【発明の詳細な説明】
捕捉電荷が減少する放射線イメージング用フラットパネル検出器 技術分野
本発明は、イメージングシステム、特に放射線イメージング用フラットパネル
検出器に関するものである。背景技術
Ｘ線イメージングシステムは、医療診断および工業環境ならびに安全検査環境
で広範囲に使用されている。１つの周知の従来技術のＸ線イメージングシステム
は、一般にＸ線イメージインテンシファイア（“ＸＩＩ”）システムと呼ばれて
いる。ＸＩＩシステムは、低輝度のＸ線イメージを可視イメージに変換する大き
なイメージ管を含んでいる。入射Ｘ線は、低吸収窓を通り、それから入力蛍光体
スクリーンによって吸収され、光イメージに変換される。入力蛍光体スクリーン
の内部面上にあるのは、光を光電子に変換する光電陰極である。光電子は、加速
され、静電レンズ（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｓｔａｔｉｃ ｌｅｎｓ）によって
集束される。集束された光電子は、出力蛍光体スクリーンに衝突し、光イメージ
に変換される。電荷結合デバイス（“ＣＣＤ”）あるいは撮像管は、出力蛍光体
スクリーンに結合され、光イメージを電子ビデオ信号に変換する。
しかしながら、ＸＩＩシステムは、変換段を有することよる多数の問題点を有
しており、画像解像度および画像コントラストが劣化し、かつ、静電レンズの倍
率の誤差によって生じる糸巻形ひずみ（ｐｉｎｃｕｓｓｉｏｎ ｄｉｓｔｏｒｔ
ｉｏｎ）を生じる。さらに、ＸＩＩシステムは複雑で、かつ、かさばる。
ＸＩＩシステムに関連した問題を解決するために、フラットパネル放射線画像
センサを使用する他のＸ線イメージングシステムが提案されている。例えば、Fr
aleuxらの米国特許第4,382,187号明細書およびNishikiらの米国特許第4,689,487
号明細書には、放射線イメージングシステムに使用するための大面積のフラット
パネル放射線画像センサの初期的な設計が開示されている。これらのフラットパ
ネルセンサは、入射Ｘ線に応答して、放射線映像を表示する出力信号を発生する
。
Antonukらの米国特許第5,079,426号明細書には、アモルファスシリコン薄膜ト
ランジスタ(“ＴＦＴ”)スイッチおよびフォトダイオードアレイを組み込んでい
る直接検出型のＸ線画像センサが開示されている。Ｘ線は、ＴＦＴスイッチおよ
びフォトダイオードアレイの上部に置かれている蛍光体スクリーンによって検出
される。Ｘ線が蛍光体フィルムと相互に作用するとき、光フォトンが発生し、フ
ォトダイオードアレイによって電子の電荷に変換される。この電荷は、ＴＥＴス
イッチを介して読み出され、画像を発生する。しかしながら、このセンサに関し
ても問題が存在する。センサは、Ｘ線を検出するために蛍光体スクリーンを使用
しているために、光フォトンが全ての方向に放射され、かつ、蛍光体スクリーン
の内部で散乱されるという事実のために、ぼけが生じる。この結果、解像度が低
くなる。
ＩＥＥＥ国際電子装置会議の議事録（1979年、第134ページ〜第136ページ）で
発表されたT.Tsukadaらの「感光カルコゲナイドガラスフィルムを使用する新し
い固体画像ピックアップシステム」という題の論文には、結晶シリコンから形成
されたｎチャネルＭＯＳＦＥＴスイッチアレイ上に蒸着された光導電セレンフィ
ルムを含む固体画像センサが開示されている。この画像センサはいくつかのイメ
ージング応用に適しているけれども、この画像センサは、結晶シリコンウエハ上
に大形センサアレイを製造するのが困難であるために、大面積放射線イメージン
グ応用には適していない。
１９９１年６月１９日にカナダのマニトバ州のウイニペグ市でのカナダ医学物
理学者協会のCOHP91で発表されたW.Zhaoら著の「アモルファスセレンの自己走査
読み出しを使用するディジタル放射線医学」という題の論文には、フラットパネ
ルＸ線画像センサが開示されている。この画像センサは、２次元のＴＦＴスイッ
チアレイ上に厚いアルモファスセレンフィルム（ａ−Ｓｅ）を有している。ＴＦ
Ｔスイッチは、２次元イメージングシステムを形成するために、行と列とで配置
されている。ゲートラインは、各々の行のＴＦＴスイッチに相互接続されている
のに対して、ソースラインは、各列のＴＦＴスイッチと相互接続される。厚いセ
レンフィルムは、ＴＦＴスイッチアレイの上部に直接蒸着され、上部電極はセレ
ンフィルム上に蒸着される。Ｘ線がセレンフィルム上に入射し、上部電極に高電
圧が印加されると、セレンフィルムの厚さ方向の両端を横切る電界によって、電
子‐正孔対が発生し、分離する。電界によって駆動される正孔は、ピクセル電極
（すなわち、ＴＦＴスイッチのドレイン電極）の方に移動し、蓄積する。その結
果、Ｘ線画像を現像するために使用することができるピクセル電極によって保持
されている電荷を生じる。ピクセル電極によって保持された電荷は、各ゲートラ
インにパルスを供給することによって読み出すことができる。ゲートラインがパ
ルスを受け取ると、行のＴＦＴスイッチはターンオンし、ピクセル電極の信号電
荷が、ソースラインに流れることを許容する。ソースラインに接続された電荷増
幅器は、電荷を検出し、電荷に比例する、すなわち、セレンフィルム上の放射線
照射線量に比例する出力電圧信号を供給する。
厚いアモルファスセレンフィルムは、ＴＦＴスイッチアレイ上に蒸着されてい
るために、画質を劣化させる若干の問題が生じる。Ｘ線照射中、正孔の大部分は
印加電界によってピクセル電極に引き付けられるが、正孔のいくつかはソースラ
インおよびゲートラインの上にある絶縁膜（誘電体フィルム）に引き付けられる
。これが生じると、絶縁膜上の電界は減少する。ａ‐Ｓｅフィルムの量子効率は
ａ‐Ｓｅフィルムのバルクの電界にほぼ比例するため、ａ‐ＳｅフィルムのＸ線
照射線量によって発生される信号電荷が現象する。一旦電界が所定のレベルまで
減少すると、Ｘ線により発生する正孔が、絶縁膜上のバルクのセレンフィルム中
に捕捉される。さらに、バルクのセレンフィルムに捕捉された正孔は、熱エネル
ギーによってゆっくりと解放され、隣接するピクセル電極によって収集され、そ
の結果、再び、画質に影響を及ぼすような減衰遅れを生じさせる。
欧州特許第0,588,397号には、前述の問題を処理するように設計されたＸ線イ
メージング装置が開示されている。Ｘ線イメージング装置は、ピクセル電極を除
いたＴＦＴスイッチアレイの全てを被覆するドープされた半導体層を有している
。ドープされた半導体フィルムによって、ソースラインおよびゲートラインの上
の半導体フィルム（すなわち、隣接したピクセル電極間の領域）に収集された正
孔は、ピクセル電極の方へ動いていく。しかしながら、半導体層は、ピクセル電
極間のＴＦＴスイッチアレイの全領域を覆っているので、１つのピクセル領域か
ら隣接ピクセル領域への電荷の拡散は、特に、明るい画像位置の周りに生じる可
能性があるという点で１つの問題が存在する。このことから画像解像度の低下が
お
こる。したがって、放射線イメージング用の改良されたフラットパネル検出器に
対する要求がある。
したがって、本発明の目的は、少なくとも１つの前述の問題を取り除くかある
いは軽減する放射線イメージング用の新規のフラットパネル検出器を提供するこ
とにある。発明の開示
本発明の１つの態様によれば、
その各々が放射線に対するピクセルの照射線量に比例する電荷を蓄積するピク
セル電極を含むピクセルのアレイと、
入射放射線にさらされる前記アレイにわたる放射線トランスジューサと、
隣接するピクセル電極間の不感帯（ｄｅａｄ ｚｏｎｅ）にわたって置かれ、
前記不感帯にわたる前記放射線トランスジューサにおける電荷の蓄積を禁止する
手段とを備えている放射線イメージング用フラットパネル検出器が提供されてい
る。
本発明の他の態様によれば、
放射線変換層と前記放射線変換層の一方の側の電極を含む放射線トランスジュ
ーサと、
前記放射線変換層の他方の側の行列に配置されたピクセルのアレイであって、
前記ピクセルの各々が、放射線に前記放射線トランスジューサをさらす際、およ
び、前記電極がバイアスされるときに生じる前記放射線変換層の中の正孔ドリフ
トの結果として電荷を蓄積するピクセル電極を含むこと、
前記ピクセルによって蓄積された電荷を検出できる複数のソースラインであっ
て、前記ソースラインの各々が前記行あるいは列の一方のピクセルを接続するこ
と、
蓄積電荷が検出できるようにゲーティング信号（ｇａｔｉｎｇ ｓｉｇｎａｌ
）が供給される複数のゲートラインであって、前記ゲートラインの各々が前記行
あるいは列の他方のピクセルを接続すること、
隣接ピクセル電極間の不感帯にわたる前記放射線トランスジューサにおける電
荷の蓄積を禁止する手段とを備えている放射線イメージング用フラットパネル検
出器が提供されている。
本発明のさらに他の態様では、放射線変換層とその一方の側の電極とを有する
放射線トランスジューサと前記放射線変換層の他方の側の行列に配置されたピク
セルのアレイとを含む放射線イメージング用フラットパネル検出器を形成する方
法において、各ピクセルが放射線に対する前記フラットパネル検出器の照射線量
に比例する電荷を蓄積するためのピクセル電極を含み、前記方法が、さらに、隣
接ピクセル電極間の不感帯上に、前記放射線トランスジューサにおける電荷の蓄
積を禁止する手段を提供するステップを備えていることが提供される。
１つの実施の形態では、禁止する手段は、そこに捕捉された電荷がピクセル電
極の方へ移動できる隣接ピクセル電極間の不感帯における半導体材料のフィルム
アイランドの形状をしている。他の実施の形態においては、禁止する手段は、電
極が不感帯に全く存在しないように放射線トランスジューサの一部を形成するパ
ターン化された電極の形態であることが好ましい。さらに他の実施の形態では、
禁止する手段が、電極と不感帯における放射線変換層との間の絶縁体の形態であ
ることが好ましい。
電荷が放射線変換層に捕捉されることを防止し、電荷が複数の隣接ピクセルセ
ンサに移動することを防止することによって、フラットパネル検出器は、より高
い解像度の放射線画像の形成を可能にする。図面の簡単な説明
本発明の実施の形態は、直ちに添付図面を参照してより詳細に説明される。
図１は、放射線イメージング用フラットパネル検出器の概略図である。
図２は、図１に示されたフラットパネル検出器の一部を形成するピクセルの等
価回路である。
図３は、図１のフラットパネル検出器の一部の平面図である。
図４は、ライン４−４に沿ってとられた図２の断面図である。
図５は、ライン５−５に沿ってとられた図２の断面図である。
図６は、放射線イメージング用フラットパネル検出器の、他の実施の形態とし
て示した部分断面図である。
図７は、放射線イメージング用フラットパネル検出器の、さらに別の実施の形
態として示した部分平面図である。
図８は、ライン８−８に沿ってとられた図７の断面図である。
図９は、放射線イメージング用フラットパネル検出器の、さらに別の一実施の
形態として示した部分断面図である。
図１０ａ、図１０ｂ、および図１０ｃは、図９のフラットパネル検出器の一部
が形成される工程を示す断面図である。発明の実施の形態
次に、図１を参照すると、放射線イメージング用フラットパネル検出器が示さ
れ、符号20によって全般的に示されている。このフラットパネル検出器は、行と
列とに配置された複数のピクセル22を含んでいる。ケートライン24は、各行のピ
クセル22を相互に接続するのに対して、ソースライン26は、各列のピクセルを相
互に接続する。ゲートライン24は、制御回路29からの入力に応じて連続的にゲー
トラインにパルスを供給するゲートドライバ回路28につながっている。ソースラ
イン26は、順にアナログマルチプレクサ32に接続される電荷増幅器30につながっ
ている。アナログマルチプレクサは、制御回路29からの入力に対応してディジタ
ル化された放射線画像を形成するためにディジタル化することができる画像出力
を供給する。
図２は、ピクセル22の一つの等価回路を示している。この図で分かるように、
ピクセルは、ピクセル電極36の形態で、蓄積コンデンサＣSTに結合された放射線
トランスジューサＣSEを含んでいる。ピクセル電極36は、薄膜トランジスタ(“
ＴＦＴ”)スイッチ38のドレイン電極である。ＴＦＴスイッチ38のソース電極は
、ソースライン26のうちの１つに結合されているのに対して、ＴＦＴスイッチ38
のゲート電極は、ゲートライン24のうちの１つに結合されている。
放射線トランスジューサＣSEがバイアスされ、かつ、放射線にさらされると、
放射線トランスジューサＣSEによって、ピクセル電極36は、放射線に対する放射
線トランスジューサＣSEの照射線量に比例する電荷を蓄積する。一旦荷電される
と、この電荷は、ゲーティングパルスをＴＦＴスイッチ38のゲート端子に供給す
ることによって読み出すことができる。ＴＦＴスイッチがゲートパルスを受ける
と、ＴＦＴスイッチは、ピクセル電極が放電できるようにソースライン26にピク
セル電極36を接続する。ソースライン26上の電荷は、電荷増幅器30によって検出
され、電荷増幅器は、次に検出された電荷に比例する出力電圧を発生する。電荷
増幅器30の出力電圧は、アナログマルチプレクサ32に伝達される。
ピクセル22の設計は、隣接ピクセル電極36間のフラットパネル検出器の不感帯
の放射線変換層で捕捉されている。電荷の発生を減少させることによって、前述
された従来技術の設計に関連した少なくともいくつかの欠点を除去するかあるい
は軽減することにある。
次に、図３、図４および図５を参照すると、本発明により形成されたピクセル
22のアレイの一部が示されている。ゲートライン２４およびソースライン26を含
むピクセル22は、共通のガラス基板50上に製造されている。基板上50上に蒸着さ
れているのはクロムのゲートライン24である。ＳｉＯ2あるいはＳｉＮxで形成さ
れたゲート絶縁層52は、基板50とゲートライン24との上にある。
ゲートライン24の上のゲート絶縁層52上に蒸着しているのは、各ＴＦＴスイッ
チ38のチャネル54を規定するセレン化カドミウム(ＣｄＳｅ)で形成されている半
導体材料層である。ＳｉＯ2層の形態のパッシベーション層56は、ゲート絶縁層5
2とチャネル54との上にある。バイアホール58は、各チャネル54の一部を露出す
るように、パッシベーション層56の中に設けられている。バイアホール58のうち
の１つを通して、各チャネル54に接触し、かつ、パッシベーション層56の一部の
上にあるのは、ＴＦＴスイッチ38のドレイン電極を画成するピクセル電極36であ
る。ソース電極60も、他のバイアホール58を通して各チャネル54に接触し、パッ
シベーション層56の一部の上に存在する。
フォトレジストの形状をした上部パッシベーション層62は、ＴＦＴスイッチ38
の活性領域の上にだけ存在するようにパターン化されている。したがって、各Ｔ
ＦＴスイッチ38に関連したピクセル電極36の大部分は、露出されたままである。
半導体材料のフィルムアイランド64は、パターン化された上部パッシベーション
層62の大部分の上に存在している。各半導体フィルムアイランド64は、隣接する
ＴＦＴスイッチ38のピクセル電極に接触している。
ＴＦＴスイッチアレイの上には、放射線トランスジューサＣSEが存在している
。放射線トランスジューサは、おおよそ300μｍ〜500μｍの厚さを有するセレン
（Ｓｅ）放射線変換層70の形態である。放射線変換層の上には、Ｉｎ、Ａｌ又は
Ａｕで形成された上部電極72がある。上部電極72は、放射線トランスジューサＣSE
に必要なバイアスを供給するために、約３ｋＶのオーダーの高電位の電圧源74
と結合されている。
動作中、上部電極72は、電圧源74によって高電位にバイアスされ、かつ、フラ
ットパネル検出器20は放射線にさらされ、結果として電子を上部電極72の方へ移
動させ、正孔をピクセル電極36の方へ移動させるような電界を、放射線変換層70
に形成する。正孔の大部分は、正の電荷が蓄積される、さらされたピクセル電極
に向けて移動する。しかしながら、いくつかの正孔は、パターン化された上部パ
ッシベーション層62の上にある半導体フィルムアイランド64に動いていく。各半
導体フィルムアイランド64は、１つのピクセル電極36だけに接触しているために
、各半導体フィルムアイランド64によって蓄積された電荷は、個別のピクセル電
極36にドリフトしていく。したがって、パターン化された上部パッシベーション
層62上に、半導体フィルムアイランド64が設けられ、かつ、１つのピクセル電極
36に接触することにより、隣接するピクセル電極36間のフラットパネル検出器20
の不感帯の捕捉された正孔から生じる減衰遅れが減少し、一方のピクセル22から
もう一方のピクセルへの電荷移動が禁止される。
フラットパネル検出器20の製造中において、パッシベーション層62と半導体フ
ィルム64とは、連続層としてＴＦＴスイッチアレイ上に蒸着される。ついで、フ
ォトリソグラフィ技術が層62およびフィルム64をパターン化するために使用され
る。
次に、図６を参照すると、放射線イメージング用フラットパネル検出器120の
他の実施の形態の一部を形成するピクセルが示されている。本実施の形態におい
ては、明確化のために、同様な部材を示すために、同様な参照番号を“100”を
プラスして使用する。前述の実施の形態と違って、各ＴＦＴスイッチ138は、下
部ゲートライン124ならびに上部ゲート電極90を含んでいる。上部ゲート電極90
および下
部ゲートライン124は電気的に接続され、ピクセル電極136によって保持される電
荷を読み出すことが要求されるまで負電位によって駆動される。上部ゲート電極
90と下部ゲートライン124の負電位とは、フラットパネル検出器20は入射放射線
にさらされている間に、半導体フィルムアイランド64に蓄積する電荷により、Ｔ
ＦＴスイッチ138がターンオンされるのを禁止する。
次に、図７および図８を参照すると、放射線イメージング用フラットパネル検
出器220のさらに別の実施の形態が示されている。本実施の形態では、明確化の
ために、同様な部材を示すために、同様な参照番号を“200”をプラスして使用
する。この図で分かるように、フラットパネル検出器220は、図３〜図５に示さ
れるフラットパネル検出器に非常に類似している。しかしながら、パッシベーシ
ョン層62および半導体フィルムアイランド64は除去され、上部電極272は、電極
が、フラットパネル検出器220の不感帯上に全く存在しないようにパターン化さ
れた。不感帯上に上部電極272がないということは、電界がこれらのゾーンの放
射線変換層層270に形成されることを防止する。したがって、電子‐正孔対は、
これらのゾーンでは全く分離されない。これにより、不感帯において、いかなる
電荷も放射線変換層270に捕捉されることを防止する。しかしながら、上部電極2
72は、ピクセル電極236上に残るために、電界は、ピクセル電極236上の放射線変
換層270中に形成される。これによって、電子‐正孔対は分離でき、結果として
、フラットパネル検出器が入射放射線にさらされているとき、ピクセル電極236
によって蓄積できる電荷を生じる。
次に、図９を参照すると、放射線イメージング用フラットパネル検出器320の
さらにもう一つの実施の形態が示されている。本実施の形態においては、明確化
のために、同様な部材を示すために、同様な参照番号が“300”をプラスして使
用される。フラットパネル検出器320は、フラットパネル検出器320の不感帯の上
にある上部電極３７２の部分を除去するのではなく、絶縁体94が上部電極372と
不感帯の上の放射線変換層370との間に蒸着されているということを除いて、前
述の実施の形態において示されたフラットパネル検出器と非常に類似している。
絶縁体94を備えることによって、電界が不感帯上の放射線変換層に形成されるこ
とを防止することによって、前述の実施の形態と同じ結果が得られる。
図１０ａ〜図１０ｃは、上部電極372が放射線変換層上に設けられてる前に、
いかに絶縁体94が放射線変換層370上に蒸着されうるかを示している。特に、上
部電極372を放射線変換層370上に設ける前に、この構造は、コロナ放電にさらさ
れ、符号96によって示されるような約＋3000Ｖのオーダーの高電位になるように
、放射線変換層370の上部表面を充電する。ＴＦＴスイッチ338は、ターンオンさ
れ、基板350はブルーライト98にさらされている。ブルーライトは、不透明なゲ
ートライン324によるＴＦＴスイッチ338の領域およびデータライン（ソースライ
ン）の領域を除く全ての領域の構造体を通過する。構造体を通過し、放射線変換
層370の中には入る光は、その上部荷電表面に引き付けられる電荷キャリアを放
射線変換層中に形成する。電荷キャリアは、ピクセル電極336の上の領域でコロ
ナ放電によって形成された電荷を中性化する。構造体は、そのときトナー現像に
よって送り出される。放射線変換層370の残りの荷電領域（すなわち、ＴＦＴス
イッチの能動領域にわたるこれらの領域（“不感帯”））は、適切な絶縁体の役
目を果たすトナー粒子94によって被覆される。そのとき、放射線変換層370およ
びトナー粒子94は、上部電極372により被覆される。
フラットパネル検出器の設計は、電荷がＴＦＴスイッチアレイの不感帯（すな
わち、ピクセル電極間の領域）に捕捉されることを禁止するという点で、本発明
は長所がある。さらに、ピクセルがアイランドとして分離されているので、画像
ブルーミングが減少される。
多数の放射線イメージング用フラットパネル検出器がいろいろな構成部品を形
成する材料を特定して示されているけれども、他の適当な材料が使用されてもよ
いことは当業者に明らかである。
さらに、当業者にも、電荷が放射線変換層で捕捉されること、あるいは、複数
の隣接するピクセルセンサに移動することを禁止するような他の構造体に関して
は、添付された請求の範囲によって規定されるような本発明の範囲内である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION capture charge flat panel detector Technical Field The present invention radiation imaging decreases, imaging systems, and more particularly to a flat panel detector for radiation imaging. BACKGROUND ART X-ray imaging systems are widely used in medical diagnostic and industrial environments as well as in safety testing environments. One known prior art X-ray imaging system is commonly referred to as an X-ray image intensifier ("XII") system. XII systems include large image tubes that convert low-brightness X-ray images into visible images. Incident X-rays pass through a low absorption window and are then absorbed by the input phosphor screen and converted to a light image. Located on the inner surface of the input phosphor screen is a photocathode that converts light to photoelectrons. The photoelectrons are accelerated and focused by an electrostatic static lens. The focused photoelectrons strike the output phosphor screen and are converted to a light image. A charge coupled device ("CCD") or image pickup tube is coupled to the output phosphor screen and converts the light image into an electronic video signal. However, the XII system has a number of disadvantages due to having a conversion stage, image resolution and image contrast are degraded, and pincushion distortion caused by errors in the magnification of the electrostatic lens. Is generated. Further, the XII system is complex and bulky. Other X-ray imaging systems that use flat panel radiographic image sensors have been proposed to solve the problems associated with XII systems. For example, Fraleux et al., U.S. Pat.No. 4,382,187 and Nishiki et al., U.S. Pat.No. 4,689,487, disclose the initial design of large area flat panel radiation image sensors for use in radiation imaging systems. Have been. These flat panel sensors generate an output signal for displaying a radiographic image in response to incident X-rays. U.S. Pat. No. 5,079,426 to Antonuk et al. Discloses a direct detection x-ray image sensor incorporating an amorphous silicon thin film transistor ("TFT") switch and a photodiode array. X-rays are detected by a TFT screen and a phosphor screen located on top of the photodiode array. When X-rays interact with the phosphor film, photo-photons are generated and converted to electron charges by the photodiode array. This charge is read out via a TET switch to generate an image. However, there are also problems with this sensor. The sensor uses a phosphor screen to detect the X-rays, and therefore blurs due to the fact that light photons are emitted in all directions and scattered inside the phosphor screen. Occurs. This results in a lower resolution. A paper entitled "New solid-state image pickup system using photosensitive chalcogenide glass film" by T. Tsukada et al., Published in the minutes of the IEEE International Electronic Equipment Conference (1979, pp. 134-136), includes: A solid state image sensor is disclosed that includes a photoconductive selenium film deposited on an n-channel MOSFET switch array formed from crystalline silicon. Although this image sensor is suitable for some imaging applications, it is not suitable for large area radiation imaging applications due to the difficulty in manufacturing large sensor arrays on crystalline silicon wafers . W. Zhao et al., Entitled "Digital Radiology Using Self-Scanning Readout of Amorphous Selenium," published at the COHP91 of the Canadian Association of Medical Physicists in Winnipeg, Manitoba, Canada on June 19, 1991. The paper discloses a flat panel X-ray image sensor. This image sensor has a thick aluminum selenium film (a-Se) on a two-dimensional TFT switch array. TFT switches are arranged in rows and columns to form a two-dimensional imaging system. The gate lines are interconnected with the TFT switches in each row, while the source lines are interconnected with the TFT switches in each column. The thick selenium film is deposited directly on top of the TFT switch array and the top electrode is deposited on the selenium film. When an X-ray is incident on the selenium film and a high voltage is applied to the upper electrode, an electron-hole pair is generated and separated by an electric field crossing both ends in the thickness direction of the selenium film. The holes driven by the electric field move toward the pixel electrode (ie, the drain electrode of the TFT switch) and accumulate. The result is a charge that is retained by the pixel electrodes that can be used to develop an x-ray image. The charge held by the pixel electrode can be read by supplying a pulse to each gate line. When the gate line receives the pulse, the TFT switch in the row turns on, allowing the signal charge of the pixel electrode to flow to the source line. A charge amplifier connected to the source line detects the charge and provides an output voltage signal proportional to the charge, ie, proportional to the radiation dose on the selenium film. Since the thick amorphous selenium film is deposited on the TFT switch array, there is a slight problem that the image quality is deteriorated. During X-ray irradiation, most of the holes are attracted to the pixel electrode by the applied electric field, but some of the holes are attracted to the insulating film (dielectric film) above the source and gate lines. When this occurs, the electric field on the insulating film decreases. Since the quantum efficiency of the a-Se film is almost proportional to the electric field of the bulk of the a-Se film, the signal charge generated by the X-ray irradiation dose of the a-Se film is affected. Once the electric field decreases to a predetermined level, holes generated by X-rays are trapped in the bulk selenium film on the insulating film. In addition, holes trapped in the bulk selenium film are slowly released by the thermal energy and are collected by adjacent pixel electrodes, again causing a decay delay that affects image quality. EP 0,588,397 discloses an X-ray imaging device designed to address the aforementioned problem. X-ray imaging devices have a doped semiconductor layer that covers all of the TFT switch array except for the pixel electrodes. Due to the doped semiconductor film, holes collected in the semiconductor film above the source line and the gate line (ie, the region between adjacent pixel electrodes) move toward the pixel electrode. However, because the semiconductor layer covers the entire area of the TFT switch array between the pixel electrodes, diffusion of charge from one pixel area to an adjacent pixel area can occur, especially around bright image locations. There is one problem in this regard. This causes a reduction in image resolution. Accordingly, there is a need for an improved flat panel detector for radiation imaging. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a new flat panel detector for radiation imaging that obviates or reduces at least one of the aforementioned problems. DISCLOSURE OF THE INVENTION According to one aspect of the present invention, an array of pixels each including a pixel electrode that stores a charge proportional to the exposure of the pixel to radiation, a radiation transducer across the array exposed to incident radiation, A flat panel detector for radiation imaging is provided that is positioned over a dead zone between adjacent pixel electrodes and includes means for inhibiting charge accumulation in the radiation transducer over the dead zone. According to another aspect of the present invention, there is provided a radiation transducer including a radiation conversion layer and an electrode on one side of the radiation conversion layer, and an array of pixels arranged in a matrix on the other side of the radiation conversion layer. Each of said pixels includes a pixel electrode that stores charge as a result of hole drift in said radiation conversion layer that occurs when exposing said radiation transducer to radiation and when said electrode is biased; A plurality of source lines capable of detecting charges accumulated by the pixels, wherein each of the source lines connects one of the pixels in the row or column; and a gating signal so that the accumulated charges can be detected. ) Are supplied to each of the plurality of gate lines, wherein each of the gate lines is A flat panel detector for radiation imaging is provided, comprising: connecting the other pixel of the column; and means for inhibiting charge accumulation in the radiation transducer over a dead zone between adjacent pixel electrodes. In yet another aspect of the invention, a flat panel for radiation imaging includes a radiation transducer having a radiation conversion layer and an electrode on one side thereof, and an array of pixels arranged in a matrix on the other side of the radiation conversion layer. In a method of forming a detector, each pixel includes a pixel electrode for storing a charge proportional to the exposure of the flat panel detector to radiation, the method further comprising: It is provided that the method comprises the step of providing a means for inhibiting charge accumulation in the radiation transducer. In one embodiment, the inhibiting means is in the form of a film island of semiconductor material in a dead zone between adjacent pixel electrodes where the charge trapped therein can move toward the pixel electrode. In another embodiment, the inhibiting means is preferably in the form of a patterned electrode forming part of a radiation transducer such that no electrode is present in the dead zone. In yet another embodiment, the inhibiting means is preferably in the form of an insulator between the electrode and the radiation conversion layer in the dead zone. By preventing charge from being trapped in the radiation conversion layer and preventing charge from migrating to multiple neighboring pixel sensors, flat panel detectors allow for the formation of higher resolution radiation images. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Embodiments of the present invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a flat panel detector for radiation imaging. FIG. 2 is an equivalent circuit of a pixel forming a part of the flat panel detector shown in FIG. FIG. 3 is a plan view of a part of the flat panel detector of FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of FIG. 2 taken along line 4-4. FIG. 5 is a cross-sectional view of FIG. 2 taken along line 5-5. FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing another embodiment of the flat panel detector for radiation imaging. FIG. 7 is a partial plan view showing a flat panel detector for radiation imaging as still another embodiment. FIG. 8 is a cross-sectional view of FIG. 7 taken along line 8-8. FIG. 9 is a partial cross-sectional view showing a flat panel detector for radiation imaging as still another embodiment. 10a, 10b, and 10c are cross-sectional views illustrating a process of forming a part of the flat panel detector of FIG. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Referring now to FIG. 1, a flat panel detector for radiation imaging is shown and generally indicated by the reference numeral 20. The flat panel detector includes a plurality of pixels 22 arranged in rows and columns. Kate lines 24 interconnect the pixels 22 in each row, while source lines 26 interconnect the pixels in each column. The gate line 24 is connected to a gate driver circuit 28 that continuously supplies a pulse to the gate line according to an input from the control circuit 29. The source line 26 is connected to a charge amplifier 30 which is connected to an analog multiplexer 32 in order. The analog multiplexer provides an image output that can be digitized to form a digitized radiation image in response to input from control circuit 29. FIG. 2 shows an equivalent circuit of one of the pixels 22. As can be seen in this figure, the pixel includes, in the form of a pixel electrode 36, a radiation transducer C SE coupled to a storage capacitor C ST . Pixel electrode 36 is the drain electrode of thin film transistor (“TFT”) switch 38. The source electrode of TFT switch 38 is coupled to one of source lines 26, while the gate electrode of TFT switch 38 is coupled to one of gate lines 24. Radiation transducers C SE is biased and, when exposed to radiation, the radiation transducer C SE, the pixel electrode 36 accumulates a charge proportional to the radiation dose transducers C SE to radiation. Once charged, this charge can be read by providing a gating pulse to the gate terminal of TFT switch 38. When the TFT switch receives the gate pulse, the TFT switch connects the pixel electrode 36 to the source line 26 so that the pixel electrode can discharge. The charge on source line 26 is detected by charge amplifier 30, which produces an output voltage that is proportional to the next detected charge. The output voltage of the charge amplifier 30 is transmitted to the analog multiplexer 32. The design of pixel 22 is captured in the radiation conversion layer in the dead zone of the flat panel detector between adjacent pixel electrodes 36. It is to eliminate or mitigate at least some of the disadvantages associated with the prior art designs described above by reducing charge generation. Referring now to FIGS. 3, 4 and 5, a portion of an array of pixels 22 formed in accordance with the present invention is shown. The pixels 22 including the gate lines 24 and the source lines 26 are manufactured on a common glass substrate 50. Evaporated on the substrate 50 is a chrome gate line 24. A gate insulating layer 52 made of SiO 2 or SiN x is on the substrate 50 and the gate lines 24. Deposited on the gate insulating layer 52 above the gate line 24 is a layer of semiconductor material formed of cadmium selenide (CdSe) that defines the channel 54 of each TFT switch 38. A passivation layer 56 in the form of a SiO 2 layer is on the gate insulating layer 52 and the channel 54. Via holes 58 are provided in passivation layer 56 so as to expose a part of each channel 54. Contacting each channel 54 through one of the via holes 58 and over a portion of the passivation layer 56 is a pixel electrode 36 that defines the drain electrode of the TFT switch 38. A source electrode 60 also contacts each channel 54 through another via hole 58 and is on a portion of the passivation layer 56. An upper passivation layer 62 in the form of a photoresist is patterned so that it only exists on the active area of the TFT switch 38. Thus, a majority of the pixel electrodes 36 associated with each TFT switch 38 remain exposed. A film island 64 of semiconductor material resides over most of the patterned upper passivation layer 62. Each semiconductor film island 64 is in contact with a pixel electrode of an adjacent TFT switch 38. Above the TFT switch array is a radiation transducer C SE . The radiation transducer is in the form of a selenium (Se) radiation conversion layer 70 having a thickness of approximately 300 μm to 500 μm. Above the radiation conversion layer is an upper electrode 72 made of In, Al or Au. The upper electrode 72 is coupled to a high potential voltage source 74 on the order of about 3 kV to provide the necessary bias for the radiation transducer C SE . In operation, the top electrode 72 is biased to a high potential by a voltage source 74, and the flat panel detector 20 is exposed to radiation, resulting in the movement of electrons toward the top electrode 72 and the transfer of holes to the pixel electrode 36. Is formed in the radiation conversion layer 70. Most of the holes move toward the exposed pixel electrode where the positive charge is stored. However, some holes migrate to the semiconductor film island 64 above the patterned top passivation layer 62. Since each semiconductor film island 64 is in contact with only one pixel electrode 36, the charge accumulated by each semiconductor film island 64 drifts to an individual pixel electrode 36. Accordingly, a semiconductor film island 64 is provided on the patterned upper passivation layer 62 and, by contacting one pixel electrode 36, captures the dead zone of the flat panel detector 20 between adjacent pixel electrodes 36. The decay delay resulting from the trapped holes is reduced and charge transfer from one pixel 22 to another pixel is inhibited. During manufacture of flat panel detector 20, passivation layer 62 and semiconductor film 64 are deposited as a continuous layer on the TFT switch array. A photolithography technique is then used to pattern layer 62 and film 64. Referring now to FIG. 6, the pixels forming part of another embodiment of the flat panel detector 120 for radiation imaging are shown. In the present embodiment, for the sake of clarity, the same reference numerals are used by adding “100” to indicate the same members. Unlike the previous embodiment, each TFT switch 138 includes a lower gate line 124 and an upper gate electrode 90. The upper gate electrode 90 and the lower gate line 124 are electrically connected and driven by a negative potential until it is required to read out the charge held by the pixel electrode 136. The negative potential of the upper gate electrode 90 and the lower gate line 124 is such that the TFT switch 138 is turned on by the charge stored on the semiconductor film island 64 while the flat panel detector 20 is exposed to incident radiation. Ban. Referring now to FIGS. 7 and 8, yet another embodiment of a flat panel detector 220 for radiation imaging is shown. In the present embodiment, for the sake of clarity, the same reference numerals are used by adding “200” to indicate the same members. As can be seen in this figure, flat panel detector 220 is very similar to the flat panel detector shown in FIGS. However, the passivation layer 62 and the semiconductor film island 64 were removed, and the top electrode 272 was patterned such that no electrode was present on the dead zone of the flat panel detector 220. The absence of the top electrode 272 above the dead zone prevents electric fields from being formed in the radiation conversion layer 270 in these zones. Therefore, electron-hole pairs are not separated at all in these zones. This prevents any charge from being captured by the radiation conversion layer 270 in the dead zone. However, since the top electrode 272 remains on the pixel electrode 236, an electric field is formed in the radiation conversion layer 270 on the pixel electrode 236. This allows the electron-hole pairs to separate, resulting in a charge that can be stored by the pixel electrode 236 when the flat panel detector is exposed to incident radiation. Referring now to FIG. 9, yet another embodiment of a flat panel detector 320 for radiation imaging is shown. In the present embodiment, for the sake of clarity, the same reference numerals are used by adding “300” to indicate the same members. The flat panel detector 320 does not remove the portion of the upper electrode 372 above the dead zone of the flat panel detector 320, but instead places an insulator 94 between the upper electrode 372 and the radiation conversion layer 370 above the dead zone. It is very similar to the flat panel detector shown in the previous embodiment, except that it is deposited. Providing the insulator 94 prevents the electric field from being formed in the radiation conversion layer on the dead zone, thereby obtaining the same result as the above-described embodiment. 10a-10c show how insulator 94 can be deposited on radiation conversion layer 370 before top electrode 372 is provided on the radiation conversion layer. In particular, before the top electrode 372 is provided on the radiation conversion layer 370, the structure is subjected to a corona discharge to bring the radiation conversion layer 370 to a high potential on the order of about + 3000V as indicated by reference numeral 96. Charge the top surface. The TFT switch 338 is turned on and the substrate 350 is exposed to the blue light 98. The blue light passes through the structure of all regions except the region of the TFT switch 338 by the opaque gate line 324 and the region of the data line (source line). Light passing through the structure and into the radiation conversion layer 370 forms charge carriers in the radiation conversion layer that are attracted to its upper charged surface. The charge carriers neutralize the charge formed by the corona discharge in the region above the pixel electrode 336. The structure is then sent out by toner development. The remaining charged areas of the radiation conversion layer 370 (ie, those areas that span the active area of the TFT switch ("dead zones")) are coated with toner particles 94 that serve as a suitable insulator. At that time, the radiation conversion layer 370 and the toner particles 94 are covered by the upper electrode 372. The present invention is advantageous in that the design of the flat panel detector prevents charge from being trapped in the dead zone of the TFT switch array (ie, the area between the pixel electrodes). In addition, image blooming is reduced because the pixels are separated as islands. Although a number of radiation imaging flat panel detectors have been shown specifically identifying the materials forming the various components, it will be apparent to those skilled in the art that other suitable materials may be used. In addition, those skilled in the art will appreciate that other structures that prevent charge from being trapped in the radiation conversion layer or migrating to multiple adjacent pixel sensors are defined by the appended claims. Within the scope of the present invention.
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(72)発明者 ツァオ，ウェイ
カナダ国 オンタリオ Ｍ４Ｙ １Ｒ５
トロント チャールズ ストリート ウエ
スト 30 アパートメント 1624
(72)発明者 ローランズ，ジョン
カナダ国 オンタリオ Ｍ６Ｓ ２Ｈ３
トロント ハンレイ ストリート 47
(72)発明者 ファン，ツォン ショウ
カナダ国 オンタリオ Ｌ４Ｘ ２Ｔ２
ミッシソーガ グレデン ドライヴ 1485
＃28────────────────────────────────────────────────── ───
Continuation of front page
(72) Inventor Cao, Wei
Canada Ontario M4Y 1R5
Toronto Charles Street We
Strike 30 apartment 1624
(72) Inventors Rowlands, John
Canada Ontario M6S 2H3
Toronto Hanley Street 47
(72) Inventor Fan, Zhong Shaw
Canada Ontario L4X 2T2
Mississauga Greden Drive 1485
# 28