(57)【要約】【課題】ＴＦＴ方式の放射線画像検出器において、点欠陥抑制と残像抑制との両立を可能にする具体的な構成を明確化する。【解決手段】放射線画像検出器は、放射線の照射を受けて電荷を発生する電荷発生層２０と、電荷発生層２０において発生した電荷を収集する収集電極８、および収集電極８によって収集された電荷を読み出すためのスイッチ素子３を有する画素部１１が２次元状に多数配列された検出層１０とが積層された構造を有する。収集電極８の周縁部全周に保護膜１８を設け、収集電極８の全面積に対する収集電極８の保護膜１８で覆われていない部分の面積の比率（フィルファクター）を４０％以上、９９．８％以下にする。【選択図】図２
2008098330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線の照射を受けて電荷を発生する電荷発生層と、
該電荷発生層において発生した電荷を収集する収集電極、および該収集電極によって収集された前記電荷を読み出すためのスイッチ素子を有する画素部が２次元状に多数配列された検出層とが積層された放射線画像検出器において、
前記収集電極の周縁部全周に保護膜が設けられ、
前記収集電極の全面積に対する前記収集電極の前記保護膜で覆われていない部分の面積の比率が、４０％以上、９９．８％以下であることを特徴とする放射線画像検出器。
【請求項２】
前記比率が、６０％以上、９９．５％以下であることを特徴とする請求項１記載の放射線画像検出器。
【請求項３】
前記比率が、８０％以上、９６％以下であることを特徴とする請求項１記載の放射線画像検出器。
【請求項４】
前記保護膜が、絶縁膜であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の放射線画像検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線の照射を受けて電荷を発生する電荷発生層と、スイッチ素子を有する多数の画素部が２次元状に配列された検出層とが積層された放射線画像検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療分野などにおいて、被写体を透過した放射線の照射を受けて電荷を発生し、その電荷を蓄積することにより被写体に関する放射線画像を記録する放射線画像検出器が各種提案、実用化されている。
【０００３】
放射線画像検出器の方式としては、放射線を直接電荷に変換し電荷を蓄積する直接変換方式と、放射線を一度ＣｓＩ：Ｔｌ、ＧＯＳ（Ｇｄ２Ｏ2Ｓ：Ｔｂ）などのシンチレータで光に変換し、その光を光導電層で電荷に変換し蓄積する間接変換方式がある。また、読取り方式としては、光の照射により電荷を発生する半導体材料を利用した光読取方式と、放射線の照射により発生した電荷を収集電極に蓄積し、その蓄積した電荷を薄膜トランジスタ（thin film transistor：ＴＦＴ）などの電気的スイッチを１画素ずつＯＮ・ＯＦＦすることにより読み取るＴＦＴ方式に大別される。
【０００４】
上記のような放射線画像検出器では、光電変換層にかかる電界がある閾値を超えると、急激に電極からの電荷注入（暗電流）が増加し、結晶化が起こり、点欠陥が発生することが知られている。そこで、特許文献１には、光読取方式の放射線画像検出器において、暗電流を防止するために電極端部を絶縁膜からなる保護膜で覆うことが提案されている。また、特許文献２には、ＴＦＴ方式の放射線画像検出器において、収集電極からの暗電流を防止するために収集電極全面を有機膜からなる保護膜で覆うことが提案されている。
【特許文献１】特開２００５−１８３６７０号公報
【特許文献２】特開２００６−１５６５５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１には、「絶縁膜はたとえば電極上面の幅の３０％程度が望ましい」との記載があるが、その論拠は示されておらず、また、絶縁膜の幅や形状が具体的に示されていない。
【０００６】
また、放射線画像検出器においては、点欠陥だけでなく、以前の画像パターンが残る残像も大きな問題である。特に、ＴＦＴ方式の放射線画像検出器では、収集電極に直接電荷を蓄積するため、残像の問題解決が重要である。これに対して、光読取方式の放射線画像検出器では、電極とは別に蓄電部を備え、この蓄電部に電荷を蓄積するようにしているため、電極そのものの残像問題はＴＦＴ方式とは異なると言える。また、ＴＦＴ方式の放射線画像検出器では一般に、収集電極間にデータ線やゲート線等の配線があるのに対し、光読取方式の放射線画像検出器では、電極間に配線がない。配線の有無や配線と収集電極との距離は、形成すべき保護膜の構成に影響する。以上のことから、光読取方式の保護膜の構成をＴＦＴ方式にそのまま適用しても、点欠陥および残像の両方を効果的に防止することは難しいと考えられる。
【０００７】
特許文献２では、残像特性を改善するために保護膜に導電性を付与することを提案しているが、保護膜が収集電極全体を覆っているため、残像特性の劣化は避けがたく、点欠陥防止と残像防止とを両立することは難しいと考えられる。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、ＴＦＴ方式の放射線画像検出器において、点欠陥抑制と残像抑制との両立を可能にする具体的な構成を明確化することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の放射線画像検出器は、放射線の照射を受けて電荷を発生する電荷発生層と、該電荷発生層において発生した電荷を収集する収集電極、および該収集電極によって収集された前記電荷を読み出すためのスイッチ素子を有する画素部が２次元状に多数配列された検出層とが積層された放射線画像検出器において、前記収集電極の周縁部全周に保護膜が設けられ、前記収集電極の全面積に対する前記収集電極の前記保護膜で覆われていない部分の面積の比率が、４０％以上、９９．８％以下であることを特徴とする。
【００１０】
上記の放射線画像検出器においては、上記比率が、６０％以上、９９．５％以下であることが好ましく、さらに上記比率が、８０％以上、９６％以下であることがより好ましい。
【００１１】
また、上記の放射線画像検出器において、上記保護膜が、絶縁膜であるように構成してもよい。
【００１２】
なお、本明細書において、上記の「収集電極の全面積（Ｓ）に対する前記収集電極の前記保護膜で覆われていない部分の面積（Ｓｎ）の比率（＝Ｓｎ／Ｓ×１００［％］）」を「フィルファクター」と呼ぶことにする。
【００１３】
また、「放射線」の具体例としては例えばＸ線が挙げられる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の放射線画像検出器によれば、収集電極の周縁部全周に保護膜を設け、収集電極の全面積に対する収集電極の保護膜で覆われていない部分の面積の比率（フィルファクター）を４０％以上、９９．８％以下とすることにより、点欠陥特性および残像特性の両方を製品として許容可能なレベル以上に保持できる。また、フィルファクターを６０％以上、９９．５％以下としたときは、点欠陥特性および残像特性の両方を製品として十分なレベル以上に保持できる。そして、フィルファクターを８０％以上、９６％以下としたときには、点欠陥特性および残像特性の両方を製品として優れたレベルに保持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態にかかる放射線画像検出器について説明する。図１は本放射線画像検出器１００の概略構成図であり、図２は図１に示す放射線画像検出器１００の画素部のレイアウトである。
【００１６】
本実施形態の放射線画像検出器１００は、ＴＦＴ方式のものであり、図１に示すように、上部電極層２１と、放射線の照射を受けて電荷を発生する電荷発生層２０と、電荷発生層２０において発生した電荷を収集する収集電極８、および該収集電極８によって収集された前記電荷を読み出すためのスイッチ素子３を有する画素部１１が２次元上に多数配列された検出層１０とが順次積層された構造を有する。
【００１７】
上部電極層２１は、Ａｕなどの低抵抗の導電材料で構成されている。そして、上部電極層２１には、バイアス電圧を印加するための高圧電源２２が接続されている。
【００１８】
電荷発生層２０は、電磁波導電性を有するものであり、放射線の照射により内部に電荷を発生するものである。電荷発生層２０としては、たとえば、セレンを主成分とする膜厚１００〜１０００μｍの非晶質ａ−Ｓｅ膜を用いることができる。
【００１９】
検出層１０は、アクティブマトリクス基板からなり、収集電極８と、収集電極８によって収集された電荷を蓄積する蓄積容量４と、蓄積容量４に蓄積された電荷を読み出すためのスイッチ素子３とを有するアレイ状に配置された画素部１１を備えている。
【００２０】
収集電極８は、たとえばＡｌ、Ａｕ、Ｃｒ、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）等の材料を用いて構成でき、その厚みは０．０５μｍ〜１μｍの範囲が好ましい。
【００２１】
収集電極８の周縁部の全周には保護膜１８が設けられている。保護膜１８が収集電極８を覆っているカバー幅Ｗは均一である。図２においては、収集電極８の外形を太い点線で示し、保護膜１８を太い実線で囲まれた斜線部で示している。なお、図１および図２は概念図であり、図面内の各部の寸法は必ずしも実際の物と同じではない。また、本例では、隣接する保護膜１８は分離した構成となっているが、隣り合う収集電極８間にわたって連続する構成にしてもよい。
【００２２】
保護膜１８を設けることにより、収集電極８の中央部の電界強度に対する収集電極８の端部の電界強度の比（電界比）を小さくすることができ、暗電流を低減し、点欠陥を減少できる。これらの効果を安定して得るためには、カバー幅Ｗは均一であることが好ましく、本実施形態ではそのように構成している。なお、「カバー幅Ｗが均一」とは、各部のカバー幅が、全周におけるカバー幅Ｗの平均値±１０％以内の幅であることを意味する。
【００２３】
保護膜１８は、例えば絶縁膜により構成することができ、材料としては、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、ＰＶＡ（polyvinylalcohol）膜、ＰＶＰ（polyvinyl pyrrolidone）膜、ＰＡＡ（Polyacrylic Acid）膜等を用いることができる。保護膜１８の厚みは、たとえば０．０５μｍ〜５μｍの範囲にすることができる。
【００２４】
また、検出層１０は、スイッチ素子３をＯＮ／ＯＦＦするための多数の走査線１と、蓄積容量４に蓄積された電荷を読み出すための多数のデータ線５とを備えている。
【００２５】
スイッチ素子３としては、一般的には、アモルファスシリコンを活性層に用いたａ−ＳｉＴＦＴが用いられる。そして、スイッチ素子３のゲート電極２には、スイッチ素子３をＯＮ／ＯＦＦするための走査線１が接続されており、ソース電極６には、蓄積容量４に蓄積された電荷を読み出すためのデータ線５が接続され、ドレイン電極７には、蓄積容量４を構成する一方の電極である蓄積容量電極９が接続されている。データ線５の終端には、アンプ２３が接続されている。そして、蓄積容量４の他方の電極は蓄積容量配線１２に接続されている。なお、図の煩雑化を避けるため、図１では同一部位の符号の一部を省略している。
【００２６】
次に、放射線画像検出器１００の動作の一例について説明する。図１の上方よりＸ線等の放射線画像を担持した記録用の放射線が照射され、該放射線は上部電極層２１を透過し、電荷発生層２０に照射される。この照射により電荷発生層２０は内部に電荷を発生する。その発生した電荷のうち正孔は上部電極層２１と収集電極８間のバイアスにより収集電極８に集められ、収集電極８に電気的に接続された蓄積容量４に蓄積される。電荷発生層２０は照射された放射線量に応じた量の電荷を発生するため、放射線が担持した画像情報に応じた電荷が各画素部１１の蓄積容量４に蓄積される。その後、走査線１を介してスイッチ素子３をＯＮ状態にする信号を順次加え、データ線５を介して各蓄積容量４に蓄積された電荷を取り出す。さらにアンプ２３で各画素の電荷量を検出することにより画像情報を読み取ることができる。
【００２７】
以下、前述の手段の項において定義したフィルファクターを用いて、保護膜の構成と点欠陥特性および残像特性との関係について説明する。フィルファクターは、収集電極の全面積に対する収集電極の保護膜で覆われていない部分の面積の比率である。図３は、放射線画像検出器１００において、カバー幅Ｗの変化によりフィルファクターを変化させ、シミュレーション実験により残像特性と点欠陥特性を評価した結果である。図３中の記号はそれぞれ評価結果を表し、◎：製品として優れた性能を有する、○：製品として十分なレベルの性能を有する、△：製品として十分ではないが許容範囲の性能を有する、×：製品として許容されない、の意味である。
【００２８】
上記実験においては、収集電極の一辺の長さが１００μｍ、保護膜の厚みが１μｍ、保護膜の接触角θが４０度、としている。なお、接触角は図４に示すように、収集電極上面に接触している保護膜の収集電極上面に対する角度である。
【００２９】
図３に示すように、フィルファクターが４０％以上、９９．８％以下のときは、点欠陥特性および残像特性の両方が製品として許容可能なレベル以上にある。また、フィルファクターが、６０％以上、９９．５％以下のときは、点欠陥特性および残像特性の両方が製品として十分なレベル以上にある。そして、フィルファクターが、８０％以上、９６％以下のときは、点欠陥特性および残像特性の両方が製品として優れたレベルにある。
【００３０】
なお、接触角θが６０度のものについても同様の実験を行ったところ、上記の接触角θが４０度のものと同様の結果が得られた。
【００３１】
すなわち、放射線画像検出器１００において、収集電極の周縁部を保護膜で覆うことにより、点欠陥特性を改良できるが、覆う面積が大きすぎると、画像特性として重要な残像特性が悪化することがわかった。そして、上記のようにフィルファクターの値を規定することで、欠陥特性および残像特性の両方を良好に維持できることがわかった。
【００３２】
なお、本発明の放射線画像検出器は上記実施形態に限定されない。たとえば、本発明の放射線画像検出器における層構成は上記実施形態のような層構成に限らず、その他の層を加えたりしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の放射線画像検出器の一実施形態の概略構成図
【図２】図１に示す放射線画像検出器の画素部のレイアウト
【図３】フィルファクターの変化による残像特性および点欠陥特性を示す図
【図４】保護膜の接触角を説明するための図
【符号の説明】
【００３４】
１  走査線
２  ゲート電極
３  スイッチ素子
４  蓄積容量
５  データ線
６  ソース電極
７  ドレイン電極
８  収集電極
９  蓄積容量電極
１０  検出層
１１  画素部
１２  蓄積容量配線
１８  保護膜
２０  電荷発生層
２１  上部電極層
２２  高圧電源
【図１】
2008098330.tif 000003
【図２】
2008098330.tif 000004
【図３】
2008098330.tif 000005
【図４】
2008098330.tif 000006