CN112068178A - 放射线感测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种放射线感测装置，包括：基板、第一闪烁体层、第二闪烁体层以及阵列层。所述第一闪烁体设置于所述基板的第一侧，且包括多个第一挡墙与多个第一闪烁体组件，所述多个第一闪烁体组件位于所述多个第一挡墙之间。所述第二闪烁体层设置于所述基板的第二侧，且所述第二侧相对于所述第一侧。所述阵列层位于所述第一闪烁体层与所述第二闪烁体层之间，且具有多个感光组件。此外，所述多个第一挡墙的至少一者于所述基板上的投影与所述多个感光组件中的至少一者于所述基板上的投影重叠。

Description

放射线感测装置
技术领域
本发明是有关于一种放射线感测装置，特别是有关于具有挡墙结构或遮光结构的放射线感测装置。
背景技术
感测装置广泛地应用于各种电子装置中，其中，放射线感测装置广泛应用于医疗诊断辅助工具及鉴识科学等领域。举例而言，放射线感测装置可应用于胸腔、乳房组织或心血管的摄影等。
现行的放射线摄影技术常采用双能量成像(dual-energy imaging)技术，以获得更为清晰的影像，此项技术需对人体连续照射高能量及低能量放射线(例如，X射线)，并针对此两种不同能量所得到的影像进行图像处理。然而，若两次照射期间人体产生位移，则会导致影像模糊。
现行的解决方法包含于同一放射线平板检测器(flat panel detector)内放置两片放射线阵列面板(X-ray array panel)，于一次的放射线照射中同时取得高能量及低能量的影像。然而，如此一来，放射线平板探测器的整体厚度及重量均会增加，且制作成本亦大幅提升。
因此，发展出能够进一步提升放射线感测装置的效能的结构设计，仍为目前业界致力研究的课题之一。
发明内容
根据本发明一些实施例，提供一种放射线感测装置，包括：基板、第一闪烁体层、第二闪烁体层以及阵列层。所述第一闪烁体设置于所述基板的第一侧，且包括多个第一挡墙与多个第一闪烁体组件，所述多个第一闪烁体组件位于所述多个第一挡墙之间。所述第二闪烁体层设置于所述基板的第二侧，且所述第二侧相对于所述第一侧。所述阵列层位于所述第一闪烁体层与所述第二闪烁体层之间，且具有多个感光组件。此外，所述多个第一挡墙的至少一者于所述基板上的投影与所述多个感光组件中的至少一者于所述基板上的投影重叠。
在本发明的一实施例中，所述多个第一挡墙的至少一者于所述基板上的所述投影的一面积大于或等于所述多个感光组件中的至少一者于所述基板上的所述投影的一面积。
在本发明的一实施例中，所述第二闪烁体层包括多个第二挡墙与多个第二闪烁体组件，且所述多个第二闪烁体组件位于所述多个第二挡墙之间。
在本发明的一实施例中，所述第一挡墙的数量与所述第二档墙的数量不相同。
在本发明的一实施例中，该放射线感测装置更包括一反射层，所述反射层与所述基板设置于所述第二闪烁体层的两侧。
根据本发明一些实施例，提供一种放射线感测装置，包括：基板、第一闪烁体层、第二闪烁体层以及阵列层。所述第一闪烁体层设置于所述基板的第一侧。所述第二闪烁体层设置于所述基板的第二侧，且所述第二侧相对于所述第一侧。所述阵列层位于所述第一闪烁体层与所述第二闪烁体层之间，所述阵列层具有多个感光组件以及至少一遮光组件。此外，所述至少一遮光组件于所述基板上的投影与所述多个感光组件中的至少一者于所述基板上的投影重叠。
在本发明的一实施例中，所述至少一遮光组件设置于所述第一闪烁体层与所述多个感光组件中的至少一者之间。
在本发明的一实施例中，所述至少一遮光组件设置于所述第二闪烁体层与所述多个感光组件中的至少一者之间。
在本发明的一实施例中，所述至少一遮光组件包括导电材料且与所述感光组件电性连接。
在本发明的一实施例中，所述至少一遮光组件与控制驱动组件重叠。
附图说明
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：
图1A显示根据本发明一些实施例中，放射线感测装置的剖面结构示意图；
图1B显示根据本发明一些实施例中，放射线感测装置的部分组件的投影区域的示意图；
图2显示根据本发明一些实施例中，放射线感测装置的剖面结构示意图；
图3显示根据本发明一些实施例中，放射线感测装置的剖面结构示意图；
图4A显示根据本发明一些实施例中，放射线感测装置的俯视结构示意图；
图4B显示根据本发明一些实施例中，局部的阵列层的俯视结构示意图；
图4C显示根据本发明一些实施例中，放射线感测装置沿着图4B中的截线D-D’的剖面结构示意图；
图5A至5F显示根据本发明一些实施例中，放射线感测装置的俯视结构示意图；
图6A显示根据本发明一些实施例中，放射线感测装置的剖面结构示意图；
图6B显示根据本发明一些实施例中，放射线感测装置的部分组件的投影区域的示意图；
图6C显示根据本发明一些实施例中，放射线感测装置沿着图4B中的截线D-D’的剖面结构示意图；
图7A至7C显示根据本发明一些实施例中，放射线感测装置的驱动电路示意图。
符号说明：
10、20、30、40 放射线感测装置；
102 基板；
102a 第一侧；
102b 第二侧；
104 第一闪烁体层；
104A 第一挡墙；
104AP 投影；
104B 第一闪烁体组件；
104BP 投影；
106 第二闪烁体层；
106A 第二挡墙；
106B 第二闪烁体组件；
108 反射层；
200 阵列层；
202、202a、202b 感光组件；
202P 投影；
204 绝缘结构；
300 驱动组件；
302 栅极电极层；
304 有源层；
306 漏极电极层；
308 源极电极层；
310 第一电极；
312 第二电极；
314 半导体层；
402 第一绝缘层；
404 第二绝缘层；
406 第三绝缘层；
408 第四绝缘层；
502、502a、502b 遮光组件；
502P 投影；
A1、A2、A2’、A3、A4 区域；
D1 第一距离；
DL 数据线；
GL 扫描线；
BL 偏压线；
D-D’ 截线；
L1、L2 可见光；
T1 第一厚度；
T2 第二厚度；
T3 第三厚度；
V1、V2 导孔；
X1、X2 放射线。
具体实施方式
以下针对本发明实施例的放射线感测装置作详细说明。应了解的是，以下的叙述提供许多不同的实施例或例子，用以实施本发明一些实施例的不同态样。以下所述特定的组件及排列方式仅为简单清楚描述本发明一些实施例。当然，这些仅用以举例而非本发明的限定。此外，在不同实施例中可能使用类似及/或对应的标号标示类似及/或对应的组件，以清楚描述本发明。然而，这些类似及/或对应的标号的使用仅为了简单清楚地叙述本发明一些实施例，不代表所讨论的不同实施例及/或结构之间具有任何关连性。
应理解的是，附图的组件或装置可以发明所属技术领域具有通常知识者所熟知的各种形式存在。此外实施例中可能使用相对性用语，例如「较低」或「底部」或「较高」或「顶部」，以描述附图的一个组件对于另一组件的相对关系。可理解的是，如果将附图的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在「较低」侧的组件将会成为在「较高」侧的组件。本发明实施例可配合附图一并理解，本发明的附图亦被视为揭示说明的一部分。应理解的是，本发明的附图并未按照比例绘制，事实上，可能任意的放大或缩小组件的尺寸以便清楚表现出本发明的特征。
此外，附图的组件或装置可以发明所属技术领域具有通常知识者所熟知的各种形式存在。此外，应理解的是，虽然在此可使用用语「第一」、「第二」、「第三」等来叙述各种组件、组件、或部分，这些组件、组件或部分不应被这些用语限定。这些用语仅是用来区别不同的组件、组件、区域、层或部分。因此，以下讨论的一第一组件、组件、区域、层或部分可在不偏离本发明的教示的情况下被称为一第二组件、组件、区域、层或部分。
于文中，「约」、「大约」、「实质上」、「大致上」的用语通常表示在一给定值或范围的10％内，较佳是5％内，更佳是3％之内，或2％之内，或1％之内，或0.5％之内。在此给定的数量为大约的数量，亦即在没有特定说明「约」、「大约」、「实质上」、「大致上」的情况下，仍可隐含「约」、「大约」、「实质上」、「大致上」的含义。此外，用语「范围为第一数值至第二数值」、「范围介于第一数值至第二数值之间」表示所述范围包含第一数值、第二数值以及它们之间的其它数值。
在本发明一些实施例中，关于接合、连接的用语例如「连接」、「互连」等，除非特别定义，否则可指两个结构是直接接触，或者亦可指两个结构并非直接接触，其中有其它结构设于此两个结构之间。且此关于接合、连接的用语亦可包括两个结构都可移动，或者两个结构都固定的情况。
应理解的是，当组件或层被称为在另一组件或层“上”或与另一组件或层“连接”时，它可以直接在另一组件或层上或直接与另一组件或层连接，或者还可以存在插入的组件或层。相反地，当组件被称为“直接”在另一组件或上或者“直接”与另一组件或层连接时，不存在插入的组件。
除非另外定义，在此使用的全部用语(包含技术及科学用语)具有与本发明所属技术领域的技术人员通常理解的相同涵义。能理解的是，这些用语例如在通常使用的字典中定义用语，应被解读成具有与相关技术及本发明的背景或上下文一致的意思，而不应以一理想化或过度正式的方式解读，除非在本发明实施例有特别定义。
根据本发明一些实施例，提供的放射线感测装置包含像素化(pixelated)的闪烁体(scintillator)层，或具有对应部分感光组件所设置的遮光组件，借此，可于使用单一片放射线阵列面板的情况下，于一次的放射线照射中所取得影像，经由图像处理后可得到高能量及低能量的清晰影像。
请参照图1A，图1A显示根据本发明一些实施例中，放射线感测装置10的剖面结构示意图。应理解的是，为了清楚说明，图1A仅绘示放射线感测装置10的部分组件，部分组件的详细结构将于接续的附图中进一步说明。此外，根据一些实施例，可添加额外特征于以下所述的放射线感测装置10。根据一些实施例，所述放射线感测装置10可包含X射线感测装置，但不限于此。
如图1A所示，放射线感测装置10包含基板102，基板102可具有第一侧102a以及与其相对的第二侧102b亦即，第二侧102b相对于第一侧102a。基板102可具有第一厚度T1。在一些实施例中，所述第一厚度T1的范围介于约1微米(μm)至约200μm之间，或约5μm至约80μm之间，于此并不限制，例如，10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm或70μm。
此外，根据本发明实施例，所述基板102的第一厚度T1指的是其于基板102的法线方向(例如，图中所示的Z方向)上的最大厚度。
在一些实施例中，所述基板102包含硬质材料或可挠性材料。例如，在一些实施例中，基板102的材料可包含聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚酰亚胺(polyimide，PI)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)、橡胶、玻璃纤维、其它适合材料或前述的组合，但不限于此。在一些实施例中，基板102可包含金属-玻璃纤维复合板材或印刷电路板等，但不限于此。
再者，放射线感测装置10包含第一闪烁体层104，第一闪烁体层104可设置于基板102的第一侧102a。详细而言，根据一些实施例，第一闪烁体层104可将较低能量的放射线(如图中所示的虚线，放射线X1)转换成可见光(如图中所示的实线，可见光L1)。
如图1A所示，在一些实施例中，第一闪烁体层104可包含多个第一挡墙104A与多个第一闪烁体组件104B，且第一闪烁体组件104B可位于第一挡墙104A之间。换言之，根据一些实施例，所述第一闪烁体层104为经像素化的，其中第一挡墙104A与第一闪烁体组件104B彼此间隔设置。
在一些实施例中，可借由物理气相沉积制程(physical vapor deposition，PVD)、化学气相沉积制程(chemical vapor deposition，CVD)、涂布制程、其它合适的方法或前述的组合形成第一挡墙104A及第一闪烁体组件104B。物理气相沉积制程例如可包含溅镀制程、蒸镀制程或脉冲激光沉积等。化学气相沉积制程例如可包含低压化学气相沉积制程(LPCVD)、低温化学气相沉积制程(LTCVD)、快速升温化学气相沉积制程(RTCVD)、等离子辅助化学气相沉积制程(PECVD)或原子层沉积制程(ALD)等。
在一些实施例中，可借由图案化制程形成所述像素化的第一闪烁体层104。所述图案化制程可包含光光刻制程及蚀刻制程。光光刻制程可包含光阻涂布(例如旋转涂布)、软烘烤、硬烘烤、屏蔽对齐、曝光、曝光后烘烤、光阻显影、清洗及干燥等，但不限于此。蚀刻制程可包含干蚀刻制程或湿蚀刻制程，但不限于此。
在一些实施例中，第一挡墙104A可包含反射材料、空气或前述的组合。换言之，在一些实施例中，第一挡墙104A实质上为不存在的。在另一些实施例中，第一挡墙104A的反射材料可包含具有高反射率(例如，大于90％)的材料。在一些实施例中，第一挡墙104A的反射材料可包含基材以及分散于基材中的高反射系数粒子，但不限于此。在一些实施例中，所述基材可包含有机树脂、玻璃糊(glass paste)、其它合适的材料或前述的组合，但不限于此。在一些实施例中，所述高反射系数粒子的材料可包含银(Ag)、铝(Al)、钛(Ti)、二氧化钛(TiO2)、铌掺杂的氧化钛(niobium-doped titanium oxide，TNO)、氧化锌(ZnO)、二氧化锆(ZrO2)或前述的组合，但不限于此。在一些实施例中，亦可使用前述高反射系数粒子的材料的涂层作为第一挡墙104A。
另一方面，第一闪烁体组件104B可由具有转换放射线功能的材料所形成。在一些实施例中，第一闪烁体组件104B的材料可包含铯(CsI)、碘化钠(NaI)、碘化铊(TlI)、二氧硫化钆(Gd2O2S)、其它合适的材料或前述的组合，但不限于此。此外，放射线感测装置10包含第二闪烁体层106，第二闪烁体层106可设置于基板102的第二侧102b。应理解的是，附图中仅绘示一组放射线(放射线X1及X2)及可见光(可见光L1及L2)作为示例，实际上每一感光组件202周围均可具有对应的放射线及/或可见光。根据一些实施例，第二闪烁体层106可将因较高能量而通过第一闪烁体组件104B且未被其吸收的放射线(如图中所示的虚线，放射线X2)转换成可见光(如图中所示的实线，可见光L2)。此外，根据一些实施例，第二闪烁体层106亦可将通过第一闪烁体层104的第一挡墙104A而未被其吸收的放射线(如放射线X1)转换成可见光(如可见光L1)。如图1A所示，在一些实施例中，第二闪烁体层106可为未经像素化的层状物。
第二闪烁体层106可由具有转换放射线功能的材料所形成。在一些实施例中，第二闪烁体层106的材料可包含铯(CsI)、碘化钠(NaI)、碘化铊(TlI)、二氧硫化钆(Gd2O2S)、其它合适的材料或前述的组合，但不限于此。在一些实施例中，第一闪烁体组件104B的材料与第二闪烁体层106的材料可相同或不同。
在一些实施例中，可借由前述的物理气相沉积制程(physical vapordeposition，PVD)、化学气相沉积制程(chemical vapor deposition，CVD)、涂布制程、其它合适的方法或前述的组合形成第二闪烁体层106。
此外，第一闪烁体层104(或第一闪烁体组件104B)可具有第二厚度T2，第二闪烁体层106具有第三厚度T3。在一些实施例中，第二闪烁体层106的第三厚度T3可大于或等于第一闪烁体组件104B的第二厚度T2。在一些实施例中，第三厚度T3与第二厚度T2的比例的范围介于0.5：1至5：1之间，或2：1至4：1之间，例如，3：1，于此并不限制。
此外，根据本发明实施例，所述第一闪烁体层104(或第一闪烁体组件104B)的第二厚度T2或第二闪烁体层106的第三厚度T3指的是其于基板102的法线方向(例如，图中所示的Z方向)上的最大厚度。
应理解的是，第一闪烁体层104与第二闪烁体层106的实际厚度可根据欲吸收或转换的放射线波长或能量范围进行相应调整，一般而言，厚度越大的闪烁体层可吸收的放射线光的能量越高。
此外，放射线感测装置10更包含阵列层200，阵列层200位于第一闪烁体层104与第二闪烁体层106之间，且阵列层200可具有多个感光组件202。在一些实施例中，感光组件202设置于基板102上，且位于基板102的第一侧102a，亦即，感光组件202与第一闪烁体层104位于基板102的同一侧。根据一些实施例，阵列层200可设置于基板102的第一侧102a或第二侧102b。在一些实施例中，感光组件202可包含光电二极管(photodiode)，但不限于此。根据一些实施例，放射线感测装置10例如可为X射线感测装置。举例而言，光电二极管可将经第一闪烁体层104或第二闪烁体层106转换所产生的可见光转换成电荷，储存于感测像素中，之后可借由驱动组件300(例如，如图4C所示)的开启或关闭，读取对应的电荷，产生电荷数据并透过计算转换为数字影像。
在一些实施例中，部分的感光组件202可对应第一挡墙104A设置。换言之，在一些实施例中，于基板102的法线方向(例如，图中所示的Z方向)上，部分的感光组件202(例如，图中标记为202a的感光组件)与第一挡墙104A重叠。
详细而言，请参照图1B，图1B显示根据本发明一些实施例中，放射线感测装置10的部分组件(如图1A的区域A1中的感光组件202及第一挡墙104A)于基板102上的投影区域的示意图。如图1B所示，感光组件202于基板102的法线方向(例如，图中所示的Z方向)上可具有投影202P，第一挡墙104A于基板102上可具有投影104AP。第一挡墙104A于基板102上的投影104AP与对应的感光组件202于基板102上的投影202P重叠。在一些实施例中，部分的感光组件202的投影202P完整地位于第一挡墙104A的投影104AP中。此外，在一些实施例中，第一挡墙104A的投影104AP的面积可大于或等于感光组件202的投影202P的面积。在一些实施例中，第一闪烁体组件104B于基板102上的投影104BP亦可与对应的感光组件202于基板102上的投影202P重叠。在一些实施例中，部分的感光组件202的投影202P亦可完整地位于第一闪烁体组件104B的投影104BP中。
此外，请参照图1A与图1B，在一些实施例中，部分的感光组件202可对应第一闪烁体组件104B设置。换言之，在一些实施例中，于基板102的法线方向(例如，图中所示的Z方向)上，部分的感光组件202(例如，图中标记为202b的感光组件)与第一闪烁体组件104B重叠。
应理解的是，根据本发明一些实施例，「重叠」可以是在基板102的法线方向(例如，图中所示的Z方向)上完全重叠或部分地重叠。
于此种配置中，部分的感光组件202(例如，感光组件202b)可同时接收较低能量放射线X1经第一闪烁体层104转换所产生的可见光L1，以及较高能量放射线X2经第二闪烁体层106转换所产生的可见光L2，经由处理可产生由较高能量放射线与较低能量放射线信号叠加结果所转换而成的影像。另一方面，部分的感光组件202(例如，感光组件202a)至少接收到较低能量放射线X1经第二闪烁体层106转换所产生的可见光L1，经由处理可产生由较低能量放射线信号所转换而成的影像。在一些实施例中，部分的感光组件202(例如，感光组件202a或感光组件202b)更可接受较高能量放射线与较低能量放射线之间能量范围重叠的放射线。
根据前述部分的感光组件202(例如，感光组件202b)所产生的对应较高能量放射线与较低能量放射线的影像结果以及部分的感光组件202(例如，感光组件202a)所产生的较低能量放射线的影像结果，进行影像数据运算，可分别取得较高能量放射线的影像(例如，骨头部分的影像较清晰)以及较低能量放射线的影像(例如，组织部分的影像较清晰)。
举例而言，在一些实施例中，可分别将较高能量放射线与较低能量放射线的影像结果与较低能量放射线的影像中针对特定部位(例如，骨头部分或组织部分)的信号参数进行加权减法，例如将两种影像结果的信号参数值乘上特定的比例系数(scaling factor)并相减进行运算，以分别获得清晰的高能量放射线及低能量放射线的影像。
此外，应理解的是，根据本发明实施例，放射线具有低到高的能量范围，高能量放射线的能量范围与低能量放射线的能量范围部分重叠，「较高能量放射线」表示重叠范围以外至高能量范围的放射线，「较低能量放射线」表示低能量至重叠范围以外的放射线。再者，本发明并不限定所述「较高能量放射线」与「较低能量放射线」的具体数值范围，只要它们之间具有前述定义的相对关系即可。
再者，在一些实施例中，感光组件202与第一闪烁体层104(或第一闪烁体组件104B)之间相隔第一距离D1，感光组件202与第二闪烁体层106之间相隔第二距离(未绘示)，亦可视为基板102的厚度(即第一厚度T1)。在一些实施例中，第一距离D1小于或等于第二距离(第一厚度T1)。
根据本发明一些实施例，所述第一距离D1指的是感光组件202与第一闪烁体组件104B之间的最小距离，而第二距离指的是感光组件202与第二闪烁体层106之间的最小距离。
请继续参照图1A，在一些实施例中，阵列层200更包括绝缘结构204。在一些实施例中，绝缘结构204可将感光组件202封装固定于基板102上。在一些实施例中，感光组件202可埋置于绝缘结构204中。在一些实施例中，绝缘结构204可具有单层或多层结构。举例而言，根据一些实施例，绝缘结构204可进一步包含多个层绝缘层，如图4C或图6C所示的第一绝缘层402、第二绝缘层404、第三绝缘层406及第四绝缘层408等。关于本发明实施例中的感光组件202的详细结构(包含绝缘结构204)，将于后文进一步说明。
在一些实施例中，可借由前述的物理气相沉积制程(physical vapordeposition，PVD)、化学气相沉积制程(chemical vapor deposition，CVD)、涂布制程、其它合适的方法或前述的组合形成绝缘结构204。
此外，如图1A所示，根据一些实施例，放射线感测装置10可选择性地包含反射层108，反射层108与基板102分别设置于第二闪烁体层106的两侧。反射层108可提升经第一闪烁体层104或第二闪烁体层106转换所产生的可见光的利用率。然而，根据一些实施例，放射线感测装置10可不具有反射层108(例如，第2及3图所示的实施例)，借此改善影像的分辨率。
反射层108可包含具有高反射率(例如，大于90％)的材料。在一些实施例中，反射层108的反射材料可包含基材以及分散于基材中的高反射系数粒子，但不限于此。在一些实施例中，所述基材可包含有机树脂、玻璃糊(glass paste)、其它合适的材料或前述的组合，但不限于此。在一些实施例中，所述高反射系数粒子的材料可包含银(Ag)、铝(Al)、钛(Ti)、二氧化钛(TiO2)、铌掺杂的氧化钛(niobium-doped titanium oxide，TNO)、氧化锌(ZnO)、二氧化锆(ZrO2)或前述的组合，但不限于此。在一些实施例中，亦可使用前述高反射系数粒子的材料的涂层作为反射层108。
在一些实施例中，可借由前述的物理气相沉积制程(physical vapordeposition，PVD)、化学气相沉积制程(chemical vapor deposition，CVD)、涂布制程、其它合适的方法或前述的组合形成反射层108。接着，请参照图2，图2显示根据本发明另一些实施例中，放射线感测装置20的剖面结构示意图。应理解的是，后文中与前文相同或相似的组件或组件将以相同或相似的标号表示，其材料、制造方法与功能皆与前文所述相同或相似，故此部分于后文中将不再赘述。
图2所示的实施例与图1A所示的实施例相似，其差异在于，于图2所示的放射线感测装置20中，第二闪烁体层106可亦包含多个第二挡墙106A与多个第二闪烁体组件106B，且第二闪烁体组件106B位于第二挡墙106A之间。换言之，于此实施例中，第二闪烁体层106为经像素化的，其中第二挡墙106A与第二闪烁体组件106B彼此间隔设置。
在一些实施例中，第二闪烁体组件106B可对应感光组件202设置。换言之，在一些实施例中，于基板102的法线方向(例如，图中所示的Z方向)上，第二闪烁体组件106B与感光组件202重叠。在一些实施例中，于基板102的法线方向上，第二挡墙106与感光组件202并未重叠，也就是说，感光组件202于基板102上的投影202P(未绘示)位于相邻的两个第二挡墙106A于基板102上的投影(未绘示)之间。
于此实施例中，第二闪烁体组件106B可将因较高能量而通过第一闪烁体组件104B且未被其吸收的放射线(如放射线X2)转换成可见光(如可见光L2)。此外，第二闪烁体层106亦可将通过第一闪烁体层104的第一挡墙104A而未被其吸收的放射线(如放射线X1)转换成可见光(如可见光L1)。
再者，第二挡墙106A与第二闪烁体组件106B的材料及形成方法与第一挡墙104A与第一闪烁体组件104B相似，于此便不再重复。此外，在一些实施例中，第一挡墙104A的数量与第二挡墙106A的数量可以不相同。详细而言，根据一些实施例，所述第一挡墙104A与第二挡墙106A的数量指的是，于同一切面(例如，X-Z平面)中的第一挡墙104A与第二挡墙106A的数量。再者，根据一些实施例，所述切面需同时有第一挡墙104A、第二挡墙106A与感光组件202存在。
接着，请参照图3，图3显示根据本发明另一些实施例中，放射线感测装置30的剖面结构示意图。图3所示的实施例与图1A所示的实施例相似，其差异在于，于图3所示的放射线感测装置30中，第一闪烁体层104为未经像素化的层状物，而第二闪烁体层106为经像素化的。详细而言，第二闪烁体层106包含多个第二挡墙106A与多个第二闪烁体组件106B，亦即感光组件202与未经像素化的第一闪烁体层104位于基板102的同一侧。
于此实施例中，部分的感光组件202可对应第二挡墙106A设置，换言之，于基板102的法线方向上，部分的感光组件202(例如，图中标记为202a的感光组件)与第二挡墙106A重叠。详细而言，于此实施例中，第二挡墙106A于基板102上的投影(未绘示)将与部分的感光组件202于基板102上的投影202P(未绘示)重叠。
此外，于此实施例中，部分的感光组件202可对应第二闪烁体组件106B设置，换言之，于基板102的法线方向上，部分的感光组件202(例如，图中标记为202b的感光组件)与第二闪烁体组件106B重叠。
于此种配置中，部分的感光组件202(例如，感光组件202b)可同时接收较低能量放射线X1经第一闪烁体层104转换所产生的可见光L1，以及较高能量放射线X2经第二闪烁体组件106B转换所产生的可见光L2。另一方面，部分的感光组件202(例如，感光组件202a)至少接收较低能量放射线X1经第一闪烁体层104转换所产生的可见光L1。
接着，请参照图4A，图4A显示根据本发明一些实施例中，放射线感测装置10的俯视结构示意图。如图4A所示，在一些实施例中，第一闪烁体层104的第一挡墙104A及第一闪烁体组件104B可以彼此间隔设置的方式进行排列，但本发明不限于此。应理解的是，在其它的实施例中，可依实际需求调整合适的第一挡墙104A与第一闪烁体组件104B的排列方式。此外，在一些实施例中，第一挡墙104A及第一闪烁体组件104B可分别对应一个像素区域，但本发明不限于此。
更具体而言，请参照图4B，图4B显示根据本发明一些实施例中，图4A所示区域A2中的阵列层200的俯视结构示意图。应理解的是，图4B省略了部分组件(例如，绝缘结构204)，以清楚说明阵列层200的详细结构。
如图4B所示，除了感光组件202之外，阵列层200可进一步包含驱动组件300以及与其电性连接的数据线DL、扫描线(栅极线)GL以及偏压线(bias line)BL。具体而言，感光组件202可将光能转换成电子信号，而驱动组件300可读取感光组件202产生的电子信号并控制像素的开启或关闭。在一些实施例中，驱动组件300可包含薄膜晶体管(thin-filmtransistor，TFT)。在一些实施例中，数据线DL、扫描线GL以及偏压线BL可分别与驱动组件300及感光组件202电性连接，共同作用以控制驱动组件300及感光组件202，亦即控制像素区域。
此外，请同时参照图4C，图4C显示根据本发明一些实施例中，放射线感测装置10沿着图4B中的截线D-D’的剖面结构示意图。应理解的是，为了清楚说明阵列层200与第一闪烁体层104(包含第一挡墙104A及第一闪烁体组件104B)的关系，图4C绘示了对应如图4A所示的区域A2与区域A2’的剖面结构示意图，例如，区域A2对应一组感光组件202与第一闪烁体组件104B，区域A2’对应一组感光组件202与第一挡墙104A。
如图4B及图4C所示，驱动组件300可设置于基板102上。在一些实施例中，驱动组件300可包含栅极电极层302、有源层304、漏极电极层306及源极电极层308。在一些实施例中，栅极电极层302可与扫描线GL电性连接，漏极电极层306可与数据线DL电性连接，源极电极层308可与感光组件202电性连接。
在一些实施例中，栅极电极层302的材料可包含铜(Cu)、铝(Al)、钼(Mo)、钨(W)、金(Au)、铬(Cr)、镍(Ni)、铂(Pt)、钛(Ti)、铜合金、铝合金、钼合金、钨合金、金合金、铬合金、镍合金、铂合金、钛合金、其他合适的金属材料或前述的组合，但不限于此。在一些实施例中，有源层304的材料可包含非晶硅、多晶硅、金属氮化物、金属氧化物、其它合适的材料或前述的组合，但不限于此。在一些实施例中，前述漏极电极层306及源极电极层308的材料可包含铜(Cu)、铝(Al)、钼(Mo)、钨(W)、金(Au)、铬(Cr)、镍(Ni)、铂(Pt)、钛(Ti)、铜合金、铝合金、钼合金、钨合金、金合金、铬合金、镍合金、铂合金、钛合金、其他合适的金属材料或前述的组合，但不限于此。
此外，应理解的是，虽然图4C所绘示的实施例中，驱动组件300为下栅极(bottomgate)薄膜晶体管，然而，在另一些实施例中，驱动组件300可为上栅极(top gate)薄膜晶体管。
在一些实施例中，阵列层200中的绝缘结构204可进一步包含第一绝缘层402以及第二绝缘层404。第一绝缘层402可设置于栅极电极层302与有源层304之间，第二绝缘层404可设置于第一绝缘层402上。在一些实施例中，第一绝缘层402可作为栅极介电层。
详细而言，在一些实施例中，第一绝缘层402、第二绝缘层404可包含氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、高介电常数(high-k)介电材料、其它合适的介电材料或前述的组合，或无机材料、有机材料或前述的组合，但不限于此。所述高介电常数介电材料例如可包含金属氧化物、金属氮化物、金属硅化物、金属铝酸盐、锆硅酸盐、锆铝酸盐、或前述的组合，但不限于此。所述无机材料可包含氮化硅、二氧化硅、氮氧化硅或前述的组合，但不限于此。所述有机材料可包含全氟烷氧基烷烃聚合物(perfluoroalkoxy alkane，PFA)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，PTFE)、全氟乙烯丙烯共聚物(fluorinated ethylenepropylene，FEP)、聚乙烯或前述的组合，但不限于此。
此外，如图4C所示，感光组件202可包含第一电极310、第二电极312以及半导体层314，且半导体层314可设置于第一电极310与第二电极312之间。承前述，源极电极层308可与感光组件202电性连接，详细而言，在一些实施例中，感光组件202的第二电极312可借由导孔(via)V1与驱动组件300电性连接。另一方面，在一些实施例中，感光组件202的第一电极310可借由导孔V2与偏压线BL电性连接。此外，应理解的是，虽然附图中所绘示的导孔V1于基板102的法线方向上未与感光组件202重叠，但根据另一些实施例，导孔V1可与感光组件202重叠，例如，导孔V1可设置于感光组件202正下方。再者，在导孔V1与感光组件202重叠的实施例中，第二绝缘层404的厚度需加厚。
在一些实施例中，半导体层314可具有n-i-p结构或p-i-n结构。在一些实施例中，p型半导体层材料可包含非晶硅半导体掺杂3族元素，例如硼、铝、镓，或其它合适的掺杂元素，n型半导体层材料可包含非晶硅半导体掺杂5族元素，例如氮、磷、砷或其它合适的掺杂元素或前述的组合，但不限于此。
在一些实施例中，第一电极310及第二电极312的材料可包含金属导电材料、透明导电材料或前述的组合。金属导电材料可包含铜(Cu)、铝(Al)、钨(W)、钛(Ti)、金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、铜合金、铝合金、钨合金、钛合金、金合金、铂合金、镍合金或前述的组合，但不限于此。所述透明导电材料可包含透明导电氧化物(transparent conductive oxide，TCO)。举例而言，透明导电氧化物可包含铟锡氧化物(indium tin oxide，ITO)、氧化锡(tinoxide，SnO)、氧化锌(zinc oxide，ZnO)、氧化铟锌(indium zinc oxide，IZO)、氧化铟镓锌(indium gallium zinc oxide，IGZO)、氧化铟锡锌(indium tin oxide，ITZO)、氧化锑锡(antimony tin oxide，ATO)、氧化锑锌(antimony zinc oxide，AZO)或前述的组合，但不限于此。
在一些实施例中，阵列层200可进一步包含第三绝缘层406以及第四绝缘层408。第三绝缘层406可设置于感光组件202上，而第四绝缘层408可设置于第三绝缘层406上。在一些实施例中，第三绝缘层406及第四绝缘层408的材料与前述的第一绝缘层及第二绝缘层相似，于此便不再重复。
如图4C所示，在一些实施例中，第一挡墙104A与第一闪烁体组件104B可设置于第四绝缘层408上。在一些实施例中，于基板102的法线方向上，第一挡墙104A及第一闪烁体组件104B分别与对应的两个感光组件202重叠。值得注意的是，于基板102的法线方向上，第一挡墙104A及第一闪烁体组件104B分别与对应的两个感光组件202的半导体层314重叠。此外，应理解的是，根据本发明一些实施例，图1B所绘示的感光组件202于基板102上的投影202P可视为半导体层314于基板102上的投影。
在一些实施例中，于基板102的法线方向上，第一挡墙104A及第一闪烁体组件104B可与驱动组件300重叠或不重叠。此外，在一些实施例中，第一挡墙104A或第一闪烁体组件104B的面积可等于或小于像素区域的面积，于此并不限制。
承前述，根据不同的实施例，第一挡墙104A与第一闪烁体组件104B可具有不同的排列方式。具体而言，请参照图5A至5F，图5A至5F显示根据本发明另一些实施例中，放射线感测装置的俯视结构示意图。
如图5A所示，在一些实施例中，第一挡墙104A及第一闪烁体组件104B可以同行或同列的形式交替地排列。于此实施例中，同列的第一挡墙104A或第一闪烁体组件104B可对应于同列的像素区域，但本发明不限于此。在一些实施例中，像素区域可包含一个感光组件202及一个驱动组件300，但本发明不限于此。例如，在另一些实施例中，像素区域可包含一个感光组件202及多个驱动组件300的组合。
再者，如图5B所示，在一些实施例中，第一闪烁体组件104B可分散于第一挡墙104A中，第一挡墙104A可围绕第一闪烁体组件104B设置。于此实施例中，各个第一闪烁体组件104B可分别对应于一个像素区域，而第一挡墙104A可对应于多个像素区域，例如相邻的像素区域，但本发明不限于此。
此外，于图4A、图5A及图5B所示的实施例中，第一闪烁体组件104B具有四边相等的四边形状，但本发明不限于此。应理解的是，根据不同的实施例，第一闪烁体组件104B可根据实际需求具有任意合适的形状。例如，如图5C至5F所示，在一些实施例中，第一挡墙104A及第一闪烁体组件104B具有四边不相等的四边形状。
详细而言，如图5C及图5D所示，在一些实施例中，第一挡墙104A及第一闪烁体组件104B可具有纵向(如Y方向)边长大于横向(如X方向)边长的四边形状。再者，如图5E及他5F所示，在一些实施例中，第一挡墙104A及第一闪烁体组件104B可具有横向(如X方向)边长大于纵向(如Y方向)边长的四边形状。再者，于图5C与图5E中，第一挡墙104A及第一闪烁体组件104B交错排列；于图5D与图5F中，第一挡墙104A及第一闪烁体组件104B延同一方向排列。在一些实施例中，各个第一闪烁体组件104B与第一挡墙104A可分别对应于一个像素区域，但本发明不限于此。例如，在另一些实施例中，相邻的两个第一挡墙104A、两个第一闪烁体组件104B或两个相邻的第一挡墙104A与第一闪烁体组件104B，可成四边相等的四边形状(如图中所示的区域A3)。
接着，请参照图6A，图6A显示根据本发明另一些实施例中，放射线感测装置40的剖面结构示意图。如图6A所示，在一些实施例中，第一闪烁体层104与第二闪烁体层106可均为未经像素化的。在一些实施例中，阵列层200进一步包含遮光组件502，遮光组件502可设置于部分的感光组件202上。在一些实施例中，遮光组件502设置于第一闪烁体层104与感光组件202之间。在其它实施例中，遮光组件502设置于第二闪烁体层106与感光组件202之间。
根据一些实施例，第一闪烁体层104可将较低能量的放射线(如图中所示的放射线X1)转换成可见光(如图中所示的可见光L1)，此外，第二闪烁体层106可将因较高能量而通过第一闪烁体层104且未被其吸收的放射线(如图中所示的放射线X2)转换成可见光(如图中所示的可见光L2)。
在一些实施例中，遮光组件502可对应部分的感光组件202设置。换言之，在一些实施例中，于基板102的法线方向(例如，图中所示的Z方向)上，遮光组件502与部分的感光组件202(例如，图中标记为202a的感光组件)重叠。
详细而言，请参照图6B，图6B显示根据本发明一些实施例中，放射线感测装置40的部分组件(如图6A的区域A4中的感光组件202及遮光组件502)于基板102上的投影区域的示意图。如图6B所示，感光组件202于基板102上可具有投影202P，遮光组件502于基板102上可具有投影502P。遮光组件502于基板102上的投影502P与部分的感光组件202于基板102上的投影202P重叠。在一些实施例中，部分的感光组件202的投影202P完整地位于遮光组件502的投影502P中。此外，在一些实施例中，遮光组件502的投影502P的面积大于或等于感光组件202的投影202P的面积。此外，应理解的是，根据本发明一些实施例，图6B所绘示的感光组件202于基板102上的投影202P可视为半导体层314于基板102上的投影。
请继续参照图6A，根据一些实施例，第一闪烁体层104可将能量较低的放射线(如图中所示的放射线X1)转换成可见光(如图中所示的可见光L1)，此外，第二闪烁体层106可将因能量较高而通过第一闪烁体层104且未被其吸收的放射线(如图中所示的放射线X2)转换成可见光(如图中所示的可见光L2)。
承前述，请参照图6A及图6B，根据本发明一些实施例，遮光组件502于基板102上的投影502P与部分的感光组件202(例如，感光组件202a)于基板102上的投影202P重叠，亦即，部分的感光组件202对应遮光组件502设置。
于此种配置中，部分的感光组件202(例如，感光组件202b)可同时接收较低能量放射线X1经第一闪烁体层104转换所产生的可见光L1，以及较高能量放射线X2经第二闪烁体层106转换所产生的可见光L2，经由处理可产生由较高能量放射线与较低能量放射线信号叠加结果所转换而成的影像。另一方面，由于遮光组件502遮蔽了经第一闪烁体层104转换所产生的可见光L1，因此，部分的感光组件202(例如，感光组件202a)至少接收到较高能量放射线X2经第二闪烁体层106转换所产生的可见光L2，经由处理可产生由较高能量放射线信号所转换而成的影像。在一些实施例中，部分的感光组件202(例如，感光组件202a或感光组件202b)更可接受较高能量放射线与较低能量放射线之间能量范围重叠的放射线。后续获得较高能量影像与较低能量影像的方法如同述，于此便不再重复。
接着，请参照图6C，图6C显示根据本发明另一些实施例中，放射线感测装置40沿着图4B中的截线D-D’的剖面结构示意图。图6C绘示了两组如图6A所示的区域A4中对应遮光组件502的感光组件202(例如感光组件202b)的剖面结构示意图。如图6C所示，在一些实施例中，遮光组件502(例如遮光组件502a)可设置于阵列层200的绝缘结构204(例如第三绝缘层406)上。在一些实施例中，遮光组件502(例如遮光组件502a)可与控制驱动组件300重叠。在一些实施例中，遮光组件502可设置于感光组件202与第一闪烁体层104之间的任一位置。
在一些实施例中，遮光组件502可包含具有遮光特性的材料。举例而言，遮光组件502可由具有高反射率或低反射率的材料形成。在一些实施例中，遮光组件502的材料可包含黑色光阻或白色光阻。在一些实施例中，遮光组件502可包含有机树脂、玻璃糊(glasspaste)、其它合适的材料或前述的组合，但不限于此。
此外，在另一些实施例中，遮光组件502的材料可包含导电材料，例如，金属导电材料。所述金属导电材料可包含铜(Cu)、铝(Al)、钨(W)、钛(Ti)、金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、铜合金、铝合金、钨合金、钛合金、金合金、铂合金、镍合金或前述的组合，但不限于此。如图6C所示，在一些实施例中，可使用与第一电极310电性连接的偏压线BL作为遮光组件502b。在一些实施例中，偏压线BL可沿一方向(如X方向)延伸，并于基板102的法线方向上与感光组件202重叠。
此外，应理解的是，虽然图6C所示的实施例中，同时具有两种态样的遮光组件502a及502b，但根据不同的实施例，可视设计需求，单独使用额外设置的遮光组件(例如遮光组件502a)或单独使用偏压线BL作为遮光组件(例如遮光组件502b)，或组合使用。
在一些实施例中，可借由前述物理气相沉积制程(physical vapor deposition，PVD)、化学气相沉积制程(chemical vapor deposition，CVD)、涂布制程、其它合适的方法或前述的组合形成遮光组件502。此外，在一些实施例中，可借由图案化制程形成遮光组件502。
接着，请参照图7A至7C，图7A至7C显示根据本发明一些实施例中，放射线感测装置的驱动电路示意图。如图7A所示，在一些实施例中，可使用一数据线DL一扫描线GL(1D1G)的驱动方式，控制驱动组件300与感光组件202。在一些实施例中，数据线DL与扫描线GL交错所形成的区域可对应于一个像素区域。再者，在一些实施例中，可使用一数据线DL二扫描线GL(如图7B，1D2G)或二数据线DL一扫描线GL(如图7C，2D1G)的驱动方式，分区独立控制驱动组件300与感光组件202。根据一些实施例，如图7B所示，可减少数据线DL的配置，借此降低制作成本。根据另一些实施例，如图7C所示，可增加扫描线GL的配置，借此提升信号的读取速度。
然而，应理解的是，于本发明实施例中，放射线感测装置的驱动电路或驱动方法不限于此。根据第一挡墙104A与第一闪烁体组件104B的排列方式或遮光组件502的排列方式，可相应地调整合适的驱动电路或驱动方法。
综上所述，根据本发明一些实施例，提供的放射线感测装置包含像素化的闪烁体层、具有对应部分感光组件所设置的遮光组件或其组合，借此，可于使用单一片放射线阵列面板的情况下，于一次的放射线照射中同时取得较高能量及较低能量的清晰影像。相较于使用两片放射线阵列面板的一般方式，本发明实施例提供的放射线感测装置可具有单片结构，进而可降低放射线感测装置的整体重量或提升其机械强度。
虽然本发明的实施例及其优点已揭示如上，但应该了解的是，任何任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善。此外，本发明的保护范围并未局限于说明书内所述特定实施例中的制程、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤，任何本领域技术人员可从本发明揭示内容中理解现行或未来所发展出的制程、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤，只要可以在此处所述实施例中实施大抵相同功能或获得大抵相同结果皆可根据本发明使用。因此，本发明的保护范围包括上述制程、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤。另外，每一权利要求构成个别的实施例，且本发明的保护范围也包括各个权利要求及实施例的组合。本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种放射线感测装置，其特征在于，包括：
一基板；
一第一闪烁体层，设置于所述基板的一第一侧，所述第一闪烁体层包括多个第一挡墙与多个第一闪烁体组件，所述多个第一闪烁体组件位于所述多个第一挡墙之间；
一第二闪烁体层，设置于所述基板的一第二侧，且所述第二侧相对于所述第一侧；以及
一阵列层，位于所述第一闪烁体层与所述第二闪烁体层之间，且所述阵列层具有多个感光组件；
其中，所述多个第一挡墙的至少一者于所述基板上的一投影与所述多个感光组件中的至少一者于所述基板上的一投影重叠。
2.如权利要求1所述的放射线感测装置，其特征在于，所述多个第一挡墙的至少一者于所述基板上的所述投影的一面积大于或等于所述多个感光组件中的至少一者于所述基板上的所述投影的一面积。
3.如权利要求1所述的放射线感测装置，其特征在于，所述第二闪烁体层包括多个第二挡墙与多个第二闪烁体组件，且所述多个第二闪烁体组件位于所述多个第二挡墙之间。
4.如权利要求3所述的放射线感测装置，其特征在于，所述第一挡墙的数量与所述第二档墙的数量不相同。
5.如权利要求1所述的放射线感测装置，其特征在于，更包括一反射层，所述反射层与所述基板设置于所述第二闪烁体层的两侧。
6.一种放射线感测装置，其特征在于，包括：
一基板；
一第一闪烁体层，设置于所述基板的一第一侧；
一第二闪烁体层，设置于所述基板的一第二侧，且所述第二侧相对于所述第一侧；
一阵列层，位于所述第一闪烁体层与所述第二闪烁体层之间，所述阵列层具有多个感光组件以及至少一遮光组件；
其中，所述至少一遮光组件于所述基板上的一投影与所述多个感光组件中的至少一者于所述基板上的一投影重叠。
7.如权利要求6所述的放射线感测装置，其特征在于，所述至少一遮光组件设置于所述第一闪烁体层与所述多个感光组件中的至少一者之间。
8.如权利要求6所述的放射线感测装置，其特征在于，所述至少一遮光组件设置于所述第二闪烁体层与所述多个感光组件中的至少一者之间。
9.如权利要求6所述的放射线感测装置，其特征在于，所述至少一遮光组件包括导电材料且与所述感光组件电性连接。
10.如权利要求6所述的放射线感测装置，其特征在于，所述至少一遮光组件与控制驱动组件重叠。
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