CN117716501A - 一种探测基板及平板探测器 - Google Patents
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Abstract
本公开实施例提供了一种探测基板及平板探测器，该探测基板包括衬底基板以及设置在衬底基板上的多个探测像素单元；每一探测像素单元包括：驱动电路，位于衬底基板上；光电转换器件，位于驱动电路背离衬底基板的一侧；光电转换器件包括依次串联的至少两个光电转换结构，至少两个光电转换结构中首个光电转换结构的底电极与驱动电路电连接，第n个光电转换结构的顶电极与第n+1个光电转换结构的底电极电连接；其中，n≥1；偏置电压线，位于光电转换器件背离衬底基板的一侧，偏置电压线与至少两个光电转换结构中最后一个光电转换结构的顶电极电连接。
Description
本公开涉及光电检测技术领域，特别涉及一种探测基板及平板探测器。
基于薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)技术制作的X射线平板探测器(Flat X-ray Panel Detector，FPXD)是数字影像技术中至关重要的元件，由于其具有成像速度快，良好的空间及密度分辨率、高信噪比、直接数字输出等优点，广泛应用于医学影像(如X光胸透)、工业检测(如金属探伤)、安保检测、航空运输等领域。
X射线平板探测器主要包括薄膜晶体管与光电转换器件。在X射线照射下，间接转换型X射线平板探测器的闪烁体层或荧光体层将X射线光子转换为可见光，然后在光电转换器件的作用下将可见光转换为电信号，最终通过薄膜晶体管读取电信号并将电信号输出得到显示图像。
发明内容
本公开实施例提供了一种探测基板及平板探测器，具体方案如下：
本公开实施例提供了一种探测基板，包括衬底基板以及设置在所述衬底基板上的多个探测像素单元；每一所述探测像素单元包括：
驱动电路，位于所述衬底基板上；
光电转换器件，位于所述驱动电路背离所述衬底基板的一侧；所述光电转换器件包括依次串联的至少两个光电转换结构，所述至少两个光电转换结构中首个光电转换结构的底电极与所述驱动电路电连接，第n个所述光电转换结构的顶电极与第n+1个所述光电转换结构的底电极电连接；其中，n≥1；
偏置电压线，位于所述光电转换器件背离所述衬底基板的一侧，所述偏 置电压线与所述至少两个光电转换结构中最后一个所述光电转换结构的顶电极电连接。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述探测基板中，各所述光电转换结构在所述衬底基板上的正投影互不重叠。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述探测基板中，各所述光电转换结构的底电极同层设置，各所述光电转换结构的顶电极同层设置。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述探测基板中，所述首个光电转换结构在所述衬底基板上的正投影覆盖所述驱动电路在所述衬底基板上的正投影。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述探测基板中，还包括用于串联各所述光电转换结构的导电连接部，所述导电连接部与所述偏置电压线同层设置。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述探测基板中，相邻两个所述光电转换结构之间的分割线与所述偏置电压线相交设置。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述探测基板中，所述分割线平行于所述探测像素单元的对角线。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述探测基板中，所述分割线垂直于所述偏置电压线。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述探测基板中，相邻两个所述光电转换结构之间的分割线平行于所述偏置电压线。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述探测基板中，所述光电转换器件包括相互串联的第一光电转换结构和第二光电转换结构，所述第一光电转换结构的底电极与所述驱动电路电连接，所述第一光电转换结构的顶电极与所述导电连接部的一端电连接，所述导电连接部的另一端与所述第二光电转换结构的底电极电连接，所述第二光电转换结构的顶电极与所述偏置电压线电连接。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述探测基板中，所述第一光电转换结构的面积小于或等于所述第二光电转换结构的面积。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述探测基板中，还包括位于所述光电转换器件和所述偏置电压线之间的第一平坦层；所述第一平坦层包括：覆盖所述第一光电转换结构的顶电极的第一部分，覆盖所述第二光电转换结构的顶电极的第二部分，以及填充所述第一光电转换结构和所述第二光电转换结构之间间隙的第三部分；
所述导电连接部的第一端通过贯穿所述第一部分的第一过孔与所述第一光电转换结构的顶电极电连接，所述导电连接部的第二端通过贯穿所述第三部分的第二过孔与所述第二光电转换结构的底电极电连接；
所述偏置电压线通过贯穿所述第二部分的第三过孔与所述第二光电转换结构的顶电极电连接。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述探测基板中，还包括：位于所述驱动电路和所述光电转换器件之间的钝化层，以及位于所述钝化层和所述光电转换器件之间的第二平坦层；所述第一光电转换结构的底电极通过贯穿所述第二平坦层和所述钝化层的第四过孔与所述驱动电路电连接。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述探测基板中，所述第一光电转换结构包括第一避让部，所述第一避让部靠近所述驱动电路，所述第二过孔和所述第四过孔位于所述第一避让部所在区域。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述探测基板中，所述第二光电转换结构包括第二避让部，所述第二避让部靠近所述驱动电路，所述第二过孔和所述第四过孔位于所述第二避让部所在区域。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述探测基板中，所述第一光电转换结构包括第一避让部，所述第二光电转换结构包括第二避让部，所述第一避让部和所述第二避让部相邻构成避让部，所述避让部靠近所述驱动电路，所述第二过孔和所述第四过孔位于所述避让部所在区域。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述探测基板中，所述第二过孔在所述衬底基板上的正投影和所述第四过孔在所述衬底基板上的正投影不交叠。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述探测基板中，所述第二过孔和所述第四过孔沿所述偏置电压线的延伸方向排列设置，或所述第二过孔和所述第四过孔沿垂直于所述偏置电压线的延伸方向排列设置。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述探测基板中，所述第一过孔与所述第二过孔沿所述偏置电压线的延伸方向排列设置，或所述第一过孔和所述第二过孔沿垂直于所述偏置电压线的延伸方向排列设置。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述探测基板中，所述光电转换结构包括位于所述顶电极和所述底电极之间的光电转换层，所述光电转换层的厚度为0.9μm～1.5μm。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述探测基板中，所述光电转换结构包括位于所述顶电极和所述底电极之间的光电转换层，所述光电转换层的厚度为0.5μm～0.7μm。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述探测基板中，还包括：位于所述偏置电压线背离所述衬底基板一侧的保护层，以及位于所述保护层背离所述衬底基板一侧的闪烁体层。
相应地，本公开实施例还提供了一种平板探测器，包括本公开实施例提供的上述任一项所述的探测基板。
图1为本公开实施例提供的一种探测基板的平面示意图；
图2为图1中一个探测像素单元的截面结构示意图；
图3为图2所示的探测基板的平面结构示意图；
图4为图2所示的探测基板的等效电路示意图；
图5为本公开实施例提供的又一种探测基板的平面结构示意图；
图6为本公开实施例提供的又一种探测基板的平面结构示意图；
图7为本公开实施例提供的又一种探测基板的平面结构示意图；
图8为本公开实施例提供的又一种探测基板的结构示意图；
图9为本公开实施例提供的又一种探测基板的结构示意图；
图10为本公开实施例提供的一种平板探测器的平面示意图。
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。并且在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“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。“内”、“外”、“上”、“下”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。
需要注意的是，附图中各图形的尺寸和形状不反映真实比例，目的只是示意说明本公开内容。并且自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。
X射线平板探测器包括多个探测像素单元，每个探测像素单元内包括薄膜晶体管(TFT)和光电转换器件(例如PIN)，理想的探测像素单元结构应具备较高的像素填充率和较低的RC Delay time，以实现在较高读取帧频的前 提下，得到相对理想的灵敏度。其中R取决于TFT的开态电阻(Ron)，TFT的材料确定后，Ron基本没有太大的减小空间；C取决于PIN的反偏电容，与PIN的面积、厚度等都有关系；探测器的灵敏度则直接正比于PIN的面积，也就是传统意义上的像素填充率。但是PIN的面积越大，C越大。为了降低C的同时不牺牲灵敏度，往往采用加厚PIN的方式来进行器件制作，这就需要延长氢化(H Plasma)非晶硅PIN的沉积时间。例如TFT采用IGZO有源层时具有优异的载流子迁移率，可以提高检测数据的读取速率，实现动态实时检测。但是PIN下面的IGZO有源层由于对氢非常敏感，极易在氢化过程中产生导体化问题，大大增加了开关特性失效的风险。因此，如何在PIN厚度不变甚至适当减薄的情况下还能做到减小像素的C，同时又不会显著影响像素的有效填充率，是值得研究探索的方向。
有鉴于此，本公开实施例提供了一种探测基板，如图1所示，包括衬底基板1以及设置在衬底基板1上的多个探测像素单元P，该多个探测像素单元P由多条扫描信号线SL和多条读取信号线RL交叉限定出；如图2-图4所示，图2为图1中一个探测像素单元P的截面结构示意图，图3为图2中部分膜层的平面示意图，图4上位图2的等效电路示意图，每一探测像素单元P包括：
驱动电路2，位于衬底基板1上；
光电转换器件3，位于驱动电路2背离衬底基板1的一侧；光电转换器件3包括依次串联的至少两个光电转换结构(以包括串联的两个光电转换结构31和32为例)，至少两个光电转换结构(31和32)中首个光电转换结构(例如31)的底电极311与驱动电路电2连接，第n个光电转换结构(例如第一个光电转换结构31)的顶电极312与第n+1个光电转换结构(例如第二个光电转换结构32)的底电极321电连接；其中，n≥1；
偏置电压线4，位于光电转换器件3背离衬底基板1的一侧，偏置电压线4与至少两个光电转换结构(31和32)中最后一个光电转换结构(例如32)的顶电极322电连接。
本公开实施例提供的上述探测基板，通过在一个探测像素单元内设置依次串联的至少两个光电转换结构，由于串联之后的反偏电容小于其中任一个光电转换结构的反偏电容，因此相比于相关技术中一个探测像素单元仅设置一个光电转换结构(通过增加光电转换器件厚度以降低反偏电容的方案)，本公开实施例可以在不改变各光电转换结构厚度的情况下大大降低光电转换器件的反偏电容，并且反偏电容的降低幅度远远高于增加光电转换器件厚度的方式，从而提高探测灵敏度。并且，可以将串联的至少两个光电转换结构均布局于同一平面上，而非上下叠层设置，因此串联的至少两个光电转换结构均可接受到可见光照射，除去因串联需要打孔布线造成的面积损失，探测像素单元的整体填充率仍保持在可接受范围内。
可选地，衬底基板可以是柔性衬底基板，例如由聚乙烯醚邻苯二甲酸酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、多芳基化合物、聚醚酰亚胺、聚醚砜或聚酰亚胺等具有优良的耐热性和耐久性的塑料基板；还可以是刚性衬底基板，例如玻璃基板，在此不做限定。
可选地，偏置电压线的材料可以为金属，因金属的电阻率较小，可以保证整个探测区域内的偏压一致性。
需要说明的是，本公开实施例是以光电转换器件包括串联的两个光电转换结构为例，当然还可以是包括串联的三个光电转换结构、四个光电转换结构等等。例如包括串联的三个光电转换结构时，第一个光电转换结构的底电极与驱动电路电连接，第一个光电转换结构的顶电极与第二个光电转换结构的底电极电连接，第二个光电转换结构的顶电极与第三个光电转换结构的底电极电连接，第三个光电转换结构的顶电极与偏置电压线电连接。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述探测基板中，如图2和图3所示，各光电转换结构(31和32)在衬底基板1上的正投影互不重叠。这样各光电转换结构(31和32)均可接受到可见光照射，并且可以最大限度的填充探测像素单元，保证在像素填充率在可接受范围内降低光电转换器件3的反偏电容，提高探测灵敏度。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述探测基板中，如图2所示，各光电转换结构(31和32)的底电极(311和321)同层设置，各光电转换结构(31和32)的顶电极(312和322)同层设置。这样只需在形成底电极膜层时同时形成各光电转换结构(31和32)的底电极(311和321)，在形成顶电极膜层时同时形成各光电转换结构(31和32)的顶电极(312和322)不用增加Mask(掩膜版)数量或工艺制程，也不会增加探测基板的厚度。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述探测基板中，如图2所示，光电转换结构(例如31)包括位于其顶电极312和其底电极311之间的第一光电转换层313，光电转换结构(例如32)包括位于其顶电极322和其底电极321之间的第二光电转换层323，第一光电转换层313和第二光电转换层323同层设置。第一光电转换层313和第二光电转换层323将光信号转化为电信号。
可选地，第一光电转换层313和第二光电转换层323可以为PN结构或PIN结构。具体的，PIN结构包括N型掺杂的N型半导体层、不掺杂的本征半导体层I和P型掺杂的P型半导体层。本征半导体层I的厚度可以大于P型半导体层和N型半导体层的厚度。
可选地，如图2所示，驱动电路2包括薄膜晶体管，该薄膜晶体管可以包括位于衬底基板1上的栅极21、有源层22、源极23和漏极24，首个光电转换结构(31)的底电极311与漏极24电连接。本公开实施例是以薄膜晶体管为底栅型结构，当然也可以为顶栅型结构。并且，可由钼、铝、银、铜、钛、铂、钨、钽、氮化钽、其合金及其组合或其它合适的材料制作栅极21、源极23和漏极24。另外，薄膜晶体管的源极和漏极，根据晶体管类型(P型或N型)以及输入信号的不同，其功能可以互换，在此不做具体区分。
可选地，上述薄膜晶体管可以采用非晶硅薄膜晶体管、氧化物薄膜晶体管、LTPS薄膜晶体管等。在晶体管为氧化物薄膜晶体管时，可以包括由金属氧化物，例如铟镓锌氧化物(IGZO)，形成的有源层，有源层包括沟道区以及源漏极接触区。由于IGZO有源层优异的载流子迁移率，可以提高检测数据的 读取速率，实现动态实时检测。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述探测基板中，如图2所示，首个光电转换结构(例如31)在衬底基板1上的正投影可以覆盖驱动电路2在衬底基板1上的正投影。这样可以避免可见光照射到驱动电路2中薄膜晶体管的有源层，避免薄膜晶体管失效。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述探测基板中，如图2和图3所示，还包括用于串联光电转换结构(31和32)的导电连接部5，导电连接部5与偏置电压线4同层设置。这样，只需要在形成偏置电压线4时改变原有的构图图形，即可通过一次构图工艺形成导电连接部5与偏置电压线4的图形，不用增加单独制备导电连接部5的工艺，可以简化制备工艺流程，节省生产成本，提高生产效率。
可选地，可由钼、铝、银、铜、钛、铂、钨、钽、氮化钽、其合金及其组合或其它合适的材料形成底电极(311和321)；并可由铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)或其它合适的透明材料形成顶电极(312和322)和导电连接部5，以提高光线透射效率。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述探测基板中，如图3所示，相邻两个光电转换结构(31和32)之间的分割线L可以与偏置电压线4相交设置。例如，图3中相邻两个光电转换结构(31和32)之间的分割线L可以平行于探测像素单元P的对角线，即相邻两个光电转换结构(31和32)之间采用斜向面积分配，该方案可以降低各光电转换结构(31和32)侧壁所占比例，以减少侧壁缺陷，从而降低漏电流。
需要说明的是，分割线L平行于探测像素单元P的对角线是指大致平行，由于制作工艺等原因，分割线L与探测像素单元P的对角线可能不能做到完全平行。
可选地，如图3所示，分割线L可以指向驱动电路2的一侧，当然不限于此。
可选地，相邻两个光电转换结构之间的分割线与偏置电压线相交设置， 例如还可以是该分割线垂直于偏置电压线，只要能够实现各光电转换结构相互串联即可。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述探测基板中，如图5-图7所示，相邻两个光电转换结构(31和32)之间的分割线L还可以平行于偏置电压线4。即相邻两个光电转换结构(31和32)之间直接采用竖向面积分配，可以根据实际需要选择图3、图5-图7所示的分配方案。
需要说明的是，本公开实施例仅是列举了图3、图5-图7所示的几种分配方案，当然不限于此，只要是能够实现光电转换器件中的各光电转换结构相互串联，均属于本公开实施例保护的范围。
可选地，在本公开实施例提供的上述探测基板中，如图2所示，光电转换器件3包括相互串联的第一光电转换结构31和第二光电转换结构32，第一光电转换结构31的底电极311与驱动电路电2连接，第一光电转换结构31的顶电极312与导电连接部5的一端电连接，导电连接部5的另一端与第二光电转换结构32的底电极321电连接，第二光电转换结构32的顶电极322与偏置电压线4电连接。采用相互串联的第一光电转换结构31和第二光电转换结构32即可满足反偏电容需求，实现在较高读取帧频的前提下，得到相对理想的灵敏度。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述探测基板中，如图3、图5-图7所示，第一光电转换结构31的面积可以小于或等于第二光电转换结构32的面积。例如，如图3和图5所示，第一光电转换结构31的面积与第二光电转换结构32的面积大概相等(不考虑打孔面积损失，并且由于制作工艺原因，存在一定的误差，可能不会完全相等)，这样每一个探测像素单元P内的反偏电容可以降低为相关技术中的1/4，足以达到提升帧频的目的；如图6所示，第一光电转换结构31的面积与第二光电转换结构32的面积之比大概为1:2，串联后的总反偏电容会低于面积较小的第一光电转换结构31的反偏电容，这样每一个探测像素单元P内的反偏电容可以降低为相关技术中的2/9，进一步降低反偏电容；如图7所示，第一光电转换结构31的面积与第二光电转换结 构32的面积之比大概为1:3，串联后的总反偏电容会低于面积较小的第一光电转换结构31的反偏电容，这样每一个探测像素单元P内的反偏电容可以降低为相关技术中的3/16，更进一步降低反偏电容。因此，可以根据实际需要来设置第一光电转换结构31的面积与第二光电转换结构32的面积之比。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述探测基板中，如图2和图3所示，还包括位于光电转换器件3和偏置电压线4之间的第一平坦层6；第一平坦层6包括：覆盖第一光电转换结构31的顶电极312的第一部分61，覆盖第二光电转换结构32的顶电极322的第二部分62，以及填充第一光电转换结构31和第二光电转换结构32之间间隙的第三部分63；
导电连接部5的第一端通过贯穿第一部分61的第一过孔V1与第一光电转换结构31的顶电极312电连接，导电连接部5的第二端通过贯穿第三部分63的第二过孔V2与第二光电转换结构32的底电极321电连接；
偏置电压线4通过贯穿第二部分62的第三过孔V3与第二光电转换结构32的顶电极322电连接。
可选地，第一平坦层6的材料可以为聚丙烯酸树脂、聚环氧丙烯酸树脂、感光性聚酰亚胺树脂、聚酯丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯树脂、酚醛环氧压克力树脂等有机绝缘材料，在此不做限定。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述探测基板中，如图2和图3所示，还包括：位于驱动电路2和光电转换器件3之间的钝化层7，以及位于钝化层7和光电转换器件3之间的第二平坦层8；第一光电转换结构31的底电极311通过贯穿第二平坦层8和钝化层7的第四过孔V4与驱动电路2电连接。
可选地，钝化层7的材料可以为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅其中之一或任意组合；第二平坦层8的材料可以为聚丙烯酸树脂、聚环氧丙烯酸树脂、感光性聚酰亚胺树脂、聚酯丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯树脂、酚醛环氧压克力树脂等有机绝缘材料，在此不做限定。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述探测基板中，如图2所示， 还包括位于栅极21和有源层22之间的栅绝缘层9。栅绝缘层9的材料可以为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅其中之一或任意组合。
可选地，在本公开实施例提供的上述探测基板中，如图5和图6所示，第一光电转换结构31可以包括第一避让部314，第一避让部314靠近驱动电路2，第二过孔V2和第四过孔V4可以位于第一避让部314所在区域。该第一避让部314所在区域设置第一光电转换结构31的部分底电极311和第二光电转换结构32的部分底电极321，不设置第一光电转换层313和顶电极312，也不设置第二光电转换层323和顶电极322。
可选地，在本公开实施例提供的上述探测基板中，如图3所示，第二光电转换结构32可以包括第二避让部324，第二避让部324靠近驱动电路2，第二过孔V2和第四过孔V4可以位于第二避让部324所在区域。该第二避让部324所在区域设置第一光电转换结构31的部分底电极311和第二光电转换结构32的部分底电极321，不设置第一光电转换层313和顶电极312，也不设置第二光电转换层323和顶电极322。
可选地，在本公开实施例提供的上述探测基板中，如图7所示，第一光电转换结构31可以包括第一避让部314，第二光电转换结构32可以包括第二避让部324，第一避让部314和第二避让部324相邻构成避让部30，第二过孔V2和第四过孔V4位于避让部30所在区域。该避让部30所在区域设置第一光电转换结构31的部分底电极311和第二光电转换结构32的部分底电极321，不设置第一光电转换层313和顶电极312，也不设置第二光电转换层323和顶电极322。
可选地，在本公开实施例提供的上述探测基板中，如图2、图3、图5-图7所示，第二过孔V2在衬底基板1上的正投影和第四过孔V4在衬底基板1上的正投影不交叠。这样可以避免导电连接部5与第一光电转换结构31的底电极311短路。
可选地，在本公开实施例提供的上述探测基板中，如图3、图6和图7所示，第二过孔V2和第四过孔V4可以沿偏置电压线4的延伸方向排列设置， 如图5所示，第二过孔V2和第四过孔V4可以沿垂直于偏置电压线4的延伸方向排列设置。第二过孔V2和第四过孔V4的具体排列位置可以根据第一光电转换结构31和第二光电转换结构32的分配结构以及避让部的大小来设置。
可选地，在本公开实施例提供的上述探测基板中，如图5和图6所示，第一过孔V1与第二过孔V2可以沿偏置电压线4的延伸方向排列设置；如图3和图7所示，第一过孔V1和第二过孔V2可以沿垂直于偏置电压线4的延伸方向排列设置。第一过孔V1和第二过孔V2的具体排列位置可以根据第二过孔V2和第四过孔V4的排列位置来设置。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述探测基板中，如图2所示，第一光电转换层313和第二光电转换层323的厚度可以为0.9μm～1.5μm。该厚度为目前主流PIN的厚度，该厚度范围可保证可见光的充分吸收。
在具体实施时，如果不希望每一个探测像素单元的反偏电容降低过多，则可以采用先减薄相关技术中PIN厚度，再采用串联的方式来补偿，因此在本公开实施例提供的上述探测基板中，如图8所示，第一光电转换层313和第二光电转换层323的厚度可以为0.5μm～0.7μm。该厚度范围仍可基本保证可见光的充分吸收，并且可以进一步减小下面IGZO有源层22在PIN沉积过程中氢化时被导体化的风险。例如，以目前主流PIN的厚度为1μm来计算，相关技术中的一个探测像素单元内的PIN厚度减薄为0.5μm时，反偏电容增大为原来的2倍，将减薄后的PIN采用本公开实施例提供的串联方式，总反偏电容可至少减小为相关技术中的1/2。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述探测基板中，如图9所示，还包括：位于偏置电压线4背离衬底基板1一侧的保护层10，以及位于保护层10背离衬底基板1一侧的闪烁体层11。具体地，保护层10可以阻挡外界水汽以及保护偏置电压线4和导电连接部5，保护层10可以由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、其他合适的材料形成。
具体地，闪烁体层11的材料为能够将X光转换为可见光的材料，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；本公开实施例对于闪烁体层的闪烁晶体的具体材料不做限定，其可以为碘化铯(CsI)、钨酸镉、氟化钡、硫氧化钆(GOS)等。
本公开实施例提供的图9所示的探测基板的工作过程为：闪烁体层11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(可见光信号)，通过光电转换器件3能够将该光信号转化为电信号，并通过薄膜晶体管(2)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。
基于同一发明构思，本公开实施例还提供了一种平板探测器，包括本公开实施例提供的上述探测基板。由于该平板探测器解决问题的原理与前述一种探测基板相似，因此该平板探测器的实施可以参见前述探测基板的实施，重复之处不再赘述。
具体地，如图10所示，图10为平板探测器的平面示意图，扫描信号线SL和读取信号线RL交叉限定出多个探测像素单元P，每一探测像素单元包括薄膜晶体管和光电转换器件，同一列薄膜晶体管的漏极与同一条读取信号线RL电连接，同一行薄膜晶体管的栅极与同一条扫描信号线SL电连接，偏置电压线可以与读取信号线RL延伸方向相同。该平板探测器还包括FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)芯片；扫描信号线SL通过COF(Chip On Flex、Chip On Film、常称覆晶薄膜)与FPGA芯片连接；其中，该COF包括栅极驱动芯片(Gate Driver IC)。读取信号线RL通过信号读取芯片(Readout IC，ROIC)与FPGA芯片连接。
本公开实施例提供了一种探测基板及平板探测器，通过在一个探测像素单元内设置依次串联的至少两个光电转换结构，由于串联之后的反偏电容小于其中任一个光电转换结构的反偏电容，因此相比于相关技术中一个探测像素单元仅设置一个光电转换结构(通过增加光电转换器件厚度以降低反偏电容的方案)，本公开实施例可以在不改变各光电转换结构厚度的情况下大大降低光电转换器件的反偏电容，并且反偏电容的降低幅度远远高于增加光电转 换器件厚度的方式，从而提高探测灵敏度。并且，可以将串联的至少两个光电转换结构均布局于同一平面上，而非上下叠层设置，因此串联的至少两个光电转换结构均可接受到可见光照射，除去因串联需要打孔布线造成的面积损失，探测像素单元的整体填充率仍保持在可接受范围内。
尽管已描述了本公开的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本公开范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本公开实施例进行各种改动和变型而不脱离本公开实施例的精神和范围。这样，倘若本公开实施例的这些修改和变型属于本公开权利要求及其等同技术的范围之内，则本公开也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (23)
- 一种探测基板，其中，包括衬底基板以及设置在所述衬底基板上的多个探测像素单元；每一所述探测像素单元包括：驱动电路，位于所述衬底基板上；光电转换器件，位于所述驱动电路背离所述衬底基板的一侧；所述光电转换器件包括依次串联的至少两个光电转换结构，所述至少两个光电转换结构中首个光电转换结构的底电极与所述驱动电路电连接，第n个所述光电转换结构的顶电极与第n+1个所述光电转换结构的底电极电连接；其中，n≥1；偏置电压线，位于所述光电转换器件背离所述衬底基板的一侧，所述偏置电压线与所述至少两个光电转换结构中最后一个所述光电转换结构的顶电极电连接。
- 如权利要求1所述的探测基板，其中，各所述光电转换结构在所述衬底基板上的正投影互不重叠。
- 如权利要求1所述的探测基板，其中，各所述光电转换结构的底电极同层设置，各所述光电转换结构的顶电极同层设置。
- 如权利要求1所述的探测基板，其中，所述首个光电转换结构在所述衬底基板上的正投影覆盖所述驱动电路在所述衬底基板上的正投影。
- 如权利要求1-4任一项所述的探测基板，其中，还包括用于串联各所述光电转换结构的导电连接部，所述导电连接部与所述偏置电压线同层设置。
- 如权利要求5所述的探测基板，其中，相邻两个所述光电转换结构之间的分割线与所述偏置电压线相交设置。
- 如权利要求6所述的探测基板，其中，所述分割线平行于所述探测像素单元的对角线。
- 如权利要求6所述的探测基板，其中，所述分割线垂直于所述偏置电压线。
- 如权利要求5所述的探测基板，其中，相邻两个所述光电转换结构之 间的分割线平行于所述偏置电压线。
- 如权利要求5-9任一项所述的探测基板，其中，所述光电转换器件包括相互串联的第一光电转换结构和第二光电转换结构，所述第一光电转换结构的底电极与所述驱动电路电连接，所述第一光电转换结构的顶电极与所述导电连接部的一端电连接，所述导电连接部的另一端与所述第二光电转换结构的底电极电连接，所述第二光电转换结构的顶电极与所述偏置电压线电连接。
- 如权利要求10所述的探测基板，其中，所述第一光电转换结构的面积小于或等于所述第二光电转换结构的面积。
- 如权利要求11所述的探测基板，其中，还包括位于所述光电转换器件和所述偏置电压线之间的第一平坦层；所述第一平坦层包括：覆盖所述第一光电转换结构的顶电极的第一部分，覆盖所述第二光电转换结构的顶电极的第二部分，以及填充所述第一光电转换结构和所述第二光电转换结构之间间隙的第三部分；所述导电连接部的第一端通过贯穿所述第一部分的第一过孔与所述第一光电转换结构的顶电极电连接，所述导电连接部的第二端通过贯穿所述第三部分的第二过孔与所述第二光电转换结构的底电极电连接；所述偏置电压线通过贯穿所述第二部分的第三过孔与所述第二光电转换结构的顶电极电连接。
- 如权利要求12所述的探测基板，其中，还包括：位于所述驱动电路和所述光电转换器件之间的钝化层，以及位于所述钝化层和所述光电转换器件之间的第二平坦层；所述第一光电转换结构的底电极通过贯穿所述第二平坦层和所述钝化层的第四过孔与所述驱动电路电连接。
- 如权利要求13所述的探测基板，其中，所述第一光电转换结构包括第一避让部，所述第一避让部靠近所述驱动电路，所述第二过孔和所述第四过孔位于所述第一避让部所在区域。
- 如权利要求13所述的探测基板，其中，所述第二光电转换结构包括 第二避让部，所述第二避让部靠近所述驱动电路，所述第二过孔和所述第四过孔位于所述第二避让部所在区域。
- 如权利要求13所述的探测基板，其中，所述第一光电转换结构包括第一避让部，所述第二光电转换结构包括第二避让部，所述第一避让部和所述第二避让部相邻构成避让部，所述避让部靠近所述驱动电路，所述第二过孔和所述第四过孔位于所述避让部所在区域。
- 如权利要求14-16任一项所述的探测基板，其中，所述第二过孔在所述衬底基板上的正投影和所述第四过孔在所述衬底基板上的正投影不交叠。
- 如权利要求17所述的探测基板，其中，所述第二过孔和所述第四过孔沿所述偏置电压线的延伸方向排列设置，或所述第二过孔和所述第四过孔沿垂直于所述偏置电压线的延伸方向排列设置。
- 如权利要求18所述的探测基板，其中，所述第一过孔与所述第二过孔沿所述偏置电压线的延伸方向排列设置，或所述第一过孔和所述第二过孔沿垂直于所述偏置电压线的延伸方向排列设置。
- 如权利要求1-19任一项所述的探测基板，其中，所述光电转换结构包括位于所述顶电极和所述底电极之间的光电转换层，所述光电转换层的厚度为0.9μm～1.5μm。
- 如权利要求1-19任一项所述的探测基板，其中，所述光电转换结构包括位于所述顶电极和所述底电极之间的光电转换层，所述光电转换层的厚度为0.5μm～0.7μm。
- 如权利要求1-21任一项所述的探测基板，其中，还包括：位于所述偏置电压线背离所述衬底基板一侧的保护层，以及位于所述保护层背离所述衬底基板一侧的闪烁体层。
- 一种平板探测器，其中，包括如权利要求1-22任一项所述的探测基板。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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