JP2019012774A - 放射線検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線の入射開始時を検出することができ、且つ、放射線画像の品質の劣化を抑制することができる放射線検出器を提供する。【解決手段】放射線検出器は、基板と、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２ｃ１と、前記基板に設けられ、第１の方向に交差する第２の方向に延びる複数のデータライン２ｃ２と、対応する制御ラインと対応するデータラインとに電気的に接続された第１のトランジスタ２ｂ２と、第１のトランジスタの放射線の照射側に設けられた第１の遮蔽部２ｂ４と、を有する。放射線を電気的な情報に変換する複数の検出部２ｇと、対応する制御ラインと対応するデータラインとに電気的に接続された第２のトランジスタと、第２のトランジスタの放射線の照射側に設けられた第２の遮蔽部と、を有する少なくとも１つの入射放射線検出部と、を備えている。【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、放射線検出器に関する。

放射線検出器の一例にＸ線検出器がある。Ｘ線検出器には、例えば、複数の光電変換部を有するアレイ基板と、複数の光電変換部の上に設けられＸ線を蛍光に変換するシンチレータとが設けられている。また、光電変換部には、シンチレータからの蛍光を電荷に変換する光電変換素子、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、電荷を蓄積する蓄積キャパシタなどが設けられている。

一般的には、Ｘ線検出器は、以下のようにして電荷を読み出す。まず、外部から入力された信号によりＸ線の入射を認識する。次に、予め定められた時間の経過後に、読み出しを行う光電変換部の薄膜トランジスタをオン状態にして、蓄積された電荷を積分アンプで電圧に変換し読み出す。
しかしながら、この様にすると、Ｘ線検出器の動作の開始が外部からの信号に依存することになるので、タイムラグなどにより処理時間が長くなるという問題がある。

ここで、半導体材料に光を照射すると、半導体材料から電子が放出される（光電効果）。そのため、半導体材料を含む薄膜トランジスタに、シンチレータにおいて発生した蛍光を入射させれば、薄膜トランジスタがオフ状態となっていても、ソース電極とドレイン電極との間に電流が流れる。また、薄膜トランジスタのドレイン電極はデータラインと電気的に接続されている。そのため、光電効果により発生した電流をデータラインを介して検出すればＸ線の入射開始時を知ることができる。
ところが、Ｘ線画像の撮影時に光電効果による電流がデータラインに流れると、撮影されたＸ線画像の品質が劣化するおそれがある。
そこで、Ｘ線の入射開始時を検出することができ、且つ、Ｘ線画像の品質の劣化を抑制することができるＸ線検出器の開発が望まれていた。

特表２０１４−５２６１７８号公報

本発明が解決しようとする課題は、放射線の入射開始時を検出することができ、且つ、放射線画像の品質の劣化を抑制することができる放射線検出器を提供することである。

実施形態に係る放射線検出器は、基板と、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の方向に交差する第２の方向に延びる複数のデータラインと、対応する前記制御ラインと対応する前記データラインとに電気的に接続された第１のトランジスタと、前記第１のトランジスタの放射線の照射側に設けられた第１の遮蔽部と、を有し、前記放射線を電気的な情報に変換する複数の検出部と、対応する前記制御ラインと対応する前記データラインとに電気的に接続された第２のトランジスタと、前記第２のトランジスタの前記放射線の照射側に設けられた第２の遮蔽部と、を有する少なくとも１つの入射放射線検出部と、を備えている。
前記第２の遮蔽部の蛍光の透過率または前記放射線の透過率は、前記第１の遮蔽部の蛍光の透過率または前記放射線の透過率より高い。

Ｘ線検出器を例示するための模式斜視図である。 Ｘ線検出器のブロック図である。 アレイ基板の回路図である。 光電変換部に設けられた薄膜トランジスタと遮蔽部を例示するための模式断面図である。 他の実施形態に係る入射Ｘ線検出部に設けられた薄膜トランジスタと遮蔽部を例示するための模式断面図である。 他の実施形態に係るアレイ基板の回路図である。 他の実施形態に係る光電変換部を例示するための模式断面図である。 他の実施形態に係る光電変換部を例示するための模式断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、導光部を例示するための模式図である。

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、以下に例示をするＸ線検出器１は、放射線画像であるＸ線画像を検出するＸ線平面センサである。Ｘ線平面センサには、大きく分けて直接変換方式と間接変換方式がある。
直接変換方式は、入射Ｘ線により光導電膜内部に発生した光導電電荷（電荷）を高電界により電荷蓄積用の蓄積キャパシタに直接導く方式である。
間接変換方式は、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電荷に変換し、電荷を蓄積キャパシタに導く方式である。
以下においては、一例として、間接変換方式のＸ線検出器１を例示するが、本発明は直接変換方式のＸ線検出器にも適用することができる。
すなわち、Ｘ線検出器は、Ｘ線を電気的な情報に変換する検出部を有するものであれば良い。検出部は、例えば、Ｘ線を直接的またはシンチレータと協働して検出するものとすることができる。
なお、直接変換方式のＸ線検出器に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。
また、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、用途に限定はない。

図１は、Ｘ線検出器１を例示するための模式斜視図である。
なお、図１においては、バイアスライン２ｃ３などを省いて描いている。
図２は、Ｘ線検出器１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。
図１〜図３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、画像処理部４、シンチレータ５、および入射判定部６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線から変換された蛍光（可視光）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、バイアスライン２ｃ３、および入射Ｘ線検出部２ｇを有する。
本実施の形態においては、光電変換部２ｂがＸ線をシンチレータ５と協働して検出する検出部となる。
なお、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などの数は例示をしたものに限定されるわけではない。

基板２ａは、板状を呈し、無アルカリ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の一方の面に複数設けられている。
光電変換部２ｂは、制御ライン２ｃ１とデータライン２ｃ２とにより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、１つの光電変換部２ｂは、Ｘ線画像における１つの画素（pixel）に対応する。

複数の光電変換部２ｂのそれぞれには、光電変換素子２ｂ１、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film Transistor）２ｂ２（第１のトランジスタの一例に相当する）、および遮蔽部２ｂ４（第１の遮蔽部の一例に相当する）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において変換した電荷が供給される蓄積キャパシタ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、薄膜トランジスタ２ｂ２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。

この場合、薄膜トランジスタ２ｂ２をオン状態とすることで光電変換部２ｂから電荷が放出され、薄膜トランジスタ２ｂ２をオフ状態とすることで光電変換部２ｂに電荷が蓄積される。
なお、蓄積キャパシタ２ｂ３が設けられる場合には、薄膜トランジスタ２ｂ２をオフ状態にするとバイアスライン２ｃ３から蓄積キャパシタ２ｂ３に一定の電荷が蓄積され、薄膜トランジスタ２ｂ２をオン状態にすると蓄積キャパシタ２ｂ３に蓄積されている電荷が放出される。
光電変換素子２ｂ１が蓄積キャパシタ２ｂ３を兼ねる場合（蓄積キャパシタ２ｂ３が省略される場合）には、電荷の蓄積および放出が行われるのは光電変換素子２ｂ１となる。
なお、以下においては、一例として、蓄積キャパシタ２ｂ３が設けられる場合を例示する。

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、蓄積キャパシタ２ｂ３への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。薄膜トランジスタ２ｂ２は、ゲート電極２ｂ２ａ、ドレイン電極２ｂ２ｂ及びソース電極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のドレイン電極２ｂ２ｂは、対応するデータライン２ｃ２と電気的に接続される。
すなわち、薄膜トランジスタ２ｂ２は、対応する制御ライン２ｃ１と対応するデータライン２ｃ２とに電気的に接続されている。薄膜トランジスタ２ｂ２のソース電極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。また、光電変換素子２ｂ１のアノード側と蓄積キャパシタ２ｂ３は、対応するバイアスライン２ｃ３と電気的に接続される（図３を参照）。

遮蔽部２ｂ４は、膜状を呈し、薄膜トランジスタ２ｂ２とシンチレータ５との間に設けられている。すなわち、遮蔽部２ｂ４は、薄膜トランジスタ２ｂ２のＸ線の照射側に設けられている。遮蔽部２ｂ４は、光電変換素子２ｂ１とシンチレータ５との間には設けられていない。遮蔽部２ｂ４は、シンチレータ５において発生した蛍光が薄膜トランジスタ２ｂ２のチャネル２ｂ２ｄに入射するのを抑制する。遮蔽部２ｂ４は、例えば、クロム、モリブデン、タングステン、遮光性を有する樹脂などを含むものとすることができる。
なお、遮蔽部２ｂ４の作用に関する詳細は後述する。

制御ライン２ｃ１は、所定の間隔をあ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。
１つの制御ライン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のうちの１つと電気的に接続されている。１つの配線パッド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うちの１つが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に設けられた制御回路３１とそれぞれ電気的に接続されている。

データライン２ｃ２は、所定の間隔をあ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、行方向に直交する列方向（第２の方向の一例に相当する）に延びている。
１つのデータライン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のうちの１つと電気的に接続されている。１つの配線パッド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うちの１つが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に設けられた信号検出回路３２とそれぞれ電気的に接続されている。

図３に示すように、バイアスライン２ｃ３は、データライン２ｃ２とデータライン２ｃ２との間に、データライン２ｃ２と平行に設けられている。
バイアスライン２ｃ３には、図示しないバイアス電源が電気的に接続されている。図示しないバイアス電源は、例えば、信号処理部３などに設けることができる。
なお、バイアスライン２ｃ３は、必ずしも必要ではなく、必要に応じて設けるようにすればよい。バイアスライン２ｃ３が設けられない場合には、光電変換素子２ｂ１のアノード側と蓄積キャパシタ２ｂ３は、バイアスライン２ｃ３に代えてグランドに電気的に接続される。
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、例えば、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。

保護層２ｆは、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を覆っている。
保護層２ｆは、例えば、酸化物絶縁材料、窒化物絶縁材料、酸窒化物絶縁材料、および樹脂材料の少なくとも１種を含む。

入射Ｘ線検出部２ｇは、Ｘ線の入射を検出する。
入射Ｘ線検出部２ｇには、少なくとも薄膜トランジスタ２ｂ２（第２のトランジスタの一例に相当する）が設けられている。薄膜トランジスタ２ｂ２は、対応する制御ライン２ｃ１と対応するデータライン２ｃ２とに電気的に接続されている。入射Ｘ線検出部２ｇには、光電変換素子２ｂ１および蓄積キャパシタ２ｂ３をさらに設けることができる。ただし、図１および図３に例示をした入射Ｘ線検出部２ｇの場合には、遮蔽部２ｂ４が設けられていない。
入射Ｘ線検出部２ｇの構成要素が光電変換部２ｂの構成要素と同じであれば、同一の工程で入射Ｘ線検出部２ｇと光電変換部２ｂを形成することができる。そのため、生産効率を向上させることができる。

信号処理部３は、アレイ基板２の、シンチレータ５側とは反対側に設けられている。
信号処理部３には、制御回路３１と、信号検出回路３２とが設けられている。
制御回路３１は、薄膜トランジスタ２ｂ２のオン状態とオフ状態を切り替える。

図２に示すように、制御回路３１は、複数のゲートドライバ３１ａと行選択回路３１ｂとを有する。
行選択回路３１ｂには、画像処理部４などから制御信号Ｓ１が入力される。行選択回路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を入力する。
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を入力する。
例えば、制御回路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毎に順次入力する。制御ライン２ｃ１に入力された制御信号Ｓ１により薄膜トランジスタ２ｂ２がオン状態となり、光電変換部２ｂ（蓄積キャパシタ２ｂ３）からの電荷（画像データ信号Ｓ２）が受信できるようになる。

信号検出回路３２は、薄膜トランジスタ２ｂ２がオン状態の時に、光電変換部２ｂ（蓄積キャパシタ２ｂ３）から電荷（画像データ信号Ｓ２）を読み出す。
画像処理部４は、複数の光電変換部２ｂからの画像データ信号Ｓ２に基づいて、Ｘ線画像を構成する。画像処理部４は、配線を介して、信号処理部３および入射判定部６と電気的に接続されている。なお、画像処理部４および入射判定部６は、信号処理部３と一体化されていてもよい。

シンチレータ５は、複数の光電変換素子２ｂ１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（有効画素領域）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、シンチレータ５を形成すれば、複数の柱状結晶の集合体からなるシンチレータ５が形成される。

また、シンチレータ５は、例えば、酸硫化ガドリニウム（Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ）などを用いて形成することもできる。この場合、複数の光電変換部２ｂごとに四角柱状のシンチレータ５が設けられるように、マトリクス状の溝部を形成することができる。溝部には、大気（空気）、あるいは酸化防止用の窒素ガスなどの不活性ガスが満たされるようにすることができる。また、溝部が真空状態となるようにしてもよい。

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の特性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。

ここで、一般的なＸ線検出器においては、以下のようにしてＸ線画像を構成する。
まず、制御回路３１は、薄膜トランジスタ２ｂ２をオフ状態にする。薄膜トランジスタ２ｂ２がオフ状態となることで、バイアスライン２ｃ３を介して一定の電荷が蓄積キャパシタ２ｂ３に蓄積される。次に、Ｘ線が照射されると、シンチレータ５によりＸ線が蛍光に変換される。蛍光が光電変換素子２ｂ１に入射すると、光電効果によって電荷（電子およびホール）が発生し、発生した電荷と、蓄積されている電荷（異種電荷）とが結合して蓄積されている電荷が減少する。次に、制御回路３１は、薄膜トランジスタ２ｂ２を順次オン状態にする。信号検出回路３２は、サンプリング信号に従って各蓄積キャパシタ２ｂ３に蓄積されている電荷（画像データ信号Ｓ２）をデータライン２ｃ２を介して読み出す。

画像処理部４は、読み出された画像データ信号Ｓ２を受信し、受信した画像データ信号Ｓ２を順次増幅し、増幅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。そして、画像処理部４は、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線画像を構成する。構成されたＸ線画像のデータは、画像処理部４から記憶部６ａなどに向けて出力される。

また、一般的なＸ線検出器においては、以下のようにして撮影動作を開始する。まず、Ｘ線源などの外部機器からの信号により、Ｘ線がＸ線検出器に入射したのを認識する。次に、予め定められた時間の経過後に、読み出しを行う光電変換部２ｂの薄膜トランジスタ２ｂ２をオン状態にして、蓄積された電荷を読み出す。すなわち、一般的なＸ線検出器の場合は、Ｘ線が実際にＸ線検出器に入射したのを検出しているわけではない。
そのため、外部機器からの信号が入力された時点と、読み出し動作を開始する時点との間に所定の時間を設ける必要がある。その結果、タイムラグなどが生じ、処理時間が長くなる。

そこで、本実施の形態に係るＸ線検出器１には、入射Ｘ線検出部２ｇと入射判定部６とが設けられている。
入射判定部６は、入射Ｘ線検出部２ｇと電気的に接続されている。例えば、入射判定部６は、入射Ｘ線検出部２ｇが電気的に接続されたデータライン２ｃ２と電気的に接続されている。入射判定部６は、薄膜トランジスタ２ｂ２がオフ状態の時に、入射Ｘ線検出部２ｇから出力された電流に基づいてＸ線の入射開始時を判定する。例えば、入射判定部６は、入射Ｘ線検出部２ｇから出力された電流を検出し、検出された電流の値が所定の閾値を超えた場合には、Ｘ線が入射したと判定することができる。
入射判定部６は、Ｘ線の入射を知らせる信号を信号処理部３に送信する。入射Ｘ線検出部２ｇと入射判定部６とが設けられていれば、Ｘ線の入射開始時を直接判定することができるので、タイムラグなどが生じることがない。そのため、処理時間が長くなるのを抑制することができる。

また、入射判定部６には、Ｘ線画像のデータを記憶する記憶部６ａを設けることができる。
入射判定部６は、Ｘ線の入射が開始されたと判定した際に、Ｘ線画像のデータを識別する識別情報を取得する。識別情報は、例えば、Ｘ線の入射開始を検知した時刻やＩＤ番号などとすることができる。入射判定部６は、識別情報と、対応するＸ線画像のデータとを関連付けるとともに記憶部６ａに記憶させる。
画像処理部４は、入射判定部６からの信号に基づいて、Ｘ線の入射の開始後に、撮影動作を中止するとともに、識別情報を用いて記憶部６ａに記憶されている所望のＸ線画像のデータを抽出する。

次に、入射Ｘ線検出部２ｇについてさらに説明する。
半導体材料に光を照射すると、半導体材料から電子が放出される（光電効果）。そのため、半導体材料を含む薄膜トランジスタ２ｂ２に、シンチレータ５において発生した蛍光を入射させれば、薄膜トランジスタ２ｂ２がオフ状態となっていても、ソース電極２ｂ２ｃとドレイン電極２ｂ２ｂとの間に電流が流れる。また、薄膜トランジスタ２ｂ２のドレイン電極２ｂ２ｂはデータライン２ｃ２と電気的に接続されている。そのため、入射判定部６は、光電効果により発生した電流をデータライン２ｃ２を介して検出することができるので、Ｘ線の入射開始時を判定することができる。

ところが、Ｘ線画像の構成時においては、光電効果による電流はノイズとなる。そのため、光電効果による電流が付加された画像データ信号Ｓ２を用いてＸ線画像を構成すると、Ｘ線画像の品質が劣化するおそれがある。例えば、撮影されたＸ線画像のコントラストが低くなるおそれがある。

そこで、本実施の形態に係るＸ線検出器１においては、図１および図３に示すように、光電変換部２ｂには遮蔽部２ｂ４を設け、入射Ｘ線検出部２ｇには遮蔽部２ｂ４を設けないようにしている。
Ｘ線画像の撮影に用いる光電変換部２ｂに遮蔽部２ｂ４を設ければ、薄膜トランジスタ２ｂ２において光電効果による電流が生じるのを抑制することができる。そのため、Ｘ線画像の品質が劣化するのを抑制することができる。
入射Ｘ線検出部２ｇに遮蔽部２ｂ４を設けないようにすれば、薄膜トランジスタ２ｂ２において光電効果による電流を容易に生じさせることができる。そのため、Ｘ線の入射開始時を容易に検出することができる。

前述したように、Ｘ線画像の構成時においては、入射Ｘ線検出部２ｇにおいて光電効果により生じた電流はノイズとなる。そのため、画像処理部４は、Ｘ線画像を構成する際に、入射Ｘ線検出部２ｇから出力された画像データ信号Ｓ２を削除する、または、信号に対して所定の補正をする。

また、重要な撮影対象はＸ線画像の中央領域に写るようにし、それほど重要ではない撮影対象はＸ線画像の周縁領域に写るようにする場合が多い。そのため、入射Ｘ線検出部２ｇは、Ｘ線画像の周縁領域、すなわち、アレイ基板２の周縁側に設けることが好ましい。
例えば、図１および図３に示すように、マトリクス状に並べられた複数の光電変換部２ｂの端に入射Ｘ線検出部２ｇを設けることができる。例えば、端に設けられる光電変換部２ｂを形成する際に、遮蔽部２ｂ４を形成しないようにして入射Ｘ線検出部２ｇとすることができる。入射Ｘ線検出部２ｇが端に設けられていれば、前述したノイズの影響が大きい場合であっても、重要な撮影対象の画像の品質が劣化するのを抑制することができる。

入射Ｘ線検出部２ｇの数には特に限定はない。すなわち、入射Ｘ線検出部２ｇは、少なくとも１つ設けられていればよい。ただし、入射Ｘ線検出部２ｇの数を多くすれば、半導体材料の面積を増加させることができるので、光電効果により生じる電流を増加させることができる。そのため、Ｘ線の入射開始時を検出するのが容易となる。

一方、入射Ｘ線検出部２ｇの数を多くしすぎると、前述したノイズの影響が大きくなるので、Ｘ線画像の品質が劣化するおそれがある。そのため、入射Ｘ線検出部２ｇの数は、実験やシミュレーションを行うことで決定することが好ましい。

また、複数のデータライン２ｃ２毎に入射Ｘ線検出部２ｇを電気的に接続すると、前述したノイズの影響が大きくなるので、Ｘ線画像の品質が劣化するおそれがある。例えば、１つの制御ライン２ｃ１に複数の入射Ｘ線検出部２ｇを電気的に接続すると、Ｘ線画像の品質が劣化するおそれがある。

そのため、入射Ｘ線検出部２ｇを複数設ける場合には、１つのデータライン２ｃ２に複数の入射Ｘ線検出部２ｇを電気的に接続することが好ましい。すなわち、複数のデータライン２ｃ２のうち、端に位置するデータライン２ｃ２に少なくとも１つの入射Ｘ線検出部２ｇが電気的に接続されるのが好ましい。この様にすれば、Ｘ線画像の品質が劣化するのを抑制することができる。
この場合、最も端に位置するデータライン２ｃ２に複数の入射Ｘ線検出部２ｇを電気的に接続することがより好ましい。この様にすれば、重要な撮影対象の画像の品質が劣化するのを抑制することができる。

ここで、半導体材料にＸ線などの放射線を照射しても、半導体材料から電子が放出される。直接変換方式のＸ線検出器にはシンチレータ５が設けられていないが、半導体材料を含む薄膜トランジスタ２ｂ２に、Ｘ線を入射させれば、薄膜トランジスタ２ｂ２がオフ状態となっていても、ソース電極２ｂ２ｃとドレイン電極２ｂ２ｂとの間に電流が流れる。 そのため、直接変換方式のＸ線検出器に入射Ｘ線検出部および入射判定部６を設ければ、Ｘ線の入射開始時を検出することができ、且つ、Ｘ線画像の品質の劣化を抑制することができる。
本発明を直接変換方式のＸ線検出器に適用する場合には、遮蔽部２ｂ４は、Ｘ線の透過率が低い材料から形成することができる。遮蔽部２ｂ４は、例えば、クロム、モリブデン、タングステンなどの金属から形成することができる。
また、入射Ｘ線検出部には、少なくとも薄膜トランジスタ２ｂ２を設けることができる。入射Ｘ線検出部には、光導電膜をさらに設けることができる。

図４は、光電変換部２ｂに設けられた薄膜トランジスタ２ｂ２と遮蔽部２ｂ４を例示するための模式断面図である。
図５は、他の実施形態に係る入射Ｘ線検出部２ｇ１に設けられた薄膜トランジスタ２ｂ２と遮蔽部２ｂ４ａ（第２の遮光部の一例に相当する）を例示するための模式断面図である。
図６は、他の実施形態に係るアレイ基板２の回路図である。
なお、図４および図５に示すように、本実施の形態に係る薄膜トランジスタ２ｂ２は、ボトムゲート構造を有するものとすることができる。
図４および図５に示すように、遮蔽部２ｂ４、２ｂ４ａは絶縁膜２ｆ３に覆われている。遮蔽部２ｂ４、２ｂ４ａと、ドレイン電極２ｂ２ｂ、ソース電極２ｂ２ｃ、およびチャネル２ｂ２ｄとの間には絶縁膜２ｆ１が設けられている。ゲート電極２ｂ２ａとチャネル２ｂ２ｄとの間には絶縁膜２ｆ２が設けられている。チャネル２ｂ２ｄは半導体材料を含んでいる。

図１および図３に例示をした入射Ｘ線検出部２ｇには遮蔽部が設けられていない。これに対して、図５および図６に例示をした入射Ｘ線検出部２ｇ１には遮蔽部２ｂ４ａが設けられている。

間接変換方式のＸ線検出器１の場合には、遮蔽部２ｂ４ａの蛍光の透過率が遮蔽部２ｂ４の蛍光の透過率よりも高くなるようにすることができる。直接変換方式のＸ線検出器の場合には、遮蔽部２ｂ４ａのＸ線の透過率が遮蔽部２ｂ４のＸ線の透過率よりも高くなるようにすることができる。例えば、遮蔽部２ｂ４ａを透光性を有する樹脂から形成し、遮蔽部２ｂ４を金属から形成することができる。
また、図４および図５に示すように、遮蔽部２ｂ４ａのＸ線の照射側の面の面積は、遮蔽部２ｂ４のＸ線の照射側の面の面積よりも小さくなるようにすることもできる。例えば、遮蔽部２ｂ４をＸ線の照射側から見た場合に、遮蔽部２ｂ４とチャネル２ｂ２ｄが重なるようにすることができる。遮蔽部２ｂ４ａをＸ線の照射側から見た場合に、チャネル２ｂ２ｄが遮蔽部２ｂ４ａからはみ出すようにすることができる。

前述したように、遮蔽部２ｂ４を設ければ、ドレイン電極２ｂ２ｂとソース電極２ｂ２ｃとの間に設けられたチャネル２ｂ２ｄに入射する蛍光またはＸ線を少なくすることができる。そのため、Ｘ線画像の品質が劣化するのを抑制することができる。
一方、上記のような遮蔽部２ｂ４ａを設ければ、遮蔽部２ｂ４に比べてチャネル２ｂ２ｄに入射する蛍光またはＸ線を多くすることができる。そのため、Ｘ線の入射開始時を検出することができる。

遮蔽部２ｂ４ａを設ければ、前述したノイズの影響を小さくすることができる。しかしながら、遮蔽部２ｂ４ａの構成では、光電効果により発生する電流が少なくなる。
そのため、遮蔽部２ｂ４ａを設ける場合には、複数の入射Ｘ線検出部２ｇ１を設けることが好ましい。
この場合、図６に示すように、最も端に位置するデータライン２ｃ２に複数の入射Ｘ線検出部２ｇ１を電気的に接続し、その他のデータライン２ｃ２に複数の光電変換部２ｂを電気的に接続することができる。この様にすれば、Ｘ線の入射開始時を検出するのが容易となるとともに、重要な撮影対象の画像の品質が劣化するのを抑制することができる。

図７および図８は、他の実施形態に係る光電変換部２ｂａを例示するための模式断面図である。
基板２ａは、無アルカリガラスなどの透光性材料から形成されている。そのため、光電変換部２ｂａと光電変換部２ｂａとの間や、光電変換部２ｂａと入射Ｘ線検出部２ｇとの間を透過し、基板２ａに到達した蛍光が基板２ａの内部を拡散して、ゲート電極２ｂ２ａ側からチャネル２ｂ２ｄに入射するおそれがある。蛍光がチャネル２ｂ２ｄに入射すると、光電効果により電流が生じるのでＸ線画像の品質が劣化するおそれがある。
図７および図８に示すように、ゲート電極２ｂ２ａをＸ線の照射側とは反対側から見た場合に、ゲート電極２ｂ２ａとチャネル２ｂ２ｄが重なるようにすれば、ゲート電極２ｂ２ａ側からチャネル２ｂ２ｄに蛍光が入射するのを抑制することができる。そのため、Ｘ線画像の品質が劣化するのを抑制することができる。
この場合、図８に示すチャネル２ｂ２ｄの面積は、図７に示すチャネル２ｂ２ｄの面積よりも小さいので、Ｘ線画像の品質が劣化するのを抑制することがさらに容易となる。

これに対して、入射Ｘ線検出部２ｇ、２ｇ１においては、蛍光がゲート電極２ｂ２ａ側からチャネル２ｂ２ｄに入射しやすくなるようにすることが好ましい。例えば、図５に示すように、ゲート電極２ｂ２ａをＸ線の照射側とは反対側から見た場合に、チャネル２ｂ２ｄがゲート電極２ｂ２ａからはみ出すようにすることができる。この様にすれば、基板２ａの内部を伝播する蛍光がチャネル２ｂ２ｄに入射しやすくなるので、Ｘ線の入射開始時を検出するのがさらに容易となる。
また、入射Ｘ線検出部２ｇ、２ｇ１に設けられた薄膜トランジスタ２ｂ２のゲート電極２ｂ２ａのＸ線の照射側とは反対側の面の面積は、光電変換部２ｂに設けられた薄膜トランジスタ２ｂ２のゲート電極２ｂ２ａのＸ線の照射側とは反対側の面の面積よりも小さくなるようにしてもよい。

図９（ａ）〜（ｃ）は、導光部７を例示するための模式図である。
図９（ａ）は、導光部７を例示するための模式平面図である。
図９（ｂ）、（ｃ）は、図９（ａ）における導光部７の模式側面図である。
図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、アレイ基板２（基板２ａ）のＸ線の照射側とは反対側には導光部７を設けることができる。アレイ基板２と導光部７は密着させることができる。

導光部７は、板状を呈し、透光性を有する樹脂などから形成することができる。
導光部７のアレイ基板２の側の面には、複数の導光路７ａを設けることができる。
Ｘ線の照射側から見た場合に、複数の導光路７ａは、複数の光電変換部２ｂが設けられる領域２０と、少なくとも１つの入射Ｘ線検出部２ｇが設けられる領域２１との間を延びている。なお、図９（ａ）〜（ｃ）に例示をしたものは、複数の入射Ｘ線検出部２ｇが設けられる場合である。複数の導光路７ａは、所定の間隔をあけて互いに平行となるように設けることができる。なお、直線状の導光路７ａを例示したが、導光路７ａの形態は直線状に限定されるわけではない。例えば、導光路７ａの形態は、曲線状とすることもできるし、屈曲した形態とすることもできる。また、導光路７ａの数や寸法も適宜変更することができる。
導光路７ａは、例えば、導光部７の一方の表面に開口する溝とすることができる。溝の内部には、例えば、空気が満たされるようにすることができる。

前述したように、シンチレータ５において生じた蛍光の一部は、光電変換部２ｂａと光電変換部２ｂａとの間や、光電変換部２ｂａと入射Ｘ線検出部２ｇとの間を透過し、基板２ａに到達する。また、図７および図８に示すように、光電変換部２ｂａは、ゲート電極２ｂ２ａ側からチャネル２ｂ２ｄに蛍光が入射し難い構成を有することができる。そのため、導光部７が設けられていれば、複数の光電変換部２ｂが設けられる領域２０を透過し導光部７に到達した蛍光を、入射Ｘ線検出部２ｇが設けられる領域２１に導くことができる。領域２１に導かれた蛍光は、入射Ｘ線検出部２ｇ、２ｇ１においてゲート電極２ｂ２ａの側からチャネル２ｂ２ｄに入射する。そのため、導光部７を設ければ、Ｘ線の入射開始時を検出するのがさらに容易となる。

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。

１ Ｘ線検出器、２ アレイ基板、２ａ 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、２ｂ４ 遮蔽部、２ｂ４ａ 遮蔽部、２ｃ１ 制御ライン、２ｃ２ データライン、２ｃ３ バイアスライン、２ｂ２ｄ チャネル、２ｇ 入射Ｘ線検出部、２ｇ１ 入射Ｘ線検出部、３ 信号処理部、４ 画像処理部、５ シンチレータ、６ 入射判定部、７ 導光部

Claims (12)

1. 基板と、
   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の方向に交差する第２の方向に延びる複数のデータラインと、
   対応する前記制御ラインと対応する前記データラインとに電気的に接続された第１のトランジスタと、前記第１のトランジスタの放射線の照射側に設けられた第１の遮蔽部と、を有し、前記放射線を電気的な情報に変換する複数の検出部と、
   対応する前記制御ラインと対応する前記データラインとに電気的に接続された第２のトランジスタと、前記第２のトランジスタの前記放射線の照射側に設けられた第２の遮蔽部と、を有する少なくとも１つの入射放射線検出部と、
   を備え、
   前記第２の遮蔽部の蛍光の透過率または前記放射線の透過率は、前記第１の遮蔽部の蛍光の透過率または前記放射線の透過率より高い放射線検出器。
2. 基板と、
   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の方向に交差する第２の方向に延びる複数のデータラインと、
   対応する前記制御ラインと対応する前記データラインとに電気的に接続された第１のトランジスタと、前記第１のトランジスタの前記放射線の照射側に設けられた第１の遮蔽部と、を有し、前記放射線を電気的な情報に変換する複数の検出部と、
   対応する前記制御ラインと対応する前記データラインとに電気的に接続された第２のトランジスタと、を有する少なくとも１つの入射放射線検出部と、
   を備えた放射線検出器。
3. 前記入射放射線検出部と電気的に接続された入射判定部をさらに備え、
   前記入射判定部は、前記第１のトランジスタおよび前記第２のトランジスタがオフ状態の時に、前記入射放射線検出部から出力された電流に基づいて前記放射線の入射開始時を判定する請求項１または２に記載の放射線検出器。
4. 前記第２の遮蔽部の前記放射線の照射側の面の面積は、前記第１の遮蔽部の前記放射線の照射側の面の面積よりも小さい請求項１または３に記載の放射線検出器。
5. 前記第１のトランジスタおよび前記第２のトランジスタは、ボトムゲート構造を有し、
   前記第２のトランジスタのゲート電極の前記放射線の照射側とは反対側の面の面積は、前記第１のトランジスタのゲート電極の前記放射線の照射側とは反対側の面の面積よりも小さい請求項１〜４のいずれか１つに記載の放射線検出器。
6. 前記第１の遮蔽部は、クロム、モリブデン、およびタングステンの少なくともいずれかを含む請求項１〜５のいずれか１つに記載の放射線検出器。
7. 前記第２のトランジスタのチャネルの面積は、前記第１のトランジスタのチャネルの面積よりも大きい請求項１〜６のいずれか１つに記載の放射線検出器。
8. 前記複数のデータラインのうち、端に位置するデータラインに前記少なくとも１つの入射放射線検出部が電気的に接続されている請求項１〜７のいずれか１つに記載の放射線検出器。
9. 前記基板の前記放射線の照射側とは反対側に設けられた導光部をさらに備えた請求項１〜８のいずれか１つに記載の放射線検出器。
10. 前記複数の検出部からの画像データ信号に基づいて、放射線画像を構成する画像処理部をさらに備え、
    前記画像処理部は、前記放射線画像を構成する際に、前記少なくとも１つの入射放射線検出部から出力された信号を削除する、または、前記信号に対して所定の補正をする請求項１〜９のいずれか１つに記載の放射線検出器。
11. 前記入射判定部は、前記放射線の入射が開始されたと判定した際に、放射線画像のデータを識別する識別情報を取得する請求項３〜１０のいずれか１つに記載の放射線検出器。
12. 前記入射判定部は、前記識別情報と、対応する前記放射線画像のデータとを関連付けるとともに記憶部に記憶させ、
    前記画像処理部は、前記入射判定部からの信号に基づいて、前記放射線の入射の開始後に、撮影動作を中止するとともに、前記識別情報を用いて前記記憶部に記憶されている前記放射線画像のデータを抽出する請求項１１記載の放射線検出器。

Images