JP2007281690A - 電磁波検出装置及び放射線撮像システム - Google Patents
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Abstract
【課題】検出基板に接続される複数の読み出し回路又は駆動回路に余り端子が発生する場合、回路単位での画像の出力段差、又は読み取り速度の差を発生させない。
【解決手段】電磁波を電気信号に変換する変換素子及び変換素子に接続されたスイッチ素子を含む画素と、スイッチ素子に接続された信号線Ｓｉｇ及びゲート線とがマトリクス状に配設された光電変換基板１を有し、光電変換基板１外に、信号線Ｓｉｇと接続される複数個の読み出し回路６を有する。複数個の読み出し回路６の各々において信号線Ｓｉｇと接続されない端子数が同等であり、各読み出し回路６において、接続配線８−１は配線群を形成し、配列された形状が同じである。
【選択図】図１
【解決手段】電磁波を電気信号に変換する変換素子及び変換素子に接続されたスイッチ素子を含む画素と、スイッチ素子に接続された信号線Ｓｉｇ及びゲート線とがマトリクス状に配設された光電変換基板１を有し、光電変換基板１外に、信号線Ｓｉｇと接続される複数個の読み出し回路６を有する。複数個の読み出し回路６の各々において信号線Ｓｉｇと接続されない端子数が同等であり、各読み出し回路６において、接続配線８−１は配線群を形成し、配列された形状が同じである。
【選択図】図１
Description
本発明は、可視光、赤外線等の光、及びＸ線、α線、β線、γ線等の放射線を含む電磁波を電気信号に変換する電磁波検出装置、及び該電磁波検出装置を用いた放射線撮像システムに関する。特に、放射線を検出する放射線検出装置に好適に用いられ、医療用画像診断装置、非破壊検査装置、放射線を用いた分析装置等に応用される。
近年、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いた液晶ディスプレイ用パネルの製造技術が進展し、パネルの大型化と共に表示部の大画面化が進んでいる。この製造技術は半導体変換素子である光電変換素子とスイッチ素子であるＴＦＴを有する大面積エリアセンサに応用され、放射線撮像装置等の各分野でフルディジタル化を実現させている。
例えば、医療用Ｘ線撮像装置（放射線撮像装置）としては、下記特許文献１のような、ＭＩＳ型光電変換素子とＴＦＴを有する光電変換基板と、放射線を可視光に変換する蛍光体とを組み合わせた放射線撮像装置の提案が成されている。なお、電磁波検出装置に周辺回路を含めた撮像用の装置を放射線撮像装置としている。
図５は、従来の放射線撮像装置の等価回路図、図６は、同装置の構成の概略図、図７は、図６中Ａ部分の拡大概略図である。
動作原理について、図５を用いて説明する。
光を電気信号（電荷）に変換する光電変換素子１１及び光電変換素子１１に接続されたＴＦＴ１２を含む画素と、ＴＦＴ１２に接続された信号線Ｓｉｇ及びゲート線Ｖｇとがマトリクス状に配設されている。まず、光電変換素子１１の光電変換層が空乏化するようにバイアス線Ｖｓにバイアスを与える。この状態で、被検体に向けて曝射されたＸ線は、被検体により減衰を受けて透過し、蛍光体層で可視光に変換され、この可視光が光電変換素子１１に入射し、電荷に変換される。この電荷は、ゲート駆動装置２からゲート線Ｖｇに印加されるゲート駆動パルスにより信号転送用のＴＦＴ１２を介して信号線Ｓｉｇに転送され、読み出し装置３により外部に読み出される。その後、バイアス線Ｖｓの電位変化により、光電変換素子１１で発生し転送されなかった残留電荷が除去される。残留電荷の除去に関しては、ＴＦＴ１２を用いて行ってもよい。
なお、図５には３×３画素を示しているが、実際には例えば２０００×２０００画素が絶縁基板に配置され、光電変換基板を構成している。
従来の放射線撮像装置の装置構成は、下記特許文献１，２に示されているように、絶縁基板上の画素領域と絶縁基板外の信号読み出し回路は、ＴＣＰ（テープキャリアパッケージ）を介して接続される。信号線は、画素領域外の引き出し配線によりＴＣＰに接続される。
装置構成とその要部について、図６、及び図７を用いて説明する。図６に示すように、光電変換基板１は、ＩＣチップを搭載したＴＣＰ４を介して読み出し装置３、及びゲート駆動装置２であるプリント回路基板（ＰＣＢ）と接続される。また、図７に示すように、光電変換基板１の端部には、ＴＣＰ４を接続するための接続電極７が配置されており、接続電極７と各信号線Ｓｉｇ、及び接続電極７と各ゲート線Ｖｇは、接続配線８−３により接続されている。これにより、各信号線Ｓｉｇは、ＴＣＰ４を介して半導体ＩＣチップである読み出し回路６と、各ゲート線ＶｇはＴＣＰ４を介して半導体ＩＣチップである駆動回路５とそれぞれ接続される。また、接続配線８−３は、各ＴＣＰ単位で１つの配線群を形成し、各配線群において複数の接続配線８−３の配列された形状が同じとなっている。
特開平８−１１６０４４号公報
特開２００１−２７４４２０号公報
特開２００４−９６０００号公報
医療用Ｘ線撮像装置は、現在のところ胸部撮影の分野で主に使用されているが、医療業界においてディジタル化が進むにつれ、胸部撮影のみならず、整形やマンモグラフィといった複数の分野でＸ線撮像装置が求められるようになってきている。
しかしながらＸ線撮像装置は、撮影目的により必要とされる撮影可能サイズ（画素領域）、及び画素ピッチが異なる。例えば胸部撮影用装置の場合は、被検体である人体の胸部全体が撮影可能な、１７インチ×１７インチ程度の大きな画素領域が必要となる。これに対して整形撮影用装置の場合は、肘や膝の関節部が自由な位置で撮影可能なようにコンパクトな装置が求められ、画素領域は１４インチ×１４インチ程度、画素ピッチは骨の高精細画像取得のために、胸部撮影用装置より狭ピッチが求められている。
この時コストを考慮すると、全製品で共通の半導体ＩＣチップ、更には共通のＴＣＰを使用することが理想であるが、信号線やゲート線の本数は、画素領域を画素ピッチで割った値となる。このため、例えば、胸部撮影用装置の半導体ＩＣチップを整形撮影用装置に使用した場合、半導体ＩＣチップには信号線やゲート線と接続されない端子、すなわち、余り端子が発生する。
図８は、従来の放射線撮像装置における構成の半導体ＩＣチップに余り端子が発生した場合の、図６中Ａ部分の拡大概略図である。
図８のように、余り端子を１つの半導体ＩＣチップに集中させると、接続配線８−４のＴＣＰ４単位での配線群の形状が大きく異なり、接続配線８−４の配線抵抗と寄生容量が異なる。１つのＴＣＰ４内における接続配線８−４の配線群の形状変化は、微量であり連続的なため、さほど大きな問題とはならない。しかし、ＴＣＰ間においては、図８中の接続配線Ａと接続配線Ｂのように、接続配線８−４の形状が不連続に大きく異なる場合がある。その結果、信号線ＳｉｇにおいてはＳ／Ｎ、すなわち、感度差が発生し、ＴＣＰ４単位で画像の出力段差が発生する場合がある。また、ゲート線Ｖｇにおいては時定数、すなわち信号を転送するために必要な時間に差が生じるため、ＴＣＰ４単位で画像の読み取り速度が異なる場合がある。
このように、従来の放射線撮像装置では、撮影目的により必要とされる撮影可能サイズ（画素領域）、及び画素ピッチが異なる複数種の放射線撮像装置において、共通の半導体ＩＣチップ、更には共通のＴＣＰを使用している。このため、半導体ＩＣチップに余り端子が発生する場合がある。これにより、ＴＣＰ接続電極と信号線、若しくはＴＣＰ接続電極とゲート線を接続する接続配線の形状が、ＴＣＰ単位で異なる。すなわち、ＴＣＰ単位で接続配線の配線抵抗と寄生容量が異なり、ＴＣＰ単位で画像の出力段差、及び読み取り速度の差が発生する場合がある。
そこで、本発明の目的は、光電変換装置又は放射線検出装置である電磁波検出装置において、検出基板に接続される複数の読み出し回路又は駆動回路に余り端子が発生する場合、回路単位での画像の出力段差、又は読み取り速度の差を発生させないことである。
上記課題を解決するため、本発明の電磁波検出装置は、絶縁基板上に、電磁波を電気信号に変換する変換素子及び前記変換素子に接続されたスイッチ素子を含む画素と、前記スイッチ素子に接続された信号線及びゲート線とがマトリクス状に配設された検出基板を有し、前記検出基板外に、前記信号線と接続される複数個の読み出し回路と、前記ゲート線と接続される複数個の駆動回路とを更に有する電磁波検出装置において、
前記複数個の読み出し回路の各々において信号線と接続されない端子数が同等であるか、又は前記複数個の駆動回路の各々においてゲート線と接続されない端子数が同等であることを特徴とする。
前記複数個の読み出し回路の各々において信号線と接続されない端子数が同等であるか、又は前記複数個の駆動回路の各々においてゲート線と接続されない端子数が同等であることを特徴とする。
また、本発明の電磁波検出装置の実装方法は、絶縁基板上に、電磁波を電気信号に変換する変換素子及び前記変換素子に接続されたスイッチ素子を含む画素と、前記スイッチ素子に接続された信号線及びゲート線とがマトリクス状に配設された検出基板を有し、前記検出基板外に、前記信号線と接続される複数個の読み出し回路と、前記ゲート線と接続される複数個の駆動回路とを更に有する電磁波検出装置を実装する方法であって、
前記検出基板外の複数個の読み出し回路の各々において、前記信号線と接続する際、信号線と接続されない端子数を同等にし、又は前記検出基板外の複数個の駆動回路の各々において、前記ゲート線と接続する際、ゲート線と接続されない端子数を同等にすることを特徴とする。
前記検出基板外の複数個の読み出し回路の各々において、前記信号線と接続する際、信号線と接続されない端子数を同等にし、又は前記検出基板外の複数個の駆動回路の各々において、前記ゲート線と接続する際、ゲート線と接続されない端子数を同等にすることを特徴とする。
なお、本明細書において、電磁波を電気信号に変換する変換素子とは、可視光、赤外光等の光から、Ｘ線、α線、β線、γ線等の放射線までの波長領域の電磁波を受け、この電磁波を電気信号に変換する素子を示す。また、本発明における変換素子は、可視光、赤外光等の光を電気信号に変換する光電変換素子、アモルファスセレン等を半導体層として有するＸ線等の放射線を電気信号に変換する素子を含むものである。
本発明は、複数個の読み出し回路の各々において信号線と接続されない端子数を同等であるか、又は複数個の駆動回路の各々においてゲート線と接続されない端子数を同等にしている。これにより、検出基板に接続される複数の読み出し回路又は駆動回路に余り端子が発生した場合でも、回路単位での画像の出力段差、又は読み取り速度の差が発生しない電磁波検出装置を提供できる。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
電磁波検出装置に周辺回路を含め、放射線撮像装置として説明する。
［実施形態１］
以下、本発明の第１の実施形態である放射線撮像装置について、図面を用いて説明する。
以下、本発明の第１の実施形態である放射線撮像装置について、図面を用いて説明する。
図１は、本実施形態の放射線撮像装置における要部の概略図であり、従来の放射線撮像装置の構成を示した図６中Ａ部分の拡大図である。
本実施形態における放射線撮像装置において、ＭＩＳ型光電変換素子及びスイッチ素子（ＴＦＴ）を含む画素と、スイッチ素子に接続された信号線及びゲート線とが絶縁基板上にマトリクス状に配設されて光電変換基板を構成する。検出基板としての光電変換基板と、放射線を可視光に変換するための波長変換体である蛍光体を組み合わせた間接型の放射線撮像装置としている。本実施形態の放射線撮像装置の等価回路図、及び動作原理については、従来の放射線撮像装置と同様であるため、ここでは説明を省略する。
本実施形態の放射線撮像装置では、半導体ＩＣチップである読み出し回路６において、信号線Ｓｉｇと接続されない端子、すなわち接続電極７に余り端子が発生する。この余り端子を、図１のように、各ＴＣＰ４の一方の端部に均等に配置している。これにより、各ＴＣＰ単位で１つの配線群を形成し、各配線群において複数の接続配線８−１の配列された形状が同じにすることができ、図１中の接続配線Ａと接続配線Ｂが同じ形状となる。
よって、接続配線８−１の配線抵抗と寄生容量がＴＣＰ単位で同等となり、Ｓ／Ｎ、すなわち感度がＴＣＰ単位で同等となり、感度差が発生することはない。その結果、ＴＣＰ単位で画像の出力段差が発生しない。
また、本実施形態では信号線について示したが、ゲート線において同様の形態をとれば、時定数、すなわち信号を転送するために必要な時間が、ＴＣＰ単位で同等となる。その結果、ＴＣＰ単位で画像の読み取り速度の差が発生しない。
ここでは半導体変換素子を光電変換素子とし、蛍光体と組み合わせた間接型の放射線撮像装置としたが、半導体変換素子にアモルファスセレン等を用いて、Ｘ線を直接電荷に変換する直接型の放射線撮像装置においても同様の効果が得られる。また、間接型の放射線撮像装置の半導体変換素子は、ＭＩＳ型、ＰＩＮ型のどちらであっても構わない。また、画素の構造に関しては、半導体変換素子とスイッチ素子が同一層で構成されている平面型でも、スイッチ素子の上部に半導体変換素子が形成されている積層型でも構わない。
［実施形態２］
以下、本発明の第２の実施形態である放射線撮像装置について、図面を用いて説明する。
以下、本発明の第２の実施形態である放射線撮像装置について、図面を用いて説明する。
図２は、本実施形態の放射線撮像装置における要部の概略図であり、従来の放射線撮像装置の構成を示した図６中Ａ部分の拡大図である。
本実施形態における放射線撮像装置において、ＭＩＳ型光電変換素子及びスイッチ素子（ＴＦＴ）を含む画素と、スイッチ素子に接続された信号線及びゲート線とが絶縁基板上にマトリクス状に配設されて光電変換基板を構成する。検出基板としての光電変換基板と、放射線を可視光に変換するための波長変換体である蛍光体を組み合わせた間接型の放射線撮像装置としている。本実施形態の放射線撮像装置の等価回路図、及び動作原理については、従来の放射線撮像装置と同様であるため、ここでは説明を省略する。
本実施形態の放射線撮像装置では、半導体ＩＣチップである駆動回路５において、ＴＦＴのゲート線Ｖｇと接続されない端子、すなわち接続電極７に余り端子が発生する。この余り端子を、図２のように、各ＴＣＰ４の両端部に均等に配置している。これにより、各ＴＣＰ単位で１つの配線群を形成し、各配線群において複数の接続配線８−２の配列された形状が同じにすることができ、図２中の接続配線Ａと接続配線Ｂが同じ形状となる。
よって、接続配線８−２の配線抵抗と寄生容量がＴＣＰ単位で同等となり、時定数、すなわち信号を転送するために必要な時間の差が発生することはない。その結果、ＴＣＰ単位で画像の読み取り速度の差が発生しない。
また、本実施形態ではゲート線について示したが、信号線において同様の形態をとれば、Ｓ／Ｎ、すなわち感度がＴＣＰ単位で同等となり、感度差が発生することはない。すなわち、ＴＣＰ単位で画像の出力段差が発生しない。
ここでは半導体変換素子を光電変換素子とし、蛍光体と組み合わせた間接型の放射線撮像装置としたが、半導体変換素子にアモルファスセレン等を用いて、Ｘ線を直接電荷に変換する直接型の放射線撮像装置においても同様の効果が得られる。また、間接型の放射線撮像装置の半導体変換素子は、ＭＩＳ型、ＰＩＮ型のどちらであっても構わない。また、画素の構造に関しては、半導体変換素子とスイッチ素子が同一層で構成されている平面型でも、スイッチ素子の上部に半導体変換素子が形成されている積層型でも構わない。
［応用例１］
図３は、本発明による放射線撮像装置のＸ線診断システムへの応用例を示したものである。
図３は、本発明による放射線撮像装置のＸ線診断システムへの応用例を示したものである。
Ｘ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は患者あるいは被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、シンチレータ（蛍光体）を上部に実装した放射線撮像装置６０４０に入射する。この入射したＸ線には患者６０６１の体内部の情報が含まれている。Ｘ線の入射に対応してシンチレータは発光し、これを光電変換して、電気的情報を得る。この情報は、ディジタルに変換され信号処理手段となるイメージプロセッサ６０７０により画像処理されコントロールルームに有る表示手段となるディスプレイ６０８０で観察できる。
また、この情報は、電話回線６０９０等の伝送処理手段により遠隔地へ転送でき、別の場所のドクタールームなどに設置された表示手段となるディスプレイ６０８１に表示又は光ディスク等の記録手段に保存することができる。これにより、遠隔地の医師が診断することも可能である。また、記録手段となるフィルムプロセッサ６１００により記録媒体となるフィルム６１１０に記録することもできる。
［応用例２］
図４は、本発明による放射線撮像装置の、ハンディー型の放射線撮像装置に応用した場合の、撮影状況を表した概略図である。
図４は、本発明による放射線撮像装置の、ハンディー型の放射線撮像装置に応用した場合の、撮影状況を表した概略図である。
この放射線撮像装置は、図１のように、ＰＣＢが小さく、かつＴＣＰ数の削減により、軽量でコンパクトなハンディー型の放射線撮像装置７０４０である。Ｘ線７０６０は、被検体である患者７０６１の側方から照射される。患者７０６１は、放射線撮像装置が薄いため、装置を容易に脇に挟むことができる。また、脇に挟まれる側は、図６において、ＰＣＢが接続されない側である。この部分には接続端子、及び引き出し配線の配置が不要であるため、基板端部まで画素の配置が可能であり、装置端部まで画像が取得できる。
１…光電変換基板
２…ゲート駆動装置
３…読み出し装置
４…ＴＣＰ
５…駆動回路
６…読み出し回路
７…接続電極
８−１，８−２，８−３，８−４…接続配線
１１…光電変換素子
１２…ＴＦＴ
Ｖｓ…バイアス線
Ｖｇ…ゲート線
Ｓｉｇ…信号線
２…ゲート駆動装置
３…読み出し装置
４…ＴＣＰ
５…駆動回路
６…読み出し回路
７…接続電極
８−１，８−２，８−３，８−４…接続配線
１１…光電変換素子
１２…ＴＦＴ
Ｖｓ…バイアス線
Ｖｇ…ゲート線
Ｓｉｇ…信号線
Claims (9)
- 絶縁基板上に、電磁波を電気信号に変換する変換素子及び前記変換素子に接続されたスイッチ素子を含む画素と、前記スイッチ素子に接続された信号線及びゲート線とがマトリクス状に配設された検出基板を有し、前記検出基板外に、前記信号線と接続される複数個の読み出し回路と、前記ゲート線と接続される複数個の駆動回路とを更に有する電磁波検出装置において、
前記複数個の読み出し回路の各々において信号線と接続されない端子数が同等であるか、又は前記複数個の駆動回路の各々においてゲート線と接続されない端子数が同等であることを特徴とする電磁波検出装置。 - 前記複数個の読み出し回路の各々において信号線と接続されない端子は、各読み出し回路の端部に配置されるか、又は前記複数個の駆動回路の各々においてゲート線と接続されない端子は、各駆動回路の端部に配置されることを特徴とする請求項１に記載の電磁波検出装置。
- 前記信号線が前記読み出し回路の端子と接続する複数の接続配線は、前記検出基板に配設され、前記読み出し回路の各々に対して配線群を形成し、それぞれの前記配線群において複数の接続配線の配列された形状が同じであるか、又は前記ゲート線が前記駆動回路の端子と接続する複数の接続配線は、前記検出基板に配設され、前記駆動回路の各々に対して配線群を形成し、それぞれの前記配線群において複数の接続配線の配列された形状が同じであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁波検出装置。
- 前記複数個の読み出し回路及び前記複数個の駆動回路は、前記検出基板とテープキャリアパッケージを介して接続されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電磁波検出装置。
- 請求項１から４のいずれか１項に記載の電磁波検出装置において、入射する電磁波が放射線であって、前記変換素子上に、該放射線を前記変換素子が感知可能な波長帯域の電磁波に変換する波長変換体を更に有することを特徴とする電磁波検出装置。
- 請求項１から４のいずれか１項に記載の電磁波検出装置において、入射する電磁波が放射線であって、前記変換素子は該放射線を電気信号に変換する素子であることを特徴とする電磁波検出装置。
- 絶縁基板上に、電磁波を電気信号に変換する変換素子及び前記変換素子に接続されたスイッチ素子を含む画素と、前記スイッチ素子に接続された信号線及びゲート線とがマトリクス状に配設された検出基板を有し、前記検出基板外に、前記信号線と接続される複数個の読み出し回路と、前記ゲート線と接続される複数個の駆動回路とを更に有する電磁波検出装置を実装する方法であって、
前記検出基板外の複数個の読み出し回路の各々において、前記信号線と接続する際、信号線と接続されない端子数を同等にし、又は前記検出基板外の複数個の駆動回路の各々において、前記ゲート線と接続する際、ゲート線と接続されない端子数を同等にすることを特徴とする電磁波検出装置の実装方法。 - 前記信号線が前記読み出し回路の端子と接続する複数の接続配線は前記読み出し回路の各々に対して配線群を形成し、それぞれの前記配線群において複数の接続配線の配列された形状を同じとするか、又は前記ゲート線が前記駆動回路の端子と接続する複数の接続配線は前記駆動回路の各々に対して配線群を形成し、それぞれの前記配線群において複数の接続配線の配列された形状を同じとすることを特徴とする請求項７に記載の電磁波検出装置の実装方法。
- 請求項５又は６に記載の電磁波検出装置と、
前記電磁波検出装置からの信号を処理する信号処理手段と、
前記信号処理手段からの信号を記録するための記録手段と、
前記信号処理手段からの信号を表示するための表示手段と、
前記信号処理手段からの信号を伝送するための伝送処理手段と、
前記放射線を発生させるための放射線源とを具備することを特徴とする放射線撮像システム。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2006103228A JP2007281690A (ja) | 2006-04-04 | 2006-04-04 | 電磁波検出装置及び放射線撮像システム |
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| JP2006103228A JP2007281690A (ja) | 2006-04-04 | 2006-04-04 | 電磁波検出装置及び放射線撮像システム |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2014220370A (ja) * | 2013-05-08 | 2014-11-20 | 雫石 誠 | 固体撮像素子及び撮像装置 |
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2006
- 2006-04-04 JP JP2006103228A patent/JP2007281690A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014220370A (ja) * | 2013-05-08 | 2014-11-20 | 雫石 誠 | 固体撮像素子及び撮像装置 |
| US9808159B2 (en) | 2013-05-08 | 2017-11-07 | Makoto Shizukuishi | Solid-state image sensor and imaging apparatus including the same |
| CN112130389A (zh) * | 2020-09-30 | 2020-12-25 | 厦门天马微电子有限公司 | 一种阵列基板、显示面板和显示装置 |
| CN112130389B (zh) * | 2020-09-30 | 2022-04-29 | 厦门天马微电子有限公司 | 一种阵列基板、显示面板和显示装置 |
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