放射線成像裝置和放射線成像系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及放射線成像裝置和放射線成像系統。
【背景技術】
[0002]已經將具有矩陣襯底的放射線成像裝置實際用作用于借助諸如X射線之類的放射線的醫學成像診斷和非破壞性檢查的放射線成像裝置，所述矩陣襯底帶有像素陣列，在所述像素陣列中組合有諸如TFT (薄膜晶體管)之類的開關和諸如光電轉換元件之類的轉換元件。
[0003]近年來，已考慮增加放射線成像裝置的功能。已考慮的一種增加功能的方法為包括監控放射線輻射的功能。例如，該功能使得能夠檢測來自放射線源的放射線輻射的開始的定時、檢測放射線輻射將要停止的定時、以及檢測放射線的輻射量或累計輻射量。
[0004]日本專利公開N0.2012-15913公開了一種包括用于獲得放射線圖像的像素和用于檢測放射線的像素的放射線檢測裝置。關于日本專利公開N0.2012-15913所公開的放射線檢測裝置，用于獲得放射線圖像的像素的信號和用于檢測放射線的像素的信號經由開關從同一信號線讀出。
[0005]日本專利公開N0.2011-174908也公開了一種放射線檢測裝置，其包括用于獲得放射線圖像的像素和用于檢測放射線的像素。關于日本專利公開N0.2011-174908所公開的放射線檢測裝置，提供了用于檢測放射線的專用信號線，并且用于檢測放射線的像素的光電轉換元件與該專用信號線直接連接。
[0006]關于日本專利公開N0.2012-15913所公開的放射線檢測裝置，用于獲得放射線圖像的像素的信號和用于檢測放射線的像素的信號經由同一信號線讀出。因此，信號線具有大的寄生電容，并且難以從用于檢測放射線的像素高速地讀出信號。由于該原因，難以精確地執行對曝光結束等的控制。
[0007]關于日本專利公開N0.2011-174908所公開的放射線檢測裝置，專用信號線的數量需要與檢測區的數量相同，以在任一檢測區上單獨地檢測放射線輻射。特別地，如果用于檢測放射線的多個像素被布置在一列中，則需要在該列中布置與像素數量相同的專用信號線。這導致像素的陣列間距增大或者像素的靈敏度降低。
【發明內容】
[0008]本發明提供了這樣一種技術，其有利于高響應性地監控放射線輻射，同時抑制像素的矩陣間距的增大或者像素的靈敏度的降低。
[0009]本發明的第一方面提供了一種放射線成像裝置，該放射線成像裝置具有在成像區中排列以形成多個行和多個列的多個像素，所述多個像素包括用于獲得放射線圖像的多個成像像素和用于檢測放射線的檢測像素，該放射線成像裝置包括:多條列信號線，分別對應于所述多個列；以及檢測信號線，對應于檢測像素，其中，每個成像像素包括:第一轉換元件，被配置為將放射線轉換成電信號；以及第一開關，被布置在第一轉換元件與所述多條列信號線中的相應的列信號線之間，并且，檢測像素包括:第二轉換元件，被配置為將放射線轉換成電信號；以及第二開關，被置于第二轉換元件和檢測信號線之間。
[0010]本發明的第二方面提供了一種放射線成像裝置，該放射線成像裝置具有在成像區中排列以形成多個行和多個列的多個像素，所述多個像素包括用于獲得放射線圖像的多個成像像素和用于檢測放射線的檢測像素，該放射線成像裝置包括:多條列信號線，分別對應于所述多個列；以及檢測信號線，對應于檢測像素，其中，每個成像像素包括:第一轉換元件，被配置為將放射線轉換成電信號；以及第一開關，被布置在第一轉換元件與所述多條列信號線中的相應的列信號線之間，并且，檢測像素包括:第二轉換元件，被配置為將放射線轉換成電信號；第二開關，被布置在第二轉換元件和檢測信號線之間；以及第三開關，被布置在第二轉換元件和列信號線之間。
[0011]參考附圖閱讀示例性實施例的以下描述，本發明的其它特征將變得清楚。
【附圖說明】
[0012]圖1為示出了本發明第一實施例的放射線成像裝置的配置的圖。
[0013]圖2為示出了包括放射線成像裝置的放射線成像系統的配置的示例的圖。
[0014]圖3為示出了根據本發明第一實施例的放射線成像裝置的修改例的配置的圖。
[0015]圖4為示出了由根據本發明第一實施例的放射線成像裝置執行的操作的圖。
[0016]圖5為示出了根據本發明第一實施例的放射線成像裝置中的成像像素和檢測像素的配置的平面圖。
[0017]圖6A為沿著圖5中的A-A’線所取的截面圖。
[0018]圖6B為沿著圖5中的B-B’線所取的截面圖。
[0019]圖7為示出了檢測像素的布置的示例的圖。
[0020]圖8為示出了根據本發明第二實施例的放射線成像裝置中的成像像素和檢測像素的配置的平面圖。
[0021]圖9為示出了根據本發明第三實施例的放射線成像裝置中的成像像素和檢測像素的配置的平面圖。
[0022]圖10為示出了根據本發明第三實施例的放射線成像裝置的配置的圖。
[0023]圖11為示出了根據本發明第四實施例的放射線成像裝置的配置的圖。
[0024]圖12為示出了根據本發明第四實施例的放射線成像裝置的配置的圖。
[0025]圖13為示出了根據本發明第五實施例的放射線成像裝置的配置的圖。
[0026]圖14為示出了比較例的圖。
[0027]圖15為示出了由根據本發明第五實施例的放射線成像裝置執行的操作的圖。
[0028]圖16為示出了根據本發明第六實施例的放射線成像裝置的配置的圖。
[0029]圖17為示出了由根據本發明第六實施例的放射線成像裝置執行的操作的圖；。
[0030]圖18為示出了根據本發明第七實施例的放射線成像裝置的配置的圖。
[0031]圖19A和19B為示出了由根據本發明第七實施例的放射線成像裝置執行的操作的圖。
[0032]圖20A和20B為示出了根據本發明第七實施例的放射線成像裝置的使用示例的圖。
[0033]圖21為示出了根據本發明第八實施例的放射線成像裝置的配置的圖。
[0034]圖22為示出了根據本發明第八實施例的放射線成像裝置的操作的圖。
[0035]圖23為示出了放射線檢測系統的配置的示例的圖。
【具體實施方式】
[0036]下文中，將參照附圖經由本發明的示例性實施例來描述本發明。
[0037]圖1示出根據本發明第一實施例的放射線成像裝置200的配置。放射線成像裝置200具有在成像區IR中排列以形成多個行和多個列的多個像素。所述多個像素包括用于獲得放射線圖像的多個成像像素101和用于檢測放射線的檢測像素121。如圖6A和6B所示，所述多個像素可以排列在支持襯底100上。每個成像像素101都包括將放射線轉換成電信號的第一轉換元件102以及被布置在列信號線106和第一轉換元件102之間的第一開關103。每個檢測像素121都包括將放射線轉換成電信號的第二轉換元件122以及被布置在檢測信號線125和第二轉換元件122之間的第二開關123。
[0038]第一轉換元件102和第二轉換元件122可以由將放射線轉換成光的閃爍體和將光轉換成電信號的光電轉換元件構成。閃爍體通常可被形成為薄片形以覆蓋成像區IR，并且閃爍體可以被多個像素共享。作為替代，可以使用直接將放射線轉換成光的轉換元件來形成第一轉換元件102和第二轉換元件122。
[0039]第一開關103和第二開關123例如可包括薄膜晶體管(TFT)，在薄膜晶體管(TFT)中，有源區由諸如非晶硅或多晶硅(優選多晶硅)之類的半導體形成。
[0040]放射線成像裝置200具有多條列信號線106和多條驅動線104。所述多條列信號線106對應于成像區IR中的多個列。也就是說，一條列信號線106對應于成像區IR中的多個列中的一列。所述多條驅動線104對應于成像區IR中的多個行。也就是說，一條驅動線104對應于成像區IR中的多個行中的一行。驅動線104由行選擇單元221驅動。
[0041]第一轉換元件102的第一電極與第一開關103的第一主電極連接，而第一轉換元件102的第二電極與偏壓線108連接。這里，一條偏壓線108在列方向上延伸并公共地連接到在列方向上布置的多個轉換元件102的第二電極。偏壓線108接收來自電源電路226的偏壓Vs。形成一列的多個成像像素101的第一開關103的第二主電極與多條列信號線106當中對應于該列的列信號線106連接。形成一行的多個成像像素101的第一開關103的控制電極與一條驅動線104連接。
[0042]多條列信號線106與讀出單元130連接。這里，讀出單元130可包括多個檢測單元132、多路復用器134、以及模數轉換器(以下稱為“AD轉換器”)136。每條列信號線106與讀出單元130的多個檢測單元132當中對應的檢測單元132連接。這里，一條列信號線106對應于一個檢測單元132。例如，每個檢測單元132都包括差分放大器。多路復用器134按預定順序選擇多個檢測單元132，并把來自所選擇的檢測單元132的信號供應到AD轉換器136。AD轉換器136將供應的信號轉換成數字信號并將其輸出。
[0043]第二轉換元件122的第一電極與第二開關123的第一主電極連接，而第二轉換元件122的第二電極與偏壓線108連接。第二開關123的第二主電極與檢測信號線125電連接。第二開關123的控制電極與驅動線124電連接。放射線成像裝置200可具有多條檢測信號線125。一個或多個檢測像素121可以與一條檢測信號線125連接。驅動線124由驅動單元241驅動。一個或多個檢測像素121可以與一條驅動線124連接。
[0044]檢測信號線125與讀出單元140連接。這里，讀出單元140可包括多個檢測單元142、多路復用器144、以及AD轉換器146。檢測信號線125可各自與讀出單元140的多個檢測單元142當中對應的檢測單元142連接。這里，一條檢測信號線125對應于一個檢測單元142。例如，檢測單元142包括差分放大器。多路復用器144按預定順序選擇多個檢測單元142，并把來自所選擇的檢測單元142的信號供應到AD轉換器146。AD轉換器146將供應的信號轉換成數字信號并將其輸出。
[0045]讀出單元140 (AD轉換器146)的輸出被供應到信號處理單元224，并由信號處理單元224處理。基于讀出單元140 (AD轉換器146)的輸出，信號處理單元224輸出指示放射線成像裝置200上的放射線輻射的信息。具體地，信號處理單元224檢測放射線成像裝置200上的放射線輻射，并計算放射線的輻射量和/或累計輻射量。基于來自信號處理單元224的信息，控制單元225對行選擇單元221、驅動單元241和讀出單元130進行控制。例如，基