放射线成像装置和放射线成像系统

摘要

一种放射线成像装置包括：在绝缘基板100上的包含以矩阵布置的多个像素的像素区域，每个像素具有将放射线转换成电荷的转换元件101和与转换元件101连接的开关元件102。转换元件101具有上部电极层119、下部电极层115、布置在上部电极层119和下部电极层115之间的半导体层117。上部电极层119或下部电极层115至少在布置半导体层117的区域内具有开口200。

权利要求

1.一种放射线成像装置，包括：在基板上的包含以矩阵布置的多个像素的像素区域，每个像素具有将放射线转换成电荷的转换元件和开关元件，其中，转换元件具有：

与偏压线电连接的上部电极层，

下部电极层，

布置在上部电极层和下部电极层之间的半导体层，和布置在上部电极层和半导体层之间的杂质半导体层，并且，其中，开关元件具有栅电极、漏电极和源电极，并且将对应于由转换元件转换的电荷的信号传送到信号线，并且上部电极层至少在布置半导体层的区域内具有开口，并且杂质半导体层在所述上部电极层的开口被布置于的区域内具有开口。

2.根据权利要求1的放射线成像装置，其中，上部电极层包含具有多个电极的电极组。

3.根据权利要求2的放射线成像装置，其中，所述电极中的至少一个被部分断开。

4.根据权利要求1的放射线成像装置，其中，下部电极层至少在布置半导体层的区域内包含狭缝。

5.根据权利要求4的放射线成像装置，其中，上部电极层被布置在狭缝之上。

6.根据权利要求1的放射线成像装置，其中，转换元件通过层间电介质膜被布置在开关元件之上。

7.根据权利要求1的放射线成像装置，其中，转换元件包括MIS型光电转换元件以及将放射线转换成MIS光电转换元件可感测的波长中的光的波长转换器。

8.根据权利要求1的放射线成像装置，其中，光电转换元件包括PIN型光电转换元件以及将放射线转换成PIN光电转换元件可感测的波长中的光的波长转换器。

9.根据权利要求1的放射线成像装置，其中上部电极层是透明电极层。

10.根据权利要求1的成像装置，其中上部电极层的开口的宽度为约10μm。

11.一种放射线成像系统，包括：权利要求1中的放射线成像装置；和被配置为处理来自放射线成像装置的信号的信号处理单元。

说明书

放射线成像装置和放射线成像系统

技术领域

[0001] 本发明涉及可被应用于医疗成像诊断装置、非破坏性检查装置和使用放射线的分析装置的放射线成像装置和放射线成像系统。

背景技术

[0002] 放射线成像装置被用于从用于获取静态图像的诸如X射线成像的一般成像到用于获取移动图像的荧光照相术的各种领域中。放射线成像装置使用通过在基板上二维布置多个像素形成的传感器面板，所述多个像素中的每一个具有开关元件和将来自波长转换器的放射线或光转换成电荷的转换元件。特别地，平板检测器(以下称为“FPD”)受到大量的关注。在FPD中，在绝缘基板上二维布置多个像素，所述多个像素中的每一个具有由诸如非晶硅(以下称为“a-Si”)的非晶半导体制成的转换元件和由非晶半导体制成的薄膜晶体管(以下称为“TFT”)。

[0003] PCT(WO)07-502865公开了具有多个二维布置的像素的PIN型FPD，这些像素中的每一个包含PIN光电二极管和TFT。PIN型FPD具有在基板上的TFT的层上层叠PIN光电二极管的层的叠层结构。

[0004] 日本专利公开No.08-116044公开了使用通过二维布置多个像素形成的传感器面板的MIS型FPD，这些像素中的每一个包含TFT和由a-Si制成的MIS光电传感器。MIS型FPD具有平面结构，在该平面结构中，MIS光电传感器由与制成基板上的TFT的层相同的层制成。

[0005] 日本专利公开No.2004-015002公开了具有在基板上的TFT的层上层叠MIS光电传感器的层的叠层结构的MIS型FPD。

[0006] 但是，常规的放射线成像装置很难提高转换元件的灵敏度。为了提高转换元件的灵敏度，增加转换元件的输出或降低噪声是重要的。一般地，可通过增加转换元件的开口率增加输出。当转换元件的开口率变高时，其电容增加，从而导致噪声的增加。另一方面，可通过减小转换元件的电容实现噪声降低。要减小转换元件的电容，其开口率必须低。如果转换元件的开口率低，则输出减少。

[0007] 即，由于转换元件的输出的提高和噪声降低具有折衷的关系，因此不能期望转换元件的灵敏度更高。

发明内容

[0008] 考虑到上述的问题，提出本发明，其目的是提高转换元件的灵敏度。

[0009] 根据本发明第一方面，提供一种放射线成像装置，该放射线成像装置包括：在基板上的包含以矩阵布置的多个像素的像素区域，每个像素具有将放射线转换成电荷的转换元件和与转换元件连接的开关元件，其中，转换元件具有第一电极层、第二电极层、布置在第一电极层和第二电极层之间的半导体层，并且，第一电极层或第二电极层至少在布置半导体层的区域内具有开口。

[0010] 根据本发明的第二方面，提供一种放射线成像系统，该放射线成像系统包括上述的放射线成像装置和被配置为处理来自放射线成像装置的信号的信号处理单元。

[0011] 通过参照附图对示例性实施例的以下说明，本发明的其它特征将变得显而易见。

附图说明

[0012] 图1是根据本发明的优选实施例的放射线成像装置的示例性平面图；

[0013] 图2是根据本发明的优选的第一实施例的像素的示意性平面图；

[0014] 图3是沿图2的线X-X′的示意性截面图；

[0015] 图4是沿图2的线Y-Y′的示意性截面图；

[0016] 图5是根据本发明的优选的第二实施例的转换元件修复的示意性平面图；

[0017] 图6是根据本发明的优选的第三实施例的像素的示意性平面图；

[0018] 图7是沿图6的线X-X′的示意性截面图；

[0019] 图8是放射线成像装置的示意性截面图；

[0020] 图9A是根据本发明的优选的第四实施例的像素的示意性平面图；

[0021] 图9B是根据本发明的优选的第四实施例的像素的示意性平面图；

[0022] 图10是沿图9A和图9B的线X-X′的示意性截面图；

[0023] 图11是根据本发明的优选的第五实施例的像素的示意性平面图；

[0024] 图12是沿图11的线X-X′的示意性截面图；

[0025] 图13是具有与本发明的优选的第六实施例类似的叠层结构的像素传感器单元的示意性平面图；

[0026] 图14是转换元件的下部电极的示意性平面图；

[0027] 图15是转换元件的上部电极的示意性平面图；

[0028] 图16是沿图13的线X-X′的示意性截面图；

[0029] 图17是根据本发明的优选的第七实施例的像素的示意性平面图；

[0030] 图18是沿图17的线X-X′的示意性截面图；

[0031] 图19是沿图17的线Y-Y′的示意性截面图；

[0032] 图20是根据本发明的优选的第八实施例的像素的示意性平面图；

[0033] 图21是沿图20的线X-X′的示意性截面图；

[0034] 图22A是根据本发明的优选的第九实施例的像素的示意性平面图；

[0035] 图22B是根据本发明的优选的第九实施例的像素的示意性平面图；

[0036] 图23是沿图22A和图22B的线X-X′的示意性截面图；

[0037] 图24是根据本发明的优选的第十实施例的像素的示意性平面图；

[0038] 图25是沿图24的线X-X′的示意性截面图；

[0039] 图26是用于根据本发明的优选的第十一实施例的像素的、沿图13的线X-X′的示意性截面图；

[0040] 图27是表示根据本发明的优选实施例的放射线成像装置对于放射线成像系统的应用例子的示意图。

具体实施方式

[0041] 图1是表示放射线成像装置的布置例子的平面图。附图标记101表示用于将放射线转换成电荷的转换元件；102是开关元件；103是驱动线；104是信号线；105是偏压线；106是信号处理电路；107是驱动电路；108是A/D转换单元；并且109是偏压电源单元。各像素包含转换元件101和开关元件102。多个像素被二维布置以形成像素区域。

[0042] 绝缘基板100优选为玻璃基板、石英基板或塑料基板等。转换元件101的例子优选为光电转换元件。光电转换元件与将放射线转换成光电转换元件可感测的波长带中的光的波长转换器组合。作为光电转换元件，例如，可以使用MIS型光电转换元件或PIN型光电转换元件。优选通过使用例如a-Si形成MIS型光电转换元件和PIN型光电转换元件。作为替代方案，可以使用能够直接将放射线转换成电荷的直接转换元件作为转换元件101。用于直接转换元件的材料的例子是非晶硒、砷化镓、磷化镓、碘化铅、碘化汞、CdTe和CdZnTe。第一到第六实施例以MIS型光电转换元件为例进行说明。第七到第十一实施例以PIN型光电转换元件为例进行说明。但是，本发明不限于这些例子。

[0043] 作为开关元件102，例如，可以使用薄膜晶体管(TFT)。优选通过使用a-Si形成薄膜晶体管(TFT)。

[0044] 驱动线103与沿行方向排列的多个开关元件102的栅电极连接，以将来自驱动电路107的驱动信号施加到开关元件102。信号线104与沿列方向排列的多个开关元件102的源电极或漏电极连接，以向信号处理电路106传送在转换元件101中产生并被开关元件102传送的信号电荷。信号处理电路106将并行地从多个像素传送的信号电荷转换成串行信号，并且A/D转换单元108将模拟信号转换成数字信号并将其输出。偏压电源单元109被设计为供给用于使得转换元件101执行光电转换的偏压和用于初始化它们的偏压。偏压电源单元109通过偏压线105与各转换元件101的一个电极连接。

[0045] 放射线成像装置可产生各种类型的噪声，包含散粒噪声、kTC噪声、信号线噪声、IC噪声和栅极线噪声。散粒噪声与传感器开口率的平方根成比例。kTC噪声与转换元件的电容的平方根成比例。信号线噪声与线电阻的平方根和线寄生电容成比例。IC噪声与信号线的寄生电容成比例。栅极线噪声与线电阻的平方根成比例。在它们之中，kTC噪声和信号线噪声是主导性的。为了减少这些类型的噪声，减小转换元件的电容是有效的。

[0046] 本发明的发明人已注意到一般在上部电极和下部电极的交迭部分中形成转换元件的电容，并且，考虑到电场在上部电极和下部电极的交迭部分以外的部分中的传播，发现用于在保证转换元件的输出的同时使得转换元件的上部电极和下部电极的交迭部分较小的结构。该结构允许减小转换元件的电容，而不减小其开口率。

[0047] 以下将参照附图详细说明根据本发明的优选实施例的放射线成像装置。在本说明书中，放射线包含诸如可见光、X射线、α射线、β射线和γ射线的电磁波。

[0048] [第一实施例1

[0049] 图2是用于解释在根据本发明的优选的第一实施例的放射线成像装置中布置的一个像素的结构例子的示意性平面图。如图2所示，一个像素包含转换元件101和开关元件102。驱动线103与开关元件102的栅电极连接。信号线104与开关元件102的源电极114a连接。转换元件101的上部电极层119具有包含与偏压线105连接的多个带状电极
119a、119b、...、119n的分割结构。由此，上部电极层119具有没有用作欧姆接触层的杂质半导体层118的开口200。

[0050] 图3是沿图2的线X-X′的示意性截面图。图4是沿图2的线Y-Y′的示意性截面图。以下将参照图3和图4说明根据本实施例的像素的结构和形成该像素的方法。

[0051] 首先，在绝缘基板100上形成开关元件102的栅电极110和转换元件101的下部电极层115。形成用作开关元件102的栅绝缘膜的第一绝缘层111和用作转换元件101的绝缘层的第二绝缘层116。形成用作开关元件102的活性层的第一半导体层112和用作转换元件101的转换层的第二半导体层117。在图3中，第一半导体层112比第二半导体层117薄。但是，第一半导体层112可保持几乎与第二半导体层117一样厚。然后，形成用作开关元件102的欧姆接触层的第一杂质半导体层113和转换元件101的第二杂质半导体层
118。形成偏压线105以及开关元件102的源电极114a和漏电极114b。通过蚀刻第一杂质半导体层113形成沟道部分。依次形成转换元件101的上部电极层(透明电极层)119、保护层120和波长转换器(未示出)。转换元件101包含层115到119。开关元件102包含层110到114a和114b。

[0052] 在本实施例中，上部电极层119在至少布置第二半导体层117的区域中具有开口200并包含在该区域中分布的多个分割的电极119a、119b、...、119n。电极119a、119b、...、119n与偏压线105电连接。开口200的宽度可在能够捕获通过使用来自电极
119a、119b、...、119n的电场的传播在光电转换时在第二半导体层117中产生的载流子的限制内。虽然开口200依赖于第二半导体层117的厚度和杂质浓度，但它优选包含于从电极119a、119b、...、119n的各个端部起5μm的区域内。即，由于电场的传播，开口200的宽度优选为约10μm宽。需要在该范围内形成开口200，并且不特别限制其形状。例如，开口
200可具有诸如多边形、圆形、椭圆形或不确定形状的任意形状。开口200的结构也适用于后面说明的第二到第11实施例。转换元件101的上部电极和下部电极的交迭面积一般决定其电容。本实施例的转换元件具有比常规的转换元件小的电容，使得可降低由转换元件的电容导致的噪声。

[0053] 几种因素决定转换元件的灵敏度。例如，入射到转换元件的半导体层上的光的量决定其灵敏度。本实施例的放射线成像装置具有开口200，即通过去除转换元件101的杂质半导体层118而形成并消除无助于杂质半导体层中的输出的不希望的光吸收的区域。出于这种原因，转换元件的光利用率增加，使得可获得高灵敏度。

[0054] 根据本实施例，由于可减小转换元件的电容，因此与转换元件连接的开关元件的尺寸可以是小的，并且，转换元件的开口率可增加。另外，转换元件的上部电极和下部电极的交迭面积减小。这使得能够抑制由转换元件开口率的增加导致的转换元件的电容的增加，从而防止灵敏度的降低。并且，由于开关元件的尺寸可以是小的，因此开关元件102的栅电极110和源电极114a之间的交迭电容减小。这减小信号线104的寄生电容，使得可实现进一步的噪声降低。

[0055] [第二实施例]

[0056] 图5是用于解释在根据本发明的优选的第二实施例的放射线成像装置中布置的一个像素的结构例子的示意性平面图。在第二实施例中，与第一实施例相同的附图标记表示类似的要素。P表示导致短路的外来物质。R表示通过部分去除转换元件101的上部电极层119和杂质半导体层118形成的区域。作为本实施例的特性特征，当在转换元件的上部电极层119和下部电极层115之间产生短路时，与具有短路的部分对应的上部电极层119被切断。这允许修复上部电极层119和下部电极层115之间的短路，并以低成本形成无缺陷的基板。在这种情况下，转换元件的输出稍微减小。但是，可通过例如输出校正补偿输出的减小。

[0057] [第三实施例1

[0058] 图6是根据本发明的优选的第三实施例的一个像素的示意性平面图。在第三实施例中，与第一实施例相同的附图标记表示类似的要素。

[0059] 图7是沿图6的线X-X′的示意性截面图。附图标记115表示转换元件101的下部电极层；116是用作转换元件101的绝缘层的第二绝缘层；117是用作转换元件101的光电转换层的第二半导体层；118是转换元件101的第二杂质半导体层；119是转换元件101的上部电极层(透明电极层)。转换元件101包含层116到119。附图标记120表示保护层。在保护层120上层叠波长转换器(未示出)。

[0060] 在本实施例中，转换元件101的下部电极层115具有在至少布置第二半导体层117的区域中具有狭缝600的梳齿状电极结构。电极元件具有约10μm的间隔，并基本上通过接触孔与开关元件102的源电极114a或漏电极114b连接。如在第一实施例中那样，传感器的上部电极和下部电极的交迭面积一般决定转换元件101的电容。本实施例的转换元件具有比常规的转换元件低的电容，使得可以降低由转换元件的电容导致的噪声。另外，转换元件具有较低的电容，从而减小开关元件的尺寸。结果，转换元件的开口率可进一步增加。

[0061] 一般地，使用非晶硅(以下称为“a-Si”)的转换元件在长时间的偏压施加时，可引起传感器特性的劣化。为了防止这一点，可在成像时间以外施加零电势偏压以减小由长时间使用导致的变化。另一方面，仅在成像时的预定偏压的施加才会由于例如a-Si材料中的缺陷产生不希望的电流，从而导致灵敏度的降低。

[0062] 在施加预定偏压之后等待几十秒可防止该现象。装置在考虑即时性的条件下执行实际的操作。即，在读取操作之前执行光照射，使得可立即完成图像读取。该驱动方法使得能够进行即时读取。

[0063] 图8是根据本实施例的放射线成像装置的示意性截面图。附图标记801表示传感器基板；802是光源；803是放射线源；804是样本。通过在绝缘基板810上二维布置多个像素811形成传感器基板801。在传感器基板801上布置用于转换放射线的波长的波长转换器812。波长转换器812将穿过样本804的放射线转换成可见光813，并且可见光入射到像素811上。通过在光源基板814上二维布置多个LED815形成光源802，并将其布置在传感器基板801的下表面上。从光源802发射的光816从传感器基板801的下表面入射到像素811上。

[0064] 如上所述，为了导致光从传感器基板的下表面行进，如在本实施例中那样，转换元件的下部电极层具有开口。该结构使得能够有效地将光输入转换元件。这减小光源的尺寸并实现小型、轻量的装置。由于转换元件的下部电极层的形状是在其上部电极和下部电极之间产生短路的因素，因此精确的锥度控制是必需的。

[0065] [第四实施例1

[0066] 图9A和图9B是根据本发明的优选的第四实施例的一个像素的示意性平面图。图9A表示下部电极层侧，图9B表示上部电极层侧。在第四实施例中，与第一实施例相同的附图标记表示类似的要素。

[0067] 图10是沿图9A和图9B的线X-X′的示意性截面图。附图标记115表示转换元件101的下部电极层；116是用作转换元件101的绝缘层的第二绝缘层；117是用作转换元件101的光电转换层的第二半导体层；118是转换元件101的第二杂质半导体层；119是转换元件101的上部电极层(透明电极层)。转换元件101包含层116到119。附图标记120表示保护层。在保护层120上层叠波长转换器(未示出)。

[0068] 在没有转换元件101的上部电极层119的区域A(开口200)下方布置转换元件101的下部电极层115。相反，在没有转换元件101的下部电极层115的区域B(狭缝600)上方布置转换元件101的上部电极层119。转换元件101的上部电极层119和下部电极层
115交迭，除了穿过两个电极的开口以外。如果存在开口，那么电场不能充分地传播，并且由光电转换产生的载流子不能平稳地漂移。如在上述的实施例中那样，转换元件101的单个的电极之间的间隔(开口200和狭缝600的宽度)为约10μm。与第一实施例的图3类似，沿图9A和图9B的线Y-Y′的示意性截面图表示上述的转换元件的上部电极和下部电极的交迭部分。

[0069] [第五实施例1

[0070] 图11是根据本发明的优选的第五实施例的一个像素的示意性平面图。在第五实施例中，与第一实施例相同的附图标记表示类似的要素。

[0071] 图12是沿图11的线X-X′的示意性截面图。附图标记100表示绝缘基板；110是开关元件102的栅电极；111是用作开关元件102的栅绝缘膜的第一绝缘层；112是用作开关元件102的活性层的第一半导体层；113是用作开关元件102的欧姆接触层的第一杂质半导体层；114是用作开关元件102的源电极114a或漏电极114b的层；130是开关元件102的沟道保护层；131是第一层间电介质膜；132是第二层间电介质膜。

[0072] 附图标记115表示转换元件101的下部电极层；116是用作转换元件101的绝缘层的第二绝缘层；117是用作转换元件101的光电转换层的第二半导体层；118是转换元件101的第二杂质半导体层；119是转换元件101的上部电极层(透明电极层)。转换元件
101包含层116到119。附图标记120表示保护层。在保护层120上层叠波长转换器(未示出)。上部电极层119在至少布置第二半导体层117的区域中包含具有开口200的电极。

[0073] 在本实施例中，在开关元件102的阵列上层叠转换元件101，同时在它们之间夹住层间电介质膜。转换元件101的下部电极层115通过接触孔与开关元件102的源电极114a或漏电极114b连接。转换元件101的上部电极层119具有开口200，这些开口200中的每一个具有约10平方微米的尺寸。

[0074] [第六实施例1

[0075] 图13是在与本发明的优选的第五实施例相同的叠层结构中的一个像素传感器部分的示意性平面图。图14是转换元件101的下部电极层的示意性平面图。图15是转换元件101的上部电极层的示意性平面图。参照图14和图15，阴影线部分表示存在电极的区域。图13表示电极交迭的状态。从图13可以显见，转换元件101的上部电极层和下部电极层交迭，除了穿过两个电极的开口以外。如果存在开口，那么电场不能充分地传播，并且由光电转换产生的载流子不能平稳地漂移。

[0076] 图16是沿图13的线X-X′的示意性截面图。附图标记100表示绝缘基板；110是开关元件102的栅电极；111是用作开关元件102的栅绝缘膜的第一绝缘层；112是用作开关元件102的活性层的第一半导体层；113是用作开关元件102的欧姆接触层的第一杂质半导体层；114是用作开关元件102的源电极114a或漏电极114b的层；130是开关元件102的沟道保护层；131是第一层间电介质膜；132是第二层间电介质膜。

[0077] 附图标记115表示转换元件101的下部电极层；116是用作转换元件101的绝缘层的第二绝缘层；117是用作转换元件101的光电转换层的第二半导体层；118是转换元件101的第二杂质半导体层；119是转换元件101的上部电极层(透明电极层)。转换元件
101包含层116到119。附图标记120表示保护层。在保护层120上层叠波长转换器(未示出)。

[0078] [第七实施例1

[0079] 图17是根据本发明的优选的第七实施例的一个像素的示意性平面图。本实施例的像素也适用于具有图1所示的布置的放射线成像装置。

[0080] 图18是沿图17的线X-X′的示意性截面图。附图标记215表示转换元件201的下部电极层；216是转换元件201的第一杂质半导体层；217是用作转换元件201的光电转换层的第二半导体层；218是转换元件201的第二杂质半导体层；219是转换元件201的上部电极层(透明电极层)。转换元件201是包含层216到219的PIN型光电转换元件。附图标记220表示保护层。在保护层220上层叠波长转换器(未示出)。

[0081] 图19是沿图17的线Y-Y′的示意性截面图。附图标记210表示开关元件202的栅电极；211是用作开关元件202的栅绝缘膜的第一绝缘层；212是用作开关元件202的活性层的第一半导体层；213是用作开关元件202的欧姆接触层的第一杂质半导体层；214a是开关元件202的源电极；214b是开关元件202的漏电极。转换元件201的下部电极层215还用作开关元件202的源电极214a或漏电极214b。层216是转换元件201的第一杂质半导体层。第二半导体层217用作转换元件201的光电转换层。层218是转换元件201的第二杂质半导体层。层219是转换元件201的上部电极层(透明电极层)。转换元件201包含层216到219。偏压线205与上部电极层219连接以形成转换元件201的上部电极层。在保护层220上层叠波长转换器(未示出)。

[0082] 在本实施例中，上部电极层219在至少布置第二半导体层217的区域中具有开口200，并包含与偏压线205连接的多个带状电极219a、219b、...、219n。多个分割的带状电极
219a、219b、...、219n分布在该区域内，并与偏压线205电连接。在开口200中不存在第二杂质半导体层218。从电场的传播的观点看，开口200的宽度优选为10μm。转换元件201的上部电极和下部电极的交迭面积一般决定其电容。本实施例的转换元件101具有比以前低的电容，使得可降低与转换元件201的电容有关的噪声。

[0083] 转换元件201的开口率一般决定其灵敏度。由于元件具有开口200，即通过去除传感器元件的第二杂质半导体层218而形成并消除不希望的光吸收的区域，因此输出得到提高。由于转换元件201的电容减小，因此开关元件202的尺寸变小。结果，转换元件201的开口率可进一步增加。当在转换元件201的上部电极和下部电极之间产生短路时，转换元件201的上部电极层的相应部分如图5所示的那样被切断。这允许修复上部电极和下部电极之间的短路。

[0084] [第八实施例1

[0085] 图20是根据本发明的优选的第八实施例的一个像素的示意性平面图。在第八实施例中，与第七实施例相同的附图标记表示类似的要素。

[0086] 图21是沿图20的线X-X′的示意性截面图。附图标记215表示转换元件201的下部电极层；216是转换元件201的第一杂质半导体层；217是用作转换元件201的光电转换层的第二半导体层；218是转换元件201的第二杂质半导体层；219是转换元件201的上部电极层(透明电极层)。转换元件201包含层216到219。附图标记220表示保护层。在保护层220上层叠波长转换器(未示出)。

[0087] 在本实施例中，转换元件201的下部电极层215具有在至少布置第二半导体层217的区域中具有狭缝600的梳齿状电极结构。电极元件具有约10μm的间隔。转换元件201的上部电极和下部电极的交迭面积一般决定其电容。转换元件201具有比以前低的电容，使得可降低与转换元件201的电容有关的噪声。另外，由于转换元件201具有较低的电容，因此可减小开关元件202的尺寸。结果，转换元件201的开口率可进一步增加。

[0088] 在本实施例中，当通过使用a-Si形成转换元件时，光也可如图8所示的那样入射到传感器基板的下表面上。该结构使得能够有效地将光输入转换元件。

[0089] [第九实施例1

[0090] 图22A和图22B是根据本发明的优选的第九实施例的一个像素的示意性平面图。图22A表示下部电极层侧，图22B表示上部电极层侧。在第九实施例中，与第七实施例相同的附图标记表示类似的要素。

[0091] 图23是沿图22A和图22B的线X-X′的示意性截面图。附图标记215表示转换元件201的下部电极层；216是转换元件201的第一杂质半导体层；217是用作转换元件201的光电转换层的第二半导体层；218是转换元件201的第二杂质半导体层；219是转换元件201的上部电极层(透明电极层)。转换元件201包含层216到219。附图标记220表示保护层。在保护层220上层叠波长转换器(未示出)。

[0092] 在没有转换元件201的上部电极层的区域A(开口200)下方布置转换元件201的下部电极层。相反，在除了转换元件201的下部电极层的区域之外的区域B(狭缝600)上方布置转换元件201的上部电极层。除了穿过两个电极的开口以外，转换元件201的上部电极层和下部电极层交迭。如果存在开口，那么电场不能充分地传播，并且由光电转换产生的载流子不能平稳地漂移。如在上述的实施例中那样，单个的传感器电极之间的间隔为约10μm。与第七实施例的图18类似，沿图22A和图22B的线Y-Y′的示意性截面图表示上述的转换元件201的上部电极和下部电极的交迭部分。

[0093] [第十实施例1

[0094] 图24是根据本发明的优选的第十实施例的一个像素的示意性平面图。在第十实施例中，与第七实施例相同的附图标记表示类似的要素。

[0095] 图25是沿图24的线X-X′的示意性截面图。附图标记200表示绝缘基板；210是开关元件202的栅电极；211是用作开关元件202的栅绝缘膜的第一绝缘层；212是用作开关元件202的活性层的第一半导体层；213是用作开关元件202的欧姆接触层的第一杂质半导体层；214是用作开关元件202的源电极214a或漏电极214b的层；230是开关元件202的沟道保护层；231是第一层间电介质膜；232是第二层间电介质膜。

[0096] 附图标记215表示转换元件201的下部电极层；216是转换元件201的第一杂质半导体层；217是用作转换元件201的光电转换层的第二半导体层；218是转换元件201的第二杂质半导体层；219是转换元件201的上部电极层(透明电极层)。转换元件201是包含层216到219的PIN型光电转换元件。附图标记220表示保护层。在保护层220上层叠波长转换器(未示出)。上部电极层219在至少布置第二半导体层217的区域中包含具有开口200的电极。

[0097] 在本实施例中，在开关元件202的阵列上层叠转换元件201，同时在它们之间夹住平的层间电介质膜。下部电极层215通过接触孔与开关元件202的源电极214a或漏电极214b连接。上部电极层219具有开口200，这些开口200中的每一个具有约10平方微米的尺寸。

[0098] [第十一实施例1

[0099] 在与第十实施例相同的叠层结构中的一个像素的示意性平面图与图13相同。转换元件201的下部电极层与图14相同。转换元件201的上部电极层与图15相同。

[0100] 在本实施例中，从PIN型光电转换元件形成的转换元件201的上部电极层和下部电极层也在不形成任何间隙的情况下交迭。如果存在间隙，那么电场不能有效地传播，并且由光电转换产生的载流子不能平稳地漂移。

[0101] 图26是在与沿图13的线X-X′的示意性截面图几乎相同的位置处的、根据第十一实施例的一个像素的截面图。附图标记200表示绝缘基板；210是开关元件202的栅电极；211是用作开关元件202的栅绝缘膜的第一绝缘层；212是用作开关元件202的活性层的第一半导体层；213是用作开关元件202的欧姆接触层的第一杂质半导体层；214是用作开关元件202的源电极214a或漏电极214b的层；230是开关元件202的沟道保护层；231是第一层间电介质膜；232是第二层间电介质膜。

[0102] 附图标记215表示转换元件201的下部电极层；216是转换元件201的第一杂质半导体层；217是用作转换元件201的光电转换层的第二半导体层；218是转换元件201的第二杂质半导体层；219是转换元件201的上部电极层(透明电极层)。转换元件201包含层216到219。附图标记220表示保护层。在保护层220上层叠波长转换器(未示出)。

[0103] [应用例子]

[0104] 图27是表示根据本发明的优选实施例的放射线成像装置被应用于放射线成像系统的应用例子的示图。

[0105] 由诸如放射线管的放射线产生器3001产生的放射线3002穿过诸如被检者3003(例如，患者)的胸部的身体观察部分3004，并入射到具有附着到上部的闪烁器(荧光体)的放射线成像装置3000上。入射的放射线3002包含被检者3003的身体内的信息。在放射线成像装置3000中，闪烁器与入射的放射线3002对应地发光。通过以光电的方式转换光，获得电信息。放射线成像装置3000可直接将放射线3002转换成电荷以获得电信息。
该信息被转换成数字数据，经受用作信号处理手段的图像处理器3005的图像处理，并被显示于用作控制室内的显示手段的显示器3006上。

[0106] 诸如无线电信道或电话线的传送手段3007可将信息传送到远程点。安装在例如另一地点的医生室内的用作显示手段的显示器3008可显示数据，或者，用作存储手段的胶片处理器3009将其保存在诸如光盘的记录介质上。这允许远程点的医生进行诊断。胶片处理器3009与用作打印手段的激光打印机3011连接，使得可在诸如胶片的打印介质3010上打印由传送手段3007传送的信息。

[0107] 如上所述，根据本发明的优选实施例，可以在不减小转换元件的开口率的情况下大大降低电容。因此能够降低例如由电容导致的kTC噪声。由于传感器电容减小，因此传送速度可提高。因此，可使得开关元件小，并且，可以增加传感器开口率。由于开关元件的栅极和源极之间的交迭电容减小，因此信号线寄生电容减小，并且，噪声可进一步降低。

[0108] 另外，实现各种效果，使得例如可通过增加直接入射到半导体层上的光来增加入射光的量，并且在例如移动图像驱动中的光学复位时使入射到下表面的光便利化。

[0109] 虽然已参照示例性实施例说明了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有的这些修改以及等同的结构和功能。

[0110] 本申请要求在2006年6月9日提交的日本专利申请No.2006-161643的权益，在此通过引用并入其全部内容。