一种平板探测器、其驱动方法及装置与流程

1.本发明涉及医疗电子领域，特别涉及一种平板探测器、其驱动方法及装置。


背景技术：

2.随着时代的进步和科学的发展，人们的生活水平不断提高，人们越来越关注健康，从而推动医学技术的发展。x射线平板探测器(flat panel detector，fpd)在医疗领域得到了广泛的应用。
3.由于x射线平板探测器为单基板，其绑定区容易与空气直接接触，导致连接光电二极管正极的偏压电极发生腐蚀，从而降低x射线平板探测器的使用性能。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种平板探测器、其驱动方法及装置，用于防止偏压电极发生腐蚀，提高平板探测器的光电检测性能。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种平板探测器，包括：
6.衬底基板，所述衬底基板包括显示区以及包围所述显示区的非显示区，所述非显示区包括位于所述显示区一侧的绑定区；
7.所述显示区包括呈阵列排布的多个探测单元以及与各所述探测单元耦接的偏压电极走线；
8.所述绑定区包括至少一个偏压电极；
9.所述非显示区设置有分别与所述偏压电极走线和各所述偏压电极耦接的开关控制器；
10.其中，各所述开关控制器用于在各所述偏压电极未绑定电路板时，处于浮空状态。
11.在一种可能的实现方式中，所述开关控制器包括开关晶体管，所述绑定区包括至少一个开关电极，所述开关晶体管的栅极与相应的所述开关电极耦接，其第一极与所述偏压电极走线耦接，其第二极与相应的所述偏压电极耦接。
12.在一种可能的实现方式中，所述开关晶体管的设置个数与所述偏压电极的设置个数相等。
13.在一种可能的实现方式中，所述开关电极的设置个数与所述开关晶体管的设置个数相等。
14.在一种可能的实现方式中，各所述探测单元包括光敏采集器和采集控制器，所述采集控制器和所述开关控制器均位于所述衬底基板和所述光敏采集器之间。
15.在一种可能的实现方式中，所述采集控制器包括采集晶体管，所述采集晶体管的栅极与采集控制端耦接，其第一极与所述光敏采集器的第一极耦接，其第二极与信号读出端耦接，所述光敏采集器的第二极与所述偏压电极总线耦接。
16.在一种可能的实现方式中，所述偏压电极走线位于所述光敏采集器背离所述衬底基板的一侧。
17.第二方面，本发明实施例提供了一种平板探测装置，包括：
18.如上面任一项所述的平板探测器，以及通过各所述偏压电极与所述平板探测器绑定的电路板；其中：
19.所述电路板用于向所述开关控制器发送控制信号，导通所述开关控制器，以将偏压信号经所述偏压电极走线施加至各所述探测单元。
20.第三方面，本发明实施例提供了一种如上面任一项所述的平板探测器的驱动方法，包括：
21.在各所述偏压电极与电路板绑定时，向所述开关控制器发送控制信号，导通所述开关控制器，以将偏压信号经所述偏压电极走线施加至各所述探测单元，其中，在各所述偏压电极未绑定所述电路板时，所述开关控制器处于浮空状态。
22.在一种可能的实现方式中，若所述开关控制器包括开关晶体管，则所述在各所述偏压电极与电路板绑定时，向所述开关控制器发送控制信号，导通所述开关控制器，包括：
23.在各所述偏压电极与电路板绑定时，向所述开关晶体管的栅极加载控制信号；
24.在所述控制信号的作用下，导通所述开关晶体管，将偏压信号经所述开关晶体管和所述偏压电极走线施加至各所述探测单元。
25.本发明的有益效果如下：
26.本发明实施例提供了一种平板探测器、其驱动方法及装置，该平板探测器包括衬底基板，该衬底基板包括显示区以及包围该显示区的非显示区，该非显示区包括位于显示区一侧的绑定区，显示区包括呈阵列排布的多个探测单元以及与各探测单元耦接的偏压电极走线，绑定区包括至少一个偏压电极，非显示区设置有分别与偏压电极走线和各偏压电极耦接的开关控制器，在各偏压电极未绑定电路板时，各开关控制器处于浮空状态，此时，处于浮空状态的各开关控制器断开了各偏压电极和偏压电极走线之间的耦接，即便各探测单元在可见光照射下产生电子空穴对，电子也无法通过偏压电极走线传输至偏压电极，从而防止了偏压电极发生腐蚀，提高了平板探测器的光电检测功能。
附图说明
27.图1为现有x射线平板探测器的背板电路图；
28.图2为图1对应的实际产品中绑定区偏压电极发生电化学腐蚀的其中一种示意图；
29.图3为本发明实施例提供的一种平板探测器的其中一种结构示意图；
30.图4为本发明实施例提供的一种平板探测器的其中一种电路结构示意图；
31.图5为沿着图3中mm所示方向的其中一种剖面结构示意图；
32.图6为本发明实施例提供的一种平板探测装置的结构示意图；
33.图7为本发明实施例提供的一种平板探测器的驱动方法的其中一种方法流程图。
34.附图标记说明：
35.1-衬底基板；a-显示区；b-非显示区；c-绑定区；2-探测单元；vb-偏压电极走线；3-偏压电极；4-开关控制器；t1-开关晶体管；5-开关电极；6-采集控制器；7-光敏采集器；t2-采集晶体管；10-平板探测器；20-电路板。
具体实施方式
36.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于所描述的本发明的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
37.除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”等是用于区分不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“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。
38.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发明内容。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。
39.在相关技术中，如图1所示为现有x射线平板探测器的背板电路图，其中，像素中光电二极管pd的一端连接薄膜晶体管n的源极，像素中光电二极管pd的另一端连接到绑定区c，偏压电极走线vb最终连接到绑定区的偏压电极b上。在实际制备中，偏压电极走线vb的一端通过钝化层过孔与光电二极管pd正极连接，偏压电极走线vb的另一端与绑定区c的偏压电极b耦接。光电二极管pd在可见光照射下会产生电子空穴对，电子可以通过偏压电极走线vb传输到绑定区c的偏压电极b上，在绑定区c直接与空气接触时，空气中的氧气和水汽可能通过钝化层过孔与偏压电极b接触，偏压电极b的材料一般为金属铝，会发生如下电化学反应：
40.3o2 6h2o 12e-＝120h-41.4al-12e-＝4al
3
42.最终导致偏压电极b发生电化学腐蚀，从而影响x射线平板探测器的使用性能。如图2所示为图1对应的实际产品中绑定区c偏压电极b发生电化学腐蚀的其中一种示意图，图2中虚线框d所标识的区域发生了严重的电化学腐蚀。
43.鉴于此，本发明实施例提供了一种平板探测器、其驱动方法及装置，用于防止偏压电极发生腐蚀，提高平板探测器的光电检测性能。
44.在本发明实施例中，如图3所示为本发明实施例提供的一种平板探测器的其中一种结构示意图，在本发明实施例中，平板探测器包括：
45.衬底基板1，所述衬底基板1包括显示区a以及包围所述显示区a的非显示区b，所述非显示区b包括位于所述显示区a一侧的绑定区c；
46.所述显示区a包括呈阵列排布的多个探测单元2以及与各所述探测单元2耦接的偏压电极走线vb；
47.所述绑定区c包括至少一个偏压电极3；
48.所述非显示区b设置有分别与所述偏压电极走线vb和各所述偏压电极3耦接的开关控制器4；
49.其中，各所述开关控制器4用于在各所述偏压电极3未绑定电路板时，处于浮空状
态。
50.在具体实施过程中，衬底基板1可以是柔性衬底，还可以是刚性衬底，在此不做限定。衬底基板1包括显示区a以及包围显示区a的非显示区b，该非显示区b包括位于显示区a一侧的绑定区c，显示区a、非显示区b和绑定区c的其中一种分布示意图可以是如图3所示，图3中示意出了绑定区c包括两个子绑定区c1和c2的情况，当然，还可以根据实际应用需要来布局显示区a、非显示区b和绑定区c，在此不做限定。
51.仍结合图3所示，显示区a包括呈阵列排布的多个探测单元2，对于探测单元2的具体个数可以根据实际应用需要来设置，在此不做限定。绑定区c包括至少一个偏压电极3，至少一个偏压电极3可以是一个还可以是多个，如图4示意出了绑定区c包括两个偏压电极3的情况，但并不仅限于此。非显示区b设置有分别与偏压电极走线vb和各偏压电极3耦接的开关控制器4，其中，偏压电极3与开关控制器4一一对应设置。在各偏压电极3未绑定电路板时，各开关控制器4处于浮空状态，此时处于浮空状态的各开关控制器4断开了各偏压电极3和偏压电极走线vb之间的耦接，即便各探测单元2在可见光照射下产生电子空穴对，电子也无法通过偏压电极走线vb传输至偏压电极3，从而防止了偏压电极3发生腐蚀，提高了平板探测器的光电检测功能。此外，在各偏压电极3绑定电路板时，通过电路板可以向各开关控制器4发送控制信号，导通各开关控制器4，此时，电路板可以将偏压信号经导通的各开关控制器4和偏压电极走线vb传输至各探测单元2，从而保证了平板探测器的光电检测功能。
52.如图4所示为本发明实施例的其中一种电路结构示意图，所述开关控制器4包括开关晶体管t1，所述绑定区c包括至少一个开关电极5，所述开关晶体管t1的栅极与相应的所述开关电极5耦接，其第一极与所述偏压电极走线vb耦接，其第二极与相应的所述偏压电极3耦接。在具体实施过程中，一个开关控制器4包括与一个开关晶体管t1，至少一个开关电极5可以是一个或多个。可以通过绑定区c的至少一个偏压电极3和至少一个开关电极5将电路板绑定在绑定区c，可以通过电路板向至少一个开关电极5加载信号来控制相应的开关晶体管t1的导通与否。
53.在本发明实施例中，所述开关晶体管t1的设置个数与所述偏压电极3的设置个数相等。如此一来，可以通过开关晶体管t1实现对偏压电极3一对一的防腐蚀保护。如图4所示，开关晶体管t1的设置个数为4个，每个绑定区c内设置2个偏压电极3，偏压电极3总的设置个数为4个，当然，具体实施中并不仅限于此。
54.在本发明实施例中，所述开关电极5的设置个数与所述开关晶体管t1的设置个数相等。通过每个开关电极5可以对相应的开关晶体管t1的栅极加载信号，从而由开关电极5实现对开关晶体管t1的一对一的控制。如图4所示，每个绑定区c内设置2个开关电极5，开关电极5总的设置个数为4个，开关晶体管t1的设置个数为4个，当然，具体实施中并不仅限于此。
55.在本发明实施例中，如图4所示，各所述探测单元2包括光敏采集器7和采集控制器6，所述采集控制器6和所述开关控制器4均位于所述衬底基板1和所述光敏采集器7之间。在具体实施过程中，每个探测单元2包括一个光敏采集器7和一个采集控制器6，采集控制器6可以实现对相应的光敏采集器7的采集与否的控制，该光敏采集器7可以用来将光信号转换成电信号，其可以是光电二极管。
56.在本发明实施例中，所述采集控制器6包括采集晶体管t2，所述采集晶体管t2的栅
极与采集控制端耦接，其第一极与所述光敏采集器7的第一极耦接，其第二极与信号读出端耦接，所述光敏采集器7的第二极与所述偏压电极总线耦接。
57.在具体实施过程中，仍结合图4所示，采集控制器6包括采集晶体管t2，该采集晶体管t2的栅极与采样控制端耦接，同一行探测单元2对应的采集晶体管t2的所有的采样控制端可以与同一行栅线耦接，通过对该行栅线加载相应的采样控制信号，实现对相应的采集晶体管t2的采样控制；采集晶体管t2的第一极与光敏采集器7的第一极耦接，采集晶体管t2的第二极与信号读出端耦接，同一列探测单元2对应的采集晶体管t2的所有的信号读出端可以与同一列数据线耦接，通过该列数据线读出相应的采集晶体管t2所采集到的数据。
58.在本发明实施例中，如图5所示为沿着图3中mm所示方向的其中一种剖面结构示意图，所述偏压电极走线vb位于所述光敏采集器7背离所述衬底基板1的一侧。图5中示意出了一个开关晶体管t1和一个采集晶体管t2的情况。在实际工艺过程中，可以对开关晶体管t1和采集晶体管t2中的至少部分膜层进行同层制作，从而简化了制作工艺。
59.仍结合图5，采集控制器6可以包括：设置在衬底基板1上的栅电极(gate)，覆盖该栅电极(gate)的栅极绝缘层(gi)，设置在该栅极绝缘层上的有源层(poly)，设置在该有源层(poly)上的第一源漏电极(sd1)，覆盖该第一源漏电极(sd1)的第一钝化层(pvx1)，该第一钝化层(pvx1)上开设有过孔，过孔暴露出第一源漏电极(sd1)，设置在该第一钝化层(pvx1)上的第二源漏电极(sd2)通过该过孔与第一源漏电极(sd1)连接，依次覆盖前述结构的平坦层(pln)和第二钝化层(pvx2)平坦层(pln)和第二钝化层(pvx2)上开设有过孔，过孔暴露出第二源漏电极(sd2)，设置在第二钝化层(pvx2)上的偏压电极走线vb通过过孔与第二源漏电极(sd2)连接，覆盖前述结构的保护层(cover)，该保护层(cover)在绑定区c开设有过孔，过孔暴露出偏压电极3对应的金属层，覆盖绑定区c的部分保护层(cover)的透明电极层通过过孔与偏压电极3对应的金属层连接，该透明电极层可以采用氧化铟锡(ito)、氧化铟锌(izo)等材料，通过该透明电极层可以避免水氧对偏压电极3的腐蚀。此外，对于开关控制器4的相关膜层同采集控制器6，在此不再赘述，具体可以参见图5所示。其中，栅极绝缘层(gi)、第一钝化层(pvx1)、第二钝化层(pvx2)和保护层(cover)可以采用硅氧化物(siox)、硅氮化物(sinx)和氮氧化硅(sion)中的任意一种或多种，可以是单层、多层或复合层。有源层(poly)薄膜可以采用非晶态氧化铟镓锌材料(a-igzo)、氮氧化锌(znon)、氧化铟锌锡(izto)、非晶硅(a-si)、多晶硅(p-si)、六噻吩或聚噻吩等材料，即本发明实施例适用于基于氧化物(oxide)技术、硅技术或有机物技术制造的晶体管。
60.仍结合图5，在光敏采集器7背离衬底基板1的一侧还设置有光敏采集器7的正电极，该平板探测器还包括覆盖光敏采集器7的正电极的钝化层，通过该钝化层可以避免后续工艺对光敏采集器7的损伤，此外，该钝化层位于光敏采集器7正上方的部分开设有过孔，通过该过孔暴露出该光敏采集器7的正电极，该过孔在衬底基板1上的正投影面积可以小于光敏采集器7的感光面积，以便后续给光敏采集器7的正电极耦接的偏压电极走线vb预留出空间。
61.需要说明的是，开关晶体管t1和采集晶体管t2可以是薄膜晶体管(thin film transistor，tft)也可以是金属氧化物半导体场效应管(metal oxide semiconductor，mos)，在此不做限定。开关晶体管t1和采集晶体管t2可以是n型管，还可以是p型晶体管，在此不做限定。开关晶体管t1的第一极和第二极可以根据开关晶体管t1的类型以及信号端的
信号的不同，其功能可以互换；比如，可以是第一极为源极，相应地第二极为漏极；再比如，可以是第一极为漏极，相应地第二极为源极，在此不做限定。同理，采集晶体管t2的第一极和第二极可以根据其类型以及信号端的信号的不同进行相应的设置，在此不再详述。此外，平板探测器还可以设置除了提及的膜层之外的其它膜层，具体可以参照相关技术来设置，在此不做详述。
62.基于同一发明构思，如图6所示，本发明实施例还提供了一种平板探测装置，该平板探测装置包括如上面任一项所述的平板探测器10，以及通过各所述偏压电极3与所述平板探测器10绑定的电路板20；其中：
63.所述电路板20用于向所述开关控制器4发送控制信号，导通所述开关控制器4，以将偏压信号经所述偏压电极走线vb施加至各所述探测单元2。
64.在具体实施过程中，平板探测器10其表面可以是一层闪烁体材料，再下一层是以非晶硅为材料的光电二极管阵列。其中，闪烁体可以将透过被测对象后衰减的x射线转换为可见光；光电二极管阵列可以将可见光转换为电信号，在光电二极管自身的电容上形成存储电荷，每个像素的存储电荷量与入射x射线强度呈正比；在电路板20的控制下，实现对图像数据的获取。此外，在开关控制器4为n型管时，电路板20向该开关控制器4发送的有效导通信号可以是高电平信号，在该高电平信号的控制下，开关控制器4导通，从而电路板20可以将偏压信号经导通的开关控制器4和偏压电极走线vb施加至各探测单元2。再比如，在开关控制器4为p型管时，电路板20向该开关控制器4发送的有效导通信号可以是低电平信号，在该低电平信号的控制下，开关控制器4导通，从而电路板20可以将偏压信号经导通的开关控制器4和偏压电极走线vb施加至各探测单元2。
65.该平板探测装置解决问题的原理与前述平板探测器10相似，因此该平板探测装置的实施可以参见前述平板探测器10的实施，重复之处不再赘述。
66.基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种平板探测器的驱动方法，该驱动方法包括：
67.在各所述偏压电极3与电路板处于绑定状态时，向所述开关控制器4发送控制信号，导通所述开关控制器4，以将偏压信号经所述偏压电极走线vb施加至各所述探测单元2，其中，在各所述偏压电极3未绑定所述电路板时，所述开关控制器4处于浮空状态。
68.在具体实施过程中，在将各偏压电极3与电路板绑定之前，此时，各偏压电极3未绑定电路板，开关控制器4处于浮空状态，即便各探测单元2在可见光照射下产生电子空穴对，电子也无法通过偏压电极走线vb传输至偏压电极3，从而防止了偏压电极3发生腐蚀，提高了平板探测器的光电检测功能。此外，在将各偏压电极3与电路板绑定之后，各偏压电极3与电路板之间处于绑定状态，可以向开关控制器4发送控制信号，在控制信号对开关控制器4的作用下，导通开关控制器4，这样的话，可以将偏压信号经偏压电极走线vb施加至各探测单元2的光敏采集器7，使得相应的光敏采集器7反偏，从而实现光电探测功能。
69.在本发明实施例中，如图7所示，若所述开关控制器4包括开关晶体管t1，则所述在各所述偏压电极3与电路板处于绑定状态时，向所述开关控制器4发送控制信号，导通所述开关控制器4，包括：
70.s101：在各所述偏压电极与电路板处于绑定状态时，向所述开关晶体管的栅极加载控制信号；
71.s102：在所述控制信号的作用下，导通所述开关晶体管，将偏压信号经所述开关晶体管和所述偏压电极走线施加至各所述探测单元。
72.在具体实施过程中，步骤s101至步骤s102的具体实现过程如下：
73.在各偏压电极3与电路板之间处于绑定状态时，电路板可以向开关晶体管t1的栅极加载控制信号，在该控制信号对开关晶体管t1的栅极的作用下，可以导通开关晶体管t1，这样的话，电路板可以将偏压信号经导通的开关晶体管t1和偏压电极走线vb施加至各探测单元2中的光敏采集器7，使得相应的光敏采集器7反偏，从而实现光电探测功能。
74.本发明实施例提供了一种平板探测器、其驱动方法及装置，该平板探测器包括衬底基板1，该衬底基板1包括显示区a以及包围该显示区a的非显示区b，该非显示区b包括位于显示区a一侧的绑定区c，显示区a包括呈阵列排布的多个探测单元2以及与各探测单元2耦接的偏压电极走线vb，绑定区c包括至少一个偏压电极3，非显示区b设置有分别与偏压电极走线vb和各偏压电极3耦接的开关控制器4，在各偏压电极3未绑定电路板时，各开关控制器4处于浮空状态，此时，处于浮空状态的各开关控制器4断开了各偏压电极3和偏压电极走线vb之间的耦接，即便各探测单元2在可见光照射下产生电子空穴对，电子也无法通过偏压电极走线vb传输至偏压电极3，从而防止了偏压电极3发生腐蚀，提高了平板探测器的光电检测功能。
75.尽管已描述了本发明的优选实施例，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发明范围的所有变更和修改。
76.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。