TW201106001A - Radiographic detector formed on scintillator - Google Patents
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Description
201106001 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明總體係關於數位放射線成像,且特定言之,本發 明係關於一種具有一閃爍磷光螢幕之平板成像裝置,該閃 爍磷光螢幕具有直接形成於該閃爍磷光螢幕上之光感測器 及薄膜電晶體讀出器件之一成像陣列。 【先前技術】 採用一閃爍鱗光螢幕來吸收X射線並產生光之醫學X射 線偵測器由於該破光螢幕中之橫向光擴散而遭受空間解析 度之損失。為減少橫向光擴散並維持可接受之空間解析 度,必須使磷光螢幕足夠薄。 一成像裝置之空間解析度及X射線偵測能力通常分別以 調變轉移函數(MTF)及X射線吸收效率為特徵β薄磷光螢 幕在降低X射線吸收率損耗之情況下產生較佳之MTF。通 常’在設計中權衡空間解析度與X射線吸收效率而使用碟 光螢幕之塗覆密度及厚度。 例如’ Lanex Fine螢幕及Lanex Fast Back螢幕係兩種商 用螢幕,兩者均由Eastman Kodak公司製造。兩者均由 Gd2〇2s(Tb)填光體製成。Lanex Fast Back螢幕相對較厚且 更有效率地吸收X射線’但具有比Lanex Fine蝥幕低之解 析度。另一方面’ Lanex Fine螢幕比Lanex Fast Back螢幕 薄’相對較低效率地吸收X射線,但具有較高解析度。 Lanex Fine螢幕及Lanex Fast Back螢幕之塗覆密度分別為 宅克/平方厘米及133¾克/平方厘米。Lanex Fine螢幕及 I47506.doc 201106001
Lanex Fast Back螢幕具有分別為24%及63%之X射線吸收效 率(在80千伏特峰值(kvp)時,用鎢靶,25毫米A1固有過 ;慮,且過遽0.5毫米Cu加1.0毫米A1)且在5線/毫米(c/mm)時 具有分別為0.26及〇.〇4之MTF值。 近來’基於主動矩陣薄膜電子器件之數位平板X射線成 像器已成為一項用於諸如診斷放射線攝影及數位乳腺攝影 術之應用的應允技術。具有兩種用在數位放射線攝影(DR) 中之X射線能轉換方法,即:直接方法與間接方法。在直 接方法中’ 一光導體中所吸收之X射線被直接轉換成一電 荷#號、被儲存在一主動矩陣陣列(ΑΜΑ)上之像素電極上 並使用薄膜電晶體(TFT)將其等讀出以產生一數位影像。 非晶硒(a-Se)通常用作為該電導體。 在間接方法中,一單一磷光螢幕用以吸收χ射線且由在 各像素處均具有一單一光電二極體(PD)及一 TFT7々關之一 ΑΜΑ偵測所得光子。光電二極體吸收由與所吸收χ射線能 成比例之磷光體發出之光。接著,與直接方法相同,使用 TFT開關來讀出儲存電荷。共同磷光體材料包含粉末狀磷 光體(諸如Gd2〇2S(Tb))及結構化磷光體(諸如CsI(T1))。在 間接方法中,氫化非晶矽(a_Si:H)共同用以形成光電二極 體及TFT開關。 圖1A展示用在間接方法中之一先前技術之基於非晶矽平 板成像器中的一單一成像像素1〇之一橫截面(圖中未按比 例繪製),且圖1B展示包含此等像素10之_陣列的一平板 成像器80之一示意俯視圖。各成像像素1〇均具有—光電二 147506.doc 201106001 極體70及一 TFT開關71。一 X射線轉換器層(例如發光磷光 螢幕12)係耦合至光電二極體_TFT陣列。光電二極體70包 括下列層:一鈍化層14、一銦錫氧化物層16、一 p型摻雜 矽層18、一固有氫化非晶矽層20、一 η型摻雜矽層22、一 金屬層24、一介電質層26及一玻璃基板28。圖1Α中亦展示 一 X射線光子路徑30及一可見光子路進32。如所繪示,當 一單一X射線被磷光體吸收時,各向異性地發出大量光 子。發出光之僅一小部分達到光電二極體且被偵測到。 如圖1Β中所示,平板成像器80由包含非晶矽η4_ρ型光電 二極體70及TFT 71之一矩陣的一感測器陣列81組成。閘極 驅動器晶片82係連接至閘極線83之方塊且讀出晶片係連接 至資料線84及偏壓線85之方塊。該等資料線84之各者均具 有一相關聯電荷放大器8 6。該等放大器較佳包含具有可程 式化濾波(圖十未展示)之雙相關取樣電路,且與一類比多 工器87連通,接著該類比多工器87與一類比數位轉換器 (ADC)88連通,從而以期望速率流出數位影像資料。 熱習此項技術者已知基於非晶矽之間接平板成像器之操 作,因此此處僅給出一簡短描述。將入射乂射線光子轉換 為磷光螢幕12中之可見光子,且隨後將此等可見光子轉換 為氫化非晶矽n-i_p型光電二極體7〇内之電子電洞對。總體 而言,將一反向偏壓電壓施加於偏壓線85以產生橫跨光電 二極體之一電場(及因此之一空乏區)並提高電荷收集效 率。光電二極體之像素電荷容量係由偏壓電壓與光電二極 體電容之乘積決定。當相關聯TFT 71係處於一非導電 147506.doc 201106001 (斷開」)狀態時,由光電二極體整合影像信號。此藉由 使閘極線83維持一負電壓而完成。藉由憑藉TFT閘極控制 電路使TFT列依序換接至一導電狀態而讀出陣列。當藉由 將一正電壓施加於對應閘極線83而使一像素列換接至一導 電(「導通」)狀態時,沿資料線84轉移來自此等像素之電 荷並由外部電荷靈敏放大器86將其等整合。接著,將該列 換接回一非導電狀態,且各列重複該程序直至已讀出整個 陣列。並聯轉串聯多工器87將來自外部電荷靈敏放大器86 之信號輸出轉移至類比數位轉換器(ADC)88,隨後產生一 數位影像。平板成像器能夠得到單發(放射線)影像及連續 (透視)影像兩者。 習知之閃爍磷光螢幕成像板具有三個基本組件:一玻璃 或其他剛性透明材料之基板、形成於該基板上之一 TF T層 及含有閃爍器材料之一磷光體層。存在之優點為簡化成像 板之設計並藉由消除與獲得影像資料非直接有關之組件而 減小尺寸,降低重量及成本。 【發明内容】 本發明之一目的在於提供一種投射放射線成像裝置,其 具有一簡化及輕量設計與經改良之偵測及顯示特性。 在一態樣中,本發明係關於一種放射線成像裝置,其含 有一閃爍器及一成像陣列。該成像陣列包含直接形成於該 閃爍器之一側上之複數個像素。該等像素之各者均包含至 少一光感測器及至少一讀出元件。 根據另一態樣,本發明包含一種放射線成像器件之製造 147506.doc • 6 - 201106001 方法。該方法包含之一步驟為在一臨時基板上形成一釋放 層。該方法亦包含在該釋放層上形成包含複數個光感測器 及複數個薄膜電晶體讀出元件之一成像陣列。一閃爍器係 开》成於该成像陣列上,且該釋放層係經活化以自該臨時基 板移除該陣列》 在又一實施例中,本發明提供一種放射線成像板,其包 含具有一第一厚度之一第一閃爍器及具有一第二厚度之一 第二閃爍器。一成像陣列係形成於該第一閃爍器上且被安 置於該第一閃爍器與該第二閃爍器之間。該成像陣列包含 複數個光感測器及複數個薄膜電晶體讀出元件。 根據又一態樣,本發明提供一種放射線成像板,其包 含:第一閃爍器及第二閃爍器,其等分別具有第一厚度及 第二厚度;及一成像陣列,其直接安置在該第一閃爍器及 該第二閃爍器之一者上。該成像陣列包含複數個像素元件 且係定位於該第一閃爍器與該第二閃爍器之間。各像素元 件均包含:一第一光感測器,其光學地耦合至該第一閃燦 器,一第二光感測器,其光學地搞合至該第二閃爍器;及 一讀出元件’其電耦合至該第一光感測器及該第二光感測 器且直接安置在該第一閃爍器及該第二閃爍器之一者上。 在參閱以下μ施方式及其中展不並描述本發明之一文明 性實施例的圖式後’熟習此項技術者將明白本發明之此等 及其他目的、特徵及優點。 【實施方式】 雖然說明書以特別指明並明確主張本發明之主旨的嗜长 147506.doc 201106001 項結束’但應相信從 發明。 以下描述及其附圖中將較佳地理解本 本發明尤其針對形成根據本發明之裳置及方法 元件’或更直接地,本發⑽針對與根據本發明之裝置及 方法=起使用之it件。應瞭解未具體展示及描述之元件可 採用熟習此項技術者所熟知的各種形式。 在以下描述中,術語及短語(諸如「上」或「頂上」)廣 義地用以指示層相對彼此之配置。當然,可沿任何定向 曝光-X射線成像板中堆疊式層沿總體水平、垂直或 傾斜方向延伸。 本發明之-般方法消除在形成一放射線成像用成像板時 對-單獨基板材料之需求。在本發明之各種實施例中,成 像板之閃爍器材料充當其上形成光感測器及tft讀出元件 之基板。艮P :無需-單獨基板;閃爍器材料充當用於一成 像板之基板。 參考圖2,其展示用在根據本發明之一較佳實施例之一 投射放射線成像裝置之一成像板上的一像素元件〗ι〇之橫 截面結構。該像素元件no包含一光感測器i 12及一讀出元 件114(圖2中繪示為(但不限於)一 TFT)。各像素元件11〇亦 包含k供光能給該光感測器112的一閃燦器層丨3 〇或閃燥磷 光體層之一對應部分。該閃爍器層u〇提供雙用途功能, 即· k供閃爍磷光體材料及其上安置光感測器112及TFT讀 出元件114兩者之基板。 光感測器112可為任何類型之器件。例如,光感測器〗12 147506.doc 201106001 可為一分段式或非分段式金屬絕緣半導體(MIS)。或者, 光感測器112可為一分段式或非分段式光電二極體或一光 電晶體。在此項技術中’光感測器總體已為吾人所熟知, 且本發明不限於任何特定類型之光感測器。 圖3繪示用在一投射放射線成像裝置中之一替代像素元 件21 0之結構。此元件類似於圖2中所示之元件,但一閃爍 層23 0具有使a玄閃燦器層230與一光感測器212及一 TFT讀 出元件214隔離之一阻障層232,諸如一薄塗層。此配置允 許在該閃爍器層230上形成該光感測器212及該tft讀出元 件214,但此降低磷光體材料可擴散至TFT半導體組件中並 使TFT半導體組件降級之可能性。該阻障層232可為一無機 材料(諸如氮化矽)(例如)或一有機材料(諸如聚醯亞胺或 BCB)。或者,該阻障層232可為溶凝膠。 參考圖4,其展示本發明之另一實施例,其中一替代像 素兀件310具有兩個(第一及第二)閃爍器層33〇、33丨,各閃 爍器層具有—對應厚度11、t2。在此實施例中,在該等閃 爍器層330、331之一者上形成之一光感測器312及一 tft讀
出元件314係配置於該第一閃爍器層33〇與該第二閃爍器層 331之間。 B 圖5展示結合圖3及圖4中所繪示之實施例的一像素元件 41〇之另一實施例。此處,一阻障層432位於一光感測器 412及一 TFT讀出元件414之成像電子器件與一第二閃爍器 層431之間。一第一閃爍器層43〇係形成於與該第二閃爍器 層43 1相對的該光感測器412及該讀出元件414之一側上。 147506.doc -9- 201106001 在一替代貫施例中’該阻障層可改為介於該光感測器4 i 2 及s亥TFT讀出元件414與第一閃爍器43〇之間。再者,可提 供兩個阻障層’各阻障層介於該光感測器412及該tft 414 與該等閃爍器430、431之各者之間。 圖ό繪示根據本發明之一像素元件$丨〇之又一實施例。在 此實施例中’第一光感測器512及第二光感測器513係堆疊 在彼此頂上。一不透明遮光層522係設置於該第一光感測 益5 12與該第二光感測器5 13之間。為減少用於第一閃爍器 層530及第二閃爍器層531之各者的該第一光感測器512與 該第二光感測器513之間之光學串擾,該遮光層522有助於 隔離該第一光感測器512使得其僅自該第一閃爍器層53〇接 收光。類似地,該遮光層522有助於隔離該第二光感測器 513使得其僅自該第二閃爍器層53丨接收光。 雖然未加以繪示,但圖6中所示之像素元件5丨〇亦較佳包 含與光感測器512、513相關聯之一或多個讀出元件。圖7 恰好展示此一實施例。在圖7中,一像素元件61〇包含由一 遮光層622分離之第一光感測器6丨2及第二光感測器6丨3。 該第一光感測器612係形成於一第一閃爍器層63〇上且該第 一光感測器613係形成於一第二閃爍器層63 1上。此實施例 中亦包含一讀出元件614。如所繪示,該第二光感測器613 及該TFT讀出元件614係形成於相同層上,即:在相同板上 製造該第二光感測器613及該TFT讀出元件614。該tFT讀 出元件614較佳用以自具有此配置之各層讀取光感測器 值。或者,該等讀出元件014可存在於與第一光感測器612 I47506.doc 201106001 相同之層上,或可在完全不同層上。 亦可考量其他配置。例如,圖8展示另一新穎像素元件 710 ’其中堆疊第一光感測器712及第二光感測器713,且 一開關TFT讀出元件714配置於該堆疊之一側。多個遮光層 722係用在此實施例中,以有助於防止光學串擾以及限制 可增加X射線資料之雜訊的該TFT讀出元件714曝光至照 明。該TFT讀出元件714係形成於該第二閃爍器層73丨上, 其與該第二光感測器713被製造在相同板上。此使該薄膜 電晶體讀出元件7 14與分別形成於該第一閃爍器層730及該 第二閃爍器層73 1上之該等堆疊式光感測器7丨2、713並排 放置。 圖9展示一替代像素元件810,其中兩個光感測器812、 813及一開關TFT讀出元件814係形成於相同板内。呈遮光 層822形式之保護係設置在該開關tft讀出元件814之兩側 上。閃爍器層係註記為830及831。在圖1〇所示之一類似實 施例中’在一第一閃爍器層930上之相同板内,一像素元 件910包含並排製造之第一光感測器912及第二光感測器 913,且TFT讀出元件914安置在一第二閃爍器層93丨上。呈 遮光層922形式之保護係設置在該開關tft讀出元件914之 兩側上。 參考圖11 ’其展示根據本發明之另一像素元件1010。在 此實施例中,該像素元件1010包含並排配置且堆疊在一第 三光感測器1016頂上之第一光感測器1012及第二光感測器 1013。此處’像素元件丨〇丨0包含多個光感測元件,各元件 Γ 147506.doc 201106001 依據發出光之光譜成分而展現一不同回應。提供呈遮光層 1022形式之保護。閃爍器層係註記為1030及1031。雖然此 視圖中未展不TFT讀出元件,但圖12及圖丨3所繪示之配置 中可包含此等TFT讀出元件。 具體言之,圖12展示一像素元件111〇,其中包含第一光 感測器1112、第二光感測器丨丨13及第三光感測器丨丨16且一 TFT讀出元件iI14與該第三光感測器1116並排形成。在一 實施例中’圖12中亦繪示用於此設計之X射線輻射之方 向。此處’因為先吸收靠近與一第一閃燦器層丨丨3〇相對的 一第一閃爍器層113 1之表面之輻射,所以自此層激發之照 明遭艾較少光學散射且因此所得之影像具有較高MTF。每 一像素元件具有多個光感測器丨丨丨2、丨丨丨3及丨丨丨6允許在一 較高空間頻率時取樣一影像。如所繪示,亦可提供一遮光 層 1122 。 在圖13中’ 一像素121〇亦具有三個光感測器1212、 1213、1216’其中不同光感測器1212、1213、1216依據發 出光之光省成分而展現不同回應。在此實施例中,一 Τρτ 讀出元件1214與所有三個光感測器1212、1213、1216係安 置在相同板或層内。亦可提供多個遮光層1222,如所繪示 以遮蔽自第一閃爍器1230及第二閃爍器1231發出之光。 因此’已描述根據本發明之成像像素元件之實施例。在 此等實施例之各者中,包含一光感測器及一讀出元件之至 少一者的一成像陣列係直接形成於一閃爍器上。根據此等 實施例,無需通常所用且通常於其上形成該成像陣列之一 147506.doc •12- 201106001 基板。此等實施例亦可連同使用一基板之習知設計一起使 用。例如,當使用兩個閃爍器層時,該成像陣列之組件可 直接形成於該等閃爍器之一者上,如本文中所述,且該成 像陣列之其他組件亦可形成於其上亦安置該等閃爍器層之 另一者的一基板上。在此一實施例中,接著可在構建後 「層壓」含隨附成像陣列組件之該兩個閃爍器。以此方式 亦獲付使用一個閃爍器而減少由該基板引起之散射的益 處’而該基板亦可提供某種結構穩定性。 本發明之若干較佳實施例包含較佳為不同厚度之兩個閃 爍器層(雖然該等閃爍器層可為相同厚度)。此等實施例之 方法在於在一 DR成像板内利用多個閃爍器層以最大化信 號雜訊比(SNR)及調變轉移函數(MTF)之某種矛盾需求。 在該等實施例中’第一閃爍器層具有之厚度U比第二閃爍 器層之厚度t2相對薄。因為較薄閃爍器層本身具有較少可 見光擴散,所以較薄閃爍器層使解析度及MTF最佳化。相 反,較厚閃爍器層使SNR最佳化。例如,一磷光螢幕之厚 度可為97微米(具有一塗層重量為45 3毫克/平方厘米之 Gc^C^S.Tb),而另一磷光螢幕之厚度可為186微米(具有一 塗層重1為82.7毫克/平方厘米之Gd2〇2S:Tb)。較薄磷光螢 幕可具有黑色吸收性材料之一光控制層且較厚磷光螢幕可 具有黑色吸收性材料之一光控制塗層。將典型χ射線光束 (DN5 RQA5光束)用於—般放射線攝影,較薄鱗光營幕及 較厚磷光螢幕之其下MTF將等於5〇%(fm)的空間頻率分別 為3.8線/¾米及2.4線/毫米。同時,較厚碟光螢幕之X射線 r c; 147506.doc 13· 201106001 吸收效率為47%,相比而t,較薄碌光勞幕之乂射線吸收 效率為29。/。。在實際設計中,較薄磷光螢幕之厘71?將大於 較厚磷光螢幕之MTF使得第一磷光螢幕之其下MTF為 5〇%(fi/2)的空間頻率比第二磷光螢幕之空間頻率高至少〇.5 線/毫米。另外,第二磷光螢幕之χ射線吸收效率將超出第 礤光螢幕之X射線吸收效率至少丨〇%。成像陣列能夠自 磷光螢幕之各者讀取所得影像,使得經組合影像可提供之 品質高於具有一單一磷光螢幕之習知DR系統可取得之品 質。 用在本發明實施例中之磷光螢幕材料組合物可包含
Gd202S:Tb、Gd202S:Eu、Gd2〇3:Eu、La202S:Tb、 La202S、Y2〇2S:Tb、CsI:1H、CsI:Na、CsBr:Tl、NaI:Tl、 CaW〇4、CaW04:Tb、BaFBr.Eu、BaFCl.Eu、BaS04;Eu、 BaSrS04、BaPbS04、BaAl12〇19:Mn、BaMgAl1()017:Eu、 Zn2Si〇4:Mn、(Zn,Cd)S:Ag、LaOBr、LaOBr:Tm、 Lu202S:Eu 、Lu202S:Tb 、LuTa04:Tb 、Hf02:Ti 、 HfGe〇4:Ti、YTa04、YTa04:Gd、YTa04:Nb、Y203:Eu、 YB〇3:Eu、YB〇3:Tb 或(Y,Gd)B〇3:Eu、或其等之組合之一 或多者。例如’磷光螢幕可具有相同或不同材料組合物。 例如,磷光螢幕可具有相同磷光體材料,但具有不同之微 粒尺寸分佈、微粒接合劑比、封裝密度或吸收染料。第二 碟光螢幕上之磷光體材料之中值微粒尺寸可在約1微米至 約5微米之範圍内,而第一磷光螢幕上之磷光體材料之中 值微粒尺寸可在約6微米至約15微米之範圍内。 147506.doc 201106001 用在本發明之實施例中之磷光螢幕可具有不同之重元素 原子序數。例如,為較高之X射線能吸收率,第二磷光螢 幕可具有之—M合物具有比第一磷光螢幕之組合物高的一 原子序數兀素。在一例子中,第二磷光螢幕可含有 Gd2〇2S.Tb,而第一磷光螢幕可含有Y2〇2ST卜釓(以)具 有之原子序數為64,而紀(Y)具有之原+序數為39。 再者,用在本發明之實施例中的磷光螢幕之空間頻率回 應可與具有不同結構之不同磷光體材料之使用不同。例 如第一磷光螢幕可包括一柱狀結構化磷光體(諸如 而第一碌光螢幕可包括一粉末狀構光體(諸如 Gc^C^S.Tb)。當在適當條件下蒸發一 CsI層時,該a〗層將 冷凝呈具有高填充密度之針狀、緊密填充微晶形式。在此 項技術中,此一柱狀或針狀磷光體已為吾人所熟知。參見 (例如)ALN Stevel等人之「經氣相沈積之。^^^層:應用 於X射線成像器件中之螢幕」,Philips Researeh 29肌362 (1974); &TJing等人之「因基板圖案化而增 強之Csl層柱狀結構」,IEEE Trans Nud ϋ 39:ιι%· 1 198 (1992)。以此形式’據推測因為相比於一粉末狀填光 螢幕,柱狀微晶增強光之前向散射,所以改良相同厚度之 一粉末狀磷光螢幕的空間頻率回應(或解析度卜可認為此 哥狂狀物之作用 而
•〜q q久队—八射入I 產生之光子將被導向該等支柱之任— 又杜 < 仕鸲。類似於粉3 螢幕,一反射背襯用以藉由將光子重新導向退出表面Θ 層之光收集容量最大化❶例如,第二磷光螢幕可具有^
147506.doc •15· 201106001 為89微米之一 CsI:Tl層,而第一磷光螢幕可具有厚度為93 微米之一 Gd2〇2S:Tb層。第二構光螢幕之空間頻率回應可 高於第一磷光螢幕之空間頻率回應。第二磷光螢幕及第一 磷光螢幕之其下MTF等於50%^^)的空間頻率值分別為4 7 線/毫米及3.3線/毫米。 在此等雙螢幕器件中,X射線輻射總體入射在具有較薄 磷光螢幕的成像器件之側上,即:較薄螢幕係配置於更靠 近X射線源處。以此方式,使較薄螢幕之MTF最佳化。或 者,X射線輻射可入射在較厚磷光螢幕上,使得較厚螢幕 之SNR最佳化。 亦在該等雙螢幕器件中,閃爍器層之厚度ti、t2可經定 尺寸以使光學吸收長度最佳化。例如,超過一或多個吸收 長度之厚度可有益於減少光學串擾。 亦在上述實施財,遮光層可為金屬或其他某種不透明 材料且亦可提供一電連接,諸如(例如)一接觸。另外或或 者,遮光層可為一著色劑及/或—半導體。 當前述實施例中出現一個以上光感測器時,其等可相 同,展現對應不同波長之人射輕射的總體相同回應。缺 二,在其他實施财,光感測器可具有不同靈敏度特性‘、,、、 經調諸」以匹配其等對應閃燦器層之發射特性。例如, -閃爍器層可發出具有近500奈米之一峰值的光且另一
Z器層(其可發出具有(例如)近⑽以之-峰值的光)可 具有一不同磷光體材料。 J 製造 147506.doc 201106001 如前述實施例中所注釋,光感測器及/或讀出元件係直 接安置在根據本發明之閃爍器層上且無f一介人基板。在 此裝置之-形成方法中’使用已知製造技術直接在閃爍器 層上製造此等成像組件。此方法+ > t 于此万法之較佳實施例包含使用
Gd202S;Tb作為閃爍器層。再者,或 ^ 丹有為確保在閃爍器上適當 形成成像組件,一般可期望使閃爍器層之一平面度維持在 20奈米均方根(RMS)内。 在另一較佳實施例中,成像組件可先形成於一中間或臨 時基板上,接著將其層壓至閃燦器層上。一方法(其使用 中間基板)包含在中間基板上形成一釋放層。接著,由光 感測器及薄膜電晶體讀出元件組成之陣列係形成於該釋放 層上。接著,將輻射能、熱、壓力或其他能施加於該釋放 層以使其與中間基板分離。釋放層或某種其他物質或程序 接著可用以將成像像素陣列黏著或以其他方式接合至閃爍 器以形成一成像板。根據本發明所用之釋放層可為有機物 或無機物且可經化學'光學或熱活化。已知之釋放層包 含.ProLIFT ’ 其購自 Brewer Science ;及 HD-3007聚醯亞 胺黏著劑(一雷射活化釋放層),其購自HD Microsystems。 釋放層亦可包含聚苯并,号唑。 在陣列於一閃爍器上之另一製造方法中,提供一臨時基 板。類似於剛剛所述之實施例,一釋放層係形成於該臨時 基板之一大致平坦表面上,且包含光敏元件及開關元件之 成像陣列係形成於該釋放層上。雖然陣列及釋放層亦係安 置該臨時基板上,但閃燦器係接合在成像陣列上。而後活 147506.doc -17- 201106001 =釋放層以使成像陣列(含與其接合之閃燦器)與臨時基板 刀離因此,獲得如圖2中所例示之一成像陣列。 釋放層較佳為可經熱、光學及/或化學活化之一有機材 料或一無機材料。例如,在一實施例中,使用蝕刻技術活 化釋放廢。efe 曰在此一實施例中,一阻障層可用於釋放層與成 像陣列之間且所用㈣劑對該阻障層具有—高㈣速率選 擇1'生以避免損壞成像陣列。蝕刻劑可為(例如)二氟化氙 在又貫施例中,釋放層可包含一著色劑。為活化 釋放層,將輻射能導引至釋放層且該著色劑吸收輻射能之 至乂 部分。上述釋放層亦可用在此實施例中。 雖“、、:可包含阻障層以充當一餘刻擋板,但一阻障層可形 ;成像陣列與閃爍器之間以形成如圖3中所綠示之一器 件。亦在其他實施例中,可在接合閃爍器之前在成像陣列 上形成一平坦化層,以提供其上接合閃燦器之一大致平坦 表面。 亦可考置前述方法之變動且其等可用以形成本發明之較 成像陣列。例如,在自臨時基板移除成像陣列及閃爍器 ^ 第一閃塘器可接合在此移除後所曝光的成像陣列之 的面上較佳地,第二閃爍器具有之性質不同於第一閃爍 ™之性質。以此方式增加第二閃爍器將形成諸如圖4及圖5 中所不之器件的器件。再者,可在使用—黏著劑或類似物 之構H層壓含接合基板之兩個陣列以產生圖6及圖7所例 之陣列。可藉由在釋放層上適當形成成像陣列而以類似 方式形成剩餘繪示之陣列。亦可使用已知方法來形成阻障 147506.doc 201106001 層以得到期望之像素結構。 雖然已特定參考本發明之某些較佳實施例而詳細描述本 發明二但-般技術者應瞭解在不背離本發明之範圍之情況 下可實現如上述及如附屬請求項中所注釋之本發明之範圍 内的變動及修飾。 例如’在前述實施例中,雖然光電二極體用作為例示性 光感測元件’但本發明不受此限制。可使用任何光敏元 件,其包含(但不限於)金屬絕緣半導體、P-η接面光電二極 體、PIN光電二極體、針紮式光電二極體、電荷注入器 件、電荷耦合器件及光電晶體。本發明亦不限於抓作為 讀出元件。可使用M0S電曰曰曰體、雙極電晶體、二極體開 關、電荷注人器件及電荷輕合器件之者。再者,可以 非晶矽、多晶石夕、單晶矽、有機半導體及含銦、鋅、氧及 鎵之-者或其等之任—組合的二元、三元或四元半導體之 一或多者之任一者形成成像陣列。 因此,所提供的是直接形成於一閃爍磷光螢幕上之光感 測器及薄膜電晶體讀出器件之一成像陣列。 & 【圖式簡單說明】 圖1A係展示前技術之平板成像器中之—成像像素的 一橫截面圖。 圖1B係展示一先前技術之平板成像器之組件的—示音 圖。 忍 圖係根據本發明之—實施例的一像素元件之一橫截面 圖。 147506.doc 201106001 ly*! 園 3係根據本發明之另一實施例的一像素元 面圖。 < k戴 圖4係根據本發明 橫截面圖。 之又一較佳實施例的一像素元件之 圖5係根據本發明之又一較佳實施例的一像素 橫截面圖。 圖6係根據本發明之又一車交佳實施例的—像素元 部分之一橫截面圖。 元件之 之 圖7係亦根據本發明之另一較佳實施例的 像素元件 一橫截面圖。 圖8係亦根據本發明之另一較佳實 一橫戴面圖。 圖9係根據本發明 一一《 ’νυ…WV 丨豕京元件之 橫截面圖。 ^ 圖10係具有雙閃爍器層及多個光感測器的 之 施例的一像素元件 之又一較佳貫施例的一像素 橫戴面圖,其中遮光層及TFT讀出電路連接 器且在一單獨層上。 之 像素元件之 至各光感測 元件之 元件之 圖11係根據本發明之又一較佳實施例的一像素 橫截面圖。 圖12係根據本發明之又一較佳實施例的一像素 橫截面圖。 ' 圖13係係根據本發明之又一齡社香Λ | & 之 ^ ^ ^較佳貫施例的—像素元件 一橫截面圖。 【主要元件符號說明】 147506.doc •20· 201106001 ίο 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 70 71 80 81 82 83 84 85 86 87 88 110, 210, 210, 410, 510, 成像像素 磷光螢幕 鈍化層 銦錫孰化物層 P型摻雜i夕層 氫化非晶矽層 η型摻雜ί夕層 金屬層 電介質層 玻璃基板 X射線光子路徑 可見光子路進 光電二極體 TFT開關 平板成像器 感測器陣列 驅動益晶片 閘極線 資料線 偏壓線 放大 多工器 類比數位(A-D)轉換器 像素元件 147506.doc -21 - 201106001 610, 710, 810, 910, 1010, 1110, 1210 112, 212, 312, 412, 512, (第一)光感測器 612, 712, 812, 912, 1012, 1112, 1212 114, 214, 314, 414, 614, TFT讀出元件 714, 814, 914, 1114, 1214 130, 230, 330, 430, 530, (第一)閃爍器層 630, 730, 830, 930, 1030, 1130, 1230 232, 432 阻障層 33 1, 43 1, 53 1, 63 1, 73 1, 第二閃爍器層 831, 931, 1031, 1131, 1231 513, 613, 713, 813, 913, 第二光感測器 1013, 1113, 1213 522, 622, 722, 822, 922, 遮光層 1022, 1122, 1222 1016, 1116, 1216 第三光感測器 tl, t2 厚度 22- 147506.doc
Claims (1)
- 201106001 七、申請專利範圍: 1. 一種投射放射線成像裝置,其包括: 一閃爍器;及 一成像陣列,其包括直接形成於該閃爍器之一側上之 複數個像素,該等像素之各者均包括至少一光感測器及 至少一讀出元件。 2·如#求項1之裝置,其中該至少一光感測器包含一金屬 絕緣半導體、一 Ρ-η接面光電二極體、一 PIN光電二極 體 針紮式光電二極體、一電荷注入器件、一電荷耦 合器件及一光電晶體之一或多者。 3.如叫求項丨之裝置,其中該至少一讀出元件包括一薄膜 電曰曰體、一 MOS電晶體、一雙極電晶體、一個二極體開 關、一電荷注入器件及一電荷耦合器件之一或多者。 4·如清求項1之裝置,其中該閃爍器係一第一閃爍器,且 該裝置進一步包括一第二閃燦器,其經安置以使該成像 陣列失於該第一閃爍器與該第二閃爍器之間。 5. 如°月求項1之裝置’其中該成像陣列係以非晶矽、多晶 矽、單晶矽、有機半導體及含銦、鋅、氧及鎵之一者的 一疋、二元、四元半導體之一或多者之一或多者形成。 6. 如喷求項1之裝置,其進一步包括一平坦化層及介於該 ]爍器與§亥成像陣列之間之一阻障層之至少一者。 7· 一種製造放射線成像裝置之方法,其包括: 在—臨時基板上形成一釋放層; 在°亥釋放層上形成包括複數個光感測器及複數個薄獏 147506.doc 201106001 電晶體讀出元件之—成像陣列; 將閃爍器接合至該成像陣列;及 化該釋放層以自該臨時基板移除該陣列及經接合閃 爍器。 ° 8. 如請求項7之方法,豆中兮纆妨士 兵中該釋放層包括一有機物及一無 機物之一者或兩者。 9. 如請求 Jg 7 , ,/、中該活化步驟包括將該釋放層曝 露於—熱劑、光學劑及化學劑之一者。 10·如π求項7之方法’其進—步包括於該釋放層與該成像 陣列之間形成一阻障層。 11.如請求項1〇之方法,其中該活化步驟包 解該釋放層,其中姓刻劑對該阻障層具有高㈣速率選 12·如請求項u之方法,其中 甲莓蝕刻劑包括二氟化氙氣體。 13. 如請求項7之方法,其進—牛 ^ 步包括在將該閃爍器接合至 該成像陣列前在該成像陣列上形成一平坦化層。 14. 如請求項7之方法,其中、、去作 甲/舌化该釋放層之該步驟包括將 輻射能導引至該釋放層且1中爷釋妨厣 '、Y為釋放層包括能夠吸收該 輻射能之至少一部分的一著色劑。 15. 如請求項7之方法,其中該閃爍器包括Gd2〇2S:Tb BaFBr:EU、LaOBr 及 Y2〇2S:Tb ' CsI:Tl ' CaW〇4 LaOBr:Tm之至少一者。 厚度及該第二厚度係 16.如請求項28之成像板,其中該第一 相同。 147506.doc 201106001 17.如請求項28之成像板,其中該第一閃爍器之一調變轉移 函數超出該第二閃爍器之一調變轉移函數,使得用於該 第一閃爍器之該調變轉移函數為50%所在的空間頻率比 用於該第二螢幕之空間頻率高至少0.5線/毫米。 18 ·如請求項28之成像板,其中該第二閃爍器之X射線吸收 效率超出該第一閃爍器之X射線吸收效率至少1 〇%。 19. 如請求項28之成像板,其中該第一閃爍器比該第二閃爍 器薄,且在使用時,該成像板係經定向以接收自該第一 閃爍器之該侧之一方向入射的X射線曝光。 20. 如請求項28之成像板,其中該複數個光敏元件包括對來 自s亥第一閃燦器之光敏感之第一光敏元件及對來自該第 二閃爍器之光敏感之第二光敏元件。 21. —種放射線成像板,其包括: 一第一閃爍器,其具有一第一厚度; 一第二閃爍器,其具有一第二厚度;及 一成像陣列,其包括複數個像素元件,該成像陣列直 接女置在s亥第一閃爍器及該第二閃爍器之一者上及配置 於該第一閃燦與該第二閃爍器之間,該成像陣列中之 各像素元件包括: 一第一光感測器,其光學地耦合至該第一閃爍器; 一第二光感測器,其光學地耦合至該第二閃爍器;及 一項出70件,其電耦合至該第一光感測器及該第二 光感測器且直接安置在該第一閃爍器及該第二閃爍器 之一者上。 [S] 147506.doc 201106001 22. 如請求項21之成像板’其中該第一閃爍器及該第二閃爍 在材料組合物、空間頻率回應特性及原子序數之至少 一者上不同。 23. 如請求項21之成像板’其進一步包括安置於該第一光感 測器與該第二光感測器之間之一遮光層。 24. 如請求項23之成像板,其中該遮光層係一金屬、一半導 體及一著色劑之一者。 25·如請求項21之成像板,其中該第一厚度及該第二厚度之 一者為至少一個光學吸收長度。 26. 如請求項21之成像板,其進一步包括一透明基板,其安 置於該成像陣列與該第一閃爍器及該第二閃燦器之其上 未直接安置該成像陣列的該一者之間。 27. 如請求項21之成像板,其中該第一閃爍器及該第二閃爍 器之至少一者包含最接近於該成像陣列之一阻障層。 28· —種放射線成像板,其包括: 一第一閃爍器,其具有一第一厚度; 一第一閃爍器’其具有一第二厚度;及 一成像陣列,其形成於該第一閃爍器上且夾於該第一 閃爍器與該第二閃爍器之間, 該成像陣列包括複數個光感測器及複數個薄膜電晶體 讀出元件。 29.如請求項28之成像板,其中該第—閃爍器及該第二㈣ 器基於材料組合物、空間頻率回應特性、厚度及原子序 數之至少一者而不同。 147506.doc -4-
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