技术领域
[0001] 本公开涉及一种感测装置，尤其涉及光感测装置。
相关背景技术
[0002] 感测装置(例如X光感测装置)可运用于医学检测成像和/或非破坏性工业检测。以X光感测装置为例，当X光经过待测物时会产生散射的X光，影响了检测图像的正确性。因此，对于感测装置的质量要求也日益提高。
具体实施方式
[0046] 现将详细地参考本公开的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
[0047] 在下文说明书与权利要求中，“含有”与“包括”等词为开放式词语，因此其应被解释为“含有但不限定为…”之意。
[0048] 本公开中所叙述的一结构(或层别、组件、基材)位于另一结构(或层别、组件、基材)之上/上方或一结构(或层别、组件、基材)连接另一结构(或层别、组件、基材)，可以指二结构相邻且直接连接，或是可以指二结构相邻而非直接连接，非直接连接是指二结构之间具有至少一中介结构(或中介层别、中介组件、中介基材、中介间隔)，一结构的下侧表面相邻或直接连接于中介结构的上侧表面，另一结构的上侧表面相邻或直接连接于中介结构的下侧表面，而中介结构可以是单层或多层的实体结构或非实体结构所组成，并无限制。在本公开中，当某结构设置在其它结构“上”时，有可能是指某结构“直接”在其它结构上，或指某结构“间接”在其它结构上，即某结构和其它结构间还夹设有至少一结构。
[0049] 虽然术语“第一”、“第二”、“第三”…可用以描述多种组成元件，但组成元件并不以此术语为限。此术语仅用于区别说明书内单一组成元件与其他组成元件。权利要求中可不使用相同术语，而依照权利要求中元件宣告的顺序以第一、第二、第三…取代。因此，在下文说明书中，第一组成元件在权利要求中可能为第二组成元件。
[0050] 于文中，“约”、“大约”、“实质上”、“大致上”的用语通常表示在一给定值或范围的10％内、或5％内、或3％之内、或2％之内、或1％之内、或0.5％之内。在此给定的数量为大约的数量，亦即在没有特定说明“约”、“大约”、“实质上”、“大致上”的情况下，仍可隐含“约”、“大约”、“实质上”、“大致上”的含义。此外，用语“范围为第一数值至第二数值”、“范围介于第一数值至第二数值之间”表示所述范围包含第一数值、第二数值以及它们之间的其它数值。
[0051] 本公开中所叙述的电性连接或耦接，皆可以指直接连接或间接连接，于直接连接的情况下，两电路上元件的端点直接连接或以一导体线段互相连接，而于间接连接的情况下，两电路上元件的端点之间具有开关、二极管、电容、电感、电阻、其他适合的元件、或上述元件的组合，但不限于此。
[0052] 在本公开中，厚度、长度与宽度的测量方式可以是采用光学显微镜测量而得，厚度则可以由电子显微镜中的剖面图像测量而得，但不以此为限。另外，任两个用来比较的数值或方向，可存在着一定的误差。若第一值等于第二值，其隐含着第一值与第二值之间可存在着约10％或5％或3％的误差。
[0053] 须知悉的是，以下所举实施例可以在不脱离本公开的精神下，可将数个不同实施例中的特征进行拆解、替换、重组、混合以完成其他实施例。各实施例间特征只要不违背发明精神或相冲突，均可任意混合搭配使用。
[0054] 本公开的感测装置可运用于X光感测装置或指纹识别装置，但不以此为限。此外，感测装置包括可弯折、可挠式感测装置。感测装置的外型可为矩形、圆形、多边形、具有弯曲边缘的形状或其他适合的形状。感测装置可以具有驱动系统、控制系统、层架系统…等周边系统以支援X光感测装置或指纹识别装置。下文将以X光感测装置来说明本公开内容，但本公开不以此为限。
[0055] 本公开提供一种X光感测装置，包括第一感测器及第二感测器。所述第二感测器设置于第一感测器上。第一感测器及第二感测器的每一者包括基板、传感器阵列以及闪烁体层。传感器阵列设置于基板上。闪烁体层设置于传感器阵列上，当被辐射或电磁波(例如X光)照射时可发出光线(例如为可见光)。请参考图1，为本公开一实施例的传感器阵列的示意图。在图1中，传感器阵列110包括多数个感测单元112，且这些感测单元112在X方向与Y方向的平面上可排列成阵列，但不限于此。图1的传感器阵列110可以应用于本公开各实施例的X光感测装置中，且可用于读取光信号并依据光信号的强度分布以产生对应的图像。在一些实施例中，各个感测单元112可以是光敏感元件，例如光电二极管(photo‑diode)或其他类似者。举例而言，各个感测单元112可包括光电二极管，可依入射可见光的强度产生不同大小的电信号，以实现光感测的功能。光电二极管可包括N型半导体材料、本征半导体(intrinsic semiconductor)材料以及P型半导体材料，但不以此为限。传感器阵列110还可包括多数个开关元件114、多条读取线118以及多条扫描线116。各开关元件114例如为晶体管，晶体管包括栅极GE、源极SD1、漏极SD2以及半导体SE，但不以此为限，且各开关元件114耦接于其中一个感测单元112与对应的读取线118以及扫描线116之间。各扫描线116可耦接至对应的开关元件114以控制开关元件114的开启或关闭。在一些实施例中，感测单元112可以为光电二极管，其一端可以耦接至一参考电位(例如为共用电位)，而另一端可耦接至开关元件114，但不以此为限。当开关元件114在扫描线116的控制之下被开启时，感测单元112所产生的电信号可以通过开关元件114传递至读取线118。读取线118可以耦接到对应的读取电路或是控制电路，读取电路或是控制电路可依据电信号的大小得知感测单元112感测到的光强度。
[0056] 图2为本公开一实施例的X光感测装置的示意图。图2呈现出X光感测装置的剖面示意图。在图2中，X光感测装置100A包括第一感测器102A与第二感测器102B，且第二感测器102B设置于第一感测器102A上。第一感测器102A包括传感器阵列110A、闪烁体层120A以及基板130A，其中传感器阵列110A设置于基板130A上，闪烁体层120A设置于传感器阵列110A上。第二感测器102B的结构类似于第一感测器102A，且第二感测器102B包括传感器阵列
110B、闪烁体层120B以及基板130B，其中传感器阵列110B设置于基板130B上，闪烁体层120B设置于传感器阵列110B上。另外，第一感测器102A的传感器阵列110A可包括覆盖感测单元
112A的绝缘层140A。第二感测器102B的传感器阵列110B可包括覆盖感测单元112B的绝缘层
140B。
[0057] 在此，传感器阵列110A与传感器阵列110B可由图1的传感器阵列110来实现。举例而言，传感器阵列110A与传感器阵列110B的每一者可以由图1所示的多数个感测单元112排列而成，且各感测单元112可连接至对应的开关元件114。换言之，传感器阵列110A与传感器阵列110B的每一者还可包括图1所示的开关元件114、扫描线116与读取线118。传感器阵列110A的感测单元112A与传感器阵列110B的感测单元112B可采用相同的布局密度来设计且具有相同的面积(如感测面积相同)，但不以此为限。在一些实施例中，传感器阵列110A的感测单元112A与传感器阵列110B的感测单元112B可具有不同的布局密度和/或不同的面积。
换言之，第一感测器102A的感测单元解析度可与第二感测器102B的感测单元解析度相同，也可不同。
[0058] 闪烁体层120A与闪烁体层120B各包括具发光性的材料，例如为被辐射照射后并发出光线的材料。闪烁体层120A与闪烁体层120B的材料可包括有机发光材料、无机发光材料或其他类似性质的材料，但不限于此。无机发光材料可包括碘化钠(NaI)、碘化铯(CsI)、硫氧化钆(Gd2O2S)、钨酸镉(CdWO4)、锗酸铋(BGO)、玻璃体等。有机发光材料包括有机晶体如蒽(Anthracene)、芪(stilbene)等、或塑料闪烁体等，但不限于此。
[0059] 第一感测器102A的基板130A与第二感测器的基板130B各自可为硬质基板或软性基板。硬质基板的材质可包括玻璃(glass)、石英(quartz)或其他合适的材料、或上述材料的组合，但本公开不限于此；软性基板可包括聚酰亚胺(polyimide,PI)、聚对苯二甲酸(polyethylene terephthalate,PET)、或是其它可适用的材料其中之一的单层结构或多层结构，或上述至少二种材料的堆叠或混合，或上述一种材料与一绝缘层(例如无机绝缘层)交互堆叠，但不限于此。在一些实施例中，第一感测器102A的基板130A与第二感测器的基板130B中至少一者为硬质基板，可提供较佳的机械支撑性。在一些实施例中，第一感测器102A的基板130A与第二感测器的基板130B中至少一者为软性基板，由于软性基板较硬质基板具有较薄的厚度，可降低X光感测装置的厚度。
[0060] 第一感测器102A的绝缘层140A与第二感测器102B的绝缘层140B可以包括氧化物、氮化物、氮氧化物、有机绝缘层等，或上述至少二种材料的堆叠或混合，但不限于此。
[0061] X光感测装置100A可用于感测来自外界的辐射RD1，其中辐射RD1的波长例如落在X光波长范围(例如在0.01纳米到10纳米之间)或是能量足以激发闪烁体层102A或闪烁体层102B的波长范围。具体而言，来自外界的辐射RD1照射位于上方的第二感测器102B的闪烁体层120B后可激发出光线SC1，其中光线SC1的波长例如落在可见光范围或是可以被感测单元
112B感测的波长范围。如此一来，传感器阵列110B中的感测单元112B可以因应光线SC1能量的大小而产生对应的电信号，而可对辐射RD1进行感测。
[0062] 辐射RD1可在第二感测器102B转换成对应的电信号。不过，若当辐射RD1的能量较高时，辐射RD1中会有部分的辐射RD2朝第一感测器102A行进。第一感测器102A可提供类似于第二感测器102B的感测作用。例如，辐射RD2照射第一感测器102A的闪烁体层120A可激发出光线SC2。如此一来，传感器阵列110A中的感测单元112A可以接收到光线SC2而产生对应的电信号而可对光线SC2进行感测。如此，第一感测器102A的感测结果有助于提升X光感测装置100A的感测能力。
[0063] 第一感测器102A与第二感测器102B可具有不同的设计。举例而言，第二感测器102B的闪烁体层120B的厚度T2可不同于第一感测器102A的闪烁体层120A的厚度T1。在一些实施例中，第二感测器102B的闪烁体层120B的厚度T2可在闪烁体层120B任何一处于平行基板130B的法线方向(例如为Z方向)进行测量，第一感测器102A的闪烁体层120A的厚度T1可在闪烁体层120A任何一处于平行基板130A的法线方向(例如为Z方向)进行测量。在一些实施例中，第二感测器102B的闪烁体层120B的厚度T2可以大于第一感测器102A的闪烁体层
120A的厚度T1。举例而言，闪烁体层120A与闪烁体层120B的材质为碘化铯时，厚度T1的范围可以介于50微米至400微米之间，厚度T2的范围可以介于300微米至700微米之间，但不限于此。当闪烁体层120A与闪烁体层120B的材质为硫氧化钆(Gadolinium oxysulfide，GOS)时，厚度T1的范围可以介于50微米至150微米之间，厚度T2的范围可以介于100微米至350微米之间，但不限于此。
[0064] 图3为本公开一实施例的X光感测装置的示意图，其中图3的X光感测装置100B大致类似于图2的X光感测装置100A，因此两实施例中对于相同构件的描述可彼此参照。具体而言，在图3中，X光感测装置100B包括第一感测器102C与第二感测器102B，其中第一感测器102C包括传感器阵列110C、闪烁体层120A与基板130A，而第二感测器102B包括传感器阵列
110B、闪烁体层120B与基板130B。本实施例中，第二感测器102B整体、第一闪烁体层120A与基板130A可参照前述实施例，且在此不再重述。本实施例不同于图2的实施例之处主要在于，传感器阵列110C的布局设计。在X光感测装置100B中，第一感测器102C的传感器阵列
110C中的相邻两个感测单元112C的间距小于第二感测器102B的相邻两个感测单元112B的间距，因此，第一感测器102C中，感测单元112C在X方向的间距PC可小于第二感测器102B中感测单元112B在X方向的间距PB。举例而言，在X方向上，第二感测器102B中感测单元112B的间距PB可以约2倍于在X方向上第一感测器102C中感测单元112C的间距PC，但不限于此。间距PB指的是相邻两个感测单元112B在X方向上的一侧边到同一侧边(例如图3所示，从相邻感测单元112B的左边到左边，也可从右边到右边，或是从中间到中间)的最小距离。间距PC指的是相邻两个感测单元112C在X方向上的一侧边到同一侧边(例如图3所示，从相邻感测单元112C的左边到左边，也可从右边到右边，或是从中间到中间)的最小距离。此时，设置间距PB的大小可以为设置间距PC的两倍，使得两个感测单元112C对应于一个感测单元112B，因此，感测单元112C的解析度(单位面积的感测单元的数量)将大于感测单元112B的解析度，但不以此为限。
[0065] 图4为本公开一实施例的X光感测装置的示意图。图4的X光感测装置100C包括图3中所描述的第一感测器102C与第二感测器102B，且更包括遮光层104。第一感测器102C与第二感测器102B的描述可参照前述实施例，而在此不重述。遮光层104配置于第一感测器102C与第二感测器102B之间。遮光层104可降低第二感测器102B所产生的可见光或外界的可见光照射到第一感测器102C的感测单元112C，而可降低第二感测器102B干扰到第一感测器102C的情形。由于遮光层104不会遮挡辐射，因此当辐射RD1的能量较强时，部分辐射RD1可在第二感测器102B被转换成光线SC1，而未在第二感测器102B被转换的辐射RD2会继续朝第一感测器102C行进。在本实施例中，遮光层104可降低光线SC1进入第一感测器102C的情形，或可遮挡光线SC1进入第一感测器102C，但不遮挡或可让大部分的辐射RD2进入第一感测器
102C。因此，辐射RD2可以进入第一感测器102C而在第一感测器102C被转换成光线SC2，且遮光层104也可降低或遮挡光线SC2进入第二感测器102B。在一些实施例中，遮光层104的材料可包括不透光金属(例如铝)，或黑色树脂，或其他类似的材料，或前述材料的组合，但不限于此。另外，遮光层104也可应用于图2的X光感测装置100A中以设置于第一感测器102A与第二感测器102B之间。
[0066] 图5为本公开一实施例的X光感测装置的示意图。图5的X光感测装置100D包括第一感测器102C与设置于第一感测器102C上的第二感测器102D，且第一感测器102C大致相同于图3的第一感测器102C，于此不再重述。具体来说，第二感测器102D包括传感器阵列110B、闪烁体层120B与基板130D。在此，传感器阵列110C、闪烁体层120A、基板130A、传感器阵列110B与闪烁体层120B的结构、材质、配置、功能等可参照前述实施例的内容，而不再重述。在本实施例中，基板130D可以是软性基板，材料与结构可如前述，于此不再重述。另外，基板130D任一处沿着Z方向的厚度T3可不同于基板130A任一处沿着Z方向的厚度T4。在一些实施例中，厚度T3小于或等于厚度T4，而在另外一些实施例中，厚度T3大于厚度T4。
[0067] 图6为本公开一实施例的X光感测装置的示意图。图6的X光感测装置100E包括第一感测器102E与设置于第一感测器102E上的第二感测器102F。具体来说，第一感测器102E包括传感器阵列110A、闪烁体层120E与基板130A，而第二感测器102F包括传感器阵列110B、闪烁体层120F与基板130B。在此，传感器阵列110A、闪烁体层120E、基板130A、传感器阵列110B、闪烁体层120F、与基板130B的结构、材质、配置、功能等可参照前述实施例的内容，而不再重述。在本实施例中，闪烁体层120E任一处沿着Z方向的厚度T5可以大于闪烁体层120F任一处沿着Z方向的厚度T6。在一些实施例中，第一感测器102E的传感器阵列110A的相邻两个感测单元的间距PC可以小于或是等于第二感测器102F的传感器阵列110B的相邻两个感测单元的间距PB。
[0068] 在本实施例中，位于上方的第二感测器102F具有较薄的闪烁体层120F。X光感测装置100E执行感测操作时，来自外界的部分能量较强的辐射RD3除了会照射到闪烁体层120F外，而未被闪烁体层120F吸收的部分的辐射RD4会进入第一感测器102E的闪烁体层120E。在一些实施例中，外界存在的杂散辐射RD3’，例如感测过程中所产生的散射的辐射。因为杂散辐射RD3’具有的能量较低的强度，可能被第二感测器102F的闪烁体层120F完全转换成光线而无法进入第一感测器102E的闪烁体层120E。因此，位于上方的第二感测器102F具有较薄的闪烁体层120F可过滤杂散辐射RD3’，使得第一感测器102E接收到的辐射RD4能提供较佳的感测信息。
[0069] 图7A示意性的表示本公开一实施例的X光感测装置的感测操作。图7A例如用于说明图3的X光感测装置100B的感测操作，因此X光感测装置100B的具体构件与设计可参照图3的相关说明。在图7A中，待测物700位于X光感测装置100B的一侧。进行感测时，可提供辐射RD0朝向待测物700照射，且X光感测装置100B设置在辐射RD0的照射方向上，第二感测器102B位于第一感测器102C与待测物700之间。待测物700包括可阻挡辐射RD0的阻挡区700B以及可允许辐射RD0穿透的穿透区700T。辐射RD0包括辐射RD01及辐射RD02，辐射RD01照射于穿透区700T而可穿过待测物700并照射到X光感测装置100B，而辐射RD02照射于阻挡区
700B将无法穿过待测物700。
[0070] 辐射RD01中的至少一部分辐射RD01A会被第二感测器102B中的闪烁体层转换成光线SC01并由第二感测器102B中对应位置的感测单元所感测。如此，第二感测器102B中，对应于待测物700的阻挡区700B的感测单元将感测不到光信号，而对应于待测物700的穿透区700T的感测单元可以感测到光信号。第二感测器102B便可以依据感测到的光信号的强弱得出感测图像702。
[0071] 此外，辐射RD01中未被第二感测器102B中的闪烁体层转换成光线SC01的部分辐射RD01B会穿过第二感测器102B而照射到第一感测器102C。辐射RD01B会被第一感测器102C中的闪烁体层转换成光线SC02并由第一感测器102C中的感测单元所感测，从而得出感测图像704。在本实施例中，第一感测器102C中相邻两个感测单元的间距不同于第二感测器102B中相邻两个感测单元的间距，举例来说，第二感测器102B的感测单元112B的相邻两个感测单元的间距可以约2倍于第一感测器102C的相邻的感测单元112C1与感测单元112C2的间距。
因此感测图像702与感测图像704可以具有不同的解析度，但不以此为限。第二感测器102B的感测单元112B包含对应穿透区700T的一部分及对应阻挡区700B的另一部分，其中对应穿透区700T的部分可感测到光线，而对应阻挡区700B的部分则无光线可感测。举例来说，第二感测器102B的感测单元112B有一半可感测到光线，而另一半无光线可感测。因此，第二感测器102B的感测单元112B感测的结果可为这两部分的总合(例如将这两部分的感测结果予以平均)。第一感测器102C中，其中一个感测单元112C1大致对应穿透区700T，而另一个感测单元112C2大致对应阻挡区700B，其中对应穿透区700T的第一感测器102C的感测单元112C1可感测到光线，而对应阻挡区700B的第一感测器102C的感测单元112C2无光线可感测。
[0072] 在一些实施例中，辐射RD0穿过待测物700时可能发生散射和/或折射，而这些被散射和/或折射的杂散辐射RD01’虽然能量较低，仍有可能因为照射到第二感测器102B而被第二感测器102B所感测，这导致感测图像702可能包含这些杂散辐射RD01’的信息(例如杂散信息)。不过，因杂散辐射RD01’的能量较低，可在第二感测器102B就可以几乎被完全吸收转换成光线。所以，降低杂散辐射RD01’进入到第一感测器102C的机率。如此一来，第一感测器102C所测得的感测图像704可用来辅助修正感测图像702中因为杂散辐射RD01’产生的杂散信息。换言之，X光感测装置100B采用两个感测器叠置的设计可以提高感测图像的质量，或降低感测图像中的杂散信息。
[0073] 另外，第一感测器102C具有如图3所示的结构，其中第一感测器102C中的闪烁体层比第二感测器102B的闪烁体层更薄，且第一感测器102C中的相邻感测单元的间距比第二感测器102B的相邻感测单元的间距小。在这样的设计之下，第一感测器102C得到的感测图像704的解析度不同于第二感测器102B得到的感测图像702的解析度，但不以此为限。
[0074] 图7B示意性的说明本公开一实施例的感测图像的处理方式。如图7A的描述，感测图像702可能包括了对应于杂散辐射RD01’的杂散信息。此外，感测图像704仅反映出未被第二感测器102B吸收的辐射RD01B的信息而未能充分反映出待测物700的实际情形。因此，在图7B中，本实施例可利用计算器件的运算，将图7A中所产生的感测图像702以及感测图像704叠加以获得合成感测图像710。合成感测图像710可以降低感测图像702中的杂散信息的影响，如此一来，合成感测图像710可以提升感测质量。
[0075] 图7C示意性的说明本公开一实施例的感测图像的处理方式。图7C所述的感测图像的处理方式大致类似于图7B的方式，不过，在将感测图像702以及感测图像704合成之前，在图7C中，更进一步先进行图像预处理。感测图像702可经预处理而产生经处理图像706，而感测图像704可经预处理而产生经处理图像708。预处理可依据不同需求而进行，其包括降噪、量化、锐利化等各种处理技术。在预处理程序之后，再将经处理图像706与经处理图像708合成为合成感测图像720。在一些实施例中，合成感测图像720个别像素信息可由以下公式获得:P720＝A*f(P702)+B*g(P704)，其中P720为合成感测图像720的图像信息，P702为感测图像702的图像信息，P704为感测图像704的图像信息，f与g为图像处理函数(例如卷积过滤器，convolution filter)，A与B为实数。图7A至图7C所描述的感测操作以及图像处理方式可以应用于X光感测装置100A至100E任一者中，而不限定仅使用于X光感测装置100B。
[0076] 综上所述，本公开实施例的感测装置将两个感测器叠置，以利用双重感测的方式来取得较佳的感测图像。如此一来，感测装置可以提高感测图像质量而提升感测能力。叠置在一起的感测器可以具有不同的结构设计，也可以具有不同的解析度。因此，感测装置可以提供理想的感测能力。在应用于医学图像的领域时，即使基于安全考量而限制辐射的照射剂量，也可以得到理想的感测图像。比单层感测器的感测装置而言，本公开实施例的感测装置可以克服以往无法提升感测图像解析度的问题。
[0077] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的范围。
