JP2001320037A - Conversion element, conversion device, photoelectric conversion device, and radiation imaging system - Google Patents
Conversion element, conversion device, photoelectric conversion device, and radiation imaging systemInfo
- Publication number
- JP2001320037A JP2001320037A JP2000139125A JP2000139125A JP2001320037A JP 2001320037 A JP2001320037 A JP 2001320037A JP 2000139125 A JP2000139125 A JP 2000139125A JP 2000139125 A JP2000139125 A JP 2000139125A JP 2001320037 A JP2001320037 A JP 2001320037A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photoelectric conversion
- signal
- conversion element
- electrode
- main electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 スイッチ素子の電極とゲート電極との重なり
面積を小さくした変換装置を提供する。
【解決手段】 入射された電磁波を電気信号に変換する
センサと、前記センサにより変換された電気信号を信号
線に読み出すトランジスタとを備える変換素子におい
て、前記トランジスタの一方の主電極を、他方の主電極
で囲うような形状にする。
(57) [Problem] To provide a converter in which an overlapping area between an electrode of a switch element and a gate electrode is reduced. SOLUTION: In a conversion element including a sensor for converting an incident electromagnetic wave into an electric signal and a transistor for reading out the electric signal converted by the sensor to a signal line, one main electrode of the transistor is connected to the other main electrode. The shape is such that it is surrounded by electrodes.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、入射された電磁波
を電気信号に変換するセンサと、前記センサにより変換
された電気信号を信号線に読み出すトランジスタとを備
える変換素子及びそれを備える変換装置、光電変換装置
及び放射線撮像システムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a conversion element including a sensor for converting an incident electromagnetic wave into an electric signal, a transistor for reading the electric signal converted by the sensor to a signal line, and a conversion device including the same. The present invention relates to a photoelectric conversion device and a radiation imaging system.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、ファクシミリ、デジタル複写機あ
るいはX線撮像装置等の読み取り系としては縮小光学系
とCCD型センサを用いた読み取り系とが用いられてい
たが、近年、水素化アモルファスシリコン(以下、「a
−Si」と称する。)に代表される光電変換半導体材料
の開発により、光電変換素子及び信号処理部を大面積の
基板に形成し、被読み取り媒体と等倍の光学系で読み取
るいわゆる密着型センサの開発がめざましい。2. Description of the Related Art Conventionally, a reduction optical system and a reading system using a CCD sensor have been used as a reading system of a facsimile, a digital copying machine, an X-ray imaging device, or the like. Hereinafter, "a
-Si ". With the development of the photoelectric conversion semiconductor material represented by (1), a so-called contact type sensor in which a photoelectric conversion element and a signal processing unit are formed on a large-sized substrate and read by an optical system of the same magnification as the medium to be read is remarkable.
【0003】特に、a−Siは光電変換材料としてだけ
でなく、薄膜電界効果型トランジスタとしても用いるこ
とができるので、光電変換半導体層とトランジスタの半
導体層とを同時に形成することができる利点を有してい
る。In particular, since a-Si can be used not only as a photoelectric conversion material but also as a thin film field effect transistor, there is an advantage that a photoelectric conversion semiconductor layer and a semiconductor layer of a transistor can be formed simultaneously. are doing.
【0004】図7は、たとえば光電変換半導体層とトラ
ンジスタの半導体層とを同時に形成した画素を、二次元
に3×3個配置した光電変換装置の回路図である。図7
において、S11〜S33は光電変換素子で下部電極側
をG、上部電極側をDで示している。C11〜C33は
蓄積用コンデンサであり、S11〜S33の光電変換素
子がコンデンサの働きをするため等価回路ではこのよう
に示している。FIG. 7 is a circuit diagram of a photoelectric conversion device in which, for example, 3 × 3 pixels in which a photoelectric conversion semiconductor layer and a semiconductor layer of a transistor are simultaneously formed are arranged two-dimensionally. FIG.
In S11 to S33, G denotes a lower electrode side and D denotes an upper electrode side. C11 to C33 are storage capacitors, which are indicated in the equivalent circuit in this way because the photoelectric conversion elements of S11 to S33 function as capacitors.
【0005】また、T11〜T33は転送用トランジス
タである。Vsは読み出し用電源、Vgはリフレッシュ
用電源であり、それぞれスイッチSWs、SWgを介し
て全光電変換素子S11〜S33のD電極に接続されて
いる。スイッチSWsはインバータを介して、スイッチ
SWgは直接にリフレッシュ制御回路RFに接続されて
おり、リフレッシュ期間はスイッチSWg がonするよ
う制御されている。Further, T11 to T33 are transfer transistors. Vs is a read power supply and Vg is a refresh power supply, which are connected to the D electrodes of all the photoelectric conversion elements S11 to S33 via switches SWs and SWg, respectively. The switch SWs is directly connected to the refresh control circuit RF via the inverter, and the switch SWg is controlled so that the switch SWg is turned on during the refresh period.
【0006】この光電変換装置は、計9個の画素を、た
とえば列方向に3つのブロックに分け、1ブロックあた
り3画素の出力を同時に信号線SIG1〜3を通して検
出用集積回路ICに転送し、検出用集積回路ICよって
順次出力に変換され出力される(Vout)。また1ブ
ロック内の3画素をたとえば行方向に配置し、3ブロッ
クを順に列方向に配置することにより各画素を二次元的
に配置している。In this photoelectric conversion device, a total of nine pixels are divided into, for example, three blocks in a column direction, and outputs of three pixels per block are simultaneously transferred to a detection integrated circuit IC through signal lines SIG1 to SIG3. The output is sequentially converted and output by the detection integrated circuit IC (Vout). Each pixel is two-dimensionally arranged by arranging three pixels in one block in, for example, a row direction and arranging three blocks in a column direction in order.
【0007】ここで、光電変換素子S11に蓄積された
信号電荷Qが、トランジスタT11を介してSIG1に
転送され、更にスイッチM1を介してAmpで読み取ら
れる場合、Cgsをトランジスタのゲートと信号線の重
なり容量とし、CcrossをVg線と信号線の重なり容量
とすると、CAmpはAmpの読み出し容量であるVo
utは、 Vout=Q/(ΣCgs+ΣCcross+CAmp) と表すことができる。なお、図7には、トランジスタT
11にのみCgs、g2とSIG1との間にのみC
crossを示しているが、実際には、他のトランジスタT
12〜T33にもCgsが存在し、制御配線g2,g3
と信号線SIG1〜SIG3との間にもCcrossが存在
している。Here, when the signal charge Q stored in the photoelectric conversion element S11 is transferred to SIG1 via the transistor T11 and is read by Amp via the switch M1, Cgs is connected to the gate of the transistor and the signal line. Assuming that the overlap capacitance is C cross and the overlap capacitance between the Vg line and the signal line is CAmp, CAmp is Vo, which is the read capacitance of Amp.
ut may be expressed as Vout = Q / (ΣCgs + ΣC cross + CAmp). FIG. 7 shows the transistor T
11 and Cgs only between g2 and SIG1
cross is shown, but in fact, other transistors T
Cgs also exist in 12 to T33, and control wirings g2 and g3
C cross also exists between the signal line SIG1 and the signal lines SIG1 to SIG3.
【0008】図8は、図7の動作を示すタイミングチャ
ートである。つぎに、図8を用いて図7の光電変換装置
の動作について説明する。はじめに、シフトレジスタS
R1及びSR2により制御配線g1〜g3、s1〜s2
にHiが印加される。すると、転送用トランジスタT1
1〜T33とスイッチM1〜M3とがonされ導電す
る。FIG. 8 is a timing chart showing the operation of FIG. Next, the operation of the photoelectric conversion device of FIG. 7 will be described with reference to FIG. First, the shift register S
Control wirings g1 to g3, s1 to s2 by R1 and SR2
Is applied. Then, the transfer transistor T1
1 to T33 and switches M1 to M3 are turned on to conduct.
【0009】全光電変換素子S11〜S33のG電極は
GND電位になる(積分検出器Ampの入力端子はGN
D電位に設計されているため)。同時にリフレッシュ制
御回路RFがHiを出力しスイッチSWgがonし、全
光電変換素子S11〜S33のD電極はリフレッシュ用
電源Vgにより正電位になる。The G electrodes of all the photoelectric conversion elements S11 to S33 are at the GND potential (the input terminal of the integration detector Amp is GND).
D potential). At the same time, the refresh control circuit RF outputs Hi, the switches SWg are turned on, and the D electrodes of all the photoelectric conversion elements S11 to S33 become positive potential by the refresh power supply Vg.
【0010】これにより、全光電変換素子S11〜S3
3は、リフレッシュモードになりリフレッシュされる。
つぎにリフレッシュ制御回路RFがLoを出力しスイッ
チSWsがonすることにより、全光電変換素子S11
〜S33のD電極は読み取り用電源Vsにより更に高い
正電位になる。Thus, all the photoelectric conversion elements S11 to S3
No. 3 enters the refresh mode and is refreshed.
Next, when the refresh control circuit RF outputs Lo and the switch SWs is turned on, all the photoelectric conversion elements S11
The D electrode in steps S33 to S33 is set to a higher positive potential by the reading power supply Vs.
【0011】すると、全光電変換素子S11〜S33は
光電変換モードになり同時にコンデンサC11〜C33
は初期化される。この状態でシフトレジスタSR1及び
SR2により制御配線g1〜g3、s1〜s2にLoが
印加される。すると転送用トランジスタT11〜T33
のスイッチM1〜M3がoffし、全光電変換素子S1
1〜S33のG電極はDC的にはオープンになるがコン
デンサC11〜C33によって電位は保持される。Then, all the photoelectric conversion elements S11 to S33 enter the photoelectric conversion mode, and at the same time, the capacitors C11 to C33
Is initialized. In this state, Lo is applied to the control wires g1 to g3 and s1 to s2 by the shift registers SR1 and SR2. Then, the transfer transistors T11 to T33
Switches M1 to M3 are turned off, and all the photoelectric conversion elements S1
The G electrodes 1 to S33 are DC open, but the potential is held by the capacitors C11 to C33.
【0012】その後、図示しない光源から光が出射され
ると、その光がそれぞれの光電変換素子S11〜S33
に入射する。この光により流れた光電流は、電荷として
それぞれのコンデンサC11〜C33に蓄積されX線の
入射終了後も保持される。Thereafter, when light is emitted from a light source (not shown), the light is transmitted to each of the photoelectric conversion elements S11 to S33.
Incident on. The photocurrent flowing by this light is accumulated as electric charges in the respective capacitors C11 to C33, and is retained even after the end of X-ray incidence.
【0013】つぎに、シフトレジスタSR1により制御
配線g1にHiの制御パルスが印加され、シフトレジス
タSR2の制御配線s1〜s3への制御パルス印加によ
って転送用トランジスタT11〜T33のスイッチM1
〜M3を通してv1〜v3が順次出力される。同様に、
シフトレジスタSR1、SR2の制御により他の光信号
も順次出力される。Next, a control pulse of Hi is applied to the control wiring g1 by the shift register SR1, and the control pulse is applied to the control wirings s1 to s3 of the shift register SR2 to switch M1 of the transfer transistors T11 to T33.
V1 to v3 are sequentially output through. Similarly,
Other optical signals are sequentially output under the control of the shift registers SR1 and SR2.
【0014】この光電変換装置は、光電変換素子のD電
極が共通に接続され、この共通の配線をスイッチSWg
とスイッチSWsを介してリフレッシュ用電源Vgと読
み取り用電源Vsの電位に制御しているため、全光電変
換素子を同時にリフレッシュモードと光電変換モードと
に切り換えることができる。このため、複雑な制御なく
して1画素あたり1個のトランジスタで光出力を得るこ
とができる。In this photoelectric conversion device, the D electrode of the photoelectric conversion element is commonly connected, and this common wiring is connected to the switch SWg.
And the switches SWs, the potential of the refresh power supply Vg and the potential of the read power supply Vs are controlled, so that all the photoelectric conversion elements can be simultaneously switched to the refresh mode and the photoelectric conversion mode. Therefore, an optical output can be obtained with one transistor per pixel without complicated control.
【0015】図9(a)は、図7の光電変換装置に備え
られている1画素分の模式図である。図9(b)は、図
9(a)のA−B間の断面図である。図9(a)、図9
(b)に示すように、この画素は、ガラス基板7上にセ
ンサ8とトランジスタ9とを備えている。センサ8及び
トランジスタ9は、アモルファスシリコン薄膜プロセス
で同時に形成される。FIG. 9A is a schematic diagram of one pixel provided in the photoelectric conversion device of FIG. FIG. 9B is a cross-sectional view taken along a line AB in FIG. 9A. 9 (a), 9
As shown in (b), this pixel includes a sensor 8 and a transistor 9 on a glass substrate 7. The sensor 8 and the transistor 9 are simultaneously formed by an amorphous silicon thin film process.
【0016】センサ8は、MIS型のものである。セン
サ8及びトランジスタ9はガラス基板7上に下メタル層
10、絶縁層11、半導体層12、n+ 薄膜13、上メ
タル層14及び図示しない保護層(アモルファスシリコ
ン窒化膜又はポリイミドなど)を順次成膜、パターニン
グすることにより形成される。The sensor 8 is of the MIS type. The sensor 8 and the transistor 9 sequentially form a lower metal layer 10, an insulating layer 11, a semiconductor layer 12, an n + thin film 13, an upper metal layer 14, and a protective layer (not shown) such as an amorphous silicon nitride film or polyimide on a glass substrate 7. The film is formed by patterning.
【0017】図10は、図9の光電変換素子の等価回路
である。図10に示すように、この光電変換素子は、セ
ンサ8に入射する光の光量に応じて電荷が発生し、その
電荷をトランジスタ9で図示しない読み取り装置に転送
することによって、読み取り動作を行う。FIG. 10 is an equivalent circuit of the photoelectric conversion element of FIG. As shown in FIG. 10, the photoelectric conversion element performs a reading operation by generating charges in accordance with the amount of light incident on the sensor 8 and transferring the charges to a reading device (not shown) by the transistor 9.
【0018】[0018]
【発明が解決しようとする課題】ここで、光電変換装置
は、光電変換素子の信号出力を少しでも大きくして、S
/N比を向上することが望まれている。光電変換素子の
信号出力を大きくする手法として、信号線が持つ浮遊容
量を減らすことが考えられる。信号線が持つ浮遊容量
は、通常、トランジスタの電極とゲート電極との重なり
部分で形成される。Here, in the photoelectric conversion device, the signal output of the photoelectric conversion element is increased as much as possible,
It is desired to improve the / N ratio. As a technique for increasing the signal output of the photoelectric conversion element, it is conceivable to reduce the stray capacitance of the signal line. The stray capacitance of a signal line is usually formed at an overlapping portion of a transistor electrode and a gate electrode.
【0019】トランジスタの電極とゲート電極との重な
り部分とは、図9(a)に示した画素のトランジスタ9
でいうと、「C」の部分である。したがって、「C」部
分の面積を少なくすることができれば、信号線が持つ浮
遊容量が減らせる。The overlapping portion of the transistor electrode and the gate electrode corresponds to the transistor 9 of the pixel shown in FIG.
In other words, it is the portion of "C". Therefore, if the area of the “C” portion can be reduced, the stray capacitance of the signal line can be reduced.
【0020】そこで、本発明では、スイッチ素子の電極
とゲート電極との重なり面積を小さくした変換装置を提
供することを課題とする。Therefore, an object of the present invention is to provide a converter in which the overlapping area between the electrode of the switch element and the gate electrode is reduced.
【0021】[0021]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、入射された電磁波を電気信号に変換する
センサと、前記センサにより変換された電気信号を信号
線に読み出すトランジスタとを備える変換素子におい
て、前記トランジスタの一方の主電極を、他方の主電極
で囲うような形状にする。In order to solve the above problems, the present invention provides a sensor for converting an incident electromagnetic wave into an electric signal, and a transistor for reading the electric signal converted by the sensor to a signal line. In the conversion element provided, one main electrode of the transistor is shaped to be surrounded by the other main electrode.
【0022】また、本発明の変換装置は、上記変換素子
を複数備え、前記変換素子から前記電気信号を読み出す
読出手段と、前記読み出された前記電気信号を処理する
処理手段とを備える。Further, a conversion device according to the present invention includes a plurality of the conversion elements, and includes reading means for reading the electric signal from the conversion element, and processing means for processing the read electric signal.
【0023】さらに、本発明の光電変換装置は、第一の
電極層、絶縁層、光電変換半導体層、第1導電型のキャ
リアの注入を阻止する半導体層、及び第二の電極層を積
層した光電変換素子と、前記光電変換半導体層に入射し
た信号光により発生した第1導電型のキャリアを前記光
電変換半導体層に留まらせ、前記第1導電型と異なる第
2導電型のキャリアを前記第二の電極層に導く方向に前
記光電変換素子に電界を与える光電変換手段と、前記光
電変換素子に電界を与えて、前記第1導電型のキャリア
を前記光電変換半導体層から前記第二の電極層に導く方
向に前記光電変換素子に電界を与えるリフレッシュ手段
と、前記光電変換手段による光電変換動作中に前記光電
変換半導体層に蓄積された前記第1導電型のキャリアも
しくは前記第二の電極層に導かれた前記第2導電型のキ
ャリアを検出するための信号検出部とを有する。Further, in the photoelectric conversion device of the present invention, a first electrode layer, an insulating layer, a photoelectric conversion semiconductor layer, a semiconductor layer for preventing injection of carriers of the first conductivity type, and a second electrode layer are laminated. A photoelectric conversion element and a carrier of a first conductivity type generated by signal light incident on the photoelectric conversion semiconductor layer are allowed to remain in the photoelectric conversion semiconductor layer, and a carrier of a second conductivity type different from the first conductivity type is transferred to the second conductive type. A photoelectric conversion means for applying an electric field to the photoelectric conversion element in a direction leading to the second electrode layer; and applying an electric field to the photoelectric conversion element to cause the carrier of the first conductivity type to move from the photoelectric conversion semiconductor layer to the second electrode. Refresh means for applying an electric field to the photoelectric conversion element in a direction leading to a layer; and the first conductivity type carrier or the second charge carrier accumulated in the photoelectric conversion semiconductor layer during a photoelectric conversion operation by the photoelectric conversion means. And a signal detecting portion for detecting said second conductivity type carrier guided to pole layer.
【0024】さらにまた、本発明の放射線撮像システム
は、上記変換装置と、前記変換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X線を発生さ
せるための放射線源とを具備する。Further, the radiation imaging system according to the present invention is characterized in that the conversion device, signal processing means for processing a signal from the conversion device, recording means for recording a signal from the signal processing means, Display means for displaying a signal from the signal processing means, transmission processing means for transmitting the signal from the signal processing means, and a radiation source for generating the X-rays.
【0025】[0025]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0026】(実施形態1)図1は、本発明の実施形態
1に係る光電変換素子の構成を示す概略図である。ガラ
ス基板7上にセンサ8とトランジスタ9とを備えてい
る。センサ8及びトランジスタ9は、アモルファスシリ
コン薄膜プロセスで同時に形成される。センサ8は、M
IS型のものである。センサ8及びトランジスタ9はガ
ラス基板7上に下メタル層10、絶縁層11、半導体層
12、n+ 薄膜13、上メタル層14及び図示しない保
護層(アモルファスシリコン窒化膜又はポリイミドな
ど)を順次成膜、パターニングすることにより形成され
る。(Embodiment 1) FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a photoelectric conversion element according to Embodiment 1 of the present invention. A sensor 8 and a transistor 9 are provided on a glass substrate 7. The sensor 8 and the transistor 9 are simultaneously formed by an amorphous silicon thin film process. The sensor 8 is M
It is of the IS type. The sensor 8 and the transistor 9 sequentially form a lower metal layer 10, an insulating layer 11, a semiconductor layer 12, an n + thin film 13, an upper metal layer 14, and a protective layer (not shown) such as an amorphous silicon nitride film or polyimide on a glass substrate 7. The film is formed by patterning.
【0027】図1に示す光電変換素子は、たとえばドレ
イン電極(他方の主電極)をコの字型としているが、ド
レイン電極の大きさは図9のドレイン電極と同様として
いる。そして、ソース電極(一方の主電極)をドレイン
電極の中に配置する。In the photoelectric conversion element shown in FIG. 1, for example, the drain electrode (the other main electrode) has a U-shape, and the size of the drain electrode is the same as that of the drain electrode in FIG. Then, the source electrode (one main electrode) is arranged in the drain electrode.
【0028】トランジスタ9をこのような構造とする
と、ドレイン電極からソース電極に対して転送される電
荷量は、同じとすることができるため、ソース電極を短
くすることができる。したがって、トランジスタの電極
とゲート電極との重なり面積を少なくすることができ、
信号線が持つ浮遊容量がを減らすことができる。When the transistor 9 has such a structure, the amount of charge transferred from the drain electrode to the source electrode can be the same, so that the source electrode can be shortened. Therefore, the overlapping area between the transistor electrode and the gate electrode can be reduced,
The stray capacitance of the signal line can be reduced.
【0029】よって、この画素を二次元的配置して、光
電変換装置を作製した場合には、トランジスタのゲート
と信号線の重なり容量を、約半分まで減らすことができ
る。これにより、光電変換装置の出力信号Voutは、 Vout=Q/(ΣCgs+ΣCcross+CAmp) となるため、従来のものに比して、約2倍の出力を得る
ことができる。Therefore, when the pixels are two-dimensionally arranged to manufacture a photoelectric conversion device, the overlap capacitance between the gate of the transistor and the signal line can be reduced to about half. Thus, the output signal Vout of the photoelectric conversion device, since the Vout = Q / (ΣCgs + ΣC cross + CAmp), compared to the conventional, it is possible to obtain an output of about two times.
【0030】以上、本実施形態では、ドレイン電極の形
状をコの字型として、その中にソース電極を配置してい
る場合を例に説明したが、ソース電極を囲うようにドレ
イン電極を形成すれば、それの形状がアーチ型のような
立体的であろうと、U字型のような平面的であろうと、
トランジスタの電極とゲート電極との重なり面積を少な
くすることができる。As described above, in the present embodiment, the case where the shape of the drain electrode is a U-shape and the source electrode is disposed therein has been described as an example, but the drain electrode is formed so as to surround the source electrode. Whether its shape is three-dimensional like an arch or planar like a U-shape,
The overlap area between the electrode of the transistor and the gate electrode can be reduced.
【0031】(実施形態2)図2は、図1の画素を複数
備える光電変換装置の回路図である。S11〜S33は
光電変換素子で下部電極側をG、上部電極側をDで示し
ている。C11〜C33は蓄積用コンデンサであり、S
11〜S33の光電変換素子がコンデンサの働きをする
ため等価回路ではこのように示している。(Embodiment 2) FIG. 2 is a circuit diagram of a photoelectric conversion device having a plurality of pixels shown in FIG. S11 to S33 are photoelectric conversion elements, in which the lower electrode side is denoted by G and the upper electrode side is denoted by D. C11 to C33 are storage capacitors;
This is shown in the equivalent circuit because the photoelectric conversion elements 11 to S33 function as capacitors.
【0032】また、T11〜T33は転送用トランジス
タである。Vsは読み出し用電源、Vgはリフレッシュ
用電源であり、それぞれスイッチSWs、SWgを介し
て全光電変換素子S11〜S33のD電極に接続されて
いる。スイッチSWsはインバータを介して、スイッチ
SWgは直接にリフレッシュ制御回路RFに接続されて
おり、リフレッシュ期間はスイッチSWg がonするよ
う制御されている。T11 to T33 are transfer transistors. Vs is a read power supply and Vg is a refresh power supply, which are connected to the D electrodes of all the photoelectric conversion elements S11 to S33 via switches SWs and SWg, respectively. The switch SWs is directly connected to the refresh control circuit RF via the inverter, and the switch SWg is controlled so that the switch SWg is turned on during the refresh period.
【0033】この光電変換装置は、計9個の画素を、た
とえば列方向に3つのブロックに分け、1ブロックあた
り3画素の出力を同時に信号線SIG1〜3を通して検
出用集積回路ICに転送し、検出用集積回路ICよって
順次出力に変換され出力される(Vout)。また1ブ
ロック内の3画素をたとえば行方向に配置し、3ブロッ
クを順に列方向に配置することにより各画素を二次元的
に配置している。This photoelectric conversion device divides a total of nine pixels into, for example, three blocks in the column direction, and simultaneously transfers outputs of three pixels per block to the detection integrated circuit IC through the signal lines SIG1 to SIG3. The output is sequentially converted and output by the detection integrated circuit IC (Vout). Each pixel is two-dimensionally arranged by arranging three pixels in one block in, for example, a row direction and arranging three blocks in a column direction in order.
【0034】図2に示す光電変換装置は、信号線SIG
1〜SIG3の浮遊容量[ΣCgs+ΣCcross+CA
mp]に溜まった電荷を、正の電位VCRESにリセットす
る回路と、信号出力Voutの正と負の電位を反転する
信号反転処理回路とを備えている。The photoelectric conversion device shown in FIG.
The stray capacitance of 1~SIG3 [ΣCgs + ΣC cross + CA
mp] is reset to a positive potential V CRES , and a signal inversion processing circuit inverts the positive and negative potentials of the signal output Vout.
【0035】ここで、たとえばセンサS11のソース電
極側の電位よりも、ドレイン電極側の電位をVCRESを高
く設定すると、転送時に移動するホールにとっては、コ
ンダクタンスが大きくなり、そのため抵抗値が小さくな
ると考えられるので、トランジスタのオンしている状態
での抵抗値が小さくなる。この様子を図3に示す。図3
に示すように、信号線側の電位を高くすることにより、
短時間で信号電荷を転送することができる。[0035] Here, for example, than the potential of the source electrode side of the sensor S11, when the potential of the drain electrode side set high V CRES, for holes to move during the transfer, the conductance increases and therefore the resistance value decreases Since it is conceivable, the resistance value when the transistor is on is reduced. This is shown in FIG. FIG.
As shown in the figure, by increasing the potential on the signal line side,
Signal charges can be transferred in a short time.
【0036】(実施形態3)図4は、本発明の実施形態
3の光電変換システムの回路図であり、図1に示した画
素を、たとえば3×3で合計9個備えている。信号線S
IG1には、スイッチ素子の電極間容量(Cgs)の3
個分の容量が転送時において付加されており、図4内で
は容量素子としての表記をしていない。他の信号線SI
G2、SIG3についても同様である。(Embodiment 3) FIG. 4 is a circuit diagram of a photoelectric conversion system according to Embodiment 3 of the present invention. The photoelectric conversion system shown in FIG. Signal line S
IG1 has a capacitance between the electrodes (Cgs) of the switch element of 3
Capacitors for the number are added at the time of transfer, and are not shown as capacitance elements in FIG. Other signal lines SI
The same applies to G2 and SIG3.
【0037】また、A1〜A3は、信号線SIG1〜S
IG3の信号電荷を増幅し、インピーダンス変換するた
めのオペアンプであり、図4においては電圧ホロワ回路
を構成したバッファーアンプとしてのみ記載してある。
Sn1〜Sn3はオペアンプA1〜A3の出力、すなわ
ち各信号線SIG1〜SIG3の出力を読み出し、コン
デンサCL1〜CL3へ転送する転送スイッチである。A1 to A3 are signal lines SIG1 to SIG.
This is an operational amplifier for amplifying the signal charge of the IG3 and performing impedance conversion, and is illustrated only as a buffer amplifier constituting a voltage follower circuit in FIG.
Sn1 to Sn3 are transfer switches for reading the outputs of the operational amplifiers A1 to A3, that is, the outputs of the signal lines SIG1 to SIG3, and transferring the read signals to the capacitors CL1 to CL3.
【0038】読み出しコンデンサCL1〜CL3は、電
圧ホロワ回路を構成したバッファアンプB1〜B3を介
して読み出し用スイッチSr1〜Sr3により読み出さ
れる。さらに、CL1〜CL3の並列信号は、読み出し
用スイッチSr1〜Sr3と、読み出し用スイッチSr
1〜Sr3を切り替えるためのシフトレジスタ(SR
2)とにより直列変換され、最終段の電圧ホロワ回路を
構成したオペアンプ104に入力され、A/D変換回路
部105でディジタル化される。The read capacitors CL1 to CL3 are read by read switches Sr1 to Sr3 via buffer amplifiers B1 to B3 constituting a voltage follower circuit. Further, the parallel signals of CL1 to CL3 are read switches Sr1 to Sr3 and read switches Sr
1 to Sr3 (SR
2), the signal is input to the operational amplifier 104 constituting the final-stage voltage follower circuit, and is digitized by the A / D conversion circuit unit 105.
【0039】また、RES1〜RES3は信号線SIG
1〜SIG3に付加された容量(3個分のCgs)に蓄
えられた信号成分をリセットするためのリセット用スイ
ッチであり、CRES端子からのパルスによりあるリセ
ット電位にリセット(図4ではGND電位にリセット)
される。RES1 to RES3 are connected to the signal line SIG.
A reset switch for resetting the signal components stored in the capacitors (3 Cgs for three) added to 1 to SIG3, and reset to a certain reset potential by a pulse from the CRES terminal (in FIG. reset)
Is done.
【0040】また、106は光電変換素子S11〜S3
3にバイアスを与えるための電源である。読み出し用回
路部107は、バッファアンプA1〜A3、転送スイッ
チSn1〜Sn3、読み出しコンデンサCL1〜CL
3、バッファアンプB1〜B3、読み出し用スイッチS
r1〜Sr3、シフトレジスタSR2、最終段のオペア
ンプ104、リセット用スイッチRES1〜RES3と
を備えている。Reference numeral 106 denotes photoelectric conversion elements S11 to S3
3 is a power supply for applying a bias to the power supply 3. The readout circuit unit 107 includes buffer amplifiers A1 to A3, transfer switches Sn1 to Sn3, readout capacitors CL1 to CL
3, buffer amplifiers B1 to B3, readout switch S
r1 to Sr3, a shift register SR2, a final stage operational amplifier 104, and reset switches RES1 to RES3.
【0041】(実施形態4)図5(a)、図5(b)
は、実施形態1において説明した光電変換素子を搭載し
た光電変換装置を用いたX線撮像装置の模式的構成図及
び模式的断面図である。まず、X線撮像装置の構成につ
いて説明する。光電変換素子とトランジスタは、a−S
iセンサ基板6011内に複数個形成されている。そし
て、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。(Embodiment 4) FIGS. 5A and 5B
1A and 1B are a schematic configuration diagram and a schematic cross-sectional view of an X-ray imaging apparatus using a photoelectric conversion device equipped with a photoelectric conversion element described in Embodiment 1. First, the configuration of the X-ray imaging device will be described. The photoelectric conversion element and the transistor are a-S
A plurality of i-sensor substrates 6011 are formed. The shift register SR1 and the flexible circuit board 6010 on which the integrated circuit IC for detection is mounted are connected.
【0042】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。a−S
iセンサ基板6011の複数枚が、基台6012の上に
接着されている。また、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6
014をX線から保護するため鉛板6013が実装され
ている。The opposite side of the flexible circuit board 6010
It is connected to circuit boards PCB1 and PCB2. a-S
A plurality of i-sensor substrates 6011 are bonded on a base 6012. A memory 6 in a processing circuit 6018 is provided below a base 6012 which constitutes a large-sized photoelectric conversion device.
A lead plate 6013 is mounted to protect 014 from X-rays.
【0043】a−Siセンサ基板6011上には、X線
を可視光に変換するための蛍光体6030、たとえば、
CsIが塗布又は貼り付けられている。図2で説明した
光電変換装置を用いてX線を検出する。本実施形態では
図5(b)に示される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。On the a-Si sensor substrate 6011, a phosphor 6030 for converting X-rays into visible light, for example,
CsI is applied or pasted. X-rays are detected using the photoelectric conversion device described in FIG. In this embodiment, as shown in FIG. 5B, the whole is housed in a case 6020 made of carbon fiber.
【0044】図6は、図5の光電変換装置を、X線診断
システムへ応用した例を示したものである。FIG. 6 shows an example in which the photoelectric conversion device of FIG. 5 is applied to an X-ray diagnostic system.
【0045】X線チューブ6050で発生したX線60
60は患者あるいは被験者6061の胸部6062を透
過し、蛍光体を上部に実装した光電変換装置6040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蛍光体は
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イメージプロセッサ607
0により画像処理され制御室のディスプレイ6080で
観察できる。X-ray 60 generated by X-ray tube 6050
Numeral 60 transmits through the chest 6062 of the patient or the subject 6061 and enters the photoelectric conversion device 6040 on which the phosphor is mounted. The incident X-ray includes information on the inside of the body of the patient 6061. The phosphor emits light in response to X-ray incidence, and photoelectrically converts the light to obtain electrical information. This information is converted to digital and converted to an image processor 607.
The image is processed by 0 and can be observed on the display 6080 in the control room.
【0046】また、この情報は電話回線6090等の伝
送手段により遠隔地へ転送でき、別の場所のドクタール
ームなどディスプレイ6081に表示もしくは光ディス
ク等の保存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。またフィルムプロセッサ6
100によりフィルム6110に記録することもでき
る。This information can be transferred to a remote place by a transmission means such as a telephone line 6090, and can be displayed on a display 6081 such as a doctor's room in another place or stored in a storage means such as an optical disk. It is also possible to make a diagnosis. Also film processor 6
100 can also be recorded on the film 6110.
【0047】なお、本実施形態では、光電変換装置を、
X線診断システムへ適用する場合について説明したが、
X線以外のα線、β線、γ線等の放射線を用いた非破壊
検査装置などの放射線撮像システムにも適用することが
できる。また、本実施形態のX線診断システムは、蛍光
体を用いてX線を光に変換して、変換光をさらに電気信
号に変換する場合を例に説明したが、X線を直接電気信
号に変換する材料を用いてもよい。In this embodiment, the photoelectric conversion device is
The case of applying to an X-ray diagnostic system has been described,
The present invention can also be applied to a radiation imaging system such as a non-destructive inspection device using radiation other than X-rays such as α-rays, β-rays, and γ-rays. Further, the X-ray diagnostic system according to the present embodiment has been described as an example in which the X-ray is converted into light using a phosphor and the converted light is further converted into an electric signal. A material to be converted may be used.
【0048】[0048]
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、スイッ
チ素子と信号線とを接続している一方の主電極を、セン
サとスイッチ素子とを接続している他方の主電極で囲う
よな形状にすることにより、一方の主電極とゲート電極
との重なる面積を少なくするため、信号線が持つ浮遊容
量を減らすことができる。これにより、出力信号のS/
N比が向上する。As described above, according to the present invention, one main electrode connecting the switch element and the signal line is surrounded by the other main electrode connecting the sensor and the switch element. With the shape, the overlapping area of one main electrode and the gate electrode is reduced, so that the stray capacitance of the signal line can be reduced. As a result, the output signal S /
The N ratio is improved.
【図1】本発明の実施形態1に係る光電変換素子の構成
を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a photoelectric conversion element according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1の画素を複数備える光電変換装置の回路図
である。FIG. 2 is a circuit diagram of a photoelectric conversion device including a plurality of pixels of FIG.
【図3】ソース電極−ドレイン電極間の電位差とトラン
ジスタオン抵抗との関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a potential difference between a source electrode and a drain electrode and a transistor on-resistance.
【図4】本発明の実施形態3の光電変換システムの回路
図である。FIG. 4 is a circuit diagram of a photoelectric conversion system according to a third embodiment of the present invention.
【図5】本発明の実施形態4のX線撮像装置の構成図及
び断面図である。FIG. 5 is a configuration diagram and a cross-sectional view of an X-ray imaging apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
【図6】本発明の実施形態4のX線診断システムの構成
図である。FIG. 6 is a configuration diagram of an X-ray diagnostic system according to Embodiment 4 of the present invention.
【図7】従来の光電変換装置の回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram of a conventional photoelectric conversion device.
【図8】図7の動作を示すタイミングチャートである。FIG. 8 is a timing chart showing the operation of FIG.
【図9】図7の光電変換装置に備えられている1画素分
の模式図である。9 is a schematic view of one pixel provided in the photoelectric conversion device of FIG. 7;
【図10】図9の光電変換素子の等価回路である。FIG. 10 is an equivalent circuit of the photoelectric conversion element in FIG. 9;
S11〜S33 光電変換素子 T11〜T33 トランジスタ C11〜C33 コンデンサ SR1、SR2 シフトレジスタ IC 検出用集積回路 S11 to S33 Photoelectric conversion element T11 to T33 Transistor C11 to C33 Capacitor SR1, SR2 Shift register IC Detection integrated circuit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 海部 紀之 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 4M118 AA05 AB01 BA05 CA11 CA19 CB06 DD11 DD12 FB03 FB09 FB13 FB16 GA10 HA26 5F088 AA11 AB05 BA02 BA03 BB03 BB07 DA05 EA06 KA01 KA10 LA07 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Noriyuki Kaibe 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo F-term in Canon Inc. (reference) 4M118 AA05 AB01 BA05 CA11 CA19 CB06 DD11 DD12 FB03 FB09 FB13 FB16 GA10 HA26 5F088 AA11 AB05 BA02 BA03 BB03 BB07 DA05 EA06 KA01 KA10 LA07
Claims (7)
センサと、前記センサにより変換された電気信号を信号
線に読み出すトランジスタとを備える変換素子におい
て、 前記トランジスタの一方の主電極を、他方の主電極で囲
うような形状にすることを特徴とする変換素子。1. A conversion element comprising: a sensor for converting an incident electromagnetic wave into an electric signal; and a transistor for reading an electric signal converted by the sensor to a signal line, wherein one main electrode of the transistor is connected to the other main electrode. A conversion element having a shape surrounded by a main electrode.
U字型形状とすることにより、前記一方の主電極を囲う
ようにすることを特徴とする請求項1に記載の変換素
子。2. The conversion element according to claim 1, wherein the other main electrode has a U-shape or a U-shape so as to surround the one main electrode. .
櫛歯状にし、前記一方の主電極と前記他方の主電極とが
互い違いになるように配置することを特徴とする請求項
1又は2に記載の変換素子。3. The method according to claim 1, wherein the one and the other main electrodes have a comb shape, and the one main electrode and the other main electrode are arranged alternately. 3. The conversion element according to 2.
主電極側の電位よりも高くすることを特徴とする請求項
1〜3のいずれか1項に記載の変換素子。4. The conversion element according to claim 1, wherein a potential on the one main electrode side is higher than a potential on the other main electrode side.
換素子を複数備え、 前記変換素子から前記電気信号を読み出す読出手段と、 前記読み出された前記電気信号を処理する処理手段とを
備えることを特徴とする変換装置。5. A reading device comprising a plurality of the conversion elements according to claim 1, wherein the reading device reads the electric signal from the conversion device, and a processing device processes the read electric signal. A conversion device comprising:
層、第1導電型のキャリアの注入を阻止する半導体層、
及び第二の電極層を積層した光電変換素子と、 前記光電変換半導体層に入射した信号光により発生した
第1導電型のキャリアを前記光電変換半導体層に留まら
せ、前記第1導電型と異なる第2導電型のキャリアを前
記第二の電極層に導く方向に前記光電変換素子に電界を
与える光電変換手段と、 前記光電変換素子に電界を与えて、前記第1導電型のキ
ャリアを前記光電変換半導体層から前記第二の電極層に
導く方向に前記光電変換素子に電界を与えるリフレッシ
ュ手段と、 前記光電変換手段による光電変換動作中に前記光電変換
半導体層に蓄積された前記第1導電型のキャリアもしく
は前記第二の電極層に導かれた前記第2導電型のキャリ
アを検出するための信号検出部とを有することを特徴と
する光電変換装置。6. A first electrode layer, an insulating layer, a photoelectric conversion semiconductor layer, a semiconductor layer for preventing injection of carriers of a first conductivity type,
And a photoelectric conversion element in which a second electrode layer is laminated, and a carrier of the first conductivity type generated by signal light incident on the photoelectric conversion semiconductor layer is retained in the photoelectric conversion semiconductor layer, and is different from the first conductivity type. A photoelectric conversion unit that applies an electric field to the photoelectric conversion element in a direction in which a carrier of the second conductivity type is guided to the second electrode layer; Refresh means for applying an electric field to the photoelectric conversion element in a direction leading from the conversion semiconductor layer to the second electrode layer; and the first conductivity type accumulated in the photoelectric conversion semiconductor layer during a photoelectric conversion operation by the photoelectric conversion means. And a signal detecting unit for detecting the second conductive type carrier guided to the second electrode layer.
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X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。7. The conversion device according to claim 5, a signal processing unit for processing a signal from the conversion device, a recording unit for recording a signal from the signal processing unit, and a signal processing unit. A radiation imaging system comprising: display means for displaying a signal of the type; transmission processing means for transmitting a signal from the signal processing means; and a radiation source for generating the X-ray. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000139125A JP2001320037A (en) | 2000-05-11 | 2000-05-11 | Conversion element, conversion device, photoelectric conversion device, and radiation imaging system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000139125A JP2001320037A (en) | 2000-05-11 | 2000-05-11 | Conversion element, conversion device, photoelectric conversion device, and radiation imaging system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001320037A true JP2001320037A (en) | 2001-11-16 |
Family
ID=18646626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000139125A Pending JP2001320037A (en) | 2000-05-11 | 2000-05-11 | Conversion element, conversion device, photoelectric conversion device, and radiation imaging system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001320037A (en) |
-
2000
- 2000-05-11 JP JP2000139125A patent/JP2001320037A/en active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102316278B (en) | Solid-state imaging apparatus and imaging system | |
| JP4469638B2 (en) | Reading device and image photographing device | |
| CN102048547B (en) | Imaging device, imaging system and control method thereof | |
| JP3667058B2 (en) | Photoelectric conversion device | |
| CN101917907B (en) | Imaging apparatus, imaging system, signal processing method and program | |
| US7573037B1 (en) | Radiation image pickup apparatus, its control method, and radiation image pickup system | |
| CN100370810C (en) | camera device | |
| JP4100739B2 (en) | Photoelectric conversion device | |
| JP4383899B2 (en) | Radiation imaging apparatus and radiation imaging system | |
| JP4872017B2 (en) | Imaging apparatus, driving method thereof, radiation imaging apparatus, and radiation imaging system using the same | |
| JP2011023426A (en) | Image capturing apparatus and radiation imaging system | |
| JP5028545B2 (en) | Imaging apparatus, radiation imaging apparatus, and radiation imaging system using the same | |
| JP4418639B2 (en) | Imaging apparatus and imaging method | |
| JP4564702B2 (en) | Imaging apparatus and imaging system | |
| JP2002158340A (en) | Radiation imaging device, photoelectric conversion device, and radiation imaging system | |
| JP4921581B2 (en) | Imaging apparatus, radiation imaging apparatus, and radiation imaging system using the same | |
| JP2001320037A (en) | Conversion element, conversion device, photoelectric conversion device, and radiation imaging system | |
| CN100452842C (en) | Photoelectric conversion equipment | |
| JP4599001B2 (en) | Image capturing apparatus and radiation imaging system | |
| JP2006043293A (en) | Radiation imaging apparatus and control method thereof | |
| JP2002033959A (en) | Photoelectric conversion device, driving method thereof, and radiation imaging system | |
| JP2001320038A (en) | Photoelectric conversion device | |
| JP2001074552A (en) | Photoelectric conversion device and driving method thereof | |
| JP2006186032A (en) | Radiation imaging device |