JP2006186032A - Radiation imager - Google Patents

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JP2006186032A JP2004376594A JP2004376594A JP2006186032A JP 2006186032 A JP2006186032 A JP 2006186032A JP 2004376594 A JP2004376594 A JP 2004376594A JP 2004376594 A JP2004376594 A JP 2004376594A JP 2006186032 A JP2006186032 A JP 2006186032A
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Takamasa Ishii
孝昌 石井
Masakazu Morishita
正和 森下
Chiori Mochizuki
千織 望月
Minoru Watanabe
実 渡辺
Keiichi Nomura
慶一 野村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radiation imager whose manufacturing process is simplified and which can be manufactured at high yield and at low cost. <P>SOLUTION: The radiation imager is provided with a radiation imaging substrate having a pixel area 10 and a wavelength conversion body to convert radiation by wavelength. The pixel area 10 is provided with on an insulating substrate 1, a plurality of capacitance elements C11-C33 arranged like a matrix, TFTs (T11-T33) as a switch and a photoelectric conversion element that are provided with a semiconductor layer constituting a photoelectric conversion layer for converting radiation into potential, a gate electrode and a source-drain electrode and that are connected with the capacitance elements C11-C33, a bias wiring (Vs line) to apply bias to the capacitance elements C11-C33, gate wirings Vg 1-3 to supply driving signals to the TFTs (T11-T33), and signal wirings Sig 1-3 to read out the output from the TFTs (T11-T33). Such a structure is used to accumulate potentials equivalent to a quantity of radiation entering the TFTs (T11-T33) in the capacitance elements C11-T33, and the accumulated potential is output. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、医療用画像診断装置、非破壊検査装置、放射線を用いた分析装置などに応用される光電変換用基板及び光電変換装置、放射線撮像用基板及び放射線撮像装置に関するものである。なお、本明細書では、可視光等の電磁波やX線、α線、β線、γ線なども、放射線に含まれるものとする。   The present invention relates to a photoelectric conversion substrate and a photoelectric conversion device, a radiation imaging substrate, and a radiation imaging device that are applied to a medical image diagnostic device, a nondestructive inspection device, an analysis device using radiation, and the like. In this specification, electromagnetic waves such as visible light, X-rays, α-rays, β-rays, γ-rays, and the like are also included in the radiation.

従来この種の代表的な放射線撮像装置としては、特許文献1のようなPIN(Positive-Intrinsic-Negative)型フォトダイオードとスイッチTFT(Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ)とから成る画素が複数配設されて成るPIN−TFT構造の光センサーを配置した放射線撮像用基板と、放射線を可視光に変換するための蛍光体とを組み合わせた放射線撮像装置が知られている。また、特許文献2のようなMIS(Metal-Insulator-Semiconductor)型光電変換素子とスイッチTFTとから成る画素が複数配設されて成るMIS−TFT構造の光センサーを配置した放射線撮像用基板と、放射線を可視光に変換するための蛍光体とを組み合わせた放射線撮像装置も知られている。   Conventionally, as a representative radiation imaging apparatus of this type, a plurality of pixels each including a PIN (Positive-Intrinsic-Negative) photodiode and a switch TFT (Thin Film Transistor) as in Patent Document 1 are arranged. 2. Description of the Related Art A radiation imaging apparatus is known in which a radiation imaging substrate on which a PIN-TFT structure optical sensor is arranged and a phosphor for converting radiation into visible light are combined. Further, a radiation imaging substrate on which an optical sensor having a MIS-TFT structure in which a plurality of pixels each composed of a MIS (Metal-Insulator-Semiconductor) type photoelectric conversion element and a switch TFT as in Patent Document 2 are arranged; A radiation imaging apparatus combined with a phosphor for converting radiation into visible light is also known.

ここでは、MIS−TFT構造の光センサーを用いた放射線撮像装置について、図面を参照して説明する。   Here, a radiation imaging apparatus using an optical sensor having a MIS-TFT structure will be described with reference to the drawings.

図7は、従来例の放射線撮像装置の等価回路図、図8はその画素エリアの平面図、図9は図8中のC−C’線に沿った1画素の断面図、図10は従来例の放射線撮像装置の駆動方法を説明するタイミング図である。   7 is an equivalent circuit diagram of a conventional radiation imaging apparatus, FIG. 8 is a plan view of the pixel area thereof, FIG. 9 is a cross-sectional view of one pixel along the line CC ′ in FIG. 8, and FIG. It is a timing diagram explaining the drive method of the radiation imaging device of an example.

P11〜P33は光電変換素子などの半導体変換素子、T11〜T33は薄膜トランジスタ(TFT)であり、それぞれ画素を構成し、図示しない絶縁基板上に二次元状に複数配置されて画素エリア(画素部)200を形成している。なお、ここでは画素エリア200の画素配列として3×3画素を示しているが、実際には例えば1000×2000画素が放射線撮像用基板(絶縁基板)に配置されている。   P11 to P33 are semiconductor conversion elements such as photoelectric conversion elements, and T11 to T33 are thin film transistors (TFTs), each of which constitutes a pixel, and a plurality of two-dimensionally arranged pixel areas (pixel portions) on an insulating substrate (not shown). 200 is formed. Here, 3 × 3 pixels are shown as the pixel array of the pixel area 200, but actually, for example, 1000 × 2000 pixels are arranged on a radiation imaging substrate (insulating substrate).

図示するように、光電変換素子P11〜P33は共通のバイアス配線Vs1〜Vs3に接続されており、読み出し装置(読み出し回路部)201から一定バイアスが印加されている。各TFT(T11〜T33)のゲート電極は、共通のゲート配線Vg1〜Vg3に接続されており、ゲート駆動装置(駆動回路部)202からTFTのゲートのON及びOFFが制御される。また、各TFT(T11〜T33)のソースもしくはドレイン電極は、共通の信号配線Sig1〜Sig3に接続されており、各信号配線Sig1〜Sig3は、読み出し装置201に接続されている。   As shown in the drawing, the photoelectric conversion elements P11 to P33 are connected to common bias wirings Vs1 to Vs3, and a constant bias is applied from the reading device (reading circuit unit) 201. The gate electrodes of the TFTs (T11 to T33) are connected to common gate wirings Vg1 to Vg3, and the gate drive device (drive circuit unit) 202 controls the ON and OFF of the TFT gates. The source or drain electrode of each TFT (T11 to T33) is connected to common signal wirings Sig1 to Sig3, and each signal wiring Sig1 to Sig3 is connected to the reading device 201.

被検体に向けて曝射されたX線は、被検体により減衰を受けて透過し、図9に示す蛍光体層で可視光に変換され、この可視光が光電変換素子P11〜P33に入射し、電荷に変換される。この電荷は、ゲート駆動装置202により印加されるゲート駆動パルスによりTFT(T11〜T33)を介して信号配線Sig1〜Sig3に転送され、読み出し装置201により外部に読み出される。その後、共通のバイアス配線Vs1〜Vs3により、光電変換素子P11〜P33で発生し転送されなかった残留電荷が除去される。   The X-rays exposed toward the subject are attenuated and transmitted by the subject, converted into visible light by the phosphor layer shown in FIG. 9, and this visible light is incident on the photoelectric conversion elements P11 to P33. , Converted into electric charge. This electric charge is transferred to the signal wirings Sig1 to Sig3 through the TFTs (T11 to T33) by the gate driving pulse applied by the gate driving device 202, and is read out to the outside by the reading device 201. Thereafter, residual charges generated in the photoelectric conversion elements P11 to P33 and not transferred are removed by the common bias lines Vs1 to Vs3.

上記放射線撮像装置において、放射線撮像用基板が所定の切断部で切断され、TCP(テープキャリアパッケージ)等のプリント配線基板を介して、信号配線Sig1〜Sig3及びバイアス配線Vs1〜Vs3が読み出し装置201に、ゲート配線Vg1〜Vg3がゲート駆動装置202にそれぞれ接続されている。   In the radiation imaging apparatus, the radiation imaging substrate is cut at a predetermined cutting portion, and the signal wirings Sig1 to Sig3 and the bias wirings Vs1 to Vs3 are transferred to the reading device 201 via a printed wiring board such as a TCP (tape carrier package). The gate lines Vg1 to Vg3 are connected to the gate driving device 202, respectively.

上記放射線撮像装置の層構成を、図9を参照して説明する。   The layer configuration of the radiation imaging apparatus will be described with reference to FIG.

MIS型光電変換素子P11は、絶縁基板210上に形成される、G電極(第1の電極層)211、絶縁層(第1の絶縁層)212、光電変換層(第1の半導体層)213、D電極(ホールブロッキング層)214、第2の電極層215から構成され、G電極はTFT(T11)のソース・ドレイン電極と接続されている。また、ここではホールブロッキング層が電極の役割も兼ねている。   The MIS type photoelectric conversion element P11 is formed on an insulating substrate 210, and includes a G electrode (first electrode layer) 211, an insulating layer (first insulating layer) 212, and a photoelectric conversion layer (first semiconductor layer) 213. , D electrode (hole blocking layer) 214, and second electrode layer 215, and G electrode is connected to the source / drain electrode of TFT (T11). Here, the hole blocking layer also serves as an electrode.

TFT(T11)は、絶縁基板210上に形成される、ゲート電極(第1の電極層)221、ゲート絶縁層(第1の絶縁層)222、第1の半導体層223、オーミックコンタクト層224、ソース・ドレイン電極(第2の電極層)225を備えている。   The TFT (T11) includes a gate electrode (first electrode layer) 221, a gate insulating layer (first insulating layer) 222, a first semiconductor layer 223, an ohmic contact layer 224, and the like formed on the insulating substrate 210. A source / drain electrode (second electrode layer) 225 is provided.

各Vg線は、TFT(T11)のゲート電極が形成される第1の電極層に、各Sig線はソース・ドレイン電極を形成する第2の電極層にそれぞれ接続されている。   Each Vg line is connected to a first electrode layer on which a gate electrode of the TFT (T11) is formed, and each Sig line is connected to a second electrode layer forming a source / drain electrode.

これらの上層には、第2の絶縁層231及び有機保護層232が形成され、さらにその上層には、接着層241を介して蛍光体層242が配置されている。   A second insulating layer 231 and an organic protective layer 232 are formed on the upper layer, and a phosphor layer 242 is further disposed on the upper layer with an adhesive layer 241 interposed therebetween.

ここで、従来の放射線撮像装置の動作について、図10のタイミング図を用いて説明する。図10において、制御信号VSCは、光電変換素子P11〜P33のバイアス配線(Vs線)を介してD電極に、2種類のバイアスを与えるためのものである。Vs線は、VSCがハイレベルの時にVref(V)になり、ローレベルの時にVs(V)になる。読み取り用電源Vs(V)、リフレッシュ用電源Vref(V)は、それぞれ直流電源である。   Here, the operation of the conventional radiation imaging apparatus will be described with reference to the timing chart of FIG. In FIG. 10, the control signal VSC is for giving two types of bias to the D electrode via the bias wiring (Vs line) of the photoelectric conversion elements P11 to P33. The Vs line becomes Vref (V) when VSC is at a high level and becomes Vs (V) when it is at a low level. The reading power supply Vs (V) and the refreshing power supply Vref (V) are DC power supplies, respectively.

まず、リフレッシュ期間T11の動作について説明する。   First, the operation in the refresh period T11 will be described.

ゲート駆動装置202内のシフトレジスタSR1の信号をすべてハイレベルで、かつ読み出し装置201内のCRES信号をハイレベルの状態にする。すると、スイッチング用の全TFT(T11〜T33)が導通し、かつ読み出し装置201内のスイッチ素子RES1〜RES3も導通し、全光電変換素子P11〜P33のG電極がGND電位になる。そして、読み出し装置201内のVSC信号が「Hi」レベルになると、全光電変換素子P11〜P33のD電極がリフレッシュ用電源Vrefにバイアスされた状態(負電位)になる。すると、全光電変換素子P11〜P33はリフレッシュモードになり、リフレッシュが行われる。   All signals of the shift register SR1 in the gate driving device 202 are set to a high level, and the CRES signal in the reading device 201 is set to a high level. Then, all the switching TFTs (T11 to T33) are turned on, and the switch elements RES1 to RES3 in the reading device 201 are also turned on, so that the G electrodes of all the photoelectric conversion elements P11 to P33 are set to the GND potential. When the VSC signal in the reading device 201 becomes “Hi” level, the D electrodes of all the photoelectric conversion elements P11 to P33 are biased to the refresh power supply Vref (negative potential). Then, all the photoelectric conversion elements P11 to P33 enter the refresh mode, and refresh is performed.

次いで、光電変換期間T12について説明する。   Next, the photoelectric conversion period T12 will be described.

VSC信号がローレベルの状態に切り替わり、全光電変換素子P11〜P33のD電極は読み取り用電源Vsにバイアスされた状態(正電位)になる。すると、光電変換素子P11〜P33は光電変換モードになる。この状態でシフトレジスタSR1の信号をすべて「Lo」で、かつ読み出し装置201内のCRES信号をローレベルの状態にする。すると、スイッチング用の全TFT(T11〜T33)がオフし、かつ読み出し装置201内のスイッチ素子RES1〜RES3もオフし、全光電変換素子P11〜P33のG電極は、直流的にはオープン状態になるが光電変換素子P11〜P33はコンデンサでもあるため電位は保持される。しかし、この時点では、光電変換素子P11〜P33に光は入射されていないため、電荷は発生しない。すなわち電流は流れない。   The VSC signal is switched to the low level state, and the D electrodes of all the photoelectric conversion elements P11 to P33 are biased to the reading power source Vs (positive potential). Then, the photoelectric conversion elements P11 to P33 are in the photoelectric conversion mode. In this state, all the signals of the shift register SR1 are set to “Lo”, and the CRES signal in the reading device 201 is set to a low level state. Then, all the TFTs for switching (T11 to T33) are turned off, and the switch elements RES1 to RES3 in the readout device 201 are also turned off, and the G electrodes of all the photoelectric conversion elements P11 to P33 are in an open state in terms of DC. However, since the photoelectric conversion elements P11 to P33 are also capacitors, the potential is maintained. However, at this time, since no light is incident on the photoelectric conversion elements P11 to P33, no charge is generated. That is, no current flows.

この状態で光源がパルス的にオンすると、それぞれの光電変換素子P11〜P33に光が照射され、いわゆる光電流が流れる。光源については、X線撮影装置であれば文字通りX線源であり、この場合、X線可視変換用のシンチレータ(蛍光体)を用いればよい。光によって流れた光電流は電荷としてそれぞれの光電変換素子P11〜P33内に蓄積され、光源がオフ後も保持される。   In this state, when the light source is turned on in a pulsed manner, each photoelectric conversion element P11 to P33 is irradiated with light, and so-called photocurrent flows. The light source is literally an X-ray source in the case of an X-ray imaging apparatus. In this case, a scintillator (phosphor) for X-ray visible conversion may be used. The photocurrent that has flowed by the light is accumulated in the respective photoelectric conversion elements P11 to P33 as electric charges, and is retained even after the light source is turned off.

次いで、読み出し期間T13について説明する。   Next, the reading period T13 will be described.

読み出し動作は、1行目の光電変換素子P11〜P31、次に2行目の光電変換素子P12〜P32、次に3行目の光電変換素子P13〜P33の順で行われる。まず、1行目の光電変換素子P11〜P31を読み出すためにTFT(T11〜T31)のゲート配線Vg1からゲートパルスを与える。この時、ゲートパルスのハイレベルは、外部から供給されているゲート駆動装置202の電圧V(on)である。これにより、1行目のTFT(T11〜T31)がオン状態になり、1行目の光電変換素子P11〜P31に蓄積されていた信号電荷が、信号配線Sig1〜Sig3に転送される。   The reading operation is performed in the order of the photoelectric conversion elements P11 to P31 in the first row, the photoelectric conversion elements P12 to P32 in the second row, and then the photoelectric conversion elements P13 to P33 in the third row. First, in order to read out the photoelectric conversion elements P11 to P31 in the first row, a gate pulse is given from the gate wiring Vg1 of the TFT (T11 to T31). At this time, the high level of the gate pulse is the voltage V (on) of the gate driving device 202 supplied from the outside. Thereby, the TFTs (T11 to T31) in the first row are turned on, and the signal charges accumulated in the photoelectric conversion elements P11 to P31 in the first row are transferred to the signal wirings Sig1 to Sig3.

信号配線Sig1〜Sig3には、特に図示していないが読み出し容量が付加されており、信号電荷はTFT(T11〜T33)を介し、読み出し容量に転送されることになる。例えば、信号配線Sig1に付加されている読み出し容量は、信号配線Sig1に接続されている各TFT(T11〜T13)のゲート/ソース間の電極間容量(Cgs)の総和(3個分)である。   Although not shown in particular, the signal wirings Sig1 to Sig3 are provided with a read capacitor, and the signal charges are transferred to the read capacitor via the TFTs (T11 to T33). For example, the readout capacitance added to the signal wiring Sig1 is the total (for three) of the inter-electrode capacitance (Cgs) between the gate / source of each TFT (T11 to T13) connected to the signal wiring Sig1. .

信号配線Sig1〜Sig3に転送された信号電荷は、アンプA1〜A3で増幅される。そして、CRES信号をオンさせることにより、サンプルホールド容量CL1〜CL3に転送され、CRES信号をオフするとともにホールドされる。次にシフトレジスタSR2からスイッチSr1、Sr2、Sr3の順番で、パルスを印加することにより、サンプルホールド容量CL1〜CL3にホールドされていた信号が、サンプルホールド容量CL1、CL2、CL3の順で、アンプB1〜B3で増幅されて、アンプAbから出力される。その結果、1行目の光電変換素子P11、P21、P31から1行分の信号電荷に対応する光電変換信号S11、S12、S13が順次出力される。   The signal charges transferred to the signal wirings Sig1 to Sig3 are amplified by the amplifiers A1 to A3. When the CRES signal is turned on, the CRES signal is transferred to the sample hold capacitors CL1 to CL3, and the CRES signal is turned off and held. Next, by applying pulses in the order of the switches Sr1, Sr2, and Sr3 from the shift register SR2, the signals held in the sample and hold capacitors CL1 to CL3 are amplified in the order of the sample and hold capacitors CL1, CL2, and CL3. Amplified by B1 to B3 and output from the amplifier Ab. As a result, photoelectric conversion signals S11, S12, and S13 corresponding to the signal charges for one row are sequentially output from the photoelectric conversion elements P11, P21, and P31 in the first row.

以後、2行目の光電変換素子P12〜P32の読み出し動作、3行目の光電変換素子P13〜P33の読み出し動作も同様に行われる。1行目のSMPL信号により信号配線Sig1〜Sig3の信号をサンプルホールド容量CL1〜CL3にサンプルホールドすれば、信号配線Sig1〜Sig3をCRES信号によりGND電位にリセットし、その後、2行目のゲート配線Vg2のゲートパルスを印加することができる。すなわち1行目の信号をシフトレジスタSR2により直列変換動作をする間に、同時に2行目の光電変換素子P12〜P32の信号電荷をシフトレジスタSR1により転送することができる。   Thereafter, the read operation of the photoelectric conversion elements P12 to P32 in the second row is performed in the same manner. If the signals of the signal wirings Sig1 to Sig3 are sampled and held in the sample hold capacitors CL1 to CL3 by the SMPL signal in the first row, the signal wirings Sig1 to Sig3 are reset to the GND potential by the CRES signal, and then the gate wiring in the second row A gate pulse of Vg2 can be applied. That is, the signal charges of the photoelectric conversion elements P12 to P32 in the second row can be simultaneously transferred by the shift register SR1 while the signal in the first row is subjected to the serial conversion operation by the shift register SR2.

以上の動作により、第1行から第3行全ての光電変換素子P11〜P31の信号電荷を出力することができる。以上述べてきた従来例の放射線撮像装置の動作は、リフレッシュ動作を行い、X線を照射し、そして読み出し動作を行うことにより、いわば1枚の静止画像を取得することができる。連続した動画画像を取得する場合、図10で記載したタイミングで、取得したい動画の枚数分、繰り返して動作させればよい。
特表平05−503770号公報 特開平08−116044号公報
With the above operation, the signal charges of the photoelectric conversion elements P11 to P31 in all the first to third rows can be output. In the operation of the conventional radiation imaging apparatus described above, a single still image can be acquired by performing a refresh operation, irradiating X-rays, and performing a read operation. When acquiring a continuous moving image, it is sufficient to operate repeatedly for the number of moving images to be acquired at the timing described in FIG.
JP 05-503770 gazette JP 08-116044 A

近年、TFTを用いた液晶パネルの製造技術の発展や、光電変換素子を有するエリアセンサーの各分野への利用(例えばX線撮像装置)の進展により、TFTを用いたパネルの大量生産が可能となっている。しかしながら、放射線撮像装置は液晶パネル等とは異なり、光電変換素子とTFTを有し、微小信号をディジタル変換して画像出力するという特徴を持っている。   In recent years, with the development of manufacturing technology for liquid crystal panels using TFTs and the development of area sensors having photoelectric conversion elements in various fields (for example, X-ray imaging devices), mass production of panels using TFTs is possible. It has become. However, unlike a liquid crystal panel or the like, a radiation imaging apparatus has a characteristic of having a photoelectric conversion element and a TFT, and digitally converting a minute signal to output an image.

例えば、特許文献1のようなPIN型センサーの場合、P型、N型の極性の異なる2種類の注入阻止層の最適化が困難である。また、PIN型フォトダイオードとTFTの層構成が異なるため、同一プロセスでの形成が不可能であり、別プロセスで形成する必要があるため、製造工数の増加に伴うコストの上昇及び歩留りの低下が懸念される。   For example, in the case of a PIN type sensor as in Patent Document 1, it is difficult to optimize two types of injection blocking layers having different polarities of P type and N type. In addition, since the layer structure of the PIN photodiode and TFT is different, it cannot be formed in the same process, and must be formed in a separate process, resulting in an increase in manufacturing cost and a decrease in yield. Concerned.

また、特許文献2のようなMIS型センサーの場合、MIS型光電変換素子とTFTの層構成が同じであるために同一プロセスで形成が可能であるが、同一層を用いた半導体層が、それぞれ異なる特性、即ちMIS型光電変換素子の半導体層では光感度が良好であるといった性能が望まれるのに対し、TFTの半導体層では光によるリーク電流が小さいことといった性能が望まれ、両者は相反している。このため、製造プロセスの複雑化、歩留りの低下、高コスト化が懸念される。   In addition, in the case of the MIS type sensor as in Patent Document 2, since the layer configuration of the MIS type photoelectric conversion element and the TFT is the same, it can be formed by the same process. While different characteristics, that is, the performance of the semiconductor layer of the MIS type photoelectric conversion element is desired that the photosensitivity is good, the performance of the TFT semiconductor layer such that the leakage current due to light is small is desired. ing. For this reason, there is a concern that the manufacturing process is complicated, the yield is reduced, and the cost is increased.

このように光電変換素子とスイッチ素子からなる画素を複数2次元状に有する光電変換装置及びそれを用いた放射線検出装置では、製造における工程数が非常に多く、大量生産を行う製造ラインでは高歩留まりの確保と低コスト化が困難であった。   As described above, the photoelectric conversion apparatus having a plurality of pixels including the photoelectric conversion elements and the switch elements in a two-dimensional form and the radiation detection apparatus using the photoelectric conversion apparatus have a very large number of processes in manufacturing, and a high yield in a production line for mass production. It was difficult to secure and reduce costs.

本発明は、このような従来の事情を考慮して成されたもので、高歩留まりで安価に製造できる放射線撮像装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in consideration of such a conventional situation, and an object thereof is to provide a radiation imaging apparatus that can be manufactured at a high yield and at a low cost.

上記目的を達成するため、本発明に係る放射線撮像装置は、放射線を光に変換する波長変換体と、基板上に、複数の画素が2次元状に配設された画素部と、複数の前記画素と接続し該画素にバイアスを印加する複数のバイアス配線と、複数の前記画素と接続し前記画素を駆動する複数の駆動配線と、複数の前記画素と接続し前記画素で生成された電荷を読み出す信号配線と、を有する光電変換基板と、を有する放射線撮像装置において、前記画素は、前記バイアス配線に接続された容量素子と、該容量素子、前記駆動配線、及び前記信号配線に接続された光電変換素子と、からなり、前記光電変換素子は、前記駆動配線に接続されるゲート電極と、絶縁層と、前記光を電荷に変換する半導体層と、一方が前記容量素子に接続され、他方が前記信号配線に接続されるソース・ドレイン電極と、を有し、前記信号配線と接続し、少なくとも2つ以上の基準電位を有する電源部を有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a radiation imaging apparatus according to the present invention includes a wavelength converter that converts radiation into light, a pixel unit in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged on a substrate, A plurality of bias wirings connected to a pixel to apply a bias to the pixels, a plurality of driving wirings connected to the plurality of pixels to drive the pixels, and charges generated by the pixels connected to the plurality of pixels In a radiation imaging apparatus having a photoelectric conversion substrate having a signal wiring to be read out, the pixel is connected to a capacitive element connected to the bias wiring, the capacitive element, the drive wiring, and the signal wiring The photoelectric conversion element includes a gate electrode connected to the drive wiring, an insulating layer, a semiconductor layer that converts the light into electric charge, one connected to the capacitor element, and the other Said It has a drain electrode connected to No. wiring, and connected to the signal line, and having a power supply unit having at least two or more reference potential.

本発明において、前記容量素子は、前記光に応じて前記半導体層で発生した前記電荷を蓄積し、前記光電変換素子は、前記駆動配線からの駆動信号により前記容量素子に蓄積された前記電荷を前記信号配線に転送してもよい。また、本発明において、前記容量素子に、あらかじめ電荷を蓄積し、前記光電変換素子は、前記容量素子に蓄積された前記電荷を前記光に応じて放電し、前記駆動配線からの駆動信号により、前記容量素子の残りの電荷を前記信号配線に転送してもよい。   In the present invention, the capacitive element accumulates the electric charge generated in the semiconductor layer in response to the light, and the photoelectric conversion element accumulates the electric charge accumulated in the capacitive element by a driving signal from the driving wiring. You may transfer to the said signal wiring. Further, in the present invention, charge is accumulated in the capacitor element in advance, and the photoelectric conversion element discharges the charge accumulated in the capacitor element according to the light, and by a drive signal from the drive wiring, The remaining charge of the capacitive element may be transferred to the signal wiring.

前記電源部は、前記光電変換素子で発生した前記電荷を前記容量素子に蓄積するための蓄積用電源と、前記容量素子をリセットするためのリセット用電源と、を有してもよい。前記波長変換体は、酸硫化ガドリニウム(Gd)もしくは沃化セシウム(CsI)を主成分とする蛍光体であってもよい。前記画素部が存在する領域上に配置される絶縁層と、前記絶縁層上に配置される保護層とをさらに有してもよい。 The power supply unit may include a storage power source for storing the electric charge generated in the photoelectric conversion element in the capacitor element, and a reset power source for resetting the capacitor element. The wavelength converter may be a phosphor mainly composed of gadolinium oxysulfide (Gd 2 O 2 S 3 ) or cesium iodide (CsI). You may further have the insulating layer arrange | positioned on the area | region in which the said pixel part exists, and the protective layer arrange | positioned on the said insulating layer.

本発明によれば、容量素子及び光電変換素子を同一プロセスで形成することができ、製造工程数を減らして製造プロセスの簡略化が可能となり、その結果、高歩留まりで安価に製造できる放射線撮像装置を提供することができる。   According to the present invention, the capacitive element and the photoelectric conversion element can be formed in the same process, the number of manufacturing steps can be reduced, and the manufacturing process can be simplified. As a result, the radiation imaging apparatus can be manufactured at a high yield and at a low cost. Can be provided.

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

本実施例の放射線撮像装置を図面を用いて説明する。   A radiation imaging apparatus according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施例の放射線撮像装置の等価回路図、図2はその平面図、図3は図2中のAーA’線に沿った1画素の断面図である。   FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of the radiation imaging apparatus of the present embodiment, FIG. 2 is a plan view thereof, and FIG. 3 is a cross-sectional view of one pixel along the line A-A 'in FIG.

本実施例の放射線撮像装置は、容量素子と、スイッチ及び光電変換素子として機能する例えばアモルファスシリコン(a−Si)を用いたTFTとから構成された光センサーを配置した光電変換装置としての放射線撮像用基板と、放射線を可視光に変換するための波長変換体としての蛍光体とを組み合わせたものである。   The radiation imaging apparatus of the present embodiment is a radiation imaging as a photoelectric conversion apparatus in which an optical sensor composed of a capacitive element and a TFT using, for example, amorphous silicon (a-Si) functioning as a switch and a photoelectric conversion element is arranged. And a phosphor as a wavelength converter for converting radiation into visible light.

C11〜C33は容量素子、T11〜T33はスイッチ及び光電変換素子(TFT)であり、それぞれ画素を構成し、絶縁基板上に二次元状に複数配置されて画素エリア(画素部)100を形成している。本実施例では、図示のように、説明を簡単化するため、3×3=9画素分で記載してあるが、実際には例えば2000×2000画素が絶縁基板に配置されている。   C11 to C33 are capacitive elements, and T11 to T33 are switches and photoelectric conversion elements (TFTs), each of which constitutes a pixel and is arranged in a two-dimensional manner on an insulating substrate to form a pixel area (pixel portion) 100. ing. In the present embodiment, as shown in the figure, for simplification of explanation, 3 × 3 = 9 pixels are shown, but in actuality, for example, 2000 × 2000 pixels are arranged on an insulating substrate.

Vg1〜Vg3は、TFT(T11〜T33)をオン/オフさせるためのゲート配線、Sig1〜Sig3は信号配線、Vs1〜Vs3及びVs線は容量素子C11〜C33にバイアスを与えるための共通バイアス配線である。本実施例では、容量素子C11〜C33、TFT(T11〜T33)、ゲート配線Vg1〜Vg3、信号配線Sig1〜Sig3、共通バイアス配線Vs1〜Vs3の形成される放射線撮像用基板上の領域を画素エリア(画素部)100と称する。   Vg1 to Vg3 are gate wirings for turning on / off the TFTs (T11 to T33), Sig1 to Sig3 are signal wirings, and Vs1 to Vs3 and Vs lines are common bias wirings for applying a bias to the capacitive elements C11 to C33. is there. In this embodiment, the area on the radiation imaging substrate where the capacitive elements C11 to C33, TFTs (T11 to T33), gate wirings Vg1 to Vg3, signal wirings Sig1 to Sig3, and common bias wirings Vs1 to Vs3 are formed is a pixel area. This will be referred to as (pixel portion) 100.

この画素エリア100の1画素の層構成は、図3の断面図に示すように、絶縁基板1上に容量素子C11及びTFT(T11)を備えたものとなっている。図3の例では図2の平面図中のA−A’線に沿った1画素を例示しているが、他の画素の層構成についても同様である。   As shown in the cross-sectional view of FIG. 3, the layer configuration of one pixel in the pixel area 100 includes a capacitive element C11 and a TFT (T11) on the insulating substrate 1. In the example of FIG. 3, one pixel along the line A-A ′ in the plan view of FIG. 2 is illustrated, but the same applies to the layer configuration of other pixels.

TFT(T11)は、ゲート電極を形成する第1の電極層2、ゲート絶縁層を形成する第1の絶縁層3、アモルファスシリコン(a−Si)等の光電変換層を形成する第1の半導体層4、n型半導体層等のオーミックコンタクト層5、ソース・ドレイン電極を形成する第2の電極層6、7を備えている。   The TFT (T11) includes a first electrode layer 2 that forms a gate electrode, a first insulating layer 3 that forms a gate insulating layer, and a first semiconductor that forms a photoelectric conversion layer such as amorphous silicon (a-Si). A layer 4, an ohmic contact layer 5 such as an n-type semiconductor layer, and second electrode layers 6 and 7 for forming source / drain electrodes are provided.

容量素子C11は、G電極を形成する第1の電極層8、絶縁層を形成する第1の絶縁層9、D電極を形成する第2の電極層10から構成され、G電極はTFT(T11)のソース・ドレイン電極(第2の電極層6、7)と接続されている。   The capacitive element C11 includes a first electrode layer 8 that forms a G electrode, a first insulating layer 9 that forms an insulating layer, and a second electrode layer 10 that forms a D electrode. The G electrode is a TFT (T11 ) Source / drain electrodes (second electrode layers 6 and 7).

ゲート配線Vg1は、TFT(T11)のゲート電極を形成する第1の電極層2に、信号配線Sig1は、ソース・ドレイン電極を形成する第2の電極層6、7にそれぞれ接続されている。バイアス配線Vs1は、容量素子C11のD電極を形成する第2の電極層10に接続されている。   The gate wiring Vg1 is connected to the first electrode layer 2 that forms the gate electrode of the TFT (T11), and the signal wiring Sig1 is connected to the second electrode layers 6 and 7 that form the source / drain electrodes. The bias wiring Vs1 is connected to the second electrode layer 10 that forms the D electrode of the capacitive element C11.

これらの上層には、SiNx等の第2の絶縁層11、ポリイミド等の有機保護層12が配置される。有機保護層12は、下位層を保護するほか、蛍光体層14が形成される表面形状をTFT(T11)のソース・ドレイン電極の配置形状に沿った凹凸形状から、フラット(平面)状にする等の役割も担う。   In these upper layers, a second insulating layer 11 such as SiNx and an organic protective layer 12 such as polyimide are disposed. In addition to protecting the lower layer, the organic protective layer 12 changes the surface shape on which the phosphor layer 14 is formed from a concavo-convex shape along the arrangement shape of the source / drain electrodes of the TFT (T11) to a flat (planar) shape. Also play a role such as.

さらにその上層には、接着層13を介して蛍光体層14が配置されている。蛍光体層14は、例えば光電変換層を形成する第1の半導体層4がアモルファスシリコン(a−Si)の場合には、a−Siの感光波長と実質的に近い発光波長をもつ沃化セシウム(CsI)等の柱状結晶構造を有するアルカリハライド系の材料が望ましい。また、接着層を設けず、直接蒸着による形成でも構わない。さらに、蛍光体層14は、CsIのほか、酸硫化ガドリニウム(Gd)等の粒子状結晶構造を有する材料で構成してもよい。 Furthermore, a phosphor layer 14 is disposed on the upper layer via an adhesive layer 13. For example, when the first semiconductor layer 4 forming the photoelectric conversion layer is amorphous silicon (a-Si), the phosphor layer 14 has cesium iodide having an emission wavelength substantially close to the photosensitive wavelength of a-Si. An alkali halide material having a columnar crystal structure such as (CsI) is desirable. Further, it may be formed by direct vapor deposition without providing an adhesive layer. Further, the phosphor layer 14 may be made of a material having a particulate crystal structure such as gadolinium oxysulfide (Gd 2 O 2 S 3 ) in addition to CsI.

上記構成の画素エリア100内の各画素には、信号配線Sig1〜Sig3、バイアス配線Vs1〜Vs3、及びゲート配線Vg1〜Vg3がそれぞれ接続される。このような画素エリア100が形成された絶縁基板は、所定の切断部で切断され、図示しないTCP(テープキャリアパッケージ)等のプリント配線基板を介して、信号配線Sig1〜Sig3及び共通バイアス配線Vs1〜Vs3(Vs線)が読み出し装置(読み出し回路部)11に、ゲート配線Vg1〜Vg3がゲート駆動装置(駆動回路部)102にそれぞれ接続される。   Signal wirings Sig1 to Sig3, bias wirings Vs1 to Vs3, and gate wirings Vg1 to Vg3 are connected to each pixel in the pixel area 100 having the above configuration. The insulating substrate on which the pixel area 100 is formed is cut at a predetermined cutting portion, and the signal wirings Sig1 to Sig3 and the common bias wirings Vs1 to Vs1 are connected through a printed wiring board such as a TCP (tape carrier package) (not shown). Vs3 (Vs line) is connected to the readout device (readout circuit portion) 11, and gate wirings Vg1 to Vg3 are connected to the gate drive device (drive circuit portion) 102, respectively.

ゲート駆動装置102は、ゲート配線Vg1〜Vg3を介してTFT(T11〜T33)のゲートをオンオフ制御するための駆動信号(ゲートパルス)を出力するものである。図1の例において、SR1はゲート配線Vg1〜Vg3に駆動用パルス電圧を与える駆動用シフトレジスタである。この駆動用シフトレジスタSR1には、オン電圧源Vg(on)からTFT(T11〜T33)をオンさせるオン電圧が、またオフ電圧源Vg(off)からTFT(T11〜T33)をオフさせるオフ電圧がそれぞれ供給される。   The gate drive device 102 outputs a drive signal (gate pulse) for on / off control of the gates of the TFTs (T11 to T33) via the gate wirings Vg1 to Vg3. In the example of FIG. 1, SR1 is a driving shift register that applies a driving pulse voltage to the gate wirings Vg1 to Vg3. In the driving shift register SR1, an on-voltage that turns on the TFTs (T11 to T33) from the on-voltage source Vg (on) and an off-voltage that turns off the TFTs (T11 to T33) from the off-voltage source Vg (off). Are supplied respectively.

読み出し装置101は、画素エリア100からの並列の信号出力を読み取り、直列変換して出力するものである。図1の例において、Vsは、Vs線にバイアス電圧を供給するバイアス用電源である。A1〜A3は、信号配線Sig1〜Sig3と反転端子(−)をそれぞれ接続したオペアンプであり、反転端子(−)と出力端子の間には、それぞれ容量素子Cf1〜Cf3が接続されている。容量素子Cf1〜Cf3は、容量素子の信号がTFT(T11〜T33)をオンした時にCf側に流れる電流を積分し、電圧量に変換する。RES1〜RES3は、容量素子Cf1〜Cf3をリセットバイアス電圧V(reset)にリセットするリセット用スイッチであり、容量素子Cf1〜Cf3と並列に接続されている。図1の例では、リセットバイアス電圧V(reset)を0VすなわちGNDで表記している。リセット用スイッチRES1〜RES3は、図示しないコントローラから供給されるリセット制御信号(RC信号)により制御される。   The reading device 101 reads parallel signal outputs from the pixel area 100, converts them in series, and outputs them. In the example of FIG. 1, Vs is a bias power source that supplies a bias voltage to the Vs line. A1 to A3 are operational amplifiers in which signal wirings Sig1 to Sig3 and an inverting terminal (−) are connected, and capacitive elements Cf1 to Cf3 are connected between the inverting terminal (−) and the output terminal, respectively. Capacitance elements Cf1 to Cf3 integrate the current that flows to the Cf side when the signal of the capacitance element turns on the TFTs (T11 to T33), and convert them into voltage amounts. RES1 to RES3 are reset switches that reset the capacitive elements Cf1 to Cf3 to the reset bias voltage V (reset), and are connected in parallel to the capacitive elements Cf1 to Cf3. In the example of FIG. 1, the reset bias voltage V (reset) is represented by 0V, that is, GND. The reset switches RES1 to RES3 are controlled by a reset control signal (RC signal) supplied from a controller (not shown).

CL1〜CL3は、オペアンプA1〜A3や容量素子Cf1〜Cf3で蓄積された信号を、一時的に記憶するサンプルホールド容量、Sn1〜Sn3は、サンプルホールドするための転送スイッチ、B1〜B3は、バッファアンプ、Sr1〜Sr3は、並列信号を直列変換するための直列変換用スイッチ、SR2は、Sr1〜Sr3に直列変換するためのパルスを与える直列変換用シフトレジスタ、Abは、直列変換された信号を出力するバッファアンプである。転送スイッチSn1〜Sn3は、図示しないコントローラから供給されるサンプリング制御信号(SMPL信号)により制御される。   CL1 to CL3 are sample and hold capacitors for temporarily storing signals accumulated by the operational amplifiers A1 to A3 and the capacitive elements Cf1 to Cf3, Sn1 to Sn3 are transfer switches for sample and hold, and B1 to B3 are buffers. Amplifiers, Sr1 to Sr3 are serial conversion switches for serially converting parallel signals, SR2 is a serial conversion shift register that provides pulses for serial conversion to Sr1 to Sr3, Ab is a serially converted signal This is a buffer amplifier that outputs. The transfer switches Sn1 to Sn3 are controlled by a sampling control signal (SMPL signal) supplied from a controller (not shown).

SW−resは、オペアンプA1〜A3の非反転端子をリセットバイアス電圧V(reset)にリセット(図1の例では0Vにリセット)するためのリセット電源用スイッチであり、また、SW−strは、オペアンプA1〜A3の非反転端子(+)を蓄積バイアス電圧V(str)にするための蓄積電源用スイッチであり、図示しないコントローラから供給される制御信号(XRES信号)により制御される。XRES信号がハイレベルの時は、蓄積電源用スイッチSW−strがオンし、ローレベルの時は、リセット電源用スイッチSW−resがオンする。このようにして、両スイッチSW−str及びSW−resが同時にオンしない構成になっている。   SW-res is a reset power switch for resetting the non-inverting terminals of the operational amplifiers A1 to A3 to the reset bias voltage V (reset) (reset to 0V in the example of FIG. 1), and SW-str This is a storage power switch for setting the non-inverting terminals (+) of the operational amplifiers A1 to A3 to the storage bias voltage V (str), and is controlled by a control signal (XRES signal) supplied from a controller (not shown). When the XRES signal is at a high level, the storage power switch SW-str is turned on. When the XRES signal is at a low level, the reset power switch SW-res is turned on. In this way, both switches SW-str and SW-res are not turned on at the same time.

次に、本実施例の放射線撮像装置の動作について、図4を参照して説明する。   Next, the operation of the radiation imaging apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIG.

図4は、本実施例の放射線撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。   FIG. 4 is a timing chart showing the operation of the radiation imaging apparatus of the present embodiment.

最初に、光電変換期間T1について説明する(その前の読み出し及びリセット期間T0については後述する)。   First, the photoelectric conversion period T1 will be described (the previous reading and reset period T0 will be described later).

まず、全容量素子C11〜C33のD電極は、読み取り用電源Vs(正電位)に、G電極は別途説明するリセット動作により、蓄積バイアス電圧V(resset)にバイアスされた状態にある。シフトレジスタSR1からゲート配線Vg1〜Vg3への信号はすべてローレベルであり、スイッチング用の全TFT(T11〜T33)がオフしている。また、信号配線Sig1〜Sig3は、図示しないコントローラからのRC信号をハイレベルとし、XRES信号をハイレベルとすることにより、蓄積バイアス電圧V(str)にバイアスされている。この状態で、光源(図中の例では、X線:X−ray)がパルス的にオンすると、それぞれのTFT(T11〜T33)に光が照射され、容量素子C11〜C33に電荷が蓄積される。   First, the D electrodes of all the capacitive elements C11 to C33 are biased to the reading power source Vs (positive potential), and the G electrodes are biased to the storage bias voltage V (reset) by a reset operation described separately. All signals from the shift register SR1 to the gate wirings Vg1 to Vg3 are at a low level, and all TFTs for switching (T11 to T33) are turned off. The signal wirings Sig1 to Sig3 are biased to the storage bias voltage V (str) by setting the RC signal from a controller (not shown) to a high level and the XRES signal to a high level. In this state, when the light source (X-ray: X-ray in the example in the figure) is turned on in a pulsed manner, the respective TFTs (T11 to T33) are irradiated with light, and charges are accumulated in the capacitive elements C11 to C33. The

このときの電荷蓄積動作について、図5を参照して説明する。   The charge accumulation operation at this time will be described with reference to FIG.

図5は、TFTの半導体層を光電変換層として用いた場合の光照射量に対するOFFリーク量のゲートバイアス依存(TFTの電圧−電流特性)を示すグラフ(縦軸:TFTのドレイン電流Ids[A]、横軸:TFTのゲート電圧Vg[V])である。図5は、光電変換層となるTFTの半導体層にアモルファスシリコン(a−Si)を用いた場合(a−Si TFTのサイズ:W(幅)/L(長さ)=50/8[μm]、ドレイン電圧Vds=1[V]、光照射量=0、1、10、100[lx])の一例である。   FIG. 5 is a graph (vertical axis: TFT drain current Ids [A] indicating the gate bias dependence (TFT voltage-current characteristics) of the OFF leak amount with respect to the light irradiation amount when the TFT semiconductor layer is used as a photoelectric conversion layer. ], Horizontal axis: TFT gate voltage Vg [V]). FIG. 5 shows a case where amorphous silicon (a-Si) is used for a semiconductor layer of a TFT serving as a photoelectric conversion layer (a-Si TFT size: W (width) / L (length) = 50/8 [μm]. , Drain voltage Vds = 1 [V], light irradiation amount = 0, 1, 10, 100 [lx]).

図5に示すように、本実施例のTFT(T11〜T33)は、チャネル領域を形成する半導体層(第1の半導体層4)に光電変換層を用いているため、ゲートバイアス電圧Vg[V]がマイナス値の時、即ちゲートがOFF状態でも、入射する光量[lx]に応じて電流が流れる。これは、光電変換層(第1の半導体層4)に光が吸収されると、電子ホール対が発生し、この電子が電界によりソースもしくはドレイン電極(第2の電極層6、7)に導かれるためである。ホールは、TFT(T11〜T33)の光電変換層(第1の半導体層4)内とゲート絶縁層(第1の絶縁層3)の界面に蓄えられ、波長変換体により感知可能な光に変換されるX線がオフ後も保持される。   As shown in FIG. 5, since the TFTs (T11 to T33) of this embodiment use a photoelectric conversion layer for the semiconductor layer (first semiconductor layer 4) forming the channel region, the gate bias voltage Vg [V ] Is a negative value, that is, even when the gate is in an OFF state, a current flows according to the amount of incident light [lx]. This is because, when light is absorbed by the photoelectric conversion layer (first semiconductor layer 4), an electron hole pair is generated, and the electrons are guided to the source or drain electrode (second electrode layers 6 and 7) by an electric field. To be free. The holes are stored at the interface between the photoelectric conversion layer (first semiconductor layer 4) of the TFT (T11 to T33) and the gate insulating layer (first insulating layer 3), and converted into light that can be sensed by the wavelength converter. Held even after the X-rays are turned off.

このようなTFT(T11〜T33)の特性により、容量素子C11〜C33のG電極の電位がもちあがり、蓄積動作が行なわれる。   Due to the characteristics of the TFTs (T11 to T33), the potentials of the G electrodes of the capacitive elements C11 to C33 are raised, and an accumulation operation is performed.

次に、読み出し及びリセット期間T2について説明する。   Next, the reading and reset period T2 will be described.

ここでの読み出し及びリセット動作は、まず1行目の容量素子C11〜C31、次に2行目の容量素子C12〜C32、その次に3行目の容量素子C13〜C33の順で画素エリア10の各ライン毎に順次行なわれる。   Here, the read and reset operations are performed in the pixel area 10 in the order of the capacitor elements C11 to C31 in the first row, the capacitor elements C12 to C32 in the second row, and then the capacitor elements C13 to C33 in the third row. This is performed sequentially for each line.

まず、1行目の容量素子C11〜C31の蓄積電荷を読み出しするために、RC信号をローレベルにし、1行目のTFT(T11〜T31)に接続されるゲート配線Vg1にシフトレジスタSR1からゲートパルスを与える。このゲートパルスのハイレベルは、外部から供給されているオン電圧Vg(on)に対応する。   First, in order to read the accumulated charges of the capacitor elements C11 to C31 in the first row, the RC signal is set to a low level, and the gate wiring Vg1 connected to the TFTs (T11 to T31) in the first row is connected to the gate from the shift register SR1. Give a pulse. The high level of the gate pulse corresponds to the ON voltage Vg (on) supplied from the outside.

これにより、1行目のTFT(T11〜T31)がオン状態になり、容量素子C11〜C31の蓄積電荷が、1行目のTFT(T11〜T31)を介し電流として流れ、読み出し装置11内のオペアンプA1〜A3に接続されている容量素子Cf1〜Cf3に流入し積分されることになる。このとき、信号配線Sig1〜Sig3には、図示していない読み出し容量が付加されており、信号電荷は、1行目のTFT(T11〜T31)を介しその読み出し容量側に転送されることになる。   As a result, the TFTs (T11 to T31) in the first row are turned on, and the charges accumulated in the capacitive elements C11 to C31 flow as currents through the TFTs (T11 to T31) in the first row. It flows into the capacitive elements Cf1 to Cf3 connected to the operational amplifiers A1 to A3 and is integrated. At this time, a read capacitor (not shown) is added to the signal wirings Sig1 to Sig3, and the signal charges are transferred to the read capacitor side via the TFTs (T11 to T31) in the first row. .

これにより、オペアンプA1〜A3の出力端子の信号(図4中の出力信号A1−out〜A3−out)は、容量素子C11〜C31の信号量に応じて、図4に示されるように変化する。このとき、1行目のTFT(T11〜T31)が同時にオンするため、オペアンプA1〜A3の出力信号A1−out〜A3−outは同時に変化し、並列出力される。その状態で、SMPL信号をオンさせることにより、オペアンプA1〜A3の出力信号A1−out〜A3−outは、サンプルホールド容量CL1〜CL3にそれぞれ転送され、SMPL信号をオフするとともに一旦ホールドされる。このように1行目のSMPL信号により、オペアンプA1〜A3の出力信号A1−out〜A3−outをサンプルホールド容量CL1〜CL3にサンプルホールドすれば、1行目の容量素子C11〜C31の信号は、画素エリア100から出力されたことになる。   Thereby, the signals at the output terminals of the operational amplifiers A1 to A3 (output signals A1-out to A3-out in FIG. 4) change as shown in FIG. 4 according to the signal amounts of the capacitive elements C11 to C31. . At this time, since the TFTs (T11 to T31) in the first row are simultaneously turned on, the output signals A1-out to A3-out of the operational amplifiers A1 to A3 change simultaneously and are output in parallel. In this state, when the SMPL signal is turned on, the output signals A1-out to A3-out of the operational amplifiers A1 to A3 are transferred to the sample hold capacitors CL1 to CL3, respectively, and the SMPL signal is turned off and temporarily held. Thus, if the output signals A1-out to A3-out of the operational amplifiers A1 to A3 are sampled and held in the sample and hold capacitors CL1 to CL3 by the SMPL signal in the first row, the signals of the capacitive elements C11 to C31 in the first row are obtained. This is output from the pixel area 100.

次いで、シフトレジスタSR2から直列変換用スイッチSr1、Sr2、Sr3の順番で、シフトレジスタSR2からのパルスを印加することにより、サンプルホールド容量CL1〜CL3にホールドされていた信号が、サンプルホールド容量CL1、CL2、CL3の順でアンプAbから出力される。結果として、容量素子C11、C21、C31の1行分の蓄積信号が順次、直列変換されて出力される。   Next, by applying pulses from the shift register SR2 in the order of the serial conversion switches Sr1, Sr2, and Sr3 from the shift register SR2, the signals held in the sample and hold capacitors CL1 to CL3 are changed to the sample and hold capacitors CL1 and CL3. Output from the amplifier Ab in the order of CL2 and CL3. As a result, the accumulated signals for one row of the capacitive elements C11, C21, C31 are sequentially converted and output.

この動作と並行して、容量素子C11〜C31及びオペアンプA1〜A3をリセットするために、図示しないコントローラからのRC信号をハイレベル、XRES信号をローレベル、シフトレジスタSR1からゲート配線Vg1へのゲートパルスをハイレベルにする。これにより、容量素子C11〜C31のG電極は、リセットバイアス電圧V(reset)にバイアスされ、容量素子C11〜C31が初期状態に戻る。このようにして、読み出し装置11内で直列変換用スイッチSr1〜Sr3により直列変換され出力される最中に、画素エリア100内の容量素子C11〜C31のリセット動作と、読み出し装置11内の容量素子Cf1〜Cf3のリセット動作とが行われる。   In parallel with this operation, in order to reset the capacitive elements C11 to C31 and the operational amplifiers A1 to A3, the RC signal from the controller (not shown) is high level, the XRES signal is low level, and the gate from the shift register SR1 to the gate wiring Vg1 Set the pulse to high level. As a result, the G electrodes of the capacitive elements C11 to C31 are biased to the reset bias voltage V (reset), and the capacitive elements C11 to C31 return to the initial state. In this way, during the serial conversion and output from the serial conversion switches Sr1 to Sr3 in the readout device 11, the reset operation of the capacitive elements C11 to C31 in the pixel area 100 and the capacitive element in the readout device 11 are performed. The reset operation of Cf1 to Cf3 is performed.

次いで、2行目の容量素子C12〜C32、3行目の容量素子C13〜C33の読み出し及びリセット動作も同様に行われ、これにより第1行から第3行全ての容量素子C11〜C33の信号電荷を出力することができる。   Next, the read and reset operations of the capacitor elements C12 to C32 in the second row and the capacitor elements C13 to C33 in the third row are performed in the same manner, whereby the signals of the capacitor elements C11 to C33 in all the first to third rows are performed. Electric charge can be output.

以後、上記の光電変換期間T1と読み出し及びリセット期間T2を繰り返し実行することにより、連続した動画画像を取得することができる。ここでは、光電変換期間T1、読み出し及びリセット期間T2の順で説明したが、実際には1フレーム目の撮影直前に容量素子をリセットする必要があるため、図4に示すように光電変換期間T1の前に読み出し及びリセット期間T0を設け、上記の読み出し及びリセット期間T2と同様の動作により、容量素子C11〜C33をリセットする。   Thereafter, a continuous moving image can be obtained by repeatedly executing the photoelectric conversion period T1 and the readout and reset period T2. Here, the photoelectric conversion period T1 and the readout and reset period T2 have been described in this order. However, since it is actually necessary to reset the capacitor element immediately before photographing the first frame, the photoelectric conversion period T1 as illustrated in FIG. A read and reset period T0 is provided before the read operation, and the capacitive elements C11 to C33 are reset by the same operation as the read and reset period T2.

従って、本実施例で示したタイムチャートが、従来例で示した図10のタイムチャートと異なるところは、リフレッシュ期間を設けていないところであり、その分だけ動画画像を取得する際のフレーム周波数を大きくできるメリットがある。   Therefore, the time chart shown in the present embodiment is different from the time chart of FIG. 10 shown in the conventional example in that no refresh period is provided, and the frame frequency when acquiring a moving image is increased accordingly. There is a merit that can be done.

また、従来例では、すべての光電変換素子を一括でリフレッシュしていたため、リフレッシュ時の暗電流成分による、GNDや電源などの変動を緩和させるためのwait期間を設ける必要があった。これに対し、本実施例では、各行単位でリフレッシュしているために、一度にリフレッシュする容量素子の数がはるかに少ないため、特別にwait期間を設ける必要がなく、その分だけ動画のフレーム周波数を大きくできる。   In the conventional example, since all the photoelectric conversion elements are collectively refreshed, it is necessary to provide a wait period for alleviating fluctuations in GND, power supply, and the like due to dark current components at the time of refresh. On the other hand, in the present embodiment, since refresh is performed in units of rows, the number of capacitive elements to be refreshed at one time is much smaller, so there is no need to provide a special wait period, and the frame frequency of the moving image is accordingly increased. Can be increased.

以上説明したように、本実施例の放射線撮像装置は、放射線を波長変換する波長変換体としての沃化セシウム、酸硫化ガドリニウム等の蛍光体層14と、絶縁基板1上に、マトリクス状に配設された複数個の容量素子C11〜C33と、蛍光体層14にて入射された放射線(X線)から波長変換された光を電荷に変換する光電変換層を形成する第1の半導体層4、ゲート電極を形成する第1の電極層2、及びソース・ドレイン電極を形成する第2の電極層6、7を有し且つ容量素子C11〜C33に接続された複数個のスイッチ及び光電変換素子として機能するTFT(T11〜T33)と、容量素子C11〜C32にバイアスを印加するバイアス配線Vs1〜3と、TFT(T11〜T33)に駆動信号を供給するゲート配線Vs1〜3と、TFT(T11〜T33)の出力を読み出す信号配線Sig1〜3とから成る画素エリア100を有する放射線撮像用基板とを有し、TFT(T11〜T33)に入射する放射線量に応じた電荷を容量素子C11〜C33に蓄積し、蓄積電荷を出力するよう構成されている。   As described above, the radiation imaging apparatus of the present embodiment is arranged in a matrix on the insulating substrate 1 and the phosphor layer 14 such as cesium iodide and gadolinium oxysulfide as a wavelength converter for wavelength conversion of radiation. A plurality of capacitive elements C11 to C33 provided, and a first semiconductor layer 4 that forms a photoelectric conversion layer that converts light converted in wavelength from radiation (X-rays) incident on the phosphor layer 14 into charges. A plurality of switches and photoelectric conversion elements having a first electrode layer 2 for forming a gate electrode and second electrode layers 6 and 7 for forming a source / drain electrode and connected to capacitive elements C11 to C33 TFTs (T11 to T33) functioning as a bias, bias wirings Vs1 to Vs1 to apply a bias to the capacitive elements C11 to C32, and gate wirings Vs1 to Vs1 to supply drive signals to the TFTs (T11 to T33) A radiation imaging substrate having a pixel area 100 composed of signal wirings Sig1 to 3 that read out the outputs of the TFTs (T11 to T33), and charge corresponding to the amount of radiation incident on the TFTs (T11 to T33) It is configured to accumulate in C11 to C33 and output the accumulated charge.

また、この構成において、TFT(T11〜T33)のソース電極もしくはドレイン電極が接続される信号配線Sig1〜3には、少なくとも2つ以上の基準電位を有する電源部として、TFT(T11〜T33)で発生した電荷を容量素子に蓄積するための蓄積用電源V(str)と、容量素子C11〜C33をリセットするためのリセット用電源V(reset)とが接続されている。   Further, in this configuration, the signal lines Sig1 to Sig3 to which the source electrodes or drain electrodes of the TFTs (T11 to T33) are connected are TFTs (T11 to T33) as power supply units having at least two reference potentials. An accumulation power source V (str) for accumulating the generated charges in the capacitor element and a reset power source V (reset) for resetting the capacitor elements C11 to C33 are connected.

従って、本実施例によれば、容量素子と、スイッチ及び光電変換素子として機能するTFTから構成され、TFTの信号配線に少なくとも2つ以上の基準電位を接続可能にすることにより、製造プロセスを簡略化でき、高歩留まりで安価な放射線撮像装置を提供できる。即ち、容量素子とTFTとの互いの層構成(図3)を比較すると、容量素子形成のためだけに形成された層は一つもないため、容量素子とTFTとを同一プロセスで形成することができ、製造工程数を大幅に減らして製造プロセスの簡略化が可能となる。   Therefore, according to this embodiment, the manufacturing process is simplified by comprising a capacitor element and a TFT that functions as a switch and a photoelectric conversion element, and enabling connection of at least two or more reference potentials to the signal wiring of the TFT. It is possible to provide an inexpensive radiation imaging apparatus with a high yield. That is, comparing the mutual layer configuration of the capacitive element and the TFT (FIG. 3), since there is no single layer formed only for the capacitive element formation, the capacitive element and the TFT can be formed by the same process. In addition, the number of manufacturing steps can be greatly reduced and the manufacturing process can be simplified.

また、本実施例の放射線撮像装置によれば、TFTがスイッチ機能のほか光電変換素子の機能も有する構成であるため、TFTサイズを大きくすることにより、高感度化と転送能力の向上といった二つの効果を同時に持たせることが可能である。   In addition, according to the radiation imaging apparatus of the present embodiment, since the TFT has a function of a photoelectric conversion element in addition to the switch function, increasing the TFT size can increase the sensitivity and improve the transfer capability. It is possible to have an effect at the same time.

次に、本実施例の放射線撮像装置を図面を用いて説明する。本実施例と実施例1との相違点はバイアス用電源Vsがゲート駆動装置102内に設けられ、各バイアス配線Vs1〜Vs3がゲート駆動装置102に接続されている点である。その他の構成要素は実施例1と同様である。   Next, the radiation imaging apparatus of a present Example is demonstrated using drawing. The difference between the present embodiment and the first embodiment is that a bias power source Vs is provided in the gate driving device 102 and the bias wirings Vs1 to Vs3 are connected to the gate driving device 102. Other components are the same as those in the first embodiment.

本実施例の放射線撮像装置は、容量素子と、スイッチ及び光電変換素子として機能する例えばアモルファスシリコン(a−Si)を用いたTFTとから構成された光センサーを配置した光電変換装置としての放射線撮像用基板と、放射線を可視光に変換するための波長変換体としての蛍光体とを組み合わせたものであるが、各素子の層構成が実施例1とは異なる。   The radiation imaging apparatus of the present embodiment is a radiation imaging as a photoelectric conversion apparatus in which an optical sensor composed of a capacitive element and a TFT using, for example, amorphous silicon (a-Si) functioning as a switch and a photoelectric conversion element is arranged. 1 is a combination of a substrate for use and a phosphor as a wavelength converter for converting radiation into visible light, but the layer configuration of each element is different from that of the first embodiment.

図11は、本実施例の放射線撮像装置の等価回路図、図12は平面図、図13は図12中のB−B'線に沿った1画素の断面図である。   11 is an equivalent circuit diagram of the radiation imaging apparatus of the present embodiment, FIG. 12 is a plan view, and FIG. 13 is a cross-sectional view of one pixel along the line BB ′ in FIG.

放射線撮像用基板は、図11のように、容量素子と、スイッチ及び光電変換素子として機能するTFTとから構成される。C11〜C33は容量素子、T11〜T33はスイッチ及び光電変換素子となるTFTであり、それぞれ画素を構成し、絶縁基板上に二次元状に複数配置されて画素エリア(画素部)100を形成している。なお、ここでは画素エリア100の画素配列として3×3画素を示しているが、実際には例えば2000×1000画素が絶縁基板に配置されている。   As shown in FIG. 11, the radiation imaging substrate includes a capacitive element and a TFT that functions as a switch and a photoelectric conversion element. C11 to C33 are capacitive elements, and T11 to T33 are TFTs serving as switches and photoelectric conversion elements. Each of them constitutes a pixel, and a plurality of two-dimensionally arranged pixels are formed on an insulating substrate to form a pixel area (pixel portion) 100. ing. Here, 3 × 3 pixels are shown as the pixel arrangement of the pixel area 100, but actually, for example, 2000 × 1000 pixels are arranged on the insulating substrate.

絶縁基板(光電変換基板)は、所定の切断部で切断され、TCP(テープキャリアパッケージ)等のプリント配線基板を介して、信号配線Sig1〜Sig3は読み出し装置101に、バイアス配線Vs1〜Vs3及びゲート配線Vg1〜Vg3はゲート駆動装置102にそれぞれ接続される。バイアス配線Vs1〜Vs3は、ゲート駆動装置102内に設けたバイアス電源(図示しない)に接続される。   The insulating substrate (photoelectric conversion substrate) is cut at a predetermined cutting portion, and the signal wirings Sig1 to Sig3 are connected to the reading device 101 via the printed wiring board such as TCP (tape carrier package), the bias wirings Vs1 to Vs3 and the gate. The wirings Vg1 to Vg3 are connected to the gate driving device 102, respectively. The bias lines Vs1 to Vs3 are connected to a bias power source (not shown) provided in the gate driving device 102.

図示するように、容量素子C11〜C33は共通のバイアス配線Vs1〜Vs3に接続されており、ゲート駆動装置102から一定バイアスが印加される。各TFT(T11〜T33)のゲート電極は、共通のゲート配線Vg1〜Vg3に接続されており、ゲート駆動装置102からTFT(T11〜T33)のゲートのON及びOFFを制御する。また、各TFT(T11〜T33)のソース若しくはドレイン電極は、共通の信号配線Sig1〜Sig3に接続されており、各信号配線Sig1〜Sig3は、読み出し装置101に接続されている。   As shown in the figure, the capacitive elements C11 to C33 are connected to common bias lines Vs1 to Vs3, and a constant bias is applied from the gate driving device 102. The gate electrodes of the TFTs (T11 to T33) are connected to the common gate wirings Vg1 to Vg3, and the gate driving device 102 controls the ON and OFF of the gates of the TFTs (T11 to T33). The source or drain electrode of each TFT (T11 to T33) is connected to common signal wirings Sig1 to Sig3, and each signal wiring Sig1 to Sig3 is connected to the reading device 101.

TFT(T11〜T33)のそれぞれには、図12の平面図に示すように、複数のソース電極若しくはドレイン電極が、各容量素子C11〜C33と信号配線Sig1〜Sig3との間の領域で、その信号配線Sig1〜Sig3の方向に直交する方向に延びて所定間隔で形成されている。こうすることで、TFTサイズを大きくしている。   As shown in the plan view of FIG. 12, each of the TFTs (T11 to T33) includes a plurality of source electrodes or drain electrodes in a region between the capacitive elements C11 to C33 and the signal wirings Sig1 to Sig3. The signal lines Sig1 to Sig3 are formed at predetermined intervals extending in a direction orthogonal to the direction of the signal lines Sig1 to Sig3. In this way, the TFT size is increased.

上記放射線撮像装置の層構成は、図13に示すように、絶縁基板21上にTFT(T11)及び容量素子C11を備えたものとなっている。   As shown in FIG. 13, the layer configuration of the radiation imaging apparatus includes a TFT (T11) and a capacitive element C11 on an insulating substrate 21.

TFT(T11)は、ゲート電極を形成する第1の電極層22、ゲート絶縁層を形成する第1の絶縁層23、光電変換層を形成する第1の半導体層24、n型半導体層等から成るオーミックコンタクト層25、ソース・ドレイン電極を形成する第2の電極層26、27を備えている。   The TFT (T11) includes a first electrode layer 22 that forms a gate electrode, a first insulating layer 23 that forms a gate insulating layer, a first semiconductor layer 24 that forms a photoelectric conversion layer, an n-type semiconductor layer, and the like. An ohmic contact layer 25 and second electrode layers 26 and 27 for forming source / drain electrodes are provided.

容量素子C11は、G電極を形成する第1の電極層28、絶縁層を形成する第1の絶縁層29(TFT(T11)側の第1の絶縁層23と同層)、D電極を形成する第2の電極層30から構成されている。容量素子C11のD電極(第2の電極層30)と、TFT(T11)のソース・ドレイン電極(第2の電極層26、27)とは、同一の第2の電極層で形成され、D電極(第2の電極層30)とソース若しくはドレイン電極(第2の電極層26、27)は接続されている。   The capacitive element C11 includes a first electrode layer 28 that forms a G electrode, a first insulating layer 29 that forms an insulating layer (same layer as the first insulating layer 23 on the TFT (T11) side), and a D electrode. The second electrode layer 30 is made up of. The D electrode (second electrode layer 30) of the capacitive element C11 and the source / drain electrodes (second electrode layers 26, 27) of the TFT (T11) are formed of the same second electrode layer, and D The electrode (second electrode layer 30) and the source or drain electrode (second electrode layers 26, 27) are connected.

ゲート配線Vg1は、第1の電極層から形成され、TFT(T11)のゲート電極(第1の電極層22)に接続されている。信号配線Sig1は、第2の電極層から形成され、ソース・ドレイン電極(第2の電極層26、27)に接続されている。バイアス配線Vs1は、第1の電極層で形成され、容量素子C11のG電極(第1の電極層28)に接続されている。   The gate wiring Vg1 is formed from the first electrode layer, and is connected to the gate electrode (first electrode layer 22) of the TFT (T11). The signal wiring Sig1 is formed from the second electrode layer and is connected to the source / drain electrodes (second electrode layers 26 and 27). The bias wiring Vs1 is formed of the first electrode layer, and is connected to the G electrode (first electrode layer 28) of the capacitor C11.

これらの上層には、SiNx等から成る第2の絶縁層31、ポリイミド等から成る有機保護層32が形成されている。さらにその上層には、接着層33を介して蛍光体層34が配置されている。
[応用例]
図6は、本発明による放射線撮像装置のX線診断システムへの応用例を示したものである。
On these layers, a second insulating layer 31 made of SiNx or the like and an organic protective layer 32 made of polyimide or the like are formed. Furthermore, a phosphor layer 34 is disposed on the upper layer via an adhesive layer 33.
[Application example]
FIG. 6 shows an application example of the radiation imaging apparatus according to the present invention to an X-ray diagnostic system.

X線チューブ6050で発生したX線6060は患者あるいは被験者6061の胸部6062を透過し、シンチレータ(蛍光体)を上部に実装した放射線撮像装置6040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。   X-rays 6060 generated by the X-ray tube 6050 pass through the chest 6062 of the patient or subject 6061 and enter a radiation imaging apparatus 6040 having a scintillator (phosphor) mounted thereon. This incident X-ray includes information inside the body of the patient 6061. The scintillator emits light in response to the incidence of X-rays, and this is photoelectrically converted to obtain electrical information. This information can be digitally converted and image-processed by an image processor 6070 as a signal processing means, and can be observed on a display 6080 as a display means in a control room.

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など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 telephone line 6090, and can be displayed on a display 6081 serving as a display means such as a doctor room in another place or stored in a recording means such as an optical disk. It is also possible for a doctor to make a diagnosis. Moreover, it can also record on the film 6110 used as a recording medium by the film processor 6100 used as a recording means.

以上説明したように、本発明は、医療用画像診断装置、非破壊検査装置、放射線を用いた分析装置などに応用される光電変換用基板及び光電変換装置、放射線撮像用基板及び放射線撮像装置などの用途に適用可能である。   As described above, the present invention is a medical image diagnostic apparatus, a nondestructive inspection apparatus, a photoelectric conversion substrate and a photoelectric conversion apparatus, a radiation imaging substrate, a radiation imaging apparatus, and the like applied to an analysis apparatus using radiation. It is applicable to the use of.

本発明の実施例1による放射線撮像装置の等価回路図である。1 is an equivalent circuit diagram of a radiation imaging apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 図1に示す放射線撮像装置の平面図である。It is a top view of the radiation imaging device shown in FIG. 図2中のA−A’線に沿った1画素の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of one pixel along the line A-A ′ in FIG. 2. 本発明の実施例による放射線撮像装置の駆動方法を説明するタイミングチャートである。5 is a timing chart illustrating a method for driving a radiation imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. TFTの半導体層に光電変換層を用いた場合の光照射量に対するOFFリーク量のゲートバイアス依存を示すグラフである。It is a graph which shows the gate bias dependence of the amount of OFF leaks with respect to the light irradiation amount at the time of using a photoelectric converting layer for the semiconductor layer of TFT. 本発明の放射線撮像装置のX線診断システムへの応用例を説明する概略図である。It is the schematic explaining the example of application to the X-ray diagnostic system of the radiation imaging device of this invention. 従来例の放射線撮像装置の等価回路図である。It is the equivalent circuit schematic of the radiation imaging device of a prior art example. 従来例の放射線撮像装置の平面図である。It is a top view of the radiation imaging device of a prior art example. 従来例の放射線撮像装置の1画素の断面図である。It is sectional drawing of 1 pixel of the radiation imaging device of a prior art example. 従来例の放射線撮像装置の駆動方法を説明するタイミング図である。It is a timing diagram explaining the drive method of the radiation imaging device of a prior art example. 本発明の実施例2による放射線撮像装置の等価回路図である。It is the equivalent circuit schematic of the radiation imaging device by Example 2 of this invention. 図11に示す放射線撮像装置の平面図である。It is a top view of the radiation imaging device shown in FIG. 図12のB−B’線に沿った1画素の平面図である。FIG. 13 is a plan view of one pixel along the line B-B ′ in FIG. 12.

符号の説明Explanation of symbols

100 画素エリア(画素部)
101 読み出し装置(読み出し回路部)
102 ゲート駆動装置(駆動回路部)
P11〜P33 光電変換素子(半導体変換素子)
C11〜C33 容量素子
T11〜T33 TFT(薄膜トランジスタ)
Vg1〜3 共通ゲート配線
Sig1〜3 共通信号配線
Vs1〜3 共通バイアス配線
100 pixel area (pixel part)
101 Reading device (reading circuit unit)
102 Gate drive device (drive circuit section)
P11 to P33 Photoelectric conversion element (semiconductor conversion element)
C11 to C33 Capacitance elements T11 to T33 TFT (Thin Film Transistor)
Vg1 to 3 Common gate wiring Sig1 to 3 Common signal wiring Vs1 to 3 Common bias wiring

Claims (6)

放射線を光に変換する波長変換体と、
基板上に、複数の画素が2次元状に配設された画素部と、複数の前記画素と接続し該画素にバイアスを印加する複数のバイアス配線と、複数の前記画素と接続し前記画素を駆動する複数の駆動配線と、複数の前記画素と接続し前記画素で生成された電荷を読み出す信号配線と、を有する光電変換基板と、を有する放射線撮像装置において、
前記画素は、前記バイアス配線に接続された容量素子と、該容量素子、前記駆動配線、及び前記信号配線に接続された光電変換素子と、からなり、
前記光電変換素子は、前記駆動配線に接続されるゲート電極と、絶縁層と、前記光を電荷に変換する半導体層と、一方が前記容量素子に接続され、他方が前記信号配線に接続されるソース・ドレイン電極と、を有し、
前記信号配線と接続し、少なくとも2つ以上の基準電位を有する電源部を有することを特徴とする放射線撮像装置。
A wavelength converter for converting radiation into light;
A pixel portion in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged on a substrate, a plurality of bias wirings that connect to the plurality of pixels and apply a bias to the pixels, and a plurality of pixels that are connected to the plurality of pixels. In a radiation imaging apparatus comprising: a plurality of drive wirings to be driven; and a photoelectric conversion substrate having a signal wiring that is connected to the plurality of pixels and reads out charges generated in the pixels.
The pixel includes a capacitive element connected to the bias wiring, and a photoelectric conversion element connected to the capacitive element, the driving wiring, and the signal wiring,
The photoelectric conversion element includes a gate electrode connected to the drive wiring, an insulating layer, a semiconductor layer that converts the light into electric charge, one connected to the capacitor, and the other connected to the signal wiring. A source / drain electrode,
A radiation imaging apparatus comprising a power supply unit connected to the signal wiring and having at least two reference potentials.
前記容量素子は、前記光に応じて前記半導体層で発生した前記電荷を蓄積し、
前記光電変換素子は、前記駆動配線からの駆動信号により前記容量素子に蓄積された前記電荷を前記信号配線に転送することを特徴とする請求項1に記載の放射線撮像装置。
The capacitive element accumulates the charge generated in the semiconductor layer in response to the light,
2. The radiation imaging apparatus according to claim 1, wherein the photoelectric conversion element transfers the electric charge accumulated in the capacitor element to the signal wiring by a driving signal from the driving wiring.
前記容量素子に、あらかじめ電荷を蓄積し、
前記光電変換素子は、前記容量素子に蓄積された前記電荷を前記光に応じて放電し、前記駆動配線からの駆動信号により、前記容量素子の残りの電荷を前記信号配線に転送することを特徴とする請求項1または2に記載の放射線撮像装置。
In the capacitor element, charges are accumulated in advance,
The photoelectric conversion element discharges the electric charge accumulated in the capacitive element according to the light, and transfers the remaining electric charge of the capacitive element to the signal wiring in accordance with a driving signal from the driving wiring. The radiation imaging apparatus according to claim 1 or 2.
前記電源部は、前記光電変換素子で発生した前記電荷を前記容量素子に蓄積するための蓄積用電源と、前記容量素子をリセットするためのリセット用電源と、を有することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。   The power supply unit includes: a storage power supply for storing the electric charge generated in the photoelectric conversion element in the capacitive element; and a reset power supply for resetting the capacitive element. The radiation imaging apparatus according to any one of 1 to 3. 前記波長変換体は、酸硫化ガドリニウム(Gd)もしくは沃化セシウム(CsI)を主成分とする蛍光体であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。 5. The wavelength converter according to claim 1, wherein the wavelength converter is a phosphor mainly composed of gadolinium oxysulfide (Gd 2 O 2 S 3 ) or cesium iodide (CsI). Radiation imaging device. 前記画素部を被覆して配置される絶縁層と、
前記絶縁層と前記波長変換体との間に配置される保護層とをさらに有することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。
An insulating layer disposed to cover the pixel portion;
The radiation imaging apparatus according to claim 1, further comprising a protective layer disposed between the insulating layer and the wavelength converter.
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