(57)【要約】  複数の変換部が二次元状に配列されたイメージセンサーにおいて、構造がより単純化されたスイッチ素子を含む変換部を用いたイメージセンサーを提供する。  イメージセンサー１は、基板４上に二次元状に配列された、第１電極５ａおよび第２電極５ｂを備える複数の変換部５と、各変換部５の第１電極５ａとそれぞれ電気的に接続されるように設けられた各抵抗スイッチ６と、各抵抗スイッチ６と接続されるように配線された各信号線７と、各変換部５の第２電極５ｂと接続されるように配線された各バイアス線８と、各バイアス線８が接続された切替ドライバー１０と、各信号線７に接続された各読み出し回路１４と、切替ドライバー１０や各読み出し回路１４の動作を制御して、各変換部５からの画像データの読み出し処理を行わせる制御手段２０とを備える。
2013038815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に二次元状に配列された、第１電極および第２電極を備える複数の変換部と、
前記各変換部の第１電極とそれぞれ電気的に接続されるように設けられ、電圧印加により抵抗値が変化する各抵抗スイッチと、
二次元状に配列された前記各変換部の各列ごとに、それぞれ前記各抵抗スイッチと接続されるように配線された各信号線と、
二次元状に配列された前記各変換部の各行ごとに、それぞれ前記各変換部の第２電極と接続されるように配線され、前記各変換部に電圧を印加する各バイアス線と、
前記各バイアス線ごとに印加する電圧の電圧値を切り替える切替ドライバーと、
前記変換部から対応する前記信号線に放出された電荷を画像データに変換して読み出す、前記各信号線ごとに設けられた各読み出し回路と、
少なくとも前記切替ドライバーおよび前記各読み出し回路の動作を制御して、前記各変換部から、光の照射により前記各変換部内で発生した電荷を前記画像データとして読み出す画像データの読み出し処理を行わせる制御手段と、
を備えることを特徴とするイメージセンサー。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記切替ドライバーから前記各バイアス線を介して前記各変換部に印加する電圧の電圧値を制御して前記各抵抗スイッチを高抵抗の状態に切り替えて、光の照射により前記各変換部内で発生した電荷を前記各変換部内に蓄積させる電荷蓄積状態に移行させ、
前記電荷蓄積状態の後、前記画像データの読み出し処理の際には、前記切替ドライバーから前記各バイアス線を介して前記各変換部に印加する電圧の電圧値を制御して前記各抵抗スイッチを低抵抗の状態に切り替えて前記各読み出し回路にそれぞれ前記画像データを読み出させる処理を、印加する電圧の電圧値を切り替える前記バイアス線をシフトさせながら行わせることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のイメージセンサー。
【請求項３】
前記各変換部では、前記第１電極と、前記抵抗スイッチの２つの電極のうちの一方の電極とが共通の電極とされることにより、前記変換部の第１電極と前記抵抗スイッチとが電気的に接続するように設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載のイメージセンサー。
【請求項４】
前記各変換部では、前記第１電極と、前記抵抗スイッチの２つの電極のうちの一方の電極とが直接接続されることにより、前記変換部の第１電極と前記抵抗スイッチとが電気的に接続するように設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載のイメージセンサー。
【請求項５】
前記変換部と前記抵抗スイッチとが積層させて形成されていることを特徴とする請求の範囲第３項または第４項に記載のイメージセンサー。
【請求項６】
前記抵抗スイッチは、高抵抗の状態における抵抗値と低抵抗の状態における抵抗値との比が１０５以上とされていることを特徴とする請求の範囲第２項から第５項のいずれか一項に記載のイメージセンサー。
【請求項７】
前記抵抗スイッチとして、ユニポーラ型の抵抗スイッチまたはバイポーラ型の抵抗スイッチが用いられており、
前記制御手段は、前記画像データの読み出し処理の際には、前記バイアス線ごとに、前記切替ドライバーから前記各バイアス線を介して前記各変換部に印加する電圧の電圧値を下げることにより前記抵抗スイッチに印加される電圧の電圧値を低下させて、前記抵抗スイッチを高抵抗の状態から低抵抗の状態に切り替えることを特徴とする請求の範囲第２項から第６項のいずれか一項に記載のイメージセンサー。
【請求項８】
前記制御手段は、前記バイアス線ごとの前記画像データの読み出し処理が終了すると、前記切替ドライバーから前記各バイアス線を介して前記各変換部に印加する電圧の電圧値を上げることにより前記抵抗スイッチに印加される電圧の電圧値を上昇させて、前記抵抗スイッチを低抵抗の状態から高抵抗の状態に切り替えることを特徴とする請求の範囲第７項に記載のイメージセンサー。
【請求項９】
請求の範囲第１項から第８項のいずれか一項に記載のイメージセンサーと、
放射線が照射されると、放射線を光に変換して前記各変換部に出力するシンチレーターと、
を備えることを特徴とする放射線画像撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イメージセンサーおよび放射線画像撮影装置に係り、特に、複数の変換部が二次元状に配列されたイメージセンサーおよびそれを用いた放射線画像撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次元状（マトリクス状）に配列された変換部で、照射された可視光等の光の光量に応じて電荷を発生させ、電気信号に変換して画像を撮影するイメージセンサーが知られている。また、そのようなイメージセンサーを利用した装置として、例えば、照射されたＸ線等の放射線をシンチレーター等で可視光等の他の波長の光に変換した後、変換され照射された光のエネルギーに応じてフォトダイオード等の変換部で電荷を発生させて電気信号（すなわち画像データ）に変換する放射線画像撮影装置が種々開発されている。【０００３】
このタイプの放射線画像撮影装置はＦＰＤ（Flat Panel Detector）として知られており、従来は支持台と一体的に形成された、いわゆる専用機型として構成されていたが（例えば特許文献１参照）、近年、二次元状に配列された変換部等を筐体内に収納し、持ち運び可能とした可搬型の放射線画像撮影装置が開発され、実用化されている（例えば特許文献２、３参照）。【０００４】
このようなイメージセンサー（或いは放射線画像撮影装置。以下同じ。）では、例えば図１７に示すように、通常、複数の変換部Ａが基板上に二次元状に配列され、各変換部Ａの一方側の電極Ａａに、スイッチ素子である薄膜トランジスター（Thin Film Transistor。以下、ＴＦＴという。）等を介して信号線Ｓｉが接続される。【０００５】
そして、ＴＦＴの開閉を制御するために、通常、ＴＦＴのゲートをオン／オフするための電圧を印加する走査線Ｇａが、各ＴＦＴのゲート電極Ｇにそれぞれ接続されるように構成される。なお、図１７中のＳ、ＤはそれぞれＴＦＴのソース電極およびドレイン電極を表す。【０００６】
また、各変換部Ａの他方側の電極Ａｂにバイアス線Ｂが接続されるように構成される。そして、バイアス電源Ｐｂからバイアス線Ｂを介して各変換部Ａにバイアス電圧が印加される。そして、通常の状態では、各変換部Ａ内を電流が流れる方向ではなく、各変換部Ａ内に電流が流れない方向のバイアス電圧、すなわちいわゆる逆バイアス電圧が印加される。【０００７】
そして、この状態で、各ＴＦＴがオフ状態とされ、イメージセンサーに光が照射されると、光の照射により各変換部Ａ内で発生した電子と正孔が、再結合することなく、それぞれ変換部Ａの対応する電極Ａａ、Ａｂ側に移動する。【０００８】
すなわち、発生した正孔は電位が低い側の電極（すなわち例えばバイアス線Ｂが接続されている電極Ａｂ）側に移動し、発生した電子は電位が高い側の電極（すなわち例えばＴＦＴを介して信号線Ｓｉに接続されている電極Ａａ）側に移動する。このようにして、各変換部Ａでは、逆バイアス電圧が印加されることにより、光の照射により発生した電子や正孔がそれぞれ対応する電極Ａａ、Ａｂ側に移動して分離される。【０００９】
そして、この状態でＴＦＴのゲート電極Ｇにオン電圧が印加されることで、電子（或いは正孔。以下まとめて電荷という。）が変換部Ａ内から信号線Ｓｉに放出される。そして、その電荷が信号線Ｓｉを伝わって読み出し回路Ｃroに流れ込み、読み出し回路Ｃroで画像データに変換される。このようにして、放射線の照射により各変換部Ａ内で発生した電荷に応じた画像データがそれぞれ読み出されるように構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平９−７３１４４号公報
【特許文献２】特開２００６−０５８１２４号公報
【特許文献３】特開平６−３４２０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、本発明者らがイメージセンサーや放射線画像撮影装置の構成や、変換部の構成等について研究を重ねた結果、変換部をより単純な構造で構成することが可能であることが見出された。より詳しく言えば、変換部のスイッチ素子を上記のＴＦＴ等の複雑な構成を有するスイッチ素子ではなく、より単純な構造で構成することが可能であることが分かった。【００１２】
そして、変換部のスイッチ素子をこのような単純な構成とすることにより、上記の従来のイメージセンサーや放射線画像撮影装置で用いられていた、ＴＦＴのゲートをオン／オフするための電圧を印加するための走査線Ｇａが不要になったり、変換部やイメージセンサーや放射線画像撮影装置をより簡易に生産することが可能となる等の種々の有益な効果が得られることも分かってきた。【００１３】
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、複数の変換部が二次元状に配列されたイメージセンサーにおいて、構造がより単純化されたスイッチ素子を含む変換部を用いたイメージセンサーを提供し、また、それを用いた放射線画像撮影装置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】
前記の問題を解決するために、本発明のイメージセンサーは、
基板上に二次元状に配列された、第１電極および第２電極を備える複数の変換部と、
前記各変換部の第１電極とそれぞれ電気的に接続されるように設けられ、電圧印加により抵抗値が変化する各抵抗スイッチと、
二次元状に配列された前記各変換部の各列ごとに、それぞれ前記各抵抗スイッチと接続されるように配線された各信号線と、
二次元状に配列された前記各変換部の各行ごとに、それぞれ前記各変換部の第２電極と接続されるように配線され、前記各変換部に電圧を印加する各バイアス線と、
前記各バイアス線ごとに印加する電圧の電圧値を切り替える切替ドライバーと、
前記変換部から対応する前記信号線に放出された電荷を画像データに変換して読み出す、前記各信号線ごとに設けられた各読み出し回路と、
少なくとも前記切替ドライバーおよび前記各読み出し回路の動作を制御して、前記各変換部から、光の照射により前記各変換部内で発生した電荷を前記画像データとして読み出す画像データの読み出し処理を行わせる制御手段と、
を備えることを特徴とする。【００１５】
また、本発明の放射線画像撮影装置は、
上記の本発明のイメージセンサーと、
放射線が照射されると、放射線を光に変換して前記各変換部に出力するシンチレーターと、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のような方式のイメージセンサーや放射線画像撮影装置によれば、各変換部のスイッチ素子として抵抗スイッチを用いるように構成したため、例えば後述する図６等に示すように、変換部の構造をより単純化することが可能となる。【００１７】
また、このように各変換部のスイッチ素子として抵抗スイッチを用いるように構成すると、抵抗スイッチのオン／オフ動作、すなわち高抵抗の状態と低抵抗の状態との間の遷移を、バイアス線を介して各変換部に印加する電圧を可変させることで行うことが可能となる。そして、例えば図１７に示した従来の変換部Ａのようにスイッチ素子としてＴＦＴを用いないため、イメージセンサーや放射線画像撮影装置に、ＴＦＴにオン／オフ動作をさせるための電圧を印加する走査線Ｇａを設ける必要がなくなる。【００１８】
そして、走査線Ｇａを設けない分だけ、イメージセンサーや放射線画像撮影装置の基板上での変換部や抵抗スイッチ、信号線、バイアス線等のレイアウトの自由度が拡大する等の有益な効果が得られる。また、ＴＦＴを形成するために複雑な工程を繰り返し行うことが必要であったが、抵抗スイッチは、例えばシャドーマスクを用いた、より簡単な方法で行うことができる。【００１９】
そのため、変換部を簡単な製造プロセスにより製造することが可能となり、変換部やイメージセンサー、放射線画像撮影装置をより簡易な生産工程で製造することが可能となる。また、そのため、変換部やイメージセンサー、放射線画像撮影装置の生産性を向上させることが可能となるとともに、生産における歩留まりの向上を図ることが可能となるといった有益な効果を得ることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係る放射線画像撮影装置の外観を示す斜視図である。
【図２】図１におけるＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【図３】放射線画像撮影装置のコネクターにケーブルのコネクターを接続した状態を表す斜視図である。
【図４】本実施形態に係るイメージセンサーの等価回路を表すブロック図である。
【図５】本実施形態に係るイメージセンサーの変換部部分の拡大図である。
【図６】図５におけるＹ−Ｙ線に沿う断面図である。
【図７】抵抗スイッチを含む変換部の製造プロセスにおける各工程を表すフローチャートである。
【図８Ａ】変換部の製造プロセスにおいて基板上に信号線が配設されている状態を表す図である。
【図８Ｂ】変換部の製造プロセスにおいて基板と信号線上に電極が積層された状態を表す図である。
【図９Ａ】凹部が設けられた電極等を表す図である。
【図９Ｂ】矩形状に形成された電極等を表す図である。
【図１０】電極の切り立ったエッジ部分により抵抗スイッチが段切れを生じる可能性があることを説明する図である。
【図１１】電極を取り囲むように形成した基台部上にマスク材を積層するとスパッタ分子が電極とマスク材との隙間に回り込む状態になることを説明する図である。
【図１２】絶縁層に被覆された状態の変換部の本体部や第２電極等を表す図である。
【図１３】印加する電圧Ｖが正の電圧のある閾値を越えると、低抵抗の状態から高抵抗の状態に切り替わり、負の電圧のある閾値を越えると、高抵抗の状態から低抵抗の状態に切り替わるタイプのバイポーラ型抵抗スイッチの一例を説明するグラフである。
【図１４】バイポーラ型の抵抗スイッチを用いた場合に変換部の第２電極に印加される電圧Ｖｂや抵抗スイッチの電極と第１電極の間にかかる電圧Ｖ等の時間的推移を表すグラフである。
【図１５】印加する電圧Ｖが閾値を越えると高抵抗の状態と低抵抗の状態とが切り替わるタイプのユニポーラ型の抵抗スイッチにおける第１電極−第２電極間の電位Ｖと流れる電流Ｉとの関係を説明するグラフである。
【図１６】ユニポーラ型の抵抗スイッチを用いた場合に変換部の第２電極に印加される電圧Ｖｂや抵抗スイッチの電極と第１電極の間にかかる電圧Ｖ等の時間的推移を表すグラフである。
【図１７】変換部のスイッチ素子としてＴＦＴを用いた従来の放射線画像撮影装置の等価回路の例を表すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係るイメージセンサーや放射線画像撮影装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２２】
なお、以下では、イメージセンサーを放射線画像撮影装置に適用した構成例について説明するが、この他にも、例えばイメージセンサーをデジタルカメラ等の他の撮影機器のイメージセンサーとして用いるように構成することも可能であり、このように構成した場合にも本発明が適用される。
【００２３】
また、以下では、放射線画像撮影装置として、いわゆる可搬型の放射線画像撮影装置について説明するが、例えば支持台等と一体的に形成された専用機型（固定型等ともいう。）の放射線画像撮影装置に対しても適用することが可能である。
【００２４】
［放射線画像撮影装置としての構成］
以下、まず、放射線画像撮影装置としての構成について説明する。図１は、本実施形態に係る放射線画像撮影装置の外観を示す斜視図であり、図２は、図１のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。放射線画像撮影装置１００は、図１や図２に示すように、筐体２内にシンチレーター３や基板４等で構成されるセンサーパネルＳＰが収納されている。
【００２５】
なお、以下の説明においては、上下方向は、図１や図２中における上下方向に即して表す（すなわち図中上側を「上」や「上方」等と表す。）。
【００２６】
本実施形態では、筐体２は、カーボン板やプラスチック等の材料で形成され、放射線入射面Ｒを有する筐体本体部２Ａの両側の開口部が、蓋部材２Ｂ、２Ｃで閉塞されて形成されている。また、筐体２の一方側の蓋部材２Ｂには、電源スイッチ３７や切替スイッチ３８、コネクター３９、バッテリー状態や放射線画像撮影装置１の稼働状態等を表示するＬＥＤ等で構成されたインジケーター４０等が配置されている。
【００２７】
本実施形態では、例えば図３に示すように、コネクター３９に、ケーブルＣａの先端に設けられたコネクターＣが接続されることにより外部装置との間でケーブルＣａを介して信号やデータ等を送受信できるようになっている。また、図示を省略するが、本実施形態では、筐体２の反対側の蓋部材２Ｃに、アンテナ装置４１（後述する図４参照）が設けられており、アンテナ装置４１を介して外部装置と無線方式で信号やデータ等の送受信を行うこともできるようになっている。
【００２８】
図２に示すように、筐体２の内部には、基板４の下方側に図示しない鉛の薄板等を介して基台３１が配置され、基台３１には、電子部品３２等が配設されたＰＣＢ基板３３やバッテリー２２等が取り付けられている。また、基板４やシンチレーター３の放射線入射面Ｒには、それらを保護するためのガラス基板３４が配設されている。また、本実施形態では、センサーパネルＳＰと筐体２の側面との間に緩衝材３５が設けられている。
【００２９】
シンチレーター３は、基板４の後述する検出部Ｐに対向する位置に設けられるようになっている。本実施形態では、シンチレーター３は、例えば、蛍光体を主成分とし、放射線の入射を受けると３００〜８００ｎｍの波長の光、すなわち可視光を中心とした電磁波に変換して出力するものが用いられる。
【００３０】
また、本実施形態では、基板４は、ガラス基板で構成されており、基板４のシンチレーター３に対向する側の面４ａ上には、後述する複数の変換部５や複数の信号線７、複数のバイアス線８等が設けられている。
【００３１】
［イメージセンサーの構成］
以下、イメージセンサー１の回路構成について説明する。図４は本実施形態に係るイメージセンサー１の等価回路を表すブロック図である。なお、図４では、放射線画像撮影装置１００で用いられるアンテナ装置４１や後述する相関二重サンプリング回路１６（図中では「ＣＤＳ」と記載されている。）等も含めて示されている。
【００３２】
イメージセンサー１の基板４（図２参照）上には、図４に示すように、複数の変換部５が二次元状（マトリクス状）に配列されている。本実施形態では、変換部５は、放射線画像撮影装置１００の筐体２の放射線入射面Ｒ（図１等参照）から放射線が入射し、シンチレーター３（図２参照）で放射線から変換された可視光等の光が照射されると、後述するｉ層５ｅ（後述する図６参照）で電子正孔対を発生させる。
【００３３】
変換部５は、このようにして、照射された放射線（本実施形態ではシンチレーター３で放射線から変換された光）を電荷に変換するようになっている。そして、複数の変換部５が二次元状に配列された領域（すなわち図４に一点鎖線で示される領域）がイメージセンサー１の検出部Ｐとされている。
【００３４】
本実施形態では、変換部５としてフォトダイオードが用いられているが、この他にも例えばフォトトランジスター等を用いることも可能である。
【００３５】
そして、図４に示すように、各変換部５の第１電極５ａには、電圧印加により抵抗値が変化する各抵抗スイッチ６がそれぞれ電気的に接続されている。なお、本実施形態に係る抵抗スイッチ６を含む変換部５の具体的な構成等については、後で説明する。
【００３６】
本実施形態では、二次元状に配列された各変換部５の各列ごとに、それぞれ各抵抗スイッチ６と接続されるように複数の信号線７が配線されている。そして、抵抗スイッチ６は、抵抗値が高抵抗の状態では、各変換部５内に電荷を蓄積させ、抵抗値が低抵抗の状態とされると、各変換部５内に蓄積された電荷を、抵抗スイッチ６を介して信号線７に放出させるようになっている。
【００３７】
また、各変換部５の第２電極５ｂには、それぞれバイアス線８が接続されている。そして、バイアス線８は、二次元状に配列された各変換部５の各行ごとに１本ずつ配線されており、また、各バイアス線８は、切替ドライバー１０の各端子にそれぞれ接続されている。
【００３８】
切替ドライバー１０には、バイアス電源１１が接続されており、切替ドライバー１０は、通常の場合すなわち後述する画像データの読み出し処理以外の場合には、バイアス電源１１から供給される所定の電圧値の電圧Ｖbias、すなわち前述した逆バイアス電圧Ｖbiasを、各バイアス線８にそれぞれ印加するようになっている。そのため、通常の状態では、各バイアス線８や各接続線８を介して変換部５の第２電極５ｂに逆バイアス電圧Ｖbiasが印加された状態になる。
【００３９】
また、本実施形態では、切替ドライバー１０とバイアス電源１１との間には、バイアス電源１１から出力された電圧の電圧値をそれぞれ別の電圧値に変換して切替ドライバー１０に供給する第１電源回路１２ａおよび第２電源回路１２ｂがそれぞれ接続されている。
【００４０】
そして、前述したように、バイアス電源１１は切替ドライバー１０に対して所定の電圧値の逆バイアス電圧Ｖbiasを供給し、後述するように、第１電源回路１２ａは、逆バイアス電圧Ｖbiasより低い電圧値の電圧を切替ドライバー１０に供給し、第２電源回路１２ｂは、逆バイアス電圧Ｖbiasよりも高い電圧値の電圧を切替ドライバー１０に供給するようになっている。
【００４１】
そして、切替ドライバー１０は、後述する画像データの読み出し処理の際に、各バイアス線８に印加する電圧Ｖｂを、バイアス電源１１から供給される逆バイアス電圧Ｖbiasと、第１電源回路１２ａから供給されるそれより低い電圧値の電圧と、第２電源回路１２ｂから供給されるそれよりも高い電圧値の電圧との間で切り替えて、抵抗スイッチ６の抵抗値を可変させるようになっているが、この点については後で説明する。
【００４２】
一方、図４に示すように、各信号線７は、読み出しＩＣ１３内に内蔵された各読み出し回路１４にそれぞれ接続されている。本実施形態では、読み出し回路１４は、増幅回路１５と相関二重サンプリング回路１６等で構成されている。読み出しＩＣ１３内には、さらに、アナログマルチプレクサー１７と、Ａ／Ｄ変換器１８とが設けられている。
【００４３】
なお、図４中では、相関二重サンプリング回路１６はＣＤＳと表記されている。また、本実施形態では、各読み出し回路１３側から各信号線７に対して例えば０［Ｖ］等の基準電位Ｖ０が印加されるようになっている。
【００４４】
そして、本実施形態では、各変換部５からの画像データの読み出し処理の際に、後述するように低抵抗の状態とされた抵抗スイッチ６を介して各変換部５から電荷が信号線７に放出されると、増幅回路１５は、放出された電荷量に応じた電圧値を出力するようになっている。
【００４５】
そして、増幅回路１５の出力側に設けられた相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）１６は、各変換部５から電荷が放出される前に増幅回路１５から出力されている電圧値Ｖinを、各変換部５から電荷が放出された後に増幅回路１５から出力されている電圧値Ｖfiから減算し、それらの電圧値の差分Ｖfi−Ｖinをアナログ値の画像データとして下流側に出力するようになっている。
【００４６】
そして、出力されたアナログ値の画像データは、アナログマルチプレクサー１７を介して順次Ａ／Ｄ変換器１８に送信され、Ａ／Ｄ変換器１８で順次デジタル値の画像データに変換されて記憶手段２１に出力されて順次保存されるようになっている。
【００４７】
なお、本実施形態では、上記のように、イメージセンサー１が放射線画像撮影装置１００に用いられており、放射線画像撮影装置１００では、通常、増幅回路１５から出力される電圧値（すなわち信号値）が小さいため、相関二重サンプリング回路１５が用いられているが、イメージセンサー１を他の撮影装置に用いる場合には、ノイズ信号に比べて信号値が十分大きい場合もある。このような場合には、必ずしも相関二重サンプリング回路１５等を用いる必要はない。
【００４８】
制御手段２０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力インターフェース等がバスに接続されたコンピューターや、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等により構成されている。専用の制御回路で構成されていてもよい。
【００４９】
そして、制御手段２０は、イメージセンサー１の各部材の動作等を制御するようになっており、例えば切替ドライバー１０やバイアス電源１１、第１電源回路１２ａ、第２電源回路１２ｂ、読み出し回路１４等の動作を制御して、上記のように、各変換部５から電荷を放出させて画像データとして読み出す画像データの読み出し処理を行わせる等の制御を行うようになっている。なお、画像データの読み出し処理における具体的な制御の仕方については後で説明する。
【００５０】
また、図４に示すように、制御手段２０には、ＳＲＡＭ（Static ＲＡＭ）やＳＤＲＡＭ（Synchronous ＤＲＡＭ）等で構成される記憶手段２１や、各機能部に電力を供給するためのバッテリー２２が接続されている。また、バッテリー２２には、図示しない充電装置からバッテリー２２に電力を供給してバッテリー２２を充電する際の接続端子２３が取り付けられている。また、本実施形態では、制御手段２０には、前述した放射線画像撮影装置１００のアンテナ装置４１等が接続されている。
【００５１】
次に、本実施形態に係るイメージセンサー１における抵抗スイッチ６を含む変換部５の具体的な構成等について説明する。図５は、本実施形態に係る抵抗スイッチを含む変換部の拡大平面図であり、図６は、図５のＹ−Ｙ線に沿う、１つの変換部の断面図である。
【００５２】
なお、以下の説明においては、上下方向は、変換部５の各構成部分を表した図６中における上下方向に即して表し（すなわち図中上側を「上」や「上方」等と表し）、左右方向は、図５や図６中における左右方向に即して表すものとする。
【００５３】
また、図５や図６では各構成部分が見易くなるように記載されており、各構成部分の相対的な大きさや位置関係、間隔、厚み等は必ずしも現実の構成を反映していない。特に、図５では、各変換部５間を広く開けるように記載されているが、実際には、各変換部５間の間隔をできるだけ狭くして、各変換部５の開口率を向上させるように構成される。
【００５４】
前述したように、本実施形態では、各変換部５は第１電極５ａと第２電極５ｂとを備え、変換部５の第２電極５ｂはそれぞれバイアス線８に接続されている。また、変換部５の第１電極５ａにはそれぞれ抵抗スイッチ６が電気的に接続されており、二次元状に配列された各変換部５の各列ごとに各抵抗スイッチ６がそれぞれ各信号線７に接続されている。
【００５５】
そして、本実施形態の変換部５では、変換部５の第１電極５ａと、抵抗スイッチ６の一方の電極６ｃとが共通の電極とされている。すなわち、第１電極５ａが、変換部５の第１電極５ａとして機能すると同時に、抵抗スイッチ６の一方の電極６ｃとしても機能するように構成されている。
【００５６】
そして、本実施形態の変換部５では、このように、第１電極５ａを抵抗スイッチ６と共通の電極とすることにより、抵抗スイッチ６が、変換部５の第１電極５ａと電気的に接続されるようになっている。
【００５７】
また、図示を省略するが、この他にも、例えば、抵抗スイッチ６の後述する本体部６ｂ上に、抵抗スイッチ６の一方の電極６ｃを変換部５の第１電極５とは別体の電極として設け、さらにその上方に変換部５の第１電極５ａを積層する等して、抵抗スイッチ６の電極と変換部５の第１電極５ａとを直接接続するように構成することも可能である。
【００５８】
さらに、例えば、抵抗スイッチ６を基板４上の適宜の位置に形成し、抵抗スイッチ６の一方の電極６ｃと、変換部５の第１電極５ａとを導線等で接続するようにして変換部５を構成することも可能である。これらのように構成しても、抵抗スイッチ６と、変換部５の第１電極５ａとを電気的に接続することが可能である。
【００５９】
以下、本実施形態に係るイメージセンサー１における抵抗スイッチ６を含む変換部５の具体的な構成等について、より具体的に説明するために、その製造プロセスを示しながら説明する。図７は、抵抗スイッチを含む変換部の製造プロセスにおける各工程を表すフローチャートである。
【００６０】
まず、図８Ａに示すように、基板４上に、アルミニウム等の金属線からなる信号線７を予め配設しておき、図８Ｂに示すように、基板４と信号線７上に、抵抗スイッチ６の電極６ａが積層される（図６のステップＳ１）。
【００６１】
本実施形態では、抵抗スイッチ６の電極６ａはＴｉＮ（窒化チタン）で構成されている。また、本実施形態では、電極６ａは、図５に示すように、信号線７に接続される部分の近傍に凹部が設けられるようになっている。
【００６２】
後述する抵抗スイッチ６の抵抗値は、種々の要素によって決まるが、その中の１つの要素として、図９Ａに示すように、抵抗スイッチ６の本体部６ｂ（図９Ａ、図９Ｂでは図示省略。図５等参照）を上下から挟む電極６ａと電極６ｃ（すなわち本実施形態では第１電極５ａ。以下同じ。）との本体部６ｂを介した接合面積に依存して変化する場合がある。
【００６３】
このような場合、製造プロセスにおいて、抵抗スイッチ６の電極６ａと電極６ｃとの位置合わせを的確に行って、電極６ａと電極６ｃとの相対的な配置を精密に行うことが必要となるが、シャドーマスクを使う成膜工程など、実際の製造プロセスにおいては、位置合わせ等の精度が必ずしも良くない場合がある。すなわち、実際のプロセスでは、電極６ａに対して電極６ｃの位置が、設計上の位置からずれる場合があり得る。
【００６４】
しかし、図９Ａに示す本実施形態のように、抵抗スイッチ６の電極６ａに、信号線７に接続される部分と、抵抗スイッチ６の本体部６ｂを介して電極６ｃに接合される部分との間に、凹部Ｍを設けると、上方に積層される電極６ｃの位置が左右方向（図中の矢印参照）にずれても、抵抗スイッチ６の電極６ａと電極６ｃとの接合部分の１辺の長さａは変化せず、接合面積はほぼａ×ｂとなる。
【００６５】
この場合、上方に積層される電極６ｃの位置が左右方向にずれると、図９Ａに斜線を付して示す部分の面積が増減するため接合面積が増減するが、その増減はわずかであり、上方に積層される電極６ｃの位置が左右方向にずれても、抵抗スイッチ６の電極６ａと電極６ｃとの本体部６ｂを介した接合面積はほぼａ×ｂとなり、ほとんど変化しない。そして、実際上、接合面積をａ×ｂとすることが可能となる。
【００６６】
本実施形態では、このように、抵抗スイッチ６の電極６ａを、図９Ａに示したような凹部Ｍを設けた状態で積層することにより、電極６ａや抵抗スイッチ６の本体部６ｂの上方に積層される電極６ｃの位置がずれたとしても、抵抗スイッチ６の本体部６ｂを介した電極６ａと電極６ｃとの接合面積がほぼａ×ｂのまま変化しないようにすることが可能となる。
【００６７】
そのため、抵抗スイッチ６の抵抗値が電極６ａと電極６ｃとの本体部６ｂを介した接合面積に依存して変化する場合に、抵抗スイッチ６の電極６ａと電極６ｃとの位置合わせを精密に行うことが難しい場合であっても、接合面積の変化による影響を最小限に抑え、抵抗スイッチ６の抵抗値が設計上の抵抗値からずれることを的確に防止することが可能となる。
【００６８】
なお、抵抗スイッチ６の電極６ａと電極６ｃとの接合面積が多少ずれて抵抗スイッチ６の抵抗値が設定値から多少ずれてもさほど影響がない場合には、図９Ｂに示すように、抵抗スイッチ６の電極６ａに凹部を設けず、電極６ａを例えば矩形状に形成することも可能である。
【００６９】
一方、後述するように、抵抗スイッチ６の電極６ａの上方に抵抗スイッチ６の本体部６ｂが積層されるが（図６参照）、その際、例えば図１０に示すように、電極６ａのエッジ部分が基板４や信号線７から切り立った状態（すなわちテーパが設けられていない状態）になっていると、その上方に積層される抵抗スイッチ６の本体部６ｂが、電極６ａのエッジ部分に対応する部分（図中の矢印参照）で段切れを生じてしまう場合がある。
【００７０】
特に、本実施形態では、抵抗スイッチ６の本体部６ｂは、厚さ数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の薄膜状に形成されるため、このような段切れが生じ易い。そして、このように段切れが生じると、その段切れを境に電流が流れ難くなり、抵抗スイッチ６が所定の機能を奏さなくなる虞れがある。
【００７１】
そこで、このような事態が生じることを防止するために、本実施形態では、上記のように電極６ａのエッジ部分を基板４や信号線７から切り立った状態とせず、図６や図８Ｂに示したように、電極６ａのエッジ部分がテーパ状になるように形成されるようになっている。
【００７２】
このように電極６ａのエッジ部分をテーパ状に形成する方法としては、例えば、以下のよう方法を採用することが可能である。
【００７３】
すなわち、例えば図１１に示すように、基板４や信号線７の上方に、電極６ａを図９Ａや図９Ｂに示したように積層する。そして、例えば、電極６ａを取り囲むように形状を持つ基台部Ｍ１と、形成する電極６ａの平面形状の開口部を持つマスク材Ｍ２で構成されたシャドーマスクを用いて電極６ａを積層する。
【００７４】
そして、このようにして、マスク材Ｍ２を電極６ａに密着させないようにして位置合わせをし、いわばある程度浮き上がらせた状態で、例えばスパッタリング成膜を行う。このように処理すると、スパッタ分子が、電極６ａとマスク材Ｍ２との隙間に回り込むようになり（図１１の矢印参照）、電極６ａのエッジ部分を的確にテーパ状に形成することが可能となる。
【００７５】
製造プロセスでは、続いて、図５や図６に示すように、電極６ａの上方に、抵抗スイッチ６の本体部６ｂが形成される（図７のステップＳ２）。
【００７６】
本実施形態では、抵抗スイッチ６の本体部６ｂは、電極６ａを被覆するように（すなわち電極６ａを覆い隠すように）形成されるようになっている。これは、上記と同様に、電極６ａに対する抵抗スイッチ６の本体部６ｂの電極６ａに対する相対的な位置が多少ずれても、抵抗スイッチ６の本体部６ｂが確実に電極６ａと電極６ｃとの間に配設されるようにして、電極６ａと電極６ｃとが直接接触しない（すなわち電気的に接続しない）ようにするためである。
【００７７】
しかし、電極６ａの上方に抵抗スイッチ６を形成しても電極６ａと電極６ｃとが直接接触しないように構成できるのであれば、必ずしも抵抗スイッチ６の本体部６ｂで電極６ａを覆い隠すように形成する必要はない。
【００７８】
本実施形態では、抵抗スイッチ６は、電圧が印加されることにより抵抗スイッチ６内に形成される電界によって抵抗値が変化するチタン酸化物（ＴｉＯｘ）で構成された本体部６ｂを電極６ａと電極６ｃ（本実施形態の場合は第１電極５ａ）とで挟む構成とされている。
【００７９】
抵抗スイッチ６の本体部６ｂは、チタン酸化物以外にも、公知の種々の材料を用いた抵抗スイッチを用いることが可能であり、好ましくは、例えばＣｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｔａ、Ｌａ、Ｓｉ、Ｙ等の遷移金属の酸化物等や、酸素欠陥を有するものが用いられる。また、それらの金属酸化物と、含有する酸素（Ｏ）等の比率が異なる金属酸化物とを混合したり、或いはそれらを２層に分けて形成することも可能である。
【００８０】
続いて、図５や図６に示すように、抵抗スイッチ６の本体部６ｂの上方の所定の位置に、本実施形態では電極６ｃと共通の電極とされる変換部５の第１電極５ａが積層されて形成される（図７のステップＳ３）。本実施形態では、第１電極５ａは、前述したように、抵抗スイッチ６の電極６ａとは反対側の電極６ｃとして機能するとともに、変換部５の一方の電極としても機能する。
【００８１】
続いて、図５や図６に示すように、第１電極５ａの上方に、変換部５の本体部５ｃが積層されて形成される（図７のステップＳ４）。
【００８２】
本実施形態では、変換部５の本体部５ｃは、下側（すなわち抵抗スイッチ６側）から順に、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）にVI族元素をドープしてｎ型に形成されたｎ層５ｄと、水素化アモルファスシリコンからなるｉ層５ｅ（いわゆる変換層）と、水素化アモルファスシリコンにIII族元素をドープしてｐ型に形成されたｐ層５ｆとが積層されて形成されている。
【００８３】
そして、イメージセンサー１に照射された光（本実施形態では、放射線画像撮影装置１に照射された放射線がシンチレーター３（図２参照）で変換された光）が入射してｉ層５ｅに到達すると、ｉ層５ｅ内で電子正孔対が発生するようになっている。
【００８４】
そして、前述したように、バイアス線８（図４参照）から変換部５の第２電極５ｂに逆バイアス電圧が印加されると、ｉ層５ｅ内で発生した電子が第１電極５ａ側に、正孔が第２電極ｂ側にそれぞれ移動する。そのため、光の照射により変換部５ｃ内で発生した電子や正孔が、再結合することなく、それぞれ対応する第１電極５ａや第２電極５ｂ側に移動して（すなわち図６ではｉ層５ｅ内でそれぞれ上下方向に移動して）分離される。
【００８５】
そして、変換部５の本体部５ｃが形成されると、さらにその上方に例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明電極として形成される第２電極５ｂが積層される（図７のステップＳ５）。
【００８６】
本実施形態では、図１２に示すように、このようにして積層した変換部５の本体部５ｃや第２電極５ｂの上方から、スパッタリング等の方法により例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）等からなる絶縁層９を形成して、抵抗スイッチ６や本体部５ｃ等を被覆する（図７のステップＳ６）。
【００８７】
そして、この状態で、第２電極５ｂの上方の位置の絶縁層９に、図６に示したようなコンタクトホールＨを形成するようになっている（図７のステップＳ７）。
【００８８】
その際、例えば異方性のプラズマエッチングの方法を用いて、絶縁層９にコンタクトホールＨを形成すると、コンタクトホールＨのエッジ部分が第２電極５ｂから切り立ったように形成される可能性がある。
【００８９】
しかし、このようにコンタクトホールＨのエッジ部分が切り立ったように形成されると、後述するようにコンタクトホールＨに入り込んで第２電極５ｂと接続されるように形成されるバイアス線８（図６参照）が、やはりコンタクトホールＨのエッジ部分で切れてしまう虞れがある。そして、段切れが生じると、バイアス線８から変換部５の第２電極５ｂに対して必要な電圧を印加することができなくなる。
【００９０】
そこで、本実施形態では、コンタクトホールＨを形成する方法として、ケミカルドライエッチングの方法が採用されるようになっている。この方法では、絶縁層９のコンタクトホールＨを形成したい部分の直上ではなく、別の反応室でガスを分解し、生成されたラジカルを当該部分に輸送してエッチング処理を行う。
【００９１】
このようなエッチング処理を行うと、絶縁層９等にダメージを与えないという特徴のほかに、ほぼ等方性エッチングに近いエッチング処理が可能となるため、図６に示したように、形成されたコンタクトホールＨのエッジ部分をテーパ状にすることが可能となる。そして、コンタクトホールＨのエッジ部分がテーパ状になっているため、バイアス線８がコンタクトホールＨのエッジ部分で切断されることを的確に防止することが可能となる。
【００９２】
なお、上記の目的を達成することができる手法であれば、ケミカルドライエッチング以外の手法でも望ましく、また、例えばプラズマエッチングの方法を用いてもバイアス線８の切断等が生じないのであれば、プラズマエッチングの方法を採用することも可能である。
【００９３】
このようにして、絶縁層９にテーパ状のコンタクトホールＨが形成されると、続いて、絶縁層９上にバイアス線８が配線され、バイアス線８が、コンタクトホールＨを介して変換部５の第２電極５ｂに接続されるようになっている（図７のステップＳ８）。本実施形態では、バイアス線８は、アルミニウム等の金属線で構成されている。
【００９４】
なお、図６等では、凹凸を有する絶縁層９上にバイアス線８を直接配線する場合を示したが、バイアス線８が不要に切断されることを防止するために、例えば、絶縁層９の凹凸をなくすように、絶縁層９の凹部に樹脂を充填する等して絶縁層９の表面を平坦化したうえで、バイアス線８を配線するように構成することも可能である。
【００９５】
また、図５や図６等では、コンタクトホールＨを、抵抗スイッチ６の電極６ａや本体部６ｂ等の真上に形成する場合を示したが、コンタクトホールＨの形成位置やバイアス線８の配線位置はこれに限定されない。コンタクトホールＨやバイアス線８を上記以外の位置に形成、配線するように構成することも可能であり、例えば、変換部５の第２電極５ｂの端部等にコンタクトホールＨを設けるように構成することも可能である。また、バイアス線８を、各変換部５の間の部分に配線するように構成することも可能である。
【００９６】
次に、以上のような構成の本実施形態に係るイメージセンサー１を用いて撮影を行う場合の画像データの読み出し処理における具体的な制御の仕方等について説明する。また、それとあわせて本実施形態に係るイメージセンサー１や放射線画像撮影装置１００の作用についても説明する。
【００９７】
なお、以下では、本実施形態に係る上記のイメージセンサー１を用いた放射線画像撮影装置１００を用いて放射線画像撮影を行う場合について説明するが、例えばイメージセンサー１がデジタルカメラ等の他の撮影機器のイメージセンサーとして用いる場合には、それに適した制御の仕方で用いられることは言うまでもない。
【００９８】
本実施形態では、放射線画像撮影装置１００内のイメージセンサー１の制御手段２０（図４参照）は、放射線画像撮影において放射線画像撮影装置１００に対して放射線が照射される前に、切替ドライバー１０から各バイアス線８を介して各変換部５の第２電極５ｂにそれぞれ印加する電圧の電圧値を制御して、各抵抗スイッチ６をそれぞれ高抵抗の状態に切り替えるようになっている。
【００９９】
各変換部５の抵抗スイッチ６が高抵抗の状態に切り替えられることで、照射された放射線がシンチレーター３で光に変換され、変換された光が照射されることにより各変換部５のｉ層５ｅ内で電荷が発生した際に、電荷が各変換部５内に適切に蓄積される状態になる。制御手段２０は、このようにして、各変換部５を、放射線の照射により各変換部５のｉ層５ｅ内で発生した電荷を各ｉ層５ｅ内に蓄積させる電荷蓄積状態に移行させるようになっている。
【０１００】
そして、上記のように各変換部５を電荷蓄積状態に移行させた後、放射線の照射が終了すると、制御手段２０は、切替ドライバー１０や読み出し回路１４等（図４参照）の動作を制御して、各変換部５から、放射線の照射により各ｉ層５ｅ内で発生した電荷を画像データとして読み出す画像データの読み出し処理を行わせるようになっている。
【０１０１】
この画像データの読み出し処理の際、本実施形態では、制御手段２０は、切替ドライバー１０から各バイアス線８を介して各変換部５に印加する電圧の電圧値を制御して各抵抗スイッチ６を低抵抗の状態に切り替えて、各読み出し回路１４にそれぞれ画像データを読み出させるようになっている。
【０１０２】
そして、制御手段２０は、この処理を、切替ドライバー１０から印加する電圧の電圧値を切り替えるバイアス線８をシフトさせながら順次行わせ、各バイアス線８に接続されている各変換部５から電荷を信号線７に順次放出させ、それを各読み出し回路１４で画像データとして順次読み出していくように制御することにより、各変換部５からそれぞれ画像データを読み出させるようになっている。
【０１０３】
以下、制御手段２０による上記の処理の具体的な制御の仕方について説明する。
【０１０４】
なお、抵抗スイッチ６には、後述するように、主にユニポーラ（ノンポーラ型ともいう。）の抵抗スイッチと、バイポーラ型の抵抗スイッチがあるが、まず、抵抗スイッチ６としてバイポーラ型の抵抗スイッチを用いた場合の、制御手段２０による画像データの読み出し処理等について説明する。
【０１０５】
図１３は、印加する電圧Ｖが正の電圧のある閾値を越えると、低抵抗の状態から高抵抗の状態に切り替わり、負の電圧のある閾値を越えると、高抵抗の状態から低抵抗の状態に切り替わるタイプのバイポーラ型抵抗スイッチの一例を説明するグラフである。
【０１０６】
このタイプのバイポーラ型の抵抗スイッチ６では、図１３に示すように、抵抗スイッチ６に印加される電圧Ｖの向き（極性ともいう。）を正負で逆転させることで初めて抵抗スイッチ６の抵抗値を高抵抗の状態と低抵抗の状態との間で遷移させることができる。
【０１０７】
すなわち、例えば高抵抗の状態である抵抗スイッチ６に、抵抗スイッチ６に印加する電圧Ｖすなわち抵抗スイッチ６における電極６ａ−第１電極５ａ間の電位Ｖの絶対値が所定の電圧値Ｖrsを越えると、抵抗スイッチ６の抵抗値が低抵抗の状態に遷移する。また、抵抗スイッチ６の抵抗値が低抵抗の状態である場合に、抵抗スイッチ６に印加される電圧Ｖの極性を変え、その絶対値が所定の電圧値Ｖstを越えると、抵抗スイッチ６の抵抗値が高抵抗の状態に遷移するようになっている。
【０１０８】
印加する電圧Ｖに応じて抵抗値が変化するタイプのバイポーラ型の抵抗スイッチ６では、このようにして、印加する電圧Ｖの向きを変えながら、印加する電圧Ｖの電圧値を変えることで、抵抗スイッチ６の抵抗値を可変させることができるようになっている。
【０１０９】
抵抗スイッチ６として上記のようなバイポーラ型の抵抗スイッチが用いられている場合には、制御手段２０は、以下のように制御して、画像データの読み出し処理等を行うように構成される。この場合、電荷蓄積状態では抵抗スイッチ６の抵抗値を高抵抗の状態とし、画像データの読み出し処理の際には抵抗スイッチ６の抵抗値を低抵抗の状態に切り替えるようにして処理が行われる。以下、図１４を用いて具体的に説明する。
【０１１０】
図１４は、バイポーラ型の抵抗スイッチ６を用いた場合に変換部５の第２電極５ｂに印加される電圧Ｖｂや抵抗スイッチ６の電極６ａと第１電極５ａの間にかかる電圧Ｖ等の時間的推移を表すグラフである。
【０１１１】
図１４の左端の時点では、各変換部５は、既に抵抗スイッチ６の抵抗値が高抵抗の状態になっているものとする。そして、この状態では、制御手段２０は、各変換部５の第２電極５ｂに印加する電圧をＶｂとして、バイアス電源１１（図４参照）から供給される所定の電圧値Ｖbiasの逆バイアス電圧が切替ドライバー１０から各バイアス線８を介して各変換部５の第２電極５ｂに印加されて、各変換部５が電荷蓄積状態とされているものとする。
【０１１２】
この状態では、抵抗スイッチ６の抵抗値が高抵抗の状態にあるため、各変換部５のｉ層５ｅ（図６等参照）内で発生した電荷が信号線７にほとんど流出しない状態になっている。以下、この状態から説明を開始する。
【０１１３】
一方、各変換部５では、通常、各変換部５自体の熱（温度）による熱励起等によりいわゆる暗電流（暗電荷ともいう。）が常時発生しており、この暗電流が、高抵抗の抵抗スイッチ６に阻止されて信号線７に流出されずに、各変換部５の本体部５ｃ内に蓄積される。そのため、図１４の左端部分に示すように、第１電極５ａの電圧Ｖが、発生する暗電流の量に応じて僅かずつ下がっていく状態になっている。
【０１１４】
図１４に示すように、続いて、放射線画像撮影装置１００に対して放射線が照射されると（すなわちイメージセンサー１に光が照射されると）、変換部５のｉ層５ｅ内で上記のように電子正孔対が発生し、発生した電子や正孔がそれぞれ第１電極５ａや第２電極５ｂ側に移動して分離される。そのため、この時点で、抵抗スイッチ６の電極６ａと第１電極５ａの電位差Ｖが発生した電荷量に応じて大きく拡大し、第１電極５ａの電圧Ｖが大きく低下する。
【０１１５】
そして、制御手段２０は、放射線画像撮影装置１００に対する放射線の照射が終了すると（すなわちイメージセンサー１に対する光の照射が終了すると）、各変換部５からの画像データの読み出し処理を開始するようになっている。
【０１１６】
画像データの読み出し処理では、図１４に示すように、制御手段２０は、切替ドライバー１０から最初のバイアス線８ａに印加する電圧Ｖｂを、それまでの逆バイアス電圧Ｖbiasから一気に下げる。すなわち、切替ドライバー１０から当該バイアス線８ａに印加する電圧Ｖｂを、バイアス電源１１（図４参照）から供給されている所定の電圧値の逆バイアス電圧Ｖbiasから、第１電源回路１２ａから供給されている、逆バイアス電圧Ｖbiasよりも低い電圧値の電圧Ｖｂに切り替えさせる。なお、その際、他のバイアス線８ｂ、８ｃ、…に印加する電圧Ｖｂは逆バイアス電圧Ｖbiasのままである。
【０１１７】
すると、抵抗スイッチ６の電極６ａと第１電極５ａの電位差Ｖの絶対値が所定の電圧値Ｖstを越えるため、バイポーラ型の抵抗スイッチ６の抵抗値が高抵抗の状態から低抵抗の状態に遷移する。そのため、低抵抗の状態になった抵抗スイッチ６を介して変換部５のｉ層５ｅ内で発生した電荷が信号線７に放出される。
【０１１８】
そして、変換部５の本体部５ｃ内に蓄積され第１電極５ａと第２電極５ｂに分離されていた電子や正孔の量が減るため、第１電極５ａと第２電極５ｂの間の電位差、すなわち上記の電圧Ｖと電圧Ｖｂとの差Ｖ−Ｖｂが、放射線の照射前の元の電位差に戻るようにして大きくなっていく。そして、それに伴って抵抗スイッチ６の電極６ａと第１電極５ａの電位差Ｖが縮小していき、第１電極５ａの電圧Ｖが上昇していく。
【０１１９】
また、低抵抗の状態になった抵抗スイッチ６を介して変換部５のｉ層５ｅ内で発生した電荷が信号線７に放出されると、各電荷がそれぞれ対応する読み出し回路１４に流入し、上記のようにして読み出し回路１４等によりそれぞれ画像データとして読み出され、それぞれ記憶手段２１に出力されて順次保存される。
【０１２０】
制御手段２０は、各変換部５からの電荷の放出が終わった段階で、抵抗スイッチ６の抵抗値を高抵抗の状態に遷移させるために、図１４に示すように、切替ドライバー１０から最初のバイアス線８ａに印加する電圧Ｖｂを一気に上げて、電圧Ｖｂが所定の正の電圧値になるようにする。
【０１２１】
すなわち、制御手段２０は、切替ドライバー１０から当該バイアス線８ａに印加されている電圧Ｖｂを、第１電源回路１２ａ（図４参照）から供給されている、逆バイアス電圧Ｖbiasよりも低い電圧値の電圧Ｖｂから、第２電源回路１２ｂから供給されている、所定の正の電圧値の電圧Ｖｂに切り替えさせる。
【０１２２】
すると、抵抗スイッチ６の電極６ａと第１電極５ａの電位差Ｖすなわち第１電極５ａの電圧Ｖが一気に押し上げられて正の電圧値に遷移して所定の電圧値Ｖrsを越える。そのため、バイポーラ型の抵抗スイッチ６の抵抗値が、今度は、低抵抗の状態から高抵抗の状態に遷移する。
【０１２３】
しかし、この状態では、変換部５の本体部５ｃにいわゆる順方向のバイアスがかかった状態になるため、抵抗スイッチ６を含む変換部５中を大きな電流が流れる状態になってしまう。
【０１２４】
そのため、制御手段２０は、図１４に示すように、当該バイアス線８ａに接続されている各変換部５の抵抗スイッチ６が高抵抗の状態になると、即座に切替ドライバー１０からバイアス線８ａに印加する電圧Ｖｂを元の逆バイアス電圧Ｖbiasに戻す。すなわち、制御手段２０は、切替ドライバー１０から当該バイアス線８ａに印加されている電圧Ｖｂを、第２電源回路１２ｂから供給されている所定の正の電圧値の電圧Ｖｂから、バイアス電源１１から供給されている所定の電圧値の逆バイアス電圧Ｖbiasに切り替えさせる。
【０１２５】
本実施形態では、このようにして、当該バイアス線８ａに接続されている各変換部５を元の電荷蓄積状態に戻すように構成される。
【０１２６】
このように、抵抗スイッチ６を高抵抗の状態に切り替えるとすぐに変換部５に逆バイアス電圧Ｖbiasを印加する状態に戻すように構成すれば、各変換部５に順バイアスがかかっている期間が非常に短縮される。
【０１２７】
そして、各変換部５に順バイアスがかかっても実際に各変換部５内を大きな電流が流れ出すまでには時定数的な遅れがあるため、上記のように各変換部５に印加する電圧Ｖｂを即座に逆バイアス電圧Ｖbiasに切り替えるように構成すれば、上記のように電圧Ｖｂを可変させても、事実上、各変換部５中を大きな電流が流れることを防止することが可能となる。
【０１２８】
制御手段２０は、バイアス線８ａに対する上記の処理が終了すると、今度はバイアス線８ｂに対して同様にして読み出し処理を行い、バイアス線８ｂに接続されている各変換部５から画像データを読み出す。このようにして、制御手段２０は、印加する電圧Ｖｂを切り替えるバイアス線８をシフトさせながら同様に画像データの読み出し処理を順次行わせて、各バイアス線８に接続されている各変換部５（すなわち全ての変換部５）から画像データを読み出すように構成される。
【０１２９】
一方、抵抗スイッチ６としてユニポーラ型の抵抗スイッチを用いた場合も同様にして、画像データの読み出し処理等を行うことができる。図１５は、印加する電圧Ｖの絶対値が閾値を越えると、高抵抗の状態と低抵抗の状態とが切り替わるタイプのユニポーラ型の抵抗スイッチ６における電極６ａ−第１電極５ａ（すなわち電極６ｃ）間の電位Ｖと流れる電流Ｉとの関係を説明するグラフである。
【０１３０】
このタイプのユニポーラ型の抵抗スイッチ６では、図１５に示すように、抵抗スイッチ６に印加される電圧Ｖの向き（極性ともいう。）が同一の向きである状態（すなわち印加する電圧Ｖが例えば負の値の電圧である状態）の中で、印加する電圧Ｖに応じて抵抗値が高抵抗の状態と低抵抗の状態との間を遷移する。
【０１３１】
すなわち、このタイプのユニポーラ型の抵抗スイッチ６に例えば負の電圧Ｖを印加して抵抗の状態を切り替える場合、例えば、抵抗スイッチ６の抵抗値が低抵抗の状態である場合に、抵抗スイッチ６に印加される電圧Ｖを低下させていき、電圧Ｖが閾値Ｖrsを下回るようになると、図１５に示すように、抵抗スイッチ６の抵抗値が、低抵抗の状態から高抵抗の状態に遷移する。そして、さらに電圧を低下させていき、電圧Ｖが閾値Ｖstを下回るようになると、今度は、抵抗スイッチ６の抵抗値が、高抵抗の状態から低抵抗の状態に遷移するようになっている。
【０１３２】
また、印加する電圧Ｖを上昇させていき、電圧Ｖがさらに上昇して正電圧側の閾値Ｖrsを越えた時点で、抵抗スイッチ６の抵抗値が低抵抗の状態から高抵抗の状態に遷移する。
【０１３３】
このように印加する電圧Ｖに応じて抵抗値が変化するタイプのユニポーラ型の抵抗スイッチ６を用いた場合でも、例えば図１６に示すように、変換部５の第２電極５ｂに印加する電圧Ｖｂを可変させて、抵抗スイッチ６の電極６ａと第１電極５ａとの間の電圧Ｖを可変させることで、抵抗スイッチ６の抵抗値を可変させることができる。
【０１３４】
そのため、抵抗スイッチ６としてユニポーラ型の抵抗スイッチを用いた場合でも、図１４に示したバイポーラ型の抵抗スイッチ６を用いた場合と同様に、各変換部５から的確に画像データを読み出すことが可能となる。そして、図１６に示すように、ユニポーラ型の場合、図１４に示したバイポーラ型の場合とは異なり、変換部５に順バイアスがかかることがなくなる（すなわち電圧Ｖｂとして正の電圧を印加する必要がなくなる）といったメリットがある。
【０１３５】
なお、前述したバイポーラ型の抵抗スイッチ６の場合も同様であるが、抵抗スイッチ６は、読み出される画像データにおけるＳ／Ｎ比の観点から、高抵抗の状態における抵抗値と低抵抗の状態における抵抗値との比が１０５以上のものが用いられることが望ましい。
【０１３６】
また、前述したように、抵抗スイッチ６が高抵抗の状態では、各変換部５内に暗電流が蓄積され続けるため、蓄積された暗電流等を各変換部５内から各信号線７に放出されて除去する各変換部５のリセット処理が行われる場合がある。
【０１３７】
この各変換部５のリセット処理においても、上記と同様にして切替ドライバー１０から各バイアス線８を介して各変換部５の第２電極５ｂに印加する電圧Ｖｂを、画像データの読み出し処理の場合と同様に下降させたり上昇させたりすることで、各抵抗スイッチ６の抵抗値を高抵抗の状態と低抵抗の状態との間で切り替えて、各変換部５内に残存する電荷を的確に除去することができる。
【０１３８】
以上のように、本実施形態に係るイメージセンサー１や放射線画像撮影装置１００によれば、各変換部５のスイッチ素子として抵抗スイッチ６を用いるように構成したため、例えば図６等に示したように、変換部５の構造をより単純化することが可能となる。
【０１３９】
また、本実施形態に係るイメージセンサー１や放射線画像撮影装置１００のように各変換部５のスイッチ素子として抵抗スイッチ６を用いるように構成すると、抵抗スイッチ６のオン／オフ動作、すなわち高抵抗の状態と低抵抗の状態との間の遷移を、バイアス線８を介して各変換部５の第２電極５ｂに印加する電圧Ｖｂを可変させることで行うことが可能となる。そして、例えば図１７に示した従来の変換部Ａのようにスイッチ素子としてＴＦＴを用いないため、イメージセンサー１や放射線画像撮影装置１００に、ＴＦＴにオン／オフ動作をさせるための電圧を印加する走査線Ｇａを設ける必要がなくなる。
【０１４０】
このように、従来のイメージセンサーや放射線画像撮影装置では基板上に走査線Ｇａを設けるためのスペースを確保したり、他の配線との間で短絡等が生じないようにするために走査線Ｇａの周囲に絶縁層を設ける等の措置が必要であったが、本実施形態に係るイメージセンサー１や放射線画像撮影装置１００では、走査線Ｇａが不要となり、上記のような措置をとる必要もなくなる。
【０１４１】
そのため、イメージセンサー１や放射線画像撮影装置１００の基板４上での変換部５や抵抗スイッチ６、信号線７、バイアス線８等のレイアウトの自由度が拡大する等の有益な効果が得られる。
【０１４２】
また、従来の変換部の製造プロセスでは、ＴＦＴを形成するために、成膜やレジスト塗布、露光、現像、ポストベーク、エッチング、レジスト剥離等の種々の工程からなるＰＥＰ（Photo Etching Process）を繰り返し行う必要があった。しかし、本実施形態に係る変換部５の製造プロセスにおいては、抵抗スイッチ６等の積層を、例えばシャドーマスクを用いた、より簡単な方法で行うことができる。
【０１４３】
そのため、本実施形態に係る変換部５を簡単な製造プロセスにより製造することが可能となり、本実施形態に係る変換部５やイメージセンサー１、放射線画像撮影装置１００をより簡易な生産工程で製造することが可能となる。また、そのため、変換部５やイメージセンサー１、放射線画像撮影装置１００の生産性を向上させることが可能となるとともに、生産における歩留まりの向上を図ることが可能となるといった有益な効果を得ることも可能となる。
【０１４４】
なお、本発明が上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜変更可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１４５】
イメージセンサーおよびそれを用いた放射線画像撮影装置の分野において利用可能性がある。
【符号の説明】
【０１４６】
１  イメージセンサー
４  基板
５  変換部
５ａ  第１電極、抵抗スイッチの電極
５ｂ  第２電極
６  抵抗スイッチ
７  信号線
８  バイアス線
１０  切替ドライバー
１４  読み出し回路
２０  制御手段
１００  放射線画像撮影装置
Ｖ  抵抗スイッチに印加される電圧
Ｖｂ  変換部に印加する電圧
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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