JP6503366B2 - 光学ワイピングを可能にする光の生成器を有するデジタル検出器 - Google Patents

Description

本発明は、放射コンバータと組み合わせることができる感光センサを有する半導体Ｘ線放射検出器に関する。このタイプの検出器の適用の分野は、特に、放射線医学であって、Ｘ線撮影、蛍光透視、乳房撮影であるが、非破壊試験で含まれる。

このような放射検出器は、例えば、アモルファスシリコンフォトダイオードから形成されたセンサが放射コンバータと組み合わせられている仏国特許第２８０３０８１号明細書において記述されている。

このような放射検出器の動作及び構造について簡潔に要約しておくこととする。

感光センサは、一般に、マトリックスの形態において配列された半導体感光要素から製造されている。感光要素は、通常、ＣＣＤ又はＣＭＯＳタイプのセンサにおける単結晶シリコンであるか、多結晶シリコンであるか、或いは、アモルファスシリコンである半導体材料から製造される。感光要素は、少なくとも１つのフォトダイオード、フォトトランジスタ、又はフォト抵抗器を有する。これらの要素は、一般にはガラスプレートである基材上において堆積される。

これらの要素は、一般に、Ｘ線放射やガンマ線放射などの非常に短い波長の放射に対して直接的な感度を有してはいない。この理由から、感光センサは、シンチレーション物質の層を有する放射コンバータと組み合わせられる。この物質は、このような放射によって励起された際に、例えば、センサが感度を有する可視又は近可視光などの相対的に長い波長の放射を放出する特性を有する。放射コンバータによって放出された光は、センサの感光要素を照射し、これらの感光要素は、光電変換を実行し、且つ、適切な回路によって使用可能な電気信号を供給する。放射コンバータは、本説明の残りの部分においては、シンチレータと呼称することとする。

有用画像の品質を改善するべく、一般に動作サイクルの開始時点において取得及び保存される「オフセット画像」又は「ダーク画像」と呼称される画像に基づいて、有用画像の補正が実行される。このオフセット画像は、感光装置がゼロの強度信号に曝露された際に得られる画像であり、且つ、ある種のバックグラウンド画像に対応している。オフセット画像は、感光要素のコンポーネントの電気的な状態と、その電気的特性のばらつきと、に応じて変化する。有用画像とは、感光装置が、Ｘ線放射に対する曝露に対応した有用信号に曝露された際に、読み取られるものである。これには、オフセット画像が含まれる。補正は、有用画像からオフセット画像を減算するステップを有する。

有用画像又はオフセット画像を生成するべく、仏国特許公開第２７６０５８５号明細書において説明されているように、画像サイクルが、即ち、読出しフェーズと、これに続くワイピング及びリセットフェーズと、によって後続される画像取得フェーズによって形成されたシーケンスが、実施される。画像取得フェーズにおいては、感光要素は、その信号が最大照度又は暗さであるかどうかとは無関係に、検出対象の信号に曝露される。読出しフェーズにおいては、画像取得の際に蓄積される電荷の量を読み出するべく、読取りパルスが、アドレス指定された行導体に印加される。ワイピングフェーズにおいては、感光要素は、すべての感光点に跨って均一に分散した光のフラッシュにより、光学的にワイピングされる。リセットフェーズにおいては、感光要素は、新しい画像を取得する準備が整った状態に回復される。この回復は、マトリックスのアドレス指定を許容する行導体上において送信される電気パルスにより、スイッチ、スイッチングダイオード、又はトランジスタ要素に対して一時的に導電性を付与することにより、実行される。

現時点においては、光のフラッシュは、検出器の背面上において配置された発光ダイオードのマトリックスから形成された光生成器により、取得されている。慣例により、検出器の前面をＸ線放射に曝露される面と呼称し、背面を前面の反対側の面と呼称する。光のフラッシュの際に、発光ダイオードのマトリックスは、可視放射を放出し、この可視光は、感光センサの基材を形成しているガラスプレートを通過し、且つ、次いで、感光要素に到達する前に、感光センサ１３の上流に配置された面において反射される。又、光生成器は、ランプによって生成されてもよく、ランプは、この場合にも、検出器の背面上において配置される。

例えば、断面デンシトメトリなどのように、検査の際に検出器が運動している特定の医療用撮像用途においては、光生成器と検出器の間に存在している空気の薄い層は、その厚さが、検出器の運動に伴って変化しうる。この空気の層の変動は、検出器によって供給される画像内における光生成器のゴースト画像の形成を引き起こす場合がある。このゴースト画像は、文献においては、「グリッド効果」という用語によって呼称されている。

発光ダイオード又はランプによって生成された光生成器の別の欠点は、このような生成器の厚さにある。

又、検出器の背面上における、以下においてＯＬＥＤと呼称されている、有機発光ダイオードの層の配置も試みられている。このタイプのダイオードは、２つの電極の間において位置決めされたルミネッセント材料の形態で製造され、２つの電極のうちの少なくとも一方は、層の外側における光の放出を許容するべく、透明である。ＯＬＥＤの場合には、以下において「インジウムすず酸化物」の略号であるＩＴＯと呼称されるすずによってドーピングされた酸化インジウムから製造された透明電極を使用することが周知の方式である。このタイプの電極は、小さな表面積を有するＯＬＥＤ層に特に適している。具体的には、ＩＴＯは、大きな抵抗率を有することが観察されている。大きな表面積を有するＯＬＥＤ層の場合には、光度が均一ではない。輝度は、層の中心よりもエッジのほうが大きい。Ｘ線放射検出器は、必然的に大きなサイズを有しており、その理由は、その大きなエネルギーに起因して、このタイプの放射を合焦することが実際的に不可能であるからである。放射線医学においては、その寸法が過去において使用されている銀塩フィルムのものになぞらえうるデジタル検出器が製造されている。現時点においては、その寸法が、辺当たり４００ｍｍを超過する検出器が存在している。このような寸法においては、ＩＴＯ電極を有するＯＬＥＤ層の使用は、均一な光のフラッシュの生成を許容することにならないであろう。

仏国特許第２８０３０８１号明細書 仏国特許公開第２７６０５８５号明細書

本発明は、均一に分散した光のフラッシュがピクセルのリセットを許容している半導体デジタル放射検出器を提案することにより、上述の問題のすべて又は一部分を克服することを目的としている。本発明は、Ｘ線放射の検出に対して相当な関係を有している。但し、例えば、ガンマ線放射などのその他のタイプの放射の場合にも、本発明を実装することができる。

これを目的として、本発明の主題は、入射放射を検出する半導体デジタル検出器であって、この検出器は、マトリックスとして編成された感光要素と、その目的が感光要素を光学的にワイピングすることである光生成器と、を有する感光センサを有し、光生成器は、
・センサの表面上において分散したエレクトロルミネッセント層と、
・エレクトロルミネッセント層を連続的にカバーしていると共に電子がその内部において自由に流れうる少なくとも１つの電極であって、エレクトロルミネッセント層によって放出される光は、電極を通過する能力を有する、電極と、
・電極との電気的な接触状態にある更なる導電体であって、電極（２２、２３）の表面上において延在すると共に電極の表面に跨って空間的に分散したブランチを形成する更なる導電体と、
を有することを特徴とする。

例として付与されている様々な実施形態の詳細な説明を参照することにより、本発明について更に理解することができると共に、更なる利点が明らかとなろう。この説明は、添付図面によって図示されている。

本発明によるデジタル検出器の複数の構成を断面において図式的に示す。 本発明によるデジタル検出器の複数の構成を断面において図式的に示す。 本発明によるデジタル検出器の複数の構成を断面において図式的に示す。 本発明によるデジタル検出器に属する例示用の光生成器１４を断面において図式的に示す。 光生成器１４の電極及び更なる導電体を斜視図において示す。 図１ｂの構成における検出器を拡大断面において図式的に示す。 図１ａの構成における検出器を拡大断面において図式的に示す。 検出器の更なる導電体の例示用の分布を示す。 図１ｂの構成における検出器の一変形を拡大断面において図式的に示す。

わかりやすさを目的として、添付図面の縮尺は正確ではない。更には、様々な図面において、同一の要素は、同一の参照符号を有する。

本発明による半導体デジタル検出器１０は、例えば、Ｘ線放射１１などのその検出器が感度を有する入射放射の関数としての画像の形成を許容する。検出器１０は、Ｘ線放射１１から可視放射への変換を許容するシンチレータ１２と、シンチレータ１２によって放出された可視放射から画像を形成する電気信号への変換を許容する感光センサ１３と、その目的がセンサ１３の感光要素の光学的なワイピングである光生成器１４と、を有する。当然のことながら、検出器１０は、その他のコンポーネントを有してもよい。本発明は、シンチレータを有していないと共にそのセンサが放射１１から電気信号への直接的な変換を実行するデジタル検出器において実装されてもよい。これを目的として、感光センサ１３は、入射放射に対する直接的な感度を有する光導体を有する。

更に詳しくは、画像を検出するための検出器１０の動作においては、動作のシーケンスが実行され、このシーケンスは、検出器１０がＸ線放射に曝露される画像取得フェーズと、これに後続する、感光要素のそれぞれによって供給された電気信号が読み取られる読出しフェーズと、次いで、感光要素のすべてが均一に照射される光学的ワイピングフェーズと、最後に、感光点のすべてを電気的にリセットするフェーズと、によって形成されている。

図１ａ、図１ｂ、及び図１ｃは、本発明が実装されうる３つの構成を示している。慣例により、検出器１０の前面は、最初にＸ線放射を受け取る面として定義され、背面は、前面の反対側である。又、相互の関係における検出器の様々なコンポーネントの位置は、Ｘ線放射の伝播の方向との関係において定義される。例えば、シンチレータ１２は、シンチレータ１２が感光センサ１３よりも前にＸ線放射を受け取ることに伴って、感光センサ１３の上流に配置されていると表現されることになろう。実際には、Ｘ線放射は、そのほとんどすべてがシンチレータ１２によって可視放射に変換されることから、センサ１３が受け取るＸ線は、非常にわずかなものに過ぎない。又、上流及び下流の表記は、センサ１３の方向においてシンチレータ１２によって放出される可視放射の伝播の方向に拡張される場合もある。

図１ａにおいては、上流から下流に、シンチレータ１２、センサ１３、及び光生成器１４が配置されている。換言すれば、光生成器１４は、検出器１０の背面上において配置されている。感光センサ１３は、基材１５と、感光要素１６と、を有する。この構成においては、感光点１６を光学的にワイピングするべく生成器１４によって放出された光のフラッシュは、基材１５を通過し、感光要素１６の間を通過し、且つ、感光要素１６の上流の面に到達する前に、感光センサ１３の上流に配置された面において反射される。更に詳しくは、光のフラッシュは、シンチレータ１２の基材において且つ／又は光屈折率の不連続性が発生する面上のシンチレータ１２と感光センサ１３の間の境界面において反射されうる。基材１５は、生成器１４によって放出される光に対して透明でなければならない。これは、基材１５を製造するべくガラスプレートが使用されている際に当て嵌まる。換言すれば、感光センサ１３は、感光要素１６がその上部において位置決めされている基材１５を有する。光生成器１４は、基材１５の下流において位置決めされている。光生成器１４によって放出された光は、基材１５を通過する能力を有する。

この光のフラッシュのルートは、複雑であり、且つ、実際には、感光要素１６を光学的にワイピングするべく、生成器１４によって放出される光の一部分しか使用されてはいない。感光要素１６の背面に直接的に到達した放出光は、感光要素１６の不透明性に起因して、ワイピングに寄与しない。この構成においては、感光要素１６に到達する光の割合は、小さく、且つ、ピクセル内の材料の不存在に対応している。更には、感光要素１６に到達する前に、光は、感光センサ１３の上流に配置された面において反射され、これにより、必然的に、更なる損失が発生する。１０％という有用光のレベルしか得られないことが一般的である。失われた光の部分は、光度を増大させると共に、従って、光生成器１４の電気消費量を増大させることにより、補償しなければならない。但し、この構成は、有用である場合があり、その理由は、この場合には、光生成器１４を感光要素１６の上流に配置しなくてもよいからである。

図１ｂにおいては、上流から下流に、シンチレータ１２、光生成器１４、及びセンサ１３が配置されている。換言すれば、光生成器１４は、シンチレータ１２と感光センサ１３の間に配置されている。この構成によれば、生成器１４によって放出された光の全体を、生成器１４と感光要素１６の間の直接的なルートを介して、或いは、シンチレータ１２における生成器１５によって放出された光の反射の後に、光学的なワイピングのために使用することができる。図１ｂの構成においては、等しい結果について、図１ａの構成との関係において、生成器１４の光度を大幅に減少させることができる。この結果、光生成器１４の電気消費量の低減が可能となる。但し、シンチレータ１２とセンサ１３の間における生成器１４の存在は、シンチレータ１２をセンサ１３から遠ざけ、その結果、このように構成された検出器１０によって供給される画像の品質に悪影響が及ぶことになる。但し、この欠点は、光生成器１４の小さな厚さによって緩和される。電気消費量の節約は、光生成器１４の厚さの節約に寄与する。

又、図１ａ及び図１ｂは、その感光センサ１３が入射放射に対する直接的な感度を有するシンチレータを有していない放射検出器をも示すことができる。このためには、図１ａ及び図１ｂからシンチレータを除去することで十分である。この場合には、感光センサ１３は、入射放射１１に対する直接的な感度を有する光導体を有する。

図１ｃにおいては、上流から下流に、光生成器１４、シンチレータ１２、及びセンサ１３が配置されている。換言すれば、光生成器１４は、シンチレータ１２の上流において配置されている。この構成においては、シンチレータ１２は、生成器１４によって放出された光の一部分を吸収する。図１ａの構成と同様に、光生成器１４によって放出された光の一部分が失われる。但し、図１ｃの構成は、センサ１３によって受け取られる光の均一性が改善されるという点において興味深い。具体的には、受け取られる光が、感光要素１６によって妨げられない。この改善された均一性に起因し、図１ｃの構成によれば、生成器１４を、例えば、ピクセルの較正などのその他の使用法のために、利用することができる。

図１ｂ及び図１ｃの構成を比較した場合に、シンチレータ１２とセンサ１３の間に光生成器１４を配置することにより、光生成器１４は、Ｘ線放射と相互作用せず、その理由は、Ｘ線放射がシンチレータ１２によって吸収されるからである。光生成器１４を早期に老朽化させるリスクが低減される。老朽化は、Ｘ線放射が光生成器１４を通過する図１ｃの構成において発生しうる。

図２は、本発明による例示用の光生成器１４を断面において示している。光生成器１４は、エレクトロルミネッセント層２１を有する。この層は、電気エネルギーを光に変換する能力を有する材料から構成されている。この層は、例えば、有機発光ダイオード２１によって形成されている。現在、例えば、以下においてＯＬＥＤと呼称されている有機発光ダイオードなどのように、有機発光ダイオードの複数のファミリーが既知であり、且つ、本発明において実装されてもよい。例えば、ポリマー発光ダイオード（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＰＬＥＤ）の層などのように、その他のタイプの層が実装されてもよい。ＯＬＥＤ及びＰＬＥＤは、有機層である。本発明を実装するべく、エレクトロルミネッセント層が有機的なものである必要はない。この説明の残りの部分においては、任意のエレクトロルミネッセント層について、「ＯＬＥＤ」という用語を使用することとする。

更には、生成器１４は、生成器１４によって放出された光が、センサ１３に到達する前に通過する能力を有する電極２２をも有する。電極２２は、透明又は半透明であってもよい。電極２２は、その面を連続的な方式によってカバーすることにより、ＯＬＥＤの面のうちの一方の上部において位置決めされている。ＯＬＥＤ層の他方の面上は、第２電極２３が位置決めされている。生成器１４によって放出される光は、図１ｂの構成のケースを除いて、シンチレータ１２によって放出された光が光生成器１４を通過しうるように、必ずしも、第２電極２３を通過する能力を有してはいない。光生成器１４により、且つ、シンチレータにより、放出された光は、一般に、可視領域内において位置した隣接した波長を有する。電極２２及び２３は、電子がその内部において自由に流れうる導電体である。電極は、それぞれ、例えば、接続パッドにより、電位に接続されている。電極２２及び２３は、連続的な電圧を印加すると共に流れる電流を計測することにより、対象の電極の２つの離れた地点の間において計測されうるその導電率（Ω^−１を単位として表現される）によって特徴付けられている。矩形電極の表面導電率は、矩形の２つの反対側のコーナーの間において計測された導電率を矩形の表面積によって除算することにより、定義されうる。

ＯＬＥＤ層は、例えば、正孔を搬送する層、放射する層、及び電子を搬送する層という複数の層の積層体によって製造されている。トランスポート層は、例えば、半導体材料によって形成される。電極２２及び２３の間に電圧を印加することにより、電子及び正孔は、放射層を貫通する。電子及び正孔は、ルミネッセンスの原理に従って、光子を放出しつつ、結合する。

図１ａ及び図１ｃの構成においては、第２電極２３は、生成器１４によって放出された光に対して不透明であってもよい。例えば、これは、金属又は合金から製造されてもよい。光生成器１４がシンチレータ１２の上流において位置決めされている図１ｃの構成においては、第２電極２３は、例えば、Ｘ線放射に対する良好な透明性を有するアルミニウム合金によって製造されてもよく、且つ、更には、センサ１０の入口ウィンドウ及び封止材の役割を果たしてもよい。アルミニウム合金は、良好な封止を保証し、これにより、シンチレータ１２をなんらかの外部攻撃から保護することができる。シンチレータ１２は、例えば、湿気の影響を受けやすいヨウ化セシウムから製造されてもよい。従って、シンチレータ１２をカプセル化すると共に湿気から保護するべく、第２電極２３のアルミニウム合金を使用してもよい。

電極２２は、例えば、「インジウムすず酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）」の頭文字であるＩＴＯによって一般に知られているすずによってドーピングされた酸化インジウムを有する。この材料は、薄い層として実装された際のその光学的な透明特性によって周知である。又、ＩＴＯは、良好な導電特性をも有する。但し、良好な透明性を保持するべく、その厚さを低減する必要があり、その結果、その導電性が劣化することになる。例えば、その頭文字であるＡＺＯによって一般に知られているアルミニウムによってドーピングされた亜鉛酸化物（Ａｌｕｍｉｎｕｍ−ｄｏｐｅｄ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）などのその他の金属酸化物が実装されてもよい。又、透明な電極を製造するべく、その厚さが数ナノメートルのレベルである金属層、或いは、場合によっては、カーボンナノチューブが、実装されてもよい。電極２２の製造を許容するこれらの材料のすべてに共通する特徴は、電子を、自由に、即ち、受動的に且つなんらかの特定の励起を伴うことなしに、伝導しうるというものである。これらの材料は、禁止帯を有していない。換言すれば、半導体材料とは異なり、価電子帯と伝導帯がオーバーラップしている。

光生成器１４を使用してセンサ１０の感光要素１６を光学的にワイピングする際に、それぞれ２２及び２３である単一の電極が、ＯＬＥＤ層２１の全体をカバーするように、ＯＬＥＤ層２１のそれぞれの面上において位置決めされている。

光生成器１４に対する電力の供給は、そのエッジを介して実行される。大きな表面積を有する生成器１４の場合には、電力をＯＬＥＤ層２１に供給するべく電極２２内において電流が移動する距離は、生成器１４のエッジから遠くなるほど、大きくなる。この結果、そのエッジにおいて得られる光度との関係において、生成器１４の中心における光度の低下が生じる。

この問題を克服するべく、本発明による光生成器１４は、電極２２との電気的接触状態にあると共に電極２２の表面上において延在するブランチを形成する更なる導電体２４を有する。更なる導電体２４は、電極２２の表面に跨って空間的に分散している。更なる導電体２４の導電性は、電極２２のものに追加され、これにより、電極２２及び更なる導電体２４によって形成された組立体の全体的な導電性が改善されている。

図２ｂは、電極２２及び更なる導電体２４を斜視図において示している。更なる導電体２４を形成するブランチは、実質的に、電極２２のエッジ２２ａと反対側のエッジ２２ｂの間において、互いに平行に延在している。矩形電極２２のケースにおいては、ブランチは、矩形の１つの辺２２ｃに対して平行であり、エッジ２２ｃは、辺２２ａ及び２２ｂに対して垂直である。導電体２５が、ブランチ２４に電気的に接続されてもよい。導体２５は、エッジ２２ｂに沿って、且つ、光生成器１４の有用表面の外側において、位置決めされている。電極２２及び更なる導体２４は、電極２２のコーナーにおいて位置決めされた接続パッド２６により、電位源にリンクされている。或いは、この代わりに、接続パッドの機能は、導電体２５によって実現されてもよい。

有利には、更なる導電体２４の空間的分布を電極２２の表面に跨って規則的な方式によって実施することにより、光生成器１４によって供給される光の均一性の改善が許容される。

更なる導電体２４の規則的な分布は、光生成器１４の全体的な光度の均一化を許容する。光度の低下が、それぞれのブランチの間において得られる。光度の低下は、生成器１４の表面に跨って分散している。これらの光度の低下は、更なる導電体２４が存在していない場合に得られる光度の低下よりも小さい。更なる導電体２４の数と、従って、その間隔は、望ましい均一性のレベルに従って選択される。

更なる導電体２４は、例えば、光生成器１４によって放出される光に対して不透明であり、これにより、これらの導体を製造するための可能な材料の選択肢を増大させることができる。更なる導電体２４は、例えば、金属又は金属合金から製造され、これにより、電極２２のものよりも格段に大きな導電性を得ることができる。例として、更なる導体は、アルミニウム、金、プラチナ、又はこれらの金属の合金から製造されてもよい。不透明な導体２４の導電性は、全体的な導電性において主要な役割を果たし、且つ、光度の減少は、それぞれの不透明な更なる導電体２４の間においてのみ、発生する。

放射線医学においては、辺当たりに４３０ｍｍである正方形形状の検出器を実装することが一般的である。金属の５〜１０μｍの幅の更なる導電体２４により、この導体について、その４３０ｍｍの長さにわたる３ｋΩ未満の電気抵抗を得ることができる。内部試験は、このような更なる導体により、８０％を上回る空間的な光度の均一性が得られうることを示している。

導電体２４、２５及びパッド２６は、同一の材料によって生成されてもよい。

図３は、光生成器１４がセンサ１３とシンチレータ１２の間において位置決めされている図１ｂの構成の検出器を拡大断面において示している。この構成の支援によって示されている光生成器１４の構造は、図１ａ及び図１ｃの支援によって記述されているその他の構成に適用されてもよい。感光センサ１３は、マトリックスの形態において編成された感光要素を有する。図３においては、３つの感光要素１６が示されている。実際には、感光センサ１３は、例えば、数百万個のレベルの多数の感光要素１６を有してもよい。感光要素１６は、感光センサ１３の表面の全体をカバーしてはいない。隣接する感光要素１６の間に、隙間３１が形成されている。コンポーネント３２が、隙間３１内において位置決めされてもよい。コンポーネント３２は、感光要素１６の動作を許容している。例えば、感光要素１６のそれぞれと関連付けられたフォロワトランジスタ、読出しトランジスタ、及びリセットトランジスタが存在している。「ピクセル」という用語は、感光要素及び関連するコンポーネント３２によって形成された組立体を意味している。又、導電体３３は、隙間３１内においても延在しており、これにより、様々な感光要素１６が、電力供給され、制御され、且つ、コンポーネント３２を通じて読み取られることを許容している。

図１ｂ及び図１ｃの支援によって記述されている構成の場合には、即ち、光生成器１４が、放射１１の伝播の方向において感光センサ１３の上流において位置決めされている際には、更なる導電体２４は、有利には、感光要素１６を分離する隙間３１に対向するように、位置決めされる。更なる導電体２４は、感光要素１６に関する生成器１４の効能を妨げることなしに、生成器１４によって放出された光の透過を低減しうる。場合によっては、なんらの妨げなしに、不透明な更なる導電体２４を実装することもできる。

図３に示されている例においては、更なる導電体２４は、感光要素１６をカバーしてはいない。或いは、この代わりに、更なる導電体２４による感光要素１６の部分的なカバレージを受け入れることもできる。このカバレージは、隙間３１の寸法に起因したものであってもよい。これらの寸法は、必ずしも、感光要素１６の周囲において一定ではない。図１ｂの構成においては、更なる導電体２４は、シンチレータ１２によって放出された光の透過を妨げる場合があり、且つ、部分的なカバレージは、感光要素１６によるシンチレータ１２によって放出された光の収集を損なう。但し、この問題は、図１ａ及び図１ｃのその他の構成においては、存在しない。

カバレージのレベルは、感光要素１６に関する生成器１４の効能と電極２２及び更なる導電体２４によって形成された組立体の導電性の改善の間における妥協に従って、判定される。

光生成器がシンチレータ１２とセンサ１３の間において配置されている図１ｂの構成においては、光生成器１４は、センサ１３の方向においてシンチレータ１２によって放出された光に対して完全に透明である。更なる導電体２４の存在は、電極２２の厚さの低減を許容し、これにより、シンチレータ１２によって放出される光に関する光生成器の透明性が改善される。

図４は、光生成器１４が感光センサ１３の背面上において位置決めされている図１ａの構成の検出器を拡大断面において示している。換言すれば、光生成器１４は、放射１１の伝播の方向において、感光センサ１３の下流において位置決めされている。

この構成においては、更なる導電体２４は、有利には、感光センサ１３の不透明なエリアに対向するように、位置決めされている。具体的には、不透明なエリアは、感光要素１６が配置されたエリアである。感光センサ１３は、特に、隙間３１内において、且つ、更に詳しくは、コンポーネント３２の間において、透明なエリアを有する。更なる導電体２４は、感光センサ１３の透明なエリアに向かって光生成器１４によって放出された光の透過を妨げない。

感光要素１６は、センサ１４の表面に跨って規則的に分散している。有利には、更なる導電体２４の分布の規則性は、感光要素１６のものの倍数である。更なる導電体２４は、図３の変形においては、それぞれの隙間３１に対向するように、或いは、図４の変形においては、それぞれの感光要素１６に対向するように、配置されてもよい。又、更なる導電体２４を離隔させると共にＮ個の隙間３１又は感光要素１６のうちの１つのみをカバーすることも可能であり、ここで、Ｎは、１を上回る整数である。この数Ｎは、受け入れ可能な２つの更なる導電体２４の間における光度の減少に従って、選択される。

図５は、隙間３１に対向する更なる導電体２４の例示用の分布を示している。図を面倒なものにしないように、感光要素１６及び更なる導電体２４のみが斜視図において示されている。感光要素１６は、垂直方向ｘ及びｙに沿ったマトリックスとして編成されている。方向ｚは、方向ｘ及びｙに対して垂直である。隙間３１ａが、方向ｘに沿って感光要素１６を分離しており、且つ、隙間３１ｂが、方向ｙに沿って感光要素１６を分離している。更なる導電体２４ａが、隙間３１ａに対向するように、位置決めされており、且つ、更なる導電体２４ｂが、隙間３１ｂに対向するように、位置決めされている。換言すれば、更なる導電体２４ａは、隙間３１ａとの間において、ｘ軸に沿った同一の横座標を有し、且つ、更なる導電体２４ｂは、隙間３１ｂとの間において、ｙ軸に沿った同一の縦座標を有している。隙間及び更なる導電体と関連付けられているインデックスａ及びｂは、２つの方向ｘ及びｙを弁別するためにのみ、存在している。インデックス付けされているものも、当然のことながら、インデックスを伴うことなしに先程提示されたものと同一の特性を有する。

図５に示されている例においては、更なる導電体２４ａ又はｂは、隙間３１ａ又はｂのすべてをカバーしている。上述のように、すべてのＮ個の隙間３１ａ又はｂについてのみ、更なる導電体を有することができる。すべてのＮ個の隙間３１ａについて更なる導電体２４ａを有すると共に、すべてのＭ個の隙間３１ｂについて更なる導電体２４ｂを有することが可能であり、ここで、Ｎは、Ｍとは異なる。

この更なる導体の交差した分布は、当然のことながら、図４の変形にも適用可能である。この結果、更なる導電体２４ａ又はｂは、感光要素１６をカバーする。換言すれば、更なる導電体は、第１の一連の相互に平行なブランチ２４ａと、第２の一連の相互に平行なブランチ２４ｂと、を有する。第１の一連のブランチ２４ａ及び第２の一連のブランチ２４ｂは、交差している。

更には、２つの方向ｘ又はｙのうちの１つにおいてのみ、更なる導電体を有することもできる。

検出器１０は、感光センサ１３と光生成器１４の間において位置決めされたパッシベーション層３４を有してもよい。この層は、例えば、窒化シリコンから製造される。シンチレータ１２とセンサ１３の間に光生成器１４が存在していない状態においては、センサ１３をシンチレータ１２の潜在的な分解生成物から保護するべく、パッシベーション層とシンチレータの間において障壁層を位置決めすることが有用である。シンチレータ１２とセンサ１３の間における光生成器１４の存在は、この障壁層の省略を許容する。

光生成器１４は、有利には、カプセル化されている。具体的には、ＯＬＥＤ層２１は、雰囲気から隔離されなければならない。具体的には、ＯＬＥＤ層２１は、湿気に曝露された際に深刻な劣化が生じる。カプセル化は、第２電極２３及び光生成器１４の横方向の面をカバーする層３５によって生成される。カプセル化は、２つのガラスシートの間において生成されてよく、これは、光生成器が感光センサ１３及びシンチレータ１２によって形成された組立体の外側において位置決めされている図１ａ及び図１ｃの構成において実現可能である。光生成器が感光センサ１３とシンチレータ１２の間において位置決めされている図１ｂの構成の場合には、好ましくは、ＯＬＥＤ層において一般的に実装されている障壁薄膜が使用される。

パッシベーション層３４を省略すると共にセンサ１３上において光生成器１４を直接的に生成することができる。この結果、カプセル化層３５が光生成器１４及び感光要素１６をカバーする。

シンチレータ１２によって放出された光が光生成器１４を通過しない図１ａ及び図１ｃの構成においては、第２電極２３は、可視光に対して完全に不透明であってもよい。これらの構成においては、電極２３の厚さに関する制約がほとんど存在せず、且つ、例えば、その導電性が十分に高いアルミニウム合金などの金属シートが、検出器１０の表面の全体にわたって使用されてもよい。その一方で、シンチレータ１２によって放出された光が光生成器１４を通過する図１ｂの構成においては、第２電極２３は、十分に透明でなければならない。現在、半透明の金属電極が存在している。これらの透明度は、７０％のレベルを有する。この電極の透明度を改善することが望ましい。これは、その厚さを低減することによって実現されてもよいが、この低減は、導電性を低減する際の電極２２と同一の問題をもたらす。半透明金属電極に対する一代替肢として、ＩＴＯの第２電極を製造することができる。

電極２２と同様に、電極２３と電気的接触状態にある更なる導電体３６を電極２３に追加することができる。電極２２と同様に、更なる導電体３６は、電極２３の表面に跨って空間的に規則的に分布している。これらの分布は、有利には、更なる導電体２４のものと同一である。

更なる導電体２４及び３６は、例えば、アルミニウム又はクロミウム合金などの厚い金属材料から製造されてもよい。更なる導電体２４及び３６をＯＬＥＤ層２１の内側又は外側において位置決めすることができる。

２つの電極２２及び２３の電気的接続は、光生成器１４のエッジにおいて実施される。図３に更に詳細に示されている図１ｂの構成においては、電極２２は、センサ１３の直接近傍において配置されている。基材１５を介して電極２２に対する接続を保証することができる。この基材は、感光要素、コンポーネント３２、及び導電体３３を既に有する。これを目的として、検出器１０は、基材上において生成された導体３８に電極２２を接続するビア３７を有する。ビア３７は、パッシベーション層３４を貫通している。又、この接続方法は、図４に更に詳細に示されている図１ａの構成において実装されてもよく、この場合には、光生成器１４は、検出器１０の背面上において配置される。この構成においては、ビア３７は、基材１５を貫通している。基材１５を介した電気的接続を保証することにより、基材１５の別個の基材上において位置決めされうる検出器１０を制御すると共に読み取る回路にセンサ１３を接続することによって、既存の接続手段の使用が可能となる。

電極２３の電気的接続は、図３及び図４におけるカプセル化層３５を貫通した別のビア３９によって実施されてもよい。ビア３９は、電極と、例えば、金属の堆積によってカプセル化層３５上において生成されたパッド４０を接続する。検出器１０を制御する回路に対するパッド４０の接続は、例えば、曲がりやすい印刷回路基板（図示されてはいない）によって実現される。

ＯＬＥＤ層２１は、図３及び図４に示されているように、その表面全体にわたって連続したものであってもよい。或いは、この代わりに、ＯＬＥＤ層２１は、不連続なものであってもよい。ＯＬＥＤ層２１は、例えば、更なる導電体２４のレベルにおいて中断されている。具体的には、これらの導体は、不透明であってもよいことから、或いは、少なくとも、これを通過する光の透過を低減しうることから、更なる導電体２４に対向したルミネッセント材料が省略されうる。この結果、ＯＬＥＤ層２１に印加された電圧の分布の改善と、従って、光の均一性の改善と、を得ることができる。

図６は、ＯＬＥＤ層２１が不連続であるセンサ１０の例示用の一実施形態を示している。図６は、図１ｂ及び図３の構成に対応している。図３と同様に、図６に示されている電極２２は、パッシベーション層３４上において位置決めされている。パッシベーション層３４は、任意選択であることを思い起こされたい。電極２２は、連続しており、且つ、更なる導電体２４は、感光要素１６を分離する隙間３１に対向した位置に配置されている。ＯＬＥＤ層２１は、感光要素１６に対向するように堆積されており、且つ、隙間３１に対向する際に中断されている。

電極２３は、図４に示されているように、不連続なものであってもよく、或いは、この場合にも、ＯＬＥＤ層２１の表面全体にわたって連続したものであってもよい。

光生成器１４がセンサ１３の上流において位置決めされている図１ｂ及び図１ｃの構成においては、ＯＬＥＤ層２１内における不連続性は、感光要素１６を分離する隙間３１に対向するように位置決めされている。光生成器１４がセンサ１３の下流において位置決めされている図１ａの構成においては、ＯＬＥＤ層２１内の不連続性は、センサ１３の不透明なエリアに対向するように、更に詳しくは、感光要素１６に対向するように、位置決めされている。

Claims (14)

1. 入射放射（１１）を検出する半導体デジタル検出器であって、マトリックスの形態において編成された感光要素（１６）を有する感光センサ（１３）と、その目的が前記感光要素（１６）を光学的にワイピングすることである光生成器（１４）と、を有する検出器（１０）であって、
   前記光生成器（１４）は、
   ・前記感光センサ（１３）の表面にわたって分散したエレクトロルミネッセント層（２１）と、
   ・前記エレクトロルミネッセント層（２１）を連続的にカバーすると共に電子がその内部において自由に流れうる少なくとも１つの電極（２２、２３）であって、前記エレクトロルミネッセント層（２１）によって放出される光は、前記電極（２２、２３）を通過する能力を有する、電極と、
   ・前記電極（２２、２３）との電気的接触状態にある更なる導電体（２４、３６）であって、前記電極（２２、２３）の表面にわたって延在すると共に前記電極（２２、２３）の前記表面に跨って空間的に分散したブランチを形成する更なる導電体（２４、３６）と、
   を有し、
   前記感光要素（１６）は、前記感光センサ（１３）の前記表面に跨って規則的に分散しており、
   前記更なる導電体（２４）の前記分布は、規則的であり、且つ、前記感光要素（１６）のものの倍数であることを特徴とする検出器。
2. 前記更なる導電体は、第１の一連の相互に平行なブランチ（２４ａ）と、第２の一連の相互に平行なブランチ（２４ｂ）と、を有し、且つ、前記第１の一連のブランチ（２４ａ）と前記第２の一連のブランチ（２４ｂ）は、交差していることを特徴とする請求項１に記載の検出器。
3. 前記入射放射（１１）を前記感光センサ（１３）が感度を有する第２のタイプの放射に変換するシンチレータ（１２）を有することを特徴とする請求項１または２に記載の検出器。
4. 前記感光センサ（１３）は、前記入射放射（１１）に対する直接的な感度を有する光導体を有することを特徴とする請求項１または２に記載の検出器。
5. 前記更なる導電体（２４）は、前記光生成器（１４）によって放出される前記光に対して不透明であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の検出器。
6. 前記光生成器（１４）は、前記第１のタイプの放射（１１）の伝播の方向において、前記感光センサ（１３）の上流において位置決めされており、隙間（３１）が、隣接する感光要素（１６）の間において形成され、且つ、前記更なる導電体（２４）は、前記感光要素（１６）を分離する隙間（３１）に対向するように位置決めされていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の検出器。
7. 前記更なる導電体（２４）は、前記感光要素（１６）とオーバーラップしていないことを特徴とする請求項６に記載の検出器。
8. 前記光生成器（１４）は、前記シンチレータ（１２）と前記感光センサ（１３）の間において位置決めされていることを特徴とする請求項３に記載の且つ請求項６及び７のいずれか一項に記載の検出器。
9. 前記感光センサ（１３）と前記光生成器（１４）の間において位置決めされたパッシベーション層（３４）を有することを特徴とする請求項８に記載の検出器。
10. 前記光生成器（１４）は、前記第１のタイプの放射（１１）の伝播の方向において、前記シンチレータ（１２）の上流において位置決めされていることを特徴とする請求項３に記載の且つ請求項５乃至７のいずれか一項に記載の検出器。
11. 前記光生成器（１４）は、前記第１のタイプの放射（１１）の伝播の方向において、前記感光センサ（１３）の下流において位置決めされており、且つ、前記更なる導電体（２４）は、前記感光センサ（１３）の不透明なエリア（１６）に対向するように位置決めされていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の検出器。
12. 前記感光センサ（１３）は、前記感光要素（１６）がその上部において位置決めされる基材（１５）を有し、且つ、前記光生成器（１４）は、前記基材（１５）の下流において位置決めされ、且つ、前記光生成器（１４）によって放出される前記光は、前記基材（１５）を通過する能力を有することを特徴とする請求項１１に記載の検出器。
13. 前記エレクトロルミネッセント層（２１）は、前記更なる導電体（２４、３６）のレベルにおいて中断されていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の検出器。
14. 前記更なる導電体（２４）は、金属又は金属合金から製造されていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の検出器。

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