放射线检测器的制作方法

专利名称：放射线检测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及放射线检测器。本发明尤其涉及这样的放射线检测器其包括按矩阵 状排列的多个像素，累积由于放射线照射所产生的电荷，并且检测所累积的电荷量作为代 表图像的信息。
背景技术：
近年来，采用FPD (平板检测器)等的放射线检测器(放射线检测元件)的放射线 图像成像装置(放射线图像检测装置)已经投入到实际使用。这样的放射线检测器具有设 置在TFT (薄膜晶体管)有源矩阵基板上的X射线敏感层，并且能够直接将X射线信息转换 成数字数据。与先前的成像板相比，这样的FPD具有如下的优点可以更即时地检查图像并 且还可以检查视频图像。因此，FPD得到了快速引入。对于这样的放射线检测元件，提出了各种类型。例如，存在在半导体层中直接将放 射线转换为电荷并且累积电荷的直接转换型放射线检测元件。还存在这样的间接转换型放 射线检测元件其首先用诸如CsI:Tl、GOS(Gd2AS:Tb)等的闪烁器将放射线转换成光，然后 在半导体层中将转换后的光转换成电荷，并且累积电荷。已知这样的技术使用检测总放射线照射量的AEC传感器来控制照射放射线的放 射线源(例如，参见日本特许4217506号公报)。在日本特许4217506号公报中所描述的技 术中，在第一放射线转换元件(放射线检测元件)之间的间隙中形成AEC传感器(第二放 射线转换元件)。在日本特许4217506号公报中所描述的技术中，在与形成第一放射线检测 元件的基板相同的基板上形成AEC传感器。根据日本特许4217506号公报中所描述的技术，AEC传感器并入在按矩阵状排列 第一放射线检测元件(它们是昂贵的部件)的基板中。因此，当在AEC传感器或其线路中出 现制造缺陷时，各个基板就变为有缺陷的基板。即，当在AEC传感器或其线路中出现制造缺 陷时，即使在按矩阵状排列的第一放射线转换元件中未出现制造缺陷，也需要废弃各基板。 因此，在日本特许4217506号公报中所描述的技术中，可能格外地增加了制造成本。当完成 了基板的生产时，对并入了 AEC传感器并且按矩阵设置有第一放射线转换元件的基板执行 发货检查。由于这个原因，通过下面的表达式可以代表基板的成品率。成品率=第一放射线转换元件的成品率XAEC传感器的成品率

发明内容
本发明提供了可以降低制造成本的放射线检测器。本发明的第一方面是一种放射线检测器，该放射线检测器包括波长转换单元，其 将所照射的具有第一波长的放射线转换成具有第二波长的放射线；第一基板，其具有第一 表面和不同于所述第一表面的第二表面；多个放射线检测像素，其按矩阵状排列在所述第 一表面上，累积由于具有所述第二波长的放射线的照射而产生的电荷，并且包括用于读出 所累积的电荷的开关元件；多条扫描线，其设置在所述第一表面上，对设置在各放射线检测像素中的各开关元件进行开关的控制信号流过所述多条扫描线；多条信号线，其设置在所 述第一表面上，根据各开关元件的开关状态，与在各放射线检测像素中累积的电荷相对应 的电信号流过所述多条信号线；以及第二基板，其设置在所述第一基板的所述第二表面上， 包括多个放射线照射检测传感器，所述多个放射线照射检测传感器由于照射到所述第一表 面上并且从所述第二表面出射的具有所述第二波长的放射线的照射而产生电荷。要注意的是，放射线照射检测传感器可以设置在第二基板的一部分上，或者可以 设置在第二基板的整个表面上。根据本发明的第一方面，放射线检测像素和放射线照射检测传感器分别设置在不 同的基板上。因此，在第一方面中，放射线检测像素的成品率和放射线照射检测传感器的成 品率可以彼此独立。因此，在第一方面中，当在放射线照射检测传感器中出现制造缺陷时， 仅第二基板可能变为有缺陷的基板，而第一基板不变为有缺陷的基板。即，在第一方面中， 即使在放射线照射检测传感器中出现制造缺陷，也不废弃按矩阵状排列有多个放射线检测 像素的第一基板。因此，根据第一方面，可以降低制造成本。根据第一方面，放射线照射检测传感器不设置在放射线检测像素之间。因此，与 AEC传感器(第二放射线转换元件)形成在第一放射线转换元件(放射线检测元件)之间 的间隙中的现有技术相比，在第一方面中可以扩大放射线检测像素的有效检测区域。因此， 根据第一方面，可以改善本示例性实施方式中的放射线检测精度。根据本发明的第一方面，设置有多个放射线照射检测传感器的第二基板设置在第 一基板的第二表面侧上。因此，在第一方面中，接收的具有第二波长的放射线(如，光)的量 可以大于在AEC传感器形成于放射线检测TFT之间的间隙中的情况下的放射线量。结果， 根据本发明的第一方面，检测灵敏度变高。当AEC传感器形成在TFT的间隙中时，通过面积 比设置了 AEC传感器的间隙小的AEC传感器的传感器单元来接收具有第二波长的放射线。 同时，在本发明的第一方面中，AEC传感器设置在TFT的顶面上。因此，根据第一方面，AEC 传感器可以设置在TFT的整个间隙中，并且可以大量接收从间隙泄露并且出射的具有第二 波长的放射线。根据本发明的第一方面，由放射线检测像素和放射线照射检测传感器来检测由相 同的波长转换单元转换后的光。因此，在本发明的第一方面中，与由外部AEC传感器检测放 射线的情况相比，可以减小基于照射条件的像素检测和放射线照射量检测之差。本发明的第二方面是一种放射线检测器，该放射线检测器包括波长转换单元， 其具有第一表面和第二表面，将照射的具有第一波长的放射线转换成具有第二波长的放射 线，并将具有所述第二波长的放射线从两个表面出射；第一基板，其设置在所述波长转换单 元的所述第一表面上；多个放射线检测像素，其按矩阵状排列在所述第一基板上，累积由 于从所述波长转换单元的所述第一表面出射并具有所述第二波长的放射线的照射而产生 的电荷，并且包括用于读出所累积的电荷的开关元件；多条扫描线，其设置在所述第一基 板上，对设置在各放射线检测像素中的各开关元件进行开关的控制信号流过所述多条扫描 线；多条信号线，其设置在所述第一基板上，根据各开关元件的开关状态，与在各放射线检 测像素中累积的电荷相对应的电信号流过所述多条信号线；以及第二基板，其设置在所述 波长转换单元的所述第二表面上，包括多个放射线照射检测传感器，所述多个放射线照射检测传感器由于从所述波长转换单元的所述第二表面出射的具有所述第二波长的放射线 的照射而产生电荷。S卩，放射线照射检测传感器可以设置在第二基板的一部分上，或者可以设置在第 二基板的整个表面上。根据本发明的第二方面，放射线检测像素和放射线照射检测传感器分别设置在不 同的基板上。因此，在第二方面中，放射线检测像素的成品率和放射线照射检测传感器的成 品率可以彼此独立。因此，在第二方面中，当在放射线照射检测传感器中出现制造缺陷时， 仅第二基板可能变为有缺陷的基板，而第一基板不变为有缺陷的基板。即，在第二方面中， 即使在放射线照射检测传感器中出现制造缺陷，也不废弃按矩阵状排列有多个放射线检测 像素的第一基板。因此，根据第二方面，可以降低制造成本。根据第二方面，放射线照射检测传感器不设置在放射线检测像素之间。因此，与 AEC传感器(第二放射线转换元件)形成在第一放射线转换元件(放射线检测元件)之间 的间隙中的现有技术相比，在第二方面中可以扩大放射线检测像素的有效检测区域。因此， 根据第二方面，可以改善本示例性实施方式中的放射线检测精度。根据本发明的第二方面，设置有多个放射线照射检测传感器的第二基板设置在波 长转换单元的另一表面侧上。因此，在第二方面中，接收的具有第二波长的放射线(如，光) 的量可以大于在AEC传感器形成于放射线检测TFT之间的间隙中的情况下的放射线量。结 果，根据本发明的第二方面，检测灵敏度变高。当AEC传感器形成在TFT的间隙中时，通过 面积比设置了 AEC传感器的间隙小的AEC传感器的传感器单元来接收具有第二波长的放射 线。同时，在本发明的第二方面中，AEC传感器设置在TFT的顶面上。因此，根据第二方面， AEC传感器可以设置在TFT的整个间隙中，并且可以大量接收从间隙泄露并且出射的具有 第二波长的放射线。根据本发明的第二方面，由放射线检测像素和放射线照射检测传感器来检测由相 同的波长转换单元转换后的光。因此，在本发明的第二方面中，与由外部AEC传感器检测放 射线的情况相比，可以减小基于照射条件的像素检测和放射线照射量检测之差。根据本发明的第三方面，在上述方面中，还可以包括放射线照射检测线，各个放 射线照射检测线连接到放射线照射检测传感器中的一个，与由所述放射线照射检测传感器 产生的电荷相对应的电信号流过所述放射线照射检测线；以及放射线照射控制装置，其连 接到所述放射线照射检测线中的每一个，检测具有所述第一波长的放射线的照射量，并且 基于所检测到的照射量来控制用于照射具有所述第一波长的放射线的放射线源。根据本发明的第四方面，在上述方面中，所述放射线照射检测传感器可以设置在 所述第二基板的整个表面上。根据本发明的第五方面，在上述方面中，所述第二基板可以包括树脂基板。根据本发明的第六方面，在上述方面中，所述放射线照射检测传感器可以包括有 机材料。根据本发明的第七方面，在上述方面中，所述放射线照射检测传感器可以包括无 机材料。根据本发明的第八方面，在上述方面中，所述波长转换单元可以包括GOS。
根据本发明的第九方面，在上述方面中，所述波长转换单元可以包括CsI。由此，根据本发明的这些方面，可以降低制造成本。


将基于下面的附图详细描述本发明的示例性实施方式，在附图中图1是示出了根据本发明的第一示例性实施方式的放射线图像检测装置的放射 线检测器的结构的图；图2是示出了根据第一示例性实施方式的放射线图像检测装置的放射线检测器 的结构的图；图3是示出了根据第一示例性实施方式的放射线检测器的结构的平面图；图4A和图4B是根据第一示例性实施方式的放射线检测器的截面图；图5是示出了根据第一示例性实施方式的放射线检测器的结构的图；图6是示出了根据第一示例性实施方式的附接了光电传感器的TFT阵列基板的放 射线检测元件的制造处理的示例的图；图7是示出了根据第一示例性实施方式的片状光电传感器阵列的示例的图；图8A和图8B是示出了根据第一示例性实施方式的包含有机薄膜材料的光电转换 膜的示例的图；图9A和图9B是示出了根据第一示例性实施方式的附接了光电传感器的TFT阵列 基板和AEC光电传感器阵列基板的示意图；图10是示出了根据本发明的第二示例性实施方式的放射线图像检测装置的放射 线检测器的结构的图；图11是示出了根据第二示例性实施方式的放射线图像检测装置的制造方法的示 意图；图12是示出了根据第二示例性实施方式的制造方法的各步骤中制造的材料的截 面图；以及图13A和图1 是示出了根据第二示例性实施方式的放射线图像检测装置的放射 线检测器的结构的图。
具体实施例方式下面将参照

本发明的示例性实施方式。第一示例性实施方式首先，将描述第一示例性实施方式。在本示例性实施方式中，将描述把本发明应用 到间接转换型放射线检测器IOA的情况。间接转换型放射线检测器将具有第一波长的放射 线转换成具有第二波长的放射线，并且将转换后的具有第二波长的放射线转换成电荷。在 下面的描述中，将描述如下的情况的示例将具有第一波长的放射线简单地称为“放射线 (例如，X射线)”，并且具有不同于第一波长的第二波长的放射线是“光”。但是，具有第一 波长的放射线和具有第二波长的放射线不限于此。图1和图2示出了使用根据第一示例性实施方式的放射线检测器IOA的放射线成 像装置(放射线图像检测装置)100的整体结构。在图2中，未示出闪烁器70和AEC光电传感器阵列基板74。根据本示例性实施方式的放射线成像装置100包括间接转换型放射线检测器 10A。放射线检测器IOA包括闪烁器70、附接了光电传感器的TFT阵列基板72和AEC光 电传感器阵列基板74。闪烁器70将照射的放射线转换成光，并且射出光。根据本示例性实施方式，如图 1所示，在闪烁器70的下部中设置有反射光的反射体。要注意的是，闪烁器70对应于本发 明的波长转换单元(波长转换层)。在附接了光电传感器的TFT阵列基板72上，二维地设置有各自包括传感器单元 103和TFT开关4的多个像素。传感器单元103包括下面要描述的上电极、半导体层和下电 极，并且接收通过由闪烁器转换照射的放射线而获得的光，并且累积电荷。TFT开关4读取 在传感器单元103中累积的电荷。在附接了光电传感器的TFT阵列基板72上，彼此交叉地设置有多条扫描线101和 多条信号线3。扫描线101将TFT开关4导通/截止。信号线3读取在传感器单元103中 累积的电荷。当连接到信号线3的任意TFT开关4导通时，对应于传感器单元103中累积的电 荷量的电信号输出到各条信号线3。检测输出的电信号的信号检测电路105连接到各条信 号线3。向各条扫描线101输出用于将各TFT开关4导通/截止的控制信号的扫描信号控 制装置104连接到各条扫描线101。针对各条信号线3，信号检测电路105包括放大输入的电信号的放大电路。在信号 检测电路105中，通过放大电路来放大从各条信号线3输入的电信号，并且检测该电信号。 因此，信号检测电路105检测在各传感器单元103中累积的电荷量，作为构成图像的各个像
素的信息。信号处理装置106连接到信号检测电路105和扫描信号控制装置104。信号处理 装置106对在信号检测电路105中检测到的电信号执行预定处理。此外，信号处理装置106 向信号检测电路105输出表示信号检测定时的控制信号，并且向扫描信号控制电路104输 出表示扫描信号的输出定时的控制信号。接着，将参照图3、图4A和图4B详细描述根据本示例性实施方式的附接了光电传 感器的TFT阵列基板72。图3是示出了根据本示例性实施方式的附接了光电传感器的TFT 阵列基板72上的放射线检测元件的各像素的结构的平面图。图4A是沿图3的线A-A取得 的截面图。图4B是沿图3的线B-B取得的截面图。如图4A和图4B所示，在根据本示例性实施方式的放射线检测元件中，在由无碱玻 璃制成的绝缘基板1上形成有扫描线101和栅极2。扫描线101和栅极2彼此连接(参见 图3)。形成有该扫描线101和栅极2的布线层(下面将该布线层称为“第一信号布线层”) 由Al和/或Cu、或者主要由Al和/或Cu组成的层叠膜形成。但是，第一信号布线层的材 料不限于此。在扫描线101和栅极2上，在一个表面上形成绝缘膜15，以覆盖扫描线101和栅极 2。绝缘膜15的位于栅极2上方的部位用作TFT开关4中的栅绝缘膜。绝缘膜15例如由 例如SiNx等通过例如化学气相淀积(CVD)成膜而形成。
在绝缘膜15上方的各个栅极2上形成岛状的半导体有源层8。半导体有源层8是 TFT开关4的沟道部，并且例如由非晶硅膜形成。在上述层上形成源极9和漏极13。在形成有源极9和漏极13的布线层中，形成信 号线3和平行于信号线3的公共电极线25。源极9连接到信号线3。形成有源极9、信号线 3和公共电极线25的布线层(下面将该布线层称为“第二信号布线层”)由Al和/或Cu、 或者主要由Al和/或Cu组成的层叠膜形成。但是，第二信号布线层的材料不限于此。在源极9和漏极13这两者与半导体有源层8之间形成接触层(图中未示出)。接 触层由掺有杂质的半导体层形成，该半导体层由掺有杂质的非晶硅构成。用于进行开关的 TFT开关4如上所述地构成。在基板1上方设置有像素的区域的基本整个表面(基本全部区域)上形成TFT保 护层11，以覆盖半导体有源层8、源极9、漏极13、信号线3和公共电极线25。TFT保护层11 例如由SiNx等例如通过CVD成膜而形成。在TFT保护层11上方形成涂覆型中间绝缘膜12。该中间绝缘膜12由低电容率 (介电常数ε , = 2至4)的光敏有机材料(例如，诸如正性感光丙烯酸树脂的材料甲基丙 烯酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物的基础聚合物，其中混合了萘醌-二叠氮基正性感 光剂)形成。中间绝缘膜12的膜厚度是1至4μπι。在根据本示例性实施方式的放射线检 测装置10中，通过提供中间绝缘膜12，可以将设置在中间绝缘膜12之上和之下的金属层之 间的电容抑制到低值。而且，通常，这样的材料还具有平坦化层的功能，并且展示出使下层 中的台阶平坦化的效果。结果，由于平坦化了设置在上层上的半导体层6的形状，因此可以 防止由于半导体层6不平坦而导致吸收效率降低，并且可以抑制漏电流增加。在层间绝缘 膜12和TFT保护层11中，分别在面对漏极13的位置和形成扫描线101的区域的照射表面 侧的位置形成接触孔16和接触孔22k。在层间绝缘膜12上，形成传感器单元103的下电极14，以覆盖像素区域，同时填充 接触孔16。下电极14连接到TFT开关4的漏极13。对于下面描述的半导体层6的厚度是 大约Iym的情况，只要下电极14是导电的，就不特定限制下电极14的材料。因此，可以用 诸如铝基材料、ITO等的导电金属形成下电极14。但是，在半导体层6的膜厚度较薄(大约0.2至0.5 μ m)的情况下，半导体层6不 能充分吸收光，并且需要采取措施以防止由于光照射到TFT开关4上而引起漏电流增加。因 此，在这样的情况下，下电极14优选地是用具有遮光能力的金属作为主要成分的合金或层叠膜。在下电极14上形成用作光电二极管的半导体层6。在本示例性实施方式中，具有 PIN结构的光电二极管用作半导体层6。因此，通过从下层起按顺序层叠η+层、i层和ρ+层 来形成半导体层6。在本示例性实施方式中，下电极14形成为比半导体层6厚。当半导体 层6较薄(例如，在具有0. 5 μ m或更小的厚度的情况下)，优选的是，设置遮光金属以覆盖 TFT开关4，从而阻止光入射在TFT开关4上。在本示例性实施方式中，确保从TFT开关4的沟道单元到由遮光金属制成的下电 极14的端部的距离为5μπι或更大，以抑制由于光在装置中的漫反射而引起光进入TFT开 关4中。在层间绝缘膜12和半导体层6上，形成在半导体层6的一部分中具有开口的保护绝缘膜17。在半导体层6和保护绝缘膜17上，形成上电极7以至少覆盖保护绝缘膜17的 开口。例如使用诸如ΙΤ0、铟锌氧化物(IZO)等的具有高透光性的材料形成上电极7。上电 极7用作连接到公共电极线25以向设置在下层的上电极7提供偏置电压的导电部件。如 图4B所示，公共电极线25通过设置在第一层间绝缘膜12中的接触孔22A而连接到形成在 下电极14的层上的接触焊盘M。通过用上电极7覆盖设置在保护绝缘膜17中的接触孔 22B，上电极7和公共电极线25彼此电连接。要注意的是，上电极7和连接到公共电极线25的导电部件可以由不同层的金属形 成。因此，放射线检测像素形成在基板1的第一表面1A’侧上。在按上述方式形成的 附接了光电传感器的TFT阵列基板72中，如图5所示，闪烁器70接合到第一表面1A’侧。 闪烁器70由GOS构成，并且使用具有低光吸收特性的粘合树脂观来接合。如图5所示，在 与第一表面1A’相对的表面IB(不同于第一表面1A’的表面1B)侧上，设置AEC光电传感 器阵列基板74。相对于附接了光电传感器的TFT阵列基板72，闪烁器70侧的表面称为“第 一表面”，而AEC光电传感器阵列基板74侧的表面称为“第二表面”。附接了光电传感器的 TFT阵列基板72对应于本发明的第一基板。AEC光电传感器阵列基板74对应于本发明的 第二基板。下面将参照图6中的(1)至(9)描述根据第一示例性实施方式的附接了光电传感 器的TFT阵列基板72的放射线检测元件的制造处理的示例。首先，在基板1上形成起到第一信号布线层的作用的栅极2和扫描线101 (图6的 (1))。第一信号布线层由诸如Al和Al合金的具有低电阻的金属、或者具有由高熔点的金 属形成的屏蔽金属层的层叠膜形成。第一信号布线层的厚度大约是IOOnm至300nm，并且使 用溅射法在基板1上淀积第一信号布线层。接着，使用光刻对光刻胶膜进行构图。然后，使 用基于针对Al的刻蚀剂的湿刻蚀法或干刻蚀法对金属膜进行构图。接着，去除光刻胶，并 且形成第一信号布线层。然后，在第一信号布线层上按顺序淀积绝缘膜15、半导体有源层8和接触层(图 中未示出)(参见图6的O))。绝缘膜15由SiNx制成，并且绝缘膜15的厚度是200nm至 600nm。半导体有源层8由非晶硅制成，并且半导体有源层8的厚度大约是20nm至200nm。 接触层由掺有杂质的非晶硅制成，并且接触层的厚度大约是IOnm至lOOnm。使用等离子-化 学气相淀积(P-CVD)法淀积接触层。然后，类似于第一信号布线层，使用光刻法对光刻胶构 图。接着，通过相对于绝缘膜15选择性地对半导体有源层8和基于掺杂半导体的接触层执 行干刻蚀，从而形成半导体有源区域。然后，在绝缘膜15和半导体有源层8上，形成起到第二信号布线层的作用的信号 线3、源极9、漏极13和公共电极线25 (图6的(3))。类似于第一信号布线层，第二信号布线 层由诸如Al和Al合金的具有低电阻的金属、具有由高熔点的金属形成的屏蔽金属层的层 叠膜、或者诸如Mo的具有高熔点的单个金属膜形成。第二信号布线层的厚度大约是IOOnm 至300nm。类似于第一信号布线层，在第二信号布线层中，使用光刻法对光刻胶膜构图，并且 使用基于针对Al的刻蚀剂的湿刻蚀法或干刻蚀法对金属膜构图。此时，通过选择性地采用 刻蚀法，防止了去除绝缘膜15。在第二信号布线层中，通过干刻蚀法来部分地去除接触层和 半导体有源层8，并且形成沟道区域。
然后，在上述层上按顺序形成TFT保护膜11和层间绝缘膜12(图6的0))。可以 使用单个无机材料物质、由无机材料制成的保护绝缘膜和由有机材料制成的层间绝缘膜的 叠层、以及由有机材料制成的单个层间绝缘膜中的任意一个，来形成TFT保护膜11和层间 绝缘膜12。在本示例性实施方式中，将感光的层间绝缘膜12和由无机材料制成的TFT保护 膜11层叠，以抑制下层的公共电极线25和下电极14之间的电容，并且稳定TFT开关4的 特性。例如，在本示例性实施方式中，使用CVD法形成TFT保护膜11。然后，对作为涂覆材 料的感光层间绝缘膜12的材料进行涂覆、预烘、曝光、显影和烧结。然后，使用光刻法对TFT保护膜11构图(图6的(5))。当未设置TFT保护膜11 时，不需要执行该步骤。然后，使用溅射法在上述层上淀积诸如Al材料或ITO的金属材料，并且形成下电 极14。下电极14的厚度大约是20nm至200nm。然后，使用光刻法对光刻胶膜构图，并且使 用基于针对金属的刻蚀剂的湿刻蚀法或干刻蚀法来对金属膜构图，并且形成下电极14(图 6 的(6))。然后，通过使用CVD法从下层起按顺序淀积η+层、i层和P+层，来形成半导体层 6(图6的(7))。n+层的厚度是50nm至500nm，i层的厚度是0. 2 μ m至2 μ m，并且p+层的 厚度是50nm至500nm。通过按顺序层叠各个层，使用光刻法进行构图，并且使用干刻蚀或湿 刻蚀选择性地刻蚀下层的层间绝缘膜12，从而形成半导体层6。在这种情况下，按顺序层叠η+层、i层和P+层。但是，半导体层6可以被构成为 PIN 二极管，并且可以按顺序层叠ρ+层、i层和η+层。然后，使用CVD法淀积由SiNx膜制成的保护绝缘膜17，以覆盖半导体层6，保护绝 缘膜的厚度大约是IOOnm至300nm。使用光刻法、干刻蚀法执行构图，并且形成开口(图6 的(8))。在这种情况下，使用CVD法由SiNxB成膜。但是，由于可以应用任意绝缘材料，因 此膜材料并不限于SiNx。然后，形成与上电极7和公共电极线25的连接部分(参见图6的(9))。通过使用 溅射法在按上述方式形成的层上淀积诸如ITO的透明电极材料，来形成与上电极7和公共 电极线25的连接部分。连接部分的厚度大约是20nm至200nm。使用光刻法执行构图，并且 使用基于针对ITO的刻蚀剂的湿刻蚀法或干刻蚀法对上电极7进行构图。此时，通过选择 性地采用刻蚀，防止了损坏下层的保护绝缘膜17。最后，使用粘合树脂观将由GOS制成的闪烁器70接合到按上述方式形成的附接 了光电传感器的TFT阵列基板72。此外，接合AEC光电传感器阵列基板74。因此，形成图 5中所示的放射线检测元件10。接下来，将描述AEC光电传感器阵列基板74。AEC光电传感器阵列基板74被构成 为包括树脂基板。AEC光电传感器阵列基板74设置在附接了光电传感器的TFT阵列基板72 的“第二表面”侧上。在AEC光电传感器阵列基板74中设置有多个光电传感器。通过如图 1所示，由闪烁器70转换得到的光照射到第一表面侧上，并且照射从第二表面出射的光，光 电传感器产生电荷。即，光电传感器是放射线照射检测传感器。所述光电传感器不需要像 TFT阵列那样执行高精度的光检测。因此，可以使用在日本特开平(JP-A)9-307088号公报 中描述的片形光电传感器阵列(在图7中示出)。因此，在本示例性实施方式中，可以用低 成本执行放射线照射量检测(AEC)。
在光电传感器层中，与使用a-Si的PIN型和MIS型光电二极管相比，包含图8A和 图8B中所示的有机薄膜材料的光电转换膜更优选。与PIN型光电二极管或MIS型光电二极 管相比，包含有机薄膜材料的光电转换膜的优点在于，可以降低制造成本并且灵活性很高。 包含诸如IGZO的无机薄膜材料的光电转换膜可以用于光电传感器层中。设置在AEC光电传感器阵列基板74中的各个光电传感器用作如上所述的放射线 照射检测传感器。各个光电传感器连接到各条放射线照射检测线(参见图9B)。S卩，各条 放射线照射检测线被提供有与在所连接的光电传感器中产生的电荷对应的电信号。各个 光电传感器通过各条放射线照射检测线连接到放射线照射控制装置(图中未示出)。在本 示例性实施方式中，放射线照射控制装置基于来自光电传感器的电信号来检测放射线照射 量。放射线照射控制装置基于所检测到的放射线照射量来控制用于照射放射线的放射线源 (图中未示出)。注意，光电传感器(放射线照射检测传感器)可以用于检测放射线的照射开始、放 射线的照射结束和所照射的放射线的量。如上所述，在本示例性实施方式中，闪烁器70设置在附接了光电传感器的TFT阵 列基板72 (参见图9A中所示的示意图)的第一表面侧上。在本示例性实施方式中，AEC光 电传感器阵列基板74(参见图9B中所示的示意图)设置在附接了光电传感器的TFT阵列 基板72的第二表面侧上。接下来，将描述具有上述结构的放射线图像检测装置100的操作原理。当从图5 (图1)的上侧照射X射线时，所照射的X射线被吸收到闪烁器70中，并 且被转换成可见光(具有第二波长的放射线)。可以从图5(图1)的下侧照射X射线。即 使在这种情况下，所照射的X射线也被吸收到闪烁器70中并且被转换成可见光。在使用用 于医学诊断的通常X射线成像的情况下，从闪烁器70产生的光的量是0. 5 μ ff/cm2至2 μ W/ cm2。所产生的光穿过粘合树脂观的层，并且照射按阵列设置在TFT阵列基板上的传感器 单元103的半导体层6。所产生的光的一部分到达AEC光电传感器阵列基板74。AEC光电 传感器阵列基板74接收所产生的光的所述部分。在放射线检测器IOA中，半导体层6分成像素单位。从上电极7通过公共电极线 25向半导体层6施加预定的偏置电压。当光照射半导体层6时，半导体层6在其中产生电 荷。例如，当半导体层6具有从下层起按n+-i-p+(η+非晶硅、非晶硅和ρ+非晶硅)的顺序层 叠的PIN结构时，向上电极7施加负的偏置电压。当i层的厚度大约是1 μ m时，所施加的 偏置电压大约是-5V至-10V。在上述状态中，当未照射光时，仅有几到几十pA/mm2或更小 的电流流过半导体层6。同时，在上述状态中，当照射光(lOOyW/cm2)时，在半导体层6中 产生大约0.3 μ A/mm2的光电流。下电极14收集所产生的电荷。下电极14连接到TFT开关 4的漏极13。TFT开关4的源极9连接到信号线3。当检测图像时，向TFT开关4的栅极2 施加负偏压，TFT开关4维持在截止状态。结果，对在下电极14中收集的电荷进行累积。当读出图像时，通过扫描线101向TFT开关4的栅极2按顺序施加导通信号(+IOV 至20V)。当TFT开关4按顺序导通时，向信号线3输出与在下电极14中所累积的电荷量 对应的电信号。信号检测电路105基于该电信号而检测在各传感器单元103中累积的电荷 量，作为构成图像的各像素的信息。因此，根据本示例性实施方式的放射线成像装置100可 以获得表示照射到放射线检测器IOA上的X射线所代表的图像的图像信息。
同时，在根据本示例性实施方式的放射线检测器IOA中，相对于传感器单元103， 公共电极线25形成在来自闪烁器30的可见光的非照射面侧(可见光的下游侧)上。在根 据本示例性实施方式的放射线检测器IOA中，通过接触孔22k和22B向上电极7提供偏置 电压。因此，防止了由闪烁器30转换成可见光并且照射到半导体层6上的光被公共电极线 25遮断。因此，根据本示例性实施方式的放射线检测器IOA可以防止传感器单元103中的 光利用率下降。在根据本示例性实施方式的放射线检测器IOA中，AEC光电传感器阵列基板74的 各个光电传感器(放射线照射检测传感器)接收光，检测放射线照射量(总照射量)，并且 控制放射线源。根据本示例性实施方式中的放射线检测器10A，放射线检测像素和放射线照射检 测传感器分别设置在不同的基板上。因此，在本示例性实施方式中，放射线检测像素的成品 率和放射线照射检测传感器的成品率可以彼此独立。因此，在本示例性实施方式中，即使在 放射线照射检测传感器中出现制造缺陷，也只有AEC光电传感器阵列基板74变为有缺陷的 基板，而附接了光电传感器的TFT阵列基板72不变为有缺陷的基板。即，在本示例性实施方 式中，当在放射线照射检测传感器中出现制造缺陷时，可以不废弃附接了光电传感器的TFT 阵列基板72。因此，在本示例性实施方式中，可以降低制造成本。进一步来说，根据本示例性实施方式，放射线照射检测传感器不设置在放射线检 测像素之间。因此，与AEC传感器(第二放射线转换元件)形成在第一放射线转换元件(放 射线检测元件)之间的间隙中的现有技术相比，在本示例性实施方式中可以扩大放射线检 测像素的有效检测区域。因此，可以提高本示例性实施方式中的放射线检测精度。根据本示例性实施方式，设置有多个放射线照射检测传感器的AEC光电传感器阵 列基板74设置在附接了光电传感器的TFT阵列基板72的第二表面侧上。由于这个原因， 在本示例性实施方式中，接收的具有第二波长的放射线(如，光)的量可以大于在AEC传感 器形成于放射线检测TFT之间的间隙中的情况下的放射线量。结果，在本示例性实施方式 中，放射线检测灵敏度变高。当AEC传感器形成在TFT的间隙中时，通过面积比设置了 AEC 传感器的间隙小的AEC传感器的传感器单元来接收具有第二波长的放射线。另一方面，在 本示例性实施方式中，AEC传感器设置在TFT的顶面上。因此，在本示例性实施方式中，AEC 传感器可以设置在TFT的整个间隙中，并且可以大量接收从间隙泄露并且出射的具有第二 波长的放射线。在本示例性实施方式中，由放射线检测像素和放射线照射检测传感器来检测由相 同的闪烁器70(波长转换单元)进行转换的光。因此，在本示例性实施方式中，与由外部AEC 传感器检测放射线的情况相比，可以减小基于照射条件的像素检测和放射线照射量检测之差。第二示例性实施方式接下来，将描述第二示例性实施方式。要注意的是，用相同的附图标记来表示与第 一示例性实施方式的结构相同的结构。类似于第一示例性实施方式，描述如下的情况的示 例将具有第一波长的放射线简称为“放射线(例如，X射线)”，并且具有不同于第一波长 的第二波长的放射线是“光”。但是，具有第一波长的放射线和具有第二波长的放射线不限于此。如图10所示，根据第二示例性实施方式的放射线检测器IOB包括闪烁器70’、附接了 光电传感器的TFT阵列基板72和AEC光电传感器阵列基板74。根据本示例性实施方式的闪烁器70’不包括根据第一示例性实施方式的闪烁器 70中设置的反射体，并且闪烁器70’从两个表面出射光。即，根据本示例性实施方式的闪烁 器70’将所照射的放射线转换成光，并且从闪烁器70’的两个表面出射光。要注意的是，根 据本示例性实施方式的闪烁器70’对应于本发明的波长转换单元(波长转换层)。在本示例性实施方式中，附接了光电传感器的TFT阵列基板72设置在闪烁器70’ 的一个表面上。因此，在本示例性实施方式中，从闪烁器70’的一个表面出射的光照射附接 了光电传感器的TFT阵列基板72。由此，设置在附接了光电传感器的TFT阵列基板72中的 多个放射线检测像素中的每一个累积由于从闪烁器70’的一个表面出射的光的照射而产生 的电荷。类似于第一示例性实施方式，根据本示例性实施方式的放射线检测像素包括用于 读取所累积的电荷的开关元件。在本示例性实施方式中，AEC光电传感器阵列基板74设置在闪烁器70’的另一个 表面上。在本示例性实施方式中，从另一个表面出射的光照射AEC光电传感器阵列基板74。 因此，设置在AEC光电传感器阵列基板74中的多个光电传感器(放射线照射检测传感器) 中的每一个由于从闪烁器70’的另一个表面出射的光的照射而产生电荷。根据第一示例性实施方式的放射线照射检测传感器仅接收从附接了光电传感器 的TFT阵列基板72的间隙泄露的光。但是，根据本示例性实施方式的放射线照射检测传感 器可以接收从闪烁器70’的另一个表面出射的所有光。因此，本示例性实施方式中的检测 灵敏度变高。接下来，将描述根据本示例性实施方式的放射线图像检测装置的制造方法。图11 示意性地示出了根据本示例性实施方式的放射线图像检测装置的制造方法。图12是制造 方法的各步骤的截面图。首先，制造附接了光电传感器的TFT阵列基板72，并且检查所制造的附接了光电 传感器的TFT阵列基板72 (图11的⑴和图12的(1))。然后，通过使用如上所述的粘合剂，将在检查时已经确定为无缺陷产品(不是有 缺陷的产品)的附接了光电传感器的TFT阵列基板72接合到闪烁器70’(图11的⑵和 图12的O))。制造AEC光电传感器阵列基板74，并且检查所制造的AEC光电传感器阵列基板 74(图11的(3)和图12的⑶)。然后，通过使用如上所述的粘合剂，将在检查时已经确定为无缺陷产品(不是有 缺陷的产品)的AEC光电传感器阵列基板74接合到已经接合有所制造的附接了光电传感 器的TFT阵列基板72的闪烁器70’(图11的⑷和图12的G))。执行二次分割，将各端子电分离并且物理分离，并且安装选通驱动器和放大器 IC(TCP封装安装在带式载体封装上安装的IC)。最后，安装电路板(选通驱动板和信号检 测电路板)，并且生产放射线图像检测装置的放射线检测器10B(图11的(5))。在本示例性实施方式中，如上所述，如图13A和图1 所示，在一个闪烁器70’的 上侧和下侧设置图9A中所示的附接了光电传感器的TFT阵列基板72和图9B中所示的AEC 光电传感器阵列基板74。
接下来，将描述根据本示例性实施方式的放射线图像检测装置的操作。当从图10的上侧照射X射线时，所照射的X射线被吸收到闪烁器70’中，并且被 转换成可见光(具有第二波长的放射线)。可以从图10的下侧照射X射线。即使在这种情 况下，所照射的X射线被吸收到闪烁器70’中并且被转换成可见光。在使用用于医学诊断 的通常X射线成像的情况下，从闪烁器70’产生的光量是0. 5 μ ff/cm2至2 μ W/cm2。从闪烁 器70’的两个表面照射所产生的光。所产生的光(从闪烁器70’的一个表面照射的光)穿 过粘合树脂观的层，并且照射以阵列形状设置在TFT阵列基板上的传感器单元103的半导 体层6。所产生的光(从闪烁器70’的另一个表面照射的光)到达AEC光电传感器阵列基 板74。AEC光电传感器阵列基板74接收这部分所产生的光。在放射线检测器IOB中，半导体层6分成像素单位。从上电极7通过公共电极线 25向半导体层6施加预定的偏置电压。当光照射半导体层6时，半导体层6在其中产生电 荷。例如，当半导体层6具有从下层起按n+-i-p+(η+非晶硅、非晶硅和ρ+非晶硅)的顺序层 叠的PIN结构时，向上电极7施加负的偏置电压。当i层的厚度大约是1 μ m时，所施加的 偏置电压大约是-5V至-10V。在上述状态中，当未照射光时，仅有几到几十pA/mm2或更小 的电流流过半导体层6。同时，在上述状态中，当照射光(lOOyW/cm2)时，在半导体层6中 产生大约0.3 μ A/mm2的光电流。由下电极14收集所产生的电荷。下电极14连接到TFT开 关4的漏极13。TFT开关4的源极9连接到信号线3。当检测图像时，向TFT开关4的栅极 2施加负偏压，TFT开关4维持在截止状态。结果，在下电极14中累积所收集的电荷。当读出图像时，通过扫描线101向TFT开关4的栅极2按顺序施加导通信号(+IOV 至20V)。当按顺序将TFT开关4导通时，向信号线3输出与下电极14中所累积的电荷量对 应的电信号。信号检测电路105基于向信号线3输出的电信号，检测在各传感器单元103 中所累积的电荷量，作为构成图像的各像素的信息。因此，根据本示例性实施方式的放射线 成像装置100可以获得表示照射到放射线检测器IOB上的X射线代表图像的图像信息。同时，在根据本示例性实施方式的放射线检测器IOB中，AEC光电传感器阵列基板 74的各个光电传感器(放射线照射检测传感器)接收光，检测放射线照射量(总照射量)， 并且控制放射线源。注意，光电传感器(放射线照射检测传感器)可以用于检测放射线的照射开始、放 射线的照射结束和所照射的放射线的量。根据本示例性实施方式中的放射线检测器10B，放射线检测像素和放射线照射检 测传感器分别设置在不同的基板上。因此，在本示例性实施方式中，放射线检测像素的成品 率和放射线照射检测传感器的成品率可以彼此独立。因此，在本示例性实施方式中，即使在 放射线照射检测传感器中出现制造缺陷，也只有AEC光电传感器阵列基板74可能变为有缺 陷的基板。因此，附接了光电传感器的TFT阵列基板72不变为有缺陷的基板。S卩，在本示 例性实施方式中，当在放射线照射检测传感器中出现制造缺陷时，不废弃附接了光电传感 器的TFT阵列基板72。因此，在本示例性实施方式中，可以降低制造成本。根据本示例性实施方式，放射线照射检测传感器不设置在放射线检测像素之间。 因此，与AEC传感器(第二放射线转换元件)形成在第一放射线转换元件(放射线检测元 件)之间的间隙中的现有技术相比，在本示例性实施方式中可以扩大放射线检测像素的有效检测区域。因此，可以提高本示例性实施方式中的放射线检测精度。根据本示例性实施方式，设置有多个放射线照射检测传感器的AEC光电传感器阵 列基板74设置在闪烁器70’的另一表面侧上。由此，在本示例性实施方式中，接收的具有 第二波长的放射线的量可以大于在AEC传感器形成于放射线检测TFT之间的间隙中的情况 下的放射线量。结果，在本示例性实施方式中，放射线检测灵敏度变高。当AEC传感器形成 在TFT的间隙中时，通过面积比设置了 AEC传感器的间隙小的AEC传感器的传感器单元来 接收具有第二波长的放射线。另一方面，在本示例性实施方式中，AEC传感器设置在TFT的 顶面上。因此，在本示例性实施方式中，AEC传感器可以设置在TFT的整个间隙中，并且可 以大量接收由闪烁器70’转换并从另一表面出射的具有第二波长的放射线。与第一示例性 实施方式相比，在本示例性实施方式中可以接收大量的光。由于这个原因，本示例性实施方 式中的检测灵敏度高于第一示例性实施方式中的检测灵敏度。在本示例性实施方式中，由放射线检测像素和放射线照射检测传感器来检测由相 同的闪烁器70’(波长转换单元)进行转换的光。因此，在本示例性实施方式中，与由外部 AEC传感器检测放射线的情况相比，可以减小基于照射条件的像素检测和放射线照射量检 测之差。根据本示例性实施方式，消除了基于AEC光电传感器阵列基板74而引起的放射线 的吸收损失，并且提高了图像质量。根据本示例性实施方式，AEC光电传感器阵列基板74设 置在与放射线的照射面相对的非照射面上。但是，如上所述，在本示例性实施方式中，由放 射线检测像素和放射线照射检测传感器来检测由相同的闪烁器70’进行转换的光。因此， 在本示例性实施方式中，可以抑制由于附接了光电传感器的TFT阵列基板72中的放射线吸 收而引起放射线照射量的检测精度下降。第一示例性实施方式中描述的放射线成像装置100的结构和放射线检测元件IOA 的结构以及第二示例性实施方式中描述的放射线成像装置的结构和放射线检测元件IOB 的结构仅仅是示例性的。因此，在不偏离本发明的精神和范围的范围之内，可以适当地做出 各种变化。例如，在第一和第二示例性实施方式中，放射线照射检测传感器可以设置在AEC 光电传感器阵列基板74的整个表面上。放射线照射检测传感器可以设置在AEC光电传感 器阵列基板74的一部分中。
权利要求
1.一种放射线检测器，该放射线检测器包括波长转换单元，其将所照射的具有第一波长的放射线转换成具有第二波长的放射线； 第一基板，其具有第一表面和不同于所述第一表面的第二表面； 多个放射线检测像素，其按矩阵状排列在所述第一表面上，累积由于具有所述第二波 长的放射线的照射而产生的电荷，并且包括用于读出所累积的电荷的开关元件；多条扫描线，其设置在所述第一表面上，对设置在各放射线检测像素中的各开关元件 进行开关的控制信号流过所述多条扫描线；多条信号线，其设置在所述第一表面上，根据各开关元件的开关状态，与在各放射线检 测像素中累积的电荷相对应的电信号流过所述多条信号线；以及第二基板，其设置在所述第一基板的所述第二表面上，包括多个放射线照射检测传感 器，所述多个放射线照射检测传感器由于照射到所述第一表面上并且从所述第二表面出射 的具有所述第二波长的放射线的照射而产生电荷。
2.根据权利要求1所述的放射线检测器，该放射线检测器还包括放射线照射检测线，各条放射线照射检测线连接到所述放射线照射检测传感器中的一 个，与由所述放射线照射检测传感器产生的电荷相对应的电信号流过所述放射线照射检测 线；以及放射线照射控制装置，其连接到所述放射线照射检测线中的每一条，检测具有所述第 一波长的放射线的照射量，并且基于所检测到的照射量来控制用于照射具有所述第一波长 的放射线的放射线源。
3.根据权利要求1所述的放射线检测器，其中，所述多个放射线照射检测传感器设置 在所述第二基板的整个表面上。
4.根据权利要求1所述的放射线检测器，其中，所述第二基板包括树脂基板。
5.根据权利要求1所述的放射线检测器，其中，所述放射线照射检测传感器包括有机 材料。
6.根据权利要求1所述的放射线检测器，其中，所述放射线照射检测传感器包括无机 材料。
7.根据权利要求1所述的放射线检测器，其中，所述波长转换单元包括G0S。
8.根据权利要求1所述的放射线检测器，其中，所述波长转换单元包括CsI。
9.根据权利要求1所述的放射线检测器，其中，所述放射线照射检测传感器检测放射 线的照射开始、放射线的照射结束和所照射的放射线的量中的至少一个。
10.一种放射线检测器，该放射线检测器包括波长转换单元，其具有第一表面和第二表面，将照射的具有第一波长的放射线转换成 具有第二波长的放射线，并将具有所述第二波长的放射线从两个表面出射； 第一基板，其设置在所述波长转换单元的所述第一表面上；多个放射线检测像素，其按矩阵状排列在所述第一基板上，累积由于从所述波长转换 单元的所述第一表面出射并具有所述第二波长的放射线的照射而产生的电荷，并且包括用 于读出所累积的电荷的开关元件；多条扫描线，其设置在所述第一基板上，对设置在各放射线检测像素中的各开关元件 进行开关的控制信号流过所述多条扫描线；多条信号线，其设置在所述第一基板上，根据各开关元件的开关状态，与在各放射线检 测像素中累积的电荷相对应的电信号流过所述多条信号线；以及第二基板，其设置在所述波长转换单元的所述第二表面上，包括多个放射线照射检测 传感器，所述多个放射线照射检测传感器由于从所述波长转换单元的所述第二表面出射的 具有所述第二波长的放射线的照射而产生电荷。
11.根据权利要求10所述的放射线检测器，该放射线检测器还包括放射线照射检测线，各条放射线照射检测线连接到所述放射线照射检测传感器中的一 个，与由所述放射线照射检测传感器产生的电荷相对应的电信号流过所述放射线照射检测 线；以及放射线照射控制装置，其连接到所述放射线照射检测线中的每一条，检测具有所述第 一波长的放射线的照射量，并且基于所检测到的照射量来控制用于照射具有所述第一波长 的放射线的放射线源。
12.根据权利要求10所述的放射线检测器，其中，所述多个放射线照射检测传感器设 置在所述第二基板的整个表面上。
13.根据权利要求10所述的放射线检测器，其中，所述第二基板包括树脂基板。
14.根据权利要求10所述的放射线检测器，其中，所述放射线照射检测传感器包括有 机材料。
15.根据权利要求10所述的放射线检测器，其中，所述放射线照射检测传感器包括无 机材料。
16.根据权利要求10所述的放射线检测器，其中，所述波长转换单元包括G0S。
17.根据权利要求10所述的放射线检测器，其中，所述波长转换单元包括CsI。
18.根据权利要求10所述的放射线检测器，其中，所述放射线照射检测传感器检测放 射线的照射开始、放射线的照射结束和所照射的放射线的量中的至少一个。
全文摘要
本发明提供放射线检测器。该放射线检测器包括波长转换单元，其将照射的放射线转换成具有第二波长的放射线；第一基板，其具有第一表面和第二表面；放射线检测像素，其按矩阵状排列在所述第一表面上，累积由于具有所述第二波长的放射线的照射而产生的电荷，并且包括用于读出所述电荷的开关元件；扫描线，其设置在所述第一表面上，对设置在各放射线检测像素中的各开关元件进行开关的控制信号流过所述扫描线；信号线，其设置在所述第一表面上，与在各放射线检测像素中累积的电荷相对应的电信号流过所述信号线；以及第二基板，其设置在所述第二表面上，包括由于具有所述第二波长的放射线的照射而产生电荷的放射线照射检测传感器。
文档编号G01T1/00GK102141630SQ20101061401
公开日2011年8月3日 申请日期2010年12月24日 优先权日2010年1月25日
发明者冈田美广 申请人:富士胶片株式会社