(57)【要約】【課題】ＡＥＣセンサを別途用意する必要がなく、従来のようにＡＥＣセンサを放射線画像撮影装置上に配置することにより減衰した放射線を画像用センサが受け、画質の低下を招くことを回避可能とするとともに、装置本体のコンパクト化に寄与する。【解決手段】入射する放射線を電気信号に変換する第一の光変換素子８を有し、第一の光変換素子８から出力される電気信号に基づいて画像情報が生成される放射線画像撮影装置であって、第一の光変換素子８の間隙に整合するその下方部位に、当該間隙からの放射線の入射量を検出する複数の第二の光変換素子９を備え、第二の光変換素子９による検出結果に基づいて、入射する放射線に対する露出制御や前記光変換素子の制御が行われる。【選択図】　図４
2004073256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射する放射線を電気信号に変換する変換手段を有し、前記変換手段から出力される電気信号に基づいて画像情報が生成される放射線画像撮影装置であって、
前記変換手段の下方部位に、前記放射線の入射量を検出する検出手段を備え、
前記検出手段による検出結果に基づいて、入射する放射線に対する露出制御が行われることを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項２】
前記変換手段を複数有し、前記検出手段が前記複数の変換手段の間隙に整合して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項３】
前記検出手段による結果に基づいて、前記変換手段の制御が行われることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像撮影装置
【請求項４】
前記変換手段は、入射する放射線を可視光に変換する蛍光体及び前記蛍光体により変換された可視光を電気信号に変換する第１の変換素子を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項５】
前記変換手段は、入射する放射線を電気信号に変換する第１の変換素子を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項６】
前記検出手段は、蛍光体により放射線から変換された可視光を電気信号に変換する第２の変換素子から成ることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項７】
前記検出手段は、所定の閉領域内に形成される前記第１の変換素子群の下方部位に形成されることを特徴とする請求項４又は５に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項８】
前記第１の変換素子は、変換層を含み、前記変換層は、前記検出手段の上方部位においてその他の箇所に比べて膜厚が薄くなっていること特徴とする請求項４又は５に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項９】
前記第１の変換素子は、変換層を含み、前記変換層には、前記検出手段の上方部位に開孔が形成されることを特徴とする請求項４又は５に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１０】
前記第１の変換素子は、ＭＩＳ型の半導体変換素子であることを特徴とする請求項４又は５に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１１】
前記第２の変換素子は、ＭＩＳ型の半導体変換素子であることを特徴とする請求項６に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１２】
前記第１の変換素子は、ＰＩＮ型の半導体変換素子であることを特徴とする請求項４又は５に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１３】
前記検出手段は、前記変換手段からの電気信号の出力動作を切り換えるスイッチング素子と同層に形成されることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１４】
前記第１の変換素子は、アモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）又はガリウム砒素（ＧａＡｓ）を含有して成ることを特徴とする請求項４又は５に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１５】
入射する放射線を電気信号に変換する複数の変換手段と放射線の入射量を検出する複数の検出手段とを有する放射線画像撮影装置の製造方法であって、
前記変換手段の下方部位に前記検出手段を形成することを特徴とする放射線画像撮影装置の製造方法。
【請求項１６】
入射する放射線を電気信号に変換する変換手段からの電気信号の出力動作を切り換えるスイッチング素子と、放射線の入射量を検出する検出素子とを含み、
前記スイッチング素子と前記検出素子とが同層に形成されることを特徴とする撮像回路基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入射する放射線を画像用センサで電気信号に変換し画像情報を生成するとともに、一方で放射線の入射量をＡＥＣセンサで検出して放射線に対する露出制御を行う画像撮影装置に適用可能な放射線画像撮影装置及びその製造方法並びに撮像回路基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の放射線画像撮影装置には、人体を透過した放射線を２次元で検出し画像とする画像撮影用放射線検出装置と、放射線源から入射される放射線の露出を制御する放射線自動露出制御装置（ＡＥＣ）とが別々に組み込まれている。
【０００３】
この種の代表的な画像撮影用放射線検出装置としては、ＭＩＳ型光変換素子とスイッチＴＦＴとで構成された画素がマトリックス状に配置され、その放射線の入射面に放射線を可視光に変換する蛍光体を配置したものが一般的である。
【０００４】
図１２は、従来の画像撮影用放射線検出装置の等価回路図である。図１３は、図１２に示した画像撮影用放射線検出装置の平面図である。
図１２、図１３において８は光変換素子などの半導体変換素子、７はスイッチＴＦＴであり、それぞれ画素を構成している。なお、ここでは画素エリアに４×４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。
【０００５】
ＴＦＴ７のゲート電極は共通のゲート線（Ｖｇ）１に接続されており、ゲート線１はＴＦＴのＯＮ、ＯＦＦを制御するゲートドライバ２に接続されている。さらに各ＴＦＴ７のソース若しくはドレイン電極は共通の信号線（Ｓｉｇ線）３に接続されており、信号線３はアンプＩＣ４に接続されている。また、図示するように光変換素子駆動用バイアス線（Ｖｓ線）５は共通電極ドライバ６に接続されている。
【０００６】
被検体に向けて入射された放射線は、被検体により減衰を受けて透過し、蛍光体層で可視光に変換され、この可視光が光変換素子に入射し、電荷に変換される。この電荷は、ゲートドライバ２より印加されるゲート駆動パルスによりＴＦＴ７を介して信号線３に転送され、アンプＩＣ４により外部に読み出される。その後、光変換素子駆動用バイアス線（Ｖｓ線）５により、光変換素子で発生し転送されきれなかった電荷が除去され、この動作をリフレッシュと呼ぶ。
【０００７】
図１４はＭＩＳ型光変換素子とスイッチＴＦＴで構成された１画素領域（図１３内Ｄ−Ｄ’位置）の層構成を示す模式的断面図で、ここではＭＩＳ型光変換素子とスイッチＴＦＴを同時に形成する例を示している。
ＭＩＳ型光変換素子は、第１の導電層（下部電極）１０１、第１の絶縁層１０２、第１の半導体層１０３、オーミックコンタクト層１０５、第２の導電層（バイアス線）１０６、及び、透明電極１１３（例えばＩＴＯ）から構成され、下部電極はＴＦＴ７のソース若しくはドレイン電極と接続されている。ＴＦＴ７は、第１の導電層１０１（ゲート電極層）、第１の絶縁層１０２（ゲート絶縁層）、第１の半導体層１０３、オーミックコンタクト層１０５、及び、第２の導電層１０６（ソース及びドレイン電極）を備えている。各ゲート線はＴＦＴ７のゲート電極が形成される電極層に、各信号線はソース及びドレイン電極を形成する層にそれぞれ接続されている。その後上部には保護層（例えばＳｉＮと有機膜）１１８と、放射線を可視光に変換する蛍光体１１９が形成される。
【０００８】
また、従来ａ−Ｓｅ等に代表される放射線の直接変換材料と蓄積コンデンサ、スイッチＴＦＴとを組み合わせた画像撮影用放射線検出装置も実用化されている。
【０００９】
次に、放射線画像撮影装置において、放射線源から入射される放射線の露出を制御する、放射線自動露出制御装置（ＡＥＣ）について説明する。
一般に、２次元状に配設されたセンサを有する放射線画像撮影装置においては、入射する放射線量を被写体毎に、若しくは撮影毎に調整（ＡＥＣ制御）する必要がある。従来はＡＥＣ制御用センサを、画像撮影用放射線検出装置とは別に設けている。放射線の減衰が５％程度の薄型のＡＥＣセンサ複数個を、画像撮影用放射線検出装置の前面に別途設け、これらのＡＥＣセンサの出力により放射線の入射をストップさせ、画像化に適切な放射線量を得ていた。ここで使用されるＡＥＣセンサとしては、放射線をイオンチャンバで直接電荷として取り出すものや、蛍光体を介して可視光に変換し光ファイバで外部に取り出し、フォトマルで電荷に変換するものなどが使用されている。従来の放射線画像撮影装置を構成する画像撮影用放射線検出装置と、放射線自動露出制御装置（ＡＥＣ）のイメージ図を図１５に示す。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したように、２次元状に配設された画像撮影用放射線検出装置において、別途ＡＥＣセンサを設け、入射する放射線量を調整（ＡＥＣ）する場合、このセンサの配置が問題となる。つまり、一般にＡＥＣに必要な情報は被写体の中央部にあるため、画像撮影用放射線検出装置による撮像に支障の無いようにＡＥＣセンサを配置するためには、放射線の減衰が非常に小さいＡＥＣセンサが必要となり、装置全体のコスト上昇を引き起こす。
【００１１】
しかも全く減衰の無いセンサは存在しないため、被写体の中央部という診断において非常に重要な部位画像の画質低下は避けられない。また、このような別途設けたＡＥＣセンサでは、持ち運び可能で様々な部位の撮影が可能な放射線画像撮影装置のコンパクト化に不利である。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、検出手段（ＡＥＣセンサ）を別途用意する必要がなく、従来のように検出手段を放射線画像撮影装置上に配置することにより減衰した放射線を変換手段（画像用センサ）が受け、画質の低下を招くことを回避可能とするとともに、装置本体のコンパクト化に寄与することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成するために、本発明の第１の態様である放射線画像撮影装置は、入射する放射線を電気信号に変換する変換手段を有し、前記変換手段から出力される電気信号に基づいて画像情報が生成される放射線画像撮影装置であって、前記変換手段の下方部位に、前記放射線の入射量を検出する検出手段を備え、前記検出手段による検出結果に基づいて、入射する放射線に対する露出制御が行われることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の第２の態様である放射線画像撮影装置の製造方法は、入射する放射線を電気信号に変換する複数の変換手段と放射線の入射量を検出する複数の検出手段とを有する放射線画像撮影装置の製造方法であって、前記変換手段の下方部位に前記検出手段を形成することを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明の第３の態様である撮像回路基板は、入射する放射線を電気信号に変換する変換手段からの電気信号の出力動作を切り換えるスイッチング素子と、放射線の入射量を検出する検出素子とを含み、前記スイッチング素子と前記検出素子とが同層に形成されることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態として、放射線画像撮影装置を構成する画像撮影用放射線検出装置において、スイッチＴＦＴと同時にＡＥＣセンサ（第二の光変換素子）を形成し、その上に有機絶縁膜を介してＭＩＳ型光変換素子（第一の光変換素子）を積層して形成している。画像撮影用のＭＩＳ型光変換素子（第一の光変換素子）の間隙に光が入射するように素子間隙の光吸収層を薄膜化する例を図面を用いて説明する。
【００１７】
図１は本実施形態の放射線画像撮影装置の模式的等価回路図である。図２，図３は本実施形態の放射線画像撮影装置の模式的平面図である。図４（ａ）は本実施形態の放射線画像撮影装置の１画素領域（図２、図３内Ａ−Ａ’位置）の模式的断面図である。図４（ｂ）は本実施形態の放射線画像撮影装置の１画素領域（図３内ａ−ａ’位置）の模式的断面図である。
【００１８】
図１、図２、図３において８は第一の光変換素子などの半導体変換素子、７はスイッチＴＦＴであり、それぞれ画素を構成している。そして複数の画素にまたがって第二の光変換素子９があり、ＡＥＣセンサ用読み出し装置１０、ＡＥＣセンサ用制御装置（１）１１、ＡＥＣセンサ用制御装置（２）１２に接続されている。
【００１９】
なお、図２、図３の平面図では画素エリアを３×３画素としている、実際には例えば２０００×２０００画素が絶縁基板に配置される。さらに第二の光変換素子は２×２画素にまたがった形状となっているが、実際には例えば１個の第二の光変換素子は２００×２００画素にまたがり、パネル内で少なくとも３個以上配置される。
【００２０】
第一の光変換素子８とスイッチＴＦＴ７は従来例と同様であり、ＴＦＴ７のゲート電極は共通のゲート線（Ｖｇ）１に接続されており、ゲート線はＴＦＴのＯＮ、ＯＦＦを制御するゲートドライバ２に接続されている。さらに各ＴＦＴ７のソース若しくはドレイン電極は共通の信号線（Ｓｉｇ線）３に接続されており、信号線３はアンプＩＣ４に接続されている。また、図示するように光変換素子駆動用バイアス線（Ｖｓ線）５は共通電極ドライバ６に接続されている。
【００２１】
第二の光変換素子９のソース線１４、ゲート線１５はそれぞれＡＥＣセンサ用制御装置（１）１１、ＡＥＣセンサ用制御装置（２）１２に接続されており、その電荷の読み出しの際には、入射光量に応じて電荷を常に出力することが出来る。そのため、常に一定電位が印加されている。この第二の光変換素子９で検出された電荷は、ドレイン線１３を介してＡＥＣセンサ用読み出し装置１０で増幅され、この出力を加算することにより放射線の総入射量を検出する。
【００２２】
次に、図４（ａ）を用いて、本実施形態に係る放射線画像撮影装置の層構成を説明する。
まずガラス基板１００上にスイッチＴＦＴ７と、ＡＥＣセンサとして用いる第二の光変換素子９を形成する。まず、第一の導電層１０１をスパッタリング法により成膜し、ＴＦＴ７及び第二の光変換素子９のゲート電極及びゲート線（例えばＡｌＮｄ／Ｍｏ　２５００Ａ）、その上に第一の絶縁層１０２（例えばＳｉＮ　３０００Ａ）、第一の半導体層（第一の光吸収層）１０３（例えばａ−Ｓｉ　１５００Ａ）、第二の絶縁層１０４（例えばＳｉＮ　２０００Ａ）をＣＶＤ法により連続成膜し、第二の絶縁層を裏面露光により各ソース、ドレイン間の保護膜としてゲート電極及びゲート線上に形成する。
【００２３】
続いてＣＶＤ法により第一のオーミックコンタクト層１０５（例えばａ−Ｓｉ（ｎ＋）２００Ａ）を、スパッタリング法により第二の導電層１０６（例えばＭｏ／Ａｌ／Ｍｏ　４０００Ａ）を成膜し、各ソース、ドレイン電極及び配線を形成する。更にその上には、保護層である第三の絶縁層１０７（例えば有機膜ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン））を形成する。このように、本実施形態によればＴＦＴ７と第二の光変換素子９とを同時に形成することによって、ＴＦＴ７と第二の光変換素子９を同一層に備えた撮像回路基板を形成している。
【００２４】
第三の導電層１０８（例えばＭｏ／Ａｌ／Ｍｏ　４０００Ａ）をスパッタリング法により成膜し、コンタクトホールによりＴＦＴ７のソース若しくはドレイン電極と接続し、さらに第一の光変換素子８の下電極として画素毎に分離する。その上に第四の絶縁層１０９（例えばＳｉＮ　２０００Ａ）、第二の半導体層（第二の光吸収層）１１０（例えばａ−Ｓｉ　５０００Ａ）、第二のオーミックコンタクト層１１１（例えばａ−Ｓｉ（ｎ＋）２００Ａ）をＣＶＤ法により連続成膜する。
【００２５】
さらにスパッタリング法により第四の導電層１１２（例えばＭｏ／Ａｌ／Ｍｏ　４０００Ａ）を成膜し、第一の光変換素子８のバイアス線を形成、続いてスパッタリング法により透明導電層１１３（例えばＩＴＯ　２００Ａ）を成膜する。第二の光変換素子９に光を入射させるため（光伝播領域）に、第二の光変換素子９のソース・ドレイン線に沿ったストライプ状に透明導電層１１３、第二のオーミックコンタクト層１１１、第二の半導体層（第二の光吸収層）１１０をウエット及びドライ方式によりエッチングし、第二の半導体層に窪みを形成する。
【００２６】
このとき光伝播領域の第二の半導体層（第二の光吸収層）１１０は、完全に無くし開孔パターンを形成するほうが、第二の光変換素子９への光の入射量が大きくなり好ましいが、図のようにハーフエッチングの状態でも第二の半導体層（第二の光吸収層）１１０での吸収が５０％以下になる残膜量であれば機能可能である。
【００２７】
また本実施形態では第二の光変換素子９のソース・ドレイン線に沿ったストライプ状に光伝播領域を形成するが（図４（ａ）参照）、画素ごとに第二の半導体層（第二の光吸収層）１１０を素子分離しても構わない。その後保護層１１８（例えばＳｉＮと有機膜）、蛍光体１１９を上面に形成する。
【００２８】
本実施形態では第一の光変換素子８としてＭＩＳ型光変換素子を用いたが、もちろんＰＩＮ型光変換素子を用いても構わない。また本実施形態では第二の光変換素子９としてゲート、ソース、ドレインの３つで構成されるＴＦＴ型の光変換素子を用いたが、ゲートを除いた構成でも十分な性能が得られる。また図２のように第二の光変換素子のゲート配線１５を第一の光変換素子の下電極の間隙に配置すれば、ゲート配線１５と第一の光変換素子間における寄生容量の発生を回避することができノイズ等の面で有利であるが、図３、図４（ｂ）のように第一の光変換素子の下電極の真下に配置すれば第一の光検出素子の下電極面積を広く取ることが出来るため、シグナルが向上する。また、本実施形態では、図２及び図３に示されるように、ＴＦＴ７の上方にも第一の光変換素子８を形成しており、これによって第一の光変換素子８の高い開口率を確保しているが、第一の光変換素子８の形成領域からＴＦＴ７の上方部位を除いても構わない。
【００２９】
本実施形態によれば、ＡＥＣセンサ（第二の光変換素子）を画像撮影用放射線検出装置の基板に同時に作りこむため、放射線自動露出制御装置（ＡＥＣ）を別体で設ける必要がなくなり放射線画像撮影装置を小型化出来る。
また、本実施形態では画像撮影用放射線検出装置の基板の作製プロセスをそのまま用いているため、コスト面で有効である。
これまで別体で画像撮影用放射線検出装置の前面にＡＥＣセンサを設けていたが、本実施形態では画像撮影用の第一の光変換素子の開口率に影響を与えずに、間隙を用いてＡＥＣセンサ（第二の光変換素子）を形成しているため、画像の低下がない。
【００３０】
さらに、本実施形態では第一の光変換素子の間隙という狭い領域の第二の光変換素子を、複数画素（例えば２００×２００画素）にまたがって形成し電気的に接続するため、ＡＥＣセンサとしての十分な出力を取り出すことが出来る。
また、ＡＥＣセンサは同時に放射線モニタとして使うことも出来る。
放射線モニタとは、画像撮影用放射線検出装置に入射する放射線のＯＮ、ＯＦＦを検知し、画像撮影用放射線検出装置の検出を制御するものであり、第一の実施例に限らず、本発明の実施例全てで使用可能である。
【００３１】
＜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。
本発明の第２の実施形態として、放射線画像撮影装置を構成する画像撮影用放射線検出装置において、スイッチＴＦＴと同時にＡＥＣセンサ（第二の光変換素子）を形成し、その上に有機絶縁膜を介してＰＩＮ型光変換素子（第一の光変換素子）を積層する際に、画像撮影用のＰＩＮ型光変換素子（第一の光変換素子）の間隙に光が入射するように素子間隙の光吸収層を除去する例を図面を用いて説明する。
【００３２】
図５は本実施形態の放射線画像撮影装置の模式的等価回路図である。図６，図７は本実施形態の放射線画像撮影装置の模式的平面図である。図８（ａ）は本実施形態の放射線画像撮影装置の１画素領域（図６、図７内Ｂ−Ｂ’位置）の模式的断面図である。図８（ｂ）は本実施形態の放射線画像撮影装置の１画素領域（図７内ｂ−ｂ’位置）の模式的断面図である。
【００３３】
図５，図６，図７において８は第一の光変換素子などの半導体変換素子、７はスイッチＴＦＴであり、それぞれ画素を構成している。そして複数の画素にまたがって第二の光変換素子９があり、ＡＥＣセンサ用読み出し装置１０、ＡＥＣセンサ用制御装置（１）１１、ＡＥＣセンサ用制御装置（２）１２に接続されている。
【００３４】
なお、図６、図７の平面図では画素エリアを３×３画素としている、実際には例えば２０００×２０００画素が絶縁基板に配置される。さらに第二の光変換素子は２×２画素にまたがった形状となっているが、実際には例えば１個の第二の光変換素子は２００×２００画素にまたがり、パネル内で少なくとも３個以上配置される。
【００３５】
第一の光変換素子８とスイッチＴＦＴ７は従来例と同様であり、ＴＦＴ７のゲート電極は共通のゲート線（Ｖｇ）１に接続されており、ゲート線はＴＦＴ７のＯＮ、ＯＦＦを制御するゲートドライバ２に接続されている。さらに各ＴＦＴ７のソース若しくはドレイン電極は共通の信号線（Ｓｉｇ線）３に接続されており、信号線３はアンプＩＣ４に接続されている。また、図示するように光変換素子駆動用バイアス線（Ｖｓ線）５は共通電極ドライバ６に接続されている。
【００３６】
第二の光変換素子９のソース線１４、ゲート線１５はそれぞれＡＥＣセンサ用制御装置（１）１１、ＡＥＣセンサ用制御装置（２）１２に接続されており、その電荷の読み出しの際には、入射光量に応じて電荷を常に出力することが出来る。そのため、常に一定電位が印加されている。この第二の光変換素子９で検出された電荷は、ドレイン線１３を介してＡＥＣセンサー用読み出し装置１０で増幅され、この出力を加算することにより放射線の総入射量を検出する。
【００３７】
次に、図８（ａ）を用いて、本実施形態に係る放射線画像撮影装置の層構成を説明する。
まずガラス基板１００上にスイッチＴＦＴ７と、ＡＥＣセンサとして用いる第二の光変換素子９を形成する。第一の導電層１０１をスパッタリング法により成膜し、ＴＦＴ及び第二の光変換素子のゲート電極及びゲート線（例えばＡｌＮｄ／Ｍｏ　２５００Ａ）、その上に第一の絶縁層１０２（例えばＳｉＮ　３０００Ａ）、第一の半導体層（第一の光吸収層）１０３（例えばａ−Ｓｉ　５０００Ａ）をＣＶＤ法により連続成膜する。
【００３８】
ここでＴＦＴ７は転送速度が速いほうが望ましいため、第一の半導体層１０３は薄膜の方が望ましいため、ＴＦＴ部分のみハーフエッチングにより第一の半導体層１０３を薄膜化する。続いてＣＶＤ法により第一のオーミックコンタクト層１０５（例えばａ−Ｓｉ（ｎ＋）２００Ａ）を、スパッタリング法により第二の導電層１０６（例えばＭｏ／Ａｌ／Ｍｏ　４０００Ａ）を成膜し、各ソース、ドレイン電極及び配線を形成する。
【００３９】
その上には、特にＴＦＴ７のチャネル部分を保護するためにＣＶＤ法により第二の絶縁層１０４（例えばＳｉＮ　２０００Ａ）を成膜し、さらに保護層である第三の絶縁層１０７（例えば有機膜ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン））を形成する。
【００４０】
第三の導電層１０８（例えばＭｏ／Ａｌ／Ｍｏ　４０００Ａ）をスパッタリング法により成膜し、コンタクトホールによりＴＦＴ７のソース若しくはドレイン電極と接続し、さらに第一の光変換素子の下電極としてＴＦＴ部分の上にかからないように画素毎に分離する。その上にＮ型半導体層１１４（例えばａ−Ｓｉ（Ｐ）　１０００Ａ）、高抵抗半導体層（第二の光吸収層）１１５（例えばａ−Ｓｉ　５０００Ａ）、Ｐ型半導体層１１６（例えばａ−Ｓｉ（Ｎ）　１０００Ａ）をＣＶＤ法により連続成膜する。さらにスパッタリング法により第四の導電層１１２（例えばＭｏ／Ａｌ／Ｍｏ　４０００Ａ）を成膜し、第一の光変換素子のバイアス線を形成する。
【００４１】
各画素の分離と、第二の光変換素子９への光伝播経路確保のために、Ｎ型半導体層１１４、高抵抗半導体層　（第二の光吸収層）１１５、Ｐ型半導体層１１６を、第一の光変換素子の下電極に沿った形状でドライエッチングする（素子分離）。本実施形態では図８のように、画素ごとにＮ型半導体層１１４、高抵抗半導体層　（第二の光吸収層）１１５、Ｐ型半導体層１１６を、第一の光変換素子の下電極に沿った形状で素子分離したが、第１の実施形態のように第二の光変換素子９のソース・ドレイン線に沿ったストライプ状に光伝播領域を形成したほうが、第一の光変換素子の開口率が広がり好ましい。その後保護層１１８（例えばＳｉＮと有機膜）、蛍光体１１９を上面に形成する。
【００４２】
本実施形態では第一の光変換素子としてＰＩＮ型光変換素子を用いたが、もちろんＭＩＳ型光変換素子を用いても構わない。また本実施形態では第二の光変換素子としてゲート、ソース、ドレインの３つで構成されるＴＦＴ型の光変換素子を用いたが、ゲートを除いた構成でも十分な性能が得られる。
【００４３】
また図６のように第二の光変換素子のゲート配線を第二の光変換素子の下電極の間隙に配置すれば、ゲート電極１５と第一の光変換素子間における寄生容量の発生を回避することができノイズ等の面に有利であるが、図７，図８（ｂ）に示すように第二の光変換素子の下電極の真下に配置すれば第一の光検出素子の下電極面積を広く取ることが出来るため、シグナルが向上する。さらに本実施形態ではＴＦＴ７の上方部位を第一の光変換素子８の形成領域から除いた構成としているが、ＴＦＴ７の光リーク電流を考慮した場合には第１の実施形態の図４（ａ）に示すようにＴＦＴ７上方部位にも第一の光変換素子８を形成しＴＦＴへの光入射を低減させても良い。
【００４４】
本実施形態によれば、ＡＥＣセンサ（第二の光変換素子）を画像撮影用放射線検出装置の基板に同時に作りこむため、放射線自動露出制御装置（ＡＥＣ）を別体で設ける必要がなくなり放射線画像撮影装置を小型化出来る。
また、本実施形態によれば、画像撮影用放射線検出装置の基板の作製プロセスをそのまま用いているため、コスト面で有効である。
また、これまで別体で画像撮影用放射線検出装置の前面にＡＥＣセンサを設けていたが、本実施形態では画像撮影用の第一の光変換素子の開口率に影響を与えずに、間隙を用いてＡＥＣセンサ（第二の光変換素子）を形成しているため、画像の低下がない。
さらに、本実施形態によれば、第一の光変換素子の間隙という狭い領域の第二の光変換素子を、複数画素（例えば２００×２００画素）にまたがって形成し電気的に接続するため、ＡＥＣセンサとしての十分な出力を取り出すことが出来る。
【００４５】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態として、放射線画像撮影装置を構成する画像撮影用放射線検出装置において、スイッチＴＦＴ７と、その上に有機絶縁膜を介してアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）やガリウム砒素（ＧａＡｓ）などの代表される放射線の直接検出材料を形成する（第一の放射線変換素子）際に、その第一の放射線変換素子の間隙にＡＥＣセンサ（第二の放射線変換素子）を形成する例を図面を用いて説明する。
【００４６】
図９は本実施形態の放射線画像撮影装置の模式的等価回路図である。図１０は本実施形態の放射線画像撮影装置の模式的平面図である。図１１は本実施形態の放射線画像撮影装置の１画素領域（図１０内Ｃ−Ｃ’位置）の模式的断面図である。
【００４７】
図９、図１０を用いて、本実施形態の動作を説明する。１７は第一の放射線変換素子などの半導体変換素子、７はスイッチＴＦＴであり、それぞれ画素を構成している。そして複数の画素にまたがった第二の放射線変換素子１８は第一の放射線変換素子１７とバイアス線５を共有し、第二の放射線変換素子１８固有の下電極配線２０はＡＥＣセンサ用読み出し装置１０に接続されている。なお、実際には例えば２０００×２０００画素が絶縁基板に配置される。さらに第二の放射線変換素子１８は実際には例えば１個の第二の光変換素子は２００×２００画素にまたがり、パネル内で少なくとも３個以上配置される。
【００４８】
被検体に向けて入射された放射線は、被検体により減衰を受けて透過し、第一の放射線変換素子１７（例えばａ−Ｓｅ）へ入射する。ａ−Ｓｅに放射線が入ると、光導電効果により入射した放射線エネルギーに応じたプラスとマイナスの電荷が発生する。共通電極ドライバ６からつながるバイアス線５を用いａ−Ｓｅの両端に数キロボルトの電圧を印加しておくと、発生した電荷は電場に沿って光流として取り出す事ができ、画像撮像用の第１の放射線変換素子１７で発生した電荷は、絶縁基板上に配置した蓄積用コンデンサ１９に蓄積される。この蓄積された電荷は、ＴＦＴ７を介して信号線３に転送され、アンプＩＣ４により外部に読み出される。ＴＦＴ７のゲート電極は共通のゲート線（Ｖｇ）１に接続されており、ゲート線１はＴＦＴのＯＮ、ＯＦＦを制御するゲートドライバ２に接続されている。
【００４９】
一方、第二の放射線変換素子１８はバイアス線５（上電極）と下電極配線２０に挟まれ、常に一定電位を印加することで、入射光量に応じて電荷を出力することが出来る。発生した電荷は下電極を介して直接ＡＥＣセンサ用読み出し装置１０に接続・増幅され、この出力を加算することにより放射線の総入射量を検出する。
【００５０】
次に、図１１を用いて、本実施形態に係る放射線画像撮影装置の層構成を説明する。
まず、ガラス基板１００上に第一の導電層１０１をスパッタリング法により成膜し、ＴＦＴ７のゲート電極及びゲート線、第二の放射線変換素子用蓄積コンデンサの下電極を形成する。（例えばＡｌＮｄ／Ｍｏ　２５００Ａ）、その上に第一の絶縁層１０２（例えばＳｉＮ　３０００Ａ）、第一の半導体層（第一の光吸収層）１０３（例えばａ−Ｓｉ　１５００Ａ）、第二の絶縁層１０４（例えばＳｉＮ　２０００Ａ）をＣＶＤ法により連続成膜し、第二の絶縁層を裏面露光によりＴＦＴソース、ドレイン間の保護膜として第一の導電層上に形成する。
【００５１】
続いてＣＶＤ法により第一のオーミックコンタクト層１０５（例えばａ−Ｓｉ（ｎ＋）２００Ａ）を、スパッタリング法により第二の導電層１０６（例えばＭｏ／Ａｌ／Ｍｏ　４０００Ａ）を成膜し、各ソース、ドレイン電極及び配線、第二の放射線変換素子の下電極配線（２０）を形成する。更にその上には、保護層である第三の絶縁層１０７（例えば有機膜ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン））を形成する。ＴＦＴ７のソース若しくはドレイン電極上のコンタクトホール部と、第二の放射線変換素子の下電極部分の第三の絶縁層をエッチングにより除去する。
【００５２】
第三の導電層１０８（例えばＣｕ２０００Ａ）をスパッタリング法により成膜し、コンタクトホールによりＴＦＴのソース若しくはドレイン電極と接続し、さらに第一の光変換素子の下電極として画素毎に分離する。その上にａ−Ｓｅを形成する。さらにスパッタリング法により第四の導電層１１２（例えばＭｏ／Ａｌ／Ｍｏ　４０００Ａ）を成膜する。その後上面に保護層１１８（例えばＳｉＮと有機膜）を形成する。
【００５３】
また本実施形態ではＡＥＣセンサとして用いる第二の放射線変換素子の発生電荷は下電極配線２０を介して直接読み出されるが、第一の導電層で固有の電極を形成すれば、蓄積・読み出しも可能となる。さらに本実施形態では、図１０に示されるように、ＴＦＴ７の上方部位を第一の放射線変換素子（第一の放射線変換素子の下電極）１７の形成領域から除いた構成としているがＴＦＴ７の光リーク電流を考慮した場合には、第１の実施形態の図４（ａ）に示すようにＴＦＴ７上方部位にも第一の放射線変換素子１７を形成しＴＦＴへの光入射を低減させても良い。
【００５４】
本実施形態によれば、ＡＥＣセンサ（第二の放射線変換素子）を画像撮影用放射線検出装置の基板に同時に作りこむため、放射線自動露出制御装置（ＡＥＣ）を別体で設ける必要がなくなり放射線画像撮影装置を小型化出来る。
また、本実施形態では画像撮影用放射線検出装置の基板の作製プロセスをそのまま用いているため、コスト面で有効である。
また、これまで別体で画像撮影用放射線検出装置の前面にＡＥＣセンサを設けていたが、本実施形態では画像撮影用の第一の放射線変換素子の開口率に影響を与えずに、間隙を用いてＡＥＣセンサ（第二の放射線変換素子）を形成しているため、画像の低下がない。
さらに、本実施形態によれば、第一の放射線変換素子の間隙という狭い領域の第二の放射線変換素子を、複数画素（例えば２００×２００画素）にまたがって形成し電気的に接続するため、ＡＥＣセンサとしての十分な出力を取り出すことが出来る。
【００５５】
以上説明したように本発明の実施形態によれば、画像の低下を引き起こすことなく、十分な感度で入射する放射線量を検出・調整する（ＡＥＣ）機能を備え持った低コスト、且つコンパクトな放射線画像撮影装置を実現するものである。
また本発明はこれら実施形態に限られるものではなく、適宜組み合わせて用いることも可能である。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、変換手段の下方部位に検出手段を備えた構成としたので、本放射線画像撮影装置以外に別途検出手段を用意する必要がない。また、従来のように検出手段を放射線画像撮影装置上に配置することにより減衰した放射線を変換手段が受け、画質の低下を招くことを回避することも可能となる。さらに、検出手段と変換手段を多層構造で配置した構成としているので装置本体のコンパクト化に寄与することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る放射線画像撮影装置の模式的等価回路図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る放射線画像撮影装置の模式的平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る放射線画像撮影装置の模式的平面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る放射線画像撮影装置の１画素領域の模式的断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る放射線画像撮影装置の模式的等価回路図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る放射線画像撮影装置の模式的平面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る放射線画像撮影装置の模式的平面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る放射線画像撮影装置の１画素領域の模式的断面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る放射線画像撮影装置の模式的等価回路図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る放射線画像撮影装置の模式的平面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る放射線画像撮影装置の１画素領域の模式的断面図である。
【図１２】従来例における画像撮影用放射線検出装置の等価回路図である。
【図１３】従来例における画像撮影用放射線検出装置の平面図である。
【図１４】ＭＩＳ型光変換素子とスイッチＴＦＴで構成された１画素領域の層構成を模式的に示した断面図である。
【図１５】従来例における放射線画像撮影装置を構成する画像撮影用放射線検出装置と、放射線自動露出制御装置（ＡＥＣ）のイメージ図である。
【符号の説明】
１　ゲート配線
２　ゲートドライバ
３　信号線
４　アンプＩＣ
５　バイアス配線
６　共通電極ドライバ
７　ＴＦＴ
８　第一の光変換素子
９　第二の光変換素子
１０　ＡＥＣセンサ用読み出し装置
１１　ＡＥＣセンサ用制御装置（１）
１２　ＡＥＣセンサ用制御装置（２）
１３　第二の光変換素子のドレイン線
１４　第二の光変換素子のソース線
１５　第二の光変換素子のゲート線
１６　光伝播領域
１７　第一の放射線変換素子
１８　第二の放射線変換素子
１９　蓄積用コンデンサ
２０　第二の放射線変換素子の下電極配線
１００　ガラス基板
１０１　第一の導電層
１０２　第一の絶縁層
１０３　第一の半導体層
１０４　第二の絶縁層
１０５　第一のオーミックコンタクト層
１０６　第二の導電層
１０７　第三の絶縁層
１０８　第三の導電層
１０９　第四の絶縁層
１１０　第二の半導体層
１１１　第二のオーミックコンタクト層
１１２　第四の導電層
１１３　透明導電層
１１４　Ｎ型半導体層
１１５　高抵抗半導体層
１１６　Ｐ型半導体層
１１７　直接変換材料
１１８　保護層
１１９　蛍光体
【図１】
2004073256.tif 000003
【図２】
2004073256.tif 000004
【図３】
2004073256.tif 000005
【図４】
2004073256.tif 000006
【図５】
2004073256.tif 000007
【図６】
2004073256.tif 000008
【図７】
2004073256.tif 000009
【図８】
2004073256.tif 000010
【図９】
2004073256.tif 000011
【図１０】
2004073256.tif 000012
【図１１】
2004073256.tif 000013
【図１２】
2004073256.tif 000014
【図１３】
2004073256.tif 000015
【図１４】
2004073256.tif 000016
【図１５】
2004073256.tif 000017