CN210429817U - 平板探测器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种平板探测器，包括：基底，基底的一侧形成有栅线和读取信号线，栅线和读取信号线相互绝缘并交叉限定了多个检测单元，检测单元包括第一光电转换器、薄膜晶体管和第二光电转换器，第一光电转换器位于薄膜晶体管靠近基底的一侧，第二光电转换器位于薄膜晶体管背离基底的一侧，第一光电转换器和第二光电转换器均与薄膜晶体管的源极或漏极相连接；每个检测单元内的栅线、读取信号线、薄膜晶体管在基底上的正投影与第二光电转换器在基底上的正投影之间有间隙，第一光电转换器在基底上的正投影至少覆盖间隙。本实用新型利用第一光电转换器，吸收从上述间隙处透过的光，提高可见光的利用率，从而提高平板探测器的灵敏度。

Description

平板探测器
技术领域
本实用新型一般涉及光电技术领域，具体涉及一种平板探测器。
背景技术
FPXD(Flat Panel X-ray Detector，X射线平板探测器)读取数据的准确性非常重要。为提高FPXD读取数据的准确性，需要保证产品具有较高的信噪比，即产品的噪声越小越好，由此在产品设计时，需要尽可能规避交叠电容、寄生电容。
现有的FPXD包括基底，基底上具有多个检测单元，每个检测单元包括一个薄膜晶体管和一个光电二极管，光电二极管位于薄膜晶体管远离基底的一侧，光电二极管具有与偏置电极相连接的第一极、与薄膜晶体管的源极或漏极相连的第二极，为保证产品的信噪比，规避交叠电容和寄生电容，设计产品时，薄膜晶体管的栅极层、源漏极与光电二极管的第二极之间预留有较大的间隙，由于光线会从间隙处漏掉，使得相当可观的可见光无法被光电二极管感测，造成产品的灵敏度降低。
实用新型内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种平板探测器。
本实用新型提供一种平板探测器，包括：基底，所述基底的一侧形成有多条平行的栅线和多条平行的读取信号线，所述栅线和所述读取信号线相互绝缘并交叉限定了多个检测单元；
所述检测单元包括第一光电转换器、薄膜晶体管和第二光电转换器，所述第一光电转换器位于所述薄膜晶体管靠近所述基底的一侧，所述第二光电转换器位于所述薄膜晶体管背离所述基底的一侧，所述第一光电转换器和所述第二光电转换器均与所述薄膜晶体管的源极或漏极相连接；
每个所述检测单元内的所述栅线、所述读取信号线以及所述薄膜晶体管在所述基底上的正投影与所述第二光电转换器在所述基底上的正投影之间存在间隙区域，所述第一光电转换器在所述基底上的正投影至少覆盖所述间隙区域。
优选的，所述平板探测器还包括：位于所述第一光电转换器靠近所述基底一侧的第一偏置电极以及位于所述第一偏置电极和所述第一光电转换器之间的第一绝缘层，所述第一绝缘层具有露出所述第一偏置电极的第一过孔；
所述第一光电转换器包括第一光电转换层、位于所述第一光电转换层靠近所述基底一侧的第一下电极、位于所述第一光电转换层远离所述基底一侧的第一上电极，所述第一下电极经所述第一过孔与所述第一偏置电极相连接；
所述第一上电极远离所述基底的一侧设有第二绝缘层。
优选的，所述第一上电极的材质透明。
优选的，所述薄膜晶体管包括：
形成于所述第二绝缘层远离所述基底一侧的栅极层；
形成于所述栅极层远离所述基底一侧的栅绝缘层；
形成于所述栅绝缘层远离所述基底一侧的有源层；
与所述有源层分别连接的源极和漏极。
优选的，所述平板探测器还包括：位于所述有源层远离所述基底一侧的钝化层，所述钝化层覆盖所述有源层、所述源极和所述漏极；以及，
位于所述钝化层和所述第二光电转换器之间的第三绝缘层。
优选的，所述平板探测器还包括：覆盖所述第二光电转换器的第四绝缘层以及位于所述第二光电转换器远离所述基底一侧的第二偏置电极；
所述第二光电转换器包括第二光电转换层、位于所述第二光电转换层靠近所述基底一侧的第二下电极、位于所述第二光电转换层远离所述基底一侧的第二上电极，所述第四绝缘层上设有露出所述第二上电极的第二过孔，所述第二偏置电极经所述第二过孔与所述第二上电极相连接。
优选的，所述栅极层、所述有源层、所述源极和所述漏极在所述基底上的正投影和所述第一光电转换器在所述基底上的正投影不重合。
优选的，所述第二下电极的材质透明。
优选的，所述第一光电转换器和所述第二光电转换器为PIN二极管。
根据本实用新型实施例提供的技术方案，利用位于基底与薄膜晶体管之间的第一光电转换器，吸收从薄膜晶体管的栅极层、源漏极与第二光电转换器的之间的间隙处透过的光，提高可见光的利用率，从而提高平板探测器的灵敏度。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本实用新型实施例提供的平板探测器的俯视图；
图2为本实用新型实施例提供的形成第一偏置电极的示意图；
图3为本实用新型实施例提供的平板探测器中的单个检测单元对应的平板探测器的截面图；
图4为本实用新型实施例提供的平板探测器中单个检测单元的俯视示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与实用新型相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
如图1至图3所示，本实用新型提供一种平板探测器，包括：基底10，基底10的一侧形成有多条平行的栅线1和多条平行的读取信号线2，栅线1和读取信号线2相互绝缘并交叉限定了多个检测单元3；
每个检测单元3包括第一光电转换器20、薄膜晶体管30和第二光电转换器40，第一光电转换器20位于薄膜晶体管30靠近基底10的一侧，第二光电转换器40位于薄膜晶体管30背离基底10的一侧，第一光电转换器20和第二光电转换器40均与薄膜晶体管30的源极304或漏极305相连接；
每个检测单元3内的栅线1、读取信号线2以及薄膜晶体管30在基底10上的正投影与第二光电转换器40在基底10上的正投影之间存在间隙区域，第一光电转换器20在基底10上的正投影至少覆盖上述间隙区域。
其中，第一光电转换器20、第二光电转换器40用于将可见光转换为电信号，作为检测信号输出；栅线1用于向对应的薄膜晶体管30提供扫描信号，响应于栅线扫描信号，薄膜晶体管30导通，从而将第一光电转换器、第二光电转换器的检测信号发送到读取信号线2，读取信号线2将检测信号输出到外部数据处理电路。
每个检测单元的薄膜晶体管的栅极层301与其所在检测单元行的栅线相连接，薄膜晶体管的源极304(或漏极305)与其所在检测单元列的读取信号线相连接。其中，本实用新型中所使用的薄膜晶体管的源极304、漏极305是对称的，所以其源极304、漏极305可以互换。当薄膜晶体管30的源极304与第一光电转换器20、第二光电转换器40相连时，薄膜晶体管30的漏极305与读取信号线相连；或者薄膜晶体管30的漏极305与第一光电转换器20、第二光电转换器40相连时，薄膜晶体管30的源极304与读取信号线相连。
该实施例通过第一光电转换器20感测从间隙区域透过的可见光，使得可见光被充分利用，提高可见光的利用率，相应地提高平板探测器读取数据的准确性，即提高平板探测器的灵敏度；且第一光电转换器和第二光电转换器连接同一个薄膜晶体管的源极304(或漏极305)，有效避免读取信号线与源漏极之间出现信号串扰问题。
进一步地，平板探测器还包括：位于第一光电转换器20靠近基底10一侧的第一偏置电极21以及位于第一偏置电极21和第一光电转换器20之间的第一绝缘层22，第一绝缘层22具有露出第一偏置电极21的第一过孔23；
第一光电转换器20包括第一光电转换层201、位于第一光电转换层201靠近基底10一侧的第一下电极202、位于第一光电转换层201远离基底10一侧的第一上电极203，第一下电极202经第一过孔与第一偏置电极21相连接；
第一上电极203远离基底10的一侧设有第二绝缘层22。
该实施例中，第一偏置电极21和第一光电转换器20之间通过平坦的第一绝缘层22隔开，第一光电转换器20经第一绝缘层22上的第一过孔23与第一偏置电极21相连接，由第一偏置电极21给第一光电转换器20提供偏置电压；
第二绝缘层22覆盖第一光电转换器20，将第一光电转换器20与薄膜晶体管30隔开。
进一步地，第一上电极203的材质透明，以确保第一光电转换层21接收可见光。
在一些示例中，第一光电转换器可以为PIN光电二极管，第一光电转换层为第一PIN层。
进一步地，每个检测单元的薄膜晶体管30包括：
形成于第二绝缘层22远离基底10一侧的栅极层301；
形成于栅极层301远离基底10一侧的栅绝缘层302；
形成于栅绝缘层302远离基底10一侧的有源层303，有源层303由低温多晶硅材料制成；
与有源层303分别连接的源极304和漏极305。
该实施例中，有源层303由低温多晶硅材料制成，从而形成低温多晶硅的薄膜晶体管，具有较高的迁移率，因此具有良好的导电率和电学特性。在此情况下，与薄膜晶体管相连接的信号线(即栅线和读取信号线)的线宽无需制作的很大，即可以控制上述薄膜晶体管正常的导通与截止。因此，在制作上述平板探测器的过程中，可以通过细线化设计，将上述栅线和读取信号线的线宽适当减小。这样一来，可以减小平板探测器上的遮光面积，从而提高该平板探测器中每个检测单元的光吸收面积，使得检测单元对光线的检测精度更高。
进一步地，平板探测器还包括：位于有源层303远离基底10一侧的钝化层，钝化层覆盖有源层303、源极304和漏极305；以及，位于钝化层和第二光电转换器40之间的第三绝缘层31。
通过钝化层、第三绝缘层31将薄膜晶体管与第二光电转换器隔开；第三绝缘层31平坦，方便第二光电转换器40的设置以及第二光电转换器与薄膜晶体管的源极(或漏极)连接，提高金属互联的可靠性。
进一步地，平板探测器还包括：覆盖第二光电转换器40的第四绝缘层41以及位于第二光电转换器40远离基底10一侧的第二偏置电极42；
第二光电转换器40包括第二光电转换层401、位于第二光电转换层401靠近基底10一侧的第二下电极402、位于第二光电转换层401远离基底10一侧的第二上电极403，第四绝缘层41上设有露出第二上电极403的第二过孔，第二偏置电极42经第二过孔与第二上电极403相连接。
在该实施例中，第二偏置电极21给第二光电转换器40提供偏置电压。
参照图4，虚线框50圈出的区域示意第二光电转换层401和第二上电极403在基底上的投影区域，第二下电极402在基底上的投影区域包括虚线框50圈出的区域，以吸收较多的可见光；第二下电极402在基底上的投影边界与栅线、读取信号线以及薄膜晶体管之间存在间隙，以斜纹示意；第一光电转换器20至少覆盖斜纹所填充的区域。
在一些示例中，在第三绝缘层31远离基底10的一侧还设有一层钝化层。将位于第三绝缘层31靠近基底10一侧的钝化层称为第一钝化层32、位于第三绝缘层远离基底10一侧的钝化层称为第二钝化层33。
其中，第一钝化层、第二钝化层的材料包括氮化硅、氧化硅或者氮氧化硅中的一种或多种，本实用新型对此不做限定。通过第一钝化层32对低温多晶硅形成有源层303形成保护，起到抗氧化、防腐蚀的作用；通过第二钝化层33对第二下电极402形成保护，起到抗氧化、防腐蚀的作用，第二钝化层33露出第四过孔。
在一些示例中，第二光电转换器可以为PIN光电二极管，第二光电转换层为第二PIN层。
该实施例中，以薄膜晶体管30的源极304与第一光电转换器20、第二光电转换器40相连，薄膜晶体管30的漏极305与读取信号线相连为例。即，第二绝缘层22上设有露出第二上电极203的第三过孔，薄膜晶体管30的源极304通过第三过孔与第一光电转换器20的第一上电极203相连接；钝化层、第三绝缘层31上设有露出薄膜晶体管30的源极304的第四过孔，第二光电转换器40的第二下电极402通过第四过孔与薄膜晶体管30的源极304相连接，有效避免读取信号线与源极、漏极之间的串扰问题。
进一步地，第三过孔在基底上的正投影和第四过孔在基底上的正投影不重叠，有效确保第二光电转换器的第二下电极、第一光电转换器的第一下电极与薄膜晶体管的源极相连接。
进一步地，栅极层301、有源层303、源极304和漏极305在基底10上的正投影和第一光电转换器20在基底10上的正投影不重合，以降低第二光电转换器40与源极304、漏极305、有源层303之间形成耦合电容的风险。
在一些示例中，第二下电极402的材质透明。第二下电极为透明的金属导电物质，例如掺金的ITO(氧化铟锡)，从而降低其电阻率，且经第二下电极402透过的光还可以由第一光电转换器吸收，使得可见光被充分的利用，从而提高平板探测器的灵敏性。
本实用新型的实施例提供的平板探测器还包括：位于第四绝缘层41远离基底10一侧的包含闪烁体的膜层，以及与读取信号线相连的读出电路。上述包含闪烁体的膜层覆盖第二上电极403以及第四绝缘层41的上表面，并将入射的X射线转换成可见光。平板探测器上的第一光电转换器和第二光电转换器对照射至每个检测单元中的可见光进行采集，将可见光转换为电信号，作为检测信号；第一光电转换器、第二光电转换器产生的检测信号可以通过读取信号线被输出至读出电路。
通过第一光电转换器、第二光电转换器吸收可见光，从第二光电转换器、薄膜晶体管、栅线、读取信号线之间的间隙处漏掉的可见光被第一光电转换器利用，提高可见光的利用率，从而提高平板探测器的灵敏度。
以上描述仅为本实用新型的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本实用新型中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本实用新型中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (9)

1.一种平板探测器，包括：基底，所述基底的一侧形成有多条平行的栅线和多条平行的读取信号线，所述栅线和所述读取信号线相互绝缘并交叉限定了多个检测单元，其特征在于，
所述检测单元包括第一光电转换器、薄膜晶体管和第二光电转换器，所述第一光电转换器位于所述薄膜晶体管靠近所述基底的一侧，所述第二光电转换器位于所述薄膜晶体管背离所述基底的一侧，所述第一光电转换器和所述第二光电转换器均与所述薄膜晶体管的源极或漏极相连接；
每个所述检测单元内的所述栅线、所述读取信号线以及所述薄膜晶体管在所述基底上的正投影与所述第二光电转换器在所述基底上的正投影之间存在间隙区域，所述第一光电转换器在所述基底上的正投影至少覆盖所述间隙区域。
2.根据权利要求1所述的平板探测器，其特征在于，所述平板探测器还包括：位于所述第一光电转换器靠近所述基底一侧的第一偏置电极以及位于所述第一偏置电极和所述第一光电转换器之间的第一绝缘层，所述第一绝缘层具有露出所述第一偏置电极的第一过孔；
所述第一光电转换器包括第一光电转换层、位于所述第一光电转换层靠近所述基底一侧的第一下电极、位于所述第一光电转换层远离所述基底一侧的第一上电极，所述第一下电极经所述第一过孔与所述第一偏置电极相连接；
所述第一上电极远离所述基底的一侧设有第二绝缘层。
3.根据权利要求2所述的平板探测器，其特征在于，所述第一上电极的材质透明。
4.根据权利要求2所述的平板探测器，其特征在于，所述薄膜晶体管包括：
形成于所述第二绝缘层远离所述基底一侧的栅极层；
形成于所述栅极层远离所述基底一侧的栅绝缘层；
形成于所述栅绝缘层远离所述基底一侧的有源层；
与所述有源层分别连接的源极和漏极。
5.根据权利要求4所述的平板探测器，其特征在于，所述平板探测器还包括：位于所述有源层远离所述基底一侧的钝化层，所述钝化层覆盖所述有源层、所述源极和所述漏极；以及，
位于所述钝化层和所述第二光电转换器之间的第三绝缘层。
6.根据权利要求5所述的平板探测器，其特征在于，所述平板探测器还包括：覆盖所述第二光电转换器的第四绝缘层以及位于所述第二光电转换器远离所述基底一侧的第二偏置电极；
所述第二光电转换器包括第二光电转换层、位于所述第二光电转换层靠近所述基底一侧的第二下电极、位于所述第二光电转换层远离所述基底一侧的第二上电极，所述第四绝缘层上设有露出所述第二上电极的第二过孔，所述第二偏置电极经所述第二过孔与所述第二上电极相连接。
7.根据权利要求4或6所述的平板探测器，其特征在于，所述栅极层、所述有源层、所述源极和所述漏极在所述基底上的正投影和所述第一光电转换器在所述基底上的正投影不重合。
8.根据权利要求6所述的平板探测器，其特征在于，所述第二下电极的材质透明。
9.根据权利要求1-6、8任一项所述的平板探测器，其特征在于，所述第一光电转换器和所述第二光电转换器为PIN二极管。
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