JP2017529520A - 周囲を囲む金属バリアを有している基板上に支持されたx線検出器 - Google Patents

周囲を囲む金属バリアを有している基板上に支持されたx線検出器 Download PDF

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Abstract

X線検出器アセンブリが、下面および上面を有するポリマー基板と、基板の上面に配置されたX線検出器とを含む。X線検出器は、基板上に配置された薄膜トランジスタアレイと、薄膜トランジスタアレイ上に配置された有機フォトダイオードと、有機フォトダイオード上に配置されたシンチレータとを含む。金属バリアが、シンチレータの上面を実質的に覆い、シンチレータ、有機フォトダイオード、および薄膜トランジスタアレイの周囲を延びている縁を実質的に覆い、基板の下面を実質的に覆って広がる。【選択図】図1

Description

本開示は、広くには、X線検出器に関し、より詳しくは、周囲を囲む金属バリアを有している基板上に支持されたX線検出器に関する。
X線放射検出器は、例えば基板上に配置されることが多い放射線検出器などの電子的または光学的に活性な部分を含む。剛直な電気光学デバイスが好まれ、あるいは許容されうる用途においては、一般に、ガラスまたはケイ素が基板として使用される。可撓な電気光学デバイスが所望される用途においては、ポリマー薄膜が、基板の役目を果たすことができる。しかしながら、水分および酸素が、そのようなポリマー薄膜基板を通って急速に拡散することにより、基板上に配置された電気光学デバイスの性能に劣化が生じ、完全に機能しなくなることもある。加えて、ポリマー基板は、電気光学デバイスの加工において用いられる化学品の攻撃も被る。
Schaepkensらへと発行された米国特許第8,236,424号が、少なくとも1つのベースと、ベースの少なくとも1つの表面に配置された多層コーティング面とを有する電気光学デバイスを開示している。少なくとも1つのベースは、光学的または電子的に活性な部分あるいは可撓ポリマー材料のいずれかを含むことができる。一群の多層コーティングは、少なくとも1つの有機層と、少なくとも1つの無機層とを含む。ベースおよび一群の多層コーティングは、スペクトルの可視部分の光を透過させる。無機層は、ケイ素、金属酸化物、金属チッ化物、およびこれらの組み合わせのうちの少なくとも1つを含むことができ、約20ナノメートル〜約200ナノメートルの厚さを有することができる。一群の多層コーティングは、水分および酸素に対する障壁をもたらし、耐化学性をもたらす。また、一群の多層コーティングは、物理的に可撓であり、ベースのガラス転移温度まで熱的に安定である。
さらなるX線検出器、より詳しくは周囲を囲む金属バリアを有している基板上に支持された有機X線検出器について、ニーズが存在する。
米国特許出願公開第2012/219114号明細書
本開示の一態様においては、X線検出器アセンブリが、下面および上面を有するポリマー基板と、基板の上面に配置されたX線検出器とを含む。X線検出器は、基板上に配置された薄膜トランジスタアレイと、薄膜トランジスタアレイ上に配置された有機フォトダイオードと、有機フォトダイオード上に配置されたシンチレータとを含む。金属バリアが、シンチレータの上面を実質的に覆い、シンチレータ、有機フォトダイオード、および薄膜トランジスタアレイの周囲を延びている縁を実質的に覆い、基板の下面を実質的に覆って広がる。
本開示の別の態様においては、X線システムが、上述のX線検出器アセンブリと、X線源と、X線源およびX線検出器を制御するように機能することができるコントローラとを含む。
本開示の別の態様においては、X線検出器アセンブリを製作するための方法が、下面および上面を有しているポリマー基板を用意するステップと、基板の上面に配置され、薄膜トランジスタアレイと、有機フォトダイオードと、シンチレータとを備えているX線検出器を設けるステップと、シンチレータの上面を実質的に覆い、シンチレータ、有機フォトダイオード、および薄膜トランジスタアレイの周囲を延びている縁を実質的に覆い、基板の下面を実質的に覆って広がる酸素および水分に対する障壁をもたらす金属バリアを設けるステップとを含む。
本開示の以上の特徴、態様、および利点、ならびに他の特徴、態様、および利点が、本開示の種々の態様の以下の詳細な説明を添付の図面と併せて検討することで、明らかになるであろう。
本開示のいくつかの態様によるX線検出器アセンブリの一実施形態の断面図である。 本開示のいくつかの態様によるX線検出器アセンブリの他の実施形態の断面図である。 本開示のいくつかの態様によるX線検出器アセンブリの他の実施形態の断面図である。 本開示のいくつかの態様によるX線検出器アセンブリの他の実施形態の断面図である。 本開示のいくつかの態様によるX線検出器システムの一実施形態のブロック図である。 本開示のいくつかの態様によるX線検出器システムの別の実施形態のブロック図である。 本開示のいくつかの態様によるX線検出器システムの別の実施形態のブロック図である。 種々の厚さのアルミニウムのX線透過のX線エネルギに対するグラフである。 本開示のいくつかの態様による有機X線検出器を形成するための方法の一実施形態のフロー図である。
以下でさらに詳しく説明されるとおり、本開示は、X線検出器の信頼性を改善することができる周囲を囲む金属バリア層を採用するX線検出器に関する。例えば、金属バリア層は、X線検出器の構成要素および支持基板を保護するために酸素および水分に対するシールまたは障壁を形成することができる。そのような技術は、ポリマーまたはプラスチック基板を有する物理的に可撓なX線検出器において望ましいかもしれない。金属バリアは、例えば実質的に1つ以上の元素金属を含む中実な金属被膜または金属箔であってよく、酸化物を実質的に含まなくてよい。
以下に示される各々の実施形態は、本開示の特定の態様の説明を容易にするが、本開示の技術的範囲を限定するものとして解釈されてはならない。また、本明細書および特許請求の範囲の至る所において使用される近似の表現は、それが関与する基本機能に変化をもたらすことなく変動することが許されうる量的表現を修飾するために適用することができる。したがって、「約」などの1つ以上の用語で修飾された値は、明記された厳密な値に限定されるものではない。いくつかの例において、近似の表現は、その値を測定する計器の精度に対応することができる。種々の実施形態の構成要素を紹介するとき、冠詞「1つの(a)」、「1つの(an)」、「the(この)」、および「前記(said)」は、その構成要素が1つ以上存在することを意味するように意図される。用語「備える(comprising)」、「含む(including)」、および「有する(having)」は、包含であるように意図され、そこに挙げられた構成要素以外のさらなる構成要素が存在してもよいことを意味する。本明細書において使用されるとき、「してもよい」および「であってよい」という用語は、一式の状況における発生、あるいは特定の特性、特徴、または機能の所持の可能性を示し、さらには/もしくは適格とされた動詞に関連する能力、性能、もしくは可能性のうちの1つ以上を表現することによって別の動詞を適格とする。したがって、「してもよい」および「であってよい」は、修飾される用語が、示される能力、機能、または使用について明らかに妥当、可能、または適切であることを示しつつ、状況によっては、修飾される用語が場合によっては妥当、可能、または適切でない可能性も考慮する。動作パラメータのいずれの例も、開示される実施形態について他のパラメータを除外するものではない。本明細書においていずれかの特定の実施形態に関して説明され、例示され、あるいは他のかたちで開示される構成要素、態様、特徴、構成、配置、使用、などは、本明細書に開示される任意の他の実施形態にも同様に適用可能である。
図1が、本開示のいくつかの態様によるX線検出器アセンブリ100の一実施形態を示している。この例示の実施形態において、X線検出器アセンブリ100は、X線検出器を実質的に囲む金属バリアを採用することができる。例えば、X線検出器アセンブリ100は、プラスチックまたはポリマー基板110と、例えばポリマー基板上に配置されたTFT(薄膜トランジスタ)アレイ130を有するX線検出器120と、TFTアレイ上に配置された有機フォトダイオード140と、有機フォトダイオード上に配置されたシンチレータ150と、ポリマー基板110上に支持されたX線検出器120の周囲に配置された金属被膜などの金属材料またはバリア170とを備えることができる。
ポリマー基板110は、下面112と、上面114と、周囲を延びている縁116とを含むことができる。TFTアレイ130を、ポリマー基板の上面に配置することができる。TFTアレイ130は、周囲を延びている縁136を含むことができ、有機フォトダイオード140は、周囲を延びている縁146を含むことができ、シンチレータ150は、周囲を延びている縁156を含むことができる。
金属バリア170は、シンチレータ150の上面152および周囲を延びている縁156、有機フォトダイオード140の周囲を延びている縁146、TFTアレイ130の周囲を延びている縁136、ならびに下面112を実質的に覆って広がることができる。例えば、金属バリアは、基板上に支持されたX線検出器を完全に取り囲んで配置された連続的なワンピースまたは一枚岩の金属バリアであってよい。
絶縁層160が、金属バリア170の内面172とX線検出器120との間に広がることができる。この例示の実施形態において、絶縁層160は、金属バリア170の内面172と、シンチレータ150の上面152および周囲を延びている縁156、有機フォトダイオード140の周囲を延びている縁146、ならびにTFTアレイ130の周囲を延びている縁136との間に挟まれてよい。絶縁層は、金属バリア170をX線検出器の構成要素から電気的に絶縁することができる。反射層158を、シンチレータ150と絶縁層160との間に配置することができる。反射層の下面は、光をフォトディテクタへと下方に反射させてフォトディテクタによる光の吸収を増加させる役に立つ。
TFTアレイ、有機フォトダイオード、およびシンチレータの周囲を延びている縁が互いに整列していないX線検出器において、金属バリアおよび/または絶縁層が、TFTアレイ、TFTアレイ、有機フォトダイオード、および/またはシンチレータの下面および/または上面の周辺部分を覆って延びてよいことを、理解できるであろう。例えば、図1に示されるように、プラスチック基板110は、TFTアレイ130の周囲を延びている縁を過ぎて広がる周辺上縁部分118を含むことができる。金属バリア170は、ポリマー基板110の周辺上縁部分118を覆って広がることができる。
上述のように、金属バリア170は、X線検出器120およびポリマー基板110を実質的に取り囲んで広がるシールをもたらすことができる。この例示の実施形態において、金属バリア170は、X線検出器120およびポリマー基板110の周囲に完全かつ連続的に広がることができる。金属バリア170は、X線検出器およびポリマー基板の水分、酸素、および/または他の気体への暴露を防止する障壁として機能するX線検出器120およびポリマー基板110の周囲のおおむね密封または気密のシールまたは閉鎖をもたらすことができる。また、金属バリア170は、X線検出器およびポリマー基板の化学的な攻撃に対する障壁としても機能することができる。金属バリアまたは被膜を適用するための適切な方法として、これらに限られるわけではないが、物理蒸着(PVD)、熱蒸発、スパッタリング、電子ビーム、などを挙げることができる。
図2が、本開示のいくつかの態様によるX線検出器アセンブリ200の別の実施形態を示している。この例示の実施形態において、X線検出器アセンブリ200は、X線検出器を実質的に囲む金属バリアを採用することができる。例えば、X線検出器アセンブリ200は、プラスチックまたはポリマー基板210と、例えばポリマー基板上に配置されたTFT(薄膜トランジスタ)アレイ230を有するX線検出器220と、TFTアレイ上に配置された有機フォトダイオード240と、有機フォトダイオード上に配置されたシンチレータ250と、ポリマー基板210上に支持されたX線検出器220の周囲に配置された金属被膜などの金属材料またはバリア280および290とを備えることができる。後述されるように、金属バリア280を、X線検出器を覆って配置することができ、金属バリア290を、ポリマー基板を覆って配置することができる。
ポリマー基板210は、下面212と、上面214と、周囲を延びている縁216とを含むことができる。TFTアレイ230を、ポリマー基板の上面に配置することができる。TFTアレイ230は、周囲を延びている縁236を含むことができ、有機フォトダイオード240は、周囲を延びている縁246を含むことができ、シンチレータ250は、周囲を延びている縁256を含むことができる。
金属バリア280は、シンチレータ250の上面252および周囲を延びている縁256、有機フォトダイオード240の周囲を延びている縁246、ならびにTFTアレイ230の周囲を延びている縁236を実質的に覆って広がることができる。金属バリア290は、基板210の下面212を実質的に覆って広がることができる。
絶縁層260が、金属バリア280の内面282とX線検出器220との間に広がることができる。この例示の実施形態において、絶縁層260は、金属バリア280の内面282と、シンチレータ250の上面252および周囲を延びている縁256、有機フォトダイオード240の周囲を延びている縁246、ならびにTFTアレイ230の周囲を延びている縁236との間に挟まれてよい。絶縁層は、金属バリア280をX線検出器の構成要素から電気的に絶縁することができる。反射層258を、シンチレータ250と絶縁層260との間に配置することができる。反射層の下面は、光をフォトディテクタへと下方に反射させてフォトディテクタによる光の吸収を増加させる役に立つ。
TFTアレイ、有機フォトダイオード、およびシンチレータの周囲を延びている縁が互いに整列していないX線検出器において、金属バリアおよび/または絶縁層が、TFTアレイ、TFTアレイ、有機フォトダイオード、および/またはシンチレータの下面および/または上面の周辺部分を覆って延びてよいことを、理解できるであろう。図2に示されるように、ポリマー基板210は、TFTアレイ230の周囲を延びている縁を過ぎて広がる周辺部分を含むことができる。金属バリア280は、ポリマー基板210の周辺上縁部分218を覆って広がることができる。例えば、この例示の実施形態において、ポリマー基板の周辺縁部分は、金属バリア280および290の周辺縁部分の間に挟まれてよい。
金属バリア280および290は、X線検出器220およびポリマー基板210を実質的に取り囲んで広がるシールをもたらすことができる。この例示の実施形態において、金属バリア280は、X線検出器220の上面および側面を完全かつ連続的に覆って広がることができる。金属バリア290は、ポリマー基板210の下面を実質的に覆って広がることができる。金属バリア280および290は、X線検出器およびポリマー基板の水分、酸素、および/または他の気体への暴露を防止する障壁として機能するX線検出器220ならびにポリマー基板210の上面および下面の周囲のおおむね密封または気密のシールまたは閉鎖をもたらすことができる。また、金属バリア280および290は、X線検出器およびポリマー基板の化学的な攻撃に対する障壁としても機能することができる。金属バリアまたは被膜を適用するための適切な方法として、これらに限られるわけではないが、物理蒸着(PVD)、熱蒸発、スパッタリング、電子ビーム、などを挙げることができる。
図3が、本開示のいくつかの態様によるX線検出器アセンブリ300の別の実施形態を示している。この例示の実施形態において、X線検出器システム300は、X線検出器を実質的に囲む金属バリアを採用することができる。例えば、X線検出器アセンブリ300は、プラスチックまたはポリマー基板310と、例えばポリマー基板上に配置されたTFT(薄膜トランジスタ)アレイ330を有するX線検出器320と、TFTアレイ上に配置された有機フォトダイオード340と、有機フォトダイオード上に配置されたシンチレータ350と、ポリマー基板310上に支持されたX線検出器320を実質的に取り囲んで配置された接着剤で裏打ちされた金属箔380および390などの金属材料またはバリアとを備えることができる。例えば、接着剤で裏打ちされた金属箔380および390は、片面に接着層384および394がそれぞれ添えられた金属箔382および392を含むことができる。
この例示の実施形態において、プラスチック基板310は、下面312と、上面314と、周囲を延びている縁316とを含むことができる。TFTアレイ330を、プラスチック基板の上面に配置することができる。TFTアレイ330は、周囲を延びている縁336を含むことができ、有機フォトダイオード340は、周囲を延びている縁346を含むことができ、シンチレータ350は、周囲を延びている縁356を含むことができる。接着剤で裏打ちされた箔は、ロールに配置されてよく、ロールから取り出し可能であってよい。あるいは、接着剤で裏打ちされた箔は、剥がすことができるように添えられた剥離シート(図示せず)を有するシートの形態で配置されてよく、剥離シートが、剥離シートが除去されるまで接着層を保護することができる。さらに他の実施形態においては、接着剤のスプレーを、箔の表面へと適用することができる。接着層は、金属箔をX線検出器の構成要素から電気的に絶縁するように金属箔とX線検出器との間を広がる絶縁層として機能することができる。反射層358を、シンチレータ350と接着層384との間に配置することができる。反射層の下面は、光をフォトディテクタへと下方に反射させてフォトディテクタによる光の吸収を増加させる役に立つ。
図3に示されるこの例示の実施形態において、接着剤で裏打ちされた箔380は、シンチレータ350の上面352を実質的に覆うように垂れ掛けられてシンチレータ350の上面352に付着し、X線検出器320の周囲を延びている側面を実質的に覆うように垂れ掛けられ、あるいはX線検出器320の周囲を延びている側面に沿うことができる。接着剤で裏打ちされた箔390を、基板310の下面312を実質的に覆うように付着させることができる。接着剤で裏打ちされた箔380の周辺部分388は、X線検出器の周囲を延びている側縁および基板の周囲を延びている側縁よりも外へと延びてよく、接着剤で裏打ちされた箔390の周辺部分398は、基板の周囲を延びている側縁よりも外へと延びてよい。箔380の周辺部分388を、箔390の周辺部分398へと接着剤で付着させることができる。
他の実施形態においては、接着剤で裏打ちされた金属箔を1枚だけ使用して、X線検出器アセンブリを実質的に覆うことができる。例えば、ただ1枚の接着剤で裏打ちされた金属箔を、第1の部分を基板の底へと付着させ、第2の部分をX線検出器の一方側を巡り、シンチレータの上部を横切り、X線検出器の他方側を覆うように折り返して、第2の部分の一部分を第1の部分へと接着剤で付着させるように機能するサイズとすることができる。
さらに別の実施形態においては、金属箔の固定に先立って、接着剤を、金属箔の裏面あるいはX線検出器の外面および基板の下面へと適用することができる。他の実施形態においては、第1の箔を基板の下面に配置し、基板の上面においてX線検出器を製作し、次いで第2の箔をX線検出器を覆って配置することができる。
金属箔380および390は、X線検出器320およびポリマー基板310を実質的に取り囲んで広がるシールをもたらすことができる。この例示の実施形態において、金属箔380は、X線検出器320の上面および側面を完全かつ連続的に覆って広がることができる。金属箔390は、ポリマー基板310の下面を覆って広がることができる。金属箔380および390は、X線検出器およびポリマー基板の水分、酸素、および/または他の気体への暴露を防止する障壁として機能するX線検出器320ならびにポリマー基板310の上面および下面の周囲のおおむね密封または気密のシールまたは閉鎖をもたらすことができる。また、金属箔380および390は、X線検出器およびポリマー基板の化学的な攻撃に対する障壁としても機能することができる。
図4が、本開示のいくつかの態様によるX線検出器アセンブリ400の別の実施形態を示している。この例示の実施形態において、X線検出器アセンブリ400は、X線検出器アセンブリを実質的に囲むために金属箔を採用することができる。例えば、X線検出器アセンブリ400は、プラスチックまたはポリマー基板410と、例えばポリマー基板上に配置されたTFT(薄膜トランジスタ)アレイ430を有するX線検出器420と、TFTアレイ上に配置された有機フォトダイオード440と、有機フォトダイオード上に配置されたシンチレータ450と、ポリマー基板410上に支持されたX線検出器420を実質的に取り囲んで配置された接着剤で裏打ちされた金属箔480および490などの金属材料またはバリアとを備えることができる。例えば、接着剤で裏打ちされた金属箔480および490は、片面に接着層484および494がそれぞれ添えられた金属箔482および492を含むことができる。
この例示の実施形態において、プラスチック基板410は、下面412と、上面414と、周囲を延びている縁416とを含むことができる。TFTアレイ430を、プラスチック基板の上面に配置することができる。TFTアレイ430は、周囲を延びている縁436を含むことができ、有機フォトダイオード440は、周囲を延びている縁446を含むことができ、シンチレータ450は、周囲を延びている縁456を含むことができる。接着剤で裏打ちされた箔は、ロールに配置されてよく、ロールから取り出し可能であってよい。あるいは、接着剤で裏打ちされた箔は、剥がすことができるように添えられた剥離シート(図示せず)を有するシートの形態で配置されてよく、剥離シートが、剥離シートが除去されるまで接着層を保護することができる。さらに他の実施形態においては、接着剤のスプレーを、箔の表面へと適用することができる。接着層は、金属箔をX線検出器の構成要素から電気的に絶縁するように金属箔とX線検出器との間を広がる絶縁層として機能することができる。反射層358を、シンチレータ350と接着層384との間に配置することができる。反射層の下面は、光をフォトディテクタへと下方に反射させてフォトディテクタによる光の吸収を増加させる役に立つ。
図4に示されるこの例示の実施形態において、接着剤で裏打ちされた箔480は、シンチレータ450の上面452を実質的に覆うように垂れ掛けられてシンチレータ450の上面452に付着し、X線検出器420の周囲を延びている側面を実質的に覆うように垂れ掛けられ、あるいはX線検出器420の周囲を延びている側面に沿って、X線検出器420の周囲を延びている側面に付着し、ポリマー基板410の周辺上縁部分418に付着することができる。接着剤で裏打ちされた箔490を、基板410の下面412を実質的に覆うように配置することができる。例えば、この例示の実施形態において、ポリマー基板の周辺縁部分は、金属箔480および490の周辺縁部分の間に挟まれてよい。
さらに別の実施形態においては、金属箔の固定に先立って、接着剤を、金属箔の裏面あるいはX線検出器の外面および基板の下面へと適用することができる。他の実施形態においては、第1の箔を基板の下面に配置し、基板の上面においてX線検出器を製作し、次いで第2の箔をX線検出器を覆って配置することができる。
金属箔480および490は、X線検出器420およびポリマー基板410を実質的に取り囲んで広がるシールをもたらすことができる。この例示の実施形態において、金属箔480は、X線検出器420の上面および側面を完全かつ連続的に覆って広がることができる。金属箔490は、ポリマー基板410の下面を覆って広がることができる。金属箔480および490は、X線検出器およびポリマー基板の水分、酸素、および/または他の気体への暴露を防止する障壁として機能するX線検出器420ならびにポリマー基板410の上面および下面の周囲のおおむね密封または気密のシールまたは閉鎖をもたらすことができる。また、金属箔480および490は、X線検出器およびポリマー基板の化学的な攻撃に対する障壁としても機能することができる。
本開示の種々の実施形態において、金属被膜または金属箔などの金属バリアは、適切な金属材料を含むことができる。例えば、金属材料として、アルミニウム、銀、銅、他の適切な元素金属、および/またはこれらの組み合わせを挙げることができる。金属バリアは、例えば実質的に全体がアルミニウム、銀、銅、他の金属、および/またはこれらの組み合わせで作られるなど、特定の1つ以上の金属材料で実質的に全体が構成される金属バリアなどの中実な金属であってよい。例えば、金属バリアは、不透明な結晶物質であってよく、高い強度、ならびに良好な電気および熱伝導性、延性、および反射性を呈することができる。金属バリアを、元素形態の金属、1つ以上の金属または金属合金、などで構成することができる。金属合金は、元素形態の金属を含むことができる。金属バリアに適した材料は、金属酸化物を実質的に含まない。例えば、金属バリアは、実質的に完全に、例えばバリア金属の外面に形成された薄くて軽い自然に生じる酸化物被膜を有する金属であってよい。金属バリアの適切な厚さは、約100ナノメートル〜約5ミリメートルの間、約1ミクロン〜約1ミリメートルの間、または約1ミクロン〜約100ミクロンの間の範囲であってよい。金属バリアは、一定の厚さを有することができ、あるいはX線検出器および基板を巡って変化する厚さを有してもよい。
適切な接着材料として、エポキシ、アクリレート、熱可塑性物質、熱硬化性物質、ポリウレタン、ならびに感圧型のコーティングおよび接着剤が挙げられる。接着層は、水分を吸収する物質、酸素を吸収する物質、および/または被覆および水分の遮断の特性を改善する添加物をさらに含むことができる。
図5が、本開示のいくつかの態様による物体501の撮像のためのX線検出器システム500のブロック図を示している。例えば、X線検出器システム500は、X線検出器アセンブリ100(図1)、200(図2)、300(図3)、および400(図4)において開示した技術などのX線検出器アセンブリ510と、X線源520と、演算ユニット540とを含むことができる。X線源は、例えばX線管であってよく、演算ユニットは、例えば、プロセッサまたはマイクロコントローラ542と、1つ以上のメモリ装置544と、1つ以上の入力および/または出力装置546とを含むことができる。演算ユニットは、例えば通信ネットワークを介して、遠方の演算ユニット630への送信および遠方の演算ユニット630からの受信を行うように機能することが可能であってよい。通信ネットワークは、インターネットなどのグローバル通信ネットワーク、またはローカルエリアネットワーク、あるいは他の適切なネットワークであってよい。演算ユニット540および/または演算ユニット630は、画像を取得すべくX線源およびX線検出器を制御し、かつ/または取得した画像を処理するように、機能可能であってよい。例示のX線検出器アセンブリは、図5においては平坦であるものとして示されているが、X線検出器アセンブリが、湾曲したX線検出器アセンブリまたは可撓なX線検出器アセンブリなど、平坦でなくてもよいことを、理解できるであろう。
図6が、本開示のいくつかの態様による物体601の撮像のためのX線検出器システム600のブロック図を示している。例えば、X線検出器システム600は、X線検出器アセンブリ100(図1)、200(図2)、300(図3)、および400(図4)において開示した技術などのX線検出器アセンブリ610と、X線源620と、コントローラ640とを含むことができる。X線源は、例えばX線管であってよく、演算ユニットは、例えば、プロセッサまたはマイクロコントローラ642と、1つ以上のメモリ装置644と、1つ以上の入力および/または出力装置646とを含むことができる。演算ユニット640を、X線検出器および/またはX線源620と信号および/またはデータの送信および受信を行うために、例えば有線またはWiFiなどの無線接続648によってX線検出器610へと機能可能に接続することができる。演算ユニット640は、画像を取得すべくX線源およびX線検出器を制御し、かつ/または取得した画像を処理するように、機能可能であってよい。例示のX線検出器アセンブリは、図6においては平坦であるものとして示されているが、X線検出器アセンブリが、湾曲したX線検出器アセンブリまたは可撓なX線検出器アセンブリなど、平坦でなくてもよいことを、理解できるであろう。
図7が、本開示のいくつかの態様による物体701の撮像のためのX線検出器システム700のブロック図を示している。例えば、X線検出器システム700は、X線検出器アセンブリ100(図1)、200(図2)、300(図3)、および400(図4)において開示した技術を採用するX線検出器アセンブリなどのX線検出器アセンブリ710と、X線源720と、コントローラ740とを含むことができる。X線源は、例えばX線管であってよく、演算ユニットは、例えば、プロセッサまたはマイクロコントローラ742と、1つ以上のメモリ装置744と、1つ以上の入力および/または出力装置746とを含むことができる。演算ユニット740を、X線検出器および/またはX線源720と信号および/またはデータの送信および受信を行うために、例えば有線またはWiFiなどの無線接続748によってX線検出器710へと機能可能に接続することができる。演算ユニット740は、画像を取得すべくX線源およびX線検出器を制御し、かつ/または取得した画像を処理するように、機能可能であってよい。例示のX線検出器アセンブリは、図7においては湾曲しているものとして示されているが、X線検出器アセンブリが、可撓なX線検出器アセンブリでよいことを、理解できるであろう。
動作において、シンチレータが、その表面に入射するX線光子を光学光子へと変換する。次いで、光学光子を、フォトダイオードによって電気信号に変換することができる。電荷を、TFTアレイの貯蔵部に蓄え、読み出すことができる。これらの電気信号が取得されて処理され、対象の内部の特徴(例えば、生体構造、管、または他の構造体)の画像が作り出される。
金属材料および厚さの選択を、X線源ならびに金属材料の特徴的な吸収係数に応じて調節することができる。例えば、図8に示されるように、98%を超えるX線の透過を、医療の用途において典型的に用いられる約70kVのX線源については、おおむね0.02センチメートル以下のアルミニウム被膜において達成でき、あるいは工業検査の用途に典型的に用いられる約400kVのX線源については、おおむね0.1センチメートル以下のアルミニウム被膜において達成できる。
上記の例示の実施形態において、基板を、剛直な材料または可撓な材料で構成することができる。ポリマー基板に適した材料の例として、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、およびフッ素重合体などの剛直または可撓なプラスチックを挙げることができる。基板の他の適切な材料として、ステンレス鋼、アルミニウム、銀、および金などの金属または金属箔、酸化チタニウムおよび酸化亜鉛などの金属酸化物、ならびにケイ素などの半導体であってよいガラスを挙げることができる。材料の組み合わせも、使用可能である。X線検出器について脆いガラス基板の代わりに壊れにくい材料を使用することによって、曲げ応力または落下の衝撃を吸収するように設計された構成要素および材料について、サイズおよび重量の削減が可能であり、あるいは無くすことができ、検出器の全体としての重量および厚さを減らすことができる。ガラス基板を保護するために使用される高価な材料を無くすことで、検出器の全体としてのコストが減らされる。基板は、平坦な形態、湾曲した形態、および/または可撓な形態を有することができる。基板材料は、硬質被膜、耐化学被膜、平坦化/平滑化層、および他の材料、ならびにこれらの組み合わせなど、追加の機能層をさらに含むことができる。
TFTアレイは、非晶質ケイ素または非晶質金属酸化物あるいは有機半導体で形成された活性層上に配置された電子機器による読み出しのために電荷を蓄える受動または能動画素の二次元のアレイであってよい。適切な非晶質金属酸化物として、酸化亜鉛(ZnO)、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、および酸化インジウムガリウム亜鉛(IGZO)が挙げられる。IGZO材料として、InGaO(ZnO)(ここで、m<6)およびInGaZnOが挙げられる。適切な有機半導体として、これらに限られるわけではないが、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、ならびにポリチオフェン、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)、およびポリ(p−フェニレンビニレンなどのポリマー材料、およびこれらの誘導体などの共役芳香族材料が挙げられる。各画素は、パターン加工された第2の電極3を含む。
有機フォトダイオードは、これらに限られるわけではないが、有機ポリマー半導体または有機化合物半導体を含むことができる。フォトディテクタを、撮像TFTアレイの上方に直接製作することができる。フォトディテクタ35は、アノード、カソード、および光の吸収に応答して電荷キャリアを生成するアノードとカソードとの間の有機薄膜を含むことができる。
シンチレータを、X線を可視光に変換することができるリン光体材料で構成することができる。シンチレータが発する光の波長領域は、約360nm〜約830nmの範囲であってよい。シンチレータに適した材料として、これらに限られるわけではないが、有機シンチレータ、ヨウ化セシウム(CsI)、CsI(Tl)(タリウムが添加されたヨウ化セシウム)およびテルビウム賦活酸硫化ガドリニウム(GOS)、LuOx、BGO、などが挙げられる。そのような材料は、シートまたはスクリーンの形態で市販されている。シンチレータの他の適切な形態として、直接的に堆積させられたシンチレータ被膜が挙げられ、あるいは結合剤中の粒子によって堆積させられてもよい。金属バリアの適用および密封に先立って、チッ素(N2)またはアルゴン(Ar)などの不活性ガスを、X線検出器から環境の空気を除去するために導入することができる。
図9が、X線検出器アセンブリを製作するための方法900の一実施形態を示している。この典型的な実施形態において、方法900は、910において、下面および上面を有するポリマー基板を用意することを含むことができ、920において、X線検出器を基板の上面に設けることを含むことができる。X線検出器は、TFT(薄膜トランジスタ)アレイ、有機フォトダイオード、およびシンチレータを含む。930において、シンチレータの上面を実質的に覆い、シンチレータ、有機フォトダイオード、およびTFTアレイの周囲を延びている縁を実質的に覆い、基板の下面を覆って広がる酸素および水分に対する障壁をもたらす金属バリアが設けられる。
以上の説明が、例示を意図しており、限定を意図しているわけではないことを、理解すべきである。ここで、当業者であれば、以下の特許請求の範囲およびその均等物によって定められる本開示の全体的な技術的思想および技術的範囲から離れることなく、多数の変更および修正を行うことが可能である。例えば、上述の実施形態(および/またはその態様)を、互いに組み合わせて用いることができる。さらに、多数の改良を、種々の実施形態の教示に対して、それらの技術的範囲から離れることなく、特定の状況または材料への適合のために行うことが可能である。本明細書に記載の寸法および材料の種類は、種々の実施形態のパラメータを定めることを意図しているが、それらはあくまでも例示であり、決して限定を意図していない。多数の他の実施形態が、以上の説明を検討することによって、当業者にとって明らかであろう。したがって、種々の実施形態の技術的範囲は、添付の特許請求の範囲を参照し、そのような請求項に与えられる均等物の全範囲と併せて、決定されなければならない。添付の特許請求の範囲において、用語「含む(including)」および「そこで(in which)」は、それぞれの用語「備える(comprising)」および「そこにおいて(wherein)」の平易な英語の同等物として使用されている。さらに、以下の特許請求の範囲において、用語「第1」、「第2」、および「第3」などは、単に識別として使用されているに過ぎず、それらの対象に数値的な要件を課そうとするものではない。さらに、本明細書において、用語「機能可能に」は、「連結され」、「接続され」、「結合させられ」、「密着させられ」、などの用語との併用において、別個独立の構成要素が直接的または間接的に組み合わせられることによってもたらされる接続および構成要素が一体に形成されること(すなわち、ワンピース、一体、または一枚岩)によってもたらされる接続の両方を指して使用される。さらに、以下の特許請求の範囲の限定事項は、そのような請求項の限定事項が「ための手段(means for)」という語句をさらなる構造への言及を欠く機能の記述と一緒に明示的に使用していない限り、ミーンズプラスファンクション(means−plus−function)形式での記載ではなく、米国特許法第112条第6段落にもとづく解釈を意図していない。個々の実施形態において上述のような目的および利点の必ずしもすべてが達成されなくてもよいことを、理解すべきである。すなわち、例えば、本明細書に教示される1つの利点または利点群を、本明細書において教示または示唆されうる他の目的または利点を必ずしも達成することなく達成または最適化するやり方で、本明細書に記載のシステムおよび技術を具現化または実行できることを、当業者であれば理解できるであろう。
本開示を、限られた数の実施形態にのみ関連して詳しく説明したが、本開示がそのような開示された実施形態に限られないことを、容易に理解できるであろう。むしろ、本開示を、これまでに説明されていないが、本開示の技術的思想および技術的範囲に釣り合った任意の数の変種、改変、置換、または同等の構成を取り入れるように変更することができる。さらに、種々の実施形態を説明したが、本開示の態様が、説明された実施形態の一部だけを含んでもよいことを、理解すべきである。したがって、本開示は、以上の説明によって限定されると理解されてはならず、添付の特許請求の範囲の技術的範囲によってのみ限定される。
本明細書は、最良の態様を含むいくつかの実施例を使用するとともに、あらゆる装置またはシステムの製作および使用ならびにあらゆる関連の方法の実行を含む本開示の実施を、当業者にとって可能にしている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定められ、当業者であれば想到できる他の実施例も含むことができる。そのような他の実施例は、特許請求の範囲の文言から相違しない構造要素を有しており、あるいは特許請求の範囲の文言から実質的に相違しない同等な構造要素を含むならば、特許請求の範囲の技術的範囲に包含される。
3 第2の電極
35 フォトディテクタ
100,200,300,400,510,610,710 X線検出器アセンブリ
110,210,310,410 ポリマー基板(プラスチック基板)
112,152,212,252,312,352,412,452 下面
114,214,314,414 上面
116,136,146,156,236,246,256,336,346,356,436,446,456 縁
118 周辺上縁部分
120,220,320,420 X線検出器
130,230,330,430 TFTアレイ
140,240,340,440 有機フォトダイオード
150,250,350,450 シンチレータ
158,258,358 反射層
160,260 絶縁層
170,280,290,380,390,480,490 金属バリア
172 内面
380,390,480,490 金属箔
382,482 第1の金属箔層
384,484 第1の接着層
388 周辺部分
392,492 第2の金属箔層
394,494 第2の接着層
418 周辺上縁部分
500,600,700 X線システム
501,601,701 物体
520,620,720 X線源
540,640,740 コントローラ(演算ユニット)
542,642,742 マイクロコントローラ
544,644,744 メモリ装置
546,646,746 出力装置
630 演算ユニット
648,748 無線接続

Claims (27)

  1. 下面(112;212;312;412)および上面(114;214;314;414)を有しているポリマー基板(110;210;310;410)と、
    前記基板(110;210;310;410)の前記上面(114;214;314;414)に配置され、前記基板(110;210;310;410)上に配置された薄膜トランジスタアレイ(130;230;330;430)と、前記薄膜トランジスタアレイ(130;230;330;430)上に配置された有機フォトダイオード(140;240;340;440)と、前記有機フォトダイオード(140;240;340;440)上に配置されたシンチレータ(150;250;350;450)とを備えているX線検出器(120;220;320;420)と、
    前記シンチレータ(150;250;350;450)の上面(152;252;352;452)を実質的に覆い、前記シンチレータ(150;250;350;450)、前記有機フォトダイオード(140;240;340;440)、および前記薄膜トランジスタアレイ(130;230;330;430)の周囲を延びている縁(156、146、136;256、246、236;356、346、336;456、446、436)を実質的に覆い、前記基板(110;210;310;410)の前記下面(112;212;312;412)を実質的に覆って広がっている金属バリア(170;280、290;380、390;480、490)と
    を備えるX線検出器アセンブリ(100;200;300;400)。
  2. 前記金属バリア(170;280、290;380、390;480、490)は、前記シンチレータ(150;250;350;450)の前記上面(152;252;352;452)の全体、ならびに前記シンチレータ(150;250;350;450)、前記有機フォトダイオード(140;240;340;440)、および前記薄膜トランジスタアレイ(130;230;330;430)の前記周囲を延びている縁(156、146、136;256、246、236;356、346、336;456、446、436)の全体を、連続的に覆って広がっている、請求項1に記載のX線検出器アセンブリ(100;200;300;400)。
  3. 前記金属バリア(170)は、前記基板(110)上に支持された前記X線検出器(120)の全体を取り囲んで広がる連続的な一枚岩の金属バリア(170)を備える、請求項1に記載のX線検出器アセンブリ(100)。
  4. 前記金属バリア(170;280、290)は、金属被膜を備える、請求項1に記載のX線検出器アセンブリ(100;200)。
  5. 前記金属バリア(170;280、290;380、390;480、490)は、少なくとも約1マイクロメートル〜約1ミリメートルの厚さを備える、請求項1に記載のX線検出器アセンブリ(100;200;300;400)。
  6. 前記金属バリア(170;280、290)は、金属被膜を備え、
    当該X線検出器アセンブリ(100;200)は、前記金属バリア(170;280、290)と前記シンチレータ(150;250)の上面との間に配置され、かつ前記金属バリア(170;280、290)と前記シンチレータ(150;250)、前記有機フォトダイオード(140;240)、および前記薄膜トランジスタアレイ(130;230)の側縁との間に配置された絶縁被膜(160;260)をさらに備える、請求項1に記載のX線検出器アセンブリ(100;200)。
  7. 前記金属バリア(170;280、290)は、前記シンチレータ(150;250)の前記上面(152;252)を覆い、前記シンチレータ(150;250)、有機フォトダイオード(140;240)、およびTFT(130;230)の縁を覆い、前記基板(110;210)の下面を覆って広がる金属被膜を備える、請求項1に記載のX線検出器アセンブリ(100;200)。
  8. 前記金属バリアは、金属箔(380、390;480、490)を備える、請求項1に記載のX線検出器アセンブリ(300;400)。
  9. 前記金属バリアは、接着剤で裏打ちされた金属箔(380、390;480、490)を備える、請求項1に記載のX線検出器アセンブリ(300;400)。
  10. 前記金属バリアは、第1の金属箔層(382;482)および第1の接着層(384;484)と、第2の金属箔層(392;492)および第2の接着層(394;494)とを備える、請求項1に記載のX線検出器アセンブリ(300;400)。
  11. 前記第1の金属箔層(382)は、前記シンチレータ(350)を覆って広がり、前記第2の金属箔層(392)は、前記基板(310)の下面を覆って広がり、前記第1の金属箔および前記第2の金属箔の周辺部分が、互いに付着させられている、請求項10に記載のX線検出器アセンブリ(300)。
  12. 前記第1の金属箔層(482)は、前記シンチレータ(450)を覆って広がり、前記基板(410)の上面へと機能可能に付着させられ、前記第2の金属箔層(492)は、前記基板(410)の下面を覆って広がっている、請求項10に記載のX線検出器アセンブリ(400)。
  13. 前記金属バリア(170;280、290;380、390;480、490)は、おおむね一定の厚さを備える、請求項1に記載のX線検出器アセンブリ(100;200;300;400)。
  14. 前記金属バリア(170;280、290;380、390;480、490)は、アルミニウム、銀、銅、および/またはこれらの組み合わせを備える、請求項1に記載のX線検出器アセンブリ(100;200;300;400)。
  15. 前記X線検出器(120)は、可撓である、請求項1に記載のX線検出器アセンブリ(100;200;300;400)。
  16. 請求項1に記載のX線検出器アセンブリ(510;610;710)と、
    X線源(520;620;720)と、
    前記X線源(520;620;720)および前記X線検出器を制御するように機能することができるコントローラ(540;640;740)と
    を備えるX線システム(500;600;700)。
  17. 請求項4に記載のX線検出器アセンブリ(510;610;710)と、
    X線源(520;620;720)と、
    前記X線源(520;620;720)および前記X線検出器を制御するように機能することができるコントローラ(540;640;740)と
    を備えるX線システム(500;600;700)。
  18. 請求項8に記載のX線検出器アセンブリ(510;610;710)と、
    X線源(520;620;720)と、
    前記X線源(520;620;720)および前記X線検出器を制御するように機能することができるコントローラ(540;640;740)と
    を備えるX線システム(500;600;700)。
  19. X線検出器アセンブリ(100;200;300;400)を製作するための方法(900)であって、
    下面(112;212;312;412)および上面(114;214;314;414)を有しているポリマー基板(110;210;310;410)を用意するステップ(910)と、
    前記基板(110;210;310;410)の前記上面(114;214;314;414)に配置され、薄膜トランジスタアレイ(130;230;330;430)と、有機フォトダイオード(140;240;340;440)と、シンチレータ(150;250;350;450)とを備えているX線検出器(120;220;320;420)を設けるステップ(920)と、
    前記シンチレータ(150;250;350;450)の上面(152;252;352;452)を実質的に覆い、前記シンチレータ(150;250;350;450)、前記有機フォトダイオード(140;240;340;440)、および前記薄膜トランジスタアレイ(130;230;330;430)の周囲を延びている縁(156、146、136;256、246、236;356、346、336;456、446、436)を実質的に覆い、前記基板(110;210;310;410)の前記下面(112;212;312;412)を実質的に覆って広がる酸素および水分に対する障壁をもたらす金属バリア(170;280、290;380、390;480、490)を設けるステップ(930)と
    を含む方法(900)。
  20. 金属バリア(170;280、290;380、390;480、490)を設けるステップ(930)は、前記シンチレータ(150;250;350;450)の前記上面(152;252;352;452)の全体を連続的に覆い、かつ前記シンチレータ(150;250;350;450)、前記有機フォトダイオード(140;240;340;440)、および前記薄膜トランジスタアレイ(130;230;330;430)の前記周囲を延びている縁(156、146、136;256、246、236;356、346、336;456、446、436)の全体を連続的に覆って広がる金属バリアを設けるステップを含む、請求項19に記載の方法(900)。
  21. 前記金属バリア(170)を設けるステップ(930)は、前記基板(110)上に支持された前記X線検出器(120)の全体を取り囲んで広がる連続的な一枚岩の金属バリア(170)を設けるステップを含む、請求項19に記載の方法(900)。
  22. 前記金属バリア(170;280、290)を設けるステップ(930)に先立って、前記シンチレータ(150;250)の上面ならびに前記シンチレータ(150;250)、有機フォトダイオード(140;240)、および薄膜トランジスタアレイ(130;230)の側縁に絶縁被膜(160;260)を設けるステップをさらに含む、請求項19に記載の方法(900)。
  23. 前記金属バリア(170;280、290)を設けるステップ(930)は、物理蒸着、熱蒸発、スパッタリング、または電子ビームによって金属被膜を設けるステップを含む、請求項19に記載の方法(900)。
  24. 前記金属バリアを設けるステップ(930)は、前記シンチレータ(350;450)の前記上面(352;352)を覆い、前記シンチレータ(350;450)、前記有機フォトダイオード(340;440)、および前記薄膜トランジスタアレイ(330;430)の周囲を延びている縁を覆い、前記基板(310;410)の前記下面(312、412)を覆って実質的に広がる金属箔(380、390;480、490)を付着させるステップを含む、請求項19に記載の方法(900)。
  25. 前記金属バリアを設けるステップ(930)は、前記X線検出器(320、420)の一部分の周囲に接着層(384;484)を有する第1の金属箔(382;482)を付着させるステップ、および前記X線検出器(320、420)の第2の部分の周囲に第2の接着層(394;494)を有する第2の金属箔(392;492)を付着させるステップを含む、請求項19に記載の方法(900)。
  26. 前記金属材料は、アルミニウム、銀、銅、またはこれらの組み合わせを備える、請求項19に記載の方法(900)。
  27. 前記有機フォトダイオード(140;240;340;440)は、ポリマー有機半導体または有機化合物半導体を備える、請求項19に記載の方法(900)。
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