(57)【要約】【課題】歩留まりを向上させることができる光電変換基板および放射線検出器を提供することである。【解決手段】実施形態に係る光電変換基板は、基板と、前記基板の表面に所定の間隔を開けて互いに平行に複数設けられ、第１の方向に延びる第１の配線と、前記複数の第１の配線の両端のそれぞれに設けられた第１の配線パッドと、前記基板の表面に所定の間隔を開けて互いに平行に複数設けられ、前記第１の方向と交差する第２の方向に延びる第２の配線と、前記複数の第２の配線の両端のそれぞれに設けられた第２の配線パッドと、前記複数の第１の配線と、前記複数の第２の配線と、により画された複数の領域のそれぞれに設けられ、光電変換素子とスイッチング素子とを有する光電変換部と、を備えている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の表面に所定の間隔を開けて互いに平行に複数設けられ、第１の方向に延びる第１の配線と、
前記複数の第１の配線の両端のそれぞれに設けられた第１の配線パッドと、
前記基板の表面に所定の間隔を開けて互いに平行に複数設けられ、前記第１の方向と交差する第２の方向に延びる第２の配線と、
前記複数の第２の配線の両端のそれぞれに設けられた第２の配線パッドと、
前記複数の第１の配線と、前記複数の第２の配線と、により画された複数の領域のそれぞれに設けられ、光電変換素子とスイッチング素子とを有する光電変換部と、
を備えた光電変換基板。
【請求項２】
前記基板は、前記基板の中心に対して点対称となる平面形状を有し、
前記複数の第１の配線パッドの配置は、前記基板の中心に対して点対称となっており、
前記複数の第２の配線パッドの配置は、前記基板の中心に対して点対称となっている請求項１記載の光電変換基板。
【請求項３】
前記複数の光電変換部を含む有効画素エリアは、前記有効画素エリアの中心に対して点対称となる平面形状を有し、前記有効画素エリアの中心が平面視において前記基板の中心と重なっている請求項１または２記載の光電変換基板。
【請求項４】
前記基板の表面に所定の間隔を開けて互いに平行に複数設けられ、前記第２の方向に延びる第３の配線と、
前記複数の第３の配線の両端側にそれぞれ設けられた第３の配線パッドと、
をさらに備え、
前記複数の第３の配線パッドの配置は、前記基板の中心に対して点対称となっている請求項１〜３のいずれか１つに記載の光電変換基板。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の光電変換基板と、
前記光電変換基板の上に設けられたシンチレータと、
を備えた放射線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、光電変換基板および放射線検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
新世代の放射線診断用検出器として、アクティブマトリックスを用いた放射線検出器が開発されている。放射線検出器は、照射された放射線を検出し、放射線撮影像、あるいはリアルタイムの放射線画像をデジタル信号として出力する。この場合、放射線検出器は、シンチレータにより放射線を蛍光、すなわち可視光に変換し、アモルファスシリコン（a−Si）フォトダイオード、あるいはＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの光電変換素子により蛍光を信号電荷に変換することで画像を取得する。
【０００３】
放射線検出器に設けられる光電変換基板には、光電変換素子とそれに接続された薄膜トランジスタとが、マトリクス状に複数組配置されている。そして、制御回路と増幅・変換回路とが、フレキシブルプリント基板を介して矩形状の光電変換基板の一辺の側にそれぞれ接続されている。  
ここで、光電変換素子と薄膜トランジスタを有する光電変換部の数は数千個となっており、制御回路と増幅・変換回路への配線数もそれぞれ数千ラインとなる。
そして、光電変換基板を製造する際に、有効画素エリアの外側で制御回路と増幅・変換回路への配線が断線する場合がある。
有効画素エリアの外側で制御回路と増幅・変換回路への配線が断線すると、光電変換基板に設けられた光電変換部が良品となっていても、光電変換基板が不良品となり歩留まりが低下することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−９１１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、歩留まりを向上させることができる光電変換基板および放射線検出器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係る光電変換基板は、基板と、前記基板の表面に所定の間隔を開けて互いに平行に複数設けられ、第１の方向に延びる第１の配線と、前記複数の第１の配線の両端のそれぞれに設けられた第１の配線パッドと、前記基板の表面に所定の間隔を開けて互いに平行に複数設けられ、前記第１の方向と交差する第２の方向に延びる第２の配線と、前記複数の第２の配線の両端のそれぞれに設けられた第２の配線パッドと、前記複数の第１の配線と、前記複数の第２の配線と、により画された複数の領域のそれぞれに設けられ、光電変換素子とスイッチング素子とを有する光電変換部と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施の形態に係るＸ線検出器１を例示するための模式斜視図である。
【図２】Ｘ線検出器１のブロック図である。
【図３】Ｘ線検出器１の回路図である。
【図４】光電変換部２ｂの回路図である。
【図５】比較例に係るＸ線検出器１０１の回路図である。
【図６】光電変換基板２を例示するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
本実施の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。
【０００９】
また、以下に例示をするＸ線検出器１は、放射線画像であるＸ線画像を検出するＸ線平面センサである。また、Ｘ線平面センサには、大きく分けて直接変換方式と間接変換方式があるが、Ｘ線検出器１は、間接変換方式のＸ線平面センサである。
なお、間接変換方式は、Ｘ線をシンチレータにより蛍光（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。  
また、放射線検出器であるＸ線検出器１は、例えば、一般医療用途などに用いることができるが、光電変換基板（アレイ基板）を有するものであれば用途に限定はない。
【００１０】
図１は、本実施の形態に係るＸ線検出器１を例示するための模式斜視図である。
なお、図１は、本実施の形態に係る光電変換基板２を備えたＸ線検出器１を例示するための模式斜視図である。
図２は、Ｘ線検出器１のブロック図である。
図３は、Ｘ線検出器１の回路図である。
図４は、光電変換部２ｂの回路図である。
【００１１】
図１に示すように、Ｘ線検出器１には、光電変換基板２、信号処理部３、画像伝送部４、およびシンチレータ５が設けられている。
光電変換基板２は、シンチレータ５によりＸ線から変換された蛍光（可視光）を電気信号に変換する。
光電変換基板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（第１の配線の一例に相当する）、データライン（又はシグナルライン）２ｃ２（第２の配線の一例に相当する）、およびバイアスライン２ｃ３（第３の配線の一例に相当する）を有する。
【００１２】
基板２ａは、平面形状が矩形の板状体とすることができる。基板２ａは、例えば、ガラスなどから形成されている。  
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。
光電変換部２ｂは、平面形状が矩形を呈し、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。
なお、１つの光電変換部２ｂは、１つの画素（pixel）に対応する。
【００１３】
複数の光電変換部２ｂのそれぞれには、光電変換素子２ｂ１と、スイッチング素子２ｂ２とが設けられている。
光電変換素子２ｂ１は、例えば、フォトダイオードなどとすることができる。
スイッチング素子２ｂ２は、蛍光が光電変換素子２ｂ１に入射することで生じた電荷の蓄積および放出のスイッチングを行う。スイッチング素子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。
スイッチング素子２ｂ２は、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film Transistor）とすることができる。
【００１４】
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図示しない蓄積キャパシタを設けることができる。図示しない蓄積キャパシタは、例えば、平面形状が矩形を呈し、各スイッチング素子２ｂ２のそれぞれ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が蓄積キャパシタを兼ねることができる。
【００１５】
図３および図４に示すように、スイッチング素子２ｂ２は、ゲート電極２ｂ２ａ、ソース電極２ｂ２ｂ及びドレイン電極２ｂ２ｃを有している。スイッチング素子２ｂ２のゲート電極２ｂ２ａは、対応する制御ライン２ｃ１と電気的に接続される。スイッチング素子２ｂ２のソース電極２ｂ２ｂは、対応するデータライン２ｃ２と電気的に接続される。スイッチング素子２ｂ２のドレイン電極２ｂ２ｃは、対応する光電変換素子２ｂ１と電気的に接続される。また、光電変換素子２ｂ１は、対応するバイアスライン２ｃ３と電気的に接続される。
【００１６】
制御ライン２ｃ１は、基板２ａの表面に所定の間隔を開けて互いに平行に複数設けられている。複数の制御ライン２ｃ１は、Ｘ方向（例えば、行方向）（第１の方向の一例に相当する）にそれぞれ延びている。
複数の制御ライン２ｃ１の両端には、配線パッド２ｄ１（第１の配線パッドの一例に相当する）がそれぞれ設けられている。複数の配線パッド２ｄ１は、矩形状の光電変換基板２の対向する辺のそれぞれの近傍に設けられている。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、信号処理部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。
なお、フレキシブルプリント基板２ｅ１は、矩形状の光電変換基板２の一辺の側（片側）に設けられている。
【００１７】
データライン２ｃ２は、基板２ａの表面に所定の間隔を開けて互いに平行に複数設けられている。複数のデータライン２ｃ２は、Ｘ方向に直交するＹ方向（例えば、列方向）（第２の方向の一例に相当する）にそれぞれ延びている。
複数のデータライン２ｃ２の両端には、配線パッド２ｄ２（第２の配線パッドの一例に相当する）がそれぞれ設けられている。複数の配線パッド２ｄ２は、矩形状の光電変換基板２の対向する辺のそれぞれの近傍に設けられている。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、信号処理部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。
なお、フレキシブルプリント基板２ｅ２は、矩形状の光電変換基板２の一辺の側（片側）に設けられている。
【００１８】
バイアスライン２ｃ３は、基板２ａの表面に所定の間隔を開けて互いに平行に複数設けられている。バイアスライン２ｃ３は、Ｘ方向に直交するＹ方向（例えば、列方向）に延びている。
複数のバイアスライン２ｃ３の両端は、接続ライン２ｃ３ａにそれぞれ電気的に接続されている。
複数の接続ライン２ｃ３ａは、矩形状の光電変換基板２の対向する辺のそれぞれの近傍に設けられている。複数の接続ライン２ｃ３ａは、Ｘ方向（例えば、行方向）にそれぞれ延びている。
複数の接続ライン２ｃ３ａには、配線パッド２ｄ３（第３の配線パッドの一例に相当する）がそれぞれ設けられている。複数の配線パッド２ｄ３は、信号処理部３に設けられたバイアス回路３３とそれぞれ電気的に接続されている。
制御ライン２ｃ１、データライン２ｃ２、バイアスライン２ｃ３、および接続ライン２ｃ３ａは、アルミニウムやクロムなどの低電気抵抗金属を用いて形成することができる。
【００１９】
信号処理部３は、基板２ａの光電変換部２ｂが設けられる側とは反対側に設けられている。
信号処理部３には、制御回路３１、増幅・変換回路３２、およびバイアス回路３３が設けられている。
図２に示すように、制御回路３１は、複数のゲートドライバ３１ａと行選択回路３１ｂとを有する。
【００２０】
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によりスイッチング素子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。
【００２１】
増幅・変換回路３２は、複数の積分増幅器３２ａと、複数のＡ／Ｄ変換器３２ｂを有する。
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を増幅し出力する。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。
バイアス回路３３は、接続ライン２ｃ３ａとバイアスライン２ｃ３とを介して、光電変換素子２ｂ１にバイアス電圧を印加する。
【００２２】
画像伝送部４は、配線４ａを介して、信号処理部３の増幅・変換回路３２と電気的に接続されている。なお、画像伝送部４は、信号処理部３と一体化されていてもよい。
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。
【００２３】
シンチレータ５は、光電変換素子２ｂ１の上に設けられ、入射するＸ線を蛍光すなわち可視光に変換する。シンチレータ５は、基板２ａ上の複数の光電変換部２ｂが設けられた領域（有効画素エリア６）を覆うように設けられている。
シンチレータ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。
【００２４】
また、シンチレータ５は、例えば、酸硫化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ）などを用いて形成することもできる。この場合、例えば、以下のようにしてシンチレータ５を形成することができる。
まず、酸硫化ガドリニウムからなる粒子をバインダ材と混合する。
次に、混合された材料を、ＣＦＲＰ（carbon-fiber-reinforced plastic）などからなる基板に塗布し、これを熱硬化させてシンチレータパネルを形成する。
【００２５】
次に、カッターホイールなどを用いて、熱硬化させた材料に溝部を形成する。この際、複数の光電変換部２ｂごとに四角柱状のシンチレータ５が設けられるように、マトリクス状の溝部を形成することができる。溝部には、大気（空気）、あるいは酸化防止用の窒素ガスなどの不活性ガスが満たされるようにすることができる。また、溝部が真空状態となるようにしてもよい。
シンチレータ５が設けられた基板（シンチレータパネル）は、光電変換部２ｂが設けられた光電変換基板２に貼り合わされる。
【００２６】
その他、蛍光の利用効率を高めて感度特性を改善するために、シンチレータ５の表面側（Ｘ線の入射面側）を覆うように図示しない反射層を設けることができる。
また、空気中に含まれる水蒸気により、シンチレータ５と図示しない反射層の特性が劣化するのを抑制するために、シンチレータ５と図示しない反射層を覆う図示しない防湿体を設けることができる。
【００２７】
ここで、肺の部分を撮影する医療用のＸ線検出器を例に挙げると、光電変換基板２に設けられる光電変換部２ｂの数は数千個となる。
そのため、前述した制御ライン２ｃ１やデータライン２ｃ２の数もそれぞれ数千ラインとなる。
この様な光電変換基板２を製造する際に、有効画素エリア６の外側で制御ライン２ｃ１やデータライン２ｃ２が断線する場合がある。
【００２８】
図５は、比較例に係るＸ線検出器１０１の回路図である。
図５に示すように、光電変換基板１０２を製造する際に、有効画素エリア６の外側で制御ライン２ｃ１やデータライン２ｃ２が断線する場合がある。
例えば、Ａ部において制御ライン２ｃ１が断線したり、Ｂ部においてデータライン２ｃ２が断線したりする場合がある。
有効画素エリア６の外側において、制御ライン２ｃ１が断線したり、データライン２ｃ２が断線したりすれば、光電変換部２ｂが良品となっていても、光電変換基板１０２が不良品となり歩留まりが低下することになる。
特に、光電変換部２ｂの数、すなわち画素数が増加すると不良品の数が増加するおそれがある。
【００２９】
そこで、本実施の形態に係る光電変換基板２においては、複数の制御ライン２ｃ１は、その両端に配線パッド２ｄ１をそれぞれ有するようにしている。そして、複数の配線パッド２ｄ１は、矩形状の光電変換基板２の対向する辺のそれぞれの近傍に設けるようにしている。
また、複数のデータライン２ｃ２は、その両端に配線パッド２ｄ２をそれぞれ有するようにしている。そして、複数の配線パッド２ｄ２は、矩形状の光電変換基板２の対向する辺のそれぞれの近傍に設けるようにしている。
【００３０】
この様にすれば、光電変換基板２の一方の辺側で断線が発生したとしても、他方の辺側において制御回路３１や増幅・変換回路３２との電気的な接続を行うことができる。
そのため、光電変換基板２の歩留まりを向上させることができ、ひいてはＸ線検出器１の歩留まりを向上させることができる。
【００３１】
ここで、図３に例示をしたように、制御回路３１と増幅・変換回路３２は、矩形状の光電変換基板２の一方の側にそれぞれ設けられている。
そのため、光電変換基板２の一方の辺側で断線が発生し、他方の辺側において電気的な接続を行うことになった場合でも、制御回路３１の配置と増幅・変換回路３２の配置を極力動かさないで済むようにすることが好ましい。
【００３２】
制御回路３１の配置と増幅・変換回路３２の配置を極力動かさないで済むようにするためには、基板２ａの平面形状と、複数の配線パッド２ｄ１の配置と、複数の配線パッド２ｄ２の配置とが、基板２ａの中心に対してそれぞれ点対称（２回対称）となっていればよい。
基板２ａの平面形状と、複数の配線パッド２ｄ１の配置と、複数の配線パッド２ｄ２の配置とが、基板２ａの中心に対してそれぞれ点対称となっていれば、光電変換基板２を１８０°回転させたとしても制御回路３１の配置と増幅・変換回路３２の配置を動かさなくて済む。
【００３３】
この場合、基板２ａの平面形状は、正偶数角形、円、楕円、平行四辺形、菱形などとすることができる。
ただし、製造の容易さやスペース効率などを考慮すると、基板２ａの平面形状は、矩形（正方形や長方形など）とすることが好ましい。
【００３４】
また、複数の光電変換部２ｂを含む有効画素エリア６の平面形状は、有効画素エリア６の中心に対して点対称となっており、且つ、有効画素エリア６の中心が平面視において基板２ａの中心と重なっていることが好ましい。
この様にすれば、光電変換基板２を１８０°回転させたとしてもシンチレータ５に対する有効画素エリア６の位置が変わらないようにすることができる。
【００３５】
図６は、光電変換基板２を例示するための模式図である。
図６に示すように、基板２ａの平面形状は、正方形となっている。
また、基板２ａの中心２ａ１に対して、Ｘ１側における配線パッド２ｄ１は、Ｘ２側における配線パッド２ｄ１と点対称の位置にある。
また、基板２ａの中心２ａ１に対して、Ｙ１側における配線パッド２ｄ２は、Ｙ２側における配線パッド２ｄ２と点対称の位置にある。
そのため、光電変換基板２を１８０°回転させたとしても制御回路３１の配置と増幅・変換回路３２の配置を動かさなくて済む。
【００３６】
また、有効画素エリア６の平面形状は、有効画素エリア６の中心６ａに対して点対称となる正方形となっている。有効画素エリア６の中心６ａが平面視において基板２ａの中心２ａ１と重なっている。
この様にすれば、光電変換基板２を１８０°回転させたとしてもシンチレータ５に対する有効画素エリア６の位置が変わらないようにすることができる。
【００３７】
また、バイアスライン２ｃ３の両端側に電気的に接続される複数の配線パッド２ｄ３の配置が、基板２ａの中心２ａ１に対して点対称となっていることが好ましい。
この様にすれば、光電変換基板２を１８０°回転させたとしてもバイアス回路３３の配置を動かさなくて済む。
【００３８】
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１  Ｘ線検出器、２  光電変換基板、２ａ  基板、２ａ１  中心、２ｂ  光電変換部、２ｂ１  光電変換素子、２ｂ２  スイッチング素子、２ｃ１  制御ライン、２ｃ２  データライン、２ｃ３  バイアスライン、２ｄ１  配線パッド、２ｄ２  配線パッド、２ｄ３  配線パッド、２ｃ３ａ  接続ライン、２ｅ１  フレキシブルプリント基板、２ｅ２  フレキシブルプリント基板、３  信号処理部、４  画像伝送部、５  シンチレータ、６  有効画素エリア、６ａ  中心、３１  制御回路、３１ａ  ゲートドライバ、３１ｂ  行選択回路、３２  増幅・変換回路、３２ａ  積分増幅器、３２ｂ  Ａ／Ｄ変換器、３３  バイアス回路、Ｓ１  制御信号、Ｓ２  画像データ信号
【図１】
2015050327.tif 000003
【図２】
2015050327.tif 000004
【図３】
2015050327.tif 000005
【図４】
2015050327.tif 000006
【図５】
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【図６】
2015050327.tif 000008