JP2005294666A - Photoelectric conversion device, and radiation picture detector using the same - Google Patents

Photoelectric conversion device, and radiation picture detector using the same Download PDF

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秀謙 尾関
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an efficient photoelectric conversion device by solving the problem of electronic transportation after the separation of photoexcited charge which deteriorates photoelectric conversion efficiency in the photoelectric conversion device which does not use an electrolyte, and to provide a radiation picture detector by which a digital radiation picture of a high picture quality is obtained in the medical radiation picture detector using the photoelectric conversion device. <P>SOLUTION: In the photoelectric conversion device having a transparent electrode, a photoelectric conversion layer which absorbs light having passed through the transparent electrode and separates electric charges and a counter electrode provided on a side opposite to the transparent electrode across the photoelectric conversion layer, the photoelectric conversion layer has an electron acceptor layer and an electron donor layer separate from the transparent electrode and the counter electrode, and the electron acceptor layer has a monomolecular film. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

光電変換素子および光電変換素子を用いた放射線画像検出器に関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion element and a radiation image detector using the photoelectric conversion element.

グレッツェルらは酸化チタンなどの透明電極上に光電変換機能を有する有機色素の膜を形成することにより、アモルファスシリコン光電変換素子に近い性能を有する光電変換素子(グレッツェルセル)を報告している(非特許文献1)。また、近年、ナノテクノロジーの手法を用いて、フラーレンを有する単分子膜を用いたグレッツェルセルについても報告されている(特許文献1、2)。これらグレッツェルセルは、対電極との電気的接合を液体レドックス電解質によって行う湿式太陽電池であるため、長期にわたって使用すると電解液の枯渇により光電変換機能が著しく低下してしまい、光電変換素子として機能しなくなってしまうことが懸念される。また電解液を用いない有機色素による光電変換素子として、透明電極と対電極との間に電子供与体と電子受容体を混合した層を形成した光電変換素子、あるいは透明電極と対電極との間に電子供与体層と電子受容体層を挟んだ光電変換素子が提案されている(特許文献3)。   Gretzel et al. Have reported a photoelectric conversion element (Gretzel cell) having a performance close to that of an amorphous silicon photoelectric conversion element by forming a film of an organic dye having a photoelectric conversion function on a transparent electrode such as titanium oxide. Patent Document 1). In recent years, a Gretzel cell using a monomolecular film having fullerene has also been reported using a nanotechnology technique (Patent Documents 1 and 2). Since these Gretzel cells are wet solar cells that are electrically connected to the counter electrode by a liquid redox electrolyte, the photoelectric conversion function is significantly reduced due to depletion of the electrolyte when used over a long period of time, and function as a photoelectric conversion element. There is concern that it will disappear. In addition, as a photoelectric conversion element using an organic dye that does not use an electrolytic solution, a photoelectric conversion element in which a layer in which an electron donor and an electron acceptor are mixed is formed between a transparent electrode and a counter electrode, or between a transparent electrode and a counter electrode. A photoelectric conversion element having an electron donor layer and an electron acceptor layer sandwiched between them has been proposed (Patent Document 3).

これらの光電変換素子の動作原理は、光励起により電子供与体(あるいは電子供与体層)から電子受容体(あるいは電子受容体層)への電子の移動により正孔と電子が発生し、電極間の電位差により正孔は電子供与体間(あるいは電子供与体層)を通り一方の電極に運ばれ、電子は電子受容体間(あるいは電子受容体層)を通りもう一方の電極へ運ばれ、光電流が観測されるというものである。しかしながら、光電変換機能を有する導電性の高い電子輸送材料がほとんど無いというのが現状で、正孔輸送速度に比べ電子輸送速度が遅いことが、光電変換効率を低くする原因となっている。   The operational principle of these photoelectric conversion elements is that holes and electrons are generated by the movement of electrons from the electron donor (or electron donor layer) to the electron acceptor (or electron acceptor layer) by photoexcitation. Due to the potential difference, holes are transported between electron donors (or electron donor layer) to one electrode, electrons are transported between electron acceptors (or electron acceptor layer) to the other electrode, and photocurrent Is observed. However, there is almost no highly conductive electron transport material having a photoelectric conversion function, and the fact that the electron transport speed is lower than the hole transport speed is a cause of lowering the photoelectric conversion efficiency.

次に前記光電変換素子を応用したX線画像検出器について説明する。アモルファスシリコン光電変換素子は、太陽電池や複写機の感光ドラムとしての応用以外に、フラットパネル型の放射線ディテクタ(FPD)として医療分野でも応用されている。また有機色素による光電変換素子においても、FPDへの応用が提案されている(特許文献4)。   Next, an X-ray image detector to which the photoelectric conversion element is applied will be described. Amorphous silicon photoelectric conversion elements are applied in the medical field as flat panel radiation detectors (FPDs) in addition to application as photosensitive drums for solar cells and copying machines. Also, photoelectric conversion elements using organic dyes have been proposed for application to FPD (Patent Document 4).

FPDとはデジタル式X線画像検出器の一種で、放射線画像をデジタル信号として読み出し、放射線写真フィルム(レントゲンフィルムなど)を用いずに、パソコンなどのモニターで診断することができるといったシステムである。FPDには、光電変換素子がX線を直接吸収し光電変換するもの(直接型FPD)と、蛍光体によってX線を蛍光に変換し、その蛍光を光電変換素子が吸収して光電変換するもの(間接型FPD)があり、前記アモルファスシリコン光電変換素子や有機色素による光電変換素子は、後者の間接型FPDに用いられる。   FPD is a kind of digital X-ray image detector, and is a system that reads out a radiographic image as a digital signal and can make a diagnosis on a monitor such as a personal computer without using a radiographic film (such as an X-ray film). In FPD, a photoelectric conversion element absorbs X-rays directly and performs photoelectric conversion (direct FPD), and a fluorescent substance converts X-rays into fluorescence, and the photoelectric conversion element absorbs the fluorescence and performs photoelectric conversion. (Indirect type FPD), and the amorphous silicon photoelectric conversion element and the organic dye photoelectric conversion element are used for the latter indirect FPD.

アモルファスシリコン光電変換素子を用いた間接型FPDの利点は、従来のアナログシステムに匹敵するほどの高画質の画像が得られることであるが、アモルファスシリコン光電変換素子は、アモルファスシリコンなどの無機半導体物質を薄膜トランジスタ(TFT)上に微細加工する必要があり、非常に高度な技術と設備を要するため、製品価格が非常に上昇してしまう。一方、有機色素による光電変換素子は、有機物を用いるため加工が非常に容易であり、製品価格が非常に安くなるといった利点があるが、アナログシステムに匹敵する程の高画質の画像を得るには、光電変換効率の面で不十分である。
特開2000−261016号公報 特開2002−94146号公報 特表2002−502129号公報 特開2003−50280号公報 Journal of the American Chemical Society 115(1993)6382
The advantage of the indirect FPD using the amorphous silicon photoelectric conversion element is that a high-quality image comparable to the conventional analog system can be obtained. The amorphous silicon photoelectric conversion element is an inorganic semiconductor material such as amorphous silicon. Is required to be finely processed on a thin film transistor (TFT), which requires very advanced technology and equipment, resulting in a very high product price. On the other hand, photoelectric conversion elements using organic dyes have the advantage that they are very easy to process due to the use of organic matter and the product price is very low, but in order to obtain high-quality images comparable to analog systems. In terms of photoelectric conversion efficiency, it is insufficient.
JP 2000-261016 A JP 2002-94146 A JP-T-2002-502129 JP 2003-50280 A Journal of the American Chemical Society 115 (1993) 6382

そこで本発明の目的は、電解液を用いない光電変換素子において、光電変換効率を低下させる光励起電荷分離後の電子輸送の問題を解決し、高効率な光電変換素子を提供することを目的としている。また前記光電変換素子を用いた医療用の放射線画像検出器において、高画質のデジタル放射線画像が得られる放射線画像検出器を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to solve the problem of electron transport after photoexcited charge separation that lowers the photoelectric conversion efficiency in a photoelectric conversion element that does not use an electrolytic solution, and to provide a highly efficient photoelectric conversion element. . Another object of the present invention is to provide a radiation image detector that can obtain a high-quality digital radiation image in a medical radiation image detector using the photoelectric conversion element.

上記課題を解決するための手段は下記の通りである。   Means for solving the above problems are as follows.

(1) 透明電極と、前記透明電極を透過した光を吸収し電荷分離を行う光電変換層と、前記光電変換層を挟んで前記透明電極と反対側に設けられた対電極を有する光電変換素子において、光電変換層は、前記透明電極及び前記対電極と別体の電子受容体層と電子供与体層を有し、前記電子受容体層は単分子膜を有することを特徴とする光電変換素子。   (1) A photoelectric conversion element having a transparent electrode, a photoelectric conversion layer that absorbs light transmitted through the transparent electrode and performs charge separation, and a counter electrode provided on the opposite side of the transparent electrode with the photoelectric conversion layer interposed therebetween The photoelectric conversion layer has an electron acceptor layer and an electron donor layer that are separate from the transparent electrode and the counter electrode, and the electron acceptor layer has a monomolecular film. .

(2) 前記電子受容体層は、π共役系化合物を含有することを特徴とする(1)に記載の光電変換素子。   (2) The photoelectric conversion element according to (1), wherein the electron acceptor layer contains a π-conjugated compound.

(3) 前記電子供与体層は、導電性高分子化合物を含有することを特徴とする(1)に記載の光電変換素子。   (3) The photoelectric conversion element according to (1), wherein the electron donor layer contains a conductive polymer compound.

(4) 前記導電性高分子化合物は、ポリフェニレンビニレンおよびその誘導体、ポリチオフェンおよびその誘導体、ポリ(チオフェンビニレン)およびその誘導体、ポリアセチレンおよびその誘導体、ポリピロールおよびその誘導体、ポリフルオレンおよびその誘導体、ポリ(p−フェニレン)およびその誘導体、あるいはポリアニリンおよびその誘導体のうち、少なくとも1つを含有することを特徴とする(3)に記載の光電変換素子。   (4) The conductive polymer compound includes polyphenylene vinylene and derivatives thereof, polythiophene and derivatives thereof, poly (thiophene vinylene) and derivatives thereof, polyacetylene and derivatives thereof, polypyrrole and derivatives thereof, polyfluorene and derivatives thereof, poly (p The photoelectric conversion element according to (3), which contains at least one of -phenylene) and derivatives thereof, or polyaniline and derivatives thereof.

(5) 前記π共役系化合物は、フラーレンおよびその誘導体、カーボンナノチューブおよびその誘導体、ポルフィリンおよびその誘導体、フタロシアニンおよびその誘導体のうち、少なくとも1つを含有することを特徴とする(2)に記載の光電変換素子。   (5) The π-conjugated compound contains at least one of fullerene and a derivative thereof, carbon nanotube and a derivative thereof, porphyrin and a derivative thereof, phthalocyanine and a derivative thereof, according to (2) Photoelectric conversion element.

(6) 前記導電性高分子化合物は、ポリチオフェンおよびその誘導体のうち、少なくとも1つを含有し、且つ前記π共役系化合物は、フラーレンおよびその誘導体のうち、少なくとも1つを含有することを特徴とする(3)又は(4)に記載の光電変換素子。   (6) The conductive polymer compound contains at least one of polythiophene and derivatives thereof, and the π-conjugated compound contains at least one of fullerenes and derivatives thereof, The photoelectric conversion element according to (3) or (4).

(7) 入射した放射線の強度に応じた発光を行う第1層と、前記第1層から出力された光エネルギーを電気エネルギーに変換する第2層と、前期第2層で得られた電気エネルギーの蓄積および蓄積された電気エネルギーに基づく信号を出力する第3層と、前記第1層から第3層を保持する第4層を有する放射線画像検出器において、前記第2層は透明電極と電子供与体層を有し、それらの間に、単分子膜を有する電子受容体層を有することを特徴とする放射線画像検出器。   (7) a first layer that emits light according to the intensity of incident radiation, a second layer that converts light energy output from the first layer into electrical energy, and electrical energy obtained in the second layer in the previous period And a third layer for outputting a signal based on the accumulated electric energy and a fourth layer for holding the first to third layers, wherein the second layer comprises a transparent electrode and an electron. A radiation image detector comprising a donor layer and an electron acceptor layer having a monomolecular film between them.

(8) 前記電子受容体層は、π共役系化合物を含有することを特徴とする(7)に記載の放射線画像検出器。   (8) The radiation image detector according to (7), wherein the electron acceptor layer contains a π-conjugated compound.

(9) 前記電子供与体層は、導電性高分子化合物を含有することを特徴とする(7)に記載の放射線画像検出器。   (9) The radiation image detector according to (7), wherein the electron donor layer contains a conductive polymer compound.

(10) 前記導電性高分子化合物は、ポリフェニレンビニレンおよびその誘導体、ポリチオフェンおよびその誘導体、ポリ(チオフェンビニレン)およびその誘導体、ポリアセチレンおよびその誘導体、ポリピロールおよびその誘導体、ポリフルオレンおよびその誘導体、ポリ(p−フェニレン)およびその誘導体、あるいはポリアニリンおよびその誘導体のうち、少なくとも1つを含有することを特徴とする(9)に記載の放射線画像検出器。   (10) The conductive polymer compound includes polyphenylene vinylene and derivatives thereof, polythiophene and derivatives thereof, poly (thiophene vinylene) and derivatives thereof, polyacetylene and derivatives thereof, polypyrrole and derivatives thereof, polyfluorene and derivatives thereof, poly (p The radiation image detector according to (9), which contains at least one of -phenylene) and derivatives thereof, or polyaniline and derivatives thereof.

(11) 前記π共役系化合物は、フラーレンおよびその誘導体、カーボンナノチューブおよびその誘導体、ポルフィリンおよびその誘導体、フタロシアニンおよびその誘導体のうち、少なくとも1つを含有することを特徴とする(8)に記載の放射線画像検出器。   (11) The π-conjugated compound contains at least one of fullerene and a derivative thereof, carbon nanotube and a derivative thereof, porphyrin and a derivative thereof, phthalocyanine and a derivative thereof, according to (8) Radiation image detector.

(12) 前記導電性高分子化合物は、ポリチオフェンおよびその誘導体のうち、少なくとも1つを含み、且つπ共役系化合物は、フラーレンおよびその誘導体のうち、少なくとも1つを含有することを特徴とする(9)又は(10)に記載の放射線画像検出器。   (12) The conductive polymer compound includes at least one of polythiophene and a derivative thereof, and the π-conjugated compound includes at least one of fullerene and a derivative thereof ( The radiation image detector according to 9) or (10).

透明電極と、前記透明電極を透過した光を吸収し電荷分離を行う光電変換層と、前記光電変換層を挟んで前記透明電極と反対側に設けられた対電極を有する光電変換素子において、光電変換層は、前記透明電極及び前記対電極と別体の電子受容体層と電子供与体層を有し、前記電子受容体層は単分子膜を有することにより、効率的な電子輸送ができるため、光電流値及び光電変換効率が向上し、高効率な光電変換素子が提供できる。   In a photoelectric conversion element having a transparent electrode, a photoelectric conversion layer that absorbs light transmitted through the transparent electrode and performs charge separation, and a counter electrode provided on the opposite side of the transparent electrode with the photoelectric conversion layer interposed therebetween, Since the conversion layer has an electron acceptor layer and an electron donor layer that are separate from the transparent electrode and the counter electrode, and the electron acceptor layer has a monomolecular film, it can efficiently transport electrons. The photoelectric current value and the photoelectric conversion efficiency are improved, and a highly efficient photoelectric conversion element can be provided.

また入射した放射線の強度に応じた発光を行う第1層と、前記第1層から出力された光エネルギーを電気エネルギーに変換する第2層と、前期第2層で得られた電気エネルギーの蓄積および蓄積された電気エネルギーに基づく信号を出力する第3層と、前記第1層から第3層を保持する第4層を有する放射線画像検出器において、前記第2層は透明電極と電子供与体層を有し、それらの間に、単分子膜を有する電子受容体層を有することにより、光電感度が向上し、高画質のデジタル放射線画像が得られる放射線画像検出器を提供できる。   Also, a first layer that emits light according to the intensity of incident radiation, a second layer that converts light energy output from the first layer into electrical energy, and storage of electrical energy obtained in the second layer in the previous period. And a radiation image detector having a third layer for outputting a signal based on the stored electrical energy, and a fourth layer for retaining the third layer from the first layer, wherein the second layer comprises a transparent electrode and an electron donor. By having an electron acceptor layer having a monomolecular film between the layers, the radiation sensitivity can be improved, and the radiation image detector that can obtain a high-quality digital radiation image can be provided.

次に本発明を実施するための最良の形態について説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。   Next, the best mode for carrying out the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.

図1に本実施形態の光電変換素子の断面図を示す。図1の光電変換素子は、透明電極と対電極との間に光電変換層を挟んだ電解液を用いない構成となっている(対電極は透明電極を用いても良い)。また光電変換層は電子供与体層と電子受容体層とを有する。ここで電子供与体層とは「電子供与体を含む層」のことであり、電子受容体層とは「電子受容体を含む層」のことである。また、電子供与体及び電子受容体は、「光を吸収した際に、電子供与体から電子受容体に電子が移動し、正孔と電子のペア(電荷分離状態)を形成する電子供与体及び電子受容体」であり、電極のように単に電子を供与あるいは受容するものではなく、前述のような光反応によって、電子を供与あるいは受容するものである。   FIG. 1 shows a cross-sectional view of the photoelectric conversion element of this embodiment. The photoelectric conversion element of FIG. 1 has a configuration in which an electrolytic solution in which a photoelectric conversion layer is sandwiched between a transparent electrode and a counter electrode is not used (a transparent electrode may be used as the counter electrode). The photoelectric conversion layer has an electron donor layer and an electron acceptor layer. Here, the electron donor layer is “a layer containing an electron donor”, and the electron acceptor layer is “a layer containing an electron acceptor”. In addition, the electron donor and the electron acceptor are “an electron donor that, when absorbing light, moves from the electron donor to the electron acceptor to form a hole-electron pair (charge separation state) and It is an “electron acceptor” and does not simply donate or accept electrons as in the case of an electrode, but donates or accepts electrons by the photoreaction described above.

図1で、透明電極あるいは対電極から入射された光は、電子供与体層あるいは電子受容体層で吸収され、電子供与体から電子受容体に電子が移動し、正孔と電子のペア(電荷分離状態)を形成する。発生した電荷は、透明電極と対電極との電位差により、電子は電子受容体層を通り、正孔は電子供与体層を通ってそれぞれ接触している電極へ運ばれ、光電流が検出される。   In FIG. 1, light incident from a transparent electrode or a counter electrode is absorbed by an electron donor layer or an electron acceptor layer, electrons move from the electron donor to the electron acceptor, and a hole-electron pair (charge) A separated state). Due to the potential difference between the transparent electrode and the counter electrode, the generated charge is transported to the electrode through which the electrons pass through the electron acceptor layer and through the electron donor layer, and the photocurrent is detected. .

本発明の特徴は、前記電子受容体層に単分子膜を有することにより、素子性能を低下させる原因である電子受容体層中の電子輸送の距離を減少させることである。つまり電子受容体層に単分子膜を用いることにより、光吸収により電荷分離し発生した電子は、電子受容体層中の電子輸送距離が著しく減少し、ほぼ直接的に接触している電極に渡される。   The feature of the present invention is to reduce the distance of electron transport in the electron acceptor layer, which is a cause of deteriorating device performance, by having a monomolecular film in the electron acceptor layer. In other words, by using a monomolecular film for the electron acceptor layer, electrons generated by charge separation due to light absorption are remarkably reduced in the electron transport distance in the electron acceptor layer, and passed to the electrode in direct contact. It is.

透明電極とは、光電変換される光を透過する電極を言い、好ましくは300〜800nmの光を透過する電極である。材料としては、例えば、インジウムチタンオキシド(ITO)、SnO2、ZnO等の透明導電性金属酸化物、金、銀、白金などの金属薄膜、導電性高分子を用いることが好ましいが、これに限らない。 The transparent electrode refers to an electrode that transmits light to be photoelectrically converted, and is preferably an electrode that transmits light of 300 to 800 nm. For example, it is preferable to use a transparent conductive metal oxide such as indium titanium oxide (ITO), SnO 2 , or ZnO, a metal thin film such as gold, silver, or platinum, or a conductive polymer. Absent.

透明電極は、ガラス基板や樹脂基板の上に形成しても良いが、基板は必須ではなく、例えば蛍光体層など他の層上に形成しも良い。また強度のある薄膜であれば基板を用いなくてもよい。   The transparent electrode may be formed on a glass substrate or a resin substrate, but the substrate is not essential, and may be formed on another layer such as a phosphor layer. Further, the substrate may not be used if it is a strong thin film.

また対電極の材料としては、金属(例えば金、銀、銅、白金、ロジウム、ルテニウム、アルミニウム、マグネシウム、インジウム等)、炭素、あるいは前記透明電極材料などが好ましいが、これに限らない。対電極ついては、ガラス基板や樹脂基板や金属基板の上に形成しても良いが、基板は必須ではなく、例えば蛍光体層など他の層の上に形成して良い、また強度のある薄膜であれば基板を用いなくてもよい。   The material for the counter electrode is preferably a metal (eg, gold, silver, copper, platinum, rhodium, ruthenium, aluminum, magnesium, indium, etc.), carbon, or the transparent electrode material, but is not limited thereto. The counter electrode may be formed on a glass substrate, a resin substrate, or a metal substrate, but the substrate is not essential, and may be formed on another layer such as a phosphor layer, or a strong thin film. If necessary, the substrate may not be used.

また光電流を検出するための透明電極と対電極との電位差は、例えば外部から電圧をかけて発生させても良いし、透明電極材料と対電極材料とでイオン化ポテンシャルの異なる材料を用いることによって生じさせても良い。   The potential difference between the transparent electrode and the counter electrode for detecting the photocurrent may be generated by applying a voltage from the outside, for example, or by using materials having different ionization potentials between the transparent electrode material and the counter electrode material. It may be generated.

電子受容体層の単分子膜は、透明電極あるいは対電極上に形成しても良い。単分子膜の形成方法としては、ラングミュア・ブロジェット(LB)法、化学結合や化学吸着を用いた方法、蒸着法、塗布法(キャスト法、スピンコート法を含む)などがあるが、これに限らない。後述の実施例では化学結合や化学吸着を用いた方法を用いた。   The monomolecular film of the electron acceptor layer may be formed on a transparent electrode or a counter electrode. Monomolecular film formation methods include the Langmuir-Blodget (LB) method, methods using chemical bonding and chemical adsorption, vapor deposition methods, and coating methods (including cast methods and spin coating methods). Not exclusively. In the examples described later, a method using chemical bonding or chemical adsorption was used.

例として、電極上に電子受容体分子の単分子膜を形成したものを図2に示した。ここで電子受容体としては、π共役系化合物が好ましい。π共役系化合物とは、芳香族π電子を7つ以上有する化合物を意味する。したがって、例えば、以下に示したピロメリットイミド誘導体(化合物1−5)は、芳香族π電子を6つしか持たないのでπ共役系化合物ではなく、ナフトイミド誘導体(化合物1−6)については、芳香族π電子を10個有するのでπ共役系化合物である。   As an example, an electron acceptor molecule monolayer formed on an electrode is shown in FIG. Here, the electron acceptor is preferably a π-conjugated compound. The π-conjugated compound means a compound having 7 or more aromatic π electrons. Therefore, for example, the pyromellitic imide derivative (compound 1-5) shown below is not a π-conjugated compound because it has only six aromatic π electrons, but the naphthimide derivative (compound 1-6) Since it has 10 group π electrons, it is a π-conjugated compound.

Figure 2005294666
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またπ共役系化合物の中でも、以下に示したフラーレン(化合物2−1)、カーボンナノチューブ(化合物2−2)、ポルフィリン(化合物2−3)、フタロシアニン(化合物2−4)の基本骨格をもつ電子受容体が好ましい。   Among the π-conjugated compounds, electrons having the basic skeletons of fullerene (compound 2-1), carbon nanotube (compound 2-2), porphyrin (compound 2-3), and phthalocyanine (compound 2-4) shown below. A receptor is preferred.

Figure 2005294666
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次ににフラーレンおよびその誘導体、カーボンナノチューブおよびその誘導体の好ましい具体例を化合物3−1〜3−6及び化合物4−1に示す。化合物4−1で、nは1以上の整数である。ポルフィリンおよびその誘導体の好ましい具体例を化合物5−1及び化合物5−2で示す。化合物5−1及び化合物5−2において、nは0以上の整数、mは1以上の整数である。フタロシアニンおよびその誘導体の好ましい具体例を化合物6−1及び化合物6−2に示す。化合物6−1及び化合物6−2において、nは0以上の整数である。π共役系化合物については、これらで示した具体例に限らない。   Next, preferred specific examples of fullerene and derivatives thereof, carbon nanotubes and derivatives thereof are shown in compounds 3-1 to 3-6 and compound 4-1. In compound 4-1, n is an integer of 1 or more. Preferred specific examples of porphyrin and derivatives thereof are shown as compound 5-1 and compound 5-2. In Compound 5-1 and Compound 5-2, n is an integer of 0 or more, and m is an integer of 1 or more. Preferred specific examples of phthalocyanine and derivatives thereof are shown in Compound 6-1 and Compound 6-2. In Compound 6-1 and Compound 6-2, n is an integer of 0 or more. The π-conjugated compounds are not limited to the specific examples shown here.

Figure 2005294666
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また電子受容体は図2に示すように、基本骨格と官能基とをスペーサーで繋いだ構造であることが好ましい。この場合、スペーサーとしては、置換または非置換の基でありアルキル基またはフェニル基、アミド基、エステル基、アセチレン基、オリゴチオフェンを含むものが好ましく、特にアルキル基を含むものが好ましいが、これに限るものではなく、またスペーサーを用いなくてもよい。   Further, as shown in FIG. 2, the electron acceptor preferably has a structure in which a basic skeleton and a functional group are connected by a spacer. In this case, the spacer is preferably a substituted or unsubstituted group containing an alkyl group, a phenyl group, an amide group, an ester group, an acetylene group or an oligothiophene, particularly preferably an alkyl group. It is not limited, and a spacer need not be used.

単分子膜の作製法としては、前述の化学結合や化学吸着を用いる方法が好ましい。具体的には、例えば、電極上に単分子膜を形成する場合、「電極と化学結合あるいは化学吸着をするような官能基」を導入した電子受容体分子を有機溶媒に溶解あるいは分散させ、この溶液に電極を浸漬しればよい。効率的に結合あるいは吸着させるために、加熱処理や還流処理を行っても良い。その後溶液から電極を取り出し、洗浄することにより電極上に電子受容体分子の単分子膜を形成することができる。また同様な方法で、まず「電極と化学結合あるいは化学吸着をするような官能基」を持つ分子の単分子膜を形成し、その後得られた単分子膜と電子受容体分子とを化学結合(例えばエステル縮合、アミド縮合など)させて、電子受容体分子の単分子膜を形成しても良い。「電極と化学結合あるいは化学吸着をするような官能基」としては、例えば、ITO電極を用いる場合は、カルボキシル基、水酸化ケイ素基、スルホン酸基、リン酸基もしくは水酸基を有するものが好ましいが、これに限らない。また電極として金の金属薄膜を用いる場合、チオール基、もしくはカチオン性の基が好ましく、特にアルキルチオールあるいはアルキルアミンを用いることが好ましいが、これに限らない。   As a method for producing the monomolecular film, the above-described method using chemical bonding or chemical adsorption is preferable. Specifically, for example, when a monomolecular film is formed on an electrode, an electron acceptor molecule introduced with a “functional group capable of chemical bonding or chemical adsorption with an electrode” is dissolved or dispersed in an organic solvent. What is necessary is just to immerse an electrode in a solution. In order to bind or adsorb efficiently, heat treatment or reflux treatment may be performed. Thereafter, the electrode is taken out from the solution and washed to form a monomolecular film of electron acceptor molecules on the electrode. In the same way, a monomolecular film of a molecule having a “functional group capable of chemically bonding or chemisorbing with an electrode” is first formed, and then the resulting monomolecular film and an electron acceptor molecule are chemically bonded ( A monomolecular film of electron acceptor molecules may be formed by, for example, ester condensation or amide condensation. As the “functional group capable of chemical bonding or chemical adsorption with the electrode”, for example, when an ITO electrode is used, those having a carboxyl group, a silicon hydroxide group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group or a hydroxyl group are preferable. Not limited to this. When a gold metal thin film is used as the electrode, a thiol group or a cationic group is preferable, and alkylthiol or alkylamine is particularly preferable, but is not limited thereto.

電子供与体層は、光吸収により生じた電荷を輸送するため、導電性材料を含有して形成されることが好ましい。例えば、導電性材料としては、p型無機半導体(GaP、NiO、CoO、FeO、Bi23、MoO2、Cr23、一価の銅を含む化合物等)や導電性高分子化合物が好ましい。導電性高分子化合物としては、以下、化合物7−1〜7−8に示したポリフェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリ(チオフェンビニレン)、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリ(p−フェニレン)、ポリアニリンの基本骨格を持つものが好ましい(化合物7−1〜7−8において、xは1以上の整数であることが好ましい。)。化合物8−1〜8−4にポリフェニレンビニレンおよびその誘導体の好ましい具体例を示す(化合物8−1〜8−4において、n、m、k、jは0以上の整数、xは2以上の整数である。)。化合物9−1〜9−11にポリチオフェンおよびその誘導体の好ましい具体例を示す(化合物9−1〜9−11において、n、mは0以上の整数、kは1以上の整数、xは2以上の整数である。)。化合物10−1〜10−3にポリ(チオフェンビニレン)およびその誘導体の好ましい具体例を示す(化合物10−1〜10−3において、n、m、k、jは0以上の整数、xは2以上の整数である。)。化合物11−1〜11−5にポリアセチレンおよびその誘導体の好ましい具体例を示す(化合物11−1〜11−5において、n、mは0以上の整数、xは2以上の整数である。)。化合物12−1〜12−7にポリピロールおよびその誘導体の好ましい具体例を示す(化合物12−1〜12−7において、nは0以上の整数、kは1以上の整数、xは1以上の整数である。)。化合物13−1〜13−8にポリフルオレンおよびその誘導体の好ましい具体例を示す(化合物13−1〜13−8において、n、mは0以上の整数、xは1以上の整数である。)。化合物14−1〜14−3にポリ(p−フェニレン)およびその誘導体の好ましい具体例を示す(化合物14−1〜14−3において、n、mは0以上の整数、x、yは1以上の整数である。)。化合物15−1〜15−4にポリアニリンおよびその誘導体の好ましい具体例を示す(化合物15−1〜15−4において、nは0以上の整数、xは2以上の整数である。)。導電性高分子化合物は、これらの具体例に限られない The electron donor layer is preferably formed containing a conductive material in order to transport charges generated by light absorption. For example, as a conductive material, a p-type inorganic semiconductor (GaP, NiO, CoO, FeO, Bi 2 O 3 , MoO 2 , Cr 2 O 3 , a compound containing monovalent copper, etc.) or a conductive polymer compound is used. preferable. Conductive polymer compounds having the basic skeletons of polyphenylene vinylene, polythiophene, poly (thiophene vinylene), polyacetylene, polypyrrole, poly (p-phenylene), and polyaniline shown in compounds 7-1 to 7-8 below (In the compounds 7-1 to 7-8, x is preferably an integer of 1 or more). Preferred specific examples of polyphenylene vinylene and derivatives thereof are shown in compounds 8-1 to 8-4 (in compounds 8-1 to 8-4, n, m, k, j are integers of 0 or more, and x is an integer of 2 or more. .) Preferred specific examples of polythiophene and derivatives thereof are shown in compounds 9-1 to 9-11 (in compounds 9-1 to 9-11, n and m are integers of 0 or more, k is an integer of 1 or more, and x is 2 or more. Is an integer.) Preferred specific examples of poly (thiophene vinylene) and derivatives thereof are shown as compounds 10-1 to 10-3 (in compounds 10-1 to 10-3, n, m, k, j are integers of 0 or more, x is 2) It is an integer above.) Preferred specific examples of polyacetylene and derivatives thereof are shown in compounds 11-1 to 11-5 (in compounds 11-1 to 11-5, n and m are integers of 0 or more, and x is an integer of 2 or more). Preferred specific examples of polypyrrole and derivatives thereof are shown in compounds 12-1 to 12-7 (in compounds 12-1 to 12-7, n is an integer of 0 or more, k is an integer of 1 or more, and x is an integer of 1 or more. .) Preferred specific examples of polyfluorene and derivatives thereof are shown in compounds 13-1 to 13-8 (in compounds 13-1 to 13-8, n and m are integers of 0 or more, and x is an integer of 1 or more.) . Preferred specific examples of poly (p-phenylene) and derivatives thereof are shown in compounds 14-1 to 14-3 (in compounds 14-1 to 14-3, n and m are integers of 0 or more, x and y are 1 or more) Is an integer.) Preferred specific examples of polyaniline and derivatives thereof are shown in compounds 15-1 to 15-4 (in compounds 15-1 to 15-4, n is an integer of 0 or more, and x is an integer of 2 or more). The conductive polymer compound is not limited to these specific examples.

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また電子受容体層上に電子供与層を形成させる方法としては、蒸着法、塗布法(キャスト法、スピンコート法を含む)、化学結合や化学吸着を用いた方法、電解重合法などがあり、膜厚は、光吸収量を稼ぐといった観点から、50nm以上(特に100nm以上)が好ましく、また電気抵抗が大きくなり過ぎないといった観点から1μm以下(特に300nm以下)が好ましい。   Examples of the method for forming the electron donating layer on the electron acceptor layer include a vapor deposition method, a coating method (including a casting method and a spin coating method), a method using chemical bonding and chemical adsorption, and an electrolytic polymerization method. The film thickness is preferably 50 nm or more (particularly 100 nm or more) from the viewpoint of increasing the amount of light absorption, and is preferably 1 μm or less (particularly 300 nm or less) from the viewpoint that the electrical resistance does not become too large.

前記光電変換素子は、透明電極を含む2つの電極と、電子受容体層と電子供与体層を含む光電変換層のみで構成されるものに限られず、例えば電極と光電変換層の間や電子受容体層と電子供与体層の間に、導電層、絶縁層、あるいは下引き層などの他の層を有しても良い。   The photoelectric conversion element is not limited to one composed of only two electrodes including a transparent electrode and a photoelectric conversion layer including an electron acceptor layer and an electron donor layer. Another layer such as a conductive layer, an insulating layer, or an undercoat layer may be provided between the body layer and the electron donor layer.

次に前述した光電変換素子を応用した放射線画像検出器を用いたシステムの実施の一形態について詳細に説明するが、本発明はこの実施の形態の説明または図面に示したものに限られない。   Next, an embodiment of a system using a radiation image detector to which the above-described photoelectric conversion element is applied will be described in detail. However, the present invention is not limited to the description of this embodiment or the one shown in the drawings.

図3に本実施形態の放射線画像検出器を用いたシステムを示す。図3において、放射線発生器10から放射された放射線は、被写体(医療施設では例えば患者)15を通して放射線画像検出器20に照射される。放射線画像検出器20では、照射された放射線の強度に基づいて画像信号DFEを生成する。この生成された画像信号DFEは、放射線画像検出器20に接続されている画像処理部51によって読み出される。あるいは放射線画像検出器20に装着された例えば半導体メモリカード等の携帯可能な記録媒体に蓄積されたのち、この記録媒体が放射線画像検出器20から取り外されて画像処理部51に装着されることにより、画像処理部51に供給される。   FIG. 3 shows a system using the radiation image detector of the present embodiment. In FIG. 3, the radiation emitted from the radiation generator 10 is irradiated to the radiation image detector 20 through a subject (for example, a patient in a medical facility) 15. The radiation image detector 20 generates an image signal DFE based on the intensity of the irradiated radiation. The generated image signal DFE is read by the image processing unit 51 connected to the radiation image detector 20. Alternatively, after being stored in a portable recording medium such as a semiconductor memory card attached to the radiation image detector 20, the recording medium is removed from the radiation image detector 20 and attached to the image processing unit 51. , And supplied to the image processing unit 51.

画像処理部51では、放射線画像検出器20で生成された画像信号DFEに対して、シェーディング補正やゲイン補正、階調補正、エッジ強調処理、ダイナミックレンジ圧縮処理などの画像処理を施して、診断等に適した画像信号を出力する。また画像処理部51には、画像表示部52が接続されており、この画像表示部52は、画像処理部51から出力された画像処理された画像信号に基づいて画像を表示する。   The image processing unit 51 performs image processing such as shading correction, gain correction, gradation correction, edge enhancement processing, and dynamic range compression processing on the image signal DFE generated by the radiation image detector 20 to perform diagnosis or the like. The image signal suitable for is output. An image display unit 52 is connected to the image processing unit 51, and the image display unit 52 displays an image based on the image processed image signal output from the image processing unit 51.

また、画像処理部51は、画像の拡大や縮小も行えるとともに画像信号の蓄積や転送を容易とするために画像信号の圧縮や伸長処理も行える。このため、画像表示部52に表示されている画像を拡大したり縮小することで、撮影部位の確認や処理状態を容易に行うことができる。また、表示された画像や表示された画像の領域を指定させて、指定された画像や指定された領域に対して適切な画像処理を自動的に行うこともできる。   Further, the image processing unit 51 can perform enlargement and reduction of an image, and can also perform compression and expansion processing of an image signal in order to facilitate storage and transfer of the image signal. For this reason, by confirming that the image displayed on the image display unit 52 is enlarged or reduced, it is possible to easily confirm the imaging region and to perform the processing state. It is also possible to automatically specify the displayed image and the area of the displayed image and automatically perform appropriate image processing on the specified image and the specified area.

また、画像処理部51には、キーボード、マウス、ポインターなどを有する操作入力部53が接続されており、この操作入力部53によって患者情報などを入力し、付加情報を画像信号に付け加えることができる。また画像処理の指定や画像信号の保存や読み出し、ネットワークを介した画像信号の送受信を行う際の指示等も操作入力部53から行われる。   Further, an operation input unit 53 having a keyboard, mouse, pointer, etc. is connected to the image processing unit 51, and patient information and the like can be input by this operation input unit 53 and additional information can be added to the image signal. . The operation input unit 53 also gives instructions for specifying image processing, storing and reading image signals, and transmitting and receiving image signals via a network.

画像処理部51には、さらに画像出力部54や画像保存部55及びコンピュータ支援画像自動診断部(CAD)56が接続されている。   An image output unit 54, an image storage unit 55, and a computer-aided image automatic diagnosis unit (CAD) 56 are further connected to the image processing unit 51.

画像出力部54は、記録紙やフイルム等に放射線画像を記録して出力する。例えば、銀塩写真フィルムに対して、画像信号に基づき露光し、この露光された銀塩写真フィルムの現像処理を行うことで放射線画像を銀画像として記録して出力するイメージャであっても良い。また、画像信号に基づいてインクジェット法によりインクを記録紙又はフィルムに印刷するインクジェットプリンタであっても良いし、画像信号に基づいてインクを溶融あるいは昇華させて記録紙又はフィルムに画像を転写するサーマルプリンタであっても良いし、画像信号に基づきレーザ光で感光体上を走査して、感光体上に付着したトナーを紙に転写してから熱と圧力で定着させることにより記録紙に画像を形成する電子写真プリンタであっても良い。   The image output unit 54 records and outputs a radiation image on a recording sheet, a film, or the like. For example, an imager may be used that exposes a silver salt photographic film based on an image signal and records and outputs a radiation image as a silver image by developing the exposed silver salt photographic film. Further, it may be an ink jet printer that prints ink on recording paper or film by an ink jet method based on an image signal, or a thermal that transfers an image to recording paper or film by melting or sublimating ink based on an image signal. It may be a printer, or it scans the photoconductor with a laser beam based on the image signal, transfers the toner adhering to the photoconductor to the paper, and then fixes it with heat and pressure so that the image is printed on the recording paper. It may be an electrophotographic printer to be formed.

画像保存部55では、放射線画像の画像信号を必要に応じて適宜読み出すことができるようにハードディスクなどの情報記録媒体に保存する。   In the image storage unit 55, the image signal of the radiation image is stored in an information recording medium such as a hard disk so that it can be read out as needed.

CAD56は、診断に有用な情報を医師に提供することで病変の見落としがないように診断支援すべく、撮影された放射線画像のコンピュータ処理やコンピュータ解析を行い診断に有用な情報を放射線画像の画像信号に付加する。   The CAD 56 provides information useful for diagnosis to a doctor so that the diagnosis is supported so that there is no oversight of the lesion, and the computerized image processing and computer analysis of the captured radiographic image is performed to obtain information useful for the diagnosis. Append to signal.

画像処理部51は、放射線画像の画像信号を、上述の画像出力部54や画像保存部55及びCAD56だけでなく、いわゆるLANやインターネット及びPACS(医療画像ネットワーク)等のネットワーク60を介して、病院施設内のほかの部署あるいは遠隔地にも送付することができる。また、画像処理部51は、このネットワークを介して、CT61やMRI62から得られた画像信号あるいはCRや他のFPD63から得られた画像信号、及びその他の検査情報等も受信でき、放射線画像検出器20で得られた放射線画像と比較検討するため、ネットワーク60を介して送付されてきた画像信号や検査情報等を画像表示部52で表示したり画像出力部54から出力させることもできる。また、画像処理部51は、送付されてきた画像信号や検査情報等を画像保存部55に保存させることもできる。また、画像処理部51は、放射線画像検出器20で得られた放射線画像の画像信号等を外部画像保存装置64に保存させるたり、外部画像表示装置65の画面上に、放射線画像検出器20で得られた放射線画像を表示させたりすることもできる。   The image processing unit 51 transmits the radiographic image signal to the hospital via the network 60 such as a so-called LAN, the Internet, and a PACS (medical image network) as well as the image output unit 54, the image storage unit 55, and the CAD 56 described above. It can also be sent to other departments or remote locations within the facility. The image processing unit 51 can also receive an image signal obtained from the CT 61 or the MRI 62, an image signal obtained from the CR or another FPD 63, and other inspection information via this network, and a radiation image detector. For comparison with the radiographic image obtained at 20, the image signal, inspection information, etc. sent via the network 60 can be displayed on the image display unit 52 or output from the image output unit 54. Further, the image processing unit 51 can store the transmitted image signal, inspection information, and the like in the image storage unit 55. In addition, the image processing unit 51 stores an image signal or the like of the radiographic image obtained by the radiographic image detector 20 in the external image storage device 64, or displays the radiographic image detector 20 on the screen of the external image display device 65. The obtained radiation image can also be displayed.

次に、放射線画像検出器20の構造の一例を図4に示す。放射線画像検出器20は、撮像パネル21、走査駆動回路25、信号選択回路27、制御回路30、メモリ部31、操作部32、表示部33、電源部34、コネクタ35、筐体40を有している。撮像パネル21は、照射された放射線の強度に応じて蓄積された電気エネルギーを生成するものであり、生成された電気エネルギーは走査駆動回路25により読み出され、信号選択回路27により画像信号として出力される。出力された画像信号は、書き換え可能な読み出し専用メモリ(例えばフラッシュメモリ)等を用いてメモリ部31に記憶される。また放射線画像検出器20の動作は、制御回路30で制御され、操作部32により動作が切り替えられる。   Next, an example of the structure of the radiation image detector 20 is shown in FIG. The radiation image detector 20 includes an imaging panel 21, a scanning drive circuit 25, a signal selection circuit 27, a control circuit 30, a memory unit 31, an operation unit 32, a display unit 33, a power supply unit 34, a connector 35, and a housing 40. ing. The imaging panel 21 generates accumulated electrical energy according to the intensity of the irradiated radiation. The generated electrical energy is read by the scanning drive circuit 25 and output as an image signal by the signal selection circuit 27. Is done. The output image signal is stored in the memory unit 31 using a rewritable read-only memory (for example, a flash memory) or the like. The operation of the radiation image detector 20 is controlled by the control circuit 30, and the operation is switched by the operation unit 32.

表示部33は、画像の撮影準備が完了したとメモリ部31に所定量の画像信号が書き込まれたことを示すものであり、また電源部34は、撮像パネル21を駆動して画像信号を得るために必要とされる電力を供給するものであり、コネクタ35は、放射線画像検出器20と画像処理部51間で通信を行うためのものである。筐体40の内部や走査駆動回路25、信号選択回路27、制御回路30、メモリ部31等は、図示していない放射線遮蔽部材で覆われている。放射線遮蔽部材により筐体40の内部で放射線の散乱、各回路へ放射線照射が防止される。   The display unit 33 indicates that a predetermined amount of an image signal has been written to the memory unit 31 when the image shooting preparation is completed, and the power supply unit 34 drives the imaging panel 21 to obtain an image signal. The connector 35 is for supplying power necessary for the communication, and the connector 35 is used for communication between the radiation image detector 20 and the image processing unit 51. The inside of the housing 40, the scanning drive circuit 25, the signal selection circuit 27, the control circuit 30, the memory unit 31, and the like are covered with a radiation shielding member (not shown). The radiation shielding member prevents scattering of radiation inside the housing 40 and irradiation of radiation to each circuit.

また筐体40としては、外部からの衝撃に耐えかつ質量ができるだけ軽い素材、例えば、アルミニウムあるいはその合金であることが好ましい。筐体40の放射線入射面側は、放射線を透過し易い非金属例えばカーボン繊維などを用いて構成する。また、放射線入射面とは逆である背面側においては、放射線が放射線画像検出器20を透過してしまうことを防ぐ目的、あるいは放射線画像検出器20を構成する素材が放射線を吸収することで生ずる2次放射線からの影響を防ぐために、放射線を効果的に吸収する材料、例えば鉛板などを用いることは好ましい実施態様である。   The casing 40 is preferably made of a material that can withstand external impacts and has a mass as light as possible, such as aluminum or an alloy thereof. The radiation incident surface side of the housing 40 is configured using a non-metal that easily transmits radiation, such as carbon fiber. Further, on the back side opposite to the radiation incident surface, it is generated for the purpose of preventing the radiation from being transmitted through the radiation image detector 20 or by the material constituting the radiation image detector 20 absorbing the radiation. In order to prevent the influence from secondary radiation, it is a preferred embodiment to use a material that effectively absorbs radiation, such as a lead plate.

図5は撮像パネル21の回路構成を示す図である。撮像パネル21には照射された放射線の強度に応じて蓄積された電気エネルギーを読み出すための収集電極220が2次元配置されており、この収集電極220がコンデンサ221の一方の電極とされて、電気エネルギーがコンデンサ221に蓄えられる。ここで、1つの収集電極220は放射線画像の1画素に対応するものである。   FIG. 5 is a diagram illustrating a circuit configuration of the imaging panel 21. The imaging panel 21 has a two-dimensionally arranged collection electrode 220 for reading out the stored electric energy according to the intensity of the irradiated radiation. Energy is stored in the capacitor 221. Here, one collecting electrode 220 corresponds to one pixel of the radiation image.

画素間には走査線223−1〜223−mと信号線224−1〜224−nが例えば直交するように配設される。コンデンサ221−(1,1)には、シリコン積層構造あるいは有機半導体で構成されたトランジスタ222−(1,1)が接続されている。このトランジスタ222−(1,1)は、例えば電界効果トランジスタであり、ドレイン電極あるいはソース電極が収集電極220−(1,1)に接続されるとともに、ゲート電極は走査線223−1と接続される。ドレイン電極が収集電極220−(1,1)に接続されるときにはソース電極が信号線224−1と接続され、ソース電極が収集電極220−(1,1)に接続されるときにはドレイン電極が信号線224−1と接続される。また、他の画素の収集電極220やコンデンサ221及びトランジスタ222も同様に走査線223や信号線224が接続される。   Between the pixels, scanning lines 223-1 to 223-m and signal lines 224-1 to 224-n are disposed so as to be orthogonal, for example. The capacitor 221- (1,1) is connected to a transistor 222- (1,1) made of a silicon laminated structure or an organic semiconductor. The transistor 222- (1,1) is, for example, a field effect transistor, and the drain electrode or the source electrode is connected to the collecting electrode 220- (1,1), and the gate electrode is connected to the scanning line 223-1. The When the drain electrode is connected to the collection electrode 220- (1,1), the source electrode is connected to the signal line 224-1, and when the source electrode is connected to the collection electrode 220- (1,1), the drain electrode is a signal. Connected to line 224-1. Similarly, the scanning line 223 and the signal line 224 are connected to the collecting electrode 220, the capacitor 221 and the transistor 222 of other pixels.

図6は、撮像パネル21の一部断面図を示しており、放射線の照射面側には、入射された放射線の強度に応じて発光を行う第1層211が設けられている。放射線としては例えばX線が挙げられる。この場合、例えば、波長が1Å(1×10-10m)程度であって、人体や船舶そして航空機の部材等を透過する電磁波であるX線が照射される。このX線は、放射線発生器10から出力されるものであり、放射線発生器10は、一般に固定陽極あるいは回転陽極X線管が用いられる。また、X線管は、通常、陽極の負荷電圧が10kVから300kVであり、医療用に用いられる場合は20kVから150kVである。
第1層211は、蛍光体を主たる成分とするシンチレータであり、入射した放射線により、波長が300nmから800nmの蛍光を発する。
FIG. 6 is a partial cross-sectional view of the imaging panel 21, and a first layer 211 that emits light according to the intensity of the incident radiation is provided on the radiation irradiation surface side. Examples of radiation include X-rays. In this case, for example, an X-ray that is an electromagnetic wave having a wavelength of about 1 mm (1 × 10 −10 m) and transmitted through a human body, a ship, an aircraft member, or the like is irradiated. This X-ray is output from the radiation generator 10, and the radiation generator 10 is generally a fixed anode or a rotary anode X-ray tube. In addition, the X-ray tube usually has an anode load voltage of 10 kV to 300 kV, and 20 kV to 150 kV when used for medical purposes.
The first layer 211 is a scintillator having a phosphor as a main component, and emits fluorescence having a wavelength of 300 nm to 800 nm by incident radiation.

この第1層211で用いられる蛍光体は、CaWO4、CaWO4:Pb、MgWOなどのタングステン酸塩系蛍光体、Y22S:Tb、Gd22S:Tb、La22S:Tb、(Y,Gd)22S:Tb、(Y,Gd)22S:Tb,Tmなどのテルビウム賦活希土類酸硫化物系蛍光体、YPO4:Tb、GdPO4:Tb、LaPO4:Tbなどのテルビウム賦活希土類燐酸塩系蛍光体、LaOBr:Tb、LaOBr:Tb,Tm、LaOCl:Tb、LaOCl:Tb,Tm、GdOBr:Tb、GdOBr:Tb,Tm、GdOCl:Tb、GdOCl:Tb,Tmなどのテルビウム賦活希土類オキシハロゲン化物系蛍光体、LaOBr:Tm、LaOCl:Tmなどのツリウム賦活希土類オキシハロゲン化物系蛍光体、LaOBr:Gd、LuOCl:Gdなどのガドリニウム賦活希土類オキシハロゲン化物系蛍光体、GdOBr:Ce、GdOCl:Ce、(Gd,Y)OBr:Ce、(Gd,Y)OCl:Ceなどのセリウム賦活希土類オキシハロゲン化物系蛍光体、BaSO4:Pb、BaSO4:Eu2+、(Ba,Sr)SO4:Eu2+などの硫酸バリウム系蛍光体、Ba3(PO4)2:Eu2+、(Ba2PO42:Eu2+、Sr3(PO42:Eu2+、(Sr2PO42:Eu2+などの2価のユーロピウム賦活アルカリ土類金属燐酸塩系蛍光体、BaFCl:Eu2+、BaFBr:Eu2+、BaFCl:Eu2+,Tb、BaFCl:Eu2+,Tb、BaF2・BaCl2・KCl:Eu2+、(Ba,Mg)F2・BaCl2・KCl:Eu2+の2価のユーロピウム賦活アルカリ土類金属弗化ハロゲン化物系蛍光体、CsI:Na、CsI:Tl、NaI、KI:Tlなどの沃化物系蛍光体、ZnS:Ag、(Zn,Cd)S:Ag、(Zn,Cd)S:Cu、(Zn,Cd)S:Cu,Agなどの硫化物系蛍光体、HfP27、HfP27:Cu、Hf3(PO44などの燐酸ハフニウム系蛍光体、YTaO4、YTaO4:Tm、YTaO4:Nb、(Y,Sr)TaO4:Nb、LuTaO4、LuTaO4:Tm、LuTaO4:Nb、(Lu,Sr)TaO4:Nb、GdTaO4:Tm、Mg4Ta29:Nb、Gd23・Ta25・B23:Tbなどのタンタル酸塩系蛍光体、他に、Gd22S:Eu3+、(La,Gd,Lu)2Si27:Eu、ZnSiO4:Mn、Sr227:Euを用いることができる。 The phosphors used in the first layer 211 are tungstate phosphors such as CaWO 4 , CaWO 4 : Pb, MgWO, Y 2 O 2 S: Tb, Gd 2 O 2 S: Tb, La 2 O 2. S: Tb, (Y, Gd) 2 O 2 S: Tb, (Y, Gd) 2 O 2 S: Terbium-activated rare earth oxysulfide phosphors such as Tb, Tm, YPO 4 : Tb, GdPO 4 : Tb Terbium-activated rare earth phosphate phosphors such as LaPO 4 : Tb, LaOBr: Tb, LaOBr: Tb, Tm, LaOCl: Tb, LaOCl: Tb, Tm, GdOBr: Tb, GdOBr: Tb, Tm, GdOCl: Tb, Terbium activated rare earth oxyhalide phosphors such as GdOCl: Tb, Tm, thulium activated rare earth oxyhalide phosphors such as LaOBr: Tm, LaOCl: Tm Gadolinium-activated rare earth oxyhalide phosphors such as LaOBr: Gd and LuOCl: Gd, cerium-activated rare earth oxy such as GdOBr: Ce, GdOCl: Ce, (Gd, Y) OBr: Ce, (Gd, Y) OCl: Ce Halide-based phosphors, BaSO 4 : Pb, BaSO 4 : Eu 2+ , (Ba, Sr) SO 4 : Eu 2+ and other barium sulfate-based phosphors, Ba 3 (PO4) 2 : Eu 2+ , (Ba 2 PO 4 ) 2 : Eu 2+ , Sr 3 (PO 4 ) 2 : Eu 2+ , (Sr 2 PO 4 ) 2 : Eu 2+, etc., divalent europium activated alkaline earth metal phosphate phosphors, BaFCl: Eu 2+ , BaFBr: Eu 2+ , BaFCl: Eu 2+ , Tb, BaFCl: Eu 2+ , Tb, BaF 2 .BaCl 2 .KCl: Eu 2+ , (Ba, Mg) F 2 .BaCl 2・ KCl: Eu 2+ divalent europium-activated alkaline earth metal fluoride halide phosphor, iodide phosphor such as CsI: Na, CsI: Tl, NaI, KI: Tl, ZnS: Ag, (Zn, Cd ) S: Ag, (Zn, Cd) S: Cu, (Zn, Cd) S: Cu, Ag, and other sulfide-based phosphors, HfP 2 O 7 , HfP 2 O 7 : Cu, Hf 3 (PO 4 ) Hafnium phosphate phosphor such as 4 , YTaO 4 , YTaO 4 : Tm, YTaO 4 : Nb, (Y, Sr) TaO 4 : Nb, LuTaO 4 , LuTaO 4 : Tm, LuTaO 4 : Nb, (Lu, Sr) TaO 4: Nb, GdTaO 4: Tm, Mg4Ta 2 O 9: Nb, Gd 2 O 3 · Ta 2 O 5 · B 2 O 3: tantalate based phosphor such as Tb, other, Gd 2 O 2 S : Eu 3+ , (La, Gd, Lu) 2 Si 2 O 7 : E u, ZnSiO 4 : Mn, Sr 2 P 2 O 7 : Eu can be used.

特に、X線吸収及び発光効率が高いことよりセシウムアイオダイド(CsI:X、Xは賦活剤)やガドリニウムオキシサルファイド(Gd22S:X、Xは賦活剤)が好ましく、これらを用いることで、ノイズの低い高画質の画像を得ることができる。 In particular, cesium iodide (CsI: X, where X is an activator) and gadolinium oxysulfide (Gd 2 O 2 S: X, where X is an activator) are preferred because of their high X-ray absorption and luminous efficiency, and these are used. Thus, a high-quality image with low noise can be obtained.

また、シンチレータは、柱状結晶構造であることが、柱状結晶では光ガイド効果、すなわち結晶内での発光が柱状結晶の側面より外に放射されてしまうことを少なくできる効果を得られるので、鮮鋭性の低下を抑制することが可能であり、蛍光体層膜厚を厚くすることによりX線吸収が増加し粒状性を向上できるので、好ましい。   In addition, the scintillator has a columnar crystal structure, and the columnar crystal has a light guiding effect, that is, an effect that can reduce the emission of light within the crystal from the side surface of the columnar crystal. It is possible to suppress the decrease in the thickness of the phosphor layer, and by increasing the phosphor layer thickness, X-ray absorption can be increased and graininess can be improved, which is preferable.

ただし、本発明に用いられる蛍光体はこれらに限定されるものではなく、放射線の照射によって可視又は紫外または赤外領域などの、受光素子が感度を持つ領域の電磁波を出力する蛍光体であれば良い。また、本発明で用いられる蛍光体粒子の直径は7μm以下、特に4μm以下であることが好ましい。蛍光体粒子の直径が小さいほどシンチレータ層内での光の散乱を防ぐことが可能となり、高い鮮鋭度を得られるからである。そして、この蛍光体粒子はバインダーに分散されても良い。このようなバインダーとしては、例えば、ポリウレタン、塩化ビニル共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール、セルロース誘導体、スチレン−ブタジエン共重合体、各種合成ゴム系樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラニン樹脂、フェノキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル系樹脂、尿素ホルムアミド樹脂等があげられる。中でもポリウレタン、ポリエステル、塩化ビニル系共重合体、ポリビニルブチラール、ニトロセルロースを使用することが好ましい。このような好ましいバインダーを用いることで、蛍光体の分散性を高め、蛍光体の充填率を高くすることが可能となり、粒状性の向上に寄与するからである。   However, the phosphor used in the present invention is not limited to these, and may be any phosphor that outputs electromagnetic waves in a region where the light receiving element has sensitivity such as the visible, ultraviolet, or infrared region by irradiation of radiation. good. The diameter of the phosphor particles used in the present invention is preferably 7 μm or less, particularly 4 μm or less. This is because the smaller the diameter of the phosphor particles, the more it becomes possible to prevent light from being scattered in the scintillator layer, and a higher sharpness can be obtained. The phosphor particles may be dispersed in a binder. Examples of such a binder include polyurethane, vinyl chloride copolymer, vinyl chloride-acrylonitrile copolymer, butadiene-acrylonitrile copolymer, polyamide resin, polyvinyl butyral, cellulose derivative, styrene-butadiene copolymer, various types of synthesis. Examples thereof include rubber resins, phenol resins, epoxy resins, urea resins, melanin resins, phenoxy resins, silicon resins, acrylic resins, urea formamide resins, and the like. Among these, it is preferable to use polyurethane, polyester, vinyl chloride copolymer, polyvinyl butyral, or nitrocellulose. By using such a preferable binder, it becomes possible to increase the dispersibility of the phosphor and increase the filling rate of the phosphor, thereby contributing to the improvement of the graininess.

上記バインダー中に分散される蛍光体の質量含有量は90〜99%であることが好ましい。また第1層の厚さは、粒状性を良くする観点から、20μm以上(特に50μm以上)が好ましく、鮮鋭性を良くする観点から1mm以下(特に300μm以下)が好ましい。   The mass content of the phosphor dispersed in the binder is preferably 90 to 99%. The thickness of the first layer is preferably 20 μm or more (particularly 50 μm or more) from the viewpoint of improving graininess, and is preferably 1 mm or less (particularly 300 μm or less) from the viewpoint of improving sharpness.

なお、本発明で用いられる蛍光体は一部を除き吸湿性であるので、環境の湿気に影響されないように封止することが好ましい。このため、例えば特開平11−223890、特開平11−249243号、特開平11−344598号、特開2000−171597に開示されている方法を用いることで、撮像パネル21の全体を封止することができる。
次に、第1層211の放射線照射面側とは逆の面側に、第1層から出力された電磁波(光)を電気エネルギーに変換する第2層212が形成される。この第2層212は、第1層211側から、隔膜212a、透明電極212b、電子受容体層212c、電子供与体層212d、導電層212fが設けられている。ここで用いられる電子受容体層212c、電子供与体層212dは前述した光電変換素子における電子受容体層および電子供与体層と同等の役割を示すものである。
In addition, since the fluorescent substance used by this invention is hygroscopic except for a part, it is preferable to seal so that it may not be influenced by environmental moisture. For this reason, for example, the entire imaging panel 21 is sealed by using the methods disclosed in JP-A-11-223890, JP-A-11-249243, JP-A-11-344598, and JP-A-2000-171597. Can do.
Next, a second layer 212 that converts electromagnetic waves (light) output from the first layer into electrical energy is formed on the side of the first layer 211 opposite to the radiation irradiation surface side. The second layer 212 is provided with a diaphragm 212a, a transparent electrode 212b, an electron acceptor layer 212c, an electron donor layer 212d, and a conductive layer 212f from the first layer 211 side. The electron acceptor layer 212c and the electron donor layer 212d used here have the same role as the electron acceptor layer and the electron donor layer in the photoelectric conversion element described above.

隔膜212aは、第1層211と他の層を分離するためのものであり、例えばOxi−nitrideなどが用いられる。透明電極212bは、蒸着やスパッタリング等の方法を用いて薄膜を形成できる。また、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいは高いパターン精度を必要としない場合(100μm以上程度)は、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。この透明電極は透過率を5%より大きくすることが望ましい。さらに膜厚は材料にもよるが、膜の均一性を良くする観点から、10nm以上が好ましく、作製時間を短くする観点から、1μm以下(特に200nm)が好ましい。電子受容体層212cおよび電子供与体層212dでは、第1層211から出力された電磁波(光)を吸収することにより、電子と正孔を発生される。ここで発生した正孔は導電層212fに集められ、電子は透明電極212bに集められる。なお、本構造において、透明電極212bと電子受容体層212cの間に正孔伝導層を、電子供与体層212dと導電層212fとの間に電子伝導層を形成しても良いが、必ずしも必須なものではない。   The diaphragm 212a is for separating the first layer 211 from other layers, and for example, Oxi-nitride is used. The transparent electrode 212b can form a thin film using a method such as vapor deposition or sputtering. In addition, a pattern having a desired shape may be formed by a photolithography method, or when high pattern accuracy is not required (about 100 μm or more), a mask having a desired shape is used during vapor deposition or sputtering of the electrode material. A pattern may be formed. This transparent electrode desirably has a transmittance of more than 5%. Further, although depending on the material, the film thickness is preferably 10 nm or more from the viewpoint of improving the uniformity of the film, and preferably 1 μm or less (particularly 200 nm) from the viewpoint of shortening the production time. In the electron acceptor layer 212c and the electron donor layer 212d, electrons and holes are generated by absorbing the electromagnetic wave (light) output from the first layer 211. The holes generated here are collected in the conductive layer 212f, and the electrons are collected in the transparent electrode 212b. In this structure, a hole conductive layer may be formed between the transparent electrode 212b and the electron acceptor layer 212c, and an electron conductive layer may be formed between the electron donor layer 212d and the conductive layer 212f. Not something.

導電層212fは、例えばクロムなどで生成されている。また、一般の金属電極若しくは前記透明電極の中から選択可能であるが、良好な特性を得るためには仕事関数の小さい(4.5eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましい。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、アルミニウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al23)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類全属などが挙げられる。この導電層212fは、これらの電極物質を原料として蒸着やスパッタリング等の方法を用いて生成できる。また、導電層212fのシートの膜厚は、膜の均一性を良くする観点から、10nm以上(特に50nm以上)が好ましく、作製時間を短くする観点から、1μm以下(特に500nm)が好ましい。 The conductive layer 212f is made of, for example, chromium. In addition, a general metal electrode or the transparent electrode can be selected, but in order to obtain good characteristics, a metal, an alloy, an electrically conductive compound and a mixture thereof having a small work function (4.5 eV or less) are used. What is used as an electrode material is preferable. Specific examples of such electrode materials include sodium, sodium-potassium alloy, magnesium, lithium, aluminum, magnesium / copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixtures, indium, lithium / aluminum mixtures, all rare earths and the like. The conductive layer 212f can be generated using a method such as vapor deposition or sputtering using these electrode materials as raw materials. The sheet thickness of the conductive layer 212f is preferably 10 nm or more (particularly 50 nm or more) from the viewpoint of improving the uniformity of the film, and is preferably 1 μm or less (particularly 500 nm) from the viewpoint of shortening the production time.

第2層212の放射線照射面側とは逆の面側には、第2層212で得られた電気エネルギーの蓄積および蓄積された電気エネルギーに基づく信号の出力を行う第3層213が形成されている。第3層213は、第2層212で生成された電気エネルギーを画素毎に蓄えるコンデンサ221と、蓄えられた電気エネルギーを信号として出力するためのスイッチング素子であるトランジスタ222を用いて構成されている。なお第3層は、スイッチング素子を用いるものに限られるものではなく、例えば蓄えられた電気エネルギーのエネルギーレベルに応じた信号を生成して出力する構成とすることもできる。   A third layer 213 is formed on the side of the second layer 212 opposite to the radiation-irradiated surface side to accumulate electrical energy obtained in the second layer 212 and to output a signal based on the accumulated electrical energy. ing. The third layer 213 includes a capacitor 221 that stores the electrical energy generated in the second layer 212 for each pixel, and a transistor 222 that is a switching element for outputting the stored electrical energy as a signal. . Note that the third layer is not limited to the one using the switching element, and may be configured to generate and output a signal corresponding to the energy level of the stored electrical energy, for example.

トランジスタ222は、例えばTFT(薄膜トランジスタ)を用いるものとする。このTFTは、液晶ディスプレイ等に使用されている無機半導体系のものでも、有機半導体を用いたものでも良く、好ましくはプラスチックフィルム上に形成されたTFTである。プラスチックフィルム上に形成されたTFTとしては、アモルファスシリコン系のものが知られているが、その他、米国Alien Technology社が開発しているFSA(Fluidic Self Assembly)技術、即ち、単結晶シリコンで作製した微小CMOS(Nanoblocks)をエンボス加工したプラスチックフィルム上に配列させることで、フレキシブルなプラスチックフィルム上にTFTを形成するものとしても良い。さらに、Science283,822(1999)やAppl.Phys.Lett,771488(1998)、Nature,403,521(2000)等の文献に記載されているような有機半導体を用いたTFTであってもよい。   As the transistor 222, for example, a TFT (Thin Film Transistor) is used. This TFT may be an inorganic semiconductor type used in a liquid crystal display or the like or an organic semiconductor type, and is preferably a TFT formed on a plastic film. As the TFT formed on the plastic film, an amorphous silicon type is known, but in addition, it was manufactured by FSA (Fluidic Self Assembly) technology developed by Alien Technology of the United States, that is, made of single crystal silicon. A TFT may be formed on a flexible plastic film by arranging micro CMOS (Nanoblocks) on an embossed plastic film. Furthermore, Science 283, 822 (1999) and Appl. Phys. A TFT using an organic semiconductor as described in documents such as Lett, 771488 (1998), Nature, 403, 521 (2000) may be used.

このように、本発明に用いられるスイッチング素子としては、上記FSA技術で作製したTFT及び有機半導体を用いたTFTが好ましく、特に好ましいものは有機半導体を用いたTFTである。この有機半導体を用いてTFTを構成すれば、シリコンを用いてTFTを構成する場合のように真空蒸着装置等の設備が不要となり、印刷技術やインクジェット技術を活用してTFTを形成できるので、製造コストが安価となる。さらに、加工温度を低くできることから熱に弱いプラスチック基板状にも形成できる。   As described above, the switching element used in the present invention is preferably a TFT manufactured by the FSA technique and a TFT using an organic semiconductor, and a TFT using an organic semiconductor is particularly preferable. If a TFT is formed using this organic semiconductor, equipment such as a vacuum deposition apparatus is not required as in the case where a TFT is formed using silicon, and the TFT can be formed by utilizing printing technology or inkjet technology. Cost is low. Furthermore, since the processing temperature can be lowered, it can be formed into a plastic substrate shape that is weak against heat.

また、有機半導体を用いたTFTの内、電界効果型トランジスタ(FET)が特に好ましく、具体的には図7(a)〜図7(c)示す構造の有機TFTが好ましい。図7(a)に示す有機TFTは、基板上にゲート電極,ゲート絶縁層,ソース・ドレイン電極,有機半導体層を順に形成したものである。図7(b)に示す有機TFTは、基板上にゲート電極,ゲート絶縁層,有機半導体層,ソース・ドレイン電極を順に形成したものであり、図7(c)に示す有機TFTは、有機半導体単結晶上にソース・ドレイン電極,ゲート絶縁層,ゲート電極を順に形成したものである。   Of the TFTs using organic semiconductors, field effect transistors (FETs) are particularly preferable, and specifically, organic TFTs having a structure shown in FIGS. 7A to 7C are preferable. The organic TFT shown in FIG. 7A is obtained by sequentially forming a gate electrode, a gate insulating layer, source / drain electrodes, and an organic semiconductor layer on a substrate. The organic TFT shown in FIG. 7B has a gate electrode, a gate insulating layer, an organic semiconductor layer, and a source / drain electrode formed in this order on a substrate. The organic TFT shown in FIG. A source / drain electrode, a gate insulating layer, and a gate electrode are sequentially formed on a single crystal.

有機半導体層を形成する化合物は、単結晶材科でもアモルファス材料でもよく、低分子でも高分子でもよいが、特に好ましいものとしては、ペンタセンやトリフェニレン、アントラセン等に代表される縮環系芳香族炭化水素化合物の単結晶や、前記π共役系高分子が挙げられる。   The compound forming the organic semiconductor layer may be a single crystal material or an amorphous material, and may be a low molecule or a polymer, but particularly preferred are condensed aromatic carbonized carbons represented by pentacene, triphenylene, anthracene, etc. Examples thereof include a single crystal of a hydrogen compound and the π-conjugated polymer.

ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極は、金属でも導電性無機化合物でも導電性有機化合物でも何れでもよいが、作製の容易さの観点から導電性有機化合物であることが好ましく、その代表例としては、前記π共役系高分子化合物にルイス酸(塩化鉄、塩化アルミニウム、臭化アンチモン等)やハロゲン(ヨウ素や臭素など)、スルホン酸塩(ポリスチレンスルホン酸のナトリウム塩(PSS)、p−トルエンスルホン酸カリウム等)などをドープしたものが挙げられ、具体的にはPEDOTにPSSを添加した導電性高分子が代表例として挙げられる。有機TFTの具体例としては、図8で示したものが挙げられる。   The source electrode, the drain electrode, and the gate electrode may be either a metal, a conductive inorganic compound, or a conductive organic compound, but are preferably a conductive organic compound from the viewpoint of ease of production. Lewis acid (iron chloride, aluminum chloride, antimony bromide, etc.), halogen (iodine, bromine, etc.), sulfonate (polystyrene sulfonic acid sodium salt (PSS), p-toluenesulfonic acid And the like. Specific examples include conductive polymers obtained by adding PSS to PEDOT. Specific examples of the organic TFT include those shown in FIG.

スイッチング素子であるトランジスタ222には、図5及び図6に示すように、第2層212で生成された電気エネルギーを蓄積するとともに、コンデンサ221の一方の電極となる収集電極220が接続されている。このコンデンサ221には第2層212で生成された電気エネルギーが蓄積されるとともに、この蓄積された電気エネルギーはトランジスタ222を駆動することで読み出される。すなわちスイッチング素子を駆動することで放射線画像を画素毎の信号を生成することができる。なお図6において、トランジスタ222は、ゲート電極222a、ソース電極(ドレイン電極)222b、ドレイン電極(ソース電極)222c、有機半導体層222d、絶縁層222eで構成されている。   As shown in FIGS. 5 and 6, the transistor 222 that is a switching element accumulates the electric energy generated in the second layer 212 and is connected to a collecting electrode 220 that is one electrode of the capacitor 221. . The capacitor 221 stores the electric energy generated in the second layer 212, and the stored electric energy is read by driving the transistor 222. That is, a signal for each pixel can be generated from the radiation image by driving the switching element. In FIG. 6, the transistor 222 includes a gate electrode 222a, a source electrode (drain electrode) 222b, a drain electrode (source electrode) 222c, an organic semiconductor layer 222d, and an insulating layer 222e.

第4層214は、撮像パネル21の基板である。この第4層214として好ましく用いられる基板は、プラスチックフィルムであり、プラスチックフィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ボリカーボネート(PC)、セルローストリアセテート(TAC)、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)等のフィルムが挙げられる。このように、プラスチックフィルムを用いることで、ガラス基板を用いる場合に比べて軽量化を図ることができるとともに、衝撃に対する耐性を向上できる。
更にこれらのプラスチックフィルムには、トリオクチルホスフェートやジブチルフタレート等の可塑剤を添加してもよく、ベンゾトリアゾール系やベンゾフェノン系等の公知の紫外線吸収剤を添加してもよい。また、テトラエトキシシラン等の無機高分子の原料を添加し、化学触媒や熱、光等のエネルギーを付与することにより高分子量化する、いわゆる有機−無機ポリマーハイブリッド法を適用して作製した樹脂を原料として用いることもできる。
The fourth layer 214 is a substrate of the imaging panel 21. The substrate preferably used as the fourth layer 214 is a plastic film. Examples of the plastic film include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyethersulfone (PES), polyetherimide, and polyetherether. Examples thereof include films of ketone, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyimide, polycarbonate (PC), cellulose triacetate (TAC), and cellulose acetate propionate (CAP). Thus, by using a plastic film, it is possible to reduce the weight as compared with the case of using a glass substrate and to improve resistance to impact.
Furthermore, a plasticizer such as trioctyl phosphate or dibutyl phthalate may be added to these plastic films, or a known ultraviolet absorber such as benzotriazole or benzophenone may be added. In addition, a resin prepared by applying a so-called organic-inorganic polymer hybrid method in which a raw material of an inorganic polymer such as tetraethoxysilane is added and the molecular weight is increased by applying energy such as a chemical catalyst, heat, or light. It can also be used as a raw material.

更に第4層214の第3層側面とは反対面側に、電源部34例えばマンガン電池、ニッケル・カドミウム電池、水銀電池、鉛電池などの一次電池、充電可能な二次電池を設けるものとしても良い。この電池の形態としては、放射線画像検出器を薄型化できるように平板状の形態が好ましい。   Further, a power source 34, for example, a primary battery such as a manganese battery, a nickel / cadmium battery, a mercury battery, a lead battery, or a rechargeable secondary battery may be provided on the side opposite to the side surface of the third layer of the fourth layer 214. good. As a form of this battery, a flat form is preferable so that the radiation image detector can be thinned.

また、撮像パネル21では、信号線224−1〜224−nに、例えばドレイン電極が接続された初期化用のトランジスタ232−1〜232−nが設けられている。このトランジスタ232−1〜232−nのソース電極は接地されている。また、ゲート電極はリセット線231と接続される。   Further, in the imaging panel 21, initialization transistors 232-1 to 232-n connected to, for example, drain electrodes are provided on the signal lines 224-1 to 224-n. The source electrodes of the transistors 232-1 to 232-n are grounded. The gate electrode is connected to the reset line 231.

撮像パネル21の走査線223−1〜223−mとリセット線231は、図5に示すように走査駆動回路25と接続されている。走査駆動回路25から走査線223−1〜223−mのうちの1つ走査線223−p(pは1〜mのいずれかの値)に読出信号RSが供給されると、この走査線223−pに接続されたトランジスタ222−(p,1)〜222−(p,n)がオン状態とされて、コンデンサ221−(p,1)〜221−(p,n)に蓄積された電気エネルギーが信号線224−1〜224−nにそれぞれ読み出される。信号線224−1〜224−nは、信号選択回路27の信号変換器271−1〜271−nに接続されており、信号変換器271−1〜271−nでは信号線224−1〜224−n上に読み出された電気エネルギー量に比例する電圧信号SV−1〜SV−nを生成する。この信号変換器271−1〜271−nから出力された電圧信号SV−1〜SV−nはレジスタ272に供給される。   The scanning lines 223-1 to 223 -m and the reset line 231 of the imaging panel 21 are connected to the scanning drive circuit 25 as shown in FIG. When the readout signal RS is supplied from the scanning drive circuit 25 to one of the scanning lines 223-1 to 223-m, the scanning line 223-p (p is any value of 1 to m), the scanning line 223. The transistors 222- (p, 1) to 222- (p, n) connected to −p are turned on, and the electricity stored in the capacitors 221- (p, 1) to 221- (p, n) Energy is read out to the signal lines 224-1 to 224-n, respectively. The signal lines 224-1 to 224-n are connected to the signal converters 271-1 to 271-n of the signal selection circuit 27. In the signal converters 271-1 to 271-n, the signal lines 224-1 to 224 are connected. Voltage signals SV-1 to SV-n that are proportional to the amount of electrical energy read on -n are generated. The voltage signals SV-1 to SV-n output from the signal converters 271-1 to 271-n are supplied to the register 272.

レジスタ272では、供給された電圧信号が順次選択されて、A/D変換器273で(例えば、12ビットないし14ビットの)1つの走査線に対するディジタルの画像信号とされ、制御回路30は、走査線223−1〜223−m各々に、走査駆動回路25を介して読出信号RSを供給して画像走査を行い、走査線毎のディジタル画像信号を取り込んで、放射線画像の画像信号の生成を行う。この画像信号は制御回路30に供給される。なお、走査駆動回路25からリセット信号RTをリセット線231に供給してトランジスタ232−1〜232−nをオン状態とするとともに、走査線223−1〜223−mに読出信号RSを供給してトランジスタ222−(1,1)〜222−(m,n)をオン状態とすると、コンデンサ221−(1,1)〜221−(m,n)に蓄えられた電気エネルギーがトランジスタ232−1〜232−nを介して放出して、撮像パネル21の初期化を行うことができる。   In the register 272, the supplied voltage signal is sequentially selected and converted into a digital image signal for one scanning line (for example, 12 bits to 14 bits) by the A / D converter 273, and the control circuit 30 performs scanning. A scanning signal is supplied to each of the lines 223-1 to 223 -m through the scanning drive circuit 25 to perform image scanning, and a digital image signal for each scanning line is captured to generate an image signal of a radiation image. . This image signal is supplied to the control circuit 30. Note that the reset signal RT is supplied from the scanning drive circuit 25 to the reset line 231 to turn on the transistors 232-1 to 232-n, and the readout signal RS is supplied to the scanning lines 223-1-223-m. When the transistors 222- (1,1) to 222- (m, n) are turned on, the electrical energy stored in the capacitors 221- (1,1) to 221- (m, n) is converted into the transistors 232-1 to 232-1. The imaging panel 21 can be initialized by discharging through 232-n.

制御回路30にはメモリ部31や操作部32が接続されており、操作部32からの操作信号PSに基づいて放射線画像検出器20の動作が制御される。操作部32は複数のスイッチが設けられており、操作部32からのスイッチ操作に応じた操作信号PSに基づき、撮像パネル21の初期化や放射線画像の画像信号の生成が行われる。また放射線画像の画像信号の生成は、放射線発生器10から放射線照射終了信号がコネクタ35を介して供給されたときに行うものとすることもできる。さらに、生成した画像信号をメモリ部31に記憶させる処理等も行う。   A memory unit 31 and an operation unit 32 are connected to the control circuit 30, and the operation of the radiation image detector 20 is controlled based on an operation signal PS from the operation unit 32. The operation unit 32 is provided with a plurality of switches. Based on the operation signal PS corresponding to the switch operation from the operation unit 32, the imaging panel 21 is initialized and an image signal of a radiographic image is generated. The generation of the image signal of the radiation image may be performed when a radiation irradiation end signal is supplied from the radiation generator 10 via the connector 35. Furthermore, the process etc. which memorize | store the produced | generated image signal in the memory part 31 are also performed.

ここで、図4に示すように、放射線画像検出器20に電源部34を設けるとともに放射線画像の画像信号を記憶するメモリ部31を設け、コネクタ35を介して放射線画像検出器20を着脱自在にすれば、放射線画像検出器20を持ち運びできるシステムを構築できる。さらに、不揮発性メモリを用いてメモリ部31を着脱可能に構成すれば、放射線画像検出器20と画像処理部51を接続しなくとも、メモリ部31を画像処理部51に装着するだけで画像信号を画像処理部51に供給できることから、更に放射線画像の撮影及び画像処理が容易となり、操作性を向上できる。なお、放射線画像検出器20を据置き型として用いる場合には、コネクタ35を介して電力の供給や画像信号の読み出しを行うことで、メモリ部31や電源部34を設けなくとも、放射線画像の画像信号を得られることは勿論である。   Here, as shown in FIG. 4, the radiation image detector 20 is provided with a power supply unit 34 and a memory unit 31 for storing an image signal of the radiation image, and the radiation image detector 20 is detachable via a connector 35. By doing so, a system capable of carrying the radiation image detector 20 can be constructed. Further, if the memory unit 31 is configured to be detachable using a non-volatile memory, the image signal can be obtained only by attaching the memory unit 31 to the image processing unit 51 without connecting the radiation image detector 20 and the image processing unit 51. Can be supplied to the image processing unit 51, so that radiographic images can be easily captured and processed, and operability can be improved. When the radiological image detector 20 is used as a stationary type, by supplying power and reading out an image signal via the connector 35, the radiographic image can be read without providing the memory unit 31 and the power source unit 34. Of course, an image signal can be obtained.

このように、上述の実施の形態では、基板となる第4層214を樹脂で構成したことにより、ガラス基板を用いた従来の放射線画像検出器に比べて軽量化を図ることができる。また、第4層214を樹脂で構成したことにより、第4層214上に形成される第3層213は、分割されたシリコン積層構造の素子を用いたり有機半導体で形成される。このため、ガラス基板を用いた従来の放射線画像検出器のように、シリコンを主体とする薄膜トランジスタをガラス基板上に形成する高価で特殊な製造装置を用いる必要がないことから、放射線画像検出器を安価に製造できる。
さらに第3層213の上に構成される第2層212は、導電性高分子化合物並びにπ共役系有機化合物からなるものであることから、シリコンを用いる光半導体の製造装置を用いる必要がなく、この点に於いても放射線画像検出器を安価に製造できる。
As described above, in the above-described embodiment, the fourth layer 214 serving as the substrate is made of resin, so that the weight can be reduced as compared with the conventional radiation image detector using the glass substrate. In addition, since the fourth layer 214 is made of resin, the third layer 213 formed on the fourth layer 214 is formed by using a divided silicon laminated structure element or an organic semiconductor. Therefore, unlike the conventional radiographic image detector using a glass substrate, it is not necessary to use an expensive and special manufacturing apparatus for forming a thin film transistor mainly composed of silicon on the glass substrate. Can be manufactured at low cost.
Furthermore, since the second layer 212 formed on the third layer 213 is made of a conductive polymer compound and a π-conjugated organic compound, it is not necessary to use an optical semiconductor manufacturing apparatus using silicon. Even in this respect, the radiation image detector can be manufactured at low cost.

以下、実施例により本発明における光電変換素子について詳述するが、本発明はこれらに限定されない。   Hereinafter, although the photoelectric conversion element in this invention is explained in full detail according to an Example, this invention is not limited to these.

尚、実施例に用いた電子供与体および電子受容体の構造は前記例示化合物に示されている。   In addition, the structure of the electron donor and the electron acceptor used for the Example is shown by the said exemplary compound.

(比較例1)
(1)素子の作製
ガラス基板上に形成されたITO透明電極(縦1cm、横1cm、厚さ0.5mm)上に、電子受容体層としてピロメリットイミド誘導体(化合物1−5)膜を厚さ50nmで蒸着法により形成した。さらに、電子受容体層上に電子供与体層としてオリゴチオフェン(化合物1−1)の膜を厚さ100nmで蒸着法により形成した。その後電子供与体層上に蒸着法によりアルミニウム対電極を厚さ100nmで形成し、エポキシ樹脂接着剤により素子を封止した。
(Comparative Example 1)
(1) Fabrication of element A pyromellitic imide derivative (compound 1-5) film as an electron acceptor layer is thick on an ITO transparent electrode (1 cm long, 1 cm wide, 0.5 mm thick) formed on a glass substrate. The film was formed by vapor deposition at a thickness of 50 nm. Further, an oligothiophene (compound 1-1) film was formed as an electron donor layer on the electron acceptor layer by a vapor deposition method with a thickness of 100 nm. Thereafter, an aluminum counter electrode having a thickness of 100 nm was formed on the electron donor layer by vapor deposition, and the device was sealed with an epoxy resin adhesive.

(2)素子の評価
マスキングテープを用いて上記光電変換素子の露出面を0.5cm×0.5cmとし、素子の作製直後と、素子を作製してから1カ月後に、ハロゲンランプを用いて、照射波長550nm、光量1mW/cm2および電圧0Vの条件で白色光を光電変換素子の露出面全体に照射し、電流計により光電流の測定を行った。
(2) Evaluation of the device The exposed surface of the photoelectric conversion device is set to 0.5 cm × 0.5 cm using a masking tape, and immediately after the device is manufactured and one month after the device is manufactured, a halogen lamp is used. White light was irradiated to the entire exposed surface of the photoelectric conversion element under the conditions of an irradiation wavelength of 550 nm, a light amount of 1 mW / cm 2 and a voltage of 0 V, and the photocurrent was measured with an ammeter.

表1に比較例および実施例1〜7における作製直後の相対光電流値と1ヵ月後の相対光電流値を示した(尚、相対光電流値とは、比較例1の作製直後に測定した光電流値を1とした光電流の相対値である。尚、光電流値は、光電変換効率に比例するものである。)。   Table 1 shows the relative photocurrent value immediately after production in Comparative Example and Examples 1 to 7 and the relative photocurrent value after one month (the relative photocurrent value was measured immediately after production of Comparative Example 1). This is the relative value of the photocurrent with the photocurrent value being 1. The photocurrent value is proportional to the photoelectric conversion efficiency.

(実施例1)
ピロメリットイミド誘導体(化合物1−5)を溶解したテトラヒドロフラン(THF)/エタノール=1:1溶液5mlにガラス基板上に形成されたITO透明電極(縦1cm 横1cm、厚さ0.5mm)を12時間浸漬し、その後ITO透明電極を取り出し、THF/エタノール=1:1溶液で洗浄後、乾燥し、ITO電極上に電子受容体層の単分子膜を形成した。さらに、電子受容体層上に電子供与体層としてオリゴチオフェン(化合物1−1)の膜を厚さ100nmで蒸着法により形成した。その後電子供与体層上に蒸着法によりアルミニウム対電極を厚さ100nmで形成し、エポキシ樹脂接着剤により素子を封止した。素子評価は比較例1と同様に行い、結果を表1に示した。
(Example 1)
12 ITO transparent electrodes (1 cm long, 1 cm wide, 0.5 mm thick) formed on a glass substrate in 5 ml of a tetrahydrofuran (THF) / ethanol = 1: 1 solution in which a pyromellitic imide derivative (compound 1-5) is dissolved. After soaking for an hour, the ITO transparent electrode was taken out, washed with a THF / ethanol = 1: 1 solution, and then dried to form a monomolecular film of an electron acceptor layer on the ITO electrode. Further, an oligothiophene (compound 1-1) film was formed as an electron donor layer on the electron acceptor layer by a vapor deposition method with a thickness of 100 nm. Thereafter, an aluminum counter electrode having a thickness of 100 nm was formed on the electron donor layer by vapor deposition, and the device was sealed with an epoxy resin adhesive. The element evaluation was performed in the same manner as in Comparative Example 1, and the results are shown in Table 1.

(実施例2)
ピロメリットイミド誘導体(化合物1−5)を溶解したTHF/エタノール=1:1溶液5mlにガラス基板上に形成されたITO透明電極(縦1cm 横1cm、厚さ0.5mm)を12時間浸漬し、その後ITO透明電極を取り出し、THF/エタノール=1:1溶液で洗浄後、乾燥し、ITO電極上に電子受容体層の単分子膜を形成した。さらに、電子受容体層上に電子供与体層としてポリカルバゾール(化合物1−2)をスピンコーターを用いて厚さ100nmでスピンコートした。スピンコート条件は、40mg/mlでポリカルバゾールを溶解したクロロホルム溶液を用い、1000〜2000rpmで行った(ここで蒸着法を用いず、スピンコート法を用いた理由としては、蒸着法よりもスピンコート法の方が、膜形成が容易であること。また高分子化合物(ポリマー)は成膜性があるため、スピンコートが可能であり、また高沸点及び高融点であるため蒸着が困難であるためである。以下ポリマーは全てスピンコート法により膜形成を行った。)。次に60℃で30分間アニーリングし、残留溶媒を除去した。その後電子供与体層上に蒸着法によりアルミニウム対電極を厚さ100nmで形成し、エポキシ樹脂接着剤により素子を封止した。素子評価は比較例1と同様に行い、結果を表1に示した。
(Example 2)
An ITO transparent electrode (1 cm long, 1 cm wide, 0.5 mm thick) formed on a glass substrate was immersed in 5 ml of a THF / ethanol = 1: 1 solution in which a pyromellitic imide derivative (compound 1-5) was dissolved for 12 hours. Thereafter, the ITO transparent electrode was taken out, washed with a THF / ethanol = 1: 1 solution, and then dried to form a monomolecular film of an electron acceptor layer on the ITO electrode. Further, polycarbazole (compound 1-2) as an electron donor layer was spin-coated on the electron acceptor layer at a thickness of 100 nm using a spin coater. The spin coating conditions were performed at 1000 to 2000 rpm using a chloroform solution in which polycarbazole was dissolved at 40 mg / ml (the reason for using the spin coating method without using the vapor deposition method is that the spin coating method is more effective than the vapor deposition method). Film formation is easier with this method, and since high molecular compounds (polymers) have film-forming properties, spin coating is possible, and because of their high boiling point and high melting point, vapor deposition is difficult. The following polymers were all formed by spin coating.) Next, annealing was performed at 60 ° C. for 30 minutes to remove residual solvent. Thereafter, an aluminum counter electrode having a thickness of 100 nm was formed on the electron donor layer by vapor deposition, and the device was sealed with an epoxy resin adhesive. The element evaluation was performed in the same manner as in Comparative Example 1, and the results are shown in Table 1.

(実施例3)
ナフトイミド誘導体(化合物1−6)を溶解したTHF/エタノール=1:1溶液5mlにガラス基板上に形成されたITO透明電極(縦1cm、横1cm、厚さ0.5mm)を12時間浸漬し、その後ITO透明電極を取り出し、THF/エタノール=1:1溶液で洗浄後、乾燥し、ITO電極上に電子受容体層の単分子膜を形成した。さらに、電子受容体層上に電子供与体層としてポリカルバゾール(化合物1−2)をスピンコーターを用いて厚さ100nmでスピンコートした。スピンコート条件は、40mg/mlでポリカルバゾールを溶解させたクロロホルム溶液を用い、1000〜2000rpmで行った。次に60℃で30分間アニーリングし、残留溶媒を除去した。その後電子供与体層上に蒸着法によりアルミニウム対電極を厚さ100nmで形成し、エポキシ樹脂接着剤により素子を封止した。素子評価は比較例1と同様に行い、結果を表1に示した。
(Example 3)
An ITO transparent electrode (1 cm long, 1 cm wide, 0.5 mm thick) formed on a glass substrate was immersed in 5 ml of a THF / ethanol = 1: 1 solution in which a naphthimide derivative (compound 1-6) was dissolved, for 12 hours, Thereafter, the ITO transparent electrode was taken out, washed with a THF / ethanol = 1: 1 solution, and then dried to form a monomolecular film of an electron acceptor layer on the ITO electrode. Further, polycarbazole (compound 1-2) as an electron donor layer was spin-coated on the electron acceptor layer at a thickness of 100 nm using a spin coater. The spin coating was performed at 1000 to 2000 rpm using a chloroform solution in which polycarbazole was dissolved at 40 mg / ml. Next, annealing was performed at 60 ° C. for 30 minutes to remove residual solvent. Thereafter, an aluminum counter electrode having a thickness of 100 nm was formed on the electron donor layer by vapor deposition, and the device was sealed with an epoxy resin adhesive. The element evaluation was performed in the same manner as in Comparative Example 1, and the results are shown in Table 1.

(実施例4)
ナフトイミド誘導体(化合物1−6)を溶解したTHF/エタノール=1:1溶液5mlにガラス基板上に形成されたITO透明電極(縦1cm、横1cm、厚さ0.5mm)を12時間浸漬し、その後ITO透明電極を取り出し、THF/エタノール=1:1溶液で洗浄後、乾燥し、ITO電極上に電子受容体層の単分子膜を形成した。さらに、電子受容体層上に電子供与体層としてポリフェニレンビニレン(化合物1−3)をスピンコーターを用いて厚さ100nmでスピンコートした。スピンコート条件は、40mg/mlでMEH−PPVを溶解させたクロロホルム溶液を用い、1000〜2000rpmで行った。次に60℃で30分間アニーリングし、残留溶媒を除去した。その後電子供与体層上に蒸着法によりアルミニウム対電極を厚さ100nmで形成し、エポキシ樹脂接着剤により素子を封止した。素子評価は比較例1と同様に行い、結果を表1に示した。
Example 4
An ITO transparent electrode (1 cm long, 1 cm wide, 0.5 mm thick) formed on a glass substrate was immersed in 5 ml of a THF / ethanol = 1: 1 solution in which a naphthimide derivative (compound 1-6) was dissolved, for 12 hours, Thereafter, the ITO transparent electrode was taken out, washed with a THF / ethanol = 1: 1 solution, and then dried to form a monomolecular film of an electron acceptor layer on the ITO electrode. Further, polyphenylene vinylene (compound 1-3) was spin-coated on the electron acceptor layer at a thickness of 100 nm using a spin coater as an electron donor layer. The spin coating conditions were performed at 1000 to 2000 rpm using a chloroform solution in which MEH-PPV was dissolved at 40 mg / ml. Next, annealing was performed at 60 ° C. for 30 minutes to remove residual solvent. Thereafter, an aluminum counter electrode having a thickness of 100 nm was formed on the electron donor layer by vapor deposition, and the device was sealed with an epoxy resin adhesive. The element evaluation was performed in the same manner as in Comparative Example 1, and the results are shown in Table 1.

(実施例5)
ポルフィリン誘導体(化合物1−7)を溶解したTHF/エタノール=1:1溶液5mlにガラス基板上に形成されたITO透明電極(縦1cm、横1cm、厚さ0.5mm)を12時間浸漬し、その後ITO透明電極を取り出し、THF/エタノール=1:1溶液で洗浄後、乾燥し、ITO電極上に電子受容体層の単分子膜を形成した。さらに、電子受容体層上に電子供与体層としてポリフェニレンビニレン(化合物1−3)をスピンコーターを用いて厚さ100nmでスピンコートした。スピンコート条件は、40mg/mlでMEH−PPVを溶解させたクロロホルム溶液を用い、1000〜2000rpmで行った。次に60℃で30分間アニーリングし、残留溶媒を除去した。その後電子供与体層上に蒸着法によりアルミニウム対電極を厚さ100nmで形成し、エポキシ樹脂接着剤により素子を封止した。素子評価は比較例1と同様に行い、結果を表1に示した。
(Example 5)
An ITO transparent electrode (1 cm in length, 1 cm in width, 0.5 mm in thickness) formed on a glass substrate was immersed in 5 ml of a THF / ethanol = 1: 1 solution in which a porphyrin derivative (compound 1-7) was dissolved, for 12 hours, Thereafter, the ITO transparent electrode was taken out, washed with a THF / ethanol = 1: 1 solution, and then dried to form a monomolecular film of an electron acceptor layer on the ITO electrode. Further, polyphenylene vinylene (compound 1-3) was spin-coated on the electron acceptor layer at a thickness of 100 nm using a spin coater as an electron donor layer. The spin coating conditions were performed at 1000 to 2000 rpm using a chloroform solution in which MEH-PPV was dissolved at 40 mg / ml. Next, annealing was performed at 60 ° C. for 30 minutes to remove residual solvent. Thereafter, an aluminum counter electrode having a thickness of 100 nm was formed on the electron donor layer by vapor deposition, and the device was sealed with an epoxy resin adhesive. The element evaluation was performed in the same manner as in Comparative Example 1, and the results are shown in Table 1.

(実施例6)
ポルフィリン誘導体(化合物1−7)を溶解したTHF/エタノール=1:1溶液5mlにガラス基板上に形成されたITO透明電極(縦1cm、横1cm、厚さ0.5mm)を12時間浸漬し、その後ITO透明電極を取り出し、THF/エタノール=1:1溶液で洗浄後、乾燥し、ITO電極上に電子受容体層の単分子膜を形成した。さらに、電子受容体層上に電子供与体層としてポリチオフェン(化合物1−4)をスピンコーターを用いて厚さ100nmでスピンコートした。スピンコート条件は、40mg/mlでPHTを溶解させたクロロホルム溶液を用い、1000〜2000rpmで行った。次に60℃で30分間アニーリングし、残留溶媒を除去した。その後電子供与体層上に蒸着法によりアルミニウム対電極を厚さ100nmで形成し、エポキシ樹脂接着剤により素子を封止した。素子評価は比較例1と同様に行い、結果を表1に示した。
(Example 6)
An ITO transparent electrode (1 cm in length, 1 cm in width, 0.5 mm in thickness) formed on a glass substrate was immersed in 5 ml of a THF / ethanol = 1: 1 solution in which a porphyrin derivative (compound 1-7) was dissolved, for 12 hours, Thereafter, the ITO transparent electrode was taken out, washed with a THF / ethanol = 1: 1 solution, and then dried to form a monomolecular film of an electron acceptor layer on the ITO electrode. Furthermore, polythiophene (compound 1-4) as an electron donor layer was spin-coated on the electron acceptor layer at a thickness of 100 nm using a spin coater. Spin coating conditions were performed at 1000 to 2000 rpm using a chloroform solution in which PHT was dissolved at 40 mg / ml. Next, annealing was performed at 60 ° C. for 30 minutes to remove residual solvent. Thereafter, an aluminum counter electrode having a thickness of 100 nm was formed on the electron donor layer by vapor deposition, and the device was sealed with an epoxy resin adhesive. The element evaluation was performed in the same manner as in Comparative Example 1, and the results are shown in Table 1.

(実施例7)
フラーレン誘導体(化合物1−8)を溶解したTHF/エタノール=1:1溶液5mlにガラス基板上に形成されたITO透明電極(縦1cm、横1cm、厚さ0.5mm)を12時間浸漬し、その後ITO透明電極を取り出し、THF/エタノール=1:1溶液で洗浄後、乾燥し、ITO電極上に電子受容体層の単分子膜を形成した。さらに、電子受容体層上に電子供与体層としてポリチオフェン(化合物1−4)をスピンコーターを用いて厚さ100nmでスピンコートした。スピンコート条件は、40mg/mlでPHTを溶解させたクロロホルム溶液を用い、1000〜2000rpmで行った。次に60℃で30分間アニーリングし、残留溶媒を除去した。その後電子供与体層上に蒸着法によりアルミニウム対電極を厚さ100nmで形成し、エポキシ樹脂接着剤により素子を封止した。素子評価は比較例1と同様に行い、結果を表1に示した。
(Example 7)
An ITO transparent electrode (1 cm long, 1 cm wide, 0.5 mm thick) formed on a glass substrate was immersed in 5 ml of a THF / ethanol = 1: 1 solution in which a fullerene derivative (compound 1-8) was dissolved, for 12 hours, Thereafter, the ITO transparent electrode was taken out, washed with a THF / ethanol = 1: 1 solution, and then dried to form a monomolecular film of an electron acceptor layer on the ITO electrode. Furthermore, polythiophene (compound 1-4) as an electron donor layer was spin-coated on the electron acceptor layer at a thickness of 100 nm using a spin coater. Spin coating conditions were performed at 1000 to 2000 rpm using a chloroform solution in which PHT was dissolved at 40 mg / ml. Next, annealing was performed at 60 ° C. for 30 minutes to remove residual solvent. Thereafter, an aluminum counter electrode having a thickness of 100 nm was formed on the electron donor layer by vapor deposition, and the device was sealed with an epoxy resin adhesive. The element evaluation was performed in the same manner as in Comparative Example 1, and the results are shown in Table 1.

Figure 2005294666
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表1で、比較例1と実施例1を比較すると、電子受容体の多分子膜を単分子膜にすることにより、作製直後の光電流値が10.2倍と大きく増加した(光電流値は光電変換率と比例関係にあるため、光電変換効率も10.2倍に増加)。また1ヵ月後の光電流値も17倍に増加したが素子の劣化を防ぐには至らなかった。そこで実施例2では光電変換層の安定性を上げるために、電子供与体材料を低分子化合物ではなく導電性高分子化合物を用いて素子評価を行った。実施例1と実施例2を比較すると、電子供与体材料を低分子化合物であるオリゴチオフェン(化合物1−1)から導電性高分子化合物であるポリカルバゾール(化合物1−2)にすることにより、作製直後の光電流値は1.5倍と増加し、特に1ヵ月後の光電流値に関しては、9倍と著しく増加し、作製直後の光電流値と同じ値となり全く劣化がみられなくなった。次に実施例2と実施例3を比較すると、電子受容体材料をπ共役系化合物(ここで言うπ共役系化合物とは芳香族π電子を7以上有する有機化合物)であるナフトイミド誘導体(化合物1−6)にすることにより、作製直後の光電流値は1.7倍に増加した。また、実施例3と実施例4を比較すると、電子供与体材料である導電性高分子化合物をポリカルバゾール(化合物1−2)からポリフェニレンビニレン(化合物1−3)にすることにより、作製直後の光電流値は2.1倍に増加した。実施例には特に示さなかったが、ポリフェニレンビニレン誘導体(化合物1−3)以外に、化合物8−1〜8−4に示したポリフェニレンビニレンおよびその誘導体、化合物9−1〜9−11に示したポリチオフェンおよびその誘導体、化合物10−1〜10−3に示したポリ(チオフェンビニレン)およびその誘導体、化合物11−1〜11−5に示したポリアセチレンおよびその誘導体、化合物12−1〜12−7に示したポリピロールおよびその誘導体、化合物13−1〜13−8に示したポリフルオレンおよびその誘導体、化合物15−1〜15−4に示したポリアニリンおよびその誘導体についても同様に作製直後の光電流値の増加傾向が観測された。次に実施例4と実施例5を比較すると、電子受容体材料をナフトイミド誘導体(化合物1−6)からさらにπ共役系の大きな(芳香族π電子の多い)化合物であるポルフィリン誘導体(化合物1−7)にすることにより、作製直後の光電流値は1.6倍に増加した。ここで実施例には特に示しめしていないものも多いが、ポルフィリン誘導体(化合物1−7)以外に、化合物5−1〜5−2に示したポルフィリンおよびその誘導体、化合物3−1〜3−6に示したフラーレンおよびその誘導体、化合物4−1に示したカーボンナノチューブおよびその誘導体、化合物6−1〜6−2に示したフタロシアニンおよびその誘導体についても同様に作製直後の光電流値の増加傾向が観測された。また実施例5と実施例6を比較すると、電子供与体材料をポリフェニレンビニレン(化合物1−3)から光照射波長550nmにより感度をもつポリチオフェン(化合物1−4)にすることにより、作製直後の光電流値は1.3倍に増加した。実施例には特に示さなかったが、実施例に用いたポリチオフェン(化合物1−4)以外に、化合物9−1〜9−11に示したポリチオフェンおよびその誘導体についても、同様に光電流値の増加傾向が観測された。さらに実施例6と実施例7を比較すると、電子受容体材料をポルフィリン誘導体(化合物1−7)から、より広いπ共役系を有し、且つ剛直な3次元構造をもつフラーレン誘導体(化合物1−8)にすることにより、電荷分離状態がより安定化され、素子作製直後の光電流値は1.8倍に増加した。ここで実施例には特に示さなかったが、フラーレン誘導体(化合物1−8)以外に、化合物3−1〜3−6に示したフラーレンおよびその誘導体についても同様に素子作製直後の光電流値の増加が観測された。   In Table 1, when Comparative Example 1 and Example 1 were compared, the photocurrent value immediately after fabrication was greatly increased by 10.2 times by making the electron acceptor multimolecular film a monomolecular film (photocurrent value). Is proportional to the photoelectric conversion rate, so the photoelectric conversion efficiency is also increased 10.2 times). The photocurrent value after one month also increased by 17 times, but it did not prevent deterioration of the device. Therefore, in Example 2, in order to increase the stability of the photoelectric conversion layer, element evaluation was performed using an electron donor material as a conductive polymer compound instead of a low molecular compound. Comparing Example 1 and Example 2, by changing the electron donor material from oligothiophene (compound 1-1), which is a low molecular compound, to polycarbazole (compound 1-2), which is a conductive polymer compound, The photocurrent value immediately after production increased by 1.5 times, and in particular, the photocurrent value after one month increased significantly by 9 times and became the same value as the photocurrent value immediately after production, and no deterioration was observed. . Next, when Example 2 and Example 3 are compared, the electron acceptor material is a naphthimide derivative (compound 1) which is a π-conjugated compound (here, the π-conjugated compound is an organic compound having 7 or more aromatic π electrons). By setting to −6), the photocurrent value immediately after production increased 1.7 times. Further, when Example 3 and Example 4 are compared, the conductive polymer compound, which is an electron donor material, is changed from polycarbazole (Compound 1-2) to polyphenylene vinylene (Compound 1-3). The photocurrent value increased 2.1 times. Although not specifically shown in the examples, in addition to the polyphenylene vinylene derivative (compound 1-3), the polyphenylene vinylene and derivatives thereof shown in compounds 8-1 to 8-4, and compounds 9-1 to 9-11 were shown. Polythiophene and derivatives thereof, poly (thiophene vinylene) and derivatives thereof shown in compounds 10-1 to 10-3, polyacetylene and derivatives thereof shown in compounds 11-1 to 11-5, and compounds 12-1 to 12-7 For the polypyrrole and derivatives thereof shown, polyfluorene and derivatives thereof shown in compounds 13-1 to 13-8, and polyaniline and derivatives thereof shown in compounds 15-1 to 15-4, the photocurrent values immediately after production were similarly measured. An increasing trend was observed. Next, when Example 4 is compared with Example 5, the porphyrin derivative (compound 1-), which is a compound having a larger π-conjugated system (more aromatic π electrons) than the naphthimide derivative (compound 1-6), is used as the electron acceptor material. By 7), the photocurrent value immediately after the production increased 1.6 times. Here, many examples are not particularly shown, but in addition to the porphyrin derivative (compound 1-7), the porphyrins and derivatives thereof shown in compounds 5-1 to 5-2, compounds 3-1 to 3- The fullerenes and derivatives thereof shown in FIG. 6, the carbon nanotubes and derivatives thereof shown in compound 4-1, and the phthalocyanines and derivatives thereof shown in compounds 6-1 to 6-2 are also increasing in the same manner immediately after production. Was observed. In addition, when Example 5 and Example 6 are compared, the electron donor material is changed from polyphenylene vinylene (compound 1-3) to polythiophene (compound 1-4) having sensitivity at a light irradiation wavelength of 550 nm. The current value increased 1.3 times. Although not specifically shown in the examples, in addition to the polythiophene (compound 1-4) used in the examples, the polythiophene and derivatives thereof shown in compounds 9-1 to 9-11 were similarly increased in photocurrent value. A trend was observed. Further, when Example 6 and Example 7 are compared, the electron acceptor material is changed from a porphyrin derivative (Compound 1-7) to a fullerene derivative (Compound 1-) having a wider π-conjugated system and having a rigid three-dimensional structure. By 8), the charge separation state was further stabilized, and the photocurrent value immediately after the device fabrication increased 1.8 times. Here, although not specifically shown in the examples, in addition to the fullerene derivative (Compound 1-8), the fullerenes shown in Compounds 3-1 to 3-6 and their derivatives were similarly subjected to photocurrent values immediately after the device was fabricated. An increase was observed.

次に本発明における放射線画像検出器の実施例を詳述する。実施例に用いた電子供与体および電子受容体の構造は前記例示化合物に示されている。   Next, an embodiment of the radiation image detector in the present invention will be described in detail. The structures of the electron donor and the electron acceptor used in the examples are shown in the above exemplary compounds.

(比較例2)
(1)素子について
実施例に用いた放射線画像検出器の一部断面図を図6に示した。第1層のシンチレータには、セシウムアイオダイド(CsI:Tl)を用い、厚さを150μmとした。第2層の光電変換層については、透明電極にITOを用い、厚さを100nmとした。電子受容体層にはピロメリットイミド誘導体(化合物1−5)の厚さ50nmの多層膜を用いた。
(Comparative Example 2)
(1) Element FIG. 6 shows a partial cross-sectional view of the radiation image detector used in the example. As the scintillator of the first layer, cesium iodide (CsI: Tl) was used, and the thickness was 150 μm. About the 2nd photoelectric converting layer, ITO was used for the transparent electrode and thickness was 100 nm. For the electron acceptor layer, a 50 nm thick multilayer film of a pyromellitic imide derivative (Compound 1-5) was used.

電子供与体層には厚さ100nmのオリゴチオフェン(化合物1−1)膜を用いた。導電層にはアルミニウムを用い厚さ250nmとした。第3層については、アモルファスシリコンを用い、前述の薄膜トランジスタ(TFT)を形成した。第4層については、ポリエチレンテレフタレート(PET)を用いた。   As the electron donor layer, an oligothiophene (compound 1-1) film having a thickness of 100 nm was used. The conductive layer was made of aluminum and had a thickness of 250 nm. For the third layer, amorphous silicon was used to form the above-described thin film transistor (TFT). For the fourth layer, polyethylene terephthalate (PET) was used.

(2)素子の評価
図6に示すように、前記素子の第1層のシンチレータ側からX線(50kV)照射を行い、第3層の薄層トランジスタからの信号値を素子の作製直後と、素子を作製してから1カ月後に測定した。表2に比較例および実施例8〜14における作製直後の相対信号値と1ヵ月後の相対信号値を示した(尚、相対信号値とは、比較例2の作製直後に測定した信号値を1とした相対値である。)。
(2) Evaluation of the device As shown in FIG. 6, X-ray (50 kV) irradiation is performed from the scintillator side of the first layer of the device, and the signal value from the thin layer transistor of the third layer is set immediately after the device is manufactured. Measurement was made one month after the device was fabricated. Table 2 shows the relative signal value immediately after production in Comparative Example and Examples 8 to 14 and the relative signal value after one month (the relative signal value is the signal value measured immediately after production of Comparative Example 2). Relative value set to 1.)

(実施例8)
実施例に用いた放射線画像検出器の一部断面図を図6に示した。第1層のシンチレータには、セシウムアイオダイド(CsI:Tl)を用い、厚さを150μmとした。第2層の光電変換層については、透明電極にITOを用い、厚さを100nmとした。電子受容体層にはピロメリットイミド誘導体(化合物1−5)の単分子膜を用いた。電子供与体層には厚さ100nmのオリゴチオフェン(化合物1−1)膜を用いた。導電層にはアルミニウムを用い、厚さ250nmとした。第3層については、アモルファスシリコンを用い、前述の薄膜トランジスタ(TFT)を形成した。第4層については、ポリエチレンテレフタレート(PET)を用いた。素子評価は比較例2と同様に行い、結果を表2に示した。
(Example 8)
A partial cross-sectional view of the radiation image detector used in the example is shown in FIG. As the scintillator of the first layer, cesium iodide (CsI: Tl) was used, and the thickness was 150 μm. About the 2nd photoelectric converting layer, ITO was used for the transparent electrode and thickness was 100 nm. A monomolecular film of a pyromellitic imide derivative (Compound 1-5) was used for the electron acceptor layer. As the electron donor layer, an oligothiophene (compound 1-1) film having a thickness of 100 nm was used. Aluminum was used for the conductive layer, and the thickness was 250 nm. For the third layer, amorphous silicon was used to form the above-described thin film transistor (TFT). For the fourth layer, polyethylene terephthalate (PET) was used. The element evaluation was performed in the same manner as in Comparative Example 2, and the results are shown in Table 2.

(実施例9)
実施例に用いた放射線画像検出器の一部断面図を図6に示した。第1層のシンチレータは、セシウムアイオダイド(CsI:Tl)を用い、厚さを150μmとした。第2層の光電変換層については、透明電極にITOを用い、厚さを100nmとした。電子受容体層にはピロメリットイミド誘導体(化合物1−5)の単分子膜を用いた。電子供与体層には厚さ100nmのポリカルバゾール(化合物1−2)膜を用いた。導電層にはアルミニウムを用い、厚さ250nmとした。第3層については、アモルファスシリコンを用い、前述の薄膜トランジスタ(TFT)を形成した。第4層については、ポリエチレンテレフタレート(PET)を用いた。素子評価は比較例2と同様に行い、結果を表2に示した。
Example 9
A partial cross-sectional view of the radiation image detector used in the example is shown in FIG. The scintillator of the first layer was cesium iodide (CsI: Tl) and had a thickness of 150 μm. About the 2nd photoelectric converting layer, ITO was used for the transparent electrode and thickness was 100 nm. A monomolecular film of a pyromellitic imide derivative (Compound 1-5) was used for the electron acceptor layer. As the electron donor layer, a polycarbazole (compound 1-2) film having a thickness of 100 nm was used. Aluminum was used for the conductive layer, and the thickness was 250 nm. For the third layer, amorphous silicon was used to form the above-described thin film transistor (TFT). For the fourth layer, polyethylene terephthalate (PET) was used. The element evaluation was performed in the same manner as in Comparative Example 2, and the results are shown in Table 2.

(実施例10)
実施例に用いた放射線画像検出器の一部断面図を図6に示した。第1層のシンチレータは、セシウムアイオダイド(CsI:Tl)を用い、厚さを150μmとした。第2層の光電変換層については、透明電極にITOを用い、厚さを100nmとした。電子受容体層にはナフトイミド誘導体(化合物1−6)の単分子膜を用いた。電子供与体層には厚さ100nmのポリカルバゾール(化合物1−2)膜を用いた。導電層にはアルミニウムを用い、厚さ250nmとした。第3層については、アモルファスシリコンを用い、前述の薄膜トランジスタ(TFT)を形成した。第4層については、ポリエチレンテレフタレート(PET)を用いた。素子評価は比較例2と同様に行い、結果を表2に示した。
(Example 10)
A partial cross-sectional view of the radiation image detector used in the example is shown in FIG. The scintillator of the first layer was cesium iodide (CsI: Tl) and had a thickness of 150 μm. About the 2nd photoelectric converting layer, ITO was used for the transparent electrode and thickness was 100 nm. A monomolecular film of a naphthimide derivative (Compound 1-6) was used for the electron acceptor layer. As the electron donor layer, a polycarbazole (compound 1-2) film having a thickness of 100 nm was used. Aluminum was used for the conductive layer, and the thickness was 250 nm. For the third layer, amorphous silicon was used to form the above-described thin film transistor (TFT). For the fourth layer, polyethylene terephthalate (PET) was used. The element evaluation was performed in the same manner as in Comparative Example 2, and the results are shown in Table 2.

(実施例11)
実施例に用いた放射線画像検出器の一部断面図を図6に示した。第1層のシンチレータは、セシウムアイオダイド(CsI:Tl)を用い、厚さを150μmとした。第2層の光電変換層については、透明電極にITOを用い、厚さを100nmとした。電子受容体層にはナフトイミド誘導体(化合物1−6)の単分子膜を用いた。電子供与体層には厚さ100nmのポリフェニレンビニレン(化合物1−3)膜、導電層にはアルミニウムを用い、厚さ250 nmとした。第3層については、アモルファスシリコンを用い、前述の薄膜トランジスタ(TFT)を形成した。第4層については、ポリエチレンテレフタレート(PET)を用いた。素子評価は比較例2と同様に行い、結果を表2に示した。
(Example 11)
A partial cross-sectional view of the radiation image detector used in the example is shown in FIG. The scintillator of the first layer was cesium iodide (CsI: Tl) and had a thickness of 150 μm. About the 2nd photoelectric converting layer, ITO was used for the transparent electrode and thickness was 100 nm. A monomolecular film of a naphthimide derivative (Compound 1-6) was used for the electron acceptor layer. A 100-nm-thick polyphenylene vinylene (compound 1-3) film was used for the electron donor layer, and aluminum was used for the conductive layer to a thickness of 250 nm. For the third layer, amorphous silicon was used to form the above-described thin film transistor (TFT). For the fourth layer, polyethylene terephthalate (PET) was used. The element evaluation was performed in the same manner as in Comparative Example 2, and the results are shown in Table 2.

(実施例12)
実施例に用いた放射線画像検出器の一部断面図を図6に示した。第1層のシンチレータは、セシウムアイオダイド(CsI:Tl)を用い、厚さを150μmとした。第2層の光電変換層については、透明電極にITOを用い、厚さを100nmとした。電子受容体層にはポルフィリン誘導体(化合物1−7)の単分子膜を用いた。電子供与体層には厚さ100 nmのポリフェニレンビニレン(化合物1−3)膜を用いた。導電層にはアルミニウムを用い、厚さ250nmとした。第3層については、アモルファスシリコンを用い、前述の薄膜トランジスタ(TFT)を形成した。第4層については、ポリエチレンテレフタレート(PET)を用いた。素子評価は比較例2と同様に行い、結果を表2に示した。
(Example 12)
A partial cross-sectional view of the radiation image detector used in the example is shown in FIG. The scintillator of the first layer was cesium iodide (CsI: Tl) and had a thickness of 150 μm. About the 2nd photoelectric converting layer, ITO was used for the transparent electrode and thickness was 100 nm. A monomolecular film of a porphyrin derivative (Compound 1-7) was used for the electron acceptor layer. A 100-nm-thick polyphenylene vinylene (compound 1-3) film was used for the electron donor layer. Aluminum was used for the conductive layer, and the thickness was 250 nm. For the third layer, amorphous silicon was used to form the above-described thin film transistor (TFT). For the fourth layer, polyethylene terephthalate (PET) was used. The element evaluation was performed in the same manner as in Comparative Example 2, and the results are shown in Table 2.

(実施例13)
実施例に用いた放射線画像検出器の一部断面図を図6に示した。第1層のシンチレータは、セシウムアイオダイド(CsI:Tl)を用い、厚さを150μmとした。第2層の光電変換層については、透明電極にITOを用い、厚さを100nmとした。電子受容体層にはポルフィリン誘導体(化合物1−7)の単分子膜を用いた。電子供与体層には厚さ100nmのポリチオフェン(化合物1−4)膜、導電層にはアルミニウムを用い、厚さ250nmとした。第3層については、アモルファスシリコンを用い、前述の薄膜トランジスタ(TFT)を形成した。第4層については、ポリエチレンテレフタレート(PET)を用いた。素子評価は比較例2と同様に行い、結果を表2に示した。
(Example 13)
A partial cross-sectional view of the radiation image detector used in the example is shown in FIG. The scintillator of the first layer was cesium iodide (CsI: Tl) and had a thickness of 150 μm. About the 2nd photoelectric converting layer, ITO was used for the transparent electrode and thickness was 100 nm. A monomolecular film of a porphyrin derivative (Compound 1-7) was used for the electron acceptor layer. A 100-nm-thick polythiophene (compound 1-4) film was used for the electron donor layer, and aluminum was used for the conductive layer to a thickness of 250 nm. For the third layer, amorphous silicon was used to form the above-described thin film transistor (TFT). For the fourth layer, polyethylene terephthalate (PET) was used. The element evaluation was performed in the same manner as in Comparative Example 2, and the results are shown in Table 2.

(実施例14)
実施例に用いた放射線画像検出器の一部断面図を図6に示した。第1層のシンチレータは、セシウムアイオダイド(CsI:Tl)を用い、厚さを150μmとした。第2層の光電変換層については、透明電極にITOを用い、厚さを100nmとした。電子受容体層にはフラーレン誘導体(化合物1−8)の単分子膜を用いた。電子供与体層には厚さ100nmのポリチオフェン(化合物1−4)膜を用いた。導電層にはアルミニウムを用い、厚さ250nmとした。第3層については、アモルファスシリコンを用い、前述の薄膜トランジスタ(TFT)を形成した。第4層については、ポリエチレンテレフタレート(PET)を用いた。素子評価は比較例2と同様に行い、結果を表2に示した。
(Example 14)
A partial cross-sectional view of the radiation image detector used in the example is shown in FIG. The scintillator of the first layer was cesium iodide (CsI: Tl) and had a thickness of 150 μm. About the 2nd photoelectric converting layer, ITO was used for the transparent electrode and thickness was 100 nm. A monomolecular film of a fullerene derivative (Compound 1-8) was used for the electron acceptor layer. A 100-nm-thick polythiophene (compound 1-4) film was used for the electron donor layer. Aluminum was used for the conductive layer, and the thickness was 250 nm. For the third layer, amorphous silicon was used to form the above-described thin film transistor (TFT). For the fourth layer, polyethylene terephthalate (PET) was used. The element evaluation was performed in the same manner as in Comparative Example 2, and the results are shown in Table 2.

Figure 2005294666
Figure 2005294666

表2で、比較例2と実施例8を比較すると、電子受容体層を多分子膜から単分子膜にすることにより、作製直後の信号値が11.5倍と大きく増加した(信号値は変換率と比例関係にあるため、変換効率も11.5倍に増加)。また1ヵ月後の信号値も18倍に増加したが素子の劣化を防ぐには至らなかった。そこで実施例9では光電変換層の安定性を上げるために、電子供与体層を低分子化合物ではなく導電性高分子化合物を用いて素子評価を行った。実施例8と実施例9を比較すると、電子供与体層を低分子化合物であるオリゴチオフェン(化合物1−1)から導電性高分子化合物であるポリカルバゾール(化合物1−2)にすることにより、作製直後の信号値は1.4倍と増加し、特に1ヵ月後の信号値に関しては、9.3倍と著しく増加し、作製直後の信号値と同じ値となり全く劣化がみられなくなった。次に実施例9と実施例10を比較すると、電子受容体層をπ共役系化合物(ここで言うπ共役系化合物とは芳香族π電子を7以上有する有機化合物)であるナフトイミド誘導体(化合物1−6)にすることにより、作製直後の信号値は1.6倍に増加した。また、実施例10と実施例11を比較すると、電子供与体層をポリカルバゾール(化合物1−2)からポリフェニレンビニレン(化合物1−3)にすることにより、作製直後の信号値は2.0倍に増加した。実施例には特に示さなかったが、電子供与体層をポリフェニレンビニレン誘導体(化合物1−3)以外に、化合物8−1〜8−4に示したポリフェニレンビニレンおよびその誘導体、化合物9−1〜9−11に示したポリチオフェンおよびその誘導体、化合物10−1〜10−3に示したポリ(チオフェンビニレン)およびその誘導体、化合物11−1〜11−5に示したポリアセチレンおよびその誘導体、化合物12−1〜12−7に示したポリピロールおよびその誘導体、化合物13−1〜13−8に示したポリフルオレンおよびその誘導体、化合物14−1〜14−3に示したポリ(p−フェニレン)およびその誘導体、化合物15−1〜15−4に示したポリアニリンおよびその誘導体についても同様に作製直後の信号値の増加傾向が観測された。次に実施例11と実施例12を比較すると、電子受容体層をナフトイミド誘導体(化合物1−6)からさらにπ共役系の大きな(芳香族π電子の多い)化合物であるポルフィリン誘導体(化合物1−7)にすることにより、作製直後の信号値は1.6倍に増加した。ここで実施例には特に示しめしていないが、電子受容体層をポルフィリン誘導体(化合物1−7)以外に、化合物5−1〜5−2に示したポルフィリンおよびその誘導体、化合物3−1〜3−6に示したフラーレンおよびその誘導体、化合物4−1に示したカーボンナノチューブおよびその誘導体、化合物6−1〜6−2に示したフタロシアニンおよびその誘導体についても同様に作製直後の信号値の増加傾向が観測された。   In Table 2, when Comparative Example 2 and Example 8 were compared, the signal value immediately after fabrication was greatly increased by 11.5 times by changing the electron acceptor layer from a multimolecular film to a monomolecular film (the signal value was (Because it is proportional to the conversion rate, the conversion efficiency also increases by 11.5 times.) The signal value after one month also increased 18 times, but it did not prevent deterioration of the device. Therefore, in Example 9, in order to increase the stability of the photoelectric conversion layer, the element evaluation was performed using the conductive layer as the electron donor layer instead of the low molecular compound. Comparing Example 8 and Example 9, by changing the electron donor layer from oligothiophene (compound 1-1), which is a low molecular compound, to polycarbazole (compound 1-2), which is a conductive polymer compound, The signal value immediately after the production increased by 1.4 times, and in particular, the signal value after one month increased significantly by 9.3 times and became the same value as the signal value immediately after the production, and no deterioration was observed. Next, when Example 9 and Example 10 are compared, the electron acceptor layer has a naphthoimide derivative (compound 1) which is a π-conjugated compound (here, the π-conjugated compound is an organic compound having 7 or more aromatic π electrons). By setting to −6), the signal value immediately after the production increased 1.6 times. Further, when Example 10 and Example 11 are compared, the signal value immediately after production is 2.0 times by changing the electron donor layer from polycarbazole (compound 1-2) to polyphenylene vinylene (compound 1-3). Increased to. Although not specifically shown in the examples, in addition to the polyphenylene vinylene derivative (compound 1-3), the polyphenylene vinylene and derivatives thereof shown in compounds 8-1 to 8-4 and compounds 9-1 to 9 were used for the electron donor layer. -11, polythiophene and derivatives thereof, poly (thiophene vinylene) and derivatives thereof shown in compounds 10-1 to 10-3, polyacetylene and derivatives thereof shown in compounds 11-1 to 11-5, compound 12-1 To 12-7, polypyrrole and derivatives thereof, polyfluorene and derivatives thereof shown in compounds 13-1 to 13-8, poly (p-phenylene) and derivatives thereof shown in compounds 14-1 to 14-3, Similarly, the polyaniline and its derivatives shown in compounds 15-1 to 15-4 are also increasing in signal value immediately after production. It was observed. Next, when Example 11 and Example 12 are compared, the porphyrin derivative (compound 1-) in which the electron acceptor layer is a compound having a larger π-conjugated system (more aromatic π electrons) than the naphthimide derivative (compound 1-6). By 7), the signal value immediately after fabrication increased 1.6 times. Here, although not specifically shown in the examples, the porphyrin derivative shown in compounds 5-1 to 5-2 and its derivatives, compounds 3-1 to 5-2 other than the porphyrin derivative (compound 1-7) are used for the electron acceptor layer. In the same manner, the signal values immediately after production of fullerenes and derivatives thereof shown in 3-6, carbon nanotubes and derivatives thereof shown in compounds 4-1 and phthalocyanines and derivatives thereof shown in compounds 6-1 to 6-2 are also increased. A trend was observed.

また実施例12と実施例13を比較すると、電子供与体層をポリフェニレンビニレン(化合物1−3)からシンチレータの蛍光により感度をもつポリチオフェン(化合物1−4)にすることにより、作製直後の信号値は1.3倍に増加した。実施例には特に示さなかったが、電子供与体層を実施例に用いたポリチオフェン(化合物1−4)以外に、化合物9−1〜9−11に示したポリチオフェンおよびその誘導体についても、同様に信号値の増加の傾向が観測された。さらに実施例13と実施例14を比較すると、電子受容体層をポルフィリン誘導体(化合物1−7)から、より広いπ共役系を有し、且つ剛直な3次元構造をもつフラーレン誘導体(化合物1−8)にすることにより、電荷分離状態がより安定化され、素子作製直後の信号値は1.8倍に増加した。ここで実施例には特に示さなかったが、電子受容体層をフラーレン誘導体(化合物1−8)以外に、化合物3−1〜3−6に示したフラーレンおよびその誘導体についても同様に素子作製直後の信号値の増加が観測された。   Further, when Example 12 and Example 13 are compared, the signal value immediately after production is obtained by changing the electron donor layer from polyphenylene vinylene (compound 1-3) to polythiophene (compound 1-4) having sensitivity by scintillator fluorescence. Increased 1.3 times. Although not specifically shown in the examples, in addition to the polythiophene (compound 1-4) in which the electron donor layer was used in the examples, the polythiophene and derivatives thereof shown in compounds 9-1 to 9-11 were similarly used. A trend of increasing signal values was observed. Further, comparing Example 13 and Example 14, the electron acceptor layer was changed from a porphyrin derivative (Compound 1-7) to a fullerene derivative (Compound 1-) having a wider π-conjugated system and having a rigid three-dimensional structure. With 8), the charge separation state was further stabilized, and the signal value immediately after the device fabrication increased 1.8 times. Although not specifically shown in the examples, the electron acceptor layer was also used for the fullerenes and their derivatives shown in the compounds 3-1 to 3-6 in addition to the fullerene derivative (compound 1-8). An increase in the signal value of was observed.

光電変換素子の断面図を示す図である。It is a figure which shows sectional drawing of a photoelectric conversion element. 単分子膜の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of a monomolecular film. 放射線画像検出器を用いたシステムの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the system using a radiographic image detector. 放射線画像検出器の構造の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the structure of a radiographic image detector. 放射線画像検出器の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of a radiographic image detector. 撮像パネルの一部断面図である。It is a partial cross section figure of an imaging panel. 有機TFTの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of organic TFT. 有機TFTの具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of organic TFT.

符号の説明Explanation of symbols

2 光電変換層
10 放射線発生器
20 放射線画像検出器
21 撮像パネル
25 走査駆動回路
27 信号選択回路
30 制御回路
31 メモリ部
32 操作部
33 表示部
34 電源部
35 コネクタ
40 筐体
51 画像処理部
52 画像表示部
53 操作入力部
54 画像出力部
55 画像保存部
211 第1層
212 第2層
212a 隔膜
212b 透明電極
212c 電子受容体層
212d 電子供与体層
212f 対電極(導電層)
213 第3層
214 層
220 収集電極
221 コンデンサ
222,232 トランジスタ
223 走査線
224 信号線
231 リセット線
271 信号変換器
272 レジスタ
273 A/D変換器
2 Photoelectric conversion layer 10 Radiation generator 20 Radiation image detector 21 Imaging panel 25 Scanning drive circuit 27 Signal selection circuit 30 Control circuit 31 Memory unit 32 Operation unit 33 Display unit 34 Power supply unit 35 Connector 40 Housing 51 Image processing unit 52 Image Display unit 53 Operation input unit 54 Image output unit 55 Image storage unit 211 First layer 212 Second layer 212a Diaphragm 212b Transparent electrode 212c Electron acceptor layer 212d Electron donor layer 212f Counter electrode (conductive layer)
213 Third layer 214 layer 220 Collection electrode 221 Capacitor 222, 232 Transistor 223 Scan line 224 Signal line 231 Reset line 271 Signal converter 272 Register 273 A / D converter

Claims (12)

透明電極と、前記透明電極を透過した光を吸収し電荷分離を行う光電変換層と、前記光電変換層を挟んで前記透明電極と反対側に設けられた対電極を有する光電変換素子において、光電変換層は、前記透明電極及び前記対電極と別体の電子受容体層と電子供与体層を有し、前記電子受容体層は単分子膜を有することを特徴とする光電変換素子。 In a photoelectric conversion element having a transparent electrode, a photoelectric conversion layer that absorbs light transmitted through the transparent electrode and performs charge separation, and a counter electrode provided on the opposite side of the transparent electrode with the photoelectric conversion layer interposed therebetween, The conversion layer has an electron acceptor layer and an electron donor layer that are separate from the transparent electrode and the counter electrode, and the electron acceptor layer has a monomolecular film. 前記電子受容体層は、π共役系化合物を含有することを特徴とする請求項1に記載の光電変換素子。 The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the electron acceptor layer contains a π-conjugated compound. 前記電子供与体層は、導電性高分子化合物を含有することを特徴とする請求項1に記載の光電変換素子。 The photoelectric conversion element according to claim 1, wherein the electron donor layer contains a conductive polymer compound. 前記導電性高分子化合物は、ポリフェニレンビニレンおよびその誘導体、ポリチオフェンおよびその誘導体、ポリ(チオフェンビニレン)およびその誘導体、ポリアセチレンおよびその誘導体、ポリピロールおよびその誘導体、ポリフルオレンおよびその誘導体、ポリ(p−フェニレン)およびその誘導体、あるいはポリアニリンおよびその誘導体のうち、少なくとも1つを含有することを特徴とする請求項3に記載の光電変換素子。 The conductive polymer compound includes polyphenylene vinylene and derivatives thereof, polythiophene and derivatives thereof, poly (thiophene vinylene) and derivatives thereof, polyacetylene and derivatives thereof, polypyrrole and derivatives thereof, polyfluorene and derivatives thereof, poly (p-phenylene) And at least one of polyaniline and derivatives thereof, or a derivative thereof, or the photoelectric conversion element according to claim 3. 前記π共役系化合物は、フラーレンおよびその誘導体、カーボンナノチューブおよびその誘導体、ポルフィリンおよびその誘導体、フタロシアニンおよびその誘導体のうち、少なくとも1つを含有することを特徴とする請求項2に記載の光電変換素子。 The photoelectric conversion element according to claim 2, wherein the π-conjugated compound contains at least one of fullerene and a derivative thereof, carbon nanotube and a derivative thereof, porphyrin and a derivative thereof, phthalocyanine and a derivative thereof. . 前記導電性高分子化合物は、ポリチオフェンおよびその誘導体のうち、少なくとも1つを含有し、且つ前記π共役系化合物は、フラーレンおよびその誘導体のうち、少なくとも1つを含有することを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の光電変換素子。 The conductive polymer compound contains at least one of polythiophene and a derivative thereof, and the π-conjugated compound contains at least one of fullerene and a derivative thereof. The photoelectric conversion element of Claim 3 or Claim 4. 入射した放射線の強度に応じた発光を行う第1層と、前記第1層から出力された光エネルギーを電気エネルギーに変換する第2層と、前記第2層で得られた電気エネルギーの蓄積および蓄積された電気エネルギーに基づく信号を出力する第3層と、前記第1層から第3層を保持する第4層を有する放射線画像検出器において、前記第2層は透明電極と電子供与体層を有し、それらの間に、単分子膜を有する電子受容体層を有することを特徴とする放射線画像検出器。 A first layer that emits light in accordance with the intensity of incident radiation; a second layer that converts light energy output from the first layer into electrical energy; and storage of electrical energy obtained in the second layer; A radiological image detector having a third layer for outputting a signal based on the stored electrical energy, and a fourth layer for holding the third layer from the first layer, wherein the second layer is a transparent electrode and an electron donor layer And a radiographic image detector comprising an electron acceptor layer having a monomolecular film therebetween. 前記電子受容体層は、π共役系化合物を含有することを特徴とする請求項7に記載の放射線画像検出器。 The radiation image detector according to claim 7, wherein the electron acceptor layer contains a π-conjugated compound. 前記電子供与体層は、導電性高分子化合物を含有することを特徴とする請求項7に記載の放射線画像検出器。 The radiation image detector according to claim 7, wherein the electron donor layer contains a conductive polymer compound. 前記導電性高分子化合物は、ポリフェニレンビニレンおよびその誘導体、ポリチオフェンおよびその誘導体、ポリ(チオフェンビニレン)およびその誘導体、ポリアセチレンおよびその誘導体、ポリピロールおよびその誘導体、ポリフルオレンおよびその誘導体、ポリ(p−フェニレン)およびその誘導体、あるいはポリアニリンおよびその誘導体のうち、少なくとも1つを含有することを特徴とする請求項9に記載の放射線画像検出器。 The conductive polymer compound includes polyphenylene vinylene and derivatives thereof, polythiophene and derivatives thereof, poly (thiophene vinylene) and derivatives thereof, polyacetylene and derivatives thereof, polypyrrole and derivatives thereof, polyfluorene and derivatives thereof, poly (p-phenylene) The radiation image detector according to claim 9, further comprising at least one of a polyaniline and a derivative thereof. 前記π共役系化合物は、フラーレンおよびその誘導体、カーボンナノチューブおよびその誘導体、ポルフィリンおよびその誘導体、フタロシアニンおよびその誘導体のうち、少なくとも1つを含有することを特徴とする請求項8に記載の放射線画像検出器。 The radiological image detection according to claim 8, wherein the π-conjugated compound contains at least one of fullerene and a derivative thereof, carbon nanotube and a derivative thereof, porphyrin and a derivative thereof, phthalocyanine and a derivative thereof. vessel. 前記導電性高分子化合物は、ポリチオフェンおよびその誘導体のうち、少なくとも1つを含み、且つπ共役系化合物は、フラーレンおよびその誘導体のうち、少なくとも1つを含有することを特徴とする請求項9又は請求項10に記載の放射線画像検出器。 The conductive polymer compound includes at least one of polythiophene and a derivative thereof, and the π-conjugated compound includes at least one of fullerene and a derivative thereof. The radiation image detector according to claim 10.
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