探测基板、其制作方法及射线探测器与流程

1.本公开涉及显示技术领域，尤其涉及一种探测基板、其制作方法及射线探测器。


背景技术：

2.x射线检测技术广泛应用于工业无损检测、集装箱扫描、电路板检查、医疗、安防、工业等领域，具有广阔的应用前景。传统的x-ray成像技术属于模拟信号成像，分辨率不高，图像质量较差。20世纪90年代末出现的x射线数字化成像技术(digital radio graphy，dr)采用x射线平板探测器直接将x影像转换为数字图像，以其操作便捷、成像速度快、成像分辨率高、转换的数字图像清晰、数字图像易于保存和传送等显著优点，成为数字x线摄影技术的主导方向，并得到世界各国的临床机构和影像学专家认可。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本公开实施例提供一种探测基板、其制作方法及显示装置，用以提升射线探测器的空间分辨率。
4.因此，本公开实施例提供的一种探测基板，包括：
5.衬底基板；
6.相互独立的多个第一电极，在所述衬底基板上同层设置；
7.光电转换层，在所述多个第一电极背离所述衬底基板的一侧整面设置；
8.射线吸收层，位于所述光电转换层背离所述多个第一电极的一侧，所述射线吸收层在所述衬底基板上的正投影，与各所述第一电极之间的间隙在所述衬底基板上的正投影相互交叠；
9.第二电极，在所述光电转换层背离所述多个第一电极的一侧整面设置。
10.可选地，在本公开实施例提供的上述探测基板中，所述射线吸收层在所述衬底基板上的正投影，与各所述第一电极之间的间隙在所述衬底基板上的正投影完全重合。
11.可选地，在本公开实施例提供的上述探测基板中，所述射线吸收层的材料为重金属、重金属合金、重金属化合物中的至少之一。
12.可选地，在本公开实施例提供的上述探测基板中，所述射线吸收层位于所述光电转换层与所述第二电极之间，或者，所述射线吸收层位于所述第二电极背离所述光电转换层的一侧。
13.可选地，在本公开实施例提供的上述探测基板中，所述射线吸收层与所述第二电极直接接触。
14.可选地，在本公开实施例提供的上述探测基板中，还包括：位于所述衬底基板与所述多个第一电极所在层之间的扫描信号线和读取信号线；
15.所述射线吸收层在所述衬底基板上的正投影，完全覆盖所述扫描信号线和所述读取信号线在所述衬底基板上的正投影。
16.可选地，在本公开实施例提供的上述探测基板中，所述光电转换层为直接转换材
料层或间接转换材料层。
17.可选地，在本公开实施例提供的上述探测基板中，还包括：位于所述衬底基板面向所述多个第一电极一侧的多个探测电路，每个所述探测电路与一个所述第一电极对应电连接。
18.基于同一发明构思，本公开实施例还提供了一种上述探测基板的制作方法，包括：
19.提供一衬底基板；
20.在所述衬底基板上形成相独立的多个第一电极；
21.在所述多个第一电极所在层上形成整面设置的光电转换层；
22.在所述光电转换层背离所述多个第一电极的一侧形成或贴附射线吸收层，并在所述光电转换层上形成整面设置的第二电极；其中，所述射线吸收层在所述衬底基板上的正投影与各所述第一电极之间的间隙在所述衬底基板上的正投影相互交叠。
23.基于同一发明构思，本公开实施例还提供了一种射线探测器，包括上述探测基板。
24.本公开有益效果如下：
25.本公开实施例提供的探测基板、其制作方法及射线探测器，包括：衬底基板；相互独立的多个第一电极，在衬底基板上同层设置；光电转换层，在多个第一电极背离衬底基板的一侧整面设置；射线吸收层，位于光电转换层背离多个第一电极的一侧，射线吸收层在衬底基板上的正投影，与各第一电极之间的间隙在衬底基板上的正投影相互交叠；第二电极，在光电转换层背离多个第一电极的一侧整面设置。通过在光电转换层上方对应各第一电极的间隙区域设置射线吸收层，让射线吸收层尽可能地吸收各第一电极的间隙区域的射线，进而使得各第一电极的间隙区域的射线尽可能少的到达光电转换层，暨各第一电极的间隙区域内出现更少的光生载流子，即使有附加电场的存在，依然能得到较高的空间分辨率。
附图说明
26.图1为本公开实施例提供的探测基板的结构示意图；
27.图2为本公开实施例提供的探测基板的制作方法的流程图；
28.图3至图15分别为本公开实施例提供的探测基板在制作过程中的结构示意图。
具体实施方式
29.为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。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公开内容。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。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开实施例，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它实施例，都属于本公开保护的范围。
30.除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“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。“内”、“外”、“上”、“下”等仅
用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
31.相关技术中的射线探测器包括晶体管(tft)阵列，其中每个晶体管分别关联一个存储电容，该存储电容用于收集光电转换层将x射线转换得来的电子或空穴；在存储电容的上方，会制作一整面的光电转换层，为了能将x射线吸收的更加充分，光电转换层一般制作的很厚，而且在光电转换层的上电极和下电极，会施加比较高的电压。由于光电转换层的厚度较大，加之很多光电转换材料对水比较敏感，故很难对光电转换层进行图案(pattern)化处理，最终材料的上电极通常为整面覆盖的金属膜层。另外出于减小扫描信号线(gate)、读取信号线(data)的耦合电容，进而降低噪声的考虑，一般会将下电极的面积限定在单个探测像素(pixel)内，而不与四周的扫描信号线、读取信号线交叠。
32.在产品实际使用中，射线会无差别的辐射在光电转换层的表面上，暨在无下电极的两个探测像素之间的区域所对应光电转换层，同样会产生电子空穴对，加之在光电转换层中存在附加电场，导致载流子在光电转换层中存在一定的横向运动，进而造成产品空间分辨率的下降，在测试过程中体现为调制传递函数(mtf)的下降；同时，由于该区域内电场强度较小，其对于电子空穴对的分离能力相对较差，使得载流子容易被缺陷中心俘获，而出现残影问题。
33.针对相关技术中存在的上述问题，本公开实施例提供了一种探测基板，如图1所示，包括：
34.衬底基板101；
35.相互独立的多个第一电极102，在衬底基板101上同层设置；
36.光电转换层103，在多个第一电极102背离衬底基板101的一侧整面设置；
37.射线吸收层104，位于光电转换层103背离多个第一电极102的一侧，射线吸收层104在衬底基板101上的正投影，与各第一电极102之间的间隙在衬底基板101上的正投影相互交叠；
38.第二电极105，在光电转换层103背离多个第一电极102的一侧整面设置。
39.在本公开实施例提供的上述探测基板中，通过在光电转换层103上方对应各第一电极102的间隙区域设置射线吸收层104，让射线吸收层104尽可能地吸收各第一电极102的间隙区域的射线，进而使得各第一电极102的间隙区域的射线尽可能少的到达光电转换层103，暨各第一电极102的间隙区域内出现更少的载流子，即使有附加电场的存在，依然能得到较高的空间分辨率。另外，由于各第一电极102的间隙区域内生成的载流子极少，因此，有效解决了载流子被缺陷中心俘获造成的残影问题。此外，各第一电极102的间隙区域内本身无第一电极102，故理论上不会影响第一电极102所在有效探测区域内光电转换层103对射线的探测，从而不会影响光电探测效率，暨探测灵敏度不受射线吸收层104的影响。
40.可选地，在本公开实施例提供的上述探测基板中，考虑到相较于第一电极的间隙宽度，射线吸收层104的线宽偏小的话，会在一定程度上削弱提高空间分辨率的能力；而偏大的话，会在一定程度上降低产品对于射线探测的灵敏度。因此，较佳地，在本公开中可以设置射线吸收层104在衬底基板101上的正投影，与各第一电极102之间的间隙在衬底基板101上的正投影完全重合。换言之，射线吸收层104的线宽与各第一电极102的间隙宽度相等最好。然而，受限于工艺能力，射线吸收层104的线宽可能不会与各第一电极102的间隙宽度
完全等同，因此二者之间可以存在工艺允许的误差。
41.可选地，在本公开实施例提供的上述探测基板中，由于射线吸收层104对射线的吸收系数μ与其材质的原子系数z之间满足关系式：μ
∝
z4，因此，射线吸收层104的原子系数z越大，其对射线的吸收能力越强。基于此，为了有效吸收各第一电极102的间隙区域对应的射线，可以采用原子系数较大的重金属(例如钨、铅等)、重金属合金、重金属化合物中的至少之一制作射线吸收层104。另外，在采用原子系数z较大的材料制作射线吸收层104的情况下，较薄的射线吸收层104即可使得射线得到充分的衰减，因此，可以有效降低射线吸收层104的厚度，实现轻薄化设计。
42.可选地，在本公开实施例提供的上述探测基板中，射线吸收层104可以位于光电转换层103与第二电极105之间，或者，射线吸收层104还可以位于第二电极105背离光电转换层103的一侧。
43.可选地，在本公开实施例提供的上述探测基板中，为了避免引入额外的电场和电容，可以设置射线吸收层104与第二电极103直接接触。
44.可选地，在本公开实施例提供的上述探测基板中，如图1所示，还可以包括：位于衬底基板101与多个第一电极102所在层之间的扫描信号线106和读取信号线107；射线吸收层104在衬底基板101上的正投影，完全覆盖扫描信号线106和读取信号线107在衬底基板101上的正投影。在射线吸收层104与第二电极105短接的情况下，不会对下方的扫描信号线106和读取信号线107产生附加影响。
45.可选地，在本公开实施例提供的上述探测基板中，光电转换层103可以为直接转换材料层或间接转换材料层，在此不做限定。
46.在射线探测过程中，直接转换材料层可以吸收射线产生载流子，该载流子所含的电子-空穴对在电场作用下分别向第一电极102和第二电极105漂移，并被第一电极102和第二电极105直接收集从而产生电流信号。可选地，直接转换材料层的材料可以为碘化汞(hgi2)、碘化铅(pbi2)、碘化铋(bii2)等。
47.在光电转换层103为间接转换材料层时，一般还包括在第二电极105背离光电转换层103一侧的闪烁体层。在射线探测过程中，闪烁体层将射线转换为可见光，该可见光会被间接转换材料层进一步转换为载流子，该载流子所含的电子-空穴对在电场作用下分别向第一电极102和第二电极105漂移，并被第一电极102和第二电极105收集从而产生电流信号。
48.可选地，在本公开实施例提供的上述探测基板中，如图1所示，还可以包括：位于衬底基板101面向多个第一电极102一侧的多个探测电路108，每个探测电路108与一个第一电极102对应电连接。在一些实施例中，每个探测电路108可以包括晶体管和存储电容，出于减小扫描信号线106、读取信号线107的耦合电容，进而降低噪声的考虑，可以将存储电容的面积限定在单个探测像素(pixel)内，而不与四周的扫描信号线106、读取信号线107交叠。晶体管可以为氧化物晶体管、低温多晶硅晶体管或非晶硅晶体管。
49.基于同一发明构思，本公开实施例提供了一种上述探测基板的制作方法，由于该制作方法解决问题的原理与上述探测基板解决问题的原理相似，因此，本公开实施例提供的该制作方法的实施可以参见本公开实施例提供的上述探测基板的实施，重复之处不再赘述。
50.具体地，本公开实施例提供的一种上述探测基板的制作方法，如图2所示，具体可以包括以下步骤：
51.s201、提供一衬底基板；
52.s202、在衬底基板上形成相互独立的多个第一电极；
53.s203、在多个第一电极所在层上形成整面设置的光电转换层；
54.s204、在光电转换层背离多个第一电极的一侧形成或贴附射线吸收层，并在光电转换层上形成整面设置的第二电极；其中，射线吸收层在衬底基板上的正投影与各第一电极之间的间隙在衬底基板上的正投影相互交叠。
55.为了更好地理解本公开提供的上述制作方法，以下对其制作的详细过程进行说明。具体地，图3至图15示出了一个探测像素在制作过程中的结构示意图，并且射线吸收层104设置在第二电极105之上。
56.第一步，如图3所示，在衬底基板101上形成晶体管的栅极1081。
57.第二步，如图4所示，在栅极1081所在层上形成整面设置的栅绝缘层109，以及在探测像素内的晶体管所含有源层1082。
58.第三步，如图5所示，在有源层1082上形成晶体管的源极1083、漏极1084和读取信号线107。
59.第四步，如图6所示，在源极1083、漏极1084和读取信号线107所在层上形成整面设置的第一绝缘层110。可选地，第一绝缘层110可以包括无机绝缘层(例如氧化硅层、氮化硅层等)，以作为阻挡层材料，同时增大与后续第一电极102之间的附着力。在一些实施例中，第一绝缘层110还可以包括在无机绝缘层上层叠设置有机绝缘层(例如树脂层)，从而可在一定程度上降低读取信号线107的相关耦合电容，暨降低产品噪声。
60.第五步，如图7所示，在第一绝缘层110上形成位于探测像素内的第一电容电极1085，用于电信号的存储。
61.第六步，如图8所示，在第一电容电极1085上形成整面设置的第二绝缘层111作为电容介质层。
62.第七步，如图9所示，在第二绝缘层111上形成位于探测像素内且与第一电容电极1085相互交叠的第二电容电极1086。其中，第一电容电极1085与第二电容电极1086构成存储电容。
63.第八步，如图10所示，在第二电容电极1086上形成与其电连接的接地线112，以通过接地线112为第二电容电极1086提供接地信号(gnd)。
64.第九步，如图11所示，在接地线112上形成整面设置的平坦层113(例如树脂层)，该平坦层113可为后续第一电极102的制作提供一个平坦的表面，同时还可以减小第一电极102与读取信号线107等形成的寄生电容。可选地，第一电极102可以采用氧化铟锡等来制作。
65.第十步，如图12所示，在平坦层113上形成位于探测像素内的第一电极102。
66.第十一步，如图13所示，采用物理气相沉积法(pvd)溶液法、溶胶凝胶法等在第一电极102所在层上形成整面设置的光电转换层103。直接式的光电转换层103具体可以采用但不限于非晶硒、碘化汞(hgi)、钙钛矿材料、氧化锌(zno)等来制作。
67.第十二步，如图14所示，使用物理气相沉积法、原子层沉积(ald)法、溅射
(sputter)法、电镀法、真空环境下贴附金属膜材法等，在光电转换层103上形成整面设置的第二电极105，确保光电转换层103的封装密闭性，同时保证第二电极105与光电转换层103实现良好接触。
68.第十三步，如图15所示，在第二电极105形成与其短接的射线吸收层104，该射线吸收层104在衬底基板101上的正投影与各第一电极102之间的间隙在衬底基板101上的正投影相互交叠。当然，在具体实施时，也可以预制射线吸收层104，并将其贴附于第二电极105上，在此不做限定。
69.至此，完成了本公开实施例提供的探测基板的制作。
70.需要说明的是，在本公开实施例提供的上述制作方法中，形成各层结构涉及到的构图工艺，不仅可以包括沉积、光刻胶涂覆、掩模板掩模、曝光、显影、刻蚀、光刻胶剥离等部分或全部的工艺过程，还可以包括其他工艺过程，具体以实际制作过程中形成所需构图的图形为准，在此不做限定。例如，在显影之后和刻蚀之前还可以包括后烘工艺。
71.其中，沉积工艺可以为化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法或物理气相沉积法，在此不做限定；掩膜工艺中所用的掩膜板可以为半色调掩膜板(half tone mask)、单缝衍射掩模板(single slit mask)或灰色调掩模板(gray tone mask)，在此不做限定；刻蚀可以为干法刻蚀或者湿法刻蚀，在此不做限定。
72.基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种射线探测器，包括本发明实施例提供的上述探测基板。对于射线探测器的其它必不可少的组成部分均为本领域的普通技术人员应该理解具有的，在此不做赘述，也不应作为对本发明的限制。另外，由于该射线探测器解决问题的原理与上述探测基板解决问题的原理相似，因此，该射线探测器的实施可以参见上述探测基板的实施例，重复之处不再赘述。
73.本公开实施例提供的上述探测基板、其制作方法及射线探测器，包括：衬底基板；相互独立的多个第一电极，在衬底基板上同层设置；光电转换层，在多个第一电极背离衬底基板的一侧整面设置；射线吸收层，位于光电转换层背离多个第一电极的一侧，射线吸收层在衬底基板上的正投影，与各第一电极之间的间隙在衬底基板上的正投影相互交叠；第二电极，在光电转换层背离多个第一电极的一侧整面设置。通过在光电转换层上方对应各第一电极的间隙区域设置射线吸收层，让射线吸收层尽可能地吸收各第一电极的间隙区域的射线，进而使得各第一电极的间隙区域的射线尽可能少的到达光电转换层，暨各第一电极的间隙区域内出现更少的载流子，即使有附加电场的存在，依然能得到较高的空间分辨率。另外，由于各第一电极的间隙区域内生成的载流子极少，因此，有效解决了载流子被缺陷中心俘获造成的残影问题。此外，各第一电极的间隙区域内本身无第一电极，故理论上不会影响第一电极所在有效探测区域内光电转换层对射线的探测，从而不会影响光电探测效率，暨探测灵敏度不受射线吸收层的影响。
74.显然，本领域的技术人员可以对本公开进行各种改动和变型而不脱离本公开的精神和范围。这样，倘若本公开的这些修改和变型属于本公开权利要求及其等同技术的范围之内，则本公开也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种探测基板，其特征在于，包括：衬底基板；相互独立的多个第一电极，在所述衬底基板上同层设置；光电转换层，在所述多个第一电极背离所述衬底基板的一侧整面设置；射线吸收层，位于所述光电转换层背离所述多个第一电极的一侧，所述射线吸收层在所述衬底基板上的正投影，与各所述第一电极之间的间隙在所述衬底基板上的正投影相互交叠；第二电极，在所述光电转换层背离所述多个第一电极的一侧整面设置。2.如权利要求1所述的探测基板，其特征在于，所述射线吸收层在所述衬底基板上的正投影，与各所述第一电极之间的间隙在所述衬底基板上的正投影完全重合。3.如权利要求1所述的探测基板，其特征在于，所述射线吸收层的材料为重金属、重金属合金、重金属化合物中的至少之一。4.如权利要求1所述的探测基板，其特征在于，所述射线吸收层位于所述光电转换层与所述第二电极之间，或者，所述射线吸收层位于所述第二电极背离所述光电转换层的一侧。5.如权利要求1所述的探测基板，其特征在于，所述射线吸收层与所述第二电极直接接触。6.如权利要求5所述的探测基板，其特征在于，还包括：位于所述衬底基板与所述多个第一电极所在层之间的扫描信号线和读取信号线；所述射线吸收层在所述衬底基板上的正投影，完全覆盖所述扫描信号线和所述读取信号线在所述衬底基板上的正投影。7.如权利要求1所述的探测基板，其特征在于，所述光电转换层为直接转换材料层或间接转换材料层。8.如权利要求1-6任一项所述的探测基板，其特征在于，还包括：位于所述衬底基板面向所述多个第一电极一侧的多个探测电路，每个所述探测电路与一个所述第一电极对应电连接。9.一种如权利要求1-8任一项所述探测基板的制作方法，其特征在于，包括：提供一衬底基板；在所述衬底基板上形成相独立的多个第一电极；在所述多个第一电极所在层上形成整面设置的光电转换层；在所述光电转换层背离所述多个第一电极的一侧形成或贴附射线吸收层，并在所述光电转换层上形成整面设置的第二电极；其中，所述射线吸收层在所述衬底基板上的正投影与各所述第一电极之间的间隙在所述衬底基板上的正投影相互交叠。10.一种射线探测器，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的探测基板。

技术总结
本公开提供了一种探测基板、其制作方法及射线探测器，包括：衬底基板；相互独立的多个第一电极，在衬底基板上同层设置；光电转换层，在多个第一电极背离衬底基板的一侧整面设置；射线吸收层，位于光电转换层背离多个第一电极的一侧，射线吸收层在衬底基板上的正投影，与各第一电极之间的间隙在衬底基板上的正投影相互交叠；第二电极，在光电转换层背离多个第一电极的一侧整面设置。电极的一侧整面设置。电极的一侧整面设置。


技术研发人员：尚建兴 侯学成 王振宇 刘自然 勇闯
受保护的技术使用者：北京京东方传感技术有限公司
技术研发日：2020.11.23
技术公布日：2022/5/25