JP2000046646A - 光電変換装置及びその駆動方法及びｘ線撮像装置 - Google Patents
光電変換装置及びその駆動方法及びｘ線撮像装置Info
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- JP2000046646A JP2000046646A JP10217783A JP21778398A JP2000046646A JP 2000046646 A JP2000046646 A JP 2000046646A JP 10217783 A JP10217783 A JP 10217783A JP 21778398 A JP21778398 A JP 21778398A JP 2000046646 A JP2000046646 A JP 2000046646A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
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- H04N25/68—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to defects
-
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- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
Abstract
(57)【要約】
【課題】 動作中にＴＦＴに起因する欠陥などが発生し
ても、欠陥画素の正確な検出を可能とし、更にこの欠陥
画素を補正することにより、画質を低下させることのな
い、良好な画像を得られる光電変換装置を提供する。 【解決手段】 光電変換装置において、欠陥画素を自己
診断し検出する手段を有し、該検出する手段は、ダーク
状態において、前記光電変換素子に印加する電圧を、通
常読み取り時の第１の電圧から第２の電圧へ変化させる
ことにより、前記光電変換素子を電気的に充電するため
の制御可能な電源４と、前記充電された光電変換素子か
ら読み出された出力を、予め定められたしきい値と比較
することにより欠陥画素を検出する比較手段５と、を有
することを特徴とし、また、欠陥画素を隣接画素の平均
値で補間する補正手段を有する。
ても、欠陥画素の正確な検出を可能とし、更にこの欠陥
画素を補正することにより、画質を低下させることのな
い、良好な画像を得られる光電変換装置を提供する。 【解決手段】 光電変換装置において、欠陥画素を自己
診断し検出する手段を有し、該検出する手段は、ダーク
状態において、前記光電変換素子に印加する電圧を、通
常読み取り時の第１の電圧から第２の電圧へ変化させる
ことにより、前記光電変換素子を電気的に充電するため
の制御可能な電源４と、前記充電された光電変換素子か
ら読み出された出力を、予め定められたしきい値と比較
することにより欠陥画素を検出する比較手段５と、を有
することを特徴とし、また、欠陥画素を隣接画素の平均
値で補間する補正手段を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線撮像装置、フ
ァクシミリ、スキャナーなどに用いられる光電変換装置
及びその駆動方法に関するものである。
ァクシミリ、スキャナーなどに用いられる光電変換装置
及びその駆動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図８は、従来の光電変換装置の概略の構
成を示す模式的回路図である。図において、各画素は、
光電変換素子（ここではフォトダイオードＰ１〜Ｐ４）
と、薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴ）Ｔ１〜Ｔ４で構成
されている。１は光電変換素子に接続され、バイアス電
圧を印加する電源である。
成を示す模式的回路図である。図において、各画素は、
光電変換素子（ここではフォトダイオードＰ１〜Ｐ４）
と、薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴ）Ｔ１〜Ｔ４で構成
されている。１は光電変換素子に接続され、バイアス電
圧を印加する電源である。
【０００３】入射光によって光電変換素子Ｐ１〜Ｐ４で
発生した電荷は薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴ）によ
り、読み出し装置２に転送される。読み出し装置２は、
一般に図示しないアンプ、アナログマルチプレクサ、Ａ
Ｄコンバーター、メモリなどにより構成されている。さ
らに、３は、ＴＦＴ Ｔ１〜Ｔ４のゲート電極にＴＦＴ
のｏｎ、ｏｆｆを制御するゲートパルスＶｇ１〜Ｖｇ２
を印加するゲート駆動装置である。ゲート駆動装置３は
一般に図示しないシフトレジスタなどにより構成され
る。
発生した電荷は薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴ）によ
り、読み出し装置２に転送される。読み出し装置２は、
一般に図示しないアンプ、アナログマルチプレクサ、Ａ
Ｄコンバーター、メモリなどにより構成されている。さ
らに、３は、ＴＦＴ Ｔ１〜Ｔ４のゲート電極にＴＦＴ
のｏｎ、ｏｆｆを制御するゲートパルスＶｇ１〜Ｖｇ２
を印加するゲート駆動装置である。ゲート駆動装置３は
一般に図示しないシフトレジスタなどにより構成され
る。
【０００４】光電変換素子Ｐ１〜Ｐ４およびＴＦＴ Ｔ
１〜Ｔ４は、アモルファスシリコン材料などを用いるの
が一般的である。
１〜Ｔ４は、アモルファスシリコン材料などを用いるの
が一般的である。
【０００５】図９は、従来の光電変換装置の読み取り動
作を説明する図である。図中Ｌｉｇｈｔは光照射のタイ
ミングを示すものである。光照射により光電変換素子Ｐ
１〜Ｐ４に光電荷が蓄積された後に、Ｖｇ１〜Ｖｇ２に
示されるように、ゲート駆動装置３からゲートパルスを
印加し、ＴＦＴ Ｔ１、Ｔ３、続いてＴＦＴ Ｔ２、Ｔ
４がＯＮして、光により発生した電荷が、読み出し装置
２へ転送される。転送された電荷は読み出し装置２で増
幅され、ＡＤ変換され、画像信号としてメモリに格納さ
れ、必要に応じてモニタなどに出力される。
作を説明する図である。図中Ｌｉｇｈｔは光照射のタイ
ミングを示すものである。光照射により光電変換素子Ｐ
１〜Ｐ４に光電荷が蓄積された後に、Ｖｇ１〜Ｖｇ２に
示されるように、ゲート駆動装置３からゲートパルスを
印加し、ＴＦＴ Ｔ１、Ｔ３、続いてＴＦＴ Ｔ２、Ｔ
４がＯＮして、光により発生した電荷が、読み出し装置
２へ転送される。転送された電荷は読み出し装置２で増
幅され、ＡＤ変換され、画像信号としてメモリに格納さ
れ、必要に応じてモニタなどに出力される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般に
アモルファスシリコンを材料とするＴＦＴにおいては、
動作中にＴＦＴの性能が劣化する、すなわち、しきい値
電圧Ｖｔｈが変化することが知られている。特に多数の
画素を配列した光電変換装置では、製造上のバラツキな
どによりＴＦＴの劣化の度合いにバラツキが生じる場合
がある。劣化の激しいＴＦＴは電荷を十分に転送するこ
とができず、画素の出力が低下し、欠陥画素となり画質
を劣化させるという問題点を有していた。
アモルファスシリコンを材料とするＴＦＴにおいては、
動作中にＴＦＴの性能が劣化する、すなわち、しきい値
電圧Ｖｔｈが変化することが知られている。特に多数の
画素を配列した光電変換装置では、製造上のバラツキな
どによりＴＦＴの劣化の度合いにバラツキが生じる場合
がある。劣化の激しいＴＦＴは電荷を十分に転送するこ
とができず、画素の出力が低下し、欠陥画素となり画質
を劣化させるという問題点を有していた。
【０００７】また他の従来技術においては、光またはＸ
線などを照射して得られた白画像により、動作によって
発生した欠陥画素を検出する方法もとられているが、一
般に大面積に均一な光を照射することが困難であり、ま
たゴミなどにより正常な画素が欠陥として検出されてし
まうなどの問題点を有していた。
線などを照射して得られた白画像により、動作によって
発生した欠陥画素を検出する方法もとられているが、一
般に大面積に均一な光を照射することが困難であり、ま
たゴミなどにより正常な画素が欠陥として検出されてし
まうなどの問題点を有していた。
【０００８】すなわち、従来の光電変換装置において
は、動作中にＴＦＴの劣化などによる欠陥画素が発生し
た場合に、画質が劣化するという問題点を有していた。
さらに動作中に発生する欠陥画素の正確な検出自体が困
難であるという問題点を有していた。
は、動作中にＴＦＴの劣化などによる欠陥画素が発生し
た場合に、画質が劣化するという問題点を有していた。
さらに動作中に発生する欠陥画素の正確な検出自体が困
難であるという問題点を有していた。
【０００９】［発明の目的］本発明は、従来の光電変換
装置における上述の問題点を鑑みてなされたものであ
り、動作中にＴＦＴに起因する欠陥などが発生しても、
欠陥画素の正確な検出を可能とし、更にこの欠陥画素を
補正することにより、画質を低下させることのない、良
好な画像を得られる光電変換装置を提供することを目的
としている。
装置における上述の問題点を鑑みてなされたものであ
り、動作中にＴＦＴに起因する欠陥などが発生しても、
欠陥画素の正確な検出を可能とし、更にこの欠陥画素を
補正することにより、画質を低下させることのない、良
好な画像を得られる光電変換装置を提供することを目的
としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、本発明は、光電変換素子と該素子の出力
に接続する薄膜トランジスタからなる画素を複数配列
し、前記光電変換素子で生じた電荷を、前記薄膜トラン
ジスタのゲート電極に電圧を印加することにより、前記
薄膜トランジスタを導通させて読み出し手段に転送して
読み出す光電変換装置において、ダーク状態において、
前記光電変換素子の前記薄膜トランジスタが接続されて
いない側の電極に印加する電圧を、通常の読み取り時に
印加される第１の電圧から第２の電圧へ変化させて印加
することにより前記光電変換素子を電気的に充電するた
めの制御可能な電源と、前記充電された光電変換素子か
ら読み出された出力を予め定められたしきい値と比較す
ることにより欠陥画素を検出する比較手段と、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。
の手段として、本発明は、光電変換素子と該素子の出力
に接続する薄膜トランジスタからなる画素を複数配列
し、前記光電変換素子で生じた電荷を、前記薄膜トラン
ジスタのゲート電極に電圧を印加することにより、前記
薄膜トランジスタを導通させて読み出し手段に転送して
読み出す光電変換装置において、ダーク状態において、
前記光電変換素子の前記薄膜トランジスタが接続されて
いない側の電極に印加する電圧を、通常の読み取り時に
印加される第１の電圧から第２の電圧へ変化させて印加
することにより前記光電変換素子を電気的に充電するた
めの制御可能な電源と、前記充電された光電変換素子か
ら読み出された出力を予め定められたしきい値と比較す
ることにより欠陥画素を検出する比較手段と、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。
【００１１】また、前記検出された欠陥画素の位置を記
憶する記憶手段を有することを特徴とする光電変換装置
でもある。
憶する記憶手段を有することを特徴とする光電変換装置
でもある。
【００１２】また、前記記憶手段に格納された欠陥画素
の位置情報に記憶された欠陥画素の信号を、隣接画素の
出力を用いて補間する補正手段を有することを特徴とす
る光電変換装置でもある。
の位置情報に記憶された欠陥画素の信号を、隣接画素の
出力を用いて補間する補正手段を有することを特徴とす
る光電変換装置でもある。
【００１３】また、前記欠陥画素を自己診断し検出する
手段は、読み取りモードと欠陥自己診断モードの二つの
動作状態を有し、それぞれを切り替える機能を有するこ
とを特徴とする光電変換装置でもある。
手段は、読み取りモードと欠陥自己診断モードの二つの
動作状態を有し、それぞれを切り替える機能を有するこ
とを特徴とする光電変換装置でもある。
【００１４】また、前記薄膜トランジスタは、ソースま
たはドレインとなる第１、第２の電極、およびゲート電
極を有し、前記光電変換素子は、少なくとも第１、第２
の電極を有し、前記光電変換素子の第１の電極に前記薄
膜トランジスタの第１の電極を接続し、前記薄膜トラン
ジスタのゲート電極にゲート駆動手段を接続し、前記薄
膜トランジスタの第２の電極に読み出し手段を接続して
いることを特徴とする光電変換装置でもある。
たはドレインとなる第１、第２の電極、およびゲート電
極を有し、前記光電変換素子は、少なくとも第１、第２
の電極を有し、前記光電変換素子の第１の電極に前記薄
膜トランジスタの第１の電極を接続し、前記薄膜トラン
ジスタのゲート電極にゲート駆動手段を接続し、前記薄
膜トランジスタの第２の電極に読み出し手段を接続して
いることを特徴とする光電変換装置でもある。
【００１５】また、前記光電変換素子は、非晶質シリコ
ンを材料とすることを特徴とする光電変換装置でもあ
る。
ンを材料とすることを特徴とする光電変換装置でもあ
る。
【００１６】また、前記薄膜トランジスタは、非晶質シ
リコンを材料とすることを特徴とする光電変換装置でも
ある。
リコンを材料とすることを特徴とする光電変換装置でも
ある。
【００１７】また、前記光電変換素子は、ＰＩＮ型フォ
トダイオードであることを特徴とする光電変換装置でも
ある。
トダイオードであることを特徴とする光電変換装置でも
ある。
【００１８】また、前記光電変換素子は、ＭＩＳ型セン
サであることを特徴とする光電変換装置でもある。
サであることを特徴とする光電変換装置でもある。
【００１９】また、前記光電変換素子は、非晶質セレン
を主材料にすることを特徴とする光電変換装置でもあ
る。
を主材料にすることを特徴とする光電変換装置でもあ
る。
【００２０】更にまた、本発明は、光電変換素子と該素
子の出力に接続する薄膜トランジスタからなる画素を複
数配列し、前記光電変換素子で生じた電荷を、前記薄膜
トランジスタのゲート電極に電圧を印加することによ
り、前記薄膜トランジスタを導通させて読み出し手段に
転送して読み出す光電変換装置において、読み取りモー
ドと欠陥自己診断モードを切り替え、前記欠陥自己診断
モード時に、ダーク状態において、前記光電変換素子の
前記薄膜トランジスタが接続されていない側の電極に印
加する電圧を、前記読み取りモード時に印加される第１
の電圧から第２の電圧へ変化させて印加することにより
前記光電変換素子を電気的に充電し、該充電された光電
変換素子から読み出された出力を、予め定められたしき
い値と比較することにより欠陥画素を検出することを特
徴とする光電変換装置の駆動方法でもある。
子の出力に接続する薄膜トランジスタからなる画素を複
数配列し、前記光電変換素子で生じた電荷を、前記薄膜
トランジスタのゲート電極に電圧を印加することによ
り、前記薄膜トランジスタを導通させて読み出し手段に
転送して読み出す光電変換装置において、読み取りモー
ドと欠陥自己診断モードを切り替え、前記欠陥自己診断
モード時に、ダーク状態において、前記光電変換素子の
前記薄膜トランジスタが接続されていない側の電極に印
加する電圧を、前記読み取りモード時に印加される第１
の電圧から第２の電圧へ変化させて印加することにより
前記光電変換素子を電気的に充電し、該充電された光電
変換素子から読み出された出力を、予め定められたしき
い値と比較することにより欠陥画素を検出することを特
徴とする光電変換装置の駆動方法でもある。
【００２１】また、前記欠陥自己診断モードは、前記光
電変換素子への光またはＸ線の入射のない前記ダーク状
態であることを特徴とする光電変換装置の駆動方法でも
ある。
電変換素子への光またはＸ線の入射のない前記ダーク状
態であることを特徴とする光電変換装置の駆動方法でも
ある。
【００２２】また、前記欠陥自己診断モードにおいて、
前記光電変換素子に印加する電圧を第１の電圧から第２
の電圧へ変化させる際、前記薄膜トランジスタはオフ状
態であることを特徴とする光電変換装置の駆動方法でも
ある。
前記光電変換素子に印加する電圧を第１の電圧から第２
の電圧へ変化させる際、前記薄膜トランジスタはオフ状
態であることを特徴とする光電変換装置の駆動方法でも
ある。
【００２３】また、前記欠陥自己診断モードにおいて、
前記光電変換素子の前記読み出し手段が接続されていな
い側の電極に印加する電圧が、前記第１の電圧の状態で
前記薄膜トランジスタをオン状態とする空読みを行い、
その後前記薄膜トランジスタをオフ状態としてから前記
光電変換素子の前記電極に印加する電圧を第２の電圧へ
変化させることを特徴とする光電変換装置の駆動方法で
もある。
前記光電変換素子の前記読み出し手段が接続されていな
い側の電極に印加する電圧が、前記第１の電圧の状態で
前記薄膜トランジスタをオン状態とする空読みを行い、
その後前記薄膜トランジスタをオフ状態としてから前記
光電変換素子の前記電極に印加する電圧を第２の電圧へ
変化させることを特徴とする光電変換装置の駆動方法で
もある。
【００２４】また、各画素の光電変換素子から読み出し
た出力が、予め定められたしきい値と比較して該しきい
値以下である画素を欠陥画素として検出し、欠陥位置情
報としてメモリに格納することを特徴とする光電変換装
置の駆動方法でもある。
た出力が、予め定められたしきい値と比較して該しきい
値以下である画素を欠陥画素として検出し、欠陥位置情
報としてメモリに格納することを特徴とする光電変換装
置の駆動方法でもある。
【００２５】また、前記メモリに格納された欠陥位置情
報に記憶された欠陥画素の信号を、隣接画素の出力を用
いて補間することを特徴とする光電変換装置の駆動方法
でもある。
報に記憶された欠陥画素の信号を、隣接画素の出力を用
いて補間することを特徴とする光電変換装置の駆動方法
でもある。
【００２６】また、本発明は、前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。
有することを特徴とするＸ線撮像装置でもある。
【００２７】［作用］このような本発明によれば、欠陥
自己診断モードにおいて、ダーク状態において、制御可
能な電源により、光電変換素子に印加する電圧を、変化
させて印加することにより、前記光電変換素子を光学的
にではなく、電気的に充電し、その電荷を前記読み出し
手段で読み出し、読み出された出力を比較装置によっ
て、予め定められたしきい値と比較することにより欠陥
画素を検出することができる。
自己診断モードにおいて、ダーク状態において、制御可
能な電源により、光電変換素子に印加する電圧を、変化
させて印加することにより、前記光電変換素子を光学的
にではなく、電気的に充電し、その電荷を前記読み出し
手段で読み出し、読み出された出力を比較装置によっ
て、予め定められたしきい値と比較することにより欠陥
画素を検出することができる。
【００２８】また、欠陥画素を自己診断し検出する手段
は、読み取りモードと欠陥自己診断モードの二つの動作
状態を切り替える機能を有するため、通常の読み取り動
作により劣化したＴＦＴに起因するような欠陥を、欠陥
自己診断モードに切り替えることにより、動作中に診断
を行なうことができる。すなわち、主電源投入時や、あ
るいは切り替えスイッチを切り替えることにより、ユー
ザあるいはサービスマンの任意で診断を行なうことがで
きる。
は、読み取りモードと欠陥自己診断モードの二つの動作
状態を切り替える機能を有するため、通常の読み取り動
作により劣化したＴＦＴに起因するような欠陥を、欠陥
自己診断モードに切り替えることにより、動作中に診断
を行なうことができる。すなわち、主電源投入時や、あ
るいは切り替えスイッチを切り替えることにより、ユー
ザあるいはサービスマンの任意で診断を行なうことがで
きる。
【００２９】また、検出された欠陥画素の位置情報は、
メモリに記憶することにより、欠陥画素の位置を正確に
知ることができるとともに、補正手段により、補正する
ことも容易になる。
メモリに記憶することにより、欠陥画素の位置を正確に
知ることができるとともに、補正手段により、補正する
ことも容易になる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態につい
て図を用いて詳しく説明する。
て図を用いて詳しく説明する。
【００３１】＜第１の実施形態＞図１に本発明の光電変
換装置の第１の実施形態の模式的回路図を示す。また図
２には、動作を説明するタイミング図を示す。さらに図
３に本発明の光電変換装置に用いられる光電変換素子の
断面図（ａ）と等価回路（ｂ）を示す。従来例と同じ機
能のものに対しては同一の符号を用いて説明している。
換装置の第１の実施形態の模式的回路図を示す。また図
２には、動作を説明するタイミング図を示す。さらに図
３に本発明の光電変換装置に用いられる光電変換素子の
断面図（ａ）と等価回路（ｂ）を示す。従来例と同じ機
能のものに対しては同一の符号を用いて説明している。
【００３２】本実施形態において、光電変換素子は、図
３に示すようなアモルファスシリコンを用いたｐｉｎ型
フォトダイオードで構成されている。一般にｐｉｎ型フ
ォトダイオードはガラス基板１０上に第１の電極層１
１、ｐ型アモルファスシリコン層１２、アモルファスシ
リコン半導体層１３、ｎ型アモルファスシリコン層１
４、第２の電極層１５を積層して形成したものである。
また本発明においては＜ｐｉｎ型フォトダイオードを等
価回路（ｂ）に示すようにダイオードとコンデンサで記
述している。
３に示すようなアモルファスシリコンを用いたｐｉｎ型
フォトダイオードで構成されている。一般にｐｉｎ型フ
ォトダイオードはガラス基板１０上に第１の電極層１
１、ｐ型アモルファスシリコン層１２、アモルファスシ
リコン半導体層１３、ｎ型アモルファスシリコン層１
４、第２の電極層１５を積層して形成したものである。
また本発明においては＜ｐｉｎ型フォトダイオードを等
価回路（ｂ）に示すようにダイオードとコンデンサで記
述している。
【００３３】図１に示すように、ｐｉｎ型フォトダイオ
ードの第２電極層１５は、共通にバイアス線Ｖｓに接続
され、制御可能な電源４によりバイアスが印加されてい
る。制御可能な電源は以下で述べるように、少なくとも
Ｖｓ１、Ｖｓ２の２種類の電圧を印加可能である。
ードの第２電極層１５は、共通にバイアス線Ｖｓに接続
され、制御可能な電源４によりバイアスが印加されてい
る。制御可能な電源は以下で述べるように、少なくとも
Ｖｓ１、Ｖｓ２の２種類の電圧を印加可能である。
【００３４】ＴＦＴ：Ｔ１〜Ｔ４は、それぞれフォトダ
イオードＰ１〜Ｐ４の第１電極に接続され、フォトダイ
オードＰ１〜Ｐ４で生じ、コンデンサＣ１〜Ｃ４に蓄積
された電荷を読み出し装置２に転送するためのＴＦＴで
ある。
イオードＰ１〜Ｐ４の第１電極に接続され、フォトダイ
オードＰ１〜Ｐ４で生じ、コンデンサＣ１〜Ｃ４に蓄積
された電荷を読み出し装置２に転送するためのＴＦＴで
ある。
【００３５】読み出し装置２は、図示しないアンプ、ア
ナログマルチプレクサ、ＡＤコンバーター、メモリなど
で構成されている。一般にはこの読み出し装置２は、外
付けのＩＣなどで構成される。さらにＴＦＴ：Ｔ１〜Ｔ
４のゲート電極には、ＴＦＴのＯＮ、ＯＦＦを制御する
ゲートパルスＶｇ１〜Ｖｇ２を印加するゲート駆動装置
３が接続されている。また読み出し装置２には比較装置
５が接続され、読み出し装置２の出力としきい値（図１
の場合は、しきい値電圧Ｖａ）を比較し、比較した結果
を欠陥位置記憶用メモリに書き込むことができる構成と
なっている。通常フォトダイオードとＴＦＴはアモルフ
ァスシリコンプロセスなどで成膜、形成される。
ナログマルチプレクサ、ＡＤコンバーター、メモリなど
で構成されている。一般にはこの読み出し装置２は、外
付けのＩＣなどで構成される。さらにＴＦＴ：Ｔ１〜Ｔ
４のゲート電極には、ＴＦＴのＯＮ、ＯＦＦを制御する
ゲートパルスＶｇ１〜Ｖｇ２を印加するゲート駆動装置
３が接続されている。また読み出し装置２には比較装置
５が接続され、読み出し装置２の出力としきい値（図１
の場合は、しきい値電圧Ｖａ）を比較し、比較した結果
を欠陥位置記憶用メモリに書き込むことができる構成と
なっている。通常フォトダイオードとＴＦＴはアモルフ
ァスシリコンプロセスなどで成膜、形成される。
【００３６】また、本発明の光電変換装置は、動作にお
いて読み取りモードおよび欠陥自己診断モードを有す
る。これは、図示しないモード切り替えスイッチによっ
て、ユーザあるいは装置のメンテナンスを行うサービス
マンがそれぞれのモードを任意に切り替えて行う構成と
することができ、あるいは、通常良く用いられる論理回
路構成や、マイクロコンピュータの制御プログラムなど
により、図示しない装置の主電源が投入されると自動的
に欠陥自己診断モードを行い、その後読み取りモードに
なる構成とすることもできる。
いて読み取りモードおよび欠陥自己診断モードを有す
る。これは、図示しないモード切り替えスイッチによっ
て、ユーザあるいは装置のメンテナンスを行うサービス
マンがそれぞれのモードを任意に切り替えて行う構成と
することができ、あるいは、通常良く用いられる論理回
路構成や、マイクロコンピュータの制御プログラムなど
により、図示しない装置の主電源が投入されると自動的
に欠陥自己診断モードを行い、その後読み取りモードに
なる構成とすることもできる。
【００３７】また、図２に示すように、本発明の光電変
換装置は、動作において読み取りモードおよび欠陥自己
診断モードを有する。
換装置は、動作において読み取りモードおよび欠陥自己
診断モードを有する。
【００３８】まず読み取りモードについて説明する。制
御可能な電源４は、電圧Ｖｓ２の状態におかれる。ここ
で、本実施例のｐｉｎ型フォトダイオードでは、電圧Ｖ
ｓ１とＶｓ２の関係は、Ｖｓ１＞Ｖｓ２であり、具体的
には、Ｖｓ１＝１５Ｖ、Ｖｓ２＝１０Ｖなどとする。な
お、後述する実施形態のＭＩＳ型やセレンを用いたもの
では、Ｖｓ１＜Ｖｓ２でも負へ充電される。
御可能な電源４は、電圧Ｖｓ２の状態におかれる。ここ
で、本実施例のｐｉｎ型フォトダイオードでは、電圧Ｖ
ｓ１とＶｓ２の関係は、Ｖｓ１＞Ｖｓ２であり、具体的
には、Ｖｓ１＝１５Ｖ、Ｖｓ２＝１０Ｖなどとする。な
お、後述する実施形態のＭＩＳ型やセレンを用いたもの
では、Ｖｓ１＜Ｖｓ２でも負へ充電される。
【００３９】この状態で、図中Ｌｉｇｈｔのｏｎで示す
タイミングで光が照射され、光量に応じた電荷がＣ１〜
Ｃ４に蓄積される。その後ゲート駆動回路により、ＴＦ
Ｔのゲート電極に順次ゲートパルスＶｇ１〜Ｖｇ２が印
加され、各画素の電荷は読み出し装置２に転送される。
そして図示しないアンプにより増幅され、マルチプレク
スされ、ＡＤコンバーターによりデジタル信号に変換さ
れ、図示しないフレームメモリに格納される。フレーム
メモリに格納されたデジタル画像信号は必要に応じて、
オフセット補正やゲイン補正を施され、モニタなどに出
力される。
タイミングで光が照射され、光量に応じた電荷がＣ１〜
Ｃ４に蓄積される。その後ゲート駆動回路により、ＴＦ
Ｔのゲート電極に順次ゲートパルスＶｇ１〜Ｖｇ２が印
加され、各画素の電荷は読み出し装置２に転送される。
そして図示しないアンプにより増幅され、マルチプレク
スされ、ＡＤコンバーターによりデジタル信号に変換さ
れ、図示しないフレームメモリに格納される。フレーム
メモリに格納されたデジタル画像信号は必要に応じて、
オフセット補正やゲイン補正を施され、モニタなどに出
力される。
【００４０】次に欠陥自己診断モードの動作について説
明する。このモードにおいて、光は照射されない。
明する。このモードにおいて、光は照射されない。
【００４１】まず、制御可能な電源４は、電圧Ｖｓ２の
状態におかれる。この状態で任意の回数ゲート駆動回路
よりゲートパルスが印加され、空読みを行い、ダーク電
流などにより蓄積された光電変換素子の電荷が読み取ら
れる。本説明においては空読み動作により光電変換素子
の第１電極側の電位はゼロすなわちグラウンドとなる。
空読みはダーク電流が大きい場合および欠陥の自己診断
を正確に行う場合には特に有効である。
状態におかれる。この状態で任意の回数ゲート駆動回路
よりゲートパルスが印加され、空読みを行い、ダーク電
流などにより蓄積された光電変換素子の電荷が読み取ら
れる。本説明においては空読み動作により光電変換素子
の第１電極側の電位はゼロすなわちグラウンドとなる。
空読みはダーク電流が大きい場合および欠陥の自己診断
を正確に行う場合には特に有効である。
【００４２】次に、ＴＦＴは、ＯＦＦしたままで、制御
可能な電源４は電圧Ｖｓ１の状態へ切り替えられる。こ
れにより、光電変換素子すなわちｐｉｎ型フォトダイオ
ードの第１電極の電位は、すべての光電変換素子もひと
しく（Ｖｓ１−Ｖｓ２）の電位となる。すなわち光電変
換素子を電気的に充電することができる。この状態でゲ
ート駆動回路からゲートパルスを印加することにより、
光電変換素子に電気的に充電された電荷を読み出すこと
ができる。
可能な電源４は電圧Ｖｓ１の状態へ切り替えられる。こ
れにより、光電変換素子すなわちｐｉｎ型フォトダイオ
ードの第１電極の電位は、すべての光電変換素子もひと
しく（Ｖｓ１−Ｖｓ２）の電位となる。すなわち光電変
換素子を電気的に充電することができる。この状態でゲ
ート駆動回路からゲートパルスを印加することにより、
光電変換素子に電気的に充電された電荷を読み出すこと
ができる。
【００４３】ここで読み出された信号が欠陥画素の自己
診断に用いられる。ＴＦＴに劣化が生じていない場合、
基本的には読み出し装置に転送される信号電荷は一定で
ある。しかし、動作によってＴＦＴに劣化が生じている
場合には転送された電荷は減少する。すなわち出力は小
さくなる。したがって欠陥自己診断モードの出力を比較
装置５でしきい値と比較することにより、ＴＦＴの劣化
に起因する欠陥を検出することができる。本図ではアナ
ログ比較器で説明しているが、メモリを用いたデジタル
比較器でも同様の機能を実現できる。
診断に用いられる。ＴＦＴに劣化が生じていない場合、
基本的には読み出し装置に転送される信号電荷は一定で
ある。しかし、動作によってＴＦＴに劣化が生じている
場合には転送された電荷は減少する。すなわち出力は小
さくなる。したがって欠陥自己診断モードの出力を比較
装置５でしきい値と比較することにより、ＴＦＴの劣化
に起因する欠陥を検出することができる。本図ではアナ
ログ比較器で説明しているが、メモリを用いたデジタル
比較器でも同様の機能を実現できる。
【００４４】しきい値を下回り、欠陥と判断された画素
位置の情報は欠陥位置記憶用メモリ６に格納される。本
図の欠陥位置記憶用メモリでは正常画素を０で、欠陥画
素を１で記述し、例としてＰ２の画素が欠陥として検出
された状態を示している。また、欠陥画素の位置情報と
しては、例えば、各画素の情報をメモリに順に格納する
ことにより、メモリのアドレスと画素の位置を対応させ
て特定することができる。
位置の情報は欠陥位置記憶用メモリ６に格納される。本
図の欠陥位置記憶用メモリでは正常画素を０で、欠陥画
素を１で記述し、例としてＰ２の画素が欠陥として検出
された状態を示している。また、欠陥画素の位置情報と
しては、例えば、各画素の情報をメモリに順に格納する
ことにより、メモリのアドレスと画素の位置を対応させ
て特定することができる。
【００４５】また更に、欠陥画素は図示しない補正手段
によって、隣接画素出力の平均値などを用いて補間され
る。このような補間手段としては、例えば、画像情報を
格納したフレームメモリと、欠陥位置記憶用メモリから
のデータを相互に参照して、演算処理を行なうＤＳＰ
（デジタルシグナルプロセッサ）などにより構成するこ
とができる。
によって、隣接画素出力の平均値などを用いて補間され
る。このような補間手段としては、例えば、画像情報を
格納したフレームメモリと、欠陥位置記憶用メモリから
のデータを相互に参照して、演算処理を行なうＤＳＰ
（デジタルシグナルプロセッサ）などにより構成するこ
とができる。
【００４６】このように欠陥を自己診断することにより
検出し、補正することにより良好な画像を得ることがで
きる。
検出し、補正することにより良好な画像を得ることがで
きる。
【００４７】＜第２の実施形態＞図４に本発明の光電変
換装置の第２の実施形態に用いられる光電変換素子の断
面図（ａ）と等価回路（ｂ）を示す。また図５は第２の
実施形態の光電変換装置の模式的回路図である。
換装置の第２の実施形態に用いられる光電変換素子の断
面図（ａ）と等価回路（ｂ）を示す。また図５は第２の
実施形態の光電変換装置の模式的回路図である。
【００４８】本実施形態においては、光電変換素子はＭ
ＩＳ型センサで構成されている。図４（ａ）のように、
本実施形態のＭＩＳ型センサは、ガラス基板１０上に第
１電極層１１、絶縁層であるアモルファスシリコン窒化
膜層１６、アモルファスシリコン半導体層１３、ｎ型ア
モルファスシリコン層１４、第２電極層１５を積層した
構成である。また、等価回路図（ｂ）に示すように、容
量Ｃｓｉｎをもち、これは、アモルファスシリコン窒化
膜の容量である。従って、図５において、この部分だけ
が前述した図１の回路図の構成とは異なるが、他の構成
は同じである。
ＩＳ型センサで構成されている。図４（ａ）のように、
本実施形態のＭＩＳ型センサは、ガラス基板１０上に第
１電極層１１、絶縁層であるアモルファスシリコン窒化
膜層１６、アモルファスシリコン半導体層１３、ｎ型ア
モルファスシリコン層１４、第２電極層１５を積層した
構成である。また、等価回路図（ｂ）に示すように、容
量Ｃｓｉｎをもち、これは、アモルファスシリコン窒化
膜の容量である。従って、図５において、この部分だけ
が前述した図１の回路図の構成とは異なるが、他の構成
は同じである。
【００４９】また、本実施形態の動作は、図２に示され
る第１実施形態と同様である。
る第１実施形態と同様である。
【００５０】＜第３の実施形態＞図６に本発明の光電変
換装置の第３の実施形態に用いられる光電変換素子の断
面図（ａ）と等価回路（ｂ）を示す。また図７は第３の
実施形態の光電変換装置の模式的回路図である。
換装置の第３の実施形態に用いられる光電変換素子の断
面図（ａ）と等価回路（ｂ）を示す。また図７は第３の
実施形態の光電変換装置の模式的回路図である。
【００５１】本実施形態においては、光電変換素子はア
モルファスセレンを主材料として構成されている。図６
（ａ）のように、本実施形態の光電変換素子は、ガラス
基板１０上に第３電極層２１、第１絶縁層２０、第１電
極層１１、電荷注入阻止層１９、アモルファスセレン半
導体層１８、第２絶縁層１７、第２電極層１５を積層し
た構成である。アモルファスセレン半導体層１８は、Ｘ
線感度を有するため、直接Ｘ線画像を得ることができ
る。
モルファスセレンを主材料として構成されている。図６
（ａ）のように、本実施形態の光電変換素子は、ガラス
基板１０上に第３電極層２１、第１絶縁層２０、第１電
極層１１、電荷注入阻止層１９、アモルファスセレン半
導体層１８、第２絶縁層１７、第２電極層１５を積層し
た構成である。アモルファスセレン半導体層１８は、Ｘ
線感度を有するため、直接Ｘ線画像を得ることができ
る。
【００５２】また、等価回路図（ｂ）に示すように、Ｃ
ｉｎｓ１、Ｃｓｅ、Ｒ、Ｃｉｎｓ２を有する点が、実施
形態１とは異なる点であり、Ｃｉｎｓ１は、第１絶縁層
の容量、Ｃｓｅはアモルファスセレン半導体層の容量、
Ｒはアモルファスセレン半導体の抵抗、Ｃｉｎｓ２は第
２絶縁層の容量であり、図７においても、この点が実施
形態１と異なるだけであり、他の構成は実施形態１と同
じである。
ｉｎｓ１、Ｃｓｅ、Ｒ、Ｃｉｎｓ２を有する点が、実施
形態１とは異なる点であり、Ｃｉｎｓ１は、第１絶縁層
の容量、Ｃｓｅはアモルファスセレン半導体層の容量、
Ｒはアモルファスセレン半導体の抵抗、Ｃｉｎｓ２は第
２絶縁層の容量であり、図７においても、この点が実施
形態１と異なるだけであり、他の構成は実施形態１と同
じである。
【００５３】また、本実施形態の動作は図２に示される
第１実施形態と同様である。
第１実施形態と同様である。
【００５４】また、前述した本発明の光電変換装置を従
来の光線変換装置に代えてＸ線撮像装置やファクシミ
リ、スキャナーなどを構成することができ、このような
装置においても、前述した欠陥自己診断モードにより、
欠陥画素を検出し、補正することができる。
来の光線変換装置に代えてＸ線撮像装置やファクシミ
リ、スキャナーなどを構成することができ、このような
装置においても、前述した欠陥自己診断モードにより、
欠陥画素を検出し、補正することができる。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
簡単な構成で精度良く、ユーザあるいはサービスマンが
任意の時期又は定期的に、機器に取り付けた後でも、動
作中に発生する欠陥画素を検出することが可能である。
簡単な構成で精度良く、ユーザあるいはサービスマンが
任意の時期又は定期的に、機器に取り付けた後でも、動
作中に発生する欠陥画素を検出することが可能である。
【００５６】また、欠陥画素の出力を補正することによ
り、画質の低下を防ぐことが可能な光電変換装置を実現
できる。
り、画質の低下を防ぐことが可能な光電変換装置を実現
できる。
【図１】本発明の第１の実施形態の模式的回路図。
【図２】本発明の第１の実施形態の動作を説明するタイ
ミング図。
ミング図。
【図３】本発明の第１の実施形態の光電変換素子の断面
図と等価回路図。
図と等価回路図。
【図４】本発明の第２の実施形態の光電変換素子の断面
図と等価回路図。
図と等価回路図。
【図５】本発明の第２の実施形態の模式的回路図。
【図６】本発明の第３の実施形態の光電変換素子の断面
図と等価回路図。
図と等価回路図。
【図７】本発明の第３の実施形態の模式的回路図。
【図８】従来技術の模式的回路図。
【図９】従来技術の動作を説明するタイミング図。
１ 電源 ２ 読み出し装置 ３ ゲート駆動回路 ４ 制御可能な電源 ５ 比較装置 ６ 欠陥位置記憶用メモリ
Claims (17)
- 【請求項１】 光電変換素子と該素子の出力に接続する
薄膜トランジスタからなる画素を複数配列し、前記光電
変換素子で生じた電荷を、前記薄膜トランジスタのゲー
ト電極に電圧を印加することにより、前記薄膜トランジ
スタを導通させて読み出し手段に転送して読み出す光電
変換装置において、 ダーク状態において、前記光電変換素子の前記薄膜トラ
ンジスタが接続されていない側の電極に印加する電圧
を、通常の読み取り時に印加される第１の電圧から第２
の電圧へ変化させて印加することにより前記光電変換素
子を電気的に充電するための制御可能な電源と、 前記充電された光電変換素子から読み出された出力を予
め定められたしきい値と比較することにより欠陥画素を
検出する比較手段と、を有することを特徴とする光電変
換装置。 - 【請求項２】 前記検出された欠陥画素の位置を記憶す
る記憶手段を有することを特徴とする請求項１記載の光
電変換装置。 - 【請求項３】 前記記憶手段に格納された欠陥画素の位
置情報に記憶された欠陥画素の信号を、隣接画素の出力
を用いて補間する補正手段を有することを特徴とする請
求項２記載の光電変換装置。 - 【請求項４】 前記欠陥画素を自己診断し検出する手段
は、読み取りモードと欠陥自己診断モードの二つの動作
状態を有し、それぞれを切り替える機能を有することを
特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光電変換装
置。 - 【請求項５】 前記薄膜トランジスタは、ソースまたは
ドレインとなる第１、第２の電極、およびゲート電極を
有し、前記光電変換素子は、少なくとも第１、第２の電
極を有し、前記光電変換素子の第１の電極に前記薄膜ト
ランジスタの第１の電極を接続し、前記薄膜トランジス
タのゲート電極にゲート駆動手段を接続し、前記薄膜ト
ランジスタの第２の電極に読み出し手段を接続している
ことを特徴とする請求項１記載の光電変換装置。 - 【請求項６】 前記光電変換素子は、非晶質シリコンを
材料とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに
記載の光電変換装置。 - 【請求項７】 前記薄膜トランジスタは、非晶質シリコ
ンを材料とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれ
かに記載の光電変換装置。 - 【請求項８】 前記光電変換素子は、ＰＩＮ型フォトダ
イオードであることを特徴とする請求項１〜５のいずれ
かに記載の光電変換装置。 - 【請求項９】 前記光電変換素子は、ＭＩＳ型センサで
あることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の
光電変換装置。 - 【請求項１０】 前記光電変換素子は、非晶質セレンを
主材料にすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか
に記載の光電変換装置。 - 【請求項１１】 光電変換素子と該素子の出力に接続す
る薄膜トランジスタからなる画素を複数配列し、前記光
電変換素子で生じた電荷を、前記薄膜トランジスタのゲ
ート電極に電圧を印加することにより、前記薄膜トラン
ジスタを導通させて読み出し手段に転送して読み出す光
電変換装置において、 読み取りモードと欠陥自己診断モードを切り替え、前記
欠陥自己診断モード時に、ダーク状態において、前記光
電変換素子の前記薄膜トランジスタが接続されていない
側の電極に印加する電圧を、前記読み取りモード時に印
加される第１の電圧から第２の電圧へ変化させて印加す
ることにより前記光電変換素子を電気的に充電し、 該充電された光電変換素子から読み出された出力を、予
め定められたしきい値と比較することにより欠陥画素を
検出することを特徴とする光電変換装置の駆動方法。 - 【請求項１２】 前記欠陥自己診断モードは、前記光電
変換素子への光またはＸ線の入射のない前記ダーク状態
であることを特徴とする請求項１１記載の光電変換装置
の駆動方法。 - 【請求項１３】 前記欠陥自己診断モードにおいて、前
記光電変換素子に印加する電圧を第１の電圧から第２の
電圧へ変化させる際、前記薄膜トランジスタはオフ状態
であることを特徴とする請求項１１記載の光電変換装置
の駆動方法。 - 【請求項１４】 前記欠陥自己診断モードにおいて、前
記光電変換素子の前記読み出し手段が接続されていない
側の電極に印加する電圧が、前記第１の電圧の状態で前
記薄膜トランジスタをオン状態とする空読みを行い、そ
の後前記薄膜トランジスタをオフ状態としてから前記光
電変換素子の前記電極に印加する電圧を第２の電圧へ変
化させることを特徴とする請求項１３記載の光電変換装
置の駆動方法。 - 【請求項１５】 各画素の光電変換素子から読み出した
出力が、予め定められたしきい値と比較して該しきい値
以下である画素を欠陥画素として検出し、欠陥位置情報
としてメモリに格納することを特徴とする請求項１１記
載の光電変換装置の駆動方法。 - 【請求項１６】 前記メモリに格納された欠陥位置情報
に記憶された欠陥画素の信号を、隣接画素の出力を用い
て補間することを特徴とする請求項１５記載の光電変換
装置の駆動方法。 - 【請求項１７】 請求項１〜１０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。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10217783A JP2000046646A (ja) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | 光電変換装置及びその駆動方法及びｘ線撮像装置 |
| EP99306031A EP0977268B1 (en) | 1998-07-31 | 1999-07-29 | Photoelectric conversion apparatus, driving method thereof and information processing apparatus using the same |
| DE69942188T DE69942188D1 (de) | 1998-07-31 | 1999-07-29 | Photoelektrische Umwandlungsvorrichtung, Ansteurungsverfahren davon, und Informations-Verarbeitungsgerät zur Anwendung desselben |
| US09/363,821 US6512217B1 (en) | 1998-07-31 | 1999-07-30 | Photoelectric conversion apparatus, method for driving photoelectric conversion apparatus, and information processing apparatus having photoelectric conversion apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10217783A JP2000046646A (ja) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | 光電変換装置及びその駆動方法及びｘ線撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000046646A true JP2000046646A (ja) | 2000-02-18 |
| JP2000046646A5 JP2000046646A5 (ja) | 2005-10-27 |
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ID=16709669
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10217783A Pending JP2000046646A (ja) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | 光電変換装置及びその駆動方法及びｘ線撮像装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6512217B1 (ja) |
| EP (1) | EP0977268B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000046646A (ja) |
| DE (1) | DE69942188D1 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002101343A (ja) * | 2000-09-22 | 2002-04-05 | Toshiba Medical System Co Ltd | Ｘ線平面検出器及びｘ線診断システム |
| JP2006145214A (ja) * | 2004-11-16 | 2006-06-08 | Nissan Motor Co Ltd | 赤外線検出装置 |
| JP2009265074A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-11-12 | Epson Imaging Devices Corp | 光検出装置、電気光学装置及び電子機器並びに光劣化補正方法 |
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