JP2006005150A - Imaging device and radiographic imaging device and radiographic imaging system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、薄膜トランジスタ(TFT)及び半導体変換素子を有する撮像装置及び放射線撮像装置、放射線撮像システムに関するものである。 The present invention relates to an imaging apparatus, a radiation imaging apparatus, and a radiation imaging system having a thin film transistor (TFT) and a semiconductor conversion element.
近年、絶縁基板上にTFTを作りこむTFTマトリックスパネルの大判化や駆動速度の高速化が急速に進められている。TFT(薄膜トランジスタ)を用いた液晶パネルの製造技術は、X線等の放射線を電気信号に変換する半導体変換素子を有するエリアセンサ(例えば、放射線撮像装置)へと利用されている。かかる半導体変換素子としては、例えば、表面にX線等の放射線から可視光等の光へ波長変換する波長変換層(例えば蛍光体層)を配置し、この光を光電変換するものや、放射線を直接光電変換する半導体変換材料を用いるもの等がある。 In recent years, TFT matrix panels in which TFTs are formed on an insulating substrate have been rapidly increased in size and driving speed. A manufacturing technique of a liquid crystal panel using a TFT (thin film transistor) is used for an area sensor (for example, a radiation imaging apparatus) having a semiconductor conversion element that converts radiation such as X-rays into an electric signal. As such a semiconductor conversion element, for example, a wavelength conversion layer (for example, a phosphor layer) for wavelength conversion from radiation such as X-rays to light such as visible light is disposed on the surface, and photoelectric conversion of this light, Some use a semiconductor conversion material that performs direct photoelectric conversion.
このような半導体変換素子と、半導体変換素子からの電気信号を読み出すためのTFTとを2次元状に配置し放射線照射量を読み取る基板では、画素ピッチを小さくし高精細化することで、高い解像度を有する、優れた医療用の放射線撮像装置を提供することが可能である。そのためには、半導体変換素子と同レベルまで細かく配置された接続用パッドで外部回路と接続する必要がある。しかし、半導体変換素子を形成する半導体プロセスでは、配線の配列ピッチを数ミクロンで行うことが可能で、半導体変換素子の配列ピッチも同様に小さくすることが可能であるが、外部回路と接続する接続技術は数十ミクロンといった配列ピッチまでしか接続できない。 Such a semiconductor conversion element and a TFT for reading out an electrical signal from the semiconductor conversion element are arranged in a two-dimensional manner to read the radiation dose, so that the resolution is increased by reducing the pixel pitch and increasing the definition. It is possible to provide an excellent medical radiation imaging apparatus having For this purpose, it is necessary to connect to an external circuit with a connection pad finely arranged to the same level as the semiconductor conversion element. However, in the semiconductor process for forming the semiconductor conversion element, the wiring arrangement pitch can be set to several microns, and the semiconductor conversion element arrangement pitch can be reduced as well. Technology can only connect up to an array pitch of tens of microns.
そこで、例えば、特開平8−116044号公報に記載されているように半導体変換素子の配列ピッチよりも接続部の配列ピッチを十分大きくしたものがある。(特許文献1参照)。同公報のものは、半導体変換素子を、例えば、偶数番目の配線を左側から、奇数番目の配線を右側から取り出すことで、ワイヤーボンディングの密度を小さくし、歩留まり向上を図るというものである。これにより、半導体変換素子の配列ピッチよりも接続用パッドの配列ピッチを大きくすることができ、歩留まり向上だけでなく、接続用パッドの配列ピッチを気にせず半導体変換素子の配列ピッチを小さくすることが可能である。
特許文献1の手法では、例えば、ワイヤーボンディングによる接続本数は減らすことはできず、例えば、接続するICの個数においても少なくすることはできない。また、偶数行は左側から、奇数行は右側から取り出すと、例えば、左右に接続用パッド部、フレキシブル配線とフレキシブル配線にパッケージされたIC,そして回路基板等の部品が搭載されることから、放射線撮像装置の有効エリアが装置の内側にしか配置できず、マンモグラフィー検診用の放射線撮像装置のように装置ぎりぎりに有効画素を配置する構成にすることができない。
In the method of
それに加えて、例えば、超高感度低ノイズセンサもしくは高速駆動を目的とした装置においては、信号配線長、ゲート配線長が長くなるため、寄生容量や交差部容量が大きくなり不利なセンサ構成になってしまう。 In addition, for example, in an ultra-sensitive low noise sensor or a device intended for high-speed driving, the signal wiring length and the gate wiring length become long, so that the parasitic capacitance and the intersection capacitance become large, resulting in a disadvantageous sensor configuration. End up.
図10は特許文献1に開示された平面構成を示すイメージ図である。L・Rにはゲート配線を駆動するゲートドライバー用ICが接続されており、U・Dには信号配線からの電荷を処理する信号処理回路用ICが配置されている。
FIG. 10 is an image diagram showing a planar configuration disclosed in
ゲート配線は奇数配線g1,g3,g5,…,g1999がL側のICと接続されており、偶数配線g2,g4,g6,…,g2000がR側のICと接続されている。信号配線は奇数配線Sig1,Sig3,Sig5,…,Sig1999がU側のICと接続されており、偶数配線Sig2,Sig4,Sig6,…,Sig2000がD側のICと接続されている。 As for the gate wiring, odd-numbered wirings g1, g3, g5,..., G1999 are connected to the IC on the L side, and even-numbered wirings g2, g4, g6,. .., Sig1999 are connected to the U-side IC, and even-numbered wirings Sig2, Sig4, Sig6,..., Sig2000 are connected to the D-side IC.
図10から分かるように、このような構成においては、画素ピッチに対し、IC接続用の例えばワイヤーボンディング用の電極ピッチを十分大きくすることが可能であるが、基板の4辺に接続用PADやICを配置する領域が大きくなり、有効画素を例えば基板端部から1mm程度といった基板外周近傍に配置することはできなかった。 As can be seen from FIG. 10, in such a configuration, it is possible to sufficiently increase the electrode pitch for IC connection, for example, wire bonding, with respect to the pixel pitch. The area where the IC is arranged becomes large, and effective pixels cannot be arranged near the outer periphery of the substrate, for example, about 1 mm from the edge of the substrate.
本発明の撮像装置は、上記課題を解決するため、基板上に、入射する電磁波を電気信号に変換する半導体変換素子と前記半導体変換素子の信号を読み出すための第一の薄膜トランジスタとを含む画素が2次元に配列され、前記基板上に、一方向に配列された複数の画素の第一の薄膜トランジスタのゲート電極が共通接続されるゲート配線と、前記一方向と異なる方向に配列された複数の画素の第一の薄膜トランジスタのソース電極又はドレイン電極が共通接続される信号配線とを備え、前記基板上に、前記ゲート配線もしくは前記信号配線が複数本からなる配線群の中から特定の配線を選択する選択スイッチが配置されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an imaging device according to the present invention includes a pixel including a semiconductor conversion element that converts an incident electromagnetic wave into an electric signal and a first thin film transistor for reading a signal of the semiconductor conversion element on a substrate. A plurality of pixels arranged in a direction different from the one direction, and gate wirings that are two-dimensionally arranged on the substrate and commonly connected to the gate electrodes of the first thin film transistors of the plurality of pixels arranged in one direction. A signal wiring to which a source electrode or a drain electrode of the first thin film transistor is commonly connected, and a specific wiring is selected from a wiring group including a plurality of the gate wirings or the signal wirings on the substrate. A selection switch is arranged.
また、本発明の放射線撮像装置は、上記記載の撮像装置を有し、前記撮像装置の前記半導体変換素子は光電変換素子、前記電磁波は放射線であって、前記光電変換素子上に放射線を前記光電変換素子で光電変換可能な波長領域の光に変換する波長変換層を有することを特徴とする。 A radiation imaging apparatus according to the present invention includes the imaging apparatus described above, wherein the semiconductor conversion element of the imaging apparatus is a photoelectric conversion element, the electromagnetic wave is radiation, and radiation is applied on the photoelectric conversion element. It has a wavelength conversion layer that converts light into a wavelength region that can be photoelectrically converted by the conversion element.
また、本発明の放射線撮像装置は、上記撮像装置を有し、前記撮像装置の前記半導体変換素子は放射線を直接光電変換する素子であって、前記電磁波は放射線であることを特徴とする。 The radiation imaging apparatus of the present invention includes the imaging apparatus, wherein the semiconductor conversion element of the imaging apparatus is an element that directly photoelectrically converts radiation, and the electromagnetic wave is radiation.
また、本発明の放射線撮像システムは、上記放射線撮像装置と、前記放射線撮像装置からの信号を処理する信号処理手段と、前記信号処理手段からの信号を記録するための記録手段と、前記信号処理手段からの信号を表示するための表示手段と、前記信号処理手段からの信号を伝送するための伝送処理手段と、前記放射線を発生させるための放射線源とを具備することを特徴とする。 The radiation imaging system of the present invention includes the radiation imaging apparatus, a signal processing means for processing a signal from the radiation imaging apparatus, a recording means for recording a signal from the signal processing means, and the signal processing. It comprises a display means for displaying a signal from the means, a transmission processing means for transmitting a signal from the signal processing means, and a radiation source for generating the radiation.
本発明においては、ゲート配線もしくは信号配線からなる配線群の中から任意の配線を選択できる選択スイッチを配置することで、外部回路やICとの接続用電極ピッチに対し、半導体変換素子の配列ピッチを十分小さくすることが可能になる。また、各配線群の中の配線から複数もしくは全ての配線を選択し順次読み出すことで、高感度もしくは高速駆動が可能な放射線撮像装置を提供することが可能になる。 In the present invention, the arrangement switch of the semiconductor conversion element is arranged with respect to the electrode pitch for connection to an external circuit or IC by arranging a selection switch capable of selecting an arbitrary wiring from a wiring group consisting of gate wiring or signal wiring. Can be made sufficiently small. In addition, it is possible to provide a radiation imaging apparatus capable of high sensitivity or high speed driving by selecting and sequentially reading out a plurality or all of the wirings from each wiring group.
本発明において、電磁波とは可視光、赤外光等の光から、X線,α線,β線,γ線等の放射線までの波長領域のものをいう。 In the present invention, electromagnetic waves refer to those in the wavelength region from light such as visible light and infrared light to radiation such as X-rays, α rays, β rays, and γ rays.
本発明によれば、外部回路やICとの接続用電極ピッチに対し、半導体変換素子の配列ピッチを十分小さくすることが可能になる。また、高感度もしくは高速駆動が可能な放射線撮像装置を提供することが可能になる。 According to the present invention, the arrangement pitch of the semiconductor conversion elements can be made sufficiently smaller than the electrode pitch for connection to an external circuit or IC. It is also possible to provide a radiation imaging apparatus capable of high sensitivity or high speed driving.
次に、発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照して具体的に説明する。なお、以下の実施形態では放射線撮像装置を構成した場合について説明するが、本発明の撮像装置は放射線を電気信号に変換する放射線撮像装置に限定されず、可視光,赤外光等の光を電気信号に変換する撮像装置にも適用することができる。 Next, the best mode for carrying out the invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. In the following embodiment, a case where a radiation imaging apparatus is configured will be described. However, the imaging apparatus of the present invention is not limited to a radiation imaging apparatus that converts radiation into an electrical signal, and light such as visible light and infrared light is used. The present invention can also be applied to an imaging device that converts electric signals.
(第1の実施形態)
先ず、本発明の第1の実施形態について説明する。図1は本発明に係る放射線撮像装置の第1の実施形態を示す簡易等価回路である。本実施形態の半導体変換素子は可視光、赤外光等の光、X線、α線、β線、γ線等の放射線を含む電磁波を電気信号に変換する半導体素子であり、X線等の放射線を直接変換しない、例えば、可視光等の光を電気信号に変換する光電変換素子を用いる場合には、その上部に放射線を可視光等の光電変換素子で光電変換可能な光に変換する波長変換層としての蛍光体層を配置する。
(First embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a simplified equivalent circuit showing a first embodiment of a radiation imaging apparatus according to the present invention. The semiconductor conversion element of this embodiment is a semiconductor element that converts electromagnetic waves including radiation such as visible light and infrared light, X-rays, α-rays, β-rays, γ-rays, etc. into electrical signals, such as X-rays. When using a photoelectric conversion element that does not directly convert radiation, for example, converts light such as visible light into an electrical signal, the wavelength above which radiation is converted into light that can be photoelectrically converted by a photoelectric conversion element such as visible light A phosphor layer as a conversion layer is disposed.
基板101内には、半導体変換素子からなるコンデンサ(C11,C12,…)とTFT(T11,T12,…)とが各々対となった画素がマトリックス状に配置されている。周囲には信号処理回路部102、電源ドライバー103、シフトレジスタ104が基板101と接続されている。基板101内には、画素部とシフトレジスタ104の間に画素部のTFTとは異なるTFT(Ta1,Ta2,…)、(Tb1,Tb2,…)が配置されている。これは、任意のゲート配線を選択する選択スイッチとして使用される。
In the
例えば、電源ドライバー103により配線GAにTFTのオン電圧を印加し、GBにTFTのオフ電圧を印加した場合(選択スイッチTaがオン、選択スイッチTbがオフ)、シフトレジスタ104の駆動により画素部のTFTのオン電圧を印加すると、T11,T13,T15,T17,…と接続されたゲート配線にTFTのオン電圧が印加されるため、上から順に1番目,3番目,5番目,7番目,…といった奇数番目の配線に接続された半導体変換素子からの電荷を、信号処理回路部102に伝達することができる。
For example, when the
次に、電源ドライバー103により配線GAにTFTのオフ電圧を印加し、GBにTFTのオン電圧を印加した場合(選択スイッチTaがオフ、選択スイッチTbがオン)、シフトレジスタ104の駆動により画素部のTFTのオン電圧を印加すると、T12,T14,T16,T18,…と接続されたゲート配線にTFTのオン電圧が印加されるため、上から順に2番目,4番目,6番目,8番目,…といった偶数番目の配線に接続された半導体変換素子からの電荷を、信号処理回路部102に伝達することができる。
Next, when the TFT off voltage is applied to the wiring GA by the
図1では、電源ドライバー103により制御する選択スイッチはA・Bの2系統で制御しているが、各配線群を3つ以上のゲート配線で構成し、選択スイッチを多系統で制御しても構わない。また、信号処理回路部102と接続されている信号配線と信号処理回路部102の間に選択スイッチを設けても構わない。但し、信号配線に選択スイッチを設ける場合、配線抵抗が大きくなると電荷転送の際にノイズが大きくなるため配線抵抗を十分小さくする必要がある。
In FIG. 1, the selection switch controlled by the
また、選択スイッチのオフ時のリーク量も十分に小さくする必要がある。選択スイッチとしては、画素部のゲート配線の抵抗は2〜20kΩ程度なので、その抵抗に対し十分に小さい抵抗である0.2〜5kΩ程度のオン抵抗が望ましく、高くとも50kΩ程度、更に低ければなお良い。移動度の高い多結晶シリコンTFTの場合、例えば、チャネル幅が10〜1000μm程度で、上記オン抵抗を達成することが可能である。また、非晶質シリコンTFTの場合、移動度が低いため、例えば、チャネル幅が100〜10000μm程度必要な場合がある。なお、図1中のVg_onは画素部のTFTの動作電圧、Vg_offはオフ電圧を示す。 Further, it is necessary to sufficiently reduce the amount of leakage when the selection switch is turned off. As the selection switch, since the resistance of the gate wiring of the pixel portion is about 2 to 20 kΩ, an on-resistance of about 0.2 to 5 kΩ, which is a sufficiently small resistance with respect to the resistance, is desirable. good. In the case of a polycrystalline silicon TFT having high mobility, for example, the on-resistance can be achieved with a channel width of about 10 to 1000 μm. In the case of an amorphous silicon TFT, since the mobility is low, for example, a channel width of about 100 to 10,000 μm may be required. Note that Vg_on in FIG. 1 indicates the operating voltage of the TFT in the pixel portion, and Vg_off indicates the off voltage.
図2は図1の選択スイッチであるTFTの平面図の例を示す図である。多結晶シリコンTFTのように移動度が大きなTFTでは小さなチャネル幅で所望のオン抵抗を得ることができるが、非晶質シリコンTFTのように移動度が低い場合、チャネル幅を大きくする必要がある。そこで、本実施形態では、図2に示すようにソース電極・ドレイン電極をくしば型構造にすることで、小さなエリアでチャネル幅を長くし、オン抵抗を低くすることが可能である。 FIG. 2 is a diagram showing an example of a plan view of a TFT which is the selection switch of FIG. A TFT having a high mobility such as a polycrystalline silicon TFT can obtain a desired on-resistance with a small channel width. However, if the mobility is low such as an amorphous silicon TFT, it is necessary to increase the channel width. . Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 2, the source / drain electrodes have a comb structure, whereby the channel width can be increased in a small area and the on-resistance can be decreased.
また、図2に示すTFTを複数個並列に配置することで、任意の複数の箇所に自由に配置することが可能になる。この際、選択スイッチであるTFTに欠陥が発生した場合、並列回路にしておくことで欠陥部のTFTのみを例えばレーザリペアにより分離し、その他のTFTを選択スイッチとして使用することで不良基板にせずに済む。 In addition, by arranging a plurality of TFTs shown in FIG. 2 in parallel, it is possible to freely arrange them at a plurality of arbitrary locations. At this time, when a defect occurs in the TFT which is the selection switch, only the defective TFT is separated by, for example, laser repair by using a parallel circuit, and other TFTs are used as the selection switch so that the defective substrate is not used. It will end.
図3は図1の選択スイッチ(例えばTa1)が複数個からなる場合のTFT部の等価回路図である。図3では5つのTFTを並列に接続している。1つ当たりのTFTのオン抵抗を例えば10kΩ程度にし、5つのTFTを並列に接続することでオン抵抗が2kΩで程度で接続することが可能である。また、5つのTFTの中で1つのTFTがショートしても、例えば、レーザリペアによりショート部を分離しても、4つのTFTにより接続できるため、2.5kΩ程度で接続し、通常の動作を行うことが可能である。 FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the TFT portion when the selection switch (for example, Ta1) of FIG. In FIG. 3, five TFTs are connected in parallel. By setting the on-resistance of one TFT to about 10 kΩ, for example, and connecting five TFTs in parallel, the on-resistance can be connected at about 2 kΩ. In addition, even if one of the 5 TFTs is short-circuited, for example, even if the shorted part is separated by laser repair, it can be connected by 4 TFTs. Is possible.
図4は半導体変換素子と薄膜トランジスタ(TFT)が対となった1画素の平面図である。図4の左部には半導体変換素子を、右上部にはTFTを配置している。半導体変換素子は可視光を光電変換するもので、半導体変換素子の上部には不図示であるが、蛍光体等の波長変換層、例えば、X線を可視光に変換するGd2O2S、CsI等の蛍光体層等を配置している。TFTのゲート電極1と接続されたゲート配線と基板101の外部に配置されたシフトレジスタ104との間の基板101上には、選択スイッチであるTFTを配置しており、各配線群は一つの配線にまとめられシフトレジスタ104と接続されている。選択スイッチは基板101上に画素部のTFTや半導体変換素子と同一の層構成で形成されている。
FIG. 4 is a plan view of one pixel in which a semiconductor conversion element and a thin film transistor (TFT) are paired. A semiconductor conversion element is arranged on the left part of FIG. 4 and a TFT is arranged on the upper right part. The semiconductor conversion element photoelectrically converts visible light. Although not shown above the semiconductor conversion element, a wavelength conversion layer such as a phosphor, for example, Gd 2 O 2 S that converts X-rays into visible light, A phosphor layer such as CsI is disposed. A TFT as a selection switch is arranged on the
図5は図4のA−A線における断面図である。左部は半導体変換素子、右部はTFTである。図5では左部の半導体変換素子は下から金属膜(第3の電極層)、絶縁層(第3の絶縁層)、高抵抗半導体層(第2の高抵抗半導体層)からなるMIS型半導体変換素子であるが、下からn型半導体ドーピング層・高抵抗半導体層・p型半導体層からなるPIN型半導体変換素子であっても構わない。MIS型半導体変換素子やPIN型半導体変換素子の場合、図5に示すように上部には蛍光体等の波長変換層が必要になる。また、アモルファスセレンやヨウ化鉛のような放射線を直接光電変換する直接変換素子を用いることもできる。このような直接変換素子の場合には上部に蛍光体層を配置する必要はない。 FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. The left part is a semiconductor conversion element, and the right part is a TFT. In FIG. 5, the semiconductor conversion element on the left is a MIS type semiconductor comprising a metal film (third electrode layer), an insulating layer (third insulating layer), and a high resistance semiconductor layer (second high resistance semiconductor layer) from the bottom. Although it is a conversion element, it may be a PIN type semiconductor conversion element comprising an n-type semiconductor doping layer, a high resistance semiconductor layer, and a p-type semiconductor layer from the bottom. In the case of the MIS type semiconductor conversion element and the PIN type semiconductor conversion element, as shown in FIG. 5, a wavelength conversion layer such as a phosphor is required on the upper part. A direct conversion element that directly photoelectrically converts radiation such as amorphous selenium or lead iodide can also be used. In the case of such a direct conversion element, it is not necessary to arrange a phosphor layer on top.
ここで、半導体変換素子で発生した電荷を読み出す際には様々な方法がある。例えば、図1に示すように1つの選択スイッチで2本のゲート配線(信号配線)を選択する場合、2本の内の1本、その後他の1本、2本同時というように読み出すパターンがある。また、例えば、1つの選択スイッチで4本のゲート配線(信号配線)を選択する場合、4本の内の2本、その後他の2本、4本同時など、読み出すパターンが複数ある。 Here, there are various methods for reading the charge generated in the semiconductor conversion element. For example, as shown in FIG. 1, when two gate wirings (signal wirings) are selected with one selection switch, there is a pattern of reading out one of the two, and then the other one and two at the same time. is there. Further, for example, when four gate wirings (signal wirings) are selected by one selection switch, there are a plurality of patterns to be read, such as two of the four, and then the other two and four at the same time.
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図6は本発明に係る放射線撮像装置の第2の実施形態を示す簡易等価回路である。本実施形態の半導体変換素子は可視光,赤外光等の光、X線,α線,β線,γ線等の放射線を含む電磁波を電気信号に変換する半導体素子であり、X線等の放射線を直接変換しない、例えば、可視光等の光を電気信号に変換する光電変換素子を用いる場合には、その上部に放射線を可視光等の光電変換素子で光電変換可能な光に変換する波長変換層としての蛍光体層を配置する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a simplified equivalent circuit showing a second embodiment of the radiation imaging apparatus according to the present invention. The semiconductor conversion element of this embodiment is a semiconductor element that converts electromagnetic waves including radiation such as visible light and infrared light, X-rays, α-rays, β-rays, γ-rays and the like into electrical signals. When using a photoelectric conversion element that does not directly convert radiation, for example, converts light such as visible light into an electrical signal, the wavelength above which radiation is converted into light that can be photoelectrically converted by a photoelectric conversion element such as visible light A phosphor layer as a conversion layer is disposed.
基板101内には、半導体変換素子からなるコンデンサ(C11,C12,…)とTFT(T11,T12,…)とが各々対となった画素がマトリックス状に配置されている。周囲には信号処理回路部102、電源ドライバー103、シフトレジスタ104が基板101と接続されている。基板101内には、画素部とシフトレジスタ104の間に画素部のTFTとは異なるTFTが配置されている。これは、任意のゲート配線を選択する選択スイッチとして使用される。
In the
例えば、電源ドライバー103により配線GAにTFTのオン電圧を印加し、GBにTFTのオフ電圧を印加した場合(選択スイッチTaがオン、選択スイッチTbがオフ)、シフトレジスタ104の駆動により画素部のTFTのオン電圧を印加すると、T11,T13,T15,T17,…と接続されたゲート配線にTFTのオン電圧が印加されるため、上から順に1番目,3番目,5番目,7番目,…といった奇数番目の配線に接続された半導体変換素子からの電荷を、信号処理回路部102に伝達することができる。
For example, when the
次に、電源ドライバー103により配線GAにTFTのオフ電圧を印加し、GBにTFTのオン電圧を印加した場合(選択スイッチTaがオフ、選択スイッチTbがオン)、シフトレジスタ104の駆動により画素部のTFTのオン電圧を印加すると、T12,T14,T16,T18,…と接続されたゲート配線にTFTのオン電圧が印加されるため、上から順に2番目,4番目,6番目,8番目,…といった偶数番目の配線に接続された半導体変換素子からの電荷を、信号処理回路部102に伝達することができる。
Next, when the TFT off voltage is applied to the wiring GA by the
選択スイッチとしては、画素部のゲート配線の抵抗は2〜20kΩ程度なので、その抵抗に対し十分に小さい抵抗である0.2〜5kΩ程度のオン抵抗が望ましく、高くとも50kΩ程度、更に低ければなお良い。移動度の高い多結晶シリコンTFTの場合、例えば、チャネル幅が10〜1000μm程度で、上記オン抵抗を達成することが可能である。 As the selection switch, since the resistance of the gate wiring of the pixel portion is about 2 to 20 kΩ, an on-resistance of about 0.2 to 5 kΩ, which is a sufficiently small resistance with respect to the resistance, is desirable. good. In the case of a polycrystalline silicon TFT having high mobility, for example, the on-resistance can be achieved with a channel width of about 10 to 1000 μm.
また、非晶質シリコンTFTの場合、移動度が低いため、例えば、チャネル幅が100〜10000μm程度必要な場合がある。例えば、多結晶シリコンTFTを用いた場合、オン抵抗は小さくできるが、非晶質シリコンと比較するとオフ時のリーク電流が大きくなる。同様に、非晶質シリコンTFTにおいても、オン抵抗を下げるためにチャネル幅を極端に大きくすると、オフ電流がチャネル幅に比例に近い形で大きくなる。 In the case of an amorphous silicon TFT, since the mobility is low, for example, a channel width of about 100 to 10,000 μm may be required. For example, when a polycrystalline silicon TFT is used, the on-resistance can be reduced, but the off-state leakage current is larger than that of amorphous silicon. Similarly, in an amorphous silicon TFT, if the channel width is extremely increased in order to reduce the on-resistance, the off-current increases in a form that is proportional to the channel width.
配線GAにTFTのオン電圧を印加して、上から順に1番目,3番目,5番目,7番目,…といった奇数番目のゲート配線に接続された半導体変換素子からの電荷を信号処理回路部102に伝達した時に、配線GBにはTFTのオフ電圧を印加し、上から順に2番目,4番目,6番目,8番目,…といった偶数番目のゲート配線に接続されたTFTはオフ状態にする。しかし、配線GBに接続されたTFTのオフ電流が大きいと、シフトレジスタ104から奇数番目の配線と接続されている画素部のTFTに与えられるTFTのオン電圧により、偶数番目のゲート配線に微小電流が流れ込み、偶数番目のゲート配線の電位が変動し、TFTにも一部オン電圧が印加されてしまう。
Applying an on-voltage of the TFT to the wiring GA, the signal
そこで、例えば、全てのゲート配線を選択用TFTのオフ時の抵抗よりも低い抵抗で電源ドライバー内のTFTのオフ電源に接続することで、ゲート配線がTFTのオフ電圧に固定されるため画素部のTFTが安定する。図6では、右側に示す電圧保持用の保持スイッチ(Th1,Th2,…)により画素内のゲート配線と電源ドライバー103を接続している。保持スイッチはTFTで形成されており、電源ドライバー103から供給される画素内のTFTのオフ電位VAに固定されている。保持スイッチのゲートには電源ドライバー103のCGから駆動電圧が供給され、保持スイッチを制御している。なお、保持スイッチは選択スイッチと同様に基板101上に画素部のTFTや半導体変換層と同一の層構成で形成されている。また、保持スイッチは選択スイッチと画素との間に配置しても良い。
Therefore, for example, by connecting all the gate lines to the off-power supply of the TFT in the power supply driver with a resistance lower than the off-state resistance of the selection TFT, the gate lines are fixed to the off-voltage of the TFT. The TFT becomes stable. In FIG. 6, the gate wiring in the pixel and the
ここで、保持スイッチの抵抗が選択スイッチより小さいと、シフトレジスタ104から供給されるTFTのオン電圧が十分に伝わらなくなる。また、保持スイッチの抵抗が選択スイッチのオフ抵抗より大きいと、選択スイッチのリークによる影響を排除することができない。そこで、選択スイッチのオン抵抗をR2_on,オフ抵抗をR2_off,保持スイッチの接続抵抗をRhとすると、
R2_on<Rh<R2_off
の関係が必須となる。そこで、Rhをコントロールするために、保持スイッチのチャネル幅や保持スイッチに与えるゲート電圧を最適化する必要がある。
Here, if the resistance of the holding switch is smaller than the selection switch, the on-voltage of the TFT supplied from the
R 2_on <R h <R 2_off
The relationship is essential. Therefore, in order to control the R h, it is necessary to optimize the gate voltage applied to the channel width and the holding switch holding switch.
図7は図6における選択スイッチと保持スイッチのTFT特性を示す図である。横軸はTFTのゲート電圧,縦軸はTFTのソース・ドレイン間で流れる電流を示す。選択スイッチはオン抵抗を下げるために、多結晶シリコンを用いたりチャネル幅を長くしたものを配置しており、オン抵抗、オフ抵抗とも保持スイッチよりも低いため、流れる電流IDが大きくなっている。そこで、
R2_on<Rh<R2_off
という抵抗を達成するために、例えば、選択スイッチのオン電圧を10〜20(V),オフ電圧を−10〜0(V),保持スイッチのゲート電圧を5〜15(V)とすると良い。この場合、選択スイッチはオン電圧とオフ電圧を交互に印加するためTFTの閾値電圧の変化は小さいが、保持スイッチは常にオン電圧とすると閾値電圧がシフトする場合がある。そこで、画素内からの電荷を全て読み出した後で、一度オフ電圧を印加するとTFTの閾値電圧が変化せずに良い。また、保持スイッチを複数個並列に配置し、それぞれの保持スイッチのゲート電圧を別々に駆動させ、一つの保持スイッチにゲートのオン電圧/オフ電圧を交互に印加することで、保持スイッチの閾値電圧がシフトすることを防止できる。
FIG. 7 is a diagram showing TFT characteristics of the selection switch and the holding switch in FIG. The horizontal axis represents the gate voltage of the TFT, and the vertical axis represents the current flowing between the source and drain of the TFT. In order to reduce the on-resistance, the selection switch uses polycrystalline silicon or has a long channel width. Since both the on-resistance and the off-resistance are lower than the holding switch, the flowing current ID is large. Therefore,
R 2_on <R h <R 2_off
In order to achieve this resistance, for example, the ON voltage of the selection switch may be set to 10 to 20 (V), the OFF voltage may be set to -10 to 0 (V), and the gate voltage of the holding switch may be set to 5 to 15 (V). In this case, since the selection switch alternately applies the on-voltage and the off-voltage, the change in the threshold voltage of the TFT is small. However, if the holding switch is always set to the on-voltage, the threshold voltage may shift. Therefore, after all the charges from the pixel are read out, once the off voltage is applied, the threshold voltage of the TFT does not change. In addition, a plurality of holding switches are arranged in parallel, the gate voltage of each holding switch is driven separately, and the ON voltage / OFF voltage of the gate is alternately applied to one holding switch, whereby the threshold voltage of the holding switch is set. Can be prevented from shifting.
図8(a)は本発明に係る放射線撮像装置の実装例を示す模式的構成図、図8(b)は模式的断面図である。 FIG. 8A is a schematic configuration diagram showing a mounting example of the radiation imaging apparatus according to the present invention, and FIG. 8B is a schematic cross-sectional view.
光電変換素子とTFTはセンサ基板6011内に複数個形成され、シフトレジスタSR1と検出用集積回路ICが実装されたフレキシブル回路基板6010が接続されている。フレキシブル回路基板6010の逆側は回路基板PCB1、PCB2に接続されている。センサ基板6011の複数枚が基台6012の上に接着され、大型の光電変換装置を構成する基台6012の下には処理回路6018内のメモリ6014をX線から保護するため鉛板6013が実装されている。センサ基板6011上にはX線等の放射線を可視光に変換するためのシンチレータ(蛍光体層)6030、例えばCsIが蒸着されている。また、図8(b)に示すように全体をカーボンファイバー製のケース6020に収納している。シンチレータ6030は図5の蛍光体層に対応する。
A plurality of photoelectric conversion elements and TFTs are formed in a
(第3の実施形態)
図9は本発明に係る放射線撮像装置を放射線診断システムへ応用した場合の一実施形態を示す図である。X線チューブ6050で発生したX線6060は患者或いは被験者6061の胸部6062を透過し、シンチレータを上部に実装した光電変換装置6040(シンチレータを上部に実装した光電変換装置は放射線撮像装置を構成する)に入射する。この入射したX線には患者6061の体内部の情報が含まれている。X線の入射に対応してシンチレータは発光し、これを光電変換して電気的情報を得る。この情報はディジタルに変換され信号処理手段となるイメージプロセッサ6070により画像処理され制御室の表示手段となるディスプレイ6080で観察できる。
(Third embodiment)
FIG. 9 is a diagram showing an embodiment when the radiation imaging apparatus according to the present invention is applied to a radiation diagnostic system. The
また、この情報は電話回線6090等の伝送処理手段により遠隔地へ転送でき、別の場所のドクタールーム等表示手段となるディスプレイ6081に表示もしくは光ディスク等の記録手段に保存することができ、遠隔地の医師が診断することも可能である。また、記録手段となるフィルムプロセッサ6100により記録媒体となるフィルム6110に記録することもできる。
Further, this information can be transferred to a remote place by transmission processing means such as a
本発明は医療用や非破壊検査用のX線等の放射線を用いた放射線検出装置に使用することがきる。また、可視光等の光を電気信号に変換する撮像装置、特に、大面積な光電変換領域を有する撮像装置に使用することができる。 The present invention can be used in a radiation detection apparatus using radiation such as X-rays for medical and nondestructive inspection. Further, it can be used for an imaging device that converts light such as visible light into an electric signal, in particular, an imaging device having a large-area photoelectric conversion region.
101 基板
102 信号処理回路部
103 電源ドライバー
104 シフトレジスタ
6010 フレキシブル回路基板
6011 センサ基板
6012 基台
6013 鉛板
6014 メモリ
6018 処理回路
6020 ケース
6030 シンチレータ
6040 光電変換装置
6050 X線チューブ
6060 X線
6061 患者或いは被験者
6062 胸部
6070 イメージプロセッサ
6080、6081 ディスプレイ
6090 電話回線
6100 フィルムプロセッサ
6110 フィルム
C11、C12、… コンデンサ
T11、T12、… TFT
Ta1、Ta2、… 選択スイッチ
Tb1、Tb2、… 選択スイッチ
Th1、Th2、… 保持スイッチ
DESCRIPTION OF
Ta1, Ta2, ... Selection switch Tb1, Tb2, ... Selection switch Th1, Th2, ... Holding switch
Claims (20)
R2_on<Rh<R2_off
であることを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項に記載の撮像装置。 When the operating resistance of the second thin film transistor is R 2_on , the off resistance is R 2_off , and the connection resistance of the third thin film transistor that connects the gate wirings with high resistance is R h ,
R 2_on <R h <R 2_off
The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the image pickup apparatus is an image pickup apparatus.
前記放射線撮像装置からの信号を処理する信号処理手段と、
前記信号処理手段からの信号を記録するための記録手段と、
前記信号処理手段からの信号を表示するための表示手段と、
前記信号処理手段からの信号を伝送するための伝送処理手段と、
前記放射線を発生させるための放射線源とを具備することを特徴とする放射線撮像システム。
The radiation imaging apparatus according to claim 18 or 19,
Signal processing means for processing signals from the radiation imaging apparatus;
Recording means for recording a signal from the signal processing means;
Display means for displaying a signal from the signal processing means;
Transmission processing means for transmitting a signal from the signal processing means;
A radiation imaging system comprising: a radiation source for generating the radiation.
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---|---|---|---|---|
JP2011125010A (en) * | 2009-12-14 | 2011-06-23 | General Electric Co <Ge> | System and method of eliminating image artifacts |
JP2012057954A (en) * | 2010-09-06 | 2012-03-22 | Hitachi Medical Corp | Radiation detection system and x-ray ct apparatus |
JP2012129425A (en) * | 2010-12-16 | 2012-07-05 | Canon Inc | Matrix substrate, detection apparatus, detection system and detection apparatus driving method |
JP2013150172A (en) * | 2012-01-19 | 2013-08-01 | Canon Inc | Matrix board, detection device and detection system |
WO2014030185A1 (en) * | 2012-08-22 | 2014-02-27 | 株式会社島津製作所 | Pixel array substrate and radiation detection device including same |
-
2004
- 2004-06-17 JP JP2004179798A patent/JP2006005150A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011125010A (en) * | 2009-12-14 | 2011-06-23 | General Electric Co <Ge> | System and method of eliminating image artifacts |
JP2012057954A (en) * | 2010-09-06 | 2012-03-22 | Hitachi Medical Corp | Radiation detection system and x-ray ct apparatus |
JP2012129425A (en) * | 2010-12-16 | 2012-07-05 | Canon Inc | Matrix substrate, detection apparatus, detection system and detection apparatus driving method |
JP2013150172A (en) * | 2012-01-19 | 2013-08-01 | Canon Inc | Matrix board, detection device and detection system |
WO2014030185A1 (en) * | 2012-08-22 | 2014-02-27 | 株式会社島津製作所 | Pixel array substrate and radiation detection device including same |
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