放射線検出素子
【課題】外部回路との接続部の配列ピッチを拡大させつつ配線負荷のばらつきを抑えた放射線検出素子を提供する。
【解決手段】検出領域３０内に複数の画素２０を傾斜させたマトリクス状に配置すると共に、縦方向の２つの画素列毎に信号配線３を配設する。
【解決手段】検出領域３０内に複数の画素２０を傾斜させたマトリクス状に配置すると共に、縦方向の２つの画素列毎に信号配線３を配設する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線検出素子に係り、特に、放射線の検出を行う矩形状の検出領域内に各々検出対象とする放射線が照射されることにより発生した電荷を蓄積し、当該蓄積された電荷を読み出すためのスイッチ素子を備えた画素がマトリクス状に複数配置された放射線検出素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＴＦＴ（Thin film transistor）アクティブマトリックス基板上にＸ線感応層を配置し、Ｘ線情報を直接デジタルデータに変換できるＦＰＤ（flat panel detector）等の放射線検出素子を用いた放射線画像撮影装置が実用化されている。このＦＰＤは、従来のイメージングプレートに比べて、即時に画像を確認でき、動画も確認できるといったメリットがあり、急速に普及が進んでいる。この放射線検出素子は、種々のタイプのものが提案されており、例えば、放射線を直接、半導体層で電荷に変換して蓄積する直接変換方式や、放射線を一度ＣｓＩ：Ｔｌ、ＧＯＳ（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ）などのシンチレータで光に変換し、変換した光を半導体層で電荷に変換して蓄積する間接変換方式がある。
【０００３】
この放射線検出素子は、例えば、複数の走査配線と複数の信号配線とが互いに交差して配設され、当該走査配線及び信号配線の各交差部に対応して画素がマトリクス状に設けられている。この複数の走査配線及び複数の信号配線は、放射線検出素子の周辺部において外部回路（例えば、アンプＩＣ（Integrated Circuit）やゲートＩＣ）に接続される。
【０００４】
本出願人は、特許文献１に、放射線検出素子の周辺部において走査配線及び信号配線と外部回路との接続を容易にするため、図６に示すように放射線の検出を行う略矩形状の検出領域３０’を含んだ基板に走査配線１０１’及び信号配線３’を３０°から６０°の間の角度で斜めに配設して走査配線１０１’及び信号配線３’と外部回路との接続部の配列ピッチを１／ｓｉｎθ倍に拡大する技術を開示した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２６４２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術を用いて、矩形状の検出領域内に走査配線及び信号配線を斜めに配設した場合、検出領域の中央部分と端部部分で走査配線及び信号配線の長さや接続される画素数が大きく異なり、中央部分と端部部分で走査配線及び信号配線の配線負荷のばらつきが大きい、という問題点があった。このように走査配線及び信号配線の配線負荷のばらつきが大きくなると、検出領域内で画質、駆動能力がそろえずらくなる。
【０００７】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、外部回路との接続部の配列ピッチを拡大させつつ配線負荷のばらつきを抑えた放射線検出素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明の放射線検出素子は、各々検出対象とする放射線が照射されることにより発生した電荷を蓄積し、当該蓄積された電荷を読み出すためのスイッチ素子を備え、一方向及び当該一方向に対する交差方向に対して辺が延びた矩形状の検出領域内に前記一方向及び前記交差方向に対して傾斜させたマトリクス状に複数配置された画素と、前記画素の前記一方向に対する複数の画素列毎に１本ずつ配設されてそれぞれ当該複数の画素列の各画素に備えられたスイッチ素子に接続され、当該スイッチ素子をスイッチングする制御信号又は蓄積された電荷に応じた電気信号の何れか一方が流れる第１配線と、前記画素の前記交差方向に対する各画素列に１本ずつ配設されてそれぞれ当該画素列の各画素に備えられたスイッチ素子に接続され、前記制御信号又は前記電気信号の他方が流れる第２配線と、を備えている。
【０００９】
本発明の放射線検出素子は、一方向及び当該一方向に対する交差方向に対して辺が延びた矩形状の検出領域内に、各々検出対象とする放射線が照射されることにより発生した電荷を蓄積し、当該蓄積された電荷を読み出すためのスイッチ素子を備えた画素が一方向及び交差方向に対して傾斜させたマトリクス状に複数配置されている。
【００１０】
そして、本発明では、画素の一方向に対する複数の画素列毎に１本ずつ第１配線が配設され、第１配線がそれぞれ当該複数の画素列の各画素に備えられたスイッチ素子に接続されて当該スイッチ素子をスイッチングする制御信号又は蓄積された電荷に応じた電気信号の何れか一方が流れ、画素の交差方向に対する各画素列に１本ずつ第２配線が配設され、第２配線がそれぞれ当該画素列の各画素に備えられたスイッチ素子に接続されて制御信号又は電気信号の他方が流れる。
【００１１】
このように、本発明によれば、検出領域内に複数の画素を傾斜させたマトリクス状に配置すると共に、一方向の複数の画素列毎に第１配線を配設しているので、第１配線と外部回路との接続部の配列ピッチを拡大する。
【００１２】
また、本発明によれば、検出領域の一方向に沿って第１配線を配設し、検出領域の交差方向に沿って第２配線を配設しているので、検出領域の中央部分と端部部分で第１配線及び第２配線の長さが略同一となり、接続される画素数の差も小さくなるため、第１配線及び第２配線の配線負荷のばらつきを小さく抑えることができる。
【００１３】
なお、請求項１記載の発明は、請求項２に記載の発明のように、前記第１配線が、前記一方向に対する２つの画素列毎に１本ずつそれぞれ配設され、当該２つの画素列の間を前記画素を迂回するように設けられてもよい。
【００１４】
また、請求項１又は請求項２記載の発明は、請求項３に記載の発明のように、前記画素が、前記一方向及び前記交差方向に対して３０°〜６０°傾斜させたマトリクス状に配置されてもよい。
【００１５】
特に、請求項３記載の発明は、請求項４に記載の発明のように、前記画素が、前記一方向及び前記交差方向に対して４５°傾斜させたマトリクス状に配置されることが好ましい。
【００１６】
また、請求項１〜請求項４記載の発明は、請求項５に記載の発明のように、前記第２配線が、前記検出領域を挟んで前記交差方向の両側に設けられた複数の外部回路の何れかと前記交差方向の一方及び他方の何れかで各々接続されてもよい。
【００１７】
特に、請求項５記載の発明は、請求項６に記載の発明のように、前記第２配線が、１本ずつ交互に前記交差方向の一方及び他方の前記外部回路に接続されてもよい。
【００１８】
また、請求項５記載の発明は、請求項７に記載の発明のように、前記第２配線が、複数本ずつ交互に前記交差方向の一方及び他方の前記外部回路に接続されてもよい。
【００１９】
また、本発明は、請求項８に記載の発明のように、前記第１配線が、前記一方向の一方で外部回路に各々接続されることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
このように、本発明によれば、外部回路との接続部の配列ピッチを拡大させつつ配線負荷のばらつきが抑えられる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態に係る放射線画像撮影装置の全体構成を示す構成図である。
【図２】実施の形態に係る放射線検出素子の構成を示す平面図である。
【図３】実施の形態に係る放射線検出素子の線断面図である。
【図４】他の形態に係る放射線検出素子の構成を示す構成図である。
【図５】他の形態に係る放射線検出素子の構成を示す構成図である。
【図６】従来の放射線検出素子の構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について説明する。なお、以下では、放射線を直接電荷に変換する直接変換方式の放射線検出素子１０に本発明を適用した場合について説明する。
【００２３】
図１には、第１の実施の形態に係る放射線検出素子１０を用いた放射線画像撮影装置１００の全体構成が示されている。
【００２４】
同図に示すように、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置１００は、直接変換方式の放射線検出素子１０を備えている。
【００２５】
放射線検出素子１０は、一方向（図１の横方向）及び当該一方向に対する交差方向（図１の縦方向）に対して辺が延びた矩形状の検出領域３０が設けられており、当該検出領域３０に照射された放射線の検出を行う。この検出領域３０内には、一方向及び交差方向に対して傾斜させたマトリクス状に画素２０が複数配置されており、本実施の形態では、画素２０を、一方向及び交差方向に対して４５°傾斜させてマトリクス状に配置している。これにより、本実施の形態に係る放射線検出素子１０では、一方向の画素列毎に画素２０が１／２画素幅分（半ピッチ）ずつ一方向にずれて配置されている。
【００２６】
各画素２０は、照射された放射線を受けて電荷を発生するセンサ部１０３と、センサ部１０３で発生した電荷を蓄積する電荷蓄積容量５と、電荷蓄積容量５に蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴスイッチ４と、を含んで構成されている。
【００２７】
また、放射線検出素子１０には、画素２０の交差方向（図１の横方向、以下「走査配線方向」ともいう。）に対する各画素列に１本ずつそれぞれ走査配線１０１が配設されている。走査配線１０１は、それぞれ走査配線方向の画素列の各画素２０に備えられたＴＦＴスイッチ４に接続され、各ＴＦＴスイッチ４をスイッチングする制御信号が流れる。
【００２８】
また、放射線検出素子１０には、画素２０の一方向（図１の縦方向、以下「信号配線方向」ともいう。）に対する２つの画素列毎に１本ずつ当該２つの画素列の間を画素２０を迂回するように蛇行して信号配線３が配設されている。信号配線３は、それぞれ２の画素列の各画素２０のＴＦＴスイッチ４に接続され、ＴＦＴスイッチ４のスイッチング状態に応じて電荷蓄積容量５に蓄積された電荷が流れる。
【００２９】
本実施の形態に係る放射線検出素子１０は、信号配線方向の一端側に各信号配線３に流れ出した電気信号を検出する複数のアンプＩＣ１０５が設けられている。各信号配線３は、予め定められた第１本数（例えば２５６本）毎にアンプＩＣ１０５に接続されている。また、本実施の形態に係る放射線検出素子１０は、検出領域３０を挟んで信号配線方向の両側に各走査配線１０１にＴＦＴスイッチ４をＯＮ／ＯＦＦするための制御信号を出力する複数のゲートＩＣ１０４Ａ、１０４Ｂが設けられている。各走査配線１０１は、一方及び他方の端部が１本ずつ交互にゲートＩＣ１０４Ａ、１０４Ｂに接続されており、また、予め定められた第２本数（例えば２５６本）毎に別のゲートＩＣ１０４Ａ、１０４Ｂに接続されている。なお、図１では、アンプＩＣ１０５、ゲートＩＣ１０４Ａ、１０４Ｂをそれぞれ１つずつに省略して図示している。
【００３０】
アンプＩＣ１０５は、各信号配線３毎に、入力される電気信号を増幅する増幅回路を内蔵している。アンプＩＣ１０５では、各信号配線３より入力される電気信号を増幅回路により増幅して検出することにより、画像を構成する各画素の情報として、各電荷蓄積容量５に蓄積された電荷量を検出する。
【００３１】
このアンプＩＣ１０５及びゲートＩＣ１０４Ａ、１０４Ｂには、アンプＩＣ１０５において検出された電気信号に対してノイズ除去などの所定の処理を施すとともに、アンプＩＣ１０５に対して信号検出のタイミングを示す制御信号を出力し、ゲートＩＣ１０４Ａ、１０４Ｂに対してスキャン信号の出力のタイミングを示す制御信号を出力する信号処理装置１０６が接続されている。
【００３２】
図２には、本実施形態に係る放射線検出素子１０の構造を示す平面図が示されており、図３には、図２のＡ−Ａ線断面図が示されている。
【００３３】
図３に示すように、放射線検出素子１０は、絶縁性の基板１上に、走査配線１０１（図２参照。）、蓄積容量下部電極１４、及びゲート電極２が形成されている。走査配線１０１は、画素２０の走査配線方向（図２の横方向）に対する各画素列に１本ずつ、画素列の間を画素２０を迂回するように蛇行して配設されており、上側の画素列の各画素２０に形成されたゲート電極２に接続されると共に、下側の画素列の各画素２０に形成された蓄積容量下部電極１４に接続されている。この走査配線１０１、蓄積容量下部電極１４、及びゲート電極２が形成された配線層（以下、この配線層を「第１信号配線層」ともいう。）は、Ａｌ若しくはＣｕ、又はＡｌ若しくはＣｕを主体とした積層膜を用いて形成されているが、これらに限定されるものではない。
【００３４】
この第１信号配線層上には、一面に絶縁膜１５Ａが形成されており、ゲート電極２上に位置する部位がＴＦＴスイッチ４におけるゲート絶縁膜として作用する。この絶縁膜１５Ａは、例えば、ＳｉＮＸ 等からなっており、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）成膜により形成される。
【００３５】
絶縁膜１５Ａ上のゲート電極２上には、半導体活性層８が島状に形成されている。この半導体活性層８は、ＴＦＴスイッチ４のチャネル部であり、例えば、アモルファスシリコン膜からなる。
【００３６】
これらの上層には、ソース電極９、及びドレイン電極１３が形成されている。このソース電極９及びドレイン電極１３が形成された配線層には、ソース電極９、ドレイン電極１３とともに、信号配線３（図２参照。）が形成され、また、絶縁膜１５Ａ上の蓄積容量下部電極１４に対応する位置に蓄積容量上部電極１６が形成されている。ドレイン電極１３は蓄積容量上部電極１６に接続されている。信号配線３は、画素２０の信号配線方向（図２の縦方向）に対する２つの画素列毎に１本ずつそれぞれ、当該２つの画素列の間を画素２０を迂回するように蛇行して配設されており、２つの画素列の各画素２０に形成されたソース電極９に接続されている。ソース電極９、ドレイン電極１３、信号配線３、及び蓄積容量上部電極１６が形成された配線層（以下、この配線層を「第２信号配線層」ともいう。）は、Ａｌ若しくはＣｕ、又はＡｌ若しくはＣｕを主体とした積層膜が用いて形成されるが、これらに限定されるものではない。このソース電極９及びドレイン電極１３と半導体活性層８との間には不純物添加アモルファスシリコン等による不純物添加半導体層（不図示）が形成されている。これらによりスイッチング用のＴＦＴスイッチ４が構成される。なお、ＴＦＴスイッチ４は後述する下部電極１１により収集、蓄積される電荷の極性によってソース電極９とドレイン電極１３が逆となる。
【００３７】
これら第２信号配線層を覆い、基板１上の画素が設けられた領域のほぼ全面（ほぼ全領域）には、ＴＦＴ保護膜層１５Ｂが形成されている。このＴＦＴ保護膜層１５Ｂは、例えば、ＳｉＮＸ 等からなっており、例えば、ＣＶＤ成膜により形成される。
【００３８】
このＴＦＴ保護膜層１５Ｂ上には、塗布型の層間絶縁膜１２が形成されている。この層間絶縁膜１２は、低誘電率（比誘電率εｒ＝２〜４）の感光性の有機材料（例えば、ポジ型感光性アクリル系樹脂：メタクリル酸とグリシジルメタクリレートとの共重合体からなるベースポリマーに、ナフトキノンジアジド系ポジ型感光剤を混合した材料など）により１〜４μｍの膜厚で形成されている。
【００３９】
本実施の形態に係る放射線検出素子１０では、この層間絶縁膜１２によって層間絶縁膜１２上層と下層に配置される金属間の容量を低く抑えている。また、一般的にこのような材料は平坦化膜としての機能も有しており、下層の段差が平坦化される効果も有する。本実施の形態に係る放射線検出素子１０では、この層間絶縁膜１２及びＴＦＴ保護膜層１５Ｂの蓄積容量上部電極１６と対向する位置にコンタクトホール１７が形成されている。
【００４０】
層間絶縁膜１２上には、各画素２０毎に、各々コンタクトホール１７を埋めつつ、画素領域を覆うようにセンサ部１０３の下部電極１１が形成されおり、この下部電極１１は、非晶質透明導電酸化膜（ＩＴＯ）からなり、コンタクトホール１７を介して蓄積容量上部電極１６と接続されている。よって、下部電極１１とＴＦＴスイッチ４とは蓄積容量上部電極１６を介して電気的に接続されている。
【００４１】
下部電極１１上の基板１上の画素２０が設けられた画素領域のほぼ全面には、半導体層６が一様に形成されている。この半導体層６は、Ｘ線などの放射線が照射されることにより、内部に電荷（電子−正孔）を発生するものである。つまり、半導体層６は導電性を有し、Ｘ線による画像情報を電荷情報に変換するためのものである。また、半導体層６は、例えば、セレンを主成分とする非晶質のａ−Ｓｅ（アモルファスセレン）からなる。ここで、主成分とは、５０％以上の含有率を有するということである。
【００４２】
この半導体層６上には、上部電極７が形成されている。この上部電極７は、図示しないバイアス電源に接続されており、バイアス電源からバイアス電圧が供給されている。
【００４３】
次に、上記構造の放射線画像撮影装置１００の動作原理について説明する。
【００４４】
上部電極７と蓄積容量下部電極１４との間にバイアス電圧を印加した状態で、半導体層６にＸ線が照射されると、半導体層６内に電荷（電子−正孔対）が発生する。
【００４５】
半導体層６と電荷蓄積容量５とは電気的に直列に接続された構造となっている。このため、半導体層６内に発生した電子は＋（プラス）電極側に、正孔は−（マイナス）電極側に移動する。画像検出時には、ゲートＩＣ１０４Ａ、１０４Ｂから全ての走査配線１０１に対してＯＦＦ信号（０Ｖ）が出力されて、ＴＦＴスイッチ４のゲート電極２に負バイアスが印加される。これにより、各ＴＦＴスイッチ４がＯＦＦ状態に保持されている。この結果、半導体層６内に発生した電子は下部電極１１により収集されて電荷蓄積容量５に蓄積される。
【００４６】
画像読出時には、ゲートＩＣ１０４Ａ、１０４Ｂから交互に各走査配線１０１に対して１本ずつ順にＯＮ信号が出力されて、ＴＦＴスイッチ４のゲート電極２に走査配線１０１を介して順次ＯＮ信号（＋１０〜２０Ｖ）が印加される。これにより、走査配線方向の各画素列の各画素２０のＴＦＴスイッチ４が１列ずつ順次ＯＮされ、１列ずつ各画素２０の電荷蓄積容量５に蓄積された電荷量に応じた電気信号が信号配線３に流れ出す。なお、本実施の形態では、各走査配線１０１を上側の画素列の各画素２０に形成されたゲート電極２に接続すると共に、下側の画素列の各画素２０に形成された蓄積容量下部電極１４に接続しているため、ゲートＩＣ１０４Ａ、１０４Ｂから各走査配線１０１に対して信号配線方向の下側順にＯＮ信号を出力させる。これにより、走査配線方向のｎ列目の画素列の走査配線１０１に対してＯＮ信号を出力して電荷を読み出す際に、ｎ＋１列目の画素列の走査配線１０１に対してＯＦＦ信号が出力されているため、電荷蓄積容量５の蓄積容量下部電極１４の電位を一定に維持できる。
【００４７】
アンプＩＣ１０５は、各信号配線３に流れた電気信号に基づいて各センサ部１０３の電荷蓄積容量５に蓄積された電荷量を画像を構成する画素の情報として検出する。これにより、放射線検出素子１０に照射されたＸ線により示される画像を示す画像情報を得ることができる。
【００４８】
ここで、本実施の形態に係る放射線検出素子１０では、画素２０のマトリクス配列を４５°傾斜させる共に、信号配線方向の２つの画素列毎に信号配線３を配設している。これにより、マトリクス配列における画素２０の画素間隔をＰＰとした場合、放射線検出素子１０の周辺部におけるアンプＩＣ１０５との接続部での信号配線３の配列ピッチが画素間隔ＰＰの１／ｓｉｎ４５°（＝√２）倍、すなわち１．４１倍に拡大されて１．４１ＰＰとなるため、信号配線３とアンプＩＣ１０５との接続が容易になる。
【００４９】
一方、走査配線１０１は、１．４１ＰＰの間隔毎に２本設ける必要があるが、走査配線方向の両側にゲートＩＣ１０４Ａ、１０４Ｂを設けて各走査配線１０１を交互にゲートＩＣ１０４Ａ、１０４Ｂに接続している。これにより、放射線検出素子１０の周辺部におけるゲートＩＣ１０４Ａ、１０４Ｂとの接続部での走査配線１０１の配列ピッチが１．４１ＰＰとなるため、走査配線１０１とゲートＩＣ１０４Ａ、１０４Ｂとの接続が容易になる。
【００５０】
また、本実施の形態によれば、検出領域３０の一方向及び交差方向の辺に沿って信号配線３及び走査配線１０１を配設しているため、検出領域３０の中央部分と端部部分で走査配線１０１及び信号配線３の長さの差や接続される画素２０の数の差を小さく抑えることができるため、中央部分と端部部分で走査配線１０１及び信号配線３の配線負荷のばらつきを小さく抑えることができる。
【００５１】
また、本実施の形態に係る放射線検出素子１０では、走査配線方向の両側にゲートＩＣ１０４Ａ、１０４Ｂを設け、信号配線方向の一方側にアンプＩＣ１０５を設けて信号配線方向の他方側に外部回路を接続していない。放射線検出素子１０は、このように一辺に外部回路を設けずに撮影を行うことができるため、外部回路を設けていない一辺側において検出領域３０を基板１の端部に近づけることができる。マンモグラフィー用途では、検出領域３０が基板１の端部の近いほど乳房の付け根に近い部分まで撮影できるため、本実施の形態に係る放射線検出素子１０の外部回路を設けていない一辺側を乳房側として用いることにより乳房の付け根に近い部分まで撮影できる。
【００５２】
なお、上記実施の形態に係る放射線検出素子１０は、１列おきに行方向の画素列の画素２０の位置が１／２画素幅分だけ行方向にずれているため、行方向にずらした各画素列の画素２０のデータが正常な位置から１／２画素幅分だけずれた位置でのデータとなるが、例えば、信号処理装置１０６において補間等の画像処理を行うことにより正常な位置でのデータを生成できる。このような画像処理として、例えば、特開２０００−２４４７３３号公報が挙げられる。
【００５３】
なお、上記実施の形態では、画素２０のマトリクス配列を４５°傾斜させた場合について説明したが、傾斜させる角度θは、４５°に限らず、角度θは３０°から６０°の間の角度であれば何度でもよい。傾斜させる角度θを３０°から６０°の間の角度とすることにより、放射線検出素子１０の周辺部における外部回路との接続部での信号配線３の配列ピッチを２倍〜約１．１５倍に拡大することができるため、外部回路との接続を容易にすることが可能となる。
【００５４】
また、上記実施の形態では、画素２０の一方向（図１の縦方向）に対する２つの画素列毎に１本ずつ信号配線３を配設し、一方向の一端側に各信号配線３に流れ出した電気信号を検出する複数のアンプＩＣ１０５を設け、画素２０の交差方向（図１の横方向）に対する各画素列に１本ずつ走査配線１０１を配設し、交差方向の両側にゲートＩＣ１０４Ａ、１０４Ｂを設けて各走査配線１０１を１本ずつ交互にゲートＩＣ１０４Ａ、１０４Ｂに接続した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、信号配線３と走査配線１０１との構成を逆にして、図４に示すように、画素２０の交差方向（図４の横方向）に対する各画素列に１本ずつ信号配線３を配設し、それぞれ画素列の各画素２０に備えられたＴＦＴスイッチ４のソース電極９に接続してＴＦＴスイッチ４のスイッチング状態に応じて電荷蓄積容量５に蓄積された電荷が流れるようにすると共に、交差方向の両側にアンプＩＣ１０５Ａ、ＩＣ１０５Ｂを設けて各信号配線３を１本ずつ交互にアンプＩＣ１０５Ａ、ＩＣ１０５Ｂに接続し、また、画素２０の一方向（図４の縦方向）に対する２つの画素列毎に１本ずつ走査配線１０１を配設し、それぞれ当該２つの画素列の各画素２０に備えられたＴＦＴスイッチ４のゲート２に接続すると共に、一方向の一端側にゲートＩＣ１０４を設けて各走査配線１０１を接続して、一方向の２つの画素列ずつ画像の読み出しを行うものとてもよい。
【００５５】
また、上記実施の形態では、各走査配線１０１を１本ずつ交互にゲートＩＣ１０４Ａ、１０４Ｂに接続した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図５に示すように、複数本ずつ（図５では２本ずつ）交互にゲートＩＣ１０４Ａ、１０４Ｂに接続してもよい。このように、複数本ずつゲートＩＣ１０４Ａに接続することにより、１つのゲートＩＣで特定の範囲の読み出しを行うことができ、読み出し範囲をブロックに分けることができる。
【００５６】
また、上記実施の形態では、直接変換方式の放射線検出素子１０に適用した場合について説明したが、間接変換方式の放射線検出素子１０について適用してもよい。
【００５７】
また、上記実施の形態では、検出対象とする放射線としてＸ線を検出することにより画像を検出する放射線画像撮影装置１００に本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、検出対象とする放射線は可視光や紫外線、赤外線等いずれであってもよい。
【００５８】
また、上記実施の形態では、放射線検出素子１０は各画素２０に電荷蓄積容量５を備えた場合について説明したが、例えば、下部電極１１が電荷を十分に蓄積できる容量を有する場合、各画素２０に電荷蓄積容量５が形成されない場合もある。
【００５９】
その他、上記実施の形態で説明した放射線画像撮影装置１００の構成、及び放射線検出素子１０の構成は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６０】
３ 信号配線（第１配線）
４ ＴＦＴスイッチ（スイッチ素子）
１０ 放射線検出素子
２０ 画素
３０ 検出領域
１０１ 走査配線（第２配線）
１０４、１０４Ａ、１０４Ｂ ゲートＩＣ（外部回路）
１０５、１０５Ａ、１０５Ｂ アンプＩＣ（外部回路）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線検出素子に係り、特に、放射線の検出を行う矩形状の検出領域内に各々検出対象とする放射線が照射されることにより発生した電荷を蓄積し、当該蓄積された電荷を読み出すためのスイッチ素子を備えた画素がマトリクス状に複数配置された放射線検出素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＴＦＴ（Thin film transistor）アクティブマトリックス基板上にＸ線感応層を配置し、Ｘ線情報を直接デジタルデータに変換できるＦＰＤ（flat panel detector）等の放射線検出素子を用いた放射線画像撮影装置が実用化されている。このＦＰＤは、従来のイメージングプレートに比べて、即時に画像を確認でき、動画も確認できるといったメリットがあり、急速に普及が進んでいる。この放射線検出素子は、種々のタイプのものが提案されており、例えば、放射線を直接、半導体層で電荷に変換して蓄積する直接変換方式や、放射線を一度ＣｓＩ：Ｔｌ、ＧＯＳ（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ）などのシンチレータで光に変換し、変換した光を半導体層で電荷に変換して蓄積する間接変換方式がある。
【０００３】
この放射線検出素子は、例えば、複数の走査配線と複数の信号配線とが互いに交差して配設され、当該走査配線及び信号配線の各交差部に対応して画素がマトリクス状に設けられている。この複数の走査配線及び複数の信号配線は、放射線検出素子の周辺部において外部回路（例えば、アンプＩＣ（Integrated Circuit）やゲートＩＣ）に接続される。
【０００４】
本出願人は、特許文献１に、放射線検出素子の周辺部において走査配線及び信号配線と外部回路との接続を容易にするため、図６に示すように放射線の検出を行う略矩形状の検出領域３０’を含んだ基板に走査配線１０１’及び信号配線３’を３０°から６０°の間の角度で斜めに配設して走査配線１０１’及び信号配線３’と外部回路との接続部の配列ピッチを１／ｓｉｎθ倍に拡大する技術を開示した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２６４２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術を用いて、矩形状の検出領域内に走査配線及び信号配線を斜めに配設した場合、検出領域の中央部分と端部部分で走査配線及び信号配線の長さや接続される画素数が大きく異なり、中央部分と端部部分で走査配線及び信号配線の配線負荷のばらつきが大きい、という問題点があった。このように走査配線及び信号配線の配線負荷のばらつきが大きくなると、検出領域内で画質、駆動能力がそろえずらくなる。
【０００７】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、外部回路との接続部の配列ピッチを拡大させつつ配線負荷のばらつきを抑えた放射線検出素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明の放射線検出素子は、各々検出対象とする放射線が照射されることにより発生した電荷を蓄積し、当該蓄積された電荷を読み出すためのスイッチ素子を備え、一方向及び当該一方向に対する交差方向に対して辺が延びた矩形状の検出領域内に前記一方向及び前記交差方向に対して傾斜させたマトリクス状に複数配置された画素と、前記画素の前記一方向に対する複数の画素列毎に１本ずつ配設されてそれぞれ当該複数の画素列の各画素に備えられたスイッチ素子に接続され、当該スイッチ素子をスイッチングする制御信号又は蓄積された電荷に応じた電気信号の何れか一方が流れる第１配線と、前記画素の前記交差方向に対する各画素列に１本ずつ配設されてそれぞれ当該画素列の各画素に備えられたスイッチ素子に接続され、前記制御信号又は前記電気信号の他方が流れる第２配線と、を備えている。
【０００９】
本発明の放射線検出素子は、一方向及び当該一方向に対する交差方向に対して辺が延びた矩形状の検出領域内に、各々検出対象とする放射線が照射されることにより発生した電荷を蓄積し、当該蓄積された電荷を読み出すためのスイッチ素子を備えた画素が一方向及び交差方向に対して傾斜させたマトリクス状に複数配置されている。
【００１０】
そして、本発明では、画素の一方向に対する複数の画素列毎に１本ずつ第１配線が配設され、第１配線がそれぞれ当該複数の画素列の各画素に備えられたスイッチ素子に接続されて当該スイッチ素子をスイッチングする制御信号又は蓄積された電荷に応じた電気信号の何れか一方が流れ、画素の交差方向に対する各画素列に１本ずつ第２配線が配設され、第２配線がそれぞれ当該画素列の各画素に備えられたスイッチ素子に接続されて制御信号又は電気信号の他方が流れる。
【００１１】
このように、本発明によれば、検出領域内に複数の画素を傾斜させたマトリクス状に配置すると共に、一方向の複数の画素列毎に第１配線を配設しているので、第１配線と外部回路との接続部の配列ピッチを拡大する。
【００１２】
また、本発明によれば、検出領域の一方向に沿って第１配線を配設し、検出領域の交差方向に沿って第２配線を配設しているので、検出領域の中央部分と端部部分で第１配線及び第２配線の長さが略同一となり、接続される画素数の差も小さくなるため、第１配線及び第２配線の配線負荷のばらつきを小さく抑えることができる。
【００１３】
なお、請求項１記載の発明は、請求項２に記載の発明のように、前記第１配線が、前記一方向に対する２つの画素列毎に１本ずつそれぞれ配設され、当該２つの画素列の間を前記画素を迂回するように設けられてもよい。
【００１４】
また、請求項１又は請求項２記載の発明は、請求項３に記載の発明のように、前記画素が、前記一方向及び前記交差方向に対して３０°〜６０°傾斜させたマトリクス状に配置されてもよい。
【００１５】
特に、請求項３記載の発明は、請求項４に記載の発明のように、前記画素が、前記一方向及び前記交差方向に対して４５°傾斜させたマトリクス状に配置されることが好ましい。
【００１６】
また、請求項１〜請求項４記載の発明は、請求項５に記載の発明のように、前記第２配線が、前記検出領域を挟んで前記交差方向の両側に設けられた複数の外部回路の何れかと前記交差方向の一方及び他方の何れかで各々接続されてもよい。
【００１７】
特に、請求項５記載の発明は、請求項６に記載の発明のように、前記第２配線が、１本ずつ交互に前記交差方向の一方及び他方の前記外部回路に接続されてもよい。
【００１８】
また、請求項５記載の発明は、請求項７に記載の発明のように、前記第２配線が、複数本ずつ交互に前記交差方向の一方及び他方の前記外部回路に接続されてもよい。
【００１９】
また、本発明は、請求項８に記載の発明のように、前記第１配線が、前記一方向の一方で外部回路に各々接続されることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
このように、本発明によれば、外部回路との接続部の配列ピッチを拡大させつつ配線負荷のばらつきが抑えられる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態に係る放射線画像撮影装置の全体構成を示す構成図である。
【図２】実施の形態に係る放射線検出素子の構成を示す平面図である。
【図３】実施の形態に係る放射線検出素子の線断面図である。
【図４】他の形態に係る放射線検出素子の構成を示す構成図である。
【図５】他の形態に係る放射線検出素子の構成を示す構成図である。
【図６】従来の放射線検出素子の構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について説明する。なお、以下では、放射線を直接電荷に変換する直接変換方式の放射線検出素子１０に本発明を適用した場合について説明する。
【００２３】
図１には、第１の実施の形態に係る放射線検出素子１０を用いた放射線画像撮影装置１００の全体構成が示されている。
【００２４】
同図に示すように、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置１００は、直接変換方式の放射線検出素子１０を備えている。
【００２５】
放射線検出素子１０は、一方向（図１の横方向）及び当該一方向に対する交差方向（図１の縦方向）に対して辺が延びた矩形状の検出領域３０が設けられており、当該検出領域３０に照射された放射線の検出を行う。この検出領域３０内には、一方向及び交差方向に対して傾斜させたマトリクス状に画素２０が複数配置されており、本実施の形態では、画素２０を、一方向及び交差方向に対して４５°傾斜させてマトリクス状に配置している。これにより、本実施の形態に係る放射線検出素子１０では、一方向の画素列毎に画素２０が１／２画素幅分（半ピッチ）ずつ一方向にずれて配置されている。
【００２６】
各画素２０は、照射された放射線を受けて電荷を発生するセンサ部１０３と、センサ部１０３で発生した電荷を蓄積する電荷蓄積容量５と、電荷蓄積容量５に蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴスイッチ４と、を含んで構成されている。
【００２７】
また、放射線検出素子１０には、画素２０の交差方向（図１の横方向、以下「走査配線方向」ともいう。）に対する各画素列に１本ずつそれぞれ走査配線１０１が配設されている。走査配線１０１は、それぞれ走査配線方向の画素列の各画素２０に備えられたＴＦＴスイッチ４に接続され、各ＴＦＴスイッチ４をスイッチングする制御信号が流れる。
【００２８】
また、放射線検出素子１０には、画素２０の一方向（図１の縦方向、以下「信号配線方向」ともいう。）に対する２つの画素列毎に１本ずつ当該２つの画素列の間を画素２０を迂回するように蛇行して信号配線３が配設されている。信号配線３は、それぞれ２の画素列の各画素２０のＴＦＴスイッチ４に接続され、ＴＦＴスイッチ４のスイッチング状態に応じて電荷蓄積容量５に蓄積された電荷が流れる。
【００２９】
本実施の形態に係る放射線検出素子１０は、信号配線方向の一端側に各信号配線３に流れ出した電気信号を検出する複数のアンプＩＣ１０５が設けられている。各信号配線３は、予め定められた第１本数（例えば２５６本）毎にアンプＩＣ１０５に接続されている。また、本実施の形態に係る放射線検出素子１０は、検出領域３０を挟んで信号配線方向の両側に各走査配線１０１にＴＦＴスイッチ４をＯＮ／ＯＦＦするための制御信号を出力する複数のゲートＩＣ１０４Ａ、１０４Ｂが設けられている。各走査配線１０１は、一方及び他方の端部が１本ずつ交互にゲートＩＣ１０４Ａ、１０４Ｂに接続されており、また、予め定められた第２本数（例えば２５６本）毎に別のゲートＩＣ１０４Ａ、１０４Ｂに接続されている。なお、図１では、アンプＩＣ１０５、ゲートＩＣ１０４Ａ、１０４Ｂをそれぞれ１つずつに省略して図示している。
【００３０】
アンプＩＣ１０５は、各信号配線３毎に、入力される電気信号を増幅する増幅回路を内蔵している。アンプＩＣ１０５では、各信号配線３より入力される電気信号を増幅回路により増幅して検出することにより、画像を構成する各画素の情報として、各電荷蓄積容量５に蓄積された電荷量を検出する。
【００３１】
このアンプＩＣ１０５及びゲートＩＣ１０４Ａ、１０４Ｂには、アンプＩＣ１０５において検出された電気信号に対してノイズ除去などの所定の処理を施すとともに、アンプＩＣ１０５に対して信号検出のタイミングを示す制御信号を出力し、ゲートＩＣ１０４Ａ、１０４Ｂに対してスキャン信号の出力のタイミングを示す制御信号を出力する信号処理装置１０６が接続されている。
【００３２】
図２には、本実施形態に係る放射線検出素子１０の構造を示す平面図が示されており、図３には、図２のＡ−Ａ線断面図が示されている。
【００３３】
図３に示すように、放射線検出素子１０は、絶縁性の基板１上に、走査配線１０１（図２参照。）、蓄積容量下部電極１４、及びゲート電極２が形成されている。走査配線１０１は、画素２０の走査配線方向（図２の横方向）に対する各画素列に１本ずつ、画素列の間を画素２０を迂回するように蛇行して配設されており、上側の画素列の各画素２０に形成されたゲート電極２に接続されると共に、下側の画素列の各画素２０に形成された蓄積容量下部電極１４に接続されている。この走査配線１０１、蓄積容量下部電極１４、及びゲート電極２が形成された配線層（以下、この配線層を「第１信号配線層」ともいう。）は、Ａｌ若しくはＣｕ、又はＡｌ若しくはＣｕを主体とした積層膜を用いて形成されているが、これらに限定されるものではない。
【００３４】
この第１信号配線層上には、一面に絶縁膜１５Ａが形成されており、ゲート電極２上に位置する部位がＴＦＴスイッチ４におけるゲート絶縁膜として作用する。この絶縁膜１５Ａは、例えば、ＳｉＮＸ 等からなっており、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）成膜により形成される。
【００３５】
絶縁膜１５Ａ上のゲート電極２上には、半導体活性層８が島状に形成されている。この半導体活性層８は、ＴＦＴスイッチ４のチャネル部であり、例えば、アモルファスシリコン膜からなる。
【００３６】
これらの上層には、ソース電極９、及びドレイン電極１３が形成されている。このソース電極９及びドレイン電極１３が形成された配線層には、ソース電極９、ドレイン電極１３とともに、信号配線３（図２参照。）が形成され、また、絶縁膜１５Ａ上の蓄積容量下部電極１４に対応する位置に蓄積容量上部電極１６が形成されている。ドレイン電極１３は蓄積容量上部電極１６に接続されている。信号配線３は、画素２０の信号配線方向（図２の縦方向）に対する２つの画素列毎に１本ずつそれぞれ、当該２つの画素列の間を画素２０を迂回するように蛇行して配設されており、２つの画素列の各画素２０に形成されたソース電極９に接続されている。ソース電極９、ドレイン電極１３、信号配線３、及び蓄積容量上部電極１６が形成された配線層（以下、この配線層を「第２信号配線層」ともいう。）は、Ａｌ若しくはＣｕ、又はＡｌ若しくはＣｕを主体とした積層膜が用いて形成されるが、これらに限定されるものではない。このソース電極９及びドレイン電極１３と半導体活性層８との間には不純物添加アモルファスシリコン等による不純物添加半導体層（不図示）が形成されている。これらによりスイッチング用のＴＦＴスイッチ４が構成される。なお、ＴＦＴスイッチ４は後述する下部電極１１により収集、蓄積される電荷の極性によってソース電極９とドレイン電極１３が逆となる。
【００３７】
これら第２信号配線層を覆い、基板１上の画素が設けられた領域のほぼ全面（ほぼ全領域）には、ＴＦＴ保護膜層１５Ｂが形成されている。このＴＦＴ保護膜層１５Ｂは、例えば、ＳｉＮＸ 等からなっており、例えば、ＣＶＤ成膜により形成される。
【００３８】
このＴＦＴ保護膜層１５Ｂ上には、塗布型の層間絶縁膜１２が形成されている。この層間絶縁膜１２は、低誘電率（比誘電率εｒ＝２〜４）の感光性の有機材料（例えば、ポジ型感光性アクリル系樹脂：メタクリル酸とグリシジルメタクリレートとの共重合体からなるベースポリマーに、ナフトキノンジアジド系ポジ型感光剤を混合した材料など）により１〜４μｍの膜厚で形成されている。
【００３９】
本実施の形態に係る放射線検出素子１０では、この層間絶縁膜１２によって層間絶縁膜１２上層と下層に配置される金属間の容量を低く抑えている。また、一般的にこのような材料は平坦化膜としての機能も有しており、下層の段差が平坦化される効果も有する。本実施の形態に係る放射線検出素子１０では、この層間絶縁膜１２及びＴＦＴ保護膜層１５Ｂの蓄積容量上部電極１６と対向する位置にコンタクトホール１７が形成されている。
【００４０】
層間絶縁膜１２上には、各画素２０毎に、各々コンタクトホール１７を埋めつつ、画素領域を覆うようにセンサ部１０３の下部電極１１が形成されおり、この下部電極１１は、非晶質透明導電酸化膜（ＩＴＯ）からなり、コンタクトホール１７を介して蓄積容量上部電極１６と接続されている。よって、下部電極１１とＴＦＴスイッチ４とは蓄積容量上部電極１６を介して電気的に接続されている。
【００４１】
下部電極１１上の基板１上の画素２０が設けられた画素領域のほぼ全面には、半導体層６が一様に形成されている。この半導体層６は、Ｘ線などの放射線が照射されることにより、内部に電荷（電子−正孔）を発生するものである。つまり、半導体層６は導電性を有し、Ｘ線による画像情報を電荷情報に変換するためのものである。また、半導体層６は、例えば、セレンを主成分とする非晶質のａ−Ｓｅ（アモルファスセレン）からなる。ここで、主成分とは、５０％以上の含有率を有するということである。
【００４２】
この半導体層６上には、上部電極７が形成されている。この上部電極７は、図示しないバイアス電源に接続されており、バイアス電源からバイアス電圧が供給されている。
【００４３】
次に、上記構造の放射線画像撮影装置１００の動作原理について説明する。
【００４４】
上部電極７と蓄積容量下部電極１４との間にバイアス電圧を印加した状態で、半導体層６にＸ線が照射されると、半導体層６内に電荷（電子−正孔対）が発生する。
【００４５】
半導体層６と電荷蓄積容量５とは電気的に直列に接続された構造となっている。このため、半導体層６内に発生した電子は＋（プラス）電極側に、正孔は−（マイナス）電極側に移動する。画像検出時には、ゲートＩＣ１０４Ａ、１０４Ｂから全ての走査配線１０１に対してＯＦＦ信号（０Ｖ）が出力されて、ＴＦＴスイッチ４のゲート電極２に負バイアスが印加される。これにより、各ＴＦＴスイッチ４がＯＦＦ状態に保持されている。この結果、半導体層６内に発生した電子は下部電極１１により収集されて電荷蓄積容量５に蓄積される。
【００４６】
画像読出時には、ゲートＩＣ１０４Ａ、１０４Ｂから交互に各走査配線１０１に対して１本ずつ順にＯＮ信号が出力されて、ＴＦＴスイッチ４のゲート電極２に走査配線１０１を介して順次ＯＮ信号（＋１０〜２０Ｖ）が印加される。これにより、走査配線方向の各画素列の各画素２０のＴＦＴスイッチ４が１列ずつ順次ＯＮされ、１列ずつ各画素２０の電荷蓄積容量５に蓄積された電荷量に応じた電気信号が信号配線３に流れ出す。なお、本実施の形態では、各走査配線１０１を上側の画素列の各画素２０に形成されたゲート電極２に接続すると共に、下側の画素列の各画素２０に形成された蓄積容量下部電極１４に接続しているため、ゲートＩＣ１０４Ａ、１０４Ｂから各走査配線１０１に対して信号配線方向の下側順にＯＮ信号を出力させる。これにより、走査配線方向のｎ列目の画素列の走査配線１０１に対してＯＮ信号を出力して電荷を読み出す際に、ｎ＋１列目の画素列の走査配線１０１に対してＯＦＦ信号が出力されているため、電荷蓄積容量５の蓄積容量下部電極１４の電位を一定に維持できる。
【００４７】
アンプＩＣ１０５は、各信号配線３に流れた電気信号に基づいて各センサ部１０３の電荷蓄積容量５に蓄積された電荷量を画像を構成する画素の情報として検出する。これにより、放射線検出素子１０に照射されたＸ線により示される画像を示す画像情報を得ることができる。
【００４８】
ここで、本実施の形態に係る放射線検出素子１０では、画素２０のマトリクス配列を４５°傾斜させる共に、信号配線方向の２つの画素列毎に信号配線３を配設している。これにより、マトリクス配列における画素２０の画素間隔をＰＰとした場合、放射線検出素子１０の周辺部におけるアンプＩＣ１０５との接続部での信号配線３の配列ピッチが画素間隔ＰＰの１／ｓｉｎ４５°（＝√２）倍、すなわち１．４１倍に拡大されて１．４１ＰＰとなるため、信号配線３とアンプＩＣ１０５との接続が容易になる。
【００４９】
一方、走査配線１０１は、１．４１ＰＰの間隔毎に２本設ける必要があるが、走査配線方向の両側にゲートＩＣ１０４Ａ、１０４Ｂを設けて各走査配線１０１を交互にゲートＩＣ１０４Ａ、１０４Ｂに接続している。これにより、放射線検出素子１０の周辺部におけるゲートＩＣ１０４Ａ、１０４Ｂとの接続部での走査配線１０１の配列ピッチが１．４１ＰＰとなるため、走査配線１０１とゲートＩＣ１０４Ａ、１０４Ｂとの接続が容易になる。
【００５０】
また、本実施の形態によれば、検出領域３０の一方向及び交差方向の辺に沿って信号配線３及び走査配線１０１を配設しているため、検出領域３０の中央部分と端部部分で走査配線１０１及び信号配線３の長さの差や接続される画素２０の数の差を小さく抑えることができるため、中央部分と端部部分で走査配線１０１及び信号配線３の配線負荷のばらつきを小さく抑えることができる。
【００５１】
また、本実施の形態に係る放射線検出素子１０では、走査配線方向の両側にゲートＩＣ１０４Ａ、１０４Ｂを設け、信号配線方向の一方側にアンプＩＣ１０５を設けて信号配線方向の他方側に外部回路を接続していない。放射線検出素子１０は、このように一辺に外部回路を設けずに撮影を行うことができるため、外部回路を設けていない一辺側において検出領域３０を基板１の端部に近づけることができる。マンモグラフィー用途では、検出領域３０が基板１の端部の近いほど乳房の付け根に近い部分まで撮影できるため、本実施の形態に係る放射線検出素子１０の外部回路を設けていない一辺側を乳房側として用いることにより乳房の付け根に近い部分まで撮影できる。
【００５２】
なお、上記実施の形態に係る放射線検出素子１０は、１列おきに行方向の画素列の画素２０の位置が１／２画素幅分だけ行方向にずれているため、行方向にずらした各画素列の画素２０のデータが正常な位置から１／２画素幅分だけずれた位置でのデータとなるが、例えば、信号処理装置１０６において補間等の画像処理を行うことにより正常な位置でのデータを生成できる。このような画像処理として、例えば、特開２０００−２４４７３３号公報が挙げられる。
【００５３】
なお、上記実施の形態では、画素２０のマトリクス配列を４５°傾斜させた場合について説明したが、傾斜させる角度θは、４５°に限らず、角度θは３０°から６０°の間の角度であれば何度でもよい。傾斜させる角度θを３０°から６０°の間の角度とすることにより、放射線検出素子１０の周辺部における外部回路との接続部での信号配線３の配列ピッチを２倍〜約１．１５倍に拡大することができるため、外部回路との接続を容易にすることが可能となる。
【００５４】
また、上記実施の形態では、画素２０の一方向（図１の縦方向）に対する２つの画素列毎に１本ずつ信号配線３を配設し、一方向の一端側に各信号配線３に流れ出した電気信号を検出する複数のアンプＩＣ１０５を設け、画素２０の交差方向（図１の横方向）に対する各画素列に１本ずつ走査配線１０１を配設し、交差方向の両側にゲートＩＣ１０４Ａ、１０４Ｂを設けて各走査配線１０１を１本ずつ交互にゲートＩＣ１０４Ａ、１０４Ｂに接続した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、信号配線３と走査配線１０１との構成を逆にして、図４に示すように、画素２０の交差方向（図４の横方向）に対する各画素列に１本ずつ信号配線３を配設し、それぞれ画素列の各画素２０に備えられたＴＦＴスイッチ４のソース電極９に接続してＴＦＴスイッチ４のスイッチング状態に応じて電荷蓄積容量５に蓄積された電荷が流れるようにすると共に、交差方向の両側にアンプＩＣ１０５Ａ、ＩＣ１０５Ｂを設けて各信号配線３を１本ずつ交互にアンプＩＣ１０５Ａ、ＩＣ１０５Ｂに接続し、また、画素２０の一方向（図４の縦方向）に対する２つの画素列毎に１本ずつ走査配線１０１を配設し、それぞれ当該２つの画素列の各画素２０に備えられたＴＦＴスイッチ４のゲート２に接続すると共に、一方向の一端側にゲートＩＣ１０４を設けて各走査配線１０１を接続して、一方向の２つの画素列ずつ画像の読み出しを行うものとてもよい。
【００５５】
また、上記実施の形態では、各走査配線１０１を１本ずつ交互にゲートＩＣ１０４Ａ、１０４Ｂに接続した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図５に示すように、複数本ずつ（図５では２本ずつ）交互にゲートＩＣ１０４Ａ、１０４Ｂに接続してもよい。このように、複数本ずつゲートＩＣ１０４Ａに接続することにより、１つのゲートＩＣで特定の範囲の読み出しを行うことができ、読み出し範囲をブロックに分けることができる。
【００５６】
また、上記実施の形態では、直接変換方式の放射線検出素子１０に適用した場合について説明したが、間接変換方式の放射線検出素子１０について適用してもよい。
【００５７】
また、上記実施の形態では、検出対象とする放射線としてＸ線を検出することにより画像を検出する放射線画像撮影装置１００に本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、検出対象とする放射線は可視光や紫外線、赤外線等いずれであってもよい。
【００５８】
また、上記実施の形態では、放射線検出素子１０は各画素２０に電荷蓄積容量５を備えた場合について説明したが、例えば、下部電極１１が電荷を十分に蓄積できる容量を有する場合、各画素２０に電荷蓄積容量５が形成されない場合もある。
【００５９】
その他、上記実施の形態で説明した放射線画像撮影装置１００の構成、及び放射線検出素子１０の構成は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６０】
３ 信号配線（第１配線）
４ ＴＦＴスイッチ（スイッチ素子）
１０ 放射線検出素子
２０ 画素
３０ 検出領域
１０１ 走査配線（第２配線）
１０４、１０４Ａ、１０４Ｂ ゲートＩＣ（外部回路）
１０５、１０５Ａ、１０５Ｂ アンプＩＣ（外部回路）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々検出対象とする放射線が照射されることにより発生した電荷を蓄積し、当該蓄積された電荷を読み出すためのスイッチ素子を備え、一方向及び当該一方向に対する交差方向に対して辺が延びた矩形状の検出領域内に前記一方向及び前記交差方向に対して傾斜させたマトリクス状に複数配置された画素と、
前記画素の前記一方向に対する複数の画素列毎に１本ずつ配設されてそれぞれ当該複数の画素列の各画素に備えられたスイッチ素子に接続され、当該スイッチ素子をスイッチングする制御信号又は蓄積された電荷に応じた電気信号の何れか一方が流れる第１配線と、
前記画素の前記交差方向に対する各画素列に１本ずつ配設されてそれぞれ当該画素列の各画素に備えられたスイッチ素子に接続され、前記制御信号又は前記電気信号の他方が流れる第２配線と、
を備えた放射線検出素子。
【請求項２】
前記第１配線は、前記一方向に対する２つの画素列毎に１本ずつそれぞれ配設され、当該２つの画素列の間を前記画素を迂回するように設けられた
請求項１記載の放射線検出素子。
【請求項３】
前記画素は、前記一方向及び前記交差方向に対して３０°〜６０°傾斜させたマトリクス状に配置された
請求項１又は請求項２記載の放射線検出素子。
【請求項４】
前記画素は、前記一方向及び前記交差方向に対して４５°傾斜させたマトリクス状に配置された
請求項３記載の放射線検出素子。
【請求項５】
前記第２配線は、前記検出領域を挟んで前記交差方向の両側に設けられた複数の外部回路の何れかと前記交差方向の一方及び他方の何れかで各々接続された
請求項１〜請求項４の何れか1項記載の放射線検出素子。
【請求項６】
前記第２配線は、１本ずつ交互に前記交差方向の一方及び他方の前記外部回路に接続された
請求項５記載の放射線検出素子。
【請求項７】
前記第２配線は、複数本ずつ交互に前記交差方向の一方及び他方の前記外部回路に接続された
請求項５記載の放射線検出素子。
【請求項８】
前記第１配線は、前記一方向の一方で外部回路に各々接続された
請求項１〜請求項７の何れか１項記載の放射線検出素子。
【請求項１】
各々検出対象とする放射線が照射されることにより発生した電荷を蓄積し、当該蓄積された電荷を読み出すためのスイッチ素子を備え、一方向及び当該一方向に対する交差方向に対して辺が延びた矩形状の検出領域内に前記一方向及び前記交差方向に対して傾斜させたマトリクス状に複数配置された画素と、
前記画素の前記一方向に対する複数の画素列毎に１本ずつ配設されてそれぞれ当該複数の画素列の各画素に備えられたスイッチ素子に接続され、当該スイッチ素子をスイッチングする制御信号又は蓄積された電荷に応じた電気信号の何れか一方が流れる第１配線と、
前記画素の前記交差方向に対する各画素列に１本ずつ配設されてそれぞれ当該画素列の各画素に備えられたスイッチ素子に接続され、前記制御信号又は前記電気信号の他方が流れる第２配線と、
を備えた放射線検出素子。
【請求項２】
前記第１配線は、前記一方向に対する２つの画素列毎に１本ずつそれぞれ配設され、当該２つの画素列の間を前記画素を迂回するように設けられた
請求項１記載の放射線検出素子。
【請求項３】
前記画素は、前記一方向及び前記交差方向に対して３０°〜６０°傾斜させたマトリクス状に配置された
請求項１又は請求項２記載の放射線検出素子。
【請求項４】
前記画素は、前記一方向及び前記交差方向に対して４５°傾斜させたマトリクス状に配置された
請求項３記載の放射線検出素子。
【請求項５】
前記第２配線は、前記検出領域を挟んで前記交差方向の両側に設けられた複数の外部回路の何れかと前記交差方向の一方及び他方の何れかで各々接続された
請求項１〜請求項４の何れか1項記載の放射線検出素子。
【請求項６】
前記第２配線は、１本ずつ交互に前記交差方向の一方及び他方の前記外部回路に接続された
請求項５記載の放射線検出素子。
【請求項７】
前記第２配線は、複数本ずつ交互に前記交差方向の一方及び他方の前記外部回路に接続された
請求項５記載の放射線検出素子。
【請求項８】
前記第１配線は、前記一方向の一方で外部回路に各々接続された
請求項１〜請求項７の何れか１項記載の放射線検出素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１４６５８７（Ｐ２０１１−１４６５８７Ａ）
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７０６３（Ｐ２０１０−７０６３）
【出願日】平成２２年１月１５日（２０１０．１．１５）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月１５日（２０１０．１．１５）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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