專利名稱：X射線平板探測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及平板成像設(shè)備，尤其涉及一種用于醫(yī)療儀器的X射線平板探測器。
技術(shù)背景目前，數(shù)字化X射線照相檢測(Digital Radiography,簡稱DR)技術(shù)被廣泛應(yīng)用在醫(yī)療儀器上，例如拍攝X射線胸片的X射線機。數(shù)字化X射線照相檢測通常指采用電子成像板技術(shù)-平板檢測器技術(shù) (FPD Technique)。其中電子成像板由大量微小的帶有薄膜晶體管(TFT) 的探測器成陣列排列而成。由于電子轉(zhuǎn)換模式不同，數(shù)字化X射線照相 檢測可以分為間接轉(zhuǎn)換型DR系統(tǒng)(Indirect DR，簡稱IDR)，其關(guān)鍵部 件是獲取圖像的平板探測器(FPD)，由X線轉(zhuǎn)換層與非晶硅光電二極管、 薄膜晶體管、信號儲存基本像素單元及信號放大與信號讀取等組成。間接平板探測器的結(jié)構(gòu)為多層結(jié)構(gòu)，主要是由閃爍體(目前主要有碘 化銫CsI)或熒光體(硫氧化釓GdSO)層加具有光電二極管作用的非晶硅層 (amorphous Silicom， a-Si)再加TFT陣列構(gòu)成平板檢測器。此類平板探測器的 閃爍體或熒光體層經(jīng)X射線曝光后，可以將X射線光子轉(zhuǎn)換為可見光，用二 維光電轉(zhuǎn)換裝置將可見光轉(zhuǎn)換為電信號，通過薄膜晶體管陣列將每個像素的 數(shù)字化信號讀出并傳送到計算機的圖像處理系統(tǒng)集成為X射線影像，最后獲 得數(shù)字圖像顯示。其中，每一個像素單元都具有獨立的光電轉(zhuǎn)換裝置，但是 這種光電轉(zhuǎn)換裝置使用了P型非晶硅來阻止電荷由透明電極進入非晶硅光電 轉(zhuǎn)換層中，而這種P型非晶硅不能在普通的平板顯示器FTF生產(chǎn)線上生產(chǎn)， 需要投資和維護特殊的生產(chǎn)線，使得產(chǎn)品成本很難下降，從而使得少數(shù)醫(yī)院
能夠采購配備這種昂貴的平板探測器的醫(yī)療儀器。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的高成本問題，而提供了一 種平板探測器，利用絕緣層來替代P型非晶硅，實現(xiàn)將平板探測器的成本 降低。為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了一種平板探測器，包括 薄膜晶體管基板，用于逐行讀出電信號的電荷；像素電極層，設(shè)置在所述薄膜晶體管基板上，用于采集電信號的電荷； N型非晶硅層，設(shè)置在所述像素電極層上，用于阻止像素電極上的電荷的離開；非晶硅層，設(shè)置在所述N型非晶硅層，用于進行可見光轉(zhuǎn)換成所述 電信號；絕緣層，設(shè)置所述非晶硅層上，用于阻止電荷進入非晶硅層； 透明電極膜，設(shè)置在所述絕緣層上，用于施加電壓使非晶硅層產(chǎn)生光 電效應(yīng)；以及光子轉(zhuǎn)換層，設(shè)置在所述透明電極上，用于將X射線的能量轉(zhuǎn)換成 可見光。所述非晶硅層的厚度與所述絕緣層的厚度的比例為1: 10至1: 100。 所述非晶硅層為檢測到70%以上的可見光的非晶硅層。所述絕緣層采用氮化硅或樹脂。 所述透明電極膜為氧化銦錫鍍膜。 所述氧化銦錫鍍膜的厚度為1微米。 所述光子轉(zhuǎn)換層為閃爍體層。本發(fā)明提供的這種X射線平板探測器利用絕緣層替代P型非晶硅層，同樣實現(xiàn)了光信號轉(zhuǎn)換成電信號，但同時卻節(jié)約生產(chǎn)成本。因此，本發(fā)明
能夠降低醫(yī)療儀器的生產(chǎn)成本，使得具有這種x射線平板探測器的醫(yī)療儀器能夠被廣泛使用，從而降低患者昂貴的醫(yī)療費用。


圖1為本發(fā)明X射線平板探測器的剖面圖；圖2示出了使用本發(fā)明X射線平板探測器進行X射線檢査的工作原理。
具體實施方式
參見圖1，為本發(fā)明X射線平板探測器的剖面圖。該平板探測器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括薄膜晶體管基板l，用于逐行讀出電信號的電荷，該薄膜晶體管基板1由多個薄膜晶體管(TFT) 100以及最下層101玻璃 構(gòu)成，其中TFT為二維電子開關(guān)，通過門控電壓的改變，多個TFT用于逐 行讀出像素電極層2上的電信號的電荷；像素電極層2，設(shè)置在所述薄膜 晶體管基板l上，每一個像素上面的電極覆蓋下面所有的結(jié)構(gòu)如TFT，從 表面上看像素電極為方形，像素間距約為10微米；所述像素電極層2上 設(shè)置N型非晶硅層3， N型非晶硅層的厚度很薄，約為l微米，該N型非 晶硅層沿著像素電極層覆蓋用以阻止像素電極上的電荷的減少；非晶硅層 4，設(shè)置在所述N型非晶硅層3，用于進行可見光轉(zhuǎn)換成電信號，因此設(shè) 置N型非晶硅層是用以減少從像素電極進入非晶硅的電荷，而像素電極層 是采集非晶硅層光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的電信號的電荷；絕緣層5，設(shè)置所述非晶硅 層4上，用于替代傳統(tǒng)的P型非晶硅；透明電極膜6，設(shè)置在所述絕緣層 5上用來加電壓使非晶硅層產(chǎn)生光電效應(yīng)，其中由于絕緣層而阻止了電荷 由透明電極膜進入非晶硅層；光子轉(zhuǎn)換層7，設(shè)置在所述透明電極膜6上， 用于將X射線的能量轉(zhuǎn)換成可見光?？梢姽馊鐖D1中箭頭所示。在像素 電極層2和薄膜晶體管基板1之間的空隙里面填充隔離材料，構(gòu)成隔離層，
圖1中未示出。本發(fā)明X射線平板探測器是對傳統(tǒng)的間接檢測法的X射線平板探測器的改進，將傳統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換裝置中使用的p型非晶硅替代成絕緣層，由絕緣層和N型非晶硅層來阻止像素電極和透明電極上的電荷進入非晶硅 層，以保證圖像讀出過程中最后采集的電荷都是通過光電轉(zhuǎn)換獲得的電荷。 利用非晶硅實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，其中為了實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，絕緣層的厚度與非晶 硅層的厚度比例為l: 10-1: 100。為了更好的進行光信號轉(zhuǎn)換成電信號， 所述非晶硅層4的厚度為能保證檢測到70%以上的可見光，即入射光。其中，為了降低成本避免使用P型非晶硅，而采用絕緣層5，絕緣層 采用絕緣材料如氮化硅或樹脂或其他類似材料，絕緣層在現(xiàn)有的平板顯示 器FTF生產(chǎn)線上能夠很容易地生產(chǎn)從而能夠帶來X射線平板探測器的大量生 產(chǎn)降低醫(yī)療成本。透明電極6為氧化銦錫(ITO)鍍膜，且ITO錫鍍膜為 l微米。光子轉(zhuǎn)換層為閃爍體層或熒光體。非晶硅層是非摻雜弱N型的。參見圖2,示例了使用本發(fā)明X射線平板探測器進行X射線檢査的 工作原理，在透明電極膜6和像素電極2之間加上負電壓，電場E方向如 圖2所示。在實際應(yīng)用時，X射線曝光后，閃爍體將X射線的能量轉(zhuǎn)換 為可見光，可見光照射在ITO薄膜上成為入射光，此時非晶硅層將檢測 到至少70%以上的入射光，入射光在非晶硅中經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生電子空 穴對。電子在電場的作用下如圖2所示的那樣向像素電極移動，并存儲在 那?？昭ㄏ蛏弦苿樱苿又两^緣層和非晶硅交界處停止。在圖像讀出過程 中，薄膜晶體管基板上的TFT開關(guān)被逐行閉合，將像素電極上的電荷讀 出；在全部圖像讀出后，ITO透明電極將轉(zhuǎn)為正電壓，所有的TFT閉合， 使得電子從像素電極2流入非晶硅3中，并移向與絕緣層的交界處，與殘 留的空穴中和，這樣完成清除殘像的過程。在此之后，ITO將再次轉(zhuǎn)為負 電壓，所有的TFT斷開，準備下一次X射線檢査。使用絕緣層替代P型非晶硅，設(shè)定一定寬度的非晶硅同樣能夠?qū)崿F(xiàn)光
電信號轉(zhuǎn)換，這樣不使用P型非晶硅而使用絕緣層，由于普通的平板顯示器FTF生產(chǎn)線上能夠很容易地生產(chǎn)絕緣材料，因此不僅能降低X射線平板 探測器的生產(chǎn)成本，而且也同樣實現(xiàn)X射線成像。因此本發(fā)明X射線探 測器能大大地降低醫(yī)療患者支付的昂貴的醫(yī)療費用。最后所應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限 制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員應(yīng)當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離 本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當 中。
權(quán)利要求
1、一種X射線平板探測器，其特征在于，包括薄膜晶體管基板，用于逐行讀出電信號的電荷；像素電極層，設(shè)置在所述薄膜晶體管基板上，用于采集電信號的電荷；N型非晶硅層，設(shè)置在所述像素電極層上，用于阻止像素電極上的電荷的減少；非晶硅層，設(shè)置在所述N型非晶硅層，用于進行可見光轉(zhuǎn)換成所述電信號；絕緣層，設(shè)置所述非晶硅層上，用于阻止電荷進入非晶硅層；透明電極膜，設(shè)置在所述絕緣層上，用于施加電壓使非晶硅層產(chǎn)生光電效應(yīng)；以及光子轉(zhuǎn)換層，設(shè)置在所述透明電極上，用于將X射線的能量轉(zhuǎn)換成可見光。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線平板探測器，其特征在于所述非晶 硅層的厚度與所述絕緣層的厚度的比例為1: 10至1: 100。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的X射線平板探測器，其特征在于所述 非晶硅層為檢測到70%以上的可見光的非晶硅層。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的X射線平板探測器，其特征在于所述 絕緣層采用氮化硅或樹脂。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的X射線平板探測器，其特征在于所述 透明電極膜為氧化銦錫鍍膜。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的X射線平板探測器，其特征在于所述氧化 銦錫鍍膜的厚度為1微米。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的X射線平板探測器，其特征在于 所述光子轉(zhuǎn)換層為閃爍體層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種X射線平板探測器，包括薄膜晶體管基板；像素電極層，設(shè)置在所述薄膜晶體管基板上；N型非晶硅層，設(shè)置在所述像素電極層上；非晶硅層，設(shè)置在所述N型非晶硅層，用于進行可見光轉(zhuǎn)換成電信號；絕緣層，設(shè)置所述非晶硅層上；透明電極膜，設(shè)置在所述絕緣層上；以及光子轉(zhuǎn)換層，設(shè)置在所述透明電極上，用于將X射線的能量轉(zhuǎn)換成可見光。本發(fā)明提供的這種X射線平板探測器利用絕緣層替代P型非晶硅層，同樣實現(xiàn)了光信號轉(zhuǎn)換成電信號，但同時卻節(jié)約生產(chǎn)成本。因此，本發(fā)明能夠降低醫(yī)療儀器的生產(chǎn)成本，使得具有這種X射線平板探測器的醫(yī)療儀器能夠被廣泛使用，從而降低患者昂貴的醫(yī)療費用。
文檔編號H01L27/146GK101159283SQ200710177958
公開日2008年4月9日 申請日期2007年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月22日
發(fā)明者瑋 趙 申請人:德潤特數(shù)字影像科技(北京)有限公司