JP2011035215A - Radiation image photographing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放射線画像撮影装置に係り、特に、バイアス線やその結線と信号線とが交差するように構成された放射線画像撮影装置に関する。 The present invention relates to a radiographic image capturing apparatus, and more particularly, to a radiographic image capturing apparatus configured such that a bias line and its connection intersect with a signal line.
照射されたX線等の放射線の線量に応じて検出素子で電荷を発生させて電気信号として読み出して画像データに変換するいわゆる直接型の放射線画像撮影装置や、照射された放射線をシンチレータ等で可視光等の他の波長の電磁波に変換した後、変換され照射された電磁波のエネルギに応じてフォトダイオード等の光電変換素子で電荷を発生させて電気信号として読み出して画像データに変換するいわゆる間接型の放射線画像撮影装置が種々開発されている。なお、本発明では、直接型の放射線画像撮影装置における検出素子や、間接型の放射線画像撮影装置における光電変換素子を、あわせて放射線検出素子という。 A so-called direct type radiographic imaging device that generates electric charges with a detection element according to the dose of irradiated X-rays, etc., reads it as an electrical signal and converts it into image data, and the irradiated radiation is visible with a scintillator or the like A so-called indirect type that converts charges to electromagnetic waves of other wavelengths, such as light, and then generates charges in photoelectric conversion elements such as photodiodes according to the energy of the converted and irradiated electromagnetic waves, reads them as electrical signals, and converts them into image data Various radiographic imaging apparatuses have been developed. In the present invention, the detection element in the direct type radiographic imaging apparatus and the photoelectric conversion element in the indirect type radiographic imaging apparatus are collectively referred to as a radiation detection element.
このタイプの放射線画像撮影装置はFPD(Flat Panel Detector)として知られており、従来は支持台(或いはブッキー装置)と一体的に形成されていたが(例えば特許文献1参照)、近年、放射線検出素子等をハウジングに収納した可搬型の放射線画像撮影装置が開発され、実用化されている(例えば特許文献2、3参照)。
This type of radiographic imaging apparatus is known as an FPD (Flat Panel Detector), and conventionally formed integrally with a support base (or a bucky apparatus) (see, for example, Patent Document 1). A portable radiographic imaging device in which an element or the like is housed in a housing has been developed and put into practical use (see, for example,
ところで、放射線画像撮影装置に用いられる放射線検出素子では、放射線の照射を受け、或いはシンチレータ等で変換された電磁波の照射を受けて、その内部で発生した電荷すなわち電子正孔対が画像信号に変換される。その際、放射線検出素子内で発生した電子正孔対を分離しないとそれらが再結合して消滅してしまう。そのため、放射線検出素子には逆バイアス(逆方向バイアスともいう。)がかけられて、電子正孔対が放射線検出素子の一対の電極にそれぞれ分離して蓄積されるように構成されることが多い(例えば特許文献4参照)。 By the way, in a radiation detection element used in a radiographic imaging apparatus, upon receiving irradiation of radiation or irradiation of electromagnetic waves converted by a scintillator or the like, a charge generated inside thereof, that is, an electron-hole pair is converted into an image signal. Is done. At that time, if the electron-hole pairs generated in the radiation detection element are not separated, they recombine and disappear. Therefore, a reverse bias (also referred to as reverse bias) is applied to the radiation detection element so that electron-hole pairs are stored separately in a pair of electrodes of the radiation detection element. (For example, refer to Patent Document 4).
そして、これを達成するために、放射線検出素子の一方の電極はTFT(Thin Film Transistor)等のスイッチ手段を介して信号線に接続され、他方の電極にはバイアス線が接続されて、バイアス線を介してバイアス電源からバイアス電圧(逆バイアス電圧)が印加されて、放射線検出素子の内部に電子正孔対が分離されるような電位勾配が形成されるように構成される。 In order to achieve this, one electrode of the radiation detection element is connected to a signal line via a switching means such as a TFT (Thin Film Transistor), and a bias line is connected to the other electrode, so that the bias line A bias voltage (reverse bias voltage) is applied from the bias power source via the, and a potential gradient is formed so that electron-hole pairs are separated inside the radiation detection element.
すなわち、バイアス電圧が信号線にかかっている電圧より低ければ、一方の電極側には電子が、他方の電極側には正孔がそれぞれ分離されて蓄積され、バイアス電圧が信号線にかかっている電圧より高ければ、一方の電極側には正孔が、他方の電極側には電子がそれぞれ分離されて蓄積される。そして、画像データの読み出し時には、一方の電極側に蓄積された電子や正孔が電気信号として読み出される。 That is, if the bias voltage is lower than the voltage applied to the signal line, electrons are separated and accumulated on one electrode side and holes are applied to the other electrode side, and the bias voltage is applied to the signal line. If the voltage is higher, holes are separated on one electrode side and electrons are separated and accumulated on the other electrode side. When reading out image data, electrons and holes accumulated on one electrode side are read out as an electric signal.
しかしながら、特許文献4に記載の放射線画像撮影装置のように、信号線とバイアス線とが交差するように構成すると(同文献図1参照)、バイアス線に印加させるバイアス電圧の電気ノイズが、絶縁層を介して信号線とバイアス線とが交差する部分に形成されるコンデンサ状の部分を介して信号線側に伝わって、放射線検出素子から信号線に読み出された電気信号にバイアス電圧の電気ノイズの影響が重畳され、電気信号のノイズが増大してしまう虞れがある。 However, when the signal line and the bias line intersect each other as in the radiographic image capturing apparatus described in Patent Document 4 (see FIG. 1), the electrical noise of the bias voltage applied to the bias line is insulated. The electric voltage of the bias voltage is transferred to the electric signal that is transmitted to the signal line from the radiation detection element through the capacitor-like part formed at the intersection of the signal line and the bias line through the layer. There is a possibility that the influence of noise is superimposed and the noise of the electric signal increases.
そして、このように電気信号のノイズが増大すると、変換された画像データの粒状性が悪化する等して、最終的に得られる放射線画像の画質が悪くなる虞れがある。 If the noise of the electric signal increases in this way, the granularity of the converted image data may deteriorate, and the image quality of the finally obtained radiographic image may deteriorate.
このような問題が生じることを回避するためには、例えば、バイアス線を信号線と交差しないように、信号線を避けてバイアス線やその結線を配置することも可能であるが、その場合、放射線検出素子が二次元状(マトリクス状)に配置されたセンサパネルの外周部にバイアス線や結線を設ける等しなければならなくなり、センサパネルが大型化する場合がある。しかし、センサパネルに要求される寸法の許容範囲内では、このような構成を採用することができない場合もある。 In order to avoid such a problem, for example, it is possible to avoid the signal line and arrange the bias line and its connection so that the bias line does not cross the signal line. A bias line or a connection must be provided on the outer periphery of the sensor panel in which the radiation detection elements are arranged two-dimensionally (matrix), which may increase the size of the sensor panel. However, there is a case where such a configuration cannot be adopted within an allowable range of dimensions required for the sensor panel.
従って、信号線とバイアス線とが交差するように構成せざるを得ない場合があるが、そのような場合に、信号線とバイアス線との交差部分を介して信号線側に伝わるバイアス電圧の電気ノイズをできるだけ低減させる構造とすることが必要となる。 Therefore, there is a case where the signal line and the bias line must be configured to cross each other. In such a case, the bias voltage transmitted to the signal line side through the crossing portion between the signal line and the bias line may be reduced. A structure that reduces electrical noise as much as possible is required.
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、信号線側に伝わるバイアス電圧の電気ノイズを的確に低減可能な放射線画像撮影装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a radiographic imaging apparatus capable of accurately reducing electrical noise of a bias voltage transmitted to a signal line side.
前記の問題を解決するために、本発明の放射線画像撮影装置は、
互いに交差するように配設された複数の走査線および複数の信号線と、前記複数の走査線および複数の信号線により区画された各領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子とを備える検出部と、
前記各放射線検出素子に接続され、バイアス電源から供給されるバイアス電圧を前記各放射線検出素子に供給するバイアス線と、
前記各放射線検出素子の放射線の入射面側に積層される平坦化層と、
を備え、
前記平坦化層は、少なくとも前記信号線と前記バイアス線との交差部分にまで延設され、前記信号線と前記バイアス線との間に介在されるように配置されることを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, the radiographic imaging device of the present invention includes:
A plurality of scanning lines and a plurality of signal lines arranged so as to intersect with each other; a plurality of radiation detecting elements arranged in a two-dimensional manner in each region partitioned by the plurality of scanning lines and the plurality of signal lines; A detector comprising:
A bias line connected to each radiation detection element and supplying a bias voltage supplied from a bias power source to each radiation detection element;
A planarization layer laminated on the radiation incident side of each of the radiation detection elements;
With
The planarization layer is extended to at least an intersection of the signal line and the bias line, and is disposed so as to be interposed between the signal line and the bias line.
本発明のような方式の放射線画像撮影装置によれば、各放射線検出素子の放射線の入射面側に積層される平坦化層を、少なくとも各信号線とバイアス線との交差部分にまで延設し、各信号線とバイアス線との間に介在するように配置し、各信号線とバイアス線との距離を大きくすることで、各信号線とバイアス線との交差部分を介して信号線側に生じる電気ノイズを格段に低減させることが可能となる。 According to the radiographic imaging apparatus of the system as in the present invention, the planarization layer laminated on the radiation incident surface side of each radiation detection element is extended to at least the intersection of each signal line and the bias line. The signal line and the bias line are arranged so as to be interposed, and the distance between each signal line and the bias line is increased, so that the signal line side passes through the intersection of each signal line and the bias line. The generated electrical noise can be greatly reduced.
また、このように、電気ノイズが格段に小さくなるため、電気ノイズが、各放射線検出素子から信号線を介して読み出される電気信号に重畳されたとしても、その影響は小さくなり、画像データに生じるノイズを小さなものとすることが可能となる。そして、そのため、画像データの粒状性が向上する等して、最終的に得られる放射線画像の画質をより向上させることが可能となる。 Further, since the electrical noise is remarkably reduced as described above, even if the electrical noise is superimposed on the electrical signal read out from each radiation detection element via the signal line, the influence is reduced and occurs in the image data. Noise can be reduced. Therefore, the image quality of the finally obtained radiographic image can be further improved, for example, by improving the granularity of the image data.
以下、本発明に係る放射線画像撮影装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments of a radiographic image capturing apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
なお、以下では、放射線画像撮影装置が、シンチレータ等を備え、照射された放射線を可視光等の他の波長の電磁波に変換して電気信号を得るいわゆる間接型の放射線画像撮影装置である場合について説明するが、本発明は、直接型の放射線画像撮影装置に対しても適用することが可能である。また、放射線画像撮影装置が可搬型である場合について説明するが、支持台等と一体的に形成された放射線画像撮影装置に対しても適用される。 In the following description, the radiographic imaging device is a so-called indirect radiographic imaging device that includes a scintillator or the like and converts the irradiated radiation into electromagnetic waves of other wavelengths such as visible light to obtain an electrical signal. As will be described, the present invention can also be applied to a direct radiographic imaging apparatus. Although the case where the radiographic image capturing apparatus is portable will be described, the present invention is also applicable to a radiographic image capturing apparatus formed integrally with a support base or the like.
図1は、本実施形態に係る放射線画像撮影装置の外観斜視図であり、図2は、図1のA−A線に沿う断面図である。本実施形態に係る放射線画像撮影装置1は、図1や図2に示すように、筐体2内にシンチレータ3や基板4等が収納されて構成されている。
FIG. 1 is an external perspective view of the radiographic image capturing apparatus according to the present embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the radiation
筐体2は、少なくとも放射線入射面Rが放射線を透過するカーボン板やプラスチック等の材料で形成されている。なお、図1や図2では、筐体2がフレーム板2Aとバック板2Bとで形成された、いわゆる弁当箱型である場合が示されているが、筐体2を一体的に角筒状に形成した、いわゆるモノコック型とすることも可能である。
The
また、図1に示すように、筐体2の側面部分には、電源スイッチ36や、LED等で構成されたインジケータ37、図示しないバッテリ41(後述する図12参照)の交換等のために開閉可能とされた蓋部材38等が配置されている。また、本実施形態では、蓋部材38の側面部には、図示しない外部装置と無線で通信するための通信手段であるアンテナ装置39が埋め込まれている。
As shown in FIG. 1, the side surface of the
また、図2に示すように、筐体2の内部には、基板4の下方側に図示しない鉛の薄板等を介して基台31が配置され、基台31には、後述する読み出しIC16(図12参照)等の電子部品32等が配設されたPCB基板33や緩衝部材34等が取り付けられている。なお、本実施形態では、基板4やシンチレータ3の放射線入射面Rには、それらを保護するためのガラス基板35が配設されている。また、本実施形態では、基板4やシンチレータ3や後述する放射線検出素子7等でセンサパネルが構成されている。
As shown in FIG. 2, a
本実施形態では、シンチレータ3は、図3の拡大図に示すように、例えば、セルロースアセテートフィルム、ポリエステルフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム等の各種高分子材料により形成された支持膜3bの上に、例えば気相成長法により蛍光体3aを成長させて形成されたものであり、蛍光体3aの柱状結晶からなっている。気相成長法としては、蒸着法やスパッタ法等が好ましく用いられる。
In the present embodiment, as shown in the enlarged view of FIG. 3, the
また、シンチレータ3の蛍光体3aは、例えば、放射線の入射を受けると300〜800nmの波長の電磁波、すなわち可視光を中心とした電磁波に変換して出力するものが用いられる。
The
本実施形態では、このようにして蛍光体3aが柱状結晶として形成されたシンチレータ3は、蛍光体3aの柱状結晶の鋭角状の先端Paが下側、すなわち前述した基板4側を向くように配置され、支持膜3bがガラス基板35に貼付されることにより、シンチレータ3がガラス基板35に固定されるようになっている。
In the present embodiment, the
なお、本実施形態では、上記のように、シンチレータ3は蛍光体3aの柱状結晶からなるものが用いられているが、この他にも、例えば、ガラス基板35等に蛍光体を含むペーストを塗布する等して、シンチレータ3を層状に形成することも可能であり、シンチレータ3の構成や性状は特に限定されない。
In the present embodiment, as described above, the
基板4は、本実施形態では、ガラス基板で構成されており、図4に示すように、基板4のシンチレータ3に対向する側の面4a上には、複数の走査線5と複数の信号線6とが互いに交差するように配設されている。基板4の面4a上の複数の走査線5と複数の信号線6により区画された各小領域rには、放射線検出素子7がそれぞれ設けられている。
In the present embodiment, the
このように、走査線5と信号線6で区画された各小領域rに二次元状に配列された複数の放射線検出素子7が設けられた領域r全体、すなわち図4に一点鎖線で示される領域が検出部Pとされている。
Thus, the entire region r in which a plurality of
また、本実施形態では、各信号線6は、その延在方向の例えば中間点等の中途の部分で分断されている。各信号線6の分断された中途の部分の反対側の端部には、後述するように入出力端子11を介して読み出し回路17が接続されており、本実施形態では、各放射線検出素子7から図4における上方向と下方向に電気信号を読み出す、いわゆる両側読み出し用の構成とされている。
In the present embodiment, each
このように、各放射線検出素子7からの電気信号を、図4における上方向と下方向に読み出すように構成すると、各放射線検出素子7からの電気信号(画像データ)の読み出し処理を、下記の片側読み出しの場合に比べてより高速に行うことが可能となる。以下、本実施形態では、センサパネルが図4に示した両側読み出し用の構成である場合について説明する。
As described above, when the electric signal from each
しかし、本実施形態のように、各信号線6と後述するバイアス線9の結線10とが交差するように構成されているセンサパネルであれば、例えば図5に示すように、各信号線6が中途の部分で分断されておらず連続して設けられており、各信号線6の一方側の端部に設けられた入出力端子11を介して接続された読み出し回路17で図5における上方向に電気信号を読み出す、いわゆる片側読み出し用の構成とされている場合についても、本発明を適用することができる。
However, if the sensor panel is configured such that each
また、本実施形態では、図4に示したように、バイアス線9も中途の部分で分断されており、図4における上方および下方の部分でそれぞれ結線10に結束される構成とされているが、同じ両側読み出しの構成でも、図6に示すように、バイアス線9については中途の部分で分断せず、図4における上方または下方の部分で結線10に結束される構成とすることも可能であり、この場合についても、本発明を適用することができる。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, the
本実施形態では、放射線検出素子7としてフォトダイオードが用いられているが、この他にも例えばフォトトランジスタ等を用いることも可能である。各放射線検出素子7は、図4や図7の拡大図に示すように、スイッチ手段であるTFT8のソース電極8sに接続されている。また、TFT8のドレイン電極8dは信号線6に接続されている。
In the present embodiment, a photodiode is used as the
そして、TFT8は、後述する走査駆動手段15により、接続された走査線5にオン電圧が印加され、ゲート電極8gにオン電圧が印加されるとオン状態となり、放射線検出素子7内で発生し蓄積されている電荷を信号線6に放出させるようになっている。また、TFT8は、接続された走査線5にオフ電圧が印加され、ゲート電極8gにオフ電圧が印加されるとオフ状態となり、放射線検出素子7から信号線6への電荷の放出を停止して、放射線検出素子7内で発生した電荷を放射線検出素子7内に保持して蓄積させるようになっている。
The
ここで、本実施形態における放射線検出素子7やTFT8の構造について、図8に示す断面図を用いて簡単に説明する。図8は、図7におけるX−X線に沿う断面図である。
Here, the structure of the
基板4の面4a上に、AlやCr等からなるTFT8のゲート電極8gが走査線5と一体的に積層されて形成されており、ゲート電極8g上および面4a上に積層された窒化シリコン(SiNx)等からなるゲート絶縁層81上のゲート電極8gの上方部分に、水素化アモルファスシリコン(a−Si)等からなる半導体層82を介して、放射線検出素子7の第1電極74と接続されたソース電極8sと、信号線6と一体的に形成されるドレイン電極8dとが積層されて形成されている。
A
ソース電極8sとドレイン電極8dとは、窒化シリコン(SiNx)等からなる第1パッシベーション層83によって分割されており、さらに第1パッシベーション層83は両電極8s、8dを上側から被覆している。また、半導体層82とソース電極8sやドレイン電極8dとの間には、水素化アモルファスシリコンにVI族元素をドープしてn型に形成されたオーミックコンタクト層84a、84bがそれぞれ積層されている。以上のようにしてTFT8が形成されている。
The
また、放射線検出素子7の部分では、基板4の面4a上に前記ゲート絶縁層81と一体的に形成される絶縁層71の上にAlやCr等が積層されて補助電極72が形成されており、補助電極72上に前記第1パッシベーション層83と一体的に形成される絶縁層73を挟んでAlやCr、Mo等からなる第1電極74が積層されている。第1電極74は、第1パッシベーション層83に形成されたホールHaを介してTFT8のソース電極8sに接続されている。
In the
第1電極74の上には、水素化アモルファスシリコンにVI族元素をドープしてn型に形成されたn層75、水素化アモルファスシリコンで形成された変換層であるi層76、水素化アモルファスシリコンにIII族元素をドープしてp型に形成されたp層77が下方から順に積層されて形成されている。
On the
放射線画像撮影装置1の筐体2の放射線入射面Rから放射線が入射し、シンチレータ3で可視光等の電磁波に変換され、変換された電磁波が図中上方から照射されると、電磁波は放射線検出素子7のi層76に到達して、i層76内で電子正孔対が発生する。放射線検出素子7は、このようにして、シンチレータ3から照射された電磁波を電荷(電子正孔対)に変換するようになっている。
When radiation enters from the radiation incident surface R of the
また、p層77の上には、ITO等の透明電極とされた第2電極78が積層されて形成されており、照射された電磁波がi層76等に到達するように構成されている。本実施形態では、以上のようにして放射線検出素子7が形成されている。なお、p層77、i層76、n層75の積層の順番は上下逆であってもよい。また、本実施形態では、放射線検出素子7として、上記のようにp層77、i層76、n層75の順に積層されて形成されたいわゆるpin型の放射線検出素子を用いる場合が説明されているが、これに限定されない。
On the
放射線検出素子7の第2電極78やTFT8側に延出された第1電極74、TFT8の第1パッシベーション層83等、すなわち放射線検出素子7とTFT8の上面部分は、その上方側から窒化シリコン(SiNx)等からなる第2パッシベーション層79で被覆されている。
The
また、放射線検出素子7やTFT8の上面側、すなわち放射線やシンチレータ3で変換された電磁波が入射される面側には、放射線検出素子7やTFT8の凹凸を平坦化するための平坦化層80aが積層されて形成されている。
Further, a
本実施形態では、平坦化層80aの上面側に配置されるシンチレータ3で変換された電磁波が各放射線検出素子7に到達するように、平坦化層80aおよび第二平坦化層80bは、アクリル樹脂等の透明な樹脂で形成されている。しかし、例えば放射線画像撮影装置1が前述した直接型の装置であり、放射線検出素子7が照射された放射線を直接受光する検出素子である場合には、平坦化層80aや第二平坦化層80bは、放射線を遮らないものであればよく、必ずしも透明である必要はない。
In the present embodiment, the
放射線検出素子7の第2電極78上方の平坦化層80a部分にはホールHbが設けられており、放射線検出素子7の第2電極78は、ホールHbに埋設された金属等の導電材9aを介して、平坦化層80aの上面に配設されたバイアス線9に接続されている。バイアス線9は、後述するバイアス電源(図12参照)から供給されるバイアス電圧を各放射線検出素子7に供給するようになっている。
A hole Hb is provided in the flattened
また、平坦化層80aやバイアス線9の上面側には、バイアス線9等による平坦化層80aの上面の凹凸を平坦化するための第二平坦化層80bが積層されて形成されている。第二平坦化層80bの上面には、シンチレータ3の柱状結晶の蛍光体3a(図3参照)の先端Paが当接されるように配置されるようになっており、シンチレータ3は第二平坦化層80bにより下側から支持されるようになっている。
Further, on the upper surface side of the
なお、第二平坦化層80bは、このようにシンチレータ3を支持するものであるため、図4や図5、図6に一点鎖線で示した検出部Pの上方にのみ形成される。
Since the
図4等に示したように、本実施形態では、各バイアス線9はそれぞれ信号線6に平行に配設されている。また、各バイアス線9は、基板4の検出部Pの外側の位置で結線10に結束されている。
As shown in FIG. 4 and the like, in this embodiment, each
そして、平坦化層80aは、少なくとも検出部Pの外側の各信号線6とバイアス線9の結線10との交差部分Qにまで延設されるように形成されており、図9や図10に示すように、平坦化層80aは、信号線6とバイアス線9の結線10との間に介在されるように配置されている。
The
なお、図9は、図4等に示した信号線6とバイアス線9の結線10との交差部分Qにおける結線10の延在方向に沿う断面図であり、図10は、それに直交する交差部分Qにおける信号線6の延在方向に沿う断面図である。また、上記のように、第二平坦化層80bは、検出部Pの上方にのみ形成されるため、検出部Pの外側部分での断面図である図9上には存在しない。
9 is a cross-sectional view along the extending direction of the
本実施形態では、図10に示すように、平坦化層80aは、各信号線6とバイアス線9の結線10との交差部分Qの外側にまで延設されるように形成されている。そして、信号線6の端部付近の上方の平坦化層80a部分にはホールHcが設けられており、信号線6が、ホールHcに埋設された金属等の導電材6aを介して、平坦化層80aの上面に配設された入出力端子(パッドともいう。)11に接続されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 10, the
入出力端子11は、図4等に示すように、各信号線6の端部のほか、各走査線5の端部やバイアス線9の結線10の端部にも同様にして設けられており、各入出力端子11はそれぞれ基板4の端縁部付近に設けられている。各入出力端子11には、図11に示すように、後述する走査駆動手段15のゲートドライバ15bを構成するゲートIC12a等のチップが組み込まれたCOF(Chip On Film)12が異方性導電接着フィルム(Anisotropic Conductive Film)や異方性導電ペースト(Anisotropic Conductive Paste)等の異方性導電性接着材料13を介して接続されている。
As shown in FIG. 4 and the like, the input /
また、COF12は、基板4の裏面4b側に引き回され、裏面4b側で前述したPCB基板33に接続されるようになっている。このようにして、放射線画像撮影装置1のセンサパネルが形成されている。なお、図11では、電子部品32等の図示が省略されている。また、シンチレータ3の蛍光体3aの柱状結晶が省略されて記載されている。
The
ここで、放射線画像撮影装置1の回路構成について説明する。図12は本実施形態に係る放射線画像撮影装置1の等価回路の一部を表すブロック図である。なお、センサパネルが図4や図6に示したように両側読み出し用の構成とされる場合には、図12に示す等価回路は、その片側部分の等価回路を表す。
Here, the circuit configuration of the radiation
前述したように、基板4の検出部Pの各放射線検出素子7は、その第2電極78にそれぞれバイアス線9が接続されており、各バイアス線9は結線10に結束されてバイアス電源14に接続されている。バイアス電源14は、結線10および各バイアス線9を介して各放射線検出素子7の第2電極78にそれぞれバイアス電圧を印加するようになっている。また、バイアス電源14は、後述する制御手段22に接続されており、制御手段22は、バイアス電源14から各放射線検出素子7に印加するバイアス電圧を制御するようになっている。
As described above, each
本実施形態では、バイアス線9の結線10に、結線10(バイアス線9)を流れる電流の電流量を検出する電流検出手段43が設けられており、結線10を流れる電流の増減を検出して放射線の照射の開始や終了を検出できるようになっている。なお、電流検出手段43は、図4に示したようにバイアス線9が複数の結線10に結束される場合には、それぞれの結線10に設けられてもよく、また、それらの結線10をさらに結束した結線に1つだけ設けられてもよい。
In the present embodiment, the current detection means 43 for detecting the amount of current flowing through the connection 10 (bias line 9) is provided in the
図12に示すように、本実施形態では、放射線検出素子7のp層77側(図8参照)に第2電極78を介してバイアス線9が接続されていることからも分かるように、バイアス電源14からは、放射線検出素子7の第2電極78にバイアス線9を介してバイアス電圧として放射線検出素子7の第1電極74側にかかる電圧以下の電圧(すなわち逆バイアス電圧)が印加されるようになっている。
As shown in FIG. 12, in this embodiment, the
各放射線検出素子7の第1電極74はTFT8のソース電極8s(図12中ではSと表記されている。)に接続されており、各TFT8のゲート電極8g(図12中ではGと表記されている。)は、走査線5の各ラインL1〜Lxにそれぞれ接続されている。また、各TFT8のドレイン電極8d(図12中ではDと表記されている。)は各信号線6にそれぞれ接続されている。
The
走査駆動手段15は、本実施形態では、電源回路15aとゲートドライバ15bとを備えており、電源回路15aはゲートドライバ15bに走査線5の各ラインL1〜Lxに印加するオン電圧とオフ電圧を供給するようになっている。また、本実施形態では、ゲートドライバ15bは、前述したゲートIC12aが複数並設されて形成されている。また、ゲートドライバ15bは走査線5の各ラインL1〜Lxに印加する電圧をオン電圧とオフ電圧との間で切り替えて、各TFT8のオン/オフを制御するようになっている。
In this embodiment, the
各信号線6は、読み出しIC16内に形成された各読み出し回路17にそれぞれ接続されている。なお、読み出しIC16には所定個数の読み出し回路17が設けられており、読み出しIC16が複数設けられることにより、信号線6の本数分の読み出し回路17が設けられるようになっている。
Each
読み出し回路17は、増幅回路18と、相関二重サンプリング(Correlated Double Sampling)回路19と、アナログマルチプレクサ21と、A/D変換器20とで構成されている。なお、図12では、相関二重サンプリング回路19はCDSと表記されている。
The readout circuit 17 includes an
読み出し回路17は、放射線画像撮影後、放射線の照射により各放射線検出素子7内で発生して蓄積された電荷(前述した電子正孔対のうちの一方の電荷)を電気信号として読み出し、増幅回路18で電荷電圧変換し、相関二重サンプリング回路19でサンプリング処理して画像データを得る。
The readout circuit 17 reads out the electric charge (one electric charge of the electron-hole pairs described above) generated and accumulated in each
そして、相関二重サンプリング回路19から出力された各放射線検出素子7の画像データは、アナログマルチプレクサ21に送信され、アナログマルチプレクサ21から順次A/D変換器20に送信される。そして、A/D変換器20で順次デジタル値の画像データに変換されて記憶手段40に出力されて順次保存されるようになっている。
Then, the image data of each
なお、図4や図6に示したように、各信号線6をその延在方向の中途の部分で分断して、各放射線検出素子7から各図における上方向と下方向に電気信号を読み出す、いわゆる両側読み出し用の構成とすると、各信号線6の分断部分の上側に接続された放射線検出素子7と下側に接続された放射線検出素子7から同時に電気信号を読み出すように構成することが可能となる。
As shown in FIGS. 4 and 6, each
そのため、各放射線検出素子7からの電気信号の読み出し処理を片側読み出しの場合の略半分の時間で行うことが可能となり、片側読み出しの場合に比べて電気信号(画像データ)の読み出し処理をより高速に行うことが可能となる。
For this reason, it is possible to perform the reading process of the electric signal from each
制御手段22は、図示しないCPU(Central Processing Unit)やROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入出力インターフェース等がバスに接続されたコンピュータや、FPGA(Field Programmable Gate Array)等により構成されている。専用の制御回路で構成されていてもよい。そして、制御手段22は、放射線画像撮影装置1の各部材の動作等を制御するようになっている。また、制御手段22には、DRAM(Dynamic RAM)等で構成される記憶手段40が接続されている。
The control means 22 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), an input / output interface connected to the bus, an FPGA (Field Programmable Gate Array), or the like (not shown). It is configured. It may be configured by a dedicated control circuit. And the control means 22 controls operation | movement etc. of each member of the
また、本実施形態では、制御手段22には、前述したアンテナ装置39が接続されており、さらに、検出部Pや走査駆動手段15、読み出し回路17、記憶手段40、バイアス電源14等の各部材に電力を供給するためのバッテリ41が接続されている。また、バッテリ41には、外部装置からバッテリ41に電力を供給してバッテリ41を充電する際の接続端子42が取り付けられている。
In the present embodiment, the above-described
次に、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1の作用について説明する。
Next, the operation of the radiation
従来の放射線画像撮影装置のセンサパネルでは、図13に示すように、検出部Pから外側に延設される各信号線6部分では、各信号線6の上面側が、放射線検出素子7の絶縁層73(図8参照)と一体的に形成される第1パッシベーション層83やその上面側に積層される第2パッシベーション層79で被覆されており、第1、第2パッシベーション層83、79の上面側にバイアス線9の結線10が配設される場合が一般的である。
In the sensor panel of the conventional radiographic imaging apparatus, as shown in FIG. 13, in each
そのため、バイアス線9の結線10と各信号線6との間隔が狭くなり、バイアス線9の結線10と信号線6とを2枚の電極と見做した場合にそれらの交差部分Qに形成されるコンデンサ状の部分の容量(すなわち寄生容量)が大きくなる。
For this reason, the interval between the
すなわち、2枚の電極を備える通常のコンデンサ(いわゆる平行平板コンデンサ)の容量Cは、電極の面積をS、電極間距離をd、電極間に介在する誘電体の誘電率をεとした場合、
C=ε・S/d …(1)
で算出されることはよく知られている。
That is, the capacitance C of a normal capacitor having two electrodes (so-called parallel plate capacitor) is as follows. When the electrode area is S, the distance between the electrodes is d, and the dielectric constant of the dielectric interposed between the electrodes is ε,
C = ε · S / d (1)
It is well known that it is calculated by
そして、図13に示した従来の放射線画像撮影装置のセンサパネルの場合、バイアス線9の結線10と信号線6とを2枚の電極と見做した場合のコンデンサ状の部分の電極間距離dに相当するバイアス線9の結線10と信号線6との距離が短いため、コンデンサ状の部分の寄生容量Cが大きくなる。
In the case of the sensor panel of the conventional radiographic imaging apparatus shown in FIG. 13, the inter-electrode distance d of the capacitor-like portion when the
また、バイアス電源14や電流検出手段43(図12参照)で発生し、バイアス線9の結線10に伝わるバイアス電圧のノイズΔVが、このコンデンサ状の部分を介して信号線6側に伝わるが、上記のようにこの部分の寄生容量Cが大きくなると、
ΔQ=C・ΔV …(2)
の関係に従って、信号線6側に電気ノイズΔQが発生する。
Further, the bias voltage noise ΔV generated in the
ΔQ = C · ΔV (2)
In accordance with the relationship, electrical noise ΔQ is generated on the
そして、上記のように電気信号が各放射線検出素子7から信号線6を介して読み出し回路17で読み出される際に、この電気ノイズΔQが信号線6の部分で電気信号に重畳され、電気信号が電荷電圧変換される等して得られる画像データのノイズが大きくなる(すなわちS/N比が低下する)。そのため、画像データの粒状性が悪化する等して、最終的に得られる放射線画像の画質が悪化する。
When the electrical signal is read out from each
それに対し、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1では、図10に示したように、放射線検出素子7やTFT8の上面側の凹凸を平坦化するための平坦化層80aを、少なくとも各信号線6とバイアス線9の結線10との交差部分Qにまで延設し、各信号線6とバイアス線9の結線10との間に介在するように配置する。
On the other hand, in the radiographic
そのため、各信号線6とバイアス線9の結線10との間に、従来のような第1、第2パッシベーション層83、79だけでなく平坦化層80aも介在する状態となり、バイアス線9の結線10と信号線6との距離を十分大きくとることが可能となる。そのため、バイアス線9の結線10と信号線6とを2枚の電極と見做した場合のコンデンサ状の部分の電極間距離dが大きくなり、上記(1)式から分かるように、この部分の寄生容量Cが従来の場合よりも格段に小さくなる。
Therefore, not only the conventional first and second passivation layers 83 and 79 but also the
そして、このようにコンデンサ状の部分の寄生容量Cが非常に小さくなるため、上記(2)式から分かるように、バイアス電源14や電流検出手段43で発生するバイアス電圧のノイズΔVに起因して信号線6側に生じる電気ノイズΔQは非常に小さいものとなる。
And since the parasitic capacitance C of the capacitor-like part becomes very small in this way, as can be seen from the above equation (2), it is caused by the bias voltage noise ΔV generated in the
以上のように、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1では、各放射線検出素子7の放射線の入射面側(すなわち図8では各放射線検出素子7の上面側)に積層される平坦化層80aを、少なくとも各信号線6とバイアス線9の結線10との交差部分Qにまで延設し、各信号線6とバイアス線9の結線10との間に介在するように配置し、各信号線6とバイアス線9の結線10との距離を大きくすることで、各信号線6とバイアス線9の結線10との交差部分Qを介して信号線6側に生じる電気ノイズΔQを格段に低減させることが可能となる。
As described above, in the
また、このように、電気ノイズΔQが格段に小さくなるため、電気ノイズΔQが、各放射線検出素子7から信号線6を介して読み出される電気信号に重畳されたとしても、その影響は小さくなり、画像データに生じるノイズを小さなものとすることが可能となる。そして、そのため、画像データの粒状性が向上する等して、最終的に得られる放射線画像の画質をより向上させることが可能となる。
In addition, since the electrical noise ΔQ is remarkably reduced in this way, even if the electrical noise ΔQ is superimposed on the electrical signal read out from each
なお、図9や図10等では、バイアス線9の結線10が平坦化層80aの上面側で、いわば剥き出しの状態で配置されるように記載されているが、結線10は、通常、その上方から絶縁層等で被覆されるように構成される。また、図10等では、平坦化層80aがセンサパネルの周縁部まで設けられるように記載されているが、上記のように、平坦化層80aは、少なくとも各信号線6とバイアス線9の結線10との交差部分Qにまで延設され、各信号線6とバイアス線9の結線10との間に介在されるように配置されていればよく、それ以外の部分の構成については適宜決定される。
In FIG. 9 and FIG. 10 and the like, it is described that the
1 放射線画像撮影装置
3 シンチレータ
5 走査線
6 信号線
7 放射線検出素子
9 バイアス線
10 バイアス線の結線(バイアス線)
14 バイアス電源
17 読み出し回路
80a 平坦化層
P 検出部
Q 交差部分
r 領域
DESCRIPTION OF
14 Bias power supply 17
Claims (3)
前記各放射線検出素子に接続され、バイアス電源から供給されるバイアス電圧を前記各放射線検出素子に供給するバイアス線と、
前記各放射線検出素子の放射線の入射面側に積層される平坦化層と、
を備え、
前記平坦化層は、少なくとも前記信号線と前記バイアス線との交差部分にまで延設され、前記信号線と前記バイアス線との間に介在されるように配置されることを特徴とする放射線画像撮影装置。 A plurality of scanning lines and a plurality of signal lines arranged so as to intersect with each other; a plurality of radiation detecting elements arranged in a two-dimensional manner in each region partitioned by the plurality of scanning lines and the plurality of signal lines; A detector comprising:
A bias line connected to each radiation detection element and supplying a bias voltage supplied from a bias power source to each radiation detection element;
A planarization layer laminated on the radiation incident side of each of the radiation detection elements;
With
The planarizing layer extends to at least an intersection between the signal line and the bias line, and is disposed so as to be interposed between the signal line and the bias line. Shooting device.
前記平坦化層は、前記各放射線検出素子と前記シンチレータとの間に配置され、かつ、透明な樹脂で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の放射線画像撮影装置。 A scintillator that converts the irradiated radiation into electromagnetic waves,
The radiographic image capturing apparatus according to claim 1, wherein the flattening layer is disposed between each radiation detection element and the scintillator and is formed of a transparent resin.
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Cited By (1)
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JP2013057598A (en) * | 2011-09-08 | 2013-03-28 | Rigaku Corp | Semiconductor strip detector |
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2009
- 2009-08-04 JP JP2009181152A patent/JP2011035215A/en active Pending
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