JP2006186031A - 光電変換装置及び放射線撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高歩留まりで安価に製造できる高感度な光電変換装置を提供する。
【解決手段】光電変換装置は、絶縁基板１上に、容量素子Ｃ１１と、ゲート電極２、絶縁層３、半導体層４、及び一方が容量素子Ｃ１１に接続され、他方が信号配線に接続されるソース・ドレイン電極６、７を有するスイッチ機能を有する光電変換素子としてのＴＦＴ（Ｔ１１）と、からなる画素が２次元状に複数配設された画素部と、複数の容量素子Ｃ１１と接続された複数のバイアス配線と、複数のゲート電極２と接続された複数の駆動配線と、複数のソース・ドレイン電極６、７の一方と接続された信号配線と、を含む光電変換基板を有する。ソース・ドレイン電極６、７は、ゲート電極２２の配設された領域上に存在しないよう配置されている。ソース・ドレイン電極６、７は、より多くの入射光量を得るため、透明電極であるＩＴＯにより形成されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、光電変換装置及び放射線撮像装置に係り、特に医療用画像診断装置、非破壊検査装置、放射線を用いた分析装置などに応用される光電変換用基板及び光電変換装置、放射線撮像用基板及び放射線撮像装置に関する。また、スキャナなどに応用される画像読み取り装置に関する。なお、本明細書では、可視光等の電磁波やＸ線、α線、β線、γ線なども、放射線に含まれるものとする。

従来この種の代表的な放射線撮像装置としては、特許文献１のようなＰＩＮ（Positive-Intrinsic-Negative）型光電変換素子とスイッチＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）とから構成されたＰＩＮ−ＴＦＴ構造の光センサーを配置した放射線撮像用基板と、放射線を可視光に変換するための蛍光体とを組み合わせた放射線撮像装置が知られている。また、特許文献２のようなＭＩＳ（Metal-Insulator-Semiconductor）型光電変換素子とスイッチＴＦＴとから構成されたＭＩＳ−ＴＦＴ構造の光センサーを配置した放射線撮像用基板と、放射線を可視光に変換するための蛍光体とを組み合わせた放射線撮像装置も知られている。

ここでは、ＭＩＳ−ＴＦＴ構造の光センサーを用いた放射線撮像装置について説明する。

図８は、従来例の放射線撮像装置の等価回路図、図９はその画素エリアの平面図である。Ｐ１１〜Ｐ３３は光電変換素子などの半導体変換素子、Ｔ１１〜Ｔ３３は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）であり、それぞれ画素を構成し、図示しない絶縁基板上に二次元状に複数配置されて画素エリア（画素部）２００を形成している。なお、ここでは画素エリア２００の画素配列として３×３画素を例示しているが、実際には例えば２０００×２０００画素が放射線撮像用基板（絶縁基板）に配置されている。画素エリア２００内の各画素には、共通のバイアス配線Ｖｓ１〜Ｖｓ３、共通のゲート配線Ｖｇ１〜Ｖｇ３、及び共通の信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３が接続されている。

放射線撮像用基板は、所定の切断部で切断され、図示しないＴＣＰ（テープキャリアパッケージ）等のフレキシブルプリント配線基板を介して、信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３及びバイアス配線Ｖｓ１〜Ｖｓ３が読み出し装置（読み出し回路部）２０１に、ゲート配線Ｖｇ１〜Ｖｇ３がゲート駆動装置（駆動回路部）２０２にそれぞれ接続されている。

図示するように、画素エリア２００内の各光電変換素子Ｐ１１〜Ｐ３３は、共通のバイアス配線Ｖｓ１〜Ｖｓ３に接続されており、読み出し装置２０１から一定バイアスが印加される。一方、画素エリア２００内の各ＴＦＴ（Ｔ１１〜Ｔ３３）は、そのゲート電極が共通のゲート配線Ｖｇ１〜Ｖｇ３に接続されており、ゲート駆動装置２０２から各ＴＦＴ（Ｔ１１〜Ｔ３３）のゲートのＯＮ及びＯＦＦが制御される。また、各ＴＦＴ（Ｔ１１〜Ｔ３３）は、そのソース若しくはドレイン電極が共通の信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３に接続されており、各信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３は、読み出し装置２０１に接続されている。

上記構成の放射線撮像装置において、被検体に向けて曝射されたＸ線は、被検体により減衰を受けて透過し、図示しない蛍光体層で可視光に変換され、この可視光が光電変換素子Ｐ１１〜Ｐ３３に入射し、電荷に変換される。この電荷は、ゲート駆動装置２０２により印加されるゲート駆動パルスによりＴＦＴ（Ｔ１１〜Ｔ３３）を介して信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３に転送され、読み出し装置２０１により外部に読み出される。
特表平１０−５１１８１７号公報 特開平０８−１１６０４４号公報

近年、ＴＦＴを用いた液晶パネルの製造技術の進展により、パネルの大型化と共に表示部の大画面化が進んでいる。また、この製造技術は半導体変換素子（光電変換素子）とＴＦＴを有する大面積エリアセンサに応用され、例えばＸ線撮像装置のような放射線撮像装置等の各分野で利用されている。

しかしながら、放射線撮像装置（Ｘ線撮像装置）は、液晶ディスプレイとは異なり、微小信号をディジタル変換して画像出力するという特徴を持っている。このため、高感度化を目的として、特許文献１のようにＴＦＴを形成した後、そのＴＦＴ上に、感度に影響する開口率を十分得るため、ＰＩＮ型光電変換素子を形成する放射線撮像装置の提案が成されている。この場合、ＴＦＴと光電変換素子を別々に形成するため、製造工程が複雑になり、歩留まり低下や製造コストの上昇といった課題がある。

また、放射線撮像装置においては、高感度化と製造工程の簡略化の両立を目的として、特許文献２のようにＭＩＳ型光電変換素子とＴＦＴを同時形成する提案が成されている。この場合、光電変換素子とＴＦＴの光電変換層（第１の半導体層）は同時形成されるため、同等の膜厚となる。よって、高感度化のために光電変換層を厚膜にすればＴＦＴのＯＮ抵抗が大きくなり、転送能力が低下する。そこで、ＴＦＴサイズを大きくすると、開口率が低下する。よって、光電変換素子とＴＦＴは、双方の特性のバランスが取れたサイズに設定され、感度特性と価格のバランスは取れている。しかしながら、更なる高感度化が望まれている。

即ち、特許文献１、２のどちらにおいても、低価格化と高機能化、特に高感度化が共に実現されていると言うには不十分である。

また、高感度化を実現するためには、開口率を上げることはもちろんであるが、ＴＦＴの転送能力を低下させることなく低ノイズ化することが重要である。特に、エリアセンサを画像読み取り装置として用いる場合、素子が２次元配列されるため、１次元配列のラインセンサに比べＴＦＴの出力を読み出す信号配線の寄生容量が増加し、ノイズが大きくなるためである。つまり、高感度化を達成するためには、ノイズの低減が必要であり、これは放射線撮像装置に限らず、画像読み取り装置においても課題となる。

本発明では、このような従来の事情を考慮して成されたもので、高歩留まりで安価に製造できる高感度な画像読み取り装置及び放射線撮像装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明に係る光電変換装置は、基板上に、容量素子と、ゲート電極、絶縁層、半導体層、及び一方が前記容量素子に接続され且つ他方が信号配線に接続されるソース・ドレイン電極を有する光電変換素子と、からなる画素が２次元状に複数配設された画素部と、複数の前記容量素子と接続された複数のバイアス配線と、複数の前記ゲート電極と接続された複数の駆動配線と、複数の前記ソース・ドレイン電極の一方と接続された信号配線と、を含む光電変換基板を有し、前記ソース・ドレイン電極は、前記ゲート電極の配設された領域上に存在しないよう配置されていることを特徴とする。

本発明において、前記ソース・ドレイン電極は、前記領域より大きい開口領域を有して配置されることがより望ましい。

本発明において、前記容量素子は、前記光に応じて前記半導体層で発生した前記電荷を蓄積し、前記光電変換素子は、前記駆動配線からの駆動信号により前記容量素子に蓄積された前記電荷を前記信号配線に転送してもよい。また、本発明において、前記容量素子に、あらかじめ電荷を蓄積し、前記光電変換素子は、前記容量素子に蓄積された前記電荷を前記光に応じて放電し、前記駆動配線からの駆動信号により、前記容量素子の残りの電荷を前記信号配線に転送してもよい。

本発明において、前記駆動配線に接続された駆動回路部と、前記信号配線に接続された読み出し回路部と、を更に有してもよい。前記バイアス配線は、前記駆動回路部内に設けられたバイアス電源に接続されていてもよい。前記バイアス配線は、前記読み出し回路部内に設けられたバイアス電源に接続されていてもよい。前記ソース・ドレイン電極は、透明電極により構成されていてもよい。前記画素部の存在する領域上に配置される絶縁層と、前記絶縁層上に配置される保護層とをさらに有し、前記保護層の表面が平面状に形成されていてもよい。

本発明に係る放射線撮像装置は、上記いずれか１項に記載の光電変換装置と、入射される放射線を前記光電変換装置の光電変換素子が感知可能な光に変換する波長変換体とを有すること特徴とする。

本発明によれば、容量素子と、スイッチ機能を有する光電変換素子（ゲート電極、絶縁層、半導体層、一方が容量素子に接続され、他方が信号配線に接続されるソース・ドレイン電極）を有し、この光電変換素子のソース電極若しくはドレイン電極とゲート電極がオーバーラップしない構成としたため、製造プロセスを簡略化し、高歩留まりで安価に製造でき、かつ転送能力を低下させることなく低ノイズ化が達成可能な画像読み取り装置及び放射線撮像装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

本実施形態の光電変換装置を用いた放射線撮像装置は、絶縁基板上に、複数個の容量素子と、容量素子に接続された複数個のスイッチ機能を有する光電変換素子としてのＴＦＴ（薄膜トランジスタ）がマトリクス状に配設され、容量素子にバイアスを印加するバイアス配線と、スイッチ素子に駆動信号を供給するゲート配線と、ＴＦＴの出力を読み出す信号配線とから成る放射線撮像用基板と、放射線を波長変換する波長変換体を有し、ＴＦＴに入射する放射線量に応じた信号を出力する構成で、ＴＦＴのソース電極若しくはドレイン電極とゲート電極がオーバーラップしないよう構成したものである。本実施形態において、ＴＦＴのソース若しくはドレイン電極が透明電極で形成されている。

本発明の光電変換装置を用いた放射線撮像装置の実施例について、図面を参照して説明する。

図１は本実施例の放射線撮像装置の等価回路図、図２はその平面図、図３は図２中のＡ−Ａ'線に沿った１画素の断面図である。

本実施例の放射線撮像装置は、容量素子と、スイッチ及び光電変換素子として機能するＴＦＴ（薄膜トランジスタ）とから構成された光電変換装置としての放射線撮像用基板と、放射線を可視光に変換するための波長変換体としての蛍光体とを組み合わせたものである。

放射線撮像用基板は、図１のように、容量素子と、スイッチ及び光電変換素子として機能するＴＦＴとから構成される。Ｃ１１〜Ｃ３３は容量素子、Ｔ１１〜Ｔ３３はスイッチ及び光電変換素子となるＴＦＴであり、それぞれ画素を構成し、絶縁基板上に二次元状に複数配置されて画素エリア（画素部）１００を形成している。なお、ここでは画素エリア１００の画素配列として３×３画素を示しているが、実際には例えば２０００×２０００画素が絶縁基板に配置されている。画素エリア１００の各画素には、共通の信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３、バイアス配線Ｖｓ１〜Ｖｓ３、及びゲート配線Ｖｇ１〜Ｖｇ３がそれぞれ接続される。

このような画素エリア１００が形成された絶縁基板は、所定の切断部で切断され、図示しないＴＣＰ（テープキャリアパッケージ）等のプリント配線基板を介して、信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３及びバイアス配線Ｖｓ１〜Ｖｓ３が読み出し装置（読み出し回路部）１０１に、ゲート配線Ｖｇ１〜Ｖｇ３がゲート駆動装置（駆動回路部）１０２にそれぞれ接続される。バイアス配線Ｖｓ１〜Ｖｓ３は、読み出し装置１０１内に設けたバイアス電源（図示しない）に接続される。

図示するように、画素エリア１００内の各容量素子Ｃ１１〜Ｃ３３は、一方の電極が共通のバイアス配線Ｖｓ１〜Ｖｓ３に接続されており、読み出し装置１０１のバイアス電源（図示しない）から一定バイアスが印加される。一方、画素エリア１００内の各ＴＦＴ（Ｔ１１〜Ｔ３３）のゲート電極は、共通のゲート配線Ｖｇ１〜Ｖｇ３に接続されており、ゲート駆動装置１０２からＴＦＴ（Ｔ１１〜Ｔ３３）のゲートのＯＮ及びＯＦＦが制御される。また、各ＴＦＴ（Ｔ１１〜Ｔ３３）のソース若しくはドレイン電極は、その一方が各容量素子Ｃ１１〜Ｃ３３の他方の電極に、またその他方が共通の信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３にそれぞれ接続されており、各信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３は、読み出し装置１０１に接続されている。

ＴＦＴ（Ｔ１１〜Ｔ３３）のそれぞれには、図２の平面図に示すように、複数のソース電極若しくはドレイン電極が、各容量素子Ｃ１１〜Ｃ３３と信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３との間の領域で、その信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３の方向に直交する方向に延びて所定間隔で形成されている。こうすることで、ＴＦＴサイズを大きくしている。

上記放射線撮像装置の層構成は、図３に示すように、絶縁基板１上にＴＦＴ（Ｔ１１）及び容量素子Ｃ１１を備えたものとなっている。図３の例では図２の平面図中のＡ−Ａ’線に沿った１画素を例示しているが、他の画素の層構成も同様である。

ＴＦＴ（Ｔ１１）は、ゲート電極を形成する第１の電極層２、ゲート絶縁層を形成する第１の絶縁層３、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等の光電変換層を形成する第１の半導体層４、例えばｎ型半導体層から成るオーミックコンタクト層５、及びソース・ドレイン電極を形成する第２の電極層６、７を備えている。

ソース・ドレイン電極（第２の電極層６、７）と、ゲート電極（第１の電極層２）とは互いにオーバーラップしないように配置されている。言い換えると、ソース・ドレイン電極（第２の電極層６、７）は、ゲート電極（第１の電極層２）の配設された領域上に存在しないように、より望ましくは、ゲート電極（第１の電極層２）の配設された領域より大きい開口領域を有して配置されている。こうすることで、ソース・ドレイン電極がゲート電極とオーバーラップすることにより発生する信号配線の寄生容量を小さくすることができ、低ノイズ化が達成可能である。また、ソース・ドレイン電極とゲート電極との距離をより大きくすることにより寄生容量はより低下するため、開口領域はゲート電極の配設された領域より大きいことがより望ましい。また、ソース・ドレイン電極の形成時にアライメントずれが発生し、ソース・ドレイン電極とゲート電極とがオーバーラップすることを防ぐためにも、開口領域はゲート電極の配設された領域より大きいことがより望ましい。

ソース・ドレイン電極（第２の電極層６、７）は、光電変換層（第１の半導体層４）に対しより多くの入射光量を得るために、透明電極であるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）から構成されている。

容量素子Ｃ１１は、Ｇ電極を形成する第１の電極層８、絶縁層を形成する第１の絶縁層９、Ｄ電極を形成する第３の電極層１０から構成され、Ｇ電極（第１の電極層８）は、ＴＦＴ（Ｔ１１）のソース・ドレイン電極（第２の電極層６、７）の一方と接続されている。

ゲート配線Ｖｇ１は、第１の電極層で形成され、ＴＦＴ（Ｔ１１）のゲート電極（第１の電極層２）に接続されている。信号配線Ｓｉｇ１は、第３の電極層で形成され、ＴＦＴ（Ｔ１１）のソース・ドレイン電極（第２の電極層６、７）の他方に接続されている。バイアス配線Ｖｓ１は、第３の電極層で形成され、容量素子Ｃ１１のＤ電極（第３の電極層１０）に接続されている。

これらの上層には、ＳｉＮｘ等から成る第２の絶縁層１１、ポリイミド等から成る有機保護層１２が形成されている。有機保護層１２は、下位層を保護するほか、蛍光体層１４が形成される表面形状をＴＦＴ（Ｔ１１）のソース・ドレイン電極の配置形状に沿った複雑な凹凸形状から、フラット（平面）状にする等の役割も担う。

さらにその上層には、接着層１３を介して蛍光体層１４が配置されている。蛍光体層１４は、例えば第１の半導体層４がアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）の場合には、ａ−Ｓｉの感光波長と実質的に近い発光波長を持つＣｓＩ等の柱状結晶構造を有するアルカリハライド系の材料が望ましい。また、接着層１３を設けず、直接蒸着による形成でも構わない。さらに、蛍光体層１４は、ＣｓＩのほか、酸硫化ガドリニウム（Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ_３）等の粒子状結晶構造を有する蛍光体材料で構成してもよい。

次に、本実施例の動作を説明する。

まず、被検体に向けて曝射されたＸ線は、被検体により減衰を受けて透過し、図３に示す蛍光体層１４で可視光に変換され、この可視光がスイッチ及び光電変換素子として機能するＴＦＴ（Ｔ１１〜Ｔ３３）に入射し、電荷に変換される。この電荷は、容量素子Ｃ１１〜Ｃ３３に蓄積され、ゲート駆動装置１０２により印加されるゲート駆動パルスによりＴＦＴ（Ｔ１１〜Ｔ３３）を介して信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３に転送され、読み出し装置１０１により外部に読み出される。その後、共通のバイアス配線Ｖｓ１〜Ｖｓ３により、若しくはＴＦＴ（Ｔ１１〜Ｔ３３）を介して容量素子Ｃ１１〜Ｃ３３をリセットする。

従って、本実施例の放射線撮像装置によれば、容量素子とＴＦＴとの互いの層構成を比較すると、容量素子形成のためだけに形成された層は一つもないため、製造プロセスの簡略化が可能となる。なお、本実施例では、容量素子Ｃ１１側において透明電極（第２の電極層６、７）及びオーミックコンタクト層５が除去された形態を例示しているが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、容量素子側の透明電極及びオーミックコンタクト層は除去しなくても良い。

また、本実施例の放射線撮像装置によれば、ＴＦＴがスイッチ機能のほか光電変換素子の機能も有する構成であるため、ＴＦＴサイズを大きくすることにより、高感度化と転送能力の向上といった二つの効果を持つことが可能である。さらに、ＴＦＴのソース・ドレイン電極に透明電極を用いているため、より一層受光面積が大きくなり、更なる高感度化が可能となる。

さらに、本実施例の放射線撮像装置によれば、ＴＦＴのソース・ドレイン電極とゲート電極がオーバーラップしないように配置されているため、信号配線の寄生容量を小さくでき、低ノイズ化が達成可能である。

次に、本発明の光電変換装置を用いた画像読み取り装置の実施例２について、図面を参照して説明する。

本実施例の画像読み取り装置は、絶縁基板上に、複数個の容量素子と、容量素子に接続された複数個のスイッチ機能を有する光電変換素子としてのＴＦＴがマトリクス状に配設され、容量素子にバイアスを印加するバイアス配線と、スイッチ素子に駆動信号を供給するゲート配線と、ＴＦＴの出力を読み出す信号配線とから成る光電変換基板を有し、ＴＦＴに入射する光量に応じた信号を出力する構成で、ＴＦＴのソース電極若しくはドレイン電極とゲート電極がオーバーラップしないよう構成したものである。この構成において、ＴＦＴのソース若しくはドレイン電極が透明電極で形成されている。

図４は、本実施例の画像読み取り装置の等価回路図、図５は平面図、図６は図５中のＢ−Ｂ'線に沿った１画素の断面図である。

本実施例の画像読み取り装置は、容量素子と、スイッチ及び光電変換素子として機能するＴＦＴ（薄膜トランジスタ）とから構成された光電変換装置としての光電変換基板と、被写体に光を照射する光照射装置であるバックライトとを組み合わせた画像読み取り装置である。

光電変換基板は、図４のように、容量素子と、スイッチ及び光電変換素子として機能するＴＦＴとから構成される。Ｃ１１〜Ｃ３３は容量素子、Ｔ１１〜Ｔ３３はスイッチ及び光電変換素子となるＴＦＴであり、それぞれ画素を構成し、絶縁基板上に二次元状に複数配置されて画素エリア（画素部）１００を形成している。なお、ここでは画素エリア１００の画素配列として３×３画素を示しているが、実際には例えば２０００×１０００画素が絶縁基板に配置されている。

絶縁基板（光電変換基板）は、所定の切断部で切断され、ＴＣＰ（テープキャリアパッケージ）等のプリント配線基板を介して、信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３は読み出し装置１０１に、バイアス配線Ｖｓ１〜Ｖｓ３及びゲート配線Ｖｇ１〜Ｖｇ３はゲート駆動装置１０２にそれぞれ接続される。バイアス配線Ｖｓ１〜Ｖｓ３は、ゲート駆動装置１０２内に設けたバイアス電源（図示しない）に接続される。

図示するように、容量素子Ｃ１１〜Ｃ３３は共通のバイアス配線Ｖｓ１〜Ｖｓ３に接続されており、ゲート駆動装置１０２から一定バイアスが印加される。各ＴＦＴ（Ｔ１１〜Ｔ３３）のゲート電極は、共通のゲート配線Ｖｇ１〜Ｖｇ３に接続されており、ゲート駆動装置１０２からＴＦＴ（Ｔ１１〜Ｔ３３）のゲートのＯＮ及びＯＦＦを制御する。また、各ＴＦＴ（Ｔ１１〜Ｔ３３）のソース若しくはドレイン電極は、共通の信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３に接続されており、各信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３は、読み出し装置１０１に接続されている。

ＴＦＴ（Ｔ１１〜Ｔ３３）のそれぞれには、図５の平面図に示すように、複数のソース電極若しくはドレイン電極が、各容量素子Ｃ１１〜Ｃ３３と信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３との間の領域で、その信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３の方向に直交する方向に延びて所定間隔で形成されている。こうすることで、ＴＦＴサイズを大きくしている。

上記画像読み取り装置の層構成は、図３に示すように、絶縁基板２１上にＴＦＴ（Ｔ１１）及び容量素子Ｃ１１を備えたものとなっている。

ＴＦＴ（Ｔ１１）は、ゲート電極を形成する第１の電極層２２、ゲート絶縁層を形成する第１の絶縁層２３、光電変換層を形成する第１の半導体層２４、ｎ型半導体層等から成るオーミックコンタクト層２５、ソース・ドレイン電極を形成する第２の電極層２６、２７を備えている。

ソース・ドレイン電極（第２の電極層２６、２７）と、ゲート電極（第１の電極層２２）とは互いにオーバーラップしないように配置されている。即ち、ソース・ドレイン電極（第２の電極層２６、２７）は、ゲート電極（第１の電極層２２）の配設された領域上に存在しないように、より望ましくは、ゲート電極（第１の電極層２）の配設された領域より大きい開口領域を有して配置されている。こうすることで、ソース・ドレイン電極がゲート電極とオーバーラップすることにより発生する信号配線の寄生容量を小さくすることができ、低ノイズ化が達成可能である。また、ソース・ドレイン電極とゲート電極との距離をより大きくすることにより寄生容量はより低下するため、開口領域はゲート電極の配設された領域より大きいことがより望ましい。また、ソース・ドレイン電極の形成時にアライメントずれが発生し、ソース・ドレイン電極とゲート電極とがオーバーラップすることを防ぐためにも、開口領域はゲート電極の配設された領域より大きいことがより望ましい。

容量素子Ｃ１１は、Ｇ電極を形成する第１の電極層２８、絶縁層を形成する第１の絶縁層２９、Ｄ電極を形成する第２の電極層３０から構成されている。容量素子Ｃ１１のＤ電極（第２の電極層３０）と、ＴＦＴ（Ｔ１１）のソース・ドレイン電極（第２の電極層２６、２７）とは、同一の第２の電極層で形成され、Ｄ電極（第２の電極層３０）とソース若しくはドレイン電極（第２の電極層２６、２７）は接続されている。

ゲート配線Ｖｇ１は、第１の電極層から形成され、ＴＦＴ（Ｔ１１）のゲート電極（第１の電極層２２）に接続されている。信号配線Ｓｉｇ１は、第２の電極層から形成され、ソース・ドレイン電極（第２の電極層２６、２７）に接続されている。バイアス配線Ｖｓ１は、第１の電極層で形成され、容量素子Ｃ１１のＧ電極（第１の電極層２８）に接続されている。

これらの上層には、ＳｉＮｘ等から成る第２の絶縁層３１、ポリイミド等から成る有機保護層３２が形成されている。

また、ＴＦＴ（Ｔ１１）の下層には、絶縁基板２１を介して遮光層４１が形成されている。これは、バックライト５１から照射される、被写体（原稿）ＯＢの反射光以外の光による、ＴＦＴ（Ｔ１１）の明電流の発生を防止することを目的としている。

次に、上記画像読み取り装置の動作を説明する。

まず、バイアス配線Ｖｓ１〜Ｖｓ３とＴＦＴ（Ｔ１１〜Ｔ３３）を用いて、容量素子Ｃ１１〜Ｃ３３に一定電荷をチャージする。この時、ＴＦＴ（Ｔ１１〜Ｔ３３）はＯＮする。その後、ＴＦＴ（Ｔ１１〜Ｔ３３）をＯＦＦした状態でバックライト５１から光を照射する。この光は、光電変換基板の素子間を透過し、被写体（原稿）ＯＢの画像情報に応じて反射する。反射光は、スイッチ及び光電変換素子として機能するＴＦＴ（Ｔ１１〜Ｔ３３）に入射し、ＴＦＴ（Ｔ１１〜Ｔ３３）のソース・ドレイン間に電流（明電流）が流れ、容量素子Ｃ１１〜Ｃ３３にチャージした電荷が放電される。続いて、バックライト５１をＯＦＦし、ゲート駆動装置１０２と読み出し装置１０１によりＴＦＴ（Ｔ１１〜Ｔ３３）を順次ＯＮしていく。これによって容量素子Ｃ１１〜Ｃ３３に残存している電荷が、信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３に転送され、外部に読み出される。

従って、本実施例の光電変換装置及びそれを用いた画像読み取り装置によれば、上記実施例１と同様に、容量素子とＴＦＴとの層構成（図６）を比較すると、容量素子形成のためだけに形成された層は一つないため、製造プロセスの簡略化が可能となる。なお、容量素子側のオーミックコンタクト層は除去しなくても良い。

また、本実施例の光電変換装置及びそれを用いた画像読み取り装置によれば、上記実施例１と同様に、ＴＦＴが光電変換素子の機能も有するため、ＴＦＴサイズを大きくすることにより、高感度化と転送能力の向上といった二つの効果を持つことが可能である。

更に、本実施例の光電変換装置及びそれを用いた画像読み取り装置によれば、上記実施例１と同様に、ＴＦＴのソース・ドレイン電極とゲート電極はオーバーラップしないように配置されているため、信号配線の寄生容量を小さくでき、低ノイズ化が達成可能である。
［応用例１］
図７は、本発明による光電変換装置を用いた放射線撮像装置のＸ線診断システムへの応用例を示したものである。

Ｘ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は患者あるいは被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、シンチレーター（蛍光体）を上部に実装した放射線撮像装置６０４０に入射する。この入射したＸ線には患者６０６１の体内部の情報が含まれている。Ｘ線の入射に対応してシンチレーターは発光し、これを光電変換して、電気的情報を得る。この情報はディジタルに変換され信号処理手段となるイメージプロセッサ６０７０により画像処理され制御室の表示手段となるディスプレイ６０８０で観察できる。

また、この情報は電話回線６０９０等の伝送処理手段により遠隔地へ転送でき、別の場所のドクタールームなど表示手段となるディスプレイ６０８１に表示もしくは光ディスク等の記録手段に保存することができ、遠隔地の医師が診断することも可能である。また記録手段となるフィルムプロセッサ６１００により記録媒体となるフィルム６１１０に記録することもできる。

以上説明したように、本発明は、医療用画像診断装置、非破壊検査装置、放射線を用いた分析装置などに応用される光電変換用基板及び光電変換装置、放射線撮像用基板、及び放射線撮像装置や、スキャナなどに応用される画像読み取り装置等の用途にも適用できる。

本発明の光電変換装置を用いた実施例１による放射線撮像装置の等価回路図である。 図１に示す放射線撮像装置の平面図である。 図２中のＡ−Ａ’線に沿った１画素の断面図である。 本発明の応用例による画像読み取り装置の等価回路図である。 図４に示す本発明の光電変換装置を用いた画像読み取り装置の平面図である。 図５中のＢ−Ｂ’線に沿った１画素の断面図である。 本発明の光電変換装置を用いた放射線撮像装置のＸ線診断システムへの応用例を説明する概略図である。 従来例の放射線撮像装置の等価回路図である。 図８に示す放射線撮像装置の平面図である。

符号の説明

１００ 画素エリア（画素部）
１０１ 読み出し装置（読み出し回路部）
１０２ ゲート駆動装置（駆動回路部）
Ｐ１１〜Ｐ３３ 光電変換素子（半導体変換素子）
Ｃ１１〜Ｃ３３ 容量素子
Ｔ１１〜Ｔ３３ 薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
Ｖｇ１〜３ 共通ゲート配線
Ｓｉｇ１〜３ 共通信号配線
Ｖｓ１〜３ 共通バイアス配線

Claims (10)

1. 基板上に、容量素子と、ゲート電極、絶縁層、半導体層、及び一方が前記容量素子に接続され且つ他方が信号配線に接続されるソース・ドレイン電極を有する光電変換素子と、からなる画素が２次元状に複数配設された画素部と、複数の前記容量素子と接続された複数のバイアス配線と、複数の前記ゲート電極と接続された複数の駆動配線と、複数の前記ソース・ドレイン電極の一方と接続された前記信号配線と、を含む光電変換基板を有し、
   前記ソース・ドレイン電極は、前記ゲート電極の配設された領域上に存在しないよう配置されていることを特徴とする光電変換装置。
2. 前記ソース・ドレイン電極は、前記領域より大きい開口領域を有して配置されることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
3. 前記容量素子は、前記光に応じて前記半導体層で発生した前記電荷を蓄積し、
   前記光電変換素子は、前記駆動配線からの駆動信号により前記容量素子に蓄積された前記電荷を前記信号配線に転送することを特徴とする請求項１または２に記載の光電変換装置。
4. 前記容量素子に、あらかじめ電荷を蓄積し、
   前記光電変換素子は、前記容量素子に蓄積された前記電荷を前記光に応じて放電し、前記駆動配線からの駆動信号により、前記容量素子の残りの電荷を前記信号配線に転送することを特徴とする請求項１または２に記載の光電変換装置。
5. 前記駆動配線に接続された駆動回路部と、
   前記信号配線に接続された読み出し回路部と、を更に有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
6. 前記バイアス配線は、前記駆動回路部内に設けられたバイアス電源に接続されていることを特徴とする請求項５に記載の光電変換装置。
7. 前記バイアス配線は、前記読み出し回路部内に設けられたバイアス電源に接続されていることを特徴とする請求項５に記載の光電変換装置。
8. 前記ソース・ドレイン電極は、透明電極により構成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光電変換装置。
9. 前記画素部の存在する領域上に配置される絶縁層と、
   前記絶縁層上に配置される保護層とをさらに有し、
   前記保護層の表面が平面状に形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の光電変換装置。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
    入射される放射線を前記光電変換装置の光電変換素子が感知可能な光に変換する波長変換体とを有することを特徴とする放射線撮像装置。