放射线检测元件和放射线成像装置的制造方法
【专利说明】放射线检测元件和放射线成像装置
[0001 ]本申请是原案申请号为201110179872.5的发明专利申请(申请日:2011年6月29日，发明名称:放射线检测元件和放射线成像装置)的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及放射线检测元件和放射线成像装置。本发明特别涉及具有按矩阵形式排列的多个像素的放射线检测元件，其中，由于放射线的照射生成的电荷被积蓄，检测所积蓄的电荷的量作为图像信息，并且本发明涉及使用该放射线检测元件来对放射线图像进行成像的放射线成像装置。
【背景技术】
[0003]近年来，使用诸如平板检测器(FPD)的放射线检测元件的放射线成像装置已经投入实际使用，该平板检测器包括置于薄膜晶体管(TFT)有源矩阵基板上的放射线敏感层并且可以将诸如X放射线的放射线直接转换成数字数据。FPD的优点在于，与常规的成像板相比，可以即时检查图像，并且还可以检查运动的图像，并且FH)正在被快速普及。
[0004]提出了这种放射线检测元件的各种类型。例如，存在直接转换型放射线成像装置，其在半导体层中将放射线直接转换成电荷并积蓄这些电荷。还存在间接转换型放射线成像装置，其首先利用闪烁体(诸如Cs1: Tl、G0S(Gd202S: Tb))等将放射线转换成光，接着在半导体层中将所转换的光转换成电荷并积蓄这些电荷。
[0005]在放射线检测元件中，即使在像素不被放射线照射时，也因为暗电流等而生成电荷，并且这些电荷积蓄在这些像素中。因此，在利用放射线检测元件的放射线成像装置中，在待机期间，反复执行提取并去除在像素中积蓄的电荷的复位操作。而且，在利用放射线检测元件的放射线成像装置中，在进行成像时，停止复位操作，并且在像素被放射线照射的照射时段期间积蓄电荷。而且，在照射时段结束后，利用放射线检测元件的放射线成像装置执行放射线检测元件的像素中已经积蓄的电荷的读出。
[0006]作为使放射线照射的时刻与放射线检测元件开始积蓄电荷的时刻同步的技术，日本特开(JP-A)N0.2002-181942和JP-A N0.2007-151761公开了在放射线检测元件的成像区外部单独地设置能够检测放射线的传感器。在这些技术中，当传感器检测到放射线时，放射线检测元件开始积蓄电荷。
[0007]这里，在进行放射线成像时，将放射线照射的区域设置得尽可能地窄，以便防止将受检查者和放射技师不必要地暴露于放射线。即，被放射线照射的区域被设置为使得仅要成像部分被放射线照射。
[0008]因此，在JP-AN0.2002-181942和JP-A N0.2007-151761 描述的技术中，因为放射线照射的区域被设置得窄，所以存在传感器不能检测到放射线照射的情况。
【发明内容】
[0009]本发明提供了一种即使当放射线照射的区域被设置得窄时也可以可靠地检测放射线的放射线检测元件和放射线成像装置。
[0010]本发明的第一方面提供了一种放射线检测元件，该放射线检测元件包括:多条扫描线，它们彼此平行地设置;多条信号线，它们彼此平行设置，并且与所述多个条扫描线交叉；以及多个像素，它们设置在所述多条扫描线和所述多条信号线的交叉部，所述多个像素包括:多个放射线成像像素，每一个放射线成像像素均包括传感器部和开关元件，所述传感器部基于放射线的照射或基于已从放射线转换成的光的照射而生成电荷，并且所述开关元件根据流过所述扫描线的控制信号的状态而接通和断开，其中，所述传感器部通过所述开关元件电连接至所述信号线，并且与所述传感器部中生成的电荷相对应的电信号根据所述控制信号的状态流过所述信号线；以及多个放射线检测像素，每一个放射线检测像素均包括电连接至所述信号线的所述传感器部，其中，与所述传感器部中生成的电荷相对应的电信号与所述控制信号的状态无关地流过所述信号线。
[0011]根据本发明的第一方面，所述放射线成像像素和所述放射线检测像素设置在所述扫描线与所述信号线的交叉部，这使得即使放射线所照射的区域被设置得窄，也允许可靠地检测所照射的放射线。
[0012]根据本发明的第二方面，第一方面中的所述放射线检测像素还可以包括:连接线，它们连接所述传感器部和所述信号线；以及开关元件，其与所述放射线成像像素中包括的所述开关元件大体相同，其中，所述传感器部可以通过所述放射线检测像素的所述开关元件电连接至所述信号线。
[0013]根据本发明的第三方面，第二方面中的所述放射线检测像素的所述开关元件可以与所述传感器部电隔离。
[0014]根据本发明的第四方面，第一方面中的所述放射线检测像素还可以包括短路开关元件，其中，所述传感器部可以通过所述短路开关元件电连接至所述信号线。
[0015]根据本发明的第五方面，在上述方面中，其中，所述多个放射线检测像素可以按至少一个像素的间隔设置，并且所述多个放射线检测像素仅设置在所述多条信号线中的某些信号线处。
[0016]本发明的第六方面提供了一种放射线成像装置，该放射线成像装置包括:根据上述方面所述的放射线检测元件;控制信号输出部，其向所述多条扫描线输出所述控制信号；数模转换部，其将流过所述多条信号线的所述电信号转换成数字数据;生成部，其基于所述数字数据，通过插入所述放射线检测像素的图像信息而生成表达放射线图像的图像信息；以及检测部，其基于已通过所述数模转换部由从所述放射线检测像素流入所述信号线的所述电信号转换成的所述数字数据来检测放射线的照射开始、放射线的照射结束以及所照射的放射线量中的至少一个。
[0017]因此，本发明的第六方面与本发明的第一方面起到类似的作用，这允许即使在放射线的照射区域被设置得窄时也可靠地检测所照射的放射线。
[0018]根据本发明的第七方面，第六方面中的所述检测部可以检测放射线的照射开始，并且所述检测部还可以包括:控制部，在待机期间，所述控制部控制所述控制信号输出部反复执行复位操作，向所述多条扫描线输出用于读出电荷的控制信号，以从所述放射线成像像素提取电荷，而在对放射线图像进行成像时，当所述检测部检测到放射线的照射开始时，所述控制部控制所述控制信号输出部向所述多条扫描线输出禁止提取电荷的控制信号，并且在放射线的照射结束后，向所述多条扫描线输出执行电荷提取的控制信号。
[0019]根据本发明的第八方面，在对放射线图像进行成像时，第七方面中的所述控制部可以控制所述控制信号输出部反复执行所述复位操作，直到所述检测部检测到放射线的照射开始为止。
[0020]根据本发明的第九方面，在对所述放射线图像进行成像时，第七方面中的所述控制部可以控制所述控制信号输出部对所述多条扫描线输出禁止提取电荷的控制信号，直到所述检测部检测到放射线的照射开始为止。
[0021]根据本发明的第十方面，在上述方面中，在所述复位操作期间，所述控制信号输出部可以依次向所述多条扫描线或者同时向全部所述多条扫描线输出用于提取电荷的控制信号。
[0022]根据本发明的第十一方面，在上述方面中，所述数模转换部可以在比用于对所述放射线图像进行成像的放射线照射时段短的时段内，将流过所述信号线的所述电信号转换成所述数字数据，并且所述检测部可以在所述时段内检测放射线的照射开始、放射线的照射结束以及所照射的放射线量中的至少一个。
[0023]根据本发明的第十二方面，在上述方面中，所述数模转换部可以将流过连接至所述放射线检测像素的所述信号线中的一条信号线的电信号、和流过未连接至所述放射线检测像素的或者流过所连接的放射线检测像素比所述信号线中的所述一条信号线少的所述信号线的电信号转换成所述数字数据，并且所述检测部可以基于连接至所述放射线检测像素的所述信号线中的所述一条信号线的所述数字数据的值与未连接至所述放射线检测像素的或所连接的放射线检测像素比所述信号线中的所述一条信号线少的所述信号线的所述数字数据的值之间的差异来执行所述检测。
[0024]根据本发明的第十三方面，可以设置第十二方面中的多个所述数模转换部，每一个均连接至所述多条信号线中的预定数量条信号线，并且所述检测部可以基于连接至所述放射线检测像素的所述信号线中的所述一条信号线的所述数字数据的值与未连接至所述多个放射线检测像素的或所连接的放射线检测像素比所述信号线中的所述一条信号线少的所述信号线的所述数字数据的值之间的差异来执行所述检测，所述值是同一个所述数模转换部从电信号转换成的数字数据的值。
[0025]根据本发明的第十四方面，在上述方面中，所述检测部可以基于连接至所述放射线检测像素中的一个放射线检测像素的所述信号线的所述数字数据的值与靠近连接至所述放射线检测像素中的所述一个放射线检测像素且未连接至所述放射线检测像素的或者所连接的放射线检测像素比所述信号线中的所述一条信号线少的所述信号线的所述数字数据的值之间的差异来执行所述检测。
[0026]本发明的第十五方面是一种放射线成像装置，该放射线成像装置包括:根据上述方面所述的放射线检测元件;控制信号输出部，其向所述多条扫描线输出所述控制信号;放大器部，其积蓄流过所述多条信号线的所述电信号，并且放大并输出所积蓄的电信号;检测部，其基于从所述放大器部输出的所述电信号来检测放射线的照射开始、放射线的照射结束以及所照射的放射线量中的至少一个；以及控制部，其控制所述控制信号输出部以在预定时段中反复执行复位操作，依次向所述多条扫描线输出用于提取电荷的控制信号，以从所述多个像素提取电荷。
[0027]根据本发明的第十六方面，在第十五方面中，其中，在所述预定时段中，所述控制部可以控制所述控制信号输出部向未连接至所述放射线检测像素的所述扫描线输出用于从所述放射线成像像素提取电荷的所述控制信号，以便向所述放射线检测像素提供所述控制信号。
[0028]根据本发明的第十七方面，在上述方面中，在所述预定时段之外，所述控制部可以控制所述控制信号输出部向所述扫描线输出用于从所述放射线检测像素提取电荷的所述控制信号。
[0029]根据本发明的第十八方面，在上述方面中，其中，在各个所述预定时段中，所述放大器部可以积蓄流过连接至所述放射线检测像素的所述信号线中的一条信号线的电信号、和流过未连接至所述放射线检测像素的或流过所连接的放射线检测像素比所述信号线中的所述一条信号线少的所述信号线的电信号，并且所述放大器部可以放大并输出所述电信号，并且其中，所述检测部可以基于连接至所述放射线检测像素的所述信号线中的所述一条信号线的从所述放大器部输出的所述电信号的值与未连接至所述放射线检测像素的或所连接的放射线检测像素比所述信号线中的所述一条信号线少的所述信号线的从所述放大器部输出的所述电信号的值之间的差异来执行所述检测。
[0030]根据本发明的上述方面，即使在放射线的照射区域被设置得窄时，本发明也可以可靠地检测放射线。
【附图说明】
[0031]基于以下附图来详细描述本发明的示例性实施方式，其中:
[0032]图1是例示根据本发明第一示例性实施方式的放射线成像装置的整体构造的构造图；
[0033]图2是例示第一示例性实施方式的放射线检测元件的构造的平面图；
[0034]图3是沿第一示例性实施方式的放射线检测元件中的直线A-A截取的截面图；
[0035]图4是沿第一示例性实施方式的放射线检测元件中的直线B-B截取的截面图；
[0036]图5示出了用于设计第一示例性实施方式的放射线检测元件的方法；
[0037]图6是例示第一示例性实施方式的放射线成像元件的放射线成像像素和放射线成像像素的布置的构造图；
[0038]图7是例示通过第一示例性实施方式的放射线成像装置在对放射线图像进行成像时的操作流程的示意图；
[0039]图8是例示第一示例性实施方式的放射线成像装置在待机状态下的详细操作流程的时序图；
[0040]图9是例示当第一示例性实施方式的放射线成像装置对放射线图像进行成像时的详细操作流程的时序图；
[0041]图10是例示根据当本发明第二实施方式的放射线成像装置对放射线图像进行成像时的详细操作流程的时序图；
[0042]图11是例示当根据本发明第三示例性实施方式的放射线成像装置对放射线图像进行成像时的详细操作流程的时序图；
[0043]图12是例示当根据本发明第四示例性实施方式的放射线成像装置对放射线图像进行成像时的详细操作流程的时序图；
[0044]图13是例示根据本发明第五示例性实施方式的放射线检测元件的整体构造的构造图；
[0045]图14是例示第五示例性实施方式的放射线成像装置对放射线图像进行成像时的详细操作流程的时序图；
[0046]图15是放大了第五示例性实施方式的放射线检测元件的信号线D6和D7上的等效电路；
[0047]图16是例示根据本发明的另选示例性实施方式的放射线检测元件的构造的平面图；
[0048]图17是例示根据本发明的另选示例性实施方式的整体构造的构造图；