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JP4768978B2 - Radiation detector - Google Patents
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JP4768978B2 - Radiation detector - Google Patents

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Description

本発明は、放射線検出技術に関し、特に、大面積の2次元検出面を有する放射線検出器に関する。   The present invention relates to a radiation detection technique, and more particularly to a radiation detector having a large area two-dimensional detection surface.

X線CTやX線FPD(Flat Panel Detector)等の放射線検出器は、X線を光に変換するシンチレータとフォトダイオード等の光センサの組み合わせで構成される間接検出型センサが一般的である。X線CT用の固体検出器では、通常、フォトダイオードアレイは、結晶シリコンの基板上に作製される。また、X線FPDでは、フォトダイオードアレイは、大面積化を図るためポリシリコンやアモルファスシリコン等を用いて作製される。これらのフォトダイオード基板は、通常、基板材料自体や製造装置による制限から、作製できるサイズに限界がある。このため、大面積の放射線検出器を作成するためには、複数のフォトダイオード基板を並べて(以下、タイリングとする)大面積化する方法が考案されている。   A radiation detector such as an X-ray CT or an X-ray FPD (Flat Panel Detector) is generally an indirect detection type sensor constituted by a combination of a scintillator that converts X-rays into light and an optical sensor such as a photodiode. In a solid-state detector for X-ray CT, the photodiode array is usually fabricated on a crystalline silicon substrate. In the X-ray FPD, the photodiode array is manufactured using polysilicon, amorphous silicon, or the like in order to increase the area. These photodiode substrates are usually limited in the size that can be produced due to limitations due to the substrate material itself and the manufacturing equipment. For this reason, in order to create a radiation detector with a large area, a method of increasing the area by arranging a plurality of photodiode substrates (hereinafter referred to as tiling) has been devised.

X線CT検出器における大面積化の従来例としては、特開平11−311673号公報に提案されているように、複数のフォトダイオード基板をタイリングして検出器の多層化を図っている。なお、かかる従来例では、各フォトダイオード基板間はワイヤボンディングにて電気的に接続される。   As a conventional example of increasing the area of an X-ray CT detector, as proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-311673, a plurality of photodiode substrates are tiled to increase the number of detectors. In this conventional example, the photodiode substrates are electrically connected by wire bonding.

X線FPDにおける大面積化の従来例としては、特開2000−278605号公報に提案されているように、複数の撮像センサをタイリングすることでセンサの大面積化を図っている。各撮像センサ間は、導電性物質にて電気的に接続されている。   As a conventional example of increasing the area of an X-ray FPD, as proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-278605, the sensor area is increased by tiling a plurality of imaging sensors. Each imaging sensor is electrically connected with a conductive substance.

放射線検出器の別の例としては、光導電体によってX線を直接電気信号に変換して検出する直接検出型センサがある。   As another example of the radiation detector, there is a direct detection type sensor that detects an X-ray directly converted into an electric signal by a photoconductor.

特開平11−311673号公報JP-A-11-311673 特開2000−278605号公報JP 2000-278605 A

間接検出型センサでは、光センサアレイの各素子(画素に相当)に対してCMOSスイッチまたはTFTスイッチ等が設けられている。また、上記スイッチにて画素位置を選択するためのアドレスラインや、各画素で検出された信号電荷を読み出すためのデータラインが設けられている。先述した従来例では、複数ブロックの撮像センサをタイリングしてセンサ面積を拡大しているが、上記アドレスラインやデータラインを各撮像センサ間で多数接続する必要がある。このため、従来のワイヤボンディングにて上記接続を行うと、接続のための作業工数が増加し、製作コストが増大する問題があった。また、ワイヤボンディングで接続できる最小距離は、通常50[μm]程度であり、各センサブロック間の距離をこれ以上縮小するのは困難である。従って、各センサブロック間にセンシング不能な隙間(以下、不感領域とする)ができてしまうという問題があった。   In the indirect detection type sensor, a CMOS switch, a TFT switch, or the like is provided for each element (corresponding to a pixel) of the optical sensor array. In addition, an address line for selecting a pixel position by the switch and a data line for reading a signal charge detected in each pixel are provided. In the above-described conventional example, the sensor area is expanded by tiling a plurality of blocks of image sensors, but it is necessary to connect a large number of the address lines and data lines between the image sensors. For this reason, when the above-described connection is performed by conventional wire bonding, there is a problem that the number of work steps for the connection increases and the manufacturing cost increases. The minimum distance that can be connected by wire bonding is usually about 50 [μm], and it is difficult to further reduce the distance between the sensor blocks. Therefore, there is a problem that a gap that cannot be sensed (hereinafter referred to as an insensitive area) is formed between the sensor blocks.

本発明の目的は、上記不感領域が小さく、大面積で、かつ低コストの放射線検出器を提供することにある。
本発明の目的および新規な特徴の詳細は、本明細書の記述および添付図面によって明らかになるであろう。
An object of the present invention is to provide a radiation detector having a small dead area, a large area, and a low cost.
Details of the objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and attached drawings.

上記目的を達成するために、本発明の放射線検出器は、下記のような特徴を有する。   In order to achieve the above object, the radiation detector of the present invention has the following characteristics.

(1)放射線を電気信号に変換する光導電体基板と、前記光導電体基板上に形成された複数の画素電極と、前記複数の画素電極の中から前記電気信号を読み出す画素を選択するスイッチを有するスイッチ基板と、前記スイッチ基板にて選択された画素電極を通して出力される前記電気信号を読み出す信号読み出し回路とを有し、前記スイッチ基板は、複数の分割基板から構成され、前記光導電体基板は、前記複数の分割基板のうち少なくとも2つ以上の分割基板の前面に共通に配置されており、前記光導電体基板上に形成された接続電極によって前記複数の分割基板間が電気的に接続されていることを特徴とする。   (1) A photoconductor substrate that converts radiation into an electrical signal, a plurality of pixel electrodes formed on the photoconductor substrate, and a switch that selects a pixel that reads the electrical signal from the plurality of pixel electrodes A switch substrate, and a signal readout circuit for reading out the electrical signal output through the pixel electrode selected by the switch substrate, the switch substrate comprising a plurality of divided substrates, and the photoconductor The substrate is disposed in common on the front surface of at least two of the plurality of divided substrates, and the plurality of divided substrates are electrically connected to each other by connection electrodes formed on the photoconductor substrate. It is connected.

これにより分割基板間を容易に接続できるため、検出器製作時における作業工数を大幅に削減して低コスト化を図ることができる。また、ワイヤボンディングを必要としないため、分割基板間の距離を縮小して、不感領域の小さい直接検出型センサを提供できる。   As a result, the divided substrates can be easily connected to each other, so that the number of work steps for manufacturing the detector can be greatly reduced and the cost can be reduced. Further, since wire bonding is not required, a direct detection sensor with a small dead area can be provided by reducing the distance between the divided substrates.

(2)前記(1)の放射線検出器において、前記接続電極と前記光導電体基板との間に絶縁層を有することを特徴とする。   (2) In the radiation detector of (1), an insulating layer is provided between the connection electrode and the photoconductor substrate.

これにより、光導電体基板中で発生した信号電荷が接続電極に流入するのを防止できる。   Thereby, it is possible to prevent the signal charge generated in the photoconductor substrate from flowing into the connection electrode.

(3)前記(2)の放射線検出器において、前記接続電極の一部または全部が、前記絶縁層を挟んで前記画素電極上に形成されていることを特徴とする。   (3) In the radiation detector of (2), a part or all of the connection electrode is formed on the pixel electrode with the insulating layer interposed therebetween.

これにより、画素電極のサイズを縮小することなく接続電極を形成できる。   Thereby, the connection electrode can be formed without reducing the size of the pixel electrode.

(4)前記構成の放射線検出器において、前記複数の分割基板が、前記画素電極の位置を選択するための画素選択用ラインと、前記選択された画素電極を通して前記電気信号を読み出すための信号読出し用ラインとを有し、前記接続電極が、前記複数の分割基板間にまたがる画素選択用ライン間を電気的に接続する画素選択用ライン接続電極と、前記複数の分割基板間にまたがる前記信号読み出し用ライン間を電気的に接続する信号読み出し用ライン接続電極とを有していることを特徴とする。   (4) In the radiation detector having the above-described configuration, the plurality of divided substrates read a pixel selection line for selecting the position of the pixel electrode and a signal read for reading the electric signal through the selected pixel electrode. The pixel selection line connecting electrode for electrically connecting the pixel selection lines extending between the plurality of divided substrates, and the signal readout extending between the plurality of divided substrates. And a signal readout line connection electrode for electrically connecting the use lines.

これにより、分割基板間において画素選択用ラインと信号読出し用ラインを同時に接続できる。   Thereby, the pixel selection line and the signal readout line can be connected simultaneously between the divided substrates.

(5)前記構成の放射線検出器において、前記スイッチ基板が、前記電気信号を蓄積するためのコンデンサと、前記コンデンサにバイアス電圧を印加するためのバイアス電極とを有し、前記接続電極が、前記複数の分割基板間にまたがる前記バイアス電極間を電気的に接続するバイアス電極接続電極を有することを特徴とする。   (5) In the radiation detector having the above-described configuration, the switch substrate includes a capacitor for storing the electrical signal and a bias electrode for applying a bias voltage to the capacitor, and the connection electrode includes the connection electrode, A bias electrode connection electrode for electrically connecting the bias electrodes across a plurality of divided substrates is provided.

これにより、分割基板間においてバイアス電極を共通化できるため、分割基板間におけるバイアス電圧のずれを縮小できる。   As a result, the bias electrode can be shared between the divided substrates, so that the bias voltage deviation between the divided substrates can be reduced.

(6)前記構成の放射線検出器において、前記光導電体基板が、複数の基板で構成されることを特徴とする。   (6) In the radiation detector having the above-described configuration, the photoconductor substrate includes a plurality of substrates.

これにより、大面積の光導電体基板の作製が困難である場合も、検出器の大面積化が可能である。   Thereby, even when it is difficult to produce a photoconductor substrate having a large area, the detector can have a large area.

本発明によれば、放射線に対する不感領域の小さい、大面積の放射線検出器を低コストで提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the radiation detector of a large area with a small insensitive area | region with respect to a radiation can be provided at low cost.

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施例に係る放射線検出器の概略構成図である。本実施例に係る放射線検出器は、実装基板1、スイッチアレイ基板2、光導電体基板3、ゲートドライバ4、共通電極5、信号読出し回路6、フレームメモリ10、撮影制御手段11、撮影条件設定手段12、画像表示手段13等から構成される。また、図2は、説明のため、図1において共通電極5を除いた部分を表したものである。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a radiation detector according to an embodiment of the present invention. The radiation detector according to the present embodiment includes a mounting substrate 1, a switch array substrate 2, a photoconductor substrate 3, a gate driver 4, a common electrode 5, a signal readout circuit 6, a frame memory 10, an imaging control unit 11, and imaging condition setting. It comprises means 12, image display means 13, and the like. For the sake of explanation, FIG. 2 shows a portion excluding the common electrode 5 in FIG.

図1において、実装基板1の上面には3×3個のスイッチアレイ基板2が互いに隣接した状態で配置されている。また、3個のゲートドライバ4は、スイッチアレイ基板2の一辺をなす3つの基板に対向して略平行に配置されている。3個の信号読出し回路6は、スイッチアレイ基板2の他の一辺をなす3つの基板に対向して略平行に配置されている。後述するように、ゲートドライバ4とスイッチアレイ基板2との間、および信号読出し回路6とスイッチアレイ基板2との間はボンディングワイヤー7(後述する図4参照)によって電気的に接続されている。スイッチアレイ基板2の上面には、8×8個の光導電体基板3が互いに隣接した状態で配置されている。   In FIG. 1, 3 × 3 switch array substrates 2 are arranged adjacent to each other on the upper surface of the mounting substrate 1. Further, the three gate drivers 4 are arranged substantially parallel to face the three substrates forming one side of the switch array substrate 2. The three signal readout circuits 6 are arranged substantially in parallel to face the three substrates forming the other side of the switch array substrate 2. As will be described later, the gate driver 4 and the switch array substrate 2 and the signal readout circuit 6 and the switch array substrate 2 are electrically connected by bonding wires 7 (see FIG. 4 described later). On the upper surface of the switch array substrate 2, 8 × 8 photoconductor substrates 3 are arranged adjacent to each other.

スイッチアレイ基板2は、結晶シリコンで構成されており、後述する図4に示すように、基板上には読み出し電極40およびCMOSのスイッチ42等がマトリクス状に形成されている。ただし、スイッチアレイ基板2の構成は上記例のみに限定されるものではなく、例えば、ガラス基板上に形成されたTFTスイッチのアレイ等で、これを代用しても良い。ゲートドライバ4は、上記スイッチのゲートに電圧を印加するための公知の回路であり、スイッチアレイの行方向の読み出し位置を制御する。また、信号読出し回路6は、CMOSスイッチ42を通して読み出された信号を読み出してデジタル信号に変換するための公知の回路である。光導電体基板3の材料には、結晶CdTe材料が用いられるがこれに限定されるものではなく、例えば、SeやHgI、PbI等の公知の光導電体材料で代用してもよい。また、共通電極5の材料にはPtが用いられるが、他の金属でこれを代用してもよい。共通電極5には、図示してない高電圧源を用いて直流電圧が印加される。このとき印加される電圧の代表例は、250[V]である。 The switch array substrate 2 is made of crystalline silicon, and as shown in FIG. 4 described later, readout electrodes 40, CMOS switches 42, and the like are formed in a matrix on the substrate. However, the configuration of the switch array substrate 2 is not limited to the above example. For example, an array of TFT switches formed on a glass substrate may be used instead. The gate driver 4 is a known circuit for applying a voltage to the gate of the switch, and controls the reading position in the row direction of the switch array. The signal reading circuit 6 is a known circuit for reading a signal read through the CMOS switch 42 and converting it into a digital signal. The material of the photoconductor substrate 3 is crystalline but CdTe material is used is not limited thereto, for example, it may be substituted by a known photoconductive materials such as Se and HgI 2, PbI 2. Further, Pt is used as the material of the common electrode 5, but other metal may be used instead. A DC voltage is applied to the common electrode 5 using a high voltage source (not shown). A typical example of the voltage applied at this time is 250 [V].

個々のスイッチアレイ基板2上にマトリクス状に形成されるCMOSスイッチ42のピッチ間隔およびマトリクスサイズの代表例は、それぞれ170[μm]および900×900画素である。従って、スイッチアレイ基板2全体の一辺は45.9[cm]であり、2700×2700画素のマトリクスを形成する。一方、光導電体基板3の一辺のサイズは5.1[cm]であり、300画素分のサイズに相当する。従って、光導電体基板3全体の一辺は40.8[cm]であり、2400×2400画素分のマトリクスの範囲内で放射線を検出できる。なお光導電体基板3の厚さの代表例は500[μm]である。   Typical examples of pitch intervals and matrix sizes of the CMOS switches 42 formed in a matrix on each switch array substrate 2 are 170 [μm] and 900 × 900 pixels, respectively. Therefore, one side of the entire switch array substrate 2 is 45.9 [cm], and a matrix of 2700 × 2700 pixels is formed. On the other hand, the size of one side of the photoconductor substrate 3 is 5.1 [cm], which corresponds to the size of 300 pixels. Therefore, one side of the entire photoconductor substrate 3 is 40.8 [cm], and radiation can be detected within a matrix of 2400 × 2400 pixels. A typical example of the thickness of the photoconductor substrate 3 is 500 [μm].

次に、本実施例に係る放射線検出器の動作を説明する。光導電帯基板3に放射線が入力してそのエネルギーが吸収されると、光導電体基板3の内部で電子と正孔の対(以下キャリアとする)が発生する。これらのキャリアは共通電極5に印加された電圧で形成される電界によって、後述する図5に示す画素電極52を通して読み出され、画素容量41に電荷が蓄積される。上記蓄積電荷は、CMOSスイッチ42がONになった時点で信号読出し回路6によって読み出され、デジタル信号に変換された後にフレームメモリ10に記録される。画像表示手段13は、フレームメモリ10に記録された画像情報を表示する。なお、上記CMOSスイッチ42のONおよびOFFはゲートドライバ4によって制御される。撮影制御手段11はゲートドライバ4、信号読出し回路6およびフレームメモリ10への記録のタイミングを制御する。使用者は、撮影条件設定手段12を介して、上記記録タイミングを種々設定できる。   Next, the operation of the radiation detector according to the present embodiment will be described. When radiation is input to the photoconductive band substrate 3 and its energy is absorbed, a pair of electrons and holes (hereinafter referred to as carriers) is generated inside the photoconductive substrate 3. These carriers are read out through a pixel electrode 52 shown in FIG. 5 to be described later by an electric field formed by a voltage applied to the common electrode 5, and charges are accumulated in the pixel capacitor 41. The accumulated charge is read by the signal read circuit 6 when the CMOS switch 42 is turned on, converted into a digital signal, and then recorded in the frame memory 10. The image display unit 13 displays the image information recorded in the frame memory 10. The gate driver 4 controls ON and OFF of the CMOS switch 42. The imaging control means 11 controls the timing of recording in the gate driver 4, signal readout circuit 6 and frame memory 10. The user can set various recording timings via the photographing condition setting unit 12.

図3は、本実施例に係る放射線検出器の上面図である。このように、光導電体基板3は隣接するスイッチアレイ基板2の境界線上をまたいで共通に配置される。共通電極5は、全ての光導電体基板3上に共通して配置される。以下では、図3中に示される領域300および領域301内部の構成について説明する。   FIG. 3 is a top view of the radiation detector according to the present embodiment. As described above, the photoconductor substrate 3 is disposed in common across the boundary line of the adjacent switch array substrate 2. The common electrode 5 is disposed in common on all the photoconductor substrates 3. Below, the structure inside the area | region 300 shown in FIG. 3 and the area | region 301 is demonstrated.

図4は、図3中に示される領域300の構成を説明するための図である。図4ではゲートドライバ4、スイッチアレイ基板2、および信号読出し回路6の詳細構成が示してある。スイッチアレイ基板2は、読み出し電極40、画素容量41、CMOSスイッチ42、ゲートライン45、データライン43およびバイアスライン44等から構成される。ゲートライン45およびデータライン43の一端は、それぞれ電極47および電極46に接続されている。ゲートドライバ4はスイッチ400を有しており、スイッチ400の一端は電極401に接続されている。電極401および電極47は、公知のボンディングワイヤー7によって接続されている。信号読出し回路6は、アンプ403およびマルチプレクサ405を構成するスイッチアレイ404を介してA/D変換機406に入力している。また、アンプ403の入力端は電極402に接続されている。電極402および電極46は、公知のボンディングワイヤー7によって接続されている。   FIG. 4 is a diagram for explaining the configuration of the region 300 shown in FIG. FIG. 4 shows detailed configurations of the gate driver 4, the switch array substrate 2, and the signal readout circuit 6. The switch array substrate 2 includes a readout electrode 40, a pixel capacitor 41, a CMOS switch 42, a gate line 45, a data line 43, a bias line 44, and the like. One ends of the gate line 45 and the data line 43 are connected to the electrode 47 and the electrode 46, respectively. The gate driver 4 includes a switch 400, and one end of the switch 400 is connected to the electrode 401. The electrode 401 and the electrode 47 are connected by a known bonding wire 7. The signal readout circuit 6 is input to the A / D converter 406 via the switch array 404 constituting the amplifier 403 and the multiplexer 405. The input end of the amplifier 403 is connected to the electrode 402. The electrode 402 and the electrode 46 are connected by a known bonding wire 7.

光導電体基板3で検出された電荷は読み出し電極40を介して画素容量41に蓄積される。ゲートドライバ4は、スイッチ400をONにする位置を行方向(縦方向)に順次切り替えながら該等する列位置におけるCMOSスイッチ42をONにする。このときが画素容量41に蓄積された電荷はデータライン43を介してアンプ403に入力される。上記アンプ403への電荷の入力は、全ての列方向(横方向)位置において同時に行われるため、マルチプレクサ405は、スイッチ404を順次列方向に切り替えてA/D変換機406へ入力する信号の位置を切り替える。   The charge detected by the photoconductor substrate 3 is accumulated in the pixel capacitor 41 via the readout electrode 40. The gate driver 4 turns on the CMOS switch 42 at the corresponding column position while sequentially switching the position where the switch 400 is turned on in the row direction (vertical direction). At this time, the charge accumulated in the pixel capacitor 41 is input to the amplifier 403 via the data line 43. Since the input of electric charges to the amplifier 403 is performed simultaneously in all column direction (lateral direction) positions, the multiplexer 405 sequentially switches the switches 404 in the column direction and positions of signals input to the A / D converter 406. Switch.

図5は、本実施例に係る放射線検出器の断面図であり、特に、図4におけるデータライン43と平行な方向の断層面を表している。なお、図5において、ゲートライン45は紙面と垂直な方向に配置されている。光導電体基板3の背面には、画素電極52が形成されており、公知の導電性樹脂51を介して読み出し電極40と接続されている。このような画素電極52と読み出し電極40との接続は、公知のフリップチップボンディング技術等を用いて実現できる。光導電体基板中で発生したキャリアは画素電極52を介して収集され、画素容量41に蓄積される。画素電極52の材料としては、Inが用いられるがこれに限定されるものではない。画素電極52は、光導電体基板3の表面上に公知の蒸着技術やスパッタリング技術等を用いて形成される。   FIG. 5 is a cross-sectional view of the radiation detector according to the present embodiment, and particularly shows a tomographic plane in a direction parallel to the data line 43 in FIG. In FIG. 5, the gate lines 45 are arranged in a direction perpendicular to the paper surface. A pixel electrode 52 is formed on the back surface of the photoconductor substrate 3 and is connected to the readout electrode 40 via a known conductive resin 51. Such a connection between the pixel electrode 52 and the readout electrode 40 can be realized by using a known flip chip bonding technique or the like. Carriers generated in the photoconductor substrate are collected through the pixel electrode 52 and accumulated in the pixel capacitor 41. The material of the pixel electrode 52 is In, but is not limited to this. The pixel electrode 52 is formed on the surface of the photoconductor substrate 3 using a known vapor deposition technique or sputtering technique.

図6は、図3中に示される領域301の構成を説明するための図である。領域301では4つのスイッチアレイ基板2A〜2Dが隣接している。各基板において、データライン43A〜43Dの末端部は、それぞれ電極61A〜61Dに接続している。また、各基板において、ゲートライン45A〜45Dの末端部は、それぞれ電極62A〜62Dに接続している。更に、各基板において、バイアスライン44A〜44Dの末端部は、それぞれ電極60A〜60Dに接続している。後述する図7に示すように、末端部におけるそれぞれの電極は、各スイッチアレイ基板2A〜2Dの上面側に露出している。スイッチアレイ基板2A−2B間、2A−2C間、2C−2D間、および2B−2D間の境界付近に隣接する各末端部の電極は、以下に示す光導電体基板3の背面側に形成された接続電極70〜72によって互いに接続される。   FIG. 6 is a diagram for explaining the configuration of the region 301 shown in FIG. In the region 301, the four switch array substrates 2A to 2D are adjacent to each other. In each substrate, the end portions of the data lines 43A to 43D are connected to the electrodes 61A to 61D, respectively. In each substrate, the end portions of the gate lines 45A to 45D are connected to the electrodes 62A to 62D, respectively. Further, in each substrate, the end portions of the bias lines 44A to 44D are connected to the electrodes 60A to 60D, respectively. As shown in FIG. 7 to be described later, each electrode at the end is exposed on the upper surface side of each switch array substrate 2A to 2D. The electrode at each end adjacent to the boundary between the switch array substrates 2A-2B, 2A-2C, 2C-2D, and 2B-2D is formed on the back side of the photoconductor substrate 3 shown below. The connection electrodes 70 to 72 are connected to each other.

図7は、光導電体基板3の背面側に形成された電極の位置を説明するための図である。ただし、図7は、共通電極5側から見た電極位置を示しており、図6に示されるスイッチアレイ基板2A〜2Dの上面に重ね合わせるように配置される。光導電体基板3の背面側には、画素電極52に加えて接続電極70〜72が形成されている。これらは、図6に示した隣接する末端部の電極60〜62の上面に配置され、各電極間を接続する。なお、接続電極70〜72に隣接する画素電極52では、接続電極70〜72を形成するためのスペースを確保するために、接続電極70〜72に隣接しない周辺の画素電極52に比べて小さなサイズで形成されている。接続電極70〜72と光導電体基板3の間には、後述する図8に示すように絶縁膜800が形成されており、光導電体基板3中で発生したキャリアが接続電極70〜72に到達しないようにしてある。   FIG. 7 is a diagram for explaining the positions of the electrodes formed on the back side of the photoconductor substrate 3. However, FIG. 7 shows the electrode positions as viewed from the common electrode 5 side, and is arranged so as to overlap the upper surfaces of the switch array substrates 2A to 2D shown in FIG. In addition to the pixel electrode 52, connection electrodes 70 to 72 are formed on the back side of the photoconductor substrate 3. These are arranged on the upper surface of the adjacent electrodes 60 to 62 shown in FIG. 6 and connect the electrodes. Note that the pixel electrode 52 adjacent to the connection electrodes 70 to 72 has a smaller size than the peripheral pixel electrode 52 not adjacent to the connection electrodes 70 to 72 in order to secure a space for forming the connection electrodes 70 to 72. It is formed with. An insulating film 800 is formed between the connection electrodes 70 to 72 and the photoconductor substrate 3 as shown in FIG. 8 to be described later, and carriers generated in the photoconductor substrate 3 are transferred to the connection electrodes 70 to 72. It is made not to reach.

図8は、本実施例に係る放射線検出器の断面図であり、特に、図7中に示した位置700における断層面を表している。スイッチアレイ基板2Aおよび2B中のデータライン43Aおよび43Bは、それぞれ末端部において基板上面に露出された電極61Aおよび62Bに接続されている。一方、光導電体基板3の背面上には絶縁層(絶縁膜)800を介して接続電極71が形成されている。電極61Aと接続電極71および電極61Bと接続電極71は、それぞれ導電性樹脂81Aおよび81Bを介して接続されている。従って、データライン43Aおよび43Bが電気的に接続されるため、これらを通して信号を出力することができる。また、図面による説明を省略したが、同様の方法で隣接するスイッチアレイ基板間のゲートライン45およびバイアスライン44も接続できる。   FIG. 8 is a cross-sectional view of the radiation detector according to the present embodiment, and particularly shows a tomographic plane at the position 700 shown in FIG. Data lines 43A and 43B in the switch array substrates 2A and 2B are connected to electrodes 61A and 62B exposed on the upper surface of the substrate at the end portions, respectively. On the other hand, a connection electrode 71 is formed on the back surface of the photoconductor substrate 3 via an insulating layer (insulating film) 800. The electrode 61A and the connection electrode 71, and the electrode 61B and the connection electrode 71 are connected via conductive resins 81A and 81B, respectively. Therefore, since the data lines 43A and 43B are electrically connected, a signal can be output through them. Although not described with reference to the drawings, the gate line 45 and the bias line 44 between adjacent switch array substrates can be connected in the same manner.

図9は、光導電体基板3の背面側に形成された電極位置の別の例を説明するための図である。ただし、図9は、共通電極5側から見た電極位置を示しており、図6に示されるスイッチアレイ基板2A〜2Dの上面に重ね合わせるように配置される。光導電体基板3の背面側には等しい大きさの画素電極52が等間隔で形成される。また、接続電極90〜92のは、後述する図10に示すように、絶縁層(絶縁膜)1000を挟んで光導電体基板3の上面および画素電極52の上面に形成されている。これらは、図6に示した隣接する末端部の電極60〜62の上面に配置され、各電極間を接続する。本例のように、画素電極52のサイズを大きくとることで、光導電体基板3中で発生したキャリアを効率良く読み出すことができる。   FIG. 9 is a diagram for explaining another example of electrode positions formed on the back side of the photoconductor substrate 3. However, FIG. 9 shows the electrode position as viewed from the common electrode 5 side, and is arranged so as to overlap the upper surfaces of the switch array substrates 2A to 2D shown in FIG. Pixel electrodes 52 of equal size are formed at equal intervals on the back side of the photoconductor substrate 3. Further, the connection electrodes 90 to 92 are formed on the upper surface of the photoconductor substrate 3 and the upper surface of the pixel electrode 52 with an insulating layer (insulating film) 1000 interposed therebetween as shown in FIG. These are arranged on the upper surface of the adjacent electrodes 60 to 62 shown in FIG. 6 and connect the electrodes. As in this example, by increasing the size of the pixel electrode 52, carriers generated in the photoconductor substrate 3 can be read efficiently.

図10は、本実施例に係る放射線検出器の断面図であり、特に、図9中に示した位置900における断層面を表している。スイッチアレイ基板2Aおよび2B中のデータライン43Aおよび43Bは、それぞれ末端部において基板上面に露出された電極61Aおよび62Bに接続されている。一方、光導電体基板3および画素電極52の背面上には絶縁膜1000を介して接続電極91が形成されている。電極61Aと接続電極91および電極61Bと接続電極91は、それぞれ導電性樹脂101Aおよび101Bを介して接続されている。従って、データライン43Aおよび43Bが電気的に接続されるため、これらを通して信号を出力することができる。また、図面による説明を省略したが、同様の方法で隣接するスイッチアレイ基板間のゲートライン45およびバイアスライン44も接続できる。   FIG. 10 is a cross-sectional view of the radiation detector according to the present embodiment, and particularly shows a tomographic plane at the position 900 shown in FIG. Data lines 43A and 43B in the switch array substrates 2A and 2B are connected to electrodes 61A and 62B exposed on the upper surface of the substrate at the end portions, respectively. On the other hand, a connection electrode 91 is formed on the back surfaces of the photoconductor substrate 3 and the pixel electrode 52 with an insulating film 1000 interposed therebetween. The electrode 61A and the connection electrode 91, and the electrode 61B and the connection electrode 91 are connected through conductive resins 101A and 101B, respectively. Therefore, since the data lines 43A and 43B are electrically connected, a signal can be output through them. Although not described with reference to the drawings, the gate line 45 and the bias line 44 between adjacent switch array substrates can be connected in the same manner.

以上、本発明に係る放射線検出器の一例を示したが、本発明は、上記実施例のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更しうることはいうまでもない。例えば、マルチスライスX線CT用のセンサに本発明を適用することで、X線CTセンサの多層化が実現できる。また、上記実施例では、光導電体基板3の大面積化を複数基板のタイリングによって実現したが、一枚の光導電体基板でこれを代用しても良い。例えば、大面積化が困難な結晶材料の代わりにアモルファス材料等を用いることで、大面積の光導電体基板を作製することも可能である。   Although an example of the radiation detector according to the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, by applying the present invention to a sensor for multi-slice X-ray CT, multilayering of X-ray CT sensors can be realized. In the above embodiment, the photoconductor substrate 3 has a large area by tiling a plurality of substrates. However, a single photoconductor substrate may be used instead. For example, a photoconductor substrate having a large area can be manufactured by using an amorphous material or the like instead of a crystal material that is difficult to increase in area.

以上詳述したように、本発明によれば、放射線に対する不感領域の小さい、大面積の放射線検出器を低コストで提供することができる。また、複数の小検出器を並べて大面積の放射線検出器を作製する際に、ワイヤボンディング行わずに小検出器間の電気的な接続を行うことができる。   As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a large-area radiation detector with a small area insensitive to radiation at a low cost. Further, when a large-area radiation detector is manufactured by arranging a plurality of small detectors, electrical connection between the small detectors can be performed without performing wire bonding.

本発明の一実施例に係る放射線検出器の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the radiation detector which concerns on one Example of this invention. 図1において共通電極5を除いた部分を表した図。The figure showing the part except the common electrode 5 in FIG. 本発明の一実施例に係る放射線検出器の上面図。The top view of the radiation detector concerning one example of the present invention. 図3中に示される領域300の構成を説明するための図。The figure for demonstrating the structure of the area | region 300 shown in FIG. 本発明の一実施例に係る放射線検出器の断面図。Sectional drawing of the radiation detector which concerns on one Example of this invention. 図3中に示される領域301の構成を説明するための図。The figure for demonstrating the structure of the area | region 301 shown in FIG. 光導電体基板の背面側に形成された電極の位置を説明するための図。The figure for demonstrating the position of the electrode formed in the back side of a photoconductor substrate. 図7中に示される位置700における断層面を表した図。The figure showing the tomographic plane in the position 700 shown in FIG. 光導電体基板の背面側に形成された電極位置の別の例を説明するための図。The figure for demonstrating another example of the electrode position formed in the back side of a photoconductor substrate. 図9中に示される位置900における断層面を表した図。The figure showing the tomographic plane in the position 900 shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…実装基板、2、2A〜2D…スイッチアレイ基板、3…光導電体基板、4…ゲートドライバ、5…共通電極、6…信号読み出し回路、7…ボンディングワイヤー、10…フレームメモリ、11…撮影制御手段、12…撮影条件設定手段、13…画像表示手段、40…読み出し電極、41…画素容量、42…CMOSスイッチ、43、43A〜43D…データライン、44、44A〜44D…バイアスライン、45、45A〜45D…ゲートライン、46、47…電極、51…導電性樹脂、52…画素電極、60A〜60D、61A〜61D、62A〜62D…電極、70〜72…接続電極、400、404…スイッチ、401、402…電極、403…アンプ、405…マルチプレクサ、406…A/D変換器、81A、81B…導電性樹脂、90〜92…接続電極、101A、101B…導電性樹脂、700…(図7中)位置、800…絶縁膜、900…(図9中)位置、1000…絶縁膜。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Mounting board | substrate 2, 2A-2D ... Switch array board | substrate, 3 ... Photoconductor board | substrate, 4 ... Gate driver, 5 ... Common electrode, 6 ... Signal readout circuit, 7 ... Bonding wire, 10 ... Frame memory, 11 ... Imaging control means, 12 ... Imaging condition setting means, 13 ... Image display means, 40 ... Read electrode, 41 ... Pixel capacity, 42 ... CMOS switch, 43, 43A-43D ... Data line, 44, 44A-44D ... Bias line, 45, 45A to 45D ... gate line, 46, 47 ... electrode, 51 ... conductive resin, 52 ... pixel electrode, 60A-60D, 61A-61D, 62A-62D ... electrode, 70-72 ... connection electrode, 400, 404 ... Switch, 401, 402 ... Electrode, 403 ... Amplifier, 405 ... Multiplexer, 406 ... A / D converter, 81A, 81B ... Conductivity Fat, 90 to 92 ... connection electrodes, 101A, 101B ... conductive resin, 700 ... (in Fig. 7) positions, 800: insulating film, 900 ... (in Fig. 9) position, 1000 ... insulating film.

Claims (1)

放射線を電気信号に変換する光導電体基板と、前記光導電体基板上に形成された複数の画素電極と、前記複数の画素電極の中から前記電気信号を読み出す画素を選択するスイッチを有するスイッチ基板と、前記スイッチ基板にて選択された画素電極を通して出力される前記電気信号を読み出す信号読み出し回路とを有し、前記スイッチ基板は、複数の分割基板から構成され、前記光導電体基板は、前記複数の分割基板のうち少なくとも2つ以上の分割基板の前面に共通に配置されており、前記光導電体基板上に形成され、隣接する前記画素電極との間にスペースを有する絶縁層を介して形成された接続電極によって前記複数の分割基板間が電気的に接続されていることを特徴とする放射線検出器。 A switch having a photoconductor substrate for converting radiation into an electrical signal, a plurality of pixel electrodes formed on the photoconductor substrate, and a switch for selecting a pixel from which the electrical signal is read out of the plurality of pixel electrodes A substrate and a signal readout circuit for reading out the electrical signal output through the pixel electrode selected by the switch substrate, the switch substrate is composed of a plurality of divided substrates, and the photoconductor substrate is An insulating layer that is disposed in common on the front surface of at least two of the plurality of divided substrates, is formed on the photoconductor substrate, and has a space between the adjacent pixel electrodes. The radiation detector is characterized in that the plurality of divided substrates are electrically connected by connection electrodes formed in this manner.
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