JP2011128000A

JP2011128000A - Ｘ線画像検出器

Info

Publication number: JP2011128000A
Application number: JP2009286472A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nakayama; 剛士中山
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electron Tubes and Devices Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
Priority date: 2009-12-17
Filing date: 2009-12-17
Publication date: 2011-06-30
Anticipated expiration: 2029-12-17
Also published as: JP5508831B2

Abstract

【課題】ゲートドライバや積分増幅器等の集積回路の位置ずれ・こすれを防止して信頼性を向上できるＸ線画像検出器を提供する。
【解決手段】Ｘ線検出パネル１と、Ｘ線検出パネル１のＸ線入射面とは反対側の面に設けられる回路基板２３と、Ｘ線検出パネル１と回路基板２３とを両端部で接続し集積回路２７を中間部で搭載するフレキシブル基板２４と、フレキシブル基板２４の集積回路２７の搭載面とは反対面側に固定されフレキシブル基板２４と回路基板２３との接続部を補強する補強板２９と、少なくとも回路基板２３及び集積回路２７をＸ線から遮蔽するＸ線遮蔽板２１と、を有するＸ線画像検出器１０において、補強板２９が、フレキシブル基板２４の回路基板２３側の端部からＸ線検出パネル１との接続方向へ向けて延在して集積回路２７の少なくとも一部を支持している。
【選択図】図３

Description

本発明は、Ｘ線を電気信号に変換するＸ線検出パネルを含むＸ線画像検出器に係り、特に、Ｘ線検出パネルと接続され集積回路（ゲートドライバや積分増幅器等）を搭載するフレキシブル基板を備えるＸ線画像検出器に関する。

新世代のＸ線診断用検出器としてアクティブマトリックスを用いたＸ線画像検出器が大きな注目を集めている。このＸ線画像検出器にＸ線を照射することにより、Ｘ線撮影像又はリアルタイムのＸ線画像がデジタル信号とし出力される。また、平面状の固体検出器であることから、画質性能や安定性の面でも極めて期待が大きい。この為、多くの大学やメーカーが研究開発に取り組んでいる。

Ｘ線画像検出器は、直接方式と間接方式の２方式に大別される。

直接方式は、Ｘ線をａ−Ｓｅ等の光電変換膜により直接電荷信号に変換し、電荷蓄積用のキャパシターに導く方式である。

一方、間接方式は、シンチレータ層によりＸ線を受けて一旦可視光に変換し、可視光をａ−ＳｉフォトダイオードやＣＣＤにより信号電荷に変換して電荷蓄積用キャパシターに導く方式である。

現在実用化されているＸ線画像検出器の多くが間接方式を採用している。

図７に、従来のＸ線画像検出器の側面図を示す。

このＸ線画像検出器５０は、Ｘ線検出パネル１の裏面（Ｘ線が入射する面の反対側）にＸ線遮蔽板２１が配置され、その裏面にはＸ線検出パネル１やＸ線遮蔽板２１を保持する保持基板２２が配置されている。また、その裏面には、電子部品２８を搭載した回路基板２３が配置されている。更に、Ｘ線検出パネル１にはフレキシブル基板２４が接続されており、フレキシブル基板２４の他端はコネクタ２５を介して回路基板２３に接続されている。フレキシブル基板２４のコネクタ２５との接続部には、厚さと機械的強度を増すために補強板２６が固定されており、この部分をコネクタ２５に挿入することで接続されている。

また、Ｘ線遮蔽板２１はＸ線の透過を防ぐという目的により、他の部品を取り付けるための穴をあけることが出来ない。このため、Ｘ線遮蔽板２１は保持基板２２に接着剤や両面テープなどで固定し、保持基板２２に回路基板２３を取り付けるという方法が取られる。この際、Ｘ線検出パネル１の外径寸法を出来るだけ小さくするという要求があるため、回路基板２３と保持基板２２との距離は、回路基板２３が接しない程度のごく小さな距離とされる。

更に、フレキシブル基板２４上にはゲートドライバや積分増幅器、Ａ／Ｄ変換器等の集積回路２７が配置される。

これらのゲートドライバや積分増幅器、Ａ／Ｄ変換器等は、主に半導体による回路にて構成される。これら半導体回路は、Ｘ線の入射により半導体内部に多数の電荷を発生させ、それら電荷が半導体内部の電気信号に混入することで誤作動を引き起こしてしまうことが知られている。この現象によりＸ線画像に多数のノイズが混入し、画像品質を大きく劣化させてしまうことになる。

このような半導体回路へのＸ線の入射を防ぐため、上記のように、集積回路２７を回路基板２３に近い位置に配置すると共に、重金属で比重の高い金属によるＸ線遮蔽材により半導体回路を含む基板を覆う手法が用いられる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−３０５２２４号公報

液晶表示装置用ドライバのパッケージとして、これまでＴＣＰ（ＴａｐｅＣａｒｒｉｅｒＰａｃｋａｇｅ）が広く使用されているが、より薄いフィルム上に直接電極を形成し、ゲートドライバや積分増幅器、周辺回路などの集積回路を実装するＣＯＦ（ＣｈｉｐＯｎＦｉｌｍ）は、ＴＣＰタイプに比べてファインピッチ対応が可能な点やコストダウンが可能などのメリットがあり、近年急速に普及している。

しかしながら、上述したように、ゲートドライバや積分増幅器等をＸ線の入射から防ぐためにＸ線遮蔽材で覆うことを考えた場合、ＣＯＦタイプには以下に述べるようなデメリットが生じる。

即ち、基材厚の厚く折り曲げ用のスリットを設ける必要があるＴＣＰに対し、ＣＯＦは基材の厚さが薄く可動性が高い反面、フィルム自体が振動しやすい。

また、ＴＣＰはスリットで折り曲げた部分以外は直線性が保たれるのに対し、ＣＯＦでは折り曲げ部は丸みを帯びることとなる。

このため、回路基板２３の近くに配置されたゲートドライバや積分増幅器等の集積回路２７は、動作中や輸送中の振動や衝撃によりフレキシブル基板２４が振動することに伴ってその位置が変動し、回路基板２３端部やそこから近い位置にある保持基板２２との接触・こすれにより故障してしまうという課題があった。

本発明は、Ｘ線検出パネルと接続されたフレキシブル基板に搭載されるゲートドライバや積分増幅器等の集積回路の位置ずれ・こすれを防止して信頼性を向上できるＸ線画像検出器を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明のＸ線画像検出器は、外部から入射したＸ線を電気信号に変換するＸ線検出パネルと、前記Ｘ線検出パネルの前記Ｘ線入射面とは反対側の面に設けられる回路基板と、前記Ｘ線検出パネルと前記回路基板とを両端部で接続し集積回路を中間部で搭載するフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板に固定され前記フレキシブル基板と前記回路基板との接続部を補強する補強板と、前記Ｘ線検出パネルの前記Ｘ線入射面とは反対側の面に設けられ少なくとも前記回路基板及び前記集積回路をＸ線から遮蔽するＸ線遮蔽板と、を有するＸ線画像検出器において、前記補強板が、前記フレキシブル基板の前記回路基板側の端部から前記Ｘ線検出パネルとの接続方向へ向けて延在して前記集積回路の少なくとも一部を支持していることを特徴とする。

また、本発明のＸ線画像検出器は、外部から入射したＸ線を電気信号に変換するＸ線検出パネルと、前記Ｘ線検出パネルの前記Ｘ線入射面とは反対側の面に設けられる回路基板と、前記Ｘ線検出パネルと前記回路基板とを両端部で接続し集積回路を中間部で搭載するフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板に固定され前記フレキシブル基板と前記回路基板との接続部を補強する補強板と、前記Ｘ線検出パネルの前記Ｘ線入射面とは反対側の面に設けられ少なくとも前記回路基板及び前記集積回路をＸ線から遮蔽するＸ線遮蔽板と、を有するＸ線画像検出器において、前記補強板が、前記集積回路を挟み込むようにコの字状に形成されていることを特徴とする。

また、本発明のＸ線画像検出器は、外部から入射したＸ線を電気信号に変換するＸ線検出パネルと、前記Ｘ線検出パネルの前記Ｘ線入射面とは反対側の面に設けられる回路基板と、前記Ｘ線検出パネルと前記回路基板とを両端部で接続し集積回路を中間部で搭載するフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板に固定され前記フレキシブル基板と前記回路基板との接続部を補強する補強板と、前記Ｘ線検出パネルの前記Ｘ線入射面とは反対側の面に設けられ少なくとも前記回路基板及び前記集積回路をＸ線から遮蔽するＸ線遮蔽板と、を有するＸ線画像検出器において、前記補強板が、前記集積回路の周囲を囲み込むようにロの字状に形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、動作中や輸送中の振動衝撃による集積回路の位置の変動を小さくでき、集積回路が他の部材とこすれることによる故障を防止することができ、信頼性の高いＸ線画像検出器を得ることができる。

本発明に係るＸ線画像検出器に用いられるＸ線検出パネルの一例を示す斜視図である。本発明に係るＸ線画像検出器に用いられるＸ線検出パネルの周辺部の一例を示す平面図である。本発明に係るＸ線画像検出器の第１の実施の形態を示す側面図である。本発明に係るＸ線画像検出器の第２の実施の形態を示す側面図である。本発明に係るＸ線画像検出器の第３の実施の形態を示す平面図である。本発明に係るＸ線画像検出器の第４の実施の形態を示す平面図である。従来のＸ線画像検出器を示す側面図である。

以下、本発明に係るＸ線画像検出器の実施の形態について、図面を用いて説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係るＸ線画像検出器に用いられるＸ線検出パネルを示すものである。

このＸ線検出パネル１は、入射Ｘ線２を蛍光に変換する蛍光体膜部３と、この蛍光を電気信号による画像情報へと変換する光電変換素子部５とを備えている。

光電変換素子部５には、主にガラス基板により構成されている保持基板７上に、フォトダイオード及び薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を含む画素８が多数配列された回路層９が設けられている。回路層９には図示しないゲート線と信号線が格子状に配置され、同様に格子状に配置されている各画素８に接続される。

図２は、Ｘ線検出パネル１の周辺部の構成を示すものである。

Ｘ線検出パネル１の周囲には、ゲートドライバ１１及び積分増幅器１３が多数接続されている。

ゲートドライバ１１は、外部からの信号を受信すると、Ｘ線検出パネル１に接続されている多数の信号線の電圧を順番に変更していく機能を有している。また、このゲートドライバ１１には行選択回路１５が接続される。

行選択回路１５は、Ｘ線画像の走査方向に従って対応するゲートドライバ１１へと信号を送る機能を有している。

更に、積分増幅器１３は、Ａ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換器１７を介して画像合成回路１９に接続されている。

Ｘ線検出パネル１において、図１に示す入射Ｘ線２が蛍光体膜部３に入射すると、蛍光体膜部３内部において、高エネルギーのＸ線が低エネルギーの多数の可視光に変換される。蛍光体膜部３内部にて発生した可視光は、光電変換素子部５の表面に配置されているフォトダイオードへと到達する。

フォトダイオードに入射した可視光は電荷に変換され、フォトダイオード内部もしくは並列接続されている容量素子内部に蓄積される。この蓄積された電荷信号は、フォトダイオードに接続されているスイッチング素子（ＴＦＴトランジスタ）を通して各信号線により保持基板７外部へと伝達される。

保持基板７外部に伝達された電荷信号は、各信号線に接続された図２に示す積分増幅器１３へと入力される。積分増幅器１３に入力された電荷情報は増幅され、電位信号に変換されて出力される。積分増幅器１３から出力された電位信号はＡ／Ｄ変換器１７にてデジタル値に変換される。デジタル値となった信号は、画像合成回路１９内部にて回路層９に配置された画素の行と列に従って順次整理され、画像信号として外部へと出力される。

図３は、本発明に係るＸ線画像検出器の第１の実施の形態を示す側面図である。

このＸ線画像検出器１０は、Ｘ線検出パネル１の裏面側（Ｘ線が入射する面の反対側）に、順に、Ｘ線遮蔽板２１、保持基板２２、及び回路基板２３が配置されている点は従来例のＸ線画像検出器５０と同様である。また、Ｘ線検出パネル１には集積回路２７が搭載されたフレキシブル基板２４が接続され、フレキシブル基板２４の他端はコネクタ２５を介して回路基板２３に接続されている点も従来例のＸ線画像検出器５０と同様である。

しかし、本実施の形態のＸ線画像検出器１０では、フレキシブル基板２４の集積回路２７の搭載面の反対面側に設けられている補強板２９が、フレキシブル基板２４の回路基板２３側の端部から図中左方向のＸ線検出パネル１との接続方向に向けて延在して集積回路２７の一部を支持するように形成されている。

これにより集積回路２７が配置されている部分の機械的強度が向上すると共に保持基板２２との距離が一定となり、動作中や輸送中の振動衝撃が起きた場合でも、集積回路２７の位置の変動による回路基板２３の端部や保持基板２２とこすれを防止することができる。

（第２の実施の形態）
図４は、本発明に係るＸ線画像検出器の第２の実施の形態を示す側面図である。

このＸ線画像検出器２０では、フレキシブル基板２４の集積回路２７の搭載面の反対面側に設けられている補強板３１が、フレキシブル基板２４の回路基板２３側の端部から図中左方向のＸ線検出パネル１との接続方向に向けて延在して集積回路２７の全部を支持するように形成されている以外は第１の実施の形態と同様に構成されている。

これにより集積回路２７が配置されている部分の機械的強度が更に向上すると共に保持基板２２との距離が一定となり、動作中や輸送中の振動衝撃が起きた場合でも、集積回路２７の位置の変動による回路基板２３の端部や保持基板２２とこすれを防止する効果を更に高めることができる。

（第３の実施の形態）
図５は、本発明に係るＸ線画像検出器の第３の実施の形態を示す平面図である。なお、図５では、第１の実施の形態と異なる、フレキシブル基板２４と補強板との接続部分のみを拡大して示し、それ以外の部分は、第１の実施の形態と同様に形成されている。

このＸ線画像検出器３０では、フレキシブル基板２４に集積回路２７が搭載されている面と反対面側に補強板３３が設けられ、この補強板３３が集積回路２７を挟み込むようにコの字状に形成されている。

このような構造とすることにより、モジュールの製造工程の一つである補強板３３をフレキシブル基板２４に貼り付ける工程において、集積回路２７に力をかけずに補強板３３をフレキシブル基板２４に貼り付けることができる。このため、集積回路２７を物理的または電気的な破壊から守ることができ、かつ貼りつけのための充分な圧力を印加することにより接着強度の低下を招くことを防止することができる。

更に、補強板３３の端面３３ａを集積回路２７の外側面２７ａよりもＸ線検出パネル１方向に配置することにより、第２の実施の形態で記載したように、集積回路２７が配置されている部分の機械的強度を向上させる効果を得ることができる。

また、補強板３３の端面３３ａの位置を集積回路２７の内側面２７ｂと外側面２７ａとの中間に配置させることによっても、第１の実施の形態で記載したように、集積回路２７が配置されている部分の機械的強度を向上させ、集積回路２７の位置の変動による回路基板２３の端部や保持基板２２とこすれを防止することができる。

（第４の実施の形態）
図６は、本発明に係るＸ線画像検出器の第４の実施の形態を示す平面図である。なお、図６では、第１の実施の形態と異なる、フレキシブル基板２４と補強板との接続部分のみを拡大して示し、それ以外の部分は、第１の実施の形態と同様に形成されている。

このＸ線画像検出器４０では、フレキシブル基板２４に集積回路２７が搭載されている面と反対面側に補強板３５が設けられ、この補強板３５が集積回路２７の周囲を囲み込むようにロの字状に形成されている。

このような構造においても第３の実施の形態と同様に、集積回路２７を物理的または電気的な破壊から守り、補強板の接着強度の低下を防止することができると共に、集積回路２７が配置されている部分の機械的強度を向上させ、集積回路２７の位置の変動による回路基板２３の端部や保持基板２２とこすれを防止することができる。

（その他の実施の形態）
上記実施の形態では、Ｘ線検出パネルとして間接方式の例を示したが、Ｘ線をａ−Ｓｅ等の光電変換膜により直接電荷信号に変換し、電荷蓄積用のキャパシターに導く直接方式のＸ線検出パネルを用いることもできる。

１：Ｘ線検出パネル
２：入射Ｘ線
３：蛍光体膜部
５：光電変換素子部
７：保持基板
８：画素
９：回路層
１０：Ｘ線画像検出器
１１：ゲートドライバ
１３：積分増幅器
１５：行選択回路
１７：Ａ／Ｄ変換器
１９：画像合成回路
２０：Ｘ線画像検出器
２１：Ｘ線遮蔽板
２２：保持基板
２３：回路基板
２４：フレキシブル基板
２５：コネクタ
２６：補強板
２７：集積回路
２７ａ：外側面
２７ｂ：内側面
２８：電子部品
２９：補強板
３０：Ｘ線画像検出器
３１：補強板
３３：補強板
３３ａ：端面
３５：補強板
４０：Ｘ線画像検出器
５０：Ｘ線画像検出器

Claims

外部から入射したＸ線を電気信号に変換するＸ線検出パネルと、前記Ｘ線検出パネルの前記Ｘ線入射面とは反対側の面に設けられる回路基板と、前記Ｘ線検出パネルと前記回路基板とを両端部で接続し集積回路を中間部で搭載するフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板に固定され前記フレキシブル基板と前記回路基板との接続部を補強する補強板と、前記Ｘ線検出パネルの前記Ｘ線入射面とは反対側の面に設けられ少なくとも前記回路基板及び前記集積回路をＸ線から遮蔽するＸ線遮蔽板と、を有するＸ線画像検出器において、
前記補強板が、前記フレキシブル基板の前記回路基板側の端部から前記Ｘ線検出パネルとの接続方向へ向けて延在して前記集積回路の少なくとも一部を支持していることを特徴とするＸ線画像検出器。
前記補強板が、前記フレキシブル基板の前記回路基板側の端部から前記Ｘ線検出パネルとの接続方向へ向けて延在して前記集積回路の全部を支持していることを特徴とする請求項１記載のＸ線画像検出器。
外部から入射したＸ線を電気信号に変換するＸ線検出パネルと、前記Ｘ線検出パネルの前記Ｘ線入射面とは反対側の面に設けられる回路基板と、前記Ｘ線検出パネルと前記回路基板とを両端部で接続し集積回路を中間部で搭載するフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板に固定され前記フレキシブル基板と前記回路基板との接続部を補強する補強板と、前記Ｘ線検出パネルの前記Ｘ線入射面とは反対側の面に設けられ少なくとも前記回路基板及び前記集積回路をＸ線から遮蔽するＸ線遮蔽板と、を有するＸ線画像検出器において、
前記補強板が、前記集積回路を挟み込むようにコの字状に形成されていることを特徴とするＸ線画像検出器。
外部から入射したＸ線を電気信号に変換するＸ線検出パネルと、前記Ｘ線検出パネルの前記Ｘ線入射面とは反対側の面に設けられる回路基板と、前記Ｘ線検出パネルと前記回路基板とを両端部で接続し集積回路を中間部で搭載するフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板に固定され前記フレキシブル基板と前記回路基板との接続部を補強する補強板と、前記Ｘ線検出パネルの前記Ｘ線入射面とは反対側の面に設けられ少なくとも前記回路基板及び前記集積回路をＸ線から遮蔽するＸ線遮蔽板と、を有するＸ線画像検出器において、
前記補強板が、前記集積回路の周囲を囲み込むようにロの字状に形成されていることを特徴とするＸ線画像検出器。
前記Ｘ線検出パネルは、蛍光を電気信号に変換する光電変換素子を設けた光電変換基板の前記光電変換素子上にＸ線を前記蛍光に変換する蛍光体膜を形成したものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のＸ線画像検出器。
前記Ｘ線検出パネルは、基板上に、外部から入射したＸ線を直接電気信号に変換する光電変換膜を設けたものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のＸ線画像検出器。
前記集積回路は、チップ・オン・フィルム（ＣＯＦ）形式で前記フレキシブル基板に実装されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載のＸ線画像検出器。
前記フレキシブル基板と前記回路基板はコネクタにより接続されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載のＸ線画像検出器。
前記補強板は、前記フレキシブル基板の前記集積回路の搭載面と反対面側に固定されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載のＸ線画像検出器。