TWI464442B - 雙幕數位放射線照相影像偵測陣列 - Google Patents

雙幕數位放射線照相影像偵測陣列 Download PDF

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Description

雙幕數位放射線照相影像偵測陣列
本發明一般係關於數位放射線照相，而特定言之係關於為改善影像品質在一數位放射線照相平板影像偵測陣列中雙非對稱磷光體幕之使用。
一般地，採用一閃爍磷光體幕來吸收X射線而產生光之醫療X射線偵測器受到因該磷光體幕中的橫向光擴散所導致的空間解析度損失之影響。為減小橫向光擴散並保持可接受的空間解析度，必須將該等磷光體幕製造得相當薄。影像設備之空間解析度及X射線偵測能力之特徵常常分別係調變轉移函數(MTF)與X射線吸收效率。薄磷光體幕以減小的X射線吸收為代價產生較佳的MTF。一般地，在空間解析度與X射線吸收效率之間的設計取捨中使用該磷光體幕之塗層密度及厚度。
為提高X射線吸收而保持空間解析度，吾等習知，與數位計算放射線照相(CR)結合使用雙幕來提高該X射線吸收效率。在此類CR設備中，使用一儲存磷光體幕來替代在傳統幕膜設備中採用的即時發射磷光體幕。對CR而言不需要任何膜。一經X射線曝光，該儲存磷光體幕便將一潛像儲存為受捕獲電荷之形式，隨後一般藉由一掃描雷射光束來讀出該受捕獲電荷以產生一數位放射線照相影像。
近來，基於主動矩陣薄膜電子元件的數位平板影像偵測陣列已顯示針對諸如診斷放射線及數位乳房攝影術之類應用的前景。有兩類用於數位放射線照相(DR)中的X射線能量轉換方法，即：直接方法與間接方法。在該直接方法中，將在一光導體中吸收的X射線直接轉換成一電荷信號，將其儲存於在一主動矩陣陣列(AMA)上的像素電極上並藉由使用薄膜電晶體(TFT)來讀出以產生一數位影像。非晶硒(a-Se)一般係用作該光導體。對於該直接方法而言不需要任何磷光體幕。在該直接方法中，使用一磷光體幕來吸收X射線，而藉由具有在每一像素處之一單一光二極體(PD)與一TFT開關之一AMA來偵測由該磷光體幕發射的光子。該光二極體吸收與所吸收的X射線能量成比例的由該磷光體發出之光。接著，如同該直接方法，使用該TFT開關來讀出所儲存之電荷。可針對影像感測而使用基於薄膜電晶體之數個類型的影像陣列。此等影像陣列包括具有非晶矽TFT開關之氫化非晶矽(a-Si:H)光偵測器、具有低溫多晶矽(LTPS)之非晶矽光偵測器及具有有機TFT(OTFT)開關之有機光偵測器。
圖1顯示用於一典型類型的習知平板成像器10的電路之一方塊圖，其包括一感測器陣列12。基於a-Si的感測器陣列包括m個資料線14與n個列選擇或閘極線16。每一像素包含連接至一TFT 20之一a-Si光二極體18。每一光二極體18係連接至其相關聯的TFT之一共同偏壓線22及一汲極24。閘極線16係連接至閘極驅動器26。偏壓線22載送向光二極體18及TFT 20施加之偏壓電壓。TFT 20受其相關聯的閘極線26控制而在定址時將所儲存的電荷轉移至資料線14上。在讀出期間，將一閘極線接通一有限時間(約10至100μs)，從而允許在該列上的TFT 20有足夠的時間將其像素電荷轉移至所有m個資料線。資料線14係連接至平行操作之電荷放大器28。一般地，電荷放大器28係分成若干群組，而每一群組通常具有32、64或128個電荷放大器。在每一群組中的相關聯電荷放大器偵測該等影像信號，並將該等信號計時到多工器30上，自此時起將其多工而隨後藉由一類比至數位轉換器32將其數位化。接著將數位影像資料透過一耦合轉移至記憶體。在某些設計中，可將一相關雙取樣(CDS)電路34佈置於每一電荷放大器28與多工器30之間以減少電子雜訊。依序接通閘極線16，而若欲掃描一完整訊框則需要約幾秒鐘。藉由一電腦36實行額外的影像校正及影像處理，並將所得影像顯示於一監視器38上或藉由一印表機40來印刷。
圖2顯示一單一典型類型的習知影像像素50之一斷面(非按比例)，例如在傳統的基於a-Si之平板成像器(其中影像感測元件係一PIN光二極體)中使用之影像像素。每一影像像素50具有在一基板56上形成之一PIN光二極體52與一TFT開關54。將一X射線轉換器層(例如，一閃爍磷光體幕58)耦合至該光二極體TFT陣列。TFT開關54包含以下層：一第一金屬層60，其形成一TFT閘電極與列選擇線；一絕緣體層62，其形成用於該TFT之一閘極介電質；一本質非晶矽層64，其形成用於該TFT之一通道區域，非晶矽組成一形成用於該TFT的源極與汲極之n型摻雜物層66；一第二金屬層68，其形成TFT源極與汲極接點與資料線；以及一絕緣體層70。PIN光二極體52包括以下層：一第三金屬層72，其形成該PIN光二極體之一背部接點以及該TFT與該PIN光二極體之間的一互連；一非晶矽膜74，其包含一p型摻雜物；一本質非晶矽膜76；一非晶矽膜78，其包含一p型摻雜物；一透明接觸電極80，例如氧化銦錫；一絕緣體層81；及一第四金屬層82，其形成該PIN光二極體之一頂部側接點。圖2還顯示一X射線光子路徑84與可見光光子路徑86。當藉由幕58吸收一單一X射線時，各向同性地吸收大量光子。僅一小部分所發射的光到達該光子並受到偵測。熟習此項技術者瞭解具有a-Si PIN電極之此一基於a-Si的像素之操作。
圖3顯示另一類習知影像感測器陣列92的兩個相鄰像素90之一斷面。在此架構中，一光二極體94係垂直整合於一TFT開關96上而非圖2所示之並排配置。該垂直整合的感測器陣列包含：一基板98；一第一金屬層100，其形成該TFT之閘電極及該等列選擇線；一絕緣體層102，其形成該TFT之閘極介電質；一本質(即，非摻雜)非晶矽層104，其形成該TFT之通道；一n型摻雜非晶矽膜106，其形成該TFT之源極與汲極區域；以及一第二金屬層108，其經圖案化用以形成源極與汲極接點與該等資料線。一絕緣體層110係用於將一TFT平面112與一PIN光二極體平面114分離。該PIN光二極體包含：一第三金屬層116，其形成一背部接觸電極；一n型摻雜層118、一本質非晶矽層120及一非晶矽p型摻雜層122之循序沈積；隨後係一透明接觸電極124。該等光二極體層經圖案化用以形成個別的光敏元件。一絕緣層126及一形成一偏壓線之第五金屬層128完成該像素。該垂直整合的組態提供與該並排組態相比改良的光敏性，此係由於光敏區域對像素區域之一較高分率(稱為填充因數)。
圖4顯示在一先前技術之基於a-Si的平板成像器中另一類習知影像像素140之一斷面(非按比例)，其中該影像感測元件係一金屬絕緣半導體(MIS)光感測器142。每一影像像素140包括在一基板146上形成之MIS光感測器142與一TFT開關144。TFT開關144包括以下層：一第一金屬層148，其形成TFT閘電極與列選擇線；一絕緣體層150，其形成用於該TFT之一閘極介電質；一本質非晶矽層152，其形成用於該TFT之一通道區域，包含非晶矽之一n型摻雜物層154，其形成用於該TFT之源極與汲極；一絕緣體層156及一第二金屬層158，其形成TFT源極與汲極接點及資料線。MIS光二極體142包括以下層：第一金屬層148，其形成用於該MIS光感測器之閘電極；絕緣體層150，其形成該閘極介電質；非晶矽膜層152，其形成該通道區域；非晶矽膜154，其形成該汲極(即與n型層154接觸之一透明電極160)；絕緣體層156；及第二金屬層158，其形成一頂部側接點。熟習此項技術者習知具有MIS光感測器之此一基於a-Si的間接平板成像器之操作。
熟習此項技術者會明白可採用各種材料(包括非晶、多晶或單晶矽及非矽半導體)來實現其他類型的光感測器，例如連續PIN光二極體、連續MIS光感測器、光電晶體及光導體。熟習此項技術者還會明白可使用其他像素電路(例如三個電晶體的主動像素、四個電晶體的主動像素及共用電晶體主動像素電路)來形成一放射線照相影像陣列。
熟習此項技術者會明白一般使用許多其他用於讀出陣列的架構。熟習此項技術者還會明白可將除非晶矽外的其他半導體材料，例如多晶矽、有機半導體及各種合金半導體(例如氧化鋅)用於底板陣列及感測陣列。近來，已在撓性基板(由塑膠、金屬箔或其他合適的有機與無機材料製成)而非在傳統的非撓性及易碎玻璃基板上製造薄膜電晶體陣列。已針對撓性透射與反射顯示器將在撓性基板上的TFT陣列與液晶組合，且針對發射顯示器具有有機發光裝置，而針對可見光影像及放射線照相影像應用具有光感測器。
參考共同讓渡、共同待審之美國專利申請案：(a)序號11/951,483，其係由VanMetter等人申請於2007年12月6日，其名稱為"用於雙能量影像之心臟閘控"；(b)序號60/889,356，其係由VanMetter申請於2007年2月6日，其名稱為"雙能量分解重新正規化"；以及(c)序號60/896,322，其係由Dhanantwari等人申請於2007年3月22日，其名稱為"用於雙能量中投影之配準方法"。此等申請案係在稱為雙能量扣減影像的另一影像技術方面與本發明相關，此技術可用於減小在數位胸部放射線照相與血管照相中解剖背景對疾病偵測之影響。此技術係基於骨胳與軟組織之不同的與能量相依之吸收特性。一般地，產生兩個原始數位影像。一影像係一低能量而高對比度影像，而另一影像係一高能量而低對比度影像。藉由取此等兩個影像之非線性組合，可獲得純骨胳與軟組織影像。此影像技術將使用影像來改良病理學診斷及解剖學之描繪。
在美國專利申請案序號11/487,539中，揭示數個雙數位放射線照相陣列，每一陣列形成一個別磷光體幕之影像。在一具體實施例中，透過一物件將X射線引導至一數位放射線照相成像器以形成一影像。該數位放射線照相成像器使用兩個平坦面板(一前部面板與一背部面板)來捕獲並處理X射線以便形成一影像。較佳的係，該背部面板的閃爍磷光體層之厚度係大於或等於該前部面板的閃爍磷光體層之厚度。將一濾波器放置於該前部面板與該背部面板之間以使得在一面板中向另一面板發射的光之交越最小化。每一面板具有一第一信號感測元件陣列與讀出裝置以及一第二信號感測元件陣列與讀出裝置。此外，一第一鈍化層係佈置於該第一信號感測元件陣列及讀出裝置上，而一第二鈍化層係佈置於該第二信號感測元件陣列及讀出裝置上。該前部面板與背部面板係同時曝露於X射線。該第一閃爍磷光體層係回應於穿過該物件之X射線，並產生照射該第一信號感測元件陣列的信號感測元件及讀出裝置之光以提供表示一第一X射線影像之信號。該第二閃爍磷光體層係回應於穿過該物件及該前部面板之X射線，以產生照射該第二信號感測元件陣列的信號元件及讀出裝置之光以提供表示一第二X射線影像之信號。可將該等第一與第二X射線影像之信號組合為產生一較高品質之一複合X射線影像。
在美國專利申請案序號11/487,539中揭示之另一具體實施例中，在一基板的兩側之每一側上製造分離的平板成像器以形成一數位放射線照相影像陣列。第一成像器主要係對來自一第一磷光體幕之光敏感，該第一磷光體幕係與該第一成像器近接而放置。第二成像器主要係對來自一第二磷光體幕之光敏感，該第二磷光體幕係與該第二成像器近接而放置。並不使用兩個前部與背部面板來捕獲該等放射線照相影像，該數位放射線照相成像器替代地使用一具有塗布於該基板的前部側上之一第一磷光體層與塗布於該基板的背部側上之一第二磷光體層的單一基板。在此具體實施例之一態樣中，該第二閃爍磷光體層可具有大於或等於第一閃爍磷光體層的厚度之一厚度。在該基板之每一側上使用一NIP光二極體。將一光阻擋層或交越減小層塗布於該基板之每一側上以使得在該基板之一側上的磷光體幕中向在該基板之另一側上的光二極體發射的光之交越最小化。該等第一及第二閃爍磷光體層係同時曝露於X射線，而在該基板的前部與背部側上之光二極體分別偵測前部與背部影像。
存在延伸雙閃爍幕(閃爍磷光體層)在一間接數位放射線照相(DR)設備中的應用之一需要。此外，存在延伸為單一曝光雙能量扣減影像而在一間接DR設備中應用雙閃爍幕之一需要。
本發明之一目的係提供一種改良的雙幕數位放射線照相影像裝置。
本發明之一優點係其允許DR影像將針對調變轉移函數(MTF)最佳化之一第一影像與針對敏感度最佳化之一第二影像組合，以便在一DR影像系統中獲得具有較高品質之一X射線影像。
在本發明之一具體實施例中，一種放射線照相影像裝置包含：一第一閃爍磷光體幕，其具有一第一厚度；一第二閃爍磷光體幕，其具有一第二厚度；一基板，其係佈置於該等第一與第二幕之間，該基板實質上對結合該裝置使用的X射線透明；以及一影像陣列，其係佈置於該基板之一第一側與該等第一及第二幕的一幕之間，該影像陣列包含複數個像素，每一像素包括至少一光感測器與至少一讀出元件。該讀出元件可以係在該基板之一側上形成之一薄膜電晶體。本說明書中所使用的"實質上透明"表示X射線以一足以由該光感測器來偵測以產生一放射線照相影像之充足或相當大的量穿過該基板。
在另一具體實施例中，一種放射線照相影像裝置包含：一基板，其實質上對結合該裝置使用的X射線透明；一第一閃爍磷光體幕，其具有一第一厚度，佈置於該基板之一第一側上；一第二閃爍磷光體幕，其具有一第二厚度，佈置於該基板之一第二側上，以使得該基板係介於該等第一與第二閃爍磷光體幕之間；該基板係對從該等第一及第二幕發射的光透明；以及一影像陣列，其係形成於該基板之一側上，該影像陣列包含主要對從該第一幕發射的光敏感之第一群組光感測器；以及主要對從該第二幕發射的光敏感之一第二群組光感測器。
本發明之非對稱雙幕數位放射線照相設備具有優於一單一幕數位放射線照相設備之各種優點。本發明之設備的較高空間頻率回應或MTF產生更清晰的影像。該較高X射線吸收產生較高的偵測器速度。本發明之範例性設備之較低雜訊位準產生較少的量子斑點。本發明之具體實施例之較高偵測量子效率(DQE)提供較高的總體影像品質。此外，在一間接DR設備中之一對非對稱幕的使用使得在一X射線磷光體幕的設計中之衝突明顯緩和，以同時保持X射線吸收之一良好位準(此一般需要具有增加厚度之一幕)與高空間解析度(此一般需要具有減小厚度之一幕)兩者。此外，藉由將一撓性基板(例如，金屬箔、塑膠薄片或其組合)用於該平板影像設備而提高該設備之機械強度及實體耐久性，並減小因該基板所導致之X射線吸收損失。
在本發明之所有上面所識別的具體實施例中，使用一單一影像陣列來感測兩個幕。在每一像素內，使用一或多個光二極體來形成該第一幕之影像，而使用一或多個光二極體來形成該第二幕之影像。一單一讀出陣列之使用保證該兩個幕的影像之精確配準，提供與多個面板的使用相比之一更薄而更強固的面板，而需要更少的支援電子元件，尤其係更少數的列驅動器及行放大器與數位化器。
結合其中顯示並說明本發明之若干解說性具體實施例的圖式，在閱讀下列詳細說明之後，熟習此項技術者將會清楚本發明之該些及其他目的、特徵及優點。
參考共同讓渡、共同待審之美國專利申請案(a)序號11/487,539，由Yorkston等人申請於2006年7月14日，其名稱為用於非對稱雙幕數位放射線照相之設備；(b)及序號12/025,086，由Tredwell等人申請於2008年2月4日，其名稱為數位放射線照相影像設備。
本說明書特定言之係關於形成依據本發明之設備之部分或與其更直接協作的元件。應瞭解，未明確顯示或說明之元件可採取熟習此項技術者所熟知的各種形式。在隨後之說明中，諸如"之上"或"頂部上"之類術語及辭令係在廣義上用於指示各層彼此相對之一配置。當然，可在任何方位曝露一X射線影像板，其中堆疊的層一般在水平、垂直或傾斜方向上延伸。
圖5至17顯示依據本發明之各種數位影像裝置的概略圖。圖5解說本發明之一第一範例性具體實施例之一示意性斷面。一放射線照相影像裝置170包含一第一閃爍磷光體幕裝配件172、一第二閃爍磷光體幕裝配件174及一影像陣列176。第一閃爍磷光體幕裝配件172包括厚度t1之一第一閃爍體178與一光控制塗層180且係配置於影像陣列176之一第一側上。第二閃爍磷光體幕裝配件174包括厚度t2之一第二閃爍體182與一光控制塗層或層184且係配置於該影像陣列176之一第二側上。該光控制塗層或層可以係光吸收性或光反射性，此係由該幕的功能之最佳化決定。一光吸收性層會藉由吸收本來可能散射至相鄰像素的光而以敏感度為代價來將高空間解析度最佳化。相反第，一光反射層會以空間解析度為代價來將高敏感度最佳化。影像陣列176包含一薄透明基板186，在該基板上形成像素188，每一像素包含讀出元件190(例如TFT)與光感測器192。
在此具體實施例中，光感測器192對來自兩個閃爍磷光體幕裝配件172、174的光敏感。繼在該第二磷光體幕裝配件174中對一X射線194的吸收及隨後光的發射196後，在該光感測器192中吸收所發射的光196之一部分。同樣，繼在該磷光體幕172中對一X射線的吸收198及隨後光的發射200後，在該光感測器192中吸收所發射的光200之一部分。吾等熟知，在該光感測器中對光的吸收產生電子與電洞對(稱為光生電荷)，其可以係儲存於該光感測器上而稍後透過該等讀出元件190讀出。此第一具體實施例不在頂部與底部幕之間區分。藉由將該偵測器夾在兩個幕之間來允許與一單一厚幕相比更高的總體敏感度及解析度。
光感測器192可以係若干類型裝置之任何類型。例如，在一具體實施例中，光感測器192係金屬絕緣半導體(MIS)光二極體、光導體或光電晶體。讀出元件190亦可以係由若干類型裝置之任何類型形成。例如，讀出元件190可能係由非晶矽薄膜電晶體、多晶矽薄膜電晶體、有機薄膜電晶體或結晶矽薄膜電晶體之任一者形成。透明基板186或可為一塑膠、一玻璃、一陶瓷或一包含有機及/或無機層之多層膜(例如藉由一氮化矽薄膜塗布之一塑膠)。
圖6顯示圖5之放射線照相影像陣列之一特定具體實施例的一詳細斷面，其中該光感測器係一非晶矽MIS光二極體而該講出元件係一非晶矽TFT。圖6中，一放射線照相影像裝置210包括一第一閃爍磷光體幕裝配件212、一第二閃爍磷光體幕裝配件214及一影像陣列216。第一閃爍磷光體幕裝配件212包括一第一閃爍磷光體218與一第一光吸收層220。第二閃爍磷光體幕裝配件214包括一第二閃爍磷光體222與一第二光吸收層224。影像陣列216包括一MIS光感測器226與形成於一薄透明基板230上之一TFT讀出元件228。TFT 228包含：一第一金屬層232，其形成該閘電極且還形成用於列位址的閘極線；一絕緣體層234，其形成一閘極介電質；一本質非晶矽層236，其形成該TFT通道；一非晶矽層238，其具有形成源極與汲極區域之n型摻雜物；一絕緣層240；及一第四金屬層242，其形成與該源極及汲極之接觸及與該光感測器之互連。光感測器226包含：一第二金屬層244，其對由第一磷光體幕裝配件212發射的光透明；一絕緣體層246，其形成該閘極介電質；一本質非晶矽層248，其形成該通道區域；一n型摻雜非晶矽層250，其形成該汲極區域；一第三金屬層252，其形成與該n型摻雜區域之一透明電極接觸；一絕緣體層254；及一第四金屬層256，其接觸該透明電極252並形成該偏壓線。透明金屬之範例包括氧化銦錫(ITO)、氧化鋅(ZO)及氧化銦鋅(IZO)。一般藉由採用不透明金屬(例如Al、Al:Nd、Cr、Mo)或多層膜用於第一及第二金屬層232、244來為TFT 228遮蔽來自該等磷光體幕之光。亦可使用具有高光反射比之金屬來實現此等光遮蔽層以便增加收集效率。
圖7顯示本發明之一第二範例性具體實施例之一示意性斷面。在此具體實施例中，該等光二極體之一部分對從一第一閃爍磷光體幕發射的光敏感，而該等光二極體之另一部分對從一第二閃爍磷光體幕發射的光敏感。如圖7所示，一放射線照相影像裝置270包括一第一閃爍磷光體幕裝配件272、一第二閃爍磷光體幕裝配件274及一影像陣列276。第一磷光體幕裝配件272包含一第一厚度T1之一閃爍磷光體幕278與一第一光吸收性或光反射性層280。第二磷光體幕裝配件274包括厚度T2之一第二閃爍磷光體幕282與一第二光吸收性或光反射性層284。可使用一光吸收性層來藉由吸收散射於該磷光體中的光來提高空間解析度(MTF)，從而防止以總體光收集效率為代價將該光散射至一鄰近的影像元件內。可使用一光反射層來以空間解析度為代價提高總體光收集效率。若圖7之第一磷光體幕裝配件272係針對高信號對雜訊比(SNR)而最佳化，而第二磷光體幕裝配件274係針對高空間解析度而最佳化，則厚度T1會大於厚度T2；而該第一光吸收性或光反射性層280將僅係光反射性而該第二光吸收性或光反射性層284將僅係光吸收性。熟習此項技術者會明白，還可藉由除厚度外的參數(例如該等幕之材料選擇及材料結構)之最佳化而使得該等第一及第二磷光體幕針對特定影像特性(例如轉換效率及MTF)而最佳化。
結合圖7繼續，影像陣列276包含：一薄透明基板286；一第一光感測器元件288，其主要係對從該第一光幕278發射的光敏感；及一第二光感測元件290，其主要係對從第二磷光體幕282發射的光敏感。第一光敏元件288包括：一第一光敏元件292；一第一讀出元件294；及一第一光阻擋層296，其係配置成減小從第二磷光體幕282至第一光敏元件292之光透射。同樣，第二光敏元件290包括一第二光敏元件298、一第二光阻擋層300及一第二讀出元件302。第一與第二光敏元件292、298之範例包括PIN光二極體、MIS光感測器、光電晶體、光導體、垂直與橫向p-n接面光二極體、光電容器、箝制型光二極體及擊穿光二極體。可以非晶、多晶或晶體形式(例如非晶矽、多晶矽及結晶矽)在無機半導體中實現光敏元件292、298，還可在有機半導體或有機/無機組合中實現光敏元件292、298。熟習此項技術者所熟知的讀出元件294、302之範例包括一1電晶體的被動像素電路、一2電晶體的被動像素電路、一3電晶體的主動像素電路、一4電晶體的主動像素電路、一共用電晶體主動像素電路、一光子計數像素電路及一電荷耦合裝置。
圖8顯示圖7之具體實施例之一替代構造。在此具體實施例中，一影像裝置318進一步包括：一第一光遮罩裝配件320，其具有允許將來自該第一磷光體幕裝配件272的光透射至該第一光敏元件292之第一通光孔徑322；及一第二光遮罩裝配件324，其具有允許將來自第二磷光體幕裝配件274的光透射至第二光敏元件298之第二通光孔徑326。該等光遮罩層可在孔徑322、326之外側係吸收性或反射性，且可由無機材料(例如金屬)、有機材料(例如在一有機黏結劑中的吸收性染料)或組合(例如顏料或包含於一有機黏結劑中的碳)形成。
第一遮罩裝配件320包括具有該等第一通光孔徑322與一絕緣體層330之一第一光阻擋層328。同樣，第二遮罩裝配件324包括具有第二通光孔徑326與一絕緣體層334之一光阻擋層332。熟習此項技術者會明白，在影像裝置318的某些實施方案中，例如其中該等遮罩層328、332本身係絕緣之該些實施方案，可能不需要絕緣層330、334，而在其他實施方案中可能需要一第二絕緣層來防止電性短路或阻擋雜質(例如鈉)從薄透明基板擴散至該影像陣列內。遮罩裝配件320、324可能係吸收性或反射性。一吸收性遮罩裝配件減少來自該等閃爍磷光體幕的光之散射，從而以減小的總體光收集效率為代價減少在鄰近光敏元件之間的光學串擾。吸收性遮罩裝配件由此以信號對雜訊比為代價使得總體性能針對高空間頻率回應而最佳化。對於第一遮罩裝配件320，一反射性遮罩裝配件驅使入射於該裝配件上的光反射回到該薄透明基板內。反射至該基板內的光之一部分可在透射穿過該遮罩裝配件中的第一孔徑322之一孔徑之前經歷重複的內部反射。可將另一部分從該透明基板透射至第一磷光體幕裝配件272內，在該第一磷光體幕裝配件272中可將其吸收或散射至在該遮罩裝配件中的孔徑322之一孔徑內。一反射性遮罩裝配件由此以空間頻率回應為代價針對信號對雜訊比而最佳化。
圖9顯示圖8所示影像裝置318之一特定實施方案，其針對光敏元件而使用MIS光感測器。如上所述，影像裝置318包括第一磷光體幕裝配件272、第二磷光體幕裝配件274及影像陣列276。影像陣列276包括薄透明基板286、主要對從第一磷光體幕278發射的光敏感之第一光敏元件288及主要對從第二磷光體幕284發射的光敏感之第二光敏元件290。第二光敏元件290包括一第二MIS光感測器344與一第二TFT讀出元件346，其中該MIS光感測器主要對來自第二磷光體幕282之光敏感。第一光敏元件342包括一第一MIS光感測器348與一第一TFT讀出元件350。第一MIS光感測器主要對來自第一磷光體幕278之光敏感。
結合圖9繼續，TFT讀出元件346、350之每一者包括：一第一金屬層352，其形成一TFT閘電極與閘極線；一絕緣體層354，其形成該閘極介電質；一本質非晶矽膜356，其形成該TFT通道；一非晶矽膜358，其包含形成該TFT的源極與汲極區域之n型摻雜劑；一第三金屬層360，其形成源極與汲極接點；一絕緣體層362；及一第四金屬層364，其在TFT 346、350與光敏元件344、348之間形成資料線及互連。
第一MIS光感測器348包含：一第二金屬層366，其形成一透明閘電極；一絕緣體層368，其形成一閘極介電質；一本質非晶矽膜370；一n型摻雜非晶矽膜372；一第三金屬層374，其形成與該n型摻雜非晶矽膜之接觸；一絕緣體層376；及一第四金屬層378，其形成該偏壓線。第二金屬層366可以係藉由透明導體(例如ITO或IZO)形成。在第一MIS光感測器348中的第四金屬層378經圖案化成將金屬留在該MIS光感測器之光敏區域上，由此阻擋來自第二磷光體幕282之光透射至該光感測器內。由此，第一MIS光感測器348主要係回應於來自第一磷光體幕278之光，該光可以係透射穿過該薄透明基板286及透明閘電極366。
第二MIS光感測器344之構造類似於第一MIS光感測器348而包括：一第二金屬層382，其形成該閘電極；一絕緣體層384，其形成一閘極介電質；一本質非晶矽膜386；一n型摻雜非晶矽膜388；一第三金屬層390，其形成與該n型摻雜非晶矽膜388之接觸；一絕緣體層392；及一第四金屬層394，其形成該偏壓線。第三金屬層390係透明，從而允許來自第二磷光體幕282之光透射至第二MIS光感測器344內，而第二金屬層382係不透明，由此允許防止來自第一磷光體幕278之光透射至第二MIS光感測器344。由此，第二MIS光感測器344主要係對第二磷光體幕282敏感。
圖10顯示圖8所示影像裝置之一擴展具體實施例，並解說如何可沿基板286散射所發射的光。在該第一磷光體幕278中吸收一x射線400，並從其發射光402，該光穿過第一孔徑322到達第一光敏元件292對應於x射線400之吸收位置。但是，某一所發射的光404在最終穿過該等第一孔徑322之一相鄰孔徑之前經歷多個內部反射並沿基板286散射。因為所吸收的光對應於吸收於一非對應位置之x射線，此類光散射可在相鄰光敏元件292處引起錯誤的信號。圖11顯示用以減小此類光散射之一技術。在基板286中提供光阻擋區域410之一圖案。可藉由一光吸收著色劑從基板表面之任一或兩個表面熱擴散至該薄透明基板內來形成該等光阻擋區域410。美國專利案第4,621,271號說明用於將一著色劑從一包含著色劑的施體薄片圖案化熱轉移至一基板內之一方法。美國專利案第4,772,582、4,973,572及5,578,416號說明用於藉由以圖案方式曝露於一雷射所產生的熱量將著色劑從一施體薄片圖案化雷射轉移至一接收器薄片之一方法。或者，該光吸收基板可包含光活性成分，該等光活性成分在以圖案方式曝露於熱量或光時釋放著色劑或漂白預先存在的著色劑，如美國專利案第4,399,209、4,416,966及4,440,846中所說明。或者，該基板可以係由一光可圖案化聚合物(例如光可圖案化聚醯亞胺)形成，該光可圖案化聚合物接著經化學顯影而形成溝渠，隨後可藉由光吸收或光反射材料(例如包含著色劑之聚合物)或者藉由反射性或散射粒子或者藉由沈積或電鍍金屬來填充該等溝渠。或者，可藉由從一圖案化的金屬晶種層電鍍一金屬來形成界定該等光阻擋區域之一金屬柵格。接著可藉由一實質上透明的材料(例如聚醯亞胺)來塗布該圖案化的柵格層。
如同在圖10之情況中，在該第一磷光體幕278中吸收一x射線412，並從其發射光402，該光穿過第一孔徑322之一孔徑到達第一光敏元件292對應於x射線400之吸收位置。但是，若任何所發射的光416經歷多個內部反射並沿基板286散射，則此類散射光遇到光阻擋區域410，該光阻擋區域410防止該散射光到達第一孔徑322之一相鄰孔徑。因光散射之減小而產生提高的精確度。
圖12顯示一替代影像裝置420。藉由相同參考數字來識別圖5之具體實施例的共同特徵。在此具體實施例中，一影像陣列422具有配置於分離、本質上平行的平面內之光感測器。更明確言之，一第一平面428具有主要對從第一磷光體幕178發射的光敏感之第一光敏元件(光感測器)424，而一第二平面432具有配置於該第一平面428之上、主要對從第二磷光體幕182發射的光敏感之第二光敏元件(光感測器)426。影像陣列422包含：薄透明基板186；第一平面428，其具有在與第一磷光體幕178相對的基板186之側上佈置的第一光敏元件424；一光阻擋層430，其係佈置於該第一平面428上；第二平面432，其具有在與光感測元件424相對的層430之側上佈置之第二感測元件426；以及第一及第二讀出元件434、436，其係分別用於第一及第二光感測元件424、426。在影像裝置420中，讀出元件434、436係佈置於具有第一光感測元件424之第一平面428內。該等讀出元件可能係替代地位於第二平面432內或一第三平面(未顯示)內。第一光感測元件424主要係對來自第一磷光體幕178之光敏感，而第二光感測元件426主要係對來自第二磷光體幕182之光敏感。若光感測元件424、426對來自其個別磷光體幕的光具有足夠的光學吸收性則可能不需要光阻擋層430；以至於，僅一小部分來自第一磷光體幕178的光係透射穿過第一光感測元件424至第二光感測元件426；而僅一小部分來自第二磷光體幕182的光係透射穿過第二光感測元件426至第一光感測元件424。
圖13顯示圖12所示具體實施例之一特定實施方案之一部分分解斷面圖。影像陣列422包括：透明基板186；第一平面428，其包括在與第一磷光體幕178相對的基板186之側上佈置的第一光敏元件424(以在圖式下方之一括弧來表示)；光阻擋層430；第二平面432，其包括在與第一光敏元件424相對的光阻擋層430之側上佈置之第二光敏元件426(以在該圖式上方之一括弧表示)；及讀出元件434、436(以在該圖式下方之括弧表示)，其係分別用於光敏元件424、426。
結合圖13繼續，讀出元件434、436較佳的係TFT，而光敏元件424、426係MIS光感測器。每一TFT包括：一第一金屬層438，其形成該閘電極與閘極線；一絕緣體層440，其形成一閘極介電質；一本質非晶矽膜442，其形成該通道；一非晶矽層444，其包含形成該等源極及汲極區域之一n型摻雜物；一第三金屬層446，其形成源極及汲極接點；一絕緣體層448；及一第四金屬層450，其形成從該等TFT至其個別MIS光感測器424、426之互連並形成資料線。主要對來自第一磷光體幕178的光敏感之第一MIS光感測器424，包含：一第二金屬層452，其對由第一幕178發射的光透明；一絕緣體層454，其形成一閘極介電質；一本質非晶矽層456，其形成該通道區域；一非晶矽層458，其包含形成該汲極區域之n型摻雜物；一第三金屬層460，其形成該汲極接點；絕緣層448之一部分；及第四金屬層450，其形成從TFT 436至MIS光感測器424之互連並形成資料線。一絕緣體層462係形成於該等讀出元件及該等MIS光感測器之上。第二MIS光感測器426包括：一第五金屬層464，其形成一閘電極；一本質非晶矽膜466，其形成該通道區域；一非晶矽膜468，其包含n型摻雜物；一第六金屬層470，其形成與第二MIS光感測器426之一透明接觸；及一絕緣體層472。在圖13所示之具體實施例中，該等層464至472延伸橫跨該影像陣列之整個影像表面，由此允許幾乎整個表面具有光敏性。
圖14顯示適用於讀出圖7至13所示的影像陣列之一影像陣列電路480之一範例。每一影像陣列包含配置於列484、486與行488、490中的像素482(以一虛線方塊表示)、用於循序掃描該等列之電壓源492、494及用於感測電荷之讀出電路496。每一像素482包括：一第一光敏元件498及一對應的TFT開關500，以在一第一閘極線504之控制下將該光感測元件連接至一資料線502；以及具有一對應TFT開關508之一第二光敏元件506，以在一第二閘極線510之控制下將該光感測元件連接至資料線502。分別使用該等電壓源492、494來偏壓在每一列中的第一及第二閘極線。藉由在每一資料線上的讀出電路496來感測因該等光敏元件中的曝光產生之電荷。讀出電路496較佳的係包括一運算放大器514、一回授電容器516及一開關518。在X射線曝光期間，針對該等閘極線的偏壓供應係保持於負電壓以斷開所有該等TFT開關。繼曝光後，藉由將該偏壓電壓切換為一正值來循序定址該等閘極線，從而在該TFT的源極與汲極之間產生一導電路徑，而由此將在每一行之端處的電荷放大器連接至選定影像感測元件。該電荷放大器感測在該光敏元件上的電荷，此後將該閘極線返回至一負值而由此將其關閉。可將該電荷放大器之輸出數位化並儲存。繼所有該等閘極線之掃描之後，可將表示該等第一及第二光敏元件之影像平面組合以產生一影像。
圖7至13之具體實施例中的閃爍磷光體幕可以係傳統的放射線照相加強幕。加強幕具有一發光層，在該發光層中瞬時發射磷光體係作為一微粒分散於一聚合基質中且具有額外層，例如支撐層、保護覆蓋層及護套。合適的瞬時發射磷光體已為人熟知，例如摻雜有一稀土活化劑之稀土氧硫化物(例如Gd2 O2 S:Tb)、鎢酸鈣、氧化釔、氟鹵化鋇、HfO2 :Ti、HfGeO4 :Ti、LuTaO4 、Gd2 O3 :Eu、La2 O2 S、LaOBr、CsI:Tl、YTaO4 、Y2 O2 S:Tb、CaWO4 、BaFBr:Eu或LaOBr:Tm或其組合。亦可使用不同磷光體之一調合。所使用的中等粒子大小一般係介於約0.5μm與約40μm之間。介於1μm與約20μm之間的一中等粒子大小因容易形成以及使得諸如速度、清晰度及雜訊之類性質最佳化而係較佳。可使用將磷光體粉末與一樹脂黏結劑材料之一溶液混合並藉由諸如刮刀塗布之類方式將其塗布至一基板上的傳統塗布技術來製備用於本發明之具體實施例的閃爍磷光體幕。可從對X射線透明、刺激並發射光之各種習知的有機聚合物中選擇該黏結劑。一般在此項技術中採用的黏結劑包括：聚(乙烯醇)之鈉苯甲醛鄰磺酸縮醛；氯磺化聚(乙烯)；巨分子雙酚聚(碳酸鹽)與包含雙酚碳酸鹽及聚(烯化氧)的共聚物之一混合物；水乙醇可溶性耐綸；聚(丙烯酸酯與甲基丙烯酸酯)及聚(烷基丙烯酸酯與甲基丙烯酸酯)與丙烯酸及甲基丙烯酸之共聚物；聚(乙烯丁醛)；以及聚(胺酯)彈性體。但是，可採用任何傳統的磷光體對黏結劑比率。一般地，當採用一較高的磷光體對黏結劑重量比率時實現較薄的磷光體層及更清晰的影像。較佳的係在約7:1至25:1範圍內之磷光體對黏結劑比率。該加強幕不限於使用晶體磷光體來進行X射線向光的轉換。例如，可使用一閃爍玻璃或有機閃爍體。
本發明之若干具體實施例在一DR影像裝置中使用多個閃爍體層，以便使對提高的信號對雜訊比(SNR)與改良的調變轉移函數(MTF)之稍有衝突的要求最大化。例如，在圖12之具體實施例中，磷光體幕182具有比磷光體幕178的厚度t1相對更薄之厚度t2。因固有較小的散射，磷光體幕182係針對解析度及MTF而最佳化，而較厚的磷光體幕178係針對SNR而最佳化。例如，磷光體幕182之厚度可以係97μm(具有一45.3mg/cm2 的Gd2 O2 S:Tb塗層重量)，而磷光體幕178之厚度可以係186μm(具有一82.7mg/cm2 的Gd2 O2 S:Tb塗層重量)。磷光體幕182可具有黑色吸收性材料之一光控制層184，而磷光體幕178可具有黑色吸收性材料之一光控制塗層180。在使用針對一般放射線照相的一般X射線光束(DN5光束)之情況下，針對磷光體幕182及磷光體幕178，該MTF等於50%(f1/2 )時所處之空間頻率分別係3.8c/mm及2.4c/mm。同時，與針對磷光體幕182之X射線吸收效率係29%相比，磷光體幕178之X射線吸收效率係47%。在實際設計中，磷光體幕178之MTF會超過磷光體幕182之MTF，以使得針對磷光體幕178該MTF係50%(f1/2 )時所處之空間頻率比針對磷光體幕182者至少高0.5c/mm。此外，磷光體幕182之X射線吸收效率會超過磷光體幕178之X射線吸收效率至少10%。影像陣列422能夠從每一磷光體幕178、182讀取所得影像，使得組合影像可提供比藉由具有一單一磷光體幕之傳統DR系統可獲得者更高之品質。
在本發明之具體實施例中可用的磷光體幕之材料組成可包括以下材料之一或多者或其組合：Gd2 O2 S:Tb、Gd2 O2 S:Eu、Gd2 O3 :Eu、La2 O2 S:Tb、La2 O2 S、Y2 O2 S:Tb、CsI:Tl、CsI:Na、CsBr:Tl、NaI:Tl、CaWO4 、CaWO4 :Tb、BaFBr:Eu、BaFCl:Eu、BaSO4 :Eu、BaSrSO4 、BaPbSO4 、BaAl12 O19 :Mn、BaMgAl10 O17 :Eu、Zn2 SiO4 :Mn、(Zn,Cd)S:Ag、LaOBr、LaOBr:Tm、Lu2 O2 S:Eu、Lu2 O2 S:Tb、LuTaO4 、HfO2 :Ti、HfGeO4 :Ti、YTaO4 、YTaO4 :Gd、YTaO4 :Nb、Y2 O3 :Eu、YBO3 :Eu、YBO3 :Tb或(Y,Gd)BO3 :Eu。磷光體幕178及182(例如)可以係相同或不同的材料組成。例如，磷光體幕178與182可具有相同的磷光體材料但具有不同的粒子大小分佈。在磷光體幕182上的磷光體材料之中等粒子大小可在從約1至約5微米之範圍內，而在磷光體幕178上的磷光體材料之中等粒子大小可在從約6至約15微米之範圍內。例如，在本發明之具體實施例中可用的磷光體幕中重元素之原子數目可能不同。例如，對於更高的X射線能量吸收，磷光體幕182可具有一與磷光體幕178相比具有更高原子數目之一元素的組成。例如，磷光體幕182可包含Gd2 O2 S:Tb，而磷光體幕178可包含Y2 O2 S:Tb。釓(Gd)具有一原子數目64，而釔(Y)具有一原子數目39。
此外，在本發明之具體實施例中可用的磷光體幕之空間頻率回應可能因結合不同結構使用不同磷光體材料而不同。例如，磷光體幕182可包含一柱狀結構磷光體(例如CsI:Tl)，而磷光體幕178可包含一粉末磷光體(例如Gd2 O2 S:Tb)。當在適當條件下蒸鍍時，一CsI層將以具有高封裝密度的針狀緊密封裝型微晶形式冷凝。此一柱狀或針狀磷光體在此項技術中已為人所熟知。例如，參見ALNStevels等人的"蒸汽沈積的CsI:Na層：用於應用於X射線影像裝置中的幕"，Philips研究報告第29期，第353至362頁(1974年)；及T. Jing等人的"藉由基板圖案化之在CsI層中增強的柱狀結構"，IEEE核科學學報第39期，第1195至1198頁(1992年)。在此形式中，該空間頻率回應(或解析度)係相對於針對相同厚度之一粉末磷光體幕而提高，可能係由於該等柱狀微晶使得該光之正向散射與一粉末磷光體幕相比而增強。可將此等柱狀物視為發揮類似於光纖光導之作用，從而將朝柱的任一端導引藉由一入射X射線的吸收產生之光子。類似於粉末幕，使用一反射襯背(backing)以藉由朝退出表面重新引導光子來使該層之光收集功效最大化。例如，磷光體幕182可具有一厚度為89微米的CsI:Tl層，而磷光體幕178可具有一厚度為93微米的Gd2 O2 S:Tb層。磷光體幕182之空間頻率回應可能高於磷光體幕178之空間頻率回應。針對磷光體幕182與178，該MTF等於50%(f1/2 )時所處的空間頻率之值分別係4.7c/mm與3.3c/mm。一般地，依據本發明x射線輻射係入射於一影像裝置170、210、270、318、420或其他影像裝置之側上，該側具有較薄的磷光體幕、較接近該x射線源而使得該較薄幕之MTF最佳化。或者，x射線輻射可以係入射於磷光體幕之較厚幕上，使得該較厚幕之SNR最佳化。
圖5至10、12及13之具體實施例之一潛在問題係與在該薄透明基板186、230、286內的光散射相關。磷光體幕常具有一1.6或更高的光折射率，而諸如塑膠之類的透明基板則具有一般在1.46至1.59範圍內之一較低折射率，而該非晶矽則具有在2.9至3.7範圍內之一典型折射率。因此，如結合圖10及11所簡要說明，從該磷光體幕進入該薄透明基板之光可經歷在該基板內的多個內部反射，而產生相鄰像素之間的光學串擾。由於該磷光體幕一般係一擴散反射器，因此反射角可能不等於在幕與基板邊界處的入射角。
圖11之具體實施例中揭示針對此問題之一解決方式。圖15之具體實施例中顯示另一解決方式，其中由包含一相當均勻密度的著色劑或光散射粒子之一材料製成該薄透明基板286。例如，該基板材料可能係聚醯亞胺，一著色劑材料可能係碳粒子，或者一光散射粒子可能係二氧化鈦。例如，可能在該基板之製造期間添加該著色劑。染料密度較佳的係選擇成實現針對橫跨該閃爍體與該光感測器之間的基板直接行進的光之低吸收，而同時實現針對經歷全內反射的光之一所需程度的串擾抑制並由此從一像素行進至一相鄰像素。此之所以可行，至少部分係由於該基板一般比像素間距更薄。或者，可替代一著色劑而使用一光散射材料(例如與該透明基板折射率不同之玻璃或聚合物珠子)以減小該基板中的橫向光管。或者，可替代一均勻的著色劑濃度而將包含著色劑之微珠分散於該基板之中或之上。如圖15所示，與結合圖10所顯示並說明的散射相比，會減小光404之散射。
在圖16所示之另一解決方式中，藉由使用(例如)向該基板之一或兩側上的染料之一圖案化施加而在基板286上形成光吸收表面邊界530、532。染料濃度較佳的係經調整成抑制橫向透過邊界區域之光透射，而因此減小光404之散射。從一施體薄片至一接收器薄片之熱染料轉移係可用於獲得圖案化吸收區域之一程序之一範例。例如，在用於數位印刷樣本及數位印刷板的應用中廣泛使用之雷射熱染料轉移可實現一10微米或更小之線寬度。用於著色劑的接收層之範例包括聚碳酸酯、聚胺酯、聚酯、聚氯乙烯或其混合物。或者，上述著色劑接收材料之層可能係塗布於一支撐物(例如，聚醚碸)或一聚醯亞胺之一或兩側上。藉由熱能以圖案方式從一施體薄片轉移之著色劑可能係一可昇華的染料或一無機著色劑。可昇華的染料之範例包括：蒽醌染料，例如KTS黑146(Nippon Kayaku有限公司之產品)；偶氮染料，例如Sumickaron Diazo黑5G(Sumitomo化學有限公司之產品)。一無機著色劑之一範例將係碳粒子。
在圖17所示之另一解決方式中，將一著色劑擴散至形成擴散層534、536的基板286之一或兩個表面內。在此具體實施例中，經歷多個內部反射之光多次穿過擴散層534、536，而從磷光體幕278至光感測器292直接透射穿過基板286之光將僅穿過一次。以此方式，可以減小像素之間的光散射而不會不適當地影響敏感度。例如，可藉由從接觸到該著色劑接收層之一包含著色劑的液體以空間均勻方式轉移著色劑或藉由從一施體薄片至一接收層進行熱轉移來形成在該基板中的著色劑圖案。接收層、著色劑及染料之範例係如前面段落中所述。或者，可藉由一包含一著色劑(例如碳粒子或諸如上面所列之類的染料)的黏結劑(例如聚醯亞胺)將一實質上透光的基板材料(例如聚醯亞胺)塗布於一或兩個表面上。
本發明已特別參考其特定較佳具體實施例予以詳細說明，但應明白可在如上所述之本發明範疇內，並且如隨附申請專利範圍中所提及由習知此項技術者在不脫離本發明之範疇的情況下實現變更及修改。因此，提供一種用於使用雙閃爍磷光體幕的平板數位影像之設備及方法。
10．．．平板成像器
12．．．感測器陣列
14．．．資料線
16．．．閘極線
18．．．a-Si光二極體
20．．．TFT
22．．．偏壓線
24．．．汲極
26．．．閘極驅動器
28．．．電荷放大器
30．．．多工器
32．．．類比至數位轉換器
34．．．相關雙取樣(CDS)電路
36．．．電腦
38．．．監視器
40．．．印表機
50．．．影像像素
52．．．PIN光二極體
54．．．TFT開關
56．．．基板
58．．．閃爍磷光體幕
60．．．金屬層
62．．．絕緣體層
64．．．本質非晶矽層
66．．．n型摻雜物層
68．．．金屬層
70．．．絕緣體層
72．．．金屬層
74．．．非晶矽膜
76．．．本質非晶矽膜
78．．．非晶矽膜
80．．．電極
81．．．絕緣體層
82．．．金屬層
84．．．X射線光子路徑
86．．．可見光光子路徑
90．．．像素
92．．．影像感測器陣列
94．．．光二極體
96．．．TFT開關
98．．．基板
100．．．金屬層
102．．．絕緣體層
104．．．非晶矽膜
106．．．n型摻雜的非晶矽膜
108．．．金屬層
110．．．絕緣體層
112．．．TFT平面
114．．．光二極體平面
116．．．金屬層
118．．．n型摻雜層
120．．．本質非晶矽層
122．．．p型摻雜層
124．．．接觸電極
126．．．絕緣層
128．．．金屬層
140．．．影像像素
142．．．金屬絕緣半導體(MIS)光感測器
144．．．TFT開關
146．．．基板
148．．．金屬層
150．．．絕緣體層
152．．．本質非晶矽層
154．．．n型摻雜物層
156．．．絕緣體層
158．．．金屬層
160．．．電極
170．．．放射線照相影像裝置
172．．．閃爍磷光體幕裝配件
174．．．閃爍磷光體幕裝配件
176．．．影像陣列
178．．．閃爍體
180．．．光控制塗層
182．．．閃爍體
184．．．光控制塗層
186．．．基板
188．．．像素
190．．．讀出元件
192．．．光感測器
194．．．X射線
196．．．光之發射
198．．．X射線之吸收
200．．．光之發射
210．．．放射線照相影像裝置
212．．．閃爍磷光體幕裝配件
214．．．閃爍磷光體幕裝配件
216．．．影像陣列
218．．．閃爍磷光體
220．．．光吸收層
222．．．閃爍磷光體
224．．．光吸收層
226．．．MIS光感測器
228．．．TFT讀出元件
230．．．基板
232．．．金屬層
234．．．絕緣體層
236．．．本質非晶矽層
238．．．非晶矽層
240．．．絕緣層
242．．．金屬層
244．．．金屬層
246．．．絕緣體層
248．．．本質非晶矽層
250．．．n型摻雜的非晶矽層
252．．．金屬層
254．．．絕緣體層
256．．．金屬層
270．．．放射線照相影像裝置
272．．．閃爍磷光體幕裝配件
274．．．閃爍磷光體幕裝配件
276．．．影像陣列
278．．．閃爍磷光體幕
280．．．光反射層
282．．．閃爍磷光體幕
284．．．光反射層
286．．．基板
288．．．光感測元件
290．．．光感測元件
292．．．光敏元件
294．．．讀出元件
296．．．光阻擋層
298．．．光敏層
300．．．光阻擋層
302．．．讀出層
318．．．影像裝置
320．．．光遮罩裝配件
322．．．通光孔徑
324．．．光遮罩裝配件
326．．．通光孔徑
328．．．光阻擋層
330．．．絕緣體層
332．．．光阻擋層
334．．．絕緣體層
344．．．MIS光感測器
346．．．TFT讀出元件
348．．．光敏元件
350．．．TFT讀出元件
352．．．金屬層
354．．．絕緣體層
356．．．本質非晶矽膜
358．．．非晶矽膜
360．．．金屬層
362．．．絕緣體層
364．．．金屬層
366．．．金屬層
368．．．絕緣體層
370．．．本質非晶矽膜
372．．．n型摻雜的非晶矽膜
374．．．金屬層
376．．．絕緣體層
378．．．金屬層
382．．．金屬層
384．．．絕緣體層
386．．．本質非晶矽膜
388．．．n型摻雜的非晶矽膜
390．．．金屬層
392．．．絕緣體層
394．．．金屬層
400．．．X射線
402．．．光
404．．．所發射的光
410．．．光阻擋區域
412．．．X射線
414．．．光
416．．．所發射的光
420．．．替代影像裝置
422．．．影像陣列
424．．．光敏元件(光感測器)
426．．．光敏元件(光感測器)
428．．．平面
430．．．光阻擋層
432．．．平面
434．．．讀出元件
436．．．讀出元件
438．．．金屬層
440．．．絕緣體層
442．．．本質非晶矽膜
444．．．非晶矽層
446．．．金屬層
448．．．絕緣體層
450．．．金屬層
452．．．金屬層
454．．．絕緣體層
456．．．本質非晶矽膜
458．．．非晶矽膜
460．．．金屬層
462．．．絕緣體層
464．．．金屬層
466．．．本質非晶矽膜
468．．．非晶矽膜
470．．．金屬層
472．．．絕緣體層
480．．．影像陣列電路
482．．．像素
484．．．列
486．．．列
488．．．行
490．．．行
492．．．電壓源
494．．．電壓源
496．．．讀出電路
498．．．光敏元件
500．．．TFT開關
502．．．資料線
504．．．閘極線
506．．．光敏元件
508．．．TFT開關
510．．．閘極線
514．．．放大器
516．．．回授電容器
518．．．開關
530．．．光吸收表面邊界
532．．．光吸收表面邊界
534．．．擴散層
536．．．擴散層
雖然本說明書使用特別指出並清楚主張本發明之標的內容的申請專利範圍推斷，但咸信結合附圖，根據以上說明已更清楚地明白本發明。
圖1係用於一平板成像器之一傳統影像面板的一示意圖。
圖2係併入PIN二極體之一習知類型的影像像素的一斷面圖。
圖3係其中將該PIN二極體垂直整合於一TFT開關之上的另一類習知影像像素之一斷面圖。
圖4係其中以與一TFT開關之一平面、並排配置形成一MIS光感測器之另一類習知影像像素之一斷面圖。
圖5係依據本發明之一影像像素之一具體實施例的一示意性斷面圖。
圖6顯示圖5之本發明影像像素的一詳細斷面圖。
圖7顯示依據本發明之一影像像素之另一具體實施例的一示意性斷面圖，其中該等光感測器之某些光感測器對來自該裝配件之一側的光敏感，而其他光感測器對來自該裝配件之另一側的光敏感。
圖8係類似於圖7所示者的本發明之另一具體實施例之一示意性斷面圖，但其中提供光遮罩裝配件以將光引導至該等光感測器。
圖9顯示圖8之本發明影像像素的一詳細斷面圖。
圖10顯示依據圖8之兩個並排像素且解說如何可在該透明基板中發生光散射之一示意性斷面。
圖11顯示如圖10中之一示意性斷面，但包括用以減小在該透明基板中的光散射之特徵。
圖12顯示本發明之另一具體實施例的一示意性斷面，其中將該影像裝置之光感測器配置於兩個分離的平面或層內，而在該等平面之間具有一光阻擋層。
圖13顯示圖12之本發明影像像素的一詳細斷面圖。
圖14顯示依據本發明結合影像裝置使用之一電路的一示意圖。
圖15顯示圖8之具體實施例的一示意性斷面，其中已透過該透明基板擴散一光吸收著色劑以減小光散射。
圖16顯示圖8之具體實施例的一示意性斷面，其中已將一光吸收著色劑塗敷於該透明基板之表面以減小光散射。
圖17顯示圖8之具體實施例的一示意性斷面，其中已將一光吸收著色劑擴散至在該透明基板之表面處的層內以減小光散射。
210．．．放射線照相影像裝置
212．．．閃爍磷光體幕裝配件
214．．．閃爍磷光體幕裝配件
216．．．影像陣列
218．．．閃爍磷光體
220．．．光吸收層
222．．．閃爍磷光體
224．．．光吸收層
226．．．MIS光感測器
228．．．TFT讀出元件
230．．．基板
232．．．金屬層
234．．．絕緣體層
236．．．本質非晶矽層
238．．．非晶矽層
240．．．絕緣層
242．．．金屬層
244．．．金屬層
246．．．絕緣體層
248．．．本質非晶矽層
250．．．n型摻雜的非晶矽層
252．．．金屬層
254．．．絕緣體層
256．．．金屬層

Claims (24)

  1. 一種放射線照相影像裝置，其包含：一第一閃爍磷光體幕(第一幕)，其具有一第一厚度；一第二閃爍磷光體幕(第二幕)，其具有一第二厚度；一基板，其係佈置於該等第一與第二幕之間，該基板係實質上對結合該裝置使用的X射線透明；以及一影像陣列，其包含複數個像素，該影像陣列佈置於該基板之一第一側與該第一及第二幕的其中一者之間，該基板具有小於該影像陣列的兩個像素間距之一厚度，以減小該基板中的輻射散射及光管(light piping)，每一像素包括至少一光感測器與至少一讀出元件。
  2. 如請求項1之裝置，其中該等第一與第二厚度係相同。
  3. 如請求項1之裝置，其中每一像素包括至少第一與第二光感測器，該第一光感測器對來自該第一幕的光敏感，而該第二光感測器對來自該第二幕的光敏感。
  4. 如請求項1之裝置，其中該第一幕之調變轉移函數(MTF)超過該第二幕之MTF，使得針對該第一幕該MTF係50%(f1/2 )時所處之空間頻率比針對該第二幕者高至少0.5c/mm；而該第一幕係佈置於與該基板之該第一側相對的該基板之一第二側上。
  5. 如請求項1之裝置，其中該第二幕之X射線吸收效率超過該第一幕之X射線吸收效率至少10%。
  6. 如請求項1之裝置，其中該基板對來自該等第一與第二幕之一或兩個幕的光透明。
  7. 如請求項1之裝置，其中該至少一讀出元件包含在該基板之一側上形成之一薄膜電晶體。
  8. 如請求項1之裝置，其中：該複數個像素之該等光感測器之至少某些光感測器對來自該第一幕之光敏感，而該等光感測器的其他光感測器對來自該第二幕之光敏感；該第一幕包含一具有一第一原子數目之一元素的第一磷光體材料；該第二幕包含一具有一第二原子數目之一元素的第二磷光體材料；以及該第一原子數目超過該第二原子數目，使得該第一磷光體材料吸收x射線輻射之一較高能量成分。
  9. 如請求項8之裝置，其中該第一幕比該第二幕更薄，而且在使用中該裝置係定向用以接收從該第一幕之側之一方向入射的x射線曝光。
  10. 一種放射線照相影像裝置，其包含：一基板，其對結合該裝置使用的X射線透明；一具有一第一厚度之第一閃爍磷光體幕(第一幕)，其佈置於該基板之一第一側上；一具有一第二厚度之第二閃爍磷光體幕(第二幕)，其佈置於該基板之一第二側上；該基板係實質上係對從該等第一及第二幕發射的光透明；以及一像素影像陣列(imaging array of pixels)，其係形成 於該基板之一側上，該基板具有小於該影像陣列的兩個像素間距之一厚度，以減小該基板中的輻射散射及光管，該影像陣列包含：一第一群組之光感測器，其設置有一第一光阻擋層，以便主要地對從該第一幕發射的光敏感；以及一第二群組之光感測器，其設置有一第二光阻擋層，以便主要地對從該第二幕發射的光敏感。
  11. 如請求項10之裝置，其中該第二幕之X射線吸收效率超過該第一幕之X射線吸收效率至少10%。
  12. 如請求項10之裝置，其中該第二群組的光感測器及該第一群組的光感測器係形成於分離的平面內。
  13. 如請求項12之裝置，其進一步包含將該等第一與第二群組之光感測器分離之一不透明材料。
  14. 如請求項12之裝置，其中該第一群組與該第二群組之光感測器之一者之厚度超過針對電磁頻譜的至少一部分之一光學吸收長度。
  15. 如請求項14之裝置，其進一步包含與該等第一及第二群組之光感測器通信之一讀出元件陣列。
  16. 如請求項14之裝置，其中在一第一平面內製造該讀出元件陣列；在該第一平面內製造該第一群組之光感測器而在平行於該第一平面且位於該第一平面之外的一第二平面內佈置該第二群組之光感測器。
  17. 如請求項14之裝置，其中該等第一及第二群組之光感測器係堆疊於彼此的頂部上，而其中該等讀出元件係與該 等堆疊的光感測器相鄰而佈置。
  18. 如請求項10之裝置，其中該等第一與第二群組之光感測器係形成於相同平面內。
  19. 如請求項14之裝置，其中該等第一及第二群組之光感測器與該等讀出元件係形成於相同平面內。
  20. 如請求項14之裝置，其中該等第一及第二群組之光感測器係形成於一第一平面內，而該等讀出元件係形成於位於該第一平面之外的一第二平面內。
  21. 如請求項10之裝置，其中該基板係形成於該第二閃爍磷光體幕上。
  22. 如請求項10之裝置，其進一步包含在該基板中本質上均勻擴散以減小沿該基板的光散射之一光吸收著色劑或光散射粒子。
  23. 如請求項10之裝置，其進一步包含向該基板的表面施加用以減小沿該基板的光散射之一光吸收著色劑層。
  24. 如請求項10之裝置，其進一步包含向該基板的表面層擴散以減小沿該基板的光散射之一光吸收著色劑。
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