JP2014192394A - 撮像装置及び撮像表示システム - Google Patents

Abstract

【課題】放射線を検出するにあたって、迷光の影響を低減すること。
【解決手段】撮像装置１は、フォトダイオード１１１Ａを有する画素Ｐと、画素Ｐの受光側にそれぞれの画素Ｐ毎に設けられて、画素Ｐに光を導く導光部と、複数の画素Ｐの受光側を覆う平坦化膜１１３Ｂと、平坦化膜１１３Ｂとは異なる屈折率を有し、かつ画素Ｐが配列されている平面と直交する方向から画素Ｐを見た場合には、画素Ｐの周囲に設けられている境界部４７と、を有している。導光部は、境界部４７で囲まれた部分である。
【選択図】図３

Description

本開示は、光電変換素子を備える撮像装置及びそのような撮像装置を備えた撮像表示システムに関する。

各画素（撮像画素）に光電変換素子（例えば、フォトダイオード）を内蔵する撮像装置として、種々のものが提案されている。このような撮像素子を用いて、放射線画像を撮像する装置がある（例えば、特許文献１）。

特開２０１１−０９６７９４号公報

特許文献１の技術は、シンチレータから放出される光の迷光が検出素子間にクロストークを発生させ、放射線の検出に影響を与える可能性がある。

本開示は、放射線を検出するにあたって、迷光の影響を低減することを提供することを目的とする。

本開示の撮像装置は、光電変換素子を有する画素が、同一の平面に複数配置された画素部と、前記画素部の受光側にそれぞれの前記画素毎に設けられて、前記画素に光を導く導光部と、を含む。本開示の撮像表示システムは、前述した撮像装置と、この撮像装置が出力した撮像信号に基づく画像を表示する表示装置と、を含む。

本開示の撮像装置及びこれを備えた撮像表示システムは、放射線によって発光した光を画素に導くための導光部を、画素毎に有している。このような構造により、迷光が他の画素に検出されたり、検出すべき位置でない位置からの迷光を検出したりすることを抑制できる。その結果、本開示は、放射線を検出するにあたって、迷光の影響を低減することができる。

本開示は、放射線を検出するにあたって、迷光の影響を低減することができる。

図１は、本実施形態に係る撮像装置を、機能ブロックを用いて示した図である。 図２は、撮像装置が有する画素の平面図である。 図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。 図４は、図２のＢ−Ｂ断面図である。 図５は、本実施形態に係る撮像装置を簡略化して示す断面図である。 図６は、導光部及び画素を示す斜視図である。 図７は、導光部及び画素を示す平面図である。 図８は、本実施形態の第１変形例に係る撮像装置を簡略化して示す断面図である。 図９は、本実施形態の第２変形例に係る撮像装置を簡略化して示す断面図である。 図１０は、本実施形態の第３変形例に係る撮像装置を簡略化して示す断面図である。 図１１は、本実施形態に係る撮像装置の製造方法を工程順に表した断面図である。 図１２は、本実施形態に係る撮像装置の製造方法を工程順に表した断面図である。 図１３は、適用例に係る撮像表示システムの概略構成例を示した図である。 図１３は、他の適用例に係る撮像表示システムの概略構成例を示した図である。

本開示の実施形態につき、図面を参照しつつ、次に示す順序で詳細に説明する。
１．撮像装置
１−１．全体構成
１−２．画素の断面構造
１−３．導光部
１−４．撮像装置の製造方法
２．適用例
３．本開示の構成

［１．撮像装置］
＜１−１．全体構成＞
図１は、本実施形態に係る撮像装置を、機能ブロックを用いて示した図である。図２は、撮像装置が有する画素の平面図である。撮像装置１は、波長変換されたα線、β線、γ線及びＸ線に代表される放射線を光として受光し、放射線に基づく画像情報を読み取ることにより、被写体を撮像する装置である。撮像装置１は、医療用を始めとして、手荷物検査等の非破壊検査用のＸ線撮像装置として好適に用いられる。

撮像装置１は、基板１１の表面に、撮像領域（撮像部）としての画素部１２と、行走査部１３、水平選択部１４、列走査部１５及びシステム制御部１６を含む周辺回路とを有している。周辺回路は、画素部１２を駆動する駆動回路としての機能を有している。周辺回路が備える行走査部１３、水平選択部１４、列走査部１５及びシステム制御部１６は、画素部１２の周辺領域に配置されている。

（画素部１２）
画素部１２は、例えば、行列（マトリックス）状に２次元配置された単位画素Ｐ（以下、適宜画素Ｐともいう）を有している。本実施形態において、行列状に配置された複数の画素Ｐの行方向をＸ方向、列方向をＹ方向とする。Ｘ方向及びＹ方向は、２次元における直交座標系における一方の座標軸と、これに直交する他方の座標軸とに相当する。このため、本実施形態において、複数の画素Ｐは、Ｘ−Ｙ平面を同一の平面として、この同一の平面に配置されている。なお、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向は、Ｚ方向である。

画素部１２は、駆動線としての画素駆動線１７と、信号線としての垂直信号線１８とをそれぞれ複数有している。それぞれの画素駆動線１７は、行方向、すなわちＸ方向に延在し、かつ列方向、すなわちＹ方向に向かって配列されている。それぞれの垂直信号線１８は、列方向、すなわちＹ方向に延在し、かつ行方向、すなわちＸ方向に向かって配列されている。画素駆動線１７と垂直信号線１８とは、互いに交差しており、本実施形態では直交している。

画素駆動線１７は、例えば、画素Ｐの行を選択したり、リセットを制御したり、画素Ｐから信号を読み出したりする際に用いる信号を送信するための配線である。画素駆動線１７は、それぞれの画素Ｐが有する駆動素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）１１１Ｂ（図２参照）の半導体層１２２のゲート電極１２０と電気的に接続されている。このため、画素駆動線１７は、ゲート線ともいう。垂直信号線１８は、それぞれの画素Ｐから出力された信号を送信するための配線である。垂直信号線１８は、図２に示すように、それぞれの画素Ｐが有する薄膜トランジスタ１１１Ｂの半導体層１２２のソース電極１２３Ｓと電気的に接続されている。このため、画素駆動線１７は、ソース線ともいう。さらに、図２に示すように、画素Ｐは、薄膜トランジスタ１１１Ｂの半導体層１２２のドレイン電極１２３Ｄがフォトダイオード１１１Ａにおける下部電極１２４と電気的に接続されている。

画素部１２が有する画素Ｐは、図２に示すように、光電変換素子としてのフォトダイオード１１１Ａと、駆動素子としての薄膜トランジスタ１１１Ｂとを有している。複数の画素Ｐは、同一面に配置されるので、それぞれの画素Ｐが有するフォトダイオード１１１Ａ及び薄膜トランジスタ１１１Ｂも同一面に配置される。本実施形態においては、基板１１の表面にフォトダイオード１１１Ａ及び薄膜トランジスタ１１１Ｂが形成される。このため、基板１１の表面を同一平面として、複数のフォトダイオード１１１Ａ及び複数の薄膜トランジスタ１１１Ｂ並びにこれらを有する画素Ｐが配置される。

画素Ｐは、図２に示すように、平行に配置された２本の画素駆動線１７と、平行に配置され、かつ画素駆動線１７と直交する２本の垂直信号線１８とによって囲まれた矩形（本実施形態では正方形）領域に配置されている。画素Ｐは、矩形領域の角部がコンタクトホール又は薄膜トランジスタ１１１Ｂ等で占有されて、図２に示すように、隅部が階段状になっている。このため、画素Ｐは、実際には、平面視において矩形に近い形状（本実施形態では正方形に近い形状）である。このような、矩形領域の角部がコンタクトホール又は薄膜トランジスタ１１１Ｂ等で占有された結果、角部の一部が欠けて例えば階段状になった形状を、略矩形（本実施形態では略正方形）又は多角形（本実施形態では正方形）というものとする。画素Ｐは、フォトダイオード１１１Ａ及び薄膜トランジスタ１１１Ｂを含んでいる。フォトダイオード１１１Ａは、保護層としての保護膜１１４の中央部が矩形（本実施形態では正方形）に取り除かれて、透明電極としての上部電極１２６が見えている。なお、画素Ｐは、後述するように、上部電極１２６及び保護膜１１４の表面に平坦化膜が配置されるが、説明の便宜上、図２に示す例においては平坦化膜を省略している。

画素Ｐは、フォトダイオード１１１Ａの一端（例えば、上部電極１２６）に所定の基準電位（バイアス電位）が印加される。この基準電位を印加するための配線層１２７は、画素Ｐが有する光電変換素子としてのフォトダイオード１１１Ａの上部電極１２６と電気的に接続している。配線層１２７は、導体である。配線層１２７は、上部電極１２６の表面に形成されて、これと電気的に接続する。配線層１２７は、列方向（Ｙ方向）に延在し、列方向に配列されている複数の画素Ｐが備えるそれぞれの上部電極１２６を電気的に接続している。次に、撮像装置１が備える周辺回路について説明する。

（周辺回路）
図１に示す行走査部１３は、シフトレジスタ及びアドレスデコーダ等を備えている。行走査部１３は、画素部１２の各画素Ｐを、例えば行単位で駆動する画素駆動部である。行走査部１３によって選択走査された画素行の各画素Ｐから出力される信号（撮像信号）は、それぞれの垂直信号線１８の各々を通って水平選択部１４に入力される。水平選択部１４は、垂直信号線１８毎に設けられたアンプ及び水平選択スイッチ等を備えている。

列走査部１５は、シフトレジスタ及びアドレスデコーダ等を備えている。列走査部１５は、水平選択部１４の各水平選択スイッチを走査しつつ、これらを順番に駆動するものである。列走査部１５が選択走査をすることにより、垂直信号線１８の各々を通して伝送された各画素Ｐの信号が順番に水平信号線１９に出力される。各画素Ｐの信号は、水平信号線１９を通して基板１１の外部へ伝送される。

なお、これらの行走査部１３、水平選択部１４、列走査部１５及び水平信号線１９を含む回路部分は、基板１１の表面に直接形成されていてもよい。また、前述した回路部分は、外部制御ＩＣ（Integrated Circuit）に配設されたものであってもよい。また、前述した回路部分は、ケーブル等により接続された他の基板に形成されていてもよい。

システム制御部１６は、基板１１の外部から与えられるクロック及び動作モードを指令するデータ等が入力される。また、システム制御部１６は、撮像装置１の内部情報等のデータを出力する。システム制御部１６は、さらに、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータを有している。システム制御部１６は、前述したタイミングジェネレータで生成された各種のタイミング信号を基に、行走査部１３、水平選択部１４及び列走査部１５等の周辺回路を駆動し、制御する。次に、画素Ｐの断面構造を説明する。

＜１−２．画素の断面構造＞
図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。図４は、図２のＢ−Ｂ断面図である。撮像装置１は、基板１１に、複数のフォトダイオード１１１Ａ（光電変換素子）と、フォトダイオード１１１Ａの駆動素子としての薄膜トランジスタ１１１Ｂとを含む画素回路が形成されている。これらを、適宜センサー基板１０という。画素Ｐは、フォトダイオード１１１Ａと薄膜トランジスタ１１１Ｂとを、それぞれ１個ずつ有している。図３、図４に示すように、センサー基板１０の表面側に、波長変換部材２０が配設されている。センサー基板１０と波長変換部材２０とは、例えば、それぞれが異なるモジュールとして作製されたものである。波長変換部材２０については後述する。

本実施形態において、フォトダイオード１１１Ａ及び薄膜トランジスタ１１１Ｂは、例えば、ガラス等を材料として製造された基板１１に形成されている。フォトダイオード１１１Ａ及び薄膜トランジスタ１１１Ｂは、これらの一部が互いに共通の層となっている。

フォトダイオード１１１Ａは、入射光の光量（受光量）に応じた電荷量の電荷（光電荷）を発生して内部に蓄積する光電変換素子である。フォトダイオード１１１Ａは、例えば、ＰＩＮ（Positive Intrinsic Negative Diode）型のフォトダイオードである。フォトダイオード１１１Ａは、その感度域が、例えば可視光領域となっている（受光波長帯域が可視光領域である）。フォトダイオード１１１Ａは、例えば、基板１１の表面側における選択的な領域に配設されている。

薄膜トランジスタ１１１Ｂは、フォトダイオード１１１Ａが蓄積した電荷を取り出すための素子である。本実施形態において、薄膜トランジスタ１１１Ｂは、例えば、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）である。

薄膜トランジスタ１１１Ｂ及びフォトダイオード１１１Ａの表面には、平坦化膜１１３Ｂが設けられる。平坦化膜１１３Ｂは、例えばアクリル樹脂又はポリイミド等の透明樹脂材料であって、フォトダイオード１１１Ａ及び薄膜トランジスタ１１１Ｂの表面に設けられる。本実施形態において、平坦化膜１１３Ｂは、画素Ｐの受光側を覆っている。平坦化膜１１３Ｂは、境界部４７と、境界部４７が区画した導光部４４とを有している。境界部４７は、平坦化膜１１３Ｂとは異なる屈折率を有している。本実施形態において、境界部４７は、平坦化膜１１３Ｂに設けられた溝である。このため、境界部４７は、空気が満たされて、平坦化膜１１３Ｂとは異なる屈折率を有する。境界部４７は、空気が満たされているので、屈折率は平坦化膜１１３Ｂよりも小さくなる。導光部４４は、境界部４７との間に境界面４６を有している。基板１１の表面に形成された、平坦化膜１１３Ｂの下側（基板１１側）までの部分を、適宜検出部３２という。検出部３２は、入射光を検出して、この入射光の強度に対応した電気信号を出力する。

本実施形態において、波長変換部材２０は、前述したように、センサー基板１０とは異なるモジュールである。波長変換部材２０は、保護層としての平坦化膜１１３Ｂの受光側、すなわち、撮像装置１に光が入射する側に設けられる。波長変換部材２０は、例えばシンチレータプレート（シンチレータパネル）等を含む。つまり、この波長変換部材２０は、平板状（プレート状）の部材であり、例えばガラス等の透明な基板上にシンチレータ層（波長変換層）が設けられたものである。このシンチレータ層の表面には、防湿性を有する保護膜がさらに形成されていてもよい。また、前述した保護膜は、シンチレータ層及びセンサー基板１０の全体を覆うように設けられていてもよい。

このような波長変換部材２０としては、例えば、放射線（Ｘ線）を可視光に変換するシンチレータ（蛍光体）が用いられる。すなわち、波長変換部材２０は、外部から入射した放射線（Ｘ線）を、光電変換素子としてのフォトダイオード１１１Ａの感度域（可視光領域）に波長変換する機能を有している。このような蛍光体としては、例えば、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）にタリウム（Ｔｌ）を添加したもの（ＣｓＩ；Ｔｌ）、酸化硫黄カドミウム（Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ）にテルビウム（Ｔｂ）を添加したもの、ＢａＦｘ（ｘはＣｌ、Ｂｒ、Ｉ等）等が挙げられる。

シンチレータ層の厚みは、１００μｍ〜６００μｍであることが望ましい。例えば、蛍光体材料としてＣｓＩ；Ｔｌを用いた場合には、厚みは、例えば６００μｍ程度である。なお、シンチレータ層は、透明基板の表面に、例えば、真空蒸着法を用いて成膜することができる。本実施形態では、波長変換部材２０として上述したようなシンチレータプレートを例示したが、波長変換部材２０は、放射線をフォトダイオード１１１Ａの感度域に波長変換可能な波長変換部材であればよい。したがって、波長変換部材２０に用いられる蛍光体は、上述した材料には限定されない。導光部４４について、より具体的に説明する。

＜１−３．導光部＞
図５は、本実施形態に係る撮像装置を簡略化して示す断面図である。図６は、導光部及び画素を示す斜視図である。図７は、導光部及び画素を示す平面図である。導光部４４は、画素部１２の受光側にそれぞれの画素Ｐ毎に設けられて、画素Ｐに光を導く。すなわち、導光部４４は、撮像装置１が有する画素Ｐの数と同数である。図１に示すように、それぞれの画素Ｐは行列状に配置されているので、導光部４４も行列状に配置される。導光部４４は、撮像装置１のそれぞれの画素Ｐを物理的に保護する平坦化膜１１３Ｂの一部である。光は、波長変換部材２０が、自身に入射した放射線（Ｘ線：Ｘｒａｙ）を蛍光体Ｆによってフォトダイオード１１１Ａの感度域（可視光領域）に変換した光である。

蛍光体Ｆの蛍光は、撮像装置１の検出部３２に向かって波長変換部材２０に入射したＸｒａｙの進行方向と平行な方向に向かう光Ｌと、他の方向に向かって進む光Ｌａとがある。以下において、前者を適宜入射光Ｌといい、後者を適宜迷光Ｌａという。撮像装置１は、波長変換部材２０に入射したＸｒａｙ１を、例えば、その進行方向側に存在する画素Ｐａの検出部３２ａによって検出する。このようにすることで、撮像装置１は、Ｘｒａｙ１の像を撮像することができる。迷光Ｌａは、波長変換部材２０に入射したＸｒａｙ１の進行方向とは異なる方向に進行するので、Ｘｒａｙ１の進行方向側以外に存在する画素Ｐｂの検出部３２ｂによって検出される可能性がある。その結果、複数の画素Ｐａの検出部３２ａと画素Ｐｂの検出部３２ｂとの間に、迷光Ｌａによるクロストークが発生する可能性がある。波長変換部材２０に入射したＸｒａｙ２は、その進行方向側に存在する画素Ｐｂの検出部３２ｂによって検出されるが、Ｘｒａｙ２による迷光Ｌａは、画素Ｐａの検出部３２ａによって検出される可能性がある。その結果、画素Ｐａの検出部３２ａが検出したＸｒａｙ１の入射光Ｌの検出値に誤差が発生する可能性がある。これらの作用により、撮像装置１の解像度の低下及びＸｒａｙの像を検出する精度の低下を招く可能性がある。

撮像装置１は、それぞれの画素Ｐ毎に設けられた導光部４４が、迷光Ｌａを、Ｘｒａｙの進行方向側に存在する画素Ｐの検出部３２に導く。このため、迷光Ｌａに起因する画素Ｐの検出部３２間のクロストークを抑制することができる。また、Ｘｒａｙを検出すべき画素Ｐとは異なる画素Ｐに対応する蛍光体Ｆからの迷光Ｌａの入射も抑制できる。その結果、撮像装置１は、解像度の低下及びＸｒａｙの像を検出する精度の低下を抑制できる。

導光部４４は、境界面４６を境に、導光部４４内と境界部４７内とで屈折率が異なる。このため、導光部４４に入射した迷光Ｌａは、境界面４６で反射して、導光部４４に対応した検出部３２に入射する。境界部４７は、図７に示すように、複数の画素Ｐが配置されている平面、この例では、基板１１の検出部３２側における表面と直交する方向（Ｚ方向）から画素部１２を見た場合には、画素Ｐ、より具体的には検出部３２の周囲に設けられている。導光部４４は、境界部４７で囲まれた部分である。この部分を導光部４４とすることで、迷光Ｌａを確実に対応する画素Ｐの検出部３２に導くことができる。

本実施形態において、境界部４７は、保護層としての平坦化膜１１３Ｂを、それぞれの導光部４４に区画する溝である。この溝は、平坦化膜１１３Ｂの受光側、すなわち波長変換部材２０側に開口している。境界部４７は、例えば、平坦化膜１１３Ｂをフォトリソグラフィ法によって形成されるが、境界部４７としての溝を平坦化膜１１３Ｂの受光側に開口させることにより、フォトリソグラフィ法によって境界部４７を形成しやすくなる。

境界部４７は、平坦化膜１１３Ｂの受光側に開口している。このような構造により、導光部４４の入射面４４Ｉに開口している境界部４７が、入射面４４Ｉから検出部３２側に向かい、入射面４４Ｉとつながる境界面４６を形成する。このため、導光部４４の入射面４４Ｉに入射した迷光Ｌａは、入射面４４Ｉにつながっている、開口側の境界面４６で反射されて検出部３２に導かれる。その結果、導光部４４は、迷光Ｌａを確実に検出部３２へ導くことができる。

境界部４７は、例えば、平坦化膜１１３Ｂを境界部４７のパターンにエッチングすることにより形成することができる。本実施形態において、境界部４７としての溝は、平坦化膜１１３Ｂの受光側、すなわち波長変換部材２０側から画素Ｐ、より具体的には検出部３２まで形成されている。境界部４７をこのような構造にすることで、異方性ドライエッチング等の工程は不要である。また、境界部４７をこのような構造にすることで、エッチングの条件の制御が比較的容易になる。その結果、境界部４７を平坦化膜１１３Ｂに比較的容易に形成することができる。

（第１変形例）
図８は、本実施形態の第１変形例に係る撮像装置を簡略化して示す断面図である。撮像装置１ａは、前述した撮像装置１と同様であるが、境界部４７ａとしての溝が、画素Ｐの検出部３２まで到達していない点が異なる。このような構造によっても、撮像装置１ａは、前述した実施形態の撮像装置１と同様の作用及び効果を得ることができる。さらに、このような構造により、境界部４７ａの溝底４８は、平坦化膜１１３Ｂａの一部となる。隣接する導光部４４ａ、４４ａの境界面４６ａ、４６ａは、溝底４８が接続している。本変形例において、それぞれの導光部４４ａは、境界部４７で分断されず、溝底４８によって一体となっている。このため、複数の導光部４４ａ及び複数の溝底４８を備える平坦化膜１１３Ｂａは、それぞれの画素Ｐａの検出部３２と接触する面積が前述した撮像装置１よりも大きくなる。その結果、平坦化膜１１３Ｂａと検出部３２とが確実に接続され、かつ導光部４４ａの脱落も抑制される。

（第２変形例）
図９は、本実施形態の第２変形例に係る撮像装置を簡略化して示す断面図である。撮像装置１ｂは、前述した撮像装置１と同様であるが、それぞれの導光部４４は、境界面４６が反射膜２０１で被覆されている点が異なる。反射膜２０１は、例えば、金又はＣｒをスパッタ法によって境界面４６に成膜することにより形成することができる。このような構造により、迷光Ｌａは、反射膜２０１で確実に反射されて検出部３２に導かれる。また、導光部４４ｂの境界面４６の境界部４７側から入射する迷光Ｌａは、反射膜２０１によって反射されるので、導光部４４ｂは、不要な迷光の入射を確実に抑制できる。これらの作用により、撮像装置１ｂは、解像度の低下及びＸｒａｙの像を検出する精度の低下をより確実に抑制できる。

（第３変形例）
図１０は、本実施形態の第３変形例に係る撮像装置を簡略化して示す断面図である。撮像装置１ｃは、前述した撮像装置１と同様であるが、境界部４７としての溝に、導光部４４とは屈折率が異なる材料（以下、適宜充填材という）２２０を設けている点が異なる。充填材２２０は、例えば、透明な樹脂を用いることができる。このような構造によっても、撮像装置１ｃは、前述した実施形態の撮像装置１と同様の作用及び効果を得ることができる。撮像装置１ｃは、複数の導光部４４ａが充填材２２０によって連結されているので、導光部４４ａの脱落も抑制される。

本例では、充填材２２０が導光部４４の入射面４４Ｉを覆っているので、充填材２２０としては透明な樹脂を用いている。しかし、境界部４７のみに充填材２２０を設け、導光部４４の入射面４４Ｉを露出させてもよい。このような構造にすれば、充填材２２０を透明な材料としなくてもよい。例えば、充填材２２０に黒色等に着色した樹脂を用いることにより、導光部４４の境界部４７側から入射する迷光Ｌａを効果的に遮光することができる。

＜１−４．撮像装置の製造方法＞
図１１及び図１２は、本実施形態に係る撮像装置の製造方法を工程順に表した断面図である。撮像装置１を製造するにあたって、まず、センサー基板１０を作製する。具体的には、図１１に示すように、例えば、ガラス製の基板１１の表面に、薄膜トランジスタ１１１Ｂ及びフォトダイオード１１１Ａを形成する。次に、薄膜トランジスタ１１１Ｂ及びフォトダイオード１１１Ａの表面に、平坦化膜１１３Ｂを成膜する。

次に、境界部４７のパターンが形成された版を用いて平坦化膜１１３Ｂの表面に境界部４７のパターンを露光する。境界部４７のパターンは、例えば、それぞれの画素Ｐ、より具体的には検出部３２（図７等参照）の周囲に形成される格子状のパターンである。境界部４７のパターンが形成されたら、エッチングによりパターンの部分を平坦化膜１１３Ｂから除去することにより、図１２に示すように、境界部４７及び導光部４４が形成される。

このようにして、図３、図４に示すセンサー基板１０が完成する。最後に、前述した製法によって別途作製した波長変換部材２０を、センサー基板１０の表面、より具体的には、平坦化膜１１３Ｂの表面に貼り合わせる。これは、例えば、画素部１２の周辺領域と波長変換部材２０とをシール材等により接着したり、画素部１２の周辺又はパネル全面を固定部材によって押さえて固定したりすることによって実現される。このようにして、撮像装置１が完成する。

第１変形例の撮像装置１ａを製造する場合、例えば、平坦化膜１１３Ｂのエッチングの条件を調整することにより、境界部４７のパターンにおいて平坦化膜１１３Ｂが除去される量を調整する。このようにすることで、境界部４７ａとしての溝を検出部３２まで到達させないようにすることができる。第２変形例の撮像装置１ｂを製造する場合、境界部４７及び導光部４４が形成された後、例えば、スパッタ法等により導光部４４の境界面４６に反射膜２０１を形成する。第３変形例の撮像装置１ｃを製造する場合、境界部４７及び導光部４４が形成された後、境界部４７に充填材２２０を充填する。

［２．適用例］
上述した実施形態又は変形例に係る撮像装置１（１ａ〜１ｃ）を、撮像表示システムへ適用した例について説明する。

図１３は、適用例に係る撮像表示システムの概略構成例を示した図である。撮像表示システム５は、上述した実施形態又は変形例に係る撮像装置１（１ａ〜１ｃ）と、画像処理部５２と、表示装置４とを備えた、放射線を用いたシステム（放射線撮像表示システム）である。撮像装置１（１ａ〜１ｃ）は、画素部１２を有している。

画像処理部５２は、撮像装置１（１ａ〜１ｃ）から出力される出力データＤｏｕｔ（撮像信号）に対して所定の画像処理を施すことにより、画像データＤ１を生成する。表示装置４は、画像処理部５２が生成した画像データＤ１に基づく画像を、所定のモニタ画面４０上で表示する。

撮像装置１（１ａ〜１ｃ）は、光源（ここではＸ線源等の放射線源５１）から被写体５０に向けて照射された照射光（ここでは放射線）に基づき、被写体５０の画像データとして出力Ｄｏｕｔを生成し、画像処理部５２へ出力する。画像処理部５２は、入力された出力Ｄｏｕｔに対して上記した所定の画像処理を施し、その画像処理後の画像データ（表示データ）Ｄ１を表示装置４へ出力する。表示装置４は、入力された画像データＤ１に基づいて、モニタ画面４０上に画像情報（撮像画像）を表示する。

このように、撮像表示システム５は、撮像装置１（１ａ〜１ｃ）が被写体５０の画像を電気信号として取得可能であるため、取得した電気信号を表示装置４へ伝送することによってモニタ等の表示装置に画像を表示することができる。すなわち、撮像表示システム５によれば、放射線写真フィルムを用いることなく、被写体５０の画像を観察することが可能となり、また、動画撮影及び動画表示にも対応することが可能となる。

図１４は、他の適用例に係る撮像表示システムの概略構成例を示した図である。上述した例は、撮像装置１（１ａ〜１ｃ）が放射線撮像装置である場合を説明した。本開示はこれに限定されず、放射線撮像装置以外の撮像装置及び放射線撮像表示システム以外の撮像表示システムにも適用することが可能である。具体的には、例えば、図１８に示した撮像装置３は、前述した実施形態で説明した撮像装置１（１ａ〜１ｃ）から波長変換部材２０を除き、センサー基板１０のみを備えている。このような撮像装置３であっても、センサー基板１０内に上述した実施形態等で説明した配線層１２７等及び配線層１２７等を用いた配線構造が設けられていることにより、撮像装置１等と同様の作用、効果を得ることが可能である。

以上、本開示について説明したが、上述した内容により本開示が限定されるものではない。また、上述した本開示の構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、上述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本開示の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更を行うことができる。

例えば、上述した実施形態等では、フォトダイオード１１１Ａ及び薄膜トランジスタ１１１Ｂにおける半導体層が、主に非晶質半導体（非晶質シリコン等）により形成されている場合を例に挙げて説明したが、これには限られない。すなわち、上記した半導体層は、例えば、多結晶半導体（多結晶シリコン等）又は微結晶半導体（微結晶シリコン等）によって形成されてもよい。

［３．本開示の構成］
本開示は、次のような構成を採ることができる。
（１）光電変換素子を有する画素が、同一の平面に複数配置された画素部と、
前記画素部の受光側にそれぞれの前記画素毎に設けられて、前記画素に光を導く導光部と、
を含む、撮像装置。
（２）複数の前記画素の受光側を覆う保護層と、
前記保護層とは異なる屈折率を有し、かつ前記平面と直交する方向から前記画素部を見た場合には、前記画素の周囲に設けられている境界部と、を有し、
前記導光部は、前記境界部で囲まれた部分である、前記（１）に記載の撮像装置。
（３）前記境界部は、前記保護層をそれぞれの前記導光部に区画する溝である、前記（２）に記載の撮像装置。
（４）前記溝は、前記保護層の受光側に開口している、前記（３）に記載の撮像装置。
（５）前記溝は、前記保護層の受光側から前記画素まで形成されている、前記（４）に記載の撮像装置。
（６）それぞれの前記画素及びそれぞれの前記導光部は、行列状に配置される、前記（１）から前記（５）のいずれか１つに記載の撮像装置。
（７）前記導光部の受光側には波長変換部材が設けられる、前記（１）から前記（６）のいずれか１つに記載の撮像装置。
（８）前記（１）から前記（７）のいずれか１項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置が出力した撮像信号に基づく画像を表示する表示装置と、
を含む撮像表示システム。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ 撮像装置
３ 撮像装置
４ 表示装置
５ 撮像表示システム
１０ センサー基板
１１ 基板
１２ 画素部
１６ システム制御部
２０ 波長変換部材
３２、３２ａ、３２ｂ 検出部
４０ モニタ画面
４４、４４ａ 導光部
４４Ｉ 入射面
４６、４６ａ 境界面
４７、４７ａ 境界部
４８ 溝底
５２ 画像処理部
１１１Ａ フォトダイオード
１１１Ｂ 薄膜トランジスタ
１１３Ｂ 平坦化膜
１２６ 上部電極
１２７ 配線層
２０１ 反射膜
２２０ 充填材
Ｆ 蛍光体
Ｌａ 迷光
Ｐ 画素（単位画素）
Ｐａ、Ｐｂ 画素

Claims (8)

1. 光電変換素子を有する画素が、同一の平面に複数配置された画素部と、
   前記画素部の受光側にそれぞれの前記画素毎に設けられて、前記画素に光を導く導光部と、
   を含む、撮像装置。
2. 複数の前記画素の受光側を覆う保護層と、
   前記保護層とは異なる屈折率を有し、かつ前記平面と直交する方向から前記画素部を見た場合には、前記画素の周囲に設けられている境界部と、を有し、
   前記導光部は、前記境界部で囲まれた部分である、請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記境界部は、前記保護層をそれぞれの前記導光部に区画する溝である、請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記溝は、前記保護層の受光側に開口している、請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記溝は、前記保護層の受光側から前記画素まで形成されている、請求項４に記載の撮像装置。
6. それぞれの前記画素及びそれぞれの前記導光部は、行列状に配置される、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記導光部の受光側には波長変換部材が設けられる、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の撮像装置と、
   前記撮像装置が出力した撮像信号に基づく画像を表示する表示装置と、
   を含む撮像表示システム。

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