(57)【要約】【課題】バイアス配線の断線に対する冗長性を確保すると共に画素ムラを抑制する。【解決手段】サブバイアス配線４０が、画素２０の行毎に設けられており、サブバイアス配線４０により、隣接する列の同一行の画素２０にバイアス電圧を印加するバイアス配線２５同士が接続されている。バイアス配線２５に断線が生じた場合、バイアス配線２５からバイアス電圧が印加されなくなった画素２０は、別のバイアス配線２５からサブバイアス配線４０を介してバイアス電圧が印加される。放射線検出器１０に局所的に強い光が照射され画素２０で電荷が発生した場合、電荷が発生した画素２０と同一のバイアス配線２５に接続された画素２０との間及びサブバイアス配線４０を介して行方向に隣接する画素２０との間でも電流が流れるため、１画素２０あたりの電圧降下ΔＶを抑制することができ、ムラをエリア状とすることができるため、ムラを視認しづらくすることができる。【選択図】図３
2013172101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射された放射線の線量に応じた電荷を発生するセンサ部、及び前記センサ部から前記電荷を読み出して前記電荷に応じた電気信号を出力するスイッチング素子を各々備えた行列状に配置された複数の画素と、
前記複数の画素の列毎または行毎に設けられ、前記電気信号が出力される複数の信号配線と、
前記信号配線と交差しないように同一の前記信号配線に前記電気信号を出力する前記複数の画素毎に設けられ、かつ、バイアス電源から印加されたバイアス電圧を前記複数の画素の列毎または行毎に前記複数の画素の前記センサ部に供給する複数の第一バイアス配線と、
前記複数の画素を含む画素領域内に複数設けられ、隣接して配置された前記第一バイアス配線を接続する第二バイアス配線と、
を備えた放射線検出器。
【請求項２】
前記第二バイアス配線は、前記第一バイアス配線よりも細い、請求項１に記載の放射線検出器。
【請求項３】
前記第二バイアス配線は、透明導電体より成る、請求項１または請求項２に記載の放射線検出器。
【請求項４】
前記第一バイアス配線は、透明導電体より成る、請求項３に記載の放射線検出器。
【請求項５】
前記画素、前記信号配線、前記第一バイアス配線、及び前記第二バイアス配線は、基板上に金属層または導電層を含む層が積層された積層構造により形成されており、前記第二バイアス配線は、前記基板から、金属層を含む層よりも離れた位置に積層された導電層より成る、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の放射線検出器。
【請求項６】
前記画素は、基板上に積層された前記スイッチング素子、及び前記スイッチング素子により形成された段差を平坦化する第一平坦化層上に積層された前記センサ部を各々備え、前記信号配線の層と、前記第二バイアス配線の層との間には、少なくとも前記第一平坦化層、及び前記センサ部により形成された段差を平坦化する第二平坦化層が設けられている、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の放射線検出器。
【請求項７】
前記画素、前記信号配線、前記第一バイアス配線、及び前記第二バイアス配線は、基板上に各層が積層された積層構造により形成されており、前記信号配線の層と、前記第二バイアス配線の層とは、積層方向に２μｍ以上離れて設けられている、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の放射線検出器。
【請求項８】
前記第二バイアス配線は、前記スイッチング素子が設けられた領域以外に設けられている、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の放射線検出器。
【請求項９】
前記第二バイアス配線は、前記複数の画素に対して一定の周期で設けられている、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の放射線検出器。
【請求項１０】
前記請求項１から前記請求項９のいずれか１項に記載の放射線検出器と、
前記放射線検出器の画素から信号配線に電気信号を出力させ、当該電気信号に応じた放射線画像を生成することにより放射線画像を撮影する撮影手段と、
を備えた放射線画像撮影装置。
【請求項１１】
放射線照射装置と、
前記放射線照射装置から照射された放射線により放射線画像を撮影する前記請求項１０に記載の放射線画像撮影装置と、
を備えた放射線画像撮影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線検出器、放射線画像撮影装置、及び放射線画像撮影システムに係り、特に医療用の放射線画像を撮影する放射線検出器、放射線画像撮影装置、及び放射線画像撮影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、医療診断等を目的とした放射線画像の撮影を行う放射線画像撮影装置が知られている。当該放射線画像撮影装置は、放射線照射装置から照射され、被検体を透過した放射線を方放射線検出器で検出して放射線画像を撮影する。当該放射線画像撮影装置は、照射された放射線に応じて発生した電荷を収集して読み出すことにより放射線画像の撮影を行う。
【０００３】
このような放射線画像撮影装置は、放射線を検出する放射線検出器を備えている。当該放射線検出器として、放射線または、放射線が変換された光が照射されることにより電荷を発生する光電変換素子から成るセンサ部と、センサ部で発生した電荷を読み出して当該電荷に応じた電気信号を信号配線に出力するスイッチング素子と、を備えた放射線検出器がある。当該放射線検出器では、信号配線に出力された電気信号（電荷）に基づいて、放射線画像が生成（撮影）される。
【０００４】
このような従来の放射線検出器の具体的一例の概略構成図を図１１に示す。なお、図１１では、３画素×３画素（９画素分）のみを示している。一般に、信号配線３は、画素２０の列毎、または行毎に設けられている。図１１では、信号配線３は、列毎に設けられている。また、このような従来の放射線検出器１０００では、各画素２０にバイアス電圧を印加するバイアス配線２５が設けられている。バイアス配線２５は、信号配線との寄生容量によるノイズを抑制するために、信号配線３と並列に、少なくとも交差しないように設けられることが一般的である。そのため、図１１に示した放射線検出器１０００では、バイアス配線２５は、画素２０の列毎に設けられている。
【０００５】
このような従来の放射線検出器１０００では、バイアス配線２５が途中で断線した場合、断線箇所よりも先（バイアス電源１１０から見て先の位置）に設けられている画素２０には、バイアス電圧が印加できずに、これらの画素２０が欠陥画素となり、線欠陥が生じる場合がある。
【０００６】
そのため、バイアス配線が断線した場合の冗長性を確保するための技術が知られている。例えば特許文献１には、信号転送ラインと平行に画素列毎にバイアスラインが設けられており、当該バイアスラインのバイアス印加のための共通電極ドライバとの接続側とは反対の側の端部が、他のバイアスラインの端部と冗長配線によって互いに電気的に接続された半導体装置が記載されている。また、特許文献２には、読み出し装置が片側しかない場合、バイアス配線が断線していた場合には、断線部から先の信号は出てこないことになるため、バイアス配線を２つの読み出し装置に接続することにより、これを防止する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１４８０３７号公報
【特許文献２】特開２００４−１７９６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の技術では、１本のバイアス配線に複数の断線が生じている場合等に対しては適切な冗長性が確保されない懸念がある。
【０００９】
また、放射線検出器に局所的に強い放射線（光）が照射された際に、光電変換素子において大きな電荷が発生し、バイアス配線を介して電流が流れるため、照射された画素と同一のバイアス配線に接続された隣接する画素に電圧降下が発生し、その結果、バイアス配線に沿ってムラが発生する場合がある。上述の図１１に示した従来の放射線検出器１０００では、列方向にムラが発生するという問題が生じる。
【００１０】
本発明は、上記問題点を解決するために成されたものであり、バイアス配線の断線に対する冗長性を確保すると共に画素ムラを抑制することができる、放射線検出器、放射線画像撮影装置、及び放射線画像撮影システム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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の放射線検出器は、照射された放射線の線量に応じた電荷を発生するセンサ部、及び前記センサ部から前記電荷を読み出して前記電荷に応じた電気信号を出力するスイッチング素子を各々備えた行列状に配置された複数の画素と、前記複数の画素の列毎または行毎に設けられ、前記電気信号が出力される複数の信号配線と、前記信号配線と交差しないように同一の前記信号配線に前記電気信号を出力する前記複数の画素毎に設けられ、かつ、バイアス電源から印加されたバイアス電圧を前記複数の画素の列毎または行毎に前記複数の画素の前記センサ部に供給する複数の第一バイアス配線と、前記複数の画素を含む画素領域内に複数設けられ、隣接して配置された前記第一バイアス配線を接続する第二バイアス配線と、を備える。
【００１２】
本発明に記載の放射線検出器は、照射された放射線の線量に応じた電荷を発生するセンサ部、及びセンサ部から電荷を読み出して電荷に応じた電気信号を出力するスイッチング素子を各々備えた行列状に配置された複数の画素及び複数の画素の列毎に設けられ、電気信号が出力される複数の信号配線を備えている。また、複数の第一バイアス配線と複数の第二バイアス配線とを備えている。第一バイアス配線は、信号配線と交差しないように複数の画素の列毎に設けられ、かつ、バイアス電源から印加されたバイアス電圧を複数の画素の列毎に複数の画素のセンサ部に供給する。第二バイアス配線は、複数の画素を含む画素領域内に複数設けられ、かつ、画素にバイアス電圧を供給する第一バイアス配線と、当該画素に隣接する列の画素にバイアス電圧を供給する第一バイアス配線と、を接続する。
【００１３】
このように本発明では、第二バイアス配線により、画素にバイアス電圧を供給する第一バイアス配線と、当該画素に隣接する列の画素にバイアス電圧を供給する第一バイアス配線と、を接続することにより、第二バイアス配線を介して、当該画素に隣接する列の画素にバイアス電圧を供給する第一バイアス配線から当該画素に対してバイアス電圧が印加されるようになる。また、画質ムラの要因となる局所的な光の照射により局所的に画素２０で発生した電流が、第一バイアス配線を介して隣接する行の画素との間、及び第二バイアス配線を介して隣接する列の画素との間で流れるため、ムラを抑制することができる。これによりバイアス配線の断線に対する冗長性を確保すると共に画素ムラを抑制することができる。
【００１４】
また、本発明は、前記第二バイアス配線は、前記第一バイアス配線よりも細いことが好ましい。
【００１５】
また、本発明は、前記第二バイアス配線は、透明導電体より成ることが好ましい。
【００１６】
また、本発明は、前記第一バイアス配線は、透明導電体より成ることが好ましい。
【００１７】
また、本発明は、前記画素、前記信号配線、前記第一バイアス配線、及び前記第二バイアス配線は、基板上に金属層または導電層を含む層が積層された積層構造により形成されており、前記第二バイアス配線は、前記基板から、金属層を含む層よりも離れた位置に積層された導電層より成ることが好ましい。
【００１８】
また、本発明は、前記画素は、基板上に積層された前記スイッチング素子、及び前記スイッチング素子により形成された段差を平坦化する第一平坦化層上に積層された前記センサ部を各々備え、前記信号配線の層と、前記第二バイアス配線の層との間には、少なくとも前記第一平坦化層、及び前記センサ部により形成された段差を平坦化する第二平坦化層が設けられていることが好ましい。
【００１９】
また、本発明は、前記画素、前記信号配線、前記第一バイアス配線、及び前記第二バイアス配線は、基板上に各層が積層された積層構造により形成されており、前記信号配線の層と、前記第二バイアス配線の層とは、積層方向に２μｍ以上離れて設けられていることが好ましい。
【００２０】
また、本発明は、前記第二バイアス配線は、前記スイッチング素子が設けられた領域以外に設けられていることが好ましい。
【００２１】
また、本発明は、前記第二バイアス配線は、前記複数の画素に対して一定の周期で設けられていることが好ましい。
【００２２】
また、本発明の放射線画像撮影装置は、本発明の放射線検出器と、前記放射線検出器の画素から信号配線に電気信号を出力させ、当該電気信号に応じた放射線画像を生成することにより放射線画像を撮影する撮影手段と、を備える。
【００２３】
また、本発明の放射線画像撮影システムは、放射線照射装置と、前記放射線照射装置から照射された放射線により放射線画像を撮影する本発明の放射線画像撮影装置と、を備える。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、バイアス配線の断線に対する冗長性を確保すると共に画素ムラを抑制することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施の形態に係る放射線画像撮影システムの一例の概略構成を示す概略構成図である。
【図２】本実施の形態に係る放射線画像撮影装置の全体構成の一例を示す構成図である。
【図３】本実施の形態に係る放射線検出器の構成の一例を示す平面図である。
【図４】図３に示した本実施の形態に係る放射線検出器の一例のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図３に示した本実施の形態に係る放射線検出器の一例のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】図３に示した本実施の形態に係る放射線検出器の一例のＣ−Ｃ線断面図である。
【図７】本実施の形態に係る放射線検出器のバイアス配線に断線が生じた場合を説明するための説明図である。
【図８】本実施の形態に係る放射線検出器に局所的に強い光が照射された場合を説明するための説明図である。
【図９】本実施の形態に係る放射線検出器のその他の構成のその他の一例を示す平面図である。
【図１０】図９に示した本実施の形態に係る放射線検出器の一例のＤ−Ｄ線断面図である。
【図１１】従来の放射線検出器のその他の構成のその他の一例を示す平面図である。
【図１２】従来の放射線検出器に局所的に強い光が照射された場合を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、各図面を参照して本実施の形態の一例について説明する。
【００２７】
まず、本実施の形態の放射線検出器を備えた放射線画像撮影装置を用いた放射線画像撮影システムの概略構成について説明する。図１は、本実施の形態の放射線画像撮影システムの一例の概略構成図である。
【００２８】
放射線画像撮影システム２００は、放射線（例えばエックス線（Ｘ線）等）を被検体２０６に照射する放射線照射装置２０４と、放射線照射装置２０４から照射され、被検体２０６を透過した放射線を検出する放射線検出器１０を備えた放射線画像撮影装置１００と、放射線画像の撮影を指示すると共に、放射線画像撮影装置１００から放射画像を取得する制御装置２０２と、を備えて構成されている。制御装置２０２の制御に基づいたタイミングで、放射線照射装置２０４から照射され撮影位置に位置している被検体２０６を透過することで画像情報を担持した放射線は放射線画像撮影装置１００に照射される。
【００２９】
次に、本実施の形態の放射線画像撮影装置１００の概略構成について説明する。本実施の形態では、Ｘ線等の放射線を一旦光に変換し、変換した光を電荷に変換する間接変換方式の放射線検出器１０に本発明を適用した場合について説明する。本実施の形態では、放射線画像撮影装置１００は、間接変換方式の放射線検出器１０を備えて構成されている。なお、図２では、放射線を光に変換するシンチレータは省略している。
【００３０】
放射線検出器１０には、光を受けて電荷を発生し、発生した電荷を蓄積するセンサ部１０３と、センサ部１０３に蓄積された電荷を読み出すためのスイッチング素子であるＴＦＴスイッチ４と、を含んで構成される画素２０が複数、マトリックス状に配置されている。本実施の形態では、シンチレータによって変換された光が照射されることにより、センサ部１０３で電荷が発生する。
【００３１】
画素２０は、一方向（図２の走査配線方向、以下「行方向」ともいう）及び当該行方向に対する交差方向（図２の信号配線方向、以下「列方向」ともいう）にマトリックス状に複数配置されている。図２では、画素２０の配列を簡略化して示しているが、例えば、画素２０は行方向及び列方向に１０２４×１０２４個配置されている。
【００３２】
また、放射線検出器１０には、基板１（図３参照）上に、ＴＦＴスイッチ４をオン／オフするための複数の制御配線である走査配線１０１と、上記センサ部１０３に蓄積された電荷を読み出すための複数の信号配線３と、が互いに交差して設けられている。本実施の形態では、一方向の各画素列に信号配線３が１本ずつ設けられ、交差方向の各画素列に走査配線１０１が１本ずつ設けられており、例えば、画素２０が行向及び列方向に１０２４×１０２４個配置されている場合、信号配線３及び走査配線１０１は１０２４本ずつ設けられている。
【００３３】
さらに、放射線検出器１０には、各信号配線３と並列にバイアス配線２５が設けられている。バイアス配線２５は、一端及び他端が並列に接続されており、一端が所定のバイアス電圧を供給するバイアス電源１１０に接続されている。センサ部１０３はバイアス配線２５に接続されており、バイアス配線２５を介してバイアス電圧が印加されている。なお、バイアス配線２５は、各信号配線３と少なくとも交差しないように設けられていればよく、並列でなくてもよい。
【００３４】
走査配線１０１には、各ＴＦＴスイッチ４をスイッチングするためのスキャン信号が流れる。このようにスキャン信号が各走査配線１０１に流れることによって、各ＴＦＴスイッチ４がスイッチング（オン／オフ）される。
【００３５】
信号配線３には、各画素２０のＴＦＴスイッチ４がオン状態の場合に各画素２０に蓄積された電荷に応じた電気信号が流れる。より具体的には、各信号配線３には、当該信号配線３に接続された画素２０の何れかのＴＦＴスイッチ４がオンされることにより蓄積された電荷量に応じた電気信号が流れる。
【００３６】
各信号配線３には、各信号配線３に流れ出した電気信号を検出する信号検出回路１０５が接続されている。また、各走査配線１０１には、各走査配線１０１にＴＦＴスイッチ４をオン／オフするためのスキャン信号を出力するスキャン信号制御回路１０４が接続されている。図２では、信号検出回路１０５及びスキャン信号制御回路１０４を１つに簡略化して示しているが、例えば、信号検出回路１０５及びスキャン信号制御回路１０４を複数設けて所定本（例えば、２５６本）毎に信号配線３又は走査配線１０１を接続する。例えば、信号配線３及び走査配線１０１が１０２４本ずつ設けられている場合、スキャン信号制御回路１０４を４個設けて２５６本ずつ走査配線１０１を接続し、信号検出回路１０５も４個設けて２５６本ずつ信号配線３を接続する。
【００３７】
信号検出回路１０５は、各信号配線３毎に、入力される電気信号を増幅する増幅回路（図示省略）を内蔵している。信号検出回路１０５では、各信号配線３より入力される電気信号を増幅回路により増幅し、ＡＤＣ（アナログ・デジタル変換器）によりデジタル信号へ変換する。
【００３８】
この信号検出回路１０５及びスキャン信号制御回路１０４には、信号検出回路１０５において変換されたデジタル信号に対してノイズ除去等の所定の処理を施すとともに、信号検出回路１０５に対して信号検出のタイミングを示す制御信号を出力し、スキャン信号制御回路１０４に対して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制御部１０６が接続されている。
【００３９】
本実施の形態の制御部１０６は、マイクロコンピュータによって構成されており、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭおよびＲＡＭ、フラッシュメモリ等からなる不揮発性の記憶部を備えている。制御部１０６は、信号検出回路１０５から入力された電荷情報を示す電気信号に基づいて、照射された放射線が示す放射線画像を生成して出力する。
【００４０】
図３には、本実施形態に係る間接変換方式の放射線検出器１０の３画素×３画素分の構造を示す平面図が示されており、図４には、図３の画素２０のＡ−Ａ線断面図が示されている。また、図５には、図３の画素２０のＢ−Ｂ線断面図が示されており、図６には、図３の画素２０のＣ−Ｃ線断面図が示されている。
【００４１】
図４に示すように、画素２０は、無アルカリガラス等からなる絶縁性の基板１上に、走査配線１０１（図３参照）、ゲート電極２が形成されており、走査配線１０１とゲート電極２は接続されている（図３参照）。この走査配線１０１、ゲート電極２が形成された配線層（以下、この配線層を「第１信号配線層」ともいう）は、Ａｌ若しくはＣｕ、又はＡｌ若しくはＣｕを主体とした積層膜を用いて形成されているが、これらに限定されるものではない。
【００４２】
この第１信号配線層上には、一面に絶縁膜１５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１５は、例えば、ＳｉＮＸ 等からなっており、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）成膜により形成される。
【００４３】
絶縁膜１５上のゲート電極２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。
【００４４】
これらの上層には、ソース電極９、及びドレイン電極１３が形成されている。このソース電極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、信号配線３が形成されている。ソース電極９は信号配線３に接続されている（図３参照）。ソース電極９、ドレイン電極１３、及び信号配線３が形成された配線層（以下、この配線層を「第２信号配線層」ともいう）は、Ａｌ若しくはＣｕ、又はＡｌ若しくはＣｕを主体とした積層膜が用いて形成されるが、これらに限定されるものではない。当該ソース電極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（図示省略）が形成されている。これらによりスイッチング用のＴＦＴスイッチ４が構成される。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が逆となる。
【００４５】
これら第２信号配線層を覆い、基板１上の画素２０が設けられた領域のほぼ全面（ほぼ全領域）には、ＴＦＴスイッチ４や信号配線３を保護するために、ＴＦＴ保護膜層３０が形成されている。このＴＦＴ保護膜層３０は、例えば、ＳｉＮＸ 等からなっており、例えば、ＣＶＤ成膜により形成される。
【００４６】
このＴＦＴ保護膜層３０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１〜４μｍの膜厚で形成されている。なお、本実施の形態では、具体的一例として、層間絶縁膜１２の膜厚を約２μｍとしている。
【００４７】
本実施の形態に係る放射線検出器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、本実施の形態では、層間絶縁膜１２は、ＴＦＴスイッチ４により形成された段差を平坦化する平坦化層として機能する。本実施の形態に係る放射線検出器１０では、この層間絶縁膜１２及びＴＦＴ保護膜層３０のドレイン電極１３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。
【００４８】
層間絶縁膜１２上には、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が形成されており、この下部電極１１は、ＴＦＴスイッチ４のドレイン電極１３と接続されている。この下部電極１１は、後述する半導体層２１が１μｍ前後と厚い場合には導電性があれば材料に制限がほとんどない。このため、Ａｌ系材料等の導電性金属やＩＴＯ等の導電性酸化物を用いて形成すれば問題ない。
【００４９】
一方、半導体層２１の膜厚が薄い場合（０．２〜０．５μｍ前後）、半導体層２１で光が吸収が十分でないため、ＴＦＴスイッチ４への光照射によるリーク電流の増加を防ぐため、遮光性メタルを主体とする合金、若しくは積層膜とすることが好ましい。
【００５０】
下部電極１１上には、フォトダイオードとして機能する半導体層２１が形成されている。本実施の形態では、半導体層２１として、ｎ＋層、ｉ層、ｐ＋層（ｎ＋アモルファスシリコン、アモルファスシリコン、ｐ＋アモルファスシリコン）を積層したＰＩＮ構造のフォトダイオードを採用しており、下層からｎ＋層２１Ａ、ｉ層２１Ｂ、ｐ＋層２１Ｃを順に積層して形成する。ｉ層２１Ｂは、光が照射されることにより電荷（一対の自由電子と自由正孔）が発生する。ｎ＋層２１Ａ及びｐ＋層２１Ｃは、コンタクト層として機能し、下部電極１１及び後述する上部電極２２とｉ層２１Ｂとを電気的に接続する。
【００５１】
各半導体層２１上には、それぞれ個別に上部電極２２が形成されている。この上部電極２２には、例えば、ＩＴＯやＩＺＯ（酸化亜鉛インジウム）等の光透過性の高い材料を用いている。本実施の形態に係る放射線検出器１０では、上部電極２２や半導体層２１、下部電極１１を含んでセンサ部１０３が構成されている。
【００５２】
層間絶縁膜１２、半導体層２１及び上部電極２２上には、上部電極２２に対応する一部で開口２７Ａを持ち、各半導体層２１を覆うように、塗布型の層間絶縁膜２３が形成されている。本実施の形態では、層間絶縁膜２３は、センサ部１０３により形成された段差を平坦化する平坦化層として機能する。層間絶縁膜２３は、層間絶縁膜１２と略同様の構成としており、１〜４μｍの膜厚で形成されている。なお、本実施の形態では、具体的一例として、層間絶縁膜２３の膜厚を約２μｍとしている。
【００５３】
この層間絶縁膜２３上には、バイアス配線２５が形成されている。バイアス配線２５は、透明導電体、Ａｌ若しくはＣｕ、またはＡｌ若しくはＣｕを主体とした合金、あるいは積層膜が好ましく、特に、透明導電体であることが好ましい。透明導電体としては、例えば、ＩＴＯやＩＺＯ（酸化亜鉛インジウム）等の光透過性の高い導電体が好ましい。バイアス配線２５は、開口２７Ａ付近にコンタクトパッド２７が形成され、層間絶縁膜２３の開口２７Ａを介して上部電極２２と電気的に接続される。
【００５４】
また、本実施の形態では、層間絶縁膜２３上には、サブバイアス配線４０が形成されている。サブバイアス配線４０は、バイアス配線２５と同様に、透明導電体、Ａｌ若しくはＣｕ、またはＡｌ若しくはＣｕを主体とした合金、あるいは積層膜が好ましく、特に、透明導電体であることが好ましい。透明導電体としては、例えば、ＩＴＯやＩＺＯ（酸化亜鉛インジウム）等の光透過性の高い導電体が好ましい。
【００５５】
本実施の形態のサブバイアス配線４０は、隣接する列であり同一行の画素２０、具体的には画素２０にバイアス電圧を印加するバイアス配線２５を接続するように形成されている。そのため、本実施の形態では、図３に示すように、各行毎に、サブバイアス配線４０が形成されている。隣接する列の画素２０（バイアス配線２５）を接続するため、図５に示すように、サブバイアス配線４０は、信号配線３の上層に、信号配線３をまたぐように配線されている。サブバイアス配線４０は、信号配線３との寄生容量の形成を抑制するため、細い方が好ましく、本実施の形態では、バイアス配線２５よりも細くしている（詳細後述）。
【００５６】
このように形成された放射線検出器１０には、必要に応じてさらに光吸収性の低い絶縁性の材料により保護膜が形成されて、その表面に光吸収性の低い接着樹脂を用いてＧＯＳやＣｓＩ等からなるシンチレータが貼り付けられる。
【００５７】
次に、本実施の形態の放射線検出器１０におけるサブバイアス配線４０のもたらす作用について具体的例を挙げて説明する。
【００５８】
まず、バイアス配線２５の断線に対する作用について説明する。図１１に示した、従来のサブバイアス配線４０を備えていない放射線検出器１０００では、バイアス配線２５に断線が生じた場合、その先方（バイアス電源１１０側からみた先方）の画素２０にバイアス電源１１０からバイアス電圧が印加されず、欠陥画素となり、線欠陥が生じることになる。なお、画素２０の行毎に設けられたバイアス配線２５のバイアス電源１１０側とは反対側の端部が接続されている場合でも（本実施の形態の図３参照）では、当該反対側の端部からバイアス電圧が印加されるが、１本のバイアス配線２５の複数箇所に断線が生じている場合、断線箇所の間の画素２０には、バイアス電圧が印加されないことになる。
【００５９】
一方、図３及び図７に示した本実施の形態の放射線検出器１０では、Ａ行２列目の画素２０（以下、画素２０（Ａ２）という、以下では、各画素２０をいう場合、同様に記載する）内及び画素２０（Ｃ２）内の２箇所（図７、断線箇所Ｘ、断線箇所Ｙ参照）でバイアス配線２５に断線が生じた場合、画素２０（Ｂ２）が孤立し、バイアス配線２５からバイアス電圧が供給されない。しかしながら、本実施の形態では、サブバイアス配線４０により隣接する１列目のバイアス配線２５（画素２０（Ｂ１））及び３列目のバイアス配線２５（画素２０（Ｂ３））に画素２０（Ｂ２）のバイアス配線２５が接続されている。そのため、サブバイアス配線４０を介して１列目のバイアス配線２５（画素２０（Ｂ１））及び３列目のバイアス配線２５（画素２０（Ｂ２））により、画素２０（Ｂ２）にバイアス電圧が印加される。
【００６０】
従って、本実施の形態では、画素２０（Ｂ２）及び画素２０（Ｃ２）は欠陥画素とならず、線欠陥が生じることがない。
【００６１】
なお、放射線検出器１０において、バイアス配線２５のバイアス電源１１０側とは反対側の端部が接続されていない場合では、画素２０（Ａ２）内でバイアス配線２５に断線（図７、断線箇所Ｘ参照）が生じた場合、断線箇所より先にある画素２０（Ｂ２）、画素２０（Ｃ２）にはバイアス配線２５からバイアス電圧が供給されない。
【００６２】
このような場合でも、サブバイアス配線４０を介して、１列目のバイアス配線２５及び３列目のバイアス配線２５により、画素２０（Ｂ２）にバイアス電圧が印加される。同様に、画素２０（Ｃ２）では、サブバイアス配線４０を介して、１列目のバイアス配線２５及び３列目のバイアス配線２５により、画素２０（Ｃ２）にバイアス電圧が印加される。
【００６３】
このように、本実施の形態の放射線検出器１０では、バイアス配線２５に断線が生じたことにより当該バイアス配線２５から電圧が印加されない場合でも、サブバイアス配線４０を介して行方向に隣接するバイアス配線２５からバイアス電圧が印加される。具体的には、行方向に隣接する画素２０にバイアス電圧を印加するバイアス配線２５からサブバイアス配線４０を介してバイアス電圧が印加される。そのため、画素２０から電荷が信号配線３に出力できるようになり、欠陥画素となるのを防止できる。従って、線欠陥の発生を抑制することができる。
【００６４】
次に、放射線検出器１０に対して局所的に強い光（放射線がシンチレータによって変換された光）が照射された場合に対する作用について説明する。図１１に示した、従来の放射線検出器１０００に局所的に、画素２０（Ｂ２）に強い光が照射された場合について、図１２を参照して説明する。図１１及び図１２に示した従来の放射線検出器１０００の画素２０では、光の照射により発生した電荷（正孔）が信号配線３に出力されると共に、バイアス配線２５を介して、電流（電子）が流れる。図１２に示すように、画素２０（Ｂ２）に対する強い光の照射により画素２０（Ｂ２）から画素２０（Ａ２）及び画素２０（Ｃ２）に電子が移動することにより、画素２０（Ａ２）及び画素２０（Ｃ２）から画素２０（Ｂ２）に電流が流れる。この際、画素２０（Ａ２）及び画素２０（Ｃ２）では、流れる電流量に応じて下記の式（１）で表される、電圧降下ΔＶが発生する。
【００６５】
ΔＶ＝ΔＩ（電流値）×Ｒ（抵抗値）  ・・・（１）
従って、電流ΔＩが多いほど、電圧降下ΔＶは大きくなる。電流ΔＩは、照射される光の光量に応じて大きくなるため、光量が大きいほど、電流ΔＩも大きくなり、電圧降下ΔＶが大きくなる。
【００６６】
さらに、この際、画素２０（Ｂ２）とバイアス配線２５に接続されていない画素２０（画素２０（Ａ１）、２０（Ａ３）、２０（Ｂ１）、２０（Ｂ３）、２０（Ｃ１）、２０（Ｃ３））には、画素２０（Ｂ２）から電荷（電子）の移動がないため、電圧降下が生じず、正常な状態にある。
【００６７】
この場合、正常な画素２０と、電圧降下が発生した画素２０との差分により、列方向に線ムラが発生する。
【００６８】
一方、図３及び図８に示した本実施の形態の放射線検出器１０に局所的に、画素２０（Ｂ２）に強い光が照射された場合について、図８を参照して説明する。図３及び図８に示した本実施の形態の放射線検出器１０の画素２０では、光の照射により発生した電荷（正孔）が信号配線３に出力されると共に、バイアス配線２５及びサブバイアス配線４０を介して、電流（電子）が流れる。図８に示すように、画素２０（Ｂ２）に対する強い光の照射により画素２０（Ｂ２）から画素２０（Ａ２）、画素２０（Ｂ１）、画素２０（Ｂ３）、及び画素２０（Ｃ２）に電子が移動することにより、画素２０（Ａ２）、画素２０（Ｂ１）、画素２０（Ｂ３）、及び画素２０（Ｃ２）に電流が流れる。この際、画素２０（Ａ２）、画素２０（Ｂ１）、画素２０（Ｂ３）、及び画素２０（Ｃ２）では、流れる電流量に応じて上述の式（１）で表される、電圧降下ΔＶが発生する。
【００６９】
本実施の形態の放射線検出器１０においても、電流ΔＩが多いほど、電圧降下ΔＶは大きくなり、照射される光の光量が大きいほど、電流ΔＩも大きくなり、電圧降下ΔＶが大きくなる。しかしながら本実施の形態の放射線検出器１０では、画素２０（Ｂ２）で発生した電荷（電子）が４つの画素２０（（Ａ２）、２０（Ｂ１）、２０（Ｂ３）、２０（Ｃ２））に流れるため、１つの画素２０あたりの電流ΔＩが、上述の従来の放射線検出器１０００の１つの画素２０あたりの電流ΔＩよりも小さくなる。従って、電圧降下ΔＶも小さくなり、周囲の正常な状態の画素２０（（Ａ１）、（Ａ３）、（Ｃ１）、（Ｃ３））との差分が小さくなるため、ムラが低減される。
【００７０】
また、本実施の形態では、電圧降下ΔＶが発生する画素２０が、上述の従来の放射線検出器１０００では線状（列状）に存在したのに対し、エリア状に存在するため、生じるムラがライン状から、エリア状になる。一般に、ユーザ等が目視した際、ライン状のムラよりもエリア状のムラの方が目立たなくなるという性質がある。そのため、本実施の形態では、ムラを目立たなくすることができる。
【００７１】
このように、本実施の形態の放射線検出器１０では、サブバイアス配線４０を設けたことにより、バイアス配線の断線に対する冗長性を確保すると共に画素ムラを抑制することができる。
【００７２】
なお、図３等に示したように、本実施の形態の放射線検出器１０では、サブバイアス配線４０が、信号配線３と交差するように形成されている。そのため、この交差部で、サブバイアス配線４０と信号配線３とにより寄生容量が発生する。当該寄生容量は、交差部の面積に応じて大きくなるため、当該寄生容量を抑制するためには、サブバイアス配線４０の幅は、より細い方が好ましい。サブバイアス配線４０は、バイアス配線２５に対して冗長性を確保するためのものであるため、バイアス配線２５よりも細くても充分その効果を発揮する。そのため、サブバイアス配線４０は、バイアス配線２５よりも細いことが好ましい。
【００７３】
また、サブバイアス配線４０と信号配線３とにより発生する寄生容量は、交差部における信号配線３とサブバイアス配線４０との距離が近いほど、大きくなる。そのため、サブバイアス配線４０と信号配線３とはできるだけ離間して形成することが好ましい。そのため、本実施の形態では、信号配線３とサブバイアス配線４０との間に、ＴＦＴスイッチ４により形成された段差を平坦化する平坦化層として機能する層間絶縁膜１２及びセンサ部１０３により形成された段差を平坦化する平坦化層として機能する層間絶縁膜２３が形成されている（図５、図６参照）。また、本実施の形態では、層間絶縁膜１２及び層間絶縁膜２３を設けることにより、サブバイアス配線４０と信号配線３との間を少なくとも２〜１０μｍ、具体的一例として、４μｍ（層間絶縁膜１２＝２μｍ＋層間絶縁膜２３＝２μｍ）離間するように構成している。このように、サブバイアス配線４０と信号配線３との間を少なくとも２μｍ以上とすることが好ましい。なお、サブバイアス配線４０と信号配線３とをできるだけ離間して形成するために、このように本実施の形態では、信号配線３とサブバイアス配線４０との間に層間絶縁膜１２及び層間絶縁膜２３を設けているがこれに限らず、例えば、３層以上の平坦化層や、さらに絶縁膜を設けるようにしてもよい。
【００７４】
また、ＴＦＴスイッチ４上にサブバイアス配線４０を設けた場合、サブバイアス配線４０とＴＦＴスイッチ４とにより寄生容量が発生するため、ＴＦＴスイッチ４に影響を与える領域、少なくともＴＦＴスイッチ４の上を通過しないようにサブバイアス配線４０を設けることが好ましい。
【００７５】
なお、具体的なサブバイアス配線４０の幅、信号配線３との距離等は、画素２０の大きさや所望の画質、発生する寄生容量の大きさ等を考慮して定めればよい。
【００７６】
なお、本実施の形態の放射線検出器１０では、サブバイアス配線４０を各行毎に備え、全ての画素２０に対してバイアス電圧を印加するバイアス配線２５を、行方向の両側に隣接する画素２０に対してバイアス電圧を印加するバイアス配線２５と接続するように構成しているが、これに限らない。例えば、全画素２０のうち、一部の画素２０に対してのみにサブバイアス配線４０を設けるようにしてもよいし、画素２０の行方向の片側に隣接する画素２０に対してサブバイアス配線４０を設けるようにしてもよい。また例えば、一部の行にサブバイアス配線４０を設けるようにしてもよい。また、例えば図９に示すように、一定の間隔で複数の画素２０毎に、繰り返しパターンとなるようにサブバイアス配線４２を設けるようにしてもよい。このように構成することにより、サブバイアス配線４２と信号配線３とにより発生する寄生容量を抑制することができる。なお、このように、サブバイアス配線４２を複数の画素２０毎に設ける場合は、平面図示した状態における配線構造が複数の画素２０を１つのパターンとした、パターンの繰り返しとなることが好ましい。具体的に一例としては、８画素×８画素、または１６画素×１６画素が挙げられる。このように構成することにより、画質が向上する。また、一般に、検査装置により放射線検出器１０の検査を行う場合、画素集団単位で検査を行うため、異なるパターンが含まれていると、異なるパターンをエラー（不良）として検出してしまう不具合が発生する場合がある。図９に示すように、同一のパターンの繰り返しとすることにより、このような不具合を回避することができるので好ましい。
【００７７】
以上説明したように、図３に示した本実施の形態の放射線検出器１０では、サブバイアス配線４０が、画素２０の行毎に設けられており、サブバイアス配線４０により、隣接する列の同一行の画素２０にバイアス電圧を印加するバイアス配線２５同士が接続されている。これにより、バイアス配線２５に断線が生じた場合でも、断線により、バイアス配線２５からバイアス電圧が印加されなくなった画素２０は、行方向に隣接する画素２０にバイアス電圧を印加する別のバイアス配線２５からサブバイアス配線４０を介してバイアス電圧が印加されるため、画素２０から電荷が信号配線３に出力できるようになる。
【００７８】
また、放射線検出器１０に局所的に強い光が照射され、局所的に画素２０で電荷が発生し、当該画素２０に隣接する画素２０に電流が流れる場合でも、電荷が発生した画素２０と同一のバイアス配線２５に接続された隣接する行の画素２０のみならず、サブバイアス配線４０を介して、電荷が発生した画素２０と行方向に隣接する画素２０との間でも電流が流れる。そのため、１画素２０あたりの電圧降下ΔＶを抑制することができる。さらに、電圧降下ΔＶにより発生するムラをエリア状とすることができるため、ムラを視認しづらくすることができる。
【００７９】
従って、少なくとも、複数の画素２０を含む画素領域内に複数本のサブバイアス配線４０を設けることにより、バイアス配線２５の断線に対する冗長性を確保すると共にムラを抑制することができる。
【００８０】
なお、本実施の形態では、１画素単位でみると、画素２０と画素２０とを接続するサブバイアス配線４０を１本としているが複数本としてもよい。なお、サブバイアス配線４０を複数本単位で画素２０毎に設ける場合、断線に対する冗長性はより確保されるが、設ける本数が多くなると発生する寄生容量が大きくなるため、いずれとするかは、冗長性の確保と発生する寄生容量の観点から定めればよい。
【００８１】
また、本実施の形態では、画素２０と、隣接する列の同一行の画素２０とをサブバイアス配線４０で接続しているがこれに限らず、例えば、隣接する列の異なる行の画素２０と接続するようにしてもよい。具体的例としては、図３に示した放射線検出器１０では、画素２０（Ｂ２）は、画素２０（Ｂ１）及び画素２０（Ｂ２）とサブバイアス配線４０により接続されているが、画素２０（Ｂ２）を画素２０（Ａ１）、画素２０（Ａ３）、画素２０（Ｃ１）、画素２０（Ｃ３）とサブバイアス配線４０により接続させるようにしてもよい。なお、この場合、サブバイアス配線４０が信号配線３及び走査配線１０１と交差する交差部の大きさが、図３に示したようにサブバイアス配線４０を形成した場合よりも大きくなるため、発生する寄生容量は大きくなる。
【００８２】
また、本実施の形態では、バイアス配線２５をコンタクトパッド２７部分を除いて略均一な幅の線状として形成しているがこれに限らず、画素２０内において、画素２０の上面、例えば上部電極２２を覆うように形成してもよい。なお、この場合においてもバイアス配線２５は信号配線３及び走査配線１０１になるべく交差しないようにすることが好ましいことはいうまでもない。
【００８３】
また、画素２０の形状は、本実施の形態に限定されない。例えば、本実施の形態では、矩形画素２０を示したが画素２０の形状は、矩形状に限らずその他の形状でもよい。また、画素２０の配置に応じて信号配線３が配置されており、信号配線３と交差しないようにバイアス配線２５が配置された形態であれば、画素２０の配置も本実施の形態に限定されない。例えば、画素２０が行列状に配置される形態として、図２に示したように、矩形状に規則性を有して配置された場合を示したが、画素２０が２次元状に規則性を有して配置される形態であれば限定されない。
【００８４】
また、信号配線３と、走査配線１０１との配置は、本実施の形態とは逆に、信号配線３が行方向、走査配線１０１が列方向に配置される形態としてもよい。
【００８５】
また、本実施の形態では、放射線検出器１０をフレキシブル基板として、構成してもよい。フレキシブル基板としては、近年開発されたフロート法による超薄板ガラスを基材として用いたものを適用することが、放射線の透過率を向上させるうえで好ましい。なお、この際に適用できる超薄板ガラスについては、例えば、「旭硝子株式会社、"フロート法による世界最薄０．１ミリ厚の超薄板ガラスの開発に成功"、[online]、[平成２３年８月２０日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.agc.com/news/2011/0516.pdf＞」に開示されている。
【００８６】
また、本実施の形態では、間接変換方式の場合について説明したがこれに限らず、放射線を直接、半導体層で電荷に変換して蓄積する直接変換方式の場合に適用してもよい。この場合、直接変換方式における放射線検知素子は、放射線が照射されることにより電荷を発生する。
【００８７】
なお、本実施の形態で説明した放射線画像撮影装置１００、放射線検出器１０等の構成、動作等は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更可能であることは言うまでもない。
【００８８】
また、本実施の形態では、本発明の放射線は、特に限定されるものではなく、Ｘ線やγ線等を適用することができる。
【符号の説明】
【００８９】
３  信号配線
４  ＴＦＴスイッチ
１０  放射線検出器
２０  画素
２５  バイアス配線
４０、４２  サブバイアス配線
１００  放射線画像撮影装置
２００  放射線画像撮影システム
【図１】
2013172101.tif 000003
【図２】
2013172101.tif 000004
【図３】
2013172101.tif 000005
【図４】
2013172101.tif 000006
【図５】
2013172101.tif 000007
【図６】
2013172101.tif 000008
【図７】
2013172101.tif 000009
【図８】
2013172101.tif 000010
【図９】
2013172101.tif 000011
【図１０】
2013172101.tif 000012
【図１１】
2013172101.tif 000013
【図１２】
2013172101.tif 000014