JP2002151669A - Ｘ線撮像装置 - Google Patents
Ｘ線撮像装置Info
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- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
- H04N25/78—Readout circuits for addressed sensors, e.g. output amplifiers or A/D converters
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
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- H10F39/191—Photoconductor image sensors
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- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
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- Signal Processing (AREA)
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- Measurement Of Radiation (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｘ線−電気変換層の信号出力が信号取出しの
ために組込まれるＴＦＴの閾値電圧変動による動作の不
安定性を防止する。 【解決手段】 Ｘ線−電気変換層18に画素電極17をアレ
イ状に配設し、信号を取出すために各画素電極に接続さ
れた画素スイッチング用のゲート絶縁型ＴＦＴ20のゲー
ト電極21に動作時にかかる電圧の平均極性と逆の極性の
電圧パルスを非動作時に印加することにより、ＴＦＴの
閾値電圧（Ｖｔｈ）の変動を抑える。
ために組込まれるＴＦＴの閾値電圧変動による動作の不
安定性を防止する。 【解決手段】 Ｘ線−電気変換層18に画素電極17をアレ
イ状に配設し、信号を取出すために各画素電極に接続さ
れた画素スイッチング用のゲート絶縁型ＴＦＴ20のゲー
ト電極21に動作時にかかる電圧の平均極性と逆の極性の
電圧パルスを非動作時に印加することにより、ＴＦＴの
閾値電圧（Ｖｔｈ）の変動を抑える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＸ線撮像装置に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】医用分野ではＸ線を利用した種々の診断
装置が広く利用されており、その多くはＸ線写真として
診断に供される。
装置が広く利用されており、その多くはＸ線写真として
診断に供される。
【０００３】近年、治療を迅速かつ的確に行う目的で、
患者の医療データをデータベース化する方向に進んでい
る。患者が複数の医療機関を利用する場合、他の医療機
関のデータがないと的確な治療行為が行えない可能性が
ある。例えば他の医療機関で投与された薬剤が不明であ
ると新たに調合される薬剤が身体に副作用を及ぼすこと
があるため、他医療機関のデータを考慮して適切な治療
を行う必要がある。
患者の医療データをデータベース化する方向に進んでい
る。患者が複数の医療機関を利用する場合、他の医療機
関のデータがないと的確な治療行為が行えない可能性が
ある。例えば他の医療機関で投与された薬剤が不明であ
ると新たに調合される薬剤が身体に副作用を及ぼすこと
があるため、他医療機関のデータを考慮して適切な治療
を行う必要がある。
【０００４】Ｘ線撮影の画像データについても、他の医
療機関で既に撮影されたデータが入手できるのであれ
ば、迅速な対応が可能であり、改めて同じようなＸ線照
射をしないですむ。医用Ｘ線診断装置では、従来銀塩フ
イルムを使用して撮影してきたが、これをディジタル化
するためには撮影したフイルムを現像した後、再度スキ
ャナー等で走査してディジタル信号化する必要があり、
手間と時間がかかっていた。
療機関で既に撮影されたデータが入手できるのであれ
ば、迅速な対応が可能であり、改めて同じようなＸ線照
射をしないですむ。医用Ｘ線診断装置では、従来銀塩フ
イルムを使用して撮影してきたが、これをディジタル化
するためには撮影したフイルムを現像した後、再度スキ
ャナー等で走査してディジタル信号化する必要があり、
手間と時間がかかっていた。
【０００５】データベース化のために、最近は１インチ
程度のＣＣＤカメラを組込んだＩＩ−ＴＶが使用されて
いる。しかし肺の撮影をする場合、４０cm×４０cm程度
の大きなサイズに対する間接撮影となるため、解像度等
が十分とはいえず、また装置も大かがりとなる。
程度のＣＣＤカメラを組込んだＩＩ−ＴＶが使用されて
いる。しかし肺の撮影をする場合、４０cm×４０cm程度
の大きなサイズに対する間接撮影となるため、解像度等
が十分とはいえず、また装置も大かがりとなる。
【０００６】これらの方式の問題点を解決するために、
ＭＩＳまたはＭＯＳと称されているゲート絶縁型ａ−Ｓ
ｉ ＴＦＴ（アモルファスシリコン薄膜トランジスタ）
をスイッチング素子としてアレイ状に配列したＸ線平面
検出器を用いたＸ線撮像装置が提案されている（例えば
米国特許第４，６８９，４８７号明細書）。このＸ線平
面検出器の構成を図７に示す。
ＭＩＳまたはＭＯＳと称されているゲート絶縁型ａ−Ｓ
ｉ ＴＦＴ（アモルファスシリコン薄膜トランジスタ）
をスイッチング素子としてアレイ状に配列したＸ線平面
検出器を用いたＸ線撮像装置が提案されている（例えば
米国特許第４，６８９，４８７号明細書）。このＸ線平
面検出器の構成を図７に示す。
【０００７】図７において、画素101は、ａ−ＳｉＴＦ
Ｔ102、光電変換膜103および画素容量（Ｃｓｔ）104で
構成され、画素101は、縦横の各辺に数百個から数千個
並んだアレイ状になつている。光電変換膜103には電源1
05によってバイアス電圧が印加される。ａ−ＳｉＴＦＴ
102は、信号線106と走査線107に接続されており、シフ
トレジスタからなる走査線駆動回路108によってオン・
オフ制御される。信号線106の終端は、信号検出用の増
幅器109に接続されている。
Ｔ102、光電変換膜103および画素容量（Ｃｓｔ）104で
構成され、画素101は、縦横の各辺に数百個から数千個
並んだアレイ状になつている。光電変換膜103には電源1
05によってバイアス電圧が印加される。ａ−ＳｉＴＦＴ
102は、信号線106と走査線107に接続されており、シフ
トレジスタからなる走査線駆動回路108によってオン・
オフ制御される。信号線106の終端は、信号検出用の増
幅器109に接続されている。
【０００８】ここで光電変換膜103は蛍光体層と光導電
層との積層膜で形成され、蛍光体層にＸ線が当たって生
じた光を光導電層が受けて電荷を発生する。
層との積層膜で形成され、蛍光体層にＸ線が当たって生
じた光を光導電層が受けて電荷を発生する。
【０００９】Ｘ線が入射すると、光電変換膜103に電流
が流れ、画素容量Ｃｓｔ104に電荷が蓄積される。走査
線駆動回路108で各走査線107を駆動し１つの走査線に接
続している全てのＴＦＴ102をオンにすると、蓄積され
た電荷は信号線106を通って増幅器109側に転送される。
シフトレジスタ110で、１画素ごとの電荷は増幅器109か
ら出力されＣＲＴなどに表示できるように点順次信号に
変換される。画素に入力する光の量によって電荷量が異
なり、増幅器109の出力振幅は変化する。
が流れ、画素容量Ｃｓｔ104に電荷が蓄積される。走査
線駆動回路108で各走査線107を駆動し１つの走査線に接
続している全てのＴＦＴ102をオンにすると、蓄積され
た電荷は信号線106を通って増幅器109側に転送される。
シフトレジスタ110で、１画素ごとの電荷は増幅器109か
ら出力されＣＲＴなどに表示できるように点順次信号に
変換される。画素に入力する光の量によって電荷量が異
なり、増幅器109の出力振幅は変化する。
【００１０】図７に示す方式は、増幅器109の出力信号
をＡ／Ｄ変換することで、直接ディジタル画像にするこ
とができる。さらに、図中の画素領域は液晶表示装置な
どで周知のＴＦＴスイッチング・アレイと同様な構成で
あり、薄形、大画面の装置が容易に製作できる。
をＡ／Ｄ変換することで、直接ディジタル画像にするこ
とができる。さらに、図中の画素領域は液晶表示装置な
どで周知のＴＦＴスイッチング・アレイと同様な構成で
あり、薄形、大画面の装置が容易に製作できる。
【００１１】さてＸ線平面検出器の画素駆動用ＴＦＴの
半導体は低温処理で製作できるａ−Ｓｉやｐ−Ｓｉ（多
結晶シリコン）が用いられ、ゲート絶縁膜にプラズマＣ
ＶＤ成膜のＳｉＮやＳｉＯ２が主に用いられる。この絶
縁膜は高温処理可能な単結晶半導体で生成される熱酸化
膜よりも膜質が劣るために、信頼性や寿命が劣る。具体
的にはＴＦＴのゲート電極に＋（プラス）バイアスを印
加するとＶｔｈ（閾値電圧）が＋方向にシフトして電流
が流れにくくなるという問題がある。これはゲート絶縁
膜へのキャリアの注入が主な原因である。すなわち図８
はＳｉＯ２の低温酸化膜でゲート絶縁膜を形成したＴＦ
Ｔを８０℃に保持してゲート・ソース電極間電圧を±２
５Ｖに維持したときの一実験例の特性で、時間ｔが経つ
につれてＶｔｈが高い方にシフトしているのがわかる。
場合によっては１０４秒程度で１０Ｖ以上シフトするこ
とがある。
半導体は低温処理で製作できるａ−Ｓｉやｐ−Ｓｉ（多
結晶シリコン）が用いられ、ゲート絶縁膜にプラズマＣ
ＶＤ成膜のＳｉＮやＳｉＯ２が主に用いられる。この絶
縁膜は高温処理可能な単結晶半導体で生成される熱酸化
膜よりも膜質が劣るために、信頼性や寿命が劣る。具体
的にはＴＦＴのゲート電極に＋（プラス）バイアスを印
加するとＶｔｈ（閾値電圧）が＋方向にシフトして電流
が流れにくくなるという問題がある。これはゲート絶縁
膜へのキャリアの注入が主な原因である。すなわち図８
はＳｉＯ２の低温酸化膜でゲート絶縁膜を形成したＴＦ
Ｔを８０℃に保持してゲート・ソース電極間電圧を±２
５Ｖに維持したときの一実験例の特性で、時間ｔが経つ
につれてＶｔｈが高い方にシフトしているのがわかる。
場合によっては１０４秒程度で１０Ｖ以上シフトするこ
とがある。
【００１２】患者等を撮影する場合Ｘ線強度をなるべく
弱くすることが必要であり、またダイナミックレンジを
大きくとるために弱い信号も検出できることが好まし
い。Ｖｔｈの変動はこのような弱信号の検出を不安定に
し、所望のレンジをとることができない。
弱くすることが必要であり、またダイナミックレンジを
大きくとるために弱い信号も検出できることが好まし
い。Ｖｔｈの変動はこのような弱信号の検出を不安定に
し、所望のレンジをとることができない。
【００１３】また、弱信号を利用できる下限を決める要
素に保護ダイオードのオフ電流、浮遊容量による信号シ
フト、オペアンプのノイズ等がある。ここに保護ダイオ
ードはスイッチングＴＦＴの過電圧による破損から保護
するために画素電極に接続され、画素電極が所定の電圧
以上になったときに画素電極からリーク電流を流すもの
である。他方、この保護ダイオードのリーク電流は画素
電極に接続されているＣｓｔに蓄積された電荷を逃がし
てしまうため、小さな信号に対して検出可能な最低信号
レベルを限定してしまう。これを防止するためには、リ
ーク電流を小さくすることが必要である。保護ダイオー
ドはＴＦＴのゲート電極とソース電極（ドレイン電極）
を接続して使用するのが一般的であり、ＴＦＴの特性を
揃える必要がある。
素に保護ダイオードのオフ電流、浮遊容量による信号シ
フト、オペアンプのノイズ等がある。ここに保護ダイオ
ードはスイッチングＴＦＴの過電圧による破損から保護
するために画素電極に接続され、画素電極が所定の電圧
以上になったときに画素電極からリーク電流を流すもの
である。他方、この保護ダイオードのリーク電流は画素
電極に接続されているＣｓｔに蓄積された電荷を逃がし
てしまうため、小さな信号に対して検出可能な最低信号
レベルを限定してしまう。これを防止するためには、リ
ーク電流を小さくすることが必要である。保護ダイオー
ドはＴＦＴのゲート電極とソース電極（ドレイン電極）
を接続して使用するのが一般的であり、ＴＦＴの特性を
揃える必要がある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】本発明はＸ線−電気変
換面の信号出力が信号取出しのために組込まれるＴＦＴ
の閾値電圧変動による動作の不安定性を防止することを
目的とするものである。
換面の信号出力が信号取出しのために組込まれるＴＦＴ
の閾値電圧変動による動作の不安定性を防止することを
目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明における第１の発
明は、Ｘ線−電気変換層と、この層の一方の面にアレイ
状に配列された複数の画素電極と、各画素電極に接続さ
れソース、ドレイン電極の一方が画素電極に、他方が信
号出力線に、ゲート電極が走査線に接続された画素スイ
ッチング用ゲート絶縁型ＴＦＴと、前記ゲート電極に駆
動電圧パルスを印加して前記ＴＦＴをスイッチング駆動
するゲート駆動回路とからなり、前記ゲート駆動回路は
前記ゲート電極に動作時の駆動電圧パルスの平均極性と
逆の極性の電圧パルスを非動作時に印加することを特徴
とするＸ線撮像装置にある。
明は、Ｘ線−電気変換層と、この層の一方の面にアレイ
状に配列された複数の画素電極と、各画素電極に接続さ
れソース、ドレイン電極の一方が画素電極に、他方が信
号出力線に、ゲート電極が走査線に接続された画素スイ
ッチング用ゲート絶縁型ＴＦＴと、前記ゲート電極に駆
動電圧パルスを印加して前記ＴＦＴをスイッチング駆動
するゲート駆動回路とからなり、前記ゲート駆動回路は
前記ゲート電極に動作時の駆動電圧パルスの平均極性と
逆の極性の電圧パルスを非動作時に印加することを特徴
とするＸ線撮像装置にある。
【００１６】画素スイッチング用ゲート絶縁型ＦＥＴの
ゲート電極を駆動する電圧パルスの平均極性が偏ること
により発生するゲートの閾値電圧Ｖｔｈのシフトをこの
偏りと逆極性の電圧パルスを非動作時に印加することに
より、緩和することができる。
ゲート電極を駆動する電圧パルスの平均極性が偏ること
により発生するゲートの閾値電圧Ｖｔｈのシフトをこの
偏りと逆極性の電圧パルスを非動作時に印加することに
より、緩和することができる。
【００１７】第２の発明は、Ｘ線−電気変換層と、この
層の一方の面にアレイ状に配列された複数の画素電極
と、各画素電極に接続されソース、ドレイン電極の一方
が画素電極に、他方が信号出力線に、ゲート電極が走査
線に接続された画素スイッチング用ゲート絶縁型ＴＦＴ
と、前記ゲート電極に動作時に駆動電圧パルスを印加し
て前記ＴＦＴをスイッチング駆動するゲート駆動回路
と、前記ゲート線に並列接続された少なくとも１段のＭ
ＩＳＴＦＴで構成されるノイズ補正回路と、前記画素ス
イッチングＴＦＴの動作時に前記ノイズ補正回路のＴＦ
Ｔのゲート電極に前記駆動電圧パルスと逆極性のゲート
電圧パルスを印加する補正回路制御手段とからなり、前
記補正回路制御手段は前記ノイズ補正回路の前記ゲート
電極に動作時のゲート電圧パルスの平均極性値を零また
は低減する方向の極性の電圧パルスを非動作時に印加す
ることを特徴とするＸ線撮像装置にある。
層の一方の面にアレイ状に配列された複数の画素電極
と、各画素電極に接続されソース、ドレイン電極の一方
が画素電極に、他方が信号出力線に、ゲート電極が走査
線に接続された画素スイッチング用ゲート絶縁型ＴＦＴ
と、前記ゲート電極に動作時に駆動電圧パルスを印加し
て前記ＴＦＴをスイッチング駆動するゲート駆動回路
と、前記ゲート線に並列接続された少なくとも１段のＭ
ＩＳＴＦＴで構成されるノイズ補正回路と、前記画素ス
イッチングＴＦＴの動作時に前記ノイズ補正回路のＴＦ
Ｔのゲート電極に前記駆動電圧パルスと逆極性のゲート
電圧パルスを印加する補正回路制御手段とからなり、前
記補正回路制御手段は前記ノイズ補正回路の前記ゲート
電極に動作時のゲート電圧パルスの平均極性値を零また
は低減する方向の極性の電圧パルスを非動作時に印加す
ることを特徴とするＸ線撮像装置にある。
【００１８】ノイズ補正回路は、走査線に印加される駆
動パルスによりオンする画素スイッチング用ゲート絶縁
型ＴＦＴに接続された信号出力線の電位を、駆動パルス
とは逆方向に降下させ、画素駆動用ＴＦＴにより発生す
る電荷パルスをキャンセルすることにより駆動パルスが
信号出力に影響しないようにして、ノイズを低減する。
具体的には走査線と信号出力線間の寄生容量を通してノ
イズとなるカップリング電荷が発生するが、この電荷を
ノイズ補正回路のＴＦＴのゲート電極に例えば画素とは
逆極性の電圧パルスを印加してキャンセルする。このＴ
ＦＴのＶｔｈの変動を補正回路制御手段により零または
低減する。
動パルスによりオンする画素スイッチング用ゲート絶縁
型ＴＦＴに接続された信号出力線の電位を、駆動パルス
とは逆方向に降下させ、画素駆動用ＴＦＴにより発生す
る電荷パルスをキャンセルすることにより駆動パルスが
信号出力に影響しないようにして、ノイズを低減する。
具体的には走査線と信号出力線間の寄生容量を通してノ
イズとなるカップリング電荷が発生するが、この電荷を
ノイズ補正回路のＴＦＴのゲート電極に例えば画素とは
逆極性の電圧パルスを印加してキャンセルする。このＴ
ＦＴのＶｔｈの変動を補正回路制御手段により零または
低減する。
【００１９】第３の発明は、Ｘ線−電気変換層と、この
層の一方の面にアレイ状に配列された複数の画素電極
と、各画素電極に接続されソース、ドレイン電極の一方
が画素電極に、他方が信号出力線に、ゲート電極が走査
線に接続された画素スイッチング用ゲート絶縁型ＴＦＴ
と、前記ゲート電極に動作時に駆動電圧パルスを印加し
て前記ＴＦＴをスイッチング駆動するゲート駆動回路
と、前記信号出力線に並列接続された少なくとも１段の
ゲート絶縁型ＴＦＴで構成されるノイズ補正回路と、前
記画素スイッチングＴＦＴの動作時に前記ノイズ補正回
路のＴＦＴのゲート電極に前記駆動電圧パルスと逆極性
のゲート電圧パルスを印加する補正回路制御手段とから
なり、前記ノイズ補正回路の前記ＴＦＴのゲート電極の
平均印加電圧が、前記画素スイッチングＴＦＴのゲート
電極の平均印加電圧とプラス、マイナス３０％以内で一
致していることを特徴とするＸ線撮像装置にある。
層の一方の面にアレイ状に配列された複数の画素電極
と、各画素電極に接続されソース、ドレイン電極の一方
が画素電極に、他方が信号出力線に、ゲート電極が走査
線に接続された画素スイッチング用ゲート絶縁型ＴＦＴ
と、前記ゲート電極に動作時に駆動電圧パルスを印加し
て前記ＴＦＴをスイッチング駆動するゲート駆動回路
と、前記信号出力線に並列接続された少なくとも１段の
ゲート絶縁型ＴＦＴで構成されるノイズ補正回路と、前
記画素スイッチングＴＦＴの動作時に前記ノイズ補正回
路のＴＦＴのゲート電極に前記駆動電圧パルスと逆極性
のゲート電圧パルスを印加する補正回路制御手段とから
なり、前記ノイズ補正回路の前記ＴＦＴのゲート電極の
平均印加電圧が、前記画素スイッチングＴＦＴのゲート
電極の平均印加電圧とプラス、マイナス３０％以内で一
致していることを特徴とするＸ線撮像装置にある。
【００２０】実用的な範囲の動作を確保するために、補
正回路のゲート電極の平均印加電圧を画素スイッチング
ＴＦＴのゲート電極の平均印加電位に対してこの範囲に
抑えることが望ましい。
正回路のゲート電極の平均印加電圧を画素スイッチング
ＴＦＴのゲート電極の平均印加電位に対してこの範囲に
抑えることが望ましい。
【００２１】第４の発明は、Ｘ線−電気変換層と、この
層の一方の面に配置された共通電極と、前記層の他方の
面にアレイ状に配列された複数の画素電極と、各画素電
極に接続されソース、ドレイン電極の一方が画素電極
に、他方が信号出力線に、ゲート電極が走査線に接続さ
れた画素スイッチング用ゲート絶縁型ＴＦＴと、前記各
画素電極に接続され画素電極電圧を保護電圧値を越えな
いように制限するＭＩＳＴＦＴでなる保護ダイオード
と、前記共通電極に所定の電圧を印加する電源と、前記
ゲート電極に動作時に駆動電圧パルスを印加して前記Ｔ
ＦＴをスイッチング駆動するゲート駆動回路と、前記保
護ダイオードに接続され前記電源の電圧よりも低電圧の
制限電圧を印加する保護ダイオード電源回路とからな
り、前記保護ダイオード電源回路は非動作時に動作時の
制限電圧よりも低い電圧を前記保護ダイオードに印加す
ることを特徴とするＸ線撮像装置にある。
層の一方の面に配置された共通電極と、前記層の他方の
面にアレイ状に配列された複数の画素電極と、各画素電
極に接続されソース、ドレイン電極の一方が画素電極
に、他方が信号出力線に、ゲート電極が走査線に接続さ
れた画素スイッチング用ゲート絶縁型ＴＦＴと、前記各
画素電極に接続され画素電極電圧を保護電圧値を越えな
いように制限するＭＩＳＴＦＴでなる保護ダイオード
と、前記共通電極に所定の電圧を印加する電源と、前記
ゲート電極に動作時に駆動電圧パルスを印加して前記Ｔ
ＦＴをスイッチング駆動するゲート駆動回路と、前記保
護ダイオードに接続され前記電源の電圧よりも低電圧の
制限電圧を印加する保護ダイオード電源回路とからな
り、前記保護ダイオード電源回路は非動作時に動作時の
制限電圧よりも低い電圧を前記保護ダイオードに印加す
ることを特徴とするＸ線撮像装置にある。
【００２２】Ｘ線−電気変換層にＳｅ層などのＸ線感応
層を用いる場合はとくに層間に１０ｋＶというような高
電圧がかけられるために、画素電極に過大電圧がかかる
場合があり、スイッチングＴＦＴを損傷する可能性があ
る。そこで保護用のダイオードを各画素に接続する。こ
れらの保護ダイオードはＴＦＴのドレイン電極とゲート
電極とを画素電極に接続して構成されており、スイッチ
ングＴＦＴと同じく同一基板上に形成されて同様のゲー
ト絶縁膜構成をもっており、ゲート電極電圧の平均極性
の偏りによってＶｔｈがシフトする。このＶｔｈのシフ
トをダイオード電源回路電圧を非動作時に変化させるこ
とにより緩和する。
層を用いる場合はとくに層間に１０ｋＶというような高
電圧がかけられるために、画素電極に過大電圧がかかる
場合があり、スイッチングＴＦＴを損傷する可能性があ
る。そこで保護用のダイオードを各画素に接続する。こ
れらの保護ダイオードはＴＦＴのドレイン電極とゲート
電極とを画素電極に接続して構成されており、スイッチ
ングＴＦＴと同じく同一基板上に形成されて同様のゲー
ト絶縁膜構成をもっており、ゲート電極電圧の平均極性
の偏りによってＶｔｈがシフトする。このＶｔｈのシフ
トをダイオード電源回路電圧を非動作時に変化させるこ
とにより緩和する。
【００２３】第５の発明は、前記Ｘ線−電気変換層がＸ
線像を直接的に電荷像に変換する層またはＸ線像を光像
に変換し変換された光像を電荷像に変換する層からなる
Ｘ線撮像装置にある。本発明はＸ線像を直接、電荷像に
変換する層にも、いったん光像に変換した後、電荷像に
変換する間接的な層にも適用することができる。
線像を直接的に電荷像に変換する層またはＸ線像を光像
に変換し変換された光像を電荷像に変換する層からなる
Ｘ線撮像装置にある。本発明はＸ線像を直接、電荷像に
変換する層にも、いったん光像に変換した後、電荷像に
変換する間接的な層にも適用することができる。
【００２４】第６の発明は、前記非動作時がブランキン
グ期間である線撮像装置にある。
グ期間である線撮像装置にある。
【００２５】本発明における画像走査は通常のＴＶ走査
方式と同様でよく、ＴＶの帰線期間であるブランキング
期間を非動作期間として、この間のＸ線照射を停止して
照射線量の低減をはかるのが好ましい。この非動作時に
Ｖｔｈシフトを緩和することができる。
方式と同様でよく、ＴＶの帰線期間であるブランキング
期間を非動作期間として、この間のＸ線照射を停止して
照射線量の低減をはかるのが好ましい。この非動作時に
Ｖｔｈシフトを緩和することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】図１乃図４で本発明の一実施形態
を説明する。
を説明する。
【００２７】図２および図３はガラス基板上に多数の画
素をマトリクス状に形成したＸ線−電気変換装置におけ
る、一画素を拡大して示すもので、図２は平面図、図３
は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
素をマトリクス状に形成したＸ線−電気変換装置におけ
る、一画素を拡大して示すもので、図２は平面図、図３
は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【００２８】ガラス基板10上にＴａ、Ａｌ、Ａｌ合金ま
たはＭｏＷからなる１層で形成するか、Ｔａ−ＴａＮｘ
の２層構造からなる金属膜を３００nm堆積させ、エッチ
ングによってゲート電極21、走査線11、画素容量Ｃｓｔ
12、Ｃｓｔ線13の各パターンを同時に形成する。
たはＭｏＷからなる１層で形成するか、Ｔａ−ＴａＮｘ
の２層構造からなる金属膜を３００nm堆積させ、エッチ
ングによってゲート電極21、走査線11、画素容量Ｃｓｔ
12、Ｃｓｔ線13の各パターンを同時に形成する。
【００２９】次にプラズマＣＤＶ法により絶縁膜22とし
て、ＳｉＯｘ約３００nm、ＳｉＮｘ約５０nmを積層した
後、アンドープａ−Ｓｉ24を約１００nm、ストッパ（図
示しない）としてＳｉＮｘを約２００nm堆積する。スト
ッパを裏面露光を用いてゲートに合わせてパターニング
し、ｎ＋ａ−Ｓｉ25を約５０nm堆積した後に、ＴＦＴ20
にあわせてａ−Ｓｉ24、ｎ＋ａ−Ｓｉ25をエッチング
し、ａ−Ｓｉの島を形成する。画素エリア外のコンタク
ト部のＳｉＮｘ／ＳｉＯｘをエッチングしコンタクトホ
ールを形成する。この上にＭｏを約５０nm、Ａｌを約３
５０nmスッパタして積層し、ソース電極27、ドレイン電
極28、補助容量電極12や、信号出力線15、その他の配線
を形成する。
て、ＳｉＯｘ約３００nm、ＳｉＮｘ約５０nmを積層した
後、アンドープａ−Ｓｉ24を約１００nm、ストッパ（図
示しない）としてＳｉＮｘを約２００nm堆積する。スト
ッパを裏面露光を用いてゲートに合わせてパターニング
し、ｎ＋ａ−Ｓｉ25を約５０nm堆積した後に、ＴＦＴ20
にあわせてａ−Ｓｉ24、ｎ＋ａ−Ｓｉ25をエッチング
し、ａ−Ｓｉの島を形成する。画素エリア外のコンタク
ト部のＳｉＮｘ／ＳｉＯｘをエッチングしコンタクトホ
ールを形成する。この上にＭｏを約５０nm、Ａｌを約３
５０nmスッパタして積層し、ソース電極27、ドレイン電
極28、補助容量電極12や、信号出力線15、その他の配線
を形成する。
【００３０】次にＳｉＮｘを約２００nm、その上に感光
性アクリル系樹脂を約１〜５μｍ、好ましくは約３μｍ
積層して保護膜16を形成する。画素スイッチング用とな
るａ−ＳｉＴＦＴ20と補助容量電極12へのコンタクトホ
ールを形成した後に、ＩＴＯを約１００nmの膜厚で画素
電極17を形成する。その上層に、Ｘ線−電気変換層とな
るＳｅ層18を形成する。Ｓｅ層はコンタクト用のｎ型Ｓ
ｅ膜を１〜１００μｍ、好ましくは約３０μｍ成膜し、
その上に抵抗率約１０１２〜１０１６ΩcmのＳｅ膜を５
００〜１０００μｍ好ましくは約３０μｍ成膜、その上
にｐ型Ｓｅ膜を約１〜１００μｍ好ましくは約３０μｍ
成膜して構成され、その上に、共通電極19として、約１
００μｍのＡｌを形成する。最後に駆動回路に接続す
る。これにより、Ｘ線−電気変換層の一方の面にアレイ
状の画素電極とｎチャンネル型の画素スイッチングＴＦ
Ｔが配置された構造のＸ線撮像装置が得られる。
性アクリル系樹脂を約１〜５μｍ、好ましくは約３μｍ
積層して保護膜16を形成する。画素スイッチング用とな
るａ−ＳｉＴＦＴ20と補助容量電極12へのコンタクトホ
ールを形成した後に、ＩＴＯを約１００nmの膜厚で画素
電極17を形成する。その上層に、Ｘ線−電気変換層とな
るＳｅ層18を形成する。Ｓｅ層はコンタクト用のｎ型Ｓ
ｅ膜を１〜１００μｍ、好ましくは約３０μｍ成膜し、
その上に抵抗率約１０１２〜１０１６ΩcmのＳｅ膜を５
００〜１０００μｍ好ましくは約３０μｍ成膜、その上
にｐ型Ｓｅ膜を約１〜１００μｍ好ましくは約３０μｍ
成膜して構成され、その上に、共通電極19として、約１
００μｍのＡｌを形成する。最後に駆動回路に接続す
る。これにより、Ｘ線−電気変換層の一方の面にアレイ
状の画素電極とｎチャンネル型の画素スイッチングＴＦ
Ｔが配置された構造のＸ線撮像装置が得られる。
【００３１】図１に図２および図３で説明した画素をも
つ、直接変換型Ｘ線撮像装置の等価回路を示す。この回
路では、画素30は、画素スイッチングａ−ＳｉＴＦＴ2
0、Ｘ線−電気変換層18および画素容量(以下Cstとする)
12で構成され、画素30は、縦横の各辺に数百個から数千
個並んだアレイ状（以下ＴＦＴアレイと呼ぶ）になって
いる。Ｘ線−電気変換層18には共通電極19に接続された
電源（図示せず）によって負のバイアス電圧が印加され
る。画素スイッチングａ−ＳｉＴＦＴ20は、信号出力線
15と走査線11に接続されており、走査線駆動回路31によ
ってゲートパルスが印加されオン・オフが制御される。
すなわちＴＦＴ20は画素電極17にソース電極27かドレイ
ン電極28の一方が接続され、他方が信号出力線15に接続
され、さらにゲート電極21が走査線11に接続される。
つ、直接変換型Ｘ線撮像装置の等価回路を示す。この回
路では、画素30は、画素スイッチングａ−ＳｉＴＦＴ2
0、Ｘ線−電気変換層18および画素容量(以下Cstとする)
12で構成され、画素30は、縦横の各辺に数百個から数千
個並んだアレイ状（以下ＴＦＴアレイと呼ぶ）になって
いる。Ｘ線−電気変換層18には共通電極19に接続された
電源（図示せず）によって負のバイアス電圧が印加され
る。画素スイッチングａ−ＳｉＴＦＴ20は、信号出力線
15と走査線11に接続されており、走査線駆動回路31によ
ってゲートパルスが印加されオン・オフが制御される。
すなわちＴＦＴ20は画素電極17にソース電極27かドレイ
ン電極28の一方が接続され、他方が信号出力線15に接続
され、さらにゲート電極21が走査線11に接続される。
【００３２】信号出力線15の終端は、信号検出増幅器32
に接続されている。画素アレイ部33の外部の周辺回路の
一部としてノイズ補正回路34が信号出力線15に並列して
接続されている。ノイズ補正回路34は画素スイッチング
ＴＦＴ20と同様に形成された補正用ＴＦＴ40と容量41の
直列回路で構成され、信号出力線15に接続配置される。
補正用ＴＦＴのドレイン電極は容量を介して接地または
その近傍の電位のバイアス電源に接続される。補正回路
はパルス補正ゲート制御回路43により、補正用ＴＦＴ40
のゲート電極に負の電圧（ゲートパルス）を印加して、
画素スイッチングＴＦＴ20のゲート電極21のスイッチン
グにより発生する寄生容量とのカップリングにより発生
するノイズ信号分を差し引き、画素電極で集められ蓄積
容量に蓄積されて電荷分のみを検出する。
に接続されている。画素アレイ部33の外部の周辺回路の
一部としてノイズ補正回路34が信号出力線15に並列して
接続されている。ノイズ補正回路34は画素スイッチング
ＴＦＴ20と同様に形成された補正用ＴＦＴ40と容量41の
直列回路で構成され、信号出力線15に接続配置される。
補正用ＴＦＴのドレイン電極は容量を介して接地または
その近傍の電位のバイアス電源に接続される。補正回路
はパルス補正ゲート制御回路43により、補正用ＴＦＴ40
のゲート電極に負の電圧（ゲートパルス）を印加して、
画素スイッチングＴＦＴ20のゲート電極21のスイッチン
グにより発生する寄生容量とのカップリングにより発生
するノイズ信号分を差し引き、画素電極で集められ蓄積
容量に蓄積されて電荷分のみを検出する。
【００３３】図４は本実施形態で画素回路およびノイズ
補正回路に印加されるゲートパルス波形および画素電位
を示すもので、アレイ配列の画素電極はＴＶ走査と同じ
く水平、垂直走査期間とその間のブランキング期間で構
成するフレーム期間を単位とする画像読み出し方式をと
り、ブランキング期間をＸ線照射停止の非動作期間に設
定する。
補正回路に印加されるゲートパルス波形および画素電位
を示すもので、アレイ配列の画素電極はＴＶ走査と同じ
く水平、垂直走査期間とその間のブランキング期間で構
成するフレーム期間を単位とする画像読み出し方式をと
り、ブランキング期間をＸ線照射停止の非動作期間に設
定する。
【００３４】図において、各画素の読込み時間以外はス
イッチングＴＦＴのゲート電極に負（−８Ｖ）の電圧が
印加され、読取り時のみ、正（＋２５Ｖ）のゲートパル
ス電圧が印加されてオンとなる。図はｎ番目のＴＦＴの
ゲート電極にゲートパルスが印加された状態を示してい
る。
イッチングＴＦＴのゲート電極に負（−８Ｖ）の電圧が
印加され、読取り時のみ、正（＋２５Ｖ）のゲートパル
ス電圧が印加されてオンとなる。図はｎ番目のＴＦＴの
ゲート電極にゲートパルスが印加された状態を示してい
る。
【００３５】一方、ノイズ補正回路34ではゲート電圧
（Ｖｇ）として各信号出力線15からのデータ読込み時間
ｔ０に同期して通常の画素とは逆極性のマイナスのゲー
トパルスを印加して、寄生容量とのカップリング電荷を
キャンセルする。このため、図４のパルス図形に示すよ
うに、ノイズ補正回路には通常、正の標準ゲート電圧が
印加され、１フレーム当たり信号出力線の数だけ負のパ
ルスが印加される。参考のために（ｎ＋１）番目の画素
スイッチングＴＦＴのゲートルスとノイズ補正回路のゲ
ートパルスの対応を示す。この図の場合には１信号出力
線当たり複数のノイズ補正画素で表示用画素のノイズを
キャンセルするために、補正回路のＴＦＴには正極性の
標準ゲート電圧（＋２Ｖ）に対して、数倍の値の負の極
性の電圧パルス（−８Ｖ）が印加される。通常の表示用
画素では１フレームに１回のみ正のパルスが印加される
が、補正回路では時間平均して負極性の電圧が印加さ
れ、実質的には負極性のゲート電圧が印加されている時
間が長い負の平均極性の状態になる。
（Ｖｇ）として各信号出力線15からのデータ読込み時間
ｔ０に同期して通常の画素とは逆極性のマイナスのゲー
トパルスを印加して、寄生容量とのカップリング電荷を
キャンセルする。このため、図４のパルス図形に示すよ
うに、ノイズ補正回路には通常、正の標準ゲート電圧が
印加され、１フレーム当たり信号出力線の数だけ負のパ
ルスが印加される。参考のために（ｎ＋１）番目の画素
スイッチングＴＦＴのゲートルスとノイズ補正回路のゲ
ートパルスの対応を示す。この図の場合には１信号出力
線当たり複数のノイズ補正画素で表示用画素のノイズを
キャンセルするために、補正回路のＴＦＴには正極性の
標準ゲート電圧（＋２Ｖ）に対して、数倍の値の負の極
性の電圧パルス（−８Ｖ）が印加される。通常の表示用
画素では１フレームに１回のみ正のパルスが印加される
が、補正回路では時間平均して負極性の電圧が印加さ
れ、実質的には負極性のゲート電圧が印加されている時
間が長い負の平均極性の状態になる。
【００３６】図４の結果から分かるように、画素スイッ
チングＴＦＴは負の極性のゲート電圧の印加される状態
が長く、時間軸における平均電圧値は負極性であり負の
平均極性となり、負のＶｔｈシフトを示す。本実施形態
ではこれらのＶｔｈシフトを補正するために、読み込み
に関係の無いブランキング期間ｔ２すなわち非動作時
に、画素スイッチングＴＦＴに対して、正のゲート電極
パルス（Ｖｇｐ（ＢＬＮＫ））を印加して、Ｖｔｈシフ
トを減少させる。この補正パルスはＴＦＴをオン状態に
しない値を選ぶ。
チングＴＦＴは負の極性のゲート電圧の印加される状態
が長く、時間軸における平均電圧値は負極性であり負の
平均極性となり、負のＶｔｈシフトを示す。本実施形態
ではこれらのＶｔｈシフトを補正するために、読み込み
に関係の無いブランキング期間ｔ２すなわち非動作時
に、画素スイッチングＴＦＴに対して、正のゲート電極
パルス（Ｖｇｐ（ＢＬＮＫ））を印加して、Ｖｔｈシフ
トを減少させる。この補正パルスはＴＦＴをオン状態に
しない値を選ぶ。
【００３７】さらにノイズ補正回路のＴＦＴのゲート電
極に正のゲート電極パルス（Ｖｇｃ（ＢＬＮＫ））（＋
２５Ｖ）を印加してＶｔｈを減少させる。
極に正のゲート電極パルス（Ｖｇｃ（ＢＬＮＫ））（＋
２５Ｖ）を印加してＶｔｈを減少させる。
【００３８】これにより、補正パルスを加えない場合よ
りも画素回路とノイズ補正回路のＴＦＴのＶｔｈの差を
小さくすることができる。
りも画素回路とノイズ補正回路のＴＦＴのＶｔｈの差を
小さくすることができる。
【００３９】Ｖｔｈのシフトは、式（１）により表され
る。
る。
【００４０】 ｄＶｔｈ＝Ａｅｘｐ（−ｅＥａ／ｋＴ）（ｌｏｇｔ）β（｜Ｖｇ｜）γ…（１ ） ｄＶｔｈはＶｔｈのシフト量、ｔはゲート電圧の実効的
印加時間、Ｖｇはゲート電圧、Ｔは絶対温度、であり、
Ａ、Ｅａ、β、γはＴＦＴにより決まり、通常正のＶｇ
で、Ａは２〜５（３．５）、Ｅａは０．２〜０．３５
（０．２５）、βは２〜５（３）、γは１〜２．５
（１．７）程度の値を取り、括弧内は標準的な値であ
る。負のＶｇではＡは−５〜５０（３０）、Ｅａは０．
２５〜０．５（０．４）、βは２〜５（３）、γは１〜
３（２）程度の値を取る。正確にＶｔｈを補正するため
にはＴＦＴの特性に応じて補正すればよい。正と負のＶ
ｇによるＶｔｈシフトの極性が逆であり、時間平均Ｖｇ
が実効的なＶｇとなるため、逆極性のＶｇを印加するこ
とによりＶｔｈシフトをキャンセルできる。
印加時間、Ｖｇはゲート電圧、Ｔは絶対温度、であり、
Ａ、Ｅａ、β、γはＴＦＴにより決まり、通常正のＶｇ
で、Ａは２〜５（３．５）、Ｅａは０．２〜０．３５
（０．２５）、βは２〜５（３）、γは１〜２．５
（１．７）程度の値を取り、括弧内は標準的な値であ
る。負のＶｇではＡは−５〜５０（３０）、Ｅａは０．
２５〜０．５（０．４）、βは２〜５（３）、γは１〜
３（２）程度の値を取る。正確にＶｔｈを補正するため
にはＴＦＴの特性に応じて補正すればよい。正と負のＶ
ｇによるＶｔｈシフトの極性が逆であり、時間平均Ｖｇ
が実効的なＶｇとなるため、逆極性のＶｇを印加するこ
とによりＶｔｈシフトをキャンセルできる。
【００４１】画素回路およびノイズ補正回路への補正ゲ
ートパルスの適用は、上述のように両者に対して実施し
たが、いずれか一方の回路に適用しても効果があること
は言うまでもない。
ートパルスの適用は、上述のように両者に対して実施し
たが、いずれか一方の回路に適用しても効果があること
は言うまでもない。
【００４２】また、このような効果はX線により蛍光体
を光らせて得られる光学像を光導電膜で電荷像に変換す
る間接変換型のＸ線−電気変換層おいても同様に得るこ
とができる。
を光らせて得られる光学像を光導電膜で電荷像に変換す
る間接変換型のＸ線−電気変換層おいても同様に得るこ
とができる。
【００４３】また次に、より簡単にＶｔｈシフトをキャ
ンセルする第２の実施形態を示す。これはノイズ補正回
路と画素回路の平均的な印加電圧を或る関係に保つこと
により実現できる。通常は＋（正）バイアスの総加算時
間と−（負）バイアスの総加算時間をほぼ等しくするこ
とにより実現できる。また負バイアスによるシフトが正
バイアスシフトより小さいために負バイアスの印加時間
をより長くしても良い。
ンセルする第２の実施形態を示す。これはノイズ補正回
路と画素回路の平均的な印加電圧を或る関係に保つこと
により実現できる。通常は＋（正）バイアスの総加算時
間と−（負）バイアスの総加算時間をほぼ等しくするこ
とにより実現できる。また負バイアスによるシフトが正
バイアスシフトより小さいために負バイアスの印加時間
をより長くしても良い。
【００４４】すなわち以下の式（２）の関係を満足する
ことにより実現できる。この式は１フレーム時間内での
印加パルスの電圧と時間の積の総和を表している。平均
バイアスはこの総和をパルスの印加時間で割ればよい。
ことにより実現できる。この式は１フレーム時間内での
印加パルスの電圧と時間の積の総和を表している。平均
バイアスはこの総和をパルスの印加時間で割ればよい。
【００４５】 Vgp(L)×(Nsig-1)×(tgp(H)+tgp(L))＋Vgc(H)×1×tgc(H) =(Vc(H)×tc(H)+Vc(L)×tc(L))×Nsig …（２） ここで記号は図４に示す。添え字のｐは画素回路のＴＦ
Ｔ、ｃは補正回路のＴＦＴへのパルスを示す。例えば、
tgc(L)=tgp(L)=24μs, tgc(H)=tgp(H)=6μs,Vgc(L)=-8
V, Vgc(H)=2V, Nsig=1550, Vgp(H)=24V, Vgp(L)=-6
Vとすることにより補正回路と画素回路のＶｔｈシフト
を揃えることができる。このときVgc(H)=2V, Vgc(L)=-8
Vとすればよい。
Ｔ、ｃは補正回路のＴＦＴへのパルスを示す。例えば、
tgc(L)=tgp(L)=24μs, tgc(H)=tgp(H)=6μs,Vgc(L)=-8
V, Vgc(H)=2V, Nsig=1550, Vgp(H)=24V, Vgp(L)=-6
Vとすることにより補正回路と画素回路のＶｔｈシフト
を揃えることができる。このときVgc(H)=2V, Vgc(L)=-8
Vとすればよい。
【００４６】また、画素回路ＴＦＴのゲート電極の振幅
は２４−（−６）＝３０Ｖであり、補正回路の振幅は２
−（−８）＝１０Ｖであるため、補正回路ＴＦＴを画素
回路ＴＦＴの３倍の３個、すなわち３段として、これで
１画素回路を補正して画素スイッチングＴＦＴの容量に
よるノイズをキャンセルすることができる。補正画素の
ゲートパルスは画素回路の電圧やパルス振幅に合わせて
ほぼ式（２）に合わせることにより、画素回路と補正回
路のＶｔｈシフトを合わせることができる。
は２４−（−６）＝３０Ｖであり、補正回路の振幅は２
−（−８）＝１０Ｖであるため、補正回路ＴＦＴを画素
回路ＴＦＴの３倍の３個、すなわち３段として、これで
１画素回路を補正して画素スイッチングＴＦＴの容量に
よるノイズをキャンセルすることができる。補正画素の
ゲートパルスは画素回路の電圧やパルス振幅に合わせて
ほぼ式（２）に合わせることにより、画素回路と補正回
路のＶｔｈシフトを合わせることができる。
【００４７】本実施形態のようにブランキング時間での
ゲート補正パルスを印加しなくても式（２）を満足でき
れば、ブランキングゲートパルスを印加しなくても良
い。式（２）は１フレーム期間内での印加パルスの電圧
と時間の積の総和を表しており、これを１フレーム期間
で割れば、時間平均の印加電圧を表すが、この時間平均
の印加電圧の差が画素スイッチングＴＦＴとそれ以外の
ＴＦＴの間で±３０％以内であればＶｔｈシフトの差は
実用的な範囲内で動作に問題ない。また、図４に示すよ
うに画素ＴＦＴへの実質的なゲート印加電圧はＶｇｐ−
Ｖｐで有り、これはＶｇｐとは異なるため、厳密に調整
しても良いが、画素スイッチングＴＦＴとの平均的な印
加電圧差が±３０％以内であれば実用的には差し支えな
い。
ゲート補正パルスを印加しなくても式（２）を満足でき
れば、ブランキングゲートパルスを印加しなくても良
い。式（２）は１フレーム期間内での印加パルスの電圧
と時間の積の総和を表しており、これを１フレーム期間
で割れば、時間平均の印加電圧を表すが、この時間平均
の印加電圧の差が画素スイッチングＴＦＴとそれ以外の
ＴＦＴの間で±３０％以内であればＶｔｈシフトの差は
実用的な範囲内で動作に問題ない。また、図４に示すよ
うに画素ＴＦＴへの実質的なゲート印加電圧はＶｇｐ−
Ｖｐで有り、これはＶｇｐとは異なるため、厳密に調整
しても良いが、画素スイッチングＴＦＴとの平均的な印
加電圧差が±３０％以内であれば実用的には差し支えな
い。
【００４８】図５は本発明の第３の実施形態を示すもの
で、直接変換型でＳｅのＸ線−電気変換層に＋３ｋＶ〜
＋１０ｋＶの正バイアスを印加して動作させる場合に、
画素電位の高電圧によるＴＦＴや蓄積容量の絶縁破壊を
防止するための保護ダイオードを使用する場合がある。
このような場合についても同様のＶｔｈ変動対策を施す
ことができる例を示すものである。この場合、Ｓｅは画
素電極上にｐ型、ｉ型、ｎ型の順に形成される。
で、直接変換型でＳｅのＸ線−電気変換層に＋３ｋＶ〜
＋１０ｋＶの正バイアスを印加して動作させる場合に、
画素電位の高電圧によるＴＦＴや蓄積容量の絶縁破壊を
防止するための保護ダイオードを使用する場合がある。
このような場合についても同様のＶｔｈ変動対策を施す
ことができる例を示すものである。この場合、Ｓｅは画
素電極上にｐ型、ｉ型、ｎ型の順に形成される。
【００４９】図は保護ダイオードを接続した画素の等価
回路を示す。なお図１乃至４と同符号の部分は同様部分
を示す。保護ダイオード50は複数のＴＦＴの直列接続に
より形成されている。図では２個のＴＦＴ51、52が直列
接続され各ゲート電極53と一端のドレイン電極54が画素
電極17に、他方の端のソース電極55が保護ダイオード電
源回路56に接続される。
回路を示す。なお図１乃至４と同符号の部分は同様部分
を示す。保護ダイオード50は複数のＴＦＴの直列接続に
より形成されている。図では２個のＴＦＴ51、52が直列
接続され各ゲート電極53と一端のドレイン電極54が画素
電極17に、他方の端のソース電極55が保護ダイオード電
源回路56に接続される。
【００５０】直接変換型ではＸ線−電気変換層の共通電
極19にバイアス電源５７から３〜１０ｋＶの強い電圧を
印加するために、強い強度のＸ線が照射された場合には
画素電極17の電位が上がり画素スイッチングＴＦＴ20や
蓄積容量12の絶縁を破壊する可能性があるため、画素電
極17に最高規制電位を規定しなければならない。最高規
制電位は保護ダイオード50のバイアス電位で規定でき１
０〜３０Ｖ程度に設定する。このバイアスが保護ダイオ
ードバイアス電源56から常時印加されるために画素電位
と保護バイアスの差の正電圧が常に保護ダイオードのＴ
ＦＴ50に印加されＶｔｈの＋シフトを発生させ保護バイ
アスの閾値を変化させる。
極19にバイアス電源５７から３〜１０ｋＶの強い電圧を
印加するために、強い強度のＸ線が照射された場合には
画素電極17の電位が上がり画素スイッチングＴＦＴ20や
蓄積容量12の絶縁を破壊する可能性があるため、画素電
極17に最高規制電位を規定しなければならない。最高規
制電位は保護ダイオード50のバイアス電位で規定でき１
０〜３０Ｖ程度に設定する。このバイアスが保護ダイオ
ードバイアス電源56から常時印加されるために画素電位
と保護バイアスの差の正電圧が常に保護ダイオードのＴ
ＦＴ50に印加されＶｔｈの＋シフトを発生させ保護バイ
アスの閾値を変化させる。
【００５１】この閾値の変化を減少させるために、図６
に示すように、画素電位の読み出し直後ｔ１やブランキ
ング期間ｔ２に規定電圧以下０Ｖ程度までの補正電圧パ
ルスＶｃ、Ｖｃ（ＢＬＮＫ）を印加することによりＶｔ
ｈの増加を防止できる。すなわち動作時に付勢される電
圧の平均極性と逆極性の電圧を、信号取出しに支障のな
い信号読取り直後やブランキング期間に印加することで
Ｖｔｈシフトを抑えることができる。この補正電圧パル
スの電圧の負の値が通常のバイアス電圧値に対してＴＦ
ＴのＶｔｈを超えると保護ダイオードがオンされ画素電
極17の信号電荷が保護ダイオード電源回路56側に流出す
るために負の電圧はＶｔｈを超えない範囲で設定する必
要がある。
に示すように、画素電位の読み出し直後ｔ１やブランキ
ング期間ｔ２に規定電圧以下０Ｖ程度までの補正電圧パ
ルスＶｃ、Ｖｃ（ＢＬＮＫ）を印加することによりＶｔ
ｈの増加を防止できる。すなわち動作時に付勢される電
圧の平均極性と逆極性の電圧を、信号取出しに支障のな
い信号読取り直後やブランキング期間に印加することで
Ｖｔｈシフトを抑えることができる。この補正電圧パル
スの電圧の負の値が通常のバイアス電圧値に対してＴＦ
ＴのＶｔｈを超えると保護ダイオードがオンされ画素電
極17の信号電荷が保護ダイオード電源回路56側に流出す
るために負の電圧はＶｔｈを超えない範囲で設定する必
要がある。
【００５２】以上実施形態ではＴＦＴをｎチャンネル
型、またａ−Ｓｉ(アモルファス・シリコン)で形成した
例について説明したが、ｐチャンネル型、またpoly-Ｓ
ｉ(ポリ・シリコン)で形成したものでも同様のＶｔｈ変
動対策の効果がある。poly-Ｓｉで形成すると、ＴＦＴ
を小さくすることが出来るので、画素の有効エリアが拡
大し、また、周辺回路も同じガラス基板上で作成出来る
ため、周辺回路を含めた製造コストが安くなるという利
点がある。
型、またａ−Ｓｉ(アモルファス・シリコン)で形成した
例について説明したが、ｐチャンネル型、またpoly-Ｓ
ｉ(ポリ・シリコン)で形成したものでも同様のＶｔｈ変
動対策の効果がある。poly-Ｓｉで形成すると、ＴＦＴ
を小さくすることが出来るので、画素の有効エリアが拡
大し、また、周辺回路も同じガラス基板上で作成出来る
ため、周辺回路を含めた製造コストが安くなるという利
点がある。
【００５３】ＴＦＴのＶｔｈ変動はゲート絶縁膜の種類
や膜質、パシベーション絶縁膜等により多少変化する
が、逆極性の補正パルスの値、タイミング等は、ＴＦＴ
のＶｔｈ変動の特性に合わせて設計することで、最適値
を得ることができる。また、画素ＴＦＴやノイズ補正Ｔ
ＦＴのゲートパルスの形状は用途に応じて変更しても本
発明を適用でき、駆動時の平均的なバイアスと逆の極性
の電圧を非動作時に印加すればよい。ノイズ補正回路の
段数は目的により適宜変更してもよく、画素用ＴＦＴの
ゲート電圧の振幅がい１個の補正用ＴＦＴのゲート振幅
と段数の積にほぼ等しくなればよい。また、電源投入
し、Ｘ線非照射時で撮像していない時に、通常使用時と
逆の極性のバイアスを印加するのもＶｔｈ変動対策に有
効である。
や膜質、パシベーション絶縁膜等により多少変化する
が、逆極性の補正パルスの値、タイミング等は、ＴＦＴ
のＶｔｈ変動の特性に合わせて設計することで、最適値
を得ることができる。また、画素ＴＦＴやノイズ補正Ｔ
ＦＴのゲートパルスの形状は用途に応じて変更しても本
発明を適用でき、駆動時の平均的なバイアスと逆の極性
の電圧を非動作時に印加すればよい。ノイズ補正回路の
段数は目的により適宜変更してもよく、画素用ＴＦＴの
ゲート電圧の振幅がい１個の補正用ＴＦＴのゲート振幅
と段数の積にほぼ等しくなればよい。また、電源投入
し、Ｘ線非照射時で撮像していない時に、通常使用時と
逆の極性のバイアスを印加するのもＶｔｈ変動対策に有
効である。
【００５４】
【発明の効果】このように、医用X線診断装置のX線撮像
装置の画素または周辺回路に用いられるＴＦＴのゲート
・ソース電極間の電位に通常使用時の逆の極性のパルス
を印加することによりＶｔｈ変動を押さえることがで
き、これにより各ＴＦＴのＶｔｈ変動をほぼ同じ値に保
つことができるために検出器全体の特性変動を押さえた
り、揃えたりすることができる。これにより弱いＸ線強
度で人体に安全な状態で使用することができる。
装置の画素または周辺回路に用いられるＴＦＴのゲート
・ソース電極間の電位に通常使用時の逆の極性のパルス
を印加することによりＶｔｈ変動を押さえることがで
き、これにより各ＴＦＴのＶｔｈ変動をほぼ同じ値に保
つことができるために検出器全体の特性変動を押さえた
り、揃えたりすることができる。これにより弱いＸ線強
度で人体に安全な状態で使用することができる。
【図１】本発明の一実施形態のＸ線撮像装置の回路略
図。
図。
【図２】本発明の一実施形態の画素部分の一部を拡大し
た平面図。
た平面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図４】本発明の一実施形態の電圧パルス波形を説明す
る図。
る図。
【図５】本発明の他の実施形態の回路略図。
【図６】本発明の他の実施形態の電圧パルス波形を説明
する図。
する図。
【図７】従来例の回路図。
【図８】ＴＦＴの閾値電圧Ｖｔｈのシフトを説明するｌ
ｏｇｔ−ΔＶｔｈ曲線図。
ｏｇｔ−ΔＶｔｈ曲線図。
１１：走査線 １２：画素容量 １５：信号出力線 １７：画素電極 １８：Ｘ線−電気変換層 １９：共通電極 ２０：画素スイッチングＴＦＴ ２１：ゲート電極 ２７：ソース電極 ２８：ドレイン電極 ３０：画素 ３１：走査線駆動回路 ３２：信号出力増幅器 ３３：画素回路 ３４：ノイズ補正回路 ３５：ノイズ補正ゲート制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 31/09 (72)発明者 岡 俊行 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Ｆターム(参考） 2G088 EE01 FF02 GG21 JJ05 JJ31 KK32 LL11 LL12 LL15 4M118 AA08 AA10 AB01 BA05 CA05 CA32 CB05 CB14 DB13 FB03 FB09 FB13 FB14 FB16 GA10 5F088 AA02 AB01 BA10 BB07 EA04 EA08 KA08 LA08 5F110 BB10 CC07 DD02 EE03 EE04 EE06 EE14 FF02 FF03 FF09 FF30 GG02 GG13 GG15 GG25 HK03 HK04 HK09 HK16 HK22 HK33 HL07 NN03 NN04 NN14 NN16 NN24 NN27 QQ12
Claims (6)
- 【請求項１】 Ｘ線−電気変換層と、この層の一方の面
にアレイ状に配列された複数の画素電極と、各画素電極
に接続されソース、ドレイン電極の一方が画素電極に、
他方が信号出力線に、ゲート電極が走査線に接続された
画素スイッチング用ゲート絶縁型ＴＦＴと、前記ゲート
電極に駆動電圧パルスを印加して前記ＴＦＴをスイッチ
ング駆動するゲート駆動回路とからなり、 前記ゲート駆動回路は前記ゲート電極に動作時の駆動電
圧パルスの平均極性と逆の極性の電圧パルスを非動作時
に印加することを特徴とするＸ線撮像装置。 - 【請求項２】 Ｘ線−電気変換層と、この層の一方の面
にアレイ状に配列された複数の画素電極と、各画素電極
に接続されソース、ドレイン電極の一方が画素電極に、
他方が信号出力線に、ゲート電極が走査線に接続された
画素スイッチング用ゲート絶縁型ＴＦＴと、前記ゲート
電極に動作時に駆動電圧パルスを印加して前記ＴＦＴを
スイッチング駆動するゲート駆動回路と、前記信号出力
線に並列接続された少なくとも１段のゲート絶縁型ＴＦ
Ｔで構成されるノイズ補正回路と、前記画素スイッチン
グＴＦＴの動作時に前記ノイズ補正回路のＴＦＴのゲー
ト電極に前記駆動電圧パルスと逆極性のゲート電圧パル
スを印加する補正回路制御手段とからなり、 前記補正回路制御手段は前記ノイズ補正回路の前記ゲー
ト電極に動作時のゲート電圧パルスの平均極性値を零ま
たは低減する方向の極性の電圧パルスを非動作時に印加
することを特徴とするＸ線撮像装置。 - 【請求項３】 Ｘ線−電気変換層と、この層の一方の面
にアレイ状に配列された複数の画素電極と、各画素電極
に接続されソース、ドレイン電極の一方が画素電極に、
他方が信号出力線に、ゲート電極が走査線に接続された
画素スイッチング用ゲート絶縁型ＴＦＴと、前記ゲート
電極に動作時に駆動電圧パルスを印加して前記ＴＦＴを
スイッチング駆動するゲート駆動回路と、前記信号出力
線に並列接続された少なくとも１段のゲート絶縁型ＴＦ
Ｔで構成されるノイズ補正回路と、前記画素スイッチン
グＴＦＴの動作時に前記ノイズ補正回路のＴＦＴのゲー
ト電極に前記駆動電圧パルスと逆極性のゲート電圧パル
スを印加する補正回路制御手段とからなり、 前記ノイズ補正回路の前記ＴＦＴのゲート電極の平均印
加電圧が、前記画素スイッチングＴＦＴの平均印加電圧
とプラス、マイナス３０％以内で一致していることを特
徴とするＸ線撮像装置。 - 【請求項４】 Ｘ線−電気変換層と、この層の一方の面
に配置された共通電極と、前記層の他方の面にアレイ状
に配列された複数の画素電極と、各画素電極に接続され
ソース、ドレイン電極の一方が画素電極に、他方が信号
出力線に、ゲート電極が走査線に接続された画素スイッ
チング用ゲート絶縁型ＴＦＴと、前記各画素電極に接続
され画素電極電圧を保護電圧値を越えないように制限す
るＭＩＳＴＦＴでなる保護ダイオードと、前記共通電極
に所定の電圧を印加する電源と、前記ゲート電極に動作
時に駆動電圧パルスを印加して前記ＴＦＴをスイッチン
グ駆動するゲート駆動回路と、前記保護ダイオードに接
続され前記電源の電圧よりも低電圧の制限電圧を印加す
る保護ダイオード電源回路とからなり、 前記保護ダイオード電源回路は非動作時に動作時の制限
電圧よりも低い電圧を前記保護ダイオードに印加するこ
とを特徴とするＸ線撮像装置。 - 【請求項５】 前記Ｘ線−電気変換層がＸ線像を直接的
に電荷像に変換する層またはＸ線像を光像に変換し変換
された光像を電荷像に変換する層からなる請求項１乃至
４のいずれかに記載のＸ線撮像装置。 - 【請求項６】 前記非動作時がブランキング期間である
請求項１乃至４のいずれかに記載のＸ線撮像装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000346565A JP2002151669A (ja) | 2000-11-14 | 2000-11-14 | Ｘ線撮像装置 |
| US09/986,896 US20020093581A1 (en) | 2000-11-14 | 2001-11-13 | X-ray imaging device |
| US11/414,483 US20060237647A1 (en) | 2000-11-14 | 2006-05-01 | X-ray imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000346565A JP2002151669A (ja) | 2000-11-14 | 2000-11-14 | Ｘ線撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002151669A true JP2002151669A (ja) | 2002-05-24 |
Family
ID=18820414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000346565A Pending JP2002151669A (ja) | 2000-11-14 | 2000-11-14 | Ｘ線撮像装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US20020093581A1 (ja) |
| JP (1) | JP2002151669A (ja) |
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| WO2015084068A1 (ko) * | 2013-12-04 | 2015-06-11 | 주식회사 레이언스 | 엑스선 디텍터 및 이를 이용한 엑스선 영상장치와 이의 구동방법 |
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| TWI441566B (zh) * | 2012-05-14 | 2014-06-11 | 國立交通大學 | 主動式ｘ光感測電路及其感測方法 |
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| KR20160038387A (ko) * | 2014-09-30 | 2016-04-07 | 주식회사 레이언스 | 엑스선 디텍터 및 그 구동방법 |
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| WO2016114153A1 (ja) * | 2015-01-13 | 2016-07-21 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置、駆動方法、及び、電子機器 |
| CN105528986B (zh) * | 2016-02-03 | 2018-06-01 | 京东方科技集团股份有限公司 | 去噪方法、去噪装置、栅极驱动电路和显示装置 |
| CN120266601A (zh) * | 2022-12-13 | 2025-07-04 | 深圳帧观德芯科技有限公司 | 半导体x射线检测器 |
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2000
- 2000-11-14 JP JP2000346565A patent/JP2002151669A/ja active Pending
-
2001
- 2001-11-13 US US09/986,896 patent/US20020093581A1/en not_active Abandoned
-
2006
- 2006-05-01 US US11/414,483 patent/US20060237647A1/en not_active Abandoned
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