TWI500926B - Ｘ光平板偵測裝置 - Google Patents

Description

X光平板偵測裝置

本發明係關於一種X光平板偵測裝置，藉由改良內部結構，以減少裝置內之光反射次數，達到改善影像偵測之精確度的功效。

X光平板偵測裝置(X-ray flat panel detector)是一種偵測X光數位影像之裝置，可應用於一般X光攝影、乳房X光攝影或心血管影像攝影等，相較於傳統底片攝影，具有較好的影像品質、簡單作業程序以及直接式數位影像的優點。

一般X光平板偵測裝置係藉由閃爍層(Scintillator)11將X光A轉換為可見光(如閃爍層內之箭頭所示)，再透過光電感測層以及薄膜電晶體層將可見光訊號轉換為電訊號，進而轉換為數位影像。由於光電感測層係由光電感測元件陣列排列形成，其間隙可見薄膜電晶體層的金屬導線之布設，以俯視角度觀察光電感測層，估計約有65%的面積排列為光電感測元件，然約有25%的面積為薄膜電晶體層之金屬導線。當經由閃爍層轉換的可見光發散到金屬導線時，可見光會由此金屬導線反射，並透過一反射層將其反射回光電感測層。然而，若轉換後的可見光經歷太多次反射，則所偵測到的影像將會因光線的過度偏移而失去準確性。

有鑑於此，目前亟需研發一種能夠降低閃爍層內可見光反射次數的X光平板偵測裝置，以提高偵測影像的銳利度以及正確性。

本發明之主要目的係在提供一種X光影像偵測裝置，俾能藉由降低閃爍層中可見光的反射次數以提高偵測影像的精確度及銳利度(sharpness)。

為達成上述目的，本發明係提供一種X光平板偵測裝置，包括：一薄膜電晶體基板；一光電感測層，係位於薄膜電晶體基板上且與其電性連接，其中此光電感測層係包含複數個光電感測元件以及複數個吸光元件，且該些吸光元件可具有一吸光材質，且可形成於該些光電感測元件彼此間之間隙；一閃爍層，係位於上述光電感測層上；以及一反射層，係設置於閃爍層上。

上述之X光平板偵測裝置可於反射層上更包含一碳纖維層，藉此不干擾X光穿透至閃爍層，並能夠吸收可見光。除上述態樣外，當碳纖維層設置於反射層情況下，本發明之X光平板偵測裝置中的反射層可為一反射陣列層，其中反射陣列層可包含複數個反射區塊，且反射區塊之設置位置係投影對應於光電感測層之光電感測元件之設置位置。當由閃爍層轉換的可見光發散至反射區塊間之間隙時，其能被碳纖維層吸收而避免再次反射，藉此達到較佳的影像精確度。

再者，除上述態樣外，本發明更提供一種X光平板偵測裝置，包括：一薄膜電晶體基板；一光電感測層，係位於薄膜電晶體基板上且與其電性連接，且此光電感測層係包含複數個光電感測元件；一微透鏡陣列層，係位於該光電感測層上，其中此微透鏡陣列層包含複數個微透鏡；一閃爍層，係位於微透鏡陣列層上；以及一反射層，係設置於閃爍層上。

上述態樣之X光平板偵測裝置可於微透鏡陣列層上更設置一第一透光層。

除此之外，於微透鏡陣列層及第一透光層間更可包含一第二透光層，且第二透光層之折射率係大於第一透光層之折射率，藉此更提高或輔助提高聚光效果。

以下係藉由具體實施例說明本發明之實施方式，熟習此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地了解本發明之其他優點與功效。此外，本發明亦可藉由其他不同具體實施例加以施行或應用，在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。

請參考圖1及圖2，圖1係本發明實施例之X光平板偵測裝置剖面示意圖；圖2係本發明實施例之X光平板偵測裝置之立體圖。

圖1及圖2之X光平板偵測裝置包含：一薄膜電晶體基板2；一光電感測層3，係與薄膜電晶體基板2電性連接，其 中光電感測層3係包含複數個光電感測元件31(例如：光電二極體)以及一吸光元件32，且吸光元件32係由一吸光材料形成於光電感測元件31彼此間之間隙；一閃爍層4，係包含一第一側41及一第二側42，其中閃爍層4係藉由其第一側41與光電感測層3連接；以及一反射層5，係設置於閃爍層4之第二側42。

當X光穿透至閃爍層4時，閃爍層4係將X光轉換為可見光(例如530 nm光波長)，此時所轉換的可見光會在閃爍層中朝四面八方發散，部分可見光會直接發散至光電感測元件31上並直接轉換為電訊號，部分可見光會透過反射層5的反射再到達光電感測元件31，然而部分直接或間接發散至薄膜電晶體基板2之金屬導線21的可見光會因為吸光元件32而被吸收，藉此降低閃爍層4內可見光的反射次數。

上述之閃爍層材料為能夠將X光轉換為可見光之材料，例如：CsI：Tl、Gd₂ O₂ S：Tb等，其他可能的亦有CsI：Na、CaWO₄ 、CdWO₄ 、NaI：Tl、BaFCl：Eu²⁺ 、BaSO₄ ：Eu²⁺ 、BaFBr：Eu²⁺ 、LaOBr：Tb³⁺ 、LaOBr：Tm³⁺ 、La₂ O₂ S：Tb³⁺ 、YTaO₄ 、YTaO₄ ：Nb、ZnS：Ag、ZnSiO₄ ：Mn²⁺ 、LiI：Eu²⁺ 、CeF₃ 等。

由此，圖1及圖2之裝置不但能夠降低可見光於閃爍層4內的多次反射，更能藉此避免可見光多次反射而產生光訊號偏移，以提高偵測影像的準確性。

請參考圖3及圖4，圖3係本發明實施例之X光平板偵測裝置剖面示意圖；圖4係本發明實施例之X光平板偵測裝置之立體圖。

圖3及圖4之X光平板偵測裝置大致與圖1及圖2之態樣相同，差別在於圖3及圖4之反射層5係為反射陣列層，其由多個反射區塊51陣列排列而形成，而在反射區塊51之間則係鏤空可使光穿透。除此之外，於反射層5上更包含一碳纖維層6，其具有不干擾X光A穿透至閃爍層4，且具有吸收可見光的特性。

此外，圖3及圖4之每一個反射區塊51的設置位置係投影對應於光電感測層3之光電感測元件31之設置位置。前述圖1及圖2實施例部分可見光原本會透過反射層5的反射再到達光電感測元件31，而圖3及圖4的反射層5則係僅在投影位置對應於光電感測層3之光電感測元件31處設置有反射區塊51，其餘部分鏤空，因此部分光線會直接穿透反射層5鏤空處而被碳纖維層6吸收。因此，亦能降低因可見光於閃爍層4之第一側41及第二側42之多次反射所造成的光偏移，藉此降低影像失真的可能，同樣能夠提高影像的銳利度。

請參考圖5，圖5之X光平板偵測裝置大致與圖3及圖4之實施例大致相同，差別在於光電感測層3具有複數個光電感測元件31，不具有吸光元件。由於每一個反射區塊51的設置位置係投影對應於光電感測層3之光電感測元件31之設置位置，因此，圖5之態樣亦能夠達大降低影像失真及提 高影像銳利度之功效。請參考圖6及圖7，圖6係本發明實施例之X光平板偵測裝置剖面示意圖；圖7係圖6之局部放大示意圖。

圖6及圖7實施例之X光平板偵測裝置包括：一薄膜電晶體基板2；一光電感測層3，係與薄膜電晶體基板2電性連接，且此光電感測層3係包含複數個光電感測元件31；一微透鏡陣列層7，係包含複數個微透鏡71，每一微透鏡71係包含有一曲面711以及一底面712，其中每一微透鏡71係由其底面712而設置於每一光電感測元件31上，且每一微透鏡71之曲面711係覆蓋每一光電感測元件31之邊緣；一第一透光層8，且此第一透光層8係設置於微透鏡陣列層7上；一閃爍層4，係包含一第一側41及一第二側42，其中此閃爍層4係藉由其第一側41連接第一透光層8；以及一反射層5，係設置於閃爍層4之第二側42。

前述第一透光層8之目的可用於覆蓋微透鏡陣列層7上以達到平坦化表面來輔助閃爍層4設置於微透鏡陣列層7上，此外，亦能協助微透鏡陣列層7聚光，也就是當微透鏡陣列層7之折射率大於第一透光層8之折射率時，則第一透光層8能夠協助微透鏡陣列層7達到較佳的聚光效果，較佳情況下，微透鏡陣列層7之折射率與第一透光層8之折射率的比值係大於1。另外，較佳之第一透光層8材料為光學膠(optical glue)(折射率為1.4-1.5)。

於微透鏡陣列層7中，每一微透鏡71至少須於覆蓋光電感測元件31邊緣之位置上具有曲面711，以將發散之可見光 聚光至其對應之光電感測元件上31，增加可見光的利用性。除此之外，微透鏡71未必須具有連續且整體的曲面711，舉例來說，除了覆蓋光電感測元件31邊緣位置之微透鏡71具有曲面711之外，其餘部分可呈現平坦狀。

請參考圖8，圖8係本發明實施例之X光平板偵測裝置剖面部分示意圖。於本實施例中，每一微透鏡71之曲面711與其底面712之交界點之切線B與微透鏡71之底面712具有一夾角α。

此夾角之角度範圍可依照微透鏡71材料、光電感測元件31之間的設置距離或光電感測元件31的長寬度等因素而調整，較佳之夾角角度可介於15°-65°間，較佳之微透鏡71材料可為PFA(polyfluoroalkoxy)(折射率為1.4-1.6)。

於圖8實施例中，微透鏡71之材料為PFA(polyfluoroalkoxy)(折射率1.55)，第一透光層8之材料為光學膠(optical glue)(折射率1.45)，且α夾角為35°。以斯涅爾(Snell)定律計算，當入射光角度為35°時，微透鏡71折射光角度為32.5°，顯然本實施例之微透鏡陣列層7及第一透光層8之設計可達到聚光至光電感測元件31的效果。

請參考圖9，圖9係本發明實施例之X光平板偵測裝置剖面部分示意圖。

圖9實施例與圖8實施例大致相同，差別在於圖9實施例之微透鏡陣列層7及第一透光層8間更可包含一第二透光層9，藉此更提高或輔助提高聚光效果。具體來說，當本發明X光平板偵測裝置在包含有第二透光層9下，第二透光層9 之折射率係大於第一透光層8之折射率，藉由此相對折射率條件，以提高微透鏡陣列層7之聚光效果，並達到較高的可見光利用率。除此之外，假使微透鏡陣列層7與第一透光層8之折射率差太小而無法達到良好的聚光效果時，第二透光層9的功能係能夠調整可見光偏折率，以輔助第一透光層8以及微透鏡陣列層7的聚光效果，也就是當第一透光層8以及微透鏡陣列層7的折射率相差太小時，則第二透光層9需選擇具有較高折射率之材料，以改善微透鏡陣列層7之聚光效果。基本上，微透鏡陣列層7、第一透光層8及第二透光層9之折射率係依材料不同而有所差異，使用者可依照所需之聚光需求而選擇。

舉例而言，當微透鏡71折射率趨近於第一透光層8之折射率1.45，故於微透鏡71與第一透光層8之間更設置一層第二透光層9，藉此欲改善折射光的偏轉角度，以改善聚光效果。

在此，第二透光層9材料微SiNx，折射率為1.9。

同樣以斯涅爾(Snell)定律計算，當入射光角度為35°時，則折射至第二透光層之光角度為26°。顯然，具有高折射率之第二透光層9的功用確實能夠調整折射於微透鏡71的入射光角度，增加其聚光效果，以達到較佳的可見光利用性。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

A‧‧‧X光

2‧‧‧薄膜電晶體基板

21‧‧‧金屬導線

3‧‧‧光電感測層

31‧‧‧光電感測元件

32‧‧‧吸光元件

4‧‧‧閃爍層

41‧‧‧第一側

42‧‧‧第二側

5‧‧‧反射層

6‧‧‧碳纖維層

7‧‧‧微透鏡陣列層

71‧‧‧微透鏡

711‧‧‧曲面

712‧‧‧底面

8‧‧‧第一透光層

9‧‧‧第二透光層

B‧‧‧切線

α‧‧‧夾角

圖1係本發明實施例之X光平板偵測裝置剖面示意圖。

圖2係本發明實施例之X光平板偵測裝置之立體圖。

圖3係本發明實施例之X光平板偵測裝置剖面示意圖。

圖4係本發明實施例之X光平板偵測裝置之立體圖。

圖5係本發明實施例之X光平板偵測裝置之示意圖。

圖6係本發明實施例之X光平板偵測裝置剖面示意圖。

圖7係圖6之局部放大示意圖。

圖8係本發明實施例之X光平板偵測裝置剖面部分示意圖。

圖9係本發明實施例之X光平板偵測裝置剖面部分示意圖。

2‧‧‧薄膜電晶體基板

21‧‧‧金屬導線

3‧‧‧光電感測層

31‧‧‧光電感測元件

32‧‧‧吸光元件

4‧‧‧閃爍層

41‧‧‧第一側

42‧‧‧第二側

5‧‧‧反射層

6‧‧‧碳纖維層

Claims (11)

1. 一種X光平板偵測裝置，包括：一薄膜電晶體基板；一光電感測層，係位於該薄膜電晶體基板上且與其電性連接，其中該光電感測層係包含複數個光電感測元件以及複數個吸光元件，且該些吸光元件形成於該些光電感測元件彼此間之間隙；一閃爍層，係位於該光電感測層上；以及一反射層，係設置於該閃爍層上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之X光平板偵測裝置，其中該X光平板偵測裝置更包含一碳纖維層於該反射層上。
3. 如申請專利範圍第1項所述之X光平板偵測裝置，其中該些吸光元件係具有一吸光材質。
4. 一種X光平板偵測裝置，包括：一薄膜電晶體基板；一光電感測層，係位於該薄膜電晶體基板上且與其電性連接，其中該光電感測層係包含複數個光電感測元件；一閃爍層，係位於該光電感測層上；以及一反射層，係設置於該閃爍層上，其中該反射層係包含複數個反射區塊；以及一碳纖維層，係設置於該反射層上。
5. 如申請專利範圍第4項所述之X光平板偵測裝置，其中該些反射區塊之位置投影係對應於該些光電感測元件之位置。
6. 一種X光平板偵測裝置，包括：一薄膜電晶體基板；一光電感測層，係位於該薄膜電晶體基板上且與其電性連接，且該光電感測層係包含複數個光電感測元件；一微透鏡陣列層，係位於該光電感測層上，其中該微透鏡陣列層包含複數個微透鏡；一第一透光層，且該第一透光層係覆蓋於該微透鏡陣列層上，其中該微透鏡陣列層之折射率係大於該第一透光層之折射率；一閃爍層，係位於該第一透光層上；以及一反射層，係設置於該閃爍層上。
7. 如申請專利範圍第6項所述之X光平板偵測裝置，其中每一該些微透鏡係對應設置於每一該些光電感測元件上。
8. 如申請專利範圍第6項所述之X光平板偵測裝置，其中每一該些微透鏡係包含有一曲面以及一底面，其中該些微透鏡之該底面係設置於靠近該些光電感測元件的一側上，且該些微透鏡之該曲面係覆蓋每一該些光電感測元件。
9. 如申請專利範圍第8項所述之X光平板偵測裝置，其中每一該些微透鏡之該曲面與該底面之交界點之切線與每一該些微透鏡之該底面具有一夾角，且該夾角係介於15°-65°。
10. 如申請專利範圍第6項所述之X光平板偵測裝置，其中於該微透鏡陣列層與該第一透光層間更包含一第二透光層。
11. 如申請專利範圍第10項所述之X光平板偵測裝置，其中該第二透光層之折射率係大於第一透光層之折射率。