專(zhuān)利名稱(chēng)：光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諸如放射線圖像拾取設(shè)備之類(lèi)的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，特別是，涉及設(shè)計(jì)用于減小由寄生電容引起的靈敏度下降的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備。
背景技術(shù)：
通過(guò)借助矩陣驅(qū)動(dòng)而到達(dá)電容的傳輸，讀取由利用非晶硅或多晶硅的傳感器陣列的光電轉(zhuǎn)換元件中的光電轉(zhuǎn)換獲得的電荷的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，比如放射線(radiation)圖像拾取設(shè)備已為人們所知。
圖9是表示現(xiàn)有的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備(放射線圖像拾取設(shè)備)的示意電路圖。在現(xiàn)有的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備中，如圖9中所示，由虛線框指示的像素包括PIN光電二極管PD和選擇薄膜晶體管(TFT)ST，這樣的像素被二維排列，從而構(gòu)成傳感器陣列101。這樣的裝置例如由在玻璃基板102上形成的非晶硅層和多晶硅層構(gòu)成。像素的PIN二極管PD在其公共電極接收來(lái)自電源的偏壓Vs。
另外，像素的選擇TFT ST的柵極與公共柵極線Vg1-VgM連接。公共柵極線Vg1-VgM與具有移位寄存器(未示出)的柵極驅(qū)動(dòng)器104連接。像素的選擇TFT ST的源極與公共信號(hào)線Sig1-SigN連接。公共信號(hào)線Sig1-SigN與具有放大器Amp1-AmpN、模擬多路復(fù)用器MUX和A/D轉(zhuǎn)換器(未示出)的讀出電路103連接。
這種結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有光電轉(zhuǎn)換設(shè)備通過(guò)柵極驅(qū)動(dòng)器104執(zhí)行矩陣驅(qū)動(dòng)，從而拍攝的圖像數(shù)據(jù)被輸出給讀出電路103并被讀出。
下面，將說(shuō)明在現(xiàn)有的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，比如放射線圖像拾取設(shè)備中采用的傳感器陣列的橫截面結(jié)構(gòu)。圖10是表示現(xiàn)有的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備(X射線圖像拾取設(shè)備)的像素的橫截面圖。
在玻璃基板201上，在每個(gè)像素(pixel)中，層疊柵極層(下部電極)202、絕緣層(非晶氮化硅薄膜)203、非晶硅半導(dǎo)體層204、非晶n-硅層205和源極/漏極層(上部電極)206，從而構(gòu)成選擇薄膜晶體管(TFT)222。同樣在玻璃基板上，層疊源極/漏極層206的延伸部分(下部電極)、非晶p-硅層207、非晶硅半導(dǎo)體層208、非晶n-硅層209和上部電極層210，從而構(gòu)成光電二極管221。另外，在玻璃基板201上，存在通過(guò)層疊絕緣層203，非晶硅半導(dǎo)體層204，非晶n-硅層205和源極/漏極層206構(gòu)成的布線部分223。另外，例如由非晶氮化硅薄膜構(gòu)成的保護(hù)層211被這樣形成，以便覆蓋這些組件，熒光體層213由粘接層212粘接在保護(hù)層211之上。例如，在日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.H08-116044中描述了這種結(jié)構(gòu)。
熒光體層213用于把放射線(X射線)轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光。通常，由非晶硅形成的光電二極管對(duì)X射線的靈敏度極低。熒光體層213由例如釓基材料或者CsI(碘化銫)構(gòu)成。
在這種現(xiàn)有的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備(X射線圖像拾取設(shè)備)中，當(dāng)進(jìn)入熒光體層中時(shí)，透過(guò)物體的X射線被轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光。隨后可見(jiàn)光進(jìn)入光電二極管。光電二極管在半導(dǎo)體層中產(chǎn)生電荷，當(dāng)TFT被接通時(shí)，這樣的電荷被連續(xù)傳輸給讀出電路并被讀出。
但是，在諸如放射線圖像拾取設(shè)備之類(lèi)的現(xiàn)有光電轉(zhuǎn)換設(shè)備中，當(dāng)二維排列的像素的數(shù)目增大時(shí)，在公共信號(hào)線中產(chǎn)生大的寄生電容，從而導(dǎo)致輸出電壓顯著降低。更具體地說(shuō)，如圖9中所示，在選擇TFT ST的柵極和源極之間存在寄生電容Cgs，與公共信號(hào)線相關(guān)的寄生電容的量值與和這樣的公共信號(hào)線連接的像素的數(shù)目成比例地增大。例如，在通過(guò)縱向排列2000個(gè)200×200微米的像素和橫向排列2000個(gè)200×200微米的像素，制備與尺寸為40×40厘米的X射線膠片對(duì)應(yīng)的區(qū)域傳感器的情況下，即使一個(gè)位置中的0.05pF的寄生電容Cgs也會(huì)導(dǎo)致每條公共信號(hào)線0.05×2000＝100pF的寄生電容。
另一方面，光電二極管PD具有約1pF的傳感器電容C。于是，對(duì)響應(yīng)可見(jiàn)光的進(jìn)入而在光電二極管中產(chǎn)生的信號(hào)電壓V1來(lái)說(shuō)，在公共信號(hào)線上可觀察到的輸出電壓Vo變成Vo＝V1×Cs/(Cs+Cgs)×2000，從而輸出Vo變成信號(hào)電壓V1的約1/100。
于是，由于輸出電壓的這種顯著損失，現(xiàn)有的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，比如放射線圖像拾取設(shè)備不能被構(gòu)成為大面積的傳感器。另外，由于輸出電壓的這種顯著損失，這種設(shè)備易受在讀出電路的放大器中產(chǎn)生的噪聲和外部噪聲的影響，從而，難以構(gòu)成高靈敏度的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備。通過(guò)向讀出電路提供恒流電源或低噪聲放大器，可以降低這種噪聲的影響，但是，作為特殊電路的這種低噪聲放大器會(huì)導(dǎo)致比如成本增大的缺點(diǎn)。另外，由于這種低噪聲放大器通常具有高電功耗，因此讀出電路會(huì)導(dǎo)致不可忽視的發(fā)熱。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠降低由寄生電容產(chǎn)生的噪聲的影響，并且可用具有低電功耗的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的讀出電路讀取的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備。
作為解決上述缺點(diǎn)的深入細(xì)致研究的結(jié)果，發(fā)明人在下述實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明。
本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的特征在于包括光電轉(zhuǎn)換元件，復(fù)位晶體管，在該晶體管中源極與光電轉(zhuǎn)換元件連接，漏極與復(fù)位電源連接，讀出晶體管，在該晶體管中柵極與光電轉(zhuǎn)換元件連接，漏極與讀出電源連接，與讀出晶體管的源極連接的信號(hào)線，連接在讀出電源或信號(hào)線與讀出晶體管之間的選擇晶體管，和與信號(hào)線連接的恒流源。
本發(fā)明的X射線圖像拾取系統(tǒng)的特征在于包括上述光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，X射線產(chǎn)生設(shè)備和控制裝置，其中控制裝置控制X射線產(chǎn)生設(shè)備和光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的功能，從而讀取透過(guò)物體的X射線圖像。
根據(jù)本發(fā)明，即使在大面積的傳感器中，也能夠抑制由寄生電容的增大而引起的輸出電壓的損失。于是，傳感器不易受噪聲的影響，并且能夠提供高的靈敏度。另外，可在不采用諸如低噪聲放大器或者恒流源之類(lèi)的特殊電路的情況下構(gòu)成讀出裝置。另外，可構(gòu)成低電功耗和低發(fā)熱影響的讀出裝置。此外，本發(fā)明中采用的恒流源可由玻璃基板上的薄膜晶體管構(gòu)成。于是，它可以與光電轉(zhuǎn)換元件及其它薄膜晶體管一起同時(shí)通過(guò)成膜來(lái)形成，從而在成本方面是有利的。另外，恒流源可被設(shè)置在與玻璃基板上的讀出裝置相距一段距離的位置，從而減輕信號(hào)線的電阻的影響。
結(jié)合附圖，根據(jù)下面的說(shuō)明，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同或相似的部分。


包含在說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分的附解本發(fā)明的實(shí)施例，并且與說(shuō)明一起用于解釋本發(fā)明的原理。
圖1是表示構(gòu)成本發(fā)明的第一實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，特別是X射線圖像拾取設(shè)備的電路結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖2是表示構(gòu)成第一實(shí)施例的X射線圖像拾取設(shè)備的功能的定時(shí)圖。
圖3是表示構(gòu)成本發(fā)明的第二實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，特別是X射線圖像拾取設(shè)備的電路結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖4表示第二實(shí)施例中的薄膜晶體管CT的Vds-Ids特性曲線。
圖5是表示構(gòu)成本發(fā)明的第三實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，特別是X射線圖像拾取設(shè)備的電路結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖6是表示構(gòu)成本發(fā)明的第四實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，特別是X射線圖像拾取設(shè)備的電路結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖7是表示構(gòu)成第四實(shí)施例的X射線圖像拾取設(shè)備的功能的定時(shí)圖。
圖8是表示構(gòu)成本發(fā)明的第五實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，特別是X射線圖像拾取設(shè)備的電路結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖9是表示現(xiàn)有的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備(放射線圖像拾取設(shè)備)的示意電路圖。
圖10是表示現(xiàn)有的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備(放射線圖像拾取設(shè)備)的像素的橫截面圖。
圖11是表示恒流源的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖12是表示恒流源的另一結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖13是表示恒流源的又一結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖14是表示恒流源的又一結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖15是表示恒流源的布置(間隔布置)產(chǎn)生的輸出的圖。
圖16是表示恒流源的布置(在讀出裝置一側(cè)的布置)產(chǎn)生的輸出的圖。
圖17是表示由恒流源的布置產(chǎn)生的輸出差異的圖。
圖18是表示利用本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的X射線圖像拾取系統(tǒng)的圖。
具體實(shí)施例方式
下面，將參考附圖，依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例更詳細(xì)地闡明本發(fā)明。
(第一實(shí)施例)首先說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施例。圖1是表示構(gòu)成本發(fā)明的第一實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，特別是X-射線圖像拾取設(shè)備的電路結(jié)構(gòu)的電路圖。
在本實(shí)施例中，通過(guò)把四個(gè)像素PE11、PE12、PE21和PE22排列成兩行兩列，在玻璃基板2上構(gòu)成傳感器陣列1，但是構(gòu)成傳感器陣列1的像素的數(shù)目并不局限于這樣的例子。每個(gè)像素具有光電轉(zhuǎn)換元件PD，和累積光電轉(zhuǎn)換元件PD產(chǎn)生的信號(hào)電荷的存儲(chǔ)電容Cs，光電轉(zhuǎn)換元件PD由用非晶硅形成的PIN光電二極管構(gòu)成。光電轉(zhuǎn)換元件PD和存儲(chǔ)電容Cs在其一端被接地，在其另一端被互連。每個(gè)像素還具有復(fù)位MOS晶體管RT，選擇MOS晶體管ST和源極跟隨器MOS晶體管(讀出晶體管)FT。復(fù)位MOS晶體管RT、選擇MOS晶體管ST和源極跟隨器MOS晶體管FT由例如用非晶硅或多晶硅形成的薄膜晶體管構(gòu)成。在光電轉(zhuǎn)換元件PD本身具有足夠大的電容的情況下，存儲(chǔ)電容Cs可被省略。
公共復(fù)位線R1通常與像素PE11和PE12的復(fù)位MOS晶體管RT的柵極連接，公共復(fù)位線R2通常與像素PE21和PE22的復(fù)位MOS晶體管RT的柵極連接。另外，每個(gè)復(fù)位MOS晶體管RT在其一端與復(fù)位電源5連接，在另一端與光電轉(zhuǎn)換元件PD和存儲(chǔ)電容Cs連接。
公共選擇線S1通常與像素PE11和PE12的選擇MOS晶體管ST的柵極連接，公共選擇線S2通常與像素PE21和PE22的選擇MOS晶體管ST的柵極連接。另外，每個(gè)選擇MOS晶體管ST在其一端與源極跟隨器電源(讀出電源)6連接，在另一端與相同像素中的源極跟隨器MOS晶體管FT的漏極連接。
公共信號(hào)線Sig1通常與像素PE11和PE21的源極跟隨器MOS晶體管FT的源極連接，公共信號(hào)線Sig2通常與像素PE12和PE22的源極跟隨器MOS晶體管FT的源極連接。另外，每個(gè)源極跟隨器MOS晶體管FT的柵極與相同像素中的光電轉(zhuǎn)換元件PD和存儲(chǔ)電容Cs連接。
公共復(fù)位線R1和R2，以及公共選擇線S1和S2與具有由結(jié)晶硅形成的移位寄存器的掃描電路4連接。另外，公共信號(hào)線Sig1和Sig2與由結(jié)晶硅形成的讀出電路3連接。此外，公共信號(hào)線Sig1和Sig2與在玻璃基板2上形成的恒流源I連接。讀出電路3具有分別用于公共信號(hào)線Sig1和Sig2的放大器Amp1和Amp2，還具有用于把這些輸出信號(hào)連續(xù)輸出到外部的模擬多路復(fù)用器MUX。在其光接收面上，傳感器陣列1具有和在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中的熒光體層類(lèi)似的熒光體層。
下面，說(shuō)明第一實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備(X射線圖像拾取設(shè)備)的功能。圖2是表示第一實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備(X射線圖像拾取設(shè)備)的功能的定時(shí)圖。圖2中，R1和R2表示通過(guò)復(fù)位線R1、R2分別施加于復(fù)位MOS晶體管RT的柵極的復(fù)位脈沖，而S1和S2表示通過(guò)選擇線S1、S2分別施加于選擇MOS晶體管ST的柵極的選擇脈沖，MUX_CLK表示提供給模擬多路復(fù)用器MUX的脈沖。
在放射線(X射線)持續(xù)照射光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的狀態(tài)下，當(dāng)掃描電路4向公共復(fù)位線R1施加復(fù)位脈沖時(shí)，像素PE11和PE12的光電轉(zhuǎn)換元件PD的電位被復(fù)位，并開(kāi)始光電轉(zhuǎn)換，從而在存儲(chǔ)電容Cs中累積電荷。另外，當(dāng)掃描電路4對(duì)公共復(fù)位線R2施加復(fù)位脈沖時(shí)，像素PE21和PE22的光電轉(zhuǎn)換元件PD的電位被復(fù)位，并開(kāi)始光電轉(zhuǎn)換，從而在存儲(chǔ)電容Cs中累積電荷。
隨后，在對(duì)公共復(fù)位線R1施加復(fù)位脈沖之后，當(dāng)掃描電路4對(duì)公共選擇線S1施加選擇脈沖時(shí)，在光電轉(zhuǎn)換元件PD的復(fù)位之后在像素PE11和PE12的存儲(chǔ)電容Cs中累積的信號(hào)電荷通過(guò)信號(hào)線Sig1被讀出到讀出電路13。類(lèi)似地，在對(duì)公共復(fù)位線R2施加復(fù)位脈沖之后，當(dāng)掃描電路4對(duì)公共選擇線S2施加選擇脈沖時(shí)，在光電轉(zhuǎn)換元件PD的復(fù)位之后在像素PE21和PE22的存儲(chǔ)電容Cs中累積的信號(hào)電荷通過(guò)信號(hào)線Sig2被讀出到讀出電路13。
與脈沖MUX_CLK同步，讀出電路3把通過(guò)信號(hào)線Sig1和Sig2供給的信號(hào)輸出給外部處理設(shè)備等。
在這樣的第一實(shí)施例中，整個(gè)電路具有源極跟隨器電路結(jié)構(gòu)。于是，在光電轉(zhuǎn)換元件PD中獲得的信號(hào)能被放大和讀出，而不受信號(hào)Sig1和Sig2上的寄生電容P的影響。于是，能夠避免由于形成較大的傳感器區(qū)而導(dǎo)致的輸出損耗。還能夠獲得輸出不易受在讀出電路中的放大器Amp1、Amp2本身中產(chǎn)生的噪聲或者外部噪聲影響的效果。從而，能夠獲得高靈敏度。此外，由于光電轉(zhuǎn)換元件PD獲得的信號(hào)由源極跟隨器放大，并且讀出電路3不需要恒流源，因此讀出電路3結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可用廉價(jià)的通用元件構(gòu)成。從而，可用不需要現(xiàn)有技術(shù)中必需的特殊組件，例如高電功耗的低通濾波器或者恒流源的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)讀出電路。
在前面的功能說(shuō)明中，假定持續(xù)照射放射線(X射線)，但是放射線也可以是間歇的。另外在X射線圖像拾取設(shè)備的結(jié)構(gòu)中，選擇MOS晶體管可以設(shè)置在源極跟隨器MOS晶體管的源極一側(cè)。另外，恒流源在電路結(jié)構(gòu)方面不受特別限制，可由一個(gè)或多個(gè)TFT構(gòu)成。
(第二實(shí)施例)下面，說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施例。圖3是構(gòu)成本發(fā)明的第二實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，特別是X射線圖像拾取設(shè)備的電路結(jié)構(gòu)的電路圖。在第二實(shí)施例中，代替在第一實(shí)施例中采用的恒流源I，提供了由非晶硅形成的薄膜晶體管(TFT)CT。薄膜晶體管CT的柵極接收來(lái)自用于恒流源的電源7的電壓。這樣的結(jié)構(gòu)可由簡(jiǎn)單的制造過(guò)程產(chǎn)生，因?yàn)橥ㄟ^(guò)成膜，恒流源可以與其它晶體管(復(fù)位、選擇和源極跟隨器)同時(shí)形成。分別用于復(fù)位、選擇、源極跟隨器和恒流源的薄膜晶體管可具有相同的層疊膜厚度或各不相同的膜厚度。它們還可具有共同的摻雜狀況(n型或p型)或者各不相同的摻雜狀況。此外，它們可一部分由非晶硅形成，通過(guò)利用例如激光退火，另一部分由多晶硅形成。
圖3中，如圖11中所示構(gòu)成具有薄膜晶體管CT和用于恒流源的電源7的恒流源。這種情況下，構(gòu)成恒流源的薄膜晶體管CT可以是n型或p型的。
在薄膜晶體管CT是例如n型薄膜晶體管的情況下，對(duì)于源極-漏極電壓Vds、源極-漏極電流Ids、柵極-源極電壓Vgs和閾電壓Vth，薄膜晶體管CT表現(xiàn)出如圖4中所示的Vds-Ids特性曲線。于是，通過(guò)控制薄膜晶體管CT的柵電壓，使之處于滿足關(guān)系(Vds＞Vgs-Vth)的飽和區(qū)，薄膜晶體管CT能被用作恒流源。
另外，根據(jù)上述關(guān)系，在薄膜晶體管是n型薄膜晶體管的情況下，通過(guò)如圖12中所示互連柵極和源極，能夠用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)恒流源。另外，根據(jù)所需的電流，可如圖13中所示在柵極和源極之間設(shè)置電阻器。圖12或13中所示的結(jié)構(gòu)允許省略用于恒流源的電源。
圖14中表示了在玻璃基板上形成的恒流源的另一例子。在該例子中，在不采用薄膜晶體管等的情況下，由在玻璃基板上刻圖的電阻器形成偽恒流源。這種情況下，該電阻最好充分大于選擇MOS晶體管的導(dǎo)通電阻。
(第三實(shí)施例)下面說(shuō)明本發(fā)明的第三實(shí)施例。圖5是構(gòu)成本發(fā)明的第三實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，特別是X射線圖像拾取設(shè)備的電路結(jié)構(gòu)的電路圖。與其中構(gòu)成恒流源的薄膜晶體管CT被置于像素和讀出電路3之間的第二實(shí)施例相反，在第三實(shí)施例中，在公共信號(hào)線上，薄膜晶體管CT位于與像素相比離讀出電路3更遠(yuǎn)的位置。換句話說(shuō)，像素被布置在薄膜晶體管CT和讀出電路3之間。
下面參考圖15、16和17說(shuō)明離讀出電路一段距離安排恒流源的優(yōu)點(diǎn)。圖15表示其中對(duì)于每條信號(hào)線，使恒流源與讀出裝置隔開(kāi)一定距離的結(jié)構(gòu)，圖16表示其中恒流源被布置在讀出裝置一側(cè)的結(jié)構(gòu)。在如圖16中所示恒流源被設(shè)置在讀出裝置一側(cè)的情況下，由于信號(hào)線的電阻組件R1、R2和R3，讀出裝置實(shí)際讀出的電壓Vout低于每個(gè)源極跟隨器MOS晶體管的源極電位Vs。例如，就讀出像素C來(lái)說(shuō)，讀出比FT3的源極電位低ΔV＝I0×(R1+R2+R3)的電壓。
在信號(hào)線具有大電阻的情況下，例如當(dāng)構(gòu)成大面積的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備時(shí)，這樣的電壓降是不可忽略的。圖17按像素表示電壓降的狀態(tài)。另一方面，離讀出裝置一定距離布置恒流源使得可以避免由信號(hào)線的電阻引起的輸出電壓的下降。例如，同樣就讀出像素C來(lái)說(shuō)，電流幾乎不流入電阻組件R1、R2和R3，使得源極跟隨器MOS晶體管的源極電壓可被讀出裝置讀出，而幾乎不存在電壓降。圖17還表明當(dāng)恒流源離讀出裝置一定距離時(shí)，電壓降幾乎不存在。即使對(duì)于象在大面積的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備中那樣信號(hào)線的電阻不可忽略的情況，如圖5和15中所示的離讀出裝置一定距離布置恒流源也使得可以避免諸如電壓降之類(lèi)的缺陷。
除了在第一和第二實(shí)施例中獲得的效果之外，本實(shí)施例還能夠提供即使在公共信號(hào)線中存在電阻組件，也能夠避免由這樣的電阻組件產(chǎn)生的將由讀出電路3讀出的信號(hào)輸出上的電壓降。
(第四實(shí)施例)下面說(shuō)明本發(fā)明的第四實(shí)施例。圖6是表示構(gòu)成本發(fā)明的第四實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，特別是X射線圖像拾取設(shè)備的電路結(jié)構(gòu)的電路圖。與第三實(shí)施例相反，第四實(shí)施例具有在每條公共信號(hào)線Sig1、Sig2中的讀出掃描薄膜晶體管(TFT)RDT。讀出掃描薄膜晶體管RDT形成于玻璃基板2上的像素和讀出電路3之間。另外，讀出電路3未設(shè)置模擬多路復(fù)用器MUX，來(lái)自信號(hào)線的輸出信號(hào)被輸入單個(gè)放大器Amp中。讀出電路3還具有掃描控制讀出掃描薄膜晶體管RDT的柵極電壓的讀出掃描電路8。
在上述結(jié)構(gòu)的第四實(shí)施例中，在象第一實(shí)施例中那樣在信號(hào)電荷累積在存儲(chǔ)電容Cs中之后，與如圖7中所示的針對(duì)信號(hào)線Sig1的時(shí)鐘信號(hào)CLK1和針對(duì)信號(hào)線Sig2的時(shí)鐘信號(hào)CLK2同步地導(dǎo)通讀出掃描薄膜晶體管RDT，從而累積的電荷被連續(xù)讀出到讀出電路3。
在這樣的第四實(shí)施例中，讀出電路3只需要放大器和其它必要的邏輯電路，于是結(jié)構(gòu)被進(jìn)一步簡(jiǎn)化，從而噪聲被進(jìn)一步降低，能夠以更簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)獲得更高的靈敏度。在本實(shí)施例中，考慮到掃描速度，掃描薄膜晶體管RDT最好通過(guò)利用例如激光退火方法由多晶硅構(gòu)成。
(第五實(shí)施例)下面說(shuō)明本發(fā)明的第五實(shí)施例。圖8是表示構(gòu)成本發(fā)明的第五實(shí)施例的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，特別是X射線圖像拾取設(shè)備的電路結(jié)構(gòu)的電路圖。與其中選擇MOS晶體管ST和源極跟隨器MOS晶體管FT的漏極相連的第四實(shí)施例相反，在第五實(shí)施例中，選擇MOS晶體管ST連接在源極跟隨器MOS晶體管FT的源極和信號(hào)線Sig1或Sig2之間。源極跟隨器MOS晶體管FT的漏極直接與源極跟隨器電源6連接。
這樣的第五實(shí)施例能夠提供和第四實(shí)施例類(lèi)似的效果。
該設(shè)備并不局限于X射線檢測(cè)，相反可在不提供熒光體層的情況下直接接收可見(jiàn)光。另外，光電轉(zhuǎn)換元件并不局限于PIN光電二極管，還可由MIS傳感器構(gòu)成。在利用MIS傳感器的情況下，還可采用其中與復(fù)位晶體管連接的復(fù)位電源能夠通過(guò)未圖示的控制裝置控制輸出電壓的結(jié)構(gòu)。
此外，光電轉(zhuǎn)換元件可以是基于能夠直接吸收放射線(或X射線)并產(chǎn)生電荷的材料，比如非晶硒、砷化鎵、碘化鉛或碘化汞的所謂直接轉(zhuǎn)換元件。這種情況下，通過(guò)在由非晶硅或多晶硅形成薄膜晶體管于其上的玻璃基板上形成或連接這樣的直接轉(zhuǎn)換元件，能夠構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換元件。
(第六實(shí)施例)下面說(shuō)明本發(fā)明的第六實(shí)施例，它是利用本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的X射線圖像拾取系統(tǒng)。圖18圖解說(shuō)明本發(fā)明的第六實(shí)施例的X射線圖像拾取系統(tǒng)。
在X射線室(圖像拾取室)中，X射線管(X射線產(chǎn)生設(shè)備)6050產(chǎn)生的X射線6060透過(guò)患者或被檢查者6061的胸腔6062，進(jìn)入圖像傳感器6040。進(jìn)入的X射線包含患者6061的身體內(nèi)部的信息。響應(yīng)X射線進(jìn)入，閃爍器(熒光體)產(chǎn)生光，所述光由傳感器面板的光電轉(zhuǎn)換元件光電轉(zhuǎn)換，從而獲得電信息。圖像傳感器6040把作為電信號(hào)(數(shù)字信號(hào))的這種信息輸出給圖像處理器6070。用作圖像處理裝置的圖像處理器6070對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行圖像處理，并將其輸出給控制室(操作室)中構(gòu)成顯示裝置的顯示器6080。從而通過(guò)觀察顯示在顯示器6080上的圖像，用戶能夠獲得關(guān)于患者6061的身體內(nèi)部的信息。圖像處理器6070還具有控制功能，并能夠切換運(yùn)動(dòng)/靜止圖像模式，或者能夠控制X射線管6050。
另外，圖像處理器6070能夠把從圖像傳感器6040輸出的電信號(hào)通過(guò)傳輸裝置，比如電話線6090傳送給遠(yuǎn)方位置，以便在另一位置，例如醫(yī)生工作室中的顯示裝置6081上顯示。它還能夠把來(lái)自圖像傳感器6040的電信號(hào)保存在諸如光盤(pán)之類(lèi)的記錄裝置中，其可被在另一位置的醫(yī)生用于診斷。信號(hào)還可被構(gòu)成記錄裝置的膠片處理器(processor)6100記錄在膠片6110上。
本發(fā)明的X射線圖像拾取系統(tǒng)的特征在于下述幾點(diǎn)(1)上述光電轉(zhuǎn)換設(shè)備設(shè)置在圖像傳感器6060中，A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字輸出由圖像處理器6070進(jìn)行適當(dāng)?shù)膱D像處理；和(2)圖像處理器6070具有未圖示的控制裝置，所述控制裝置控制圖像傳感器6040，X射線產(chǎn)生設(shè)備6050，顯示器6080、6081，膠片處理器6100等。
由于在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可做出本發(fā)明的許多明顯廣泛不同的實(shí)施例，因此除了如權(quán)利要求中限定的那樣之外，本發(fā)明并不局限于具體的實(shí)施例。
本申請(qǐng)要求在2003年11月19日提交的日本專(zhuān)利申請(qǐng)No.2003-389274及2004年6月18日提交的日本專(zhuān)利申請(qǐng)No.2004-180899的優(yōu)先權(quán)，這兩件專(zhuān)利申請(qǐng)?jiān)诖艘秊閰⒖肌?br> 權(quán)利要求
1.一種光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，包括光電轉(zhuǎn)換元件；復(fù)位晶體管，其源極與所述光電轉(zhuǎn)換元件連接，漏極與復(fù)位電源連接；讀出晶體管，其柵極與所述光電轉(zhuǎn)換元件連接，漏極與讀出電源連接；與所述讀出晶體管的源極連接的信號(hào)線；連接在所述讀出電源或所述信號(hào)線與所述讀出晶體管之間的選擇晶體管；和與所述信號(hào)線連接的恒流源。
2.按照權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中所述光電轉(zhuǎn)換元件、所述讀出晶體管、所述信號(hào)線和所述恒流源形成于單個(gè)絕緣基板上。
3.按照權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，還包括與所述信號(hào)線連接的讀出裝置；其中在所述信號(hào)線上，所述恒流源被設(shè)置在與到讀出晶體管相比，到所述讀出裝置的距離更遠(yuǎn)的位置。
4.按照權(quán)利要求3所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中所述讀出裝置包括與所述信號(hào)線連接的模擬多路復(fù)用器。
5.按照權(quán)利要求4所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中所述模擬多路復(fù)用器在與所述讀出晶體管相同的絕緣基板上通過(guò)由非晶硅或多晶硅構(gòu)成的薄膜晶體管形成。
6.按照權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中所述恒流源包括其柵極與用于恒流源的電源連接的恒流源晶體管。
7.按照權(quán)利要求6所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中所述用于恒流源的電源向所述恒流源晶體管的柵極提供滿足關(guān)系Vds＞Vgs-Vth的電壓，其中Vds是漏極-源極電壓，Vgs是柵極-源極電壓，Vth是閾電壓。
8.按照權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中所述恒流源包括其中柵極和源極相互連接的恒流源晶體管。
9.按照權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中所述恒流源包括其中跨過(guò)電阻器連接?xùn)艠O和源極的恒流源晶體管。
10.按照權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中利用非晶硅層或多晶硅層，形成所述復(fù)位晶體管、所述讀出晶體管、所述選擇晶體管和所述恒流源中的至少一個(gè)。
11.按照權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，還包括熒光體層，所述熒光體層吸收放射線，并發(fā)出可由所述光電轉(zhuǎn)換元件檢測(cè)的波長(zhǎng)區(qū)的光。
12.按照權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中所述光電轉(zhuǎn)換元件由PIN光電二極管或MIS傳感器構(gòu)成。
13.按照權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中所述光電轉(zhuǎn)換元件是直接把放射線轉(zhuǎn)換成電荷的直接光電轉(zhuǎn)換元件。
14.按照權(quán)利要求13所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中所述直接光電轉(zhuǎn)換元件由選自非晶硒、砷化鎵、磷化鎵、碘化鉛、碘化汞、CdTe和CdZnTe構(gòu)成的組的材料構(gòu)成。
15.一種光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，包括多個(gè)像素的二維陣列，每個(gè)像素包括光電轉(zhuǎn)換元件；復(fù)位晶體管，其源極與所述光電轉(zhuǎn)換元件連接，漏極與復(fù)位電源連接；讀出晶體管，其柵極與所述光電轉(zhuǎn)換元件連接，漏極與讀出電源連接；連接在所述讀出電源或信號(hào)線與所述讀出晶體管之間的選擇晶體管；與所述多個(gè)像素連接的多條公共信號(hào)線；和與所述公共信號(hào)線連接的恒流源。
16.一種X射線圖像拾取系統(tǒng)，包括按照權(quán)利要求1或15所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，X射線產(chǎn)生設(shè)備和控制裝置；其中所述控制裝置控制X射線產(chǎn)生設(shè)備和光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的功能，從而讀取透過(guò)物體的X射線圖像。
全文摘要
本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備包括光電轉(zhuǎn)換元件；復(fù)位晶體管，其中源極與光電轉(zhuǎn)換元件連接，漏極與復(fù)位電源連接；讀出晶體管，其中柵極與光電轉(zhuǎn)換元件連接，漏極與讀出電源連接；與讀出晶體管的源極連接的信號(hào)線，連接在讀出電源或信號(hào)線與讀出晶體管之間的選擇晶體管；和與信號(hào)線連接的恒流源。
文檔編號(hào)H01L27/146GK1883191SQ20048003401
公開(kāi)日2006年12月20日 申請(qǐng)日期2004年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月19日
發(fā)明者龜島登志男 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社