检测x-射线的方法及x-射线检测装置的制作方法

日期:2019-03-07 18:06:54

专利名称:检测x-射线的方法及x-射线检测装置的制作方法
技术领域
本发明涉及X-射线的检测,尤其涉及使用在薄膜晶体管(TFT) 基板上形成的光电二极管来检测X-射线。
背景技术
X-射线具有可以轻易地穿透物体的短波长,X-射线的穿透量取决 于物体的密度。因此,通过X-射线的穿透量可以间接地观察物体的内 部。X-射线检测装置可以包括用于检测X-射线穿透量的多个光电二极 管。当X-射线入射到反向偏置的光电二极管上时,二极管产生与X-射 线穿透相对应的光电探测电压。光电探测电压被转换成图像信号,并 且将图像应用到显示设备,从而显示设备显示物体内部的状态。
光电二极管可以包括能够捕获电荷的陷阱空间。通过能够捕获电 子或空穴的悬空键(dangling bond)可以形成陷阱空间。当X-射线进 入光电二极管时,电荷被捕获在陷阱空间中。
在陷阱空间所捕获的电荷数量与入射到光电二极管上的X-射线 的数量相对应。因此,当入射进入光电二极管的X-射线的数量增加时, 捕获电荷的数量也增加。当入射进入光电二极管的X-射线的数量减少 时,捕获电荷的数量也减少。
从陷阱空间释放捕获电荷花费相当多的时间,从而在前帧中所捕 获的捕获电荷的一部分可能在当前帧中留在陷阱空间中。因此,特定 时间帧的捕获电荷的数量可能大于与入射到光电二极管上的X-射线
数量相对应的捕获电荷数量。
结果,在显示设备上显示与X-射线数量相对应的图像时,部分捕 获电荷可能会作为余像(afterimage)显示在显示设备上。余像会干扰 显示设备精确显示图像的能力,因此不利地影响与X-射线的数量相对 应的图像显示质量。

发明内容
根据本发明的一个方面, 一种检测X-射线的方法包括向光电二 极管施加第一反向偏置,以根据入射到光电二极管上的X-射线产生光 电探测电压;以及在图像信号输出之后,向光电二极管施加正向偏置。
第一反向偏置包括分别向光电二极管的n-侧电极和p-侧电极施加 的参考电压和低于参考电压的第一电压。正向偏置包括分别向光电二 极管的n-侧电极和p-侧电极施加的参考电压和高于参考电压的第二电 压。
在向光电二极管施加正向偏置之后,为了更加精确的检测X-射 线,还可以向光电二极管施加高于第一反向偏置的第二反向偏置。
可以向光电二极管施加第二反向偏置,包括分别向光电二极管的 n-侧电极和p-侧电极施加的参考电压和低于第一电压的第三电压。
检测向数据线施加的第一采样电压,从而通过使用光电探测电 压,输出图像信号。在检测第一采样电压之后,检测第二采样电压。 第二采样电压是第一采样电压和光电探测电压的组合电压。可替代地, 通过在向数据线施加第一采样电压之前复位数据线,施加于数据线的 电压可以成为参考电压。
导通薄膜晶体管(TFT),从而数据线可以与光电二极管的p-侧电 极电连接,以检测第二采样电压。
根据本发明的另一方面, 一种检测X-射线的方法包括向光电二极 管施加正向偏置,接着向光电二极管施加第一反向偏置。通过使用根 据入射到施加有第一反向偏置的光电二极管上的X-射线而产生的光 电探测电压,输出图像信号。在向光电二极管施加正向偏置之后,在 向光电二极管施加第一反向偏置之前可以向光电二极管施加电平高于 第一反向偏置的第二反向偏置。
根据本发明的一个方面, 一种X-射线检测装置包括光电探测基 板、信号输出部分和偏置驱动部分。
光电探测基板可以包括根据入射到光电二极管上的X-射线产生
光电探测电压的光电二极管。信号输出部分根据光电探测电压,输出 图像信号。偏置驱动部分可以包括偏置产生部分和偏置选择部分。偏
置产生部分产生用于形成光电探测电压的第一反向偏置和用于使光电 二极管充满捕获电荷的正向偏置。偏置选择部分选择第一反向偏置或 正向偏置,并且偏置选择部分向光电二极管施加第一反向偏置和正向 偏置中所选的一个。
光电探测基板还可以包括栅极线、数据线、偏置线和TFT。沿着 第一方向形成栅极线。数据线沿着与第一方向交叉的第二方向形成, 以电连接到信号输出部分。偏置线可以将光电二极管的p-侧电极与偏
置驱动部分电连接。TFT包括分别与栅极线、数据线和光电二极管的 n-侧电极电连接的栅电极、源电极和漏电极。
X-射线检测装置还可包括电连接到栅极线的栅极驱动部分。栅极 驱动部分可以导通或截止TFT。
在n-侧电极可以形成参考电压。偏置驱动部分可以向p-侧电极施 加低于参考电压的第一电压,从而偏置选择部分可以向光电二极管施 加由偏置选择部分选择的第一反向偏置。
偏置产生部分还可以产生高于第一反向偏置的第二反向偏置。偏 置选择部分还可以选择第二反向偏置,并将第二反向偏置施加于光电 二极管。偏置驱动部分还可以向p-侧电极施加低于第一电压的第二电 压,从而偏置驱动电路还可以向光电二极管施加由偏置选择部分选择 的第二反向偏置。
当TFT截止时,数据线可以向信号输出部分发送第一采样电压, 而当TFT导通时,可以向信号输出部分发送第二采样电压。信号输出 部分可以使用第一和第二采样电压,输出图像信号。
信号输出部分可以包括光电探测输出部分和图像信号输出部分。 向光电探测输出部分施加第一和第二采样电压,从而光电探测输出部 分输出第一和第二采样信号。图像信号输出部分使用第一和第二采样 信号,输出图像信号。
光电探测输出部分可以包括运算放大器、运算电容和复位装置。 向运算放大器的第一输入端子施加第一和第二采样电压,并向运算放 大器的第二输入端子施加参考电压。通过运算放大器的输出端子输出 第一和第二采样信号。运算电容电连接到第一输入端子和输出端子。
复位装置复位运算电容中的充电电压。
根据本发明的X-射线检测方法和X-射线检测装置,在当前帧中根 据入射进入光电二极管的X-射线输出图像信号之后,向光电二极管施
加正向偏置。因此,光电二极管可以被光电二极管中的捕获电荷充满, 从而在下一帧中可以更加精确地检测X-射线的数量。


通过参照附图描述详细的示例性实施例,本发明的上述及其它特 征和优点将变得更加显而易见,其中
图l是示出了根据本发明示例性实施例的X-射线检测装置的平面
图2是说明在图l的X-射线检测装置中采用的光电探测基板单元
像素的平面图3是说明沿着图2的线I-I"的单元像素的截面图; 图4是示意性的说明图1中的X-射线检测装置的电路图; 图5是说明图4的X-射线检测装置的偏置驱动部分的框图6是说明图l的X-射线检测装置驱动期间的帧的时序图;以及
图7是说明图6示出的帧的信号输出时段的波形图。
具体实施例方式
下文参照示出了本发明实施例的附图,更加完整的描述本发明。 然而,本发明可以不同的形式实现,并不应该被解释成局限于这里提 出的示例性实施例。而且,提出这些示例实施例是为了使本公开全面 且完整,并向本领域的技术人员充分传达本发明的范围。在附图中, 为了清楚,可以扩大层和区域的大小和相对大小。
应该理解,当元件或层被称作在另一元件或层"上"、"连接至" 或"耦合至"另一元件或层时,其可能是在该另一元件或层上、连接 至或耦合至该另一元件或层,同时存在中间元件或层。相反地,当元 件被称作"直接"位于另一元件或层"上"、"直接连接至"或"直接 结合至"另一元件或层时,不存在中间元件或层。同样的附图标记始终表示同样的元件。如这里使用的术语"和/或"包括一个或更多相关 列举项的任何及全部组合。
应该理解,尽管这里可以使用第一、第二等术语来描述各种元件、 组件、区域、层和/或部分,这些元件、组件、区域、层和/或部分不 应该受到这些术语的限制。这些术语仅是用于将一个元件、组件、区 域、层和/或部分与另一元件、组件、区域、层和/或部分进行区分。 因此,在不背离本发明示教的前提下,可以将下述第一元件、组件、 区域、层和/或部分称为第二元件、组件、区域、层和/或部分。
这里,为便于描述,可以使用诸如"在…之下"、"在…下"、"下"、 "在…上"、"上"等空间相对术语,来描述如图示出的一个元件或特 征相对于另一元件或特征的关系。应该理解,除了图中描述的方向, 空间相对术语意在包含在使用和操作中设备的不同方向。例如,如果 翻转图中的设备,那么描述为在其它元件或特征"下"或"之下"的 元件将取向为在其它元件或特征"上"。因此,示例性术语"在…下" 可包含上下两个方向。设备可以是其它方向(例如,旋转卯度或其它 方向),并相应地解释这里使用的空间相对描述语。
这里使用的术语仅是用于描述具体实施例的目的,不是意在限制 本发明。如这里使用的单数形式"一"和"该"意在同样包括复数形 式,除非上下文中另外明确指出。还应该理解,当在说明书中使用术 语"包括"时,表明了所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件 的存在,但不排除存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操 作、元件、组件和/或其组合。
这里参照截面图来描述本发明的示例性实施例,其中截面图是本 发明理想化的实施例(和中间结构)的示意性图示。因此,应当预见 到例如由于制造技术和/或公差而造成的与图示形状的偏离。因此,本 发明的示例性实施例不应该被解释成局限于这里所示出的具体区域形 状,而应该包括例如由于制造而造成的形状偏差。例如,代表性地, 示出为矩形的注入区域在其边缘处将有圆或曲线特征和/或注入浓度 的梯度,而不是从注入到非注入区域的二进制改变。同样地,通过注 入形成的埋入区可能导致在埋入区和用来进行注入的表面之间的区域
中存在一定的注入。因此,图中示出的区域本质上是示意性的,他们 的形状不是意在说明设备区域的实际形状,也不是意在说明限制本发 明的范围。
除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)有 着本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同意义。还应该理 解,诸如在常用词典中定义的那些术语应该被解释成具有与相关领域 上下文中他们的意义一致的意义,并且不应该被解释成理想化的或过 度形式化的意义,除非这里清楚地如此定义。
图l是示出了根据本发明示例性实施例的X-射线检测装置的平面
图。参照图l,根据示例性实施例的x-射线检测装置包括光电探测基
板100、偏置驱动部分200、栅极驱动部分300和信号处理部分400。
来自外部的X-射线入射进入光电探测基板IOO,从而光电探测基 板100形成光电探测电压。光电探测基板100包括多根栅极线GL、多根 数据线DL、多个薄膜晶体管(TFT)、多个光电二极管LD和多根偏置 线BL。
沿着第一方向D1形成栅极线GL。沿着与第一方向D1交叉的第二 方向D2形成数据线DL。第一和第二方向D1和D2可以彼此实质上垂直。 例如,在图1中示出了4根栅极线GL和4根数据线DL。
TFT沿着第一和第二方向D1和D2定位为矩阵形状。每一个TFT可 以电连接到一根栅极线GL和一根数据线DL。栅电极和源电极分别电 连接到每一栅极线GL和每一数据线DL。例如,图1中示出了沿着4行 和4列定位的16个TFT。
光电二极管LD按矩阵形状,分别沿着第一和第二方向D1和D2与 TFT相对应。每一个光电二极管LD电连接到每一个TFT。 n-侧电极电 连接于每一个TFT的漏极DE。例如,在图1中示出了沿着4个行和4个 列定位的16个光电二极管。
外部产生的X-射线入射进入每一个光电二极管LD中,从而每一个 光电二极管LD产生光电探测电压。光电探测电压可以与入射的X-射线 的数量相对应。在光电二极管LD的n-侧电极可以形成光电探测电压。
偏置线BL电连接到光电二极管LD。每一偏置线BL可以电连接到
沿着一个方向定位的每一个光电二极管LD的p-侧电极。例如,每一偏 置线BL可以实质上平行于第二方向D2形成,以电连接到光电二极管 LD。可替代的,每一偏置线BL可以实质上平行于第一方向D1形成, 以电连接到光电二极管LD。例如,在图1中示出了沿着第二方向D2形 成的4根偏置线BL。
电连接到偏置线BL的偏置驱动部分200向偏置线BL施加驱动电 压。偏置驱动部分200可以可替代地向光电二极管LD施加第一反向偏 置或正向偏置。偏置驱动部分200还可以向光电二极管LD施加高于第 一反向偏置的第二反向偏置。
例如,参考电压可以施加到光电二极管LD的n-侧电极。偏置驱动 部分200可以向光电二极管LD的p-侧电极施加低于参考电压的第一电 压,从而偏置驱动部分200可以向光电二极管LD施加第一反向偏置。 偏置驱动部分200可以向光电二极管LD的p-侧电极施加高于参考电压 的第二电压,从而偏置驱动部分200可以向光电二极管LD施加正向偏 置。偏置驱动部分200可以向光电二极管LD的p-侧电极施加低于第一 电压的第三电压,从而偏置驱动部分200可以向光电二极管LD施加第 二反向偏置。
例如,参考电压可以在约1V到约2V的范围内,以及第一电压可 以在约-4V到约-3V的范围内。第二电压可以在约2.5V到约3.5V范围之 内,以及第三电压可以在约-9V到约-8V范围之内。期望地,参考电压、 第一电压、第二电压和第三电压可以分别是约1.5V、约-3.5V、约3V、 约-8,5V。
结果,第一反向偏置可以在约4V到约6V范围之内,以及正向偏 置可以在约1V到约2V范围之内。第二反向偏置可以在约9V到约11V范
围之内。期望地,第一反向偏置、正向偏置和第二反向偏置可以分别 是约5V、约1.5V和约10V。
电连接到每一栅极线GL的栅极驱动部分300向栅极线GL施加栅 极信号。栅极驱动部分300沿着第二方向D2向栅极线GL顺序施加栅极 信号。例如,当向栅极线GL施加栅极信号时,通过栅极信号导通TFT。 当不向栅极线GL施加栅极信号时,通过栅极信号截止TFT。
电连接到数据线DL的信号处理部分400通过数据线DL接收采样
输入电压。采用输入电压可以包括第一采样电压和第二采样电压。
当TFT截止时,信号处理部分400可以通过数据线DL接收第一采 样电压。例如,第一采样电压可以是向每一数据线DL施加的噪声电压。
当TFT导通时,信号处理部分400可以通过数据线DL接收第二采 样电压。当每一个TFT导通时,每一数据线DL电连接到每一个光电二 极管LD的n-侧电极,并通过每一个TFT和每一数据线DL向信号处理部 分400发送在n-侧电极产生的光电探测电压。例如,第二采样电压可以 是光电探测电压和噪声电压的组合电压。
信号处理部分400可以使用第一和第二采样信号,输出图像信号 VOUT。图像信号VOUT可以是与光电探测电压相对应的模拟信号或 数字信号。信号处理部分400可以从第二采样电压中移除第一采样电 压,从而信号处理部分400可以产生没有噪声电压的光电探测电压,并 可以响应于光电探测电压,输出图像信号VOUT。
信号处理部分400可以包括光电探测输出部分410和图像信号输 出部分420。
光电探测输出部分410电连接到数据线DL。光电探测输出部分410 通过每一数据线DL接收第一和第二采样电压。光电探测输出部分410 响应于第一和第二采样电压,输出第一和第二采样信号。第一采样信 号可以是与第一采样电压相对应的模拟信号,第二采样信号可以是与 第二采样电压相对应的模拟信号。
光电探测输出部分410向电连接到光电探测输出部分410的图像 信号输出部分420施加第一和第二采样信号。图像信号输出部分420响 应于第一和第二采样信号,输出图像信号VOUT。因此,图像信号输 出部分420可以从第二采样信号中移除第一采样信号,从而图像信号输 出部分420可以响应于光电探测电压,输出图像信号VOUT。
图2是说明在图1的X-射线检测装置中采用的光电探测基板100的 单元像素的平面图。图3是说明沿着图2的线I-I"的单元像素的截面 图。
参照图2和3,光电探测基板100可以进一步包括底部基板110、栅 极绝缘层120、钝化层130和有机绝缘层140。每一个TFT可以包括栅电 极GE、有源图案AP、源电极SE和漏电极DE。每一个光电二极管LD 可以包括第一电极E1、光电导层CL和第二电极E2。
底部基板110可以具有平面形状。底部基板110可以由诸如玻璃、 石英或塑料的透明材料形成。
沿着第一方向D1在底部基板110上形成栅极线GL。栅极线GL可以 由铝(Al)或铝(Al)合金形成。
栅电极GE可在底部基板110上形成,以从每一栅极线GL突出。栅 电极GE可以从每一栅极线GL突出,从而实质上与第二方向D2平行。 栅电极GE可以由形成栅极线GL的相同材料形成。
栅极绝缘层120在底部基板100上形成,以覆盖栅极线GL。可以由 氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiOx)等形成栅极绝缘层120。
有源图案AP可在栅极绝缘层120上形成,以与栅电极GE重叠。有 源图案AP可以包括在栅极绝缘层120上形成的沟道层和在沟道层上形
成的欧姆接触层。欧姆接触层可以包括以高密度掺杂杂质的非晶硅。
沿着第二方向D2在栅极绝缘层120上形成数据线DL。例如,数据 线DL可以包括钼(Mo)、钼钩合金(MoW)、铬(Cr)、钽(Ta)、钛 (Ti)等。数据线DL可以形成多层结构,其中包括具有低电阻的导体 层和由具有良好接触属性的材料形成的接触层。每一数据线DL可以包 括铝铬(AlCr)合金、铝钼(AlMo)合金等。
源电极SE可在栅极绝缘层120上形成,以从每一数据线DL突出。 源电极SE可从每一数据线DL突出,从而实质上平行于第一方向D1。 源电极SE的一部分形成在有源图案AP上,以与有源图案AP重叠。漏 电极DE可在栅极绝缘层120上形成,以与源电极SE间隔开。漏电极DE 的一部分形成在有源图案AP上,以与有源图案AP重叠。源和漏电极 SE和DE可以由形成数据线DL的相同材料形成。
有源图案AP的欧姆接触层与源和漏电极SE和DE相接触。欧姆接 触层可以仅在源和漏电极SE和DE下方形成。
每一个光电二极管LD的第一电极E1在栅极绝缘层120上形成,以 与每一数据线DL间隔开。第一电极E1形成在单元像素上,从而第一电
极E1不会与每一栅极线GL重叠。第一电极E1电连接到漏电极DE。第 一电极E1可以由形成漏电极DE的相同材料形成。
在第一电极E1上形成每一个光电二极管LD的光电导层CL。每一 个光电二极管LD的光电导层CL具有与第一电极E1实质上相同的大小。
光电导层CL可以包括n-型硅层和p-型硅层。光电导层CL还可以包 括本征硅层。n-型硅层形成在第一电极El上。n-型硅层可以是具有n-型杂质的非晶硅层。本征硅层形成在n-型硅层上。本征硅层可以是没 有杂质的非晶硅层。p-型硅层形成在本征硅层上。p-型硅层可以是具 有p-型杂质的非晶硅层。
在光电导层CL上形成每一个光电二极管的第二电极E2。因此,第 二电极E2形成在p-型硅层上。第二电极E2可以由透明电导材料形成, 以允许X-射线入射进入光电导层CL的内部。例如,第二电极E2可以包 括氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)等。
在示例性实施例中,第一电极El可以看作是n-侧电极,第二电极 E2可以看作是p-侧电极。
钝化层130可在栅极绝缘层120上形成,以覆盖光电二极管LD、 TFT和数据线DL。例如,钝化层130可以由氮化硅(SiNx)、氧化硅 (SiOx)等形成。
在钝化层130上可形成有机绝缘层140。有机绝缘层140可具有超 过约2^im的厚度。有机绝缘层140的上表面可与底部基板110实质上平行。
在钝化层130和有机绝缘层140上可形成接触孔CN,以部分地暴露 第二电极E2。
在有机绝缘层140上可形成偏置线BL。偏置线BL可以实质上与第 二方向D2平行。每一偏置线BL通过接触孔CN电连接到第二电极E2。
在示例性实施例中,可以择一形成钝化层130和有机绝缘层140。 换言之,可以仅形成钝化层和有机绝缘层140中所选的一层。
图4是示意性地说明图1的X-射线检测装置的电路图。
参照图1和4,偏置驱动部分200通过每一偏置线BL电连接到每一
个光电二极管LD的p-侧电极。偏置驱动部分200可以向p-侧电极择一施
加第一电压、第二电压和第三电压。
每一个光电二极管LD的n-侧电极电连接的每一个TFT的漏电极 DE。参考电压Vref可以施加于n-侧电极。
栅极驱动部分300通过每一栅极线GL电连接到每一个TFT的栅电 极GE。栅极驱动部分300可以向栅电极GE施加栅极信号。
每一个TFT的源电极SE通过每一数据线DL电连接到光电探测输 出部分410。光电探测输出部分410可以通过每一数据线DL接收包括第 一和第二采样电压的采样输入电压SMI。光电探测输出部分410可以响 应于采样输入电压SMI,输出采样输出信号SMO。采样输出信号SMO 可包括与第一釆样电压相对应的第一采样信号以及与第二采样电压相 对应的第二采样信号。
光电探测输出部分410可以包括运算放大器OP、运算电容CP和复 位装置RT。
运算放大器OP可以包括第一输入端子、第二输入端子和输出端 子。采样输入电压SMI施加于第一输入端子,以及参考电压Vre爐加 于第二输入端子。通过运算放大器OP的输出端子,输出采样输出信号 SMO。第一输入端子可以是运算放大器OP的负端子,而第二输入端子 可以是运算放大器OP的正端子。施加于第二输入端子的参考电压Vref 可以通过第一输入端子施加到n-侧电极。
运算电容CP电连接到第一输入端子和输出端子。运算电容CP的 第一端部电连接到运算放大器OP的第一输入端子,而运算电容CP的第 二端部电连接到运算放大器OP的输出端子。
复位装置RT复位运算电容CP中的充电电压。复位装置RT的第一 端部电连接到运算电容CP的第一端部,而复位装置RT的第二端部电连 接到运算电容CP的第二端部。
复位装置RT可以包括能够将运算电容CP的第一和第二端部相互 电连接的开关装置。在示例性实施例中,当开关装置闭合时,运算电 容CP的第一和第二端部可以相互电连接。结果,可以复位运算电容CP 的第一和第二端部中存储的充电电压。当运算电容CP的第一和第二端
部中的充电电压被复位时,可以在每一数据线DL处产生参考电压
Vref。
运算放大器OP的输出端子电连接到图像信号输出部分420。图像 信号输出部分420输出采样输出信号SMO。图像信号输出部分420响应 于采样输出信号SMO,输出图像信号VOUT。
图5是说明图4中X-射线检测装置的偏置驱动部分200的框图。
参照图5,偏置驱动部分200可以包括偏置产生部分210和偏置选 择部分220。偏置产生部分210产生第一反向偏置和正向偏置。偏置选 择部分220选择第一反向偏置和正向偏置之一,以向每一个光电二极管 LD施加所选择的第一反向偏置和正向偏置之一。
偏置产生部分210可以输出甩于产生第一反向偏置的第一电压 V1、用于产生正向偏置的第二电压V2及用于产生第二反向偏置的第三 电压V3。
偏置选择部分220从偏置产生部分210接收第一、第二和第三电压 VI、 V2和V3。偏置选择部分220可以选择第一、第二和第三电压V1、 V2和V3中的一个VSEL。偏置选择部分220可以向每一个光电二极管 LD的p-侧电极施加所选择的一个VSEL。
参考电压施加于每一个光电二极管LD的p-侧电极。第一电压V1 低于参考电压Vref。第二电压V2高于参考电压Vref。第三电压V3低于 第一电压V1。
图6是说明在驱动图l的X-射线检测装置期间的帧的时序图。 参照图l、 4和6,在驱动X-射线检测装置期间的一帧可包括X-射 线入射时段P1、信号输出时段P2和帧余量(margin)时段P3。帧余量 时段P3可以看作是在信号输出时段P2之后且在下一帧幵始之前的时 间间隔。
在X-射线入射时段P1期间,X-射线检测装置接收X-射线并产生光 电探测电压。X-射线入射时段Pl可以包括施加偏置时段和施加X-射线时段。
在施加偏置时段期间,向每一个光电二极管LD施加第一反向偏 置。因此,向每一个光电二极管LD的n-侧电极施加参考电压Vref,并
向每一个光电二极管LD的p-侧电极施加低于参考电压Vref的第一电压 VI。
例如,可以通过每一数据线DL和每一个TFT向n-侧电极发送施加 于运算放大器OP的第二输入端子的参考电压Vref。偏置驱动部分200 可以通过每一偏置线BL向p-侧电极施加第一电压Vl。
在施加X-射线时段期间,向施加了第一反向偏置的每一个光电二 极管LD施加X-射线。例如,当向每一个光电二极管LD施加X-射线时, 在每一个光电二极管LD的内部可以产生电子和空穴。因此,由于X-射线可以在每一个光电二极管LD的内部形成电荷。
由X-射线产生的电荷可以向n-侧电极或p-侧电极发送,并可以捕 获在每一个光电二极管LD的陷阱空间中。结果,可以在每一个光电二 极管LD中产生光电探测电压。p-侧电极的电压固定在第一电压Vl,因 此在n-侧电极处可以产生光电探测电压。
在n-侧电极处产生的光电探测电压与施加于每一个光电二极管 LD的X-射线的数量相对应。因此,当X-射线的数量增加时,光电探测 电压也增加,而当X-射线的数量减少时,光电探测电压也减少。在沿 着矩阵形状定位的每一个光电二极管LD中产生的光电探测电压可以
彼此实质上相等,或可以彼此不同。
光电二极管LD的陷阱空间可以实质上具有相同的接收能力。因 此,光电二极管LD的陷阱空间可以接收最大数量的相同电荷。
在X-射线入射时段P1之后,执行信号输出时段P2,在该时段期间, 输出图像信号VOUT。信号输出时段P2可以包括多个信号输出单元时 段。信号输出单元时段可以与沿着第二方向D2顺序产生的栅极信号一 一对应。
例如,信号输出时段P2可以包括4个信号输出单元时段,并且在4 X4的矩阵中定位TFT和光电二极管LD。因此,可以响应第一栅极信 号,执行第一信号输出单元时段,且可以响应第二栅极信号,执行第 二信号输出单元时段。可以响应第三栅极信号,执行第三信号输出单 元时段,且可以响应第四栅极信号,执行第四信号输出单元时段。
图7是说明图6中示出的帧的信号输出时段的波形图。
参照图l、 4和7,由于可以以实质上相同的过程执行多个信号输 出单元时段,可以描述第一信号输出单元时段。
向复位装置RT施加复位信号RST,从而运算电容CP的第一和第二 端部可以复位为参考电压Vref。因此,可以去除在先前帧中运算电容 CP的第一和第二端部的充电电压。
在施加复位信号RST之后,向光电探测输出部分410施加采样控制 信号SMP,随后光电探测输出部分410接收在每一数据线DL中产生的 电压。
施加采样控制信号SMP的同时,向每一个TFT施加第一栅极信号 GS1。第一栅极信号GS1导通每一个TFT,从而n-侧电极和每一数据线 DL相互电连接。接着,通过每一数据线DL向光电探测输出部分410发 送光电探测电压。
结果,当每一个TFT截止时,光电探测输出部分410通过每一数据 线DL接收第一采样电压,而当每一个TFT导通时,光电探测输出部分 410通过每一数据线DL接收第二釆样电压。第一采样电压可以是向每 一数据线DL施加的噪声电压,而第二采样电压可以是光电探测电压和 噪声电压的组合电压。
向光电探测部分410施加第一采样电压,于是光电探测输出部分 410输出第一采样信号SM1。向光电输出部分410施加第二采样电压, 于是光电探测输出部分410输出第二采样信号SM2。
图像信号输出部分420接收第一和第二采样信号SM1和SM2,并输 出与第一和第二采样信号SMi和SM2之间差相对应的图像信号 VOUT。
在执行了与第一栅极信号GS1相对应的第一信号输出单元时段之
后,顺序执行第二、第三和第四信号输出单元时段。
参照图l、 4和6,在执行信号输出时段P2之后执行帧余量时段P3。 帧余量时段P3可包括正向偏置时段和反向偏置时段。
在正向偏置时段期间向每一个光电二极管LD施加正向偏置。例 如,可以向每一个光电二极管LD的n-侧电极施加参考电压Vref,并且 偏置驱动部分200可以向每一个光电二极管LD的p-侧电极施加高于参
考电压Vref的第二电压V2。
当向每个光电二极管LD施加正向偏置时,每一个光电二极管LD 的陷阱空间可以被捕获的电荷充满以限制接收能力。因此,每一个光 电二极管LD中捕获电荷的数量可以彼此实质上相等。
每一个光电二极管LD的陷阱空间中的捕获电荷以彼此实质上相 同的速度被缓慢放电。因此,当在下一帧中向光电二极管LD施加其它 外部产生的X-射线时,光电二极管LD可以具有彼此实质上相同数量的 捕获电荷。
在下一帧中光电二极管LD可以具有彼此实质上相同数量的捕获 电荷,这防止了当前帧中在光电二极管LD中产生的光电探测电压影响 在下一帧产生的光电探测电压。结果,可以防止在当前帧中显示的图 像作为余像显示在下一帧中。
在执行正向偏置时段之后执行反向偏置时段。
在反向偏置时段期间,向每一个光电二极管LD施加第二反向偏 置。例如,在每一个光电二极管LD的n-侧电极可以产生参考电压Vref, 且偏置驱动部分200可以向每一个光电二极管LD的p-侧电极施加低于 第一电压V1的第三电压V3。
当在下一帧中向光电二极管LD施加其它外部产生的X-射线时,大 多数捕获电荷已经被放电对X-射线检测装置极为有利。然而,每一个 光电二极管LD的陷阱空间中的捕获电荷被缓慢地向外部放电,因此, 大多数捕获电荷从陷阱空间放电所花的时间可以相对较长。
在示例性实施例中,当在执行正向偏置时段之后执行反向偏置时 段时,陷阱空间中的捕获电荷可以被更加快速地向外部放电,因此可 以縮短大多数捕获电荷从陷阱空间放电所花的时间。
可替代地,可以按如下顺序执行驱动X-射线检测装置的一个帧 帧余量时段P3、 X-射线入射时段P1和信号输出时段P2。
根据本发明的示例性实施例,在向施加了第一反向偏置的光电二 极管LD施加X-射线之后,同样向每一个光电二极管施加正向偏置。因 此,可以阻止当前帧中显示的图像作为余像显示在下一帧中。
在向光电二极管LD施加正向偏置之后,向光电二极管LD施加高
于第一反向偏置的第二反向偏置。因此,可以縮短多数捕获电荷从陷 阱空间放电的时间。
上述是本发明的例证,而不能解释成对本发明的限制。尽管己经 描述了本发明的示例性实施例,但是本领域的技术人员应该理解,在 不背离本发明的新颖教导和优点的情况下,示例性实施例的许多修改 都是可能的。因此,所有这样的修改应包含在所附权利要求所限定的 本发明的范围之内。应该理解,上述是本发明的例证,而不能解释成 局限于所公开的实施例,对所公开的实施例和其它实施例的修改应包 含在所附权利要求的范围之内。本发明由所附权利要求限定,权利要 求的等同物应包括在本发明中。
权利要求
1、一种检测X-射线的方法,包括向光电二极管施加第一反向偏置;使用由X-射线产生的光电探测电压,输出与施加于光电二极管的X-射线的数量相对应的图像信号;以及向光电二极管施加正向偏置。
2、 根据权利要求l的方法,其中,施加第一反向偏置包括向光电二极管的n-侧电极施加参考电压;以及向光电二极管的p-侧电极施加低于参考电压的第一电压。
3、 根据权利要求2的方法,其中,施加正向偏置包括 向n-侧电极施加参考电压;以及 向p-侧电极施加高于参考电压的第二电压。
4、 根据权利要求3的方法,其中,参考电压是在1V到2V的范围 内,第一电压是在-4V到-3V的范围内,以及第二电压是在2.5V到3.5V范围之内。
5、 根据权利要求3的方法,还包括向光电二极管施加高于第一 反向偏置的第二反向偏置。
6、 根据权利要求5的方法,其中,施加第二反向偏置包括 向n-侧电极电极施加参考电压;以及向p-侧电极施加低于第一电压的第三电压。
7、 根据权利要求6的方法,其中,参考电压是在1V到2V的范围 内,第一电压是在-4V到-3V的范围内,第二电压是在2.5V到3.5V范围 之内,以及第三电压是在-9V到-8V的范围内。
8、 根据权利要求l的方法,其中,输出图像信号包括 检测向数据线施加的第一采样电压;检测第二采样电压,所述第二采样电压是第一采样电压和光电探 测电压的组合电压;以及使用第一和第二采样电压,输出图像信号。
9、 根据权利要求8的方法,其中,检测第二采样电压包括导通 薄膜晶体管(TFT),从而数据线和p-侧电极彼此电连接。
10、 根据权利要求8的方法,还包括在向数据线施加第一采样 电压之前,通过参考电压复位施加于数据线的电压。
11、 一种检测X-射线的方法,包括 向光电二极管施加正向偏置; 向光电二极管施加第一反向偏置;以及使用由X-射线产生的光电探测电压,输出与施加于光电二极管的 X-射线的数量相对应的图像信号。
12、 根据权利要求ll的方法,还包括向光电二极管施加正向偏置之后且在向光电二极管施加第一反向偏置之前,向光电二极管施加 高于第一反向偏置的第二反向偏置。
13、 一种X-射线检测装置,包括光电探测基板,包括光电二极管,所述光电二极管响应施加于光电二极管的X-射线,产生光电探测电压;信号输出部分,根据光电探测电压输出图像信号;以及 偏置驱动部分,包括偏置产生部分,产生用于产生光电探测电压的第一反向偏置 和用于使光电二极管充满捕获电荷的正向偏置;以及偏置选择部分,选择第一反向偏置或正向偏置,所述偏置选 择部分向光电二极管施加第一反向偏置和正向偏置中所选的一个。
14、 根据权利要求13的装置,其中,光电探测基板还包括 沿着第一方向形成的栅极线;沿着与第一方向交叉的第二方向形成的数据线,所述数据线电连接到信号输出部分;偏置线,将光电二极管的p-侧电极与偏置驱动部分电连接;以及 TFT,包括分别与栅极线、数据线和光电二极管的n-侧电极电连接的栅电极、源电极和漏电极。
15、 根据权利要求14的装置,还包括电连接到栅极线的栅极驱 动部分,所述栅极驱动部分导通或截止TFT。
16、 根据权利要求14的装置,其中,在n-侧电极处产生参考电压, 以及偏置驱动部分向p-侧电极施加低于参考电压的第一电压,从而偏 置选择部分向光电二极管施加由偏置选择部分选择的第一反向偏置, 以及偏置驱动部分向p-侧电极施加高于参考电压的第二电压,从而偏 置选择部分向光电二极管施加由偏置选择部分选择的正向偏置。
17、 根据权利要求16的装置,其中,偏置产生部分产生高于第一 反向偏置的第二反向偏置,以及偏置选择部分还选择第二反向偏置,并向光电二极管施加第二反 向偏置,以及偏置驱动部分还向p-侧电极施加低于第一电压的第二电压,从而 偏置驱动部分还向光电二极管施加由偏置选择部分选择的第二反向偏 置。
18、 根据权利要求14的装置,其中,当TFT截止时,信号输出部 分通过数据线接收第一采样电压,以及当TFT导通时,信号输出部分 接收第二采样电压,以及信号输出部分使用第一和第二采样电压,输出图像信号。
19、 根据权利要求18的装置,其中,信号输出部分包括 光电探测输出部分,向所述光电探测输出部分施加第一和第二采样电压,于是光电探测输出部分输出第一和第二采样信号;以及 图像信号输出部分,使用第一和第二釆样信号,输出图像信号。
20、 根据权利要求19的装置,其中,光电探测输出部分包括 运算放大器,包括第一输入端子,将第一和第二采样电压施加于所述第一输入端子;第二输入端子,将参考电压施加于所述第二输 入端子;以及输出端子,通过所述输出端子输出第一和第二采样信号;运算电容,电连接到第一输入端子和输出端子;以及复位装置,复位运算电容中的充电电压。
全文摘要
精确地检测X-射线的装置和方法使用了光电二极管基板,其中向光电二极管施加第一反向电压,以根据入射到光电二极管上的X-射线产生光电探测电压。在响应当前帧中施加于光电二极管的X-射线输出图像信号之后,向光电二极管施加正向偏置,从而在下一帧中可以更加精确的检测X-射线。
文档编号G01T1/00GK101393266SQ20081016082
公开日2009年3月25日 申请日期2008年9月16日 优先权日2007年9月17日
发明者秋大镐, 郑宽旭 申请人:三星电子株式会社


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