CN102315233A - 放射线检测元件和放射线成像装置 - Google Patents

放射线检测元件和放射线成像装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及放射线检测元件和放射线成像装置。即使当照射了放射线的区域被设置得窄时，本发明提供的放射线检测元件和放射线成像装置也可以可靠地检测到放射线的照射。即，本发明提供了这样一种放射线检测元件和放射线成像装置，其中，放射线成像像素和放射线检测像素被设置在扫描线和信号线的交叉部。

Description

放射线检测元件和放射线成像装置
技术领域
本发明涉及放射线检测元件和放射线成像装置。本发明特别涉及具有按矩阵形式排列的多个像素的放射线检测元件，其中，由于放射线的照射生成的电荷被积蓄，检测所积蓄的电荷的量作为图像信息，并且本发明涉及使用该放射线检测元件来对放射线图像进行成像的放射线成像装置。
背景技术
近年来，使用诸如平板检测器(FPD)的放射线检测元件的放射线成像装置已经投入实际使用，该平板检测器包括置于薄膜晶体管(TFT)有源矩阵基板上的放射线敏感层并且可以将诸如X放射线的放射线直接转换成数字数据。FPD的优点在于，与常规的成像板相比，可以即时检查图像，并且还可以检查运动的图像，并且FPD正在被快速普及。
提出了这种放射线检测元件的各种类型。例如，存在直接转换型放射线成像装置，其在半导体层中将放射线直接转换成电荷并积蓄这些电荷。还存在间接转换型放射线成像装置，其首先利用闪烁体(诸如CsI:Tl、GOS(Gd2O2S:Tb))等将放射线转换成光，接着在半导体层中将所转换的光转换成电荷并积蓄这些电荷。
在放射线检测元件中，即使在像素不被放射线照射时，也因为暗电流等而生成电荷，并且这些电荷积蓄在这些像素中。因此，在利用放射线检测元件的放射线成像装置中，在待机期间，反复执行提取并去除在像素中积蓄的电荷的复位操作。而且，在利用放射线检测元件的放射线成像装置中，在进行成像时，停止复位操作，并且在像素被放射线照射的照射时段期间积蓄电荷。而且，在照射时段结束后，利用放射线检测元件的放射线成像装置执行放射线检测元件的像素中已经积蓄的电荷的读出。
作为使放射线照射的时刻与放射线检测元件开始积蓄电荷的时刻同步的技术，日本特开(JP-A)No.2002-181942和JP-ANo.2007-151761公开了在放射线检测元件的成像区外部单独地设置能够检测放射线的传感器。在这些技术中，当传感器检测到放射线时，放射线检测元件开始积蓄电荷。
这里，在进行放射线成像时，将放射线照射的区域设置得尽可能地窄，以便防止将受检查者和放射技师不必要地暴露于放射线。即，被放射线照射的区域被设置为使得仅要成像部分被放射线照射。
因此，在JP-ANo.2002-181942和JP-ANo.2007-151761描述的技术中，因为放射线照射的区域被设置得窄，所以存在传感器不能检测到放射线照射的情况。
发明内容
本发明提供了一种即使当放射线照射的区域被设置得窄时也可以可靠地检测放射线的放射线检测元件和放射线成像装置。
本发明的第一方面提供了一种放射线检测元件，该放射线检测元件包括：多条扫描线，它们彼此平行地设置；多条信号线，它们彼此平行设置，并且与所述多个条扫描线交叉；以及多个像素，它们设置在所述多条扫描线和所述多条信号线的交叉部，所述多个像素包括：多个放射线成像像素，每一个放射线成像像素均包括传感器部和开关元件，所述传感器部基于放射线的照射或基于已从放射线转换成的光的照射而生成电荷，并且所述开关元件根据流过所述扫描线的控制信号的状态而接通和断开，其中，所述传感器部通过所述开关元件电连接至所述信号线，并且与所述传感器部中生成的电荷相对应的电信号根据所述控制信号的状态流过所述信号线；以及多个放射线检测像素，每一个放射线检测像素均包括电连接至所述信号线的所述传感器部，其中，与所述传感器部中生成的电荷相对应的电信号与所述控制信号的状态无关地流过所述信号线。
根据本发明的第一方面，所述放射线成像像素和所述放射线检测像素设置在所述扫描线与所述信号线的交叉部，这使得即使放射线所照射的区域被设置得窄，也允许可靠地检测所照射的放射线。
根据本发明的第二方面，第一方面中的所述放射线检测像素还可以包括：连接线，它们连接所述传感器部和所述信号线；以及开关元件，其与所述放射线成像像素中包括的所述开关元件大体相同，其中，所述传感器部可以通过所述放射线检测像素的所述开关元件电连接至所述信号线。
根据本发明的第三方面，第二方面中的所述放射线检测像素的所述开关元件可以与所述传感器部电隔离。
根据本发明的第四方面，第一方面中的所述放射线检测像素还可以包括短路开关元件，其中，所述传感器部可以通过所述短路开关元件电连接至所述信号线。
根据本发明的第五方面，在上述方面中，其中，所述多个放射线检测像素可以按至少一个像素的间隔设置，并且所述多个放射线检测像素仅设置在所述多条信号线中的某些信号线处。
本发明的第六方面提供了一种放射线成像装置，该放射线成像装置包括：根据上述方面所述的放射线检测元件；控制信号输出部，其向所述多条扫描线输出所述控制信号；数模转换部，其将流过所述多条信号线的所述电信号转换成数字数据；生成部，其基于所述数字数据，通过插入所述放射线检测像素的图像信息而生成表达放射线图像的图像信息；以及检测部，其基于已通过所述数模转换部由从所述放射线检测像素流入所述信号线的所述电信号转换成的所述数字数据来检测放射线的照射开始、放射线的照射结束以及所照射的放射线量中的至少一个。
因此，本发明的第六方面与本发明的第一方面起到类似的作用，这允许即使在放射线的照射区域被设置得窄时也可靠地检测所照射的放射线。
根据本发明的第七方面，第六方面中的所述检测部可以检测放射线的照射开始，并且所述检测部还可以包括：控制部，在待机期间，所述控制部控制所述控制信号输出部反复执行复位操作，向所述多条扫描线输出用于读出电荷的控制信号，以从所述放射线成像像素提取电荷，而在对放射线图像进行成像时，当所述检测部检测到放射线的照射开始时，所述控制部控制所述控制信号输出部向所述多条扫描线输出禁止提取电荷的控制信号，并且在放射线的照射结束后，向所述多条扫描线输出执行电荷提取的控制信号。
根据本发明的第八方面，在对放射线图像进行成像时，第七方面中的所述控制部可以控制所述控制信号输出部反复执行所述复位操作，直到所述检测部检测到放射线的照射开始为止。
根据本发明的第九方面，在对所述放射线图像进行成像时，第七方面中的所述控制部可以控制所述控制信号输出部对所述多条扫描线输出禁止提取电荷的控制信号，直到所述检测部检测到放射线的照射开始为止。
根据本发明的第十方面，在上述方面中，在所述复位操作期间，所述控制信号输出部可以依次向所述多条扫描线或者同时向全部所述多条扫描线输出用于提取电荷的控制信号。
根据本发明的第十一方面，在上述方面中，所述数模转换部可以在比用于对所述放射线图像进行成像的放射线照射时段短的时段内，将流过所述信号线的所述电信号转换成所述数字数据，并且所述检测部可以在所述时段内检测放射线的照射开始、放射线的照射结束以及所照射的放射线量中的至少一个。
根据本发明的第十二方面，在上述方面中，所述数模转换部可以将流过连接至所述放射线检测像素的所述信号线中的一条信号线的电信号、和流过未连接至所述放射线检测像素的或者流过所连接的放射线检测像素比所述信号线中的所述一条信号线少的所述信号线的电信号转换成所述数字数据，并且所述检测部可以基于连接至所述放射线检测像素的所述信号线中的所述一条信号线的所述数字数据的值与未连接至所述放射线检测像素的或所连接的放射线检测像素比所述信号线中的所述一条信号线少的所述信号线的所述数字数据的值之间的差异来执行所述检测。
根据本发明的第十三方面，可以设置第十二方面中的多个所述数模转换部，每一个均连接至所述多条信号线中的预定数量条信号线，并且所述检测部可以基于连接至所述放射线检测像素的所述信号线中的所述一条信号线的所述数字数据的值与未连接至所述多个放射线检测像素的或所连接的放射线检测像素比所述信号线中的所述一条信号线少的所述信号线的所述数字数据的值之间的差异来执行所述检测，所述值是同一个所述数模转换部从电信号转换成的数字数据的值。
根据本发明的第十四方面，在上述方面中，所述检测部可以基于连接至所述放射线检测像素中的一个放射线检测像素的所述信号线的所述数字数据的值与靠近连接至所述放射线检测像素中的所述一个放射线检测像素且未连接至所述放射线检测像素的或者所连接的放射线检测像素比所述信号线中的所述一条信号线少的所述信号线的所述数字数据的值之间的差异来执行所述检测。
本发明的第十五方面是一种放射线成像装置，该放射线成像装置包括：根据上述方面所述的放射线检测元件；控制信号输出部，其向所述多条扫描线输出所述控制信号；放大器部，其积蓄流过所述多条信号线的所述电信号，并且放大并输出所积蓄的电信号；检测部，其基于从所述放大器部输出的所述电信号来检测放射线的照射开始、放射线的照射结束以及所照射的放射线量中的至少一个；以及控制部，其控制所述控制信号输出部以在预定时段中反复执行复位操作，依次向所述多条扫描线输出用于提取电荷的控制信号，以从所述多个像素提取电荷。
根据本发明的第十六方面，在第十五方面中，其中，在所述预定时段中，所述控制部可以控制所述控制信号输出部向未连接至所述放射线检测像素的所述扫描线输出用于从所述放射线成像像素提取电荷的所述控制信号，以便向所述放射线检测像素提供所述控制信号。
根据本发明的第十七方面，在上述方面中，在所述预定时段之外，所述控制部可以控制所述控制信号输出部向所述扫描线输出用于从所述放射线检测像素提取电荷的所述控制信号。
根据本发明的第十八方面，在上述方面中，其中，在各个所述预定时段中，所述放大器部可以积蓄流过连接至所述放射线检测像素的所述信号线中的一条信号线的电信号、和流过未连接至所述放射线检测像素的或流过所连接的放射线检测像素比所述信号线中的所述一条信号线少的所述信号线的电信号，并且所述放大器部可以放大并输出所述电信号，并且其中，所述检测部可以基于连接至所述放射线检测像素的所述信号线中的所述一条信号线的从所述放大器部输出的所述电信号的值与未连接至所述放射线检测像素的或所连接的放射线检测像素比所述信号线中的所述一条信号线少的所述信号线的从所述放大器部输出的所述电信号的值之间的差异来执行所述检测。
根据本发明的上述方面，即使在放射线的照射区域被设置得窄时，本发明也可以可靠地检测放射线。
附图说明
基于以下附图来详细描述本发明的示例性实施方式，其中：
图1是例示根据本发明第一示例性实施方式的放射线成像装置的整体构造的构造图；
图2是例示第一示例性实施方式的放射线检测元件的构造的平面图；
图3是沿第一示例性实施方式的放射线检测元件中的直线A-A截取的截面图；
图4是沿第一示例性实施方式的放射线检测元件中的直线B-B截取的截面图；
图5示出了用于设计第一示例性实施方式的放射线检测元件的方法；
图6是例示第一示例性实施方式的放射线成像元件的放射线成像像素和放射线成像像素的布置的构造图；
图7是例示通过第一示例性实施方式的放射线成像装置在对放射线图像进行成像时的操作流程的示意图；
图8是例示第一示例性实施方式的放射线成像装置在待机状态下的详细操作流程的时序图；
图9是例示当第一示例性实施方式的放射线成像装置对放射线图像进行成像时的详细操作流程的时序图；
图10是例示根据当本发明第二实施方式的放射线成像装置对放射线图像进行成像时的详细操作流程的时序图；
图11是例示当根据本发明第三示例性实施方式的放射线成像装置对放射线图像进行成像时的详细操作流程的时序图；
图12是例示当根据本发明第四示例性实施方式的放射线成像装置对放射线图像进行成像时的详细操作流程的时序图；
图13是例示根据本发明第五示例性实施方式的放射线检测元件的整体构造的构造图；
图14是例示第五示例性实施方式的放射线成像装置对放射线图像进行成像时的详细操作流程的时序图；
图15是放大了第五示例性实施方式的放射线检测元件的信号线D6和D7上的等效电路；
图16是例示根据本发明的另选示例性实施方式的放射线检测元件的构造的平面图；
图17是例示根据本发明的另选示例性实施方式的整体构造的构造图；
图18是例示根据本发明的另选示例性实施方式的放射线检测元件的构造的平面图；
图19是例示根据本发明的另选示例性实施方式的放射线检测元件的构造的平面图；
图20是例示根据本发明的另选示例性实施方式的放射线检测元件的整体构造的构造图；
图21是例示根据本发明的另选示例性实施方式的放射线检测元件的整体构造的构造图；
图22是例示根据本发明第六示例性实施方式的放射线检测元件的整体构造的构造图；
图23是放大了第六示例性实施方式的放射线成像装置的信号检测电路的等效电路；
图24是例示在第六示例性实施方式的放射线成像装置对放射线图像进行成像时的详细操作流程的时序图；以及
图25是例示在根据本发明第七示例性实施方式的放射线成像装置对放射线图像进行成像时的详细操作流程的时序图。
具体实施方式
下面将参照附图来描述本发明的示例性实施方式。
在本示例性实施方式中，对以下情况进行描述：本发明被应用于间接转换型放射线检测元件10，该间接转换型放射线检测元件10首先将如X射线的放射线转换成光，并接着将光转换成电荷。
第一示例性实施方式
图1示出了其中使用根据本发明第一示例性实施方式的放射线检测元件10的放射线成像装置100的整体构造。
如图1所示，根据本示例性实施方式的放射线成像装置100配备有间接转换型放射线检测元件10。略去了将放射线转换成光的闪烁体。
多个像素20被置于该放射线检测元件10中。各个像素20均被构造成包括传感器部103和TFT开关4。传感器部103接收光，生成电荷，并积蓄所生成的电荷。TFT开关4用于读出在传感器部103中积蓄的电荷。在本示例性实施方式中，由于受到闪烁体从辐射转换成的光的照射，传感器部103生成电荷。TFT开关4对应于本发明的开关元件。
沿一个方向(图1中的水平方向；下面称作“行方向”)并沿与该行方向的交叉的方向(图1中的垂直方向；下面称作“列方向”)按矩阵形式设置了多个像素20。在图1和图6中，以简化方式绘出了像素20的阵列；然而，例如，存在沿一个方向和交叉方向设置的1024×1024个像素20。
在本示例性实施方式中，在多个像素20中，采用了用于放射线成像的像素20A(放射线成像像素)和用于放射线检测的像素20B(放射线检测像素)。在图1和图6中，放射线检测像素20B被虚线圈起。放射线成像像素20A被用于检测放射线并且用于生成由放射线表示的图像。放射线检测像素20B被用于检测放射线的照射开始。
而且，在放射线检测元件10中，在基板1(参见图3)上彼此交叉地设置了用于将TFT开关4接通和断开的多条第一扫描线101和用于读出传感器部103中已积蓄的电荷的多条信号线3。在本示例性实施方式中，信号线3被设置为使得沿所述一个方向针对每一像素行均存在一条信号线，并且所述扫描线101被设置为使得沿所述交叉方向针对每一像素行均存在一条扫描线。例如，在沿所述一个方向并且沿所述交叉方向设置有1024×1024个像素20的情况下，信号线3和扫描线101被设置为使得存在1024条信号线3和1024条扫描线101。
而且，在放射线检测元件10中，公共电极线25与各条信号线3平行地设置。这些公共电极线25的一端与另一端并联连接，并且公共电极线25的所述一端连接至提供预定偏压电压的电源110。传感器部103连接至公共电极线25，并且偏压经公共电极线25施加至传感器部103。
控制信号流过扫描线101，以开关各TFT开关4。控制信号流经各条扫描线101，以执行对各TFT开关4的开关。
根据像素20的TFT开关4的开关状态，与像素20中已积蓄的电荷相对应的电信号流经这些信号线3。更具体地说，由于连接至那些信号线3的像素20的任一个TFT开关被接通，与积蓄的电荷量相对应的电信号流经这些信号线3。
检测信号线3中流出的电信号的信号检测电路105连接至信号线3。而且，扫描信号控制电路104连接至扫描线101，该扫描信号控制电路104向扫描线101输出用于将TFT开关4接通和断开的控制信号。尽管例如在图1和6中示出了一个信号检测电路105和一个扫描信号控制电路104，但可以设置多个信号信号检测电路105和多个扫描信号控制电路104，并且在各个信号检测电路105和扫描信号控制电路104中，可以连接预定数量(例如，每个电路256条线)的信号线3或扫描线101。例如，当设置有1024条信号线3和1024条扫描线101时，可以设置4个扫描信号控制电路104，各个扫描信号控制电路104均连接至256条扫描线101，并且可以设置4个信号检测电路105，各个信号检测电路105均连接至256条信号线3。
信号检测电路105包括针对各条信号线3的内置放大器电路，这些放大器电路放大所输入的电信号。该信号检测电路105利用这些放大器电路来放大从信号线3输入的电信号，并将放大的电信号转换成数字数据。
控制部106连接至信号检测电路105和扫描信号控制电路104。控制部106针对信号检测电路105中已从由电信号转换成的数字数据执行预定处理(如噪声去除)，输出指示针对信号检测电路105的信号检测定时的控制信号，并且输出指示针对扫描信号控制电路104的读出定时的控制信号。
本示例性实施方式的控制部106由微型计算机构成，并且配备有中央处理单元(CPU)、ROM、RAM，以及非易失性存储部(如闪速存储器)。控制部106针对已被执行了上述预定处理的图像信息执行处理(插值处理)，该处理插入放射线检测像素20B的图像信息以由此生成由已照射了像素的放射线所表示的图像。即，控制部106基于上述预定处理后的图像信息，插入放射线检测像素20B的图像信息，由此生成由照射了像素的放射线所表示的图像。
图2是例示第一示例性实施方式的间接转换型放射线检测元件10的结构的平面图。图3是沿图2的放射线成像像素20A的直线A-A截取的截面图。图4是沿图2的放射线检测像素20B的直线B-B截取的截面图。
如图3所示，在放射线检测元件10的放射线成像像素20A中，扫描线101(参见图2)和栅极2形成在包括无碱玻璃等的绝缘基板1上，并且扫描线101和栅极2连接起来(参见图2)。其中形成有扫描线101和栅极2的布线层(下面称作“第一信号线层”)由Al和/或Cu形成，或者由主要由Al和/或Cu组成的分层膜形成。然而，布线层的材料不限于此。
在第一信号线层上，绝缘膜15形成在一个表面上，并且栅极2顶部的部分充当TFT开关4中的栅极绝缘膜。绝缘膜15例如通过化学汽相淀积(CVD)膜形成法由例如SiNx等形成。
岛形的半导体有源层8形成于各栅极2上的绝缘膜15之上。该半导体有源层8是TFF开关4的沟道部分，并且例如由非晶硅膜形成。
源极9和漏极13形成在前述层之上。在形成有源极9和漏极13的布线层中，形成有信号线3。源极9连接至信号线3(参见图2)。形成有源极9、漏极13以及信号线3的布线层(下面，称作“第二信号线层”)由Al和/或Cu，或者由主要由Al和/或Cu组成的分层膜形成。然而，第二信号布线层的材料不限于此。接触层(该图中未示出)形成在半导体有源层8与源极9和漏极13两者之间。该接触层是掺杂了例如非晶硅等的掺杂半导体层。各TFT开关4都由栅极2、半导体有源层8、源极9以及漏极13构成。在这些TFT开关4中，由于下电极11所收集和积蓄的电荷的极性，源极9和漏极13可以是相反的。
在第二信号线层之上，为了保护TFT开关4和信号线3，在基板1上设置有像素20的区域的大体整个表面(大体整个区域)上形成TFT保护膜层30。该TFT保护膜层30例如通过CVD膜形成方法由例如SiNx等形成。
涂敷的层间绝缘膜12形成在TFT保护膜层30上。该层间绝缘膜12由具有低介电常数(相对介电常数εr＝2至4)的感光有机材料(例如，正感光丙烯酸树脂：一种萘醌二叠氮基正光敏剂与基础聚合物混合在一起的材料，该基出聚合物包括甲基丙烯酸和缩水甘油基甲基丙烯酸酯二者的共聚物)按1μm至4μm的膜厚度形成。
在根据本示例性实施方式的放射线检测元件10中，设置在层间绝缘膜12上方与下方的金属之间的电容因层间绝缘膜12而保持较低。而且，层间绝缘膜12还具有作为平坦化膜的功能，并且使其下的层的台阶平坦化。在根据本示例性实施方式的放射线检测元件10中，接触孔17形成在层间绝缘膜12和TFT保护膜层30二者与漏电极13相对的位置处。
传感器部103的下电极11形成在层间绝缘膜12上，以在填充接触孔17时覆盖像素区。下电极11连接至TFT开关4的漏电极13。如果后面描述的半导体层21的厚度为大约1μm，则对于下电极18的材料来说，基本上不存在限制，只要该材料为导电材料即可。因此，下电极11由诸如铝基材料、ITO等的导电金属形成。
然而，在半导体层21的膜厚度较薄(大约0.2μm至0.5μm)的情况下，光可能不被半导体层21充分吸收，因此需要采取措施以防止因光照射到TFT开关4上而造成漏电流增大。因此，在这种情况下，下电极11优选为以具有光阻挡能力的金属作为主要成分的合金或分层膜。
半导体层21形成在下电极11上，并且用作光电二极管。在本示例性实施方式中，采用了具有PIN结构的光电二极管，其中，n+层、i层以及p+层(n+非晶硅、非晶硅、p+非晶硅)彼此层叠作为半导体层21。因此，在本示例性实施方式的半导体层21中，n+层21A、i层21B以及P+层21C按这个顺序从底层开始层叠地形成。i层21B由于光的照射而生成电荷(自由电子和自由空穴对)。n+层21A和p+层21C用作接触层，它们分别将下电极11和上电极22与i层21B电连接。i层21B对应于本发明的光电转换层。
在本示例性实施方式中，下电极1形成有比半导体层21大的表面积。而且，TFT开关4的光照射侧被半导体层21覆盖。因此，在本示例性实施方式中，像素区内的可以接收光的表面积的比例(称作填充因数)较大，从而可以抑制光入射在TFT开关4上。
单个上电极22形成在各半导体层21上。上电极22例如利用具有高透光率的材料(例如，ITO、铟锌氧化物(IZO)等)形成。在根据本示例性实施方式的放射线检测元件10中，各传感器部103都被构造成包括上电极22、半导体层21及下电极11。
为覆盖各半导体层21，涂敷的层间绝缘膜23形成在层间绝缘膜12、半导体层21及上电极22上，以使在与上电极22相对应的部分处具有开口27A。
在层间绝缘膜23上，公共电极线25通过Al和/或Cu形成，或由主要由Al和/或Cu组成的分层膜形成。接触焊盘27在开口27A附近形成，并且公共电极线25经由层间绝缘膜23中的开口27A电连接至上电极22。
另一方面，如图4所示，TFT开关4形成在放射线检测元件10的放射线检测像素20B中，使得源极9和漏极12彼此接触。即，TFT开关4的源极和漏极在放射线检测像素20B中短路。因此，在放射线检测像素20B中，不管TFT开关4的开关状态如何，下电极1中收集的电荷都流出至信号线3。
在如上所述地构成的放射线检测元件10中，如需要，保护层可以由具有低光吸收特性的绝缘材料形成，并且利用在该保护层的表面上形成的具有低吸光特性的粘合剂树脂附着例如由GOS等构成的闪烁体。
接下来，下面将描述用于形成放射线检测像素20B的方法的示例。当放射线检测元件10的有源区大于光掩模时，如图5所示地划分有源区50，并且针对各个划分区执行曝光。在图5的示例中，有源区50被划分成5×6个曝光(shot)。图5例示了所划分的区域。在第一示例性实施方式中，利用在形成放射线检测元件10的第二信号线层时的两种光掩模来执行曝光。在区域“曝光A”中，利用在某些像素20中形成为使得源极9和漏极13彼此接触的光掩模来执行曝光。此外，在区域“曝光B”中，利用在某些像素20中形成为使得源极9和漏极13彼此隔开的光掩模来执行曝光。应注意到，在用于曝光A的光掩模中，优选地使像素20B按等于或大于一个像素的间隔彼此分开地形成，使得像素20B不连续设置。因此，与其中连续设置放射线检测像素20B的情况相比，在控制部106中通过插值化处理生成的图像的图像质量变高。
这里，如图6所示，优选地使放射线检测像素20B以这样的方式形成在放射线检测元件10中：多个放射线检测像素20B针对特定信号线3(这里，信号线3中的D2和D6)设置。在图6中，放射线检测元件10按简化方式示出，但在例如设置有1024条信号线3的情况下，每128条线选出八条信号线3，并且在所选出的八条信号线3中每64个像素形成十六个像素20B。在这种情况下，像素20B的设置位置变得均匀。而且，在这种情况下，像素20B的数量变为128，并且在存在1024×1024个像素的情况下，像素20B占全部像素20的0.01％。放射线检测像素20B与全部像素20之比不限于此。可设想各种比率，并且这个比率还可以基于控制部106中的插值化处理的精度等来确定。例如，在通过插值化处理所生成的图像的图像质量高的情况下，放射线检测像素20B与全部像素20之比例如可以大约为1％，或者百分比甚至可以提升更多。
下面，将参照图7来描述第一示例性实施方式的放射线成像装置对放射线图像进行成像时的操作流程。
在放射线检测元件10中，即使在放射线检测元件10没有被放射线照射时也由暗电流等生成电荷，并且电荷在像素20中积蓄。因此，在待机状态期间，放射线成像装置100重复执行复位操作，其中，放射线成像装置100提取并去除像素20中已积蓄的电荷。在校正因暗电流等而在放射线图像中生成的噪声(偏移)时，利用了由已经通过复位操作读出的电荷所产生的信息。
放射线成像装置100被设置成，通过检测到放射线的照射开始而开始对放射线图像进行成像，并且开始在放射线检测元件10的像素20中积蓄电荷。当要执行放射线成像时，通知放射线成像装置100转入成像模式。
当放射线成像装置100被通知转入成像模式时，放射线成像装置100转入执行放射线检测的放射线检测等待状态。当放射线成像装置100检测到放射线时，其转入在放射线检测元件10中积蓄电荷的电荷积蓄状态。在检测到放射线后的预定时段后，放射线成像装置100转入读出已积蓄的电荷的电荷读出状态。在结束读出电荷之后，放射线成像装置100转入待机状态。
图8和图9是例示第一示例性实施方式的放射线成像装置100对放射线图像进行成像时的信息操作流程的时序图。
在待机状态的情况下，控制部106控制扫描信号控制电路104，使得如图8所示，控制部106使接通(ON)信号(电势VgH的信号)从扫描信号控制电路104每次一条扫描线地依次输出到扫描线101，每次一行地依次接通连接至扫描线101的TFT开关4，并且执行电荷提取。因此，像素20中已积蓄的电荷每次一行地依次流出至信号线3作为电信号。在动作状态为待机状态时经过预定时段后，控制部106重复复位操作，其中，使接通信号每次一条扫描线地依次输出至扫描线101，提取放射线检测元件10的各个像素20中已积蓄的电荷，并且复位一个帧的值。
控制部106在被通知转入成像模式时转入放射线检测等待状态。在放射线检测等待状态期间，如图9所示，控制部106控制扫描信号控制电路104向扫描线101输出断开(OFF)信号(具有电势Vgl的信号)。此外，控制部106使信号检测电路105在预定时段1H中将流过连接至放射线检测像素20B的信号线3(在图6中，信号线D2和D6中的至少一条，例如，信号线D2)的电信号转换成数字数据，由此检测放射线。因此，控制部106重复进行采样。在信号检测电路105中，放大电路放大流经信号线D2的电信号，以将该电信号转换成数字数据，并将该数字数据输出至控制部106。应注意到，预定时段1H被安排为与执行图像读出或通过从扫描信号控制电路104每次一条扫描线地依次向扫描线101输出接通信号的复位操作时一行的周期相同。然而，该预定时段1H可以比图像读出或针对一行执行复位操作的时段短。
放射线成像装置100与生成放射线的放射线生成装置间隔地设置，并且放射线成像装置100被已经透射穿过被检查者的放射线照射。
当利用放射线照射放射线成像装置100时，放射线被闪烁体吸收并转换成可见光。可以利用放射线从放射线检测元件10的正面和背面来照射放射线成像装置100。利用由闪烁体从放射线转换成的可见光来照射像素20的传感器部103。
在传感器部103中，当传感器部103被光照射时，在内部生成电荷。所生成的电荷被下电极11收集。
在放射线成像像素20A中，在下电极11中收集的电荷因漏极12和源极9没有短路而积蓄。另一方面，在放射线检测像素20B中，在下电极11中收集的电荷因漏极13和源极9短路而在信号线3中流动。
在本示例性实施方式中，如图6所示，针对特定信号线3(这里，信号线3中的D2和D6)选择性地设置放射线检测像素20B。针对各条特定信号线3，累积从放射线检测像素20B流出的电信号。即，通过在特定信号线3设置多个放射线检测像素20B，由放射线得到的电信号的电平变化变大，因此可以提升检测放射线的精度。
控制部106对像素20B所连接到的信号线3(在图6的情况下，D2和D5中至少一条；例如，D2)的数字数据(由信号检测电路105从电信号转换而来)的值与用于放射线检测的预定阈值进行比较。接着，控制部106基于该数字数据的值是否等于阈值或大于阈值来确定像素是否被放射线照射。
当检测到放射线的照射时，在经过预定积蓄时段后，控制部106控制扫描信号控制电路104，以使接通信号从扫描信号控制电路104每次一条扫描线地依次输出至扫描线101。接着，扫描信号控制电路104经由扫描线101向TFT开关4的栅极2依次施加接通信号。因此，放射线检测元件10的像素20A的TFT开关4依次接通，并且与像素20A中已积蓄的电荷相对应的电信号流出到信号线3。信号检测电路105将流过信号线3的电信号转换成数字数据。控制部106针对从电信号转换成的数字数据执行预定处理，针对已被执行预定处理的图像信息执行插入放射线检测像素20的图像信息的插值处理，并且生成已由照射了像素的放射线所表示的图像。
这样，根据本示例性实施方式，通过在放射线检测元件10的能够拍摄放射线图像的成像区中设置放射线成像像素20A和放射线检测像素20B，即使当被放射线照射的区域被设置得窄时，也可以可靠地检测放射线。
而且，根据本示例性实施方式，还可以由用于进行放射线成像的信号检测电路105执行放射线照射的检测，因此不需要单独设置检测电路。
而且，根据本示例性实施方式，通过赋予放射线检测像素20B与放射线成像像素20A相同的形状，并且分散地设置这些放射线检测像素20B，可以防止生成伪像和成像放射线图像的图像质量的劣化。
在第一示例性实施方式的放射线成像装置100中，因为电信号不管放射线检测像素20B的TFT开关4的开关状态如何都从信号线3流出，所以即使在扫描信号控制电路104向各条扫描线101输出断开信号的断开时段期间，也可以通过信号检测电路105中的采样来检测放射线。
而且，根据本示例性实施方式的放射线成像装置100检测到放射线的照射开始，并且开始在像素20中积蓄电荷。因此，在检测到利用放射线照射之前的时段中照射像素的放射线不再对放射线图像有贡献。然而，因为在正常成像时放射线照射的时段等于或大于100ms，而周期1H大约为100μs，所以可以实际上没有损耗地利用照射像素的放射线。
而且，在根据本示例性实施方式中，与仅设置一个放射线检测像素20B的情况相比，通过在特定信号线3上密集地设置多个放射线检测像素20B(在本示例性实施方式中，16个像素)，可以获得相当于多倍(在本示例性实施方式中，16倍)的电荷增加。因此，可以在存在很少放射线能量的阶段检测到放射线照射，并且放射线成像装置100可以转入积蓄动作。即，本示例性实施方式可以减少放射线损耗。具体来说，利用X射线，响应特性较慢，并且存在高能量不出现在照射的初始阶段的许多情况。为此，通过在特定信号线3上密集地设置多个放射线检测像素20B，可以改进检测X射线照射开始的精度。
第二示例性实施方式
接下来，将描述本发明的第二示例性实施方式。
第二示例性实施方式的放射线检测元件10和放射线成像装置100的构造以及在对放射线图像进行成像时的操作流程与第一示例性实施方式相同(参见图1至图7)。因此，略去了对它们的描述。
图10是例示在第二示例性实施方式的放射线成像装置100对放射线图像进行成像时的详细操作流程的时序图。
控制部106在被通知转入成像模式时转入放射线检测等待状态。在放射线检测等待状态期间，控制部106控制扫描信号控制电路104向各条扫描线101输出断开信号。此外，控制部106使信号检测电路105在预定时段1H中将流过连接至放射线检测像素20B的信号线3(在图6中，信号线D2和D6中的至少一条，例如，信号线D2)的电信号转换成数字数据，由此检测放射线。因此，控制部106重复进行采样。
然而，如果放射线检测等待时间较长，则可能因暗电流而在各像素20中积蓄电荷。因此，在第二示例性实施方式中，控制部106执行复位操作。在复位操作中，控制部106控制扫描信号控制电路104向所有扫描器101输出接通信号，由此，提取各像素20中积蓄的电荷。
控制部106对连接至放射线检测像素20B的信号线3的数字数据(由信号检测电路105从电信号转换而来)的值与预定放射线检测阈值进行比较。接着，控制部106基于该数字数据的值是否等于或大于阈值来确定是否检测到放射线。
当检测到放射线照射时，控制部106停止复位操作并且允许在放射线检测元件10的放射线成像像素20A中积蓄电荷。在经过预定积蓄时段后，控制部106控制扫描信号控制电路104，使接通信号从扫描信号控制电路104每次一条扫描线地依次输出至扫描线101。接着，扫描信号控制电路104经由扫描线101向TFT开关4的栅极2依次施加接通信号。因此，放射线检测元件10的放射线成像像素20A的TFT开关4依次接通，并且与放射线成像像素20A中已积蓄的电荷相对应的电信号流出至信号线3。信号检测电路105将流过信号线3的电信号转换成数字数据。控制部106针对从电信号转换成的数字数据执行预定处理，针对已被执行了预定处理的图像信息执行插入放射线检测像素20的图像信息的插值处理，并且生成由已照射了像素的放射线所表示的图像。
根据第二示例性实施方式，在放射线检测等待状态期间，电信号由于复位操作也在信号线3中流动。然而，因为在特定信号线3中设置多个放射线检测像素20B，所以可以根据电信号电平而彼此容易地区分放射线照射和复位操作。
根据第二示例性实施方式，如果在向所有扫描线101输出接通信号的复位操作时执行放射线照射，则利用时段1H的延迟来检测放射线。然而，如上所述，在正常成像时，放射线照射时段是100ms或更长，而预定时段1H为大约100μs，因此可以将放射线的损耗抑制成大约0.1％。
根据第二示例性实施方式，因为复位操作是通过向所有扫描线101输出接通信号来执行的，所以可以不生成因复位操作的停止而造成的图像的台阶。
第三示例性实施方式
下面，将描述本发明的第三示例性实施方式。
第三示例性实施方式的放射线检测元件10和放射线成像装置100的构造以及在对放射线图像进行成像时的操作流程与第一示例性实施方式相同(参见图1至图7)。因此，略去对它们的描述。
图11是例示在第三示例性实施方式的放射线成像装置100对放射线图像进行成像时的详细操作流程的时序图。
控制部106在被通知转入成像模式时转入放射线检测等待状态。在放射线检测等待状态期间，控制部106控制扫描信号控制电路104向各条扫描线101输出断开信号。此外，控制部106使信号检测电路105在预定时段1H中将流过连接至放射线检测像素20B的信号线3(在图6中，信号线D2和D6中的至少一条，例如，信号线D2)的电信号转换成数字数据，由此检测放射线。因此，控制部106重复进行采样。
然而，如果放射线检测等待时间较长，则可能因暗电流而在各像素20中积蓄电荷。因此，在第三示例性实施方式中，由控制部106执行复位操作。在该复位操作中，控制部106控制扫描信号控制电路104每次一条扫描线地向各条扫描线101输出接通信号，每次一行地依次接通连接至扫描线101的TFT开关4，由此提取各像素20中积蓄的电荷。
控制部106对连接至放射线检测像素20B的信号线3的数字数据(由信号检测电路105从电信号转换而来)的值与预定放射线检测阈值进行比较。接着，控制部106基于该数字数据的值是否等于阈值或大于阈值来确定是否检测到放射线。
当检测到放射线照射时，控制部106停止复位操作并且允许在放射线检测元件10的放射线成像像素20A中积蓄电荷。在经过预定积蓄时段后，控制部106控制扫描信号控制电路104，使接通信号从扫描信号控制电路104每次一条扫描线地依次输出至扫描线101。接着，扫描信号控制电路104经由扫描线101向TFT开关4的栅极2依次施加接通信号。因此，放射线检测元件10的放射线成像像素20A的TFT开关4依次接通，并且与放射线成像像素20A中已积蓄的电荷相对应的电信号流出至信号线3。信号检测电路105将信号线3中流动的电信号转换成数字数据。控制部106针对从电信号转换成的数字数据执行预定处理，针对已被执行预定处理的图像信息执行插入放射线检测像素20的图像信息的插值处理，并且生成由已照射了像素的放射线所表示的图像。
而且，根据本示例性实施方式，在放射线检测等待状态期间，由复位操作得到的电信号也在信号线3中流动。然而，因为在特定信号线3中设置多个放射线检测像素20B，所以本示例性实施方式可以容易地根据电信号电平来区分放射线照射与复位操作。
而且，根据本示例性实施方式，在放射线检测等待时段期间，执行与在待机状态中相同的复位操作。因此，在本示例性实施方式中，可以获取用于偏移校正的最近的数据。由于放射线检测元件10的像素20中生成的偏移可以根据放射线检测元件10的状态而随着时间改变，所以可以通过基于用于偏移校正的最近数据执行校正来减少放射线图像中的噪声。
而且，根据本示例性实施方式，当已经检测到放射线照射时，停止复位操作。因此，本示例性实施方式可以将因复位操作而产生的放射线损耗保持为一条线。在放射线照射开始时放射线较小的情况下，因为放射线损耗的比率较小，所以本示例性实施方式可以不加改变地使用该图像。作为停止复位操作的结果，在图像中，在放射线图像中停止复位操作的行处出现台阶。然而，该台阶可以通过根据与该台阶相邻的行的图像信息执行插值处理来校正。
第四示例性实施方式
下面，将描述本发明第四示例性实施方式。
第四示例性实施方式的放射线检测元件10和放射线成像装置100的构造以及在对放射线图像进行成像时的操作流程与第一示例性实施方式相同(参见图1至图7)。因此，略去对它们的描述。
图12是例示在第四示例性实施方式的放射线成像装置100对放射线图像进行成像时的详细操作流程的时序图。
在第四示例性实施方式的放射线成像装置100中，与第一示例性实施方式类似地重复进行采样。在进行采样时，扫描信号控制电路104向各条扫描线101输出断开信号(具有电势Vgl的信号)。此外，信号检测电路105在预定时段1H中将连接至放射线检测像素20B的信号线3(在图6中，信号线D2和D6中的至少一条，例如，信号线D2)中流动的电信号转换成数字数据，由此检测放射线。
即使在检测到放射线照射之后，控制部106也重复进行采样，其中，信号检测电路105在预定时段1中将流过连接至放射线检测像素20B的信号线3的电信号转换成数字数据，以检测放射线。
当结束从放射线生成装置照射放射线时，放射线检测像素20B中生成的电荷减少，并且在信号线3中流动的电信号电平降低。
控制部106对连接至放射线检测像素20B的信号线3的数字数据(由信号检测电路105从电信号转换而来)的值与预定放射线检测阈值进行比较。接着，控制部106基于该数字数据的值是否等于或小于阈值来确定放射线照射是否已经结束。
当检测到放射线的照射结束时，控制部106从检测到放射线照射结束时起在预定结束待机时段待机。接着，控制部106控制扫描信号控制电路104每次一条扫描线地向各条扫描线101输出接通信号，因此每次一行地接通连接至扫描线101的TFT开关4。因此，控制部106读出在放射线检测元件10的各像素20A中积蓄的电荷，并且生成由所读出的电信号表达的图像。应注意到，一检测到放射线的照射结束，控制部106就可以控制扫描信号控制电路104每次一条扫描线地依次向扫描线101输出接通信号。
根据第四示例性实施方式，放射线检测元件10和放射线成像装置100可以通过在照射放射线时对连接至放射线检测像素20B的信号线3执行采样来检测放射线照射的结束定时。
第五示例性实施方式
下面，将描述本发明的第五示例性实施方式。
第五示例性实施方式的放射线检测元件10和放射线成像装置100的构造以及在对放射线图像进行成像时的操作流程与第一示例性实施方式相同(参见图1至图7)。因此，略去对它们的描述。
如上所述，即使在未利用放射线照射放射线检测元件10时，也因暗电流等生成电荷并且积蓄在各像素20中。因此，即使在待机状态中，也在放射线成像装置100中反复执行复位操作，以提取并去除在放射线检测元件10的各像素20中积蓄的电荷。通过复位操作，即使在不执行放射线照射，由于因暗电流等而生成的电荷，电信号(所谓的偏移)也在各条信号线3中流动。与通过复位操作读出的电荷有关的信息被用于校正因暗电流等在放射线图像中生成的偏移。
在放射线检测元件10中，有时可能因各种干扰因素(如震动或温度)而在各条信号线3中生成噪声。因此，在各条信号线3中流动的电信号可以包括由暗电流和噪声等造成的偏移。具体地说，由干扰因素等造成的噪声可极大地改变电信号。
因此，在将流过在连接至放射线检测像素20B的信号线3(图6中，信号线D2和D6中的至少一条)的电信号转换成数字数据的情况下，将该数字数据的值与预定放射线检测阈值进行比较且控制部106基于该数字数据的值是否等于阈值或大于阈值来确定是否检测到放射线的情况下，必需增大放射线检测阈值，以便防止因加诸于各条信号线3上的噪声而造成错误地检测到放射线的照射开始。然而，如果增大放射线检测阈值，则可能使检测放射线照射的定时延迟。
因此，在第五示例性实施方式中，如图13所示，重复地执行采样。在进行采样时，信号检测电路105在预定时段1H中将流过连接至放射线检测像素20B的信号线3(在图13中，信号线D2和D6中的至少一条，在这种情况下，信号线D6)的电信号与流过未连接至放射线检测像素20B的信号线3(在图13中，信号线D1、D3至D5、D7以及D8，在这种情况下，信号线D7)的电信号两者都转换成数字数据，以检测放射线。如果在各条信号线3中生成相似噪声，则未连接至放射线检测像素20B的任一条号线3都可以被用于与连接至放射线检测像素20B的信号线3一起执行采样。然而，如果所生成的噪声根据信号线3的位置而不同，则位于连接至放射线检测像素20B的采样目标信号线3附近并连接至同一个信号检测电路105的信号线3可被用作采样目标信号线3。在第五示例性实施方式中，对靠近连接至放射线检测像素20B的采样目标信号线D6设置的信号线D7执行采样。
在信号线3中流动的信号被信号检测电路105转换成数字数据。控制部106从连接至放射线检测像素20B的信号线D6的数字数据的值中减去未连接至放射线检测像素20B的信号线D7的数字数据的值。接着，控制部106将数字数据的减去后的值与预定放射线检测阈值进行比较，并且基于该数字数据的值是否等于阈值或大于阈值来确定是否检测到放射线。
图14是例示在第五示例性实施方式的放射线成像装置100对放射线图像进行成像时的详细操作流程的时序图。
在第五示例性实施方式的放射线成像装置100中，与第一示例性实施方式类似地重复执行采样。在进行采样时，扫描信号控制电路104向各条扫描线101输出断开信号(具有电势Vgl的信号)。此外，信号检测电路105在预定时段1H中将流过连接至放射线检测像素20B的信号线3(在图13中，例如，信号线D6)的电信号和流过未连接至放射线检测像素20B的信号线3(在图13中，例如，信号线D7)的电信号都转换成数字数据，由此检测放射线。在信号检测电路105中，放大电路放大流过信号线D6的电信号和流过信号线D7的电信号，以将这些电信号转换成数字数据，并且将它们输出至控制部106。
在第五示例性实施方式中，即使在放射线检测等待状态下，控制部106也与第三示例性实施方式的待机状态类似地执行复位操作。在复位操作中，控制部106控制扫描信号控制电路104向扫描线101依次输出接通信号，并且控制扫描信号控制电路104依次接通连接至扫描线101的TFT开关4，由此提取各像素20中积蓄的电荷。
信号线3中流动的信号被信号检测电路105转换成数字数据。控制部106从连接至放射线检测像素20B的信号线D6的数字数据的值中减去未连接至放射线检测像素20B的信号线D7的数字数据的值。接着，控制部106对数字数据的减去后的值与预定放射线检测阈值进行比较，并且基于该数字数据的值是否等于阈值或大于阈值来确定是否检测到放射线。
图15示出了第五示例性实施方式的放射线检测元件10的信号线3D6和D7的等效电路。图15示出了由信号线3和扫描线101的交叉而造成的电容作为各交叉部分中的电容器。
如果各条信号线3中的干扰因素造成噪声，则因为信号线3D6和D7彼此相邻而可以在信号线3D6和D7中生成大体相同的噪声。而且，当照射放射线时，电信号从放射线检测像素20B流入信号线D6中。
因此，通过将流过信号线3D6和D7的电信号转换成数字数据并且从信号线D6的数字数据的值中减去信号线D7的数字数据的值，可以抵消噪声分量。
根据第五示例性实施方式，即使各条信号线3中的干扰因素造成噪声，也可以通过从连接至放射线检测像素20B的信号线D6的数字数据的值中减去未连接至放射线检测像素20B的信号线D7的数字数据的值来抵消噪声分量。而且，如果在信号线3中生成相似的偏移，也可以抵消偏移分量的值。因此，因为可以抵消噪声分量或偏移分量，所以不必因考虑噪声分量而增大放射线检测阈值。因此，可以更早地检测到放射线照射的开始。
在第一至第五示例性实施方式中，TFT开关4是通过使放射线检测像素20B中的源极和漏极短路而形成的。另选地，例如，传感器部103可以直接连接至信号线3，而不需要在其间形成TFT开关4。
例如，如图16所示，在放射线检测像素20B中，源极9和漏极13可以在不设置栅极2的情况下连接起来，并且半导体有源层8、传感器部103的下电极11以及信号线3可以电连接以形成连接线80。在这种情况下，如图17所示，在放射线成像像素20A中，传感器部103通过TFT开关4电连接至信号线3。另一方面，在放射线检测像素20B中，未设置TFT开关4，传感器部103直接连接至信号线3。
在第一至第五示例性实施方式中，TFT开关4是通过使放射线检测像素20B的源极和漏极短路而形成的。另选的是，例如，连接线82可以形成在漏电极13的中间，并且连接线82可以连接至信号线3，如图18所示。即使在这种情况下，TFT开关4的源极和漏极也大体短路。在如第一至第五示例性实施方式以及图18所示那样使TFT开关4的源极和漏极短路的情况下，如图19所示，栅极2可以与扫描线101分隔开地形成。
例如，如图21所示，在放射线检测像素20B中，可以形成连接线82，以通过连接线82和接触孔17连接传感器部103和信号线3，并且可以将漏电极13和接触孔17电切断。
在放射线检测像素20B中，在如图2和图4所示那样使TFT开关4的源极9和漏极13短路的情况下，栅极2与漏极13之间的电容Cgd变得大于放射线成像像素20A的栅极2与漏极13之间的电容。因此，在放射线检测元件10中，由于连接至放射线检测像素20B的信号线3与未连接至放射线检测像素20B的其它信号线3之间的线路电容的差异，可以产生偏移电荷量的差异。
另一方面，在放射线检测像素20B中，在如图16所示那样不设置栅极2和半导体有源层8地连接源极9和漏极13的情况下，电容Cgd因去除了TFT开关4而变为零。然而，在放射线检测元件10中，连接至放射线检测像素20B的信号线3与未连接至放射线检测像素20B的信号线3之间的线路电容的差异增大，产生了连接至放射线检测像素20B的信号线3与未连接至放射线检测像素20B的信号线3之间的馈通电压的差异，并由此生成偏移电荷量中的差异。
另一方面，在放射线检测像素20B中，在如图18所示那样在漏极13的中间形成连接线82以连接传感器部103和信号线3的情况下，连接至放射线检测像素20B的信号线3与未连接至放射线检测像素20B的信号线3之间的线路电容的差异可以减小。在放射线检测像素20B中，当如图21所示那样在形成连接线82以连接传感器部103和信号线3的同时电切断漏极13和接触孔17时，连接至放射线检测像素20B的信号线3与未连接至放射线检测像素20B的信号线3之间的线路电容的差异可以进一步减小。
这里，在馈通电压和线路电容方面，对放射线检测像素20B(下面称为像素20B-1，其中，TFT开关4的源极9和漏极13如图2和图4所示地短路)、放射线检测像素20B(下面称为像素20B-2，其中，如图16所示未设置栅极2和半导体有源层8地连接源极9和漏极13)、放射线检测像素20B(下面称为像素20B-3，其中，如图18所示在漏极13中间形成用于连接传感器部103和信号线3的连接线82)以及放射线检测像素20B(下面称为像素20B-4，其中，如图21所示在形成连接线82以连接传感器部103和信号线3的同时电切断漏极13和接触孔17)进行专门比较。
如果以上的放射线检测像素20B的电容和电压如下所示，
Cgd：栅极2与漏极13之间的电容，
Vpp：Vgh(接通TFT开关4的控制信号的电压)-Vgl(断开TFT开关4的控制信号的电压)，
Ca-Si：TFT开关4的沟道部分的电容，
Cgs：栅极2与源极9之间的电容，
Ctft：各个TFT开关4对扫描线101的电容的贡献量，
Cpd：传感器部103的电容，以及
Csd：包括下电极11的像素20两侧的下电极11与信号线3之间的电容，
则如下所示地获得放射线成像像素20A和像素20B0-1至20B-4的馈通电荷ΔQ。
像素20A：ΔQ＝Cgd×Vpp                                (1)
像素20B-1：ΔQ＝(Cgd+Ca-Si+Cgs)×Vpp≈4Cgd×Vpp       (2)
像素20B-2：ΔQ＝0                                     (3)
像素20B-3：ΔQ＝(Cgd+Cgs)×Vpp＝2Cgd×Vpp             (4)
像素20B-4：ΔQ＝Cgd×Vpp                              (5)
因此，优选像素20B-4，其馈通电荷ΔQ接近于放射线成像像素20A的馈通电荷，并且像素20B-3比像素20B-1更优选。
另一方面，可以如下所示地获得放射线成像像素20A和像素20B-1至20B-4的各个TFT开关4对扫描线101的电容的贡献量Ctft。
像素20A：Ctft＝Cgd+Cgs//(Cpd+Csd)
      ＝Cgd+{Cgs(Cpd+Csd)/(Cgs+Cpd+Csd}
其中，由于(Cpd≥Cgs)且(Cpd≥Csd)，因此可以略去Cgs和Csd，
       ≈Cgd+Cgs≈2Cgd                      (6)
像素20B-1：Ctft＝Cgd+Ca-Si+Cgs≈4Cgd       (7)
像素20B-2：Ctft＝0                         (8)
像素20B-3：Ctft＝Cgd+Cgs≈2Cgd             (9)
像素20B-4：Ctft＝Cgd                       (10)
因此，为了将线路电容中的变化抑制得小，优选像素20B-3，其电容Ctft接近于放射线成像像素20A的电容。
由于馈通电荷对图像质量具有很大影响，因此可以通过采用像素20B-4的构造来使放射线检测像素20B的馈通分量与其它像素的馈通分量匹配。因此，放射线检测像素20B的偏移值改变的现象可以得到抑制。即使在像素20B-3的构造中，与像素20B-1相比，也可以将馈通电容减少一半。
而且，在第五示例性实施方式中，在预定时段1H中，对流过连接至放射线检测像素20B的信号线D6的电信号和流过靠近信号线D6设置且未连接至放射线检测像素20B的信号线D7的电信号执行采样，并且通过从信号线D6的数字数据的值中减去信号线D7的数字数据的值来抵消噪声。然而，本发明不限于此，例如，如图20所示，可以对流过设置在信号线D6两侧的信号线3D5和D7的电信号执行采样。接着，可以获得信号线3D5和D7的数字数据的值的平均值，并且可以从信号线D6的数字数据的值中减去该平均值。即，在另选的示例性实施方式中，可以检测流过未连接至放射线检测像素20B的多条信号线3的电信号，以获取数字数据，可以从这些数字数据获得数字数据的值的平均值，并且可以从连接至放射线检测像素20B的信号线D6的数字数据的值中减去这些数字数据的平均值。在另选的示例性实施方式中，如果在各条信号线3中生成了相似的噪声，则可以将未连接至放射线检测像素20B的任何信号线3与连接至放射线检测像素20B的信号线3一起用于执行采样。然而，如果所生成噪声根据信号线3的位置而变化，则位于连接至放射线检测像素20B的采样目标信号线3附近且连接至同一个信号检测电路105的信号线3可以被用作采样目标信号线3。
在第五示例性实施方式中，连接至放射线检测像素20B信号线3(例如，D6)和未连接至放射线检测像素20B的信号线3(例如，D7)被用于进行采样。然而，可以在特定信号线D6中集中多个放射线检测像素20B，并且可以将数量少于连接至信号线D6的放射线检测像素20B的数量的放射线检测像素20B连接至信号线D7。
在第五示例性实施方式中，得到了流过连接至放射线检测像素20B的信号线3的电信号与流过未连接至放射线检测像素20B的信号线3(例如，D7)的电信号之间的差异。然而，本发明不限于此。可以在特定信号线3中集中多个放射线检测像素20B，并且当连接至成为比较基准的噪声检测用信号线3的放射线检测像素20B的数量少于连接至第一信号线3的放射线检测像素20B的数量时，放射线检测像素20B还可以连接至成为比较基准的噪声检测用信号线3。即，可以得到流过连接至放射线检测像素20B的一条信号线3的电信号与流过连接至数量比上述一条信号线上的放射线检测像素20B的数量少的放射线检测像素20B的另一信号线3的电信号之间的差异，例如，如图13、图17以及图20所示，数量比信号线D6上的像素的数量少的放射线检测像素20B可以连接至信号线D7。
第六示例性实施方式
下面，对本发明第六示例性实施方式进行描述。
第六示例性实施方式的放射线检测元件10和放射线成像装置100的构造以及在对放射线图像进行成像时的操作流程与第一示例性实施方式相同(参见图1至图7)。因此，略去对它们的描述。
在利用放射线检测像素20B检测放射线的放射线成像装置100中，流过信号线3的电信号的量根据检测到放射线的采样时段而变化。因此，为了改进放射线检测性能，优选地延长采样时段(预定时段1H中的采样时段1Hca)。
另一方面，在如上述示例性实施方式阐述的预定时段1H等于对一条扫描线101执行复位操作的时段(下面，称为复位时段1R)(1H＝1R)的情况下，当N为扫描线101的数量时，帧时段1F可以如下地获得。
帧时段：1F＝N×1R＝N×1H                (11)
因此，由于采样时段1Hca增加而延长了预定时段1H，所以延长了帧时段1F。
当在放射线检测等待状态期间执行放射线照射时(即，当在复位操作期间执行放射线照射时)，执行复位操作直至第Gn+1条扫描线，并且此后，立即转入积蓄时段。因此，可以在读出数据中生成因暗电流等所生成的电荷而由电信号造成的的偏移台阶(偏移值的台阶)(所谓的偏移)，并且可以在图像中生成台阶。注意，偏移台阶取决于帧时段1F的长度。
即，当Ioff_pd表示暗电流值时，所生成的偏移台阶可以如下得到。
偏移台阶：≤Ioff_pd×1H×N                (12)
因此，当帧时段1F随着增加的采样时段1Hca而延长时，偏移台阶可能增大并且有时可以可见地识别。
在第六示例性实施方式中，将信号检测电路105积蓄流过连接至放射线检测像素20B的信号线3(在图22中，信号线D6和D7中的至少一条，这种情况下，信号线D6)的电信号和流过未连接至放射线检测像素20B的信号线3(在图22中，信号线D1、D3至D5、D7以及D8中的至少一条，在这种情况下，信号线D7)的电信号的预定时段1H设置成对四条扫描线101执行复位操作的时段，即，预定时段1H＝复位时段1R×4。因此，缩短了帧时段1F以抑制所生成的偏移台阶。
这里，将参照图23来描述第六示例性实施方式中的信号检测电路105的构造和利用该信号检测电路105来积蓄电信号的操作。图23示出了聚焦在第六示例性实施方式的放射线成像装置100的信号检测电路105上的等效电路。如上所述，放射线成像装置100的信号检测电路105在其中并入了针对各条信号线3的放大电路200来放大输入的电信号。放大电路200由电荷放大电路形成，并且该放大电路200包括诸如运算放大器的放大器202、与放大器202并联连接的电容器C以及与放大器202并联连接的电荷复位开关SW1。
在放大电路200中，像素20的TFT开关4在电荷复位开关SW1处于断开状态时读出电荷(电信号)。接着，电容器C积蓄由TFT开关4读出的电荷。而且，根据所积蓄的电荷量来增大从放大器202输出的电压值。放大电路200的放大因数取决于电容器C的电容。
控制部106在预定时段1H(在第六示例性实施方式中，预定时段1H＝复位时段1R×4)中通过向电荷复位开关SW1施加电荷复位信号来控制电荷复位开关SW1的接通状态和断开状态。当电荷复位开关SW1被设置成接通状态时，放大器202的输入侧和输出侧短路，以放出电容器C的电荷。即，由TFT开关4读出的电荷在预定时段1H期间内在电容器C中积蓄，并且在预定时段1H结束时被放大电路200放大并输出。
当S/H(采样保持)开关SW5处于接通状态时，来自放大器202的电信号被输出至ADC(模数转换器，未示出)，并且ADC将作为模拟信号的电信号转换成数字信号。
图24是例示在第六示例性实施方式的放射线成像装置100对放射线图像进行成像时的详细操作流程的时序图。
在第六示例性实施方式的放射线成像装置100中，在扫描信号控制电路104向扫描线101依次输出接通信号和断开信号且信号检测电路105的放大电路200积蓄电荷的预定时段1H(采样时段1Hca)中执行四次复位操作。控制部106从与连接至放射线检测像素20B的信号线3(在图22中，例如，信号线D6)的电信号相对应的值中减去与未连接至放射线检测像素20B的信号线3(在图22中，例如，信号线D7)的电信号相对应的值。接着，控制部106对减去后的值与预定放射线检测阈值进行比较，并且基于减去后的值是否等于阈值或大于阈值来检测放射线。
在第六示例性实施方式中，因为扫描信号控制电路104在预定时段1H中向四条扫描线101输出用于执行复位操作的控制信号，所以可以得到复位时段1R＝预定时段1H/4。因此，帧时段1F可以如下地得到。
帧时段：1F＝N×1R＝N×预定时段1H/4        (13)
因此，可以看出，当对等式(11)与(13)进行比较时，帧时段在第六示例性实施方式中可以设置成1/4。
根据第六示例性实施方式，在延长采样时段1Hca的同时，可以缩短帧时段1F，并且帧时段还可以在整个放射线检测元件10中缩短。因此，可以使取决于帧时段1F的长度的偏移台阶得到抑制。
在第六示例性实施方式中，从与连接至放射线检测像素20B的信号线3的电信号相对应的值中减去与未连接至放射线检测像素20B的信号线3的电信号相对应的值，并且通过对减去后的值与预定阈值进行比较来执行放射线照射的检测。然而，本发明不限于此。例如，通过对与连接至放射线检测像素20B的信号线3的电信号相对应的值与预定阈值进行比较，可以执行放射线照射的检测。注意，在第六示例性实施方式中，在预定时段1H期间，对四条扫描线101执行复位操作。然而，本发明不限于此。在预定时段1H期间，可以对任意数量条扫描线101执行复位操作。
第七示例性实施方式
下面，将描述本发明的第七示例性实施方式。
第七示例性实施方式的放射线检测元件10和放射线成像装置100的构造以及在对放射线图像进行成像时的操作流程和第一示例性实施方式相同(参见图1至图7)。因此，略去对它们的描述。
在如第五示例性实施方式那样对连接至放射线检测像素20B的扫描线101执行复位操作的情况下，因为TFT开关4的电容大于放射线成像像素20A的电容，所以当未以放射线照射放射线成像像素20A时，与从放射线检测像素20B输出的电荷(电信号)相对应的信号值变得大于从放射线成像像素20A输出的信号值。另一方面，当以放射线照射放射线成像像素20A时，因为根据所照射的放射线而生成的电荷立即在信号线3中流动，所以一般来说，与从放射线检测像素20B输出的电荷量(电信号)相对应的信号值趋于变得小于从放射线成像像素20A输出的信号值。与从放射线检测像素20B输出的电荷(电信号)相对应的信号值还因像素20的驱动定时和信号电平而变化。
在放射线检测像素20B中，因为信号值如在第五示例性实施方式中阐述的那样不稳定，所以当基于与相邻信号线3(未连接至放射线检测像素20B的信号线3)的差值来执行检测时，可出现检测放射线照射的准确度的降低。
因此，在第七示例性实施方式中，控制部106执行控制，使得预定时段1H中的采样时段Hca不包括放射线检测像素20B的复位操作。即，控制部106通过将连接至具有不稳定的信号值的放射线检测像素20B的扫描线101接通来执行复位操作，并且控制信号检测电路105，使得读出电荷不在放大电路200中积蓄。
图25是例示在第七示例性实施方式的放射线成像装置100对放射线图像进行成像时的详细操作流程的时序图。
图25示出了连接至放射线检测像素20B的扫描线(G1和G5)的信号线D6的数据与连接至放射线检测像素20B的信号线D7的数据存在很大差异。如上所述，这示出了连接至放射线检测像素20B的扫描线101(G1和G5)的数据不稳定。
在预定时段1H期间，第七示例性实施方式的放射线成像装置100在操作上等同于第五示例性实施方式。然而，在第七示例性实施方式中，采样时段Hca(在放大电路200中积蓄电荷的积蓄时段)被去除了连接至放射线检测像素20B的扫描线101(在图23和图25中，G1和G5)的复位时段1R的量。
因此，在第七示例性实施方式中，采样时段Hca被确定为去除连接至放射线检测像素20B的扫描线101的复位操作的时段。因此，当执行对放射线照射的检测时，可以使与连接至放射线检测像素20B的信号线3的电信号相对应的信号值稳定。
因此，即使在各条信号线3中生成噪声，也可以抵消噪声分量或偏移分量，以在执行放射线照射的检测时提高检测的准确度。而且，由于无需增强放射线检测阈值，所以可以更早地检测到放射线照射的开始。
在第六和第七示例性实施方式中，由于在每隔三条扫描线101中设置放射线检测像素20B(四条信号线中一个放射线检测像素)，所以确定预定时段1H＝复位时段1R×4。另选的是，可以按另一方式来设置预定时段1H，只要该预定时段1H根据设置放射线检测像素20B的时段(连接扫描线101的时段)而固定即可。由于控制被执行为使得预定时段1H根据设置放射线检测像素20B的时段而固定，所以不在扫描线101中随机设置放射线检测像素20B，而是优选地按触点间隔设置放射线检测像素20B。
在第一至第七示例性实施方式中，放射线成像像素20A和放射线检测像素20B被设置为放射线检测元件10中的像素20。然而，例如，可以设置适于另一用途的像素。
应注意到，在第四示例性实施方式中描述的对放射线的照射结束的检测可以与第二、第三以及第五示例性实施方式中描述的对放射线的照射开始的检测结合起来。
在第五示例性实施方式中描述的噪声抵消可以与在第二至第四示例性实施方式中描述的对放射线的照射开始的检测结合起来。
在第四示例性实施方式中，描述了即使在检测到放射线照射之后，信号检测电路105也在预定时段1H中重复执行采样(其中，流过连接至放射线检测像素20B的信号线3的电信号被转换成数字数据以检测放射线)以检测放射线的照射结束的情况。然而，本发明不限于此。例如，可以累积每一次采样中检测到的数字数据以检测所照射的放射线的总量。通过检测所照射的放射线的总量，可以将放射线检测元件10用作AEC传感器。
而且，在上述示例性实施方式中，描述了将本发明应用于间接转换系统的放射线检测元件10的情况。然而，本发明还可以应用于将放射线直接转换成电荷并在半导体层中积蓄电荷的直接转换系统的放射线检测元件。
而且，在上述示例性实施方式中，描述了将本发明应用于通过检测X射线来检测图像的放射线成像装置100的情况。然而，本发明不限于此。例如，用作检测目标的放射线可以是X射线、可见光、紫外线、红外线、伽玛射线、粒子射线等中的任一种。
另外，在上述示例性实施方式中描述的放射线成像装置100的构造和放射线检测元件10的构造是示例，不言而喻，在不脱离本发明要点的范围内，可对它们的构造进行适当的改变。

Claims (18)

1.一种放射线检测元件，该放射线检测元件包括：
多条扫描线，它们彼此平行地设置；
多条信号线，它们彼此平行地设置，并且与所述扫描线交叉；以及
多个像素，它们设置在所述扫描线与所述信号线的交叉部，所述多个像素包括：
多个放射线成像像素，各放射线成像像素均包括传感器部和开关元件，所述传感器部基于放射线的照射或已从放射线转换成的光的照射来生成电荷，并且所述开关元件根据流过所述扫描线的控制信号的状态而接通和断开，其中，所述传感器部通过所述开关元件电连接至所述信号线，并且与所述传感器部中生成的电荷相对应的电信号根据所述控制信号的状态流过所述信号线，以及
多个放射线检测像素，各放射线检测像素均包括电连接至所述信号线的所述传感器部，其中，与在所述传感器部中生成的电荷相对应的电信号与所述控制信号的状态无关地流过所述信号线。
2.根据权利要求1所述的放射线检测元件，其中，所述放射线检测像素还包括：
连接线，其连接所述传感器部和所述信号线；以及
开关元件，其与所述放射线成像像素中包括的所述开关元件大体相同，
其中，所述传感器部通过所述放射线检测像素的所述开关元件电连接至所述信号线。
3.根据权利要求2所述的放射线检测元件，其中，所述放射线检测像素的所述开关元件与所述传感器部电隔离。
4.根据权利要求1所述的放射线检测元件，其中，所述放射线检测像素还包括短路开关元件，其中，所述传感器部通过所述短路开关元件电连接至所述信号线。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的放射线检测元件，其中，所述多个放射线检测像素按至少一个像素的间隔设置，并且所述多个放射线检测像素仅设置在所述多条信号线中的某些信号线处。
6.一种放射线成像装置，该放射线成像装置包括：
权利要求1所述的放射线检测元件；
控制信号输出部，其向所述多条扫描线输出所述控制信号；
数模转换部，其将流过所述多条信号线的电信号转换成数字数据；
生成部，其基于所述数字数据，通过插入所述放射线检测像素的图像信息来生成表达放射线图像的图像信息；以及
检测部，其基于已通过所述数模转换部由从所述放射线检测像素流入所述信号线的电信号转换来的所述数字数据，检测放射线的照射开始、放射线的照射结束以及所照射的放射线量中的至少一个。
7.根据权利要求6所述的放射线成像装置，其中，所述检测部检测放射线的照射开始，其中，所述检测部还包括：
控制部，在待机期间，所述控制部控制所述控制信号输出部以反复执行复位操作，向所述多条扫描线输出用于读出电荷的控制信号，以从所述放射线成像像素提取电荷，在对放射线图像进行成像时，当通过所述检测部检测到放射线的照射开始时，所述控制部控制所述控制信号输出部向所述多条扫描线输出禁止提取电荷的控制信号，并且在放射线的照射结束后，向所述多条扫描线输出执行电荷提取的控制信号。
8.根据权利要求7所述的放射线成像装置，其中，所述控制部控制所述控制信号输出部反复执行所述复位操作，直到在对放射线图像进行成像时由所述检测部检测到放射线的照射开始为止。
9.根据权利要求7所述的放射线成像装置，其中，所述控制部控制所述控制信号输出部向所述多条扫描线输出禁止提取电荷的控制信号，直到在对所述放射线图像进行成像时所述检测部检测到放射线的照射开始为止。
10.根据权利要求7所述的放射线成像装置，其中，在所述复位操作期间，所述控制信号输出部依次向所述多条扫描线或者同时向全部所述多条扫描线输出用于提取电荷的控制信号。
11.根据权利要求6所述的放射线成像装置，其中，在比用于对所述放射线图像进行成像的放射线照射时段短的时段内，所述数模转换部将流过所述信号线的电信号转换成所述数字数据，并且
其中，在所述时段内，所述检测部检测放射线的照射开始、放射线的照射结束以及所照射的放射线量中的至少一个。
12.根据权利要求6所述的放射线成像装置，其中，所述数模转换部将流过连接至所述放射线检测像素的所述信号线中的一条信号线的电信号、和流过未连接至所述放射线检测像素的或所连接的放射线检测像素比所述信号线中的所述一条信号线少的所述信号线的电信号转换成所述数字数据，并且
其中，所述检测部基于连接至所述放射线检测像素的所述信号线中的所述一条信号线的所述数字数据的值与未连接至所述放射线检测像素的或所连接的放射线检测像素比所述信号线中的所述一条信号线少的所述信号线的所述数字数据的值之间的差异来执行所述检测。
13.根据权利要求12所述的放射线成像装置，其中，设置多个所述数模转换部，每一个所述数模转换部均连接至所述多条信号线中的预定数量条所述信号线，并且
其中，所述检测部基于连接至所述放射线检测像素的所述信号线中的所述一条信号线的所述数字数据的值与未连接至所述放射线检测像素的或所连接的放射线检测像素比所述信号线中的所述一条信号线少的所述信号线的所述数字数据的值之间的差异来执行所述检测，所述值是由同一个所述数模转换部从电信号转换成的数字数据的值。
14.根据权利要求12所述的放射线成像装置，其中，所述检测部基于连接至所述放射线检测像素中的一个放射线检测像素的所述信号线的所述数字数据的值与靠近连接至所述放射线检测像素中的所述一个放射线检测像素的所述信号线且未连接至所述放射线检测像素的或者所连接的放射线检测像素比所述信号线中的所述一条信号线少的所述信号线的所述数字数据的值之间的差异来执行所述检测。
15.一种放射线成像装置，该放射线成像装置包括：
权利要求1所述的放射线检测元件；
控制信号输出部，其向所述多条扫描线输出所述控制信号；
放大器部，其积蓄流过所述多条信号线的电信号，放大并输出所积蓄的所述电信号；
检测部，其基于从所述放大器部输出的电信号来检测放射线的照射开始、放射线的照射结束以及所照射的放射线量中的至少一个；以及
控制部，其控制所述控制信号输出部，以在预定时段中反复执行复位操作，向所述多条扫描线依次输出用于提取电荷的控制信号，以从所述多个像素提取电荷。
16.根据权利要求15所述的放射线成像装置，其中，在所述预定时段中，所述控制部控制所述控制信号输出部向未连接至所述放射线检测像素的所述扫描线输出用于从所述放射线成像像素提取电荷的所述控制信号，以便向所述多个放射线检测像素提供所述控制信号。
17.根据权利要求15所述的放射线成像装置，其中，所述控制部在所述预定时段之外控制所述控制信号输出部向所述扫描线输出用于从所述放射线检测像素提取电荷的所述控制信号。
18.根据权利要求15所述的放射线成像装置，其中，在各个所述预定时段中，所述放大器部积蓄流过连接至所述放射线检测像素的所述信号线中的一条信号线的电信号、和流过未连接至所述放射线检测像素的或所连接的放射线检测像素比所述信号线中的所述一条信号线少的所述信号线的电信号，并且放大和输出所述电信号，并且
其中，所述检测部基于连接至所述放射线检测像素的所述信号线中的所述一条信号线的从所述放大器部输出的所述电信号的值与未连接至所述放射线检测像素的或所连接的放射线检测像素比所述信号线中的所述一条信号线少的所述信号线的从所述放大器部输出的所述电信号的值之间差异来执行所述检测。
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