JP6781070B2

JP6781070B2 - Electromagnetic wave detector

Info

Publication number: JP6781070B2
Application number: JP2017032088A
Authority: JP
Inventors: 神野　優志; 優志神野
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2017-02-23
Filing date: 2017-02-23
Publication date: 2020-11-04
Anticipated expiration: 2037-02-23
Also published as: JP2018137386A

Description

本発明は、Ｘ線等の電磁波を電気信号に変換し、その電気信号に基づいて人等の被写体の画像を形成し診断するための医療用画像診断装置等に用いられる電磁波検出装置に関するものである。 The present invention relates to an electromagnetic wave detection device used in a medical image diagnostic device or the like for converting an electromagnetic wave such as an X-ray into an electric signal and forming an image of a subject such as a person based on the electric signal to make a diagnosis. is there.

Ｘ線等の電磁波を直接的に電荷変換する従来の直接変換型の電磁波検出装置の１例のブロック回路図を図６に示す。電磁波検出装置は、ガラス基板等から成る基板１と、基板１上の第１の方向（例えば、行方向）に配置された複数のゲート信号線１１（GL1，GL2，GL3〜GLm）と、第１の方向と交差する第２の方向（例えば、列方向）に配置された複数の読み取り信号線１２（RL1，RL2，RL3〜RLm）と、ゲート信号線１１と読み取り信号線１２の交差部に対応して配置された検出部としての画素部１３と、を有している。画素部１３は、ゲート信号線１１によってオンされ、読み取り信号をドレイン電極から読み取り信号線１２へ出力する薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：ＴＦＴ）と、Ｘ線等の電磁波を電荷変換するアモルファスセレン（ａＳｅ）等から成る電荷変換部１５と、電荷変換部１５により変換された電荷を蓄積する電荷蓄積部１６と、を有している。また、電荷変換部１５に正電位のバイアス電圧（Anode Bias）を供給する、タンタル（Ｔａ），ネオ
ジウム（Ｎｄ），タングステン（Ｗ），チタン（Ｔｉ），モリブデン（Ｍｏ），アルミニウム（Ａｌ），クロム（Ｃｒ），銀（Ａｇ）等の金属またはそれらの合金から成るバイアス電圧線１７がある。 FIG. 6 shows a block circuit diagram of an example of a conventional direct conversion type electromagnetic wave detection device that directly charges and converts electromagnetic waves such as X-rays. The electromagnetic wave detection device includes a substrate 1 made of a glass substrate or the like, a plurality of gate signal lines 11 (GL1, GL2, GL3 to GLm) arranged in a first direction (for example, a row direction) on the substrate 1, and a first. At the intersection of a plurality of read signal lines 12 (RL1, RL2, RL3 to RLm) arranged in a second direction (for example, column direction) intersecting with one direction, and the gate signal line 11 and the read signal line 12. It has a pixel unit 13 as a correspondingly arranged detection unit. The pixel unit 13 is turned on by the gate signal line 11 and outputs a reading signal from the drain electrode to the reading signal line 12 (Thin Film Transistor: TFT) and an amorphous selenium (ase) that charges-converts electromagnetic waves such as X-rays. It has a charge conversion unit 15 and a charge storage unit 16 for accumulating the charges converted by the charge conversion unit 15. Further, tantalum (Ta), neodymium (Nd), tungsten (W), titanium (Ti), molybdenum (Mo), aluminum (Al), which supply a positive potential bias voltage (Anode Bias) to the charge conversion unit 15. There is a bias voltage line 17 made of a metal such as chromium (Cr) or silver (Ag) or an alloy thereof.

また、基板１上のゲート信号線１１の入力端側には、ゲート信号線駆動回路１８が配置されており、読み取り信号線１２の出力端側には、読み取り信号を増幅等して外部の画像処理システム等へ出力する読み出し回路１９が配置されている。 Further, a gate signal line drive circuit 18 is arranged on the input end side of the gate signal line 11 on the substrate 1, and an external image is obtained by amplifying the read signal or the like on the output end side of the read signal line 12. A read-out circuit 19 for outputting to a processing system or the like is arranged.

図７（ａ）は、図６の電磁波検出装置について電磁波の検出原理を説明するための断面図、図７（ｂ）は、（ａ）のＡ部を拡大して示す拡大断面図である。電荷変換部１５は、ａＳｅ層２０の一方の面側に配置されたインジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide ：ＩＴＯ）等の透明電極、金（Ａｕ）等から成り、正電位のバイアス電圧が印加される第１の
電極２１と、ａＳｅ層２０の他方の面側に配置されたＩＴＯ等の透明電極から成り、画素電極としての第２の電極２２と、を有している。図７（ａ）に示すように、外部からａＳｅ層２０に入射したＸ線は電子と正孔とに変換され、電子は第１の電極２１側に移動し、正孔は第２の電極２２側に移動する。また、電荷蓄積部１６は、第２の電極２２と図７（ｂ）に示す容量電極16aとの間で電荷を蓄積する容量部（コンデンサ部）を構成している
。ＴＦＴ１４は、電荷蓄積部１６に蓄積された電荷を、その電荷量に応じた電気信号（読み取り信号）として読み取り信号線１２へ出力する。すなわち、ＴＦＴ１４は、オン状態においてソース電極−ドレイン電極間電流（読み取り信号）を、読み取り信号線１２へ出力する。 7 (a) is a cross-sectional view for explaining the electromagnetic wave detection principle of the electromagnetic wave detection device of FIG. 6, and FIG. 7 (b) is an enlarged cross-sectional view showing part A of (a) in an enlarged manner. The charge conversion unit 15 is composed of a transparent electrode such as indium tin oxide (ITO) arranged on one surface side of the aSe layer 20 and gold (Au), and a positive potential bias voltage is applied. It is composed of a first electrode 21 and a transparent electrode such as ITO arranged on the other surface side of the aSe layer 20, and has a second electrode 22 as a pixel electrode. As shown in FIG. 7A, X-rays incident on the aSe layer 20 from the outside are converted into electrons and holes, the electrons move to the first electrode 21 side, and the holes are the second electrode 22. Move to the side. Further, the charge storage unit 16 constitutes a capacitance unit (capacitor unit) for accumulating charges between the second electrode 22 and the capacitance electrode 16a shown in FIG. 7 (b). The TFT 14 outputs the electric charge accumulated in the electric charge storage unit 16 to the reading signal line 12 as an electric signal (reading signal) corresponding to the amount of the electric charge. That is, the TFT 14 outputs the current between the source electrode and the drain electrode (reading signal) to the reading signal line 12 in the on state.

図８は、ＴＦＴ１４の詳細な構造を示す断面図である。ＴＦＴ１４は、基板１上に配置されたゲート電極４０と、ゲート電極４０を覆う酸化シリコン（ＳｉＯ₂），窒化シリコ
ン（ＳｉＮ_x）等から成るゲート絶縁層３０と、ゲート絶縁層３０上に配置された低温焼
成多結晶シリコン（Low-Temperature Poly Silicon：ＬＴＰＳ）から成る半導体層４１と、半導体層４１のチャネル部４１ｃ上に配置された不純物のドーピングを阻止するチャネル阻止部（チャネルストップ部）４２と、半導体層４１およびチャネル阻止部４２を覆う、酸化シリコン（ＳｉＯ₂），窒化シリコン（ＳｉＮ_x）等から成る層間絶縁層３１と、を有している。 FIG. 8 is a cross-sectional view showing a detailed structure of the TFT 14. The TFT 14 is arranged on the gate electrode 40 arranged on the substrate 1, the gate insulating layer 30 made of silicon oxide (SiO ₂ ), silicon nitride (SiN _x ), etc. covering the gate electrode 40, and the gate insulating layer 30. A semiconductor layer 41 made of low-temperature poly silicon (LTPS) and a channel blocking section (channel stop section) 42 for blocking the doping of impurities arranged on the channel section 41c of the semiconductor layer 41. It has an interlayer insulating layer 31 made of silicon oxide (SiO ₂ ), silicon nitride (SiN _x ), or the like, which covers the semiconductor layer 41 and the channel blocking portion 42.

また、層間絶縁層３１における半導体層４１のソース部４１ｓに対応する部位にはソース電極３３ｓがあり、ソース電極３３ｓはコンタクトホールを介して第２の電極２２に接続されている。半導体層４１のドレイン部４１ｄに対応する部位にはドレイン電極３３ｄがある。層間絶縁層３１とソース電極３３ｓとドレイン電極３３ｄを覆って、アクリル樹脂等から成る平坦化層３２が配置されており、平坦化層３２上に第２の電極２２が配置されている。ソース電極３３ｓおよびドレイン電極３３ｄは、タンタル（Ｔａ），ネオジウム（Ｎｄ），タングステン（Ｗ），チタン（Ｔｉ），モリブデン（Ｍｏ），アルミニウム（Ａｌ），クロム（Ｃｒ），銀（Ａｇ）等の金属またはそれらの合金から成る。 Further, a source electrode 33s is provided at a portion of the interlayer insulating layer 31 corresponding to the source portion 41s of the semiconductor layer 41, and the source electrode 33s is connected to the second electrode 22 via a contact hole. There is a drain electrode 33d at a portion of the semiconductor layer 41 corresponding to the drain portion 41d. A flattening layer 32 made of acrylic resin or the like is arranged so as to cover the interlayer insulating layer 31, the source electrode 33s, and the drain electrode 33d, and the second electrode 22 is arranged on the flattening layer 32. The source electrode 33s and the drain electrode 33d are made of tantalum (Ta), neodymium (Nd), tungsten (W), titanium (Ti), molybdenum (Mo), aluminum (Al), chromium (Cr), silver (Ag) or the like. Consists of metals or alloys thereof.

ＴＦＴ１４を構成する半導体層４１は、真性（intrinsic）Ｓｉ（ｉ型Ｓｉ）から成る
ノンドープのチャネル部４１ｃと、リン（Ｐ）等のｎ型の不純物が高濃度にドープされたソース部４１ｓおよびドレイン部４１ｄと、リン（Ｐ）等のｎ型の不純物が低濃度にドープされたＬＤＤ（Lightly Doped Drain）部４１ｓｌ，４１ｄｌと、を有している。ソ
ース部４１ｓ側のＬＤＤ部４１ｓｌは、チャネル部４１ｃとソース部４１ｓとの間に配置され、ドレイン部４１ｄ側のＬＤＤ部４１ｄｌは、チャネル部４１ｃとドレイン部４１ｄとの間に配置されている。ソース部４１ｓおよびドレイン部４１ｄはそれぞれ、例えばリンが１×１０²⁰〜１×１０²¹atoms／cm³（原子数／cm³）の濃度となるようにイオンドー
ピング法によってドープされている。ＬＤＤ部４１ｓｌおよびＬＤＤ部４１ｄｌは、例えばリンが１×１０¹⁶〜５×１０¹⁸atoms／cm³の濃度となるようにイオンドーピング法によってドープされている。 The semiconductor layer 41 constituting the TFT 14 includes a non-doped channel portion 41c made of intrinsic Si (i-type Si), a source portion 41s and a drain in which n-type impurities such as phosphorus (P) are heavily doped. It has a portion 41d and LDD (Lightly Doped Drain) portions 41sl and 41dl in which n-type impurities such as phosphorus (P) are doped at a low concentration. The LDD portion 41sl on the source portion 41s side is arranged between the channel portion 41c and the source portion 41s, and the LDD portion 41dl on the drain portion 41d side is arranged between the channel portion 41c and the drain portion 41d. The source portion 41s and the drain portion 41d are respectively doped by an ion doping method so that phosphorus has a concentration of, for example, 1 × 10 ²⁰ to 1 × 10 ²¹ atoms / cm ³ (number of atoms / cm ³ ). The LDD part 41sl and the LDD part 41dl are doped by an ion doping method so that, for example, phosphorus has a concentration of 1 × 10 ^{16 to} 5 × 10 ¹⁸ atoms / cm ³ .

また、他の従来例として、２方向から読み出すことができるＸ線平面検出器において、同時刻にＯＮされる補正用画素を用いて、原画像からオフセット画像を引くことで時間依存性ノイズの抽出を行うに際して、重み付け平均を行い、より正確な時間依存性ノイズの抽出を行うことによって、ランダムノイズの影響を１／（２の平方根）に低減することが可能となるＸ線画像診断装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。 Further, as another conventional example, in an X-ray plane detector that can be read from two directions, time-dependent noise is extracted by subtracting an offset image from the original image using correction pixels that are turned on at the same time. Proposed an X-ray image diagnostic device that can reduce the influence of random noise to 1 / (square root of 2) by performing weighted averaging and extracting time-dependent noise more accurately. (See, for example, Patent Document 1).

特開２００３−８７６５６号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-876656

しかしながら、上記従来の電磁波検出装置においては、以下の問題点があった。図９は、ＴＦＴ１４がｎチャネル型ＴＦＴであって半導体層４１がＬＴＰＳから成る場合の、ゲート電圧（Ｖｇ）の変化に対するソース−ドレイン間電流（Ｉｄ）の変化を示す特性曲線５１と、半導体層４１がアモルファスシリコン（ａＳｉ）から成る場合の、ゲート電圧（Ｖｇ）の変化に対するソース−ドレイン間電流（Ｉｄ）の変化を示す特性曲線５２と、を示すグラフである。図９に示すように、ＴＦＴ１４がオン状態となる領域（Ｖｇが１〜２Ｖ程度以上）では、半導体層４１がＬＴＰＳから成る場合が半導体層４１がａＳｉから成る場合よりもオン電流としてのＩｄが大きくなる。一方、ＴＦＴ１４がオフ状態となる領域（Ｖｇが−１Ｖ程度以下）では、半導体層４１がＬＴＰＳから成る場合が半導体層４１がａＳｉから成る場合よりもオフ電流としてのＩｄが小さくなる。このように、ＬＴＰＳから成る半導体層４１は、ａＳｉから成る半導体層４１よりも、優れたオン電流特性およびオフ電流特性を有している。しかしながら、ＬＴＰＳから成る半導体層４１は、ＴＦＴ１４がオフ状態となる領域において、オフ電流のレベルがランダムノイズのレベル５３よりも小さいために、結果的にランダムノイズがＸ線画像診断装置等において目立ちやすくなるという問題点があった。 However, the conventional electromagnetic wave detection device has the following problems. FIG. 9 shows a characteristic curve 51 showing a change in the source-drain current (Id) with respect to a change in the gate voltage (Vg) when the TFT 14 is an n-channel TFT and the semiconductor layer 41 is made of LTPS, and the semiconductor layer. It is a graph which shows the characteristic curve 52 which shows the change of the source-drain current (Id) with respect to the change of the gate voltage (Vg) when 41 is made of amorphous silicon (asi). As shown in FIG. 9, in the region where the TFT 14 is in the ON state (Vg is about 1 to 2 V or more), when the semiconductor layer 41 is made of LTPS, the Id as an on current is higher than when the semiconductor layer 41 is made of aSi. growing. On the other hand, in the region where the TFT 14 is in the off state (Vg is about -1V or less), the id as an off current is smaller when the semiconductor layer 41 is made of LTPS than when the semiconductor layer 41 is made of aSi. As described above, the semiconductor layer 41 made of LTPS has better on-current characteristics and off-current characteristics than the semiconductor layer 41 made of aSi. However, in the semiconductor layer 41 made of LTPS, the off current level is smaller than the random noise level 53 in the region where the TFT 14 is off, and as a result, the random noise is easily noticeable in an X-ray image diagnostic apparatus or the like. There was a problem of becoming.

ランダムノイズの詳細な発生メカニズムは不明であるが、例えば、熱的励起によってゲート電極４０からゲート絶縁層３０に電荷（例えば、正電荷）が移動しゲート絶縁層３０によって捕捉され、その電荷による電界によってチャネル部４１ｃが一時的に導通することが原因の一つと考えられる。 The detailed mechanism of random noise generation is unknown, but for example, an electric charge (for example, a positive charge) is transferred from the gate electrode 40 to the gate insulating layer 30 by thermal excitation and is captured by the gate insulating layer 30, and the electric field due to the electric charge is captured. It is considered that one of the causes is that the channel portion 41c is temporarily conductive due to the electric charge.

従って、本発明は上記問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、電磁波検出装置から出力された読み取り信号を用いるＸ線画像診断装置等においてランダムノイズが観測されることを抑えることである。 Therefore, the present invention has been completed in view of the above problems, and an object of the present invention is to prevent random noise from being observed in an X-ray image diagnostic device or the like using a reading signal output from an electromagnetic wave detection device. Is.

本発明の電磁波検出装置は、基板と、前記基板上の所定方向に配置されたゲート信号線と、前記ゲート信号線と交差させて配置された読み取り信号線と、前記ゲート信号線と前記読み取り信号線の交差部に対応して配置された電磁波の検出部と、を有しており、前記検出部は、入射した電磁波を電荷に変換する電荷変換部と、前記電荷を蓄積する電荷蓄積部と、前記電荷蓄積部に蓄積された前記電荷を前記読み取り信号線に出力する薄膜トランジスタと、を有しており、前記薄膜トランジスタのオフ時に前記薄膜トランジスタのチャネル部に常時流れるオフ電流である第１ノイズと、前記薄膜トランジスタのオフ時に一時的に発生する第２ノイズと、が生ずる電磁波検出装置であって、前記薄膜トランジスタは、多結晶半導体層を有しており、前記第１ノイズの値が前記第２ノイズの値以上に設定されている構成である。 The electromagnetic wave detection device of the present invention includes a substrate, a gate signal line arranged in a predetermined direction on the substrate, a read signal line arranged so as to intersect the gate signal line, the gate signal line, and the read signal. It has an electromagnetic wave detection unit arranged corresponding to the intersection of lines, and the detection unit includes a charge conversion unit that converts an incident electromagnetic wave into an electric charge, and a charge storage unit that stores the electric charge. The first noise, which is an off current that constantly flows in the channel portion of the thin film when the thin film is off, has a thin film that outputs the charge accumulated in the charge storage section to the reading signal line . An electromagnetic wave detection device in which a second noise temporarily generated when the thin film is turned off is generated. The thin film has a polycrystalline semiconductor layer, and the value of the first noise is the value of the second noise. The configuration is set above the value .

本発明の電磁波検出装置は、好ましくは、前記薄膜トランジスタは、ｎチャネル型薄膜トランジスタであり、前記薄膜トランジスタに入力されるゲート信号は、正電位のピーク電位とそれよりも低電位のボトム電位とから成るパルス信号であり、前記オフ時のソース−ゲート間の電位差で決定される前記ボトム電位が０Ｖ以上閾値電圧未満の範囲内にある。 In the electromagnetic wave detection device of the present invention, preferably, the thin film is an n-channel thin film, and the gate signal input to the thin film is a pulse composed of a peak potential having a positive potential and a bottom potential having a lower potential. It is a signal, and the bottom potential determined by the potential difference between the source and the gate at the time of off is within the range of 0 V or more and less than the threshold voltage .

本発明の電磁波検出装置は、好ましくは、前記第１ノイズを増幅し、そのレベルを高くする増幅器を備えている。 The electromagnetic wave detection device of the present invention preferably includes an amplifier that amplifies the first noise and raises the level thereof .

本発明の電磁波検出装置は、好ましくは、前記第２ノイズから前記第１ノイズを減算し前記第２ノイズを消去する減算器を備えている。 Electromagnetic wave detection device of the present invention, preferably, that have a subtractor for subtracting the first noise from said second noise erasing the second noise.

本発明の電磁波検出装置は、基板と、前記基板上の所定方向に配置されたゲート信号線と、前記ゲート信号線と交差させて配置された読み取り信号線と、前記ゲート信号線と前記読み取り信号線の交差部に対応して配置された電磁波の検出部と、を有しており、前記検出部は、入射した電磁波を電荷に変換する電荷変換部と、前記電荷を蓄積する電荷蓄積部と、前記電荷蓄積部に蓄積された前記電荷を前記読み取り信号線に出力する薄膜トランジスタと、を有している電磁波検出装置であって、前記薄膜トランジスタは、多結晶半導体層を有しており、前記薄膜トランジスタのチャネル部に光を入射する照明部を有している構成である。 The electromagnetic wave detection device of the present invention includes a substrate, a gate signal line arranged in a predetermined direction on the substrate, a read signal line arranged so as to intersect the gate signal line, the gate signal line, and the read signal. It has an electromagnetic wave detection unit arranged corresponding to the intersection of lines, and the detection unit includes a charge conversion unit that converts an incident electromagnetic wave into an electric charge, and a charge storage unit that stores the electric charge. An electromagnetic wave detection device having a thin film transistor that outputs the charge accumulated in the charge storage unit to the reading signal line, the thin film transistor has a polycrystalline semiconductor layer, and the thin film transistor has the thin film transistor. It is configured to have an illumination unit that injects light into the channel unit of the above.

本発明の電磁波検出装置は、好ましくは、前記薄膜トランジスタのオフ時に前記チャネル部に常時流れるオフ電流である第１ノイズと、前記オフ時に一時的に発生する第２ノイズと、が生じており、前記第１ノイズの値が前記第２ノイズの値以上に設定されている。 The electromagnetic wave detection device of the present invention preferably generates first noise, which is an off current that constantly flows in the channel portion when the thin film transistor is off, and second noise, which is temporarily generated when the thin film transistor is off. the value of the first noise is set to more than the value of the second noise.

本発明の電磁波検出装置は、好ましくは、前記薄膜トランジスタのオフ時に前記チャネル部に照射する光量を、前記第１ノイズの値が前記第２ノイズの値以上となるように制御する光量制御部を備えている。 Electromagnetic wave detection device of the present invention, preferably, the amount of light morphism irradiation to the channel unit during off of the thin film transistor, the light quantity control unit the value of the first noise is controlled to be the second noise value or more It is provided.

本発明の電磁波検出装置は、基板と、前記基板上の所定方向に配置されたゲート信号線と、前記ゲート信号線と交差させて配置された読み取り信号線と、前記ゲート信号線と前記読み取り信号線の交差部に対応して配置された電磁波の検出部と、を有しており、前記検出部は、入射した電磁波を電荷に変換する電荷変換部と、前記電荷を蓄積する電荷蓄積部と、前記電荷蓄積部に蓄積された前記電荷を前記読み取り信号線に出力する薄膜トランジスタと、を有しており、前記薄膜トランジスタのオフ時に前記薄膜トランジスタのチャネル部に常時流れるオフ電流である第１ノイズと、前記薄膜トランジスタのオフ時に一時的に発生する第２ノイズと、が生ずる電磁波検出装置であって、前記薄膜トランジスタは、多結晶半導体層を有しており、前記第１ノイズの値が前記第２ノイズの値以上に設定されている構成であることから、以下の効果を奏する。すなわち、ランダムノイズとしての第２ノイズが一定レベルノイズとしての第１ノイズに埋もれることとなる。その結果、電磁波検出装置から出力された読み取り信号を用いるＸ線画像診断装置等において第２ノイズが観測されることを防ぐことができる。 The electromagnetic wave detection device of the present invention includes a substrate, a gate signal line arranged in a predetermined direction on the substrate, a read signal line arranged so as to intersect the gate signal line, the gate signal line, and the read signal. It has an electromagnetic wave detection unit arranged corresponding to the intersection of lines, and the detection unit includes a charge conversion unit that converts an incident electromagnetic wave into an electric charge, and a charge storage unit that stores the electric charge. The first noise, which is an off current that constantly flows in the channel portion of the thin film when the thin film is off, has a thin film that outputs the charge accumulated in the charge storage section to the reading signal line . An electromagnetic wave detection device in which a second noise temporarily generated when the thin film is turned off is generated. The thin film has a polycrystalline semiconductor layer, and the value of the first noise is the value of the second noise. Since the configuration is set to be higher than the value , the following effects are obtained. That is, the second noise as random noise is buried in the first noise as constant level noise. As a result, it is possible to prevent the second noise from being observed in an X-ray image diagnostic device or the like that uses the reading signal output from the electromagnetic wave detection device .

このように、本発明は、ランダムノイズを目立たなくするため、さらにはランダムノイズが観測されなくするために、オフ電流値を意図的に高くするものである。これは、ランダムノイズの一因と想定される多結晶シリコンの欠陥を完全に無くすことが難しいために、ランダムノイズを小さくすることが困難であることに基づく。 As described above, in the present invention, the off-current value is intentionally increased in order to make the random noise inconspicuous and further to make the random noise unobservable. This is based on the fact that it is difficult to reduce the random noise because it is difficult to completely eliminate the defects of polycrystalline silicon, which is assumed to be one of the causes of the random noise.

本発明の電磁波検出装置は、前記薄膜トランジスタは、ｎチャネル型薄膜トランジスタであり、前記薄膜トランジスタに入力されるゲート信号は、正電位のピーク電位とそれよりも低電位のボトム電位とから成るパルス信号であり、前記オフ時のソース−ゲート間の電位差で決定される前記ボトム電位が０Ｖ以上閾値電圧未満の範囲内にある場合、薄膜トランジスタの動作電圧範囲における最低電位が、オフ電流がランダムノイズレベルよりも小さくなるゲート電圧領域よりも高いものとなる。その結果、ランダムノイズがオフ電流に埋もれた状態とすることができ、電磁波検出装置から出力された読み取り信号を用いるＸ線画像診断装置等においてランダムノイズが観測されることを防ぐことができる。 In the electromagnetic wave detection device of the present invention, the thin film is an n-channel thin film, and the gate signal input to the thin film is a pulse signal composed of a positive potential peak potential and a lower potential bottom potential. When the bottom potential determined by the potential difference between the source and the gate at the time of off is within the range of 0 V or more and less than the threshold voltage, the lowest potential in the operating voltage range of the thin film film is such that the off current is smaller than the random noise level. It will be higher than the gate voltage region. As a result, the random noise can be buried in the off-current, and it is possible to prevent the random noise from being observed in an X-ray image diagnostic apparatus or the like using the reading signal output from the electromagnetic wave detection apparatus .

本発明の電磁波検出装置は、前記第１ノイズを増幅し、そのレベルを高くする増幅器を備えている場合、ランダムノイズがオフ電流に埋もれた状態とすることが容易になる。 Electromagnetic wave detection device of the present invention amplifies the first noise, if an amplifier to increase the level of random noise is easily ing to the state buried in the off-state current.

本発明の電磁波検出装置は、前記第２ノイズから前記第１ノイズを減算し前記第２ノイズを消去する減算器を備えている場合、ランダムノイズがオフ電流に埋もれた状態とすることが容易になる。 When the electromagnetic wave detection device of the present invention includes a subtractor that subtracts the first noise from the second noise and eliminates the second noise, it is easy to make the random noise buried in the off current. that Do not.

本発明の電磁波検出装置は、基板と、前記基板上の所定方向に配置されたゲート信号線と、前記ゲート信号線と交差させて配置された読み取り信号線と、前記ゲート信号線と前記読み取り信号線の交差部に対応して配置された電磁波の検出部と、を有しており、前記検出部は、入射した電磁波を電荷に変換する電荷変換部と、前記電荷を蓄積する電荷蓄積部と、前記電荷蓄積部に蓄積された前記電荷を前記読み取り信号線に出力する薄膜トランジスタと、を有している電磁波検出装置であって、前記薄膜トランジスタは、多結晶半導体層を有しており、前記薄膜トランジスタのチャネル部に光を入射する照明部を有している構成であることから、薄膜トランジスタのチャネル部において光リーク電流が発生するために、オフ電流値が増加する。その結果、ランダムノイズがオフ電流に埋もれやすくなり、電磁波検出装置から出力された読み取り信号を用いるＸ線画像診断装置等においてランダムノイズが観測されることを抑えることができる。また、照明部の光量を調整することによって、ランダムノイズがオフ電流に埋もれた状態とすることを確実にすることが容易になる。 The electromagnetic wave detection device of the present invention includes a substrate, a gate signal line arranged in a predetermined direction on the substrate, a read signal line arranged so as to intersect the gate signal line, the gate signal line, and the read signal. It has an electromagnetic wave detection unit arranged corresponding to the intersection of lines, and the detection unit includes a charge conversion unit that converts an incident electromagnetic wave into an electric charge, and a charge storage unit that stores the electric charge. An electromagnetic wave detection device having a thin film transistor that outputs the charge accumulated in the charge storage unit to the reading signal line, the thin film transistor has a polycrystalline semiconductor layer, and the thin film transistor has the thin film transistor. Since the configuration has an illumination unit that injects light into the channel portion of the thin film transistor, an optical leak current is generated in the channel portion of the thin film transistor, so that the off-current value increases. As a result, the random noise is likely to be buried in the off-current, and it is possible to suppress the observation of the random noise in an X-ray image diagnostic device or the like using the reading signal output from the electromagnetic wave detection device. Further, by adjusting the light quantity of the illumination unit, the random noise can be easily ing to ensure that one is buried in the off-state current.

また本発明の電磁波検出装置は、好ましくは、前記薄膜トランジスタのオフ時に前記チャネル部に常時流れるオフ電流である第１ノイズと、前記オフ時に一時的に発生する第２ノイズと、が生じており、前記第１ノイズの値が前記第２ノイズの値以上に設定されている場合、第２ノイズとしてのランダムノイズが第１ノイズとしてのオフ電流に埋もれた状態とすることができ、電磁波検出装置から出力された読み取り信号を用いるＸ線画像診断装置等においてランダムノイズが観測されることを確実に抑えることができる。 Further, in the electromagnetic wave detection device of the present invention, preferably, first noise, which is an off current constantly flowing in the channel portion when the thin film is off, and second noise, which is temporarily generated when the thin film is off, are generated. When the value of the first noise is set to be equal to or higher than the value of the second noise, the random noise as the second noise can be buried in the off current as the first noise, and the electromagnetic wave detection device can be used. Ru can be suppressed to ensure that the random noise is observed in the X-ray image diagnostic apparatus or the like using the output read signal.

本発明の電磁波検出装置は、好ましくは、前記薄膜トランジスタのオフ時に前記チャネル部に照射する光量を、前記第１ノイズの値が前記第２ノイズの値以上となるように制御する光量制御部を備えている場合、第２ノイズとしてのランダムノイズが第１ノイズとしてのオフ電流に埋もれた状態とすることが容易になる。 The electromagnetic wave detection device of the present invention preferably includes a light amount control unit that controls the amount of light emitted to the channel portion when the thin film transistor is off so that the value of the first noise is equal to or greater than the value of the second noise. If it has, the random noise as a second noise is easily ing to the state buried in the off-state current of the first noise.

図１（ａ），（ｂ）はそれぞれ、本発明の電磁波検出装置について実施の形態の１例を示す図であり、検出部に含まれる薄膜トランジスタの断面図である。1 (a) and 1 (b) are diagrams showing an example of an embodiment of the electromagnetic wave detection device of the present invention, respectively, and are cross-sectional views of a thin film transistor included in the detection unit. 図２は、本発明の電磁波検出装置についてオフ電流レベルがランダムノイズレベルよりも高くなることを説明するための、ゲート電圧（Ｖｇ）とソース−ドレイン間電流（Ｉｄ）の相関を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the correlation between the gate voltage (Vg) and the source-drain current (Id) for explaining that the off-current level is higher than the random noise level for the electromagnetic wave detection device of the present invention. .. 図３は、本発明の電磁波検出装置について実施の形態の他例を示す図であり、２つの薄膜トランジスタを直列接続したダブルゲート構造を有する一つの検出部の回路図である。FIG. 3 is a diagram showing another example of the embodiment of the electromagnetic wave detection device of the present invention, and is a circuit diagram of one detection unit having a double gate structure in which two thin film transistors are connected in series. 図４は、本発明の電磁波検出装置について実施の形態の他例を示す図であり、ゲート信号線から薄膜トランジスタに入力するゲート信号としてのパルス信号の波形図である。FIG. 4 is a diagram showing another example of the embodiment of the electromagnetic wave detection device of the present invention, and is a waveform diagram of a pulse signal as a gate signal input from the gate signal line to the thin film transistor. 図５は、本発明の電磁波検出装置について実施の形態の他例を示す図であり、薄膜トランジスタのチャネル部に光を入射する照明部を有している電磁波検出装置における薄膜トランジスタの部位の断面図である。FIG. 5 is a diagram showing another example of the embodiment of the electromagnetic wave detection device of the present invention, and is a cross-sectional view of a portion of the thin film transistor in the electromagnetic wave detection device having an illumination unit that injects light into the channel portion of the thin film transistor. is there. 図６は、従来の直接変換型の電磁波検出装置の１例を示すブロック回路図である。FIG. 6 is a block circuit diagram showing an example of a conventional direct conversion type electromagnetic wave detection device. 図７の（ａ）は、図６の電磁波検出装置について電磁波の検出原理を説明するための断面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ部を拡大して示す拡大断面図である。FIG. 7A is a cross-sectional view for explaining the electromagnetic wave detection principle of the electromagnetic wave detection device of FIG. 6, and FIG. 7B is an enlarged cross-sectional view showing part A of FIG. 6 in an enlarged manner. 図８は、従来の電磁波検出装置の検出部に含まれる薄膜トランジスタの詳細な構造を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a detailed structure of a thin film transistor included in a detection unit of a conventional electromagnetic wave detection device. 図９は、従来の電磁波検出装置について、薄膜トランジスタがｎチャネル型ＴＦＴであって半導体層がＬＴＰＳから成る場合の、ゲート電圧（Ｖｇ）の変化に対するソース−ドレイン間電流（Ｉｄ）の変化を示す特性曲線と、半導体層がアモルファスシリコン（ａＳｉ）から成る場合の、Ｖｇの変化に対するＩｄの変化を示す特性曲線と、を示すグラフである。FIG. 9 shows the characteristics of the conventional electromagnetic wave detection device showing the change in the source-drain current (Id) with respect to the change in the gate voltage (Vg) when the thin film transistor is an n-channel TFT and the semiconductor layer is made of LTPS. It is a graph which shows the curve and the characteristic curve which shows the change of Id with respect to the change of Vg when the semiconductor layer is made of amorphous silicon (asi).

以下、本発明の電磁波検出装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。但し、以下で参照する各図は、本発明の電磁波検出装置の主要な構成部材等を示している。従って、本発明の電磁波検出装置は、図に示されていない回路基板、配線導体、制御ＩＣ，ＬＳＩ等の周知の構成部材を備えていてもよい。また、本発明の実施の形態を示す図１〜図５において、図６〜図９に示す従来例と同じ部位には同じ符号を付しており、それらの詳細な説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the electromagnetic wave detection device of the present invention will be described with reference to the drawings. However, each figure referred to below shows the main components and the like of the electromagnetic wave detection device of the present invention. Therefore, the electromagnetic wave detection device of the present invention may include well-known components such as a circuit board, a wiring conductor, a control IC, and an LSI (not shown in the figure). Further, in FIGS. 1 to 5 showing the embodiment of the present invention, the same parts as those in the conventional example shown in FIGS. 6 to 9 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

本発明の電磁波検出装置は、図１（ａ）に示すように、ガラス基板等から成る基板１と、基板１上の所定方向（例えば、行方向）に配置されたゲート信号線と、ゲート信号線と交差させて配置された読み取り信号線と、ゲート信号線と読み取り信号線の交差部に対応して配置された電磁波の検出部と、を有しており、検出部は、入射した電磁波を電荷に変換する電荷変換部と、電荷を蓄積する電荷蓄積部と、電荷蓄積部に蓄積された電荷を読み取り信号線に出力するＴＦＴ１４と、を有している電磁波検出装置であって、ＴＦＴ１４は、ＬＴＰＳ等の多結晶シリコンなどから成る多結晶半導体層４１を有しており、多結晶半導体層４１は、チャネル部４１ｃと、高濃度の不純物を含有する、ソース部４１ｓおよびドレイン部４１ｄと、チャネル部４１ｃとソース部４１ｓとの間およびチャネル部４１ｃとドレイン部４１ｄとの間にそれぞれ配置され、低濃度の不純物を含有する低濃度不純物部（ＬＤＤ部）４１ｓｌ，４１ｄｌと、を有しており、低濃度不純物部４１ｓｌ，４１ｄｌは、ソース部４１ｓの電流が流れる経路の長さである電流経路長およびドレイン部４１ｄの電流経路長のいずれよりも電流経路長が短い構成である。 As shown in FIG. 1A, the electromagnetic wave detection device of the present invention includes a substrate 1 made of a glass substrate or the like, gate signal lines arranged in a predetermined direction (for example, row direction) on the substrate 1, and a gate signal. It has a read signal line arranged so as to intersect the line, and an electromagnetic wave detection unit arranged corresponding to the intersection of the gate signal line and the read signal line, and the detection unit detects the incident electromagnetic charge. The TFT 14 is an electromagnetic wave detection device having a charge conversion unit that converts electric charges, a charge storage unit that stores electric charges, and a TFT 14 that reads the electric charges accumulated in the charge storage unit and outputs them to a signal line. The polycrystalline semiconductor layer 41 is composed of a polycrystalline silicon such as LTPS, and the polycrystalline semiconductor layer 41 includes a channel portion 41c, a source portion 41s and a drain portion 41d containing a high concentration of impurities. It has low-concentration impurity parts (LDD parts) 41sl and 41dl, which are arranged between the channel part 41c and the source part 41s and between the channel part 41c and the drain part 41d, respectively, and contain low-concentration impurities. The low-concentration impurity portions 41sl and 41dl have a configuration in which the current path length is shorter than both the current path length, which is the length of the path through which the current of the source portion 41s flows, and the current path length of the drain portion 41d.

上記の構成により、以下の効果を奏する。すなわち、ソース部４１ｓおよびドレイン部４１ｄよりも抵抗が高いＬＤＤ部４１ｓｌ，４１ｄｌの電流経路長が短いので、ＴＦＴ１４のオフ電流値が高くなる。その結果、ランダムノイズが一定レベルノイズとしてのオフ電流に埋もれやすくなり、電磁波検出装置から出力された読み取り信号を用いるＸ線画像診断装置等においてランダムノイズが観測されることを抑えることができる。 With the above configuration, the following effects are obtained. That is, since the current path lengths of the LDD sections 41sl and 41dl, which have higher resistance than the source section 41s and the drain section 41d, are short, the off-current value of the TFT 14 becomes high. As a result, the random noise is likely to be buried in the off-current as a constant level noise, and it is possible to suppress the observation of the random noise in an X-ray image diagnostic apparatus or the like using the reading signal output from the electromagnetic wave detection apparatus.

ＬＤＤ部４１ｓｌ，４１ｄｌは、それぞれの電流経路長が、ソース部４１ｓの電流経路長およびドレイン部４１ｄの電流経路長のうち短い方よりも短い構成である。例えば、ＬＤＤ部４１ｓｌ，４１ｄｌ、ソース部４１ｓ、ドレイン部４１ｄのそれぞれの幅および厚みが同じであり、その幅が２μｍ〜５μｍ程度である場合、ＬＤＤ部４１ｓｌ，４１ｄｌのそれぞれの電流経路長は１μｍ〜３μｍ程度であり、ソース部４１ｓおよびドレイン部４１ｄのそれぞれの電流経路長は５μｍ〜８μｍ程度である。すなわち、ＬＤＤ部４１ｓｌ，４１ｄｌのそれぞれの電流経路長は、ソース部４１ｓおよびドレイン部４１ｄのそれぞれの電流経路長の１０％〜６０％程度となる。なお、電流経路長は、平面視である幅をもって直線状に形成されている半導体層である場合、その長さに相当する。平面視である幅をもって曲線部、屈曲部を有する形状に形成されている半導体層である場合、上記幅の中心を通る、電流方向に平行な軸線（中心軸）の長さに相当する。 The LDD units 41sl and 41dl have a configuration in which the respective current path lengths are shorter than the shorter of the current path length of the source unit 41s and the current path length of the drain unit 41d. For example, when the widths and thicknesses of the LDD portions 41sl and 41dl, the source portion 41s, and the drain portion 41d are the same, and the widths are about 2 μm to 5 μm, the current path lengths of the LDD portions 41sl and 41dl are 1 μm. The current path length of each of the source portion 41s and the drain portion 41d is about 5 μm to 8 μm. That is, the current path lengths of the LDD sections 41sl and 41dl are about 10% to 60% of the current path lengths of the source section 41s and the drain section 41d, respectively. The current path length corresponds to the length of the semiconductor layer formed linearly with a width in a plan view. In the case of a semiconductor layer formed in a shape having a curved portion and a bent portion with a width in a plan view, it corresponds to the length of an axis (central axis) parallel to the current direction passing through the center of the width.

本発明の電磁波検出装置は、図１（ｂ）に示すように、ＴＦＴ１４は、多結晶シリコン等の多結晶半導体層４１を有しており、多結晶半導体層４１は、チャネル部４１ｃとソース部４１ｓとドレイン部４１ｄとのみから構成されている構成である。 In the electromagnetic wave detection device of the present invention, as shown in FIG. 1 (b), the TFT 14 has a polycrystalline semiconductor layer 41 such as polycrystalline silicon, and the polycrystalline semiconductor layer 41 has a channel portion 41c and a source portion. The configuration is composed of only the 41s and the drain portion 41d.

上記の構成により、以下の効果を奏する。すなわち、ソース部４１ｓおよびドレイン部４１ｄよりも抵抗が高いＬＤＤ部４１ｓｌ，４１ｄｌがなくなるので、ＴＦＴ１４のオフ電流値が高くなる。その結果、ランダムノイズがオフ電流により埋もれやすくなり、電磁波検出装置から出力された読み取り信号を用いるＸ線画像診断装置等においてランダムノイズが観測されることを抑えることができる。 With the above configuration, the following effects are obtained. That is, since the LDD portions 41sl and 41dl, which have higher resistance than the source portion 41s and the drain portion 41d, are eliminated, the off-current value of the TFT 14 becomes high. As a result, the random noise is easily buried by the off-current, and it is possible to suppress the observation of the random noise in an X-ray image diagnostic apparatus or the like using the reading signal output from the electromagnetic wave detection apparatus.

図２は、本発明の電磁波検出装置についてオフ電流値がランダムノイズ値よりも高くなることを説明するための、ゲート電圧（Ｖｇ）とソース−ドレイン間電流（Ｉｄ）の相関を示すグラフである。なお、Ｖｇは、詳細にはゲート電圧とソース電圧との電位差である。図１（ａ），（ｂ）の構成とすることによって、ＴＦＴ１４の特性曲線５１は、符号５１ａを付した破線で示すものとなる。特性曲線５１ａに示すように、半導体層がａＳｉから成るＴＦＴの特性曲線５２と比較して、図１（ａ），（ｂ）の構成のＴＦＴ１４は、そのオフ電流値が、半導体層がａＳｉから成るＴＦＴのオフ電流値よりも高くなる。その結果、図１（ａ），（ｂ）の構成のＴＦＴ１４のオフ電流値が、ランダムノイズ５３のレベルよりも高くなる。また、図１（ａ），（ｂ）の構成のＴＦＴ１４のオン電流値は、図１（ａ），（ｂ）の構成を採用しない場合（特性曲線５１の場合）よりも高くなる。その結果、図１（ａ），（ｂ）の構成のＴＦＴ１４は、オン／オフ比の低下を抑えることもできる。 FIG. 2 is a graph showing the correlation between the gate voltage (Vg) and the source-drain current (Id) for explaining that the off-current value is higher than the random noise value for the electromagnetic wave detection device of the present invention. .. In detail, Vg is a potential difference between the gate voltage and the source voltage. With the configuration of FIGS. 1A and 1B, the characteristic curve 51 of the TFT 14 is indicated by a broken line with reference numeral 51a. As shown in the characteristic curve 51a, the off-current value of the TFT 14 having the configurations shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b) is different from that of the TFT whose semiconductor layer is aSi. It becomes higher than the off-current value of the TFT. As a result, the off-current value of the TFT 14 having the configurations shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b) becomes higher than the level of the random noise 53. Further, the on-current value of the TFT 14 having the configurations shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b) is higher than that when the configurations shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b) are not adopted (in the case of the characteristic curve 51). As a result, the TFT 14 having the configurations shown in FIGS. 1A and 1B can suppress a decrease in the on / off ratio.

本発明の電磁波検出装置は、図３に示すように、多結晶半導体層４１がチャネル部４１ｃとソース部４１ｓとドレイン部４１ｄとのみから構成されているＴＦＴ１４が、複数個が直列接続されていることが好ましい。この場合、読み取り信号のオン／オフ比を向上させることができる。すなわち、一つの検出部１３において一つのＴＦＴ１４を有するシングルゲート構造では、オフ電流値が大きくなりすぎて読み取り信号のオン／オフ比が小さくなる傾向がある。そこで、ダブルゲート構造等の所謂マルチゲート構造とした場合、シングルゲート構造でチャネル部４１ｃの長さを長くする場合と比較して、オン電流値は低下せず、かつオフ電流値が低下し大きくなりすぎることを抑えることができる。従って、ランダムノイズがオフ電流に埋もれた状態とするとともに、読み取り信号のオン／オフ比を向上させることができる。 In the electromagnetic wave detection device of the present invention, as shown in FIG. 3, a plurality of TFTs 14 in which the polycrystalline semiconductor layer 41 is composed of only the channel portion 41c, the source portion 41s, and the drain portion 41d are connected in series. Is preferable. In this case, the on / off ratio of the read signal can be improved. That is, in the single gate structure having one TFT 14 in one detection unit 13, the off-current value tends to be too large and the on / off ratio of the read signal tends to be small. Therefore, in the case of a so-called multi-gate structure such as a double gate structure, the on-current value does not decrease and the off-current value decreases significantly as compared with the case where the length of the channel portion 41c is increased in the single gate structure. It is possible to prevent it from becoming too much. Therefore, the random noise can be buried in the off current, and the on / off ratio of the read signal can be improved.

上記のＬＤＤ部を有していないＴＦＴ１４をマルチゲート構造とする場合、ＴＦＴ１４は２個〜４個程度を直列接続させることがよい。４個を超えると、マルチゲート構造のＴＦＴ１４の部位のサイズが画素部１３のサイズを超えるおそれがある。 When the TFT 14 having no LDD portion is to have a multi-gate structure, it is preferable to connect two to four TFTs in series. If the number exceeds four, the size of the portion of the TFT 14 having the multi-gate structure may exceed the size of the pixel portion 13.

本発明の電磁波検出装置は、基板１と、基板１上の所定方向に配置されたゲート信号線と、ゲート信号線と交差させて配置された読み取り信号線と、ゲート信号線と読み取り信号線の交差部に対応して配置された電磁波の検出部１３と、を有しており、検出部１３は、入射した電磁波を電荷に変換する電荷変換部と、電荷を蓄積する電荷蓄積部と、電荷蓄積部に蓄積された電荷を読み取り信号線に出力するＴＦＴ１４と、を有しており、ＴＦＴ１４のオフ時にＴＦＴ１４のチャネル部に常時流れるオフ電流である第１ノイズと、ＴＦＴ１４のオフ時に一時的に発生する第２ノイズと、が生ずる電磁波検出装置であって、ＴＦＴ１４は、多結晶半導体層４１ｃを有しており、第１ノイズの値が第２ノイズの値以上に設定されている構成である。 The electromagnetic wave detection device of the present invention includes a substrate 1, a gate signal line arranged in a predetermined direction on the substrate 1, a read signal line arranged so as to intersect the gate signal line, and a gate signal line and a read signal line. It has an electromagnetic wave detection unit 13 arranged corresponding to the intersection, and the detection unit 13 includes a charge conversion unit that converts an incident electromagnetic wave into an electric charge, a charge storage unit that stores an electric charge, and an electric charge. It has a TFT 14 that outputs the charge accumulated in the storage unit to the reading signal line, and has a first noise that is an off current that always flows in the channel portion of the TFT 14 when the TFT 14 is off, and temporarily when the TFT 14 is off. It is an electromagnetic wave detection device in which the generated second noise is generated, and the TFT 14 has a polycrystalline semiconductor layer 41c, and the value of the first noise is set to be equal to or higher than the value of the second noise. ..

上記の構成により、以下の効果を奏する。ランダムノイズとしての第２ノイズが一定レベルノイズとしての第１ノイズに埋もれることとなる。その結果、電磁波検出装置から出力された読み取り信号を用いるＸ線画像診断装置等において第２ノイズが観測されることを防ぐことができる。 With the above configuration, the following effects are obtained. The second noise as random noise is buried in the first noise as constant level noise. As a result, it is possible to prevent the second noise from being observed in an X-ray image diagnostic device or the like that uses the reading signal output from the electromagnetic wave detection device.

第１ノイズの値を第２ノイズの値以上に設定する手段として、例えば、第１ノイズを増幅し、そのレベルを高くする増幅器、増幅した第１ノイズを記憶する記憶装置等があり、これにより第１ノイズの値が第２ノイズの値以上となるように制御することができる。上記の増幅器、記憶装置等は、例えば図６に示す読み出し回路１９に内蔵させて設けることができる。さらに、第２ノイズから第１ノイズを減算し第２ノイズを消去する減算器等を備えていてもよい。 As a means for setting the value of the first noise to be equal to or higher than the value of the second noise, for example, there are an amplifier that amplifies the first noise and raises the level thereof, a storage device that stores the amplified first noise, and the like. The value of the first noise can be controlled to be equal to or higher than the value of the second noise. The amplifier, storage device, and the like described above can be provided, for example, by being incorporated in the read circuit 19 shown in FIG. Further, a subtractor or the like that subtracts the first noise from the second noise and eliminates the second noise may be provided.

本発明の電磁波検出装置は、図４に示すように、ＴＦＴ１４は、ｎチャネル型ＴＦＴであり、ＴＦＴ１４に入力されるゲート信号は、正電位のピーク電位（ハイ（Ｈ）レベル）とそれよりも低電位のボトム電位（ロー（Ｌ）レベル）から成るパルス信号４０ｐであり、そのパルス信号４０ｐは、ＴＦＴ１４のオフ時のソース−ゲート間の電位差で決定されるボトム電位が０Ｖ以上閾値電圧（０．８Ｖ〜１．５Ｖ程度）未満の範囲内にあることが好ましい。この場合、図９のグラフに示すように、ＴＦＴ１４の動作電圧範囲における最低電位（Ｖｇ＝０Ｖ）が、オフ電流値がランダムノイズ値よりも小さくなるゲート電圧領域よりも高いものとなる。その結果、ランダムノイズがオフ電流に埋もれた状態とすることができ、電磁波検出装置から出力された読み取り信号を用いるＸ線画像診断装置等においてランダムノイズが観測されることをより防ぐことができる。 In the electromagnetic wave detection device of the present invention, as shown in FIG. 4, the TFT 14 is an n-channel type TFT, and the gate signal input to the TFT 14 has a positive peak potential (high (H) level) and higher than that. It is a pulse signal 40p consisting of a low potential bottom potential (low (L) level), and the pulse signal 40p has a bottom potential of 0 V or more and a threshold voltage (0) determined by the potential difference between the source and the gate when the TFT 14 is off. It is preferably in the range of less than .8V to 1.5V). In this case, as shown in the graph of FIG. 9, the lowest potential (Vg = 0V) in the operating voltage range of the TFT 14 is higher than the gate voltage region where the off-current value is smaller than the random noise value. As a result, the random noise can be buried in the off-current, and it is possible to further prevent the random noise from being observed in an X-ray image diagnostic apparatus or the like using the reading signal output from the electromagnetic wave detection apparatus.

また本発明の電磁波検出装置は、図５示すように、ＴＦＴ１４のチャネル部４１ｃに光を入射する照明部６０を有している。この構成により、ＴＦＴ１４のチャネル部４１ｃにおいて光リーク電流が発生するために、オフ電流値が増加する。その結果、ランダムノイズがオフ電流により埋もれやすくなり、電磁波検出装置から出力された読み取り信号を用いるＸ線画像診断装置等においてランダムノイズが観測されることを抑えることができる。また、照明部６０の光量（照度）を調整することによって、ランダムノイズがオフ電流に埋もれた状態とすることを確実にすることが容易になる。なお、照明部６０は、図５に示すように、基板１のＴＦＴ１４形成面と反対側の面（裏面）の側に配置されていることがよい。この場合、ＴＦＴ１４のチャネル部４１ｃに光を入射させることが容易になる。 Further, as shown in FIG. 5, the electromagnetic wave detection device of the present invention has an illumination unit 60 that injects light into the channel unit 41c of the TFT 14. With this configuration, an optical leakage current is generated in the channel portion 41c of the TFT 14, so that the off-current value increases. As a result, the random noise is easily buried by the off-current, and it is possible to suppress the observation of the random noise in an X-ray image diagnostic apparatus or the like using the reading signal output from the electromagnetic wave detection apparatus. Further, by adjusting the amount of light (illuminance) of the illumination unit 60, it becomes easy to ensure that the random noise is buried in the off-current. As shown in FIG. 5, the illumination unit 60 is preferably arranged on the side (back surface) of the substrate 1 opposite to the TFT 14 forming surface. In this case, it becomes easy to make light incident on the channel portion 41c of the TFT 14.

照明部６０としては、蛍光管、ＬＥＤ、有機ＥＬ装置、無機ＥＬ装置、半導体レーザ、基板１に成膜して構成された膜状の有機ＥＬ膜、無機ＥＬ膜などの種々の照明手段が採用し得る。 As the lighting unit 60, various lighting means such as a fluorescent tube, an LED, an organic EL device, an inorganic EL device, a semiconductor laser, a film-like organic EL film formed by forming a film on the substrate 1, and an inorganic EL film are adopted. Can be done.

本発明の電磁波検出装置は、ＴＦＴ１４のオフ時にチャネル部４１ｃに常時流れるオフ電流である第１ノイズと、上記オフ時に一時的に発生するランダムノイズである第２ノイズと、が生じており、第１ノイズの値が第２ノイズの値以上に設定されていることが好ましい。この場合、第２ノイズとしてのランダムノイズが第１ノイズとしてのオフ電流に埋もれた状態とすることができ、電磁波検出装置から出力された読み取り信号を用いるＸ線画像診断装置等においてランダムノイズが観測されることを防ぐことができる。 In the electromagnetic wave detection device of the present invention, the first noise, which is an off current that constantly flows in the channel portion 41c when the TFT 14 is off, and the second noise, which is a random noise that is temporarily generated when the TFT 14 is off, are generated. It is preferable that the value of 1 noise is set to be equal to or higher than the value of the second noise. In this case, the random noise as the second noise can be buried in the off-current as the first noise, and the random noise is observed by an X-ray image diagnostic device or the like using the read signal output from the electromagnetic wave detection device. It can be prevented from being done.

またこの場合、照明部６０の光量（照度）を制御する光量制御部を設け、ＴＦＴ１４のオフ時にチャネル部４１ｃに照射する光量を、第１ノイズの値が第２ノイズの値以上となるように、光量制御部によって制御することができる。さらに光量制御部は、第１ノイズの値が第２ノイズの値以上となる光量を記憶しておく記憶部を有していることがよく、例えば温度によって第１ノイズの値および第２ノイズの値が変動する場合であれば、温度とそれに依存して変動する好適な光量を記憶しておくこともできる。 Further, in this case, a light amount control unit for controlling the light amount (illuminance) of the illumination unit 60 is provided so that the light amount radiated to the channel unit 41c when the TFT 14 is off is set so that the value of the first noise is equal to or higher than the value of the second noise. , Can be controlled by the light intensity control unit. Further, the light amount control unit often has a storage unit for storing the amount of light whose first noise value is equal to or higher than the second noise value. For example, depending on the temperature, the first noise value and the second noise can be stored. If the value fluctuates, the temperature and a suitable amount of light that fluctuates depending on the temperature can be stored.

本発明の電磁波検出装置は、直接変換型であれば、電荷変換部として、ａＳｅ，ＣｄＴｅ等が採用し得る。また間接変換型の電磁波検出装置であってもよく、その場合、Ｘ線等の放射線を光に波長変換するシンチレータと、電荷変換部としてのｐｉｎフォトダイオード等を有する構成となる。 If the electromagnetic wave detection device of the present invention is a direct conversion type, aSe, CdTe or the like can be adopted as the charge conversion unit. Further, it may be an indirect conversion type electromagnetic wave detection device, and in that case, it has a configuration including a scintillator that converts radiation such as X-rays into light and a pin photodiode as a charge conversion unit.

シンチレータは、ＣｓＩ：Ｔｌ，ＧＯＳ（Ｇｄ₂Ｏ₂Ｓ：Ｔｂ）等から成り、例えば被写体に照射されたＸ線、γ線、α線等の放射線を光に波長変換する。そして、シンチレータから放出された光を、本発明の電磁波検出装置によって電荷へ光電変換して画像情報を得る間接変換方式の放射線画像形成装置に適用される。ＣｓＩ：Ｔｌ等から成るシンチレータは、Ａｌ（アルミニウム）等から成る金属基板に放射線感応層（シンチレーション層）を蒸着することによって形成される。そして、例えば本発明の電磁波検出装置の光源側にシンチレータを配置し、それらを接着材等の接合手段によって貼り合わせることにより、放射線画像形成装置が構成される。 The scintillator is composed of CsI: Tl, GOS (Gd ₂ O ₂ S: Tb) and the like, and for example, wavelength-converts radiation such as X-rays, γ-rays and α-rays irradiated to a subject into light. Then, the light emitted from the scintillator is photoelectrically converted into a charge by the electromagnetic wave detection device of the present invention to obtain image information, which is applied to an indirect conversion type radiation image forming apparatus. The scintillator made of CsI: Tl or the like is formed by depositing a radiation sensitive layer (scintillation layer) on a metal substrate made of Al (aluminum) or the like. Then, for example, a scintillator is arranged on the light source side of the electromagnetic wave detection device of the present invention, and the scintillators are bonded to each other by a joining means such as an adhesive to form a radiation image forming device.

ｐｉｎフォトダイオードは、Ｔａ，Ｎｄ，Ｗ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ａｌ，Ｃｒ，Ａｇ等の金属またはそれらの合金から成る第１の電極層、ｎ＋ａＳｉ等から成る第１の不純物半導体層、真性（intrinsic）Ｓｉ（ｉ型Ｓｉ）等から成る真性半導体層、ｐ＋ａＳｉ等から成る
第２の不純物半導体層、ＩＴＯ等の透明電極から成る第２の電極層が積層されている。第１の電極層、第１の不純物半導体層、真性半導体層、第２の不純物半導体層及び第２の電極層によって、光電変換部としてのｐｉｎフォトダイオードが構成される。このｐｉｎフォトダイオードは、第２の不純物半導体層及び第２の電極層の側から真性半導体層に入射した光を光電変換する。 The pin photodiode is a first electrode layer made of a metal such as Ta, Nd, W, Ti, Mo, Al, Cr, Ag, or an alloy thereof, a first impurity semiconductor layer made of n + aSi, etc., intrinsic. An intrinsic semiconductor layer made of Si (i-type Si) or the like, a second impurity semiconductor layer made of p + aSi or the like, and a second electrode layer made of a transparent electrode such as ITO are laminated. The pin photodiode as a photoelectric conversion unit is configured by the first electrode layer, the first impurity semiconductor layer, the intrinsic semiconductor layer, the second impurity semiconductor layer, and the second electrode layer. This pin photodiode photoelectrically converts the light incident on the intrinsic semiconductor layer from the side of the second impurity semiconductor layer and the second electrode layer.

さらに、放射線画像形成装置によって得られた電気的な画像情報は、Ａ−Ｄ（Analog to Digital）変換によりデジタルデータに変換され、イメージプロセッサによりデジタ
ル画像に変換され、それが液晶表示装置（Liquid Crystal Display ：ＬＣＤ）等の表示手段に表示されて、画像診断、画像分析等に用いられる。 Further, the electrical image information obtained by the radiation image forming apparatus is converted into digital data by AD (Analog to Digital) conversion and converted into a digital image by an image processor, which is converted into a liquid crystal display (Liquid Crystal). Display: Displayed on a display means such as LCD) and used for image diagnosis, image analysis, and the like.

なお、本発明の電磁波検出装置は、上記実施の形態に限定されるものではなく、適宜の設計的な変更、改良を含んでいてもよい。 The electromagnetic wave detection device of the present invention is not limited to the above embodiment, and may include appropriate design changes and improvements.

１基板
１１ゲート線
１２読み取り信号線
１３検出部
１４ＴＦＴ
１５電荷変換部
１６電荷蓄積部
３３ｓソース電極
３３ｄドレイン電極
４０ゲート電極
４１多結晶半導体層
４１ｃチャネル部
４１ｓソース部
４１ｄドレイン部
４１ｓｌ，４１ｄｌＬＤＤ部
６０照明部
1 Substrate 11 Gate line 12 Read signal line 13 Detection unit 14 TFT
15 Charge conversion unit 16 Charge storage unit 33s Source electrode 33d Drain electrode 40 Gate electrode 41 Polycrystalline semiconductor layer 41c Channel unit 41s Source unit 41d Drain unit 41sl, 41dl LDD unit 60 Lighting unit

Claims

With the board
A gate signal line arranged in a predetermined direction on the substrate and
A read signal line arranged so as to intersect the gate signal line and
It has an electromagnetic wave detection unit arranged corresponding to the intersection of the gate signal line and the read signal line.
The detection unit includes a charge conversion unit that converts an incident electromagnetic wave into an electric charge, a charge storage unit that stores the electric charge, and a thin film transistor that outputs the electric charge accumulated in the charge storage unit to the reading signal line. Have and
An electromagnetic wave detection device that generates first noise, which is an off-current that constantly flows in the channel portion of the thin film transistor when the thin film transistor is off, and second noise that is temporarily generated when the thin film transistor is off.
The thin film transistor has a polycrystalline semiconductor layer and has a polycrystalline semiconductor layer.
An electromagnetic wave detection device in which the value of the first noise is set to be equal to or higher than the value of the second noise.

The thin film transistor is an n-channel thin film transistor.
The gate signal input to the thin film transistor is a pulse signal composed of a peak potential having a positive potential and a bottom potential having a lower potential.
The electromagnetic wave detection device according to claim 1 , wherein the bottom potential determined by the potential difference between the source and the gate when off is in the range of 0 V or more and less than the threshold voltage.

The electromagnetic wave detection device according to claim 1, further comprising an amplifier that amplifies the first noise and raises the level thereof.

The electromagnetic wave detection device according to claim 3, further comprising a subtractor that subtracts the first noise from the second noise and eliminates the second noise.

With the board
A gate signal line arranged in a predetermined direction on the substrate and
A read signal line arranged so as to intersect the gate signal line and
It has an electromagnetic wave detection unit arranged corresponding to the intersection of the gate signal line and the read signal line.
The detection unit includes a charge conversion unit that converts an incident electromagnetic wave into an electric charge, a charge storage unit that stores the electric charge, and a thin film transistor that outputs the electric charge accumulated in the charge storage unit to the reading signal line. It is an electromagnetic wave detection device that I have
The thin film transistor has a polycrystalline semiconductor layer and has a polycrystalline semiconductor layer.
An electromagnetic wave detection device having an illumination unit that injects light into the channel portion of the thin film transistor.

The first noise, which is an off current that constantly flows in the channel portion when the thin film transistor is off, and the second noise that is temporarily generated when the thin film transistor is off are generated, and the value of the first noise is the value of the second noise. The electromagnetic wave detection device according to claim 5 , which is set to a value or more.

The electromagnetic wave detection device according to claim 6, further comprising a light amount control unit that controls the amount of light emitted to the channel unit when the thin film transistor is off so that the value of the first noise is equal to or greater than the value of the second noise.