TWI475676B - 主動矩陣式影像感測面板及裝置 - Google Patents

主動矩陣式影像感測面板及裝置 Download PDF

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Description

主動矩陣式影像感測面板及裝置
本發明係關於一種影像感測面板及裝置，特別關於一種主動矩陣式影像感測面板及裝置。
傳統X光成像技術係利用成像膠片接收X光之曝光而成像，但近年來，由於半導體技術的發展，X光成像技術也進化到利用平板式的數位化影像感測面板來成像，即所謂的數位放射造影(digital radiography,DR)技術。
茲將數位放射造影技術之原理簡述如下。當X光進入影像感測裝置內時，會先經過一閃爍晶體層(scintillator)，並藉其將X光轉變為可見光，再藉由感光元件將所感測到的光轉成電訊號，之後電訊號再從資料線被讀出，再經過影像處理後則變成影像。其中，感光元件從原本的電荷耦合元件(charge coupled device,CCD)也進展到矽基的光電二極體。在目前技術中，也有不需閃爍晶體層，而是直接將X光轉成電訊號。
圖1為一種用於X光之影像感測面板的畫素佈線俯視圖，其係顯示其中一畫素結構。該畫素結構包含一資料線101、一掃描線102、一薄膜電晶體T以及一感光元件104。其中，掃描線102係與薄膜電晶體T之閘極103電性連接，感測元件104係藉由一貫孔V11與薄膜電晶體T之汲極105電性連接，資料線101係藉由一貫孔V12與薄膜電晶體T之源極106電性連接，感光元件104係藉由一貫孔V13與一偏壓線(bias line)107電性連接。
當光線進入感光元件104時，光線係激發感光元件104之半導體層之電子電洞對，並藉由偏壓線107施加一偏壓給感光元件104，使得電子電洞對分離。載子係形成感光訊號並經由貫孔V11傳送至薄膜電晶體T之汲極，並在掃描線102致能閘極103的狀況下，經由貫孔V12由資料線101讀出。各畫素的感光訊號一一被讀出後，即可交由影像處理模組，以取得影像。
然而，在影像感測面板的製造過程中，常會因為環境中微小的粒子掉落在畫素結構中，進而造成後續製程中的資料線斷線，並且由於畫素結構之疊層的設計因素，而無法進行斷線的修補，進而降低產品的良率。
因此，如何提供一種主動矩陣式影像感測面板及裝置，能夠改善斷線的問題而提升產品良率，實為當前重要課題之一。
有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種能夠改善斷線的問題而提升產品良率之主動矩陣式影像感測面板及裝置。
為達上述目的，依據本發明之一種主動矩陣式影像感測面板包含一基板以及一影像感測畫素。影像感測畫素設置於基板上，並包含一資料線、一第一薄膜電晶體元件以及一第二薄膜電晶體元件。第一薄膜電晶體元件設置於基板並具有一第一電極、一第二電極與一第一閘極。第二電極藉由一第一貫孔與資料線電性連接。第二薄膜電晶體元件設置於基板並具有一第三電極、一第四電極與一第二閘極。第四電極藉由一第二貫孔與資料線電性連接。第二電極與第四電極連接並與資料線重疊設置。
在一實施例中，影像感測畫素更包含第一感光元件與一波長調變層，波長調變層係設置於第一感光元件之一側。波長調變層可例如將X光轉換成可見光。
在一實施例中，影像感測畫素係具有二個次畫素，該等次畫素係相互為鏡射。
在一實施例中，影像感測畫素更包含一第一掃描線與一第二掃描線。第二電極於資料線與第一掃描線交接處不與資料線重疊、或第四電極於資料線與第二掃描線交接處不與資料線重疊。藉此可降低寄生電容。
在一實施例中，第一感光元件包含至少一P-N接面。
在一實施例中，第一電極係與第一感光元件之一底電極電性連接。
為達上述目的，依據本發明之一種主動矩陣式影像感測裝置包含如上所述之一主動矩陣式影像感測面板以及一處理模組。處理模組與主動矩陣式影像感測面板之資料線電性連接。
承上所述，在本發明之主動矩陣式影像感測面板之一影像感測畫素中，第一薄膜電晶體元件之第二電極藉由一第一貫孔與資料線電性連接，第二薄膜電晶體元件之第四電極係藉由一第二貫孔與資料線電性連接，且第二電極與第四電極連接並與資料線重疊設置。藉此，當資料線之某一點發生斷線的狀況時，資料線上之訊號(例如感光訊號)可經由第二電極與第四電極再傳送至資料線之未斷線部分，並由資料線讀出。因此，本發明可在資料線斷線時依然保持訊號讀出之完整性，進而提升產品良率。
以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之一種主動矩陣式影像感測面板及裝置，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。
本發明較佳實施例之一種主動矩陣式影像感測面板包含複數影像感測畫素，圖2為多個影像感測畫素的佈線俯視示意圖，圖3為圖2之影像感測畫素沿線段B-C的剖面示意圖，圖4為圖2之影像感測畫素沿線段A-C的剖面示意圖。
請參照圖2至圖4所示，於主動矩陣式影像感測面板的該等影像感測畫素中，至少其中之一影像感測畫素P包含一基板21、一資料線221、一第一掃描線222、一第二掃描線223、一第一感光元件24、一第二感光元件25、一第一薄膜電晶體元件T1以及一第二薄膜電晶體元件T2。其中，資料線221、第一掃描線222、第二掃描線223、第一感光元件24、第二感光元件25、第一薄膜電晶體元件T1以及第二薄膜電晶體元件T2係設置於基板21上。本實施例中，影像感測畫素P係以包含有二個次畫素P1、P2為例。
第一薄膜電晶體元件T1具有一第一電極261、一第二電極262與一第一閘極263。於此，第一電極261例如為汲極，第二電極262例如為源極。另外，第一薄膜電晶體元件T1更包含一閘極絕緣層264及一主動層265，閘極絕緣層264覆蓋閘極263，並使第一閘極263與主動層265、第一電極261及第二電極262隔離。於此，閘極絕緣層264的材質係以氮化矽(SiNx )為例，主動層265之材質係以非晶矽(amorphous silicon)為例。
第一閘極263與第一掃描線222電性連接，第一電極261與第一感光元件24電性連接，於此，第一電極261係藉由一貫孔V31而與第一感光元件24電性連接，且係由第一感光元件24之一底電極241延伸至貫孔V31，以與第一電極261電性連接。
另外，第一感光元件24之一頂電極242係藉由一貫孔V32與一偏壓線224電性連接。其中，頂電極242可為一透明電極，其材質例如為氧化銦錫(ITO)，第一感光元件24包含至少一P-N接面，第二電極262藉由一第一貫孔V21與資料線221電性連接。另外，第二電極262與資料線221之間係具有一絕緣層281，其材料例如包含氮化矽(SiNx )或四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(Polyfluoroalkoxy,PFA)。
第二薄膜電晶體元件T2具有一第三電極271、一第四電極272與一第二閘極273。於此，第三電極271例如為汲極，第四電極272例如為源極。另外，第二薄膜電晶體元件T2更包含一閘極絕緣層274及一主動層275，閘極絕緣層274覆蓋閘極273，並使閘極273與主動層275、第三電極271及第四電極272隔離。於此，閘極絕緣層274的材質係以氮化矽(SiNx )為例，主動層275之材質係以非晶矽為例。
第二閘極273與第二掃描線223電性連接，第三電極271與第二感光元件25電性連接，於此，第三電極271係藉由一貫孔V33而與第二感光元件25電性連接，且係由第二感光元件25之一底電極251延伸至貫孔V33，以與第三電極271電性連接。
另外，第二感光元件25之一頂電極252係藉由一貫孔V34與偏壓線224電性連接。其中，頂電極252可為一透明電極，其材質例如為氧化銦錫(ITO)，第二感光元件25包含至少一P-N接面。第四電極272藉由一第二貫孔V22與資料線221電性連接。另外，第四電極272與資料線221之間係具有絕緣層281。
在本實施例中，第二電極262與第四電極272連接並與上方資料線221重疊設置。換言之，第二電極262往第四電極272之方向延伸並與第四電極272連接、或者第四電極272往第二電極262之方向延伸並與第二電極262連接、或者上述二種情況皆存在。藉此，當資料線221之某一點發生斷線的狀況時，感光訊號可經由第二電極262與第四電極272再傳送至資料線221之未斷線部分，並由資料線221讀出。
本實施例中，影像感測畫素P可更包含一波長調變層282，其係設置於第一感光元件24與第二感光元件25之一側，且位於另一絕緣層283之上。其中，波長調變層282可為一閃爍晶體層(scintillator)，用以將收入之光線轉換為特定波長之光線，例如將X光轉換成可見光，以利感光元件24、25感光。當然，在感光元件可直接將X光轉成電訊號的情況下，波長調變層282可省略。
如圖2所示，影像感測畫素P具有二個次畫素P1、P2，該等次畫素P1、P2係相互為鏡射對稱。在此狀況下，第一薄膜電晶體元件T1與第二薄膜電晶體元件T2係依據影像感測畫素P之中心線鏡射設置。另外，第二電極262於資料線221與第一掃描線222交接處不與資料線221重疊；且第四電極272於資料線221與第二掃描線223交接處不與資料線221重疊。藉此可避免第二電極262與第一掃描線222產生寄生電容，以及避免第四電極272與第二掃描線223產生寄生電容。就單一影像感測畫素P而言，沿資料線221之方向，資料線221與第二電極262及第四電極272未重疊的部分與資料線221之長度比例係小於1/2，較佳者係小於1/6。藉由上述之畫素呈鏡射設置，本實施例可使上述之比例達到最小化。
茲將主動矩陣式影像感測面板及其影像感測畫素P之作動過程簡述如下。當光線進入感光元件24時，光線係激發感光元件24之半導體層而產生電子電洞對，並藉由偏壓線224施加一偏壓給感光元件24，使得電子電洞對分離。載子係形成感光訊號並經由貫孔V31傳送至薄膜電晶體T1之第一電極261，並在掃描線222致能閘極263的狀況下，經由貫孔V21由資料線221讀出感光訊號。若資料線221在次畫素P1、P2之間斷線，則感光訊號可經由第二電極262與第四電極272傳送至資料線221未斷線的部分，例如經由第二貫孔V22再傳送至資料線221。
需注意者，圖2僅描繪出2個影像感測畫素P，就主動矩陣式影像感測面板而言，其可具有多個影像感測畫素P呈陣列設置，且多個資料線221、多個掃描線222、223交錯設置。
圖5為本發明較佳實施例之一種主動矩陣式影像感測裝置4的方塊示意圖，主動矩陣式影像感測裝置4包含一主動矩陣式影像感測面板41及一處理模組42。主動矩陣式影像感測面板41可為上述實施例之主動矩陣式影像感測面板。處理模組42與主動矩陣式影像感測面板41之資料線DL電性連接，並接收複數第一感光元件24與複數第二感光元件25之複數感光訊號以形成一影像資料。資料線DL包含複數如上所述之資料線221。另外，處理模組42與主動矩陣式影像感測面板41之掃描線SL電性連接，以循序致能該等掃描線SL而依序讀出該等感光訊號。掃描線SL包含複數如上所述之第一掃描線222與第二掃描線223。影像資料可經過後續的影像處理以及影像顯示而呈現出來。
綜上所述，在本發明之主動矩陣式影像感測面板之一影像感測畫素中，第一薄膜電晶體元件之第二電極藉由一第一貫孔與資料線電性連接，第二薄膜電晶體元件之第四電極係藉由一第二貫孔與資料線電性連接，且第二電極與第四電極連接並與資料線重疊設置。藉此，當資料線之某一點發生斷線的狀況時，感光訊號可經由第二電極與第四電極再傳送至資料線之未斷線部分，並由資料線讀出。因此，本發明可在資料線斷線時依然保持訊號讀出之完整性，進而提升產品良率。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
101、DL‧‧‧資料線
102、SL‧‧‧掃描線
103‧‧‧閘極
104‧‧‧感光元件
105‧‧‧汲極
106‧‧‧源極
107、224‧‧‧偏壓線
21‧‧‧基板
221‧‧‧資料線
222‧‧‧第一掃描線
223‧‧‧第二掃描線
24‧‧‧第一感光元件
241‧‧‧底電極
242‧‧‧頂電極
25‧‧‧第二感光元件
251‧‧‧底電極
252‧‧‧頂電極
261‧‧‧第一電極
262‧‧‧第二電極
263‧‧‧第一閘極
264‧‧‧閘極絕緣層
265、275．．．主動層
271．．．第三電極
272．．．第四電極
273．．．第二閘極
274．．．閘極絕緣層
281、283．．．絕緣層
282．．．波長調變層
4．．．主動矩陣式影像感測裝置
41．．．主動矩陣式影像感測面板
42．．．處理模組
P．．．影像感測畫素
P1、P2．．．次畫素
T．．．薄膜電晶體
T1．．．第一薄膜電晶體元件
T2．．．第二薄膜電晶體元件
V11、V12、V13．．．貫孔
V21．．．第一貫孔
V22．．．第二貫孔
V31、V32、V33、V34．．．貫孔
圖1為一種習知用於X光之影像感測面板的畫素佈線圖；圖2為本發明較佳實施例之一種主動矩陣式影像感測面板之多個影像感測畫素的佈線示意圖；圖3為圖2之影像感測畫素沿線段B-B的剖面示意圖；圖4為圖2之影像感測畫素沿線段A-B的剖面示意圖；以及圖5為本發明較佳實施例之一種主動矩陣式影像感測 裝置的方塊示意圖。
21．．．基板
221．．．資料線
224．．．偏壓線
24．．．第一感光元件
241、251．．．底電極
242、252．．．頂電極
25．．．第二感光元件
261．．．第一電極
262．．．第二電極
263．．．第一閘極
264．．．閘極絕緣層
265、275．．．主動層
271．．．第三電極
272．．．第四電極
273．．．第二閘極
274．．．閘極絕緣層
281、283．．．絕緣層
282．．．波長調變層
T1．．．第一薄膜電晶體元件
T2．．．第二薄膜電晶體元件
V21．．．第一貫孔
V22．．．第二貫孔
V31、V32、V33、V34．．．貫孔

Claims (14)

  1. 一種主動矩陣式影像感測面板，包含：一基板；以及一影像感測畫素，設置於該基板上，該影像感測畫素包含：一資料線；一第一薄膜電晶體元件，設置於該基板並具有一第一電極、一第二電極與一第一閘極，該第二電極係藉由一第一貫孔與該資料線電性連接；以及一第二薄膜電晶體元件，設置於該基板並具有一第三電極、一第四電極與一第二閘極，該第四電極係藉由一第二貫孔與該資料線電性連接，其中，該第二電極與該第四電極連接並與該資料線重疊設置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之主動矩陣式影像感測面板，其中該影像感測畫素更包含一第一感光元件與一波長調變層，該波長調變層係設置於該第一感光元件之一側。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之主動矩陣式影像感測面板，其中該波長調變層係將X光轉換成可見光。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之主動矩陣式影像感測面板，其中該影像感測畫素係具有二個次畫素，該等次畫素係相互為鏡射。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之主動矩陣式影像感測面板，其中該影像感測畫素更包含一第一掃描線與一第二掃描線，該第二電極於該資料線與該第一掃描線交接處不與該資料線重疊、或該第四電極於該資料線與該第二掃描線交接處不與該資料線重疊。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之主動矩陣式影像感測面板，其中該第一感光元件包含至少一P-N接面。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之主動矩陣式影像感測面板，其中該第一電極係與該第一感光元件之一底電極電性連接。
  8. 一種主動矩陣式影像感測裝置，包含：一主動矩陣式影像感測面板，包含：一基板；以及一影像感測畫素，設置於該基板上，該影像感測畫素包含：一資料線；一第一薄膜電晶體元件，設置於該基板並具有一第一電極、一第二電極與一第一閘極，該第二電極係藉由一第一貫孔與該資料線電性連接；及一第二薄膜電晶體元件，設置於該基板並具有一第三電極、一第四電極與一第二閘極，該第四電極係藉由一第二貫孔與該資料線電性連接，其中，該第二電極與該第四電極連接並與該資料線重疊設置；以及一處理模組，與該主動矩陣式影像感測面板之該資料線電性連接。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之主動矩陣式影像感測裝置，其中該影像感測畫素更包含一第一感光元件與一波長調變層，該波長調變層係設置於該第一感光元件之一側。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之主動矩陣式影像感測裝置，其中該波長調變層係將X光轉換成可見光。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之主動矩陣式影像感測裝置，其中該影像感測畫素係具有二個次畫素，該等次畫素係相互為鏡射。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之主動矩陣式影像感測裝置，其中該影像感測畫素更包含一第一掃描線與一第二掃描線，該第二電極於該資料線與該第一掃描線交接處不與該資料線重疊、或該第四電極於該資料線與該第二掃描線交接處不與該資料線重疊。
  13. 如申請專利範圍第8項所述之主動矩陣式影像感測裝置，其中該第一感光元件分別包含至少一P-N接面。
  14. 如申請專利範圍第8項所述之主動矩陣式影像感測裝置，其中該第一電極係與該第一感光元件之一底電極電性連接。
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