CN110854143B - 有源矩阵基板及x射线摄像面板 - Google Patents

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Abstract

有源矩阵基板在由栅极线和数据线限定的像素(P)中具有光电转换元件(42)。光电转换元件(42)与偏置布线连接，偏置布线与向偏置布线供给偏置电压的偏置端子(11)连接。偏置端子(11)与由非线性元件构成的第一保护电路(21)连接。第一保护电路(21)以反向偏置状态在供给高于偏置电压的规定电压的第一布线(31)与偏置端子(11)之间被连接。

Description

有源矩阵基板及X射线摄像面板
技术领域
以下公开的发明涉及有源矩阵基板及X射线摄像面板。
背景技术
以往已知具有用于保护开关元件等驱动用元件免受静电影响的保护电路的有源矩阵基板。日本特开2009-260305号公报中公开了一种包括受光元件、具有多个晶体管的集成电路和保护二极管的光集成电路。作为保护二极管而使用光电二极管，受光元件和集成电路分别与一个或多个保护二极管连接。各保护二极管以在受光元件和/或集成电路与端子之间串联或并联的方式设置。该光集成电路使用光电二极管作为保护二极管，由此确保比晶体管宽的pn接合面，抑制因浪涌电流引起的电场集中使保护二极管绝缘破坏。
但是，在上述光集成电路中，各保护二极管的阴极与受光元件连接，因此在保护二极管的正向偏置方向上流通更大的浪涌电流的情况下，存在电流从保护二极管的阴极流入受光元件，从而受光元件被破坏的可能。
发明内容
为了解决上述课题，以下公开的有源矩阵基板包括：栅极线；数据线，其与所述栅极线交叉；光电转换元件，其设置在由栅极线和数据线被限定的像素中；偏置布线，其与所述光电转换元件连接；偏置端子，其与所述偏置布线连接，向所述偏置布线供给偏置电压；第一布线，其被供给高于所述偏置电压的规定电压；以及第一保护电路，其由非线性元件构成，且在所述偏置端子与所述第一布线之间以反向偏置状态连接。
根据上述构成，设置在有源矩阵基板上的光电转换元件不易受到静电破坏。
附图说明
图1是表示第一实施方式中的有源矩阵基板的概略构成的俯视图。
图2是表示图1所示的有源矩阵基板的像素区域的概略构成的俯视图。
图3是表示第一实施方式中的像素的概略构成的等效电路图。
图4是第一实施方式中的与TFT及光电转换元件连接的偏置端子、数据端子及栅极端子和保护电路的等效电路图。
图5是第一实施方式中的像素的概略剖视图。
图6是第一实施方式中的保护电路的概略剖视图。
图7是表示第二实施方式中的有源矩阵基板的概略构成的俯视图。
图8是第二实施方式中的与TFT及光电转换元件连接的偏置端子、数据端子及栅极端子和保护电路的等效电路图。
图9是第三实施方式中的像素的概略剖视图。
图10是第三实施方式中的保护电路的概略剖视图。
图11是第四实施方式中的与TFT及光电转换元件连接的偏置端子、数据端子及栅极端子和保护电路的等效电路图。
图12是第四实施方式中的保护电路的概略剖视图。
具体实施方式
以下参照附图详细说明发明的实施方式。对图中相同或相当的部分标注同一附图标记并不对其做重复说明。
[第一实施方式]
(构成)
图1是表示本实施方式中的有源矩阵基板的概略构成的俯视图。图1所示的有源矩阵基板1能够用于例如X射线的摄像面板。也就是说，闪烁体设置在有源矩阵基板1的一面侧，所述闪烁体用于将透过被摄体的X射线转换为荧光(闪烁光)，因此能够制作X射线摄像面板。本实施方式中的有源矩阵基板1为设置闪烁体前的有源矩阵基板，并抑制在其制造过程产生的静电、漏电流的影响。
图1中的以R表示的区域为X射线的摄像区域(以下也称为像素区域)。图2是表示有源矩阵基板1的像素区域R的概略构成的俯视图。以下一边参照图1及图2一边说明有源矩阵基板1的构成。
如图2所示，像素区域R中设有多条数据线SL和与多条数据线SL交叉的多条栅极线GL。像素区域R通过形成由数据线SL和栅极线GL限定的多个像素而构成。
如图1所示，在有源矩阵基板1的像素区域R的外部区域分别设有多个端子11至13。另外，以包围像素区域R的方式设有布线15。虽然在该图中省略图示，但从布线15分支的布线在像素区域R内与栅极线GL大致平行地配置。以下将布线15及从布线15分支的布线统称为偏置布线。
端子11和端子12设置在图2所示的数据线SL的一方的端部侧的外部区域，端子13设置在图2所示的栅极线GL的一方的端部侧的外部区域。
各端子11与偏置布线15连接。各端子12与互不相同的一条数据线SL连接。各端子13与互不相同的一条栅极线GL连接。以下将端子11称为偏置端子11，将端子12称为数据端子12，将端子13称为栅极端子13。
另外，有源矩阵基板1在像素区域R的外侧区域分别设有多个分别与偏置端子11、数据端子12及栅极端子13连接的保护电路21、22、23(23a、23b)。此外，有源矩阵基板1在像素区域R外侧的区域中，设有分别与保护电路21和保护电路22连接的公共布线31、及与公共布线31连接并具有规定的基准电位的GND端子32。
在此说明像素区域R中的像素的构成。图3是表示像素的概略构成的等效电路图。如图3所示，像素P设有TFT(Thin Film Transistor：薄膜晶体管)(开关元件)41和光电转换元件42。
在本实施方式中，光电转换元件42构成为包含PIN光电二极管。TFT41的源极与数据线SL连接，TFT41的漏极与光电转换元件42的阴极连接。另外，在像素P中，偏置布线15经由未图示的绝缘膜与光电转换元件42的阳极连接。
并且，虽然在图1等中未图示，但有源矩阵基板1连接有驱动电路和读取电路，所述驱动电路施加扫描电压来扫描栅极线GL，所述读取电路从数据线SL读取由光电转换元件42转换得到的电荷。若与被扫描的栅极线GL连接的TFT41变为导通状态，则与由光电转换元件42转换得到的电荷对应的电信号经由数据线SL向读取电路输出。
接下来说明保护电路21至23的构成。图4是与由栅极线GL(n)和数据线SL限定的像素P的TFT41及光电转换元件42连接的偏置端子11、数据端子12及栅极端子13和保护电路21至23的等效电路图。
保护电路21至23均包含一个PIN光电二极管而构成。另外，虽然此处省略图示，但保护电路21至23均构成为具有覆盖PIN光电二极管的遮光层，避免在保护电路21至23中产生光电流。
保护电路21的阳极与偏置端子11连接，阴极与公共布线31连接。
保护电路22的阳极与公共布线31连接，阴极与数据端子12连接。
保护电路23a的阳极与栅极线GL(n)连接，阴极与栅极线GL(n)的前级的栅极线GL(n-1)连接。另外，保护电路23b的阳极与栅极线GL(n)连接，阴极与栅极线GL(n)的后级的栅极线GL(n+1)连接。也就是说，保护电路23a与在栅极线GL(n)前被扫描的前级的栅极线GL(n-1)连接，保护电路23b与相比于栅极线GL(n)在后被扫描的后级的栅极线GL(n+1)连接。
在本例中，数据端子12及数据线SL的电位比公共布线31的电位(基准电位)高，例如为1V左右。另外，偏置端子11及偏置布线15的电位为例如-6V左右，比公共布线31的电位低。栅极线GL的电位在例如栅极线GL被扫描而处于选择状态时为+20V左右，在栅极线GL处于非选择状态时为-10V左右。
保护电路21以反向偏置状态在偏置端子11与公共布线31之间被连接，因此，在该状态下，电流不会经由保护电路21向光电转换元件42侧流动。另外，在假设比公共布线31的电位大的静电从偏置端子11侧进入的情况下，保护电路21变为正向偏置状态，但由于能够使静电经由保护电路21流入公共布线31，因此能够保护光电转换元件42免受静电影响。另外，在反向偏置状态下，无法使电流流入GND端子32侧，但与未设有保护电路21的情况相比，偏置布线15的电容增大，因此在静电进入偏置端子11的情况下，偏置布线15的电压的时间变化变得平缓。由此，即使在该情况下，也能够一定程度抑制由静电带来的影响。
另外，保护电路22以反向偏置状态在数据端子12与公共布线31之间被连接，因此在该状态下，电流不会经由保护电路22流入数据线SL与公共布线31之间。另外，在假设电位比公共布线31高的静电从数据端子12侧进入的情况下，若静电未超过保护电路22的耐压，则保护电路22保持反向偏置状态，电流不会流入数据线SL与公共布线31之间。
保护电路23a、23b在栅极线GL(n)处于非选择状态且栅极线GL(n-1)或栅极线GL(n+1)处于选择状态时变为反向偏置状态，在选择了栅极线GL(n)时变为正向偏置状态。在保护电路23a、23b变为正向偏置状态时，电流经由保护电路23a、23b流入栅极线GL(n-1)及GL(n+1)，但栅极线GL(n-1)和栅极线GL(n+1)处于非选择状态。由于向栅极线GL(n-1)和栅极线GL(n+1)供给非选择时的电压，因此即使栅极线GL(n)转入选择状态，栅极线GL(n-1)和栅极线GL(n+1)仍维持非选择状态，不会影响具有栅极线GL(n)的像素的数据读取。另外，在保护电路23a和保护电路23b处于反向偏置状态时，电流不会经由保护电路23a和保护电路23b流入栅极线GL(n)，因此不会影响像素P的数据读取。
另外，在假设电位比栅极线GL(n-1)、GL(n+1)大的静电从栅极端子13侧进入的情况下，保护电路23a、23b变为正向偏置状态，因此能够将静电释放到栅极线GL(n-1)、GL(n+1)，从而能够保护TFT41免受静电影响。
接下来，说明像素P的剖面构造和保护电路21至23的剖面构造。图5是本实施方式中的像素P的剖视图，图6是本实施方式中的保护电路21的剖面构造。并且，在此，以保护电路21为例进行说明，保护电路22及23也具有与保护电路21相同的剖面构造。
如图5所示，像素P在基板101上形成有栅极电极41a和栅极绝缘膜102。基板101为具有绝缘性的基板，例如由玻璃基板等构成。
栅极电极41a在本例中具有从下层起依次层叠了氮化钽(TaN)、钨(W)金属膜而成的层叠构造。氮化钽(TaN)、钨(W)的膜厚分别优选为30nm、300nm左右。在本实施方式中，栅极线GL可以具有与栅极电极41a相同的构造，也可以具有与后述的TFT的源极电极、漏极电极相同的构造。并且，栅极电极41a及栅极线GL可以具有单层或两层以上的多层，材料及膜厚也不限定于以上所述。
栅极绝缘膜102覆盖栅极电极41a。栅极绝缘膜102在本例中具有从下层起依次将由氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiO2)构成的无机绝缘膜层叠而成的层叠构造。上述氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiO2)的膜厚分别优选为325nm、10nm左右。并且，栅极绝缘膜102不限于上述构成，也可以由单层或两层以上的多层构成。另外，栅极绝缘膜102的材料及膜厚也不限定于以上所述。
经由栅极绝缘膜102，在栅极电极41a上设有半导体活性层41b、与半导体活性层41b连接的源极电极41c及漏极电极41d。
半导体活性层41b由氧化物半导体构成。在本例中，半导体活性层41b具有将以规定比例含有铟(In)、镓(Ga)、锌(Zn)及氧(O)的氧化物半导体层叠两层而成的层叠构造。上述的两层氧化物半导体的膜厚优选从下层起依次为70nm、35nm左右。
并且，作为被用于半导体活性层41b的氧化物半导体，除以上所述外，也可以使用例如InGaO3(ZnO)5、氧化镁锌(MgxZn1-xO)、氧化镉锌(CdxZn1-xO)、氧化镉(CdO)、InSnZnO(含有In(铟)、Sn(锡)、Zn(锌))、In(铟)-Al(铝)-Zn(锌)-O(氧)系、或以规定比例含有铟(In)、镓(Ga)及锌(Zn)的非晶质氧化物半导体等。另外，作为氧化物半导体，也可以应用“非晶质”或“结晶质(包含多晶、微晶、c轴取向)”的材料。在半导体活性层41b为层叠构造的情况下，也可以应用上述任意组合。
通过使用上述的氧化物半导体，与无定形硅(a-Si)相比，TFT41的截止泄漏电流减小。另外，若TFT41的截止泄漏电流减小，则检测信号的噪声成分减少，X射线的检测灵敏度(S/N比)提高。
源极电极41c及漏极电极41d在栅极绝缘膜102上方以与半导体活性层41b的局部接触的方式配置。源极电极13c及漏极电极13d具有将钛(Ti)、铝(Al)、钛(Ti)的金属膜依次层叠而成的层叠构造。上述各金属膜的膜厚优选自下层起依次为30nm、400nm、50nm左右。并且，源极电极13c及漏极电极13d不限于上述构造，也可以具有单层或两层以上的层叠构造。另外，源极电极41c及漏极电极41d的材料及膜厚不限定于以上所述。
在栅极绝缘膜102的上方，以覆盖源极电极41c及漏极电极41d的局部的方式设有绝缘膜103。在绝缘膜103的与源极电极41c和漏极电极41d的局部重叠的部分，分别形成有贯通绝缘膜103的接触孔CH1、CH2。
绝缘膜103由氧化硅(SiO2)构成。绝缘膜103的膜厚为500nm左右。并且，绝缘膜103不限于上述构造，也可以由单层或两层以上的多层构成，但在由单层构成绝缘膜103的情况下，优选使用氧化硅(SiO2)。另外，绝缘膜103的材料及膜厚不限定于以上所述。
在绝缘膜103的上方，以覆盖接触孔CH1和接触孔CH2的方式，分离设置有阴极141和数据端子连接部241。阴极141经由接触孔CH1与漏极电极41d连接，数据端子连接部241经由接触孔CH2与源极电极41c连接。源极电极41c经由数据端子连接部241与数据端子12连接。
阴极141及数据端子连接部241在本例中具有将钛(Ti)、铝(Al)、钛(Ti)的金属膜依次层叠而成的层叠构造。上述各金属膜的膜厚优选自下层起依次为30nm、300nm、100nm左右。并且，阴极141及数据端子连接部241不限定于上述构造，也可以具有单层构造。另外，阴极141及数据端子连接部241的材料及膜厚也不限定于以上所述。
在阴极141的上方，作为半导体层，依次层叠n型非晶质半导体层142、本征非晶质半导体层143和p型非晶质半导体层144。
n型非晶质半导体层142由掺杂了n型杂质(例如磷)的无定形硅构成。
本征非晶质半导体层143由本征无定形硅构成。本征非晶质半导体层143形成为与n型非晶质半导体层142接触。
p型非晶质半导体层144由掺杂了p型杂质(例如硼)的无定形硅构成。p型非晶质半导体层144形成为与本征非晶质半导体层143接触。
在本例中，n型非晶质半导体层142、本征非晶质半导体层143及p型非晶质半导体层144的膜厚分别优选为10nm、1200nm、10nm左右。并且，n型非晶质半导体层142、本征非晶质半导体层143及p型非晶质半导体层144的掺杂剂及膜厚不限定于以上所述。
在p型非晶质半导体层144的上方设有阳极145。阳极145设在与由n型非晶质半导体层142、本征非晶质半导体层143及p型非晶质半导体层144构成的半导体层的端部相比的内侧。也就是说，阳极145的X轴方向的长度比半导体层短。阳极145使用由例如ITO(IndiumTin Oxide：氧化铟锡)构成的透明导电膜。阳极145的膜厚优选为60nm左右。并且，阳极145的材料及膜厚不限定于以上所述。
在p型非晶质半导体层144上方以覆盖阳极145的方式设有绝缘膜105。另外，在绝缘膜104上方以覆盖绝缘膜105的方式设有绝缘膜106。也就是说，绝缘膜106覆盖绝缘膜105的上方并覆盖半导体层的侧面。并且，在绝缘膜106的上方设有平坦化膜107，覆盖绝缘膜106。平坦化膜107在本例中使用由感光性树脂构成的有机绝缘膜。
在阳极145上形成有贯通绝缘膜105、绝缘膜106和平坦化膜107的接触孔CH3。另外，在俯视时与接触孔CH2重合的位置形成有贯通绝缘膜104、绝缘膜106和平坦化膜107的接触孔CH31。
绝缘膜105和绝缘膜106在本例中分别使用由氮化硅(SiN)构成的无机绝缘膜。绝缘膜105的膜厚优选为50nm左右，绝缘膜106的膜厚优选为250nm左右。并且，绝缘膜105及绝缘膜106的材料及膜厚不限定于以上所述。
平坦化膜107在本例中使用由感光性树脂构成的有机绝缘膜。平坦化膜107的膜厚优选为2500nm左右。并且，平坦化膜107的构造不限于上述构造。
在平坦化膜107的上方，设有覆盖接触孔CH3的偏置布线15(151、152)和覆盖接触孔CH31的数据端子连接布线250(251、252)。偏置布线15经由接触孔CH3与阳极145连接，数据端子连接布线250经由接触孔CH31与数据端子连接部241连接。
偏置布线15及数据端子连接布线250分别构成为在下层设有由金属层构成的第一布线层151及251，在上层设有由透明导电膜构成的第二布线层152及252。
在本例中，第一布线层151及251具有将钛(Ti)、铝(Al)、钛(Ti)的金属膜依次层叠而成的层叠构造。上述各金属膜的膜厚优选自下层起依次为60nm、600nm、50nm左右。并且，第一布线层151及251不限定于上述构造，也可以具有单层构造。另外，第一布线层151及251的材料及膜厚也不限定于以上所述。第二布线层152及252例如由ITO构成，其膜厚优选为100nm左右。并且，第二布线层152及252的材料及膜厚不限定于以上所述。
在平坦化膜107上，以覆盖偏置布线15及数据端子连接布线250的方式设有绝缘膜108。绝缘膜108在本例中使用由氮化硅(SiN)构成的无机绝缘膜。绝缘膜108的膜厚优选为300nm左右。并且，绝缘膜108的构造不限于上述构造。
在绝缘膜108上设有平坦化膜109，平坦化膜109覆盖整个绝缘膜108。平坦化膜109在本例中使用由感光性树脂构成的有机绝缘膜。平坦化膜109的膜厚优选为2500nm左右。并且，平坦化膜109的构造不限于上述构造。
并且，在平坦化膜109的上方设有绝缘膜110，绝缘膜110覆盖整个平坦化膜109。绝缘膜110在本例中使用由氮化硅(SiN)构成的无机绝缘膜。绝缘膜110的膜厚优选为150nm左右。并且，绝缘膜110的构造不限于上述构造。
以上为像素P的剖面构造。接下来，参照图6说明保护电路21的剖面构造。并且，在图6中，对与上述像素P(图5)相同的构成标注与图5相同的附图标记。
如图6所示，保护电路21在基板101上配置有栅极绝缘膜102，在栅极绝缘膜102上方配置有绝缘膜103。
在绝缘膜103的上方设有光电二极管210，在光电二极管210的上层设有覆盖光电二极管210的遮光层211。光电二极管210由与上述光电转换元件(光电二极管)42相同的材料及膜厚构成。另外，遮光层211由与上述偏置布线15相同的材料及膜厚构成。
具体来说，光电二极管210具有由与上述阴极141相同的材料及膜厚构成的阴极201。在阴极201的上方以分离方式设有绝缘膜104，并以覆盖阴极201的方式设有由与上述n型非晶质半导体层142相同的材料及膜厚构成的n型非晶质半导体层202。在n型非晶质半导体层202的上方，设有由与上述本征非晶质半导体层143相同的材料及膜厚构成的本征非晶质半导体层203，在本征非晶质半导体层203的上方，设有由与上述p型非晶质半导体层144相同的材料及膜厚构成的p型非晶质半导体层204。在p型非晶质半导体层204的上方设有由与上述阳极145相同的材料及膜厚构成的阳极205。
在p型非晶质半导体层204的上方，以覆盖阳极205的方式设有绝缘膜105，在绝缘膜104的上方，以覆盖由n型非晶质半导体层202、本征非晶质半导体层203及p型非晶质半导体层204构成的保护电路21的半导体层的侧面和绝缘膜105的方式设有绝缘膜106。
在绝缘膜106的上方设有平坦化膜107，在阳极224的上方形成有贯通绝缘膜105及106和平坦化膜107的接触孔CH4。
遮光层211在平坦化膜107的上方以覆盖接触孔CH4的方式设置。遮光层211构成为，在下层层叠第一遮光膜211a、在上层层叠第二遮光膜211b。在本例中，第一遮光膜211a由与上述第一布线层151相同的材料及膜厚构成，第二遮光膜211b由与上述第二布线层152相同的材料及膜厚构成。也就是说，遮光层211由与上述偏置布线15相同的导电膜构成。
并且，保护电路21的遮光层211与偏置端子11连接，而保护电路22的遮光层211与公共布线31连接，保护电路23的遮光层211与栅极线GL(n)的栅极端子13连接。
在遮光层211的上层，以覆盖遮光层211方式设有绝缘膜108，在绝缘膜108的上方层叠平坦化膜109和绝缘膜110。
以上是本实施方式中的保护电路21至23的剖面构造。如上所述，像素P中的光电转换元件(光电二极管)42及偏置布线15、与保护电路21至23的光电二极管210及遮光层211的构造分别相同。因此，能够以制作像素P的工序制作保护电路21至23。另外，遮光层211在俯视时与光电二极管210重合，覆盖整个光电二极管210，因此能够抑制光向光电二极管210的入射，光电二极管210中不易产生光电流。因此，光电流不会经由保护电路21至23流入像素P，对像素P的检测结果基本没有影响。
[第二实施方式]
在上述第一实施方式中，说明了保护电路22在与GND端子32连接的公共布线31和数据端子12之间以反向偏置状态连接的例子。在第一实施方式中，在比公共布线31的电位小的负静电从数据端子12侧进入的情况下，保护电路22变为正向偏置状态，电流经由保护电路22在数据线SL与公共布线31之间流动。在本实施方式中，说明在保护电路22变为正向偏置状态的情况下电流不易经由保护电路22流入数据线SL的构造。
图7是表示本实施方式中的有源矩阵基板的概略构成的俯视图。在图7中，对与图1相同的构成标注与图1相同的附图标记。以下主要说明与第一实施方式不同的构成。
如图7所示，有源矩阵基板1A包括：与数据端子12连接的保护电路22a、与保护电路22a连接的布线24和与布线24连接的端子25。
保护电路22a由与保护电路22相同的光电二极管210和遮光层211构成。端子25被从外部电路(图示省略)施加电压V1。电压V1高于向数据线SL供给的电压Vd。布线24不与其他布线等连接，配置在像素区域R的外侧。
图8是与像素P(n)的TFT41及光电转换元件42连接的偏置端子11、数据端子12及栅极端子13和保护电路21、22a、23的等效电路图。
如图8所示，保护电路22a以反向偏置状态在数据端子12与布线24之间被连接。在该状态下，电流不会经由保护电路22a流入数据线SL。另外，假设高于布线24的电位V1的静电从数据端子12侧进入，保护电路22a变为正向偏置状态的情况下，能够将静电经由保护电路22a释放到布线24，从而能够保护TFT41免受静电影响。
[第三实施方式]
在本实施方式中，说明与上述第一及第二实施方式相比提高光电转换元件42的受光面积的构成。
图9是本实施方式中的像素P的概略剖视图。另外，图10是本实施方式中的保护电路21的概略剖视图。并且，在图10中，为了方便，仅记载保护电路21，而其他保护电路22、23也具有与保护电路21相同的构成。另外，在图9及图10中，对与第一实施方式(参照图5及图6)相同的构成标注与第一实施方式相同的附图标记。以下说明与第一实施方式不同的构成。
如图9及图10所示，在本实施方式中，在绝缘膜103上设有平坦化膜111，在平坦化膜111的上方设有光电转换元件42的阳极141a及数据端子连接部241a和绝缘膜104。
在本实施方式中，在俯视时在与源极电极41c重合的位置形成有贯通平坦化膜111和绝缘膜103的接触孔CH21，在俯视时在与漏极电极41d重合的位置形成有贯通平坦化膜111和绝缘膜103的接触孔CH11。阳极141a与漏极电极41d经由接触孔CH11连接，数据端子连接部241a与源极电极41c经由接触孔CH21连接。
按照这种方式，通过在TFT41与光电转换元件42之间设置平坦化膜111，从而能够将TFT41与光电转换元件42以在俯视时重叠的方式配置。也就是说，不需要像第一实施方式那样将TFT41和光电转换元件42在像素P的X轴方向上并列配置，光电转换元件42的配置自由度提高。其结果是，能够使光电转换元件42的受光面积大于第一实施方式，增大光电转换元件42的受光量。
[第四实施方式]
在上述第一至第三实施方式中，说明了保护电路21至23由一个光电二极管210和遮光层211构成的例子。在本实施方式中，说明与第一至第三实施方式不同的构成的保护电路。
图11是本实施方式中的保护电路、与像素P的TFT41及光电转换元件42连接的偏置端子11、数据端子12及栅极端子13的等效电路图。并且，在图11中，对与第一实施方式相同的构成标注与第一实施方式相同的附图标记。以下主要说明本实施方式中的保护电路的构成。
如图11所示，保护电路61至63分别构成为使TFT51(保护电路用开关元件)与第一实施方式的保护电路21至23串联连接。具体来说，保护电路21至23中的光电二极管210的阴极与TFT51的漏极连接，TFT51的栅极和漏极与二极管连接。
保护电路61中的TFT51的源极与公共布线31连接。保护电路62中的TFT51的源极与数据端子12连接。保护电路63a中的TFT51的源极与栅极线GL(n-1)连接。保护电路63b中的TFT51的源极与栅极线GL(n+1)连接。
接下来说明保护电路61至63的剖面构造。图12是保护电路61的概略剖视图。在此，为了方便，以保护电路61为例进行说明，但保护电路62及63也为与保护电路61相同的构成。并且，在图12中，对与前述实施方式相同的构成标注与前述实施方式相同的附图标记。以下主要说明与前述实施方式不同的构成。
如图12所示，在本实施方式中，在基板101上方形成有具有与像素P中的TFT41相同构成的TFT51。具体来说，在基板101上配置由与TFT41的栅极电极41a相同的材料及膜厚构成的栅极电极51a。另外，在基板101上方，以覆盖栅极电极51a的方式设置栅极绝缘膜102。
在栅极绝缘膜102的上方，配置由与TFT41的半导体活性层41b相同的材料及膜厚构成的半导体活性层51b。另外，在栅极绝缘膜102的上方，以在半导体活性层51b的上方分离的方式配置源极电极51c与漏极电极51d。源极电极51c和漏极电极51d由与TFT41的源极电极41c和漏极电极41d相同的材料及膜厚构成。漏极电极51d在栅极绝缘膜102形成的开口102a处与栅极电极51a连接。
在栅极绝缘膜102上方，以覆盖半导体活性层51b及源极电极51c和漏极电极51d的局部的方式层叠绝缘膜103和平坦化膜111。在绝缘膜103和平坦化膜111上，在与漏极电极51d重合的位置形成有接触孔CH5。
在平坦化膜111的上方，以覆盖接触孔CH5的方式配置光电二极管210的阴极201，阴极201与漏极电极51d经由接触孔CH5连接。与光电二极管210相比上层的阴极201的构成与前述实施方式相同。
在第四实施方式中，保护电路61至63中的光电二极管210均以反向偏置状态连接，因此，保护电路61至63与第一实施方式等的保护电路21至23同样地动作。不过，保护电路61至63中的光电二极管210分别与TFT51串联连接，因此与保护电路21至23相比，保护电路61至63的电阻及电容增大。因此，与前述实施方式相比，能够抑制静电流入的情况下的保护电路61至63中的急剧电压变化，保护电路61至63不易被破坏。
并且，在第四实施方式中，说明了在保护电路61至63中分别使光电二极管210与TFT51串联连接的例子，但也可以是一部分保护电路不与TFT51连接的构成。即，也可以使全部保护电路中的光电二极管210不与TFT51连接。
以上对实施方式进行了说明，但上述实施的方式不过是用于实施发明的例示。因此，有源矩阵基板不限于上述实施方式，而能够在不脱离其主旨的范围内对上述实施方式进行适当变形并实施。以下说明有源矩阵基板的变形例。
(1)在上述第一实施方式中，说明了偏置端子11、数据端子12、栅极端子13分别与保护电路连接的例子，但至少设有与偏置端子11连接的保护电路21即可。也就是说，例如，可以不设置与数据端子12及栅极端子13连接的保护电路22和保护电路23这二者，也可以设置保护电路22或保护电路23中的一方。虽然优选设置全部保护电路，但在仅设置保护电路21的情况下，也能够保护光电转换元件42免受静电影响。
(2)对于上述第一至第四实施方式中的保护电路而言，说明了使用由p型非晶质半导体层、本征非晶质半导体层和n型非晶质半导体层构成的PIN二极管的例子，但也可以使用由p型非晶质半导体层和n型非晶质半导体层构成的PN二极管。也就是说，作为保护电路，只要使用非线性元件即可。
(3)在上述第一至第四实施方式中，对设有闪烁体前的有源矩阵基板进行了说明，但也可以对在有源矩阵基板的一面侧设有闪烁体的X射线摄像面板应用上述实施方式的构成。另外，闪烁体配置在有源矩阵基板的X射线照射的一面侧。
另外，该X射线摄像面板也可以连接有驱动电路和读取电路，所述驱动电路用于扫描栅极线GL，所述读取电路经由数据线SL从光电转换元件42读取与由闪烁体转换得到的荧光对应的电荷。
(4)也可以在上述第一至第四实施方式中的有源矩阵基板被制造成X射线摄像面板之后，将有源矩阵基板中的保护电路切离。保护电路也可以用于至少在设置闪烁体前的有源矩阵基板的制造过程中的摄像检查中减轻漏电流或静电的影响。
(5)上述第一至第四实施方式可以任意组合。也就是说，作为第一实施方式和第二实施方式中的保护电路，也可以应用第四实施方式的保护电路。另外，第三实施方式的平坦化膜111也可以分别设置在第一实施方式和第二实施方式中。
上述有源矩阵基板能够说明如下。
第一构成的有源矩阵基板包括：栅极线；数据线，其与所述栅极线交叉；光电转换元件，其设置在由栅极线和数据线被限定的像素中；偏置布线，其与所述光电转换元件连接；偏置端子，其与所述偏置布线连接，向所述偏置布线供给偏置电压；第一布线，其被供给高于所述偏置电压的规定电压；以及第一保护电路，其由非线性元件构成，且在所述偏置端子与所述第一布线之间以反向偏置状态连接。
根据第一构成，在像素上设置的光电转换元件与供给偏置电压的偏置端子连接。第一保护电路以反向偏置状态在第一布线与偏置端子之间被连接。向第一布线供给的规定电压高于偏置电压。因此，在第一保护电路处于反向偏置状态时，电流不会经由第一保护电路流入光电转换元件侧。另外，在电位高于偏置电压的静电从偏置端子侧进入的情况下，虽然第一保护电路变为正向偏置状态，但静电能够经由第一保护电路流向第一布线，从而能够保护光电转换元件免受静电影响。
也可以是，在上述第一构成的基础上，还具有：开关元件，其与所述栅极线、所述数据线和所述光电转换元件连接；栅极端子，其与所述栅极线连接；以及一组第二保护电路，它们由非线性元件构成，相对于所述栅极端子设置，所述栅极线设有多条，所述一组第二保护电路分别连接在公共的一个栅极端子与互不相同的其他栅极线之间，所述一组第二保护电路在与所述一个栅极端子连接的栅极线处于选择状态时分别处于正向偏置状态，在所连接的所述其他栅极线为选择状态时分别处于反向偏置状态(第二构成)。
根据第二构成，设有与栅极线、数据线和光电转换元件连接的开关元件，栅极线与栅极端子连接。栅极端子与由非线性元件构成的一组第二保护电路连接。一组第二保护电路中的各个保护电路连接在彼此公共的一个栅极端子与互不相同的其他栅极线之间。在与一个栅极端子连接的栅极线处于选择状态时，一组第二保护电路变为正向偏置状态，而此时其他栅极线处于非选择状态。因此，即使电流经由第二保护电路流入其他栅极线，对具有其他栅极线的像素的数据的影响也较小。另外，在与一组第二保护电路连接的其他栅极线处于选择状态时，与该一组第二保护电路所公共的一个栅极端子连接的栅极线处于非选择状态。此时，该一组第二保护电路处于反向偏置状态，因此电流不会经由第二保护电路流入与该一个栅极端子连接的栅极线。另外，即使电位大于其他栅极线的静电从一组第二保护电路所公共的一个栅极端子进入，也能够使静电经由这些第二保护电路流入其他栅极线，因此能够保护与栅极线连接的开关元件免受静电影响。
也可以是，在第二构成的基础上，还具有与所述数据线连接的数据端子、和由非线性元件构成并与所述数据端子连接的第三保护电路，所述数据端子的电位高于所述第一布线的规定电位，所述第三保护电路在所述数据端子与所述第一布线之间以反向偏置状态连接(第三构成)。
根据第三构成，与数据线连接的数据端子与由非线性元件构成的第三保护电路连接。数据端子的电位高于第一布线的电位，第三保护电路以反向偏置状态在数据端子与第一布线之间被连接。因此，在第三保护电路处于反向偏置状态下，电流不会经由第三保护电路流入数据线，不会影响像素的检测结果。
也可以是，在第二构成的基础上，还具有：数据端子，其与所述数据线连接；第二布线，其被供给与向所述数据端子供给的电压相比高的电压；以及第三保护电路，其由非线性元件构成，以反向偏置状态被连接在所述数据端子与所述第二布线之间(第四构成)。
根据第四构成，与数据线连接的数据端子与由非线性元件构成的第三保护电路连接。数据端子的电位低于第二布线的电位，第三保护电路以反向偏置状态在数据端子与第二布线之间被连接。因此，在第三保护电路处于反向偏置状态时，电流不会经由第三保护电路流入数据线，不会影响像素的检测结果。另外，在电位高于第二布线的静电从数据端子侧进入的情况下，第三保护电路变为正向偏置状态，能够使静电流入第二布线。其结果是，能够保护与数据线连接的开关元件免受静电影响。
也可以是，在第三或第四构成的基础上，所述光电转换元件由光电二极管构成，第一保护电路、第二保护电路及第三保护电路分别包含具有与所述光电转换元件相同构造的光电二极管和覆盖该光电二极管的遮光层(第五构成)。
根据第五构成，第一保护电路、第二保护电路及第三保护电路由光电二极管和覆盖光电二极管的遮光层构成。因此，第一保护电路、第二保护电路及第三保护电路中不易产生光电流，不会影响像素的检测结果。另外，第一保护电路、第二保护电路及第三保护电路的光电二极管和光电转换元件具有相同的构造，因此能够以制作光电转换元件的工序制作第一保护电路、第二保护电路及第三保护电路。
也可以是，在第二至第五中任一构成的基础上，在所述光电转换元件与所述开关元件之间设置绝缘膜，所述光电转换元件以隔着所述绝缘膜在俯视时与所述开关元件重叠的方式配置(第六构成)。
根据第六构成，相比于光电转换元件与开关元件在像素内以在俯视时不重叠的方式配置的情况，能够增大光电转换元件的受光面，提高光电转换元件中的量子效率。
也可以是，在第五或第六构成的基础上，所述第一保护电路、所述第二保护电路及所述第三保护电路分别还包含与所述第一保护电路、所述第二保护电路及所述第三保护电路每一个的所述光电二极管串联连接的保护电路用开关元件(第七构成)。
根据第七构成，第一保护电路、第二保护电路及第三保护电路与同这些保护电路的光电二极管串联的保护电路用开关元件连接。因此，与未连接保护电路用开关元件的情况相比，第一保护电路、第二保护电路及第三保护电路的电阻及电容增大。其结果是，即使静电电流流入第一保护电路、第二保护电路及第三保护电路各电路，也能够抑制各电路中的急剧电压变化，电路不易被破坏。
第八构成的X射线摄像面板包括：第一至第七中的任一构成的有源矩阵基板；以及闪烁体，其设置在所述有源矩阵基板的一面侧，将所照射的X射线转换为荧光(第八构成)。
根据第八构成，在第一保护电路处于反向偏置状态时，电流不会经由第一保护电路流入光电转换元件。另外，在电位高于偏置电压的静电从偏置端子侧进入的情况下，第一保护电路变为正向偏置状态，但能够使静电经由第一保护电路流入第一布线，能够保护光电转换元件免受静电影响。
也可以是，在第八构成的基础上，包括：驱动电路，其与所述有源矩阵基板连接，并扫描所述栅极线；以及读取电路，其与所述有源矩阵基板连接，经由所述数据线读取与由所述闪烁体转换得到的荧光对应的电荷(第九构成)。
根据第九构成，能够保护光电转换元件免受静电影响，并能够恰当地获得X射线的检测结果。
附图标记说明
1、1a…有源矩阵基板；11…偏置端子；12…数据端子；13…栅极端子；15…偏置布线；21、22、22a、23、23a、23b、61至63…保护电路；24…布线；25…端子；31…公共布线；41、51…TFT；42…光电转换元件(光电二极管)；111…平坦化膜；210…光电二极管；211…遮光层。

Claims (9)

1.一种有源矩阵基板，其特征在于，包括：
栅极线；
数据线，其与所述栅极线交叉；
光电转换元件，其设置在由所述栅极线和所述数据线被限定的像素中；
偏置布线，其与所述光电转换元件连接；
偏置端子，其与所述偏置布线连接，向所述偏置布线供给偏置电压；
第一布线，其被供给高于所述偏置电压的规定电压；以及
第一保护电路，其由非线性元件构成，且在所述偏置端子与所述第一布线之间以反向偏置状态连接。
2.根据权利要求1所述的有源矩阵基板，其特征在于，还包括：
开关元件，其与所述栅极线、所述数据线和所述光电转换元件连接；
栅极端子，其与所述栅极线连接；以及
一组第二保护电路，它们由非线性元件构成，相对于所述栅极端子设置，
所述栅极线设有多条，
所述一组第二保护电路分别连接在公共的一个栅极端子与互不相同的其他栅极线之间，
所述一组第二保护电路在与所述一个栅极端子连接的栅极线处于选择状态时分别处于正向偏置状态，在所连接的所述其他栅极线为选择状态时分别处于反向偏置状态。
3.根据权利要求2所述的有源矩阵基板，其特征在于，还包括：
数据端子，其与所述数据线连接；以及
第三保护电路，其由非线性元件构成，且与所述数据端子连接，
所述数据端子的电位高于所述第一布线的规定电位，
所述第三保护电路在所述数据端子与所述第一布线之间以反向偏置状态连接。
4.根据权利要求2所述的有源矩阵基板，其特征在于，还包括：
数据端子，其与所述数据线连接；
第二布线，其被供给与向所述数据端子供给的电压相比高的电压；以及
第三保护电路，其由非线性元件构成，且以反向偏置状态被连接在所述数据端子与所述第二布线之间。
5.根据权利要求3或4所述的有源矩阵基板，其特征在于，
所述光电转换元件由光电二极管构成，
所述第一保护电路、所述第二保护电路及所述第三保护电路分别包含具有与所述光电转换元件相同构造的光电二极管和覆盖该光电二极管的遮光层。
6.根据权利要求2所述的有源矩阵基板，其特征在于，还包括绝缘膜，所述绝缘膜设置在所述光电转换元件与所述开关元件之间，
所述光电转换元件以隔着所述绝缘膜在俯视时与所述开关元件重叠的方式配置。
7.根据权利要求5所述的有源矩阵基板，其特征在于，
所述第一保护电路、所述第二保护电路及所述第三保护电路分别还包含与所述第一保护电路、所述第二保护电路及所述第三保护电路每一个的所述光电二极管串联连接的保护电路用开关元件。
8.一种X射线摄像面板，其特征在于，包括：
权利要求1或2所述的有源矩阵基板；以及
闪烁体，其设置在所述有源矩阵基板的一面侧，且将所照射的X射线转换为荧光。
9.根据权利要求8所述的X射线摄像面板，其特征在于，包括：
驱动电路，其与所述有源矩阵基板连接，并扫描所述栅极线；以及
读取电路，其与所述有源矩阵基板连接，经由所述数据线读取与由所述闪烁体转换得到的荧光对应的电荷。
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