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Diese
Erfindung betrifft allgemein Festkörper-Strahlungsbildgebungseinrichtungen
und insbesondere Strukturen in derartigen Strahlungsbildgebungseinrichtungen,
um Phantomrauschen und Bildartefakte zu unterdrücken.
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Festkörperstrahlungsbildgebungseinrichtungen
weisen typischerweise eine großen
Flachplatten-Bildgebungsvorrichtung auf, die eine Vielzahl von in
Reihen und Spalten angeordneter Pixel aufweist. Jedes Pixel enthält einen
Photosensor, wie beispielsweise eine Photodiode, der mittels eines
Schalttransistors mit zwei separaten Adressleitungen verbunden ist,
eine Scanleitung und eine Datenleitung. In jeder Reihe von Pixeln,
ist jeder zugehörige
Schalttransistor (typischerweise ein Dünnfilm-Feldeffekttransistor(FET))
durch die Gate-Elektrode dieses Transistors mit einer gemeinsamen
Scanleitung verbunden. In jeder Spalte von Pixeln ist die Ausleseelektrode
des Transistors (z.B. die Source-Elektrode des FET) mit einer Datenleitung
verbunden, die wiederum selektiv mit einem Ausleseverstärker verbunden
ist. Vorrichtungen wie die eben beschriebene werden gewöhnlich als
Flachbildbildgeber bezeichnet.
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Während des
nominellen Betriebs, wird Strahlung (wie ein Röntgenstrahlungsfluss) gepulst
eingeschaltet und die Röntgenstrahlen,
die durch das untersuchte Objekt dringen, fallen auf das Bildgebungs-Array. Die
Strahlung fällt
auf ein Szintillatormaterial und die Pixel-Photosensoren messen
(auf Grund der Ladungsänderung über der
Diode) die Menge des Lichtes, das durch die Wechselwirkung der Röntgenstrahlung
mit dem Szintillator erzeugt wird. Alternativ können die Röntgenstrahlen auch direkt Elektron-Loch-Paare
in dem Photosensor (gewöhnlich
als „direkte
Messung" bezeichnet)
erzeugen. Die Ladungsdaten der Photosensor werden durch sequentielles
Aktivieren von Reihen von Pixeln (durch Anlegen eines Signals an
die Scanleitung, wodurch die Schalttransistoren, die mit den jeweiligen
Scanleitungen verbunden sind, leitend werden) ausgelesen, und das
Auslese des Signal von den entsprechenden Pixeln wird somit durch
die entsprechenden Datenleitungen aktiviert (das Ladungssignal der
Photodiode wird durch die leitenden Schalttransistoren auf die Datenleitung
gegeben und die zugehörige
Ausleseelektrode wird mit einer Daten-Leitung verbunden). Auf diese
Weise kann ein gegebener Pixel adressiert werden durch eine Kombination
des Aktivierens einer Scanleitung, die mit dem Pixel verbunden ist,
und Auslesen der Datenleitung, die mit dem Pixel verbunden ist.
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Die
Performance der Flachbild-Bildgebungseinrichtungen ist durch die
kapazitive Kopplung zwischen den Datenleitungen und den Pixel-Photodiodenelektroden
herabgesetzt. Insbesondere während
einiger gewöhnlicher
Bildgeberabläufe
bleibt der Röntgenfluss
während
des Auslesens der Pixel bestehen. Ein Beispiel für dieser Abläufe ist
die Röntgendurchleuchtungsuntersuchung
(Radiographie) in kleinen oder technisch weniger gut ausgestatteten
Einheiten, wie sie in einer Arztpraxis oder bei portablen Anwendungen
eingesetzt werden kann; derartige Einheiten verwenden kostengünstige Röntgenerzeugungseinrichtungen
mit einem geringen Gewicht, die ständig eingeschaltet sein müssen, um
ein ausreichendes Ausgangssignal zu erzeugen. Derartige Einheiten
sind ferner typischerweise nicht dazu geeignet den Röntgenstrahl
während
den entsprechenden Zeitabschnitten schnell AN und AUS zu takten,
um Strahlung während
der Auslesezeiten zu vermeiden. Ein anderes Beispiel sind Bildgeber,
die in Verbindung mit Strahlungstherapie verwendet werden, in der
die Strahlungsquelle kontinuierlich eingeschaltet ist (um die applizierte
Dosis zu maximieren) oder periodisch gepulst eingeschaltet wird,
wobei die während
der Auslesezeiten auftreten können.
Diese gleichzeitige Bestrahlung des Bildgebers während des Auslesens der Pixel
führt zu
Bildartefakten oder Phantom-Bildern. Die Phantom-Bilder treten als
Ergebnis der kapazitiven Kopplung zwischen den jeweiligen Photodiodenelektroden
und den benachbarten Datenleitungen auf; während des Auslesens eines gegebenen
Pixels, der mit einer gegebenen Datenleitung verbunden ist, ändert sich
das Potential (die Spannung) der anderen Pixelelektroden (beispielsweise
die nicht ausgelesenen Pixel) weiter, da der Strahlungsfluss den
Bildgeber trifft. Die Änderung
des Potentials der Pixel, die nicht ausgelesen werden, ist kapazitiv
mit der Datenleitung gekoppelt, wodurch eine zusätzliche Ladung induziert wird,
die durch den Verstärker
ausgelesen wird und als Teil des Signals von dem adressierten Pixel
weitergereicht wird. Dieser Effekt erzeugt Übersprechen oder Kontrasterniedrigung
in dem Bild und erscheint gewöhnlich
als helle Linien auf der Displayanzeige.
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Die
US 5,187,369 offenbart einen
Strahlungsbildgeber, der ein Pixelarray, mehrere Datenleitungen und
eine gemeinsame Elektrode beinhaltet.
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Die
Zusammenfassungen der japanischen Patenanmeldung Vol. 014, Nr. 530
(p. 1134), 21.November 1990 und der
JP
02 223927 (HITACHI LTD), 6.September 1990 offenbaren eine
Display, das die elektrostatische Kapazität eines Flüssigkristalls zwischen einer
gemeinsamen Elektrode und einer Signalleitung reduziert, indem die
gemeinsame Elektrode nicht überlappend
mit einer Signalleitung angeordnet wird.
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Die
EP-A-0 523 784 offenbart einen Bilddetektor mit einem Substrat das
mehrere Lagen aus unterschiedlichen Materialien aufweist, die strukturiert
sind um ein Array von Photodioden zu bilden.
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Die
US 5,273,910 offenbart einen
großflächigen Festkörperstrahlungsdetektor
mit einer großen
Pixeldichte, der eine Vielzahl von Feldeffekttransistoren aufweist,
die unter Bildung eines Arrays auf dem Substrat angeordnet sind.
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Es
ist wünschenswert,
dass ein Festkörperbildgeber-Array
ein geringes Übersprechen
aufweist und in der Lage ist ein stabiles und genaues Bild in verschiedenen
Betriebsarten, einschließlich
der Betriebsart bei der die Pixel ausgelesen werden während die
Röntgenstrahlen
angewendet wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine flache Strahlungs-Bildgebungsvorrichtung geschaffen, eine
verringerte Kopplungskapazität
zwischen den Pixel-Photodiodenelektroden und den Auslese-Datenleitungen
aufweist, und somit weniger Phantom-Bilder und Bildartefakte während des
Betriebs aufweist, die eine gemeinsame Elektrode mit geringer Kopplungskapazität, die über ein
Pixelarray des Photosensors angeordnet ist, Schalttransistoren und
Adressleitungen, die in einem Bildgebungs-Arraymuster von Zeilen
und Spalten angeordnet sind, enthält. Die gemeinsame Elektrode
mit geringer Kopplungskapazität
beinhaltet mehrere Spaltensegmente der gemeinsamen Elektrode, die
entlang derselben Achse wie die Datenleitungen in dem Array ausgerichtet
sind, wobei jedes von den Spaltensegmenten der gemeinsamen Elektrode
einer entsprechenden Spalte von Photosensoren in dem Bildgebungs-Arraymuster
entspricht. Jedes der Spaltensegmente der gemeinsamen Elektrode ist
so angeordnet, dass jedes Segment eine gewählte Ablagestrecke von der
Datenleitung, die benachbart zu der Spalten der Photosensoren angeordnet
sind, und so, dass die Photosensorpixelelektrode von einer ausgewählten Überlappungsstrecke überlagert
wird, wobei die Strecke typischerweise im Bereich zwischen dem 1
und 10-fachen der vertikalen Trennung zwischen dem Spaltensegment
der gemeinsamen Elektrode und der Pixelelektrode liegt.
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Die
Erfindung kann am besten durch die folgende Beschreibung in Verbindung
mit der nachfolgenden Zeichnung verstanden werden, wobei in der
gesamten Zeichnung gleiche Bezugszeichen gleiche Teile darstellen,
und in der:
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1(A) eine eben Ansicht eines Bereiches
eines Bildgeberarray gemäß dem Stand
der Technik zeigt;
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1(B) eine Teilansicht einer Schnittdarstellung
eines entsprechenden Pixels entlang der Linie I-I von 1(A) zeigt;
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2(A) eine ebene Teilansicht eines entsprechenden
Bereichs des Bildgebungs-Arrays gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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2(B) eine Schnittdarstellung eines repräsentativen
Bereichs des Bildgebungs-Arraymusters gemäß der vorliegenden Erfindung
ist.
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Ein
Festkörperbildgeber 100 weist
mehrere Pixel 110 (ein repräsentativer von diesen ist in 1(A) dargestellt) auf, die in einem Matrix-ähnlichen
Bildgeber-Arraymuster mit Reihen und Spalten von Pixeln 110 angeordnet
sind. Zu Darstel lungszwecken und nicht einschränkend, weist der Bildgeber 100 eine
erste Achse 101, die diejenige Achse ist entlang der die
Reihen von Pixeln ausgerichtet sind, und eine zweite Achse 102, die
diejenige Achse ist an der die Spalten von Pixeln angeordnet sind,
auf. Jedes Pixel 110 weist einen Photosensor 120 und
einen Dünnfilmschalttransistor 130 auf.
Der Photosensor 120 weist typischerweise eine Photodiode
mit einer Pixelelektrode 122 auf, die sich mit der aktiven
(das ist die photosensitive) Fläche
der Vorrichtung deckt. Der Schalttransistor 130 weist typischerweise
einen Dünnfilm-Feldeffekttransistor
(FET) mit einer Gate-Elektrode 132, einer Drain-Elektrode 134 und
einer Source-Elektrode (oder Ausleseelektrode) 136 auf.
Der Bildgeber 100 weist ferner mehrere Datenleitungen 140 und
Scanleitungen 150 (zusammen als Adressleitungen bezeichnet)
auf. Mindestens eine Scanleitung 150 ist für jede Reihe
von Pixeln in dem Bildgeber-Arraymuster
entlang der ersten Achse 101 angeordnet. Jede Scanleitung
ist mit der entsprechenden Gate-Elektrode 132 der Pixel
in dieser Reihe von Pixeln verbunden. Mindestens eine Datenleitung
ist für
jede Spalte von Pixeln entlang der zweiten Achse 102 des
Bildgeber-Arraymusters angeordnet, und ist mit den entsprechenden
Ausleseelektroden 136 der Pixel in dieser Spalte von Pixeln
verbunden.
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In 1(B) ist ein Teilbereich der Schnittdarstellung
eines Pixels 110 dargestellt. Die Photodiode 120 ist über einem
Substrat 105 angeordnet. Eine erste dielektrische Materialschicht 121 ist
typischerweise zwischen der Pixelelektrode 122 und dem
Substrat 105 angeordnet. Die Photodiode 120 weist
ferner einen Aufbau bzw. ein Element 124 aus photosensitivem
Material (typischerweise amorphes Silizium) auf, das elektrisch mit
einer gemeinsamen Elektrode 126, die über dem Bildgeber-Array angeordnet
ist, verbunden ist. Die gemeinsame E lektrode 126 weist
ein optisch durchlässiges
und elektrische leitendes Material, wie Indiumzinnoxyd oder ähnliches,
auf.
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Eine
zweite dielektrische Materialschicht 123, die typischerweise
Siliziumnitrid oder ähnliches
aufweist, erstreckt sich entlang eines Bereiches der Wände des
Elements 124 aus photosensitivem Material, und eine dritte
dielektrische Schicht 125, die Polyimid oder ähnliches
aufweist, ist zwischen der gemeinsamen Elektrode 126 und
den anderen Komponenten in dem Bildgeber-Array angeordnet (außer an dem
Kontaktpunkt mit dem Element 124 aus photosensitivem Material,
das eine Durchkontaktierung durch die zweite dielektrischen Materialschicht 123 und
die dritten dielektrischen Schicht 125 bildet).
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In
einem Bildgeber-Array, wie es in 1(B) dargestellt
ist, gibt es verschiedene Quellen und Ursachen für eine kapazitive Kopplung
zwischen den leitenden Komponenten in dem Array. Beispielsweise
tritt eine kapazitive Kopplung zwischen jeder Datenleitung 140 und
den benachbarten Pixelelektroden 122 auf. Wie hierin verwendet,
bezieht sich „benachbarte" leitende Komponenten
auf Komponenten, die räumlich
nahe zueinander angeordnet sind, aber nicht in direktem physikalischen
Kontakt sind, sodass kein direkter leitender Pfad (oder Kurzschluss)
zwischen den zwei Komponenten existiert. Zu Analysezwecken, ist
eine Kopplung zwischen einer Datenleitung und einer benachbarten
Photodiodenbasiselektrode als eine erste Kapazität C10 vereinfacht
dargestellt (die Darstellung im Phantom in 1(B) dient
Darstellungszwecken und stellt nicht eine separate kapazitive Komponente
in dem Array dar), die überwiegend
die Kopplung zwischen dem Substrat und den Materialien, die unter
der Pixelelektrode 122 angeordnet sind (das hier verwendete „unter", „über", „oberhalb" und Ähnliches
werden verwendet, bezogen auf die relative Position einer Komponente
zu dem Substrat 105 und bedeuten in keiner Weise irgendeine
Beschränkung
der Orientierung, Verwendung oder Bedienung des Bildgeber-Arrays)
veranschaulicht. Eine zweite Kapazität C20 bezeichnet
die kapazitive Kopplung durch die Komponenten oberhalb der Basiselektrode 122.
Es wurde beobachtet, dass der „untere" Kapazitätspfad C10 häufiger
einen größeren Beitrag
zu der induzierten Kapazität
als der „obere" Kapazitätspfad C20 liefert. Andere Quellen und Ursachen der
kapazitiven Kopplung treten zwischen den Pixelelektroden 122 und
der gemeinsamen Elektrode 126 (als C21 in 1(B) bezeichnet), zwischen der Datenleitung 140 und
der gemeinsamen Elektrode 126 (als C22 in 1(B) bezeichnet) auf, und eine Kapazität tritt
bedingt durch die Nähe
der Datenleitung 140 zu den FET-Strukturen (Feldeffekttransistor-Strukturen)
und Bereichen mit Übersprechen
(nicht gezeigt)(beispielsweise Übersprechen über Scanleitungen)
auf. Die hauptsächliche
Quelle für
die Kapazität
einer Datenleitung wird ausgedrückt
durch: Cdata line = 2(C10 + C20) + C22
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Für die meisten
Datenleitungen in dem Array (das betrifft andere als die Datenleitungen
entlang der Arraygrenze, die nicht benachbart zu Pixeln an jeder
Seite sind) ist Cdata line eine Funktion
der induzierten Kapazität
in Pixeln auf beiden Seite der Datenleitung, und hat folglich den
Faktor zwei bezogen auf die Summe von C10 und
C20.
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Die
Datenleitungskapazität
trägt auf
zwei Arten zu dem Bildgeberrauschen bei. Erstens gibt es eine zusätzliche
Ladung auf dem Verstärker
(nicht gezeigt), der verwendet wird um die Ladung auf einem gegebenen
Pixel während
der Auslesesequenz in dem Bildgeberablauf auszulesen. Obwohl der
Effekt dieser Ladung abhängig
von der Auslegung des Verstärkers
variieren kann, wächst
im Allgemeinen das elektrische Rauschen bedingt durch die Datenleitungskapazität proportional
mit der Datenleitungskapazität
an, sobald die Kapazität größer als
die Verstärkereingangskapazität ist. Die
Verstärkereingangskapazität liegt
gewöhnlich
in der Größenordnung
von 30pF; die gesamte Datenleitungskapazität beträgt ungefähr 30pF für eine 10cm lange Datenleitung
in einem Array mit einer Teilung (pitch) von 200μm. Zweitens, ist die Datenleitungskapazität die Quelle für das Rauschen,
bedingt durch den Datenleitungswiderstand. Der Datenleitungswiderstand
(N
Data line) kann beispielsweise folgendermaßen ausgedrückt werden:
- K
- die Boltzmannkonstante
ist;
- T
- die absolute Temperatur
ist;
- Rdata
line
- der Datenleitungswiderstand
ist;
- Cdata
line
- die Datenleitungskapazität ist; und
- VERNBW
- die Rauschbandbreite
des Verstärkers
ist.
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Der
Effekt der kapazitiven Kopplung wird oftmals von Bedeutung in Betriebsarten,
in denen der Bildgeber bestrahlt wird (das bedeutet, dass die interessierende
Strahlung (beispielsweise Röntgenstrahlen)
auf den Bildgeber treffen) während
der gesamten Zeit oder Zeitabschnitten in denen die Pixel ausgelesen
werden. Die Signalauslese während
des Zeitabschnitts in dem der Bildgeber bestrahlt wird, wird größer sein
als wenn der Bildgeber nicht bestrahlt wird. Eine Näherung dieses
Verhältnis
des gestiegenen, überdurchschnittlichen zu
dem mittlerem Signal kann ausgedrückt werden durch: 2[(C
10 + C
20)/C
Pixel] × [#
der Pixel pro Auslesekanal/# der Scanleitungen mit Pixeln, die der
Strahlung ausgesetzt sind] × [Integrationszeit/Linien-Scan-Zeit]
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Der
Ausdruck C10 + C20 stellt
die Kopplungskapazität
zwischen einer einzelnen Pixelelektrode und einer benachbarten Datenleitung
dar; in dem Array-Layout, ist jede Datenleitung 140 typischerweise
benachbart zu zwei Pixelelektroden 140. Das Verhältnis der
Verstärkerintegrationszeit
zu der Linien-Scan-Zeit
ist relativ klein, ungefähr
0.85 (dritter Ausdruck in der Gleichung). In der kontinuierlichen
Radiographie oder in der gepulsten Radiographie, wenn die „Strahl
EIN"-Zeit ein signifikanter
Anteil der Zeit zwischen den Einzelbildern ist, hat der zweite Ausdruck
in der Gleichung einen Wert von ungefähr „1" und die Größe des Kopplungseffektes ist
2 × [(C10 + C20)/CPixel], wobei das Verhältnis eine dienliche Methode
ist, die Größe des kapazitiven
Kopplungseffektes zu beschrieben. Für Bildgeber mit dem oben beschriebenen
Aufbau bezogen auf die 1(A) und 1(B), liegt der Wert von 2 × [(C10 + C20)/CPixel], der aus Strukturen berechnet oder
aus Bildgeberdaten hergeleitet ist, in der Größenordnung von 0.5%. Dieser
Wert ist signifikant, da typische Kontrastmodulationen in Röntgenbildgebern
in der Größenordnung
zwischen ungefähr
0.1% und ungefähr
10% liegen.
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Der
Strahlungsbildgeber 100, wie vordem beschrieben, weist
eine strukturierte gemeinsame Elektrode 180 mit geringer
Kopplungskapazität
auf, die über
dem Photosensorenarray ange ordnet ist, wie dies in den 2(A) und 2(B) dargestellt
ist. Die strukturierte Elektrode 180 weist mehrere gemeinsame
Elektrodenspalten 182 auf, die entlang der zweiten Achse 102 des
Arrays orientiert sind, wobei jede der Spalten der gemeinsamen Elektroden 182 über einer
zugehörige
Spalte von Photosensoren 120 in der Array-Struktur angeordnet ist.
Jedes Spaltensegment 182 der gemeinsamen Elektrode ist
ferner so angeordnet, dass es keine benachbarte Datenleitung 140 überdeckt.
Benachbarte Spaltensegmente 182 der gemeinsamen Elektrode
sind elektrisch verbunden, um auf einem gemeinsamen Potential gehalten
zu werden; typischerweise sind die Spaltensegmente 182 der
gemeinsamen Elektrode durch mindestens ein gemeinsames Querverbindungssegment 184,
dass zwischen den Spaltensegmenten angeordnet ist, miteinander verbunden;
diese Querverbindungssegmente können
an jedem Pixel angeordnet sein oder alternativ an Vielfach-Pixel-Erhöhungen am
Array oder alternativ nur an den Rändern des Arrays. In einer
weiteren alternativen Ausführungsform,
können
die Spaltensegmente der gemeinsamen Elektrode jeweils mit einem
gemeinsamen Spannungspotential (nicht gezeigt) außerhalb
des Arrays oder alternativ mit einem leitenden Verbindungskurzschluss
(Verbindungsshunt) außerhalb
des Arrays verbunden sein.
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Jedes
Spaltensegment 182 der gemeinsamen Elektrode ist über einer
entsprechenden Spalte des Photosensors 120 so angeordnet,
dass eine Überlappstrecke „D" von ungleich Null
vorhanden ist, zwischen dem Rand des Spaltensegments 182 der
gemeinsamen Elektrode und einem Begrenzungsrand 128 des
Photosensorpixels 122 entlang der zweiten Achse eines Pixels
(die Überlappungsstrecke „D" wird im Bezug auf den
Begrenzungsrand 128 (orientiert an der zweiten Achse 102)
auf einem Bereich der Pixelelektrode 122, die unter dem
Photosensorkörper
(beispielsweise dem Halbleitermaterial der Photodiode) liegt, wie dies
in 2(A) dargestellt ist, und nicht
in dem Bereich des TFT ermittelt). Die Größe der Überlappungsstrecke „D" zwischen dem Spaltensegment 182 der
gemeinsamen Elektrode und der Pixelbegrenzung 128 liegt
typischerweise im Bereich zwischen ungefähr dem 1 und 10-fachen der
vertikalen Trennungsstrecke „H" zwischen der Pixelelektrode 122 und
dem Bereich der gemeinsamen Elektrode 180, der über der
Pixelelektrode liegt, und die nominelle Überlappungsstrecke „D" beträgt ungefähr 3H. Bei
dem typischen Großflächen-Bildgeber
(beispielsweise mit einem Pixelarray von ungefähr 10cm2 oder
größer) liegt „H" typischerweise in
dem Bereich von zwischen ungefähr
1μm und
ungefähr
2μm, und
die Überlappungsstrecke „D" liegt in dem Bereich
zwischen ungefähr
1μm und
20μm. Vom
Standpunkt des Designs her ist der niedrigere (oder Minimums) Wert
der Überlappungsdistanz „D" bestimmt durch die
Anforderung genügend Überlappstrecke
zu haben, um eine gewünschte
Reduzierung der kapazitiven Kopplung zwischen der gemeinsamen Elektrode
und der Pixelelektrode zu erreichen (während eine genügende Überdeckungstrecke
der gemeinsamen Elektrode des Photosensors 120 zur Verfügung steht,
um eine effektive Ladungssammlung an der Pixelelektrode 122 während des
Betriebs des Bildgebers zu gewährleisten),
und der obere (oder Maximal-) Wert der Überlappungsstrecke „D" ist durch den Bedarf
bestimmt, einen genügenden
Füllfaktor
in dem Array, das ist der Bereich der Arrayfläche, die durch die photosensitiven
Elemente der Pixel 110 belegt ist, zu erhalten. Für Großflächen-Arrays
gemäß dieser Erfindung
sind Füllfaktoren
von ungefähr
80% oder mehr erreichbar, unter Aufrechterhaltung einer genügenden Überlappungsstrecke
zur Reduzierung der kapazitiven Kopplungseffekte.
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Die
Spaltensegmente 182 der gemeinsamen Elektrode sind ferner
so positioniert, dass jedes Segment eine gewählte Ablagestre cke „S" zwischen den Begrenzungsrändern 141 der
Datenleitungselektrode 140, die benachbart zu der Spalte
von Photosensoren 120, die dem jeweiligen Spaltensegment 182 der
gemeinsamen Elektrode angeordnet ist, und der Begrenzung (orientiert
an der zweiten Achse 102) des darunterliegenden Spaltensegmentes 182 der
gemeinsamen Elektrode, aufweist. Die Ablagestrecke „S" ist typischerweise
im Bereich zwischen 4μm
und 40μm
und nominell ungefähr
5μm. Durch
die Abwesenheit des Bereichs der gemeinsamen Elektrode, der bei
dem Bildgeber gemäß dem Stand
der Technik über
den Datenleitungen 140 angeordnet war, ist die kapazitive
Kopplung zwischen der gemeinsamen Elektrode und den Datenleitungen
verringert.
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Von
einem Standpunkt des Designs her, müssen beide, die Ablagestrecke „S" und die Überlappungsstrecke „D" in Kombination gesehen
werden. Zum Beispiel, wenn beide, S und D, groß sind (Größenordnungen), hat das Array
einen geringen Füllfaktor,
wenn S klein ist, steigt die Kapazität und der Bildgeber erfährt größeres Rauschen;
wenn D klein ist, hat der Bildgeber eine gestiegene kapazitive Kopplung.
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In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die dargestellt in 2(A) ist,
ist das Querverbindungssegment 184 zwischen benachbarten
Spaltensegmenten 182 der gemeinsamen Elektrode angeordnet,
um die entsprechenden Spaltensegmente miteinander zu verbinden.
Das Querverbindungssegment 184 ist über einem Bereich der Datenleitung 140,
die zwischen benachbarten Spaltensegmenten 182 der gemeinsamen
Elektrode liegt, angeordnet. Aus Darstellungsgründen und nicht einschränkend ist
das Querverbindungssegment 184, wie es in 2(A) dargestellt
ist, in dem unteren Bereich eines Pixels 110 angeordnet; alternativ
ist das Querverbindungssegment 184 über der Scanleitung 150 oder über dem
TFT 130 angeordnet.
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Die
Breite oder Weite „W" des Querverbindungssegments 184 4 liegt
typischerweise in dem Bereich von ungefähr 5% bis ungefähr 40% der
Distanzstrecke „G" zwischen den Randbereichen
(entlang der zweiten Achse 102) der benachbarten Spaltensegmenten 182 der
gemeinsamen Elektrode.
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Die
gemeinsame Elektrode 180 mit niedriger Kopplungskapazität weist
typischerweise ein im Wesentlichen optisch transparentes und elektrisch
leitendes Material wie Indiumzinnoxid, Zinnoxid, Zinkoxid oder Ähnliches
auf, das mittels eines Prozesses des Sputterns (Zerstäubens),
Verdampfens, eines CVD-Prozesses (chemical
vapor deposition – chemische
Gasphasenabscheidung) oder ähnlicher
Prozesse über
dem Array angeordnet wird, und anschließend strukturiert wird unter
Verwendung photolithographischer Ätztechniken, um die gewünschten
Dimensionen der jeweiligen Spaltensegmente 182 der gemeinsamen
Elektrode und die Querverbindungssegmente 184 herzustellen.
Die Dicke der strukturierten gemeinsamen Elektrode 180 liegt
für ein
Elektrodenmaterial aus Indiumzinnoxid typischerweise in dem Bereich
zwischen 20nm und 400nm. Einige Teil der gemeinsamen Elektrode können durchsichtige
Leiter wie ein Metall sein, um den FET (Feldeffekttransistor) von
Licht abzuschirmen oder um die elektrische Leitfähigkeit der gemeinsamen Elektrode
zu erhöhen.
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Eine
flache Strahlungs-Bildgebungsvorrichtung mit einer strukturierten
gemeinsamen Elektrode mit niedriger Kopplungskapazität erlaubt
eine verbesserte Performance (Qualität), da die Struktur eine erniedrigte induzierte
Kapazität
zwischen den Datenleitungen und der gemeinsamen Elektrode bereitstellt,
was zu einer konsequenten Reduzierung von Phantombildern und Bildartefakten
während
des Bildgebungsvorgangs führt. Der
Bildgeber 100, der eine strukturierte gemeinsame Elektrode
mit niedriger Kopplungskapazität
gemäß dieser
Erfindung aufweist, erlaubt eine reduzierte Datenleitungskapazität im Vergleich
zu Bildgebern nach dem Stand der Technik; beispielsweise wurde in
einem Array mit einer Datenleitung von ungefähr 10cm Länge bei einem Pixelabstand
von 200μm
(das bedeutet die Entfernung von Mittelpunkt zu Mittelpunkt zwischen
benachbarten Pixeln einer Spalte) berechnet, dass die Kapazität einer
gegebenen Datenleitung in einem Bildgeber gemäß der vorliegenden Erfindung
ungefähr
22pF beträgt,
verglichen mit einer Datenleitungskapazität von 35pF in einem Bildgeber ähnlicher
Größe nach
dem Stand der Technik.
