CN107430202B - 柔性x射线检测器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于成像系统的柔性有机X射线检测器以及用于制造具有分层结构的柔性有机X射线检测器的方法。所述检测器包括柔性基底(220)以及可操作地连接到所述柔性基底的薄玻璃基底(204)。此外，所述检测器包括设置在所述薄玻璃基底上的薄膜晶体管阵列(202)。此外，所述检测器包括有机光电二极管(206)，所述有机光电二极管包括设置在所述薄膜晶体管阵列上的一个或多个层(212，214，218)。此外，所述检测器包括设置在所述有机光电二极管上的闪烁体层(208)闪烁体。

Description

柔性X射线检测器及其制造方法
技术领域
本发明的实施例大体上涉及数字X射线检测器，确切地说，涉及用于在薄玻璃基底上制造柔性有机X射线检测器的方法。
背景技术
放射照相成像系统通常包括辐射源以及用于显像诸如患者或行李物品等对象的内部结构的检测器。确切地说，放射照相成像系统，例如X射线成像系统或计算X射线断层照相(CT)成像系统，可以包括辐射源，所述辐射源配置成生成诸如X射线等电磁辐射，所述电磁辐射穿过对象以撞击数字X射线检测器中的检测器元件阵列。
特定数字X射线检测器包括设置在光检测器上的闪烁体，所述闪烁体将撞击辐射转换成适于所述光检测器检测的低能光子。所述光检测器转而产生单独的电信号，指示在所述检测器元件的对应位置处检测到的X射线。所述电信号随后经收集、数字化并且传输到数据处理系统，以分析并且重建对象的图像。
通常，光检测器可以包括有机光电二极管(OPD)，以实现低成本的数字射线照相以及坚固、轻质和便携的检测器的制造。在传统的数字X射线检测器中，OPD制造于薄膜晶体管(TFT)阵列背面板上。所述TFT面板转而可以在柔性塑料基底上进行处理，以允许将数字X射线检测器连接到具有不同形状和尺寸的预期表面上。
但是，在塑料基底上制造TFT面板需要柔性基底经历若干机器、烘炉和/或清洁步骤。因此，将柔性基底暂时层压在刚性基底上以经受所述移动，然后在TFT沉积之后被释放。但是，与刚性无机硅或玻璃基底相比，柔性塑料基底相对较高热膨胀系数(CTE)会导致在TFT处理期间CTE引起显著的应变不匹配。所述由CTE诱发的应变不匹配可能导致显著变形，进而引起处理错误、光刻对准错误和/或线或层缺陷。
因此，在特定X射线检测器中，TFT面板可以在厚度约0.5毫米(mm)到约1.1mm的玻璃基底上进行处理。但是，玻璃基底的使用会导致重量增大，同时还会限制X射线检测器的柔性。通过使用较薄的玻璃基底来尝试减轻X射线检测器的重量会妨碍X射线检测器的稳定性。此外，难以在无适当保护和/或机械支撑的薄玻璃基底上处理TFT和/或OPD层，从而妨碍具有预期重量和尺寸稳定性的X射线检测器的大量生产。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种柔性有机X射线检测器。所述检测器包括柔性基底以及可操作地连接到所述柔性基底的薄玻璃基底。此外，所述检测器包括设置在所述薄玻璃基底上的薄膜晶体管阵列。此外，所述检测器包括有机光电二极管，所述有机光电二极管包括设置在所述薄膜晶体管阵列上的一个或多个层。此外，所述检测器包括设置在所述有机光电二极管上的闪烁体层。
根据本发明的另一个方面，公开一种用于制造具有分层结构的有机X射线检测器的方法。所述方法包括在玻璃基底上制造玻璃晶体管阵列。此外，所述方法包括使所述玻璃基底变薄。此外，所述方法包括将所述薄玻璃基底粘合到柔性基底。此外，所述方法包括将包括一个或多个层的有机光电二极管设置在所述薄膜晶体管阵列上。此外，所述方法包括将闪烁体层设置在所述有机光电二极管上。
根据本发明的进一步方面，公开另一种用于制造具有分层结构的有机X射线检测器的方法。所述方法包括将薄膜晶体管阵列设置在玻璃基底上。此外，所述方法包括将包括一个或多个层的有机光电二极管设置在所述薄膜晶体管阵列上。此外，所述方法包括使其上设有所述薄膜晶体管阵列和所述有机光电二极管的玻璃基底变薄。此外，所述方法包括将所述薄玻璃基底粘合到塑料基底。此外，所述方法还包括将闪烁体层设置在所述有机光电二极管上。
根据本发明的特定其他方面，提供一种用于对象成像的成像系统。所述系统包括有机X射线检测器，所述有机X射线检测器配置成从对象中的目标体采集成像数据。所述检测器包括柔性基底以及可操作地连接到所述柔性基底的薄玻璃基底。此外，所述检测器包括设置在薄玻璃基底上的薄膜晶体管阵列。此外，所述检测器包括有机光电二极管，所述有机光电二极管包括设置在所述薄膜晶体管阵列上的一个或多个层。此外，所述检测器包括闪烁体层，所述闪烁体层设置在所述有机光电二极管上。此外，所述系统包括处理子系统，所述处理子系统被配置成基于所述检测器所采集的成像数据重建对象的图像。
附图说明
参照附图阅读以下具体实施方式将能更好地理解本发明的这些和其他特征、方面及优点，在附图中，相似字符表示附图中的相似部分，其中：
图1是成像系统的方框示意图；
图2是示意图，示出了根据本发明的方面的数字X射线检测器的示例性配置；
图3是流程图，示出了根据本发明的方面的用于制造数字X射线检测器的示例性方法；以及
图4是流程图，示出了根据本发明的方面的用于制造数字X射线检测器的另一个示例性方法。
具体实施方式
以下说明提供包括薄玻璃基底的半导体装置及其制造方法。确切地说，本说明书中所述的实施例公开一种柔性检测器，所述柔性检测器包括在薄膜晶体管(TFT)阵列上制造的有机光电二极管(OPD)，而薄膜晶体管阵列设置在薄玻璃基底上。此外，本发明的实施例描述一种用于在薄玻璃基底上制造柔性检测器，而不影响所述柔性检测器在OPD制造过程中的机械坚固性和/或处理能力的方法。本说明书中所用的术语“薄玻璃基底”可以指厚度约0.05毫米(mm)到约0.2mm的玻璃基底。
此外，本说明书中所用的术语“制造”及其变型可以用于指沉积、光刻曝光、蚀刻、退火和/或其他半导体装置制程步骤。此外，当本说明书中将半导体装置中的一层描述成“制造在”或“沉积在”另一层或基底“之上”时，应了解，这些层可以彼此直接接触或者可以包括一个或多个层或者介于两者之间的特征。此外，应注意，本说明书中使用的术语“在...上”是指所述层相对于彼此的相对位置，并且可能不一定是指在另一层“在...上方”，因为上下的相对位置可能取决于柔性检测器相对于观者的定向。
在本说明书中，以放射线照相成像系统中使用的柔性OPD为背景描述柔性检测器的示例性实施例。但是，应认识到，本发明的柔性检测器还可预期用于各种其他成像应用和系统中，例如X射线投影成像系统、X射线衍射系统、显微镜、数字相机和电荷耦合装置等。适用于实践本发明系统的多个实施方案的示例性实施例将在以下章节中参考图1进行描述。
图1示出了用于对诸如患者或非生物物体等对象102进行成像的示例性成像系统100。在特定实施例中，系统100可以包括配置成采集投影数据的X射线辐射源104和检测器106。此外，系统100还可以包括控制子系统108，所述控制子系统配置成提供用于控制辐射源104和检测器106的操作的功率和定时信号。确切地说，控制子系统108可以配置成分别通过使用电源110以及一个或多个有线和/或无线通信链路112向辐射源104和/或检测器106提供功率和定时信号。例如，通信链路112可以对应于背板总线、局域网、广域网和/或互联网。
此外，在特定实施例中，辐射源104可以配置成在控制系统108的控制下向对象102中的预期感兴趣区(ROI)投射X射线辐射114。确切地说，在一个实施例中，辐射源104可以定位在邻近准直仪116处，准直仪可以被配置成将X射线辐射114对准对象102中的预期ROI。X射线辐射114的至少一部分可以通过对象102衰减，并且可以入射到检测器106上。
在特定实施例中，检测器106可以配置成使用光转换、直接转换和/或其他任何适当的检测技术将入射X射线辐射114转换成电信号。确切地说，在一个实施例中，检测器106可以包括闪烁体(图1中未图示)，闪烁体可以配置成将入射X射线辐射114转换成光量子。光量子转而可以通过使用一个或多个光电传感器和/或光电二极管(图1中未图示)转换成电信号。或者，检测器106可以配置成将入射X射线辐射114直接转换成比例电信号。下文将参考图2详细描述可允许有效检测X射线辐射114并且将其处理成用于所需图像重建的电信号的检测器106的特定示例性配置。
此外，在特定实施例中，系统100可以包括数据采集子系统(DAS)118，所述数据采集子系统可以配置成采样检测器106生成的电信号并且将其转换成数字信号。此外，DAS118可以配置成将数字信号传输到计算装置120以进行进一步处理。例如，计算装置120可以包括一个或多个专用处理器、图形处理单元、数字信号处理器、微型计算机、微控制器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他适当的处理装置。
此外，在一个实施例中，计算装置120可以配置成将数字化信号存储在存储装置122中。例如，存储装置122可包括硬盘驱动器、软盘驱动器、光盘读/写(CD-R/W)驱动器、数字通用磁盘(DVD)驱动器、闪存驱动器和/或固态存储装置。尽管图1将存储装置122、计算装置120、DAS 118和控制子系统108图示成单独的装置，但是在特定实施例中，它们中的一个或多个可以组合成单个装置，以有效地使用占地面积和/或满足预期的成像要求。
此外，在特定实施例中，计算装置120可以配置成使用数字化信号来重建一个或多个所需图像和/或确定与对象102相对应的有用诊断信息。此外，计算装置120可以配置成将重建图像和/或诊断信息传输到显示装置124，所述显示装置连接到关联的操作员工作站126。在一个实施例中，操作员工作站126允许用户接收和评估重建图像。此外，在特定实施例中，操作员工作站126可以包括用户接口，所述用户接口使用户能够输入一个或多个扫描参数和/或请求所需诊断信息和/或图像以评估对象102的内部结构和/或机能。
通常，重建图像的质量可以取决于检测器106的扫描参数和检测效率。此外，图像的效用可以取决于辐射源104以及检测器106采集与对象102的挑战性区域——例如小的或不规则形状的ROI——相对应的投影数据的能力。传统放射线成像系统包括可能不能对该等挑战性区域进行最优成像的固定和/或刚性源和/或检测器。因此，系统100采用检测器106，其可包括一个或多个设置在柔性薄玻璃基底(图1中未图示)上的OPD和TFT层(图1中未示出)，可贴合不同的形状以高效地对挑战性区域进行成像。下文将参考图2详细描述适当连接到对象102以允许对对象102中的挑战性ROI进行高效成像的柔性但尺寸稳定的检测器106的示例性配置。
图2示出了用于诸如图1中的对象102等对象的医疗和/或非医疗成像的柔性数字X射线检测器200的示例性实施例的示意图。确切地说，在特定实施例中，检测器200包括多个层，每个层有助于入射到检测器200上的X射线辐射的检测。例如，在一个实施例中，检测器200可包括设置在薄玻璃基底204上的薄膜晶体管(TFT)阵列背板202。此外，检测器200可包括制造在TFT阵列背板202上的光检测器组件206。此外，检测器200还可以包括设置在光检测器组件206上的闪烁体层208。此外，在特定实施例中，检测器200可以包括检测器密封盖210，所述检测器密封盖适于保护检测器200的多个层免于受到环境因素的损害，例如可能引起退化的湿气和/或空气。
根据本说明书中的特定方面，检测器200的柔性和/或耐用性可以取决于其上制造有检测器200的多个层的薄玻璃基底204的坚固性。因此，为允许制造柔性但坚固的检测器200，在特定实施例中，TFT阵列背板202可以从一开始就制造在具有约0.5到约1.1mm的常规厚度的玻璃基底204上。确切地说，使用较厚的玻璃基底204可以提高检测器200在高温TFT制造过程期间的稳定性。
在一个实施例中，TFT制造过程需要在由非晶硅、非晶态金属氧化物和/或有机半导体构成的有源层(未图示)上制造无源或有源像素的二维(2D)阵列。用于TFT阵列背板202的适当非晶态金属氧化物的特定实例包括氧化锌、锌锡氧化物、氧化铟、铟锌氧化物(In-Zn-O系列)、铟镓氧化物、镓锌氧化物、铟硅锌氧化物和/或铟镓锌氧化物。而IGZO材料可包括InGaZnO4和InGaO3(ZnO)m，其中m＜6。此外，例如，适当的有机半导体可以包括共轭芳香族材料，例如，红荧烯、并四苯、并五苯、二萘嵌苯二酰亚胺、四氰基对醌二甲烷和/或聚合材料。而聚合材料可包括聚噻吩、聚苯并联硫基苯、聚芴、聚丁二炔、聚(2，5-硫代次苯基次亚乙烯基)聚(对-亚苯基次亚乙烯基)和/或对应的衍生物。
在一个实施例中，制造TFT阵列背板202之后，光检测器组件206可以直接制造在TFT阵列背板202上。确切地说，在特定实施例中，光检测器组件206可以包括OPD 212，所述OPD包括使用适当的涂覆技术涂覆在TFT阵列背板202上的一个或多个有机层。例如，适当的涂覆技术可以包括旋涂、喷墨印刷、凹版印刷、浸渍涂敷和/或狭缝模具涂覆(slot diecoating)。
此外，在特定实施例中，OPD 212可以包括第一电极214和第二电极216。此外，在一个实施例中，OPD 212可以包括一个或多个材料，所述一个或多个材料在通过闪烁体层208将入射X射线辐射转换成光量子之后，在第一电极214和第二电极216之间产生带电载体。例如，OPD 212可包括至少一个施主材料，例如但不限于，铜酞菁(copper phtalocyanine，CuPc)、(6，6)苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)和/或低带隙聚合物。确切地说，在一个实施例中，可以选择具有LUMO(最低未占分子轨道，lowest unoccupied molecular orbital)水平在从约1.9电子伏特(eV)到约4.9eV范围内的以及HOMO(最高占据分子轨道，highestoccupied molecular orbital)水平在从约2.9eV到约7.0eV范围内的低带隙聚合物作为施主材料。此外，OPD 212还可以包括受体材料，例如但不限于，3，4，9，10-二萘嵌苯四羧基二苯并咪唑(PTCBI)、聚(2-甲氧基-5-(3’，7’二甲基辛氧基)1，4次苯基-次亚乙烯基(MDMO-PPV)、富勒烯衍生物和/或氟共聚物。在一个实施例中，电子施主和受体材料可以作为离散层沉积或者可以在OPD 212的制造期间混合在一起。
此外，在特定实施例中，OPD 212可以包括混合结构，所述混合结构可以包括有机组分，例如聚次苯基次亚乙烯基衍生物，以及无机纳米晶体材料，例如硒化镉(CdSe)或碲化锌(ZnTe)。此外，OPD 212还可以包括子层，例如电子阻挡层、孔阻挡层、电子传送层和/或孔传送层，以便在第一电极214与第二电极216之间产生并且传送带电载体。
此外，在一个实施例中，有源层中与TFT阵列背板202对应的每个像素可以存储在成像期间由OPD 212产生的电荷。此外，例如，通过可以附接到TFT阵列背板202外围区域的读出电子设备(未图示)可以传输每个像素中存储的电荷，以用于进一步处理和图像重建。
确切地说，在特定实施例中，可以通过光检测器组件206中的第一电极214和/或第二电极216控制从光检测器组件206到TFT阵列背板202的电荷流。此外，在一个实施例中，第一电极214可以被图案化或者选择性地沉积在2D TFT阵列背板202中的每个独立像素上。或者，第一电极214可以作为薄膜，通过物理蒸汽沉积、溅射或者其他任何适当的制造技术沉积在TFT阵列背板202上。在第一电极214配置成作为阳极操作的特定实施例中，第一电极214可以使用各种材料形成，例如，但不限于，铝(Al)、银(Ag)、金(Au)、铂(Pt)、诸如铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、氧化锌(ZO)等金属氧化物，以及/或者有机导体，例如，p掺杂共轭聚合物，例如聚(3，4-乙烯二氧噻吩)(poly(3，4-ethylenedioxythiophene))，也称为PEDOT。
此外，在特定实施例中，第二电极216可以制造在TFT阵列背板202上，例如，使用上文参考第一电极214所述的技术。此外，在示例性实施方案中，第二电极216可以对应于阴极。此外，在一个实施例中，第二电极216可以包括半透明导电层，所述半透明导电层具有适当的能级，以允许响应于入射X射线辐射高效提取OPD 212产生的电荷。确切地说，例如，第二电极216可以包括诸如金、银、ITO、IZO、铝锌氧化物(AZO)、氧化锡、氧化钛和/或其他任何适当的导电金属氧化物等材料。
此外，在一个实施例中，阻挡层218可以制造在第二电极216上，以保护OPD 212和/或下层TFT阵列背板202免于环境因素导致的退化。在一些实施例中，阻挡层218可以具有在约0.05微米至约50微米范围内的厚度。此外，阻挡层218可以包括一个或多个适当材料层，用于保护OPD 212免于受到周围环境中存在的以及/或者在上层闪烁体层208的制造和/或操作期间引入的湿气和氧气的损害。
确切地说，在一个实施例中，阻挡层218可以包括适用于将湿气和氧远离检测器200下层的至少一个无机材料。例如，无机材料可以包括氧化硅、氮化硅、金属氧化物和/或金属氮化物，其中所述金属是铟、锡、锌、钛和铝中的一个。因此，在一个实施例中，阻挡层218中的无机材料可以包括氧化锡、氧化硅、氮化硅和/或氧化铝。在另一个实施例中，阻挡层218可以包括铟锌氧化物、氮氧化硅、氮化铝、氮氧化铝、氧化锌、氧化铟、氧化锡、镉锡氧化物、氧化镉和/或氧化镁。
此外，在特定实施例中，阻挡层218可以除了无机材料之外，还包括有机材料。例如，有机材料可以包括聚对二甲苯基、硅氧烷、二甲苯、烯烃、苯乙烯、有机硅烷、有机硅氮烷和/或有机硅氧烷。此外，在特定实施例中，阻挡层218可以包括两个或更多个有机和/或无机层，用于保护下层OPD 212和/或TFT阵列背板202。在此类实施例中，可以选择阻挡层218中的每个独立层的厚度来优化各个层的性能，同时最大化阻挡层218的粘附性和柔性。例如，可以选择每个独立层的厚度和材料来允许将闪烁体层208产生的至少约85％的可见光传输到OPD 212。
如上所述，闪烁体层208可以配置成将入射X射线辐射转换成光量子。因此，可以使用能够将X射线辐射转换成可见光的磷光体材料，在阻挡层218之上方制造闪烁体层208。与闪烁体层208对应的适当材料的特定实例包括碘化铯(CsI)、添加铊的CsI(CsI(Tl))和/或铽活化的硫氧化钆(GOS)。在特定实施例中，闪烁体层208可以采用屏蔽或薄膜的形式提供，其中闪烁体材料分散到聚合物膜中。此外，在一个实施例中，闪烁体层207可以通过压敏粘合剂(未图示)附接到第二电极216。
通常，可期望检测器200具有高退火温度耐性、高尺寸稳定性和低热膨胀系数(CTE)，以便当检测器200承受不同温度时，最小化薄玻璃基底204的弯曲。因此，在特定实施例中，薄玻璃基底204可以粘结到柔性基底220，例如具有预期柔性、尺寸稳定性和/或CTE的塑料基底。确切地说，薄玻璃基底204可以使用粘合层222粘结到柔性基底220，以提高检测器200的稳定性和耐用性。在特定实施例中，柔性基底220可以在涂覆粘合层222之前进行热稳定，以最小化由于薄玻璃基底204和柔性基底220的材料性质不匹配而引起的翘曲。
在一个实施例中，例如，柔性基底220可以包括聚对苯二甲酸乙酯(PET)、聚乙烯乙二醇酯(polyethylene naphthalate，PEN)、聚酰亚胺、聚芳醚酮(PEEK)和/或聚碳酸酯。此外，在特定实施例中，柔性基底220的面对粘合层222的第一表面可以经表面处理或涂覆，以改进与粘合层222的粘附性。此外，柔性基底220的第一表面还可以包括阻挡涂层(未图示)，以防止湿气进入可能导致粘合层222过早分层和/或退化。在特定实施例中，柔性基底220的与第一表面相对并且背对TFT阵列背板202和光检测器组件206的第二表面可以包括一个或多个防刮硬涂层(未图示)，以防止在制造过程期间和/或后续使用期间机械接触或偶发的溶剂接触造成损坏。此外，第二表面还可以包括湿气阻挡涂层(未图示)，以防止由湿气引发的对柔性基底220、粘合层222和/或检测器200的其他部件的损坏。
此外，在特定实施例中，粘合层222可以包括永久或临时粘合剂，以适当地将柔性基底220粘合到薄玻璃基底204，以使薄玻璃基底204能够承受制造过程中不同温度下的不同步骤。例如，可以选择能够经受地约150℃温度下制造光检测器组件206而不导致柔性基底220与薄玻璃基底204之间过早分离的永久粘合剂来涂覆薄玻璃基底204。例如，所述永久粘合剂可以包括丙烯酸、环氧树脂和/或硅酮材料。
或者，在特定实施例中，可以使用基于热释放、冷释放或机械释放操作的临时粘合剂作为粘合层222，以适当地将柔性基底220粘附到薄玻璃基底204。例如，临时粘合剂可包括日东电工公司(Nitto Denko Company)销售的
Figure GDA0001350636280000111
粘合带。在一个实施例中，临时粘合剂可部分固化，以提供预期的粘结强度，以在需要时机械释放柔性基底220。
此外，在特定实施例中，粘合层222可以采用板或涂层形式涂覆到薄玻璃基底204和/或柔性基底220上。例如，粘合层222的板可以在一开始就涂覆或者层压到柔性基底220上，然后将玻璃基底204与TFT阵列背板202层压在一起。在一个示例中，可以使用多种涂覆方法将粘合层222涂覆到柔性基底220上，例如丝网印刷、刮板涂覆和/或挤出。此外，在特定实施例中，可以采用热和/或紫外线(UV)固化来活化粘合层222，然后粘结柔性基底220和/或薄玻璃基底204的不同表面。
一旦已经沉积并且经过适当封装TFT阵列背板202、光检测器组件206、闪烁体层208和柔性基底220以防暴露于环境因素中，就可以将读出电子设备粘结到TFT阵列背板202的一个或多个边缘，以形成检测器200。此外，检测器200可以装配到预期的产品外壳中，例如电荷耦合装置、便携式成像系统和/或放射线照相成像系统。
因此，根据本发明的特定方面，柔性检测器200可以使用本方法制成，以减轻柔性检测器传统制造的已知缺点。确切地说，在本方法的特定实施例中，可以通过在具有常规厚度(约0.5-1.0mm)的玻璃基底204上执行高温TFT沉积(约200℃)来制造柔性检测器200。之后，可以使玻璃基底204变薄。此外，光检测器组件206中的一个或多个层可以在较低温度(约150℃)下沉积到薄玻璃基底204上方，以产生柔性但耐用的检测器200。下文将参考图3-4详细描述用于制造柔性检测器200的可以有利地改进检测器性能的增强方法的特定示例性实施例。
图3说明示意性流程图300，其中示出了用于制造柔性有机X射线检测器的示例性方法。此外，在图3中，所述示例性方法图示成逻辑流程图中的一系列方框，用于说明在所述示例性方法中执行的功能。用于描述所述示例性方法的顺序并不意图构成限制，并且可以以任何顺序组合任意数量的所述方框，以实现本说明书中所公开的示例性方法，或者等效的替代方法。此外，特定方框可以从所述示例性方法中删除，或者增加具有额外功能的额外方框，而不脱离本说明书中所述主题的精神和范围。出于讨论目的，所述示例性方法将参考图1-2中的元件进行描述。
在柔性塑料基底上制造有机光检测器的传统方法会导致在TFT处理期间由于柔性塑料基底的CTE相对较高，而产生显著的由CTE诱发的应变不匹配。确切地说，所述由CTE诱发的应变不匹配可能导致显著变形，进而可能引起处理错误、光刻对准错误和/或线和层缺陷。或者，在厚度约0.5mm到约1.1mm的玻璃基底上制造TFT阵列会导致重量增大，同时还会限制X射线检测器的柔性。
本方法的实施例会减轻用于制造柔性有机X射线检测器的传统方法的这些和其他缺陷。所述方法从在玻璃基底306上制造TFT阵列304的步骤302开始。确切地说，例如，可以使用化学蒸汽沉积、物理蒸汽沉积、光刻法和/或其他半导体装置工艺步骤将TFT阵列304设置在具有约0.5mm到约1.1mm的常规厚度的玻璃基底306上。通常，TFT制造包括在大于200℃的温度下执行的制程步骤。因此，TFT阵列304可以最优地制造于在高温TFT制造过程中表现出高尺寸稳定性和平坦度的基底上。因此，在一个实施例中，TFT阵列304可以在一开始就设置在较厚的玻璃基底306上，以允许检测器在高温TFT制造过程中具有较大的稳定性。
在玻璃基底306上制造TFT阵列304之后，在步骤308中，可将玻璃基底306变薄到例如从约0.05到约0.2mm的范围内的厚度。确切地说，可以使用化学试剂和/或机械装置使玻璃基底306变薄，以产生变薄的玻璃基底310。在特定实施例中，使用例如化学试剂将玻璃基底306变薄需要使用氢氟酸化学蚀刻玻璃基底306。此外，使用化学装置使玻璃基底306变薄包括研磨或抛光玻璃基底306，直到达到预期的厚度。确切地说，在一个实施例中，可以使玻璃基底306变薄到预期厚度，从而减轻整体检测器的重量，同时提供预期的曲率半径和稳定性。但是，在特定实施例中，本方法还可以允许使用真空吸盘来压平所述检测器，以用于采用平检测器的装置中。
此外，在步骤312中，制造在薄玻璃基底310上的TFT阵列304可以通过粘合剂316粘附到柔性基底314。确切地说，薄玻璃基底310可以粘附到柔性基底314，以提高检测器的稳定性和耐用性。例如，在一个实施例中，柔性基底314可以包括PET、PEN、聚酰亚胺、PEEK和/或聚碳酸酯材料。此外，粘合剂316可以包括可用于适当地将柔性基底314粘结到薄玻璃基底310的永久或临时粘合剂，以经受TFT制造过程中的不同步骤和不同退火温度。因此，在特定实施例中，永久粘合剂316例如可以包括丙烯酸、环氧树脂和/或硅酮材料。此外，临时粘合剂316例如可以包括
Figure GDA0001350636280000141
粘合带。为最小化由于薄玻璃基底310和柔性基底314的材料性质不匹配引起的翘曲，在特定实施例中，柔性基底314可以在进行热稳定后再涂覆粘合剂316。
之后，在一个实施例中，粘合剂316可以使用诸如丝网印刷、刮板涂覆和/或挤出等涂覆方法，以板或涂层形式涂覆在薄玻璃基底310和/或柔性基底314上。此外，在特定实施例中，薄玻璃基底310和/或柔性基底314的一个或多个粘结表面可以进行表面处理，以帮助粘结。此外，粘合剂316例如还可以通过热和/或UV固化进行活化，以帮助粘结不同表面。此外，在特定实施例中，柔性基底314的面对粘合层316的第一表面可以进行表面处理或涂覆，以改进与永久或临时粘合剂316之间的粘附性。此外，阻挡涂层(未图示)还可以涂覆到第一表面，以防止湿气进入可能导致粘合剂316和/或薄玻璃基底310的过早脱层和/或退化。
此外，在特定实施例中，防刮涂层可以涂覆到柔性基底314的与第一表面相对并且背离TFT阵列304的第二表面。确切地说，可以涂覆防刮涂层来防止检测器在制造过程中和/或在检测器的后续使用中由于机械接触或溶剂接触而损坏。此外，第二表面还可以包括湿气阻挡涂层，以防止柔性基底314、粘合剂316或检测器的其他部件遭受由湿气诱发的损坏。
在一个实施例中，将柔性基底314粘结到包括TFT阵列304的薄玻璃基底310可为薄玻璃基底310提供机械支撑，并且因此防止检测器的暴露侧在后续OPD制程步骤中受到损坏。此外，柔性基底314的使用可维持检测器的柔性，从而无需在制造检测器之后将柔性基底314脱胶。此外，在OPD过程步骤中可以通过例如使用真空吸盘固定检测器来继续维持柔性检测器的平直性。但是，在特定实施例中，当检测器310装配到特定产品外壳中时，可以通过使用临时粘合剂316将柔性基底314脱胶。
此外，在步骤318中，可以将OPD 320设置在TFT阵列304上。此外，多个其他层(图3中未图示)可以沉积在TFT阵列304上，例如第一电极、吸收层、第二电极、阻挡层和/或其他任何预期层，如参考图2中的光检测器206描述的层。
在OPD制造之后，步骤322可以将闪烁体层324设置在与OPD320对应的一个或多个层上，从而得到柔性有机检测器326。如上所述，闪烁体层324可以配置成将入射X射线辐射转换成光量子。确切地说，闪烁体层324可以包括能够将X射线辐射转换成可见光的磷光体材料。与闪烁体层324对应的适当材料的特定实例包括CsI、CsI(Tl)和/或铽活化的GOS。在特定实施例中，闪烁体层324可以采用屏蔽或薄膜的形式提供，其中闪烁体材料分散到聚合物膜中。或者，闪烁体层324可以通过压敏粘合剂附接到OPD 320，以使闪烁体层324定位在邻近检测器326中的OPD层320处。
将闪烁体层324定位在邻近OPD层320处可防止不良的光散射，从而可以更高效地提取电信号并且实现更高的检测效率。尽管图3中将检测器326图示成弧形检测器，但在其他实施例中，可以使用例如真空吸盘将检测器326压平，并且装配到预期的产品外壳中。确切地说，柔性有机检测器326可以可操作地连接到电荷耦合装置、便携式成像系统和/或放射线照相成像系统，以帮助对象的预期ROI的成像。
此外，图4说明示意性流程图400，其中示出了用于制造柔性有机检测器的另一个示例性方法。应注意，图4中所示方法的一个或多个步骤可以采用参考图3所述的相同方式实现。但是，本方法中所述的用于制造检测器的多个层的顺序与参考图3所述的制造方法不同。
本发明的一个实施例从在玻璃基底406上制造TFT阵列404的步骤402开始，，如参考图3中的步骤302所述。此外，在步骤408中，一个或多个OPD层410可以设置在TFT阵列404上，如参考图3中的步骤318所述。之后，在步骤412中，可以使玻璃基底406变薄，如参考图3中的步骤308所述，以产生薄玻璃基底414。确切地说，在一个实施例中，可以使用化学方法使玻璃基底406变薄，例如，通过使用氢氟酸的化学蚀刻，以防止损坏并维持TFT阵列404以及设置在其上的OPD层410的尺寸稳定性，从而形成薄玻璃基底414。
此外，在步骤416中，OPD层410以及设置在薄玻璃基底414上的TFT阵列404可以通过粘合剂420粘结到柔性基底418，如参考图3中的步骤312所述。此外，在步骤422中，可以将闪烁体层424设置在OPD层410上，如参考图3中的步骤322所述，以形成柔性有机检测器426。如上所述，柔性有机检测器426可以用作弧形检测器，或者可以在需要使用平直检测器时加以扁平化。此外，在特定实施例中，检测器426可以包括读出电子电路(未图示)，所述读出电子电路附接到TFT阵列404的一个或多个边缘，以允许测量和/或数字化检测器从目标物体采集的图像数据。
确切地说，本说明书中所述的数字X射线检测器及相应制造方法的实施例提供一种柔性但坚固的检测器，所述检测器可贴合具有预期形状和/或尺寸的目标物体，以实现对目标物体的内部结构进行成像。例如，柔性检测器可用于采集与患者、行李、管道、机身、飞机机架和/或目标物体的其他难以接近区域对应的投影数据。
此外，使用这些实施例可以产生柔性数字X射线检测器，因为它们可以将具有例如尺寸稳定性、平直性和/或高退火温度(＞200℃)承受能力等要求的TFT制造过程与严格性较低的OPD过程最佳地组合起来。此外，在TFT制造之后使玻璃基底变薄并且通过粘合剂将变薄的玻璃基底粘结到柔性塑料基底可减轻重量并且为检测器提供预期的柔性和耐用性。确切地说，粘结柔性基底可增强薄玻璃基底的机械稳定性，从而有助于在制造和/或后续操作期间，防止所获得的检测器模块受到损坏并且/或者提供更高效的机械处理。此外，将之后设置的OPD层定位在邻近闪烁体层处可防止光散射，从而提高所获得的柔性检测器的检测效率。
可认识到，尽管本系统和方法的多个实施例的具体特征可以仅在特定附图而未在其他附图中图示和/或仅相对于特定附图而未不相对于其他附图进行描述，但是，这仅仅是为了便于说明。应了解，所描述的特征、结构和/或特性可以在多个实施例中以任何适当方式进行互换地组合和/或使用，例如，以构成额外的组件和技术。
尽管本说明书中仅说明并描绘了本发明的某些特征，但所属领域的技术人员可对本发明进行多种修改和变化。因此，应理解随附权利要求书旨在涵盖在本发明真实精神内的所有这类修改和变化。

Claims (22)

1.一种具有分层结构的柔性有机X射线检测器，包括：
柔性基底；
薄玻璃基底，所述薄玻璃基底可操作地连接到所述柔性基底；
薄膜晶体管阵列，所述薄膜晶体管阵列设置在所述薄玻璃基底上；
有机光电二极管，所述有机光电二极管包括设置在所述薄膜晶体管阵列上的一个或多个层；以及
闪烁体层，所述闪烁体层设置在所述有机光电二极管上。
2.根据权利要求1所述的有机X射线检测器，其中所述薄玻璃基底的厚度在从约0.05毫米到约0.2毫米的范围内。
3.根据权利要求1所述的有机X射线检测器，其中所述柔性基底包括聚合物。
4.根据权利要求3所述的有机X射线检测器，其中所述柔性基底包括聚对苯二甲酸乙酯、聚乙烯乙二醇酯（polyethylene naphthalate）、聚酰亚胺、聚芳醚酮、聚碳酸酯和/或它们的组合。
5.根据权利要求3所述的有机X射线检测器，其中所述柔性基底的厚度在从约0.01毫米到约10毫米的范围内。
6.根据权利要求1所述的有机X射线检测器，其中所述薄玻璃基底可操作地通过粘合层连接到所述柔性基底。
7.根据权利要求6所述的有机X射线检测器，其中所述粘合层包括永久粘合剂、临时粘合剂或者它们的组合。
8.根据权利要求6所述的有机X射线检测器，其中所述粘合层包括丙烯酸材料、环氧树脂材料、硅酮材料或者它们的组合。
9.根据权利要求6所述的有机X射线检测器，其中所述粘合层的厚度在从约2微米到约50微米的范围内。
10.根据权利要求1所述的有机X射线检测器，其中与所述有机光电二极管对应的一个或多个层包括设置在所述薄膜晶体管阵列背板上的第一电极和第二电极。
11.根据权利要求1所述的有机X射线检测器，其中所述柔性基底包括：第一表面，所述第一表面可操作地连接到所述薄玻璃基底并且该第一表面包括阻挡涂层，用于阻止湿气进入到所述有机X射线检测器中；第二表面，所述第二表面定位在所述第一表面的相对侧上，并且包括防刮涂层和阻挡层或者它们的组合中的一者或多者。
12.根据权利要求11所述的有机X射线检测器，其中所述阻挡层的厚度在从约0.05微米到约50微米的范围内。
13.根据权利要求1所述的有机X射线检测器，其中所述检测器是可贴合到具有预期形状、预期尺寸或者它们的组合的目标物体的柔性检测器。
14.一种用于制造具有分层结构的有机X射线检测器的方法，所述方法包括：
在玻璃基底上制造薄膜晶体管阵列；
使所述玻璃基底变薄；
将所述薄玻璃基底粘结到柔性基底；
设置有机光电二极管，所述有机光电二极管包括设置在所述薄膜晶体管阵列上的一个或多个层；以及
将闪烁体层设置在所述有机光电二极管上。
15.根据权利要求14所述的方法，其中使所述玻璃基底变薄包括应用化学装置、机械装置或者它们的组合，以使其上设有所述薄膜晶体管阵列的所述玻璃基底变薄。
16.根据权利要求14所述的方法，其中将设置在所述薄玻璃基底上的所述薄膜晶体管阵列粘结到所述柔性基底包括将永久粘合剂、临时粘合剂或者它们的组合涂覆到与所述薄玻璃基底、所述薄膜晶体管阵列或者它们的组合对应的一个或多个表面。
17.根据权利要求14所述的方法，进一步包括使用热量稳定所述柔性基底，然后将设置在所述薄玻璃基底上的所述薄膜晶体管阵列粘结到所述柔性基底。
18.根据权利要求14所述的方法，进一步包括可操作地将所述有机X射线检测器连接到X射线投影成像系统、X射线衍射系统、显微镜、数字相机和电荷耦合装置中的一者或多者。
19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括从所述薄玻璃基底去除所述柔性基底，然后封装所述有机X射线检测器。
20.一种用于制造具有分层结构的有机X射线检测器的方法，所述方法包括：
在玻璃基底上设置薄膜晶体管阵列；
设置有机光电二极管，所述有机光电二极管包括所述薄膜晶体管阵列上的一个或多个层；
使其上设有所述薄膜晶体管阵列和所述有机光电二极管的所述玻璃基底变薄；
将所述薄玻璃基底粘结到塑料基底；以及
将闪烁体层设置在所述有机光电二极管上。
21.一种用于对象成像的成像系统，所述成像系统包括：
有机X射线检测器，所述有机X射线检测器配置成从所述对象中的对象体积中采集成像数据，其中所述有机X射线检测器包括：
柔性基底；
薄玻璃基底，所述薄玻璃基底可操作地连接到所述柔性基底；
薄膜晶体管阵列，所述薄膜晶体管阵列设置在所述薄玻璃基底上；
有机光电二极管，所述有机光电二极管包括设置在所述薄膜晶体管阵列上的一个或多个层；
闪烁体层，所述闪烁体层设置在所述有机光电二极管上；以及
处理子系统，所述处理子系统配置成基于所采集的成像数据重建所述对象的图像。
22.根据权利要求21 所述的成像系统，其中所述成像系统是X射线投影成像系统、X射线衍射系统、显微镜、数字相机、电荷耦合装置或者它们的组合。
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