JP2016134776A - Defect inspection unit, radiation detector, and defect inspection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、欠陥検査装置、放射線検出器、および欠陥検査方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a defect inspection apparatus, a radiation detector, and a defect inspection method.
放射線検出器の一種にＸ線検出器がある。現在実用化されているＸ線検出器の多くは、間接変換方式を採用している。間接変換方式のＸ線検出器は、人体等を透過し入射した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する。信号電荷は、蓄積キャパシタに蓄積される。蓄積された信号電荷は、スイッチング素子（薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film Transistor））により外部に出力される。光電変換素子、蓄積キャパシタ、およびスイッチング素子は、マトリクス状に複数組設けられている。一組の光電変換素子、蓄積キャパシタ、およびスイッチング素子は、一つの画素（pixel）に対応する。 One type of radiation detector is an X-ray detector. Many of the X-ray detectors in practical use currently employ an indirect conversion method. An indirect conversion type X-ray detector converts X-rays that have passed through a human body or the like into fluorescence (visible light) by a scintillator, and converts the fluorescence into signal charges by a photoelectric conversion element such as a photodiode. The signal charge is stored in the storage capacitor. The accumulated signal charge is output to the outside by a switching element (thin film transistor (TFT)). A plurality of sets of photoelectric conversion elements, storage capacitors, and switching elements are provided in a matrix. A set of photoelectric conversion elements, storage capacitors, and switching elements correspond to one pixel.
間接変換方式のＸ線検出器は、構成が液晶表示装置と似ている。そのため、間接変換方式のＸ線検出器は、液晶表示装置の製造方法（ＴＦＴパネルの製造方法）を用いて製造することができる。 An indirect conversion type X-ray detector is similar in configuration to a liquid crystal display device. Therefore, the indirect conversion type X-ray detector can be manufactured using a manufacturing method of a liquid crystal display device (a manufacturing method of a TFT panel).
この場合、Ｘ線検出器の製造中や、Ｘ線検出器の使用中において欠陥画素が発生する場合がある。欠陥画素が生ずる要因の一つに、配線同士、スイッチング素子の電極間、光電変換素子の電極間などにおいて発生した短絡（ショート）がある。
Ｘ線検出器により生成されたＸ線画像において、欠陥画素からの信号は画像品質を低下させる要因となる。そのため、欠陥画素を検出し、検出された欠陥画素を登録して、登録された欠陥画素からの信号を除外するようにしている。
ここで、短絡が生じた場合には、Ｘ線を入射させない撮影（暗画像）においても短絡の影響が外部に出力される。そのため、短絡による欠陥画素は、暗画像を検査することで検出することができる。
In this case, defective pixels may occur during manufacture of the X-ray detector or use of the X-ray detector. One of the factors that cause defective pixels is a short circuit that occurs between wirings, between electrodes of a switching element, between electrodes of a photoelectric conversion element, or the like.
In the X-ray image generated by the X-ray detector, the signal from the defective pixel becomes a factor that deteriorates the image quality. Therefore, a defective pixel is detected, the detected defective pixel is registered, and a signal from the registered defective pixel is excluded.
Here, when a short circuit occurs, the influence of the short circuit is output to the outside even in imaging (dark image) in which no X-rays are incident. Therefore, defective pixels due to a short circuit can be detected by inspecting a dark image.
ところが、欠陥画素が生ずる要因には、配線において発生した開放（オープン）もある。例えば、欠陥画素が生ずる要因には、Ｘ線検出器の製造中や、Ｘ線検出器の使用中において発生した配線の断線もある。
配線の断線が生じた場合には、断線が生じた配線に接続されている画素が欠陥画素となる。配線の断線による欠陥画素の場合には、欠陥画素からの信号が出力されなくなる。そのため、暗画像において、配線の断線による欠陥画素の画素値は、正常画素の画素値とほぼ同じとなる。その結果、配線の断線による欠陥画素は、暗画像を検査しても正常画素と見分けがつかないため、暗画像を用いた検査では配線の断線による欠陥画素を検出することができない。
そこで、配線の断線による欠陥画素を検出することができる技術の開発が望まれていた。
However, a factor that causes defective pixels is an open state that occurs in the wiring. For example, the cause of defective pixels is the disconnection of wiring that occurs during manufacture of the X-ray detector or use of the X-ray detector.
When the disconnection of the wiring occurs, a pixel connected to the wiring having the disconnection becomes a defective pixel. In the case of a defective pixel due to wiring disconnection, a signal from the defective pixel is not output. Therefore, in the dark image, the pixel value of the defective pixel due to the disconnection of the wiring is almost the same as the pixel value of the normal pixel. As a result, the defective pixel due to the disconnection of the wiring cannot be distinguished from the normal pixel even when the dark image is inspected. Therefore, the defective pixel due to the disconnection of the wiring cannot be detected by the inspection using the dark image.
Therefore, it has been desired to develop a technique capable of detecting a defective pixel due to the disconnection of the wiring.
本発明が解決しようとする課題は、配線の断線による欠陥画素を検出することができる欠陥検査装置、放射線検出器、および欠陥検査方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a defect inspection apparatus, a radiation detector, and a defect inspection method capable of detecting defective pixels due to disconnection of wiring.
実施形態に係る欠陥検査装置は、異なる検出時間に対応する複数の暗画像の画素値の差分を演算し、前記差分に基づいて配線の断線による欠陥画素を検出する。 The defect inspection apparatus according to the embodiment calculates a difference between pixel values of a plurality of dark images corresponding to different detection times, and detects a defective pixel due to a disconnection of a wiring based on the difference.
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。
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、放射線検出部（Ｘ線検出部）を有するものであれば用途に限定はない。
Hereinafter, embodiments will be illustrated with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and detailed description is abbreviate | omitted suitably.
The radiation detector according to the present embodiment can be applied to various types of radiation such as γ rays in addition to X-rays. Here, as an example, a case of X-rays as a representative example of radiation will be described as an example. Therefore, by replacing “X-ray” in the following embodiments with “other radiation”, the present invention can be applied to other radiation.
Moreover, although the
図１は、本実施の形態に係る欠陥検査装置１００と、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、欠陥検査装置１００と、Ｘ線検出器１を例示するためのブロック図である。
図３は、アレイ基板２の回路図である。
FIG. 1 is a schematic perspective view for illustrating a
FIG. 2 is a block diagram for illustrating the
FIG. 3 is a circuit diagram of the
図１に示すように、Ｘ線検出器１には、アレイ基板２、信号処理部３、画像構成部４、シンチレータ５、および欠陥検査装置１００が設けられている。
アレイ基板２は、シンチレータ５によりＸ線から変換された可視光（蛍光）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、およびバイアスライン２ｃ３を有する。
As shown in FIG. 1, the
The
The
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。
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、矩形状を呈し、制御ライン２ｃ１とデータライン２ｃ２とで画された領域に設けられている。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、一つの光電変換部２ｂは、一つの画素に対応する。
The
A plurality of
The
One
複数の光電変換部２ｂのそれぞれには、光電変換素子２ｂ１と、スイッチング素子である薄膜トランジスタ２ｂ２が設けられている。
また、図３に示すように、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。蓄積キャパシタ２ｂ３は、例えば、矩形平板状を呈し、各薄膜トランジスタ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２ｂ３を兼ねることができる。
Each of the plurality of
Further, as shown in FIG. 3, a storage capacitor 2b3 for storing the signal charge converted in the photoelectric conversion element 2b1 can be provided. The storage capacitor 2b3 has, for example, a rectangular flat plate shape and can be provided under each thin film transistor 2b2. However, depending on the capacitance of the photoelectric conversion element 2b1, the photoelectric conversion element 2b1 can also serve as the storage capacitor 2b3.
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。
薄膜トランジスタ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。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。
図３に示すように、薄膜トランジスタ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。薄膜トランジスタ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。薄膜トランジスタ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。薄膜トランジスタ２ｂ２のドレイン電極２ｂ２ｃは、対応する光電変換素子２ｂ１と蓄積キャパシタ２ｂ３とに電気的に接続される。
The photoelectric conversion element 2b1 can be, for example, a photodiode.
The thin film transistor 2b2 performs switching between accumulation and emission of electric charges generated when fluorescence enters the photoelectric conversion element 2b1. The thin film transistor 2b2 can include a semiconductor material such as amorphous silicon (a-Si) or polysilicon (P-Si).
As shown in FIG. 3, the thin film transistor 2b2 includes a gate electrode 2b2a, a source electrode 2b2b, and a drain electrode 2b2c. Gate electrode 2b2a of thin film transistor 2b2 is electrically connected to corresponding control line 2c1. The source electrode 2b2b of the thin film transistor 2b2 is electrically connected to the corresponding data line 2c2. The drain electrode 2b2c of the thin film transistor 2b2 is electrically connected to the corresponding photoelectric conversion element 2b1 and the storage capacitor 2b3.
制御ライン２ｃ１は、所定の間隔を開けて互いに平行に複数設けられている。制御ライン２ｃ１は、例えば、行方向（第１の方向の一例に相当する）に延びている。
複数の制御ライン２ｃ１は、基板２ａの周縁近傍に設けられた複数の配線パッド２ｄ１のそれぞれと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、信号処理部３に設けられた制御部３１とそれぞれ電気的に接続されている。
A plurality of control lines 2c1 are provided in parallel with each other at a predetermined interval. For example, the control line 2c1 extends in the row direction (corresponding to an example of the first direction).
The plurality of control lines 2c1 are electrically connected to each of the plurality of wiring pads 2d1 provided near the periphery of the
データライン２ｃ２は、所定の間隔を開けて互いに平行に複数設けられている。データライン２ｃ２は、例えば、列方向（第２の方向の一例に相当する）に延びている。
複数のデータライン２ｃ２は、基板２ａの周縁近傍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、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。
A plurality of data lines 2c2 are provided in parallel with each other at a predetermined interval. For example, the data line 2c2 extends in the column direction (corresponding to an example of the second direction).
The plurality of data lines 2c2 are electrically connected to the plurality of wiring pads 2d2 provided near the periphery of the
バイアスライン２ｃ３は、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、データライン２ｃ２と同じ方向に延びている。バイアスライン２ｃ３は、対応する光電変換素子２ｂ１と蓄積キャパシタ２ｂ３とに電気的に接続されている。
制御ライン２ｃ１、データライン２ｃ２、およびバイアスライン２ｃ３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することができる。
A plurality of bias lines 2c3 are provided in parallel to each other with a predetermined interval. The bias line 2c3 extends in the same direction as the data line 2c2. The bias line 2c3 is electrically connected to the corresponding photoelectric conversion element 2b1 and the storage capacitor 2b3.
The control line 2c1, the data line 2c2, and the bias line 2c3 can be formed using a low resistance metal such as aluminum or chromium.
また、光電変換部２ｂ、制御ライン２ｃ１、データライン２ｃ２、およびバイアスライン２ｃ３を覆う図示しない保護層を設けることができる。
保護層は、例えば、窒化ケイ素（ＳｉＮ）やアクリル系樹脂などの絶縁性材料から形成することができる。
In addition, a protective layer (not shown) that covers the
The protective layer can be formed of an insulating material such as silicon nitride (SiN) or acrylic resin, for example.
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。
図２に示すように、信号処理部３には、制御部３１と、増幅・変換回路３２とが設けられている。
制御部３１は、複数の制御ライン２ｃ１を介して、複数の光電変換部２ｂに選択的に制御信号Ｓ１を印加する。
制御部３１は、複数のゲートドライバ３１ａと行選択部３１ｂとを有する。
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。
行選択部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に制御信号Ｓ１を送る。
例えば、制御部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。
The
As shown in FIG. 2, the
The
The
The
The
For example, the
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を受信し、受信した画像データ信号Ｓ２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。
The amplification /
The integrating
The A /
画像構成部４は、配線４ａを介して、信号処理部３と電気的に接続されている。
画像構成部４は、画像生成部４１、オフセット補正処理部４２、ゲイン補正処理部４３、および欠陥補正部４４を有する。
The
The
画像生成部４１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線画像を生成する。画像生成部４１は、例えば、マトリクス状に配置された複数の光電変換部２ｂの行と列にしたがって、画像データ信号Ｓ２を順次処理することで、Ｘ線画像を生成する。
The
オフセット補正処理部４２は、複数の光電変換部２ｂごとに異なるオフセット成分と、このオフセット成分に起因する積分増幅器３２ａにおける画像ノイズを除去する補正を行う。オフセット補正処理部４２には、補正のための演算式や、演算を行う際に用いられるパラメータが格納された格納部４２ａが電気的に接続されている。なお、格納部４２ａは、オフセット補正処理部４２と一体に設けられていてもよいし、ＬＡＮ（Local Area Network）などを介してＸ線検出器１の外部に設けられていてもよい。
The offset
ゲイン補正処理部４３は、複数の光電変換部２ｂごとに異なる光検出効率、複数の積分増幅器３２ａごとに異なる増幅率、シンチレータ５における変換効率のばらつきなどに関する補正を行う。ゲイン補正処理部４３には、補正のための演算式や、演算を行う際に用いられるパラメータが格納された格納部４３ａが電気的に接続されている。なお、格納部４３ａは、ゲイン補正処理部４３と一体に設けられていてもよいし、ＬＡＮ回線などを介してＸ線検出器１の外部に設けられていてもよい。
The gain
欠陥補正部４４は、配線の断線による欠陥画素に対応する画像データ信号Ｓ２を除外する補正を行う。また、欠陥補正部４４は、配線の断線による欠陥画素の周囲にある正常画素からの画像データ信号Ｓ２に基づいて、配線の断線による欠陥画素に対応する画像データ信号を修復する。
また、欠陥補正部４４は、短絡による欠陥画素からの画像データ信号Ｓ２をも除外する補正を行うことができる。この場合、欠陥補正部４４は、短絡による欠陥画素の周囲にある正常画素からの画像データ信号Ｓ２に基づいて、短絡による欠陥画素に対応する画像データ信号を修復する。
The
Further, the
欠陥補正部４４には、補正や修復のための演算式や、演算を行う際に用いられる欠陥画素の位置情報などが格納された格納部４４ａが電気的に接続されている。なお、格納部４４ａは、欠陥補正部４４と一体に設けられていてもよいし、ＬＡＮ回線などを介してＸ線検出器１の外部に設けられていてもよい。
The
画像生成部４１により生成され、オフセット補正処理部４２、ゲイン補正処理部４３、および欠陥補正部４４により補正されたＸ線画像は、画像構成部４から外部に設けられたディスプレイ装置２００などに向けて出力される。
The X-ray image generated by the
シンチレータ５は、複数の光電変換部２ｂの上に設けられ、入射するＸ線を可視光すなわち蛍光に変換する。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。
The
The
シンチレータ５の厚み寸法は、例えば、６００μｍ程度とすることができる。柱状結晶の柱（ピラー）の太さ寸法は、例えば、最表面で８〜１２μｍ程度とすることができる。
The thickness dimension of the
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。酸硫化ガドリニウムからなるシンチレータ５は、四角柱状を呈し、複数の光電変換部２ｂごとに設けることができる。
The
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。
In addition, a reflection layer (not shown) can be provided so as to cover the surface side (X-ray incident surface side) of the
Moreover, in order to suppress the deterioration of the characteristics of the
欠陥検査装置１００は、配線１００ａを介して、画像構成部４と電気的に接続されている。なお、欠陥検査装置１００は、画像生成部４１と欠陥補正部４４との間の所望の位置に設けることができる。
また、信号処理部３と、画像構成部４と、欠陥検査装置１００とは、一体化されていてもよい。
欠陥検査装置１００は、配線の断線による欠陥画素を検出する。
The
Further, the
The
前述したように、アレイ基板２には、制御ライン２ｃ１、データライン２ｃ２、およびバイアスライン２ｃ３などの配線が設けられている。
アレイ基板２を製造する際に混入した異物やパターン不良などにより断線した状態の配線が形成されたり、製造時に穴のあいた配線がＸ線検出器１の使用中に断線したりする場合がある。また、配線の断線は、Ｘ線検出器１の使用中や保管中などに静電気破壊によって生じる場合もある。
As described above, the
There is a case where a wire in a disconnected state is formed due to a foreign matter or a pattern defect mixed when the
ここで、Ｘ線を入射させた撮影により得られた画像は、Ｘ線の線量や線量の分布による影響をうける。そのため、Ｘ線を入射させた撮影により得られた画像では、欠陥画素の検出が難しい。
そこで、欠陥画素を検出する際には、Ｘ線を入射させない撮影により得られた画像（暗画像）を用いる。
Here, an image obtained by imaging with X-ray incidence is affected by the X-ray dose and dose distribution. For this reason, it is difficult to detect defective pixels in an image obtained by imaging with X-rays incident.
Therefore, when detecting defective pixels, an image (dark image) obtained by imaging without X-ray incidence is used.
ところが、制御ライン２ｃ１や、データライン２ｃ２において断線が生じると、断線した配線に接続された光電変換部２ｂ（配線の断線による欠陥画素）からの信号が出力されなくなるので、配線の断線による欠陥画素の画素値（画素に蓄積された電荷量）は小さくなる（画像が暗くなる）。そのため、暗画像において、配線の断線による欠陥画素の画素値は、正常画素の画素値とほぼ同じとなる。その結果、配線の断線による欠陥画素は、暗画像を検査しても正常画素と見分けがつかないため、単に、暗画像を用いた検査では配線の断線による欠陥画素を検出することができない。
However, if a disconnection occurs in the control line 2c1 or the data line 2c2, a signal from the
この場合、配線の断線が製造過程においてのみ発生するのであれば、製造過程において配線の断線を検出し、これを欠陥画素の位置情報として格納部４４ａに格納しておくことができる。しかしながら、配線の断線は、Ｘ線検出器１の使用中などにも生じる場合がある。
そのため、暗画像を用いて、製造過程のみならず製造後に生じた配線の断線による欠陥画素を検出することができるようにすることが好ましい。
In this case, if the disconnection of the wiring occurs only in the manufacturing process, the disconnection of the wiring can be detected in the manufacturing process, and this can be stored in the
For this reason, it is preferable to use a dark image to detect defective pixels not only due to the manufacturing process but also due to the disconnection of the wiring generated after the manufacturing.
ここで、配線の断線がない正常画素の場合には、配線を介した暗電流の検出を行うことができる。
これに対して、配線の断線による欠陥画素の場合には、配線を介した暗電流の検出を行うことができない。
そのため、配線を介した暗電流の検出を行えば、配線の断線による欠陥画素を検出することができる。
ところが、暗電流は微量である。そのため、単に暗電流を検出するだけでは配線の断線による欠陥画素を検出するのは難しい。
Here, in the case of a normal pixel in which the wiring is not disconnected, dark current can be detected through the wiring.
On the other hand, in the case of a defective pixel due to wiring disconnection, dark current cannot be detected via the wiring.
Therefore, if a dark current is detected through the wiring, a defective pixel due to the disconnection of the wiring can be detected.
However, the dark current is very small. For this reason, it is difficult to detect a defective pixel due to the disconnection of the wiring simply by detecting the dark current.
ここで、配線の断線がない正常画素の場合には、検出時間に応じて暗電流の総量（積分値）が変化する。例えば、検出時間が長くなれば、暗電流の総量は多くなる。
これに対して、配線の断線による欠陥画素の場合には、配線を介した暗電流の出力がないので、検出時間が変化したとしても暗電流の総量はゼロのままか、検出誤差などに起因する極めて小さな値となる。
Here, in the case of a normal pixel in which the wiring is not disconnected, the total amount (integrated value) of the dark current changes according to the detection time. For example, as the detection time becomes longer, the total amount of dark current increases.
On the other hand, in the case of a defective pixel due to the disconnection of the wiring, there is no dark current output through the wiring, so even if the detection time changes, the total amount of dark current remains zero or is caused by a detection error, etc. It becomes a very small value.
そこで、欠陥検査装置１００は、Ｘ線が照射されていない状態において、異なる検出時間（撮影時間）に対応する複数の暗画像を取得し、複数の暗画像の画素値の差分を演算することで、暗電流の有無、ひいては配線の断線による欠陥画素を検出するようにしている。
例えば、欠陥検査装置１００は、長い検出時間に対応する暗画像と短い検出時間に対応する暗画像とを撮影し、長い検出時間に対応する暗画像の画素値と短い検出時間に対応する暗画像の画素値との差分を演算する。そして、欠陥検査装置１００は、演算された画素値の差分が所定の値（閾値）を超えている領域に対しては、配線の断線による欠陥画素がないと判定する。欠陥検査装置１００は、演算された画素値の差分が所定の値以下の領域に対しては、配線の断線による欠陥画素があると判定する。
以上の様にして、欠陥検査装置１００は、配線の断線による欠陥画素を検出する。
なお、配線の断線による欠陥画素の検出は、複数の光電変換部２ｂが設けられた領域の全域に対して行うこともできるし、複数の光電変換部２ｂが設けられた領域の一部に対して行うこともできる。
また、欠陥画素の有無を判定する際に用いられる閾値は、予め実験やシミュレーションを行うことで求めることができる。
Therefore, the
For example, the
As described above, the
Note that the detection of defective pixels due to the disconnection of the wiring can be performed over the entire region where the plurality of
Moreover, the threshold value used when determining the presence / absence of a defective pixel can be obtained by conducting an experiment or simulation in advance.
欠陥検査装置１００は、配線の断線による欠陥画素があると判定した場合には、配線の断線による欠陥画素の位置情報などを格納部４４ａに送る。格納部４４ａは、配線の断線による欠陥画素の位置情報などを格納し、欠陥補正部４４に提供する。
なお、欠陥検査装置１００の作用に関する詳細は後述する。
When the
Details regarding the operation of the
欠陥検査装置１００によれば、暗画像を用いて配線の断線による欠陥画素を検出することができる。この場合、製造過程のみならず製造後に生じた配線の断線による欠陥画素を検出することができる。
また、異なる検出時間に対応する複数の暗画像を取得し、複数の暗画像の画素値の差分を演算することで、配線の断線による欠陥画素を検出するようにしているので、Ｘ線検出器１に特性の個体差があったとしても配線の断線による欠陥画素を精度良く検出することができる。
According to the
In addition, since a plurality of dark images corresponding to different detection times are acquired and a difference between pixel values of the plurality of dark images is calculated, a defective pixel due to the disconnection of the wiring is detected. Even if there is an individual difference in characteristic 1, it is possible to accurately detect defective pixels due to disconnection of wiring.
また、欠陥検査装置１００は、取得された暗画像と、短絡による欠陥画素を検出するための既知の欠陥検出方法とを用いて、短絡による欠陥画素をも検出することができる。短絡による欠陥画素が検出された場合には、短絡による欠陥画素の位置情報などを格納部４４ａに送る。格納部４４ａは、短絡による欠陥画素の位置情報などを格納し、欠陥補正部４４に提供する。
短絡による欠陥画素の検出方法は、既知の技術を適用することができるので、詳細な説明は省略する。
なお、短絡による欠陥画素の検出は、複数の光電変換部２ｂが設けられた領域の全域に対して行うこともできるし、複数の光電変換部２ｂが設けられた領域の一部に対して行うこともできる。
Moreover, the
Since a known technique can be applied to the detection method of defective pixels due to a short circuit, detailed description is omitted.
The detection of defective pixels due to a short circuit can be performed on the entire region where the plurality of
次に、Ｘ線検出器１および欠陥検査装置１００の作用とともに、本実施の形態に係る欠陥検査方法について説明する。
まず、初期状態においては、蓄積キャパシタ２ｂ３にはバイアスライン２ｃ３を介して電荷が蓄えられている。また、蓄積キャパシタ２ｂ３に並列接続されている光電変換素子２ｂ１には逆バイアス状態の電圧が印加されている。なお、光電変換素子２ｂ１に印加されている電圧は、データライン２ｃ２に印加されている電圧と同じである。光電変換素子２ｂ１は、ダイオードの一種であるフォトダイオードなどであるため、逆バイアスの電圧が印加されても電流はほとんど流れない。そのため、蓄積キャパシタ２ｂ３に蓄えられた電荷は減少することなく保持される。
Next, the defect inspection method according to the present embodiment will be described together with the operations of the
First, in the initial state, charges are stored in the storage capacitor 2b3 via the bias line 2c3. A reverse bias voltage is applied to the photoelectric conversion element 2b1 connected in parallel to the storage capacitor 2b3. Note that the voltage applied to the photoelectric conversion element 2b1 is the same as the voltage applied to the data line 2c2. Since the photoelectric conversion element 2b1 is a photodiode that is a kind of diode, a current hardly flows even when a reverse bias voltage is applied. Therefore, the electric charge stored in the storage capacitor 2b3 is held without decreasing.
Ｘ線が、シンチレータ５に入射すると、シンチレータ５の内部において高エネルギーのＸ線が低エネルギーの蛍光（可視光）に変換される。蛍光の強度は、入射したＸ線の強度に比例する。シンチレータ５の内部で発生した蛍光の一部は、アレイ基板２に設けられた光電変換素子２ｂ１に入射する。
When X-rays enter the
光電変換素子２ｂ１に入射した蛍光は、光電変換素子２ｂ１の内部において、電子とホールからなる電荷に変換される。電子とホールは、蓄積キャパシタ２ｂ３により形成された電界方向に沿って光電変換素子２ｂ１の両端子にそれぞれ到達する。そのため、光電変換素子２ｂ１の内部に電流が流れる。 The fluorescence that has entered the photoelectric conversion element 2b1 is converted into electric charges composed of electrons and holes inside the photoelectric conversion element 2b1. Electrons and holes reach both terminals of the photoelectric conversion element 2b1 along the direction of the electric field formed by the storage capacitor 2b3. Therefore, a current flows inside the photoelectric conversion element 2b1.
光電変換素子２ｂ１の内部を流れる電流は、並列接続されている蓄積キャパシタ２ｂ３に流れ込む。蓄積キャパシタ２ｂ３に電流が流れ込むことで、蓄積キャパシタ２ｂ３に蓄えられている電荷が打ち消される。そのため、蓄積キャパシタ２ｂ３に蓄えられていた電荷が減少し、蓄積キャパシタ２ｂ３の両端子間における電位差も初期状態と比べて減少する。 The current flowing through the photoelectric conversion element 2b1 flows into the storage capacitor 2b3 connected in parallel. When the current flows into the storage capacitor 2b3, the charge stored in the storage capacitor 2b3 is canceled. For this reason, the charge stored in the storage capacitor 2b3 decreases, and the potential difference between both terminals of the storage capacitor 2b3 also decreases compared to the initial state.
ゲートドライバ３１ａは、行選択部３１ｂからの制御信号Ｓ１を対応する制御ライン２ｃ１に順次印加する。すなわち、ゲートドライバ３１ａは、複数の制御ライン２ｃ１の電位を順番に変化させる。この場合、ある特定の時間においては、ゲートドライバ３１ａにより、電位を変化させる制御ライン２ｃ１は、１本のみである。電位が変化した制御ライン２ｃ１に対応するデータライン２ｃ２に並列接続されている薄膜トランジスタ２ｂ２のソース電極２ｂ２ｂとドレイン電極２ｂ２ｃとの間は、オフ状態（絶縁状態）からオン状態(導通状態)へと変化する。
The
各データライン２ｃ２には、所定の電圧が印加されている。データライン２ｃ２に印加されている電圧は、電位が変化した制御ライン２ｃ１に電気的に接続されている薄膜トランジスタ２ｂ２を介して、蓄積キャパシタ２ｂ３に印加される。 A predetermined voltage is applied to each data line 2c2. The voltage applied to the data line 2c2 is applied to the storage capacitor 2b3 via the thin film transistor 2b2 electrically connected to the control line 2c1 whose potential has changed.
初期状態においては、蓄積キャパシタ２ｂ３はデータライン２ｃ２と同じ電位となっている。そのため、蓄積キャパシタ２ｂ３の電荷量が初期状態から変化していない場合には、データライン２ｃ２から蓄積キャパシタ２ｂ３に電荷が移動しない。
一方、蛍光が入射した光電変換素子２ｂ１と並列接続されている蓄積キャパシタ２ｂ３の電荷量は減少している。すなわち、蛍光が入射した光電変換素子２ｂ１と並列接続されている蓄積キャパシタ２ｂ３の電荷量は初期状態から変化している。そのため、オン状態となった薄膜トランジスタ２ｂ２を介して、データライン２ｃ２から蓄積キャパシタ２ｂ３に電荷が移動する。その結果、蓄積キャパシタ２ｂ３の電荷量は初期状態に戻る。また、移動した電荷は、データライン２ｃ２を流れ、画像データ信号Ｓ２として積分増幅器３２ａに向けて出力される。
In the initial state, the storage capacitor 2b3 is at the same potential as the data line 2c2. Therefore, when the charge amount of the storage capacitor 2b3 has not changed from the initial state, the charge does not move from the data line 2c2 to the storage capacitor 2b3.
On the other hand, the charge amount of the storage capacitor 2b3 connected in parallel with the photoelectric conversion element 2b1 into which the fluorescence has entered is decreasing. That is, the charge amount of the storage capacitor 2b3 connected in parallel with the photoelectric conversion element 2b1 into which the fluorescence has entered has changed from the initial state. Therefore, charges move from the data line 2c2 to the storage capacitor 2b3 via the thin film transistor 2b2 that is turned on. As a result, the charge amount of the storage capacitor 2b3 returns to the initial state. The moved charge flows through the data line 2c2 and is output to the integrating
積分増幅器３２ａは、所定の時間内に流れる電流を積分し、その積分値に対応した電圧を出力する。すなわち、積分増幅器３２ａは、ある一定時間内にデータライン２ｃ２を流れる電荷量を電圧値に変換する。その結果、光電変換素子２ｂ１の内部において発生した信号電荷（画像データ信号Ｓ２）は、積分増幅器３２ａによって電位情報へと変換される。
The integrating
積分増幅器３２ａによって変換された電位情報は、Ａ／Ｄ変換器３２ｂによってデジタル信号へと順次変換される。デジタル値となった画像データ信号Ｓ２は、画像生成部４１によって合成されＸ線画像が生成される。例えば、画像生成部４１は、デジタル値となった画像データ信号Ｓ２を行と列にしたがって順次合成してＸ線画像を生成する。
The potential information converted by the integrating
オフセット補正処理部４２は、生成されたＸ線画像から画像ノイズを除去する。
ゲイン補正処理部４３は、生成されたＸ線画像に対して、複数の光電変換部２ｂごとに異なる光検出効率、複数の積分増幅器３２ａごとに異なる増幅率、シンチレータ５における変換効率のばらつきなどに関する補正を行う。
欠陥補正部４４は、生成されたＸ線画像に対して、配線の断線による欠陥画素に対応する画像データ信号Ｓ２を除外する補正を行う。また、欠陥補正部４４は、配線の断線による欠陥画素の周囲にある正常画素からの画像データ信号Ｓ２に基づいて、配線の断線による欠陥画素に対応する画像データ信号を修復する。
なお、格納部４４ａに短絡による欠陥画素の位置情報などが格納されている場合には、生成されたＸ線画像に対して、短絡による欠陥画素からの画像データ信号Ｓ２をも除外する補正を行う。
オフセット補正処理部４２、ゲイン補正処理部４３、および欠陥補正部４４により補正されたＸ線画像は、外部に設けられたディスプレイ装置２００などに向けて出力される。
The offset
The gain
The
When the
The X-ray images corrected by the offset
欠陥検査装置１００は、Ｘ線が照射されていない状態において、異なる検出時間に対応する複数の暗画像を取得し、複数の暗画像の画素値の差分を演算することで、暗電流の有無、ひいては配線の断線による欠陥画素を検出する。
例えば、まず、欠陥検査装置１００は、Ｘ線が照射されていない状態において、行選択部３１ｂを制御して、第１の検出時間に対応する第１の制御信号Ｓ１ａを出力させる。行選択部３１ｂから出力された第１の制御信号Ｓ１ａは、ゲートドライバ３１ａ、フレキシブルプリント基板２ｅ１、および制御ライン２ｃ１を介して、薄膜トランジスタ２ｂ２に入力される。第１の制御信号Ｓ１ａ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からの第１の画像データ信号Ｓ２ａがデータライン２ｃ２、配線パッド２ｄ２、およびフレキシブルプリント基板２ｅ２を介して、積分増幅器３２ａに入力される。第１の画像データ信号Ｓ２ａは、積分増幅器３２ａにより電位情報へと変換され、Ａ／Ｄ変換器３２ｂによりデジタル信号に変換される。画像構成部４は、デジタル信号に変換された第１の画像データ信号Ｓ２ａに基づいて、第１の暗画像を生成し、必要に応じて所定の補正を施す。
この様にして、第１の検出時間に対応する第１の暗画像が得られる。
The
For example, first, the
In this way, a first dark image corresponding to the first detection time is obtained.
次に、欠陥検査装置１００は、Ｘ線が照射されていない状態において、行選択部３１ｂを制御して、第１の検出時間とは異なる第２の検出時間に対応する第２の制御信号Ｓ１ｂを出力させる。以降、前述したものと同様にして、第２の検出時間に対応する第２の暗画像を得る。
次に、欠陥検査装置１００は、第１の暗画像の画素値と第２の暗画像の画素値との差分を演算する。
次に、欠陥検査装置１００は、第１の暗画像の画素値と第２の暗画像の画素値との差分が所定の値を超えた領域に対しては、配線の断線による欠陥画素がないと判定する。
また、欠陥検査装置１００は、第１の暗画像の画素値と第２の暗画像の画素値との差分が所定の値以下の領域に対しては、配線の断線による欠陥画素があると判定する。
欠陥検査装置１００は、配線の断線による欠陥画素があると判定した場合には、配線の断線による欠陥画素の位置情報などを格納部４４ａに送る。
なお、格納部４４ａは、配線の断線による欠陥画素の位置情報などを格納し、欠陥補正部４４に提供する。
以上においては、一例として、２つの暗画像を取得する場合を例示したが、取得される暗画像の数は２つ以上であればよい。
また、配線の断線による欠陥画素の検出は、複数の光電変換部２ｂが設けられた領域の全域に対して行うこともできるし、複数の光電変換部２ｂが設けられた領域の一部に対して行うこともできる。
Next, the
Next, the
Next, the
Further, the
When the
The
In the above, the case where two dark images are acquired is illustrated as an example, but the number of acquired dark images may be two or more.
In addition, the detection of defective pixels due to the disconnection of the wiring can be performed for the entire region where the plurality of
また、欠陥検査装置１００は、取得された暗画像と、短絡による欠陥画素を検出するための既知の欠陥検出方法とを用いて、短絡による欠陥画素をも検出することができる。短絡による欠陥画素が検出された場合には、短絡による欠陥画素の位置情報などを格納部４４ａに送る。格納部４４ａは、短絡による欠陥画素の位置情報などを格納し、欠陥補正部４４に提供する。
なお、短絡による欠陥画素の検出は、複数の光電変換部２ｂが設けられた領域の全域に対して行うこともできるし、複数の光電変換部２ｂが設けられた領域の一部に対して行うこともできる。
Moreover, the
The detection of defective pixels due to a short circuit can be performed on the entire region where the plurality of
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。 As mentioned above, although several embodiment of this invention was illustrated, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, and the like can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and equivalents thereof. Further, the above-described embodiments can be implemented in combination with each other.
１ Ｘ線検出器、２ アレイ基板、２ｂ 光電変換部、２ｂ１ 光電変換素子、２ｂ２ 薄膜トランジスタ、２ｂ３ 蓄積キャパシタ、２ｃ１ 制御ライン、２ｃ２ データライン、３ 信号処理部、３１ 制御部、３１ａ ゲートドライバ、３１ｂ 行選択部、３２ 増幅・変換回路、３２ａ 積分増幅器、３２ｂ Ａ／Ｄ変換器、４ 画像構成部、５ シンチレータ、４１ 画像生成部、４２ オフセット補正処理部、４３ ゲイン補正処理部、４４ 欠陥補正部、１００ 欠陥検査装置 1 X-ray detector, 2 array substrate, 2b photoelectric conversion unit, 2b1 photoelectric conversion element, 2b2 thin film transistor, 2b3 storage capacitor, 2c1 control line, 2c2 data line, 3 signal processing unit, 31 control unit, 31a gate driver, 31b row Selection unit, 32 amplification / conversion circuit, 32a integration amplifier, 32b A / D converter, 4 image configuration unit, 5 scintillator, 41 image generation unit, 42 offset correction processing unit, 43 gain correction processing unit, 44 defect correction unit, 100 Defect inspection equipment
Claims (3)
前記基板に設けられ第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１の方向と交差する第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、光電変換素子と、薄膜トランジスタと、を有する複数の画素と、
前記複数の画素の上に設けられ、放射線を蛍光に変換するシンチレータと、
前記複数の制御ラインを介して、前記複数の画素に選択的に制御信号を印加する制御部と、
前記制御信号が印加された画素から出力された画像データ信号に基づいて放射線画像を生成する画像生成部と、
請求項１記載の欠陥検査装置と、
前記欠陥検査装置により検出された配線の断線による欠陥画素に対応する前記画像データ信号を除外する補正を行う欠陥補正部と、
を備えた放射線検出器。 A substrate,
A plurality of control lines provided on the substrate and extending in a first direction;
A plurality of data lines provided on the substrate and extending in a second direction intersecting the first direction;
A plurality of pixels provided in each of a plurality of regions defined by the plurality of control lines and the plurality of data lines, each having a photoelectric conversion element and a thin film transistor;
A scintillator provided on the plurality of pixels and converting radiation into fluorescence;
A control unit that selectively applies a control signal to the plurality of pixels via the plurality of control lines;
An image generation unit that generates a radiation image based on an image data signal output from a pixel to which the control signal is applied;
A defect inspection apparatus according to claim 1;
A defect correction unit that performs correction to exclude the image data signal corresponding to the defective pixel due to the disconnection of the wiring detected by the defect inspection apparatus;
Radiation detector equipped with.
Priority Applications (1)
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