(57)【要約】【課題】低コストで解像度の高いＸ線画像検出器を提供する。【解決手段】Ｘ線画像検出器は、画像検出部４を備え、複数本の行選択線は、任意の行に配置された画素群の上方に配列された行選択線Ａ１２と画素群の下方に配列された行選択線Ｂ１４とを有し、行選択線Ａ１２は画素体単位２４のうちの奇数列の画素２２ａとのみ接続され、行選択線Ｂ１４は画素群のうちの偶数列の画素２２ｂとのみ接続され、隣接する画素２２ａ，２２ｂが同一の信号線１６に接続されている。【選択図】図２
2011097409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、行方向に延在して形成された複数本の行選択線と、列方向に延在して形成された複数本の信号線と、前記行選択線及び前記信号線により画定された行列状の領域内に配置され、前記行選択線及び前記信号線に接続された複数の画素とを有する画像検出部を備え、
任意の行に配置されている前記複数の画素は、前記信号線を共通とする複数の画素からなる画素体単位に区分され、隣接する行の画素体単位との間に前記行選択線が前記画素体単位を構成する複数の画素と同数行方向に延在され、前記画素体単位を構成する複数の画素はそれぞれ異なる前記行選択線と接続されていることを特徴とするＸ線画像検出器。
【請求項２】
基板上に、行方向に延在して形成された複数本の行選択線と、列方向に延在して形成された複数本の信号線と、前記行選択線及び前記信号線により画定された行列状の領域内に配置され、前記行選択線及び前記信号線に接続された複数の画素とを有する画像検出部を備え、
任意の行に配置されている前記複数の画素は、前記信号線を共通とする一対の画素からなる画素体単位に区分され、隣接する上方の行の画素体単位との間には第１の行選択線が、隣接する下方の行の画素体単位との間には第２の行選択線が延在され、前記画素体単位のうち一方の画素が前記第１の行選択線と接続され、他方の画素が前記第２の行選択線と接続されていることを特徴とするＸ線画像検出器。
【請求項３】
基板上に、行方向に延在して形成された複数本の行選択線と、列方向に延在して形成された複数本の信号線と、前記行選択線及び前記信号線により画定された行列状の領域内に配置され、前記行選択線及び前記信号線に接続された複数の画素とを有する画像検出部を備え、
任意の行に配置されている前記複数の画素は、隣接する奇数列と偶数列の画素で前記信号線を共通とする一対の画素からなる画素体単位に区分され、隣接する上方の行の画素体単位との間には第１の行選択線が、隣接する下方の行の画素体単位との間には第２の行選択線が延在され、前記画素体単位のうち前記奇数列の画素が前記第１の行選択線と接続され、前記偶数列の画素が前記第２の行選択線と接続されていることを特徴とするＸ線画像検出器。
【請求項４】
前記画素体単位は３個以上の画素から構成され、隣接する画素体単位との間に形成された３本以上の行選択線が積層による多層配線構造により形成されていることを特徴とする請求項１記載のＸ線画像検出器。
【請求項５】
基板上に、行方向に延在して形成された複数本の行選択線と、列方向に延在して形成された複数本の信号線と、前記行選択線及び前記信号線により画定された行列状の領域内に配置され、前記行選択線及び前記信号線に接続された複数の画素とを有する画像検出部を備え、
任意の行に配置されている前記複数の画素は、前記信号線を共通とする４つの画素からなる画素体単位に区分され、隣接する行の画素体単位との間に延在される合計４本の行選択線がそれぞれ前記画素体単位の異なる画素と接続されていることを特徴とするＸ線画像検出器。
【請求項６】
前記画素は、スイッチング素子と、該スイッチング素子に接続され可視光を電気信号に変換する光検出器とを含み、かつ、前記画像検出部の上面に、外部から入射したＸ線を可視光に変換する蛍光体が積層された蛍光変換膜を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載のＸ線画像検出器。
【請求項７】
前記スイッチング素子は薄膜トランジスタであり、前記光検出器はフォトダイオードであることを特徴とする請求項６記載のＸ線画像検出器。
【請求項８】
前記画素は、スイッチング素子と、該スイッチング素子に接続され外部から入射したＸ線を直接電気信号に変換する光電変換膜とを含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載のＸ線画像検出器。
【請求項９】
前記スイッチング素子は薄膜トランジスタであり、前記光電変換膜はａ−Ｓｅであることを特徴とする請求項８記載のＸ線画像検出器。
【請求項１０】
前記画像検出部の周囲に、前記信号線と接続されて該信号線を伝達する電気信号を増幅する増幅器と、前記第１の行選択線に接続されて前記画像検出部の行方向の一方の端部に配置されるとともに、前記第２の行選択線に接続されて前記画像検出部の行方向の他方の端部にも配置された複数のスイッチング素子駆動回路とを備えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項記載のＸ線画像検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像検出部として格子状に配列された複数の画素を有するＸ線画像検出器に係り、さらに詳しくは、各々の画素の配置と、画素に接続される行選択線と信号線の配列に特徴を持たせることにより、低コストで高解像度のＸ線画像を実現できるＸ線画像検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
新世代のＸ線診断用検出器としてアクティブマトリックスを用いたＸ線画像検出器が大きな注目を集めている。このＸ線画像検出器にＸ線を照射することにより、Ｘ線撮影像又はリアルタイムのＸ線画像がデジタル信号とし出力される。また、平面状の固体検出器であることから、画質性能や安定性の面でも極めて期待が大きい。この為、多くの大学やメーカーが研究開発に取り組んでいる。
【０００３】
Ｘ線画像検出器は、直接方式と間接方式の２方式に大別される。
【０００４】
直接方式は、Ｘ線をａ−Ｓｅ等の光導電膜により直接電荷信号に変換し、電荷蓄積用のキャパシターに導く方式である。
【０００５】
一方、間接方式は、シンチレータ層によりＸ線を受けて一旦可視光に変換し、可視光をａ−ＳｉフォトダイオードやＣＣＤにより信号電荷に変換して電荷蓄積用キャパシターに導く方式である。
【０００６】
現在実用化されているＸ線画像検出器の多くが間接方式を採用している。
【０００７】
図６は、従来の間接方式のＸ線画像検出器を示すものである。
【０００８】
このＸ線画像検出器５０は、入射Ｘ線１を蛍光に変換する蛍光変換膜３と、この蛍光を電気信号による画像情報へと変換する画像検出部５とを備えている。
【０００９】
画像検出部５は、主にガラス基板により構成されている保持基板７上に、フォトダイオード及び薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を含む画素８が多数配列された回路層９を設けて形成されている。
【００１０】
図７は、画像検出部５表面の部分拡大図を示すものである。
【００１１】
画像検出部５表面では、薄膜トランジスタ１１及びフォトダイオード１３を含む画素８が格子状に配置されている。また、各々の画素８は、行方向に沿って複数本配設された行選択線１５のうちの１本と接続され、かつ列方向に沿って複数本配設された信号線１７のうちの１本と接続されている。更に、それぞれのフォトダイオード１３は、列方向に沿って複数本配設されたバイアス線１９のうちの１本と接続されている。
【００１２】
このような画像検出部５は、液晶表示装置の製造工程に類似しているＴＦＴパネル製造工程により製造される。即ち、保持基板７上に信号配線（行選択線１５及び信号線１７）と薄膜トランジスタ１１を形成後、その上にフォトダイオード１３を格子状に形成し、その出力を下部に配置されている薄膜トランジスタ１１に電気的に接続し、さらにバイアス線１９を形成することで製造される。
【００１３】
図８に画像検出部５の等価回路を、図９に画素８内部の等価回路を示す。
【００１４】
画素８は、薄膜トランジスタ１１、フォトダイオード１３及びコンデンサ１６からなり、薄膜トランジスタ１１のゲートには行選択線（ゲート線）１５が接続され、薄膜トランジスタ１１のソースには信号線１７が接続され、薄膜トランジスタ１１のドレインにはフォトダイオード１３とコンデンサ１６とが並列に接続されている。なお、コンデンサ１６は、フォトダイオード１３の電極間の容量である。
【００１５】
また、信号線１７の終端には、信号線１７を伝わる電荷信号を増幅し、外部に出力する機能を有する積分アンプ２１が信号線１７と一対一に接続されている。
【００１６】
更に、行選択線（ゲート線）１５は、図１０に示すゲートドライバ２３の特定の信号線に接続される。
【００１７】
図１０は、従来のＸ線画像検出器５０の周辺部の構成を示すものである。
【００１８】
Ｘ線画像検出器５０の周囲には、ゲートドライバ２３及び積分アンプ２１が多数接続されている。
【００１９】
ゲートドライバ２３は、外部からの信号を受信すると、Ｘ線画像検出器５０に接続されている多数の信号線の電圧を順番に変更していく機能を有している。また、このゲートドライバ２３には行選択回路２５が接続される。
【００２０】
行選択回路２５は、Ｘ線画像の走査方向に従って対応するゲートドライバ２３へと信号を送る機能を有している。
【００２１】
更に、積分アンプ２１は、Ａ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換器２７を介して画像合成回路２９に接続されている。
【００２２】
以下に、上記の従来のＸ線画像検出器５０の動作について説明する。
【００２３】
初期状態において、図９におけるコンデンサ１６には電荷が蓄えられており、並列接続されているフォトダイオード１３には逆バイアス状態の電圧が加えられている。このときの電圧は、信号線１７に加えられている電圧と同じである。フォトダイオード１３はダイオードの一種なので、逆バイアスの電圧が加えられても電流はほとんど流れることは無い。そのためコンデンサ１６に蓄えられた電荷は減少することなく保持されることになる。
【００２４】
この状態において、図６に示す入射Ｘ線１が蛍光変換膜３に入射すると、蛍光変換膜３内部において、高エネルギーのＸ線が低エネルギーの多数の可視光に変換される。蛍光変換膜３内部にて発生した蛍光の一部は、画像検出部５の表面に配置されているフォトダイオード１３へと到達する。
【００２５】
図９に示すフォトダイオード１３に入射した蛍光は、フォトダイオード１３内部にて電子とホールからなる電荷に変換され、コンデンサ１６に印加されている電界方向に沿ってフォトダイオード１３の両端子へと到達することで、フォトダイオード１３内部を流れる電流として観測される。
【００２６】
フォトダイオード１３の内部において発生した電流は、並列接続されているコンデンサ１６へと流れ込み、コンデンサ１６内部に蓄えられている電荷を打ち消す作用を及ぼす。その結果、コンデンサ１６に蓄えられていた電荷は減少し、コンデンサ１６の端子間に発生していた電位差も初期状態と比べて減少する。
【００２７】
図１０において、ゲートドライバ２３は多数の制御線の電位を順番に変化させる機能を有するが、ある特定の時間において電位の変化している制御線は１本のみである。この制御線に接続されている行選択線１５に並列接続されている薄膜トランジスタ１１のソース、ドレイン間端子は、絶縁状態から導通状態へと変化する。図９の各信号線１７には特定の電圧がかけられており、電位の変化した行選択線１５に接続されている薄膜トランジスタ１１のソース、ドレイン端子を通じて接続されているコンデンサ１６に電圧が印加されることになる。
【００２８】
初期状態においては、コンデンサ１６は信号線１７と同じ電位状態になっているため、コンデンサ１６の電荷量が初期状態と変化していない場合、コンデンサ１６では信号線１７からの電荷の移動は発生しない。しかし、外部からの入射Ｘ線１より蛍光変換膜３内部にて発生した蛍光が入射したフォトダイオード１３と並列接続しているコンデンサ１６では、内部に蓄えられている電荷が減少しており、初期状態の電位とは変化している。そのため導通状態となった薄膜トランジスタ１１を通じて信号線１７より電荷の移動が発生し、コンデンサ１６内部に蓄えられた電荷量は初期状態に戻る。また、移動した電荷量は信号線１７を流れる信号となり外部へと伝わっていく。
【００２９】
図９における信号線１７を流れる電流は、対応する積分アンプ２１へと入力され、積分アンプ２１は、一定時間内に流れる電流を積分し、その積分値に対応した電圧を外部へと出力する。この動作を行うことで、ある一定時間内に信号線を流れる電荷量を電圧値に変換することが可能となる。この結果、入力Ｘ線１にて蛍光変換膜３内部にて発生した蛍光の強弱分布に対応したフォトダイオード１３内部にて発生する電荷信号は、積分アンプ２１によって電位情報へと変換される。
【００３０】
積分アンプ２１より発生した電位は、図１０に示すＡ／Ｄ変換機２７にて順次デジタル信号へと変換される。デジタル値となった信号は、画像合成回路２９内部にて回路層９に配置された画素の行と列に従って順次整理され、画像信号として外部へと出力される。
【００３１】
上記動作を連続して行うことにより、入射したＸ線画像情報は画像検出部５で電気信号による画像情報へと変換され、外部へと出力される。外部へと出力された電気信号による画像情報は、通常のディスプレイ装置によって容易に画像化が可能であり、Ｘ線画像を可視光による画像として観察することが可能となる。
【００３２】
しかしながら、このような従来のＸ線画像検出器５０では、信号配線の数が多いため、外部との接続に微細な接続技術が必要になる他、信号線１７と積分アンプ２１が一対一で接続されているため、一般的に高価である積分アンプ２１を大量に必要とする。このことがＸ線画像検出器を高価にしている要因となっていた。
【００３３】
信号配線の本数を減らした例として、特許文献１記載の放射線検出装置の構造が挙げられる。
【００３４】
この放射線検出装置６０では、図１１に示すように、画素６１〜６８が２行×４列状に配置されているが、そのうち、ゲート線７１には、画素６１、６３、６５、６７の４画素が接続されている。また、画素６５と画素６６は信号線８３を共通とし、画素６２と画素６３は信号線８５を共通とし、画素６７と画素６８は信号線８７を共通としている。更に、画素６１と画素６５は共通のバイアス線９１と接続され、画素６２と画素６６は共通のバイアス線９３と接続され、画素６３と画素６７は共通のバイアス線９５と接続され、画素６４と画素６８は共通のバイアス線９７と接続されている。
【００３５】
画素を読み出す際には任意の１本のゲート線をＯＮ状態にする必要があるが、仮にゲート線７１に接続されている画素で考えると、このゲート線７１に接続されているのは４つの列数と同数の４つの画素６１、６３、６５、６７である。このため、画素６１からの信号は信号線８１で読み出され、画素６５からの信号は信号線８３で読み出され、画素６３からの信号は信号線８５で読み出され、画素６７からの信号は信号線８７で読み出されることになる。
【００３６】
従って、この放射線検出装置６０では、結局、ゲート線７１をＯＮ状態とした際に画素からの信号を読み出すには４つの列数と同じ数の４つの信号線が必要となり、それに伴い、従来例のＸ線画像検出器５０と同様に、増幅器も列の数と同数必要となってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３７】
【特許文献１】特開２００３−２０４０５４号公報（図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３８】
Ｘ線画像検出器は、主に人体を透過したＸ線を画像化することを目的とするが、人体への大量のＸ線照射を行うと健康への悪影響があるため、人体へのＸ線照射は必要最低限に抑えられる。このため、Ｘ線画像検出器に入射するＸ線の強度は非常に弱く、Ｘ線画像検出器内部のＴＦＴトランジスタから出力される電荷量は極めて小さい。
【００３９】
通常のＸ線による人体の撮影では、一つの画素から出力される電荷量は１ｐＣ以下である。特に、動画観察を目的としたＸ線画像の取得時には、各画素から出力される電荷量は１ｆＣ程度の非常に微細な信号量となり、Ｘ線画像とは無関係のノイズ信号によって容易に画像情報が劣化してしまう。このため、Ｘ線画像の取得には微少信号を高精度に増幅する技術が重要となる。
【００４０】
また、医療用に用いられるＸ線平面検出器では、高解像度のＸ線画像を出力されることが求められることが多い。そのためＸ線画像検出器に搭載されるＴＦＴパネルに配置される画素の数は極めて多くなり、一般的な医療用途に用いられるＸ線画像検出器には数百万個の画素が配置されている。これら膨大な数の画素に接続されている信号線は数千本の数になる。
【００４１】
上述したように、Ｘ線画像検出器に用いる積分アンプは、画素からの信号線に一対一で接続される。このため、積分アンプは信号線と同等の個数が必要となり、数千個の積分アンプを必要とする。従って、Ｘ線画像検出器に占める積分アンプのコスト割合は極めて高くなり、Ｘ線画像検出器を低コストで製造することはこれまで困難であった。
【００４２】
また、積分アンプの個数を下げるために通常用いられる手法として、１個の積分アンプに複数の信号線を接続し、信号線と積分アンプの間に特定の信号線のみの信号を通すセレクタ回路を挿入するものがある。この手法を用いると積分アンプの数を減らすことが可能になるが、信号線と積分アンプの間に多数のセレクタ回路が挿入され、セレクタ回路から発生する雑音が積分アンプに混入し、Ｘ線画像の大幅な劣化が発生する可能性がある。また多数のセレクタ回路を必要とするため、セレクタ回路のコストが加算され、装置全体のコストの上昇要因となってしまう。
【００４３】
従って、本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、低コストで解像度の高いＸ線画像検出器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】
【００４４】
上述の目的を達成するため、本発明のＸ線画像検出器は、基板上に、行方向に延在して形成された複数本の行選択線と、列方向に延在して形成された複数本の信号線と、前記行選択線及び前記信号線により画定された行列状の領域内に配置され、前記行選択線及び前記信号線に接続された複数の画素とを有する画像検出部を備え、任意の行に配置されている前記複数の画素は、前記信号線を共通とする複数の画素からなる画素体単位に区分され、隣接する行の画素体単位との間に前記行選択線が前記画素体単位を構成する複数の画素と同数行方向に延在され、前記画素体単位を構成する複数の画素はそれぞれ異なる前記行選択線と接続されていることを特徴とする。
【００４５】
また、本発明のＸ線画像検出器は、基板上に、行方向に延在して形成された複数本の行選択線と、列方向に延在して形成された複数本の信号線と、前記行選択線及び前記信号線により画定された行列状の領域内に配置され、前記行選択線及び前記信号線に接続された複数の画素とを有する画像検出部を備え、任意の行に配置されている前記複数の画素は、前記信号線を共通とする一対の画素からなる画素体単位に区分され、隣接する上方の行の画素体単位との間には第１の行選択線が、隣接する下方の行の画素体単位との間には第２の行選択線が延在され、前記画素体単位のうち一方の画素が前記第１の行選択線と接続され、他方の画素が前記第２の行選択線と接続されていることを特徴とする。
【００４６】
更に、本発明のＸ線画像検出器は、基板上に、行方向に延在して形成された複数本の行選択線と、列方向に延在して形成された複数本の信号線と、前記行選択線及び前記信号線により画定された行列状の領域内に配置され、前記行選択線及び前記信号線に接続された複数の画素とを有する画像検出部を備え、任意の行に配置されている前記複数の画素は、隣接する奇数列と偶数列の画素で前記信号線を共通とする一対の画素からなる画素体単位に区分され、隣接する上方の行の画素体単位との間には第１の行選択線が、隣接する下方の行の画素体単位との間には第２の行選択線が延在され、前記画素体単位のうち前記奇数列の画素が前記第１の行選択線と接続され、前記偶数列の画素が前記第２の行選択線と接続されていることを特徴とする。
【００４７】
更に、本発明のＸ線画像検出器は、基板上に、行方向に延在して形成された複数本の行選択線と、列方向に延在して形成された複数本の信号線と、前記行選択線及び前記信号線により画定された行列状の領域内に配置され、前記行選択線及び前記信号線に接続された複数の画素とを有する画像検出部を備え、任意の行に配置されている前記複数の画素は、前記信号線を共通とする４つの画素からなる画素体単位に区分され、隣接する行の画素体単位との間に延在される合計４本の行選択線がそれぞれ前記画素体単位の異なる画素と接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４８】
本発明によれば、低コストで解像度の高いＸ線画像検出器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＸ線画像検出器を示す斜視図。
【図２】図１の画像検出部表面の部分拡大図。
【図３】図１の画像検出部の等価回路図。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るＸ線画像検出器の周辺部の構成を示す平面図。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るＸ線画像検出器の画像検出部の等価回路図。
【図６】従来の間接方式のＸ線画像検出器を示す斜視図。
【図７】図６の画像検出部表面の部分拡大図。
【図８】図６の画像検出部の等価回路図。
【図９】画素内部の等価回路図。
【図１０】従来のＸ線画像検出器の周辺部の構成を示す平面図。
【図１１】従来の放射線検出装置の画素配列を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００５１】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るＸ線画像検出器を示すものである。
【００５２】
このＸ線画像検出器１０は、入射Ｘ線１を蛍光に変換する蛍光変換膜３と、この蛍光を電気信号による画像情報へと変換する画像検出部４とを備えている。
【００５３】
画像検出部４は、主にガラス基板により構成されている保持基板７上に、フォトダイオード及び薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を含む画素２２が多数配列された回路層６を設けて形成されている。
【００５４】
図２に画像検出部４表面の部分拡大図、図３に画像検出部４の等価回路を示す。
【００５５】
この画像検出部４では、従来例の画像検出部５と同様に、薄膜トランジスタ１１、フォトダイオード１３およびコンデンサ１６からなる画素２２が格子状に配置されている。
【００５６】
しかし、画像検出部４では、特定行目の画素配列において、行選択線の奇数本目にあたる行選択線Ａ１２と接続された画素２２ａと、行選択線の偶数本目にあたる行選択線Ｂ１４と接続された画素２２ｂとが交互に配置され、これらが繰り返された構造を有している。
【００５７】
従って、画像検出部４において、行選択線Ａ１２は一つ置きに配置された画素２２ａと接続され、行選択線Ｂ１４は一つ置きに配置された画素２２ｂと接続されている。即ち、行選択線Ａ１２、行選択線Ｂ１４はそれぞれ、同一行に配置された画素の半分に接続されていることになる。
【００５８】
また、行方向に隣接して対になった画素２２ａと画素２２ｂは同一の信号線１６に接続されて信号線１６を共有した形となり、画素体単位２４を構成している。
【００５９】
更に、信号線１６の終端には、信号線１６を伝わる電荷信号を増幅し、外部に出力する機能を有する積分アンプ２１が信号線１６と一対一に接続されている。
【００６０】
また、それぞれのフォトダイオード１３は、従来例の回路層９と同様に、列方向に沿って複数本配設されたバイアス線１９のうちの１本と接続されている。
【００６１】
このような画像検出部４は、液晶表示装置の製造工程に類似しているＴＦＴパネル製造工程により製造される。即ち、保持基板７上に信号配線（行選択線Ａ１２、行選択線Ｂ１４及び信号線１６）と薄膜トランジスタ１１を形成後、その上にフォトダイオード１３を所定の向きになるように形成し、その出力を下部に配置されている薄膜トランジスタ１１に電気的に接続し、さらにバイアス線１９を形成することで製造される。
【００６２】
図４は、本発明の第１の実施の形態に係るＸ線画像検出器１０の周辺部の構成を示すものである。
【００６３】
Ｘ線画像検出器１０の周囲には、ゲートドライバ２３及び積分アンプ２１が多数接続され、ゲートドライバ２３には行選択回路２５が接続される点は従来例の図９と同一である。しかし、図１０と比較して、積分アンプ２１の個数は半分となり、ゲートドライバの個数が２倍となっている点が異なっている。
【００６４】
また、従来例の図１０と同様に、積分アンプ２１は、Ａ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換器２７を介して画像合成回路２９に接続されている。
【００６５】
次に、本実施の形態に係るＸ線平面検出器１０の動作について図１乃至図４に基づき説明する。
【００６６】
従来例のＸ線平面検出器５０と同様に、外部から照射された入射Ｘ線１により画素２２内部のフォトダイオード１３に電荷信号が発生し、コンデンサに電荷が蓄積される。この状態において、外部に接続されたゲートドライバ２３により行選択線Ａ１２と行選択線Ｂ１４の電位を順に変化させる。このとき１番目の行選択線Ａ１２の電位を変化させると、１行目に相当する画素２２ａ内部の薄膜トランジスタが導通状態になり、画素内部に蓄積された電荷信号が信号線１６を通じて流れ、終端に接続されている積分アンプ２１にて増幅されて外部に出力される。この際に、同じ信号線１６に接続されている一行目の画素２２ｂは、１番目の行選択線１２Ａには接続されていないので内部に蓄積された電荷は保持され、信号線１６に流れ出すことはない。
【００６７】
次に、行選択線Ｂ１４の１番目を外部に接続されたゲートドライバ２３により電位を変化させると、１行目に相当する画素２２ｂ内部の薄膜トランジスタが導通状態になり、画素内部に蓄積された電荷信号が信号線１６を通じて流れ、終端に接続されている積分アンプ２１にて増幅されて外部に出力される。この際に、同じ信号線１６に接続されている一行目の画素２２ａは、１番目の行選択線Ｂ１４には接続されていないので内部に蓄積された電荷は保持され、信号線１６に流れ出すことはない。
【００６８】
次に、２番目の行選択線Ａ１２の電位を変化させ、その次に２番目の行選択線Ｂ１４の電位を変化させる動作を最後の行選択線に到達するまで繰り返すことで、すべての画素の内部に蓄積された電荷情報を信号線１６を介して積分アンプ２１より外部に出力することが可能となる。
【００６９】
上記動作により外部に出力される電荷情報は、同一行の画素において２段階にて出力される。行選択線Ａ１２を駆動することで奇数列に相当する画素２２ａが、行選択線Ｂ１４を駆動することで偶数列に相当する画素２２ｂの情報が出力されることになる。
【００７０】
上記動作にて積分アンプ２１より出力される電荷情報は、図４に示すＡ／Ｄ変換器２７にてデジタル情報に変換され、その後に画像合成回路２９にて画像データに変換される。その際に、同一行にて対になっている画素２２ａと画素２２ｂの配置を考慮して、元の画素配列に対応した画像情報に容易に変換することができる。
【００７１】
本実施の形態では、隣り合う画素２２ａ，２２ｂ間で信号線１６を共通として信号線の数を半分にしているので、図４に示すように、従来例の図１０に示すＸ線画像検出器５０と比べ、信号線に接続されている積分アンプ２１の数を半分にすることができる。このため、Ｘ線画像検出器１０において高価な積分アンプ２１の使用量を半分にしても従来のＸ線画像検出器５０と同様の動作を行うことが可能になり、Ｘ線画像検出器１０のコストを下げることが可能となる。
【００７２】
また、積分アンプ２１の個数が半分になることで、積分アンプ２１を配置する領域を小さくすることができる。このため、Ｘ線画像検出器の小型化が可能になり、従来のＸ線画像検出器では困難である場所での使用が可能となる。
【００７３】
また、積分アンプ２１の個数が半分になることで、積分アンプ２１に割り当てられる領域が広がることになり、従来よりも高性能で安価であるが大型である積分アンプを配置することが可能となる。このため、従来よりも高性能なＸ線画像検出器や、安価なＸ線画像検出器を提供することが可能になる。
【００７４】
更に、従来、Ｘ線画像を高速かつ高感度に読み出すために複数の画素の電荷情報を合成して読み出す場合があった。この場合では、例えば縦横２列、合計４個の画素を一つの画素とみなし、外部に画像情報を出力する。この際、上下方向の画素を対応する２本の行選択線を同時に駆動することで、上下方向の画素電荷を１本の信号線に合成した後、隣同士の２本の信号線を伝達する画像情報をＡ／Ｄ変換し、演算により合成することで４画素の画像情報を一つの画素情報として出力していた。しかし、この従来の方法ではＡ／Ｄ変換を２回行うため、Ａ／Ｄ変換に特有の誤差も合成されてしまい、結果として出力される画像情報に含まれる変換誤差も２倍となってしまった。これに対して、本実施の形態に係るＸ線画像検出器１０では対応する４本の信号線により検出される画素情報は１本の信号線により伝達され、１回のＡ／Ｄ変換にて出力されるため、画像情報に含まれる変換誤差は増加しないという利点もある。
【００７５】
なお、本実施の形態に係るに係るＸ線画像検出器１０は、従来例の図１０に示すＸ線画像検出器５０と比べ、行選択線の数は２倍になるため、それらを駆動するゲートドライバ２３の数も２倍になってしまうが、行選択線を駆動するゲートドライバ２３は積分アンプ２１に対して安価であり、ゲートドライバ２３の数の増加はＸ線画像検出器１０の全体の大幅なコストアップの要因とはならない。
【００７６】
また、行選択線の数が倍増することで、行選択線とゲートドライバの接続本数が倍増し、従来例よりも微細な接続技術が必要になることの困難さが生じるとも考えられる。しかしながら、図４に示すように、ゲートドライバ２３をＸ線画像検出器１０の両側に配置し、行選択線を交互にそれぞれのゲートドライバ２３に接続することで、通常と同じ接続技術によりＸ線画像検出器１０を製造することができる。
【００７７】
本実施の形態において、主に液晶表示装置の製造技術を用いて作られる画像検出部４は、ガラス基板上に金属配線膜、無機絶縁膜、アモルファス半導体膜、有機保護膜を積層し、パターニングをして形成されるが、従来例による画像検出部５の配線パターンや素子形状と比較して、行選択線や信号線の配列、画素の半分の配置が異なるだけである。このため、本実施の形態による画像検出部４は従来技術による製造工程にて十分に実現できる構造であり、Ｘ線画像検出器の価格を有効に抑えることが可能である。また、本実施の形態においては、行選択線Ａ１２に奇数列の画素２２ａを接続し、行選択線Ｂ１４に偶数列の画素２２ｂを接続した例を示したが、これとは逆に、行選択線Ａ１２に偶数列の画素２２ｂを接続し、行選択線Ｂ１４に奇数列の画素２２ａを接続しても良い。また、信号線１６を共通とする一対の画素体単位２４のうち、一方の画素を行選択線Ａ１２と接続し、他方の画素を行選択線Ｂ１４と接続するようにすることもできる。
【００７８】
［第２の実施の形態］
第１の実施の形態では、画素体単位２４を一対の画素としたが、同一行の３つまたは４つの画素の集合体とすることもできる。３つの画素の集合体とする場合は、３つの画素を共に信号線１６と接続し、それぞれの画素を行選択線Ａ、行選択線Ｂ、行選択線Ｃと接続させれば良い。行選択線Ｃは、図２に示す行選択線Ａまたは行選択線Ｂのいずれかに隣接させて形成することができる。また、行選択線Ａまたは行選択線Ｂの上に絶縁層を介して行選択線Ｃを積層して形成しても良い。４つの画素の集合体とする場合は、４つの画素を共に信号線１６と接続し、それぞれの画素を行選択線Ａ、行選択線Ｂ、行選択線Ｃ、行選択線Ｄと接続させれば良い。行選択線Ｃ及び行選択線Ｄは、図２に示す行選択線Ａまたは行選択線Ｂに隣接させて形成することができる。また、行選択線Ａまたは行選択線Ｂの上に絶縁層を介して積層した多層配線構造としても良い。
【００７９】
図５に、画素体単位を４つの画素の集合体とした場合の画像検出部３０の等価回路を示す。
【００８０】
この画像検出部３０では、第１の実施の形態の画像検出部４と同様に、薄膜トランジスタ１１、フォトダイオード１３およびコンデンサ１６からなる画素４３が格子状に配置されている。
【００８１】
しかし、この画像検出部３０では、特定行目の画素配列において、行選択線Ａ３９と接続された画素４３ａ、行選択線Ｂ４０と接続された画素４３ｂ、行選択線Ｃ４１と接続された画素４３ｃ、行選択線Ｄ４２と接続された画素４３ｄが順に配置され、これらが繰り返された構造を有している。
【００８２】
従って、画像検出部３０において、行選択線Ａ３９、行選択線Ｂ４０、行選択線Ｃ４１、行選択線Ｄ４２は、それぞれ４つ置きに配置された画素４３ａ、画素４３ｂ、画素４３ｃ、画素４３ｄと接続されている。即ち、行選択線Ａ３９、行選択線Ｂ４０、行選択線Ｃ４１、行選択線Ｄ４２はそれぞれ、同一行に配置された画素の１／４に接続されていることになる。
【００８３】
また、行方向に隣接して対になった画素４３ａ、画素４３ｂ、画素４３ｃ、画素４３ｄは同一の信号線４７に接続されて信号線４７を共有した形となり、画素体単位４４を構成している。
【００８４】
更に、信号線１６の終端には、信号線１６を伝わる電荷信号を増幅し、外部に出力する機能を有する積分アンプ４８が信号線４７と一対一に接続されている。
【００８５】
本実施の形態では、隣接する画素４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ間で信号線４７を共通として信号線の数を１ ／４にしているので、従来例の図１０に示すＸ線画像検出器５０と比べ、信号線に接続されている積分アンプの数を１ ／４にすることができ、Ｘ線画像検出器１０のコストを大幅に下げることが可能となる。
【００８６】
また、積分アンプ２１の個数が１ ／４になることで、積分アンプ２１を配置する領域を小さくすることができる。このため、Ｘ線画像検出器の小型化が可能になり、従来のＸ線画像検出器では困難である場所での使用が可能となる。
【００８７】
また、積分アンプ２１の個数が１ ／４になることで、積分アンプ２１に割り当てられる領域が広がることになり、従来よりも高性能で安価であるが大型である積分アンプを配置することが可能となる。このため、従来よりも高性能なＸ線画像検出器や、安価なＸ線画像検出器を提供することが可能になる。
【００８８】
更に、Ｘ線画像を高速かつ高感度に読み出すために複数の画素の電荷情報を合成して読み出す場合においても、第１の実施の形態と同様に、画素情報は１本の信号線により伝達され、１回のＡ／Ｄ変換にて出力されるため、画像情報に含まれる変換誤差は増加しないという利点もある。
【００８９】
なお、画素体単位４４において、画素４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄは、行選択線Ａ３９、行選択線Ｂ４０、行選択線Ｃ４１、行選択線Ｄ４２と任意の組み合わせで接続することができる。
【００９０】
［その他の実施の形態］
上記の実施の形態においては、間接方式のＸ線画像検出器を例として説明したが、直接方式のＸ線画像検出器の画像検出部においても同様に適用できることが明らかである。この場合は、蛍光変換膜３を省略し、画像検出部４のフォトダイオード１３に代えてａ−Ｓｅ等の光導電膜とすることで、同様の行選択線Ａ１２、行選択線Ｂ１４や信号線１６の配列、画素２２ａ，２２ｂの配置を用いることができる。
【符号の説明】
【００９１】
１：入射Ｘ線、３：蛍光変換膜、４、５：画像検出部、６、９：回路層、７：保持基板、８：画素、１０：Ｘ線画像検出器、１１：薄膜トランジスタ、１２：行選択線Ａ、１３：フォトダイオード、１４：行選択線Ｂ、１５：行選択線、１６、１７：信号線、１９：バイアス線、２１：積分アンプ（増幅器）、２２ａ，２２ｂ：画素、２３：ゲートドライバ（スイッチング素子駆動回路）、２４：画素体単位、２５：行選択回路、２７：Ａ／Ｄ変換器、２９：画像合成回路、３０：画像検出部、３９：行選択線Ａ、４０：行選択線Ｂ、４１：行選択線Ｃ、４２：行選択線Ｄ、４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ：画素、４４：画素体単位、４７：信号線、４８：積分アンプ、５０：Ｘ線画像検出器
【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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