(57)【要約】【課題】  半導体変換素子と薄膜トランジスタからなる画素部の、画素ピッチが小さくなると、周辺回路との接続が難しくなり、歩留まりの低下を引き起こす。【解決手段】  基板１０１上に、ゲート配線もしくは信号配線からなる配線群の中から任意の配線を選択するための選択スイッチを配置する。選択スイッチは画素部のＴＦＴや半導体変換素子と同一の層構成とする。これによって、外部回路やＩＣとの接続用電極ピッチに対し、半導体変換素子の配列ピッチを十分小さくすることが可能になる。【選択図】        図１
2006005150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、入射する電磁波を電気信号に変換する半導体変換素子と前記半導体変換素子の信号を読み出すための第一の薄膜トランジスタとを含む画素が２次元に配列され、前記基板上に、一方向に配列された複数の画素の第一の薄膜トランジスタのゲート電極が共通接続されるゲート配線と、前記一方向と異なる方向に配列された複数の画素の第一の薄膜トランジスタのソース電極又はドレイン電極が共通接続される信号配線とを備え、前記基板上に、前記ゲート配線もしくは前記信号配線が複数本からなる配線群の中から特定の配線を選択する選択スイッチが配置されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記選択スイッチは、前記第一の薄膜トランジスタもしくは前記半導体変換素子と同じ層から構成された第二の薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第二の薄膜トランジスタは、多結晶薄膜シリコントランジスタもしくは非晶質シリコン薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記半導体変換素子は、絶縁層、高抵抗半導体層、オーミックコンタクト層と、上下に配置された電極層からなるＭＩＳ型半導体変換素子であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記オーミックコンタクト層は、前記半導体変換素子の電極層の一方を兼ねることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記半導体変換素子は、ｎ型半導体層、高抵抗半導体層、ｐ型半導体層と、上下に配置された電極層からなるＰＩＮ型半導体変換素子であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記ゲート配線もしくは前記信号配線は、前記選択スイッチより基板上の外側で配線群毎に一つの引き回し配線にまとめられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記半導体変換素子で発生した電荷を読み出す際に、各配線群の中から選択した一つの配線を順次駆動し、前記駆動後に各配線群の中から別の配線を選択し、順次駆動することを繰り返す手段を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記半導体変換素子で発生した電荷を読み出す際に、各配線群の中から複数の配線を同時に選択する動作を順次繰り返し、前記駆動後に各配線群の中から別の組み合わせの複数の配線を選択し、順次駆動することを繰り返す手段を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記半導体変換素子で発生した電荷を読み出す際に、各配線群の中の全ての配線を同時に選択駆動する動作を順次繰り返す手段を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記まとめられた引き回し配線は、前記基板の一辺からのみ取り出されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記配線群は前記ゲート配線であり、前記ゲート配線は選択スイッチの内側もしくは反対側で高抵抗に接続され、前記第一の薄膜トランジスタのオフ電位に固定されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記ゲート配線を接続する高抵抗体は、少なくとも高抵抗半導体層を有することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記高抵抗体は、前記第一の薄膜トランジスタもしくは半導体変換素子と同じ層から構成された第三の薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記第二の薄膜トランジスタの動作抵抗をＲ2_on，オフ抵抗をＲ2_off，前記ゲート配線間を高抵抗で接続する前記第三の薄膜トランジスタの接続抵抗をＲhとする場合、
Ｒ2_on＜Ｒh＜Ｒ2_off
であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１６】
前記第二の薄膜トランジスタの動作抵抗Ｒ2_onは、５０ｋΩ以下であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１７】
前記第三の薄膜トランジスタのゲート電極に与える電圧を制御し、前記ゲート配線間を接続する接続抵抗を可変制御する手段を有することを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか１項に記載の撮像装置を有し、前記撮像装置の前記半導体変換素子は光電変換素子、前記電磁波は放射線であって、前記光電変換素子上に放射線を前記光電変換素子で光電変換可能な波長領域の光に変換する波長変換層を有することを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項１９】
請求項１〜１７のいずれか１項に記載の撮像装置を有し、前記撮像装置の前記半導体変換素子は放射線を直接光電変換する素子であって、前記電磁波は放射線であることを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項２０】
請求項１８又は１９に記載の放射線撮像装置と、
前記放射線撮像装置からの信号を処理する信号処理手段と、
前記信号処理手段からの信号を記録するための記録手段と、
前記信号処理手段からの信号を表示するための表示手段と、
前記信号処理手段からの信号を伝送するための伝送処理手段と、
前記放射線を発生させるための放射線源とを具備することを特徴とする放射線撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）及び半導体変換素子を有する撮像装置及び放射線撮像装置、放射線撮像システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、絶縁基板上にＴＦＴを作りこむＴＦＴマトリックスパネルの大判化や駆動速度の高速化が急速に進められている。ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を用いた液晶パネルの製造技術は、Ｘ線等の放射線を電気信号に変換する半導体変換素子を有するエリアセンサ（例えば、放射線撮像装置）へと利用されている。かかる半導体変換素子としては、例えば、表面にＸ線等の放射線から可視光等の光へ波長変換する波長変換層（例えば蛍光体層）を配置し、この光を光電変換するものや、放射線を直接光電変換する半導体変換材料を用いるもの等がある。
【０００３】
このような半導体変換素子と、半導体変換素子からの電気信号を読み出すためのＴＦＴとを２次元状に配置し放射線照射量を読み取る基板では、画素ピッチを小さくし高精細化することで、高い解像度を有する、優れた医療用の放射線撮像装置を提供することが可能である。そのためには、半導体変換素子と同レベルまで細かく配置された接続用パッドで外部回路と接続する必要がある。しかし、半導体変換素子を形成する半導体プロセスでは、配線の配列ピッチを数ミクロンで行うことが可能で、半導体変換素子の配列ピッチも同様に小さくすることが可能であるが、外部回路と接続する接続技術は数十ミクロンといった配列ピッチまでしか接続できない。
【０００４】
そこで、例えば、特開平８−１１６０４４号公報に記載されているように半導体変換素子の配列ピッチよりも接続部の配列ピッチを十分大きくしたものがある。（特許文献１参照）。同公報のものは、半導体変換素子を、例えば、偶数番目の配線を左側から、奇数番目の配線を右側から取り出すことで、ワイヤーボンディングの密度を小さくし、歩留まり向上を図るというものである。これにより、半導体変換素子の配列ピッチよりも接続用パッドの配列ピッチを大きくすることができ、歩留まり向上だけでなく、接続用パッドの配列ピッチを気にせず半導体変換素子の配列ピッチを小さくすることが可能である。
【特許文献１】特開平８−１１６０４４号公報（段落０１３３〜０１４４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の手法では、例えば、ワイヤーボンディングによる接続本数は減らすことはできず、例えば、接続するＩＣの個数においても少なくすることはできない。また、偶数行は左側から、奇数行は右側から取り出すと、例えば、左右に接続用パッド部、フレキシブル配線とフレキシブル配線にパッケージされたＩＣ，そして回路基板等の部品が搭載されることから、放射線撮像装置の有効エリアが装置の内側にしか配置できず、マンモグラフィー検診用の放射線撮像装置のように装置ぎりぎりに有効画素を配置する構成にすることができない。
【０００６】
それに加えて、例えば、超高感度低ノイズセンサもしくは高速駆動を目的とした装置においては、信号配線長、ゲート配線長が長くなるため、寄生容量や交差部容量が大きくなり不利なセンサ構成になってしまう。
【０００７】
図１０は特許文献１に開示された平面構成を示すイメージ図である。Ｌ・Ｒにはゲート配線を駆動するゲートドライバー用ＩＣが接続されており、Ｕ・Ｄには信号配線からの電荷を処理する信号処理回路用ＩＣが配置されている。
【０００８】
ゲート配線は奇数配線ｇ１，ｇ３，ｇ５，…，ｇ１９９９がＬ側のＩＣと接続されており、偶数配線ｇ２，ｇ４，ｇ６，…，ｇ２０００がＲ側のＩＣと接続されている。信号配線は奇数配線Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ３，Ｓｉｇ５，…，Ｓｉｇ１９９９がＵ側のＩＣと接続されており、偶数配線Ｓｉｇ２，Ｓｉｇ４，Ｓｉｇ６，…，Ｓｉｇ２０００がＤ側のＩＣと接続されている。
【０００９】
図１０から分かるように、このような構成においては、画素ピッチに対し、ＩＣ接続用の例えばワイヤーボンディング用の電極ピッチを十分大きくすることが可能であるが、基板の４辺に接続用ＰＡＤやＩＣを配置する領域が大きくなり、有効画素を例えば基板端部から１ｍｍ程度といった基板外周近傍に配置することはできなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の撮像装置は、上記課題を解決するため、基板上に、入射する電磁波を電気信号に変換する半導体変換素子と前記半導体変換素子の信号を読み出すための第一の薄膜トランジスタとを含む画素が２次元に配列され、前記基板上に、一方向に配列された複数の画素の第一の薄膜トランジスタのゲート電極が共通接続されるゲート配線と、前記一方向と異なる方向に配列された複数の画素の第一の薄膜トランジスタのソース電極又はドレイン電極が共通接続される信号配線とを備え、前記基板上に、前記ゲート配線もしくは前記信号配線が複数本からなる配線群の中から特定の配線を選択する選択スイッチが配置されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の放射線撮像装置は、上記記載の撮像装置を有し、前記撮像装置の前記半導体変換素子は光電変換素子、前記電磁波は放射線であって、前記光電変換素子上に放射線を前記光電変換素子で光電変換可能な波長領域の光に変換する波長変換層を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の放射線撮像装置は、上記撮像装置を有し、前記撮像装置の前記半導体変換素子は放射線を直接光電変換する素子であって、前記電磁波は放射線であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の放射線撮像システムは、上記放射線撮像装置と、前記放射線撮像装置からの信号を処理する信号処理手段と、前記信号処理手段からの信号を記録するための記録手段と、前記信号処理手段からの信号を表示するための表示手段と、前記信号処理手段からの信号を伝送するための伝送処理手段と、前記放射線を発生させるための放射線源とを具備することを特徴とする。
【００１４】
本発明においては、ゲート配線もしくは信号配線からなる配線群の中から任意の配線を選択できる選択スイッチを配置することで、外部回路やＩＣとの接続用電極ピッチに対し、半導体変換素子の配列ピッチを十分小さくすることが可能になる。また、各配線群の中の配線から複数もしくは全ての配線を選択し順次読み出すことで、高感度もしくは高速駆動が可能な放射線撮像装置を提供することが可能になる。
【００１５】
本発明において、電磁波とは可視光、赤外光等の光から、Ｘ線，α線，β線，γ線等の放射線までの波長領域のものをいう。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、外部回路やＩＣとの接続用電極ピッチに対し、半導体変換素子の配列ピッチを十分小さくすることが可能になる。また、高感度もしくは高速駆動が可能な放射線撮像装置を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照して具体的に説明する。なお、以下の実施形態では放射線撮像装置を構成した場合について説明するが、本発明の撮像装置は放射線を電気信号に変換する放射線撮像装置に限定されず、可視光，赤外光等の光を電気信号に変換する撮像装置にも適用することができる。
【００１８】
（第１の実施形態）
先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は本発明に係る放射線撮像装置の第１の実施形態を示す簡易等価回路である。本実施形態の半導体変換素子は可視光、赤外光等の光、Ｘ線、α線、β線、γ線等の放射線を含む電磁波を電気信号に変換する半導体素子であり、Ｘ線等の放射線を直接変換しない、例えば、可視光等の光を電気信号に変換する光電変換素子を用いる場合には、その上部に放射線を可視光等の光電変換素子で光電変換可能な光に変換する波長変換層としての蛍光体層を配置する。
【００１９】
基板１０１内には、半導体変換素子からなるコンデンサ（Ｃ１１，Ｃ１２，…）とＴＦＴ（Ｔ１１，Ｔ１２，…）とが各々対となった画素がマトリックス状に配置されている。周囲には信号処理回路部１０２、電源ドライバー１０３、シフトレジスタ１０４が基板１０１と接続されている。基板１０１内には、画素部とシフトレジスタ１０４の間に画素部のＴＦＴとは異なるＴＦＴ（Ｔａ１，Ｔａ２，…）、（Ｔｂ１，Ｔｂ２，…）が配置されている。これは、任意のゲート配線を選択する選択スイッチとして使用される。
【００２０】
例えば、電源ドライバー１０３により配線ＧＡにＴＦＴのオン電圧を印加し、ＧＢにＴＦＴのオフ電圧を印加した場合（選択スイッチＴａがオン、選択スイッチＴｂがオフ）、シフトレジスタ１０４の駆動により画素部のＴＦＴのオン電圧を印加すると、Ｔ１１，Ｔ１３，Ｔ１５，Ｔ１７，…と接続されたゲート配線にＴＦＴのオン電圧が印加されるため、上から順に１番目，３番目，５番目，７番目，…といった奇数番目の配線に接続された半導体変換素子からの電荷を、信号処理回路部１０２に伝達することができる。
【００２１】
次に、電源ドライバー１０３により配線ＧＡにＴＦＴのオフ電圧を印加し、ＧＢにＴＦＴのオン電圧を印加した場合（選択スイッチＴａがオフ、選択スイッチＴｂがオン）、シフトレジスタ１０４の駆動により画素部のＴＦＴのオン電圧を印加すると、Ｔ１２，Ｔ１４，Ｔ１６，Ｔ１８，…と接続されたゲート配線にＴＦＴのオン電圧が印加されるため、上から順に２番目，４番目，６番目，８番目，…といった偶数番目の配線に接続された半導体変換素子からの電荷を、信号処理回路部１０２に伝達することができる。
【００２２】
図１では、電源ドライバー１０３により制御する選択スイッチはＡ・Ｂの２系統で制御しているが、各配線群を３つ以上のゲート配線で構成し、選択スイッチを多系統で制御しても構わない。また、信号処理回路部１０２と接続されている信号配線と信号処理回路部１０２の間に選択スイッチを設けても構わない。但し、信号配線に選択スイッチを設ける場合、配線抵抗が大きくなると電荷転送の際にノイズが大きくなるため配線抵抗を十分小さくする必要がある。
【００２３】
また、選択スイッチのオフ時のリーク量も十分に小さくする必要がある。選択スイッチとしては、画素部のゲート配線の抵抗は２〜２０ｋΩ程度なので、その抵抗に対し十分に小さい抵抗である０．２〜５ｋΩ程度のオン抵抗が望ましく、高くとも５０ｋΩ程度、更に低ければなお良い。移動度の高い多結晶シリコンＴＦＴの場合、例えば、チャネル幅が１０〜１０００μｍ程度で、上記オン抵抗を達成することが可能である。また、非晶質シリコンＴＦＴの場合、移動度が低いため、例えば、チャネル幅が１００〜１００００μｍ程度必要な場合がある。なお、図１中のＶｇ＿ｏｎは画素部のＴＦＴの動作電圧、Ｖｇ＿ｏｆｆはオフ電圧を示す。
【００２４】
図２は図１の選択スイッチであるＴＦＴの平面図の例を示す図である。多結晶シリコンＴＦＴのように移動度が大きなＴＦＴでは小さなチャネル幅で所望のオン抵抗を得ることができるが、非晶質シリコンＴＦＴのように移動度が低い場合、チャネル幅を大きくする必要がある。そこで、本実施形態では、図２に示すようにソース電極・ドレイン電極をくしば型構造にすることで、小さなエリアでチャネル幅を長くし、オン抵抗を低くすることが可能である。
【００２５】
また、図２に示すＴＦＴを複数個並列に配置することで、任意の複数の箇所に自由に配置することが可能になる。この際、選択スイッチであるＴＦＴに欠陥が発生した場合、並列回路にしておくことで欠陥部のＴＦＴのみを例えばレーザリペアにより分離し、その他のＴＦＴを選択スイッチとして使用することで不良基板にせずに済む。
【００２６】
図３は図１の選択スイッチ（例えばＴａ１）が複数個からなる場合のＴＦＴ部の等価回路図である。図３では５つのＴＦＴを並列に接続している。１つ当たりのＴＦＴのオン抵抗を例えば１０ｋΩ程度にし、５つのＴＦＴを並列に接続することでオン抵抗が２ｋΩで程度で接続することが可能である。また、５つのＴＦＴの中で１つのＴＦＴがショートしても、例えば、レーザリペアによりショート部を分離しても、４つのＴＦＴにより接続できるため、２．５ｋΩ程度で接続し、通常の動作を行うことが可能である。
【００２７】
図４は半導体変換素子と薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が対となった１画素の平面図である。図４の左部には半導体変換素子を、右上部にはＴＦＴを配置している。半導体変換素子は可視光を光電変換するもので、半導体変換素子の上部には不図示であるが、蛍光体等の波長変換層、例えば、Ｘ線を可視光に変換するＧｄ２Ｏ２Ｓ、ＣｓＩ等の蛍光体層等を配置している。ＴＦＴのゲート電極１と接続されたゲート配線と基板１０１の外部に配置されたシフトレジスタ１０４との間の基板１０１上には、選択スイッチであるＴＦＴを配置しており、各配線群は一つの配線にまとめられシフトレジスタ１０４と接続されている。選択スイッチは基板１０１上に画素部のＴＦＴや半導体変換素子と同一の層構成で形成されている。
【００２８】
図５は図４のＡ−Ａ線における断面図である。左部は半導体変換素子、右部はＴＦＴである。図５では左部の半導体変換素子は下から金属膜（第３の電極層）、絶縁層（第３の絶縁層）、高抵抗半導体層（第２の高抵抗半導体層）からなるＭＩＳ型半導体変換素子であるが、下からｎ型半導体ドーピング層・高抵抗半導体層・ｐ型半導体層からなるＰＩＮ型半導体変換素子であっても構わない。ＭＩＳ型半導体変換素子やＰＩＮ型半導体変換素子の場合、図５に示すように上部には蛍光体等の波長変換層が必要になる。また、アモルファスセレンやヨウ化鉛のような放射線を直接光電変換する直接変換素子を用いることもできる。このような直接変換素子の場合には上部に蛍光体層を配置する必要はない。
【００２９】
ここで、半導体変換素子で発生した電荷を読み出す際には様々な方法がある。例えば、図１に示すように１つの選択スイッチで２本のゲート配線（信号配線）を選択する場合、２本の内の１本、その後他の１本、２本同時というように読み出すパターンがある。また、例えば、１つの選択スイッチで４本のゲート配線（信号配線）を選択する場合、４本の内の２本、その後他の２本、４本同時など、読み出すパターンが複数ある。
【００３０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図６は本発明に係る放射線撮像装置の第２の実施形態を示す簡易等価回路である。本実施形態の半導体変換素子は可視光，赤外光等の光、Ｘ線，α線，β線，γ線等の放射線を含む電磁波を電気信号に変換する半導体素子であり、Ｘ線等の放射線を直接変換しない、例えば、可視光等の光を電気信号に変換する光電変換素子を用いる場合には、その上部に放射線を可視光等の光電変換素子で光電変換可能な光に変換する波長変換層としての蛍光体層を配置する。
【００３１】
基板１０１内には、半導体変換素子からなるコンデンサ（Ｃ１１，Ｃ１２，…）とＴＦＴ（Ｔ１１，Ｔ１２，…）とが各々対となった画素がマトリックス状に配置されている。周囲には信号処理回路部１０２、電源ドライバー１０３、シフトレジスタ１０４が基板１０１と接続されている。基板１０１内には、画素部とシフトレジスタ１０４の間に画素部のＴＦＴとは異なるＴＦＴが配置されている。これは、任意のゲート配線を選択する選択スイッチとして使用される。
【００３２】
例えば、電源ドライバー１０３により配線ＧＡにＴＦＴのオン電圧を印加し、ＧＢにＴＦＴのオフ電圧を印加した場合（選択スイッチＴａがオン、選択スイッチＴｂがオフ）、シフトレジスタ１０４の駆動により画素部のＴＦＴのオン電圧を印加すると、Ｔ１１，Ｔ１３，Ｔ１５，Ｔ１７，…と接続されたゲート配線にＴＦＴのオン電圧が印加されるため、上から順に１番目，３番目，５番目，７番目，…といった奇数番目の配線に接続された半導体変換素子からの電荷を、信号処理回路部１０２に伝達することができる。
【００３３】
次に、電源ドライバー１０３により配線ＧＡにＴＦＴのオフ電圧を印加し、ＧＢにＴＦＴのオン電圧を印加した場合（選択スイッチＴａがオフ、選択スイッチＴｂがオン）、シフトレジスタ１０４の駆動により画素部のＴＦＴのオン電圧を印加すると、Ｔ１２，Ｔ１４，Ｔ１６，Ｔ１８，…と接続されたゲート配線にＴＦＴのオン電圧が印加されるため、上から順に２番目，４番目，６番目，８番目，…といった偶数番目の配線に接続された半導体変換素子からの電荷を、信号処理回路部１０２に伝達することができる。
【００３４】
選択スイッチとしては、画素部のゲート配線の抵抗は２〜２０ｋΩ程度なので、その抵抗に対し十分に小さい抵抗である０．２〜５ｋΩ程度のオン抵抗が望ましく、高くとも５０ｋΩ程度、更に低ければなお良い。移動度の高い多結晶シリコンＴＦＴの場合、例えば、チャネル幅が１０〜１０００μｍ程度で、上記オン抵抗を達成することが可能である。
【００３５】
また、非晶質シリコンＴＦＴの場合、移動度が低いため、例えば、チャネル幅が１００〜１００００μｍ程度必要な場合がある。例えば、多結晶シリコンＴＦＴを用いた場合、オン抵抗は小さくできるが、非晶質シリコンと比較するとオフ時のリーク電流が大きくなる。同様に、非晶質シリコンＴＦＴにおいても、オン抵抗を下げるためにチャネル幅を極端に大きくすると、オフ電流がチャネル幅に比例に近い形で大きくなる。
【００３６】
配線ＧＡにＴＦＴのオン電圧を印加して、上から順に１番目，３番目，５番目，７番目，…といった奇数番目のゲート配線に接続された半導体変換素子からの電荷を信号処理回路部１０２に伝達した時に、配線ＧＢにはＴＦＴのオフ電圧を印加し、上から順に２番目，４番目，６番目，８番目，…といった偶数番目のゲート配線に接続されたＴＦＴはオフ状態にする。しかし、配線ＧＢに接続されたＴＦＴのオフ電流が大きいと、シフトレジスタ１０４から奇数番目の配線と接続されている画素部のＴＦＴに与えられるＴＦＴのオン電圧により、偶数番目のゲート配線に微小電流が流れ込み、偶数番目のゲート配線の電位が変動し、ＴＦＴにも一部オン電圧が印加されてしまう。
【００３７】
そこで、例えば、全てのゲート配線を選択用ＴＦＴのオフ時の抵抗よりも低い抵抗で電源ドライバー内のＴＦＴのオフ電源に接続することで、ゲート配線がＴＦＴのオフ電圧に固定されるため画素部のＴＦＴが安定する。図６では、右側に示す電圧保持用の保持スイッチ（Ｔｈ１，Ｔｈ２，…）により画素内のゲート配線と電源ドライバー１０３を接続している。保持スイッチはＴＦＴで形成されており、電源ドライバー１０３から供給される画素内のＴＦＴのオフ電位ＶＡに固定されている。保持スイッチのゲートには電源ドライバー１０３のＣＧから駆動電圧が供給され、保持スイッチを制御している。なお、保持スイッチは選択スイッチと同様に基板１０１上に画素部のＴＦＴや半導体変換層と同一の層構成で形成されている。また、保持スイッチは選択スイッチと画素との間に配置しても良い。
【００３８】
ここで、保持スイッチの抵抗が選択スイッチより小さいと、シフトレジスタ１０４から供給されるＴＦＴのオン電圧が十分に伝わらなくなる。また、保持スイッチの抵抗が選択スイッチのオフ抵抗より大きいと、選択スイッチのリークによる影響を排除することができない。そこで、選択スイッチのオン抵抗をＲ2_on，オフ抵抗をＲ2_off，保持スイッチの接続抵抗をＲhとすると、
Ｒ2_on＜Ｒh＜Ｒ2_off
の関係が必須となる。そこで、Ｒhをコントロールするために、保持スイッチのチャネル幅や保持スイッチに与えるゲート電圧を最適化する必要がある。
【００３９】
図７は図６における選択スイッチと保持スイッチのＴＦＴ特性を示す図である。横軸はＴＦＴのゲート電圧，縦軸はＴＦＴのソース・ドレイン間で流れる電流を示す。選択スイッチはオン抵抗を下げるために、多結晶シリコンを用いたりチャネル幅を長くしたものを配置しており、オン抵抗、オフ抵抗とも保持スイッチよりも低いため、流れる電流ＩＤが大きくなっている。そこで、
Ｒ2_on＜Ｒh＜Ｒ2_off
という抵抗を達成するために、例えば、選択スイッチのオン電圧を１０〜２０（Ｖ），オフ電圧を−１０〜０（Ｖ），保持スイッチのゲート電圧を５〜１５（Ｖ）とすると良い。この場合、選択スイッチはオン電圧とオフ電圧を交互に印加するためＴＦＴの閾値電圧の変化は小さいが、保持スイッチは常にオン電圧とすると閾値電圧がシフトする場合がある。そこで、画素内からの電荷を全て読み出した後で、一度オフ電圧を印加するとＴＦＴの閾値電圧が変化せずに良い。また、保持スイッチを複数個並列に配置し、それぞれの保持スイッチのゲート電圧を別々に駆動させ、一つの保持スイッチにゲートのオン電圧／オフ電圧を交互に印加することで、保持スイッチの閾値電圧がシフトすることを防止できる。
【００４０】
図８（ａ）は本発明に係る放射線撮像装置の実装例を示す模式的構成図、図８（ｂ）は模式的断面図である。
【００４１】
光電変換素子とＴＦＴはセンサ基板６０１１内に複数個形成され、シフトレジスタＳＲ１と検出用集積回路ＩＣが実装されたフレキシブル回路基板６０１０が接続されている。フレキシブル回路基板６０１０の逆側は回路基板ＰＣＢ１、ＰＣＢ２に接続されている。センサ基板６０１１の複数枚が基台６０１２の上に接着され、大型の光電変換装置を構成する基台６０１２の下には処理回路６０１８内のメモリ６０１４をＸ線から保護するため鉛板６０１３が実装されている。センサ基板６０１１上にはＸ線等の放射線を可視光に変換するためのシンチレータ（蛍光体層）６０３０、例えばＣｓＩが蒸着されている。また、図８（ｂ）に示すように全体をカーボンファイバー製のケース６０２０に収納している。シンチレータ６０３０は図５の蛍光体層に対応する。
【００４２】
（第３の実施形態）
図９は本発明に係る放射線撮像装置を放射線診断システムへ応用した場合の一実施形態を示す図である。Ｘ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は患者或いは被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、シンチレータを上部に実装した光電変換装置６０４０（シンチレータを上部に実装した光電変換装置は放射線撮像装置を構成する）に入射する。この入射したＸ線には患者６０６１の体内部の情報が含まれている。Ｘ線の入射に対応してシンチレータは発光し、これを光電変換して電気的情報を得る。この情報はディジタルに変換され信号処理手段となるイメージプロセッサ６０７０により画像処理され制御室の表示手段となるディスプレイ６０８０で観察できる。
【００４３】
また、この情報は電話回線６０９０等の伝送処理手段により遠隔地へ転送でき、別の場所のドクタールーム等表示手段となるディスプレイ６０８１に表示もしくは光ディスク等の記録手段に保存することができ、遠隔地の医師が診断することも可能である。また、記録手段となるフィルムプロセッサ６１００により記録媒体となるフィルム６１１０に記録することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は医療用や非破壊検査用のＸ線等の放射線を用いた放射線検出装置に使用することがきる。また、可視光等の光を電気信号に変換する撮像装置、特に、大面積な光電変換領域を有する撮像装置に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る放射線撮像装置の第１の実施形態を示す簡易等価回路である。
【図２】図１の選択スイッチであるＴＦＴの平面図である。
【図３】図１の選択スイッチが複数個からなる場合のＴＦＴ部の等価回路である。
【図４】半導体変換素子と薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が対となった１画素の平面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線における断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態を示す簡易等価回路である。
【図７】第２の実施形態で用いる選択スイッチと保持スイッチの電気特性を示す図である。
【図８】本発明に係る放射線撮像装置の実装例を示す図である。
【図９】本発明に係る放射線撮像装置を用いた放射線診断システムの一実施形態を示す図である。
【図１０】従来技術の平面構成を表すイメージ図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０１  基板
１０２  信号処理回路部
１０３  電源ドライバー
１０４  シフトレジスタ
６０１０  フレキシブル回路基板
６０１１  センサ基板
６０１２  基台
６０１３  鉛板
６０１４  メモリ
６０１８  処理回路
６０２０  ケース
６０３０  シンチレータ
６０４０  光電変換装置
６０５０  Ｘ線チューブ
６０６０  Ｘ線
６０６１  患者或いは被験者
６０６２  胸部
６０７０  イメージプロセッサ
６０８０、６０８１  ディスプレイ
６０９０  電話回線
６１００  フィルムプロセッサ
６１１０  フィルム
Ｃ１１、Ｃ１２、…  コンデンサ
Ｔ１１、Ｔ１２、…  ＴＦＴ
Ｔａ１、Ｔａ２、…  選択スイッチ
Ｔｂ１、Ｔｂ２、…  選択スイッチ
Ｔｈ１、Ｔｈ２、…  保持スイッチ
【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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