JPH10197647A - X線画像検出器 - Google Patents

X線画像検出器

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JPH10197647A
JPH10197647A JP9004667A JP466797A JPH10197647A JP H10197647 A JPH10197647 A JP H10197647A JP 9004667 A JP9004667 A JP 9004667A JP 466797 A JP466797 A JP 466797A JP H10197647 A JPH10197647 A JP H10197647A
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JP
Japan
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amorphous silicon
semiconductor layer
ray image
light
ray
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Application number
JP9004667A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Aida
博之 會田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】この発明は、不要な光電子の発生が抑えられ、
残像の発生が抑制されX線画像の画質が向上するX線画
像検出器を提供することを目的とする。 【解決手段】この発明のX線画像検出器は基板4上に画
素電極11を含む回路が形成され、この回路上にアモル
ファス状半導体層8,9,10からなる光検出層とX線
を光に変換する蛍光体層5とが積層形成されてなり、さ
らに光検出層と蛍光体層との間で且つ画素電極に対応す
る領域以外の部分に光を遮断する金属膜6が形成されて
なることにより、上記の目的を達成することが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、放射線としての
X線により得られる画像を電気的画像信号に変換するX
線画像検出器に係わり、特にX線源から出力されて対象
物を透過したX線強度分布を電気信号に変換する光検出
層付近の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、人体あるいは物体の内部構造を
調べるためにX線が有用であり、人体や物体に照射され
たX線の透過濃度分布、すなわちX線強度分布またはX
線画像を、可視光像またはX線の透過濃度分布に変換す
るための装置が広く利用されている。X線画像を可視光
像または電気画像信号に変換するための装置としては、
従来から利用されているX線像増強管(X線イメージ
管)に加えて、X線画像検出器が開発されている。
【0003】X線画像検出器は、二次元状に配置された
複数の画素を有し、それぞれの画素から電気信号を取り
出し可能に形成された画像取り出し部と、外部から入射
されたX線を線−光変換し、更に光−電子変換して画像
取り出し部に出力すべき容量を保持するX線−電子変換
部を有している。
【0004】このX線−電子変換部は、外部から入射さ
れたX線を光に変換する蛍光体層とこの蛍光体層により
X線−光変換された可視光の光強度に対応する光電子を
生成する光電変換膜を有している。
【0005】この光電変換膜は、蛍光体層に対向され画
素全体に電圧を供給する透明導電膜、漏れ電流を抑制す
るP型アモルファスシリコン半導体層、透明導電膜とP
型アモルファスシリコン半導体層を通過した可視光に対
応する光電子を生成し画像取り出し部に向けて加速する
真性アモルファスシリコン半導体層、高抵抗であり電極
からの漏れ電流を抑制する真性アモルファスシリコン−
炭素半導体層を有している。
【0006】画像取り出し部は、真性アモルファスシリ
コン−炭素半導体層と接続され、光電子を捕獲する画素
電極、画素電極で捕獲された光電子を保持するコンデン
サ、コンデンサに蓄積された光電子を画素電極を単位と
した画素ごとに出力するための制御素子、すなわちTF
T(Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ)構造を
有している。
【0007】画素電極は、画像取り出し部およびX線−
電子変換部を保持するガラス基板に形成され、TFTの
ソースに接続された電極と絶縁膜を介してコンデンサを
形成している。
【0008】このようなX線画像検出器においては、外
部より入射されたX線は、蛍光体層によりX線から光
(可視光)に変換され、透明導電膜およびP型アモルフ
ァスシリコン半導体層を通り、真性アモルファスシリコ
ン半導体層に入射する。真性アモルファスシリコン半導
体層に入射した可視光は光電子に変化され、P型アモル
ファスシリコン半導体層と画素電極の間に印可されてい
る電位差により加速される。このとき電子は画素電極
へ、正孔はP型アモルファスシリコン半導体層へ、それ
ぞれ導かれる。
【0009】画素電極に到達した電子すなわち各画素に
入射したX線画像のX線強度に対応する量の電荷は、各
画素に接続されているTFTがオンされる(コンデンサ
に蓄積された電荷の取り出しが外部から指示される)ま
での間、コンデンサに蓄えられる。
【0010】このような構造により、入射X線画像の強
弱に対応する量を有する電荷が画素ごとのコンデンサに
蓄えられた状態で、選択電極により選択された画素に対
応するTFTがオンされると、読み出し電極を通じてコ
ンデンサに蓄えられている電荷が外部に取り出される。
これにより、入射X線画像のX線強度の応じた電気信号
を得ることができる。この電気信号は、図示しない画像
処理部の所定の規則に基づいて対象物をX線により撮影
した画像として再生されて、表示装置に表示される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上記したX線画像検出
器によると、透明導電膜、P型アモルファスシリコン半
導体層、真性アモルファスシリコン半導体層、真性アモ
ルファスシリコン−炭素半導体層および画素電極からな
る光電変換膜においては、内部に発生した光電子を電極
に導くために、画素電極と透明導電膜に電位差を印加し
ている。画素電極は各画素ごとに集められた光電子が隣
接する画素電極への漏洩を防止するため、各画素間には
十分な間隔が設けられている。このため、画素間上の真
性アモルファスシリコン半導体層には印加される電位差
が弱くなり、そこで発生した光電子は電位差による移動
が遅く、比較的長時間、真性アモルファスシリコン半導
体層内に残留することになる。外部から入射したX線画
像は蛍光体層により可視光に変換され、透明導電膜を通
過し光電変換膜に入射する。この際、画素電極間上のア
モルファスシリコン半導体層に入射した可視光は、光電
子に変換されるが画素電極に移動するまでに時間がかか
り、画像信号では残像となってしまう。この残像は、画
像品位を著しく悪化させる原因となる。
【0012】この発明は、以上のような不都合を解決す
るものであり、不要な光電子の発生が抑えられ、残像の
発生が抑制されX線画像の画質が向上するX線画像検出
器を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】この発明は、基板上に画
素電極を含む回路が形成され、この回路上にアモルファ
ス状半導体層からなる光検出層とX線を光に変換する蛍
光体層とが積層形成されてなり、さらに光検出層と蛍光
体層との間で且つ画素電極に対応する領域以外の部分に
光を遮断する金属膜が形成されてなるX線画像検出器で
ある。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の一実施の形態について詳細に説明する。この発明によ
るX線画像検出器は図1に示すように構成され、X線画
像検出器1は、外部から入射されたX線RをX線−光変
換し、さらに光−電子変換するX線−電子変換部2なら
びにX線−電子変換部2により光電子に変換されたX線
画像を電気信号として取り出す画像取り出し部3を有し
ている。なお、X線−電子変換部2と画像取り出し部3
は、ガラス基板4上に一体的に形成されている。
【0015】このX線−電子変換部2は、外部から入射
されたX線を光に変換する蛍光体層5と、蛍光体層5に
よりX線−光変換された可視光の光強度の対応する光電
子を生成する光電変換膜21とにより構成されている。
【0016】この光電変換膜21は、蛍光体層5に対向
形成された金属膜6、透明導電膜7、P型アモルファス
シリコン半導体層8、透明導電膜7とP型アモルファス
シリコン半導体層8を通過した可視光に対応する光電子
を生成し画像取り出し部3に向けて案内(加速)する真
性アモルファスシリコン半導体層9および高抵抗半導体
層である真性アモルファスシリコン−炭素半導体層10
が順に積層されたものである。上記のP型アモルファス
シリコン半導体層8,真性アモルファスシリコン半導体
層9,真性アモルファスシリコン−炭素半導体層10に
より光検出層(図に符号なし)が構成されている。そし
て動作時には、金属膜6の空隙を通り、透明導電膜7、
P型アモルファスシリコン半導体膜8を通り、真性アモ
ルファスシリコン半導体膜9に案内された可視光の光強
度に対応する光電子を出力する。なお、金属膜6は光検
出層と蛍光体層5との間で且つ画素電極(後述)に対応
する領域以外の部分に形成されている。すなわち、金属
膜6はガラス基板4面に対して垂直方向から見た状態
で、以下に説明する画素電極が形成される領域と重なり
合わない領域にのみ、形成されている。
【0017】画像取り出し部3は光電変換膜21の真性
アモルファスシリコン−炭素半導体層10と電気的に接
続され、真性アモルファスシリコン−炭素半導体層10
に到達した光電子を捕獲する画素電極11、画素電極1
1で捕獲された光電子を画素電極11を単位とした画素
ごとに出力するための制御素子すなわちTFT(薄膜ト
ランジスタ)構造12と画素ごとに捕獲された光電子を
出力時まで保持するコンデンサ13を有している。
【0018】TFT構造12は、ガラス基板4上に形成
されたゲート電極14、ゲート電極14を覆う絶縁膜1
5上の所定の領域に形成された半導体膜16、ドレイン
電極17、絶縁膜15上で画素電極11と接続可能に形
成されたソース電極18を有している。なお、ドレイン
電極16およびゲート電極14は、それぞれ図2に示す
駆動回路の読み出し電極23および選択電極22に接続
されている。
【0019】ソース電極18とガラス基板4との間に
は、画素電極11で捕獲された光電子により発生される
電荷を保持するコンデンサ13を形成する電源電極19
が配置されている。なお、電源電極19は、図2に示し
た駆動回路において電源24と接続され、所定の電圧が
印加される。
【0020】次に、上述したX線画像検出器の製造方法
について説明する。まず、ガラス基板4上に、たとえば
アルミニウム(Al)等により、電源電極19およびゲ
ート電極14(選択電極22)を形成する。続いて、絶
縁膜15を全域に形成し、平面的に見た状態でゲート電
極14と少なくとも一部が重なるように、半導体膜(チ
ャネル領域)16を形成する。
【0021】次に、絶縁膜15上に平面的に見た状態で
半導体膜(チャネル領域)16と少なくとも一部が重な
るように、ドレイン電極17(読み出し電極23)およ
びソース電極18を形成し、再び、絶縁膜15’を全域
に形成する。ここで、ソース電極18の任意の位置に対
してスルーホール(符号なし)を形成し、平面的に見た
状態でソース電極18の少なくとも一部が重なるよう、
画素電極11を形成する。なお、ここまでのプロセス
は、周知の液晶表示パネルの製造工程に類似した工程に
より、容易に達成される。
【0022】続いて、少なくとも画素電極11の全域
を、たとえばCVD装置により真性アモルファスシリコ
ン−炭素半導体層10で覆い、真性アモルファスシリコ
ン半導体層9を全域に積層し、さらにP型アモルファス
シリコン半導体層8を形成することにより、フォトダイ
オード特性を示すフォトダイオード構造20を形成す
る。その後、P型アモルファスシリコン半導体層8上
に、透明導電膜7を形成する。その後、透明導電膜7上
に、たとえばモリブデン(Mo)等により光を遮断する
金属膜6を全面に形成する。
【0023】上記工程を終了した段階で、画像検出領域
内の画素電極11と平面的に重なり合う領域に積層され
た金属膜6を除去することにより、光電変換膜21を形
成する。
【0024】次に、蛍光体層5を透明導電膜7を含む金
属膜6上に積層することにより、X線画像検出器1が完
成する。以下、上述したX線画像検出器によりX線画像
を電気信号として出力する方法について説明する。
【0025】図示しない対象物を通過したX線すなわち
対象物の特性に基づいて、X線濃度が変化されたX線画
像Rは、X線−電子変換部2の蛍光体層5に入射し、蛍
光体層5でX線強度に対応する輝度の可視光Lに変換さ
れ、蛍光体層5から射出される。
【0026】蛍光体層11を射出した可視光Lは、金属
膜6により不必要な光を遮断した後、透明導電膜7とP
型アモルファスシリコン半導体層8を通り真性アモルフ
ァスシリコン半導体層9に案内され、光強度に対応した
光電子Pに変換される。
【0027】真性アモルファスシリコン半導体層9で生
成された光電子Pは、P型アモルファスシリコン半導体
層8と画素電極11との間に印加されている電位差によ
り加速され、電子は画素電極11へ、正孔はP型アモル
ファスシリコン半導体層8へ、それぞれ到達する。
【0028】画素電極11に到達した電子は、TFT構
造12がオフの間すなわちTFT構造12がオンされる
までの間、電源電極19に印可されているバイアス電圧
と共にコンデンサ13に蓄えられる。
【0029】このようにしてコンデンサ13に蓄えられ
た電荷は、選択電極22により選択された画素に対応す
るTFT構造12がオンされた場合にのみ、入射X線画
像Rの強度に対応する電荷として、読み出し電極23を
通じて外部に取り出される。
【0030】この場合、平面で見た場合、画素電極11
と重なり合わない領域の真性アモルファスシリコン半導
体層9には電界が印加されないため、発生した光電子は
比較的長時間残留して残像の原因となるが、金属膜6に
より蛍光体層5からの光が電界を印加している領域にの
み入射するため、平面からみた場合、画素電極11領域
以外の真性アモルファスシリコン半導体層9内での光電
子の発生を抑えることができ、残像の少ない高品位のX
線画像を再生できる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
光検出層と蛍光体層との間で且つ画素電極に対応する領
域以外の部分に光を遮断する金属膜が形成されているの
で、光電変換膜内に存在する無電界領域に光が殆ど入射
しない。その結果、不要な光電子の発生が抑えられ、残
像の発生が抑制されX線画像の画質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施の形態に係るX線画像検出器
の1画素の構造を示す概略断面図。
【図2】図1に示した画素がマトリックス状に配置され
たX線画像検出器の一例を示す駆動回路図。
【符号の説明】
1…X線画像検出器、2…X線−電子変換部、3…画像
取り出し部、4…ガラス基板、5…蛍光体層、6…金属
膜、7…透明導電膜、8…P型アモルファスシリコン半
導体層、9…真性アモルファスシリコン半導体層、10
…真性アモルファスシリコン−炭素半導体層、11…画
素電極、12…TFT(薄膜トランジスタ)構造、13
…コンデンサ、14…ゲート電極(選択電極)、15…
絶縁膜、16…半導体膜(チャネル領域)、17…ドレ
イン電極(読み出し電極)、18…ソース電極、19…
電源電極、20…フォトダイオード構造、21…光電変
換膜、22…選択電極、23…読み出し電極、24…電
源、25…画素(一単位)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に画素電極を含む回路が形成さ
    れ、該回路上にアモルファス状半導体層からなる光検出
    層とX線を光に変換する蛍光体層とが積層形成されてな
    るX線画像検出器において、 上記光検出層と上記蛍光体層との間で且つ上記画素電極
    に対応する領域以外の部分に光を遮断する金属膜が形成
    されてなることを特徴とするX線画像検出器。
JP9004667A 1997-01-14 1997-01-14 X線画像検出器 Pending JPH10197647A (ja)

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JP9004667A JPH10197647A (ja) 1997-01-14 1997-01-14 X線画像検出器

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JP9004667A JPH10197647A (ja) 1997-01-14 1997-01-14 X線画像検出器

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