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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-02-27
(45)【発行日】2024-03-06
(54)【発明の名称】光電変換パネル、及びＸ線パネル
(51)【国際特許分類】
H01L 27/146 20060101AFI20240228BHJP
G01T 1/20 20060101ALI20240228BHJP
H01L 27/144 20060101ALI20240228BHJP
H01L 29/786 20060101ALI20240228BHJP
H01L 31/08 20060101ALI20240228BHJP
H01L 31/10 20060101ALI20240228BHJP
H04N 5/32 20230101ALI20240228BHJP
H04N 23/30 20230101ALI20240228BHJP
H04N 25/30 20230101ALI20240228BHJP
H04N 25/70 20230101ALI20240228BHJP
【ＦＩ】
H01L27/146 A
G01T1/20 E
G01T1/20 G
H01L27/144 K
H01L27/146 C
H01L29/78 613Z
H01L31/00 A
H01L31/10 A
H01L31/10 G
H04N5/32
H04N23/30
H04N25/30
H04N25/70
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2021149780
(22)【出願日】2021-09-14
(65)【公開番号】P2023042468
(43)【公開日】2023-03-27
【審査請求日】2022-09-20
(73)【特許権者】
【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】中野 文樹
【審査官】小山 満
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１３－０１２９６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－１６１６７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－０４４７２３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－３０２７９６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１０７１６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１４／０００１３６８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１３／０００１４２７（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２７／１４６
Ｇ０１Ｔ １／２０
Ｈ０１Ｌ ２７／１４４
Ｈ０１Ｌ ２９／７８６
Ｈ０１Ｌ ３１／０８
Ｈ０１Ｌ ３１／１０
Ｈ０４Ｎ ５／３２
Ｈ０４Ｎ ２３／３０
Ｈ０４Ｎ ２５／３０
Ｈ０４Ｎ ２５／７０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、前記基板の画素領域に形成された複数のトランジスタと、
前記画素領域に配置され、前記複数のトランジスタにそれぞれ接続された複数のフォトダイオードと、
前記複数のフォトダイオードに接続されたバイアス線と、
前記フォトダイオードよりも光が入射する側に配置され、前記画素領域の一部を覆う遮光層と、
前記複数のトランジスタのソース電極にそれぞれ接続された複数のデータ線と、を備え、
前記複数のトランジスタのうちの、前記遮光層と重なる位置に配置されたフォトダイオードの少なくとも１つに接続されたトランジスタは、当該トランジスタのドレイン電極と当該トランジスタのソース電極とを導通させる導通部を含む、光電変換パネル。
【請求項2】
前記複数のフォトダイオードは、前記基板上において、マトリクス状に配置されており、前記遮光層は、前記複数のフォトダイオードのうちの外縁部分に配置された複数のフォトダイオードの少なくとも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】
前記データ線にデータ信号を供給するデータ端子をさらに備え、前記遮光層は、前記複数のフォトダイオードのうちの前記データ端子側に配置された複数のフォトダイオードの少なくとも１つと平面視で重なる位置に形成されている、請求項１または２に記載の光電変換パネル。
【請求項4】
前記遮光層は、前記遮光層と重なる位置に配置されたフォトダイオードの少なくとも１つに接続されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の光電変換パネル。
【請求項5】
前記遮光層は、前記バイアス線と同一の層に形成されている、請求項１～４のいずれか１項に記載の光電変換パネル。
【請求項6】
前記遮光層は、前記バイアス線に接続されている、請求項５に記載の光電変換パネル。
【請求項7】
前記遮光層は、前記バイアス線よりも光が入射する側に配置されている、請求項１～４のいずれか１項に記載の光電変換パネル。
【請求項8】
前記遮光層と重なる位置に配置されたフォトダイオードと、当該フォトダイオードに接続されたトランジスタとの間に形成された平坦化膜を、さらに備える、請求項１～７のいずれか１項に記載の光電変換パネル。
【請求項9】
請求項１～８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、
前記遮光層は、前記フォトダイオード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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、光電変換パネル、及びＸ線パネルに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、光電変換パネル、及びＸ線パネルが知られている。このような光電変換パネル、及びＸ線パネルは、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Ｘ線パネルは、画素領域内に配置された光電変換素子（フォトダイオード）と、画素領域の外側の領域に配置された保護回路と、光電変換素子に接続されたバイアス線と、保護回路に接続された配線と、バイアス線にバイアス電圧を供給するバイアス端子とを含む。保護回路は、バイアス端子と画素領域との間に配置されている。また、この保護回路に接続された配線には、バイアス線に供給されるバイアス電圧よりも高い電圧が印加され、静電気からＸ線パネル上の素子を保護する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】米国特許第１０９６２６６０号明細書
【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Ｘ線パネル（光電変換パネル）では、バイアス端子と画素領域との間の領域（画素領域よりも外側の領域）が小さい場合、保護回路を配置することが困難な場合がある。また、保護回路を動作させるために、保護回路用の電源が別途必要になる。従って、画素領域よりも外側の領域（外側領域）が小さい場合でも、Ｘ線パネル上の素子を静電気放電（ＥＳＤ：Electro-Static Discharge）から保護することが可能で、かつ、保護回路用の電源が不要な光電変換パネル、及びＸ線パネルが望まれている。
【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、外側領域が小さい場合でも、パネル上の素子を静電気放電から保護することが可能で、かつ、保護回路用の電源が不要な光電変換パネル、及びＸ線パネル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、前記基板の画素領域に形成された複数のトランジスタと、前記画素領域に配置され、前記複数のトランジスタにそれぞれ接続された複数のフォトダイオードと、前記複数のフォトダイオードに接続されたバイアス線と、前記画素領域の一部を覆う遮光層と、を備え、前記複数のトランジスタのうちの、前記遮光層と重なる位置に配置されたフォトダイオードの少なくとも１つに接続されたトランジスタは、当該トランジスタのドレイン電極と当該トランジスタのソース電極とを導通させる導通部を含む。
【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、前記遮光層は、前記フォトダイオードと前記シンチレータとの間に配置されている。
【発明の効果】
【0009】
上記構成の光電変換パネル、及びＸ線パネルによれば、画素領域よりも外側の領域が小さい場合でも、パネル上の素子を静電気放電から保護することが可能で、かつ、保護回路用の電源が不要である。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
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。
【0012】
［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とを備える。
（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とを備える。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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、遮光層４０とを含む。また、光電変換パネル１の基板１０１（図６参照）上には、複数のゲート線１１ａと、複数のデータ線１２ａと、バイアス線１３ａとが形成されている。
【0016】
複数のゲート線１１ａは、複数のＴＦＴ１５のゲート電極１５ａとゲート端子１１とを接続する。複数のデータ線１２ａは、複数のＴＦＴ１５のソース電極１５ｃとデータ端子１２とを接続する。バイアス線１３ａは、バイアス端子１３と複数のフォトダイオード１４と遮光層４０とに接続されている。
【0017】
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、複数の画素２０が形成された領域である。画素２０は、ゲート線１１ａとデータ線１２ａとにより区画された領域である。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。
【0018】
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及び遮光層４０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。
【0019】
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。
【0020】
図３は、画素領域Ｒ１における遮光領域Ｒ１２の構成について説明するための模式図である。図３に示すように、画素領域Ｒ１は、撮像領域Ｒ１１と撮像領域Ｒ１１よりもデータ端子１２側に設けられた遮光領域Ｒ１２とを含む。複数の画素２０は、撮像領域Ｒ１１に配置された画素２０ａと、遮光領域Ｒ１２に配置された画素２０ｂとを含む。画素２０ａは、光を受ける撮像用の画素である。また、画素２０ｂは、撮像には用いられないダミー画素である。撮像領域Ｒ１１は、言い換えると、アクティブ領域である。
【0021】
図１に示す制御部３は、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。複数のフォトダイオード１４は、撮像領域Ｒ１１に配置されたフォトダイオード１４ａと、遮光領域Ｒ１２に配置されたフォトダイオード１４ｂとを含む。例えば、フォトダイオード１４ａ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、制御部３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１４ａ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。制御部３は、撮像領域Ｒ１１における各画素２０ａのデータ信号に基づいて、Ｘ線画像を生成する。
【0022】
（遮光層の構成）
図２に示すように、遮光層４０は、フォトダイオード１４ｂと平面視で重なる位置に形成されている。そして、遮光層４０は、シンチレータ２からフォトダイオード１４ｂ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１４ｂに対して遮光する。
図２に示すように、遮光層４０は、フォトダイオード１４ｂと平面視で重なる位置に形成されている。そして、遮光層４０は、シンチレータ２からフォトダイオード１４ｂ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１４ｂに対して遮光する。
【0023】
遮光層４０は、例えば、遮光性能を有する金属材料から構成されている。例えば、金属材料として、Ｔｉ、Ａｌ、及びＣｕの少なくとも１つの材料を含む。第１実施形態では、遮光層４０は、バイアス線１３ａと一体的に形成されており、遮光層４０は、バイアス線１３ａと同一の材料で、かつ、同一の層に形成されている。図２に示すように、遮光層４０は、画素２０ｂのフォトダイオード１４ｂを覆うように配置されており、バイアス線１３ａは、画素２０ａのフォトダイオード１４ａに接続されている。また、バイアス線１３ａは、遮光層４０を介して、画素２０ｂのフォトダイオード１４ｂに接続されている。
【0024】
なお、図２及び図３では、説明を容易にするために、遮光層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行のフォトダイオード１４ｂ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、遮光層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１４ｂと重なる位置に形成されていてもよい。
【0025】
図４は、撮像領域Ｒ１１に配置された画素２０ａの平面模式図である。図５は、遮光領域Ｒ１２に配置された画素２０ｂの平面模式図である。図６は、光電変換パネル１における撮像領域Ｒ１１と遮光領域Ｒ１２との境界部分の断面図である。図４及び図６に示すように、画素２０ａでは、フォトダイオード１４ａは、一部が平面視でバイアス線１３ａと重なる位置に配置されているものの、他部は遮光されていない。また、図５及び図６に示すように、画素２０ｂでは、フォトダイオード１４ｂの全体及びＴＦＴ１５の少なくとも一部は、遮光層４０により覆われている。また、遮光層４０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、遮光層４０とデータ線１２ａとが短絡しない。
【0026】
また、図６に示すように、バイアス線１３ａは、下部バイアス電極１３ｂと上部バイアス電極１３ｃとを含む。また、遮光層４０は、下部バイアス電極１３ｂと同一の層に形成された下部層４１３ｂと、上部バイアス電極１３ｃと同一の層に形成された上部層４１３ｃとを含む。また、遮光層４０は、遮光領域Ｒ１２に配置されたフォトダイオード１４ｂにコンタクトホールＣＨ１を介して接続されている。これにより、遮光層４０は、フォトダイオード１４ｂに対してバイアス線として機能する。なお、図６では、バイアス線１３ａを、下部バイアス電極１３ｂ及び上部バイアス電極１３ｃから構成する例を示しているが、本開示はこれに限られない。例えば、バイアス線１３ａを、１層のみ（例えば、下部バイアス電極１３ｂのみ）により構成してもよいし、３層以上の導電膜を積層させて構成してもよい。また、図６では、遮光層４０を、下部層４１３ｂ及び上部層４１３ｃから構成する例を示しているが、本開示はこれに限られない。例えば、遮光層４０を、１層のみ（例えば、下部層４１３ｂのみ）により構成してもよいし、３層以上の導電膜を積層させて構成してもよい。
【0027】
フォトダイオード１４ａ及び１４ｂは、それぞれ、第１下部電極１４１および第２下部電極１４２と上部電極１４３と、光電変換層１６とを含む。光電変換層１６は、第２下部電極１４２と上部電極１４３との間に設けられている。そして、撮像領域Ｒ１１では、光電変換パネル１よりもＺ方向に配置されたシンチレータ２（図１参照）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光電変換層１６により電荷に変換される。遮光領域Ｒ１２においては、シンチレーション光は、遮光層４０により遮光され、フォトダイオード１４ｂには、シンチレーション光は入射しない。
【0028】
（ＴＦＴの構成）
図６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１４２とは、第１下部電極１４１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１４３に接続されている。
図６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１４２とは、第１下部電極１４１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１４３に接続されている。
【0029】
（各層の材料と配置関係）
図６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８絶縁膜１０９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（ＳｉＯ２）からなる絶縁膜と、下層に窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）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。
図６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８絶縁膜１０９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（ＳｉＯ２）からなる絶縁膜と、下層に窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）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（ＩＧＺＯ）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比を高くすることができ、高感度なセンサが実現できる。
【0031】
また、図６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。
【0032】
ここで、第１実施形態では、フォトダイオード１４ｂに接続されたＴＦＴ１５（以下、「ＴＦＴ１５１」とする）は、当該フォトダイオード１４ｂに接続されたドレイン電極１５ｄとソース電極１５ｃとを導通させる導通部１５ｅを含む。導通部１５ｅによって、ＴＦＴ１５１はスイッチング素子として機能しなくなる。これにより、フォトダイオード１４ｂとデータ線１２ａとの間で、ＴＦＴ１５１を介して、静電気を通過させることができる。導通部１５ｅは、ドレイン電極１５ｄ及びソース電極１５ｃと同一の層で、かつ、同一の材料により構成されており、ドレイン電極１５ｄ及びソース電極１５ｃと一体的に形成されている。
【0033】
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と導通部１５ｅ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（ＳｉＯ２）により構成されている。
【0034】
第１下部電極１４１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１４１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１４１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１４２は、第１下部電極１４１の一部を覆うように形成されている。第２下部電極１４２は、例えば、チタン（Ｔｉ）により形成されている。
【0035】
光電変換層１６は、第２下部電極１４２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１４３は、光電変換層１６よりも上層に形成されている。上部電極１４３は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）で構成されている。
【0036】
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（ＳｉＮｘ）により構成されている。
【0037】
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、バイアス線１３ａ、及び遮光層４０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、遮光層４０の下部層４１３ｂ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、遮光層４０の上部層４１３ｃとは、例えば、ＩＴＯから構成される。
【0038】
第７絶縁膜１０８は、データ線１２ａ、バイアス線１３ａ、及び遮光層４０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（ＳｉＮｘ）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。
【0039】
ここで、遮光層４０は、遮光領域Ｒ１２において、フォトダイオード１４ｂよりも上層（光入射側）に形成されている。また、遮光層４０は、撮像領域Ｒ１１には形成されていない。シンチレータ２は、第８絶縁膜１０９よりも上層に形成されている。すなわち、遮光層４０は、フォトダイオード１４ｂとシンチレータ２との間に形成されている。また、遮光層４０は、遮光領域Ｒ１２において、ＴＦＴ１５１と平面視で重なる位置にも配置されている。これにより、光やＸ線等によるＴＦＴ１５１への影響を低減することができる。
【0040】
第１実施形態の構成によれば、導通部１５ｅによりＴＦＴ１５１の両端を短絡することができるので、当該ＴＦＴ１５１に接続されたデータ線１２ａ又はフォトダイオード１４ｂに静電気が侵入した場合でも、当該ＴＦＴ１５１及びフォトダイオード１４ｂを介して静電気を拡散させることができる。この結果、上記フォトダイオード１４ｂを、データ線１２ａの静電気保護素子（ＥＳＤ保護素子）として作用させることができる。また、上記フォトダイオード１４ｂは、遮光層４０と重なる位置に配置されているので、光によるリーク電流は発生せず、フォトダイオード１４ｂからの出力が光電変換パネル１の出力に影響することはない。そして、画素領域Ｒ１内に配置されたフォトダイオード１４を、保護素子として使用することができるので、画素領域Ｒ１よりも外側の領域（外側領域）が小さい場合でも、光電変換パネル１上の素子を静電気から保護することができる。また、保護回路として用いられるフォトダイオード１４ｂには、バイアス線１３ａ及び遮光層４０によりバイアス電圧が印加されるので、保護回路用の電源が不要である。また、フォトダイオード１４ｂを保護素子として利用することができるので、しきい値電圧が低いトランジスタを保護素子として使用する場合と異なり、撮像した画像に影響が出るのを防止しながら、光電変換パネル１上の素子を静電気から保護することができる。すなわち、画素２０ａのスイッチング素子として、しきい値電圧（Ｖｔｈ）が低いＴＦＴ１５１を使用する場合でも、静電破壊に強く、撮像時に保護素子に電流が流れてしまうことによる撮像不良が発生しない光電変換パネル１を実現することができる。
【0041】
また、画素２０ｂは、撮像には用いられないダミー画素であるので、ダミー画素に配置されたフォトダイオード１４ｂを保護素子として使用することができる。この結果、保護素子として使用するためのフォトダイオード１４ｂを新たに設ける必要がない。
【0042】
［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５００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５００の光電変換パネル５０１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５０１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。
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５００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５００の光電変換パネル５０１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５０１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。
【0043】
図７に示すように、第２実施形態によるＸ線撮像装置５００の光電変換パネル５０１は、遮光層５４０を含む。遮光層５４０は、遮光領域Ｒ１２に配置されたフォトダイオード１４ｂと平面視で重なる位置に形成されている。また、遮光層５４０は、遮光領域Ｒ１２の全体を覆うように形成されている。
【0044】
図８に示すように、第２実施形態では、遮光層５４０は、データ線１２ａ及びバイアス線１３ａよりも上層に形成されている。また、第２実施形態によるフォトダイオード１４ｂは、バイアス線１３ａと直接接続されている。また、光電変換パネル５０１は、遮光層５４０を覆う絶縁層１１０を備える。遮光層５４０は、例えば、遮光性能を有する材料（例えば、Ｔｉを含む材料）により構成されている。絶縁層１１０は、例えば、有機材料から構成されている。
【0045】
第２実施形態の構成によれば、データ線１２ａと遮光層４０（第１実施形態の遮光層）とを絶縁するために、データ線１２ａと遮光層４０との間に隙間を設ける必要があった第１実施形態と異なり、遮光層５４０は、遮光領域Ｒ１２の全体を覆うので、第１実施形態よりもフォトダイオード１４ｂに対する遮光性能を向上させることができる。この結果、フォトダイオード１４ｂのリーク電流をより一層抑えることができる。また、遮光層５４０とデータ線１２ａとが異なる層に形成されるので、遮光層５４０とデータ線１２ａとの短絡を防止することができる。その他の構成及び効果は、第１実施形態と同様である。
【0046】
［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６００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６００の光電変換パネル６０１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。
図９を参照して、第３実施形態におけるＸ線撮像装置６００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６００の光電変換パネル６０１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。
【0047】
図９に示すように、第３実施形態によるＸ線撮像装置６００の光電変換パネル６０１では、フォトダイオード１４ｂよりも下層で、かつ、ＴＦＴ１５１よりも上層に、平坦化膜６０２が設けられている。平坦化膜６０２は、ＴＦＴ１５１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、ＴＦＴ１５１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１４ｂとＴＦＴ１５１とは、平坦化膜６０２に設けられたコンタクトホールに形成された下部電極６４１を介して接続されている。また、データ線１２ａとＴＦＴ１５１とは、平坦化膜６０２に設けられたコンタクトホールに形成された接続電極６１２ｄを介して接続されている。そして、平坦化膜６０２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１４ｂとＴＦＴ１５１とを重なる位置に配置することができる。この結果、ＴＦＴ１５１上にもフォトダイオード１４ｂを配置することができるので、１つの画素あたりのフォトダイオード１４ｂの面積を大きくすることができる。この結果、第３実施形態では、静電気耐圧（ＥＳＤ耐圧）が高い保護素子を形成することが可能である。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。
【0048】
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。
【0049】
（１）上記第１～第３実施形態では、遮光層を金属材料により構成する例を示したが、本開示はこれに限られない。例えば、遮光層を、遮光性能を有する金属以外の材料（有機材料又は無機材料）により構成してもよい。
【0050】
（２）上記第１～第３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。
【0051】
（３）上記第１～第３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。
【0052】
上述した光電変換パネル、及びＸ線パネルは、以下のように説明することもできる。
【0053】
第１の構成に係る光電変換パネルは、基板と、基板の画素領域に形成された複数のトランジスタと、画素領域に配置され、複数のトランジスタにそれぞれ接続された複数のフォトダイオードと、複数のフォトダイオードに接続されたバイアス線と、画素領域の一部を覆う遮光層と、を備え、複数のトランジスタのうちの、遮光層と重なる位置に配置されたフォトダイオードの少なくとも１つに接続されたトランジスタは、当該トランジスタのドレイン電極と当該トランジスタのソース電極とを導通させる導通部を含む（第１の構成）。
【0054】
上記第１の構成によれば、導通部を備えたトランジスタにおいては、導通部によりトランジスタの両端を短絡することができるので、当該トランジスタに接続されたバイアス線線又は遮光層と重なる位置に配置されたフォトダイオードの少なくとも１つに静電気が侵入した場合でも、当該トランジスタ及び当該フォトダイオードを介して静電気を拡散させることができる。この結果、遮光層と重なる位置に配置されたフォトダイオードの少なくとも１つを、保護素子として作用させることができる。また、保護素子として作用するフォトダイオードは、遮光層と重なる位置に配置されているので、光によるリーク電流は発生し難い。したがって、保護素子として作用するフォトダイオードからの出力が、光電変換パネルの出力に影響を及ぼすことがない。そして、画素領域よりも外側の領域（外側領域）が小さい場合でも、画素領域内に配置されたフォトダイオードのうち少なくとも１つのフォトダイオードを保護素子として使用することができる。また、保護素子として遮光層と重なる位置に配置されたフォトダイオードの少なくとも１つが用いられるので、別途保護素子を設ける場合と異なり、保護回路用の電源が不要である。
【0055】
ここで、画素領域内のフォトダイオードを保護素子として使用せずに、トランジスタを保護素子として使用しようとした場合で、かつ、しきい値電圧が低いトランジスタを用いた場合には、ゲート電極とソース電極との電位差を小さくしても、当該トランジスタはオフにならず、電流が流れる場合がある。この場合、撮像した画像に影響が出る。これに対して、上記第１の構成によれば、フォトダイオードを保護素子として利用することができるので、撮像した画像に影響が出るのを防止しながら、光電変換パネル上の素子を静電気から保護することができる。すなわち、画素のスイッチング素子として、しきい値電圧（Ｖｔｈ）が低いトランジスタを使用する場合でも、静電破壊に強く、撮像時に保護素子に電流が流れてしまうことによる撮像不良が発生しない光電変換パネルを実現することができる。
【0056】
第１の構成において、複数のフォトダイオードは、基板上において、マトリクス状に配置されていてもよく、遮光層は、複数のフォトダイオードのうちの外縁部分に配置された複数のフォトダイオードの少なくとも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）。
【0057】
ここで、マトリクス状に複数の画素（フォトダイオード及びトランジスタ）を配置する場合、外縁部分の画素は不良品となる場合が多いため、当該外縁部分の画素は、撮像には使用されずにダミー画素として、基板上に配置される。上記第２の構成によれば、ダミー画素に配置された複数のフォトダイオードの少なくとも１つを保護素子として使用することができるので、保護素子として使用するためのフォトダイオードを新たに設ける必要がない。
【0058】
第１または第２の構成において、光電変換パネルは、ソース電極に接続されるデータ線と、データ線にデータ信号を供給するデータ端子と、をさらに備えてもよく、遮光層は、複数のフォトダイオードのうちのデータ端子側に配置された複数のフォトダイオードの少なくとも１つと平面視で重なる位置に形成されていてもよい（第３の構成）。
【0059】
上記第３の構成によれば、遮光層に重なる位置に配置されたフォトダイオードの少なくとも１つを、データ線の静電気保護素子（ＥＳＤ保護素子）として使用することができる。
【0060】
第１～第３の構成のいずれか１つにおいて、遮光層は、遮光層と重なる位置に配置されたフォトダイオードの少なくとも１つに接続されている（第４の構成）。
【0061】
上記第４の構成によれば、遮光層に侵入した静電気を、遮光層と重なる位置に配置されたフォトダイオードの少なくとも１つを介して拡散させることができるとともに、トランジスタ側から侵入した静電気を、遮光層と重なる位置に配置されたフォトダイオードの少なくとも１つを介して、遮光層に拡散させることができる。
【0062】
第１～第４の構成のいずれか１つにおいて、遮光層は、バイアス線と同一の層に形成されている（第５の構成）。
【0063】
上記第５の構成によれば、遮光層を形成するために新たな層を設ける必要がないので、製造工程数が増加しない。
【0064】
第５の構成において、遮光層は、バイアス線に接続されている、（第６の構成）。
【0065】
上記第６の構成によれば、遮光層とバイアス線とのいずれか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できる。
【0066】
第１～第４の構成のいずれか１つにおいて、遮光層は、バイアス線よりも上層に形成されている（第７の構成）。
【0067】
ここで、バイアス線と遮光層とを同一の層に形成する場合には、バイアス線と同一の層の他の配線（例えば、データ線）と遮光層とを絶縁するために、配線と遮光層との間に隙間を設ける必要がある。これに対して、上記第７の構成によれば、遮光層は、バイアス線と遮光層とを同一の層に形成された配線と平面視で重ねて配置することができるので、隙間がない分、遮光層と重なる位置に配置されたフォトダイオードに対する遮光性能を向上させることができる。この結果、遮光層と重なる位置に配置されたフォトダイオードのリーク電流をより一層抑えることができる。
【0068】
第１～第７の構成のいずれか１つにおいて、遮光層と重なる位置に配置されたフォトダイオードと、当該フォトダイオードに接続されたトランジスタとの間に形成された平坦化膜を、さらに備える（第８の構成）。
【0069】
上記第８の構成によれば、フォトダイオードとトランジスタとを平坦化膜を介して、平面視で重なるように配置することができる。この結果、１つの画素あたりのフォトダイオードの面積を大きくすることができる。この結果、静電気耐圧（ＥＳＤ耐圧）が高い保護素子を形成することが可能になる。
【0070】
第９の構成に係るＸ線パネルでは、上記第１～第８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、遮光層は、フォトダイオードとシンチレータとの間に配置されている（第９の構成）。
【0071】
上記第９の構成によれば、外側領域が小さい場合でも、パネル上の素子を静電気放電から保護することが可能で、かつ、保護回路用の電源が不要なＸ線パネルを提供することができる。
【符号の説明】
【0072】
１，５０１，６０１…光電変換パネル、２…シンチレータ、４…Ｘ線源、１０…Ｘ線パネル、１２…データ端子、１２ａ…データ線、１３ａ…バイアス線、１４，１４１，…フォトダイオード、１５ｃ…ソース電極、１５ｄ…ドレイン電極、１５ｅ…導通部、１６…光電変換層、２０，２１，２２…画素、４０，５４０…遮光層、１００，５００，６００…Ｘ線撮像装置、１０１…基板、Ｒ１…画素領域
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】