JP6088382B2 - 放射線検出器及び放射線画像撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、放射線検出器及び放射線画像撮影装置に係り、特に医療用の放射線画像の撮影に用いられる放射線検出器及び放射線画像撮影装置に関する。

近年、医療用ＤＲ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｙ）を用いた放射線画像の撮影において被検体の被曝線量を低減することが大きな関心事になっている。その実現のため、複数の画素をまとめて読み出すことで高感度化を図る技術が開発されている。

例えば、特許文献１には、電荷を読み出すためのトランジスタ、及び複数の画素の電荷をまとめて読み出すためのトランジスタを１画素毎に備え、用途に応じて解像度・感度の切り替えを行う技術が記載されている。

また例えば、特許文献２には、画素間を接続するトランジスタを配置し、専用のゲート線を用いて、複数の画素の電荷をまとめて読み出す技術が記載されている。

特開２０１２−１３０６５６号公報 特開２０１２−１０００８１号公報

特許文献１に記載の技術では、信号配線に接続されているトランジスタの数が増加するため、信号配線の寄生容量が増加する。寄生容量の増加に応じて電気ノイズが増加し、放射線画像の画質が低下する懸念がある。また、特許文献２に記載の技術では、各画素毎に電荷を読み出す場合に１個のトランジスタを経由して電荷が読み出される画素と、２個のトランジスタを経由して電荷が読み出される画素とが混在するため、画素毎に出力差が生じることにより、放射線画像にムラが生じる懸念がある。

本発明は、上記問題点を解決するために成されたものであり、放射線画像の画質を向上させることができる、放射線検出器及び放射線画像撮影装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の放射線検出器は、複数の信号配線と信号配線と交差して設けられた複数の第１走査配線と、信号配線と交差して設けられた複数の第２走査配線と、第１スイッチング素子、第２スイッチング素子、及び照射された放射線に応じた電荷を発生する第１センサ部を有する第１画素及び第１画素に対して第２走査配線の配線方向に隣接して設けられ、かつ第３スイッチング素子、第４スイッチング素子、及び照射された放射線に応じた電荷を発生する第２センサ部を有する第２画素を含み、マトリクス状に設けられた複数の第１画素群を備え、第１スイッチング素子は、第１走査配線を流れる第１制御信号の状態に応じて読み出した電荷を接続された信号配線に出力し、第２スイッチング素子は、第２走査配線を流れる第２制御信号の状態に応じて電荷を読み出して、同一の第１画素群に含まれる第２画素に出力し、第３スイッチング素子は、第１スイッチング素子が接続された信号配線と異なる信号配線に接続されており、第１スイッチング素子と共通の第１走査配線を流れる第１制御信号の状態に応じて読み出した電荷を接続された信号配線に出力し、第４スイッチング素子は、第３スイッチング素子が接続された信号配線に接続されており、第２スイッチング素子と共通の第２走査配線を流れる第２制御信号の状態に応じて電荷を読み出して、接続された信号配線に出力する。

また、本発明の放射線検出器は、信号配線の配線方向に隣接する所定数の第１画素群を含む複数の第２画素群がマトリクス状に複数配置されており、１つの第２画素群に含まれる全ての第４スイッチング素子は、同一の信号配線に接続されていることが好ましい。

また、本発明の放射線検出器の信号配線の配線方向に隣接する第２画素群に含まれる第２画素の第４スイッチング素子は、異なる信号配線に接続されていてもよい。

また、本発明の放射線検出器の複数の第２画素群は、信号配線の配列方向に並んだ複数の隣接する第２画素群毎に、複数の組に分割されており、各組毎に、第２画素の第４スイッチング素子が、異なる前号配線に接続されていてもよい。

また、本発明の放射線検出器は、信号配線の配列方向に並んだ複数の第２画素群毎に第２走査配線が設けられていてもよい。

また、本発明の放射線検出器は、信号配線の配列方向に並んだ複数の第１画素群毎に第２走査配線が設けられていてもよい。

また、本発明の放射線検出器の第１画素群には、複数の第１画素が含まれ、複数の第１画素のうち、第１画素のみに隣接する第１画素の第２スイッチング素子は、隣接する第１画素を介して、同一の第１画素群に含まれる第２画素に出力してもよい。

また、本発明の放射線検出器の第２画素は、第２センサ部で発生した電荷を収集する第１画素電極を備え、第２スイッチング素子及び第４スイッチング素子は、制御端子及び一対の主端子を備えたトランジスタであり、第２スイッチング素子の一方の主端子が、第４スイッチング素子の他方の主端子に第１画素電極を経由して接続されていてもよい。

また、本発明の放射線検出器の第２スイッチング素子及び第４スイッチング素子は、制御端子及び一対の主端子を備えたトランジスタであり、第２スイッチング素子の一方の主端子が、第４スイッチング素子の他方の主端子に直接接続されていてもよい。

また、本発明の放射線検出器は、第２スイッチング素子のオン抵抗が、第４スイッチング素子のオン抵抗よりも小さいことが好ましい。

また、本発明の放射線検出器は、複数の信号配線に接続される第１スイッチング素子、第２スイッチング素子、第３スイッチング素子、及び第４スイッチング素子の個数の信号配線毎の総数の差が、総数が同じであるとみなす所定の範囲内にあることが好ましい。

本発明の放射線検出器は、複数の信号配線と、信号配線と交差して設けられた複数の第１走査配線と、信号配線と交差して設けられた複数の第２走査配線と、第１画素、第１画素に対して第２走査配線の配線方向に隣接して設けられた第２画素、第１画素に対して信号配線の配線方向に隣接して設けられた第３画素、及び第３画素に対して第２走査配線の配線方向に隣接して設けられた第４画素を含み、マトリクス状に設けられた複数の第２画素群を備え、第１画素及び第３画素は、照射された放射線に応じた電荷を発生する第１センサ部、第１走査配線を流れる第１制御信号の状態に応じて第１センサ部で発生した電荷を読み出して信号配線に出力する第１スイッチング素子、及び第２走査配線を流れる第２制御信号の状態に応じて第１センサ部で発生した電荷を読み出して自画素と同一の第１画素群に含まれる所定の第１画素または第２画素に出力する第２スイッチング素子を有し、第２画素及び第４画素は、照射された放射線に応じた電荷を発生する第２センサ部、第１走査配線を流れる第１制御信号の状態に応じて第２センサ部で発生した電荷を読み出して信号配線に出力する第３スイッチング素子、及び第２走査配線を流れる第２制御信号の状態に応じて第１センサ部及び第２センサ部で発生した電荷を読み出して信号配線に出力する第４スイッチング素子を有する。

本発明の放射線画像撮影装置は、本発明の放射線検出器と、放射線検出器の第１走査配線毎に第１制御信号を順次出力する第１制御信号制御部と、放射線検出器の隣接する所定の数の第２走査配線毎に第２制御信号を順次出力する第２制御信号制御部と、放射線検出器の信号配線に出力された電荷に基づいて放射線画像を示す画像情報を表す信号を生成して出力する信号出力手段と、を備える。

本発明によれば、射線画像の画質を向上させることができるという効果が得られる。

第１の実施の形態に係る放射線画像撮影システムの一例の概略構成を示す概略構成図である。 第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置の全体構成の一例を示す構成図である。 第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置の信号検出回路の一例の概略構成図である。 図２に示した放射線検出器の画素及び画素群の配置の一例を示す概略図である。 第２の実施の形態に係る放射線検出器の画素及び画素群の配置の一例を示す概略図である。 第３の実施の形態に係る放射線検出器の画素及び画素群の配置の一例を示す概略図である。 第４の実施の形態に係る放射線検出器の画素及び画素群の配置の一例を示す概略図である。 第４の実施の形態に係る放射線検出器の画素群の配置を模式的に表した模式図である。 第５の実施の形態に係る放射線検出器の画素及び画素群の配置の一例を示す概略図である。 第７の実施の形態に係る放射線検出器の構造を示す平面図である。 図１０に示した放射線検出器のＡ−Ａ線断面図である。 第７の実施の形態に係る配線層が３層構造の場合の放射線検出器の構造を示す平面図である。 図１２に示した放射線検出器のＡ−Ａ線断面図である。 第８の実施の形態に係る放射線検出器の構造を示す平面図である。 図１４に示した放射線検出器のＡ−Ａ線断面図である。 第８の実施の形態に係る配線層が３層構造の場合の放射線検出器の構造を示す平面図である。 図１６に示した放射線検出器のＡ−Ａ線断面図である。 第９の実施の形態に係る放射線検出器の構造を示す平面図である。 従来の放射線検出器の構成の一例を示す構成図である。 従来の放射線検出器の構成の一例を示す構成図である。 図１９及び図２０に示した従来の放射線検出器を組み合わせた放射線検出器の構成の一例を示す構成図である。

以下、各図面を参照して本実施の形態の一例について説明する。

［第１の実施の形態］
まず、本実施の形態の放射線画像撮影装置を用いた放射線画像撮影システムの概略構成について説明する。図１は、本実施の形態の放射線画像撮影システムの一例の概略構成図である。

放射線画像撮影システム２００は、放射線（例えばエックス線（Ｘ線）等）を被検体２０６に照射する放射線照射装置２０４と、放射線照射装置２０４から照射され、被検体２０６を透過した放射線を検出する放射線検出器１０を備えた放射線画像撮影装置１００と、放射線画像の撮影を指示すると共に、放射線画像撮影装置１００から放射画像を取得する制御装置２０２と、を備えている。制御装置２０２の制御に基づいたタイミングで、放射線照射装置２０４から照射され撮影位置に位置している被検体２０６を透過することで画像情報を担持した放射線は放射線画像撮影装置１００に照射される。

次に、本実施の形態の放射線画像撮影装置１００の概略構成について説明する。本実施の形態では、放射線を一旦光に変換し、変換した光を電荷に変換する間接変換方式の放射線検出器１０に本発明を適用した場合について説明する。本実施の形態の放射線画像撮影装置１００は、間接変換方式の放射線検出器１０を備えている。なお、図２では、放射線を光に変換するシンチレータの記載は省略している。

放射線検出器１０は、画素２０Ａ及び画素２０Ｂの２種類の画素を含む複数の画素２０を備えている。本実施の形態の放射線検出器１０は、図２に示すように、１つの画素２０Ａと、走査配線Ｇ及び走査配線Ｍの配線方向に隣接する１つの画素２０Ｂとを含む画素群３０を複数備えている。なお、以下では、画素２０Ａ及び画素２０Ｂを総称する場合は、画素２０という。複数の画素２０は、マトリクス状に配置されている。

画素２０は、光を受けて電荷を発生し、発生した電荷を蓄積するセンサ部２６と、センサ部２６に蓄積された電荷を読み出すためのスイッチング素子である２つのＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：薄膜トランジスタ）であるＴＦＴ２２及びＴＦＴ２４と、を含んでいる。本実施の形態では、シンチレータによって変換された光が照射されることにより、センサ部２６が、電荷を発生する。画素２０Ａ及び画素２０ＢのＴＦＴ２２のゲートは、走査配線Ｇに接続されている。画素２０Ａ及び画素２０Ｂでは、それぞれ各センサ部２６に蓄積された電荷がＴＦＴ２２により読み出されて信号配線Ｄに出力される。一方、画素２０Ａ及び画素２０ＢのＴＦＴ２４のゲートは、走査配線Ｍに接続されている。画素２０Ａでは、ＴＦＴ２４が画素２０Ｂに接続されておおり、ＴＦＦＴ２４によりセンサ部２６に蓄積された電荷が読み出されて行方向に隣接する画素２０Ｂに出力される。なお、どのように画素２０ＡのＴＦＴ２４が画素２０Ｂに接続されているかは、他の実施の形態において詳細に説明する。画素２０Ｂでは、自センサ部２６に蓄積された電荷と、隣接する画素２０Ａから出力された電荷とが読み出されて信号配線Ｄに出力される。

画素２０は、走査配線Ｇ、Ｍの配線方向（図２の横方向、以下「行方向」ともいう）及び当該行方向に対する交差方向である信号配線Ｄの配線方向（図２の縦方向、以下「列方向」ともいう）にマトリクス状に複数配置されている。図２では、画素２０の配列を簡略化して示しているが、例えば、画素２０は行方向及び列方向に１０２４×１０２４個配置されている。

また、放射線検出器１０には、ＴＦＴ２２のオン／オフを制御するための複数の走査配線Ｇ（図２では、Ｇ１〜Ｇ４）及びＴＦＴ２４のオン／オフを制御するための複数の走査配線Ｍ（図２では、Ｍ１〜Ｍ４）と、上記センサ部２６に蓄積された電荷を読み出すための画素２０の列毎に備えられた複数の信号配線Ｄ（図２では、Ｄ１〜Ｄ４）と、が互いに交差して設けられている。本実施の形態では、例えば、画素２０が行向及び列方向に１０２４×１０２４個配置されている場合、走査配線Ｇ、走査配線Ｍ、及び信号配線Ｄは１０２４本ずつ設けられている。

なお、各画素２０のセンサ部２６は、図示を省略した共通配線に接続されており、共通配線を介して電源（図示省略）からバイアス電圧が印加されるように構成されている。

走査配線Ｇには、各ＴＦＴ２２をスイッチングするためのスキャン信号が流れる。このようにスキャン信号が各走査配線Ｇに流れることによって、各ＴＦＴ２２がスイッチングされる。また、走査配線Ｍには、各ＴＦＴ２４をスイッチングするためのスキャン信号が流れる。このようにスキャン信号が各走査配線Ｍに流れることによって、各ＴＦＴ２４がスイッチングされる。

信号配線Ｄには、各画素２０のＴＦＴ２２のスイッチング状態及びＴＦＴ２４のスイッチング状態に応じて、各画素２０に蓄積された電荷量に応じた電気信号がＴＦＴ２２またはＴＦＴ２４を介して流れる（詳細後述）。

各信号配線Ｄには、各信号配線Ｄに流れ出した電気信号を検出する信号検出回路１０５がアンプ端子１６を介して接続されている。各走査配線Ｇには、各走査配線ＧにＴＦＴ２２をオン／オフするためのスキャン信号を出力するスキャン信号制御回路１０４がゲート端子１２を介して接続されている。また、当該スキャン信号制御回路１０４には、各走査配線ＭにＴＦＴ２４をオン／オフするためのスキャン信号を出力するように各走査配線Ｍがゲート端子１４を介して接続されている。図２では、配線等の図示の簡略化のため、当該スキャン信号制御回路１０４を２つ（放射線検出器１０の左右両側）記載しているが、本実施の形態ではこれらは別個のものではなく、同一のものである。なお、別個のものであってもよい。

また、図２では、信号検出回路１０５及びスキャン信号制御回路１０４を１つに簡略化して示しているが、例えば、信号検出回路１０５及びスキャン信号制御回路１０４を複数設けてもよい。具体的一例として、本実施の形態の放射線検出器１０では、スキャン信号制御回路１０４及び信号検出回路１０５は、複数のＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を含んでおり、各ＩＣ毎に所定本（例えば、２５６本）毎に信号配線Ｄ又は走査配線Ｇ、走査配線Ｍを接続する。例えば、信号配線Ｄ、走査配線Ｇ、及び走査配線Ｍが１０２４本ずつ設けられている場合、スキャン信号制御回路１０４（または、スキャンＩＣ）を４個設けて２５６本ずつ走査配線Ｇ及び走査配線Ｍを接続し、信号検出回路１０５（信号検出ＩＣ）も４個設けて２５６本ずつ信号配線Ｄを接続する。

図３は、本実施の形態の信号検出回路１０５の一例の概略構成図である。本実施の形態の信号検出回路１０５は、増幅回路１２０、及びＡＤＣ（アナログ・デジタル変換器）１２４を備えている。なお、図３では図示を省略したが増幅回路１２０は、信号配線Ｄ毎に設けられている。すなわち、信号検出回路１０５は、放射線検出器１０の信号配線Ｄの数と同じ数の、複数の増幅回路１２０を備えている。

増幅回路１２０は、チャージアンプ回路で構成されており、オペアンプ等のアンプ１２２と、アンプ１２２に並列に接続されたコンデンサＣと、アンプ１２２に並列に接続された電荷リセット用のスイッチＳＷ１と、を備えている。

増幅回路１２０では、電荷リセット用のスイッチＳＷ１がオフの状態で画素２０のＴＦＴ２２またはＴＦＴ２４により電荷（電気信号）が読み出される。コンデンサＣには、ＴＦＴ２２またはＴＦＴ２４Ｂにより信号配線Ｄに出力された電荷が蓄積され、蓄積される電荷量に応じてアンプ１２２から出力される電圧値が増加するようになっている。

また、制御部１０６は、電荷リセット用スイッチＳＷ１に電荷リセット信号を印加して電荷リセット用のスイッチＳＷ１のオン／オフを制御するようになっている。なお、電荷リセット用のスイッチＳＷ１がオン状態とされると、アンプ１２２の入力側と出力側とが短絡され、コンデンサＣの電荷が放電される。

ＡＤＣ１２４は、Ｓ／Ｈ（サンプルホールド）スイッチＳＷがオン状態において、増幅回路１２０から入力されたアナログ信号である電気信号をデジタル信号に変換する機能を有する。ＡＤＣ１２４は、デジタル信号に変換した電気信号を制御部１０６に順次出力する。

なお、本実施の形態のＡＤＣ１２４には、信号検出回路１０５に備えられた全ての増幅回路１２０から出力された電気信号が入力される。すなわち、本実施の形態の信号検出回路１０５は、増幅回路１２０（信号配線Ｄ）の数にかかわらず、１つのＡＤＣ１２４を備えている。

この信号検出回路１０５及びスキャン信号制御回路１０４には、制御部１０６が接続されている。制御部１０６は、信号検出回路１０５において変換されたデジタル信号に対してノイズ除去などの所定の処理を施すと共に、信号検出回路１０５に対して信号検出のタイミングを示す制御信号を出力する。また、制御部１０６は、スキャン信号制御回路１０４に対してスキャン信号の出力のタイミングを示す制御信号を出力する。

本実施の形態の制御部１０６は、マイクロコンピュータによって構成されており、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ等からなる不揮発性の記憶部を備えている。制御部１０６は、画素２０から読み出した電荷に基づいて画像データに所定の処理を施し、照射された放射線が示す放射線画像を生成して出力する。

次に、本実施の形態の放射線検出器１０を用いた放射線画像撮影装置１００における電荷の読み出し動作について説明する。図４は、図２に示した放射線検出器１０の画素２０及び画素群の配置の一例を示す概略図である。

図４に示すように、本実施の形態の放射線検出器１０は、列方向に隣接する２つの画素群３０を含む、画素群４０を備えている。これにより、本実施の形態の放射線検出器１０では、画素群４０単位で、すなわち、画素群４０を１つの画素とみなして複数（本実施の形態では、２×２＝４個）の画素２０からまとめて電荷を読み出すことができる。

本実施の形態の放射線検出器１０は、画素２０単位で電荷を読み出す読出方式（以下、画素単位読出という）と、上述のように画素群４０単位で電荷を読み出す読出方式（以下、画素群単位読出という）と、２種類の読出方式に対応できる。

まず、画素単位読出について説明する。スキャン信号制御回路１０４は、画素２０のＴＦＴ２４をオフ状態にするよう、走査配線Ｍにゲート端子１４を介してスキャン信号を出力する。また、スキャン信号制御回路１０４は、画素２０のＴＦＴ２２をオン状態にするため、順次、走査配線Ｇにゲート端子１２を介してスキャン信号を出力する。ＴＦＴ２２がオン状態の画素２０では、各画素のセンサ部２６から電荷が読み出され信号配線Ｄに出力される。

図４を参照して当該動作を具体的に説明する。走査配線Ｇ１にＴＦＴ２２をオン状態にするためのスキャン信号が出力されると、走査配線Ｇ１にＴＦＴ２２のゲートが接続された画素２０（２０（１）〜２０（４））のＴＦＴ２２がオン状態になる。画素２０（１）では、ＴＦＴ２２により読み出された電荷が信号配線Ｄ１に出力される。画素２０（２）では、ＴＦＴ２２により読み出された電荷が信号配線Ｄ２に出力される。画素２０（３）では、ＴＦＴ２２により読み出された電荷が信号配線Ｄ３に出力される。画素２０（４）では、ＴＦＴ２２により読み出された電荷が信号配線Ｄ４に出力される。

さらに、走査配線Ｇ２にＴＦＴ２２をオン状態にするためのスキャン信号が出力されると、走査配線Ｇ２にＴＦＴ２２のゲートが接続された画素２０（２０（５）〜２０（８））のＴＦＴ２２がオン状態になる。画素２０（５）では、ＴＦＴ２２により読み出された電荷が信号配線Ｄ１に出力される。画素２０（６）では、ＴＦＴ２２により読み出された電荷が信号配線Ｄ２に出力される。画素２０（７）では、ＴＦＴ２２により読み出された電荷が信号配線Ｄ３に出力される。画素２０（８）では、ＴＦＴ２２により読み出された電荷が信号配線Ｄ４に出力される。

本実施の形態の放射線検出器１０では、画素単位読出の場合は、走査配線Ｇ毎に、順次、各画素２０単位で電荷が読み出されて、各列毎に同一の信号配線Ｄに出力される。

次に、画素群単位読出について説明する。スキャン信号制御回路１０４は、画素２０のＴＦＴ２２をオフ状態にするよう、走査配線Ｇにゲート端子１２を介してスキャン信号を出力する。また、スキャン信号制御回路１０４は、画素２０のＴＦＴ２４をオン状態にするため、順次、画素群４０の列方向の配列毎に走査配線Ｍにゲート端子１４を介してスキャン信号を出力する。画素２０Ａでは、センサ部２６からＴＦＴ２４により読み出された電荷が同一画素群３０の隣接する画素２０Ｂに出力される。一方、画素２０Ｂでは、自画素のセンサ部２６から読み出した電荷、及び同一画素群３０の隣接する画素２０Ａから読み出された電荷がＴＦＴ２４により読み出されて、信号配線Ｄに出力される。

図４を参照して当該動作を具体的に説明する。１列目の画素群４０に対しては、走査配線Ｍ１及び走査配線Ｍ２にＴＦＴ２４をオン状態にするためのスキャン信号が出力されると、走査配線Ｍ１及び走査配線Ｍ２にＴＦＴ２４のゲートが接続された画素２０（２０（１）〜２０（８））のＴＦＴ２２がオン状態になる。

画素群４０（１）に関してさらに詳しく説明する。画素群４０（１）は、画素２０Ａである画素２０（２）及び画素２０（６）と、画素３０Ｂである画素２０（１）及び画素２０（５）と、を備えている。画素２０（２）では、ＴＦＴ２４により読み出された電荷が画素２０（１）に出力される。画素２０（１）では、ＴＦＴ２４により、画素２０（１）及び画素２０（２）から読み出された電荷が信号配線Ｄ１に出力される。同様に、画素２０（６）では、ＴＦＴ２４により読み出された電荷が画素２０（５）に出力される。画素２０（５）では、ＴＦＴ２４により、画素２０（５）及び画素２０（６）から読み出された電荷が信号配線Ｄ１に出力される。この際、走査配線Ｍ１及び走査配線Ｍ２は同時にＴＦＴ２４をオン状態にするためのスキャン信号が出力されているため、画素２０（１）及び画素２０（５）からは同一とみなせるタイミングで信号配線Ｄ１に電荷が出力される。従って、画素群４０（１）を構成する４個の画素２０（２０（１）、２０（２）、２０（５）、２０（６））の電荷が信号配線Ｄ１に出力される。また同様に、画素群４０（２１）を構成する４個の画素２０（２０（３）、２０（４）、２０（７）、２０（８））の電荷が信号配線Ｄ３に出力される。

本実施の形態の本実施の形態の放射線検出器１０では、画素群単位読出の場合は、画素群４０毎に、２×２＝４個の画素２０の電荷が読み出されて、４個の電荷の和が、信号配線Ｄに１列おきに流れる。

画素群単位読出の場合は、４個の画素２０（画素群４０）から電荷をアナログ値として読み出すことが可能となる。また、画素２０ＡのＴＦＴ２４Ａから読み出された電荷を信号配線Ｄに直接出力せず、画素２０Ｂを介して出力するようにしているため、信号配線Ｄに直接出力する場合に比べて、信号配線Ｄに接続されているＴＦＴ（２２、２４）の総数を少なくすることができる。具体的には、画素２０ＡのＴＦＴ２４Ａから読み出された電荷を信号配線Ｄに直接出力する場合は、信号配線Ｄに接続されたＴＦＴの総数が、各画素単位読出のみを行う放射線画像撮影装置の信号配線に接続されたＴＦＴの総数の２倍になる。一方、本実施の形態の放射線検出器１０では、ＴＦＴの総数は、画素単位読出のみを行う放射線画像撮影装置の１．５倍になる。

一般に、電気ノイズは、信号配線Ｄの寄生容量に比例する。信号配線Ｄの寄生容量は、信号配線Ｄと画素電極（画素２０のセンサ部２６で発生した電荷を収集する電極、詳細後述）との間の容量、ＴＦＴの容量、及び信号配線Ｄと共通配線との間の容量が主な原因としてあげられる。このうち、ＴＦＴの容量は、全体の２割〜３割を占めている。そのため、ＴＦＴの数が例えば倍になると、電気ノイズが２割〜３割悪化することになる。これに対して本実施の形態の放射線検出器１０では、信号配線Ｄに接続されているＴＦＴの総数を抑制することができるため、電気ノイズを抑制することができ、Ｓ／Ｎ（信号／ノイズ）比を向上させて高感度化を図ることができる。従って、本実施の形態の放射線検出器１０では、放射線画像の画質を向上させることができる。

［第２の実施の形態］
本実施の形態の放射線画像撮影装置及び放射線検出器は、第１の実施の形態の放射線画像撮影装置１００及び放射線検出器１０と略同様の構成であるため、同一部分にはその旨を記し、詳細な説明を省略する。本実施の形態の放射線検出器１０では、列方向に隣接する画素群４０が電荷を出力する信号配線Ｄが異なっている。

図５には、本実施の形態の放射線検出器１０の画素２０及び画素群４０の配置の一例を示す概略図を示す。図５に示すように、本実施の形態は放射線検出器１０の画素群４０の配置が、第１の実施の形態の放射線検出器１０と異なる。

図５に示すように、本実施の形態の放射線検出器１０では、画素群４０が、画素群４０の行毎に走査配線Ｍの配線方向に１画素ずれており、画素群４０が、いわゆる千鳥配置されている。

放射線検出器１０において、画素単位読出は、第１の実施の形態と同様に行えばよい。一方、画素群単位読出は、第１の実施の形態と動作が異なる。

スキャン信号制御回路１０４は、４本の走査配線Ｍに、同時に各画素２０のＴＦＴ２４をオン状態にするためのスキャン信号を出力する。上述したように、画素群４０の配置が画素群４０の各行毎に１画素ずれているため、画素群４０の画素２０ＢのＴＦＴ２４が接続される信号配線Ｄと、隣接する行の画素群４０の画素２０ＢのＴＦＴ２４が接続される信号配線Ｄとが異なる。そのため、本実施の形態の放射線検出器１０では、画素群単位読出の場合は、２行分の画素群４０群（４行分の画素２０）から電荷を同時に読み出すことができる。

図５を参照して当該動作を具体的に説明する。走査配線Ｍ１〜Ｍ４にＴＦＴ２４をオン状態にするためのスキャン信号が出力されると、走査配線Ｍ１〜Ｍ４にＴＦＴ２４のゲートが接続された画素２０（２０（１）〜２０（１６））のＴＦＴ２４がオン状態になる。

画素群４０（１）では、ＴＦＴ２４により画素２０（２）の電荷が画素２０（１）に出力され、画素２０（１）では、ＴＦＴ２４により、画素２０（１）の電荷及び画素２０（２）の電荷が、信号配線Ｄ１に出力される。また、画素群４０（１）では、ＴＦＴ２４により画素２０（６）の電荷が画素２０（５）に出力され、画素２０（５）では、ＴＦＴ２４により、画素２０（５）の電荷及び画素２０（６）の電荷が、信号配線Ｄ１に出力される。

同様に、画素群４０（２）では、ＴＦＴ２４により画素２０（４）の電荷が画素２０（３）に出力され、画素２０（３）では、ＴＦＴ２４により、画素２０（３）の電荷及び画素２０（４）の電荷が、信号配線Ｄ３に出力される。また、画素群４０（２）では、ＴＦＴ２４により画素２０（８）の電荷が画素２０（７）に出力され、画素２０（７）では、ＴＦＴ２４により、画素２０（７）の電荷及び画素２０（８）の電荷が、信号配線Ｄ３に出力される。

また、画素群４０（４）では、ＴＦＴ２４により画素２０（１１）の電荷が画素２０（１０）に出力され、画素２０（１０）では、ＴＦＴ２４により、画素２０（１０）の電荷及び画素２０（１１）の電荷が、信号配線Ｄ２に出力される。また、画素群４０（４）では、ＴＦＴ２４により画素２０（１５）の電荷が画素２０（１４）に出力され、画素２０（１４）では、ＴＦＴ２４により、画素２０（１４）の電荷及び画素２０（１５）の電荷が、信号配線Ｄ２に出力される。

このように画素群４０（１）と同じ行の画素群４０の電荷は、信号配線Ｄ１に出力され、画素群４０（３）と同じ行の画素群４０の電荷は、信号配線Ｄ２に出力され、画素群４０（２）と同じ行の画素群４０の電荷は、信号配線Ｄ３に出力される。本実施の形態の放射線検出器１０では、画素群単位読出の場合は、画素群４０毎に、２×２＝４個の画素２０の電荷の和が、隣接する信号配線Ｄを流れる。

従って、第１の実施の形態と同様に、本実施の形態の放射線検出器１０では、ＴＦＴの総数は、画素単位読出のみを行う放射線画像撮影装置の１．５倍になる。また、本実施の形態の放射線検出器１０では、２行の画素群４０から同時に電荷を読み出すことができるため、第１の実施の形態に比べてフレームレート（読み出し速度）を向上させることができる。

また、第１の実施の形態では、信号配線Ｄに接続されるＴＦＴ（２２、２４）の数が隣接する信号配線Ｄと異なっている（例えば、図４の信号配線Ｄ１及び信号配線Ｄ２と、信号配線Ｄ３及び信号配線Ｄ４とで異なっている）。これに対して本実施の形態の放射線検出器１０では、各信号配線Ｄに接続されるＴＦＴの総数を同様にすることができる。従って、ＴＦＴに応じた信号配線Ｄの寄生容量がばらつくのを抑制することができるため、画像むらを抑制することができる。

従って、本実施の形態の放射線検出器１０では、放射線画像の画質を向上させることができる。

なお、本実施の形態の放射線検出器１０では、隣接する行の画素群４０から電荷が出力される信号配線Ｄが異なっていればよく、画素群４０の配置等は、図５に例示したものに限らない。例えば、図５に例示した放射線検出器１０では、画素群４０の配置が画素群４０の各行毎に１画素ずれているいわゆる千鳥配置であるが、千鳥配置ではない場合（例えば、図４の放射線検出器１０を参照）であってもよい。例えば、１行毎に、画素群４０に含まれる画素群３０の画素２０Ａ及び画素２０Ｂの配置が反転した構造であれば、隣接する行の画素群４０から電荷が出力される信号配線Ｄが異なるため、このような構成であってもよい。

［第３の実施の形態］
本実施の形態の放射線画像撮影装置お予備放射線検出器は、上記各実施の形態の放射線画像撮影装置１００及び放射線検出器１０と略同様の構成であるため、同一部分にはその旨を記し、詳細な説明を省略する。本実施の形態の放射線検出器１０では、画素群４０に接続される走査配線Ｍの配置（数）が上記各実施の形態と異なっている。

図６には、本実施の形態の放射線検出器１０の画素２０及び画素群４０の配置の一例を示す概略図を示す。図６に示すように、本実施の形態は放射線検出器１０では、走査配線Ｍが画素群４０毎に設けられている。

図６に示すように本実施の形態の放射線検出器１０では、画素群４０に含まれる画素群３０が上下の行で反転した構造となっている。

図６を参照して当該動作を具体的に説明する。

画素群４０（１）では、画素群３０（１）と画素群３０（３）とが、走査配線Ｍ１を挟んで上下が反転した構造となっている。画素２０（１）のＴＦＴ２２及び画素２０（２）のＴＦＴ２２は、走査配線Ｇ１に接続されている。また、画素２０（５）のＴＦＴ２２及び画素２０（６）のＴＦＴ２２は、走査配線Ｇ２に接続されている。また、画素２０（１）のＴＦＴ２４、画素２０（２）のＴＦＴ２４、画素２０（５）のＴＦＴ２４、及び画素２０（６）のＴＦＴ２４は、走査配線Ｍ１に接続されている。

画素群単位読出の場合は、走査配線Ｍに順次、ＴＦＴ２４をオン状態にするためのスキャン信号が出力される。当該スキャン信号により、走査配線Ｍ１にＴＦＴ２４のゲートが接続された画素２０（２０（１）〜２０（８））のＴＦＴ２４がオン状態になる。画素群４０（１）及び画素群４０（２）の電荷がそれぞれ、信号配線Ｄ１及び信号配線Ｄ３に出力される。

このように本実施の形態の放射線検出器１０では、画素群４０毎に走査配線Ｍが設けられているため、走査配線Ｍの本数を、上記各実施の形態に比べて抑制することができる。これにより、放射線検出器１０の製造歩留まりを上記各実施の形態に比べて向上させることができる。

［第４の実施の形態］
本実施の形態の放射線画像撮影装置及び放射線検出器は、上記各実施の形態の放射線画像撮影装置１００及び放射線検出器１０と略同様の構成であるため、同一部分にはその旨を記し、詳細な説明を省略する。本実施の形態の放射線検出器１０では、画素エリアを複数の組に分割し、各組毎に画素群４０に接続される信号配線Ｄが切り替わるように、画素群４０を配置している。なお、本実施の形態において「画素エリア」とは、放射線検出器１０において画素２０が形成されている領域全体のことをいう。

図７には、本実施の形態の放射線検出器１０の画素２０及び画素群４０の配置の一例を示す概略図を示す。また、図８には、画素群４０の配置を模式的に表した模式図を示す。

図７及び図８に示すように、本実施の形態の放射線検出器１０では、画素エリアを、信号配線Ｄの配列方向において上下２組（画素組４５（１）、４５（２））に分割し、各画素組毎に、画素群４０の配列の仕方を異ならせている。

本実施の形態の放射線検出器１０では、画素組４５（１）では、画素群４０の電荷が信号配線Ｄ１及び信号配線Ｄ３に出力される。また、画素組４５（２）では、画素群４０の電荷が信号配線Ｄ２及び信号配線Ｄ４に出力される。このように、各画素組毎に、画素群４０の電荷が出力される信号配線Ｄが異なるため、各組の画素群４０から同時に電荷を読み出すことできる。

本実施の形態のようにスキャン信号制御回路１０４が複数のゲートＩＣを備える場合は、分割位置は、ゲートＩＣのタブ間の切れ目であることが好ましい。例えば、スキャン信号制御回路１０４が２５６ｃｈ（チャンネル）のゲートＩＣを１２個備える場合は、走査配線Ｍ１の２５６×（１２／２）＝１３５６ラインで区切ることにより、１行（ライン）目から１５３６行（ライン）目までの読み出しと、１５３７行（ライン）目から３０７２行（ライン）目までの読み出しとを同時に行うことが可能となる。なお、当該読み出しの際における読み出し方向の指定は特になく、画素エリアの中央及び画素エリアの端のいずれから読み出しを開始または終了してもよい。上記具体例で説明すると、４つの場合が挙げられる。第１の場合は、１行（ライン）目から１５３６行（ライン）目までの読み出し及び１５３７行（ライン）目から３０７２行（ライン）目までの読み出しを同時に行う場合である。第２の場合は、１行（ライン）目から１５３６行（ライン）目までの読み出し及び３０７２行（ライン）目から１５３７行（ライン）目までの読み出しを同時に行う場合である。第３の場合は、１５３６行（ライン）目から１行（ライン）目までの読み出し及び１５３７行（ライン）目から３０７２行（ライン）目までの読み出しを同時に行う場合である。第４の場合は、１５３６行（ライン）目から１行（ライン）目までの読み出し及び３０７２行（ライン）目から１５３７行（ライン）目までの読み出しを同時に行う場合である。

なお、画素組の分割位置は、本実施の形態の放射線検出器１０のように、放射線検出器１０の画素エリアの中央（信号配線Ｄの配線方向の中央）であることが好ましいが、必ずしも中央でなくてもよい。また、本実施の形態の放射線検出器１０では、画素エリアを２分割しているがこれに限らず、それ以上の数に分割しても良い。例えば、上記具体例の場合では、１行（ライン）目〜７６８行（ライン）目、７６９行（ライン）目〜１５３６行（ライン）目、１５３７行（ライン）目〜２３０４行（ライン）目、及び２３０５行（ライン）目〜３０７２行（ライン）目等のように４分割し、各組の画素群４０のＴＦＴ２４が接続される信号配線Ｄを切り替えてもよい。また、画素群３０に含まれる画素２０の数に応じて分割してもよい。

このように、本実施の形態の放射線検出器１０では、画素エリアを複数の組に分割し、各画素組毎に、画素群４０の電荷が出力される信号配線Ｄを異ならせているため、各組の画素群４０から同時に電荷を読み出すことできる。従って、電荷の読み出し時間（フレームレート）を向上させることができる。

［第５の実施の形態］
本実施の形態の放射線画像撮影装置及び放射線検出器は、上記各実施の形態の放射線画像撮影装置１００及び放射線検出器１０と略同様の構成であるため、同一部分にはその旨を記し、詳細な説明を省略する。本実施の形態の放射線検出器１０では、画素群３０に含まれる画素２０（Ａ）の数が、上記各実施の形態と異なっている。

図９には、本実施の形態の放射線検出器１０の画素２０画素群３０、及び画素群４０の配置の一例を示す概略図を示す。

図９に示すように、本実施の形態の放射線検出器１０の画素群３０は、２つの画素２０Ａと、１つの画素２０Ｂを備えている。具体的例として図９に示すように放射線検出器１０では、画素群３０（１）は、画素２０（１）、画素２０（２）、及び画素２０(３）を備えている。また、画素群３０（３）は、画素２０（５）、画素２０（６）、及び画素２０(７）を備えている。画素群４０（１）は、画素群３０（１）及び画素群３０（３）を備えている。すなわち、本実施の形態の放射線検出器１０では、画素群４０は６個の画素２０を備えている。

画素群３０（１）の画素２０（３）のＴＦＴ２４は、画素２０（２）に接続されており、ＴＦＴ２４により、画素２０（３）の電荷が、画素２０（２）に出力される。また、画素２０（２）のＴＦＴ２４は、画素２０（１）に接続されており、ＴＦＴ２４により、画素２０（２）の電荷及び画素２０（３）の電荷が、画素２０（１）に出力される。さらに画素２０（１）のＴＦＴ２４は、信号配線Ｄ１に接続されており、ＴＦＴ２４により、画素２０（１）の電荷、画素２０（２）の電荷、及び画素２０（３）の電荷が信号配線Ｄ１に出力される。同様に、画素群３０（３）では、画素２０（７）のＴＦＴ２４は、画素２０（６）に接続され、画素２０（６）のＴＦＴ２４は、画素２０（５）に接続されているため、画素２０（５）のＴＦＴ２４により、画素２０（５）の電荷、画素２０（６）の電荷、及び画素２０（７）の電荷が信号配線Ｄ１に出力される。

本実施の形態の本実施の形態の放射線検出器１０では、画素群単位読出の場合は、画素群４０毎に、３×２＝６個の画素２０の電荷が読み出されて、６個の電荷の和が、信号配線Ｄ出力される。

従って、信号配線Ｄに接続されているＴＦＴ２４の総数を上記各実施の形態に比べてさらに抑制することができる。具体的には、本実施の形態の放射線検出器１０では、ＴＦＴ（２２、２４）の総数は、画素単位読出のみを行う放射線画像撮影装置の１．３３（８／６）倍になる。上記各実施の形態の放射線検出器１０では、ＴＦＴの総数は、画素単位読出のみを行う放射線画像撮影装置の１．５倍であるため、本実施の形態のように画素群３０の画素２０Ａの数を増やす方が、より、ＴＦＴの総数を抑制できることがわかる。

なお、画素群３０の画素２０Ａの数は、本実施の形態に限定されず、３個以上としてもよいが、画素２０Ａの数を増やすことにより、ＴＦＴの総数が抑制できる反面、画素２０ＢのＴＦＴ２４が信号配線Ｄに出力する電荷量が多くなる。そのため、画素２０ＢのＴＦＴ２４の負荷が大きくなる。また、まとめて電荷を読み出す画素２０の数が増加するため、放射画像が低解像度となる。そのため、画素群３０の構造（画素２０Ａの数）は、画素２０ＡのＴＦＴ２４の負荷、所望の放射線画像の解像度（精度）等により定めるようにするとよい。

また、本実施の形態の放射線検出器１０では、画素群４０の行毎に、配列を１画素ずらすことにより、画素群４０単位でみた場合に、接続されている信号配線Ｄ異ならせている。図９に示すように、画素群４０（１）は電荷を信号配線Ｄ１に出力し、画素群４０（４）は電荷を信号配線Ｄ２に出力し、画素群４０（６）は、電荷を信号配線Ｄ３に出力する。そのため、走査配線Ｍ１〜Ｍ３に接続される画素群４０から同時に電荷を読み出すことができる。このように配列をずらすことにより、まとめて読み出せる画素群４０（走査配線Ｍ）の数を増加させることができるため、読み出し速度（フレームレート）を向上させることができる。

なお、本実施の形態の放射線検出器１０のように画素群４０の行毎に、配列を１画素ずらさずに、例えば、第１の実施の形態の放射線検出器１０のように画素群４０を配置してもよい。なお、この場合は、各行毎に画素群４０から電荷を読み出さなくてはいけないため、読み出し速度（フレームレート）が本実施の形態（図９の放射線検出器１０）に比べて低下する。

なお、本実施の形態の放射線検出器１０の画素群４０は、２行の画素群３０を含むことにより３×２＝６個の画素２０を備えているが、含まれる画素群３０の数はこれに限らない。例えば、３行の画素群３０を含むことにより、３×３＝９個の画素２０を備えるようにしてもよい。この場合は、１つの画素群４０から電荷を読み出すことにより、９個の画素２０分の電荷をまとめて読み出すことができ、読み出し速度（フレームレート）が向上する。

また、本実施の形態の放射線検出器１０では、画素群３０において信号配線ＤにＴＦＴ２４が接続される画素２０Ａの位置を左側（ゲート端子１２側）端部としているがこれに限らない。例えば、号配線Ｄ．にＴＦＴ２４が接続される画素２０Ａの位置を中央部や、右側（ゲート端子１４側）端部としてもよい。なお、中央部とすることにより配線構造をシンプルにすることができるため、好ましい。

また、本実施の形態の放射線検出器１０の画素群３０では、各画素２０Ａは隣接する画素２０Ａを経由して最終的に画素２０Ｂに接続されているがこれに限らず、各画素２０Ａは、直接画素２０Ｂに接続されていてもよい。

［第６の実施の形態］
本実施の形態の放射線画像撮影装置及び放射線検出器は、上記各実施の形態の放射線画像撮影装置１００及び放射線検出器１０と略同様の構成であるため、同一部分にはその旨を記し、詳細な説明を省略する。本実施の形態の放射線検出器１０では、上記各実施の形態の画素群３０における画素２０Ａと、画素２０Ｂとの接続状態について詳細に説明する。

本実施の形態の画素群３０では、画素２０ＡのＴＦＴ２４のソース電極が、画素２０Ｂの画素電極（下部電極：詳細後述）に接続されている。

図１０には、本実施形態に係る放射線検出器１０の構造を示す平面図を示す。また、図１１には、図１０に示した放射線検出器１０のＡ−Ａ線断面図を示す。なお、本実施の形態では、画素２０Ａ及び画素２０ＢのＴＦＴ２２及びＴＦＴ２４は全て同様のものを使用している。

図１１に示すように、放射線検出器１０の画素２０は、無アルカリガラス等からなる絶縁性の基板７１上に、走査配線Ｇ及び走査配線Ｍ（図１０参照）、ゲート電極７２、及び画素２０Ａと画素２０Ｂとを接続する接続配線７３が形成されている。ＴＦＴ２２のゲート電極７２は、走査配線Ｇに接続されており、ＴＦＴ２４のゲート電極７２は、走査配線Ｍに接続されている（図１０参照）。接続配線７３は、コンタクトホール７５を介して画素２０Ｂの接続配線７４に接続されている。また、接続配線７３は、コンタクトホール７６を介して画素２０Ａのソース電極７９に接続されている。走査配線Ｇ及び走査配線Ｍ、ゲート電極７２、及び接続配線７３が形成された配線層（以下、この配線層を「第１信号配線層」ともいう）は、Ａｌ若しくはＣｕ、又はＡｌ若しくはＣｕを主体とした積層膜を用いて形成されているが、これらに限定されるものではない。

この第１信号配線層上には、一面に絶縁膜８５が形成されており、ゲート電極７２上に位置する部位がＴＦＴ２２及びＴＦＴ２４におけるゲート絶縁膜として作用する。この絶縁膜８５は、例えば、ＳｉＮ_Ｘ等からなっており、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）成膜により形成される。

絶縁膜８５上のゲート電極７２上には、半導体活性層７８が島状に形成されている。この半導体活性層７８は、ＴＦＴ２２及びＴＦＴ２４のチャネル部であり、例えば、アモルファスシリコン膜からなる。

これらの上層には、ソース電極７９、及びドレイン電極８３が形成されている。このソース電極７９及びドレイン電極８３が形成された配線層には、ソース電極７９、ドレイン電極８３とともに、信号配線Ｄ及び接続配線７４が形成されている。画素２０Ａ及び画素２０ＢのＴＦＴ２２のソース電極７９、及び画素２０ＢのＴＦＴ２４のソース電極７９は信号配線Ｄに接続されている（図３参照）。接続配線７４は、絶縁膜８５を貫通するコンタクトホール７５を介して、接続配線７３に接続されている。ソース電極７９、ドレイン電極８３、信号配線Ｄ、及び接続配線７４が形成された配線層（以下、この配線層を「第２信号配線層」ともいう）は、Ａｌ若しくはＣｕ、又はＡｌ若しくはＣｕを主体とした積層膜が用いて形成されるが、これらに限定されるものではない。当該ソース電極７９及びドレイン電極８３と半導体活性層７８との間には不純物添加アモルファスシリコン等による不純物添加半導体層（図示省略）が形成されている。これらによりＴＦＴ２２及びＴＦＴ２４が構成される。なお、ＴＦＴ２２及びＴＦＴ２４は後述する下部電極８１により収集、蓄積される電荷の極性によってソース電極７９とドレイン電極８３とが逆となる。

これら第２信号配線層を覆い、基板７１上の画素２０が設けられた領域のほぼ全面（ほぼ全領域）には、ＴＦＴ２２及びＴＦＴ２４や信号配線Ｄを保護するために、ＴＦＴ保護膜層９８が形成されている。このＴＦＴ保護膜層９８は、例えば、ＳｉＮ_Ｘ等からなっており、例えば、ＣＶＤ成膜により形成される。

このＴＦＴ保護膜層９８上には、塗布型の層間絶縁膜８２が形成されている。この層間絶縁膜８２は、低誘電率（比誘電率εｒ＝２〜４）の感光性の有機材料（例えば、ポジ型感光性アクリル系樹脂：メタクリル酸とグリシジルメタクリレートとの共重合体からなるベースポリマーに、ナフトキノンジアジド系ポジ型感光剤を混合した材料など）により１μｍ〜４μｍの膜厚で形成されている。

本実施の形態の放射線検出器１０では、この層間絶縁膜８２によって層間絶縁膜８２上層と下層に配置される金属間の容量を低く抑えている。また、一般的にこのような材料は平坦化膜としての機能も有しており、下層の段差が平坦化される効果も有する。層間絶縁膜８２には、コンタクトホール９５及びコンタクトホール９６が形成されている。

層間絶縁膜８２上には、コンタクトホール９５及びコンタクトホール９６を埋めつつ、画素領域を覆うようにセンサ部２６の下部電極８１が形成されている。下部電極８１は、コンタクトホール９５を介して、ＴＦＴ２２及びＴＦＴ２４のドレイン電極８３と接続されている。また、画素２０Ａの下部電極８１は、コンタクトホール９５を介してＴＦＴ２４のドレイン電極８３に接続されている。下部電極８１は、後述する半導体層９１が１μｍ前後と厚い場合には導電性があれば材料に制限がほとんどない。このため、Ａｌ系材料、及びＩＴＯ等導電性の金属を用いて形成すればよい。

一方、半導体層９１の膜厚が薄い場合（０．２μｍ〜０．５μｍ前後）、半導体層９１で光が吸収が十分でないため、ＴＦＴ２２及びＴＦＴ２４への光照射によるリーク電流の増加を防ぐため、遮光性メタルを主体とする合金、もしくは積層膜とすることが好ましい。

下部電極８１上には、フォトダイオードとして機能する半導体層９１が形成されている。本実施の形態では、半導体層９１として、基板側からｎ＋層、ｉ層、及びｐ＋層（ｎ＋アモルファスシリコン、アモルファスシリコン、ｐ＋アモルファスシリコン、いずれも図示省略）を積層したＰＩＮ構造のフォトダイオードを採用している。ｉ層２１は、光が照射されることにより電荷（一対の自由電子と自由正孔）が発生する。ｎ＋層及びｐ＋層は、コンタクト層として機能し、下部電極８１及び後述する上部電極９２とｉ層２１を電気的に接続する。

各半導体層９１上には、それぞれ個別に上部電極９２が形成されている。上部電極９２には、例えば、ＩＴＯやＩＺＯ（酸化亜鉛インジウム）などの光透過性の高い材料を用いている。本実施の形態の放射線検出器１０のセンサ部２６は、上部電極９２や半導体層９１、及び下部電極８１を含んでいる。

本実施の形態の放射線検出器１０では、層間絶縁膜８２上に、センサ部２６の側面及び上部電極９２の端部を覆うように、保護膜９９が形成されている。

このように形成された放射線検出器１０には、必要に応じてさらに光吸収性の低い絶縁性の材料により保護膜が形成されて、その表面に光吸収性の低い接着樹脂を用いて放射線変換層であるシンチレータが貼り付けられる。または、真空蒸着法により、シンチレータが形成される。シンチレータとしては、吸収可能な波長領域の光を発生できるような、比較的広範囲の波長領域を有した蛍光を発生するシンチレータが望ましい。このようなシンチレータとしては、ＣｓＩ：Ｎａ、ＣａＷＯ_４、ＹＴａＯ_４：Ｎｂ、ＢａＦＸ：Ｅｕ（ＸはＢｒまたはＣｌ）、または、ＬａＯＢｒ：Ｔｍ、及びＧＯＳ等がある。具体的には、放射線としてＸ線を用いて撮像する場合、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）を含むものが好ましく、Ｘ線照射時の発光スペクトルが４００ｎｍ〜７００ｎｍにあるＣｓＩ：Ｔｌ（タリウムが添加されたヨウ化セシウム）やＣｓＩ：Ｎａを用いることが特に好ましい。なお、ＣｓＩ：Ｔｌの可視光域における発光ピーク波長は５６５ｎｍである。また、シンチレータとしてＣｓＩを含むシンチレータを用いる場合、真空蒸着法で短冊状の柱状結晶構造として形成したものを用いることが好ましい。

このように、本実施の形態の放射線検出器１０では、接続配線７３、接続配線７４、コンタクトホール７５、及びコンタクトホール７６を介して、画素２０Ａのソース電極が画素２０Ｂの下部電極８１に接続されている。これにより、画素２０Ａのセンサ部２６からＴＦＴ２４により読み出された電荷は、画素２０Ｂの下部電極８１を経由して、画素２０ＢのＴＦＴ２４から信号配線Ｄに出力される。

一般に、下部電極８１は、画素２０の表面の面積の広範囲に渡って設けられている。そのため、画素２０Ａを画素２０Ｂの下部電極８１に接続することにより、画素２０Ａと画素２０Ｂと接続する接続配線（接続配線７３及び接続配線７４）の引き回しが不要になり、接続配線の配線長を抑制することができる。

なお、上記では、第１信号配線層と第２信号配線層とを備えた２層構造としているが、信号配線Ｄを別途設けた３層構造としてもよい。図１２には、配線層を３層構造とした場合の放射線検出器１０の構造を示す平面図を示す。図１３には、図１２に示した放射線検出器１０のＡ−Ａ線断面図を示す。

図１３に示すように、放射線検出器１０では基板７１上に、走査配線Ｇ及び走査配線Ｍ、ゲート電極７２が形成されている。ＴＦＴ２２のゲート電極７２は、走査配線Ｇに接続されており、ＴＦＴ２４のゲート電極７２は、走査配線Ｍに接続されている（図１２参照）。走査配線Ｇ及び走査配線Ｍ、及びゲート電極７２が形成された配線層が上記第１信号配線層に対応する。第１信号配線層上には、一面に絶縁膜８５が形成されている。

絶縁膜８５上のゲート電極７２上には、半導体活性層７８が島状に形成されている。

これらの上層には、ソース電極７９、ドレイン電極８３、及び接続配線７３が形成されている。接続配線７３は、画素２０ＡのＴＦＴ２４のソース電極７９と一体的に形成されており、保護膜層９８を貫通するコンタクトホール７５を介して、接続配線７４に接続されている。ソース電極７９、ドレイン電極８３、及び接続配線７３が形成された配線層が上記第２信号配線層に対応する。

第２信号配線層を覆い、基板７１上の画素２０が設けられた領域のほぼ全面（ほぼ全領域）には、ＴＦＴ保護膜層９８が形成されている。

ＴＦＴ保護膜層９８上には、信号配線Ｄ、接続配線７４、及び接続配線８６が形成されている。信号配線Ｄは、コンタクトホール８７を介して、画素２０ＢのＴＦＴ２４のソース電極７９に接続されている。接続配線７４は、コンタクトホール７５を介して接続配線７３（画素２０Ｂのソース電極７９）に接続されている。また、接続配線７４は、コンタクトホール９６を介して下部電極８１に接続されている。一方、接続配線８６は、コンタクトホール９７を介してＴＦＴ２２及びＴＦＴ２４のドレイン電極８３に接続されている。また、接続配線８６は、コンタクトホール９５を介して下部電極８１に接続されている。号配線Ｄ、接続配線７４、及び接続配線８６が形成された配線層が第３信号配線に対応する。

第３信号配線上には、保護膜層８８が形成されており、保護膜層８８上には、層間絶縁膜８２が形成されている。層間絶縁膜８２及び保護膜層８８には、コンタクトホール９５及びコンタクトホール９６が形成されている。

層間絶縁膜８２上には、コンタクトホール９５及びコンタクトホール９６を埋めつつ、画素領域を覆うように下部電極８１が形成されている。下部電極８１上には、半導体層９１が形成されている。半導体層９１上には、上部電極９２が形成されている。また、層間絶縁膜８２上に、センサ部２６の側面及び上部電極９２の端部を覆うように、保護膜９９が形成されている。

このように放射線検出器１０を形成することにより、配線層が３層の放射線検出器１０についても上記と同様に、画素２０Ａを画素２０Ｂの下部電極８１に接続するため、画素２０Ａと画素２０Ｂと接続する接続配線（接続配線７３及び接続配線７４）の引き回しが不要になり、接続配線の配線長を抑制することができる。

［第７の実施の形態］
本実施の形態の放射線画像撮影装置及び放射線検出器は、上記第６の実施の形態の放射線検出器１０と画素群３０における画素２０Ａと、画素２０Ｂとの接続状態が異なる。本実施の形態の画素群３０では、画素２０ＡのＴＦＴ２４のソース電極が、画素２０Ｂのドレイン電極８３に直接（下部電極８１を介さずに）接続されている。

まず、配線層が２層構造の場合について説明する。図１４には、本実施形態に係る放射線検出器１０の構造を示す平面図が示されている。また、図１５には、図１４に示した放射線検出器１０のＡ−Ａ線断面図が示されている。本実施の形態の放射線検出器１０は、第６の実施の形態における配線層が２層構造の放射線検出器１０と略同様の構造であるため、同様な構造については詳細な説明を省略し、異なる構造のみ詳細に説明する。

図１４及び図１５に示すように、本実施の形態では、接続配線が、コンタクトホール７５とのコンタクト部から、画素２０Ｂのドレイン電極８３まで延びている。これにより、画素２０Ｂのセンサ部２６からＴＦＴ２４により読み出された電荷は、画素２０Ａの下部電極８１を経由することなく、直接画素２０ＡのＴＦＴ２４から信号配線Ｄに出力される。

本実施の形態では、接続配線７４を画素２０ＡのＴＦＴ２４ドレイン電極８３まで伸ばすため、接続配線７４の配線長が長くなるが、第６の実施の形態で設けていたコンタクトホール９６を設ける必要が無くなる。

次に配線層が３層構造の場合について説明する。図１４には、本実施形態に係る放射線検出器１０の構造を示す平面図が示されている。また、図１５には、図１４に示した放射線検出器１０のＡ−Ａ線断面図が示されている。本実施の形態の放射線検出器１０は、第６の実施の形態における配線層が３層構造の放射線検出器１０と略同様の構造であるため、同様な構造については詳細な説明を省略し、異なる構造のみ詳細に説明する。

図１６及び図１７に示すように、本実施の形態では、接続配線７３が、画素２０ＢのＴＦＴ２４のソース電極７９から、画素２０Ｂのドレイン電極８３まで延びている。これにより、画素２０Ｂのセンサ部２６からＴＦＴ２４により読み出された電荷は、画素２０Ａの下部電極８１を経由することなく、直接画素２０ＡのＴＦＴ２４から信号配線Ｄに出力される。

本実施の形態では、接続配線７３を画素２０ＡのＴＦＴ２４ドレイン電極８３まで伸ばすため、接続配線７３の配線長が長くなるが、第６の実施の形態で設けていたコンタクトホール７５、接続配線７４、及びコンタクトホール９６を設ける必要が無くなる。

［第８の実施の形態］
上記各実施の形態では、全てのＴＦＴ２２及びＴＦＴ２４を同構造のものとしていたが、本実施の形態では、画素２０ＡのＴＦＴ２４の方が、画素２０ＢのＴＦＴ２４よりもオン抵抗が小さくなるように構成している。なお、本実施の形態において「オン抵抗」とは、ゲートオンの時のＴＦＴの抵抗のことをいう。

図１８には、本実施形態に係る放射線検出器１０の構造を示す平面図を示す。なお、本実施の形態の放射線検出器１０では、画素群３０における画素２０Ａと画素２０Ｂとの接続は、第６の実施の形態の放射線検出器１０と同様としている。

ＴＦＴのオン抵抗は、ＴＦＴのチャネル幅（ソース電極及びドレイン電極の幅）及びチャネル長（ソース電極とドレイン電極との距離）に依存し、一般的にＴＦＴにおいて、チャネル幅（図１８、Ｗ参照）が広い方がオン抵抗が小さい。また、チャネル長（図１８、Ｌ参照）が短い方がオン抵抗が小さい。そのため、本実施の形態の放射線検出器１０では、画素２０ＢのＴＦＴ２４は、画素２０ＡのＴＦＴ２４に比べてチャネル幅Ｗが広く、かつチャネル長Ｌが短い。なお、本実施の形態ではこのようにチャネル幅Ｗ及びチャネル長Ｌの両方を異ならせているがいずれか一方のみを異ならせてもよい。

このようにオン抵抗を小さくすることにより、電荷の読み出し速度が向上する。なお、画素２０ＢのＴＦＴ２４は、信号配線Ｄに接続されていないため、このようにオン抵抗を小さくしても、信号配線Ｄの寄生容量が増加するという問題は生じない。

なお、画素２０ＢのＴＦＴ２４は、ＴＦＴ２２と同様のものであってもよいし、異なる（オン抵抗が異なる）ものであってもよい。なお、信号配線Ｄに接続されるＴＦＴ２４の配線幅は、細い方が好ましい。

以上、上記各実施の形態で説明したように、本実施の形態の放射線画像撮影装置１００の放射線検出器１０は、画素２０Ａと、走査配線Ｍの配線方向に隣接する画素２０Ｂとを含む画素群３０が複数マトリクス状に設けられている。また、画素群４０は、信号配線Ｄの配線方向に隣接する画素群３０を複数含んで、マトリクス状に設けられている。本実施の形態の放射線検出器１０では、画素群単位読出の場合は、画素群４０毎に、各画素群４０に含まれる画素２０の電荷が読み出されて、読み出された電荷の和が、信号配線Ｄに出力される。このように、本実施の形態の放射線検出器１０では、画素群単位読出の場合は、画素群４０に含まれる画素２の電荷をまとめてアナログ値として読み出すことが可能となる。

また、画素２０ＡのＴＦＴ２４Ａから読み出された電荷を信号配線Ｄに直接出力せず、画素２０Ｂを介して出力するようにしているため、信号配線Ｄに直接出力する場合に比べて、信号配線Ｄに接続されているＴＦＴ（２２、２４）の総数を少なくすることができる。信号配線Ｄに接続されているＴＦＴの総数を抑制することができるため、電気ノイズを抑制することができ、Ｓ／Ｎ（信号／ノイズ）比を向上させて高感度化を図ることができる。これにより、さらに被検体２０６の被曝量を低減することができる。

従って、本実施の形態の放射線検出器１０では、放射線画像の画質を向上させることができる。

比較例として、従来の放射線検出器について説明する。図１９には、特開２０１２−１３０６５６号公報（特許文献１）に記載された技術を適用した放射線検出器の構成図を示す。また、図２０には、特開２０１２−１０００８１号公報（特許文献２）に記載された技術を適用した放射線検出器の構成図を示す。さらに、図２１には、特許文献１及び特許文献２に記載の技術を組み合わせて放射線検出器の構成図を示す。

図１９に示した放射線検出器では、２×２＝４個の画素から電荷をまとめて読み出す画素群単位読出用のＴＦＴを新たに追加し、４画素分の信号読み出しを可能としているが、ＴＦＴを増やした影響により信号配線Ｄの寄生容量が増加し、電気ノイズの悪化を引き起こすため、Ｓ／Ｎ比が本発明の放射線検出器に比べて向上されない。

一方、図２０に示した放射線検出器では、複数の画素を１つのまとまりとして定義し、そのうち任意の１画素をＴＦＴ経由で信号配線Ｄに接続し、他の画素は専用の走査配線に接続されたＴＦＴ経由で任意の１画素に接続する構造としている。電荷の読み出し時は、配線１０１０によりＴＦＴをオンとした後、さらに配線１００５によりを順次ＴＦＴをオンとすることで２×２＝４個の画素の読み出しをまとめて行い、配線１００５での読み出しを順次行った後に、配線１０１０ａ、ｂ、ｃのいずれかによりＴＦＴをオンにしつつ配線１００５に接続されたＴＦＴを順次オンとすることで画素単位読出を行っている。この構成においては信号配線Ｄの寄生容量が増大しないというメリットがあるものの、画素単位読出においてＴＦＴを１個経由する画素と２個経由する画素が存在し、画素毎の出力差によるムラが生じる。

また、図２１の放射線検出器では、画素単位読出用の走査配線Ｇ、画素間接続ＴＦＴを制御する走査配線Ｎ、まとめ読み出し用の走査配線Ｍの３種類が必要となる。そのため、配線構造が複雑となり、また、画素毎に配線密度も大きくことなるため歩留まりの悪化やムラの発生が懸念される。

これに対して本発明の放射線検出器１０では、画素２０のＴＦＴ２４を同時に駆動して電荷を読み出すことにより、上記従来技術の放射線検出器で生じる課題を解決した。本発明の放射線検出器１０では、信号配線Ｄに接続されるＴＦＴの数の増加量を抑制することが可能であり、信号配線Ｄの寄生容量の増加による電気ノイズの悪化を的確に抑制することが可能である。また、画素単位読出においては専用のＴＦＴ（ＴＦＴ２２）を用いて読み出しを行うため、従来の放射線検出器のような出力ばらつきによるムラが発生しない。

なお、上記各実施の形態で説明した放射線画像撮影装置１００、放射線検出器１０等の構成、動作等は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更可能であることは言うまでもない。

また、上記各実施の形態を、組み合わせて放射線画像撮影装置１００（放射線検出器１０）としてもよい。なお、各実施の形態は、適宜組み合わせればよいが、ＴＦＴに応じた信号配線Ｄの寄生容量がばらつくのを抑制するためには、全ての信号配線Ｄにおいて、接続されるＴＦＴの総数が同様となるように、放射線検出器１０を構成することが好ましい。

また、上記各実施の形態では、放射線検出器１０の全画素について画素群（画素群３０、画素群４０）を構成する場合について説明したがこれに限らず、一部の画素２０のみ画素群を構成するようにしてもよい。例えば、放射線検出器１０の放射線が照射される面を複数の領域に分け、当該領域に応じて画素群を構成するようにしてもよいし、当該領域に応じて画素群を構成する画素２０の数を異ならせても良い。

また、上記各実施の形態では、照射された放射線を一旦光に変換し、変換した光を電荷に変換する間接変換方式の放射線検出器１０に本発明を適用した場合について説明したが、これに限らず、放射線を直接電荷に変換する直接変換方式の放射線検出器１０に適用してもよい。

また、上記各実施の形態では、本発明の放射線は、特に限定されるものではなく、Ｘ線やγ線等を適用することができる。

１０ 放射線検出器
２６ センサ部 （第１センサ部、第２センサ部）
２０ 画素、２０Ａ （第１画素）、２０Ｂ （第２画素）
２２ ＴＦＴ （第１スイッチング素子、第３スイッチング素子）
２４ ＴＦＴ、２４Ａ （第２スイッチング素子）、２４Ｂ （第４スイッチング素子）
３０ 画素群 （第１画素群）
４０ 画素群 （第２画素群）
７２ ゲート電極 （制御端子）
７９ ソース電極 （主端子）
８１ 下部電極 （画素電極）
８３ ドレイン電極 （主端子）
１００ 放射線画像撮影装置
１０４ スキャン信号制御回路
１０５ 信号検出回路
Ｇ 走査配線
Ｍ 走査配線
Ｄ 信号配線

Claims (13)

1. 複数の信号配線と
   前記信号配線と交差して設けられた複数の第１走査配線と、
   前記信号配線と交差して設けられた複数の第２走査配線と、
   第１スイッチング素子、第２スイッチング素子、及び照射された放射線に応じた電荷を発生する第１センサ部を有する第１画素及び前記第１画素に対して前記第２走査配線の配線方向に隣接して設けられ、かつ第３スイッチング素子、第４スイッチング素子、及び照射された放射線に応じた電荷を発生する第２センサ部を有する第２画素を含み、マトリクス状に設けられた複数の第１画素群を備え、
   前記第１スイッチング素子は、前記第１走査配線を流れる第１制御信号の状態に応じて読み出した電荷を接続された前記信号配線に出力し、
   前記第２スイッチング素子は、前記第２走査配線を流れる第２制御信号の状態に応じて電荷を読み出して、同一の前記第１画素群に含まれる前記第２画素に出力し、
   前記第３スイッチング素子は、前記第１スイッチング素子が接続された前記信号配線と異なる前記信号配線に接続されており、前記第１スイッチング素子と共通の前記第１走査配線を流れる前記第１制御信号の状態に応じて読み出した電荷を接続された前記信号配線に出力し、
   前記第４スイッチング素子は、前記第３スイッチング素子が接続された前記信号配線に接続されており、前記第２スイッチング素子と共通の前記第２走査配線を流れる前記第２制御信号の状態に応じて電荷を読み出して、接続された前記信号配線に出力する、
   放射線検出器。
2. 前記信号配線の配線方向に隣接する所定数の前記第１画素群を含む複数の第２画素群がマトリクス状に複数配置されており、
   １つの前記第２画素群に含まれる全ての前記第４スイッチング素子は、同一の前記信号配線に接続されている、
   請求項１に記載の放射線検出器。
3. 前記信号配線の配線方向に隣接する前記第２画素群に含まれる前記第２画素の前記第４スイッチング素子は、異なる前記信号配線に接続されている、
   請求項２に記載の放射線検出器。
4. 複数の前記第２画素群は、前記信号配線の配列方向に並んだ複数の隣接する前記第２画素群毎に、複数の組に分割されており、
   各組毎に、前記第２画素の前記第４スイッチング素子が、異なる前記信号配線に接続されている、
   請求項２または請求項３に記載の放射線検出器。
5. 前記信号配線の配列方向に並んだ複数の前記第２画素群毎に前記第２走査配線が設けられている、
   請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の放射線検出器。
6. 前記信号配線の配列方向に並んだ複数の前記第１画素群毎に前記第２走査配線が設けられている、
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の放射線検出器。
7. 前記第１画素群には、複数の前記第１画素が含まれ、当該複数の前記第１画素のうち、前記第１画素のみに隣接する前記第１画素の前記第２スイッチング素子は、隣接する前記第１画素を介して、同一の前記第１画素群に含まれる前記第２画素に出力する、
   請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の放射線検出器。
8. 前記第２画素は、前記第２センサ部で発生した電荷を収集する第１画素電極を備え、
   前記第２スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子は、制御端子及び一対の主端子を備えたトランジスタであり、
   前記第２スイッチング素子の一方の主端子が、前記第４スイッチング素子の他方の主端子に前記第１画素電極を経由して接続されている、
   請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の放射線検出器。
9. 前記第２スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子は、制御端子及び一対の主端子を備えたトランジスタであり、
   前記第２スイッチング素子の一方の主端子が、前記第４スイッチング素子の他方の主端子に直接接続されている、
   請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の放射線検出器。
10. 前記第２スイッチング素子のオン抵抗が、前記第４スイッチング素子のオン抵抗よりも小さい
    請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の放射線検出器。
11. 複数の前記信号配線に接続される前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子、及び前記第４スイッチング素子の個数の前記信号配線毎の総数の差が、総数が同じであるとみなす所定の範囲内にある、
    請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の放射線検出器。
12. 複数の信号配線と
    前記信号配線と交差して設けられた複数の第１走査配線と、
    前記信号配線と交差して設けられた複数の第２走査配線と、
    第１画素、前記第１画素に対して前記第２走査配線の配線方向に隣接して設けられた第２画素、前記第１画素に対して前記信号配線の配線方向に隣接して設けられた第３画素、及び前記第３画素に対して前記第２走査配線の配線方向に隣接して設けられた第４画素を含み、マトリクス状に設けられた複数の第２画素群を備え、
    前記第１画素及び前記第３画素は、照射された放射線に応じた電荷を発生する第１センサ部、前記第１走査配線を流れる第１制御信号の状態に応じて前記第１センサ部で発生した電荷を読み出して前記信号配線に出力する第１スイッチング素子、及び前記第２走査配線を流れる第２制御信号の状態に応じて前記第１センサ部で発生した電荷を読み出して自画素と同一の第１画素群に含まれる所定の前記第１画素または前記第２画素に出力する第２スイッチング素子を有し、
    前記第２画素及び前記第４画素は、照射された放射線に応じた電荷を発生する第２センサ部、前記第１走査配線を流れる前記第１制御信号の状態に応じて前記第２センサ部で発生した電荷を読み出して前記信号配線に出力する第３スイッチング素子、及び前記第２走査配線を流れる前記第２制御信号の状態に応じて前記第１センサ部及び前記第２センサ部で発生した電荷を読み出して前記信号配線に出力する第４スイッチング素子を有する、
    放射線検出器。
13. 前記請求項１から前記請求項１２のいずれか１項に記載の放射線検出器と、
    前記放射線検出器の第１走査配線毎に第１制御信号を順次出力する第１制御信号制御部と、
    前記放射線検出器の隣接する所定の数の第２走査配線毎に第２制御信号を順次出力する第２制御信号制御部と、
    前記放射線検出器の信号配線に出力された電荷に基づいて放射線画像を示す画像情報を表す信号を生成して出力する信号出力手段と、
    を備えた放射線画像撮影装置。