CN102810546A - 放射线图像拾取装置和包括它的放射线图像拾取显示系统 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及放射线图像拾取装置和包括它的放射线图像拾取显示系统。所述放射线图像拾取装置包括：包括光电转换元件的传感器基板；设置在所述传感器基板的一部分上的非离子层；和设置在所述非离子层上、并且将放射线的波长转换成处于所述光电转换元件的感度范围内的波长的波长转换构件。
Description
技术领域
本公开涉及例如适合于用于医疗保健或者非破坏性检查的X射线摄影的放射线图像拾取装置，以及包括它的放射线图像拾取显示系统。
背景技术
近年来，作为以电气信号的形式获取图像的技术(通过使用光电转换的图像拾取技术)，使用电荷耦合器件(CCD)图像传感器或者互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的技术是主流。这种图像传感器中的图像捕捉区域受限于结晶基板(硅晶片)的尺寸。然而，近来，例如，在进行X射线摄影的医疗保健领域等中，需求图像捕捉区域的面积增大化。另外，对动态图像性能的要求也在增加。
作为例如用于捕捉人体胸部图像的X射线图像拾取装置等需要面积增大化的图像拾取装置，已开发出了在不使用放射线摄影胶片的情况下，以电气信号的形式基于放射线获得图像的放射线图像拾取装置。这种放射线图像拾取装置是在包括有例如光电二极管等光电转换元件以及薄膜晶体管(TFT)的电路基板上设置波长转换层(由荧光体或者闪烁体制成)。在这种放射线图像拾取装置中，在入射来的放射线被转换成可见光后，所得的可见光入射到光电转换元件，并且通过包括薄膜晶体管的电路来读取基于光电转换元件中接收到的可见光量获得的电气信号。
这里，用于形成波长转换层的技术包括：第一技术；和第二技术。在该情况下，对于第一技术，通过利用蒸发方法在包括有光电转换元件和晶体管的如上所述的基板(以下称为“传感器基板”)上紧紧地形成闪烁体材料。此外，对于第二技术，在传感器基板上设置单独于传感器基板形成的波长转换板。例如，日本专利特开No.2009-300213提出了这样一种闪烁体板，其中形成在基板上的闪烁体层被保护膜覆盖。
然而，当使用日本专利特开No.2009-300213中描述的闪烁体板时，在传感器基板与闪烁体之间发生结露，这导致暗电流增大。由于暗电流的发生导致像质降低，所以期望对此做出改进。
发明内容
本公开的做出是为了解决上述问题，因此希望的是提供一种能够抑制由于结露而发生的像质降低的放射线图像拾取装置，以及包括它的放射线图像拾取显示系统。
为了实现上述期望，根据本公开的一个实施例，提供了一种放射线图像拾取装置，其包括：包括光电转换元件的传感器基板；设置在所述传感器基板的一部分上的非离子层；和设置在所述非离子层上、并且将放射线的波长转换成处于所述光电转换元件的感度范围内的波长的波长转换构件。
根据本公开的另一实施例，提供了一种放射线图像拾取显示系统，其包括：基于放射线获取图像的图像拾取装置(如本公开一个实施例所述的放射线图像拾取装置)；和在其上显示从所述图像拾取装置获取的图像的显示装置，所述图像拾取装置包括：包括光电转换元件的传感器基板；设置在所述传感器基板的一部分上的非离子层；和设置在所述非离子层上、并且将放射线的波长转换成处于所述光电转换元件的感度范围内的波长的波长转换构件。
在所述实施例的放射线图像拾取装置以及另一实施例的放射线图像拾取显示系统中，在入射的放射线透过波长转换构件后，所得放射线被光电转换元件接收，由此获得与接收到的放射线的量相对应的电气信号(图像信息)。这里，当结露使水在波长转换构件与传感器基板之间会集时，包含在水中的离子成分与光电转换元件(光电转换元件的电极，或者类似物)的耦合在一些情况下使暗电流增大。然而，非离子层的设置抑制了这种耦合，从而使得暗电流难以生成。
如以下给出的，根据本公开的实施例，由于在波长转换构件与传感器基板之间设置有非离子层，所以即使在波长转换构件与传感器基板之间发生结露时，也能够抑制因结露的发生导致的暗电流的增大。因此，能够抑制由于结露的发生出现的像质降低。
附图说明
图1是示出本公开第一实施例的放射线图像拾取装置的示意性结构的局部截面图；
图2是示出图1所示第一实施例的放射线图像拾取装置中的传感器基板的整体构造的功能框图；
图3是示出图2所示单位像素中的像素电路(与主动驱动系统相符)的构造的电路图；
图4A-4L分别是以工艺顺序说明图1所示第一实施例的放射线图像拾取装置中的光电二极管的制造方法的截面图；
图5是说明本公开第一实施例的比较示例的放射线图像拾取装置的操作的截面图；
图6是示出本公开第一实施例的变型例1的放射线图像拾取装置的示意性结构的局部截面图；
图7是示出本公开第一实施例的变型例2的放射线图像拾取装置的示意性结构的局部截面图；
图8是示出本公开第一实施例的变型例3的放射线图像拾取装置中的像素电路(与被动驱动系统相符)的构造的电路图；
图9是示出利用被动驱动系统的放射线图像拾取装置的示意性结构的局部截面图；
图10是示出本公开第一实施例的变型例4的放射线图像拾取装置的示意性结构的截面图；和
图11是示出本公开第二实施例的放射线图像拾取显示系统的整体构造的示意性框图。
具体实施方式
以下将参考附图详细描述本公开的实施例。请注意，以下将根据下列顺序给出描述：
1.第一实施例(放射线图像拾取装置：高平坦化膜(非离子层)设置在传感器基板与闪烁体板之间的情况)；
2.变型例1(非离子层设置在传感器基板上的一部分上的情况)；
3.变型例2(传感器基板和闪烁体板两者均被防湿层封装的情况)；
4.变型例3(与被动驱动系统相符的像素电路的情况)；
5.变型例4(光电二极管的p型半导体层由非晶硅制成的情况)；和
6.第二实施例(放射线图像拾取显示系统)。
1.第一实施例
[结构]
图1是局部截面图，示出了本公开第一实施例的放射线图像拾取装置(放射线图像拾取装置1)的整体结构。放射线图像拾取装置1对由α射线、β射线、γ射线或者X射线代表的放射线进行波长转换，接收所得的放射线，并基于所得放射线读取图像信息。放射线图像拾取装置1适宜地用作X射线图像拾取装置，用于非破坏性检查，例如行李检查等，包括医疗保健。
在放射线图像拾取装置1中，闪烁体板(闪烁体面板)30设置在传感器基板10上方，以面对传感器基板10。传感器基板10和闪烁体板30分别作为分离的模块而制成。在第一实施例的放射线图像拾取装置1中，在传感器基板10与闪烁体板30之间设置有高平坦化膜20(非离子层)。请注意，闪烁体板30对应于本公开中的“波形转换构件”的一个具体示例。
[传感器基板10]
传感器基板10包括多个像素。因此，在基板11的表面上形成有包括光电二极管111A(光电转换元件)和晶体管111B的像素电路(将在后面描述的像素电路12a)。在第一实施例的放射线图像拾取装置1中，光电二极管111A和晶体管111B在由玻璃等制成的基板11上设置成彼此并列的关系，并且它们的一部分(即，本例中均将在后面描述的栅极绝缘膜121、第一层间绝缘膜112A和第二层间绝缘膜112B)变成相互公用的层。
(光电二极管111A)
光电二极管111A是用于生成电荷量与入射光量(受光量)相对应的电荷(光电荷)以在其内部蓄积如此生成的电荷的光电转换元件。例如，光电二极管111A由正本征负(PIN，Positive Intrinsic Negative)光电二极管构成。在光电二极管111A中，其感度范围例如设定为可见光范围(接收到的光的波长范围为可见光范围)。光电二极管111A例如在基板11的选择性区域中经由栅极绝缘膜121具有p型半导体层122。具有面对p型半导体层122的接触孔(通孔)H1的第一绝缘膜112A设置在基板11上(具体说，栅极绝缘膜121上)。在第一层间绝缘膜112A的接触孔H1中，在p型半导体层122上设置有i型半导体层123。此外，在i型半导体层123上形成有n型半导体层124。上部电极125经由形成于第二层间绝缘膜112B上的接触孔H2连接至n型半导体层124。请注意，虽然给出的是p型半导体层122设置在基板11侧(下部侧)而n型半导体层124设置在上部侧的示例，但是也可以采用与该结构相反的结构，即，n型半导体层124设置在基板11侧(下部侧)而p型半导体层122设置在上部侧的结构。
栅极绝缘膜121例如设置成光电二极管111A和晶体管111B公用的层。因此，栅极绝缘膜121例如由单层膜或者叠层膜构成，所述单层膜由氧化硅(SiO2)膜、氮氧化硅(SiON)膜和氮化硅(SiN)膜中的一种膜构成，而所述叠层膜由这些膜中的两种或者多种膜构成。
p型半导体层122例如是通过以例如硼(B)掺杂多晶硅(多晶质硅)或者微晶硅而获得的p+型区域。p型半导体层122的厚度例如设定在40-50nm的范围内。p型半导体层122例如用作用于读取信号电荷的下部电极，并连接至将在后面描述的蓄积节点N(p型半导体层122同样用作蓄积节点N)。
第一层间绝缘膜112A和第二层间绝缘膜112B中的每一个例如是通过例如氧化硅膜和氮化硅膜等绝缘膜彼此层叠而形成的。此外，第一层间绝缘膜112A和第二层间绝缘膜112B中的每一个形成为光电二极管111A和晶体管111B中的每一个公用的层。
i型半导体层123是导电性比p型半导体层122和n型半导体层124中的每一个的导电性低的半导体层，例如非掺杂本征半导体层，并且例如由非晶硅制成。虽然i型半导体层123的厚度例如设定在400-1000nm的范围内，但是随着i型半导体层123的厚度的增大，感光度也会增大。n型半导体层124例如由非晶硅制成，因此形成n+型区域。n型半导体层124的厚度例如设定在10-50nm的范围内。
上部电极125例如是由其供给用于光电转换的基准电位的电极，并且连接至用于供给基准电位的电源配线(将在后面描述的端子133)。上部电极125例如由透明导电膜构成，所述透明导电膜例如由铟锡氧化物(ITO)或者类似物制成。
关于光电二极管111A的形成，在与分别设置于第一层间绝缘膜112A和第二层间绝缘膜112B中的接触孔H1、H2中的每一个相对应的区域中，依次层叠p型半导体层122、i型半导体层123和n型半导体层124。因此，在传感器基板10的光入射侧的表面中，例如生成由于接触孔H1、H2的设置而形成的沉陷(凹陷10a)，以与光电二极管111A的形成区域相对应。也就是说，传感器基板10的光入射侧的表面变成凹凸表面。
(晶体管111B)
晶体管111B例如是场效应晶体管(FET)。例如由Ti、Al、Mo、W、Cr或者类似物制成的栅电极120形成在基板11上，并且栅极绝缘膜121形成为覆盖栅电极120。在栅极绝缘膜121的选择性区域上形成有半导体层126。此外，半导体层126包括通道区域126a和轻掺杂漏极(LDD)126b。半导体层126例如由多晶硅、微晶硅或者非晶硅制成，并且优选由低温多晶硅(LTPS)制成。或者，半导体层126也可以由例如氧化铟镓锌(InGaZnO)或者氧化锌(ZnO)等氧化物半导体制成。在设置成覆盖这种半导体层126的第一层间绝缘膜112A中形成有由Ti、Al、Mo、W、Cr或者类似物制成的并且与用于读取的信号线和各种配线连接的配线层128(源电极或者漏电极)。请注意，晶体管111B对应于均将在后面描述的三个晶体管Tr1、Tr2和Tr3中的任一个。
保护膜129形成为覆盖光电二极管111A和晶体管111B。保护膜129例如由由氧化硅、氮化硅或者类似物制成的绝缘膜构成，并且厚度例如设定为175nm。
图2是示出如上所述的传感器基板10的整体构造的功能框图。传感器基板10包括用作图像拾取区域的像素部12，并且在像素部12的周缘区域中包括例如由行扫描部13、水平选择部14、列扫描部15和系统控制部16构成的外围电路(驱动电路)。
像素部12包括例如二维地设置成矩阵形状的单位像素P(以下在一些情况下简称为“像素”)。单位像素P中的每一个包括以上描述的光电二极管111A和晶体管111B。在单位像素P中，例如，每个像素行配线有像素驱动线17(具体说，行选择线和复位控制线)，而每个像素列配线有垂直信号线18。像素驱动线17用于传送驱动信号，根据所述驱动信号从相应的像素P中读取信号。各像素驱动线17的一端连接至与行扫描部13的各行相对应的输出端。
(外围电路)
行扫描部13是由移位寄存器、地址解码器和类似物构成的、并且是例如以行单位驱动像素部12的各像素P的像素驱动部。从属于由行扫描部13选择和扫描的像素行的各像素P输出的信号相应地经由垂直信号线18供给至水平选择部14。水平选择部14由为每个垂直信号线18设置的放大器、水平选择开关和类似物构成。
列扫描部15由移位寄存器、地址解码器和类似物构成，并且在扫描水平选择部14的水平选择开关的同时逐个驱动水平选择部14的水平选择开关。根据列扫描部15的选择扫描，从各像素P经由相应的垂直信号线18传来的信号逐个输出至水平信号线19，以经由相关水平信号线19传送至基板11的外部。
由行扫描部13、水平选择部14、列扫描部15和水平信号线19构成的电路部分既可以直接形成在基板11上，也可以设置在外部控制集成电路中。另外，这种电路部分也可以形成在经由电缆或者类似物与基板11连接的另一基板上。
系统控制部16接收从基板11的外部供给来的时钟信号、用于指令操作模式的数据和类似物，并输出例如放射线图像拾取装置1的内部信息等数据。系统控制部16进一步包括用于生成各种定时信号的定时发生器。因此，系统控制部16根据由定时发生器生成的各种定时信号对例如行扫描部13、水平选择部14和列扫描部15等外围电路进行驱动控制。
(像素电路)
图3是示出像素电路(像素电路12a)的构造的电路图。像素电路12a包括光电二极管111A，晶体管Tr1、Tr2和Tr3(晶体管Tr1、Tr2和Tr3中的任一个对应于上述晶体管111B)，上述垂直信号线18，以及两者均用作像素驱动线17的行选择线171和复位控制线172。
基准电位Vxref例如经由端子133供给至光电二极管111A的一端，而光电二极管111A的另一端连接至蓄积节点N。在蓄积节点N中存在电容部件136。因此，光电二极管111A中生成的信号电荷得以蓄积在蓄积节点N中。请注意，也可以采用这样一种构造，以使光电二极管111A连接在蓄积节点N与接地部(GND)之间。
晶体管Tr1是复位晶体管，并且连接在被供给参照电位Vref的端子137与蓄积节点N之间。晶体管Tr1响应于复位信号Vrst被接通，从而使蓄积节点N处的电位复位至参照电位Vref。晶体管Tr2是读取晶体管。因此，晶体管Tr2的栅极端子连接至蓄积节点N，而位于晶体管Tr2的漏极端子侧的端子134连接至电源VDD。晶体管Tr2在其栅极端子处接收在光电二极管111A中生成的信号电荷，并输出与如此接收到的信号电荷相对应的信号电压。此外，晶体管Tr3是列选择晶体管，并且连接在晶体管Tr2的源极端子与垂直信号线18之间。晶体管Tr3响应于列扫描信号Vread被接通，从而向垂直信号线18输出从晶体管Tr2输出的信号。请注意，也可以采用这样一种构造，以使晶体管Tr3连接在晶体管Tr2的漏极端子与电源VDD连接。
[闪烁体板30]
闪烁体板30如上所述作为与传感器基板10分离的模块制成。闪烁体板30是平板状(板状)波长转换构件。例如，关于闪烁体板30的结构，在由玻璃或者类似物制成的透明基板上设置有闪烁体层(未示出)。具有防湿性质的保护膜既可以形成在闪烁体层上，也可以设置成覆盖闪烁体层和透明基板两者的整体。
在这种闪烁体板30中使用的是用于将放射线(X射线)转换成可见光的闪烁体(荧光体)。这种荧光体例如包括例如通过向碘化铯(CsI)中添加铊(Tl)获得的化合物(CsI;Tl)、通过向氧化硫磺钆(Gd2O2S)中添加铽(Tb)获得的化合物、BaFX(X为Cl、Br、I或者类似物)等材料。闪烁体层的厚度优选设定在100-600μm的范围内。当例如CsI;Tl被用作用于闪烁体层的材料时，闪烁体层的厚度例如为600μm。请注意，闪烁体层可以通过例如利用真空蒸发方法沉积在透明基板上。虽然在该情况下，例示的是如上所述的闪烁体板，但是只要是能够将放射线波长转换成具有光电二极管111A的感度范围的光的波长转换构件即可，因此本公开的实施例绝不特别局限于上述材料。
[高平坦化膜20]
高平坦化膜20设置在如上所述的传感器基板10与闪烁体板30之间。虽然如上所述，传感器基板10的表面具有凹陷10a以对应于光电二极管111A的形成区域，高平坦化膜20在传感器基板10上设置成填充在至少这种凹陷10a中。在该情况下，高平坦化膜20在传感器基板10上设置成具有比光电二极管111A的各层(p型半导体层122、i型半导体层123和n型半导体层124)厚的厚度，并且具有使形成于传感器基板10的表面上的凹凸形状平坦化的作用。换言之，高平坦化膜20在传感器基板10侧具有遵循传感器基板10的凹凸形状的凹凸形状，而高平坦化膜20的位于闪烁体板30侧的表面是平面。
高平坦化膜20由具有非离子性质(不通过电解生成离子)、并且例如对可见光具有透明性的材料制成。另外，优选地，高平坦化膜20如第一实施例一样由平坦度优异的材料制成。这种材料包括硅树脂(硅酮)、丙烯酸类树脂、聚对二甲苯树脂(parylene resin)和类似物。在该情况下优选地，高平坦化膜20由硅树脂制成。高平坦化膜20的厚度优选设定成充分大于光电二极管111A的各层的厚度，例如设定成等于或者大于3μm。
虽然这种高平坦化膜20设置成面对闪烁体板30，但是高平坦化膜20的上表面与闪烁体板30的下表面并不彼此接触(闪烁体板30和高平坦化膜20设置成在它们之间夹持一个小的空气层，从而不是彼此紧紧地粘结)。然而，高平坦化膜20和闪烁体板30可以在像素部12外(在周缘区域中)通过使用密封材料彼此结合。
[制造方法]
如上所述的放射线图像拾取装置1例如可以按如下方式制造。也就是说，首先，制造传感器基板10。例如，通过利用已知的薄膜工艺在由玻璃制成的基板11上形成光电二极管111A和晶体管111B。虽然在第一实施例的放射线图像拾取装置1中，光电二极管111A和晶体管111B的至少一部分在同一工艺中共同形成，但是在该情况下，下面将详细描述光电二极管111A的形成方法。图4A-4L分别是以工艺顺序示出光电二极管111A的形成方法的截面图。
首先，如图4A所示，通过例如利用化学气相沉积(CVD)方法，在基板11上依次沉积SiN层121a和SiO2层121b，从而形成栅极绝缘膜121。通过例如利用CVD法，在如此形成的栅极绝缘膜121上沉积非晶硅(α-Si)层122A。
接下来，如图4B所示，在例如400-450℃的温度，进行脱氢退火处理。然后，如图4C所示，通过例如进行准分子激光退火(ELA)处理，照射例如波长为308nm的激光束L，从而将α-Si层122A改变成多晶硅层。作为结果，在栅极绝缘膜121上形成了多晶硅层122B(p-Si)。
接下来，如图4D所示，例如，通过例如进行离子注入工艺，向如此形成的p-Si层122B中注入硼(B)离子。作为结果，在栅极绝缘膜121上形成了变成p+型区域的p型半导体层122。然后，如图4E所示，通过例如利用光刻工艺，对p型半导体层122进行图案加工。
接下来，如图4F所示，通过例如利用CVD法，在其上已形成有p型半导体层122的基板11的整个表面上依次设置SiO2层112a1、SiN层112a2和SiO2层112a3。作为结果，形成了第一层间绝缘膜112A。
接下来，如图4G所示，通过例如利用光刻工艺，在第一层间绝缘膜112A的面对p型半导体层122的区域中形成接触孔H1。在该情况下，例如，p型半导体层122中的SiO2层112a1、SiN层112a2和SiO2层112a3这三个层在例如干蚀刻工艺等一个(一个阶段的)蚀刻工艺中被选择性地蚀刻掉。
接下来，如图4H所示，通过例如利用CVD法在第一层间绝缘膜112A上依次设置i型半导体层123和n型半导体层124，以填充在接触孔H1中。作为结果，由于接触孔H1的高度差，而在i型半导体层123和n型半导体层124中发生沉陷。
接下来，如图4I所示，通过例如利用光刻工艺，将如此形成的i型半导体层123和n型半导体层124中的每一个加工成预定形状。请注意，第一层间绝缘膜112A中的SiO2层112a3在加工期间用作蚀刻阻止层。
接下来，如图4J所示，通过例如利用CVD法，在基板11的整个表面上形成第二层间绝缘膜112B。
接下来，如图4K所示，通过例如利用光刻工艺，在第二层间绝缘膜112B的面对n型半导体层124的区域中形成接触孔H2。然后，如图4L所示，通过例如利用溅射方法，在基板11的整个表面上沉积上部电极125。在该情况下，同样由于接触孔H1、H2中的每一个的高度差，而在上部电极125中发生沉陷。这样就完成了图1所示的光电二极管111A。
在光电二极管111A和晶体管111B的形成完成后，通过例如利用CVD法沉积保护膜129，以覆盖光电二极管111A和晶体管111B两者，从而使得能够制造传感器基板10。然后，在例如上述的树脂材料已通过例如利用旋涂法施加并形成在传感器基板10上后，烧制如此形成的树脂材料，从而形成高平坦化膜20。最后，将专门制备的闪烁体板30经由高平坦化膜20粘贴至传感器基板10(通过使用密封材料粘结像素部12的周缘区域，或者将像素部12的周缘或面板整个表面按压并固定)。作为结果，完成且图1所示的放射线图像拾取装置1。
[操作和效果]
现在将参考图1-3和图5和6描述第一实施例的放射线图像拾取装置1的操作和效果。当使从放射线(例如X射线)照射源(未示出)照射出以穿过被摄体(待检测体)的放射线入射到放射线图像拾取装置1时，如此入射来的放射线在受到波长转换后受到光电转换，从而以电气信号的形式获得了被摄体的图像。具体说，已入射到放射线图像拾取装置1的放射线首先在闪烁体板30中被转换成波长处于光电二极管111A的感度范围中(在该情况下处于可见光范围中)的光(可见光从闪烁体板30射出)。以这种方式从闪烁体板30射出的可见光经由高平坦化膜20入射到传感器基板10。
当在传感器基板10中从电源配线(未示出)向光电二极管111A的一端(例如，上部电极125)施加预定电位时，从上部电极125侧入射的光被转换成电荷量与受光量相对应的信号电荷(光受到光电转换)。在光电转换中生成的信号电荷以光电流的形式从光电二极管111A的另一端(例如，p型半导体层122)侧被取出。
具体说，在光电二极管111A中经由光电转换生成的电荷被会集在蓄积节点N中，从蓄积节点N以电流形式被读取，并供给至晶体管Tr2(读取晶体管)的栅极端子。晶体管Tr2输出与如此读取的信号电荷相对应的信号电压。从晶体管Tr2输出的信号，在晶体管Tr3响应于行扫描信号Vread被接通时，被输出(读取)至相应的垂直信号线18。输出至相应垂直信号线18的信号经由相应的垂直信号线18按每个像素列输出至水平选择部14。
在第一实施例的放射线图像拾取装置1中，光电二极管111A形成为填充在分别形成于第一层间绝缘膜112A和第二层间绝缘膜112B中的接触孔H1、H2中。因此，在传感器基板10的表面中设置有凹陷10a(具有凹凸形状)。
(比较示例)
这里，图5示出了第一实施例的比较示例的放射线图像拾取装置(放射线图像拾取装置100)中的局部截面结构。在比较示例的放射线图像拾取装置100中同样，闪烁体103以非接触状态设置在层叠结构与第一实施例中相同的传感器基板101上。在传感器基板101的表面上形成凹陷101a，以对应于光电二极管111A的形成部分。然而，在比较示例的放射线图像拾取装置100中，闪烁体板103重叠在具有这种凹凸表面的传感器基板101上。因此，在传感器基板101与闪烁体板103之间形成的间隙部分变成在其中包含有水蒸汽的大气层102。
因此，在放射线图像拾取装置100中，在大气层102中发生结露，并且由于结露而生成的水滴W易于蓄积在传感器基板101的凹陷101a中。凹陷101a如上所述设置在面对光电二极管111A的区域中。因此，当水滴W蓄积在凹陷101a中时，例如经由电解包含在水中的离子成分与上部电极125耦合，使暗电流增大。暗电流的这种增大例如使所得图像中的亮度降低。另外，由于水滴W易于在像素部12的局部位置生成，所以这种暗电流在局部位置增大，作为结果，造成亮度的不均匀性。也就是说，所得图像的图像质量发生恶化。
另一方面，在第一实施例的放射线图像拾取装置1中，在闪烁体板30与传感器基板10之间设置有具有非离子性质的高平坦化膜20。作为结果，即使在闪烁体板30与传感器基板10之间发生如上所述的结露，也不会生成造成与上部电极125耦合的离子。因此，如上所述的暗电流的增大得到抑制，从而抑制所得图像中的亮度的降低(或者亮度的不均匀性的发生)。
如上所述，在第一实施例的放射线图像拾取装置1中，在闪烁体板30与传感器基板10之间设置有具有非离子性质的高平坦化膜20，由此即使在发生结露时，也能够抑制由于结露的发生而造成的暗电流的增大。因此能够抑制像质由于结露而发生恶化。
此外，高平坦化膜20例如由硅树脂等材料制成，所述硅树脂在平坦度以及非离子性质上都是优异的，由此能够去除凹陷10a，从而使得传感器基板10的表面侧能够得到平整化。因此，能够抑制通过结露生成的水滴W在局部区域中蓄积，从而能够更有效地抑制亮度的不均匀性的发生。
接下来，将相对于第一实施例的变型例(变型例1-4)的放射线图像拾取装置给出描述。请注意，在第一实施例的变型例1-4的各放射线图像拾取装置中，与第一实施例的放射线图像拾取装置1中相同的构成元件由相同的附图标记或者标号代表，并且适宜地省略其描述，以为简洁之故。
2.变型例1
图6示出了第一实施例的变型例1的放射线图像拾取装置(放射线图像拾取装置1A)的局部截面结构。在放射线图像拾取装置1A中，闪烁体板30设置在传感器基板10上，类似于上述第一实施例的放射线图像拾取装置1的情况。另外，在传感器基板10与闪烁体板30之间设置有非离子层20A。然而，在变型例1的放射线图像拾取装置1A中，非离子层20A只是选择性地设置在面对传感器基板10上的凹陷10a的区域中，而除面对传感器基板10上的凹陷10a的区域外的任何区域变成空气层A。
这样，所需的只是非离子层20A形成为至少填充在传感器基板10上的凹陷10a中。因此，即使在通过结露生成了水滴时，也能够避免水滴进入面对光电二极管111A的凹陷10a，并且还能够抑制暗电流由于如上所述的离子成分与上部电极125之间的耦合而发生增大。因此，能够获得与第一实施例中的效果相同的效果。然而，比起如变型例1这样的非离子层20A只形成在选择性区域中的情况，在高平坦化层20形成于传感器基板10的整个表面上的情况下，工艺更容易。
3.变型例2
图7示出了第一实施例的变型例2的放射线图像拾取装置(放射线图像拾取装置1B)的局部截面结构。在放射线图像拾取装置1B中，闪烁体板30设置在传感器基板10上，类似于上述第一实施例的放射线图像拾取装置1的情况。然而，在变型例2中，设置了作为非离子层的空气层B(在其中不包含水蒸汽)，并且在传感器基板10与闪烁体板30之间设置有防湿层20B。防湿层20B例如设置在传感器基板10和闪烁体板30的周缘区域中，并且适配成抑制水蒸汽向空气层B中的侵入。请注意，防湿层20B也可以用作密封层。
这样，也可以采用这样一种结构，使得防湿层20B的设置防止水分(水蒸汽)向传感器基板10与闪烁体板30之间形成的空间中侵入。作为结果，在空气层B中结露本身的发生得到抑制，从而使得能够抑制暗电流由于如上所述的耦合而发生增大。因此，能够获得与上述第一实施例中相当的效果。另外，防湿层20B的这种设置允许在传感器基板10与闪烁体板30之间只形成空气层20B。因此，从折射率的观点来说，该结构比上述第一实施例中的更优选，因为它能够减轻光学损失。
请注意，也可以设置由干燥剂或者类似物构成的吸湿层，来代替设置这种防湿层20B。通过设置吸湿层，即使在发生了结露时，也能够通过吸收水滴来减轻对光电二极管111A施加的如上所述的影响。
4.变型例3
虽然在第一实施例的放射线图像拾取装置1中，是相对于将与主动驱动系统相符的像素电路12a(参考图3)用作设置于像素P中的像素电路的情况给出了描述，但是设置于传感器基板10中的像素电路也可以是如图8所示的与被动驱动系统相符的像素电路。在变型例3中，单位像素P构造成包括光电二极管111A、电容部件138和晶体管Tr(对应于用于读取的晶体管Tr3)。晶体管Tr连接在蓄积节点N与垂直信号线18之间。因此，晶体管Tr响应于行扫描信号Vread被接通，从而基于光电二极管111A中的受光量向垂直信号线18A输出蓄积在蓄积节点N中的信号电荷。请注意，晶体管Tr(晶体管Tr3)对应于上述第一实施例的放射线图像拾取装置1以及变型例1、2的放射线图像拾取装置1A、1B的每一个中的晶体管111B。另外，在变型例3中的被动驱动系统的情况下，例如，在如图9所示的局部截面结构中，上部电极125用作用于取出信号的电极(还兼作蓄积节点N)，并电气地连接至薄膜晶体管111B(配线层128)。如上所述，像素驱动系统绝不局限于在第一实施例的放射线图像拾取装置1中描述的主动驱动系统，也可以是像变型例3那样的被动驱动系统。
5.变型例4
虽然在第一实施例的放射线图像拾取装置1中，在光电二极管111A的p型半导体层122中使用的是多晶硅，p型半导体层122也可以由非晶硅制成(所有的PIN层也可以是非晶硅)。请注意，在该情况下，如图10所示，p型半导体层122经由下部电极115(由Mo/Al/Mo制成)设置在第一层间绝缘膜113A(由SiN制成)上。下部电极115用作用于取出信号的电极，并且经由形成于第一层间绝缘膜113A中的接触孔连接至晶体管111B的配线层128(源/漏电极)。在变型例4中，晶体管111B的半导体层126也由非晶硅制成。当以这种方式在p型半导体层(n型半导体层同样)中使用非晶硅时，只需专门设置金属电极(金属配线)。
虽然以上描述了本公开的第一实施例，但是本公开的放射线图像拾取装置的内容绝不局限于上述第一实施例，而是可以有各种变化。例如，虽然在第一实施例及其变型例1-4中例示的是光电二极管111A和晶体管111B在传感器基板10中设置成彼此并列的关系的结构，但是本公开绝不局限于这种结构。例如，也可以采用这样一种结构，以使光电二极管111A和晶体管111B依该顺序层叠在基板11上。
另外，虽然在第一实施例的放射线图像拾取装置1中，是通过例示由硅树脂制成的高平坦化膜或者空气层来描述本公开中的非离子层的，但是非离子层绝不局限于此。也就是说，只要设置具有某种材料特性以防止通过电解生成离子的层即可。
此外，在闪烁体层22中使用的波长转换材料绝不局限于上述材料中的任一种，可以使用其它各种荧光体材料。
此外，虽然在第一实施例的放射线图像拾取装置1中，光电二极管111A采用的是p型半导体层122、i型半导体层123和n型半导体层124从基板11侧起依此顺序层叠的结构，但是替代地，也可以从基板11侧起依次层叠n型半导体层124、i型半导体层123和p型半导体层122。
另外，第一实施例的放射线图像拾取装置1并非必须包括第一实施例中描述的所有构成要素。相反，第一实施例的放射线图像拾取装置1还可以包括任意其它适当的层。
6.第二实施例
在第一实施例及其变型例1-4中描述的任一种放射线图像拾取装置可以应用于图11所示的放射线图像拾取显示系统2。图11是示出本公开第二实施例的放射线图像拾取显示系统2的构造的示意性框图。在该情况下，放射线图像拾取显示系统2例如包括如本公开第一实施例所述的放射线图像拾取装置1。此外，除放射线图像拾取装置1外，放射线图像拾取显示系统2还包括图像处理部25和显示装置28。通过这种构造，放射线图像拾取显示系统2基于从放射源26向被摄体27照射的放射线获取关于被摄体27的图像数据Dout，并将如此获得的图像数据Dout输出至图像处理部25。图像处理部25使输入来的图像数据Dout受到预定的图像处理，并将经由预定图像处理获得的图像数据(显示数据D1)输出至显示装置28。显示装置28包括监视屏28a，并基于从图像处理部25输入来的显示数据D1在监视屏28a上显示图像。
在放射线图像拾取显示系统2中，放射线图像拾取装置1能够以这种方式获取呈电气信号形式的被摄体27的图像。因此，如此获得的电气信号被传送至显示装置28，从而使得能够进行图像显示。也就是说，能够在不使用放射线摄影胶片的情况下观察到被摄体27的图像，并且放射线图像拾取显示系统2能够应对动态图像显示以及动态图像摄影。
请注意，虽然放射线图像拾取显示系统2包括如本公开第一实施例所述的放射线图像拾取装置1，但是代替包括第一实施例的放射线图像拾取装置1，放射线图像拾取显示系统2也可以包括如第一实施例的变型例1-4所述的放射线图像拾取装置中的任一种。
请注意，本公开的放射线图像拾取装置和放射线图像拾取显示系统可以具有如将在以下段落(1)-(14)中描述的构造。
(1)一种放射线图像拾取装置，包括：包括光电转换元件的传感器基板；设置在所述传感器基板的至少一部分上的非离子层；和设置在所述非离子层上、并且将放射线的波长转换成处于所述光电转换元件的感度范围内的波长的波长转换构件。
(2)如段落(1)中描述的放射线图像拾取装置，其中，所述传感器基板被绝缘保护膜覆盖，并且所述非离子层设置在所述绝缘保护膜上。
(3)如段落(1)或(2)中描述的放射线图像拾取装置，其中，所述传感器基板的位于光入射侧的表面具有凹凸形状；并且所述非离子层设置成填充在所述凹凸形状的凹部中。
(4)如段落(3)中描述的放射线图像拾取装置，其中，所述非离子层在传感器基板侧具有遵循所述凹凸形状的凹凸表面，而在波长转换构件侧具有平坦表面。
(5)如段落(1)至(4)中任一项描述的放射线图像拾取装置，其中，所述非离子层由硅树脂、丙烯酸类树脂或者聚对二甲苯树脂制成。
(6)如段落(1)至(5)中任一项描述的放射线图像拾取装置，其中，所述非离子层由硅树脂制成。
(7)如段落(1)至(6)中任一项描述的放射线图像拾取装置，其中，所述波长转换构件呈平板状形状，并且不粘结至所述非离子层。
(8)如段落(1)至(7)中任一项描述的放射线图像拾取装置，其中，在所述传感器基板与所述波长转换构件之间设置有用于抑制水分从外部侵入的防湿层；并且所述放射线图像拾取装置进一步包括作为所述非离子层的空气层。
(9)如段落(1)至(8)中任一项描述的放射线图像拾取装置，其中，在所述传感器基板与所述波长转换构件之间设置有吸湿层；并且所述放射线图像拾取装置进一步包括作为所述非离子层的空气层。
(10)如段落(1)至(9)中任一项描述的放射线图像拾取装置，其中，所述光电转换元件是PIN二极管。
(11)如段落(1)至(10)中任一项描述的放射线图像拾取装置，其中，在所述传感器基板中，所述光电转换元件和晶体管设置成彼此并列的关系。
(12)如段落(1)至(11)中任一项描述的放射线图像拾取装置，其中，所述晶体管包括由多晶硅、微晶硅、非晶硅和氧化物半导体中的任一种制成的半导体层。
(13)如段落(1)至(12)中任一项描述的放射线图像拾取装置，其中，所述半导体层由低温多晶硅制成。
(14)一种放射线图像拾取显示系统，包括：基于放射线获取图像的图像拾取装置；和在其上显示从所述图像拾取装置获取的图像的显示装置，所述图像拾取装置包括：包括光电转换元件的传感器基板；设置在所述传感器基板的一部分上的非离子层；和设置在所述非离子层上、并且将放射线的波长转换成处于所述光电转换元件的感度范围内的波长的波长转换构件。
本申请包含与2011年5月30日在日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2011-119918所公开的主题有关的主题，其全部内容通过引用并入本文。
本领域的技术人员应该了解的是，在所附权利要求书或其等同方案的范围内，可根据设计要求和其它因素做出各种修改、组合、子组合和变更。
Claims (14)
1.一种放射线图像拾取装置，包括：
包括光电转换元件的传感器基板；
设置在所述传感器基板的至少一部分上的非离子层；和
设置在所述非离子层上、并且将放射线的波长转换成处于所述光电转换元件的感度范围内的波长的波长转换构件。
2.如权利要求1所述的放射线图像拾取装置，其中，所述传感器基板被绝缘保护膜覆盖；并且
所述非离子层设置在所述绝缘保护膜上。
3.如权利要求1所述的放射线图像拾取装置，其中，所述传感器基板的位于光入射侧的表面具有凹凸形状；并且
所述非离子层设置成至少填充在所述凹凸形状的凹部中。
4.如权利要求3所述的放射线图像拾取装置，其中，所述非离子层在传感器基板侧具有遵循所述凹凸形状的凹凸表面，而在波长转换构件侧具有平坦表面。
5.如权利要求4所述的放射线图像拾取装置，其中，所述非离子层由硅树脂、丙烯酸类树脂或者聚对二甲苯树脂制成。
6.如权利要求5所述的放射线图像拾取装置，其中，所述非离子层由硅树脂制成。
7.如权利要求1所述的放射线图像拾取装置，其中，所述波长转换构件呈平板状形状，并且不粘结至所述非离子层。
8.如权利要求1所述的放射线图像拾取装置，其中，在所述传感器基板与所述波长转换构件之间设置有抑制水分从外部侵入的防湿层；并且
所述放射线图像拾取装置进一步包括作为所述非离子层的空气层。
9.如权利要求1所述的放射线图像拾取装置，其中，在所述传感器基板与所述波长转换构件之间设置有吸湿层；并且
所述放射线图像拾取装置进一步包括作为所述非离子层的空气层。
10.如权利要求1所述的放射线图像拾取装置，其中，所述光电转换元件是PIN二极管，PIN代表正本征负。
11.如权利要求10所述的放射线图像拾取装置，其中，在所述传感器基板中，所述光电转换元件和晶体管设置成彼此并列的关系。
12.如权利要求11所述的放射线图像拾取装置，其中，所述晶体管包括由多晶硅、微晶硅、非晶硅和氧化物半导体中的任一种制成的半导体层。
13.如权利要求12所述的放射线图像拾取装置，其中，所述半导体层由低温多晶硅制成。
14.一种放射线图像拾取显示系统，包括：
基于放射线获取图像的图像拾取装置；和
在其上显示从所述图像拾取装置获取的图像的显示装置，
所述图像拾取装置包括：
包括光电转换元件的传感器基板；
设置在所述传感器基板的至少一部分上的非离子层；和
设置在所述非离子层上、并且将放射线的波长转换成处于所述光电转换元件的感度范围内的波长的波长转换构件。
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