(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向及び当該一方向に対する交差方向にマトリクス状に複数配置され、各々検出対象とする放射線が照射されることにより発生した電荷を蓄積し、当該蓄積された電荷を読み出すためのスイッチ素子を備えた画素と、
前記複数配置された画素のマトリクス配列における前記一方向の各画素列に対して複数の画素列毎に１本ずつそれぞれ配設され、それぞれ当該複数の画素列の各画素に備えられた各スイッチ素子に接続されて当該各スイッチ素子をスイッチングする、前記一方向の画素列の数よりも少ない数の走査配線と、
前記マトリクス配列における前記交差方向の各画素列に対してそれぞれ複数本ずつ配設され、交差方向の各画素列毎に同一の前記走査配線に接続された異なる各スイッチ素子にそれぞれ接続されて当該スイッチ素子のスイッチング状態に応じて前記画素に蓄積された電荷が流れる信号配線とを備え、
前記交差方向の各画素列に対して配設された複数の信号配線がそれぞれ前記一方向の何れかの画素列において画素間に位置するように、前記一方向の一部の画素列で前記画素及び前記信号配線の少なくとも一方を前記一方向にずらして配置した
放射線検出素子。
【請求項２】
前記走査配線は、前記一方向の各画素列に対して２列毎に１本ずつ、当該２列の画素列の間にそれぞれ配設され、
各画素は、スイッチ素子がそれぞれ前記走査配線側に設けられている
請求項１記載の放射線検出素子。
【請求項３】
前記画素は、発生した電荷を収集する収集電極を備え、
前記収集電極は、前記信号配線の配設された位置にスリットが設けられている
請求項１又は請求項２記載の放射線検出素子。
【請求項４】
一方向及び当該一方向に対する交差方向にマトリクス状に複数配置され、各々検出対象とする放射線が照射されることにより発生した電荷を収集し蓄積する収集電極、及び当該蓄積された電荷を読み出すためのスイッチ素子を備えた画素と、
前記複数配置された画素のマトリクス配列における前記一方向の各画素列に対してそれぞれ１本ずつそれぞれ配設され、それぞれ当該画素列の各画素に備えられた各スイッチ素子に接続されて当該各スイッチ素子をスイッチングする走査配線と、
前記走査配線を所定本ずつ電気的に接続する接続配線と、
前記マトリクス配列における前記交差方向の各画素列に対してそれぞれ複数本ずつ配設され、交差方向の各画素列毎に同一の前記接続配線によって電気的に接続された所定本の前記走査配線に各々接続された異なる各スイッチ素子にそれぞれ接続されて当該スイッチ素子のスイッチング状態に応じて前記画素に蓄積された電荷が流れる信号配線とを備え、
前記交差方向の各画素列に対して配設された複数の信号配線がそれぞれ前記一方向の何れかの画素列において画素間に位置するように、前記一方向の一部の画素列で前記画素及び前記信号配線の少なくとも一方を前記一方向にずらして配置し、
前記収集電極は、前記信号配線の配設された位置にスリットが設けられている放射線検出素子。
【請求項５】
前記画素は、収集した電荷を蓄積する電荷蓄積部を備え、
前記電荷蓄積部と前記スイッチ素子とが前記収集電極を介して電気的に接続されている
請求項３又は請求項４記載の放射線検出素子。
【請求項６】
前記電荷蓄積部は、２つの電極が対向配置され、
前記マトリクス配列における前記一方向の各画素列に対して複数の画素列毎に１本ずつそれぞれ配設され、それぞれ当該複数の画素列の各画素に備えられた前記電荷蓄積部の一方の電極に接続された補助容量配線をさらに備えた
請求項５記載の放射線検出素子。
【請求項７】
前記電荷蓄積部は、２つの電極が対向配置され、
前記マトリクス配列における前記交差方向の各画素列に対してそれぞれ１本ずつ前記信号配線と並んで配設され、前記交差方向の各画素列毎に、各画素列の各画素に備えられた前記電荷蓄積部の一方の電極に接続された補助容量配線をさらに備えた
請求項５記載の放射線検出素子。
【請求項８】
前記信号配線と前記補助容量配線は、別な配線層により形成された
請求項６又は請求項７記載の放射線検出素子。
【請求項９】
前記信号配線は、前記交差方向の各画素列に対してそれぞれ２本ずつ、均等な間隔で当該２本の内の１本が画素の中央部を通るように配設された
請求項１〜請求項８の何れか１項記載の放射線検出素子。
【請求項１０】
前記信号配線は、均等な間隔で配設され、
前記マトリクス配列における前記一方向の画素列の画素を、前記一方向の画素列毎に、前記一方向に対する前記信号配線の間隔分だけ前記一方向にずらして配置した
請求項１〜請求項９の何れか１項記載の放射線検出素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線検出素子に係り、特に、マトリクス状に複数配置された画素に検出対象とする放射線が照射されることにより発生した電荷を蓄積し、蓄積した電荷量を画像を示す情報として検出する放射線検出素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＴＦＴ（Thin film transistor）アクティブマトリックス基板上にＸ線感応層を配置し、Ｘ線情報を直接デジタルデータに変換できるＦＰＤ（flat panel detector）等の放射線検出素子を用いた放射線画像撮影装置が実用化されている。このＦＰＤは、従来のイメージングプレートに比べて、即時に画像を確認でき、動画も確認できるといったメリットがあり、急速に普及が進んでいる。
【０００３】
この種の放射線検出素子は、種々のタイプのものが提案されており、例えば、放射線を直接、半導体層で電荷に変換して蓄積する直接変換方式や、放射線を一度ＣｓＩ：Ｔｌ、ＧＯＳ（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ）などのシンチレータで光に変換し、変換した光を半導体層で電荷に変換して蓄積する間接変換方式がある。
【０００４】
この放射線検出素子は、例えば、複数の走査配線及び複数の信号配線が互いに交差して配設され、当該走査配線及び信号配線の各交差部に対応して電荷蓄積部及びＴＦＴスイッチが設けられ、各交差部の電荷蓄積部及びＴＦＴスイッチ素子を覆うように半導体層が設けられている。このような放射線検出素子を用いた放射線画像撮影装置では、放射線画像を撮影する場合、Ｘ線が照射される間、各走査配線に対してＯＦＦ信号を出力して各ＴＦＴスイッチをオフにして半導体層に発生した電荷を各電荷蓄積部に蓄積し、画像を読み出す場合、各走査配線に対して１ラインずつ順にＯＮ信号を出力して各電荷蓄積部に蓄積された電荷を電気信号として読み出し、読み出した電気信号をデジタルデータへ変換することにより、放射線画像を得ている。
【０００５】
ところで、放射線画像撮影装置では、放射線検出素子から放射線画像を連続的に読み出して動画を得ようとした場合、１秒間当たりの放射線画像を読み出す枚数（所謂、フレームレート）が多く、また放射線検出素子の走査配線の本数が多いほど、１本の走査配線に対してＯＮ信号を出力して電気信号を読み出す走査時間が短くなる。
【０００６】
走査時間１Ｈは、フレームレートをＦＲとし、放射線検出素子の走査配線の本数をＧｎとした場合、以下の（１）式より求めることができる。
【０００７】
１Ｈ＝１／ＦＲ／Ｇｎ  ・・・（１）
例えば、フレームレートＦＲを６０とし、走査配線の本数Ｇｎを１０００本とした場合、走査時間１Ｈは、１６．７μｓとなる。
【０００８】
ＴＦＴアクティブマトリックス基板を液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）として使用する場合は、走査時間１Ｈを全てデータの書込み時間として使用できるため、１６．７μｓは十分な時間である。
【０００９】
しかし、ＴＦＴアクティブマトリックス基板を画像を撮影する検出素子として使用する場合、とりわけ低ノイズな撮影が必要な医療用の放射線画像を撮影する検出素子として使用する場合は、低ノイズ化のため、各電荷蓄積部に蓄積された電荷の電気信号をアンプで増幅した後にＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部でデジタルデータに変換し、変換したデジタルデータに対して補正処理等を行うため、走査時間１Ｈを全て電荷の読み取り期間に当てることができず、高フレームレートでの動画像の撮影が困難であった。
【００１０】
そこで、高フレームレートでの動画像の撮影を可能にする技術として、特許文献１には、放射線検出素子の受像面を複数の画素エリアに分けて画素エリア毎に読み出し装置を設け、各画素エリア毎に画像の読み出しを行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−２６４２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、受像面を複数の画素エリアに分けて各画素エリアから並列に画像を読み出すことにより、全体として画像の読み出し速度を向上させる技術であり、１つの画素エリアにおける画像の読み出し速度は向上していない。
【００１３】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、各信号配線間の配線容量の差を抑えつつ、画像の読み出し速度を向上させることができる放射線検出素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明の放射線検出素子は、一方向及び当該一方向に対する交差方向にマトリクス状に複数配置され、各々検出対象とする放射線が照射されることにより発生した電荷を蓄積し、当該蓄積された電荷を読み出すためのスイッチ素子を備えた画素と、前記複数配置された画素のマトリクス配列における前記一方向の各画素列に対して複数の画素列毎に１本ずつそれぞれ配設され、それぞれ当該複数の画素列の各画素に備えられた各スイッチ素子に接続されて当該各スイッチ素子をスイッチングする、前記一方向の画素列の数よりも少ない数の走査配線と、前記マトリクス配列における前記交差方向の各画素列に対してそれぞれ複数本ずつ配設され、交差方向の各画素列毎に同一の前記走査配線に接続された異なる各スイッチ素子にそれぞれ接続されて当該スイッチ素子のスイッチング状態に応じて前記画素に蓄積された電荷が流れる信号配線とを備え、前記交差方向の各画素列に対して配設された複数の信号配線がそれぞれ前記一方向の何れかの画素列において画素間に位置するように、前記一方向の一部の画素列で前記画素及び前記信号配線の少なくとも一方を前記一方向にずらして配置している。
【００１５】
本発明の放射線検出素子は、各々検出対象とする放射線が照射されることにより発生した電荷を蓄積し、当該蓄積された電荷を読み出すためのスイッチ素子を備えた画素が、一方向及び当該一方向に対する交差方向にマトリクス状に複数配置されている。
【００１６】
また、本発明では、走査配線は、一方向の画素列の数よりも少ない数であり、複数配置された画素のマトリクス配列における一方向の各画素列に対して複数の画素列毎に１本ずつそれぞれ配設され、それぞれ当該複数の画素列の各画素に備えられた各スイッチ素子に接続されて当該各スイッチ素子をスイッチングする。また、信号配線は、マトリクス配列における交差方向の各画素列に対してそれぞれ複数本ずつ配設され、交差方向の各画素列毎に同一の前記走査配線に接続された異なる各スイッチ素子にそれぞれ接続されて当該スイッチ素子のスイッチング状態に応じて画素に蓄積された電荷が流れる。
【００１７】
そして、本発明では、交差方向の各画素列に対して配設された複数の信号配線がそれぞれ一方向の何れかの画素列において画素間に位置するように、一方向の一部の画素列で画素及び信号配線の少なくとも一方を一方向にずらして配置した。
【００１８】
このように、本発明によれば、各走査配線により、一方向の各画素列の各画素のスイッチ素子を複数列ずつスイッチングし、信号配線により、複数列ずつ各画素に蓄積された電荷を読み出すことができるので、画像の読み出し速度を向上させることができる。
【００１９】
また、本発明によれば、一方向の一部の画素列で画素及び信号配線の少なくとも一方を一方向にずらして、交差方向の各画素列に対して配設された複数の信号配線がそれぞれ一方向の何れかの画素列において画素間に位置するようにしているので、各信号配線間の配線容量の差を抑えることができる。
また、本発明の放射線検出素子は、請求項２に記載の放射線検出素子のように、前記走査配線は、前記一方向の各画素列に対して２列毎に１本ずつ、当該２列の画素列の間にそれぞれ配設され、各画素は、スイッチ素子がそれぞれ前記走査配線側に設けられている。
また、本発明の放射線検出素子は、請求項３に記載の放射線検出素子のように、前記画素は、発生した電荷を収集する収集電極を備え、前記収集電極は、前記信号配線の配設された位置にスリットが設けられている。
【００２０】
一方、上記目的を達成するために、請求項４記載の発明の放射線検出素子は、一方向及び当該一方向に対する交差方向にマトリクス状に複数配置され、各々検出対象とする放射線が照射されることにより発生した電荷を収集し蓄積する収集電極、及び当該蓄積された電荷を読み出すためのスイッチ素子を備えた画素と、前記複数配置された画素のマトリクス配列における前記一方向の各画素列に対してそれぞれ１本ずつそれぞれ配設され、それぞれ当該画素列の各画素に備えられた各スイッチ素子に接続されて当該各スイッチ素子をスイッチングする走査配線と、前記走査配線を所定本ずつ電気的に接続する接続配線と、前記マトリクス配列における前記交差方向の各画素列に対してそれぞれ複数本ずつ配設され、交差方向の各画素列毎に同一の前記接続配線によって電気的に接続された所定本の前記走査配線に各々接続された異なる各スイッチ素子にそれぞれ接続されて当該スイッチ素子のスイッチング状態に応じて前記画素に蓄積された電荷が流れる信号配線とを備え、前記交差方向の各画素列に対して配設された複数の信号配線がそれぞれ前記一方向の何れかの画素列において画素間に位置するように、前記一方向の一部の画素列で前記画素及び前記信号配線の少なくとも一方を前記一方向にずらして配置し、前記収集電極は、前記信号配線の配設された位置にスリットが設けられている。
【００２１】
本発明の放射線検出素子は、各々検出対象とする放射線が照射されることにより発生した電荷を収集し蓄積する収集電極、及び当該蓄積された電荷を読み出すためのスイッチ素子を備えた画素が、一方向及び当該一方向に対する交差方向にマトリクス状に複数配置されている。
【００２２】
また、本発明では、走査配線は、複数配置された画素のマトリクス配列における一方向の各画素列に対してそれぞれ１本ずつそれぞれ配設され、それぞれ当該画素列の各画素に備えられた各スイッチ素子に接続されて当該各スイッチ素子をスイッチングする。この走査配線は、接続配線によって所定本ずつ電気的に接続されている。また、信号配線は、マトリクス配列における交差方向の各画素列に対してそれぞれ複数本ずつ配設され、交差方向の各画素列毎に同一の接続配線によって電気的に接続された所定本の走査配線に各々接続された異なる各スイッチ素子にそれぞれ接続されて当該スイッチ素子のスイッチング状態に応じて画素に蓄積された電荷が流れる。
【００２３】
そして、本発明では、交差方向の各画素列に対して配設された複数の信号配線がそれぞれ一方向の何れかの画素列において画素間に位置するように、一方向の一部の画素列で画素及び信号配線の少なくとも一方を一方向にずらして配置した。
【００２４】
このように、本発明によれば、接続配線により、走査配線が所定本ずつ電気的に接続し、接続配線によって接続された各走査配線により、一方向の各画素列の各画素のスイッチ素子を複数列ずつスイッチングし、信号配線により、複数列ずつ各画素に蓄積された電荷を読み出すことができるので、画像の読み出し速度を向上させることができる。
【００２５】
また、本発明によれば、一方向の一部の画素列で画素及び信号配線の少なくとも一方を一方向にずらして、交差方向の各画素列に対して配設された複数の信号配線がそれぞれ一方向の何れかの画素列において画素間に位置するようにしているので、各信号配線間の配線容量の差を抑えることができる。
【００３０】
また、本発明の放射線検出素子は、請求項５に記載の放射線検出素子のように、前記画素が、収集した電荷を蓄積する電荷蓄積部を備え、前記電荷蓄積部と前記スイッチ素子とが前記収集電極を介して電気的に接続されてもよい。
【００３１】
また、本発明の放射線検出素子は、請求項６に記載の放射線検出素子のように、前記電荷蓄積部が、２つの電極が対向配置されて蓄積した電荷量に応じて一方の電極の電位を基準として他方の電極の電位が変化するものとし、前記マトリクス配列における前記一方向の各画素列に対して複数の画素列毎に１本ずつそれぞれ配設され、それぞれ当該複数の画素列の各画素に備えられた前記電荷蓄積部の一方の電極に接続された補助容量配線をさらに備えてもよい。
【００３２】
また、本発明の放射線検出素子は、請求項７に記載の放射線検出素子のように、前記電荷蓄積部が、２つの電極が対向配置されて蓄積した電荷量に応じて一方の電極の電位を基準として他方の電極の電位が変化するものとし、前記マトリクス配列における前記交差方向の各画素列に対してそれぞれ１本ずつ前記信号配線と並んで配設され、前記交差方向の各画素列毎に、各画素列の各画素に備えられた前記電荷蓄積部の一方の電極に接続された補助容量配線をさらに備えてもよい。
【００３３】
また、本発明の放射線検出素子は、請求項８に記載の放射線検出素子のように、前記信号配線と前記補助容量配線が、別な配線層により形成されることが好ましい。
また、本発明の放射線検出素子は、請求項９に記載の放射線検出素子のように、前記信号配線が、前記交差方向の各画素列に対してそれぞれ２本ずつ、均等な間隔で当該２本の内の１本が画素の中央部を通るように配設されてもよい。
また、本発明の放射線検出素子は、請求項１０に記載の放射線検出素子のように、前記信号配線は、均等な間隔で配設され、前記マトリクス配列における前記一方向の画素列の画素を、前記一方向の画素列毎に、前記一方向に対する前記信号配線の間隔分だけ前記一方向にずらして配置してもよい。
【発明の効果】
【００３４】
このように、本発明によれば、各信号配線間の配線容量の差を抑えつつ、画像の読み出し速度を向上させることができる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】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を示す構成図である。
【図２】第１の実施の形態に係る放射線検出素子の構成を示す平面図である。
【図３】第１の実施の形態に係る放射線検出素子の線断面図である。
【図４】第２の実施の形態に係る放射線画像撮影装置の全体構成を示す構成図である。
【図５】第２の実施の形態に係る放射線検出素子の構成を示す平面図である。
【図６】第２の実施の形態に係る放射線検出素子の線断面図である。
【図７】第３の実施の形態に係る放射線検出素子の構成を示す平面図である。
【図８】第３の実施の形態に係る放射線検出素子の線断面図である。
【図９】第４の実施の形態に係る放射線検出素子の構成を示す平面図である。
【図１０】第５の実施の形態に係る放射線検出素子の構成を示す平面図である。
【図１１】第５の実施の形態に係る放射線検出素子の線断面図である。
【図１２】第６の実施の形態に係る放射線検出素子の構成を示す構成図である。
【図１３】第６の実施の形態に係る放射線検出素子の構成を示す平面図である。
【図１４】第７の実施の形態に係る放射線検出素子の構成を示す構成図である。
【図１５】他の形態に係る放射線検出素子の構成を示す構成図である。
【図１６】他の形態に係る放射線検出素子の構成を示す構成図である。
【図１７】他の形態に係る放射線検出素子の構成を示す構成図である。
【図１８】他の形態に係る放射線検出素子の構成を示す平面図である。
【図１９】他の形態に係る放射線検出素子の線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について説明する。
【００３７】
［第１の実施の形態］
最初に、第１の実施の形態として、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素子１０Ａに本発明を適用した場合について説明する。
【００３８】
図１には、第１の実施の形態に係る放射線検出素子１０Ａを用いた放射線画像撮影装置１００の全体構成が示されている。
【００３９】
同図に示すように、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置１００は、間接変換方式の放射線検出素子１０Ａを備えている。なお、放射線を光に変換するシンチレータは省略している。
【００４０】
放射線検出素子１０Ａ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１０３と、センサ部１０３に蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴスイッチ４と、を含んで構成される画素２０が複数配置されている。
【００４１】
画素２０は、一方向（図１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（図１の縦方向、以下「列方向」ともいう。）にマトリクス状でかつマトリクス配列における行方向の一部の画素列で行方向にずらして複数配置されている。本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ａでは、画素２０を、行方向の画素列の１列おきに、行方向の各画素列の画素２０を１／２画素幅分（半ピッチ）ずつ行方向にずらして配置している。
【００４２】
また、放射線検出素子１０Ａには、複数配置された画素２０のマトリクス配列における行方向の各画素列に対して２列毎に１本ずつ、当該２列の画素列の間に走査配線１０１がそれぞれ配設されている。各画素２０は、ＴＦＴスイッチ４がそれぞれ走査配線１０１側に設けられている。各走査配線１０１は、それぞれ２列の画素列の各画素２０に備えられた各ＴＦＴスイッチ４に接続されて各ＴＦＴスイッチ４をスイッチングする。
【００４３】
また、放射線検出素子１０Ａには、複数配置された画素２０のマトリクス配列における列方向の各画素列に対してそれぞれ２本ずつ信号配線３が均等な間隔で配設されている。よって、列方向の各画素列の２本の信号配線３は、行方向の画素列毎に、互い違いに画素２０の中央部と画素２０間を交互に通るようになる。信号配線３は、列方向の各画素列毎に、それぞれ同一の走査配線１０１に接続された異なる各ＴＦＴスイッチ４に接続され、ＴＦＴスイッチ４のスイッチング状態に応じて電荷蓄積容量５に蓄積された電荷が流れる。すなわち、列方向の各画素列の２本の信号配線３は、それぞれ同一の走査配線１０１に接続された別のＴＦＴスイッチ４に接続されている。各信号配線３には、各信号配線３に流れ出した電気信号を検出する信号検出回路１０５が接続されており、各走査配線１０１には、各走査配線１０１にＴＦＴスイッチ４をＯＮ／ＯＦＦするための制御信号を出力するスキャン信号制御回路１０４が接続されている。
【００４４】
信号検出回路１０５は、各信号配線３毎に、入力される電気信号を増幅する増幅回路を内蔵している。信号検出回路１０５では、各信号配線３より入力される電気信号を増幅回路により増幅して検出することにより、画像を構成する各画素の情報として、各電荷蓄積容量５に蓄積された電荷量を検出する。
【００４５】
この信号検出回路１０５及びスキャン信号制御回路１０４には、信号検出回路１０５において検出された電気信号に対してノイズ除去などの所定の処理を施すとともに、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し、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信号処理装置１０６が接続されている。
【００４６】
図２には、本実施形態に係る間接変換方式の放射線検出素子１０Ａの構造を示す平面図が示されており、図３には、図２のＡ−Ａ線断面図が示されている。
【００４７】
図３に示すように、放射線検出素子１０Ａは、無アルカリガラス等からなる絶縁性の基板１上に、走査配線１０１（図２参照。）、ゲート電極２が形成されており、走査配線１０１とゲート電極２は接続されている（図２参照。）。この走査配線１０１、ゲート電極２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。
【００４８】
この第１信号配線層上には、一面に絶縁膜１５が形成されており、ゲート電極２上に位置する部位がＴＦＴスイッチ４におけるゲート絶縁膜として作用する。この絶縁膜１５は、例えば、ＳｉＮＸ 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。
【００４９】
絶縁膜１５上のゲート電極２上には、半導体活性層８が島状に形成されている。この半導体活性層８は、ＴＦＴスイッチ４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。
【００５０】
これらの上層には、ソース電極９、及びドレイン電極１３が形成されている。このソース電極９及びドレイン電極１３が形成された配線層には、ソース電極９、ドレイン電極１３とともに、信号配線３が形成されている。ソース電極９は信号配線３に接続されている（図２参照。）。ソース電極９、ドレイン電極１３、及び信号配線３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。このソース電極９及びドレイン電極１３と半導体活性層８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（不図示）が形成されている。これらによりスイッチング用のＴＦＴスイッチ４が構成される。なお、ＴＦＴスイッチ４は後述する下部電極１１により収集、蓄積される電荷の極性によってソース電極９とドレイン電極１３が逆となる。
【００５１】
これら第２信号配線層を覆い、基板１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、塗布型の層間絶縁膜１２が形成されている。この層間絶縁膜１２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１〜４μｍの膜厚で形成されている。なお、ＴＦＴスイッチ４や信号配線３を保護するため、第２信号配線層と層間絶縁膜１２との間に、例えば、ＳｉＮＸ 等からなるＴＦＴ保護膜層を形成してもよい。
【００５２】
本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ａでは、この層間絶縁膜１２によって層間絶縁膜１２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。本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ａでは、この層間絶縁膜１２のドレイン電極１３と対向する位置にコンタクトホール１７が形成されている。
【００５３】
層間絶縁膜１２上には、コンタクトホール１７を埋めつつ、画素領域を覆うようにセンサ部１０３の下部電極１１が形成されており、この下部電極１１は、ＴＦＴスイッチ４のドレイン電極１３と接続されている。この下部電極１１は、後述する半導体層２１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、ＩＴＯなど導電性の金属を用いて形成すれば問題ない。
【００５４】
一方、半導体層２１の膜厚が薄い場合（０．２〜０．５μｍ前後）、半導体層２１で光が吸収が十分でないため、ＴＦＴスイッチ４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、若しくは積層膜とすることが好ましい。
【００５５】
下部電極１１上には、フォトダイオードとして機能する半導体層２１が形成されている。本実施の形態では、半導体層２１として、ｎ＋層、ｉ層、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）を積層したＰＩＮ構造のフォトダイオードを採用しており、下層からｎ＋層２１Ａ、ｉ層２１Ｂ、ｐ＋層２１Ｃを順に積層して形成する。ｉ層２１Ｂは、光が照射されることにより電荷（自由電子と自由正孔のペア）が発生する。ｎ＋層２１Ａ及びｐ＋層２１Ｃは、コンタクト層として機能し、下部電極１１及び後述する上部電極２２とｉ層２１Ｂをと電気的に接続する。
【００５６】
また、本実施の形態では、下部電極１１を半導体層２１よりも大きくしており、また、、ＴＦＴスイッチ４の光の照射側を半導体層２１で覆っている。これにより、画素領域内での光を受光できる面積の割合（所謂、フィルファクタ）を大きくしており、また、ＴＦＴスイッチ４への光入射を抑制している。
【００５７】
各半導体層２１上には、それぞれ個別に上部電極２２が形成されている。この上部電極２２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。本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ａでは、上部電極２２や半導体層２１、下部電極１１によりセンサ部１０３が構成されている。
【００５８】
層間絶縁膜１２、半導体層２１及び上部電極２２上には、上部電極２２に対応する一部で開口２７Ａを持つつ各半導体層２１を覆うように、塗布型の層間絶縁膜２３が形成されている。
【００５９】
この層間絶縁膜２３上には、共通電極配線２５がＡｌ若しくはＣｕ、又はＡｌ若しくはＣｕを主体とした合金あるいは積層膜で形成されている。共通電極配線２５は、開口２７Ａ付近にコンタクトパッド２７が形成され、層間絶縁膜２３の開口２７Ａを介して上部電極２２と電気的に接続される。
【００６０】
このように形成された放射線検出素子１０Ａ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ＧＯＳ等からなるシンチレータが貼り付けられる。
【００６１】
次に、上記構造の放射線画像撮影装置１００の動作原理について説明する。
【００６２】
Ｘ線が照射されると、照射されたＸ線は、シンチレータに吸収され、可視光に変換される。なお、Ｘ線は、放射線検出素子１０Ａの表側、裏側の何れから照射されてもかまわない。シンチレータで可視光に変換された光は、基板１上にアレイ状に配置されたセンサ部１０３の半導体層２１に照射される。
【００６３】
放射線検出素子１０Ａには、半導体層２１が各画素単位に分離して備えられている。半導体層２１は、共通電極配線２５を介して上部電極２２から所定のバイアス電圧が印加されており、光が照射されると内部に電荷が発生する。例えば、半導体層２１が下層からｎ＋層、ｉ層、ｐ＋層の順に積層したＰＩＮ構造の場合は、上部電極２２に負のバイアス電圧が印加されるものとされており、ｉ層２１の膜厚が１μｍ程度の場合、印加されるバイアス電圧が−５〜−１０Ｖ程度である。
【００６４】
半導体層２１には、バイアス電圧が印加された状態で光が未照射の場合、数ｐＡ／ｍｍ２以下の電流しか流れない。一方、半導体層２１には、バイアス電圧が印加された状態で光が照射（１μＷ／ｃｍ２）されると、数〜数十ｎＡ／ｍｍ２程度の明電流が発生する。この発生した電荷は下部電極１１により収集される。下部電極１１は、ＴＦＴスイッチ４のドレイン電極１３と接続されており、ＴＦＴスイッチ４のソース電極９は、信号配線３に接続されている。画像検出時には、ＴＦＴスイッチ４のゲート電極２に負バイアスが印加されてオフ状態に保持されており、下部電極１１に収集された電荷が蓄積される。
【００６５】
画像読出時には、スキャン信号制御回路１０４から各走査配線１０１に対して１本ずつ順にＯＮ信号が出力されて、ＴＦＴスイッチ４のゲート電極２に走査配線１０１を介して順次ＯＮ信号（＋１０〜２０Ｖ）が印加される。これにより、複数配置された画素２０のマトリクス配列における行方向に２列ずつ各画素２０のＴＦＴスイッチ４が順次ＯＮされ、２列ずつ各画素２０の下部電極１１に蓄積された電荷量に応じた電気信号が信号配線３に流れ出す。
【００６６】
ここで、本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ａでは、信号配線３を列方向の各画素列に対してそれぞれ２本ずつ配設し、列方向の各画素列毎に、２本の信号配線３をそれぞれ同一の走査配線１０１に接続された異なる各ＴＦＴスイッチ４に接続している。よって、２列ずつ各画素２０から流れ出した電気信号は、それぞれ異なる信号配線３を流れる。
【００６７】
信号検出回路１０５は、各信号配線３に流れた電気信号に基づいて各画素２０の下部電極１１に蓄積された電荷量を、画像を構成する２ライン分の各画素の情報として検出する。これにより、放射線検出素子１０Ａに照射されたＸ線により示される画像を示す画像情報を得ることができる。
【００６８】
このように、本実施の形態によれば、各画素２０の電荷蓄積容量５に蓄積された電荷を２列ずつ読み出すことにより、１列ずつ読み出す場合と比較して画像の読み出し速度が向上する。これにより、１列ずつ読み出す場合と比較して走査時間を２倍にすることができるため、高フレームレートでの動画像の撮影が可能となる。
【００６９】
また、本実施の形態によれば、走査配線１０１を２列の画素列毎に配設しているので、１本の信号配線３に対する走査配線１０１の交差箇所の数が減り、各信号配線３の配線容量が小さくなるため、各信号配線３に発生するノイズが小さくなる。また、配設される走査配線１０１の本数が減ることにより、画素２０のサイズを大きくすることができる。
【００７０】
また、列方向の各画素列の２本の信号配線３が各々行方向の画素列１行おきに画素２０の間を通るので、偶数番目と奇数番目の信号配線３の配線容量が略同一となる。
【００７１】
また、本実施の形態によれば、信号配線３が均等な間隔で配設されているので、他の信号配線３との間で各信号配線３に生じる寄生容量を小さくすることができる。
【００７２】
なお、第１の実施の形態に係る放射線検出素子１０Ａは、１列おきに行方向の画素列の画素２０の位置が１／２画素幅分だけ行方向にずれているため、行方向にずらした各画素列の画素２０のデータが正常な位置から１／２画素幅分だけずれた位置でのデータとなるが、例えば、信号処理装置１０６において補間等の画像処理を行うことにより正常な位置でのデータを生成できる。このような画像処理として、例えば、特開２０００−２４４７３３号公報が挙げられる。
【００７３】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態として、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素子１０Ｂに本発明を適用した場合について説明する。
【００７４】
図４には、第２の実施の形態に係る放射線検出素子１０Ｂを用いた放射線画像撮影装置１００の全体構成が示されている。なお、上記第１の実施形態（図１）と対応する部分には第１の実施形態と同一の符号を付して説明する。
【００７５】
放射線検出素子１０Ｂは、照射された放射線を受けて電荷を発生するセンサ部１０３と、センサ部１０３で発生した電荷を蓄積する電荷蓄積容量５と、電荷蓄積容量５に蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴスイッチ４と、を含んで構成される画素２０が複数配置されている。
【００７６】
画素２０は、第１の実施の形態と同様に、一方向（図４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（図４の縦方向、以下「列方向」ともいう。）にマトリクス状でかつマトリクス配列における行方向の一部の画素列で行方向にずらして複数配置されており、本実施の形態においても、行方向の画素列の１列おきに、行方向の各画素列の画素２０を１／２画素幅分（半ピッチ）ずつ行方向にずらしている。
【００７７】
電荷蓄積容量５の一方の電極は後述する補助容量配線１０２（図５参照。）を介して接地されてグランドレベルとされている。なお、図４、及び後述する図１２、図１４、図１５、図１７では、電荷蓄積容量５の一方の電極が個別にグランドに接続されているものとして示している。
【００７８】
また、放射線検出素子１０Ｂには、複数配置された画素２０のマトリクス配列における行方向の各画素列に対して２列毎に１本ずつ、当該２列の画素列の間に走査配線１０１がそれぞれ配設されている。各画素２０は、ＴＦＴスイッチ４がそれぞれ走査配線１０１側に設けられている。各走査配線１０１は、それぞれ２列の画素列の各画素２０に備えられた各ＴＦＴスイッチ４に接続されて各ＴＦＴスイッチ４をスイッチングする。
【００７９】
また、放射線検出素子１０Ｂには、複数配置された画素２０のマトリクス配列における列方向の各画素列に対してそれぞれ２本ずつ信号配線３が均等な間隔で配設されている。よって、本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ｂにおいても、列方向の各画素列の２本の信号配線３が各々行方向の画素列１行おきに画素２０の間を通ることになる。
【００８０】
信号配線３は、列方向の各画素列毎に、それぞれ同一の走査配線１０１に接続された異なる各ＴＦＴスイッチ４に接続され、ＴＦＴスイッチ４のスイッチング状態に応じて電荷蓄積容量５に蓄積された電荷が流れる。各信号配線３は、信号検出回路１０５が接続されており、各走査配線１０１は、スキャン信号制御回路１０４が接続されている。この信号検出回路１０５及びスキャン信号制御回路１０４には、信号処理装置１０６が接続されている。
【００８１】
次に、図５及び図６を参照して、本実施形態に係る放射線検出素子１０Ｂについてより詳細に説明する。なお、図５には、本実施形態に係る放射線検出素子１０Ｂの構造を示す平面図が示されており、図６には、図５のＡ−Ａ線断面図が示されている。
【００８２】
図６に示すように、放射線検出素子１０Ｂは、絶縁性の基板１上に、走査配線１０１（図５参照。）、蓄積容量下部電極１４、ゲート電極２及び補助容量配線１０２（図５参照。）が第１信号配線層として形成されており、ゲート電極２は走査配線１０１に接続され、蓄積容量下部電極１４は補助容量配線１０２に接続されている。
【００８３】
この走査配線１０１、蓄積容量下部電極１４、ゲート電極２及び補助容量配線１０２上には、一面に絶縁膜１５が形成されており、ゲート電極２上に位置する部位がＴＦＴスイッチ４におけるゲート絶縁膜として作用する。
【００８４】
絶縁膜１５上のゲート電極２に対応する位置には、半導体活性層８が形成されている。      
【００８５】
これらの上層には、ソース電極９、及びドレイン電極１３が第２信号配線層として形成されている。このソース電極９及びドレイン電極１３が形成された配線層には、ソース電極９、ドレイン電極１３とともに、信号配線３が形成され、また、絶縁膜１５上の蓄積容量下部電極１４に対応する位置に蓄積容量上部電極１６が形成されている。ソース電極９は信号配線３に接続され（図５参照。）、ドレイン電極１３は蓄積容量上部電極１６に接続されている。
【００８６】
このソース電極９及びドレイン電極１３と半導体活性層８との間にはコンタクト層（不図示）が形成されている。このコンタクト層は、不純物添加アモルファスシリコン等の不純物添加半導体からなる。本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ｂでは、ゲート電極２やゲート絶縁膜１５、ソース電極９、ドレイン電極１３、半導体層６によりＴＦＴスイッチ４が構成されており、蓄積容量下部電極１４やゲート絶縁膜１５、蓄積容量上部電極１６により電荷蓄積容量５が構成されている。なお、ＴＦＴスイッチ４は電荷蓄積容量５に蓄積される電荷の極性によってソース電極９とドレイン電極１３が逆となる。
【００８７】
そして、これら第２信号配線層を覆い、基板１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、層間絶縁膜１２が形成されている。層間絶縁膜１２には、蓄積容量上部電極１６と対向する位置にコンタクトホール１７が形成されている。
【００８８】
層間絶縁膜１２上には、各画素２０毎に、各々コンタクトホール１７を埋めつつ、画素領域を覆うようにセンサ部１０３の下部電極１１が形成されおり、この下部電極１１は、非晶質透明導電酸化膜（ＩＴＯ）からなり、コンタクトホール１７を介して蓄積容量上部電極１６と接続されている。よって、下部電極１１とＴＦＴスイッチ４とは蓄積容量上部電極１６を介して電気的に接続されている。
【００８９】
下部電極１１上の基板１上の画素２０が設けられた画素領域のほぼ全面には、半導体層６が一様に形成されている。この半導体層６は、Ｘ線などの放射線が照射されることにより、内部に電荷（電子−正孔）を発生するものである。つまり、半導体層６は導電性を有し、Ｘ線による画像情報を電荷情報に変換するためのものである。また、半導体層６は、例えば、セレンを主成分とする非晶質のａ−Ｓｅ（アモルファスセレン）からなる。ここで、主成分とは、５０％以上の含有率を有するということである。
【００９０】
この半導体層６上には、上部電極７が形成されている。この上部電極７は、図示しないバイアス電源に接続されており、バイアス電源からバイアス電圧が供給されている。
【００９１】
次に、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置１００の動作原理について簡単に説明する。
【００９２】
上部電極７と蓄積容量下部電極１４との間にバイアス電圧を印加した状態で、半導体層６にＸ線が照射されると、半導体層６内に電荷（電子−正孔対）が発生する。
【００９３】
半導体層６と電荷蓄積容量５とは電気的に直列に接続された構造となっている。このため、半導体層６内に発生した電子は＋（プラス）電極側に、正孔は−（マイナス）電極側に移動する。画像検出時には、スキャン信号制御回路１０４から全走査配線１０１に対してＯＦＦ信号が出力されて、ＴＦＴスイッチ４のゲート電極２に負バイアスが印加される。これにより、各ＴＦＴスイッチ４がＯＦＦ状態に保持されている。この結果、半導体層６内に発生した電子は下部電極１１により収集されて電荷蓄積容量５に蓄積される。
【００９４】
画像読出時には、スキャン信号制御回路１０４から各走査配線１０１に対して１本ずつ順にＯＮ信号が出力されて、ＴＦＴスイッチ４のゲート電極２に走査配線１０１を介して順次ＯＮ信号（＋１０〜２０Ｖ）が印加される。これにより、複数配置された画素２０のマトリクス配列における行方向に２列ずつ各画素２０のＴＦＴスイッチ４が順次ＯＮされ、２列ずつ各画素２０の電荷蓄積容量５に蓄積された電荷量に応じた電気信号が信号配線３に流れ出す。
【００９５】
信号検出回路１０５は、各信号配線３に流れた電気信号に基づいて各センサ部１０３の電荷蓄積容量５に蓄積された電荷量を、画像を構成する２ライン分の各画素の情報として検出する。これにより、放射線検出素子１０Ｂに照射されたＸ線により示される画像を示す画像情報を得ることができる。
【００９６】
このように、本実施の形態においても、各画素２０の電荷蓄積容量５に蓄積された電荷を２列ずつ読み出すことにより、１列ずつ読み出す場合と比較して画像の読み出し速度が向上する。これにより、１列ずつ読み出す場合と比較して走査時間を２倍にすることができるため、高フレームレートでの動画像の撮影が可能となる。
【００９７】
また、本実施の形態においても、走査配線１０１を２列の画素列毎に配設しているので、１本の信号配線３に対する走査配線１０１の交差箇所の数が減り、各信号配線３の配線容量が小さくなるため、各信号配線３に発生するノイズが小さくなる。また、配設される走査配線１０１の本数が減ることにより、画素２０のサイズを大きくすることができる。
【００９８】
また、列方向の各画素列の２本の信号配線３が各々行方向の画素列１行おきに画素２０の間を通るので、偶数番目と奇数番目の信号配線３の配線容量が略同一となる。
【００９９】
なお、第２の実施の形態に係る放射線検出素子１０Ｂにおいても、１列おきに行方向の画素列の画素２０の位置が１／２画素幅分だけ行方向にずれているため、行方向にずらした各画素列の画素２０のデータが正常な位置から１／２画素幅分だけずれた位置でのデータとなるが、例えば、信号処理装置１０６において補間等の画像処理を行うことにより正常な位置でのデータを生成できる。
【０１００】
［第３の実施の形態］
次に、第３の実施の形態として、直接変換方式の放射線検出素子１０Ｂにおいて、各画素２０毎に、ＴＦＴスイッチ４と電荷蓄積容量５を画素２０の中央部を通る信号配線３によって分けられる２つの領域に別々に配置した形態を説明する。
【０１０１】
図７には、本実施形態に係る放射線検出素子１０Ｂの構造を示す平面図が示されている。なお、第２の実施形態（図５参照）と同一の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１０２】
同図に示すように、放射線検出素子１０Ｂは、各画素２０毎に画素２０の中央部を通る信号配線３によって分けられる２つの領域にＴＦＴスイッチ４と電荷蓄積容量５を別々に配置している。
【０１０３】
図８には、図７のＡ−Ａ線断面図が示されている。なお、第２の実施形態（図６参照）と同一の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１０４】
層間絶縁膜１２には、蓄積容量上部電極１６と対向する位置とドレイン電極１３と対向する位置にそれぞれコンタクトホール１７Ａ，１７Ｂが形成されている。
【０１０５】
層間絶縁膜１２上には、各画素２０毎に、各々コンタクトホール１７Ａ，１７Ｂを埋めつつ、画素領域を覆うようにセンサ部１０３の下部電極１１が形成されおり、この下部電極１１は、コンタクトホール１７Ａを介してドレイン電極１３と接続され、また、コンタクトホール１７Ｂを介して蓄積容量上部電極１６と接続されている。よって、電荷蓄積容量５とＴＦＴスイッチ４とは下部電極１１を介して電気的に接続されている。また、下部電極１１には、信号配線３の配設された位置にスリット１９を設けている。
【０１０６】
このように、本実施の形態によれば、電荷蓄積容量５とＴＦＴスイッチ４とを信号配線３によって分けられる２つの領域に別々に配置することにより、それぞれを形成する領域を確保できる。
【０１０７】
また、本実施の形態によれば、半導体層６に発生した電荷を収集する下部電極１１の信号配線３の配設された位置にスリット１９を設けているので、下部電極１１との間で各信号配線３に生じる寄生容量を小さくすることができる。
【０１０８】
［第４の実施の形態］
次に、第４の実施の形態として、直接変換方式の放射線検出素子１０Ｂにおいて、複数の画素列で補助容量配線１０２を共用した形態を説明する。
【０１０９】
図９には、本実施形態に係る放射線検出素子１０Ｂの構造を示す平面図が示されている。なお、第２及び第３の実施形態（図５及び図７参照）と同一の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１１０】
同図に示すように、放射線検出素子１０Ｂは、補助容量配線１０２がマトリクス配列における行方向の各画素列に対して２列毎に１本ずつ、走査配線１０１と交互に、当該２列の画素列の間にそれぞれ配設されている。各補助容量配線１０２は、それぞれ２列の画素列の各画素２０に備えられた電荷蓄積容量５の蓄積容量下部電極１４に接続されている。
【０１１１】
このように、本実施の形態によれば、補助容量配線１０２を２列毎に１本ずつ配設することにより、信号配線３と補助容量配線１０２との交差箇所の数がさらに減少するため、信号配線３の配線容量をさらに小さくすることができる。
【０１１２】
また、本実施の形態によれば、補助容量配線１０２の本数が減ることにより、画素２０のサイズを大きくすることができる。
【０１１３】
［第５の実施の形態］
次に、第５の実施の形態として、直接変換方式の放射線検出素子１０Ｂにおいて、補助容量配線１０２を列方向に形成した形態を説明する。
【０１１４】
図１０には、本実施形態に係る放射線検出素子１０Ｂの構造を示す平面図が示されている。なお、第２及び第３の実施形態（図５及び図７参照）と同一の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１１５】
同図に示すように、放射線検出素子１０Ｂは、各画素２０毎に画素２０の中央部を通る信号配線３によって分けられる２つの領域にＴＦＴスイッチ４と電荷蓄積容量５を別々に配置しており、また、列方向に対して重なる側の領域に電荷蓄積容量５を配置している。これにより、列方向の画素列で電荷蓄積容量５を設けた領域が直列的に並ぶこととなる。
【０１１６】
また、放射線検出素子１０Ｂは、補助容量配線１０２がマトリクス配列における列方向の各画素列に対してそれぞれ１本ずつ、信号配線３と並んで電荷蓄積容量５を設けた領域を通過するように配設されている。
【０１１７】
図１１には、図１０のＡ−Ａ線断面図が示されている。なお、第２の実施形態（図６参照）と同一の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１１８】
本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ｂは、基板１上に、第１信号配線層として、走査配線１０１（図１０参照。）及びゲート電極２が形成されており、第１信号配線層上には、絶縁膜１５が形成されている。また、絶縁膜１５上には、第２信号配線層として、ソース電極９、ドレイン電極１３、蓄積容量下部電極１４、及び補助容量配線１０２（図１０参照。）が形成されている。
【０１１９】
各補助容量配線１０２は、列方向の各画素列毎に、画素列の各画素２０に備えられた電荷蓄積容量５の蓄積容量下部電極１４に接続されている。
【０１２０】
そして、本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ｂは、第２信号配線層上の画素２０が設けられた領域のほぼ全面に絶縁膜１８が形成されており、絶縁膜１８上には、第３信号配線層として、信号配線３が形成され、また、絶縁膜１８上の蓄積容量下部電極１４に対応する位置に蓄積容量上部電極１６が形成されている。
【０１２１】
絶縁膜１８には、信号配線３とソース電極９と対向する位置にコンタクトホール１７Ｃ（図１０参照）が形成されている。信号配線３とソース電極９はコンタクトホール１７Ｃを介して電気的に接続されている。
【０１２２】
これら第３信号配線層上のほぼ全面には、層間絶縁膜１２が形成されている。層間絶縁膜１２には、蓄積容量上部電極１６と対向する位置にコンタクトホール１７Ｂが形成されており、層間絶縁膜１２及び絶縁膜１８には、ドレイン電極１３と対向する位置にコンタクトホール１７Ａが形成されている。層間絶縁膜１２上に形成された下部電極１１は、コンタクトホール１７Ａを介してドレイン電極１３と接続され、また、コンタクトホール１７Ｂを介して蓄積容量上部電極１６と接続されている。
【０１２３】
このように、本実施の形態によれば、補助容量配線１０２を列方向に配設することにより、信号配線３と補助容量配線１０２との交差箇所が無くなるため、信号配線３の配線容量をさらに小さくすることができる。
【０１２４】
［第６の実施の形態］
次に、第６の実施の形態として、行方向の各画素列に走査配線１０１をそれぞれ設け、走査配線１０１を複数本ずつ周辺部で接続することにより複数の画素列を同時に駆動する形態を説明する。なお、本実施の形態では、直接変換方式の放射線検出素子１０Ｂに適用した場合について説明するが、間接変換方式の放射線検出素子１０Ａについて適用してもよい。
【０１２５】
図１２には、第６の実施の形態に係る放射線検出素子１０Ｂの全体構成が示されている。なお、第２の実施形態（図４参照）と同一の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１２６】
同図に示すように、本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ｂは、画素２０が行方向及び列方向にマトリクス状に複数配置されている。本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ｂでは、画素２０を、行方向の画素列の１列おきに、行方向の各画素列の画素２０を１／２画素幅分（半ピッチ）ずつ行方向にずらして配置している。
【０１２７】
また、放射線検出素子１０Ｂには、複数配置された画素２０のマトリクス配列における行方向（図１２の横方向）の各画素列に対して１本ずつ走査配線１０１がそれぞれ配設されている。
【０１２８】
図１３には、本実施形態に係る放射線検出素子１０Ｂの構造を示す平面図が示されている。なお、第２及び第３の実施形態（図５及び図７参照）と同一の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１２９】
同図に示すように、放射線検出素子１０Ｂは、各走査配線１０１が、それぞれ各画素列の各画素２０に備えられた各ＴＦＴスイッチ４に接続されて当該各ＴＦＴスイッチ４をスイッチングする。
【０１３０】
また、図１２に示すように、放射線検出素子１０Ｂには、走査配線１０１を２本ずつ電気的に接続する接続配線１０７が配設されている。スキャン信号制御回路１０４には、接続配線１０７により接続された２本の走査配線１０１のうちの１本が接続されている。
【０１３１】
よって、スキャン信号制御回路１０４から走査配線１０１にＯＮ信号が出力されると、接続配線１０７により接続された２本の走査配線１０１にＯＮ信号が流れる。
【０１３２】
画像読出時には、スキャン信号制御回路１０４は、各走査配線１０１に対して順にＯＮ信号を出力する。これにより、２本ずつ走査配線１０１にＯＮ信号が供給され、２列ずつ電荷の読み出しが行われる。
【０１３３】
このように、本実施の形態によれば、各画素２０の電荷蓄積容量５に蓄積された電荷を２列ずつ読み出すことにより、１列ずつ読み出す場合と比較して画像の読み出し速度が向上する。
【０１３４】
［第７の実施の形態］
次に、第７の実施の形態として、行方向の一部の画素列で信号配線３を行方向にずらして配置する形態を説明する。なお、本実施の形態では、直接変換方式の放射線検出素子１０Ｂに適用した場合について説明するが、間接変換方式の放射線検出素子１０Ａについて適用してもよい。
【０１３５】
図１４には、第７の実施の形態に係る放射線検出素子１０Ｂの全体構成が示されている。第２及び第６の実施形態（図４、及び図１２参照）と同一の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１３６】
同図に示すように、本実施の形態に係る放射線検出素子１０Ｂは、画素２０が行方向及び列方向にマトリクス状複数配置されている。
【０１３７】
この放射線検出素子１０Ｂには、複数配置された画素２０のマトリクス配列における行方向（図１４の横方向）の各画素列に対して１本ずつ走査配線１０１がそれぞれ配設されている。
【０１３８】
また、放射線検出素子１０Ｂには、周辺部に、走査配線１０１を２本ずつ電気的に接続する接続配線１０７が配設されている。スキャン信号制御回路１０４には、接続配線１０７により接続された２本の走査配線１０１のうちの１本が接続されている。
【０１３９】
よって、スキャン信号制御回路１０４から何れか１本の走査配線１０１にＯＮ信号が出力されると、接続配線１０７により接続された２本の走査配線１０１にＯＮ信号が流れる。
【０１４０】
また、放射線検出素子１０Ｂには、複数配置された画素２０のマトリクス配列における列方向の各画素列に対してそれぞれ２本ずつ信号配線３が均等な間隔で配設されており、行方向の画素列の１列おきに、各信号配線３が１／２画素幅分（半ピッチ）ずつ行方向にずらして配置している。よって、列方向の各画素列の２本の信号配線３は、行方向の画素列毎に、互い違いに画素２０の中央部と画素２０間を交互に通るようになる。
【０１４１】
画像読出時には、スキャン信号制御回路１０４は、各走査配線１０１に対して順にＯＮ信号を出力する。これにより、２本ずつ走査配線１０１にＯＮ信号が供給され、２列ずつ電荷の読み出しが行われる。
【０１４２】
このように、本実施の形態によれば、各画素２０の電荷蓄積容量５に蓄積された電荷を２列ずつ読み出すことにより、１列ずつ読み出す場合と比較して画像の読み出し速度が向上する。
【０１４３】
また、列方向の各画素列の２本の信号配線３が各々行方向の画素列が１列おきに画素２０の間を通るので、偶数番目と奇数番目の信号配線３の配線容量が略同一となる。
【０１４４】
また、第７の実施の形態に係る放射線検出素子１０Ｂは、第１〜第６の実施の形態のように画素２０の位置をずらしていないため、画素２０のデータが正常な位置のデータとするための補間等の画像処理が不要となる。
【０１４５】
なお、上記各実施の形態では、複数配置された画素２０のマトリクス配列における行方向に走査配線１０１を配設し、列方向に信号配線３を配設した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、走査配線１０１を列方向に配設し、信号配線３を行方向に配設してもよい。
【０１４６】
また、上記第１〜第５の実施の形態では、走査配線１０１を行方向の２列の画素列毎に１本ずつ配設し、信号配線３を列方向の各画素列に対してそれぞれ２本ずつ配設した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、走査配線１０１を行方向のＮ列（Ｎは２以上の自然数）の画素列毎に１本ずつ配設し、信号配線３を列方向の各画素列に対してそれぞれＮ本ずつ配設してもよい。走査配線１０１を行方向の３列以上の画素列毎に１本ずつ配設する場合は、放射線検出素子１０Ａ、１０Ｂの層構成を、例えば、第５の実施の形態のような層構成にして、第１信号配線層において、走査配線１０１と各ゲート電極２とを接続する配線を形成すればよい。図１５には、行方向の各画素列の画素２０を画素列毎に１／４画素幅分（１／４ピッチ）ずつ行方向にずらして配置すると共に、走査配線１０１を行方向の４列の画素列毎に１本ずつ配設し、信号配線３を列方向の各画素列に対してそれぞれ４本ずつ均等に配設した放射線検出素子１０Ｂが示されている。
【０１４７】
また、上記第１〜第６の実施の形態では、行方向の各画素列の画素２０を１列毎に行方向にずらして配置した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、行方向の画素列を複数列毎に、当該複数列の画素列の画素２０を行方向にずらしてよい。図１６には、同じ走査配線１０１に接続された２列の画素列毎に、画素列の画素２０を行方向にずらした放射線検出素子１０Ｂが示されている。
【０１４８】
また、上記第６及び第７の実施の形態では、走査配線１０１を行方向の各画素列に対してそれぞれ１本ずつ配設して接続配線１０７により走査配線１０１を２本ずつ電気的に接続した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、接続配線１０７により走査配線１０１をＮ本ずつ以上電気的に接続するようにしてもよい。
【０１４９】
また、上記第１〜第６の実施の形態では、行方向の画素列毎に画素２０を行方向にずらし、上記第７の実施の形態では、行方向の画素列毎に信号配線３の位置を行方向にずらした場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、画素２０及び信号配線３の位置を共に行方向にずらして、列方向の各画素列に対して配設された各信号配線がそれぞれ行方向の何れかの画素列において画素２０間に位置するようにしてもよい。
【０１５０】
また、上記第１〜第６の実施の形態では、列方向の画素列毎に２本の信号配線３を均等な間隔で配置し、行方向の画素列毎に、画素２０を１／２画素幅分ずつ行方向にずらした場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図１７に示すように、列方向の画素列毎に信号配線３を各画素列の各画素２０の脇を沿うように不均等に配設してもよい。この場合、行方向の画素列毎に、行方向に対する２本の信号配線３の幅分だけ交互に行方向にずらせばよい。
【０１５１】
また、上記第３の実施の形態では、直接変換方式の放射線検出素子１０Ｂにおいて、下部電極１１の信号配線３の配設された位置にスリット１９を設けた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。図１８には、間接変換方式の放射線検出素子１０Ａにおいて、センサ部１０３（下部電極１１、半導体層２１、上部電極２２）の信号配線３の配設された位置にスリット１９を設けた場合が示されており、図１９には、図１８のＡ−Ａ線断面図が示されている。このようにスリット１９を設けることにより、下部電極１１との間で各信号配線３に生じる寄生容量を小さくすることができ、各信号配線３の配線容量を差を小さく抑えることができる。なお、画素２０のサイズを１００μｍ×１００μｍとし、配線幅すべて７μｍ、配線と半導体層２１とのギャップが８μｍとすると、スリット１９を設けていない画素２０は、有効画素面積が５９２９（＝１００−（７＋８×２））＾２となり、画素２０の面積が１００００（＝１００μｍ×１００μｍ）となるため、フィルファクタが５９．３％（＝５９２９／１００００）となる。一方、スリット１９を設けた画素２０は、有効画素面積が５９２９−２３×（１００−（７＋８×２））＝４１８５となるため、フィルファクタが４１．９％（＝４１８５／１００００）となる。
【０１５２】
また、上記各実施の形態では、受像面を１つの画素エリアとしてマトリクス状に画素２０を複数設けて読み出しを行った場合について説明したが、例えば、特許文献１のように受像面を複数の画素エリアに分けて、各画素エリアの構成に上記各実施の形態のような構成を適用し、各画素エリア毎に画像の読み出しを行うことにより、さらに高フレームレートでの動画像の撮影が可能となる。
【０１５３】
また、上記各実施の形態では、検出対象とする放射線としてＸ線を検出することにより画像を検出する放射線画像撮影装置１００に本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、検出対象とする放射線は可視光や紫外線、赤外線等いずれであってもよい。
【０１５４】
また、上記各実施の形態では、放射線検出素子１０Ａは各画素２０に電荷蓄積容量５を形成してもよい。放射線検出素子１０Ｂは各画素２０に電荷蓄積容量５を備えた場合について説明したが、例えば、下部電極１１が電荷を十分に蓄積できる容量を有する場合、各画素２０に電荷蓄積容量５が形成されない場合もある。
【０１５５】
その他、上記各実施の形態で説明した放射線画像撮影装置１００の構成、及び放射線検出素子１０Ａ、１０Ｂの構成は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１５６】
３    信号配線
４    ＴＦＴスイッチ（スイッチ素子）
５    電荷蓄積容量（電荷蓄積部）
６    半導体層
１０Ａ、１０Ｂ  放射線検出素子
１１  下部電極（収集電極）
１９  スリット
２０  画素
１００  放射線画像撮影装置
１０１  走査配線
１０２  補助容量配線
１０７  接続配線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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