特開 2022-185892 光電変換パネル、Ｘ線パネル、及び撮像装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022185892

(43)【公開日】2022-12-15

(54)【発明の名称】光電変換パネル、Ｘ線パネル、及び撮像装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 27/146 20060101AFI20221208BHJP

   H01L 27/144 20060101ALI20221208BHJP

   G01T 1/20 20060101ALI20221208BHJP

   H01L 31/10 20060101ALI20221208BHJP

   A61B 6/00 20060101ALI20221208BHJP

【ＦＩ】

H01L27/146 A

H01L27/146 C

H01L27/144 K

G01T1/20 E

G01T1/20 G

H01L31/10 A

A61B6/00 300S

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021093795

(22)【出願日】2021-06-03

(71)【出願人】

【識別番号】520487808

【氏名又は名称】シャープディスプレイテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120662

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 桂子

(74)【代理人】

【識別番号】100216770

【弁理士】

【氏名又は名称】三品 明生

(74)【代理人】

【識別番号】100217364

【弁理士】

【氏名又は名称】田端 豊

(72)【発明者】

【氏名】瀧田 力也

(72)【発明者】

【氏名】中野 文樹

(72)【発明者】

【氏名】中澤 淳

(72)【発明者】

【氏名】森脇 弘幸

【テーマコード（参考）】

2G188

4C093

4M118

5F849

【Ｆターム（参考）】

2G188BB02

2G188CC22

2G188DD05

2G188DD11

4C093CA36

4C093EB12

4C093EB17

4C093EB30

4M118AA05

4M118AA08

4M118AA09

4M118AB01

4M118BA05

4M118CA14

4M118CA34

4M118CB06

4M118CB11

4M118CB14

4M118FA06

4M118FB03

4M118FB09

4M118FB13

4M118FB24

4M118FB25

4M118FB27

4M118GA10

4M118GB05

4M118GB09

4M118GB11

4M118GB14

5F849AA01

5F849AB05

5F849AB17

5F849BA17

5F849BA30

5F849BB03

5F849BB08

5F849EA04

5F849FA04

5F849HA10

5F849HA12

5F849HA17

5F849JA18

5F849KA01

5F849KA11

5F849KA20

5F849LA07

5F849XB01

(57)【要約】

【課題】光電変換素子の特性を測定する際に、測定作業者の作業負担を軽減することが可能な光電変換パネル、Ｘ線パネル、及び撮像装置を提供する。
【解決手段】光電変換パネル１は、基板に形成された複数のＴＦＴ１５と、ＴＦＴ１５にそれぞれ接続された複数のフォトダイオード１４と、複数のフォトダイオード１４よりも光入射側に形成されたメタル層４０とを備える。メタル層４０は、複数のフォトダイオード１４のうちの一部のフォトダイオード１４と平面視で重なる位置に形成されている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板に形成された複数のトランジスタと、
前記複数のトランジスタにそれぞれ接続された複数の光電変換素子と、
前記複数の光電変換素子よりも光入射側に形成されたメタル層であって、前記複数の光電変換素子のうちの一部の光電変換素子と平面視で重なる位置に形成されたメタル層と、を備える、光電変換パネル。

【請求項2】

前記複数の光電変換素子は、前記基板上において、マトリクス状に配置されており、
前記メタル層は、前記複数の光電変換素子のうちの外縁部分に配置された複数の光電変換素子の少なくとも１つと平面視で重なる位置に形成されている、請求項１に記載の光電変換パネル。

【請求項3】

前記メタル層は、平面視で枠状に形成されている、請求項２に記載の光電変換パネル。

【請求項4】

前記複数の光電変換素子よりも光入射側に形成された透明電極であって、前記複数の光電変換素子のうちの前記外縁部分よりも内側に配置された複数の光電変換素子の少なくとも１つと平面視で重なる位置に配置された透明電極を、さらに備える、請求項２または３項に記載の光電変換パネル。

【請求項5】

前記透明電極は、前記メタル層の少なくとも一部を覆うように前記メタル層よりも上層に形成されている、請求項４に記載の光電変換パネル。

【請求項6】

前記複数の光電変換素子に接続されたバイアス線であって、前記メタル層よりも下層に形成されたバイアス線を、さらに備え、
前記メタル層は、前記バイアス線に接続されている、請求項１～５のいずれか１項に記載の光電変換パネル。

【請求項7】

前記複数の光電変換素子に接続されたバイアス線を、さらに備え、
前記メタル層は、前記バイアス線と同一の層に形成されている、請求項１～５のいずれか１項に記載の光電変換パネル。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか１項に記載の光電変換パネルと、
Ｘ線が照射されることにより蛍光するシンチレータと、を備え、
前記メタル層は、前記光電変換素子と前記シンチレータとの間に配置されている、Ｘ線パネル。

【請求項9】

請求項１～７のいずれか１項に記載の光電変換パネルと、
前記メタル層と平面視で重なる位置に配置された少なくとも１つの光電変換素子のリーク電流を検出する検出部と、を備える、撮像装置。

【請求項10】

前記光電変換パネルは、前記複数のトランジスタの各々に接続される複数のデータ線を、さらに含み、前記検出部により検出された前記リーク電流の大きさに基づいて、前記複数のデータ線に印加する電圧の高さを補正する補正制御部を、さらに備える、請求項９に記載の撮像装置。

【請求項11】

Ｘ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線源からＸ線が照射されることにより蛍光するシンチレータと、をさらに備え、前記検出部は、前記Ｘ線源からＸ線が照射された際に、前記メタル層と平面視で重なる位置に配置された少なくとも１つの光電変換素子のリーク電流を検出する、請求項９または１０に記載の撮像装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光電変換パネル、Ｘ線パネル、及び撮像装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、光電変換パネル、Ｘ線パネル、及び撮像装置が知られている。このような光電変換パネル、Ｘ線パネル、及び撮像装置は、例えば、特許文献１に開示されている。

【0003】

上記特許文献１の固体撮像装置は、半導体基板と、シールド層とを備える。半導体基板には、半導体基板の表面近傍に形成された電荷蓄積領域と、電荷蓄積領域に蓄積された信号電荷を読み出す受光領域とが形成されている。シールド層は、半導体基板の上側に配置されており、受光領域を取り囲むように導電材料により形成されている。また、この固体撮像装置には、シールド層の上方に配置された導電材料からなる支持体と、支持体上に配置された保護ガラスとが設けられている。そして、この固体撮像装置は、保護ガラス上に静電気が発生した場合、支持体及びシールド層を介して、半導体基板の外部に静電気を逃がす。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７－２７３１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献１に記載されているような固体撮像装置では、固体撮像装置自体の検査が行われる際に、受光領域に光を照射させない状態で、受光領域に配置された素子（光電変換素子）の特性の測定が行われる。この場合、測定作業者は、受光領域に遮光部材を取り付ける手間がかかるという問題点がある。

【0006】

そこで、本開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、光電変換素子の特性を測定する際に、測定作業者の作業負担を軽減することが可能な光電変換パネル、Ｘ線パネル、及び撮像装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本開示の第１の態様に係る光電変換パネルは、基板と、前記基板に形成された複数のトランジスタと、前記複数のトランジスタにそれぞれ接続された複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子よりも光入射側に形成されたメタル層であって、前記複数の光電変換素子のうちの一部の光電変換素子と平面視で重なる位置に形成されたメタル層と、を備える。

【0008】

第２の態様に係るＸ線パネルは、上記第１の態様に係る光電変換パネルと、Ｘ線が照射されることにより蛍光するシンチレータと、を備え、前記メタル層は、前記光電変換素子と前記シンチレータとの間に配置されている。

【0009】

第３の態様に係る撮像装置は、上記第１の態様に係る光電変換パネルと、前記メタル層と平面視で重なる位置に配置された光電変換素子のリーク電流を検出する検出部と、を備える。

【発明の効果】

【0010】

上記構成の光電変換パネル、Ｘ線パネル、及び撮像装置によれば、複数の光電変換素子のうちの、メタル層により遮光された一部の光電変換素子について、メタル層によりシンチレーション光を遮光することができる。この結果、光が当たらない状態の光電変換素子の特性を測定する際に、測定作業者は、遮光するための部材を光電変換パネルに取り付ける作業が不要となる。この結果、測定作業者の作業負担を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、第１実施形態における光電変換パネル１を含むＸ線パネル１０を備えるＸ線撮像装置１００を示す模式図である。

【図2】図２は、光電変換パネル１の概略構成を示す平面模式図である。

【図3】図３は、メタル層４０の配置位置を説明するための光電変換パネル１の平面模式図である。

【図4】図４は、Ｘ線パネル１０における外縁部分Ｒ１１と撮像領域Ｒ１２との境界部分の断面図である。

【図5】図５は、制御回路３４の機能ブロック図である。

【図6】図６は、Ｘ線撮像装置１００における検出及び補正モードの制御処理に関するフロー図である。

【図7】図７は、第２実施形態におけるＸ線撮像装置２００の光電変換パネル２０１の平面模式図である。

【図8】図８は、第２実施形態による光電変換パネル２０１の一部の断面図である。

【図9】図９は、第３実施形態によるＸ線撮像装置３００の光電変換パネル３０１の一部の断面図である。

【図10】図１０は、第４実施形態によるＸ線撮像装置４００の光電変換パネル４０１の平面模式図である。

【図11】図１１は、第４実施形態による光電変換パネル４０１の外縁部分Ｒ１１と撮像領域Ｒ１２との境界部分の断面図である。

【図12】図１２は、第１～第３実施形態の変形例による光電変換パネルの平面模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本開示は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本開示の構成を充足する範囲内で、適宜設計変更を行うことが可能である。また、以下の説明において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、実施形態および変形例に記載された各構成は、本開示の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよいし、変更されてもよい。また、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。

【0013】

［第１実施形態］
（Ｘ線撮像装置の構成）
図１は、第１実施形態における光電変換パネル１を含むＸ線パネル１０を備えるＸ線撮像装置１００を示す模式図である。Ｘ線撮像装置１００は、光電変換パネル１とシンチレータ２とを含むＸ線パネル１０と、制御部３と、Ｘ線源４と、記憶部５と、操作部６とを備える。

【0014】

図１に示すように、制御部３は、ゲート制御回路３１と、信号読出回路３２と、バイアス電圧供給回路３３と、制御回路３４とを含む。ゲート制御回路３１は、光電変換パネル１のゲート端子１１に接続されている。また、信号読出回路３２は、データ端子１２に接続されている。バイアス電圧供給回路３３は、バイアス端子１３に接続されている。制御回路３４は、ゲート制御回路３１と、信号読出回路３２と、バイアス電圧供給回路３３と、Ｘ線源４と、記憶部５と、操作部６とに接続されている。

【0015】

Ｘ線源４は、被写体Ｓに対しＸ線を照射する。被写体Ｓを透過したＸ線は、光電変換パネル１の上部に配置されたシンチレータ２において蛍光（以下、シンチレーション光）に変換される。Ｘ線撮像装置１００は、シンチレーション光をＸ線パネル１０において撮像することにより、Ｘ線画像を生成する。

【0016】

記憶部５は、例えば、不揮発性メモリ（例えば、ＲＡＭ）を含む。記憶部５は、制御回路３４により実行されるプログラム５１と、制御回路３４により記憶される検出データ５２とが記憶されている。検出データ５２の詳細は、後述する。

【0017】

操作部６は、例えば、ユーザによる操作を受け付けるタッチパネル又は複数の操作ボタンが配置された操作パネルを含む。操作部６は、「通常の撮像モード」と「検出及び補正モード」とのいずれかを選択するためのユーザによる操作を受け付ける。

【0018】

ここで、「通常の撮像モード」とは、Ｘ線源４とＸ線パネル１０との間に被写体Ｓを配置した状態で、Ｘ線源４からＸ線パネル１０にＸ線を照射し、Ｘ線画像を生成するモードである。「検出及び補正モード」とは、後述するメタル層４０により遮光されたフォトダイオード１４から取得したデータ信号に基づいて、リーク電流の大きさを検出し、検出したリーク電流の大きさに基づいて、データ線１２ａから得られる読み出し電圧の大きさを補正する、一連の制御処理を実行するモードである。

【0019】

図２は、光電変換パネル１の概略構成を示す平面模式図である。光電変換パネル１は、複数のゲート端子１１と、複数のデータ端子１２と、バイアス端子１３と、複数のフォトダイオード１４と、複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）１５とを含む。また、光電変換パネル１の基板１０１（図４参照）上には、複数のＴＦＴ１５のゲート電極１５ａとゲート端子１１とをそれぞれ接続する複数のゲート線１１ａと、複数のＴＦＴ１５のソース電極１５ｃとデータ端子１２とをそれぞれ接続する複数のデータ線１２ａと、複数のフォトダイオード１４に接続されたバイアス線１３ａとが形成されている。

【0020】

図２に示すように、光電変換パネル１には、画素領域Ｒ１と、端子領域Ｒ２とが設けられている。画素領域Ｒ１は、例えば、平面視で矩形状を有する。画素領域Ｒ１とは、複数のゲート線１１ａと複数のデータ線１２ａとにより区画された複数の画素２０が形成された領域である。端子領域Ｒ２は、画素領域Ｒ１のＸ方向の正側及びＹ方向の負側にそれぞれ設けられており、ゲート端子１１とデータ端子１２とバイアス端子１３とが配置された領域である。

【0021】

また、図２に示すように、画素領域Ｒ１では、複数のゲート線１１ａと複数のデータ線１２ａとが、互いに交差するように形成されている。これにより、複数の画素２０は、平面視でマトリクス状に形成されている。また、バイアス線１３ａは、例えば、データ線１２ａに沿って形成されている。そして、画素２０の各々に、フォトダイオード１４およびＴＦＴ１５が設けられている。フォトダイオード１４およびＴＦＴ１５は、それぞれ、平面視でマトリクス状に配置されている。

【0022】

また、図２に示すように、端子領域Ｒ２では、複数のゲート端子１１がＹ方向に並んで配置されている。また、端子領域Ｒ２では、複数のデータ端子１２とバイアス端子１３とが、Ｘ方向に並んで配置されている。複数のゲート端子１１は、ゲート制御回路３１からのゲート信号をゲート線１１ａに伝達する。複数のデータ端子１２は、信号読出回路３２からの読み出し電圧をデータ線１２ａに印加する。また、複数のデータ端子１２は、データ信号をデータ線１２ａ及びＴＦＴ１５を介してフォトダイオード１４から取得して、データ信号を信号読出回路３２に伝達する。バイアス端子１３は、バイアス電圧供給回路３３からのバイアス電圧をバイアス線１３ａに供給する。

【0023】

図３は、メタル層４０の配置位置を説明するための光電変換パネル１の平面模式図である。図３に示すように、メタル層４０は、複数のフォトダイオード１４のうちの一部のフォトダイオード１４と平面視で重なる位置に形成されている。そして、メタル層４０は、シンチレータ２からフォトダイオード１４に向かうシンチレータ光の少なくとも一部を反射又は吸収することにより、平面視で重なる位置に配置されたフォトダイオード１４に対して遮光する。メタル層４０は、これに限られないが、例えば、遮光性を有する金属材料としてアルミニウムを含む。なお、図３では、説明のためにメタル層４０と平面視で重なる位置に配置されたフォトダイオード１４を図示している。

【0024】

また、図３に示すように、画素領域Ｒ１は、外縁部分Ｒ１１と外縁部分Ｒ１１よりも内側の撮像領域Ｒ１２とを含む。ここで、「外縁部分Ｒ１１」とは、画素領域Ｒ１におけるＸ方向の正側及び負側それぞれの端部、及びＹ方向の正側及び負側それぞれの端部を含む部分である。メタル層４０は、複数のフォトダイオード１４のうちの外縁部分Ｒ１１に配置された複数のフォトダイオード１４と平面視で重なる位置に形成されている。また、メタル層４０は、平面視で撮像領域Ｒ１２を取り囲む枠状を有するように形成されている。例えば、メタル層４０は、平面視で矩形の枠形状を有する。この構成によれば、撮像に使用される撮像領域Ｒ１２に配置されたフォトダイオード１４への光がメタル層４０によって遮光されるのを防止することができる。この結果、メタル層４０が光電変換パネル１による撮像性能に影響を与えるのを防止することができる。

【0025】

また、図３に示すように、メタル層４０とバイアス線１３ａとは、接続部分２１を介して電気的に接続されている。これにより、メタル層４０又はバイアス線１３ａの一方に静電気が侵入した場合でも、他方に静電気を拡散させるショートリングの機能を有する。接続部分２１は、例えば、画素領域Ｒ１よりも外側に形成されている。

【0026】

なお、図３では、説明を容易にするために、メタル層４０を、マトリクス状に配置された複数のフォトダイオード１４のうちの最も外側の１列及び１行のフォトダイオード１４と重なる位置に形成されるように図示しているが、本開示はこれに限られず、例えば、メタル層４０は、マトリクス状に配置された複数のフォトダイオード１４のうちの最も外側から数十列及び数十行のフォトダイオード１４と重なる位置に形成されていてもよい。また、図３では、撮像領域Ｒ１２のフォトダイオード１４を、３行３列に配置する例を示しているが、４行以上、又は４列以上のフォトダイオード１４を配置してもよい。

【0027】

図４は、Ｘ線パネル１０における外縁部分Ｒ１１と撮像領域Ｒ１２との境界部分の断面図である。フォトダイオード１４は、第１下部電極１４ａおよび第２下部電極１４ｂと上部電極１４ｃと、光電変換層１６とを含む。光電変換層１６は、第２下部電極１４ｂと上部電極１４ｃとの間に設けられている。そして、撮像領域Ｒ１２では、シンチレータ２で変換されたシンチレーション光が光電変換層１６に入射し、入射したシンチレーション光が電荷に変換される。外縁部分Ｒ１１においては、シンチレーション光は、メタル層４０により遮光される。

【0028】

また、図４に示すように、ＴＦＴ１５は、ゲート電極１５ａと、半導体活性層１５ｂと、ソース電極１５ｃと、ドレイン電極１５ｄとを有する。ドレイン電極１５ｄと第２下部電極１４ｂとは、第１下部電極１４ａを介して接続されている。データ線１２ａは、例えば、下部データ電極１２ｂと上部データ電極１２ｃとの２層により構成されている。データ線１２ａは、接続電極１２ｄを介してソース電極１５ｃに接続されている。また、バイアス線１３ａは、例えば、下部バイアス電極１３ｂと上部バイアス電極１３ｃとの２層により構成されている。バイアス線１３ａは、上部電極１４ｃに接続されている。

【0029】

また、図４に示すように、光電変換パネル１は、基板１０１と、第１絶縁膜１０２～第１０絶縁膜１１１とを含む。ゲート電極１５ａは、基板１０１上に形成されている。基板１０１は、絶縁性を有する基板である。ゲート電極１５ａは、例えば、タングステン（Ｗ）および窒化タンタル（ＴａＮ）を材料として含む積層膜として構成されている。第１絶縁膜１０２は、ゲート電極１５ａを覆う。第１絶縁膜１０２は、例えば、上層に酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）からなる絶縁膜と、下層に窒化ケイ素（ＳｉＮ_ｘ）からなる絶縁膜とが積層されて構成されている。半導体活性層１５ｂ、ソース電極１５ｃ、及びドレイン電極１５ｄは、第１絶縁膜１０２を介してゲート電極１５ａの上に形成されている。

【0030】

半導体活性層１５ｂは、酸化物半導体からなる。酸化物半導体は、例えば、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）５、酸化マグネシウム亜鉛（ＭｇｘＺｎ１－ｘＯ）、酸化カドミウム亜鉛（ＣｄｘＺｎ１－ｘＯ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、ＩｎＳｎＺｎＯ（Ｉｎ（インジウム）、Ｓｎ（スズ）、Ｚｎ（亜鉛）を含む）もの、Ｉｎ（インジウム）－Ａｌ（アルミニウム）－Ｚｎ（亜鉛）－Ｏ（酸素）系、又は、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）及び亜鉛（Ｚｎ）を所定の比率で含有するアモルファス酸化物半導体等を用いてもよい。また、酸化物半導体としては、「非晶質」、「結晶質（多結晶、微結晶、ｃ軸配向を含む）」の材料も適用可能である。積層構造の場合は、何れの組合せも含まれる（特定の組合せを排除しない）。本実施形態では、半導体活性層１５ｂは、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）及び亜鉛（Ｚｎ）を所定の比率で含有するアモルファス酸化物半導体からなる。半導体活性層１５ｂに、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、及び酸素（Ｏ）を含む酸化物半導体を適用することで、アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）と比べ、ＴＦＴ１５のオフリーク電流を低減することができるため、Ｓ／Ｎ比を高くとることができ、高感度なセンサが実現できる。

【0031】

また、図４に示すように、ソース電極１５ｃとドレイン電極１５ｄとは、同一層上に形成されている。ソース電極１５ｃとドレイン電極１５ｄとは、例えば、アルミニウム（Ａｌ）からなる金属膜を、チタン（Ｔｉ）からなる２つの金属膜が挟むように積層された３層構造を有する。また、第１絶縁膜１０２の上層に、ソース電極１５ｃとドレイン電極１５ｄとを覆うように第２絶縁膜１０３（パッシベーション膜）が設けられている。第２絶縁膜１０３は、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）により構成されている。

【0032】

第１下部電極１４ａ及び接続電極１２ｄは、第２絶縁膜１０３よりも上層に形成されている。第１下部電極１４ａ及び接続電極１２ｄは、例えば、チタン（Ｔｉ）からなる２つの金属膜がアルミニウム（Ａｌ）からなる金属膜を挟むように積層された３層構造を有する。第３絶縁膜１０４は、第１下部電極１４ａの一部と、第２絶縁膜１０３の一部と、を覆うように形成されている。第２下部電極１４ｂは、第１下部電極１４ａの一部を覆うように形成されている。第２下部電極１４ｂは、例えば、チタン（Ｔｉ）により形成されている。

【0033】

光電変換層１６は、第２下部電極１４ｂの上に形成されている。光電変換層１６は、ｎ型非晶質半導体層１６１、真性非晶質半導体層１６２、ｐ型非晶質半導体層１６３が順に積層されて構成されている。ｎ型非晶質半導体層１６１は、ｎ型不純物（例えば、リン）がドーピングされたアモルファスシリコンからなる。真性非晶質半導体層１６２は、真性のアモルファスシリコンからなる。真性非晶質半導体層１６２は、ｎ型非晶質半導体層１６１に接して形成されている。ｐ型非晶質半導体層１６３は、ｐ型不純物（例えば、ボロン）がドーピングされたアモルファスシリコンからなる。ｐ型非晶質半導体層１６３は、真性非晶質半導体層１６２に接して形成されている。なお、本開示はこれに限られず、ｎ型半導体（＋ｎ）と、真性半導体（ｉ）と、ｐ型半導体（＋ｐ）の積層順は、＋ｐ／ｉ／＋ｎであっても、＋ｎ／ｉ／＋ｐであってもよい。また、上部電極１４ｃは、光電変換層１６よりも上層に形成されている。上部電極１４ｃは、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）で構成されている。

【0034】

第４絶縁膜１０５は、フォトダイオード１４および第３絶縁膜１０４の少なくとも一部を覆うように形成されている。また、第４絶縁膜１０５は、フォトダイオード１４の上面の一部とフォトダイオード１４の側面とを覆う。例えば、第４絶縁膜１０５は、窒化ケイ素（ＳｉＮ_ｘ）により構成されている。

【0035】

第５絶縁膜１０６は、第４絶縁膜１０５の少なくとも一部を覆う。また、第５絶縁膜１０６は、フォトダイオード１４を覆い、フォトダイオード１４により形成される段差部分を平坦化する平坦化膜である。第５絶縁膜１０６は、例えば、有機系材料からなる。第５絶縁膜１０６は、第４絶縁膜１０５の少なくとも一部を覆う。第６絶縁膜１０７は、第５絶縁膜１０６の一部を覆う無機膜である。データ線１２ａ及びバイアス線１３ａは、第６絶縁膜１０７上に形成されている。データ線１２ａの下部データ電極１２ｂとバイアス線１３ａの下部バイアス電極１３ｂとは、例えば、アルミニウム（Ａｌ）からなる金属膜を、チタン（Ｔｉ）からなる２つの金属膜が挟むように積層された３層構造を有する。データ線１２ａの上部データ電極１２ｃとバイアス線１３ａの上部バイアス電極１３ｃとは、例えば、ＩＴＯから構成される。

【0036】

第７絶縁膜１０８は、データ線１２ａ及びバイアス線１３ａを覆うように形成されている。第７絶縁膜１０８は、例えば、窒化ケイ素（ＳｉＮ_ｘ）からなる。第８絶縁膜１０９は、第７絶縁膜１０８を覆う。第８絶縁膜１０９は、例えば、有機系材料から構成されている。

【0037】

図４に示すように、メタル層４０は、外縁部分Ｒ１１において、フォトダイオード１４よりも上層（光入射側）に形成されている。また、メタル層４０は、撮像領域Ｒ１２には形成されていない。例えば、メタル層４０は、第８絶縁膜１０９上に形成されている。第９絶縁膜１１０は、メタル層４０を覆うように形成されている。第９絶縁膜１１０は、例えば、窒化ケイ素（ＳｉＮ_ｘ）からなる。第１０絶縁膜１１１は、第９絶縁膜１１０を覆うように形成されている。第１０絶縁膜１１１は、例えば、有機系材料から構成されている。シンチレータ２は、第１０絶縁膜１１１よりも上層に形成されている。これにより、例えば、シンチレータ２を蒸着する際に光電変換パネル１の上面から浸入する静電気から、メタル層４０によりフォトダイオード１４を保護することができる。

【0038】

上記の構成によれば、メタル層４０により外縁部分Ｒ１１のフォトダイオード１４を遮光することができる。この結果、フォトダイオード１４の特性を測定する際に、測定作業者は、遮光するための部材を光電変換パネル１に取り付ける作業が不要となる。この結果、測定作業者の作業負担を軽減することができる。そして、光電変換パネル１に静電気が侵入しようとした場合でも、メタル層４０によって、静電気を拡散させることができるので、ＴＦＴ１５又はフォトダイオード１４が静電気に起因して破損するのを防止することができる。また、メタル層４０が遮光するための部材を兼ねるので、光電変換パネル１における部品点数が増加するのを防止しながら、測定作業者の作業負担を軽減することができる。

【0039】

図５は、制御回路３４の機能ブロック図である。制御回路３４は、記憶部５に記憶されたプログラム５１を実行するプロセッサを含む。そして、制御回路３４は、プログラム５１を実行することにより、撮像制御部３４ａ、検出制御部３４ｂ、及び補正制御部３４ｃとして機能する。

【0040】

撮像制御部３４ａは、操作部６により「通常の撮像モード」が選択された場合に、Ｘ線源４からＸ線を照射して、信号読出回路３２により取得したデータ信号に基づいて、Ｘ線画像を生成する。例えば、撮像領域Ｒ１２に配置されたフォトダイオード１４は、バイアス線１３ａからバイアス電圧が印加されている状態で、被写体Ｓを透過したＸ線をシンチレータが変換したシンチレーション光の光量に応じた電荷に変換し、電荷に応じた信号（データ信号）をＴＦＴ１５に伝達する。そして、撮像制御部３４ａは、各ゲート線１１ａに対して、ゲート制御回路３１から順次選択的にゲート信号を供給させる。ゲート信号が供給されたＴＦＴ１５はオン状態となる。データ線１２ａには、信号読出回路３２により読み出し電圧が印加され、ＴＦＴ１５がオン状態になると、フォトダイオード１４において変換された電荷に応じた信号（データ信号）が、読み出し電圧に印加される。そして、信号読出回路３２は、データ信号を取得する。撮像制御部３４ａは、撮像領域Ｒ１２における各画素２０のデータ信号に基づいて、Ｘ線画像を生成する。

【0041】

検出制御部３４ｂは、操作部６により「検出及び補正モード」が選択された場合に、Ｘ線源４からＸ線を照射し、外縁部分Ｒ１１および撮像領域Ｒ１２に配置されたフォトダイオード１４からのデータ信号を取得する。ここで、メタル層４０により遮光された状態における外縁部分Ｒ１１から検出されたデータ信号は、フォトダイオード１４の特性のうちの１つであるシンチレーション光が照射されない状態のリーク電流の大きさに対応した波形となる。検出制御部３４ｂは、取得したデータ信号に基づいて、リーク電流の大きさを検出する。ここで、Ｘ線源４から照射されたＸ線はメタル層を透過しＴＦＴ１５のしきい値電圧に影響を与える可能性がある。そこで、上記のように、Ｘ線を照射した状態のデータ信号に基づいてリーク電流を検出することにより、後述する補正において、Ｘ線による影響を補正値に反映させることが可能になる。検出制御部３４ｂは、検出したリーク電流の大きさを検出データ５２（図１参照）として、記憶部５に記憶する。この構成によれば、記憶部５に記憶された検出データ５２を読み出せば、検出データ５２に基づいて、平面視でメタル層４０と重なるフォトダイオード１４から発生した信号と、平面視でメタル層４０と重ならないフォトダイオード１４から発生した信号の２種類が検出される。

【0042】

補正制御部３４ｃは、検出データ５２に基づいて、複数のデータ線１２ａから得られた読み出し電圧の高さを補正する。例えば、補正制御部３４ｃは、検出データ５２に基づいて、リーク電流の大きさが大きい程、読み出し電圧を低い値に設定する。ここで、フォトダイオード１４の特性及び経年劣化の具合、Ｘ線からの直接的な影響に応じてフォトダイオード１４から得られるリーク電流は変化する。これに対して、上記の構成によれば、得られるリーク電流に基づいて、データ線１２ａに印加する読み出し電圧の高さを補正することができるので、フォトダイオード１４の特性及び経年劣化やＸ線の直接的な影響による撮像品質への影響を低減することができる。

【0043】

［Ｘ線撮像装置の制御処理］
次に、図６を参照して、Ｘ線撮像装置１００の制御処理について説明する。図６は、Ｘ線撮像装置１００における「検出及び補正モード」の制御処理に関するフロー図である。なお、「通常の撮像モード」の制御処理については説明を省略する。Ｘ線撮像装置１００の制御処理は、制御部３により実行される。

【0044】

ステップＳ１において、「検出及び補正モード」が選択されたか否かが判断される。「検出及び補正モード」が選択された場合、ステップＳ２に進む。

【0045】

ステップＳ２において、Ｘ線源４からＸ線が照射され、外縁部分Ｒ１１のフォトダイオード１４からのデータ信号が取得される。そして、ステップＳ３において、データ信号に基づいて、リーク電流の大きさが検出される。そして、ステップＳ４において、リーク電流の大きさに基づく検出データ５２が記憶部５に記憶される。そして、ステップＳ５において、検出データ５２に基づいて、読み出し電圧の高さが補正される。その後、「検出及び補正モード」における制御処理が終了する。

【0046】

［第２実施形態］
図７及び図８を参照して、第２実施形態におけるＸ線撮像装置２００の構成について説明する。図７は、第２実施形態におけるＸ線撮像装置２００の光電変換パネル２０１の平面模式図である。図８は、第２実施形態による光電変換パネル２０１の一部の断面図である。なお、第１実施形態と同様の構成には、第１実施形態と同じ符号を用い説明を省略する。

【0047】

図７に示すように、第２実施形態によるＸ線撮像装置２００では、画素領域Ｒ１を覆うように、透明電極層２４０が形成されている。すなわち、透明電極層２４０は、平面視で、撮像領域Ｒ１２に配置されたフォトダイオード１４と重なる位置と、外縁部分Ｒ１１に配置されたフォトダイオード１４と重なる位置とに連続して形成されている。透明電極層２４０は、例えば、ＩＴＯを含む。

【0048】

図８に示すように、透明電極層２４０は、メタル層４０よりも上層に形成されている。例えば、透明電極層２４０は、メタル層４０に積層されており、電気的に接続されている。これにより、透明電極層２４０とメタル層４０との一方に静電気が侵入した場合でも、他方に拡散させることが可能になる。また、透明電極層２４０は、撮像領域Ｒ１２に配置されたフォトダイオード１４と平面視で重なる位置に配置されているので、撮像領域Ｒ１２に配置されたフォトダイオード１４を静電気から保護することができる。また、透明電極層２４０は、シンチレーション光を透過するので、撮像領域Ｒ１２において、シンチレータ２からの光をフォトダイオード１４に入射させることができる。その他の構成及び効果は、第１実施形態と同様である。

【0049】

［第３実施形態］
図９を参照して、第３実施形態におけるＸ線撮像装置３００の構成について説明する。図９は、第３実施形態によるＸ線撮像装置３００の光電変換パネル３０１の一部の断面図である。なお、第１又は第２実施形態と同様の構成には、第１又は第２実施形態と同じ符号を用い説明を省略する。

【0050】

図９に示すように、第３実施形態によるＸ線撮像装置３００の光電変換パネル３０１では、フォトダイオード３１４よりも下層で、かつ、ＴＦＴ３１５よりも上層に、平坦化膜３０２が設けられている。平坦化膜３０２は、ＴＦＴ３１５を覆う第２絶縁膜１０３（パッシベーション膜）を覆うように形成されており、ＴＦＴ３１５による第２絶縁膜１０３の上面の凹凸を平坦化する。フォトダイオード３１４とＴＦＴ３１５とは、平坦化膜３０２に設けられたコンタクトホールに形成された下部電極３１４ａを介して接続されている。また、データ線１２ａとＴＦＴ３１５とは、平坦化膜３０２に設けられたコンタクトホールに形成された接続電極３１２ｄを介して接続されている。そして、平坦化膜３０２が設けられていることにより、平面視でフォトダイオード３１４とＴＦＴ３１５とを重なる位置に配置することができるので、ＴＦＴ３１５上にもフォトダイオード３１４を配置することができるため、単位画素あたりのフォトダイオード３１４の面積を大きくとることができる。この結果、光電変換パネル３０１を高感度化することができる。その他の構成及び効果は、第１又は第２実施形態と同様である。

【0051】

［第４実施形態］
図１０及び図１１を参照して、第４実施形態におけるＸ線撮像装置４００の構成について説明する。図１０は、第４実施形態によるＸ線撮像装置４００の光電変換パネル４０１の平面模式図である。図１１は、第４実施形態によるＸ線撮像装置４００の光電変換パネル４０１の一部の断面図である。なお、第１～第３実施形態のいずれかと同様の構成には、第１～第３実施形態のいずれかと同じ符号を用い説明を省略する。

【0052】

図１０に示すように、第４実施形態によるＸ線撮像装置４００の光電変換パネル４０１は、バイアス線１３ａと同一の層で、かつ、バイアス線１３ａと一体的に形成された複数のメタル層４４０を含む。図１１に示すように、メタル層４４０は、外縁部分Ｒ１１に設けられたフォトダイオード１４を覆うように配置されており、バイアス線１３ａは、撮像領域Ｒ１２に設けられたフォトダイオード１４に接続されている。また、メタル層４４０は、データ線１２ａとは間隔を空けて形成されている。これにより、メタル層４４０とデータ線１２ａとが短絡しない。メタル層４４０は、下部バイアス電極１３ｂと同一の層に形成された下部メタル層４１３ｂと、上部バイアス電極１３ｃと同一の層に形成された上部メタル層４１３ｃとを含む。また、メタル層４４０は、外縁部分Ｒ１１に配置されたフォトダイオード１４に接続されており、外縁部分Ｒ１１に配置されたフォトダイオード１４に対してバイアス線として機能する。さらに、シンチレーション光によるＴＦＴ１５のしきい値電圧シフトが発生する場合には、それを低減させるために、バイアス線１３ａでフォトダイオード１４と共にＴＦＴ１５を遮光しても良い。第４実施形態の構成によれば、バイアス線１３ａを形成する層に加えて、新たにメタル層を追加する必要がないので、層の増加と製造工程数の増加を抑制することができる。この結果、光電変換パネル４０１を製造するためのコストを削減することができる。なお、第１～第３実施形態によるメタル層では、データ線１２ａとの間に間隔を空ける必要がない分、遮光性が高くなる。その他の構成及び効果は、第１～第３実施形態と同様である。

【0053】

以上、実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本開示を実施するための例示に過ぎない。よって、本開示は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

【0054】

（１）上記第１～第３実施形態では、メタル層をバイアス線に接続する例を示したが、本開示はこれに限られない。図１２に示す第１及び第２実施形態の変形例による光電変換パネル５０１では、メタル層５４０は、グラウンドＧＮＤに接続されている。

【0055】

（２）上記第１～第４実施形態では、光電変換パネルを、Ｘ線撮像装置用のＸ線パネルに適用する例を示したが、本開示はこの例に限られない。すなわち、Ｘ線以外の光センサ用のパネルに上記光電変換パネルを適用してもよい。

【0056】

（３）上記第１～第４実施形態では、光電変換パネルを構成する層（膜）の材料の例を示したが、本開示はこの例に限られない。すなわち、上記した例以外の材料により光電変換パネルを構成する層（膜）を構成してもよい。

【0057】

（４）上記第１～第４実施形態では、メタル層を、外縁部分Ｒ１１に形成する例を示したが、本開示はこの例に限られない。すなわち、メタル層を、外縁部分Ｒ１１よりも内側の部分の一部に形成してもよい。

【0058】

（５）上記第１～第４実施形態では、メタル層を、平面視で枠状に形成する例を示したが、本開示はこの例に限られない。すなわち、メタル層を、平面視で線状に形成してもよいし、平面視で四角形状に形成してもよい。

【0059】

（６）上記第２実施形態では、メタル層の上層に透明電極を形成する例を示したが、本開示はこの例に限られない。すなわち、メタル層の下層に透明電極を形成してもよい。

【0060】

（７）上記第２実施形態では、透明電極を、画素領域を覆うように形成する例を示したが、本開示はこの例に限られない。例えば、メタル層を、撮像領域のみに形成してもよいし、外縁部分のみに形成してもよい。

【0061】

（８）上記第１～第４実施形態では、リーク電流の大きさを検出する例を示したが、本開示はこの例に限られない。例えば、メタル層により遮光されたフォトダイオード又は当該フォトダイオードに接続されたＴＦＴにおけるリーク電流以外の特性を検出（検査）してもよい。

【0062】

（９）上記第１～第４実施形態では、リーク電流の大きさ（検出データ）に基づいて、読み出し電圧の高さを補正する例を示したが、本開示はこの例に限られない。例えば、検出データに基づいて、Ｘ線画像の画素値を補正してもよい。

【0063】

（１０）上記第４実施形態では、図１１に示すように、バイアス線の一部がフォトダイオードを覆うように形成することにより、フォトダイオードが遮光される例を示したが、本開示はこれに限られない。例えば、データ線の一部がフォトダイオードを覆うように形成することにより、フォトダイオードが遮光されてもよい。なお、データ信号を伝達するデータ線は、一般的に寄生容量を増加させないことが好ましい。このため、データ線によりフォトダイオードを遮光する場合よりも、上記第４実施形態のようにバイアス線によりフォトダイオードを遮光する場合の方が比較的データ信号（撮像性能）に影響を与えるのを防止しながら、フォトダイオードを遮光することができる。

【0064】

上述した光電変換パネル、Ｘ線パネル、及び撮像装置は、以下のように説明することもできる。

【0065】

第１の構成に係る光電変換パネルは、基板と、基板に形成された複数のトランジスタと、複数のトランジスタにそれぞれ接続された複数の光電変換素子と、複数の光電変換素子よりも光入射側に形成されたメタル層であって、複数の光電変換素子のうちの一部の光電変換素子と平面視で重なる位置に形成されたメタル層と、を備える（第１の構成）。

【0066】

上記第１の構成によれば、メタル層により複数の光電変換素子のうちの一部の光電変換素子を遮光することができる。これにより、遮光された一部の光電変換素子の特性を測定すれば、光電変換素子の特性を測定する際に、測定作業者は、光電変換パネルに遮光部材を取り付ける作業が不要となる。この結果、測定作業者の作業負担を軽減することができる。そして、光電変換パネルに静電気が侵入した場合でも、メタル層によって、静電気を拡散させることができるので、基板上のトランジスタ又は光電変換素子が静電気に起因して破損するのを防止することができる。また、メタル層が遮光部材を兼ねるので、光電変換パネルにおける部品点数が増加するのを防止しながら、測定作業者の作業負担を軽減することができる。

【0067】

第１の構成において、複数の光電変換素子は、基板上において、マトリクス状に配置されていてもよく、メタル層は、複数の光電変換素子のうちの外縁部分に配置された複数の光電変換素子の少なくとも１つと平面視で重なる位置に形成されていてもよい（第２の構成）。第２の構成において、メタル層は、平面視で枠状に形成されていてもよい（第３の構成）。

【0068】

上記第２及び第３の構成によれば、複数の光電変換素子のうちの撮像に使用される中央部分に配置された光電変換素子への光がメタル層によって遮光されるのを防止することができる。この結果、メタル層が光電変換パネルによる撮像性能に影響を与えるのを防止することができる。

【0069】

第２または第３の構成において、複数の光電変換素子よりも光入射側に形成された透明電極であって、複数の光電変換素子のうちの外縁部分よりも内側に配置された複数の光電変換素子の少なくとも１つと平面視で重なる位置に配置された透明電極を、さらに備えてもよい（第４の構成）。

【0070】

上記第４の構成によれば、外縁部分よりも内側に配置された複数の光電変換素子を、透明電極によって静電気から保護することができる。

【0071】

第４の構成において、透明電極は、メタル層の少なくとも一部を覆うようにメタル層よりも上層に形成されていてもよい（第５の構成）。

【0072】

上記第５の構成によれば、透明電極がメタル層よりも上層に形成されるので、透明電極及びメタル層によって、基板上のトランジスタ又は光電変換素子が静電気に起因して破損するのをより確実に防止することができる。

【0073】

第１～第５の構成のいずれか１つにおいて、複数の光電変換素子に接続されたバイアス線であって、メタル層よりも下層に形成されたバイアス線を、さらに備えてもよく、メタル層は、バイアス線に接続されていてもよい（第６の構成）。

【0074】

上記第６の構成によれば、メタル層又はバイアス線の一方に静電気が侵入した場合でも、他方に静電気を拡散させることができる。

【0075】

第１～第５の構成のいずれか１つにおいて、複数の光電変換素子に接続されたバイアス線を、さらに備えてもよく、メタル層は、バイアス線と同一の層に形成されていてもよい（第７の構成）。

【0076】

上記第９の構成によれば、バイアス線を形成する層に加えて、新たにメタル層を追加する必要がないので、層の増加と製造工程数の増加を抑制することができる。この結果、光電変換パネルを製造するためのコストを削減することができる。

【0077】

第８の構成に係るＸ線パネルでは、上記第１～第７の構成のいずれか１つの光電変換パネルと、Ｘ線が照射されることにより蛍光するシンチレータと、を備え、メタル層は、光電変換素子とシンチレータとの間に配置されている（第８の構成）。

【0078】

上記第８の構成によれば、シンチレータを成膜する際に静電気が発生した場合でも、メタル層により光電変換素子を静電気から保護することができる。

【0079】

第９の構成に係る撮像装置は、上記第１～第７の構成のいずれか１つの光電変換パネルと、メタル層と平面視で重なる位置に配置された少なくとも１つの光電変換素子のリーク電流を検出する検出部と、を備える（第９の構成）。

【0080】

上記第９の構成によれば、メタル層により遮光された光電変換素子のリーク電流を検出することができる。この結果、リーク電流に基づいて、光電変換パネルを検査することができる。

【0081】

第９の構成において、光電変換パネルは、複数のトランジスタの各々に接続される複数のデータ線を、さらに含み、検出部により検出されたリーク電流の大きさに基づいて、複数のデータ線に印加する電圧の高さを補正する補正制御部を、さらに備える（第１０の構成）。

【0082】

ここで、光電変換素子の特性及び経年劣化の具合に応じて光電変換素子のリーク電流は変化する。これに対して、上記第１０の構成によれば、リーク電流に基づいて、データ線に印加する電圧の高さを補正することができるので、光電変換素子の特性及び経年劣化による撮像品質への影響を低減することができる。

【0083】

第８または第９の構成において、Ｘ線を照射するＸ線源と、Ｘ線源からＸ線が照射されることにより蛍光するシンチレータと、をさらに備えてもよく、検出部は、Ｘ線源からＸ線が照射された際に、メタル層と平面視で重なる位置に配置された少なくとも１つの光電変換素子のリーク電流を検出するように構成してもよい（第１１の構成）。

【0084】

ここで、Ｘ線源から照射されたＸ線はメタル層を透過しトランジスタのしきい値電圧に影響を与える可能性がある。そこで、上記第１１の構成によれば、Ｘ線を照射した状態のデータ信号に基づいてリーク電流を検出するので、リーク電流を検出することによりＸ線による影響について検知することができる。そして、上記第１０の構成と組み合わせた場合には、Ｘ線による影響を補正することができるので、光電変換素子の特性及び経年劣化やＸ線の直接的な影響による撮像品質への影響を低減することができる。

【符号の説明】

【0085】

１，２０１，３０１，４０１，５０１…光電変換パネル、２…シンチレータ、３…制御部、１０…Ｘ線パネル、１１ａ…ゲート線、１２ａ…データ線、１３ａ…バイアス線、１４，３１４…フォトダイオード、１５，３１５…ＴＦＴ、１６…光電変換層、２０…画素、３４…制御回路、３４ｂ…検出制御部、３４ｃ…補正制御部、４０，３４０，４４０，５４０…メタル層、５２…検出データ、１００，２００，３００，４００…Ｘ線撮像装置、１０１…基板、２４０…透明電極層、Ｒ１…画素領域、Ｒ１１…外縁部分、Ｒ１２…撮像領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】