電流/電壓轉(zhuǎn)換電路和成像裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及電流/電壓轉(zhuǎn)換電路以及包括這種電流/電壓轉(zhuǎn)換電路的成像裝置。更具體地，本公開涉及可以適用于X射線平板檢測(cè)器的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路以及包括這種電流/電壓轉(zhuǎn)換電路的成像裝置(X射線平板檢測(cè)器)。
【背景技術(shù)】
[0002]能夠通過用X射線照射活體或物質(zhì)并基于透射的X射線成像技術(shù)來檢測(cè)和可視化透射的X射線來識(shí)別活體或物質(zhì)的內(nèi)部狀態(tài)。在透射的X射線成像技術(shù)中，使用感光板(photographic plate)或照相膠片(photograph film)來檢測(cè)透射的X射線。但是，近年來，X射線平板檢測(cè)器的發(fā)展已經(jīng)取得蓬勃進(jìn)展(見例如日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_N0.2010-098621)。關(guān)于X射線平板檢測(cè)器，存在直接轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和間接轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，在該直接轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，將X射線直接轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，且在該間接轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，將X射線轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，然后將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。在任一系統(tǒng)中，都可以實(shí)現(xiàn)無膠片成像，且變得能夠進(jìn)行圖片質(zhì)量改善和診斷支持。另外，優(yōu)點(diǎn)是，例如，有助于電子存檔和聯(lián)網(wǎng)且預(yù)計(jì)在各種領(lǐng)域中使用。
[0003]圖50中示出了 X射線平板檢測(cè)器中包括的成像元件和電流/電壓轉(zhuǎn)換電路的例子的等效電路圖。在此，以二維矩陣形式在X和Y方向上布置的多個(gè)(MXN個(gè))成像元件230將入射的X射線直接(直接轉(zhuǎn)換系統(tǒng))或間接(間接轉(zhuǎn)換系統(tǒng))轉(zhuǎn)換為電流。在X方向上布置的多個(gè)(M個(gè))成像元件230經(jīng)由開關(guān)電路232和行布線233而連接到一個(gè)電流/電壓轉(zhuǎn)換電路240。電流/電壓轉(zhuǎn)換電路240按順序?qū)碜悦總€(gè)成像元件的電流轉(zhuǎn)換為電壓。在圖50中，附圖標(biāo)記231指示成像元件230具有的寄生電容(電容值:Cpd)。電流/電壓轉(zhuǎn)換電路240是公知的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路(一種積分電路)，其包括運(yùn)算放大器241、電容器部分242 (電容值:Cint)和具有復(fù)位開關(guān)電路244的短路電路243。向運(yùn)算放大器241的同相輸入部分輸入?yún)⒖茧妷篤Krf。另外，運(yùn)算放大器241的反相輸入部分被連接到行布線233。電容器部分242和短路電路243并行連接，且連接到運(yùn)算放大器241的反相輸入部分和輸出部分。
[0004]當(dāng)啟動(dòng)電流/電壓轉(zhuǎn)換電路240時(shí)，將開關(guān)電路232置于斷開狀態(tài)，且將復(fù)位開關(guān)電路244置于接通狀態(tài)，由此穿過電容器部分242的電勢(shì)被設(shè)置為等于VKef。然后，將復(fù)位開關(guān)電路244置于斷開狀態(tài)，且X射線入射在成像元件230上。成像元件230將輸入的電磁波轉(zhuǎn)換為電流。將該電流存儲(chǔ)在寄生電容230中，作為電荷Qin。當(dāng)將開關(guān)電路232置于接通狀態(tài)時(shí)，在寄生電容231中存儲(chǔ)的電荷Qin經(jīng)由行布線233傳輸?shù)诫娏?電壓轉(zhuǎn)換電路240中的電容器部分242。由V。來表示從電流/電壓轉(zhuǎn)換電路240輸出的輸出電壓，最終獲得 V。= Q in/Cint。
[0005]引用列表
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_N0.2010-098621

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的問題
[0009]注意，在圖50所示的傳統(tǒng)成像元件230和電流/電壓轉(zhuǎn)換電路240中，在X方向上布置的多個(gè)(M個(gè))成像元件230經(jīng)由行布線233連接到一個(gè)電流/電壓轉(zhuǎn)換電路240。因此，行布線233的寄生電容Clin/變得與成像元件的數(shù)量(M)成比例。從電流/電壓轉(zhuǎn)換電路240輸出的電壓信號(hào)中的噪聲被放大到[l+(Cline+ Σ CpdJ/Cint]倍。在其中行布線233的寄生電容Clim大的傳統(tǒng)系統(tǒng)中，難以獲得高的S/N比。注意，“Σ Cpth/指的是M個(gè)成像元件230的寄生電容231的總數(shù)。另外，由于在敏感度上高的行布線233的布線長(zhǎng)度長(zhǎng)，因此還存在無力對(duì)抗外部干擾的問題。
[0010]因此，本公開的目的是提供一種電流/電壓轉(zhuǎn)換電路，其可以給出高的S/N比，且有力對(duì)抗外部干擾，以及提供一種成像裝置，包括這種電流/電壓轉(zhuǎn)換電路。
[0011]對(duì)問題的解決方案
[0012]用于實(shí)現(xiàn)該目的的根據(jù)本公開的一種成像裝置包括通過以二維矩陣形式布置包括在一個(gè)像素或多個(gè)像素中的成像元件單元而形成的成像面板，并且
[0013]每個(gè)成像元件單元包括:
[0014]成像元件，被配置為將輸入的電磁波轉(zhuǎn)換為電流；以及
[0015]電流/電壓轉(zhuǎn)換電路，被配置為將來自所述成像元件的電流轉(zhuǎn)換為電壓。
[0016]用于實(shí)現(xiàn)該目的的根據(jù)本公開的第一方面的一種電流/電壓轉(zhuǎn)換電路，是連接到成像元件的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路，其被配置為將入射的電磁波轉(zhuǎn)換為電流，且被配置為將來自所述成像元件的電流轉(zhuǎn)換為電壓，所述電流/電壓轉(zhuǎn)換電路包括:
[0017]運(yùn)算放大器，包括連接到所述電流/電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出部分的輸出部分，且包括第一輸入部分和第二輸入部分；
[0018]電容器部分，第一端連接到所述運(yùn)算放大器的輸出部分，且第二端連接到所述運(yùn)算放大器的第二輸入部分；以及
[0019]第一開關(guān)電路和第二開關(guān)電路，被配置為互補(bǔ)地操作，
[0020]所述運(yùn)算放大器的第一輸入部分連接到第一電源，以及
[0021]所述成像元件的輸出部分經(jīng)由所述第一開關(guān)電路而連接到所述電容器部分的第二端，且經(jīng)由所述第二開關(guān)電路而連接到第二電源。注意，“第一開關(guān)電路和第二開關(guān)電路互補(bǔ)地操作”指的是，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)電路處于接通狀態(tài)時(shí)，第二開關(guān)電路被置于斷開狀態(tài)，且當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)電路處于斷開狀態(tài)時(shí)，第二開關(guān)電路被置于接通狀態(tài)。這在以下描述中也是如此。
[0022]用于實(shí)現(xiàn)該目的的根據(jù)本公開的第二方面的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路是連接到成像元件的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路，其被配置為將入射的電磁波轉(zhuǎn)換為電流，且被配置為將來自所述成像元件的電流轉(zhuǎn)換為電壓，所述電流/電壓轉(zhuǎn)換電路包括:
[0023]場(chǎng)效應(yīng)晶體管；
[0024]電容器部分；以及
[0025]第一開關(guān)電路和第二開關(guān)電路，被配置為互補(bǔ)地操作，
[0026]所述電容器部分的第一端連接到所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的一個(gè)源極/漏極區(qū)，且所述電容器部分的第二端連接到所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極電極，
[0027]所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的所述一個(gè)源極/漏極區(qū)連接到第一電源和所述電流/電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出部分，以及
[0028]所述成像元件的輸出部分經(jīng)由所述第一開關(guān)電路而連接到所述電容器部分的第二端，且經(jīng)由所述第二開關(guān)電路而連接到第二電源。
[0029]發(fā)明的效果
[0030]根據(jù)本公開的成像面板中的每個(gè)成像元件單元包括一個(gè)成像元件和一個(gè)電流/電壓轉(zhuǎn)換電路。另外，與一個(gè)成像元件對(duì)應(yīng)地提供根據(jù)本公開的第一方面或第二方面的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路。因此，不像其中對(duì)于多個(gè)成像元件提供一個(gè)電流/電壓轉(zhuǎn)換電路的傳統(tǒng)技術(shù)，不會(huì)發(fā)生諸如由于行布線導(dǎo)致的從電流/電壓轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓信號(hào)中的噪聲的問題。因此，可以獲得高S/N比，且可以試圖減少電磁波的輻射量。另外，也能夠提供有力抵抗外部干擾的成像元件單元。
【附圖說明】
[0031]圖1是在實(shí)施例1中的成像裝置的一部分的等效電路圖。
[0032]圖2A和2B是用于說明在實(shí)施例1中的成像裝置中包括的成像元件單元的操作的等效電路圖。
[0033]圖3A和3B是接著圖2B的用于說明在實(shí)施例1中的成像裝置中包括的成像元件單元的操作的等效電路圖。
[0034]圖4A和4B是接著圖3B的用于說明在實(shí)施例1中的成像裝置中包括的成像元件單元的操作的等效電路圖。
[0035]圖5是圖示實(shí)施例1中的成像裝置包括的成像元件單元中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)處的電勢(shì)的示圖。
[0036]圖6是圖示連接到輸出布線的實(shí)施例1和實(shí)施例3中的成像裝置中包括的M個(gè)成像元件單元中耗散的功率的總和。
[0037]圖7是在實(shí)施例2中的成像裝置的一部分的等效電路圖。
[0038]圖8是在實(shí)施例3中的成像裝置的一部分的等效電路圖。
[0039]圖9A和9B是用于說明在實(shí)施例3中的成像裝置中包括的成像元件單元的操作的等效電路圖。
[0040]圖1OA和1B是接著圖9B的用于說明在實(shí)施例3中的成像裝置中包括的成像元件單元的操作的等效電路圖。
[0041]圖1lA和IlB是接著圖1OB的用于說明在實(shí)施例3中的成像裝置中包括的成像元件單元的操作的等效電路圖。
[0042]圖12是圖示實(shí)施例3中的成像裝置包括的成像元件單元中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)處的電勢(shì)的示圖。
[0043]圖13是在實(shí)施例4中的成像裝置的一部分的等效電路圖。
[0044]圖14是用于說明在實(shí)施例4中的成像裝置中包括的成像元件單元的操作的等效電路圖。
[0045]圖15是接著圖14的用于說明在實(shí)施例4中的成像裝置中包括的成像元件單元的操作的等效電路圖。
[0046]圖16是接著圖15的用于說明在實(shí)施例4中的成像裝置中包括的成像元件單元的操作的等效電路圖。
[0047]圖17是接著圖16的用于說明在實(shí)施例4中的成像裝置中包括的成像元件單元的操作的等效電路圖。
[0048]圖18是接著圖17的用于說明在實(shí)施例4中的成像裝置中包括的成像元件單元的操作的等效電路圖。
[0049]圖19是接著圖18的用于說明在實(shí)施例4中的成像裝置中包括的成像元件單元的操作的等效電路圖。
[0050]圖20是接著圖19的用于說明在實(shí)施例4中的成像裝置中包括的成像元件單元的操作的等效電路圖。
[0051]圖21是圖示實(shí)施例4中的成像裝置包括的成像元件單元中的各個(gè)開關(guān)電路的操作的示圖。
[0052]圖22是圖示實(shí)施例4中的成像裝置包括的成像元件單元中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)處的電勢(shì)的示圖。
[0053]圖23是在實(shí)施例5中的成像裝置的一部分的等效電路圖。
[0054]圖24A和24B是用于說明在實(shí)施例5中的成像裝置中包括的成像元件單元的操作的等效電路圖。
[0055]圖25A和25B是接著圖24B的用于說明在實(shí)施例5中的成像裝置中包括的成像元件單元的操作的等效電路圖。
[0056]圖26是接著圖25B的用于說明在實(shí)施例5中的成像裝置中包括的成像元件單元的操作的等效電路圖。
[0057]圖27是在實(shí)施例6中的成像裝置的一部分的等效電路圖。
[0058]圖28A和28B是用于說明在實(shí)施例6中的成像裝置中包括的成像元件單元的操作的等效電路圖。
[0059]圖29A和29B是接著圖28B的用于說明在實(shí)施例6中的成像裝置中包括的成像元件單元的操作的等效電路圖。
[0060]圖30是接著圖29B的用于說明在實(shí)施例6中的成像裝置中包括的成像元件單元的操作的等效電路圖。
[0061]圖31是在實(shí)施例7中的成像裝置的一部分的等效電路圖。
[0062]圖32是用于說明在實(shí)施例7中的成像裝置中包括的成像元件單元的操作的等效電路圖。
[0063]圖33是接著圖32的用于說明在實(shí)施例7中的成像裝置中包括的成像元件單元的操作的等效電路圖。
[0064]圖34是接著圖33的用于說明在實(shí)施例7中的成像裝置中包括的成像元件單元的操作的等效電路圖。
[0065]圖35是接著圖34的用于說明在實(shí)施例7中的成像裝置中包括的成像元件單元的操作的等效電路圖。
[0066]圖36是接著圖35的用于說明在實(shí)施例7中的成像裝置中包括的成像元件單元的操作的等效電路圖。
[0067]圖37是接著圖36的用于說明在實(shí)施例7中的成像裝置中包括的成像元件單元的操作的等效電路圖。
[0068]圖38是接著圖37的用于說明在實(shí)施例7中的成像裝置中包括的成像元件單元的操作的等效電路圖。
[0069]圖39是圖示實(shí)施例8中的成像面板的配置例子和其中對(duì)應(yīng)于一個(gè)像素的成像元件單元與布線層接合的狀態(tài)的示圖。
[0070]圖40A和40B是成像元件的概念剖面圖。
[0071]圖41是成像元件單元的示意剖面圖。
[0072]圖42A和42B是當(dāng)從上和從下看成像元件單元時(shí)獲得的成像元件單元的示意圖。
[0073]圖43是成像元件單元的改進(jìn)的概念剖面圖。
[0074]圖44是圖示成像裝置(X射線平板檢測(cè)器)的配置例子的示意剖面圖。
[0075]圖45是圖示成像裝置(X射線平板檢測(cè)器)的配置例子的改進(jìn)的示意剖面圖。
[0076]圖46是在圖45所示的成像裝置(X射線平板檢測(cè)器)的配置例子的改進(jìn)中的成像元件單元的放大圖。
[0077]圖47是圖示成像裝置(X射線平板檢測(cè)器)的配置例子的不同改進(jìn)的示意剖面圖。
[0078]圖48是圖示成像裝置(X射線平板檢測(cè)器)的配置例子的另一不同改進(jìn)的示意剖面圖。
[0079]圖49是在圖48所示的成像裝置(X射線平板檢測(cè)器)的配置例子的另一不同改進(jìn)中的通過從上看PET基底的凹-凸形部分的一部分而獲得的示意圖。
[0080]圖50是示出了傳統(tǒng)X射線平板檢測(cè)器中包括的成像元件和電流/電壓轉(zhuǎn)換電路的例子的等效電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0081]此后，將參考附圖基于實(shí)施例來描述本公開。但是，本公開不局限于這些實(shí)施例，而各種數(shù)值和材料是示例。注意，說明遵循如下描述的順序。
[0082]1.關(guān)于根據(jù)本公開的成像裝置、根據(jù)本公開的第一方面和第二方面的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路以及全部的描述
[0083]2.實(shí)施例1 (根據(jù)本公開的成像裝置和根據(jù)本公開的第一方面的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路)
[0084]3.實(shí)施例2 (實(shí)施例1的改進(jìn))
[0085]4.實(shí)施例3 (實(shí)施例1的不同改進(jìn))
[0086]5.實(shí)施例4(實(shí)施例1的另一不同改進(jìn))
[0087]6.實(shí)施例5 (根據(jù)本公開的成像裝置和根據(jù)本公開的第二方面的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路)
[0088]7.實(shí)施例6 (實(shí)施例5的改進(jìn))
[0089]8.實(shí)施例7 (實(shí)施例5的不同改進(jìn))
[0090]9.實(shí)施例8 (實(shí)施例1到所實(shí)施例7的改進(jìn))以及其它
[0091][關(guān)于根據(jù)本公開的成像裝置、根據(jù)本公開的第一方面和第二方面的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路以及全部的描述]
[0092]根據(jù)本公開的一種成像裝置可能包括
[0093]電流/電壓轉(zhuǎn)換電路，包括運(yùn)算放大器和電容器部分，
[0094]所述運(yùn)算放大器包括連接到所述電流/電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出部分的輸出部分，且包括第一輸入部分和第二輸入部分，以及
[0095]所述電容器部分的第一端連接到所述運(yùn)算放大器的輸出部分，且所述電容器部分的第二端連接到所述運(yùn)算放大器的第二輸入部分和所述成像元件的輸出部分。注意，具有這種形式的根據(jù)本公開的成像裝置在某些情況下為了簡(jiǎn)便而被稱為“根據(jù)本公開的第一方面的成像裝置”。在此，第一輸入部分對(duì)應(yīng)于同相輸入部分，且第二輸入部分對(duì)應(yīng)于反相輸入部分。這在根據(jù)本公開的第一方面的上述電流/電壓轉(zhuǎn)換電路中也成立。
[0096]能夠提供具有如下形式的根據(jù)本公開的第一方面的成像裝置。電流/電壓轉(zhuǎn)換電路還包括具有復(fù)位開關(guān)電路的短路電路，且電容器部分與短路電路并行連接。
[0097]能夠提供根據(jù)本公開的第一方面的成像裝置或包括具有以下形式的優(yōu)選形式的根據(jù)本公開的第一方面的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路。通過來自成像元件的電流來將電荷存儲(chǔ)在電容器部分中。
[0098]能夠提供根據(jù)本公開的第一方面的成像裝置或根據(jù)本公開的第一方面的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路。
[0099]所述電流/電壓轉(zhuǎn)換電路包括多個(gè)電容器部分和一個(gè)切換開關(guān)電路，以及
[0100]所述多個(gè)電容器部分的每個(gè)經(jīng)由所述切換開關(guān)電路而連接到所述運(yùn)算放大器的輸出部分和所述運(yùn)算放大器的第二輸入部分。根據(jù)這種配置，能夠容易地改變電流/電壓轉(zhuǎn)換電路的敏感性。
[0101]另外，包括優(yōu)選形式和配置的根據(jù)本公開的第一方面的成像裝置包括
[0102]所述電流/電壓轉(zhuǎn)換電路還包括第一開關(guān)電路和第二開關(guān)電路，
[0103]所述運(yùn)算放大器的第一輸入部分連接到第一電源，
[0104]所述成像元件的輸出部分經(jīng)由所述第一開關(guān)電路而連接到所述電容器部分的第二端，且經(jīng)由所述第二開關(guān)電路而連接到第二電源，以及
[0105]所述第一開關(guān)電路和所述第二開關(guān)電路互補(bǔ)地操作。根據(jù)本公開的第一方面的成像裝置或具有這種配置的根據(jù)本公開的第一方面的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路還包括
[0106]所述電流/電壓轉(zhuǎn)換電路還包括第二電容器部分和執(zhí)行與所述第一開關(guān)電路相同的操作的第三開關(guān)電路，以及
[0107]所述第二電容器部分的第一端經(jīng)由所述第三開關(guān)電路而連接到所述運(yùn)算放大器的輸出部分，或者
[0108]所述電流/電壓轉(zhuǎn)換電路還包括第二電容器部分、第三開關(guān)電路、第四開關(guān)電路、第五開關(guān)電路和第六開關(guān)電路，
[0109]所述第二電容器部分的第一端經(jīng)由所述第三開關(guān)電路而連接到所述運(yùn)算放大器的輸出部分，
[0110]所述第二電容器部分的第二端經(jīng)由所述第四開關(guān)電路而連接到所述運(yùn)算放大器的第二輸入部分，且經(jīng)由所述第五開關(guān)電路而連接到所述第一電源，以及
[0111]所述第六開關(guān)電路被連接在所述電容器部分的第二端和所述第一開關(guān)電路和所述運(yùn)算放大器的第二輸入部分之間。注意，在這些配置中，基于來自成像元件的電流的電荷也被存儲(chǔ)在第二電容器部分中。
[0112]另外，根據(jù)本公開的第一方面的成像裝置或包括上述優(yōu)選形式和配置的根據(jù)本公開的第一方面的電流/電壓轉(zhuǎn)換電路包括:所述電流/電壓轉(zhuǎn)換電路還包括連接到運(yùn)算放大器的輸出部分和電流/電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出部分的緩沖器電路。具體地，緩沖器電路的輸入部分連接到運(yùn)算放大器的輸出部分，且緩沖器電路的輸出部分連接到電流/電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出部分，且進(jìn)一步連接到輸出布線。
[0113]或者，根據(jù)本公開的成像裝置包括
[0114]所述電流/電壓轉(zhuǎn)換電路包括場(chǎng)效應(yīng)晶體管和電容器部分，
[0115]所述電容器部分的第一端連接到所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的一個(gè)源極/漏極區(qū)，且所述電容器部分的第二端連接到所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極電極和所述成像元