放射線攝像裝置和放射線攝像顯示系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及能夠抑制在增加像素清晰度時的圖像質(zhì)量的劣化的放射線攝像裝置以及包含此放射線攝像裝置的放射線攝像顯示系統(tǒng)。放射線攝像裝置包括：驅(qū)動基板，其包括晶體管，所述晶體管從多個像素中的每個像素中讀取基于放射線的信號電荷；電荷收集電極，其針對每個所述像素設(shè)置在所述驅(qū)動基板上；轉(zhuǎn)換層，其形成在所述電荷收集電極上，并用于通過吸收放射線生成所述信號電荷；對置電極，其設(shè)置在所述轉(zhuǎn)換層上；以及第一導(dǎo)電膜，其在所述驅(qū)動基板和所述電荷收集電極之間布置成面對所述電荷收集電極的至少一部分，且構(gòu)成用于保存所述信號電荷的第一電容元件。
【專利說明】放射線攝像裝置和放射線攝像顯示系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及基于進(jìn)入的放射線來獲取圖像的放射線攝像裝置以及包括這類放射線攝像裝置的放射線攝像顯示系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，基于諸如X射線之類的放射線來獲取作為電信號的圖像的放射線攝像裝置得到了發(fā)展(例如，日本未審查專利申請公開第2002-228757號)。這類放射線攝像裝置廣義上被劃分為所謂的間接轉(zhuǎn)換型和直接轉(zhuǎn)換型。在這些之中，間接轉(zhuǎn)換型的放射線攝像裝置中可設(shè)置例如通過吸收X射線來生成電信號的轉(zhuǎn)換層，且可通過電極對從此轉(zhuǎn)換層中提取出信號電荷。
[0003]在如上所述的直接轉(zhuǎn)換型的放射線攝像裝置中，針對每個像素設(shè)置有用于保存所提取的信號電荷的電容元件(保存電容元件)。盡管像素清晰度變高(分辨率變高)且像素尺寸減小，但是通過確保充足的容量來期望抑制圖像質(zhì)量劣化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]期望提供一種能夠抑制在增加像素清晰度時的圖像質(zhì)量的劣化的放射線攝像裝置，并提供一種包括此類放射線攝像裝置的放射線攝像顯示系統(tǒng)。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種放射線攝像裝置，該放射線攝像裝置包括:驅(qū)動基板，其包括晶體管，所述晶體管從多個像素中的每個像素中讀取基于放射線的信號電荷；電荷收集電極，其針對每個所述像素設(shè)置在所述驅(qū)動基板上；轉(zhuǎn)換層，其形成在所述電荷收集電極上，并用于通過吸收放射線生成所述信號電荷；對置電極，其設(shè)置在所述轉(zhuǎn)換層上；以及第一導(dǎo)電膜，其在所述驅(qū)動基板和所述電荷收集電極之間布置成面對所述電荷收集電極的至少一部分，且構(gòu)成用于保存所述信號電荷的第一電容元件。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種放射線攝像顯示系統(tǒng)，該放射線攝像顯示系統(tǒng)包括:放射線攝像裝置；以及顯示器，其用于基于由所述放射線攝像裝置獲取的攝像信號來執(zhí)行圖像顯示，其中，所述放射線攝像裝置包括:驅(qū)動基板，其包括晶體管，所述晶體管從多個像素中的每個像素中讀取基于放射線的信號電荷；電荷收集電極，其針對每個所述像素設(shè)置在所述驅(qū)動基板上；轉(zhuǎn)換層，其形成在所述電荷收集電極上，并用于通過吸收放射線生成所述信號電荷；對置電極，其設(shè)置在所述轉(zhuǎn)換層上；以及第一導(dǎo)電膜，其在所述驅(qū)動基板和所述電荷收集電極之間布置成面對所述電荷收集電極的至少一部分，且構(gòu)成用于保存所述信號電荷的第一電容兀件。
[0007]在根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例的放射線攝像裝置和放射線攝像顯示系統(tǒng)中，所述第一導(dǎo)電膜在所述驅(qū)動基板和所述電荷收集電極間布置成面對所述電荷收集電極的至少一部分，從而構(gòu)成了用于基于所述放射線保存信號電荷的第一電容元件。因此，與僅在驅(qū)動基板中形成電容元件的情況相比，布局設(shè)計(jì)的靈活度高，且易于確保保存電容器。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例的放射線攝像裝置和放射線攝像顯示系統(tǒng)，所述第一導(dǎo)電膜在所述驅(qū)動基板和所述電荷收集電極間布置成面對所述電荷收集電極的至少以部分，從而構(gòu)成用于基于所述放射線保存信號電荷的第一電容元件。因此，布局設(shè)計(jì)的靈活度高，且易于區(qū)別保存電容器。因此，即使像素尺寸變小，仍可通過確保所期望的容量來抑制飽和電荷量(動態(tài)范圍)的降低。于是，能夠抑制在增加像素清晰度時的圖像質(zhì)量的劣化。
[0009]應(yīng)當(dāng)理解，前述概述和以下的詳細(xì)描述均為示例性的，且意在提供對所要求的技術(shù)的進(jìn)一步說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]包含附圖以提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且所述附圖結(jié)合至并構(gòu)成本說明書的一部分。附圖與說明書一起示出了實(shí)施例并用來說明技術(shù)原理。
[0011]圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的放射線攝像裝置的整體構(gòu)造示例的框圖。
[0012]圖2是圖示圖1所示的像素部的構(gòu)造的示意圖。
[0013]圖3是圖示圖1所示的包括像素的元件的構(gòu)造的電路圖。
[0014]圖4是圖示圖1所示的像素附近的部分的主體構(gòu)造的平面圖。
[0015]圖5是圖示圖1所示的像素附近的部分的主體構(gòu)造的另一平面圖。
[0016]圖6是圖示圖4和5所示的像素附近的部分沿線A-A’的剖面圖。
[0017]圖7是圖示圖4和5所示的像素附近的部分沿線B-B’的剖面圖。
[0018]圖8是圖示圖4和5所示的像素附近的部分沿線C-C’的剖面圖。
[0019]圖9是圖示根據(jù)變形例I的像素附近的部分的主體結(jié)構(gòu)的平面圖。
[0020]圖10是圖示圖9所示的像素附近的部分沿線A-A’的剖面圖。
[0021]圖11是圖示圖9所示的像素附近的部分沿線B-B’的剖面圖。
[0022]圖12是圖示圖9所示的像素附近的部分沿線C-C’的剖面圖。
[0023]圖13是圖示根據(jù)應(yīng)用示例的放射線攝像顯示系統(tǒng)(放射線攝像顯示系統(tǒng)5)的示意結(jié)構(gòu)的不意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面將參考【專利附圖】

【附圖說明】實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，將按照以下順序進(jìn)行說明。
[0025]1.實(shí)施例(放射線攝像裝置的示例，其中，通過設(shè)置面對電荷收集電極的整個區(qū)域的導(dǎo)電膜來形成電容元件)
[0026]2.變形例I (設(shè)置面對電荷收集電極的一部分的導(dǎo)電膜的示例)
[0027]3.應(yīng)用示例(放射線攝像顯示系統(tǒng)的示例)
[0028]1.實(shí)施例
[0029][構(gòu)造]
[0030]圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的放射線攝像裝置(放射線攝像裝置I)的整體框架結(jié)構(gòu)。放射線攝像裝置I基于進(jìn)入的放射線(例如α射線、β射線、Y射線以及X射線)讀取對象的信息(獲取對象的圖像)，且可以例如是直接轉(zhuǎn)換型的平板探測器(FPD)。放射線攝像裝置I包括像素部11。放射線攝像裝置I還包括行掃描部13、A/D轉(zhuǎn)換部14、列掃描部15以及系統(tǒng)控制部16，以作為像素部11的驅(qū)動電路。
[0031](像素部11)
[0032]像素部11包括基于放射線來生成信號電荷的多個像素(攝像像素或單元像素)P。像素P以行和列二維地布置(布置成矩陣)。應(yīng)當(dāng)注意的是，在下文中，如圖1所示，像素部11中的水平方向(行方向)將被稱為“H”方向，而垂直方向(列方向)將被稱為“V”方向。圖2示意地示出像素部11的剖面構(gòu)造。
[0033]在像素部11中，放射線Rrad被直接轉(zhuǎn)換層(直接轉(zhuǎn)換層23)吸收以生成電信號(空穴和電子)，且該電信號被讀取為信號電荷。如稍后將詳細(xì)說明，在像素部11中，針對每個像素P在驅(qū)動基板12上設(shè)置有電荷收集電極18。驅(qū)動基板12包括用于讀取信號的像素電路20。對置電極24設(shè)置成面對電荷收集電極18，且在對置電極24和電荷收集電極18這二者之間插入有直接轉(zhuǎn)換層23。如上所述的直接轉(zhuǎn)換層23可由諸如非晶硒(a-Se)半導(dǎo)體以及碲化鎘(CdTe)半導(dǎo)體之類的材料構(gòu)成。可將例如偏置電壓施加至對置電極24上。
[0034]圖3圖示了像素P的電路構(gòu)造(所謂的無源電路構(gòu)造)的示例，以及稍后將描述的設(shè)置在A/D轉(zhuǎn)換部14中的電荷放大電路171的電路構(gòu)造。無源像素P可例如包括一個電容元件21和一個薄膜晶體管(TFT) 22。另外，沿H方向延伸的讀取控制線LreacK掃描線或柵電極線)和沿V方向延伸的信號線Lsig與像素P連接。
[0035]電容元件21保存在直接轉(zhuǎn)換層23中生成的信號電荷。這里，電容元件21包括稍后將描述的電容元件21A至21C(電容元件21具有每個電容元件21A至21C的容量的合成容量)。但是，電容元件21不必包括所有的電容元件21A至21C,且可至少包括電容元件21A。
[0036]TFT22是開關(guān)元件，其通過響應(yīng)于從讀取控制線Lread提供的行掃描信號而轉(zhuǎn)換至ON狀態(tài)來將由直接轉(zhuǎn)換層23獲取的信號電荷輸出至信號線Lsig。TFT22可由諸如N溝道型(N型)場效應(yīng)晶體管(FET)構(gòu)成。然而，TFT22也可由諸如P溝道型(P型)FET之類的其它類型構(gòu)成。
[0037]TFT22可具有例如底柵型或頂柵型元件結(jié)構(gòu)?？蛇x地，TFT22可具有所謂的雙柵型(兩側(cè)型)元件結(jié)構(gòu)，其中，兩個柵電極被布置成彼此面對，且二者之間插入有半導(dǎo)體層(有源層)。在本實(shí)施例中，將采用雙柵型的情況作為示例進(jìn)行說明。
[0038][電容元件21的詳細(xì)構(gòu)造]
[0039]在本實(shí)施例中，構(gòu)成電容元件21且針對每個像素P設(shè)置的電容元件2IA至2IC形成在驅(qū)動基板12中或驅(qū)動基板12上。將參考圖4至8說明電容元件21A至21C的布局構(gòu)造。圖4是圖示像素P附近的部分的主體構(gòu)造(形成在驅(qū)動基板12中的各種電極和配線的構(gòu)造)的平面圖。圖5是在圖4的構(gòu)造中增加了驅(qū)動基板12上的導(dǎo)電膜(形成為電容元件21A的一部分的導(dǎo)電膜25)的圖。另外，圖6圖示了圖4和5中的沿線A-A’的剖面構(gòu)造。圖7圖示了圖4和5中的沿線B-B’的剖面構(gòu)造。圖8圖示了圖4和5中的沿線C-C’的剖面構(gòu)造。
[0040]如圖6至8所示，在驅(qū)動基板12中，TFT22、信號線Lsig、公共地線Lcom以及讀取控制線Lread(圖6至8中未示出)在由諸如玻璃之類的材料構(gòu)成的基板110上形成為多層結(jié)構(gòu)。驅(qū)動基板12的表面被平坦化膜126平坦化。具體地，可在基板110上布置例如均作為TFT22的兩個雙柵型TFT。在每個TFT中，從基板110側(cè)開始可依次層疊第一柵電極120G1、第一柵極絕緣膜121、半導(dǎo)體層122、第二柵極絕緣膜123以及第二柵電極120G2。在這些部件之中，第一柵極絕緣膜121和第二柵極絕緣膜123是TFT的公共層，且可由例如氮化硅膜、氧化硅膜等構(gòu)成。
[0041]在TFT22的第二柵電極120G2上形成有層間絕緣膜124。在層間絕緣膜124上設(shè)置有漏電極125B、源電極125A以及公共地線Lcom。漏電極125B與信號線Lsig電連接。源電極125A與電容元件21A至21C中的每者電連接。在驅(qū)動基板12的表面上形成有平坦化膜126以覆蓋這些部件。平坦化膜126可由例如有機(jī)材料等構(gòu)成，且其厚度例如可以是約
0.5 μ m 至約 5 μ m。
[0042](電容元件21A)
[0043]在驅(qū)動基板12上(具體地，在平坦化膜126上)，如上所述，針對每個像素P形成有電荷收集電極18。在本實(shí)施例中，在電荷收集電極18和驅(qū)動基板12之間，導(dǎo)電膜25(第一導(dǎo)電膜)設(shè)置成面對電荷收集電極18的至少一部分,這樣便形成了電容兀件21A。在電荷收集電極18的導(dǎo)電膜25之間插入有絕緣膜127。電荷收集電極18、絕緣膜127以及導(dǎo)電膜25構(gòu)成電容元件21A。絕緣膜127也用作鈍化膜，且從電容元件2IA中需要的保存電容器和鈍化功能等角度來看，其厚度可自由地設(shè)置。
[0044](電容元件2IB和21C)
[0045]在驅(qū)動基板12中，電容元件21B和21C可與TFT22形成在相同的層中(圖6)。電容元件21B可包括例如導(dǎo)電膜120M1 (第二導(dǎo)電膜)、第一柵極絕緣膜121以及半導(dǎo)體層122。導(dǎo)電膜120M1與第一柵電極120G1形成在相同的層中。電容元件21C可包括例如導(dǎo)電膜120M2(第三導(dǎo)電膜)、第二柵極絕緣膜123以及半導(dǎo)體層122。導(dǎo)電膜120M2可例如與第二柵電極120G2形成在相同的層中。第一柵極絕緣膜121、第二柵極絕緣膜123以及半導(dǎo)體層122 (整體地)形成為從TFT22的形成區(qū)域延伸至電容元件21B和21C的形成區(qū)域。在導(dǎo)電膜120M1中，使用與第一柵電極120G1相同材料且以相同方法進(jìn)行圖案化來形成電極層120-1和120-2。導(dǎo)電膜120M2是使用與第二柵電極120G2相同的材料且以相同方法進(jìn)行圖案化而形成的。
[0046]電容元件21B和21C(S卩，導(dǎo)電膜120M1和120M2)形成在不面對(不重疊)TFT22、信號線Lsig和讀取控制線Lread中的每者的區(qū)域中(圖4和6)。將在下面描述TFT22和電容元件2IA至2IC中的每者以及它們之間的連接關(guān)系。
[0047]第一柵電極120G1可以是例如其中層疊有兩個電極層120-1和120_2的電極。電極層120-1和120-2可均由諸如鑰(Mo)、鈦(Ti)、鋁(Al)、鎢(W)以及鉻(Cr)之類的元素中的任一者構(gòu)成。第二柵電極120G2形成為面對第一柵電極120G1，且具有與第一柵電極120G1大致相同的形狀。此外，與電極層120-1和120-2的材料同等的材料可被用作第二柵電極120G2的材料。第一柵電極120G1和第二柵電極120G2可例如處于同一電勢,且可與讀取控制線Lread電連接(圖4)。
[0048]半導(dǎo)體層122可例如由硅系半導(dǎo)體(例如非晶硅、微晶硅以及多晶娃，且優(yōu)選地低溫多晶硅(LTPS))構(gòu)成。然而，并不局限于這些材料，半導(dǎo)體層122可由諸如氧化鋅(ZnO)和銦鎵氧化鋅(InGaZnO)之類的氧化物半導(dǎo)體構(gòu)成。在本實(shí)施例中，將由多晶硅構(gòu)成的半導(dǎo)體層122作為示例進(jìn)行描述。
[0049]源電極125A可以是例如由包括鑰、鋁、鎢以及鉻等的元素中的任一者構(gòu)成的單層膜，或者是包括這些元素中的兩種以上元素的層疊膜。源電極125A通過接觸部ClO與半導(dǎo)體層122連接(圖4和6)，且與用于保存電容器的配線(Cs配線128)電連接(這里與配線整體地形成(作為同一層))。
[0050]Cs配線128通過接觸部C12與電容元件21A的電荷收集電極18電連接(圖4和
7)。Cs配線128可形成在預(yù)定區(qū)域(例如，不面對TFT22、信號線Lsig、讀取控制線Lread以及公共地線Lcom的區(qū)域)中。
[0051]漏電極125B可以是例如由包括鑰、鋁、鎢以及鉻等的元素中的任一者構(gòu)成的單層膜，或者是包括這些元素中的兩種以上元素的層疊膜。漏電極125B通過接觸部Cll與半導(dǎo)體層122連接(圖4和6)。
[0052]電荷收集電極18可由諸如鋁(Al)之類的金屬或諸如氧化銦錫(ITO)之類的透明導(dǎo)電膜構(gòu)成。電荷收集電極18的平面形狀并不特別限制。但是，電荷收集電極18可優(yōu)選地形成為覆蓋像素開口的整個區(qū)域(由信號線Lsig和讀取控制線Lread圍繞成的正方形或長方形區(qū)域)以盡可能地增加敏感度和填充因數(shù)。電荷收集電極18的厚度為例如約50nm至約200nm。如上所述，電荷收集電極18通過接觸部C12與Cs配線128電連接(圖4和7)。
[0053]導(dǎo)電膜25可由諸如鋁之類的金屬或諸如氧化銦錫(ITO)之類的透明導(dǎo)電膜構(gòu)成。導(dǎo)電膜25的材料并不特別限制。但是，導(dǎo)電膜25優(yōu)選地由透明導(dǎo)電膜構(gòu)成，以能夠通過來自基板110側(cè)的可視光的照射移除直接轉(zhuǎn)換層23的殘留電荷。導(dǎo)電膜25的厚度可以是例如約50nm至約200nm。在本實(shí)施例中，導(dǎo)電膜25形成為面對電荷收集電極18的整個區(qū)域(以具有與電荷收集電極18相同的形狀和尺寸)(圖5至8)。并且，選擇性地移除與接觸部C12對應(yīng)的部分以形成接觸開口 25a(圖4和7)。如上所述，導(dǎo)電膜25通過接觸部C13與公共地線Lcom電連接(圖4和7)。
[0054]導(dǎo)電膜120M1由與第一柵電極120G1相同的材料構(gòu)成并具有相同的厚度，且通過接觸部C14與公共地線Lcom電連接(圖4和8)。導(dǎo)電膜120M2由與第二柵電極120G2相同的材料構(gòu)成并具有相同的厚度，且通過接觸部C14與公共地線Lcom電連接(圖4和8)。
[0055]如上所述，構(gòu)成每個電容元件21A至21C的一對導(dǎo)電膜中的一者(導(dǎo)電膜25以及導(dǎo)電膜120M1和120M2)與公共地線Lcom連接。導(dǎo)電膜中的另一者(電荷收集電極18和半導(dǎo)體層122)與源電極125A電連接。因此，在預(yù)定時刻通過TFT22將由電容元件21A至21C的每者保存的信號電荷讀取到信號線Lsig。
[0056](行掃描部13)
[0057]行掃描部13包括稍后將描述的移位寄存器電路、預(yù)定邏輯電路等。行掃描部13是像素驅(qū)動部(行掃描電路)，其逐行地(以水平線為單位)執(zhí)行像素部11的多個像素P的驅(qū)動。具體地，行掃描部13可通過例如行序掃描來執(zhí)行每個像素P的諸如讀取操作或復(fù)位操作之類的攝像操作。應(yīng)當(dāng)注意的是，通過經(jīng)由讀取控制線Lread向每個像素P提供上述行掃描信號來執(zhí)行這種行序掃描。
[0058](A/D 轉(zhuǎn)換部 14)
[0059]A/D轉(zhuǎn)換部14包括多個列選擇部17，其中每一個列選擇部17是針對多條(這里，4條)信號線Lsig設(shè)置的。A/D轉(zhuǎn)換部14基于通過信號線Lsig輸入的信號電壓(與信號電荷對應(yīng)的電壓)執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換(模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換)。因此，生成了作為數(shù)字信號的輸出數(shù)據(jù)Dout (攝像信號)，并將其輸出至外部。
[0060]例如，盡管未示出，但是每個列選擇部17均可包括電荷放大器172、電容元件(電容器、反饋電容器等)、開關(guān)SW1、采樣保持(S/Η)電路173、包括4個開關(guān)SW2的多路復(fù)用電路(選擇電路)174以及A/D轉(zhuǎn)換器175。在這些部件中，電荷放大器172、電容元件Cl、開關(guān)SW1、S/Η電路173以及開關(guān)SW2對應(yīng)于圖3所示的電荷放大電路171，且是針對每條信號線Lsig設(shè)置的。多路復(fù)用電路174和A/D轉(zhuǎn)換器175是針對每個列掃描部17設(shè)置的。
[0061]電荷放大器172是設(shè)置成用于執(zhí)行將從信號線Lsig中讀出的信號電荷轉(zhuǎn)換成電壓的轉(zhuǎn)換的放大器。在電荷放大器172中,信號線Lsig的一端與負(fù)側(cè)(_側(cè))上的輸入端子連接，且預(yù)定復(fù)位電壓Vrst被輸入至正側(cè)(+側(cè))上的輸入端子。在電荷放大器172負(fù)側(cè)上的輸出端子和輸入端子間，通過電容元件Cl和開關(guān)SWl間的并聯(lián)電路建立有反饋連接。換言之，電容元件Cl的一個端子與電荷放大器172的負(fù)側(cè)上的輸入端子連接，并且另一端子與電荷放大器172的輸出端子連接。類似地，開關(guān)SWl的一個端子與電荷放大器172的負(fù)側(cè)上的輸入端子連接，并且另一端子與電荷放大器172的輸出端子連接。應(yīng)當(dāng)注意的是，系統(tǒng)控制部16通過放大器復(fù)位控制線Lcarst提供的控制信號(放大器復(fù)位控制信號)來控制開關(guān)SWl的0N/0FF狀態(tài)。
[0062]S/Η電路173布置于電荷放大器172和多路復(fù)用電路174 (開關(guān)SW2)之間，且是設(shè)置成用于暫時保存來自電荷放大器172的輸出電壓Vca的電路。
[0063]多路復(fù)用電路174是用于在四個開關(guān)SW2中的一個根據(jù)列掃描部15執(zhí)行的掃描驅(qū)動順序地進(jìn)入ON狀態(tài)時選擇性地建立或斷開每個S/Η電路173與A/D轉(zhuǎn)換器175間的連接的電路。
[0064]A/D轉(zhuǎn)換器175是如下電路，該電路執(zhí)行經(jīng)由開關(guān)SW2從S/Η電路173輸入的輸出電壓的A/D轉(zhuǎn)換，從而生成上述輸出數(shù)據(jù)Dout，并輸出所生成的輸出數(shù)據(jù)Dout。
[0065](列掃描部15)
[0066]列掃描部15可包括例如未示出的移位寄存器、地址譯碼器等，并在掃描每個開關(guān)SW2時順序驅(qū)動行選擇部17中的上述開關(guān)SW2。通過由列掃描部15執(zhí)行的這種選擇性掃描，經(jīng)由每根信號線Lsig讀取的每個像素P的信號(上述輸出數(shù)據(jù)Dout)順序地被輸出至外部。
[0067](系統(tǒng)控制部16)
[0068]系統(tǒng)控制部16控制行掃描部13、A/D轉(zhuǎn)換部14以及列掃描部15的每個操作。具體地，系統(tǒng)控制部16包括生成上述各種時序信號(控制信號)的時序發(fā)生器?；谟蓵r序發(fā)生器生成的各種時序信號，系統(tǒng)控制部16執(zhí)行控制以驅(qū)動行掃描部13、A/D轉(zhuǎn)換部14以及列掃描部15。基于系統(tǒng)控制部16的這種控制，行掃描部13、A/D轉(zhuǎn)換部14以及列掃描部15中每者執(zhí)行像素部11中的多個像素P的攝像驅(qū)動(行序攝像驅(qū)動)，使得可從像素部11中獲取輸出數(shù)據(jù)Dout。
[0069][功能和效果]
[0070]在本實(shí)施例的放射線攝像裝置I中，例如，如圖2所示，當(dāng)諸如X射線之類的放射線Rrad進(jìn)入像素部11時，放射線Rrad可被直接轉(zhuǎn)換層23吸收，以生成一對電子和空穴。此時，通過電荷收集電極18和對置電極24向直接轉(zhuǎn)換層23施加預(yù)定電壓(數(shù)千伏(HV)的管電壓)。因此，針對每個像素P，在直接轉(zhuǎn)換層23中生成的電荷(正空穴或電子)通過電荷收集電極18被提取為信號電荷，并保存在電容元件21 (電容元件21A至21C)處。接著，在TFT22響應(yīng)于經(jīng)由讀取控制線Lread提供的行掃描信號而轉(zhuǎn)換至ON狀態(tài)時，上述信號電荷被讀取至信號線Lsig。
[0071]針對多個(這里，四個)像素列中的每個像素列，以此方式讀取的信號電荷經(jīng)由信號線Lsig被輸入至A/D轉(zhuǎn)換部14中的列選擇部17。在列選擇部17中，首先，針對通過每條信號線Lsig輸入的每個信號電荷,在包括電荷放大器172等的電荷放大電路中執(zhí)行Q-V轉(zhuǎn)換(從信號電荷至信號電壓的轉(zhuǎn)換)。然后，針對Q-V轉(zhuǎn)換后的每個信號電壓(來自電荷放大器172的輸出電壓Vca)，A/D轉(zhuǎn)換器175經(jīng)由S/Η電路173以及多路復(fù)用電路174進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。之后，生成作為數(shù)字信號的輸出數(shù)據(jù)Dout (攝像信號)。這樣，輸出數(shù)據(jù)Dout被順序地從每個列選擇部17中輸出，且接著被傳輸?shù)酵獠?或輸入至未示出的內(nèi)部存儲器)。
[0072]這里，在本實(shí)施例中，導(dǎo)電膜25設(shè)置在驅(qū)動基板12和電荷收集電極18之間，且用于保存上述信號電荷的電容兀件21A由導(dǎo)電膜25和電荷收集電極18構(gòu)成。這樣，與形成在驅(qū)動基板12中的電容元件21B和21C相比，形成在驅(qū)動基板12上的電容元件21A的布局設(shè)計(jì)靈活度高，且易于確保保存電容器。
[0073]例如，當(dāng)僅在驅(qū)動基板12中形成電容元件(如同電容元件21B和21C)時，導(dǎo)電膜120M1和120M2的面積和形狀可容易受TFT22以及其它配線層的布局的限制。另外，由于使用了 TFT22中的柵極絕緣膜(第一柵極絕緣膜121和第二絕緣膜123)，使得設(shè)定薄膜厚度的靈活度低。
[0074]所以，在像素P的清晰度變高且像素P的尺寸變小時，僅通過電容元件2IB和2IC很難保證足夠的容量。因此，在圖像獲取所需要的X射線量的照射之前可使像素P的電荷量飽和。在這種情況下，通過設(shè)置上述電容元件21A能夠擴(kuò)展容量。與驅(qū)動基板12內(nèi)部的層相比，高于驅(qū)動基板12的層不易受布局的限制。因此，能形成面對電荷收集電極18的整個區(qū)域的導(dǎo)電膜25，使得可保證用于導(dǎo)電膜25的較大形成區(qū)域。此外，由于設(shè)定絕緣膜127的膜厚度的高靈活度，易于在電容元件21A中確保所期望的保存電容器。
[0075]如上所述，在本實(shí)施例中，在驅(qū)動基板12和電荷收集電極18之間，導(dǎo)電膜25設(shè)置成面對電荷收集電極18的整個區(qū)域，從而構(gòu)造了用于保存信號電荷的電容元件21A。因此，在電容元件21A中，布局設(shè)計(jì)中的靈活度高，且易于確保保存電容器。所以，即使在像素尺寸變小時，能夠通過確保所期望的容量來抑制電荷飽和度(動態(tài)范圍或最大電荷保持量)的下降。于是，能夠抑制在像素清晰度增加時圖像質(zhì)量的劣化。
[0076]接下來將說明上述實(shí)施例的變形例。應(yīng)當(dāng)注意的是，與上述實(shí)施例相同的部件將使用與那些部件相同的參考標(biāo)記，且這些部件的說明將被酌情省略。
[0077]2.變形例I
[0078]圖9是圖示根據(jù)變形例I的像素P附近的部分的主體結(jié)構(gòu)的平面圖。另外，圖10是圖示圖9中的沿線A-A’的剖面圖，圖11是圖示圖9中的沿線B-B’的剖面圖，且圖12是圖示圖9中的沿線C-C’的剖面圖。在本變形例中，包括TFT22以及電容元件21B和21C的驅(qū)動基板12的構(gòu)造與上述實(shí)施例的驅(qū)動基板12類似。然而，在本變形例中，設(shè)置在驅(qū)動基板12和電荷收集電極18之間的導(dǎo)電膜(導(dǎo)電膜26)的構(gòu)造與上述實(shí)施例中的構(gòu)造不同。
[0079]具體地，在本變形例中，導(dǎo)電膜26設(shè)置成僅面對電荷收集電極18的一部分，由此構(gòu)造電容元件21D。例如，導(dǎo)電膜26可不面對TFT22、信號線Lsig以及讀取控制線Lread，且可相對信號線Lsig和讀取控制線Lread中的每者具有預(yù)定空間S (可設(shè)置成與信號線Lsig和讀取控制線Lread中的每者分離)(圖9至12)。空間S的尺寸不特別限制，但可以是例如2μπι以上。此外，空間S形成于除TFT22的電極形成區(qū)域以外的區(qū)域中(圖9)。應(yīng)當(dāng)注意的是，與上述實(shí)施例相同，從敏感度和填充因數(shù)的角度來看，電荷收集電極18可優(yōu)選地形成為覆蓋像素開口。導(dǎo)電膜26由與上述實(shí)施例的導(dǎo)電膜25相似的材料構(gòu)成，且在與接觸部C12相對應(yīng)的區(qū)域中具有接觸開口 26a(圖9和11)。此外，導(dǎo)電膜26通過接觸部C13與公共地線Lcom連接(圖9和11)。
[0080]以此方式，在驅(qū)動基板12和電荷收集電極18之間，導(dǎo)電膜26可設(shè)置成面對電荷收集電極18的一部分。在這種情況下，也能夠獲得與上述實(shí)施例相同的效果。此外，導(dǎo)電膜26相對于TFT22、信號線Lsig以及讀取控制線Lread具有空間S，因此能夠抑制與彼此相關(guān)的寄生電容的增加。因此，降低了噪聲影響，從而能夠提高圖片質(zhì)量。
[0081]3.應(yīng)用示例
[0082]如下文將要說明，根據(jù)上述任一實(shí)施例等的放射線攝像裝置I可應(yīng)用于放射線攝像顯示系統(tǒng)中。
[0083]圖13示意性示出了根據(jù)應(yīng)用示例的放射線攝像顯示系統(tǒng)的示意構(gòu)造示例。放射線攝像顯示系統(tǒng)5包括放射線攝像裝置1、圖像處理部52以及顯示器4。根據(jù)上述任一實(shí)施例等，放射線攝像裝置I包括像素部11等。
[0084]通過對放射線攝像裝置I輸出的輸出數(shù)據(jù)Dout (攝像信號)進(jìn)行預(yù)定圖像處理，圖像處理部52生成圖像數(shù)據(jù)D1?；趫D像處理部52中生成的圖像數(shù)據(jù)D1，顯示器4在預(yù)定監(jiān)視屏40上顯示圖像。
[0085]在放射線攝像顯示系統(tǒng)5中，基于從諸如X射線源之類的放射線源向?qū)ο?0發(fā)出的放射線，放射線攝像裝置I獲取對象50的圖像數(shù)據(jù)Dout，并將所獲取的圖像數(shù)據(jù)Dout輸出至圖像處理部52。圖像處理部52對所輸入的圖像數(shù)據(jù)Dout執(zhí)行上述預(yù)定圖像處理，并向顯示器4輸出經(jīng)圖像處理后的圖像數(shù)據(jù)(顯示數(shù)據(jù))D1。顯示器4基于所輸入的圖像數(shù)據(jù)Dl在監(jiān)視屏40上顯示圖像信息(獲取的圖像)。
[0086]以此方式，在本應(yīng)用示例的放射線攝像顯示系統(tǒng)5中，放射線攝像裝置I能夠獲取作為電信號的對象50的圖像。因此，能夠通過向顯示器4傳輸所獲取的電信號來顯示圖像。換言之，能夠在不使用放射線膠片的情況下觀察對象50的圖像。此外，也能夠支持移動圖像獲取和移動圖像顯不。
[0087]盡管上文中描述了實(shí)施例、變形例和應(yīng)用示例，但是本發(fā)明的內(nèi)容不局限于此，且可有多種變形例。例如，每個上述實(shí)施例的像素部中的像素的電路構(gòu)造等不局限于上文中所描述(無源像素電路20的構(gòu)造)，也可以是其它電路構(gòu)造(例如，有源矩陣像素電路構(gòu)造)。類似地，諸如行掃描部和列掃描部的每個其它部件的電路構(gòu)造也不局限于上述實(shí)施例等中的那些，也可以是其它電路構(gòu)造。
[0088]此外，上述每個實(shí)施例等中的像素部、行掃描部、A/D轉(zhuǎn)換部(列轉(zhuǎn)換部)以及列掃描部等可形成在例如相同的基板上。具體地，例如，使用諸如低溫多晶硅之類的多晶半導(dǎo)體，這些電路中的開關(guān)等可形成在相同的基板上。因此，例如，可根據(jù)來自外部的系統(tǒng)控制部的控制信號來執(zhí)行相同基板上的驅(qū)動操作，這能夠?qū)崿F(xiàn)窄邊框(無三側(cè)邊的框架結(jié)構(gòu))以及配線連接的穩(wěn)定性改善。
[0089]此外，在不背離本發(fā)明主旨的條件下能夠進(jìn)行上述實(shí)施例中的構(gòu)造、方法、處理、形狀、材料以及數(shù)值的任何組合。
[0090]從本發(fā)明的上述示例實(shí)施例中能夠?qū)崿F(xiàn)至少如下構(gòu)造。
[0091](I) 一種放射線攝像裝置，包括:
[0092]驅(qū)動基板，其包括晶體管，所述晶體管從多個像素中的每個像素中讀取基于放射線的信號電荷；
[0093]電荷收集電極，其針對每個所述像素設(shè)置在所述驅(qū)動基板上；
[0094]轉(zhuǎn)換層，其形成在所述電荷收集電極上，并用于通過吸收放射線生成所述信號電荷；
[0095]對置電極，其設(shè)置在所述轉(zhuǎn)換層上；以及
[0096]第一導(dǎo)電膜，其在所述驅(qū)動基板和所述電荷收集電極之間布置成面對所述電荷收集電極的至少一部分，且構(gòu)成用于保存所述信號電荷的第一電容元件。
[0097](2)根據(jù)(I)所述的放射線攝像裝置，其中，
[0098]針對每個所述像素，所述電荷收集電極形成在像素開口的整個區(qū)域上，且
[0099]所述第一導(dǎo)電膜形成為面對所述電荷收集電極的整個區(qū)域。
[0100](3)根據(jù)⑴所述的放射線攝像裝置，其中，
[0101]針對每個所述像素，所述電荷收集電極形成在像素開口的整個區(qū)域上，且
[0102]所述第一導(dǎo)電膜形成為面對所述電荷收集電極的一部分。
[0103](4)根據(jù)(3)所述的放射線攝像裝置，其中，
[0104]所述晶體管與讀取控制線和信號線連接，且
[0105]所述第一導(dǎo)電膜在所述驅(qū)動基板的面內(nèi)方向上設(shè)置成與所述讀取控制線和所述信號線分離。
[0106](5)根據(jù)(4)所述的放射線攝像裝置，其中，所述第一導(dǎo)電膜沒有設(shè)置在除所述晶體管的電極形成區(qū)域以外的區(qū)域中。
[0107](6)根據(jù)(I)至(5)任一項(xiàng)所述的放射線攝像裝置，其中，所述第一導(dǎo)電膜由透明導(dǎo)電膜構(gòu)成。
[0108](7)根據(jù)⑴至(6)任一項(xiàng)所述的放射線攝像裝置，其中，在所述驅(qū)動基板中，用于保存所述信號電荷的其它電容元件與所述晶體管形成在相同的層中。
[0109](8)根據(jù)(7)所述的放射線攝像裝置，
[0110]其中，所述晶體管包括:
[0111]半導(dǎo)體層，其由多晶硅構(gòu)成，
[0112]第一柵電極和第二柵電極，它們布置成彼此面對，且在它們之間插入有所述半導(dǎo)體層，
[0113]第一柵極絕緣膜和第二柵極絕緣膜，所述第一柵極絕緣膜形成在所述半導(dǎo)體層和所述第一柵電極之間，且所述第二柵極絕緣膜形成在所述半導(dǎo)體層和所述第二柵電極之間，以及
[0114]源電極和漏電極，它們與所述半導(dǎo)體層電連接，并且
[0115]其中，所述其它電容元件包括:
[0116]第二電容元件，其包括第二導(dǎo)電膜、所述半導(dǎo)體層以及所述第一柵極絕緣膜，所述第二導(dǎo)電膜與所述第一柵電極形成在相同的層中，以及
[0117]第三電容元件，其包括第三導(dǎo)電膜、所述半導(dǎo)體層以及所述第二柵極絕緣膜，所述第三導(dǎo)電膜與所述第二柵電極形成在相同的層中。
[0118](9)根據(jù)⑴至⑶任一項(xiàng)所述的放射線攝像裝置，其中，所述放射線包括X射線。
[0119](10)根據(jù)⑴至(9)任一項(xiàng)所述的放射線攝像裝置，其還在所述驅(qū)動基板的表面上包括平坦化膜，
[0120]其中，所述第一導(dǎo)電膜設(shè)置在所述平坦化膜上。
[0121](11) 一種放射線攝像顯示系統(tǒng)，包括:
[0122]放射線攝像裝置；以及
[0123]顯示器，其用于基于由所述放射線攝像裝置獲取的攝像信號來執(zhí)行圖像顯示，
[0124]其中，所述放射線攝像裝置包括:
[0125]驅(qū)動基板，其包括晶體管，所述晶體管從多個像素中的每個像素中讀取基于放射線的信號電荷；
[0126]電荷收集電極，其針對每個所述像素設(shè)置在所述驅(qū)動基板上；
[0127]轉(zhuǎn)換層，其形成在所述電荷收集電極上，并用于通過吸收放射線生成所述信號電荷；
[0128]對置電極，其設(shè)置在所述轉(zhuǎn)換層上；以及
[0129]第一導(dǎo)電膜，其在所述驅(qū)動基板和所述電荷收集電極之間布置成面對所述電荷收集電極的至少一部分，且構(gòu)成用于保存所述信號電荷的第一電容元件。
[0130]本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解在隨附權(quán)利要求或其等效要求的范圍內(nèi)根據(jù)設(shè)計(jì)需求或其它因素可發(fā)生多種變形例、結(jié)合、子結(jié)合以及變更。
[0131]本申請包含于2013年6月12日向日本專利局提交的日本在先專利申請JP2013-123877的公開內(nèi)容相關(guān)的主題，在這里將該在先申請的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文。
【權(quán)利要求】
1.一種放射線攝像裝置，其包括: 驅(qū)動基板，其包括晶體管，所述晶體管從多個像素中的每個像素中讀取基于放射線的信號電荷； 電荷收集電極，其針對每個所述像素設(shè)置在所述驅(qū)動基板上； 轉(zhuǎn)換層，其形成在所述電荷收集電極上，并用于通過吸收放射線生成所述信號電荷； 對置電極，其設(shè)置在所述轉(zhuǎn)換層上；以及 第一導(dǎo)電膜，其在所述驅(qū)動基板和所述電荷收集電極之間布置成面對所述電荷收集電極的至少一部分，且構(gòu)成用于保存所述信號電荷的第一電容元件。
2.如權(quán)利要求1所述的放射線攝像裝置，其中， 針對每個所述像素，所述電荷收集電極形成在像素開口的整個區(qū)域上，且 所述第一導(dǎo)電膜形成為面對所述電荷收集電極的整個區(qū)域。
3.如權(quán)利要求1所述的放射線攝像裝置，其中， 針對每個所述像素，所述電荷收集電極形成在像素開口的整個區(qū)域上，且 所述第一導(dǎo)電膜形成為面對所述電荷收集電極的一部分。
4.如權(quán)利要求3所述的放射線攝像裝置，其中， 所述晶體管與讀取控制線和信號線連接，且 所述第一導(dǎo)電膜在所述驅(qū)動基板的面內(nèi)方向上設(shè)置成與所述讀取控制線和所述信號線分離。
5.如權(quán)利要求4所述的放射線攝像裝置，其中，所述第一導(dǎo)電膜沒有設(shè)置在除所述晶體管的電極形成區(qū)域以外的區(qū)域中。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的放射線攝像裝置，其中，所述第一導(dǎo)電膜由透明導(dǎo)電膜構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的放射線攝像裝置，其中，在所述驅(qū)動基板中，用于保存所述信號電荷的其它電容元件與所述晶體管形成在相同的層中。
8.如權(quán)利要求7所述的放射線攝像裝置， 其中，所述晶體管包括: 半導(dǎo)體層，其由多晶硅構(gòu)成， 第一柵電極和第二柵電極，它們布置成彼此面對，且在它們之間插入有所述半導(dǎo)體層，第一柵極絕緣膜和第二柵極絕緣膜，所述第一柵極絕緣膜形成在所述半導(dǎo)體層和所述第一柵電極之間，且所述第二柵極絕緣膜形成在所述半導(dǎo)體層和所述第二柵電極之間，以及 源電極和漏電極，它們與所述半導(dǎo)體層電連接，并且 其中，所述其它電容元件包括: 第二電容元件，其包括第二導(dǎo)電膜、所述半導(dǎo)體層以及所述第一柵極絕緣膜，所述第二導(dǎo)電膜與所述第一柵電極形成在相同的層中，以及 第三電容元件，其包括第三導(dǎo)電膜、所述半導(dǎo)體層以及所述第二柵極絕緣膜，所述第三導(dǎo)電膜與所述第二柵電極形成在相同的層中。
9.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的放射線攝像裝置，其中，所述放射線包括X射線。
10.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的放射線攝像裝置，其還在所述驅(qū)動基板的表面上包括平坦化膜， 其中，所述第一導(dǎo)電膜設(shè)置在所述平坦化膜上。
11.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的放射線攝像裝置，其還在所述第一導(dǎo)電膜和所述電荷收集電極之間包括用于構(gòu)成所述第一電容元件的絕緣膜， 其中，所述絕緣膜還用作鈍化膜，和/或所述絕緣膜的膜厚度能夠自由地設(shè)定。
12.—種放射線攝像顯示系統(tǒng)，包括: 如權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的放射線攝像裝置；以及 顯示器，其用于基于由所述放射線攝像裝置獲取的攝像信號來執(zhí)行圖像顯示。
【文檔編號】G01T7/00GK104237923SQ201410241730
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月12日
【發(fā)明者】藤村尚 申請人:索尼公司