JP6781070B2 - 電磁波検出装置 - Google Patents

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

特開２００３−８７６５６号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

１ 基板
１１ ゲート線
１２ 読み取り信号線
１３ 検出部
１４ ＴＦＴ
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，４１ｄｌ ＬＤＤ部
６０ 照明部

Claims (7)

1. 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電磁波検出装置。
2. 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請求項１に記載の電磁波検出装置。
3. 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請求項１に記載の電磁波検出装置。
4. 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請求項３に記載の電磁波検出装置。
5. 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電磁波検出装置。
6. 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請求項５に記載の電磁波検出装置。
7. 前記薄膜トランジスタのオフ時に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請求項６に記載の電磁波検出装置。