JP2013156119A - 放射線撮像装置およびその製造方法ならびに放射線撮像表示システム - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストを低減した放射線撮像装置を提供する。
【解決手段】放射線撮像装置１は、基板１１上に形成された複数の光電変換素子であるフォトダイオード１１１Ａと、フォトダイオード１１１Ａの駆動素子である薄膜トランジスタ１１１Ｂと、入射した放射線を光電変換素子の感度域に波長変換する波長変換層２０とを有するセンサー基板１０を備え、波長変換層２０がセンサー基板１０内に直接形成され、波長変換層を有する基板を別途貼り合わせる必要がなく、製造工程を削減することで製造コストを低減する。
【選択図】図１

Description

本開示は、光電変換素子を含むセンサー基板を有する放射線撮像装置およびその製造方法、ならびにそのような放射線撮像装置を備えた放射線撮像表示システムに関する。

従来、各画素（撮像画素）に光電変換素子（フォトダイオード）を内蔵する撮像装置として、種々のものが提案されている。そのような光電変換素子を有する撮像装置の一例としては、いわゆる光学式のタッチパネルや、放射線撮像装置（例えば、特許文献１参照）などが挙げられる。

特開２００７−３３２１７２号公報

ところで、上記した放射線撮像装置では一般に、製造コストをできるだけ抑えることが求められるため、製造コストを低減する手法の提案が望まれる。

本開示はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、製造コストを低減することが可能な放射線撮像装置およびその製造方法、ならびにそのような放射線撮像装置を備えた放射線撮像表示システムを提供することにある。

本開示の放射線撮像装置は、基板上に形成された複数の光電変換素子と、入射した放射線を光電変換素子の感度域に波長変換する波長変換層とを有するセンサー基板を備え、波長変換層がセンサー基板内に直接形成されているものである。

本開示の放射線撮像表示システムは、上記本開示の放射線撮像装置と、この放射線撮像装置により得られた撮像信号に基づく画像表示を行う表示装置とを備えたものである。

本開示の放射線撮像装置の製造方法は、センサー基板を形成する工程を含むようにしたものである。このセンサー基板を形成する工程は、基板上に複数の光電変換素子を形成する工程と、この光電変換素子の上層側に、入射した放射線を光電変換素子の感度域に波長変換する波長変換層を直接形成する工程とを含んでいる。

本開示の放射線撮像装置およびその製造方法ならびに放射線撮像表示システムでは、入射した放射線を光電変換素子の感度域に波長変換する波長変換層が、センサー基板内に直接形成される。これにより、センサー基板上に波長変換部材が別途貼り合せられる場合と比べ、この貼り合せ工程が不要となる分、製造工程が少なくて済む。

本開示の放射線撮像装置およびその製造方法ならびに放射線撮像表示システムによれば、入射した放射線を光電変換素子の感度域に波長変換する波長変換層が、センサー基板内に直接形成されるようにしたので、製造工程を削減することができ、製造コストを低減することが可能となる。

本開示の一実施の形態に係る放射線撮像装置の構成例を表す断面図である。 図１に示したセンサー基板の構成例を表すブロック図である。 図１に示したセンサー基板の構成例を表す平面図である。 図３中に示したＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面構成例を表す図である。 図１に示した放射線撮像装置の製造方法における一工程に表す断面図である。 図５に続く工程を表す断面図である。 図６に続く工程を表す断面図である。 図７に続く工程を表す断面図である。 図８に続く工程を表す断面図である。 比較例に係る放射線撮像装置の構成および作用を表す断面図である。 適用例に係る放射線撮像表示システムの概略構成を表す模式図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。

１．実施の形態（波長変換層がセンサー基板内に直接形成された放射線撮像装置の例）
２．適用例（放射線撮像表示システムへの適用例）
３．変形例

＜実施の形態＞
［放射線撮像装置１の断面構成］
図１は、本開示の一実施の形態に係る放射線撮像装置（放射線撮像装置１）の断面構成例を表すものである。放射線撮像装置１は、α線、β線、γ線、Ｘ線に代表される放射線を波長変換して受光し、放射線に基づく画像情報を読み取る（被写体を撮像する）ものである。この放射線撮像装置１は、医療用をはじめ、手荷物検査等のその他の非破壊検査用のＸ線撮像装置として好適に用いられるものである。

放射線撮像装置１は、センサー基板１０内に後述する波長変換層２０（波長変換部）が内蔵された（直接形成された）ものである。つまり、波長変換層２０は、センサー基板１０と同一のモジュールとして一体的に作製されたものである。

センサー基板１０は、複数の画素（後述する単位画素Ｐ）を有している。このセンサー基板１０は、基板１１の表面に、複数のフォトダイオード１１１Ａ（光電変換素子）と、このフォトダイオード１１１Ａの駆動素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）１１１Ｂとを含む画素回路が形成されたものである。本実施の形態では、これらのフォトダイオード１１１Ａおよび薄膜トランジスタ１１１Ｂは、ガラス等よりなる基板１１上に並設されており、それらの一部（ここでは、後述のゲート絶縁膜１２１，第１層間絶縁膜１１２Ａ，第２層間絶縁膜１１２Ｂ）が互いに共通の層となっている。

ゲート絶縁膜１２１は、基板１１上に設けられており、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ₂）膜、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）膜および窒化シリコン膜（ＳｉＮ）のうちの１種よりなる単層膜またはそれらのうちの２種以上よりなる積層膜により構成されている。

第１層間絶縁膜１１２Ａは、ゲート絶縁膜１２１上に設けられており、例えば酸化シリコン膜または窒化シリコン膜等の絶縁膜からなる。この第１層間絶縁膜１１２Ａはまた、後述する薄膜トランジスタ１１１Ｂ上を覆う保護膜（パッシベーション膜）としても機能するようになっている。

（フォトダイオード１１１Ａ）
フォトダイオード１１１Ａは、入射光の光量（受光量）に応じた電荷量の電荷（光電荷）を発生して内部に蓄積する光電変換素子であり、例えばＰＩＮ（Positive Intrinsic Negative Diode）型のフォトダイオードからなる。フォトダイオード１１１Ａでは、その感度域が例えば可視域となっている（受光波長帯域が可視域である）。このフォトダイオード１１１Ａは、例えば、基板１１上の選択的な領域に、ゲート絶縁膜１２１および第１層間絶縁膜１１２Ａを介して配設されている。

具体的には、フォトダイオード１１１Ａは、第１層間絶縁膜１１２Ａ上に、下部電極１２４、ｎ型半導体層１２５Ｎ、ｉ型半導体層１２５Ｉ、ｐ型半導体層１２５Ｐおよび上部電極１２６がこの順に積層されてなる。なお、ここでは、基板側（下部側）にｎ型半導体層１２５Ｎ、上部側にｐ型半導体層１２５Ｐをそれぞれ設けた例を挙げたが、これと逆の構造、すなわち下部側（基板側）をｐ型半導体層、上部側をｎ型半導体層とした構造であってもよい。

下部電極１２４は、光電変換層（ｎ型半導体層１２５Ｎ，ｉ型半導体層１２５Ｉ，ｐ型半導体層１２５Ｐ）から信号電荷を読み出すための電極であり、ここでは薄膜トランジスタ１１１Ｂにおける後述するドレイン電極１２３Ｄに接続されている。このような下部電極１２４は、例えば、モリブデン（Ｍｏ），アルミニウム（Ａｌ），モリブデンが積層された３層構造（Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏ）からなる。

ｎ型半導体層１２５Ｎは、例えば非晶質シリコン（アモルファスシリコン：ａ−Ｓｉ）により構成され、ｎ＋領域を形成するものである。このｎ型半導体層１２５Ｎの厚みは、例えば１０ｎｍ〜５０ｎｍ程度である。

ｉ型半導体層１２５Ｉは、ｎ型半導体層１２５Ｎおよびｐ型半導体層１２５Ｐよりも導電性の低い半導体層、例えばノンドープの真性半導体層であり、例えば非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）により構成されている。このｉ型半導体層１２５Ｉの厚みは、例えば４００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度であるが、厚みが大きい程、光感度を高めることができる。

ｐ型半導体層１２５Ｐは、例えば非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）により構成され、ｐ＋領域を形成するものである。このｐ型半導体層１２５Ｐの厚みは、例えば４０ｎｍ〜５０ｎｍ程度である。

上部電極１２６は、例えば光電変換の際の基準電位（バイアス電位）を前述した光電変換層へ供給するための電極であり、基準電位供給用の電源配線である配線層１２７に接続されている。この上部電極１２６は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電膜により構成されている。

（薄膜トランジスタ１１１Ｂ）
薄膜トランジスタ１１１Ｂは、例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）からなる。この薄膜トランジスタ１１Ｂでは、基板１１上に、例えばチタン（Ｔｉ），Ａｌ，Ｍｏ，タングステン（Ｗ），クロム（Ｃｒ）等からなるゲート電極１２０が形成され、このゲート電極１２０上に前述したゲート絶縁膜１２１が形成されている。

また、ゲート絶縁膜１２１上には半導体層１２２が形成されており、この半導体層１２２はチャネル領域を有している。半導体層１２２は、例えば多結晶シリコン、微結晶シリコンまたは非晶質シリコンにより構成されている。あるいは、酸化インジウムガリウム亜鉛（ＩｎＧａＺｎＯ）または酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の酸化物半導体により構成されていてもよい。

このような半導体層１２２上には、読出し用の信号線や各種の配線に接続された、ソース電極１２３Ｓおよびドレイン電極１２３Ｄが形成されている。具体的には、ここでは、ドレイン電極１２３Ｄがフォトダイオード１１１Ａにおける下部電極１２４に接続され、ソース電極１２３Ｓが後述する垂直信号線１８（ソース線）に接続されている。これらのソース電極１２３Ｓおよびドレイン電極１２３Ｄはそれぞれ、例えば、Ｔｉ，Ａｌ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃｒ等により構成されている。

センサー基板１０ではまた、このようなフォトダイオード１１１Ａおよび薄膜トランジスタ１１１Ｂの上層に、第２層間絶縁膜１１２Ｂ、平坦化膜１１３、保護膜１１４および波長変換層２０がこの順に設けられている。

第２層間絶縁膜１１２Ｂは、薄膜トランジスタ１１１Ｂ上と、フォトダイオード１１１Ａにおける側面および上面（上部電極１２７上）の端部とを覆うように設けられており、例えば酸化シリコン膜または窒化シリコン膜等の絶縁膜からなる。

平坦化膜１１３は、フォトダイオード１１１Ａおよび薄膜トランジスタ１１１Ｂの上層側に配設されており、例えばポリイミド等の透明樹脂材料からなる。この平坦化膜１１３の厚みは、フォトダイオード１１１Ａの形成領域を除いた部分（平坦部）において、例えば２．１μｍ程度以下であることが望ましい。後述する迷光（隣接画素からの入射光）の入射を抑止する作用と、平坦化作用（断線の防止作用）とを両立させるためである。この平坦化膜１１３にはまた、フォトダイオード１１１Ａの形成領域付近に対応して、開口部Ｈ１が形成されている。この開口部Ｈ１の側面はテーパ状となっており、この側面はフォトダイオード１１１Ａの上部電極１２６上に配置されている。

保護膜１１４は、上部電極１２６、配線層１２７および平坦化膜１１３上の全面に設けられており、例えば酸化シリコン膜または窒化シリコン膜等の絶縁膜からなる。

（波長変換層２０）
波長変換層２０は、外部から入射した放射線（例えばＸ線）をフォトダイオード１１１Ａの感度域（可視域）に波長変換するものである。この波長変換層２０は、前述したように、センサー基板１０内に直接形成されている（センサー基板１０と同一のモジュールとして一体的に作製されたものとなっている）。また、特に本実施の形態では、この波長変換層２０は、フォトダイオード１１１Ａの形成領域に対応して選択的に形成されている。具体的には、波長変換層２０が、平坦化膜１１３の開口部Ｈ１内に埋め込まれている（埋設されている，埋め込み形成されている）。

このような波長変換層２０は、例えば放射線（Ｘ線）を可視光に変換するシンチレータ（蛍光体）を用いて構成され、ここでは特に、液体シンチレータを用いて構成されているのが望ましい。このような蛍光体としては、例えば、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）にタリウム（Ｔｌ）を添加したもの（ＣｓＩ；Ｔｌ）、酸化硫黄カドミウム（Ｇｄ₂Ｏ₂Ｓ）にテルビウム（Ｔｂ）を添加したもの、ＢａＦＸ（ＸはＣｌ，Ｂｒ，Ｉ等）等が挙げられる。

なお、詳細は後述するが、液体シンチレータからなる波長変換層２０は、例えば、センサー基板１０内（例えば開口部Ｈ１内）に、インクジェット法等を用いて液体シンチレータが滴下されることにより形成されるようになっている。

［センサー基板１０の詳細構成］
図２は、上記のようなセンサー基板１０の機能ブロック構成を表したものである。センサー基板１０は、基板１１上に、撮像領域（撮像部）としての画素部１２を有すると共に、この画素部１２の周辺領域に、例えば行走査部１３、水平選択部１４、列走査部１５およびシステム制御部１６からなる周辺回路（駆動回路）を有している。

（画素部１２）
画素部１２は、例えば行列状に２次元配置された単位画素Ｐ（以下、単に「画素」と記述する場合もある）を有し、単位画素Ｐは、前述のフォトダイオード１１１Ａおよび薄膜トランジスタ１１１Ｂを含んでいる。この単位画素Ｐには、例えば画素行ごとに画素駆動線１７（例えば行選択線およびリセット制御線等：ゲート線）が配線され、画素列ごとに垂直信号線１８（ソース線）が配線されている。画素駆動線１７は、単位画素Ｐからの信号読み出しのための駆動信号を伝送するものである。画素駆動線１７の一端は、行走査部１３の各行に対応した出力端に接続されている。

ここで図３は、センサー基板１０（画素部１２）における単位画素Ｐの平面構成例を表したものである。このように単位画素Ｐでは、薄膜トランジスタ１１１Ｂ（駆動素子）におけるドレイン電極１２３Ｄがフォトダイオード１１１Ａにおける下部電極１２４に接続され、ソース電極１２３Ｓが垂直信号線１８に接続されている。なお、この図３中に示したＩＩ−ＩＩ線に沿った断面構成例が、図１に示したセンサー基板１０の断面構成に対応している。

一方、図４は、図３中に示したＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った、センサー基板１０の断面構成例を表したものである。この図４に示した断面構成は、基本的には図１に示した断面構成と同様であるが、基板１１上において薄膜トランジスタ１１１Ｂの代わりに垂直信号線１８が形成されている。具体的には、ゲート絶縁膜１２１と第１層間絶縁膜１１２Ａとの間の選択的な領域（図１における薄膜トランジスタ１１１Ｂの形成領域に対応）に、垂直信号線１８が設けられている。

（周辺回路）
図２に示した行走査部１３は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、画素部１２の各画素Ｐを、例えば行単位で駆動する画素駆動部である。行走査部１３によって選択走査された画素行の各画素Ｐから出力される信号（撮像信号）は、垂直信号線１８の各々を通して水平選択部１４に供給される。

水平選択部１４は、垂直信号線１８ごとに設けられたアンプや水平選択スイッチ等によって構成されている。

列走査部１５は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、水平選択部１４の各水平選択スイッチを走査しつつ順番に駆動するものである。この列走査部１５による選択走査により、垂直信号線１８の各々を通して伝送される各画素の信号が順番に水平信号線１９に出力され、この水平信号線１９を通して基板１１の外部へ伝送されるようになっている。

なお、これらの行走査部１３、水平選択部１４、列走査部１５および水平信号線１９からなる回路部分は、基板１１上に直に形成されていてもよいし、あるいは外部制御ＩＣ（Integrated Circuit）に配設されたものであってもよい。また、それらの回路部分は、ケーブル等により接続された他の基板に形成されていてもよい。

システム制御部１６は、基板１１の外部から与えられるクロックや、動作モードを指令するデータなどを受け取り、また、放射線撮像装置１の内部情報などのデータを出力するものである。システム制御部１６は更に、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータを有し、このタイミングジェネレータで生成された各種のタイミング信号を基に、行走査部１３、水平選択部１４および列走査部１５などの周辺回路の駆動制御を行うようになっている。

［撮像装置１の製造方法］
上記のような放射線撮像装置１は、例えば次のようにして製造することができる。図５〜図９は、放射線撮像装置１の製造方法（センサー基板１０の製造方法）の一例を、工程順に断面図で表したものである。

まず、図５に示したように、例えばガラスよりなる基板１１上に、薄膜トランジスタ１１１Ｂを、公知の薄膜プロセスにより形成する。続いて、この薄膜トランジスタ１１１Ｂ上に、前述した材料からなる第１層間絶縁膜１１２Ａを、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学気相成長）法およびフォトリソグラフィ法を用いて形成する。そののち、薄膜トランジスタ１１１Ｂにおけるドレイン電極１２３Ｄと電気的に接続するようにして、前述した材料からなる下部電極１２４を、例えばスパッタ法およびフォトリソグラフィ法を用いて形成する。

次いで、図６に示したように、第１層間絶縁膜１１２Ａ上の全面に、前述した材料からなるｎ型半導体層１２５Ｎ、ｉ型半導体層１２５Ｉおよびｐ型半導体層１２５Ｐをこの順に、例えばＣＶＤ法により成膜する。そののち、ｐ型半導体層１２５Ｐ上のフォトダイオード１１１Ａの形成予定領域に、前述した材料からなる上部電極１２６を、例えばスパッタ法およびフォトリソグラフィ法を用いて形成する。

続いて、図７に示したように、形成したｎ型半導体層１２５Ｎ、ｉ型半導体層１２５Ｉおよびｐ型半導体層１２５Ｐの積層構造を、例えばドライエッチング法を用いて、所定の形状にパターニングする。これにより、基板１１上にフォトダイオード１１１Ａが形成される。

次いで、図８に示したように、前述した材料からなる第２層間絶縁膜１１２Ｂを、例えばＣＶＤ法およびフォトリソグラフィ法を用いて、薄膜トランジスタ１１１Ｂ上と、フォトダイオード１１１Ａにおける側面および上面（上部電極１２７上）の端部とを覆うように形成する。そののち、この第２層間絶縁膜１１２Ｂ上（フォトダイオード１１１Ａおよび薄膜トランジスタ１１１Ｂの上層側）の全面に、前述した材料からなる平坦化膜１１３を、例えばＣＶＤ法を用いて成膜する。そして、例えばフォトリソグラフィ法を用いてエッチング（ドライエッチング等）を行うことにより、この平坦化膜１１３におけるフォトダイオード１１１Ａの形成領域に対応して開口部Ｈ１を形成する。

続いて、図９に示したように、平坦化膜１１３における開口部Ｈ１内（上部電極１２６上）に、例えばＡｌ，Ｃｕ等からなる配線層１２７を、例えばスパッタ法およびフォトリソグラフィ法を用いて形成する。次いで、平坦化膜１１３、上部電極１２６および配線層１２７上の全面に、前述した材料からなる保護膜１１４を、例えばＣＶＤ法を用いて成膜する。

そののち、フォトダイオード１１１Ａの上層側（ここでは、保護膜１１４上における開口部Ｈ１内）に、前述した材料（シンチレータ）からなる波長変換層２０を直接形成する。つまり、ここでは波長変換層２０を、フォトダイオード１１１Ａの形成領域に対応して選択的に形成する（開口部Ｈ１内に埋め込み形成する）。この際、例えば図９中に示したように、インクジェット法等を用いて開口部Ｈ１内に液体シンチレータを滴下することにより、液体シンチレータからなる波長変換層２０を形成することが望ましい。以上により、図１に示したセンサー基板１０（放射線撮像装置１）が完成する。

［撮像装置１の作用・効果］
（１．撮像動作）
この放射線撮像装置１では、例えば図示しない放射線源（例えばＸ線源）から照射され、被写体（検出体）を透過した放射線が入射すると、この入射した放射線が波長変換後に光電変換され、被写体の画像が電気信号（撮像信号）として得られる。詳細には、放射線撮像装置１に入射した放射線は、まず、センサー基板１０内の波長変換層２０において、フォトダイオード１１１Ａの感度域（ここでは可視域）の波長に変換される（波長変換層２０において可視光を発光する）。

次いで、センサー基板１０では、フォトダイオード１１１Ａの一端（例えば、上部電極１２６）に、配線１２７を介して所定の基準電位（バイアス電位）が印加されると、上部電極１２６の側から入射した光が、その受光量に応じた電荷量の信号電荷に変換される（光電変換がなされる）。この光電変換によって発生した信号電荷は、フォトダイオード１１１Ａの他端（例えば、下部電極１２４）側から光電流として取り出される。

詳細には、フォトダイオード１１１Ａにおける光電変換によって発生した電荷は光電流として読み出され、薄膜トランジスタ１１１Ｂから撮像信号として出力される。このようにして出力された撮像信号は、行走査部１３から画素駆動線１７を介して伝送される行走査信号に従って、垂直信号線１８に出力される（読み出される）。垂直信号線１８に出力された撮像信号は、垂直信号線１８を通じて画素列ごとに、水平選択部１４へ出力される。そして、列走査部１５による選択走査により、垂直信号線１８の各々を通して伝送される各画素の撮像信号が順番に水平信号線１９に出力され、この水平信号線１９を通して基板１１の外部へ伝送される（出力データＤoutが外部へ出力される）。以上のようにして、放射線撮像装置１において放射線を用いた撮像画像が得られる。

（２．センサー基板１０における作用）
ここで、図１および図１０を参照して、本実施の形態の放射線撮像装置１（センサー基板１０）における作用について、比較例と比較しつつ詳細に説明する。

（比較例）
図１０は、比較例に係る放射線撮像装置（放射線撮像装置１００）の断面構成を表したものである。この比較例の放射線撮像装置１００は、図１に示した本実施の形態の放射線撮像装置１とは異なり、センサー基板１０１および波長変換部材１０２とが個別に設けられている。具体的には、この放射線撮像装置１００では、センサー基板１０１上にシンチレータを用いた波長変換部材１０２（シンチレータプレート）が貼り合せられており、これらのセンサー基板１０１および波長変換部材１０２が別々のモジュールとして作製されたものとなっている。なお、センサー基板１０１では、センサー基板１０における平坦化膜１１３に対応する第１平坦化膜１１３Ａと、保護膜１１４上の全面に設けられた第２平坦化膜１１３Ｂとの２層の平坦化膜が設けられている。

この放射線撮像装置１００では、上記したように、センサー基板１０１上に波長変換部材１０２が別途貼り合せられている。このため、これらの貼り合せ工程の分、製造工程が増加し、製造コストが増大してしまう。また、この貼り合せを行うため、保護膜１１４上にも平坦化膜（第２平坦化膜１１３Ｂ）を設ける必要が生じ、この点でも製造コストが増大する。

更に、図１０中に示したように、波長変換部材１０２から出射した可視光Ｌ１０１は、第２平坦化膜１１３Ｂを介してフォトダイオード１１１Ａへと入射するため、この第２平坦化膜１１３Ｂの厚みの分、可視光Ｌ１０１が減衰してしまう。このような可視光Ｌ１０１の減衰は、フォトダイオード１１１Ａから得られる撮像信号におけるＳ／Ｎ比の低下を招き、撮像画像の画質劣化につながる。

加えて、隣接画素等からの迷光Ｌ１０２が、第２平坦化膜１１３Ｂおよび第１平坦化膜１１３Ａを介して、フォトダイオード１１１Ａへと入射してしまう。その結果、このフォトダイオード１１１Ａから得られる撮像信号におけるノイズ成分（迷光Ｌ１０２に起因したノイズ成分）が増大する。つまり、この点でも撮像画像の画質劣化が生じてしまう。

（本実施の形態）
これに対して本実施の形態の放射線撮像装置１では、図１に示したように、波長変換層２０が、センサー基板１０内に直接形成される（センサー基板１０内に内蔵されている）。これにより、上記比較例のように、センサー基板１０１上に波長変換部材１０２が別途貼り合せられる場合と比べ、この貼り合せ工程が不要となる分、製造工程が少なくて済む。

また、比較例とは異なり第２平坦化膜１１３Ｂが不要となるため、その点でも製造コストが低減する。更に、この第２平坦化膜１１３Ｂの厚みの分、波長変換層２０からフォトダイオード１１１Ａへの入射光（可視光）の減衰が抑えられることから、上記比較例と比べ、撮像信号におけるＳ／Ｎ比が向上し、撮像画像の画質が向上する。

更に、この波長変換層２０は、フォトダイオード１１１Ａの形成領域に対応して選択的に形成されている（平坦化膜１１３の開口部Ｈ１内に埋め込み形成されている）。これにより、上記比較例とは異なり、隣接画素等からの迷光がフォトダイオード１１１Ａへと入射してしまうのが防止される。その結果、このフォトダイオード１１１Ａから得られる撮像信号におけるノイズ成分（迷光に起因したノイズ成分）が低減し、この点でも撮像画像の画質が向上する。

以上のように本実施の形態では、入射した放射線をフォトダイオード１１１Ａの感度域に波長変換する波長変換層２０が、センサー基板１０内に直接形成されるようにしたので、製造工程を削減することができ、製造コストを低減することが可能となる。

また、例えば、平坦化膜１１３における開口部Ｈ１（コンタクトホール）のテーパ位置およびテーパ角を最適化することにより、フォトダイオード１１１Ａに到達する可視光の光量を増加させ、Ｓ／Ｎ比を向上させることも可能となる。

＜適用例＞
続いて、上記実施の形態に係る放射線撮像装置の放射線撮像表示システムへの適用例について説明する。

図１１は、適用例に係る放射線撮像表示システム（放射線撮像表示システム５）の概略構成例を模式的に表したものである。この放射線撮像表示システム５は、上記実施の形態に係る画素部１２等を有する放射線撮像装置１と、画像処理部５２と、表示装置４とを備えており、放射線を用いた撮像表示システム（放射線撮像表示システム）として構成されている。

画像処理部５２は、放射線撮像装置１から出力される出力データＤout（撮像信号）に対して所定の画像処理を施すことにより、画像データＤ１を生成するものである。表示装置４は、画像処理部５２において生成された画像データＤ１に基づく画像表示を、所定のモニタ画面４０上で行うものである。

このような構成からなる放射線撮像表示システム５では、放射線撮像装置１が、光源（ここではＸ線源等の放射線源５１）から被写体５０に向けて照射された照射光（ここでは放射線）に基づき、被写体５０の画像データＤoutを取得し、画像処理部５２へ出力する。画像処理部５２は、入力された画像データＤoutに対して上記した所定の画像処理を施し、その画像処理後の画像データ（表示データ）Ｄ１を表示装置４へ出力する。表示装置４は、入力された画像データＤ１に基づいて、モニタ画面４０上に画像情報（撮像画像）を表示する。

このように、本適用例の放射線撮像表示システム５では、放射線撮像装置１において被写体５０の画像を電気信号として取得可能であるため、取得した電気信号を表示装置４へ伝送することによって画像表示を行うことができる。すなわち、従来のような放射線写真フィルムを用いることなく、被写体５０の画像を観察することが可能となり、また、動画撮影および動画表示にも対応することが可能となる。

＜変形例＞
以上、実施の形態および適用例を挙げて本開示の技術を説明したが、本技術はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施の形態等では、フォトダイオード１１１Ａや薄膜トランジスタ１１１Ｂにおける半導体層が、主に非晶質半導体（非晶質シリコン等）により構成されている場合を例に挙げて説明したが、これには限られない。すなわち、上記した半導体層が、例えば、多結晶半導体（多結晶シリコン等）や微結晶半導体（微結晶シリコン等）により構成されているようにしてもよい。

また、上記実施の形態等では、波長変換層２０がフォトダイオード１１１Ａの形成領域に対応して選択的に形成されている（平坦化膜１１３の開口部Ｈ１内に埋め込み形成されている）場合を例に挙げて説明したが、この場合には限られない。すなわち、例えば、波長変換層２０がセンサー基板１０内で全面に直接形成されていてもよい。

なお、本技術は以下のような構成を取ることも可能である。
（１）
基板上に形成された複数の光電変換素子と、入射した放射線を前記光電変換素子の感度域に波長変換する波長変換層とを有するセンサー基板を備え、
前記波長変換層が、前記センサー基板内に直接形成されている
放射線撮像装置。
（２）
前記波長変換層が、前記光電変換素子の形成領域に対応して選択的に形成されている
上記（１）に記載の放射線撮像装置。
（３）
前記センサー基板は、前記光電変換素子の上層側に配設されると共に前記光電変換素子の形成領域に対応して開口部が形成された平坦化膜を有し、
前記波長変換層が、前記平坦化膜の前記開口部内に埋め込まれている
上記（２）に記載の放射線撮像装置。
（４）
前記波長変換層が、液体シンチレータを用いて構成されている
上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の放射線撮像装置。
（５）
前記波長変換層は、前記センサー基板内に前記液体シンチレータが滴下されることにより形成されたものである
上記（４）に記載の放射線撮像装置。
（６）
前記光電変換素子が、ＰＩＮ型のフォトダイオードからなる
上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の放射線撮像装置。
（７）
前記放射線がＸ線である
上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の放射線撮像装置。
（８）
放射線撮像装置と、この放射線撮像装置により得られた撮像信号に基づく画像表示を行う表示装置とを備え、
前記放射線撮像装置は、
基板上に形成された複数の光電変換素子と、入射した放射線を前記光電変換素子の感度域に波長変換する波長変換層とを有するセンサー基板を備え、
前記波長変換層が、前記センサー基板内に直接形成されている
放射線撮像表示システム。
（９）
センサー基板を形成する工程を含み、
前記センサー基板を形成する工程は、
基板上に複数の光電変換素子を形成する工程と、
前記光電変換素子の上層側に、入射した放射線を前記光電変換素子の感度域に波長変換する波長変換層を直接形成する工程と
を含む放射線撮像装置の製造方法。
（１０）
前記光電変換素子の上層側に液体シンチレータを滴下することにより、前記波長変換層を形成する
上記（９）に記載の放射線撮像装置の製造方法。
（１１）
インクジェット法を用いて前記液体シンチレータを滴下する
上記（１０）に記載の放射線撮像装置の製造方法。

１…放射線撮像装置、１０…センサー基板、１１…基板、１１１Ａ…フォトダイオード（光電変換素子）、１１１Ｂ…薄膜トランジスタ、１１２Ａ…第１層間絶縁膜、１１２Ｂ…第２層間絶縁膜、１１３…平坦化膜、１１４…保護膜、１２…画素部、１７…画素駆動線、１８…垂直信号線、２０…波長変換層、４…表示装置、５…放射線撮像表示システム、５０…被写体、５１…放射線源、Ｈ１…開口部、Ｐ…単位画素。

Claims (11)

1. 基板上に形成された複数の光電変換素子と、入射した放射線を前記光電変換素子の感度域に波長変換する波長変換層とを有するセンサー基板を備え、
   前記波長変換層が、前記センサー基板内に直接形成されている
   放射線撮像装置。
2. 前記波長変換層が、前記光電変換素子の形成領域に対応して選択的に形成されている
   請求項１に記載の放射線撮像装置。
3. 前記センサー基板は、前記光電変換素子の上層側に配設されると共に前記光電変換素子の形成領域に対応して開口部が形成された平坦化膜を有し、
   前記波長変換層が、前記平坦化膜の前記開口部内に埋め込まれている
   請求項２に記載の放射線撮像装置。
4. 前記波長変換層が、液体シンチレータを用いて構成されている
   請求項１に記載の放射線撮像装置。
5. 前記波長変換層は、前記センサー基板内に前記液体シンチレータが滴下されることにより形成されたものである
   請求項４に記載の放射線撮像装置。
6. 前記光電変換素子が、ＰＩＮ型のフォトダイオードからなる
   請求項１に記載の放射線撮像装置。
7. 前記放射線がＸ線である
   請求項１に記載の放射線撮像装置。
8. 放射線撮像装置と、この放射線撮像装置により得られた撮像信号に基づく画像表示を行う表示装置とを備え、
   前記放射線撮像装置は、
   基板上に形成された複数の光電変換素子と、入射した放射線を前記光電変換素子の感度域に波長変換する波長変換層とを有するセンサー基板を備え、
   前記波長変換層が、前記センサー基板内に直接形成されている
   放射線撮像表示システム。
9. センサー基板を形成する工程を含み、
   前記センサー基板を形成する工程は、
   基板上に複数の光電変換素子を形成する工程と、
   前記光電変換素子の上層側に、入射した放射線を前記光電変換素子の感度域に波長変換する波長変換層を直接形成する工程と
   を含む放射線撮像装置の製造方法。
10. 前記光電変換素子の上層側に液体シンチレータを滴下することにより、前記波長変換層を形成する
    請求項９に記載の放射線撮像装置の製造方法。
11. インクジェット法を用いて前記液体シンチレータを滴下する
    請求項１０に記載の放射線撮像装置の製造方法。

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