[发明专利]用于X射线探测器的薄膜晶体管阵列基板和X射线探测器

说明书

技术领域

本发明涉及用于X射线探测器的薄膜晶体管(TFT)阵列基板和具有TFT阵列基板的X射线探测器。更具体地，本发明涉及用于X射线探测器，能够提高可靠性的TFT阵列基板和具有所述TFT阵列基板的X射线探测器。

背景技术

通常，X射线是易于穿过物体的短波长辐射，并且X射线的透射率根据该物体的密度来确定。即，可以通过穿过物体的X射线量来间接观察该物体的内部状态。X射线检测器是检测穿过物体的X射线量的设备。X射线检测器检测X射线的透射率并且通过显示设备来显示物体的内部状态。X射线检测器通常可以用作医学检查器、非破坏性检查器等。

目前在国内外市场上流通的X射线平板探测器都是基于非晶硅薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)阵列检测技术发展起来的。从原理上分为两种：一种是间接能量转换型，如西门子、菲利浦、GE、PerkinElmer公司的产品，一种是直接能量转换型，如HOLOGIC公司产品。其中，由于间接能量转换型X射线平板探测器具有转换效率高、动态范围广、空间分辨率高、环境适应性强等优点，所以是目前X射线平板探测器市场的主流。经过几十年的发展，TFT技术已很成熟，空间分辨率很高，成本也大幅度降低。

间接能量转换型平板探测器亦分两步完成工作：第一步，X射线经过闪烁晶体(碘化铯或磷)产生可见光；第二步，可见光被入射到平板上的PIN结二极管的本征硅层时，在硅中产生电子和空穴。P-型硅(“p-Si”)层的上层被在约5V到约7V之间的负电压偏置，负电荷的电子向与p-Si层的方向不同的n型硅(“n-Si”)层的方向移动。移动到n-Si层的电子经过TFT基板上的源极-漏极层，并在读出集成电路(“ROIC”)上聚集。TFT电路的栅极层被驱动以读出聚集的电子。从每个像素读出的信号是具有光电流单元的模拟信号。所述模拟信号根据入射到每个像素单元的光的数量而有所不同。例如，入射到闪烁体的X射线的强度根据对象的密度而不同。根据光的数量和像素单元而有所不同的模拟信号通过ADC被数字化，以使数字图像显示在屏幕上。

但是，随着影像解析度要求的提升，像素单元的尺寸越来越小，由原本200μm到目前的150μm，在像素单元的尺寸不断缩小的发展趋势下，TFT结构受现有的制程能力的限制而在每个像素单元中有较为固定的尺寸，如何使得光电二极管(Photodiode)还需维持一定的填充系数(Fill Factor)是个需克服的课题。

此外，像素单元的尺寸不断缩小，数据线(Data line)所产生的热噪声(thermal noise)与光电二极管的填充系数(Fill Factor)是影响影像品质的主要因素。热噪声(thermal noise)正比于C*R1/2。其中，R是Data line的阻抗，C包含导电层(栅极、源电极、漏电极、数据线及/或公共电极)重叠所产生的电容。

因此，如何兼具降低热噪声(thermal noise)与维持较大的填充系数(Fill Factor)会是当前需面临的课题。

发明内容

因此，本发明针对一种数字X射线检测器的薄膜晶体管阵列基板，其基本上消除了由于现有技术的限制和缺点而引起的一个或更多个问题。

本发明的目的之一在于提供一种用于X射线检测器的薄膜晶体管阵列基板，以降低数据线上的热噪声，同时提高光电二极管的填充系数。