TW202332072A - 感測裝置 - Google Patents
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Abstract
一種感測裝置包含基材、第一電晶體、第二電晶體、第一光感測器、第二光感測器以及封裝層。第一電晶體設置於基材的一側。第二電晶體設置於基材的該側。第一光感測器設置於第一電晶體上方，並電性連接第一電晶體。第一光感測器配置以感測具有第一能量的光。第二光感測器設置於第二電晶體上方，並電性連接第二電晶體。第二光感測器配置以感測具有第二能量的光。第一能量不同於第二能量。封裝層覆蓋第一光感測器與第二光感測器的至少部分側壁。
Description
本揭露是有關於一種感測裝置，特別是有關於一種用於拍攝X光照片的感測裝置。
雙能量減影成像（dual energy subtraction imaging)是一種習知的成像技術，其已經被用來減少背景對胸部X光照相和血管照相中的疾病檢測的影響。該方法基於骨骼和軟組織的不同能量依賴吸收特性，通常產生兩個原始影像，一個是低能量高對比度影像，而另一個是高能量低對比度影像。通過採用這兩個影像的非線性組合，能夠獲得清晰的骨骼影像和軟組織影像。這種成像技術將利用影像提高病理學的診斷和解剖學的描繪。
然而，現有的每一種X光感測器都只能針對其所對應的特定能量的X光進行吸收與偵測。若欲獲得前述兩種影像，需利用兩種不同X光感測器分別以不同能量的X光拍攝人體兩次，並無法減少X光的用量。
因此，如何提出一種可解決上述問題的感測裝置，是目前業界亟欲投入研發資源解決的問題之一。
有鑑於此，本揭露之一目的在於提出一種可有解決上述問題的感測裝置。
為了達到上述目的，依據本揭露之一實施方式，一種感測裝置包含基材、第一電晶體、第二電晶體、第一光感測器、第二光感測器以及封裝層。第一電晶體設置於基材的一側。第二電晶體設置於基材的該側。第一光感測器設置於第一電晶體上方，並電性連接第一電晶體。第一光感測器配置以感測具有第一能量的光。第二光感測器設置於第二電晶體上方，並電性連接第二電晶體。第二光感測器配置以感測具有第二能量的光。第一能量不同於第二能量。封裝層覆蓋第一光感測器與第二光感測器的至少部分側壁。
於本揭露的一或多個實施方式中，第一光感測器包含第一下電極、第一光電導體以及第一上電極。第一下電極經由第一接合凸塊電性連接第一電晶體。第一光電導體接觸且設置於第一下電極上，並配置以在照射到具有第一能量的光時產生電流。第一上電極接觸設置於第一光電導體上。第二光感測器包含第二下電極、第二光電導體以及第二上電極。第二下電極經由第二接合凸塊電性連接第二電晶體。第二光電導體接觸且設置於第二下電極上，並配置以在照射到具有第二能量的光時產生電流。第二上電極接觸設置於第二光電導體上。
於本揭露的一或多個實施方式中，第一光電導體的材料與第二光電導體的材料不同，且各包含Si、GaAs、A-Se、HgI
2、CdZnTe、PbI
2、PbO、TlBr及MAPbI
3中之一者。
於本揭露的一或多個實施方式中，感測裝置進一步包含導電線路。導電線路連接第一上電極與第二上電極。
於本揭露的一或多個實施方式中，第一光感測器包含第一閃爍體以及第一光電二極體。第一閃爍體配置以在照射到具有第一能量的光時產生可見光。第一光電二極體電性連接第一電晶體，並配置以在照射到第一閃爍體的可見光時產生電流。第二光感測器包含第二閃爍體以及第二光電二極體。第二閃爍體配置以在照射到具有第二能量的光時產生可見光。第二光電二極體電性連接第二電晶體，並配置以在照射到第二閃爍體的可見光時產生電流。
於本揭露的一或多個實施方式中，第一閃爍體的材料與第二閃爍體的材料不同，且各包含CsI、Bi
4Ge
3O
2、ZnSe、Gd
2O
2S、NaBiW
2O
8及CdWO
4中之一者。
於本揭露的一或多個實施方式中，感測裝置進一步包含遮光層。遮光層至少位於第一閃爍體與第二光電二極體之間以及第二閃爍體與第一光電二極體之間。
於本揭露的一或多個實施方式中，封裝層完整覆蓋第一光感測器與第二光感測器的側壁。
於本揭露的一或多個實施方式中，感測裝置進一步包含第三電晶體以及第三光感測器。第三電晶體設置於基材的該側。第三光感測器設置於第三電晶體上方，並電性連接第三電晶體。第三光感測器配置以感測具有第三能量的光。第三能量不同於第一能量與第二能量。
於本揭露的一或多個實施方式中，具有第一能量的光與具有第二能量的光為分別具有不同波長的X光。
綜上所述，於本揭露的感測裝置中，配置以感測具有第一能量的光的第一光感測器與配置以感測具有第二能量的光的第二光感測器設置於基材的同一側。藉此，當以能量範圍涵蓋第一能量與第二能量的光拍攝人體時，通過人體的光可同時被第一光感測器與第二光感測器感測到，因此可僅經過一次拍攝即獲得兩種影像。換言之，本揭露的感測裝置可有效減少X光的用量。此兩種影像後續可經加權組合而獲得清晰的骨骼影像和軟組織影像。
以上所述僅係用以闡述本揭露所欲解決的問題、解決問題的技術手段、及其產生的功效等等，本揭露之具體細節將在下文的實施方式及相關圖式中詳細介紹。
以下將以圖式揭露本揭露之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本揭露。也就是說，在本揭露部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
請參照第1圖，其為繪示根據本揭露一實施方式之感測裝置100的局部剖面圖。如第1圖所示，於本實施方式中，感測裝置100包含基材110、第一電晶體121a以及第二電晶體121b。舉例來說，第一電晶體121a與第二電晶體121b為薄膜電晶體(Thin-Film Transistor；TFT)，其具體結構在此恕不贅述。此外，在第一電晶體121a與第二電晶體121b下、中及上可彈性地增設介電層以提供緩衝、絕緣與保護之用途。於一些實施方式中，基材110上可設置更多個第一電晶體121a與第二電晶體121b，以構成TFT陣列基板TA。
於一些實施方式中，基材110的材料包含玻璃，但本揭露並不以此為限。
如第1圖所示，於本實施方式中，感測裝置100進一步包含第一光感測器130以及第二光感測器140。第一光感測器130設置於第一電晶體121a上方，並電性連接第一電晶體121a。第一光感測器130配置以感測具有第一能量的光。第二光感測器140設置於第二電晶體121b上方，並電性連接第二電晶體121b。第二光感測器140配置以感測具有第二能量的光。第一能量不同於第二能量。舉例來說，具有第一能量的光與具有第二能量的光為分別具有不同波長的X光。
具體來說，第一光感測器130包含第一下電極131、第一光電導體(photoconductor) 132以及第一上電極133。第一光電導體132接觸且設置於第一下電極131上，並配置以在照射到具有第一能量的光時產生電流。詳言之，當第一光電導體132在照射到具有第一能量的光時，會使得材料中的電子遠離它們的原子，進而可在材料內產生電洞和電子等自由電荷。第一上電極133接觸設置於第一光電導體132上。另外，TFT陣列基板TA上進一步設有導電層122a以及導電墊123a。導電墊123a經由導電層122a電性連接第一電晶體121a。第一下電極131經由第一接合凸塊151電性連接導電墊123a，致使第一光電導體132電性連接第一電晶體121a。藉此，第一光電導體132所產生的電流即可傳遞至第一電晶體121a。於一些實施方式中，第一接合凸塊151為錫凸塊，但本揭露並不以此為限。
相似地，第二光感測器140包含第二下電極141、第二光電導體142以及第二上電極143。第二光電導體142接觸且設置於第二下電極141上，並配置以在照射到具有第二能量的光時產生電流。詳言之，當第二光電導體142在照射到具有第二能量的光時，會使得材料中的電子遠離它們的原子，進而可在材料內產生電洞和電子等自由電荷。第二上電極143接觸設置於第二光電導體142上。另外，TFT陣列基板TA上進一步設有導電層122b以及導電墊123b。導電墊123b經由導電層122b電性連接第二電晶體121b。第二下電極141經由第二接合凸塊152電性連接導電墊123b，致使第二光電導體142電性連接第二電晶體121b。藉此，第二光電導體142所產生的電流即可傳遞至第二電晶體121b。於一些實施方式中，第二接合凸塊152為錫凸塊，但本揭露並不以此為限。
由於第一光電導體132與第二光電導體142是在分別照射到具有第一能量的光與具有第二能量的光時直接產生電流，因此可以稱本實施方式的第一光感測器130與第二光感測器140為直接式(Direct type)光感測器。
於一些實施方式中，第一光電導體132的材料與第二光電導體142的材料不同，且各包含Si、GaAs、A-Se、HgI
2、CdZnTe、PbI
2、PbO、TlBr及MAPbI
3中之一者。
如第1圖所示，於本實施方式中，感測裝置100進一步包含封裝層160以及導電線路170。封裝層160完整覆蓋第一光感測器130的側壁與第二光感測器140的側壁。於實際應用中，可先採用巨量轉移技術將大量的第一光感測器130與第二光感測器140轉移至TFT陣列基板TA上（利用第一接合凸塊151與第二接合凸塊152進行接合），接著以封裝層160將所有第一光感測器130與第二光感測器140進行封裝，再製作連接所有第一上電極133與第二上電極143的導電線路170。
藉由前述結構配置，當以能量範圍涵蓋第一能量與第二能量的光拍攝人體時，通過人體的光可同時被第一光感測器130與第二光感測器140感測到，因此可僅經過一次拍攝即獲得兩種影像。換言之，本實施方式的感測裝置100可有效減少X光的用量。此兩種影像後續可經加權組合而獲得清晰的骨骼影像和軟組織影像。
請參照第2圖，其為繪示第1圖之感測裝置100於一實施方式中的局部示意圖。如第2圖所示，於本實施方式中，第一光感測器130在橫向方向上依序排列，第二光感測器140在橫向方向上依序排列，且第一光感測器130與第二光感測器140在縱向方向上交替排列。
然而，本揭露並不以此為限。請參照第3圖，其為繪示第1圖之感測裝置100於另一實施方式中的局部示意圖。如第3圖所示，於本實施方式中，第一光感測器130與第二光感測器140在橫向方向上交替排列，且在縱向方向上亦交替排列。
請參照第4圖，其為繪示根據本揭露另一實施方式之感測裝置200的局部剖面圖。如第1圖所示，於本實施方式中，感測裝置200包含基材110、第一電晶體121a、第二電晶體121b、第一光電二極體(photodiode) 232以及第二光電二極體242，其中基材110、第一電晶體121a、第二電晶體121b相同或相似於第1圖所示之實施方式，在此恕不贅述，可參照以上相關說明。於一些實施方式中，基材110上可設置更多個第一電晶體121a、第二電晶體121b、第一光電二極體232與第二光電二極體242，以構成TFT-PD陣列基板TPA。
如第4圖所示，於本實施方式中，感測裝置200包含第一光感測器230以及第二光感測器240。第一光感測器230設置於第一電晶體121a上方，並電性連接第一電晶體121a。第一光感測器230配置以感測具有第一能量的光。第二光感測器240設置於第二電晶體121b上方，並電性連接第二電晶體121b。第二光感測器240配置以感測具有第二能量的光。第一能量不同於第二能量。舉例來說，具有第一能量的光與具有第二能量的光為分別具有不同波長的X光。
具體來說，第一光感測器230包含第一閃爍體(scintillator) 231以及前述第一光電二極體232。第一閃爍體231配置以在照射到具有第一能量的光時產生可見光。第一光電二極體232電性連接第一電晶體121a，並配置以在照射到第一閃爍體231的可見光時產生電流。詳言之，第一光電二極體232的基礎結構通常是一個PN接面或者PIN結。當第一光電二極體232在照射到具有第一能量的光時，會激發出自由電子，從而產生電流。另外，TFT-PD陣列基板TPA上進一步設有導電層122a。第一光電二極體232經由導電層122a電性連接第一電晶體121a。藉此，第一光電二極體232所產生的電流即可傳遞至第一電晶體121a。
相似地，第二光感測器240包含第二閃爍體241以及前述第二光電二極體242。第二閃爍體241配置以在照射到具有第二能量的光時產生可見光。第二光電二極體242電性連接第二電晶體121b，並配置以在照射到第二閃爍體241的可見光時產生電流。詳言之，第二光電二極體242的基礎結構通常是一個PN接面或者PIN結。當第二光電二極體242在照射到具有第二能量的光時，會激發出自由電子，從而產生電流。另外，TFT-PD陣列基板TPA上進一步設有導電層122b。第二光電二極體242經由導電層122b電性連接第二電晶體121b。藉此，第二光電二極體242所產生的電流即可傳遞至第二電晶體121b。
由於第一光電二極體232與第二光電二極體242是接收到可見光才產生電流，並非在分別照射到具有第一能量的光與具有第二能量的光時直接產生電流，因此可以稱本實施方式的第一光感測器230與第二光感測器240為間接式(Indirect type)光感測器。
於一些實施方式中，第一閃爍體231的材料與第二閃爍體241的材料不同，且各包含CsI、Bi
4Ge
3O
2、ZnSe、Gd
2O
2S、NaBiW
2O
8及CdWO
4中之一者。
於一些實施方式中，感測裝置200進一步包含封裝層160。封裝層160覆蓋第一光感測器230的部分側壁與第二光感測器240的部分側壁。詳言之，封裝層160完整封裝第一閃爍體231與第二閃爍體241。於實際應用中，可先以封裝層160將所有第一閃爍體231與第二閃爍體241進行封裝，再採用巨量轉移技術將大量的第一光感測器230與第二光感測器240轉移至TFT-PD陣列基板TPA上（利用黏合膠270進行黏合）。
於一些實施方式中，感測裝置200進一步包含遮光層280。遮光層280設置在TFT-PD陣列基板TPA上且環繞第一閃爍體231與第二閃爍體241，並至少位於第一閃爍體231與第二光電二極體242之間以及第二閃爍體241與第一光電二極體232之間。藉此，即可有效避免第二光電二極體242被第一閃爍體231所發出的可見光激發而產生電流，並可有效避免第一光電二極體232被第二閃爍體241所發出的可見光激發而產生電流。
於一些實施方式中，第一閃爍體231與第二閃爍體241為柱狀晶體。第一閃爍體231所產生的可見光可準直朝向下方的第一閃爍體231傳播。第二閃爍體241所產生的可見光可準直朝向下方的第二閃爍體241傳播。在此情況下，前述遮光層280可省略。
藉由前述結構配置，當以能量範圍涵蓋第一能量與第二能量的光拍攝人體時，通過人體的光可同時被第一光感測器230與第二光感測器240感測到，因此可僅經過一次拍攝即獲得兩種影像。換言之，本實施方式的感測裝置200同樣可有效減少X光的用量。此兩種影像後續可經加權組合而獲得清晰的骨骼影像和軟組織影像。
請參照第5圖，其為繪示第4圖之感測裝置200於一實施方式中的局部示意圖。如第5圖所示，於本實施方式中，第一光感測器230在橫向方向上依序排列，第二光感測器240在橫向方向上依序排列，且第一光感測器230與第二光感測器240在縱向方向上交替排列。
然而，本揭露並不以此為限。請參照第6圖，其為繪示第4圖之感測裝置200於另一實施方式中的局部示意圖。如第6圖所示，於本實施方式中，第一光感測器230與第二光感測器240在橫向方向上交替排列，且在縱向方向上亦交替排列。
請參照第7圖，其為繪示根據本揭露另一實施方式之感測裝置300的局部示意圖。如第7圖所示，於本實施方式中，感測裝置300除了包含第1圖所示之基材110、第一電晶體121a、第二電晶體121b、第一光感測器130、第二光感測器140與封裝層160之外，進一步包含第三電晶體121c以及第三光感測器330。第三電晶體121c設置於基材110的該側。第三光感測器330設置於第三電晶體121c上方，並電性連接第三電晶體121c。第三光感測器330配置以感測具有第三能量的光。第三能量不同於第一能量與第二能量。第三光感測器330亦為直接式光感測器，其詳細結構可參照第一光感測器130或第二光感測器140，在此恕不贅述。
藉由前述結構配置，當以能量範圍涵蓋第一能量、第二能量與第三能量的光拍攝人體時，通過人體的光可同時被第一光感測器130、第二光感測器140與第三光感測器330感測到，因此可僅經過一次拍攝即獲得三種影像。換言之，本實施方式的感測裝置300可有效減少X光的用量。此三種影像後續可經加權組合而獲得更加清晰的骨骼影像和軟組織影像。
於實際應用中，第4圖所示之感測裝置200亦可依據第7圖之實施方式的類似原理增設除了第一光感測器130與第二光感測器140之外的第三種間接式光感測器以獲得三種影像。
由以上對於本揭露之具體實施方式之詳述，可以明顯地看出，於本揭露的感測裝置中，配置以感測具有第一能量的光的第一光感測器與配置以感測具有第二能量的光的第二光感測器設置於基材的同一側。藉此，當以能量範圍涵蓋第一能量與第二能量的光拍攝人體時，通過人體的光可同時被第一光感測器與第二光感測器感測到，因此可僅經過一次拍攝即獲得兩種影像。換言之，本揭露的感測裝置可有效減少X光的用量。此兩種影像後續可經加權組合而獲得清晰的骨骼影像和軟組織影像。
雖然本揭露已以實施方式揭露如上，然其並不用以限定本揭露，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭露的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本揭露的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100,200,300:感測裝置
110:基材
121a:第一電晶體
121b:第二電晶體
121c:第三電晶體
122a,122b:導電層
123a,123b:導電墊
130,230:第一光感測器
131:第一下電極
132:第一光電導體
133:第一上電極
140,240:第二光感測器
141:第二下電極
142:第二光電導體
143:第二上電極
151:第一接合凸塊
152:第二接合凸塊
160:封裝層
170:導電線路
231:第一閃爍體
232:第一光電二極體
241:第二閃爍體
242:第二光電二極體
270:黏合膠
280:遮光層
330:第三光感測器
TA:TFT陣列基板
TPA:TFT-PD陣列基板
為讓本揭露之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：
第1圖為繪示根據本揭露一實施方式之感測裝置的局部剖面圖。
第2圖為繪示第1圖之感測裝置於一實施方式中的局部示意圖。
第3圖為繪示第1圖之感測裝置於另一實施方式中的局部示意圖。
第4圖為繪示根據本揭露另一實施方式之感測裝置的局部剖面圖。
第5圖為繪示第4圖之感測裝置於一實施方式中的局部示意圖。
第6圖為繪示第4圖之感測裝置於另一實施方式中的局部示意圖。
第7圖為繪示根據本揭露另一實施方式之感測裝置的局部示意圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記)
無
國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記)
無
100:感測裝置
110:基材
121a:第一電晶體
121b:第二電晶體
122a,122b:導電層
123a,123b:導電墊
130:第一光感測器
131:第一下電極
132:第一光電導體
133:第一上電極
140:第二光感測器
141:第二下電極
142:第二光電導體
143:第二上電極
151:第一接合凸塊
152:第二接合凸塊
160:封裝層
170:導電線路
TA:TFT陣列基板
Claims (10)
- 一種感測裝置，包含： 一基材； 一第一電晶體，設置於該基材的一側； 一第二電晶體，設置於該基材的該側； 一第一光感測器，設置於該第一電晶體上方，並電性連接該第一電晶體，該第一光感測器配置以感測具有一第一能量的光； 一第二光感測器，設置於該第二電晶體上方，並電性連接該第二電晶體，該第二光感測器配置以感測具有一第二能量的光，其中該第一能量不同於該第二能量；以及 一封裝層，覆蓋該第一光感測器與該第二光感測器的至少部分側壁。
- 如請求項1所述之感測裝置，其中該第一光感測器包含： 一第一下電極，經由一第一接合凸塊電性連接該第一電晶體； 一第一光電導體，接觸且設置於該第一下電極上，並配置以在照射到具有該第一能量的該光時產生電流；以及 一第一上電極，接觸設置於該第一光電導體上， 其中該第二光感測器包含： 一第二下電極，經由一第二接合凸塊電性連接該第二電晶體； 一第二光電導體，接觸且設置於該第二下電極上，並配置以在照射到具有該第二能量的該光時產生電流；以及 一第二上電極，接觸設置於該第二光電導體上。
- 如請求項2所述之感測裝置，其中該第一光電導體的材料與該第二光電導體的材料不同，且各包含Si、GaAs、A-Se、HgI 2、CdZnTe、PbI 2、PbO、TlBr及MAPbI 3中之一者。
- 如請求項2所述之感測裝置，進一步包含一導電線路連接該第一上電極與該第二上電極。
- 如請求項1所述之感測裝置，其中該第一光感測器包含： 一第一閃爍體，配置以在照射到具有該第一能量的該光時產生可見光；以及 一第一光電二極體，電性連接該第一電晶體，並配置以在照射到該第一閃爍體的該可見光時產生電流， 其中該第二光感測器包含： 一第二閃爍體，配置以在照射到具有該第二能量的該光時產生可見光；以及 一第二光電二極體，電性連接該第二電晶體，並配置以在照射到該第二閃爍體的該可見光時產生電流。
- 如請求項5所述之感測裝置，其中該第一閃爍體的材料與該第二閃爍體的材料不同，且各包含CsI、Bi 4Ge 3O 2、ZnSe、Gd 2O 2S、NaBiW 2O 8及CdWO 4中之一者。
- 如請求項5所述之感測裝置，進一步包含一遮光層至少位於該第一閃爍體與該第二光電二極體之間以及該第二閃爍體與該第一光電二極體之間。
- 如請求項1所述之感測裝置，其中該封裝層完整覆蓋該第一光感測器與該第二光感測器的側壁。
- 如請求項1所述之感測裝置，進一步包含： 一第三電晶體，設置於該基材的該側；以及 一第三光感測器，設置於該第三電晶體上方，並電性連接該第三電晶體，該第三光感測器配置以感測具有一第三能量的光，其中該第三能量不同於該第一能量與該第二能量。
- 如請求項1所述之感測裝置，其中具有該第一能量的該光與具有該第二能量的該光為分別具有不同波長的X光。
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