの面積は、高圧供給用ケーブル４の金属部（ワイヤ部）５を接続するための最小のサイズ（α、βによって示す）によって制限する。あるいは、信号読み出しアンプ（マルチプレクサを含む）やゲート駆動用ＩＣといった周辺回路８のサイズ（α′によって示す）によって制限してもよい。本実施形態では、周辺回路８が、凸部領域Ａの側方に形成される上部電極２の切り欠き領域内に配置され、これにより平面検出器を小型にしている。

なお、高圧供給用ケーブル４を、本実施形態のように固定冶具９によってリードすると共に凸部領域Ａの近傍において強固に固定しても良い。図７はこの固定冶具９の構造を示す図であり、同図（ａ）は固定冶具９を横方向から見た断面図、同図（ｂ）は上方向から見た図である。

固定冶具９は、例えばＡＢＳ樹脂により形成され、同図（ａ）に示すように、高圧供給用ケーブル４を凸部領域Ａに導くための適度な傾斜を有する穴部９１が形成されて成る。

以上のように構成された本実施形態によれば、Ｓｅ３の上部電極２に高電圧（バイアス電圧）を供給するための凸部領域Ａが画素マトリックス１以外の領域に形成されているので、この凸部領域Ａの存在によって画像にアーティファクトが生じることがなく、Ｘ線診断システムの検出器として用いる場合の誤診を防止できる。また、検出器全体のコンパクト性が損なわれることもない。

なお、本実施形態は次のように変形しても実施可能である。図８は本実施形態の変形例を示す図である。

高電圧供給領域すなわち高電圧供給用ケーブルをボンディングする領域は、図８に示すように画素マトリックス１の辺縁近傍に形成してもよい。この場合、当該領域の幅は高電圧供給用ケーブル４のワイヤ径（αによって示す）によって制限される。

また、上記高電圧供給用領域は平面検出器の一箇所のみならず、複数箇所に設けても良い。図９はこのような変形例を示す図である。領域Ｒによって示される領域が高電圧供給領域である。本変形例においては、この高電圧供給用領域が同図のように平面検出器の左上隅、左下隅、右上隅、右下隅の計４個所（但し、検出器の信号線及びゲート線の引き出し部は除く）に設けられて成る。

検出面が拡大すると、面全体の電圧が均一なものとはならず、画像エリアの局所毎で感度（Sensitivity）が異なることによるアーチファクトが発生する場合があるが、本変形例のように高電圧供給用領域を画素マトリクス１を挟んで対向するように設けると、上部電極上における電流特性が良好なものとなり好ましい。なお、当然ながら高電圧領域を平面検出器の隅の３箇所、或は２箇所に設けるようにしても良く、配置数は特に限定されない。

（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態について説明する。上述した第１実施形態は、フォトコンダクタの上部電極への高電圧供給領域を画素マトリクス以外の領域に形成するものであった。本実施形態は上記高電圧供給領域と同様に、画素検査（特にここではＳｅ特性のチェック用のＴＥＧ（Test Element Group））のための電極を画素マトリクス以外の領域に形成したものである。

図１０は本発明に係る平面検出器の第２実施形態の要部構成を示す図である。同図において、１は画素マトリクス、２は上部電極、１０はＳｅ特性のチェック用のＴＥＧ（Ｓｅ−ＴＥＧ）用の電極、１１はＴＥＧ用電極１０からの出力信号を取り出すための端子をそれぞれ示している。

同図から明らかなように、本実施形態の平面検出器は、画素マトリックス１以外の領域にＴＥＧ用電極１０が設けられて成る。なお、ＴＥＧ用電極１０は、第１実施形態において説明した上部電極２の下部にＳｅ３を挟むように配置されている。この上部電極２からＳｅ３を介してＴＥＧ用電極１０に流れる電流を計測することにより、Ｓｅ特性を計測することができる。

また、ＴＥＧ用電極１０の面積は、上記第１の実施形態と同様に種々の条件によって制限される。例えば、信号読み出しアンプ（マルチプレクサを含む）やゲート駆動用ＩＣといった周辺回路（不図示）のサイズによって制限される。

また、このＴＥＧ用電極１０が平面検出器の４隅のいずれかに複数設けられても良いことについても第１実施形態と同様である。図１１にこの場合の構成例を示す。同図に示すように、平面検出器の左上隅にＴＥＧ用電極１０１が設けられており、画素領域を挟んでこれと対向する右下隅にＳｅ−ＴＥＧ１０２が設けられている。また、同検出器の左下隅に高電圧供給用領域２０１が設けられており、画素領域を挟んでこれと対向する右上隅に高電圧供給用領域２０２が設けられている。なお、上述したようにＴＥＧ用電極は高電圧供給用領域の下部に形成されていても良く、図１１においてＳｅ−ＴＥＧ１０１及び同１０２は、高電圧供給用領域の予備領域として用いられる。

以上のように構成された本実施形態によれば、ＴＥＧ用電極１０が画素マトリックス１以外の領域に形成されているので、このＴＥＧ用電極１０の存在によって画像にアーティファクトが生じることがなく、Ｘ線診断システムの検出器として用いる場合の誤診を防止できる。また、検出器全体のコンパクト性が損なわれることもない。

なお、本発明は上述した実施形態のみに限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。

従来例に係る直接変換方式のＸ線固体平面検出器の概略構成を示す図。従来例に係る間接変換方式のＸ線固体平面検出器の概略構成を示す図。従来例に係る平面検出器における信号（電荷）読み出しのための構成を示す図。従来例に係る高電圧供給の仕方を示す図。従来例に係るＸ線画像上のアーティファクトを示す図。本発明に係る平面検出器の第１の実施形態の要部構成を示す図。第１実施形態に係る固定冶具の構造を示す図。第１実施形態の第１の変形例を示す図。第１実施形態の第２の変形例を示す図。本発明に係る平面検出器の第２の実施形態の要部構成を示す図。第２の実施形態の全体構成を示す図。

符号の説明

１…画素マトリクス
１ａ…画素電極
２…上部電極
３…Ｓｅ（フォトコンダクタ）
４…高電圧供給用ケーブル
５…金属部
６…Ｘ線画像
７…アーチファクト
８…周辺回路
９…固定冶具
１０…ＴＥＧ用電極
１１…Ｓｅ−ＴＥＧ用の端子

Claims

入射した電磁波に応じた電荷を発生する電磁波−電荷変換手段と、
前記電磁波−電荷変換手段の一方の側面側に、前記電磁波−電荷変換手段で発生した電荷を収集する複数の画素電極を２次元マトリクス状に配置した画素電極マトリクスと、
前記画素電極で収集された電荷を蓄積する蓄積手段と、
前記蓄積手段に蓄積された電荷を読み出すための読み出し手段と、
前記画素電極が無い領域に対応した位置に設けられ、前記電磁波−電荷変換手段の特性を検査するための検査用電極と、
前記電磁波−電荷変換手段の前記画素電極マトリクスが設けられた側面に対向する側面に設けられ、かつ、対向側面側に前記画素マトリクスが有る領域と対向側面側に前記検査用電極が有る領域とを含むように設けられたバイアス印加用電極とを備えたことを特徴とする平面検出器。