(57)【要約】【課題】アーティファクト発生やノイズ増加を抑制することができるセンサパネル及び画像検出装置を提供する。【解決手段】複数の画像センサ部１０３からなる画像検出領域と、当該画像センサ部１０３から信号を読み出すデータ配線３と、画像検出領域周縁に配置されデータ配線３に接続する双方向ダイオード３０と、電磁波照射により電荷を発生する半導体膜６を双方向ダイオード３０上層に有するセンサパネル１０において、双方向ダイオード３０と半導体膜６の間に、共通配線１１０に接続されたシールド電極２０を配置した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電磁波検出素子からなる画像検出領域と、
当該電磁波検出素子から信号を読み出すデータ配線と、
画像検出領域周縁に配置されデータ配線に接続する静電保護回路と、
電磁波照射により電荷を発生する光電変換層を前記静電保護回路上層に有するセンサパネルにおいて、
前記静電保護回路と前記光電変換層の間に、共通配線に接続されたシールド電極が配置されていることを特徴とするセンサパネル。
【請求項２】
前記電磁波検出素子からの前記複数のデータ配線への信号の読み出しを制御する制御信号が流れる複数のスキャン配線をさらに備え、
前記静電保護回路は、前記複数のスキャン配線に各々個別に接続されて複数さらに設けられた
請求項１記載のセンサパネル。
【請求項３】
前記光電変換層に発生した電荷を前記電磁波検出素子に収集する複数の収集電極をさらに備え、
前記シールド電極と前記収集電極は、同じ層に同じ材料によって形成された
請求項１又は請求項２記載のセンサパネル。
【請求項４】
前記請求項１〜請求項３の何れか１項記載のセンサパネルと、
前記センサパネルに対して検出対象とする画像を示す電磁波が照射されて当該センサパネルの複数のデータ配線を介して検出される電荷量に基づいて前記画像を検出する検出手段と、
を備えた画像検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサパネル及び画像検出装置に係り、特に、過電圧が発生した場合に電流が流れることにより回路を保護する静電保護回路が設けられセンサパネル及び当該センサパネルを用いた画像検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、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）等の放射線画像検出装置が実用化されている。このＦＰＤは、従来のイメージングプレートに比べて、即時に画像を確認でき、動画も確認できるといったメリットがあり、急速に普及が進んでいる。
【０００３】
ところで、この種の放射線画像検出装置では、人体を投影するサイズでＸ線画像を検出することが重要であるため、３０×３０ｃｍを超えるような大きなサイズの基板が必要となる。しかし、このような大きなサイズの基板をシリコン基板で製造することは難しい。このため、現在は、主に薄板ガラス上に形成したＴＦＴアクティブマトリクス基板が用いられている。
【０００４】
ＴＦＴアクティブマトリクス基板は、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）の駆動基板として採用されおり、技術的、価格的にも安定している。このため、画像検出装置用のＴＦＴアレイ基板も主にコスト面の理由から、ＬＣＤ用のＴＦＴ製造ラインにて製造が行なわれる。
【０００５】
図１１には、従来の画像検出装置用のＴＦＴアクティブマトリクス基板１０’の回路図が示されている。
【０００６】
同図に示すように、ＴＦＴアクティブマトリクス基板１０’は、図示しない画像センサ部で発生した電荷を収集する電荷収集電極１１’と、検出された電荷信号を蓄積する電荷蓄積容量５’と、電荷蓄積容量５’に蓄積された電荷を読み出すための薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴスイッチ」という。）４’と、を含んで構成される画素が２次元状に多数配列されて構成されたものである。そして、ＴＦＴアクティブマトリクス基板１０’には、上記ＴＦＴスイッチ４’をＯＮ／ＯＦＦするための複数のスキャン配線１０１’と、上記電荷蓄積容量５’に蓄積された電荷が取り出すための複数のデータ配線３’とが設けられている。また、電荷蓄積容量５’の一方の電極は、図示しない配線を介して接地されてグランドレベルとされている。なお、図１１では、電荷蓄積容量５’の一方の電極がグランドに接続されているものとして示している。
【０００７】
また、ＴＦＴアクティブマトリクス基板１０’の各データ配線３’と各スキャン配線１０１’は、製造時の静電破壊を防止するべくそれぞれ回路保護用の双方向ダイオード３０’を介して共通配線１１０’に接続されている。
【０００８】
図１２には、この従来の双方向ダイオード３０’を構成する１つのダイオード３１’の構成の一例が示されている。
【０００９】
アモルファスシリコンＴＦＴを用いたＴＦＴアクティブマトリクス基板では、同図に示すように、ＴＦＴスイッチのゲート電極とドレイン電極を接続することで、容易にダイオード３１’を構成することができる。
【００１０】
図１３は、図１２に示されるＴＦＴアクティブマトリクス基板１０’の１つのＴＦＴ素子に注目して等価回路で示したものである。
【００１１】
ＴＦＴアクティブマトリクス基板１０’の各ＴＦＴ素子は、図１３に示すように、ＴＦＴスイッチ４’のゲート電極とデータ電極間が、２個のダイオード３１’が並列に互いのアノードとカソードが各々接続されて構成された双方向ダイオード３０’によって接続されていることと等価であるため、片方の電極電位が高くなった場合、電荷を他方に流し、電位が高くなることを防ぐことができる。
【００１２】
ところで、この双方向ダイオード３０’は、製造時にはＴＦＴアクティブマトリクス基板１０’を保護するために十分な電流が流れ（低抵抗となり）、一方で、画像検出時にはノイズやアーティファクトを抑えるために漏れ電流を流さないことが重要である。この目的から、図１１に示すように、双方向ダイオード３０’を各データ配線３’及び各スキャン配線１０１’と共通配線１１０’との間に各々挿入することが一般的である。この双方向ダイオード３０’は２端子間の電位差により抵抗値が大きく変化するため、上記の特性を得ることができる。
【００１３】
しかしながら、このような構成の双方向ダイオード３０’を放射線画像検出装置に適用した場合、Ｘ線照射等により発生した電荷が、光電変換層と層間絶縁膜の間に蓄積され、これにより双方向ダイオード３０’を構成するＴＦＴ素子が誤動作するケースがあることが判明した。
【００１４】
以下にこの現象をさらに詳しく説明する。
【００１５】
図１４にはＴＦＴアクティブマトリクス基板１０’の画像を検出する画素部分と双方向ダイオード３０’部分の層構成の一例が示されている。
【００１６】
光電変換層としてＳｅ等の半導体膜６’をＴＦＴアクティブマトリクス基板１０’上に形成した直接変換型の放射線画像検出装置では、その半導体膜６’上層にバイアス電極７’を備え、半導体膜６’に高電圧を印加することにより、光電変換素子として機能する。例えば、Ｓｅを主体する半導体膜６’の場合、０．１〜１ｍｍ程度の膜厚のＳｅ膜に、１〜１０ｋＶ前後の高電圧が印加される。
【００１７】
一方、電荷収集電極１１’が存在しない双方向ダイオード３０’上においてもバイアス電極７’に印加された電圧のほとんどが半導体膜６’に印加される。例えば、Ｓｅが１ｍｍ（比誘電率＝７）、層間絶縁膜１２’が２ｍｍ（比誘電率＝３．５）、バイアス電極７’に印加する電圧１０ｋＶとした場合、９９０Ｖ以上がＳｅ層に印加される。
【００１８】
この状態で、Ｘ線が照射されると、画素部分同様に、双方向ダイオード３０’上の半導体膜６’でも電荷が発生する。しかし、双方向ダイオード３０’上には電荷の流出先がないため、発生した電荷は半導体膜６’内部の欠陥順位や、半導体膜６’と層間絶縁膜１２’の界面に蓄積され保持される。これにより、双方向ダイオード３０’の上層部で電位が高くなり、層間絶縁膜１２’を介して双方向ダイオード３０’を構成するＴＦＴ素子のチャネル部に電圧が印加される。これにより、ＴＦＴ素子では、界面の欠陥準位によってバックゲートにバイアスを印加した場合と同様な動作をおこして抵抗値が低下する。
【００１９】
本来、双方向ダイオード３０’は、画像検出時に保護すべき信号配線に高電圧が印加された場合をのぞき、電流を流さず、高抵抗を維持することが必要である。
【００２０】
しかし、層間絶縁膜１２’に蓄積される電荷量が多くなると、配線の電圧にかかわらず双方向ダイオード３０’の抵抗値が低くなり、双方向ダイオード３０’を介して漏れ電流が発生して、アーティファクト発生やノイズ増加の原因となる。
【００２１】
なお、関連技術として、特許文献１には、静電破壊を防ぐため、駆動手段をシールド電極で覆う構成が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−６８０７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、特許文献１の技術はあくまでも駆動手段をシールド電極で覆うものであり、静電保護回路の誤動作の発生を防止することができないため、アーティファクト発生やノイズ増加を抑制できない、という問題点があった。
【００２３】
本発明は上記問題点を解消するためになされたものであり、アーティファクト発生やノイズ増加を抑制することができるセンサパネル及び画像検出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】
【００２４】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数の電磁波検出素子からなる画像検出領域と、当該電磁波検出素子から信号を読み出すデータ配線と、画像検出領域周縁に配置されデータ配線に接続する静電保護回路と、電磁波照射により電荷を発生する光電変換層を静電保護回路上層に有するセンサパネルにおいて、静電保護回路と光電変換層の間には共通配線に接続するシールド電極を配置していることを特徴とする。
【００２５】
請求項１に記載の発明のセンサパネルは、複数の電磁波検出素子からなる画像検出領域と、当該電磁波検出素子から信号を読み出すデータ配線と、画像検出領域周縁に配置されデータ配線に接続する静電保護回路と、電磁波照射により電荷を発生する光電変換層を前記静電保護回路上層に有している。
【００２６】
そして、本発明のセンサパネルでは、静電保護回路と光電変換層の間に、共通配線に接続されたシールド電極が配置されている。
【００２７】
よって、請求項１に記載の発明によれば、収集されずに光電変換層に蓄積される電荷がシールド電極により収集されることによって静電保護回路の抵抗値の低下が抑制され、保護回路を介しての漏れ電流の発生を抑えることができるため、アーティファクト発生やノイズ増加を抑制することができる。
【００２８】
なお、請求項１に記載の発明は、請求項２に記載の発明のように、前記電磁波検出素子からの前記複数のデータ配線への信号の読み出しを制御する制御信号が流れる複数のスキャン配線をさらに備え、前記静電保護回路が、前記複数のスキャン配線に各々個別に接続されて複数さらに設けられてもよい。
【００２９】
また、請求項１又は請求項２に記載の発明は、請求項３に記載の発明のように、前記光電変換層に発生した電荷を前記電磁波検出素子に収集する複数の収集電極をさらに備え、前記シールド電極と前記収集電極を、同じ層に同じ材料によって形成してもよい。
【００３０】
一方、請求項４に記載の発明の画像検出装置は、前記請求項１〜請求項３の何れか１項記載のセンサパネルと、前記センサパネルに対して検出対象とする画像を示す電磁波が照射されて当該センサパネルの複数のデータ配線を介して検出される電荷量に基づいて前記画像を検出する検出手段と、を備えている。
【００３１】
よって、請求項４に記載の発明によれば、アーティファクト発生やノイズ増加を抑制することができるため、良好な画像を得ることができる。
【発明の効果】
【００３２】
このように、本発明によれば、収集されずに光電変換層に蓄積される電荷がシールド電極により収集されることによって静電保護回路の抵抗値が低下することが抑制され、この結果、保護回路を介しての漏れ電流の発生を抑えることができるため、アーティファクト発生やノイズ増加を抑制することができる、という優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、以下では、本発明を、ＴＦＴアクティブマトリックス基板上にＸ線感応層を形成し、Ｘ線情報を直接デジタルデータに変換する放射線画像検出装置１００に適用した場合について説明する
［第１の実施の形態］
図１には、本発明の実施の形態に係る放射線画像検出装置１００の全体構成が示されている。
【００３４】
同図に示すように、本実施の形態に係る放射線画像検出装置１００は、ＴＦＴアクティブマトリクス基板１０を備えている。
【００３５】
ＴＦＴアクティブマトリクス基板１０は、後述するバイアス電極と半導体膜と電荷収集電極とから構成される画像センサ部１０３と、画像センサ部１０３で検出された電荷信号を蓄積する電荷蓄積容量５と、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と、を含んで構成される画素が２次元状に多数設けられている。
【００３６】
また、ＴＦＴアクティブマトリクス基板１０には、上記ＴＦＴスイッチ４をＯＮ／ＯＦＦするための複数のスキャン配線１０１と、上記電荷蓄積容量５に蓄積された電荷を読み出すための複数のデータ配線３と、が設けられており、電荷蓄積容量５の一方の電極は図示しない配線を介して接地されてグランドレベルとされている。なお、図１では、電荷蓄積容量５の一方の電極がグランドに接続されているものとして示している。
【００３７】
また、ＴＦＴアクティブマトリクス基板１０には、２次元状に設けられた画素全体を囲むように基板周縁に共通配線１１０が設けられており、共通配線１１０と各スキャン配線１０１及び各データ配線３は、各配線の交差部分において、各々保護用の双方向ダイオード３０により接続されている。
【００３８】
各データ配線３には、当該データ配線３に接続された何れかのＴＦＴスイッチ４がＯＮされることにより電荷蓄積容量５に蓄積された電荷が電荷量に応じた電気信号が流れる。各データ配線３には、各データ配線３に流れ出した電気信号を検出する信号検出回路１０５が接続されており、各スキャン配線１０１には、各スキャン配線にＴＦＴスイッチ４をＯＮ／ＯＦＦするための制御信号を出力するスキャン信号制御装置１０４が接続されている。
【００３９】
信号検出回路１０５は、各データ配線３毎に、入力される電気信号を増幅する増幅回路を内蔵している。信号検出回路１０５では、各データ配線３より入力される電気信号を増幅回路により増幅して検出することにより、画像を構成する各画素の情報として、各電荷蓄積容量５に蓄積された電荷量を検出する。
【００４０】
この信号検出回路１０５及びスキャン信号制御装置１０４には、信号検出回路１０５において検出された電気信号に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、スキャン信号制御装置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信号処理装置１０６が接続されている。
【００４１】
次に、図２及び図３を参照して、本実施形態に係るＴＦＴアクティブマトリクス基板１０についてより詳細に説明する。なお、図２には、本実施形態に係るＴＦＴアクティブマトリクス基板１０の１画素単位の構造を示す平面図が示されており、図３には、図２の２−２線断面図が示されている。
【００４２】
図３に示すように、本実施形態に係るＴＦＴアクティブマトリクス基板１０上には、電磁波導電性を有する半導体膜６、及び図示しない高圧電源に接続されたバイアス電極７が順次形成されている。半導体膜６は、Ｘ線などの電磁波が照射されることにより、内部に電荷（電子−正孔）を発生するものである。つまり、半導体膜６は電磁波導電性を有し、Ｘ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る。また、半導体膜６は、例えば、セレンを主成分とする非晶質の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ということである。
【００４３】
以下に、本実施形態に係るＴＦＴアクティブマトリクス基板１０の層構成についてより詳しく説明する。
【００４４】
ＴＦＴアクティブマトリクス基板１０は、ガラス基板１、ゲート電極２、蓄積容量下部電極１４、ゲート絶縁膜１５、半導体層８、ソース電極９、ドレイン電極１３、蓄積容量上部電極１８、層間絶縁膜１２、及び電荷収集電極１１を有している。なお、図２に示すように、ゲート電極２には、スキャン配線１０１が接続されており、ゲート電極２とスキャン配線１０１とは同じ金属層により形成されている。また、蓄積容量下部電極１４には、蓄積容量配線１０２が接続されており、蓄積容量下部電極１４と蓄積容量配線１０２とは同じ金属層により形成されている。
【００４５】
本実施の形態に係るＴＦＴアクティブマトリクス基板１０では、ゲート電極２やゲート絶縁膜１５、ソース電極９、ドレイン電極１３、半導体層８によりＴＦＴスイッチ４が構成されており、蓄積容量下部電極１４やゲート絶縁膜１５、蓄積容量上部電極１８により電荷蓄積容量５が構成されている。
【００４６】
ガラス基板１は支持基板であり、ガラス基板１としては、例えば、無アルカリガラス基板（例えば、コーニング社製＃１７３７等）を用いることができる。スキャン配線１０１及びデータ配線３は、図１に示すように、格子状に配列された電極配線であり、その交点には、図２に示すように、ＴＦＴスイッチ４が形成されている。ＴＦＴスイッチ４はスイッチング素子であり、そのソース電極９は、コンタクトホールを介して各々データ配線３に接続され、ドレイン電極１３は蓄積容量上部電極１８に接続されている。
【００４７】
ゲート絶縁膜１５は、ＳｉＮＸ や、ＳｉＯＸ 等からなっている。ゲート絶縁膜１５は、ゲート電極２、スキャン配線１０１、蓄積容量下部電極１４及び蓄積容量配線１０２を覆うように設けられており、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し、蓄積容量下部電極１４上に位置する部位は電荷蓄積容量５における誘電体層として作用する。つまり、電荷蓄積容量５は、ゲート電極２と同一層に形成された蓄積容量下部電極１４と蓄積容量上部電極１８との重畳領域によって形成されている。
【００４８】
また、半導体層８は、ＴＦＴスイッチ４のチャネル部であり、データ配線３に接続されたソース電極９と蓄積容量上部電極１８に接続されたドレイン電極１３とを結ぶ電流の通路である。
【００４９】
層間絶縁膜１２は、ガラス基板１上の画素が設けられた領域のほぼ全面（ほぼ全領域）にわたって形成されている。層間絶縁膜１２は、感光性を有するアクリル樹脂からなり、ＴＦＴスイッチ４の電気的な絶縁分離を図っている。これにより、ドレイン電極１３とソース電極９とを保護すると共に、電気的な絶縁分離を図っている。また、層間絶縁膜１２は、蓄積容量下部電極１４と対向している部分上に位置する部位に、コンタクトホール１６を有している。
【００５０】
電荷収集電極１１は、非晶質透明導電酸化膜（ＩＴＯ）からなっている。電荷収集電極１１は、コンタクトホール１６を埋めつつ、画素領域を覆うように層間絶縁膜１２上に形成されている。電荷収集電極１１と半導体膜６とは電気的に導通しており、半導体膜６で発生した電荷を電荷収集電極１１で収集できるようになっている。
【００５１】
ガラス基板１上には、ゲート電極２、スキャン配線１０１、蓄積容量下部電極１４及び蓄積容量配線１０２が設けられている。ゲート電極２の上方には、ゲート絶縁膜１５を介して、半導体層８が形成されている。半導体層８上には、ソース電極９とドレイン電極１３とが形成されている。蓄積容量上部電極１８は、電荷蓄積容量５を構成する層の上方に積層されている。また、蓄積容量上部電極１８とソース電極９及びドレイン電極１３の上方には層間絶縁膜１２が配されている。
【００５２】
この層間絶縁膜１２の上層には電荷収集電極１１が設けられており、電荷収集電極１１とＴＦＴスイッチ４とは蓄積容量上部電極１８を介して接続されている。
【００５３】
バイアス電極７と蓄積容量下部電極１４との間には、図示しない高圧電源が接続されている。
【００５４】
次に、上記構造の放射線画像検出装置１００の動作原理について簡単に説明する。
【００５５】
図４にはＴＦＴアクティブマトリクス基板１０の画像を検出する画素部分と双方向ダイオード３０部分の層構成が並べて示されている。
【００５６】
同図に示すように、バイアス電極７と蓄積容量下部電極１４との間に電圧を印加した状態で、半導体膜６にＸ線が照射されると、半導体膜６内に電荷（電子−正孔対）が発生する。半導体膜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。このため、半導体膜６内に発生した電子は＋（プラス）電極側に、正孔は−（マイナス）電極側に移動し、この結果、電荷蓄積容量５に電荷が蓄積される。
【００５７】
電荷蓄積容量５に蓄積された電荷は、スキャン配線１０１への入力信号によってＴＦＴスイッチ４（図１参照。）がＯＮ状態にされることによりデータ配線３を介して外部に読み出すことが可能となる。
【００５８】
放射線画像検出装置１００では、スキャン配線１０１とデータ配線３、ＴＦＴスイッチ４及び電荷蓄積容量５は、すべてＸＹマトリクス状に設けられているため、スキャン配線１０１に入力する信号を順次走査し、データ配線３からの信号をデータ配線３毎に検知することにより、Ｘ線による二次元的な画像情報を得ることが可能となる。
【００５９】
ところで、本実施の形態に係るＴＦＴアクティブマトリクス基板１０は、ＦＰＤ製造時等に発生する静電気による静電破壊を防止するべく、各スキャン配線１０１、及び各データ配線３をそれぞれ双方向ダイオード３０を介して共通配線１１０に接続している。これにより、静電気等によってスキャン配線１０１、及び各データ配線３に高い電圧が印加された場合、双方向ダイオード３０を介し共通配線１１０に電荷を逃がすことで、高電圧が絶縁膜に印加されることを防いでいる。
【００６０】
しかし、本実施の形態に係る双方向ダイオード３０は、半導体膜６がバックゲートのように機能して影響を及ぼすため、収集されずに半導体膜６に蓄積される電荷量が多くなるほど抵抗値が低下する特性を有する。このため、半導体膜６に蓄積される電荷量が多くなると双方向ダイオード３０を通じて共通配線１１０を介して各データ配線３の間でリーク電流が流れ、信号検出回路１０５において検出されるデータ配線３の信号値が変動する場合がある。
【００６１】
そこで、本実施の形態に係るＴＦＴアクティブマトリクス基板１０では、各双方向ダイオード３０部分の構成を変更することにより、各データ配線３の間でリーク電流を流れにくくしている。
【００６２】
図５及び図６には、本実施の形態に係る双方向ダイオード３０の構造が示されている。なお、図５は、双方向ダイオード３０の構造を示す平面図であり、図６は、図５に示す双方向ダイオード３０を構成する１つのダイオード３１ＡのＡ−Ａ線での断面を示す断面図である。
【００６３】
図６に示されるように、ダイオード３１Ａは、ガラス基板１上にゲート電極２、ゲート絶縁膜１５、半導体層８が順次積層されて形成されている。また、この半導体層８上には、ソース電極９とドレイン電極１３とが形成されている。半導体層８のソース電極９とドレイン電極１３の間の領域はＴＦＴチャネル部として機能し、チャネル部、ソース電極９とドレイン電極１３を覆うように層間絶縁膜１２が形成されている。
【００６４】
また、本実施の形態に係るＴＦＴアクティブマトリクス基板１０では、図５に示すように、双方向ダイオード３０上の層に、シールド電極２０を配置している。このシールド電極２０は、電荷収集電極１１と同層の材料（本実施の形態ではＩＴＯ）によって各双方向ダイオード３０を覆うように形成されており、各々層間絶縁膜１２に形成されたコンタクトホール２１を介しソース配線層金属９Ａに接続されている。このソース配線層金属９Ａは、ゲート配線金属２Ａ（図５参照。）を介して共通配線１１０に電気的に接続されている。よって、シールド電極２０は、共通配線１１０に電気的に接続されている。なお、本実施の形態では、シールド電極２０をソース配線層金属９Ａに接続するものとしたが、ゲート配線金属２Ａに接続してもよく、他の層の金属を介して共通配線１１０に電気的に接続してもよく、直接共通配線１１０に電気的に接続してもよく、共通配線１１０に電気的に接続されていれば良い。
【００６５】
また、本実施の形態では、シールド電極２０を電荷収集電極１１と同様に層間絶縁膜１２上に配置しているが、層間絶縁膜１２を配置せずに、直接ＩＴＯからなるシールド電極２０を配置してもよい。この場合、ソース電極９とドレイン電極１３を覆うように無機絶縁膜を配置する必要がある。
【００６６】
また、シールド電極２０は、ＩＴＯではなく、他の金属材料であってもよい。信号配線容量の増加はノイズの増加につながる。このため、本実施の形態のように層間絶縁膜１２上にＩＴＯによってシールド電極２０を形成することにより、寄生容量を小さくすることができ、これにより信号配線の配線容量を低減することができるため、本実施の形態のような構成が好ましい。
【００６７】
次に、本実施の形態に係る放射線画像検出装置１００の作用を説明する。
【００６８】
上述の図４に示したように、バイアス電極７と蓄積容量下部電極１４との間に電圧を印加した状態で、半導体膜６にＸ線が照射されると、半導体膜６内に電荷（電子−正孔対）が発生する。発生した電荷は層間絶縁膜１２と半導体膜６との界面、あるいは半導体膜６内部の欠陥準位に蓄積される。
【００６９】
しかし、本実施の形態に係るＴＦＴアクティブマトリクス基板１０は、双方向ダイオード３０上にシールド電極２０を配置しているため、発生した電荷がシールド電極２０を介して共通配線１１０に流れるようになる。
【００７０】
よって、本実施の形態によれば、電荷収集電極１１により収集されずに半導体膜６に蓄積される電荷がシールド電極２０によって収集されて共通配線１１０を通じて電荷が流れ、シールド電極２０の電位が共通電極電位（ＧＮＤ）に近づく。これにより、双方向ダイオード３０の誤動作を防ぐことができ、漏れ電流によるノイズ増加や、アーティファクトの発生を防ぐことができる。
【００７１】
また、本実施の形態に係るＴＦＴアクティブマトリクス基板１０では、シールド電極２０を配置したことにより、画像検出時に常に双方向ダイオード３０を構成するＴＦＴ上の電位がＧＮＤで維持されるため、Ｘ線照射量や、バイアス電圧の変化による信号配線ノイズの変動を防ぐことができ、安定的に高画質を維持することができる。
【００７２】
以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、収集されずに半導体膜６に蓄積される電荷をシールド電極２０により収集することによって双方向ダイオード３０の抵抗値の低下が抑制され、双方向ダイオード３０を介しての漏れ電流の発生を抑えることができるため、アーティファクト発生やノイズ増加を抑制することができる。
【００７３】
また、本実施の形態によれば、双方向ダイオード３０をデータ配線３側と共にスキャン配線１０１側にもそれぞれ設けている。これにより、スキャン配線１０１側からの漏れ電流の発生を抑制することができるため、画像の読み出しが安定する。
【００７４】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態に係る放射線画像検出装置１００の全体構成及びＴＦＴアクティブマトリクス基板１０の詳細構成は、双方向ダイオード３０の構成が異なる以外は上記第１の実施の形態（図１、図２及び図３参照）と同一であるので、ここでの説明は省略する。
【００７５】
図７及び図８には、本実施の形態に係る双方向ダイオード３０の構造が示されている。なお、図７は、双方向ダイオード３０の構造を示す平面図であり、図８は、図７に示す双方向ダイオード３０を構成する１つのダイオード３１ＡのＢ−Ｂ線での断面を示す断面図である。
【００７６】
図８に示されるように、ダイオード３１Ａは、ソース電極９及びドレイン電極１３の上方に絶縁保護膜１７が形成されており、絶縁保護膜１７にはコンタクトホール２２が形成されている。そして、絶縁保護膜１７上にはコンタクトホール２２を埋めると共に、ゲート電極２、半導体層８、ソース電極９、ドレイン電極１３に対応する領域を覆うようにバックゲート電極２３が積層されて形成されており、バックゲート電極２３は、コンタクトホール２２を介してドレイン電極１３と接続されており、ドレイン電極１３は、コンタクトホールを介してゲート電極２と接続されている。
【００７７】
また、ゲート電極２は、接続配線２１（図７参照。）によって隣接するスキャン配線１０１に接続されている。
【００７８】
さらに、双方向ダイオード３０上の層には、双方向ダイオード３０を覆うようにシールド電極２０が形成されており、シールド電極２０は、層間絶縁膜１２に形成されたコンタクトホール２１を介してバックゲート電極２３に接続されている。
【００７９】
次に、上記構造の放射線画像検出装置１００の動作原理について簡単に説明する。
【００８０】
第２の実施の形態に係る放射線画像検出装置１００では、画像検出時、スキャン信号制御装置１０４からスキャン配線１０１を介してバックゲート電極２３にオフ電位（例えば、−３．３Ｖ）が印加される。双方向ダイオード３０は、スキャン配線１０１からゲート電極２、ドレイン電極１３を介して電圧が印加されてバックゲート電極２３がオフ電位に維持された場合、抵抗値が高くなり、データ配線３に高い電圧が印加されても電流が流れない。
【００８１】
一方、双方向ダイオード３０は、ＴＦＴアクティブマトリクス基板１０の製造時、スキャン配線１０１の電圧レベルが０Ｖとされてバックゲート電極２３が０Ｖとされた場合、抵抗値が低くなり、静電気等の発生によりデータ配線３に高い電圧が印加されると電流が流れる。これにより、静電気による絶縁膜破壊の影響を低減している。
【００８２】
しかし、本実施の形態に係る双方向ダイオード３０は、収集されずに半導体膜６に蓄積される電荷量が多くなるほど抵抗値が低下する特性を有するため、半導体膜６に蓄積される電荷量が多くなると共通配線１１０を介して各データ配線３の間でリーク電流が流れ、信号検出回路１０５において検出されるデータ配線３の信号値が変動する場合がある。
【００８３】
しかし、本実施の形態に係るＴＦＴアクティブマトリクス基板１０は、双方向ダイオード３０上にシールド電極２０を配置している。これにより、発生した電荷がシールド電極２０を介して共通配線１１０に流れるようになるため、双方向ダイオード３０の誤動作を防ぐことができ、漏れ電流によるノイズ増加や、アーティファクトの発生を防ぐことができる。
【００８４】
以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、双方向ダイオード３０をバックゲート型の電界効果トランジスタにより構成した場合であっても、収集されずに半導体膜６に蓄積される電荷をシールド電極２０により収集することによって双方向ダイオード３０の抵抗値の低下が抑制されるため、アーティファクト発生やノイズ増加を抑制することができる。
【００８５】
［第３の実施の形態］
第３の実施の形態に係る放射線画像検出装置１００の全体構成の詳細構成は、上記第１の実施の形態（図１参照）と同一であるので、ここでの説明は省略する。
【００８６】
図９には、本実施形態に係るＴＦＴアクティブマトリクス基板１０の詳細な構成が示されている。なお、同図における図１と同一部分についての説明を省略する。
【００８７】
本実施の形態に係るＴＦＴアクティブマトリクス基板１０には、２次元状に設けられた画素全体を囲むように基板周縁に２本の共通配線１１０Ａ、１１０Ｂが設けられている。
【００８８】
この共通配線１１０Ａ、１１０Ｂは図示しない電源回路に接続されており、当該電源回路から共通配線１１０Ａにはプラス電位の電圧＋Ｖｔ＿Ｈが印加され、共通配線１１０Ｂにはマイナス電位の電圧−Ｖｔ＿Ｌが印加される。
【００８９】
各データ配線３の両端部分には、２個のダイオード３２Ａ、３２Ｂが並列に互いのアノードとカソードが各々接続されて構成された双方向ダイオード３０Ｂがそれぞれ設けられている。各ダイオード３２Ａのアノードと各ダイオード３２Ｂのカソードは並列にそれぞれデータ配線３に接続されており、各ダイオード３２Ａのカソードは共通配線１１０Ａに接続され、各ダイオード３２Ｂのアノードは共通配線１１０Ｂに接続されている。
【００９０】
また、各スキャン配線１０１の両端部分には、２個のダイオード３１Ａ、３１Ｂが並列に互いのアノードとカソードが各々接続されて構成された双方向ダイオード３０Ａがそれぞれ設けられており、各スキャン配線１０１は双方向ダイオード３０Ａを介して配線１１０Ｃに接続されている。この配線１１０Ｃの両端には、双方向ダイオード３０Ｃがそれぞれ設けられており、各配線１１０Ｃは双方向ダイオード３０Ｃを介して共通配線１１０Ｂに接続されている。
【００９１】
さらに、基板周縁の４つの角部分には双方向ダイオード３０Ｄがそれぞれ設けられており、共通配線１１０Ａと共通配線１１０Ｂは４つの角部分においてそれぞれ双方向ダイオード３０Ｄによって接続されている。
【００９２】
本実施の形態に係るＴＦＴアクティブマトリクス基板１０では、双方向ダイオード３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄは同様の構造とされている。このため、以下では、双方向ダイオード３０Ｂについてのみ説明する。
【００９３】
図１０には、本実施の形態に係る双方向ダイオード３０Ｂの構造が示されている。
【００９４】
双方向ダイオード３０Ｂを構成する１つのダイオード３２ＢのＣ−Ｃ線での断面は、上述した図６と同様の構造であり、双方向ダイオード３２上の層には、双方向ダイオード３０を覆うようにシールド電極２０が形成されている。
【００９５】
次に、上記構造の放射線画像検出装置１００の動作原理について簡単に説明する。
【００９６】
本実施の形態に係るＴＦＴアクティブマトリクス基板１０では、各データ配線３に静電気等によってプラスの高い電圧が印加された場合、ダイオード３２Ｂを介して共通配線１１０Ｂに電流が流れ、各データ配線３に静電気等によってマイナスの高い電圧が印加された場合、ダイオード３２Ａを介して共通配線１１０Ａから電流が流れることにより高電圧が絶縁膜に印加されることを防いでいる。
【００９７】
また、各スキャン配線１０１に静電気等によってプラスやマイナスの高い電圧が印加された場合、双方向ダイオード３０Ａ、配線１１０Ｃ、及び双方向ダイオード３０Ｃを介して共通配線１１０Ｂに電流が流れることにより高電圧が絶縁膜に印加されることを防いでいる。
【００９８】
一方、データ配線３には、実駆動時に、静電気や電荷蓄積容量５に予め想定された以上の電荷が蓄積されたことにより、各信号配線間に電位差が生じて各データ配線３から共通配線１１０Ａにリーク電流が流れる場合がある。
【００９９】
しかし、本実施の形態に係るＴＦＴアクティブマトリクス基板１０では、共通配線を共通配線１１０Ａ、１１０Ｂと２本に分けて、各データ配線３にプラスの高い電圧が印加された場合とマイナスの高い電圧が印加された場合とでリーク電流が流れる配線を異ならせているため、駆動時のリーク電流による信号値の変動を抑制することができる。
【０１００】
しかし、本実施の形態に係る双方向ダイオード３０Ａ、３０Ｂは、収集されずに半導体膜６に蓄積される電荷量が多くなるほど抵抗値が低下する特性を有するため、半導体膜６に蓄積される電荷量が多くなると各共通配線１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃを介してリーク電流が流れ、信号検出回路１０５において検出されるデータ配線３の信号値が変動する場合がある。
【０１０１】
しかし、本実施の形態に係るＴＦＴアクティブマトリクス基板１０は、双方向ダイオード３０Ａ及び双方向ダイオード３０Ｂ上にシールド電極２０を配置している。これにより、双方向ダイオード３０Ａ及び双方向ダイオード３０Ｂの誤動作を防ぐことができ、漏れ電流によるノイズ増加や、アーティファクトの発生を防ぐことができる。
【０１０２】
以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、双方向ダイオード３０を複数の共通配線に接続している場合であっても、収集されずに半導体膜６に蓄積される電荷をシールド電極２０により収集することによって双方向ダイオード３０の抵抗値の低下が抑制されるため、アーティファクト発生やノイズ増加を抑制することができる。
【０１０３】
また、上記各実施の形態によれば、シールド電極２０を、電荷収集電極１１となる層と同じ層に形成しているので、プロセス数を増やすことなくシールド電極２０を形成することができる。
【０１０４】
なお、上記各実施の形態では、検出対象とする電磁波としてＸ線を検出することにより画像を検出する放射線画像検出装置１００に本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、検出対象とする電磁波は可視光や紫外線、赤外線等いずれであってもよい
その他、上記各実施の形態で説明した放射線画像検出装置１００の構成（図１参照。）及びＴＦＴアクティブマトリクス基板１０の構成（図２〜図７、及び図９）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適宜変更可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】第１及び第２の実施の形態に係る放射線画像検出装置の全体構成を示す構成図である。
【図２】第１及び第２実施の形態に係るＴＦＴアクティブマトリクス基板の１画素単位の構成を示す平面図である。
【図３】第１及び第２実施の形態に係る図２の２−２線断面図である。
【図４】第１の実施の形態に係るＴＦＴアクティブマトリクス基板の動作時の画素部分と双方向ダイオード部分の層内の状態を示す模式図である。
【図５】第１の実施の形態に係る双方向ダイオードの構成を示す平面図である。
【図６】第１の実施の形態に係る図５のＡ−Ａ線断面図である。
【図７】第２の実施の形態に係る双方向ダイオードの構成を示す平面図である。
【図８】第２の実施の形態に係る図７のＡ−Ａ線断面図である。
【図９】第３の実施の形態に係るＴＦＴアクティブマトリクス基板の全体構成を示す構成図である。
【図１０】第３の実施の形態に係る双方向ダイオードの構成を示す平面図である。
【図１１】従来のＴＦＴアクティブマトリクス基板の構成を示す構成図である。
【図１２】従来の双方向ダイオードを構成する１つのダイオードの構成を示す構成図である。
【図１３】従来のＴＦＴアクティブマトリクス基板の１つのＴＦＴ素子に注目した等価回路を示す回路図である。
【図１４】従来のＴＦＴアクティブマトリクス基板の動作時の画素部分と双方向ダイオード部分の層内の状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１０６】
３    データ配線
６    半導体膜（光電変換層、電磁波検出素子）
１０  アクティブマトリクス基板
１１  電荷収集電極（収集電極）
２０  シールド電極
３０  双方向ダイオード（静電保護回路）
１００  放射線画像検出装置
１０１  スキャン配線
１０３  画像センサ部（電磁波検出素子）
１０５  信号検出回路（検出手段）
１１０  共通配線
【図１】
2009087960.tif 000003
【図２】
2009087960.tif 000004
【図３】
2009087960.tif 000005
【図４】
2009087960.tif 000006
【図５】
2009087960.tif 000007
【図６】
2009087960.tif 000008
【図７】
2009087960.tif 000009
【図８】
2009087960.tif 000010
【図９】
2009087960.tif 000011
【図１０】
2009087960.tif 000012
【図１１】
2009087960.tif 000013
【図１２】
2009087960.tif 000014
【図１３】
2009087960.tif 000015
【図１４】
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