JP2000077640A - 画像読み取り装置および放射線撮像装置 - Google Patents

画像読み取り装置および放射線撮像装置

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JP2000077640A
JP2000077640A JP11168387A JP16838799A JP2000077640A JP 2000077640 A JP2000077640 A JP 2000077640A JP 11168387 A JP11168387 A JP 11168387A JP 16838799 A JP16838799 A JP 16838799A JP 2000077640 A JP2000077640 A JP 2000077640A
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light
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layer
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Kazuaki Tashiro
和昭 田代
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 センサ基板内に入った光が基板裏面又は基台
裏面で反射し、これが迷光となる。 【解決手段】 少なくとも複数の光センサＳが形成され
たセンサ基板を有し、センサ基板に入射した光を複数の
光センサにより光電変換する画像読み取り装置におい
て、センサ基板１０１は、センサ基板に進入した光を吸
収する材料からなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像読み取り装置
および放射線撮像装置に係わり、特に少なくとも複数の
光センサが形成されたセンサ基板を有し、該センサ基板
に入射した光を該複数の光センサにより光電変換する画
像読み取り装置およびそれを用いた放射線撮像装置に関
する。更に詳しくは大面積プロセスを用いて形成するこ
とにより、大面積での画像の読み取りを可能とする画像
読み取り装置およびそれを用いた放射線撮像装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、イメージリーダー等における画像
などの情報読み取りは、縮小光学系とＣＣＤ型センサを
用いた読み取り装置、テレビカメラを用いた読み取り装
置が知られている。
【０００３】また近年は水素化アモルファスシリコンに
代表される非単結晶半導体を利用した光電変換半導体材
料の開発により、これを用いた複数の光センサを有する
光センサを大型の基板上に形成し、大面積で画像を読み
取る画像読み取り装置が提案されている。
【０００４】更に非単結晶半導体は光センサの光電変換
半導体材料のみならず、薄膜トランジスタの半導体材料
としても用いることができる。そこで信号処理部なども
光センサとともに大面積の基板上に形成することができ
る。また光センサの光電変換半導体層と薄膜トランジス
タの半導体層は同一層で構成することが可能である。
【０００５】更に同じ基板上にコンデンサのような容量
素子を形成する場合、対向する電極間が絶縁されていれ
ば、対向電極間に半導体層が介在していてもよい。この
ことは光センサおよび、または薄膜トランジスタを構成
する膜の堆積順序と容量素子を形成する膜の堆積する順
序を共通にすることが可能で、よって各素子を構成する
膜を共通にすることができる。
【０００６】これにより画像読み取り装置は低コストで
大面積のものを作成することができるようになった。
【０００７】このような大面積の画像読み取り装置の更
なる応用として、Ｘ線等の放射線を吸収し可視光を発光
する蛍光板を利用することにより、放射線画像を可視の
画像に変換し、これを読み取る画像読み取り装置も考案
されている。このような画像読み取り装置を組み込むこ
とにより、コンパクトで高機能なＸ線撮像装置を提供す
ることができるようになりつつある。
【０００８】従来我々は以上のような画像読み取り装置
の一つを提案した（特開平９−２９８２８７号公報）。
【０００９】図１３（ａ）は従来我々が提案した画像読
み取り装置の１画素分の平面図、図１３（ｂ）は図１３
（ａ）のＡ−Ｂの断面図である。図１４はこの画像読み
取り装置の一画素の等価回路を示す図である。
【００１０】一画素はＭＩＳ型光センサＳ１１、光セン
サ駆動部としての駆動薄膜トランジスタＴ１１で構成さ
れている。ＳＩＧは信号配線、ｇｎは駆動薄膜トランジ
スタＴ１１のゲート線、Ｓ，ＧはそれぞれＭＩＳセンサ
の上電極、下電極を示す。Ｃｇｓ，Ｃｇｄは駆動用薄膜
トランジスタＴ１１のゲート電極とソース電極、ドレイ
ン電極との重なりによる容量である。光によりＭＩＳ型
光センサＳ１１で発生した電荷は、薄膜トランジスタＴ
１１を通して、容量Ｃｇｓ，Ｃｇｄに蓄えられたのち、
不図示の読み出し回路で、この電荷を読み出す。ここで
は１ビットについての場合であるが、実際にはこの容量
Ｃｇｓ，Ｃｇｄは、このゲート線につながった他の薄膜
トランジスタのものとの合計である。このように蓄積容
量はＣｇｓ，Ｃｇｄを利用している。図１３（ｂ）にお
いて、１３０１はセンサ基板、１３０２は第１の電極、
１３０３はゲート電極、１３０４はゲート絶縁膜、１３
０５は半導体層、１３０６は不純物層、１３０７はドレ
イン電極、１３０８はソース電極、１３０９はＳｉＮ等
の絶縁層である。
【００１１】図１５（ａ）、（ｂ）はそれぞれリフレッ
シュモード、光電変換モードの動作を示す光センサのエ
ネルギーバンド図である。図中の１〜５は各層の厚さ方
向の状態を示している。リフレッシュモードを示す図１
５（ａ）において、Ｓ電極はＧ電極に対して負の電位が
与えられているために、水素化アモルファスシリコン層
３内の黒丸で示されたホールは電界によりＳ電極に導か
れる。同時に白丸で示された電子は水素化アモルファス
シリコン層３に注入される。このとき一部のホールと電
子はＮ+ 水素化アモルファスシリコン層２、水素化アモ
ルファスシリコン層３中において再結合して消滅する。
充分に長い時間この状態が続けば、水素化アモルファス
シリコン層３内のホールは水素化アモルファスシリコン
層３から掃き出される。次に光電変換モードの図１５
（ｂ）の状態になると、Ｓ電極はＧ電極に対して正の電
位が与えられるために、水素化アモルファスシリコン層
３中の電子は瞬時にＳ電極に導かれる。しかしホールは
Ｎ+ 水素化アモルファスシリコン層２が注入阻止層とし
て働くために、水素化アモルファスシリコン層３中に導
かれることはない。この状態で水素化アモルファスシリ
コン層３内に光が入射すると、光は吸収され電子、ホー
ル対が発生する。この電子は電界により電極に導かれ、
ホールは水素化アモルファスシリコン層３内を移動し水
素化アモルファス窒化シリコン層４の界面に達するが、
ここで阻止され水素化アモルファスシリコン層３内に留
まることになる。このとき電子はＳ電極に移動し、ホー
ルは水素化アモルファスシリコン層３内の水素化アモル
ファス窒化シリコン層４界面に移動するため、素子内の
電気的中性を保つために、電流がＧ電極から流れる。こ
の電流は光により発生した電子、ホール対に対応するの
で、入射した光に比例する。
【００１２】図１６に画像読み取り装置の全体回路を示
す。光センサ駆動用薄膜トランジスタ、光センサ共ども
まったく同一のプロセスにより、同一基板上に形成する
ことができる。回路図中Ｓ１１〜Ｓ３３は光センサを表
している。Ｔ１１〜Ｔ３３は光センサ駆動用薄膜トラン
ジスタである。Ｖｓは読みだし用電源、Ｖｇはリフレッ
シュ用電源であり、それぞれスイッチＳＷｓ，ＳＷｇを
介して全光センサＳ１１〜Ｓ３３の下電極Ｇに接続され
ている。スイッチＳＷｓはインバータを介して、スイッ
チＳＷｇは直接にリフレッシュ制御回路ＲＦに接続され
ており、リフレッシュ期間はスイッチＳＷｇがＯＮ、そ
の他の期間はスイッチＳＷｓがＯＮするように制御され
ている。信号出力は信号配線ＳＩＧにより検出用集積回
路ＩＣに接続されている。
【００１３】図１６では９個の画素を３個のブロックに
分け、１ブロックあたり３画素の出力を同時に転送し、
信号を検出用集積回路によって順次出力に変換され出力
される。説明しやすいように９画素の２次元画像入力部
としたが、実際にはさらに高密度の画素構成となってい
る。たとえば画素サイズを１５０μｍ角の大きさで、４
０ｃｍ角の画像読み取り装置を作成した場合、画素数は
およそ１８０万画素となる。
【００１４】また図１７に上記画像読み取り装置と蛍光
板を組み合わせたＸ線画像読み取り装置とこれを用いた
Ｘ線撮像装置の概略を示す。
【００１５】Ｘ線源１７０１から発したＸ線が被写体１
７０２に当たり、その一部が透過光（透過Ｘ線光）とし
て、一部が散乱光（散乱Ｘ線光）として画像読み取り装
置１７０５に入射する。１７０３はグリッドであり、被
写体からの散乱光をここで除去する。ほぼ透過光のみが
蛍光板１７０８に入射し、ここで吸収され、その強さに
応じて可視光に変換される。この光が等倍画像として光
センサへ入射し、画像として取り込まれる。１７０４は
センサ基板、１７０６は画像読み取りユニットのケー
ス、１７０７は画像読み取りユニットである。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の画像読み取
り装置の問題点をＸ線撮像装置用画像読み取り装置を取
り上げて説明する。
【００１７】蛍光板として発光効率の大きいＧｄ2 Ｏ2
Ｓ：Ｔｌ3+を主成分とするものを用いると、Ｘ線がこの
蛍光板に入射した際、発光される光のうち最も強度の大
きい光は波長λ＝５５０ｎｍの緑の光となる。
【００１８】蛍光板から発した光は、散乱しながらセン
サ基板上に達し、光センサにより検出され、画像信号と
して外部に出される。
【００１９】しかしながら、一般にガラス基板等の透明
絶縁基板上に光センサや薄膜トランジスタ等を形成する
従来型の画像読み取り装置では、基板が透明なため画素
の隙間から基板内に入った光が基板裏面で反射し、これ
が迷光となり画像読み取り装置の鮮明度を落とす原因に
なっていた。
【００２０】詳しく説明すると、センサ基板の裏側は極
端な所では空気と接しており、大きな屈折率の差が存在
する。一般に屈折率の異なる界面に入射した光は、屈折
率の差に応じた割合で反射される。空気の屈折率をｎ
2、センサ基板の屈折率をｎ1とすると、ここで反射され
る光の反射係数Ｒは正反射の場合以下の式で表される値
となる。
【００２１】Ｒ＝（ｎ1−ｎ2）／（ｎ1＋ｎ2） 反射強度の割合はＲ2 に比例する。センサ基板をガラス
基板とすると、ｎ1＝１．５となり、ｎ2＝１．０とする
とＲ＝０．２でありＲ2 ＝０．０４となり４％の光が界
面で反射されることになる。
【００２２】実際の系では正反射ばかりでなく、界面に
対して斜めに入射する光もあり、このときの反射率は一
般に正反射率より大きく、全反射の条件ではほぼ１００
％反射されてしまう。
【００２３】そのため基板表面から基板内に角度をもっ
て入射した光は、基板の裏面に至り、少なくともその一
部が反射され、これが隣接する画素に吸収されることに
なり、光学的なクロストークの原因となって、画像読み
取り装置の鮮明性低下の原因になっていた。
【００２４】
【課題を解決するための手段および作用】本発明の第１
の画像読み取り装置は、少なくとも複数の光センサが形
成されたセンサ基板を有し、該センサ基板に入射した光
を該複数の光センサにより光電変換する画像読み取り装
置において、前記センサ基板は、該センサ基板に進入し
た光を吸収する材料からなることを特徴とする。
【００２５】本発明の第２の画像読み取り装置は、少な
くとも複数の光センサが形成されたセンサ基板と、該セ
ンサ基板と接着層を介して接着される基台と、を有する
画像読み取り装置において、前記基台は、前記センサ基
板から進入した光を吸収する材料からなることを特徴と
する。
【００２６】本発明の第３の画像読み取り装置は、少な
くとも複数の光センサが形成されたセンサ基板と、該セ
ンサ基板と接着層を介して接着される基台と、を有する
画像読み取り装置において、前記基台はセンサ基板側の
面に、進入した光を吸収する材料からなる層を有するこ
とを特徴とする。
【００２７】本発明の第４の画像読み取り装置は、少な
くとも複数の光センサが形成されたセンサ基板と、該セ
ンサ基板と接着層を介して接着される基台と、を有する
画像読み取り装置において、前記基台はセンサ基板側と
は反対側の面に、進入した光を吸収する材料からなる層
を有することを特徴とする。
【００２８】本発明の第５の画像読み取り装置は、上記
第２の画像読み取り装置において、前記センサ基板、前
記接着層、前記基台の屈折率がほぼ同じ（屈折率が同じ
場合を含む）であることを特徴とする。
【００２９】本発明の第６の画像読み取り装置は、上記
第３の画像読み取り装置において、前記センサ基板、前
記接着層、前記進入した光を吸収する材料からなる層の
屈折率がほぼ同じ（屈折率が同じ場合を含む）であるこ
とを特徴とする。
【００３０】本発明の第７の画像読み取り装置は、上記
第４の画像読み取り装置において、前記センサ基板、前
記接着層、前記基台、前記進入した光を吸収する材料か
らなる層の屈折率がほぼ同じ（屈折率が同じ場合を含
む）であることを特徴とする。
【００３１】本発明の第８の画像読み取り装置は、上記
第１〜７のいずれかの画像読み取り装置において、前記
光センサは、第１の電極層、第１導電型のキャリアおよ
び該第１導電型と異なる第２導電型のキャリアの通過を
阻止する第１の絶縁層、光電変換半導体層、第２の電極
層、および前記第２の電極層と前記光電変換半導体層と
の間にあって前記光電変換半導体層への第１導電型のキ
ャリアの注入を阻止する注入阻止層、を積層した光セン
サであり、前記光センサ毎に接続されるスイッチング手
段が前記光センサとともに前記センサ基板上に形成され
ており、前記スイッチ手段は、リフレッシュ動作では前
記第１導電型のキャリアを前記光電変換半導体層から前
記第２の電極層に導く方向に前記光センサに電界を与
え、光電変換動作では前記光電変換半導体層に入射した
光により発生した前記第１導電型のキャリアを前記光電
変換半導体層内に留まらせ、前記第２導電型のキャリア
を前記第２の電極層に導く方向に、前記光センサに電界
を与え、前記光電変換動作により前記光電変換半導体層
に蓄積される前記第１のキャリアもしくは前記第２の電
極層に導かれた第２導電型のキャリアを光信号として検
出するように制御するスイッチング手段であり、前記光
センサを二次元的に複数個配置し、前記光センサを複数
のブロックに分割し、各ブロック毎に前記スイッチ手段
を動作させることにより光信号を検出してなるものであ
る。
【００３２】本発明の放射線撮像装置は、上記第１〜８
のいずれかの画像読み取り装置を用いたものである。
【００３３】
【実施例】上述した問題は、センサ基板と空気との界面
の存在が原因となって起こる。そこで理想的には、この
界面をなくせば、界面での反射は起こらず、上記問題は
解決されることになる。そこで本発明者等は、さまざま
な構成を検討し、この界面を実質的になくす構成を見い
だした。つまりセンサ基板に入射した光が界面に達する
前に吸収消滅すれば、この光にとって実質的に界面は存
在しないことになり、反射は起こらず上記は解決され
る。
【００３４】以下にこの原理を実現するための本発明に
ついて、実施例に基づいて、図面を用いて詳細に説明す
る。なお、本発明の画像読み取り装置はＸ線撮像装置用
画像読み取り装置に好適に用いられるが、その用途は、
特にＸ線撮像装置用画像読み取り装置に限定されない。
また、Ｘ線に限定されず、Ｘ線の他のα，β，γ線等の
放射線撮像撮像装置にも適用することができる。
【００３５】［実施例１］図１に本発明によるＸ線撮像
装置用画像読み取り装置の断面図を示す。
【００３６】図１に示すＸ線撮像装置用画像読み取り装
置は、光センサＳ、薄膜トランジスタＴ等が形成された
センサ基板を有する画像読み取り装置であり、１０１は
センサ基板、１０２はゲート電極、１０３は第１の電
極、１０４はゲート絶縁膜、１０５は半導体層、１０６
は不純物層、１０７はドレイン電極、１０８はソース電
極、１０９はＳｉＮ等の絶縁層、１１０は蛍光板であ
る。
【００３７】放射線（ここではＸ線）Ｘは蛍光板１１０
と光センサＳの組み合わせで検出される。つまり外部か
ら蛍光板に入射したＸ線Ｘは、ここで光センサで検出で
きる波長帯域の光（ここでは、可視光）に変換される。
この光は光センサに等倍で達し、光センサ内で光電流に
変換される。本実施例においては、センサ基板１０１に
色付きガラスを用いた。蛍光板１１０はＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：
Ｔｌ3+を主成分とするものを用いたので、発光されるの
は最も強度の大きい光が波長λ＝５５０ｎｍの緑の光で
ある。そこで、本実施例においては赤に着色したガラス
基板を用意し、この上に光センサ、薄膜トランジスタ、
容量素子等を形成し、画像読み取り装置を作成した。作
成方法は基本的に既に説明した従来例とおおむね同じで
ある。
【００３８】ガラス材には、一般的なＡｕ，Ｃｕ，Ｓ
ｅ，Ｃｄ（Ｓ，Ｓｅ）などで着色した色付きガラスを用
いたが、このガラス材上に素子を形成しても、これら着
色元素が素子の電気的特性に悪影響を与えることはなか
った。
【００３９】図２に本発明の効果を確認するために行な
った実験の概略を示す。図２（ａ）は通常のガラス板を
用いた場合、図２（ｂ）は本実施例と同様に、赤に着色
したガラス板を用いた場合を示す図である。ガラス基板
の屈折率は同じ１．５としてある。実験的に赤い色に着
色したガラス２０２と通常のガラス２０１との光の正反
射率の大きさの入射光に対する分光感度を測定し効果を
確認した。通常のガラスを用いると、図２（ａ）に示す
ように第１の界面（Ｋ1）と第２の界面（Ｋ2）で光の反
射が起こる。すなわち、光（Ｌ）が入射すると、まず第
１の界面（Ｋ1）で反射を起こし、入射光の一部が第２
の界面（Ｋ2）で更に反射される。
【００４０】図３は波長−反射率の特性図であり、図中
の（ａ）は通常のガラスを用いた場合の特性を示してい
る。図中（ａ）に示されるように、７００ｎｍあたりか
ら３５０ｎｍあたりまではほぼ単調な反射率を示すが、
３５０ｎｍあたりから反射率がほぼ半分まで減少する。
これはガラス基板は３５０ｎｍあたりから光を極度に吸
収し始め、３００ｎｍあたりではほぼ不透明であるため
である。つまりこのあたりの光は第２の界面（Ｋ2）に
到達する事がなく、第２の界面での反射は起こらず、第
１の界面（Ｋ1）のみの反射となる。
【００４１】一方、図３の（ｂ）に示すように、緑の光
に対して不透明な赤色のガラス基板を用いた場合には、
６００ｎｍあたりから、第２の界面（Ｋ2）での反射が
実質的に押さえられていることがわかる。
【００４２】上記の実験から明らかなように、赤い色に
着色したガラス基板を用いた場合には５５０ｎｍにピー
クを有する緑の光は、第２の界面（Ｋ2）に達する前に
基板内で吸収されことになる。
【００４３】本実施例ではセンサ基板に赤い色に着色し
たガラス基板を用いているために、センサ基板に入射さ
れる５５０ｎｍにピークを有する緑の光は、第２の界面
（Ｋ2）に達する前に基板内で吸収され、第２の界面
（Ｋ2）での反射は起こらない。
【００４４】従って、光センサに感度のある光の波長領
域で、第２の界面（Ｋ2）での実質的な反射をなくすと
いう本発明の目的が達成される。
【００４５】また実際の画像読み取り装置で本実施例の
基板を用いることにより、光学的クロストークの比較を
行った。画像読み取り装置に遮光のマスクをかけ光の当
たっている（図４の明の領域）画素から光の当たってい
ない（図４の暗の領域）画素にかけてのセンサ出力の様
子を画素位置を横軸として比較した。試料Ｎｏ．０が遮
光マスクの端を示す、図４の（ａ）は従来の画像読み取
り装置（通常のガラスを用いた場合の装置）の結果を示
す分布（図中、白四角、白丸の分布）であり、１％以下
の出力になるまで、６０から７０ビットの画素分にじん
でいることがわかる。一方、本実施例の装置では、図４
の（ｂ）の分布（図中、黒四角、黒丸の分布）に示すよ
うに、このにじみは改善され、ほぼ１０画素以内で、１
％以下となっていることがわかる。
【００４６】この結果、本実施例では鮮明性のすぐれた
画像読み取り装置を作製することができた。
【００４７】また本実施例においては、センサ基板で全
ての光が吸収されるので、後述する実施例のようにセン
サ基板を基台上に搭載する場合にも、センサ基板と基台
を接着する接着剤や、基台の光学的影響を特に考えるこ
となく、設計することができるので、設計の自由度が大
きくなる。
【００４８】本実施例においては蛍光板から発光される
光が緑の光であるために、赤の色付きガラス基板を用い
たが、この色に限定されるものではない。つまり光セン
サ等を作成するときのプロセスに適合すれば、少なくと
も蛍光板の発する光の補色となる色で着色された基板で
あれば材料を選ばない。例えば、黒色の耐熱性プラスチ
ックを用いても本発明の作用効果は充分に発揮される。
【００４９】生産上も基板自体が吸収部材となり、迷光
低減のための方法を講じる工程も必要とせず、基板の管
理さえ行えば、歩留まりを落とすことなく大面積の画像
読み取り装置を作成できる。
【００５０】［実施例２］図５（ａ）に本発明によるＸ
線撮像装置用画像読み取り装置の全体の平面模式図を示
す。図５（ｂ）に図５（ａ）の本発明によるＸ線撮像装
置用画像読み取り装置の断面図を示す。
【００５１】本実施例は図５から分かるように、複数枚
（ここで、４枚として示してある。）のセンサ基板５０
３を同一の基台５０１上に設置し、より大面積の画像読
み取り装置を作製する場合であり、この基台として着色
低アルカリガラスを用いた。また、センサ基板５０３は
実施例１において図１で説明したＸ線撮像装置用画像読
み取り装置と略同構成の装置を有するためのものであ
り、図１のセンサ基板１０１に対応する。
【００５２】放射線（ここではＸ線）は実施例１と同様
に、蛍光板と光センサの組み合わせで検出される。つま
り外部から蛍光板に入射したＸ線は、ここで光センサで
検出できる波長帯域の光（ここでは可視光）に変換され
る。この光は光センサに等倍で達し、光センサ内で光電
流に変換される。
【００５３】センサ基板５０３は、屈折率が１．５の低
アルカリガラスを用いた。センサ基板５０３と基台５０
１を貼り合わせるためにエポキシ系の接着剤５０２を用
いた。硬化したあとのエポキシ樹脂の屈折率は１．４か
ら１．６であり、センサ基板５０３とほぼ同等である。
基台５０１はセンサ基板５０３と同じ屈折率を有する着
色低アルカリガラスを用いた。
【００５４】センサ基板上に設けられる蛍光板ＰはＧｄ
2 Ｏ2 Ｓ：Ｔｌ3+を主成分とするものを用いたので、発
光されるのは波長５５０ｎｍにピークを有する緑の光で
ある。そこで、本実施例においては赤に着色したガラス
板を基台として用意し、この上に光センサ、薄膜トラン
ジスタ、容量素子等が形成されたガラス板、つまりセン
サ基板５０３を上記接着剤で貼り合わせ、画像読み取り
装置を作成した。
【００５５】基台に用いたガラスの着色には、実施例１
と同様に一般的なものを用いており、本実施例において
も、このガラス材を基台として用いても、これら着色元
素がセンサ基板上の素子の電気的特性に悪影響を与える
ことはなかった。
【００５６】実施例１と同様に、本発明の効果を確認す
るために行なった実験の概略を図８（ａ）に示す。ガラ
ス基板８０３の屈折率は同じ１．５としてある。この系
では実験的に赤い色に着色したガラス基板８０１と通常
のガラス８０３をエポキシ系の樹脂８０２で接着したも
のと、通常のガラス基板８０１′（不図示）と通常のガ
ラス８０３をエポキシ系の樹脂８０２で接着したものと
について、ガラス基板８０３の光入射側での全反射量を
測定した。光の正反射率の大きさの入射光に対する分光
感度を測定し効果を確認した。
【００５７】センサ基板８０３、接着剤８０２、基台８
０１（又は８０１′）は同等の屈折率を有していると、
光学的にはほぼ同質となり、センサ基板に入射した光
は、接着剤を通して、基台８０１（又は８０１′）に進
入する。
【００５８】従来の構成（通常のガラスを用いた場合）
では、センサ基板８０３の表面の第１の界面と基台８０
１′の裏面の第２の界面からの反射光が存在する。そこ
でここに光が入射すると、第１の界面で反射を起こし、
入射光の一部が第２の界面で更に反射されることにな
る。図９の（ａ）は基台として通常のガラスを用いた場
合の波長−反射率の特性を示す。
【００５９】一方、基台８０１が緑の光を吸収する赤色
に着色されていると、基台８０１に入射した光は基台の
裏面に達する前に、基台８０１中で吸収される。その結
果、図９の（ｂ）に示すように、６００ｎｍあたりか
ら、低波長側、特に５５０ｎｍの前後において、裏面側
界面での反射が実質的に押さえられる。
【００６０】本実施例では基台に赤い色に着色したガラ
ス基板を用いているために、センサ基板に入射される５
５０ｎｍにピークを有する緑の光は、基台の第２の界面
に達する前に基台内で吸収され、第２の界面での反射は
起こらない。
【００６１】従って、光センサに感度のある光の波長領
域で、第２の界面での実質的な反射をなくすという本発
明の目的が達成される。
【００６２】また実際の画像読み取り装置で本実施例の
基板を用いることにより、実施例１と同様に光学的クロ
ストークの比較を行った。図１２の（ａ）に本実施例の
結果を示す。図１２の（ｂ）は実施例１の結果である。
本実施例の装置では、にじみは改善され、実施例１と同
様に、ほぼ１０画素以内で、１％以下となっている。
【００６３】この結果、本実施例では鮮明性のすぐれた
画像読み取り装置を作製することができた。
【００６４】基台で全ての光が吸収されるので、センサ
基板と基台を接着する接着剤や、センサ基板の光学的影
響を特に考えることなく、設計することができるので、
設計の自由度が大きくなる。
【００６５】本実施例の作用・効果として特別な光吸収
層を用いることなく理想的に迷光を低減できる。
【００６６】生産上も基板自体が吸収部材となり、迷光
低減のための方法を講じる工程も必要とせず、基板の管
理さえ行えば、歩留まりを落とすことなく大面積の画像
読み取り装置を作成できる。
【００６７】本実施例においては、蛍光板から発光され
る光が緑の光であるために、赤の色付きガラス基板を用
いたが、センサ基板を固定するに耐える部材であれば、
また少なくとも蛍光体の発する光の補色となる色で着色
された基板であればとくに材料を選ばない。
【００６８】本実施例は、特に、基台としてセンサ基板
や接着剤と屈折率がほぼ同じ（屈折率が同じ場合を含
む）基板を用いれば、センサ基板と接着層との界面や、
接着層と基台との界面からの反射が少なくなる（あるい
は無くなる）ので、本実施例による基台の裏面からの反
射防止効果と併せれば反射防止の効果が大きい。大面積
になればガラス基板は高価になるが、例えば、黒色の耐
熱性プラスチックを用いても本発明の作用効果は充分に
発揮され、低コストの材料となり、好適なものとなる。
更に本実施例を構成するセンサ基板５０３も着色するこ
とで更なる反射防止効果を得ることができる。
【００６９】［実施例３］図６に本発明によるＸ線撮像
装置用画像読み取り装置の断面図を示す。図６から分か
るように本実施例は、基本的に実施例２と同様に、複数
枚の無色透明のセンサ基板６０３を同一の基台６０１上
に設置し、より大面積の画像読み取り装置を作製する場
合であり、本実施例では、基台６０１の表面処理によっ
て、本発明の作用効果を実現させようとするものであ
る。
【００７０】なお、センサ基板６０３上に形成される光
センサ、薄膜トランジスタ部等は実施例１と同一であ
る。放射線検出部は蛍光板と光センサの組み合わせであ
る。外部から蛍光板Ｐに入射したＸ線は、ここで光に変
換され、この光をこの光センサで検出する。
【００７１】センサ基板６０３は屈折率が１．５の低ア
ルカリガラスを用いた。
【００７２】センサ基板６０３と基台６０１を貼り合わ
せるためにエポキシ系の接着剤６０２を用いた。硬化し
たあとのエポキシ樹脂の屈折率は１．４から１．６であ
る。
【００７３】基台６０１はセンサ基板６０３と同じ屈折
率を有する低アルカリガラスを用いた。また基台６０１
の表面処理として、アクリル樹脂系の黒色塗料６０４を
用いた。
【００７４】まず大板の低アルカリガラスを用意し、こ
の表面にスプレーによりアクリル樹脂系の黒色塗料を塗
布した。厚さはほぼ３０μｍとした。その後２４時間乾
燥させ、この上に光センサ、薄膜トランジスタ等をあら
かじめ作成したガラス基板を貼り合わせた。工程は簡略
であり、また基台はセンサ基板とは別個に準備できるの
で、センサ基板本体の製造歩留まりを落とすこともな
い。
【００７５】上述した実施例と同様に、本実施例の形態
での本発明の効果を確認するための実験を行った。その
実験の概略を図８（ｂ）に示す。センサ基板としてのガ
ラス基板８０７、接着層８０６、表面処理として黒色塗
料８０５を表面に形成した基台８０４としてのガラス基
板の構成からなる。
【００７６】蛍光板ＰはＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｔｌ3+を主成分
とするものを用いたので、発光されるのは波長５５０ｎ
ｍにピークを有する緑の光である。本実施例では少なく
とも緑の色を吸収する（緑の補色）色素を含む黒色塗料
を表面処理に使った。
【００７７】基台として、実験的に黒色塗料を表面に塗
布したガラスと通常のガラスを用い、センサ基板側の光
の正反射率の大きさの入射光に対する分光感度を測定し
効果を確認した。図１０は波長−反射率の関係を示す特
性図であり、図中の（ａ）は通常のガラスを用いた場
合、（ｂ）は黒色塗料を表面に塗布したガラスを用いた
場合を示す。
【００７８】黒色塗料を塗布した場合では７００ｎｍ以
下の光に関してはほとんど吸収され、ガラス基板８０４
裏面での反射はほとんどないことが分かる。
【００７９】本実施例では基台に黒色塗料を被覆したガ
ラス基板を用いることで、センサ基板に入射される５５
０ｎｍにピークを有する緑の光を、基台の表面の黒色塗
料で吸収させ、基台の裏面（第２の界面）での反射を抑
えた。
【００８０】また実際の画像読み取り装置で本実施例の
基板を用いることにより、光学的クロストークのない、
鮮明性のすぐれた画像読み取り装置を作製することがで
きた。
【００８１】基台に被覆された黒色塗料で全ての光が吸
収されるので、センサ基板と基台を接着する接着剤や、
基台の光学的影響を特に考えることなく、設計すること
ができるので、設計の自由度が大きくなる。
【００８２】生産上も基台に迷光防止の機能を持たせる
ことになり、迷光低減のための方法をセンサ基板側に講
じる工程も必要とせず、その結果センサ工程を複雑にす
る事もなく、歩留まりを落とすようなこともなく、基台
の管理さえ行えば、低コストで、高機能な大面積の画像
読み取り装置を作成できる。
【００８３】本実施例においては、蛍光板から発光され
る緑の光を吸収するために、黒色の表面処理材付き基台
を用いたが、センサ基板を固定するに耐える部材であれ
ば、また少なくとも蛍光体の発する光の補色となる色に
表面処理された基台であればとくに材料を選ばない。実
施例１，２のように緑の光に対して赤色の材料を用いる
こともできる。
【００８４】本実施例は、特に、センサ基板、接着剤、
表面処理層の屈折率をほぼ同じ（屈折率が同じ場合を含
む）とすれば、センサ基板と接着層、および接着層と表
面処理層の界面からの反射が少なくなる（あるいは無く
なる）ので、本実施例による基台の裏面からの反射防止
効果と併せれば反射防止の効果が大きい。大面積になれ
ばガラス基板は高価になるが、例えば、耐熱性プラスチ
ックを基台に用い、アクリル系の赤や黒の塗料を用いて
表面処理しても本発明の作用効果は充分に発揮され、低
コストの材料となり、好適なものとなる。更に本実施例
を構成するセンサ基板６０３を着色することで更なる反
射防止効果を得ることができる。
【００８５】［実施例４］図７に本発明によるＸ線撮像
装置用画像読み取り装置の断面図を示す。図から分かる
ように本実施例は基本的に実施例２と同様に、複数枚の
無色透明のセンサ基板７０３を同一の基台７０１上に設
置し、より大面積の画像読み取り装置を作製する場合で
あり、本実施例では基台７０１の裏面処理によって、発
明の作用効果を実現させようとするものである。
【００８６】センサ基板７０３上に形成される光セン
サ、薄膜トランジスタ部等は実施例１と同一である。放
射線検出部は蛍光板と光センサの組み合わせである。外
部から蛍光板Ｐに入射したＸ線は、ここで光に変換さ
れ、この光をこの光センサで検出する。
【００８７】センサ基板７０３は、屈折率が１．５の低
アルカリガラスを用いた。
【００８８】センサ基板７０３と基台７０１を貼り合わ
せるためにエポキシ系の接着剤７０２を用いた。硬化し
たあとのエポキシ樹脂の屈折率は１．４から１．６であ
る。
【００８９】基台７０１はセンサ基板７０３と同じ屈折
率を有する低アルカリガラスを用いた。基台７０１の裏
面処理材７０４としてアクリル樹脂系の黒色塗料をスプ
レイで塗布した。厚さはほぼ３０μｍとした。その後２
４時間乾燥させ、この上に光センサ、薄膜トランジスタ
等をあらかじめ作成したガラス基板を貼り合わせた。工
程は簡略であり、また基台はセンサ基板とは別個に準備
できるので、センサ基板本体の製造歩留まりを落とすこ
ともない。
【００９０】上述した実施例と同様に、本実施例の形態
での本発明の効果を確認するための実験を行った。その
実験の概略を図８（ｃ）に示す。センサ基板としてのガ
ラス基板８１０、接着層８０９、裏面処理として黒色塗
料８１１を裏面に形成した基台としてのガラス基板８０
８の構成からなる。
【００９１】蛍光板ＰはＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｔｌ3+を主成分
とするものを用いたので、発光されるのは波長５５０ｎ
ｍにピークを有する緑の光である。本実施例では少なく
とも緑の色を吸収する（緑の補色）色素を含む黒色塗料
を裏面処理に使った。
【００９２】基台として、実験的に黒色塗料を裏面に塗
布したガラスと通常のガラスを用い、センサ基板側の光
の正反射率の大きさの入射光に対する分光感度を測定し
効果を確認した。図１１は波長−反射率の関係を示す特
性図であり、図中の（ａ）は通常のガラスを用いた場
合、（ｂ）は黒色塗料を裏面に塗布したガラスを用いた
場合を示す。
【００９３】黒色塗料をガラス裏面に塗布した場合では
７００ｎｍ以下の光に関してはほとんど吸収され、ガラ
ス基板裏面での反射はほとんどないことがわかる。
【００９４】本実施例では基台の裏面に黒色塗料を被覆
したガラス基板を用いることで、センサ基板に入射され
る５５０ｎｍにピークを有する緑の光を、基台の裏面の
黒色塗料で吸収させ、基台の裏面（第２の界面）での反
射を抑えた。
【００９５】また実際の画像読み取り装置で本実施例の
構成を用いることにより、光学的クロストークのない、
鮮明性のすぐれた画像読み取り装置を作製することがで
きた。
【００９６】基台の裏面に被覆された黒色塗料で全ての
光が吸収されるので、センサ基板と基台を接着する接着
剤や、基台の光学的影響を特に考えることなく、設計す
ることができるので、設計の自由度が大きくなる。
【００９７】生産上も基板自体が吸収部材を有する構造
となり、迷光低減のための方法を講じる工程も必要とせ
ず、基板の管理さえ行えば、歩留まりを落とすことなく
大面積の画像読み取り装置を作成できる。
【００９８】本実施例においては、蛍光板から発光され
る緑の光を吸収するために、黒色の裏面処理材つき基台
を用いたが、センサ基板を固定するに耐える部材であれ
ば、また少なくとも蛍光体の発する光の補色となる色に
裏面処理された基台であればとくに材料を選ばない。実
施例１，２のように緑の光に対して赤色の材料を用いる
こともできる。
【００９９】本実施例は、特に、センサ基板、接着剤、
基台、裏面処理層の屈折率をほぼ同じ（屈折率が同じ場
合を含む）とすれば、センサ基板と接着層、接着剤と基
台、基台と裏面処理層の界面からの反射が少なくなる
（あるいは無くなる）ので、本実施例による基台の裏面
からの反射防止効果と併せれば反射防止の効果が大き
い。大面積になればガラス基板は高価になるが、例え
ば、耐熱性プラスチックを基台に用い、アクリル系の赤
や黒の塗料を用いて裏面処理しても本発明の作用効果は
充分に発揮され、低コストの材料となり、好適なものと
なる。また、本実施例ではセンサ基板７０３、基台７０
１の少なくともいずれか一方を着色して反射防止効果を
高めることができる。
【０１００】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
実質的に界面をなくすことで、界面での反射は起こら
ず、センサ基板と空気との界面の存在が原因となって起
こる問題を解決することができた。また本発明により実
質的に界面をなくすための構成をとることにより、簡略
な製造方法により、製造歩留まりを落とすことなく大面
積・高品質の画像読み取り装置を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１の実施例の断面図である。
【図２】第１の実施例での本発明による効果を確認する
ため実験系を示す図であり、（ａ）は着色されていない
部材、（ｂ）は着色されている部材を示す図である。
【図３】図２での実験系での結果を示す波長−反射率の
特性図である。
【図４】本発明の第１の実施例の画像読み取り装置での
光学的クロストークの特性図である。
【図５】（ａ）は本発明による第２の実施例の平面図、
（ｂ）はその断面図である。
【図６】本発明による第３の実施例の断面図である。
【図７】本発明による第４の実施例の断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明による第２，
３，４の実施例の構成における本発明の効果を確認する
ため実験系を示す説明図である。
【図９】図８（ａ）での実験系での結果を示す波長−反
射率の特性図である。
【図１０】図８（ｂ）での実験系での結果を示す波長−
反射率の特性図である。
【図１１】図８（ｃ）での実験系での結果を示す波長−
反射率の特性図である。
【図１２】本発明による第１の実施例と、第２の実施例
の画像読み取り装置での本発明での効果の比較を示す光
学的クロストークの特性図である。。
【図１３】（ａ）は従来の画像読み取り装置の１画素の
平面図、（ｂ）は（ａ）の平面図のＡ−Ｂでの断面図で
ある。
【図１４】従来の画像読み取り装置の１画素の等価回路
図である。
【図１５】（ａ）、（ｂ）は従来ならびに本発明におけ
る画像読み取り装置の光センサの動作原理を示すエネル
ギーバンド図である。
【図１６】従来ならびに本発明による画像読み取り装置
の全体回路を示す図である。
【図１７】画像読み取り装置をＸ線撮像用に用いた場合
Ｘ線撮像装置の概略を示す図である。
【符号の説明】
１０１，５０３，６０３，７０３，１３０１，１７０４
センサ基板 １０２ ゲート電極 １０３ 第１の電極 １０４ ゲート絶縁膜 １０５ 半導体層 １０６ 不純物層 １０７ ドレイン電極 １０８ ソース電極 １０９ 絶縁層 １１０ 蛍光板 Ｐ 蛍光板 ５０１，６０１，７０１ 基台 ５０２，６０２，７０２ 接着剤 ６０４ 表面処理層 ７０４ 裏面処理層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 5/32 Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｃ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも複数の光センサが形成された
    センサ基板を有し、該センサ基板に入射した光を該複数
    の光センサにより光電変換する画像読み取り装置におい
    て、 前記センサ基板は、該センサ基板に進入した光を吸収す
    る材料からなることを特徴とする画像読み取り装置。
  2. 【請求項２】 少なくとも複数の光センサが形成された
    センサ基板と、該センサ基板と接着層を介して接着され
    る基台と、を有する画像読み取り装置において、 前記基台は、前記センサ基板から進入した光を吸収する
    材料からなることを特徴とする画像読み取り装置。
  3. 【請求項３】 少なくとも複数の光センサが形成された
    センサ基板と、該センサ基板と接着層を介して接着され
    る基台と、を有する画像読み取り装置において、 前記基台はセンサ基板側の面に、進入した光を吸収する
    材料からなる層を有することを特徴とする画像読み取り
    装置。
  4. 【請求項４】 少なくとも複数の光センサが形成された
    センサ基板と、該センサ基板と接着層を介して接着され
    る基台と、を有する画像読み取り装置において、 前記基台はセンサ基板側とは反対側の面に、進入した光
    を吸収する材料からなる層を有することを特徴とする画
    像読み取り装置。
  5. 【請求項５】 請求項２に記載の画像読み取り装置にお
    いて、前記センサ基板、前記接着層、前記基台の屈折率
    がほぼ同じであることを特徴とする画像読み取り装置。
  6. 【請求項６】 請求項３に記載の画像読み取り装置にお
    いて、前記センサ基板、前記接着層、前記進入した光を
    吸収する材料からなる層の屈折率がほぼ同じであること
    を特徴とする画像読み取り装置。
  7. 【請求項７】 請求項４に記載の画像読み取り装置にお
    いて、前記センサ基板、前記接着層、前記基台、前記進
    入した光を吸収する材料からなる層の屈折率がほぼ同じ
    であることを特徴とする画像読み取り装置。
  8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかの請求項に記載
    の画像読み取り装置において、前記光センサは、第１の
    電極層、第１導電型のキャリアおよび該第１導電型と異
    なる第２導電型のキャリアの通過を阻止する第１の絶縁
    層、光電変換半導体層、第２の電極層、および前記第２
    の電極層と前記光電変換半導体層との間にあって前記光
    電変換半導体層への第１導電型のキャリアの注入を阻止
    する注入阻止層、を積層した光センサであり、 前記光センサ毎に接続されるスイッチング手段が前記光
    センサとともに前記センサ基板上に形成されており、 前記スイッチ手段は、リフレッシュ動作では前記第１導
    電型のキャリアを前記光電変換半導体層から前記第２の
    電極層に導く方向に前記光センサに電界を与え、光電変
    換動作では前記光電変換半導体層に入射した光により発
    生した前記第１導電型のキャリアを前記光電変換半導体
    層内に留まらせ、前記第２導電型のキャリアを前記第２
    の電極層に導く方向に、前記光センサに電界を与え、前
    記光電変換動作により前記光電変換半導体層に蓄積され
    る前記第１のキャリアもしくは前記第２の電極層に導か
    れた第２導電型のキャリアを光信号として検出するよう
    に制御するスイッチング手段であり、 前記光センサを二次元的に複数個配置し、前記光センサ
    を複数のブロックに分割し、各ブロック毎に前記スイッ
    チ手段を動作させることにより光信号を検出してなる画
    像読み取り装置。
  9. 【請求項９】 請求項１〜８のいずれかの請求項に記載
    の画像読み取り装置を用いた放射線撮像装置。
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