(57)【要約】  画像のアーティファクトを抑制する放射線検出素子及び放射線画像検出装置を提供する。  放射線検出素子（１０）は、放射線が照射されることにより電荷を発生するセンサ部（１０３）、発生した電荷を蓄積する電荷蓄積容量（５）、電荷蓄積容量（５）に蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴスイッチ（４）を備え、ハニカム状に配列された複数の六角形の画素（２０）と、第１の方向に並列して配置され、ＴＦＴスイッチ（４）をスイッチング制御するスイッチング信号が出力される複数のスキャン配線（１０１）と、第１の方向と交差する第２の方向に並列して配置され、ＴＦＴスイッチ（４）によって読み出された電荷が出力される複数のデータ配線３と、を備え、ＴＦＴスイッチ（４）は、第１の方向において、データ配線（３）を挟んで交互に異なる側からデータ配線（３）に接続され、かつ、ＴＦＴスイッチ（４）のソース電極（９）及びドレイン電極（１３）の配置が、第１の方向において同一となるように配置されている。
2014051118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線が照射されることにより電荷を発生して蓄積する電荷発生蓄積部と、前記電荷発生蓄積部に接続されると共に前記電荷発生蓄積部に蓄積された電荷を読み出すためのスイッチ素子と、を備え、ハニカム状に配列された複数の多角形の画素と、
第１の方向に並列して配置され、前記スイッチ素子をスイッチング制御するスイッチング信号が出力される複数のスキャン配線と、
前記第１の方向と交差する第２の方向に並列して配置され、前記スイッチ素子によって読み出された前記電荷が出力される複数のデータ配線と、
を備え、
複数の前記スイッチ素子の各々は、前記第１の方向において、対応する前記データ配線を挟んで交互に異なる側から前記データ配線に接続され、かつ、前記スイッチ素子のソース電極及びドレイン電極の配置が、前記第１の方向において同一となるように配置された
放射線検出素子。
【請求項２】
前記スイッチ素子のチャネル幅方向が、前記スキャン配線と並行するように前記スイッチ素子が配置された
請求項１記載の放射線検出素子。
【請求項３】
前記データ配線は、前記多角形の画素の周縁の一部に沿って屈曲して配置され、前記スイッチ素子は、前記スキャン配線上に配置された
請求項１記載の放射線検出素子。
【請求項４】
前記スイッチ素子の前記ソース電極が、前記データ配線に直線状に接続された
請求項３記載の放射線検出素子。
【請求項５】
前記電荷発生蓄積部及び前記スイッチ素子は、前記複数のスキャン配線により区切られる画素列ごとに前記データ配線の一方側又は他方側に交互に配置された
請求項１〜４の何れか１項に記載の放射線検出素子。
【請求項６】
前記複数のデータ配線の間を直線状に延設され、前記電荷発生蓄積部を所定電位に固定する複数の共通配線を備えた
請求項１〜５の何れか１項に記載の放射線検出素子。
【請求項７】
前記多角形の画素は、六角形の画素である
請求項１〜６の何れか１項に記載の放射線検出素子。
【請求項８】
前記多角形の画素は、菱形形状の画素である
請求項１〜６の何れか１項に記載の放射線検出素子。
【請求項９】
前記多角形の画素は、矩形状の画素である
請求項１〜６の何れか１項に記載の放射線検出素子。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか１項に記載の放射線検出素子と、
前記複数のスキャン配線に、前記スイッチ素子のスイッチング制御を行う信号を出力するスキャン信号制御部と、
前記複数のデータ配線を介して伝送された前記電荷に応じた電気信号を検出し、検出された前記電気信号に予め定めた処理を施してデジタル画像データを生成する信号処理部と、
を備えた放射線画像検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線検出素子及び放射線画像検出装置に関する。本発明は、特に、画素がハニカム状に配置された放射線検出素子及び放射線画像検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、多くの放射線画像検出装置において、放射線検出素子としてＴＦＴ（Thin Film Transistor）アクティブマトリックス基板上にＸ線感応層を配置し、Ｘ線情報を直接、デジタルデータに変換できるＦＰＤ（Flat Panel Detector）が使用されている。このＦＰＤの分解能を向上させるには、画素サイズを小さくすることが有効である。特に、放射線を吸収して電荷に変換する光電変換層にセレン（Ｓｅ）を使用した直接変換方式の放射線検出素子では、画素サイズが分解能の向上に寄与する。このため、近年、画素サイズの高精細化による画質の向上が試みられている。【０００３】
一方、ＦＰＤでは、画素サイズの縮小に比例して収集できる電荷量が減少し、Ｓ／Ｎが低下するため、分解能が向上しても総合的な画質ＤＱＥが低下する。そこで、画素の形状を六角形等にして、それらをハニカム状に配列することで、分解能の向上とＳ／Ｎを維持するとともに、光の利用率向上を図ることが提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。【０００４】
例えば特許文献１には、図１４に示すように、複数の六角形の画素２０が互いに隣接しながら２次元状に多数配列され、ハニカム状に配列された構成の放射線検出素子２００が記載されている。各画素２０は、薄膜トランジスタ４（以下、ＴＦＴスイッチ４という）を備えている。【０００５】
また、放射線検出素子２００には、図１４において横方向であるＸ方向（行方向）に延設され、Ｘ方向と直交するＹ方向（列方向）に並列して配置された複数のスキャン配線１０１と、これらのスキャン配線１０１と交差し、かつ画素２０の周縁に沿って屈曲しながらＹ方向に延設された複数のデータ配線３が配されている。また、放射線検出素子２００には、複数の共通グランド配線３０が、複数のスキャン配線１０１と交差しながら、複数のデータ配線３の間をこれら複数のデータ配線３と交差することなく配されている。【０００６】
スキャン配線１０１は、図１４に示すように、各々が複数の画素からなる画素列２０ａ〜２０ｄに対して１本ずつ配され、各画素２０に形成されたＴＦＴスイッチ４を構成するゲート電極２に接続されている。ゲート電極２等の上層には、ＴＦＴスイッチ４を構成するソース電極９及びドレイン電極１３が形成されている。ソース電極９及びドレイン電極１３が形成された配線層には、ソース電極９、ドレイン電極１３とともに、データ配線３が形成されている。データ配線３は、画素２０の周縁に沿って、隣接する画素と画素の間を迂回するように屈曲して配設されており、各画素列の画素２０に形成されたソース電極９に接続されている。すなわち、データ配線３は、個々の画素２０の周縁（６辺）のうち連続する３辺に沿いながら、列方向に延設されている。【０００７】
また、放射線検出素子２００は、各画素２０におけるＴＦＴスイッチ４の配置が、画素列２０ａ〜２０ｄごとに異なる構成となっている。より具体的には、画素列２０ａ〜２０ｄの各画素について、各画素を縦方向に２分する線分と、各画素の周縁とのうち、データ配線３が連設された３辺とで囲まれた領域にＴＦＴスイッチ４が配される。【０００８】
そして、画素列２０ａの画素については、画素２０の右側半分の領域にＴＦＴスイッチ４が配され、画素列２０ａの下段に位置する画素列２０ｂの画素については、画素２０の左側半分の領域にＴＦＴスイッチ４が配されている。以下、同様に画素列２０ｃでは、画素２０の右側半分の領域に、画素列２０ｄでは、画素２０の左側半分の領域にそれぞれＴＦＴスイッチ４が配されている。【０００９】
このようにＴＦＴスイッチ４を配置することで、画素列２０ａに位置する画素２０では、画素の右側半分の領域に配置されたＴＦＴスイッチ４のソース電極９が、画素の右側半分の領域の３辺に連設されたデータ配線３と接続される。また、画素列２０ｂの画素２０では、画素の左側半分の領域に配置されたＴＦＴスイッチ４のソース電極９が、画素の左側半分の領域の３辺に連設されたデータ配線３と接続される。画素列２０ｃ、及び画素列２０ｄについても同様であり、画素列２０ｃでは画素の右側半分の領域の３辺、画素列２０ｄでは画素の左側半分の領域の３辺に連設されたデータ配線３と、ＴＦＴスイッチ４のソース電極９とが接続される。【００１０】
すなわち、図１４に示した放射線検出素子２００では、Ｙ方向における２Ｎ＋１段目（Ｎは整数）の画素列（奇数番目の画素列）と、２Ｎ＋２段目の画素列（偶数番目の画素列）とで、ＴＦＴスイッチ４の向きが異なっている。すなわち、Ｘ方向におけるソース電極９及びドレイン電極１３の位置関係が逆転している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】ＰＣＴ／ＪＰ２０１２／０６８７２２
【特許文献２】特開２００３−２５５０４９号公報
【特許文献３】特開２０１１−１０９０１２号公報
【特許文献４】特開２０１１−１４６５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記のようにＴＦＴスイッチ４の向きが一段毎に変わる構成では、ＴＦＴスイッチ４の製造時においてフォトマスクの位置がずれた場合、ＴＦＴスイッチ４の寄生容量、具体的にはゲート−ドレイン間の寄生容量Ｃｇｄｔ、ゲート−ソース間の寄生容量Ｃｇｓｔが、一段毎に周期性をもってばらつく、という問題がある。【００１３】
例えば、ゲート電極２が配置されるゲート層上に、ソース電極９及びドレイン電極１３が配置されるデータ層を形成する際に、フォトマスクの位置がＹ方向にずれた場合でも、２Ｎ＋１段目の画素列と２Ｎ＋２段目の画素列とで、ゲート−ドレイン間の位置ずれ及びゲート−ソース間の位置ずれの方向は同一方向となるため、寄生容量Ｃｇｄｔ、Ｃｇｓｔが一段毎に周期性をもってばらつくことはない。【００１４】
一方、フォトマスクの位置がＸ方向にずれた場合、２Ｎ＋１段目の画素列と２Ｎ＋２段目の画素列とで、ゲート−ドレイン間の位置ずれ及びゲート−ソース間の位置ずれは異なる方向に変化する。このため、例えば２Ｎ＋１段目の画素は寄生容量Ｃｇｄｔ、Ｃｇｓｔがともに増加し、２Ｎ＋２段目の画素は寄生容量Ｃｇｄｔ、Ｃｇｓｔがともに減少するといったように、一段毎に寄生容量Ｃｇｄｔ、Ｃｇｓｔの変化が周期的にばらつき、画像のアーティファクトが発生してしまう。【００１５】
この問題について、具体的に説明する。【００１６】
上記のような放射線検出素子２００では、放射線が照射されていない場合であっても、種々の要因で一定のオフセット電荷が蓄積される。蓄積されたオフセット電荷は、放射線検出素子からリークした電荷及びＴＦＴスイッチ４のフィードスルー電荷を含む。これらのうち問題となるのはフィードスルー電荷である。【００１７】
ここで、画素電極のＴＦＴスイッチ４のゲートオン／オフによるフィードスルー電荷をＱｆｔ１とすると、Ｑｆｔ１は次式で表される。【００１８】
Ｑｆｔ１＝Ｑｆｔ＿ｏｎ＋Ｑｆｔ＿ｏｆｆ
＝［Ｃｇｓｔ（ｏｎ）−Ｃｇｓｔ（ｏｆｆ）］×Ｖｐｐ＝ΔＣｇｓｔ×Ｖｐｐ
・・・（１）【００１９】
ここで、Ｑｆｔ＿ｏｎは、ゲートがオフからオンに変化する時の電荷、Ｑｆｔ＿ｏｆｆはゲートがオンからオフに変化する時の電荷、Ｃｇｓｔ（ｏｎ）はゲートがオフからオンに変化する時のゲート−ソース間の寄生容量、Ｃｇｓｔ（ｏｆｆ）はゲートがオンからオフに変化する時のゲート−ソース間の寄生容量、ΔＣｇｓｔはＣｇｓｔ（ｏｎ）とＣｇｓｔ（ｏｆｆ）との差分、Ｖｐｐは電源電圧である。【００２０】
一方、実際にはドレイン電極側に発生する電荷も信号配線を伝ってアンプ回路に直接読み取られ、この成分をＱｆｔ２とすると、Ｑｆｔ２は次式で表される。【００２１】
Ｑｆｔ２＝Ｑｆｔ２＿ｏｎ＋Ｑｆｔ２＿ｏｆｆ
＝［（Ｃｇｄｔ（ｏｎ）−Ｃｇｄｔ（ｏｆｆ）］×Ｖｐｐ＝ΔＣｇｄｔ×Ｖｐｐ
・・・（２）【００２２】
ここで、Ｑｆｔ＿２ｏｎは、ゲートがオフからオンに変化する時の電荷、Ｑｆｔ２＿ｏｆｆはゲートがオンからオフに変化する時の電荷、Ｃｇｄｔ（ｏｎ）はゲートがオフからオンに変化する時のゲート−ドレイン間の寄生容量、Ｃｇｄｔ（ｏｆｆ）はゲートがオンからオフに変化する時のゲート−ドレイン間の寄生容量、ΔＣｇｄｔはＣｇｄｔ（ｏｎ）とＣｇｄｔ（ｏｆｆ）との差分である。【００２３】
上記（１）、（２）式より、全体のフィードスルー電荷Ｑｆｔは次式で表される。【００２４】
Ｑｆｔ＝Ｑｆｔ１＋Ｑｆｔ２＝［ΔＣｇｄｔ＋ΔＣｇｓｔ］＊Ｖｐｐ    ・・・（３）【００２５】
そして、前述のようにＴＦＴスイッチ４の製造時においてフォトマスクの位置がＸ方向にずれた場合、ΔＣｇｄｔ及びΔＣｇｓｔの値が２Ｎ＋１段目の画素と２Ｎ＋２段目の画素とで一方は増加方向、他方は減少方向に変動する。これにより、フィードスルー電荷が画素列の一段ごとに規則的に変化するため、例えば２Ｎ＋１段目の画素列に対して２Ｎ＋２段目の画素列ではオフセット値が高くなり、画像アーティファクトが発生してしまう。【００２６】
本発明は、画像のアーティファクトを抑制することができる、放射線検出素子及び放射線画像検出装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明の放射線検出素子は、放射線が照射されることにより電荷を発生して蓄積する電荷発生蓄積部と、電荷発生蓄積部に接続されると共に電荷発生蓄積部に蓄積された電荷を読み出すためのスイッチ素子と、を備え、ハニカム状に配列された複数の多角形の画素と、第１の方向に並列して配置され、スイッチ素子をスイッチング制御するスイッチング信号が出力される複数のスキャン配線と、第１の方向と交差する第２の方向に並列して配置され、スイッチ素子によって読み出された電荷が出力される複数のデータ配線と、を備え、複数のスイッチ素子の各々は、第１の方向において、対応するデータ配線を挟んで交互に異なる側からデータ配線に接続され、かつ、スイッチ素子のソース電極及びドレイン電極の配置が、第１の方向において同一となるように配置されている。【００２８】
また、本発明は、スイッチ素子のチャネル幅方向が、スキャン配線と並行するようにスイッチ素子が配置された構成としてもよい。【００２９】
また、本発明は、データ配線は、多角形の画素の周縁の一部に沿って屈曲して配置され、スイッチ素子は、スキャン配線上に配置された構成としてもよい。【００３０】
また、本発明は、スイッチ素子のソース電極が、データ配線に直線状に接続された構成としてもよい。【００３１】
また、本発明は、電荷発生蓄積部及びスイッチ素子は、複数のスキャン配線により区切られる画素列ごとにデータ配線の一方側又は他方側に交互に配置された構成としてもよい。【００３２】
また、本発明は、複数のデータ配線の間を直線状に延設され、電荷発生蓄積部を所定電位に固定する複数の共通配線を備えた構成としてもよい。【００３３】
また、本発明は、多角形の画素は、六角形の画素である構成としてもよい。【００３４】
また、本発明は、多角形の画素は、菱形形状の画素である構成としてもよい。【００３５】
また、本発明は、多角形の画素は、矩形状の画素である構成としてもよい。【００３６】
本発明の放射線画像検出装置は、本発明の放射線検出素子と、複数のスキャン配線に、スイッチ素子のスイッチング制御を行う信号を出力するスキャン信号制御部と、複数のデータ配線を介して伝送された電荷に応じた電気信号を検出し、検出された電気信号に予め定めた処理を施してデジタル画像データを生成する信号処理部と、を備える。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、画像のアーティファクトを抑制することができる、という効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】放射線画像検出装置の全体構成を示す図である。
【図２】放射線検出素子における画素単位の構造を模式的に示す平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】各画素におけるＴＦＴスイッチの配置位置を模式的に示す図である。
【図５】画素の構造の一部拡大図である。
【図６】放射線検出素子の変形例における画素の構造を模式的に示す平面図である。
【図７】変形例における画素の構造の一部拡大図である。
【図８】変形例における放射線検出素子の全体構成を示す図である。
【図９】変形例における放射線検出素子の全体構成を示す図である。
【図１０】変形例における放射線検出素子の全体構成を示す図である。
【図１１】放射線検出素子の変形例における画素の構造を模式的に示す平面図である。
【図１２】放射線検出素子の変形例における画素の構造を模式的に示す平面図である。
【図１３】放射線検出素子の変形例における画素の構造の断面図である。
【図１４】従来の放射線検出素子の信号配線を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る放射線画像検出装置の全体構成を示している。また、図２は、本実施形態に係る放射線画像検出装置１００の放射線検出素子１０について、画素単位の構造を模式的に示す平面図である。さらに、図３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【００４０】
図１に示す放射線画像検出装置１００の放射線検出素子１０は、複数の六角形の画素２０が互いに隣接しながら２次元状に多数配列され、ハニカム状に配列された画素２０が画素領域を構成している。各画素２０は、センサ部１０３と、電荷蓄積容量５と、ＴＦＴスイッチ４とを含んで構成される。各画素２０は、センサ部１０３（図３参照）は、照射された放射線（Ｘ線）を受けて電荷を発生する。電荷蓄積容量５は、センサ部１０３で発生した電荷を蓄積する。ＴＦＴスイッチ４は、電荷蓄積容量５に蓄積された電荷を読み出す。
【００４１】
なお、ここでの画素形状の「六角形」は正六角形に限らず、角を取った略六角形も含まれる。また、例えば、図１の紙面上下方向に潰した扁平六角形等、平面状に見て略六角形になるものも含まれる。
【００４２】
また、各画素２０をハニカム状に配置するとは、図２及び図４に示す画素列２０ａ〜２０ｄのように、第１の画素列と、第２の画素列とを、第１の方向（列方向）に交互に配列するとともに、上記第２の画素列の画素２０が、上記第１の画素列の隣接する画素間に対応して配置され、上記第１の画素列の各画素２０の配列ピッチの１／ｎ（ｎは自然数、図２、４においては一例としてｎ＝２）だけずれるように配置されることである。
【００４３】
第１の画素列には、同じ大きさの六角形状の画素２０が第２の方向に複数配列されている。第２の画素列には、第１の画素列の画素２０と同じ大きさの六角形状の画素２０が、第１の方向と直交する第２の方向（行方向）に複数配列されている。
【００４４】
また、放射線画像検出装置１００の放射線検出素子１０には、複数のデータ配線３が、第１の方向に延びるように設けられていると共に、複数のスキャン配線１０１が第２の方向に延びるように設けられている。
【００４５】
データ配線３は、電荷蓄積容量５に蓄積された電荷を読み出すため信号経路である。また、電荷蓄積容量５の一方の電極には、第１の方向に延設された共通グランド配線３０（蓄積容量配線、あるいは共通配線ともいう）が接続されている。
【００４６】
スキャン配線１０１は、個々の画素のＴＦＴスイッチ４をＯＮ／ＯＦＦするための信号経路である。なお、図１に示す放射線検出素子１０では、説明と図示の便宜上、４本のスキャン配線Ｇ１〜Ｇ４、３本のデータ配線Ｄ１〜Ｄ３、及び４本の共通グランド配線３０を配した構成を例示している。また、放射線検出素子１０は、後述するようにアモルファスセレン等の放射線−電荷変換材料を用いて、放射線を電荷へ直接変換する構成をとる。
【００４７】
放射線画像検出装置１００の放射線検出素子１０において、スキャン配線Ｇ１〜Ｇ４と共通グランド配線３０は、互いに直交するようにそれぞれが直線状に配されている。また、データ配線Ｄ１〜Ｄ３は、六角形の画素２０の周縁に沿ってジグザグ状に（又は蛇行するように）配されている。なお、後述するように、電荷蓄積容量５及びＴＦＴスイッチ４を覆うように、光電変換層６が設けられている。光電変換層６は、例えば半導体層を用いる。
【００４８】
信号処理部２５は、各データ配線Ｄ１〜Ｄ３に流れ出した電荷を電気信号として検出する信号検出器（不図示）を有し、検出された電気信号に予め定めた処理を施す。また、信号処理部２５は、各信号検出器及びスキャン信号制御部３５に信号検出のタイミングを示す制御信号やスキャン信号の出力のタイミングを示す制御信号を出力する。その結果、スキャン信号制御部３５は、信号処理部２５からの制御信号を受けて、スキャン配線Ｇ１〜Ｇ４にＴＦＴスイッチ４をＯＮ／ＯＦＦするための信号を出力する。
【００４９】
より具体的には、信号処理部２５において、個々のデータ配線Ｄ１〜Ｄ３より伝送された電荷信号が増幅器（不図示）で増幅され、サンプルホールド回路（不図示）に保持される。個々のサンプルホールド回路に保持された電荷信号は、順にマルチプレクサ（不図示）へ入力された後、Ａ／Ｄ変換器（不図示）によってデジタル画像データに変換される。また、図１に示すように、信号処理部２５には画像メモリ９０が接続されている。上記Ａ／Ｄ変換器から出力されたデジタル画像データは、この画像メモリ９０に順に記憶される。画像メモリ９０は、例えば、撮影された放射線画像を複数フレーム分のデジタル画像データとして記憶する。
【００５０】
上述した放射線検出素子１０を用いた放射線画像検出装置１００において放射線画像を撮影する場合、放射線（Ｘ線）が照射される間、各スキャン配線Ｇ１〜Ｇ４に対してＯＦＦ信号を出力して各ＴＦＴスイッチ４をオフにして、後述する半導体層に発生した電荷を各電荷蓄積容量５に蓄積する。そして、画像を読み出す場合には、各スキャン配線Ｇ１〜Ｇ４に対して１ラインずつ順にＯＮ信号を出力して各ＴＦＴスイッチ４をオンにして、各電荷蓄積容量５に蓄積された電荷を電気信号として読み出し、読み出した電気信号をデジタルデータへ変換することにより、放射線画像を得る。
【００５１】
図２は、放射線検出素子１０について、画素単位の構造を模式的に示す平面図である。図２に示すように、放射線検出素子１０には、第１の方向に並列配置された複数のスキャン配線１０１と、これらのスキャン配線１０１と交差し、かつ画素２０の周縁に沿って屈曲しながら第２の方向に並列配置された複数のデータ配線３が配されている。また、放射線検出素子１０には、複数の共通グランド配線３０が、複数のスキャン配線１０１と直交しながら、複数のデータ配線３の間をこれら複数のデータ配線３と交差することなく配されている。
【００５２】
放射線検出素子１０は、図２のＡ−Ａ線断面図である図３に示すように、絶縁性の基板１上にゲート配線層として、ゲート電極２、スキャン配線１０１、蓄積容量下部電極１４が形成された構造になっている。共通グランド配線３０は、例えば、図３に示すように、絶縁性の基板１上に蓄積容量下部電極１４等と同じ金属層により形成されている。
【００５３】
スキャン配線１０１は、図２に示すように、各々が複数の画素からなる画素列２０ａ〜２０ｄに対して１本ずつ配され、各画素２０に形成されたゲート電極２に接続されている。
【００５４】
このゲート電極２のためのゲート配線層は、例えば、ＡｌあるいはＣｕ、又はＡｌあるいはＣｕを主体とした積層膜を用いて形成されている。また、ゲート配線層上には、一面に絶縁膜１５Ａが形成されており、ゲート電極２上に位置する部位がＴＦＴスイッチ４におけるゲート絶縁膜として作用する。この絶縁膜１５Ａは、例えば、ＳｉＮＸ等からなっており、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）成膜法により形成される。さらに、絶縁膜１５Ａ上のゲート電極２の上には、半導体活性層８が島状に形成されている。この半導体活性層８は、ＴＦＴスイッチ４のチャネル部であり、例えば、アモルファスシリコン膜からなる。
【００５５】
これらゲート電極２等の上層には、ソース電極９、及びドレイン電極１３が形成されている。ソース電極９及びドレイン電極１３が形成された配線層には、ソース電極９、ドレイン電極１３とともに、データ配線３が形成されている。また、絶縁膜１５Ａ上の、蓄積容量下部電極１４に対応する位置に蓄積容量上部電極１６が形成されている。ドレイン電極１３は蓄積容量上部電極１６に接続されている。
【００５６】
データ配線３は、画素２０の周縁に沿って、隣接する画素と画素の間を迂回するように屈曲して配設されており、各画素列の画素２０に形成されたソース電極９に接続されている。すなわち、データ配線３は、個々の画素２０の周縁（６辺）のうち連続する３辺に沿いながら、列方向に延設されている。
【００５７】
放射線検出素子１０は、各画素２０におけるＴＦＴスイッチ４の配置が、画素列２０ａ〜２０ｄごとに異なる構成となっている。より具体的には、図４に示すように、画素列２０ａ〜２０ｄの各画素について、各画素を縦方向に２分する線分（図中、一点鎖線で示す）と、各画素の周縁とのうち、データ配線３が連設された３辺とで囲まれた領域（画素４０を例にとると、線分５４と、辺５１〜５３の３辺とで囲まれた領域ａ１）にＴＦＴスイッチ４が配される。すなわち、画素列２０ａの画素については、領域ａ１〜ａ３にＴＦＴスイッチ４が配され、画素列２０ａの下段に位置する画素列２０ｂの画素については、領域ａ４〜ａ６にＴＦＴスイッチ４が配されている。以下、同様に画素列２０ｃでは、領域ａ７〜ａ９に、画素列２０ｄでは、領域ａ１０〜ａ１２にそれぞれＴＦＴスイッチ４が配されている。
【００５８】
このようにＴＦＴスイッチ４を配置することで、画素列２０ａに位置する画素２０では、領域ａ１〜ａ３に配置されたＴＦＴスイッチ４のソース電極９が、領域ａ１〜ａ３の右側の３辺に連設されたデータ配線３と接続される。また、画素列２０ｂの画素２０では、領域ａ４〜ａ６に配置されたＴＦＴスイッチ４のソース電極９が、領域ａ４〜ａ６の左側の３辺に連設されたデータ配線３と接続される。画素列２０ｃ、及び画素列２０ｄについても同様であり、画素列２０ｃでは領域ａ７〜ａ９の右側の３辺、画素列２０ｄでは領域ａ１０〜ａ１２の左側の３辺に連設されたデータ配線３と、ＴＦＴスイッチ４のソース電極９とが接続される。
【００５９】
その結果、放射線検出素子１０では、ＴＦＴスイッチ４とデータ配線３との接続点を回避しながら共通グランド配線３０を屈曲させて配置する必要がなくなる。したがって、図２に示すように、放射線検出素子１０では、共通グランド配線３０を第１の方向（に直線状に配することができ、共通グランド配線の抵抗が不要に高くなることを回避できる。また、共通グランド配線３０が直線状に配されることで、蓄積容量下部電極１４相互間を短い距離で結線することができる。したがって、共通グランド配線３０の接続抵抗、配線抵抗を効率的に減らすことにより、グランド配線及び蓄積容量下部電極１４を一定電圧（例えば、グランド電圧）に安定的に保つことができる。なお、ここで、共通グランド配線３０が直線状に配されるとは、放射線検出素子１０の製造工程における誤差を許容し得る範囲で、直線状態を維持することを意味している。
【００６０】
図３に示すソース電極９、ドレイン電極１３、データ配線３、及び蓄積容量上部電極１６が形成された配線層（ソース配線層ともいう）は、例えば、ＡｌあるいはＣｕ、又はＡｌあるいはＣｕを主体とした積層膜を用いて形成される。ソース電極９及びドレイン電極１３と半導体活性層８との間には、不純物添加アモルファスシリコン等による不純物添加半導体層（不図示）が形成されている。なお、ＴＦＴスイッチ４は、後述する下部電極１１により収集、蓄積される電荷の極性によって、ソース電極９とドレイン電極１３が逆になる。
【００６１】
ソース配線層を覆い、基板１上の画素が設けられた領域のほぼ全面（ほぼ全領域）には、ＴＦＴ保護膜層１５Ｂが形成されている。このＴＦＴ保護膜層１５Ｂは、例えば、ＳｉＮＸ等からなり、例えば、ＣＶＤ成膜法により形成される。そして、このＴＦＴ保護膜層１５Ｂ上には、塗布型の層間絶縁膜１２が形成されている。この層間絶縁膜１２は、低誘電率（比誘電率εｒ＝２〜４）の感光性の有機材料（例えば、ポジ型感光性アクリル系樹脂：メタクリル酸とグリシジルメタクリレートとの共重合体からなるベースポリマーに、ナフトキノンジアジド系ポジ型感光剤を混合した材料等）により１μｍ〜４μｍの膜厚で形成されている。
【００６２】
放射線検出素子１０では、この層間絶縁膜１２によって層間絶縁膜１２上層と下層に配置される金属間の容量を低く抑えている。また、層間絶縁膜１２を形成する上述した材料は、一般的に平坦化膜としての機能も有しており、下層の段差が平坦化される効果も有する。また、放射線検出素子１０は、この層間絶縁膜１２及びＴＦＴ保護膜層１５Ｂの蓄積容量上部電極１６と対向する位置に、コンタクトホール１７が形成されている。
【００６３】
図３に示すように、層間絶縁膜１２上には、各画素２０毎に、各々コンタクトホール１７を埋めつつ、画素領域を覆うようにセンサ部１０３の下部電極１１が形成されている。この下部電極１１は、非晶質透明導電酸化膜（ＩＴＯ）からなり、コンタクトホール１７を介して蓄積容量上部電極１６と接続されている。その結果、下部電極１１とＴＦＴスイッチ４とが、蓄積容量上部電極１６を介して電気的に接続されている。
【００６４】
図１において点線で示されるように、下部電極１１は、画素２０の形状にあわせて、六角形、正六角形、又は角を取った略六角形の形状に形成される。しかしながら、下部電極１１は、画素２０と同様に、ハニカム状に配置されていれば良く、下部電極１１の形状は、上記形状に限定されない。
【００６５】
また、下部電極１１とデータ配線３とは、断面方向（即ち、基板１を底部に各層が積層された積層方向）において、重ならないように配置されてもよい。このような配置とすることで、下部電極１１とデータ配線３との間の付加容量を低減し、データ配線３に流れる信号のＳ／Ｎを上げる事が出来る。
【００６６】
下部電極１１上であって基板１上の画素２０が設けられた画素領域のほぼ全面には、光電変換層６が一様に形成されている。この光電変換層６は、Ｘ線等の放射線が照射されることにより、内部に電荷（電子−正孔）を発生する。つまり、光電変換層６は、導電性を有し、放射線による画像情報を電荷情報に変換するためのものであり、例えば、セレンを主成分とする膜厚１００μｍ〜１０００μｍの非晶質のａ−Ｓｅ（アモルファスセレン）からなる。ここで、主成分とは、５０％以上の含有率を有することを意味する。光電変換層６上には、上部電極７が形成されている。この上部電極７は、バイアス電源（不図示）に接続されており、そのバイアス電源からバイアス電圧（例えば、数ｋＶ）が供給されている。上述した複数のスキャン配線１０１、複数のデータ配線３、複数の共通グランド配線３０、及びＴＦＴスイッチ４は、光電変換層６からなるセンサ部１０３の下層側に配されている。
【００６７】
また、図２に示すように、ＴＦＴスイッチ４は、第１の方向において、データ配線３を挟んで交互に異なる側からデータ配線３に接続されている。すなわち、第１の方向において奇数番目の画素列２０ａ、２０ｃの各画素２０は、データ配線３の左側から接続され、第１の方向において偶数番目の画素列２０ｂ、２０ｄの各画素２０は、データ配線３の右側からＴＦＴスイッチ４が接続されている。
【００６８】
そして、図５に示すように、ＴＦＴスイッチ４のゲート電極２に接続されるゲート配線１０５が、スキャン配線１０１と並行しながらスキャン配線１０１に接続されている。また、スキャン配線１０１と並行して配置されたゲート配線１０５の幅方向（第１の方向）上側にドレイン電極１３が、下側にソース電極９が配置されている。すなわち、ＴＦＴスイッチ４のチャネル幅方向が、スキャン配線１０１と並行するようにＴＦＴスイッチ４が配置されている。このドレイン電極１３、ソース電極９の第１の方向における配置は、第１の方向における奇数番目の画素列２０ａ、２０ｃと偶数番目の画素列２０ｂ、２０ｄとで同一である。
【００６９】
このように、ＴＦＴスイッチ４は、第１の方向において、データ配線３を挟んで交互に異なる側からデータ配線３に接続されるものの、ＴＦＴスイッチ４のソース電極９及びドレイン電極１３の配置は、第１の方向において同一となるように配置されている。
【００７０】
従って、ゲート電極２が配置されるゲート層上に、ソース電極９及びドレイン電極１３が配置されるデータ層を形成する際に、フォトマスクの位置が第１の方向にずれた場合でも、第１の方向における奇数番目の画素列と偶数番目の画素列とで、ゲート−ドレイン間の位置のずれ及びゲート−ソース間の位置のずれは同一方向に変化するので、前述した寄生容量Ｃｇｄｔ、Ｃｇｓｔは同一方向に変化する。このため、寄生容量Ｃｇｄｔ、Ｃｇｓｔの変化が周期的にばらつくのを抑制することができ、画像アーティファクトの発生を抑制することができる。
【００７１】
また、フォトマスクの位置が第２の方向にずれた場合は、ゲート配線１０５がスキャン配線１０１と並行し、第２の方向に長い直線形状となっているため、ゲート−ドレイン間の位置関係及びゲート−ソース間の位置関係に変化はなく、寄生容量Ｃｇｄｔ、Ｃｇｓｔは変化しない。従って、画像アーティファクトは発生しない。
【００７２】
次に、本実施形態に係る放射線画像検出装置１００の動作について説明する。上述した上部電極７と蓄積容量下部電極１４との間にバイアス電圧を印加した状態で、光電変換層６にＸ線が照射されると、光電変換層６内に電荷（電子−正孔対）が発生する。光電変換層６と電荷蓄積容量５とは、電気的に直列に接続された構造となっているため、光電変換層６内に発生した電子は＋（プラス）電極側に、正孔は−（マイナス）電極側に移動する。
【００７３】
画像検出時には、スキャン信号制御部３５から全てのスキャン配線１０１に対してＯＦＦ信号（０Ｖ）が出力され、ＴＦＴスイッチ４のゲート電極２に負バイアスが印加される。これにより、各ＴＦＴスイッチ４は、ＯＦＦ状態に保持される。その結果、光電変換層６内に発生した電子は、下部電極１１により収集されて、電荷蓄積容量５に蓄積される。
【００７４】
光電変換層６は、照射された放射線量に応じた電荷量を発生するので、放射線が担持した画像情報に応じた電荷が各画素の電荷蓄積容量５に蓄積される。なお、上部電極７と蓄積容量下部電極１４との間に上記数ｋＶの電圧が印加されることから、光電変換層６で形成される容量に対して、電荷蓄積容量５を大きくとる必要がある。
【００７５】
一方、画像の読出時には、スキャン信号制御部３５から各スキャン配線１０１に対して１本ずつ、順にＯＮ信号が出力され、ＴＦＴスイッチ４のゲート電極２に、スキャン配線１０１を介して順次、ＯＮ信号（例えば、電圧が＋１０〜２０Ｖの信号）が印加される。これにより、スキャン配線方向の各画素列の各画素２０のＴＦＴスイッチ４が１列ずつ順次、ＯＮとなり、１列ずつ、各画素２０の電荷蓄積容量５に蓄積された電荷量に応じた電気信号がデータ配線３に流れ出す。信号処理部２５は、各データ配線３に流れた電気信号に基づいて、電荷蓄積容量５に蓄積された電荷量を、画像を構成する画素の情報として検出する。これにより、放射線検出素子１０は、照射された放射線により示される画像を示す画像情報を得ることができる。
【００７６】
以上説明したように、本実施形態に係る放射線画像検出装置では、ＴＦＴスイッチ４は、第１の方向において、データ配線３を挟んで交互に異なる側からデータ配線３に接続され、かつ、ＴＦＴスイッチ４のソース電極９及びドレイン電極１３の配置は、第１の方向において同一となるように配置されている。
【００７７】
従って、ゲート電極２が配置されるゲート層上に、ソース電極９及びドレイン電極１３が配置されるデータ層を形成する際に、フォトマスクの位置が第１の方向にずれた場合でも、奇数番目の画素列及び偶数番目の画素列ともに各画素の寄生容量Ｃｇｄｔ、Ｃｇｓｔは同一方向に変化する。このため、寄生容量Ｃｇｄｔ、Ｃｇｓｔの変化が周期的にばらつくのを抑制することができ、画像アーティファクトの発生を抑制することができる。
【００７８】
なお、ＴＦＴスイッチ４のソース電極９及びドレイン電極１３の配置が、第１の方向において同一となるように配置する構成としては、図２、５に示す構成に限られない。例えば、図６、７に示すように、ＴＦＴスイッチ４がスキャン配線１０１上に配置された構成としてもよい。この場合、データ配線３は、六角形の画素２０の周縁の一部に沿って屈曲して配置されているため、ソース電極９を第１の方向に直線状にデータ配線３に接続することができる。このため、配線パターンのサイズを小さくすることができ、画素２０のサイズを小さくすることができる。従って、画素ピッチを小さくすることができ、高精細の放射線検出素子が得られる。
【００７９】
また、本実施形態では、データ配線３を六角形の画素２０の周縁の一部に沿って屈曲して配置した構成について説明したが、ＴＦＴスイッチ４が第１の方向においてデータ配線３を挟んで交互に異なる側からデータ配線３に接続される構成であれば、データ配線３を直線状としてもよい。
【００８０】
また、本実施形態では、画素２０の形状を六角形状とした場合について説明したが、画素の形状はこれに限られない。多角形の画素を２次元状にハニカム状に配列するものであれば、例えば、図８に示すように、画素２０の形状を矩形状（例えば正方形又は長方形）としてもよい。さらに、図９に示すように、画素２０の形状を菱形形状、例えば正方形を４５度回転させた形状としてもよい。
【００８１】
画素２０の形状を図８、９のような形状とした場合においても、ＴＦＴスイッチ４のソース電極９及びドレイン電極１３の配置が、第１の方向において同一となるように配置することにより、画像アーティファクトの発生を抑制することができる。
【００８２】
また、本実施形態では、放射線を吸収して電荷に変換する光電変換層にセレン（Ｓｅ）を使用した直接変換方式の放射線検出素子に本発明を適用した場合について説明したが、画素がハニカム状に配置され、ＴＦＴスイッチ４が第１の方向においてデータ配線３を挟んで交互に異なる側からデータ配線３に接続される構成であれば、例えば図１０に示すような間接変換型の放射線検出素子１１０に本発明を適用してもよい。同図に示す放射線検出素子１１０は、放射線を光に変換するシンチレータ（図示省略）を備え、各画素２０は、ＴＦＴスイッチ４及びシンチレータで変換された光を検出して電荷に変換する光電変換素子１１２を備えている。そして、ＴＦＴスイッチ４のソース電極はデータ配線３に、ゲート電極はスキャン配線１０１に、ドレイン電極は光電変換素子１１２の一端に各々接続されている。光電変換素子１１２の他端は、バイアス配線１１４に接続されている。
【００８３】
このような間接型の放射線検出素子の場合においても、ＴＦＴスイッチ４のソース電極９及びドレイン電極１３の配置が、第１の方向において同一となるように配置することにより、画像アーティファクトの発生を抑制することができる。
【００８４】
また、本実施形態に係る放射線画像検出装置では、放射線検出素子を構成する画素の形状を六角形にし、それらの画素を２次元状に多数配列してハニカム状にするとともに、各画素におけるＴＦＴスイッチの位置が画素列ごとに左右方向に異なるように配置している。すなわち、本実施形態に係る放射線画像検出装置は、各画素を縦方向に２分する線分と、各画素の周縁のうちデータ配線が連設された３辺とで囲まれた領域内にＴＦＴスイッチを配するとともに、共通グランド配線を画素電極よりも下側に略直線状に配した構成としている。このようにすることで、本実施形態に係る放射線画像検出装置は、直接変換型の放射線画像検出装置において、各画素の電荷蓄積容量の蓄積容量下部電極を最短の共通グランド配線で相互に接続することができる。
【００８５】
また、本実施形態に係る放射線画像検出装置は、ＴＦＴスイッチを、各画素を縦方向に２分する線分と、画素の６辺のうちデータ配線が連設された３辺とで囲まれた領域であって、画素列ごとに画素の中心線に対して左右方向が異なるように交互に配置している。したがって、ＴＦＴスイッチの配置位置において、ＴＦＴスイッチとデータ配線との距離が狭小となることがない。さらには、本実施形態に係る放射線画像検出装置は、データ配線に合わせて共通グランド配線を蛇行させる必要もなければ、データ配線と共通グランド配線とが交差することもない。したがって、本実施形態に係る放射線画像検出装置は、データ配線において誘導等に起因するノイズが増えることを抑制し、データ配線と共通グランド配線間の容量が増えることを抑制できる。
【００８６】
また、本実施形態に係る放射線画像検出装置は、放射線検出素子の製造工程において、データ配線と共通グランド配線間の配線間ピッチの狭小化による放射線検出素子の製造歩留りの低下を防止できる。
【００８７】
なお、本実施形態では、下部電極１１が、画素２０の形状にあわせて、六角形、正六角形、又は角を取った略六角形の形状に形成された場合について説明した。しかしながら、本発明は、これに限定されない。例えば、本実施形態の放射線検出素子１０の変形例として、図１１、図１２に示されるように、下部電極１１の形状は、画素２０の形状と異なって、角を取った略六角形の形状、又は角にＲを付けた略六角形の形状（場合によっては、円形）に形成されてもよい。
【００８８】
複数の略六角形の画素２０を、ハニカム状に配列して画素領域を構成した場合、本実施形態の放射線検出素子１０から出力される画像データは、各画素がハニカム状に配列された画像を表わす画像データとなる。しかしながら、多くのプリンタやモニタ等の一般的な出力機器は、各画素が正方格子状に配列された画像を取り扱うように構成されている。したがって、本実施形態では、放射線検出素子１０から出力される画像データを、複数の略正方形の画素が正方格子配列された画像を表わす画像データに変換する（画素密度変換）処理を、信号処理部２５で行うことが必要となる。なお、画素密度変換処理は、放射線画像検出装置１００の外部において行われてもよい。
【００８９】
しかしながら、画素密度変換において、変換前の画像データに多くの高周波成分が含まれている場合、変換後の画像データにシャギーや、ムラ等のアーティファクトが生じる場合がある。このようなアーティファクトを抑制するために、従来は、ハニカム配列から正方格子配列への画素密度変換の際に、高周波成分を除去するフィルタ処理を行う必要があった。
【００９０】
一方、本変形例の放射線検出素子１０のように、下部電極１１を、角を取った略六角形の形状、又は角にＲを付けた略六角形の形状（場合によっては、円形）に形成した場合、画素２０と下部電極１１との間の領域に印加される電界強度は弱められ、画素２０の中心から離れた部分における高周波成分に対する感度は低下する。したがって、本変形例の放射線検出素子１０は、高周波成分の入力自体を低減することで、画素密度変換時に高周波成分によって生じるアーティファクトを抑制することができる。
【００９１】
また、本変形例の放射線検出素子１０は、放射線検出時から一定の高周波成分を抑制することで、その後のフィルタ処理を簡易化できる。このことで、本変形例の放射線検出素子１０は、過剰なフィルタ処理により画質の低下、及びフィルタ処理の複雑化による処理スピード低下を防ぐことができる。さらに、本変形例の放射線検出素子１０は、下部電極１１の角が無くなることにより、下部電極１１の角部分が他の配線等（例えば、データ配線３）と、断面方向（即ち、基板１を底に各層が積層された積層方向）において重なることを防ぐことができる。このことにより、本変形例の放射線検出素子１０は、下部電極１１が他の配線等と重なることによる付加容量を低減することができる。
【００９２】
なお、本実施形態では、放射線画像検出装置の放射線検出素子について説明したが、放射線検出素子の適用範囲はこれに限定されない。例えば、この放射線検出素子を放射線画像検出パネル（例えば、ＦＰＤ等であるが、これらに限定されない）に適用してもよいし、さらに、この放射線検出素子を有する放射線画像検出パネルを撮像に使用する放射線画像検出装置（例えば、マンモグラフィー装置、立位型Ｘ線撮影装置、臥位型Ｘ線撮影装置、ＣＴ撮影装置、電子カセッテ等であるが、これらに限定されない）としての適用も可能である。
【００９３】
また、本実施形態では、共通グランド配線３０を絶縁性の基板１上に配している。しかしながら、本発明は、これに限定されない。例えば、共通グランド配線３０は、光電変換層６で発生した電荷を収集する下部電極１１の下のいずれかの層に配されていればよい。こうすることで、共通グランド配線３０は、センサ部１０３へ照射される放射線の照射効率の低下を回避できる。
【００９４】
また、図１３に示されるように、下部電極１１と共通グランド配線３０とは、断面方向（即ち、基板１を底に各層が積層された積層方向）において、重なるように配置されてもよい。このような配置とした場合においても、共通グランド配線３０には、データ配線３とは異なり画像データを構成する信号が流れないことから、画像のＳ／Ｎへ影響を与える事は少ない。その一方で、上記配置とした場合、下部電極１１を広げることができることから、上部電極７と下部電極１１の間で電界を発生させ、光電変換層６で発生した電荷を収集する際に、光電変換層６で発生した電荷を効率的に下部電極１１に送る事が出来る。
【００９５】
また、図１３に示されるように、下部電極１１と電荷蓄積容量５（特に、蓄積容量上部電極１６と蓄積容量下部電極１４）とは、断面方向において、重なるように配置されてもよい。このような配置とした場合においても、下部電極１１を広げることができることから、上部電極７と下部電極１１の間で電界を発生させ、光電変換層６で発生した電荷を収集する際に、光電変換層６で発生した電荷を効率的に下部電極１１に送る事が出来る。
【００９６】
また、電荷蓄積容量５を配置せず、光電変換層が電荷発生と蓄積を兼ねても良い。
【００９７】
また、図示していないが、Ｓｅセンサにおいて残像を抑制するため、図１３のＴＦＴ基板１の下方向からバックライトを照射する場合もある。バックライトは画素間の電子の移動を活性化することで残像特性が改善するが、一方で、ＴＦＴを構成するａ−Ｓｉもバックライトにより駆動電流が増える。ＴＦＴチャネル部に入る光量はメタルパターンの位置、形状に依存するため、バックライトを照射した場合、本発明の課題の影響が大きくなり、より本発明の必要性が増す。 
【００９８】
また、本例示的実施形態では、本発明の放射線は、特に限定されるものではなく、Ｘ線やα線、γ線等を適用することができる。
【符号の説明】
【００９９】
２ ゲート電極
３ データ配線
４ ＴＦＴスイッチ（スイッチ素子）
５ 電荷蓄積容量（電荷発生蓄積部）
６ 光電変換層
９ ソース電極
１０ 放射線検出素子
１３ ドレイン電極
２０、４０ 画素
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ 画素列
２５ 信号処理部
３０ 共通グランド配線
３５ スキャン信号制御部
１００ 放射線画像検出装置
１０１ スキャン配線
１０３ センサ部（電荷発生蓄積部）
１０５ ゲート配線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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2014051118.tif 000018
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