CN101228459B - 放射线检测设备和放射线图像拾取系统 - Google Patents

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Abstract

在本发明的放射线检测设备中，布置多个像素，所述像素具有将放射线转换为电信号的转换元件和连接至该转换元件的开关元件。转换元件包括置于绝缘基板的第一表面上的第一电极、置于第一电极上的第二电极以及置于第一电极和第二电极之间的半导体层。第一电极由透光传导材料构成，该透光传导材料透射从光源发射的光，第一电极由透光导电材料形成，该透光导电材料透射从置于绝缘基板的与第一表面相对的第二表面上的光源发射的光。开关元件具有遮光构件，该遮光构件防止来自光源的光入射到开关元件。

Description

放射线检测设备和放射线图像拾取系统
技术领域
本发明涉及一种放射线检测设备，该放射线检测设备检测诸如可见光、红外线、X射线、α射线、β射线和γ射线的放射线。具体地讲，本发明适合于涉及如下放射线检测设备，该放射线检测设备检测诸如X射线、α射线、β射线和γ射线的放射线，并且该放射线检测设备应用于使用放射线的医学诊断成像系统、无损检验设备和分析设备。
在本说明书中，放射线将包括诸如可见光和红外线的光以及诸如X射线、α射线、β射线和γ射线的电离放射线。转换元件为将放射线转换为电信号的元件。转换元件将包括光电转换元件和半导体元件，光电转换元件将诸如可见光和红外线的光转换为电信号，半导体元件将诸如X射线、α射线、β射线和γ射线的放射线转换为电信号。波长转换器将把诸如X射线和γ射线的入射放射线转换为具有可被光电转换元件检测到的波长范围的光。
背景技术
众所周知，使用诸如氢化非晶硅(以下缩写为a-Si)的非单晶半导体的转换元件为这样的转换元件，该转换元件将包括诸如可见光和红外线的光、X射线、α射线、β射线和γ射线的放射线转换为电信号。使用平板检测器(以下缩写为FPD)的放射线检测设备作为使用转换元件的放射线检测设备而受到关注。在FPD中，按两维矩阵布置多个像素。像素包括在绝缘基板上由非单晶半导体制备的转换元件和由非单晶半导体制备的诸如薄膜晶体管(以下缩写为TFT)的开关元件。在FPD中，在将预定偏压施加到转换元件的同时，转换元件将具有图像信息的放射线转换为电荷，可通过用开关元件读取电荷来获得基于图像信息的电信号。对于由非单晶半导体构成的转换元件，有时，对转换元件的长时间的偏压施加引起传感器特性的劣化。因此，尝试通过如下方式来减轻由于长时间使用而引起的传感器特性的劣化，即，除了在摄取图像时之外，将零电势偏压施加到转换元件，而仅在摄取图像时将预定偏压施加到转换元件。然而，当仅在摄取图像时将预定偏压施加到转换元件时，由非单晶半导体中的缺陷能级所捕获的电荷等产生不必要的电流，有时，由于由该不必要的电流所引起的噪声而导致作为信噪比的灵敏度降低。由缺陷能级所捕获的电荷所产生的不必要的电流为非单晶半导体的固有问题。
可通过在将预定偏压施加到转换元件之后的特定间隔内提供如下备用周期来减少由不必要的电流所引起的灵敏度的降低，在所述备用周期期间，不从转换元件读取信号。然而，从即刻性的观点来讲，由于提供了在其期间不从转换元件读取信号的备用周期，所以在实际的设备操作中需要改进备用周期。
因此，如在公开号为2002/0024016的美国专利中所公开的，公知一种驱动方法和设备，在该驱动方法和设备中，在放射线之前用不具有图像信息的光照射属于由a-Si构成的转换元件的光电转换元件，从而该转换元件可在将预定偏压施加到该转换元件之后立即摄取图像。公开号为2002/0024016的美国专利中所公开的设备具有如下结构，在该结构中，在提供光电转换元件的基板的背面布置用于发射不具有图像信息的光的光源，来自该光源的光透射穿过光电转换元件或者在像素之间透射，光电转换元件的光接受表面接受该光。公开号为2002/0014592的美国专利也公开了一种类似的构造。
在光电转换元件中总是要求改进灵敏度，即，改进输出和减小噪声。具体地讲，可引用数值孔径的改进作为输出的改进的示例，所述数值孔径是一个像素中的转换元件的占用面积比率。另一方面，可引用互连部分阻抗的减小(即每个互连部分的宽度的增加)作为噪声减小的示例。也就是说，为了获得高性能的放射线检测设备，需要同时实现互连部分宽度的增加和数值孔径的改进。
因此，想到这样一种方法，即，通过减小一个像素中的转换元件和开关元件之间的间距或者转换元件和信号互连部分或驱动互连部分之间的间距来使数值孔径增加或者使互连部分宽度变宽。然而，在以上方法中，虽然由于减小了来自基板背面的光穿过的间距而改进了灵敏度，但是为了根据间距减小来补偿灵敏度的降低，延长了从基板背面的必要光照射时间。也就是说，丢失了操作即刻性。
在以上方法中，高输出光源用于简单地确保操作即刻性和实现最大灵敏度是可能的。在基板背面布置的高输出光源发射不具有图像信息的光。然而，不能形成紧凑的设备，并且有时，会引起成本增加。
当从基板背面执行光照射时，除了转换元件之后，光还照射诸如TFT的开关元件。因此，一种可能情况是，由于还在作为半导体元件的开关元件中产生光电转换，所以在开关元件中丢失开关功能。
发明内容
鉴于前面的描述，本发明的目的是提供这样一种装置结构，在该装置结构中，使不具有图像信息的光选择性地从背面入射到诸如光电转换元件的转换元件和具有高灵敏度和高即刻性的放射线检测元件。
本发明提供一种布置有多个像素的放射线检测设备，所述像素具有将放射线转换为电信号的转换元件和连接至该转换元件的开关元件，所述转换元件包括置于绝缘基板的第一表面上的第一电极、置于第一电极上的第二电极以及置于第一电极和第二电极之间的半导体层，其中，第一电极由透光导电材料形成，所述透光导电材料透射从置于绝缘基板的与第一表面相对的第二表面上的光源发射的光，所述开关元件具有遮光构件，该遮光构件防止来自光源的光入射到开关元件。
本发明提供一种放射线检测设备，其中，设置有波长转换器，所述波长转换器将入射到光电转换元件的放射线转换为具有可被光电转换元件检测到的波长范围的光。
本发明提供一种放射线检测设备，其中，转换元件为将诸如X射线、α射线、β射线和γ射线的入射放射线转换为电信号的半导体元件。
本发明的放射线图像拾取系统为使用本发明的放射线检测设备的放射线图像拾取系统。
根据本发明，将放射线转换为电信号的转换元件的基板侧电极由透光材料形成，光可从基板侧电极入射，同时抑制光入射到作为诸如薄膜晶体管的开关元件的半导体层。因此，使面板特性稳定，并且可在不损失即刻性的情况下实现高可靠性的放射线检测设备。
此外，当在诸如薄膜晶体管的开关元件上提供转换元件时，可同时改进灵敏度。
从结合附图的以下描述，本发明的其它特征和优点将是显而易见的，其中，在其所有附图中，相同的参考标号表示相同或类似的部分。
附图说明
合并在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图图示了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。
图1是显示根据本发明的第一实施例的放射线检测设备的一个像素的示意性截面图；
图2是当按3×3矩阵布置像素时放射线检测设备的示意性电路图；
图3是当在放射线检测设备中布置光源时的示意性截面图；
图4是显示根据本发明的第二实施例的放射线检测设备的一个像素的示意性截面图；
图5是显示根据本发明的第三实施例的放射线检测设备的一个像素的示意性截面图；
图6是根据本发明的第三实施例的放射线检测设备的示意性电路图；
图7显示使用本发明的放射线检测设备的放射线检测系统；
图8是显示当无机绝缘层用作层间绝缘层16时放射线检测设备的构造的示意性截面图；和
图9是显示当无机绝缘层和有机绝缘层用作层间绝缘层16时放射线检测设备的构造的示意性截面图。
具体实施方式
第一实施例
以下将描述根据第一实施例的放射线检测设备。在第一实施例的放射线检测设备中，在具有像素的基板上方设置作为波长转换器的闪烁体层。像素包括作为转换元件的MIS类型传感器和作为开关元件的TFT(薄膜晶体管)。
图1是显示本发明的第一实施例的放射线检测设备的一个像素的示意性截面图。参考图1，标号110表示透光绝缘基板，诸如玻璃基板，标号112表示由碘化铯(CsI)构成的闪烁体层。闪烁体层112为波长转换器，其用于将诸如X射线的入射放射线转换为具有可被MIS类型传感器检测到的波长的光，诸如可见光和红外线。标号201表示作为开关元件的TFT，标号202表示作为转换元件的MIS类型传感器，标号203表示由铝等构成的遮光层，标号204表示第一层间绝缘层，标号205表示第二层间绝缘层。第一层间绝缘层204和第二层间绝缘层205透射来自闪烁体层112的光和从在背面布置的光源透射穿过透光绝缘基板110的光。
在诸如玻璃基板的绝缘基板110上形成由铝合金等构成的遮光层203，将SOG(SiO2溶解在溶剂中的溶液)施加在遮光层203上，并通过烘烤基板来形成起平坦化层作用的第一层间绝缘层(变成透光绝缘层)204。然后，形成TFT和MIS类型传感器。
按从基板(第一层间绝缘层)侧的顺序，TFT 201包括栅极、栅绝缘层、由a-Si等构成的半导体层、起欧姆接触层作用的杂质半导体层以及源极和漏极。按从基板(第一层间绝缘层)侧的顺序，MIS类型传感器202包括下电极(基板侧上的电极)、绝缘层、由a-Si等构成的半导体层、起欧姆接触层作用的杂质半导体层以及上电极(与基板相对的侧上的电极)。也就是说，TFT和MIS类型传感器具有类似的层构造。MIS类型传感器的下电极(基板侧上的电极)由ITO构成，ITO为透光传导材料，TFT的栅极也由ITO构成。
当作为转换元件的MIS类型传感器202的下电极由透光材料形成时，穿过下电极的光可以有效率地照射MIS类型传感器202。因此，例如，如在公开号为2002/0024016的美国专利中所公开的，可通过在读取操作之前执行光照射来立即读取图像的方法可用于立即读取图像。如图1所示，第一实施例的放射线检测设备具有这样的结构，在该结构中，当用光照射基板110的背面(与形成MIS类型传感器202的表面相对的表面)时，如图1的箭头所示，光从MIS类型传感器202的下电极入射。放射线检测设备还具有这样的结构，在该结构中，透射穿过MIS类型传感器周围存在的空间的光被闪烁体层112反射，并且该光入射到传感器的光接受表面。具体地讲，考虑光吸收或传感器容量减小(噪声减小)，以厚膜形成半导体层。因此，光从所述背面和光接受表面两个表面入射，这允许有效率地将光入射到整个半导体层。另一方面，即使用光照射基板110的背面(与形成MIS类型传感器202的表面相对的表面)，遮光层203也阻挡入射到TFT 201的光以防止故障。理想情况是，遮光层203的面积被形成为大于TFT沟道区的面积，从而来自光源的光不入射到TFT沟道区。
图2是当按3×3矩阵布置像素时放射线检测设备的示意性电路图。参考图2，标号301表示作为转换元件的MIS类型传感器，标号302表示将信号从MIS类型传感器301转移到信号线304的TFT，标号303表示栅驱动互连部分，通过该栅驱动互连部分，将控制信号发送到TFT 302。标号304表示信号线，标号305表示传感器偏压线。列向布置传感器偏压线305，通过传感器偏压线305将公共偏压施加到MIS类型传感器301上的上电极。标号306表示信号处理电路。信号处理电路306连接至信号线304，电信号输入到信号处理电路306。标号307表示将扫描信号施加到栅驱动互连部分303的驱动电路，标号308表示诸如A/D转换器的外围电路。
图3是当在放射线检测设备中布置光源时的示意性截面图。标号101表示传感器基板，在该传感器基板中，按二维矩阵形成具有转换元件和开关元件的像素。标号102表示光源，该光源用光照射与传感器基板101的光接受表面相对的表面(背面)。标号103表示放射线源，该放射线源发射诸如X射线的放射线，标号104表示测试体(在这种情况下为人体)，用诸如X射线的放射线照射该测试体。在传感器基板101中，在诸如玻璃基板的透光绝缘基板110上按二维方式布置像素111。像素111包括作为转换元件的MIS类型传感器和作为开关元件的TFT。在像素111上方设置闪烁体层112，闪烁体层112对诸如X射线的放射线执行波长转换。如上所述，MIS类型传感器的下电极(基板侧上的电极)由ITO构成，ITO为透光传导材料。透射穿过测试体104的诸如X射线的放射线被由碘化铯(CsI)构成的闪烁体层112转换为诸如可见光和红外线的光113，光113入射到像素111。另一方面，在光源102中，在光源基板114上按二维方式布置多个LED 115。在传感器基板101的背面布置光源102。光116从传感器基板101的背面(与提供像素的表面相对的表面)入射到像素111，其中，光源102用光116照射传感器基板101。
MIS类型传感器的下电极(基板侧上的电极)由透光传导材料构成，这允许吸收来自在传感器基板101的背面布置的光源102的光。因此，通过在读取操作之前执行光照射而能够立即读取图像的方法可用于立即读取图像。
第二实施例
以下将描述根据第二实施例的放射线检测设备。在第二实施例的放射线检测设备中，制备传感器基板，在该传感器基板上形成作为波长转换器的闪烁体层。在该传感器基板中，通过层间绝缘层将作为转换元件的PIN类型传感器层压在作为开关元件的TFT上。在第二实施例中，与图3所示的布置类似，在透光绝缘基板的背面(与提供像素的表面相对的表面)布置光源，用来自该光源的光照射传感器基板。
图4是显示本发明的第二实施例的放射线检测设备的一个像素的示意性截面图。标号110表示诸如玻璃基板的透光绝缘基板。标号11表示在绝缘基板110上形成的作为开关元件的TFT的栅极。标号12表示栅绝缘层，标号13表示作为开关元件的TFT的由a-Si构成的半导体层，标号14表示起欧姆接触层作用的半导体层，标号15表示作为开关元件的TFT的源极和漏极，标号16表示层间绝缘层。标号17表示作为转换元件的PIN类型传感器的下电极(基板侧上的电极)，标号18表示PIN类型传感器的由a-Si构成的半导体层，标号19表示PIN类型传感器的上电极(与基板相对的侧上的电极)，标号20表示保护层，标号21表示传感器偏压线。标号112表示由碘化铯(CsI)构成的闪烁体层。作为波长转换器的闪烁体层112将诸如X射线的入射放射线转换为具有可被PIN类型传感器检测到的波长的光，诸如可见光和红外线。在第二实施例的构造中，栅绝缘层12、层间绝缘层16和保护层20透射来自闪烁体层112和光源的光。作为转换元件的PIN类型传感器的下电极(布置光源的侧上的电极)由如下材料形成，该材料透射来自光源的光，例如，诸如ITO的透光传导材料。另一方面，作为开关元件的TFT的栅极由遮光材料构成，该遮光材料阻挡来自光源的光以防止来自光源的光入射到TFT沟道区。理想情况是，所形成的栅极的面积大于TFT沟道区的面积。
在第二实施例的构造中，在作为开关元件的TFT上方层压和设置作为转换元件的PIN类型传感器，并且在生成TFT之后形成PIN类型传感器。因此，可对TFT进行优化，即，TFT具有这样的结构，在该结构中，可执行高速操作，并且可实现高数值孔径，即，高灵敏度。
具体地讲，在TFT中，诸如铝合金的耐高热、低电阻金属材料用作栅极11，适合于TFT的a-Si膜用作TFT的半导体层13，铝互连部分用作信号线以实现低噪声的高速TFT。另一方面，由于在形成TFT之后形成PIN类型传感器，所以可使用适合于该传感器的半导体层。而且，也可在作为开关元件的TFT上方紧接着形成作为转换元件的PIN类型传感器。因此，可改进数值孔径。
在诸如ITO的透光材料中，热处理会改变透射比。例如，当在用ITO形成下电极之后以大约250℃执行热处理时，已证明透射比降低。也就是说，在传感器中形成由诸如ITO的透光材料构成的下电极17之后，以大于250℃执行高温热处理，这导致透射比的降低。因此，当诸如ITO的透光材料用作传感器的下电极17时，理想情况是，通过其温度低于250℃的生产工艺来形成传感器，以抑制透射比的降低。
在这种情况下，传感器的下电极17由诸如ITO的透光材料构成，栅极由遮光材料构成。因此，栅极11阻挡从光源发射的光穿过透光绝缘基板110的背面(与形成PIN类型传感器的表面相对的表面)，并且该光可有效率地通过传感器的下电极17入射到半导体层18(光电转换层)。
第二实施例为这样的结构，在该结构中，通过层间绝缘层16将作为开关元件的TFT和作为转换元件的PIN类型传感器层压在一起，从而可如上所述地分别对PIN类型传感器和TFT进行优化，并且可实现高灵敏度。另外，TFT栅极具有对来自在背面布置的光源的光照射的遮光结构，透光传导材料可用作下电极以能够用光照射PIN类型传感器。TFT栅极起遮光层的作用，所述遮光层防止TFT沟道被从背面布置的光源发射的光照射。理想情况是，所形成的栅极的宽度大于沟道长度(源极和漏极之间的距离L)，并且理想情况是，将栅极的面积设置为大于TFT沟道区的面积。
具有透光属性的有机绝缘层可用作层间绝缘层16。例如，通用阳性型丙烯酸树脂(OPTOMER PC，JSR公司的产品名称)、苯并环丁烯(CYCLOTEN，陶氏化学公司的产品名称)和聚酰亚胺用作具有透光属性的有机绝缘层。当与无机SiN层相比时，有机绝缘层具有低介电常数，有机绝缘层还具有这样的优点，即，可形成范围在2～10μm的厚膜。在第二实施例中，优选地，有机绝缘层的厚度为2～10μm，更优选地，厚度为4～6μm。在PIN类型传感器置于TFT的较上部分中的结构的情况下，从抑制寄生电容的观点来讲，优选地，由可将其厚度形成得厚的低介电常数有机绝缘层形成平坦化层。当诸如SiN的无机绝缘层用作层间绝缘层16时，将无机绝缘层沉积得厚度为2～10μm是困难的。可通过在诸如SiN层的无机绝缘层上提供有机绝缘层来形成层间绝缘层16。在如图4所示的间隙蚀刻类型的TFT的情况下，特别理想的情况是，诸如SiN的无机绝缘层用作第一层以使间隙部分稳定。然而，一般来讲，诸如SiN的无机绝缘层的介电常数基本上为有机绝缘层的两倍，从而将无机绝缘层的厚度形成至最小范围100～200nm以实现特性稳定。理想情况是，将由有机绝缘层构成的第二层间绝缘层层压在由诸如SiN的无机绝缘层构成的第一层间绝缘层上，以降低寄生电容。
在第二实施例中，在由透光有机绝缘层构成的层间绝缘层上方设置由诸如ITO的透光传导材料构成的传感器下电极。因此，可有效率地将来自背面的照射光引向传感器。
当仅使用诸如SiN的无机绝缘层来形成具有大于1μm的厚度的层间绝缘层16时，产生大的应力，从而有时存在在基板中产生翘面或裂缝的问题。为了减小应力，提出了一种使用Si比率高的层的方法。然而，当Si比率变高时，层的透射比降低，有时来自背面的光不能充分地照射传感器。由于以上原因，理想情况是，设置由无机绝缘层和有机绝缘层的组合形成的层间绝缘层16。
考虑到TFT结构或可靠性，显而易见的，也可将单个有机绝缘层用作层间绝缘层。例如，当间隙制动器(gap stopper)类型的TFT用作开关元件时，可设置单个有机绝缘层作为层间绝缘层。相反地，从实现低成本的观点来讲，理想情况是，使用单个有机绝缘层。也就是说，ITO和有机绝缘层的组合实现性能改进和低成本。
从绝缘基板110的背面入射的光穿过绝缘基板110、层间绝缘层16和由透光传导材料构成的传感器下电极17到达PIN类型传感器的半导体层18。此时，作为绝缘基板110的玻璃的折射率为大约1.5～大约1.6，作为层间绝缘层16的有机绝缘层的折射率为大约1.6～大约1.7，作为传感器下电极17的ITO的折射率为大约1.8～大约1.9。折射率从光入射侧逐渐增大。由于界面之间的折射率的差不大于0.2，所以可在每个界面减少来自背面的光的反射。结果，用来自背面的光有效率地照射传感器的半导体层18。另一方面，当无机绝缘层用作层间绝缘层16时，由于无机绝缘层的折射率变为大约2.5，所以在层间绝缘层16和传感器下电极17之间折射率的差变得较大。因此，在层间绝缘层16和传感器下电极17之间的界面，光反射变得更大，从背面入射的光变差。通过以下述方式选择材料来形成放射线检测设备，即，在层间绝缘层16和传感器下电极17之间折射率的差变得较小，理想情况是，变得不大于0.2。因而，在层间绝缘层16和传感器下电极17之间，反射被抑制，用来自背面的光有效率地照射传感器的半导体层18。
如图8所示，当无机绝缘层用作层间绝缘层16时，图8的圆圈所示的部分中的台阶保持完好。因此，台阶对在层间绝缘层16上方设置的传感器产生影响，并且存在这样的可能性，即，产生传感器缺陷，以使没有很好地形成位于台阶上的传感器下电极，或者在传感器上电极和传感器下电极之间产生短路。另一方面，如图9所示，当通过布置无机绝缘层16-1和有机绝缘层16-2，或者至少有机绝缘层16-2来使层间绝缘层的表面平坦化时，层间绝缘层免除TFT的互连部分或台阶的影响，这允许抑制在层间绝缘层上设置的传感器中的缺陷。
第三实施例
以下将描述根据第三实施例的放射线检测设备。在第三实施例的放射线检测设备中，在基板上方设置作为波长转换器的闪烁体层。在基板中，在一个像素中布置作为开关元件的多个TFT，通过层间绝缘层将作为转换元件的MIS类型传感器层压在多个TFT上。
在第三实施例中，与图3所示的布置类似，在透光绝缘基板的背面(与提供像素的表面相对的表面)布置光源，来自光源的光透射穿过透光绝缘基板，用该光照射转换元件。
图5是显示本发明的第三实施例的放射线检测设备的一个像素的示意性截面图。参考图5，标号31表示诸如玻璃基板的透光绝缘基板。标号32表示在绝缘基板31上形成的作为转移开关元件的转移TFT的栅极。标号33表示作为用于重置转换元件的开关元件的重置TFT的栅极。标号34表示栅绝缘层，标号35表示转移TFT和重置TFT的由a-Si等构成的半导体层，标号36表示起转移TFT和重置TFT的欧姆接触层作用的杂质半导体层，标号37表示转移TFT和重置TFT的间隙保护膜。
标号38表示连接至重置偏压线(未显示)的重置TFT的源极，标号39表示连接至传感器下电极的重置TFT的漏极。标号40表示连接至信号线(未显示)的转移TFT的源极，标号41表示连接至传感器下电极的转移TFT的漏极。标号42表示保护层，标号43表示层间绝缘层，标号44表示作为转换元件的MIS类型传感器的下电极，标号45表示MIS类型传感器的绝缘层，标号46表示MIS类型传感器的半导体层，标号47表示起MIS类型的欧姆接触层作用的杂质半导体层，标号48表示MIS类型传感器的上电极，标号49表示传感器偏压互连部分，标号50表示由碘化铯(CsI)构成的作为波长转换器的闪烁体层。
在第三实施例中，具有遮光作用的低电阻金属互连部分还用作转移TFT的栅极32、重置TFT的栅极33和栅互连部分，作为透光传导材料的ITO用作传感器下电极44。栅极32和33起遮光层的作用，所述遮光层防止TFT沟道被来自在背面布置的光源的光照射。理想情况是，所形成的栅极的宽度大于沟道长度(源极和漏极之间的距离L)，并且理想情况是，所设置的栅极的面积大于TFT沟道区的面积。结果，可将来自在背面布置的光源的光充分地引入传感器中，并且可防止不必要的光入射到TFT。由于第三实施例具有层压结构，所以可在不降低数值孔径的情况下布置多个TFT，并且可同时实现高速驱动、高灵敏度和高可靠性。
图6显示第三实施例的示意性电路图。参考图6，标号301表示MIS类型传感器，标号302表示将信号从MIS类型传感器301转移到信号线304的转移TFT，标号303表示栅驱动互连部分，通过该栅驱动互连部分，将控制信号发送到转移TFT 302，标号304表示信号线，标号305表示传感器偏压线。列向布置传感器偏压线305，通过传感器偏压线305将公共偏压施加到MIS类型传感器上的上电极。标号306表示信号处理电路。信号处理电路306连接至信号线304，电信号输入到信号处理电路306。标号307表示驱动电路，该驱动电路顺序地将扫描信号施加到栅驱动互连部分303和栅驱动互连部分310，标号308表示诸如A/D转换器的外围电路，标号309表示重置TFT，标号310表示栅驱动互连部分，通过该栅驱动互连部分，将控制信号发送到重置TFT 309，标号311表示重置偏压线，该重置偏压线将重置电压给予重置TFT 309。
作为波长转换器的闪烁体层(未显示)将诸如X射线的放射线转换为具有可被转换元件检测到的波长的光，诸如可见光和红外线，该光入射到作为转换元件的MIS类型传感器301。对入射光执行光电转换，并且电荷在MIS类型传感器301中累积。然后，通过转移TFT302的转移操作将电荷读取到信号处理电路306和外围电路308。然后，通过操作重置TFT 309对MIS类型传感器301进行重置。在第三实施例的结构中，在每条线中可使用转移TFT和重置TFT执行读出、重置和累积，并且基本上可在读出时间的总和内驱动放射线检测设备。也就是说，在一条线中执行读出操作，同时对已读取的线上的传感器进行重置。结果，可以以不低于30 FPS的高速驱动运动画面，而不降低图像质量。
因而，要求以上实施例中的对光照射的控制来解决a-Si薄膜的基本问题，根据发明者的研究，理想情况是，用光照射整个a-Si薄膜。具体地讲，对连接至TFT的电极侧光电转换元件的半导体结界面部分进行重置是很重要的。由光照射产生的电荷在半导体结界面部分中累积。
另一方面，为了改进灵敏度(包括噪声减小)，理想情况是，将a-Si薄膜形成得厚。因此，用光从上方照射传感器以对TFT连接侧上的整个半导体薄膜或半导体界面进行重置是困难的。当光从背面入射时，可对作为最重要部分的TFT连接侧上的半导体界面进行重置，并且可用光有效率地照射整个半导体薄膜。
在以上实施例中，在放射线检测设备中使用作为转换元件的闪烁体层和光电转换元件。然而，本发明不限于这些实施例。例如，本发明可应用于使用直接型转换元件的放射线检测设备。在直接型转换元件中，使用由a-Se(非晶硒)等构成的半导体层，该半导体层将放射线直接转换为电荷。这是由于a-Se材料基本上为其中具有类似于a-Si的结构缺陷的非晶材料。
在以上实施例中，将由CsI等构成的闪烁体层直接沉积在诸如MIS类型传感器的光电转换元件上。或者，在由透射光的诸如碳的材料构成的基板上形成闪烁体层，并且可将闪烁体层的表面粘结到提供像素的基板上。TFT和诸如MIS类型传感器的光电转换元件耦合在该像素中。
如图3所示，在以上实施例中使用这样的光源，在该光源中，相对于传感器基板以两维方式布置LED 115。然而，可通过在光导的端面中布置LED来构造光源，如US2002/0024016中所公开的图11所示，并且可在基板的侧面布置诸如LED的光源，如公开号为2002/0024016号美国专利中所公开的图12所示。在这种情况下，从光导的端面或基板的侧面入射的光和反射光入射到光电转换元件或直接型转换元件。也就是说，当可构造光源以使光从与闪烁体层的光入射侧相对的侧面入射时，光源不限于图3的构造。
然后，将参考图7描述使用本发明的放射线检测设备的放射线检测系统。
如图7所示，在作为放射线源的X射线管6050中产生的X射线6060透射穿过病人或受治疗者6061的胸部6062，X射线6060入射到放射线检测设备6040。入射的X射线包括关于病人6061的身体内部的信息。根据X射线的入射来使放射线检测设备6040的闪烁体层发射光，对发射的光执行光电转换以获得电信息。将电信息转换为数字信息，由作为信号处理装置的图像处理器6070执行图像处理，可在控制室中作为显示装置的显示器6080上观察病人6061的身体内部。
可通过诸如公共电话线6090的发送装置将关于病人6061的身体内部的信息转移到远程站点，可在作为位于另一地方的医生室中的显示装置的显示器6081上显示该信息，或者可使用诸如光盘驱动器的记录装置将该信息存储在诸如光盘的记录介质中。因此，位于远程站点的医生可进行诊断。可用胶片处理器6100将该信息记录在胶片6110中。
如此，描述了放射线检测设备和其中具有放射线检测设备的放射线检测系统。根据本发明的技术构想，本发明不限于放射线检测设备和其中具有该放射线检测设备的放射线检测系统，而是本发明可应用于如下光电转换设备，该光电转换设备在不提供闪烁体层的情况下将诸如可见光和红外线的入射光转换为电信号。
由于可在不脱离本发明的精神和范围的情况下实现本发明的许多明显广泛不同的实施例，所以应该理解，除了如在权利要求中所限定的内容之外，本发明不限于其特定实施例。
能够在产业上利用
本发明应用于用于检测诸如可见光、红外线、X射线、α射线、β射线和γ射线的放射线的放射线检测设备。具体地讲，本发明适合于用于检测诸如X射线、α射线、β射线和γ射线的放射线的放射线检测设备，并且本发明应用于使用放射线的医学诊断成像系统、无损检验设备和分析设备。
本申请要求于2005年7月25日提交的第2005-214226号日本专利申请的优先权，在此引入该专利申请作为参考。

Claims (11)

1.一种布置有多个像素的放射线检测设备，所述像素具有将从与绝缘基板相对的一侧入射的放射线转换为电信号的转换元件和连接至该转换元件的开关元件，
其中，开关元件设置在绝缘基板之上，并具有防止来自绝缘基板侧的光入射到开关元件的遮光构件，以及
其中，转换元件的一部分紧接着设置于开关元件上，转换元件包括设置于开关元件和绝缘基板之上的第一电极、设置于第一电极上的第二电极、以及设置于第一电极和第二电极之间的半导体层，并且第一电极由透射从绝缘基板侧照射的光的透光导电材料形成，以及
透光的层间绝缘层设置在第一电极和开关元件之间，并设置在第一电极和绝缘基板之间。
2.根据权利要求1所述的放射线检测设备，其中，开关元件为在绝缘基板上设置的薄膜晶体管，以及遮光构件为该薄膜晶体管的栅极。
3.根据权利要求1所述的放射线检测设备，其中，遮光构件具有比开关元件的沟道区的面积大的面积，以及遮光构件设置在沟道区和绝缘基板之间。
4.根据权利要求1所述的放射线检测设备，其中，层间绝缘层的厚度范围为2～10μm。
5.根据权利要求1所述的放射线检测设备，其中，第一电极的折射率大于层间绝缘层的折射率，以及在第一电极和层间绝缘层之间，折射率的差不大于0.2。
6.根据权利要求1所述的放射线检测设备，其中，转换元件为MIS类型传感器。
7.根据权利要求1所述的放射线检测设备，其中，转换元件为PIN类型传感器。
8.根据权利要求1所述的放射线检测设备，其中，设置有波长转换器，该波长转换器将入射的放射线转换为具有能被转换元件检测到的波长范围的光。
9.根据权利要求1所述的放射线检测设备，其中，转换元件为将入射放射线转换为电信号的半导体元件。
10.根据权利要求1所述的放射线检测设备，还包括：
光源，其设置于绝缘基板的与绝缘基板的其上设置有开关元件的表面相对的表面上。
11.一种放射线图像拾取系统，包括：
根据权利要求1所述的放射线检测设备；
信号处理装置，用于处理来自放射线检测设备的信号；
记录装置，用于记录来自信号处理装置的信号；
显示装置，用于显示来自信号处理装置的信号；
发送装置，用于发送来自信号处理装置的信号；和
放射线源，其产生放射线。
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