(57)【要約】【課題】高い開口率を維持するとともに低いクロストークを実現する撮像装置を提供する。【解決手段】画素１１１が２次元行列状に複数配置された有効画素領域１１０ａと、有効画素領域１１０ａを画定する第２の辺１１０ａ２からバイアスを供給する電源１７０からのバイアスを有効画素領域１１０ａの各画素１１１に供給するための配線であって、光電変換素子１１１１に対して光の入射側に設けられ、画素１１１の周囲において第２の辺１１０ａ２から離れるＹ方向に配置された第１の配線部分１１２１及びＹ方向と直交するＸ方向に配置された第２の配線部分１１２２を含むバイアス配線１１２を備えており、少なくとも、第１の配線部分１１２１が光の非透過部材を含み構成されており、当該非透過部材に基づく画素１１１の開口率が８５％以上であって、Ｘ方向に沿って発生するクロストークの絶対値が０．３９％以下である。【選択図】図２
2020107668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した光を電気信号に変換する光電変換素子および前記電気信号を出力するスイッチ素子を含み構成された画素が２次元行列状に複数配置された画素領域と、
前記画素領域を画定する１つの辺からバイアスを供給する電源からのバイアスを前記画素領域の各画素に供給するための配線であって、前記光電変換素子に対して前記光の入射側に設けられ、前記画素の周囲において前記１つの辺から離れる第１の方向および当該第１の方向と直交する第２の方向に配置されたバイアス配線と、
を有し、
前記バイアス配線は、前記第１の方向に配置された第１の配線部分と、前記第２の方向に配置された第２の配線部分とにおいて、少なくとも、前記第１の配線部分が前記光を非透過である非透過部材を含み構成されており、
前記非透過部材に基づく前記画素の開口率が８５％以上であって、前記第２の方向に沿って発生するクロストークの絶対値が０．３９％以下であることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
入射した光を電気信号に変換する光電変換素子および前記電気信号を出力するスイッチ素子を含み構成された画素が２次元行列状に複数配置された画素領域と、
前記画素領域を画定する１つの辺からバイアスを供給する電源からのバイアスを前記画素領域の各画素に供給するための配線であって、前記光電変換素子に対して前記光の入射側に設けられ、前記画素の周囲において前記１つの辺から離れる第１の方向および当該第１の方向と直交する第２の方向に配置されたバイアス配線と、
を有し、
前記バイアス配線は、前記第１の方向に配置された第１の配線部分と、前記第２の方向に配置された第２の配線部分とにおいて、少なくとも、前記第１の配線部分が前記光を非透過である非透過部材を含み構成されており、
１つの前記画素あたりの前記第１の配線部分の抵抗値は、当該１つの画素あたりの前記第２の配線部分の抵抗値よりも小さく、かつ、前記第２の配線部分による前記光電変換素子への前記光の入射の損失は、前記第１の配線部分による前記光電変換素子への前記光の入射の損失よりも小さいことを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
前記１つの画素あたりの前記第１の配線部分の抵抗値をＲｖとし、前記１つの画素あたりの前記第２の配線部分の抵抗値をＲｈとすると、１＜Ｒｈ／Ｒｖ≦３００であることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記バイアス配線は、前記第１の配線部分および前記第２の配線部分が、前記光を非透過である非透過部材を含み構成されており、前記非透過部材の線幅が、前記第２の配線部分の方が前記第１の配線部分よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記バイアス配線は、前記第１の配線部分が前記光を非透過である非透過部材を含み構成されており、前記第２の配線部分が前記光を透過する透過部材を含み構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記非透過部材は、金属層であり、
前記光を透過する透過部材は、透明導電層であることを特徴とする請求項４または５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記画素を駆動する駆動回路と、
前記画素から前記電気信号を読み出す読出回路と、
を更に有し、
前記駆動回路および前記読出回路は、それぞれ、前記画素領域を画定する一辺に接続されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
入射した放射線を前記光に変換するシンチレータ層を更に有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置からの信号を処理する信号処理部と、
を備えることを特徴とする撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及び撮像システムに関するものである。特に、被写体を放射線撮影する放射線撮像装置及び放射線撮像システムに用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、Ｘ線などの放射線による医療画像診断や非破壊検査用の撮像装置では、放射線を検出する画素をガラスなどの支持基板上に２次元行列状に配置したセンサ基板が用いられる。このうち、いわゆる間接変換型のセンサ基板は、例えば、ガラスなどの支持基板上にアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）などで形成された光電変換素子と、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などで形成されたスイッチ素子とを含む画素や、各種の配線を有して構成され、また、入射した放射線を光に変換するシンチレータ（蛍光体）と組み合わせて用いられる。この際、配線には、スイッチ素子を制御する制御配線や、光電変換素子からの電気信号を取り出す信号配線の他に、光電変換素子が光電変換を行うために必要なバイアス電圧を画素領域内へ供給するためのバイアス配線などがある。例えば、特許文献１の図１には、バイアス配線を画素の周囲に縦方向及び横方向にメッシュ状に配置したセンサ基板が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−７５３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バイアス配線は、配線抵抗をできるだけ小さくするため、通常は光透過性の透明導電層ではなく光非透過性の金属層で形成される。そして、この場合、シンチレータで発生した光は、一部の光がバイアス配線によって遮られ、残りの光が光電変換素子に入射することになる。
【０００５】
また、センサ基板の一部に強い放射線が入射するなどの、放射線量がセンサ基板の有効画素領域内で一様でない場合、いわゆるクロストークが発生する。このうち、横方向に配置された制御配線と平行に発生するクロストーク（横クロストーク）は、動画センサの高速駆動時に特に問題となる。この横クロストークは、電源から供給されるバイアス電圧の瞬間的・局所的な変動によって発生するため、対策としては、センサ基板内部のバイアス配線の抵抗を下げて、上述したバイアス電圧の変動を低減させることが有効である。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のセンサ基板において、バイアス配線の抵抗を下げるためにバイアス配線の線幅を大きくすると、光の入射方向から見た場合にバイアス配線と画素とが重なる面積が大きくなり、その結果、いわゆる開口率が低下してしまう。
【０００７】
即ち、従来の技術においては、高い開口率を維持しつつ、低いクロストークを実現することは困難であった。
【０００８】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、高い開口率を維持するとともに低いクロストークを実現する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】
【０００９】
本発明の撮像装置は、入射した光を電気信号に変換する光電変換素子および前記電気信号を出力するスイッチ素子を含み構成された画素が２次元行列状に複数配置された画素領域と、前記画素領域を画定する１つの辺からバイアスを供給する電源からのバイアスを前記画素領域の各画素に供給するための配線であって、前記光電変換素子に対して前記光の入射側に設けられ、前記画素の周囲において前記１つの辺から離れる第１の方向および当該第１の方向と直交する第２の方向に配置されたバイアス配線と、を有し、前記バイアス配線は、前記第１の方向に配置された第１の配線部分と、前記第２の方向に配置された第２の配線部分とにおいて、少なくとも、前記第１の配線部分が前記光を非透過である非透過部材を含み構成されており、前記非透過部材に基づく前記画素の開口率が８５％以上であって、前記第２の方向に沿って発生するクロストークの絶対値が０．３９％以下である。
【００１０】
本発明の撮像装置における他の態様は、入射した光を電気信号に変換する光電変換素子および前記電気信号を出力するスイッチ素子を含み構成された画素が２次元行列状に複数配置された画素領域と、前記画素領域を画定する１つの辺からバイアスを供給する電源からのバイアスを前記画素領域の各画素に供給するための配線であって、前記光電変換素子に対して前記光の入射側に設けられ、前記画素の周囲において前記１つの辺から離れる第１の方向および当該第１の方向と直交する第２の方向に配置されたバイアス配線と、を有し、前記バイアス配線は、前記第１の方向に配置された第１の配線部分と、前記第２の方向に配置された第２の配線部分とにおいて、少なくとも、前記第１の配線部分が前記光を非透過である非透過部材を含み構成されており、１つの前記画素あたりの前記第１の配線部分の抵抗値は、当該１つの画素あたりの前記第２の配線部分の抵抗値よりも小さく、かつ、前記第２の配線部分による前記光電変換素子への前記光の入射の損失は、前記第１の配線部分による前記光電変換素子への前記光の入射の損失よりも小さい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高い開口率を維持するとともに低いクロストークを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る放射線撮像装置の概略構成の一例を示す図である。
【図２】図１に示す有効画素領域及び読出回路の内部構成の一例を示す図である。
【図３】図２に示す有効画素領域及び読出回路の内部構成の動作方法の一例を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の第１の実施形態を示し、図２に示す有効画素領域の画素のレイアウトの一例を示す図である。
【図５】図４に示すＡ−Ａ'断面及びＢ−Ｂ'断面の層構造の一例を示す図である。
【図６】図４に示す画素のレイアウトにおいて、１つの画素あたりの第１の配線部分の抵抗値及び第２の配線部分の抵抗値の概念を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態を示し、クロストークの評価法及びその横方向分布の一例を示す図である。
【図８】本発明の各実施形態及び比較例のそれぞれについて、開口率、抵抗値、並びに、クロストークの計算結果の一例を示す図である。
【図９】図８に示す比較例１及び比較例２における有効画素領域の画素のレイアウトの一例を示す図である。
【図１０】図８に計算条件として示した抵抗値の各種の組み合わせを行った際のクロストークの計算結果の一例を示す図である。
【図１１】クロストークの平均値及びその分布における抵抗値に対する依存性を検証するための図である。
【図１２】クロストークの発生原理を説明するための図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態を示し、図２に示す有効画素領域の画素のレイアウトの一例を示す図である。
【図１４】図１３に示すＡ−Ａ'断面の層構造の一例を示す図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態に係る放射線撮像装置の概略構成の一例を示す図である。
【図１６】本発明の実施形態に係る放射線撮像装置が組み込まれた放射線撮像システムの概略構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（実施形態）について説明する。なお、以下に記載する本発明の各実施形態においては、本発明に係る撮像装置として、放射線を用いた撮影を行う放射線撮像装置を適用した例について説明を行う。また、以下に記載する本発明の各実施形態において、放射線には、放射線崩壊によって放出される粒子（光子を含む）の作るビームであるα線、β線、γ線などの他に、同程度以上のエネルギーを有するビーム、例えばＸ線や粒子線、宇宙線なども含みうる。
【００１４】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る放射線撮像装置１００の概略構成の一例を示す図である。以下の説明においては、この図１に示す放射線撮像装置１００を「放射線撮像装置１００−１」として説明する。
【００１６】
放射線撮像装置１００−１は、図１に示すように、センサ基板１１０、駆動回路１２０、読出回路１３０、信号処理部１４０、制御部１５０、通信部１６０、及び、電源回路１７０を有して構成されている。
【００１７】
センサ基板１１０は、放射線を検出し、検出した放射線量に応じた電気信号を生成する画素１１１が２次元行列状に複数配置された有効画素領域１１０ａを有して構成されている。この有効画素領域１１０ａには、通常、３０００画素×３０００画素程度の大規模な２次元行列状の複数の画素１１１が設けられるが、図１では、紙面の都合上、９画素×９画素を模式的に図示している。また、有効画素領域１１０ａは、図１に示す例では、第１の辺１１０ａ１、第２の辺１１０ａ２、第３の辺１１０ａ３及び第４の辺１１０ａ４の４つの辺で画定される領域となっている。そして、図１に示す例では、駆動回路１２０、読出回路１３０及び電源回路１７０は、それぞれ、有効画素領域１１０ａを画定する４つの辺１１０ａ１〜１１０ａ４のうちの一辺に接続される態様となっている。
【００１８】
駆動回路１２０は、有効画素領域１１０ａの第１の辺１１０ａ１から、制御配線１８１を介して有効画素領域１１０ａのそれぞれの画素１１１と接続し、それぞれの画素１１１を駆動する。具体的に、駆動回路１２０は、制御配線１８１を介して有効画素領域１１０ａのそれぞれの画素１１１の駆動を制御し、電気信号を出力させる。
【００１９】
読出回路１３０は、有効画素領域１１０ａの第２の辺１１０ａ２から、信号配線１８２を介して有効画素領域１１０ａのそれぞれの画素１１１と接続し、それぞれの画素１１１から電気信号を読み出し、当該電気信号に応じた値を出力する。
【００２０】
ここで、駆動回路１２０や読出回路１３０は、Ｓｉ集積回路（ＩＣ）チップであってもよい。この際、これらのチップは、ＣＯＦ／ＡＣＦ実装やＣＯＧ（チップオングラス）実装などにより、センサ基板１１０に電気的に接続される。また、駆動回路１２０や読出回路１３０は、複数のチップに分かれていてもよい。図１に示す例では、読出回路１３０が３つのチップに分かれて構成されているが、本実施形態においてはこの態様に限定されるものではなく、１つのチップで構成してもよく、或いは、３つ以外の数に分かれて構成されていてもよい。また、図１に示す例では、駆動回路１２０が１つのチップで構成されているが、本実施形態においてはこの態様に限定されるものではなく、任意の複数のチップで構成されていてもよい。
【００２１】
信号処理部１４０は、読出回路１３０から取得した値を用いて放射線画像を生成する。
【００２２】
制御部１５０は、放射線撮像装置１００−１の全体の動作を統括的に制御するとともに、各種の処理を行う。
【００２３】
通信部１６０は、不図示の他の外部装置、例えば制御用コンピュータ等との通信を行う。
【００２４】
電源回路１７０は、駆動回路１２０や読出回路１３０、信号処理部１４０、制御部１５０、通信部１６０などに必要な電源を供給するほか、有効画素領域１１０ａの内部の画素１１１にバイアス供給線１８３を通じてバイアス電圧を供給する。図１に示す例では、バイアス供給線１８３が、３つの読出回路１３０のチップの間と両端の計４カ所に配置され、電源回路１７０と有効画素領域１１０ａの第２の辺１１０ａ２を接続している。即ち、電源回路１７０は、有効画素領域１１０ａの第２の辺１１０ａ２から、バイアス供給線１８３を通じて有効画素領域１１０ａのそれぞれの画素１１１にバイアス電圧を供給する。
【００２５】
図２は、図１に示す有効画素領域１１０ａ及び読出回路１３０の内部構成の一例を示す図である。この図２において、図１に示す構成と同様の構成については同じ符号を付しており、その詳細な説明は省略する。
【００２６】
具体的に、図２（ａ）に、図１に示す有効画素領域１１０ａ及び読出回路１３０の内部構成の一例を示している。具体的に、図２（ａ）では、図１に示す有効画素領域１１０ａの内部の画素１１１のうち、有効画素領域１１０ａの左上に位置する４画素×３画素における画素１１１と、読出回路１３０の１チップのみを図示している。
【００２７】
図２（ａ）に示すように、画素１１１は、不図示のシンチレータ層（具体的には、図５に示すシンチレータ層５４１）で発生し入射した光を電気信号である電荷に変換する光電変換素子１１１１、及び、その電荷に応じた電気信号を出力するスイッチ素子１１１２を含み構成されている。
【００２８】
本実施形態では、光電変換素子１１１１は、ＰＩＮ型フォトダイオードとするが、ＭＩＳ型ダイオードなどであってもよい。また、本実施形態では、スイッチ素子１１１２は、制御電極（ゲート電極）と２つの主電極（ソース電極／ドレイン電極）を有する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）である。この際、本実施形態では、ＴＦＴのチャネル層は、ａ−Ｓｉで形成されているものとするが、他の材料であってもよい。そして、光電変換素子１１１１の一方の電極は、スイッチ素子１１１２の２つの主電極の一方に電気的に接続され、光電変換素子１１１１の他方の電極は、バイアス配線１１２及びバイアス供給線１８３を介して電源回路１７０と電気的に接続される。
【００２９】
バイアス配線１１２には、センサ基板１１０に含まれる全ての画素１１１が共通に接続される。バイアス配線１１２を通じて、電源回路１７０から各画素１１１の光電変換素子１１１１にバイアス電圧が供給される。バイアス配線１１２は、有効画素領域１１０ａ内において、画素１１１の間に（画素１１１の周囲に）、縦方向（Ｙ方向，列方向，第１の方向）及び横方向（Ｘ方向，行方向，第２の方向）にメッシュ状に延在して配置されている。具体的に、バイアス配線１１２は、画素１１１の周囲において、電源回路１７０が電気的に接続する有効画素領域１１０ａの第２の辺１１０ａ２から離れる縦方向（Ｙ方向，列方向，第１の方向）及び当該縦方向と直交する横方向（Ｘ方向，行方向，第２の方向）に配置されている。以降の説明においては、バイアス配線１１２において、縦方向（Ｙ方向，列方向，第１の方向）に配置された配線部分を「第１の配線部分１１２１」と記載し、横方向（Ｘ方向，行方向，第２の方向）に配置された配線部分を「第２の配線部分１１２２」と記載する。また、バイアス配線１１２は、光電変換素子１１１１に対して光の入射側に設けられている。さらに、バイアス配線１１２や他の配線は、実際には電気抵抗を有し、このうちのバイアス配線１１２の抵抗について、図２（ｂ）を用いて以下に説明する。
【００３０】
図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すバイアス配線１１２の抵抗に注目し、有効画素領域１１０ａの２画素×２画素分の画素１１１を抜き出して示した等価回路図である。この図２（ｂ）には、上述した第１の配線部分１１２１及び第２の配線部分１１２２を図示している。ここで、本実施形態では、バイアス配線１１２の抵抗について、１つの画素１１１あたりの第１の配線部分１１２１の抵抗値をＲｖとし、当該１つの画素１１１あたりの第２の配線部分１１２２の抵抗値をＲｈとする。ここでは、Ｒｖ＝１Ω、Ｒｈ＝５Ωとする態様を説明するが、本実施形態においてはこの態様に限定されるものではない。例えば、１つの画素１１１あたりの第１の配線部分１１２１の抵抗値Ｒｖが、当該１つの画素１１１あたりの第２の配線部分１１２２の抵抗値Ｒｈよりも小さくなる態様も、本実施形態に適用可能である。
【００３１】
センサ基板１１０は、制御配線Ｇ（１），Ｇ（２），Ｇ（３），・・・（以下、制御配線１８１と総称する）を介して、駆動回路１２０と電気的に接続されている。制御配線１８１には、行を構成する複数の画素１１１のスイッチ素子１１１２の制御端子が共通に接続される。駆動回路１２０は、制御部１５０から供給された制御信号に応じて、制御配線１８１を通じて、スイッチ素子１１１２の導通状態を制御する駆動信号をセンサ基板１１０のそれぞれの画素１１１に行単位で供給することによって、画素１１１に電気信号を出力させる。
【００３２】
センサ基板１１０は、信号配線Ｓｉｇ（１），Ｓｉｇ（２），Ｓｉｇ（３），・・・（以下、信号配線１８２と総称する）を介して、読出回路１３０と電気的に接続されている。信号配線１８２には、列を構成する複数の画素１１１のスイッチ素子１１１２の他方の主電極（光電変換素子１１１１に接続されていない方の主電極）が共通に接続される。スイッチ素子１１１２が導通状態である間に光電変換素子１１１１に蓄積された電荷に応じた電気信号が信号配線１８２に出力され、この電気信号が読出回路１３０によって読み出される。
【００３３】
読出回路１３０は、複数の増幅回路１３１、マルチプレクサ１３２、バッファ増幅器１３３、及び、Ａ／Ｄ変換器１３４を有して構成されている。また、増幅回路１３１は、積分増幅器１３１１、可変増幅器１１３２、サンプルホールド回路１３１３（１３１３ａ及び１３１３ｂ）、並びに、バッファアンプ１３１４（１３１４ａ及び１３１４ｂ）を有して構成されている。積分増幅器１３１１のリセットスイッチが制御部１５０から供給された制御信号ＲＣに応じてオンになることによって、積分増幅器１３１１がリセットされる。可変増幅器１１３２は、積分増幅器１３１１から供給された電気信号を増幅して出力する。サンプルホールド回路１３１３は、サンプリングスイッチとサンプリング容量とを有し、可変増幅器１１３２から供給された電気信号を、制御部１５０から供給された制御信号ＳＨ１及びＳＨ２に応じてサンプルして保持する。サンプルホールド回路１３１３によって保持された電気信号は、バッファアンプ１３１４を通じて増幅回路１３１から出力される。
【００３４】
図３は、図２に示す有効画素領域１１０ａ及び読出回路１３０の内部構成の動作方法の一例を示すタイミングチャートである。この図３では、制御配線１８１については、ｎ行目の制御配線Ｇ（ｎ）と、（ｎ＋１）行目の制御配線Ｇ（ｎ＋１）についてのみ図示している。
【００３５】
放射線撮像装置１００−１は、放射線曝射期間と読出期間とを以下の要領で交互に繰り返す。まず、放射線曝射期間の時刻ｔ１〜ｔ２において、有効画素領域１１０ａに放射線が曝射される。続いて、放射線撮像装置１００−１は、読出期間に移行する。時刻ｔ３〜ｔ４において、制御信号ＲＣがハイレベルとなり、リセットスイッチＲＳが導通状態になる。これにより、信号配線１８２の電位が参照電位Ｖｒｅｆにリセットされる。時刻ｔ５〜ｔ６において、制御信号ＳＨ１がハイレベルとなる。可変増幅器１１３２からは、信号配線１８２に蓄えられた電荷量に応じた信号が出力され、この時の出力信号がサンプルホールド回路１３１３ａにサンプリングされる。時刻ｔ７〜ｔ８において、制御配線Ｇ（ｎ）の電位がハイレベルとなって、ｎ行目のスイッチ素子１１１２が導通状態となり、ｎ行目の光電変換素子１１１１から信号配線１８２に電荷が流れて信号配線１８２の電荷量が変化する。時刻ｔ９〜ｔ１０では、制御信号ＳＨ２がハイレベルとなり、時刻ｔ５〜ｔ６と同様、可変増幅器１１３２の出力信号がサンプルホールド回路１３１３ｂにサンプリングされる。サンプルホールド回路１３１３ａ及び１３１３ｂの信号は、マルチプレクサ１３２、Ａ／Ｄ変換器１３４等を介して、信号処理部１４０に出力される。信号処理部１４０は、サンプルホールド回路１３１３ａ及び１３１３ｂの各信号の差分を、ｎ行目の光電変換素子１１１１から読み出された電荷量として記録する。読出期間において、放射線撮像装置１００−１は、上述した動作を１行目から順次繰り返すことで、放射線照射量分布に応じた２次元放射線画像を形成する。
【００３６】
図４は、本発明の第１の実施形態を示し、図２に示す有効画素領域１１０ａの画素１１１のレイアウトの一例を示す図である。ここで、本実施形態では、隣接する画素１１１の間の画素ピッチをＰとし、また、１つの画素１１１は、一辺の長さがＰの正方形であるものとする。
【００３７】
図４に示すように、第１の配線部分１１２１及び第２の配線部分１１２２を備えるバイアス配線１１２は、不図示のシンチレータ層（具体的には、図５に示すシンチレータ層５４１）で発生した光を反射して当該光を非透過である非透過部材の金属層５３２と、当該光の少なくとも一部を透過する透過部材の透明導電層５３１を含み構成されている。具体的に、図４に示す例では、第１の配線部分１１２１は、図４において灰色が付された非透過部材である金属層５３２を含み構成されており、第２の配線部分１１２２は、非透過部材である金属層５３２と透過部材の透明導電層５３１とを含み構成されている。この際、図４に示す例では、非透過部材である金属層５３２の線幅が、第２の配線部分１１２２の方が第１の配線部分１１２１よりも小さくなっている（換言すれば、第１の配線部分１１２１の方が第２の配線部分１１２２よりも大きくなっている）。例えば、金属層５３２は、モリブデンやアルミニウムなどの金属の積層構造で形成され、透明導電層５３１は、ＩＴＯなどの透明導電性酸化物で形成される。
【００３８】
また、図２に示す光電変換素子１１１１は、第１電極５２２と第２電極５２６との間に挟持された半導体層５２４を有して構成されている。不図示のシンチレータ層（具体的には、図５に示すシンチレータ層５４１）で発生した光が半導体層５２４に照射されると、半導体層５２４における光電変換により電荷が発生する。平面視した際、半導体層５２４に対してバイアス配線１１２の金属層５３２が重なっている面積が大きいほど、半導体層５２４に光が届く効率が低下する。即ち、非透過部材である金属層５３２による光の損失が大きくなる。本実施形態においては、光が届く効率を表す開口率を、以下の（１）式で定義する。
開口率＝（（半導体層５２４の面積）−（半導体層５２４と金属層５３２との重なり部分の面積））／Ｐ2          ・・・（１）
【００３９】
（１）式において、Ｐ2は、図４に示すように、１画素（１１１）あたりの占有面積である。本実施形態における画素１１１の開口率は、例えば８８％である。本実施形態においては、上述したように、第２の配線部分１１２２における金属層５３２の線幅が、第１の配線部分１１２１における金属層５３２の線幅よりも小さくなっている。このため、半導体層５２４と第２の配線部分１１２２における金属層５３２との重なり部分の面積は、半導体層５２４と第１の配線部分１１２１における金属層５３２との重なり部分の面積よりも小さい。その結果、バイアス配線１１２の第２の配線部分１１２２による光電変換素子１１１１への光の入射の損失は、バイアス配線１１２の第１の配線部分１１２１による光電変換素子１１１１への光の入射の損失よりも小さくなり、開口率を高めることができる。
【００４０】
図５は、図４に示すＡ−Ａ'断面及びＢ−Ｂ'断面の層構造の一例を示す図である。具体的に、図５（ａ）は、図４に示すＡ−Ａ'断面の層構造の一例を示し、また、図５（ｂ）は、図４に示すＢ−Ｂ'断面の層構造の一例を示している。
【００４１】
スイッチ素子１１１２は、基板５０１の上に、基板５０１の側から順に、制御電極５１１、絶縁層５１２、半導体層５１３、半導体層５１３よりも不純物濃度の高い不純物半導体層５１４、第１主電極５１５、及び、第２主電極５１６を含み構成されている。不純物半導体層５１４は、その一部領域で第１主電極５１５及び第２主電極５１６と接しており、その一部領域と接する半導体層５１３の領域の間の領域が、スイッチ素子１１１２のチャネル領域となる。制御電極５１１は、制御配線１８１と電気的に接続されており、第１主電極５１５は、信号配線１８２と電気的に接続されており、第２主電極５１６は、光電変換素子１１１１の第１電極５２２と電気的に接続されている。なお、本実施形態では、第１主電極５１５と信号配線１８２とは、同じ導電層で一体的に構成されており、第１主電極５１５が信号配線１８２の一部をなしている。保護層５１７は、スイッチ素子１１１２、制御配線１８１及び信号配線１８２を覆うように設けられている。
【００４２】
層間絶縁層５２０は、複数のスイッチ素子１１１２を覆うように、基板５０１と光電変換素子１１１１の複数の第１電極５２２との間に配置されており、コンタクトホールを有している。光電変換素子１１１１の第１電極５２２とスイッチ素子１１１２の第２主電極５１６とが、層間絶縁層５２０に設けられたコンタクトホールにおいて、電気的に接続される。
【００４３】
光電変換素子１１１１は、層間絶縁層５２０の上に、層間絶縁層５２０の側から順に、第１電極５２２、第１導電型の不純物半導体層５２３、半導体層５２４、第２導電型の不純物半導体層５２５、及び、第２電極５２６を含み構成されている。本実施形態では、不純物半導体層５２３はｎ型であり、不純物半導体層５２５はｐ型であるとするが、両者は逆でもよい。光電変換素子１１１１の第２電極５２６には、透明導電層５３１を介して金属層５３２が電気的に接続される。
【００４４】
そして、光電変換素子１１１１を覆うように、絶縁層５２７及び層間絶縁層５２８が配置されている。そして、層間絶縁層５２８の上に、層間絶縁層５２８の側から順に、透明導電層５３１、金属層５３２、パッシベーション層５３３、層間絶縁層５４０、及び、シンチレータ層５４１が設けられている。
【００４５】
シンチレータ層５４１は、例えば紙面上方から入射した放射線を光に変換する蛍光体の層である。そして、本実施形態では、シンチレータ層５４１で発生した光の一部が光電変換素子１１１１の半導体層５２４に入射する構造となっている。この際、図５に示すように、バイアス配線１１２を構成する透明導電層５３１及び金属層５３２は、光電変換素子１１１１に対して、シンチレータ層５４１からの光の入射側に設けられている。
【００４６】
図６は、図４に示す画素１１１のレイアウトにおいて、１つの画素１１１あたりの第１の配線部分１１２１の抵抗値Ｒｖ及び第２の配線部分１１２２の抵抗値Ｒｈの概念を示す図である。この図６において、１つの画素１１１あたりの第１の配線部分１１２１の抵抗値Ｒｖは、Ａ点とＢ点の間の抵抗値に相当し、１つの画素１１１あたりの第２の配線部分１１２２の抵抗値Ｒｈは、Ａ点とＣ点との間の抵抗値に相当する。そして、これらの抵抗値Ｒｖ及びＲｈは、それぞれ、各点間の金属層５３２と透明導電層５３１の各電気抵抗が並列接続されたものとして求めることができる。Ａｌなどの金属の電気伝導度に比べて、ＩＴＯなどの透明導電層の電気伝導度は小さいため、本実施形態における抵抗値Ｒｖ及びＲｈは、実質的に金属層５３２の線幅によって決まる。
【００４７】
図７は、本発明の第１の実施形態を示し、クロストークの評価法及びその横方向分布の一例を示す図である。具体的に、図７（ａ）は、クロストークの評価法の一例を示し、図７（ｂ）は、クロストークの横方向分布の一例を示す。
【００４８】
まず、図７（ａ）の説明を行う。この図７（ａ）において、図１に示す構成と同様の構成については同じ符号を付しており、その詳細な説明は省略する。図７（ａ）では、有効画素領域１１０ａには、３０００画素×３０００画素程度の画素１１１が配置されているものとする。また、有効画素領域１１０ａの上辺（図１の「第２の辺１１０ａ２」に相当）には、複数のチップに分かれた読出回路１３０が接続され、その隙間及び両側から、複数のバイアス供給線１８３を介して電源回路１７０からバイアス電圧が供給されている。ここで、有効画素領域１１０ａにおける最下行（電源回路１７０が電気的に接続された上辺（図１の「第２の辺１１０ａ２」に相当）から最も遠い行）において、中央の１／３程度（幅１０００画素程度）の領域に強い放射線を照射し、この部分の光電変換素子１１１１に大量の電荷を発生させる。このときの各画素１１１におけるクロストークの大きさは、以下の（２）式で与えられる。
クロストーク（％）＝（（各画素１１１から読み出される電荷量）／（放射線照射領域の光電変換素子１１１１に与えた電荷量））÷（１／３）          ・・・（２）
【００４９】
（２）式において、最後の（１／３）は、放射線照射領域の幅が有効領域の幅の１／３であることに由来する補正係数である。
【００５０】
次いで、図７（ｂ）の説明を行う。図７（ｂ）は、図７（ａ）の評価法で得られるクロストークの横方向分布の一例である。放射線照射領域以外の画素１１１においては、光電変換素子１１１１における発生電荷量がゼロであるにもかかわらず、読出回路１３０にゼロではない電荷が出力され、かつその符号は放射線照射領域の画素１１１から読み出される電荷と逆符号である。したがって、クロストークは負の値となる。本実施形態では、クロストークの評価指標として、以下に記載する（ａ）及び（ｂ）の２つを用いる。
（ａ）クロストーク発生領域（放射線を照射していない２／３の領域）における、クロストークの平均値（％）：図７（ｂ）の「平均値」に相当
（ｂ）クロストークの分布（図７（ｂ）の「最大値と最小値の差」）
【００５１】
特に、人間の目の明暗グレイスケールに対する感度は、一般的に８ｂｉｔ（１／２５６）相当であるとされるため、クロストークが視認できないようにするためには、少なくとも上記（ａ）の絶対値（負号を除いた値）が０．３９％よりも小さくなるようにする必要がある。
【００５２】
図８は、本発明の各実施形態及び比較例のそれぞれについて、開口率、抵抗値Ｒｖ及びＲｈ、並びに、クロストークの計算結果の一例を示す図である。この図８において、第１の実施形態は、図４に示す有効画素領域１１０ａの画素１１１のレイアウトを用いた場合を示している。
【００５３】
図９は、図８に示す比較例１及び比較例２における有効画素領域１１０ａの画素１１１のレイアウトの一例を示す図である。具体的に、図９（ａ）は、図８に示す比較例１における有効画素領域１１０ａの画素１１１のレイアウトの一例を示し、図９（ｂ）は、図８に示す比較例２における有効画素領域１１０ａの画素１１１のレイアウトの一例を示している。この図９（ａ）及び図９（ｂ）は、それぞれ、比較例１及び比較例２の説明箇所で後述する。
【００５４】
さらに、図８において、第２の実施形態は、後述する図１３に示す有効画素領域１１０ａの画素１１１のレイアウトを用いた場合を示している。また、図８において、クロストークの計算結果は、それぞれの画素１１１のレイアウトに対して、ＳＰＩＣＥシミュレーションによって試算したクロストークの平均値と分布である。また、それぞれの場合について、計算条件として、抵抗値Ｒｖ及びＲｈを図８に示すように設定している。
【００５５】
図８に示す第１の実施形態の場合は、計算条件として抵抗値Ｒｖを１Ωとし、抵抗値Ｒｈを５Ωとした。そして、この第１の実施形態の場合では、開口率が８８％、クロストークの平均値の絶対値が０．１６％、クロストークの分布が０．０１％となった。この第１の実施形態の結果によれば、高開口率と低クロストークの両立が可能であることが分かる。
【００５６】
＜比較例１＞
次いで、図９（ａ）を用いて、比較例１における有効画素領域１１０ａの画素１１１のレイアウトを説明する。この図９（ａ）において、図４に示す構成と同様の構成については同じ符号を付しており、その詳細な説明は省略する。図９（ａ）に示す比較例１では、第１の配線部分１１２１における金属層５３２の線幅と第２の配線部分１１２２における金属層５３２の線幅とが等しく、かつ、それらの線幅を、図４に示す第２の配線部分１１２２における金属層５３２の線幅と同じ線幅（細い）としたものである。なお、透明導電層５３１についても上記と同様である。このため、図８に示す比較例１の場合は、計算条件として抵抗値Ｒｖを５Ωとし、抵抗値Ｒｈを５Ωとした。そして、この比較例１の場合では、開口率が９３％、クロストークの平均値の絶対値が０．４０％、クロストークの分布が０．０１％となった。この比較例１の結果によれば、金属層５３２の線幅が第１の配線部分１１２１及び第２の配線部分１１２２ともに細いため、第１の実施形態の場合と比較して開口率は９３％とより高くなるが、クロストークの平均値の絶対値が大きくなってしまい、０．３９％を超える値となってしまう。即ち、比較例１の場合は、低クロストークの実現が困難である。
【００５７】
＜比較例２＞
次いで、図９（ｂ）を用いて、比較例２における有効画素領域１１０ａの画素１１１のレイアウトを説明する。この図９（ｂ）において、図４に示す構成と同様の構成については同じ符号を付しており、その詳細な説明は省略する。図９（ｂ）に示す比較例２では、第１の配線部分１１２１における金属層５３２の線幅と第２の配線部分１１２２における金属層５３２の線幅とが等しく、かつ、それらの線幅を、図４に示す第１の配線部分１１２１における金属層５３２の線幅と同じ線幅（太い）としたものである。なお、透明導電層５３１についても上記と同様である。このため、図８に示す比較例２の場合は、計算条件として抵抗値Ｒｖを１Ωとし、抵抗値Ｒｈを１Ωとした。そして、この比較例２の場合では、開口率が８４％、クロストークの平均値の絶対値が０．１６％、クロストークの分布が０．０１％となった。この比較例２の結果によれば、金属層５３２の線幅が第１の配線部分１１２１及び第２の配線部分１１２２ともに太いため、第１の実施形態と同様にクロストークの平均値の絶対値を抑えることができるが、第１の実施形態と比較して開口率が８５％未満に低下してしまう。即ち、比較例２の場合は、高開口率の実現が困難である。
【００５８】
本発明の実施形態においては、図８の結果から、画素１１１の開口率が８５％以上であって、横方向（Ｘ方向，行方向，第２の方向）に沿って発生するクロストークの平均値の絶対値が０．３９％以下である範囲を想定している。これにより、クロストークを人間の目で視認できない程度（０．３９％以下）に抑制しながら、高い開口率（８５％以上）を実現することができる。
【００５９】
［効果がある抵抗値Ｒｖ及びＲｈの範囲について］
図１０は、図８に計算条件として示した抵抗値Ｒｖ及びＲｈの各種の組み合わせを行った際のクロストークの計算結果の一例を示す図である。具体的に、図１０では、ｎｏ．＃１〜＃９の９通りの抵抗値Ｒｖ及びＲｈの組み合わせについて、Ｎ行×Ｍ列の２次元行列の画素１１１の配置におけるクロストークの平均値及びその分布をＳＰＩＣＥシミュレーションで計算した結果である。この計算においては、Ｎ＝Ｍ＝３０００とした。この図１０からは、以下の（ア）及び（イ）のことがわかる。
（ア）クロストークの平均値の絶対値は、抵抗値Ｒｖによって決まり、抵抗値Ｒｈにはほぼ影響を受けない。
（イ）クロストークの分布の大きさは、抵抗値Ｒｈによって決まり、抵抗値Ｒｖには影響を受けない。
【００６０】
図１１は、クロストークの平均値及びその分布における抵抗値Ｒｖ及びＲｈに対する依存性を検証するための図である。具体的に、図１１（ａ）は、図１０のｎｏ．＃１〜＃３のクロストークの平均値を抵抗値Ｒｖに対してプロットしたものである。抵抗値Ｒｖが４Ω以下であれば、クロストークの平均値の絶対値は０．３９％以下となる。そして、抵抗値Ｒｖがさらに小さければ小さいほど、クロストークの平均値の絶対値はゼロに近づく。
【００６１】
また、図１１（ｂ）は、図１０のｎｏ．＃３〜＃９のクロストークの分布を、Ｒｈ／Ｒｖの比に対してプロットしたものである。おおむねＲｈ／Ｒｖ＞３００程度であると分布は一定値となるのに対し、Ｒｈ／Ｒｖ≦３００程度とすると分布が低減する。
【００６２】
この図１１を用いて検証した原因は、図１２を用いて、以下のように理解することができる。図１２は、クロストークの発生原理を説明するための図である。具体的に、図１２（ａ）は、図７（ａ）の放射線照射領域（Ｎ行Ｍ列の画素行列の最下行＝Ｎ行目）の右端付近を拡大した等価回路の一例を示している。この図１２（ａ）において、図２に示す構成と同様の構成については同じ符号を付しており、その詳細な説明は省略する。また、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示す等価回路のタイミングチャートの一例を示している。
【００６３】
図１２（ａ）において、ｍ列目までが放射線照射領域である。ｍ＋１列目以降の画素１１１は、放射線は照射されていないが、クロストークが発生する画素１１１である。放射線照射画素（ｍ列目）、非照射画素のうちｍ＋１列目、ｍ＋２列目において光電変換素子１１１１に印加されているバイアス電圧Ｖｓを、それぞれ、Ｖｓ（ｍ，Ｎ）、Ｖｓ（ｍ＋１，Ｎ）、Ｖｓ（ｍ＋２，Ｎ）とする。また、これらの放射線照射前における初期値は、Ｖｓ０であるとする。
【００６４】
通常、ａ−Ｓｉの光電変換素子１１１１における初期値Ｖｓ０の大きさは、数Ｖ〜１０Ｖ程度であり、初期値Ｖｓ０の符号は光電変換素子１１１１の極性に応じた正または負の値であるが、本実施形態では説明を簡単にするため、正の値で表示する。図１２（ｂ）の時刻ｔ１からｔ２の間、放射線照射画素に放射線が照射され、光電変換素子１１１１に電荷が発生する。その後、時刻ｔ７で制御配線Ｇ（Ｎ）の電位がハイレベルとなると、Ｎ行目の各画素１１１のスイッチ素子１１１２が導通し、放射線照射画素（ｍ列目）ではバイアス電圧Ｖｓ（ｍ，Ｎ）が瞬間的に低下する。一方、共通電極は、バイアス配線１１２を介して隣接画素間で上下左右に接続されているため、非照射画素における共通電極電位も影響を受け、バイアス電圧Ｖｓ（ｍ＋１，Ｎ）及びＶｓ（ｍ＋２，Ｎ）も瞬間的に低下する。これらの低下量は、放射線照射画素に近ければ近いほど大きい。
【００６５】
その後、これらの各画素１１１の共通電極に電源回路１７０から電流が流入し、バイアス電圧Ｖｓ（ｍ，Ｎ）、Ｖｓ（ｍ＋１，Ｎ）及びＶｓ（ｍ＋２，Ｎ）が、初期値Ｖｓ０に向かって徐々に回復する。なお、このようにバイアス電圧Ｖｓが変動している（初期値Ｖｓ０まで回復していない）間は、各信号配線１８２における電荷量（不図示）も、可変増幅器１１３２の出力も本来の値からずれている。バイアス電圧Ｖｓの回復が遅く、初期値Ｖｓ０からのずれが残った状態で、時刻ｔ１０において読出回路１３０のサンプルホールド回路１３１３ｂが動作し、信号配線１８２の電荷量を確定してしまうと、信号配線１８２の電荷量の本来の値からのずれ量が画像に現れる。これがクロストークとなる。
【００６６】
上述したバイアス電圧Ｖｓの回復過程において、クロストーク発生画素（たとえば（ｍ＋１，Ｎ））の共通電極には、下記のような複数の電流流入経路がある。
（１）同列（ｍ＋１列目）のＮ画素分の第１の配線部分１１２１を経由する「縦の経路」である。
（２）隣接列（ｍ＋２列目）のＮ画素分の第１の配線部分１１２１と、１画素分の第２の配線部分１１２２を経由する「縦＋横の経路」である。
他にも、さらに右の列（ｍ＋３列目以降）の第１の配線部分１１２１と、２画素分以上の第２の配線部分１１２２を経由する「縦＋横の経路」もある。
【００６７】
図１２（ａ）には、上述した（１）の経路及び（２）の経路について図示している。
（１）の「縦の経路」の抵抗値が小さいと、バイアス電圧Ｖｓ（ｍ，Ｎ）、Ｖｓ（ｍ＋１，Ｎ）及びＶｓ（ｍ＋２，Ｎ）などのすべてのバイアス電圧Ｖｓの回復が全体的に早くなり、クロストークの平均値が小さくなる。このため、上述した（ア）のとおり、クロストークの平均値の絶対値は、抵抗値Ｒｖによって決まる。
【００６８】
一方、（２）の「縦＋横の経路」の抵抗値が小さいと、縦方向の複数の第１の配線部分１１２１から同時に電流が供給されるため、バイアスＶｓの局所的な変動が横方向にならされ、クロストークの最大値と最小値の差（分布）が小さくなる。このため、上述した（イ）のとおり、クロストークの分布の大きさは、抵抗値Ｒｈによって決まる。クロストークの分布が十分抑えられるのは、クロストーク発生画素への電流供給が、「縦の経路」及び「縦＋横の経路」の両方の経路を利用してスムーズに行われるときである。具体的には、「縦＋横の経路」の代表として（２）に注目し、１画素分の横方向の抵抗値（Ｒｈ）がＮ画素分の縦方向の抵抗値（Ｎ×Ｒｖ）と比較して、十分（１桁程度）に小さければよい。即ち、以下の（３）式が成り立てばよい。
（Ｒｈ）／（Ｎ×Ｒｖ）≦（１／１０）          ・・・（３）
【００６９】
（３）式において、Ｎ＝３０００程度の場合、Ｒｈ／Ｒｖ≦３００であればこの条件を満たす。これが、図１１（ｂ）において、Ｒｈ／Ｒｖ≦３００で分布が改善する原因であると考えられる。
【００７０】
このことから、本発明の実施形態においては、抵抗値Ｒｖ及びＲｈに関して、１＜Ｒｈ／Ｒｖ≦３００であることが好適である。
【００７１】
本実施形態では、Ｙ方向のバイアス配線１１２の第１の配線部分１１２１は、クロストークの平均値の絶対値における低減の観点から、十分な線幅を有する金属層５３２によって抵抗値Ｒｖを低減するように形成する。この際、金属層５３２による光電変換素子１１１１への入射光の損失をなるべく抑えるために、金属層５３２は、画素間の境界に配置する。一方、バイアス配線１１２の第２の配線部分１１２２は、抵抗値Ｒｈ＞Ｒｖであってもクロストークの平均値が悪化することはない。この抵抗値Ｒｈ／Ｒｖの比については、クロストークの分布が所望の値以下となるように設定すればよい。本実施形態では、１＜Ｒｈ／Ｒｖとする。また、Ｘ方向のバイアス配線１１２の第２の配線部分１１２２は、高開口率化の観点から、バイアス配線１１２の第１の配線部分１１２１よりも細い線幅の金属層５３２を含むように形成する。
【００７２】
以上のことから、第１の実施形態によれば、高い開口率を維持するとともに低いクロストークを実現することができる。
【００７３】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、以下に記載する第２の実施形態の説明では、上述した第１の実施形態と共通する事項については説明を省略し、上述した第１の実施形態と異なる事項について説明を行う。
【００７４】
第２の実施形態に係る放射線撮像装置の概略構成は、図１に示す第１の実施形態に係る放射線撮像装置１００−１の概略構成と同様である。また、第２の実施形態における有効画素領域１１０ａ及び読出回路１３０の内部構成は、図２に示す第１の実施形態における有効画素領域１１０ａ及び読出回路１３０の内部構成と同様である。
【００７５】
図１３は、本発明の第２の実施形態を示し、図２に示す有効画素領域１１０ａの画素１１１のレイアウトの一例を示す図である。この図１３において、図４に示す構成と同様の構成については同じ符号を付しており、その詳細な説明は省略する。ここで、本実施形態においても、隣接する画素１１１の間の画素ピッチをＰとし、また、１つの画素１１１は、一辺の長さがＰの正方形であるものとする。
【００７６】
また、図１４は、図１３に示すＡ−Ａ'断面の層構造の一例を示す図である。この図１４において、図５に示す構成と同様の構成については同じ符号を付しており、その詳細な説明は省略する。なお、この図１４では、図５に示すシンチレータ層５４１等の記載は省略している。
【００７７】
この図１３に示す有効画素領域１１０ａの画素１１１のレイアウトにおいて、図４に示す第１の実施形態における有効画素領域１１０ａの画素１１１のレイアウトとの違いは、バイアス配線１１２の第２の配線部分１１２２の層構造である。具体的に、第２の実施形態では、バイアス配線１１２の第２の配線部分１１２２は、図１３に示すように、光の非透過部材である金属層５３２を含まずに光の透過部材である透明導電層５３１を含み形成されている。なお、第２の実施形態においても、バイアス配線１１２の第１の配線部分１１２１は、第１の実施形態と同様に、金属層５３２を含み形成されている。
【００７８】
この第２の実施形態では、バイアス配線１１２の第２の配線部分１１２２を、光の非透過部材である金属層５３２を含まずに透明導電層５３１で形成しているため、この第２の配線部分１１２２による光電変換素子１１１１への入射光の損失を、第１の実施形態の場合よりも更に少なくすることができる。
【００７９】
図８に示すように、この第２の実施形態の場合では、開口率が９０％となり、第１の実施形態の場合よりも更に大きくなった。バイアス配線１１２の抵抗値については、透明導電層５３１の電気伝導度が金属層５３２に比べて低いため、第１の実施形態の場合よりも抵抗値Ｒｖが大きく、Ｒｖ＝３００Ω、Ｒｈ＝１Ωである。また、第２の実施形態の場合、クロストークの分布が０．０７％と第１の実施形態よりも大きいが、クロストークの平均値の絶対値は、第１の実施形態と同程度の０．１５％に抑えられる。
【００８０】
第２の実施形態によれば、上述した第１の実施形態における効果に加えて、更に開口率を高くすることが可能となる。
【００８１】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。なお、以下に記載する第３の実施形態の説明では、上述した第１及び第２の実施形態と共通する事項については説明を省略し、上述した第１及び第２の実施形態と異なる事項について説明を行う。
【００８２】
図１５は、本発明の第３の実施形態に係る放射線撮像装置１００の概略構成の一例を示す図である。以下の説明においては、この図１５に示す放射線撮像装置１００を「放射線撮像装置１００−３」として説明する。この図１５において、図１に示す構成と同様の構成については同じ符号を付しており、その詳細な説明は省略する。
【００８３】
図１５に示す放射線撮像装置１００−３において、図１に示す放射線撮像装置１００−１との違いは、駆動回路１２０が３つのチップに分かれて構成されている点と、電源回路１７０が、駆動回路１２０が電気的に接続されている有効画素領域１１０ａの第１の辺１１０ａ１に対して、３つの駆動回路１２０のチップ間と両端の計４か所に配置されたバイアス供給線１８３を介して電気的に接続されている点である。
【００８４】
このように、第３の実施形態に係る放射線撮像装置１００−３では、第１の実施形態に係る放射線撮像装置１００−１に対して、電源回路１７０を電気的に接続させる有効画素領域１１０ａの１つの辺を変更しているため、図１５に示すように、横方向をＹ方向（行方向，第１の方向）とし、縦方向をＸ方向（列方向，第２の方向）として定義する。このため、第３の実施形態では、バイアス配線１１２において、Ｙ方向（行方向，第１の方向）に配置された配線部分が「第１の配線部分１１２１」となり、Ｘ方向（列方向，第２の方向）に配置された配線部分が「第２の配線部分１１２２」となる。よって、抵抗値Ｒｖ及びＲｈの定義は、それぞれ、第１の実施形態と同様である。
【００８５】
第１の実施形態と同様、第３の実施形態においても、Ｙ方向のバイアス配線１１２の第１の配線部分１１２１は、クロストークの平均値の絶対値における低減の観点から、十分な線幅を有する金属層５３２によって抵抗値Ｒｖを低減するように形成する。また、Ｘ方向のバイアス配線１１２の第２の配線部分１１２２は、高開口率化の観点から、バイアス配線１１２の第１の配線部分１１２１よりも細い線幅の金属層５３２、または、当該金属層５３２を含まずに透明導電層５３１を含むように形成する。
【００８６】
第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、高い開口率を維持するとともに低いクロストークを実現することができる。
【００８７】
各実施形態の放射線撮像装置１００は、医療や非破壊検査などの用途に応用されうる。以下、図１６を参照しながら上述の放射線撮像装置１００が組み込まれた放射線撮像システムについて例示的に説明する。放射線撮像装置６０４０（上述の放射線撮像装置１００に相当する）に放射線を照射するための放射線源であるＸ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は、患者又は被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、放射線撮像装置６０４０に入射する。この入射したＸ線に患者又は被験者６０６１の体内部の情報が含まれる。放射線撮像装置６０４０において、Ｘ線６０６０の入射に対応してシンチレータが発光し、これが光電変換素子で光電変換され、電気的情報を得る。この情報は、デジタルに変換され信号処理部としてのイメージプロセッサ６０７０によって画像処理され、制御室の表示部としてのディスプレイ６０８０で観察できる。
【００８８】
また、この情報は、電話、ＬＡＮ、インターネットなどのネットワーク６０９０などの伝送処理部によって遠隔地へ転送できる。これによって別の場所のドクタールームなどの表示部であるディスプレイ６０８１に表示し、遠隔地の医師が診断することも可能である。また、この情報は、光ディスクなどの記録媒体に記録することができ、またフィルムプロセッサ６１００によって記録媒体となるフィルム６１１０に記録することもできる。
【００８９】
なお、上述した本発明の実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００９０】
１００：放射線撮像装置、１１０：センサ基板、１１０ａ：有効画素領域、１１１：画素、１１１１：光電変換素子、１１１２：スイッチ素子、１１２：バイアス配線、１１２１：バイアス配線の第１の配線部分、１１２２：バイアス配線の第２の配線部分、１２０：駆動回路、１３０：読出回路、１４０：信号処理部、１５０：制御部、１６０：通信部、１７０：電源回路、１８１：制御配線、１８２：信号配線、１８３：バイアス供給線
【図１】
2020107668.tif 000003
【図２】
2020107668.tif 000004
【図３】
2020107668.tif 000005
【図４】
2020107668.tif 000006
【図５】
2020107668.tif 000007
【図６】
2020107668.tif 000008
【図７】
2020107668.tif 000009
【図８】
2020107668.tif 000010
【図９】
2020107668.tif 000011
【図１０】
2020107668.tif 000012
【図１１】
2020107668.tif 000013
【図１２】
2020107668.tif 000014
【図１３】
2020107668.tif 000015
【図１４】
2020107668.tif 000016
【図１５】
2020107668.tif 000017
【図１６】
2020107668.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】令和1年12月3日(2019.12.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子と、当該光電変換素子の一方の電極に電気的に接続されたスイッチ素子と、を含む画素が２次元行列状に複数配置された画素領域と、
電源からのバイアスを前記画素領域を画定する１つの辺から前記画素領域の各画素に供給するために、前記光電変換素子に対して光の入射側であって、前記画素の周囲において前記１つの辺から離れる第１の方向および当該第１の方向と直交する第２の方向に配置され、前記光電変換素子の他方の電極に電気的に接続されたバイアス配線と、
を有し、
前記バイアス配線は、前記第１の方向に配置された第１の配線部分と、前記第２の方向に配置された第２の配線部分と、を含み、
１つの前記画素あたりの前記第１の配線部分の抵抗値は、当該１つの画素あたりの前記第２の配線部分の抵抗値よりも小さく、かつ、前記第２の配線部分による前記光電変換素子への前記光の入射の損失は、前記第１の配線部分による前記光電変換素子への前記光の入射の損失よりも小さいことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記１つの画素あたりの前記第１の配線部分の抵抗値をＲｖとし、前記１つの画素あたりの前記第２の配線部分の抵抗値をＲｈとすると、１＜Ｒｈ／Ｒｖ≦３００であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記バイアス配線は、前記第１の配線部分および前記第２の配線部分が、前記光を非透過である非透過部材を含み、前記非透過部材の線幅が、前記第２の配線部分の方が前記第１の配線部分よりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記バイアス配線は、前記第１の配線部分が前記光を非透過である非透過部材を含み、前記第２の配線部分が前記光を透過する透過部材を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記非透過部材は、金属層であり、
前記光を透過する透過部材は、透明導電層であることを特徴とする請求項３または４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記画素を駆動する駆動回路と、
前記画素から前記電気信号を読み出す読出回路と、
を更に有し、
前記駆動回路および前記読出回路は、それぞれ、前記画素領域を画定する一辺に接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
入射した放射線を前記光に変換するシンチレータ層を更に有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
光電変換素子と、当該光電変換素子の一方の電極に電気的に接続されたスイッチ素子と、を含む画素が２次元行列状に複数配置された画素領域と、
電源からのバイアスを前記画素領域を画定する１つの辺から前記画素領域の各画素に供給するために、前記光電変換素子に対して光の入射側であって、前記画素の周囲において前記１つの辺から離れる第１の方向および当該第１の方向と直交する第２の方向に配置され、前記光電変換素子の他方の電極に電気的に接続されたバイアス配線と、
を有し、
前記バイアス配線は、前記第１の方向に配置された第１の配線部分と、前記第２の方向に配置された第２の配線部分と、を含み、
前記第１の配線部分および前記第２の配線部分に基づく前記画素の開口率が８５％以上であって、前記第２の方向に沿って発生するクロストークの絶対値が０．３９％以下であることを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置からの信号を処理する信号処理部と、
を備えることを特徴とする撮像システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の撮像装置は、光電変換素子と、当該光電変換素子の一方の電極に電気的に接続されたスイッチ素子と、を含む画素が２次元行列状に複数配置された画素領域と、電源からのバイアスを前記画素領域を画定する１つの辺から前記画素領域の各画素に供給するために、前記光電変換素子に対して光の入射側であって、前記画素の周囲において前記１つの辺から離れる第１の方向および当該第１の方向と直交する第２の方向に配置され、前記光電変換素子の他方の電極に電気的に接続されたバイアス配線と、を有し、前記バイアス配線は、前記第１の方向に配置された第１の配線部分と、前記第２の方向に配置された第２の配線部分と、を含み、１つの前記画素あたりの前記第１の配線部分の抵抗値は、当該１つの画素あたりの前記第２の配線部分の抵抗値よりも小さく、かつ、前記第２の配線部分による前記光電変換素子への前記光の入射の損失は、前記第１の配線部分による前記光電変換素子への前記光の入射の損失よりも小さい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の撮像装置における他の態様は、光電変換素子と、当該光電変換素子の一方の電極に電気的に接続されたスイッチ素子と、を含む画素が２次元行列状に複数配置された画素領域と、電源からのバイアスを前記画素領域を画定する１つの辺から前記画素領域の各画素に供給するために、前記光電変換素子に対して光の入射側であって、前記画素の周囲において前記１つの辺から離れる第１の方向および当該第１の方向と直交する第２の方向に配置され、前記光電変換素子の他方の電極に電気的に接続されたバイアス配線と、を有し、前記バイアス配線は、前記第１の方向に配置された第１の配線部分と、前記第２の方向に配置された第２の配線部分と、を含み、前記第１の配線部分および前記第２の配線部分に基づく前記画素の開口率が８５％以上であって、前記第２の方向に沿って発生するクロストークの絶対値が０．３９％以下である。