1.本发明属于生物芯片技术领域,具体涉及一种有源像素传感器及平板探测器。
背景技术:2.平板探测器为间接数字化x线成像,其基本结构包括x射线转换层以及射线转换层下的光电转换层,光电转化层包括多个阵列排布的无源像素传感器或有源像素传感器,能够将光信号转化为电信号并读出。由于有源像素传感器具有信噪比高的特性,已大面积应用在平板探测器中。有源像素传感器包括感光器件和感光器件的读取电路,x射线转换层将透过人体后衰减的x线转换为可见光,感光器件探测到可见光并转化为电信号后由读取电路读出,传输给计算机进行图像处理以进行x光数字摄影。
3.在医用平板探测器、工业探测器和低剂量探测等方面,由于探测的像素变小或者剂量降低,造成读取电路所读出的信号的强度明显降低,致使信噪比劣化,而有源像素传感器能够对读出的信号进行放大,而通常有源像素传感器对电信号的增益倍数(也即放大灵敏度)是固定的,因此只能适应一部分的探测。例如,若放大灵敏度较大,则在一些探测中,电信号会快速饱和,因此进一步增大探测的信号不会对成像质量有提高,难以进行适应探测信号变化范围较大的探测。又例如,若放大灵敏度较小,则下一些探测中,若可见光的光强变化较小,则难以探测到电信号的变化。
技术实现要素:4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一,提供一种有源像素传感器,其能够调节其检测灵敏度,适应多种类型的检测。
5.第一方面,本公开实施例提供一种有源像素传感器,包括:感光器件;
6.跟随晶体管,其控制极连接所述感光器件的第一极,第一极连接第一电源电压端;其中,所述第一电源电压端用于提供第一电源电压;
7.调节子电路,其被配置为响应于第一控制信号调节所述跟随晶体管的放大灵敏度;
8.读取晶体管,其控制极连接扫描线,第一极连接所述跟随晶体管的第二极,第二极连接读取线;其中,所述扫描线用于提供扫描信号。
9.本公开实施例提供的有源像素传感器,由于设置了调节子电路,调节子电路能够调节跟随晶体管的放大灵敏度,因此能够通过调节跟随晶体管的放大灵敏度,使有源像素传感器能够适应多种类型的检测,例如若感光器件的信号变化小,调节子电路能够使跟随晶体管的具有高放大灵敏度,从而有源像素传感器能够检测到感光器件的信号的微小变化;若感光器件的信号变化大,探测范围大,调节子电路能够使跟随晶体管的放大灵敏度减小,从而避免信号快速饱和,使有源像素传感器具有更大的检测范围。
10.在一些示例中,所述调节子电路被配置为响应于第一控制信号,调节所述跟随晶体管的控制极与所述跟随晶体管的第一极之间的电位。
11.在一些示例中,所述调节子电路包括第一电容、第二电容和开关晶体管;
12.所述第一电容的第一极与所述开关晶体管的第一极连接;所述第二电容的第一极与所述开关晶体管的第二极连接;所述第一电容的第二极与所述第二电容的第二极均连接所述跟随晶体管的控制极。
13.在一些示例中,所述调节子电路为压控液晶电容。
14.在一些示例中,所述调节子电路包括变容二极管。
15.在一些示例中,所述变容二极管为pin二极管或pn二极管。
16.在一些示例中,所述调节子电路为非晶金属非线性电阻器件。
17.在一些示例中,所述调节子电路包括调节晶体管,其第一极连接第二电源电压端,第二极连接所述跟随晶体管的控制极,控制极连接所述第一控制信号端;其中,所述第二电源电压端用于提供第二电源电压;所述第一控制信号端用于提供第一控制信号。
18.在一些示例中,所述感光器件为光电二极管,所述光电二极管分为感光部分和变容部分,所述感光部分连接所述跟随晶体管的控制极,用于将可见光转换为电信号并传输给所述跟随晶体管;所述变容部分作为所述调节子电路,连接所述跟随晶体管的控制极。
19.在一些示例中,还包括:复位晶体管,其控制极连接复位信号端,第一极连接初始化信号端,第二极连接所述感光器件的第一极和所述跟随晶体管的控制极;其中,所述初始化信号端用于提供所述初始化信号;所述复位信号端用于提供所述复位控制信号。
20.第二方面,本公开实施例还提供一种平板探测器,包括多个有源像素传感器。
21.在一些示例中,该有源像素传感器包括:
22.基底,多个所述有源像素传感器阵列排布在所述基底上;
23.x射线转换层,设置在多个所述有源像素传感器背离所述基底一侧。
24.在一些示例中,所述平板探测器还包括:有源半导体层,设置在所述基底上,其包括所述跟随晶体管、所述读取晶体管的有源层;
25.栅极绝缘层,设置在所述有源半导体层背离所述基底的一侧;
26.第一导电层,设置在所述栅极绝缘层背离所述基底的一侧;所述第一导电层包括所述跟随晶体管、所述读取晶体管的控制极;
27.第一绝缘层,设置在所述第一导电层背离所述基底的一侧;
28.源漏金属层,设置在所述第一绝缘层背离所述基底的一侧,其包括所述跟随晶体管、所述读取晶体管的第一极和第二极;
29.平坦层,设置在所述源漏金属层背离所述基底一侧。
30.在一些示例中,所述有源像素传感器的调节子电路包括第一电容、第二电容和开关晶体管;
31.所述有源半导体层还包括所述开关晶体管的有源层;
32.所述第一导电层还包括所述开关晶体管的控制极、所述第一电容的第二极板和所述第二电容的第二极板;
33.所述源漏极金属层还包括所述开关晶体管的第一极和第二极、所述第一电容的第一极板和所述第二电容的第一极板。
34.在一些示例中,所述有源像素传感器的调节子电路为压控液晶电容,所述压控液晶电容包括依次设置在所述基底指向所述平坦层的方向上的第一电极、液晶层、第二电极;
其中,
35.所述第一电极与跟随晶体管的控制极同层设置且材料相同;所述第二电极与所述跟随晶体管的第一极同层设置且材料相同。
36.在一些示例中,所述有源像素传感器的调节子电路包括pin二极管,所述pin二极管包括依次设置在所述基底指向所述平坦层的方向上的第三电极、n型半导体层、本征层、p型半导体层和第四电极;其中,
37.所述第三电极与跟随晶体管的控制极同层设置且材料相同;所述第四电极与所述跟随晶体管的第一极同层设置且材料相同。
38.在一些示例中,所述有源像素传感器的调节子电路包括pn二极管,所述pn二极管包括依次设置在所述基底指向所述平坦层的方向上的第五电极、n型半导体层、p型半导体层和第六电极;其中,
39.所述第五电极与跟随晶体管的控制极同层设置且材料相同;所述第六电极与所述跟随晶体管的第一极同层设置且材料相同。
40.在一些示例中,所述有源像素传感器的调节子电路为非晶金属非线性电阻器件,所述非晶金属非线性电阻器件包括依次设置在所述基底指向所述平坦层的方向上的第一非晶金属极板、第二绝缘层、第二非晶金属极板;其中,
41.所述第一非晶金属极板与跟随晶体管的控制极同层设置且材料相同;所述第二非晶金属极板与所述跟随晶体管的第一极同层设置且材料相同。
42.在一些示例中,所述有源像素传感器的调节子电路包括调节晶体管;
43.所述有源半导体层还包括所述调节晶体管的有源层;所述第一导电层还包括所述调节晶体管的控制极;所述源漏极金属层还包括所述调节晶体管的第一极和第二极。
44.在一些示例中,所述感光器件为光电二极管,其包括依次设置在所述平坦层背离所述基底的方向上的第七电极、感光层和第八电极;
45.所述第七电极分为互不接触的第一子电极和第二子电极,所述光电二极管对应所述第一子电极的部分为感光部分,所述光电二极管对应所述第二子电极的部分为变容部分,所述变容部分作为调节子电路;
46.所述第一子电极通过贯穿所述平坦层及所述第一绝缘层的过孔连接所述跟随晶体管的控制极;所述第二子电极通过贯穿所述平坦层及所述第一绝缘层的过孔连接所述跟随晶体管的控制极;
47.所述有源像素传感器还包括:遮光电极,其设置在所述第八电极背离所述基底一侧,且所述遮光电极在基底上的正投影,覆盖所述第二子电极在所述基底上的正投影,且与所述第一子电极在所述基底上的正投影无交叠。
附图说明
48.图1为本公开实施例提供的平板探测器的一种实施例的结构示意图;
49.图2为本公开实施例提供的平板探测器的一种实施例的层结构图;
50.图3为本公开实施例提供的有源像素传感器的一种实施例的电路结构图(实施例一);
51.图4为本公开实施例提供的有源像素传感器的输出电压-电信号特性曲线;
52.图5为本公开实施例提供的有源像素传感器的一种实施例的像素结构图;
53.图6为本公开实施例提供的有源像素传感器的一种实施例的电路结构图(实施例二);
54.图7为本公开实施例提供的有源像素传感器的一种实施例的电路结构图(实施例三);
55.图8为本公开实施例提供的有源像素传感器的一种实施例的电路结构图(实施例四);
56.图9为实施例四的电容-电压特性曲线图;
57.图10为本公开实施例提供的有源像素传感器的一种实施例的电路结构图(实施例五);
58.图11为实施例五的电容-电压特性曲线图;
59.图12为本公开实施例提供的有源像素传感器的一种实施例的电路结构图(实施例六);
60.图13为实施例六的电容-电压特性曲线图;
61.图14a为本公开实施例提供的有源像素传感器的仿真时序图;
62.图14b为本公开实施例提供的有源像素传感器的仿真结果表;
63.图15为本公开实施例提供的有源像素传感器的一种实施例的层结构图(实施例一);
64.图16为本公开实施例提供的有源像素传感器的一种实施例的层结构图(实施例二);
65.图17为本公开实施例提供的有源像素传感器的一种实施例的层结构图(实施例三之一);
66.图18为本公开实施例提供的有源像素传感器的一种实施例的层结构图(实施例三之二);
67.图19为本公开实施例提供的有源像素传感器的一种实施例的层结构图(实施例四);
68.图20为本公开实施例提供的有源像素传感器的一种实施例的层结构图(实施例五);
69.图21为本公开实施例提供的有源像素传感器的一种实施例的层结构图(实施例六)。
具体实施方式
70.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述,显然,所描述的实施例仅是本发明的部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
71.附图中各部件的形状和大小不反映真实比例,目的只是为了便于对本发明实施例的内容的理解。
72.除非另外定义,本公开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。同样,“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制,而是表示存在至少一个。“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。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而是可以包括电性的连接,不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”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。
73.本公开实施例不限于附图中所示的实施例,而是包括基于制造工艺而形成的配置的修改。因此,附图中例示的区具有示意性属性,并且图中所示区的形状例示了元件的区的具体形状,但并不是旨在限制性的。
74.本发明实施例中的所采用的晶体管可以为薄膜晶体管或场效应管或其他特性的相同器件,由于采用的晶体管的源极和漏极是对称的,所以其源极、漏极是没有区别的。在本发明实施例中,为区分晶体管的源极和漏极,将源极和漏极的其中一极称为第一极,另一极称为第二极,栅极称为控制极。此外按照晶体管的特性区分可以将晶体管分为n型和p型,当采用p型晶体管时,第一极为p型晶体管的源极,第二极为p型晶体管的漏极,栅极输入低电平时,源漏极导通;当采用n型晶体管时,第一极为n型晶体管的源极,第二极为n型晶体管的漏极,栅极输入高电平时,源漏极导通。其中,下述的晶体管均是以n型晶体管为例进行说明的,可以想到的是采用p型晶体管实现是本领域技术人员可以在没有付出创造性劳动前提下想到的,因此也是在本发明实施例的保护范围内的。
75.本公开实施例提供一种有源像素传感器,有源像素传感器可以应用在平板探测器中。以一种示例性的平板探测器为例,如图1所示,该平板探测器可以包括多个阵列排布的有源像素传感器px,每一有源像素传感器px中至少包括一个感光器件(图1中未示出)和与该感光器件连接的读取电路,读取电路中具有至少一个薄膜晶体管(thin film transistor,tft)。感光器件感测可见光,并将可见光转换成电信号,读取电路读取感光器件的电信号,并将电信号放大且转化为输出电压传输给后续设备(例如计算机)。平板探测器还包括多条扫描线gate,多条扫描线gate沿阵列排布的有源像素传感器px的行方向延伸,以及多条读取线data,多条读取线data沿阵列排布的有源像素传感器px的列方向延伸。位于同一行的有源像素传感器px连接同一条扫描线gate,位于同一列的有源像素传感器px连接同一条读取线data,扫描线gate和读取线data相交的区域限定出一有源像素传感器px。在此基础上,如图1所示,该平板探测器还包括现场可编程门阵列(field-programmable gate array,fpga)芯片;扫描线gate通过覆晶薄膜(chip on flex,cof)与fpga芯片连接;其中,该cof包括栅极驱动芯片(gata driver ic,g-ic),g-ic向多条扫描线gate依次提供扫描信号,逐行开启读取电路中的薄膜晶体管。读取线data通过信号读取芯片(readout ic,roic)与fpga芯片连接,读取电路读出的输出电压传输至读取线data,读取线data将输出电压通过roic上的输出接口传输至fpga芯片。
76.此处可以理解的是,本实施例中设置扫描线data通过cof与fpga芯片连接,能够大幅的降低信号传输中噪音的产生;另外,上述fpga芯片可以通过印刷电路板(printed circuit board,pcb)与其他设备连接,具体的连接结构(例如pcb)可以为各种类型,在此不
做限定。
77.进一步地,参见图2,图2为平板探测器的一种示例性的层结构图,若本公开实施例提供的有源像素传感器应用在该平板探测器中,该平板探测器包括基底01,设置在基底01上的光线转换层11,光线转换层11包括多个阵列排布在基底01上的有源像素传感器px,每个有源像素传感器px包括读取电路和感光器件,因此,多个有源像素传感器px的读取电路组成设置在基底01上的薄膜晶体管阵列111,多个有源像素传感器px的感光器件组成设置在薄膜晶体管阵列111背离基底01一侧的感光器件阵列112。此外,该平板探测器还包括设置在光线转换层11背离基底01一侧的x射线转换层12,x射线转换层12例如可以由闪烁体构成,闪烁体自身是一类吸收高能粒子或射线后能够发光的材料,通常在应用中将其加工成晶体,称为闪烁晶体;本公开实施例中对于x射线转换层12中的闪烁晶体的具体材料不做限定,例如,可以为碘化铯、钨酸镉、氟化钡、硫氧化钆(gos)等。x射线转换层12中的闪烁晶体在透过人体后衰减的x射线的高能粒子的撞击下,将高能粒子的动能转变为光能而发出闪光,也即将x射线转换为可见光,可见光照射至光线转换层11,光线转换层11中的各个有源像素传感器px中的感光器件能够将该可见光转化为电信号,该电信号通过读取电路放大为输出电压后读出,传输给计算机进行图像处理后形成x射线影像。
78.可以理解的是,由于平板探测器所探测的像素变小,也即平板探测器具有的有源像素传感器变多,使成像清晰度更高,因此相应的,每个有源像素传感器中感光器件所感测到的可见光也相应减小,因此电信号也减小;或者,在一些探测中,由于输入的x射线的剂量降低,因此每个有源像素传感器中感光器件所感测到的光的信号也相应减小,从而造成每个有源像素传感器中的读取电路读出的信号明显降低,致使信噪比劣化,因此,有源像素传感器能够对感光器件根据光转化出的电信号进行放大,将电信号放大为输出电压。但通常有源像素传感器的放大倍数(即放大灵敏度)是固定的,而随着可见光的光强的增大,感光器件根据可见光转换的电信号也随之正大,但感光器件所转换的电信号的大小具有一定范围,因此,若有源像素传感器的放大灵敏度较大,会导致电信号会快速饱和,即电信号达到感光器件的上限,因此进一步增大光强,也不会被感光器件感测到,因此不会对成像质量有提高,难以适应光强变化范围较大的探测;若有源像素传感器的放大灵敏度较小,则针对光强变化较小的探测,有源像素传感器可能无法感测到信号的变化。为了解决上述问题,发明人提供了一种有源像素传感器。
79.第一方面,参见图3,本实施例提供一种有源像素传感器,有源像素传感器可以包括感光器件sg和读取电路,读取电路具体可以包括跟随晶体管t1、调节子电路1和读取晶体管t2。其中,感光器件sg感测到可见光后,将可见光转换为电信号输入跟随晶体管t1;跟随晶体管t1的控制极连接感光器件sg的第一极,跟随晶体管t1的第一极连接第一电源电压端,第一电源电压端用于提供第一电源电压vdd,跟随晶体管t1的第二极连接读取晶体管t2的第一极,跟随晶体管t1用于接收感光器件sg的电信号并将电信号放大为输出电压;调节子电路1被配置为响应于第一控制信号con1调节跟随晶体管t1的放大灵敏度,也即调节跟随晶体管t1对电信号的放大倍数,例如,调节子电路1可以通过调节跟随晶体管t1的控制极与跟随晶体管t1的第一极之间的电位,来改变跟随晶体管t1对感光器件sg感测光产生的电信号的放大灵敏度;读取晶体管t2的控制极连接扫描线gate,读取晶体管t2的第一极连接跟随晶体管t1的第二极,读取晶体管t2的第二极连接读取线data,其中,扫描线gate用于提
供扫描信号scan,读取晶体管t2被配置为响应于扫描信号scan,读取跟随晶体管t1的输出电压,随着可见光的光强增大或减小,感光器件sg根据可见光转换的电信号也增大或减小,随之跟随晶体管t1根据电信号转换的输出电压也增大或减小,从而读取子电路1读出输出电压并传输至后续设备(例如计算机),可进行图像处理后形成x射线影像。
80.本公开实施例提供的有源像素传感器,由于设置了调节子电路1,调节子电路1能够根据需要调节跟随晶体管t1的放大灵敏度,因此能够通过调节跟随晶体管t1的放大灵敏度,使有源像素传感器能够适应多种类型的检测,例如,参见图4,若感光器件sg根据可见光转换的电信号较小,且电信号的变化范围较小,则调节子电路1能够调节跟随晶体管t1的放大灵敏度,使跟随晶体管t1的具有较高的放大灵敏度,从而如图4中曲线
①
所示,随着感光器件sg的电信号增大,跟随晶体管t1根据电信号转换的输出电压也随之快速增大,从而使有源像素传感器能够检测到较小的可见光的变化,也即使得有源像素传感器的检测更灵敏;若感光器件sg根据可见光转换的电信号的变化范围较大,则调节子电路1能够调节跟随晶体管t1的放大灵敏度,使跟随晶体管t1的具有较低的放大灵敏度,从而如图4中曲线
②
所示,随着感光器件sg的电信号增大,跟随晶体管t1根据电信号转换的输出电压也随之增大,但其增大的速度相较曲线
①
的增大的速度较小,因此能够避免电信号快速饱和(即达到检测范围的上限),从而使有源像素传感器能够具有更大的检测范围。综上所述,通过调节子电路1调节跟随晶体管t1的放大灵敏度,能够使有源像素传感器具体不太的灵敏度模式,因此可以适应各情景下的检测。
81.进一步地,本公开实施例提供的有源像素传感器的读取电路的具体电路结构可以包括多种类型,例如,参见图3,的有源像素传感器的读取电路可以包括跟随晶体管t1、调节子电路1和读取晶体管t2等。跟随晶体管t1的控制极连接感光器件sg的第一极;跟随晶体管t1的第一极连接第一电源电压端,第二电压电压端用于提供第一电源电压vdd;跟随晶体管t1的第二极连接读取晶体管t2。感光器件sg感测到可见光,并根据可见光的光强转换为电荷,生成电信号,电信号输出至跟随晶体管t1的控制极,从而决定了流过跟随晶体管t1的电流大小,因此通过测定流过跟随晶体管t1的电流大小即可获取感光器件sg感测到的可见光的光强。而调节子电路1连接在跟随晶体管t1的控制极,调节子电路1能够调节跟随晶体管t1对电信号的放大灵敏度,具体地,可以通过调节跟随晶体管t1的控制极与跟随晶体管t1的第一极之间的电位,实现对跟随晶体管t1的放大灵敏度的调节。读取晶体管t2的控制极连接扫描线gate,扫描线gate用于提供扫描信号scan,读取晶体管t2的第一极连接跟随晶体管t1,读取晶体管t2的第二极连接读取线data。参见图1,cof中的g-ic提供的扫描信号按照g-ic提供的时序逐行加载至各扫描线gate,一条扫描线gate连接一行有源像素传感器中的读取晶体管t2的控制极,从而多行有源像素传感器中的读取晶体管t2被逐行开启,跟随晶体管t1的输出电压被读取晶体管t2读出,且通过连接读取晶体管t2的第二极的读取线data传输至fpga。
82.在一些示例中,本公开实施例提供的有源像素传感器还可以包括复位晶体管t3,复位晶体管t3被配置为响应于复位控制信号rst,将初始化信号vinit传输至感光器件sg的第一极和跟随晶体管t1,也即在响应于复位控制信号rst将初始化信号vinit加载至感光器件sg的第一极和跟随晶体管t1,以对感光器件sg和跟随晶体管t1进行复位。具体地,复位晶体管t3的控制极可以连接复位信号端,复位信号端用于提供复位控制信号rst;复位晶体管
t3的第一极连接初始化信号端,初始化信号端用于提供初始化信号vinit;复位晶体管t3的第二极连接感光器件sg的第一极和跟随晶体管t1的控制极。复位控制信号rst加载至复位晶体管t3的控制极,复位晶体管t3开启,将其第一极的初始化信号vinit加载至感光器件sg的第一极和跟随晶体管t1的控制极。当然,还可以使用包括两个复位晶体管的电路结构进行复位,在此不做限定。
83.参见图1、图5,以每个有源像素传感器的读取电路中,包括跟随晶体管t1、读取晶体管t2和复位晶体管t3为例,如图1所示,多个有源像素传感器px阵列排布在基底01上,多条扫描线gate沿行方向延伸,多条读取线data沿列方向延伸。如图5所示,图5为单个有源像素传感器px未示出感光器件sg的像素结构图示,多条复位信号线l1沿行方向延伸,且连接复位晶体管t3的控制极,多条复位信号线l1连接复位信号端以传输复位控制信号rst。多条第一电源电压线l2沿行方向延伸,且连接跟随晶体管t1的第一极,多条第一电源电压线l2连接第一电源电压端以传输第一电源电压vdd。多条初始化信号线l3沿列方向延伸,且连接复位晶体管t3的第一极,多条初始化信号线l3连接初始化信号端以传输初始化信号vinit。调节子电路1可以包括多种类型的电路结构,可以设置在多个位置,图5中以调节子电路布局在读取线data与初始化信号线l3之间,且设置在跟随晶体管t1与复位信号线l1之间为例进行说明。
84.需要说明的是,本公开实施例中的第二电源电压vss和第一电源电压vdd中一者为高压,一者为低压,在以下说明中,以第二电源电压vss始终保持低压,第一电源电压vdd始终保持高压为例进行说明,在此不做限定。
85.为了更清楚本实施例中有源像素传感器的具体实现方式,对上述的像素驱动电路的工作过程进行说明。以下以有源像素传感器的读取电路包括跟随晶体管t1、读取晶体管t2和复位晶体管t3为例进行说明。有源像素传感器的工作过程通常包括三个阶段:t1阶段(也称复位阶段)、t2阶段(也称曝光阶段)和t3阶段(也称读取阶段)。需要说明的是,感光器件sg的第二极连接第二电源电压端,接收第二电源电压vss,在三个阶段中感光器件sg的第二极始终接收第二电源电压vss。
86.t1阶段中,利用复位控制信号rst向复位晶体管t3的控制极施加脉冲以导通复位晶体管t3,将复位晶体管t3的第一极上的初始化信号vinit加载至跟随晶体管t1的控制极以及感光器件sg的第一极进行复位。
87.t2阶段中,可见光照射至感光器件sg,撞击感光器件sg的光子产生电子空穴对。所得到的电荷迁移到感光器件sg的第一极,从而空穴被吸引至感光器件sg的第二极,而电子被吸引到感光器件sg的第一极,积累在感光器件sg的第一极的电荷即形成电信号。而感光器件sg的第一极连接调节子电路1,也连接跟随晶体管t1的控制极,具体地,连接跟随晶体管t1的控制极,感光器件sg输出的电信号的大小,决定流过跟随晶体管t1的电流大小(即输出电压的大小)。调节子电路1响应于第一控制信号con1,根据第一控制信号con1调节跟随晶体管t1的放大灵敏度,具体地,调节子电路1能够根据第一控制信号调节自身的电容的大小,调节子电路1的自身电容的大小与跟随晶体管t1的放大灵敏度呈反比,电容越大,则跟随晶体管t1的放大灵敏度越低,电容越小,则跟随晶体管t1的放大灵敏度越高。在t2阶段,感光器件sg感测可见光并转化为电信号,跟随晶体管t1将电信号根据调节子电路1的调节成比例放大为输出电压,积累在跟随晶体管t1的第二极。
88.需要说明的是,调节子电路1响应于第一控制信号con1调节自身电容的步骤,可以在t2阶段之前完成,也可以在t2阶段中进行,在此不做限定。
89.t3阶段中,通过扫描信号scan向读取晶体管t2的控制极施加脉冲以导通读取晶体管t2,读取晶体管t2的第一极连接跟随晶体管t1的第二极,因此读取晶体管t2导通后将跟随晶体管t1的第二极的输出电压读出至读取线data。
90.在本公开实施例提供的有源像素传感器中,调节子电路1能够调节跟随晶体管t1的放大灵敏度,而调节子电路1的电路结构可以包括多种类型,例如,调节子电路1可以通过调节自身的电容大小,来调节跟随晶体管t1的控制极和跟随晶体管t1的第一极直接的电位,从而能够调节跟随晶体管t1的放大灵敏度,调节子电路1自身的电容越大,跟随晶体管t1的放大灵敏度越低,相应地,调节子电路1自身的电容越小,跟随晶体管t1的放大灵敏度越高,调节子电路1的具体结构以下举例说明。需要说明的是,下述皆以有源像素传感器的跟随晶体管t1包括跟随晶体管t1,读取晶体管t2包括读取晶体管t2,复位晶体管t3包括复位晶体管t3为例进行说明,但不对本发明构成限制。
91.实施例一、
92.参见图3,有源像素传感器包括跟随晶体管t1、调节子电路1、读取晶体管t2和复位晶体管t3。跟随晶体管t1的第一极连接第一电源电压端接收第一电源电压vdd,跟随晶体管t1的控制极连接感光器件sg的第一极,跟随晶体管t1的第二极连接读取晶体管t2的第一极。读取晶体管t2的控制极连接扫描线gate,接收扫描信号scan,读取晶体管t2的第一极连接跟随晶体管t1的第二极,读取晶体管t2的第二极连接读取线data。复位晶体管t3的控制极连接复位信号端,接收复位控制信号rst,复位晶体管t3的第一极连接初始化信号端,接收初始化信号vinit,复位晶体管t3的第二极连接感光器件sg的第一极和跟随晶体管t1的控制极,用于对感光器件sg的第一极和跟随晶体管t1的控制极进行复位。
93.调节子电路1可以包括第一电容c1、第二电容c2和开关晶体管tk。其中,第一电容c1的第一极与开关晶体管tk的第一极连接;第二电容c2的第一极与开关晶体管tk的第二极连接;开关晶体管tk的控制极连接第一控制信号端,第一控制信号端用于提供第一控制信号con1;第一电容c1的第二极与第二电容c2的第二极均连接跟随晶体管t1,也即开关晶体管tk与第二电容c2串联,开关晶体管tk和第二电容c2组成的支路与第一电容c1并联,并且,于开关晶体管tk的第一极连接第二电源电压端,接收第二电源电压vss;第一电容c1的第二极与第二电容c2的第二极均连接感光器件sg的第一极,也均连接跟随晶体管t1,具体连接跟随晶体管t1的控制极。连接开关晶体管tk的第一极的第二电源电压vss始终保持低电平,通过第一控制信号con1输出的电压大小,能够改变开关晶体管tk的导通状态,从而能够改变调节子电路1的电容大小。例如,若需要使跟随晶体管t1具有较高的放大灵敏度,通过第一控制信号con1使开关晶体管tk处于截止状态,则第二电容c2保持开路,调节子电路1的电容为第一电容c1的大小;若需要使跟随晶体管t1具有较低的放大灵敏度,通过第一控制信号con1使开关晶体管tk处于导通状态,则第二电容c2接入电路中,调节子电路1的电容为第一电容c1和第二电容c2的电容之和。
94.实施例二、
95.参见图6,有源像素传感器包括跟随晶体管t1、调节子电路1、读取晶体管t2和复位晶体管t3。跟随晶体管t1的第一极连接第一电源电压端接收第一电源电压vdd,跟随晶体管
t1的控制极连接感光器件sg的第一极,跟随晶体管t1的第二极连接读取晶体管t2的第一极。读取晶体管t2的控制极连接扫描线gate,接收扫描信号scan,读取晶体管t2的第一极连接跟随晶体管t1的第二极,读取晶体管t2的第二极连接读取线data。复位晶体管t3的控制极连接复位信号端,接收复位控制信号rst,复位晶体管t3的第一极连接初始化信号端,接收初始化信号vinit,复位晶体管t3的第二极连接感光器件sg的第一极和跟随晶体管t1的控制极,用于对感光器件sg的第一极和跟随晶体管t1的控制极进行复位。
96.调节子电路1可以为压控液晶电容,压控液晶电容包括第一电极、第二电极以及位于二者之间的液晶层,通过控制第一电极、第二电极之间的电场能够调节液晶层的液晶分子的偏转角度,从而能够改变压控液晶电容的电压大小,进而能够改变跟随晶体管t1的放大灵敏度。其中,压控液晶电容的第二电极连接第二电源电压端接收第二电源电压vss(也即参考电压),第一电极连接第一控制信号端,则第一控制信号con1为偏置电压。
97.实施例三、
98.参见图7,有源像素传感器包括跟随晶体管t1、调节子电路1、读取晶体管t2和复位晶体管t3。跟随晶体管t1的第一极连接第一电源电压端接收第一电源电压vdd,跟随晶体管t1的控制极连接感光器件sg的第一极,跟随晶体管t1的第二极连接读取晶体管t2的第一极。读取晶体管t2的控制极连接扫描线gate,接收扫描信号scan,读取晶体管t2的第一极连接跟随晶体管t1的第二极,读取晶体管t2的第二极连接读取线data。复位晶体管t3的控制极连接复位信号端,接收复位控制信号rst,复位晶体管t3的第一极连接初始化信号端,接收初始化信号vinit,复位晶体管t3的第二极连接感光器件sg的第一极和跟随晶体管t1的控制极,用于对感光器件sg的第一极和跟随晶体管t1的控制极进行复位。
99.调节子电路1包括变容二极管,变容二极管即电特性是依赖于电压的电容的半导体器件。变容二极管的电容由其第一极和第二极之间的电压(即势垒电压)决定,因此,改变变容二极管的第一极和第二极之间的电压,能够改变变容二极管的电容大小,从而能够改变跟随晶体管t1的放大灵敏度。
100.在一些示例中,变容二极管包括多种类型,例如将nmos晶体管、pmos晶体管、pin二极管、pn二极管等,在此不做限定。
101.实施例四、
102.参见图8,有源像素传感器包括跟随晶体管t1、调节子电路1、读取晶体管t2和复位晶体管t3。跟随晶体管t1的第一极连接第一电源电压端接收第一电源电压vdd,跟随晶体管t1的控制极连接感光器件sg的第一极,跟随晶体管t1的第二极连接读取晶体管t2的第一极。读取晶体管t2的控制极连接扫描线gate,接收扫描信号scan,读取晶体管t2的第一极连接跟随晶体管t1的第二极,读取晶体管t2的第二极连接读取线data。复位晶体管t3的控制极连接复位信号端,接收复位控制信号rst,复位晶体管t3的第一极连接初始化信号端,接收初始化信号vinit,复位晶体管t3的第二极连接感光器件sg的第一极和跟随晶体管t1的控制极,用于对感光器件sg的第一极和跟随晶体管t1的控制极进行复位。
103.调节子电路1可以为非晶金属非线性电阻器件(amorphus metal nolinear resisto,amnr),具体地,amnr电阻器件主要结构为第一非晶金属极板-第二绝缘层-第二非晶金属极板的三层结构,由于上下极板皆为非晶金属极板,粗糙度低,且能够超薄化,因此整体结构小,易于集成。参见图9,图9为amnr器件的电容-电压特征曲线,可得知通过控制第
一非晶金属极板和第二非晶金属极板之间的电压,能够改变amnr电阻器件的电容大小,从而能够改变跟随晶体管t1的放大灵敏度。
104.实施例五、
105.参见图10,有源像素传感器包括跟随晶体管t1、调节子电路1、读取晶体管t2和复位晶体管t3。跟随晶体管t1的第一极连接第一电源电压端接收第一电源电压vdd,跟随晶体管t1的控制极连接感光器件sg的第一极,跟随晶体管t1的第二极连接读取晶体管t2的第一极。读取晶体管t2的控制极连接扫描线gate,接收扫描信号scan,读取晶体管t2的第一极连接跟随晶体管t1的第二极,读取晶体管t2的第二极连接读取线data。复位晶体管t3的控制极连接复位信号端,接收复位控制信号rst,复位晶体管t3的第一极连接初始化信号端,接收初始化信号vinit,复位晶体管t3的第二极连接感光器件sg的第一极和跟随晶体管t1的控制极,用于对感光器件sg的第一极和跟随晶体管t1的控制极进行复位。
106.调节子电路1可以包括调节晶体管t4,调节晶体管t4的第一极连接第二电源电压端,接收第二电源电压vss;调节晶体管t4的第二极连接跟随晶体管t1,具体可以提连接跟随晶体管t1的跟随晶体管t1的控制极,调节晶体管t4的控制极连接第一控制信号端,接收第一控制信号con1。调节晶体管t4的第一极接收的第二电源电压vss始终有效,通过第一控制信号con1输入的电压大小,能够使调节晶体管t4工作在不同工作状态下(例如截止状态、饱和状态、放大状态),不同工作状态的调节晶体管t4具有不同的电容,从而能够改变跟随晶体管t1的放大灵敏度。
107.参见图11,图11为调节晶体管t4的电容-电压特征曲线,可得知通过控制第一控制信号con1的电压大小,能够改变调节晶体管t4的vgs的大小,从而能够改变调节晶体管t4的电容大小,进而能够改变跟随晶体管t1的放大灵敏度。
108.实施例六、
109.参见图12,感光器件sg可以为光电二极管,光电二极管分为感光部分sga和变容部分sgb。其中,感光部分sga作为原本的感光器件接入读取电路,而变容部分sgb作为调节子电路1的电路结构接入读取电路。
110.有源像素传感器包括跟随晶体管t1、调节子电路1、读取晶体管t2和复位晶体管t3。跟随晶体管t1的第一极连接第一电源电压端接收第一电源电压vdd,跟随晶体管t1的控制极连接感光器件sg的感光部分sga的第一极,跟随晶体管t1的第二极连接读取晶体管t2的第一极。读取晶体管t2的控制极连接扫描线gate,接收扫描信号scan,读取晶体管t2的第一极连接跟随晶体管t1的第二极,读取晶体管t2的第二极连接读取线data。复位晶体管t3的控制极连接复位信号端,接收复位控制信号rst,复位晶体管t3的第一极连接初始化信号端,接收初始化信号vinit,复位晶体管t3的第二极连接感光部分sga的第一极和跟随晶体管t1的控制极,用于对感光部分sga的第一极和跟随晶体管t1的控制极进行复位。
111.调节子电路1为感光器件sg的变容部分sgb,感光器件sg为光电二极管,光电二极管通常也包括pn二极管或pin二极管,光电二极管的电容由其第一极和第二极之间的电压决定,因此,改变光电二极管的变容部分sgb的第一极和第二极之间的电压,能够改变光电二极管的变容部分sgb的电容大小,从而能够改变跟随晶体管t1的放大灵敏度。
112.参见图13,图13为光电二极管的变容部分sgb的电容-电压特征曲线,可得知通过改变光电二极管的变容部分sgb的第一极和第二极之间的电压,能够改变光电二极管的变
容部分sgb的电容大小,从而能够改变跟随晶体管t1的放大灵敏度。
113.需要说明的是,以上实施例中的调节子电路1的具体结构还可以包括更多种方式,上述仅为了便于说明举出的示例性结构,并不对本技术构成限制。
114.发明人以本实施例提供的有源像素传感器进行了仿真。仿真时序模拟图参见图14a,其中,reset信号为复位控制信号rst,integration信号为采集信号,readout1和readout512分别第1行有源像素传感器和第512行有源像素传感器的扫描信号scan。以图14a的时序进行仿真的仿真结果参见图14b。需要说明的是,有源像素传感器中的感光器件sg在感测到可见光后产生载流子形成电压(也即光生电压),且该光生电压的大小与其接收的可见光的辐射强度成正比,光生电压对应的电流为图14b中的光电流;而在有源像素传感器的感光器件sg没有感测到光的状态下也会产生电压,该电压对应的电流为为图14b中的暗电流。需要说明的是,图14b中cst表示调节子电路1的电容大小,msm表示金属-半导体-金属(metal-semiconductor-metal,msm)的不可调电容,msm暗电流和msm光电流下的数值即为一种示例性的有源像素传感器中没有应用调节子电路1,将msm电容作为存储电容的仿真结果。
115.第二方面,结合图2、图15,本公开实施例还提供一种平板探测器,该平板探测器包括基底01,设置在基底01上的光线转换层11,光线转换层11包括多个阵列排布在基底01上的有源像素传感器px,图15为有源像素传感器px的一种示例性的层结构图,每个有源像素传感器px包括读取电路和感光器件sg,因此,多个有源像素传感器px的读取电路组成设置在基底01上的薄膜晶体管阵列111,多个有源像素传感器px的感光器件sg组成设置在薄膜晶体管阵列111背离基底01一侧的感光器件阵列112。此外,该平板探测器还包括设置在光线转换层11背离基底01一侧的x射线转换层12,也即x射线转换层12设置在多个有源像素传感器px背离基底01一侧。x射线转换层12例如可以由闪烁体构成,闪烁体自身是一类吸收高能粒子或射线后能够发光的材料,通常在应用中将其加工成晶体,称为闪烁晶体;本公开实施例中对于x射线转换层12中的闪烁晶体的具体材料不做限定,例如,可以为碘化铯、钨酸镉、氟化钡、硫氧化钆(gos)等。x射线转换层12中的闪烁晶体在透过人体后衰减的x射线的高能粒子的撞击下,将高能粒子的动能转变为光能而发出闪光,也即将x射线转换为可见光,可见光照射至光线转换层11,光线转换层11中的各个有源像素传感器px中的感光器件sg能够将该可见光转化为电信号,该电信号通过读取电路放大为输出电压后读出,传输给计算机进行图像处理后形成x射线影像。
116.进一步地,光线转换层11中的有源像素传感器的读取电路可以包括至少一个薄膜晶体管,具体地,有源像素传感器的读取电路的膜层可以包括依次设置在基底01指向感光器件sg方向上的有源半导体层、栅极绝缘层、第一导电层、第一绝缘层、源漏极金属层和平坦层。其中,有源半导体层可以包括读取电路中各个薄膜晶体管的有源层,第一导电层可以包括读取电路中各个薄膜晶体管的控制极(即栅极),源漏极金属层可以包括读取电路中各个薄膜晶体管的第一极和第二极(即源极和漏极)。
117.具体地,以有源像素传感器的读取电路包括跟随晶体管t1和读取晶体管t2;有源像素传感器还可以包括复位晶体管t3为例进行说明,需要说明的是,下述薄膜晶体管的控制极即为栅极、第一极为源极、第二极为漏极。平板探测器可以包括基底01,还可以包括缓冲层02,设置在基底01上。平板探测器还可以包括有源半导体层,设置在缓冲层02背离基底
01一侧,有源半导体层可以包括跟随晶体管t1的有源层a1、读取晶体管t2的有源层a2、复位晶体管t3的有源层a3。有源半导体层可以包括氧化物半导体、有机半导体、非晶硅、或多晶硅等,例如,氧化物半导体包括金属氧化物半导体(例如氧化铟镓锌(igzo)),多晶硅包括低温多晶硅或者高温多晶硅等。且每个薄膜晶体管的有源层可以包括沟道区(图15有源层中斜线填充的图案)和源漏掺杂区(图15有源层中圆点填充的图案)。
118.进一步地,平板探测器还可以包括栅极绝缘层03,栅极绝缘层03设置在有源半导体层背离基底01的一侧。该栅极绝缘层03的材料可以包括例如氮化硅、氧化氮、氮氧化硅等无机绝缘材料,或者有机树脂等有机绝缘材料或其它适合的材料,在此不做限定。
119.进一步地,平板探测器还可以包括第一导电层,第一导电层设置在栅极绝缘层03背离基底01的一侧,第一导电层可以包括跟随晶体管t1的控制极g1、读取晶体管t2的控制极g2、复位晶体管t3的控制极g3。
120.进一步地,平板探测器还可以包括第一绝缘层04,第一绝缘层04设置在第一导电层背离基底01的一侧。
121.进一步地,平板探测器还可以包括源漏金属层,源漏金属层设置在第一绝缘层04背离基底01的一侧,源漏金属层包括跟随晶体管t1的第一极s1和第二极d1、读取晶体管t2的第一极s2和第二极d2、复位晶体管t3的第一极s3和第二极d3。
122.进一步地,平板探测器还可以包括平坦层05,设置在源漏金属层背离基底01一侧。
123.进一步地,平坦层05背离基底01一侧可以设置感光器件sg,感光器件sg可以包括依次设置在平坦层05背离基底01一侧的第七电极sg1、感光层sg2和第八电极sg3,其中,第七电极sg1和第八电极sg3中的一者为阴极,另一者为阳极。第七电极sg1通过平坦层05中的过孔连接至跟随晶体管t1的控制极g1和复位晶体管t3的第二极d3(图中仅示例性地示出连接复位晶体管t3的第二极d3的部分)。感光层sg2至少包含光敏材料,如果用于检测紫外光,则选择紫外光敏感材料,具体实施时,可以根据实际需求选择相应的材料。
124.进一步地,平板探测器还可以包括保护层06,保护层06设置在感光器件sg背离基底01一侧,用于保护感光器件sg。
125.可选地,上述缓冲层02、平坦层05、保护层06中的至少一者的材料可以与栅极绝缘层03的材料一致,例如包括氮化硅、氧化氮、氮氧化硅等无机绝缘材料,或者有机树脂等有机绝缘材料或其它适合的材料,在此不做限定。
126.可以理解的是,本实施例中,有源像素传感器的读取电路包括调节子电路1,而调节子电路1可以包括多种类型的电路结构,根据电路结构的不同,应用了有源像素传感器的平板探测器的层结构也相应具有改变,以下详细说明。
127.在一些示例中,结合图3、图15,对应上述实施例一,若实施例一所述的有源像素传感器应用到平板探测器中,即有源像素传感器的调节子电路1包括第一电容c1、第二电容c2和开关晶体管tk,开关晶体管tk的有源层ak与其他晶体管的有源层(例如跟随晶体管t1的有源层a1)同层设置且材料相同,即有源半导体层还包括开关晶体管tk的有源层ak;开关晶体管tk的控制极gk与其他晶体管的控制极(例如跟随晶体管t1的控制极g1)同层设置且材料相同,即第一导电层还包括开关晶体管tk的控制极gk;开关晶体管tk的第一极sk、第二极dk与其他晶体管的第一极、第二极(例如跟随晶体管t1的第一极s1和第二极s2)同层设置且材料相同,即源漏极金属层还包括开关晶体管tk的第一极sk和第二极dk。第一电容c1与第
二电容c2同层设置,由两个极板组成,第一电容c1的第一极板c11、第二电容c2的第一极板c21与其他晶体管(例如跟随晶体管t1的第一极s1)的第一极同层设置且材料相同,即源漏极金属层还包括第一电容c1的第一极板c11和第二电容c2的第一极板c21;第一电容c1的第二极板c12、第二电容c2的第二极板c22与其他晶体管的控制极(例如跟随晶体管t1的控制极g1)同层设置且材料相同,即第一导电层还包括第一电容c1的第二极板c12、第二电容c2的第二极板c22。
128.在一些示例中,结合图6、参见图16,对应上述实施例二,若实施例二所述的有源像素传感器应用到平板探测器中,即有源像素传感器的调节子电路1为压控液晶电容c3,压控液晶电容c3包括依次设置在基底01指向平坦层05的方向上的第一电极c31、液晶层c33、第二电极c32,还包括设置在第一电极c31和第二电极c32之间,且位于第一电极c31边缘区域的封框胶,以将液晶层c33密封在第一电极c31和第二电极c32之间之中。压控液晶电容c3的第一电极c31与其他晶体管的控制极(例如跟随晶体管t1的控制极g1)同层设置且材料相同,也即第一导电层还包括压控液晶电容c3的第一电极c31;。压控液晶电容c3的第二电极c32与其他晶体管的第一极(例如跟随晶体管t1的第一极s1)同层设置且材料相同,也即源漏极金属层还包括压控液晶电容c3的第二电极c32。
129.在一些示例中,对应上述实施例三,若实施例三所述的有源像素传感器应用到平板探测器中,即有源像素传感器的调节子电路1包括变容二极管,变容二极管可以包括nmos晶体管、pmos晶体管、pn二极管、pin二极管等。
130.在一些示例中,参见图7、图17,若变容二极管为pn二极管(图中p1),pn二极管包括依次设置在基底01指向平坦层05的方向上的第五电极p11、n型半导体层p13、p型半导体层p14和第六电极p12。其中,第五电极p11即为变容二极管的第一极,第六电极p12即为变容二极管的第二极,通过加载在第五电极p11(接收vss)和第六电极p12(接收con1)之间的电压,改变n型半导体层p13和p型半导体层p14之间的势垒电压来改变pn二极管的电容,以调节跟随晶体管t1的放大灵敏度。其中,第五电极p11与与其他晶体管的控制极(例如跟随晶体管t1的控制极g1)同层设置且材料相同,也即第一导电层还包括第五电极p11;第六电极p12与其他晶体管的第一极(例如跟随晶体管t1的第一极s1)同层设置且材料相同,也即源漏极金属层还包括第六电极p12。
131.结合图7、图18,若变容二极管为pin二极管(图中p1ˊ),pin二极管包括依次设置在基底01指向平坦层05的方向上的第三电极p11ˊ、n型半导体层p13ˊ、本征层pi、p型半导体层p14ˊ和第四电极p12ˊ;其中,第三电极p11ˊ即为变容二极管的第一极,第四电极p12ˊ即为变容二极管的第二极,通过加载在第三电极p11ˊ(接收vss)和第四电极p12ˊ(接收con1)之间的电压,改变n型半导体层p13ˊ和p型半导体层p14ˊ之间的势垒电压来改变pin二极管的电容,以调节跟随晶体管t1的放大灵敏度。其中,第三电极p11ˊ与与其他晶体管的控制极(例如跟随晶体管t1的控制极g1)同层设置且材料相同,也即第一导电层还包括第三电极p11ˊ;第四电极p12ˊ与其他晶体管的第一极(例如跟随晶体管t1的第一极s1)同层设置且材料相同,也即源漏极金属层还包括第四电极p12ˊ。
132.在一些示例中,结合图8、图19,对应上述实施例四,若实施例四所述的有源像素传感器应用到平板探测器中,即有源像素传感器的调节子电路1为非晶金属非线性电阻器件,非晶金属非线性电阻器件包括依次设置在基底01指向平坦层05的方向上的第一非晶金属
极板c41、第二绝缘层c43、第二非晶金属极板c42。其中,第二绝缘层c43的厚度在10-20nm之间,且第一非晶金属极板c41和第二非晶金属极板c42采用非晶金属,因此粗糙度低,从而非晶金属非线性电阻器件的整体体积减小,有利于集成化。第一非晶金属极板c41与与其他晶体管的控制极(例如跟随晶体管t1的控制极g1)同层设置且材料相同,也即第一导电层还包括第一非晶金属极板c41;第二非晶金属极板c42与其他晶体管的第一极(例如跟随晶体管t1的第一极s1)同层设置且材料相同,也即源漏极金属层还包括第二非晶金属极板c42。
133.在一些示例中,结合图10、图20,对应上述实施例五,若实施例五所述的有源像素传感器应用到平板探测器中,即有源像素传感器的调节子电路1包括调节晶体管t4。其中,调节晶体管t4的有源层a4与其他晶体管的有源层(例如跟随晶体管t1的有源层a1)同层设置且材料相同,即有源半导体层还包括调节晶体管t4的有源层a4;调节晶体管t4的控制极g4与其他晶体管的控制极(例如跟随晶体管t1的控制极g1)同层设置且材料相同,即第一导电层还包括调节晶体管t4的控制极g4;调节晶体管t4的第一极s4、第二极d4与其他晶体管的第一极、第二极(例如跟随晶体管t1的第一极s1和第二极s2)同层设置且材料相同,即源漏极金属层还包括调节晶体管t4的第一极s4和第二极d4。
134.在一些示例中,结合图12、图21,对应上述实施例六,若实施例六所述的有源像素传感器应用到平板探测器中,感光器件sg为光电二极管,光电二极管包括依次设置在平坦层05背离基底01的方向上的第七电极sg1、感光层sg2和第八电极sg3。若光电二极管为pin二极管,则感光层sg2包括n型半导体层、本征层、p型半导体层。其中,第七电极sg1分为互不接触的第一子电极sg11(即感光部分sga的第一极)和第二子电极sg12(即变容部分sgb的第一极),光电二极管对应第一子电极sg11的部分为感光部分sga,感光部分sga作为感光器件使用;光电二极管对应第二子电极sg12的部分为变容部分sgb,变容部分sgb作为调节子电路1使用。具体地,第一子电极sg11在基底01上的正投影、感光层sg2在基底01上的正投影、第八电极sg3在基底01上的正投影相交叠的部分限定出感光部分sga;第二子电极sg12在基底01上的正投影、感光层sg2在基底01上的正投影、第八电极sg3在基底01上的正投影相交叠的部分限定出变容部分sgb。感光部分sga和变容部分sgb分别接入电路,具体地,第一子电极sg11通过贯穿平坦层05及第一绝缘层04的过孔连接跟随晶体管t1的控制极(图中未示出连接部),将感光部分sga接入电路,作为感光器件使用。第二子电极sg12通过贯穿平坦层05及第一绝缘层04的过孔连接跟随晶体管t1的控制极,将变容部分sgb接入电路,作为调节子电路1使用(图中未示出连接部)。第八电极sg3在基底01上的正投影可以覆盖第一子电极sg11在基底01上的正投影,也可以覆盖第二子电极sg12在基底01上的正投影,即感光部分sga和变容部分sgb共用第八电极sg3,第八电极sg3连接第二电源电压端,接收第二电源电压vss。为了使变容部分sgb的感光层sg2不感测到光,有源像素传感器还可以包括遮光电极07,遮光电极07设置在第八电极sg3背离基底01一侧,且遮光电极07在基底01上的正投影,覆盖第二子电极sg12在基底01上的正投影,且遮光电极07在基底01上的正投影与第一子电极sg11在基底01上的正投影无交叠,从而遮光电极07可以遮住变容部分sgb的感光层sg12,避免可见光入射变容部分sgb。变容部分sgb的第二子电极sg12可以连接第一控制信号端,接收第一控制信号con1,而第八电极sg3接收第二电源电压vss,通过调节第一控制信号con1的电压,可以调节变容部分sgb的势垒电压,从而改变变容部分sgb的电容,进而能够改变跟随晶体管t1的放大灵敏度。
135.可以理解的是,以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式,然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言,在不脱离本发明的精神和实质的情况下,可以做出各种变型和改进,这些变型和改进也视为本发明的保护范围。