TW200521607A - Photoelectric converting apparatus - Google Patents

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200521607 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關光電轉換裝置，例如輻射線攝像裝置， 尤指係設計用來減少起因於寄生電容之靈敏度損失的光電 轉換裝置。 【先前技術】 已知有一種光電轉換裝置’例如輻射線攝像裝置，其 藉由透過矩陣驅動而到電容之轉移來讀取電荷，而此電荷 係藉由在利用非晶矽或多晶矽之感測器陣列的光電轉換元 件中之光電轉換來予以取得的。 圖9爲一顯示習知光電轉換裝置（輻射線攝像裝置） 的示意電路圖。在習知的光電轉換裝置，如圖9所示，由 虛線框所表示之圖素包含一 PIN光電二極體pD及一選擇 薄膜電晶體（TFT ) ST，並且這樣的圖素被二維地配置而 構成一感測器陣列1 〇 1，這種裝置係由，舉例來說，一非 晶矽層及一多晶矽層所構成的，其係形成於玻璃基板1 0 2 上。圖素之PIN光電二極體PD在其共同電極處接收來自 電源之偏壓電壓V s。

又，圖素之選擇TFTs ST的閘極電極被連接到共同的 閘極線Vgl-VgM，共同的閘極線Vgl-VgM被連接到設置 有移位暫存器（未顯示出）的閘極驅動器1 04。圖素之選 擇TFTs ST的源極電極被連接到共同的訊號線Sigl-SigN ，共同的Sigl-SigN被連接到設置有放大器Ampl-AmpN 200521607 (2) 、一類比多工器MUX及A/D轉換器（未顯示出） 電路1 0 3。 這種結構之習知的光電轉換裝置藉由閘極驅動 來執行矩陣驅動，藉此，所拍攝的影像資料被輸出 電路1 0 3，並且被讀出。 下面，將解釋在習知光電轉換裝置（例如，輻 像裝置）中所使用之感測器陣列的剖面結構。圖1 示習知光電轉換裝置（X-射線攝像裝置）之圖素的 〇 在各圖素中，在玻璃基板2 0 1上，一閘極電極 層電極）202、一絕緣層（非晶氮化砂層）203、一 半導體層204、一非晶η-矽層205、及一源極/汲 層（上層電極）206被層疊而構成一選擇薄膜電 TFT) 222。又，在玻璃基板上，一源極/汲極電極 的延伸部分（下層電極）、-非晶P-矽層207、一 半導體層208、一非晶η-矽層209、及一上層電極 被層疊而構成一光電二極體221。此外，在玻璃基 上，出現一藉由層疊絕緣層2 0 3、非晶矽半導體層 非晶矽層205、及源極/汲極電極層206所構成 部分223。又，舉例來說，由非晶氮化矽膜所構成 層2 1 1被如此地形成以致於覆蓋這些組件，並且 2 1 3係藉由黏著劑層2 1 2而被黏著於其上，這樣的 舉例來說，被敘述於日本專利公開第Η08 - 1 1 6044 的讀出 器 10 4 至讀出 射線攝 〇爲顯 剖面圖 層（下 非晶矽 極電極 晶體（ 層 2 0 6 非晶矽 層2 10 板201 2 04、 的配線 之保護 一碟層 結構， 號案中 200521607 (3) 磷層2 1 3被提供來將輻射線（χ -射線）轉換成可見光 。通常，形成有非晶矽之光電二極體對X -射線具有小的 靈敏度，磷層2 1 3係由’舉例來說，乱-基底之材料或c s I (碘化鉋）所構成的。 在這種習知的光電轉換裝置（X-射線攝像裝置）中， 由物體所發射之X -射線，當進入磷層中時，被轉換成可 見光。然後，可見光進入光電二極體，光電二極體在半導 體層中產生電荷，並且當TFTs被打開時，這樣的電荷被 連續地轉移到讀出電路，並且被讀出。 但是，在習知光電轉換裝置（例如，輻射線攝像裝置 )中，當二維配置之圖素的數目增加時，在共同訊號線上 產生大的寄生電容，因此，導致輸出電壓的顯著減少。更 明確地說，如圖9所示，寄生電容Cgs出現在選擇TFT S T的閘極與源極電極之間，並且和共同訊號線相關聯之 寄生電容的數値大小與連接到這種共同訊號線之圖素的數 目成比例地增加。舉例來說，在藉由配置200x200//m之 圖素而準備具有40 X 4 0 cm之尺寸大小之對應於X-射線膜 的面積感測器，各自係在縱向方向上有2 0 0 0個單元，且 在橫向方向上有2000個單元的情況中，甚至在一位置中 之0.05 pF的寄生電容Cgs導致每一個共同的訊號線有 0.05x2000 = ]00 pF 的寄生電容。 另一方面，光電二極體PD具有約1 PF的感測器電容 C，因此，對於回應於可見光之進入而在光電二極體中所 產生的訊號電壓V 1來說，可觀察於共同訊號線上之輸出 -6- 200521607 (4) 電壓 Vo 變成 Vo=VlxCs/(Cs+Cgs) x2000，藉此，輸 出V 〇變爲約訊號電壓V 1的1 /1 0 0。 因此，習知光電轉換裝置（例如，輻射線攝像裝置） 因爲輸出電壓之如此顯著的損失而不能夠被建構成大面積 的感測器。又，由於輸出電壓之如此顯著的損失，這種裝 置容易受到在讀出電路之放大器中所產生之雜訊及外部雜 訊的影響，藉此，高靈敏度之光電轉換裝置可能難以建構 。這種雜訊的影響可以藉由對讀出電路提供恆定電流電源 或低雜訊放大器來予以減少，但是這樣的低雜訊放大器， 因爲係特別的電路，而導致例如成本增加的缺點。又，因 爲這樣的低雜訊放大器通常具有高的電力損耗，所以讀出 電路將會造成不可忽略的熱生成。 【發明內容】 本發明之目的在於提供一光電轉換裝置，能夠減小起 因於寄生電容之雜訊的影響，並且能夠以低的電力損耗而 用簡單組態的讀出電路讀取。 做爲用來解決前述缺點之強力密集調查的結果，本案 發明人已經在下面的實施例中達成本發明。 本發明之光電轉換裝置的特徵在於包含一光電轉換元 件；一重設電晶體，其中，源極係連接到光電轉換元件， 且汲極係連接到重設電源；一讀出電晶體，其中，閘極係 連接到光電轉換元件，且汲極係連接到讀出電源；一連接 到讀出電晶體之源極的訊號線；一連接在讀出電源或訊號 -7- 200521607 (5) 線與讀出電晶體之間的選擇電晶體；及一連接到訊號線之 恆定電流源。 本發明之X-射線攝像系統的特徵在於包含上述光電 轉換裝置；一 X-射線產生裝置及控制機構，其中’控制 機構控制X-射線產生裝置及光電轉換裝置的功能’以讀 取由物體所發射之X-射線影像。 依據本發明，甚至在大面積的感測器中，有可能抑制 起因於寄生電容之增加之輸出電壓的損失。因此，感測器 較不容易受到雜訊的影響，並且能夠提供高靈敏度。又， 讀出機構能夠被建構而沒有使用特別的電路，例如，低雜 訊放大器或恆定電流源。又，讀出機構能夠被建構而具有 低的電力損耗，並且具有小的熱生成的影響。此外，在本 發明中所使用之恆定電流源能夠藉由薄膜電晶體或玻璃基 板來予以形成。因此，其能夠藉由膜形成來予以形成，而 同時具有光電轉換元件和其他薄膜電晶體，因此，在成本 上係有利的。又，恆定電流源能夠被設置在遠離玻璃基板 上之讀出機構的位置，藉以減輕訊號線之阻力的影響。 本發明之其他特徵及優點將可從下面的說明配合伴隨 之圖形而變得明顯，其中，在其整個圖形上，相同的參考 文字指示相同或相似的部件。 【實施方式】 下面，將參照附圖，藉由其實施例來更加詳細解釋本 發明。 -8- 200521607 (6) (第一實施例） 首先，將解釋本發明之第一實施例。圖1爲顯示構成 本發明之第一實施例之光電轉換裝置電路結構的電路圖’ 特別是X-射線攝像裝置。 在本實施例中，感測器陣列1被建構於玻璃基板2上 ，其係藉由將4個圖素PE11，PE12，PR21及PE22配置成 兩列和兩行，但是許多構成感測器陣列1的圖素並非僅限 於這樣的例子。各圖素係提供有由形成有非晶矽之PIN光 電二極體所構成的光電轉換元件PD，及用來累積由光電 轉換元件PD所產生之訊號電荷的儲存電容器Cs，光電轉 換元件PD及儲存電容器Cs在其一端被接地，並且彼此 互相連接於另一端。各圖素係另提供有一重設MO S電晶 體RT、一選擇MOS電晶體ST、及一源極隨耦器MOS電 晶體（讀出電晶體）FT，重設MOS電晶體RT、選擇 MOS電晶體ST、及源極隨耦器MOS電晶體（讀出電晶體 )FT係由薄膜電晶體所構成的，而薄膜電晶體，舉例來 說，係形成有非晶矽或多晶矽。假如光電轉換元件PD本 身具有足夠大的電容，則儲存電容器CS可以被免除。 一共同的重設線R 1被共同連接到圖素p E 1 1及P E 1 2 之重設MOS電晶體RT的閘極，且一共同的重設線r2被 共同連接到圖素PE2 1及PE22之重設MOS電晶體RT的 閘極。又’各重設M〇s電晶體RT係在其一端連接到重 設電源5 ’且在其另一端連接到光電轉換元件Pd及儲存 -9- 200521607 (7) 電容器Cs。 一共同的選擇線S1被共同連接到圖素PEI 1及PE 12 之選擇MOS電晶體ST的閘極，且一共同的選擇線S2被 共同連接到圖素PE21及PE22之選擇MOS電晶體ST的 閘極。又，各選擇MOS電晶體ST係在其一端連接到源極 隨耦器電源（讀出電源）6，且在其另一端連接到同一圖 素中之源極隨耦器MOS電晶體FT的汲極。 一共同的訊號線Sigl被共同連接到圖素PE11及 PE21之源極隨耦器MOS電晶體FT的源極’且一共同的 訊號線Sig2被共同連接到圖素PE12及PE22之源極隨耦 器MOS電晶體FT的源極。又，各源極隨耦器MOS電晶 體FT的閘極被連接到同一圖素中之光電轉換元件PD及 儲存電容器Cs。 共同的重設線R1及R2，和共同的選擇線S 1及S 2被 連接到一提供有移位暫存器之掃描電路4，而移位暫存器 係形成有結晶矽。又，共同的訊號線Sigi及Sig2被連接 到一形成有結晶矽的讀出電路3。此外，共同的訊號線 Sigl及Sig2被連接到形成於玻璃基板2上之恆定電流源 I。讀出電路3係提供有分別用於共同的訊號線S i g 1及 Sig2之放大器Ampl及Amp2’也提供有用來將這些輸出 訊號連續輸出到外部的類比多工器MUX。感測器陣列1 在其光接收表面上係提供有類似於習知組態之磷層的磷層 〇 下面，將解釋第一實施例之光電轉換裝置（X -射線攝 -10- 200521607 (8) 像裝置）的功能。圖2爲顯示第一實施例之光電轉換裝置 (X-射線攝像裝置）功能的時序圖。在圖2中，R1及R2 表示經由重設線R 1及R2而被施加於重設MO S電晶體RT 之閘極的重設脈波，而S 1及S 2表示經由選擇線S 1及S 2 而被施加於選擇Μ Ο S電晶體S T之閘極的選擇脈波’且 MUX — CLK表示供應至類比多工器MUX的脈波。 在輻射線（X-射線）連續照射光電轉換裝置的情況中 ，當掃描電路4將重設脈波施加於共同的重設線R 1時’ 圖素PEI 1及ΡΕ12之光電轉換元件PD被重設於該電位， 並且開始光電轉換，藉以累積電荷於儲存電容器Cs中。 又，當掃描電路4將重設脈波施加於共同的重設線R2時 ，圖素PE21及PE22之光電轉換元件PD被重設於該電位 ，並且開始光電轉換，藉以累積電荷於儲存電容器Cs中 〇 然後，當掃描電路4將選擇脈波施加於共同的選擇線 S 1時，在重設脈波被施加於共同的重設線R1之後’在圖 素PE11及PE12之儲存電容器Cs中所累積的訊號電荷在 光電轉換元件P D的重設之後，經由訊號線S i g 1而被讀出 至讀出電路1 3。類似地，當掃描電路4將選擇脈波施加 於共同的選擇線S2時，在重設脈波被施加於共同的重設 線R2之後，在圖素PE21及PE22之儲存電容器Cs中所 累積的訊號電荷在光電轉換元件PD的重設之後’經由訊 號線Sig2而被讀出至讀出電路13。 和脈波MUX_CLK同步地，讀出電路3將經由訊號線 -11 - 200521607 (9)

Sigl及Sig2所供應之訊號輸出到外部處理裝置等等。 在這樣的第一實施例中’整個電路具有源極隨耦器電 路結構，因此，在光電轉換元件PD中所取得之訊號能夠 被放大及讀出，而沒有受到訊號線Sig1及Sig2上之寄生 電容的影響。因此，有可能避免起因於大的感測器面積形 成之輸出損失。也有可能獲得輸出較不受到在讀出電路或 外部電路中之放大器Amp 1，Amp2它們本身中所產生之雜 訊的影響之效果，因此，能夠獲得到高的靈敏度。此外， 當藉由源極隨耦器來放大由光電轉換元件P D中所取得之 訊號，並且讀出電路3不需要恆定電流源時，讀出電路3 能夠具有簡單的組態，並且能夠被建構有便宜、通用的元 件。因此，能夠實現具有簡單的結構，不需要特別的組件 ’例如，高電力損耗之低雜訊放大器或恆定電流源的讀出 電路’而低雜訊放大器及恆定電流源在習知技術中係必要 的。 在前述之功能敘述中’假如輻射線（X-射線）係連續 地照射’但是照射也可以是間歇的。又，在X-射線攝像 裝置的結構中，選擇MOS電晶體可以被設置在源極隨耦 器MOS電晶體的源極側。又，恆定電流源並未特別被限 疋方< 電路組態中’並且能夠係構成有一或多個T F T s。 (第二實施例） 下面’將解釋本發明之第二實施例。圖3爲顯示構成 本發明之第二實施例之光電轉換裝置電路結構的電路圖， -12- 200521607 (10) 特別是X-射線攝像裝置。在第二實 矽所形成之薄膜電晶體（TFT ) CT 中所使用之恆定電流源I，薄膜電晶 電流源用的電源供應器7接收電壓。 其他電晶體（重設、選擇及源極隨耦 形成來予以形成時，這樣的結構能夠 以產生。用來重設、用來選擇、用於 恆定電流源的薄膜電晶體可以具有相 者各自不同的膜厚度，它們也可以具 件（η型或p型），或者各自不同的 們可以利用，舉例來說，雷射退火法 矽，且另部分形成有多晶矽。 在圖3中，具有薄膜電晶體CT 源供應器7之恆定電流源被建構如圖 況下，構成恆定電流源之薄膜電晶體 型的薄膜電晶體。 舉例來說，在薄膜電晶體CT爲 況中，薄膜電晶體CT顯示如圖4所 其係相關於源極-汲極電壓Vds、源ί 極-源極電壓Vgs、及臨界電壓Vth。 電晶體CT之閘極電壓，薄膜電晶體 一恆定電流源，以便將其帶到滿足-Vth )的飽和區域。 又，依據前述關係，在薄膜電晶彳 施例中，提供由非晶 來代替在第一實施例 體CT之閘極從恆定 當恆定電流源能夠和 器）能夠同時藉由膜 藉由簡單的製程來予 源極隨耦器、及用於 同的層疊膜厚度，或 有共同的雜質掺雜條 掺雜條件。此外，它 而一部分形成有非晶 及恆定電流源用的電 1 1所示。在這種情 CT可以是η型或P η型薄膜電晶體的情 示之V d s -1 d s特性， i -汲極電流Ids、閘 因此，藉由控制薄膜 CT能夠被使用做爲 -關係（Vds〉Vgs — 體T爲η型的情況中 -13· 200521607 (11) ，如圖1 2所示，能夠藉由彼此連接閘極和源極來實現具 有簡單結構的恆定電流源。又，根據所需要的電流，一電 阻器可以被設置在閘極與源極之間，如圖1 3所示。圖12 或圖1 3所示之組態讓恆定電流源沒有電源供應器也行。 又，形成在玻璃基板上之恆定電流源的另一實例被顯 示於圖1 4中。在此例中，藉由被圖案化於玻璃基板上之 電阻器來形成假恆定電流源，而沒有使用薄膜電晶體等等 ，在這種情況下之電阻最好係足夠大於選擇MOS電晶體 的打開電阻（on-resistance)。 (第三實施例） 下面，將解釋本發明之第三實施例。圖5爲顯示構成 本發明之第三實施例之光電轉換裝置電路結構的電路圖， 特別是X-射線攝像裝置。對比於第二實施例，其中，構 成恆定電流源之薄膜電晶體CT係位於圖素與讀出電路3 之間，而在第三實施例中，薄膜電晶體C T係位於共同的 訊號線上，在比距離圖素更遠離讀出電路3的位置處，不 同地陳述，圖素係位在薄膜電晶體CT與讀出電路3之間 〇 將參照圖1 5、I 6及1 7來解釋恆定電流源與讀出電路 隔開配置的優點，圖1 5顯示一結構，其中，對於各訊號 線來說，恆定電流源係與讀出電路隔開，且圖1 6顯示一 結構，其中，恆定電流源係位於讀出機構側。假如恆定電 流源係設置在讀出機構側，如圖1 6所示，真正由讀出機 -14- 200521607 (12) 構所讀出之電壓Vout因爲訊號線之電阻組件Rl，R2及 R 3而降低自各源極隨親器Μ 0 S電晶體的源極電位V s。 舉例來說，假如讀出圖素C，讀到比FT3之源極電位還低 △ V=I0 x(Rl+R2+R3)的電壓。 假如訊號線具有大電阻，舉例來說，當大面積之光電 轉換裝置被建構時，這樣的壓降係不可忽略的，圖1 7顯 示由於圖素之壓降的狀態。另一方面，恆定電流源與讀出 機構隔開的配置得以避免起因於訊號線之電阻之輸出電壓 上的掉落。舉例來說，又，假如讀取圖素C，電流幾乎不 流動於電阻組件Rl，R2及R3中，使得源極隨耦器M0S 電晶體的源極電壓能夠被讀出機構所讀取到，而幾乎沒有 壓降。圖1 7也顯示當恆定電流源與讀出機構隔開時，幾 乎沒有壓降。如圖5及圖1 5所示之恆定電流源與讀出機 構的隔開配置得以避免例如壓降之缺點’甚至假如訊號線 之電阻係不可忽略的，就像在大面積之光電轉換裝置中一 樣。 除了在第一及第二實施例中所獲得之功效以外，本實 施例進一步能夠提供避免起因於電阻組件之訊號輸出上的 壓降（即將被讀出電路3所讀取到），甚至當這樣的電阻 組件出現在共同的訊號線上時。 (第四實施例） 下面，將解釋本發明之第四實施例。圖6爲顯示構成 本發明之第四實施例之光電轉換裝置電路結構的電路圖， -15- 200521607 (13) 特別是X -射線攝像裝置。對比於第三實施例，第四實施 例係在共同的訊號線Sigl及Sig2之各者上提供有讀出掃 描薄膜電晶體（TFT) RDT，讀出掃描薄膜電晶體RDT被 形成在玻璃基板2上的圖素與讀出電路3之間。又，讀出 電路3並未提供有類比多工器MUX，並且來自訊號線之 輸出訊號進入單一放大器Amp中，讀出電路3另提供有 一讀出掃描電路8，用以掃描控制讀出掃描薄膜電晶體 RDT的閘極電壓。 在上述結構的第四實施例中，如同在第一實施例中， 在訊號電荷被累積於儲存電容器Cs中之後，讀出掃描薄 膜電晶體RD T和用於訊號線S i g 1之時鐘訊號C L K 1及用 於訊號線Si g2之時鐘訊號CLK2同步被打開，如圖7所 示，藉此，所累積之電荷被連續讀出到讀出電路3。 在這樣的第四實施例中，讀出電路3僅需要放大器和 其他必需的邏輯電路，而因此進一步簡化其結構，藉此， 雜訊被進一步減少，並且能夠以簡單的組態而取得更高的 靈敏度。在本實施例中，考慮掃描速度，最好藉由多晶矽 ’舉例來說，利用雷射退火方法來形成讀出掃描薄膜電晶 體 RDT。 (第五實施例） 下面’將解釋本發明之第五實施例。圖8爲顯示構成 本發明之第五實施例之光電轉換裝置電路結構的電路圖， 特別是X -射線攝像裝置。對比於第四實施例，其中，選 -16- 200521607 (14) 擇Μ 0 S電晶體S T被連接到源極隨耦器Μ 0 S電晶體F T 的汲極，在第五實施例中，選擇M 〇 s電晶體s T係連接在 源極隨耦器Μ O S電晶體F Τ的源極與訊號線S i g 1及S i g 2 之間，源極隨耦器Μ O S電晶體F T的汲極係直接連接到源 極隨耦器電源6。 這樣的第五實施例能夠提供類似於第四實施例之功效 的功效。 該裝置並非僅限於X-射線偵測，而是可以直接接收 可見光，但沒有提供磷層。又，光電轉換元件並非僅限於 PIN光電二極體，而是也可以係由MIS感測器來予以構成 的。假如利用 MIS感測器，也可以使用一組態，其中， 連接到重設電晶體之重設電源能夠藉由未例舉之控制機構 來控制輸出電壓。 此外’光電轉換元件可以是所謂的直接轉換元件，其 係根據一能夠直接吸收輻射線（X-射線），並且產生電荷 的材料，例如，非晶硒、砷化鎵、碘化鉛或碘化汞。在這 種情況下，能夠藉由形成或連接這樣的直接轉換元件於玻 璃基板上來建構光電轉換元件，而在玻璃基板上，薄膜電 晶體係形成有非晶矽或多晶矽。 (第六實施例） 下面，將解釋本發明之第六實施例，其係利用本發明 之光電轉換裝置的X-射線攝像系統。圖〗8例舉本發明之 第六實施例的X-射線攝像系統。 -17- 200521607 (15) 在X-射線室（攝像室）中，由X-射線管（X-射線產 生裝置）605 0所產生之X-射線6060係藉由病患或受檢人 員606 1的胸部6062來予以傳送，並且進入影像感測器 6040，進入之X-射線含有病患606 1之身體內部的資訊。 回應於X -射線進入，閃爍體（磷）產生光線，其係藉由 感測器面板之光電轉換元件而被光電地轉換，以取得電氣 資訊。影像感測器6040將做爲電氣訊號（數位訊號）之 這樣的資訊輸出至影像處理器6070，而用做影像處理機 構之影像處理器6070對所接收到的訊號實施影像處理， 並且將其輸出至構成控制室（手術室）中之顯示機構的顯 示器6080。因此，使用者能夠藉由觀察顯示器6080上所 顯示之影像而取得病患606 1之身體內部的資訊。影像處 理器6070也具有控制功能，並且能夠切換移轉/靜止模 式或者能夠控制X-射線管605 0。 又，影像處理器6 0 7 0能夠將輸出自影像感測器6 0 4 0 之電氣訊號經由穿輸機構（例如，電話線6 0 9 0 )而轉送 到遠方位置，以供在另一位置（例如，醫師室）之顯示機 構6 0 8 1上的顯示。影像處理器6 0 7 0也能夠將來自影像感 測器6 04 0之電氣訊號儲存在記錄機構（例如，光碟）中 ’其能夠被另一位置的醫師用來診斷，該訊號也能夠藉由 構成記錄機構之底片處理器6100而被記錄在底片6110上 〇 本X ·射線攝像系統之特徵在於下面諸點： (】）上述光電轉換裝置係設置於影像感測器6 〇 4 0中 -18- 200521607 (16) ，並且經A/D轉換之數位訊號經由影像處理器6070而遭 受到適當的影像處理；以及 (2 )影像處理器6070係提供有未例舉之控制機構， 其控制未例舉之控制機構、X -射線產生裝置6 0 5 0、顯示 器6080，6081、底片處理器6100、等等。 隨著本發明之許多明顯廣泛不同的實施例能夠被做成 ，而沒有違離其精神及範疇，將可了解到，除了如同在申 請專利範圍中所界定的以外，本發明並非僅限於其特定的 實施例。 【圖式簡單說明】 伴隨之圖形，其被倂入且構成說明書的一部分，例舉 本發明之實施例，並且連同說明一起用來解釋本發明之原 理。 圖1係顯示構成本發明之第一實施例之光電轉換裝置 (特別是X-射線攝像裝置）電路結構的電路圖。 圖2係顯示構成第一實施例之X-射線攝像裝置功能 的時序圖。 圖3係顯示構成本發明之第二實施例之光電轉換裝置 (特別是X-射線攝像裝置）電路結構的電路圖。 圖4係顯示構成第二實施例之薄膜電晶體c T之V d s -I d s特性的圖表。 圖5係顯示構成本發明之第三實施例之光電轉換裝置 (特別是X-射線攝像裝置）電路結構的電路圖。 -19- 200521607 (17) 圖6係顯示構成本發明之第四實施例之光電轉換裝置 (特別是X-射線攝像裝置）電路結構的電路圖。 圖7係顯示構成第四實施例之X-射線攝像裝置功能 的時序圖。 圖8係顯示構成本發明之第五實施例之光電轉換裝置 (特別是X-射線攝像裝置）電路結構的電路圖。 圖9係顯示習知光電轉換裝置（輻射線攝像裝置）的 示意電路圖。 圖1 〇係顯示習知光電轉換裝置（X-射線攝像裝置） 之圖素的剖面圖。 圖1 1係顯示恆定電流源之組態的電路圖。 圖1 2係顯示恆定電流源之另一組態的電路圖。 圖1 3係顯示恆定電流源之又一組態的電路圖。 圖1 4係顯示恆定電流源之再一組態的電路圖。 圖1 5係顯示由恆定電流源之配置（間隔的配置）之 輸出的圖形。 圖1 6係顯示由恆定電流源之配置（在讀出機構側的 酉己S )之輸出的圖形。 圖1 7係顯示由恆定電流源之配置之輸出差異的圖形 〇 圖1 8係顯示利用本發明之光電轉換裝置之X-射線影 像拍攝系統的圖形。 [ί要元件符號說明】 -20- 200521607 (18) 1 :感測器陣列 2 :玻璃基板 3 :讀出電路 4 :掃描電路 5 :重設電源 6 :源極隨耦器電源（讀出電源） 7 :電源供應器 1 〇 1 :感測器陣列 102 :玻璃基板 1 〇 3 :讀出電路 104 :閘極驅動器 2 0 1 :玻璃基板 202:閘極電極層（下層電極） 203 :絕緣層（非晶氮化矽層） 204 :非晶矽半導體層 2 0 5 :非晶η - 5夕層 2 06 :源極/汲極電極層（上層電極） 2 0 7 :非晶ρ -矽層 2 0 8 :非晶矽半導體層 2 0 9 :非晶η -矽層 210 :上層電極 2 1 1 :保護層 2 1 2 :黏著劑層 2 1 3 :磷層 -21 - 200521607 (19) 2 2 1 :光電二極體 222 :選擇薄膜電晶體（TFT) 22 3 :配線部分 6040 :影像感測器 605 0 : X-射線管（X-射線產生機構） 6060 : X-射線 606 1 :病患或受檢人員 6 0 62 ：胸部 6070 :影像處理器 6 0 8 0:顯示器 60 8 1 :顯示機構 6 0 9 0 :電話線 6100 :底片處理器 6 1 1 0 :底片 PD : PIN光電二極體

Vgl-VgM :共同的閘極線

Sigl-SigN :共同的訊號線

Amp]-AmpN :放大器 MUX :類比多工器 PE11，PE12, PE21，PE22 ：圖素 C s :儲存電容器 RT :重設MOS電晶體 ST :選擇MOS電晶體 FT :源極隨耦器MOS電晶體 -22- 200521607 (20) R 1，R 2 :共同的重設線 S 1，S 2 :共同的選擇線 Sigl，Sig2 :共同的訊號線 CLK1，CLK2 :時鐘訊號 AMP :單一放大器 -23

Claims (1)

1. 200521607 (1) 十、申請專利範圍 1 · 一種光電轉換裝置，包含： 一光電轉換元件； 一重設電晶體，其源極係連接到該光電轉換元件，且 其汲極係連接到重設電源； 一讀出電晶體，其閘極係連接到該光電轉換元件，且 其汲極係連接到讀出電源； 一訊號線，係連接到該讀出電晶體的源極； 一選擇電晶體，係連接在該讀出電源或該訊號線與該 讀出電晶體之間；及 一恆定電流源，係連接到該訊號線。 2 .如申請專利範圍第1項之光電轉換裝置，其中，該 光電轉換元件、該讀出電晶體、該訊號線及該恆定電流源 被形成在單一絕緣基板上。 3 ·如申請專利範圍第1項之光電轉換裝置，另包含： 讀出機構，係連接到該訊號線； 其中，該恆定電流源係設置於該訊號線上’在比距離 讀出電晶體更遠離該讀出機構的位置中。 4 .如申請專利範圍第3項之光電轉換裝置，其中’該 讀出機構包含一連接到該訊號線的類比多工器。 5 .如申請專利範圍第4項之光電轉換裝置’其中’該 類比多工器係藉由由非晶矽或多晶矽所構成之薄膜電晶體 而被形成於和該讀出電晶體用的絕緣基板相同的絕緣基板 上。 -24- 200521607 (2) 6 ·如申請專利範圍第1項之光電轉換裝置，其中，該 恆定電流源包含一恒定電流源電晶體，其閘極係連接到恒 定電流源用的電源供應器。 7.如申請專利範圍第6項之光電轉換裝置，其中，該 恆定電流源用的電源供應器將滿足關係 Vds > Vgs - Vth 之電壓提供給該恆定電流源電晶體的閘極，其中，V d s爲 汲極-源極電壓、Vgs爲閘極-源極電壓且Vth爲臨界電壓 〇 8 ·如申請專利範圍第1項之光電轉換裝置，其中，該 恆定電流源包含一恆定電流源電晶體，其中，閘極和源極 係彼此互相連接。 9 ·如申請專利範圍第1項之光電轉換裝置，其中，該 恆定電流源包含一恆定電流源電晶體，其中，閘極和源極 係跨越一電阻器而連接。 1 〇 ·如申請專利範圍第1項之光電轉換裝置，其中， 由該重設電晶體、該讀出電晶體、該選擇電晶體及該恆定 電流源所組成之群組中所選出的其中一者係利用非晶矽層 或多晶矽層來予以形成的。 1 1 ·如申請專利範圍第1項之光電轉換裝置，另包含 一磷層，其吸收輻射線，並且發出可以由該光電轉換元件 偵測到之波長區域的光。 1 2 .如申請專利範圍第1項之光電轉換裝置，其中， 該光電轉換元件係由PIN光電二極體或MIS感測器所構 成的。 -25- 200521607 (3) 1 3 .如申請專利範圍第1項之光電轉換裝置，其中， 該光電轉換元件爲一直接光電轉換元件，其直接將輻射線 轉換成電荷。 1 4 ·如申請專利範圍第〗3項之光電轉換裝置，其中， 該直接光電轉換元件係由一選自由非晶硒、砷化鎵、碘化 鉛、碘化汞、CdTe及CdZnTe所組成之群組中的材料所 構成的。 15·—種光電轉換裝置，包含： 二維陣列之多個圖素，各圖素包含·· 一光電轉換元件； 一重設電晶體，其源極係連接到該光電轉換元件，且 其汲極係連接到重設電源； 一讀出電晶體，其閘極係連接到該光電轉換元件，且 其汲極係連接到讀出電源；及 一選擇電晶體，係連接在該讀出電源或該訊號線與該 讀出電晶體之間； 多條共同的訊號線，係連接到該多個圖素；以及 一恆定電流源，係連接到該等共同的訊號線。 1 6 . —種X -射線攝像系統，其包含如申請專利範圍第 1項或第15項之光電轉換裝置、一 X-射線產生裝置及控 制機構； 其中，該控制機構控制X-射線產生裝置及光電轉換 裝置的功能，藉以讀取由物體所發射之X-射線影像。