一种平板探测器及成像系统的制作方法

1.本技术涉及数字医疗影像相关技术领域，尤其涉及一种平板探测器及成像系统。


背景技术：

2.在数字化x射线摄影(digital radiography，dr)中，x射线能量转换成电信号是通过平板探测器来实现的，平板探测器可以捕获x光，将被测物体的x射线影像转变为数字图像以便于查看、分析、存储以及传播，其被广泛应用于医疗、生物、材料和工业检测等领域。
3.在现有平板探测器的制备过程中，通常会在传感器面板的器件结构层表面形成一层绝缘的氮化硅薄膜，以对器件结构层形成保护，避免在后续工艺中器件结构被划伤或腐蚀。然而，绝缘的氮化硅层在与其他同类型的绝缘体(如无尘纸、无尘手套等)或等离子体设备接触后，会在绝缘的氮化硅形成残留电荷，导致在器件结构层表面形成局部的电势差，进而在图像上导致灰度值不均，形成局部的黑斑或白斑，影响平板探测器的成像质量，降低平板探测器生产过程的良率。
4.因此，如何提供一种平板探测器及成像系统，能够改善平板探测器的成像质量，提高平板探测器生产过程的良率，成为本领域亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.本技术的目的是提供一种平板探测器及成像系统，其能够改善平板探测器的成像质量，提高平板探测器生产过程中在线检测的良率。
6.第一方面，本技术提供了一种平板探测器，包括传感器面板和位于其上的闪烁体层，所述闪烁体层用于接受x射线，并将其转换为可见光入射到传感器面板，所述传感器面板包括：
7.衬底基板；
8.器件结构层，设置在所述衬底基板的靠近所述闪烁体层的一侧；所述器件结构层用于入射的将可见光转换为电信号输出；
9.静电释放层，设置在所述器件结构层远离所述衬底基板的表面上；所述静电释放层与第一焊盘电连接，所述第一焊盘与任意稳定电位电连接，以使所述器件结构层的表面电位稳定。
10.在一种可能的实施方案中，所述器件结构层包括：
11.像素阵列，由阵列排布的像素单元组成，所述像素单元通过扫描线与驱动焊盘电连接，通过数据线与读出焊盘电连接；
12.公共电极层，设置在所述像素单元上，所述公共电极层与第二焊盘电连接，为每个所述像素单元提供稳定电位；
13.绝缘层，设置在所述公共电极层上，用于保护所述器件结构层。
14.在一种可能的实施方案中，所述像素单元包括：
15.光电二极管，用于将入射的可见光转换并生成电信号；
16.薄膜晶体管，位于所述光电二极管与所述衬底基板之间，用于控制光电二极管的开关。
17.在一种可能的实施方案中，所述公共电极层与所述静电释放层形状相同，所述公共电极层和所述静电释放层在所述衬底基板上的竖直投影重合。
18.在一种可能的实施方案中，所述第一焊盘与所述第二焊盘连接，所述静电释放层与所述公共电极层电位一致。
19.在一种可能的实施方案中，所述静电释放层包括设置在所述绝缘层上的金属电极，所述金属电极为网状、栅状或梳状。
20.在一种可能的实施方案中，所述静电释放层包括设置在所述绝缘层上透明电极，所述透明电极为导电薄膜。
21.在一种可能的实施方案中，所述公共电极层包括金属网格层，所述金属网格层具有多个金属网格单元，每个所述像素单元在所述金属网格层上的竖直投影位于所述金属网格单元内。
22.在一种可能的实施方案中，所述器件结构层还包括：设置在所述像素单元与公共电极层之间的像素保护层。
23.第二方面，本技术提供了一种成像系统，包括：
24.x射线源；
25.平板探测器，与所述x射线源相对设置；
26.终端，与所述平板探测器相连，接收所述平板探测器输出的控制信号；
27.其中，所述平板探测器为上述任意实施方案所述的平板探测器。
28.与现有技术相比，本技术的有益效果至少如下：
29.本技术提供了一种平板探测器及成像系统，包括衬底基板，器件结构层和静电释放层组成的传感器面板。器件结构层形成于衬底基板上，静电释放层位于器件结构层上，进而能够将积累在器件结构层表面的电荷快速导出，使器件结构层表面电位稳定。通过在器件结构层上形成一层具有稳定电位的静电释放层，避免了器件结构层表面因局部电势差的形成而导致的灰度值不均，提高了平板探测器的在线检测良率。
附图说明
30.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
31.图1为根据本技术实施例示出的一种平板探测器传感器面积结构示意图。
32.图示说明：
33.10衬底基板；20器件结构层；201像素阵列；202公共电极层；203绝缘层；30静电释放层。
具体实施方式
34.以下通过特定的具体实施例说明本技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明
书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点与功效。本技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或营业，本技术中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本技术的精神下进行各种修饰或改变。
35.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。此外，术语“第一”和“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.现有平板探测器结构中，传感器面板的器件结构层表面通常采用一层具有良好绝缘性能的薄膜，以对器件结构层的内部形成保护。传感器面板的器件结构层在完成工艺制程后，还会在后续工艺制程中与其他绝缘体相接触，例如无尘纸或无尘手套等，或者被传送进等离子体腔体内部进行检测，而与绝缘体的接触或等离子体的腔体环境均造成部分电荷积累在器件结构的表面，导致在器件结构层表面形成局部的电势差，在图像上导致灰度值的不均，形成局部的黑斑或白斑。
37.平板探测器本身就对电信号存在极高的敏感性，当器件结构层表面存在局部的电势差时，电势偏高或偏低的区域势必会影响到器件结构层内部对电信号的输出，进而反映在成像效果上，也即是在图像上形成局部的黑斑或白斑，严重影响到平板探测器制备过程中在线检测的准确性，也对平板探测器生产良率的准确性造成干扰。
38.基于上述问题，本技术提供了一种平板探测器及成像系统，以更好的控制平板探测器的传感器的器件结构表面的电势，提高平板探测器制备过程中在线检测结果的准确性。
39.根据本技术的一个方面，提供了一种平板探测器，包括传感器面板和位于其上的闪烁体层，闪烁体层用于接受x射线，并将其转换为可见光入射到传感器面板。参见图1，传感器面板包括衬底基板10，器件结构层20及静电释放层30。
40.器件结构层20设置在衬底基板10靠近闪烁体层的一侧，用于将入射的可见光转换为电信号输出，静电释放层30设置在器件结构层20远离衬底基板10的表面上，且静电释放层30与第一焊盘电连接，第一焊盘又与其他稳定电位电连接，以使静电释放层30带有稳定电位，进而使器件结构层20的表面电位保持稳定。
41.本技术通过在器件结构层20的表面形成一层静电释放层30，并将静电释放层30与第一焊盘电连接，实现了平板探测器制备过程中表面电荷的稳定。利用第一焊盘使静电释放层30始终保持电位稳定，进而使平板探测器在后续的工艺制程中，即使器件结构层20与其他绝缘体或等离子体腔室接触，其表面产生的电荷也会迅速被导出，而不会在器件结构层20的表面出现电荷积累，避免了因局部电势差而导致的成像灰度不均的问题，进而提高平板探测器的在线检测良率。
42.在一种实施方式中，衬底基板10的材料可以包括刚性材料，例如玻璃等；或者衬底基板10的材料也可以包括柔性材料，例如聚酰亚胺(pi)等，以使衬底具有良好的延展性，也可以是其他适用于平板探测器中作为器件结构层20衬底基板10的材料，在此不做限制。
43.在一种实施方式中，器件结构层20包括自下而上依次层叠的像素阵列201、公共电
极层202及绝缘层203，像素阵列201中的像素单元呈阵列排布，其栅极通过扫描线与驱动焊盘电连接，漏极通过数据线与读出焊盘电连接；公共电极层202设置在像素单元上，并与第二焊盘电连接，为每个像素单元提供稳定电位；绝缘层203设置在公共电极层202上，用于对下方的公共电极层202和像素阵列201形成保护。
44.在一种实施方式中，像素单元包括光电二极管及薄膜晶体管，x射线通过闪烁体层将x射线转换为可见光，然后照射到光电二极管上，光电二极管再将检测入射的可见光转换为相应的电信号，薄膜晶体管则通过时序控制光电二极管的开关，并在开启状态时将电信号通过数据线传出平板探测器外部，经过a/d转换后输出数字信号，计算机再将这些数字信号进行图像处理，从而形成x射线数字影像。
45.较佳地，在形成薄膜晶体管形成之前，还可以在衬底基板10上形成缓冲层，缓冲层可以有效防止衬底基板10中的金属离子(铝、钡、钠等)在后续热制程工艺中扩散进入像素单元中的器件沟道，对器件性能产生影响。
46.在一种实施方式中，绝缘层203用于对像素阵列201和公共电极层202所组成的层叠结构形成保护，可以采用溶液法或化学气相沉积工艺形成。较佳地，绝缘层203的材料可以是氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化锆等。
47.较佳地，器件结构层20还可以包括在像素单元与公共电极层202之间设置像素保护层，以进一步对像素单元形成保护。像素保护层可以是绝缘材料，例如氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化锆等。氧化硅或氮化硅材料因成本低且能够大面积制备可作为像素保护层的优选绝缘材料。
48.在一种实施方式中，静电释放层30可以是设置在绝缘层203上的金属电极，包括网状、栅状或梳状的金属电极，可以是采用物理气相沉积工艺，也可以是采用蒸镀或其他方法沉积形成金属层，然后再采用湿法或干法刻蚀将金属层图形化，即形成静电释放层30。在本实施例中，采用物理气相沉积更容易制备较大面积且厚度均匀的金属层，且金属层可以是一层，也可以是多层金属层的叠层。
49.较佳地，金属电极的材料可以包括钼、铬、铜、铝及铝铌、铝钕合金所组成的群组中的一种。
50.较佳地，公共电极层202可以采用与静电释放层30完全相同的形状，例如，在本实施例中，公共电极层202为金属网格层，具有多个金属网格单元，每个像素单元在金属网格层上的竖直投影位于金属网格单元内，静电释放层30同样为金属网格层，且静电释放层30和公共电极层202在衬底基板10上的竖直投影完全重合。也就是说，静电释放层30在制备过程中可以采用与公共电极层202完全一致的工艺条件、治具和材料，进而降低静电释放层30的制作难度和成本。
51.需要说明的是，金属材料普遍具体遮光性，因此形状呈网状、栅状或梳状的金属电极需要与像素单元所适配，也就是说，金属电极不能对像素单元造成额外的遮光效果，否则将导致像素单元灵敏度的下降。在本实施例中，金属电极形成于像素单元的边侧，以避免对像素单元产生遮光影响。
52.在另一种实施方式中，静电释放层30还可以是设置在绝缘层203上透明电极，包括为氧化铟锡(ito)导电薄膜，其不仅具有导电能力，还具有优异的光透过性，将氧化铟锡作为透明电极可以避免金属电极可能存在的对下方像素单元产生遮光效果的影响，同时也能
够减少工艺步骤，降低工艺难度。
53.在一种实施方式中，静电释放层30需保持稳定的电位，才能使平板探测器在后续的工艺制程中，将留存在静电释放层30下的绝缘层203表面的电荷快速导出，避免局部电势差的出现。而第一焊盘与静电释放层30电连接，也就使第一焊盘需与一个稳定电位电连接才能为静电释放层30提供稳定电位。
54.较佳地，第一焊盘可以直接与第二焊盘电连接。第二焊盘与公共电极层202电连接，其为公共电极层202提供稳定稳定电位，也就能使静电释放层30与公共电极层202电位一致。或者，第一焊盘还可以与其他带有稳定电位的焊盘电连接，从而使静电释放层30的表面电位稳定，再或者，直接将第一焊盘接地。需要说明的是，凡是为静电释放层30提供稳定电位的焊盘连接方式，都属于本技术的限定范围内。
55.根据本技术的另一个方面，提供了一种平板探测器及成像系统，包括x射线源、平板探测器以及终端。
56.作为示例，x射线源用于发射x射线，并照射到被测物上，平板探测器与x射线源相对设置，用于接收带有被测物图像信息的x射线，并转化为电信号。在本实施例中，平板探测器为上述任一实施方式所提供的平板探测器，在此不再赘述。
57.作为示例，终端与平板探测器相连，用于接收平板探测器输出的控制信号并根据控制信号对平板探测器进行不同的操作，例如开机、关机、模式切换、唤醒等操作。
58.本技术提供了一种平板探测器及成像系统，包括衬底基板10，器件结构层20和静电释放层30组成的传感器面板。器件结构层20形成于衬底基板10上，静电释放层30位于器件结构层20上，进而能够将积累在器件结构层20表面的电荷快速导出，使器件结构层20表面电位稳定。通过在器件结构层20上形成一层具有稳定电位的静电释放层30，避免了器件结构层20表面因局部电势差的形成而导致的灰度值不均的问题，提高了平板探测器的在线检测良率。
59.以上所述仅是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本技术的保护范围。