JP2008228346A - Radiation imaging device, method of driving the same, and radiation imaging system - Google Patents

Radiation imaging device, method of driving the same, and radiation imaging system Download PDF

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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radiation imaging device etc. which photographs a moving picture stably and at high speed, by suppressing the voltage fluctuation of GND and power supply lines, and by eliminating a waiting period for every frame. <P>SOLUTION: Between read-out of electrical signals in a pixel of a predetermined line and read-out of electrical signals in a pixel of a line different from the predetermined line of a photoelectric conversion circuit section 10, in a state where a shift register (SR1) which is a circuit section for drive makes switching devices (T1-1-T3-3) in the pixel of the predetermined line conductive, a refreshing section of a circuit section 20 for read-out applies a refreshing bias V (refresh) to signal wirings (M1-M3), and a reset section of the circuit section 20 for read-out applies a reset bias V (reset) to the signal wirings (M1-M3) to which applying the refreshment bias V (refresh) is ended. This allows photoelectric conversion devices (S1-1-S3-3) to be refreshed. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、医療用の診断や工業用の非破壊検査に用いて好適な放射線撮像装置、その駆動方法及び放射線撮像システムに関する。なお、本明細書では、Ｘ線、γ線などの電磁波やα線、β線も放射線に含めるものとする。   The present invention relates to a radiation imaging apparatus suitable for use in medical diagnosis and industrial nondestructive inspection, a driving method thereof, and a radiation imaging system. In this specification, electromagnetic waves such as X-rays and γ rays, α rays, and β rays are also included in the radiation.

従来、病院内などに設置されているＸ線撮影システムには、患者にＸ線を照射し、患者を透過したＸ線をフィルムに露光するフィルム撮影方式と、患者を透過したＸ線を電気信号に変換してディジタル画像処理する画像処理方式とがある。   Conventionally, in an X-ray imaging system installed in a hospital or the like, a film imaging system for irradiating a patient with X-rays and exposing the X-rays transmitted through the patient to a film, and an X-ray transmitted through the patient as an electrical signal There is an image processing method in which digital image processing is performed after conversion into a digital image.

画像処理方式のひとつに、Ｘ線を可視光に変換する蛍光体と可視光を電気信号に変換する光電変換装置とを備えた放射線撮像装置がある。患者を透過したＸ線が蛍光体に照射され、蛍光体で可視光に変換された患者の体内情報を光電変換装置により電気信号として出力する。患者の体内情報が電気信号に変換されれば、その電気信号をＡＤコンバータでディジタル変換し、記録、表示、印刷、診断などを行うためのＸ線画像情報をディジタル値として扱うことができる。   As one of image processing methods, there is a radiation imaging apparatus including a phosphor that converts X-rays into visible light and a photoelectric conversion device that converts visible light into an electrical signal. X-rays transmitted through the patient are irradiated onto the phosphor, and the in-vivo information of the patient converted into visible light by the phosphor is output as an electrical signal by the photoelectric conversion device. If the in-vivo information of the patient is converted into an electrical signal, the electrical signal is digitally converted by an AD converter, and X-ray image information for recording, display, printing, diagnosis, etc. can be handled as a digital value.

最近では、光電変換装置にアモルファスシリコン半導体薄膜を用いた放射線撮像装置が実用化されている。
図２４は、ＭＩＳ型光電変換素子１０１とスイッチ素子１０２の材料にアモルファスシリコン半導体薄膜を用いて構成した従来の光電変換基板の上面図であり、それらを結線する配線を含めて表している。 Recently, a radiation imaging apparatus using an amorphous silicon semiconductor thin film for a photoelectric conversion device has been put into practical use.
FIG. 24 is a top view of a conventional photoelectric conversion substrate configured by using an amorphous silicon semiconductor thin film as the material of the MIS type photoelectric conversion element 101 and the switch element 102, and also includes wirings for connecting them.

図２５は、図２４に示したＡ−Ｂ間における断面図である。以後の説明では、簡略化のために、ＭＩＳ型光電変換素子は、単に光電変換素子と呼ぶことにする。
図２５に示すように、光電変換素子１０１及びスイッチ素子１０２（アモルファスシリコンＴＦＴ、以下、単にＴＦＴと記す）は同一基板１０３上に形成されており、光電変換素子１０１の下部電極は、ＴＦＴ１０２の下部電極（ゲート電極）と同一の第１の金属薄膜層１０４で形成されており、また、光電変換素子１０２の上部電極は、ＴＦＴ１０２の上部電極（ソース電極、ドレイン電極）と同一の第２の金属薄膜層１０５で形成されている。 25 is a cross-sectional view taken along the line AB shown in FIG. In the following description, for the sake of simplicity, the MIS type photoelectric conversion element is simply referred to as a photoelectric conversion element.
As shown in FIG. 25, the photoelectric conversion element 101 and the switch element 102 (amorphous silicon TFT, hereinafter simply referred to as TFT) are formed on the same substrate 103, and the lower electrode of the photoelectric conversion element 101 is the lower part of the TFT 102. It is formed of the same first metal thin film layer 104 as the electrode (gate electrode), and the upper electrode of the photoelectric conversion element 102 is the same as the second metal of the upper electrode (source electrode, drain electrode) of the TFT 102. The thin film layer 105 is formed.

また、第１及び第２の金属薄膜層１０４，１０５は、図２４に示した光電変換回路部内のゲート駆動用配線１０６及びマトリクス信号配線１０７にも共有して形成されている。図２４においては、画素数として２×２の計４画素分を記載しており、図のハッチング部は、光電変換素子１０１の受光面を示している。また、１０９は光電変換素子１０１にバイアスを与える電源ラインであり、１１０は光電変換素子１０１とＴＦＴ１０２とを接続するためのコンタクトホールである。   The first and second metal thin film layers 104 and 105 are also formed in common with the gate driving wiring 106 and the matrix signal wiring 107 in the photoelectric conversion circuit portion shown in FIG. In FIG. 24, a total of 4 pixels of 2 × 2 is described as the number of pixels, and the hatched portion in the figure indicates the light receiving surface of the photoelectric conversion element 101. Reference numeral 109 denotes a power supply line for applying a bias to the photoelectric conversion element 101, and 110 denotes a contact hole for connecting the photoelectric conversion element 101 and the TFT 102.

アモルファスシリコン半導体を主たる材料にした図２４で示されるような構成を用いれば、光電変換素子１０１、ＴＦＴ１０２、ゲート駆動用配線１０６、マトリクス信号配線１０７を、同一基板上に同時に作製することができ、大面積の光電変換回路部を容易に、且つ安価に提供することができる。   If the structure as shown in FIG. 24 using an amorphous silicon semiconductor as a main material is used, the photoelectric conversion element 101, the TFT 102, the gate driving wiring 106, and the matrix signal wiring 107 can be simultaneously formed on the same substrate. A large-area photoelectric conversion circuit portion can be provided easily and inexpensively.

次に、光電変換素子１０１のデバイス動作について図２６を用いて説明する。
図２６（ａ）〜（ｃ）は、図２４，図２５で示した光電変換素子１０１のデバイス動作を説明するためのエネルギーバンド図である。 Next, device operation of the photoelectric conversion element 101 will be described with reference to FIG.
FIGS. 26A to 26C are energy band diagrams for explaining the device operation of the photoelectric conversion element 101 shown in FIGS.

図２６（ａ），（ｂ）は、それぞれリフレッシュモード及び光電変換モードにおける動作を示しており、横軸は図２５で示した各層の膜厚方向の状態を表している。ここで、Ｍ１は、例えばＣｒなどの第１の金属薄膜層１０４で形成された下部電極（Ｇ電極）である。また、アモルファス窒化シリコン（ａ−ＳｉＮｘ）絶縁薄膜層１１１は、電子とホールをともにその通過を阻止する絶縁層であり、トンネル効果をもたらさない程度の厚さが必要であり、通常は５０ｎｍ以上で形成される。   FIGS. 26A and 26B show the operation in the refresh mode and the photoelectric conversion mode, respectively, and the horizontal axis shows the state in the film thickness direction of each layer shown in FIG. Here, M1 is a lower electrode (G electrode) formed of the first metal thin film layer 104 such as Cr. The amorphous silicon nitride (a-SiNx) insulating thin film layer 111 is an insulating layer that blocks passage of both electrons and holes, and needs to have a thickness that does not cause a tunnel effect. It is formed.

水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）薄膜層１１２は、意図的にドーパントをドープしていない真性半導体層（ｉ層）で形成された光電変換半導体層である。また、Ｎ+層１１３は、水素化アモルファスシリコン薄膜層１１２へのホールの注入を阻止するために形成されたＮ型の水素化アモルファスシリコン薄膜層などの非単結晶半導体からなる単一導電型キャリアの注入阻止層である。また、Ｍ２は、例えばＡｌなどの第２金属薄膜層１０５で形成された上部電極（Ｄ電極）である。 The hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H) thin film layer 112 is a photoelectric conversion semiconductor layer formed of an intrinsic semiconductor layer (i layer) not intentionally doped with a dopant. The N + layer 113 is a single conductivity type carrier made of a non-single-crystal semiconductor such as an N-type hydrogenated amorphous silicon thin film layer formed to prevent injection of holes into the hydrogenated amorphous silicon thin film layer 112. This is an injection blocking layer. M2 is an upper electrode (D electrode) formed of the second metal thin film layer 105 such as Al.

図２５では、上部電極であるＤ電極はＮ+層１１３を完全には覆っていないが、Ｄ電極とＮ+層１１３との間は電子の移動が自由に行われるためにＤ電極とＮ+層１１３とは常に同電位であり、以下では、そのことを前提として説明を行う。
光電変換素子１０１のデバイス動作には、Ｄ電極やＧ電極への電圧の印可の仕方によりリフレッシュモードと光電変換モードという２種類の動作モードがある。 In Figure 25, although the D electrode is the upper electrode does not completely cover the N + layer 113, the electrodes D to between the the electron transfer is freely performed between the D electrode and the N + layer 113 and the N + The layer 113 is always at the same potential, and the following description will be made on the assumption of this.
The device operation of the photoelectric conversion element 101 has two types of operation modes, a refresh mode and a photoelectric conversion mode, depending on how the voltage is applied to the D electrode and the G electrode.

図２６（ａ）に示すリフレッシュモードの場合には、Ｄ電極にはＧ電極に対して負の電位が与えられており、図中の黒丸で示したｉ層１１２中のホールは、電界によりＤ電極に導かれる。これと同時に、図中の白丸で示した電子は、ｉ層１１２に注入される。この時、一部のホールと電子はＮ+層１１３、ｉ層１１２において再結合して消滅する。この状態が十分に長い時間続けば、ホールはｉ層１１２から掃き出される。 In the refresh mode shown in FIG. 26 (a), a negative potential is applied to the D electrode with respect to the G electrode. Guided to the electrode. At the same time, electrons indicated by white circles in the drawing are injected into the i layer 112. At this time, some holes and electrons recombine in the N + layer 113 and the i layer 112 and disappear. If this state continues for a sufficiently long time, holes are swept out of the i layer 112.

前述の状態から、図２６（ａ）に示す光電変換モードにするためには、Ｄ電極にＧ電極に対し正の電位を与える。これにより、ｉ層１１２中の電子は、瞬時にＤ電極に導かれる。しかし、ホールは、Ｎ+層１１３が注入阻止層として働くため、ｉ層１１２に導かれることはない。この状態でｉ層１１２に光が入射すると、光は吸収され電子ホール対が発生する。この電子は電界によりＤ電極に導かれる。一方、ホールはｉ層１１２内を移動して、ｉ層１１２とアモルファス窒化シリコン（ａ−ＳｉＮｘ）絶縁薄膜層１１１との界面に達するが、この絶縁層１１１内には移動できないため、ｉ層１１２内に留まることになる。この時、電子はＤ電極に移動し、ホールはｉ層内の絶縁層界面に移動するため、光電変換素子１０１内の電気的中性を保つためにＧ電極から電流が流れる。この電流は、光により発生した電子・ホール対に対応するため、入射した光に比例したものとなる。 In order to switch to the photoelectric conversion mode shown in FIG. 26A from the above state, a positive potential is applied to the D electrode with respect to the G electrode. Thereby, electrons in the i layer 112 are instantaneously guided to the D electrode. However, the holes are not guided to the i layer 112 because the N + layer 113 serves as an injection blocking layer. When light enters the i layer 112 in this state, the light is absorbed and an electron hole pair is generated. The electrons are guided to the D electrode by an electric field. On the other hand, the holes move in the i layer 112 and reach the interface between the i layer 112 and the amorphous silicon nitride (a-SiNx) insulating thin film layer 111, but cannot move into the insulating layer 111. Will stay inside. At this time, electrons move to the D electrode, and holes move to the interface of the insulating layer in the i layer, so that a current flows from the G electrode in order to maintain electrical neutrality in the photoelectric conversion element 101. Since this current corresponds to the electron-hole pair generated by light, it becomes proportional to the incident light.

図２６（ｂ）に示した光電変換モードの状態をある期間保った後、再び、図２６（ａ）のリフレッシュモードの状態になると、ｉ層１１２に留まっていたホールは前述のようにＤ電極に導かれて、このホールに対応した電流が流れる。このホールの量は、光電変換モード期間に入射した光の総量に対応する。この時、ｉ層１１２内に注入される電子の量に対応した電流も流れるが、この量はおよそ一定であるため、差し引いて検出すればよい。つまり、この光電変換素子１０１はリアルタイミングに入射する光の量を出力すると同時に、ある期間に入射した光の総量も検出することができる。   After maintaining the state of the photoelectric conversion mode shown in FIG. 26B for a certain period and then entering the state of the refresh mode of FIG. 26A again, the holes remaining in the i layer 112 are D electrodes as described above. The current corresponding to this hole flows. The amount of holes corresponds to the total amount of light incident during the photoelectric conversion mode period. At this time, a current corresponding to the amount of electrons injected into the i layer 112 also flows, but since this amount is approximately constant, it may be detected by subtracting. That is, the photoelectric conversion element 101 can output the amount of light incident at the real time and simultaneously detect the total amount of light incident during a certain period.

しかしながら、何らかの理由により光電変換モードの期間が長くなった場合や入射する光の照度が強い場合には、光の入射があるにもかかわらず電流が流れないことがある。これは、図２６（ｃ）に示すように、ｉ層１１２内にホールが多数留まり、このホールによりｉ層１１２内の電界が小さくなり、発生した電子が導かれなくなってｉ層１１２内でホールと再結合してしまうからである。この状態を光電変換素子１０１の飽和状態と称する。この状態で光の入射の状態が変化すると、電流が不安定に流れることもあるが、再びリフレッシュモードにすればｉ層１１２内のホールは掃き出されるため、次の光電変換モードでは再び光に比例した電流が流れる。   However, when the period of the photoelectric conversion mode becomes longer for some reason or when the illuminance of incident light is strong, current may not flow even though light is incident. This is because, as shown in FIG. 26C, a large number of holes remain in the i layer 112, and the electric field in the i layer 112 is reduced by the holes, and the generated electrons are not guided and holes are formed in the i layer 112. This is because they are recombined. This state is referred to as a saturated state of the photoelectric conversion element 101. If the light incident state changes in this state, the current may flow in an unstable manner, but if the refresh mode is set again, the holes in the i layer 112 are swept out, so that the light is again turned on in the next photoelectric conversion mode. Proportional current flows.

また、前述の説明において、リフレッシュモードでｉ層１１２内のホールを掃き出す場合には、すべてのホールを掃き出すのが理想であるが、一部のホールを掃き出すだけでも効果があり、前述と等しい電流が得られて何ら問題はない。つまり、次の光電変換モードでの検出機会において、図２６（ｃ）の飽和状態になっていなければよく、リフレッシュモードでのＤ電極のＧ電極に対する電位、リフレッシュモードの期間及びＮ+層１１３の注入阻止層の特性を決めればよい。 In the above description, when holes in the i layer 112 are swept out in the refresh mode, it is ideal to sweep out all the holes. However, sweeping out some holes is also effective, and the current equal to that described above. There is no problem. In other words, the detection opportunity in the next photoelectric conversion mode does not have to be in the saturation state of FIG. 26C, the potential of the D electrode with respect to the G electrode in the refresh mode, the period of the refresh mode, and the N + layer 113 The characteristics of the injection blocking layer may be determined.

また、更にリフレッシュモードにおいて、ｉ層１１２への電子の注入は必要条件でなく、Ｄ電極のＧ電極に対する電位は負に限定されるものでもない。ホールが多数ｉ層１１２に留まっている場合には、たとえＤ電極のＧ電極に対する電位が正の電位であっても、ｉ層１１２内の電界はホールをＤ電極に導く方向に加わるからである。また、注入阻止層であるＮ+層１１３の特性も同様に電子をｉ層１１２に注入できることが必要条件ではない。 Further, in the refresh mode, injection of electrons into the i layer 112 is not a necessary condition, and the potential of the D electrode with respect to the G electrode is not limited to negative. This is because when many holes remain in the i layer 112, the electric field in the i layer 112 is applied in the direction leading the holes to the D electrode even if the potential of the D electrode with respect to the G electrode is a positive potential. . Similarly, the characteristics of the N + layer 113 serving as an injection blocking layer are not necessarily required to be able to inject electrons into the i layer 112.

図２７は、光電変換素子１０１とＴＦＴ１０２とを備えて構成される画素の１画素分の従来における光電変換回路図である。
図２７において光電変換素子１０１は、ｉ層からなる容量成分Ｃｉと注入阻止層からなる容量成分ＣSiNとを含んでいる。また、ｉ層と注入阻止層との接合点（図２７中のノードＮ）は、光電変換素子１０１が飽和状態になった時、すなわちＤ電極とノードＮの間（ｉ層）に電界がない（小さい）状態になった時、光によって生成された電子とホールとが再結合するために、ホールキャリアをＮ部に蓄えることができなくなる。 FIG. 27 is a conventional photoelectric conversion circuit diagram for one pixel of a pixel configured to include the photoelectric conversion element 101 and the TFT 102.
In FIG. 27, the photoelectric conversion element 101 includes a capacitance component Ci composed of an i layer and a capacitance component C SiN composed of an injection blocking layer. Further, the junction point between the i layer and the injection blocking layer (node N in FIG. 27) has no electric field when the photoelectric conversion element 101 is saturated, that is, between the D electrode and the node N (i layer). When the (small) state is reached, electrons generated by light and holes are recombined, so that hole carriers cannot be stored in the N part.

つまり、ノードＮの電位は、Ｄ電極の電位より高くなることはない。この飽和状態における動作を具現化するために、図２７ではダイオード（Ｄ１）を容量成分Ｃｉに並列に接続している。すなわち、光電変換素子１０１は、容量成分Ｃｉ、容量成分ＣSiN、ダイオードＤ１の３つの構成要素を有している。 That is, the potential of the node N does not become higher than the potential of the D electrode. In order to realize the operation in the saturated state, in FIG. 27, the diode (D1) is connected in parallel to the capacitive component Ci. That is, the photoelectric conversion element 101 has three components, that is, a capacitive component Ci, a capacitive component C SiN , and a diode D1.

図２８は、図２７に示した画素の１画素分の光電変換回路における動作を示すタイミングチャートである。以下に、図２７，図２８を用いて、光電変換素子１０１とＴＦＴ１０２で構成される画素の回路動作を説明する。   FIG. 28 is a timing chart showing an operation in the photoelectric conversion circuit for one pixel of the pixels shown in FIG. Hereinafter, the circuit operation of the pixel constituted by the photoelectric conversion element 101 and the TFT 102 will be described with reference to FIGS.

まず、リフレッシュ動作を説明する。
図２７において、Ｖsを９Ｖ、Ｖrefを３Ｖに設定する。リフレッシュ動作は、スイッチＳＷ−ＡをＶref、スイッチＳＷ−ＢをＶｇ（ｏｎ）、スイッチＳＷ−Ｃをオンにする。この状態にすることにより、Ｄ電極はＶref（６Ｖ）にバイアスされ、Ｇ電極はＧＮＤ電位にバイアスされ、ノードＮは最大Ｖref（６Ｖ）にバイアスされる。ここで、最大というのは、今回のリフレッシュ動作以前の光電変換動作により、ノードＮの電位が既にＶref以上の電位まで蓄積されていた場合、ダイオードＤ１を介しＶrefにバイアスされる。一方、以前の光電変換動作によりノードＮの電位がＶref以下であった場合、本リフレッシュ動作によりＶrefの電位にバイアスされることはない。実際の使用にあたっては、複数回の光電変換動作を過去に繰り返していれば、ノードＮは、本リフレッシュ動作により事実上Ｖref（６Ｖ）にバイアスされると言ってよい。 First, the refresh operation will be described.
In FIG. 27, Vs is set to 9V and Vref is set to 3V. In the refresh operation, the switch SW-A is set to Vref, the switch SW-B is set to Vg (on), and the switch SW-C is turned on. In this state, the D electrode is biased to Vref (6V), the G electrode is biased to the GND potential, and the node N is biased to the maximum Vref (6V). Here, the maximum is biased to Vref via the diode D1 when the potential of the node N has already been accumulated to a potential equal to or higher than Vref by the photoelectric conversion operation before the current refresh operation. On the other hand, when the potential of the node N is equal to or lower than Vref due to the previous photoelectric conversion operation, the refresh operation is not biased to the potential of Vref. In actual use, if a plurality of photoelectric conversion operations have been repeated in the past, it can be said that the node N is effectively biased to Vref (6 V) by this refresh operation.

続いて、ノードＮがＶrefにバイアスされた後に、スイッチＳＷ−ＡをＶs側に切り替える。これにより、Ｄ電極はＶs（９Ｖ）にバイアスされる。このリフレッシュ動作により、光電変換素子１０１のノードＮに蓄えられていたホールキャリアがＤ電極側へ一掃されたことになる。   Subsequently, after the node N is biased to Vref, the switch SW-A is switched to the Vs side. As a result, the D electrode is biased to Vs (9 V). By this refresh operation, the hole carriers stored in the node N of the photoelectric conversion element 101 are swept away to the D electrode side.

次に、Ｘ−ray照射期間について説明する。
図２８に示すように、Ｘ線をパルス状に照射する。検出体を透過したＸ線が蛍光体Ｆｌに照射され、可視光に変換される。蛍光体Ｆｌからの可視光は、半導体層（ｉ層）に照射され光電変換される。光電変換により生成されたホールキャリアは、ノードＮに蓄積され電位を上昇させる。ＴＦＴ１０２はオフした状態なので、Ｇ電極側の電位も同じ分だけ上昇する。 Next, the X-ray irradiation period will be described.
As shown in FIG. 28, X-rays are irradiated in a pulse shape. X-rays that have passed through the detector are irradiated onto the phosphor Fl and converted into visible light. Visible light from the phosphor Fl is irradiated to the semiconductor layer (i layer) and subjected to photoelectric conversion. The hole carriers generated by the photoelectric conversion are accumulated at the node N and raise the potential. Since the TFT 102 is in an off state, the potential on the G electrode side also rises by the same amount.

wait期間は、リフレッシュ期間とＸ−ray照射期間の間に設けられている。特に何かを動作させているわけではなく、リフレッシュ動作直後の暗電流などで光電変換素子１０１の特性が不安定な状態にある場合、緩和するまでに何も動作させないために設けられた待機期間である。光電変換素子１０１がリフレッシュ動作直後に不安定な特性がない場合、特にwait期間を設ける必要はない。   The wait period is provided between the refresh period and the X-ray irradiation period. In particular, when something is not operated, and when the characteristics of the photoelectric conversion element 101 are unstable due to dark current immediately after the refresh operation or the like, a standby period is provided so that nothing is operated until relaxation. It is. When the photoelectric conversion element 101 does not have an unstable characteristic immediately after the refresh operation, it is not necessary to provide a wait period.

次に、転送動作について説明する。
転送動作は、スイッチＳＷ−ＢをＶｇ（ｏｎ）側にして、ＴＦＴ１０２をオン状態にする。これによりＸ−ray照射により蓄えられたホールキャリアの量（Ｓh）に対応する電子キャリア（Ｓe）が、Ｃ2側からＴＦＴ１０２を介してＧ電極側に流れ、読み出し容量Ｃ2の電位を上昇させる。この時、ＳeとＳhとの関係は、Ｓe＝Ｓh×ＣSiN／（ＣSiN＋Ｃi）である。読み出し容量Ｃ2の電位は、同時にアンプを介し増幅して出力される。ＴＦＴ１０２は、信号電荷を充分に転送するに足りる時間だけオンさせ、やがてオフさせる。 Next, the transfer operation will be described.
In the transfer operation, the switch SW-B is set to the Vg (on) side and the TFT 102 is turned on. As a result, electron carriers (S e ) corresponding to the amount of hole carriers (S h ) stored by X-ray irradiation flow from the C 2 side to the G electrode side via the TFT 102, and the potential of the read capacitor C 2 is increased. Raise. At this time, the relationship between S e and S h is S e = S h × C SiN / (C SiN + C i ). The potential of the read capacitor C 2 is simultaneously amplified through an amplifier and output. The TFT 102 is turned on for a time sufficient to sufficiently transfer the signal charge, and then turned off.

最後に、リセット動作について説明する。
リセット動作はスイッチＳＷ−Ｃをオンさせ、読み出し容量Ｃ２をＧＮＤ電位にリセットして次回の転送動作に備える。 Finally, the reset operation will be described.
In the reset operation, the switch SW-C is turned on to reset the read capacitor C2 to the GND potential to prepare for the next transfer operation.

図２９は、従来の光電変換装置の２次元的回路図である。
図２９では説明を簡略化するために、３×３＝９画素分のみを記載している。Ｓ１−１〜Ｓ３−３は光電変換素子、Ｔ１−１〜Ｔ３−３はスイッチ素子（ＴＦＴ）、Ｇ１〜Ｇ３はＴＦＴ（Ｔ１−１〜Ｔ３−３）をオン／オフさせるためのゲート配線、Ｍ１〜Ｍ３は信号配線、Ｖs線は光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３に蓄積バイアスを与えたり、リフレッシュバイアスを与えたりするための配線である。 FIG. 29 is a two-dimensional circuit diagram of a conventional photoelectric conversion device.
In FIG. 29, only 3 × 3 = 9 pixels are shown to simplify the description. S1-1 to S3-3 are photoelectric conversion elements, T1-1 to T3-3 are switch elements (TFTs), G1 to G3 are gate wirings for turning on / off the TFTs (T1-1 to T3-3), M1 to M3 are signal wirings, and the Vs line is a wiring for applying a storage bias or a refreshing bias to the photoelectric conversion elements S1-1 to S3-3.

光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３の黒く塗りつぶされた側の電極はＧ電極であり、対向側はＤ電極である。また、Ｄ電極はＶs線の一部と共有しているが、光を入射させる都合上、薄いＮ+層をＤ電極として利用している。光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３、ＴＦＴ（Ｔ１−１〜Ｔ３−３）、ゲート配線Ｇ１〜Ｇ３、信号配線Ｍ１〜Ｍ３、Ｖs線、これらを総じて光電変換回路部１００と称する。 The electrodes on the sides of the photoelectric conversion elements S1-1 to S3-3 that are painted black are G electrodes, and the opposite side is a D electrode. Further, although the D electrode is shared with a part of the Vs line, a thin N + layer is used as the D electrode for the convenience of light incidence. The photoelectric conversion elements S1-1 to S3-3, TFTs (T1-1 to T3-3), gate wirings G1 to G3, signal wirings M1 to M3, and Vs lines are collectively referred to as a photoelectric conversion circuit unit 100.

Ｖs線は、電源Ｖsや電源Ｖrefによりバイアスされ、これらはＶＳＣのコントロール信号により切り替えられる。ＳＲ１はゲート配線Ｇ１〜Ｇ３に駆動用のパルス電圧を与えるシフトレジスタであり、ＴＦＴ（Ｔ１−１〜Ｔ３−３）をオンさせる電圧は外部から供給する。このとき供給される電圧は、電源Ｖｇ（ｏｎ）により決定される。   The Vs line is biased by a power supply Vs or a power supply Vref, and these are switched by a VSC control signal. SR1 is a shift register that applies a driving pulse voltage to the gate wirings G1 to G3, and a voltage for turning on the TFTs (T1-1 to T3-3) is supplied from the outside. The voltage supplied at this time is determined by the power supply Vg (on).

読み出し用回路部２００は、光電変換回路部１００内の信号配線Ｍ１〜Ｍ３の並列信号出力を増幅し、直列変換して出力する。
ＲＥＳ１〜ＲＥＳ３は信号配線Ｍ１〜Ｍ３をリセットするスイッチ、Ａ１〜Ａ３は信号配線Ｍ１〜Ｍ３の信号を増幅するアンプ、ＣＬ１〜ＣＬ３はアンプＡ１〜Ａ３で増幅された信号を一時的に蓄積するサンプルホールド容量、Ｓｎ１〜Ｓｎ３はサンプルホールドを行うためのスイッチ、Ｂ１〜Ｂ３はバッファアンプ、Ｓｒ１〜Ｓｒ３は並列信号を直列変換するためのスイッチ、ＳＲ２はスイッチＳｒ１〜Ｓｒ３に直列変換するためのパルスを与えるシフトレジスタ、Ａｂは直列変換された信号を出力するバッファアンプである。 The reading circuit unit 200 amplifies the parallel signal outputs of the signal wirings M1 to M3 in the photoelectric conversion circuit unit 100, converts the signals in series, and outputs them.
RES1 to RES3 are switches that reset the signal wirings M1 to M3, A1 to A3 are amplifiers that amplify the signals of the signal wirings M1 to M3, and CL1 to CL3 are samples that temporarily store the signals amplified by the amplifiers A1 to A3. Hold capacitors, Sn1 to Sn3 are switches for performing sample hold, B1 to B3 are buffer amplifiers, Sr1 to Sr3 are switches for serially converting parallel signals, and SR2 is a pulse for serially converting to switches Sr1 to Sr3 A shift register, Ab, is a buffer amplifier that outputs a serially converted signal.

図３０は、図２９に示した光電変換装置の動作を示すタイミングチャートである。以下、このタイミングチャートを用いて図２９の光電変換装置の動作について説明する。   FIG. 30 is a timing chart illustrating the operation of the photoelectric conversion device illustrated in FIG. Hereinafter, the operation of the photoelectric conversion device in FIG. 29 will be described with reference to this timing chart.

制御信号ＶＳＣは、Ｖｓ線すなわち光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３のＤ電極に、２種類のバイアスを与えるためのものである。Ｄ電極は、制御信号ＶＳＣが"Ｈｉ"の時にＶref（Ｖ）になり、制御信号ＶＳＣが"Ｌｏ"の時にＶs（Ｖ）になる。読み取り用電源Ｖs（Ｖ）、リフレッシュ用電源Ｖref（Ｖ）は、それぞれ直流電源である。   The control signal VSC is for applying two types of bias to the Vs line, that is, the D electrodes of the photoelectric conversion elements S1-1 to S3-3. The D electrode becomes Vref (V) when the control signal VSC is “Hi”, and becomes Vs (V) when the control signal VSC is “Lo”. The reading power source Vs (V) and the refreshing power source Vref (V) are each a DC power source.

まず、リフレッシュ期間の動作について説明する。
シフトレジスタＳＲ１の信号をすべて"Ｈｉ"で、かつ読み出し用回路部２００のＣＲＥＳ信号を"Ｈｉ"の状態にする。このようにすると、スイッチング用の全ＴＦＴ（Ｔ１−１〜Ｔ３−３）が導通し、かつ読み出し用回路２００内のスイッチ素子ＲＥＳ１〜ＲＥＳ３も導通し、全光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３のＧ電極がＧＮＤ電位になる。そして、制御信号ＶＳＣが"Ｈｉ"になると、全光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３のＤ電極がリフレッシュ用電源Ｖrefにバイアスされた状態（負電位）になる。これにより、全光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３はリフレッシュモードとなり、リフレッシュが行われる。 First, the operation during the refresh period will be described.
All signals of the shift register SR1 are set to “Hi”, and the CRES signal of the reading circuit unit 200 is set to “Hi”. In this way, all the switching TFTs (T1-1 to T3-3) are turned on, and the switch elements RES1 to RES3 in the readout circuit 200 are also turned on, so that all the photoelectric conversion elements S1-1 to S3-3 are turned on. The G electrode becomes the GND potential. When the control signal VSC becomes “Hi”, the D electrodes of all the photoelectric conversion elements S1-1 to S3-3 are biased to the refresh power supply Vref (negative potential). As a result, all the photoelectric conversion elements S1-1 to S3-3 enter the refresh mode, and refresh is performed.

次に、光電変換期間について説明する。
制御信号ＶＳＣが"Ｌｏ"の状態に切り替わると、全光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３のＤ電極は読み取り用電源Ｖsにバイアスされた状態（正電位）になる。このようにすると、光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３は光電変換モードになる。この状態でシフトレジスタＳＲ１の信号をすべて"Ｌｏ"で、かつ読み出し用回路部２００のＣＲＥＳ信号を"Ｌｏ"の状態にする。これにより、スイッチング用の全ＴＦＴ（Ｔ１−１〜Ｔ３−３）がオフし、かつ読み出し用回路２００内のスイッチ素子ＲＥＳ１〜ＲＥＳ３もオフし、全光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３のＧ電極は、直流的にはオープン状態になるが、光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３は容量成分も構成要素として有しているために電位は保持される。 Next, the photoelectric conversion period will be described.
When the control signal VSC is switched to the “Lo” state, the D electrodes of all the photoelectric conversion elements S1-1 to S3-3 are biased to the reading power source Vs (positive potential). If it does in this way, photoelectric conversion element S1-1-S3-3 will be in a photoelectric conversion mode. In this state, all the signals of the shift register SR1 are set to “Lo”, and the CRES signal of the reading circuit unit 200 is set to the “Lo” state. As a result, all the switching TFTs (T1-1 to T3-3) are turned off, and the switch elements RES1 to RES3 in the readout circuit 200 are also turned off, and the G of all the photoelectric conversion elements S1-1 to S3-3 is turned off. Although the electrodes are in an open state in terms of direct current, the photoelectric conversion elements S1-1 to S3-3 also have a capacitive component as a constituent element, so that the potential is maintained.

ここまでの時点では、光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３に光が入射されていないために電荷は発生しない。すなわち電流は流れない。この状態で、光源がパルス状にオンすると、それぞれの光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３のＤ電極（Ｎ+電極）に光が照射され、いわゆる光電流が流れる。光源については、図に記載はしていないが、例えば、複写機であれば蛍光灯、ＬＥＤ、ハロゲン灯等である。Ｘ線撮影装置であれば文字通りＸ線源であり、この場合はＸ線可視変換用のシンチレータを用いればよい。また、光によって流れた光電流は、電荷としてそれぞれの光電変換素子内Ｓ１−１〜Ｓ３−３に蓄積され、光源がオフ後も保持される。 At this point, no light is generated because no light is incident on the photoelectric conversion elements S1-1 to S3-3. That is, no current flows. In this state, when the light source is turned on in pulses, light is irradiated to the D electrodes (N + electrodes) of the respective photoelectric conversion elements S1-1 to S3-3, and so-called photocurrent flows. Although the light source is not shown in the drawing, for example, in the case of a copying machine, it is a fluorescent lamp, an LED, a halogen lamp, or the like. An X-ray imaging apparatus is literally an X-ray source. In this case, a scintillator for X-ray visible conversion may be used. In addition, the photocurrent that flows by light is accumulated as charges in each of the photoelectric conversion elements S1-1 to S3-3, and is retained even after the light source is turned off.

次に、読み出し期間について説明する。
読み出し動作は、１行目の光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−３、続いて、２行目の光電変換素子Ｓ２−１〜Ｓ２−３、続いて、３行目の光電変換素子Ｓ３−１〜Ｓ３−３の順で行われる。 Next, the reading period will be described.
The reading operation is performed on the photoelectric conversion elements S1-1 to S1-3 in the first row, the photoelectric conversion elements S2-1 to S2-3 in the second row, and then the photoelectric conversion elements S3-1 in the third row. To S3-3.

まず、１行目の光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−３を読み出すためにスイッチ素子（ＴＦＴ）Ｔ１−１〜Ｔ１−３のゲート配線Ｇ１にシフトレジスタＳＲ１からゲートパルスを与える。この時、ゲートパルスのハイレベルは、外部から供給されている電圧Ｖ（ｏｎ）である。これにより、ＴＦＴ（Ｔ１−１〜Ｔ１−３）がオン状態になり、光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−３に蓄積されていた信号電荷が、信号配線Ｍ１〜Ｍ３に転送される。   First, a gate pulse is applied from the shift register SR1 to the gate wiring G1 of the switch elements (TFT) T1-1 to T1-3 in order to read out the photoelectric conversion elements S1-1 to S1-3 in the first row. At this time, the high level of the gate pulse is the voltage V (on) supplied from the outside. Thereby, the TFTs (T1-1 to T1-3) are turned on, and the signal charges accumulated in the photoelectric conversion elements S1-1 to S1-3 are transferred to the signal wirings M1 to M3.

信号配線Ｍ１〜Ｍ３には、特に図２９中には記載していないが読み出し容量が付加されており、信号電荷はＴＦＴ（Ｔ１−１〜Ｔ１−３）を介し、読み出し容量に転送されることになる。例えば、信号配線Ｍ１の付加されている読み出し容量は、信号配線Ｍ１に接続されている各ＴＦＴ（Ｔ１−１〜Ｔ３−１）のゲート・ソース間の電極間容量（Ｃｇｓ）の総和（３個分）であり、図２７におけるＣ2に相当する。また、信号配線Ｍ１〜Ｍ３に転送された信号電荷は、アンプＡ１〜Ａ３で増幅される。そしてＣＲＥＳ信号をオンさせることにより、サンプルホールド容量ＣＬ１〜ＣＬ３に転送され、ＣＲＥＳ信号をオフするとともにホールドされる。 Although not shown in FIG. 29 in particular, a read capacitor is added to the signal wirings M1 to M3, and signal charges are transferred to the read capacitors via the TFTs (T1-1 to T1-3). become. For example, the readout capacitance added to the signal wiring M1 is the sum (three) of the inter-electrode capacitance (Cgs) between the gate and the source of each TFT (T1-1 to T3-1) connected to the signal wiring M1. Minutes) and corresponds to C 2 in FIG. The signal charges transferred to the signal wirings M1 to M3 are amplified by the amplifiers A1 to A3. When the CRES signal is turned on, the CRES signal is transferred to the sample hold capacitors CL1 to CL3, and the CRES signal is turned off and held.

続いて、シフトレジスタＳＲ２からスイッチＳｒ１，Ｓｒ２，Ｓｒ３の順番で、パルスを印加することにより、サンプルホールド容量ＣＬ１〜ＣＬ３にホールドされていた信号が、サンプルホールド容量ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３の順でアンプＡｂから出力される。結果として、光電変換素子Ｓ１−１，Ｓ１−２，Ｓ１−３の１行分の光電変換信号が順次出力される。２行目の光電変換素子Ｓ２−１〜Ｓ２−３の読み出し動作、３行目の光電変換素子Ｓ３−１〜Ｓ３−３の読み出し動作も同様に行われる。   Subsequently, by applying pulses in the order of the switches Sr1, Sr2, and Sr3 from the shift register SR2, the signals held in the sample and hold capacitors CL1 to CL3 are amplified in the order of the sample and hold capacitors CL1, CL2, and CL3. Output from Ab. As a result, photoelectric conversion signals for one row of the photoelectric conversion elements S1-1, S1-2, and S1-3 are sequentially output. The readout operation of the photoelectric conversion elements S2-1 to S2-3 in the second row is performed in the same manner as the readout operation of the photoelectric conversion elements S3-1 to S3-3 in the third row.

１行目のＳＭＰＬ信号により信号配線Ｍ１〜Ｍ３の信号をサンプルホールド容量ＣＬ１〜ＣＬ３にサンプルホールドすれば、信号配線Ｍ１〜Ｍ３をＣＲＥＳ信号によりＧＮＤ電位にリセットし、その後、ゲート配線Ｇ２にゲートパルスを印加することができる。すなわち、１行目の信号を、シフトレジスタＳＲ２にて直列変換動作をする間に、同時に２行目の光電変換素子Ｓ２−１〜Ｓ２−３の信号電荷をシフトレジスタＳＲ１にて転送することができる。
以上の動作により、第１行から第３行までの全ての光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３の信号電荷を出力することができる。 If the signals of the signal wirings M1 to M3 are sampled and held in the sample hold capacitors CL1 to CL3 by the SMPL signal in the first row, the signal wirings M1 to M3 are reset to the GND potential by the CRES signal, and then the gate pulse is applied to the gate wiring G2. Can be applied. That is, the signal charges of the photoelectric conversion elements S2-1 to S2-3 in the second row can be simultaneously transferred in the shift register SR1 while the signal in the first row is subjected to the serial conversion operation in the shift register SR2. it can.
With the above operation, the signal charges of all the photoelectric conversion elements S1-1 to S3-3 from the first row to the third row can be output.

前述したＸ線撮像装置の動作は、リフレッシュ動作を行い、Ｘ線を照射し、そして読み出し動作を行うことにより、いわば１枚の静止画像を取得するための動作である。また、連続した動画像を取得する場合には、図３０に示したタイミングチャートを取得したい動画の枚数分だけ繰り返して動作させればよい。   The operation of the X-ray imaging apparatus described above is an operation for acquiring a single still image by performing a refresh operation, irradiating X-rays, and performing a read operation. In addition, when acquiring continuous moving images, the timing chart shown in FIG. 30 may be repeatedly operated for the number of moving images to be acquired.

しかしながら、特に画素数が多いＸ線撮像装置で動画像を得ようとした場合には、更なるフレーム周波数の改善が必要となってくる。光電変換素子のリフレッシュ動作が全光電変換素子共通のＶｓ線を介して行われる場合には、１フレームに１回のリフレッシュ期間を設けることが必須となる。これは、特に動画画像を取得する際に、フレーム周波数が小さくなる、すなわち動作スピードが遅くなるという問題を生じる。   However, when trying to obtain a moving image with an X-ray imaging apparatus having a large number of pixels, it is necessary to further improve the frame frequency. When the refresh operation of the photoelectric conversion elements is performed via the Vs line common to all the photoelectric conversion elements, it is essential to provide one refresh period for one frame. This causes a problem that the frame frequency is decreased, that is, the operation speed is decreased, particularly when a moving image is acquired.

一般的に、胸部の単純撮影において必要とされるスペックとして、撮影領域が４０ｃｍ角以上、画素ピッチが２００μｍ以下と言われている。仮に、撮影領域を４０ｃｍ角、画素ピッチを２００μｍとしてＸ線撮像装置を作製した場合には、光電変換素子の数が４百万個にも及ぶ。こういった大多数の画素を、一括でリフレッシュすることは、リフレッシュ時に流れる電流も大きくなるため、Ｘ線撮像装置のＧＮＤや電源ラインの電圧変動を大きくすることになり、安定した撮像を行うことができない。   In general, it is said that the specs required for simple imaging of the chest are an imaging area of 40 cm square or more and a pixel pitch of 200 μm or less. If an X-ray imaging apparatus is manufactured with an imaging area of 40 cm square and a pixel pitch of 200 μm, the number of photoelectric conversion elements reaches 4 million. Refreshing the majority of these pixels at once increases the current that flows during the refresh, and therefore increases the GND and power supply line voltage fluctuations of the X-ray imaging device, thereby enabling stable imaging. I can't.

要求される画像によっては、これらの電圧変動分が緩和するまでＸ線の照射の待ち時間を設ける必要もある。図３０には記載していないが、図２８におけるwait期間がそれに相当する。つまり、光電変換装置を一括でリフレッシュすることは、１フレームに１回のリフレッシュ期間を設けるだけでなく、１フレームに１回のwait期間をも必要となる。   Depending on the required image, it is necessary to provide an X-ray irradiation waiting time until these voltage fluctuations are alleviated. Although not shown in FIG. 30, the wait period in FIG. 28 corresponds to this. That is, refreshing the photoelectric conversion devices collectively requires not only one refresh period per frame but also one wait period per frame.

本発明は前述の問題点にかんがみてなされたもので、ＧＮＤや電源ラインの電圧変動を抑え、かつフレーム毎の待機期間を無くして、安定かつ高速な動画撮影を行うことができる放射線撮像装置、その駆動方法及び放射線撮像システムを実現することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems. A radiation imaging apparatus capable of performing stable and high-speed moving image capturing by suppressing voltage fluctuations of the GND and the power supply line and eliminating a waiting period for each frame, It is an object to realize the driving method and the radiation imaging system.

本発明の放射線撮像装置は、第１の電極と第２の電極との間の半導体層と前記第１の電極との間の絶縁層を有して入射した放射線を電気信号に変換する変換素子と前記第１の電極に接続され前記電気信号の読み出しを行うスイッチ素子とを含む画素が行方向及び列方向に複数配置され、前記行方向に配置された複数の前記スイッチ素子に接続された制御配線が前記列方向に複数配置され、前記列方向に配置された複数の前記スイッチ素子に接続された信号配線が前記行方向に複数配置されており、前記スイッチ素子を導通させるための駆動信号を複数の前記制御配線に行単位で与えるための駆動用回路部を有する放射線撮像装置であって、前記変換素子のリフレッシュを行うための第１のバイアスを前記信号配線に印加するリフレッシュ部と、前記信号配線に前記信号配線のリセットを行うための第２のバイアスを印加するリセット部と、を有し、所定行の画素の前記読み出しと前記所定行と異なる行の画素の前記読み出しとの間に、前記駆動用回路部が前記所定行の画素の前記スイッチ素子を導通させた状態で、前記リフレッシュ部が前記第１のバイアスを前記信号配線に印加し、且つ、前記第１のバイアスの印加が終了した前記信号配線に前記リセット部が前記第２のバイアスを印加することにより、前記リフレッシュを行うことを特徴とするものである。
また、本発明の放射線撮像装置は、第１の電極と第２の電極との間の半導体層と前記第１の電極との間の絶縁層を有して入射した放射線を電気信号に変換する変換素子と前記第１の電極に接続され前記電気信号の読み出しを行うスイッチ素子とを含む画素が行方向及び列方向に複数配置され、前記行方向に配置された複数の前記スイッチ素子に接続された制御配線が前記列方向に複数配置され、前記列方向に配置された複数の前記スイッチ素子に接続された信号配線が前記行方向に複数配置されており、前記スイッチ素子を導通させるための駆動信号を複数の前記制御配線に行単位で与えるための駆動用回路部と、前記電気信号の読み出しを行単位で行うために複数の前記信号配線に接続された読み出し用回路部と、を有する放射線撮像装置であって、前記読み出し用回路部は、初段部に電流積分型のオペアンプを具備し、前記オペアンプの反転端子と出力端子との間には、前記変換素子から前記スイッチ素子を介して転送される電気信号を積分するための容量素子と、前記容量素子のリセットを行うためのスイッチとを備え、前記オペアンプの非反転端子には、前記変換素子のリフレッシュを行うための第１のバイアスと前記リセットを行うための第２のバイアスとを選択的に供給するバイアス供給部が接続され、所定行の画素の前記読み出しと前記所定行と異なる行の画素の前記読み出しとの間に、前記駆動用回路部が前記所定行の画素の前記スイッチ素子を導通させた状態で、前記バイアス供給部及び前記スイッチが前記第１のバイアスを前記信号配線に印加し、且つ、前記第１のバイアスの印加が終了した前記信号配線に前記第２のバイアスを印加することにより、前記リフレッシュを行うことを特徴とするものである。
本発明の放射線撮像システムは、被験者または被験物を透過した前記放射線を検出する請求項１〜９のいずれか１項に記載の放射線撮像装置と、前記放射線撮像装置から出力された電気信号をディジタル変換して画像処理する画像処理装置と、前記画像処理装置で処理された画像を表示する表示装置とを備えることを特徴とするものである。
本発明の放射線撮像装置の駆動方法は、第１の電極と第２の電極との間の半導体層と前記第１の電極との間の絶縁層を有して入射した放射線を電気信号に変換する変換素子と前記第１の電極に接続され前記電気信号の読み出しを行うスイッチ素子とを含む画素が行方向及び列方向に複数配置され、前記行方向に配置された複数の前記スイッチ素子に接続された制御配線が前記列方向に複数配置され、前記列方向に配置された複数の前記スイッチ素子に接続された信号配線が前記行方向に複数配置されており、前記スイッチ素子を導通させるための駆動信号を複数の前記制御配線に行単位で与えるための駆動用回路部と、前記変換素子のリフレッシュを行うための第１のバイアスを前記信号配線に印加するリフレッシュ部と、前記信号配線に前記信号配線のリセットを行うための第２のバイアスを印加するリセット部と、を有する放射線撮像装置における駆動方法であって、所定行の画素の前記読み出しと前記所定行と異なる行の画素の前記読み出しとの間に、前記駆動用回路部が前記所定行の画素の前記スイッチ素子を導通させた状態で、前記リフレッシュ部が前記第１のバイアスを前記信号配線に印加した後に、前記リセット部が前記第２のバイアスを前記信号配線に印加することにより、前記リフレッシュを行うことを特徴とするものである。 The radiation imaging apparatus of the present invention includes a semiconductor layer between a first electrode and a second electrode and an insulating layer between the first electrode, and converts the incident radiation into an electrical signal. And a switch element connected to the first electrode for reading out the electrical signal is arranged in a plurality of rows and columns, and the control is connected to the plurality of switch elements arranged in the row direction. A plurality of wirings are arranged in the column direction, and a plurality of signal wirings connected to the plurality of switch elements arranged in the column direction are arranged in the row direction, and drive signals for conducting the switch elements are provided. A radiation imaging apparatus having a drive circuit unit for giving a row unit to a plurality of the control wirings, the refreshing unit for applying a first bias for refreshing the conversion element to the signal wirings A reset unit that applies a second bias for resetting the signal wiring to the signal wiring, and between the readout of pixels in a predetermined row and the readout of pixels in a row different from the predetermined row In addition, the refresh unit applies the first bias to the signal wiring in a state where the driving circuit unit conducts the switch elements of the pixels in the predetermined row, and the first bias is applied. The reset is performed by the reset unit applying the second bias to the signal wiring that has been completed.
In addition, the radiation imaging apparatus of the present invention has an insulating layer between the semiconductor layer between the first electrode and the second electrode and the first electrode, and converts incident radiation into an electrical signal. A plurality of pixels including a conversion element and a switch element connected to the first electrode and reading the electrical signal are arranged in a row direction and a column direction, and connected to the plurality of switch elements arranged in the row direction. A plurality of control wirings are arranged in the column direction, and a plurality of signal wirings connected to the plurality of switch elements arranged in the column direction are arranged in the row direction, and driving for conducting the switch elements Radiation having a driving circuit unit for supplying signals to the plurality of control wirings in units of rows, and a reading circuit unit connected to the plurality of signal wirings in order to read out the electrical signals in units of rows. Imaging device The reading circuit unit includes a current integration type operational amplifier in a first stage unit, and an electric power transferred from the conversion element via the switch element between an inverting terminal and an output terminal of the operational amplifier. A capacitive element for integrating the signal; and a switch for resetting the capacitive element, and a non-inverting terminal of the operational amplifier includes a first bias for refreshing the conversion element and the reset. A bias supply section for selectively supplying a second bias to be performed, and the driving circuit section between the readout of pixels in a predetermined row and the readout of pixels in a row different from the predetermined row In a state where the switch elements of the pixels in the predetermined row are conducted, the bias supply unit and the switch apply the first bias to the signal wiring, and By first bias applied to apply the second bias to the signal lines has been completed, and is characterized in that for performing the refresh.
The radiation imaging system of this invention detects the said radiation which permeate | transmitted the test subject or the test object, The radiographic imaging apparatus of any one of Claims 1-9, and the electric signal output from the said radiation imaging apparatus digitally An image processing apparatus that performs image processing after conversion, and a display device that displays an image processed by the image processing apparatus are provided.
According to the driving method of the radiation imaging apparatus of the present invention, the incident radiation having an insulating layer between the semiconductor layer between the first electrode and the second electrode and the first electrode is converted into an electrical signal. A plurality of pixels including a conversion element to be connected and a switch element connected to the first electrode for reading out the electrical signal are arranged in a row direction and a column direction, and connected to the plurality of switch elements arranged in the row direction A plurality of control wires arranged in the column direction, and a plurality of signal wires connected to the plurality of switch elements arranged in the column direction are arranged in the row direction, and the switch elements are made conductive. A drive circuit unit for supplying a drive signal to the plurality of control wirings in units of rows, a refresh unit for applying a first bias for refreshing the conversion element to the signal wirings, A reset method for applying a second bias for resetting a signal wiring, the driving method in a radiation imaging apparatus, wherein the readout of pixels in a predetermined row and the readout of pixels in a row different from the predetermined row The refresh circuit applies the first bias to the signal wiring in a state where the drive circuit unit conducts the switch elements of the pixels in the predetermined row, and the reset unit The refresh is performed by applying a second bias to the signal wiring.

本発明は前記技術手段を有するので、駆動用回路部（シフトレジスタ）により任意の１つの制御配線における変換素子からの電気信号を行毎に転送して読み出した後、次の制御配線における電気信号を転送して読み出すまでの間に、その読み出しの終了した制御配線における変換素子を行毎にリフレッシュを行うことができるため、連続した動画像を取得するときにリフレッシュ期間を設ける必要を回避することができる。これにより、動画像を取得する際のフレーム周波数を大きくすることができ、動画撮影の高速化を図ることができる。また、変換素子を行毎にリフレッシュすることにより、全変換素子を一括してリフレッシュを行う場合と比較してリフレッシュ時の暗電流（過渡電流）を小さくすることができ、ＧＮＤや電源ラインの電圧変動を抑えることができるとともに、その電圧変動を緩和させるための待ち時間を設けないで済むようになる。   Since the present invention includes the above technical means, an electric signal from a conversion element in any one control wiring is read and transferred row by row by a driving circuit unit (shift register), and then an electric signal in the next control wiring Since it is possible to refresh the conversion elements in the control wiring for which reading has been completed for each row during the period from the transfer to reading, it is unnecessary to provide a refresh period when acquiring continuous moving images. Can do. Thereby, the frame frequency at the time of acquiring a moving image can be increased, and the speed of moving image shooting can be increased. Further, by refreshing the conversion elements for each row, the dark current (transient current) at the time of refreshing can be reduced as compared with the case where all the conversion elements are collectively refreshed. The fluctuation can be suppressed, and a waiting time for reducing the voltage fluctuation can be omitted.

本発明によれば、変換素子を行毎に順次リフレッシュを行うことにより、動画像を取得する際のフレーム周波数を大きくすることができるため、動画撮影の高速化を図ることができる。また、全変換素子を一括してリフレッシュを行う場合と比較してリフレッシュ時の暗電流（過渡電流）を小さくすることができ、ＧＮＤや電源ラインの電圧変動を抑えることができるとともに、その電圧変動を緩和させるための待ち時間を設けないで済むようにすることができる。   According to the present invention, since the frame frequency at the time of acquiring a moving image can be increased by sequentially refreshing the conversion elements row by row, it is possible to increase the speed of moving image shooting. In addition, the dark current (transient current) at the time of refresh can be reduced as compared with the case where all the conversion elements are collectively refreshed, and the voltage fluctuation of the GND and the power supply line can be suppressed. It is possible to eliminate the need for providing a waiting time for alleviating the problem.

本発明の他の特徴とするところは、変換素子及びスイッチ素子をアモルファスシリコン半導体で形成するようにしたので、変換素子とスイッチ素子とを同一基板上に、同工程で形成でき非常に簡単なプロセスで作成できる。このため、歩留まりもよく、非常に安価なＸ線撮像装置を提供することができる。また、得られた動画像は、光電変換された電気信号として取り出せるため、ディジタル化が容易である。このディジタル情報は、例えば記録，表示等を行って被験者または被験物の診断を行うときに、アナログ情報を扱う場合と比べて、時間的にもコスト的にも非常に効率よく行うことができる。そして、将来の高齢化社会、ＩＴ社会の中で、現在より更に質の高い医療環境を作ることができる。   Another feature of the present invention is that the conversion element and the switch element are formed of an amorphous silicon semiconductor, so that the conversion element and the switch element can be formed on the same substrate and in the same process. Can be created. For this reason, it is possible to provide a very inexpensive X-ray imaging apparatus with good yield. Moreover, since the obtained moving image can be taken out as an electric signal subjected to photoelectric conversion, it can be easily digitized. This digital information can be performed very efficiently in terms of time and cost as compared with the case of handling analog information when, for example, recording, displaying, and the like are performed to diagnose a subject or a test object. And in the future aging society and IT society, it is possible to create a higher quality medical environment than the present.

次に、本発明の放射線撮像装置、その駆動方法及び放射線撮像システムの実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態では、放射線撮像装置として従来例と同様のＭＩＳ型光電変換素子とスイッチ素子の半導体材料にアモルファスシリコン半導体薄膜を用いた光電変換素子アレイが形成された基板を有する装置を例に挙げて説明する。   Next, embodiments of the radiation imaging apparatus, the driving method thereof, and the radiation imaging system of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, as an example of a radiation imaging apparatus, an apparatus having a substrate on which a MIS type photoelectric conversion element similar to the conventional example and a photoelectric conversion element array using an amorphous silicon semiconductor thin film as a semiconductor material of a switch element are formed. I will give you a description.

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態におけるＸ線撮像装置の１画素分の等価回路図である。
図１に示すように、光電変換素子１０１は、半導体光電変換層としての水素化アモルファスシリコンなどのｉ層からなる容量成分Ｃiと、アモルファス窒化シリコンなどの絶縁層（両導電型のキャリアの注入阻止層）からなる容量成分ＣSiNとを含んでいる。また、ｉ層と絶縁層との接合点（図１中のノードＮ）は、光電変換素子１０１が飽和状態になった時、すなわちＤ電極とノードＮの間（ｉ層）に電界がない（小さい）状態になった時、光によって生成された電子とホールとが再結合するために、ホールキャリアがＮ部に蓄えることができなくなる。 (First embodiment)
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram for one pixel of the X-ray imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the photoelectric conversion element 101 includes a capacitance component C i composed of an i layer such as hydrogenated amorphous silicon as a semiconductor photoelectric conversion layer, and an insulating layer such as amorphous silicon nitride (injection of both conductivity type carriers). And a capacitive component C SiN made up of a blocking layer. Further, the junction point between the i layer and the insulating layer (node N in FIG. 1) is that there is no electric field when the photoelectric conversion element 101 is saturated, that is, between the D electrode and the node N (i layer) ( When the (small) state is reached, holes and electrons cannot be stored in the N part because electrons and holes generated by light are recombined.

つまり、ノードＮの電位は、Ｄ電極の電位より高くなることはない。この飽和状態における動作を具現化するために、図１ではダイオード（Ｄ１）を容量成分Ｃiに並列に接続している。すなわち、光電変換素子１０１は容量成分Ｃｉ、容量成分ＣSiN、ダイオードＤ１の３つの３つの構成要素を有している。 That is, the potential of the node N does not become higher than the potential of the D electrode. In order to realize the operation in the saturated state, a diode (D1) is connected in parallel to the capacitive component C i in FIG. That is, the photoelectric conversion element 101 has three components, that is, a capacitive component Ci, a capacitive component C SiN , and a diode D1.

ＴＦＴ１０２は、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor）でスイッチ素子である。Ｖｓは、光電変換素子１０１のＤ電極にバイアスを与えるための電源である。また、Ｃ2は、信号配線に付加される読み出し容量である。 The TFT 102 is a thin film transistor and is a switch element. Vs is a power source for applying a bias to the D electrode of the photoelectric conversion element 101. C 2 is a read capacitor added to the signal wiring.

ＦＬは、Ｘ線波長を可視領域波長に変換するための波長変換用の蛍光体であり、直接又は間接的にＴＦＴ１０２と密着した位置に配置されている。蛍光体ＦＬの母体材料には、Ｇｄ2Ｏ2ＳやＧｄ2Ｏ3などを用い、発光中心にはＴｂ3+やＥｕ3+などの希土類元素が用いられる。また、ＣｓＩ：ＴｌやＣｓＩ：Ｎａ等、ＣｓＩを母体材料に用いた蛍光体も用いられる。 FL is a wavelength converting phosphor for converting an X-ray wavelength into a visible region wavelength, and is disposed at a position in close contact with the TFT 102 directly or indirectly. Gd 2 O 2 S, Gd 2 O 3 or the like is used for the base material of the phosphor FL, and rare earth elements such as Tb 3+ or Eu 3+ are used for the emission center. In addition, a phosphor using CsI as a base material, such as CsI: Tl or CsI: Na, is also used.

スイッチＳＷ−Ｃは、読み出し容量Ｃ2（信号配線）をリセットバイアスＶ（reset）にリセットするためのリセットスイッチ、スイッチＳＷ−Ｅは、光電変換素子（Ｇ電極）をリフレッシュバイアスＶ（refresh）にリフレッシュするためのスイッチであり、それぞれＲＣ１信号、ＲＣ２信号により制御される。また、Ｖｇ（ｏｎ）はＴＦＴ１０２をオンさせ信号電荷を読み出し容量Ｃ2に転送するための電源、Ｖｇ（ｏｆｆ）はＴＦＴ１０２をオフさせるための電源であり、スイッチＳＷ−Ｄは、電源Ｖｇ（ｏｎ）と電源Ｖｇ（ｏｆｆ）とを切り替えるスイッチである。 The switch SW-C is a reset switch for resetting the read capacitor C 2 (signal wiring) to the reset bias V (reset), and the switch SW-E is used for setting the photoelectric conversion element (G electrode) to the refresh bias V (refresh). This is a switch for refreshing and is controlled by RC1 signal and RC2 signal, respectively. Vg (on) is a power source for turning on the TFT 102 and transferring signal charges to the read capacitor C 2 , Vg (off) is a power source for turning off the TFT 102, and the switch SW-D is a power source Vg (on ) And the power source Vg (off).

また、光電変換素子１０１をリフレッシュする場合、スイッチＳＷ−Ｅをオンすることによりリフレッシュバイアスを導通させると同時に、スイッチＳＷ−Ｄを電源Ｖｇ（ｏｎ）側にしなければならない。   Further, when refreshing the photoelectric conversion element 101, it is necessary to turn on the switch SW-E to make the refresh bias conductive, and at the same time, set the switch SW-D to the power supply Vg (on) side.

図２は、図１に示したＸ線撮像装置の１画素分の回路動作を示すタイミングチャートである。
図１，図２を用いて、光電変換素子１０１とＴＦＴ１０２を備える画素の１画素分の回路動作を説明する。 FIG. 2 is a timing chart showing the circuit operation for one pixel of the X-ray imaging apparatus shown in FIG.
A circuit operation for one pixel of a pixel including the photoelectric conversion element 101 and the TFT 102 will be described with reference to FIGS.

まず、Ｘ−ray照射期間について説明する。
図２に示すように、Ｘ線をパルス状に照射する。被検体を透過したＸ線が蛍光体ＦＬに照射され、可視光に変換される。蛍光体ＦＬからの可視光は、半導体層（ｉ層）に照射され光電変換される。光電変換により生成されたホールキャリアは、ｉ層と絶縁層（注入阻止層）界面に蓄えられ、ノードＮの電位を上昇させる。ＴＦＴ１０２はオフした状態なので、Ｇ電極側の電位も同じ分だけ上昇する。なお、Ｘ−ray照射期間では、スイッチＳＷ−ＤはＶ（ｏｆｆ）側に、スイッチＳＷ−ＣとスイッチＳＷ−Ｅはオフにする。 First, the X-ray irradiation period will be described.
As shown in FIG. 2, X-rays are irradiated in a pulse shape. X-rays that have passed through the subject are irradiated onto the phosphor FL and converted into visible light. Visible light from the phosphor FL is irradiated onto the semiconductor layer (i layer) and subjected to photoelectric conversion. The hole carriers generated by the photoelectric conversion are accumulated at the interface between the i layer and the insulating layer (injection blocking layer), and increase the potential of the node N. Since the TFT 102 is in an off state, the potential on the G electrode side also rises by the same amount. Note that in the X-ray irradiation period, the switch SW-D is on the V (off) side, and the switches SW-C and SW-E are off.

次に、転送動作について説明する。
転送動作は、スイッチＳＷ−ＤをＶｇ（ｏｎ）側にして、ＴＦＴ１０２をオン状態にする。これによりＸ−ray照射により蓄えられたホールキャリアの量（Ｓh）に対応する電子キャリア（Ｓe）が、Ｃ2側からＴＦＴ１０２を介してＧ電極側に流れ、読み出し容量Ｃ2の電位を上昇させる。この時、ＳeとＳhとの関係は、Ｓe＝Ｓh×ＣSiN／（ＣSiN＋Ｃi）である。 Next, the transfer operation will be described.
In the transfer operation, the switch SW-D is set to the Vg (on) side and the TFT 102 is turned on. As a result, electron carriers (S e ) corresponding to the amount of hole carriers (S h ) stored by X-ray irradiation flow from the C 2 side to the G electrode side via the TFT 102, and the potential of the read capacitor C 2 is increased. Raise. At this time, the relationship between S e and S h is S e = S h × C SiN / (C SiN + C i ).

読み出し容量Ｃ2の電位は、主として信号配線に接続される全てのＴＦＴ１０２の電極間容量からなる容量で構成されるため、光電変換素子１０１の容量に比べ十分に大きい。従って、電荷転送後の読み出し容量Ｃ2の電位上昇分（ΔＶＣ2）は、Ｇ電極の電位下降分（ΔＶG）に比べて十分に小さい。すなわち、転送後の読み出し容量Ｃ2の電位は、Ｖ（reset）＋ΔＶＣ2であるが、ほぼＶ（reset）に近い電位を示している。同時に読み出し容量Ｃ2の電位は、アンプを介し増幅して出力される。図１では、アンプ（ＡＭＰ）を最も基本的な形で表記しているが、増幅回路として機能させる。リセットバイアスＶ（reset）は、信号成分ではないために別途キャンセルされ、純粋な信号成分であるΔＶＣ2のみが信号として扱われる。 Since the potential of the read capacitor C 2 is mainly composed of the capacitance between the electrodes of all TFTs 102 connected to the signal wiring, it is sufficiently larger than the capacitance of the photoelectric conversion element 101. Therefore, the potential increase (ΔVC 2 ) of the read capacitor C 2 after charge transfer is sufficiently smaller than the potential decrease (ΔV G ) of the G electrode. That is, the potential of the read capacitor C 2 after the transfer is V (reset) + ΔVC 2 , but shows a potential substantially close to V (reset). At the same time, the potential of the read capacitor C 2 is amplified through an amplifier and output. In FIG. 1, an amplifier (AMP) is shown in the most basic form, but it functions as an amplifier circuit. Since the reset bias V (reset) is not a signal component, it is canceled separately and only a pure signal component ΔVC 2 is treated as a signal.

次に、リフレッシュ動作について説明する。
図２のタイミングチャートでは、図１に示す等価回路図において、Ｖｓ＝９（Ｖ），Ｖｇ（reset）＝２（Ｖ），Ｖ（refresh）＝６（Ｖ）で、かつ容量成分Ｃiと容量成分ＣSiNとが等しい場合のＤ電極，Ｇ電極，ノードＮの電位を表記している。
リフレッシュ動作は、ＲＣ１信号によりスイッチＳＷ−Ｃをオフ状態にし、ＲＣ２信号によりスイッチＳＷ−Ｅをオン状態にし、スイッチＳＷ−ＤをＶｇ（ｏｎ）側にする。このようにすると、光電変換素子１０１のＧ電極は、信号が転送されたときの電位（Ｖ（reset）＋ΔＶＣ2≒Ｖ（reset）＝２（Ｖ））から、リフレッシュバイアスＶ（refresh）＝６Ｖに上昇する。これと同時に、ノードＮの電位も上昇するがＶｓ＝９Ｖを超えることはない。ノードＮの電位を上昇させることにより、ノードＮに蓄えられた信号電荷（ホールキャリア）の一部が、Ｄ電極側に吐き出され、光電変換素子１０１のリフレッシュ動作が行われる。 Next, the refresh operation will be described.
In the timing chart of FIG. 2, in the equivalent circuit diagram shown in FIG. 1, Vs = 9 (V), Vg (reset) = 2 (V), V (refresh) = 6 (V), and the capacitance component C i The potentials of the D electrode, the G electrode, and the node N when the capacitance component C SiN is equal are shown.
In the refresh operation, the switch SW-C is turned off by the RC1 signal, the switch SW-E is turned on by the RC2 signal, and the switch SW-D is set to the Vg (on) side. In this way, the G electrode of the photoelectric conversion element 101 has a refresh bias V (refresh) = 6V from the potential (V (reset) + ΔVC 2 ≈V (reset) = 2 (V)) when the signal is transferred. To rise. At the same time, the potential at the node N also rises but does not exceed Vs = 9V. By raising the potential of the node N, a part of the signal charge (hole carrier) stored in the node N is discharged to the D electrode side, and the photoelectric conversion element 101 is refreshed.

次に、リセット動作について説明する。
リセット動作は、スイッチＳＷ−ＤをＶｇ（ｏｎ）側の状態で、ＲＣ１信号によりスイッチＳＷ−Ｃをオン状態にし、ＲＣ２信号によりスイッチＳＷ−Ｅをオフ状態にする。このようにすると、光電変換素子１０１のＧ電極及び信号配線Ｃ2は、リセットバイアスＶ（reset）にリセットされる。これと同時に、ノードＮの電位は、リフレッシュ動作時の電位（図２では９Ｖ）から減衰する。その減衰量ΔＶNは、容量成分Ｃiと容量成分ＣSiNとの容量が等しい場合にＶ（refresh）とＶ（reset）との電位差の１／２になり、本説明では、２Ｖ分減少する。また、ノードＮの減衰量ΔＶNは、次回の光電変換動作で蓄えられるホールキャリアの量を決定する。 Next, the reset operation will be described.
In the reset operation, the switch SW-D is set to the Vg (on) side, the switch SW-C is turned on by the RC1 signal, and the switch SW-E is turned off by the RC2 signal. In this way, the G electrode and the signal line C 2 of the photoelectric conversion element 101 are reset to the reset bias V (reset). At the same time, the potential of the node N is attenuated from the potential during the refresh operation (9 V in FIG. 2). The attenuation amount ΔV N is ½ of the potential difference between V (refresh) and V (reset) when the capacitances of the capacitance component C i and the capacitance component C SiN are equal, and decreases by 2 V in this description. . Further, the attenuation [Delta] V N at the node N determines the amount of hole carriers accumulated in the next photoelectric conversion operation.

ここで、従来例を示す図２８ではwait期間を設けているが、図２のタイミングチャートでは設けていない。その理由について以下に、図３，図４を用いて説明する。
図３は、第１の実施形態におけるＸ線撮像装置の等価回路図である。図３では、光電変換回路部１０に２次元状に配置された画素を、説明を簡略化するために３×３＝９画素分のみを記載している。 Here, while the wait period is provided in FIG. 28 showing the conventional example, it is not provided in the timing chart of FIG. The reason will be described below with reference to FIGS.
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the X-ray imaging apparatus according to the first embodiment. In FIG. 3, only 3 × 3 = 9 pixels are illustrated for simplifying the description of the pixels arranged two-dimensionally in the photoelectric conversion circuit unit 10.

図３に示すＳ１−１〜Ｓ３−３は光電変換素子、Ｔ１−１〜Ｔ３−３はスイッチ素子（ＴＦＴ）、Ｇ１〜Ｇ３はＴＦＴ（Ｔ１−１〜Ｔ３−３）をオン／オフさせるためのゲート配線、Ｍ１〜Ｍ３は信号配線、Ｖs線は光電変換素子に蓄積バイアスを与えるための配線である。   3, S1-1 to S3-3 are photoelectric conversion elements, T1-1 to T3-3 are switch elements (TFT), and G1 to G3 are for turning on / off the TFTs (T1-1 to T3-3). The gate wirings M1 to M3 are signal wirings, and the Vs line is a wiring for applying a storage bias to the photoelectric conversion element.

光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３の黒く塗りつぶされた側の電極はＧ電極であり、対向側はＤ電極である。また、Ｄ電極はＶs線の一部と共有しているが、光を入射させる都合上、薄いＮ+層をＤ電極として利用している。光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３、ＴＦＴ（Ｔ１−１〜Ｔ３−３）、ゲート配線Ｇ１〜Ｇ３、信号配線Ｍ１〜Ｍ３、Ｖｓ線、これらを総じて光電変換回路部１０と称する。 The electrodes on the sides of the photoelectric conversion elements S1-1 to S3-3 that are painted black are G electrodes, and the opposite side is a D electrode. Further, although the D electrode is shared with a part of the Vs line, a thin N + layer is used as the D electrode for the convenience of light incidence. The photoelectric conversion elements S1-1 to S3-3, TFTs (T1-1 to T3-3), gate wirings G1 to G3, signal wirings M1 to M3, and Vs lines are collectively referred to as the photoelectric conversion circuit unit 10.

Ｖs線は、電源Ｖsによりバイアスされる。ＳＲ１はゲート配線Ｇ１〜Ｇ３に駆動用のパルス電圧を与えるシフトレジスタであり、ＴＦＴ（Ｔ１−１〜Ｔ３−３）をオンさせる電圧Ｖｇ（ｏｎ）とＴＦＴ（Ｔ１−１〜Ｔ３−３）をオフさせる電圧Ｖｇ（ｏｆｆ）は、外部から駆動用回路部（シフトレジスタＳＲ１）に供給される。   The Vs line is biased by the power supply Vs. SR1 is a shift register that applies a driving pulse voltage to the gate wirings G1 to G3. The voltage Vg (on) that turns on the TFTs (T1-1 to T3-3) and the TFTs (T1-1 to T3-3) are supplied. The voltage Vg (off) to be turned off is supplied from the outside to the driving circuit unit (shift register SR1).

読み出し用回路部２０は、光電変換回路部１０内の信号配線Ｍ１〜Ｍ３の並列信号出力を増幅し、直列変換して出力する。
ＲＥＳ１〜ＲＥＳ３は信号配線Ｍ１〜Ｍ３をリセットバイアスＶ（reset）にリセットするスイッチであり、図３ではリセットバイアスＶ（reset）を０Ｖ（ＧＮＤ）で表記している。Ａ１〜Ａ３は信号配線Ｍ１〜Ｍ３の信号を増幅するアンプ、ＣＬ１〜ＣＬ３はアンプＡ１〜Ａ３で増幅された信号を一時的に記憶するサンプルホールド容量、Ｓｎ１〜Ｓｎ３はサンプルホールドするためのスイッチ、Ｂ１〜Ｂ３はバッファアンプ、Ｓｒ１〜Ｓｒ３は並列信号を直列変換するためのスイッチ、ＳＲ２はスイッチＳｒ１〜Ｓｒ３に直列変換するためのパルスを与えるシフトレジスタ、Ａｂは直列変換された信号を出力するバッファアンプである。 The reading circuit unit 20 amplifies the parallel signal output of the signal wirings M1 to M3 in the photoelectric conversion circuit unit 10, converts the signals in series, and outputs them.
RES1 to RES3 are switches for resetting the signal wirings M1 to M3 to a reset bias V (reset). In FIG. 3, the reset bias V (reset) is represented by 0 V (GND). A1 to A3 are amplifiers for amplifying the signals of the signal wirings M1 to M3, CL1 to CL3 are sample and hold capacitors for temporarily storing the signals amplified by the amplifiers A1 to A3, and Sn1 to Sn3 are switches for sample and hold, B1 to B3 are buffer amplifiers, Sr1 to Sr3 are switches for serial conversion of parallel signals, SR2 is a shift register that provides pulses for serial conversion to the switches Sr1 to Sr3, Ab is a buffer that outputs a serially converted signal It is an amplifier.

また、ＲＥＳ１１〜ＲＥＳ３３はＴＦＴ（Ｔ１−１〜Ｔ３−３）を介して光電変換素子１０１のＧ電極をリフレッシュバイアスＶ（refresh）にリフレッシュするためのスイッチであり、スイッチＲＥＳ１１〜ＲＥＳ３３の片側にはリフレッシュバイアスＶ（refresh）が接続されている。   RES11 to RES33 are switches for refreshing the G electrode of the photoelectric conversion element 101 to the refresh bias V (refresh) via the TFTs (T1-1 to T3-3), and one side of the switches RES11 to RES33 is provided on one side. A refresh bias V (refresh) is connected.

図４は、図３に示したＸ線撮像装置の動作を示すタイミングチャートであり、２フレーム分の動作を表している。このタイミングチャートを用いて図３の光電変換装置の動作について説明する。   FIG. 4 is a timing chart showing the operation of the X-ray imaging apparatus shown in FIG. 3, and shows the operation for two frames. The operation of the photoelectric conversion device in FIG. 3 will be described with reference to this timing chart.

まず、光電変換期間について説明する。
全光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３のＤ電極は、読み取り用電源Ｖs（正電位）にバイアスされた状態にある。シフトレジスタＳＲ１の信号はすべて"Ｌｏ"であり、スイッチング用の全ＴＦＴ（Ｔ１−１〜Ｔ３−３）がオフしている。この状態で光源がパルス状にオンすると、それぞれの光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３のＤ電極（Ｎ+電極）に光が照射され、光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３のｉ層内で電子とホールのキャリアが生成される。電子は読み取り用電源ＶsによりＤ電極に移動するが、ホールは光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３内のｉ層と絶縁層の界面に蓄えられ、電源がオフ後も保持される。 First, the photoelectric conversion period will be described.
The D electrodes of all the photoelectric conversion elements S1-1 to S3-3 are biased to the reading power source Vs (positive potential). All signals of the shift register SR1 are “Lo”, and all TFTs for switching (T1-1 to T3-3) are off. When the light source is turned on in a pulse state in this state, light is irradiated to the D electrodes (N + electrodes) of the respective photoelectric conversion elements S1-1 to S3-3, and the i layers of the photoelectric conversion elements S1-1 to S3-3 are irradiated. Inside, electron and hole carriers are generated. Electrons move to the D electrode by the reading power source Vs, but holes are stored at the interface between the i layer and the insulating layer in the photoelectric conversion elements S1-1 to S3-3, and are retained even after the power is turned off.

次に、読み出し期間について説明する。
読み出し動作は、１行目の光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−３、続いて、２行目の光電変換素子Ｓ２−１〜Ｓ２−３、続いて、３行目の光電変換素子Ｓ３−１〜Ｓ３−３の順で行われる。 Next, the reading period will be described.
The reading operation is performed on the photoelectric conversion elements S1-1 to S1-3 in the first row, the photoelectric conversion elements S2-1 to S2-3 in the second row, and then the photoelectric conversion elements S3-1 in the third row. To S3-3.

まず、１行目の光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−３を読み出しするためにスイッチ素子（ＴＦＴ）Ｔ１−１〜Ｔ１−３のゲート配線Ｇ１にシフトレジスタＳＲ１からゲートパルスを与える。この時、ゲートパルスのハイレベルは、外部から供給されているＶｇ（ｏｎ）の電圧である。これにより、ＴＦＴ（Ｔ１−１〜Ｔ１−３）がオン状態になり、光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−３に蓄積されていた信号電荷が、信号配線Ｍ１〜Ｍ３に転送される。   First, in order to read out the photoelectric conversion elements S1-1 to S1-3 in the first row, a gate pulse is applied from the shift register SR1 to the gate wiring G1 of the switch elements (TFT) T1-1 to T1-3. At this time, the high level of the gate pulse is a voltage of Vg (on) supplied from the outside. Thereby, the TFTs (T1-1 to T1-3) are turned on, and the signal charges accumulated in the photoelectric conversion elements S1-1 to S1-3 are transferred to the signal wirings M1 to M3.

信号配線Ｍ１〜Ｍ３には、特に図３中には記載していないが読み出し容量が付加されており、信号電荷はＴＦＴ（Ｔ１−１〜Ｔ１−３）を介し、読み出し容量に転送されることになる。例えば、信号配線Ｍ１に付加されている読み出し容量は、信号配線Ｍ１に接続されている各ＴＦＴ（Ｔ１−１〜Ｔ３−１）のゲート・ソース間の電極間容量（Ｃｇｓ）の総和（３個分）であり、図１におけるＣ2に相当する。また、信号配線Ｍ１〜Ｍ３に転送された信号電荷は、オペアンプＡ１〜Ａ３で増幅される。そしてＳＭＰＬ信号をオンさせることにより、サンプルホールド容量ＣＬ１〜ＣＬ３に転送され、ＳＭＰＬ信号をオフするとともにホールドされる。 Although not shown in FIG. 3 in particular, a read capacitor is added to the signal wirings M1 to M3, and the signal charges are transferred to the read capacitors via the TFTs (T1-1 to T1-3). become. For example, the readout capacitance added to the signal wiring M1 is the sum (three) of the interelectrode capacitance (Cgs) between the gate and source of each TFT (T1-1 to T3-1) connected to the signal wiring M1. Minutes) and corresponds to C 2 in FIG. Further, the signal charges transferred to the signal wirings M1 to M3 are amplified by the operational amplifiers A1 to A3. When the SMPL signal is turned on, the SMPL signal is transferred to the sample hold capacitors CL1 to CL3, and the SMPL signal is turned off and held.

１行目のＳＭＰＬ信号により信号配線Ｍ１〜Ｍ３の信号をサンプルホールド容量ＣＬ１〜ＣＬ３にサンプルホールドすれば、光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−３の信号は、光電変換回路部１０から出力されたことになる。従って、読み出し用回路部２０内でスイッチＳｒ１〜Ｓｒ３により直列変換されている最中に、光電変換回路部１０内の光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−３のリフレッシュ動作と信号配線Ｍ１〜Ｍ３のリセット動作を行うことができる。   If the signals of the signal wirings M1 to M3 are sampled and held in the sample hold capacitors CL1 to CL3 by the SMPL signal in the first row, the signals of the photoelectric conversion elements S1-1 to S1-3 are output from the photoelectric conversion circuit unit 10. It will be. Therefore, during serial conversion by the switches Sr1 to Sr3 in the readout circuit unit 20, the refresh operation of the photoelectric conversion elements S1-1 to S1-3 in the photoelectric conversion circuit unit 10 and the signal wirings M1 to M3 A reset operation can be performed.

光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−３のリフレッシュ動作は、ＲＣ２信号によりスイッチＲＥＳ１１〜ＲＥＳ３３を導通状態にして、ＴＦＴ（Ｔ１−１〜Ｔ３−１）のゲート配線に電圧Ｖｇ（ｏｎ）を印加することにより、光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−３のＧ電極をリフレッシュバイアスＶ（refresh）にリフレッシュする。その後、リセット動作に遷移する。   In the refresh operation of the photoelectric conversion elements S1-1 to S1-3, the switches RES11 to RES33 are turned on by the RC2 signal, and the voltage Vg (on) is applied to the gate wirings of the TFTs (T1-1 to T3-1). As a result, the G electrodes of the photoelectric conversion elements S1-1 to S1-3 are refreshed to the refresh bias V (refresh). After that, the transition is made to the reset operation.

続いて、リセット動作は、ＴＦＴ（Ｔ１−１〜Ｔ３−１）のゲート配線に電圧Ｖｇ（ｏｎ）を印加した状態で、スイッチＲＥＳ１１〜ＲＥＳ３３をオフにしてスイッチＲＥＳ１〜ＲＥＳ３をオンさせることにより、信号配線Ｍ１〜Ｍ３の読み出し容量および光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−３のＧ電極をリセットバイアスＶ（reset）、ここではＧＮＤ電位にリセットする。   Subsequently, the reset operation is performed by turning off the switches RES11 to RES33 and turning on the switches RES1 to RES3 in a state where the voltage Vg (on) is applied to the gate wirings of the TFTs (T1-1 to T3-1). The readout capacitance of the signal wirings M1 to M3 and the G electrodes of the photoelectric conversion elements S1-1 to S1-3 are reset to a reset bias V (reset), here, the GND potential.

リセット動作が終了後、次に、ゲート配線Ｇ２にゲートパルスを印加することができる。すなわち、１行目の信号を、シフトレジスタＳＲ２により直列変換動作をする間に光電変換回路部１０の中で、同時に光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−３をリフレッシュし、信号配線Ｍ１〜Ｍ３をリセットして、２行目の光電変換素子Ｓ２−１〜Ｓ２−３の信号電荷をシフトレジスタＳＲ１にて信号配線Ｍ１〜Ｍ３に転送することができる。以上の動作により、第１行から第３行までの全ての光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３の信号電荷を出力することができる。   After the reset operation is finished, next, a gate pulse can be applied to the gate wiring G2. That is, the signals in the first row are simultaneously refreshed in the photoelectric conversion circuit unit 10 during the serial conversion operation by the shift register SR2, and the signal wirings M1 to M3 are refreshed. By resetting, the signal charges of the photoelectric conversion elements S2-1 to S2-3 in the second row can be transferred to the signal wirings M1 to M3 by the shift register SR1. With the above operation, the signal charges of all the photoelectric conversion elements S1-1 to S3-3 from the first row to the third row can be output.

前述の光電変換期間と読み出し期間とを繰り返すことにより、連続した動画像を取得することができる。
本実施形態で示したタイミングチャートと従来例を示した図３０のタイミングチャートと異なるところは、リフレッシュ期間を設けていないところであり、そのリフレッシュ期間の分だけ動画像を取得する際のフレーム周波数を大きくできるという利点がある。また、従来例では、全ての光電変換素子を一括でリフレッシュしていたため、リフレッシュ時における暗電流成分によるＧＮＤや電源などの変動を緩和させるためのwait期間を設ける必要があった。本実施形態では、各行単位でリフレッシュを行うために、一度にリフレッシュする光電変換素子の数がはるかに少ないため、特別にwait期間を設ける必要がなく、その分だけ動画のフレーム周波数を大きくすることができる。 By repeating the photoelectric conversion period and the readout period, a continuous moving image can be acquired.
The difference between the timing chart shown in the present embodiment and the timing chart of FIG. 30 showing the conventional example is that no refresh period is provided, and the frame frequency for acquiring moving images is increased by the refresh period. There is an advantage that you can. In the conventional example, since all the photoelectric conversion elements are collectively refreshed, it is necessary to provide a wait period for alleviating fluctuations in GND, power supply, etc. due to dark current components during the refresh. In this embodiment, since refresh is performed in units of rows, the number of photoelectric conversion elements to be refreshed at one time is much smaller, so there is no need to provide a special wait period, and the video frame frequency is increased accordingly. Can do.

上述した本実施形態のＸ線撮像装置では、Ｘ線の照射をパルス状に照射した例を示したが、Ｘ線の照射を連続して（直流的に）行うこともできる。以下に、この場合の実施例を説明する。   In the X-ray imaging apparatus of the present embodiment described above, an example in which X-ray irradiation is performed in a pulse shape has been shown, but X-ray irradiation can also be performed continuously (in a direct current manner). The embodiment in this case will be described below.

図５は、第１の実施形態におけるＸ線撮像装置にＸ線を連続して（直流的に）照射した場合のタイミングチャートである。
この場合の光電変換期間とは、リフレッシュが終了してから転送を開始するまでの期間である。実際の医療用Ｘ線撮像装置では、光電変換回路部はＮ行×Ｍ列の多数の画素で構成されている。例えば、１行目の光電変換素子にとっては、自らの光電変換素子の転送，リフレッシュ，リセットを除いた、２行目からＮ行目までのＮ−１行分の読み出し期間が実質上の光電変換期間となる。他行の光電変換素子にとっても同様で、自らの光電変換素子の転送，リフレッシュ，リセットを除いた、Ｎ−１行分の読み出し期間が実質上の光電変換期間となる。 FIG. 5 is a timing chart when the X-ray imaging apparatus according to the first embodiment is irradiated with X-rays continuously (in a direct current manner).
The photoelectric conversion period in this case is a period from the end of refresh to the start of transfer. In an actual medical X-ray imaging apparatus, the photoelectric conversion circuit unit is composed of a large number of pixels of N rows × M columns. For example, for the photoelectric conversion element in the first row, the readout period for N-1 rows from the second row to the Nth row excluding transfer, refresh, and reset of its own photoelectric conversion device is substantially photoelectric conversion. It becomes a period. The same applies to the photoelectric conversion elements in other rows, and the readout period for N-1 rows excluding the transfer, refresh, and reset of the own photoelectric conversion elements is the substantial photoelectric conversion period.

例えば、１００行目の光電変換素子にとっては、１０１行目からＮ行目までの読み出し期間と次フレームにおける１行目から９９行目までの読み出し期間との合計、すなわちＮ−１行分の読み出し期間が実質上の光電変換期間となる。つまり、Ｘ線を直流的に照射した場合には、この光電変換期間が２フレーム分にまたがってしまうことになるが、光電変換期間はすべて同じになるため何ら特異なことは生じない。   For example, for the photoelectric conversion element in the 100th row, the sum of the readout period from the 101st row to the Nth row and the readout period from the 1st row to the 99th row in the next frame, that is, readout for N−1 rows. The period is a substantial photoelectric conversion period. In other words, when the X-rays are irradiated in a direct current, this photoelectric conversion period extends over two frames, but since all the photoelectric conversion periods are the same, nothing unusual occurs.

Ｘ線を連続して（直流的に）照射した場合には、図２に示すＸ線照射期間あるいは図４に示す光電変換期間を省略することができるため、動画のフレームレートを更に大きくできるという利点がある。また、パルス照射方法に比べ、Ｘ線の強度を弱くすることができるため、Ｘ線源の管球への負担を軽減できるという利点もある。さらに、Ｘ線の高圧電源をパルス状に制御することが必要なくなるため、Ｘ線電源の負担を軽減できる利点もある。   When X-rays are irradiated continuously (in a direct current manner), the X-ray irradiation period shown in FIG. 2 or the photoelectric conversion period shown in FIG. 4 can be omitted, so that the frame rate of moving images can be further increased. There are advantages. In addition, compared to the pulse irradiation method, the intensity of X-rays can be reduced, so there is an advantage that the burden on the tube of the X-ray source can be reduced. Further, since it is not necessary to control the X-ray high-voltage power supply in a pulsed manner, there is an advantage that the burden on the X-ray power supply can be reduced.

（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態におけるＸ線撮像装置の１画素分の等価回路図である。図１に示した第１の実施形態の等価回路図においては、光電変換素子１０１のＤ電極を一定の電圧Ｖｓでバイアスしているのに対し、本実施形態では、電圧Ｖｓと電圧ＶrefとをスイッチＳＷ−Ｆにより切り替え可能に構成している。 (Second Embodiment)
FIG. 6 is an equivalent circuit diagram for one pixel of the X-ray imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the equivalent circuit diagram of the first embodiment shown in FIG. 1, the D electrode of the photoelectric conversion element 101 is biased with a constant voltage Vs, whereas in this embodiment, the voltage Vs and the voltage Vref are The switch SW-F can be switched.

本実施形態の特徴は、光電変換素子１０１のリフレッシュ動作をさせるための印加電圧を、Ｇ電極側から与えるか、あるいはＤ電極側から与えるかを選択できる点にある。例えば、１枚の静止画像を取得する場合は、Ｄ電極側からリフレッシュ用バイアスを与える方法、すなわち図２８のタイミングチャートで動作させ、一方、複数枚の静止画像を取得する場合は、Ｇ電極側からリフレッシュ用バイアスを与える方法、すなわち図２で示すタイミングチャートで動作させる。本実施形態では、１つのＸ線撮像装置で、従来の静止画像を撮影するモード（撮影モードまたは静止画モード）と、動画の画像を取得するモード（透視モードまたは動画モード）の両方の撮影が可能となる。   A feature of this embodiment is that it is possible to select whether to apply an applied voltage for refreshing the photoelectric conversion element 101 from the G electrode side or from the D electrode side. For example, when acquiring a single still image, a method of applying a refresh bias from the D electrode side, that is, operating with the timing chart of FIG. 28, while when acquiring a plurality of still images, the G electrode side Then, a refresh bias is applied, that is, the operation is performed according to the timing chart shown in FIG. In this embodiment, a single X-ray imaging apparatus can shoot both a conventional still image shooting mode (shooting mode or still image mode) and a moving image acquisition mode (perspective mode or moving image mode). It becomes possible.

図７は、第２の実施形態におけるＸ線撮像装置の等価回路図である。
図７の等価回路図において、図３と異なる点は、センサのバイアスラインをＶＳＣ制御信号により電圧Ｖsと電圧Ｖrefとの切り替えを可能としていることである。
図８は、第２の実施形態におけるＸ線撮像装置の透視モード（動画モード）から撮影モード（静止画モード）へ遷移し、撮影を行うタイミングチャートの略図である。 FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of the X-ray imaging apparatus according to the second embodiment.
7 is different from FIG. 3 in that the bias line of the sensor can be switched between the voltage Vs and the voltage Vref by the VSC control signal.
FIG. 8 is a schematic diagram of a timing chart for performing imaging by transitioning from the fluoroscopy mode (moving image mode) to the imaging mode (still image mode) of the X-ray imaging apparatus according to the second embodiment.

また、図９は、図７に示したＸ線撮像装置の透視モードにおける動作を示すタイミングチャートである。つまり透視モードにおいては、図８のタイミング動作を繰り返している。この期間、撮影者は、静止画像を撮影のための被写体（患者）の位置や角度を決めるために、患者の透視画像をモニターしている。一般的にこの期間中のＸ線量は弱めに照射している。撮影者が、装置に曝射要求信号（静止画像を撮影する意思信号）を発令すると、透視モードから撮影モードに遷移する。撮影モードにおける動作タイミングを図１１に示す。また、透視モードと撮影モードの流れは、図８に示すのように撮影モードが１回だけとは限らず、撮影する被写体の撮影構図に応じ、透視モード→撮影モード→透視モード→撮影モード…と繰り返してもよい。   FIG. 9 is a timing chart showing an operation in the fluoroscopic mode of the X-ray imaging apparatus shown in FIG. That is, the timing operation of FIG. 8 is repeated in the fluoroscopic mode. During this period, the photographer monitors the fluoroscopic image of the patient in order to determine the position and angle of the subject (patient) for photographing the still image. In general, the X-ray dose during this period is weakly irradiated. When the photographer issues an exposure request signal (intention signal for photographing a still image) to the apparatus, the mode changes from the fluoroscopic mode to the photographing mode. The operation timing in the shooting mode is shown in FIG. In addition, as shown in FIG. 8, the flow of the fluoroscopic mode and the photographing mode is not limited to the single photographing mode, and depending on the photographing composition of the subject to be photographed, the fluoroscopic mode → the photographing mode → the fluoroscopic mode → the photographing mode. May be repeated.

図１０は、図８の透視モードにおけるタイミングチャートが、図９とは異なる場合の例を示したタイミングチャートである。図９との違いは、Ｘ線をパルス状に照射させないことである。これにより、読み出し期間と光電変換期間とを同時に行うことができるため、透視モードにおける動作周波数を大きくできる利点がある。また、Ｘ線をパルス状に動作させないため、Ｘ線発生源に対する負荷を軽減できる利点もある。   FIG. 10 is a timing chart showing an example in which the timing chart in the perspective mode of FIG. 8 is different from that in FIG. The difference from FIG. 9 is that X-rays are not irradiated in pulses. Accordingly, since the reading period and the photoelectric conversion period can be performed simultaneously, there is an advantage that the operating frequency in the fluoroscopic mode can be increased. Further, since the X-ray is not operated in a pulsed manner, there is an advantage that the load on the X-ray generation source can be reduced.

本発明のＸ線撮像装置を透視装置に応用した場合において、透視モードにおいてはＴＦＴを介して読み出し用回路部２０のスイッチ側からリフレッシュを行いながら連続画像を取得し、透視によって位置決めが完了して静止画撮影モードに遷移した際には、スイッチＳＷ−Ｆからのリフレッシュを行うことによって高いＳ／Ｎ比の静止画像を得るよう構成することができる。つまり、一般にＴＦＴ側からのリフレッシュよりもスイッチＳＷ−Ｆ側からのリフレッシュの方が、リフレッシュ効率が高く、Ｓ／Ｎ比もよい。Ｓ／Ｎ比が比較的悪くてもよい透視位置決め画像を撮影する際には、読み出し用回路部２０のスイッチ側からのリフレッシュを採用し、Ｓ／Ｎ比が高く高画質を要求される静止画撮影する際には、スイッチＳＷ−Ｆ側からのリフレッシュを採用することは理にかなっている。   When the X-ray imaging apparatus of the present invention is applied to a fluoroscopic apparatus, in the fluoroscopic mode, a continuous image is acquired from the switch side of the readout circuit unit 20 via the TFT, and positioning is completed by fluoroscopy. When transitioning to the still image shooting mode, it is possible to obtain a still image with a high S / N ratio by refreshing from the switch SW-F. That is, in general, refreshing from the switch SW-F side has higher refresh efficiency and a better S / N ratio than refreshing from the TFT side. When taking a fluoroscopic positioning image that may have a relatively poor S / N ratio, refresh from the switch side of the readout circuit unit 20 is adopted, and a still image that requires a high image quality with a high S / N ratio. When shooting, it makes sense to employ refresh from the switch SW-F side.

（第３の実施形態）
図１２は、第３の実施形態におけるＸ線撮像装置の１画素分の等価回路図である。なお、図１に示したＸ線撮像装置と同様の構成については、同じ符号を付け、以下には、主として異なる構成要素について説明する。 (Third embodiment)
FIG. 12 is an equivalent circuit diagram for one pixel of the X-ray imaging apparatus according to the third embodiment. The same components as those in the X-ray imaging apparatus shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and different components will be mainly described below.

図１２に示すスイッチＳＷ−Ｇは、オペアンプ（ＡＭＰ）の非反転端子（＋）に、リセットバイアスＶ（reset）またはリフレッシュバイアスＶ（refresh）のどちらか一方のバイアスを与えるために選択的に切り替えるスイッチである。Ｃｆは、ＴＦＴ１０２を介して光電変換素子１０１からの信号電流を蓄積（積分）するための容量素子であり、オペアンプの反転端子（−）と出力端子Ｖoutの間に接続されている。スイッチＳＷ−Ｈは、容量素子Ｃｆと並列に接続され、積分された信号電荷をリセットするため、またはＴＦＴ１０２を介して光電変換素子１０１をリフレッシュするためのスイッチであり、ＲＣ信号により制御される。   The switch SW-G shown in FIG. 12 is selectively switched to give either the reset bias V (reset) or the refresh bias V (refresh) to the non-inverting terminal (+) of the operational amplifier (AMP). Switch. Cf is a capacitive element for accumulating (integrating) the signal current from the photoelectric conversion element 101 via the TFT 102, and is connected between the inverting terminal (−) of the operational amplifier and the output terminal Vout. The switch SW-H is connected in parallel with the capacitive element Cf and is a switch for resetting the integrated signal charge or refreshing the photoelectric conversion element 101 via the TFT 102, and is controlled by the RC signal.

Ｖｇ（ｏｎ）は、ＴＦＴ１０２をオンさせ、信号電荷を容量素子Ｃｆに転送するための電源であり、Ｖｇ（ｏｆｆ）は、ＴＦＴ１０２をオブさせるための電源である。また、スイッチＳＷ−Ｄは、電源Ｖｇ（ｏｎ）と電源Ｖｇ（ｏｆｆ）とを切り替えるためのスイッチである。   Vg (on) is a power source for turning on the TFT 102 and transferring signal charges to the capacitor Cf, and Vg (off) is a power source for turning off the TFT 102. The switch SW-D is a switch for switching between the power supply Vg (on) and the power supply Vg (off).

また、光電変換素子１０１をリフレッシュする場合、スイッチＳＷ−ＧをリセットバイアスＶ（reset）側にし、スイッチＳＷ−Ｅをオンさせると同時に、スイッチＳＷ−Ｄを電源Ｖｇ（ｏｎ）側にしなければならない。   When the photoelectric conversion element 101 is refreshed, the switch SW-G must be set to the reset bias V (reset) side, the switch SW-E must be turned on, and the switch SW-D must be set to the power supply Vg (on) side. .

図１３は、図１２に示したＸ線撮像装置の１画素分の回路動作を示すタイミングチャートである。
図１２，図１３を用いて、光電変換素子１０１とＴＦＴ１０２を備える画素の１画素分の回路動作を説明する。 FIG. 13 is a timing chart showing the circuit operation for one pixel of the X-ray imaging apparatus shown in FIG.
A circuit operation for one pixel of a pixel including the photoelectric conversion element 101 and the TFT 102 will be described with reference to FIGS.

まず、Ｘ−ray照射期間についての動作については、前述した第１の実施形態と同様であるため説明は省略するが、Ｘ−ray照射期間におけるスイッチＳＷ−ＤはＶ（ｏｆｆ）側、スイッチＳＷ−ＧはＶ（ｒｅｓｅｔ）側、そして、スイッチＳＷ−Ｈはオフにする。   First, since the operation during the X-ray irradiation period is the same as that of the first embodiment described above, description thereof is omitted. However, the switch SW-D during the X-ray irradiation period is on the V (off) side, and the switch SW. -G is on the V (reset) side, and the switch SW-H is turned off.

次に、転送期間について説明する。
転送動作は、スイッチＳＷ−ＤをＶｇ（ｏｎ）側にして、ＴＦＴ１０２をオン状態にする。この操作によりＸ−ray照射により蓄えられたホールキャリアの量（Ｓh）に対応する電子キャリア（Ｓe）が、Ｃ2側からＴＦＴ１０２を介してＧ電極側に流れる。これにより容量素子Ｃｆに電荷が蓄積され、オペアンプの出力端子側の電位が、信号分だけ変化（下降）する。この時、ＳeとＳhとの関係は、Ｓe＝Ｓh×ＣSiN／（ＣSiN＋Ｃi）である。ここで、読み出し容量Ｃ2の電位は、オペアンプの非反転端子（＋）のＶ（reset）のバイアスで仮想接地されているために変化はしない。 Next, the transfer period will be described.
In the transfer operation, the switch SW-D is set to the Vg (on) side and the TFT 102 is turned on. By this operation, electron carriers (S e ) corresponding to the amount (S h ) of hole carriers stored by X-ray irradiation flow from the C 2 side to the G electrode side via the TFT 102. As a result, charges are accumulated in the capacitive element Cf, and the potential on the output terminal side of the operational amplifier changes (falls) by the amount of the signal. At this time, the relationship between S e and S h is S e = S h × C SiN / (C SiN + C i ). Here, the potential of the read capacitor C 2 does not change because it is virtually grounded by the bias of V (reset) of the non-inverting terminal (+) of the operational amplifier.

次に、リフレッシュ動作について説明する。
図１３のタイミングチャートでは、図１２に示す等価回路図において、Ｖｓ＝９（Ｖ），Ｖｇ（reset）＝２（Ｖ），Ｖ（refresh）＝６（Ｖ）で、かつ容量成分Ｃiと容量成分ＣSiNとが等しい場合のＤ電極，Ｇ電極，ノードＮの電位を表記している。
リフレッシュ動作は、ＲＣ信号によりスイッチＳＷ−Ｈをオン状態にし、スイッチＳＷ−ＤをＶｇ（ｏｎ）側にし、スイッチＳＷ−ＧをＶ（refresh）側にする。この操作により、光電変換素子１０１のＧ電極は、信号が転送されたときの電位（Ｖ（reset）＝２（Ｖ））から、リフレッシュバイアスＶ（refresh）＝６Ｖに上昇する。これと同時に、ノードＮの電位も上昇するがＶｓ＝９Ｖを超えることはない。ノードＮの電位を上昇させることにより、ノードＮに蓄えられた信号電荷（ホールキャリア）の一部が、Ｄ電極側に吐き出され、光電変換素子の１０１リフレッシュ動作が行われる。 Next, the refresh operation will be described.
In the timing chart of FIG. 13, in the equivalent circuit diagram shown in FIG. 12, Vs = 9 (V), Vg (reset) = 2 (V), V (refresh) = 6 (V), and the capacitance component C i The potentials of the D electrode, the G electrode, and the node N when the capacitance component C SiN is equal are shown.
In the refresh operation, the switch SW-H is turned on by the RC signal, the switch SW-D is set to the Vg (on) side, and the switch SW-G is set to the V (refresh) side. By this operation, the G electrode of the photoelectric conversion element 101 rises from the potential (V (reset) = 2 (V)) when the signal is transferred to the refresh bias V (refresh) = 6V. At the same time, the potential at the node N also rises but does not exceed Vs = 9V. By raising the potential of the node N, a part of the signal charge (hole carrier) stored in the node N is discharged to the D electrode side, and the 101 refresh operation of the photoelectric conversion element is performed.

次に、リセット動作について説明する。
リセット動作は、スイッチＳＷ−ＤをＶｇ（ｏｎ）側の状態、かつスイッチＳＷ−Ｈをオン側の状態のまま、スイッチＳＷ−ＧをＶ（refresh）側からＶ（reset）側にする。この操作により、光電変換素子１０１のＧ電極がリセットバイアスＶ（reset）にリセットされる。同時にオペアンプの出力端子に接続されている容量素子ＣｆがリセットバイアスＶ（reset）にリセットされる。すなわち、容量素子Ｃｆの両端子の電位差が零になるリセット動作において、ノードＮの電位は、リフレッシュ動作時の電位（図１３では９Ｖ）から減衰する。その減衰量△ＶNは、容量成分Ｃiと容量成分ＣSiNとの容量が等しい場合にＶ（refresh）とＶ（reset）との電位差の１／２になり、本説明では、２Ｖ分減少する。また、ノードＮの減衰量ΔＶNは、次回の光電変換動作で蓄えられるホールキャリアの量を決定する。 Next, the reset operation will be described.
In the reset operation, the switch SW-G is changed from the V (refresh) side to the V (reset) side while the switch SW-D is in the Vg (on) side state and the switch SW-H is in the on state. By this operation, the G electrode of the photoelectric conversion element 101 is reset to the reset bias V (reset). At the same time, the capacitive element Cf connected to the output terminal of the operational amplifier is reset to the reset bias V (reset). That is, in the reset operation in which the potential difference between both terminals of the capacitive element Cf is zero, the potential of the node N is attenuated from the potential during the refresh operation (9 V in FIG. 13). The attenuation ΔV N is ½ of the potential difference between V (refresh) and V (reset) when the capacitances of the capacitance component C i and the capacitance component C SiN are equal. To do. Further, the attenuation [Delta] V N at the node N determines the amount of hole carriers accumulated in the next photoelectric conversion operation.

ここで、従来例を示す図２８ではwait期間を設けているが、図１３のタイミングチャートでは設けていない。その理由について以下に、図１４，図１５を用いて説明する。
図１４は、第３の実施形態におけるＸ線撮像装置の等価回路図である。図１４では、光電変換回路部１０に２次元状に配置された画素を、説明を簡略化するために３×３＝９画素分のみを記載している。 Here, while the wait period is provided in FIG. 28 showing the conventional example, it is not provided in the timing chart of FIG. The reason will be described below with reference to FIGS.
FIG. 14 is an equivalent circuit diagram of the X-ray imaging apparatus according to the third embodiment. In FIG. 14, only 3 × 3 = 9 pixels are illustrated for simplifying the description of the pixels arranged two-dimensionally in the photoelectric conversion circuit unit 10.

読み出し用回路部２１は、光電変換回路部１０からの並列の信号出力を読み取り、直列変換して出力する。Ａ１〜Ａ３は信号配線Ｍ１〜Ｍ３と反転端子（−）をそれぞれ接続されたオペアンプである。反転端子（−）と出力端子の間には、それぞれ容量素子Ｃｆ１〜Ｃｆ３が接続されている。容量素子Ｃｆ１〜Ｃｆ３は、ＴＦＴ１０２をオンした時に光電変換素子１０１からの出力信号による電流を積分し、電圧量に変換する。ＲＥＳ４１〜ＲＥＳ４３は、容量素子Ｃｆ１〜Ｃｆ３をリセットバイアスＶ（reset）にリセットするスイッチであり、容量素子Ｃｆ１〜Ｃｆ３と並列に接続されている。   The reading circuit unit 21 reads the parallel signal output from the photoelectric conversion circuit unit 10, converts it in series, and outputs it. A1 to A3 are operational amplifiers in which the signal wirings M1 to M3 and the inverting terminal (−) are respectively connected. Capacitance elements Cf1 to Cf3 are connected between the inverting terminal (−) and the output terminal, respectively. Capacitance elements Cf1 to Cf3 integrate a current based on an output signal from the photoelectric conversion element 101 when the TFT 102 is turned on, and convert it into a voltage amount. RES41 to RES43 are switches that reset the capacitive elements Cf1 to Cf3 to a reset bias V (reset), and are connected in parallel with the capacitive elements Cf1 to Cf3.

ＳＷ−ｒｅｓは、オペアンプＡ１〜Ａ３の非反転端子をリセットバイアスＶ（reset）にリセット（図１４では０Ｖにリセット）するためのスイッチであり、また、ＳＷ−ｒｅｆはオペアンプＡ１〜Ａ３の非反転端子をリフレッシュバイアスＶ（refresh）にリフレッシュするためのスイッチである。これらのスイッチは、「ＲＥＦＲＥＳＨ」信号により制御される。「ＲＥＦＲＥＳＨ」信号は、「Ｈｉ」の時にスイッチＳＷ−ｒｅｆがオンし、「Ｌｏ」の時にスイッチＳＷ−ｒｅｓがオンし、それらのスイッチが同時にオンしない構成となっている。   SW-res is a switch for resetting the non-inverting terminals of the operational amplifiers A1 to A3 to a reset bias V (reset) (reset to 0 V in FIG. 14), and SW-ref is a non-inverting switch of the operational amplifiers A1 to A3. This is a switch for refreshing the terminal to a refresh bias V (refresh). These switches are controlled by a “REFRESH” signal. The “REFRESH” signal is configured such that the switch SW-ref is turned on when “Hi”, the switch SW-res is turned on when “Lo”, and the switches are not turned on at the same time.

図１５は、図１４に示したＸ線撮像装置の動作を示すタイミングチャートであり、２フレーム分の動作を表している。このタイミングチャートを用いて図１４の光電変換装置の動作について説明する。   FIG. 15 is a timing chart showing the operation of the X-ray imaging apparatus shown in FIG. 14, and shows the operation for two frames. The operation of the photoelectric conversion device in FIG. 14 is described with reference to this timing chart.

まず、光電変換期間について説明する。
全光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３のＤ電極は、読み取り用電源Ｖｓ（正電位）にバイアスされた状態にある。シフトレジスタＳＲ１の信号はすべて"Ｌｏ"であり、スイッチング用の全ＴＦＴ（Ｔ１−１〜Ｔ３−３）がオフしている。この状態で光源がパルス状にオンすると、それぞれの光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３のＤ電極（Ｎ+電極）に光が照射され、光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３のｉ層内で電子とホールのキャリアが生成される。電子は読み取り用電源ＶｓによりＤ電極に移動するが、ホールは光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３内のｉ層と絶縁層の界面に蓄えられ、Ｘ線がオフ後も保持される。 First, the photoelectric conversion period will be described.
The D electrodes of all the photoelectric conversion elements S1-1 to S3-3 are biased to the reading power source Vs (positive potential). All signals of the shift register SR1 are “Lo”, and all TFTs for switching (T1-1 to T3-3) are off. When the light source is turned on in a pulse state in this state, light is irradiated to the D electrodes (N + electrodes) of the respective photoelectric conversion elements S1-1 to S3-3, and the i layers of the photoelectric conversion elements S1-1 to S3-3 are irradiated. Inside, electron and hole carriers are generated. Electrons move to the D electrode by the reading power source Vs, but holes are stored at the interface between the i layer and the insulating layer in the photoelectric conversion elements S1-1 to S3-3, and are held even after the X-rays are turned off.

次に、読み出し期間について説明する。
読み出し動作は、１行目の光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−３、続いて、２行目の光電変換素子Ｓ２−１〜Ｓ２−３、続いて、３行目の光電変換素子Ｓ３−１〜Ｓ３−３の順で行われる。 Next, the reading period will be described.
The reading operation is performed on the photoelectric conversion elements S1-1 to S1-3 in the first row, the photoelectric conversion elements S2-1 to S2-3 in the second row, and then the photoelectric conversion elements S3-1 in the third row. To S3-3.

まず、１行目の光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−３を読み出しするためにスイッチ素子（ＴＦＴ）Ｔ１−１〜Ｔ１−３のゲート配線Ｇ１にシフトレジスタＳＲ１からゲートパルスを与える。この時、ゲートパルスのハイレベルは、外部から供給されているＶｇ（ｏｎ）の電圧である。これにより、ＴＦＴ（Ｔ１−１〜Ｔ１−３）がオン状態になり、光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−３に蓄積されていた信号電荷が、ＴＦＴ（Ｔ１−１〜Ｔ１−３）を介して電流として流れ、オペアンプＡ１〜Ａ３に接続されている容量素子Ｃｆ１〜Ｃｆ３に流入し、積分されることになる。   First, in order to read out the photoelectric conversion elements S1-1 to S1-3 in the first row, a gate pulse is applied from the shift register SR1 to the gate wiring G1 of the switch elements (TFT) T1-1 to T1-3. At this time, the high level of the gate pulse is a voltage of Vg (on) supplied from the outside. Accordingly, the TFTs (T1-1 to T1-3) are turned on, and the signal charges accumulated in the photoelectric conversion elements S1-1 to S1-3 are passed through the TFTs (T1-1 to T1-3). Current flows, flows into the capacitive elements Cf1 to Cf3 connected to the operational amplifiers A1 to A3, and is integrated.

信号配線Ｍ１〜Ｍ３には、特に図１４中には記載していないが読み出し容量が付加されており、信号電荷はＴＦＴ（Ｔ１−１〜Ｔ１−３）を介し、この読み出し容量に転送されることになる。しかし、信号配線Ｍ１〜Ｍ３は、オペアンプＡ１〜Ａ３の非反転端子（＋）のリセットバイアス（ＧＮＤ）で仮想接地されているために、転送動作による電位の変動はなく、ＧＮＤに保持された状態にある。すなわち上述した信号電荷は、容量素子Ｃｆ１〜Ｃｆ３に転送されることになる。   Although not shown in FIG. 14 in particular, a read capacitor is added to the signal wirings M1 to M3, and the signal charges are transferred to the read capacitors via the TFTs (T1-1 to T1-3). It will be. However, since the signal wirings M1 to M3 are virtually grounded by the reset bias (GND) of the non-inverting terminals (+) of the operational amplifiers A1 to A3, there is no potential variation due to the transfer operation, and the signal wirings M1 to M3 are held in GND. It is in. That is, the signal charges described above are transferred to the capacitive elements Cf1 to Cf3.

オペアンプＡ１〜Ａ３の出力端子は、光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−３の信号量に応じて図４に示すように変化する。ＴＦＴ（Ｔ１−１〜Ｔ３−１）が同時にオンするため、オペアンプＡ１〜Ａ３の出力は同時に変化する。すなわち並列出力となる。この状態で、「ＳＭＰＬ」信号をオンさせることにより、オペアンプＡ１〜Ａ３の出力信号はサンプルホールド容量ＣＬ１〜ＣＬ３に転送され、ＳＭＰＬ信号をオフするとともに一旦ホールドされる。   The output terminals of the operational amplifiers A1 to A3 change as shown in FIG. 4 according to the signal amount of the photoelectric conversion elements S1-1 to S1-3. Since the TFTs (T1-1 to T3-1) are simultaneously turned on, the outputs of the operational amplifiers A1 to A3 change simultaneously. That is, it becomes a parallel output. In this state, when the “SMPL” signal is turned on, the output signals of the operational amplifiers A1 to A3 are transferred to the sample hold capacitors CL1 to CL3, and the SMPL signal is turned off and temporarily held.

続いて、シフトレジスタＳＲ２からスイッチＳｒ１，Ｓｒ２，Ｓｒ３の順番で、パルスを印加することにより、サンプルホールド容量ＣＬ１〜ＣＬ３にホールドされていた信号が、サンプルホールド容量ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３の順でアンプＡｂから出力される。結果として、光電変換素子Ｓ１−１，Ｓ１−２，Ｓ１−３の１行分の光電変換信号が順次、直列変換されて出力される。２行目の光電変換素子Ｓ２−１〜Ｓ２−３の読み出し動作、３行目の光電変換素子Ｓ３−１〜Ｓ３−３の読み出し動作も同様に行われる。   Subsequently, by applying pulses in the order of the switches Sr1, Sr2, and Sr3 from the shift register SR2, the signals held in the sample and hold capacitors CL1 to CL3 are amplified in the order of the sample and hold capacitors CL1, CL2, and CL3. Output from Ab. As a result, photoelectric conversion signals for one row of the photoelectric conversion elements S1-1, S1-2, and S1-3 are sequentially converted in series and output. The readout operation of the photoelectric conversion elements S2-1 to S2-3 in the second row is performed in the same manner as the readout operation of the photoelectric conversion elements S3-1 to S3-3 in the third row.

１行目のＳＭＰＬ信号によりオペアンプＡ１〜Ａ３の信号をサンプルホールド容量ＣＬ１〜ＣＬ３にサンプルホールドすれば、光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−３の信号は、光電変換回路部１０から出力されたことになる。従って、読み出し用回路部内２１でスイッチＳｒ１〜Ｓｒ３により直列変換されている最中に、光電変換回路部２１内の光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−３のリフレッシュ動作と容量素子Ｃｆ１〜Ｃｆ３のリセット動作を行うことができる。   When the signals of the operational amplifiers A1 to A3 are sampled and held in the sample hold capacitors CL1 to CL3 by the SMPL signal in the first row, the signals of the photoelectric conversion elements S1-1 to S1-3 are output from the photoelectric conversion circuit unit 10. become. Therefore, during the serial conversion by the switches Sr1 to Sr3 in the readout circuit unit 21, the refresh operation of the photoelectric conversion elements S1-1 to S1-3 in the photoelectric conversion circuit unit 21 and the reset of the capacitive elements Cf1 to Cf3 The action can be performed.

光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−３のリフレッシュ動作は、「ＲＥＦＲＥＳＨ」信号を「Ｈｉ」にすることによりスイッチＳＷ−ｒｅｆがオンし、かつ「ＲＣ」信号によりスイッチＲＥＳ４１〜ＲＥＳ４３を導通状態にして、更にＴＦＴ（Ｔ１−１〜Ｔ３−１）のゲート配線に電圧Ｖｇ（ｏｎ）を印加することにより達成される。すなわちリフレッシュ動作により光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−３のＧ電極をリフレッシュバイアスＶ（refresh）にリフレッシュする。その後、リセット動作に遷移する。   The refresh operation of the photoelectric conversion elements S1-1 to S1-3 is performed by setting the “REFRESH” signal to “Hi” to turn on the switch SW-ref, and the “RC” signal to turn on the switches RES41 to RES43. Further, this is achieved by applying a voltage Vg (on) to the gate wirings of the TFTs (T1-1 to T3-1). In other words, the G electrodes of the photoelectric conversion elements S1-1 to S1-3 are refreshed to the refresh bias V (refresh) by the refresh operation. After that, the transition is made to the reset operation.

続いて、リセット動作は、ＴＦＴ（Ｔ１−１〜Ｔ３−１）のゲート配線に電圧Ｖｇ（ｏｎ）を印加した状態で、かつスイッチＲＥＳ４１〜ＲＥＳ４３のスイッチを導通状態のまま、「ＲＥＦＲＥＳＨ」信号を「Ｌｏ」にする。この動作により、光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−３のＧ電極はリセットバイアスリセットバイアスＶ（reset）＝ＧＮＤにリセットされ、同時に、容量素子Ｃｆ１〜Ｃｆ３に蓄積されていた信号をリセットする。   Subsequently, in the reset operation, the “REFRESH” signal is output while the voltage Vg (on) is applied to the gate wirings of the TFTs (T1-1 to T3-1) and the switches of the switches RES41 to RES43 are in the conductive state. Set to “Lo”. By this operation, the G electrodes of the photoelectric conversion elements S1-1 to S1-3 are reset to the reset bias reset bias V (reset) = GND, and at the same time, the signals accumulated in the capacitive elements Cf1 to Cf3 are reset.

リセット動作が終了後、次に、ゲート配線Ｇ２にゲートパルスを印加することができる。すなわち、１行目の信号を、シフトレジスタＳＲ２により直列変換動作をする間に、同時に光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ１−３をリフレッシュし、容量素子Ｃｆ１〜Ｃｆ３をリセットし、そして２行目の光電変換素子Ｓ２−１〜Ｓ２−３の信号電荷をシフトレジスタＳＲ１にて信号配線Ｍ１〜Ｍ３に転送することができる。以上の動作により、第１行から第３行までの全ての光電変換素子Ｓ１−１〜Ｓ３−３の信号電荷を出力することができる。   After the reset operation is finished, next, a gate pulse can be applied to the gate wiring G2. That is, while the signal of the first row is subjected to serial conversion operation by the shift register SR2, the photoelectric conversion elements S1-1 to S1-3 are simultaneously refreshed, the capacitance elements Cf1 to Cf3 are reset, and the second row signal is reset. The signal charges of the photoelectric conversion elements S2-1 to S2-3 can be transferred to the signal wirings M1 to M3 by the shift register SR1. With the above operation, the signal charges of all the photoelectric conversion elements S1-1 to S3-3 from the first row to the third row can be output.

前述の光電変換期間と読み出し期間とを繰り返すことに上り、連続した動画像を取得することができる。
本実施形態で示したタイミングチャートと従来例を示した図３０のタイミングチャートと異なるところは、リフレッシュ期間を設けていないところであり、そのリフレッシュ期間の分だけ動画像を取得する際のフレーム周波数を大きくできるという利点がある。また、従来例では、全ての光電変換素子を一括でリフレッシュしていたため、リフレッシュ時における暗電流成分によるＧＮＤや電源などの変動を緩和させるためのwait期間を設ける必要があった。本実施形態では、各行単位でリフレッシュを行うために、一度にリフレッシュする光電変換素子の数がはるかに少ないため、特別にWait期間を設ける必要がなく、その分だけ動画のフレーム周波数を大きくすることができる。 By repeating the above-described photoelectric conversion period and readout period, a continuous moving image can be acquired.
The difference between the timing chart shown in the present embodiment and the timing chart of FIG. 30 showing the conventional example is that no refresh period is provided, and the frame frequency for acquiring moving images is increased by the refresh period. There is an advantage that you can. In the conventional example, since all the photoelectric conversion elements are collectively refreshed, it is necessary to provide a wait period for alleviating fluctuations in GND, power supply, etc. due to dark current components during the refresh. In this embodiment, since refresh is performed in units of rows, the number of photoelectric conversion elements to be refreshed at one time is much smaller, so there is no need to provide a special Wait period, and the video frame frequency is increased by that much. Can do.

上述した本実施形態のＸ線撮像装置では、Ｘ線の照射をパルス状に照射した例を示したが、Ｘ線の照射を連続して（直流的に）行うこともできる。以下に、この場合の実施例を説明する。   In the X-ray imaging apparatus of the present embodiment described above, an example in which X-ray irradiation is performed in a pulse shape has been shown, but X-ray irradiation can also be performed continuously (in a direct current manner). The embodiment in this case will be described below.

図１６は、第３の実施形態におけるＸ線撮像装置にＸ線を連続して（直流的に）照射した場合のタイミングチャートである。
この場合の光電変換期間とは、リフレッシュが終了してから転送を開始するまでの期間である。実際の医療用Ｘ線撮像装置では、光電変換回路部はＮ行×Ｍ列の多数の画素で構成されている。例えば、１行目の光電変換素子にとっては、自らの光電変換素子の転送，リフレッシュ，リセットを除いた、２行目からＮ行目までのＮ−１行分の読み出し期間が実質上光電変換期間となる。他の行の光電変換素子にとっても同様で、自らの光電変換素子の転送，リフレッシュ，リセットを除いた、Ｎ−１行分の読み出し期間が実質上の光電変換期間となる。 FIG. 16 is a timing chart when the X-ray imaging apparatus according to the third embodiment is irradiated with X-rays continuously (in a direct current manner).
The photoelectric conversion period in this case is a period from the end of refresh to the start of transfer. In an actual medical X-ray imaging apparatus, the photoelectric conversion circuit unit is composed of a large number of pixels of N rows × M columns. For example, for the photoelectric conversion element in the first row, the readout period for the (N−1) th row from the second row to the Nth row excluding transfer, refresh, and reset of its own photoelectric conversion device is substantially the photoelectric conversion period. It becomes. The same applies to the photoelectric conversion elements in other rows, and the readout period for N-1 rows excluding the transfer, refresh, and reset of its own photoelectric conversion elements is the actual photoelectric conversion period.

例えば、１００行目の光電変換素子にとっては、１０１行目からＮ行目までの読み出し期間と次フレームにおける１行目から９９行目までの読み出し期間との合計、すなわちＮ−１行分の読み出し期間が実質上の光電変換期間となる。つまり、Ｘ線を直流的に照射した場合には、この光電変換期間が２フレーム分にまたがってしまうことになるが、光電変換期間はすべて同じになるため何ら特異なことは生じない。   For example, for the photoelectric conversion element in the 100th row, the sum of the readout period from the 101st row to the Nth row and the readout period from the 1st row to the 99th row in the next frame, that is, readout for N−1 rows. The period is a substantial photoelectric conversion period. In other words, when the X-rays are irradiated in a direct current, this photoelectric conversion period extends over two frames, but since all the photoelectric conversion periods are the same, nothing unusual occurs.

Ｘ線を連続して（直流的に）照射した場合には、図２に示すＸ線照射期間あるいは図４に示す光電変換期間を省略することができるため、動画のフレームレートを更に大きくできるという利点がある。また、パルス照射方法に比べ、Ｘ線の強度を弱くすることができるため、Ｘ線源の管球への負担を軽減できるという利点もある。さらに、Ｘ線の高圧電源をパルス状に制御することが必要なくなるため、Ｘ線電源の負担を軽減できる利点もある。   When X-rays are irradiated continuously (in a direct current manner), the X-ray irradiation period shown in FIG. 2 or the photoelectric conversion period shown in FIG. 4 can be omitted, so that the frame rate of moving images can be further increased. There are advantages. In addition, compared to the pulse irradiation method, the intensity of X-rays can be reduced, so there is an advantage that the burden on the tube of the X-ray source can be reduced. Further, since it is not necessary to control the X-ray high-voltage power supply in a pulsed manner, there is an advantage that the burden on the X-ray power supply can be reduced.

（第４の実施形態）
図１７は、本発明の第４の実施形態におけるＸ線撮像装置の１画素分の等価回路図である。図１２に示した第３の実施形態の等価回路図においては、光電変換素子１０１のＤ電極を一定の電圧Ｖｓでバイアスしているのに対し、本実施形態では、電圧Ｖｓと電圧ＶrefとをスイッチＳＷ−Ｆにより切り替え可能に構成している。 (Fourth embodiment)
FIG. 17 is an equivalent circuit diagram for one pixel of the X-ray imaging apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. In the equivalent circuit diagram of the third embodiment shown in FIG. 12, the D electrode of the photoelectric conversion element 101 is biased with a constant voltage Vs, whereas in this embodiment, the voltage Vs and the voltage Vref are The switch SW-F can be switched.

本実施形態の特徴は、光電変換素子１０１のリフレッシュ動作をさせるための印加電圧を、Ｇ電極側から与えるか、あるいはＤ電極側から与えるかを選択できる点にある。例えば、１枚の静止画像を取得する場合は、Ｄ電極側からリフレッシュ用バイアスを与える方法、すなわち図２８のタイミングチャートで動作させ、一方、複数枚の動画画像を取得する場合は、Ｇ電極側からリフレッシュ用バイアスを与える方法、すなわち図１３または図１６で示すタイミングチャートで動作させる。本実施形態では、１つのＸ線撮像装置で、従来の静止画像を撮影するモード（撮影モードまたは静止画モード）と、動画の画像を取得するモード（透視モードまたは動画モード）の両方の撮影が可能となる。   The feature of this embodiment is that it is possible to select whether to apply the applied voltage for causing the refresh operation of the photoelectric conversion element 101 from the G electrode side or from the D electrode side. For example, when a single still image is acquired, a refresh bias is applied from the D electrode side, that is, the operation is performed according to the timing chart of FIG. 28. On the other hand, when a plurality of moving image images are acquired, the G electrode side Then, the operation is performed according to the method of applying the refresh bias, that is, the timing chart shown in FIG. In this embodiment, a single X-ray imaging apparatus can shoot both a conventional still image shooting mode (shooting mode or still image mode) and a moving image acquisition mode (perspective mode or moving image mode). It becomes possible.

図１８は、第４の実施形態におけるＸ線撮像装置の等価回路図である。
図１８の等価回路図において、図１４と異なる点は、センサのバイアスラインをＶＳＣ制御信号により電圧Ｖｓと電圧Ｖrefとの切り替えを可能としていることである。
図１９は、第４の実施形態におけるＸ線撮像装置の透視モード（動画モード）から撮影モード（静止画モード）へ遷移し、撮影を行うタイミングチャートの略図である。 FIG. 18 is an equivalent circuit diagram of the X-ray imaging apparatus according to the fourth embodiment.
In the equivalent circuit diagram of FIG. 18, the difference from FIG. 14 is that the sensor bias line can be switched between the voltage Vs and the voltage Vref by the VSC control signal.
FIG. 19 is a schematic diagram of a timing chart for performing imaging by changing from the fluoroscopy mode (moving image mode) to the imaging mode (still image mode) of the X-ray imaging apparatus according to the fourth embodiment.

また、図２０は、図１８に示したＸ線撮像装置の透視モードにおける動作を示すタイミングチャートである。つまり透視モードにおいては、図１９のタイミング動作を繰り返している。この期間、撮影者は、静止画像を撮影のための被写体（患者）の位置や角度を決めるために、患者の透視画像をモニターしている。一般的にこの期間中のＸ線量は弱めに照射している。撮影者が、装置に曝射要求信号（静止画像を撮影する意思信号）を発令すると、透視モードから撮影モードに遷移する。撮影モードにおける動作タイミングを図２２に示す。また、透視モードと撮影モードの流れは、図１９に示すのように撮影モードが１回だけとは限らず、撮影する被写体の撮影構図に応じ、透視モード→撮影モード→透視モード→撮影モード…と繰り返してもよい。   FIG. 20 is a timing chart showing an operation in the fluoroscopic mode of the X-ray imaging apparatus shown in FIG. That is, in the fluoroscopic mode, the timing operation in FIG. 19 is repeated. During this period, the photographer monitors the fluoroscopic image of the patient in order to determine the position and angle of the subject (patient) for photographing the still image. In general, the X-ray dose during this period is weakly irradiated. When the photographer issues an exposure request signal (intention signal for photographing a still image) to the apparatus, the mode changes from the fluoroscopic mode to the photographing mode. The operation timing in the photographing mode is shown in FIG. In addition, as shown in FIG. 19, the flow of the fluoroscopy mode and the shooting mode is not limited to the shooting mode only once. Depending on the shooting composition of the subject to be shot, the fluoroscopy mode → the shooting mode → the fluoroscopy mode → the shooting mode ... May be repeated.

図２１は、図１９の透視モードにおけるチャートが、図２０とは異なる場合の例を示したタイミングチャートである。図２０との違いは、Ｘ線をパルス状に照射させないことである。これにより、読み出し期間と光電変換期間とを同時に行うことができるため、透視モードにおける動作周波数を大きくできる利点がある。また、Ｘ線をパルス状に動作させないため、Ｘ線発生源に対する負荷を軽減できる利点もある。   FIG. 21 is a timing chart showing an example in which the chart in the perspective mode in FIG. 19 is different from that in FIG. The difference from FIG. 20 is that X-rays are not irradiated in pulses. Accordingly, since the reading period and the photoelectric conversion period can be performed simultaneously, there is an advantage that the operating frequency in the fluoroscopic mode can be increased. Further, since the X-ray is not operated in a pulsed manner, there is an advantage that the load on the X-ray generation source can be reduced.

本発明のＸ線撮像装置を透視装置に応用した場合において、透視モードにおいてはＴＦＴを介して読み出し用回路部２１のスイッチ側からリフレッシュを行いながら連続画像を取得し、透視によって位置決めが完了して静止画撮影モードに遷移した際には、スイッチＳＷ−Ｆからのリフレッシュを行うことによって高いＳ／Ｎ比の静止画像を得るよう構成することができる。つまり、一般にＴＦＴ側からのリフレッシュよりもスイッチＳＷ−Ｆ側からのリフレッシュの方が、リフレッシュ効率が高く、Ｓ／Ｎ比もよい。Ｓ／Ｎ比が比較的悪くてもよい透視位置決め画像を撮影する際には、読み出し用回路部２１のスイッチ側からのリフレッシュを採用し、Ｓ／Ｎ比が高く高画質を要求される静止画撮影する際には、スイッチＳＷ−Ｆ側からのリフレッシュを採用することは理にかなっている。   When the X-ray imaging apparatus of the present invention is applied to a fluoroscopic apparatus, in the fluoroscopic mode, a continuous image is acquired from the switch side of the readout circuit unit 21 via the TFT, and positioning is completed by fluoroscopy. When transitioning to the still image shooting mode, it is possible to obtain a still image with a high S / N ratio by refreshing from the switch SW-F. That is, in general, refreshing from the switch SW-F side has higher refresh efficiency and a better S / N ratio than refreshing from the TFT side. When taking a fluoroscopic positioning image that may have a relatively poor S / N ratio, refresh from the switch side of the readout circuit unit 21 is adopted, and a still image that requires a high image quality with a high S / N ratio. When shooting, it makes sense to employ refresh from the switch SW-F side.

（第５の実施形態）
図２３は、本発明における放射線撮像装置のＸ線診断システムへの適用例を示した概略図である。
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、放射線撮像装置（イメージセンサ）６０４０に入射する。この入射したＸ線には、被験者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で可視光に変換し、さらに、これを光電変換して電気信号を得る。この電気信号は、ディジタル変換されてイメージプロセッサ６０７０により画像処理され、制御室のディスプレイ６０８０で観察される。 (Fifth embodiment)
FIG. 23 is a schematic diagram showing an application example of the radiation imaging apparatus of the present invention to an X-ray diagnostic system.
X-rays 6060 generated by the X-ray tube 6050 pass through the chest 6062 of the patient or subject 6061 and enter a radiation imaging apparatus (image sensor) 6040. This incident X-ray includes information inside the body of the subject 6061. Corresponding to the incidence of X-rays, it is converted into visible light by a phosphor, and this is photoelectrically converted to obtain an electrical signal. This electric signal is converted into a digital signal, subjected to image processing by an image processor 6070, and observed on a display 6080 in a control room.

また、この画像情報は、電話回線６０９０等の伝送手段により遠隔地へ転送することができ、ドクタールームなどの別の場所でディスプレイ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、この画像情報をフィルムプロセッサ６１００によりフィルム６１１０に記録することもできる。   Further, this image 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 in another place such as a doctor room or stored in a storage means such as an optical disk. It is also possible for a local doctor to make a diagnosis. The image information can also be recorded on the film 6110 by the film processor 6100.

以上の実施形態ではＸ線撮像システムを例に説明したが、α，β，γ線等の放射線を光に変換し、この光を光電変換する装置に適用することも可能である。
本発明の光電変換素子アレイは、通常の可視光や赤外光を検出する撮像装置に用いることもできる。本発明に用いることができるスイッチ素子としては、水素化アモルファスシリコンなどの非単結晶半導体を用いてチャネル領域を形成した薄膜トランジスタが好ましく用いられ、その形態は下ゲートスタガー型に限定されることはなく、上ゲートスタガー型、上ゲートコプラナー型などであってもよい。 In the above embodiment, the X-ray imaging system has been described as an example. However, the present invention can be applied to an apparatus that converts radiation such as α, β, and γ rays into light and photoelectrically converts the light.
The photoelectric conversion element array of this invention can also be used for the imaging device which detects normal visible light and infrared light. As the switch element that can be used in the present invention, a thin film transistor in which a channel region is formed using a non-single crystal semiconductor such as hydrogenated amorphous silicon is preferably used, and the form thereof is not limited to the lower gate stagger type. An upper gate stagger type, an upper gate coplanar type, or the like may be used.

本発明の実施態様の例を以下に列挙する。   Examples of embodiments of the present invention are listed below.

［実施態様１］ 入射した放射線を電気信号に変換する変換素子と前記電気信号を転送するスイッチ素子とを含む画素が２次元状に配設され、前記画素を行方向に接続する制御配線と、前記スイッチ素子を介して前記変換素子からの電気信号を読み出す信号配線とを備えた変換回路部と、
前記複数の制御配線を順次に駆動させる駆動用回路部と、
前記複数の信号配線と接続し、前記変換素子からの電気信号を行毎に読み出す読み出し用回路部とを有し、
前記読み出し用回路部は、読み出しを行った前記変換素子に対して第１のバイアスを印加して行毎にリフレッシュを行うリフレッシュ手段と、
少なくとも１つのリセットスイッチを用いて前記信号配線に対して第２のバイアスを印加してリセットを行うリセット手段とを含むことを特徴とする放射線撮像装置。 [Embodiment 1] Pixels including a conversion element that converts incident radiation into an electric signal and a switch element that transfers the electric signal are two-dimensionally arranged, and a control wiring that connects the pixels in a row direction; A conversion circuit unit including a signal wiring that reads an electrical signal from the conversion element via the switch element;
A driving circuit unit for sequentially driving the plurality of control wirings;
A readout circuit unit connected to the plurality of signal wirings and reading out an electrical signal from the conversion element for each row;
The read circuit unit includes a refresh unit that applies a first bias to the conversion element that has been read and performs refresh for each row;
A radiation imaging apparatus comprising: reset means for resetting by applying a second bias to the signal wiring using at least one reset switch.

［実施態様２］ 前記読み出し用回路部は、前記信号配線に読み出された電気信号を増幅する増幅手段と、増幅された電気信号を一時的に蓄積する蓄積手段と、蓄積された電気信号をシリアル変換するシリアル変換手段とを更に有することを特徴する実施態様１に記載の放射線撮像装置。   [Embodiment 2] The read circuit unit includes an amplifying unit that amplifies the electric signal read out to the signal wiring, a storage unit that temporarily stores the amplified electric signal, and the stored electric signal. The radiation imaging apparatus according to embodiment 1, further comprising serial conversion means for serial conversion.

［実施態様３］ 前記読み出し用回路部は、前記読み出しを行った後、前記スイッチ素子を導通させ、かつ前記リセットスイッチを前記第１のバイアス側に切り替えることにより、前記リフレッシュ手段を駆動させて前記変換素子に対して行毎にリフレッシュを行い、その後、前記リセットスイッチを前記第２のバイアス側に切り替えることにより、前記リセット手段を駆動させて前記信号配線に対してリセットを行うことを特徴とする実施態様１または２に記載の放射線撮像装置。   [Embodiment 3] After the readout, the readout circuit unit drives the refresh means by turning on the switch element and switching the reset switch to the first bias side, and The conversion element is refreshed row by row, and then the reset switch is driven to reset the signal wiring by switching the reset switch to the second bias side. The radiation imaging apparatus according to Embodiment 1 or 2.

［実施態様４］ 前記変換素子及び前記スイッチ素子がアモルファスシリコンを含み形成されていることを特徴とする実施態様１〜３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。   [Embodiment 4] The radiation imaging apparatus according to any one of Embodiments 1 to 3, wherein the conversion element and the switch element include amorphous silicon.

［実施態様５］ 前記変換素子と前記スイッチ素子とが、同一基板上に同一工程によって形成されていることを特徴とする実施態様１〜４のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。   [Embodiment 5] The radiation imaging apparatus according to any one of Embodiments 1 to 4, wherein the conversion element and the switch element are formed on the same substrate by the same process.

［実施態様６］ 前記変換素子は、基板上に下部電極として形成された第１の金属薄膜層と、当該第１の金属薄膜層上に形成され、電子及び正孔の通過を阻止するアモルファス窒化シリコンからなる絶縁層と、当該絶縁層上に形成された水素化アモルファスシリコンからなる光電変換層と、当該光電変換層上に形成され、正孔の注入を阻止するＮ型の注入阻止層と、当該注入阻止層上に上部電極として形成された透明導電層または当該注入阻止層上の一部に形成された第２の金属薄膜層とを有して構成され、
前記スイッチ素子は、前記変換素子と同一の基板上に形成されるとともに、前記基板上に下部ゲート電極として形成された第１の金属薄膜層と、当該第１の金属薄膜層上に形成されたアモルファス窒化シリコンからなるゲート絶縁層と、当該ゲート絶縁層上に形成された水素化アモルファスシリコンからなる半導体層と、当該半導体層上に形成されたＮ型のオーミックコンタクト層と、当該オーミックコンタクト層上にソース／ドレイン電極として形成された透明導電層または第２の金属薄膜層とを有して構成され、
リフレッシュモードでは、前記変換素子に対して、正孔を前記光電変換層から前記第２の金属薄膜層に導く方向に電界を与え、
光電変換モードでは、前記変換素子に対して、前記光電変換層に入射した放射線により発生した正孔を当該光電変換層に留まらせて電子を前記第２の金属薄膜層に導く方向に電界を与え、
前記光電変換モードにより前記光電変換層に蓄積される前記正孔もしくは前記第２の金属薄膜層に導かれた前記電子を光信号として検出することを特徴とする実施態様１〜５のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。 [Embodiment 6] The conversion element includes a first metal thin film layer formed as a lower electrode on a substrate, and amorphous nitridation formed on the first metal thin film layer to prevent passage of electrons and holes. An insulating layer made of silicon, a photoelectric conversion layer made of hydrogenated amorphous silicon formed on the insulating layer, an N-type injection blocking layer formed on the photoelectric conversion layer and blocking hole injection, A transparent conductive layer formed as an upper electrode on the injection blocking layer, or a second metal thin film layer formed on a part of the injection blocking layer.
The switch element is formed on the same substrate as the conversion element, and is formed on the first metal thin film layer formed on the substrate as a lower gate electrode, and on the first metal thin film layer. A gate insulating layer made of amorphous silicon nitride, a semiconductor layer made of hydrogenated amorphous silicon formed on the gate insulating layer, an N-type ohmic contact layer formed on the semiconductor layer, and the ohmic contact layer And a transparent conductive layer or a second metal thin film layer formed as a source / drain electrode,
In the refresh mode, an electric field is applied to the conversion element in a direction in which holes are guided from the photoelectric conversion layer to the second metal thin film layer,
In the photoelectric conversion mode, an electric field is applied to the conversion element in a direction in which holes generated by radiation incident on the photoelectric conversion layer remain in the photoelectric conversion layer and electrons are guided to the second metal thin film layer. ,
Any one of Embodiments 1 to 5, wherein the holes accumulated in the photoelectric conversion layer in the photoelectric conversion mode or the electrons guided to the second metal thin film layer are detected as an optical signal. The radiation imaging apparatus according to Item.

［実施態様７］ 前記放射線の波長変換を行う波長変換体を更に有することを特徴とする実施態様１〜６のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。   [Embodiment 7] The radiation imaging apparatus according to any one of Embodiments 1 to 6, further comprising a wavelength converter that performs wavelength conversion of the radiation.

［実施態様８］ 前記波長変換体は、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ、Ｇｄ2Ｏ3、ＣｓＩのいずれかを主成分とすることを特徴とする実施態様７に記載の放射線撮像装置。 EMBODIMENT 8] The wavelength converter is, Gd 2 O 2 S, Gd 2 O 3, a radiation imaging apparatus according to claim 7, characterized in that a main component one of CsI.

［実施態様９］ 前記変換素子にバイアスを印加するバイアス配線を更に有することを特徴とする実施態様１〜８のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。   [Embodiment 9] The radiation imaging apparatus according to any one of Embodiments 1 to 8, further comprising a bias wiring for applying a bias to the conversion element.

［実施態様１０］ 前記変換素子は少なくとも２つの電極を有し、第１の電極に前記スイッチ素子が接続され、第２の電極に前記バイアス配線が接続されており、
動画モードでは、前記読み出し用回路部で前記リセットスイッチを前記第１のバイアスに切り替え、かつ前記スイッチ素子を導通させることにより前記光電変換素子のリフレッシュ動作を行い、
静止画モードでは、前記バイアス配線に接続された第２のスイッチ素子によりバイアスを切り替えることにより前記変換素子のリフレッシュ動作を行うことを特徴とする実施態様９に記載の放射線撮像装置。 [Embodiment 10] The conversion element has at least two electrodes, the switch element is connected to a first electrode, and the bias wiring is connected to a second electrode,
In the moving image mode, the photoelectric conversion element is refreshed by switching the reset switch to the first bias in the readout circuit unit and conducting the switch element.
10. The radiation imaging apparatus according to claim 9, wherein in the still image mode, the conversion element is refreshed by switching a bias with a second switch element connected to the bias wiring.

［実施態様１１］ 入射した放射線を電気信号に変換する変換素子と前記電気信号を転送する第１のスイッチ素子とを含む画素が２次元状に配設され、前記画素を行方向に接続する制御配線と、前記第１のスイッチ素子を介して前記変換素子からの電気信号を読み出す信号配線とを備えた変換回路部と、
前記複数の制御配線を順次に駆動させる駆動用回路部と、
前記複数の信号配線と接続し、前記変換素子からの電気信号を行毎に読み出す読み出し用回路部とを有し、
前記読み出し用回路部は、初段部に電流積分型のオペアンプを具備し、
前記オペアンプの反転端子と出力端子との間には、前記変換素子から前記第１のスイッチ素子を介して転送される電気信号を積分するための容量素子と、前記容量素子をリセットするための第２のスイッチ素子とを備え、
一方、前記オペアンプの非反転端子には、第１のバイアスと第２のバイアスの少なくとも２つのバイアスを選択的に供給するバイアス供給手段と、前記第１のスイッチ素子及び前記第２のスイッチ素子を用いて読み出しを行った前記変換素子に対して第１のバイアスを印加して行毎にリフレッシュを行うリフレッシュ手段と、前記第２のスイッチ素子を用いて前記容量素子に対して第２のバイアスを印加してリセットを行うリセット手段とを備えることを特徴とする放射線撮像装置。 [Embodiment 11] Control is provided in which pixels including a conversion element that converts incident radiation into an electric signal and a first switch element that transfers the electric signal are two-dimensionally arranged, and the pixels are connected in a row direction. A conversion circuit unit including a wiring and a signal wiring for reading an electrical signal from the conversion element via the first switch element;
A driving circuit unit for sequentially driving the plurality of control wirings;
A readout circuit unit connected to the plurality of signal wirings and reading out an electrical signal from the conversion element for each row;
The readout circuit section includes a current integration type operational amplifier in the first stage section,
Between the inverting terminal and the output terminal of the operational amplifier, a capacitive element for integrating an electric signal transferred from the conversion element via the first switch element, and a first element for resetting the capacitive element 2 switch elements,
On the other hand, the non-inverting terminal of the operational amplifier includes bias supply means for selectively supplying at least two biases of a first bias and a second bias, the first switch element, and the second switch element. A refresh unit that applies a first bias to the conversion element that has been read out and performs refresh for each row; and a second bias that is applied to the capacitive element using the second switch element. A radiation imaging apparatus, comprising: reset means for applying and resetting.

［実施態様１２］ 前記読み出し用回路部は、前記電流積分型オペアンプにより前記変換素子から読み出した前記電気信号を一時的に蓄積する蓄積手段と、蓄積された電気信号をシリアル変換するシリアル変換手段とを更に有することを特徴する実施態様１１に記載の放射線撮像装置。   [Embodiment 12] The reading circuit unit includes a storage unit that temporarily stores the electrical signal read from the conversion element by the current integrating operational amplifier, and a serial conversion unit that serially converts the stored electrical signal. The radiation imaging apparatus according to embodiment 11, further comprising:

［実施態様１３］ 前記読み出し用回路部は、前記読み出しを行った後、前記第１のスイッチ素子を導通させるとともに前記第２のスイッチ素子を導通させ、かつ前記バイアス供給手段を駆動させて前記オペアンプの非反転端子に前記第１のバイアスを供給することにより前記変換素子に対して行毎にリフレッシュを行い、その後、前記第２のスイッチ素子を導通させた状態で、かつ前記バイアス供給手段を駆動させて前記非反転端子に前記第２のバイアスを供給することにより前記容量素子に対してリセットを行うことを特徴とする実施態様１１または１２に記載の放射線撮像装置。   [Embodiment 13] After the readout, the readout circuit unit conducts the first switch element, conducts the second switch element, and drives the bias supply means to operate the operational amplifier. By supplying the first bias to the non-inverting terminal, the conversion element is refreshed row by row, and then the bias supply means is driven while the second switch element is turned on. 13. The radiation imaging apparatus according to claim 11, wherein the capacitor element is reset by supplying the second bias to the non-inverting terminal.

［実施態様１４］ 前記変換素子及び前記第１のスイッチ素子がアモルファスシリコンを含み形成されていることを特徴とする実施態様１１〜１３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。   [Embodiment 14] The radiation imaging apparatus according to any one of Embodiments 11 to 13, wherein the conversion element and the first switch element include amorphous silicon.

［実施態様１５］ 前記変換素子と前記第１のスイッチ素子とが、同一基板上に同一工程によって形成されていることを特徴とする実施態様１１〜１４のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。   [Embodiment 15] The radiation imaging apparatus according to any one of Embodiments 11 to 14, wherein the conversion element and the first switch element are formed on the same substrate by the same process. .

［実施態様１６］ 前記変換素子は、基板上に下部電極として形成された第１の金属薄膜層と、当該第１の金属薄膜層上に形成され、電子及び正孔の通過を阻止するアモルファス窒化シリコンからなる絶縁層と、当該絶縁層上に形成された水素化アモルファスシリコンからなる光電変換層と、当該光電変換層上に形成され、正孔の注入を阻止するＮ型の注入阻止層と、当該注入阻止層上に上部電極として形成された透明導電層または当該注入阻止層上の一部に形成された第２の金属薄膜層とを有して構成され、
前記第１のスイッチ素子は、前記変換素子と同一の基板上に形成されるとともに、前記基板上に下部ゲート電極として形成された第１の金属薄膜層と、当該第１の金属薄膜層上に形成されたアモルファス窒化シリコンからなるゲート絶縁層と、当該ゲート絶縁層上に形成された水素化アモルファスシリコンからなる半導体層と、当該半導体層上に形成されたＮ型のオーミックコンタクト層と、当該オーミックコンタクト層上にソース／ドレイン電極として形成された透明導電層または第２の金属薄膜層とを有して構成され、
リフレッシュモードでは、前記変換素子に対して、正孔を前記光電変換層から前記第２の金属薄膜層に導く方向に電界を与え、
光電変換モードでは、前記変換素子に対して、前記光電変換層に入射した放射線により発生した正孔を当該光電変換層に留まらせて電子を前記第２の金属薄膜層に導く方向に電界を与え、
前記光電変換モードにより前記光電変換層に蓄積される前記正孔もしくは前記第２の金属薄膜層に導かれた前記電子を光信号として検出することを特徴とする実施態様１１〜１５のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。 [Embodiment 16] The conversion element includes a first metal thin film layer formed as a lower electrode on a substrate, and amorphous nitridation formed on the first metal thin film layer to prevent passage of electrons and holes. An insulating layer made of silicon, a photoelectric conversion layer made of hydrogenated amorphous silicon formed on the insulating layer, an N-type injection blocking layer formed on the photoelectric conversion layer and blocking hole injection, A transparent conductive layer formed as an upper electrode on the injection blocking layer, or a second metal thin film layer formed on a part of the injection blocking layer.
The first switch element is formed on the same substrate as the conversion element, and a first metal thin film layer formed as a lower gate electrode on the substrate, and on the first metal thin film layer A formed gate insulating layer made of amorphous silicon nitride, a semiconductor layer made of hydrogenated amorphous silicon formed on the gate insulating layer, an N-type ohmic contact layer formed on the semiconductor layer, and the ohmic contact A transparent conductive layer or a second metal thin film layer formed as a source / drain electrode on the contact layer;
In the refresh mode, an electric field is applied to the conversion element in a direction in which holes are guided from the photoelectric conversion layer to the second metal thin film layer,
In the photoelectric conversion mode, an electric field is applied to the conversion element in a direction in which holes generated by radiation incident on the photoelectric conversion layer remain in the photoelectric conversion layer and electrons are guided to the second metal thin film layer. ,
Any one of the embodiments 11 to 15, wherein the holes accumulated in the photoelectric conversion layer or the electrons guided to the second metal thin film layer are detected as an optical signal in the photoelectric conversion mode. The radiation imaging apparatus according to Item.

［実施態様１７］ 前記放射線の波長変換を行う波長変換体を更に有することを特徴とする実施態様１１〜１６のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。   [Embodiment 17] The radiation imaging apparatus according to any one of Embodiments 11 to 16, further comprising a wavelength converter that performs wavelength conversion of the radiation.

［実施態様１８］ 前記波長変換体は、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ、Ｇｄ2Ｏ3、ＣｓＩのいずれかを主成分とすることを特徴とする実施態様１７に記載の放射線撮像装置。 [Embodiment 18] The radiation imaging apparatus according to Embodiment 17, wherein the wavelength converter includes any one of Gd 2 O 2 S, Gd 2 O 3 , and CsI as a main component.

［実施態様１９］ 前記変換素子にバイアスを印加するバイアス配線を更に有することを特徴とする実施態様１１〜１８のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。   [Embodiment 19] The radiation imaging apparatus according to any one of Embodiments 11 to 18, further comprising a bias wiring for applying a bias to the conversion element.

［実施態様２０］ 前記変換素子は少なくとも２つの電極を有し、第１の電極に前記第１のスイッチ素子が接続され、第２の電極に前記バイアス配線が接続されており、
動画モードでは、前記第１のスイッチ素子を導通させることにより前記変換素子のリフレッシュ動作を行い、
静止画モードでは、前記バイアス配線に接続されたバイアスを切り替えることによって、前記変換素子のリフレッシュ動作を行うことを特徴とする実施態様１９に記載の放射線撮像装置。 [Embodiment 20] The conversion element has at least two electrodes, the first switch element is connected to a first electrode, and the bias wiring is connected to a second electrode,
In the moving image mode, the refresh operation of the conversion element is performed by turning on the first switch element,
The radiation imaging apparatus according to Embodiment 19, wherein in the still image mode, the conversion element is refreshed by switching a bias connected to the bias wiring.

［実施態様２１］ 被験者または被験物に放射線を照射する放射線源と、
前記放射線を検出する実施態様１〜２０のいずれか１項に記載の放射線撮像装置と、
前記放射線撮像装置から出力された電気信号をディジタル変換して画像処理する画像処理装置と、
前記画像処理装置で処理された画像を表示する表示装置とを備えることを特徴とする放射線撮像システム。 Embodiment 21 A radiation source for irradiating a subject or test subject with radiation,
The radiation imaging apparatus according to any one of Embodiments 1 to 20 for detecting the radiation,
An image processing apparatus for digitally converting an electrical signal output from the radiation imaging apparatus and performing image processing;
A radiation imaging system comprising: a display device that displays an image processed by the image processing device.

［実施態様２２］ 入射した放射線を電気信号に変換する変換素子と前記電気信号を転送するスイッチ素子とを含む画素が２次元状に配設され、前記画素を行方向に接続する制御配線と、前記スイッチ素子を介して前記変換素子からの電気信号を読み出す信号配線とを備えた変換回路部と、
前記複数の制御配線を順次に駆動させる駆動用回路部と、
前記複数の信号配線と接続し、前記変換素子からの電気信号を行毎に読み出す読み出し用回路部とを有する放射線撮像装置における駆動方法であって、
前記読み出し用回路部で読み出しを行った前記変換素子に対して第１のバイアスを印加して行毎にリフレッシュを行うリフレッシュ処理と、
少なくとも１つのリセットスイッチを用いて前記信号配線に対して第２のバイアスを印加してリセットを行うリセット処理とを含むことを特徴とする放射線撮像装置の駆動方法。 [Embodiment 22] Pixels including a conversion element that converts incident radiation into an electric signal and a switch element that transfers the electric signal are two-dimensionally arranged, and a control wiring that connects the pixels in a row direction; A conversion circuit unit including a signal wiring that reads an electrical signal from the conversion element via the switch element;
A driving circuit unit for sequentially driving the plurality of control wirings;
A driving method in a radiation imaging apparatus having a readout circuit unit connected to the plurality of signal wirings and reading out an electrical signal from the conversion element for each row,
A refresh process for performing refresh for each row by applying a first bias to the conversion element read by the read circuit unit;
And a reset process for resetting the signal wiring by applying a second bias to the signal wiring using at least one reset switch.

本発明の第１の実施形態におけるＸ線撮像装置の１画素分の等価回路図である。2 is an equivalent circuit diagram for one pixel of the X-ray imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 図１に示したＸ線撮像装置の１画素分の回路動作を示すタイミングチャートである。3 is a timing chart showing a circuit operation for one pixel of the X-ray imaging apparatus shown in FIG. 1. 第１の実施形態におけるＸ線撮像装置の等価回路図である。1 is an equivalent circuit diagram of an X-ray imaging apparatus in a first embodiment. 図３に示したＸ線撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。4 is a timing chart showing an operation of the X-ray imaging apparatus shown in FIG. 3. 第１の実施形態におけるＸ線撮像装置にＸ線を連続して（直流的に）照射した場合のタイミングチャートである。It is a timing chart at the time of irradiating X-rays continuously (in direct current) to the X-ray imaging apparatus in the first embodiment. 本発明の第２の実施形態におけるＸ線撮像装置の１画素分の等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram for 1 pixel of the X-ray imaging device in the 2nd Embodiment of this invention. 第２の実施形態におけるＸ線撮像装置の等価回路図である。It is an equivalent circuit schematic of the X-ray imaging device in 2nd Embodiment. 第２の実施形態におけるＸ線撮像装置の透視モード（動画モード）から撮影モード（静止画モード）へ遷移し、撮影を行うタイミングチャートである。It is a timing chart which changes to the imaging | photography mode (still image mode) from fluoroscopic mode (moving image mode) of the X-ray imaging device in 2nd Embodiment, and image | photographs. 図８における透視モードのタイミングチャートである。FIG. 9 is a timing chart of the fluoroscopic mode in FIG. 8. 図８における透視モードの他のタイミングチャートである。FIG. 9 is another timing chart of the fluoroscopic mode in FIG. 8. 図８における撮影モードのタイミングチャートである。FIG. 9 is a timing chart of the shooting mode in FIG. 8. 本発明の第３の実施形態におけるＸ線撮像装置の１画素分の等価回路図である。FIG. 9 is an equivalent circuit diagram for one pixel of an X-ray imaging apparatus according to a third embodiment of the present invention. 図１２に示したＸ線撮像装置の１画素分の回路動作を示すタイミングチャートである。13 is a timing chart illustrating a circuit operation for one pixel of the X-ray imaging apparatus illustrated in FIG. 12. 第３の実施形態におけるＸ線撮像装置の等価回路図である。It is an equivalent circuit schematic of the X-ray imaging device in 3rd Embodiment. 図１４に示したＸ線撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement of the X-ray imaging device shown in FIG. 第３の実施形態におけるＸ線撮像装置にＸ線を連続して（直流的に）照射した場合のタイミングチャートである。It is a timing chart at the time of irradiating the X-ray imaging device in 3rd Embodiment continuously (in direct current) with X-rays. 本発明の第４の実施形態におけるＸ線撮像装置の１画素分の等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram for 1 pixel of the X-ray imaging device in the 4th Embodiment of this invention. 第４の実施形態におけるＸ線撮像装置の等価回路図である。It is an equivalent circuit schematic of the X-ray imaging device in 4th Embodiment. 第４の実施形態におけるＸ線撮像装置の透視モード（動画モード）から撮影モード（静止画モード）へ遷移し、撮影を行うタイミングチャートの略図である。10 is a schematic diagram of a timing chart for performing imaging by transitioning from a fluoroscopy mode (moving image mode) to an imaging mode (still image mode) of the X-ray imaging apparatus according to the fourth embodiment. 図１９における透視モードのタイミングチャートである。FIG. 20 is a timing chart of the perspective mode in FIG. 19. FIG. 図１９における透視モードの他のタイミングチャートである。FIG. 20 is another timing chart of the perspective mode in FIG. 19. FIG. 図１９における撮影モードのタイミングチャートである。FIG. 20 is a timing chart of the shooting mode in FIG. 19. FIG. 本発明による放射線撮像装置のＸ線診断システムへの適用例を示した概略図である。It is the schematic which showed the example of application to the X-ray diagnostic system of the radiation imaging device by this invention. 従来例を示し、光電変換素子とスイッチ素子の材料にアモルファスシリコン半導体薄膜を用いて構成した光電変換基板の上面図である。It is a top view of the photoelectric conversion board | substrate which showed the prior art example and comprised using the amorphous silicon semiconductor thin film for the material of a photoelectric conversion element and a switch element. 図２４のＡ−Ｂ間における断面図である。It is sectional drawing between AB of FIG. 図２４，図２５で示した光電変換素子のデバイス動作を説明するためのエネルギーバンド図である。FIG. 26 is an energy band diagram for explaining the device operation of the photoelectric conversion element shown in FIGS. 24 and 25. 従来例を示し、光電変換素子とＴＦＴとを備えて構成される画素の１画素分の光電変換回路図である。It is a photoelectric conversion circuit diagram for 1 pixel of the pixel which shows a prior art example and is comprised including a photoelectric conversion element and TFT. 図２７に示した画素の１画素分の光電変換回路における動作を示すタイミングチャートである。28 is a timing chart illustrating an operation in the photoelectric conversion circuit for one pixel of the pixels illustrated in FIG. 27. 従来の光電変換装置の２次元的回路図である。It is a two-dimensional circuit diagram of a conventional photoelectric conversion device. 図２９に示した光電変換装置の動作を示すタイミングチャートである。30 is a timing chart illustrating an operation of the photoelectric conversion apparatus illustrated in FIG. 29.

符号の説明Explanation of symbols

１０，１００ 光電変換回路部
２０，２１，２００ 読み出し用回路部
１０１，Ｓ１−１〜Ｓ３−３ 光電変換素子
１０２，Ｔ１−１〜Ｔ３−３ スイッチ素子（ＴＦＴ）
１０３ 絶縁基板
１０４ 第１の金属薄膜層
１０５ 第２の金属薄膜層
１０６ ゲート駆動用配線
１０７ マトリクス信号配線
１１０ コンタクトホール部
１１１ ａ−ＳｉＮ絶縁薄膜層
１１２ ａ−Ｓｉ半導体薄膜層
１１３ Ｎ+層
１１４ 配線クロス部
１１５ 保護膜
Ａ１〜Ａ３，Ｂ１〜Ｂ３，Ａｂ オペアンプ
ＦＬ、Ｆｌ Ｘ線を可視光に変換する蛍光体
Ｇ１〜Ｇ３ ゲート駆動配線
Ｍ１〜Ｍ３ マトリクス信号配線
Ｃｆ１〜Ｃｆ３ 積分容量
ＲＥＳ１〜ＲＥＳ３，ＲＥＳ１１〜ＲＥＳ３３，ＲＥＳ４１〜ＲＥＳ４３ リセットスイッチ
Ｓｎ１〜Ｓｎ３ 転送スイッチ
Ｓｒ１〜Ｓｒ３ 読み出し用スイッチ
ＳＲ１ シフトレジスタ（スイッチ素子用）
ＳＲ２ シフトレジスタ（読み出しスイッチ用）
Ｖref リフレッシュ電源
Ｖs バイアス電源
Ｖ(reset) リセット電源
Ｖ(refresh) リフレッシュ電源
Ｖg（on） ＴＦＴをオンするための電源
Ｖg（off） ＴＦＴをオフするための電源
ＳＷ−Ａ バイアスを切り替えるスイッチ
ＳＷ−Ｂ ＴＦＴをオン／オフするためのスイッチ
ＳＷ−Ｃ 信号配線をリセットするためのスイッチ
ＳＷ−Ｄ ＴＦＴをオン／オフするためのスイッチ
ＳＷ−Ｅ リフレッシュするためのスイッチ
ＳＷ−Ｆ バイアスを切り替えるスイッチ
ＳＷ−Ｇ オペアンプの（＋）端子にバイアスを印加するためのスイッチ
ＳＷ−Ｈ 容量素子Ｃｆをリセットするためのスイッチ
ＳＷ−ｒｅｓ リセットバイアスを与えるためのスイッチ
ＳＷ−ｒｅｆ リフレッシュバイアスを与えるためのスイッチ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,100 Photoelectric conversion circuit part 20, 21, 200 Reading circuit part 101, S1-1 to S3-3 Photoelectric conversion element 102, T1-1 to T3-3 Switch element (TFT)
103 Insulating substrate 104 First metal thin film layer 105 Second metal thin film layer 106 Gate drive wiring 107 Matrix signal wiring 110 Contact hole portion 111 a-SiN insulating thin film layer 112 a-Si semiconductor thin film layer 113 N + layer 114 Wiring Cross section 115 Protective films A1 to A3, B1 to B3, Ab Operational amplifier FL, Fl Phosphors G1 to G3 for converting X-rays into visible light Gate drive wirings M1 to M3 Matrix signal wirings Cf1 to Cf3 Integration capacitors RES1 to RES3 and RES11 RES33, RES41 to RES43 Reset switch Sn1 to Sn3 Transfer switch Sr1 to Sr3 Read switch SR1 Shift register (for switch element)
SR2 Shift register (for readout switch)
Vref Refresh power supply Vs Bias power supply V (reset) Reset power supply V (refresh) Refresh power supply Vg (on) Power supply Vg (off) for turning on the TFT Power supply SW-A for turning off the TFT SW-B for switching the bias Switch SW-C for turning on / off TFT Switch SW-D for resetting signal wiring Switch SW-E for turning on / off TFT SW-F for refresh SW-F Switch SW-G for switching bias Switch SW-H for applying a bias to the (+) terminal of the operational amplifier Switch SW-res for resetting the capacitive element Cf Switch SW-ref for applying a reset bias Switch for applying a refresh bias

Claims (11)

第１の電極と第２の電極との間の半導体層と前記第１の電極との間の絶縁層を有して入射した放射線を電気信号に変換する変換素子と前記第１の電極に接続され前記電気信号の読み出しを行うスイッチ素子とを含む画素が行方向及び列方向に複数配置され、前記行方向に配置された複数の前記スイッチ素子に接続された制御配線が前記列方向に複数配置され、前記列方向に配置された複数の前記スイッチ素子に接続された信号配線が前記行方向に複数配置されており、前記スイッチ素子を導通させるための駆動信号を複数の前記制御配線に行単位で与えるための駆動用回路部を有する放射線撮像装置であって、
前記変換素子のリフレッシュを行うための第１のバイアスを前記信号配線に印加するリフレッシュ部と、
前記信号配線に前記信号配線のリセットを行うための第２のバイアスを印加するリセット部と、
を有し、
所定行の画素の前記読み出しと前記所定行と異なる行の画素の前記読み出しとの間に、前記駆動用回路部が前記所定行の画素の前記スイッチ素子を導通させた状態で、前記リフレッシュ部が前記第１のバイアスを前記信号配線に印加し、且つ、前記第１のバイアスの印加が終了した前記信号配線に前記リセット部が前記第２のバイアスを印加することにより、前記リフレッシュを行うことを特徴とする放射線撮像装置。 A semiconductor element between the first electrode and the second electrode and an insulating layer between the first electrode and a conversion element that converts incident radiation into an electrical signal and connected to the first electrode And a plurality of pixels including a switch element for reading out the electric signal are arranged in a row direction and a column direction, and a plurality of control wirings connected to the plurality of switch elements arranged in the row direction are arranged in the column direction. And a plurality of signal lines connected to the plurality of switch elements arranged in the column direction are arranged in the row direction, and a drive signal for conducting the switch elements is provided to the plurality of control lines in a row unit. A radiation imaging apparatus having a driving circuit section for providing
A refresh unit for applying a first bias to the signal wiring for refreshing the conversion element;
A reset unit that applies a second bias for resetting the signal wiring to the signal wiring;
Have
In a state where the driving circuit unit conducts the switch element of the pixel of the predetermined row between the reading of the pixel of the predetermined row and the reading of the pixel of the row different from the predetermined row, the refresh unit The refresh is performed by applying the first bias to the signal wiring and applying the second bias to the signal wiring after the application of the first bias is completed. A radiation imaging apparatus. 前記電気信号の読み出しを行単位で行うために複数の前記信号配線に接続された読み出し用回路部を更に有し、
前記読み出し用回路部は、前記リフレッシュ部及び前記リセット部を含むことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。 In order to read out the electrical signal in units of rows, it further includes a readout circuit unit connected to the plurality of signal lines,
The radiation imaging apparatus according to claim 1, wherein the readout circuit unit includes the refresh unit and the reset unit. 第１の電極と第２の電極との間の半導体層と前記第１の電極との間の絶縁層を有して入射した放射線を電気信号に変換する変換素子と前記第１の電極に接続され前記電気信号の読み出しを行うスイッチ素子とを含む画素が行方向及び列方向に複数配置され、前記行方向に配置された複数の前記スイッチ素子に接続された制御配線が前記列方向に複数配置され、前記列方向に配置された複数の前記スイッチ素子に接続された信号配線が前記行方向に複数配置されており、前記スイッチ素子を導通させるための駆動信号を複数の前記制御配線に行単位で与えるための駆動用回路部と、前記電気信号の読み出しを行単位で行うために複数の前記信号配線に接続された読み出し用回路部と、を有する放射線撮像装置であって、
前記読み出し用回路部は、初段部に電流積分型のオペアンプを具備し、
前記オペアンプの反転端子と出力端子との間には、前記変換素子から前記スイッチ素子を介して転送される電気信号を積分するための容量素子と、前記容量素子のリセットを行うためのスイッチとを備え、
前記オペアンプの非反転端子には、前記変換素子のリフレッシュを行うための第１のバイアスと前記リセットを行うための第２のバイアスとを選択的に供給するバイアス供給部が接続され、
所定行の画素の前記読み出しと前記所定行と異なる行の画素の前記読み出しとの間に、前記駆動用回路部が前記所定行の画素の前記スイッチ素子を導通させた状態で、前記バイアス供給部及び前記スイッチが前記第１のバイアスを前記信号配線に印加し、且つ、前記第１のバイアスの印加が終了した前記信号配線に前記第２のバイアスを印加することにより、前記リフレッシュを行うことを特徴とする放射線撮像装置。 A semiconductor element between the first electrode and the second electrode and an insulating layer between the first electrode and a conversion element that converts incident radiation into an electrical signal and connected to the first electrode And a plurality of pixels including a switch element for reading out the electric signal are arranged in a row direction and a column direction, and a plurality of control wirings connected to the plurality of switch elements arranged in the row direction are arranged in the column direction. And a plurality of signal lines connected to the plurality of switch elements arranged in the column direction are arranged in the row direction, and a drive signal for conducting the switch elements is provided to the plurality of control lines in a row unit. A radiation imaging apparatus comprising: a driving circuit unit for providing a read signal; and a readout circuit unit connected to the plurality of signal wirings in order to perform readout of the electrical signal in units of rows,
The readout circuit section includes a current integration type operational amplifier in the first stage section,
Between the inverting terminal and the output terminal of the operational amplifier, a capacitive element for integrating an electric signal transferred from the conversion element via the switch element, and a switch for resetting the capacitive element Prepared,
A non-inverting terminal of the operational amplifier is connected to a bias supply unit that selectively supplies a first bias for refreshing the conversion element and a second bias for performing the reset,
The bias supply unit in a state in which the driving circuit unit conducts the switch element of the pixel in the predetermined row between the readout of the pixel in the predetermined row and the readout of the pixel in a row different from the predetermined row. And the switch applies the first bias to the signal wiring, and applies the second bias to the signal wiring for which the application of the first bias is completed. A radiation imaging apparatus. 前記読み出し用回路部は、前記第１のバイアスを供給するリフレッシュ部と、前記第２のバイアスを供給するリセット部と、前記電気信号を一時的に蓄積する蓄積部と、蓄積された電気信号をシリアル変換するシリアル変換部とを更に含むことを特徴する請求項３に記載の放射線撮像装置。   The readout circuit unit includes a refresh unit that supplies the first bias, a reset unit that supplies the second bias, a storage unit that temporarily stores the electrical signal, and a stored electrical signal. The radiation imaging apparatus according to claim 3, further comprising a serial conversion unit that performs serial conversion. 前記変換素子の第２の電極に接続され前記変換素子にバイアスを印加するバイアス配線を更に有し、前記変換素子及び前記スイッチ素子がアモルファスシリコンを含み形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。   2. A bias wiring connected to the second electrode of the conversion element for applying a bias to the conversion element is further provided, and the conversion element and the switch element are formed including amorphous silicon. The radiation imaging apparatus of any one of -4. 前記変換素子と前記スイッチ素子とが、同一基板上に同一工程によって形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。   The radiation imaging apparatus according to claim 1, wherein the conversion element and the switch element are formed on the same substrate by the same process. 前記変換素子は、基板上に前記第１の電極として形成された第１の金属薄膜層と、当該第１の金属薄膜層上に形成され、電子及び正孔の通過を阻止するアモルファス窒化シリコンからなる前記絶縁層と、当該絶縁層上に形成された水素化アモルファスシリコンからなる前記半導体層と、当該半導体層上に形成され、正孔の注入を阻止するＮ型の注入阻止層と、当該注入阻止層上に前記第２の電極として形成された透明導電層または当該注入阻止層上の一部に形成された第２の金属薄膜層とを有して構成され、
前記スイッチ素子は、前記変換素子と同一の基板上に形成されるとともに、前記基板上にゲート電極として形成された第１の金属薄膜層と、当該第１の金属薄膜層上に形成されたアモルファス窒化シリコンからなるゲート絶縁層と、当該ゲート絶縁層上に形成された水素化アモルファスシリコンからなるアモルファスシリコン層と、当該アモルファスシリコン層上に形成されたＮ型のオーミックコンタクト層と、当該オーミックコンタクト層上にソース又はドレイン電極として形成された透明導電層または第２の金属薄膜層とを有して構成され、
リフレッシュモードでは、前記変換素子に対して、正孔を前記半導体層から前記第２の金属薄膜層に導く方向に電界を与え、
光電変換モードでは、前記変換素子に対して、前記半導体層に入射した放射線により発生した正孔を当該半導体層に留まらせて電子を前記第２の金属薄膜層に導く方向に電界を与え、
前記光電変換モードにより前記半導体層に蓄積される前記正孔もしくは前記第２の金属薄膜層に導かれた前記電子を光信号として検出することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。 The conversion element includes a first metal thin film layer formed as the first electrode on a substrate, and amorphous silicon nitride formed on the first metal thin film layer and blocking passage of electrons and holes. The insulating layer, the semiconductor layer made of hydrogenated amorphous silicon formed on the insulating layer, an N-type injection blocking layer formed on the semiconductor layer for blocking hole injection, and the injection A transparent conductive layer formed as the second electrode on the blocking layer or a second metal thin film layer formed on a part of the injection blocking layer,
The switch element is formed on the same substrate as the conversion element, a first metal thin film layer formed as a gate electrode on the substrate, and an amorphous formed on the first metal thin film layer. A gate insulating layer made of silicon nitride, an amorphous silicon layer made of hydrogenated amorphous silicon formed on the gate insulating layer, an N-type ohmic contact layer formed on the amorphous silicon layer, and the ohmic contact layer A transparent conductive layer or a second metal thin film layer formed thereon as a source or drain electrode,
In the refresh mode, an electric field is applied to the conversion element in a direction in which holes are guided from the semiconductor layer to the second metal thin film layer,
In the photoelectric conversion mode, an electric field is applied to the conversion element in a direction in which holes generated by radiation incident on the semiconductor layer remain in the semiconductor layer and electrons are guided to the second metal thin film layer.
7. The method according to claim 1, wherein the holes accumulated in the semiconductor layer by the photoelectric conversion mode or the electrons guided to the second metal thin film layer are detected as an optical signal. The radiation imaging apparatus described in 1. 前記放射線の波長変換を行う波長変換体を更に有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。   The radiation imaging apparatus according to claim 1, further comprising a wavelength converter that performs wavelength conversion of the radiation. 前記波長変換体は、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ、Ｇｄ2Ｏ3、ＣｓＩのいずれかを主成分とすることを特徴とする請求項８に記載の放射線撮像装置。 The radiation imaging apparatus according to claim 8, wherein the wavelength converter includes, as a main component, any one of Gd 2 O 2 S, Gd 2 O 3 , and CsI. 被験者または被験物を透過した前記放射線を検出する請求項１〜９のいずれか１項に記載の放射線撮像装置と、
前記放射線撮像装置から出力された電気信号をディジタル変換して画像処理する画像処理装置と、
前記画像処理装置で処理された画像を表示する表示装置とを備えることを特徴とする放射線撮像システム。 The radiation imaging apparatus according to any one of claims 1 to 9, which detects the radiation transmitted through a subject or a test object,
An image processing apparatus for digitally converting an electrical signal output from the radiation imaging apparatus and performing image processing;
A radiation imaging system comprising: a display device that displays an image processed by the image processing device. 第１の電極と第２の電極との間の半導体層と前記第１の電極との間の絶縁層を有して入射した放射線を電気信号に変換する変換素子と前記第１の電極に接続され前記電気信号の読み出しを行うスイッチ素子とを含む画素が行方向及び列方向に複数配置され、前記行方向に配置された複数の前記スイッチ素子に接続された制御配線が前記列方向に複数配置され、前記列方向に配置された複数の前記スイッチ素子に接続された信号配線が前記行方向に複数配置されており、前記スイッチ素子を導通させるための駆動信号を複数の前記制御配線に行単位で与えるための駆動用回路部と、前記変換素子のリフレッシュを行うための第１のバイアスを前記信号配線に印加するリフレッシュ部と、前記信号配線に前記信号配線のリセットを行うための第２のバイアスを印加するリセット部と、を有する放射線撮像装置における駆動方法であって、
所定行の画素の前記読み出しと前記所定行と異なる行の画素の前記読み出しとの間に、
前記駆動用回路部が前記所定行の画素の前記スイッチ素子を導通させた状態で、前記リフレッシュ部が前記第１のバイアスを前記信号配線に印加した後に、前記リセット部が前記第２のバイアスを前記信号配線に印加することにより、前記リフレッシュを行うことを特徴とする放射線撮像装置の駆動方法。 A semiconductor element between the first electrode and the second electrode and an insulating layer between the first electrode and a conversion element that converts incident radiation into an electrical signal and connected to the first electrode And a plurality of pixels including a switch element for reading out the electric signal are arranged in a row direction and a column direction, and a plurality of control wirings connected to the plurality of switch elements arranged in the row direction are arranged in the column direction. And a plurality of signal lines connected to the plurality of switch elements arranged in the column direction are arranged in the row direction, and a drive signal for conducting the switch elements is provided to the plurality of control lines in a row unit. A driving circuit section for applying the first and second biases for applying a first bias for refreshing the conversion element to the signal wiring, and a second for resetting the signal wiring to the signal wiring. A reset unit for applying a bias, a driving method of a radiation imaging device having,
Between the readout of pixels in a predetermined row and the readout of pixels in a row different from the predetermined row,
The reset unit applies the second bias after the refresh unit applies the first bias to the signal wiring in a state where the driving circuit unit conducts the switch elements of the pixels in the predetermined row. A method of driving a radiation imaging apparatus, wherein the refreshing is performed by applying the signal wiring.
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