JP4280024B2 - X線平面検出器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、X線診断システムに使用されるX線平面検出器に関する。
【0002】
【従来の技術】
X線平面検出器とは、被験者の体内を透過したX線の強弱を濃淡画像として表示するX線診断システムに使用されるX線検出器である。このX線平面検出器は、従来から利用されてきたI.I.(イメージインテンシファイア)及びイメージングプレートに置き換わるものとして、近年製品化されつつある。X線平面検出器は、入射したX線の変換方式により直接変換方式と間接変換方式とに分類することができる。それぞれの方式によるX線の検出、読み出しの構成は次の様である。
【0003】
直線変換方式では、入射したX線は光電変換膜によって電子正孔対に変換される。変換された電子正孔対は、電荷として外部から印加される高電界により格子状に配列された画素電極まで運ばれ、画素電極に蓄積される。蓄積された電荷は、スイッチング素子(TFT)の制御(走査線をOFF電位からON電位に駆動する)により、信号線を介し電気信号として積分アンプに順次読み出される。読み出された信号はA/D変換により画像データとなり、後続の処理系統へと出力される。
【0004】
一方、間接変換方式では、入射したX線は蛍光体によって一旦光に変換され、当該光は光電変換膜によって電子正孔対に変換される。発生した電荷は、外部から印加される高電界により格子状に配列された画素電極まで運ばれる。画素電極まで運ばれた電荷は、直接変換方式と同様に処理され、画像データが生成される。
【0005】
一般に、このX線平面検出器は、診断画像データを収集するための有効画素の他に、当該有効画素が検出する信号からノイズ成分を取り除くための画素群を有している。この画素群を構成する各画素はダミー画素と呼ばれる。このダミー画素は、信号線と容量(寄生容量)を形成している走査線の電位が変化するとき、その電位変化に依存した電荷が信号線に流れ込むことで発生するノイズ成分を除去するために使用される。また、各ダミー画素上には、高電界の印可によって生じる絶縁破壊を防止するための保護電極が設けられる。
【0006】
ところで、ダミー画素上に設けられた上記保護電極は、ダミー画素に接続された信号線或いは走査線と容量を形成する。従って、ダミー画素を駆動させると、保護電極の電位が面内で分布し不安定になる。この保護電極の不安定性は、ダミー画素の信号線に伝わり、信号線にノイズ成分として重畳する。一方、有効画素領域では、保護電極による不安定性による影響を受けない。このため、X線を入れないときの有効画素とダミー画素の出力値に差が生じ、この差は、AD変換器の出力範囲のなかで、オフセットとなることがある。
【0007】
また、X線平面検出器は、スイッチング素子アレイ(TFTアレイ)製造工程での静電気対策用の配線を有している(以下、この静電気対策としての配線を「LC配線」と称する)。このLC配線は、X線平面検出器の使用においては不要となるが、通常では取り除くことなくそのままとされる。しかしながら、LC配線は、ダミー画素を駆動する走査線→ダミー画素に接続されたコンポーネント(例えば、高インピーダンスをもつデバイス)→LC配線→有効画素に接続されたコンポーネント(例えば、高インピーダンスをもつデバイス)→有効画素を駆動する走査線という導電経路が形成してしまう。従って、実際のX線検出においてダミー画素を駆動する場合、当該導電経路により各有効画素の各走査線の電位にダミー画素の走査線電位のゆらぎによる成分が重畳し、ノイズが増すことがある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ノイズが少ない高画質なX線診断画像を取得可能なX線平面検出器を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、次のような手段を講じている。
【0010】
請求項1に記載の発明は、複数の画素電極がマトリクス状に配置され、電荷を蓄積する有効画素アレイと、前記有効画素アレイを被覆し、入射したX線に基づいて電荷を発生する光電導体と、前記光導電体の第2の面に設けられると共に前記画素電極領域を被覆し、前記光導電体にバイアス電圧を印加するバイアス電極と、前記有効画素アレイから電子信号を読み出すための複数の信号線と、前記有効画素アレイを走査するための複数の走査線と、前記バイアス電極と周辺領域の前記複数の信号線又は周辺領域の前記複数の走査線との間を電気的に遮蔽する保護電極と、前記保護電極の周囲に配置され、前記複数の信号線に重畳するノイズを除去する第1のダミー画素と、前記保護電極の周囲に配置され、前記複数の走査線に重畳するノイズを除去する第2のダミー画素と、を具備するX線平面検出器である。
【0014】
このような構成によれば、ノイズが少ない高画質なX線診断画像を取得可能なX線平面検出器を実現することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第1実施形態〜第3実施形態を図面に従って説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【0016】
(第1の実施形態)
まず、本発明の実施形態に係るX線平面検出器の概略構成を、図1を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係るX線平面検出器12の概略構成を説明するための図である。
【0017】
X線平面検出器12は、入射したX線を検出するX線センサ素子16、ゲート走査線駆動回路18、積分アンプ回路20、マルチプレクサ22、A/D変換器24を有している。
【0018】
X線センサ素子16は、マトリックス状に配列され入射したX線を電荷情報に変換する複数の光電変換膜(図示せず)と、画素毎に設けられ各光電変換膜からの電荷を収集する画素電極と、画素電極によって集められた電荷を蓄積する複数のコンデンサと、ゲート走査線駆動回路18からの制御信号に基づいて各コンデンサに蓄積された電荷を電気信号として読み出すスイッチング素子(例えば、TFT:薄膜トランジスタ等)と、を有している。X線センサ素子16は二次元マトリックス状に複数配列されており、センサ素子アレイを形成している。各センサ素子16は、後述するように有効画素、ダミー画素A(以下、「DA」と称する)、ダミー画素B(以下、「DB」と称する)に分類される(図2参照)。
【0019】
ゲート走査線駆動回路18は、ゲート走査線27を介してX線センサ素子16の各スイッチング素子のゲート端子に電気的に接続されている。ゲート走査線駆動回路18は、各スイッチング素子のゲート端子に制御信号を供給することで、ゲート走査線27毎のスイッチング素子群のON/OFF制御を行う。なお、ゲート走査線駆動回路18は、各走査線に接続され保護電極への電位供給機能を持つ走査線駆動ICを有する構成であってもよい。また、図1においてはゲート走査線駆動回路18を一辺にのみ配置した構成を示しているが、当該ゲート走査線駆動回路18をセンサ素子アレイを挟んだ両側に設けて、両側から各スイッチング素子へ駆動信号を供給する構成であってもよい。
【0020】
積分アンプ回路20は、X線センサ素子16から信号線26を介して所定のタイミングによって列単位で読み出された同一列の画素毎の電気信号を増幅する。
【0021】
マルチプレクサ22は、積分アンプ20によって増幅された信号を順次選択し、後続のA/D変換器24に送り出す。
【0022】
A/D変換器24は、マルチプレクサ22から入力したアナログ信号をディジタル信号へと変換する。
【0023】
なお、図1においては積分アンプ回路20、マルチプレクサ22を一辺にのみ配置した構成を示しているが、積分アンプ回路20、マルチプレクサ22をセンサ素子アレイを挟んだ両側に設けて、両側からセンサ素子の検出信号を読み出す構成であってもよい。
【0024】
次に、本X線平面検出器12が有する有効画素、ダミー画素A(DA)、ダミー画素B(DB)について、図2を参照しながら説明する。
【0025】
図2は、X線センサ素子16を有効画素、ダミー画素A(DA)、ダミー画素B(DB)に分類した場合に、各画素によって形成される画素領域を示した図である。各画素が分布する領域をそれぞれ有効画素領域、ダミー画素A領域、ダミー画素B領域と称する。なお、上述した通り、各画素領域を構成する各画素は、センサ素子16によって構成されている。
【0026】
有効画素とは、入射したX線を検出するための画素である。X線診断画像は、当該画素が検出したX線に基づいて生成される。
【0027】
DAは、ゲート走査線駆動回路18が走査線27の電位を変化させる場合に、信号線26に流れ込み有効画素の検出信号に重畳するノイズ(NA)をキャンセルさせるために、図2に示すように有効画素領域の列方向(信号線に平行な方向)上下に配置される画素である。このDAは、X線に基づく電荷情報を蓄積しない構造(例えば、光電変換膜とコンデンサとが電気的に接続されていない、或いはその表面(X線入射側)がシールドで覆われている等)となっている。従って、TFTをOFFからONにする場合に当該DAから検出される電荷は、ノイズ(NA)のみを取り出したものとなる。このDAを利用した有効画素からのノイズ(NA)の除去は、有効画素の走査線を駆動するときに、DAの走査線を有効領域の走査線と逆相に駆動して、有効画素と逆符号のノイズ(NA)を発生させ、検出信号に重畳したノイズ(NA)をキャンセルさせることで実行される。
【0028】
DBは、定常状態にある走査線27の電位のゆらぎによって発生し有効画素の検出信号に重畳するノイズ(NB)を除去するために、図2に示すように有効画素領域の行方向(走査線に平行な方向)の左右配置される画素である。このDBは、X線に基づく電荷情報を蓄積しない構造(例えば、光電変換膜とコンデンサとが電気的に接続されていない、或いはその表面(X線入射側)がシールドで覆われている等)となっている。このDBによってノイズ(NB)を取り除く手法は、X線照射後に、有効画素の出力値から同一ゲート線上のダミー画素(DB)の出力値を差し引き、走査線電位のゆらぎ成分を除去するものである。このダミー画素(DB)は、その出力値が有効画素のX線を照射しないときの出力値と同じになるように設計されている。
【0029】
(高電界印加による絶縁破壊を防止する機能)
次に、本X線平面検出器12が有する、高電界印加による絶縁破壊を防止するための機能について説明する。
【0030】
通常、X線診断においては、光電変換膜で発生した電荷を画素電極に収集させるために、高電界がX線平面検出器に印加される。この印加される高電界は、有効画素領域、周辺領域(ダミー画素A領域、ダミー画素B領域、有効画素周辺の走査線領域、有効画素周辺の信号線領域)で絶縁破壊を起こす危険性があり、領域毎に工夫が施されている。
【0031】
有効画素領域においては光電変換膜内に高電界が印加されているため、当該光電変換膜に大線量のX線が入射すると、過渡的な大電流が発生し、画素の電位が必要以上にあがる。このとき、有効画素と共通電極との間(この間には容量が形成される)或いはTFTで絶縁破壊を起こす可能性がある。この有効画素領域おける絶縁破壊を防止するために、画素に必要以上の電荷がたまった場合、電荷を外に逃がす機能を当該画素に持たせている。この機能は、画素内に例えばTFTにダイオード機能を持たせること等で実現することができる。
【0032】
一方、周辺領域においても、光電変換膜の特性が十分に出るように、高電界が印加される。この高電界の印加により、高電界印加用電極と、ダミー画素、走査線、信号線との間で絶縁破壊が発生する可能性がある。この周辺領域での絶縁破壊を防止するため、本X線平面検出器では、走査線、信号線と高電界印加用電極との間に、絶縁膜によって帯電を遮蔽する保護電極(電位はGND)が設けられている。この保護電極には、電気抵抗を持つ材料が使用される。
【0033】
図3(a)、3(b)は、本X線検出器12の保護電極30を説明するための図であり、図2におけるD−Dに沿った断面図である。図4は、図3(b)の円形内の拡大図である。図3(a)、3(b)、図4に示すように、高電圧電極32と信号線層33との間に、保護電極30が設けられている。この保護電極30は、上述の如くダミー画素A或いはダミー画素Bに対応して設けられるものであるから、有効画素領域の周辺に存在する構成となる。
【0034】
また、保護電極30は、有効画素領域とダミー画素A領域、及び有効画素領域とダミー画素B領域との間(図3(a)、3(b)、図4参照)で電気的に分離されている。さらに、保護電極30は、ダミー画素A領域とダミー画素B領域との間G、H、I、Jにおいても分離されている。これは、DAを駆動した際に発生する電位変動が、DBに接続された信号線26に伝わらないようにするためである。
【0035】
すなわち、X線平面検出器の構造から、保護電極30は、DA或いはDBに接続されたすべての信号線26と容量を形成する。また、DA或いはDBに接続されたすべての走査線27は、保護電極30と容量を形成する。従って、ゲート走査線駆動回路18によってDAを駆動させると、保護電極30には電位変化に依存した過渡電流が流れる。このとき、保護電極30は、抵抗成分をもつ材料で形成されているため、当該保護電極30の電位は不安定になる。特に保護電極30がダミー画素A領域とダミー画素B領域との間で分離されていない場合には、この保護電極30の不安定性はDBの信号線に伝わり、信号線にノイズ成分として重畳する。一方、有効画素領域では、このようなDAの駆動の影響を受けない。これは、保護電極は、ダミー画素上にしか被さっていないからである。このため、例えば暗時画像撮影における有効画素とダミー画素の出力値に差が生じる。この差は、AD変換器の出力範囲のなかで、オフセットとなり、X線診断画像のノイズの原因となる。
【0036】
これに対し、本X線平面検出器の保護電極30は、ダミー画素A領域とダミー画素B領域との間でも分離した構成を有するから、上記ノイズの回り込みの発生を防止することができる。ゲート走査線駆動に関連してDAを被う保護電極30に流れる過渡電流はDBを被う保護電極30を介して信号線に重畳することが無くなるからである。
【0037】
分離された各保護電極にはGND電位等の安定した電位供給が必要である。この保護電極30への電位供給形態について、以下4つの実施例を示す。なお、各実施例は、後述するいずれの実施形態に係るX線平面検出器にも適用可能である。
【0038】
(実施例1−1)
第1の実施例に係るX線平面検出器について説明する。
【0039】
図5は、実施例1に係るX線平面検出器121を説明するための図である。図5に示すX線平面検出器121は、スイッチング素子を両側から駆動し、各画素からの信号読み出しを上下両側から読み出すものである。従って、センサ素子アレイの各センサ素子からの走査線は、センサ素子アレイの右側或いは左側に引き出される。また、センサ素子アレイの各センサ素子からの信号線は、センサ素子アレイの上側或いは下側に引き出される。
【0040】
センサ素子アレイの左右両側に配置されたゲート走査線駆動回路18は、各走査線に接続されスイッチング素子を駆動するためのICを有している。本X線平面検出器121では、このICに保護電極への電位供給機能を持たせており、各辺から数点GND電位を供給する構成となっている。なお、保護電極への電位供給の構成はこれに限らず、ICとは別系統で、GND電位を数点供給する手段を設ける構成であっても良い。
【0041】
センサ素子アレイの行方向の一辺に上側及び下側に配置された積分アンプ回路20は、各信号線に接続されたアンプICを有している。本X線平面検出器121では、このICに保護電極への電位供給機能を持たせており、各辺から数点電位を供給する構成となっている。なお、ゲート走査線駆動回路18の場合と同様に、保護電極への電位供給は、ICとは別系統で、GND電位の数点供給であっても良い。
【0042】
(実施例1−2)
図6は、実施例2に係るX線平面検出器122を説明するための図である。図6に示すX線平面検出器122は、スイッチング素子をセンサ素子アレイの右側或いは左側から駆動し、各画素からの信号読み出しをセンサ素子アレイの上側及び下側から読み出すものである。従って、X線平面検出器121は、センサ素子アレイの左右いずれか一方に配置されたゲート走査線駆動回路18と、センサ素子アレイの上側及び下側に配置された積分アンプ回路20及びAD変換器を有する構成となっている。
【0043】
センサ素子アレイの左右いずれか一方に配置されたゲート走査線駆動回路18は、各走査線に接続され保護電極への電位供給機能を持つ走査線駆動ICを有している。なお、保護電極への電位供給の構成はこれに限らず、ICとは別系統で、GND電位を数点供給する構成であっても良い。走査線駆動ICが接続されていない辺には、信号線側からGND電位を1点あるいは2点供給する。なお、この場合、保護電極が抵抗成分を有しているため、GNDとしての安定性が悪くなり、ダミー画素(DB)の左右で出力差が出てしまう。この出力差の発生を防ぐために、保護電極の下層に低抵抗材料を設け、保護電極と低抵抗材料を数点でコンタクトさせることで、GNDを強化することが好ましい。
【0044】
図7は、図6のE−Eに沿った断面図を示している。同図に示すように、ダミー画素(DB)出力の左右差をなくすために、走査線駆動ICが接続されている辺の保護電極の下層にも低抵抗材料を設ける構成であってもよい。また、走査線駆動ICが接続されていない辺にGND電位を供給できる部位31を設け、走査線自身からGND電位を供給できるようにしておいてもよい。
【0045】
なお、信号線側においては、実施例1で述べた電位供給機能によって、保護電極にGND電位を供給することができる。
【0046】
(実施例1−3)
図8は、実施例3に係るX線平面検出器124を説明するための図である。図8に示すX線平面検出器124は、スイッチング素子をセンサ素子アレイの右側及び左側から駆動し、各画素からの信号読み出しをセンサ素子アレイの上側或いは下側から読み出すものである。従って、X線平面検出器124は、センサ素子アレイの左右両側に配置されたゲート走査線駆動回路18と、センサ素子アレイの上側或いは下側に配置された積分アンプ回路20及びAD変換器を有する構成となっている。
【0047】
走査線側については、実施例1で述べた電位供給機能によって、保護電極にGND電位を供給することができる。
【0048】
一方、信号線側においては、実施例1と同様に、各信号線26に接続された積分アンプ回路20内のアンプICが保護電極への電位供給機能を有しており、各辺から数点電位を供給する構成となっている。一方、アンプICが接続されていない信号線側には、走査線側からGND電位を1点あるいは2点供給する。なお、ゲート走査線駆動回路18の場合と同様に、保護電極への電位供給は、ICとは別系統で、GND電位の数点供給であっても良い。また、アンプICが接続されていない信号線側からアンプICが接続されていない他の信号線側に、GND電位を供給できる手段(例えば、パッド等)を設ける構成であっても良い。
【0049】
(実施例1−4)
図9は、実施例4に係るX線平面検出器126を説明するための図である。図9に示すX線平面検出器126は、スイッチング素子をセンサ素子アレイの右側及び左側から駆動し、各画素からの信号読み出しをセンサ素子アレイの上側或いは下側から読み出すものである。従って、X線平面検出器124は、センサ素子アレイの右側或いは左側に配置されたゲート走査線駆動回路18と、センサ素子アレイの上側或いは下側に配置された積分アンプ回路20及びAD変換器を有する構成となっている。
【0050】
走査線側においては、実施例2で述べた電位供給機能によって、保護電極にGND電位を供給することができる。
【0051】
また、信号線側においては、実施例3で述べた電位供給機能によって、保護電極にGND電位を供給することができる。
【0052】
以上述べた構成によれば、保護電極30がダミー画素A領域とダミー画素B領域とで分離されているから、DBに接続された信号線26は、DA駆動による電位変動による影響を受けない。従って、DBによるノイズ補正を適切に行うことができ、その結果ノイズが低減された高画質なX線診断画像を取得することができる。
【0053】
また、LC配線291は、ダミー画素A領域とダミー画素B領域との間においても分離されているから、有効画素出力は、定常状態にあるDAの走査線電位のゆらぎによる影響を受けない。従って、ノイズが発生する原因(導電経路)そのものを絶つことができ、その結果ノイズが低減された高画質なX線診断画像を取得することができる。
【0054】
さらに、LC配線291は、ダミー画素A領域とダミー画素B領域との間において切断するための補助配線295を有しているから、X線平面検出器12の完成後においても容易に当該切断を実行することができる。
【0055】
(第2の実施形態)
第2の実施形態では、保護電極30が信号線26又は走査線27と容量を形成しない構成を有するX線平面検出器につい説明する。
【0056】
図10は、本実施形態に係るX線平面検出器12の構成を説明するための図である。また、図11は、図10におけるP−Pに沿った断面図である。図10、図11に示すように、本X線平面検出器12は、DA上又はDB上に存在していない。この様な構成とすることで、保護電極30は、DB及びDAの信号線26と容量を形成しない。
【0057】
すなわち、ゲート走査線駆動回路18によってDAを駆動させ、保護電極30の電位が不安定になった場合であっても、この保護電極30の不安定性はDBの信号線に伝わらない。従って、例えば暗時画像撮影においても、有効画素とダミー画素の出力値に差は発生せず、ノイズ発生を防止出来る。
【0058】
次に、本実施形態に係るX線平面検出器12の変形例を二つ示す。各変形例に係るX線平面検出器は、保護電極30自体に流れるループ電流の除去の観点から、少なくとも一箇所において切断された保護電極30を有する。
【0059】
図12は、位置Qにおいて切断されたC型保護電極30を有するX線平面検出器12の上面図である。この例に係るX線平面検出器12によれば、保護電極30は、回路を形成しない。従って、当該保護電極30は、当該検出器12の駆動時等において発生するループ電流の経路を遮断することができる。
【0060】
図13は、位置Q、位置Rにおいて切断され分離された保護電極30を有するX線平面検出器12の上面図である。特に、同図の例では、保護電極30をX線平面検出器12の中心軸に関して線対称としている。これは、X線センサ素子16のアレイがX線平面検出器12の中心軸に関して線対称に配列されていることに対応させたものである。すなわち、保護電極30が、X線センサ素子16のアレイと同様にX線平面検出器12の中心軸に関して線対称であれば、画像に重畳するノイズも当該対象性を利用して効率的に相殺できるからである。
【0061】
(第3の実施形態)
一般に、X線平面検出器製造でのTFTアレイ製造工程や検出器組み立て工程では、走査線、信号線が静電気により帯電する。この静電気の帯電量が大きくなった場合に、走査線、信号線と当該走査線等と同層あるいは他層にある導体との間で、絶縁破壊が発生する場合がある。第3の実施形態では、この静電気による絶縁破壊を防止する機能を有し、且つダミー画素を駆動した場合であっても有効画素の各走査線の電位に影響がないX線平面検出器につい説明する。
【0062】
すなわち、本実施形態に係るX線平面検出器12は、図1に示すような絶縁破壊防止部29によって、この絶縁破壊を防止している。この絶縁破壊防止部29は、すべての画素領域(有効画素領域、ダミー画素A領域、ダミー画素B領域)外で各走査線27、各信号線26に接続されたコンポーネント(例えば、高抵抗)290と、当該コンポーネント290に電極の一方を接続し、1本の線に束ねられて画素領域のまわりを一周するLC配線291とによって構成されている。なお、スイッチング素子の駆動に関係しない走査線、或いは各画素からの信号読み出しに関係しない信号線がある場合には、これらの走査線或いは信号線にもコンポーネント290を接続することが好ましい。
【0063】
また、本実施形態に係るX線平面検出器12のLC配線291は、所定の位置において切断され、走査線側と信号線側とに分離される。このLC配線291の切断形態について、以下5つの実施例を示す。なお、各実施例は、既述のいずれの実施形態に係るX線平面検出器にも適用可能である。
【0064】
(実施例3−1)
図14は、本実施例に係るX線平面検出器12が有するLC配線291の切断を説明するための図である。図14に示すように、X線平面検出器12は、DBのノイズを除去するための第2のDA296と、位置Kにおいて走査線側と信号線側とに切断されたLC配線291とを具備している。切断されたそれぞれのLC配線291には、アレイ機能に問題ない電位(たとえば、走査線のOFF電位、信号線電位)が供給される。
【0065】
当該絶縁破壊防止部29によれば、走査線、信号線に帯電した電荷は、コンポーネント290によってLC配線291に分散する。従って、製造工程における、静電気による絶縁破壊を防止することができる。また、LC配線291は、位置Kにおいて走査線側と信号線側とに切断されている。
【0066】
(実施例3−2)
図15は、本実施例に係るX線平面検出器12が有するLC配線291の切断を説明するための図である。同図に示すように、本X線平面検出器12は、走査線側と信号線側との境界である位置Kと、ダミー画素A領域とダミー画素B領域との境界である位置Lとにおいて切断されたLC配線291を具備している。この様に位置Lにおいても切断するのは、DAに接続されるLC配線291と有効画素に接続されるLC配線291とを完全に分離し、定常状態にあるDAの走査線電位のゆらぎを、有効画素出力に影響させないためである。
【0067】
すなわち、実際にX線平面検出器12を使用しDAを駆動する場合、当該駆動による電位のゆらぎは、走査線(ダミー画素(DA))→ダミー画素(DA)につながっているコンポーネント(例えば、高インピーダンスをもつデバイス)→配線(LC)→有効画素につながっているコンポーネント(例えば、高インピーダンスをもつデバイス)→走査線(有効画素)といった経路で、有効画素の走査線電位に影響すると考えられる。これにより、各走査線の電位にDAのゆらぎによる成分が重畳し、ノイズ(NB)が増す。しかし、本X線平面検出器12は分割されたLC配線を有しているから、上記経路によってDAに接続された走査線電位のゆらぎが、有効画素に接続された走査線の電位に影響することはない。従って、有効画素に接続された走査線に重畳するノイズ成分を少なくすることができる。
【0068】
なお、LC配線291の位置Lでの切断を容易に実行するために、図16に示すように切断のための補助配線295を持つ構成であることが好ましい。この様な構成によれば、ダミー画素A領域とダミー画素B領域との間におけるLC配線291切断作業を容易に行うことができる。
【0069】
また、LC配線291の位置Kでの切断を容易に実行するために、位置Lと同様に切断のための補助配線295を持つ構成であってもよい。
【0070】
(実施例3−3)
図17は、本実施例に係るX線平面検出器12が有するLC配線の構造を説明するための図である。同図に示すように、本X線平面検出器12は、第1のLC配線292と、第2のLC配線293と、第3のLC配線294とを具備している。第1のLC配線292は、DA及び第2のDA291に接続された走査線に接続される。第2のLC配線293は、DBに接続された信号線に接続される。第3のLC配線294は、第2のDA296の信号線に接続される。
【0071】
第1のLC配線292、第2のLC配線293、第3のLC配線294は、互いに電気的に切断されている。従って、電流経路が遮断されるから、DAの駆動により発生する電位のゆらぎが、有効画素に接続された走査線の電位に影響することはない。その結果、有効画素に接続された走査線に重畳するノイズ成分を少なくすることができる。
【0072】
なお、各LC配線での走査線側と信号線側との境界となる位置、すなわち位置K1、K2、K3においても切断する構成であってもよい。また、図15に示したように位置Lにおいても切断する構成であってもよい。これは、以下の実施例3−4、3−5においても同様である。
【0073】
(実施例3−4)
図18は、本実施例に係るX線平面検出器12が有するLC配線291の構造を説明するための図である。図18に示すX線平面検出器12は、第1のLC配線292、第2のLC配線293、第3のLC配線294に加えて、各LC配線の間を接続する抵抗300を有している。なお、抵抗300は、静電気による絶縁破壊を防止する程度の抵抗値を持つ。
【0074】
すなわち、第1のLC配線292、第2のLC配線293、第3のLC配線294が抵抗300を介して互いに接続されている。この様な構成によれば、各配線が電気的に完全に切断されている場合に比して、製造工程等における絶縁破壊防止機能をさらに向上させることができる。また、各LC配線間は、抵抗300を介して接続されているから、DAの駆動による有効画素に接続された走査線電位への影響は、少なくなる。その結果、有効画素に接続された走査線に重畳するノイズ成分を少なくすることができる。
【0075】
(実施例3−5)
図19は、本実施例に係るX線平面検出器12が有するLC配線291の構造を説明するための図である。図18に示すX線平面検出器12は、第1のLC配線292、第2のLC配線293、第3のLC配線294に加えて、各LC配線に接続された切断のための補助配線301を有する。
【0076】
すなわち、第1のLC配線292、第2のLC配線293、第3のLC配線294は、補助配線301を介して互いに接続されている。従って、各配線が電気的に完全に切断されている場合に比して、製造工程等における絶縁破壊防止機能をさらに向上させることができる。また、実際のX線平面検出器12の使用時において、補助配線301は切断される。従って、電流経路が遮断され、各LC配線は電気的に独立とななるから、DAの駆動により発生する電位のゆらぎは、有効画素に接続された走査線に伝播しない。その結果、有効画素に接続された走査線に重畳するノイズ成分を少なくすることができる。
【0077】
以上述べた各実施形態によれば、絶縁破壊を防止でき、またノイズが除去された高画質なX線診断画像を提供可能なX線平面検出器を実現できる。
【0078】
なお、実施形態に基づき説明したが、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変形例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解され、その要旨を変更しない範囲で種々変形可能である。
【0079】
また、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも1つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【0080】
上述した実施の形態に基づいて、以下のX線平面検出器を得ることが出来る。
【0081】
(1)複数の画素電極がマトリクス状に配置され、電荷を蓄積する有効画素アレイと、前記有効画素アレイを被覆し、入射したX線に基づいて電荷を発生する光電導体と、前記光導電体の第2の面に設けられ、前記画素電極領域を被覆し、前記光導電体と前記画素電極との間にバイアス電圧を印加するバイアス電極と、前記有効画素アレイから電子信号を読み出すための複数の信号線と、前記有効画素アレイを走査するための複数の走査線と、前記有効画素アレイに隣接して配置され、前記複数の信号線に重畳するノイズを除去する第1のダミー画素と、前記有効画素アレイに隣接して配置され、前記複数の走査線に重畳するノイズを除去する第2のダミー画素と、前記第1のダミー画素に対応して設けられ、前記バイアス電極と前記複数の信号線又は前記複数の走査線との間を電気的に遮蔽する第1の保護電極と、前記第2のダミー画素に対応して設けられ、前記第1の保護電極と電気的に切断され、かつ前記バイアス電極と前記複数の信号線又は前記複数の走査線との間を電気的に遮蔽する第2の保護電極とを具備するX線平面検出器を提供することができる。
【0082】
(2)上記(1)のX線平面検出器であって、第1の保護電極にGND電位を供給するための第1のパッド、及び前記第2の保護電極にGND電位を供給するための第2のパッドを有するものを提供することができる。
【0083】
(3)複数の画素電極がマトリクス状に配置され、電荷を蓄積する有効画素アレイと、前記有効画素アレイを被覆し、入射したX線に基づいて電荷を発生する光電導体と、前記光導電体の第2の面に設けられ、前記画素電極領域を被覆し、前記光導電体と前記画素電極との間にバイアス電圧を印加するバイアス電極と、前記有効画素アレイから電子信号を読み出すための複数の信号線と、前記有効画素アレイを走査するための複数の走査線と、前記バイアス電極と前記複数の信号線又は前記複数の走査線との間を電気的に遮蔽する保護電極と、
前記保護電極の周囲に配置され、前記複数の信号線に重畳するノイズを除去する第1のダミー画素と、前記保護電極の周囲に配置され、前記複数の走査線に重畳するノイズを除去する第2のダミー画素とを具備するX線平面検出器を提供することができる。
【0084】
(4)上記(3)のX線平面検出器であって、前記保護電極は、少なくとも二つ以上設けられているものを提供することができる。
【0085】
(5)上記(3)のX線平面検出器であって、前記保護電極は、前記信号線又は前記走査線に対して線対称に配置される第1の保護電極部と第2の保護電極部とを有するものを提供することができる。
【0086】
(6)上記(3)のX線平面検出器であって、前記保護電極にGND電位を供給するためのパッドを有するものを提供することが出来る。
【0087】
(7)上記(3)のX線平面検出器であって、前記保護電極には、前記有効画素アレイを駆動する駆動回路のGND電位が供給されているものを提供することが出来る。
【0088】
(8)上記(3)のX線平面検出器であって、前記保護電極には、前記信号線を介して前記有効画素アレイから電気信号を読み出す読み出し回路のGND電位が供給されているものを提供することが出来る。
【0089】
(9)複数の画素電極がマトリクス状に配置され、電荷を蓄積する有効画素アレイと、前記有効画素アレイを被覆し、入射したX線に基づいて電荷を発生する光電導体と、前記有効画素アレイから電子信号を読み出すための複数の第1の信号線と、前記有効画素アレイを走査するための複数の第1の走査線と、前記複数の第1の信号線のうちの少なくとも一つの線と前記複数の第1の走査線のうちの少なくとも一つの線とに、直接又は非線型素子を介在して接続され、前記複数の第1の信号線又は前記複数の第1の走査線のうちの少なくとも一つの線に帯電する静電気を分散させる静電気分散用配線と、前記複数の信号線に重畳するノイズを除去する第1のダミー画素と、前記複数の走査線に重畳するノイズを除去する第2のダミー画素と、前記第1のダミー画素から電子信号を読み出すための複数の第2の信号線と、前記第2のダミー画素を走査するための第2の走査線とを具備し、前記静電気分散用配線は、前記複数の第1の信号線のうちの少なくとも一つの線及び前記複数の第2の信号線の少なくとも一つとに接続された第1の配線と、前記複数の第1の走査線のうちの少なくとも一つに接続された第2の配線と、前記複数の第2の走査線のうちの少なくとも一つに接続された第3の配線とを有するX線平面検出器を提供することが出来る。
【0090】
(10)上記(9)のX線平面検出器であって、前記第1の配線、第2の配線、第3の配線間を接続する抵抗をさらに具備するものを提供することが出来る。
【0091】
(11)上記(9)のX線平面検出器であって、前記抵抗は、前記複数の第1の信号線又は前記複数の第1の走査線のうちの少なくとも一つの線に帯電する静電気による絶縁破壊を防止する抵抗値を有するものを提供することがで出来る。
【0092】
(12)上記(9)のX線平面検出器であって、前記第1の配線、第2の配線、第3の配線のそれぞれに接続され、各配線間の電気的接続を切断するための第3の補助配線を有するものを提供することが出来る。
【0093】
【発明の効果】
以上本発明によれば、ノイズが少ない高画質なX線診断画像を取得可能なX線平面検出器を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、実施形態に係るX線平面検出器12の概略構成を説明するための図である。
【図2】図2は、X線センサ素子16を有効画素、ダミー画素A(DA)、ダミー画素B(DB)に分類した場合に、各画素によって形成される画素領域を示した図である。
【図3】図3(a)は、保護電極30を説明するためのX線平面検出器12の上面図である。図3(b)は、保護電極30を説明するためのX線平面検出器12の断面図である。
【図4】図4は、図3(a)、3(b)の円形内の拡大図である。
【図5】図5は、保護電極30への電位供給形態に関する実施例を説明するための図である。
【図6】図6は、保護電極30への電位供給形態に関する他の実施例を説明するための図である。
【図7】図7は、保護電極30への電位供給形態に関する他の実施例を説明するための図である。
【図8】図8は、保護電極30への電位供給形態に関する他の実施例を説明するための図である。
【図9】図9は、保護電極30への電位供給形態に関する他の実施例を説明するための図である。
【図10】図10は、第2の実施形態に係るX線平面検出器12の構成を説明するための図である。
【図11】図11は、図10におけるP−Pに沿った断面図である。
【図12】図12は、C型保護電極30を有するX線平面検出器12の上面図である。
【図13】図13は、X線平面検出器12の中心軸に関して線対称である保護電極30を説明するための図である。
【図14】図14は、X線平面検出器12が有するLC配線291の一例を説明するための図である。
【図15】図15は、X線平面検出器12が有するLC配線291の他の例を説明するための図である。
【図16】図16は、LC配線291が有する補助配線295を説明するための図である。
【図17】図17は、X線平面検出器12が有するLC配線構造の一例を説明するための図である。
【図18】図18は、X線平面検出器12が有するLC配線構造の他の例を説明するための図である。
【図19】図19は、X線平面検出器12が有するLC配線構造の他の例を説明するための図である。
【符号の説明】
12…X線平面検出器
16…センサ素子
18…ゲート走査線駆動回路
20…積分アンプ
22…マルチプレクサ
24…A/D変換器
26…信号線
27…ゲート走査線
27…走査線
29…絶縁破壊防止部
30…保護電極
30…C型保護電極
31…部位
32…高電圧電極
33…信号線層
121…X線平面検出器
122…X線平面検出器
124…X線平面検出器
126…X線平面検出器
290…コンポーネント
291…LC配線
291…静電気用配線
292…第1のLC配線
293…第2のLC配線
294…第3のLC配線
295…補助配線
296…第2のDA
300…抵抗
301…補助配線
Claims (2)
- 複数の画素電極がマトリクス状に配置され、電荷を蓄積する有効画素アレイと、
前記有効画素アレイを被覆し、入射したX線に基づいて電荷を発生する光電導体と、
前記光導電体の第2の面に設けられると共に前記画素電極領域を被覆し、前記光導電体にバイアス電圧を印加するバイアス電極と、
前記有効画素アレイから電子信号を読み出すための複数の信号線と、
前記有効画素アレイを走査するための複数の走査線と、
前記バイアス電極と周辺領域の前記複数の信号線又は周辺領域の前記複数の走査線との間を電気的に遮蔽する保護電極と、
前記保護電極の周囲に配置され、前記複数の信号線に重畳するノイズを除去する第1のダミー画素と、
前記保護電極の周囲に配置され、前記複数の走査線に重畳するノイズを除去する第2のダミー画素と、
を具備するX線平面検出器。 - 前記保護電極は、少なくとも一つの切断部位を有する請求項1記載のX線平面検出器。
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