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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine photoelektrische Umwandlungsvorrichtung
und genauer auf eine photoelektrische Umwandlungsvorrichtung mit
einer Vielzahl von photoelektrischen Umwandlungselementen, die in
Form eines Feldes angeordnet sind und die Fähigkeit besitzen, ein Bezugssignal
zu beschaffen, das verwendet wird, um eine Signalkorrektur durchzuführen.
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Beschreibung des Standes der
Technik
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Photoelektrische
Umwandlungsvorrichtungen besitzen von Vorrichtung zu Vorrichtung
mehr oder weniger eine Variation in der Ausgabe, die erhalten wird,
wenn der Photoabtastbereich, in welchem die photoelektrischen Umwandlungselemente in
Form eines Feldes angeordnet sind, durch Licht beleuchtet wird (die
Ausgabe in diesem Zustand bezieht sich auf die Empfindlichkeit),
und ebenso eine Variation in der Ausgabe, die erhalten wird, wenn
der Photoabtastbereich nicht durch Licht beleuchtet wird (die Ausgabe
in diesem Bereich bezieht sich auf die Verschiebungsausgabe bzw.
Offset-Ausgabe). Um die Fähigkeit
einer photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung vollständig zu
nutzen, ist es wünschenswert,
solche Variationen zu korrigieren. Zu diesem Zweck besitzt eine
photoelektrische Umwandlungsvorrichtung allgemein eine Korrekturschaltung
und ein photoelektrisches Umwandlungselement, das verwendet wird,
um ein Ausgabesignal zu erzeugen, auf dessen Basis die Korrektur
vorgenommen wird.
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Korrekturschaltungen,
wie etwa eine Verschiebungskorrekturschaltung und eine Empfindlichkeitskorrekturschaltung
sind im Handel erhältlich.
Es ist jedoch ein spezielles photoelektrisches Umwandlungselement
erforderlich, um Korrekturdaten zu erzeugen, die einer Korrekturschaltung
zugeführt
werden. D.h. eine photoelektrische Umwandlungsvorrichtung besitzt
allgemein ein photoelektrisches Verschiebungskorrektur-Umwandlungselement,
das getrennt von dem photoelektrischen Hauptumwandlungselementfeld
angeordnet ist. Genauer ist z.B. ein CCD-Sensor, der aus kristallinem
Silizium besteht, außerhalb
des Photoabtastbereichs einer photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung
angeordnet, und das Ausgabesignal, das erhalten wird, wenn es keine Lichtbeleuchtung
gibt, wird durch den CCD-Sensor überwacht.
Das in dieser Situation erhaltene Ausgabesignal wird als Korrekturdaten
verwendet.
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Ein
photoelektrisches Empfindlichkeitskorrektur-Umwandlungselement wird durch Platzieren eines
Filters auf einem CCD-Sensor, der z.B. aus kristallinem Silizium
gemacht ist, erzeugt, und ist außerhalb des Photoabtastbereichs
angeordnet, wie in dem Fall des photoelektrischen Verschiebungskorrektur-Umwandlungselements.
Das Ausgabesignal, das erhalten wird, wenn Licht mit einer bestimmten Beleuchtungsintensität innerhalb
dem Bereich von 0 bis 100% erfasst wird, wird überwacht und an eine gemeinsame
Korrekturschaltung zugeführt.
Die Daten, die durch den Photoabtastbereich der photoelektrischen
Umwandlungsvorrichtung tatsächlich
erzeugt werden, werden basierend auf dem vorstehend überwachten
Signal korrigiert.
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Wenn
jedoch solch ein photoelektrisches Korrektur-Umwandlungselement an einer photoelektrischen
Umwandlungsvorrichtung getrennt von dem photoelektrischen Hauptumwandlungselementfeld angeordnet
ist, ist eine komplizierte Schaltung erforderlich, um das Ausgabesignal
des photoelektrischen Korrektur-Umwandlungselements zu lesen. Dies
verursacht eine Reduktion des Herstellungsertrags von photoelektrischen
Umwandlungsvorrichtungen, und verursacht somit eine Steigerung der Produktionskosten.
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Im
Falle einer photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung mit einer Vielzahl
von Bildelementen, die zweidimensional angeordnet sind, wenn eine Schaltung
zum Lesen des Ausgabesignals eines photoelektrischen Korrekturumwandlungselements getrennt
von der photoelektrischen Vorrichtung angeordnet ist, ist zusätzliche
Zeit erforderlich, um das Korrekturausgabesignal zu lesen. Als ein
Ergebnis kann es unmöglich
werden, das Ausgabesignal, das durch das photoelektrische Hauptumwandlungselement
erzeugt wird, in einer verbleibenden kurzen Zeit zu korrigieren.
Dies kann es schwer machen, ein Bewegtbild aufzunehmen.
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Kurzfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Einrichtung zum Korrigieren der
Verschiebungsausgabenebene bereit, ohne dass ein getrenntes photoelektrisches
Umwandlungselement zum Erfassen eines Ausgabesignals, dass zum Durchführen einer
Verschiebungs- oder Empfindlichkeitskorrektur verwendet wird, anzuordnen
ist, wodurch es möglich
wird, bei reduzierten Produktionskosten und mit einem verbesserten
Herstellungsertrag eine photoelektrische Umwandlungsvorrichtung
zu produzieren, die dazu in der Lage ist, ein Korrekturausgabesignal
in einer kurzen Zeit zu lesen und somit dazu in der Lage ist, leicht
ein Bewegtbild aufzunehmen.
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung stellen ebenso eine photoelektrische
Umwandlungsvorrichtung mit einer Vielzahl von photoelektrischen
Umwandlungselementen bereit, die in einer (zweidimensionalen) Feldform
angeordnet sind, und dazu in der Lage sind, die Variationen in den Ausgaben
entlang Reihen und/oder Spalten zu korrigieren.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein photoelektrisches Umwandlungssubstrat,
wie in Anspruch 1 offenbart ist, bereit. Eine entsprechende photoelektrische
Umwandlungsvorrichtung ist in Anspruch 12 offenbart.
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Bei
diesem photoelektrischen Umwandlungssubstrat, wenn ein Filter mit
einer Lichtdurchlässigkeit
m (0 < m < 100%) auf einem
beliebigen photoelektrischen Umwandlungselement platziert wird, ist
es möglich,
eine Empfindlichkeitskorrektur basierend auf dem Ausgabesignal des
photoelektrischen Umwandlungselements, das mit dem Filter bedeckt ist,
vorzunehmen.
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Photosensoren
der Art, die zum Verkörpern der
vorliegenden Erfindung verwendet werden, werden nachstehend beschrieben.
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1A bis 1C stellen
Beispiele von Photosensoren dar, wobei 1A und 1B Zweischichtstrukturen
darstellen, die in einem Photosensor eingesetzt werden, und 1C ein
bekanntes Verfahren zum Ansteuern eines Photosensors darstellt.
Die in 1A und 1B gezeigten
Photosensoren sind beide von der Art einer Photodiode, wobei der
in 1A gezeigte Photosensor von der Art einer Pin-Photodiode
ist und die in 1B gezeigte von der Art einer
Schottky-Photodiode
ist.
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In 1A und 1B bezeichnet
Bezugszeichen 1 ein isolierendes Substrat, 2 bezeichnet eine
untere Elektrode, 3 bezeichnet eine P-leitende Halbleiterschicht
(nachstehend einfach als p-Schicht bezeichnet), 4 bezeichnet
eine intrinsische Halbleiterschicht (nachstehende einfach als i-Schicht bezeichnet)
und 5 bezeichnet eine n-leitende Halbleiterschicht (nachstehend
einfach als n-Schicht bezeichnet).
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In
der in 1B gezeichneten Photodiode einer
Schottky-Art ist
die untere Elektrode 2 aus einem angemessen ausgewählten Material
hergestellt, so dass die Schottky-Sperre an der Grenze zwischen der unteren
Elektrode 2 und der i-Schicht 4 ausgebildet ist,
wodurch eine Injektion von Elektronen von der unteren Elektrode 2 in
die i-Schicht 4 verhindert wird.
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In 1C bezeichnet
Bezugszeichen 10 einen Photosensor, der auf symbolische
Weise dargestellt ist, 11 bezeichnet eine Energieversorgung,
und 12 bezeichnet eine Erfassungsschaltung, wie etwa einen
Stromverstärker.
Beim Photosensor 10 entspricht die Seite, die durch Symbol
C bezeichnet ist, der durchlässigen
Elektrode 6 in 1a und 1b, und
entspricht die Seite, die durch Symbol A bezeichnet ist, der unteren
Elektrode 2. Die Energieversorgung 11 ist mit
dem Photosensor 10 auf eine solche Weise verbunden, dass
an die Seite, die durch C bezeichnet ist, eine positive Spannung
angelegt wird, während
eine negative Spannung an die Seite, die durch A bezeichnet ist,
angelegt wird.
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Der
Betrieb der Photodiode wird nachstehend kurz beschrieben. Wenn Licht
von der in 1A oder 1B durch
den Pfeil bezeichneten Richtung einfällt, und wenn das Licht die
i-Schicht 4 erreicht, wird das Licht darin absorbiert,
und als ein Ergebnis werden Elektronen und Löcher erzeugt. Aufgrund des
elektrischen Feldes, das durch die von der Energieversorgung 11 zugeführte Spannung über der
i-Schicht 4 entwickelt wird, bewegen sich die Elektronen
zu der Seite C, d.h., sie durchlaufen die n-Schicht 5 und erreichen die
durchlässige
Elektrode 6, während
sich die Löcher
zu der Seite A oder der unteren Elektrode 2 bewegen. Als
ein Ergebnis fließt ein
Photostrom über
dem Photosensor 10. Wenn kein Licht einfällt, werden
weder Elektronen noch Löcher
in der i-Schicht 4 erzeugt. Die in der durchlässigen Elektrode 6 vorhandenen
Löcher
können
sich nicht in die n-Schicht 5 bewegen, da die n-Schicht 5 als
eine Lochinjektionssperre agiert. Die in der unteren Elektrode 2 vorhandenen
Elektronen können
sich nicht in die i-Schicht 4 bewegen, weil die p-Schicht 3 im
Falle der in 1A gezeigten Photodiode einer Pin-Art
oder die Schottky-Sperre in dem Fall der in 1B gezeigten
Photodiode einer Schottky-Art als eine Elektroneninjektionssperre
agieren. Somit fließt in
diesem Fall kein Strom über
dem Photosensor 10. Wie vorstehend beschrieben, variiert
die Spannung in Abhängigkeit
davon, ob Licht einfallend ist oder nicht. Der Strom wird durch
die in 1C gezeigte Erfassungsschaltung 12 erfasst,
und somit arbeitet der Photosensor auf eine Weise, die für einen
Photosensor erforderlich ist.
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Um
eine photoelektrische Umwandlungsvorrichtung, die dazu in der Lage
ist, Licht mit einem hohen Signal-Rausch-Verhältnis
zu erfassen, unter Verwendung der vorstehenden Photosensor-Struktur
bei niedrigen Kosten zu produzieren, sind manche nachstehend beschriebene
Verbesserungen erforderlich.
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Sowohl
bei dem in 1A gezeigten Photosensor einer
Pin-Art als auch
bei dem in 1B gezeigten Photosensor einer
Schottky-Art ist es erforderlich, zwei Injektionssperren an unterschiedlichen Orten
zu bilden. Bei dem in 1A gezeigten Photosensor einer
Pin-Art ist es erforderlich, dass die n-Schicht 5, die
als eine Injektionssperre dient, sowohl Fähigkeiten des Transportierens
von Elektronen zu der durchlässigen
Elektrode 6 als auch des Verhinderns, das Löcher in
die i-Schicht 4 injiziert werden, besitzt. Wenn eine dieser
Fähigkeiten
nicht gut genug ist, tritt eine Reduktion des Photostroms auf und/oder
ein Strom wird erzeugt, wenn es kein einfallendes Licht gibt (nachstehend
wird solch ein Strom als ein Dunkelstrom bezeichnet) oder ein Ansteigen bei
solch einem Dunkelstrom tritt auf. Der Dunkelstrom verursacht eine
Reduktion des Signal-Rausch-Verhältnisses.
Nicht nur der Dunkelstrom selbst wird als Rauschen angesehen, sondern
er umfasst auch Schwankungen, die Schrotrauschen bzw. „shot noise" oder Mengenrauschen
bzw. „quantum noise" genannt werden.
Deshalb, auch wenn der Dunkelstrom durch Durchführen einer speziellen Verarbeitung
in der Erfassungsschaltung 12 aufgehoben wird, ist es unmöglich, das
Mengenrauschen, das mit dem Dunkelstrom verknüpft ist, zu reduzieren.
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Um
bessere Charakteristika zu erhalten, die mit den vorstehenden Fähigkeiten
verknüpft
sind, ist es allgemein erforderlich, die Ablagerungsbedingungen
der i-Schicht 4 und der n-Schicht 5 und die Anlassbedingungen,
die nach Bilden der i-Schicht 4 und der n-Schicht 5 durchgeführt werden,
zu optimieren. Die p-Schicht 3, die als eine andere Injektionssperre dient,
sollte ebenso ähnliche
Fähigkeiten
besitzen, wohingegen Elektronen und Löcher sich auf gegenseitige
Weise verhalten. Somit ist eine ähnliche
Optimierung von Verarbeitungsbedingungen ebenso für die p-Schicht 3 erforderlich.
Allgemein sind die optimalen Bedingungen für die n-Schicht jedoch nicht gleich
zu den optimalen Bedingungen für
die p-Schicht. Dies bedeutet, dass es schwierig ist, gleichzeitig
die Optimierung für
sowohl die n-Schicht als auch die p-Schicht zu erreichen. Wie aus
der vorstehenden Diskussion entnommen werden kann, besitzt die vorstehende
Struktur, die zwei Injektionssperren an unterschiedlichen Orten
in einem einzelnen Photosensor erfordert, Schwierigkeiten beim Erreichen
eines Photosensors mit einem hohen Signal-Rausch-Verhältnis.
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Der
in 1B gezeigte Photosensor einer Schottky-Art besitzt ähnliche
Probleme. Außerdem besitzt
der in 1B gezeigte Photosensor einer Schottky-Art
ein weiteres Problem, wie nachstehend beschrieben ist. D.h. die
untere Elektrode 2 sollte aus solch einem Material gemacht
werden, das relativ zu dem der i-Schicht 4 einen angemessenen
Unterschied in der Arbeitsfunktion besitzt, so dass eine Schottky-Sperre,
die als die Injektionssperre dient, an der Grenze zwischen der unteren
Elektrode 2 und der i-Schicht 4 gebildet wird.
Dies bedeutet, dass das Material der unteren Elektrode 2 aus
einer begrenzten Gruppe von bestimmten Materialien ausgewählt werden
sollte. Des Weiteren können örtlich begrenzte
Zustände
an der Schnittstelle zwischen der unteren Elektrode 2 und
der i-Schicht 4 größeren Einfluss auf
die Charakteristika besitzen. Eine bekannte Technik des Verbesserns
der Charakteristika der Schottky- Sperre
ist es, ein dünnes
Oxid oder Nitrid aus Silizium oder Metall mit einer Dicke von ungefähr 10 nm (100 Å) zwischen
der unteren Elektrode 2 und der i-Schicht 4 zu
formen, so dass Löcher
zu der unteren Elektrode 2 mittels des Tunneleffekts transportiert werden,
während
auf eine effektivere Weise verhindert wird, dass Elektronen in die
i-Schicht 4 injiziert werden. Diese Technik verwendet ebenso
den Unterschied in der Arbeitsfunktion. Deshalb gibt es immer noch
eine Begrenzung des Materials der unteren Elektrode 2.
Des Weiteren, um gegensätzliche
Eigenschaften des Verhinderns der Injektion von Elektronen und des
Transportierens von Löchern
durch den Tunneleffekt zu erreichen, ist die Dicke des Oxid- oder
Nitridfilms auf einen sehr engen Bereich um einen sehr kleinen Wert
wie etwa 10 nm (100 Å)
begrenzt. Dies kann eine Verringerung der Produktivität verursachen.
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Diese
Struktur benötigt
ebenso zwei Injektionssperren an unterschiedlichen Orten. Dies verursacht
eine schlechte Produktivität
und hohe Produktionskosten, weil der Photosensor nicht länger korrekt
arbeitet, wenn aufgrund von Schmutz oder einer anderen Verunreinigung
ein Fehler in einer der beiden Injektionssperren auftritt.
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Ein
weiteres Problem des Photosensors mit der vorstehenden Struktur
wird nachstehend beschrieben. 2 stellt
die Schichtstruktur eines Feldeffekttransistors dar, der aus dünnen Halbleiterfilmen besteht
(nachstehend als Dünnfilmtransistor
oder TFT bezeichnet). Dünnfilmtransistoren
werden oft verwendet, um einen Teil von Steuerungsschaltungen einer
photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung zu formen. In 2 werden
Teile oder Elemente, die denen in 1 gleich
sind, durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet.
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In 2 bezeichnet
Bezugszeichen 7 einen Gate isolierenden Film, und 60 bezeichnet
eine obere Elektrode. Diese Struktur kann wie folgt geformt werden.
Eine untere Elektrode 2, die als eine Gate-Elektrode (G)
dient, ein Gate isolierender Film 7, eine i-Schicht 4,
eine n-Schicht 5 und eine obere Elektrode 60,
die in Source- und Drain-Elektroden
(S,D) zu formen ist, werden nacheinander auf einem isolierenden
Substrat 1 geformt. Die obere Elektrode 60 wird dann
geätzt,
um die Source- und Drain-Elektroden zu formen. Dann wird die n-Schicht 5 geätzt, um
einen Kanal zu formen. Die Charakteristika des Dünnfilmtransistors reagieren
empfindlich auf den Zustand der Schnittstelle zwischen dem Gate
isolierenden Film 7 und der i-Schicht 4. Deshalb
ist es erforderlich zu verhindern, dass die Schnittstelle verschmutzt wird.
Zu diesem Zweck werden alle Schichten allgemein nacheinander in
der gleichen Vakuumkammer abgelagert, ohne dass diese gelüftet wird.
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Wenn
der Dünnfilmtransistor
mit der vorstehenden Struktur und der vorstehend beschriebene Photosensor
auf dem gleichen Substrat geformt werden, kann die vorstehend beschriebene
Schichtstruktur des Dünnfilmtransistors
Probleme wie Verschlechterung der Charakteristika oder eine Zunahme
der Produktionskosten verursachen. D.h., obwohl der in 1 gezeigte Photosensor eine Struktur besitzt,
die im Fall der in 1A gezeigten Pin-Art entweder
aus Substrat/Elektrode/p-Schicht/i-Schicht/n-Schicht/Elektrode oder
in dem Fall der in 1b gezeigten Schottky-Art aus Substrat/Elektrode/i-Schicht/n-Schicht/Elektrode
besteht, besitzt der Dünnfilmtransistor
eine unterschiedliche Struktur, die aus Substrat/Elektrode/isolierendem
Film/i-Schicht/n-Schicht/Elektrode
besteht. Dies bedeutet, dass es unmöglich ist, gleichzeitig sowohl
den Photosensor als auch den Dünnfilmtransistor
in dem gleichen Produktionsprozess zu produzieren. Somit benötigt die
Produktion von sowohl dem Photosensor als auch dem Dünnfilmtransistor
auf dem gleichen Substrat einen komplizierteren Prozess, was eine
Reduktion des Herstellungsertrags und eine Erhöhung der Kosten ergibt. Des
Weiteren, wenn die i-Schicht/n-Schicht in beiden Einheitsstrukturen
gemeinsam verwendet wird, wird es notwendig, den Gate isolierenden
Film 7 und die p-Schicht 3 zu ätzen. Dies
macht es jedoch unmöglich,
die p-Schicht 3,
welche eine wichtige Schicht des Photosensors ist, und welche als
Injektionssperre dient, und die i-Schicht 4 zu formen, ohne deren Schnittstelle
der Atmosphäre
auszusetzen. Des Weiteren kann das Ätzen des isolierenden Gate-Films 7 eine
Verschmutzung an der Schnittstelle zwischen dem isolierenden Gate-Film 7,
welcher in dem Dünnfilmtransistor
wichtig ist, und der i-Schicht 4 einführen, was
eine Verschlechterung der Charakteristika und eine Reduzierung des
Signal-Rausch-Verhältnisses
ergibt.
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Im
Fall des verbesserten Photosensors einer Schottky-Art mit einer
Oxid- oder Nitridschicht, die zwischen der unteren Elektrode 2 und
der i-Schicht 4 geformt ist, ist die Schichtstruktur bezüglich der
Reihenfolge der Schichten die gleiche, wie die des Dünnfilmtransistors.
In der Praxis ist es jedoch schwierig, die Oxid- oder Nitridschicht
als den Gate isolierenden Film zu verwenden, weil die Dicke der Oxid-
oder Nitridschicht ungefähr
10 nm (100 Å)
betragen sollte.
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Obwohl
es in den Figuren nicht gezeigt ist, ist in der photoelektrischen
Umwandlungsvorrichtung ebenso ein Kondensator nötig, der verwendet wird, um
das Integral einer Ladung oder eines Stroms zu erhalten. Es ist
jedoch schwierig, in der Form, in welcher der Kondensator in der
gleichen Struktur wie der des Photosensors eingebaut wird, einen
Kondensator mit einer guten Charakteristik bezüglich eines niedrigen Kriechstroms
zu produzieren, weil der Kondensator eine gute isolierende Schicht
benötigt,
die zwischen den zwei Elektroden angeordnet ist, so dass die Bewegung
von Elektronen und Löchern
zwischen den zwei Elektronen durch die Schicht verhindert wird,
wodurch es möglich
gemacht wird, eine Ladung zwischen den zwei Elektroden zu speichern, wohingegen
der Photosensor nur Halbleiterschichten zwischen zwei Elektroden
benötigt
und es somit schwierig ist, unter Verwendung irgendeiner der Halbleiterschichten
eine hochqualitative isolierende Schicht mit niedrigem thermischen
Kriechstrom zu produzieren.
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Wie
vorstehend beschrieben, stimmt die Struktur des Photosensors bezüglich der
Verarbeitung und der Charakteristika nicht gut mit den Strukturen
des Dünnfilmtransistors
und des Kondensators überein.
Als ein Ergebnis, um eine photoelektrische Umwandlungsvorrichtung
mit einer großen
Anzahl von Photosensoren, die in der Form eines zweidimensionalen
Feldes angeordnet sind, um nacheinander optische Signale zu erfassen,
zu produzieren, ist eine große
Anzahl von komplizierten Verarbeitungsschritten erforderlich und
somit wird der Herstellungsertrag sehr gering. Dies ist ein ernsthaftes
Problem beim Produzieren von hochleistungsfähigen Multifunktionsvorrichtungen.
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3 ist
ein Schaltungsdiagramm, das die gesamte Schaltungskonfiguration
einer photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung darstellt, die die
vorstehenden Probleme nicht mehr besitzt. 4 ist eine
schematische Draufsicht, die verschiedene Elemente, die in einem
Bildelement der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung enthalten
sind, darstellt. 5 ist eine schematische Querschnittsansicht
entlang der Linie A-B von 4.
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In 3 bezeichnen
Bezugszeichen S11-S33 photoelektrische Umwandlungselemente wobei
die untere und obere Elektrode von diesen entsprechend durch G und
D bezeichnet sind. C11-C33 bezeichnen
Speicherkondensatoren und T11-T33 bezeichnen Übertragungs-TFTs (Dünnfilmtransistoren).
Vs bezeichnet eine Leseenergieversorgung und Vg bezeichnet eine
Erneuerungsenergieversorgung, wobei beide Energieversorgungen entsprechend
an die G-Elektroden von allen photoelektrischen Umwandlungselementen über Schalter
SWs und SWg verbunden sind. Der Schalter SWs wird durch eine Erneuerungssteuerungsschaltung
RF über
einen Inverter gesteuert, während
der Schalter SWg direkt durch die Erneuerungssteuerungsschaltung
RF gesteuert wird, so dass der Schalter SWg während jeder Erneuerungsperiode
eingeschaltet wird.
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Jedes
Bildelement enthält
ein photoelektrisches Umwandlungselement, einen Kondensator und
einen TFT. Die Ausgabesignale der entsprechenden Bildelemente werden
an eine integrierte Erfassungsschaltung IC über entsprechende Signalleitungen
SIG zugeführt.
In einer photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung, welche früher durch
die Erfinder der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen wurde, werden
neun Bildelemente in drei Gruppen aufgeteilt, und die Ausgabesignale
der drei Bildelemente jeder Gruppe werden gleichzeitig an die integrierte Erfassungsschaltung
IC über
die Signalleitungen SIG übertragen.
Die integrierte Erfassungsschaltung IC konvertiert nacheinander
die empfangenen Signale zu einem Ausgabesignal (Vout). Drei Bildelemente
in jedem Block sind in einer horizontalen Richtung gelegen und drei
Blöcke
sind einer nach dem anderen in eine vertikale Richtung angeordnet,
so dass Bildelemente in einem zweidimensionalen Feld angeordnet sind.
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In 3 ist
der durch eine gestrichelte Linie umgebene Teil auf dem gleichen
isolierenden Substrat mit einem großen Bereich geformt. Von diesen
Bildelementen ist das erste Bildelement schematisch in der Draufsicht
von 4 gezeigt. Ein Querschnitt entlang der Linie A-B
von 4 ist schematisch in 5 gezeigt.
In 4 und 5 bezeichnet Bezugszeichen S11
ein photoelektrisches Umwandlungselement, T11 bezeichnet einen TFT,
C11 bezeichnet einen Kondensator und SIG bezeichnet eine Signalleitung.
In dieser photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung wird zwischen
dem Kondensator C11 und dem photoelektrischen Umwandlungselement
S11 keine Einheitsisolierung vorgenommen, aber der Kondensator C11
wird einfach durch Erweitern der Elektrode des photoelektrischen
Umwandlungselements S11 geformt. Dies ist möglich, weil sowohl das photoelektrische
Umwandlungselement als auch der Kondensator die gleiche Schichtstruktur
besitzen.
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Die
obere Oberfläche
des Bildelements ist mit einem SiN-Passivierungsfilm und einem Leuchtstoff
wie etwa CsI, der als ein Wellenlängenumwandler dient, bedeckt.
Wenn ein Röntgenstrahl
von oben einfällt,
wird der Röntgenstrahl
durch den Leuchtstoff CsI zu Licht mit einer Wellenlänge, die
durch das photoelektrische Umwandlungselement erfassbar ist, umgewandelt.
Das sich ergebende Licht fällt
auf das photoelektrische Umwandlungselement.
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Bezugnehmend
auf 3 und 6 wird nachstehend nun ein Beispiel
des Betriebs der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung beschrieben. 6 ist
ein Zeitablaufdiagramm, das den Betrieb der in 15 gezeigten
Vorrichtung darstellt.
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Zuerst
führen
Verschieberegister SR1 und SR2 Signale mit hohem Pegel (Hi) über Steuerungssignalleitungen
g1-g3 und s1-s3 zu, wodurch die Übertragungs-TFTs
T11-T33 und die Schalter M1-M3 eingeschaltet werden. Als ein Ergebnis
werden die D-Elektroden von allen photoelektrischen Umwandlungselementen
S11-S33 an die GND-Spannung angeschlossen (weil das Eingabeterminal
des Strom-Integralverstärkers Amp
dazu entworfen ist, um bei der GND-Spannung beibehalten zu werden). Gleichzeitig
wird ein Signal mit hohem Pegel von der Erneuerungssteuerungsschaltung
RF ausgegeben. Als Reaktion schaltet sich der Schalter SWg ein und somit
werden die G-Elektroden
von allen photoelektrischen Umwandlungselementen S11-S33 an eine positive
Spannung angeschlossen, die durch die Erneuerungsenergieversorger
Vg zugeführt
wird. Als ein Ergebnis nehmen alle photoelektrischen Umwandlungselemente
S11-S33 eine Erneuerungsbetriebsart ein und sie werden erneuert.
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Dann
gibt die Erneuerungssteuerungsschaltung RF ein Signal mit niedrigem
Pegel (Lo) aus, um den Schalter SWs einzuschalten, so dass die G-Elektroden
von allen photoelektrischen Umwandlungselementen S11-S33 an die
negative Spannung angeschlossen werden, die durch die Leseenergieversorgung
Vs erzeugt wird. Als ein Ergebnis nehmen alle photoelektrischen
Umwandlungselemente S11-S33 eine photoelektrische Umwandlungsbetriebsart
ein. Gleichzeitig werden die Kondensatoren C11-C33 initialisiert.
In diesem Zustand geben die Verschieberegister SR1 und SR2 Signal
mit niedrigem Pegel über die
Steuerungssignalleitungen g1-g3 und s1-s2 aus, um die Schalter M1-M3,
die an die Übertragungs-TFTs
T11-T33 angeschlossen sind, auszuschalten. Als ein Ergebnis sind
die D-Elektroden von allen photoelektrischen Umwandlungselementen S11-S33
im Leerlauf. Die Spannung dieser D-Elektroden werden jedoch unverändert durch
die Kondensatoren C11-C33 beibehalten. In diesem Zustand fällt jedoch
kein Röntgenstrahl
ein, und deshalb fällt kein
Licht auf irgendeines der photoelektrischen Umwandlungselemente
S11-S33 und somit fließt
kein Photostrom.
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In
diesem Zustand, wenn ein Röntgenstrahlpuls
erzeugt wird und auf den Leuchtstoff CsI einfällt, nach dem dieser z.B. einen
menschlichen Körper durchläuft, dann
wird der Röntgenstrahl
durch den Leuchtstoff CsI in sichtbares Licht umgewandelt. Das sich
ergebende sichtbare Licht fällt
dann auf die photoelektrischen Umwandlungselemente S11-S33 ein. Dieses
Licht trägt
Informationen über
die innere Struktur des menschlichen Körpers. Photoströme fließen als
Reaktion auf das Licht und Ladungen entsprechend den Photoströmen werden
in den entsprechenden Kondensatoren C11-C33 gespeichert. Diese Ladungen
werden noch darin gespeichert, nachdem die Einstrahlung der Röntgenstrahlen
gestoppt ist.
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Danach
wird der Signalpegel der Steuerungssignalleitung g1 durch das Verschieberegister SR1
auf einen hohes Pegel angehoben und ein Steuerungspulssignal, das
durch das Verschieberegister SR2 erzeugt wird, wird über die
Steuerungssignalleitungen s1-s3, eines nach dem anderen an die Schalter
M1-M3, die an den entsprechenden Übertragungs-TFTs T11-T33 angeschlossen sind, angelegt. Als
Reaktion werden Signalspannungen v1-v3 nacheinander ausgegeben. Ähnlich werden
gemäß der Steuerung
der Verschieberegister SR1-SR2 andere optische Signale ausgelesen
und sich ergebende Signalspannungen werden nacheinander ausgegeben. Somit
werden Informationen, die eine zweidimensionale innere Struktur
des menschlichen Körpers
darstellen, als v1-v9 erhalten. Wenn ein Stehbild erwünscht ist,
ist der Betrieb an dieser Stufe vollständig. Wenn ein Bewegtbild erforderlich
ist, wird der vorstehende Betrieb wiederholt durchgeführt. In
dieser photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung mit solchem photoelektrischen
Umwandlungselementen sind die G-Elektroden der entsprechenden photoelektrischen
Umwandlungselemente gemeinsam an die gemeinsame Leitung angeschlossen,
deren Spannung über
die Schalter SWg und SWs zwischen der Spannung der Erneuerungsenergieversorgung Vg
und der Spannung der Leseenergieversorgung Vs umgeschaltet wird,
so dass all die photoelektrischen Umwandlungselemente gleichzeitig
zwischen der Erneuerungsbetriebsart und der photoelektrischen Umwandlungsbetriebsart
umgeschaltet werden. Dies macht es möglich, eine Ausgabespannung entsprechend
dem optischen Signal mittels einer einfachen Verarbeitung unter
Verwendung von nur einem TFT pro Bildelement zu erhalten.
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In
diesem speziellen Ausführungsbeispiel der
photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung mit photoelektrischen Umwandlungselementen
sind neun Bildelemente zweidimensional in einem 3 × 3 Feld
angeordnet, und Signale von drei Bildelementen werden zu jeder Zeit übertragen
und ausgegeben, weil ein Übertragungs-
und Ausgabebetrieb dreimal durchgeführt wird. Die vorliegende Erfindung
ist jedoch nicht auf eine solche Anzahl von Bildelementen und die
dazugehörige
Betriebsweise begrenzt. Wenn z.B. 5 × 5 Bildelemente pro einem
1 mm Quadrat über
einem Bereich von 40 cm × 40
cm angeordnet sind, dann kann eine Röntgenstrahlerfassungsvorrichtung
mit 2000 × 2000
Bildelementen in dem Bereich 40 cm × 40 cm erhalten werden. Wenn
diese Röntgenstrahlerfassungsvorrichtung
an Stelle eine Röntgenstrahlfilms
mit einem Röntgenstrahlerzeuger kombiniert
wird, dann ist es möglich,
eine Röntgenstrahlerfassungseinrichtung
zu realisieren, welche bei einer Röntgenstrahlbrustdiagnose oder
einer Brustkrebsdiagnose verwendet werden kann. Im Gegensatz zu
einer Röntgenstrahlvorrichtung
in Verbindung mit einem Röntgenstrahlfilm
ist es möglich,
unmittelbar ein Bild auf einem CRT anzuzeigen. Des Weiteren kann
das Ausgabesignal in ein digitales Signal umgewandelt werden und
einem Computer zugeführt
werden, so dass das Bild mittels einer Bildverarbeitung, die durch
den Computer durchgeführt wird,
in eine gewünschte
Form umgewandelt werden kann. Erhaltene Bilder können auf einer magnetisch optischen
Platte gespeichert werden, so dass jedes gewünschte Bild sofort abgerufen
werden kann. Diese Röntgenstrahlerfassungsvorrichtung
besitzt eine höhere
Empfindlichkeit als ein Röntgenstrahlfilm
und deshalb ist es möglich,
ein klares Röntgenstrahlbild mit
einem schwachen Röntgenstrahl
zu erhalten, ohne einen merklichen Einfluss auf einen menschlichen
Körper
auszuüben.
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7 und 8 sind
Draufsichten, die zwei Beispiele von photoelektrischen Umwandlungsvorrichtungen
mit 2000 × 2000
Bildelementen darstellen. Obwohl eine photoelektrische Umwandlungsvorrichtung
mit einer großen
Anzahl von photoelektrischen Umwandlungselementen wie 2000 × 2000 Elementen
einfach durch Erhöhen
der Anzahl von Elementen innerhalb der gestrichelten Linie von 3 aufgebaut
werden kann, ist eine große
Anzahl von Leitungen, wie 2000 Leitungen sowohl für Steuerungsleitungen
als auch Signalleitungen erforderlich. Des Weiteren sollten das
Verschieberegister SR1 und die integrierte Erfassungsschaltung IC
für 2000
Leitungen arbeiten und somit sind groß skalierte Schaltungen erforderlich.
Wenn das Verschieberegister SRI und die integrierte Erfassungsschaltung
IC entsprechend auf einem einzelnen Chip realisiert werden, wird
die Chipgröße so groß werden,
dass sich der Herstellungsertrag auf ein sehr niedriges Niveau verringern
wird und sich die Produktionskosten auf ein sehr hohes Niveau erhöhen werden.
Um solche Probleme zu vermeiden, kann das Verschieberegister SR1
z.B. in 20 getrennte Verschieberegister (SR1-1 bis SR1-20) aufgeteilt
werden, wovon jedes 100 Stufen umfasst. Ähnlich kann die integrierte
Erfassungsschaltung in z.B. 20 getrennte Schaltungen (IC1 bis IC20)
aufgeteilt werden, wobei jede für
die Verarbeitung von 100 Leitungen verantwortlich ist.
-
Bei
dem in 7 gezeigten Beispiel sind 20 Verschieberegisterchips
(SR1-1 bis SR1-20) entlang der linken Seite (L) angeordnet und 20
integrierte Erfassungsschaltungen sind entlang der unteren Seite (D)
angeordnet. 100 Steuerungsleitungen und 100 Signalleitungen pro
Chip sind mittels eines Drahtanschlusses angeschlossen. Der durch
die gestrichelte Linie in 7 umrundete
Bereich entspricht dem durch die gestrichelte Linie in 3 umrundeten
Bereich. In 7 sind Verbindungen zu externen
Einheiten nicht gezeigt. Des Weiteren sind auch SWg, SWs, Vg, Vs
und RF nicht gezeigt. 20 Ausgabesignale (Vout) werden von den integrierten
Erfassungsschaltungen IC1 bis IC20 zugeführt. Diese Ausgabesignale können über einen
Schalter oder ähnliches auf
eine Signalleitung kombiniert werden oder diese können direkt
ausgegeben und parallel verarbeitet werden.
-
Im
Falle des in 8 gezeigten Beispiels sind 10
Chips (SR1-1 bis SR1-10) entlang der linken Seite (L) angeordnet,
und weitere 10 Chips (SR1-11 bis SR1-20) entlang der rechten Seite
(R), weitere 10 Chips (IC1 bis IC10) entlang der unteren Seite (U) und
10 weitere Chips (IC11 bis IC20) entlang der unteren Seite (L).
In dieser Ausführung,
weil die Leitungen in vier Gruppen aufgeteilt sind, die an der oberen,
unteren, linken und rechten Seite gelegen sind, die jeweils 1000
Leitungen umfassen, ist die Anzahl von Leitungen pro Einheitslänge auf
jeder Seite reduziert und deshalb ist die Anzahl von Drahtanschlussverbindungsleitungen
reduziert. Dies erlaubt eine Verbesserung des Herstellungsertrags.
Die Gruppierung von Leitungen wird derart durchgeführt, dass Leitungen
g1, g3, g5, ..., g1999 auf der linken Seite (L) angeordnet sind,
und Leitungen g2, g4, g6, ..., g2000 auf der rechten Seite (R) angeordnet
sind. D.h., die ungeradzahligen Steuerungsleitungen sind auf der
linken Seite (L) gelegen und die geradzahligen Steuerungsleitungen
sind auf der rechten Seite (R) gelegen, so dass die Entfernung zwischen
irgendwelchen benachbarten zwei Steuerungsleitungen gleich ist und
Steuerungsleitungen nicht auf einen bestimmten Bereich konzentriert
sind. Dies erlaubt ebenso eine Verbesserung des Herstellungsertrags.
Die Gruppierung von Leitungen auf den oberen und unteren Seiten
kann auf eine ähnliche
Weise durchgeführt
werden. Obwohl es in irgendeiner der Figur nicht gezeigt ist, kann
die Gruppierung von Leitungen ebenso auf eine solche Weise durchgeführt werden,
dass g1-g100, g201-g300, ..., g1801-g1900 auf der linken Seite (L) gelegen
sind, und g101-g200, g301-g400, ..., g1901-g2000 auf der rechten
Seite (R) gelegen sind, d.h. nacheinander folgende Steuerungsleitungen,
die mit einem Chip verknüpft
sind, werden zusammen in eine Gruppe gebracht, und Gruppen von Steuerungsleitungen
sind abwechselnd auf der rechten und linken Seite gelegen. In diesem Fall
können
Steuerungsleitungen von jedem Chip nacheinander von Leitung zu Leitung
verarbeitet werden und deshalb gibt es keine besondere Schwierigkeit,
die mit den Ansteuerungszeiten verknüpft ist, und deshalb ist es
nicht erforderlich, eine komplizierte und teure Schaltung zu verwenden.
Die Leitungen auf der oberen und unteren Seite können ebenso nacheinander von
Leitung zu Leitung verarbeitet werden und keine besondere komplizierte
und teure Schaltung ist erforderlich.
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In
beiden in 7 und 9 gezeigten Strukturen
kann die Schaltung in dem durch die gestrichelte Linie umrundeten
Bereich zuerst auf einem Substrat geformt werden, und dann können Chips
auf dem gleichen Substrat angebracht werden. Alternativ kann die
Schaltung in dem durch die gestrichelte Linie umrundeten Bereich,
die auf einem Substrat geformt ist, zusammen mit anderen Chips auf
einem anderen Substrat angebracht werden. Andernfalls, nach einem
Anbringen von Chips auf einem flexiblen Substrat, kann das flexible
Substrat auf das Substrat gebondet werden, auf welchem die Schaltung
in dem durch die gestrichelte Linie umrundeten Bereich ist.
-
Eine
photoelektrische Umwandlungsvorrichtung mit solch einer großen Anzahl
von Bildelementen, die in einem großen Bereich eingerichtet sind, kann
nicht durch die herkömmliche
komplizierte Verarbeitungstechnik unter Verwendung der herkömmlichen
Photosensorstruktur produziert werden. Im Gegensatz dazu besitzt
die Verarbeitungstechnik zum Produzieren einer photoelektrischen
Umwandlungsvorrichtung, welche früher durch den Erfinder der
vorliegenden Erfindung vorgeschlagen wurde, eine kleine Anzahl von
einfachen und leichten Verarbeitungsschritten, wodurch entsprechende
Elemente gleichzeitig unter Verwendung gemeinsamer Filme erzeugt werden.
Somit kann eine große
hochqualitative photoelektrische Umwandlungsvorrichtung bei geringen Kosten
produziert werden. Des weiteren, da ein Kondensator, ein TFT, und
ein photoelektrisches Umwandlungselement alle innerhalb des gleichen
Bildelements geformt werden können,
verringert sich die wesentliche Anzahl von Elementen auf die Hälfte, was
eine weitere Verbesserung des Herstellungsertrags ergibt.
-
Bei
der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung mit photoelektrischen
Umwandlungselementen mit der in 4 gezeigten
Struktur, wie vorstehend beschrieben, besitzt jedes photoelektrische Umwandlungselement
zur Verwendung beim Erfassen der Intensität von Licht nur eine Injektionssperre. Deshalb
ist es möglich,
den Produktionsprozess, eine Verbesserung des Herstellungsertrags
und eine Reduzierung der Herstellungskosten einfach zu optimieren.
Somit ist es möglich,
eine photoelektrische Umwandlungsvorrichtung mit einem hohen Signal-Rausch-Verhältnis bei
niedrigen Kosten zu produzieren.
-
Weder
der Tunneleffekt noch eine Schottky-Sperre wird in der Mehrfachschichtstruktur
verwendet, die aus einer ersten Elektrodenschicht/einer isolierenden
Schicht/einer photoelektrischen Umwandlungshalbleiterschicht besteht.
Deshalb kann das Material der Elektrode aus einer großen Vielzahl von
Materialien ausgewählt
werden. Des Weiteren kann die Dicke, die isolierende Schicht und
weitere Parameter auf eine flexiblere Weise bestimmt werden.
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Des
Weiteren stimmt die Struktur der photoelektrischen Umwandlungselemente
gut mit den Strukturen der Schaltelemente wie etwa TFTs und/oder
den Kondensatoren überein,
welche gleichzeitig zusammen mit den photoelektrischen Umwandlungselementen
unter Verwendung der gemeinsamen Filme geformt werden. Die Hauptfilmstrukturen,
welche in den photoelektrischen Umwandlungselementen und den TFTs
wichtig sind, werden gleichzeitig in der gleichen Vakuumkammer geformt.
Dies erlaubt eine weitere Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses
und eine weitere Reduzierung der Produktionskosten.
-
Des
Weiteren ist es möglich,
Hochleistungskondensatoren mit einem isolierenden Film zwischen Elektroden
zu produzieren. Somit ist es möglich,
eine hochleistungsfähige
photoelektrische Umwandlungsvorrichtung mit einer einfachen Struktur
bereit zu stellen, die dazu in der Lage ist, die Integrale von optischen
Informationen zu erhalten, die über
die Vielzahl von photoelektrischen Umwandlungselementen erhalten
werden.
-
Des
Weiteren ist es ebenso möglich,
ein großes
hochleistungsfähiges
und kostengünstiges
Faxgerät
und eine Röntgenstrahlerfassungsvorrichtung bereit
zu stellen.
-
Des
Weiteren ist es ebenso möglich,
eine photoelektrische Umwandlungsvorrichtung zu erhalten, die dazu
in der Lage ist, einen Röntgenstrahl
zu erfassen, wenn ein Wellenlängenumwandler,
wie etwa ein Leuchtstoff mit der Fähigkeit des Umwandelns des
Röntgenstrahls
in Licht mit einer Wellenlänge,
das durch die photoelektrischen Umwandlungselemente erfasst werden
kann, auf der vorstehend beschriebenen photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung angeordnet ist.
-
In
der vorliegenden Erfindung, wie vorstehend beschrieben, ist ein
Abschirmelement auf einem geeigneten photoelektrischen Umwandlungselement
angeordnet, so dass dieses photoelektrische Umwandlungselement als
ein photoelektrisches Korrekturumwandlungselement agiert. Dies macht
es unnötig,
weiter ein getrenntes photoelektrisches Umwandlungselement zur Verwendung
bei einer Korrektur zu formen, womit es unnötig gemacht wird, eine zusätzliche
Korrekturschaltung getrennt von der Schaltung zum Ansteuern der
photoelektrischen Umwandlungselemente bereit zu stellen.
-
Somit
kann die vorliegende Erfindung eine hochleistungsfähige kostengünstige photoelektrische
Umwandlungsvorrichtung bereitstellen, die dazu in der Lage ist,
Informationen mit hoher Genauigkeit und hoher Verlässlichkeit
zu erfassen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1A und 1B sind
Querschnittsansichten, die schematisch Beispiele von Photosensoren
darstellen, und 1C ist ein Schaltungsdiagramm,
das ein Beispiel eines Verfahrens des Ansteuerns eines Photosensors
darstellt;
-
2 ist
eine Querschnittsansicht, die schematisch ein Beispiel der Struktur
eines Dünnfilmtransistors
darstellt;
-
3 ist
ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel der Schaltungskonfiguration
einer photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung darstellt;
-
4 ist
eine Draufsicht, die ein Beispiel der Struktur eines Bildelements
des in 3 gezeigten photoelektrischen Umwandlungsteils
darstellt;
-
5 ist
eine Querschnittsansicht, die die Struktur eines Bildelements des
in 4 gezeigten photoelektrischen Umwandlungsteils
darstellt;
-
5 ist
ein Zeitablaufdiagramm, das ein Beispiel des Betriebs des Ansteuerns
der in 3 gezeigten photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung
darstellt;
-
7 ist
eine Draufsicht, die ein Beispiel der Bestückungsausführung einer photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung
darstellt;
-
8 ist
eine Draufsicht, die ein weiteres Beispiel der Bestückungsausführung einer
photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung darstellt;
-
9 ist
ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel einer photoelektrischen
Umwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
-
10 ist ein schematisches Diagramm, das
ein Beispiel eines photoelektrischen Umwandlungselements zur Verwendung
in einem Korrekturprozess darstellt, das in der photoelektrischen
Umwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung bereitgestellt ist, wobei dessen Draufsicht und Querschnittsansicht
entsprechend in 10A und 10B gezeigt
sind;
-
11 ist
ein Zeitablaufdiagramm, das ein Beispiel des Betriebs des Ansteuerns
der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
darstellt;
-
12 ist
ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel einer photoelektrischen
Umwandlungsvorrichtung darstellt;
-
13 ist ein schematisches Diagramm, das
ein weiteres Beispiel eines photoelektrischen Umwandlungselements
zur Verwendung in einem Korrekturprozess darstellt, das in einer
photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung bereitgestellt ist, wobei
dessen Draufsicht und Querschnittsansicht entsprechend in 13A und 13B gezeigt
sind;
-
14 ist
ein Zeitablaufdiagramm, das ein Beispiel eines Betriebs des Ansteuerns
einer photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung darstellt;
-
15 ist
ein Schaltungsdiagramm, das ein weiteres Beispiel einer photoelektrischen
Umwandlungsvorrichtung darstellt;
-
16 ist
ein Schaltungsdiagramm, das ein weiteres Ausführungsbeispiel einer photoelektrischen
Umwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
-
17 ist ein schematisches Diagramm, das
ein Ausführungsbeispiel
der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
darstellt, wobei dessen Draufsicht und Querschnittsansicht entsprechend
in 17A und 17B gezeigt
sind;
-
18 ist ein schematisches Diagramm, das
ein weiteres Beispiel einer photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung
darstellt, wobei dessen Draufsicht und Querschnittsansicht entsprechend
in 18A und 18B gezeigt
sind;
-
19 ist ein schematisches Diagramm, das
ein weiteres Beispiel einer photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt, wobei dessen Draufsicht und Querschnittansicht entsprechend
in 19A und 19B gezeigt
sind;
-
20 ist ein schematisches Diagramm, das
ein weiteres Beispiel einer photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung
darstellt, wobei dessen Draufsicht und Querschnittsansicht entsprechend
in 20A und 20B gezeigt
sind; und
-
21 ist
ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel eines Röntgenstrahl-Diagnose-(Test)-Systems
mit einer photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt.
-
BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
-
Die
vorliegende Erfindung wird nachstehend detaillierter mit Bezug auf
bevorzugte Ausführungsbeispiele
in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen beschrieben.
-
Erstes Ausführungsbeispiel
-
9 ist
ein Schaltungsdiagramm, das allgemein eine photoelektrische Umwandlungsvorrichtung
darstellt. Die in dem Schaltungsdiagramm von 9 gezeigte
photoelektrische Umwandlungsvorrichtung ist grundsätzlich die
gleiche, wie die in 3 gezeigte, mit der Ausnahme,
dass die photoelektrischen Umwandlungselemente S11-S13 verwendet werden,
um die Ausgabesignale zu korrigieren. Genauer ist ein Lichtblockierungselement
(ein Lichtblockierungsfilter) 70 mit einer Lichtdurchlässigkeit
von Null auf dem photoelektrischen Umwandlungselement S13 angeordnet,
und ein Lichtblockierungselement (Lichtblockierungsfilter) 80 mit
einer Lichtdurchlässigkeit
von 50% ist auf dem photoelektrischen Umwandlungselement S12 angeordnet.
-
10A und 10B sind
entsprechend eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht, die schematisch
Beispiele von C13, T13 und S13 darstellen. Diese Elemente sind grundsätzlich die
gleichen, wie die in 4 gezeigten, mit der Ausnahme, dass
das Lichtblockierungselement (Lichtblockierungsfilter) 70 mit
einer Lichtdurchlässigkeit von
Null zwischen CsI und SiN auf C13, T13 und S13 angeordnet ist.
-
13 ist ein Zeitablaufdiagramm, das ein Beispiel
des Betriebs der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
darstellt.
-
Das
Zeitablaufdiagramm von 11 stellt den Betrieb dar, welcher
auftritt, wenn die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung gleichförmig durch einen
Röntgenstrahl
bestrahlt wird. Deshalb besitzen die Ausgabesignale Vout, v1 und
v4 bis v9 im Wesentlichen den gleichen Wert.
-
Andererseits
ist das Ausgabesignal v3 gleich Null, weil das photoelektrische
Ausgabeelement S13, wie vorstehend beschrieben, mit dem Lichtblockierungselement
(Lichtblockierungsfilter) 70 abgedeckt ist, dessen Lichtdurchlässigkeit
im Wesentlichen Null ist.
-
Das
Ausgabesignal v2 besitzt einen Wert, der gleich der Hälfte des
Wertes der Ausgabesignale v1 und v4 bis v9 ist, weil das photoelektrische
Umwandlungselement S12 mit dem Lichtblockierungselement (Lichtblockierungsfilter) 80 mit
einer Lichtdurchlässigkeit
von 50% bedeckt ist.
-
Die
Verschiebungskorrektur kann auf Basis des Ausgabesignals v3 vorgenommen
werden, das durch das photoelektrische Umwandlungselement erzeugt
wird, das mit dem Lichtblockierungselement (Lichtblockierungsfilter) 70 mit
der Lichtdurchlässigkeit
von Null bedeckt ist.
-
Genauer
wird die Verschiebungskorrektur durch Anlegen des Ausgabesignals
v3 des vorstehend beschriebenen photoelektrischen Umwandlungselements
an die integrierte Verschiebungskorrekturschaltung durchgeführt, so
dass der Wert des Ausgabesignals v3 von den Werten der Ausgabesignale
v1 und v4 bis v9 abgezogen wird.
-
Andererseits
wird die Empfindlichkeitskorrektur basierend auf dem Ausgabesignal
v2 des photoelektrischen Umwandlungselements durchgeführt, das
mit dem Lichtblockierungselement (Lichtblockierungsfilter) 80 bedeckt
ist, dessen Lichtdurchlässigkeit
50% ist und ebenso auf der Basis des Ausgabesignals des photoelektrischen
Umwandlungselements, das mit keinem Filter bedeckt ist, z.B. dem Ausgabesignal
v1.
-
Genauer
werden die Ausgabesignale v1 und v2, die durch die vorstehend beschriebenen
zwei photoelektrischen Umwandlungselemente erzeugt werden, an die
integrierte Empfindlichkeitskorrekturschaltung angelegt, und der
Wert des Ausgabesignals v1 wird von entsprechenden Werten von v4
bis v9 abgezogen. Die sich ergebenden Werte werden mit 0,5 multipliziert
und die Empfindlichkeitskorrektur wird basierend auf den sich ergebenden
multiplizierten Werte durchgeführt.
-
Obwohl
in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
der Filter 80, der das Element S12 bedeckt, eine Lichtdurchlässigkeit
von 50% besitzt, ist der Wert der Lichtdurchlässigkeit nicht auf 50% begrenzt. Der
Filter kann eine beliebige Lichtdurchlässigkeit innerhalb des Bereichs
größer als
Null und kleiner als 100% aufweisen (wenn die Lichtdurchlässigkeit durch
m bezeichnet wird, 0 < m < 50%).
-
Erstes Beispiel
-
12 ist
ein Schaltungsdiagramm, das allgemein ein nicht beanspruchtes Beispiel
einer photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung darstellt.
-
Die
photoelektrische Umwandlungsvorrichtung dieses Beispiels ist grundsätzlich die
gleiche, wie die in 3 gezeigte, mit der Ausnahme,
dass die photoelektrischen Umwandlungselemente S11 bis S13 verwendet
werden, um das Ausgabesignal zu korrigieren. Genauer wird eine Bleiplatte 90 mit
einer Röntgenstrahldurchlässigkeit
von Null oder im Wesentlichen Null auf dem Leuchtstoff CsI, das
auf dem photoelektrischen Umwandlungselementen S12 und S13 gelegen
ist, angeordnet, so dass die Intensität des Röntgenstrahls, der auf den Leuchtstoff
CsI auftrifft, der auf dem photoelektrischen Umwandlungselementen
S12 und S13 gelegen ist, im Wesentlichen Null wird.
-
13A und 13B sind
entsprechend eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht, die schematisch
Beispiele von C13, T13 und S13 darstellen. In diesem nicht beanspruchten
Beispiel ist die Bleiplatte 90 mit einer Röntgenstrahldurchlässigkeit von
im Wesentlichen Null auf dem Leuchtstoff CsI von C13, T13 und S13
angeordnet.
-
14 ist
ein Zeitablaufdiagramm, das den Betrieb der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung
gemäß diesem
nicht beanspruchten Beispiel darstellt.
-
Das
Zeitablaufdiagramm von 14 stellt den Betrieb dar, welcher
auftritt, wenn die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung gleichförmig durch einen
Röntgenstrahl
bestrahlt wird. Deshalb haben von den Ausgabesignalen Vout die Signale
v1 und v4 bis v9 im Wesentlichen den gleichen Wert.
-
Andererseits
sind die Ausgabesignale v2 und v3 gleich Null, weil wie vorstehend
beschrieben, Leuchtstoffe CsI auf den photoelektrischen Umwandlungselementen
S12 und S13 mit der Bleiplatte 90 bedeckt sind, dessen
Röntgenstrahldurchlässigkeit Null
ist.
-
Die
Verschiebungskorrektur kann basierend auf dem Ausgabesignal v2 oder
v3 vorgenommen werden, das von einem der beiden photoelektrischen Umwandlungselemente
erzeugt wird, das mit der Bleiplatte 90 bedeckt ist, dessen
Röntgenstrahldurchlässigkeit
Null ist.
-
Genauer
wird die Verschiebungskorrektur durch Anlegen des Ausgabesignals
v2 oder v3 von einem der vorstehend beschriebenen photoelektrischen
Umwandlungselemente an die integrierte Verschiebungskorrekturschaltung
durchgeführt,
so dass der Wert des Ausgabesignals v2 oder v3 von den Werten der
Ausgabesignale v1 und v4 bis v9 abgezogen wird.
-
Zweites Beispiel
-
15 ist
ein Schaltungsdiagramm, das ein weiteres nicht beanspruchtes Beispiel
einer photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung darstellt. In 15 umfasst
die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung, für eine Einfachheit der Beschreibung, neun
Bildelemente, die in einem 3 × 3-Feld
angeordnet sind. Bezugszeichen S1-1 bis S3-3 bezeichnen photoelektrische
Umwandlungselemente zum Umwandeln des empfangenen sichtbaren Lichts
in elektrische Signale. T1-1 bis T3-3 bezeichnen Schaltelemente
zum Übertragen
von Signalladungen, welche über
die photoelektrische Umwandlungsverarbeitung erzeugt werden, die
durch die photoelektrischen Umwandlungselemente S1-1 bis S3-3 durchgeführt wird, zu
Matrix-Signalleitungen M1 bis M3. G1 bis G3 bezeichnen Leitungen,
welche an ein Verschieberegister (SR1) und ebenso an die Schaltelemente
T1-1 bis T3-3 angeschlossen sind, und welche verwendet werden, um
die Gates der entsprechenden Schaltelemente T1-1 bis T3-3 anzusteuern.
-
In
der in 15 dargestellten Schaltung der photoelektrischen
Umwandlungsvorrichtung werden die photoelektrischen Umwandlungselemente
S1-1 bis S1-3 verwendet, um die Ausgabesignale zu korrigieren. Genauer
ist eine Bleiplatte 90 mit einer Röntgenstrahldurchlässigkeit
von im Wesentlichen Null auf dem Leuchtstoff CsI angeordnet, der
auf den photoelektrischen Umwandlungselementen S1-2 und S1-3 gelegen
ist. Während
der Signalübertragungsoperation
wird die Summe der Elektrode-zu-Elektrode-Kapazität (Cgs)
von drei Schaltelementen zu der Matrixsignalleitung M1 hinzugefügt, obwohl
in 15 keine Kondensatoren gezeigt sind. Die anderen
Matrixsignalleitungen M2 und M3 sind ebenso mit ähnlicher Kapazität verbunden.
In der photoelektrischen Umwandlungsschaltung 101 von 15 sind die
photoelektrischen Umwandlungselemente S1-1 bis S3-3, die Schaltungselemente
T1-1 bis T3-3, die Gate-Ansteuerleitungen
G1 bis G3 und die Matrixsignalleitungen M1 bis M3 gezeigt. Die photoelektrische Umwandlungsschaltung 101 ist
auf einem isolierenden Substrat geformt. Bezugszeichen 102 bezeichnet
ein Verschieberegister (SR1), das als eine Ansteuerschaltung zum Öffnen und
Schließen
der Schaltelemente T1-1 bis T3-3 dient. A1 bis A3 bezeichnen Operationsverstärker zum
Verstärken
der Signalladungen, die über
die Matrixsignalleitungen M1 bis M3 zugeführt werden, und Durchführen einer Impedanzumwandlung,
obwohl in 15 die Operationsverstärker A1
bis A3 in einer vereinfachten Form eines Pufferverstärkers dargestellt
sind, der als ein Spannungsfolger dient. Sn1 bis Sn3 bezeichnen Übertragungsschalter
zum Lesen der Ausgabesignale auf dem Matrixsignalleitungen M1 bis
M3 über
die Operationsverstärker
und dann Übertragen
der Ausgabesignale an Kondensatoren CL1 bis CL3. Die Signale, die
in den Lesekondensatoren CL1 bis CL3 gespeichert sind, werden durch
Schalter Sri bis Sr3 über
Pufferverstärker
B1 bis B3, die jeweils als ein Spannungsfolger dienen, gelesen.
Bezugszeichen 103 bezeichnet ein Verschieberegister (SR2)
zum Steuern des Betriebs der Leseschalter Sr1 bis Sr3. Die parallelen
Signale, die in den CL1 bis CL3 gespeichert sind, werden durch die
Leseschalter Sr1 bis Sr3 über
das Verschieberegister (Sr2) 103 in serielle Signale umgewandelt.
Die sich ergebenden seriellen Signale werden an einen Operationsverstärker 104, der
als ein Spannungsfolger an der Endstufe dient, angelegt und dann
durch einen A/D-Wandler 105 in digitale Signale umgewandelt.
REST bis RES3 bezeichnen Reset-Schalter zum Zurücksetzen der Signalkomponenten,
die in den Kondensatoren gespeichert sind (Gate-to-source-Kondensatoren von
drei Schaltungselementen), die mit den Matrixsignalleitungen M1
bis M3 verbunden sind. Als Reaktion auf einen Puls, der über ein
Terminal CRES zugeführt wird,
setzen die Reset-Schalter RES1 bis RES3 die Kondensatoren auf eine
vorbestimmte Reset-Spannung zurück
(GND-Spannung in dem in 15 gezeigten
spezifischen Beispiel). Bezugszeichen 106 bezeichnet eine
Energieversorgung zum Zuführen
einer Vorspannung an die photoelektrischen Umwandlungselemente S1-1
bis S3-3. Eine Leseschaltung 104 wird mit den Pufferverstärkern A1
bis A3, den Übertragungsschaltern
Sn1 bis Sn3, den Lesekondensatoren CL1 bis CL3, den Pufferverstärkern B1 bis
B3, den Leseschaltern Sr1 bis Sr3, dem Verschieberegister SR2, dem
Endstufen-Operationsverstärker 104 und
den Reset-Schaltern
RES1 bis RES3 geformt.
-
In
dieser Schaltungskonfiguration wird ein bestimmtes photoelektrisches
Umwandlungselement von einem Röntgenstrahl
durch eine Bleiplatte abgeschirmt, wodurch Verschiebungskomponenten,
welche auftreten, wenn die photoelektrischen Umwandlungselemente
nicht durch einen Röntgenstrahl
bestrahlt werden, aufgehoben werden.
-
Zweites Ausführungsbeispiel
-
16 ist
ein Blockdiagramm, das allgemein ein Beispiel eines Systems darstellt,
das eine photoelektrische Umwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet. In 16 bezeichnet
Bezugszeichen 6001 ein Sensorsubstrat. Das System umfasst
eine Vielzahl von Verschieberegistern SR1, die in Serie verbunden
sind, und eine Vielzahl von integrierten Erfassungsschaltungen.
Die Ausgabesignale der integrierten Erfassungsschaltungen werden
Analog-Digital-Wandlern 6002 in einer Verarbeitungsschaltung 6008 zugeführt und
in digitale Signale umgewandelt. Die digitalen Ausgabesignale der
Analog-Digital-Wandler 6002 werden über Subtrahierer 6003 zum
Vornehmen von festen Musterkorrekturen zu Speichern 6004 zugeführt und
darin gespeichert. Unter der Steuerung einer Steuerung 6005 werden
die in den Speichern 6004 gespeicherten Informationen über den
Puffer 6006 an einen Bildprozessor 6007 übertragen,
der als eine Signalverarbeitungseinrichtung dient, und darin einer
Signalverarbeitung unterzogen.
-
17A und 17B sind
entsprechend eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht, die schematisch
ein Beispiel einer photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung zum
Erfassen eines Röntgenstrahls
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellen.
-
In 17 ist eine Vielzahl von Sätzen eines photoelektrischen
Umwandlungselements und ein TFT auf einem Sensorsubstrat 6011 geformt.
Flexible Schaltungsplatten 6010, auf welchem ein Verschieberegister
SR1 oder eine integrierte Erfassungsschaltung angebracht ist, sind
mit dem Sensorsubstrat 6011 verbunden. Das andere Ende
der flexiblen Schaltungsplatten 6010 ist mit einer Schaltungsplatte PCB1
oder PCB2 verbunden. Eine Vielzahl von Sensorsubstraten 6011 ist
an ein Basissubstrat 6012 gebondet, so dass diese darauf
angebracht werden. Auf der hinteren Oberfläche des Basissubstrats 6012, das
eine große
photoelektrische Umwandlungsvorrichtung bildet, ist eine Bleiplatte 6013 zum
Schützen eines
Speichers 6014 in einer Verarbeitungsschaltung 6018 vor
Bestrahlung eines Röntgenstrahls
bereitgestellt. Auf dem Sensorsubstrat 6011 ist ein Leuchtstoff 6030 (wie
etwa ein CsI) bereitgestellt, der als ein Wellenlängenumwandler
zum Umwandeln eines Röntgenstrahls
in Licht, wie etwa sichtbares Licht, das durch die photoelektrischen
Umwandlungselemente erfassbar ist, dient, wobei der Leuchtstoff 6030 auf
dem Sensorsubstrat 6011 unter Verwendung eines Haftmittels
oder mittels einer Beschichtung angeordnet ist. Wie bei der vorstehend beschriebenen
Technik zum Erfassen eines Röntgenstrahls
ist es möglich,
einen Röntgenstrahl
durch Erfassen der Intensität
von sichtbarem Licht entsprechend der Intensität des Röntgenstrahls zu erfassen. In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel,
wie in 17B gezeigt, ist die gesamte
Vorrichtung in ein Gehäuse 6020 aus
Kohlefaser eingeschlossen.
-
In
diesem Ausführungsbeispiel
sind ein Lichtblockierungselement (Lichtblockierungsfilter) 7000 mit
einer Lichtdurchlässigkeit
von Null und ein Lichtblockierungselement (Lichtblockierungsfilter) 8000 mit
einer Lichtdurchlässigkeit
von 50% auf der oberen und äußerst linken
Seite des Sensorsubstrats 6011 angeordnet. Die Verschiebungskorrektur
wird basierend auf dem Ausgabesignal vorgenommen, das durch ein
photoelektrisches Umwandlungselement erzeugt wird, das mit dem Lichtblockierungselement
(Lichtblockierungsfiler) 7000, dessen Lichtdurchlässigkeit
Null ist, bedeckt ist. Die Empfindlichkeitskorrektur wird basierend
auf dem Ausgabesignal vorgenommen, das durch ein photoelektrisches
Umwandlungselement erzeugt wird, das mit dem Lichtblockierungselement
(Lichtblockierungsfilter) 8000, dessen Lichtdurchlässigkeit
50% ist, bedeckt ist, und ebenso basierend auf dem Ausgabesignal,
das durch ein photoelektrisches Umwandlungselement erzeugt wird,
das mit keinem Lichtblockierungselement bedeckt ist.
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Drittes Beispiel
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18A und 18B sind
entsprechend eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht, die schematisch
ein anderes nicht beanspruchtes Beispiel einer photoelektrischen
Umwandlungsvorrichtung zum Erfassen eines Röntgenstrahls darstellt.
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In 18 ist eine Vielzahl von Sätzen eines photoelektrischen
Umwandlungselements und ein TFT auf einem Sensorsubstrat 6011 geformt.
Flexible Schaltungsplatten 6010, auf welchen ein Verschieberegister
SR1 oder eine integrierte Erfassungsschaltung aufgebracht sind,
sind mit dem Sensorsubstrat 6011 verbunden. Das andere
Ende jeder flexiblen Schaltungsplatte 6010 ist mit einer
Schaltungsplatte PCB1 oder PCB2 verbunden. Eine Vielzahl von Sensorsubstraten 6011 ist
auf einem Basissubstrat 6012 gebondet, so dass diese darauf
angebracht werden. Auf der hinteren Oberfläche des Basissubstrats 6012,
das eine große
photoelektrische Umwandlungsvorrichtung bildet, ist eine Bleiplatte 6013 zum Schützen eines
Speichers 6014 in einer Verarbeitungsschaltung 6018 vor
Bestrahlung eines Röntgenstrahls
bereitgestellt. Auf dem Sensorsubstrat 6011, wie in dem
fünften
Ausführungsbeispiel,
ist ein Leuchtstoff 6030 bereitgestellt (wie etwa ein CsI),
der als ein Wellenlängenumwandler
zum Umwandeln eines Röntgenstrahls
in sichtbares Licht dient, wobei der Leuchtstoff 6030 auf
dem Sensorsubstrat 6011 unter Verwendung eines Haftmittels
oder mittels einer Beschichtung angeordnet ist. In dem vorliegenden
nicht beanspruchten Beispiel, wie in 18B gezeigt,
ist die gesamte Vorrichtung in einem Gehäuse 6020, das aus
Kohlenstoff besteht, eingeschlossen.
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In
diesem nicht beanspruchten Beispiel ist eine Bleiplatte 9000,
die als ein Abschirmelement zum Blockieren oder im Wesentlichen
Blockieren eines Röntgenstrahls
dient, auf dem Leuchtstoff 6030 angeordnet, so dass kein
Röntgenstrahl
auf den Leuchtstoff 6013 einfällt. Das photoelektrische Umwandlungselement,
dass unter der Bleiplatte 9000 gelegen ist, wird durch
kein oder im Wesentlichen kein Licht von dem Leuchtstoff beleuchtet.
Deshalb ist es möglich,
eine Verschiebungskorrektur basierend auf dem Ausgabesignal dieses
photoelektrischen Umwandlungselements durchzuführen.
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Viertes Beispiel
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19A und 19B sind
entsprechend eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht, die schematisch
ein weiteres nicht beanspruchtes Beispiel einer photoelektrischen
Umwandlungsvorrichtung zum Erfassen eines Röntgenstrahls darstellen.
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Dieses
nicht beanspruchte Beispiel ist ähnlich
dem nicht beanspruchten Beispiel des dritten Beispiels, mit der
Ausnahme, dass die Bleiplatte 9000, die als ein Abschirmelement
dient, auf einer Leitung der photoelektrischen Umwandlungselemente
auf der Seite, an der die Verbindungen zu den Schieberegistern SR1
ist, angeordnet ist.
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In
diesem Beispiel kann eine Verschiebungskorrektur für jede Leitung,
die mit den entsprechenden Schieberegistern SR1 verbunden ist, durchgeführt werden.
Deshalb, auch wenn die Verschiebung von Leitung zu Leitung variiert,
kann die Verschiebung kompensiert werden. Dies macht es möglich, gleichförmigere
Ausgabecharakteristika zu erreichen.
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Fünftes Beispiel
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20A und 20B sind
entsprechend eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht, die schematisch
ein anderes nicht beanspruchtes Beispiel einer photoelektrischen
Umwandlungsvorrichtung zum Erfassen eines Röntgenstrahls darstellen.
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Dieses
nicht beanspruchte Beispiel ist ähnlich
dem nicht beanspruchten Beispiel des vierten Beispiels, mit der
Ausnahme, dass eine Bleiplatte 9000, die als ein Abschirmelement
dient, bei der Leitung der photoelektrischen Umwandlungselemente nicht
auf der Seite, an der die Verbindungen zu den Schieberegistern SR1
sind, sondern auf der Seite, an denen die Verbindungen zu den integrierten
Erfassungsschaltungen sind, angeordnet ist.
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In
diesem nicht beanspruchten Beispiel kann eine Verschiebungskorrektur
für jede
Ausgabeleitung vorgenommen werden. Deshalb ist es möglich, die Ausgabecharakteristika
einfacher anzupassen.
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Zusätzlich zu
der in diesem nicht beanspruchten Beispiel verwendeten Bleiplatte
kann eine andere Bleiplatte, die als ein Abschirmelement dient, entlang
den Schieberegistern SR1 wie in dem vierten Beispiel angeordnet
werden.
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In
dem vierten und fünften
Beispiel kann das Abschirmelement auf dem Leuchtstoff 6030 auf
dessen Seite angeordnet werden, welche in direktem Kontakt mit den
photoelektrischen Umwandlungselementen ist, so dass Licht an einer
Stelle näher
zu den photoelektrischen Umwandlungselementen blockiert wird, wodurch
unterdrückt
wird, dass gebeugtes oder gestreutes Licht auf die photoelektrischen
Umwandlungselemente trifft. In dem Fall, in dem das Abschirmelement
auf dem Leuchtstoff angeordnet ist, wird es leicht, den Leuchtstoff
zu formen. In diesem Fall gibt es einen weiteren Vorteil, dass der
Leuchtstoff selbst kein Licht erzeugt (keine Wellenlängenumwandlung
auftritt).
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In
dem Fall, in dem das Abschirmelement zwischen dem Leuchtstoff und
den photoelektrischen Umwandlungselementen angeordnet ist, wird
von dem Abschirmelement verlangt, das Licht von dem Leuchtstoff
zu blockieren. Dies bedeutet, dass die Farbe des Abschirmelements
nicht auf schwarz begrenzt ist. Eine andere Farbe des Abschirmelements kann
ebenso eingesetzt werden, solange die Farbe eine ausreichend große Stärke einer
Farbkomponente umfasst, die komplementär zu der Farbe des Lichts ist,
das durch den Leuchtstoff erzeugt wird. Wenn der Leuchtstoff z.B.
Licht mit einer grünen
Farbe erzeugt, kann ein Filter mit einer ausreichend großen Stärke von
rot eingesetzt werden.
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Das
heißt,
auch wenn ein Röntgenstrahl
das Abschirmelement durchläuft,
wird die Rolle des Abschirmelements erreicht, wenn der Leuchtstoff
kein oder im Wesentlichen kein Licht aussendet, oder wenn das ausgesendete
Licht nicht oder im Wesentlichen nicht durch die photoelektrischen
Umwandlungselemente erfasst werden kann. In dem Fall, in dem das
Abschirmelement auf eine solche Weise angeordnet ist, um das durch
das Leuchtstoff ausgesendete Licht zu blockieren, wird die Rolle
des Abschirmelements erreicht, wenn das ausgesendete Licht nicht
oder im Wesentlichen nicht durch die photoelektrischen Umwandlungselemente
erfasst werden kann.
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21 stellt
ein Beispiel eines Systems dar, in welchem eine photoelektrische
Umwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung auf ein Röntgenstrahldiagnosesystem
angewendet wird.
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In 21 wird
ein Röntgenstrahl 6060 durch eine
Röntgenstrahlröhre 6050 erzeugt
und durchläuft eine
Brust 6062 eines Patienten oder einer untersuchten Testperson 6061.
Nach dem Durchlaufen der Brust 6062 fällt der Röntgenstrahl auf eine photoelektrische
Umwandlungsvorrichtung 6040 mit einem Leuchtstoff, der
auf seiner oberen Seite angebracht ist. Der einfallende Röntgenstrahl
umfasst Informationen über
die innere Struktur der Testperson 6061. Als Reaktion auf
den einfallenden Röntgenstrahl
sendet das Leuchtstoff Licht aus, welches in entsprechende elektrische
Informationen umgewandelt wird. Nachdem die elektrische Information
in eine digitale Form umgewandelt wird, wird sie mit einem Bildprozessor 6070 einer
Bildverarbeitung unterzogen und auf der Anzeigeeinheit 6080 angezeigt.
Somit ist es möglich,
die Testperson zerstörungsfrei
zu untersuchen.
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Die
Informationen können über eine Übertragungseinrichtung
wie etwa eine Telefonleitung 6090 an einen entfernten Ort übertragen
werden, so dass die Informationen auf einer Anzeigeeinheit 6081 an einem
unterschiedlichen Ort angezeigt werden oder in einer Speichereinheit
wie etwa einer magnetisch optischen Platte gespeichert werden. Die
Informationen können
ebenso auf einem Film 6110 über eine Filmverarbeitung 6100 aufgezeichnet
werden.
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In
dem Fall, in dem vier Sensorsubstrate auf einem einzelnen Basissubstrat
angebracht sind, um ein Röntgenstrahldiagnosesystem
wie in diesem Ausführungsbeispiel
zu formen, können
eines oder mehrere photoelektrische Umwandlungselemente, welche
nicht sehr wichtig sind, wie diese, die in jeder Ecke oder jeder
Seite oder in allen vier Ecken oder auf zumindest zwei Seiten des
Substrats angeordnet sind, als photoelektrische Korrekturumwandlungselemente
eingesetzt werden, die verwendet werden, um die Ausgaben der photoelektrischen
Umwandlungselemente zu korrigieren. Mit dieser Konstruktion ist keine
zusätzliche
besondere Abtastzeit erforderlich, um Ausgaben zur Verwendung bei
einer Korrektur zu erhalten. Des Weiteren, durch Anordnen von zumindest
einem photoelektrischen Korrekturumwandlungselement auf jedem Sensorsubstrat
können
die Verschiebungs- und Empfindlichkeitsniveaus relativ zueinander
angepasst werden.
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Vorzugsweise
werden die photoelektrischen Umwandlungselemente in den Ecken der
photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung als die photoelektrischen
Korrekturumwandlungselemente eingesetzt, weil diese nicht sehr wichtig
sind. Wenn vier Panele auf einer einzelnen Basis angebracht sind,
wenn ein Abschirmelement wie etwa ein Filter in einer Ecke von jedem
der Kanäle
angeordnet ist, wird es möglich,
die Variationen zwischen vier Panelen zu korrigieren.
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Des
Weiteren, wenn ein 0%-Filter 7000 und ein 50%-Filter 8000 in
eine solche Form geformt werden, wie in 17 gezeigt,
können
die Einflüsse
von Reflektionen von einfallendem Licht und Streuung von Licht minimiert
werden.
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Die
photoelektrische Umwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
besitzt die folgenden Vorteile.
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Bei
der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung mit einer Vielzahl
von zweidimensional angeordneten photoelektrischen Umwandlungselementen,
dessen Ausgabesignale nacheinander durch Abtasten der Ansteuerleitungen
in X-Richtung Leitung für
Leitung gelesen werden, wodurch die Signalladungen über die
Signalleitungen in die Y-Richtung übertragen werden, ist ein Filter,
dessen Lichtdurchlässigkeit
im Wesentlichen Null ist oder eine Bleiplatte, dessen Röntgenstrahldurchlässigkeit
im Wesentlichen Null ist, bei einem beliebigen photoelektrischen
Umwandlungselement angeordnet und dieses photoelektrische Umwandlungselement
wird als ein photoelektrisches Umwandlungselement zur Verwendung
bei einer Korrektur der Verschiebung der Ausgabesignale verwendet.
Dies macht es unnötig,
zusätzlich
ein spezielles photoelektrisches Umwandlungselement zur Verwendung
bei einer Korrektur zu formen.
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Deshalb
ist keine Verbindungsschaltung zum Verbinden eines externen photoelektrischen
Umwandlungselements zur Verwendung in einer Korrektur notwendig
und keine Verarbeitung zum Vornehmen solch einer Verbindung ist
notwendig. Dies ermöglicht
eine Verbesserung eines Herstellungsertrags und eine Reduzierung
an Kosten.
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Bei
der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung, kann ein Filter, dessen
Lichtdurchlässigkeit m
zwischen 0 und 100% liegt, vor einem beliebigen photoelektrischen Umwandlungselement
angeordnet werden und dieses photoelektrische Umwandlungselement
kann als ein photoelektrisches Umwandlungselement zur Verwendung
bei einer Korrektur der Empfindlichkeit der photoelektrischen Umwandlungselemente
verwendet werden, ohne dass zusätzlich
ein spezielles photoelektrisches Umwandlungselement zur Verwendung
bei einer Korrektur geformt werden muss.
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Durch
Verwendung dieser photoelektrischen Umwandlungselemente zur Verwendung
bei einer Korrektur ist es ebenso möglich, Variationen in der Lichtempfindlichkeit
der photoelektrischen Umwandlungselemente und Variationen der Ausgabeebenen, die
erhalten werden, wenn die photoelektrischen Umwandlungselemente
nicht durch Licht beleuchtet werden, d.h. die Variationen der Verschiebungsebene, zu
kompensieren.
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Im
Gegensatz zu dem Fall, in dem eine getrennte Korrekturschaltung
in einer photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung bereitgestellt
ist, kann die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung mit einer einfachen Schaltung realisiert werden, wodurch
weder eine Reduzierung des Herstellungsertrags noch eine Erhöhung der
Kosten verursacht wird.
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Bei
der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
da manche geeignete von zweidimensional angeordneten photoelektrischen
Umwandlungselementen als photoelektrische Korrekturumwandlungselemente
verwendet werden, ist keine zusätzliche
Zeit erforderlich, um Korrekturausgabesignale zu lesen, im Gegensatz
zu dem Fall, in dem photoelektrische Korrekturumwandlungselemente
getrennt bereitgestellt sind. Dies macht es möglich, die Ausgabeebenen der photoelektrischen
Umwandlungselemente in einer kurzen Zeit zu korrigieren, wodurch
es möglich
wird, einfach ein Bewegtbild zu erhalten.
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Wenn
eine Vielzahl von Sensorsubstraten (z.B. vier) auf einem einzelnen
Basissubstrat angebracht werden, um ein Röntgenstrahldiagnosesystem zu
erhalten, wird ein photoelektrisches Umwandlungselement an einer
Stelle, die nicht sehr wichtig ist, wie etwa eine Ecke oder eine
Seite des Basissubstrats, als ein photoelektrisches Korrekturelement
zur Verwendung beim Korrigieren der Ausgabeebenen der photoelektrischen
Umwandlungselemente verwendet. Mit dieser Struktur ist keine zusätzliche
Zeit zum Abtasten der Ausgabesignale erforderlich.
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Wenn
zumindest ein photoelektrisches Umwandlungselement zur Verwendung
bei einer Korrektur auf jedem Sensorsubstrat bereitgestellt ist,
wird es möglich,
die Variationen des Verschiebungsniveaus und/oder der Empfindlichkeit
unter den Sensorsubstraten zu kompensieren.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung vorstehend mit Bezug auf besondere Ausführungsbeispiele beschrieben
wurde, ist es nicht beabsichtigt, diese auf die gezeigten Details
zu begrenzen, da verschiedene Modifikationen und Änderungen
vorgenommen werden können,
ohne sich vom Umfang der vorliegenden Erfindung, wie in den Ansprüchen definiert, zu
entfernen.