JP2003218339A - Radiation detector - Google Patents

Radiation detector

Info

Publication number
JP2003218339A
JP2003218339A JP2002329924A JP2002329924A JP2003218339A JP 2003218339 A JP2003218339 A JP 2003218339A JP 2002329924 A JP2002329924 A JP 2002329924A JP 2002329924 A JP2002329924 A JP 2002329924A JP 2003218339 A JP2003218339 A JP 2003218339A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reset
tft
transfer
conversion element
radiation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2002329924A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2003218339A5 (en
JP4500488B2 (en
Inventor
Chiori Mochizuki
千織 望月
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2002329924A priority Critical patent/JP4500488B2/en
Publication of JP2003218339A publication Critical patent/JP2003218339A/en
Publication of JP2003218339A5 publication Critical patent/JP2003218339A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4500488B2 publication Critical patent/JP4500488B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve reliable high speed reading of dynamic image by enhancing an open area ratio, in addition to a large area and total digitization not only of general photographing but also of fluoroscopy by improving a sensor reset system in a conventional FPD. <P>SOLUTION: As a switching means of an electric signal obtained at an MIS type photoelectric converting section 11, a transfer TFT 12 performing signal transfer operation and a reset TFT 19 performing signal reset operation by applying a constant potential to the MIS type photoelectric converting section 11 are provided. The reset operation of each pixel in one line on a prestage read out already is performed while signal transfer operation is carried out as read operation for each pixel in one line. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、X線、γ線などの
放射線を検出する放射線検出装置に関し、特に、医療画
像診断装置、非破壊検査装置、放射線を用いた分析装置
などに応用して好適なものである。 【0002】 【従来の技術】従来、医療画像診断で用いられる撮影方
法は、静止画像を得る一般撮影と動画像を得る透視撮影
に大きく分類される。夫々の撮影方法は必要に応じて、
撮影装置を含めて選択される。 【0003】一般撮影、即ち静止画を得る方法は、蛍光
板とフィルムを組み合わせたスクリーンフィルム系(以
下、S/Fと略記)を用い、フィルムを露光、現像した
後、定着させる方法、或いは、放射線画像を輝尽性蛍光
体に潜像として記録した後、輝尽性蛍光体にレーザーを
走査し、出力された光出力情報をセンサーで読み取る
(コンピューティッドラジオグラフィ、以下、CRと略
記)方法が一般的である。 【0004】しかしながら、前記両方法は、放射線画像
を得るためのワークフローが煩雑であると言った欠点が
あり、且つ、デジタル化は、間接的には可能であるが、
即時性に欠け、他の医療画像診断で用いられるCT、MRI
などのデジタル化された環境を考慮すると、整合性のあ
る十分な状況とは言い難い。 【0005】また、透視撮影、即ち動画像は、電子管を
用いたイメージインテンシファイア(以下、I.Iと略
記)が主に使用されているが、電子管を用いるため装置
が大規模となるばかりか、未だ視野領域、即ち検出面積
が小さく、医療画像診断分野においては大面積化が切望
されている。更に、装置構成上の問題から、得られた動
画像はクロストークが多く、鮮明な画像への改善が期待
されている。 【0006】一方、液晶TFT技術の進歩、情報インフラ
の整備が充実した現在では、非単結晶シリコン、例え
ば、非晶質シリコン(以下、a-Siと略記)を用いた光電
変換素子とスイッチTFTにより構成されたセンサーアレ
ーと、放射線を可視光などに変換する蛍光体とを組み合
わせたフラットパネル検出器(以下、FPDと略記)が提
案され、大面積で且つ真のデジタル化の可能性が出てき
ている。 【0007】このFPDは、放射線画像を瞬時に読み取
り、瞬時にディスプレイ上に表示できるものであり、ま
た、画像は、デジタル情報として直接取り出すことが可
能であるため、データーの保管、或いは加工、転送など
取り扱いが便利であると言った特徴がある。また、感度
などの諸特性は、撮影条件に依存するが、従来のS/F系
撮影法やCR撮影法に比較して、同等又はそれ以上である
事が確認されている。 【0008】このFPDの模式的等価回路図を図16に示
す。図中、101は光電変換素子部、102は転送用TF
T部、103は転送用TFT駆動配線、104は信号線、1
05はバイアス配線、106は信号処理回路、107は
TFT駆動回路、108はA/D変換部である。 【0009】X線などの放射線が入射し、不図示の蛍光
体により可視光に波長変換される。変換光は、変換素子
101により電荷に変換され、変換素子101内に蓄積
される。その後、TFT駆動回路107より、TFT駆動配線
から転送TFT102を動作させ、この蓄積電荷を信号線
104に転送し、信号処理回路106にて処理され、更
に、108にてA/D変換され出力される。 【0010】基本的には、上述の様な素子構成が一般的
であり、特に、前記光電変換素子はPIN型フォトダイオ
ード(以下、PIN型PDと略記)、或いは、本発明者等が
採用しているMIS型光電変換素子など様々な素子が提案
されている。 【0011】図17は、光電変換素子をMIS型とした場
合の1画素の模式的平面図である。図中、201はMIS
型光電変換素子、202は転送TFT、203は転送TFT駆
動配線、204は信号線、205はセンサーバイアス配
線、211は転送TFTゲート電極、212は転送TFTソー
スドレイン電極(以下、SD電極と略記)、213はコン
タクトホールである。 【0012】図18は、図17に示した1画素内の各素
子を模式的に配列した模式的断面図である。図中、30
1はガラス基板、302は転送用TFT駆動配線、303
はMIS型光電変換素子の下電極、304は転送用TFTゲー
ト電極、305はゲート絶縁膜、306は真性a-Si膜、
307はホールブロッキング層、308はバイアス配
線、309は転送TFTSD電極、310は信号線、320
は保護膜、321は有機樹脂層、322は蛍光体層であ
る。 【0013】図17及び図18において開示した構成に
よれば、MIS型光電変換素子と転送TFTは層構成が同一で
あるため、製造方法が簡便であり、高歩留り及び低価格
を実現できる利点があり、且つ感度などの諸特性も十分
満足できるものと評価されているため、現在では一般撮
影に用いられる装置としては、従来のS/F法及びCR法に
替わって上述のFPDが採用されるに至っている。 【0014】 【特許文献1】米国特許第5869837号明細書 【0015】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
FPDにおいては、大面積で且つ完全デジタル化が達成さ
れ、一般撮影に主に使用され始めてはいるが、現在のと
ころ透視撮影には未だ読み取り速度と言った点で十分で
ない状況にある。 【0016】図19は、MIS型光電変換素子を用いたFPD
の1ビットの等価回路図である。図中、C1はMIS型光電
変換素子の合成容量、C2は信号線に形成される寄生容
量、Vsはセンサーバイアス電位、Vrはセンサーリセ
ット電位、SW1はMIS型光電変換素子のVs/Vr切り替え
スイッチ、SW2は転送TFTのオン/オフ切り替えスイッ
チ、SW3は信号線リセットスイッチ、Voutは出力電圧で
ある。 【0017】MIS型光電変換素子には、バイアス電位と
して半導体層が空乏化するように、SW1により電位Vsが
与えられる。この状態で、蛍光体からの変換光が半導体
層に入射すると、ホールブロッキング層で阻止されてい
た正電荷がa-Si層内に蓄積され、電位差Vtが発生する。
その後、SW2より転送TFTのオン電圧が印加され、電圧V
outとして出力される。出力Voutは不図示の読み出し回
路により読み出され、しかる後にSW3により信号線がリ
セットされ、順次読み出しが行われる。 【0018】上述の駆動方法に従って、転送TFTをライ
ン毎に順次オンすることにより、1フレームの全読み出
しが完了する。その後、SW1よりMIS型光電変換素子にリ
セット電位Vrを与え、リセットを行い、再度、バイアス
電位Vsを与え、画像読み取りの蓄積動作に入る。 【0019】例えば、画素サイズ160μm、画素領域
43cm×43cmのFPDでは、MIS型光電変換素子
の合成容量C1は1pf程度、寄生容量C2は50pf程度であ
り、この場合、転送時のチャージシェアーとして、C1に
2%程度の転送残りが発生する。そのため撮影時には、
上述のリセット動作が画像品質を維持するために必要不
可欠となる。 【0020】具体的には、このリセット動作は、1フレ
ーム毎に10msec程度から数10msec必要となり、当然
のことながらリセット条件に依存する。言い換えれば、
1秒間に30フレーム(以下、30FPSと略記)程度、或いは
それ以上の高速読み取りを必要とする透視撮影を実現す
るためには、1フレーム33msec(30FPS)内に全ライン
の読み取り処理等とリセット処理等を行う必要がある。 【0021】図20は、従来のFPDの駆動方法を説明す
るための模式図である。図中、T1は1ラインの読み取
り等処理時間、T2は全ラインの読み取り等処理時間、T
3はリセット等処理時間、Tは1フレーム処理時間であ
る。上述のように、1フレーム処理時間Tが33msec以下
が必要であれば、リセット等処理時間T3が15msecとすれ
ば、T2は18msecとなり、1500ラインを読み込むとすると
1ラインに割り当てられる読み取り等処理時間T1は12μs
ecとなる。また、放射線曝射時間、即ちセンサー蓄積時
間を入れると、更に、読み取り等処理時間T1は制限され
る。その結果、転送TFTの能力を向上させる必要があ
り、これにより開口率を犠牲にしてTFTのサイズを大き
くすることにつながり、逆に、感度低下や画像品位の低
下、放射線量の増加など問題点が多発する。 【0022】即ち、高速動画駆動と画像品位はトレード
オフの関係にあり、現状では、高品位な高速動画像が得
られない状況にある。このような状況において、米国特
許第5869837号明細書には、容量性結合の放射線
検出手段を周期的にリセットするためのリセット手段を
有する放射線像形成システムが開示されている。該件に
おいては、読出しスイッチの保護膜がリセットスイッチ
の絶縁膜として用いられており、層構成に関してまだ検
討の余地が残された構成となっている。加えて、開示さ
れているリセットスイッチの接続位置では、必ずしも完
全なリセットが行なわれる構成ではなく、この点におい
ても検討の余地が残されている。 【0023】そこで本発明は、従来のFPDにおけるセン
サーリセット方式を改善し、一般撮影のみならず透視撮
影においても大面積で且つ完全デジタル化に加えて、開
口率を向上させて確実な高速動画読み取りを実現し、信
頼性の高い射線検出装置及びその駆動方法を提供する、
特に、最適なセンサーリセットスイッチの配置を提供す
ることを目的とする。 【0024】 【課題を解決するための手段】本発明の放射線検出装置
は、放射線を電気信号に変換する変換素子と、前記変換
素子に接続された信号転送用素子と、前記変換素子に一
定電位を印加してリセット動作を行うリセット用素子と
を含む画素を複数有しており、前記信号転送用素子及び
前記リセット用素子は、前記変換素子の同一電極に接続
されている。 【0025】 【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した好適な諸
実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明す
る。 【0026】(第1の実施形態)本実施形態では、MIS
型光電変換素子を放射線検出するセンサー部として用い
たFPD型のX線検出装置を開示する。 【0027】図1は、本実施形態のX線検出装置におけ
る3×3マトリクス構成の模式的等価回路図である。な
お、ここでは例示的に3×3マトリクス構成を示すが、
実際には更に多数行多数列で構成されるものである。図
中、11は変換素子であるMIS型光電変換素子、12は
第1の薄膜トランジスタ(スイッチ素子)である転送用
TFT、13は転送用TFT駆動配線、14は信号線、15は
バイアス配線、16は信号処理回路、17はTFT駆動回
路、18はA/D変換部、19は第2のスイッチ素子であ
るリセット用TFT、20はリセットTFT駆動用配線、21
はリセット配線である。変換素子11と後述する放射線
を波長変換する波長変換体により放射線検出部が形成さ
れる。 【0028】このように、本例のX線検出装置では、MI
S型光電変換素子11にて得られた電気信号のスイッチ
ング手段として、電気信号を転送する信号転送動作を行
う転送用素子としてのTFT12と、MIS型光電変換素子1
1に一定電位を印加して信号リセット動作を行うリセッ
ト用素子としてのTFT19を備えている。 【0029】X線は、CsI又はGOSなどの波長変換
部材により可視光に変換され、MIS型光電変換素子11
に入射する。入射光は光電変換されMIS型光電変換素子
内に蓄積される。その後、転送TFT12をオンすること
により、読み出される。しかる後、リセットTFT19を
オンして、MIS型光電変換部に蓄積された信号電荷をリ
セットする。なお、電荷蓄積用に別に容量を設けてもよ
い。 【0030】図2は、3×1のマトリクス構成の模式的
等価回路図であり、符号は図1と同様なものには同様の
ものを付してある。Vgt(1)より転送TFTのオン電圧が印
加され、Sig線を介して出力される。次に、Vgr(1)より
リセットTFTのオン電圧が印加され、センサーがリセッ
トされ、同様に、Vgt(2)より転送TFTのオン電圧が印加
されてSig線を介して出力される。次に、Vgr(2)よりリ
セットTFTのオン電圧が印加され、センサーがリセット
される。以上の動作を図2においては、Vgt(1)、Vgr
(1)、Vgt(2)、Vgr(2)、・・・、Vgt(4)、Vgr(4)・・と
順番に駆動することにより、動画読み取りとリセットが
可能となる。 【0031】図3は、本実施形態のX線検出装置の駆動
方法を説明するための模式図である。図中、S1は1ライ
ンの読み出し処理時間、S2は1ラインのリセット処理時
間、S4はセンサー蓄積時間、Sは1フレーム処理時間で
ある。 【0032】本実施形態では、従来の順次読み出し、一
括リセット及び放射線曝射を繰り返す手法と比較して、
各ライン毎に読み出し、リセット及び蓄積を行うことが
できるため、実質的には読み出し時間の総和で駆動でき
る。即ち、1ラインの各画素について読み出し動作とし
て信号転送動作を実行している間に、既に読み出された
前段の1ラインに接続された各画素のリセット動作が行
われることになる。その結果、30FPS以上の高速動画駆
動が画像品位を低下することなく実現できる。 【0033】図4は、本実施形態のX線検出装置におけ
る1画素の平面図であり、符号は図1と同様のものは同
様の符号を付してある。図中、転送用TFT12とリセッ
ト用TFT19は駆動配線、信号配線などのレイアウト
上、画素対角位置に配置している。図13に図4のA−
A断面図を、図14に図4のB−B断面図をそれぞれ示
す。11が光電変換素子、12が信号転送用TFT、19
がリセット用TFTである。この図から明らかなように、
光電変換素子の下電極303と、信号転送用TFT及びリ
セット用のゲート電極とが接続された構成、すなわち、
信号転送用TFTとリセット用TFTが光電変換素子の同一電
極に接続された構成となっている。このような構成にす
ることにより好適なリセット動作を行なうことが可能と
なる。 【0034】次に、本実施形態のX線検出装置の製造方
法について、図5及び図6を用いて工程順に説明する。
先ず、図5(a)に示すように、転送用TFTの駆動用配
線13、ゲート電極、及びMIS型光電変換素子の下電極
303、リセットTFTの駆動配線20を形成する、ゲー
ト電極としては、クロム薄膜をスパッタにより膜厚15
0nm程度に成膜し、フォトリソグラフィーによりパタ
ーン形成する。 【0035】次に、TFT及びMIS型光電変換素子のSiNゲ
ート絶縁膜、a-Si膜、n+膜をプラズマCVD装置により、
それぞれ膜厚300nm程度、600nm程度、100
nm程度に成膜する。 【0036】続いて、図5(b)に示すように、RIE(Re
active ion etching)或いはCDE(Chemical Dry Etchin
g)を用いたフォトリソグラフィーにより、コンタクト
ホール213を形成する。 【0037】続いて、図6(a)に示すように、転送TF
T及びリセットTFTのSD電極24、25、信号線14、バ
イアス配線15、リセット配線21としてアルミ薄膜
(膜厚1μm程度)をスパッタにより成膜し、フォトリ
ソグラフィーによりパターン形成する。次に、転送TFT
及びリセットTFTのギャップ部のn+膜をRIEで除去す
る。 【0038】続いて、図6(b)に示すように、各素子
の素子間分離をRIEを用いたフォトリソグラフィーによ
り行う。次に、保護膜としてSiN膜をプラズマCVD装置に
より膜厚900nm程度に成膜した後、配線引き出し部
などをRIEを用いたフォトリソグラフィーにより露出さ
せる。 【0039】しかる後、蛍光体を接着剤等で貼り合わ
せ、本発明のX線検出装置の主要構成を完成させる。 【0040】(第2の実施形態)本実施形態では、第1
の実施形態と同様にMIS型光電変換素子を用いたFPD型の
X線検出装置について開示するが、第1の実施形態のX
線検出装置の更なる感度向上、換言すれば開口率向上、
及びTFT駆動回路を単純化することを実現するものであ
る。 【0041】図7は、本実施形態のX線検出装置におけ
る3×3マトリクス構成の模式的等価回路図である。な
お、ここでは例示的に3×3マトリクス構成を示すが、
実際には更に多数行多数列で構成されるものである。ま
た便宜上、第1実施形態と同様の構成部材等については
同符号を付す。図中、11はMIS型光電変換素子、12
は転送用TFT部、13は転送用及びリセットTFT駆動配
線、14は信号線、15はバイアス配線、16は信号処
理回路、17はTFT駆動回路、18はA/D変換部、19は
リセットTFT、21はリセット配線である。 【0042】X線は、CsI又はGOSなどの波長変換
部材により可視光に変換され、MIS型光電変換素子11
に入射する。入射光は光電変換され蓄積される。その
後、当該画素の転送TFT12をオンすることにより、読
み出される。しかる後、後段の転送TFTが動作するタイ
ミングで前記画素のリセットTFT19がオンされ、セン
サーをリセットする。 【0043】図8は、3×1のマトリクス構成の模式的
等価回路図であり、符号は図7と同様である。Vg(1)よ
り転送TFT TT1のオン電圧が印加され、Sig線を介して出
力される。次に、Vg(2)よりリセットTFT TR1のオン電
圧が印加され、センサーがリセットされる。この時、同
時に転送TFT TT2にオン電圧が印加され、同様に、Sig線
を介して出力される。次に、Vg(3)よりリセットTFT TR
2のオン電圧が印加され、センサーがリセットされる。
以上の動作を繰り返すことにより、動画読み取りが可能
となる。 【0044】図9は、本実施形態のX線検出装置の駆動
方法を説明するための模式図である。図中、S1は1ライ
ンの読み出し処理等時間、S2は1ラインのリセット処理
等時間、S4はセンサー蓄積時間、Sは1フレーム処理時
間である。 【0045】本実施形態では、従来の順次読み出し、一
括リセット及び放射線曝射を繰り返す手法と比較して、
各ライン毎に読み出し、リセット及び蓄積を行うため、
実質的には読み出し時間の総和により駆動できる。即
ち、1ラインの各画素について読み出し動作として信号
転送動作と同時に、既に読み出された1ラインの各画素
のリセット動作が行われることになる。その結果、30FP
S以上の高速動画駆動が画像品位を低下することなく実
現できる。 【0046】図10は、本実施形態のX線検出装置にお
ける1画素の平面図であり、符号は図7と同様である。
図中、転送用TFT12とリセット用TFT19は、駆動配
線、信号配線などのレイアウト上、画素対角位置に配置
している。また、構造上の特徴から、転送TFTとリセッ
トTFTのオン時間は同一であるため、夫々のTFT能力は必
ずしも同一である必要が無く、駆動方法、或いは、画像
品位を考慮した上で決定される。 【0047】本実施形態では、TFT駆動配線数が従来と
同様であり、周辺回路を大きく変更することなく、高速
動画が可能となり、また、製造方法も第1の実施形態と
同様に簡便である。なお、上述の各実施形態では、光電
変換手段としてMIS型光電変換素子を用いた場合を例示
したが、例えばPIN型PDを用いても同様の効果が得られ
る。 【0048】(第3の実施形態)本実施形態では放射線
を直接電荷に変換して蓄積し、転送TFTを用いて読み出
す、いわゆる直接変換方式を実現するものである。 【0049】図11は、本実施形態のX線検出装置にお
ける3×3マトリクス構成の模式的等価回路図である。
なお、ここでは例示的に3×3マトリクス構成を示す
が、実際には更に多数行多数列で構成されるものであ
る。 【0050】図中、32は放射線直接変換部において発
生した電荷を収集する個別電極、30は蓄積容量部、2
2は転送用TFT部、23は転送用TFT及びリセットTFT駆
動配線、24は信号線、26は信号処理回路、27はTF
T駆動回路、28はA/D変換部、29はリセットTFT、3
1はリセット配線である。 【0051】図12は、本実施形態のX線検出装置にお
ける画素周辺を示す模式的断面図である。図中、41は
ガラス基板、42は非晶質セレン又はGaAsからなる放射
線直接変換部、50は共通電極、32は個別電極であ
る。また、43は導電性樹脂によるバンプ接続部、51
は転送TFT及びリセットTFTのゲート電極であり、45,
46,47はそれぞれ両TFTのゲート絶縁膜、活性層、
オーミックコンタクト層であり、52は蓄積用部の下電
極である。 【0052】X線は、放射線直接変換部42により電荷
に変換され、個別電極32に収集され、バンプ接続部4
3を介して、蓄積容量部30に蓄積される。その後、転
送TFT22をオンすることにより、信号線24より読み出
される。その後、後段の転送TFTがオンされると同時
に、リセットTFT29がオンして、センサー及び蓄積容
量部をリセットする。 【0053】本実施形態においても、上述の第1及び第
2の実施形態の場合と同様の優れた効果を奏し、高品位
の動画像を容易に得ることが可能である。 【0054】(第4の実施形態)本実施形態の放射線検
出装置の断面図を図15に示す。本実施形態において
は、MIS型光電変換素子を転送TFT及びリセットTFT上に
平坦化膜を介して積層して構成している。図中、41は
ガラスなどの絶縁基板、61は転送TFTのゲート電極、
62はリセットTFTのゲート電極、45はゲート絶縁膜,
46は半導体層、47はオーミックコンタクト層、63
は平坦化膜、64は光電変換素子の第1の電極層、65
は絶縁層、66は半導体層、67はオーミックコンタク
ト層、68は第2の電極層である。3×3マトリックス構
成の模式的等価回路図は図1等に示したものと同様でよ
く、3×1マトリックス構成の模式的回路図は図2等に示
したものと同様である。 【0055】このような構成によれば、TFTなどの駆動
部上に光電変換部が積層して形成されているために、開
口率が向上され且つTFTなどにより構成される駆動回路
部を単純化することが可能となる。特に、光電変換素子
としてMIS型光電変換素子を用いた場合には、平坦化膜
63を形成した後に、コンタクトホールを形成し、その
後、第1の電極層とTFTの電極とのコンタクトをとってい
るために、平坦化膜によってMIS型光電変換素子の絶縁
膜を薄膜化することが可能となり感度が向上するため、
更に好ましい。 【0056】以下、本発明の実施態様の例を列挙する。 【0057】[実施態様1]放射線を電気信号に変換す
る変換素子と、前記変換素子に接続された信号転送用素
子と、前記変換素子に一定電位を印加してリセット動作
を行うリセット用素子とを含む画素を複数有しており、
前記信号転送用素子及び前記リセット用素子は、前記変
換素子の同一電極に接続されていることを特徴とする放
射線検出装置。 【0058】[実施態様2]前記信号転送用素子とリセ
ット用素子とが薄膜トランジスタからなることを特徴と
する実施態様1に記載の放射線検出装置。 【0059】[実施態様3]前記信号転送用素子リセッ
ト用素子が同一の駆動配線に接続されていることを特徴
とする実施態様1に記載の放射線検出装置。 【0060】[実施態様4]前記画素が行列状に配置さ
れており、所定の1行における前記信号転送用素子によ
る転送動作が、当該行の前に前記転送動作を終了した1
行の前記リセット用素子によるリセット動作の間に実行
されることを特徴とする実施態様1に記載の放射線検出
装置。 【0061】[実施態様5]所定行の前記画素の前記転
送用素子と、前行の前記画素の前記リセット用素子とが
同一の駆動用配線に接続されており、所定の1行におけ
る前記第1の薄膜トランジスタによる転送動作と、当該
行の前に転送動作を終了した1行の前記リセット用素子
によるリセット動作とが同時に行なわれることを特徴と
する実施態様4に記載の放射線検出装置。 【0062】[実施態様6]前記変換素子は、電極層、
絶縁層、半導体層、キャリアブロッキング層を含む構成
であり、前記転送用素子と同一層構成であることを特徴
とする実施態様1〜5のいずれか1項に記載の放射線検
出装置。 【0063】[実施態様7]前記変換素子は、非単結晶
シリコンを用いて構成されたものであることを特徴とす
る実施態様1〜6のいずれか1項に記載の放射線検出装
置。 【0064】[実施態様8]前記変換素子は、放射線を
可視光に変換するCsI又はGOSの波長変換部材を有
することを特徴とする実施態様1〜7のいずれか1項に
記載の放射線検出装置。 【0065】[実施態様9]前記変換素子は、放射線を
直接電荷に変換する部材から構成されていることを特徴
とする実施態様1〜5のいずれか1項に記載の放射線検
出装置。 【0066】[実施態様10]放射線を検出する検出手
段と、検出された信号を転送する転送手段と、検出部に
電位を印加して信号をリセットするリセット手段とによ
る画素が行列状に配置されてなる放射線検出装置の駆動
方法であって、所定の1行における前記画素の前記信号
転送動作を、当該行の前に前記信号転送動作を終えた1
行の前記信号リセット動作の間に実行することを特徴と
する放射線検出装置の駆動方法。 【0067】[実施態様11]所定の1行における前記
信号転送動作と、当該行の前に前記信号読み出し動作を
終えた1行の前記信号リセット動作とを同時に処理する
ことを特徴とする実施態様10に記載の放射線検出装置
の駆動方法。 【0068】 【発明の効果】本発明によれば、従来のFPDにおけるセ
ンサーリセット方式を改善し、一般撮影のみならず透視
撮影においても大面積で且つ完全デジタル化に加えて、
開口率を向上させて確実な高速動画読み取りを実現し、
信頼性の高い射線検出が可能となる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a radiation detecting apparatus for detecting radiation such as X-rays and γ-rays, and more particularly, to a medical image diagnostic apparatus, a non-destructive inspection apparatus, and a radiation apparatus. It is suitable to be applied to an analyzer using the same. 2. Description of the Related Art Conventionally, imaging methods used in medical image diagnosis are largely classified into general imaging for obtaining a still image and fluoroscopy for obtaining a moving image. Each shooting method is as required,
It is selected including the photographing device. [0003] In general photography, that is, a method of obtaining a still image, a method of using a screen film system (hereinafter abbreviated as S / F) combining a fluorescent plate and a film, exposing and developing the film, and then fixing the film, After recording an image as a latent image on a stimulable phosphor, a laser scans the stimulable phosphor, and the output light output information is read by a sensor (Computed Radiography, hereinafter abbreviated as CR). Is common. [0004] However, both methods have a drawback that a workflow for obtaining a radiation image is complicated, and digitization is indirectly possible.
Lack of immediacy, CT and MRI used in other medical imaging
Considering the digitized environment, it is hard to say that the situation is consistent and sufficient. [0005] Further, for fluoroscopy, that is, for a moving image, an image intensifier (hereinafter abbreviated as II) using an electron tube is mainly used. However, since the electron tube is used, the apparatus becomes large-scale. The field of view, that is, the detection area is still small, and there is a strong demand for a larger area in the field of medical image diagnosis. Further, due to a problem in the device configuration, the obtained moving image has much crosstalk, and improvement to a clear image is expected. On the other hand, with the advance of liquid crystal TFT technology and the improvement of information infrastructure, photoelectric conversion elements and switch TFTs using non-single-crystal silicon, for example, amorphous silicon (hereinafter abbreviated as a-Si), have been developed. Flat panel detector (hereinafter abbreviated as FPD) that combines a sensor array composed of the above and a phosphor that converts radiation into visible light, etc. has been proposed, and the possibility of realizing a large area and true digitalization has emerged. Is coming. The FPD is capable of instantly reading a radiation image and instantly displaying it on a display. Further, since the image can be directly retrieved as digital information, data storage, processing, or transfer is possible. There is a feature that the handling is convenient. In addition, various characteristics such as sensitivity depend on imaging conditions, but it has been confirmed that the characteristics are equal to or higher than those of the conventional S / F imaging method and CR imaging method. FIG. 16 shows a schematic equivalent circuit diagram of the FPD. In the figure, 101 is a photoelectric conversion element unit, and 102 is a transfer TF.
T section, 103 is a TFT driving wiring for transfer, 104 is a signal line, 1
05 is a bias wiring, 106 is a signal processing circuit, 107 is
A TFT drive circuit 108 is an A / D converter. Radiation such as X-rays enters and is converted into visible light by a phosphor (not shown). The converted light is converted into a charge by the conversion element 101 and stored in the conversion element 101. Thereafter, the transfer TFT 102 is operated from the TFT drive wiring by the TFT drive circuit 107, the accumulated charge is transferred to the signal line 104, processed by the signal processing circuit 106, and further A / D converted and output at 108. You. [0010] Basically, the above-described element configuration is generally used. In particular, the photoelectric conversion element is a PIN photodiode (hereinafter abbreviated as PIN PD) or employed by the present inventors. Various devices such as a MIS type photoelectric conversion device have been proposed. FIG. 17 is a schematic plan view of one pixel when the photoelectric conversion element is of the MIS type. In the figure, 201 is the MIS
Type photoelectric conversion element, 202 is a transfer TFT, 203 is a transfer TFT drive wiring, 204 is a signal line, 205 is a sensor bias wiring, 211 is a transfer TFT gate electrode, 212 is a transfer TFT source drain electrode (hereinafter abbreviated as SD electrode). And 213, contact holes. FIG. 18 is a schematic sectional view in which the elements in one pixel shown in FIG. 17 are schematically arranged. In the figure, 30
1 is a glass substrate, 302 is a TFT drive wiring for transfer, 303
Is a lower electrode of the MIS type photoelectric conversion element, 304 is a TFT gate electrode for transfer, 305 is a gate insulating film, 306 is an intrinsic a-Si film,
307 is a hole blocking layer, 308 is a bias wiring, 309 is a transfer TFTSD electrode, 310 is a signal line, 320
Denotes a protective film, 321 denotes an organic resin layer, and 322 denotes a phosphor layer. According to the configurations disclosed in FIGS. 17 and 18, since the MIS type photoelectric conversion element and the transfer TFT have the same layer configuration, the manufacturing method is simple, and an advantage that a high yield and a low price can be realized is obtained. It has been evaluated that various characteristics such as sensitivity can be sufficiently satisfied, so the above-mentioned FPD is now used as a device used for general photography instead of the conventional S / F method and CR method Has been reached. [Patent Document 1] US Pat. No. 5,869,837 SUMMARY OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
In FPDs, large-area and complete digitalization has been achieved, and it has begun to be mainly used for general photography, but at present it is still not enough in terms of reading speed for fluoroscopic photography. FIG. 19 shows an FPD using an MIS type photoelectric conversion element.
1 is a 1-bit equivalent circuit diagram of FIG. In the figure, C1 is a combined capacitance of the MIS type photoelectric conversion element, C2 is a parasitic capacitance formed in the signal line, Vs is a sensor bias potential, Vr is a sensor reset potential, and SW1 is a Vs / Vr switch for the MIS type photoelectric conversion element. , SW2 is a transfer TFT on / off switch, SW3 is a signal line reset switch, and Vout is an output voltage. A potential Vs is applied to the MIS type photoelectric conversion element by SW1 so that the semiconductor layer is depleted as a bias potential. In this state, when the converted light from the phosphor enters the semiconductor layer, the positive charges blocked by the hole blocking layer are accumulated in the a-Si layer, and a potential difference Vt is generated.
Thereafter, the ON voltage of the transfer TFT is applied from SW2, and the voltage V
Output as out. The output Vout is read by a reading circuit (not shown), and thereafter, the signal line is reset by SW3, and reading is performed sequentially. By sequentially turning on the transfer TFT line by line in accordance with the above-described driving method, all reading of one frame is completed. After that, the reset potential Vr is applied to the MIS type photoelectric conversion element from SW1, reset is performed, the bias potential Vs is applied again, and the image reading accumulation operation starts. For example, in an FPD having a pixel size of 160 μm and a pixel area of 43 cm × 43 cm, the combined capacitance C1 of the MIS type photoelectric conversion element is about 1 pf, and the parasitic capacitance C2 is about 50 pf. Transfer residual of about 2% occurs in C1. Therefore, when shooting
The above-described reset operation is indispensable for maintaining image quality. Specifically, this reset operation requires about 10 msec to several tens msec per frame, and naturally depends on the reset condition. In other words,
In order to realize fluoroscopic imaging requiring high-speed reading of about 30 frames per second (hereinafter abbreviated as 30 FPS) or more, reading processing of all lines and reset processing within 33 msec (30 FPS) per frame And so on. FIG. 20 is a schematic diagram for explaining a conventional FPD driving method. In the figure, T1 is the processing time for reading one line, T2 is the processing time for reading all lines, T
3 is a processing time for resetting and the like, and T is a processing time for one frame. As described above, if one frame processing time T is required to be 33 msec or less, if the reset etc. processing time T3 is 15 msec, T2 is 18 msec, and if 1500 lines are read,
The reading and other processing time T1 assigned to one line is 12 μs
ec. When the radiation exposure time, that is, the sensor accumulation time is included, the processing time T1 for reading and the like is further restricted. As a result, it is necessary to improve the capability of the transfer TFT, which leads to an increase in the size of the TFT at the expense of the aperture ratio, and conversely, problems such as a decrease in sensitivity, a decrease in image quality, and an increase in radiation dose. Frequently occur. That is, there is a trade-off between high-speed moving image driving and image quality, and at present, high-quality high-speed moving images cannot be obtained. In such a situation, U.S. Pat. No. 5,869,837 discloses a radiation imaging system having reset means for periodically resetting capacitively coupled radiation detection means. In this case, the protection film of the readout switch is used as the insulating film of the reset switch, so that there is still room for study on the layer configuration. In addition, the disclosed connection position of the reset switch is not necessarily a configuration in which a complete reset is performed, and there is still room for study in this regard. Accordingly, the present invention improves the sensor reset method in the conventional FPD, and has a large area and complete digitization in not only general radiography but also fluoroscopic radiography, as well as an improved aperture ratio to ensure high-speed moving image reading. To provide a highly reliable ray detection device and a driving method thereof,
In particular, it is an object to provide an optimal arrangement of the sensor reset switch. According to the present invention, there is provided a radiation detecting apparatus comprising: a conversion element for converting radiation into an electric signal; a signal transfer element connected to the conversion element; And a plurality of pixels each including a reset element that performs a reset operation by applying a signal, and the signal transfer element and the reset element are connected to the same electrode of the conversion element. Preferred embodiments to which the present invention is applied will be described below in detail with reference to the drawings. (First Embodiment) In this embodiment, the MIS
Disclosed is an X-ray detector of the FPD type using a photoelectric conversion element as a sensor unit for detecting radiation. FIG. 1 is a schematic equivalent circuit diagram of a 3 × 3 matrix configuration in the X-ray detection apparatus of the present embodiment. Although a 3 × 3 matrix configuration is shown here as an example,
Actually, it is composed of many rows and many columns. In the figure, 11 is an MIS type photoelectric conversion element as a conversion element, and 12 is a transfer element as a first thin film transistor (switch element).
TFT, 13 denotes a transfer TFT drive wiring, 14 denotes a signal line, 15 denotes a bias wiring, 16 denotes a signal processing circuit, 17 denotes a TFT drive circuit, 18 denotes an A / D converter, and 19 denotes a second switch element. TFT for reset, 20 is the wiring for driving the reset TFT, 21
Is a reset wiring. A radiation detector is formed by the conversion element 11 and a wavelength converter that converts the wavelength of radiation, which will be described later. As described above, in the X-ray detector of this embodiment, the MI
As a switching means of the electric signal obtained by the S-type photoelectric conversion element 11, a TFT 12 as a transfer element for performing a signal transfer operation for transferring an electric signal, and an MIS type photoelectric conversion element 1
1 is provided with a TFT 19 as a reset element for performing a signal reset operation by applying a constant potential. X-rays are converted to visible light by a wavelength conversion member such as CsI or GOS, and
Incident on. The incident light is photoelectrically converted and stored in the MIS type photoelectric conversion element. Thereafter, the data is read out by turning on the transfer TFT 12. Thereafter, the reset TFT 19 is turned on to reset the signal charges accumulated in the MIS type photoelectric conversion unit. Note that a capacitor may be separately provided for charge storage. FIG. 2 is a schematic equivalent circuit diagram of a 3 × 1 matrix configuration, and the same reference numerals are given to the same components as those in FIG. The on-voltage of the transfer TFT is applied from Vgt (1) and output via the Sig line. Next, the ON voltage of the reset TFT is applied from Vgr (1), and the sensor is reset. Similarly, the ON voltage of the transfer TFT is applied from Vgt (2) and output via the Sig line. Next, the ON voltage of the reset TFT is applied from Vgr (2), and the sensor is reset. The above operation is shown in FIG. 2 by Vgt (1), Vgr
By sequentially driving in the order of (1), Vgt (2), Vgr (2),..., Vgt (4), Vgr (4),... FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a driving method of the X-ray detection device of the present embodiment. In the figure, S1 is the read processing time of one line, S2 is the reset processing time of one line, S4 is the sensor accumulation time, and S is the processing time of one frame. In this embodiment, compared to the conventional method of repeating sequential reading, batch resetting and radiation exposure,
Since reading, resetting, and accumulation can be performed for each line, driving can be performed substantially by the sum of the reading times. That is, while the signal transfer operation is being performed as a read operation for each pixel of one line, the reset operation of each pixel connected to the previous one line that has been read is performed. As a result, high-speed moving image driving of 30 FPS or more can be realized without deteriorating image quality. FIG. 4 is a plan view of one pixel in the X-ray detection apparatus according to the present embodiment. The same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same parts. In the drawing, the transfer TFT 12 and the reset TFT 19 are arranged at diagonal positions of pixels on the layout of drive wiring, signal wiring, and the like. FIG.
FIG. 14 is a sectional view taken along line A, and FIG. 14 is a sectional view taken along line BB of FIG. 11 is a photoelectric conversion element, 12 is a TFT for signal transfer, 19
Is a reset TFT. As is clear from this figure,
A configuration in which a lower electrode 303 of a photoelectric conversion element is connected to a signal transfer TFT and a reset gate electrode, that is,
In this configuration, the signal transfer TFT and the reset TFT are connected to the same electrode of the photoelectric conversion element. With such a configuration, a suitable reset operation can be performed. Next, a method of manufacturing the X-ray detector according to this embodiment will be described in the order of steps with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 5A, the driving wiring 13 of the transfer TFT, the gate electrode, the lower electrode 303 of the MIS type photoelectric conversion element, and the driving wiring 20 of the reset TFT are formed. Chromium thin film sputtered to a thickness of 15
A film is formed to a thickness of about 0 nm, and a pattern is formed by photolithography. Next, the SiN gate insulating film, the a-Si film, and the n + film of the TFT and the MIS type photoelectric conversion element are subjected to a plasma CVD apparatus.
About 300 nm, about 600 nm, 100
The film is formed to a thickness of about nm. Subsequently, as shown in FIG.
active ion etching) or CDE (Chemical Dry Etchin)
A contact hole 213 is formed by photolithography using g). Subsequently, as shown in FIG.
As the SD electrodes 24 and 25 of the T and reset TFTs, the signal line 14, the bias wiring 15, and the reset wiring 21, an aluminum thin film (about 1 μm thick) is formed by sputtering, and a pattern is formed by photolithography. Next, transfer TFT
Then, the n + film in the gap portion of the reset TFT is removed by RIE. Subsequently, as shown in FIG. 6B, the elements are separated from each other by photolithography using RIE. Next, after a SiN film is formed as a protective film to a thickness of about 900 nm by a plasma CVD apparatus, a wiring lead portion and the like are exposed by photolithography using RIE. Thereafter, the phosphor is bonded with an adhesive or the like to complete the main structure of the X-ray detection apparatus of the present invention. (Second Embodiment) In this embodiment, the first
The FPD type X-ray detector using the MIS type photoelectric conversion element is disclosed in the same manner as in the first embodiment.
Further sensitivity improvement of the line detection device, in other words, improvement of the aperture ratio,
And to simplify the TFT drive circuit. FIG. 7 is a schematic equivalent circuit diagram of a 3 × 3 matrix configuration in the X-ray detector of the present embodiment. Although a 3 × 3 matrix configuration is shown here as an example,
Actually, it is composed of many rows and many columns. For the sake of convenience, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. In the figure, 11 is an MIS type photoelectric conversion element, 12
Is a transfer TFT section, 13 is a transfer and reset TFT drive wiring, 14 is a signal line, 15 is a bias wiring, 16 is a signal processing circuit, 17 is a TFT drive circuit, 18 is an A / D converter, and 19 is a reset TFT. , 21 are reset wirings. X-rays are converted into visible light by a wavelength conversion member such as CsI or GOS, and
Incident on. The incident light is photoelectrically converted and stored. Thereafter, the pixel is read out by turning on the transfer TFT 12 of the pixel. Thereafter, the reset TFT 19 of the pixel is turned on at the timing when the transfer TFT in the subsequent stage operates, and the sensor is reset. FIG. 8 is a schematic equivalent circuit diagram of a 3 × 1 matrix configuration, and reference numerals are the same as those in FIG. An on-voltage of the transfer TFT TT1 is applied from Vg (1) and output via the Sig line. Next, the ON voltage of the reset TFT TR1 is applied from Vg (2), and the sensor is reset. At this time, an on-voltage is applied to the transfer TFT TT2 at the same time, and output similarly via the Sig line. Next, reset TFT TR from Vg (3).
2 ON voltage is applied and the sensor is reset.
By repeating the above operation, moving image reading becomes possible. FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a method of driving the X-ray detection device of the present embodiment. In the figure, S1 is one line readout processing time, S2 is one line reset processing time, S4 is sensor accumulation time, and S is one frame processing time. In this embodiment, compared to the conventional method of repeating sequential reading, batch resetting and radiation exposure,
To read, reset and accumulate for each line,
Practically, it can be driven by the sum of the read times. That is, the reset operation of each pixel of the already read one line is performed simultaneously with the signal transfer operation as the read operation for each pixel of one line. As a result, 30FP
High-speed video driving of S or higher can be realized without deteriorating image quality. FIG. 10 is a plan view of one pixel in the X-ray detection apparatus according to the present embodiment, and the reference numerals are the same as those in FIG.
In the drawing, the transfer TFT 12 and the reset TFT 19 are arranged at diagonal positions of pixels on the layout of drive wiring, signal wiring, and the like. Also, since the on-time of the transfer TFT and the reset TFT are the same from the structural feature, the respective TFT capabilities do not necessarily have to be the same, and are determined in consideration of the driving method or image quality. . In the present embodiment, the number of TFT drive wirings is the same as in the prior art, high-speed moving images can be made without largely changing peripheral circuits, and the manufacturing method is as simple as in the first embodiment. . In each of the above-described embodiments, the case where the MIS type photoelectric conversion element is used as the photoelectric conversion means has been exemplified. However, a similar effect can be obtained by using, for example, a PIN type PD. (Third Embodiment) In this embodiment, a so-called direct conversion method is realized, in which radiation is directly converted into electric charges, accumulated, and read out using a transfer TFT. FIG. 11 is a schematic equivalent circuit diagram of a 3 × 3 matrix configuration in the X-ray detection apparatus of the present embodiment.
Here, a 3 × 3 matrix configuration is shown as an example, but in actuality, it is configured with more rows and columns. In the figure, reference numeral 32 denotes an individual electrode for collecting charges generated in the radiation direct conversion unit, 30 denotes a storage capacitor unit,
2 is a transfer TFT unit, 23 is a transfer TFT and reset TFT drive wiring, 24 is a signal line, 26 is a signal processing circuit, and 27 is a TF
T drive circuit, 28 is an A / D converter, 29 is a reset TFT, 3
1 is a reset wiring. FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing the periphery of a pixel in the X-ray detector according to the present embodiment. In the figure, 41 is a glass substrate, 42 is a radiation direct conversion part made of amorphous selenium or GaAs, 50 is a common electrode, and 32 is an individual electrode. Reference numeral 43 denotes a bump connection portion made of a conductive resin;
Are gate electrodes of the transfer TFT and the reset TFT;
46 and 47 are the gate insulating film and the active layer of both TFTs, respectively.
An ohmic contact layer 52 is a lower electrode of the storage portion. The X-rays are converted into electric charges by the radiation direct conversion unit 42, collected by the individual electrodes 32, and
3 and is stored in the storage capacity unit 30. Thereafter, by turning on the transfer TFT 22, the data is read from the signal line 24. Thereafter, at the same time when the transfer TFT in the subsequent stage is turned on, the reset TFT 29 is turned on to reset the sensor and the storage capacitor unit. In this embodiment, the same excellent effects as those in the first and second embodiments can be obtained, and a high-quality moving image can be easily obtained. (Fourth Embodiment) FIG. 15 is a sectional view of a radiation detecting apparatus according to this embodiment. In the present embodiment, the MIS type photoelectric conversion element is stacked on the transfer TFT and the reset TFT via a flattening film. In the figure, 41 is an insulating substrate such as glass, 61 is a gate electrode of a transfer TFT,
62 is a reset TFT gate electrode, 45 is a gate insulating film,
46 is a semiconductor layer, 47 is an ohmic contact layer, 63
Is a flattening film, 64 is a first electrode layer of the photoelectric conversion element, 65 is
Is an insulating layer, 66 is a semiconductor layer, 67 is an ohmic contact layer, and 68 is a second electrode layer. The schematic equivalent circuit diagram of the 3 × 3 matrix configuration may be the same as that shown in FIG. 1 and the like, and the schematic circuit diagram of the 3 × 1 matrix configuration is the same as that shown in FIG. 2 and the like. According to such a configuration, since the photoelectric conversion unit is formed on the driving unit such as a TFT, the aperture ratio is improved and the driving circuit unit including the TFT is simplified. It is possible to do. In particular, when an MIS-type photoelectric conversion element is used as the photoelectric conversion element, a contact hole is formed after the planarization film 63 is formed, and then the first electrode layer and the TFT electrode are contacted. Because the flattening film makes it possible to reduce the thickness of the insulating film of the MIS type photoelectric conversion element, and the sensitivity is improved,
More preferred. Hereinafter, examples of embodiments of the present invention will be listed. [Embodiment 1] A conversion element for converting radiation into an electric signal, a signal transfer element connected to the conversion element, and a reset element for performing a reset operation by applying a constant potential to the conversion element Has a plurality of pixels including
The radiation detection device according to claim 1, wherein the signal transfer element and the reset element are connected to the same electrode of the conversion element. [Second Embodiment] The radiation detecting apparatus according to the first embodiment, wherein the signal transfer element and the reset element are formed of thin film transistors. [Third Embodiment] The radiation detecting apparatus according to the first embodiment, wherein the signal transfer element reset elements are connected to the same drive wiring. [Embodiment 4] The pixels are arranged in a matrix, and the transfer operation by the signal transfer element in a predetermined row is completed before the row.
The radiation detecting apparatus according to claim 1, wherein the radiation detecting apparatus is executed during a reset operation by the resetting element in a row. [Embodiment 5] The transfer elements of the pixels in the predetermined row and the reset elements of the pixels in the previous row are connected to the same drive wiring, and the transfer elements of the pixels in the predetermined row are connected to the same drive wiring. The radiation detecting apparatus according to embodiment 4, wherein a transfer operation by one thin-film transistor and a reset operation by the resetting element of one row in which the transfer operation is completed before the row are performed simultaneously. [Embodiment 6] The conversion element comprises an electrode layer,
The radiation detecting apparatus according to any one of embodiments 1 to 5, wherein the radiation detecting apparatus has a configuration including an insulating layer, a semiconductor layer, and a carrier blocking layer, and has the same layer configuration as the transfer element. [Embodiment 7] The radiation detecting apparatus according to any one of Embodiments 1 to 6, wherein the conversion element is formed using non-single-crystal silicon. [Embodiment 8] The radiation detecting apparatus according to any one of Embodiments 1 to 7, wherein the conversion element has a wavelength conversion member of CsI or GOS for converting radiation into visible light. . [Ninth Embodiment] The radiation detecting apparatus according to any one of the first to fifth embodiments, wherein the conversion element is constituted by a member that directly converts radiation into electric charges. [Embodiment 10] Pixels are arranged in a matrix by detecting means for detecting radiation, transferring means for transferring a detected signal, and resetting means for resetting a signal by applying a potential to a detecting unit. The signal transfer operation of the pixels in a predetermined row, the signal transfer operation being completed before the row.
A method for driving a radiation detection apparatus, which is performed during the signal reset operation of a row. [Embodiment 11] An embodiment characterized in that the signal transfer operation in one predetermined row and the signal reset operation in one row in which the signal readout operation has been completed before the row are simultaneously processed. 11. The driving method of the radiation detection device according to 10. According to the present invention, the sensor reset method in the conventional FPD is improved, so that not only general imaging but also fluoroscopic imaging has a large area and complete digitization.
By improving the aperture ratio, reliable high-speed video reading is realized,
Highly reliable ray detection becomes possible.

【図面の簡単な説明】 【図1】第1の実施形態のX線検出装置における3×3
マトリクス構成の模式的等価回路図である。 【図2】3×1のマトリクス構成の模式的等価回路図で
ある。 【図3】第1の実施形態におけるX線検出装置の駆動方
法を説明するための模式図である。 【図4】第1の実施形態のX線検出装置における1画素
の平面図である。 【図5】第1の実施形態におけるX線検出装置の製造方
法を工程順に示す平面図である。 【図6】図5に引き続き、第1の実施形態におけるX線
検出装置の製造方法を工程順に示す平面図である。 【図7】第2の実施形態のX線検出装置における3×3
マトリクス構成の模式的等価回路図である。 【図8】3×1のマトリクス構成の模式的等価回路図で
ある。 【図9】第2の実施形態におけるX線検出装置の駆動方
法を説明するための模式図である。 【図10】第2の実施形態のX線検出装置における1画
素の平面図である。 【図11】第3の実施形態のX線検出装置における3×
3マトリクス構成の模式的等価回路図である。 【図12】第3の実施形態のX線検出装置における画素
周辺を示す模式的断面図である。 【図13】図4のA−Aによる模式的断面図である。 【図14】図4のB−Bによる模式的断面図である。 【図15】第4の実施形態の放射線検出装置を示す模式
的断面図である。 【図16】従来のFPD方式のX線検出装置の模式的等価
回路図である。 【図17】従来のX線検出装置において、光電変換素子
をMIS型とした場合の1画素の模式的平面図である。 【図18】図17に示した1画素内の各素子を模式的に
配列した模式的断面図である。 【図19】MIS型光電変換素子を用いた従来のX線検出
装置の1ビットの等価回路図である。 【図20】従来のFPD方式のX線検出装置の駆動方法を
説明するための模式図である。 【符号の説明】 101 光電変換素子部 12,22,102,202,302 転送用TFT部 13,103,203 転送用TFT駆動配線 14,24,104,310 信号線 15,105,205,308 バイアス配線 16,26,106 信号処理回路 17,27,107 TFT駆動回路 18,28,108 A/D変換部 19,29 リセット用TFT 20 リセットTFT駆動用配線 21,31 リセット配線 23 転送用TFT及びリセットTFT駆動配線 25 リセットTFTのSD電極 30 蓄積容量部 32 個別電極 11,201 MIS型PD 211,304 転送TFTゲート電極 24,212,309 転送TFTソースドレイン電極 213 コンタクトホール 41,301 ガラス基板 303 MIS型PD下電極 305 ゲート絶縁膜 306 真性a-Si膜 307 ホールブロッキング層 320 保護膜 321 有機樹脂層 322 蛍光体層 42 放射線直接変部 50 共通電極 43 導電性樹脂 51 転送TFT及びリセットTFTのゲート電極 45,46,47 ゲート絶縁膜、活性層、オーミック
コンタクト層 52 蓄積用部の下電極 C1 MIS型PDの合成容量 C2 信号線に形成される寄生容量 Vs センサーバイアス電位 Vr センサーリセット電位 SW1 MIS型PDのVs/Vr切り替えスイッチ SW2 転送TFTのオン/オフ切り替えスイッチ SW3 信号線リセットスイッチ Vout 出力電圧 Vt 電位差 S1、T1 1ラインの読み取り処理時間 T2 全ラインの読み取り処理時間 T3 リセット処理時間 S,T 1フレーム処理時間 S2 1ラインのリセット処理時間 S3 1ライン処理時間 S4 センサー蓄積時間
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows 3 × 3 in the X-ray detection apparatus according to the first embodiment.
FIG. 3 is a schematic equivalent circuit diagram of a matrix configuration. FIG. 2 is a schematic equivalent circuit diagram of a 3 × 1 matrix configuration. FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a driving method of the X-ray detection device according to the first embodiment. FIG. 4 is a plan view of one pixel in the X-ray detection device according to the first embodiment. FIG. 5 is a plan view illustrating a method of manufacturing the X-ray detection device according to the first embodiment in the order of steps. FIG. 6 is a plan view showing a method of manufacturing the X-ray detection device in the first embodiment in the order of steps, following FIG. FIG. 7 shows 3 × 3 in the X-ray detection apparatus according to the second embodiment.
FIG. 3 is a schematic equivalent circuit diagram of a matrix configuration. FIG. 8 is a schematic equivalent circuit diagram of a 3 × 1 matrix configuration. FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a driving method of the X-ray detection device according to the second embodiment. FIG. 10 is a plan view of one pixel in an X-ray detection device according to a second embodiment. FIG. 11 shows a 3 × image in the X-ray detection apparatus according to the third embodiment.
FIG. 3 is a schematic equivalent circuit diagram of a three-matrix configuration. FIG. 12 is a schematic cross-sectional view illustrating a periphery of a pixel in an X-ray detection device according to a third embodiment. FIG. 13 is a schematic cross-sectional view along AA in FIG. 4; FIG. 14 is a schematic sectional view taken along line BB of FIG. 4; FIG. 15 is a schematic cross-sectional view illustrating a radiation detection apparatus according to a fourth embodiment. FIG. 16 is a schematic equivalent circuit diagram of a conventional FPD X-ray detector. FIG. 17 is a schematic plan view of one pixel when a photoelectric conversion element is an MIS type in a conventional X-ray detection device. FIG. 18 is a schematic sectional view in which elements in one pixel shown in FIG. 17 are schematically arranged. FIG. 19 is a 1-bit equivalent circuit diagram of a conventional X-ray detection device using a MIS type photoelectric conversion element. FIG. 20 is a schematic diagram for explaining a method of driving a conventional FPD type X-ray detection device. [Description of Signs] 101 Photoelectric conversion element unit 12, 22, 102, 202, 302 Transfer TFT unit 13, 103, 203 Transfer TFT drive wiring 14, 24, 104, 310 Signal line 15, 105, 205, 308 Bias Wirings 16, 26, 106 Signal processing circuits 17, 27, 107 TFT drive circuits 18, 28, 108 A / D converters 19, 29 Reset TFT 20 Reset TFT drive wires 21, 31 Reset wire 23 Transfer TFT and reset TFT drive wiring 25 Reset TFT SD electrode 30 Storage capacitor 32 Individual electrode 11, 201 MIS type PD 211, 304 Transfer TFT gate electrode 24, 212, 309 Transfer TFT source / drain electrode 213 Contact hole 41, 301 Glass substrate 303 MIS type PD lower electrode 305 Gate insulating film 306 Intrinsic a-Si film 307 Hole blocking layer 320 Protective film 32 Organic resin layer 322 Phosphor layer 42 Radiation direct change part 50 Common electrode 43 Conductive resin 51 Gate electrodes 45, 46, 47 of transfer TFT and reset TFT Gate insulating film, active layer, ohmic contact layer 52 Lower electrode of storage part C1 Combined capacitance C of MIS type PD C2 Parasitic capacitance Vs formed in signal line Sensor bias potential Vr Sensor reset potential SW1 Vs / Vr switch SW2 of MIS type PD ON / OFF switch SW3 of transfer TFT SW3 Signal line reset switch Vout Output Voltage Vt Potential difference S1, T1 One line reading processing time T2 All line reading processing time T3 Reset processing time S, T One frame processing time S2 One line reset processing time S3 One line processing time S4 Sensor accumulation time

───────────────────────────────────────────────────── 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) H01L 27/14 H04N 5/335 U 31/09 H01L 27/14 C H04N 5/32 31/00 A 5/335 27/14 K Fターム(参考) 2G088 EE01 EE30 FF02 FF04 GG19 GG20 GG21 JJ04 JJ05 JJ09 JJ31 JJ33 KK32 KK40 LL11 LL12 LL17 LL18 4M118 AA01 AA10 AB01 BA05 CA05 CA07 CB02 CB05 CB06 CB11 DB09 DD12 FB13 GA10 5C024 AX12 DX04 GX03 GX07 GX09 5F088 AA04 AB05 BB03 BB07 EA04 EA08 HA15 KA03 KA08 LA08──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 27/14 H04N 5/335 U 31/09 H01L 27/14 C H04N 5/32 31/00 A 5 / 335 27/14 K F term (for reference) 2G088 EE01 EE30 FF02 FF04 GG19 GG20 GG21 JJ04 JJ05 JJ09 JJ31 JJ33 KK32 KK40 LL11 LL12 LL17 LL18 4M118 AA01 AA10 AB01 BA05 CA05 CA07 CB02 G03 CB02 G03 DX06 5F088 AA04 AB05 BB03 BB07 EA04 EA08 HA15 KA03 KA08 LA08

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 放射線を電気信号に変換する変換素子
と、 前記変換素子に接続された信号転送用素子と、 前記変換素子に一定電位を印加してリセット動作を行う
リセット用素子とを含む画素を複数有しており、 前記信号転送用素子及び前記リセット用素子は、前記変
換素子の同一電極に接続されていることを特徴とする放
射線検出装置。
1. A conversion element for converting radiation into an electric signal, a signal transfer element connected to the conversion element, and a reset for applying a constant potential to the conversion element to perform a reset operation. A radiation detection device, comprising: a plurality of pixels each including a first element and a second element; wherein the signal transfer element and the reset element are connected to the same electrode of the conversion element.
JP2002329924A 2001-11-13 2002-11-13 Radiation detection apparatus, driving method thereof, and photoelectric conversion apparatus Expired - Fee Related JP4500488B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002329924A JP4500488B2 (en) 2001-11-13 2002-11-13 Radiation detection apparatus, driving method thereof, and photoelectric conversion apparatus

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001-347931 2001-11-13
JP2001347931 2001-11-13
JP2002329924A JP4500488B2 (en) 2001-11-13 2002-11-13 Radiation detection apparatus, driving method thereof, and photoelectric conversion apparatus

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009273536A Division JP2010056570A (en) 2001-11-13 2009-12-01 Radiation ray detection apparatus and driving method of the same, and photoelectric conversion device

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2003218339A true JP2003218339A (en) 2003-07-31
JP2003218339A5 JP2003218339A5 (en) 2006-01-05
JP4500488B2 JP4500488B2 (en) 2010-07-14

Family

ID=27667172

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002329924A Expired - Fee Related JP4500488B2 (en) 2001-11-13 2002-11-13 Radiation detection apparatus, driving method thereof, and photoelectric conversion apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4500488B2 (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007086292A1 (en) * 2006-01-27 2007-08-02 Canon Kabushiki Kaisha Imaging apparatus and radiation imaging apparatus
US7282719B2 (en) 2004-09-30 2007-10-16 Canon Kabushiki Kaisha Image pickup apparatus and radiation image pickup apparatus
EP1971138A2 (en) 2005-10-03 2008-09-17 Canon Kabushiki Kaisha Radiation imaging apparatus, control method thereof, and radiation imaging system using radiation imaging apparatus
WO2009031693A1 (en) * 2007-09-07 2009-03-12 Canon Kabushiki Kaisha Imaging apparatus and radiation imaging system
JP2010005212A (en) * 2008-06-27 2010-01-14 Canon Inc Radiographic imaging apparatus, control method thereof and radiographic imaging system
JP2010124305A (en) * 2008-11-20 2010-06-03 Canon Inc Drive circuit for semiconductor imaging element array
JP2011130471A (en) * 2011-01-21 2011-06-30 Canon Inc Radiation photography instrument, its control method, and radiation photography system
JP2013096730A (en) * 2011-10-28 2013-05-20 Fujifilm Corp Radiographic imaging device
JP2014003641A (en) * 2013-07-31 2014-01-09 Canon Inc Drive circuit for semiconductor imaging element array
CN106847988A (en) * 2017-01-25 2017-06-13 东南大学 Large area infrared detector and its driving method based on FPD TFT substrate
JP2023042500A (en) * 2021-09-14 2023-03-27 バイオセンステク インコーポレイテッド Dynamic x-ray detecting panel, x-ray detector having the same, and method of driving x-ray detector

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0490657A (en) * 1990-08-03 1992-03-24 Canon Inc Opto-electric transducer device
JPH08116044A (en) * 1993-12-27 1996-05-07 Canon Inc Photoelectric conversion device, its driving method and system having that device
JPH11274524A (en) * 1998-03-20 1999-10-08 Toshiba Corp X-ray image pick up device
JP2000023041A (en) * 1998-06-30 2000-01-21 Toshiba Corp Image pickup device
JP2000065941A (en) * 1998-08-24 2000-03-03 Sharp Corp X-ray image detector and its manufacture
JP2001177765A (en) * 1999-10-05 2001-06-29 Canon Inc Solid-state image pickup device and image pickup system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0490657A (en) * 1990-08-03 1992-03-24 Canon Inc Opto-electric transducer device
JPH08116044A (en) * 1993-12-27 1996-05-07 Canon Inc Photoelectric conversion device, its driving method and system having that device
JPH11274524A (en) * 1998-03-20 1999-10-08 Toshiba Corp X-ray image pick up device
JP2000023041A (en) * 1998-06-30 2000-01-21 Toshiba Corp Image pickup device
JP2000065941A (en) * 1998-08-24 2000-03-03 Sharp Corp X-ray image detector and its manufacture
JP2001177765A (en) * 1999-10-05 2001-06-29 Canon Inc Solid-state image pickup device and image pickup system

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7282719B2 (en) 2004-09-30 2007-10-16 Canon Kabushiki Kaisha Image pickup apparatus and radiation image pickup apparatus
US7839977B2 (en) 2005-10-03 2010-11-23 Canon Kabushiki Kaisha Radiation imaging apparatus, system, and control method thereof
EP1971138A2 (en) 2005-10-03 2008-09-17 Canon Kabushiki Kaisha Radiation imaging apparatus, control method thereof, and radiation imaging system using radiation imaging apparatus
US7965817B2 (en) 2005-10-03 2011-06-21 Canon Kabushiki Kaisha Radiation imaging apparatus, control method thereof, and radiation imaging system using radiation imaging apparatus
JP2007201246A (en) * 2006-01-27 2007-08-09 Canon Inc Photoelectric conversion device and radiation imaging apparatus
WO2007086292A1 (en) * 2006-01-27 2007-08-02 Canon Kabushiki Kaisha Imaging apparatus and radiation imaging apparatus
US8067743B2 (en) 2006-01-27 2011-11-29 Canon Kabushiki Kaisha Imaging apparatus and radiation imaging apparatus
WO2009031693A1 (en) * 2007-09-07 2009-03-12 Canon Kabushiki Kaisha Imaging apparatus and radiation imaging system
JP2009063514A (en) * 2007-09-07 2009-03-26 Canon Inc Imaging apparatus and radiation imaging system
JP2010005212A (en) * 2008-06-27 2010-01-14 Canon Inc Radiographic imaging apparatus, control method thereof and radiographic imaging system
JP2010124305A (en) * 2008-11-20 2010-06-03 Canon Inc Drive circuit for semiconductor imaging element array
JP2011130471A (en) * 2011-01-21 2011-06-30 Canon Inc Radiation photography instrument, its control method, and radiation photography system
JP2013096730A (en) * 2011-10-28 2013-05-20 Fujifilm Corp Radiographic imaging device
JP2014003641A (en) * 2013-07-31 2014-01-09 Canon Inc Drive circuit for semiconductor imaging element array
CN106847988A (en) * 2017-01-25 2017-06-13 东南大学 Large area infrared detector and its driving method based on FPD TFT substrate
JP2023042500A (en) * 2021-09-14 2023-03-27 バイオセンステク インコーポレイテッド Dynamic x-ray detecting panel, x-ray detector having the same, and method of driving x-ray detector
US12007514B2 (en) 2021-09-14 2024-06-11 Biosenstech Inc Dynamic X-ray detecting panel, X-ray detector having the same, and method of driving X-ray detector

Also Published As

Publication number Publication date
JP4500488B2 (en) 2010-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2010056570A (en) Radiation ray detection apparatus and driving method of the same, and photoelectric conversion device
US7557355B2 (en) Image pickup apparatus and radiation image pickup apparatus
JP3066944B2 (en) Photoelectric conversion device, driving method thereof, and system having the same
US8368027B2 (en) Radiation detection apparatus and radiographic imaging system
JP5043373B2 (en) Conversion device, radiation detection device, and radiation detection system
US7282719B2 (en) Image pickup apparatus and radiation image pickup apparatus
US20100277630A1 (en) Imaging apparatus and radiation imaging apparatus
JPH04214669A (en) Solid-state radiation detector
JPH09321267A (en) Photoelectric conveter and driving method therefor
JP2005326403A (en) Converter
JP2007049122A (en) Conversion apparatus, radiation detector, and radiation detecting system
JP4500488B2 (en) Radiation detection apparatus, driving method thereof, and photoelectric conversion apparatus
JP2012079820A (en) Detector and radiation detection system
JP2002217444A (en) Radiation detector
JP4054612B2 (en) Radiation imaging device
JP2004015000A (en) Radiation detector and radiation imaging systems
JP2006128644A (en) Imaging apparatus, radiation imaging apparatus, and radiation imaging system
JP2002350551A (en) Radiation imaging apparatus and radiation imaging system using the same
JP4018461B2 (en) Radiation detection apparatus, method of manufacturing the same, and radiation imaging system
JP4314255B2 (en) Conversion device and X-ray detection system
JP2006128645A (en) Imaging apparatus, radiation imaging apparatus, and radiation imaging system
JP2003296722A (en) Image pickup device and image picking up method thereof
JP2007165737A (en) Solid-state imaging apparatus
JP2003333427A (en) Radiation detecting device and its driving method
JP2003347534A (en) Radiation detection apparatus and its manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20051111

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20051111

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20081222

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090106

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090306

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090331

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090601

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090901

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091201

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20091210

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100119

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100323

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100413

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100419

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130423

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130423

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140423

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees