JP6935591B2 - 曲面検出器の製造方法及びこの製造方法により製造された曲面検出器 - Google Patents

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Description

本発明は、曲面状に湾曲した、放射線画像を撮影するための曲面検出器に関する。
一般的に、レントゲン(X−ray;X線)撮影またはコンピュータ断層撮影(computed tomography、略称:CT)は、放射線を身体に照射して放射線の透過度による放射線画像を得るものであり、これにより身体の内部を手術で確認しなくても身体の異常を判断することができた。
一方、CTは、放射線が身体の一部を透過して断面形状の画像を得ることができるが、X線撮影は、放射線が身体の全体を透過して画像を得るもので、CTよりは不正確であっても機器コストが安価であるため、簡単な身体の異常が発生した場合にはX線撮影のほうがより多く使われている。
X線撮影では、写真のように感光性フィルムを用いて放射線画像を撮影後に現像処理を行い画像を得ているが、現像のプロセスが複雑で結構時間がかかるので、近年は、感光性フィルムの代わりに、撮影された放射線画像をコンピュータに直ぐに伝送して確認できるX線検出器(X−ray detector)が、特許文献1に開示された。
上記の従来のX線検出器は、基板上に行に配列されたゲート配線の先端に連結されたゲートパッドと;列に配列されたデータ配線の先端に連結されたデータパッドと;ゲート配線と前記データ配線との交差部分に配列されたスイッチング素子と;スイッチング素子を駆動するための走査(Scanning)及びデータ集積回路チップと;を含み、走査及びデータ集積回路チップに突起電極を形成するステップと;ポリイミドフィルムを備えるステップと;ポリイミドフィルム上に位置するインナーリード電極と、ポリイミドフィルムの外側に位置するアウターリード電極とを有する第1及び第2のリード電極を形成するステップと;ゲートパッド及びデータパッドと、第1及び第2のリード電極のアウターリード電極とを連結し、走査及びデータ集積回路の突起電極に第1及び第2のリード電極のインナーリード電極を接触させるステップと;を含んで製造された。
このようなX線検出器は、X線検出器パネルと駆動集積回路との間の接続工程の時間を短縮し、狭い距離の接続端子の接続を図り、接続面積をも減らすことで、X線検出器のコンパクト化を実現することができた。
しかし、従来のX線検出器においては、身体の構造上、ほとんどが曲面で構成されるが、放射線源は点から放射されてX線検出器に照射されるものであるため、撮影される放射線画像が拡大されて歪むという問題があった。
韓国登録特許公報第10−0278479号(2001年2月1日公告)
本発明は、上記問題を解決するために案出されたものであり、本発明が解決しようとする課題は、身体の屈曲に対応して曲面状に湾曲した曲面検出器を提供し、製造が比較的容易で、製造コストが低い曲面検出器を提供することである。
上記課題を達成するための本発明の実施形態に係る曲面検出器の製造方法は、放射線を電気信号に変換して放射線画像を取得するための検出器を曲面状に湾曲させた曲面検出器の製造方法において、光電素子が配列されたセンサ基板を予め設定された厚さにスリミングするステップと、前記予め設定された厚さにスリミングされたセンサ基板を、曲面状に湾曲した治具に装着して曲面状に湾曲させるステップと、前記治具により曲面状に湾曲した前記センサ基板が曲面を保持するように、前記センサ基板の上面に放射線にぶつかって発光するフレキシブルなシンチレータ基板を付着するステップと、を含み、前記シンチレータ基板と前記センサ基板との付着部に浮き上がり又は変形が防止されるように前記シンチレータ基板が前記センサ基板の曲率と同じ曲率で湾曲した状態で付着層により付着されて前記センサ基板の曲率を保持する。
前記シンチレータ基板を付着するステップ後に、前記シンチレータ基板と前記センサ基板との付着部に浮き上がり又は変形が防止されるように曲面状に付着された前記センサ基板と前記シンチレータ基板とを同じ曲率を有する曲面保持部材に固定するステップを含むことができる。
前記付着層は、熱を加えた状態では融解し、常温では凝固する材料から形成され得る。
前記シンチレータ基板を付着するステップは、前記シンチレータ基板を前記センサ基板に重ねた状態で前記付着層が融解するように加熱するステップを含むことができる。
前記センサ基板を予め設定された厚さにスリミングするステップは、前記センサ基板に実装された光電素子がスリミングを行うスリミング媒体に露出されることを防止するように、前記センサ基板における前記光電素子の実装部分を密封処理するステップを含むことができる。
前記光電素子の実装部分を密封処理するステップは、前記センサ基板に前記スリミング媒体に耐性を有する保護部材を重ねるステップと、前記保護部材が重ねられた状態で前記センサ基板と前記保護部材の周囲を密封シールにより密封するステップと、を含むことができる。
前記曲面状に湾曲した治具に装着して曲面状に湾曲させるステップは、前記センサ基板に前記保護部材を付着した状態で前記治具に装着し、前記保護部材を除去するステップを含むことができる。
前記シンチレータ基板を付着するステップにおいては、前記シンチレータ基板の曲率半径の方が前記センサ基板の曲率半径よりもさらに小さな曲率半径を有するように前記シンチレータ基板を湾曲させた状態で、前記シンチレータ基板の中央から両側端に向かって加圧ローラを移動させながら付着することができる。
本発明の実施形態に係る曲面検出器は、上述した製造方法により製造され得る。
本発明によれば、既製のセンサ基板を容易に曲面状に湾曲させるようにスリミングし、シンチレータ基板を付着させて撮影される放射線画像の歪みを最小限に抑えた曲面検出器を製造することができるのみならず、既製のセンサ基板を利用するため、製造が容易で製作コストが低いという利点がある。
また、センサ基板をスリミングする前にセンサ基板を密封処理してスリミングのためのスリミング媒体によるセンサ基板の損傷を最小限に抑えることができ、治具によりセンサ基板を曲面状に湾曲させるとき、センサ基板に保護部材を付着した状態で湾曲させるので、曲げ応力を分散してセンサ基板の破損を最小限に抑えることができる。
また、付着層は加熱により溶融する材料からなるので、付着層が凝固することにより曲面状に湾曲したセンサ基板の形状を保持することができるのみならず、付着層が液状に変化してシンチレータ基板とセンサ基板との間に染み込み、これにより光の屈折を最小限に抑え、付着層の厚さを最小限に抑えて鮮明な放射線画像を得ることができる。
また、シンチレータ基板の付着時には、シンチレータ基板の中央から両側端に向かって加圧ローラを移動させて、シンチレータ基板を迅速に付着するとともに異物の流入を最小限に抑えることができる。
本発明の実施形態に係る曲面検出器の製造方法において、センサ基板をスリミングする前に密封処理された状態を概略的に示す図である。 本発明の実施形態に係る曲面検出器の製造方法において、センサ基板をスリミングする状態を概略的に示す図である。 本発明の実施形態に係る曲面検出器の製造方法において、スリミングしたセンサ基板を治具により湾曲させる状態を概略的に示す側断面図であり、密封を除去する前の状態を概略的に示す図である。 本発明の実施形態に係る曲面検出器の製造方法において、スリミングしたセンサ基板を治具により湾曲させる状態を概略的に示す側断面図であり、密封を除去した後の状態を概略的に示す図である。 本発明の実施形態に係る曲面検出器の製造方法において、シンチレータ基板をセンサ基板に付着する状態を概略的に示す図である。 本発明の実施形態に係る曲面検出器の製造方法において、付着層が溶融材料から形成される場合、熱処理を行う状態を概略的に示す図である。 本発明の実施形態に係る曲面検出器の製造方法において、付着層をシンチレータ基板の両端に設けて熱処理を行う状態を概略的に示す図である。 本発明の実施形態に係る曲面検出器の製造方法により製造された曲面検出器を示す斜視図であり、曲面保持部材により曲面検出器を固定する状態を示す図である。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図1及び図2に示すように、本発明の実施形態に係る曲面検出器100の製造方法は、センサ基板110をスリミング(sliming)するステップを含むことができる。
このセンサ基板110を薄厚にして湾曲させやすくするために、センサ基板110を予め設定された厚さにスリミングすることができる。
一方、センサ基板110としては、実際にかかる製作費用や設備の増大を抑えるために、既製のセンサ基板110を用いることができ、センサ基板110に、ガラス基板に放射線画像を撮影するための光電素子111が配列されて実装される形態に構成されてもよい。
また、光電素子111は、光を電気信号に変換するCCD又はCMOS素子であり得、ガラス基板に実装された光電素子111は、印刷された回路電極により互いに電気的に連結されて光電変換された電気信号を伝達することができる。
ここで、光電素子111にはカラーフィルタが設けられ、入射される光の色に対応した互いに異なる電気信号を発生してカラー画像の電気信号が得られるように構成されてもよく、センサ基板110は、TFT基板により具現化されてもよい。
一方、センサ基板110の薄厚化のためにスリミングする部分は、光電素子111が実装されるガラス基板の面とは逆方向のガラス基板であってもよい。
ここで、センサ基板110の薄厚化のためにスリミングする場合、化学的又は機械的な方法を用いることができ、スリミング処理用のスリミング媒体は、化学的な方法によるスリミングの際に使用されるエッチング液、又は機械的な方法によるスリミングの際に使用される水分(水)であってもよい。
図1に示すように、センサ基板110をスリミングするステップは、密封処理するステップを含むことができる。
密封処理するステップでは、センサ基板110をスリミングするステップを行う前に、スリミング媒体による光電素子111の損傷を防ぐために、光電素子111が実装されたセンサ基板110の面を密封処理することができる。
一方、密封処理するステップは、スリミング媒体に耐性を有する保護部材210をセンサ基板110に重ねた状態で、前記保護部材210の周囲の一部又は周囲の全体を、スリミング媒体に耐性を有する密封シール220により密封することで行われてもよい。
ここで、保護部材210は、センサ基板110と同じ大きさに形成されてもよく、保護部材210は、剛性を有するパネルまたは薄板のフレキシブルなフィルムであってもよく、保護部材210は、スリミング媒体による保護だけでなく、機械的な研磨時に発生する粉塵の流入を防止する機能を果たすこともできる。
図3及び図4に示すように、本発明の実施形態に係る曲面検出器100の製造方法は、スリミングされたセンサ基板110を曲面状に湾曲させるステップを含むことができる。
このスリミングされたセンサ基板110を曲面状に湾曲させるステップでは、所望の形状に予め設定された曲面を有する治具300にセンサ基板110を装着して、センサ基板110が治具300の曲面に沿って湾曲するようにセンサ基板110を曲面状に湾曲させることができる。
また、センサ基板110は、光電素子111が実装された部分が上部に位置するように治具300に装着され得、治具300にセンサ基板110を装着するときは、保護部材210を除去していない状態で装着することができる。
ここで、センサ基板110を曲面状の治具300に装着するとき、センサ基板110が湾曲することによりガラス基板に曲げ応力が加えられてガラス基板が破損してしまう恐れがある。
これを防止するために、治具300にセンサ基板110を装着するときは、保護部材210を付着した状態で装着することで、保護部材210または周囲に設けられた密封シール220が、センサ基板110に作用する曲げ応力を分散させてセンサ基板110の破損を最小限に抑えることができる。
一方、センサ基板110が治具300に装着されて曲面状に湾曲すると、保護部材210及び密封シール220をセンサ基板110から除去することができる。
図5に示すように、本発明の実施形態に係る曲面検出器100の製造方法は、シンチレータ基板130を付着するステップを含むことができる。
このシンチレータ基板130は、放射線がぶつかりながら光を発生する蛍光物質からなってもよい。シンチレータ基板130は、治具300により曲面状に湾曲したセンサ基板110の上面に付着されてもよい。
一方、シンチレータ基板130は、無機または有機蛍光物質から構成されてもよく、放射線の波長に応じてNaI(Tl)、ZnS(Ag)、CsI(Tl)、LiI(Tl)から構成されてもよい。シンチレータ基板130は、フレキシブルに湾曲する可撓性を有し得、予め製造された既製のシンチレータ基板130であり得る。
また、シンチレータ基板130は付着層150を含み得る。
この付着層150は、シンチレータ基板130の底面に付着され得、付着層150の接着性を用いて、治具300により湾曲したセンサ基板110にシンチレータ基板130を付着させることができる。
このとき、シンチレータ基板130がセンサ基板110の曲率と同じ曲率で湾曲した状態で付着層150により付着されるので、シンチレータ基板130がセンサ基板110の湾曲状態を保持することができる。
一方、センサ基板110にシンチレータ基板130を付着する際には、シンチレータ基板130の曲率半径の方がセンサ基板110の曲率半径よりもさらに小さな曲率半径を有するようにシンチレータ基板を湾曲させた状態で、センサ基板110の中央とシンチレータ基板130の中央とを一致させ、先ずシンチレータ基板130の中央をセンサ基板110の中央に付着した後、シンチレータ基板130の両側端に向かって加圧ローラ400を移動させながら加圧付着することができる。
ここで、一対の加圧ローラ400は、それぞれ曲面の最も凹んだ中央から両側端に向かってシンチレータ基板を加圧しながら付着することにより、シンチレータ基板130をセンサ基板110に迅速に付着して生産速度を向上させることができ、迅速な付着により、シンチレータ基板130とセンサ基板110との間への異物の侵入を最小限に抑えることができる。
図6に示すように、付着層150の材料は、加熱により溶融し、常温では凝固して、凝固した状態で形状を保持できる、光透過性を有する光学性材料であり得、付着層150のガラス転移温度がシンチレータ基板130とセンサ基板110のガラス転移温度よりも低い温度を有する材料であり得る。
また、付着層150は、シンチレータ基板130がセンサ基板110の曲率半径と同じ曲率半径で湾曲した状態で、シンチレータ基板130がセンサ基板110に接着される面に溶融した状態で硬化し、これによりシンチレータ基板130の曲面状の湾曲状態を保持することができる。
また、付着層150では、曲面状に湾曲したシンチレータ基板130を、治具300により曲面状に湾曲したセンサ基板110に重ねた状態で付着層150が溶融してシンチレータ基板130がセンサ基板110に付着されるように加熱する熱処理を行うことができ、加熱時には、光電素子111及び回路等の破損を防止するために直接的に加熱するのではなく、熱風など用いて間接的に加熱することができる。
ここで、付着層150が、熱により溶融し、常温で凝固する材料から形成される場合には、溶融した状態では液化されてシンチレータ基板130とセンサ基板110との付着部に隙間なく染み込み、これにより相互に付着される付着部に浮き上がり又は変形が生じなくシンチレータ基板130をセンサ基板110に付着させることができ、且つ、付着層150の硬化により形状を保つことができるので、治具300からセンサ基板110を取り外しても曲面状を保持することができる。
一方、付着層150は、シンチレータ基板130の底面に全面的に設けられてもよく、シンチレータ基板130とセンサ基板110との間に気泡発生なく染み込むような任意のパターンの形状にシンチレータ基板130に設けられてもよい。
また、付着層150の外面には汚染防止フィルムが付着されており、シンチレータ基板130をセンサ基板110に付着するとき、汚染防止フィルムを除去した状態で付着することにより、付着層150に異物がつけられて溶融時に異物が原因で発生する光の屈折を防止することができる。
図7に示すように、他の例として、付着層150を、シンチレータ基板130の両側端にのみ予め設定された幅を有するように設けてもよく、このようにシンチレータ基板130の両側端に設けられた付着層150を加熱して溶融させると、液化された状態でシンチレータ基板130とセンサ基板110との間に毛細管現象により拡散されて染み込むとともに、曲面における最も凹んだ中央へと流れることによりシンチレータ基板130とセンサ基板110とを付着させることができる。
このように、また他の例として、付着層150をシンチレータ基板130の両端に設けて溶融時に中央へと染み込むように構成する場合には、付着層150の厚さを最小限に抑えることで、光の透過度を高めて鮮明な放射線画像の電気信号を取得することができる。
一方、付着層150は、常温では液状で存在し、紫外線を照射すると硬化するUVレジンから形成されてもよい。
図8に示すように、本発明の実施形態に係る曲面検出器100の製造方法は、センサ基板とシンチレータ基板とを曲面保持部材170に固定するステップを含むことができる。
この曲面保持部材170に固定するステップでは、センサ基板110とシンチレータ基板130とが付着層150により互いに付着されて曲面状に湾曲した状態で、治具300からセンサ基板110とシンチレータ基板130とを取り外した後、センサ基板110とシンチレータ基板130とが曲面を保持するように曲面保持部材170に固定してもよい。
一方、曲面保持部材170は、センサ基板110及びシンチレータ基板130の曲率と対応する曲率で形成され、センサ基板110とシンチレータ基板130とを挿入固定して曲面を保持できるようにするケースであってもよく、センサ基板110及びシンチレータ基板130の曲率と対応する曲率で形成され、センサ基板110とシンチレータ基板130とが付着された状態におけるいずれか一面または両面に固定または付着して曲面を保持できるようにするフレームまたはパネルであってもよい。
このような一連の過程を経て、本発明の実施形態に係る曲面検出器100を製造することができる。
以下、本発明の実施形態に係る曲面検出器100の製造方法をまとめて説明する。既製のセンサ基板110における光電素子111の実装面に保護部材210を重ねた状態で、センサ基板110及び保護部材210の周囲に密封シール220を設ける。
また、保護部材210及び密封シール220が設けられた状態で、曲面状に湾曲した治具300に装着してセンサ基板110を治具300の曲面に沿って湾曲させる。このとき、治具300にセンサ基板110を装着するときは、保護部材210及び密封シール220を付着した状態で装着することで、保護部材210及び密封シール220がセンサ基板110に加えられる曲げ応力を分散させて、スリミングされたセンサ基板110の破損を最小限に抑える。
また、センサ基板110が治具300に装着されると、密封シール220及び保護部材210をセンサ基板110から除去し、曲面状に湾曲したセンサ基板110にシンチレータ基板130を付着する。
一方、シンチレータ基板130をセンサ基板110に付着する際には、シンチレータ基板130の曲率半径の方がセンサ基板110の曲率半径よりもさらに小さな曲率半径を有するようにシンチレータ基板を湾曲させた状態で、加圧ローラ 400により中央部を先に付着し、両端に向かって加圧ローラ400を移動させながらシンチレータ基板130を付着する。
ここで、シンチレータ基板130に付着された付着層150が、熱により溶融する材料から形成される場合には、付着層150に熱を加えて溶融させた状態で加圧ローラ400により付着してもよく、シンチレータ基板130をセンサ基板110に湾曲させた状態で装着し、この状態で熱を加えて付着層150を溶融させて付着してもよい。
このとき、付着層150が溶融する材料から形成される場合、付着層150が液状に溶融してシンチレータ基板130とセンサ基板110との間に全面的に染み込んで合着するため、光の屈折を最小限に抑え、付着層150の厚さを最小限に抑えて光の透過度を高めることで、鮮明な放射線画像の電気信号を取得することができる。
一方、シンチレータ基板130がセンサ基板110に付着されると、治具300から、シンチレータ基板130が合着したセンサ基板110を取り外し、曲面保持部材170を付着するか、または曲面保持部材170に挿入することにより、シンチレータ基板130及びセンサ基板110の曲率変化を防止するために永久的に固定して曲面検出器100の製造を完了する。
したがって、本発明の実施形態に係る曲面検出器100の製造方法およびこの製造方法により製造された曲面検出器100は、既製のセンサ基板110を容易に湾曲させるためにスリミングし、シンチレータ基板130を曲面状に湾曲させて付着して製造されるため、曲面検出器100を容易に製造することができ、且つ、製作コストを低減することができる。
また、センサ基板110をスリミングする際に密封処理することで、スリミング媒体によるセンサ基板110の損傷を防止することができる。
また、熱により溶融し常温では凝固する材料から付着層150を構成することで、センサ基板110及びシンチレータ基板130の湾曲状態を保持することができ、且つ、光の屈折を最小限に抑え、付着層150の厚さを最小限に抑えて光の透過性を高めることができ、これにより鮮明な放射線画像が撮影された電気信号を取得することができる。
また、センサ基板110にシンチレータ基板130を付着する際に、加圧ローラ400をシンチレータ基板130の中央から両端に向かって移動させながら付着するので、迅速かつ容易に付着できるだけでなく、異物の流入を最小限に抑えることができる。
また、センサ基板110とシンチレータ基板130とを、曲面を保持するように曲面保持部材170に固定して曲率の変形を最小限に抑えることができる。
以上で本発明の実施形態を説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、本発明の実施形態から本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者により容易に変更されて均等であると認められる範囲のすべての変更および修正を含む。
100 曲面検出器
110 センサ基板
111 光電素子
130 シンチレータ基板
150 付着層
170 曲面保持部材
210 保護部材
220 密封シール
300 治具
400 加圧ローラ

Claims (7)

  1. 放射線を電気信号に変換して放射線画像を取得するための検出器を曲面状に湾曲させた曲面検出器の製造方法において、
    光電素子が配列されたセンサ基板を予め設定された厚さにスリミングするステップと、
    前記予め設定された厚さにスリミングされたセンサ基板を、曲面状に湾曲した治具に装着して曲面状に湾曲させるステップと、
    前記治具により曲面状に湾曲した前記センサ基板が曲面を保持するように、前記センサ基板の上面に放射線にぶつかって発光するフレキシブルなシンチレータ基板を付着するステップと、を含み、
    前記シンチレータ基板と前記センサ基板との付着部に浮き上がり又は変形が防止されるように前記シンチレータ基板が前記センサ基板の曲率と同じ曲率で湾曲した状態で付着層により付着されて前記センサ基板の曲率を保持し、
    前記センサ基板を予め設定された厚さにスリミングするステップは、
    前記センサ基板に実装された光電素子がスリミングを行うスリミング媒体に露出されることを防止するように、前記センサ基板における前記光電素子の実装部分を密封処理するステップを含む
    ことを特徴とする曲面検出器の製造方法。
  2. 前記シンチレータ基板を付着するステップ後に、
    前記シンチレータ基板と前記センサ基板との付着部に浮き上がり又は変形が防止されるように曲面状に付着された前記センサ基板と前記シンチレータ基板とを同じ曲率を有する曲面保持部材に固定するステップを含む
    請求項1に記載の曲面検出器の製造方法。
  3. 前記付着層は、
    熱を加えた状態では融解し、常温では凝固する材料から形成される
    請求項1に記載の曲面検出器の製造方法。
  4. 前記シンチレータ基板を付着するステップは、
    前記シンチレータ基板を前記センサ基板に重ねた状態で前記付着層が融解するように加熱するステップを含む
    請求項3に記載の曲面検出器の製造方法。
  5. 前記光電素子の実装部分を密封処理するステップは、
    前記センサ基板に前記スリミング媒体に耐性を有する保護部材を重ねるステップと、
    前記保護部材が重ねられた状態で前記センサ基板と前記保護部材の周囲を密封シール
    により密封するステップと、を含む
    請求項1に記載の曲面検出器の製造方法。
  6. 前記曲面状に湾曲した治具に装着して曲面状に湾曲させるステップは、
    前記センサ基板に保護部材を付着した状態で前記治具に装着し、前記保護部材を除去するステップを含む
    請求項1に記載の曲面検出器の製造方法。
  7. 前記シンチレータ基板を付着するステップにおいては、
    前記シンチレータ基板の曲率半径の方が前記センサ基板の曲率半径よりもさらに小さな曲率半径を有するように前記シンチレータ基板を湾曲させた状態で、前記シンチレータ基板の中央から両側端に向かって加圧ローラを移動させながら付着する
    請求項1に記載の曲面検出器の製造方法。
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