成像设备和放射线成像系统的制作方法

专利名称：成像设备和放射线成像系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种成像设备和一种放射线成像系统，其优选地用于
医疗诊断和工业无损探查。本说明书中的放射线将包括X射线、a射 线、P射线、y射线。
背景技术：
近年来，在医院设置内对于将X射线图像进行数字化的需求日益 增加。胶片已经被具有包括以二维矩阵布置的转换元件的平面检测器 的X射线成像设备所替代。这种转换元件将X射线转换为电信号。这 种平面检测器将缩写为FPD (平板检测器)。
实际使用的能够对静态图像进行成像的放射线成像设备包括在 以诸如玻璃的材料制成的绝缘村底上被提供有薄膜半导体(例如非晶 硅)的FPD。外围单元(例如驱动电路单元和信号处理电路单元)被 包括在以单晶半导体制成的集成电路中，以及被布置在绝缘衬底中。 对于这种放射线成像设备，已经通过制造以例如非晶硅的材料制成的 薄膜半导体的技术来实现了至少40平方厘米的大面积FPD,来覆盖 人体胸部区域的尺寸。这种制造工艺相对简单。因此，正期待实现廉 价放射线成像设备。非晶硅可以在例如以不大于lmm的薄玻璃制成 的绝缘衬底上被制造，以及因此，可以有利地被制成得厚度极其薄， 以作为检测器。
近来，通过这种放射线成像设备进行的运动图像拾取正在进行 中。期望每个单位廉价地制造这种设备，从而对静止图像和运动图像 的图像拾取广为应用到很多医院。
例如在日本专利申请特开No.2003-218339中描述了具有能够进 行静止图像和运动图像的图像拾取的FPD的这种放射线成像设备。日
6本专利申请特开No.2003-218339讨论了像素，像素包括PIN光电转换 元件和MIS光电转换元件、将放射线的波长转换为可由光电转换元件 感测的光的波长转换器、和将光转换为电荷以及包含生成与入射放射 线对应的电信号的转换元件的光电转换元件。此外，日本专利申请特 开No.2003-218339讨论了例如包括主电极的薄膜晶体管(TFT)的输 出开关元件，主电极之一连接到转换元件的电极之一，从而输出基于 由转换元件生成的电荷的电信号。日本专利申请特开No.2003-218339 讨论了包括主电极的初始化开关元件，主电极之一连接到转换元件的 电极之一，从而对转换元件进行初始化。关于日本专利申请特开 No.2003-218339, —个^象素包括这些转换元件、输出开关元件和初始 化开关元件中的每一个中的至少一个单元。转换单元包括以二维矩阵 布置的这些像素。
日本专利申请特开No.2003-218339讨论了被提供给每一行并共 同连接到沿着行布置的输出开关元件的多个控制电极以将输出驱动信 号给予每一行的输出驱动配线。日本专利申请特开No.2003-218339讨 论了被提供给每一行并共同连接到沿着行布置的初始化开关元件的多 个控制电极以将初始化驱动信号给予每一行的初始化驱动配线。这些 转换单元、偏置配线、输出驱动配线、初始化驱动配线和信号配线被 布置在通过薄膜半导体技术以例如玻璃的材料制成的绝缘村底上，并 被包括在传感器面板中。专利文献1讨论了一个驱动电路单元，其均 被提供给对于每一行而提供的输出驱动配线以及初始化驱动配线，从 而分别给出输出驱动信号和初始化驱动信号。此外，每一信号配线包 括至少一个运算放大器，其被提供有信号处理电路单元(读出电路单 元)，信号处理电路单元包括复用器，复用器将来自多个信号配线的 并行信号转换为串行信号。该信号处理电路单元从像素读出模拟电信 号。该信号处理电路单元可以包括A/D转换器，其对模拟电信号进行 数字化，以及A/D转换器可以被提供给信号处理电路单元的下游级。 这些驱动电路单元和信号处理电路是被制成芯片的单晶半导体集成电 路(IC芯片)，并被布置在传感器面板中，以包括对于传感器面板的电连接。因此，在每一行上使得能够进行转换元件和像素之一的输出 和读出操作以及初始化操作。
然而，由于在每一像素行上输出驱动配线和初始化驱动配线二者
都连接到一个驱动电路单元，因此曰本专利申请特开No.2003-218339 中描述的放射线成像设备是具有高配线密度的模式。成像设备有时候 包括传感器面板以及作为IC芯片的驱动电路单元，该传感器面板在 绝缘衬底上包含非单晶半导体开关元件以及转换元件和各种配线，其 中，驱动电路单元被布置在传感器面板中。于是，较高的配线密度将 增加驱动电路单元的电封装密度。因此，具有小像素间距的较高配线 密度将使得几乎不能够对驱动电路单元进行电封装。
于是，在布置预定行的初始化开关元件以及后续行的输出开关元 件从而成为对于相同驱动配线的连接的情况下，对于一个像素行仅一 个驱动配线将是合适的。然而，在这种模式下，将同时执行预定行的 初始化操作以及后续行的输出操作。因此，用于同时输出预定行和后 续行的被称为像素相加的输出操作模式例如将不再可行。也就是说， 仅在每一行上依次进行输出的输出操作模式是可行的，导致的问题是， 减少了选择输出操作模式的自由。
因此，在日本专利申请特开No.2007-104219中，例如，将输出 驱动配线拉出到传感器面板的第一侧，以提供输出驱动电路单元，以 及将初始化驱动配线拉出到第二侧，以提供初始化驱动电路单元，从
而传感器面板的第一侧和第二侧将转换单元夹在中间。通过这种配置， 每侧的驱动电路单元的电封装密度小于日本专利申请特开 No.2003-218339中的密度，从而减少驱动电路单元上的电封装负荷。 因此，可以防止降低选择输出操作模式的自由。

发明内容
然而，所谓的明暗现象(shading)偶尔出现在日本专利申请特 开No.2007-104219中的放射线成像设备中，导致的问题是，在列方向 上多个布置的每一信号配线的初始规则的模拟电信号输出变得不均
8匀，以及此后，所获得的图像(信号输出)的密度(density)变得不 均匀。产生这种明暗现象的情况而导致的问题是，出现将模拟电信号 转换为数字电信号的A/D转换器的动态范围的偏差，无法获取正确数 字图像数据，从而降低了图像质量。
鉴于上述问题而获得本发明。其目的在于，提供一种成像设备和 一种放射线成像系统，其能够对驱动电路单元进行简单电封装，确保 自由选择输出操作模式，以及在减少的明暗现象影响的情况下实现高 质量图像的获取。
本发明的成像设备包括转换单元，其包括在绝缘村底上以矩阵 被布置的多个像素，其中，所述像素包括转换元件，其具有至少两 个电极，以及将放射线或光转换为电信号；输出开关元件，其具有两 个主电极，所述两个主电极之一连接到所述转换元件的所述两个电极 之一，以用于输出电信号；和初始化开关元件，其具有两个主电极， 所述两个主电极之一连接到所述转换元件的两个电极之一 ，以用于对 所述转换元件进行初始化；第一驱动配线，其电连接到预定行中的像 素的输出开关元件的控制电极；第二驱动配线，其电连接到预定行中 的像素的初始化开关元件的控制电极；第三驱动配线，其电连接到与 所述预定行不同的另 一行中的像素的输出开关元件的控制电极；第四 驱动配线，其电连接到所述另 一 行中的像素的初始化开关元件的控制 电极；第一驱动电路单元，其沿着所述绝缘衬底的第一侧而被布置， 以及电连接到第一驱动配线和第二驱动配线；和第二驱动电路单元， 其沿着所述绝缘衬底的第二侧被布置，以及电连接到第三驱动配线和 第四驱动配线，所述绝缘衬底的第二侧被布置为与所述第一侧相对， 从而将所述转换单元夹在所述第一侧与所述第二侧之间。
此外，本发明的成像设备包括转换单元，其包括在绝缘衬底上 以矩阵被布置的多个像素，其中，所述像素包括转换元件，其具有 至少两个电极，以及将放射线或光转换为电信号；输出开关元件，其 具有两个主电极，所述两个主电极之一连接到所述转换元件的所述两 个电极之一，以用于执行输出操作，从而输出电信号；和初始化开关所述两个主电极之一连接到所述转换元件的两个电极之一，以用于进行初始化操作，从而对所述转换元件进行
初始化；第一驱动电路单元，其沿着所述绝缘衬底的第一侧而被布置，从而第 一驱动电路单元将用于执行所述输出操作的第 一输出驱动信号提供给预定行中的像素的输出开关元件的控制电极，以及将用于执行所述初始化操作的第一初始化驱动信号提供给预定行中像素的初始化开关元件的控制电极；和第二驱动电路单元，沿着所述绝缘衬底的第二侧而被布置，从而第二驱动电路单元将用于执行输出操作的第二输出驱动信号提供给与所述预定行不同的另 一行中的像素的输出开关元件的控制电极，以及将用于执行初始化操作的第二初始化驱动信号提供给与所述预定行不同的另 一行中的像素的初始化开关元件的控制电极，所述绝缘衬底的第二侧被布置为与所述第一侧相对，从而将所述转换单元夹在所述第一侧与所述第二侧之间。
本发明的放射线成像系统包括上述成像设备；和放射线生成单元，用于生成放射线，从而照射(impinge)到对象上，然后入射到所述转换元件中。本发明使得能够对驱动电路单元进行简单电封装，确保自由选择输出操作模式，以及在减少的明暗现象影响的情况下获取高质量图像。
结合附图从以下示例性实施例的描述，本发明的进一步的特征将变得清楚。


图1是示意性包括成像设备的本发明第一实施例的模式示图(pattern diagram )。
图2是例示与本发明第 一 实施例有关的成像设备的处理过程的流程图。
图3是示出与本发明第 一 实施例有关的成像设备的操作模式1下的驱动方法的时序图。
图4是示出与本发明第 一 实施例有关的成像设备的操作模式2下
10的驱动方法的时序图。
图5是示出与本发明第一实施例有关的成像设备的操作模式3下的驱动方法的时序图。
图6A和图6B是包括第一驱动电路单元的内部以及例示其驱动定时的本发明第一实施例的模式示图。
图7是例示与本发明第一实施例有关的成像设备中所包括的转换单元与各个驱动电路单元和读出电路单元之间的配线的模式示图。
图8是示意性包括与传统例子有关的成像设备的模式示图。
图9是例示与图8所示的传统例子有关的成像设备的暗信号(FPN输出)的特性示图。
图10是例示与本发明第二实施例有关的成像设备中所包括的转换单元与各个驱动电路单元和读出电路单元之间的配线的模式示图。
图IIA和图11B是例示包括第一驱动电路单元和第二驱动电路单元的内部的本发明第三实施例的模式示图。
图12是例示图IIA和图IIB所示的第一驱动电路单元和第二驱动电路单元的驱动定时的时序图。
图13是示意性包括转换单元中所包括的一个像素的本发明第四实施例的截面图。
图14是示意性包括放射线成像系统的本发明第五实施例的模式示图。
具体实施例方式
首先将描述明暗现象出现的原因。为了研究，将显示与日本专利申请特开No.2007-104219有关的成像设备。图8是示意性包括与曰本专利申请特开No.2007-104219有关的成像设备的模式示图。
该图8所示的放射线成像设备800被提供有输出驱动电路单元821和初始化驱动电路单元822，输出驱动电路单元821仅连接到输出驱动配线VgTl至VgT6，初始化驱动电路单元822 ^f又连接到初始化驱动配线VgRl至VgR6。对于以下描述，图8所示的读出电路单元830、传感器偏置电源840和初始化电源850的功能通常分别与读出电路单 元130、传感器偏置电源140和初始化电源150的功能相似，以及因 此，将省略关于它们的详细描述。
图8所示的放射线成像设备800连接到各个驱动电路单元821和 822，从而同一行中的输出开关元件的输出驱动配线和初始化开关元件 的初始化驱动配线具有相同的总配线长度。驱动电路单元被布置到转 换单元810的左边和右边，并通常连接到相同数量的驱动配线。输出 驱动电路单元包括这样的组件，以解决例如驱动电路单元的高封装密 度的制造问题。然而，图8所示的放射线成像设备800导致以下问题。
图9是例示图8所示的成像设备的的暗信号(FPN输出)的特性 示图。该图9的横坐标轴是列坐标，以及示出一行包括2156个像素的 情况。图9的纵坐标轴已经对来自读出电路单元830的暗信号(FPN 输出)进行了标准化。图9中的特性示图示出读出电路单元830的内 部的增益变化到1、 1.5和3的情况下的特性。如图9所示，通过改变 增益，暗信号变得更大。如果从当放射线照射时的输出信号减去这些 暗信号，则可以获得真正的输出信号(真正的图像信号)。
然而，如图9中增益为3的特性的情况所示，下侧的暗信号偏离 A/D转换器832的下侧的动态范围的情况导致的问题是，没有获得正 确图像信号。在图9中增益为1.5的情况下，暗信号在A/D转换器832 的动态范围内。然而，在输出驱动电路单元821的附近的输出开关元 件的坐标O处，暗信号近似为62 (AU)。也就是说，期望暗信号(偏 移输出)呈现出平坦特性，而没有图9中增益为1、 1.5和3的情况所 示的明暗现象。
动电流)的、情况下的、暗信号特性。在此情况下 如图9所示，暗信号 特性是平坦的。
图9示出在无明暗现象的情况下暗信号(FPN输出)电平近似 35 ( AU)。这是由读出电路单元830和A/D转换器832的基准电位 所确定的电平，并且，不是特别异常的。可以通过减法处理(补偿处理)来解决该情况。
通常，在暗状态下，有限暗电流也在转换元件中流动。波动取决 于该电流的所累积的电荷的数量而出现。这种波动在每一像素中随机 出现，并且被称为散粒噪声，它是因图像的粒度而引起的噪声。还出 现因开关元件的接通电阻以及信号配线和驱动配线的电阻值而引起的
热噪声(Johnson噪声)。这种噪声在每一像素中随机出现，类似于 上述散粒噪声。读出电路单元830中也出现随机噪声。图像的质量(图 像质量)根据因预放大器Al至A3中包括的晶体管(特别地，放大器 中的晶体管的初始级差分对)而引起的热噪声和1/f噪声而变化。A/D 转换器中的量化噪声将是随机噪声。也就是说，作为减少在转换元件 和开关元件中出现的所显现的噪声的单元，预放大器Al至A3的增益 增加。在发生过程中，各个部件中独立地出现噪声(例如散粒噪声和 热噪声)。由平方和的平方根来表示它们的总噪声量。
另一方面，信号量与读出电路单元830的预放大器Al至A3的 增益成比例。也就是说，如图9所示，在将增益设置为3的情况下， 例如，增益是设置为1.5的增益的两倍大，并且因此，信号量将是两 倍大。然而，由于在原理上读出电路单元830的噪声量将不为零，因 此总噪声量将并非两倍大。其原因是，预放大器Al至A3的后续级中 也存在生成随机噪声的噪声源。也就是说，在将增益设置为3的情况 下的S/N大于将增益设置为1.5的情况下的S/N。具体地说，为了减 少在荧光摄影(fluorography )的情况下连续拾取多页图像而在对象 (患者)上照射的放射线量，期望将读出电路单元830的预放大器Al 至A3的增益设置为较大。
然而，图9所示的暗信号特性包括在有关放射线成像设备800内 部具有大偏移输出的明暗现象特性。因此，在较大增益的情况下，偏 移输出明暗现象可能偏离A/D转换器的动态范围。因此，对于荧光摄 影，偶尔可能不允许将增益设置得较大。也就是说，图8所示的放射 线成像设备800无法拾取具有良好S/N比率的X射线图像，导致的问 题是，不能够减少在对象(患者)上照射的放射线量。
13此后，以下将描述图9所示的暗信号的明暗现象的原因。 首先，将仅考虑输出开关元件的输出操作。每次当在接通电位(高 电位)与关断电位(低电位)之间切换驱动信号时，该电位变化分
变成连接的节点。虽然电流在输出开关元件中流动，但上述节点停留 在特定恒定电位。然而，当没有电流流动时，通过栅极电容在没有电 流在上述节点处流动时保持电位变化分量。当接下来(也就是说，后 续帧)电流在输出开关元件中流动时，这种电位变化分量将基本上被 读出为暗偏移信号。然而，在此情况下，当在后续帧中电流在输出开 关元件中流动时，因接通电位而引起的电位变化分量以及因关断电位 而引起的电位变化分量彼此相消，导致没有偏移输出。也就是说，如 果无论电流是否流动，到达输出开关元件的输出驱动信号都是相似的 矩形波，则认为没有生成偏移输出(不管距输出驱动电路单元821的 距离如何)。也就是说，如果仅输出开关元件受驱动，但初始化开关 元件不受驱动，则在如图9所示的偏移输出中不出现明暗现象。
接下来，将考虑既驱动输出开关元件又驱动初始化开关元件的情 况。在此情况下，电流在后续初始化开关元件中流动，并且由此，当 输出开关元件关断时流入的上述节点中所保留的电信号(电荷)是停 止的，并且将决不^皮读出。此后，当初始化开关元件关断时流入的电 信号(电荷)被保留在上述节点中，并且将当在后续帧中电流在输出 开关元件中流动时而被读出。基于该原理，当在沿着转换单元810的 左侧定位的输出驱动电路单元821附近的像素的初始化开关元件中没 有电流流动时，从沿着转换单元810的右侧定位的远距初始化驱动电 路单元822提供脉冲波形(下降)，并且因此，脉沖波形(下降)将 损失尖锐性(sharpness)。另一方面，当电流在有关像素的输出开关 元件中流动时，从附近的输出驱动电路单元821提供脉冲波形(上升)， 并且因此，矩形波是尖锐的。
通过栅极电容流入的电荷量取决于驱动信号的脉冲波形，并且因 此，不影响缺少尖锐性的波形。相应地，位于转换单元810的左边的
14像素将显著受输出开关元件的驱动信号的上升脉冲所影响，并且将是
在"+"侧的暗信号。另一方面，与之对照，位于转换单元810的右 边的像素的暗信号主要受初始化开关元件的驱动信号的下降脉沖所影 响，并且将是在"-"侧的暗信号。转换单元810中心附近的像素中的 暗信号将被抵消，以变为平衡的暗信号。
因控制输出开关元件的输出驱动配线的驱动信号的信号波形与 控制初始化开关元件的初始化驱动配线的驱动信号的信号波形之间的 差而导致图9中的暗信号(偏移输出)特性中的明暗现象。更具体地 说，其原因在于，当驱动信号电位变化时(例如在下降和上升之一的 情况下)，流入使得输出开关元件和初始化开关元件变成连接的节点 的电位变化分量(电荷)根据行方向而不同。
施加到这些驱动配线的驱动信号的信号波形取决于驱动配线的 电阻值以及开关元件的电极间电容，并且对于在此的实施例，取决于 TFT的栅极电极(G)与漏极电极(D)和源极电极(S)中的一个之 间的寄生电容(Cgs， Cgd)。因驱动配线的材料、它们的配线宽度以 及膜厚度而产生驱动配线的电阻。随着电阻值越小，信号波形的尖锐 性的减少就越小。随着开关元件的电极间电容越小，信号波形的尖锐 性的减少也越小。信号波形的尖锐性的减少还参照上升特性的下降特 性以及与配线长度有关的时间延迟。
放射线成像设备的有效像素区域通常符合于普通伦琴膜。半切割 (half-cut)尺寸将是大的，近似为35cm x 43cm的尺寸。拾取人类胸 部区域的图像需要这样的尺寸。西方人的形体尺寸大于日本人的形体 尺寸。实现了具有43 cm x 43 cm有效像素区域的放射线成像设备， 用于实际使用。作为转换元件的这种大放射线成像设备的主要材料是 非单晶半导体材料(例如非晶硒和非晶硅)。在绝缘衬底(例如玻璃
衬底)上形成主要以非单晶半导体材料(例如非晶硅)作为主要材料 制成的薄膜晶体管(TFT)，从而用作输出开关元件和初始化开关元 件。例如铝、钼、铬和钽的材料主要用作TFT驱动配线的材料。
在这种大放射线成像设备的情况下，驱动TFT的驱动配线的长度不小于43cm，并且极其大。必要的是，驱动配线的电阻值将变高。 通常，以单晶半导体材料制成的光学传感器(例如单晶硅CMOS传感 器、MOS传感器和CCD)受限于晶片尺寸。因此，不可能例如通过 一个晶片制造43 cm x 43 cm的大传感器。通常，在放射线成像设备 包括以单晶半导体晶片制成的传感器的情况下，考虑执行以下操作之 一通过收缩光学系统以小型芯片进行图像形成，以及进行设计以通 过排列多个小型芯片来获得扩展的面积。
然而，开关元件的配线长度短于具有以非单晶半导体材料制成的 开关元件的放射线成像设备的开关元件的配线长度，并且配线的电阻 值小于具有以非单晶半导体材料制成的开关元件的放射线成像设备的 配线的电阻值。通常，已知单晶硅的迁移率比非单晶半导体(例如非 晶硅)大近似二位数到三位数。在以非单晶半导体材料制成的开关元 件和例如MOS晶体管的开关元件包括与单晶半导体材料(例如单晶 硅)等效的特性的情况下，可以使得沟道尺寸小。因此，可以使得以 单晶半导体制成的开关元件的电极间电容极其小于以非单晶半导体制 成的开关元件(例如以非晶硅制成的TFT)的电极间电容。在工艺精 度规则方面，单晶半导体通常高于例如以非晶硅制成的非单晶半导体。 因此，可以通过自对准来形成沟道，并且可以使得电极间电容小。
通常，成像元件的尺寸在以单晶半导体制成的传感器中是小的。 因此，栅极配线短，并且电阻值小。此外，由于大的迁移率，故开关 元件的尺寸可以显著小于以非单晶半导体制成的开关元件的尺寸。因 此，栅极配线的寄生电极间电容小。因此，在以单晶半导体制成的传 感器的图9中所示的暗信号(偏移)中几乎不出现明暗现象。偶然出 现的影响小。也就是说，上述问题可能是具有以非单晶半导体制成的 开关元件(例如非晶硅TFT)的放射线成像设备特有的问题。也就是 说，在大面积放射线成像设备包括能够通过变更(diverting)处理技 术来扩展面积的薄膜半导体(例如非晶硅TFT)的情况下，出现上述 问题。
本发明的发明人发现，因暗信号(偏移)中出现的明暗现象而导
16致放射线成像设备800中出现的所获得的图像中的密度(信号输出) 不均匀性(也就是所谓的明暗现象)。作为深刻检查的结果，本发明 的发明人发现，包括下面将要描述的实施例的本发明可以解决因暗信 号(偏移)中的明暗现象而引起的图像中出现的明暗现象。 (第一实施例)
以下将通过附图描述本发明第一实施例。图l是示意性包括成像 设备的本发明第一实施例的模式示图。
如图1所示，放射线成像设备100包括转换单元110、第一驱 动电路单元121和第二驱动电路单元122、读出电路单元130、传感器 偏置电源140、初始化电源150、控制单元160、模式选择单元170。
转换单元110被形成为包括多个像素lll，所述多个像素lll 以二维矩阵被布置在绝缘衬底上(图1所示的玻璃衬底10上)。 一个 像素lll被形成为包括一个转换元件(S11至S63之一)、 一个输 出开关元件(TT11至TT63之一)、 一个初始化开关元件(TR11至 TR63之一)。为了方便，在图1中的转换单元110中示出像素111 的总共六行x三列的18个像素的部分。然而，自然地，可以以二维 矩阵布置更多的像素111,并且形成更多的像素111。
转换元件Sll至S63将入射放射线和入射光之一转换为电荷。输 出开关元件TT11至TT63将基于由各个转换元件Sll至S63转换的 电荷的电信号输出到^^素111外部。初始化开关元件TR11至TR63 对各个转换元件sil至S63进行初始化。对于输出开关元件和初始化 开关元件，使用以非单晶半导体(例如非晶硅)制成的TFT (薄膜晶 体管)。
作为每一输出开关元件(TT11至TT63之一)的两个主电极之 一的漏极电极电连接到每一转换元件(Sll至S63之一)的电极之一。 每一初始化开关元件(TR11至TR63之一 )的漏极电极连接到每一转 换元件(S11至S63之一)的电极之一。每一转换元件(S11至S63 之一)的另一电极电连接到偏置配线140。通过偏置配线141将偏置 电压Vs从传感器偏置电源140施加到每一转换元件。作为每一输出
17开关元件(TT11至TT63之一)的两个主电极的另一主电极的源极电 极连接到每一信号配线(Sigl至Sig3之一 )。此外，作为每一初始化 开关元件(TRll至TR63之一)的两个主电才及的另一主电极的源才及电 才及电连接到初始化电压配线152。
放射线成像设备100被提供有输出驱动配线VgTl至VgT6，其 电连接作为行方向上的各个像素111中的输出开关元件TT11至TT63 的控制电极的栅极电极。放射线成像设备100被提供有初始化驱动配 线VgRl至VgR6，其电连接行方向上的各个像素111中的初始化开 关元件TR11至TR63的栅极电极。
在输出驱动配线VgTl至VgT6之中，输出驱动配线VgTl、VgT3 和VgT5电连接到第一驱动电路单元121，以及输出驱动配线VgT2、 VgT4和VgT6电连接到第二驱动电路单元122。在初始化驱动配线 VgRl至VgR6之中，初始化驱动配线VgRl、 VgR3和VgR5电连接 到第一驱动电路单元121，以及初始化驱动配线VgR2、 VgR4和VgR6 电连接到第二驱动电路单元122。
将以普通方式考虑图1所示的输出驱动配线VgTl至VgT6和初 始4匕驱动配线VgRl至VgR6。
例如，在奇数n的情况下，并且在电连接到第n行输出开关元件 的输出驱动配线是第一驱动配线的情况下，在图l所示的例子中，第 一驱动配线将是输出驱动配线VgTl、 VgT3和VgT5。在奇数n的情 况下，并且在电连接到第n行输出开关元件的初始化驱动配线是第二 驱动配线的情况下，在图l所示的例子中，第二驱动配线将是初始化 驱动配线VgRl、 VgR3和VgR5。在本实施例中，在本申请的本发明 中，多个第n行像素与预定行的多个像素对应。相似地，在奇数n的 情况下，并且在电连接到第n+l行输出开关元件的输出驱动配线是第 三驱动配线的情况下，在图l所示的例子中，第三驱动配线将是输出 驱动配线VgT2、 VgT4和VgT6。在奇数n的情况下，并且在电连接 到第n+l行初始化开关元件的初始化驱动配线是第四驱动配线的情况 下，在图l所示的例子中，第四驱动配线将是初始化驱动配线VgR2、VgR4和VgR6。在本实施例中，在本发明中，多个第n+l行^象素和与 预定行不同的另一行上的多个像素对应。在此情况下，第一驱动电路 单元121将电连接到第一驱动配线和第二驱动配线。第二驱动电路单 元122将电连接到第三驱动配线和第四驱动配线。
第一驱动电路单元121沿着作为绝缘衬底的玻璃衬底10的第一 侧(图l中的例子中的左侧)而被布置。另一方面，第二驱动电路单 元122沿着玻璃村底10的第二侧(图1中的例子中的右侧)而被布置， 玻璃衬底10的第二侧被布置为与第一侧相对，从而将转换单元110 夹在所述第一侧与所述第二侧之间。基于来自控制单元160的控制信 号，第一驱动电路单元121在预定定时向第一驱动配线提供输出驱动 信号，并且在预定定时向第二驱动配线提供初始化驱动信号。在本实 施例中，在本发明中，从第一驱动电路单元121提供的输出驱动信号 和初始化驱动信号分别与第 一输出驱动信号和第 一初始化驱动信号对 应。基于来自控制单元160的控制信号，第二驱动电路单元122在预 定定时向第三驱动配线提供输出驱动信号，并且在预定定时向第四驱 动配线提供初始化驱动信号。在本实施例中，在本发明中，从第二驱 动电路单元122提供的输出驱动信号和初始化驱动信号分别与第二输 出驱动信号和第二初始化驱动信号对应。
读出电路单元(信号处理电路单元)130通过各个信号配线Sigl 至Sig3读取从各个输出开关元件TT11至TT63输出的电信号。读出 电路单元130主要包括预放大器A1至A3、抽样和保持电路SH、 模拟复用器緩沖放大器131和A/D转换器132。读出电路单元130的 各个信号配线Sigl至Sig3分别电连接到预放大器Al至A3的输入。 各个预放大器Al至A3可以例如通过来自控制单元160的RC信号而 将各个配线Sigl至Sig3的电位复位为GND。
如上所述，传感器偏置电源140通过偏置配线141将偏置电压 Vs施加到各个转换元件Sll至S63的另一电极。
在对各个转换元件sil至S63进行初始化时，初始化电源150通 过初始化电压配线152向各个初始化开关元件TR11至TR63的源极电极提供刷新电压Vr和复位电压(GND)之一。基于来自控制单元 160的控制信号而对初始化电源150的开关151进行切换，从而向各 个初始化开关元件TRll至TR63提供刷新电压Vr和复位电压(GND ) 之一。由此，各个转换元件S11至S63的电荷经受刷新和复位之一， 从而对各个转换元件Sll至S63进行初始化。
动。具体地说，本实施例的控制单元160根据由放射线成l象设备100 的模式选择单元170所选择的操作模式而独立地控制第一驱动电路单 元121和笫二驱动电路单元122。在对各个转换元件Sll至S63进行 初始化时，控制单元160驱动各个初始化开关元件TRll至TR63，以 使得初始化电源150向各个转换元件Sll至S63的另一电极提供刷新 电压Vr和复位电压(GND)之一。
模式选择单元170基于来自用户的操作输入而在多种操作模式之 中选择例如一种操作模式。
本实施例的放射线成像设备100连接到各个驱动电路单元，从而 输出开关元件的输出驱动配线的电阻值近似等于同一行的像素中的初 始化开关元件的初始化驱动配线的电阻值。也就是"i兌，各个驱动配线 连接到各个驱动电路单元，从而在各个像素中，用于连接输出开关元
驱动配线的长度。例如，从第一驱动电路单元121直到用于连接与转 换元件S13对应的输出开关元件TT13的位置的输出驱动配线VgTl 的长度近似等于初始化驱动配线VgRl直到用于连接初始化开关元件 TR13的位置的长度。由此，因初始化驱动信号的下降而产生的电位 变化分量近似等于因输出驱动信号的上升而产生的电位变化分量。因 此，可以减少因暗信号(偏移)的明暗现象而引起的所获得的图像的 明暗现象。驱动电路单元被布置在转换单元110的左右相对位置，并 且近似相同数量的驱动配线连接至驱动电路单元。包括并且布置这样 的部件，并且由此，目的是緩和各个驱动电路单元的连接间距。因此， 在本实施例中，可以同时实现緩和因暗信号(偏移)的明暗现象而引
20起的所获得的图像的明暗现象并且緩和各个驱动电路单元的连接间 距。
接下来，将描述放射线成像设备100的具体操作。 图2是例示与本发明第一实施例有关的成像设备的处理过程的流 程图。图2所示的例子示出了作为可由模式选择单元170选择的操作 模式的操作模式1至操作模式3的情况。本实施例的放射线成像设备 100包括在垂直扫描方向上具有不同分辨率和扫描速度的多种操作才莫 式(对于本实施例，三种操作模式)。模式选择单元170在这三种操 作模式之中选择并且设置与在垂直扫描方向中的分辨率以及扫描速度 有关的操作模式。
首先，在步骤S201,控制单元160等待，直到用户执行与操作
模式有关的操作和输入。
此后，在步骤S202，当用户执行与操作模式有关的操作和输入， 从而模式选择单元170选择操作模式时，控制单元160确定所选择的 操作模式是何种模式。
在作为在步骤S202中的确定的结果，所选择的操作模式是操作 模式1的情况下，控制单元160控制第一驱动电路单元121和第二驱 动电路单元122，并且在步骤S203中执行操作模式1，从而各个输出 驱动配线和各个初始化驱动配线逐一经受垂直扫描。
在该步骤S203的情况下，具体地说，控制单元160使得电流在 预定行的输出开关元件中流动，从而将与对应转换元件的电荷对应的 电信号输出到读出电路单元130，此后，4吏得电流在同一4亍的初始化 开关元件中流动。例如，优选地，使得电流从输出驱动配线VgTl通 过初始化驱动配线VgRl、通过输出驱动配线VgT2、通过初始化驱动 配线VgT2、通过输出驱动配线VgT3等等到初始化驱动配线VgR3而 在各个开关元件中流动。由于各个输出驱动配线和各个初始化驱动配 线逐一经受垂直扫描，因此该操作模式1是具有高分辨率和慢扫描速 度的操作模式。
在作为在步骤S202中的确定的结果，所选择的操作模式是操作模式2的情况下，控制单元160控制第一驱动电路单元121和第二驱 动电路单元122，并且在步骤S204中执行操作模式2，从而各个输出 驱动配线中的两个和各个初始化驱动配线中的两个同时经受垂直扫 描。
在该步骤S204的情况下，控制单元160使得电流在连接到输出 开关元件的第一行输出驱动配线VgTl和第二行输出驱动配线VgT2 中同时流动，从而进行控制，以将基于两行的对应转换元件的电荷的 电信号读出到读出电路单元130。此后，控制单元160使得电流在连 接到初始化开关元件的笫一行初始化驱动配线VgRl和笫二行初始化 驱动配线VgR2中同时流动，从而进行控制，以将对应两行的转换元 件初始化。由于各个输出驱动配线中的两个以及各个初始化驱动配线 中的两个同时经受垂直扫描，因此该操作模式2是具有中等分辨率和 中等扫描速度的操作模式。
在作为在步骤S202中的确定的结果，所选择的操作模式是操作 模式3的情况下，控制单元160控制第一驱动电路单元121和第二驱 动电路单元122，并且在步骤S205中执行操作才莫式3，从而各个输出 驱动配线中的四个和各个初始化驱动配线中的四个同时经受垂直扫 描。
在该步骤S205的情况下，具体地说，控制单元160使得电流在 连接到输出开关元件的第一行输出驱动配线VgTl至第四行输出驱动 配线VgT4中同时流动，从而进行控制，以将与四行的对应转换元件 的电荷对应的电信号读出到读出电路单元130。此后，控制单元160 使得电流在第一行初始化驱动配线VgRl至第四行初始化驱动配线 VgR4中同时流动，从而进行控制，以将对应四行的转换元件初始化。
时经受垂直扫描，因此该操作模式3是具有低分辨率和快扫描速度的 操作模式。
因此，控制单元160分别控制第一驱动电路单元121和第二驱动 电路单元122，从而至少对于由模式选择单元170所选择的每种操作模式，同时达成电连接的驱动配线的数量是不同的。
此后，将通过图3至图5描述操作模式1至操作模式3中放射线 成像设备100中所包括的单元的具体操作。
图3是示出与本发明第 一实施例有关的成像设备的操作模式1下 的驱动方法的时序图。
如上所述，当模式选择单元170选择操作模式1时，控制单元160 控制第一驱动电路单元121和第二驱动电路单元122，从而各个输出 驱动配线和各个初始化驱动配线逐一经受垂直扫描。
首先，在图3所示的时段[11期间，控制单元160控制例如将在下 面描述的图14所示的X射线生成单元(放射线生成单元)6050，以 及用类似脉冲的X射线6051照射到对象6060上。由此，透射通过对 象6060的X射线到达转换单元110。在各个转换元件Sll至S63中累 积与入射X射线对应的电信号(电荷)。
此后，在时段[2期间，控制单元160例如向读出电路单元130 提供RC信号(复位信号)，并且由此，将各个信号配线Sigl至Sig3 的电位设置为GND电位，并且复位预放大器Al至A3的积分电容。
此后，在时段[3期间，控制单元160控制第一驱动电路单元121 将输出驱动信号施加到连接到第一行输出开关元件TT11至TT13的 栅极电极的第一行输出驱动配线VgTl。由此，由读出电路单元130 通过各个信号配线Sigl至Sig3并行读出与第 一行转换元件Sll至S13 中所累积的电荷对应的电信号。
此后，例如，在时段[4]期间，控制单元160向读出电路单元130 提供SH信号(抽样和保持信号)。由此，由读出电路单元130读出 的与第一行转换元件sil至S13对应的并行电信号在抽样和保持电路 SH以及模拟复用器緩冲放大器131中经受采样，并且被转换为串行 模拟信号。
此后，在时段[5期间，控制单元160再次向读出电路单元130 提供RC信号，从而复位预放大器Al至A3的积分电容，并且将各个 信号配线的电位同时设置为GND，从而电流在第一行初始化开关元件TRll至TR13中流动。同时，控制单元160使得初始化电源150通过 初始化电压配线152向各个初始化开关元件提供刷新电压Vr，由此控 制并且刷新第一行转换元件Sll至S13。在此情况下，在单独电极(一 个电极)侧以电位Vr来刷新第一行转换元件Sll至S13。
此后，在时段[6期间，在提供RC信号并且电流在第一行初始化 开关元件中流动的状态下，控制单元160使得初始化电源150通过初 始化电压配线152提供复位电压(GND)。由此，每一转换元件的单 独电极侧的电位达到GND电位，从而使得能够进行对于入射X射线 电信号(电荷)的转换操作。
此后，在时段[7]期间，控制单元160进行控制，从而没有电流在 第一行初始化开关元件TR11至TR13中流动。由此，保留每一转换 元件的电场，从而能够准备对于入射X射线电信号(电荷)的转换操 作。时段[7]也是在信号配线的电位因为驱动配线和信号配线的耦合电 容而波动的情况下为了减緩电位以便准备下一电信号(电荷)的输出 而提供的时段，在该时段期间，在操作中，没有电流在第一行初始化 开关元件TR11至TR13中流动。
时段[3至时段[7]所示的输出操作和刷新操作在驱动配线的所有 行上逐一 (基于单个行)经受扫描。由此，可以读出整个转换单元110 的各个转换元件sil至S63的电信号(电荷)。
通过该操作模式l，如图3所示，控制单元160控制第一驱动电 路单元121以在不同定时向输出驱动配线VgTl (第一驱动配线)和 初始化驱动配线VgRl (第二驱动配线)提供驱动信号。控制单元160 控制第二驱动电路单元122以在不同定时向输出驱动配线VgT2 (第 三驱动配线)和初始化驱动配线VgR2 (第四驱动配线)提供驱动信 号。
控制单元160控制第一驱动电路单元121和第二驱动电路单元 122以在不同定时向输出驱动配线VgTl (第一驱动配线)和输出驱动 配线VgT2 (第三驱动配线)提供驱动信号。控制单元160控制第一 驱动电路单元121和第二驱动电路单元122以在不同定时向初始化驱动配线VgRl (第二驱动配线)和初始化驱动配线VgR2 (第四驱动配 线)提供驱动信号。
特别地，该操作模式1的分辨率在这三种操作模式中是最高的。 另一方面，由于所有驱动配线被逐一扫描，因此，就速度来说，扫描 需要时间。
图4是示出与本发明第一实施例有关的成像设备的操作模式2下 的驱动方法的时序图。
如上所述，当模式选择单元170选择操作模式2时，控制单元160 控制第一驱动电路单元121和第二驱动电路单元122,从而每次每两 个输出驱动配线以及每次每两个初始化驱动配线经受垂直扫描。
首先，在图4所示的时段[1期间，控制单元160控制例如将在下 面描述的图14所示的X射线生成单元(》文射线生成单元)6050，以 及用类似脉冲的X射线6051照射到对象6060上。由此，透射通过对 象6060的X射线到达转换单元110。在各个转换元件Sll至S63中累 积与入射X射线对应的电信号(电荷)。
此后，在时段[2]期间，控制单元160例如向读出电路单元130 提供RC信号(复位信号)，并且由此，将各个信号配线Sigl至Sig3 的电位复位为GND电位。
此后，在时段[3]期间，控制单元160控制第一驱动电路单元121 和第二驱动电路单元122将输出驱动信号同时施加到第 一行输出驱动 配线VgTl和第二行输出驱动配线VgT2。第一行输出驱动配线VgTl 连接到第一行输出开关元件TT11至TT13的栅极电极，第二行输出 驱动配线VgT2连接到第二行输出开关元件TT21至TT23的栅极电 极。由此，由读出电路单元130通过各个信号配线Sigl至Sig3读出 第一行转换元件Sll至S13和第二行转换元件S21至S23中累积的电 信号(电荷)。在此情况下，由读出电路单元130叠加并且读出转换 元件Sll和S21、转换元件S12和S22以及转换元件S13和S23的各 个组中的各个电信号(电荷)。
此后，例如，在时段[4]期间，控制单元160向读出电路单元130提供SH信号(抽样和保持信号)。由此，由读出电路单元130叠加 并且读出的电信号(电荷)在抽样和保持电路SH以及^=莫拟复用器緩 冲放大器131中经受采样，并且被转换为串行模拟信号。
此后，在时段[5]期间，控制单元160再次向读出电路单元130 提供RC信号，从而复位预放大器A1至A3的积分电容，并且将各个 信号配线的电位同时复位为GND，从而电流在第一行初始化开关元件 和第二行初始化开关元件中同时流动。同时，控制单元160使得初始 化电源150通过初始化电压配线152向各个初始化开关元件提供刷新 电压Vr，由此控制并且刷新第一行和第二行转换元件Sll至S23。在 此情况下，在单独电极侧以电位Vr来刷新第一行和第二行转换元件 Sll至S23。
此后，在时段[6期间，在提供RC信号并且电流在第一行初始化 开关元件和第二行初始化开关元件中流动的状态下，控制单元160使 得初始化电源150通过初始化电压配线152提供复位电压(GND)。 由此，每一转换元件的单独电极侧达到GND电位，从而使得能够进 行对于入射X射线电信号(电荷)的转换操作。
此后，在时l殳[7]期间，控制单元160进行控制，从而没有电流在 第一行和第二行初始化开关元件TR11至TR23中流动。由此，保留 每一转换元件的电场，从而能够准备对于入射X射线电信号(电荷) 的转换操作。时段[7]也是在信号配线的电位因为驱动配线和信号配线 的耦合电容而波动的情况下为了减緩电位以便准备下一电信号的输出 而提供的时段，在该时段期间，在操作中，没有电流在第一行和第二 行初始化开关元件TR11至TR23中流动。
时段[3至时段[7]所示的输出操作和刷新操作对于驱动配线的所 有行每次每两个(每两行)经受扫描。由此，可以读出整个转换单元 110的各个转换元件Sll至S63的电信号(电荷)。
在该操作模式2中，如图4所示，控制单元160控制第一驱动电 路单元121在不同定时向输出驱动配线VgTl (第一驱动配线)和初 始化驱动配线VgRl (第二驱动配线)提供驱动信号。控制单元160
26控制第二驱动电路单元122在不同定时向输出驱动配线VgT2 (第三 驱动配线)和初始化驱动配线VgR2 (第四驱动配线)提供驱动信号。
此外，控制单元160控制第一驱动电路单元121和第二驱动电路 单元122在相同定时向输出驱动配线VgTl (第一驱动配线)和输出 驱动配线VgT2 (第三驱动配线)提供驱动信号。控制单元160控制 第一驱动电路单元121和第二驱动电路单元122在相同定时向初始化 驱动配线VgRl (第二驱动配线)和初始化驱动配线VgR2 (第四驱动 配线)提供驱动信号。
由于当每次扫描每两个驱动配线时分辨率或多或少地减少，因此 该操作模式2劣于操作模式1，但由于信号电平上升，因此在SNR方 面优于操作模式1，从而通过将所需时间减少一半来提高了扫描速度。
图5是示出与本发明第 一实施例有关的成像设备的操作模式3下 的驱动方法的时序图。在图5中，为了方便还描述了图1中未示出的 输出驱动配线VgT7和VgT8以及初始化驱动配线VgR7和VgR8的 定时。
如上所述，当模式选择单元170选择操作模式3时，控制单元160 控制第一驱动电路单元121和第二驱动电路单元122，从而每次每四 个输出驱动配线以及每次每四个初始化驱动配线经受垂直扫描。
首先，在图5所示的时段[1I期间，控制单元160控制例如将在下 面描述的图14所示的X射线生成单元(i丈射线生成单元)6050,以 及用类似脉沖的X射线6051照射到对象6060上。由此，透射通过对 象6060的X射线到达转换单元110。在各个转换元件Sll至S63中累 积与入射X射线对应的电信号(电荷)。
此后，在时段[2]期间，控制单元160例如向读出电路单元130 提供RC信号(复位信号)，并且由此，将各个信号配线Sigl至Sig3 的电4立复4立为GND电4立。
此后，在时段[3期间，控制单元160控制第一驱动电路单元121 和第二驱动电路单元122将输出驱动信号同时施加到第 一行输出驱动 配线和第三行输出驱动配线以及第二行输出驱动配线和第四行输出驱动配线。由此，由读出电路单元130通过各个信号配线Sigl至Sig3 并行读出基于第一行转换元件至第四行转换元件Sll至S43中所累积 的电荷的电信号。在此情况下，由读出电路单元130叠加并且读出转 换元件Sll至S41、转换元件S12至S42和转换元件S13至S43的各 个组中的各个电信号。
此后，例如，在时段4期间，控制单元160向读出电路单元130 提供SH信号(抽样和保持信号)。由此，由读出电路单元130叠加 并且读出的电信号(电荷)在抽样和保持电路SH以及模拟复用器緩 冲放大器131中经受采样，并且被转换为串行模拟信号。
此后，在时段[5期间，控制单元160再次向读出电路单元130 提供RC信号，从而复位预放大器Al至A3的积分电容，并且将各个 信号配线的电位同时设置为GND，从而电流在第一行初始化开关元件 至第四行初始化开关元件中同时流动。同时，控制单元160使得初始 化电源150通过初始化电压配线152向各个初始化开关元件提供刷新 电压Vr，由此控制并且刷新第一行转换元件至第四行转换元件Sll 至S43。在此情况下，在单独电极侧以电位Vr来刷新第一行转换元件 至第四行转换元件Sll至S43。
此后，在时段[6]期间，在提供RC信号并且电流在第一行初始化 开关元件至第四行初始化开关元件中流动的状态下，控制单元160使 得初始化电源150通过初始化电压配线152提供复位电压(GND)。 由此，每一转换元件的单独电极侧达到GND电位，从而使得能够进 行对于入射X射线电信号(电荷)的转换操作。
此后，在时段[7]期间，控制单元160进行控制，从而没有电流在 第一行初始化开关元件至第四行初始化开关元件TR11至TR43中流 动。由此，保留每一转换元件的电场，从而能够准备对于入射X射线 电信号(电荷)的转换操作。
时段[3]至时段[7]所示的输出操作和刷新操作对于驱动配线的所 有行每次每四个(每四行)经受扫描。由此，可以读出整个转换单元 IIO的各个转换元件的电信号(电荷)。由于当 一次扫描每四个驱动配线时分辨率进一步减少，因此该操
作模式3劣于操作模式1和2，但由于信号电平进一步上升，因此在 SNR方面优于操作模式1和2。关于扫描速度，与操作模式l相比， 所需时间将减少到四分之一，从而进一步提高速度。
接下来，将描述第一驱动电路单元121和第二驱动电路单元122 中包括的内部及其驱动定时。
图6A和图6B是包括第一驱动电路单元的内部并且例示其驱动 定时的本发明第一实施例的模式示图。为了方便，图6A和图6B示出 第一驱动电路单元121。第二驱动电路单元122同样是类似的。
如图6A所示，第一驱动电路单元121包括D触发器(1211a至 1211d)以及AND门(1212a至1212d )。第一驱动电路单元121受 控于控制单元160所提供的SIN信号(开始脉沖信号)、SCLK信号 (移位时钟信号)和ENB信号(使能信号)。图6B示出图6A所示 的第一驱动电路单元121的驱动定时。
在第一驱动电路单元121和第二驱动电路单元122包括图6A所 示的移位寄存器的情况下，控制单元160例如向各个驱动电路单元提 供不同的SIN信号、SCLK信号和ENB信号。
图7是例示与本发明第一实施例有关的成像设备中所包括的转换 单元与各个驱动电路单元和读出电路单元之间的配线的模式示图。在 图7中，示出作为绝缘衬底的玻璃衬底10。在该玻璃村底10上形成 转换单元110和各个配线。
如图7所示，以例如IC制成的多个第一驱动电路单元121沿着 玻璃衬底10的左侧(第一侧)而被布置。第一驱动电路单元121被安 装在以例如作为主要材料的聚酰亚胺(polyimide)制成的柔性基板 (base)(柔性配线板)701上。以例如IC制成的多个第二驱动电路 单元122沿着玻璃衬底IO的右侧(第二侧)而被布置。第二驱动电路 单元122被安装在以例如作为主要材料的聚酰亚胺制成的柔性基板 702上。
以例如IC制成的多个读出电路单元130沿着玻璃衬底10的上侧
29而被布置。读出电路单元130被安装在以例如作为主要材料的聚酰亚 胺制成的柔性基板703上。
各个基板701至703分别包括第一驱动电路单元121、第二驱 动电路单元122、读出电路单元130和用于使得在玻璃衬底IO上的各 个类型的配线进行连接的配线(尽管在附图中未示出)。
在玻璃衬底10上形成驱动配线704、驱动配线705和信号配线 706，在此，驱动配线704使得转换单元110与第一驱动电路单元121 连接；驱动配线705使得转换单元110与第二驱动电路单元122连接； 信号配线706使得转换单元110与读出电路单元130连接。在外观上， 驱动配线704^皮示出为在驱动配线704的配线单元704a中是弯曲的。 由于转换单元no的像素间距不同于第一驱动电路单元121的连接间 距，因此弯曲区域要进行间距转换。驱动配线705的配线单元705a 以及信号配线706的配线单元706a同样是类似的。位置707被示出位 于在垂直方向的中心附近形成转换单元110的区域中。
以正常半导体工艺来形成第一驱动电路单元121、第二驱动电路 单元122和读出电路单元130。在放射线成像设备100被应用作为X 射线成像设备以用于医疗使用的情况下，为了拾取对象的胸部区域的 图像，转换单元110需要近似40平方厘米的成像区域。在此情况下， 基本上以例如多个IC来形成第一驱动电路单元121、第二驱动电路单 元122和读出电路单元130,如图7所示。从例如以CMOS工艺制造 的半导体晶片获得大量的这些组件。
对于图7所示的放射线成像设备IOO，仅沿着玻璃衬底10的一侧 形成读出电路单元130，并且因此，读出电路单元130在成本方面是 有利的。在读出电路单元130中，期望预放大器(Al至A3)连接到 各个信号配线，如图1所示。为了减少通过各个信号配线连接到转换 单元110的每一列像素的预放大器(A1至A3)的噪声，期望有关预 放大器初始级差分对中所包括的晶体管的尺寸是大的。然而，在此情 况下，读出电路单元130中所包括的IC芯片面积变大，从而增加了 制造成本。所消耗的功率变大。如图7所示，仅沿着玻璃衬底10的一侧形成读出电路单元130， 从而仅将信号配线拉到有关侧。由此，有利地减少了制造成本，从而 可以显著减轻所消耗的功率。仅沿着玻璃衬底10的一侧形成读出电路 单元130并且减少读出电路单元130的数量可以减少对于例如一个单 位中所包括的并连接到后续级的存储器的包含，从而减少次生成本， 并且减少所消耗的功率，并且节省设备重量。
如图7所示，不沿着玻璃衬底10的下侧形成读出电路单元130。 因此，转换单元110可以被布置直到玻璃衬底10的下侧附近。因此， 在例如乳房X射线照相术中，在通过将放射线成像设备100的成像区 域推到胸部以下而对图像进行拾取的情况下，成像区域可以特别地广 泛地覆盖胸部的肺部区侧。
第一行输出驱动配线VgTl连接到图7中的第一驱动电路单元 121，以及第一行初始化驱动配线VgRl类似地连接其下一级，如图1 所示。第三行输出驱动配线VgT3连接到第一驱动电路单元121的下 一级，第三行初始化驱动配线VgR3类似地连接到其下一级。因此， 第一驱动电路单元121连接到与奇数编号的行对应的两个驱动配线。 相似地，图7中的第二驱动电路单元122连接到与偶数编号的行对应 的两个驱动配线，如图1所示。
因此，使得各个驱动配线连接。由此，近似相同数量的驱动配线 将连接到第一驱动电路单元121和第二驱动电路单元122。图7中省 略了例如偏置配线141和初始化电压配线152的配线。
本实施例的放射线成像设备100连接到各个驱动电路单元，从而 输出开关元件的输出驱动配线的电阻值将大致等于沿着同一行的初始 化开关元件的初始化驱动配线的电阻值，也就是说，长度大致相等。 此外，驱动电路单元被布置在转换单元110的左右相对位置，并且大 致相同数量的驱动配线连接到它。由此，目标是緩和各个驱动电路单 元的连接间距。
如上所述，根据本实施例的放射线成像设备100，通过简单实现 将沿着同一行的输出驱动配线和初始化驱动配线连接到笫一驱动电路
31单元121和笫二驱动电路单元122之一，可以获得减少了明暗现象影 响的具有高质量的图像。沿着奇数编号的行的输出驱动配线和初始化 驱动配线连接到第一驱动电路单元121。沿着偶数编号的行的输出驱 动配线和初始化驱动配线连接到第二驱动电路单元122。因此，可以 确保自由选择输出操作模式。因此，例如，在由模式选择单元170选 择图3至图5所示的操作模式1至操作模式3中的任何一种的情况下， 也可以平滑地执行操作。可以实现在垂直扫描方向上有分辨率和扫描 速度的变化的放射线图像的成像。本发明还可以对具有以非单晶半导 体制成的开关元件的大面积放射线成像设备产生显著效果。
本实施例的控制单元160控制每次执行的第一驱动电路单元121 和第二驱动电路单元122的垂直扫描的数量。然而，不仅有关数量受 控，而且例如驱动信号脉冲长度也可以受控。
图7中的配线示图例示本实施例中包括的组件。例如，第一驱动
电路单元121可以连接到第一行、第二行、第五行、第六行.......驱
动配线。第二驱动电路单元122可以连接到第三行、第四行、第七行、
第八行.......驱动配线。在此情况下，如果在驱动配线至各个驱动电
路单元的连接中产生明显的非均匀性，则这种连接将不改变本发明的 基本质量。
在本实施例中，操作模式1至操作模式3被描述为在模式选择单 元170中可选择的操作模式。更多的操作模式可以用于进行设置。 (第二实施例)
以下将通过附图描述本发明第二实施例。在与本发明第二实施例 有关的放射线成像设备中大致包括的组件与和图1所示的第一实施例 有关的放射线成像设备100中大致包括的组件相似。
图10是例示与本发明第二实施例有关的成像设备中所包括的转 换单元与各个驱动电路单元和读出电路单元之间的配线的模式示图。 在图10中，相同标号表示图7中包括的相同组件。
图10与图7的不同点在于，沿着玻璃衬底IO的上侧和下侧将读 出电路单元形成为读出电路单元130a和130b。在图7中，信号配线从转换单元110的上侧到下侧对于所有行进行连接。与之对照，在图 10中，信号配线在形成转换单元110的区域的垂直方向的中心附近的 位置707中分离。
在第二实施例中，沿着玻璃衬底10的上侧和下侧这两侧来布置 读出电路单元130a和130b。因此，在成本方面，图10中的第二实施 例比图7中的第一实施例更不利。然而，可以使得随机噪声更小。特 别地，用于医疗用途的放射线成像设备需要高S/N。因此，期望预放 大器A1至A3分别连接到信号配线，以减少噪声，如图l所示。其原 因在于，减少因像素中所包括的配线和转换元件、开关元件引起的随 机噪声对图像的影响。
在图10中，信号配线比图7中的信号配线短一半。因此，信号 配线的电阻值d、一半。由此，可以减少配线的热噪声。图10中的信号 配线的寄生电容值比图7中的值d、一半。该电容减少一半可以减少预 放大器A1至A3的噪声的放大电平，因此，有助于减少总的随机噪声。
由于沿着玻璃村底10的上侧和下侧这两侧布置读出电路单元 130a和130b，因此第二实施例在操作速度方面将是更有利的，并且因 此，可以使得转换单元110的上部区域和下部区域并行操作。因此， 在设计中，第二实施例的操作速度可以是图7所示的放射线成像设备 的操作速度两倍那么快。因此，优选地在考虑例如制造成本、性能和 易用性的平衡的情况下来实施包括这些组件的放射线成像设备。 (第三实施例)
以下将通过附图描述本发明第三实施例。在与本发明第三实施例 有关的放射线成像设备中大致包括的组件与和图1所示的第一实施例 有关的放射线成像设备100中大致包括的组件相似。
图IIA和图11B是例示包括第一驱动电路单元和第二驱动电路 单元的内部的本发明第三实施例的模式示图。图IIA示出第二驱动电 路单元122中所包括的内部。图IIB示出第一驱动电路单元121中所 包括的内部。
.图IIA和图11B与图6A和图6B的不同点在于，提供两个ENB信号(使能信号)，以用于控制来自AND门(1214a至12141以及1224a 至12241)的输出。这两个ENB信号线路进行如图IIA和图11B所示 的连接，并且因此，使能三像素相加驱动。
图12是例示图IIA和图IIB所示的第一驱动电路单元和第二驱 动电路单元的驱动定时的时序图。
如图6A和图6B所示以一个ENB信号(使能信号)进行控制无 法驱动三像素相加。如在第三实施例中描述的那样，设计AND门 (1214a至12141以及1224a至12241)的控制配线，使得能够进行期 望数量的相加驱动，而不受限于三像素相加。
逻辑电路示图示出图11A、图11B、图6A和图6B中的驱动电路 单元的内部。因此，开关元件的驱动配线被表示为提供来自AND门 的逻辑输出。然而，实际上，门所需的用于驱动开关元件的电压偶尔 不需要所谓的普通逻辑电路输出电平(例如5V和3.3V)，而需要更 高的电平。也就是说，实际上，例如，在AND门之后提供附图中未 示出的电平移位电路，从而对于电流流动的状态和关断状态二者，将 电压转换为期望的电平。各个驱动配线将被提供有这些输出。图11A、 图11B、图6A和图6B包括关于定时关系的表示。省略例如用于调整 电压电平的电平移位电路。 (第四实施例)
以下将通过附图描述本发明第四实施例。在与本发明第四实施例 有关的放射线成像设备中大致包括的组件与和图1所示的第一实施例 有关的放射线成像设备100中大致包括的组件相似。
图13是示意性包括转换单元110中所包括的一个像素的本发明 第四实施例的截面图。
转换单元110的像素lll被形成为包括第一导电层11、第一绝 缘层12、第一半导体层13、第一杂质半导体层14、第二导电层15， 它们依次堆叠在作为绝缘衬底的玻璃衬底10上。
在该玻璃衬底10上所形成的第一导电层11至第二导电层15中 形成像素111中所包括的输出开关元件1302、初始化开关元件1303
34和配线。输出开关元件1302与图1所示的输出开关元件TT11至TT63 对应。初始化开关元件1303与图1所示的初始化开关元件TR11至 TR63对应。在输出开关元件1302和初始化开关元件1303中，第一 导电层11与栅极电极对应。第二导电层15与源极电极/漏极电极对应。
此后，在第二导电层15上形成层间绝缘层16。在有关层间绝缘 层16的预定区域中形成暴露第二导电层15的接触孔。形成例如在有 关接触孔中嵌入的插塞17。
在这个层间绝缘层16和插塞17上形成与图1中的转换元件Sll 至S63对应的转换元件，并且以下将对其进行详细描述。
首先，在层间绝缘层16和插塞17上依次堆叠并且形成第三导电 层18、第二绝缘层19、第二半导体层20、第二杂质半导体层21和第 四导电层22。于在该层间绝缘层16和插塞17上所形成的第三导电层 18至第四导电层22中形成与光电转换元件对应的MIS传感器1301。 在此情况下，第三导电层18与MIS传感器1301的下电极层对应。此 外，第四导电层22与MIS传感器1301的上电极层对应，并且被形成 为例如透明电极层。例如由n型杂质半导体层形成第二杂质半导体层 21。
此后，在第四导电层22上依次堆叠并且形成保护层23、粘接层 24和荧光体层(闪烁物层)25。如上所述，图1所示的转换元件形成 为包括MIS传感器1301、保护层23、粘接层24和荧光体层25。
如图13所示，在玻璃村底IO是作为基准的绝缘衬底的情况下， 在输出开关元件1302和初始化开关元件1303之上在被提供有转换元 件的堆叠结构中形成转换单元110中所包括的像素111。
也就是说，并非在与各个开关元件和转换元件的层相同的层上， 而是在另一层上形成本实施例中的像素111。因此，在确保开口率(即 转换单元110的成像区域的面积)的方面，期望在堆叠结构中形成各 个开关元件和转换元件。
在图13所示的例子中，例示了釆用X射线成像设备的情况。因 此，通过MIS传感器1301之上的保护层23和粘接层24形成荧光体层25。通常，以非晶硅、多晶硅和有机半导体之中的薄膜半导体材料 中的任何一种作为主要材料来形成MIS传感器1301。在此情况下， MIS传感器1301对X射线不大灵敏。因此，在MIS传感器1301之 上形成荧光体层25，作为波长转换元件，用于将X射线转换为可见光。 轧(gadolinium)系的材料以及例如Csl (碘化铯)的材料用作荧光 体层25。在此，在目前的描述中，例示了采用放射线成像设备的情况。 因此，描述在光电转换元件上被提供有波长转换元件的转换元件。然 而，毋庸置疑的是，如果光电转换元件用作不包括波长转换元件的转 换元件，则成像设备运行为通过入射光来拾取图像。
在图13所示的情况下，由焚光体层25将透过对象的X射线转换 为可见光，并且其到达MIS传感器1301。 MIS传感器1301通过第二 半导体层20对来自荧光体层25的可见光应用光电转换，以生成电信 号(电荷)。由输出开关元件1302将MIS传感器1301所生成的电信 号(电荷)依次输出到读出电路单元130，并且将其读出。
对于本实施例，转换元件包括MIS传感器1301和荧光体层25。 然而，本发明不限于此。例如，可将直接转换的转换元件应用为转换 元件，以将入射X射线直接转换为电信号(电荷)，而无需提供荧光 体层25。在此情况下，优选地以例如非晶硒、镓砷化物、镓磷化物、 铅碘化物、汞碘化物、CdTe、 CdZnTe作为主要材料来制成直接转换 的转换元件。
光电转换元件将不限于MIS传感器1301,而是，pn型光电二极 管以及PIN型光电二极管将也是可行的。 (第五实施例)
以下将通过附图描述本发明第五实施例。图14是示意性包括放 射线成像系统的本发明第五实施例的模式示图。在此，将描述应用作 为放射线的X射线的X射线成像系统。
在图14中，在图1所示的放射线成像设备100中，在图像传感 器6040内部提供转换单元110、第一驱动电路单元121和第二驱动 电路单元122、传感器偏置电源140以及初始化电源150。例如，在图14中的图像处理器6070中提供图1所示的放射线成像设备100中的 读出电路单元130和控制单元160。例如，在操作输入装置6071中提 供模式选择单元170。
例如，当用户通过操作输入装置6071来命令X射线图像成像时， 图# 处理器6070 (控制单元160)控制来自X射线生成单元6050的 类似脉冲的X射线6051放射线，以在对象6060上进行照射。由此， 透射通过对象6060的X射线到达图像传感器6040内部的转换单元 110。在各个转换元件中累积与入射X射线对应的电信号(电荷)。 此后，由图像处理器6070内部的读出电路单元130读出各个转换元件 中累积的电信号(电荷)。此后，图像处理器6070执行与对象对应的 图像处理，以生成X射线图像，其显示在例如控制室的显示器6080 上，并且被，见测。
可以通过通信线路6090将通过图像处理器6070进行的图像处理 所生成的X射线图像输出到远程位置。例如，通过通信线路6090将X 射线图像显示在医生房间中的显示器6081上，以使得医生能够在远程 位置进行诊断。可以通过胶片处理器6100将该X射线图像记录为胶 片6110。
可以通过任意地设置并且改变垂直扫描的分辨率和速度来操作 上述各个实施例的放射线成像设备100，并且因此，上述各个实施例 的放射线成像设备IOO适用于图14所示的X射线成像系统。
可以通过操作计算机的RAM和ROM中存储的程序，实现用于 指定由与上述各个实施例有关的放射线成像设备100的控制单元160 进行的处理过程的图2中的各个步骤。本发明中包括可以由已经存储 了有关程序的计算机读出的存储介质和所述程序。
具体地说，在存储介质(例如CD-ROM)中存储上述程序，并 且通过各种类型的传输介质将其提供给计算机。除了 CD-ROM之外， 还可以使用例如软盘、硬盘、磁带、磁光盘和非易失性存储卡的存储 介质来存储上述程序。另一方面，可以将用于作为栽波发送并且提供 程序信息的计算机网络(例如LAN、例如互联网的WAN、无线通信网络)系统中的通信介质用作上述程序的传输介质。通信介质在此情 况下包括无线线路和例如以光纤制成的有线线路。
本发明将不受限于用于由执行所提供的程序的计算机来实现与
各个实施例有关的放射线成像设备100的功能的这种模式。此外，在 结合在计算机中运行的OS (操作系统)和其它应用软件之一通过程 序来实现与各个实施例有关的放射线成像设备100的功能的情况下，
本发明中包括这样的程序。在由计算机的功能扩展板以及功能扩展单 元执行所提供的程序的所有处理以及一部分处理之一从而实现与各个
实施例有关的放射线成像设备100的功能的情况下，本发明包括这样
的程序。
本发明的任何上述实施例仅具体地进行例示，以用于实现本发 明。由此，不应以受限的方式来解释本发明的技术范围。也就是说， 在不脱离本发明技术基本原理和本发明主要特征之一的情况下，可以 通过各种形式来执行本发明。
工业可应用小生
本发明涉及一种成像设备和一种放射线成像系统，优选地用于医 疗诊断和工业无损探查。
虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不 限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围将符合最宽泛的解 释，从而包括所有这样的修改和等同结构及功能。
本申请要求2007年9月7日提交的日本专利申请2007-233313 的权益，其在此全部引入作为参考。
权利要求
1.一种成像设备，包括转换单元，其包括在绝缘衬底上以矩阵被布置的多个像素，其中，所述像素包括转换元件，其具有至少两个电极，以及将放射线或光转换为电信号；输出开关元件，其具有两个主电极，所述两个主电极中的一个连接到所述转换元件的所述两个电极中的一个，以用于输出电信号；和初始化开关元件，其具有两个主电极，所述两个主电极中的一个连接到所述转换元件的所述两个电极中的一个，以用于对所述转换元件进行初始化；第一驱动配线，其电连接到预定行中的像素的输出开关元件的控制电极；第二驱动配线，其电连接到预定行中的像素的初始化开关元件的控制电极；第三驱动配线，其电连接到与所述预定行不同的另一行中的像素的输出开关元件的控制电极；第四驱动配线，其电连接到所述另一行中的像素的初始化开关元件的控制电极；第一驱动电路单元，其沿着所述绝缘衬底的第一侧而被布置，以及被电连接到第一驱动配线和第二驱动配线；以及第二驱动电路单元，其沿着所述绝缘衬底的第二侧被布置，以及被电连接到第三驱动配线和第四驱动配线，所述绝缘衬底的第二侧被布置为与所述第一侧相对，从而将所述转换单元夹在所述第一侧与所述第二侧之间。
2. 根据权利要求1所述的成像设备，还包括控制单元，用于独 立地控制第一驱动电路和第二驱动电路。
3. 根据权利要求2所述的成像设备，其中，所述控制单元控制第一驱动电路和第二驱动电路，从而在不同定 时将驱动信号提供给第一驱动配线和第二驱动配线，以及在不同定时 将驱动信号提供给第三驱动配线和第四驱动配线。
4. 根据权利要求2所述的成像设备，其中，所述控制单元控制第一驱动电路和第二驱动电路，从而在不同定 时将驱动信号提供给第一驱动配线和第三驱动配线，以及在不同定时 将驱动信号提供给第二驱动配线和第四驱动配线。
5. 根据权利要求2所述的成像设备，其中，所述控制单元控制第一驱动电路和第二驱动电路，从而在相同定 时将驱动信号提供给第一驱动配线和第三驱动配线，以及在相同定时 将驱动信号提供给第二驱动配线和第四驱动配线。
6. 根据权利要求2所述的成像设备，还包括 模式选择单元，用于从多种操作模式中选择一种操作模式，其中， 所述控制单元根据由所述模式选择单元所选择的一种模式来控制第 一驱动电路和第二驱动电路。
7. 根据权利要求6所述的成像设备，其中，所述控制单元控制第一驱动电路和笫二驱动电路，从而至少对于 由所述模式选择单元所选择的模式中的每一个，第一驱动电路和第二 驱动电路中的每一个的驱动配线的数量是不同的。
8. 根据权利要求1至7中的任意一项所述的成像设备，其中， 所述转换元件具有MIS传感器，一个，以及所述成像设备还包括电源，用于将用于进行刷新的刷新电压或极中的另一个。
9. 根据权利要求1至8中的任意一项所述的成像设备，其中， 所述转换元件是以从非晶硅、多晶硅和有机半导体中所选择的至少 一种薄膜半导体材料作为主要成分来形成的。
10. 根据权利要求1至9中的任意一项所述的成像设备，其中， 所述像素具有堆叠多层结构，其包括转换元件，其相对于所述绝缘衬底而被设置在输出开关元件和初始化开关元件之上。
11. 一种成像设备，包括转换单元，其包括在绝缘衬底上以矩阵被布置的多个像素，其中， 所述像素包括转换元件，其具有至少两个电极，以及将放射线或光 转换为电信号；输出开关元件，其具有两个主电极，所述两个主电极 中的一个连接到所述转换元件的所述两个电极中的一个，以用于执行 输出操作，从而输出电信号；和初始化开关元件，其具有两个主电极， 所述两个主电极中的一个连接到所述转换元件的所述两个电极中的一 个，以用于进行初始化操作，从而对所述转换元件进行初始化；第一驱动电路单元，其沿着所述绝缘衬底的第一侧而被布置，其 中，第 一驱动电路单元将用于执行输出操作的第 一输出驱动信号提供 给预定行中的像素的输出开关元件的控制电极，以及将用于执行初始 化操作的第 一 初始化驱动信号提供给预定行中的像素的初始化开关元 件的控制电极；以及第二驱动电路单元，其沿着所述绝缘衬底的第二侧而被布置，所 述绝缘衬底的第二侧被布置为与所述第一侧相对，从而将所述转换单 元夹在所述第一侧与所述第二侧之间，其中，第二驱动电路单元将用 于执行输出操作的第二输出驱动信号提供给与所述预定行不同的另一 行中的像素的输出开关元件的控制电极，以及将用于执行初始化操作的第二初始化驱动信号提供给与所述预定行不同的另一行中的像素的 初始化开关元件的控制电极。
12.—种放射线成像系统，包括 根据权利要求1至11中的任意一项所述的成像设备； 放射线生成单元，用于生成放射线，从而照射到对象上，然后入 射到所述转换元件中。
全文摘要
第一驱动配线和第二驱动配线连接到玻璃衬底10的第一侧上布置的第一驱动电路单元121，第一驱动配线电连接到多个第n行像素111的输出开关元件TT11至TT63，第二驱动配线电连接到沿着预定行的多个像素111中的初始化开关元件TR11至TR63。第三驱动配线和第四驱动配线连接到沿着第二侧布置的第二驱动电路单元122，第二侧与玻璃衬底10的第一侧相对，从而将转换单元110夹在第一侧与第二侧之间，第三驱动配线电连接到多个第n+1行像素111中的输出开关元件，第四驱动配线电连接到沿着与预定行不同的另一行的多个像素111中的初始化开关元件。由此，可通过电方式简单地实现驱动电路单元，并可确保自由选择输出操作模式，从而可实现并获得减少了明暗现象影响的高质量图像。
文档编号H01L31/09GK101583883SQ200880002260
公开日2009年11月18日 申请日期2008年9月3日 优先权日2007年9月7日
发明者八木朋之, 横山启吾, 竹中克郎, 远藤忠夫, 龟岛登志男 申请人:佳能株式会社