JP2000046645A - 光電変換装置及びその製造方法及びｘ線撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光電変換装置において、マトリクス信号配線
に断線等の欠陥が生じたことにより光電変換信号出力が
不適切な出力値を出力すると、他信号線にクロストーク
するため、画質低下、歩留まり低下の問題を引き起こし
ていた。 【解決手段】 複数の光電変換素子をマトリクス状に配
置した光電変換回路部１０１と、該光電変換回路部１０
１から出力される並列信号を読み取り用回路部１０７へ
転送する、複数のマトリクス信号配線Ｍ１〜Ｍ３とを有
する光電変換装置において、前記光電変換回路部の非光
電変換領域に配列された上記マトリクス信号配線の内、
欠陥信号を出力する該マトリクス信号配線Ｍ２に、意図
的に切断した切断箇所Ｘ２を有することを特徴とする光
電変換装置およびその製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、医療用のディジタ
ルＸ線検出器やＸ線撮像装置、ディジタル複写機、電子
黒板、ファクシミリ等の事務機の画像入力部に用いられ
る光電変換装置及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、医療診断用に用いられるＸ線撮像
装置では、Ｘ線を人体に曝射させ、人体を透過したＸ線
を可視光に変換させる蛍光体に照射させ、その蛍光をフ
ィルムに露光させいわゆるフィルム方式が主流になって
いる。

【０００３】しかしながら、高齢化社会をむかえつつあ
る日本はもとより、世界的にも病院内での診断効率の向
上やより精度の高い医療機器が強く望まれている。そう
いった状況の中、従来のフィルム方式でのＸ線撮像装置
においては、医師が患者のＸ線画像を得るまでに、途中
にフィルムの現像処理工程があるために長い時間を必要
とし、時としてはＸ線撮影中に患者が動いてしまった場
合や露出があわない場合などに、再度撮影のやり直しが
余儀なくされる。これらは病院内での診療の効率向上を
妨げる要因であり、今後の新しい医療社会を目指してい
くとき大きな障害となってくる。

【０００４】近年、医療業界において“Ｘ線画像情報の
ディジタル化”の要求が高まりつつある。ディジタル化
が達成されれば、医師がリアルタイムに最適なアングル
での患者のＸ線画像情報を知ることができ、得られたＸ
線画像情報は光磁気ディスクのような媒体を用いて記
録、管理することができる。またファクシミリや他の通
信方式等を利用すれば患者のＸ線画像情報は世界中どこ
の病院にでも短時間に送ることが可能となる。

【０００５】最近では“Ｘ線画像情報のディジタル化”
の要求に答えるべくＣＣＤ固体撮像素子やアモルファス
シリコン光電変換素子をフィルムの代わりに用いたＸ線
撮像装置が提案されてきている。

【０００６】図６は、従来の２次元光電変換装置の等価
回路図である。図６では説明を簡単化するため３×３の
２次元光電変換装置を表しているが、実際の光電変換装
置は、装置の目的にもよるが、更に多数ビットで構成さ
れる。

【０００７】光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３に入射し
た光は、光電変換素子により光電変換され、光電変換信
号電荷として、それぞれの光電変換素子の電極間容量に
蓄積される。これらの光電変換信号は、転送用スイッチ
Ｔ１−１〜Ｔ３−３及びマトリクス信号配線Ｍ１〜Ｍ３
を通って、並列の電圧出力となる。さらに、読み出し用
スイッチ回路部により直列信号となり、外部に取り出さ
れる。

【０００８】図６の光電変換装置の構成例においては、
総画素数９ビットの光電変換素子を３ビットずつまとめ
て３行に分割してある。上述の各動作は、順次この行単
位で行われる。

【０００９】図７は図６に示される従来の光電変換装置
の動作を示すタイミングチャートである。

【００１０】第１行の光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−３
に入射した光情報は、光電変換され、信号電荷として、
Ｓ１−１〜Ｓ１−３それぞれの光電変換素子内の電極間
容量に蓄積される。一定の蓄積時間を経過した後、シフ
トレジスタＳＲ１よりゲート駆動用配線Ｇ１に転送用の
第１の電圧パルスをＴ１時間与え、転送用スイッチ素子
Ｔ１−１からＴ１−３をオン状態に切り替える。これに
より、光電変換素子内の電極間容量（Ｓ１−１〜Ｓ１−
３）に蓄えられていた信号電荷が、マトリクス信号配線
Ｍ１〜Ｍ３を通って、負荷コンデンサＣ１〜Ｃ３に転送
され、各負荷コンデンサの電位Ｖ１〜Ｖ３は、信号の電
荷量分だけ高くなる（転送動作）。

【００１１】続いて、ゲート駆動用配線Ｎ１〜Ｎ３にシ
フトレジスタＳＲ２より電圧パルスを順次与え、読み出
し用スイッチＵ１〜Ｕ３を順次オン状態に切り替えるこ
とにより、負荷コンデンサＣ１〜Ｃ３の転送されていた
第１行の信号を直列信号に変換し、オペアンプによりイ
ンピーダンス変換後に３画素分の信号を、Ｔ３時間の間
で光電変換素子装置の外部へ出力する（読出動作）。

【００１２】その後、リセット用スイッチＲＥＳ１〜Ｒ
ＥＳ３にリセット用の電圧パルスをＣＲＥＳにＴ２時間
印可して負荷コンデンサＣ１〜Ｃ３をリセットし次行の
読み出し動作に備える（リセット動作）。

【００１３】以下、ゲート駆動用配線Ｇ２，Ｇ３を順次
駆動することにより、全画素のデータを出力する。

【００１４】図８は、図６で示される２次元の光電変換
装置を用いて構成された医療用のＸ線検出装置の概略断
面図である。Ｘ線源１５０１を出射したＸ線は人体１５
０２（患者の患部）に照射され、肺部、骨部、病巣とい
った体内情報に対応したＸ線が、グリッド板１５０３に
向かう。グリッド板１５０３は人体内での散乱Ｘ線を蛍
光体１５０４や光電変換装置１５０６に照射されるのを
防ぐ目的で配置されており、鉛の様なＸ線を吸収する物
質１５０７とアルミニウムの様なＸ線を透過する物質１
５０８とで構成されている。グリッドを通過したＸ線
は、Ｘ線可視変換蛍光体１５０４に照射され、そこで可
視光に変換される。Ｘ線可視変換蛍光体の蛍光を光電変
換装置１５０６で光電変換される。なお、１５０９は光
電変換素子、１５１０はスイッチング素子であり、１５
１１は光電変換素子、スイッチング素子を保護する保護
膜である。１５１２は、光電変換素子、スイッチング素
子を配置する絶縁基板である。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】図９（ａ）は、光電変
換素子及びスイッチング素子をアモルファスシリコン半
導体薄膜を用いて構成した時の光電変換回路部の概略的
上面図である、図９（ｂ）は、図９（ａ）中Ａ−Ｂにお
ける概略的断面構成図である。光電変換素子３０１及び
スイッチング素子３０２（アモルファスシリコンＴＦ
Ｔ、以下単にＴＦＴと記す）は同一基板３０３上に形成
されており、光電変換素子の下部電極は、ＴＦＴの下部
電極（ゲート電極）と同一の第１の金属薄膜層３０４で
共有されており、光電変換素子の上部電極は、ＴＦＴの
上部電極（ソース電極、ドレイン電極）と同一の第２の
金属薄膜層３０５で共有されている。また、第１、第２
の金属薄膜層は、光電変換回路部内の、ゲート駆動用配
線３０６、マトリクス信号配線３０７も共有している。
図９（ａ）においては、画素数として２×２の計４画素
分が記載されている。図９中ハッチング部は、光電変換
素子の受光面である。３０９は光電変換素子にバイアス
を与える電源ラインである。また、３１０は光電変換素
子とＴＦＴを接続するためのコンタクトホールである。

【００１６】ここで本発明における光電変換回路部の形
成方法を説明する。

【００１７】まず、絶縁基板３０３上にスパッタ法や抵
抗加熱法によりクロム（Ｃｒ）を第１の金属薄膜層３０
４として約５００オングストローム蒸着し、フォトリソ
グラフィーによりパターニングし不必要なエリアをエッ
チングする。この第１の金属薄膜層３０４は光電変換素
子３０１の下部電極及びスイッチング素子３０２のゲー
ト電極となる。次に、ＣＶＤ法により、同一真空内でａ
−ＳｉＮｘ（３１１）、ａ−Ｓｉ：Ｈ（３１２）、Ｎ＋
層（３１３）をそれぞれ、３０００，５０００，１００
０オングストロームずつ順次積層させる。これらの各層
は、光電変換素子３０１の絶縁層／光電変換半導体層／
ホール注入阻止層であり、そしてスイッチング素子３０
２（ＴＦＴ）のゲート絶縁膜／半導体層／オーミックコ
ンタクト層となる。また、第１の金属薄膜層３０４と第
２の金属薄膜層３０５とのクロス部（図９（ａ）３１
４）の絶縁層としても利用される。各層の膜厚は上記厚
さに限らず光電変換装置として使用する電圧、電荷、光
電変換素子受光面の入射光量等により最適に設計され
る。少なくとも、ａ−ＳｉＮｘは、エレクトロンとホー
ルが通過できず、また、ＴＦＴのゲート絶縁膜として十
分機能できる５００オングストローム以上が望ましい。
各層を堆積した後、コンタクトホール（図９（ａ）３１
０参照）となるエリアをＲＩＥまたはＣＤＥ等でドライ
エッチングし、その後、第２の金属薄膜層３０５として
アルミニウム（Ａｌ）をスパッタ法や抵抗加熱法で約１
００００オングストローム堆積させる。さらにフォトリ
ソグラフィーによりパターニングし不必要なエリアをエ
ッチングする。第２の金属薄膜層は光電変換素子３０１
の上部電極、スイッチングＴＦＴ３０２のソース、ドレ
イン電極、その他の配線等となる。また第２の金属薄膜
層３０５の成膜と同時にコンタクトホール部で上下の金
属薄膜層が接続される。更に、ＴＦＴのチャネル部を形
成するために、ソース電極、ドレイン電極間の一部をＲ
ＩＥ法でエッチングし、その後、不必要なａ−ＳｉＮｘ
層、ａ−Ｓｉ：Ｈ層、Ｎ＋層をＲＩＥ法でエッチングし
各素子が分離される。これで、光電変換素子３０１、ス
イッチングＴＦＴ３０２、他の配線類（３０６，３０
７，３０９）、コンタクトホール部３１０が形成され
る。図９（ｂ）の断面図においては２画素分のみしか図
示されていないが、多数の画素が同時に絶縁基板３０３
上に形成されることは言うまでもない。最後に、耐湿性
向上の目的として、各素子、配線類をＳｉＮｘのパッシ
ベーション膜（保護膜）３１５で被覆する。以上の説明
の通り、光電変換素子、スイッチングＴＦＴ、配線類が
同時に堆積された共通の第１の金属薄膜層、ａ−ＳｉＮ
ｘ、ａ−Ｓｉ：Ｈ、Ｎ＋層、および第２の金属薄膜層と
各層のエッチングのみで形成される。

【００１８】以上述べたようなアモルファスシリコン半
導体を主たる材料にしたプロセスを用いれば、光電変換
素子、スイッチング素子、ゲート駆動用配線、マトリク
ス信号配線を、同一基板上に同時に作製することがで
き、大面積の光電変換回路部を提供することができる。

【００１９】従来の光電変換装置では、上述のように各
行単位で、転送〜読み出し〜リセットの各動作が順次行
われるため、光電変換装置からの画像信号は、図７中Ｖ
ｏｕｔに示されるように間欠的に出力される。すなわ
ち、１行を読みとるために必要な時間はＴ１＋Ｔ２＋Ｔ
３（図７）となり、全ビットを読みとるためには図６に
示した３×３の２次元光電変換装置の場合、その３倍の
時間が必要となる。図８で示された医療用Ｘ線撮像装置
の光電変換装置部１５０６の大きさは、肺の部分を撮影
するＸ線撮像装置を例にとると、４０ｃｍ×４０ｃｍ程
度必要と言われており、仮に１００μｍの画素ピッチで
形成するとなると総画素数としては４０００×４０００
で１６００万画素と膨大な画素数になる。単純に図６に
示される構成で読み取り動作を行うとすると４０００×
（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３）の時間が必要となる。実際にはＴ
３に必要な時間が大きくなるために、読み取り用回路部
を複数個（Ｎ個）設け、Ｎ個並列に読み取り走査をする
ことにより４０００×（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３／Ｎ）の時間
で全画素を読みとる構成が一般的である。

【００２０】図１０は、読み取り用回路部を１０個設
け、１０個並列に読み取り走査をする場合の光電変換装
置の概略図である。この場合、各読み取り用回路部が担
当する領域を時系列的に同時に出力することになる。す
なわち、各読み取り用回路部の出力線が１０本引き出さ
れることになる。

【００２１】しかしながら、１６００万画素もの多数の
画素を、１画素たりとも欠陥なく作成することは容易で
なく、欠陥画素は通常隣接の正常画素のデータで補間が
行われる。また、４０００本のゲート配線、４０００本
のマトリクス信号配線を１本たりとも断線させることな
く作成することも容易ではなく、断線した配線に対応し
た画素の出力も隣接の正常画素のデータで補間が行われ
るのが一般的である。

【００２２】負荷コンデンサは図６中にＣ１〜Ｃ３と容
量素子として表記されているが、実際上は、スイッチン
グ素子のゲート電極とマトリクス信号配線側の電極とで
形成される電極間容量（Ｃｇｓ）で構成される。つま
り、図９においてＴＦＴの信号線マトリクス配線側の上
下電極間容量および、クロス部３１４で構成される容量
である。例えば、負荷コンデンサＣ１の容量は、第１行
のＳ１−１の信号電荷を転送する場合、信号配線Ｍ１に
寄生するスイッチング素子Ｔ１−１とＴ２−１とＴ３−
１の信号線マトリクス配線側に寄生する上下電極間容量
Ｃｇｓおよびその近傍に配置されるそれぞれのクロス部
容量の和になる。同様に、例えば第２行のＳ２−２の信
号電荷を転送する場合、Ｃ２の容量値は信号配線Ｍ１に
寄生するスイッチング素子Ｔ１−２とＴ２−２とＴ３−
２のＣｇｓおよびその近傍に配置されるそれぞれのクロ
ス部容量の和になる。言うなれば、どの光電変換素子の
信号電荷を転送するにしても、負荷容量値（Ｃ１〜Ｃ
３）はスイッチング素子のＣｇｓの３個分およびクロス
部３個分の容量が付加されることになる。同様にして、
４０００×４０００画素の２次元光電変換装置を構成す
る場合、マトリクス内の各信号線の負荷容量は、（Ｃｇ
ｓ＋クロス部容量）×４０００の容量を有することにな
る。負荷コンデンサ（Ｃｇｓ及びクロス部容量の総和）
を代表的にＣｆとし、光電変換素子１個の容量を代表的
にＣｋとし、蓄積電荷をＱｔとすると、ＴＦＴによる転
送動作後の出力電位Ｖｃｆは、Ｖｃｆ＝Ｑｔ／（Ｃｋ＋
Ｃｆ）となる。

【００２３】図１１は、図９（ａ）で示される光電変換
装置のマトリクス信号配線３０７が、成膜工程あるいは
フォトリソグラフィ工程における異常（ゴミ、異物等の
混入）により断線していた場合の例を示した光電変換回
路部の上面図である。また、図１２は、その概略的な断
面を示した図である。この場合、光電変換素子で蓄積さ
れた信号電荷の転送はＴＦＴにより首尾良く転送動作を
させることはできない。図１１に示されるような断線部
があった場合、断線部までの光電変換素子の信号電荷は
ＴＦＴにより転送されるが、マトリクス信号配線に負荷
される負荷コンデンサの容量値が断線により規定の容量
を供え持つことができず、すなわちＣｆが小さくなり、
出力Ｖｃｆとして大きな値を示すことになる。特に、断
線部が読み取り用回路部に近接していた場合Ｃｆは非常
に小さくその出力は異常に大きくなる。断線部を境に読
み取り用回路部から遠方に位置する光電変換素子の出力
は当然のことながら転送することはできない。図１３
（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）は図１０におけるＢ点、Ｃ点、
Ｄ点で断線していた場合の概略の出力例を示した図であ
り、図１３（Ａ）は断線していない場合の出力例であ
る。

【００２４】図１４は、図１１で示される光電変換装置
のマトリクス信号配線３０７が、成膜行程あるいはフォ
トリソグラフィ行程における異常（ゴミ、異物等の混
入）により断線していた場合の例で図１２とは異なる例
である。図１２との違いはマトリクス信号配線を構成す
る第２の金属薄膜層３０５が断線しているが、その下層
にあるＮ＋層が接続されている場合の例である。この場
合、光電変換素子で蓄積された信号電荷の転送はＴＦＴ
により首尾良く転送動作をさせられるかどうかはＮ＋層
のシート抵抗と第２の金属薄膜層の断線長により依存さ
れる。すなわち断線長が十分長い場合、図１２で示され
る例と同様の挙動を示すが、断線長が十分短い場合断線
していない状態に近い挙動を示すことになる。それらの
中間的な断線状態の場合、断線部を境に読み取り用回路
部から遠方の光電変換素子の転送出力は不定の状態にな
る。また転送動作後の読み取り用回路からのリセット動
作においても、不定な状態となる。

【００２５】図１５は、図１４のような断線状態になっ
た場合のそのマトリクス信号配線の出力を示した実験結
果である。横軸は、断線長すなわちＮ＋層の抵抗値を意
図しており、実験では断線していないマトリクス信号配
線と読み取り用回路部との間に意図的に抵抗を挿入して
測定を行ったものである。測定における負荷容量は約５
０ｐＦに設定している。この図から判るように、挿入抵
抗が小さい場合断線していない状態に等しく（正常出
力）、挿入抵抗が大きい場合、完全な断線状態すなわち
図１２に示される状態に近く、蓄積電荷はされない。ま
た挿入抵抗が中間的な状態では、その出力が異常に高い
値を示している。このことは、成膜工程、フォトリソグ
ラフィ工程における異常（ゴミ、異物の混入）による図
１４に示されるようなＮ＋層を介在した断線状態は、そ
の信号線の出力が断線の程度如何によっては異常に高い
値を示しうる可能性があることを意味している。

【００２６】通常マトリクス信号配線の断線が存在する
場合、その信号配線の出力は最終的に画像形成のデータ
として用いず、ソフト的あるいはハード的に補間技術を
用いて対応している。例えば隣接のマトリクス信号配線
の出力で補間をとる場合が多い。

【００２７】図１２で示された断線の場合も同様であ
る。

【００２８】しかしながら、図１０に示す用に複数個の
読み取り用回路部を並列に配置して読み取りを行う場
合、通常、読み取り用回路部からの各信号線は時系列的
に、同時に読み取りが行われたため、図１２または図１
４に示される断線がある場合、その隣の読み取り用回路
部に影響を与えるいわゆるクロストークが発生するとい
った問題がある。更に、隣の隣の読み取り用回路部にま
でクロストークする場合もある。図１６（Ａ）はそのク
ロストークした場合の画像例であり、図１６（Ｂ）は、
図１６（Ａ）のＡ−Ｂ断面の出力例を示している。すな
わち、１本の光電変換装置内の断線による出力異常が、
複数本へクロストークするため、画像品位の低下を引き
起こし、ひいては補間による対応がもはやできず歩留ま
りを低下させるといった問題点を有している。

【００２９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するための手段として、複数の光電変換素子をマトリ
クス状に配置した光電変換回路部と、該光電変換回路部
から出力される並列信号を読み取り用回路部へ転送す
る、複数のマトリクス信号配線とを有する光電変換装置
において、前記光電変換回路部の非光電変換領域に配列
された上記マトリクス信号配線の内、欠陥信号を出力す
る該マトリクス信号配線に、意図的に切断した切断箇所
を有することを特徴とする光電変換装置を有するもので
ある。

【００３０】また、前記読み取り用回路部の該読み取り
用回路領域以外の非読み取り用回路領域内に配列され
た、前記マトリクス信号配線から引き出された配線の
内、欠陥信号を出力する該配線に、意図的に切断した切
断箇所を有することを特徴とする光電変換装置でもあ
る。

【００３１】また、同一の基板上に、複数の光電変換素
子とスイッチング素子とマトリクス信号配線とゲート駆
動配線を配置して並列信号を出力するための光電変換回
路部と、前記ゲート駆動配線に駆動用信号を印可する駆
動用回路部と、前記マトリクス信号配線より転送される
並列信号を直列信号に変換して出力する読み取り用回路
部と、前記基板上に、前記光電変換素子が配置されてい
る光電変換領域と、前記光電変換素子部以外の前記マト
リクス信号配線と前記ゲート駆動配線が配置されている
非光電変換領域を有する光電変換装置において、前記光
電変換領域からの複数の光電変換信号出力の中の不適切
な信号に対応する前記マトリクス信号配線の、前記非光
電変換領域内の該配線部に、意図的に切断した切断箇所
を有することを特徴とする光電変換装置でもある。

【００３２】また、前記読み取り用回路部に、前記マト
リクス信号配線より転送される並列信号を直列信号に変
換して出力するための読み取り用回路領域と、該読み取
り用回路以外の配線が配置されている非読み取り用回路
領域と、を有し、信号出力に欠陥を有する前記マトリク
ス信号配線から引き出された配線の、前記非読み取り用
回路領域内の該配線部に、意図的に切断した切断箇所を
有することを特徴とする光電変換装置でもある。

【００３３】更にまた、本発明は、同一の基板上に複数
の光電変換素子とスイッチング素子とマトリクス信号配
線とゲート駆動配線を配置して並列信号を出力するため
の光電変換回路部と、前記ゲート駆動配線に駆動用信号
を印可する駆動用回路部と、前記マトリクス信号配線よ
り転送される並列信号を直列信号に変換して出力する読
み取り用回路部を有する光電変換装置において、前記基
板上には前記光電変換素子が配置されている光電変換領
域と前記光電変換素子部以外の前記マトリクス信号配線
と前記ゲート駆動配線が配置されている非光電変換領域
を有しており、前記光電変換領域からの複数の光電変換
信号出力の中の一部が不適切であった場合、その信号に
対応しているマトリクス信号配線を非光電変換領域内で
切断することを特徴とした光電変換装置の製造方法でも
ある。

【００３４】また、前記読み取り用回路部には、マトリ
クス信号配線より転送される並列信号を直列信号に変換
して出力するための読み取り用回路領域と、該読み取り
用回路以外の配線が配置されている非読み取り用回路領
域を有し、前記光電変換領域からの複数の光電変換信号
出力の中の一部が不適切であった場合、その信号に対応
した前記マトリクス信号配線から引き出された配線を、
前記非読み取り用領域内で切断することを特徴とした光
電変換装置の製造方法でもある。

【００３５】更にまた、本発明は、上述した光電変換装
置を有することを特徴とするＸ線撮像装置でもある。

【００３６】

【作用】本発明によれば、同一の基板上に複数の光電変
換素子とスイッチング素子とマトリクス信号配線とゲー
ト駆動配線を配置して並列信号を出力するための光電変
換回路部と、前記ゲート駆動配線に駆動用信号を印可す
る駆動用回路部と、前記マトリクス信号配線より転送さ
れる並列信号を直列信号に変換して出力する読み取り用
回路部を有する光電変換装置において、前記基板上には
光電変換回路が配置されている光電変換領域と前記光電
変換回路以外のマトリクス信号配線とゲート駆動配線が
配置されている非光電変換領域を有しており、前記光電
変換領域からの複数の光電変換信号出力の中の一部が不
適切であった場合、その信号に対応しているマトリクス
信号配線を非光電変換領域内で切断することにより、か
つての信号配線の異常な出力の増大による他の信号線へ
のクロストークがなくなるため、画像品位が向上し、歩
留まりもよくなり、光電変換装置を安価に提供できる。

【００３７】また、上記問題点を解決するための光電変
換装置は、同一の基板上に複数の光電変換素子とスイッ
チング素子とマトリクス信号配線とゲート駆動配線を配
置して並列信号を出力するための光電変換回路部と、前
記ゲート駆動配線に駆動用信号を印可する駆動用回路部
と、前記マトリクス信号配線より転送される並列信号を
直列信号に変換して出力する読み取り用回路部を有する
光電変換装置において、前記基板上には前記光電変換回
路が配置されている光電変換領域と前記光電変換回路部
以外のマトリクス信号配線とゲート駆動配線が配置され
ている非光電変換領域を有しており、前記読み取り用回
路部には、マトリクス信号配線より転送される並列信号
を直列信号に変換して出力するための読み取り用回路領
域と読み取り用回路以外の配線が配置されている非読み
取り用回路領域があり、前記光電変換領域からの複数の
光電変換信号出力の中の一部が不適切であった場合、そ
の信号に対応した前記マトリクス信号配線から引き出さ
れた配線を非読み取り用領域内で切断することにより、
かつての信号配線の異常な出力の増大による他の信号線
へのクロストークがなくなるため、画像品位が向上し、
歩留まりもよくなり、光電変換装置を安価に提供でき
る。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、図面を用い本発明の実施形
態について、詳細に説明する。

【００３９】（実施形態１）図１は、本発明の実施形態
１を示す光電変換装置の回路図である。説明を簡単化す
るために、図においては３×３の合計９画素で構成して
いる。また、図６と同じ部材については同様の記号を用
いている。Ｓ１−１〜Ｓ３−３は可視光を受光し電気信
号に変換するための光電変換素子であり、Ｔ１−１〜Ｔ
３−３はＳ１−１〜Ｓ３−３で光電変換された信号電荷
を、マトリクス信号配線Ｍ１〜Ｍ３側へ転送するための
スイッチ素子である。Ｇ１〜Ｇ３はスイッチ素子Ｔ１−
１〜Ｔ３−３に接続されたスイッチのゲート駆動用配線
である。マトリクス信号配線Ｍ１には、従来例でも説明
したように、スイッチ素子の電極間容量（Ｃｇｓ）３個
分の容量と近傍のクロス部で形成される３個分の容量が
付加されている。図１内では容量素子としての表記して
いない。他のマトリクス信号配線Ｍ２，Ｍ３についても
同様である。

【００４０】光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３とスイッ
チング素子Ｔ１−１〜Ｔ３−３とゲート駆動配線Ｇ１〜
Ｇ３とマトリクス信号配線Ｍ１〜Ｍ３が図中の光電変換
回路部１０１内に表示されており、図示されていない
が、絶縁基板上に配置されている。１０２は、スイッチ
素子Ｔ１−１〜Ｔ３−３を開閉するためのシフトレジス
タ（ＳＲ１）で構成される駆動用回路部である。Ａ１〜
Ａ３は、マトリクス信号配線Ｍ１〜Ｍ３の信号電荷を増
幅し、インピーダンス変換するためのオペアンプであ
り、図中においてはバッファーアンプとしてのみ記載し
てある。Ｓｎ１からＳｎ３はオペアンプＡ１〜Ａ３の出
力すなわち各マトリクス信号配線Ｍ１〜Ｍ３の出力を読
み出しコンデンサＣＬ１〜ＣＬ３へ転送する転送スイッ
チである。読み出しコンデンサＣＬ１〜ＣＬ３は、バッ
ファアンプＢ１〜Ｂ３を介して読み出し用スイッチＳｒ
１〜Ｓｒ３により読み出される。１０３は読み出し用ス
イッチＳｒ１〜Ｓｒ３を切り替えるためのシフトレジス
タ（ＳＲ２）である。ＣＬ１〜ＣＬ３の並列信号は、Ｓ
ｒ１〜Ｓｒ３とＳＲ２により直列変換され、最終段のオ
ペアンプ１０４に入力され、さらにＡ／Ｄ変換回路部１
０５でディジタル化される。ＲＥＳ１〜ＲＥＳ３はマト
リクス信号配線に付加された容量に蓄えられた信号成分
をリセットするためのリセット用スイッチであり、ＣＲ
ＥＳ端子からのパルスによりあるリセット電位にリセッ
ト（図中ではＧＮＤ電位にリセット）される。また、１
０６は光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３にバイアスを与
えるための電源である。

【００４１】読み取り用回路部１０７は、バッファアン
プＡ１〜Ａ３、転送スイッチＳｎ１〜Ｓｎ３、読み出し
コンデンサＣＬ１〜ＣＬ３、バッファアンプＢ１〜Ｂ
３、読み出し用スイッチＳｒ１〜Ｓｒ３、シフトレジス
タＳＲ２、最終段のオペアンプ１０４、リセット用スイ
ッチＲＥＳ１〜ＲＥＳ３で構成されている。

【００４２】図１では光電変換回路部１０１内における
マトリクス信号配線Ｍ２が光電変換素子Ｓ２−２近傍で
断線している例を示しており、断線部を図中“×”（Ｘ
１）で示している。この断線部分は、光電変換回路部を
作成する成膜工程またはフォトリソグラフィ工程におい
て予測していないゴミや異物の混入によりやむをえず発
生した不具合である。

【００４３】また図１の光電変換回路部と読み取り用回
路部との間に示した領域においてマトリクス信号配線Ｍ
２上で、“×”部（Ｘ２）で示した部分は、意図的に切
断したものであり、本発明の特徴とするところである。

【００４４】この切断部“×”部（Ｘ２）は、図１の電
気回路図面上、その表示の位置に付記しているが、パタ
ーン上では光電変換回路部内の光電変換素子やスイッチ
素子が２次元アレー上に配列されている光電変換領域
（言うなれば被写体が存在しうる領域）内で切断するの
ではなく、光電変換領域外でかつ読み取り用回路部との
接続部までの領域すなわち非光電変換領域の範囲内で意
図的に切断している。切断の方法としては、炭酸ガスレ
ーザーやエキシマレーザー等を用いレーザー光により熱
的に溶融する。または、切断したい部分を、マトリクス
信号配線を形成している金属薄膜層のエッチャントを用
いて溶かしてもよいし、場合によっては、カッターなど
先の尖ったもので削りとってもよい。

【００４５】図２は、図１に示される光電変換装置の動
作を示すタイミングチャートであり、マトリクス信号配
線Ｍ２上の意図せぬ断線部分“×”（Ｘ１）及び意図的
に切断した部分“×”部（Ｘ２）が存在しない場合を想
定して、動作の詳細を説明する。光電変換素子Ｓ１−１
〜Ｓ３−３で光電変換された信号電荷は、光電変換素子
内で形成されている容量成分に一定の期間だけ蓄積され
る。第１行の光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−３に蓄積さ
れていた信号電荷は、ＳＲ１のゲートパルス信号Ｇ１に
よりスイッチング素子Ｔ１−１〜Ｔ１−３がｔ１時間だ
け“ＯＮ”し、マトリクス信号配線Ｍ１〜Ｍ３の各配線
に形成される容量成分に転送される。

【００４６】図２中、Ｍ１〜Ｍ３はその転送の様子を示
しており、各光電変換素子内に蓄えられた信号量が異な
った場合を示している。すなわち、第１行の光電変換素
子（Ｓ１−１からＳ１−３）においては、その出力レベ
ルがＳ１−２＞Ｓ１−１＞Ｓ１−３である。マトリクス
信号配線の信号出力は、それぞれオペアンプＡ１〜Ａ３
によりインピーダンス変換される。その後、読み取り用
回路部内のスイッチング素子Ｓｎ１〜Ｓｎ３が、図２中
に示されるＳＭＰＬパルスによりｔ２時間だけ“ＯＮ”
し、読み出しコンデンサＣＬ１〜ＣＬ３にそれぞれ転送
される。読み出しコンデンサＣＬ１〜ＣＬ３の信号は、
それぞれバッファアンプＢ１〜Ｂ３によりインピーダン
ス変換される。その後読み出し用スイッチＳｒ１〜Ｓｒ
３がＳＲ２からのシフトパルスＳｐ１〜Ｓｐ３により順
次“ＯＮ”することにより、読み出し用コンデンサＣＬ
１〜ＣＬ３に転送されていた並列の信号電荷が、直列変
換され読み出される。Ｓｐ１，Ｓｐ２，Ｓｐ３のシフト
パルスのパルス幅をＳｐ１＝Ｓｐ２＝Ｓｐ３＝ｔ３とす
ると、この直列変換読み出しに必要な時間はｔ３×３と
なる。直列変換された信号は最終段のオペアンプ１０４
から出力され、さらにＡ／Ｄ変換回路部１０５によりデ
ィジタル化される。

【００４７】図２中に示されたＶｏｕｔはＡ／Ｄ変換回
路部に入力される前のアナログ信号を示している。図２
に示しているように、第１行のＳ１−１〜Ｓ１−３の並
列信号すなわちマトリクス信号配線の信号電位Ｍ１〜Ｍ
３の並列信号が、それらの信号の大小に比例してＶｏｕ
ｔ信号上で、直列変換されている。最後に、Ｍ１〜Ｍ３
の信号電位はＣＲＥＳパルスがｔ４時間だけ“ＯＮ”す
ることによりリセット用スイッチ素子ＲＥＳ１〜ＲＥＳ
３を介して一定のリセット電位（ＧＮＤ電位）にリセッ
トされ、次のＳ２−１〜Ｓ２−３の第２行の光電変換素
子の信号電荷の転送に備える。以下同様に第２行、第３
行の光電変換された信号が繰り返し読み出される。

【００４８】図３は、図１内において光電変換領域内の
意図しない断線部分“×”部（Ｘ１）が存在し（断線し
ている）、非光電変換領域内の意図的に切断する部分
“×”部（Ｘ２）が存在しない場合（断線させていな
い）を想定したタイミングチャートを示している。

【００４９】図２では、光の入力が多い明るい画素、光
が少ない暗い画素、その中間的な明るさの画素等、それ
ぞれの入力があった場合を想定してタイミングチャート
が示されているが、図３では、説明をわかりやすくする
ために全画素に一定の光が照射された場合を想定してタ
イミングチャートを示している。またマトリクス信号配
線Ｍ２上の意図しない断線部“×”はＮ＋層を介在して
いない、完全なオープン（ハイインピーダンス状態）を
想定してタイミングチャートを示している。

【００５０】図３のＶｏｕｔから判るように、断線部を
境にして、読み取り用回路部から遠方にある画素にはス
イッチ素子Ｔ１−２及びＴ２−２を介して蓄積信号電荷
が転送されない故、信号が小さい。一方、断線部を境に
して読み取り用回路部側にある画素については、光電変
換素子Ｓ３−２の蓄積信号電荷は、スイッチ素子Ｔ３−
２を介して転送されるがマトリクス信号配線Ｍ２に付加
されている読み出しのトータル容量が“×”部の断線に
より低減しているために、出力電圧値として増大してい
る。こうした場合、読み取り用回路部内の各信号配線間
でＭ２の信号が他の信号配線にクロストークを引き起こ
し正常なマトリクス信号配線の出力に悪い影響を与える
結果となる。図３の場合、３×３の９画素分で説明して
いる関係上、問題点の程度を的確に説明ができないが、
例えば４０００×４０００の多数の画素で構成され、読
み取り用回路部が図１０に示されるように複数個（１０
個）設けられた光電変換装置である場合、読み取り用回
路部から出力信号線間でクロストークが発生する。つま
り、図１６（Ａ）のような画像となる。

【００５１】特に、光電変換領域内の意図しないゴミや
異物の混入によりやむなく発生した光電変換領域内の断
線部分が読み取り用回路部に近接している場合、断線部
から読み取り用回路部側の画素の出力は非常に大きくな
り、クロストーク量は著しく増大することとなる。

【００５２】図４は、図１内において光電変換領域内の
意図しない断線部分“×”部が存在し（断線してい
る）、かつ非光電変換領域内に意図的に切断する部分
“×”部がある場合を想定したタイミングチャートを示
している。図４から判るように、マトリクス信号配線Ｍ
２に接続されている光電変換素子Ｓ１−２，Ｓ２−２，
Ｓ３−２で蓄積された信号電荷は、それぞれ転送されな
くなるため出力として現れない。その結果、その信号線
が他の信号線に与えるクロストークの影響が軽減され、
画質の向上が図れることになる。

【００５３】なお、切断を施したマトリクス信号配線に
接続されている画素の欠落したデータは、隣接の画素の
データを用いて補間の処理、補正をソフトウェア的ある
いはハードウェア的に行うことで対応可能である。

【００５４】図１〜図４の説明においては、マトリクス
信号配線Ｍ上の意図しない断線部“×”はＮ＋層を介在
していない、完全なオープン（ハイインピダンス状態）
を想定して説明をしているが、図１４で示されるような
Ｎ＋層を介在して第２のＮ金属薄膜層が断線した場合に
おいても、そのマトリクス信号配線を光電変換領域以外
すなわち非光電変換領域で意図的に切断すればよい。そ
の効果の程は上述の説明と全く同様である。

【００５５】（実施形態２）図５は、本発明の実施形態
２を示す光電変換装置の回路図である。説明を簡単化す
るために、図においては３×３の合計９画素で構成して
いる。また、図１と同じ部材については同様の記号を用
いている。図５は、光電変換回路部内の光電変換領域内
のマトリクス信号配線に図１と同様、意図とせぬ断線部
分“×”部（Ｘ１）が発生した場合、そのマトリクス信
号配線あるいはそれに接続される配線上を、意図的にエ
キシマレーザー等で切断する切断箇所（“図中×”（Ｘ
２））が図１とは異なる。

【００５６】図５では、その切断箇所が、光電変換回路
部になく、読み取り用回路部内に設けてある。読み取り
用回路部１０７には、マトリクス信号配線より転送され
る並列信号を直列信号に変換して出力するための読み取
り用回路領域と読み取り用回路以外の配線が配置されて
いる非読み取り用回路領域がある。

【００５７】光電変換領域内のマトリクス信号配線に意
図せぬ断線が発生していた場合、そのマトリクス信号配
線は非光電変換領域で読み取り用回路部と接続され、更
に読み取り用回路部内で読み取り用回路領域に導出され
る。光電変換領域内のマトリクス信号配線が意図とせぬ
断線が発生していた場合、そのマトリクス信号配線に対
応し、光電変換回路部と読み取り用回路部の接続部から
読み取り用回路領域までの間すなわち非読み取り用領域
内で意図的に切断している。

【００５８】読み取り用回路部は、一般にＴＣＰ（Ｔａ
ｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）やＨＩＣ（Ｈ
ＩＢＲＩＤ ＩＣ）等の電気実装技術を駆使して作成さ
れ、光電変換回路部との接続は、ワイヤボンディングや
異方性導電フィルムを用いた接続が行われる。読み取り
用回路部内の非読み出し領域内での切断方法としては、
実施形態１と同様、炭酸ガスレーザーやエキシマレーザ
ー等を用いレーザー光により熱的に溶融する。または、
切断させたい部分をマトリクス信号配線を形成している
金属薄膜層のエッチャントを用いてその部分を溶かして
もよいし、場合によっては、カッターなど先の尖ったも
ので削りとってもよい。

【００５９】光電変換回路部が例えば４０００×４００
０画素の多数画素で、自ずと光電変換装置が大きくなっ
てしまう場合、読み取り用回路部を全数装着した後か
ら、読み取り用回路部内の非読み取り回路領域をレーザ
ーで切断してもよいが、ハンドリング含めてそれらの扱
いが困難になる。従って、予め、光電変換回路部のマト
リクス信号配線の断線等の欠陥箇所（座標）を光電変換
回路部単体で検査しておき、既知の欠陥箇所を有するマ
トリクス信号配線（座標）に接続されるべき読み取り用
回路部の非読み出し用領域の配線を予め断線しておき、
それを通常通り実装すれば、製造上都合がよい。

【００６０】本実施形態における、動作については実施
形態１と全く同様であり、動作を説明するためのタイミ
ングチャートも図２〜図４と全く同じである故、説明は
省略する。

【００６１】また、本発明は、前述した本発明の光電変
換装置を従来の光電変換装置に代えて用いたＸ線撮像装
置（Ｘ線検出装置）や、ディジタル複写機、電子黒板、
ファクシミリ等でもあり、これらにおいても、同様の効
果を得ることができる。

【００６２】

【発明の効果】本発明の光電変換装置によれば、同一基
板上に光電変換回路部を作成する過程において、予期せ
ぬゴミや異物等の混入により、マトリクス信号配線に意
図せぬ断線等の欠陥が生じたことにより光電変換信号出
力が不適切な出力値を示しその出力が他信号線にクロス
トークし結果として画質低下しいては歩留まり低下を引
き起こしていた問題に対し、マトリクス信号配線に対応
した信号配線を光電変換回路部内の非光電変換回路領域
または読み取り用回路部内の非読み取り回路領域内で、
意図的に切断することにより、他信号配線へのクロスト
ークが低減され、画像的にも、歩留まり的にも良好な光
電変換装置を安価に提供できるといった効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１を示す光電変換装置の回路
図である。

【図２】図１の動作を示すタイミングチャートである。

【図３】図１の動作を示すタイミングチャートである。

【図４】図１の動作を示すタイミングチャートである。

【図５】本発明の実施形態２を示す光電変換装置の回路
図である。

【図６】従来の光電変換装置の全体回路図である。

【図７】図６の動作を示すタイミングチャートである。

【図８】近年提案されている医療用Ｘ線撮像装置の概略
断面図である。

【図９】（ａ）は光電変換回路部の上面図である。
（ｂ）は図９（ａ）内Ａ−Ｂの光電変換回路部の断面図
である。

【図１０】読み取り用回路部が複数個有する場合の光電
変換装置概略図である。

【図１１】断線部分を有する光電変換回路部の上面図で
ある。

【図１２】図１１内Ｃ−Ｄの光電変換回路部の断面図
（断線部にＮ＋層が無い場合）である。

【図１３】図１２のような断線部分を有する光電変換回
路部の出力例を示す図である。

【図１４】図１１内Ｃ−Ｄの光電変換回路部の断面図
（断線部にＮ＋層が有る場合）である。

【図１５】図１４のような断線部分を有する場合の光電
変換回路部の出力を示す図である。

【図１６】（Ａ）は断線部分を有する場合の光電変換回
路の画像例を示す図である。（Ｂ）は図１６（Ａ）内Ａ
−Ｂで切った場合の出力を示す図である。

【符号の説明】

Ｓ１−１〜Ｓ３−３ 光電変換素子 Ｔ１−１〜Ｔ３−３ スイッチング素子 ＳＲ１ シフトレジスタ（スイッチング素子用） ＳＲ２ シフトレジスタ（読み出しスイッチ用） Ｇ１〜Ｇ３ ゲート駆動配線 Ｍ１〜Ｍ３ マトリクス信号配線 １０６ 光電変換素子のバイアス電源 １０１ 光電変換回路部 １０７ 読み取り用回路部 １０５ Ａ／Ｄ変換回路部 ＲＥＳ１〜ＲＥＳ３ Ｍ１〜Ｍ３に形成される負荷容
量をリセットするスイッチ Ａ１〜Ａ３ バッファアンプ Ｂ１〜Ｂ３ バッファアンプ １０４ バッファアンプ Ｃ１〜Ｃ３ 読み出し容量 Ｓｎ１〜Ｓｎ３ 読み出し容量に信号を転送するため
の転送スイッチ Ｓｒ１〜Ｓｒ３ 読み出し容量の信号を順次読み出す
ための読み出し用スイッチ ３０１ 光電変換素子 ３０２ スイッチング素子（ＴＦＴ） ３０６ ゲート駆動用配線 ３０７ マトリクス信号配線 ３１０ コンタクトホール部 ３１４ 配線クロス部 ３０４ 第１の金属薄膜層 ３０５ 第２の金属薄膜層 ３１１ ａ−ＳｉＮ絶縁薄膜層 ３１２ ａ−Ｓｉ半導体薄膜層 ３１３ Ｎ・＋・層 ３０３ 絶縁基板 ３１５ 保護膜 １５０１ Ｘ線源 １５０２ 人体 １５０３ グリッド １５０７ Ｘ線を吸収する物質 １５０８ Ｘ線を透過する物質 １５０４ Ｘ線を可視光に変換する蛍光体 １５１１ 保護膜 １５０９ 光電変換素子 １５１０ スイッチング素子 １５１２ 絶縁基板

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の光電変換素子をマトリクス状に配
   置した光電変換回路部と、 該光電変換回路部から出力される並列信号を読み取り用
   回路部へ転送する、複数のマトリクス信号配線とを有す
   る光電変換装置において、 前記光電変換回路部の非光電変換領域に配列された上記
   マトリクス信号配線の内、欠陥信号を出力する該マトリ
   クス信号配線に、意図的に切断した切断箇所を有するこ
   とを特徴とする光電変換装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の光電変換装置において、 前記読み取り用回路部の該読み取り用回路領域以外の非
   読み取り用回路領域内に配列された、前記マトリクス信
   号配線から引き出された配線の内、欠陥信号を出力する
   該配線に、意図的に切断した切断箇所を有することを特
   徴とする光電変換装置。
3. 【請求項３】 同一の基板上に、複数の光電変換素子と
   スイッチング素子とマトリクス信号配線とゲート駆動配
   線を配置して並列信号を出力するための光電変換回路部
   と、前記ゲート駆動配線に駆動用信号を印可する駆動用
   回路部と、前記マトリクス信号配線より転送される並列
   信号を直列信号に変換して出力する読み取り用回路部
   と、 前記基板上に、前記光電変換素子が配置されている光電
   変換領域と、前記光電変換素子部以外の前記マトリクス
   信号配線と前記ゲート駆動配線が配置されている非光電
   変換領域を有する光電変換装置において、 前記光電変換領域からの複数の光電変換信号出力の中の
   不適切な信号に対応する前記マトリクス信号配線の、前
   記非光電変換領域内の該配線部に、意図的に切断した切
   断箇所を有することを特徴とする光電変換装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の光電変換装置におい
   て、 前記読み取り用回路部に、前記マトリクス信号配線より
   転送される並列信号を直列信号に変換して出力するため
   の読み取り用回路領域と、 該読み取り用回路以外の配線が配置されている非読み取
   り用回路領域と、を有し、 信号出力に欠陥を有する前記マトリクス信号配線から引
   き出された配線の、前記非読み取り用回路領域内の該配
   線部に、意図的に切断した切断箇所を有することを特徴
   とする光電変換装置。
5. 【請求項５】 同一の基板上に複数の光電変換素子とス
   イッチング素子とマトリクス信号配線とゲート駆動配線
   を配置して並列信号を出力するための光電変換回路部
   と、前記ゲート駆動配線に駆動用信号を印可する駆動用
   回路部と、前記マトリクス信号配線より転送される並列
   信号を直列信号に変換して出力する読み取り用回路部を
   有する光電変換装置において、 前記基板上には前記光電変換素子が配置されている光電
   変換領域と前記光電変換素子部以外の前記マトリクス信
   号配線と前記ゲート駆動配線が配置されている非光電変
   換領域を有しており、 前記光電変換領域からの複数の光電変換信号出力の中の
   一部が不適切であった場合、その信号に対応しているマ
   トリクス信号配線を非光電変換領域内で切断することを
   特徴とした光電変換装置の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の光電変換装置におい
   て、 前記読み取り用回路部には、マトリクス信号配線より転
   送される並列信号を直列信号に変換して出力するための
   読み取り用回路領域と、該読み取り用回路以外の配線が
   配置されている非読み取り用回路領域を有し、 前記光電変換領域からの複数の光電変換信号出力の中の
   一部が不適切であった場合、その信号に対応した前記マ
   トリクス信号配線から引き出された配線を、前記非読み
   取り用領域内で切断することを特徴とした光電変換装置
   の製造方法。
7. 【請求項７】 請求項１〜４のいずれかに記載の光電変
   換装置を有することを特徴とするＸ線撮像装置。