(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
層状の構造を有する有機Ｘ線検出器（３２６）を製造するための方法（３００）であって、
ガラス基板（３０６）上に薄膜トランジスタアレイ（３０４）を製造するステップ（３０２）と、
前記ガラス基板（３０６）を薄くするステップ（３０８）と、
前記薄いガラス基板（３１０）を可撓基板（３１４）に接合するステップ（３１２）と、
前記薄膜トランジスタアレイ（３０４）上に１つ以上の層を備える有機フォトダイオード（３２０）を配置するステップ（３１８）と、
前記有機フォトダイオード（３２０）上にシンチレータ層（３２４）を配置するステップ（３２２）と
を含む方法（３００）。
【請求項２】
前記ガラス基板（３０６）を薄くするステップ（３０８）は、化学的手段、機械的手段、またはこれらの組み合わせを適用して、前記薄膜トランジスタアレイ（３０４）が配置された前記ガラス基板（３０６）を薄くするステップを含む、請求項１に記載の方法（３００）。
【請求項３】
前記薄いガラス基板（３１０）上に配置された前記薄膜トランジスタアレイ（３０４）を前記可撓基板（３１４）に接合するステップ（３１２）は、前記薄いガラス基板（３１０）、前記薄膜トランジスタアレイ（３０４）、またはこれらの組み合わせに対応する１つ以上の表面に、恒久的な接着剤、一時的な接着剤、またはこれらの組み合わせを塗布するステップを含む、請求項１に記載の方法（３００）。
【請求項４】
前記薄いガラス基板（３１０）上に配置された前記薄膜トランジスタアレイ（３０４）を前記可撓基板（３１４）に接合するステップ（３１２）に先立って、熱を使用して前記可撓基板（３１４）を安定化するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法（３００）。
【請求項５】
Ｘ線投影撮像システム、Ｘ線回折システム、顕微鏡、デジタルカメラ、および電荷結合素子のうちの１つ以上に、前記有機Ｘ線検出器（３２６）を動作可能に結合させるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法（３００）。
【請求項６】
前記有機Ｘ線検出器（３２６）をパッケージングする前に前記薄いガラス基板（３１０）から前記可撓基板（３１４）を除去するステップをさらに含む、請求項５に記載の方法（３００）。
【請求項７】
層状の構造を有する有機Ｘ線検出器（４２６）を製造するための方法（４００）であって、
ガラス基板（４０６）上に薄膜トランジスタアレイ（４０４）を配置するステップ（４０２）と、
前記薄膜トランジスタアレイ（４０４）上に１つ以上の層を備える有機フォトダイオード（４１０）を配置するステップ（４０８）と、
前記薄膜トランジスタアレイ（４０４）および前記有機フォトダイオード（４１０）が配置された前記ガラス基板（４０６）を薄くするステップ（４１２）と、
前記薄いガラス基板（４１４）をプラスチック基板（４１８）に接合するステップ（４１６）と、
前記有機フォトダイオード（４１０）上にシンチレータ層（４２４）を配置するステップ（４２２）と
を含む方法（４００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書の実施形態は、広くには、デジタルＸ線検出器に関し、より詳細には、薄いガラス基板上で可撓有機Ｘ線検出器を製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線撮像システムは、典型的には、患者または手荷物などの対象の内部構造の視覚化において使用するための放射源および検出器を含む。とくに、Ｘ線撮像システムまたはコンピュータ断層撮影（ＣＴ）撮像システムなどの放射線撮像システムは、対象を通過してデジタルＸ線検出器の検出素子のアレイに衝突するＸ線などの電磁放射線を生成するように構成された放射源を含むことができる。
【０００３】
特定のデジタルＸ線検出器は、光検出器を覆って配置されたシンチレータを備え、シンチレータは、入射放射線を光検出器による検出に適した低エネルギーの光子に変換する。次いで、光検出器が、検出素子のそれぞれの位置において検出されたＸ線を示す別個の電気信号を生成する。その後に、電気信号は、収集され、デジタル化され、分析および対象の画像の再現のためにデータ処理システムに伝送される。
【０００４】
一般に、光検出器は、低コストのデジタル放射線撮影法ならびに堅牢、軽量、かつ可搬の検出器の製造を可能にする有機フォトダイオード（ＯＰＤ）を含むことができる。一般に、デジタルＸ線検出器において、ＯＰＤは、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイバックプレーンパネル上に製造されている。次いで、ＴＦＴパネルは、さまざまな形状およびサイズを有する所望の表面へのデジタルＸ線検出器の取り付けを可能にするために、可撓プラスチック基板上で処理することができる。
【０００５】
しかしながら、プラスチック基板上でのＴＦＴパネルの製造は、いくつかの装置、オーブン、および／または洗浄工程を経る可撓基板の移動を必要とする。したがって、可撓基板は、移動に耐えるように堅固な基板上に一時的に積層され、後にＴＦＴが配置された後に取り外される。しかしながら、堅固な無機ケイ素またはガラス基板と比較して比較的大きい可撓プラスチック基板の熱膨張係数（ＣＴＥ）が、ＴＦＴ処理の最中にＣＴＥに起因する顕著な歪みの不整合をもたらす。ＣＴＥに起因する歪みの不整合は、著しいゆがみを引き起こし、結果としてハンドリングエラー、フォトリソグラフィにおける整列誤差、ならびに／あるいは線または層の欠陥につながる可能性がある。
【０００６】
したがって、特定のＸ線検出器においては、ＴＦＴパネルを、約０．５ミリメートル（ｍｍ）〜約１．１ｍｍの厚さを有するガラス基板上で処理することができる。しかしながら、ガラス基板の使用は、重量の増加につながる一方で、Ｘ線検出器の可撓性も制限する。より薄いガラス基板を使用してＸ線検出器の重量を減らそうとする試みは、Ｘ線検出器の安定性を妨げる。さらに、適切な保護および／または機械的な支持を伴わずに薄いガラス基板上でＴＦＴおよび／またはＯＰＤ層を処理することは困難であり、したがって所望の重量および寸法安定性を有するＸ線検出器の大量生産を妨げる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１３８３２９号パンフレット
【発明の概要】
【０００８】
本明細書の一態様によれば、可撓有機Ｘ線検出器が提示される。検出器は、可撓基板と、可撓基板に動作可能に結合した薄いガラス基板とを含む。さらに、検出器は、薄いガラス基板上に配置された薄膜トランジスタアレイを含む。加えて、検出器は、薄膜トランジスタアレイ上に配置された１つ以上の層を含む有機フォトダイオードを含む。さらに、検出器は、有機フォトダイオード上に配置されたシンチレータ層を含む。
【０００９】
本明細書の別の態様によれば、層状の構造を有する有機Ｘ線検出器を製造するための方法が開示される。この方法は、ガラス基板上に薄膜トランジスタアレイを製造するステップを含む。さらに、この方法は、ガラス基板を薄くするステップを含む。さらに、この方法は、薄いガラス基板を可撓基板に接合するステップを含む。加えて、この方法は、薄膜トランジスタアレイ上に１つ以上の層を備える有機フォトダイオードを配置するステップを含む。さらに、この方法は、シンチレータ層を有機フォトダイオード上に配置するステップを含む。
【００１０】
本明細書のさらなる態様によれば、層状の構造を有する有機Ｘ線検出器を製造するための別の方法が開示される。この方法は、ガラス基板上に薄膜トランジスタアレイを配置するステップを含む。さらに、この方法は、薄膜トランジスタアレイ上に１つ以上の層を備える有機フォトダイオードを配置するステップを含む。また、この方法は、薄膜トランジスタアレイと有機フォトダイオードとが配置されたガラス基板を薄くするステップを含む。加えて、この方法は、薄いガラス基板をプラスチック基板に接合するステップを含む。さらに、この方法は、有機フォトダイオード上にシンチレータ層を配置するステップをさらに含む。
【００１１】
本明細書の特定の他の態様によれば、対象の撮像のための撮像システムが提示される。このシステムは、対象内のターゲットボリュームから撮像データを取得するように構成された有機Ｘ線検出器を含む。検出器は、可撓基板と、可撓基板に動作可能に結合した薄いガラス基板とを含む。さらに、検出器は、薄いガラス基板上に配置された薄膜トランジスタアレイを含む。加えて、検出器は、薄膜トランジスタアレイ上に配置された１つ以上の層を含む有機フォトダイオードを含む。さらに、検出器は、有機フォトダイオード上に配置されたシンチレータ層を含む。さらに、システムは、検出器によって取得された撮像データに基づいて対象の画像を再現するように構成された処理サブシステムを含む。
【００１２】
本開示のこれらの特徴、態様、および利点、ならびに他の特徴、態様、および利点が、添付の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を検討することによって、よりよく理解されると考えられ、添付の図面において、類似の文字は、図面の全体を通して類似の部分を表している。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】撮像システムの概略のブロック図である。
【図２】本明細書の態様によるデジタルＸ線検出器の典型的な構成を示す概略図である。
【図３】本明細書の態様によるデジタルＸ線検出器を製造するための典型的な方法を示すフロー図である。
【図４】本明細書の態様によるデジタルＸ線検出器を製造するための別の典型的な方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下の説明は、薄いガラス基板を含む半導体デバイスおよびその製造方法を提示する。とくに、本明細書に記載の実施形態は、薄いガラス基板上に配置された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイ上に製造された有機フォトダイオード（ＯＰＤ）を含む可撓検出器を開示する。さらに、本実施形態は、ＯＰＤ製造プロセスにおける可撓検出器の機械的堅牢性および／または取り扱い性を妨げることなく、薄いガラス基板上に可撓検出器を製造するための方法を説明する。本明細書において使用されるとき、用語「薄いガラス基板」は、約０．０５ミリメートル（ｍｍ）〜約０．２ｍｍの厚さを有するガラス基板を指すために使用され得る。
【００１５】
さらに、本明細書において使用されるとき、用語「製造」およびその変種は、堆積、フォトリソグラフィによるパターニング、エッチング、アニーリング、および／または他の半導体デバイス処理工程を指すために使用され得る。さらに、本明細書において、半導体デバイス内の層が、別の層または基板「上に製造され」あるいは「上に配置され」と記載されている場合、それらの層は互いに直接接触していてもよいし、間に１つ以上の層または造作を含んでもよいと理解されるべきである。さらに、本明細書において使用されるとき、用語「・・・上に（ｏｎ）」は、層のお互いに対する相対位置を表し、上方または下方という相対位置は観察者に対する可撓検出器の向きに依存し得るがゆえに、必ずしも別の層「の上（ｏｎ  ｔｏｐ  ｏｆ）」を意味し得ないことに、注意すべきである。
【００１６】
本明細書においては、可撓検出器の典型的な実施形態を、放射線撮像システムにおいて使用される可撓ＯＰＤの文脈において説明する。しかしながら、Ｘ線投影撮像システム、Ｘ線回折システム、顕微鏡、デジタルカメラ、および電荷結合素子などの種々の他の画像化の用途およびシステムにおける本可撓検出器の使用も考えられることを、理解できるであろう。本システムの種々の実施例の実行に適した典型的な環境が、図１を参照して以下で説明される。
【００１７】
図１は、患者または非生物学的物体などの対象１０２の撮像のための典型的な撮像システム１００を示す。特定の実施形態において、システム１００は、投射データを取得するように構成されたＸ線放射源１０４および検出器１０６を含むことができる。さらに、システム１００は、放射源１０４および検出器１０６の動作を制御するための電力およびタイミング信号をもたらすように構成された制御サブシステム１０８を含むこともできる。とくに、制御サブシステム１０８を、電源１１０ならびに１つ以上の有線および／または無線通信リンク１１２をそれぞれ使用することにより、放射源１０４および／または検出器１０６に電力およびタイミング信号をもたらすように構成することができる。通信リンク１１２は、例えば、バックプレーンバス、ローカルエリアネットワーク、ワイドエリアネットワーク、および／またはインターネットに対応することができる。
【００１８】
さらに、特定の実施形態においては、放射源１０４を、制御サブシステム１０８の制御下で対象１０２内の所望の関心領域（ｒｅｇｉｏｎ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒｅｓｔ）（ＲＯＩ）に向かってＸ線放射１１４を投射するように構成することができる。とくに、一実施形態においては、放射源１０４を、Ｘ線放射１１４を対象１０２内の所望のＲＯＩに向けて平行にするように構成されてよいコリメータ１１６に隣接させて配置することができる。Ｘ線放射１１４の少なくとも一部分は、対象１０２によって減衰させられ、検出器１０６に入射し得る。
【００１９】
特定の実施形態においては、検出器１０６を、入射するＸ線放射１１４を光学的変換、直接変換、および／またはその他の適切な検出技術を使用して電気信号に変換するように構成することができる。とくに、一実施形態において、検出器１０６は、入射するＸ線放射１１４を光学光子に変換するように構成されてよいシンチレータ（図１には示されていない）を含むことができる。次いで、光学光子を、１つ以上の光センサおよび／またはフォトダイオード（図１には示されていない）を使用することによって、電気信号に変換することができる。あるいは、検出器１０６を、入射するＸ線放射１１４を比例電気信号に直接変換するように構成することができる。所望の画像再現において使用するための効率的なＸ線放射１１４の検出および電気信号への処理を可能にすることができる検出器１０６の特定の典型的な構成は、図２を参照してさらに詳細に説明される。
【００２０】
さらに、ある実施形態において、システム１００は、検出器１０６によって生成された電気信号をサンプリングしてデジタル信号に変換するように構成されたデータ収集サブシステム（ＤＡＳ）１１８を含むことができる。さらに、ＤＡＳ１１８を、さらなる処理のためにデジタル信号をコンピューティングデバイス１２０に伝送するように構成することができる。コンピューティングデバイス１２０は、例えば、１つ以上の特定用途向けプロセッサ、グラフィック処理ユニット、デジタル信号プロセッサ、マイクロコンピュータ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または他の適切な処理デバイスを含むことができる。
【００２１】
さらに、一実施形態においては、コンピューティングデバイス１２０を、デジタル化された信号を記憶装置１２２に格納するように構成することができる。記憶装置１２２は、例えば、ハードディスクドライブ、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、コンパクトディスク読み／書き（ＣＤ−Ｒ／Ｗ）ドライブ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）ドライブ、フラッシュドライブ、および／またはソリッドステートストレージデバイスを含むことができる。図１は、記憶装置１２２、コンピューティングデバイス１２０、ＤＡＳ１１８、および制御サブシステム１０８を、別々の装置として示しているが、特定の実施形態においては、フロアスペースを効率的に使用するため、および／または所望の撮像の要件を満たすために、これらのうちの１つ以上を１つの装置に組み合わせることができる。
【００２２】
さらに、特定の実施形態においては、コンピューティングデバイス１２０を、デジタル化された信号を使用して１つ以上の所望の画像を再現し、さらには／あるいは対象１０２に対応する有用な診断情報を決定するように構成することができる。さらに、コンピューティングデバイス１２０を、再現された画像および／または診断情報を、関連のオペレータワークステーション１２６に組み合わせられたディスプレイ装置１２４に伝送するように構成することができる。一実施形態において、オペレータワークステーション１２６は、ユーザが再現された画像を受け取り、評価することを可能にする。さらに、特定の実施形態において、オペレータワークステーション１２６は、ユーザが１つ以上の走査パラメータならびに／あるいは対象１０２の内部の構造および／または機能を評価するための所望の診断情報および／または画像の要求を入力することを可能にするユーザインターフェイスを含むことができる。
【００２３】
一般に、再現画像の品質は、走査パラメータおよび検出器１０６の検出効率に依存し得る。さらに、画像の有用性は、例えば対象１０２の小さなＲＯＩまたは不規則な形状のＲＯＩなどの困難領域に対応する投射データを取得するための放射源１０４および検出器１０６の能力に依存し得る。従来の放射線撮像システムは、そのような困難領域の最適な撮像を可能にし得ない固定および／または堅固な放射源および／または検出器を備える。したがって、システム１００は、困難領域の効率的な撮像のために種々の形状に適合することができる薄い可撓ガラス基板（図１には示されていない）の上に配置された１つ以上のＯＰＤおよびＴＦＴ層（図１には示されていない）を含むことができる検出器１０６を使用する。対象１０２の困難なＲＯＩの効率的な撮像を可能にするために対象１０２に適切に結合させることができる可撓でありながら依然として寸法的には安定である検出器１０６の典型的な構成が、図２を参照してさらに詳しく説明される。
【００２４】
図２は、図１の対象１０２などの対象の医療および／または非医療の撮像に使用するための可撓デジタルＸ線検出器２００の典型的な実施形態の概略図を示す。とくに、特定の実施形態において、検出器２００は、各々が検出器２００に入射するＸ線放射の検出を容易にする複数の層を含む。例えば、一実施形態において、検出器２００は、薄いガラス基板２０４上に配置された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイバックプレーン２０２を含むことができる。さらに、検出器２００は、ＴＦＴアレイバックプレーン２０２上に製造される光検出器アセンブリ２０６を含むことができる。さらに、検出器２００は、光検出器アセンブリ２０６上に配置されたシンチレータ層２０８を含むこともできる。さらに、特定の実施形態において、検出器２００は、検出器２００の複数の層を劣化を引き起こしかねない水分および／または空気などの環境要因から保護するように構成されてよい検出器シールカバー２１０を含むことができる。
【００２５】
本明細書の特定の態様によれば、検出器２００の可撓性および／または耐久性は、その上に検出器２００の複数の層が製造される薄いガラス基板２０４の堅牢性に依存し得る。したがって、可撓でありながら丈夫でもある検出器２００の製造を可能にするために、特定の実施形態においては、ＴＦＴアレイバックプレーン２０２を、最初に、約０．５〜約１．１ｍｍの従来からの厚さを有するガラス基板２０４上に製造することができる。とくには、使用されるガラス基板２０４が厚いほど、高温のＴＦＴ製造プロセスの最中の検出器２００の安定性を高くすることができる。
【００２６】
一実施形態において、ＴＦＴ製造プロセスは、非晶質ケイ素、非晶質金属酸化物、および／または有機半導体で形成された活性層（図示せず）上にパッシブまたはアクティブピクセルの２次元（２Ｄ）アレイを製造することを伴う。ＴＦＴアレイバックプレーン２０２における使用に適した非晶質金属酸化物の特定の例として、酸化亜鉛、酸化亜鉛スズ、酸化インジウム、酸化インジウム亜鉛（Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ系列）、酸化インジウムガリウム、酸化ガリウム亜鉛、酸化インジウムケイ素亜鉛、および／または酸化インジウムガリウム亜鉛（ＩＧＺＯ）が挙げられる。次に、ＩＧＺＯ材料は、ＩｎＧａＺｎＯ４およびＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）ｍを含むことができ、ここでｍ＜６である。さらに、適切な有機半導体として、例えば、ルブレン、テトラセン、ペンタセン、ペリレンジイミド、テトラシアノキノジメタンおよび／またはポリマー材料などの共役芳香族材料を挙げることができる。次いで、ポリマー材料として、ポリチオフェン、ポリベンゾジチオフェン、ポリフルオレン、ポリジアセチレン、ポリ（２，５−チオフェニレンビニレン）ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、および／または対応する誘導体などの材料を挙げることができる。
【００２７】
ＴＦＴアレイバックプレーン２０２の製造に続いて、一実施形態においては、光検出器アセンブリ２０６を、ＴＦＴアレイバックプレーン２０２上に直接製造することができる。とくに、特定の実施形態において、光検出器アセンブリ２０６は、適切なコーティング技術を使用してＴＦＴアレイバックプレーン２０２上にコーティングされた１つ以上の有機層を含むＯＰＤ２１２を含むことができる。例えば、適切なコーティング技術として、スピンコーティング、インクジェット印刷、グラビア印刷、浸漬コーティング、および／またはスロットダイコーティングを挙げることができる。
【００２８】
さらに、特定の実施形態において、ＯＰＤ２１２は、第１の電極２１４および第２の電極２１６を含むことができる。さらに、一実施形態において、ＯＰＤ２１２は、シンチレータ層２０８による入射Ｘ線放射の光学光子への変換に続いて第１の電極２１４と第２の電極２１６との間に電荷担体を生成する１つ以上の材料を含むことができる。例として、ＯＰＤ２１２は、これらに限られるわけではないが、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、（６，６）フェニル−Ｃ６１−酪酸メチルエステル（ＰＣＢＭ）、および／または低バンドギャップポリマーなどの少なくとも１つのドナー材料を含むことができる。具体的には、一実施形態においては、約１．９電子ボルト（ｅＶ）〜約４．９ｅＶの範囲のＬＵＭＯ（最低空分子軌道）レベルおよび約２．９ｅＶ〜約７．０ｅＶの範囲のＨＯＭＯ（最高被占分子軌道）レベルを有する低バンドギャップポリマーを、ドナー材料として選択することができる。さらに、ＯＰＤ２１２は、これらに限られるわけではないが、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸ビスベンズイミダゾール（ＰＴＣＢＩ）、ポリ（２−メトキシ−５−（３’，７’−ジメチルオクチルオキシ）−１，４−フェニレンビニレン）（ＭＤＭＯ−ＰＰＶ）、フラーレン誘導体、および／またはフッ素コポリマーなどのアクセプタ材料も含むことができる。一実施形態においては、電子ドナーおよびアクセプタ材料を、別個の層として堆積させることができ、あるいはＯＰＤ２１２の製造時に一緒に混合されてもよい。
【００２９】
さらに、特定の実施形態において、ＯＰＤ２１２は、ポリフェニレンビニレン誘導体などの有機成分ならびにセレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）またはテルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）などの無機ナノ結晶材料の両方を含むハイブリッド構造を含むことができる。さらに、ＯＰＤ２１２は、第１の電極２１４と第２の電極２１６との間の電荷単体の生成および輸送を促進するために、電子阻止層、正孔阻止層、電子輸送層、および／または正孔輸送層などの副層も含むことができる。
【００３０】
さらに、一実施形態において、ＴＦＴアレイバックプレーン２０２に対応する活性層の各々のピクセルは、撮像時にＯＰＤ２１２によって生成される電荷を蓄えることができる。さらに、蓄えられた電荷を、さらなる処理および画像の再現に使用するために、例えばＴＦＴアレイバックプレーン２０２の周辺領域に取り付けられ得る読み出し電子回路（図示せず）を介して、各々のピクセルから転送することができる。
【００３１】
とくに、特定の実施形態においては、光検出器アセンブリ２０６からＴＦＴアレイバックプレーン２０２への電荷の流れを、光検出器アセンブリ２０６内の第１の電極２１４および／または第２の電極２１６を介して制御することができる。したがって、一実施形態においては、第１の電極２１４を、２ＤのＴＦＴアレイバックプレーン２０２内の各々の個別のピクセルの上方においてパターニングでき、あるいは選択的に堆積させることができる。あるいは、第１の電極２１４を、物理蒸着、スパッタリング、またはその他の適切な製造技術により、薄膜としてＴＦＴアレイバックプレーン２０２上に堆積させることができる。第１の電極２１４が陽極として動作するように構成されている特定の実施形態においては、第１の電極２１４を、これらに限られるわけではないが、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化亜鉛（ＺＯ）などの金属酸化物、ならびに／あるいはＰＥＤＯＴとしても知られるポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）などのｐ−ドープ共役ポリマーなどの有機導電体、などの材料を使用して形成することができる。
【００３２】
さらに、特定の実施形態においては、第２の電極２１６を、例えば第１の電極２１４の製造に関連して上述した技術を用いて、ＴＦＴアレイバックプレーン２０２上に製造することができる。さらに、典型的な実施形態において、第２の電極２１６は、陰極に相当することができる。したがって、一実施形態において、第２の電極２１６は、入射Ｘ線放射に応答してＯＰＤ２１２によって生成される電荷の効率的な抽出を可能にするための適切なエネルギーレベルを有する半透明導電層を含むことができる。とくに、第２の電極２１６は、例えば、金、銀、ＩＴＯ、ＩＺＯ、酸化アルミニウム亜鉛（ＡＺＯ）、酸化スズ、酸化チタン、および／またはその他の適切な導電性金属酸化物などの材料を含むことができる。
【００３３】
さらに、一実施形態においては、バリア層２１８を、周囲の要因に起因する劣化からＯＰＤ２１２および／または下方のＴＦＴアレイバックプレーン２０２を保護するために、第２の電極２１６を覆って製造することができる。一実施形態において、バリア層２１８は、約０．０５ミクロン〜約５０ミクロンの範囲の厚さを有することができる。さらに、バリア層２１８は、周囲の環境に存在し、さらには／あるいは上方のシンチレータ層２０８の製造および／または動作時に導入される水分および酸素からＯＰＤ２１２を保護する適切な材料の１つ以上の層を含むことができる。
【００３４】
とくに、一実施形態において、バリア層２１８は、水分および酸素を検出器２００における下方の層から遠ざけておくように構成された少なくとも１つの無機材料を含むことができる。無機材料は、例えば、酸化ケイ素、チッ化ケイ素、金属酸化物、および／または金属チッ化物を含むことができ、ここで金属は、インジウム、スズ、亜鉛、チタン、およびアルミニウムのうちの１つである。したがって、一実施形態において、バリア層２１８内の無機材料は、酸化インジウムスズ、酸化ケイ素、チッ化ケイ素、および／または酸化アルミニウムを含むことができる。別の実施形態において、バリア層２１８は、酸化インジウム亜鉛、ケイ素酸チッ化物、チッ化アルミニウム、アルミニウム酸チッ化物、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ、酸化カドミウムスズ、酸化カドミウム、および／または酸化マグネシウムを含むことができる。
【００３５】
さらに、特定の実施形態において、バリア層２１８は、無機材料に加えて有機材料を含むことができる。有機材料は、例えば、パリレン、シロキサン、キシレン、アルケン、スチレン、オルガノシラン、オルガノシラザンおよび／またはオルガノシリコーンを含むことができる。さらに、特定の実施形態において、バリア層２１８は、下方のＯＰＤ２１２および／またはＴＦＴアレイバックプレーン２０２を保護するために、２つ以上の有機および／または無機層を含むことができる。そのような実施形態においては、バリア層２１８の各々の個別の層の厚さを、バリア層２１８の付着および可撓性を最大にしながら個々の層の性能を最適化するように選択することができる。例えば、各々の個別の層の厚さおよび材料を、例えば、シンチレータ層２０８によって生成された可視光の少なくとも約８５％をＯＰＤ２１２に向かって透過させることができるように選択することができる。
【００３６】
前述のように、シンチレータ層２０８を、入射Ｘ線放射を光学光子に変換するように構成することができる。したがって、シンチレータ層２０８を、Ｘ線放射を可視光に変換することが可能であってよい蛍光体材料を用いてバリア層２１８の上に製造することができる。シンチレータ層２０８に対応する適切な材料の特定の例として、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）、タリウムを添加したＣｓＩ（ＣｓＩ（Ｔｌ））、および／またはテルビウム活性化ガドリニウムオキシサルファイド（ＧＯＳ）が挙げられる。特定の実施形態において、シンチレータ層２０８は、シンチレータ材料がポリマーフィルムに分散させられているスクリーンまたはフィルムの形態で利用可能であり得る。さらに、一実施形態においては、シンチレータ層２０８を、感圧接着剤（図示せず）を介して第２の電極２１６に取り付けることができる。
【００３７】
一般に、検出器２００は、高いアニーリング温度への耐性、高い寸法安定性、および検出器２００が種々の温度に曝されたときの薄いガラス基板２０４の湾曲を最小にするための小さな熱膨張係数（ＣＴＥ）を有することが、望ましいかもしれない。したがって、特定の実施形態においては、薄いガラス基板２０４を、所望の可撓性、寸法安定性、および／またはＣＴＥを有するプラスチック基板などの可撓基板２２０に接合することができる。とくに、薄いガラス基板２０４を、検出器２００の安定性および頑丈さを改善するために、接着剤層２２２を用いて可撓基板２２０に接合することができる。特定の実施形態においては、薄いガラス基板２０４および可撓基板２２０の材料特性の不一致による反りを最小にするために、接着剤層２２２を塗布する前に可撓基板２２０を熱安定化させることができる。
【００３８】
一実施形態において、可撓基板２２０は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド、ポリアリールエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、および／またはポリカーボネートを含むことができる。さらに、特定の実施形態においては、接着剤層２２２に面する可撓基板２２０の第１の表面を、接着剤層２２２との接着を促進するために表面処理またはコーティングすることができる。さらに、可撓基板２２０の第１の表面は、早期の層間剥離および／または接着剤層２２２の劣化を引き起こす可能性がある水分の進入を防止するためのバリアコーティング（図示せず）も含むことができる。特定の実施形態においては、第１の表面の反対側であり、ＴＦＴアレイバックプレーン２０２および光検出器アセンブリ２０６から遠ざかる方を向く可撓基板２２０の第２の表面が、製造プロセスおよび／または後の使用における機械的な接触および折々の溶媒への暴露に起因する損傷を防止するために、１つ以上の耐スクラッチハードコーティング（図示せず）を含むことができる。さらに、第２の表面は、可撓基板２２０、接着剤層２２２、および／または検出器２００の他の構成要素の水分に起因する損傷を防止するための防湿コーティング（図示せず）を含むこともできる。
【００３９】
さらに、特定の実施形態において、接着剤層２２２は、薄いガラス基板２０４が種々の温度の製造プロセスにおける種々の工程に耐えることができるように、可撓基板２２０を薄いガラス基板２０４に適切に接合する恒久的または一時的な接着剤を含むことができる。例えば、可撓基板２２０と薄いガラス基板２０４との間の早期の剥離を引き起こすことなく約１５０℃の温度での光検出器アセンブリ２０６の製造に耐えることができる恒久的な接着剤を選択し、薄いガラス基板２０４を覆うことができる。そのような恒久的な接着剤は、例えば、アクリル、エポキシ、および／またはシリコーン材料を含むことができる。
【００４０】
あるいは、特定の実施形態においては、熱剥離、低温剥離、または機械的剥離に基づいて動作することができる一時的な接合用の接着剤を、可撓基板２２０を薄いガラス基板２０４に適切に接合するための接着剤層２２２として使用することができる。例えば、一時的な接合用の接着剤として、Ｎｉｔｔｏ  Ｄｅｎｋｏ  Ｃｏｍｐａｎｙが販売するＲｅｖａｌｐｈａ（登録商標）という接着テープを挙げることができる。一実施形態においては、一時的な接着剤を、必要に応じて可撓基板２２０の機械的な剥離を可能にすることができる所望の接合強度をもたらすように部分的に硬化させることができる。
【００４１】
さらに、特定の実施形態においては、接着剤層２２２を、薄いガラス基板２０４および／または可撓基板２２０上にシートまたはコーティングの形態で適用することができる。例えば、接着剤層２２２のシートを、最初に可撓基板２２０上にコーティングまたは積層し、続いてＴＦＴアレイバックプレーン２０２を有するガラス基板２０４を積層することができる。一例においては、可撓基板２２０上に接着剤層２２２を塗布するために、スクリーン印刷、ブレードコーティング、および／または押出しなどの種々のコーティング方法を使用することができる。さらに、特定の実施形態においては、可撓基板２２０および／または薄いガラス基板２０４の種々の表面を接合する前に、熱および／または紫外線（ＵＶ）硬化を使用して接着剤層２２２を活性化させることができる。
【００４２】
ひとたびＴＦＴアレイバックプレーン２０２、光検出器アセンブリ２０６、シンチレータ層２０８、および可撓基板２２０が堆積させられ、周囲の要因への暴露を防ぐために適切にパッケージングされると、読み出し電子回路をＴＦＴアレイバックプレーン２０２の１つ以上の縁に接合し、検出器２００を形成することができる。さらに、検出器２００を、電荷結合素子、携帯撮像システム、および／または放射線撮像システムなどの所望の製品筐体に組み込むことができる。
【００４３】
このように、本明細書の特定の態様によれば、可撓検出器２００を、本方法を使用して、可撓検出器の従来の製造の既知の欠点を緩和するように製造することができる。とくに、本方法の特定の実施形態においては、可撓検出器２００を、従来からの厚さ（約０．５〜１．０ｍｍ）を有するガラス基板２０４上で高温のＴＦＴ堆積（約２００℃）を実施することによって製造することができる。次いで、ガラス基板２０４を薄くすることができる。さらに、光検出器アセンブリ２０６内の１つまたは複数の層を、より低い温度（約１５０℃）で薄いガラス基板２０４上に堆積させ、可撓でありながら耐久性のある検出器２００を製造することができる。検出器の性能を改善するために有利に使用することができる可撓検出器２００を製造するための改善された方法の特定の典型的な実施形態が、図３および図４を参照してさらに詳しく説明される。
【００４４】
図３は、可撓有機Ｘ線検出器を製造するための典型的な方法を示す概略のフロー図３００を示す。さらに、図３において、典型的な方法は、典型的な方法において実行される機能を説明するために、論理フロー図内のブロックの集合として示されている。典型的な方法の記載の順序は、限定として解釈されることを意図するものではなく、任意の数の記載のブロックを任意の順序で組み合わせて、本明細書に開示の典型的な方法または同等の代替方法を実施することができる。さらに、特定のブロックは、本明細書に記載の主題の精神および範囲から逸脱することなく、典型的な方法から削除されてもよく、あるいは追加の機能を有する追加のブロックによって増強されてもよい。検討の目的のために、典型的な方法を、図１〜図２の要素を参照して説明する。
【００４５】
可撓プラスチック基板上の有機光検出器の従来からの製造では、可撓プラスチック基板の比較的高いＣＴＥのために、ＴＦＴ処理の際にＣＴＥに起因する歪みの不整合が顕著である。とくに、ＣＴＥに起因する歪みの不整合は、著しいゆがみを引き起こし、結果としてハンドリングエラー、フォトリソグラフィにおける整列誤差、ならびに／あるいは線および層の欠陥につながる可能性がある。あるいは、約０．５ｍｍ〜約１．１ｍｍの厚さのガラス基板上にＴＦＴアレイを製造すると、重量が大きくなると同時に、Ｘ線検出器の可撓性も制限される。
【００４６】
本方法の実施形態は、可撓有機Ｘ線検出器を製造するための従来からの方法のこれらの欠点および他の欠点を軽減する。本方法は、ＴＦＴアレイ３０４がガラス基板３０６上に製造されるステップ３０２で始まる。とくには、ＴＦＴアレイ３０４を、例えば化学蒸着、物理蒸着、フォトリソグラフィ、および／または他の半導体デバイスプロセスステップを使用して、約０．５ｍｍ〜約１．１ｍｍの従来からの厚さを有するガラス基板３０６上に配置することができる。一般に、ＴＦＴ製造は、２００℃を超える温度で行われるプロセスステップを含む。したがって、ＴＦＴアレイ３０４を、高温ＴＦＴ製造プロセスにおいて高い寸法安定性および平坦性を示す基板上に最適に製造することができる。したがって、一実施形態においては、ＴＦＴアレイ３０４を、高温ＴＦＴ製造プロセスにおける検出器のより高い安定性を可能にするために、最初により厚いガラス基板３０６上に配置することができる。
【００４７】
ガラス基板３０６上のＴＦＴアレイ３０４の製造に続いて、ステップ３０８において、ガラス基板３０６を、例えば約０．０５〜約０．２ｍｍの範囲の厚さに薄くすることができる。とくには、ガラス基板３０６を、化学薬品および／または機械的手段を用いて薄くし、薄くされたガラス基板３１０を生成することができる。特定の実施形態においては、化学薬品を用いてガラス基板３０６を薄くすることは、例えば、フッ化水素酸を用いてガラス基板３０６を化学的にエッチングすることを伴う。さらに、機械的手段を使用してガラス基板３０６を薄くすることは、所望の厚さが達成されるまでガラス基板３０６を研削または研磨することを含む。とくには、一実施形態においては、ガラス基板３０６を、所望の曲率半径および安定性を提供しながら検出器全体の重量を低減するように、所望の厚さに薄くすることができる。しかしながら、特定の実施形態においては、本方法は、平坦な検出器を使用する装置における使用のために真空チャックを使用して検出器の平坦化を可能にすることもできる。
【００４８】
さらに、ステップ３１２において、薄いガラス基板３１０上に製造されたＴＦＴアレイ３０４を、接着剤３１６を介して可撓基板３１４に接合することができる。とくに、薄いガラス基板３１０を、検出器の安定性および頑丈さを改善するために可撓基板３１４に接合することができる。一実施形態において、可撓基板３１４は、例えば、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ポリイミド、ＰＥＥＫ、および／またはポリカーボネート材料を含むことができる。さらに、接着剤３１６は、ＴＦＴ製造プロセスにおける種々の工程および種々のアニーリング温度に耐えるように可撓基板３１４を薄いガラス基板３１０に適切に接合するために使用され得る恒久的または一時的な接着剤を含むことができる。したがって、特定の実施形態において、恒久的な接着剤３１６は、例えば、アクリル、エポキシ、および／またはシリコーン材料を含むことができる。さらに、一時的な接着剤３１６は、例えば、Ｒｅｖａｌｐｈａ（登録商標）という接着テープを含むことができる。薄いガラス基板３１０および可撓基板３１４の材料特性の不一致による反りを最小にするために、特定の実施形態においては、可撓基板３１４を、接着剤３１６を塗布する前に熱安定化させることができる。
【００４９】
その後に、一実施形態においては、接着剤３１６を、スクリーン印刷、ブレードコーティング、および／または押出しなどのコーティング方法を使用して、薄いガラス基板３１０および／または可撓基板３１４上にシートまたはコーティングの形態で塗布することができる。さらに、特定の実施形態においては、薄いガラス基板３１０および／または可撓基板３１４の１つ以上の接合面を、接合を助けるために表面処理することができる。さらに、接着剤３１６を、種々の表面の接合を助けるために、例えば熱および／またはＵＶ硬化によって活性化させることができる。さらに、一実施形態においては、接着剤３１６に面する可撓基板３１４の第１の表面を、恒久的または一時的な接着剤３１６との接着を促進するために、表面処理またはコーティングすることができる。さらに、第１の表面に、早期の層間剥離ならびに／あるいは接着剤３１６および／または薄いガラス基板３１０の劣化を引き起こす可能性がある水分の進入を防止するためのバリアコーティング（図示せず）も適用することができる。
【００５０】
さらに、特定の実施形態においては、第１の表面とは反対側にあり、ＴＦＴアレイ３０４から遠ざかる方向を向いている可撓基板３１４の第２の表面に、耐スクラッチコーティングを施すことができる。とくには、耐スクラッチコーティングは、製造プロセスの最中および／または後の検出器の使用の最中の機械的接触または溶媒への暴露に起因する検出器の損傷を防止するために適用可能である。さらに、第２の表面は、可撓基板３１４、接着剤３１６、または検出器の他の構成要素の水分に起因する損傷を防止するための防湿コーティングをさらに含むことができる。
【００５１】
一実施形態において、ＴＦＴアレイ３０４を含む薄いガラス基板３１０への可撓基板３１４の接合は、薄いガラス基板３１０に機械的支持をもたらし、後のＯＰＤプロセスステップにおける検出器の露出面の損傷を防止する。さらに、可撓基板３１４の使用は、検出器の可撓性を維持することにより、検出器の製造後に可撓基板３１４を剥離する必要性を排除する。さらに、可撓検出器の平坦度は、例えばＯＰＤプロセスステップの際に検出器を真空チャックによって保持することにより、依然として維持することが可能である。しかしながら、特定の実施形態においては、一時的な接着剤３１６を使用することにより、検出器が特定の製品筐体に組み込まれたときに、可撓基板３１４の剥離が可能であってよい。
【００５２】
さらに、ステップ３１８において、ＯＰＤ３２０をＴＦＴアレイ３０４上に配置することができる。さらに、第１の電極、吸収層、第２の電極、バリア層、および／またはその他の所望の層（図２の光検出器アセンブリ２０６に関して説明した層など）などの複数の他の層（図３には示されていない）を、ＴＦＴアレイ３０４上に堆積させることができる。
【００５３】
ＯＰＤの製造に続いて、ステップ３２２において、シンチレータ層３２４を、ＯＰＤ３２０に対応する１つ以上の層上に配置することで、可撓有機検出器３２６をもたらすことができる。前述のように、シンチレータ層３２４を、入射Ｘ線放射を光学光子に変換するように構成することができる。とくに、シンチレータ層３２４は、Ｘ線放射を可視光に変換することが可能であってよい蛍光体材料を含むことができる。シンチレータ層３２４に対応する適切な材料の特定の例として、ＣｓＩ、ＣｓＩ（Ｔｌ）、および／またはテルビウム活性化ＧＯＳが挙げられる。特定の実施形態において、シンチレータ層３２４は、シンチレータ材料がポリマーフィルムに分散させられているスクリーンまたはフィルムの形態で利用可能であり得る。あるいは、シンチレータ層３２４を、シンチレータ層３２４が検出器３２６内のＯＰＤ層３２０に隣接して配置されるように、感圧接着剤を介してＯＰＤ３２０に取り付けることができる。
【００５４】
シンチレータ層３２４をＯＰＤ層３２０に隣接して配置することは、光の望ましくない散乱を防止し、電気信号のより効率的な抽出、およびより良好な検出効率を可能にする。図３は、湾曲した検出器としての検出器３２６を示しているが、他の実施形態においては、検出器３２６は、例えば真空チャックを用いて平坦化され、所望の製品筐体内に組み込まれてもよい。とくに、可撓有機検出器３２６を、対象の所望のＲＯＩの撮像を助けるために、電荷結合素子、携帯撮像システム、および／または放射線撮像システムに動作可能に結合させることができる。
【００５５】
さらに、図４は、可撓有機検出器を製造するための別の典型的な方法を示す概略のフロー図４００を示す。図４に示される方法の１つ以上のステップを、図３を参照して説明したやり方と同じやり方で実施できることに、留意されたい。しかしながら、本方法で説明される検出器の種々の層の製造の順序は、図３を参照して説明した製造方法とは異なる。
【００５６】
本方法の実施形態は、図３のステップ３０２を参照して説明したように、ＴＦＴアレイ４０４がガラス基板４０６上に製造されるステップ４０２で始まる。さらに、ステップ４０８において、図３のステップ３１８を参照して説明したように、１つ以上のＯＰＤ層４１０をＴＦＴアレイ４０４上に配置することができる。続いて、ステップ４１２において、図３のステップ３０８を参照して説明したように、ガラス基板４０６を薄くして、薄いガラス基板４１４を生成することができる。具体的には、一実施形態においては、ガラス基板４０６を、ＴＦＴアレイ４０４およびその上に配置されたＯＰＤ層４１０の損傷を防止し、寸法安定性を維持して、薄いガラス基板４１４を形成するために、化学的な手段を使用し、例えばフッ化水素酸を用いた化学エッチングによって、薄くすることができる。
【００５７】
さらに、ステップ４１６において、薄いガラス基板４１４上に配置されたＯＰＤ層４１０およびＴＦＴアレイ４０４を、図３のステップ３１２を参照して説明したように、接着剤４２０を介して可撓基板４１８に接合することができる。続いて、ステップ４２２において、図３のステップ３２２を参照して説明したように、シンチレータ層４２４をＯＰＤ層４１０上に配置し、可撓有機検出器４２６を形成することができる。すでに述べたように、可撓有機検出器４２６は、湾曲した検出器として使用することができ、あるいは平坦な検出器の使用が望まれ得る場合には平坦化することができる。さらに、特定の実施形態において、検出器４２６は、検出器によって対象物から取得された画像データの測定およびデジタル化を可能にするために、ＴＦＴアレイ４０４の１つ以上の縁に取り付けられた読み出し電子回路（図示せず）を含むことができる。
【００５８】
とくに、本明細書に記載のデジタルＸ線検出器および対応する製造方法の実施形態は、対象物の内部構造を画像化すべく所望の形状および／またはサイズを有する対象物に適応することができる可撓でありながら頑強でもある検出器を提供する。一例として、可撓検出器を、患者、手荷物、パイプライン、胴体、機体、および／または対象物の他のアクセス困難な領域に対応する投影データを取得するために使用することができる。
【００５９】
さらに、本実施形態の使用は、寸法安定性、平坦性、および／または高いアニーリング温度（＞２００℃）に耐える能力などの厳しい要件を有するＴＦＴ製造プロセスを、それほど厳しくないＯＰＤプロセスと最適に組み合わせることによって、可撓デジタルＸ線検出器の製造を可能にする。さらに、ＴＦＴ製造後にガラス基板を薄くし、薄くしたガラス基板を接着剤を介して可撓プラスチック基板に接合することは、重量を減少させ、検出器に所望の可撓性および耐久性を付与する。とくに、可撓基板の接合は、薄いガラス基板の機械的安定性を補強することにより、製造時および／または後の稼働時に、得られる検出器モジュールの損傷を防止し、かつ／またはより効率的な機械による取り扱いを助ける。さらに、後に配置されるＯＰＤ層のシンチレータ層への隣接配置は、光の散乱を防止することで、得られる可撓検出器の検出効率を向上させる。
【００６０】
本システムおよび方法の種々の実施形態の特定の特徴は、特定の図面に関してのみ図示および／または説明され、他の図面においては図示および／または説明されないかもしれないが、これは便宜上のものであるにすぎないことに留意されたい。記載された特徴、構造、および／または特性は、例えばさらなるアセンブリおよび技術を構築するために、種々の実施形態において任意の適切なやり方で交換可能に組み合わせられてよく、かつ／または使用されてよいことを、理解されるべきである。
【００６１】
本発明の特定の特徴だけを本明細書において図示および説明したが、当業者であれば、多数の改良および変更に想到できるであろう。したがって、添付の特許請求の範囲が、そのようなすべての改良および変更を本発明の真の精神の範囲に包含されるものとして含むように意図されていることを、理解すべきである。
【符号の説明】
【００６２】
１００  撮像システム
１０２  対象
１０４  Ｘ線放射源
１０６  検出器
１０８  制御サブシステム
１１０  電源
１１２  無線通信リンク
１１４  Ｘ線放射
１１６  Ｃ、コメリータ
１１８  ＤＡＳ、データ収集サブシステム
１２０  コンピューティングデバイス
１２２  記憶装置
１２４  ディスプレイ装置
１２６  オペレータワークステーション
２００  可撓デジタルＸ線検出器
２０２  ＴＦＴアレイバックプレーン
２０４  薄いガラス基板
２０６  光検出器アセンブリ
２０８  シンチレータ層
２１０  検出器シールカバー
２１２  ＯＰＤ
２１４  第１の電極
２１６  第２の電極
２１８  バリア層
２２０  可撓基板
２２２  接着剤層
３００  フロー図
３０２  ステップ
３０４  薄膜トランジスタアレイ、ＴＦＴアレイ
３０６  ガラス基板
３０８  ステップ
３１０  薄いガラス基板
３１４  可撓基板
３１６  接着剤
３１８  ステップ
３２０  有機フォトダイオード、ОＰＤ層
３２４  シンチレータ層
３２６  可撓有機検出器
４００  フロー図
４０２  ステップ
４０４  薄膜トランジスタアレイ、ＴＦＴアレイ
４０６  ガラス基板
４０８  ステップ
４１０  有機フォトダイオード
４１２  ステップ
４１４  薄いガラス基板
４１８  可撓基板
４２０  接着剤層、接着剤
４２２  ステップ
４２４  シンチレータ層
４２６  可撓有機検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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