基于柔性薄膜封装的平板探测器及其制备方法与流程

本发明属于平板探测器设计及制造技术领域，特别是涉及一种基于柔性薄膜封装的平板探测器及其制备方法。

背景技术：

X射线摄影术利用X射线短波长、易穿透的性质，不同物质对X射线吸收不同的特点，通过探测透过物体的X射线的强度来成像。平板探测器(FPD：flat panel detector)作为X射线成像系统的核心部件，负责将X射线转化成电信号并记录成像，可通过显示器适时显示，亦可保存供后续读取。

一般来说，FPD包括闪烁屏、像素阵列(感光器阵列)、控制模块、信号处理模块和通信模块。闪烁体吸收X光将其转化为可见光；像素阵列将闪烁体产生的可见光转化为电信号；信号处理模块将电信号放大并通过模数转换生成数字信号，通过校正、补偿后成像。在X射线平板探测器行业，碘化铯闪烁屏具有低剂量、高分辨率、高的图像质量，成为行业内发展的主流产品。对于碘化铯闪烁屏，当接受到X射线光子激发时可以转化为可见光光子，可见光光子进而被光电转换面板接受转为电子空缺对，从而被外围电路读出生成图像。

现有技术中，碘化铯闪烁屏，包含基体、碘化铯闪烁体层、封装层；一种方式是采用防水透明胶带，防水透明胶带为单纯的有机膜，其防水性耐磨性能差，另外，基体一般有碳板、光纤导板、铝基板，为了提高出光效率和防水性，通常采用有机薄膜和无机薄膜的透明封装方式，特别是无机膜的加入，可以提高防水性能，但透明封装使用CVD和ALD溅射设备完成封装，存在设备成本高昂等问题。

近来，随着柔性电子技术的成熟，柔性显示产品开始投入市场，进入普通消费者的日常生活，其轻薄可弯折和优异的性能表现，使得柔性显示成为新一代显示技术，将广泛应用于物联网、智能家居、虚拟现实、可穿戴电子设备。

因此，如何提供一种基于柔性薄膜封装的平板探测器及其制备方法，以解决现有技术中的上述问题实属必要。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于柔性薄膜封装的平板探测器及其制备方法，用于解决现有技术中平板探测器封装工艺复杂、成本高以及防水耐磨性能有限等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于柔性薄膜封装的平板探测器的制备方法，包括如下步骤：

1)提供一支撑基板，并于所述支撑基板上形成离型层；

2)于所述离型层上形成阻挡层，并于所述阻挡层上形成柔性基底层；

3)剥离去除所述支撑基板及所述离型层，剩余结构层构成一柔性薄膜；以及

4)提供一形成有闪烁体层的感光器阵列，并将所述柔性薄膜制作于所述感光器阵列上，所述柔性薄膜覆盖所述闪烁体层且所述阻挡层远离所述闪烁体层，得到平板探测器。

作为本发明的一种优选方案，步骤2)中还包括步骤：于所述柔性基底层上形成反射层。

作为本发明的一种优选方案，步骤2)中，形成所述柔性基底层的步骤包括：将液态原料通过涂覆、溅射、喷涂及丝网印刷中的任意一种工艺制备于所述阻挡层表面，并通过固化工艺将所述液态原料固化，以形成所述柔性基底层。

作为本发明的一种优选方案，所述固化工艺的固化温度范围包括100～200℃，固化时间范围包括60～120min；所述柔性基底层的光透过率的范围包括70％～100％，厚度范围包括10～200μm。

作为本发明的一种优选方案，步骤3)中，控制激光穿过所述支撑基板并照射到所述离型层与所述阻挡层的界面，烧断所述离型层与所述阻挡层界面处的结合键，以剥离去除所述支撑基底及所述离型层。

作为本发明的一种优选方案，步骤4)中，采用热蒸镀的方法于所述感光器阵列上制备所述闪烁体层。

作为本发明的一种优选方案，所述闪烁体层的材料包括碘化铯，所述闪烁体层的厚度范围包括200～800μm。

作为本发明的一种优选方案，步骤4)中，通过密封胶将所述柔性薄膜密封于所述感光器阵列上。

作为本发明的一种优选方案，步骤1)中，所述支撑基板包括玻璃基板，所述离型层包括非晶硅层；步骤2)中，所述阻挡层包括氧化硅层、氮化硅层中的至少一种，所述柔性基底层包括聚酰亚胺(PI)薄膜、聚乙烯醇(PVA)薄膜及聚酯(PET)薄膜中的至少一种。

本发明还提供一种基于柔性薄膜封装的平板探测器，包括：

感光器阵列，用于将接收的可见光信号转换为电信号；

闪烁体层，形成于所述感光器阵列上，用于将接收的入射射线转换为可见光信号并将所述可见光信号输出至所述感光器阵列上；以及

柔性薄膜，形成于所述感光器阵列上并覆盖所述闪烁体层，所述柔性薄膜包括叠置的柔性基底层及阻挡层，且所述阻挡层远离所述闪烁体层。

作为本发明的一种优选方案，所述柔性薄膜还包括反射层，所述反射层位于所述柔性基底层远离所述阻挡层的一侧。

作为本发明的一种优选方案，所述反射层的材料包括铝及银中的至少一种，所述反射层的厚度范围包括100～500nm。

作为本发明的一种优选方案，所述闪烁体层的材料包括碘化铯，所述闪烁体层的厚度范围包括200～800μm；所述阻挡层的材料包括氧化硅层及氮化硅层中的至少一种，所述阻挡层的厚度范围包括100～500nm；所述柔性基底层包括聚酰亚胺(PI)薄膜、聚乙烯醇(PVA)薄膜及聚酯(PET)薄膜中的至少一种，所述柔性基底层的厚度范围包括10～200μm。

作为本发明的一种优选方案，所述传感器阵列包括非晶硅传感器、CMOS传感器以及CCD传感器中的任意一种。

作为本发明的一种优选方案，所述柔性薄膜与所述传感器阵列之间还形成有一层密封胶层，以将所述柔性薄膜密封于所述感光器阵列上。

如上所述，本发明的基于柔性薄膜封装的平板探测器及其制备方法，具有以下有益效果：

本发明提供的基于柔性薄膜封装的平板探测器的制备方法，可以通过简单的工艺完成平板探测器的制备，且成本低，并且，通过本申请的柔性薄膜结构，即含有柔性基底层和阻挡层的结构，特别是含有阻挡层、柔性基底层以及反射层构成的三明治封装结构，可以有效改善平板探测器碘化铯封装防水、耐磨性能，另外，其工艺过程与a-Si TFT工艺兼容，无需大规模升级，即可生产柔性a-Si sensor，与被检测物体紧密贴合，提高成像质量的优点。

附图说明

图1显示为本发明的基于柔性薄膜封装的平板探测器制备的流程图。

图2显示为本发明的平板探测器制备中提供支撑基板并形成离型层的结构示意图。

图3显示为本发明的平板探测器制备中形成阻挡层及柔性基底层的结构示意图。

图4显示为本发明的平板探测器制备中形成阻挡层及柔性基底层的结构示意图。

图5显示为本发明的平板探测器制备中形成反射层的结构示意图。

图6显示为本发明的平板探测器制备中剥除支撑基板及离型层形成柔性薄膜的示意图。

图7显示为本发明的平板探测器制备中提供的形成有闪烁体层及传感器阵列的示意图。

图8显示为本发明的X射线平板探测器工作原理示意图。

元件标号说明

11 支撑基板

12 离型层

13 阻挡层

14 柔性基底层

15 反射层

21 传感器阵列

22 闪烁体层

23 密封胶

S1～S4 步骤1)～步骤4)

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图8。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。

如图1所示，本发明提供一种基于柔性薄膜封装的平板探测器的制备方法，包括步骤：

1)提供一支撑基板，并于所述支撑基板上形成离型层；

2)于所述离型层上形成阻挡层，并于所述阻挡层上形成柔性基底层；

3)剥离去除所述支撑基板及所述离型层，剩余结构层构成一柔性薄膜；以及

4)提供一形成有闪烁体层的感光器阵列，并将所述柔性薄膜制作于所述感光器阵列上，所述柔性薄膜覆盖所述闪烁体层且所述阻挡层远离所述闪烁体层，得到平板探测器。

下面将结合附图详细说明本发明的基于柔性薄膜封装的平板探测器的制备方法。

首先，如图1中的S1及图2所示，进行步骤1)，提供一支撑基板11，并于所述支撑基板11上形成离型层12。

作为示例，所述支撑基板11包括玻璃基板，所述离型层12包括非晶硅层。

具体的，所述支撑基板11作为所述柔性闪烁屏制备中的支撑结构，其在最终形成柔性闪烁屏结构后会被剥离掉，所述支撑基板包括但不限于玻璃基板。另外，所述离型层12优选通过CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)工艺制备得到，所述离型层作为后续形成柔性闪烁屏时的剥离层，其材料优选为非晶硅材料，当然，在其他实施例中，所述离型层的材料可以为任意实现剥离的材料，本实施例中选择为非晶硅层，所述离型层在激光的照射下吸收热量，从而便于与柔性薄膜的剥离。

接着，如图1中的S2及图3～4所示，进行步骤2)，于所述离型层12上形成阻挡层13，并于所述阻挡层13上形成柔性基底层14。

作为示例，步骤2)中还包括步骤：于所述柔性基底层14上形成反射层15。

作为示例，所述阻挡层13包括氧化硅层、氮化硅层中的至少一种，也就是说，其可以为二者中的任意一者，也可以为二者构成的叠层结构层；所述柔性基底层14包括聚酰亚胺(PI)薄膜、聚乙烯醇(PVA)薄膜及聚酯(PET)薄膜中的至少一种，也就是说，其可以为上述材料中的任意一者，也可两者或两者以上混合材料的组合，在此均不作具体限制。

具体的，所述阻挡层13一方面可以保护所述柔性基底层14不受损害，在本实施例中，选择为由氧化硅层和氮化硅层构成的叠层结构层，其中，可以是氧化硅与所述柔性基底层相接触，也可以是氮化硅与所述柔性基底层相接触，另外，还用于提高柔性薄膜的耐磨性，其厚度范围包括100～500nm，优选为200～400nm，本示例中选择为300nm。

作为示例，步骤2)中，形成所述柔性基底层14的步骤包括：将液态原料通过涂覆、溅射、喷涂及丝网印刷中的任意一种工艺制备于所述阻挡层13表面，并通过固化工艺将所述液态原料固化，以形成所述柔性基底层14。

其中，作为示例，所述柔性基底层14的光透过率的范围包括70％～100％，厚度范围包括10～200μm，所述固化工艺的固化温度范围包括100～200℃，固化时间范围包括60～120min。

具体的，本发明在所述阻挡层13上制备柔性基底层14，制备方法包括：将液态PET(Polyethylene Terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PI(Polyimide，聚酰亚胺)、环氧树脂的任意一种，通过涂覆(如包括旋涂)、溅射、喷涂、丝网印刷制备到所述阻挡层13上，采用热固化，将液态柔性薄膜固化成固态柔性膜，得到所述柔性基底层14，在本实施例中，优选为采用涂覆法，其适合小尺寸薄膜生长，设备简单、成本低。另外，进行所述固化的温度优选为120～180℃，本实施例中选择为150℃，时间优选为80～100min，本实施例中选择为90min，制备得到的所述柔性基底层14的厚度优选为50～150μm，本实施例中选择为100μm，光通过率优选为80％。

另外，在一示例中，还在所述柔性基底层14的表制备一层反射层15，此时，当后续剥离去除所述支撑基板及所述离型层时，所述柔性薄膜包括阻挡层、柔性基底层以及所述反射层，所述反射层15用于反射闪烁体层22(如CsI)产生的可见光，使其进入到可见光传感器(传感器阵列)，参见图8所示，可选材料包括：铝、银，但并不以此为限，所述反射层15的厚度范围包括：100～500nm，优选为200～400nm，本示例中选择为300nm。

接着，如图1中的S3及图5所示，进行步骤3)，剥离去除所述支撑基板11及所述离型层12，剩余结构层构成一柔性薄膜。

作为示例，步骤3)中，控制激光穿过所述支撑基板11并照射到所述离型层12与所述阻挡层13的界面，烧断所述离型层12与所述阻挡层13界面处的结合键，以剥离去除所述支撑基底11及所述离型层12。

具体的，经过该步骤以后可以得到一柔性薄膜，所述柔性薄膜在一示例中可以包括所述阻挡层13和所述柔性基底层14；在另一示例中可以包括所述阻挡层13、所述柔性基底层14以及所述反射层15，通过阻挡层、柔性基底层以及反射层的三明治柔性封装膜结构，有效改善了平板探测器碘化铯封装防水、耐磨性能。

另外，剥离得到柔性薄膜的过程中，采用特定波长的激光从所述支撑基板的裸露的表面进行照射，从而使得离型层与阻挡层在界面处断裂，另外，也可以使激光照射至所述离型层的内部，从而使所述离型层被照射到的位置将所述离型层分成两部分，最后将两部分离型层分别取出掉，得到具有所述柔性薄膜。

最后，如图1中的S4及图6～7所示，进行步骤4)，提供一形成有闪烁体层22的感光器阵列21，并将所述柔性薄膜制作于所述感光器阵列21上，所述柔性薄膜覆盖所述闪烁体层22且所述阻挡层13远离所述闪烁体层22，以得到平板探测器。

作为示例，步骤4)中，采用热蒸镀的方法于所述感光器阵列21上制备所述闪烁体层22。另外，所述闪烁体层22的材料包括碘化铯，所述闪烁体层22的厚度范围包括200～800μm。

作为示例，步骤4)中，通过密封胶23将所述柔性薄膜密封于所述感光器阵列21上。

具体的，所述闪烁体层22用于将其接收的入射射线转换为可见光，所述闪烁体层22的材料包括掺铊的碘化铯及掺钠的碘化铯中的一种，选择掺杂铊或钠，可以提供杂质能级，改善发光光谱(向长波段移动—黄光，这样与探测器光电管的响应波段更加匹配)；所述闪烁体层15的厚度为200～800μm，优选为400～600μm，本实施例中选择为500μm。

另外，所述传感器阵列21为可见光传感器，可以包含非晶硅传感器，CMOS传感器，CCD传感器等。采用所述密封胶23是将所述柔性薄膜粘结在所述传感器阵列上，起到封装密封的作用，其四周需要用密封胶进行密封，并且工艺简单，节约成本，在实际应用中，还可以以本领域普通技术人员熟知的方式在所述柔性薄膜的外围包覆密封胶，以增强密封效果，在此不做具体限制。

需要进一步说明的是，如图8所示，X射线穿过所述柔性薄膜(在一示例中包含所述阻挡层13、所述柔性基底层14以及所述反射层15)，进入到CsI闪烁体层16，CsI闪烁体将X射线转换为可见光束，产生的可见光束及被所述反射层反射的可见光束进入可见光传感器(传感器阵列21)，从而产生相应的电荷信号而被读出。

本发明还提供一种基于柔性薄膜封装的平板探测器，其中，所述平板探测器可以为采用本发明的制备方法制备得到，当然，也可以采用其他方法制备，所述平板探测器包括：

感光器阵列21，用于将接收的可见光信号转换为电信号；

闪烁体层22，形成于所述感光器阵列上，用于将接收的入射射线转换为可见光信号并将所述可见光信号输出至所述感光器阵列21上；以及

柔性薄膜，形成于所述感光器阵列21上并覆盖所述闪烁体层22，所述柔性薄膜包括叠置的柔性基底层14及阻挡层13，且所述阻挡层13远离所述闪烁体层21。

作为示例，所述柔性薄膜还包括反射层15，所述反射层15位于所述柔性基底层14远离所述阻挡层13的一侧，即当存在所述反射层时，所述反射层直接靠近所述闪烁体层。

作为示例，所述反射层15的材料包括铝、银中的至少一种，所述反射层15的厚度范围包括100～500nm。

作为示例，所述闪烁体层22的材料包括碘化铯，所述闪烁体层22的厚度范围包括200～800μm；所述阻挡层13的材料包括氧化硅层、氮化硅层中的至少一种，所述阻挡层13的厚度范围包括100～500nm；所述柔性基底层14包括聚酰亚胺(PI)薄膜、聚乙烯醇(PVA)薄膜及聚酯(PET)薄膜中的至少一种，所述柔性基底层14的厚度范围包括10～200μm。

具体的，所述阻挡层13包括氧化硅层、氮化硅层中的至少一种，也就是说，其可以为二者中的任意一者，也可以为二者构成的叠层结构层；所述柔性基底层14包括聚酰亚胺(PI)薄膜、聚乙烯醇(PVA)薄膜及聚酯(PET)薄膜中的至少一种，也就是说，其可以为上述材料中的任意一者，也可两者或两者以上混合材料的组合，在此均不作具体限制。

其中，所述阻挡层13一方面可以保护所述柔性基底层14不受损害，在本实施例中，选择为由氧化硅层和氮化硅层构成的叠层结构层，其中，可以是氧化硅与所述柔性基底层相接触，也可以是氮化硅与所述柔性基底层相接触，另外，还用于提高柔性薄膜的耐磨性，其厚度范围包括100～500nm，优选为200～400nm，本示例中选择为300nm。

具体的，所述柔性基底层14的厚度优选为50～150μm，本实施例中选择为100μm，光透过率的范围包括70％～100％，优选为80％。在一示例中，还在所述柔性基底层14的表制备一层反射层15，所述反射层15直接靠近所述闪烁体层22，用于反射闪烁体层22(如CsI)产生的可见光，使其进入到可见光传感器(传感器阵列)，参见图8所示，可选材料包括：铝、银，但并不以此为限，所述反射层15的厚度范围包括：100～500nm，优选为200～400nm，本示例中选择为300nm。

作为示例，所述传感器阵列21包括非晶硅传感器、CMOS传感器以及CCD传感器中的任意一种。

作为示例，所述柔性薄膜与所述传感器阵列21之间还形成有一层密封胶层23，以将所述柔性薄膜密封于所述感光器阵列上。

具体的，所述闪烁体层22用于将其接收的入射射线转换为可见光，所述闪烁体层22的材料包括掺铊的碘化铯及掺钠的碘化铯中的一种，选择掺杂铊或钠，可以提供杂质能级，改善发光光谱(向长波段移动—黄光，这样与探测器光电管的响应波段更加匹配)；所述闪烁体层15的厚度为200～800μm，优选为400～600μm，本实施例中选择为500μm。

另外，所述柔性薄膜在一示例中可以包括所述阻挡层13、所述柔性基底层14以及所述反射层15，通过阻挡层、柔性基底层以及反射层的三明治柔性封装膜结构，有效改善了平板探测器碘化铯封装防水、耐磨性能。其中，采用所述密封胶23是将所述柔性薄膜粘结在所述传感器阵列上，起到封装密封的作用，其四周需要用密封胶进行密封，并且工艺简单，节约成本，在实际应用中，还可以以本领域普通技术人员熟知的方式在所述柔性薄膜的外围包覆密封胶，以增强密封效果，在此不做具体限制。

需要进一步说明的是，如图8所示，X射线穿过所述柔性薄膜(在一示例中包含所述阻挡层13、所述柔性基底层14以及所述反射层15)，进入到CsI闪烁体层16，CsI闪烁体将X射线转换为可见光束，产生的可见光束及被所述反射层反射的可见光束进入可见光传感器(传感器阵列21)，从而产生相应的电荷信号而被读出。

综上所述，本发明提供一种基于柔性薄膜封装的平板探测器及其制备方法，制备方法包括如下步骤：提供一支撑基板，并于所述支撑基板上形成离型层；于所述离型层上形成阻挡层，并于所述阻挡层上形成柔性基底层；剥离去除所述支撑基板及所述离型层，得到一柔性薄膜；提供一形成有闪烁体层的感光器阵列，并将所述柔性薄膜制作于所述感光器阵列上，所述柔性薄膜覆盖所述闪烁体层且所述阻挡层远离所述闪烁体层，以得到平板探测器。通过上述技术方案，本发明提供的基于柔性薄膜封装的平板探测器的制备方法，可以通过简单的工艺完成平板探测器的制备，且成本低，并且，通过本申请的柔性薄膜结构，即含有柔性基底层和阻挡层的结构，特别是含有阻挡层、柔性基底层以及反射层构成的三明治封装结构，可以有效改善平板探测器碘化铯封装防水、耐磨性能，另外，其工艺过程与a-Si TFT工艺兼容，无需大规模升级，即可生产柔性a-Si sensor，与被检测物体紧密贴合，提高成像质量的优点。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。