一种基于行间重叠的电荷补偿方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及平板探测领域，特别是设及一种基于行间重叠的电荷补偿方法。
【背景技术】
[0002] 如图1所示，X射线平板探测器1普遍采用非晶娃TFT(化in Film Transistor,薄膜 晶体管）11作为感光面，将通过拍摄物体的X射线转换为光生电荷，并通过跨导积分放大器 12将电荷转换为电压信号，然后通过相关双采样和ADC采样13转换为数字图像。
[0003] 图像的灰度如下式所示：
[0004]
[0005] 其中，ESAK为单帖入射剂量，go为闪烁体的转换效率，FF为光电二极管的填充因 子，η为光电二极管的量子效率。高性能的静态非晶娃平板或者动态非晶娃平板，单帖的入 射剂量ESAK都很小，W减少病人的累计剂量，另外不同的体位和器官对应衰减率不一样，临 床上需要能动态调节灵敏度。
[0006] 为提高图像亮度，可提升闪烁体的转换效率go,光电二极管的填充因子FF和量子 效率η外，运Ξ种方法提升幅度非常有限，并且不可动态调节。目前，最直接的方法是使用小 的反馈电容Cf(0.4~0.化F)，可轻松实现2倍，4倍，8倍等不同增益，进一步地，如下式所示：
[0007]
[000引其中，Vamp为放大器噪声，Vbackend为缓冲器(buffer)和ADC的噪声，减小反馈电容Cf 也能降低非晶娃平板的噪声电子数，从而提高信噪比。因此，反馈电容Cf均采用容量小的电 容。
[0009] 但是，反馈电容Cf的减小会带来另一个问题。如图1所示，非晶娃TFT11由TFT开关 和光电二极管PD阵列组成，存在着TFT电荷注入(TFT charge injection)的物理现象，假设 光生电流为负向，在TFT打开和关闭瞬间分别会有瞬态的正向和反向电流，正向电流向反馈 电容Cf上注入的电荷可能会使输出向下拉到地，负向电流向反馈电容Cf上注入的电荷可能 会使其向上饱和。如图2所示，TFT电荷注入的物理机制如下:在TFT打开瞬间，Gate电压瞬间 由VEE(-IOV)上升到VGG(+15V)，对于Gate-化化极间电容Cgd正负极发生变化，电子向靠近 dataline的一极运动，将其从正极变为负极，即电子从读出忍片(R0IC，包括跨导积分放大 器12、ADC采样13等电路)往间电容Cgd拉，电流向读出忍片流，此时冲击电流为正，其大小由 极间电容Cgd决定，可达0.3~0.6pc。当TFT打开较长时间W后，ro里存储的光电子会大量的 通过TFT向读出忍片的反馈电容方向运动，此时光电流方向由TFT流向PD，光生电流为负。当 TFT关闭瞬间，过程与TFT打开瞬间相反，冲击电流为负。反馈电容Cf越小能容纳的电荷越 小，抗TFT电荷注入的能力越弱。采用小反馈电容时，从图像上来看存在W下问题：
[0010] 1、暗场图像部分区域或全部区域为零值；
[0011] 2、亮场图像中X光产生的一部分光生电荷被用来补偿TFT电荷注入损失了剂量，并 且因为暗场图像无典型(pattern)数据无法做补偿校正，导致图像失校正，影像临床诊断。 [001^ 现有克服TFT'电荷注入效应的方法有：
[0013] 行内补偿:使用更长的等待时间（settle time),使TFT打开瞬间和关闭瞬间的冲 击电流抵消。如图3所示，在TFT打开瞬间和关闭瞬间的冲击电流抵消相互抵消后，再在SHS 信号的下降沿对光生电荷进行采样，而TFT打开瞬间和关闭瞬间的冲击电流持续时间几乎 相同（20~40US)，运需要在TFT打开后使用更长的等待时间，其缺点是需要增加行扫描时间 (line scan time),对于动态非晶娃平板帖率将大大降低。
[0014] 抬高复位电平:牺牲少量动态范围，必须由读出忍片支持。可在非晶娃TFT面板之 外的读出忍片上设置复位电平，让其有一定的抗正向电流能力，其缺点是牺牲动态范围，例 如对于小积分档位其本地灰度值从零增加到1/4~1/2饱和灰度，动态范围从1.化邱華低到 0.6~0.9pC，另外TFT关闭瞬间的冲击电流未被补偿，为避免其对同为负向光生电流的影 响，必须等到TFT关闭瞬间的冲击电流释放结束后再开启下一行的SHS信号，其行扫描时间 并未压缩。
[001引外部电荷补偿：引入额外噪声，必须由读出忍片支持。如图4所示，可在非晶娃TFT 面板之外的读出忍片上增加几组补偿电容，并按照如图5所示的时序注入电荷，但由于外部 电荷补偿和TFT打开、关闭的R別寸间不一致存在相位差，因此必须等到TFT关闭瞬间产生的 冲击电流结束后再开启下一行的SHS信号，其行扫描时间并未压缩。另外外部电源可通过补 偿电容禪合噪声到积分电路上，如下式所示0.133mV的纹波就能产生lOOe-的额外噪声。（注 0.化0 charge必须使用0.12^F档位补偿电容）
[0016]
[0017] 因此，如何解决现有技术中解决TFT电荷注入效应的方案存在的采样时间长、动态 范围小、需要读出忍片支持的问题，从根本上解决TFT电荷注入现象给图像带来的干扰已成 为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
【发明内容】
[0018] 鉴于W上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于行间重叠的电荷 补偿方法，用于解决现有技术中解决TFT电荷注入效应的方案存在的采样时间长、动态范围 小、需要读出忍片支持等问题。
[0019] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于行间重叠的电荷补偿方 法，用于非晶娃TFT阵列，其特征在于，所述基于行间重叠的电荷补偿方法至少包括：
[0020] 打开所述非晶娃TFT阵列的第一行开关管，所述非晶娃TFT阵列的第一行为假像元 行；
[0021] 打开所述非晶娃TFT阵列的第二行开关管的同时关闭第一行开关管，第二行开关 管打开瞬间的冲击电流与第一行开关管关闭瞬间的冲击电流抵消，之后对与第二行开关管 连接的光电二极管中的光生电荷进行采集；
[0022] 依次在打开当前行开关管的同时关闭上一行开关管，在开关管打开和关闭瞬间产 生的冲击电流抵消后采集与当前行开关管相连的光电二极管内的光生电荷。
[0023] 优选地，在时钟脉冲信号的上升沿逐行打开当前行开关管，同时关闭上一行开关 管;在电荷采样信号的上升沿执行积分，在所述电荷采样信号的下降沿采集光生电荷。
[0024] 更优选地，所述时钟脉冲信号的上升沿与所述电荷采样信号的上升沿同时到达。
[0025] 优选地，打开开关管的瞬间产生的冲击电流为正电流，关闭开关管的瞬间产生的 冲击电流为负电流。
[0026] 优选地，打开开关管的瞬间和关闭开关管的瞬间产生的冲击电流的电荷满足如下 关系：
[0027] Q = Cgd* AVgate
[0028] 其中，Cgd为开关管控制端和数据输出端之间的极间电容，Δ Vgate为开关管控制端 的电压差。
[0029] 优选地，与所述非晶娃TFT阵列的第一行开关管连接的光电二极管内的光生电荷 及第一行开关管打开瞬间产生的冲击电流通过复位泄放掉，第一行开关管关闭瞬间产生的 冲击电流直接输出到下一级电路。
[0030] 优选地，所述非晶娃TFT阵列的最后一行开关管关闭瞬间产生的冲击电流被复位 泄放。
[0031] 如上所述，本发明的基于行间重叠的电荷补偿方法，具有W下有益效果：
[0032] 1、本发明的基于行间重叠的电荷补偿方法消除了暗场和小剂量下的零值问题。
[0033] 2、本发明的基于行间重叠的电荷补偿方法减小了行扫描时间，提高了帖率。
[0034] 3、本发明的基于行间重叠的电荷补偿方法增加了动态范围。
[0035] 4、本发明的基于行间重叠的电荷补偿方法的电荷采样信号打开的时间缩短，禪合 时间窗口缩短，噪声减小。
【附图说明】
[0036] 图1显示为现有技术中的X射线平板探测器的结构示意图。
[0037] 图2显示为现有技术中的TFT电荷注入的原理示意图。
[0038] 图3显示为现有技术中的行内补偿消除TFT电荷注入的原理示意图。
[0039] 图4显示为现有技术中的外部电荷补偿消除TFT电荷注入的电路示意图。
[0040] 图5显示为现有技术中的外部电荷补偿消除TFT电荷注入的原理示意图。
[0041] 图6显示为本发明的基于行间重叠的电荷补偿方法的流程示意图。
[0042] 图7显示为本发明的基于行间重叠的电荷补偿方法的原理示意图。
[0043] 元件标号说明
[0044] 1 X射线平板探测器
[0045] 11 非晶娃TFT
[0046] 12 跨导积分放大器
[0047] 13 ADC 采样
[004引 S1~S3步骤
【具体实施方式】
[0049] W下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书 所掲露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可w通过另外不同的具体实 施方式加 W实施或应用，本说明书中的各项细节也可W基于不同观点与应用，在没有背离 本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0050]请参阅图6~图7。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅W示意方式说明本 发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数 目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量