JP2000512804A

JP2000512804A - 放射線画像用高精細度フラット・パネル

Info

Publication number: JP2000512804A
Application number: JP09539364A
Authority: JP
Inventors: ヒュアン，ゾン・ショウ
Original assignee: 1294339
Current assignee: 1294339
Priority date: 1996-05-08
Filing date: 1996-05-08
Publication date: 2000-09-26
Also published as: EP0897597B1; DE69623659D1; WO1997042661A1; DE69623659T2; US6232607B1; EP0897597A1

Abstract

(57)【要約】高精細度フラット・パネル放射線画像生成システム（２０）は、行および列に配置されたピクセル（２２）のアレイを含む。ゲート線（２４）は行のピクセル（２２）を相互接続するが、ソース線（２６）は、列のピクセルを相互接続する。ゲート駆動回路（２８）は、行毎にピクセルを選択するために、制御回路（３０）からの入力に応答してゲート線にゲート・パルスを連続的に供給する。ソース線（２６）は、ピクセルが選択された時にピクセルが保存する信号電荷を検出するための電荷増幅器（３２）に接続している。アレイの各行内の少なくとも１対の隣接ピクセルはソース線を共有する。ソース線を共有する行内のピクセル対のゲート通過は、これらのピクセルのうちのただ１つが保存する信号電荷が一度に共有ソース線に印加されるように制御論理によって制御される。これにより、高精細度を維持しつつ、フラット・パネル内の電荷増幅器の数を減らすことが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】放射線画像用高精細度フラット・パネル技術分野本発明は画像システムに関し、より詳細には、放射線画像用高精細度フラット・パネル、および放射線画像用増幅フラット・パネル用の補償回路に関する。背景技術放射線画像用フラット・パネルは１０年以上にわたり広く研究されてきており、その技術は周知である。放射線画像用フラット・パネルの例は以下の特許に見られる。Ｐｈｉｌｉｐｓ社の米国特許第５１３２５４１号、第５１８４０１８号、第５３９６０７２号、および第５３１５１０１号、Ｘｅｒｏｘ社の米国特許第４７８５１８６号、および第５０１７９８９号、Ｔｈｏｍｓｏｎ−ＣＳＦ打の米国特許第４３８２１８７号、第４７９９０９４号、第４８１０８８１号、および第４９４５２４３号、３Ｍ社の米国特許第５１８２６２４号、第５２５４４８０号、第５３６８８８２号、第５４２０４５４号、第５４３６４５８号、および第５４４４７５６号、ミシガン大学の米国特許第５０７９４２６号、および第５２６２６４９号、ＧｅｎｅｒａｌＥｌｅｃｔｒｉｃ社の米国特許第５３４０９８８号、第５３９９８８４号、第５４８０８１０号、第５４８０８１２号、および第５１８７３６９号、ＦｕｊｉＸｅｒｏｘ社の米国特許第５３１５１０２号、ある種類のフラット・パネル放射線画像システムは、Ｗ．Ｚｈａｏらの論文「ＦｌａｔＰａｎｅｌＤｅｔｅｃｔｏｒｆｏｒＤｉｇｉｔａｌＲａｄｉｏｌｏｇｙＵｓｉｎｇＡｃｔｉｖｅＭａｔｒｉｘｒｅａｄｏｕｔｏｆＡｍｏｒｐｈｏｕｓＳｅｌｅｎｉｕｍ」、ＭｅｄｉｃａｌＩｍａｇｉｎｇ９６，ＳＰＩＥＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，ＳＰＩＥ２７０８，Ｆｅｂｒｕａｒｙ１９９６に記述されているように、ピクセルのアレイ上に厚い無定形セレン（ａ−Ｓｅ）フィルムを含む。このフラット・パネル放射線画像システムでは、ピクセルは行および列に配置され、各ピクセルはＴＦＴスイッチを含む。ゲート線は、アレイの各行内のＴＦＴスイッチを相互接続するが、ソースまたはデータ線は、アレイの各列内のＴＦＴスイッチを相互接続する。厚い無定形セレン・フィルムは、ＴＦＴスイッチ・アレイの上面に直接堆積され、上部電極が無定形セレン・フィルムを覆う。Ｘ線が無定形セレン・フィルムに入射し、上部電極が高電圧によりバイアスされると、無定形セレン・フィルムの厚さ方向を横切る電界により電子正孔対が分離される。正孔は電界により駆動され、ピクセル電極（すなわちＴＦＴスイッチのドレーン電極）側に移動し、各ピクセル内の記憶キャパシタ内に蓄積する。その結果、Ｘ線像を生成するのに使用することができるピクセル電極に保持される電荷が生じる。ピクセル電極が保持する電荷は、各ゲート線に連続的にゲート・パルスを供給することにより、行毎に読まれる。ゲート・パルスがゲート線に供給されると、そのゲート線に関連する行内のピクセルのＴＦＴスイッチがオンになり、これらのピクセルの記憶キャパシタ内に保存されている信号電荷はソース線に流れることができる。アレイのＴＦＴスイッチは専らゲート電極上の電位電圧によって制御するのが理想である。しかしながら、無定形セレン・フィルムおよび上部電極からの漂遊電界は１０Ｖ／ｍに達することがあり、特別な遮蔽技術を使用しないとＴＦＴスイッチのチャネル導通性に大きな影響を及ぼすことがある。そのような遮蔽技術とは、ＴＦＴスイッチ内に二重ゲート構造を提供することである。これらのＴＦＴスイッチでは、一方のゲートが半導体チャネル層の下側に配置され、他方のゲートが半導体チャネル層の上側に配置される。２つのゲートは相互に電気的に接続されている。二重ゲートＴＦＴスイッチの例は、Ｆ．Ｃ．Ｌｕｏらの「ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＤｅｖｉｃｅｓ−２８，Ｎｏ．６，ｐｐ．７４０−７４３，Ｊｕｎｅ１９８１」に開示されている。また、医療用Ｘ線画像システムでは、Ｘ線への患者の暴露を最小限にするために、信号レベルは通常、可視光画像システムよりもはるかに低い。従って、高精細度を実現するためには高い信号雑音比がきわめて重要である。Ｘ線画像システムの信号雑音比を向上させるために、Ｓ．Ｇ．Ｃｈａｍｂｅｒｌａｉｎの「ＩＥＥＥＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｌｉｄ−ＳｔａｔｅＣｉｒｃｕｉｔｓ，Ｖｏｌ．ＳＣ−４，Ｎｏ．６，ｐｐ．３３３−３４２，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ１９６９」、およびＨ．Ｋａｗａｓｈｉｍａらの「ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＩＥＤＭ’９３，ｐｐ５７５−５７８，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ１９９３」で記述されているようなフラット・パネル用増幅撮像ピクセルが検討された。ソース線に沿って分布する寄生キャパシタンスにより生じるスイッチ・ノイズを減少させ、信号雑音比を最大にするために、ピクセル・アレイ内の各ＴＦＴスイッチ列に電荷増幅器が設けられている。電荷増幅器は、あるピクセル行がゲートを通過する時にソース線上の電荷を検出し、電荷に比例する出力電圧信号、従って放射線に対するピクセルの暴露量に比例する出力電圧信号を供給する。残念ながら、各ソース線に電荷増幅器を設けることにより２つの問題が生じる。第１に、１０００以上のソース線を含む大型放射線画像システムでは電荷増幅器に関連するコストがきわめて高くなる。第２に、ピクセル・ピッチが小さい高精細度放射線画像システムでは、各ソース線に電荷増幅器をワイヤ・ボンディングすることは難しい。その結果、放射線画像用の改良された高精細度フラット・パネルが求められている。従って本発明の目的は、新しい放射線画像用高精細度フラット・パネル、および、上述の問題のうちの少なくとも１つを解消または軽減する、増幅フラット・パネル用の補償回路を提供することである。発明の開示本発明の一態様によれば、入射放射線を受けるための放射線トランスデューサと、前記放射線トランスデューサの一方の側にあるピクセルのアレイであって、各ピクセルが、前記ピクセルの近傍における放射線に対する前記放射線トランスデューサの暴露量に比例する信号電荷を保存するための記憶キャパシタを含むアレイと、前記アレイ内のピクセル行を相互接続し、前記ピクセルを行毎に選択することができるるようにするためにゲート・パルスを受信する複数のゲート線と、前記選択ピクセルの記憶キャパシタが保持する信号電荷を検出することができるように、前記アレイ内のピクセル列を相互接続し、各行内の少なくとも１対の隣接ピクセルがソース線を共有する複数のソース線と、前記行が選択された時に、各対の一方のピクセルのみの記憶キャパシタが保存する信号電荷を共有ソース線を介して検出することができるように、ソース線を共有するピクセルの選択を制御する制御手段とを含む放射線画像用フラット・パネルが提供される。好ましくは、フラット・パネルは、ソース線を共有する各行内に複数対の隣接ピクセルを有する。一実施態様では、制御手段は、ゲート・パルスの前半の間、ソース線を共有する各ピクセル対の一方のピクセルが保持する信号電荷がゲート・パルスに対応して選択されるように、これら一方のピクセルをバイアスし、ゲート・パルスの後半の間、ソース線を共有する各ピクセル対の他方のピクセルが保持する信号電荷がゲート・パルスに対応して選択されるように、これら他方のピクセルをバイアスする。また、フラット・パネルは、記憶キャパシタが保持する信号電荷が検出された後、ピクセルの記憶キャパシタをリフレッシュするためのリフレッシュ手段を含むことが好ましい。一実施態様では、各行のピクセルは次の行のピクセルが選択されている最中にリフレッシュされる。別の実施態様では、フラット・パネルのピクセルは、全行のピクセルが選択された後にリフレッシュされる。本発明のさらに別の態様によれば、ゲート・パルスに応答しで前記フラット・パネルの選択ピクセルによりソース線上で、直流バイアスを有する増幅信号電荷の出力を受信するための入力端末を有する増幅器と、前記増幅電荷が受信された時、前記入力端末を、前記直流バイアスとほぼ同じ強さを有するが前記直流バイアスを偏移させるために極性が反対の電位電圧源に接続するための切換手段とを含む放射線画像用高精細度増幅フラット・パネルで使用するための補償回路が提供される。本発明は、アレイ内の各列のＴＦＴスイッチに関わる電荷増幅器の必要が解消されるという利点を提供する。これは、アレイの行内の隣接するピクセルが、ソース線、従って電荷増幅器を共有できるようにすることにより達成される。ソース線を共有するピクセルは、これらのピクセルの、１つずつ保存される信号電荷が一度に共有ソース線に印加され、それにより信号電荷の混合が避けられ、高精細度が維持されるように、何回もゲートを通過する。図面の簡単な説明次に、添付の図面を参照し,て、本発明の諸実施形態をより詳細に記述する。第１図は、本発明による放射線画像用高精細度増幅フラット・パネルの略図である。第２図は、第１図の高精細度増幅フラット・パネルのピクセル形成部分の上面図である。第３図は、線分３−３に沿って見た第２図のピクセルの断面図である。第４図は、本発明による放射線画像用高精細度増幅フラット・パネルの代替実施形態の略図である。第５図は、本発明による放射線画像用高精細度増幅フラット・パネルのさらに別の代替実施形態の略図である。第６図は、本発明による放射線画像用高精細度フラット・パネルの略図である。第７図は、第６図の高精細度フラット・パネルのピクセル形成部分の上面図である。第８図は、線分８−８に沿って見た第７図の断面図である。第９図は、本発明による放射線画像用高精細度フラット・パネルの代替実施形態の略図である。第１０図は、第１図ないし第５図の高精細度フラット・パネルで使用するための補償回路の略図である。第１１図は、第１図の高精細度増幅フラット・パネルの動作中に発生する駆動パルスのタイミング線図である。本発明を実行するのに最適な形態第１図を参照すると、放射線画像用高精細度増幅フラット・パネルが示してあり、符号２０で一般的に示してある。フラット・パネル２０は行および列に配置されたピクセル２２のアレイを含む。この特定の例においては、アレイは２つの行および４つの列を含む。しかしながら、これは単に図示する目的だけであり、アレイは通常、多数のピクセルを含むことを理解すべきである。ゲート線２４はアレイの行内のピクセル２２を相互接続しているが、ソース線２６はアレイの列内のピクセル２２を相互接続している。ゲート線２４はゲート駆動回路２８に接続している。ゲート駆動回路２８は、制御回路３０からの入力に応答して、ゲート線にゲート・パルスを連続的に供給し、アレイ内のピクセル２２が有する信号電荷が列毎に検出され、その結果、主題、すなわち被写体の放射線画像が作成される。ソース線２６は、ピクセル２２が有する信号電荷を検出するための電荷または電流増幅器３２（以下、電荷増幅器と総称する）に接続している。電荷増幅器３２はアナログ・マルチプレクサ３４に出力を供給する。アナログ・マルチプレクサ３４は、制御回路３０からの入力に応答して、主題、すなわち被写体のデジタル化放射線画像を生成させるためにデジタル化することができる画像出力を供給する。図からわかるように、各行内の第２および第３ピクセル２２は１本のソース線２６を共有するので、従来のフラット・パネルと比較して、ピクセルが保持する信号電荷を検出するのに必要とされる電荷増幅器の数を減らすことが可能である。制御ライン４０もアレイの列内のピクセル２２を相互接続している。奇数番目の制御ラインは第１バス４２に接続され、偶数番目の制御ラインは第２バス４４に接続される。バス４２は、バス４２をアース４８または正の電位電圧源５０に接続するために動作可能なスイッチ４６に接続されている。バス４４は、バスをアース４８または電位電圧源５０に接続するために動作可能なスイッチ５２に接続されている。スイッチ４６および５２は、一度に、バス４２または４４のいずれか一方しか電位電圧源５０に接続することができないように制御される。アレイ内の各ピクセル２２は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）スイッチ６０、６２、６４、ならびに記憶キャパシタ６６を含む。ＴＦＴスイッチ６２は二重ゲート構造であり、上部ゲート電極および下部ゲート電極を有し、これらの２つは電気的に接続される。ＴＦＴスイッチ６２は、記憶キャパシタ６６が保持する信号電荷を増幅するための増幅器として動作し、保持される信号電荷に比例して変化するドレイン電流を出力する。記憶キャパシタ６６はＴＦＴスイッチ６２のゲート電極に接続される。従って、記憶キャパシタ６６により保存される信号電荷はＴＦＴスイッチ６２のゲート電位を変化させ、そのドレイン電流を変化させる。ＴＦＴスイッチ６０は、（第２図に示すように）二重ゲートまたは単ゲート構造とすることができ、ＴＦＴスイッチ６２の変化するドレーン電流を電荷増幅器３２に流すために、ＴＦＴスイッチ６２をソース線２６に接続するスイッチとして動作する。ＴＦＴスイッチ６４は、電荷増幅器３２によりＴＦＴスイッチ６２の変化したドレーン電流が検出された後、記憶キャパシタ６６が保持する信号電荷を消去し、それによりピクセル２２を更新するためのリセット・スイッチとして動作する。以下に、ピクセル２２の構成について記述する。共通のガラス基板７０上に、ピクセル２２のアレイ、ゲート線２４、ソース線２６、および制御ライン４０が形成される。第２図および第３図はピクセル２２のうちの１つの詳細図である。図からわかるように、ＴＦＴスイッチ６０は、ゲート線２４の一部分で構成されるゲート電極７２を有する。セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）で形成された半導体材料チャネル層７４がゲート電極７２上に堆積され、ゲート絶縁層７６によりゲート電極から間隔をあけられる。ＴＦＴスイッチ６０のソース電極７８は、チャネル層７４およびゲート絶縁層７６を覆うパッシベーション層８２内に形成されたビア８０を介して、チャネル層７４に接触する。ソース電極７８はソース線２６の一部分で構成される。ＴＦＴスイッチ６０のドレーン電極８４は、パッシベーション層８２内に形成されたビア８６を介して、チャネル層７４に接触する。ＴＦＴスイッチ６０のドレーン電極８４は、ＴＦＴスイッチ６２のソース電極８８に電気的に接続される。ＴＦＴスイッチ６２のソース電極８８は、パッシベーション層８２内に形成されたビア９２を介して、チャネル層９０に接触する。ＴＦＴスイッチ６２のドレーン電極９４も、パッシベーション層８２内に形成されたビア９６を介して、チャネル層９０に接触し、制御ライン４０の一部分として構成される。下部ゲート電極９８はチャネル層９０の下方を走り、ゲート絶縁層７６によりチャネル層から間隔をあけられる。下部ゲート電極９８は、ゲート絶縁層７６およびパッシベーション層８２内に形成された１対のビア１０２を介して上部ゲート電極１００に接続される。上部ゲート電極１００は、アースに接続された共通バス１０４を覆う。上部ゲート電極１００および共通バス１０４は記憶キャパシタ６６のプレートを形成する。上部ゲート電極１００はＴＦＴスイッチ６４のソース電極１０６にも接続される。ソース電極１０６は、パッシベーション層８２内に形成されたビア１１０を介して、ＴＦＴスイッチ６４のチャネル層１０８に接触する。ＴＦＴスイッチ６４のドレーン電極１１２は、パッシベーション層８２内に形成されたビア１１４を介して、チャネル層１０８に接触し、制御ライン４０の一部分として構成される。ＴＦＴスイッチ６４のゲート電極１１６は別のゲート線２４の一部分で構成される。ピクセル２２のアレイ上には放射線トランスデューサ５４が堆積されている。放射線トランスデューサ５４は、放射線感応材料層５６と、放射線感応材料層５６を覆う上部電極５８とを含む。放射線感応材料は、セレン、テルル、ならびにヒ素およびフルオロ錯体など他のドーパントを含む厚いカルコゲナイド・フィルムの形態であることが好ましい。上部電極５８は、放射線感能材料層５６の本休部内の信号電荷を、十分に高い電圧、一般にピクセル電極と呼ばれる上部ゲート電極１００側に駆動することができる電圧によりバイアスされる。動作中は、上部電極５８が高電圧にバイアスされ、フラット・パネル２０が、像画対象主体また客体を通過してきた入射放射線を受ける。入射放射線が放射線感応材料層５６と相互作用するに従い、電子−正孔対が発生し、次に、放射線感応材料層５６の厚さ方向に発生する電界により分離させられる。正孔は電界により、ＴＦＴスイッチ６２の上部ゲート電極１００側に駆動され、この電極により蓄積される。その結果、ピクセル２２の記憶キャパシタ６６により、ピクセル２２への入射放射線量に比例した信号電荷が保持される。フラット・パネル２０が入射放射線を受けた後は、上部ゲート電極１００により蓄積され、記憶キャパシタにより保持された信号電荷は、列毎に検出することができ、その結果、主題、すなわち被写体の放射線画像を生成することができる。以下、記憶キャパシタ６６により保存される信号電荷が検出されるようにするフラット・パネル２０の動作を、特に第１図および第１１図を参照して記述する。最初に、スイッチ４６および５２がアース４８に接続され、その結果、制御ライン４０には電位電圧が存在しなくなる。次にゲート・パルスＶＧ１が第１ゲート線２４に印加され、これにより、第１列のピクセル２２内のＴＦＴスイッチ６０は全てオンになる。第１列のピクセル内のＴＦＴスイッチ６０がオンになると、ＴＦＴスイッチ６２のドレーン電流は、ＴＦＴスイッチ６０を通ってソース線２６に流れる準備ができている。しかしながら、ＴＦＴスイッチ６２のドレーン電流は、スイッチのゲート電極上の電位と、ソースおよびドレーン電極電圧との双方により支配される。ソース線２６は電荷増幅器３２を通して接地され、また制御ライン４０上には電位電圧が存在しないので、ＴＦＴスイッチ６２のドレーン電流は、ＴＦＴスイッチ６０を通してソース線２６には出力されない。ゲート・パルスＶＧ１が第１ゲート線２４に印加されると間もなく、ゲート・パルスＶＧ１の継続時間よりもはるかに短い継続時間ｔｓの間、バス４２を電位電圧５０に接続するために、スイッチ４６が活動化される。この時、バス４２に接続された制御ライン４０は、これらに接続されたＴＦＴスイッチ６２および６４のドレーン電極に電位電圧を供給する。ＴＦＴスイッチ６２のドレーン電極が電位電圧源５０により一旦バイアスされると、制御ライン４０を介してバス４２に接続された各ＴＦＴスイッチ６２は、記憶キャパシタ６６が保持する信号電荷により変化するドレーン電流を、ＴＦＴスイッチ６０を通して関連するソース線２６に供給する。次に、ソース線２６に供給された変化したドレーン電流は電荷増幅器３２により検出される。時間ｔｓの後、バス４２を接地させて導通していたＴＦＴスイッチ６２をオフ状態に戻すために、スイッチ４６が起動される。その後まもなく、ゲート・パルスＶＧ１がなお第１ゲート線２４に印加されている間に、ステッチ５２はバス４４を電位電圧源５０に時間ｔｓの間接続するために起動される。この時点で、バス４４に接続されている制御線４０が、それに接続されたＴＦＴスイッチ６２および６４のドレイン電極に電位電圧を供給する。ＴＦＴスイッチ６２のドレイン電極が電位電圧源５０によってバイアスされると、制御線４０によってバス４４に接続されている各ＴＦＴスイッチ６２は、記憶キャパシタ６６が保持する信号電荷によって変化するドレイン電流をＴＦＴスイッチ６０を介して関連するソース線２６に供給する。ソース線２６に供給される変化したドレイン電流が電荷増幅器３２で感知される。時間ｔｓの後、バス４４を接地させて導通していたＴＦＴスイッチ６２をオフ状態に戻すために、スイッチ５２が起動される。ゲート・パルスＶＧ１は、時間ｔｒの間、第１ゲート線２４上に続き、次に停止する。一旦ゲート・パルスＶＧ１が終了すると、第２ゲート線２４にゲート・パルスＶＧ２が印加され、第２行のピクセル２２内のＴＦＴスイッチ６２の変化するドレーン電流の検出が可能になるように、上記の一連のイベントが実行される。第２行の全ピクセル２２について変化したドレーン電流が検出されると、時間ｔｒの間、制御ライン４０は、バス４２および４４、ならびにスイッチ４６および５２を介して、アース４８に接続される。従ってソース線２６には電流が流れない。しかしながら、第１行内のＴＦＴスイッチ６４のゲート電極にはゲート・パルスＶＧ２が印加される。このゲート・パルスＶＧ２により、第１行内のＴＦＴスイッチ６４が活動化される。ＴＦＴスイッチ６４がオンになると、第１行内のピクセル２２の上部ゲート電極１００および記憶キャパシタ６６は制御ライン４０に接続される。制御ライン４０は接地されているため、記憶キャパシタが保持する信号電荷を取り除くように記憶キャパシタ６６および上部ゲート電極１００も接地状態になり、その結果、第１行内のピクセル２２が全てリフレッシュされる。当然ながら、上の段階は、記憶キャパシタが保持する信号電荷が検出されるようにフラット・パネル２０がゲート・パルスを受信し、各行のピクセル２２がリフレッシュされてしまうまで繰り返される。当業者が評価するように、フラット・パネル２０により、従来技術による設計と比べて少ない電荷増幅器の数で、アレイ内のピクセル２２の記憶キャパシタ６６が保持する信号電荷を行毎に検出することができる。これは、各行内のピクセル対がソース線を共有できるようにするとともに、各対のただ１つのピクセルが保持する信号電荷を共有ソース線上で一度に検出できるようにすることにより達成される。次に第４図を参照すると、高精細度増幅フラット・パネルの別の実施形態２０ｂが示してある。この実施形態では、第１実施形態の構成部品と同様の構成部品を示すために同じ参照番号を使用することにし、わかりやすくするために「ｂ」を加えてある。この実施形態では、各ピクセル行２２ｂの記憶キャパシタ６６ｂはバス１１１に接続される。バス１１１は相互接続され、バスをアース１１５または電位電圧源１１７に接続するために動作可能なスイッチ１１３に接続される。この特別な構成により、バス上の電位を変えるためのスイッチ１１３を作動させることにより記憶キャパシタ６６ｂを通して、ＴＦＴスイッチ６２ｂのゲート電極に印加される電位電圧を制御することができる。フラット・パネル２０ｂの動作は、保持キャパシタ６６ｂが保持する信号電荷の検出中にＴＦＴスイッチ６２ｂの出力ドレーン電流を変えるためにスイッチ１１３を介してバス１１１が電位電圧源１１７に接続されていることを除き、前の実施形態の動作に非常に類似している。必要であれば、バス１１１は、行内のピクセルがリフレッシュされている時に、スイッチ１１３を介して電位電圧源１１７にも接続することができる。第５図を参照すると、放射線画像用高精細度増幅フラット・パネルのさらに別の代替実施形態２０ｃが示してある。この実施形態では、第１実施形態の構成部品と同様の構成部品を示すために同じ参照番号を使用することにし、わかりやすくするために「ｃ」を加えてある。この実施形態では、奇数番目のゲート線２４ｃはピクセル・アレイ２２ｃの片側のゲート駆動回路２８ｃに接続され、偶数番目のゲート線２４ｃはピクセル・アレイ２２ｃの反対側のゲート駆動回路２８ｃに接続される。バス４２ｃは、増幅器２０２を介して制御ノード２００から制御バイアスを受け取り、他方、第２バス４４ｃは、遅延回路２０４および第２増幅器２０６を介して制御ノード２００から制御バイアスを受け取る。遅延回路２０４により、２つのバス４２ｃおよび４４ｃのうちの一方のみが、それに供給された論理高制御バイアスを有し、各ゲート線２４ｃに印加されるゲート・パルスと同期されることができる。このようにしてバス４２ｃは、ゲート・パルスの間、ゲート・パルスの前半の間の継続時間ｔｓの間、電位電圧を受け取り、次にバス４４ｃが、ゲート・パルスの後半の間の継続時間ｔｓの間、電位電圧を受け取る。リフレッシュライン２０８は、アレイの行内のピクセル２２ｃとも相互接続する。リフレッシュライン２０８は相互接続され、リフレッシュラインをアース２１２または正の電位電圧源２１４に接続するために動作可能なスイッチ２１０に接続されている。図からわかるように、前の実施形態とは異なり、ピクセル２２ｃの行は、前または次のピクセル行と、ゲート線２４ｃまたはリフレッシュライン２０８を共有することはない。また、ピクセル行２２ｃは、フラット・パネル２０ｃ内の全てのピクセル行２２ｃが読み出されるまでリフレッシュされない。信号電荷の読み出し中のフラット・パネル２０ｃの動作は、前の実施形態の動作に非常に類似している。従って、各ピクセル行内の記憶キャパシタ６６ｃによって保存される信号電荷は行毎に読み出される。ソース線２６ｃを共有する各行内のピクセル対は、読み出し中、一度に、各対の１つのピクセルのみが変化するドレーン電流をソース線２６ｃに印加するように制御される。ピクセル行が全て読み出されてしまうと、スイッチ２１０が作動し、リフレッシュライン２０８が電位電圧源２１４に接続される。リフレッシュラインに印加されるバイアスは全てのＴＦＴスイッチ６４ｃのゲート電極に印加され、ＴＦＴスイッチ６４ｃがオンになる。ＴＦＴスイッチがオンになると、ＴＦＴスイッチ６２ｃのゲート電極および記憶キャパシタ６６ｃが制御ライン４０ｃに接続される。この時間中は、記憶キャパシタ６６ｃおよびＴＦＴスイッチ６２ｃが保持する信号電荷を取り除き、ピクセル２２ｃをリフレッシュするために、制御ライン４０ｃが接地される。第１０図を参照すると、放射線画像用高精細度フラット・パネルで使用するための補償回路が示してあり、符号４００が付してある。補償回路４００は、第１図ないし第５図を参照して前に記述したいずれのフラット・パネルとともに使用することができる。図からわかるように、補償回路４００は、各ソース線４２６に関連づけられたトランジスタ・スイッチ４０２を含む。各トランジスタ・スイッチ４０２のゲート４０４は制御バス４０６に接続されている。各トランジスタ・スイッチ４０２のソース４０８は、関連するソース線４２６に接続されている。各トランジスタ・スイッチ４０２のドレーン４１０は、負の電位電圧源４１４に接続している別のバス４１２に接続されている。電位電圧源４４の強さは、放射線画像の暗域に位置する選択ピクセルによりソース線に印加される変化したドレーン電流の強さにほぼ等しくなるように選択される。増幅フラット・パネルがゲートを通過し、記憶キャパシタが保持する信号電荷が読み出されている時には、ソース線４２６に印加される変化したドレーン電流は、増幅器として動作するＴＦＴスイッチ６２から生じる正の直流成分を有する。変化したドレーン電流が検出されている時にこの直流成分を偏移させるために、制御信号が制御バス４０６に印加され、その結果、トランジスタ・スイッチ４０２がオンになる。トランジスタ・スイッチ４０２がオンになると、トランジスタ・スイッチ４０２およびバス４１２を介してソース線４２６が負の電位電圧源４１４に接続され、その結果、直流バイアスが補償され偏移される。次に、第６図ないし第８図を参照すると、放射線画像用高精細度非増幅フラット・パネルの実施形態が示してあり、符号２２０が付してある。フラット・パネル２２０は、行および列に配置されたピクセル・アレイ２２２を含む。ゲート線２２４は行のピクセル２２２を相互接続しているが、ソース線２２６は列のピクセル２２２を相互接続している。奇数番目のゲート線２２４はピクセル２２２のアレイの片側のゲート駆動回路２２８に接続され、偶数番目のゲート線２２４はピクセル・アレイ２２２の反対側のゲート駆動回路２２８に接続される。ゲート駆動回路２２８は、アレイ内のピクセル２２２が保持する信号が行毎に検出されるように、制御回路２３０からの入力に応答して、ゲート線２２４ゲート・パルスを連続的に供給し、その結果、主題、すなわち被写体の放射線画像を作ることができる。ソース線２２６は、ピクセル２２２が保持する信号電荷を検出するための電荷増幅器２３２に接続している。電荷増幅器はアナログ・マルチプレクサ２３４に出力を供給する。アナログ・マルチプレクサ２３４は、制御回路２３０からの入力に応答してデジタル化された放射線画像を生成するためにデジタル化することができる画像出力を供給する。図からわかるように、各行の第１および第２ピクセル、ならびに第３および第４ピクセルはソース線２２６を共有している。制御ライン２４０は、ピクセル・アレイの偶数番目の列内のピクセル２２２を相互接続している。制御ライン２４０は、スイッチ２４６に接続しているバス２４２に接続される。スイッチ２４６は、バス２４２を高電位ノード２４８、この実施形態ではアース内にまたは低電位ノード２５０、この実施形態では−１５Ｖに接続するために動作可能である。この実施形態では、各ピクセル２２２は２つのＴＦＴスイッチ２６０ａおよび２６０ｂを含む。ＴＦＴスイッチ２６０ａは単ゲートまたは二重ゲート構造とすることができる。ＴＦＴスイッチ２６０ｂは二重ゲート構造である。従って、図示する個別例では、アレイの奇数列内のＴＦＴスイッチ２６０ａは単ゲート構造であるが、アレイの偶数列内のＴＦＴスイッチ２６０ｂは二重ゲート構造である。ピクセル２２２のアレイ、ゲート線２２４、ソース線２２６、および制御ライン２４０は、共通のガラス基板２７０上に形成される。第７図および第８図は、ピクセル・アレイ２２２の行内の隣接する２つのピクセル２２２の詳細図である。図からわかるように、ＴＦＴスイッチ２６０ａは、ゲート線２２４の一部分として構成されるゲート電極２７２を有する。セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）で形成された半導体材料チャネル層２７４はゲート電極２７２上に堆積され、ゲート絶縁層２７６によりゲート電極から間隔をあけられる。ＴＦＴスイッチ２６０ａのソース電極２７８は、チャネル層２７４およびゲート絶縁層２７６を覆うパッシベーション層２８２内に形成されたビア２８０を介して、チャネル層２７４に接触する。ソース電極２７８はソース線２２６の一部分として構成される。ＴＦＴスイッチ２６０ａのドレーン電極２８４は、パッシベーション層２８２内に形成されたビア２８６を介して、チャネル層２７４に接触する。ＴＦＴスイッチ２６０ａのドレーン電極２８４は、アースに接続された共通バス３０４を覆う。ドレーン電極２８４および共通バス３０４は、記憶キャパシタ２６６のプレートを構成している。ＴＦＴスイッチ２６０ｂのソース電極２８８は、パッシベーション層２８２内に形成されたビア２９２を介して、ＴＦＴスイッチ２６０ａのドレーン電極２８４およびチャネル層２９０に接触する。ＴＦＴスイッチ２６０ｂのドレーン電極２９４も、パッシベーション層２８２内に形成されたビア２９６を介して、チャネル層２９０に接触する。ドレーン電極２９４も共通バス３０４を覆い、別の記憶キャパシタ２６６のプレートを構成している。下部ゲート電極２９８はチャネル層２９０の下側を走り、ゲート絶縁層２７６によりゲート電極から間隔をあけられる。上部ゲート電極３００は、ソース電極２８８とドレーン電極２９４との間のパッシベーション層２８２上に形成され、チャネル層２９０の上にある。上部ゲート電極３００は制御ライン２４０の一部分として構成される。ピクセル２２２のアレイ上に堆積されるているのは放射線トランスデューサ２５４である。放射線トランスデューサ２５４は、放射線感応材料層２５６と、放射線感応材料層２５６を覆う上部電極２５８とを含む。上部電極２５８は、放射線感能材料層２５６の本体部内の信号電荷を、十分に高い電圧、ドレーン電極２８４および２９４側に駆動することができる電圧によりバイアスされる。フラット・パネル２２０が入射放射線を受けた後は、各ピクセル２２２の記憶キャパシタ２６６は、ピクセル２２２の近傍における放射線に対するフラット・パネルの暴露量に比例する信号電荷を保持する。保存された信号電荷を検出したい時には、ゲート・パルスが第１ゲート線２２４に印加される。ゲート・パルスを第１ゲート線２２４に印加する前に、スイッチ２４６は、バス２４２を負の電位電圧源２５０に接続する状態にされる。従って負の電位電圧は、第１行内の二重ゲートＴＦＴスイッチ２６０ｂの上部ゲート電極３００に印加され、第１ゲート線２２４に印加されたゲート・パルスに応答してこれらの電極がオンになるのを防いでいる。しかしながら、ゲート線２２４に印加されたゲート・パルスにより、行内の単ゲートＴＦＴスイッチ２６０ａはオンになり、それによりドレーン電極２８４はソース線２２６に接続され、その結果、ドレーン電極２８４が保持する信号電荷はソース線２２６に放電され、電荷増幅器２３２により検出される。この読み出しプロセスは、各行のピクセル２２２の半分（例えばアレイの奇数列内のピクセル）が検出されるまで、行毎に継続する。アレイの奇数列内のピクセル２２２が全て検出されてしまうと、バス２４２をアース２４８に接続するためにスイッチ２４６が作動する。次に、別のゲート・パルスが第１ゲート線２２４に印加され、それにより行内のＴＦＴスイッチ２６０ａおよび２６０ｂ全てがオンになる。それにより記憶キャパシタ２６６はＴＦＴスイッチ２６０ａおよび２６０ｂを通してソース線２２６に接続され、その結果、記憶キャパシタ２６６が保持する信号電荷はソース線２２６に放電され、電荷増幅器２３２により検出される。次に、残りのピクセル２２２が検出されるようにするために、残りのゲート線にゲート・パルスが連続的に印加される。第９図を参照すると、高精細度非増幅フラット・パネルの代替実施形態が示してあり、符号３２０が付してある。フラット・パネル３２０は前の実施形態の動作に非常に類似している。しかしながら、前の実施形態とは異なり、二重ゲートＴＦＴスイッチ３６０ｂはソース線３２６に直接接続されている。従って、記憶キャパシタ３６６が保持する信号電荷が検出されるようになっている時には、信号電荷はＴＦＴスイッチ２６０ｂのみを通してソース線３２６に放電される。当業者が評価するように、高精細度フラット・パネルにより、従来技術による設計と比べて少ない電荷増幅器の数で放射線画像を作ることができる。これは、各行内のピクセル対がソース線を共有できるようにするとともに、各対のただ１つのピクセルが保持する信号電荷を共有ソース線上で一度に検出できるようにすることにより達成される。第１図ないし第５図の個別の実施形態では、保持されている信号電荷はピクセルで増幅された後、ソース線に放電されるが、図６ないし図９の実施形態では、保持されている信号電荷は増幅されない。多くの放射線画像用フラット・パネルの実施例を開示したが、当業者であれば、添付の請求項より定義するような本発明の範囲から逸脱することなく変形および変更が可能であることが理解できよう。

───────────────────────────────────────────────────── 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 5/335 Ｈ０４Ｎ 5/335 Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】１．入射放射線を受けるための放射線トランスデューサと、前記放射線トランスデューサの一方側のピクセルのアレイであって、各ピクセルが、前記ピクセルの近傍における放射線に対する前記放射線トランスデューサの暴露量に比例する信号電荷を保存するための記憶キャパシタを含むアレイと、前記アレイ内のピクセル行を相互接続し、前記ピクセルを行毎に選択することができるるようにするためにゲート・パルスを受信する複数のゲート線と、前記選択ピクセルの記憶キャパシタが保持する信号電荷を検出することができるように、前記アレイ内のピクセル列を相互接続し、各行内の少なくともｌ対の隣接ピクセルがソース線を共有する複数のソース線と、前記行が選択された時に、各対の一方のピクセルのみの記憶キャパシタが保存している信号電荷を共有ソース線を介して検出することができるように、ソース線を共有するピクセルの選択を制御する制御手段とを含む放射線画像用フラット・パネル。２．各行内の隣接ピクセルの多数の対がソース線を共有することを特徴とする請求項１に記載のフラット・パネル。３．記憶キャパシタが保持している信号電荷が検出された後、前記ピクセルの記憶キャパシタをリフレッシュするためのリフレッシュ手段をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載のフラット・パネル。４．前記隣接ピクセルの対のピクセルが前記共有ソース線の両側に位置することを特徴とする請求項３に記載のフラット・パネル。５．前記制御手段が、ゲート・パルスの第１部分に応答して、ソース線を共有する各ピクセル対の一方のピクセルが選択されるように、前記１つのピクセルをバイアスし、次に、前記パルスの残りの部分に応答して、前記ソース線を共有する各ピクセル対の他方のピクセルが選択されるように、前記他方のピクセルをバイアスすることを特徴とする請求項４に記載のフラット・パネル。６．前記制御手段が、前記アレイおよび１対のバス内のピクセル列を相互接続する制御ラインを含み、前記バスの各々がスイッチを介して正の電位電圧源またはアースに接続可能であり、隣接するピクセル列を相互接続する制御ラインが、種々のバスに接続されているソース線を共有し、前記バスのうちの１つが、前記パルス・ゲートの前記第１部分の間、前記ピクセル対の前記１つのピクセルをバイアスし、前記ゲート・パルスの前記残りの部分の間、前記ピクセル対の前記他方のピクセルをバイアスするように前記スイッチが制御されることを特徴とする請求項５に記載のフラット・パネル。７．前記ピクセルの各々が、前記ソース線を介して検出されている時、前記記憶キャパシタが保持している信号電荷を増幅するための増幅器を含むことを特徴とする請求項５に記載のフラット・パネル。８．前記増幅器により前記増幅信号電荷に印加される直流バイアスを偏移させるための補償回路をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のフラット・パネル。９．前記リフレッシュ手段が、次のピクセル行の選択中、前のピクセル行の前記記憶キャパシタをリフレッシュすることを特徴とする請求項３に記載のフラット・パネル。１０．前記リフレッシュ手段が、全行の前記ピクセルが選択された後に、前記ピクセルの全てについての前記記憶キャパシタをリフレッシュすることを特徴とする請求項３に記載のフラット・パネル。１１．前記制御手段が、第１ゲート・パルスの間、ソース線を共有する前記各ピクセル対の一方のピクセルが選択されるのを禁止するように、前記１つのピクセルをバイアスし、次に、同じゲート線に印加される第２ゲート・パルスに応答して、前記一方のピクセルが選択されるように前記一方のピクセルをバイアスすることを特徴とする請求項２に記載のフラット・パネル。１２．前記第２ゲート・パルスを前記ゲート線に印加する前に、前記第１ゲート・パルスが前記ゲート線の各々に印加されることを特徴とする請求項１１に記載のフラット・パネル。１３．前記制御手段が、前記アレイおよびバス内の交互するピクセル列を相互接続する制御ラインを含み、前記バスが、スイッチを介して低電位電圧ノードと高電位電圧ノードとの間に接続可能であり、前記一方のピクセルの選択を禁止するために、前記第１ゲート・パルスの間、前記バスが前記低電位電圧ノードに接続され、前記一方のピクセルの選択を可能にするために、前記第２ゲート・パルスの間、前記バスが前記高電位電圧ノードに接続されるように前記スイッチが制御されることを特徴とする請求項１２に記載のフラット・パネル。１４．前記隣接ピクセルの対のピクセルが前記共有ソース線の両側に位置することを特徴とする請求項１３に記載のフラット・パネル。１５．前記隣接ピクセルの対のピクセルが前記共有ソース線の同じ側に位置し、前記対の一方のピクセルが前記ソース線に直接接続され、前記対の他方のピクセルが前記一方のピクセルを通して前記ソース線に接続されることを特徴とする請求項１３に記載のフラット・パネル。１６．ゲート・パルスに応答して前記フラット・パネルの選択ピクセルによりソース線上で、直流バイアスを有する増幅信号電荷の出力を受信するための入力端末を有する増幅器と、前記増幅電荷が受信された時、前記入力端末を、前記直流バイアスとほぼ同じ強さを有するが前記直流バイアスを偏移させるために極性が反対の電位電圧源に接続するための切換手段とを含む放射線画像用高精細度増幅フラット・パネルで使用するための補償回路。１７．切換手段がトランジスタ・スイッチの形態であることを特徴とする請求項１６に記載の補償回路。１８．前記電位電圧源の強さが、放射線画像の暗域に位置する選択ピクセルによりソース線に印加される増幅信号電荷の強さにほぼ等しいことを特徴とする請求項１７に記載の補償回路。