CN113376677A - 一种光学感应器的准直装置及x射线平板探测器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光学感应器的准直装置及x射线平板探测器，其中，光学感应器的准直装置包括，第一基板和第二基板，第一基板和第二基板对应设置；黑色矩阵，设置为三个，分别为：第一黑色矩阵、第二黑色矩阵和第三黑色矩阵，第一黑色矩阵上设置第一通孔，第二黑色矩阵上设置第二通孔，第三黑色矩阵上设置第三通孔，第一通孔、第二通孔和第三通孔的中心与光学感应器本体的感应沟道的中心重合。本发明黑色矩阵上的通孔与光学感应器本体的感应沟道的中心重合，起到了对于其他部分遮光的作用，有效的控制了光线的入射角度，准直装置由基板对位粘合制成，方便加工，降低制作成本。
Description
技术领域
本发明涉及光学感应器技术领域，尤其涉及一种光学感应器的准直装置及x射线平板探测器。
背景技术
光学感应器在工业自动化、工业无损检测、人工智能、医学诊断、消费电子等领域中应用广泛。以薄膜晶体管为基础的光学感应器具有成本低、易于大面积成像的优点。其典型的结构由一个薄膜晶体管和一个光敏元件构成一个基本像素单元。为了增大感光面积、提高像素填充比，将薄膜晶体管与光敏元件集成，做成了双栅π型结构，如图1所示，薄膜晶体管的非晶硅沟道既作为电子通道，同时也用作感光，因此非晶硅10’厚度达到数千埃
两端为π尾区域，非晶硅10’只作为电子通道，厚度较薄。在该光学感应器实际应用中，常出现如图2所示的情况：相邻两感应器像素上方的光源发光强度不同，左边光源20’光强较强，除发射到下方对应的像素外，也向右边的像素发射光子，这部分光子的强度，与右边光源30’的光强相当甚至更大，这就导致了光学串扰。假设图中每根光线代表1单位的光强，两感应器的理想接受光强是所能接收到的各自上方的光源光强，即7:2即3.5:1；而实际接受光强是8:4即2:1。假设左边感应器对应亮态、右边感应对应暗态，由于光学串扰，导致感应器的对比度下降。
图3是双栅π型薄膜晶体管感应器的放大电路示意图。光注入感应器后，产生电荷偶极子、并产生电压，从而使薄膜晶体管的电学曲线发生变化，这就是该电压型主动像素传感器的放大原理。可见，光对输出电流的影响并非线性的，可能是指数级的影响，例如对比度变化为103.5:1(3162:1)变到102:1(100:1)。可见光学串扰对器件对比度的影响非常大。
目前常用的解决光串扰问题的方法是在感应器上方设置开放式透镜准直器或微透镜准直器。然而光纤准直器需要许多根规则紧密排列的光学纤维经过排板、熔压、退火、切割、研磨、抛光等工序加工成型。微透镜的制备过程同样十分复杂，目前多采用光刻、湿法刻蚀、纳米压印等，需要非常精密的模具来实现微透镜的制备。两种准直器的制作均存在工序复杂、成本高、难以精确控制、难以大面积生产等缺点。
有鉴于此，需对现有的薄膜晶体管光学感应器的准直装置进行改进，减少像素间的光学串扰并且方便加工，降低制作成本。
发明内容
本发明公开一种光学感应器的准直装置及x射线平板探测器，用于解决现有技术中，像素间的光学串扰严重的问题。
为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：
提供一种光学感应器的准直装置，包括，光学感应器本体；
第一基板和第二基板，所述第一基板和第二基板对应设置；
黑色矩阵，设置为三个，分别为：第一黑色矩阵、第二黑色矩阵和第三黑色矩阵，所述第一黑色矩阵上设置第一通孔，所述第二黑色矩阵上设置第二通孔，所述第三黑色矩阵上设置第三通孔，所述第一通孔、第二通孔和第三通孔的中心与所述光学感应器本体的感应沟道的中心重合。
在上述方案中，所述第一黑色矩阵设置在所述第一基板远离所述第二基板的一侧，所述第二黑色矩阵设置在所述第一基板和所述第二基板之间，所述第三黑色矩阵设置在所述第二基板远离所述第一基板的一侧。
在上述方案中，所述第一通孔、第二通孔和第三通孔均为矩形。
在上述方案中，所述第二通孔的尺寸小于所述第一通孔的尺寸，且所述第二通孔的尺寸小于所述第三通孔的尺寸，所述第一通孔、第二通孔和第三通孔的长宽比相等。
在上述方案中，所述第一基板和第二基板采用高透明材料制成。
在上述方案中，所述第一基板和第二基板之间的外周处涂设第一封框胶。
在上述方案中，所述光学感应器本体的一侧还设有第三基板，所述第一基板和第二基板设置在远离所述第三基板的一侧，所述第一基板与所述光学感应器本体之间设置多个支撑条。
在上述方案中，所述第一基板和第三基板之间的外周处涂设第二封框胶。
在上述方案中，所述第一基板和第二基板层叠设置在所述光学感应器本体的一侧，所述第一基板靠近所述光学感应器本体设置。
本发明还提供了一种x射线平板探测器，包括上述方案中任一项所述的光学感应器的准直装置，还包括闪烁体，所述闪烁体与所述第二基板连接。
本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：
黑色矩阵上的通孔与光学感应器本体的感应沟道的中心重合，起到了对于其他部分遮光的作用，有效的控制了光线的入射角度，准直装置由基板对位粘合制成，方便加工，降低制作成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为现有技术中双栅π结构薄膜晶体管感应器像素结构的剖面图；
图2为现有技术中双栅π结构薄膜晶体管感应器相邻像素间的光学串扰示意图；
图3为现有技术中双栅π结构薄膜晶体管感应器的放大电路图；
图4为实施例1中光学感应器及准直装置的示意图；
图5为实施例2中光学感应器及准直装置的示意图；
图6为图5的A处放大图；
图7为实施例3中光学感应器及准直装置应用于x射线平板探测器的示意图；
图8为实施例3中掺铊碘化铯微柱状结构的示意图。
具体包括下述附图标记：
现有技术中的非晶硅-10’；现有技术中的左边光源-20’；现有技术中的右边光源-30’；光学感应器本体-10；第一基板-20；第二基板-30；第一黑色矩阵-40；第三基板-50；支撑条-60；第一封框胶-70；闪烁体-80；第二黑色矩阵-41；第三黑色矩阵-42；第二封框胶-71；光源-81；柱状晶粒-82；第一通孔-401；第二通孔-411；第三通孔-421。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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。
实施例1
如图4所示，本发明提供的光学感应器的准直装置，包括，光学感应器本体10；第一基板20和第二基板30，第一基板20和第二基板30对应设置，粘合制成，方便加工，降低制作成本。三个黑色矩阵，分别为：第一黑色矩阵40、第二黑色矩阵41和第三黑色矩阵42，第一黑色矩阵40上设置第一通孔401，第二黑色矩阵41上设置第二通孔411，第三黑色矩阵42上设置第三通孔421。第一通孔401、第二通孔411和第三通孔421的中心与光学感应器本体的感应沟道的中心重合。黑色矩阵起到了对于感应沟道之外其他部分遮光的作用，有效的控制了光线的入射角度。
黑色矩阵为金属加非晶硅或金属氧化物加非晶硅的结构，材料的耐受温度要超过350℃，优选的，金属为铬或钼，金属氧化物为氧化铬或氧化钼，黑色矩阵的光密度大于2。
第一黑色矩阵40设置在第一基板20远离第二基板30的一侧，第二黑色矩阵41设置在第一基板20和第二基板30之间，第三黑色矩阵42设置在第二基板30远离第一基板20的一侧。
本实施例优选的，第一通孔401、第二通孔411和第三通孔421均为矩形。
第二通孔411的尺寸小于所述第一通孔401的尺寸，且所述第二通孔411的尺寸小于第三通孔421的尺寸，第一通孔401、第二通孔411和第三通孔421的长宽比相等。
第一基板20和第二基板30采用高透明材料制成。优选的，采用玻璃。
第一基板20和第二基板30之间的外周处涂设第一封框胶70，用于粘贴固定。
光学感应器本体10的一侧还设有第三基板50，第一基板20和第二基板30设置在远离第三基板50的一侧，第三基板50与第一基板20、第二基板30对位设置，对应精度为±1～2.5μm。第一基板20与光学感应器本体10之间设置多个支撑条60。使整体厚度均匀。
第一基板20和第三基板50之间的外周处涂设第二封框胶71。用于粘贴固定。使用第一封框胶70和第二封框胶71使得光学感应器本体10以及准直装置构成盒状结构。
实施例2
如图5和图6所示，与实施例1不同的是，本实施例提供了光学感应器的准直装置的另一种结构，其中，第一基板20和第二基板30层叠设置在光学感应器本体10的一侧，第一基板20靠近光学感应器本体10设置。
与实施例相比，实施例2中的准直装置只需要两层基板，减化加工步骤，提高生产效率，节省用料。
优选的，第一基板20的厚度为0.1～0.2mm，第二基板30的厚度为0.4～0.7mm，感光沟道的长度为35～40μm，第二通孔411与第一通孔401的长度比为：4:7～5:6，第二通孔411与第三通孔421的长度比为：4:7～5:6。
实施例3
本发明还公开了一种x射线平板探测器，如图7所示，以实施例2的光学感应器及准直装置为例，x射线平板探测器包括与第二基板30连接的闪烁体80，为了最大限度的避免光源81的光入射进入第二通孔411，第二基板30的厚度的设置需随闪烁体80的厚度的变大而变大；同时为避免第三通孔421处的斜光入射进入感应器，第二基板30的厚度需考虑第二通孔411的大小及第一基板20的厚度。第一基板20的厚度尽量小，避免斜光入侵感应器；第二基板30尽量厚。优选的，第一基板20的厚度为0.1～0.2mm，第二基板30的厚度为0.4～0.7mm，感光沟道的长度为35～40μm，第二通孔411的长度为20～25μm，第一通孔401和第三通孔421的长度为30～35μm。x射线平板探测器的闪烁体80的厚度为0.2～0.6mm。
闪烁体80的成分优选为掺铊碘化铯，如图8所示，为掺铊碘化铯微柱状结构，这种柱状晶粒82的直径小于10μm，该结构的光波导效应在一定程度上能够抑制光的横向传播，明显改善像素间的光串扰问题。
本发明黑色矩阵上的通孔与光学感应器本体的感应沟道的中心重合，起到了对于其他部分遮光的作用，有效的控制了光线的入射角度，准直装置由基板对位粘合制成，方便加工，降低制作成本。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。
Claims (10)
1.一种光学感应器的准直装置，其特征在于，包括，光学感应器本体；
第一基板和第二基板，所述第一基板和第二基板对应设置；
黑色矩阵，设置为三个，分别为：第一黑色矩阵、第二黑色矩阵和第三黑色矩阵，所述第一黑色矩阵上设置第一通孔，所述第二黑色矩阵上设置第二通孔，所述第三黑色矩阵上设置第三通孔，所述第一通孔、第二通孔和第三通孔的中心与所述光学感应器本体的感应沟道的中心重合。
2.根据权利要求1所述的光学感应器的准直装置，其特征在于，所述第一黑色矩阵设置在所述第一基板远离所述第二基板的一侧，所述第二黑色矩阵设置在所述第一基板和所述第二基板之间，所述第三黑色矩阵设置在所述第二基板远离所述第一基板的一侧。
3.根据权利要求1所述的光学感应器的准直装置，其特征在于，所述第一通孔、第二通孔和第三通孔均为矩形。
4.根据权利要求3所述的光学感应器的准直装置，其特征在于，所述第二通孔的尺寸小于所述第一通孔的尺寸，且所述第二通孔的尺寸小于所述第三通孔的尺寸，所述第一通孔、第二通孔和第三通孔的长宽比相等。
5.根据权利要求1所述的光学感应器的准直装置，其特征在于，所述第一基板和第二基板采用高透明材料制成。
6.根据权利要求1所述的光学感应器的准直装置，其特征在于，所述第一基板和第二基板之间的外周处涂设第一封框胶。
7.根据权利要求1所述的光学感应器的准直装置，其特征在于，所述光学感应器本体的一侧还设有第三基板，所述第一基板和第二基板设置在远离所述第三基板的一侧，所述第一基板与所述光学感应器本体之间设置多个支撑条。
8.根据权利要求7所述的光学感应器的准直装置，其特征在于，所述第一基板和第三基板之间的外周处涂设第二封框胶。
9.根据权利要求1所述的光学感应器的准直装置，其特征在于，所述第一基板和第二基板层叠设置在所述光学感应器本体的一侧，所述第一基板靠近所述光学感应器本体设置。
10.一种x射线平板探测器，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的光学感应器的准直装置，还包括闪烁体，所述闪烁体与所述第二基板连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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