JP2005308583A

JP2005308583A - 放射線検出器

Info

Publication number: JP2005308583A
Application number: JP2004126954A
Authority: JP
Inventors: Akiko Fujisawa; 晶子藤澤; Atsuya Yoshida; 篤也吉田; Shinetsu Fujieda; 新悦藤枝
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electron Tubes and Devices Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
Priority date: 2004-04-22
Filing date: 2004-04-22
Publication date: 2005-11-04

Abstract

【課題】シンチレータ層の潮解性による発光効率および解像度の劣化を抑制できるＸ線検出器を提供する。
【解決手段】Ｘ線検出器１のシンチレータ層43を被覆する保護層44を、透明樹脂フィルムの第１の保護膜44a上にシリカ系フィルムの第２の保護膜44bを積層させた構成とする。保護層44の水分透過率が１．２ｇ／ｍ^２・日未満となる。第２の保護膜44aが第１の保護膜44aピンホールの欠陥を分断する。第２の保護膜44bの高い熱耐性で加熱プロセス後の欠陥を分断できる。第１の保護膜44aが第２の保護膜44bを保護する。第２の保護膜44bのクラックの発生を防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光電変換素子あるいは支持体にシンチレータ層が設けられた放射線検出器に関する。

近年、新世代のＸ線診断用検出器である放射線検出器としてアクティブマトリックスを用いた平面検出器が大きな注目を集めている。この平面検出器は、平面状の検出器にＸ線を当てることによって、Ｘ線撮影像またはリアルタイムのＸ線画像がデジタル信号とし出力される。また、この平面検出器は、固体検出器であるから、画質性能や安定性の面から極めて期待されている。さらに、この平面検出器の実用化の最初の用途としては、比較的大きな線量で静止画像を収集する胸部・一般撮影用に開発されて近年商品化されている。

そして、この平面検出器の構成としては、２通りあり、Ｘ線をアモルファスセレン(ａ−Ｓｅ)などの光導電膜にて直接電荷信号に変換し、電荷蓄積用のキャパシタに導く直接方式と、Ｘ線をシンチレータ層により可視光に変換してから、この可視光をフォトダイオードやＣＣＤにより電荷信号に変換し、電荷蓄積用のキャパシタに導く方法の間接方式とが存在する。

ここで、この間接方式の平面検出器のシンチレータ層は、蛍光体粉末とバインダとの混合物を塗布することによって形成されるものと、柱状結晶を蒸発堆積によって形成されるものとが存在する。特に、このシンチレータ層が柱状結晶の場合には、この柱状結晶の構造によって蛍光の拡散が小さく、高い解像度を示す。

ところが、この柱状結晶の主な材料であるヨウ化セシウム(ＣｓＩ)あるいはヨウ化ナトリウム(ＮａＩ)は潮解性であることから、大気雰囲気下に放置すると発光効率および解像度の劣化を生じてしまうので、これら発光効率および解像度の劣化を防止するためには、水分に対する遮蔽性を有し、かつＸ線に対する透過性を有する保護層を形成する必要がある。すなわち、水分に強い蛍光体は性能に問題があり、性能の良い蛍光体は水分に弱い。

そして、この保護層は、真空あるいは不活性性ガス雰囲気下での蒸発堆積法によって、キシレン系樹脂などの有機膜や、酸窒化珪素などの無機膜を形成する方法が知られている(例えば、特許文献１および２参照。)。
特公平５−３９５５８号公報（第２−３頁、第１図および第３図）特公平６−５８４４０号公報（第２−５頁、第１図）

上述したように、蒸発堆積法にて得られた保護層は、膜厚が薄くピンホールなどの欠陥があるため、水分透過率が大きい。また、保護層の基板端辺に沿った被覆は、基板と樹脂界面の水分透過率が大きくなる。したがって、シンチレータ層の発光効率および解像度の劣化を長時間抑制するには不十分である。

また、保護層を有機膜で構成した場合には、この保護層の形成直後のピンホールなどの欠陥が少なく、この保護層を薄膜としてもクラックが入りにくいが、Ｘ線検出器の組立てでの加熱プロセスで、この保護層が軟化あるいは変性してしまう温度(Ｔｇ)を越えて加熱してしまう。このため、この加熱プロセスで保護層が軟化あるいは変性してしまい、この保護層にピンホールなどの欠陥が発生してしまうおそれがある。

さらに、この保護層を無機膜で構成した場合には、この無機膜のＴｇが有機膜の場合よりも高いので、加熱プロセスによる欠陥発生を無くすことができるが、この保護層を薄膜にした場合に、機械的強度が小さいのでクラックが発生しやすく厚膜化が容易ではない。

また、蒸発堆積法による保護層の形成は、柱状結晶の隙間に保護層が堆積してしまい、これら柱状結晶と隙間との屈折率比が１に近くなるため、この柱状結晶内の反射効率が小さくなり、解像度および発光効率が低下してしまうという問題を有している。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、シンチレータ層の潮解性による発光効率および解像度の劣化を抑制できる放射線検出器を提供することを目的とする。

本発明は、入射した光を信号電荷に変換する光電変換素子あるいは支持体と、これら光電変換素子あるいは支持体に設けられ入射する放射線を可視光に変換するシンチレータ層と、このシンチレータ層の少なくとも前記光電変換素子あるいは支持体に対向する側の反対側を覆い、水分透過率１．２ｇ／ｍ^２・日未満の透明樹脂フィルムおよびシリカ系フィルムが積層されて形成された保護層とを具備したものである。

そして、光電変換素子あるいは支持体に設けられたシンチレータ層の少なくとも光電変換素子あるいは支持体に対向する側の反対側を覆う保護層を、水分透過率１．２ｇ／ｍ^２・日未満の透明樹脂フィルムとシリカ系フィルムとを積層させて形成した。この結果、この保護層によってシンチレータ層の潮解性が原因となる発光効率および解像度の劣化を長期間に亘って抑制できるとともに、シンチレータ層の隙間に保護層が堆積することによる解像度の低下を抑制できる。

本発明によれば、シンチレータ層の少なくとも光電変換素子あるいは支持体に対向する側の反対側を覆う保護層を、水分透過率１．２ｇ／ｍ^２・日未満の透明樹脂フィルとシリカ系フィルムとを積層させて形成したことにより、この保護層によってシンチレータ層の潮解性が原因となる発光効率および解像度の劣化を長期間に亘って抑制できるとともに、シンチレータ層の隙間に保護層が堆積することによる解像度の低下を抑制できる。

以下、本発明の放射線検出器の第１の実施の形態の構成を図１ないし図５を参照して説明する。

図１および図２において、１はＸ線検出器で、このＸ線検出器１は、放射線であるＸ線画像を検出する平面検出器としてのＸ線平面センサである。そして、このＸ線検出器１は、Ｘ線検出器システムに用いられる光検出器としての放射線検出器である。そして、このＸ線検出器１は、図１に示すように、光検出部としての光電変換基板２を備えている。この光電変換基板２は、アクティブマトリクス光電変換基板としてのアクティブマトリクスＴＦＴアレイである。そして、この光電変換基板２は、透光性を有する絶縁基板であるガラス基板３を有している。このガラス基板３の一主面である表面上には、光センサとして機能する略矩形状の複数の光電変換部４がマトリクス状に形成されている。

そして、このガラス基板３の表面には、各光電変換部４によって、それぞれが同じ構造の複数の画素５が設けられている。これら各画素５は、図２における横方向である行方向、および図２における縦方向である列方向のそれぞれにおいて所定のピッチＰで二次元的に配列されて形成されている。言い換えると、光電変換基板２は、画素単位の光電変換部４が複数配列されて構成されている。

また、これら各画素５は、入射した光を信号電荷に変換する略Ｌ字平板状の光電変換素子としてのフォトダイオード６を備えている。これらフォトダイオード６は、アモルファスシリコン(ａ−Ｓｉ)のｐｎダイオード構造あるいはｐｉｎダイオード構造として画素５毎に形成されている。さらに、これら各フォトダイオード６は、画素単位、すなわちガラス基板３の表面における各画素５の中央部にそれぞれ設けられている。さらに、これらフォトダイオード６のそれぞれには、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)７が電気的に接続されている。

そして、これら各薄膜トランジスタ７は、結晶性を有する半導体材料である非晶質半導体としてのアモルファスシリコンにて少なくとも一部が構成されている。さらに、これら各薄膜トランジスタ７は、フォトダイオード６への光の入射にて発生した電荷を蓄積および放出させる。また、これら各薄膜トランジスタ７は、各画素５のそれぞれに設けられている。

また、これら各画素５には、フォトダイオード６にて変換した信号電荷を蓄積する電荷蓄積部としての電荷蓄積キャパシタである矩形平板上の蓄積キャパシタ８が設けられている。これら蓄積キャパシタ８は、フォトダイオード６の下に対向して設けられている。ここで、薄膜トランジスタ７は、ゲート電極11、ソース電極12およびドレイン電極13のそれぞれを有している。このドレイン電極13は、フォトダイオード６および蓄積キャパシタ８のそれぞれに電気的に接続されている。

さらに、このフォトダイオード６は、薄膜トランジスタ７および蓄積キャパシタ８のそれぞれに重ならない領域であるエリアに設けられている。ここで、このフォトダイオード６は、受光面積を確保するために、薄膜トランジスタ７および蓄積キャパシタ８上に絶縁層35を成膜して、これら絶縁層35を含む画素５全域に収電電極41を形成し、さらに、この収電電極41の上部にほぼ各画素５の全面に対応するように形成するなどの構造とすることも可能である。

そして、これら各画素５には、矩形平板状の画素電極９がそれぞれ設けられている。これら画素電極９は、各画素５のフォトダイオード６および蓄積キャパシタ８のそれぞれに対向して配設されている。これら各画素電極９は、これら各画素電極９が設けられた画素５内の薄膜トランジスタ７のドレイン電極13に電気的に接続されている。

さらに、ガラス基板３の表面における行方向に沿った一側縁には、各薄膜トランジスタ７の動作状態、例えば各薄膜トランジスタ７のオンおよびオフを制御する細長矩形平板状のドライバ回路である操作制御回路14が実装されている。この操作制御回路14は、ガラス基板３の表面における列方向に沿った長手方向を有しており、このガラス基板３の表面の一側縁に沿って設けられている。また、この操作制御回路14は、各光電変換部４の外部に設けられている。

そして、この操作制御回路14には、ゲートラインとしての複数の制御ライン15の一端が電気的に接続されている。これら各制御ライン15は、ガラス基板３の行方向に沿って配線されており、このガラス基板３上の各画素５間に設けられている。さらに、これら各制御ライン15は、同じの行の各画素５を構成する薄膜トランジスタ７のゲート電極11のそれぞれに電気的に接続されており、これら薄膜トランジスタ７のオンオフを制御するために用いられる。

また、ガラス基板３の表面には、このガラス基板３の列方向に沿った複数のデータライン16が配線されている。これら各データライン16は、ガラス基板３上の各画素５間に設けられている。そして、これら各データライン16は、同じ列の画素５を構成するすべての薄膜トランジスタ７のソース電極12のそれぞれに電気的に接続されている。また、これら各データライン16の一端には、これら各データライン16に対応して配設された電荷感受性増幅器である電荷増幅器17に電気的に接続されている。

そして、この電荷増幅器17は、ガラス基板３の表面における列方向の一端縁に実装されており、このガラス基板３上の各画素５の外部に設けられている。さらに、この電荷増幅器17は、例えば図示しない演算増幅器にて構成されており、一対の入力端子21,22と出力端子23とを備えている。そして、これら一対の入力端子21,22の一方である負極側の入力端子21のそれぞれは、データライン16の一端に電気的に接続されている。さらに、これら一対の入力端子21,22の他方である正極側の入力端子22のそれぞれは接地されている。

また、負極側の入力端子21と出力端子23との間には、コンデンサ24の直列回路が並列に接続されて、このコンデンサ24にて積分機能を有するように構成されている。さらに、これら負極側の入力端子21と出力端子23との間には、スイッチ25の直列回路が並列に接続されている。このスイッチ25は、コンデンサ24に対して並列に接続されており、このスイッチ25を閉じてコンデンサ24に残った電荷が放電できるように構成されている。

さらに、各電荷増幅器17それぞれの出力端子23は、細長矩形平板状の並列／直列変換器としてのマルチプレクサ26に電気的に接続されている。このマルチプレクサ26は、このマルチプレクサ26に対して各電荷増幅器17から並列に入力する複数の電気信号を直列信号に変換する。また、このマルチプレクサ26は、ガラス基板３上の列方向における一端縁に設けられており、このガラス基板３の行方向に沿った長手方向を有している。さらに、このマルチプレクサ26は、ガラス基板３の各画素５の外部に設けられている。

また、このマルチプレクサ26は、アナログ信号をデジタル信号に変換する細長矩形平板状のアナログ−デジタル変換器であるデジタイザ27に電気的に接続されている。このデジタイザ27は、ガラス基板３の行方向に沿った他側縁に設けられており、このガラス基板３上の各画素５の外部に設けられている。また、このデジタイザ27は、ガラス基板３の列方向における一端縁に沿って設けられており、このガラス基板３の列方向に沿った長手方向を有している。

ここで、操作制御回路14は、画像電荷を画素５から複数のデータライン16に転送してから、それぞれの電荷増幅器17へと送るために、複数の制御ライン15を介して、一行の薄膜トランジスタ７を一度にオンさせる。さらに、この操作制御回路14は、各電荷増幅器17への画像電荷の入力によって、それぞれの画素電極９の電位をリセットさせる。そして、マルチプレクサ26は、それぞれの行に付いて得られ増幅された信号を、複合化させてからデジタイザ27へと送る。

一方、図２に示すように、ガラス基板３の表面上の各画素５には、薄膜トランジスタ７、蓄積キャパシタ８および画素電極９のそれぞれが形成されている。ここで、これら各薄膜トランジスタ７は、ガラス基板３上に形成された島状のゲート電極11をそれぞれ備えている。そして、これらゲート電極11を含むガラス基板３上には、絶縁膜31が積層されて形成されている。この絶縁膜31は、各ゲート電極11を覆っている。

また、この絶縁膜31上には、島状の複数の半絶縁膜32が積層されて形成されている。これら各半絶縁膜32は、各ゲート電極11に対向して配設されて、これら各ゲート電極11を覆っている。すなわち、これら各半絶縁膜32は、各ゲート電極11上に絶縁膜31を介して設けられている。さらに、この半絶縁膜32を含む絶縁膜31上には、ソース電極12およびドレイン電極13のそれぞれが形成されている。これらソース電極12およびドレイン電極13は、互いに絶縁されており、電気的に接続されていない。また、これらソース電極12およびドレイン電極13は、ゲート電極11上の両側に設けられており、これらソース電極12およびドレイン電極13それぞれの一端部が半絶縁膜32上に積層されている。

そして、各薄膜トランジスタ７のゲート電極11は、図２に示すように、同じ行に位置する他の薄膜トランジスタ７のゲート電極11とともに共通の制御ライン15に電気的に接続されている。さらに、これら各薄膜トランジスタ７のソース電極12は、同じ列に位置する他の薄膜トランジスタ７のソース電極12とともに共通のデータライン16に電気的に接続されている。

一方、蓄積キャパシタ８は、図１に示すように、ガラス基板３上に形成された島状の下部電極33を備えている。この下部電極33を含むガラス基板３上には絶縁膜31が積層されて形成されている。この絶縁膜31は、各薄膜トランジスタ７のゲート電極11上から各下部電極33上まで延長している。さらに、この絶縁膜31上には、島状の上部電極34が積層されて形成されている。この上部電極34は、下部電極33に対向して配設されており、これら各下部電極33を覆っている。すなわち、これら各上部電極34は、各下部電極33上に絶縁膜31を介して設けられている。そして、この上部電極34を含む絶縁膜31上にはドレイン電極13が積層されて形成されている。このドレイン電極13は、他端部が上部電極34上に積層しており、この上部電極34に対して電気的に接続されている。

さらに、各薄膜トランジスタ７の半絶縁膜32、ソース電極12およびドレイン電極13と、各蓄積キャパシタ８の上部電極34とのそれぞれを含む絶縁膜31上には、絶縁層35が積層されて形成されている。この絶縁層35上には、フォトダイオード６が形成されている。

また、絶縁層35の一部には、薄膜トランジスタ７のドレイン電極13に連通したコンタクトホールとしてのスルーホール36が開口形成されている。このスルーホール36を含む絶縁層35上には、フォトダイオード６の下方に位置する下部電極としての第１電極である収電電極41が積層されて形成されている。したがって、この収電電極41は、スルーホール36を介して薄膜トランジスタ７のドレイン電極13および集積キャパシタ８の上部電極34のそれぞれに電気的に接続されている。なお、この薄膜トランジスタ７は、フォトダイオード６の下層に設けられている。

さらに、この収電電極41上には、フォトダイオード６が積層されて形成されており、このフォトダイオード６上には、上部電極としての第２電極であるバイアス電極42が積層されて形成されている。このバイアス電極42は、例えばスパッタリング法にてＩＴＯ(Indium-Tin Oxide)透明導電膜の成膜にて形成されている。よって、これら収電電極41とバイアス電極42との間は、バイアス電圧が印加されてバイアス電界が形成されるように構成されている。

また、このバイアス電極42上には、入射するＸ線を可視光に変換して変化させる柱状結晶のシンチレータ層43が積層されている。このシンチレータ層43は、光電変換基板２上であるフォトダイオード６上に設けられている。また、このシンチレータ層43は、フォトダイオード６の周縁を周方向の全域に亘って覆っている。言い換えると、このシンチレータ層43は、フォトダイオード６を周縁して設けられている。さらに、このシンチレータ層43は、フォトダイオード６が形成されている領域であるエリアに重なるように設けられている。したがって、このシンチレータ層43は、光電変換基板２に対して光学的に結合されている。

さらに、このシンチレータ層43の柱状結晶の隙間は、真空、あるいは不活性ガスおよび空気が充填されて構成されている。すなわち、このシンチレータ層43は、蒸着法、エレクトロビーム(Electro Beam:ＥＢ)法、スパッタ法などの方法によって、個別な柱状結晶構造にヨウ化ナトリウム(ＮａＩ)あるいはヨウ化セシウム(ＣｓＩ)などの図示しない蛍光体を堆積させて成膜されて構成された柱状結晶である。したがって、このシンチレータ層43は、このシンチレータ層43の柱状結晶によって発生した光の拡散が小さく、高い解像度を有する。

また、このシンチレータ層43上には、保護層44が成膜されて積層されている。この保護層44は、図１に示すように、シンチレータ層43の少なくともフォトダイオード６に対向する側の反対側である上側を覆っている。ここで、この保護層44は、シンチレータ層43上に成膜されて積層された第１の保護膜44aを備えている。この第１の保護膜44aは、シンチレータ層43の内部に侵入する水分の影響による柱状結晶のＣｓＩあるいはＮａＩの潮解を抑える水分透過率の低い遮蔽性に優れたフィルムが好ましい。したがって、この第１の保護膜44aとしては、食品包装分野で一般的に使用されている透明樹脂フィルムが利用されている。

さらに、この第１の保護膜44aとしては、波長３５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の電磁波に対して８５％以上の透過率である透明樹脂フィルムが好ましい。具体的に、この第１の保護膜44aを構成する透明樹脂フィルムとしては、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・ビニルアルコール共重合体、ポリビニルアルコール・酢酸ビニル重合体、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリエステル系樹脂、ナイロン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリスチレンなどが挙げられる。

さらに、この第１の保護膜44aを構成する透明樹脂フィルムとしては、さらに耐熱性を考慮して、透明なエンジニアプラスチックなども使用できる。具体的に、この第１の保護膜44aを構成する透明樹脂フィルムとしては、環状オレフィン、ポリエステルカーボネート、ポリメチルペンテン、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリサルホン、ポリメチルメタアクリレートあるいはポリビニルブチラールなどが挙げられる。

また、この第１の保護膜44aとしては、透明樹脂フィルムの単層あるいは積層されて多層化されたタイプの使用も可能である。ここで、この第１の保護膜44aは、シンチレータ層43まで形成した光電変換基板２を図示しない真空容器あるいは不活性ガス雰囲気下の容器内で、溶液キャスト法、スプレー印刷法、インクジェット法、熱圧着法あるいは静電塗装法などの方法によって、上記樹脂のうちの少なくとも１種類からなる透明樹脂フィルムを形成することにより形成されている。

そして、この第１の保護膜44a上には、シリカ系フィルムからなる第２の保護膜44bが成膜されて積層されている。具体的に、この第２の保護膜44bは、二酸化珪素(ＳｉＯ_２)の蒸発堆積法、金属アルコキシドのゾルゲル法、あるいはポリシラザンの焼成法などの方法によって形成されたシリカ系フィルムにて構成されている。

ここで、これら第１の保護膜44aおよび第２の保護膜44bが多層に積層されて構成された保護層44は、図３に示すように、水分透過率が１．２ｇ／ｍ^２・日(day)未満、すなわち３７℃の場合に９０％であるから、キシレン系樹脂や無機薄膜よりも水分透過率が低く構成されている。すなわち、この保護層44は、第１の保護膜44aと第２の保護膜44bとが積層されて多層に形成されている。ここで、この保護層44としては、第１の保護膜44aおよび第２の保護膜44bを２層以上にする場合には、これら第１の保護膜44aと第２の保護膜44bとが交互に積層されて多層化されて形成されている。

また、この保護層44の第２の保護膜44b上には、矩形平板状の支持体46が対向した状態で取り付けられている。そして、この支持体46上には、薄膜状の反射層45が成膜されて積層されている。この反射層45は、保護層44上に支持体46を介して配置されている。言い換えると、この反射層45は、支持体46のシンチレータ層43に対向する側の反対側である上側に位置する上面に設置されている。すなわち、この反射層45は、シンチレータ層43のエリアに重なるように支持体46上に形成されている。ここで、この反射層45は、金(Ａｕ)、銀(Ａｇ)あるいはアルミニウム(Ａｌ)などの反射率の高い金属や、二酸化チタン(ＴｉＯ_２)あるいはガドリニウム硫酸化物(ＧＯＳ)の反射率の高い白色顔料である金属酸化物などにて構成されている。

さらに、この反射層45は、この反射層45が金属の場合には銀塩法、真空蒸着法、スパッタ法などの方法にて支持体46上に形成されている。さらに、この反射層45は、この反射層45が金属酸化物の場合には金属酸化物とバインダである樹脂とを混合して塗布液とし、この塗布液を溶液キャスト法、スプレー印刷法、インクジェット法、熱圧着法あるいは静電塗装法などの方法にて支持体46上に形成されている。

次に、上記第１の実施の形態の作用について説明する。

まず、Ｘ線Ｌが反射層45、支持体46および保護層44のそれぞれを順次透過してからシンチレータ層43に入射し、このシンチレータ層43にて入射したＸ線Ｌが可視光に変換される。

そして、このシンチレータ層43にて変換された可視光はフォトダイオード６にて電気信号である信号電荷に変換される。このとき、この信号電荷は、バイアス電極42と収電電極41との間に形成されているバイアス電界によってドレイン電極13を介して蓄積キャパシタ８に蓄積される。

一方、この蓄積キャパシタ８に蓄積された信号電荷の読み出しは、操作制御回路14によって、例えば画素単位１２の行(図２の横方向)ごとに順に制御される。

このとき、この操作制御回路14から第１のデータライン16を通して第１行目に位置する画素単位のゲート電極11のそれぞれに、例えば１０Ｖのオン信号を加えて、第１行目の画素単位の薄膜トランジスタ７のそれぞれをオン状態にする。

このとき、第１行目の画素単位の蓄積キャパシタ８に蓄積された信号電荷は、ドレイン電極13からソース電極12に電気信号として出力される。そして、このソース電極12に出力した電気信号のそれぞれは、複数の電荷増幅器17によって増幅される。

さらに、この増幅された電気信号は、マルチプレクサ26に並列に加えられて直列信号に変換される。この後、デジタイザ27によってデジタル信号に変換されてから、図示しない次段の信号処理回路へと送られる。

そして、第１行目に位置する画素単位の蓄積キャパシタ８の電荷の読み出しが終了すると、操作制御回路14から第１のデータライン16を通して第１行目の画素単位のゲート電極11に対して、例えば−５Ｖのオフ信号が加えられて、第１行目の画素単位の薄膜トランジスタ７のそれぞれをオフ状態にする。

この後、上述した動作が第２行目以下の画素単位に対しても順になされる。そして、すべての画素単位の蓄積キャパシタ８に蓄積した信号電荷が読み出され、順次デジタル信号に変換されて出力されて、１つのＸ線画面に対応する電気信号がデジタイザ27から出力される。

上述したように、上記第１の実施の形態によれば、Ｘ線検出器１のシンチレータ層43を被覆する保護層44の第１の保護膜44aを、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリエステル系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ナイロン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・ビニルアルコール共重合体、ポリビニルアルコール・酢酸ビニル重合体、環状オレフィン、ポリエステルカーボネート、ポリメチルペンテン、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリサルホン、ポリメチルメタアクリレートあるいはポリビニルブチラールのうちの少なくとも１種類からなる透明樹脂フィルムを溶液キャスト法、スプレー印刷法、インクジェット法、熱圧着法、静電塗装法などの方法で形成する。

さらに、この透明樹脂フィルムの第１の保護膜上に、シリカ系フィルムの第２の保護膜を積層させて２層以上に積層する。この結果、この第２の保護膜のシリカ系フィルムが、第１の保護膜の透明樹脂フィルムのピンホールなどの欠陥を分断できる。したがって、これら第１の保護膜および第２の保護膜にて構成された保護層の水分透過率を小さくできるとともに、この第２の保護膜のシリカ系フィルムの高い熱耐性によって、加熱プロセス後の欠陥を分断できる。同時に、第１の保護膜の透明樹脂フィルムが、第２の保護膜のシリカ系フィルムを保護するので、この第２の保護膜のクラックの発生を防止できる。

また、図３に示すように、第１の保護膜および第２の保護膜を積層させて構成された保護層が、水分透過率１．２ｇ／ｍ^２・日未満となる。この結果、図４および図５に示すように、この保護層44によってシンチレータ層43の柱状結晶の材料であるヨウ化ナトリウムあるいはヨウ化セシウム潮解性が原因となる、このシンチレータ層43の輝度の低下、すなわち発光効率および解像度の劣化を長期間に亘って確実に抑制できる。

また、樹脂を拡散した塗液を塗布してから乾燥させて第１の保護膜44aを形成する溶液キャスト法、スプレー印刷法あるいはインクジェット法や、既存の透明樹脂フィルムを貼り付けて第１の保護膜44aを形成する熱圧着法あるいは静電塗装法で形成することにより、これら塗液や透明樹脂フィルムが有する表面張力によってシンチレータ層43の柱状結晶の隙間に第１の保護膜44aが堆積することを防止できる。よって、このシンチレータ層43の柱状結晶の隙間に第１の保護膜44aが堆積することによる解像度の低下を抑制できる。

言い換えると、このシンチレータ層43の柱状結晶の隙間への第１の保護膜44aの回り込みによる解像度の低下を抑制することによって、長期間安定した高い感受特性を有するＸ線検出器１を提供できる。したがって、第１の保護膜44aを均質かつ信頼性良く形成できるとともに、高い発光効率で長期間安定したシンチレータ層43を有するＸ線検出器１を製造でき、高い感受特性を長時間維持できるＸ線検出器１を製造できる。

なお、図６に示す第２の実施の形態のように、シンチレータ層43と反射層45との間に第１の保護膜44aを介挿する構成にすることもできる。この場合、支持体46上に光電変換基板２が設置されており、この光電変換基板２の幅方向における中央部にシンチレータ層43が積層されて設けられている。このシンチレータ層43は、光電変換基板２の幅寸法よりも小さな幅寸法を有しており、この光電変換基板２の各画素５上のみに形成されている。このとき、このシンチレータ層43は、光電変換基板２を介して支持体上46に設けられている。

さらに、このシンチレータ層43を含む光電変換基板２上には、第１の保護膜44aが積層されて成膜されている。この第１の保護膜44aは、シンチレータ層43の上面側から、このシンチレータ層43および光電変換基板２のそれぞれを覆っている。具体的に、この第１の保護膜44aは、シンチレータ層43の上面と、このシンチレータ層43の外周部の各側面と、このシンチレータ層43にて覆われた部分を除く光電変換基板２の上面のそれぞれを覆っている。また、この第１の保護膜44aのシンチレータ層43に対向する部分の反対側の上面には、反射層45が積層されて形成されている。

すなわち、この反射層45は、第１の保護膜44aのシンチレータ層43上に積層された部分上にのみ積層されている。この反射層45は、シンチレータ層43のエリアに重なるように第１の保護膜44a上に設けられている。また、この反射層45を含む第１の保護膜44a上には、第２の保護膜44bが積層されて成膜されている。したがって、この反射層45は、第１の保護膜44aと第２の保護膜44bとの間に介挿された状態で設けられている。

ここで、この第２の保護膜44bは、Ｘ線検出器１の最外層を構成している。そして、この第２の保護膜44aは、シンチレータ層43の上面側から反射層45、第１の保護膜44a、シンチレータ層43、光電変換基板２および支持体46のそれぞれを覆っている。具体的に、この第２の保護膜44bは、反射層45の上面と、この反射層45の上面側の周縁および側面と、シンチレータ層43の側面とのそれぞれを介して支持体46の側面および下面の周縁までを覆っている。具体的に、この第２の保護膜44bは、反射層45の上面と、この反射層45の各側面とのそれぞれを覆っている。

また、この第２の保護膜44bは、シンチレータ層43の側面を覆う第１の保護膜44aの側面と、反射層45にて覆われた部分を除く第１の保護膜44aの上面と、光電変換基板２に対向した部分の第１の保護膜44aの側面とのそれぞれを覆っている。すなわち、この第２の保護膜44bは、この第２の保護膜44b以外の保護層44である第１の保護膜44aの周縁をも覆っている。言い換えると、この第２の保護膜44bは、この第２の保護膜44bの端辺によって第１の保護膜44aの端辺を被覆している。

さらに、この第２の保護膜44bは、光電変換基板２の各側面と、支持体46の各側面と、この支持体46の下面側の周縁とのそれぞれを覆っている。すなわち、この第２の保護膜44bは、支持体46のシンチレータ層43に対向する側の反対側の側面である下面の端辺から内側までを被覆している。このため、この第２の保護膜44bは、シンチレータ層43の上側から支持体46の下面の周縁までを覆っている。すなわち、保護層44の最も外側に位置する第２の保護膜44bは、シンチレータ層43の側面、光電変換基板２のシンチレータ層43に対向する側および側部に亘って、これらシンチレータ層43および光電変換基板２を被覆している。

この結果、水分透過率１．２ｇ／ｍ^２・日未満である第１の保護膜44aおよび第２の保護膜44bによってシンチレータ層43を覆っているので、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、反射層45の上面から支持体46の下面の端辺内側までを第２の保護膜44bにて被覆させた。よって、この第２の保護膜44bと反射層45、第１の保護膜44a、シンチレータ層43、光電変換基板２あるいは支持体46との界面から水分の浸入を防止できるから、このシンチレータ層43での水分透過率をさらに小さくできる。

また、図７に示す第３の実施の形態のように、支持体46上にシンチレータ層43を形成し、このシンチレータ層43の上側から第１の保護膜44aおよび第２の保護膜44bを積層させる構成とすることもできる。この場合、この支持体46上の幅方向における中央部にシンチレータ層43が積層されている。このシンチレータ層43は、支持体46の幅寸法よりも小さな幅寸法を有しており、光電変換基板２の各画素５上のみに形成されている。そして、このシンチレータ層43を含む支持体46上には、第１の保護膜44aが積層されて成膜されている。

具体的に、この第１の保護膜44aは、シンチレータ層43の上面および外周部の各側面のそれぞれを覆っている。さらに、この第１の保護膜44aは、シンチレータ層43にて覆われた部分を除く支持体46の上面を覆っている。言い換えると、この第１の保護膜44aは、シンチレータ層43の上面と、このシンチレータ層43の外周部の側面と、支持体46の上面の端辺から内側とのそれぞれを被覆している。

さらに、この第１の保護膜44a上には、第２の保護膜44bが積層されて成膜されている。この第２の保護膜44bは、第１の保護膜44a上面から支持体46の下面側の周縁までを覆っている。すなわち、この第２の保護膜44bは、支持体46のシンチレータ層43に対向する側の反対側の側面である下面の端辺から内側まで被覆している。言い換えると、この第２の保護膜44bは、支持体46のシンチレータ層43が取り付けられている側の反対側の端面の端縁から内側まで形成されている。さらに、この第２の保護膜44bは、第１の保護膜44aを介してシンチレータ層43の側部、支持体46のシンチレータ層43に対向する側および側面のそれぞれを覆っている。

一方、支持体46の下面には、シンチレータ層43に対向するように反射層45が積層されている。この反射層45は、支持体46のシンチレータ層43が取り付けられている側の反対側である下面に取り付けられている。言い換えると、この反射層45は、支持体46のシンチレータ層43が取り付けられている側の反対側の端面において、このシンチレータ層43が設けられている領域であるエリアに重なるように取り付けられている。さらに、この反射層45は、シンチレータ層43に等しい幅寸法を有しており、このシンチレータ層43に対応した支持体46の下面に設けられている。すなわち、この反射層45は、支持体46のシンチレータ層43と対向する側の反対側の端面のシンチレータ層43のエリアに重なるように形成されている。

ここで、これらシンチレータ層43、保護層44、反射層45および支持体46のそれぞれによって支持体基板47が構成されている。そして、この支持体基板47のシンチレータ層43上である第２の保護膜上には、光電変換基板２が間隙を介して対向して設置されている。この光電変換基板２は、シンチレータ層43に光学的に対応した状態で、このシンチレータ層43上に取り付けられて結合されている。さらに、この光電変換基板２は、この光電変換基板２の各フォトダイオード６が、シンチレータ層43上に光学的に結合されている。したがって、このシンチレータ層43と光電変換基板２のフォトダイオード６との間に、第１の保護膜44aおよび第２の保護膜44bのそれぞれが存在するように構成されている。

この結果、水分透過率１．２ｇ／ｍ^２・日未満の透明樹脂フィルムの保護層44にて、シンチレータ層43の上面および外周部の側面と、支持体46の上面から下面端辺内側までを被覆させたので、上記第２の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

さらに、Ｘ線検出器１のフォトダイオード６および薄膜トランジスタ７それぞれの全体を非晶質半導体にて構成したり、これらフォトダイオード６および薄膜トランジスタ７の少なくとも一方の少なくとも一部を、アモルファスシリコンなど非晶質半導体や結晶性半導体、ポリシリコン(ｐ−Ｓｉ)などの多結晶半導体にて構成したりすることもできる。

また、第１の保護膜44aを透明樹脂フィルムとし第２の保護膜44bをシリカ系フィルムとしたが、これら第１の保護膜44aおよび第２の保護膜44bを入れ換えて、第１の保護膜44aをシリカ系フィルムとし第２の保護膜44bを透明樹脂フィルムとすることもできる。

本発明の第１の実施の形態の放射線検出器を示す説明断面図である。同上放射線検出器を示す説明上面図である。同上放射線検出器の保護層の水分透過率を示す表である。同上保護層の環境試験(６０℃,９０％)による解像度の計時変化を示すグラフである。同上保護層の環境試験(６０℃,９０％)による輝度の計時変化を示すグラフである。本発明の放射線検出器の第２の実施の形態を示す説明断面図である。本発明の放射線検出器の第３の実施の形態を示す説明断面図である。

符号の説明

１放射線検出器としてのＸ線検出器
６光電変換素子としてのフォトダイオード
43 シンチレータ層
44 保護層
44a 第１の保護膜
44b 第２の保護膜
45 反射層
46 支持体

Claims

入射した光を信号電荷に変換する光電変換素子と、
この光電変換素子に設けられ入射する放射線を可視光に変換するシンチレータ層と、
このシンチレータ層の少なくとも前記光電変換素子に対向する側の反対側を覆い、水分透過率１．２ｇ／ｍ^２・日未満の透明樹脂フィルムおよびシリカ系フィルムが積層されて形成された保護層と
を具備したことを特徴とした放射線検出器。
保護層の最も外側に位置する透明樹脂フィルムおよびシリカ系フィルムのいずれかは、シンチレータ層の側面、光電変換素子の前記シンチレータ層に対向する側および側面のそれぞれを覆っている
ことを特徴とした請求項１記載の放射線検出器。
保護層のシンチレータ層に対向する側の反対側に設けられた反射層を具備した
ことを特徴とした請求項１または２記載の放射線検出器。
保護層は、透明樹脂フィルムおよびシリカ系フィルムのいずれかである第１の保護膜および第２の保護膜を備え、
前記保護層の第１の保護膜および第２の保護膜の間に設けられた反射層を具備した
ことを特徴とした請求項１または２記載の放射線検出器。
支持体と、
この支持体に設けられ入射する放射線を可視光に変換するシンチレータ層と、
このシンチレータ層の少なくとも前記支持体に対向する側の反対側を覆い、水分透過率１．２ｇ／ｍ^２・日未満の透明樹脂フィルムおよびシリカ系フィルムが積層されて形成された保護層と
を具備したことを特徴とした放射線検出器。
保護層の最も外側に位置する透明樹脂フィルムおよびシリカ系フィルムのいずれかは、シンチレータ層の側部、支持体の前記シンチレータ層に対向する側および側面のそれぞれを覆っている
ことを特徴とした請求項５記載の放射線検出器。
支持体のシンチレータ層に対向する側の反対側に設けられた反射層を具備した
ことを特徴とした請求項５または６記載の放射線検出器。
保護層は、透明樹脂フィルムおよびシリカ系フィルムのいずれかである第１の保護膜および第２の保護膜を備え、
前記保護層の第１の保護膜および第２の保護膜の間に設けられた反射層を具備した
ことを特徴とした請求項５または６記載の放射線検出器。
保護層は、透明樹脂フィルムとシリカ系フィルムとが交互に積層されて形成されている
ことを特徴とした請求項１ないし８いずれか記載の放射線検出器。
保護層は、最も外側に位置する透明樹脂フィルムおよびシリカ系フィルムのいずれかが、この最も外側に位置する透明樹脂フィルムおよびシリカ系フィルムのいずれか以外の透明樹脂フィルムおよびシリカ系フィルムのいずれかの周縁を覆っている
ことを特徴とした請求項１ないし９いずれか記載の放射線検出器。
シンチレータ層は、柱状結晶であり、
このシンチレータ層の柱状結晶の隙間は、真空、あるいは不活性ガスおよび空気が充填されている
ことを特徴とした請求項１ないし１０いずれか記載の放射線検出器。