JP4104196B2 - 平面検出器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
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。
【0002】
【従来の技術】
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。
【0003】
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。
【0004】
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。
【0005】
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。
【0006】
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。
【0007】
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。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【0009】
【課題を解決するための手段】
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電極マトリクスが有る領域と対向側面側に前記画素電極マトリクスが無い領域とを含むように設けられたバイアス印加用電極と、前記バイアス印加用電極の内で対向側面側に前記画素電極マトリクスが無い領域に接続され、バイアス電圧を供給するバイアス電圧供給用ケーブルとを備え、前記バイアス電圧供給用ケーブルを接続する領域を前記画素電極マトリクスの四隅に設けたことを特徴とする。
(2)本発明の平面検出器は、基板と、基板上に2次元マトリクス状に配置された画素電極と、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、前記画素電極上に積層され、入射した電磁波に応じた電荷を発生する電磁波−電荷変換層と、前記電磁波−電荷変換層上に積層され、前記画素電極上の領域と前記画素電極上以外の領域とを含むように設けられたバイアス印加用電極と、前記バイアス印加用電極の内で対向側面側に前記画素電極上以外の領域に接続され、バイアス電圧を供給するバイアス電圧供給用ケーブルとを備え、前記バイアス電圧供給用ケーブルを接続する領域を前記画素電極マトリクスの四隅に設けたことを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
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。
【0011】
(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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
(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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、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。
【図面の簡単な説明】
【図1】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。
【図2】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。
【図3】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。
【図4】従来例に係る高電圧供給の仕方を示す図。
【図5】従来例に係るX線画像上のアーティファクトを示す図。
【図6】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。
【図7】第1実施形態に係る固定冶具の構造を示す図。
【図8】第1実施形態の第1の変形例を示す図。
【図9】第1実施形態の第2の変形例を示す図。
【図10】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。
【図11】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 (2)
- 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電極マトリクスが有る領域と対向側面側に前記画素電極マトリクスが無い領域とを含むように設けられたバイアス印加用電極と、
前記バイアス印加用電極の内で対向側面側に前記画素電極マトリクスが無い領域に接続され、バイアス電圧を供給するバイアス電圧供給用ケーブルとを備え、前記バイアス電圧供給用ケーブルを接続する領域を前記画素電極マトリクスの四隅に設けたことを特徴とする平面検出器。 - 基板と、
基板上に2次元マトリクス状に配置された画素電極と、
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、
前記画素電極上に積層され、入射した電磁波に応じた電荷を発生する電磁波−電荷変換層と、
前記電磁波−電荷変換層上に積層され、前記画素電極上の領域と前記画素電極上以外の領域とを含むように設けられたバイアス印加用電極と、
前記バイアス印加用電極の内で対向側面側に前記画素電極上以外の領域に接続され、バイアス電圧を供給するバイアス電圧供給用ケーブルとを備え、前記バイアス電圧供給用ケーブルを接続する領域を前記画素電極マトリクスの四隅に設けたことを特徴とする平面検出器。
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