CN109841637A - 一种柔性平板探测器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种柔性平板探测器及其制作方法，涉及探测技术领域，能够解决柔性平板探测器可靠性差、耐用性差等问题；该柔性平板探测器包括柔性基板以及依次设置于柔性基板上的薄膜晶体管阵列、光敏器件阵列、第一闪烁体层；该平板探测器还包括：位于柔性基板背离第一闪烁体层一侧的第二闪烁体层；其中，光敏器件阵列中的各光敏器件分别一一对应与薄膜晶体管阵列中的各薄膜晶体管的漏极连接。

Description

一种柔性平板探测器及其制作方法

技术领域

本发明涉及探测技术领域，尤其涉及一种柔性平板探测器及其制作方法。

背景技术

X射线检测广泛应用于医疗、安全、无损检测、科研等领域；以X射线检测在医疗领域的应用为例，随着医疗的发达带动整个社会的正向发展，而医学影像的进步能使临床医生在诊断不同疾病及治疗时有更精确的判断，X射线平板探测器应用的范围涵盖至胸腔、四肢关节、乳腺检测等。

随着人们对移动式平板探测器的需求的提高(例如更轻薄、质轻、省电、耐用、不易碎、方便携带等)，使得柔性平板探测器已经被视为取代现有玻璃基板平板探测器的下一代装置。

发明内容

本发明的实施例提供一种柔性平板探测器及其制作方法，能够解决柔性平板探测器可靠性低、耐用性差等问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

本发明实施例提供一种柔性平板探测器，包括柔性基板以及依次设置于所述柔性基板上的薄膜晶体管阵列、光敏器件阵列、第一闪烁体层；所述平板探测器还包括：设置于所述柔性基板背离所述第一闪烁体层一侧的第二闪烁体层；其中，所述光敏器件阵列中的各光敏器件分别一一对应与所述薄膜晶体管阵列中的各薄膜晶体管的漏极连接。

在一些实施例中，所述光敏器件在朝向所述第一闪烁体层和所述第二闪烁体层的两侧分别设置有感光面。

在一些实施例中，所述光敏器件阵列中的光敏器件包括相对设置的第一电极和第二电极，以及位于所述第一电极和所述第二电极之间的光电二极管；其中，所述第一电极相对于所述第二电极靠近所述柔性基板；所述第一电极和所述第二电极中至少一个电极为透明电极。

在一些实施例中，所述第一电极和所述第二电极均为透明电极。

在一些实施例中，所述光电二极管为PIN光电二极管。

在一些实施例中，所述第一闪烁体层，和/或，所述第二闪烁体主要采用GOS材料构成。

在一些实施例中，所述柔性基板为主要采用PI材料形成的透明基板。

在一些实施例中，在所述薄膜晶体管阵列中，位于同行的薄膜晶体管的栅极与同一扫描信号线连接；位于同列的薄膜晶体管的源极与同一读取信号线连接；所述柔性平板探测器还包括FPGA芯片；所述扫描信号线通过COF与所述FPGA芯片连接；所述COF包括栅极驱动芯片；所述读取信号线通过信号读取芯片与所述FPGA芯片连接。

本发明实施例提供一种柔性平板探测器的制作方法，在玻璃基板上形成柔性基板；在所述柔性基板上形成薄膜晶体管阵列；在形成有所述薄膜晶体管阵列的柔性基板上形成光敏器件阵列；其中，所述光敏器件阵列中的各光敏器件分别一一对应与所述薄膜晶体管阵列中的各薄膜晶体管的漏极连接；在形成有所述光敏器件阵列的柔性基板上形成第一闪烁体层；将形成有所述第一闪烁体层的柔性基板从所述玻璃基板上进行剥离；在所述柔性基板与所述玻璃基板剥离的一侧，形成第二闪烁体层。

在一些实施例中，所述在形成有所述薄膜晶体管阵列的柔性基板上形成光敏器件阵列包括：在形成有所述薄膜晶体管阵列的柔性基板上，形成与所述薄膜晶体管阵列中的各薄膜晶体管的漏极连接的第一电极；所述第一电极为透明电极；在每一所述第一电极上依次形成光电二极管、第二电极，以形成所述光敏器件阵列；所述第二电极为透明电极。

本发明实施例提供一种柔性平板探测器及其制作方法，该柔性平板探测器包括柔性基板以及依次设置于柔性基板上的薄膜晶体管阵列、光敏器件阵列、第一闪烁体层；该平板探测器还包括：位于柔性基板背离第一闪烁体层一侧的第二闪烁体层；其中，光敏器件阵列中的各光敏器件分别一一对应与薄膜晶体管阵列中的各薄膜晶体管的漏极连接。

综上所述，本发明中，通过在柔性基板的背面(背离第一闪烁体层一侧)设置第二闪烁体层，从而使得柔性平板探测器两侧的应力均衡，避免其在使用过程中易发生弯折的问题；并且通过第二闪烁体层从柔性基板的背面对平板探测器也起到一定的保护作用(例如，水氧阻隔等)，进一步的扩大柔性平板探测器的应用范围，提高其可靠性和耐用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种柔性平板探测器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种柔性平板探测器的部分电路连接示意图；

图3为本发明实施例提供的一种柔性平板探测器的制作方法流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种柔性平板探测器的制作过程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外定义，本发明实施例中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

本发明相关技术中提供一种柔性平板探测器，该柔性平板探测器包括柔性基板以及依次设置于柔性基板上的薄膜晶体管阵列、光敏器件阵列、闪烁体层。

其中，由于柔性基板本身的杨氏模量要远小于闪烁体层的杨氏模量，从而导致在使用过程中，因柔性平板探测器两侧应用不匹配而容易发生弯曲变形，从而不利于正常的使用，并导致其可靠性、耐用性不高。

基于此，本发明实施例提供一种柔性平板探测器，如图1所示，该柔性平板探测器包括柔性基板以及依次设置于柔性基板上的薄膜晶体管阵列、光敏器件阵列、第一闪烁体层；并且，该平板探测器还包括：设置于柔性基板的背离第一闪烁体层一侧的第二闪烁体层。

由于本发明中的柔性平板探测器在柔性基板的背面(背离第一闪烁体层一侧)设置第二闪烁体层，从而使得柔性平板探测器两侧的应力均衡，避免其在使用过程中易发生弯折的问题；并且通过第二闪烁体层从柔性基板的背面对平板探测器也起到一定的保护作用(例如，起到一定的水氧阻隔作用，并且避免了因碰撞等发生的损害等)；从而扩大了柔性平板探测器的应用范围，提高了其自身的可靠性和耐用性。

在此基础上，可以理解的是，第一，对于柔性平板探测器而言，如图2所示，其包括阵列排布的像素单元，每一像素单元中至少包括一个薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)，以及与该薄膜晶体管TFT的漏极连接光敏器件(图2中未示出)；也就是说，阵列排布的像素单元中的各薄膜晶体管构成前述的薄膜晶体管阵列，各光敏器件构成了前述的光敏器件阵列。

第二，闪烁体层(包括第一闪烁体层、第二闪烁体层)，其主要由闪烁体构成，闪烁体自身是一类吸收高能粒子或射线后能够发光的材料，通常在应用中将其加工成晶体，称为闪烁晶体；本发明中对于第一闪烁体层、第二闪烁体层中的闪烁晶体的具体材料不做限定，其可以为碘化铯、钨酸镉、氟化钡、硫氧化钆(GOS)等；当然本发明优选的，可以采用硫氧化钆(GOS)。

第三，对于柔性平板探测器的工作过程而言，闪烁晶体在X射线的高能粒子的撞击下，将高能粒子的动能转变为光能而发出闪光(光信号)，通过光敏器件能够将该光信号转化为电信号，并通过薄膜晶体管读出，以通过后续对信号的处理(包括放大、转换等)得到X射线影像。

另外，以下对本发明中的光敏器件的具体设置情况做进一步的说明。

首先，可以理解的是，对于光敏器件而言，其至少具有一个感光面，以便对经过闪烁体层转化的光线进行光电转化；对于本发明中的柔性平板探测器而言，由于设置有两个闪烁体层(包括第一闪烁体层、第二闪烁体层)；基于此，对于本发明中的光敏器件而言，只要保证其在朝向两个闪烁体层(包括第一闪烁体层、第二闪烁体层)的两侧中至少一侧具有感光面，以进行正常的感光即可。

当然，为了提高柔性平板探测器的灵敏度，本发明优选的可以设置光敏器件在朝向第一闪烁体层和第二闪烁体层的两侧分别设置有感光面；也即光敏器件能够进行双侧感光。

具体的，以X射线从第一闪烁体层一侧入射为例；入射至第一闪烁体层的X射线，经第一闪烁体层转变为光信号入射至光敏器件；此时，还存在有一部分经第一闪烁体层并未转变为光信号的X射线，能够透过该第一闪烁体层，并入射至第二闪烁体层，并进一步的经第二闪烁体层转变为光信号，并入射至光敏器件，从而也就提高了柔性平板探测器对X射线的转化效率，进而提高了柔性平板探测器的灵敏度。

进一步的，对于光敏器件而言，在一些实施例中，该光敏器件可以包括相对设置的第一电极和第二电极，以及位于第一电极和第二电极之间的光电二极管；第一电极相对于第二电极靠近柔性基板。

其中，上述第一电极和第二电极中至少一个电极为透明电极(也即光敏器件的感光面)；如前述，为了提高柔性平板探测器的灵敏度，优选的，可以设置第一电极和第二电极均为透明电极(也即光敏器件在朝向第一闪烁体层和第二闪烁体层的两侧分别设置有感光面)。

当然，实际中，上述光电二极管一般采用非晶硅材料；具体的，可以采用非晶硅材料的PIN光电二极管，在此情况下，上述平板探测器通常也称非晶硅平板探测器。

另外，对于本发明中的柔性基板而言，在一些实施例中，该柔性基板可以为主要采用PI(聚酰亚胺，Polyimide)材料形成的透明基板；从而在保证柔性平板探测器具有较轻质量的同时，易于实现光敏器件的双侧感光。

另外，如图2所示，在一些实施例中，该柔性平板探测器的薄膜晶体管阵列中，位于同行的薄膜晶体管TFT的栅极与同一扫描信号线SL(Scan Line)连接；位于同列的薄膜晶体管TFT的源极与同一读取信号线RL(Read Line)连接。

在此基础上，如图2所示，该柔性平板探测器还包括FPGA(Field-ProgrammableGate Array，现场可编程门阵列)芯片；扫描信号线SL通过COF(Chip On Flex、Chip OnFilm、常称覆晶薄膜)与FPGA芯片连接；其中，该COF包括栅极驱动芯片(Gata Driver IC)。读取信号线RL通过信号读取芯片(Readout IC)与FPGA芯片连接。

此处可以理解的是，本发明中设置扫描信号线SL通过COF与FPGA芯片连接，能够大幅的降低信号传输中噪音的产生；另外，上述FPGA芯片通过PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)与其他相关电子器件连接，相关连接结构可以参考相关技术，此处不再赘述。

本发明实施例还提供一种柔性平板探测器的制作方法，如图3所示(并结合图1)，该制作方法包括：

步骤S101、在玻璃基板上形成柔性基板。

示意的，可以在玻璃基板上通过贴附(参考图4中(a)到(b))或者涂布的方式制作PI材料的柔性基板。

步骤S102、在柔性基板上形成薄膜晶体管阵列。

示意的，在柔性基板依次形成栅极层(Gate)、半导体有源层(Active)、源漏数据层(SD)，以形成薄膜晶体管阵列。

当然，在形成薄膜晶体管阵列之后，一般形成第一钝化层(PVX1)，并且该第一钝化层(PVX1)在对于薄膜晶体管阵列中的各薄膜晶体管的漏极位置形成有过孔。

步骤S103、在形成有薄膜晶体管阵列的柔性基板上形成光敏器件阵列；其中，光敏器件阵列中的各光敏器件分别一一对应与薄膜晶体管阵列中的各薄膜晶体管的漏极连接。

示意的，在薄膜晶体管阵列上的第一钝化层(PVX1)上形成上述光敏器件阵列。

具体的，在薄膜晶体管阵列上的第一钝化层(PVX1)上，形成通过该第一钝化层(PVX1)上的过孔，与各薄膜晶体管的漏极连接的第一电极；其中，优选的，该第一电极为透明电极。

在第一电极上依次形成光电二极管(包括依次设置的P型半导体层、I型本征半导体层、N型半导体层)、第二电极，以形成光敏器件阵列；其中，第二电极为透明电极。

当然，实际的制作中，在第二电极制作完成后，还会依次制作其他的膜层，例如，平坦化层(Resin)、第二绝缘层(PVX2)、金属走线层(Top Metal)、第三绝缘层(PVX3)、透明导电层(Top ITO)等其它相关膜层，此处不再赘述。

步骤S104、在形成有光敏器件阵列的柔性基板上形成第一闪烁体层。

示意的，在形成有光敏器件阵列以及相关的膜层的柔性基板上，贴附采用GOS材料形成的第一闪烁体层；当然，该第一闪烁体层一般是通过光学胶(OCA)进行贴附的，以保证第一闪烁体层与光敏器件之间具有较高的透光率。

其中，对于上述步骤S102到步骤S104可以参考图4中(c)。

步骤S105、参考图4中(d)，将形成有第一闪烁体层的柔性基板从玻璃基板上进行剥离。

示意的，可以通过机械或者激光剥离的方式，将形成有第一闪烁体层的柔性基板整体从玻璃基板上进行剥离。

步骤S106、参考图4中(e)，在柔性基板与玻璃基板剥离的一侧，形成第二闪烁体层。

示意的，将柔性基板倒置，在柔性基板与玻璃基板剥离的一侧(也即，柔性基板未制作薄膜晶体管阵列、光敏器件阵列、第一闪烁体层的一侧)，贴附采用GOS材料形成的第二闪烁体层。

综上所述，采用本发明的方法形成的柔性平板探测器，通过在柔性基板的背面(背离第一闪烁体层一侧)设置第二闪烁体层，从而使得柔性平板探测器两侧的应力均衡，避免其在使用过程中易发生弯折的问题；并且通过第二闪烁体层从柔性基板的背面对平板探测器也起到一定的保护作用(例如，起到一定的水氧阻隔作用，并且避免了因碰撞等发生的损害等)；从而扩大了柔性平板探测器的应用范围，提高了其自身的可靠性和耐用性。

当然，对于该柔性平板探测器的制作方法中其他的相关内容，可以对应的参考前述柔性平板探测器实施例中的对应部分，此处不再赘述；对于前述柔性平板探测器实施例中的其他设置结构，可以参考上述制作方法对应制备，调整相应的制作步骤，此处不再一一赘述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种柔性平板探测器，其特征在于，包括柔性基板以及依次设置于所述柔性基板上的薄膜晶体管阵列、光敏器件阵列、第一闪烁体层；

所述平板探测器还包括：设置于所述柔性基板背离所述第一闪烁体层一侧的第二闪烁体层；

其中，所述光敏器件阵列中的各光敏器件分别一一对应与所述薄膜晶体管阵列中的各薄膜晶体管的漏极连接。

2.根据权利要求1所述的柔性平板探测器，其特征在于，

所述光敏器件在朝向所述第一闪烁体层和所述第二闪烁体层的两侧分别设置有感光面。

3.根据权利要求1所述的柔性平板探测器，其特征在于，

所述光敏器件阵列中的光敏器件包括相对设置的第一电极和第二电极，以及位于所述第一电极和所述第二电极之间的光电二极管；

其中，所述第一电极相对于所述第二电极靠近所述柔性基板；

所述第一电极和所述第二电极中至少一个电极为透明电极。

4.根据权利要求3所述的柔性平板探测器，其特征在于，

所述第一电极和所述第二电极均为透明电极。

5.根据权利要求3所述的柔性平板探测器，其特征在于，

所述光电二极管为PIN光电二极管。

6.根据权利要求1所述的柔性平板探测器，其特征在于，所述第一闪烁体层，和/或，所述第二闪烁体主要采用GOS材料构成。

7.根据权利要求1-6任一项所述的柔性平板探测器，其特征在于，所述柔性基板为主要采用PI材料形成的透明基板。

8.根据权利要求1-6任一项所述的柔性平板探测器，其特征在于，

在所述薄膜晶体管阵列中，位于同行的薄膜晶体管的栅极与同一扫描信号线连接；位于同列的薄膜晶体管的源极与同一读取信号线连接；

所述柔性平板探测器还包括FPGA芯片；

所述扫描信号线通过COF与所述FPGA芯片连接；所述COF包括栅极驱动芯片；

所述读取信号线通过信号读取芯片与所述FPGA芯片连接。

9.一种柔性平板探测器的制作方法，其特征在于，

在玻璃基板上形成柔性基板；

在所述柔性基板上形成薄膜晶体管阵列；

在形成有所述薄膜晶体管阵列的柔性基板上形成光敏器件阵列；其中，所述光敏器件阵列中的各光敏器件分别一一对应与所述薄膜晶体管阵列中的各薄膜晶体管的漏极连接；

在形成有所述光敏器件阵列的柔性基板上形成第一闪烁体层；

将形成有所述第一闪烁体层的柔性基板从所述玻璃基板上进行剥离；

在所述柔性基板与所述玻璃基板剥离的一侧，形成第二闪烁体层。

10.根据权利要求9所述的柔性平板探测器的制作方法，其特征在于，所述在形成有所述薄膜晶体管阵列的柔性基板上形成光敏器件阵列包括：

在形成有所述薄膜晶体管阵列的柔性基板上，形成与所述薄膜晶体管阵列中的各薄膜晶体管的漏极连接的第一电极；所述第一电极为透明电极；

在每一所述第一电极上依次形成光电二极管、第二电极，以形成所述光敏器件阵列；所述第二电极为透明电极。