JPH09247533A - パターン形成した共通電極を有するフラット・パネル放射線撮像装置 - Google Patents
パターン形成した共通電極を有するフラット・パネル放射線撮像装置Info
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- JPH09247533A JPH09247533A JP8331335A JP33133596A JPH09247533A JP H09247533 A JPH09247533 A JP H09247533A JP 8331335 A JP8331335 A JP 8331335A JP 33133596 A JP33133596 A JP 33133596A JP H09247533 A JPH09247533 A JP H09247533A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 画素のホトダイオード電極と読出しデータ線
との間の容量結合を低減して、動作中の幻影画像および
画像アーティファクトを低減するフラットパネル放射線
撮像装置を提供する。 【解決手段】 装置は、光センサ１２０の画素アレイの
上に配設された低容量結合共通電極１８０、スイッチン
グ・トランジスタ１３０、並びに行および列の撮像アレ
イ・パターンに配列されたアドレス線（データ線１４０
と走査線１５０）を有する。共通電極１８０は、データ
線と同じ軸に沿った方向に延在する複数の共通電極列セ
グメント１８２を有する。各々の共通電極列セグメント
は撮像アレイ・パターンの光センサのそれぞれの列に対
応しており、光センサの列に隣接するデータ線から離隔
距離Ｓだけ離隔し、また画素電極１２２からオーバーラ
ップ距離Ｄだけ張り出すように画素電極の上に配設され
ている。
との間の容量結合を低減して、動作中の幻影画像および
画像アーティファクトを低減するフラットパネル放射線
撮像装置を提供する。 【解決手段】 装置は、光センサ１２０の画素アレイの
上に配設された低容量結合共通電極１８０、スイッチン
グ・トランジスタ１３０、並びに行および列の撮像アレ
イ・パターンに配列されたアドレス線（データ線１４０
と走査線１５０）を有する。共通電極１８０は、データ
線と同じ軸に沿った方向に延在する複数の共通電極列セ
グメント１８２を有する。各々の共通電極列セグメント
は撮像アレイ・パターンの光センサのそれぞれの列に対
応しており、光センサの列に隣接するデータ線から離隔
距離Ｓだけ離隔し、また画素電極１２２からオーバーラ
ップ距離Ｄだけ張り出すように画素電極の上に配設され
ている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的にソリッド
ステート放射線撮像装置に関し、特にこのような撮像装
置において幻影（ｐｈａｎｔｏｍ）ノイズおよび画像ア
ーティファクト（ａｒｔｉｆａｃｔ）を低減するための
構造に関する。
ステート放射線撮像装置に関し、特にこのような撮像装
置において幻影（ｐｈａｎｔｏｍ）ノイズおよび画像ア
ーティファクト（ａｒｔｉｆａｃｔ）を低減するための
構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】ソリッドステート放射線撮像装置は、典
型的には行および列に配列された複数の画素（ｐｉｘｅ
ｌ）を有する大きなフラットパネル撮像装置で構成され
ている。各画素は、ホトダイオードのような光センサを
有し、この光センサはスイッチング・トランジスタを介
して、「走査線」および「データ線」と呼ばれる２つの
別々のアドレス線に結合されている。画素の各行におい
ては、それぞれのスイッチング・トランジスタ（典型的
には薄膜電界効果トランジスタ（ＦＥＴ））がそのゲー
ト電極を介して共通の走査線に結合されている。画素の
各列においては、トランジスタの読出し電極（例えば、
ＦＥＴのソース電極）がデータ線に結合されており、こ
のデータ線は読出し増幅器に選択的に結合される。ここ
で説明するような撮像装置は通常、フラットパネル撮像
装置と称されている。
型的には行および列に配列された複数の画素（ｐｉｘｅ
ｌ）を有する大きなフラットパネル撮像装置で構成され
ている。各画素は、ホトダイオードのような光センサを
有し、この光センサはスイッチング・トランジスタを介
して、「走査線」および「データ線」と呼ばれる２つの
別々のアドレス線に結合されている。画素の各行におい
ては、それぞれのスイッチング・トランジスタ（典型的
には薄膜電界効果トランジスタ（ＦＥＴ））がそのゲー
ト電極を介して共通の走査線に結合されている。画素の
各列においては、トランジスタの読出し電極（例えば、
ＦＥＴのソース電極）がデータ線に結合されており、こ
のデータ線は読出し増幅器に選択的に結合される。ここ
で説明するような撮像装置は通常、フラットパネル撮像
装置と称されている。
【０００３】正規動作中、放射線（例えばＸ線束）がパ
ルス状に発生されて、被検体を通過して撮像アレイに入
射する。この放射線はシンチレータ材に入射し、画素の
光センサがシンチレータと放射線（Ｘ線）との相互作用
によって発生する光の量を（ダイオード中の電荷の変化
によって）測定する。この代わりに、Ｘ線により光セン
サに電子・ホール対を直接発生させてもよい（これは通
常、「直接検出」と呼ばれる）。光センサの電荷データ
を読み出すには、画素の行を順次駆動し（駆動信号を走
査線に印加して、その走査線に結合されたスイッチング
・トランジスタを導通状態にし）、それぞれの駆動され
た画素から信号をそれぞれのデータ線を介して読み出す
（ホトダイオードの電荷信号は、導通したスイッチング
・トランジスタとデータ線に結合された関連する読出し
電極とを介して、データ線に結合される）。このよう
に、所与の画素は、その画素に結合された走査線を駆動
し且つその画素に結合されたデータ線から読み出すとい
う動作の組合せによってアドレスすることができる。
ルス状に発生されて、被検体を通過して撮像アレイに入
射する。この放射線はシンチレータ材に入射し、画素の
光センサがシンチレータと放射線（Ｘ線）との相互作用
によって発生する光の量を（ダイオード中の電荷の変化
によって）測定する。この代わりに、Ｘ線により光セン
サに電子・ホール対を直接発生させてもよい（これは通
常、「直接検出」と呼ばれる）。光センサの電荷データ
を読み出すには、画素の行を順次駆動し（駆動信号を走
査線に印加して、その走査線に結合されたスイッチング
・トランジスタを導通状態にし）、それぞれの駆動され
た画素から信号をそれぞれのデータ線を介して読み出す
（ホトダイオードの電荷信号は、導通したスイッチング
・トランジスタとデータ線に結合された関連する読出し
電極とを介して、データ線に結合される）。このよう
に、所与の画素は、その画素に結合された走査線を駆動
し且つその画素に結合されたデータ線から読み出すとい
う動作の組合せによってアドレスすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】フラットパネル撮像装
置の性能は、データ線と画素のホトダイオード電極との
間の容量性結合によって劣化する。特に、撮像装置のい
くつかの通常の動作では、画素の読出し中、Ｘ線束がオ
ン状態に留まっている。このような動作の一例は、外科
または携帯用途で使用されるような小さなまたは精巧で
ないユニットにおけるＸ線蛍光透視の場合である。この
ようなユニットは適切な出力信号を発生するために連続
的にオンでなければならない軽量で低価格のＸ線発生器
を使用している。更に、このようなユニットは典型的に
は読出し期間中の放射線の発生を防止するように適切な
期間の間にＸ線ビームを迅速にオン・オフするようにな
っていない。他の例は放射線源が（射出量を最大にすべ
く）連続的にオンにされるるか又は周期的にオンにパル
ス駆動される放射線療法で使用される撮像装置である。
このパルスは読出し期間中発生することができる。この
ように画素を読み出しながら撮像装置を同時に励起する
結果、画像アーティファクトまたは「幻影」画像が生じ
る。幻影画像はそれぞれのホトダイオード電極と隣接デ
ータ線との間の容量結合の結果として発生する。所与の
データ線に結合された所与の画素の読出しの間、他の画
素電極（例えば、非読出し画素）の電位は放射線束が撮
像装置に当っているので変化し続ける。読み出されてい
ない画素の電位の変化はデータ線に容量結合されて、別
の電荷を誘起する。この電荷は増幅器で読み出されて、
アドレスされた画素からの信号の一部として現れる。こ
の影響は画像にクロストーク、すなわちコントラストの
劣化を生じ、表示装置の読出しにおいて明るい線として
通常現れる。
置の性能は、データ線と画素のホトダイオード電極との
間の容量性結合によって劣化する。特に、撮像装置のい
くつかの通常の動作では、画素の読出し中、Ｘ線束がオ
ン状態に留まっている。このような動作の一例は、外科
または携帯用途で使用されるような小さなまたは精巧で
ないユニットにおけるＸ線蛍光透視の場合である。この
ようなユニットは適切な出力信号を発生するために連続
的にオンでなければならない軽量で低価格のＸ線発生器
を使用している。更に、このようなユニットは典型的に
は読出し期間中の放射線の発生を防止するように適切な
期間の間にＸ線ビームを迅速にオン・オフするようにな
っていない。他の例は放射線源が（射出量を最大にすべ
く）連続的にオンにされるるか又は周期的にオンにパル
ス駆動される放射線療法で使用される撮像装置である。
このパルスは読出し期間中発生することができる。この
ように画素を読み出しながら撮像装置を同時に励起する
結果、画像アーティファクトまたは「幻影」画像が生じ
る。幻影画像はそれぞれのホトダイオード電極と隣接デ
ータ線との間の容量結合の結果として発生する。所与の
データ線に結合された所与の画素の読出しの間、他の画
素電極（例えば、非読出し画素）の電位は放射線束が撮
像装置に当っているので変化し続ける。読み出されてい
ない画素の電位の変化はデータ線に容量結合されて、別
の電荷を誘起する。この電荷は増幅器で読み出されて、
アドレスされた画素からの信号の一部として現れる。こ
の影響は画像にクロストーク、すなわちコントラストの
劣化を生じ、表示装置の読出しにおいて明るい線として
通常現れる。
【０００５】従って、ソリッドステート撮像装置アレイ
はクロストークが最小であること、並びにＸ線束が印加
されている間に画素を読み出す動作モードを含めて多数
の動作モードで安定した正確な画像を発生できることが
望ましい。
はクロストークが最小であること、並びにＸ線束が印加
されている間に画素を読み出す動作モードを含めて多数
の動作モードで安定した正確な画像を発生できることが
望ましい。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明では、画素のホト
ダイオード電極と読出しデータ線との間の容量結合を低
減し、動作中の幻影画像および画像アーティファクトを
低減するフラットパネル放射線撮像装置を提供する。こ
の装置は、光センサの画素アレイの上に配設された低容
量結合共通電極、スイッチング・トランジスタ、並びに
行および列の撮像アレイ・パターンに配列されたアドレ
ス線を含む。低容量結合共通電極は、アレイのデータ線
と同じ軸に沿った方向に延在する複数の共通電極列セグ
メントを有し、各々の共通電極列セグメントは撮像アレ
イ・パターンの光センサのそれぞれの列に対応してい
る。各々の共通電極列セグメントは、光センサの列に隣
接するデータ線から所定の離隔距離（Ｓ）だけ離隔する
ように配設されると共にし、所定のオーバーラップ距離
（Ｄ）だけオーバーラップすなわち張り出すように光セ
ンサ画素電極の上に配設される。オーバーラップ距離
は、典型的には共通電極列セグメントと画素電極との間
の垂直方向の分離距離（Ｈ）の１〜１０倍である。
ダイオード電極と読出しデータ線との間の容量結合を低
減し、動作中の幻影画像および画像アーティファクトを
低減するフラットパネル放射線撮像装置を提供する。こ
の装置は、光センサの画素アレイの上に配設された低容
量結合共通電極、スイッチング・トランジスタ、並びに
行および列の撮像アレイ・パターンに配列されたアドレ
ス線を含む。低容量結合共通電極は、アレイのデータ線
と同じ軸に沿った方向に延在する複数の共通電極列セグ
メントを有し、各々の共通電極列セグメントは撮像アレ
イ・パターンの光センサのそれぞれの列に対応してい
る。各々の共通電極列セグメントは、光センサの列に隣
接するデータ線から所定の離隔距離（Ｓ）だけ離隔する
ように配設されると共にし、所定のオーバーラップ距離
（Ｄ）だけオーバーラップすなわち張り出すように光セ
ンサ画素電極の上に配設される。オーバーラップ距離
は、典型的には共通電極列セグメントと画素電極との間
の垂直方向の分離距離（Ｈ）の１〜１０倍である。
【０００７】本発明の新規な特徴は特に特許請求の範囲
に記載されている。しかしながら、本発明自身の構造お
よび動作方法は本発明の他の目的および利点とともに添
付図面を参照した以下の説明からより良く理解すること
ができよう。添付図面においては同じ符号は同じ部品を
示している。
に記載されている。しかしながら、本発明自身の構造お
よび動作方法は本発明の他の目的および利点とともに添
付図面を参照した以下の説明からより良く理解すること
ができよう。添付図面においては同じ符号は同じ部品を
示している。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の説明に先立って、従来の
典型的な構成について図１および２を参照して説明す
る。ソリッドステート放射線撮像装置１００は、行およ
び列のマトリックス状の撮像アレイ・パターンに配列さ
れている複数の画素１１０を有する（図１では、その代
表的な１つが図示されている）。限定の意味でなく、説
明のために、撮像装置１００は第１の軸１０１および第
２の軸１０２を有し、画素の行は第１の軸１０１に沿っ
て配列され、画素の列は第２の軸１０２に沿って配列さ
れている。各々の画素１１０は光センサ１２０および薄
膜スイッチング・トランジスタ１３０を有する。光セン
サ１２０は典型的にはホトダイオードで構成され、該素
子の能動（すなわち、光感知）領域と一致する画素電極
１２２を持つ。スイッチング・トランジスタ１３０は典
型的には薄膜電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）で構成さ
れ、ゲート電極１３２、ドレイン電極１３４およびソー
ス電極（すなわち読出し電極）１３６を持つ。更に、撮
像装置１００は複数のデータ線１４０および走査線１５
０（包括的に「アドレス線」と称する）を有する。撮像
アレイ・パターンの画素の各々の行に対して少なくとも
１本の走査線１５０が第１の軸１０１に沿って配設され
ている。各走査線はその行のそれぞれの画素のゲート電
極１３２に結合されている。撮像アレイ・パターンの画
素の各々の列に対して少なくとも１本のデータ線１４０
が第２の軸１０２に沿って配設され、その列のそれぞれ
の画素の読出し電極１３６に結合されている。
典型的な構成について図１および２を参照して説明す
る。ソリッドステート放射線撮像装置１００は、行およ
び列のマトリックス状の撮像アレイ・パターンに配列さ
れている複数の画素１１０を有する（図１では、その代
表的な１つが図示されている）。限定の意味でなく、説
明のために、撮像装置１００は第１の軸１０１および第
２の軸１０２を有し、画素の行は第１の軸１０１に沿っ
て配列され、画素の列は第２の軸１０２に沿って配列さ
れている。各々の画素１１０は光センサ１２０および薄
膜スイッチング・トランジスタ１３０を有する。光セン
サ１２０は典型的にはホトダイオードで構成され、該素
子の能動（すなわち、光感知）領域と一致する画素電極
１２２を持つ。スイッチング・トランジスタ１３０は典
型的には薄膜電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）で構成さ
れ、ゲート電極１３２、ドレイン電極１３４およびソー
ス電極（すなわち読出し電極）１３６を持つ。更に、撮
像装置１００は複数のデータ線１４０および走査線１５
０（包括的に「アドレス線」と称する）を有する。撮像
アレイ・パターンの画素の各々の行に対して少なくとも
１本の走査線１５０が第１の軸１０１に沿って配設され
ている。各走査線はその行のそれぞれの画素のゲート電
極１３２に結合されている。撮像アレイ・パターンの画
素の各々の列に対して少なくとも１本のデータ線１４０
が第２の軸１０２に沿って配設され、その列のそれぞれ
の画素の読出し電極１３６に結合されている。
【０００９】１つの画素１１０の断面図が図２に示され
ている。ホトダイオードすなわち光センサ１２０は基板
１０５の上に配設されている。第１の誘電体層１２１が
典型的に画素電極１２２と基板１０５との間に配設され
ている。更に、ホトダイオード１２０は光感知材料本体
部１２４（典型的にはアモルファスシリコンで構成され
る）を有し、この光感知材料本体部１２４は撮像アレイ
の上に配設された共通電極１２６に電気的に結合されて
いる。共通電極１２６は酸化インジウム錫などのような
光透過性導電材料で構成されている。典型的には窒化シ
リコンなどで構成される第２の誘電体層１２３が光感知
材料本体部１２４の側壁の一部の上に延在し、ポリイミ
ドなどで構成される第３の誘電体層１２５が共通電極１
２６と撮像アレイの他の構成要素（但し、第２の誘電体
層１２３および第３の誘電体層１２５の中のバイア（ｖ
ｉａ）を介した光感知材料本体部１２４への接触点を除
く）との間に配設されている。
ている。ホトダイオードすなわち光センサ１２０は基板
１０５の上に配設されている。第１の誘電体層１２１が
典型的に画素電極１２２と基板１０５との間に配設され
ている。更に、ホトダイオード１２０は光感知材料本体
部１２４（典型的にはアモルファスシリコンで構成され
る）を有し、この光感知材料本体部１２４は撮像アレイ
の上に配設された共通電極１２６に電気的に結合されて
いる。共通電極１２６は酸化インジウム錫などのような
光透過性導電材料で構成されている。典型的には窒化シ
リコンなどで構成される第２の誘電体層１２３が光感知
材料本体部１２４の側壁の一部の上に延在し、ポリイミ
ドなどで構成される第３の誘電体層１２５が共通電極１
２６と撮像アレイの他の構成要素（但し、第２の誘電体
層１２３および第３の誘電体層１２５の中のバイア（ｖ
ｉａ）を介した光感知材料本体部１２４への接触点を除
く）との間に配設されている。
【００１０】図２に示すような撮像アレイにおいては、
導電性部品間にいくつかの容量結合が生じる。例えば、
各データ線１４０と隣接する画素電極１２２との間の容
量結合である。本明細書で用いる「隣接する」導電性部
品とは、空間的に互いに接近しているが物理的に直接接
触していず、従って２つの部品間には直接的な導電路
（すなわち短絡）が存在しない部品を表す。分析のため
に、データ線と隣接するホトダイオードのベース電極と
の間の容量結合は複数の容量に分割できる。その内の第
１の容量Ｃ10は、画素電極１２２の下に位置する材料お
よび基板を介しての容量結合を表す。（ここで、図２の
想像線は説明のためのものであって、アレイ内の個別の
コンデンサ部品を表しているものではないことに留意さ
れたい。また、ここで使用されている用語「下」、
「上」、「上方」などは基板１０５に対する部品の相対
的位置を表すために使用されており、いずれにしても撮
像アレイの配置方向、使用法または動作を制限するもの
ではないことに注意されたい。）。また第２の容量Ｃ20
は、ベース電極１２２の上に位置する部品を介しての容
量結合を表す。「下側」の経路の容量Ｃ10は、しばしば
「上側」の経路の容量Ｃ20よりも、誘起容量の内の大き
な割合を占めることが観察された。他の容量結合の発生
源としては、画素電極１２２と共通電極１２６との間の
容量（図２にＣ21として示す）、データ線１４０と共通
電極１２６との間の容量（図２にＣ22として示す）、お
よびデータ線がＦＥＴ構造および交差領域（図示せず）
に接近していること（例えば、走査線の上を交差してい
ること）によるいくらかの容量がある。所与のデータ線
について生じる主要な容量ＣDATAは次のように表され
る。
導電性部品間にいくつかの容量結合が生じる。例えば、
各データ線１４０と隣接する画素電極１２２との間の容
量結合である。本明細書で用いる「隣接する」導電性部
品とは、空間的に互いに接近しているが物理的に直接接
触していず、従って２つの部品間には直接的な導電路
（すなわち短絡）が存在しない部品を表す。分析のため
に、データ線と隣接するホトダイオードのベース電極と
の間の容量結合は複数の容量に分割できる。その内の第
１の容量Ｃ10は、画素電極１２２の下に位置する材料お
よび基板を介しての容量結合を表す。（ここで、図２の
想像線は説明のためのものであって、アレイ内の個別の
コンデンサ部品を表しているものではないことに留意さ
れたい。また、ここで使用されている用語「下」、
「上」、「上方」などは基板１０５に対する部品の相対
的位置を表すために使用されており、いずれにしても撮
像アレイの配置方向、使用法または動作を制限するもの
ではないことに注意されたい。）。また第２の容量Ｃ20
は、ベース電極１２２の上に位置する部品を介しての容
量結合を表す。「下側」の経路の容量Ｃ10は、しばしば
「上側」の経路の容量Ｃ20よりも、誘起容量の内の大き
な割合を占めることが観察された。他の容量結合の発生
源としては、画素電極１２２と共通電極１２６との間の
容量（図２にＣ21として示す）、データ線１４０と共通
電極１２６との間の容量（図２にＣ22として示す）、お
よびデータ線がＦＥＴ構造および交差領域（図示せず）
に接近していること（例えば、走査線の上を交差してい
ること）によるいくらかの容量がある。所与のデータ線
について生じる主要な容量ＣDATAは次のように表され
る。
【００１１】ＣDATA＝ ２（Ｃ10＋Ｃ20）＋Ｃ22 アレイ内の殆どのデータ線（すなわち、両側に画素が隣
接していない、アレイの境界に沿ったデータ線以外のデ
ータ線）では、ＣDATAは、データ線の両側の画素に対す
る誘起容量の関数であり、従ってＣ10とＣ20との和を２
倍したものの関数になる。
接していない、アレイの境界に沿ったデータ線以外のデ
ータ線）では、ＣDATAは、データ線の両側の画素に対す
る誘起容量の関数であり、従ってＣ10とＣ20との和を２
倍したものの関数になる。
【００１２】データ線の容量は２つの方法で撮像装置の
ノイズに影響している。第１は、容量が撮像装置の読出
し動作シーケンスの間に所与の画素上の電荷を読み出す
ために使用される増幅器（図示せず）に対して付加的な
負荷になることである。この負荷の影響は増幅器の設計
によって変えることができるが、一般にデータ線の容量
から生じる電気ノイズは、該容量が増幅器の入力容量よ
りも大きいと、データ線の容量に比例して増大する。増
幅器の入力容量は通常３０ｐｆのオーダである。約２０
０μｍのピッチを有するアレイでデータ線の長さが１０
ｃｍである場合、全データ線容量は約３０ｐｆである。
第２は、データ線容量がデータ線の抵抗によるノイズ源
になることである。例えば、データ線抵抗ノイズ（Ｎ
DATA）は次のように表される。
ノイズに影響している。第１は、容量が撮像装置の読出
し動作シーケンスの間に所与の画素上の電荷を読み出す
ために使用される増幅器（図示せず）に対して付加的な
負荷になることである。この負荷の影響は増幅器の設計
によって変えることができるが、一般にデータ線の容量
から生じる電気ノイズは、該容量が増幅器の入力容量よ
りも大きいと、データ線の容量に比例して増大する。増
幅器の入力容量は通常３０ｐｆのオーダである。約２０
０μｍのピッチを有するアレイでデータ線の長さが１０
ｃｍである場合、全データ線容量は約３０ｐｆである。
第２は、データ線容量がデータ線の抵抗によるノイズ源
になることである。例えば、データ線抵抗ノイズ（Ｎ
DATA）は次のように表される。
【００１３】ＮDATA＝［（８）（ｋ）（Ｔ）（ＲDATA）
（ＡNBW ）］1/2 ×（ＣDATA） ここで、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ＲDATAは
データ線の抵抗、ＣDATAはデータ線の容量、ＡNBW は増
幅器のノイズ帯域幅である。容量結合の影響は、画素が
読み出されている期間の全体または一部の間に撮像装置
が励起される（すなわち、Ｘ線の様な対象とする放射線
が撮像装置に入射する）動作において最も多く問題とな
る。撮像装置が励起されている期間に読み出された信号
は、撮像装置が励起されていない時に読み出された信号
よりも大きい。この増大し平均に対して正規化した信号
の１つの近似値が、次のように表される。すなわち、２
［（Ｃ10＋Ｃ20）／Ｃpixel ］×［（読出しチャンネル
当りの画素数）／（放射線ビームに露出された画素に関
連する走査線の数）］×［（積分時間）／（線の走査時
間）］。
（ＡNBW ）］1/2 ×（ＣDATA） ここで、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ＲDATAは
データ線の抵抗、ＣDATAはデータ線の容量、ＡNBW は増
幅器のノイズ帯域幅である。容量結合の影響は、画素が
読み出されている期間の全体または一部の間に撮像装置
が励起される（すなわち、Ｘ線の様な対象とする放射線
が撮像装置に入射する）動作において最も多く問題とな
る。撮像装置が励起されている期間に読み出された信号
は、撮像装置が励起されていない時に読み出された信号
よりも大きい。この増大し平均に対して正規化した信号
の１つの近似値が、次のように表される。すなわち、２
［（Ｃ10＋Ｃ20）／Ｃpixel ］×［（読出しチャンネル
当りの画素数）／（放射線ビームに露出された画素に関
連する走査線の数）］×［（積分時間）／（線の走査時
間）］。
【００１４】項（Ｃ10＋Ｃ20）は、１つの画素電極と１
つの隣接するデータ線との間の結合容量を表している。
アレイのレイアウトでは、各データ線１４０は典型的に
は２つの画素電極１４０に隣接している。増幅器の積分
時間と線の走査時間との比（式の第３項）は比較的小さ
く、約０．８５である。連続Ｘ線蛍光透視法またはパル
ス式Ｘ線蛍光透視法では、ビームのオン時間がフレーム
間時間の内のかなりの割合を占める場合、式の第２項は
約１の値であり、結合効果の大きさは２［（Ｃ 10＋
Ｃ20）／Ｃpixel ］であり、この比は容量結合効果の大
きさを特徴づける有益な方法を提供する。図１および２
について上述した構成を有する撮像装置の場合、上記構
造から計算または撮像装置のデータから推定される２
［（Ｃ10＋Ｃ20）／Ｃpixel ］の値は、約０．５％の範
囲内にある。この値は、Ｘ線撮像装置における典型的な
コントラスト変調が約０．１〜１０％の範囲内であるの
で重要である。
つの隣接するデータ線との間の結合容量を表している。
アレイのレイアウトでは、各データ線１４０は典型的に
は２つの画素電極１４０に隣接している。増幅器の積分
時間と線の走査時間との比（式の第３項）は比較的小さ
く、約０．８５である。連続Ｘ線蛍光透視法またはパル
ス式Ｘ線蛍光透視法では、ビームのオン時間がフレーム
間時間の内のかなりの割合を占める場合、式の第２項は
約１の値であり、結合効果の大きさは２［（Ｃ 10＋
Ｃ20）／Ｃpixel ］であり、この比は容量結合効果の大
きさを特徴づける有益な方法を提供する。図１および２
について上述した構成を有する撮像装置の場合、上記構
造から計算または撮像装置のデータから推定される２
［（Ｃ10＋Ｃ20）／Ｃpixel ］の値は、約０．５％の範
囲内にある。この値は、Ｘ線撮像装置における典型的な
コントラスト変調が約０．１〜１０％の範囲内であるの
で重要である。
【００１５】本発明によれば、上述した放射線撮像装置
１００に、図３および４に示すように、パターン形成し
た低容量結合共通電極１８０を設ける。パターン形成し
た低容量結合共通電極１８０は、アレイの光センサの上
に配設される。パターン形成した共通電極１８０は、そ
れぞれアレイの第１の軸１０２に沿った方向に延在し且
つアレイ構造の対応する光センサ１２０の列の上に配設
された複数の共通電極列セグメント１８２を有する。更
に、各々の共通電極列セグメント１８２は、隣接するデ
ータ線１４０の上に重ならないように配設される。互い
に隣接する共通電極列セグメント１８２は、共通電位に
維持されるように電気的に結合される。典型的には、そ
れぞれの互いに隣接する共通電極列セグメント１８２
は、それらの間に配設された少なくとも１つの相互接続
セグメント１８４によって互いに結合されている。この
ような相互接続セグメントは、アレイに沿って各画素毎
にまたは多数の画素毎に配設するか、或いはアレイの縁
部の所にのみ配設してもよい。更に別の実施態様では、
共通電極列セグメントは、それぞれアレイから離れてい
るた共通電位（図示せず）に結合するか、或いはアレイ
から離れている導電性相互接続分路に結合することがで
きる。
１００に、図３および４に示すように、パターン形成し
た低容量結合共通電極１８０を設ける。パターン形成し
た低容量結合共通電極１８０は、アレイの光センサの上
に配設される。パターン形成した共通電極１８０は、そ
れぞれアレイの第１の軸１０２に沿った方向に延在し且
つアレイ構造の対応する光センサ１２０の列の上に配設
された複数の共通電極列セグメント１８２を有する。更
に、各々の共通電極列セグメント１８２は、隣接するデ
ータ線１４０の上に重ならないように配設される。互い
に隣接する共通電極列セグメント１８２は、共通電位に
維持されるように電気的に結合される。典型的には、そ
れぞれの互いに隣接する共通電極列セグメント１８２
は、それらの間に配設された少なくとも１つの相互接続
セグメント１８４によって互いに結合されている。この
ような相互接続セグメントは、アレイに沿って各画素毎
にまたは多数の画素毎に配設するか、或いはアレイの縁
部の所にのみ配設してもよい。更に別の実施態様では、
共通電極列セグメントは、それぞれアレイから離れてい
るた共通電位（図示せず）に結合するか、或いはアレイ
から離れている導電性相互接続分路に結合することがで
きる。
【００１６】各々の共通電極列セグメント１８２は対応
する光センサ１２０の列の上に配設されていて、共通電
極列セグメント１８２の縁が、オーバーラップ距離
「Ｄ」だけ、第２の軸１０２に沿った光センサ画素電極
１２２の境界縁１２８から張り出している。ここで、オ
ーバーラップ距離Ｄは、ＴＦＴ１３０の領域内でなく、
図３に示すように光センサ本体部（例えば、ホトダイオ
ードの半導体材料）の下に位置する画素電極１２２の部
分の（第２の軸１０２に沿った方向に延在する）境界縁
１２８に対して定められる。共通電極列セグメント１８
２と境界縁１２８との間のオーバーラップ距離Ｄの大き
さは、典型的には画素電極１２２と該画素電極の上にあ
る共通電極１８０の部分との間の垂直方向の分離距離
「Ｈ」の約１〜１０倍であり、公称オーバーラップ距離
Ｄは約３Ｈである。典型的な大きな面積の（例えば、約
１００ｃｍ2 以上の画素アレイ面積を有する）撮像装置
では、分離距離Ｈは典型的には約１〜約２μｍの範囲に
あり、オーバーラップ距離Ｄは約１〜２０μｍの間の範
囲にある。設計の立場からは、オーバーラップ距離Ｄの
低い方の（すなわち、最小の）値は、（撮像装置の動作
中に画素電極１２２で十分な電荷が確実に収集されるよ
うに光センサ１２０の共通電極カバー範囲を十分にしな
がら）共通電極と画素電極との間の容量結合の所望の低
減を行うのに十分なオーバーラップ距離であるかどうか
によって定められ、他方、オーバーラップ距離「Ｄ」の
高い方の（すなわち、最大の）値は、アレイにおけるフ
ィル・ファクタ（ｆｉｌｌ ｆａｃｔｏｒ）、すなわち
アレイの面積の内の、画素１１０の光感知素子によって
占有される部分を、十分に高く維持する必要性によって
定められる。本発明による大きな面積のアレイでは、望
ましくない容量結合効果を低減するように十分なオーバ
ーラップ距離を維持しながら、約８０％以上のフィル・
ファクタを達成することができる。
する光センサ１２０の列の上に配設されていて、共通電
極列セグメント１８２の縁が、オーバーラップ距離
「Ｄ」だけ、第２の軸１０２に沿った光センサ画素電極
１２２の境界縁１２８から張り出している。ここで、オ
ーバーラップ距離Ｄは、ＴＦＴ１３０の領域内でなく、
図３に示すように光センサ本体部（例えば、ホトダイオ
ードの半導体材料）の下に位置する画素電極１２２の部
分の（第２の軸１０２に沿った方向に延在する）境界縁
１２８に対して定められる。共通電極列セグメント１８
２と境界縁１２８との間のオーバーラップ距離Ｄの大き
さは、典型的には画素電極１２２と該画素電極の上にあ
る共通電極１８０の部分との間の垂直方向の分離距離
「Ｈ」の約１〜１０倍であり、公称オーバーラップ距離
Ｄは約３Ｈである。典型的な大きな面積の（例えば、約
１００ｃｍ2 以上の画素アレイ面積を有する）撮像装置
では、分離距離Ｈは典型的には約１〜約２μｍの範囲に
あり、オーバーラップ距離Ｄは約１〜２０μｍの間の範
囲にある。設計の立場からは、オーバーラップ距離Ｄの
低い方の（すなわち、最小の）値は、（撮像装置の動作
中に画素電極１２２で十分な電荷が確実に収集されるよ
うに光センサ１２０の共通電極カバー範囲を十分にしな
がら）共通電極と画素電極との間の容量結合の所望の低
減を行うのに十分なオーバーラップ距離であるかどうか
によって定められ、他方、オーバーラップ距離「Ｄ」の
高い方の（すなわち、最大の）値は、アレイにおけるフ
ィル・ファクタ（ｆｉｌｌ ｆａｃｔｏｒ）、すなわち
アレイの面積の内の、画素１１０の光感知素子によって
占有される部分を、十分に高く維持する必要性によって
定められる。本発明による大きな面積のアレイでは、望
ましくない容量結合効果を低減するように十分なオーバ
ーラップ距離を維持しながら、約８０％以上のフィル・
ファクタを達成することができる。
【００１７】各々の共通電極列セグメント１８２は更
に、その（第２の軸１０２に沿った方向に延在する）境
界が、該共通電極列セグメント１８２の下に位置する対
応する光センサ１２０の列に隣接して配設されたデータ
線１４０の境界縁１４１から所定の離隔距離「Ｓ」だけ
離隔するように配設される。離隔距離「Ｓ」は典型的に
は約４μｍ〜４０μｍの範囲内にあり、公称値は約５μ
ｍである。従来の撮像装置においてデータ線１４０の上
に配設されていた共通電極の部分を除去したことによ
り、共通電極とデータ線との間の容量結合が低減され
る。
に、その（第２の軸１０２に沿った方向に延在する）境
界が、該共通電極列セグメント１８２の下に位置する対
応する光センサ１２０の列に隣接して配設されたデータ
線１４０の境界縁１４１から所定の離隔距離「Ｓ」だけ
離隔するように配設される。離隔距離「Ｓ」は典型的に
は約４μｍ〜４０μｍの範囲内にあり、公称値は約５μ
ｍである。従来の撮像装置においてデータ線１４０の上
に配設されていた共通電極の部分を除去したことによ
り、共通電極とデータ線との間の容量結合が低減され
る。
【００１８】設計の立場からは、離隔距離「Ｓ」とオー
バーラップ距離「Ｄ」の両方の大きさは、組み合わせて
考えなければならない。例えば、両方の距離ＤおよびＳ
が大きい場合には、アレイのフィル・ファクタが不満足
なものになる。Ｓが小さい場合には、データ線の容量が
増大して、撮像装置のノイズが高くなる。Ｄが小さい場
合には、撮像装置は容量結合が増大する。
バーラップ距離「Ｄ」の両方の大きさは、組み合わせて
考えなければならない。例えば、両方の距離ＤおよびＳ
が大きい場合には、アレイのフィル・ファクタが不満足
なものになる。Ｓが小さい場合には、データ線の容量が
増大して、撮像装置のノイズが高くなる。Ｄが小さい場
合には、撮像装置は容量結合が増大する。
【００１９】図３に示す本発明の一実施態様では、相互
接続セグメント１８４が互いに隣接する共通電極列セグ
メント１８２の間に配設されて、それらの列セグメント
を互いに電気的に結合する。相互接続セグメント１８４
は、互いに隣接する共通電極列セグメント１８２の間に
設けられているデータ線１４０の一部の上に配設されて
いる。限定のためでなく、一例として、図３に示すよう
に相互接続セグメント１８４は画素１１０の下側部分に
配設される。この代わりに、相互接続セグメント１８４
は走査線１５０の上またはＴＦＴ１３０の上に配設され
る。相互接続セグメント１８４の幅「Ｗ」は、典型的に
は互いに隣接する共通電極列セグメント１８２の（第２
の軸１０２に沿った）境界の間の間隙距離「Ｇ」の約５
〜４０％の範囲内にある。
接続セグメント１８４が互いに隣接する共通電極列セグ
メント１８２の間に配設されて、それらの列セグメント
を互いに電気的に結合する。相互接続セグメント１８４
は、互いに隣接する共通電極列セグメント１８２の間に
設けられているデータ線１４０の一部の上に配設されて
いる。限定のためでなく、一例として、図３に示すよう
に相互接続セグメント１８４は画素１１０の下側部分に
配設される。この代わりに、相互接続セグメント１８４
は走査線１５０の上またはＴＦＴ１３０の上に配設され
る。相互接続セグメント１８４の幅「Ｗ」は、典型的に
は互いに隣接する共通電極列セグメント１８２の（第２
の軸１０２に沿った）境界の間の間隙距離「Ｇ」の約５
〜４０％の範囲内にある。
【００２０】パターン形成した低容量結合共通電極１８
０は、典型的には酸化インジウム錫、酸化錫、酸化亜鉛
などのような実質的に光透過性で導電性の材料で構成さ
れ、この材料をスパッタ、蒸着、化学蒸着または同様な
処理によってアレイの上に堆積し、次いでホトリソグラ
フィックエッチング技術を使用してパターン形成するこ
とにより所望の寸法のそれぞれの共通電極列セグメント
１８２および相互接続セグメント１８４を形成する。パ
ターン形成した共通電極１８０の厚さは、典型的には酸
化インジウム錫の電極材料の場合、約２０〜４００ｎｍ
の範囲にある。共通電極のいくつかの部品は、ＦＥＴを
光から遮蔽するかまたは共通電極の導電性を増大する金
属のような不透明な導体であってよい。
０は、典型的には酸化インジウム錫、酸化錫、酸化亜鉛
などのような実質的に光透過性で導電性の材料で構成さ
れ、この材料をスパッタ、蒸着、化学蒸着または同様な
処理によってアレイの上に堆積し、次いでホトリソグラ
フィックエッチング技術を使用してパターン形成するこ
とにより所望の寸法のそれぞれの共通電極列セグメント
１８２および相互接続セグメント１８４を形成する。パ
ターン形成した共通電極１８０の厚さは、典型的には酸
化インジウム錫の電極材料の場合、約２０〜４００ｎｍ
の範囲にある。共通電極のいくつかの部品は、ＦＥＴを
光から遮蔽するかまたは共通電極の導電性を増大する金
属のような不透明な導体であってよい。
【００２１】本発明によれば、パターン形成した低容量
結合共通電極を有するフラットパネル放射線撮像装置
は、データ線と共通電極との間の誘起容量を低減する構
造により性能が改善され、この結果、撮像装置の動作中
の幻影画像および画像アーティファクトが低減する。本
発明によるパターン形成した低容量結合共通電極１８０
を有する撮像装置１００は、従来の撮像装置に比較して
データ線の容量を低減している。例えば、約１０ｃｍの
長さおよび約２００μｍの画素ピッチ（すなわち、列の
隣接する画素間の中心から中心までの距離）を有するデ
ータ線を持つアレイでは、本発明による撮像装置の所与
のデータ線の容量は、同様な大きさの従来の撮像装置の
約３５ｐｆのデータ線容量に比較して、約２２ｐｆであ
ると計算された。
結合共通電極を有するフラットパネル放射線撮像装置
は、データ線と共通電極との間の誘起容量を低減する構
造により性能が改善され、この結果、撮像装置の動作中
の幻影画像および画像アーティファクトが低減する。本
発明によるパターン形成した低容量結合共通電極１８０
を有する撮像装置１００は、従来の撮像装置に比較して
データ線の容量を低減している。例えば、約１０ｃｍの
長さおよび約２００μｍの画素ピッチ（すなわち、列の
隣接する画素間の中心から中心までの距離）を有するデ
ータ線を持つアレイでは、本発明による撮像装置の所与
のデータ線の容量は、同様な大きさの従来の撮像装置の
約３５ｐｆのデータ線容量に比較して、約２２ｐｆであ
ると計算された。
【００２２】以上、本発明について図示し説明したが、
本発明の精神および範囲から逸脱することなく、開示し
た実施態様に変更および改変を行うことができることは
当業者に明らかなことであろう。従って、特許請求の範
囲は本発明の精神内に入るこのようなすべての変更およ
び改変をカバーするように記載してあることを理解され
たい。
本発明の精神および範囲から逸脱することなく、開示し
た実施態様に変更および改変を行うことができることは
当業者に明らかなことであろう。従って、特許請求の範
囲は本発明の精神内に入るこのようなすべての変更およ
び改変をカバーするように記載してあることを理解され
たい。
【図１】従来の撮像装置アレイの一部の平面図である。
【図２】図１の線Ｉ−Ｉに沿った代表的な画素部分の断
面図である。
面図である。
【図３】本発明の一実施態様による撮像アレイの一部を
示す平面図である。
示す平面図である。
【図４】図３の線Ｉ−Ｉに沿った、本発明による撮像ア
レイの代表的な部分の断面図である。
レイの代表的な部分の断面図である。
１００ ソリッドステート放射線撮像装置 １０１ 第１の軸 １０２ 第２の軸 １１０ 画素 １２０ 光センサ １２２ 画素電極 １４０ データ線 １８０ 低容量結合共通電極 １８２ 共通電極列セグメント １８４ 相互接続セグメント
Claims (4)
- 【請求項１】 読出し動作中に画像アーティファクトの
少ない画像を生成するたフラットパネル放射線撮像装置
において、 基板上に配設された画素アレイであって、行および列の
撮像アレイ・パターンに配設された複数の画素を含むと
共に、前記撮像アレイ・パターンに配設された複数のア
ドレス線を含み、前記複数の画素の各々が薄膜トランジ
スタ（ＴＦＴ）に結合された光センサで構成されてお
り、前記複数のアドレス線が、第１の軸に沿った方向に
延在して行に配列された複数の走査線および第２の軸に
沿った方向に延在して行に配列された複数のデータ線を
構成している画素アレイと、 前記画素アレイの上に配設された低容量結合共通電極で
あって、前記第２の軸に沿った方向に延在する複数の共
通電極列セグメントを含み、各々の共通電極列セグメン
トは前記撮像アレイ・パターンの光センサのそれぞれの
列に対応し、更に各々の共通電極列セグメントは前記光
センサの列に隣接するデータ線から所定の離隔距離だけ
離隔するように配設されている低容量結合共通電極とを
有することを特徴とするフラットパネル放射線撮像装
置。 - 【請求項２】 前記共通電極列セグメントが更に、前記
撮像アレイ・パターンのそれぞれの列に配列された光セ
ンサの各々の能動光感知領域の上に重なるように配設さ
れており、前記共通電極列セグメントの各々が更に前記
それぞれの列の光センサの各々に配設されたそれぞれの
画素電極の内の前記第２の軸に沿った方向に延在する境
界から所定のオーバーラップ距離だけ張り出している請
求項１記載のフラットパネル放射線撮像装置。 - 【請求項３】 前記共通電極列セグメントと隣接するデ
ータ線の前記第２の軸に沿った方向に延在する境界縁と
の間の前記離隔距離が、約３〜２０μｍの範囲内にある
請求項１記載のフラットパネル放射線撮像装置。 - 【請求項４】 各々の前記走査線は前記撮像アレイ・パ
ターンの画素の１行に対応し、各々の前記走査線は前記
撮像アレイ・パターンの画素のそれぞれの行に沿って配
設された各画素の前記画素スイッチング・トランジスタ
のそれぞれのゲート電極に結合されており、 各々の前記データ線は前記撮像アレイ・パターンの画素
の１列に対応し、各々の前記データ線は前記撮像アレイ
・パターンの画素のそれぞれの列に沿って配設された各
画素の前記画素スイッチング・トランジスタのそれぞれ
の読出し電極に結合されており、 前記共通電極が互いに隣接する共通電極列セグメントの
間に延在する相互接続セグメントを更に含んでいる請求
項１記載のフラットパネル放射線撮像装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/576,324 US5648654A (en) | 1995-12-21 | 1995-12-21 | Flat panel imaging device with patterned common electrode |
| US08/576324 | 1995-12-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09247533A true JPH09247533A (ja) | 1997-09-19 |
| JP4022276B2 JP4022276B2 (ja) | 2007-12-12 |
Family
ID=24303952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33133596A Expired - Fee Related JP4022276B2 (ja) | 1995-12-21 | 1996-12-12 | パターン形成した共通電極を有するフラット・パネル放射線撮像装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
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