JP7337663B2 - Method for manufacturing radiation detection device - Google Patents
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Description
本発明は、放射線検出装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a radiation detection device.
薄膜トランジスタ(TFT)を用いた液晶ディスプレイのような表示装置用のマトリクスパネルの製造技術が向上し、パネルの大型化と共に表示部の大画面化が進められてきた。この製造技術は、TFTなどのスイッチ素子と半導体によって構成された光電変換素子を有する大面積エリセンサとしてマトリクスパネルに応用されている。このマトリクスパネルは、X線などの放射線を可視光等の光に変換するシンチレータと組み合わせて、医療用X線撮像装置のような放射線検出装置の分野で利用されている。このマトリクスパネルはガラス基板上に形成する技術が一般的であったが、近年では、装置の軽量化と衝撃や変形に耐える高い信頼性が期待できる樹脂基板等を用いた可撓性のマトリクスパネルの開発が進み、放射線検出装置にも利用されつつある。 2. Description of the Related Art Improvements have been made in the manufacturing technology of matrix panels for display devices such as liquid crystal displays using thin film transistors (TFTs). This manufacturing technique is applied to a matrix panel as a large-area ellisensor having switching elements such as TFTs and photoelectric conversion elements made of semiconductors. This matrix panel is combined with a scintillator that converts radiation such as X-rays into light such as visible light and is used in the field of radiation detection devices such as medical X-ray imaging devices. This matrix panel was generally formed on a glass substrate, but in recent years, a flexible matrix panel using a resin substrate or the like is expected to reduce the weight of the device and to withstand shock and deformation with high reliability. are being developed and are being used in radiation detectors.
可撓性のマトリクスパネルを形成する方法として、ガラス基板等の剛性のある基板上に樹脂材料等を薄膜状に載置し、その薄膜上にエリアセンサを形成するのが一般的である。このような可撓性のマトリクスパネルは、例えば特許文献1のように、装置軽量化のために、可撓性のマトリクスパネルは不要なガラス基板から剥離されて利用される。特許文献1では、ガラス等の基板上にポリイミド(以下PI)等の樹脂材料による可撓性絶縁膜を形成し、可撓性絶縁膜上にTFTや半導体による複数の光電変換素子を形成したマトリクスパネルを準備する。そして、特許文献1では、マトリクスパネルにシンチレータと当該シンチレータを保護するための保護部材を配置し、その状態でガラス等の基板を剥離する工程が示されている。 As a method of forming a flexible matrix panel, it is common to place a thin film of a resin material or the like on a rigid substrate such as a glass substrate, and form an area sensor on the thin film. Such a flexible matrix panel is used by separating it from unnecessary glass substrates in order to reduce the weight of the device, as disclosed in Patent Document 1, for example. In Patent Document 1, a matrix is formed by forming a flexible insulating film made of a resin material such as polyimide (hereinafter referred to as PI) on a substrate such as glass, and forming a plurality of photoelectric conversion elements made of TFTs and semiconductors on the flexible insulating film. Prepare the panel. Patent Document 1 discloses a process of arranging a scintillator and a protective member for protecting the scintillator on a matrix panel and peeling off a substrate such as glass in this state.
しかしながら、特許文献1での基板の剥離は、レーザー光を照射して行っているが、レーザー光を発生させる装置はマトリクスパネルに対して効率よく照射させるために当該装置自体が大型かつ高価なものとなり得る。そのため、可撓性絶縁基板上にエリアセンサ及びシンチレータを有する可撓性のマトリクスパネルを製造するに際し、製造コストと製造安定性の面で課題がある。 However, the peeling of the substrate in Patent Document 1 is performed by irradiating laser light, but the device itself for generating laser light is large and expensive in order to efficiently irradiate the matrix panel. can be. Therefore, when manufacturing a flexible matrix panel having an area sensor and a scintillator on a flexible insulating substrate, there are problems in terms of manufacturing cost and manufacturing stability.
そこで、本発明の目的は、可撓性絶縁基板上にエリアセンサ及びシンチレータを有する可撓性のマトリクスパネルを、そのコストを低減しつつ安定的に製造することが可能な放射線検出装置の製造方法を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a radiation detection apparatus that enables stable manufacturing of a flexible matrix panel having area sensors and scintillators on a flexible insulating substrate while reducing the cost thereof. is to provide
上記課題を解決する本発明の放射線検出装置の製造方法は、基板の上に設けられた可撓性絶縁層に設けられた、各々が光電変換素子を有する複数の画素を有する画素アレイの上に、放射線を光に変換するシンチレータを形成する形成工程と、前記可撓性絶縁層の端に設けられた固定部材が固定されたローラーを用いて前記可撓性絶縁層を前記基板から剥離する剥離工程と、を行う放射線検出装置の製造方法であって、前記固定部材は、端部に位置して前記ローラーと固定する部分である固定部と、可撓性を有する撓み部と、を含み、前記剥離工程は、前記固定部を前記ローラーに固定しつつ前記撓み部を撓ませながら前記ローラーを用いて前記可撓性絶縁層を前記基板から剥離することを特徴とする。 A method of manufacturing a radiation detection device according to the present invention for solving the above-mentioned problems is to provide a pixel array having a plurality of pixels each having a photoelectric conversion element provided on a flexible insulating layer provided on a substrate. a forming step of forming a scintillator that converts radiation into light; and a peeling step of peeling the flexible insulating layer from the substrate using a roller to which a fixing member provided at the end of the flexible insulating layer is fixed. wherein the fixing member includes a fixing portion, which is a portion positioned at an end and fixed to the roller, and a bending portion having flexibility, In the peeling step, the flexible insulating layer is peeled off from the substrate using the roller while fixing the fixed portion to the roller and bending the flexible portion.
本発明により、可撓性絶縁基板上にエリアセンサ及びシンチレータを有する可撓性のマトリクスパネルを、そのコストを低減しつつ安定的に製造することが可能な放射線検出装置の製造方法を提供し得る。 According to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a radiation detection device that can stably manufacture a flexible matrix panel having an area sensor and a scintillator on a flexible insulating substrate while reducing the cost. .
以下、添付図面を参照しながら本発明をその例示的な実施形態を通して説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。また、放射線という用語は、例えば、X線の他、α線、β線、γ線、粒子線、宇宙線を含みうる。 The invention will now be described through its exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. In addition, the following embodiments do not limit the invention according to the scope of claims. Although multiple features are described in the embodiments, not all of these multiple features are essential to the invention, and multiple features may be combined arbitrarily. Furthermore, in the accompanying drawings, the same or similar configurations are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Moreover, the term radiation can include, for example, α-rays, β-rays, γ-rays, particle rays, and cosmic rays in addition to X-rays.
図1は、本発明の放射線検出装置を用いた放射線検出システムの概略図である。図1において、11は被検者、12は放射線検出装置、13は放射線発生装置、14は処理部である。放射線検出装置12と放射線発生装置13は、処理部14と接続される。処理部14による制御に応じて放射線発生装置13から放射線が照射され、放射線検出装置12は被検者を透過した放射線を検出する。放射線検出装置12は、検出された放射線の情報を信号として処理部14に送信し、処理部14は、所望の演算処理を行い、診断を行うための放射線画像を生成する。
FIG. 1 is a schematic diagram of a radiation detection system using the radiation detection apparatus of the present invention. In FIG. 1, 11 is a subject, 12 is a radiation detector, 13 is a radiation generator, and 14 is a processor. The
次に、図2(a)~(c)を参照して、放射線検出装置に組み込まれる放射線検出パネル100について説明する。図2(a)は、放射線検出パネル100の放射線入射面の平面図、図2(b)及び図2(c)は、図2(a)のA-A’間におけるそれぞれの例を示す断面図である。
Next, the
マトリクスパネル110は、可撓性絶縁層111上に画素アレイ112と外部回路接続部132が配置されたものを言う。基板114上に可撓性絶縁層111が設けられ、その基板114は、剛性が高く、光電変換素子やTFTの形成温度に耐え得る材料が使用され得る。基板114としては、特にガラス、セラミックスからなる絶縁基板が好ましい。可撓性絶縁層111も光電変換素子やTFTの形成温度に耐え得る材料かつ加工性の高い材料が使用され得る。可撓性絶縁層111としては、特にポリイミド、ポリアミド等の有機系の絶縁層が用いられる。マトリクスパネル110の形成方法は、まず、液状の可撓性絶縁層111を基板114に塗布・硬化させて形成する方法や、シート状の可撓性絶縁層111を基板114に圧着する方法で、基板114に可撓性絶縁層111を形成する。この際、基板114と可撓性絶縁層111の間には接着層を用いても良い。次に、可撓性絶縁層111上に、光電変換素子とTFTを有する画素が複数配列されてなる画素アレイ112と外部回路接続部132が形成される。画素アレイ112は、不図示の複数の画素、TFTを制御するための配線である駆動線、光電変換素子にバイアスを供給するための配線であるバイアス線、TFTのソースおよびドレイン電極の一方に接続される信号線等で構成される。センサ保護層113は、画素アレイ112を保護する目的でを形成している。センサ保護層113の材料としては、シンチレータ120形成時の熱に耐えうる材料かつシンチレータ120の密着力を向上させる材質であることが望ましい。センサ保護層113としては、ウレタン樹脂やアクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ジアリルフタレート樹脂などの各種の樹脂が用いられる。
The
シンチレータ120は、X線等の放射線を可視光に変換する機能を有する部材のことを指しており、シンチレータ120にはシンチレータ層121や接着層122、シンチレータ保護層123等も含めてシンチレータ120と呼称する。シンチレータ層121としては、シンチレータ粒子とバインダーとを混合したGOSや、タリウム(Tl)やナトリウム(Na)を賦活させたヨウ化セシウム(CsI)が好適である。GOSを用いたシンチレータ層121では、画素アレイ112上にGOSを塗布する方法やシートのものを貼り合せる方法が取られる。また、CsIを用いたシンチレータ層121では、真空下での蒸着方法を用いるのが一般的であり、画素アレイ112上に直径が1~数10ミクロン程度の複数の柱状の結晶を所望の厚さに成長させて形成する。CsIの特徴として、結晶の柱間に空隙が存在しており、高いMTF(Modulation Transfer Function)を得ることが可能である。また、GOS、CsIいずれの材料を用いたシンチレータ120においても、図2(b)に示すように画素アレイ112上に塗布や蒸着により形成する方法があげられる。また、図2(c)に示すように別途準備したシンチレータ基台124上に蛍光体121を形成したものを画素アレイ112上に接着層125を介して貼り合わせる方法が挙げられる。いずれの方法も、シンチレータ層121を保護するために、シンチレータ層121を被覆するシンチレータ保護層123が形成され得る。シンチレータ保護層123としては、アルミや銅、ステンレスなどの金属類、ポリパラキシリレンやエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂等の樹脂類、樹脂とアルミナや酸化チタンなどのセラミックスからなる複合材料等を用いることが可能である。
The
放射線検出パネル100は、マトリクスパネル110とシンチレータ120からなる積層体をと呼称する。放射線検出パネル100の画素アレイ112には、フレキシブル配線板などの配線部材131が外部回路接続部132を介して接続され得る。また、放射線検出パネル100には、支持基板133が設けられ得る。支持基板133は、放射線検出パネル110の要求特性に応じて必要な機能が異なり、可撓性絶縁層111の剛性の向上や防湿性向上、放射線検出パネル110の遮光や外来ノイズ耐性の向上、または振動や外部応力の緩衝機能を持つことが望ましい。
The
次に、図3(a)及び(b)に示すように、剥離ユニット140は、ローラー141と、剥離対象物を固定するクランプ142と、を含み、剥離対象物をローラー141に沿わせて剥離するような機構を有する。固定方法は、クランプ142単体で挟み込むように固定する方法の他、ローラー141とクランプ142で挟み込むように固定してもよい。また、剥離対象物を接着シート147やテープなどでローラー141に接着固定してもよい。剥離ユニット140のローラー141のローラー幅は、シンチレータ120の破壊を防止するため、少なくともシンチレータ120の幅より大きいことが望ましい。また、ローラー141の移動は、配線部材131を踏まないような軌道とすることで、配線材131の破壊や電気的なショートを防ぐことができる。その他外形サイズや表面硬度などは、ワーク(剥離対象物)のサイズや高さ、材質によって選択することができる。剥離ユニット140は、剥離対象物をそのまま固定するよりも剥離対象物の端に固定部材(クランプフィルム)を設置し、固定部材ごと剥離することが望ましいため、当該固定部材であるクランプフィルム143を更に含む。
Next, as shown in FIGS. 3A and 3B, the
ここで、図4(a)及び(b)に示す比較例を用いて、剥離ユニット140を用いた剥離方法で本願発明者が見出した課題について説明する。可撓性絶縁層111の画素アレイ112の上にシンチレータ120が配置されている場合、可撓性絶縁層111と比較してシンチレータ120では剛性が極端に大きくなる。このような積層体である放射線検出パネル100の基板114からの剥離をローラー141で行うと、図4(a)及び(b)に示すようにシンチレータ120の段差部境界で可撓性絶縁層111が折れてしまうことがある。このような状態で剥離を行うためには、ローラー141の回転力を大きくする対策が考えられる。しかしながら、ローラー141の回転力を上げる事により可撓性絶縁層111を引き延ばす力も大きくなるため、可撓性絶縁層111が延伸されてマトリクスパネル110が破損するおそれがある。また、ローラー141の回転力を大きくした場合、基板114の吸着が回転力に負けてしまうと基板114の吸着が解けてローラーに持っていかれ、基板114が破損してしまうというおそれがある。その対策として吸着力をあげることが考えられるが、吸着機構の大型化はまぬがれない。また、ローラー141の径を小さくすることで引き延ばす力を低減し剥離することも考えられるが、径が小さいとマトリクスパネル110の光電変換素子やシンチレータ120が破壊されるおそれがある。
Here, the problems found by the inventors of the peeling method using the
そこで、本願発明者は、鋭意検討の結果、以下に示す解決手段を見出した。クランプフィルム143は、ローラー141と固定する部分である固定部144と可撓性を有する撓み部145を含む。固定部144は、図6(a)及び図6(b)に示す第1例のように剥離辺の端部に位置し、剥離辺の両側の端部にあることが望ましい。その位置は少なくともシンチレータ120よりも外側に配置され、図7(a)に示すように、可撓性絶縁層111の外側まではみ出していてもよい。さらに図7(b)に示すようにシンチレータ120の端部境界146を越えた位置まで配置されていてもよい。これによりシンチレータ120の端部境界146の剛性が増し、さらに容易に剥離することが可能となる。このクランプフィルム143の材質は、シート状に形成できるものであればよく、また引張強さに対して強いものかつ伸びが少ないものが望ましい。クランプフィルム143の接着方法は、フィルム裏面と可撓性絶縁層111を接着シート147や樹脂で接着してもよい。また、図8(a)及び図8(b)に示す第2例のように、クランプフィルム143の端部と可撓性絶縁層111の端部を上部から接着シート147で固定してもよい。また、接着シート147をクランプフィルムとして用いてもよい。また、図9(a)及び図9(b)に示す第3例のように、クランプフィルム143を例えば2つに分割した状態で可撓性絶縁層111に設置してもよい。この場合、可撓性絶縁層111のクランプフィルム143の間に位置する領域が撓み部として機能する。また、図10(a)及び図10(b)に示す第4例のように、放射線検出パネル110の可撓性絶縁層111の一部を直接クランプフィルム143として用いることも可能である。
Therefore, the inventors of the present application have found the following solutions as a result of earnest studies. The
また、図11(a)及び図11(b)に示す第5例のように、可撓性絶縁層111に剥離ラインと平行にクランプフィルム143を設置し、クランプフィルム143の端部2点のみをクランプ142で部分的に固定することで同様の効果が得られる。このクランプ142の形状は、図12(a)に示すように、分割されたクランプ142を用いてもよく、図12(b)に示すように、コの字状に一体型となったクランプ142でもよい。また図12(c)に示すように、ストレートのクランプ142の両端にスペーサー148を配置してもよい。
In addition, as in the fifth example shown in FIGS. 11A and 11B, a
上記の手法によりローラー141に固定された可撓性絶縁層111を基板114から剥離することで、図13(a)に示すように、撓み部145および可撓性絶縁層111が中央部が撓み、周辺部から剥離が開始される。その後、図11(b)に示すように、剥離ラインは徐々にローラー141移動方向に対して垂直となり終端を迎える。以上により、放射線検出パネル110の剥離が完了する。この剥離方法により、ローラー141の移動方向を変えずに放射線検出パネル110を斜めから剥離することができ、ワークに負荷をかけることなく、軽い剥離力で剥離することが可能となる。
By peeling the flexible insulating
次に、図5(a)及び図5(b)を用いて、上記の剥離方法を用いた放射線検出パネル140を有する放射線検出装置の製造方法について説明する。
Next, a method of manufacturing a radiation detection device having the
図5(a)に示す第一例では、ステップS501において既知の手法によりマトリクスパネル110が準備され得る。次にステップS502において、準備されたマトリクスパネル110の画素アレイ112の上に既知の手法によりシンチレータ120が形成され得る。次にステップS503において、既知の手法によりマトリクスパネル110の外部回路接続部132に配線部材131を既知の手法により電気的に接続させ得る。なお、図5(b)の第二例に示すように、ステップS502のシンチレータの形成とステップS503の配線部材131の接続の順番を入れ替えても良い。ここで、マトリクスパネル110に対して直接蒸着法によりシンチレータ層121を形成する場合には、第一例が好適に用いられ得る。一方、マトリクスパネルに対して接着層を介してシンチレータ120を形成する場合には、第二例が好適に用いられ得る。
In the first example shown in FIG. 5(a), the
次にステップS504において、上述の第1~5例の少なくともいずれか1の手法を用いて、剥離工程を行う。当該手法を用いた剥離工程により、可撓性絶縁層111が延伸されてマトリクスパネル110が破損するおそれが低減され得る。また、吸着機構の大型化を招くことなく基板114が破損してしまうというおそれが低減され得る。また、マトリクスパネル110の光電変換素子やシンチレータ120が破壊されるおそれが低減され得る。
Next, in step S504, a peeling process is performed using at least one of the first to fifth examples described above. The peeling process using this method can reduce the possibility that the flexible insulating
そして、ステップS505において、剥離された可撓性絶縁層111のシンチレータ120が配置された表面と反対側の表面に、接着剤(不図示)を介して支持基板133が配置され得る。これにより、製造工程におけるマトリクスパネル110に対するハンドリングが向上する。次にステップS506において、配線部材131に対してプリント回路基板(PCB)などの回路基板が電気的に接続され、放射線検出パネル100が準備され得る。
Then, in step S505, the
111 可撓性絶縁層
112 画素アレイ
114 基板
120 シンチレータ
141 ローラー
143 固定部材
144 固定部
145 撓み部
111
Claims (10)
前記可撓性絶縁層の端に設けられた固定部材が固定されたローラーを用いて前記可撓性絶縁層を前記基板から剥離する剥離工程と、
を行う放射線検出装置の製造方法であって、
前記固定部材は、端部に位置して前記ローラーと固定する部分である固定部と、可撓性を有する撓み部と、を含み、
前記剥離工程は、前記固定部を前記ローラーに固定しつつ前記撓み部を撓ませながら前記ローラーを用いて前記可撓性絶縁層を前記基板から剥離することを特徴とする放射線検出装置の製造方法。 a formation step of forming a scintillator for converting radiation into light on a pixel array having a plurality of pixels each having a photoelectric conversion element provided on a flexible insulating layer provided on a substrate;
a peeling step of peeling the flexible insulating layer from the substrate using a roller to which a fixing member provided at an end of the flexible insulating layer is fixed;
A method for manufacturing a radiation detection device that performs
The fixing member includes a fixing portion, which is a portion positioned at an end and fixed to the roller, and a bending portion having flexibility,
In the peeling step, the flexible insulating layer is peeled off from the substrate using the roller while the fixed portion is fixed to the roller and the flexible portion is bent. .
前記外部回路接続部に配線部材が電気的に接続される接続工程が更に行われることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の放射線検出装置の製造方法。 The flexible insulating layer has an external circuit connection portion electrically connected to the pixel array,
9. The method of manufacturing a radiation detecting apparatus according to claim 1, further comprising a connecting step of electrically connecting a wiring member to said external circuit connecting portion.
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