JP4156995B2 - X-ray flat panel detector - Google Patents

X-ray flat panel detector Download PDF

Info

Publication number
JP4156995B2
JP4156995B2 JP2003290808A JP2003290808A JP4156995B2 JP 4156995 B2 JP4156995 B2 JP 4156995B2 JP 2003290808 A JP2003290808 A JP 2003290808A JP 2003290808 A JP2003290808 A JP 2003290808A JP 4156995 B2 JP4156995 B2 JP 4156995B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ray
conversion film
lanthanoid
charge conversion
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2003290808A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005064150A (en
Inventor
昌己 熱田
光志 池田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2003290808A priority Critical patent/JP4156995B2/en
Publication of JP2005064150A publication Critical patent/JP2005064150A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4156995B2 publication Critical patent/JP4156995B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

本発明は、X線平面検出器に関する。   The present invention relates to an X-ray flat panel detector.

医療分野において、薄膜トランジスタ(以下、TFT)アレイ上にアモルファスセレン(以下、a−Se)で形成されたX線電荷変換膜を有するX線平面検出器を用いたX線撮像装置が提案されている。(例えば、特許文献1)
これは、X線電荷変換膜を一対の電極で挟んだ構造を備えている。
In the medical field, an X-ray imaging apparatus using an X-ray flat panel detector having an X-ray charge conversion film formed of amorphous selenium (hereinafter a-Se) on a thin film transistor (hereinafter TFT) array has been proposed. . (For example, Patent Document 1)
This has a structure in which an X-ray charge conversion film is sandwiched between a pair of electrodes.

電源により共通電極に電圧を印加し、X線電荷変換膜に電圧が印加された状態にする。この状態で検出器にX線を照射すると、入射したX線によりX線電荷変換膜内部に電荷が生成する。この電荷は画素毎に配置された画素電極を介してコンデンサーに一時的に蓄積される。蓄積された電荷は、TFTをオン状態にする事により、外部に読み出すことが出来る。この読み出した電荷量の平面分布からX線透過画像を得る事が出来る。   A voltage is applied to the common electrode by the power source, and a voltage is applied to the X-ray charge conversion film. When the detector is irradiated with X-rays in this state, charges are generated inside the X-ray charge conversion film by the incident X-rays. This electric charge is temporarily stored in the capacitor via the pixel electrode arranged for each pixel. The accumulated electric charge can be read out by turning on the TFT. An X-ray transmission image can be obtained from the planar distribution of the read charge amount.

X線電荷変換膜にa−Seを用いた直接型の検出器において、胸部撮影等に用いる60keVのX線で撮影を行う場合、入射X線の68%を吸収するために必要な変換膜の厚みは970μmである。(非特許文献1)
厚さ1mm程度のa−Se膜内部に発生した電荷を外部に取り出すためには、10000V程度の非常に高い電圧を変換膜に印加する必要がある。
In a direct-type detector using a-Se as an X-ray charge conversion film, when imaging with 60 keV X-rays used for chest imaging or the like, a conversion film necessary for absorbing 68% of incident X-rays is used. The thickness is 970 μm. (Non-Patent Document 1)
In order to take out the electric charge generated in the a-Se film having a thickness of about 1 mm to the outside, it is necessary to apply a very high voltage of about 10000 V to the conversion film.

他の直接変換型の感光膜としては、Seの他にPbI2,HgI2等がある。
特開昭61−62283号公報 S.O.Kasap, et.al, Journal of Non−Crystalline Solids 299−302 (2002) pp. 988−992
Other direct conversion type photosensitive films include PbI2, HgI2, etc. in addition to Se.
JP 61-62283 A S. O. Kasap, et. al, Journal of Non-Crystalline Solids 299-302 (2002) pp. 988-992

従来の検出器では、変換膜にa−Se用いるため、X線を十分に吸収するには、1mm程度以上の厚みが必要であった。このため、変換膜に高い電圧を印加するための、高価な高圧電源が必要であり、検出器の価格が高価であるという問題があった。   In the conventional detector, since a-Se is used for the conversion film, a thickness of about 1 mm or more is necessary to sufficiently absorb X-rays. For this reason, there is a problem that an expensive high-voltage power supply for applying a high voltage to the conversion film is necessary, and the price of the detector is expensive.

また、従来の検出材料では環境への影響が大きく、環境への影響が大きいため回収する等の対策が必要であり、コストが増大するという課題がある。   Further, the conventional detection material has a large impact on the environment, and since the impact on the environment is large, it is necessary to take a measure such as recovery, which increases the cost.

本発明の実施の形態は、X線電荷変換膜と、前記X線電荷変換膜の両面に接して設けられた画素電極及び共通電極とを具備し、前記X線電荷変換膜は、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luの中から選ばれるランタノイドとヨウ素との化合物であることを特徴とするX線平面検出器である。 An embodiment of the present invention includes an X-ray charge conversion film, a pixel electrode and a common electrode provided in contact with both surfaces of the X-ray charge conversion film, and the X-ray charge conversion film includes La, Ce , Pr, Nd, Pm, Sm , Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, X -ray flat panel detector which is a compound of the lanthanide and iodine selected from among Lu It is.

ここで、前記X線電荷変換膜は、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、の中から選ばれるランタノイドとヨウ素と酸素との化合物であっても良い。 Here, the X-ray charge conversion film is made of La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, lanthanoid, iodine, It may be a compound with oxygen .

また、前記X線電荷変換膜は、Ce、Pr、Eu、Gd、Tb、Ybのヨウ化物であっ
ても良い。
The X-ray charge conversion film may be Ce, Pr, Eu, Gd, Tb, Yb iodide.

本発明によれば、原子番号が大きくX線吸収係数の大きいランタノイドの化合物を変換膜に用いる事により、変換膜の厚みを薄くする事が可能となり、製造コストが安価なX線平面検出器を実現できる。   According to the present invention, by using a lanthanoid compound having a large atomic number and a large X-ray absorption coefficient for the conversion film, it is possible to reduce the thickness of the conversion film, and an X-ray flat panel detector that is inexpensive to manufacture. realizable.

また、希土類ハライドは環境影響が少ないため、X線電荷変換膜回収のコストが安く、人体への影響の可能性が少ないという利点がある。   In addition, since rare earth halides have little environmental impact, there is an advantage that the cost of recovering the X-ray charge conversion film is low and the possibility of influence on the human body is low.

以下に、本発明の実施形態を説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。   Embodiments of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these embodiments.

図1にX線平面検出器の平面回路図を示す。   FIG. 1 is a plan circuit diagram of an X-ray flat panel detector.

画素e1.1は、アモルファス・シリコン(a−Si)TFT102、X線電荷電変換膜210及び画素容量105で構成される。各画素eは、縦横の各辺に数百個から数千個並んだアレイ状になっている。   The pixel e1.1 includes an amorphous silicon (a-Si) TFT 102, an X-ray charge / electric conversion film 210, and a pixel capacitor 105. Each pixel e is in the form of an array in which several hundred to several thousand are arranged on each side in the vertical and horizontal directions.

X線電荷電変換膜210には、電源109によって負のバイアス電圧が印加される。a−SiTFT102は、信号線103と走査線606に接続しており、走査線駆動回路607によってオン/オフが制御される。信号線103の終端は、信号線制御回路608により制御された切り替えスイッチ609を通して信号検出用の増幅器610に接続している。   A negative bias voltage is applied to the X-ray charge-electric conversion film 210 by the power source 109. The a-Si TFT 102 is connected to the signal line 103 and the scanning line 606, and on / off is controlled by the scanning line driving circuit 607. The end of the signal line 103 is connected to a signal detection amplifier 610 through a changeover switch 609 controlled by a signal line control circuit 608.

X線が入射すると、X線電荷変換膜中で正孔と電子が発生し、電子は一旦蓄積容量105に蓄えられる。   When X-rays enter, holes and electrons are generated in the X-ray charge conversion film, and the electrons are temporarily stored in the storage capacitor 105.

走査線駆動回路607で走査線606を駆動し、1つの走査線606に接続している1列のa−SiTFT601をオンにすると、蓄積された電荷は信号線103を通って増幅器610側に転送される。切り替えスイッチ609で、1画素ごとに電荷を増幅器610に入力し、CRT等に表示出来る様な点順次信号に変換する。画素eに入射する光の量によって電荷量が異なり、増幅器610の出力振幅は変化し、これが輝度に相当する。   When the scanning line driving circuit 607 drives the scanning line 606 and turns on one column of a-Si TFTs 601 connected to one scanning line 606, the accumulated charge is transferred to the amplifier 610 side through the signal line 103. Is done. The changeover switch 609 inputs the charge for each pixel to the amplifier 610 and converts it into a dot sequential signal that can be displayed on a CRT or the like. The amount of charge varies depending on the amount of light incident on the pixel e, and the output amplitude of the amplifier 610 changes, which corresponds to the luminance.

図2は、1画素の断面図である。   FIG. 2 is a cross-sectional view of one pixel.

基板201上に、ゲート電極104、絶縁層202を介してa−Si層204が設けられている。a−Si層204上に、ゲート電極104に対して位置精度良くストッパー層206が形成されている。また、ゲート電極104外のa−Si層204上に、ドレイン電極2051、ソース電極2052が設けられている。このようにして、TFT102が形成される。さらに、ドレイン電極2051上には信号線電極103、ソース電極205
2上には接続電極2071が設けられている。
An a-Si layer 204 is provided over the substrate 201 with the gate electrode 104 and the insulating layer 202 interposed therebetween. A stopper layer 206 is formed on the a-Si layer 204 with high positional accuracy with respect to the gate electrode 104. A drain electrode 2051 and a source electrode 2052 are provided on the a-Si layer 204 outside the gate electrode 104. In this way, the TFT 102 is formed. Further, a signal line electrode 103 and a source electrode 205 are provided on the drain electrode 2051.
2 is provided with a connection electrode 2071.

また、基板201上には、下容量電極203、絶縁層202が設けられている。下容量電極203は、絶縁層202を挟んで上容量電極207に対向し、蓄積容量105を形成している。ここで、上容量電極207と接続電極2071は共通の電極でも良いし、電気的に接続されている2つの電極でも良い。   A lower capacitor electrode 203 and an insulating layer 202 are provided on the substrate 201. The lower capacitor electrode 203 is opposed to the upper capacitor electrode 207 with the insulating layer 202 interposed therebetween, and forms a storage capacitor 105. Here, the upper capacitor electrode 207 and the connection electrode 2071 may be a common electrode or two electrodes that are electrically connected.

TFT102、上容量電極207上には、樹脂層208が設けられ、さらにその上に画素電極209が設けられている。この画素電極209と接続電極2071は電気的に接続されている。   A resin layer 208 is provided on the TFT 102 and the upper capacitor electrode 207, and a pixel electrode 209 is further provided thereon. The pixel electrode 209 and the connection electrode 2071 are electrically connected.

画素電極209上には、X線電荷変換膜210が設けられている。   An X-ray charge conversion film 210 is provided on the pixel electrode 209.

X線電荷変換膜210上には、共通電極108が設けられている。   A common electrode 108 is provided on the X-ray charge conversion film 210.

図3に、図2の回路模式図を示し、図2と共通する部分には同じ引用符号を付する。   FIG. 3 shows a schematic circuit diagram of FIG. 2, and the same reference numerals are given to portions common to FIG. 2.

図3に示すように、X線電荷変換膜210を共通電極108と画素電極209が挟持し、共通電極209は、電源109に接続されている。一方、画素電極209はTFT102と蓄積容量105に接続される。TFT102はゲート線104により制御され、画素電極209と信号線103とのオン/オフ機能を担う。   As shown in FIG. 3, the X-ray charge conversion film 210 is sandwiched between the common electrode 108 and the pixel electrode 209, and the common electrode 209 is connected to the power source 109. On the other hand, the pixel electrode 209 is connected to the TFT 102 and the storage capacitor 105. The TFT 102 is controlled by the gate line 104 and has an on / off function of the pixel electrode 209 and the signal line 103.

ここで、X線電荷変換膜210の構成を説明する。   Here, the configuration of the X-ray charge conversion film 210 will be described.

一般に、物質のX線吸収係数は、X線のエネルギー及び吸収殻により異なるが、原子番号の大きい方が大きい。このためX線検出器材料としては、周期律表の後の原子の方が、薄い膜厚で大きな吸収が得られる。このため、PbI2やHgI2等の重元素のヨウ化物が良好な特性を示す。   In general, the X-ray absorption coefficient of a substance varies depending on the energy of X-rays and the absorption shell, but the larger the atomic number, the larger. For this reason, as the X-ray detector material, the atoms after the periodic table can obtain a larger absorption with a smaller film thickness. For this reason, iodides of heavy elements such as PbI2 and HgI2 exhibit good characteristics.

ランタノイドはPbやHgと同じ周期に属し、同程度の吸収係数を示す。ランタノイドの原子番号ZはLa(Z=57)、Ce(Z=58)、Pr(Z=59)、Nd(Z=60)、Pm(Z=61)、Sm(Z=62)、Eu(Z=63)、Gd(Z=64)、Tb(Z=65)、Dy(Z=66)、Ho(Z=67)、Er(Z=68)、Tm(Z=69)、Yb(Z=70)、Lu(Z=71)であり、Se(Z=34)よりも大きく、これらの元素はSeよりもX線吸収係数が大きい。   Lanthanoids belong to the same cycle as Pb and Hg, and show similar absorption coefficients. The atomic number Z of the lanthanoid is La (Z = 57), Ce (Z = 58), Pr (Z = 59), Nd (Z = 60), Pm (Z = 61), Sm (Z = 62), Eu ( Z = 63), Gd (Z = 64), Tb (Z = 65), Dy (Z = 66), Ho (Z = 67), Er (Z = 68), Tm (Z = 69), Yb (Z = 70) and Lu (Z = 71), which is larger than Se (Z = 34), and these elements have a larger X-ray absorption coefficient than Se.

しかし、ランタノイドは単体では抵抗率が低いために、X線電荷変換膜材料としての使用は困難である。このため本発明では、抵抗率の高い物質であるランタノイドとヨウ素、臭素、塩素の化合物を用いてX線電荷変換膜を構成する。なお、材料の化学的安定性を制御する等の目的で、適量のFを含んでも良い。   However, since lanthanoids have a low resistivity by themselves, it is difficult to use them as X-ray charge conversion film materials. Therefore, in the present invention, the X-ray charge conversion film is formed using a compound of lanthanoid, which is a substance having high resistivity, and iodine, bromine, and chlorine. An appropriate amount of F may be included for the purpose of controlling the chemical stability of the material.

これらハロゲンの原子番号は、F(Z=9)、Cl(Z=17)、Br(Z=35)、I(Z=53)であり、より原子番号が大きい、BrやIが好ましい。   The atomic numbers of these halogens are F (Z = 9), Cl (Z = 17), Br (Z = 35), and I (Z = 53), and Br and I with larger atomic numbers are preferable.

X線吸収係数は物質の密度と構成元素の吸収係数の積により定義できる。ランタノイドのヨウ化物は4から6の比重を有し、PbI2やHgI2に近い比重を有する。   The X-ray absorption coefficient can be defined by the product of the material density and the absorption coefficient of the constituent elements. Lanthanoid iodide has a specific gravity of 4 to 6 and a specific gravity close to that of PbI2 or HgI2.

X線電荷変換膜には、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luの中から選ばれるランタノイド元素の3価のヨウ化物を用いることができる。これらの3価のランタノイドヨウ化物はSeよりもX線吸収係数が大きい。   A trivalent iodide of a lanthanoid element selected from La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu is used for the X-ray charge conversion film. it can. These trivalent lanthanoid iodides have a larger X-ray absorption coefficient than Se.

また、X線電荷変換膜に、Sm、Eu、Dy、Yb、Luの中から選ばれるランタノイドの2価のヨウ化物を用いてもよい。これらの2価のランタノイドヨウ化物もSeよりもX線の吸収係数が大きい。   In addition, a lanthanoid divalent iodide selected from Sm, Eu, Dy, Yb, and Lu may be used for the X-ray charge conversion film. These divalent lanthanoid iodides also have a larger X-ray absorption coefficient than Se.

さらに、X線電荷変換膜に、ランタノイドと酸素と沃素の化合物である酸化ヨウ化ランタノイドを用いてもよい。酸化ヨウ化ランタノイドは、ヨウ化ランタノイドよりも水分や空気に対して化学的に安定である。従って、成膜後の製造工程や保存設備を簡略にできる。また、検出器を使用中にX線電荷変換膜の特性が劣化することがほとんどないので、長期的信頼性が高い検出器を実現できる。   Further, a lanthanoid oxyiodide lanthanoid which is a compound of lanthanoid, oxygen and iodine may be used for the X-ray charge conversion film. Oxidized iodinated lanthanoids are chemically more stable to moisture and air than iodinated lanthanoids. Therefore, the manufacturing process and storage equipment after film formation can be simplified. Further, since the characteristics of the X-ray charge conversion film hardly deteriorate during use of the detector, a detector with high long-term reliability can be realized.

これらの2価、3価のヨウ化ランタノイド及び酸化ヨウ化物ランタノイドによるX線電荷変換膜を用いた検出器においては、胸部撮影等に用いる60keVのX線で撮影を行う場合、入射X線の68%を吸収するために必要な変換層の厚みは、約900μm以下と、Seを用いた変換膜よりも膜厚を薄くすることが可能である。   In these detectors using an X-ray charge conversion film made of divalent and trivalent lanthanoid iodides and lanthanoid oxide lanthanoids, when imaging is performed with 60 keV X-rays used for chest imaging, 68 X The thickness of the conversion layer necessary for absorbing% is about 900 μm or less, which can be made thinner than the conversion film using Se.

これらのX線吸収が大きい材料を変換膜に用いることにより、膜厚を薄くしても、十分にX線を吸収する事が出来る。この様な変換膜を用いる事により、より低い印加電圧で、X線により発生した電荷を低い印加電圧で外部に取り出す事が可能となる。したがって、容量の小さくて価格が安価な電源を使用できるという利点がある。   By using these materials having large X-ray absorption for the conversion film, X-rays can be sufficiently absorbed even if the film thickness is reduced. By using such a conversion film, it is possible to take out charges generated by X-rays with a lower applied voltage to the outside with a lower applied voltage. Therefore, there is an advantage that a power source having a small capacity and a low price can be used.

また、環境影響が少ないために感光膜の回収等の費用が少なくて済むというメリットがある。   In addition, since the environmental impact is small, there is a merit that the cost of collecting the photosensitive film can be reduced.

次に、本実施形態の製造方法の例を説明する。   Next, an example of the manufacturing method of this embodiment will be described.

ガラス基板201上に、厚さ300nm程度のAl合金またはMoWをスパッタ成膜後、パターニングしてゲート電極104及び蓄積容量電極203を形成する。   An Al alloy or MoW film having a thickness of about 300 nm is formed on the glass substrate 201 by sputtering and then patterned to form the gate electrode 104 and the storage capacitor electrode 203.

この上に、CVD法により、絶縁層202として、厚さ300nm程度のシリコン酸化膜を形成する。   A silicon oxide film having a thickness of about 300 nm is formed thereon as the insulating layer 202 by CVD.

この上に、a−Si層204をパターン形成する。   On this, the a-Si layer 204 is patterned.

さらに、その上に、SiNx膜を成膜し、裏面露光を行い、ゲート電極104に対して位置精度良くストッパー層206を形成する。   Further, a SiNx film is formed thereon, backside exposure is performed, and the stopper layer 206 is formed with high positional accuracy with respect to the gate electrode 104.

CVD法により、n+Si層を成膜し、パターニングして、ドレイン電極2051及びソース電極2052を形成する。   An n + Si layer is formed by a CVD method and patterned to form a drain electrode 2051 and a source electrode 2052.

次いで、Al合金層をパターン形成し、信号線電極103、接続電極2071、上容量電極207を形成する。   Next, an Al alloy layer is patterned to form the signal line electrode 103, the connection electrode 2071, and the upper capacitor electrode 207.

この上に、アクリル系の樹脂層208を厚み3〜4μm程度パターン形成する。   On this, an acrylic resin layer 208 is pattern-formed with a thickness of about 3 to 4 μm.

さらに、樹脂層208の上に、ITO層をパターン形成し、画素電極209を形成する。   Further, an ITO layer is patterned on the resin layer 208 to form a pixel electrode 209.

以上のようにして、TFTアレイ基板101が形成される。   As described above, the TFT array substrate 101 is formed.

この上に、真空蒸着法等により、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luの中から選ばれるランタノイド元素のヨウ素、臭素、塩素の化合物の膜を形成する。   On top of this, compounds of iodine, bromine and chlorine, which are lanthanoid elements selected from La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu by vacuum deposition or the like The film is formed.

さらに、共通電極108として、厚さ200nm程度のCrをスパッタ法で形成した。共通電極108には、PtやPd等の他の金属を用いても良い。     Further, Cr having a thickness of about 200 nm was formed as the common electrode 108 by sputtering. Other metals such as Pt and Pd may be used for the common electrode 108.

図は省略するが、共通電極108とTFTアレイ基板101との間の端部で、沿面放電を防止するためパッシベーションを形成する。   Although illustration is omitted, passivation is formed at the end portion between the common electrode 108 and the TFT array substrate 101 to prevent creeping discharge.

検出アンプ、ADコンバーター、画像処理回路等を接続してX線平面検出器を完成する。   A detection amplifier, an AD converter, an image processing circuit, etc. are connected to complete an X-ray flat panel detector.

また、画素電極209の下に、保護TFTを配置することもできる。これは、画素電極209に到達した電子が過剰となった場合に、TFT102や蓄積容量105が破壊されるのを防止するため、画素電極と接地線等との間に接続される。画素電極209の電位が一定値を超えると、ダイオード接続された保護TFTが開き、画素電極の過剰電荷を接地線等に放出するようにする。   Further, a protective TFT can be disposed under the pixel electrode 209. This is connected between the pixel electrode and the ground line or the like in order to prevent the TFT 102 and the storage capacitor 105 from being destroyed when the electrons reaching the pixel electrode 209 become excessive. When the potential of the pixel electrode 209 exceeds a certain value, the diode-connected protection TFT is opened, and excess charge of the pixel electrode is discharged to the ground line or the like.

X線電荷変換膜210として、TFTアレイ基板101の表面に、真空蒸着法により、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luの中から選ばれるランタノイド元素の3価のヨウ化物を約100μmから約900μmの範囲で蒸着する。   The X-ray charge conversion film 210 is selected from La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu on the surface of the TFT array substrate 101 by vacuum deposition. The trivalent iodide of the lanthanoid element is deposited in the range of about 100 μm to about 900 μm.

例えば、LuI3を厚さ約500μm蒸着する。この場合、X線電荷変換膜210のX線吸収量と、X線電荷変換膜210からの電荷の取出し量が好ましい値に設定できる。   For example, LuI3 is deposited to a thickness of about 500 μm. In this case, the X-ray absorption amount of the X-ray charge conversion film 210 and the charge extraction amount from the X-ray charge conversion film 210 can be set to preferable values.

X線電荷変換膜210として、Sm、Eu、Dy、Yb、Luの中から選ばれるランタノイドの2価のヨウ化物を用いる。   As the X-ray charge conversion film 210, a divalent iodide of a lanthanoid selected from Sm, Eu, Dy, Yb, and Lu is used.

X線電荷変換膜210として、真空蒸着法により、約90μmから約850μmの範囲で形成する。   The X-ray charge conversion film 210 is formed in a range of about 90 μm to about 850 μm by vacuum deposition.

例えば、LuI2を厚さ約400μm蒸着する。厚みを約400μmにするとX線電荷変換膜のX線を吸収量と、X線電荷変換膜からの電荷の取出し量が好ましい値に設定できる。   For example, LuI2 is deposited to a thickness of about 400 μm. When the thickness is about 400 μm, the amount of X-ray absorption of the X-ray charge conversion film and the amount of charge extracted from the X-ray charge conversion film can be set to preferable values.

2価のランタノイドヨウ化物を用いた検出器は、3価のランタノイドヨウ化物を用いた検出器に比べて、ヨウ素に対するランタノイドの比が大きく、X線吸収係数が大きいので、より変換膜の厚みを薄くする事ができる。   The detector using a divalent lanthanoid iodide has a larger ratio of lanthanoid to iodine and a larger X-ray absorption coefficient than a detector using a trivalent lanthanoid iodide. Can be thinned.

X線電荷変換膜210として、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luの中から選ばれるランタノイド元素とヨウ素と酸素の化合物である酸化ヨウ化ランタノイドを用いる。   The X-ray charge conversion film 210 is a compound of a lanthanoid element selected from La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu and iodine and oxygen. Use lanthanoid oxyiodide.

真空蒸着法により、酸化ヨウ化ランタノイド化合物を厚さ約100μmから約900μmの範囲で蒸着する。   A lanthanoid oxide oxide compound is deposited in a thickness range of about 100 μm to about 900 μm by vacuum deposition.

例えば、LuOIを約450μm蒸着して、X線電荷変換膜210を形成する。   For example, about 450 μm of LuOI is deposited to form the X-ray charge conversion film 210.

厚みを約450μmにすると、X線電荷変換膜210のX線を吸収量と、X線電荷変換膜210からの電荷の取出し量が好ましい値に設定できる。   When the thickness is about 450 μm, the X-ray absorption amount of the X-ray charge conversion film 210 and the amount of charge taken out from the X-ray charge conversion film 210 can be set to preferable values.

このこのようにして形成した酸化ヨウ化ランタノイドは、水分や空気に対してランタノイドハライドよりも安定であり、成膜後の製造工程や保存設備を簡略に出来る。また、検出器を使用中に変換膜の特性が劣化することがほとんどないので、長期的信頼性が高い。   The lanthanoid oxyiodide thus formed is more stable than lanthanoid halides with respect to moisture and air, and the manufacturing process and storage equipment after film formation can be simplified. Further, since the characteristics of the conversion film hardly deteriorate during use of the detector, long-term reliability is high.

X線電荷変換膜210として、Ce、Pr、Eu、Gd、Tb、Ybのヨウ化物を用いる。   Ce, Pr, Eu, Gd, Tb, and Yb iodide are used as the X-ray charge conversion film 210.

例えば、画素電極209上に、厚さ約100μm〜約1000μmのTbI2を形成する。膜厚は、好ましくは、約500μmである。   For example, TbI2 having a thickness of about 100 μm to about 1000 μm is formed on the pixel electrode 209. The film thickness is preferably about 500 μm.

厚みを約500μmにすると、X線電荷変換膜210のX線を吸収量と、X線電荷変換膜210からの電荷の取出し量が好ましい値に設定できる。   When the thickness is about 500 μm, the amount of X-ray absorption of the X-ray charge conversion film 210 and the amount of charge taken out from the X-ray charge conversion film 210 can be set to preferable values.

TbI2を使用すると、X線によりTbが発光するため、隣接画素まで発光が到達する。図4に示すように、その光は、隣接画素のTbI2により吸収されて、電子正孔対を発生して、微弱な信号電荷を発生するため、解像度が少し劣化する。これによりソフトな画像となり、またショットノイズが低減できる。特に微弱なX線で使用される動画に対して有効である。   When TbI2 is used, Tb emits light by X-rays, and thus light emission reaches an adjacent pixel. As shown in FIG. 4, the light is absorbed by TbI2 of the adjacent pixel and generates an electron-hole pair to generate a weak signal charge. Therefore, the resolution is slightly deteriorated. As a result, a soft image is obtained and shot noise can be reduced. This is particularly effective for moving images used with weak X-rays.

隣接画素による発光をさらに電荷に変換して、より解像度を下げてショットノイズ等を低下させることもできる。このためには、画素電極209を可視光に透明な材料を用い、基板上に光を感知するフォトダイオードを形成する。このフォトダイオードが、強発光群ハライドの発光を電荷に変換するのである。   It is also possible to further reduce the resolution by reducing the light emission by the adjacent pixels into charges, thereby reducing shot noise and the like. For this purpose, the pixel electrode 209 is made of a material transparent to visible light, and a photodiode for sensing light is formed on the substrate. This photodiode converts the light emission of the strong light emitting group halide into an electric charge.

このような効果が得られるのは、非閉殻内遷移での発光が強いCe、Pr、Eu、Gd、Tb、Ybが有効である。   Such an effect can be obtained by Ce, Pr, Eu, Gd, Tb, and Yb, which emit strong light in the non-closed shell transition.

稀土類は、非完全閉殻である4fの準位内の遷移で発光するため、他の元素との化合物を形成しても発光特性をほぼそのまま保つ。非完全閉殻準位の状態により、Ce、Pr、Eu、Gd、Tb、Ybの強発光群と、Nd、Pm、Sm、Dy、Ho、Er、Tm、Luの弱発光群に分類できる。   Rare earths emit light at a transition in the level of 4f, which is a non-perfectly closed shell, so that the light emission characteristics are almost maintained even when compounds with other elements are formed. Depending on the state of the incompletely closed shell level, it can be classified into a strong emission group of Ce, Pr, Eu, Gd, Tb, and Yb and a weak emission group of Nd, Pm, Sm, Dy, Ho, Er, Tm, and Lu.

強発光群では、非完全閉殻内の準位の数が少なく、ギャップ間の準位間エネルギーが大きく、可視光発光が強い。一方、弱発光群では、非完全閉殻内の準位が多く、準位間エネルギーが小さく、可視光の発光が弱い。なお、Luは非完全閉殻内の順位が無いため発光が弱い。   In the strong emission group, the number of levels in the incomplete closed shell is small, the energy between levels is large, and visible light emission is strong. On the other hand, in the weak emission group, there are many levels in the incompletely closed shell, the energy between levels is small, and the emission of visible light is weak. Lu emits light weakly because there is no order in the incompletely closed shell.

このため、強発光群のハライドをもちいると、解像度が劣化する。   For this reason, the resolution deteriorates when the halide of the strong light emission group is used.

しかし、解像度が高すぎる場合には、折り返し雑音が強調されたり、ショットノイズが目立ったりするのだが、微弱なX線照度で使用する動画診断等には好都合である。   However, when the resolution is too high, aliasing noise is emphasized or shot noise is conspicuous, but it is convenient for moving picture diagnosis used with weak X-ray illuminance.

逆に、解像度が重要な静止画のような場合には弱発光群のハロゲン化物をX線電荷変換
膜として用いるのが良い。
On the contrary, in the case of a still image in which resolution is important, it is preferable to use a halide of weak emission group as the X-ray charge conversion film.

本実施例の断面図を図5に示す。図2と同じ部分には、同じ引用番号を付する。   A cross-sectional view of this example is shown in FIG. The same parts as those in FIG.

ここでは、実施例1と同様の工程により製造したTFTアレイ101の表面に、ランタノイドハライド粒子212と有機ポリマー211の混合層を形成する。   Here, a mixed layer of the lanthanoid halide particles 212 and the organic polymer 211 is formed on the surface of the TFT array 101 manufactured by the same process as in the first embodiment.

例えば、ランタノイドハライドとしてYbCl3を直径50μm程度の粒子に加工して用いる。   For example, YbCl3 is used as a lanthanoid halide by processing into particles having a diameter of about 50 μm.

また、有機ポリマー211としては、ベースポリマーとしてポリカーボネートを用いる。ここで、混合層に用いるランタノイドハライドに対するポリカーボネートの重量の比率は、ポリカーボネートを1に対してランタノイドハライドを1以上とする。   As the organic polymer 211, polycarbonate is used as a base polymer. Here, the ratio of the weight of the polycarbonate to the lanthanoid halide used in the mixed layer is 1 for the lanthanoid halide to 1 for the polycarbonate.

予め、ベースポリマーは、有機溶剤としてシクロヘキサノンに溶解しておく。有機溶剤としては、この他に、トルエン、DMF等を用いても良い。   In advance, the base polymer is dissolved in cyclohexanone as an organic solvent. In addition to this, toluene, DMF, or the like may be used as the organic solvent.

有機溶剤には、電荷輸送剤であるブタジエン誘導体を溶解する。電荷輸送剤の量は、完成したX線電荷変換膜210中に約15wt%以下含まれるようにするのが好ましい。有機輸送材料としては、この他に、Alq3、TPD、ポリフェニレンビニレン、ポリアルキルチオフェン、ポリビニルカルバゾール、トリフェニレン、液晶分子、金属フタルシアニンを用いることができる。 A butadiene derivative that is a charge transport agent is dissolved in the organic solvent. It is preferable that the amount of the charge transfer agent is about 15 wt% or less in the completed X-ray charge conversion film 210. As the organic transport material, Alq 3 , TPD, polyphenylene vinylene, polyalkylthiophene, polyvinyl carbazole, triphenylene, liquid crystal molecules, and metal phthalocyanine can be used.

ベースポリマーにランタノイドハライド粒子を分散させた分散溶液を、TFTアレイ基板101上に塗布し、約80℃で約1時間以上加熱し、溶剤を蒸発させる。最終的に、X線電荷変換膜210の膜厚が約200μm以上となる様に、あらかじめTFTアレイ101上に滴下する分散液量を調整しておく。   A dispersion solution in which lanthanoid halide particles are dispersed in a base polymer is applied onto the TFT array substrate 101 and heated at about 80 ° C. for about 1 hour or longer to evaporate the solvent. Finally, the amount of dispersion liquid dropped on the TFT array 101 is adjusted in advance so that the film thickness of the X-ray charge conversion film 210 is about 200 μm or more.

例えば、ランタノイドハライドとポリカーボネートの重量比が、ポリカーボネートを1に対してランタノイドハライドが5の場合、膜厚は好ましくは1000μmである。   For example, when the weight ratio of the lanthanoid halide to the polycarbonate is 5 for the lanthanoid halide to 1 for the polycarbonate, the film thickness is preferably 1000 μm.

次に、スパッタ蒸着法によりCr等を共通電極108として200nm程度の膜厚で蒸着する。   Next, Cr or the like is deposited as a common electrode 108 with a film thickness of about 200 nm by sputtering deposition.

このようにして、ランタノイドハライドと有機ポリマーの混合物を溶剤に分散し、この分散溶液をTFTアレイ上に塗布する事により、高価な真空蒸着装置を使用することなく、変換膜を形成でき、製造コストを安価にできる。   In this way, a dispersion film can be formed without using an expensive vacuum deposition apparatus by dispersing a mixture of a lanthanoid halide and an organic polymer in a solvent and applying this dispersion solution on the TFT array. Can be made inexpensively.

実施形態を説明する平面概略図。The plane schematic diagram explaining an embodiment. 実施形態を説明する断面概略図。1 is a schematic cross-sectional view illustrating an embodiment. 実施形態を説明する断面説明図。Cross-sectional explanatory drawing explaining embodiment. 実施例4を説明する説明図。Explanatory drawing explaining Example 4. FIG. 実施例5を説する断面概略図。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating Example 5;

符号の説明Explanation of symbols

101…TFTアレイ基板
102…TFT
104…ゲート電極
105…蓄積容量
108…共通電極
202…絶縁層
204…a−Si層
206…ストッパー層
2051…ドレイン電極
2052…ソース電極
203…下容量電極
207…上容量電極
2071…接続電極
209…画素電極
210…X線電荷変換膜
211…有機ポリマー層
212…ランタノイドハライド粒子

101 ... TFT array substrate 102 ... TFT
104 ... Gate electrode 105 ... Storage capacitor 108 ... Common electrode 202 ... Insulating layer 204 ... a-Si layer 206 ... Stopper layer 2051 ... Drain electrode 2052 ... Source electrode 203 ... Lower capacitance electrode 207 ... Upper capacitance electrode 2071 ... Connection electrode 209 ... Pixel electrode 210 ... X-ray charge conversion film 211 ... Organic polymer layer 212 ... Lanthanoid halide particles

Claims (3)

X線電荷変換膜と、前記X線電荷変換膜の両面に接して設けられた画素電極及び共通電極とを具備し、前記X線電荷変換膜は、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、の中から選ばれるランタノイドとヨウ素との化合物であることを特徴とするX線平面検出器。 An X-ray charge conversion film; and a pixel electrode and a common electrode provided on both sides of the X-ray charge conversion film. The X-ray charge conversion film includes La, Ce, Pr, Nd, Pm, and Sm. , Eu, Gd, Tb, Dy , Ho, Er, Tm, Yb, Lu, X -ray flat panel detector which is a compound of the lanthanide and iodine selected from among. 前記X線電荷変換膜は、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、の中から選ばれるランタノイドとヨウ素と酸素との化合物であることを特徴とする請求項1記載のX線平面検出器。 The X-ray charge conversion film is composed of a lanthanoid selected from La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, iodine, and oxygen. The X-ray flat panel detector according to claim 1, which is a compound. 前記X線電荷変換膜は、Ce、Pr、Eu、Gd、Tb、Ybとヨウ素との化合物であることを特徴とする請求項1記載のX線平面検出器。 The X-ray charge conversion film, Ce, Pr, Eu, Gd , Tb, X -ray flat panel detector according to claim 1, characterized in that a compound of Yb and iodine.
JP2003290808A 2003-08-08 2003-08-08 X-ray flat panel detector Expired - Fee Related JP4156995B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003290808A JP4156995B2 (en) 2003-08-08 2003-08-08 X-ray flat panel detector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003290808A JP4156995B2 (en) 2003-08-08 2003-08-08 X-ray flat panel detector

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005064150A JP2005064150A (en) 2005-03-10
JP4156995B2 true JP4156995B2 (en) 2008-09-24

Family

ID=34368717

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003290808A Expired - Fee Related JP4156995B2 (en) 2003-08-08 2003-08-08 X-ray flat panel detector

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4156995B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005064150A (en) 2005-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3838849B2 (en) X-ray flat panel detector
KR101539571B1 (en) Radiation imaging system
US7709804B2 (en) Radiation detector
EP1120833A2 (en) Planar x-ray detector
JPH03185865A (en) Solid-state element radiation sensor array panel
US7786446B2 (en) Radiation detector
WO2014069818A1 (en) X-ray detector and x-ray detection system
JP2010210590A (en) Radiation detector
JP2009088154A (en) Radiation detector
JP2001284628A (en) X-ray detector
JP3883388B2 (en) X-ray flat panel detector
JP4156995B2 (en) X-ray flat panel detector
US20120080603A1 (en) Apparatus and method for detecting radiation
US8415634B2 (en) Apparatus and method for detecting radiation
JP2005250351A (en) Radiation image detector and residual charge eliminating method for radiation image detector
JP2004186604A (en) Image recording medium
JP2009162586A (en) Radiation detector
US20030141469A1 (en) Image reading method and apparatus
JP2009036570A (en) Radiation detector
JP2009088200A (en) Radiation detector
JP4990084B2 (en) Radiation detector
JP2010087003A (en) Radiograph detector
JP2007150277A (en) Radiation image taking panel and photoconductive layer forming the same
JP2006261202A (en) Photoconduction layer constituting radiographic imaging panel, and radiographic imaging panel
JP2010098102A (en) Radiological image detector

Legal Events

Date Code Title Description
RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20050415

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20050606

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20061013

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20061017

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061218

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071207

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20080411

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080610

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20080619

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080708

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080710

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110718

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110718

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees