JP4514182B2 - 画像形成装置及び放射線検出装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置及び放射線検出装置に関し、特に、液晶パネルや光電変換装置を含む画像形成装置、X線、α線、β線、γ線を含む放射線を検出する放射線検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、TFTを用いたパネルの大判化や駆動速度の高速化が急速に進んでいる。これは、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X線撮像装置などのエリアセンサーの各分野への利用の影響によるものである。
【0003】
また、その大判化の流れと同時に、画素ピッチの微細化も進み、配線幅の微細化により、各部の配線抵抗が高くなる傾向がある。液晶パネルにおいては、画素ピッチの微細化により画素の開口率が低下した結果、バックライトからの光量の低下を引き起こし、高輝度な液晶パネルを提供することが難しくなっている。
【0004】
また、大判化に伴う配線パターン長の増加や配線パターンの微細化に伴う配線抵抗の増加によって、時定数が増加しTFTの駆動速度を低下させることにつながる。
【0005】
X線撮像装置についても同様で、開口率の低下は、センサー受光部の面積を低下させるために、センサー感度が低下してしまう。また、TFTの駆動速度を低下させると、動画センサーとして使用できなくなる場合があり、センサーの用途が限られる。
【0006】
図8は、従来のTFTを用いたマトリックスパネルの等価回路である。ここで、このマトリクスパネルを光電変換装置もしくは放射線検出装置に応用した例を説明する。
【0007】
図8に示す各画素は、一つの薄膜トランジスタ部(TFT部)12と一つの光電変換素子部11が対で構成されている。
【0008】
光電変換素子部11は、光を吸収した際にエレクトロンとホールを生成し、このエレクトロンもしくはホールを内部のコンデンサーに蓄積する。
【0009】
その後、ゲートドライバー回路部17を駆動することでゲート線13にTFT部12をオンするオン電圧を印加し、TFT部12を駆動させることにより、コンデンサーに蓄積されたエレクトロンもしくはホールを直接、もしくは間接的にTFT部12を通じてデータライン14から信号処理回路部15に転送することで、画像を表示させる。
【0010】
このような光電変換装置の一例として、特許文献1には、製造過程で生じるホトセンサの不良による画像情報の欠落をなくすために、イメージセンサの隣接する2個以上のホトセンサの光電荷を加え合せた出力を一画素の光電荷とするようにしたものが開示されている。
【0011】
また、光電変換素子部11がMIS(metal-insulator-semiconductor)型の場合は、共通電極ドライバー回路部16から共通電極配線10に半導体層の順方向バイアスを印加し、絶縁膜界面に蓄積されたエレクトロンもしくはホールを除去する操作が必要となる。
【0012】
また、マトリックスパネルの上部に放射線を可視光に変換する蛍光体層を配置するか、光電変換素子に直接放射線からエレクトロンとホールを発生させるアモルファスセレンやヨウ化鉛、ヨウ化水銀を用いれば、放射線検出装置となる。
【0013】
液晶表示パネルにおいては、光電変換素子部11に代えて、液晶コンデンサー部18を形成する。
【0014】
以上説明した例においては、以下に説明するような課題がある。
【0015】
すなわち、TFT部12を高速駆動する際に光電変換装置等に要求されることと、低速駆動する際に光電変換装置等に要求されることとが異なり、その両者の要求を同時に達成するのが困難であるという点である。
【0016】
高速駆動したときには、応答速度の速さが優先され、応答速度が低下した際に発生する液晶表示パネル、光電変換素子パネル双方における、残像による表示・取り込み画像に対するアーチファクトを除去することが優先される。
【0017】
一方、低速駆動したときに要求されることは、応答速度の速さよりも、高精細、高コントラストな画像表示、画像取り込みが優先される。
【0018】
X線撮像装置については、従来、個別撮影を行なうために、種々の分解能のフィルム、例えばフィルム/シートの組み合わせまたは記憶シートを用いることが公知である。透過照射のために切り替え可能な拡大倍率及びそれに低い位置分解能を有するX線画像増幅器がある。また、信号を読み出す際の駆動方法を制御することによって高フレームモードと高精細モードとの選択動作を行なうX線診断装置が、特許文献2、3、4、5に開示されている。
【0019】
【特許文献1】
特開平05−091419号公報
【特許文献2】
特開平07−072258号公報
【特許文献3】
特開平07−322141号公報
【特許文献4】
特開平09−037159号公報
【特許文献5】
特開2000−059696号公報
【0020】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、マトリクスパネル等の簡易な構成で、目的に応じて、高速駆動と高精細の画像の取得を可能にすることを課題とする。即ち、高速駆動と高精細の画像の取得を実現するには、マトリクスパネルの構成が複雑になったり、或いは駆動ICの構成が複雑になってしまう課題があった。
【0021】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、行列状に配列され、第1の電極と第2の電極との間に配置された半導体層を有する光電変換素子と、前記光電変換素子で変換された光信号に基づく電気信号を転送するための二つのスイッチ素子と、をそれぞれ有する複数の画素と、同一行に属する複数の画素の前記二つのスイッチ素子の一方のスイッチ素子を共通に駆動する第1の制御配線と、複数の行に属する複数の画素の前記二つのスイッチ素子の他方のスイッチ素子を共通に駆動する第2の制御配線と、に接続されており、各前記画素の前記二つのスイッチ素子を駆動させるためのドライバー回路部と、各前記画素からの信号を処理する信号処理回路部と、を備えた画像形成装置において、前記信号処理回路部は、同一列に属する複数の画素の前記一方のスイッチ素子に接続された第1のデータ配線と、複数列に属する複数の画素の前記他方のスイッチ素子に共通に接続された第2のデータ配線と、に接続されており、前記二つのスイッチ素子は薄膜トランジスタであって、前記第1の制御配線に前記一方のスイッチ素子のゲートが接続されており、前記第2の制御配線に前記他方のスイッチ素子のゲートが接続されており、同一列に属する複数の画素の前記一方のスイッチ素子のドレイン又はソースが前記第1のデータ配線に接続されており、複数列に属する複数の画素の前記他方のスイッチ素子のドレイン又はソースが前記第2のデータ配線に共通に接続されており、前記二つのスイッチ素子と前記二つのスイッチ素子のソース又はドレインが共通に接続された前記第1の電極との間に、前記二つのスイッチ素子の表面を平坦にするための平坦化膜が配置されており、前記光電変換素子が前記平坦化膜を介して前記二つのスイッチ素子の上に積層して配置されており、i行目(iは1以上の奇数)の画素の前記一方のスイッチ素子を共通に駆動する第1の制御配線とi+1行目の画素の前記一方のスイッチ素子を共通に駆動する第1の制御配線との間に、前記i行目の画素及び前記i+1行目の画素の前記他方のスイッチ素子を共通に駆動する第2の制御配線が配置されており、且つ、i+2行目の画素の前記一方のスイッチ素子を共通に駆動する第1の制御配線とi+3行目の画素の前記一方のスイッチ素子を共通に駆動する第1の制御配線との間に、前記i+2行目の画素及び前記i+3行目の画素の前記他方のスイッチ素子を共通に駆動する第2の制御配線が配置されており、j列目(jは1以上の奇数)の画素の前記一方のスイッチ素子に接続された第1のデータ配線とj+1列目の画素の前記一方のスイッチ素子に接続された第1のデータ配線との間に、前記j列目の画素及び前記j+1列目の画素の前記他方のスイッチ素子に共通に接続された第2のデータ配線が配置されており、且つ、j+2列目の画素の前記一方のスイッチ素子に接続された第1のデータ配線とj+3列目の画素の前記一方のスイッチ素子に接続された第1のデータ配線との間に、前記j+2列目の画素及び前記j+3列目の画素の前記他方のスイッチ素子に共通に接続された第2のデータ配線が配置されている構成を提供するものである。
【0022】
また、本発明は、行列状に配列され、第1の電極と第2の電極との間に配置された半導体層を有して放射線を電気信号に変換する変換素子と、前記変換素子で変換された光信号に基づく電気信号を転送するための二つのスイッチ素子と、をそれぞれ有する複数の画素と、同一行に属する複数の画素の前記二つのスイッチ素子の一方のスイッチ素子を共通に駆動する第1の制御配線と、複数の行に属する複数の画素の前記二つのスイッチ素子の他方のスイッチ素子を共通に駆動する第2の制御配線と、に接続されており、各前記画素の前記二つのスイッチ素子を駆動させるためのドライバー回路部と、各前記画素からの信号を処理する信号処理回路部と、を備えた放射線検出装置において、前記信号処理回路部は、同一列に属する複数の画素の前記一方のスイッチ素子に接続された第1のデータ配線と、複数列に属する複数の画素の前記他方のスイッチ素子に共通に接続された第2のデータ配線と、に接続されており、前記二つのスイッチ素子は薄膜トランジスタであって、前記第1の制御配線に前記一方のスイッチ素子のゲートが接続されており、前記第2の制御配線に前記他方のスイッチ素子のゲートが接続されており、同一列に属する複数の画素の前記一方のスイッチ素子のドレイン又はソースが前記第1のデータ配線に接続されており、複数列に属する複数の画素の前記他方のスイッチ素子のドレイン又はソースが前記第2のデータ配線に共通に接続されており、前記二つのスイッチ素子と前記二つのスイッチ素子のソース又はドレインが共通に接続された前記第1の電極との間に、前記二つのスイッチ素子の表面を平坦にするための平坦化膜が配置されており、前記変換素子が前記平坦化膜を介して前記二つのスイッチ素子の上に積層して配置されており、i行目(iは1以上の奇数)の画素の前記一方のスイッチ素子を共通に駆動する第1の制御配線とi+1行目の画素の前記一方のスイッチ素子を共通に駆動する第1の制御配線との間に、前記i行目の画素及び前記i+1行目の画素の前記他方のスイッチ素子を共通に駆動する第2の制御配線が配置されており、且つ、i+2行目の画素の前記一方のスイッチ素子を共通に駆動する第1の制御配線とi+3行目の画素の前記一方のスイッチ素子を共通に駆動する第1の制御配線との間に、前記i+2行目の画素及び前記i+3行目の画素の前記他方のスイッチ素子を共通に駆動する第2の制御配線が配置されており、j列目(jは1以上の奇数)の画素の前記一方のスイッチ素子に接続された第1のデータ配線とj+1列目の画素の前記一方のスイッチ素子に接続された第1のデータ配線との間に、前記j列目の画素及び前記j+1列目の画素の前記他方のスイッチ素子に共通に接続された第2のデータ配線が配置されており、且つ、j+2列目の画素の前記一方のスイッチ素子に接続された第1のデータ配線とj+3列目の画素の前記一方のスイッチ素子に接続された第1のデータ配線との間に、前記j+2列目の画素及び前記j+3列目の画素の前記他方のスイッチ素子に共通に接続された第2のデータ配線が配置されている構成を提供するものである。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0024】
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1の放射線検出装置に備えているTFTマトリックスパネルの等価回路である。
【0025】
図1に示すTFTマトリックスパネル1は、ゲートドライバー回路部17から第1のゲート線群13A,及びまたは第2のゲート線群13Bに印加されるバイアスにより、マトリックス状に配列されたTFT部12を駆動させ、各光電変換素子部11からの信号を、対になるTFT部12を通じて第1のデータライン群14A,及びまたは、第2のデータライン群14Bから信号処理回路部15へ転送することで、画像情報を読み出す。光電変換素子の構造としては、容量を内部に有するMIS(metal-insulator-semiconductor)構造を用いることができる。
【0026】
ここでは、光電変換素子部11にコンデンサーを含んでおり、外部から取り込んだ光によりエレクトロンとホールのキャリアを発生させ、このキャリアをTFT部12により読み出す。
【0027】
また、TFTマトリックスパネル1上に、放射線を可視光に変換する蛍光体層を配置するもしくは、光電変換素子に直接放射線を吸収し、エレクトロンとホールとを発生させるアモルファスセレンやPbI2、HgI2などの材料を用いることにより、放射線検出フラットパネルセンサーとなる。
【0028】
TFTマトリックスパネル1において、ゲートドライバー回路部17内は第1のゲート線群に対応する系統Aと第2のゲート線群に対応する系統Bとに分離されており、各系統を独立に駆動できるようにしている。同様に信号処理回路部15内も第1のデータライン群に相当する系統Aと第2のデータライン群に相当する系統Bとに分離されており、各系統別々に信号が出力される。
【0029】
ドライバー回路部17及び信号処理回路部15の各系統A,Bはそれぞれ対応しており、ゲートドライバー回路部17の系統Aを駆動させ、系統Aのゲート線13AにTFT部12のオン電圧を印加した場合は、蓄積されたキャリアは、系統Aで制御されるデータライン14Aを通じて信号処理回路部15に転送される。
【0030】
また、ゲートドライバー回路部17の系統Bを駆動させ、系統Bのゲート線13BにTFT部12のオン電圧を印加した場合は、コンデンサーで蓄積されたキャリアは、系統Bで制御されるデータライン14Bを通じて信号処理回路部15に転送される。
【0031】
ゲートドライバー回路部17の系統Aは、ゲート線13AにTFT部12のオン電圧を与えて、行毎に、TFT部12を駆動させて、データライン14Aを通じてキャリアを読み出している。
【0032】
また、系統Bは、ゲート線13BにTFT部12のオン電圧を与えて、例えば隣接する2行のTFT部12を駆動させて、データライン14Bを通じてキャリアを読み出している。
【0033】
系統Aで駆動させた場合、ゲート線13Aが行方向に、データライン14Aが列方向に配置されたTFTマトリックスパネル1内に、m×nの光電変換素子部11を有するパネルに対し、1画像を得るためにゲート線13Aをm本駆動して、データライン14Aのn本にキャリアを転送する。すなわち系統Aにおいては、各ゲート線に接続されているのは同一の行に属する画素のみである。
【0034】
それに対して、系統Bで駆動させた場合、同様のパネルに対し、1画像を得るためにゲート線m/2本を駆動し、データライン14Bn/2本にキャリアを転送する。すなわち、系統Bにおいては、各ゲート線は複数の行にまたがる画素を共通に接続している。
【0035】
このため、系統Bにおいては系統Aの場合に比べて、駆動するゲート線が半分ですむため、約半分の時間でキャリアの読み出しが可能となる。
【0036】
言い換えると、本実施形態の構成によれば、1画素に一つの光電変換素子と二つのスイッチ素子を有し、一方のスイッチ素子は同一行に属する画素のみを共通に接続するゲート線に接続されており(系統A)、他方のスイッチ素子は、複数の行にまたがる画素を共通に接続するゲート線に接続(系統B)されているのである。
【0037】
したがって、系統Aにおいて駆動する場合には、通常の画素数の画像が出力され、系統Bにおいては、4画素を1画素とする画像が出力されることになり、読出し時間が低速で高精細の画像1と、画像1よりも読出し時間が高速で低精細な画像2を場合に応じて駆動することが可能となる。
【0038】
光電変換素子部11がMIS型の場合は、上述のようにキャリアの読み出しを行なった後に、共通電極ドライバー回路部16から共通電極配線10にバイアスを印加し、絶縁膜界面に蓄積されたエレクトロンもしくはホールを除去するリフレッシュ駆動を行なう。
【0039】
図2は、図1に示した光電変換素子部11の一部の模式的な平面図である。ここでは、光電変換素子部11とTFT部12とからなる各画素のピッチは、縦横共に100〜200μm程度の正方形で形成されている。
【0040】
系統Aでは、各画素から行毎に信号を読み取ることが可能である。また、系統Bでは、2行4画素から同時に信号を読み出すことが可能である。
【0041】
これは、系統Aで信号を読み出すことにより、画素ピッチである100〜200μm分の解像度を有する高精細な画像を取り込むことが可能であることを意味する。
【0042】
また、系統Bで信号を読み出すことにより、画素ピッチの2倍となる200〜400μm分の解像度を有する高感度なセンサーとなり、同時に、駆動するゲートドライバー回路部17の処理時間、信号処理回路部15により処理時間双方が約半分となることから、系統Aと比較して高速駆動も可能となる。
【0043】
図3は、図2のP−P間の断面図であり、ここでは放射線を可視光に変換する蛍光体も併せて図示している。
【0044】
TFT部12はゲート電極22と、ゲート絶縁膜23と、半導体層24と、n型半導体層25と、ソース・ドレイン電極26とを備えている。
【0045】
光電変換素子部11は、TFT部12と同様の構成であり、各膜の成膜はTFT部12の形成時に成膜するプロセスと同時に行っている。
【0046】
ゲート電極22と下電極21は、Al−Nd膜とMo膜の2層構成であり、Al−Nd膜をスパッタリング法により30〜400nm程度成膜した後で、その上にMo膜を、真空を維持したままで、同じくスパッタリング法により15〜70nm程度の厚さで成膜している。
【0047】
ゲート絶縁膜23と半導体層24とn型半導体層25とは、CVD法により成膜しており、ゲート絶縁膜23には窒素化シリコン膜を150〜400nm程度の厚さで、半導体層24は300〜1000nm程度の厚さで、n型半導体層25は10〜100nm程度の厚さで、それぞれ真空を破ることなく連続に成膜している。
【0048】
ソース・ドレイン電極26と共通電極配線10とにはアルミニウムを用いており、スパッタリング法により200〜2000nm程度の厚さで成膜している。
【0049】
TFT部12と光電変換素子部11との形成後は、その上部に絶縁性の保護膜となる窒化シリコン保護膜を200〜1500nm程度の厚さでCVD法により成膜し、更にポリイミド膜28を1〜10μm程度の厚さで、スピンコーティング法により成膜している。
【0050】
更に上部には、放射線を可視光に変換する蛍光体層、特に本実施形態においてはGOS(gadoliniumoxysulphidephosphor)膜を配置し、最後に反射層とパネル保護を兼ねるアルミニウムからなる反射膜30を形成している。
【0051】
また、図3に示す構成に代えて、以下説明する図4に示すような層構成としてもよい。
【0052】
図4は、放射線を電気信号に変換するアモルファスセレン35を用いた放射線検出装置に備える光電変換素子部11付近の断面図である。
【0053】
この場合、図3で示したような、放射線を可視光に変換する蛍光体層は使用しないので製造プロセスを簡略化できる。この場合、TFT部12を形成後にアモルファスセレン35を真空蒸着し、その後、共通電極となるITO31を成膜し、窒化シリコン保護膜、ポリイミド保護膜を順次成膜すればよい。
【0054】
ITO31と下電極21とで挟まれたアモルファスセレンコンデンサー部が光電変換素子部11として直接エレクトロンとホールを生成する。ここで、アモルファスセレン35の代わりに、ヨウ化鉛、ヨウ化水銀でもよく、また、ITO31の代わりにX線を十分透過し、比抵抗の低い金属薄膜、例えば、100〜1000nm程度のアルミニウムでもよい。
【0055】
各膜のパターニングはフォトリソグラフィー法を用いており、Al−Nd膜、Mo膜、アルミニウム膜の金属膜のエッチングにはウェットエッチング法を用いているが、特にMo膜、アルミニウム膜に関してはドライエッチング法でも構わない。
【0056】
シリコン系のゲート絶縁膜23、半導体層24、n型半導体層25、窒素化シリコン保護膜27のエッチングにはドライエッチング法を用いている。
【0057】
(実施形態2)
図5は、本発明の実施形態2の液晶表示装置に備えているTFTマトリックスパネルの等価回路である。
【0058】
ゲートドライバー回路部17から複数のゲート線13A,13Bに印加されるバイアスにより、マトリックス状に配列されたTFT部12を駆動させる。
【0059】
こうして、信号処理回路部15から送られる信号を、複数のデータライン14A,14Bを通じ各TFT部12と対になる液晶コンデンサー部18に電圧を印加することによって、液晶の配向方向を変化させ、液晶表示を操作している。
【0060】
なお、隣接するデータライン14A,14Bは共通化して、各液晶コンデンサー部18に電圧を印加するようにしてもよい。
【0061】
TFTマトリックスパネル1において、ゲートドライバー回路部17内は系統Aと系統Bとに分離されており、各系統独立に駆動することが可能である。また、同様に信号処理回路部15内も系統Aと系統Bに分離されており、各系統独立に駆動することが可能である。
【0062】
ドライバー回路部17と信号処理回路部15の各系統A,Bとはそれぞれ対応しており、ゲートドライバー回路部17の系統Aを駆動させ、系統Aのゲート線13AにTFT部12のオン電圧を印加した場合は、信号処理回路部15における系統Aからの信号を、データライン14Aを通じて液晶コンデンサー部18に転送することができる。
【0063】
また、ゲートドライバー回路部17の系統Bを駆動させ、系統Bのゲート線13BにTFT部12のオン電圧を印加した場合は、信号処理回路部15における系統Bからの信号を、データライン14Bを通じて液晶コンデンサー部18に転送することができる。
【0064】
ゲートドライバー回路部17の系統Aは、一本のゲート線13AにTFT部12のオン電圧を与えたとき、コンデンサーに接続された一つのソース電極と、信号処理回路部15の系統Aから信号を転送する一つのデータライン14Aに接続された一つのドレイン電極とを接続するためのTFT部12を駆動させる。
【0065】
また、ゲートドライバー回路部17の系統Bは、一本のゲート線13BにTFT部12のオン電圧を与えたとき、コンデンサーに接続された2個のソース電極と、信号処理回路部15の系統Bから信号を転送する一つのデータライン14Bに接続された2個のドレイン電極とを接続するためのTFT部12を駆動させる。すなわち、複数の行にまたがる画素に共通に電圧を印加することができる。
【0066】
系統Aで駆動させた場合、ゲート線13Aが行方向に、データライン14Aが列方向に配置されたTFTマトリックスパネル1内に、m×nの液晶コンデンサー部18に対し、1画像を表示するためにゲート線13Aに関してはm本を駆動し、データライン14Aはn本を駆動する。
【0067】
また、系統Bで駆動させた場合、同様のパネルに対し、ゲート線13Bに関してはm/2本を駆動し、データライン14Bはn本を駆動する。
【0068】
これにより、系統Bにおいては系統Aのゲートドライバー回路部17は約半分の時間で駆動することが可能となる。また、同様に信号処理回路部15の処理も約半分の時間で処理することが可能である。
【0069】
図6は、図5のTFTマトリックスパネルを含む液晶表示装置の一部の平面図である。各液晶コンデンサー部18間の画素ピッチは縦が100〜500μm程度、横がその1/3となる30〜170μm程度の長方形で形成されている。
【0070】
各液晶コンデンサー部18は液晶コンデンサーとメモリー用蓄積コンデンサーとで構成されている。また、コンデンサー上には液晶、カラーフィルターがそれぞれ配置されており、赤(R)、緑(G)、青(B)が順に横方向に配置されている。
【0071】
系統Aを駆動させることと、信号処理回路部15からの信号を各液晶コンデンサー部18へ独立して転送することができる。また、系統Bを駆動させることにより、上下に配置された同色のカラーフィルターを配置した2つの液晶コンデンサー部18に同時に信号を転送することができる。
【0072】
これは、系統Aで信号を転送することにより、液晶表示パネルは、画素ピッチである100〜500μmの解像度を有する高精細な画像を取り込むことが可能である。
【0073】
また、系統Bで信号を読み出すことにより、液晶表示パネルは、横方向の解像度は変わらず、縦方向の解像度が画素ピッチの2倍となる200〜1000μmとなる。このため、駆動するゲートドライバー回路部17の処理時間が約半分となることから、高速駆動が可能となる。
【0074】
この結果、本実施形態の液晶表示装置は、解像度優先のモード、特にパーソナルコンピュータ用ディスプレイや、高品質静止画表示用ディスプレイとしてのモードと、高速優先モード、特に家庭用テレビで使用する動画の画像表示用のディスプレイとしてのモードを有する。
【0075】
また、上記の画素ピッチにおいて、横方向n画素ピッチが縦方向の画素ピッチに対し約1/3と記載しているが、縦横反転でも構わないし、また画素ピッチの比率が、縦:横=3:2もしくは2:3とし、系統Bの駆動時に、隣り合う同色の2画素を同時に駆動した際に、縦:横=1:1の比率となっても構わない。
【0076】
図7は、図6のQ−Q断面図である。TFT部12はゲート電極22、ゲート絶縁膜23、半導体層24、n型半導体層25、ソース・ドレイン電極26で形成されている。
【0077】
また、コンデンサー部18は、上下共にITOにより形成しており、その間にある絶縁膜は、TFT部12を形成する際に成膜しているゲート絶縁膜を用いている。
【0078】
ゲート電極22はクロム膜をスパッタリング法により30〜250nm程度の厚さで成膜している。
【0079】
ゲート絶縁膜23、半導体層24、n型半導体層25はCVD法により成膜しており、ゲート絶縁膜23には窒素化シリコン膜を150〜400nm程度の厚さで、半導体層24は50〜200nm程度の厚さで、n型半導体層25は10〜100nm程度の厚さで、それぞれ真空を破ることなく連続に成膜している。
【0080】
ソース・ドレイン電極26にはアルミニウムを用いており、スパッタリング法により200〜2000nm程度の厚さで成膜している。
【0081】
TFT部12の上部には絶縁性の保護膜となる窒化シリコン保護膜27を200〜1000nm程度の厚さになるようにCVD法により成膜し、更に全面にポリイミド膜28を1〜10μm程度の厚さになるようにスピンコーティング法により成膜している。
【0082】
更に上部には、液晶32を配置し、上部に電極となるITO31と上部ガラス33とを配置している。
【0083】
各膜のパターニングはフォトリソグラフィー法を用いており、クロム膜、アルミニウム膜の金属膜のエッチングにはウェットエッチング法を用いているが、ドライエッチング法でも構わない。
【0084】
シリコン系のゲート絶縁膜23、半導体層24、n型半導体層25、窒素化シリコン保護膜27のエッチングにはドライエッチング法を用いている。
【0085】
なお、本発明の各実施形態では、マトリックス状に画素を配列した場合を例に説明したが、デルタ状、ハニカム状に画素を配列してもよい。また、TFT部12は、他のトランジスタとしてもよい。
【0086】
また、各実施形態では、隣接する2行の画素に共通にゲート線13Bを設けている場合を例に説明したが、より高速で電気信号の読み出し等を行う場合には3行以上の画素にまたがってゲート線13Bを設ければよい。
【0087】
また、実施形態2において説明した図5の形態を光電変換装置もしくは放射線検出装置に適用することも可能である。すなわち、実施形態1においては系統Bで、系統Aでの4画素を1画素として読み出しているが、系統Aでの2画素を1画素にして読み出すことも可能である。
【0088】
(実施形態3)
本実施形態においては、光電変換装置もしくは放射線検出装置において、スイッチ素子上に光電変換部を設けた積層構成に関して説明する。実施形態1の図3においては、光電変換素子とスイッチ素子とを同一平面内に設けている。それに対して本実施形態においては、スイッチ素子上に光電変換素子を設けることにより、更に開口率の向上をはかっている。図9にその断面図を示す。概略的等価回路図は、図1もしくは図5を用いることができる。
【0089】
図中41はガラスなどの絶縁基板、12は上述した実施形態の系統Aに属するスイッチ素子A、19は系統Bに属するスイッチ素子Bである。61はスイッチ素子Aのゲート電極、62はスイッチ素子Bのゲート電極、45はゲート絶縁膜,46は半導体層、47はオーミックコンタクト層、63は平坦化膜、64は光電変換素子の第1の電極層、65は絶縁層、66は半導体層、67はオーミックコンタクト層、68は第2の電極層、69はスイッチ素子Aの光電変換素子と接続される主電極、70はスイッチ素子Bの光電変換素子と接続される主電極である。ここで、スイッチ素子Aの主電極,スイッチ素子Bの主電極と接続される光電変換素子は同一の素子である。また、スイッチ素子Aもしくはスイッチ素子Bのうち、一方のスイッチ素子は単独でデータ配線へ信号を転送する事が可能であり、他方のスイッチ素子は駆動した際には複数の画素から一つのデータ配線へ同時に転送する事が可能な構成になっている。
【0090】
このような構成によれば、駆動部上に光電変換部が積層して形成されているために、開口率が向上され且つTFTなどのスイッチ素子により構成される駆動回路部を単純化することが可能となる。特に、光電変換素子としてMIS型光電変換素子を用いた場合には、平坦化膜63を形成した後に、コンタクトホールを形成してその後第1の電極層とTFTの電極とのコンタクトをとっているために、平坦化膜によってMIS型光電変換素子の絶縁膜を薄膜化することが可能となり感度が向上するため、更に好ましい。
【0091】
本発明は、上述した実施形態を適宜組み合わせて形成することも可能である。また、行(row)列(column)は説明上規定したものであって、入れ替え可能なものである。
【0092】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、マトリクスパネルの簡単な構成で、目的に応じて高速駆動と低速駆動を行うことができ、高速駆動による低精細の画像の取得、及び低速駆動による高精細の画像の取得が可能となり、駆動ICの構成も簡単になる。
【0093】
また、光電変換装置、特に、放射線を用いて直接又は間接的に画像を読み取る放射線検出装置においては、高精細静止画もしくは簡易動画取り込みモードと、残像などのアーチファクトを除去でき、キャリアを一度に読み取ることができる高速駆動モードとを有することが可能となり、駆動ICの構成も簡単にすることができる。
【0094】
更に、液晶表示パネルにおいては、高精細静止画もしくは簡易画像表示モードと、残像などを除去できる動画対応の高速駆動モードとを有することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1の放射線検出装置に備えているTFTマトリックスパネルの等価回路である。
【図2】図1に示した光電変換素子部11の一部の模式的な平面図である。
【図3】図2のP−P間の断面図である。
【図4】放射線を直接電気信号に変換するアモルファスセレン35を用いた放射線検出装置に備える光電変換素子部11付近の断面図である。
【図5】本発明の実施形態2の液晶表示装置に備えているTFTマトリックスパネルの等価回路である。
【図6】図5のTFTマトリックスパネルを含む液晶表示装置の一部の平面図である。
【図7】図6のQ−Q断面図である。
【図8】従来のTFTを用いたマトリックスパネルの等価回路である。
【図9】本発明の実施形態3を示す断面図である。
【符号の説明】
1 TFTマトリックスパネル
10 共通電極配線
11 光電変換素子部
12 TFT部
13A 系統Aのゲート線
13B 系統Bのゲート線
14A 系統Aのデータライン
14B 系統Bのデータライン
15 信号処理回路
16 共通電極ドライバー回路部
17 ゲートドライバー回路部
18 液晶コンデンサー部
21 下電極
22 ゲート電極
23 ゲート絶縁膜
24 半導体層
25 n型半導体層
26 ソース・ドレイン電極
27 窒素化シリコン保護膜
28 ポリイミド膜
29 蛍光体層
30 反射膜(保護層)
31 ITO
32 液晶
33 上部ガラス
34 アモルファスセレンコンデンサー部
35 アモルファスセレン
41 絶縁基板
45 ゲート絶縁膜
46 半導体層
47 オーミックコンタクト層
61、62 ゲート電極
63 平坦化膜
64 第1の電極層
65 絶縁層
66 半導体層
67 オーミックコンタクト層
68 第2の電極層
69、70 主電極

Claims (7)

  1. 行列状に配列され、第1の電極と第2の電極との間に配置された半導体層を有する光電変換素子と、前記光電変換素子で変換された光信号に基づく電気信号を転送するための二つのスイッチ素子と、をそれぞれ有する複数の画素と、
    同一行に属する複数の画素の前記二つのスイッチ素子の一方のスイッチ素子を共通に駆動する第1の制御配線と、複数の行に属する複数の画素の前記二つのスイッチ素子の他方のスイッチ素子を共通に駆動する第2の制御配線と、に接続されており、各前記画素の前記二つのスイッチ素子を駆動させるためのドライバー回路部と、
    各前記画素からの信号を処理する信号処理回路部と、
    を備えた画像形成装置において、
    前記信号処理回路部は、同一列に属する複数の画素の前記一方のスイッチ素子に接続された第1のデータ配線と、複数列に属する複数の画素の前記他方のスイッチ素子に共通に接続された第2のデータ配線と、に接続されており、
    前記二つのスイッチ素子は薄膜トランジスタであって、前記第1の制御配線に前記一方のスイッチ素子のゲートが接続されており、前記第2の制御配線に前記他方のスイッチ素子のゲートが接続されており、同一列に属する複数の画素の前記一方のスイッチ素子のドレイン又はソースが前記第1のデータ配線に接続されており、複数列に属する複数の画素の前記他方のスイッチ素子のドレイン又はソースが前記第2のデータ配線に共通に接続されており、
    前記二つのスイッチ素子と前記二つのスイッチ素子のソース又はドレインが共通に接続された前記第1の電極との間に、前記二つのスイッチ素子の表面を平坦にするための平坦化膜が配置されており、前記光電変換素子が前記平坦化膜を介して前記二つのスイッチ素子の上に積層して配置されており、
    i行目(iは1以上の奇数)の画素の前記一方のスイッチ素子を共通に駆動する第1の制御配線とi+1行目の画素の前記一方のスイッチ素子を共通に駆動する第1の制御配線との間に、前記i行目の画素及び前記i+1行目の画素の前記他方のスイッチ素子を共通に駆動する第2の制御配線が配置されており、且つ、i+2行目の画素の前記一方のスイッチ素子を共通に駆動する第1の制御配線とi+3行目の画素の前記一方のスイッチ素子を共通に駆動する第1の制御配線との間に、前記i+2行目の画素及び前記i+3行目の画素の前記他方のスイッチ素子を共通に駆動する第2の制御配線が配置されており、
    j列目(jは1以上の奇数)の画素の前記一方のスイッチ素子に接続された第1のデータ配線とj+1列目の画素の前記一方のスイッチ素子に接続された第1のデータ配線との間に、前記j列目の画素及び前記j+1列目の画素の前記他方のスイッチ素子に共通に接続された第2のデータ配線が配置されており、且つ、j+2列目の画素の前記一方のスイッチ素子に接続された第1のデータ配線とj+3列目の画素の前記一方のスイッチ素子に接続された第1のデータ配線との間に、前記j+2列目の画素及び前記j+3列目の画素の前記他方のスイッチ素子に共通に接続された第2のデータ配線が配置されていることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記光電変換素子は、MIS型の光電変換素子であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 請求項1又は2に記載の画像形成装置と、前記画像形成装置の光入射面側に配置された蛍光体とを備えることを特徴とする放射線検出装置。
  4. 行列状に配列され、第1の電極と第2の電極との間に配置された半導体層を有して放射線を電気信号に変換する変換素子と、前記変換素子で変換された光信号に基づく電気信号を転送するための二つのスイッチ素子と、をそれぞれ有する複数の画素と、
    同一行に属する複数の画素の前記二つのスイッチ素子の一方のスイッチ素子を共通に駆動する第1の制御配線と、複数の行に属する複数の画素の前記二つのスイッチ素子の他方のスイッチ素子を共通に駆動する第2の制御配線と、に接続されており、各前記画素の前記二つのスイッチ素子を駆動させるためのドライバー回路部と、
    各前記画素からの信号を処理する信号処理回路部と、
    を備えた放射線検出装置において、
    前記信号処理回路部は、同一列に属する複数の画素の前記一方のスイッチ素子に接続された第1のデータ配線と、複数列に属する複数の画素の前記他方のスイッチ素子に共通に接続された第2のデータ配線と、に接続されており、
    前記二つのスイッチ素子は薄膜トランジスタであって、前記第1の制御配線に前記一方のスイッチ素子のゲートが接続されており、前記第2の制御配線に前記他方のスイッチ素子のゲートが接続されており、同一列に属する複数の画素の前記一方のスイッチ素子のドレイン又はソースが前記第1のデータ配線に接続されており、複数列に属する複数の画素の前記他方のスイッチ素子のドレイン又はソースが前記第2のデータ配線に共通に接続されており、
    前記二つのスイッチ素子と前記二つのスイッチ素子のソース又はドレインが共通に接続された前記第1の電極との間に、前記二つのスイッチ素子の表面を平坦にするための平坦化膜が配置されており、前記変換素子が前記平坦化膜を介して前記二つのスイッチ素子の上に積層して配置されており、
    i行目(iは1以上の奇数)の画素の前記一方のスイッチ素子を共通に駆動する第1の制御配線とi+1行目の画素の前記一方のスイッチ素子を共通に駆動する第1の制御配線との間に、前記i行目の画素及び前記i+1行目の画素の前記他方のスイッチ素子を共通に駆動する第2の制御配線が配置されており、且つ、i+2行目の画素の前記一方のスイッチ素子を共通に駆動する第1の制御配線とi+3行目の画素の前記一方のスイッチ素子を共通に駆動する第1の制御配線との間に、前記i+2行目の画素及び前記i+3行目の画素の前記他方のスイッチ素子を共通に駆動する第2の制御配線が配置されており、
    j列目(jは1以上の奇数)の画素の前記一方のスイッチ素子に接続された第1のデータ配線とj+1列目の画素の前記一方のスイッチ素子に接続された第1のデータ配線との間に、前記j列目の画素及び前記j+1列目の画素の前記他方のスイッチ素子に共通に接続された第2のデータ配線が配置されており、且つ、j+2列目の画素の前記一方のスイッチ素子に接続された第1のデータ配線とj+3列目の画素の前記一方のスイッチ素子に接続された第1のデータ配線との間に、前記j+2列目の画素及び前記j+3列目の画素の前記他方のスイッチ素子に共通に接続された第2のデータ配線が配置されていることを特徴とする放射線検出装置。
  5. 前記変換素子は、光電変換素子と、前記光電変換素子の上部に配置される蛍光体と、を有することを特徴とする請求項4に記載の放射線検出装置。
  6. 前記光電変換素子は、MIS型の光電変換素子であることを特徴とする請求項5に記載の放射線検出装置。
  7. 前記変換素子は、放射線から直接エレクトロン及びホールを生成し得る材料が用いられたものであることを特徴とする請求項4に記載の放射線検出装置。
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