JP6523803B2 - アレイ基板、および放射線検出器 - Google Patents
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Description
回路基板の周縁領域には、制御回路とフレキシブルプリント基板を電気的に接続する複数の配線パッドやソケットなどが設けられている。
また、アレイ基板の周縁領域には、データラインとフレキシブルプリント基板を電気的に接続する複数の配線パッドが設けられている。
回路基板の周縁領域には、増幅・変換回路とフレキシブルプリント基板を電気的に接続する複数の配線パッドやソケットなどが設けられている。
ところが、アレイ基板を単に小さくすると、制御ライン側の配線パッドを設ける領域と、データライン側の配線パッドを設ける領域との間の距離が短くなる。
そのため、フレキシブルプリント基板同士が干渉するなどして配線作業が困難となるおそれがある。
そのため、アレイ基板において、制御ライン側の配線パッドを設ける領域と、データライン側の配線パッドを設ける領域との間の距離が短くなると、これに対応して、回路基板においても制御回路側の配線パッドなどを設ける領域と、増幅・変換回路側の配線パッドなどを設ける領域との間の距離が短くなる。
そして、回路基板には、回路を構成する抵抗や半導体素子などの電子部品を設ける必要がある。
そのため、回路基板において、制御回路側の配線パッドなどを設ける領域と、増幅・変換回路側の配線パッドなどを設ける領域との間の距離が短くなると、制御回路を構成する電子部品と、増幅・変換回路を構成する電子部品との間の距離が短くなりすぎて、電子部品の配置が困難となるおそれがある。
その結果、放射線検出器の小型化を図ることができなくなるおそれがある。
複数の前記光電変換部が設けられた領域は、前記第2の方向に並ぶ複数の第1のブロックに分割され、前記第1の領域は、前記第1のブロック毎に設けられている。前記複数の光電変換部が設けられた領域は、前記第1の方向に並ぶ複数の第2のブロックに分割され、前記第2の領域は、前記第2のブロック毎に設けられている。前記第1の領域の前記第1の方向に延びる中心線と、前記第1の辺と、の間の距離は、当該前記第1の領域に対応する前記第1のブロックの前記第1の方向に延びる中心線と、前記第1の辺と、の間の距離よりも長い、および、前記第2の領域の前記第2の方向に延びる中心線と、前記第2の辺と、の間の距離は、当該前記第2の領域に対応する前記第2のブロックの前記第2の方向に延びる中心線と、前記第2の辺と、の間の距離よりも長い、の少なくともいずれかである。
また、本発明の実施形態に係る放射線検出器は、X線のほかにもγ線などの各種放射線に適用させることができる。ここでは、一例として、放射線の中の代表的なものとしてX線に係る場合を例にとり説明をする。したがって、以下の実施形態の「X線」を「他の放射線」に置き換えることにより、他の放射線にも適用させることができる。
間接変換方式は、X線をシンチレータ層により蛍光(可視光)に変換し、蛍光をフォトダイオードなどの光電変換素子により信号電荷に変換し、信号電荷を蓄積キャパシタに導く方式である。
以下においては、一例として、間接変換方式のX線検出器1を例示するが、本発明の実施形態に係る放射線検出器は、直接変換方式のX線検出器にも適用することができる。
また、本発明の実施形態に係る放射線検出器は、例えば、一般医療用途などに用いることができるが用途に限定はない。
なお、煩雑となるのを避けるために、図1においては、反射層6、防湿体7、および接着層8などを省いて描いている。
図2は、X線検出器1の周縁近傍の模式断面図である。
図3は、X線検出器1の模式側面図である。
なお、煩雑となるのを避けるために、図2および図3においては、回路基板3や画像伝送部4などを省いて描いている。
図4は、X線検出器1の回路図である。
図5は、X線検出器1のブロック図である。
アレイ基板2は、シンチレータ層5によりX線71から変換された蛍光(可視光)を電気信号に変換する。
アレイ基板2は、基板2a、光電変換部2b、制御ライン(又はゲートライン)2c1、データライン(又はシグナルライン)2c2、配線パッド2d1(第1の配線パッドの一例に相当する)、配線パッド2d2(第2の配線パッドの一例に相当する)、引き出し配線2g1、および引き出し配線2g2を有する。
基板2aは、板状を呈し、ガラスなどの透光性材料から形成されている。
基板2aは、X方向(第1の方向の一例に相当する)に延びる辺2a1(第1の辺の一例に相当する)と、X方向に交差するY方向(第2の方向の一例に相当する)に延びる辺2a2(第2の辺の一例に相当する)を有する。
基板2aの平面形状は、四角形とすることができる。
光電変換部2bは、基板2aの一方の表面に複数設けられている。
複数の光電変換部2bが設けられた領域は、有効画素領域Aとなる。
なお、1つの光電変換部2bは、1つの画素(pixel)に対応する。
光電変換部2bは、矩形状を呈し、複数の制御ライン2c1と複数のデータライン2c2とにより画された複数の領域のそれぞれに設けられている。
複数の光電変換部2bは、マトリクス状に並べられている。
また、光電変換素子2b1において変換した信号電荷を蓄積する蓄積キャパシタ2b3を設けることができる(図4を参照)。蓄積キャパシタ2b3は、例えば、矩形平板状を呈し、薄膜トランジスタ2b2の下に設けることができる。ただし、光電変換素子2b1の容量によっては、光電変換素子2b1が蓄積キャパシタ2b3を兼ねることができる。
薄膜トランジスタ2b2は、光電変換素子2b1により蛍光から変換された電荷の蓄積および放出のスイッチングを行う。薄膜トランジスタ2b2は、アモルファスシリコン(a−Si)やポリシリコン(P−Si)などの半導体材料を含むものとすることができる。
複数の制御ライン2c1は、引き出し配線2g1を介して、基板2aの周縁領域A1に設けられた複数の配線パッド2d1とそれぞれ電気的に接続されている。複数の配線パッド2d1には、フレキシブルプリント基板2e1に設けられた複数の配線の一端がそれぞれ電気的に接続されている。フレキシブルプリント基板2e1に設けられた複数の配線の他端は、回路基板3に設けられた制御回路31とそれぞれ電気的に接続されている。
複数のデータライン2c2は、引き出し配線2g2を介して、基板2aの周縁領域A1に設けられた複数の配線パッド2d2とそれぞれ電気的に接続されている。複数の配線パッド2d2には、フレキシブルプリント基板2e2に設けられた複数の配線の一端がそれぞれ電気的に接続されている。フレキシブルプリント基板2e2に設けられた複数の配線の他端は、回路基板3に設けられた増幅・変換回路32とそれぞれ電気的に接続されている。
引き出し配線2g2は、データライン2c2と配線パッド2d2とを電気的に接続する。
制御ライン2c1、データライン2c2、および引き出し配線2g1、2g2は、アルミニウムやクロムなどの低抵抗金属を用いて形成されている。
なお、配線パッド2d1、2d2の配置に関する詳細は後述する。
保護層2fは、例えば、酸化物絶縁材料、窒化物絶縁材料、酸窒化物絶縁材料、および樹脂材料の少なくとも1種を含む。
酸化物絶縁材料は、例えば、酸化シリコン、酸化アルミニウムなどである。
窒化物絶縁材料は、例えば、窒化シリコン、窒化アルミニウムなどである。
酸窒化物絶縁材料は、例えば、酸窒化シリコンなどである。
樹脂材料は、例えば、アクリル系樹脂などである。
シンチレータ層5は、例えば、ヨウ化セシウム(CsI):タリウム(Tl)、あるいはヨウ化ナトリウム(NaI):タリウム(Tl)などを用いて形成することができる。この場合、真空蒸着法などを用いて、柱状結晶の集合体が形成されるようにすることができる。
反射層6は、シンチレータ層5の表面側(X線71の入射面側)の面を覆うように設けられている。
また、反射層6は、例えば、塗布法を用いて形成することができる。この場合、反射層6は、酸化チタン(TiO2)などの光散乱性粒子を含む樹脂から形成することができる。
また、反射層6は、例えば、板状体を接着するなどして形成することができる。この場合、反射層6は、表面が銀合金やアルミニウムなどの光の反射率の高い金属からなる板を用いて形成することができる。
図3に示すように、防湿体7は、ハット形状を呈し、表面部7a、周面部7b、および、つば(鍔)部7cを有する。
防湿体7は、表面部7a、周面部7b、および、つば部7cが一体成形されたものとすることができる。
防湿体7は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、低透湿防湿材料などから形成することができる。
低透湿防湿材料は、例えば、樹脂層と無機材料(アルミニウムなどの軽金属、SiO2、SiON、Al2O3などのセラミック系材質)層が積層されたものとすることができる。
また、防湿体7の厚み寸法は、X線71の吸収や防湿体7の剛性などを考慮して決定することができる。この場合、防湿体7の厚み寸法を長くしすぎるとX線71の吸収が多くなりすぎる。防湿体7の厚み寸法を短くしすぎると剛性が低下して破損しやすくなる。
防湿体7は、例えば、厚み寸法が0.1mmのアルミニウム箔をプレス成形して形成することができる。
周面部7bは、表面部7aの周縁を囲むように設けられている。周面部7bは、表面部7aの周縁から基板2aに向けて延びている。
表面部7aおよび周面部7bにより形成された空間の内部には、シンチレータ層5と反射層6が設けられる。なお、反射層6が設けられない場合には、表面部7aおよび周面部7bにより形成された空間の内部に、シンチレータ層5が設けられる。表面部7aおよび周面部7bと、反射層6またはシンチレータ層5との間には隙間があってもよいし、隙間がなく接触していてもよい。
つば部7cは、接着層8を介して、アレイ基板2の周縁領域A1に接着されている。
ハット形状の防湿体7を用いるものとすれば、高い防湿性能を得ることが可能となる。この場合、防湿体7はアルミニウムなどから形成されるため、水蒸気の透過は極めて少ないものとなる。
また、接着層8の透湿率(水蒸気の透過率)は、できるだけ小さくなるようにすることが好ましい。この場合、紫外線硬化型の接着剤に無機材質のタルク(滑石:Mg3Si4O10(OH)2)を70重量%以上添加すれば、接着層8の透湿係数を大幅に低減させることができる。
回路基板3は、制御回路31、および増幅・変換回路32を有する。
回路基板3の周縁領域には、アレイ基板2に設けられた制御ライン2c1側の配線パッド2d1に対応する位置に、制御回路31とフレキシブルプリント基板2e1を電気的に接続する配線パッド3a1やソケットなどが設けられている。
また、回路基板3の周縁領域には、データライン2c2側の配線パッド2d2に対応する位置に、増幅・変換回路32とフレキシブルプリント基板2e2を電気的に接続する配線パッド3a2やソケットなどが設けられている。
なお、以下においては、一例として、回路基板3の周縁領域に配線パッド3a1、3a2が設けられる場合を例示する。
また、配線パッド3a1、3a2の配置に関する詳細は後述する。
ゲートドライバ31aは、対応する制御ライン2c1に制御信号S1を印加する。
行選択回路31bは、X線画像の走査方向に従って、対応するゲートドライバ31aに外部からの制御信号S1を送る。
例えば、制御回路31は、フレキシブルプリント基板2e1と制御ライン2c1とを介して、制御信号S1を各制御ライン2c1毎に順次印加する。制御ライン2c1に印加された制御信号S1により薄膜トランジスタ2b2がオン状態となり、光電変換素子2b1からの信号電荷(画像データ信号S2)が受信できるようになる。
積分増幅器32aは、データライン2c2と配線パッド2d2とフレキシブルプリント基板2e2とを介して、各光電変換素子2b1からの画像データ信号S2を受信し、これを増幅して出力する。積分増幅器32aから出力された画像データ信号S2は、並列/直列変換されてA/D変換器32bに入力される。
A/D変換器32bは、入力された画像データ信号S2(アナログ信号)をデジタル信号に変換する。
画像伝送部4は、複数のA/D変換器32bによりデジタル信号に変換された画像データ信号S2に基づいて、X線画像を合成する。合成されたX線画像のデータは、画像伝送部4から外部の機器に向けて出力される。
図6(a)は、本実施の形態に係るアレイ基板2を例示するための模式平面図である。 図6(b)は、本実施の形態に係る回路基板3を例示するための模式平面図である。
ここで、図1においては、図を分かりやすくするために、光電変換部2bの数を少なくしているが、実際には光電変換部2bの数(画素数)は数百万個に達する場合もある。
そのため、引き出し配線2g1、2g2の数が膨大なものとなる。
すなわち、領域11は、基板2aの辺2a2側の周縁領域A1に設けられている。領域11には、制御ライン2c1と電気的に接続された複数の配線パッド2d1が設けられている。領域11は、辺2a2に沿って複数設けられている。
そして、1つの領域11に対して、1つのフレキシブルプリント基板2e1を電気的に接続するようにしている。
すなわち、領域12は、基板2aの辺2a1側の周縁領域A1に設けられている。領域12には、データライン2c2と電気的に接続された複数の配線パッド2d2が設けられている。領域12は、辺2a1に沿って複数設けられている。
そして、1つの領域12に対して、1つのフレキシブルプリント基板2e2を電気的に接続するようにしている。
この様にすれば、領域11、12ごとに配線作業を行うことができる。そのため、1回の配線作業において接続する配線の数を減らすことができるので、配線作業における作業性を向上させることができる。
この場合、光電変換部2bの数によっては有効画素領域Aを分割しなくてもよい。
有効画素領域Aを分割しない場合には、領域11および領域12を1つずつ設けるようにすることができる。
図7(b)は、比較例に係る回路基板103を例示するための模式平面図である。
また、複数のブロック13の列の中心線13bと、領域12の中心線12aとは同一直線上にある。
この場合、有効画素領域Aは小さくすることができないので、有効画素領域Aを囲むように設けられた枠状の周縁領域A1の寸法を短くすることになる。
ところが、枠状の周縁領域A1の寸法を短くすると、領域11と領域12の間の距離L1が短くなる。
そのため、フレキシブルプリント基板2e1とフレキシブルプリント基板2e2が干渉するなどして配線作業が困難となるおそれがある。
一般的に、フレキシブルプリント基板2e1、2e2の平面形状は、真っ直ぐな帯状である。
また、図1に示すように、アレイ基板2と回路基板3は、積み重ねるようにして設けられている。
そのため、X線検出器1をZ方向から見た場合に、領域11の中心線11aと領域21の中心線21aとが同一直線上にあるようになっている。また、領域12の中心線12aと領域22の中心線22aとが同一直線上にあるようになっている。
その結果、領域11と領域12の間の距離L1が短くなると、これに対応して、回路基板103においても領域21と領域22の間の距離L2が短くなる。
そして、これらの電子部品は、領域21、22の近傍にも設けられる。
この場合、領域21と領域22の間の距離L2が短くなると、制御回路31を構成する電子部品と、増幅・変換回路32を構成する電子部品との間の距離が短くなりすぎて、電子部品の配置が困難となるおそれがある。
その結果、X線検出器1の小型化を図ることができなくなるおそれがある。
すなわち、領域11の中心線11aは、複数のブロック13の行の中心線13aに対して、領域12が設けられる側とは反対側に位置している。
また、領域12の中心線12aと、基板2aの領域11が設けられる側の辺2a2との間の距離は、複数のブロック13の列の中心線13bと、基板2aの辺2a2との間の距離よりも長くなっている。
すなわち、領域12の中心線12aは、複数のブロック13の列の中心線13bに対して、領域11が設けられる側とは反対側に位置している。
この様にすれば、領域11と領域12の間の距離L3を長くすることができる。
そのため、フレキシブルプリント基板2e1とフレキシブルプリント基板2e2が干渉するのを抑制することができる。また、配線作業がやり易くなる。
すなわち、領域21の中心線21aは、複数のブロック13の行の中心線13aに対応する線13a1に対して、領域22が設けられる側とは反対側に位置している。
また、増幅・変換回路32側の配線パッド3a2を設ける領域22の中心線22aの位置は、領域12の中心線12aの位置に対応したものとなる。
すなわち、領域22の中心線22aは、複数のブロック13の列の中心線13bに対応する線13b1に対して、領域21が設けられる側とは反対側に位置している。
その結果、領域11と領域12の間の距離L3に応じて、領域21と領域22の間の距離L4が長くなる。領域21と領域22の間の距離L4が長くなると、制御回路31を構成する電子部品と、増幅・変換回路32を構成する電子部品との間の距離を長くすることができるので、電子部品の配置が容易となる。
その結果、X線検出器1の小型化を図ることが容易となる。
すなわち、領域11のX方向に延びる中心線11aと、辺2a1との間の距離は、領域11に設けられた複数の配線パッド2d1に電気的に接続された複数の制御ライン2c1が含まれる領域のX方向に延びる中心線13aと、辺2a1と、の間の距離よりも長い、および、領域12のY方向に延びる中心線12aと、辺2a2との間の距離は、領域12に設けられた複数の配線パッド2d2に電気的に接続された複数のデータライン2c2が含まれる領域のY方向に延びる中心線13bと、辺2a2との間の距離よりも長い、の少なくともいずれかであればよい。
Claims (5)
- 第1の方向に延びる第1の辺と、前記第1の方向に交差する第2の方向に延びる第2の辺と、前記第1の方向に延び、前記第1の辺に対向する第3の辺と、前記第2の方向に延び、前記第2の辺に対向する第4の辺と、を有する基板と、
前記基板に設けられ、前記第1の方向に延びる複数の制御ラインと、
前記基板に設けられ、前記第2の方向に延びる複数のデータラインと、
前記複数の制御ラインと、前記複数のデータラインと、により画された複数の領域のそれぞれに設けられた光電変換部と、
前記基板の前記第2の辺側の周縁領域に設けられ、前記第4の辺側の周縁領域に設けられず、前記制御ラインと電気的に接続された第1の配線パッドが複数設けられた複数の第1の領域と、
前記基板の前記第1の辺側の周縁領域に設けられ、前記第3の辺側の周縁領域に設けられず、前記データラインと電気的に接続された第2の配線パッドが複数設けられた複数の第2の領域と、
を備え、
複数の前記光電変換部が設けられた領域は、前記第2の方向に並ぶ複数の第1のブロックに分割され、前記第1の領域は、前記第1のブロック毎に設けられ、
前記複数の光電変換部が設けられた領域は、前記第1の方向に並ぶ複数の第2のブロックに分割され、前記第2の領域は、前記第2のブロック毎に設けられ、
前記第1の領域の前記第1の方向に延びる中心線と、前記第1の辺と、の間の距離は、当該前記第1の領域に対応する前記第1のブロックの前記第1の方向に延びる中心線と、前記第1の辺と、の間の距離よりも長い、
および、
前記第2の領域の前記第2の方向に延びる中心線と、前記第2の辺と、の間の距離は、当該前記第2の領域に対応する前記第2のブロックの前記第2の方向に延びる中心線と、前記第2の辺と、の間の距離よりも長い、
の少なくともいずれかであるアレイ基板。 - 前記基板の平面形状は、四角形である請求項1記載のアレイ基板。
- 前記第1の領域は、前記第2の辺に沿って複数設けられている請求項1または2に記載のアレイ基板。
- 前記第2の領域は、前記第1の辺に沿って複数設けられている請求項1〜3のいずれか1つに記載のアレイ基板。
- 請求項1〜4のいずれか1つに記載のアレイ基板と、
前記アレイ基板の光電変換部が設けられる側とは反対側に設けられ、制御回路と、増幅・変換回路と、を有する回路基板と、
前記アレイ基板の第1の領域に設けられた複数の第1の配線パッドと、前記制御回路と、を電気的に接続するフレキシブルプリント基板と、
前記アレイ基板の第2の領域に設けられた複数の第2の配線パッドと、前記増幅・変換回路と、を電気的に接続するフレキシブルプリント基板と、
を備えた放射線検出器。
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