电流/电压转换电路和成像装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及电流/电压转换电路以及包括这种电流/电压转换电路的成像装置。更具体地，本公开涉及可以适用于X射线平板检测器的电流/电压转换电路以及包括这种电流/电压转换电路的成像装置(X射线平板检测器)。
【背景技术】
[0002]能够通过用X射线照射活体或物质并基于透射的X射线成像技术来检测和可视化透射的X射线来识别活体或物质的内部状态。在透射的X射线成像技术中，使用感光板(photographic plate)或照相胶片(photograph film)来检测透射的X射线。但是，近年来，X射线平板检测器的发展已经取得蓬勃进展(见例如日本专利申请特开N0.2010-098621)。关于X射线平板检测器，存在直接转换系统和间接转换系统，在该直接转换系统中，将X射线直接转换为电信号，且在该间接转换系统中，将X射线转换为光信号，然后将其转换为电信号。在任一系统中，都可以实现无胶片成像，且变得能够进行图片质量改善和诊断支持。另外，优点是，例如，有助于电子存档和联网且预计在各种领域中使用。
[0003]图50中示出了 X射线平板检测器中包括的成像元件和电流/电压转换电路的例子的等效电路图。在此，以二维矩阵形式在X和Y方向上布置的多个(MXN个)成像元件230将入射的X射线直接(直接转换系统)或间接(间接转换系统)转换为电流。在X方向上布置的多个(M个)成像元件230经由开关电路232和行布线233而连接到一个电流/电压转换电路240。电流/电压转换电路240按顺序将来自每个成像元件的电流转换为电压。在图50中，附图标记231指示成像元件230具有的寄生电容(电容值:Cpd)。电流/电压转换电路240是公知的电流/电压转换电路(一种积分电路)，其包括运算放大器241、电容器部分242 (电容值:Cint)和具有复位开关电路244的短路电路243。向运算放大器241的同相输入部分输入参考电压VKrf。另外，运算放大器241的反相输入部分被连接到行布线233。电容器部分242和短路电路243并行连接，且连接到运算放大器241的反相输入部分和输出部分。
[0004]当启动电流/电压转换电路240时，将开关电路232置于断开状态，且将复位开关电路244置于接通状态，由此穿过电容器部分242的电势被设置为等于VKef。然后，将复位开关电路244置于断开状态，且X射线入射在成像元件230上。成像元件230将输入的电磁波转换为电流。将该电流存储在寄生电容230中，作为电荷Qin。当将开关电路232置于接通状态时，在寄生电容231中存储的电荷Qin经由行布线233传输到电流/电压转换电路240中的电容器部分242。由V。来表示从电流/电压转换电路240输出的输出电压，最终获得 V。= Q in/Cint。
[0005]引用列表
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本专利申请特开N0.2010-098621
【发明内容】
[0008]本发明要解决的问题
[0009]注意，在图50所示的传统成像元件230和电流/电压转换电路240中，在X方向上布置的多个(M个)成像元件230经由行布线233连接到一个电流/电压转换电路240。因此，行布线233的寄生电容Clin/变得与成像元件的数量(M)成比例。从电流/电压转换电路240输出的电压信号中的噪声被放大到[l+(Cline+ Σ CpdJ/Cint]倍。在其中行布线233的寄生电容Clim大的传统系统中，难以获得高的S/N比。注意，“Σ Cpth/指的是M个成像元件230的寄生电容231的总数。另外，由于在敏感度上高的行布线233的布线长度长，因此还存在无力对抗外部干扰的问题。
[0010]因此，本公开的目的是提供一种电流/电压转换电路，其可以给出高的S/N比，且有力对抗外部干扰，以及提供一种成像装置，包括这种电流/电压转换电路。
[0011]对问题的解决方案
[0012]用于实现该目的的根据本公开的一种成像装置包括通过以二维矩阵形式布置包括在一个像素或多个像素中的成像元件单元而形成的成像面板，并且
[0013]每个成像元件单元包括:
[0014]成像元件，被配置为将输入的电磁波转换为电流；以及
[0015]电流/电压转换电路，被配置为将来自所述成像元件的电流转换为电压。
[0016]用于实现该目的的根据本公开的第一方面的一种电流/电压转换电路，是连接到成像元件的电流/电压转换电路，其被配置为将入射的电磁波转换为电流，且被配置为将来自所述成像元件的电流转换为电压，所述电流/电压转换电路包括:
[0017]运算放大器，包括连接到所述电流/电压转换电路的输出部分的输出部分，且包括第一输入部分和第二输入部分；
[0018]电容器部分，第一端连接到所述运算放大器的输出部分，且第二端连接到所述运算放大器的第二输入部分；以及
[0019]第一开关电路和第二开关电路，被配置为互补地操作，
[0020]所述运算放大器的第一输入部分连接到第一电源，以及
[0021]所述成像元件的输出部分经由所述第一开关电路而连接到所述电容器部分的第二端，且经由所述第二开关电路而连接到第二电源。注意，“第一开关电路和第二开关电路互补地操作”指的是，当第一开关电路处于接通状态时，第二开关电路被置于断开状态，且当第一开关电路处于断开状态时，第二开关电路被置于接通状态。这在以下描述中也是如此。
[0022]用于实现该目的的根据本公开的第二方面的电流/电压转换电路是连接到成像元件的电流/电压转换电路，其被配置为将入射的电磁波转换为电流，且被配置为将来自所述成像元件的电流转换为电压，所述电流/电压转换电路包括:
[0023]场效应晶体管；
[0024]电容器部分；以及
[0025]第一开关电路和第二开关电路，被配置为互补地操作，
[0026]所述电容器部分的第一端连接到所述场效应晶体管的一个源极/漏极区，且所述电容器部分的第二端连接到所述场效应晶体管的栅极电极，
[0027]所述场效应晶体管的所述一个源极/漏极区连接到第一电源和所述电流/电压转换电路的输出部分，以及
[0028]所述成像元件的输出部分经由所述第一开关电路而连接到所述电容器部分的第二端，且经由所述第二开关电路而连接到第二电源。
[0029]发明的效果
[0030]根据本公开的成像面板中的每个成像元件单元包括一个成像元件和一个电流/电压转换电路。另外，与一个成像元件对应地提供根据本公开的第一方面或第二方面的电流/电压转换电路。因此，不像其中对于多个成像元件提供一个电流/电压转换电路的传统技术，不会发生诸如由于行布线导致的从电流/电压转换电路输出的电压信号中的噪声的问题。因此，可以获得高S/N比，且可以试图减少电磁波的辐射量。另外，也能够提供有力抵抗外部干扰的成像元件单元。
【附图说明】
[0031]图1是在实施例1中的成像装置的一部分的等效电路图。
[0032]图2A和2B是用于说明在实施例1中的成像装置中包括的成像元件单元的操作的等效电路图。
[0033]图3A和3B是接着图2B的用于说明在实施例1中的成像装置中包括的成像元件单元的操作的等效电路图。
[0034]图4A和4B是接着图3B的用于说明在实施例1中的成像装置中包括的成像元件单元的操作的等效电路图。
[0035]图5是图示实施例1中的成像装置包括的成像元件单元中的各个节点处的电势的示图。
[0036]图6是图示连接到输出布线的实施例1和实施例3中的成像装置中包括的M个成像元件单元中耗散的功率的总和。
[0037]图7是在实施例2中的成像装置的一部分的等效电路图。
[0038]图8是在实施例3中的成像装置的一部分的等效电路图。
[0039]图9A和9B是用于说明在实施例3中的成像装置中包括的成像元件单元的操作的等效电路图。
[0040]图1OA和1B是接着图9B的用于说明在实施例3中的成像装置中包括的成像元件单元的操作的等效电路图。
[0041]图1lA和IlB是接着图1OB的用于说明在实施例3中的成像装置中包括的成像元件单元的操作的等效电路图。
[0042]图12是图示实施例3中的成像装置包括的成像元件单元中的各个节点处的电势的示图。
[0043]图13是在实施例4中的成像装置的一部分的等效电路图。
[0044]图14是用于说明在实施例4中的成像装置中包括的成像元件单元的操作的等效电路图。
[0045]图15是接着图14的用于说明在实施例4中的成像装置中包括的成像元件单元的操作的等效电路图。
[0046]图16是接着图15的用于说明在实施例4中的成像装置中包括的成像元件单元的操作的等效电路图。
[0047]图17是接着图16的用于说明在实施例4中的成像装置中包括的成像元件单元的操作的等效电路图。
[0048]图18是接着图17的用于说明在实施例4中的成像装置中包括的成像元件单元的操作的等效电路图。
[0049]图19是接着图18的用于说明在实施例4中的成像装置中包括的成像元件单元的操作的等效电路图。
[0050]图20是接着图19的用于说明在实施例4中的成像装置中包括的成像元件单元的操作的等效电路图。
[0051]图21是图示实施例4中的成像装置包括的成像元件单元中的各个开关电路的操作的示图。
[0052]图22是图示实施例4中的成像装置包括的成像元件单元中的各个节点处的电势的示图。
[0053]图23是在实施例5中的成像装置的一部分的等效电路图。
[0054]图24A和24B是用于说明在实施例5中的成像装置中包括的成像元件单元的操作的等效电路图。
[0055]图25A和25B是接着图24B的用于说明在实施例5中的成像装置中包括的成像元件单元的操作的等效电路图。
[0056]图26是接着图25B的用于说明在实施例5中的成像装置中包括的成像元件单元的操作的等效电路图。
[0057]图27是在实施例6中的成像装置的一部分的等效电路图。
[0058]图28A和28B是用于说明在实施例6中的成像装置中包括的成像元件单元的操作的等效电路图。
[0059]图29A和29B是接着图28B的用于说明在实施例6中的成像装置中包括的成像元件单元的操作的等效电路图。
[0060]图30是接着图29B的用于说明在实施例6中的成像装置中包括的成像元件单元的操作的等效电路图。
[0061]图31是在实施例7中的成像装置的一部分的等效电路图。
[0062]图32是用于说明在实施例7中的成像装置中包括的成像元件单元的操作的等效电路图。
[0063]图33是接着图32的用于说明在实施例7中的成像装置中包括的成像元件单元的操作的等效电路图。
[0064]图34是接着图33的用于说明在实施例7中的成像装置中包括的成像元件单元的操作的等效电路图。
[0065]图35是接着图34的用于说明在实施例7中的成像装置中包括的成像元件单元的操作的等效电路图。
[0066]图36是接着图35的用于说明在实施例7中的成像装置中包括的成像元件单元的操作的等效电路图。
[0067]图37是接着图36的用于说明在实施例7中的成像装置中包括的成像元件单元的操作的等效电路图。
[0068]图38是接着图37的用于说明在实施例7中的成像装置中包括的成像元件单元的操作的等效电路图。
[0069]图39是图示实施例8中的成像面板的配置例子和其中对应于一个像素的成像元件单元与布线层接合的状态的示图。
[0070]图40A和40B是成像元件的概念剖面图。
[0071]图41是成像元件单元的示意剖面图。
[0072]图42A和42B是当从上和从下看成像元件单元时获得的成像元件单元的示意图。
[0073]图43是成像元件单元的改进的概念剖面图。
[0074]图44是图示成像装置(X射线平板检测器)的配置例子的示意剖面图。
[0075]图45是图示成像装置(X射线平板检测器)的配置例子的改进的示意剖面图。
[0076]图46是在图45所示的成像装置(X射线平板检测器)的配置例子的改进中的成像元件单元的放大图。
[0077]图47是图示成像装置(X射线平板检测器)的配置例子的不同改进的示意剖面图。
[0078]图48是图示成像装置(X射线平板检测器)的配置例子的另一不同改进的示意剖面图。
[0079]图49是在图48所示的成像装置(X射线平板检测器)的配置例子的另一不同改进中的通过从上看PET基底的凹-凸形部分的一部分而获得的示意图。
[0080]图50是示出了传统X射线平板检测器中包括的成像元件和电流/电压转换电路的例子的等效电路图。
【具体实施方式】
[0081]此后，将参考附图基于实施例来描述本公开。但是，本公开不局限于这些实施例，而各种数值和材料是示例。注意，说明遵循如下描述的顺序。
[0082]1.关于根据本公开的成像装置、根据本公开的第一方面和第二方面的电流/电压转换电路以及全部的描述
[0083]2.实施例1 (根据本公开的成像装置和根据本公开的第一方面的电流/电压转换电路)
[0084]3.实施例2 (实施例1的改进)
[0085]4.实施例3 (实施例1的不同改进)
[0086]5.实施例4(实施例1的另一不同改进)
[0087]6.实施例5 (根据本公开的成像装置和根据本公开的第二方面的电流/电压转换电路)
[0088]7.实施例6 (实施例5的改进)
[0089]8.实施例7 (实施例5的不同改进)
[0090]9.实施例8 (实施例1到所实施例7的改进)以及其它
[0091][关于根据本公开的成像装置、根据本公开的第一方面和第二方面的电流/电压转换电路以及全部的描述]
[0092]根据本公开的一种成像装置可能包括
[0093]电流/电压转换电路，包括运算放大器和电容器部分，
[0094]所述运算放大器包括连接到所述电流/电压转换电路的输出部分的输出部分，且包括第一输入部分和第二输入部分，以及
[0095]所述电容器部分的第一端连接到所述运算放大器的输出部分，且所述电容器部分的第二端连接到所述运算放大器的第二输入部分和所述成像元件的输出部分。注意，具有这种形式的根据本公开的成像装置在某些情况下为了简便而被称为“根据本公开的第一方面的成像装置”。在此，第一输入部分对应于同相输入部分，且第二输入部分对应于反相输入部分。这在根据本公开的第一方面的上述电流/电压转换电路中也成立。
[0096]能够提供具有如下形式的根据本公开的第一方面的成像装置。电流/电压转换电路还包括具有复位开关电路的短路电路，且电容器部分与短路电路并行连接。
[0097]能够提供根据本公开的第一方面的成像装置或包括具有以下形式的优选形式的根据本公开的第一方面的电流/电压转换电路。通过来自成像元件的电流来将电荷存储在电容器部分中。
[0098]能够提供根据本公开的第一方面的成像装置或根据本公开的第一方面的电流/电压转换电路。
[0099]所述电流/电压转换电路包括多个电容器部分和一个切换开关电路，以及
[0100]所述多个电容器部分的每个经由所述切换开关电路而连接到所述运算放大器的输出部分和所述运算放大器的第二输入部分。根据这种配置，能够容易地改变电流/电压转换电路的敏感性。
[0101]另外，包括优选形式和配置的根据本公开的第一方面的成像装置包括
[0102]所述电流/电压转换电路还包括第一开关电路和第二开关电路，
[0103]所述运算放大器的第一输入部分连接到第一电源，
[0104]所述成像元件的输出部分经由所述第一开关电路而连接到所述电容器部分的第二端，且经由所述第二开关电路而连接到第二电源，以及
[0105]所述第一开关电路和所述第二开关电路互补地操作。根据本公开的第一方面的成像装置或具有这种配置的根据本公开的第一方面的电流/电压转换电路还包括
[0106]所述电流/电压转换电路还包括第二电容器部分和执行与所述第一开关电路相同的操作的第三开关电路，以及
[0107]所述第二电容器部分的第一端经由所述第三开关电路而连接到所述运算放大器的输出部分，或者
[0108]所述电流/电压转换电路还包括第二电容器部分、第三开关电路、第四开关电路、第五开关电路和第六开关电路，
[0109]所述第二电容器部分的第一端经由所述第三开关电路而连接到所述运算放大器的输出部分，
[0110]所述第二电容器部分的第二端经由所述第四开关电路而连接到所述运算放大器的第二输入部分，且经由所述第五开关电路而连接到所述第一电源，以及
[0111]所述第六开关电路被连接在所述电容器部分的第二端和所述第一开关电路和所述运算放大器的第二输入部分之间。注意，在这些配置中，基于来自成像元件的电流的电荷也被存储在第二电容器部分中。
[0112]另外，根据本公开的第一方面的成像装置或包括上述优选形式和配置的根据本公开的第一方面的电流/电压转换电路包括:所述电流/电压转换电路还包括连接到运算放大器的输出部分和电流/电压转换电路的输出部分的缓冲器电路。具体地，缓冲器电路的输入部分连接到运算放大器的输出部分，且缓冲器电路的输出部分连接到电流/电压转换电路的输出部分，且进一步连接到输出布线。
[0113]或者，根据本公开的成像装置包括
[0114]所述电流/电压转换电路包括场效应晶体管和电容器部分，
[0115]所述电容器部分的第一端连接到所述场效应晶体管的一个源极/漏极区，且所述电容器部分的第二端连接到所述场效应晶体管的栅极电极和所述成像元