JP6126470B2 - 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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Description
1.実施の形態(電荷収集電極の全域に対向して導電膜を設けて容量素子を形成した放射線撮像装置の例)
2.変形例1(電荷収集電極の一部に対向して導電膜を設けた例)
3.適用例(放射線撮像表示システムの例)
[構成]
図1は、本開示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)の全体のブロック構成を表すものである。放射線撮像装置1は、入射する放射線(α線,β線,γ線,X線等)に基づいて被写体の情報を読み取る(被写体を撮像する)ものであり、例えば直接変換型のFPD(Flat Panel Ditector)である。この放射線撮像装置1は、画素部11を備えると共に、この画素部11の駆動回路として、行走査部13、A/D変換部14、列走査部15およびシステム制御部16を備えている。
画素部11は、放射線に基づいて信号電荷を発生させる複数の画素(撮像画素,単位画素)Pを備えたものである。複数の画素Pは、図1に示したように、行列状(マトリクス状)に2次元配置されており、尚、図1中に示したように、以下、画素部11内における水平方向(行方向)を「H」方向とし、垂直方向(列方向)を「V」方向として説明する。図2は、画素部11の断面構成を模式的に表したものである。
本実施の形態では、画素P毎に設けられる容量素子21を構成する容量素子21A〜21Cが、駆動基板12内あるいは駆動基板12上に形成されている。図4〜図8を参照して、そのレイアウト構成について説明する。図4は、画素P付近の要部構成(駆動基板12内に形成された各種電極および配線の構成)を表す平面図である。図5は、図4の構成に、更に駆動基板12上の導電膜(容量素子21Aの一部を構成する導電膜25)を付加したものである。また、図6には、図4および図5のA−A’線における断面構成、図7には、図4および図5のB−B’線における断面構成、図8には、図4および図5のC−C’線における断面構成についてそれぞれ示す。
この駆動基板12上(具体的には、平坦化膜126上)には、上述のように、電荷収集電極18が画素P毎に形成されている。本実施の形態では、これらの電荷収集電極18と駆動基板12との間において、電荷収集電極18の少なくとも一部に対向するように、導電膜25(第1の導電膜)が設けられており、これにより容量素子21Aが形成されている。電荷収集電極18と導電膜25との間には、絶縁膜127が介在しており、これらの電荷収集電極18、絶縁膜127および導電膜25により容量素子21Aが構成されている。絶縁膜127は、パッシベーション膜としても機能し、その厚みは、容量素子21Aにおいて必要とされる保持容量やパッシベーション機能などの観点から、自在に設定することができる。
駆動基板12内では、例えばTFT22と同層に容量素子21B,21Cが形成されている(図6)。容量素子21Bは、例えば第1ゲート電極120G1と同層に形成された導電膜120M1(第2の導電膜)、第1ゲート絶縁膜121および半導体層122から構成されている。容量素子21Cは、例えば第2ゲート電極120G2と同層に形成された導電膜120M2(第3の導電膜)、第2ゲート絶縁膜123および半導体層122から構成されている。第1ゲート絶縁膜121、第2ゲート絶縁膜123および半導体層122は、TFT22の形成領域から容量素子21B,21Cの形成領域まで延在して(一体的に)形成されている。導電膜120M1は、第1ゲート電極120G1と同一の構成材料により同一の工程においてパターン形成された電極層120−1,120−2が積層されたものである。導電膜120M2は、第2ゲート電極120G2と同一の構成材料により同一の工程においてパターン形成されたものである。
行走査部13は、後述のシフトレジスタ回路や所定の論理回路等を含んで構成されており、画素部11の複数の画素Pに対して行単位(水平ライン単位)での駆動(線順次走査)を行う画素駆動部(行走査回路)である。具体的には、各画素Pの読み出し動作やリセット動作等の撮像動作を例えば線順次走査により行う。尚、この線順次走査は、読み出し制御線Lreadを介して前述した行走査信号を各画素Pへ供給することによって行われる。
A/D変換部14は、複数(ここでは4つ)の信号線Lsigごとに1つ設けられた複数の列選択部17を有しており、信号線Lsigを介して入力された信号電圧(信号電荷に応じた電圧)に基づいてA/D変換(アナログ/デジタル変換)を行うものである。これにより、デジタル信号からなる出力データDout(撮像信号)が生成され、外部へ出力される。
列走査部15は、例えば図示しないシフトレジスタやアドレスデコーダ等を含んで構成されており、上記した列選択部17内の各スイッチSW2を走査しつつ順番に駆動するものである。このような列走査部15による選択走査によって、信号線Lsigの各々を介して読み出された各画素Pの信号(上記出力データDout)が、順番に外部へ出力されるようになっている。
システム制御部16は、行走査部13、A/D変換部14および列走査部15の各動作を制御するものである。具体的には、システム制御部16は、前述した各種のタイミング信号(制御信号)を生成するタイミングジェネレータを有しており、このタイミングジェネレータにおいて生成される各種のタイミング信号を基に、行走査部13、A/D変換部14および列走査部15の駆動制御を行う。このシステム制御部16の制御に基づいて、行走査部13、A/D変換部14および列走査部15がそれぞれ画素部11内の複数の画素Pに対する撮像駆動(線順次撮像駆動)を行うことにより、画素部11から出力データDoutが取得されるようになっている。
本実施の形態の放射線撮像装置1では、例えばX線などの放射線Rradが画素部11へ入射すると、図2に示したように、直接変換層23において放射線Rradが吸収され、電子および正孔対を発生する。このとき、電荷収集電極18および対向電極24を通じて直接変換層23には、所定の電圧(数kVの管電圧(HV))が印加される。これにより、直接変換層23において発生した電荷(正孔あるいは電子)が、画素P毎に電荷収集電極18を介して信号電荷として取り出され、容量素子21(容量素子21A〜21C)に保持される。この後、読み出し制御線Lreadから供給される行走査信号に応じてTFT22がオン状態になると、上記した信号電荷が容量素子21から信号線Lsigへ読み出される。
図9は、変形例1に係る画素P付近の要部構成を表す平面図である。また、図10には、図9のA−A’線における断面構成、図11には、図9のB−B’線における断面構成、図12には、図9のC−C’線における断面構成についてそれぞれ示す。本変形例では、TFT22および容量素子21B,21Cを含む駆動基板12の構成は上記実施の形態と同様であるが、駆動基板12と電荷収集電極18との間に設けられる導電膜(導電膜26)の構成が上記実施の形態と異なっている。
続いて、上記実施の形態等に係る放射線撮像装置1は、以下に説明するような放射線撮像表示システムへ適用することも可能である。
(1)
複数の画素のそれぞれから放射線に基づく信号電荷を読み出すためのトランジスタを有する駆動基板と、
前記駆動基板上に画素毎に設けられた電荷収集電極と、
前記電荷収集電極上に形成されると共に、放射線を吸収して前記信号電荷を発生する変換層と、
前記変換層上に設けられた対向電極と、
前記駆動基板と前記電荷収集電極との間において、前記電荷収集電極の少なくとも一部に対向配置されて前記信号電荷を保持する第1の容量素子を構成する第1の導電膜と
を備えた放射線撮像装置。
(2)
前記電荷収集電極は、画素開口の全域にわたって画素毎に形成され、
前記第1の導電膜は、前記電荷収集電極の全域に対向して形成されている
上記(1)に記載の放射線撮像装置。
(3)
前記電荷収集電極は、画素開口の全域にわたって画素毎に形成され、
前記第1の導電膜は、前記電荷収集電極の一部に対向して形成されている
上記(1)に記載の放射線撮像装置。
(4)
前記トランジスタは、読み出し制御線および信号線に接続され、
前記第1の導電膜は、前記駆動基板の面内方向において前記読み出し制御線および前記信号線から離隔して設けられている
上記(3)に記載の放射線撮像装置。
(5)
前記第1の導電膜は、前記トランジスタの電極形成領域を除いた領域に設けられている
上記(4)に記載の放射線撮像装置。
(6)
前記第1の導電膜は、透明導電膜からなる
上記(1)〜(5)のいずれかに記載の放射線撮像装置。
(7)
前記駆動基板では、前記トランジスタと同層に、前記信号電荷を保持する他の容量素子が形成されている
上記(1)〜(6)のいずれかに記載の放射線撮像装置。
(8)
前記トランジスタは、
多結晶シリコンよりなる半導体層と、
前記半導体層を間にして対向配置された第1および第2のゲート電極と、
前記半導体層と前記第1および第2のゲート電極と各間に形成された第1および第2のゲート絶縁膜と、
前記半導体層に電気的に接続されたソース電極およびドレイン電極とを含み、
前記他の容量素子は、
前記第1のゲート電極と同層に形成された第2の導電膜と、前記半導体層と、前記第1のゲート絶縁膜とから構成される第2の容量素子と、
前記第2のゲート電極と同層に形成された第3の導電膜と、前記半導体層と、前記第2のゲート絶縁膜とから構成される第3の容量素子とを有する
上記(7)に記載の放射線撮像装置。
(9)
前記放射線はX線である
上記(1)〜(8)のいずれかに記載の放射線撮像装置。
(10)
前記駆動基板の表面に平坦化膜を備え、
前記第1の導電膜は、前記平坦化膜上に設けられている
上記(1)〜(9)のいずれかに記載の放射線撮像装置。
(11)
放射線撮像装置と、この放射線撮像装置により得られた撮像信号に基づく画像表示を行う表示装置とを備え、
前記放射線撮像装置は、
複数の画素のそれぞれから放射線に基づく信号電荷を読み出すためのトランジスタを有する駆動基板と、
前記駆動基板上に画素毎に設けられた電荷収集電極と、
前記電荷収集電極上に形成されると共に、放射線を吸収して前記信号電荷を発生する変換層と、
前記変換層上に設けられた対向電極と、
前記駆動基板と前記電荷収集電極との間において、前記電荷収集電極の少なくとも一部に対向配置されて前記信号電荷を保持する第1の容量素子を構成する第1の導電膜と
を備えた
放射線撮像表示システム。
Claims (10)
- 複数の画素のそれぞれから放射線に基づく信号電荷を読み出すためのトランジスタを有する駆動基板と、
前記駆動基板上に画素毎に設けられた電荷収集電極と、
前記電荷収集電極上に形成されると共に、放射線を吸収して前記信号電荷を発生する変換層と、
前記変換層上に設けられた対向電極と、
前記駆動基板と前記電荷収集電極との間において、前記電荷収集電極の少なくとも一部に対向配置された第1の導電膜と、前記電荷収集電極とから構成される第1の容量素子と、
前記第1の容量素子と共に、前記信号電荷を保持する第2の容量素子および第3の容量素子とを有し、
前記トランジスタは、多結晶シリコンよりなる半導体層と、前記半導体層を間にして対向配置された第1および第2のゲート電極と、前記半導体層と前記第1および第2のゲート電極と各間に形成された第1および第2のゲート絶縁膜と、前記半導体層に電気的に接続されたソース電極およびドレイン電極とを含み、
前記第2の容量素子は、前記第1のゲート電極と同層に形成された第2の導電膜と、前記半導体層と、前記第1のゲート絶縁膜とから構成され、
前記第3の容量素子は、前記第2のゲート電極と同層に形成された第3の導電膜と、前記半導体層と、前記第2のゲート絶縁膜とから構成されている
放射線撮像装置。 - 前記電荷収集電極は、画素開口の全域にわたって画素毎に形成され、
前記第1の導電膜は、前記電荷収集電極の全域に対向して形成されている
請求項1に記載の放射線撮像装置。 - 前記電荷収集電極は、画素開口の全域にわたって画素毎に形成され、
前記第1の導電膜は、前記電荷収集電極の一部に対向して形成されている
請求項1に記載の放射線撮像装置。 - 前記トランジスタは、読み出し制御線および信号線に接続され、
前記第1の導電膜は、前記駆動基板の面内方向において前記読み出し制御線および前記信号線から離隔して設けられている
請求項3に記載の放射線撮像装置。 - 前記第1の導電膜は、前記トランジスタの電極形成領域を除いた領域に設けられている
請求項4に記載の放射線撮像装置。 - 前記第1の導電膜は、透明導電膜からなる
請求項1に記載の放射線撮像装置。 - 前記第1の容量素子を構成する前記第1の導電膜、前記第2の容量素子を構成する前記第2の導電膜および前記第3の容量素子を構成する前記第3の導電膜は、共通接地線に接続され、
前記第1の容量素子を構成する前記電荷収集電極、前記第2の容量素子を構成する前記半導体層および前記第3の容量素子を構成する前記半導体層は、前記ソース電極に接続されている、請求項1に記載の放射線撮像装置。 - 前記放射線はX線である
請求項1に記載の放射線撮像装置。 - 前記駆動基板の表面に平坦化膜を備え、
前記第1の導電膜は、前記平坦化膜上に設けられている
請求項1に記載の放射線撮像装置。 - 放射線撮像装置と、この放射線撮像装置により得られた撮像信号に基づく画像表示を行う表示装置とを備え、
前記放射線撮像装置は、
複数の画素のそれぞれから放射線に基づく信号電荷を読み出すためのトランジスタを有する駆動基板と、
前記駆動基板上に画素毎に設けられた電荷収集電極と、
前記電荷収集電極上に形成されると共に、放射線を吸収して前記信号電荷を発生する変換層と、
前記変換層上に設けられた対向電極と、
前記駆動基板と前記電荷収集電極との間において、前記電荷収集電極の少なくとも一部に対向配置された第1の導電膜と、前記電荷収集電極とから構成される第1の容量素子と、
前記第1の容量素子と共に、前記信号電荷を保持する第2の容量素子および第3の容量素子とを有し、
前記トランジスタは、多結晶シリコンよりなる半導体層と、前記半導体層を間にして対向配置された第1および第2のゲート電極と、前記半導体層と前記第1および第2のゲート電極と各間に形成された第1および第2のゲート絶縁膜と、前記半導体層に電気的に接続されたソース電極およびドレイン電極とを含み、
前記第2の容量素子は、前記第1のゲート電極と同層に形成された第2の導電膜と、前記半導体層と、前記第1のゲート絶縁膜とから構成され、
前記第3の容量素子は、前記第2のゲート電極と同層に形成された第3の導電膜と、前記半導体層と、前記第2のゲート絶縁膜とから構成されている
放射線撮像表示システム。
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