JP2007142283A - 放射線画像検出器および放射線画像検出器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画像情報を担持した記録用の電磁波の照射により電荷を発生する電荷発生層と、電荷発生層において発生した電荷を読み出すために用いられる、スイッチ素子および画素電極とを有する検出素子が２次元状に多数配列された電荷検出層とが積層された画像検出器において、画素電極から電荷検出層へのリーク電流を減少し、画質の向上を図る。
【解決手段】電荷発生層２と電荷検出層４との間に、湿式塗布により形成された平滑化層３を設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像情報を担持した記録用の電磁波の照射により電荷を発生する電荷発生層と、電荷発生層において発生した電荷を読み出すために用いられる、スイッチ素子および画素電極とを有する検出素子が２次元状に多数配列された電荷検出層とが積層された画像検出器およびその画像検出器の製造方法に関するものである。

従来、医療分野などにおいて、被写体を透過した放射線の照射を受けて被写体に関する放射線画像を記録し、その記録された放射線画像に応じた電気信号を出力する放射線画像検出器が各種提案、実用化されている。

上記のような放射線画像検出器としては、たとえば、放射線の照射により電荷を発生する半導体材料を利用し、その発生した電荷を蓄積するとともに、その蓄積された電荷に応じた画像信号を出力する放射線画像検出器が種々提案されており、そのような放射線画像検出器として、いわゆるＴＦＴ読取方式のものが提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。

ここで、上記のようなＴＦＴ読取方式の放射線画像検出器は、ＴＦＴ基板上に、放射線の照射を受けて電荷を発生するａ−Ｓｅ層などが設けられて構成されるが、ＴＦＴ基板における画素電極からａ−Ｓｅ層への電荷注入より画質が劣化してしまうのを防止するため、たとえば、特許文献１においては、ＴＦＴ基板とａ−Ｓｅ層との間に無機膜からなる中間層を設けることが提案されている。

特開２００４−１４６７６９号公報 特開２０００−３５４８０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の無機膜は真空成膜であるため、図７（Ａ）に示すように画素電極８０のエッジ部の段差がそのまま反映されて無機膜９０が成膜される。したがって、図７（Ａ）に示すように、画素電極８０のエッジ部が無機膜９０により完全に覆われない場合があり、エッジ部からａ−Ｓｅ層９１にリーク電流が流れ、画像欠陥を招くおそれがある。また、無機膜９０の厚さを十分厚くする方法も考えられるが、この場合でも、図７（Ｂ）に示すように、画素電極８０のエッジ部に成長限界線と呼ばれる膜欠陥が生じ、やはりリーク電流を完全に遮断することは困難である。

本発明は、上記事情に鑑み、上記のような画像検出器において、画素電極からのリーク電流を低減し、リーク電流による画像欠陥を低減することができる画像検出器およびその画像検出器の製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明の画像検出器は、画像情報を担持した記録用の電磁波の照射により電荷を発生する電荷発生層と、電荷発生層において発生した電荷を読み出すために用いられる、スイッチ素子および画素電極とを有する検出素子が２次元状に多数配列された電荷検出層とが積層された画像検出器において、電荷発生層と電荷検出層との間に、湿式塗布により形成された平滑化層が設けられていることを特徴とする。

また、上記本発明の画像検出器においては、平滑化層を、画素電極が設けられた面に対する画素電極のエッジ部の側面の傾きよりも画素電極が設けられた面に対する上記側面に対向する平滑化層の傾斜面の傾きの方が小さくなるように形成するようにすることができる。

また、平滑化層を、下式（１）を満たすように形成するようにすることができる。

θ１／θ２≦０．９ ・・・ （１）
ただし、θ１は９０°− 画素電極が設けられた面に対する画素電極のエッジ部の側面
の傾き
θ２は９０°− 画素電極が設けられた面に対する平滑化層の傾斜面の傾き
また、平滑化層を、下式（２）を満たすように形成するようにすることができる。

θ１／θ２≦０．７ ・・・ （２）
また、平滑化層を、下式（３）を満たすように形成するようにすることができる。

θ２≧５０° ・・・ （３）
ただし、θ２は９０°− 画素電極が設けられた面に対する平滑化層の傾斜面の傾き
また、平滑化層を、下式（４）を満たすように形成するようにすることができる。

θ２≧７０° ・・・ （４）
また、平滑化層を、無機膜で形成するようにすることができる。

また、平滑化層を、有機膜で形成するようにすることができる。

本発明の画像検出器の製造方法は、画像情報を担持した記録用の電磁波の照射により電荷を発生する電荷発生層と、電荷発生層において発生した電荷を読み出すために用いられる、スイッチ素子および画素電極とを有する検出素子が２次元状に多数配列された電荷検出層とが積層された画像検出器の画像検出器の製造方法において、電荷発生層と電荷検出層との間に、湿式塗布により平滑化層を形成することを特徴とする。

ここで、上記「平滑化層」とは、平滑化層を設ける面上の段差や凹凸をより平滑にするための層のことをいう。

本発明の画像検出器によれば、画像情報を担持した記録用の電磁波の照射により電荷を発生する電荷発生層と、電荷発生層において発生した電荷を読み出すために用いられる、スイッチ素子および画素電極とを有する検出素子が２次元状に多数配列された電荷検出層とが積層された画像検出器において、電荷発生層と電荷検出層との間に、湿式塗布により形成された平滑化層を設けるようにしたので、真空成膜の場合のように膜欠陥を生じることがなく、画素電極からのリーク電流を低減し、リーク電流による画像欠陥を低減することができる。

以下、図面を参照して本発明の画像検出器の一実施形態を利用した放射線画像検出器について説明する。図１は放射線画像検出器の概略構成を示す斜視図である。また、図２（Ａ）は放射線画像検出器の一部断面図である。

放射線画像検出器１０は、図１に示すように、電極層１、電極層１を透過した放射線の照射を受けることにより電荷を発生する光導電層２、平滑化層３、光導電層２において発生した電荷を検出する電荷検出層４と、ガラス基板５とをこの順に積層してなるものである。

電極層１は、たとえば、ＩＴＯや、ＡｌやＡｕなどの金属から形成するようにすればよい。

光導電層２は、放射線の照射を受けることにより電荷を発生するものであればよく、放射線に対して比較的量子効率が高く、また暗抵抗が高いなどの点で優れているａ−Ｓｅを主成分とするものを使用することができる。

電荷検出層４は、図２（Ａ）に示すように、ＴＦＴスイッチ部４１とキャパシタ部４２とを有する検出素子が２次元上に多数配列されたものである。図３に、電荷検出層４を、図２（Ａ）の矢印Ａ方向から見た図を示す。なお、図３においては、電極層１、光導電層２および平滑化層３を図示省略してある。図３に示すように、電荷検出層４には、ＴＦＴスイッチ部４１を制御する制御信号が流れる制御線４３と、キャパシタ部４２に蓄積された電荷が流れ出す信号線４４とが設けられている。なお、図２における４ａは誘電体層であり、４ｂは絶縁層である。また、４１ａは制御線４３に接続されるＴＦＴスイッチ部４１のゲート電極あり、４２ｂは、信号線４４に接続されるキャパシタ部４２の下部電極である。

平滑化層３は湿式塗布により電荷検出層３上に形成されたものである。平滑化層３の材料としては、たとえば、有機膜を利用することができ、具体的には、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＶＰ（ポリビニルピロリドン）、ＰＡＡ（ポリアクリル酸）などを利用することができる。なお、キャリア選択性を有し、湿式塗布により形成できる材料であればその他の材料で平滑化層３を形成するようにしてもよい。

平滑化層３は、たとえば、ＰＶＡ２０５（クラレ製）をＨ_２Ｏ：エタノール＝１：１の溶媒に溶かして３％の溶液を作り、図４に示すように、その溶液５０を容器４０にいれ、基板５上に電荷検出層４を形成したＴＦＴ基板１１を溶液５０中に浸して引き上げることによって浸漬塗布するようにすればよい。

また、上記のような浸漬塗布に限らず、その他の湿式塗布で形成するようにしてもよい。たとえば、スピンコートにより有機膜を形成するようにしてもよいし、スプレー塗布により有機膜を形成するようにしてもよい。

図２（Ｂ）に、図２（Ａ）の丸印の部分の拡大図を示す。

電荷検出層４上に設けられる平滑化層３は、画素電極４２ａが設けられた面に対する画素電極４２ａのエッジ部の側面４２ｂの傾きよりも画素電極４２ａが設けられた面に対する側面４２ｂに対向する平滑化層３の傾斜面３ａの傾きの方が小さくなるように形成することが望ましい。

そして、具体的には、図２（Ｂ）に示すθ１とθ２との関係が下式（１）を満たすように形成することが望ましい。

θ１／θ２≦０．９ ・・・ （１）
ただし、θ１は９０°− 画素電極４２ａが設けられた面に対する画素電極４２ａのエ
ッジ部の側面４２ｂの傾き
θ２は９０°− 画素電極４２ａが設けられた面に対する平滑化層３の傾斜面
３ａの傾き
さらに、下式（２）を満たすように形成するほうがより好ましい。

θ１／θ２≦０．５ ・・・ （２）
また、下式（３）を満たすように形成するようにしてもよい。

θ２≧５０° ・・・ （３）
さらに、下式（４）を満たすように形成するほうがより好ましい。

θ２≧７０° ・・・ （４）
なお、θ１は、たとえば、側面４２ａの傾きの平均角度を求めるようにすればよい。また、θ２は、たとえば、傾斜面３ａの傾きの平均角度を求めるようにすればよい。

また、画素電極４２ａの上面に設けられた平滑化層３の厚さＤは、Ｄ≦２μｍとすることが望ましく、より好ましくはＤ≦０．５μｍである。たとえば、０．２μｍとすることができる。画素電極４２ａの厚さは、たとえば、２０００Åとすればよい。

また、平滑化層３は有機膜に限らず、無機膜で塗布により形成するようにしてもよい。具体的には、酸化チタン薄膜や酸化ジルコン薄膜を形成するようにすることができる。

より具体的には、チタンのアルコキシド化合物またはジルコンのアルコキシド化合物の溶液に、チタンまたはジルコンに対して０．８〜３倍モルの水を添加してなる先駆体溶液を準備し、その先駆体溶液に、上述したＴＦＴ基板１１を浸して、電荷検出層３上に先駆体溶液を塗布し、これを含湿雰囲気に曝した後、加熱乾燥して平滑化層３を形成するようにすればよい。

チタンのアルコキシド化合物またはジルコンのアルコキシド化合物の溶液の溶媒は、少なくとも４０重量％のアルコキシアルコールを含むものであって、アルコキシアルコールは、メトキシエタノールまたはエトキシエタノールであることが好ましい。なお、４０重量％以上であれば、チタンのアルコキシド化合物またはジルコンのアルコキシド化合物の溶液の溶媒の全てがアルコキシアルコールであってもよい。

チタンのアルコキシド化合物は、テトラエトキシチタン、テトライソプロポキシチタンまたはテトラブトキシチタンのいずれか、ジルコンのアルコキシド化合物は、テトラエトキシジルコン、テトライソプロポキシジルコン、テトラブトキシジルコンのいずれかであることが好ましい。

含湿雰囲気および曝す時間は相互に関係するものであるため一概には言えないが、含湿雰囲気は温度２０〜８０℃、相対湿度３０〜８０％であることが好ましく、曝す時間は、温度、湿度によるが、１時間から１週間であることが好ましい。

加熱は、１５０℃から４００℃で行うことが好ましい。

なお、上記実施形態においては、平滑化層３をキャリア選択性を有する材料で形成するようにしたが、必ずしもキャリア選択性を有する材料でなくてもよく、たとえば、図５に示すように、画素電極４２ａ上に、たとえば、ＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）のような適度なキャリア移動性を有する材料を用いて湿式塗布により平滑化層３を形成し、その平滑化層３の上に、キャリア選択性を有する材料、たとえば、ＣｅＯ_２でブロッキング層６０を形成するようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、平滑化層３を画素電極４２ａ上に直接設けるようにしたが、これに限らず、たとえば、図６に示すように、画素電極４２ａ上に、真空蒸着により無機膜７０を形成し、その無機膜７０上に、平滑化層３を湿式塗布により形成するようにしてもよい。なお、このときの無機膜７０の材料としては、たとえば、ＣｅＯ_２（厚さ１００〜３００Å）を利用することができる。また、平滑化層３の材料としては、上記実施形態のようにキャリア選択性を有する材料を利用するようにすればよい。

本発明の画像検出器の一実施形態を用いた放射線画像検出器の斜視図 放射線画像検出器の一部断面図（Ａ）、（Ａ）の一部拡大図（Ｂ） 放射線画像検出器の上面図 放射線画像検出器の製造方法を説明するための図 その他の実施形態の放射線画像検出器の一部断面図 その他の実施形態の放射線画像検出器の一部断面図 従来の放射線画像検出器を説明するための図

符号の説明

１ 電極層
２ 光導電層（電荷発生層）
３ 平滑化層
４ 電荷検出層
４ａ 誘電体
４ｂ 絶縁層
５ 基板
４１ ＴＦＴスイッチ部（スイッチ素子）
４１ａ ゲート電極
４２ キャパシタ部
４２ａ 画素電極
４２ｂ 下部電極
４３ 制御線
４４ 信号線
６０ ブロッキング層
７０ 無機膜

Claims (9)

1. 画像情報を担持した記録用の電磁波の照射により電荷を発生する電荷発生層と、該電荷発生層において発生した電荷を読み出すために用いられる、スイッチ素子および画素電極とを有する検出素子が２次元状に多数配列された電荷検出層とが積層された画像検出器において、
   前記電荷発生層と前記電荷検出層との間に、湿式塗布により形成された平滑化層が設けられていることを特徴とする画像検出器。
2. 前記平滑化層が、前記画素電極が設けられた面に対する前記画素電極のエッジ部の側面の傾きよりも前記画素電極が設けられた面に対する前記側面に対向する前記平滑化層の傾斜面の傾きの方が小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項１記載の画像検出器。
3. 前記平滑化層が、下式（１）を満たすように形成されていることを特徴とする請求項２記載の画像検出器。
   θ１／θ２≦０．９ ・・・ （１）
   ただし、θ１は９０°− 前記画素電極が設けられた面に対する前記画素電極のエッジ
   部の側面の傾き
   θ２は９０°− 前記画素電極が設けられた面に対する前記平滑化層の傾斜面
   の傾き
4. 前記平滑化層が、下式（２）を満たすように形成されていることを特徴とする請求項３記載の画像検出器。
   θ１／θ２≦０．７ ・・・ （２）
5. 前記平滑化層が、下式（３）を満たすように形成されていることを特徴とする請求項２から４いずれか１項記載の画像検出器。
   θ２≧５０° ・・・ （３）
   ただし、θ２は９０°− 前記画素電極が設けられた面に対する前記平滑化層の傾斜面
   の傾き
6. 前記平滑化層が、下式（４）を満たすように形成されていることを特徴とする請求項５記載の画像検出器。
   θ２≧７０° ・・・ （４）
7. 前記平滑化層が、無機膜からなるものであることを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の画像検出器。
8. 前記平滑化層が、有機膜からなるものであることを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の画像検出器。
9. 画像情報を担持した記録用の電磁波の照射により電荷を発生する電荷発生層と、該電荷発生層において発生した電荷を読み出すために用いられる、スイッチ素子および画素電極とを有する検出素子が２次元状に多数配列された電荷検出層とが積層された画像検出器の画像検出器の製造方法において、
   前記電荷発生層と前記電荷検出層との間に、湿式塗布により平滑化層を形成することを特徴とする画像検出器の製造方法。

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