(57)【要約】【課題】  複数の撮影モードに対応可能な検出装置において、駆動配線と信号配線の容量を低減して、更なる高速動作性と更なる高Ｓ／Ｎ比とを両立する。【解決手段】  変換素子１２０と、第１チャネル領域と第２チャネル領域とを含む半導体層１３１と、第１ゲート電極１３４と、第２ゲート電極１３５と、を含むトランジスタ１３０と、第１ゲート電極１３４と接続された第１駆動配線１４１と、第２ゲート電極１３５と接続された第２駆動配線１４１と、第１導通電圧を第１駆動配線１４１に供給する第１導通電圧供給部１７１と、第２導通電圧を第２駆動配線１４２に供給するための第２導通電圧供給部１７２と、第２駆動配線１４２と第１導通電圧供給部１７１との間の第１の接続と、第２駆動配線１４２と第２導通電圧供給部１７２との間の第２の接続と、のいずれかを選択する選択部１７４と、を含む検出装置。【選択図】  図１
2013069864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線又は光を電荷に変換する変換素子と、
前記変換素子と接続された第１領域と、信号配線と接続された第２領域と、前記第１領域と前記第２領域の間に配置された第１チャネル領域と、前記第１領域と前記第１チャネル領域との間に配置された第２チャネル領域と、前記第１チャネル領域に対応した第１ゲート電極と、前記第２チャネル領域に対応して設けられた第２ゲート電極と、を有し、前記電荷に応じた電気信号を前記信号配線に出力するトランジスタと、
前記第１ゲート電極と接続された第１駆動配線と、
前記第２ゲート電極と接続された第２駆動配線と、
前記第１チャネル領域を導通状態とする第１導通電圧を前記第１駆動配線に供給するための第１導通電圧供給部と、
前記第２チャネル領域を導通状態とする前記第２導通電圧を前記第２駆動配線に供給するための第２導通電圧供給部と、
前記第２駆動配線と前記第１導通電圧供給部との間の第１の接続と、前記第２駆動配線と前記第２導通電圧供給部との間の第２の接続と、のいずれかを選択する選択部と、
を含む検出装置。
【請求項２】
前記選択部を制御する制御部を更に有し、
前記制御部は、複数の撮影モードのうち第１撮影モードでは前記選択部が前記第２の接続を選択し、複数の撮影モードのうち前記第１撮影モードよりも前記トランジスタに要求される動作速度が高い前記第２撮影モードでは前記選択部が前記第１の接続を選択するように、前記選択部を制御することを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記第２撮影モードにおいて、前記第２導通電圧供給部によって前記第２ゲート電極に第２導通電圧が供給されている状態で、前記第１導通電圧供給部が前記第１ゲート電極に前記第１導通電圧を供給する請求項２に記載の検出装置。
【請求項４】
前記第１ゲート電極の幅は、前記第２ゲート電極の幅より狭く、前記第１チャネル領域のチャネル長は前記第２チャネル領域のチャネル長に比べて短いことを特徴とする請求項３に記載の検出装置。
【請求項５】
前記第２ゲート電極が複数設けられており、前記第２チャネル領域が複数設けられていることを特徴とする請求項３又は４に記載の検出装置。
【請求項６】
前記変換素子と前記トランジスタとを含む画素が、基板の上に行列状に複数配置されており、
前記変換素子は前記基板の上に配置されており、
前記トランジスタは前記基板と前記変換素子との間に配置された薄膜トランジスタであり、
前記薄膜トランジスタは、前記第１チャネル領域と前記第２チャネル領域と前記第１領域と前記第２領域とを含む半導体層を含み、前記半導体層は多結晶半導体層であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項７】
前記画素は、前記変換素子を初期化するために変換素子及び電源配線と接続された初期化用の薄膜トランジスタを更に含み、
前記初期化用の薄膜トランジスタは、前記変換素子と接続された第３領域と前記電源配線と接続された第４領域との間に配置された第３チャネル領域と、前記第３領域と前記第３チャネル領域との間に配置された第４チャネル領域と、を含む半導体層と、前記第３チャネル領域に対応した第３ゲート電極と、前記第４チャネル領域に対応して設けられた第４ゲート電極と、を含むことを特徴とする請求項６に記載の検出装置。
【請求項８】
前記第３ゲート電極の幅は、前記第４ゲート電極の幅より狭いことを特徴とする請求項７に記載の検出装置。
【請求項９】
前記第３ゲート電極が複数設けられており、前記第３チャネル領域が複数設けられていることを特徴とする請求項７又は８に記載の検出装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の検出装置と、
前記検出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、
を具備する検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用画像診断装置、非破壊検査装置、放射線を用いた分析装置などに応用される検出装置及び検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜半導体製造技術は、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと記す）等のスイッチ素子と光電変換素子等の変換素子とを組み合わせた画素のアレイ（画素アレイ）を有する光検出装置や放射線検出装置等の検出装置にも利用されている。特に近年では、透視撮影や一般撮影等、複数の撮影モードに対応可能な検出装置の検討がなされている。
【０００３】
一般的には、透視撮影においては、検出装置には高速動作性が主に要求され、一般撮影においては、検出装置には高Ｓ／Ｎ比が主に要求されるため、複数の撮影モードに対応可能な検出装置にあっては、高速動作性と高Ｓ／Ｎ比とを両立することが要求される。特に、ＴＦＴを用いた概略レントゲンフィルムサイズの大面積な検出装置にあっては、ＴＦＴを駆動するための駆動配線やＴＦＴからの信号を伝送する信号配線が長くなるため、駆動配線や信号配線の配線容量が大きくなる。駆動配線や信号配線の配線容量が大きくなると、駆動配線や信号配線での信号の伝送遅延が大きくなる。そのため、ＴＦＴを用いた大面積な検出装置にあっては、高速動作性は大きな課題である。また、信号配線の配線容量が大きくなると、ノイズが大きくなり、Ｓ／Ｎ比の低下が大きくなる。更に、ＴＦＴにオフ時のリーク電流が存在し、Ｓ／Ｎ比の低下が大きくなる。そのため、ＴＦＴを用いた大面積な検出装置にあっては、高Ｓ／Ｎ比の確保も大きな課題である。それにより、複数の撮影モードに対応可能でＴＦＴを用いた大面積な検出装置にあっては、高速動作性と高Ｓ／Ｎ比とを両立することは、大きな課題である。
【０００４】
特許文献１では、変換素子が接続されるＴＦＴの上に配置された画素を有する検出装置が開示されている。これにより、画素の開口率が向上して信号量が増大することによって、Ｓ／Ｎ比の向上を図っている。また、特許文献１では、ＴＦＴとして多結晶半導体層を用いたＴＦＴを使用している。これにより、高速動作性の向上を図っている。更に、特許文献１では、ＴＦＴとして駆動配線に共通に接続された複数のゲート電極を有するＴＦＴ、所謂マルチゲート構造のＴＦＴを使用している。これにより、ＴＦＴのリーク電流の抑制を図っており、Ｓ／Ｎ比の向上を図っている。
【０００５】
特許文献２では、動作抵抗が異なる複数のＴＦＴと変換素子とを備える複数の画素と、複数のＴＦＴの少なくとも１つを選択する選択部と、選択されたＴＦＴを介して出力する信号配線とを備える検出装置が開示されている。高速動作性が要求される撮影モードにあっては、動作抵抗が低いＴＦＴを用いて信号を信号配線に出力する。一方、高Ｓ／Ｎ比が要求される撮影モードにあっては、動作抵抗が高い、すなわち、低リークのＴＦＴを用いて信号を信号配線に出力する。これにより、特許文献２では、複数の撮影モードに対応可能でＴＦＴを用いた大面積な検出装置において高速動作性と高Ｓ／Ｎ比との両立を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２６５９３３号公報
【特許文献２】特開２０１１−０２３４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上に述べた特許文献１の検出装置では、１つの駆動配線が１行分のマルチゲート構造のＴＦＴに共通に接続される形態となっており、駆動配線の容量が低減されず、高速動作性に対して検討の余地があった。また、信号配線の容量も低減されておらず、ノイズを抑制できないため、高Ｓ／Ｎ比の要求に対して検討の余地があった。一方、特許文献２の検出装置では、信号配線に接続されるＴＦＴの数が多くなり、信号配線の容量が抑制されず、ノイズを抑制できないため、高Ｓ／Ｎ比の要求に対して検討の余地があった。また、駆動配線の容量に関しては、低減されておらず、検討の余地があった。
そこで本発明では、複数の撮影モードに対応可能な検出装置において、トランジスタに接続される駆動配線と信号配線の容量を低減して、更なる高速動作性と更なる高Ｓ／Ｎ比とを両立することが可能な検出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】
【０００８】
本発明の検出装置は、放射線又は光を電荷に変換する変換素子と、前記変換素子と接続された第１領域と、信号配線と接続された第２領域と、前記第１領域と前記第２領域との間に配置された第１チャネル領域と前記第１領域と前記第１チャネル領域との間に配置された第２チャネル領域とを含む半導体層と、前記第１チャネル領域に対応した第１ゲート電極と、前記第２チャネル領域に対応して設けられた第２ゲート電極と、を有し、前記電荷に応じた電気信号を前記信号配線に出力するトランジスタと、前記第１ゲート電極と接続された第１駆動配線と、前記第２ゲート電極と接続された第２駆動配線と、前記第１チャネル領域を導通状態とする第１導通電圧を前記第１駆動配線に供給するための第１導通電圧供給部と、前記第２チャネル領域を導通状態とする前記第２導通電圧を前記第２駆動配線に供給するための第２導通電圧供給部と、前記第２駆動配線と前記第１導通電圧供給部との間の第１の接続と、前記第２駆動配線と前記第２導通電圧供給部との間の第２の接続と、のいずれかを選択する選択部と、を含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、複数の撮影モードに対応可能な検出装置において、トランジスタに接続される駆動配線と信号配線の容量の増加を抑えることができ、更なる高速動作性と更なる高Ｓ／Ｎ比とを両立した検出装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる検出装置の概略的等価回路及び１画素あたりの平面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる検出装置の１画素あたりの断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態にかかる検出装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】本発明の第２の実施形態にかかる検出装置の１画素あたりの平面図及び断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態にかかる検出装置の概略的等価回路及び１画素あたりの平面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態にかかる検出装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図７】本発明の検出装置を用いた放射線検出システムの概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本願明細書において放射線は、放射線崩壊によって放出される粒子（光子を含む）の作るビームであるα線、β線、γ線などの他に、同程度以上のエネルギーを有するビーム、例えばＸ線や粒子線、宇宙線なども、含まれるものとする。
【００１２】
（第１の実施形態）
先ず、図１（ａ）、図１（ｂ）、図２（ａ）、図２（ｂ）を用いて本発明の第１の実施形態に係る検出装置について説明する。図１（ａ）は本実施形態に係る検出装置の概略的等価回路であり、図１（ｂ）は１画素あたりの平面図である。なお、図１（ｂ）では、簡便化の為、変換素子１２０については第１電極１２３と第２電極１２７のみを示している。また、図２（ａ）は、図１（ｂ）のＡ―Ａ’での断面図であり、図２（ｂ）は、図１（ｂ）のＢ−Ｂ’  での断面図である。
【００１３】
本発明の検出装置は、画素１１０が絶縁性の基板１００の上に行列状に複数配置された画素アレイを含む。本実施形態では、ｍ行ｎ列の画素アレイである。この画素１１０は、放射線又は光を電荷に変換する変換素子１２０と、変換された電荷に応じた電気信号を出力する薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと示す）１３０と、を含む。
【００１４】
本実施形態の変換素子１２０は、絶縁性の基板１００側からこの順に設けられた、第１電極１２３と、第１導電型の不純物半導体層１２４と、真性半導体層１２５と、第１導電型とは逆極性の第２導電型の不純物半導体層１２６と、第２電極１２７と、を含む。変換素子１２０の第１電極１２３には、ＴＦＴ１３０のソース及びドレインの一方となる不純物半導体領域１３３が、コンタクトホール１２１及び１３６において接続電極１５１を介して電気的に接続される。ここで、コンタクトホール１３６は、ＴＦＴ１３０の半導体層１３１を覆う第１絶縁層１３７及び第１ゲート電極１３４と第２ゲート電極１３５とを覆う第２絶縁層１３８に設けられたものである。また、コンタクトホール１２１は、接続電極１５１及び信号配線１５０を覆う第３絶縁層１３９及び第４絶縁層１２２に設けられたものである。なお、変換素子１２０の第１電極１２３に接続される不純物半導体領域１３３が本発明の第１領域に相当する。また、変換素子１１１の第２電極１２７には、電極配線１６０に電気的に接続される。変換素子１２０及び電極配線１６０を覆って、第５絶縁層１２８及び第６絶縁層が設けられている。なお、本実施形態では、変換素子１２０は光を電荷に変換する光電変換素子としてＰＩＮフォトダイオードを用いているため、放射線を電荷に変換する変換素子として使用する場合には、第６絶縁層１２９の上にシンチレータ（不図示）が配置される。シンチレータは、放射線を光電変換素子が感知可能な波長帯域の光に波長変換するものである。電極配線１６０は、電源部１９０に接続される。ＴＦＴ１３０のソース及びドレインの他方となる不純物半導体領域１３３は、コンタクトホール１３６において信号配線１５０に電気的に接続される。なお、信号配線１５０に接続される不純物半導体領域１３３が本発明の第２領域に相当する。信号配線１５０は、行方向に複数（ｎ本）配置され、各々が列毎に、列方向に配列された複数のＴＦＴ１３０のソース及びドレインの他方に共通に接続され、読出回路部１８０に接続される。
【００１５】
本発明のＴＦＴ１３０は、絶縁性の基板１００上に配置された半導体層１３１を有する。そして、半導体層１３１は、２つの不純物半導体領域１３３の間（第１領域と第２領域の間）に複数のチャネル領域１３２を有する。ここでは、複数のチャネル領域１３２のうち信号配線１５０と接続される不純物半導体領域１３３（第２領域）と最も近く配置されるものを第１チャネル領域とする。また、第１電極１２３と接続される不純物半導体領域１３３（第１領域）と第１チャネル領域との間に配置されるものを第２チャネル領域とする。なお、本実施形態では、半導体層１３１として、多結晶シリコン等の多結晶半導体層を用いており、半導体層１３１は、不純物半導体領域１３３も含む。そして、本発明のＴＦＴ１３０は、半導体層１３１を覆う第１絶縁層１３７を介して、第１チャネル領域に対応した第１ゲート電極１３４と、第２チャネル領域に対応した第２ゲート電極１３５と、を含む。すなわち、本発明のＴＦＴ１３０はマルチゲート構造のＴＦＴである。このようなマルチゲート構造のＴＦＴを用いることにより、シングルゲート構造のＴＦＴに比べて、ＴＦＴの見かけ上のチャネル長Ｌを大きくでき、また各チャネル領域にかかる電圧が低減され、オフ時のリーク電流を低減できる。また、マルチゲート構造とし、信号配線との接続を１箇所としたため、特許文献２の構成に比べて、信号配線の容量を低減でき、ノイズを抑制できる。
【００１６】
本発明の検出装置の駆動配線１４０は、第１ゲート電極１３４と接続する第１駆動配線１４１と、第２ゲート電極１３５と接続する第２駆動配線１４２と、を含む。第１駆動配線１４１は、行方向の複数の画素１１０のＴＦＴ１３０の第１ゲート電極１３４と共通に接続され、列方向に複数（ｍ本）配置される。第２駆動配線１４１は、行方向の複数の画素１１０のＴＦＴ１３０の第２ゲート電極１３５と共通に接続され、列方向に複数（ｍ本）配置される。このような構成により、特許文献１の構成に比べて第１駆動配線１４１及び第２駆動配線１４２の容量が低減され、駆動配線により信号遅延に起因する高速動作性の低減を抑制できる。
【００１７】
本発明の検出装置は、駆動回路部１７０を有する。この駆動回路部１７０は、第１駆動配線１４１を介して第１ゲート電極１３４に第１チャネル領域を導通状態とする第１導通電圧と、第１チャネル領域を非導通状態とする非導通電圧と、を含む第１駆動信号を供給する第１導通電圧供給部１７１を含む。また、駆動回路部１７０は、第２駆動配線１４２を介して第２ゲート電極１３５に第２チャネル領域を導通状態とする第２導通電圧を含む第２駆動信号を供給する第２導通電圧供給部１７２を含む。ここで、駆動回路部１７０は、各第２駆動配線１４２と対をなして設けられた複数のスイッチ１７３を含む選択部１７４を更に有している。スイッチ１７３は、第２駆動配線１４２と第１導通電圧供給部１７１との間の第１の接続と、第２駆動配線１４２と第２導通電圧供給部１７２との間の第２の接続と、のいずれかを選択する。制御部１７５は、選択部１７４が複数の撮影モードに応じて第１の接続と第２の接続のいずれかを選択するように、選択部１７４を制御するものである。
【００１８】
スイッチ素子１７３が第２の接続を選択した場合、第１ゲート電極１３４に対する第１導通電圧供給部１７１による第１導通電圧の供給と、第２ゲート電極１３５に対する第２導通電圧供給部１７２による第２導通電圧の供給と、を異なるタイミングで行える。特に、第２導通電圧供給部１７２が第２導通電圧を供給している期間に、第１導通電圧供給部１７１が第１導通電圧の供給を開始することによって、画素から電気信号を出力する際の時定数に係るＴＦＴ１３０の容量が、第２チャネル領域に係る分だけ低減する。それにより、高速動作性がより向上する。また、第１チャネル領域の導通が開始される前にあっては、第２チャネル領域が導通状態であっても信号配線１５０の容量に付加されることがないため、信号配線１５０の容量は増大せず、高Ｓ／Ｎ化が達成される。ただし、第１導通電圧供給部１７１が非導通電圧を供給しているときに第２導通電圧供給部１７２が第２導通電圧を供給することで、第２チャネル領域の分だけ実質的なチャネル長が低減する。それにより、リーク電流の抑制に対しては、画素アレイ全体の電気信号を出力するために必要な時間（以下、１フレーム時間と称する）が長くなると好ましくない。そのため、１フレーム時間が０．０１５〜０．０３秒と比較的短い動作モード、例えば透視撮影等の動画撮影モードでは、リーク電流は問題とならない。つまり、複数の撮影モードが第１撮影モードと第２撮影モードを含んでおり、第２撮影モードが第１撮影モードよりもＴＦＴ１３０に要求される動作速度が高い場合、第２撮影モードでは第２の接続が選択されることが望ましい。ここでは、透視撮影等の動画撮影モードが第２撮影モードに相当する。
【００１９】
一方、スイッチ素子１７３が第１の接続を選択した場合、第１ゲート電極１３４と第２ゲート電極１３５には第１導通電圧供給部１７１から同じタイミングで第１導通電圧が供給されることとなる。これにより、第２の接続を選択した場合に比べ、高速動作性は劣るが、非導通電圧が供給されているときのリーク電流の抑制は向上する。そのため、特に、１フレーム時間が０．３〜１．０秒を要する比較的長い動作モード、例えば一般撮影（静止画撮影）モードに対して第１の接続を選択することは、好ましい。つまり、複数の撮影モードが第１撮影モードと第２撮影モードを含んでおり、第２撮影モードが第１撮影モードよりもＴＦＴ１３０に要求される動作速度が高い場合、第１撮影モードでは第１の接続が選択されることが望ましい。ここでは、一般撮影（静止画撮影）モードが第１撮影モードに相当する。
【００２０】
ここで、本実施形態では、放射線を光に変換するシンチレータと、変換素子１２０としてその光を電荷に変換するＰＩＮ型フォトダイオードと、を含む間接型変換素子を用いたが、本発明はそれに限定されるものではない。ＰＩＮ型フォトダイオードに替えてＭＩＳ型光電変換素子を用いてもよい。また、変換素子１２０として、放射線を直接電荷に変換する直接型変換素子を用いてもよい。また、ＴＦＴ１３０として、トップゲート構造の多結晶シリコンＴＦＴを用いたが、本発明はそれに限定されるものではない。非晶質シリコンＴＦＴや酸化物半導体を用いた酸化物ＴＦＴ、有機半導体を用いた有機ＴＦＴも用いることができる。ただし、より高速動作性が要求される場合には、多結晶シリコンＴＦＴ、酸化物ＴＦＴ、有機ＴＦＴのいずれかがより好ましい。また、半導体層が第１チャネル領域と第２チャネル領域とを含むトランジスタを用いたが、本発明はそれに限定されるものではなく、第１チャネル領域を含む半導体層とは別に第２チャネル領域を含む半導体層を有して構成してもよい。
【００２１】
次に、図３のタイミングチャートを用いて、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す検出装置の動作を説明する。なお、ここでは第１導通電圧と第２導通電圧は同じ導通電圧値Ｖｏｎと同じ非導通電圧値Ｖｏｆｆを有するものとして説明する。
【００２２】
まず、透視撮影モード（動画撮影モード）が選択された場合に、制御部１７５は、選択部１７４のスイッチ１７３が第２の接続を選択するように、選択部１７４に制御信号を供給する。これにより選択部１７４のスイッチ１７３は第２の接続を選択し、第２導通電圧供給部１７２から第２駆動配線１４２への第２導通電圧の供給が開始される。それにより各第２駆動配線１４２の電位Ｖｇ１２，Ｖｇ２２，・・・，Ｖｇｍ２が第２導通電圧Ｖｏｎとなり、各ＴＦＴ１３０の第２チャネル領域が導通状態となる。以上が第１の工程である。
【００２３】
次に、放射線が検出装置に所定期間照射され、各画素には照射された放射線に応じて発生した電荷に応じた電気信号が蓄積される。そして、第１導通電圧供給部１７１から各第１駆動配線１４１に第１導通電圧Ｖｏｎが順次に供給される。それにより各第１駆動配線１４１の電位Ｖｇ１１，Ｖｇ２１，・・・，Ｖｇｍ１が第１導通電圧Ｖｏｎとなり、各ＴＦＴ１３０の第１チャネル領域が行単位で順次に導通状態となる。それにより、画素１１０に蓄積された電気信号が行単位の画素１１０からの並列な電気信号として信号配線１５０を介して読出回路部１８０に行単位で順次に出力される。以上が第２の工程である。この第２の工程では、本実施形態においては、第２導通電圧供給部１７２から第２駆動配線１４２への第２導通電圧の供給が透視撮影モード（動画撮影モード）中維持されている。透視撮影モード（動画撮影モード）では、この第２の工程が複数回繰り返し行われる。
【００２４】
次に、一般撮影モード（静止画撮影モード）が選択された場合に、制御部１７５は、選択部１７４のスイッチ１７３が第１の接続を選択するように、選択部１７４に制御信号を供給する。これにより選択部１７４のスイッチ１７３は第１の接続を選択する。それにより各第２駆動配線１４２の電位Ｖｇ１２，Ｖｇ２２，・・・，Ｖｇｍ２は、第１導通電圧供給部１７１から供給される非導通電圧Ｖｏｆｆとなり、各ＴＦＴ１３０の第２チャネル領域が非導通状態となる。以上が第３の工程である。
【００２５】
そして、放射線が検出装置に所定期間照射され、各画素には照射された放射線に応じて発生した電荷に応じた電気信号が蓄積される。そして、第１導通電圧供給部１７１から第１駆動配線１４１及び第２駆動配線１４２の一組毎に第１導通電圧Ｖｏｎが順次に供給される。それによりまず１行目の第１駆動配線１４１の電位Ｖｇ１１と第２駆動配線１４２の電位Ｖｇ１２とが第１導通電圧Ｖｏｎとなり、１行目のＴＦＴ１３０の第１チャネル領域及び第２チャネル領域が共に導通状態となる。それにより、１行目の画素１１０に蓄積された電気信号が並列な電気信号として信号配線１５０を介して読出回路部１８０に出力される。この動作が２行目、３行目と行単位で順次行われ、画素アレイ全体の電気信号が出力される。以上が第４の工程である。
【００２６】
なお、本実施形態において、第１導通電圧供給部１７１から供給される導通電圧と、第２導通電圧供給部１７１から供給される導通電圧とは、同じ電圧値であるものとして説明した。しかしながら本発明はそれに限定されるものではなく、例えば各撮影モードや各導通電圧供給部で夫々異なる電圧値のものでもよく、各チャネル領域の容量値にあった電圧値の導通電圧が適宜供給されることが好ましい。
【００２７】
また、本実施形態において、第２導通電圧供給部１７２は各スイッチ１７３に共通に接続され、所定の第２導通電圧を供給するものとして説明したが、本発明はそれに限定されるものではない。第２導通電圧供給部１７２として、第１導電電圧供給部１７１と同様にシフトレジスタ等のように各第２駆動配線１４２に個別に第２導通電圧を供給できる構成であってもよい。そのような構成であっても、選択部１７４によって第２の接続が選択された場合、第１駆動配線１４１に第１導通電圧が供給される際には第２駆動配線１４２には既に第２導通電圧が供給されている必要がある。
【００２８】
（第２の実施形態）
次に、図４（ａ），（ｂ）を用いて本発明の第２の実施形態に係る検出装置について説明する。図４（ａ）は１画素あたりの平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ’  での断面図である。なお、第１の実施形態で説明したものと同じものは同じ番号を付与し、詳細な説明は割愛する。本実施形態のＴＦＴ１３０は、第１の実施形態のＴＦＴ１３０と比べて以下の点で相違する。
【００２９】
まず、第１ゲート電極１３４の幅が第２ゲート電極１３５の幅に比べて狭く設けられている。それにより、第１チャネル領域のチャネル長が第２チャネル領域のチャネル長に比べて短くなっている。これにより、第１ゲート電極１３４の容量が第２ゲート電極１３５の容量より小さくなっており、それにより第１駆動配線１４１の容量が第２駆動配線１４２の容量に比べて小さくなっている。そのため、選択部１７４によって第２の接続が選択された撮影モードにおいて、より高速動作性が向上する。また、第１チャネル領域の容量を小さくすることにより、選択部１７４によって第２の接続が選択された撮影モードにおいて、信号配線１５０の容量が低減され、Ｓ／Ｎ比がより向上する。
【００３０】
次に、第１チャネル領域のチャネル幅が第２チャネル領域のチャネル幅に比べて短くなっている。これにより、第１ゲート電極１３４及び第１チャネル領域の容量がそれぞれより小さくなり、選択部１７４によって第２の接続が選択された撮影モードにおいて、高速動作性とＳ／Ｎ比がより向上する。
【００３１】
また、第２ゲート電極１３５が複数設けられており（本実施形態では２本）、それにより第２チャネル領域も複数となる（本実施形態では２箇所）。このような構成により、第２チャネル領域がひとつのものに比べて、複数のうちの一つの第２チャネル領域にかかる電圧が低減され、リーク電流が低減される。そのため、選択部１７４によって第１の接続が選択された撮影モードにおいて、リーク電流がより低減されてＳ／Ｎ比がより向上する。
【００３２】
更に、第１駆動配線１４１及び第２駆動配線１４２は、信号配線１５０と交差する領域において、配線幅が他の領域の配線幅に比べて細く（狭く）なっている。それにより、各駆動配線の容量及び信号配線１５０の容量がそれぞれ低減され、高速動作性とＳ／Ｎ比がより向上する。
【００３３】
（第３の実施形態）
次に、図５（ａ），（ｂ）を用いて本発明の第２の実施形態に係る検出装置について説明する。図５（ａ）は本実施形態に係る検出装置の概略的等価回路であり、図５（ｂ）は１画素あたりの平面図である。なお、第２の実施形態で説明したものと同じものは同じ番号を付与し、詳細な説明は割愛する。本実施形態の検出装置は、第１の実施形態の検出装置と比べて以下の点で相違する。
【００３４】
まず、画素１１０に比べて、画素５１０は、変換素子１２０を初期化するための初期化用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５２０を更に含む。この初期化用のＴＦＴ５２０のソース及びドレインの一方となる不純物半導体領域５２３が、ＴＦＴ１３０のコンタクトホール１２１及び５２６において接続電極５４１を介して、変換素子１２０の第１電極１２３に電気的に接続される。ここで、コンタクトホール５２６は、第１絶縁層１３７及び第２絶縁層１３８に設けられたものである。なお、変換素子１２０の第１電極１２３に接続される不純物半導体領域５２３が本発明の第３領域に相当する。初期化用のＴＦＴ５２０のソース及びドレインの他方となる不純物半導体領域５２３は、コンタクトホール５２６において初期化用の電源配線５４０に電気的に接続される。なお、初期化用の電源配線５４０に接続される不純物半導体領域５２３が本発明の第４領域に相当する。初期化用の電源配線５４０は、電源部１９０に接続される。なお、本実施形態では、電源部１９０は、読出回路部１８０が信号配線１５０に与える電位と同じ電位を初期化用の電源配線５４０に与えており、初期化用のＴＦＴ５２０はＴＦＴ１３０で出力されきれずに変換素子１２０に残留した電荷を出力する機能を有する。
【００３５】
また、初期化用のＴＦＴ５２０は、絶縁性の基板１００上に配置された半導体層５２１を有する。そして、半導体層５２１は、２つの不純物半導体領域５２３の間（第３領域と第４領域の間）に複数のチャネル領域５２２を有する。ここでは、複数のチャネル領域５２２のうち電源配線５４０と接続される不純物半導体領域５２３（第４領域）と最も近く配置されるものを第３チャネル領域とする。また、第１電極１２３と接続される不純物半導体領域５２３（第３領域）との間に配置されるものを第４チャネル領域とする。なお、本実施形態では、半導体層５２１として、ＴＦＴ１３０と同様に多結晶シリコン等の多結晶半導体層を用いており、半導体層５２１は、不純物半導体領域５２３も含む。そして、初期化用のＴＦＴ５２０は、半導体層５２１を覆う第１絶縁層１３７を介して、第３チャネル領域に対応した第３ゲート電極５２４と、第４チャネル領域に対応した第４ゲート電極５２５と、を含む。すなわち、初期化用のＴＦＴ５２０はマルチゲート構造のＴＦＴである。このようなマルチゲート構造のＴＦＴを用いることにより、シングルゲート構造のＴＦＴに比べて、ＴＦＴの見かけ上のチャネル長Ｌを大きくでき、オフ時のリーク電流を低減できる。第３ゲート電極５２４は初期化用の駆動配線５３０と接続され、初期化用の駆動配線５３０は、初期化用の駆動回路部５５０と接続される。初期化用の駆動配線５３０は、行方向の複数の画素１１０のＴＦＴ５２０の第３ゲート電極５２４と共通に接続され、列方向に複数（ｍ本）配置される。初期化用の駆動回路部５５０は、初期化用の駆動配線５３０を介して第１ゲート電極５２４に第３チャネル領域を導通状態とする第３導通電圧を供給する。一方、第４ゲート電極５２５は第２駆動配線１４１と接続される。
【００３６】
また、第３ゲート電極５２４の幅が第４ゲート電極５２５の幅に比べて狭く形成されている。それにより、第３チャネル領域のチャネル長が第３チャネル領域のチャネル長に比べて短くなっている。これにより、第３ゲート電極５２４の容量が第４ゲート電極５２５の容量より小さくなっており、それにより初期化用の駆動配線５４０の容量が第２駆動配線１４２の容量に比べて小さくなっている。そのため、選択部１７４によって第２の接続が選択された撮影モードにおいて、初期化用のＴＦＴ５２０の高速動作性がより向上する。
【００３７】
更に、第３ゲート電極５２４が複数設けられており（本実施形態では２本）、それにより第３チャネル領域も複数となる（本実施形態では２箇所）。このような構成により、第３チャネル領域がひとつのものに比べて、複数のうちの一つの第３チャネル領域にかかる電圧が抑制され、リーク電流が抑制される。そのため、選択部１７４によって第２の接続が選択された撮影モードにおいて、初期化用のＴＦＴ５２０のリーク電流がより低減されてＳ／Ｎ比がより向上する。このリーク電流低減の効果は、初期化用電圧と読み出し時の変換素子の電圧の差が大きいほど高くなる。
【００３８】
次に、図６のタイミングチャートを用いて、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す検出装置の動作を説明する。なお、ここでは第１導通電圧と第２導通電圧と第３導通電圧は同じ導通電圧値Ｖｏｎと同じ非導通電圧値Ｖｏｆｆを有するものとして説明する。
【００３９】
まず、透視撮影モード（動画撮影モード）が選択された場合に、制御部１７５は、選択部１７４のスイッチ１７３が第２の接続を選択するように、選択部１７４に制御信号を供給する。これにより選択部１７４のスイッチ１７３は第２の接続を選択し、第２導通電圧供給部１７２から第２駆動配線１４２への第２導通電圧の供給が開始される。それにより各第２駆動配線１４２の電位Ｖｇ１２，Ｖｇ２２，・・・，Ｖｇｍ２が第２導通電圧Ｖｏｎとなり、各ＴＦＴ１３０の第２チャネル領域及び各ＴＦＴ５４０の第４チャネル領域が導通状態となる。以上が第１の工程である。
【００４０】
次に、放射線が検出装置に所定期間照射され、各画素には照射された放射線に応じて発生した電荷に応じた電気信号が蓄積される。そして、第１導通電圧供給部１７１からまず１行目の第１駆動配線１４１に第１導通電圧Ｖｏｎが供給される。それにより１行目の第１駆動配線１４１の電位Ｖｇ１１が第１導通電圧Ｖｏｎとなり、１行目のＴＦＴ１３０の第１チャネル領域が行単位で導通状態となる。次に、初期化用の駆動回路部５５０から１行目の第３駆動配線５３０に第２導通電圧Ｖｏｎが供給される。それにより１行目の第３駆動配線５３０の電位Ｖｇ１３が第３導通電圧Ｖｏｎとなり、１行目のＴＦＴ５２０の第３チャネル領域が行単位で導通状態となり、変換素子１２０がＴＦＴ５２０により初期化される。この動作を２〜ｍ行目に対しても同様に行い、それにより、画素１１０に蓄積された電気信号が行単位の画素１１０からの並列な電気信号として信号配線１５０を介して読出回路部１８０に行単位で順次に出力される。以上が第２の工程である。この第２の工程では、本実施形態においては、第２導通電圧供給部１７２から第２駆動配線１４２への第２導通電圧の供給が透視撮影（動画撮影）モード中維持されている。透視撮影モード（動画撮影モード）では、この第２の工程が複数回繰り返し行われる。
【００４１】
次に、一般撮影モード（静止画撮影モード）が選択された場合に、制御部１７５は、選択部１７４のスイッチ１７３が第１の接続を選択するように、選択部１７４に制御信号を供給する。これにより選択部１７４のスイッチ１７３は第１の接続を選択する。それにより各第２駆動配線１４２の電位Ｖｇ１２，Ｖｇ２２，・・・，Ｖｇｍ２は、第１導通電圧供給部１７１から供給される非導通電圧Ｖｏｆｆとなり、各ＴＦＴ１３０の第２チャネル領域及び各ＴＦＴ５２０の第４チャネル領域が非導通状態となる。以上が第３の工程である。
【００４２】
そして、放射線が検出装置に所定期間照射され、各画素には照射された放射線に応じて発生した電荷に応じた電気信号が蓄積される。そして、第１導通電圧供給部１７１から第１駆動配線１４１及び第２駆動配線１４２の一組毎に第１導通電圧Ｖｏｎが順次に供給される。それによりまず１行目の第１駆動配線１４１の電位Ｖｇ１１と第２駆動配線１４２の電位Ｖｇ１２とが第１導通電圧Ｖｏｎとなり、１行目のＴＦＴ１３０の第１チャネル領域及び第２チャネル領域が共に導通状態となる。それにより、１行目の画素１１０に蓄積された電気信号が並列な電気信号として信号配線１５０を介して読出回路部１８０に出力される。この際、ＴＦＴ５４０の第４チャネル領域も導通状態となっている。次に、１行目の第１駆動配線１４１の電位Ｖｇ１１と第２駆動配線１４２の電位Ｖｇ１２とが第１導通電圧Ｖｏｎの間に、初期化用の駆動回路部５５０から１行目の第３駆動配線５３０に第２導通電圧Ｖｏｎが供給される。それにより１行目の第３駆動配線５３０の電位Ｖｇ１３が第３導通電圧Ｖｏｎとなり、１行目のＴＦＴ５２０の第３チャネル領域も行単位で導通状態となり、変換素子１２０がＴＦＴ５２０により初期化される。第この動作が２行目、３行目と行単位で順次行われ、画素アレイ全体の電気信号が出力される。以上が第４の工程である。
【００４３】
なお、本実施形態において、初期化用のＴＦＴ５２０として、トップゲート構造の多結晶シリコンＴＦＴを用いたが、本発明はそれに限定されるものではない。非晶質シリコンＴＦＴや酸化物半導体を用いた酸化物ＴＦＴ、有機半導体を用いた有機ＴＦＴも用いることができる。ただし、ＴＦＴ１３０と同じ構成にすることがより好ましい。
【００４４】
（応用実施形態）
次に、図７を用いて、本発明の検出装置を用いた放射線検出システムを説明する。
【００４５】
放射線源であるＸ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は、患者あるいは被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、放射線検出装置６０４０に含まれる変換部３の各変換素子１２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変換部３で放射線を電荷に変換して、電気的情報を得る。この情報はデジタルデータ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。
【００４６】
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など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。
【符号の説明】
【００４７】
１００  絶縁性の基板
１１０  画素
１２０  変換素子
１３０  薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
１３１  半導体層
１３２  チャネル領域
１３３  不純物半導体領域
１３４  第１ゲート電極
１３５  第２ゲート電極
１４１  第１駆動配線
１４２  第２駆動配線
１５０  信号配線
１６０  電極配線
１７０  駆動回路部
１７１  第１導通電圧供給部
１７２  第２導通電圧供給部
１７３  スイッチ
１７４  選択部
１７５  制御部
１８０  読出回路部
１９０  電源部
【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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