JP2007288777A - 光電変換装置及びその製造方法並びにｘ線撮像装置 - Google Patents

Abstract

【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】光電変換装置は、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１０１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。光電変換回路部１０１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。
【選択図】図１

Description

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。

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。

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ている。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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。こうすることにより、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）。

その後、リセット用スイッチＲＥＳ１〜ＲＥＳ３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）。

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。

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１５０２（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１５０８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、１５１１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。

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ＴＦＴ、以下単にＴＦＴと記す）は、同一基板３０３上に形成されている。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で共有されている。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。

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。

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３０４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、１０００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３０２（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）３１４）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）３１０参照）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１００００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ＲＩＥ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、３０７、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−ＳｉＮｘ、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。

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。

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Ｖｏｕｔに示されるように間欠的に出力される。すなわち、１行を読み取るために必要な時間はＴ１＋Ｔ２＋Ｔ３（図７）となり、全ビットを読み取るためには図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いる。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Ｔ３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取る構成が一般的である。

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。

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。

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、次のようになる。例えば第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〜Ｃ３）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、（Ｃｇｓ＋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。

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ー工程における異常（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。しかし、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。

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ー行程における異常（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。

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５０ｐＦに設定している。

この図から分かるように、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ー工程における異常（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。

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。図１２で示された断線の場合も、同様である。

しかしながら、図１０に示すよう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る。このため、図１２または図１４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。

以上のように、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ると、光電変換信号出力が不適切な出力値を示す。そして、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、更には歩留まり低下を引き起こすといった課題があった。

上記課題を解決するため、本発明に係る光電変換装置は、複数の光電変換素子が２次元アレー状に配列され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転送するための複数のマトリクス信号配線と、前記光電変換回路部内の前記光電変換素子が２次元アレー状に配列されている光電変換領域と、該光電変換領域外に前記マトリクス信号配線の一部が配置されている非光電変換領域と、を有する絶縁基板と、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ための読み取り用回路領域と、該読み取り用回路領域外で前記マトリクス信号配線から引き出された配線を有する非読み取り用回路領域と、を各々が有し、前記絶縁基板に装着されて前記マトリクス信号配線と接続される複数の読み取り用回路部と、を有する光電変換装置において、前記非光電変換領域内で、前記光電変換領域からの信号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に、又は、前記非読み取り用回路領域内で、前記不適切な信号に対応する前記配線に、意図的に切断した切断箇所を有することを特徴とする。

本発明において、前記読み取り用回路部と前記マトリクス信号配線が接続される接続部を更に有し、前記切断箇所は前記光電変換領域と前記接続部との間の前記マトリクス信号配線に設けられていてもよい。前記読み取り用回路部と前記マトリクス信号配線が接続される接続部を更に有し、前記非読み取り用回路領域は、前記接続部と前記読み取り用回路領域との間に設けられていてもよい。前記光電変換素子は、アモルファスシリコン半導体膜を有してもよい。

本発明に係るＸ線撮像装置は、上記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。

本発明に係る光電変換装置の製造方法は、複数の光電変換素子が２次元アレー状に配列され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転送するための複数のマトリクス信号配線と、前記光電変換回路部内の前記光電変換素子が２次元アレー状に配列されている光電変換領域と、該光電変換領域外に前記マトリクス信号配線の一部が配置されている非光電変換領域と、を有する絶縁基板と、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ための読み取り用回路領域と、該読み取り用回路領域外で前記マトリクス信号配線から引き出された配線を有する非読み取り用回路領域と、を各々が有し、前記絶縁基板に装着されて前記マトリクス信号配線と接続される複数の読み取り用回路部と、を有する光電変換装置の製造方法であって、前記光電変換領域からの複数の信号の中の一部が不適切な信号であった場合、前記非光電変換領域内で前記不適切な信号に対応する前記マトリクス信号配線を、又は、前記非読み取り用回路領域内で前記不適切な信号に対応した前記配線を、切断することを特徴とする。

本発明によれば、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、意図的に切断している。こうすることにより、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。

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。

（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る。Ｔ１−１〜Ｔ３−３は、光電変換素子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。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Ｓｒ１〜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、Ｓｒ１〜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１０５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、ＣＲＥＳ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、１０６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。

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を有する。また、読み取り用回路部１０７は、バッファアンプＢ１〜Ｂ３、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を有する。

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“×”（Ｘ１）で示している。この断線部分は、光電変換回路部１０１を作成する成膜工程またはフォトリソグラフィー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。

また、図１の光電変換回路部１０１と読み取り用回路部１０７との間に示した領域においてマトリクス信号配線Ｍ２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。

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。しかし、パターン上では光電変換回路部１０１内の光電変換素子やスイッチ素子が２次元アレー状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い。即ち、光電変換領域外でかつ読み取り用回路部１０７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。

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。

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１０７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〜Ｓｒ３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ＣＬ１〜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。

図２中に示されたＶｏｕｔはＡ／Ｄ変換回路部１０５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行の光電変換素子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〜Ｍ３の並列信号が、それらの信号の大小に比例してＶｏｕｔ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。こうすることにより、リセット用スイッチ素子ＲＥＳ１〜ＲＥＳ３を介して一定のリセット電位（ＧＮＤ電位）にリセットされ、次の第２行の光電変換素子Ｓ２−１〜Ｓ２−３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。

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。

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。これに対し、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。

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１０７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１０７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。しかし、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１０７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。しかし、例えば４０００×４０００の多数の画素で構成され、読み取り用回路部１０７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、各々の読み取り用回路部１０７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。

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１０７に近接している場合、断線部から読み取り用回路部１０７側の画素の出力は非常に大きくなる。このため、クロストーク量は著しく増大することとなる。

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から分かるように、マトリクス信号配線Ｍ２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。

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。

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（ハイインピーダンス状態）を想定して説明をしている。しかし、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。

（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、図１とは次の点が異なる。即ち、光電変換回路部１０１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。その切断箇所（“図中×”（Ｘ２））が、図１とは異なる。つまり、図５では、その切断箇所が、光電変換回路部１０１になく、読み取り用回路部１０７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、読み取り用回路領域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。

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１０７と接続され、更に読み取り用回路部１０７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１０１と読み取り用回路部１０７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回路領域内で意図的に切断している。

読み取り用回路部１０７は、一般にＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）やＨＩＣ（ＨＩＢＲＩＤ ＩＣ）等の電気実装技術を駆使して作成される。読み取り用回路部１０７と光電変換回路部１０１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１０７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。

光電変換回路部１０１が例えば４０００×４０００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１０７を全数装着した後から、読み取り用回路部１０７内の非読み取り回路領域をレーザーで切断してもよい。この場合、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１０１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１０１単体で検査しておく。そして、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１０７の非読み取り用回路領域内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。

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。

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。

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１の動作を示すタイミングチャートである。 図１の動作を示すタイミングチャートである。 図１の動作を示すタイミングチャートである。 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。 従来の光電変換装置の全体回路図である。 図６の動作を示すタイミングチャートである。 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。 （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。 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。 断線部分を有する光電変換回路部の上面図である。 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。 （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 (6)

1. 複数の光電変換素子が２次元アレー状に配列され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転送するための複数のマトリクス信号配線と、前記光電変換回路部内の前記光電変換素子が２次元アレー状に配列されている光電変換領域と、該光電変換領域外に前記マトリクス信号配線の一部が配置されている非光電変換領域と、を有する絶縁基板と、
   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ための読み取り用回路領域と、該読み取り用回路領域外で前記マトリクス信号配線から引き出された配線を有する非読み取り用回路領域と、を各々が有し、前記絶縁基板に装着されて前記マトリクス信号配線と接続される複数の読み取り用回路部と、
   を有する光電変換装置において、
   前記非光電変換領域内で前記光電変換領域からの信号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に、又は、前記非読み取り用回路領域内で前記不適切な信号に対応する前記配線に、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. 前記読み取り用回路部と前記マトリクス信号配線が接続される接続部を更に有し、前記切断箇所は前記光電変換領域と前記接続部との間の前記マトリクス信号配線に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
3. 前記読み取り用回路部と前記マトリクス信号配線が接続される接続部を更に有し、前記非読み取り用回路領域は、前記接続部と前記読み取り用回路領域との間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
4. 前記光電変換素子は、アモルファスシリコン半導体膜を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光電変換装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項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。
6. 複数の光電変換素子が２次元アレー状に配列され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転送するための複数のマトリクス信号配線と、前記光電変換回路部内の前記光電変換素子が２次元アレー状に配列されている光電変換領域と、該光電変換領域外に前記マトリクス信号配線の一部が配置されている非光電変換領域と、を有する絶縁基板と、
   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ための読み取り用回路領域と、該読み取り用回路領域外で前記マトリクス信号配線から引き出された配線を有する非読み取り用回路領域と、を各々が有し、前記絶縁基板に装着されて前記マトリクス信号配線と接続される複数の読み取り用回路部と、
   を有する光電変換装置の製造方法であって、
   前記光電変換領域からの複数の信号の中の一部が不適切な信号であった場合、前記非光電変換領域内で前記不適切な信号に対応する前記マトリクス信号配線を、又は、前記非読み取り用回路領域内で前記不適切な信号に対応した前記配線を、切断することを特徴とする光電変換装置の製造方法。