KR100975612B1 - 화상 검출 장치 - Google Patents

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Abstract

화상 검출 장치는 센서 패널과 라이트를 포함한다. 센서 패널에 있어서는 광투과성을 가진 부재에 의해 형성된 기판상에 X선이 조사됨으로써 전하가 발생하는 반도체층이 형성되고, 각각 대향 배치된 2개의 전극을 포함하고, 상기 반도체층에 발생한 전하를 화상을 구성하는 화소의 정보로서 축적하는 복수의 축적부가 상기 반도체층과 상기 기판의 사이에 형성되어 있다. 라이트는 상기 센서 패널의 상기 기판측의 면에 대하여 광을 조사한다. 상기 축적부의 각 전극은 상기 반도체층의 해당 축적부가 형성된 영역에 대하여 상기 라이트로부터 소정 강도 이상의 광이 조사되도록 형성되어 있다.
화상 검출 장치

Description

화상 검출 장치{IMAGE DETECTION DEVICE}
본 발명은 화상 검출 장치에 관한 것이고, 특히 반도체층에 대하여 X선이 조사됨으로써 발생하는 전하를 화상을 구성하는 각 화소의 정보로서 축적함으로써 화상을 검출하는 화상 검출 장치에 관한 것이다.
최근, TFT(Thin film transistor) 액티브 매트릭스 기판상에 X선 감응층을 배치하고, X선 정보를 직접 디지털 데이터로 변환할 수 있는 FPD(flat panel detector) 등의 방사선 화상 검출 장치가 실용화되어 있다. 이 FPD는 종래의 이미징 플레이트에 비해 즉시 화상을 확인할 수 있고, 동화상도 확인할 수 있는 장점이 있어 급속히 보급이 진척되고 있다.
우선, 도 10 및 도 11을 이용하여 FPD로서의 종래의 방사선 화상 검출 장치(100')에 대해서 설명한다. 또한, 도 11은 도 10의 C-C선 단면도를 나타내고 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 종래의 방사선 화상 검출 장치(100')는 TFT 액티브 매트릭스 기판(10')상에 전자파 도전성을 가진 반도체막(6')이 형성되고, 그 위에 바이어스 전극(7')이 순차 형성되어 있다. 이 바이어스 전극(7')은 고압 전원에 접속되어 있다.
이 반도체막(6')은 셀레늄을 주성분으로 하는 두께 100∼1000㎛의 비정질 a-Se막이고, X선이 조사되면 막의 내부에 전하를 발생한다.
이어서, 종래의 방사선 화상 검출 장치(100')의 동작 원리에 대해서 설명한다.
도 11의 상방으로부터 X선이 조사되면 반도체막(6')은 내부에 전하를 발생한다. 그 발생한 전하 중 정공은 바이어스 전극(7')과 전하 수집 전극(11') 사이의 바이어스에 의해 전하 수집 전극(11')에 수집되고, 전하 수집 전극(11')에 전기적으로 접속된 전하 축적 용량(5')에 축적된다. 반도체막(6')은 X선량에 따라 다른 전하량을 발생하기 때문에 X선이 전송한 화상 정보에 따른 전하가 각 화소의 전하 축적 용량에 축적된다. 그후, 도 10에 도시된 스캔 배선(101')을 통해 TFT 스위치(4')를 온 상태로 하는 신호를 순차적으로 가하고, 데이터 배선(3')을 통해 각 전하 축적 용량(5')에 축적된 전하를 인출한다.
그런데, 이 종류의 방사선 화상 검출 장치(100')에서는 반도체막(6')에서 트랩(trap)이 발생함으로써 발생한 전하를 전하 수집 전극(11')에 의해 잘 수집할 수 없고, 감도가 저하한다는 문제가 있다. 또한, 방사선이 입사되면 입사 강도에 따라서 감도가 저하되고, 회복하는데도 장시간을 필요로 하는 고우스팅(ghosting)이라 불리는 현상이 발생하는 경우가 있다.
따라서, 일본 특허 공개 2004-33659호 공보에는 TFT 액티브 매트릭스 기판(10')의 이면에 광발생기(백라이트 장치)를 배치하고, TFT 액티브 매트릭스 기 판(10')에 대하여 광발생기에 의해 광을 조사함으로써 감도의 저하를 억제하는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 이 종류의 방사선 화상 검출 장치를, 예를 들면 의료용의 X선 화상 검출 장치로서 응용하려고 생각했을 경우, 상기 일본 특허 공개 2004-33659호 공보에 기재된 구성에서는 감도 안정성, 잔상 특성이 불충분하다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위해서 이루어진 것이며, 감도 안정성, 잔상 특성을 개선한 화상 검출 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 1 실시형태는 광투과성을 가진 부재에 의해 형성된 기판상에 X선이 조사됨으로써 전하가 발생하는 반도체층이 형성됨과 아울러 각각 대향 배치된 2개의 전극을 포함하고, 상기 반도체층에 발생한 전하를 화상을 구성하는 화소의 정보로서 축적하는 복수의 축적부가 상기 반도체층과 상기 기판의 사이에 형성된 센서 패널과, 상기 센서 패널의 상기 기판측의 면에 대하여 광을 조사하는 라이트를 구비하고, 상기 축적부의 각 전극은 상기 반도체층의 해당 축적부가 형성된 영역에 대하여 상기 라이트로부터 소정 강도 이상의 광이 조사되도록 형성되어 있다.
제 1 실시형태에서는 센서 패널이 광투과성을 가진 부재에 의해 형성된 기판상에 X선이 조사됨으로써 전하가 발생하는 반도체층이 형성됨과 아울러 각각 대향 배치된 2개의 전극을 포함하고, 상기 반도체층에 발생한 전하를 화상을 구성하는 화소의 정보로서 축적하는 복수의 축적부가 상기 반도체층과 상기 기판의 사이에 형성되어 있고, 라이트에 의해 센서 패널 기판측의 면에 대하여 광이 조사되어 있다.
그리고, 본 발명에서는 축적부의 각 전극이 반도체층의 해당 축적부가 형성된 영역에 대하여 라이트로부터 소정 강도 이상의 광이 조사되도록 형성되어 있다.
이와 같이, 제 1 실시형태에 의하면, 반도체층의 축적부가 형성된 영역에 대 하여 라이트로부터 소정 강도 이상의 광이 조사되도록 축적부의 각 전극을 형성하고 있으므로, 라이트로부터의 광에 의해 반도체층의 축적부가 형성된 영역에 트래핑된 전하가 여기되기 때문에 감도 안정성, 잔상 특성을 개선할 수 있다.
본 발명의 제 2 실시형태에서는 제 1 실시형태에 있어서, 축적부의 각 전극은 상기 반도체층의 해당 축적부가 형성된 영역에 대하여 상기 라이트로부터 소정 강도 이상의 광이 조사되도록 개구부가 형성되어도 좋다.
본 발명의 제 3 실시형태에서는 제 2 실시형태에 있어서, 개구부는 슬릿상의 형상이어도 좋다.
본 발명의 제 4 실시형태에서는 제 2 실시형태에 있어서, 개구부는 직사각형의 형상이어도 좋다.
본 발명의 제 5 실시형태에서는 제 2 실시형태∼제 4 실시형태 중 어느 하나에 있어서, 개구부는 복수 형성되어 있어도 좋다.
본 발명의 제 6 실시형태에서는 제 1 실시형태에 있어서, 축적부의 각 전극은 각각 복수로 분할되어서 형성되어도 좋다.
본 발명의 제 7 실시형태에서는 제 1 실시형태에 있어서, 축적부의 각 전극은 광투과성을 가진 도전성 부재에 의해 형성되어도 좋다.
본 발명의 제 8 실시형태에서는 반도체층은 아모퍼스 셀레늄(amorphous selenium)이 주성분이어도 좋다.
본 발명의 제 9 실시형태에서는 반도체층은 각각 재질이 다른 복수의 반도체층이 적층되어 형성되어 있어도 좋다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 반도체층의 축적부가 형성된 영역에 대하여 라이트로부터 소정 강도 이상의 광이 조사되도록 축적부의 각 전극을 형성하고 있으므로, 감도 안정성, 잔상 특성을 개선할 수 있는 우수한 효과를 가진다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 또한, 이하에서는 본 발명을 TFT 액티브 매트릭스 기판상에 X선 감응층을 형성하고, X선 정보를 직접 디지털 데이터로 변환하는 방사선 화상 검출 장치(100)에 적용했을 경우에 대해서 설명한다.
도 1에는 본 발명의 실시형태에 의한 방사선 화상 검출 장치(100)의 전체 구성이 도시되어 있다.
동도에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에 의한 방사선 화상 검출 장치(100)는 TFT 액티브 매트릭스 기판(10)을 구비하고 있다.
TFT 액티브 매트릭스 기판(10)은 후술하는 바이어스 전극과 반도체막과 전하 수집 전극으로 구성된 화상 센서부(103)와, 화상 센서부(103)에 의해 검출된 전하 신호를 축적하는 전하 축적 용량(5)과, 전하 축적 용량(5)에 축적된 전하를 판독하기 위한 TFT 스위치(4)로 구성된 화소가 2차원상으로 다수 형성되어 있다.
또한, TFT 액티브 매트릭스 기판(10)에는 상기 TFT 스위치(4)를 온/오프하기 위한 복수의 스캔 배선(101)과, 상기 전하 축적 용량(5)에 축적된 전하가 판독되는 복수의 데이터 배선(3)이 설치되어 있고, 전하 축적 용량(5)의 한쪽 전극은 배선을 통해 접지되어서 그라운드 레벨로 되어 있다. 또한, 도 1에서는 각 전하 축적 용 량(5)의 한쪽 전극이 각각 그라운드에 접속되어 있는 것으로 도시되어 있다.
각 데이터 배선(3)에는 각 데이터 배선(3)으로 유출된 전하를 전기 신호로서 검출하는 신호 검출 회로(105)가 접속되고, 각 스캔 배선(101)에는 각 스캔 배선에 TFT 스위치(4)를 온/오프하기 위한 제어 신호를 출력하는 스캔 신호 제어 장치(104)가 접속되어 있다.
신호 검출 회로(105)는 각 데이터 배선(3)마다 입력되는 전기 신호의 전압 레벨을 증폭하는 증폭 회로를 내장하고 있고, 각 데이터 배선(3)으로부터 입력되는 전기 신호를 증폭해서 해당 전기 신호의 전압 레벨을 검출함으로써 화상을 구성하는 각 화소의 정보로서 각 전하 축적 용량(5)에 축적된 전하량을 검출한다.
이 신호 검출 회로(105) 및 스캔 신호 제어 장치(104)에는 신호 검출 회로(105)에 있어서 검출된 전기 신호에 소정의 처리를 실시함과 아울러 신호 검출 회로(105)에 대하여 신호 검출의 타이밍을 나타내는 제어 신호를 출력하고, 스캔 신호 제어 장치(104)에 대하여 스캔 신호의 출력 타이밍을 나타내는 제어 신호를 출력하는 신호 처리 장치(106)가 접속되어 있다.
이어서, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 실시형태에 의한 TFT 액티브 매트릭스 기판(10)에 대해서 더욱 상세히 설명한다. 또한, 도 2에는 본 실시형태에 의한 TFT 액티브 매트릭스 기판(10)의 1화소 단위의 구조를 나타낸 평면도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 A-A선 단면도가 도시되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에 의한 TFT 액티브 매트릭스 기판(10)은 전자파 도전성을 가진 반도체막(6), 및 고압 전원에 접속된 바이어스 전 극(7)이 순차 형성되어 구성되어 있다. 반도체막(6)은 X선 등의 전자파가 조사됨으로써 내부에 전하(전자-정공)를 발생시키는 것이다. 즉, 반도체막(6)은 전자파 도전성을 가지고, X선에 의한 화상 정보를 전하 정보로 변환하기 위한 것이다. 또한, 반도체막(6)은, 예를 들면 셀레늄을 주성분으로 하는 비정질의 a-Se(아모퍼스 셀레늄)로 이루어진다. 여기서, 주성분으로는 50% 이상의 함유율을 갖는다는 것이다. 이 반도체막(6)은 특성 개선, 제조 수율 개선의 목적으로 상하에 복수의 반도체막층, 또는 절연막층을 배치하는 경우가 많다. 본 실시형태에 의한 반도체막(6)은 두께 100∼1000㎛의 Se층의 상하에 0.1∼5㎛의 Sb2S3층을 배치하고 있고, 복수(여기서는 3층)의 센서층이 적층되어 구성되어 있는 것으로 한다. 이와 같이, 비정질의 a-Se 등을 이용하여 X선을 전하로 직접 변환할 경우, 센서층이 비교적 두껍기 때문에 발생된 전하를 전하 수집 전극(11) 등으로 충분히 축적할 수 없게 된다. 따라서, 본 실시형태에 의한 TFT 액티브 매트릭스 기판(10)에서는 전하 축적 용량(5)을 설치하여 발생된 전하를 축적시키고 있다.
TFT 액티브 매트릭스 기판(10)의 하층에는 센서층 하층 및 액티브 매트릭스 기판과의 계면에 광을 조사하기 위한 백라이트(40)가 배치되어 있다. 백라이트(40)의 조도, 및 파장은 센서층 재료에 크게 의존하지만 일반적인 반도체 재료의 경우는 가시광이 바람직하다.
이하, 본 실시형태에 의한 TFT 액티브 매트릭스 기판(10)의 층구성에 대해서 더욱 상세히 설명한다.
TFT 액티브 매트릭스 기판(10)은 유리 기판(1), 게이트 전극(2), 축적 용량 하부 전극(14), 게이트 절연막(15), 반도체층(8), 소스 전극(9), 드레인 전극(13), 축적 용량 상부 전극(18), 데이터 배선(3), 층간 절연막(12), 및 전하 수집 전극(11)을 구비하고 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 게이트 전극(2)에는 스캔 배선(101)이 접속되어 있고, 게이트 전극(2)과 스캔 배선(101)은 동일 금속층에 의해 형성되어 있고, 일반적으로 Al, Al 합금 등의 저저항 배선 재료가 적용된다. 또한, 축적 용량 하부 전극(14)에는 축적 용량 배선(102)이 접속되어 있고, 축적 용량 하부 전극(14)과 축적 용량 배선(102)은 동일 금속층에 의해 형성되어 있다. 이 축적 용량 하부 전극(14)에는 직사각형의 개구부(19A)가 복수 형성되어 있다.
또한, 게이트 전극(2)이나 게이트 절연막(15), 소스 전극(9), 드레인 전극(13), 반도체층(8) 등에 의해 TFT 스위치(4)가 구성되어 있고, 축적 용량 하부 전극(14)이나 게이트 절연막(15), 축적 용량 상부 전극(18) 등에 의해 전하 축적 용량(5)이 구성되어 있다.
유리 기판(1)은 지지 기판이며, 유리 기판(1)으로서는, 예를 들면 무알칼리 유리 기판(예를 들면, Corning사제 #1737 등)을 이용할 수 있다. 스캔 배선(101) 및 데이터 배선(3)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 격자상으로 배열된 전극배선이며, 그 교점에는, 도 2에 도시된 바와 같이, TFT 스위치(4)가 형성되어 있다. TFT 스위치(4)는 스위칭 소자이며, 그 소스 전극(9)은 데이터 배선(3)에 접속되고, 드레인 전극(13)은 축적 용량 상부 전극(18)에 접속되어 있다.
게이트 절연막(15)은 SiNX나 SiOX 등으로 이루어져 있다. 게이트 절연막(15)은 게이트 전극(2), 스캔 배선(101), 축적 용량 하부 전극(14) 및 축적 용량 배선(102)을 커버링하도록 설치되어 있고, 게이트 전극(2)상에 위치하는 부위가 TFT 스위치(4)에 있어서의 게이트 절연막으로서 작용하고, 축적 용량 하부 전극(14)상에 위치하는 부위는 전하 축적 용량(5)에 있어서의 유전체층으로서 작용한다. 즉, 전하 축적 용량(5)은 게이트 전극(2)과 동일층으로 형성된 축적 용량 하부 전극(14)과 축적 용량 상부 전극(18)의 중첩 영역에 의해 형성되어 있다.
또한, 반도체층(8)은 TFT 스위치(4)의 채널부이며, 데이터 배선(3)에 접속된 소스 전극(9)과 축적 용량 상부 전극(18)에 접속된 드레인 전극(13)을 연결하는 전류의 통로이다. 이 반도체층(8)에는 일반적으로 아모퍼스 실리콘이 이용된다. 반도체층(8)의 표면에는 소스 전극(9), 드레인 전극(13)과의 콘택트를 양호하게 하기 위해서 콘택트층이 배치되어 있고, 통상 불순물 첨가의 비정질 실리콘층이 적용된다.
데이터 배선(3), TFT 스위치(4)의 소스 전극(9), 드레인 전극(13), 및 축적 용량 상부 전극(18)은 게이트 절연막(15) 및 반도체층(8)상에 배치된 동일 금속층에 의해 형성되어 있다. 이들의 층에는 일반적으로 Al, Al 합금 등의 저저항 배선 재료가 적용된다. 소스 전극(9)은 데이터 배선(3)에 접속되고, 드레인 전극(13)은 축적 용량 상부 전극(18)에 접속되어 있다. 전술한 바와 같이, 축적 용량 하부 전극(14)과 중첩됨으로써 축적 용량(Cs 용량)을 구성한다.
또한, 축적 용량 상부 전극(18)에는 축적 용량 하부 전극(14)의 개구부(19A) 와 일치하도록 개구부(19B)가 배치되어 있다. 도시된 바와 같이, 포토리소그래피 공정에 있어서의 위치 얼라인먼트에 오프셋이 발생해도 축적 용량이 변동하지 않도록 하부의 개구부(19B)에 대하여 상부의 개구부(19A)를 1회전 크게 하고 있다(여기서는 한쪽 2㎛씩). 노광기의 얼라인먼트 오프셋은 1㎛ 전후 발생하지만 이것에 의해 용량 변동을 억제할 수 있다.
층간 절연막(12)은 일반적으로 평탄화막 재료 또는 층간 절연 재료라고 불리는 유기 또는 무기 절연막 재료의 일종(예를 들면, 아크릴 수지)으로 이루어지고, 전하 수집 전극(11) 하층의 평탄화, 및 전하 수집 전극(11)과 데이터 배선(3), 스캔 배선(101)의 용량 저감을 위해 배치되고, 두께가 1-4㎛, 비유전율이 2-4이다. 층간 절연막(12)에는 콘택트 홀(16)이 관통하고 있고, 상층에 배치된 전하 수집 전극(11)은 콘택트 홀(16)을 통해 축적 용량 상부 전극(18)에 접속된다.
전하 수집 전극(11)은 비정질 투명 도전 산화막(ITO)으로 이루어져 있다. 전하 수집 전극(11)은 콘택트 홀(16)을 매립하도록 형성되어 있고, 소스 전극(9) 및 드레인 전극(13)상, 축적 용량 상부 전극(18)상에 적층되어 있다. 전하 수집 전극(11)과 반도체막(6)은 전기적으로 도통되어 있고, 반도체막(6)에서 발생한 전하를 전하 수집 전극(11)에 의해 수집할 수 있게 되어 있다. 이와 같이, 전하 수집 전극(11)을 투명 전극으로 함으로써 유리 기판(1)측으로부터 반도체막(6)에 광이 투과된다.
이와 같이, 유리 기판(1)상에는 게이트 전극(2), 스캔 배선(101), 축적 용량 하부 전극(14) 및 축적 용량 배선(102)이 배치되어 있다. 게이트 전극(2)의 상방에 는 게이트 절연막(15)을 통해 반도체층(8) 및 데이터 배선(3)이 형성되어 있다. 반도체층(8)상에는 소스 전극(9)과 드레인 전극(13)이 형성되어 있다. 축적 용량 상부 전극(18)은 전하 축적 용량(5)을 구성하는 층의 상방에 적층되어 있다. 또한, 축적 용량 상부 전극(18), 데이터 배선(3), 소스 전극(9) 및 드레인 전극(13)의 상방에는 층간 절연막(12)이 형성되어 있다. 층간 절연막(12)의 상층, 즉 TFT 액티브 매트릭스 기판(10)의 최상층에는 전하 수집 전극(11)이 배치되어 있다. 전하 수집 전극(11)과 TFT 스위치(4)는 축적 용량 상부 전극(18) 및 드레인 전극(13)을 통해 접속되어 있다.
이어서, 상기 구조의 방사선 화상 검출 장치(100)의 동작 원리에 대해서 간단히 설명한다.
바이어스 전극(7)과 축적 용량 하부 전극(14)의 사이에 고압 전원으로부터 소정의 바이어스 전압을 인가한 상태에서 반도체막(6)에 X선이 조사되면 반도체막(6)내에 전하(전자-정공쌍)가 발생한다. 그리고, 반도체막(6)과 전하 축적 용량(5)은 전기적으로 직렬로 접속된 구조로 되어 있으므로 반도체막(6)내에 발생한 전자는 +전극측으로, 정공은 -전극측으로 이동하고, 그 결과 전하 축적 용량(5)에 전하가 축적된다.
전하 축적 용량(5)에 축적된 전하는 스캔 배선(101)으로의 입력 신호에 의해 TFT 스위치(4)를 온 상태로 함으로써 데이터 배선(3)을 통해 외부로 인출되는 것이 가능하게 된다.
그리고, 스캔 배선(101)과 데이터 배선(3), TFT 스위치(4) 및 전하 축적 용 량(5)은 모두 XY 매트릭스상으로 배치되어 있기 때문에 스캔 배선(101)에 입력하는 신호를 순차 주사하고, 데이터 배선(3)으로부터의 신호를 데이터 배선(3)마다 검지함으로써 이차원적으로 X선의 화상 정보를 얻는 것이 가능하게 된다.
그런데, 본 실시형태에 의한 TFT 액티브 매트릭스 기판(10)은, 상술한 바와 같이, 전하 축적 용량(5)의 축적 용량 상부 전극(18) 및 축적 용량 하부 전극(14)에 각각 개구부(19A), 개구부(19B)를 형성함으로써 전하 축적 용량(5)의 상층에 위치하는 반도체막(6)의 각 센서층에 광을 조사할 수 있다.
여기서, 배경기술에 있어서 설명한 일본 특허 공개 2004-33659호 공보에서는 백라이트(40)로부터 조사된 광에 의해 트랩 차지(trap charge)가 화소 전극간에 발생하고, 이 트랩 차지에 의해 화소 전극간이 정전위가 된다고 설명하고 있지만 본원 발명자는 다음과 같이 생각하고 있다.
센서층/TFT 기판 계면에는 많은 결함 준위가 존재한다. 정 바이어스에 의해 전하 수집 전극(11)측에 드리프팅된 전하의 대부분은 전하 수집 전극(11)에 수집된다. 그러나, 광조사가 없을 경우 상술한 결함 준위로 트래핑된 전하도 많이 존재한다. 따라서, 일본 특허 공개 2004-33659호 공보의 기술에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, TFT 액티브 매트릭스 기판에 대하여 백라이트(40)로부터 광을 조사함으로써 이들의 트래핑된 전하가 여기되어 전하 수집 전극(11)에 유입된다. 즉, 트랩 차지에 의해 정전위가 되는 것이 아니라 광에 의해 정전하가 여기되어 정전하가 수집 전극측으로 방출된다.
본 효과는 화소 전극간이 아닌 영역에서도 유효하다. 도 5에 도시된 바와 같 이, 센서층(여기서는 최하층의 Sb2S3층) 내부나, 반도체층과 TFT 기판의 계면, 복수의 반도체층의 계면에도 많은 결함 준위가 존재한다. 이들은 전하 수집 전극(11) 바로 위에 있어서도 홀을 트래핑하기 때문에 잔상 특성이 열화되고, 발생한 전하의 일부가 센서층내에 머무르기 때문에 감도가 불안정하게 된다.
따라서, 본 실시형태에서는 전하 축적 용량(5)의 축적 용량 상부 전극(18) 및 축적 용량 하부 전극(14)에 각각 개구부(19A), 개구부(19B)를 형성해서 전하 수집 전극(11) 바로 위의 센서층에 광을 조사할 수 있는 구성으로 했다. 이에 따라, 전하 수집 전극(11) 바로 위에 있어서도 전하가 여기되어 전하 수집 전극(11)에 유입되기 때문에 잔상 특성을 개선할 수 있고, 결함 준위로 트래핑된 홀을 저감할 수 있기 때문에 감도 안정성도 개선할 수 있다.
즉, 예를 들면 도 11에 도시된 종래 구성의 TFT 액티브 매트릭스 기판에서는 전하 축적 용량(5')의 축적 용량 상부 전극(18') 및 축적 용량 하부 전극(14')에 개구부(19A), 개구부(19B)가 형성되어 있지 않기 때문에 축적 용량 상부 전극(18') 및 축적 용량 하부 전극(14')에 의해 광이 차광되어 전하 축적 용량(5')의 상층에 위치하는 반도체막(6')의 각 센서층에 백라이트(40)로부터의 광을 조사하는 것이 불가능하다. 또한, 종래 이 영역에 광을 조사함으로써 센서층의 감도 안정성, 잔상 특성이 개선되는 것은 알려지지 않았다.


시간(초)
종래

본 발명

백라이트 무
백라이트 유

1
23.00%
9.00%
3.00%

10
0.80%
0.25%
0.04%

100
0.30%
0.03%
0.00%
표 1에는 본 실시형태에 의한 TFT 액티브 매트릭스 기판(10)(표 1에서는 "본 발명"이라고 기재)과 도 11에 도시된 종래 구성의 TFT 액티브 매트릭스 기판(표 1에서는 "종래"라고 기재)에 있어서, 각각 전하 축적 용량(5)으로부터 전하를 인출하는 화상 검출을 행한 후에 일정 시간 경과후에 다시 전하를 인출하여 잔존 전하의 검출을 행해서 잔존 전하의 비율을 구한 경우의 검출 결과의 일례가 도시되어 있다. 또한, 종래 구성의 TFT 액티브 매트릭스 기판(10)에서는 백라이트(40)로부터의 광을 조사했을 경우(백라이트 유)와 백라이트(40)로부터 광을 조사하지 않았을 경우(백라이트 무)에 있어서 잔존 전하의 비율을 구하고 있다.
표 1에 도시된 바와 같이, 어떤 일정 조건으로 X선을 조사했을 경우(특히, X선량이 높을 경우), 종래 구성의 TFT 액티브 매트릭스 기판에서는 백라이트로부터 광을 조사하지 않았을 경우, 1초 경과후에도 23%의 전하가 검출되고, 10초 경과해도 0.8% 남아있다. 또한, 백라이트(40)로부터 광을 조사했을 경우에도, 0.05% 이하가 되기 위해서는 100초 정도 필요했다.
한편, 본 실시형태에 의한 TFT 액티브 매트릭스 기판(10)에서는 10초 후에 0.04%까지 저감할 수 있었다.
이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 유리 기판(1)상에 X선이 조사됨으로써 전하가 발생하는 반도체막(6)이 형성됨과 아울러 각각 대향 배치된 2개의 축적 용량 상부 전극(18), 축적 용량 하부 전극(14)을 포함하고, 반도체막(6)에 발생한 전하를 화상을 구성하는 화소의 정보로서 축적하는 복수의 전하 축적 용량(5)이 반도체막(6)과 유리 기판(1)의 사이에 형성된 TFT 액티브 매트릭스 기판(10)과, TFT 액티브 매트릭스 기판(10)의 유리 기판(1)측의 면에 대하여 광을 조사하는 백라이트(40)를 구비하고, 축적 용량 상부 전극(18), 축적 용량 하부 전극(14)은 반도체막(6)의 해당 전하 축적 용량(5)이 형성된 영역에 대하여 백라이트(40)로부터 소정 강도 이상의 광이 조사되도록 형성되어 있으므로, 백라이트(40)로부터의 광에 의해 반도체막(6)의 전하 축적 용량(5)이 형성된 영역에 트래핑된 전하가 여기되기 때문에 감도 안정성, 잔상 특성을 개선할 수 있다.
또한, 이 조사하는 광의 강도는 해당 반도체층의 층 구성 등에 따라서 해당 반도체층의 축적부가 형성된 영역에 트래핑된 전하를 여기시킬 수 있는 광의 강도를 미리 실험 등에 의해 구하면 좋다.
또한, 본 실시형태에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 축적 용량 상부 전극(18) 및 축적 용량 하부 전극(14)에 형성된 개구부(19A, 19B)의 형상을 직사각형으로 했을 경우에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 예를 들면 도 6에 도시된 바와 같이, 개구부(19A, 19B)의 형상을 슬릿상으로 해도 좋다. 또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 축적 용량 상부 전극(18) 및 축적 용량 하부 전극(14)을 コ자형의 형상으로서 중앙부에 광투과 영역을 가진 전극으로 해도 좋다. 또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 축적 용량 상부 전극(18) 및 축적 용량 하부 전극(14)을 각각 복수로 분할[도 8에서는 축적 용량 상부 전극(18) 및 축적 용량 하부 전극(14)을 각각 2개로 분할]하고, 각 축적 용량 상부 전극(18)을 각각 드레인 전극(13)에 병렬로 접속해도 좋다. 이 중 어느쪽의 경우도 본 실시형태와 마찬가지 효과를 얻을 수 있다.
또한, 도 9a, 도 9b에 도시된 바와 같이, 축적 용량 하부 전극(14)에 복수의 미세한 슬릿상의 개구부(19A)를 형성하고, 축적 용량 상부 전극(18)을 소스 전극(9)층과 별도의 층으로 형성하는 것으로 하여 소스 전극(9)층 상에 별도 배치한 보호 절연막의 상층에 ITO 등의 투과성을 가진 도전성 부재에 의해 축적 용량 상부 전극(18)을 형성하고, 축적 용량 상부 전극(18)과 드레인 전극(13)을 보호 절연막에 형성된 콘택트 홀을 통해 전기적으로 접속해도 좋다. 이에 따라, 축적 용량 상부 전극(18)은 투명하기 때문에 슬릿 등의 개구를 형성할 필요가 없고, 그 결과, 전계 확장에 의해 개구에 의한 축적 용량의 저하를 억제할 수 있다. 또한, 도 9b는 도 9a의 B-B선 단면도이다.
이외에, 본 실시형태에서 설명한 방사선 화상 검출 장치(100)의 구성(도 1 참조) 및 TFT 액티브 매트릭스 기판(10)의 구성[도 2∼도 9b]은 일례이며, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위내에 있어서 적당히 변경 가능하다.
도 1은 실시형태에 의한 방사선 화상 검출 장치의 전체 구성을 나타낸 구성도이다.
도 2는 실시형태에 의한 TFT 액티브 매트릭스 기판의 1화소 단위의 구조를 나타낸 평면도이다.
도 3은 실시형태에 의한 도 2의 A-A선 단면도이다.
도 4는 종래의 TFT 액티브 매트릭스 기판에서의 반도체층내의 전하 동작을 모식적으로 나타낸 모식도이다.
도 5는 실시형태에 의한 TFT 액티브 매트릭스 기판에서의 반도체층내의 전하 동작을 모식적으로 나타낸 모식도이다.
도 6은 실시형태에 의한 TFT 액티브 매트릭스 기판의 다른 구조를 나타낸 평면도이다.
도 7은 실시형태에 의한 TFT 액티브 매트릭스 기판의 다른 구조를 나타낸 평면도이다.
도 8은 실시형태에 의한 TFT 액티브 매트릭스 기판의 다른 구조를 나타낸 평면도이다.
도 9a는 실시형태에 의한 TFT 액티브 매트릭스 기판의 구조를 나타낸 평면도이다.
도 9b는 도 9a의 B-B선 단면도이다.
도 10은 종래의 TFT 액티브 매트릭스 기판의 구조를 나타낸 평면도이다.
도 11은 도 10의 C-C선 단면도이다.

Claims (9)

  1. 광투과성을 가진 부재에 의해 형성된 기판상에 X선이 조사됨으로써 전하가 발생하는 반도체층이 형성되고, 각각 대향 배치된 2개의 전극을 포함하고, 상기 반도체층에 발생한 전하를 화상을 구성하는 화소의 정보로서 축적하는 복수의 축적부가 상기 반도체층과 상기 기판의 사이에 형성된 센서 패널; 및
    상기 센서 패널의 상기 기판측의 면에 대하여 광을 조사하는 라이트를 포함하는 화상 검출 장치로서:
    상기 축적부의 각 전극은 상기 반도체층의 해당 축적부가 형성된 영역에 대하여 상기 라이트로부터 소정 강도 이상의 광이 조사되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 검출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 축적부의 각 전극은 상기 반도체층의 해당 축적부가 형성된 영역에 대하여 상기 라이트로부터 소정 강도 이상의 광이 조사되도록 개구부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 검출 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 개구부의 각각은 슬릿상의 형상인 것을 특징으로 하는 화상 검출 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 개구부의 각각은 직사각형의 형상인 것을 특징으로 하는 화상 검출 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 전극의 각각은 복수의 상기 개구부를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 검출 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 축적부의 각 전극은 각각 복수로 분할되어서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 검출 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 축적부의 각 전극은 광투과성을 가진 도전성 부재에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 검출 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체층은 아모퍼스 셀레늄이 주성분인 것을 특징으로 하는 화상 검출 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체층은 각각 재질이 다른 복수의 반도체층이 적층되어 형성된 것을 특징으로 하는 화상 검출 장치.
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