JP2012159340A - 放射線撮像装置および放射線撮像表示システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】放射線撮像装置1は、基板11上に、フォトダイオードを有する画素部10Aと、基板11上の画素部10Aの周辺領域に配設され、画素部10Aを駆動する回路部10Bと、画素部10A上に設けられ、放射線の波長をフォトダイオードの感度域の波長に変換するシンチレータ層22とを備える。回路部10Bは、シンチレータ層22の端部22aに非対向の領域に設けられている。シンチレータ層22の端部22aから水分が侵入してイオン化が生じた場合であっても、回路部10Bにおけるトランジスタ(特にDC駆動される領域のトランジスタ)において、上記イオン化による固定電荷の蓄積が抑制される。
【選択図】図2
Description
1.第1の実施の形態(回路部をシンチレータ層の端部よりも外側に配設した例)
2.変形例1(回路部を端部よりも内側に配設した例)
3.第2の実施の形態(回路部上に電気シールド層を設けた例)
4.適用例(放射線撮像表示システムの例)
[構成]
図1は、本発明の一実施の形態に係る放射線撮像装置(放射線撮像装置1)の全体構成を表すものである。放射線撮像装置1は、α線、β線、γ線、X線に代表される放射線を波長変換して受光し、放射線に基づく画像情報を読み取るものである。この放射線撮像装置1は、医療用をはじめ、手荷物検査等のその他の非破壊検査用のX線撮像装置として好適に用いられるものである。
図2は、画素部10Aの断面構造を表したものである。画素部10Aは、基板11上に、光電変換層12aを有しており、この光電変換層12aでは、画素P毎にフォトダイオード111Aが設けられ、このフォトダイオード111A上に後述の層間絶縁膜よりなる絶縁膜12が形成されている。更にその絶縁膜12上に、例えば有機材料もしくは窒化シリコンよりなる平坦化膜21が設けられている。尚、平坦化膜21上には、図示しない保護膜が設けられていてもよいし、平坦化膜21が保護膜を兼ねていてもよい。この平坦化膜21上に、シンチレータ層22(波長変換層)が設けられ、シンチレータ層22を覆うように保護膜23が形成されている。以下、画素部10Aの要部の構成について具体的に説明する。
図3は、フォトダイオード111Aを含む単位画素Pの回路構成の一例である。単位画素Pは、フォトダイオード111A(光電変換素子)と、トランジスタTr1,Tr2,Tr3と、前述の垂直信号線18と、画素駆動線17としての行選択線171およびリセット制御線172とを含むものである。
図4は、フォトダイオード111Aおよびトランジスタの断面構成の一例である。但し、図4に示したトランジスタ111Bは、上述の回路部10Bに配設されるトランジスタ、および画素部10Aにおける上記3つのトランジスタTr1,Tr2,Tr3のいずれにも相当するものである。
シンチレータ層22は、放射線をフォトダイオード111Aの感度域に波長変換するものである。このシンチレータ層22の構成材料としては、例えばX線を可視光に変換する蛍光体が用いられる。このような蛍光体としては、例えば、CsI,Gd2O2S,BaFX(XはCl,Br,I等)等が挙げられる。シンチレータ層22の厚みは例えば400μm〜600μmである。
図5(A),(B)は、画素部10Aの周辺領域における断面構成を表すものである。尚、図5(A)は、図1のI−I線における断面構成、図5(B)は、図1のII−II線における断面構成をそれぞれ示している。また、基板11上において、画素部10Aと回路部10Bとの間は配線層10C(前述の画素駆動線17,垂直信号線18に相当)となっている。以下では、画素部10Aと配線層10Cとの境界線の位置(画素部10Aの端部位置)を「A」、配線層10Cと回路部10Bとの境界線の位置(回路部10Bの画素部10A側の端部位置)を「C」、シンチレータ層22の端部22aにおける裾野22a1の位置を「B」として説明する。
上記のような放射線撮像装置1は、例えば次のようにして作製することができる。即ち、まず、例えばガラスよりなる基板11を用意し、基板11上に、画素部10Aおよび回路部10Bを、公知の薄膜プロセスにより形成した後、例えば有機材料からなる平坦化膜材料を、例えばスピンコート法により塗布形成した後、焼成することにより、平坦化膜21を形成する。あるいは、平坦化膜材料として窒化シリコンを用いる場合には、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition:化学気相成長)法により平坦化膜21を成膜する。この後、平坦化膜21上に、上述した材料よりなるシンチレータ層22を、例えば蒸着法により形成する。蒸着の際には、回路部10Bの配設領域よりも一回り小さな開口が設けられたマスクを用いる。即ち、マスクの開口の縁が、上述の画素部10Aの端部位置Aと回路部10Bの画素部10A側の端部位置Cとの間に配置されるようにして蒸着を行う。最後に、このシンチレータ層22上に、パリレンCよりなる保護膜を、例えばCVD法により形成する。
本実施の形態の作用、効果について、図1〜図6を参照して説明する。放射線撮像装置1では、図示しない放射線(例えばX線)照射源から照射され、被写体(検出体)を透過した放射線を取り込み、この放射線を波長変換した後に光電変換することによって、被写体の画像を電気信号として得る。詳細には、放射線撮像装置1に入射した放射線は、まず、保護膜23を透過し、シンチレータ層22において、フォトダイオード111Aの感度域(ここでは可視域)の波長に変換される。そして、この波長変換後の光は、シンチレータ層22を出射すると、平坦化層21を透過した後、フォトダイオード111Aにおいて受光される。
図7は、上記第1の実施の形態の変形例(変形例1)に係る回路部10Bとシンチレータ層22との配置関係を表すものである。本変形例においても、上記第1の実施の形態と同様、基板11上に画素部10A、回路部10Bおよび配線層10Cを有しており、画素部10A上にはシンチレータ層22および保護膜23が形成されている。以下では、上記第1の実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
図8(A),(B)は、本発明の第2の実施形態に係る画素部10Aの周辺領域における断面構成を表すものである。尚、図8(A)は、図1のI−I線における断面構成、図8(B)は、図1のII−II線における断面構成をそれぞれ示している。本実施の形態では、上記第1の実施の形態と同様、基板11上に画素部10Aおよび回路部10Bを有すると共に、画素部10A上にシンチレータ層22が設けられてなるものである。但し、本実施の形態では、回路部10Bとシンチレータ層22との配置関係が、上記第1の実施の形態と異なっている。また、回路部10B上にシールド層24が設けられている点においても、上記第1の実施の形態と異なっている。尚、上記実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
上記実施の形態では画素回路構成としてアクティブ駆動方式によるものを例に挙げて説明したが、図10に示したようなパッシブ駆動方式であってもよい。尚、上記実施の形態と同一の構成要素については同一符号を付してその説明は省略する。本変形例では、単位画素Pが、フォトダイオード111A、容量成分138およびトランジスタTr(読出し用のトランジスタTr3に相当)を含んで構成されている。トランジスタTrは、蓄積ノードNと垂直信号線18との間に接続されており、行走査信号Vreadに応答してオンすることにより、フォトダイオード111Aにおける受光量に基づいて蓄積ノードNに蓄積された信号電荷を垂直信号線18へ出力する。このように、画素の駆動方式は、上記実施の形態で述べたアククティブ駆動方式に限らず、本変形例のようなパッシブ駆動方式であってもよい。
上記第1の実施の形態(第2の実施の形態および変形例1についても同様)において説明した放射線撮像装置1は、例えば図11に示したような放射線撮像表示システム2に適用可能である。放射線撮像表示システム2は、放射線撮像装置1と、画像処理部25と、表示装置28とを備えている。このような構成により、放射線撮像表示システム2では、放射線撮像装置1が、X線源26から被写体27に向けて照射された放射線に基づき、被写体27の画像データDoutを取得し、画像処理部25へ出力する。画像処理部25は、入力された画像データDoutに対して所定の画像処理を施し、その画像処理後の画像データ(表示データD1)を表示装置28へ出力する。表示装置28は、モニタ画面28aを有し、入力された表示データD1に基づいて、そのモニタ画面28aに画像情報を表示する。
Claims (15)
- 基板上に設けられ、光電変換素子を有する画素部と、
前記基板上の前記画素部の周辺領域に配設され、前記画素部を駆動する回路部と、
前記画素部上に設けられ、放射線の波長を前記光電変換素子の感度域の波長に変換する波長変換層とを備え、
前記回路部は、前記波長変換層の端部に非対向の領域に設けられている
放射線撮像装置。 - 前記波長変換層を覆って保護膜が設けられている
請求項1に記載の放射線撮像装置。 - 前記回路部は、前記波長変換層の端部よりも外側の領域に設けられている
請求項1または請求項2に記載の放射線撮像装置。 - 前記波長変換層の端部がテーパ形状を有し、
前記回路部が、前記テーパ形状における裾野よりも外側に設けられている
請求項3に記載の放射線撮像装置。 - 前記回路部は、前記波長変換層の端部よりも内側の領域に設けられている
請求項1または請求項2に記載の放射線撮像装置。 - 前記回路部は、半導体層を含むトランジスタを有し、
前記半導体層は、多結晶シリコン、微結晶シリコンおよび酸化物半導体のうちのいずれかにより構成されている
請求項1に記載の放射線撮像装置。 - 前記半導体層は、低温多結晶シリコンにより構成されている
請求項6に記載の放射線撮像装置。 - 基板上に設けられ、光電変換素子を有する画素部と、
前記基板上の前記画素部の周辺領域に設けられ、前記画素部を駆動する回路部と、
前記画素部上に設けられ、放射線の波長を前記光電変換素子の感度域の波長に変換する波長変換層と、
前記回路部上に設けられた電気シールド層と
を備えた放射線撮像装置。 - 前記波長変換層を覆って保護膜が設けられている
請求項8に記載の放射線撮像装置。 - 前記光電変換素子は一対の導電膜間に半導体層を有するものであり、
前記電気シールド層は、前記光電変換素子の一方の導電膜と同一材料により構成されている
請求項8または請求項9に記載の放射線撮像装置。 - 前記電気シールド層は、透明導電膜よりなる
請求項10に記載の放射線撮像装置。 - 前記回路部は、半導体層を含むトランジスタを有し、
前記半導体層は、多結晶シリコン、微結晶シリコンおよび酸化物半導体のうちのいずれかにより構成されている
請求項8に記載の放射線撮像装置。 - 前記半導体層は、低温多結晶シリコンにより構成されている
請求項12に記載の放射線撮像装置。 - 放射線に基づく画像を取得する撮像装置と、前記撮像装置により取得された画像を表示する表示装置とを備え、
前記撮像装置は、
基板上に設けられ、光電変換素子を有する画素部と、
前記基板上の前記画素部の周辺領域に配設され、前記画素部を駆動する回路部と、
前記画素部上に設けられ、放射線の波長を前記光電変換素子の感度域の波長に変換する波長変換層とを有し、
前記回路部は、前記波長変換層の端部に非対向の領域に設けられている
放射線撮像表示システム。 - 放射線に基づく画像を取得する撮像装置と、前記撮像装置により取得された画像を表示する表示装置とを備え、
前記撮像装置は、
基板上に設けられ、光電変換素子を有する画素部と、
前記基板上の前記画素部の周辺領域に設けられ、前記画素部を駆動する回路部と、
前記画素部上に設けられ、放射線の波長を前記光電変換素子の感度域の波長に変換する波長変換層と、
前記回路部上に設けられた電気シールド層と
を有する放射線撮像表示システム。
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