CN103165629B - 一种平板型x射线图像传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平板型X射线图像传感器，通过在像素阵列上设置保护像素，当数据线上有由静电导致的大电流通过时，避免数据线和位于数据线两侧的公共电极线发生短路。所述平板型X射线图像传感器，包括形成在基板上的像素阵列和位于所述像素阵列外围的公共电极总线，所述像素阵列包括多根数据线、与所述多根数据线交叉的扫描线以及位于所述扫描线和数据线所围区域的像素单元，所述像素阵列还包括至少一行保护像素；每一保护像素包括公共电极，该公共电极通过导电层和所述公共电极总线电连接。

Description

一种平板型X射线图像传感器

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种平板型X射线图像传感器。

背景技术

完成图像信息光电变换的功能器件称为光电图像传感器，平板型X射线图像传感器为一种光电图像传感器，常用于医疗领域。例如，X射线穿过人体后被平板型X射线图像传感器探测，并将X射线的强度分布以不同的灰阶形式在显示器中显示出来，这样可以较为直观地看到人体经过X射线检测的结果。平板型X射线图像传感器的基板上的薄膜晶体管（ThinFilmTransistor，TFT），常常会发生静电损伤现象，静电损伤一般发生在X射线图像传感器的制作过程中，一旦发生静电放电，很容易损伤TFT器件。因为，TFT形成于绝缘衬底玻璃基板上，TFT电极上的电荷容易积累到更高的电压水平，当电极上的静电电荷积累到一定程度时，分离TFT的源电极、漏电极，和栅电极的绝缘薄膜层就有可能被击穿，导致源电极、栅电极、漏电极之间发生短路，即使源电极和栅电极之间的绝缘薄膜层没有被击穿，也会导致源电极和栅电极存在电压差异，使得TFT的工作特性发生改变。

目前，针对没有保护像素的平板型X射线图像传感器，若静电不太严重时，静电电流会将像素阵列的TFT击穿，使得连接TFT源极的数据线和连接TFT栅极的扫描线短路。若静电比较严重时，会造成数据线与其两侧的公共电极线短路，或者导致该公共电极线被烧断，使得与该公共电极线相连的部分TFT器件因没有公共电压而无法正常工作。而且，当有TFT被损坏时，需要用激光器将TFT和数据线隔离开，像素阵列上TFT和数据线的距离较近，约8，激光器很容易将数据线打断，造成某根数据线的损坏。

现有技术，通过在数据线和公共电极线之间设置有短路环结构，当数据线上有由静电导致的大电流通过时，短路环结构使数据线上聚集的电荷得以释放，避免出现静电击穿现象，从而保护数据线及第一薄膜晶体管不会被破坏。但是，所述短路环结构是设置在像素区域，不仅降低了像素的开口率，其制作工艺也比较复杂，甚至难以控制。并且，现有技术在一个像素区域不止设置有一个短路环结构，导致像素的噪音较大，漏电流也较大。

发明内容

本发明实施例提供了一种平板型X射线图像传感器，用以解决当数据线上有由静电导致的大电流通过时，出现静电击穿现象，导致数据线和位于数据线两侧的公共电极线短路的问题。

本发明实施例提供的平板型X射线图像传感器，包括：

形成在基板上的像素阵列和位于所述像素阵列外围的公共电极总线，所述像素阵列包括多根数据线、与所述多根数据线交叉的扫描线以及位于所述扫描线和数据线所围区域的像素单元，

所述像素阵列还包括至少一行保护像素；

每一保护像素包括公共电极，该公共电极通过导电层和所述公共电极总线电连接。

本发明实施例，通过在像素阵列上设置至少一行保护像素，并且，每一保护像素包括公共电极，该公共电极通过导电层和位于像素阵列外围区域的公共电极总线电连接。当数据线上有由静电导致的大电流通过，数据线和所述公共电极短路时，大电流会通过与公共电极总线相连的导电层将大电流瞬间导走，或者将所述保护像素损坏，不会将像素阵列中数据线和位于数据线两侧的公共电极线短路。

附图说明

图1为本发明实施例提供的平板型X射线图像传感器截面示意图；

图2为本发明实施例提供的平板型X射线图像传感器侧面示意图；

图3为本发明实施例提供的平板型X射线图像传感器俯视图；

图4为本发明实施例提供的保护像素的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的平板型X射线图像传感器俯视图；

图6为本发明实施例提供的平板型X射线图像传感器俯视图；

图7为本发明实施例提供的平板型X射线图像传感器俯视图；

图8为本发明实施例提供的平板型X射线图像传感器的像素阵列示意图；

图9为本发明实施例提供的平板型X射线图像传感器的像素单元结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种平板型X射线图像传感器，用以解决当数据线上有由静电导致的大电流通过时，出现静电击穿现象，导致数据线与栅极线或位于数据线两侧的公共电极线与数据线短路的问题，以及当保护像素被击伤后，在对其修复的过程中，不会存在将数据线或公共电极线打断的危险。

下面结合附图对本发明实施例提供的技术方案进行描述。

参见图1，非晶硅(a-si)薄膜晶体管（ThinFilmTransistor，TFT）平板型X射线图像传感器的工作原理是：当X射线（X-Ray）的光照射到图像传感器的闪烁层碘化铯(CsIScintillatormaterial)上时，闪烁层将X光转化为可见光，并照射到光敏二极管（Photodiode）上，光敏二极管感光并产生光电子，光电子储存在存储电容（例如所述二极管的电容或者专门设计的存储电容）中，光电子读出系统控制平板型X射线图像传感器上的TFT的栅极（Gate），使得相应的栅极（Gate）逐行打开，并读出光电子。将所述读出的光电子转换为数字信号，并将该数字信号传送至计算机系统中，显示出图像。所述传感器是设置在玻璃基板（GlassSubstrate）上的，光敏二极管（Photodiode）通过底部电极（BottomElectrode）和TFT相连接；所述光敏二极管也即光敏传感器。

参见图2，本发明实施例提供的一种平板型X射线图像传感器，包括：

形成在基板1上的像素阵列2和位于所述像素阵列2外围的公共电极总线3。参见图3，所述像素阵列3包括多根数据线S1、S2、......、Sn，(n=1、2、3、......)，（图中只显示了3根数据线S1、S2和S3）与所述多根数据线交叉的扫描线G1、G2、G3、......、Gm，(m=1、2、3、......)（图中只显示了6根扫描线G1、G2、G3、G4、G5和G6）以及位于所述扫描线Sx(x=1、2、3、......)和数据线Gy(y=1、2、3、......)所围区域的像素单元。如图3中虚线所围区域中设置有一像素单元。所述像素阵列3包括至少一行保护像素，和若干行非保护像素（除保护像素之外的像素），如图3中第一行（R1）像素为保护像素，第二行（R2）和第三行（R3）像素为非保护像素，每一保护像素包括公共电极311，该公共电极311通过导电层312和所述公共电极总线3电连接。

每个非保护像素包括一个公共电极311，该公共电极311通过位于数据线（如S2）两侧的公共电极线33与公共电极总线3电连接。

由图3可见，上述每一保护像素的公共电极311通过导电层312和公共电极总线3电连接，该导电层312独立于与非保护像素相连的位于数据线（如S2）两侧的公共电极线33之外，与该公共电极线33保持一定距离，且与数据线S2相距约40左右。当某一保护像素被静电击穿时，与该保护像素相连的数据线和与该保护像素相连的导电层312将短路，而与非保护像素相连的公共电极线33不受静电影响，该保护像素保护了与其共用一根数据线的非保护像素免受静电的影响。当所述静电电流较小时，所述导电层312会将数据线上的电流通过像素阵列外围的公共电极总线3导走；当所述静电电流较大时，大电流会将所述导电层312烧断。这种电路设计方式，保护了非保护像素的数据线和公共电极线，使得在静电出现时，不会将非保护像素的数据线和位于其两侧的公共电极线短路或者将所述公共电极线烧断。实际上，该保护像素就是用来被静电损伤的像素，当其被击伤后，可以立即被修复。

参见图3，当上述一数据线和导电层312短路时，需要对该短路后的线路修复，即将数据线和导电层及时隔离，或者将烧断的导电层修复。否则，会使得图像传感器在上电工作时，非保护像素中TFT的工作特性发生改变，输出不正常的图像。这是因为，正常情况下，图像传感器在上电工作时，公共电极总线33上的电压一般为负，如-10V，数据线上的电压为正，如+15V，当数据线和导电层发生短路，数据线上较高的电压被导电层拉低到较低的电压，使得图像传感器TFT的工作特性发生改变，输出不正常的图像。

上述导电层312与数据线相距较远，与最近的数据线至少相距40，利用激光器对所述发生短路的导电层312和数据线进行隔离的过程中，只需要将导电层312和公共电极总线3隔离，所以不会有将数据线打断的危险。数据线一旦被打断将会影响数据线上部分像素的正常工作。

较佳地，参见图4，所述每一保护像素32还包括薄膜晶体管TFT40；每一保护像素的TFT40的源电极400和所述数据线Sy相连；每一保护像素的TFT的漏电极401和存储电容403相连；每一保护像素的TFT的栅电极402浮接，即不与栅线Gx-1电连接。

上述对TFT的栅电极进行浮接设置，也即该栅电极不与任何电极相连，如图5为一行保护像素R1浮接后的像素阵列图，这样可以避免静电造成栅电极和源电极短路，即数据线和扫描线短路。并且，相比较现有技术中扫描线和数据线短路以及数据线和公共电极线短路的情况，本发明当保护像素被破坏后易修复，保护像素在被静电击伤后，不会有将数据线和扫描线短接在一起的风险，那么只需要将导电层和公共电极总线断开即可，修复简单；而现有技术中若要修复的话，需要用激光将TFT与数据线和/或扫描线隔开，此的过程中，有可能将数据线和/或扫描线打断；即使没有打断，被激光修复过的数据线和/或扫描线存在被腐蚀的风险。

上述在断开导电层和公共电极总线的过程中，只需要将图像传感器保护像素对应的保护层去掉，对像素阵列上的非保护像素对应的保护层没有任何影响，非保护像素的数据线和扫描线不会因为对保护像素进行修复而发生线路裸露在外面的现象，不会导致非保护像素的线路被腐蚀。

较佳地，本发明实施例提供的图像传感器，其像素阵列可以包括多行保护像素，例如，在每根数据线上设置两个保护像素，而且所述两个保护像素可以同时设置在数据线的一端或者另一端，或者在数据线的两端各设置一个保护像素，使得像素阵列包括两行保护像素。如图6所示的像素阵列，其中包括两行保护像素R1和R3，R2为一行非保护像素，当然在实际应用中，两行保护像素之间的非保护像素远远多于一行。图6中每根数据线上设置了两个保护像素，分别位于R1行和R3行，即分别设置于该数据线的两端。作为优选的实施方式，可以将R1和R2设置为保护像素，R3设置为非保护像素；或者将R2和R3设置为保护像素，R1设置为非保护像素。另外，也可以在每根数据线上设置两个以上的保护像素（即两行以上保护像素），例如三个或者四个，一般对于像素分辨率为3072*3072的像素阵列，每根数据线上设置四个保护像素，已经能够保证数据线不受静电的破坏。

较佳地，所述保护像素为所述像素阵列最外侧的像素，这是因为静电一般发生在像素阵列的最外侧，即像素阵列最外侧的像素易受到静电损害。另外，保护像素和阵列像素中非保护像素的结构完全相同，在像素阵列制作过程中，只需要多制作一行像素，将像素阵列最外侧的像素作为保护像素，不需要另外设计不同的保护像素，简化了具有整个防静电功能的图像传感器的工艺制作流程。不同的是，每个像素的公共电极的连接关系上发生了改变。保护像素的公共电极需要另外镀一层导电层和公共电极总线相连，非保护像素的公共电极通过数据线两侧的公共电极线和公共电极总线相连，而且在像素制作过程中，将不制作保护像素的栅线（如图5、图6所示），或者制作保护像素的栅线但使得栅线不和栅极连接即可（如图4所示）。其实，仅将作为图像传感器的像素阵列的最外侧像素作以下两点调整，即可得到本发明所述的保护像素：1）像素阵列最外侧像素单元的TFT的栅电极不与任何电极相连，即浮接；2）像素阵列最外侧像素单元的公共电极，通过独立于与其他像素单元的公共电极相连的公共电极线的导电层与公共电极总线相连。

较佳地，像素阵列还包括至少一列保护像素。即上述像素阵列的基础上，在最外侧的数据线，即最左边一根数据线和最右边一根数据线上设置保护像素。如图7所示，最右侧的一列保护像素与相邻列L4的非保护像素共用一根数据线，该保护像素的公共电极311通过导电层312和位于像素阵列最右侧的公共电极总线3相连。该保护像素的设计方式可以更好地保护非保护像素不受静电的伤害。

本发明实施例图1-图7中提供的具有保护像素的像素阵列采用如下设计方式：

参见图3，所述像素阵列中的相邻的两列像素共用一根数据线，如第二列（L2）和第三列（L3）共用数据线S2，即一根数据线S2上连接有两列L2和L3上所有像素。并且所述像素阵列中的每一行像素共用两根扫描线，如第二行（R2）像素共用扫描线G3和G4，具体为，R2上奇数列上的像素，如图3中L1和L3上的像素，与其中一根扫描线相连，如图3中的扫描线G3，偶数列上的像素和另一根扫描线相连，如图3中的扫描线G4，所述两根扫描线为相邻。

所述像素阵列不限于上述像素阵列的设计方式，也可以是如图8所示的像素阵列，其中，所述像素阵列的每一列像素共用一根数据线Sy(其中，y=1、2、3、......、n)，并且所述像素阵列的每一行像素共用一根扫描线Gx(其中，x=1、2、3、......、m)，每一列像素，各像素的公共电极311和公共电极线33相连。

如图9所示，本发明实施例提供的像素单元还包括光敏传感器35，图9中33为公共电极线，Sy为数据线，Gx和Gx+1为相邻的两根扫描线。

所述光敏传感器的结构为叠层结构。

本发明所述的保护像素和非保护像素位于阵列基板的不同区域，即保护像素设置在非保护像素单元之外，相对于现有技术设置在非保护像素内的短路环，增加了像素的开口率，也降低了漏电流，减小了噪音。

本发明实施例，通过在像素阵列上设置至少一行保护像素，并且，每一保护像素包括公共电极，该公共电极通过导电层和位于像素阵列外围区域的公共电极总线电连接。当数据线上有由静电导致的大电流通过，数据线和所述公共电极短路时，大电流会通过与公共电极总线相连的导电层将大电流瞬间导走，不会将像素阵列中数据线和位于数据线两侧的公共电极线短路。而且对静电击伤后的保护像素的修复更加容易，只需将导电层和公共电极总线隔离，在隔离的过程中，不会有将数据线和/或扫描线打断的危险。该保护像素可以为非保护像素最外侧的像素，结构简单。所述保护像素设置在非保护像素单元之外，开口率较高，漏电流和噪音较小。而且，所述保护像素中TFT的栅电极不与任何电极相连，避免了连接该栅电极的扫描线和连接该TFT的源电极的数据线发生短路。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种平板型X射线图像传感器，包括形成在基板上的像素阵列和位于所述像素阵列外围的公共电极总线，所述像素阵列包括多根数据线、与所述多根数据线交叉的扫描线以及位于所述扫描线和数据线所围区域的像素单元，其特征在于：所述平板型X射线图像传感器还包括一导电层；所述像素阵列包括至少一行保护像素和非保护像素；每一所述保护像素包括公共电极，该公共电极通过所述导电层和所述公共电极总线电连接；每一所述保护像素还包括薄膜晶体管TFT；每一所述保护像素的TFT的源电极和所述数据线相连；每一所述保护像素的TFT的漏电极和存储电容相连；每一所述保护像素的TFT的栅电极浮接；所述非保护像素的公共电极通过公共电极线与所述公共电极总线电连接，所述导电层独立于所述公共电极线之外。

2.根据权利要求1所述的平板型X射线图像传感器，其特征在于，每一根所述数据线与两个所述保护像素的TFT的源电极相连。

3.根据权利要求1所述的平板型X射线图像传感器，其特征在于，所述保护像素为所述像素阵列最外侧的像素。

4.根据权利要求1所述的平板型X射线图像传感器，其特征在于，所述像素阵列还包括至少一列保护像素。

5.根据权利要求1所述的平板型X射线图像传感器，其特征在于，所述像素阵列中的相邻的两列像素共用一根所述数据线，并且所述像素阵列中的每一行像素共用两根所述扫描线。

6.根据权利要求1所述的平板型X射线图像传感器，其特征在于，所述像素阵列的每一列像素共用一根所述数据线，并且所述像素阵列的每一行像素共用一根所述扫描线。

7.根据权利要求1所述的平板型X射线图像传感器，其特征在于，所述像素单元还包括光敏传感器。

8.根据权利要求7所述的平板型X射线图像传感器，其特征在于，所述光敏传感器的结构为叠层结构。