CN104685629B - 放射线检测元件以及放射线图像检测装置 - Google Patents

放射线检测元件以及放射线图像检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种抑制图像伪影的放射线检测元件及放射线图像检测装置。放射线检测元件(10)包括：多个六边形的像素(20)，排列为蜂窝状，包括通过照射放射线而产生电荷的传感器部(103)、存储所产生的电荷的电荷存储电容(5)、以及用以将存储于电荷存储电容(5)的电荷读出的TFT开关(4)；多个扫描线(101)，沿第1方向并列配置，且输出对TFT开关(4)进行开关控制的开关信号；以及多个数据线3，沿与第1方向交叉的第2方向并列配置，且输出由TFT开关(4)读出的电荷，TFT开关(4)在第1方向上，夹着数据线(3)而彼此自不同的侧连接于数据线(3)，且TFT开关(4)的源极电极(9)以及漏极电极(13)的配置以在第1方向成为相同的方式配置。

Description

放射线检测元件以及放射线图像检测装置
技术领域
本发明涉及一种放射线检测元件以及放射线图像检测装置。本发明尤其涉及一种像素配置为蜂窝状(honeycomb)的放射线检测元件以及放射线图像检测装置。
背景技术
近年来，在多半的放射线图像检测装置中，使用平板检测器(FlatPanelDetector，FPD)作为放射线检测元件，该平板检测器是将X射线感应层配置于薄膜晶体管(ThinFilmTransistor，TFT)有源矩阵(activematrix)基板上，可将X射线信息直接转换为数字数据(digitaldata)。为了使该平板检测器的分辨率提高，有效的是使像素尺寸变小。尤其，在将放射线吸收并转换为电荷的光电转换层使用硒(Se)的直接转换方式的放射线检测元件中，像素尺寸有助于提高分辨率。因此，近年来，尝试着利用像素尺寸的高精细化来提高画质。
另一方面，在平板检测器中，可收集的电荷量与像素尺寸的缩小成比例地减少，信噪比(signaltonoise，S/N)降低，故而即便分辨率提高，综合性的画质检测量子效率(detectivequantumefficiency，DQE)也降低。因此，提出有通过使像素的形状为六边形等，并将这些像素排列为蜂窝状，而提高分辨率与维持信噪比，并且实现光的利用率提高(例如，参照专利文献1～专利文献4)。
例如在专利文献1中记载有如下构成的放射线检测元件200，该放射线检测元件200为如图14所示，多个六边形的像素20相互邻接并且二维状地排列有多个，且排列为蜂窝状。各像素20包括薄膜晶体管4(以下，称为薄膜晶体管开关4)。
另外，在放射线检测元件200配置有：多个扫描线101，在图14中沿作为横向的X方向(行方向)延伸设置，且沿与X方向正交的Y方向(列方向)并列配置；以及多个数据线3，与所述扫描线101交叉，且沿像素20的周缘弯曲并且沿Y方向延伸设置。另外，在放射线检测元件200，与多个扫描线101交叉、并且在多个数据线3之间不与所述多个数据线3交叉地配置有多个公用接地(ground)线30。
扫描线101如图14所示，相对于各自包含多个像素的像素列20a～像素列20d而均配置有一根，且连接于构成形成于各像素20的薄膜晶体管开关4的栅极电极2。在栅极电极2等的上层，形成有构成薄膜晶体管开关4的源极(source)电极9以及漏极(drain)电极13。在形成有源极电极9以及漏极电极13的配线层，与源极电极9、漏极电极13一同形成有数据线3。数据线3沿像素20的周缘，以在邻接的像素与像素之间迂回的方式弯曲配置，且连接于形成于各像素列的像素20的源极电极9。即，数据线3沿各个像素20的周缘(6边)中的连续的3边，并且沿列方向延伸设置。
另外，放射线检测元件200成为如下构成，即各像素20中的薄膜晶体管开关4的配置在每个像素列20a～像素列20d而不同。更具体而言，对于像素列20a～像素列20d的各像素，在将各像素沿纵向2等分的线段、及各像素的周缘中连续设置有数据线3的3边所包围的区域配置有薄膜晶体管开关4。
而且，对于像素列20a的像素，在像素20的右侧半部分的区域配置有薄膜晶体管开关4，对于位于像素列20a的下段的像素列20b的像素，在像素20的左侧半部分的区域配置有薄膜晶体管开关4。以下，同样地分别为在像素列20c中，在像素20的右侧半部分的区域配置有薄膜晶体管开关4，且在像素列20d中，在像素20的左侧半部分的区域配置有薄膜晶体管开关4。
通过如此般配置薄膜晶体管开关4，而在位于像素列20a的像素20中，配置于像素的右侧半部分的区域的薄膜晶体管开关4的源极电极9，与连续设置于像素的右侧半部分的区域的3边的数据线3连接。另外，在像素列20b的像素20中，配置于像素的左侧半部分的区域的薄膜晶体管开关4的源极电极9，与连续设置于像素的左侧半部分的区域的3边的数据线3连接。对于像素列20c以及像素列20d也相同，在像素列20c中连续设置于像素的右侧半部分的区域的3边的数据线3与薄膜晶体管开关4的源极电极9连接，且在像素列20d中连续设置于像素的左侧半部分的区域的3边的数据线3与薄膜晶体管开关4的源极电极9连接。
即，在图14所示的放射线检测元件200中，在Y方向的第2N+1段(N为整数)像素列(第奇数个像素列)与第2N+2段像素列(第偶数个像素列)，薄膜晶体管开关4的朝向不同。即，X方向上的源极电极9以及漏极电极13的位置关系颠倒。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]PCT/JP2012/068722
[专利文献2]日本专利特开2003-255049号公报
[专利文献3]日本专利特开2011-109012号公报
[专利文献4]日本专利特开2011-146587号公报
发明内容
[发明要解决的课题]
然而，如上所述在薄膜晶体管开关4的朝向针对每一段而变化的构成中，在制造薄膜晶体管开关4时光掩模(photomask)的位置偏移的情形时，存在薄膜晶体管开关4的寄生电容，具体而言栅极-漏极间的寄生电容Cgdt、栅极-源极间的寄生电容Cgst针对每一段具有周期性而产生不均的问题。
例如，当在配置有栅极电极2的栅极层上，形成配置有源极电极9以及漏极电极13的数据层时，即便在光掩模的位置在Y方向偏移的情形时，在第2N+1段像素列与第2N+2段像素列，栅极-漏极间的位置偏移以及栅极-源极间的位置偏移的方向也成为相同方向，故而寄生电容Cgdt、寄生电容Cgst不会针对每一段具有周期性而产生不均。
另一方面，在光掩模的位置在X方向偏移的情形时，在第2N+1段像素列与第2N+2段像素列，栅极-漏极间的位置偏移以及栅极-源极间的位置偏移向不同的方向变化。因此，例如第2N+1段像素以寄生电容Cgdt、寄生电容Cgst均增加的方式，且第2N+2段像素以寄生电容Cgdt、寄生电容Cgst均减少的方式，针对每一段而寄生电容Cgdt、寄生电容Cgst的变化周期性地产生不均，从而产生图像的伪影(artifact)。
对于该问题进行具体说明。
在如上所述的放射线检测元件200中，即便在不照射放射线的情形时，也会因各种因素而存储有固定的漂移电荷(offsetcharge)。所存储的漂移电荷包含自放射线检测元件泄漏的电荷以及薄膜晶体管开关4的馈通(feedthrough)电荷。这些中成为问题的是馈通电荷。
此处，若将由像素电极的薄膜晶体管开关4的栅极接通/断开所引起的馈通电荷设为Qft1，则Qft1以下式表示。
Qft1＝Qft＿on+Qft＿off
＝[Cgst(on)－Cgst(off)]×Vpp＝ΔCgst×Vpp
…(1)
此处，Qft＿on为栅极自断开变化为接通时的电荷，Qft＿off为栅极自接通变化为断开时的电荷，Cgst(on)为栅极自断开变化为接通时的栅极-源极间的寄生电容，Cgst(off)为栅极自接通变化为断开时的栅极-源极间的寄生电容，ΔCgst为Cgst(on)与Cgst(off)的差分，Vpp为电源电压。
另一方面，实际上在漏极电极侧产生的电荷也在信号线传输并由放大器电路(amplifiercircuit)直接读取，若将该成分设为Qft2，则Qft2以下式表示。
Qft2＝Qft2＿on+Qft2＿off
＝[(Cgdt(on)－Cgdt(off)]×Vpp＝ΔCgdt×Vpp
…(2)
此处，Qft＿2on为栅极自断开变化为接通时的电荷，Qft2＿off为栅极自接通变化为断开时的电荷，Cgdt(on)为栅极自断开变化为接通时的栅极-漏极间的寄生电容，Cgdt(off)为栅极自接通变化为断开时的栅极-漏极间的寄生电容，ΔCgdt为Cgdt(on)与Cgdt(off)的差分。
根据上述(1)、(2)式，整体的馈通电荷Qft以下式表示。
Qft＝Qft1+Qft2＝[ΔCgdt+ΔCgst]*Vpp…(3)
而且，如上所述在制造薄膜晶体管开关4时光掩模的位置在X方向偏移的情形时，ΔCgdt以及ΔCgst的值在第2N+1段像素与第2N+2段像素中的一者向增加方向变动，且在另一者向减少方向变动。由此，馈通电荷在每一段像素列规则性地变化，故而例如相对于第2N+1段像素列而在第2N+2段像素列偏移值变高，从而产生图像伪影。
本发明提供一种可抑制图像的伪影的放射线检测元件以及放射线图像检测装置。
[解决问题的技术手段]
本发明的放射线检测元件包括：多个多边形的像素，排列为蜂窝状，且包括通过照射放射线而产生电荷并存储该电荷的电荷产生存储部、以及与电荷产生存储部连接并且用以将存储于电荷产生存储部的电荷读出的开关元件；多个扫描线，沿第1方向并列配置，且输出对开关元件进行开关控制的开关信号；以及多个数据线，沿与第1方向交叉的第2方向并列配置，且输出由开关元件读出的电荷，多个开关元件的各个在上述第1方向上，夹着所对应的数据线而彼此自不同侧连接于数据线，且开关元件的源极电极以及漏极电极的配置以在第1方向成为相同的方式配置。
另外，本发明还可为如下构成，即以开关元件的沟道(channel)宽度方向与扫描线并行的方式配置有开关元件。
另外，本发明还可为如下构成，即数据线沿多边形的像素的周缘的一部分弯曲配置，且开关元件配置于扫描线上。
另外，本发明还可为如下构成，即开关元件的源极电极直线状地连接于数据线。
另外，本发明还可为如下构成，即电荷产生存储部以及开关元件在由多个扫描线划分的每一像素列交替地配置于数据线的一侧或另一侧。
另外，本发明还可为如下构成，即放射线检测元件包括多个公用线，在多个数据线之间直线状地延伸设置，且将电荷产生存储部固定为规定电位。
另外，本发明还可为如下构成，即多边形的像素为六边形的像素。
另外，本发明还可为如下构成，即多边形的像素为菱形形状的像素。
另外，本发明还可为如下构成，即多边形的像素为矩形状的像素。
本发明的放射线图像检测装置包括：本发明的放射线检测元件；扫描信号控制部，对多个扫描线输出对开关元件进行开关控制的信号；以及信号处理部，检测与经由多个数据线而传输的电荷对应的电信号，且对检测出的电信号实施预先规定的处理而生成数字图像数据。
[发明的效果]
根据本发明，具有可抑制图像的伪影的效果。
附图说明
图1是表示放射线图像检测装置的整体构成的图。
图2是示意性地表示放射线检测元件中的像素单位的构造的俯视图。
图3是沿图2的A-A线的剖面图。
图4是示意性地表示各像素中的薄膜晶体管开关的配置位置的图。
图5是像素的构造的局部放大图。
图6是示意性地表示放射线检测元件的变形例中的像素的构造的俯视图。
图7是变形例中的像素的构造的局部放大图。
图8是表示变形例中的放射线检测元件的整体构成的图。
图9是表示变形例中的放射线检测元件的整体构成的图。
图10是表示变形例中的放射线检测元件的整体构成的图。
图11是示意性地表示放射线检测元件的变形例中的像素的构造的俯视图。
图12是示意性地表示放射线检测元件的变形例中的像素的构造的俯视图。
图13是放射线检测元件的变形例中的像素的构造的剖面图。
图14是表示现有的放射线检测元件的信号线的俯视图。
[符号的说明]
2：栅极电极
3：数据线
4：薄膜晶体管开关(开关元件)
5：电荷存储电容(电荷产生存储部)
6：光电转换层
9：源极电极
10：放射线检测元件
13：漏极电极
20、40：像素
20a、20b、20c、20d：像素列
25：信号处理部
30：公用接地线
35：扫描信号控制部
100：放射线图像检测装置
101：扫描线
103：传感器部(电荷产生存储部)
105：栅极线
具体实施方式
以下，一面参照图式，一面对本发明的实施形态进行说明。图1表示本发明的实施形态的放射线图像检测装置的整体构成。另外，图2是示意性地表示本实施形态的放射线图像检测装置100的放射线检测元件10的像素单位的构造的俯视图。进一步地，图3是沿图2的A-A线的剖面图。
图1所示的放射线图像检测装置100的放射线检测元件10中，多个六边形的像素20相互邻接并且二维状地排列有多个，排列为蜂窝状的像素20构成像素区域。各像素20包含传感器(sensor)部103、电荷存储电容5、以及薄膜晶体管开关4而构成。各像素20的传感器部103(参照图3)接收所照射的放射线(X射线)而产生电荷。电荷存储电容5存储利用传感器部103产生的电荷。薄膜晶体管开关4读出存储于电荷存储电容5的电荷。
再者，此处的像素形状的“六边形”并不限定于正六边形，也包含将角去除的大致六边形。另外，例如还包含在图1的纸面上下方向压扁的扁平六边形等、以平面状观察成为大致六边形者。
另外，所谓将各像素20配置为蜂窝状，是指如图2以及图4所示的像素列20a～像素列20d般，将第1像素列与第2像素列沿第1方向(列方向)交替地排列，并且上述第2像素列的像素20对应于上述第1像素列的邻接的像素间而配置，且以仅偏移有上述第1像素列的各像素20的排列间距(pitch)的1/n(n为自然数，图2、图4中作为一例而设为n＝2)的方式配置。
在第1像素列，相同大小的六边形状的像素20沿第2方向排列有多个。在第2像素列，与第1像素列的像素20为相同大小的六边形状的像素20，沿与第1方向正交的第2方向(行方向)排列有多个。
另外，在放射线图像检测装置100的放射线检测元件10，多个数据线3以沿第1方向延伸的方式设置，并且多个扫描线101以沿第2方向延伸的方式设置。
数据线3是用以读出存储于电荷存储电容5的电荷的信号路径。另外，在电荷存储电容5的一电极连接有沿第1方向延伸设置的公用接地线30(也称为存储电容线或者公用线)。
扫描线101是用以使各个像素的薄膜晶体管开关4接通/断开的信号路径。再者，图1所示的放射线检测元件10中，为了方便说明与图示，而例示配置有4根扫描线G1～扫描线G4(图8例示有6根扫描线G1～扫描线G6)、3根数据线D1～数据线D3、以及4根公用接地线30的构成。另外，放射线检测元件10如下所述采用使用非晶硒等放射线-电荷转换材料而将放射线直接转换为电荷的构成。
在放射线图像检测装置100的放射线检测元件10中，扫描线G1～扫描线G4与公用接地线30以相互正交的方式而分别直线状地配置。另外，数据线D1～数据线D3沿六边形的像素20的周缘而锯齿状地(或以蜿蜒的方式)配置。再者，如下所述，以覆盖电荷存储电容5以及薄膜晶体管开关4的方式而设置有光电转换层6。光电转换层6使用例如半导体层。
信号处理部25具有将流出至各数据线D1～数据线D3的电荷作为电信号来检测的信号检测器(未图示)，且对检测出的电信号实施预先规定的处理。另外，信号处理部25对各信号检测器以及扫描信号控制部35输出表示信号检测的时序(timing)的控制信号或表示扫描信号的输出的时序的控制信号。其结果，扫描信号控制部35接收来自信号处理部25的控制信号，而对扫描线G1～扫描线G4输出用以使薄膜晶体管开关4接通/断开的信号。
更具体而言，在信号处理部25中，自各个数据线D1～数据线D3传输的电荷信号由放大器(未图示)放大，并保持于取样保持电路(sampleholdcircuit)(未图示)。保持于各个取样保持电路的电荷信号依序输入至多路复用器(multiplexer)(未图示)之后，由模拟/数字(Analog/Digital，A/D)转换器(未图示)转换为数字图像数据。另外，如图1所示，在信号处理部25连接有图像存储器90。自上述模拟/数字转换器输出的数字图像数据被依序记忆于该图像存储器90。图像存储器90例如将拍摄的放射线图像记忆为多个帧(frame)的数字图像数据。
在使用上述放射线检测元件10的放射线图像检测装置100拍摄放射线图像的情形时，在照射放射线(X射线)的期间，对各扫描线G1～扫描线G4输出断开(OFF)信号而使各薄膜晶体管开关4断开，从而将在下述的半导体层产生的电荷存储于各电荷存储电容5。然后，在读出图像的情形时，对各扫描线G1～扫描线G4逐条线(line)地依序输出接通(ON)信号而使各薄膜晶体管开关4接通，从而将存储于各电荷存储电容5的电荷作为电信号读出，并将所读出的电信号转换为数字数据，由此获得放射线图像。
图2是示意性地表示放射线检测元件10的像素单位的构造的俯视图。如图2所示，在放射线检测元件10配置有：多个扫描线101，沿第1方向并列配置；以及多个数据线3，与所述扫描线101交叉，沿像素20的周缘弯曲并且沿第2方向并列配置。另外，在放射线检测元件10，与多个扫描线101正交、并且在多个数据线3之间不与所述多个数据线3交叉地配置有多个公用接地线30。
放射线检测元件10如沿图2的A-A线的剖面图即图3所示成为如下构造，即在绝缘性的基板1上形成有栅极电极2、扫描线101、及存储电容下部电极14作为栅极线层。例如，如图3所示，公用接地线30在绝缘性的基板1上由与存储电容下部电极14等相同的金属层而形成。
如图2所示，扫描线101相对于各自包含多个像素的像素列20a～像素列20d而均配置有一根，且连接于形成于各像素20的栅极电极2。
用于该栅极电极2的栅极线层，使用例如Al或者Cu、或以Al或者Cu为主体的层叠膜而形成。另外，在栅极线层上，在一面形成有绝缘膜15A，位于栅极电极2上的部位作为薄膜晶体管开关4的栅极绝缘膜而发挥作用。该绝缘膜15A包含例如SiNX等，例如，通过化学气相沉积(ChemicalVaporDeposition，CVD)成膜法而形成。进而，在绝缘膜15A上的栅极电极2上，以岛状形成有半导体活性层8。该半导体活性层8为薄膜晶体管开关4的沟道部，包含例如非晶硅膜。
在这些栅极电极2等的上层，形成有源极电极9、以及漏极电极13。在形成有源极电极9以及漏极电极13的配线层，与源极电极9、漏极电极13一同形成有数据线3。另外，在绝缘膜15A上的对应于存储电容下部电极14的位置形成有存储电容上部电极16。漏极电极13连接于存储电容上部电极16。
数据线3沿像素20的周缘，以在邻接的像素与像素之间迂回的方式弯曲配置，且连接于形成于各像素列的像素20的源极电极9。即，数据线3沿各个像素20的周缘(6边)中的连续的3边，并且沿列方向延伸设置。
放射线检测元件10成为如下构成，即各像素20的薄膜晶体管开关4的配置在每个像素列20a～像素列20d不同。更具体而言，如图4所示，对于像素列20a～像素列20d的各像素，在由将各像素沿纵向2等分的线段(图中，以单点链线表示)、及各像素的周缘中连续设置有数据线3的3边所包围的区域(若以像素40为例，则由线段54及边51～边53的3边所包围的区域a1)，配置薄膜晶体管开关4。即，对于像素列20a的像素，在区域a1～区域a3配置薄膜晶体管开关4，对于位于像素列20a的下段的像素列20b的像素，在区域a4～区域a6配置薄膜晶体管开关4。以下，同样地在像素列20c中，在区域a7～区域a9配置薄膜晶体管开关4，在像素列20d中，在区域a10～区域a12配置薄膜晶体管开关4。
通过如此般配置薄膜晶体管开关4，而在位于像素列20a的像素20中，配置于区域a1～区域a3的薄膜晶体管开关4的源极电极9，与连续设置于区域a1～区域a3的右侧的3边的数据线3连接。另外，在像素列20b的像素20中，配置于区域a4～区域a6的薄膜晶体管开关4的源极电极9，与连续设置于区域a4～区域a6的左侧的3边的数据线3连接。关于像素列20c、以及像素列20d也相同，在像素列20c中，连续设置于区域a7～区域a9的右侧的3边的数据线3，与薄膜晶体管开关4的源极电极9连接，在像素列20d中，连续设置于区域a10～区域a12的左侧的3边的数据线3，与薄膜晶体管开关4的源极电极9连接。
其结果，放射线检测元件10中，无需一面避免薄膜晶体管开关4与数据线3的连接点，一面使公用接地线30弯曲配置。因此，如图2所示，放射线检测元件10中，可将公用接地线30沿第1方向配置为直线状，从而可避免公用接地线的电阻多余升高。另外，通过公用接地线30配置为直线状，可将存储电容下部电极14相互之间以较短的距离接线。因此，有效率地减小公用接地线30的连接电阻、配线电阻，由此可将接地线以及存储电容下部电极14稳定地保持为固定电压(例如接地电压)。再者，此处，所谓公用接地线30配置为直线状，是指在可容许放射线检测元件10的制造步骤中的误差的范围内维持直线状态。
图3所示的形成有源极电极9、漏极电极13、数据线3、以及存储电容上部电极16的配线层(也称为源极线层)，使用例如Al或者Cu、或以Al或者Cu为主体的层叠膜而形成。在源极电极9以及漏极电极13与半导体活性层8之间，形成有包含添加杂质的非晶硅等的添加杂质的半导体层(未图示)。再者，薄膜晶体管开关4根据由下述的下部电极11收集、存储的电荷的极性，而使源极电极9与漏极电极13成为相反关系。
在覆盖源极线层、且为基板1上的设置有像素的区域的大致整个面(大致整个区域)，形成有薄膜晶体管保护膜层15B。该薄膜晶体管保护膜层15B包含例如SiNX等，通过例如化学气相沉积成膜法而形成。而且，在该薄膜晶体管保护膜层15B上，形成有涂布型的层间绝缘膜12。该层间绝缘膜12由低介电常数(相对介电常数εr＝2～4)的感光性的有机材料(例如正型感光性丙烯酸系树脂：在包含甲基丙烯酸与甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物的基础聚合物中混合有二叠氮萘醌系正型感光剂的材料等)以1μm～4μm的膜厚形成。
放射线检测元件10中，通过该层间绝缘膜12而将配置于层间绝缘膜12的上层与下层的金属间的电容抑制为低。另外，形成层间绝缘膜12的上述材料，一般而言也具有作为平坦化膜的功能，也具有使下层的阶差平坦化的效果。另外，放射线检测元件10在该层间绝缘膜12以及薄膜晶体管保护膜层15B的与存储电容上部电极16对向的位置形成有接触孔(contacthole)17。
如图3所示，在层间绝缘膜12上，以针对各像素20分别填埋各接触孔17并且覆盖像素区域的方式形成有传感器部103的下部电极11。该下部电极11包含非晶质透明导电氧化膜(IndiumTinOxides，ITO，氧化铟锡)，且经由接触孔17而与存储电容上部电极16连接。其结果，下部电极11与薄膜晶体管开关4经由存储电容上部电极16而电性连接。
如图1中虚线所示，下部电极11配合于像素20的形状而形成为六边形、正六边形、或将角去除的大致六边形的形状。然而，下部电极11与像素20相同地配置为蜂窝状即可，下部电极11的形状并不限定于上述形状。
另外，下部电极11与数据线3还可配置为在剖面方向(即，以基板1为底部而层叠有各层的层叠方向)不重叠。通过设为该配置，可降低下部电极11与数据线3之间的附加电容，从而可提高流过数据线3的信号的信噪比。
在下部电极11上且基板1上的设置有像素20的像素区域的大致整个面，同样地形成有光电转换层6。该光电转换层6通过照射X射线等放射线，而在内部产生电荷(电子-空穴)。即，光电转换层6具有导电性，用以将利用放射线所生成的图像信息转换为电荷信息，例如，包含以硒为主成分的膜厚100μm～1000μm的非晶质的a-Se(非晶硒)。此处，所谓主成分是指具有50％以上的含有率。在光电转换层6上形成有上部电极7。该上部电极7连接于偏压(bias)电源(未图示)，自该偏压电源供给偏压(biasvoltage)(例如数kV)。上述的多个扫描线101、多个数据线3、多个公用接地线30、以及薄膜晶体管开关4配置于包含光电转换层6的传感器部103的下层侧。
另外，如图2所示，薄膜晶体管开关4在第1方向上，夹着数据线3而彼此自不同侧连接于数据线3。即，在第1方向上，第奇数个像素列20a、像素列20c的各像素20自数据线3的左侧连接薄膜晶体管开关4，在第1方向上，第偶数个像素列20b、像素列20d的各像素20自数据线3的右侧连接薄膜晶体管开关4。
而且，如图5所示，连接于薄膜晶体管开关4的栅极电极2的栅极线105与扫描线101并行，并且连接于扫描线101。另外，在与扫描线101并行配置的栅极线105的宽度方向(第1方向)上侧配置有漏极电极13，且在下侧配置有源极电极9。即，以薄膜晶体管开关4的沟道宽度方向与扫描线101并行的方式，配置有薄膜晶体管开关4。该漏极电极13、源极电极9的第1方向上的配置，在第1方向上的第奇数个像素列20a、像素列20c与第偶数个像素列20b、像素列20d相同。
如此，薄膜晶体管开关4在第1方向上，夹着数据线3而彼此自不同侧连接于数据线3，但是薄膜晶体管开关4的源极电极9以及漏极电极13的配置以在第1方向成为相同的方式配置。
因此，当在配置有栅极电极2的栅极层上，形成配置有源极电极9以及漏极电极13的数据层时，即便在光掩模的位置在第1方向偏移的情形时，在第1方向上的第奇数个像素列与第偶数个像素列，栅极-漏极间的位置的偏移以及栅极-源极间的位置的偏移也在同一方向变化，故而上述的寄生电容Cgdt、寄生电容Cgst在同一方向变化。因此，可抑制寄生电容Cgdt、寄生电容Cgst的变化周期性地产生不均，从而可抑制图像伪影的产生。
另外，在光掩模的位置在第2方向偏移的情形时，栅极线105与扫描线101并行，成为在第2方向长的直线形状，故而栅极-漏极间的位置关系以及栅极-源极间的位置关系无变化，从而寄生电容Cgdt、寄生电容Cgst不会变化。因此，不会产生图像伪影。
其次，对本实施形态的放射线图像检测装置100的动作进行说明。若在对上述的上部电极7与存储电容下部电极14之间施加有偏压的状态下，对光电转换层6照射X射线，则在光电转换层6内产生电荷(电子-空穴对)。光电转换层6与电荷存储电容5成为电性串联连接的构造，故而在光电转换层6内产生的电子向+(正)电极侧移动，空穴向-(负)电极侧移动。
在图像检测时，自扫描信号控制部35对所有扫描线101输出断开信号(0V)，对薄膜晶体管开关4的栅极电极2施加负偏压。由此，各薄膜晶体管开关4保持为断开状态。其结果，在光电转换层6内所产生的电子由下部电极11收集并存储于电荷存储电容5。
光电转换层6产生与所照射的放射线量对应的电荷量，故而与放射线载持的图像信息对应的电荷存储于各像素的电荷存储电容5。再者，由于对上部电极7与存储电容下部电极14之间施加上述数kV的电压，故而必须对由光电转换层6形成的电容采用大的电荷存储电容5。
另一方面，在读出图像时，自扫描信号控制部35对各扫描线101逐根地依序输出接通信号，对薄膜晶体管开关4的栅极电极2经由扫描线101而依序施加接通信号(例如，电压为+10V～20V的信号)。由此，扫描线方向的各像素列的各像素20的薄膜晶体管开关4逐列地依序成为接通，从而逐列地使与存储于各像素20的电荷存储电容5的电荷量对应的电信号流出至数据线3。信号处理部25根据流过各数据线3的电信号，而检测存储于电荷存储电容5的电荷量作为构成图像的像素的信息。由此，放射线检测元件10可获得表示由所照射的放射线而表示的图像的图像信息。
如以上所说明般，本实施形态的放射线图像检测装置中，薄膜晶体管开关4在第1方向上，夹着数据线3而彼此自不同侧连接于数据线3，且薄膜晶体管开关4的源极电极9以及漏极电极13的配置以在第1方向成为相同的方式配置。
因此，当在配置有栅极电极2的栅极层上，形成配置有源极电极9以及漏极电极13的数据层时，即便在光掩模的位置在第1方向偏移的情形时，第奇数个像素列以及第偶数个像素列均为各像素的寄生电容Cgdt、寄生电容Cgst在同一方向变化。因此，可抑制寄生电容Cgdt、寄生电容Cgst的变化周期性地产生不均，从而可抑制图像伪影的产生。
再者，作为薄膜晶体管开关4的源极电极9以及漏极电极13的配置以在第1方向成为相同的方式配置的构成，并不限定于图2、图5所示的构成。例如，如图6、图7所示，还可为薄膜晶体管开关4配置于扫描线101上的构成。在该情形时，数据线3沿六边形的像素20的周缘的一部分而弯曲配置，故而可将源极电极9在第1方向直线状地连接于数据线3。因此，可使配线图案的尺寸变小，从而可使像素20的尺寸变小。因此，可使像素间距变小，从而可获得高精细的放射线检测元件。
另外，本实施形态中，对将数据线3沿六边形的像素20的周缘的一部分弯曲配置的构成进行了说明，但是只要为薄膜晶体管开关4在第1方向上夹着数据线3而彼此自不同侧连接于数据线3的构成，则也可使数据线3为直线状。
另外，本实施形态中，对使像素20的形状为六边形状的情形进行了说明，但是像素的形状并不限定于此。只要将多边形的像素二维状地排列为蜂窝状，则例如也可如图8所示，使像素20的形状为矩形状(例如正方形或长方形)。进而，如图9所示，也可使像素20的形状为菱形形状，例如形成为使正方形旋转45度而成的形状。
即便在使像素20的形状为如图8、图9般的形状的情形时，通过薄膜晶体管开关4的源极电极9以及漏极电极13的配置以在第1方向成为相同的方式配置，也可抑制图像伪影的产生。
另外，本实施形态中，说明对吸收放射线并转换为电荷的光电转换层使用硒(Se)的直接转换方式的放射线检测元件应用本发明的情形，但是只要为像素配置为蜂窝状、且薄膜晶体管开关4在第1方向上夹着数据线3而彼此自不同侧连接于数据线3的构成，则例如也可对如图10所示的间接转换型的放射线检测元件110应用本发明。该图所示的放射线检测元件110包括将放射线转换为光的闪烁体(scintillator)(省略图示)，各像素20包括薄膜晶体管开关4、以及检测利用闪烁体转换的光并转换为电荷的光电转换元件112。而且，分别为薄膜晶体管开关4的源极电极连接于数据线3，栅极电极连接于扫描线101，漏极电极连接于光电转换元件112的一端。光电转换元件112的另一端连接于偏压线114。
即便在该间接型的放射线检测元件的情形时，通过薄膜晶体管开关4的源极电极9以及漏极电极13的配置以在第1方向成为相同的方式配置，也可抑制图像伪影的产生。
另外，本实施形态的放射线图像检测装置中，使构成放射线检测元件的像素的形状为六边形，使这些像素二维状地排列有多个而形成为蜂窝状，并且以各像素的薄膜晶体管开关的位置针对每个像素列而在左右方向不同的方式配置。即，本实施形态的放射线图像检测装置设为如下构成，即在由将各像素沿纵向2等分的线段、及各像素的周缘中连续设置有数据线的3边所包围的区域内配置薄膜晶体管开关，并且使公用接地线大致直线状地配置于较像素电极更靠下侧。如此一来，本实施形态的放射线图像检测装置在直接转换型的放射线图像检测装置中，可将各像素的电荷存储电容的存储电容下部电极以最短的公用接地线相互连接。
另外，本实施形态的放射线图像检测装置将薄膜晶体管开关配置于由将各像素沿纵向2等分的线段、及像素的6边中连续设置有数据线的3边所包围的区域，且将该薄膜晶体管开关以针对每个像素列而相对于像素的中心线在左右方向不同的方式交替地配置。因此，在薄膜晶体管开关的配置位置，薄膜晶体管开关与数据线的距离不会变得狭小。进而，本实施形态的放射线图像检测装置中，若也无需使公用接地线配合于数据线而蜿蜒，则数据线与公用接地线也不会交叉。因此，本实施形态的放射线图像检测装置中，可抑制数据线中由感应等引起的噪声(noise)增加，从而可抑制数据线与公用接地线间的电容增加。
另外，本实施形态的放射线图像检测装置在放射线检测元件的制造步骤中，可防止由数据线与公用接地线间的线间间距的狭小化所引起的放射线检测元件的制造良率的降低。
再者，本实施形态中，对下部电极11配合于像素20的形状而形成为六边形、正六边形、或将角去除的大致六边形的形状的情形进行了说明。然而，本发明并不限定于此。例如，作为本实施形态的放射线检测元件10的变形例，如图11、图12所示，下部电极11的形状也可与像素20的形状不同，而形成为将角去除的大致六边形的形状、或使角带有弧度的大致六边形的形状(根据情况有时为圆形)。
在将多个大致六边形的像素20排列为蜂窝状而构成像素区域的情形时，自本实施形态的放射线检测元件10输出的图像数据成为表示各像素排列为蜂窝状的图像的图像数据。然而，多半打印机(printer)或监视器(monitor)等普通的输出机器，构成为处理各像素排列为正方格子状的图像。因此，本实施形态中，必须在信号处理部25进行如下处理，即，将自放射线检测元件10输出的图像数据转换为表示呈正方格子状排列有多个大致正方形的像素的图像的图像数据(像素密度转换)。再者，像素密度转换处理也可在放射线图像检测装置100的外部进行。
然而，在像素密度转换中，在转换前的图像数据包含多种高频成分的情形时，存在转换后的图像数据产生模糊(shaggy)或不均匀等伪影的情形。为了抑制该伪影，从前在自蜂窝排列向正方格子排列的像素密度转换时，必须进行将高频成分去除的滤波(filter)处理。
另一方面，如本变形例的放射线检测元件10般，在将下部电极11形成为将角去除的大致六边形的形状、或使角带有弧度的大致六边形的形状(根据情况有时为圆形)的情形时，施加于像素20与下部电极11之间的区域的电场强度减弱，对自像素20的中心离开的部分的高频成分的感度降低。因此，本变形例的放射线检测元件10通过降低高频成分的输入本身，可抑制在像素密度转换时因高频成分而产生的伪影。
另外，本变形例的放射线检测元件10通过自放射线检测时起抑制固定的高频成分，可简化其后的滤波处理。因此，本变形例的放射线检测元件10可防止因过度的滤波处理而导致画质降低、以及因滤波处理的复杂化所引起的处理速度降低。进而，本变形例的放射线检测元件10通过去除下部电极11的角，可防止下部电极11的角部分与其他线等(例如数据线3)在剖面方向(即，以基板1为底部而层叠有各层的层叠方向)重叠。由此，本变形例的放射线检测元件10可降低由下部电极11与其他线等重叠所引起的附加电容。
再者，本实施形态中，对放射线图像检测装置的放射线检测元件进行了说明，但放射线检测元件的应用范围并不限定于此。例如，也可将该放射线检测元件应用于放射线图像检测面板(例如为平板检测器等，但并不限定于这些)，进而，也可应用为将具有该放射线检测元件的放射线图像检测面板用于摄像的放射线图像检测装置(例如乳房摄影(mammography)装置、立位型X射线摄影装置、卧位型X射线摄影装置、计算机断层扫瞄(computerizedtomography，CT)摄影装置、电子胶片盒(electroniccassette)等，但并不限定于这些)。
另外，本实施形态中，将公用接地线30配置于绝缘性的基板1上。然而，本发明并不限定于此。例如，公用接地线30可配置于收集在光电转换层6产生的电荷的下部电极11之下的任一层。如此一来，公用接地线30可避免向传感器部103照射的放射线的照射效率的降低。
另外，如图13所示，下部电极11与公用接地线30也可以在剖面方向(即，以基板1为底部而层叠有各层的层叠方向)重叠的方式配置。即便在设为该配置的情形时，与数据线3不同，在公用接地线30也不会流过构成图像数据的信号，因此对图像的信噪比带来影响的情况少。另一方面，在设为上述配置的情形时，可扩大下部电极11，因此当在上部电极7与下部电极11之间产生电场，且收集在光电转换层6产生的电荷时，可将在光电转换层6产生的电荷有效率地输送至下部电极11。
另外，如图13所示，下部电极11与电荷存储电容5(尤其，存储电容上部电极16与存储电容下部电极14)也可以在剖面方向重叠的方式配置。即便在设为该配置的情形时，也可扩大下部电极11，因此当在上部电极7与下部电极11之间产生电场，并收集在光电转换层6产生的电荷时，可将在光电转换层6产生的电荷有效率地输送至下部电极11。
另外，也可不配置电荷存储电容5，而使光电转换层同时实现产生电荷与存储电荷。
另外，虽未图示，但为了在Se传感器抑制残像，因此也存在自图13的薄膜晶体管基板1的下方照射背光(backlight)的情形。背光通过使像素间的电子的迁移活化而改善残像特性，另一方面，构成薄膜晶体管的a-Si也通过背光而增加驱动电流。进入薄膜晶体管沟道部的光量依存于金属图案(metalpattern)的位置、形状，因此在照射背光的情形时，本发明的课题的影响变大，从而本发明的必要性进一步增加。
另外，上述例示性的实施形态中，本发明的放射线并无特别限定，可应用X射线或α射线、γ射线等。

Claims (10)

1.一种放射线检测元件，包括：
多个多边形的像素，排列为蜂窝状，且包括通过照射放射线而产生电荷并将电荷加以存储的电荷产生存储部、以及与所述电荷产生存储部连接并且用以将存储于所述电荷产生存储部的电荷读出的开关元件；
多个扫描线，沿第1方向并列配置，且输出对所述开关元件进行开关控制的开关信号；以及
多个数据线，沿与所述第1方向交叉的第2方向并列配置，且输出由所述开关元件读出的所述电荷，
多个所述开关元件的各个在所述第1方向上，夹着所对应的所述数据线而彼此自不同侧连接于所述数据线，且所述开关元件的源极电极以及漏极电极的配置以在所述第1方向成为相同的方式配置。
2.根据权利要求1所述的放射线检测元件，其中
以所述开关元件的沟道宽度方向与所述扫描线并行的方式配置所述开关元件。
3.根据权利要求1所述的放射线检测元件，其中
所述数据线沿所述多边形的像素的周缘的一部分而弯曲配置，且所述开关元件配置于所述扫描线上。
4.根据权利要求3所述的放射线检测元件，其中
所述开关元件的所述源极电极直线状地连接于所述数据线。
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
所述电荷产生存储部以及所述开关元件在由所述多个扫描线划分的每个像素列交替地配置于所述数据线的一侧或另一侧。
6.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
所述放射线检测元件包括多个公用线，所述多个公用线在所述多个数据线之间直线状地延伸设置，且将所述电荷产生存储部固定为规定电位。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的放射线检测元件，其中所述多边形的像素为六边形的像素。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的放射线检测元件，其中所述多边形的像素为菱形形状的像素。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的放射线检测元件，其中所述多边形的像素为矩形状的像素。
10.一种放射线图像检测装置，包括：
根据权利要求1至9中任一项所述的放射线检测元件；
扫描信号控制部，对所述多个扫描线输出对所述开关元件进行开关控制的信号；以及
信号处理部，检测与经由所述多个数据线而传输的所述电荷对应的电信号，且对检测出的所述电信号实施预先规定的处理而生成数字图像数据。
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