JP2007192807A - X-ray detector and method for manufacturing the same - Google Patents

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弘 堀内
Hiroyuki Aida
博之 會田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an X-ray detector 1 capable of surely protecting a scintillator layer 32. <P>SOLUTION: A first protective layer 31 is formed on the surface of a photoelectric conversion substrate 2, on which photoelectric conversion elements have been provided, and then, the scintillator layer 32 is formed thereon, whereby degradation of the photoelectric conversion elements, due to the contact with the scintillator layer 32, is prevented. A second protective layer 33 covering the surface of the scintillator layer 32 is formed. The periphery 31a of the first layer 31 is allowed to come into close contact with a periphery 33a of the second layer 33 to seal the scintillator layer 32 between the first layer 31 and the second layer 33, whereby degradation is prevented in the scintillator layer 32 due to the moisture in the atmospheric air. The first layer 31 and the second layer 33 are made of the same material, and stresses, caused by the difference in the thermal expansion coefficients and degradation in bond strength, are reduced at the interface of the jointing faces of the first layer 31 and the second layer 33 and sealed state of the scintillator layer 32 is maintained. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、Ｘ線を検出するＸ線検出器の製造方法およびＸ線検出器に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing an X-ray detector for detecting X-rays and an X-ray detector.

新世代のＸ線診断用画像検出器として、アクティブマトリクスを用いた平面形のＸ線検出器が注目を集めている。このＸ線検出器では、Ｘ線を照射することにより、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て出力される。このＸ線検出器は、固体検出器であることから、画質性能や安定性の面においても極めて期待が大きく、多くの研究開発が進められている。   As a new generation X-ray diagnostic image detector, a planar X-ray detector using an active matrix has attracted attention. In this X-ray detector, an X-ray image or a real-time X-ray image is output as a digital signal by irradiating X-rays. Since this X-ray detector is a solid state detector, it is highly expected in terms of image quality performance and stability, and many researches and developments are being carried out.

実用化の最初の用途として、比較的大きな線量で静止画像を収集する胸部あるいは一般撮影用に開発され、近年商品化されている。より高性能で、透視線量下において毎秒３０フレーム以上のリアルタイム動画を実現させる必要のある循環器、消化器分野への応用に対しても近い将来に商品化が予想される。この動画用途に対しては、Ｓ／Ｎ比の改善や微小信号のリアルタイム処理技術などが重要な開発項目となっている。   As the first practical application, it has been developed for the chest or general radiography that collects still images with a relatively large dose, and has been commercialized in recent years. Commercialization is expected in the near future for applications in the fields of circulatory organs and digestive organs that require higher performance and real-time moving images of 30 frames per second under fluoroscopic dose. For this moving image application, improvement of S / N ratio and real-time processing technology of minute signals are important development items.

ところで、Ｘ線検出器は、直接方式と間接方式との二方式に大別される。直接方式は、Ｘ線をａ−Ｓｅなどの光導電膜により直接電荷信号に変換し、電荷蓄積用キャパシタに導く方式であり、Ｘ線により発生した光導電電荷を高電界により直接的に電荷蓄積用キャパシタに導くため、略アクティブマトリクスの画素電極のピッチで規定される解像度特性が得られる。一方、間接方式は、シンチレータ層によりＸ線を一旦可視光に変換し、可視光をａ−ＳｉフォトダイオードやＣＣＤなどの光電変換素子により信号電荷に変換して電荷蓄積用キャパシタに導く方式であるため、シンチレータ層からの可視光がフォトダイオードやＣＣＤに到達するまでの光学的な拡散および散乱により解像度特性の劣化が生じる。   By the way, X-ray detectors are roughly classified into two methods, a direct method and an indirect method. The direct method is a method in which X-rays are directly converted into charge signals by a photoconductive film such as a-Se and guided to a charge storage capacitor, and the photoconductive charges generated by the X-rays are directly stored by a high electric field. Therefore, the resolution characteristic defined by the pitch of the pixel electrodes of the active matrix is obtained. On the other hand, the indirect method is a method in which X-rays are once converted into visible light by a scintillator layer, and the visible light is converted into signal charges by a photoelectric conversion element such as an a-Si photodiode or CCD and led to a charge storage capacitor. For this reason, resolution characteristics are deteriorated due to optical diffusion and scattering until visible light from the scintillator layer reaches the photodiode or the CCD.

通常、間接方式のＸ線検出器においては、構造上、シンチレータ層の特性が重要となり、入射したＸ線に対する出力信号強度を向上させるため、例えば、シンチレータ層には、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）などのハロゲン化合物やガドリニウム硫酸化物（ＧＯＳ）などの酸化物系化合物などから構成される高輝度蛍光物質が用いられていることが多い。さらに、一般的に、高密度なシンチレータ層は、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法などの気相成長法により、複数の光電変換素子が形成された回路基板上に一様に形成されていることが多い。   Usually, in the indirect X-ray detector, the characteristics of the scintillator layer are important in terms of structure, and in order to improve the output signal intensity for incident X-rays, for example, the scintillator layer has cesium iodide (CsI) or the like. In many cases, a high-intensity fluorescent material composed of a halogen compound, an oxide compound such as gadolinium sulfate (GOS), or the like is used. Further, in general, the high-density scintillator layer is uniformly formed on a circuit board on which a plurality of photoelectric conversion elements are formed by a vapor deposition method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, or a CVD method. There are many cases.

しかし、シンチレータ層は、高輝度蛍光物質であるＣｓＩなどのハロゲン化合物を用いた場合、沃素などのハロゲン元素の反応性が高いため、シンチレータ層と接触する光電変換素子中の陽性元素などと反応して腐食が発生すること、および大気中の水分と反応してシンチレータ層が潮解することから、Ｘ線検出器の諸特性および信頼性の劣化や、生産性の低下および生産コスト増加が発生する。   However, when a halogen compound such as CsI, which is a high-intensity fluorescent substance, is used for the scintillator layer, since the reactivity of halogen elements such as iodine is high, the scintillator layer reacts with a positive element in a photoelectric conversion element in contact with the scintillator layer. Corrosion occurs and the scintillator layer is deliquescent by reacting with moisture in the atmosphere, so that the characteristics and reliability of the X-ray detector are deteriorated, productivity is lowered, and production cost is increased.

そこで、間接方式のＸ線検出器においては、均一なシンチレータ層を形成することを目的としているが、回路基板の光電変換素子が配列された表面にポリイミドの透明層を形成し、この透明層上にシンチレータ層を形成することにより、シンチレータ層による腐食も防止している。さらに、シンチレータ層を覆って密封するポリパラキシリレンの保護層を形成し、大気中の水分によるシンチレータ層の潮解に対して保護している（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−４８８７２号公報（第３頁、図１−３） Therefore, in an indirect X-ray detector, the purpose is to form a uniform scintillator layer. A transparent layer of polyimide is formed on the surface of the circuit board where the photoelectric conversion elements are arranged, and the transparent layer is formed on the transparent layer. By forming the scintillator layer, corrosion by the scintillator layer is also prevented. Further, a protective layer of polyparaxylylene that covers and seals the scintillator layer is formed to protect the scintillator layer from deliquescence caused by moisture in the atmosphere (see, for example, Patent Document 1).
JP 2002-48872 A (3rd page, FIG. 1-3)

しかしながら、シンチレータ層を覆う保護層の周辺部は物質の異なる回路基板などに接合されるため、保護層と異なる物質の部材との界面における接合強度が劣化しやすいとともに、保護層と異なる物質の部材との熱膨張係数差によって応力が生じるなどに起因して保護層が剥離し、シンチレータ層の密閉性が損なわれる問題がある。   However, since the peripheral portion of the protective layer covering the scintillator layer is bonded to a circuit board or the like made of a different material, the bonding strength at the interface between the protective layer and a different material member is likely to deteriorate, and the member made of a material different from the protective layer There is a problem that the protective layer is peeled off due to the stress caused by the difference in thermal expansion coefficient between the scintillator layer and the sealing property of the scintillator layer is impaired.

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、シンチレータ層を確実に保護できるＸ線検出器の製造方法およびＸ線検出器を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to provide an X-ray detector manufacturing method and an X-ray detector capable of reliably protecting a scintillator layer.

本発明のＸ線検出器の製造方法は、光電変換基板の光電変換素子が設けられた表面に第１の保護層を形成し、この第１の保護層の表面にシンチレータ層を形成し、このシンチレータ層の表面を覆うとともに周辺部を前記第１の保護層の周辺部に密着させて前記第１の保護層との間に前記シンチレータ層を密閉するように前記第１の保護層と同じ物質の第２の保護層を形成するものである。   In the method of manufacturing an X-ray detector according to the present invention, a first protective layer is formed on the surface of the photoelectric conversion substrate on which the photoelectric conversion element is provided, and a scintillator layer is formed on the surface of the first protective layer. The same material as the first protective layer so as to cover the surface of the scintillator layer and to bring the peripheral part into close contact with the peripheral part of the first protective layer and to seal the scintillator layer between the first protective layer The second protective layer is formed.

本発明のＸ線検出器は、表面に光電変換素子が設けられた光電変換基板と、この光電変換基板の表面に形成された第１の保護層と、この第１の保護層の表面に形成されたシンチレータ層と、前記第１の保護層と同じ物質で形成され、前記シンチレータ層の表面を覆うとともに周辺部が前記第１の保護層の周辺部に密着して前記第１の保護層との間に前記シンチレータ層を密閉する第２の保護層とを具備しているものである。   The X-ray detector of the present invention is formed on the surface of a photoelectric conversion substrate having a photoelectric conversion element provided on the surface, a first protective layer formed on the surface of the photoelectric conversion substrate, and the surface of the first protective layer. The scintillator layer is formed of the same material as the first protective layer, covers the surface of the scintillator layer, and has a peripheral portion in close contact with the peripheral portion of the first protective layer and the first protective layer. And a second protective layer for sealing the scintillator layer.

本発明によれば、光電変換基板の複数の光電変換素子が配列された表面に第１の保護層を形成したうえでこの第１の保護層の表面にシンチレータ層を形成することにより、シンチレータ層との接触による光電変換素子の腐食を防止でき、さらに、シンチレータ層の表面を覆うとともに周辺部を第１の保護層の周辺部に密着させて第１の保護層との間にシンチレータ層を密閉する第２の保護層を形成することにより、大気中の水分によるシンチレータ層の潮解を防止でき、しかも、第１の保護層と第２の保護層とが同じ物質であり、第１の保護層と第２の保護層との接合面の界面における結合強度の劣化や熱膨張係数差による応力を低減でき、シンチレータ層の密閉状態を確実に維持でき、シンチレータ層を確実に保護できる。   According to the present invention, the first protective layer is formed on the surface of the photoelectric conversion substrate on which the plurality of photoelectric conversion elements are arranged, and then the scintillator layer is formed on the surface of the first protective layer. Corrosion of the photoelectric conversion element due to contact with the surface of the scintillator can be prevented, and the scintillator layer is sealed between the first protective layer by covering the surface of the scintillator layer and bringing the peripheral portion into close contact with the peripheral portion of the first protective layer By forming the second protective layer, the decontamination of the scintillator layer due to moisture in the atmosphere can be prevented, and the first protective layer and the second protective layer are the same substance, and the first protective layer It is possible to reduce the bond strength deterioration at the interface between the bonding surface and the second protective layer and the stress due to the difference in thermal expansion coefficient, to reliably maintain the sealed state of the scintillator layer, and to reliably protect the scintillator layer.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１ないし図４に第１の実施の形態を示す。   1 to 4 show a first embodiment.

図１ないし図３において、１はＸ線検出器で、このＸ線検出器１は、間接方式のＸ線平面画像検出器である。このＸ線検出器１は、可視光を電気信号に変換するアクティブマトリクス光電変換基板である光電変換基板２を備えている。   1 to 3, reference numeral 1 denotes an X-ray detector. The X-ray detector 1 is an indirect X-ray planar image detector. The X-ray detector 1 includes a photoelectric conversion substrate 2 that is an active matrix photoelectric conversion substrate that converts visible light into an electrical signal.

光電変換基板２は、矩形平板状の透光性を有するガラスなどにて形成された絶縁基板としての支持基板３を備えている。この支持基板３の表面には、二次元的でマトリクス状に複数の画素４が配列され、各画素４毎に、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)５、電荷蓄積用キャパシタ６、画素電極７、およびフォトダイオードなどの光電変換素子８が形成されている。   The photoelectric conversion substrate 2 includes a support substrate 3 as an insulating substrate formed of a rectangular flat plate-shaped glass having translucency. A plurality of pixels 4 are arranged in a two-dimensional and matrix form on the surface of the support substrate 3, and for each pixel 4, a thin film transistor (TFT) 5 as a switching element, a charge storage capacitor 6, a pixel electrode 7, In addition, a photoelectric conversion element 8 such as a photodiode is formed.

図３に示すように、支持基板３上には、この支持基板３の行方向に沿った複数の制御ラインとしての制御電極11が配線されている。これら複数の制御電極11は、支持基板３上の各画素４間に位置し、この支持基板３の列方向に離間されて設けられている。これら制御電極11には、薄膜トランジスタ５のゲート電極12が電気的に接続されている。   As shown in FIG. 3, on the support substrate 3, control electrodes 11 are wired as a plurality of control lines along the row direction of the support substrate 3. The plurality of control electrodes 11 are located between the respective pixels 4 on the support substrate 3 and are separated from each other in the column direction of the support substrate 3. These control electrodes 11 are electrically connected to the gate electrode 12 of the thin film transistor 5.

支持基板３上には、この支持基板３の列方向に沿った複数の読出電極13が配線されている。これら複数の読出電極13は、支持基板３上の各画素４間に位置し、この支持基板３の行方向に離間されて設けられている。そして、これら複数の読出電極13には、薄膜トランジスタ５のソース電極14が電気的に接続されている。また、この薄膜トランジスタ５のドレイン電極15は、電荷蓄積用キャパシタ６および画素電極７にそれぞれ電気的に接続されている。   On the support substrate 3, a plurality of readout electrodes 13 are wired along the column direction of the support substrate 3. The plurality of readout electrodes 13 are located between the respective pixels 4 on the support substrate 3 and are separated from each other in the row direction of the support substrate 3. The source electrode 14 of the thin film transistor 5 is electrically connected to the plurality of readout electrodes 13. The drain electrode 15 of the thin film transistor 5 is electrically connected to the charge storage capacitor 6 and the pixel electrode 7, respectively.

図２に示すように、薄膜トランジスタ５のゲート電極12は、支持基板３上に島状に形成されている。このゲート電極12を含む支持基板３上には、絶縁膜21が積層されて形成されている。この絶縁膜21は、各ゲート電極12を覆っている。また、この絶縁膜21上には、島状の複数の半絶縁膜22が積層されて形成されている。これら半絶縁膜22は、半導体にて構成されており、薄膜トランジスタ５のチャネル領域として機能する。そして、これら各半絶縁膜22は、各ゲート電極12に対向して配設されており、これら各ゲート電極12を覆っている。すなわち、これら各半絶縁膜22は、各ゲート電極12上に絶縁膜21を介して設けられている。   As shown in FIG. 2, the gate electrode 12 of the thin film transistor 5 is formed in an island shape on the support substrate 3. On the support substrate 3 including the gate electrode 12, an insulating film 21 is laminated. This insulating film 21 covers each gate electrode 12. On the insulating film 21, a plurality of island-shaped semi-insulating films 22 are laminated. These semi-insulating films 22 are made of a semiconductor and function as a channel region of the thin film transistor 5. Each of these semi-insulating films 22 is disposed to face each gate electrode 12 and covers each gate electrode 12. That is, each of these semi-insulating films 22 is provided on each gate electrode 12 via the insulating film 21.

半絶縁膜22を含む絶縁膜21上には、島状のソース電極14およびドレイン電極15がそれぞれ形成されている。これらソース電極14およびドレイン電極15は、互いに絶縁され電気的に接続されていない。また、これらソース電極14およびドレイン電極15は、ゲート電極12上の両側に設けられており、これらソース電極14およびドレイン電極15の一端部が半絶縁膜22上に積層されている。   On the insulating film 21 including the semi-insulating film 22, island-shaped source electrodes 14 and drain electrodes 15 are formed, respectively. The source electrode 14 and the drain electrode 15 are insulated from each other and are not electrically connected. The source electrode 14 and the drain electrode 15 are provided on both sides of the gate electrode 12, and one end portions of the source electrode 14 and the drain electrode 15 are stacked on the semi-insulating film 22.

各薄膜トランジスタ５のゲート電極12は、図３に示すように、同じ行に位置する他の薄膜トランジスタ５のゲート電極12とともに共通の制御電極11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５のソース電極14は、同じ列に位置する他の薄膜トランジスタ５のソース電極14とともに共通の読出電極13に電気的に接続されている。   As shown in FIG. 3, the gate electrode 12 of each thin film transistor 5 is electrically connected to a common control electrode 11 together with the gate electrodes 12 of other thin film transistors 5 located in the same row. Further, the source electrode 14 of each thin film transistor 5 is electrically connected to the common readout electrode 13 together with the source electrodes 14 of other thin film transistors 5 located in the same column.

電荷蓄積用キャパシタ６は、支持基板３上に形成された島状の下部電極23を備えている。この下部電極23を含む支持基板３上には絶縁膜21が積層されて形成されている。この絶縁膜21は、各薄膜トランジスタ５のゲート電極12上から各下部電極23上まで延長している。さらに、この絶縁膜21上には、島状の上部電極24が積層されて形成されている。この上部電極24は、下部電極23に対向して配設されており、これら各下部電極23を覆っている。すなわち、これら各上部電極24は、各下部電極23上に絶縁膜21を介して設けられている。そして、この上部電極24を含む絶縁膜21上にはドレイン電極15が積層されて形成されている。このドレイン電極15は、他端部が上部電極24上に積層されて、この上部電極24に電気的に接続されている。   The charge storage capacitor 6 includes an island-shaped lower electrode 23 formed on the support substrate 3. An insulating film 21 is laminated on the support substrate 3 including the lower electrode 23. The insulating film 21 extends from the gate electrode 12 of each thin film transistor 5 to the lower electrode 23. Further, an island-shaped upper electrode 24 is laminated on the insulating film 21. The upper electrode 24 is disposed to face the lower electrode 23 and covers each lower electrode 23. That is, each upper electrode 24 is provided on each lower electrode 23 via the insulating film 21. A drain electrode 15 is laminated on the insulating film 21 including the upper electrode 24. The other end of the drain electrode 15 is stacked on the upper electrode 24 and is electrically connected to the upper electrode 24.

各薄膜トランジスタ５の半絶縁膜22、ソース電極14およびドレイン電極15と、各電荷蓄積用キャパシタ６の上部電極24とのそれぞれを含む絶縁膜21上には、絶縁層25が積層されて形成されている。この絶縁層25は、酸化珪素(ＳｉＯ２)などにて形成されており、各画素電極７を取り囲むように形成されている。 On the insulating film 21 including the semi-insulating film 22, the source electrode 14 and the drain electrode 15 of each thin film transistor 5 and the upper electrode 24 of each charge storage capacitor 6, an insulating layer 25 is laminated and formed. Yes. The insulating layer 25 is made of silicon oxide (SiO 2 ) or the like, and is formed so as to surround each pixel electrode 7.

この絶縁層25の一部には、薄膜トランジスタ５のドレイン電極15に連通したコンタクトホールとしてのスルーホール26が開口形成されている。このスルーホール26を含む絶縁層25上には、島状の画素電極７が積層されて形成されている。この画素電極７は、スルーホール26にて薄膜トランジスタ５のドレイン電極15に電気的に接続されている。   A part of the insulating layer 25 is formed with a through hole 26 as a contact hole communicating with the drain electrode 15 of the thin film transistor 5. On the insulating layer 25 including the through hole 26, an island-shaped pixel electrode 7 is laminated. The pixel electrode 7 is electrically connected to the drain electrode 15 of the thin film transistor 5 through the through hole 26.

各画素電極７上には、可視光を電気信号に変換するフォトダイオードなどの光電変換素子８が積層されて形成されている。   On each pixel electrode 7, a photoelectric conversion element 8 such as a photodiode for converting visible light into an electric signal is laminated.

図１に示すように、光電変換基板２の表面周辺部には、制御電極11や読出電極13が接続されたＴＡＢパッドやポンディングパッドなどの電気接続部27が形成されている。   As shown in FIG. 1, an electrical connection portion 27 such as a TAB pad or a bonding pad to which the control electrode 11 and the readout electrode 13 are connected is formed on the periphery of the surface of the photoelectric conversion substrate 2.

また、図１および図２に示すように、光電変換基板２の光電変換素子８が形成された表面に第１の保護層31が積層されて形成され、この第１の保護層31の表面にＸ線を可視光に変換するシンチレータ層32が形成され、このシンチレータ層32の表面を含む外表面全体を覆って第２の保護層33が積層されて形成されている。第２の保護層33の周辺部33aは第１の保護層31の周辺部31aに密着され、これら第１の保護層31と第２の保護層33との間にシンチレータ層32を完全に密閉している。   Further, as shown in FIGS. 1 and 2, a first protective layer 31 is formed on the surface of the photoelectric conversion substrate 2 on which the photoelectric conversion element 8 is formed, and is formed on the surface of the first protective layer 31. A scintillator layer 32 that converts X-rays into visible light is formed, and a second protective layer 33 is formed so as to cover the entire outer surface including the surface of the scintillator layer 32. The peripheral portion 33a of the second protective layer 33 is in close contact with the peripheral portion 31a of the first protective layer 31, and the scintillator layer 32 is completely sealed between the first protective layer 31 and the second protective layer 33. is doing.

第１の保護層31および第２の保護層33は、絶縁性、水蒸気遮断性、およびシンチレータ層32の発光に対する透過性を有する物質であって、例えば、ポリパラキシリレンを主成分とする有機物や、炭素結晶を主成分とする無機物などの同じ物質が用いられている。そして、第１の保護層31および第２の保護層33は、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法などの気相成長法により形成されており、特に、形状一致性の高い被膜形成が可能なＣＶＤ法が好ましい。   The first protective layer 31 and the second protective layer 33 are substances having insulating properties, water vapor blocking properties, and transparency to the light emission of the scintillator layer 32, for example, organic substances mainly composed of polyparaxylylene. In addition, the same substances such as inorganic substances mainly composed of carbon crystals are used. The first protective layer 31 and the second protective layer 33 are formed by a vapor deposition method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, or a CVD method, and in particular, it is possible to form a film with high shape matching. The CVD method is preferred.

シンチレータ層32は、蒸着法、エレクトロビーム法あるいはスパッタ法などの方法で、高輝度蛍光物質であるヨウ化セシウム（ＣｓＩ）などのハロゲン化合物やガドリニウム硫酸化物（ＧＯＳ）などの酸化物系化合物などの蛍光体を堆積させて成膜された柱状結晶構造に形成されている。   The scintillator layer 32 is made of a halogen compound such as cesium iodide (CsI), which is a high brightness fluorescent material, or an oxide compound such as gadolinium sulfate (GOS) by a method such as a vapor deposition method, an electrobeam method, or a sputtering method. The columnar crystal structure is formed by depositing phosphors.

また、シンチレータ層32上にはシンチレータ層32で変換された可視光の利用効率を高めるための反射層41が積層されて形成され、この反射層41上には絶縁層42が積層されて形成され、この絶縁層42上には画素４間を遮蔽する格子状のＸ線グリッド43が形成されている。   Further, a reflection layer 41 is formed on the scintillator layer 32 to increase the utilization efficiency of visible light converted by the scintillator layer 32, and an insulating layer 42 is formed on the reflection layer 41. On the insulating layer 42, a lattice-shaped X-ray grid 43 that shields between the pixels 4 is formed.

次に、本実施の形態の作用について説明する。   Next, the operation of the present embodiment will be described.

まず、Ｘ線検出器１のシンチレータ層32へと入射したＸ線51はこのシンチレータ層32にて可視光52に変換される。   First, X-rays 51 incident on the scintillator layer 32 of the X-ray detector 1 are converted into visible light 52 by the scintillator layer 32.

この可視光52は光電変換基板２の光電変換素子８に到達して電気信号に変換される。光電変換素子８で変換された電気信号は画素電極７に流れ、画素電極７に接続された薄膜トランジスタ５のゲート電極12が駆動状態となるまで、画素電極７に接続された電荷蓄積用キャパシタ６へと移動して保持されて蓄積される。   The visible light 52 reaches the photoelectric conversion element 8 of the photoelectric conversion substrate 2 and is converted into an electric signal. The electric signal converted by the photoelectric conversion element 8 flows to the pixel electrode 7 and is transferred to the charge storage capacitor 6 connected to the pixel electrode 7 until the gate electrode 12 of the thin film transistor 5 connected to the pixel electrode 7 is driven. Move and hold and accumulate.

このとき、制御電極11の１つを駆動状態にすると、この駆動状態となった制御電極11に接続された１行の薄膜トランジスタ５が駆動状態となる。   At this time, when one of the control electrodes 11 is in a driving state, one row of thin film transistors 5 connected to the control electrode 11 in the driving state is in a driving state.

そして、この駆動状態となったそれぞれの薄膜トランジスタ５に接続された電荷蓄積用キャパシタ６に蓄積された電気信号が読出電極13へと出力される。   Then, an electrical signal stored in the charge storage capacitor 6 connected to each thin film transistor 5 in this driving state is output to the readout electrode 13.

この結果、Ｘ線画像の特定の行の画素４に対応する信号が出力されるため、制御電極11の駆動制御によって、全てのＸ線画像の画素４に対応する信号を出力でき、この出力信号をデジタル画像信号に変換する。   As a result, since signals corresponding to the pixels 4 in a specific row of the X-ray image are output, signals corresponding to the pixels 4 of all X-ray images can be output by the drive control of the control electrode 11, and this output signal Is converted into a digital image signal.

次に、Ｘ線検出器１の製造方法について図４を参照して説明する。   Next, a method for manufacturing the X-ray detector 1 will be described with reference to FIG.

図４(a)に示すように、表面に複数の光電変換素子８を備えた光電変換基板２を形成する。   As shown in FIG. 4A, a photoelectric conversion substrate 2 having a plurality of photoelectric conversion elements 8 on the surface is formed.

図４(b)に示すように、光電変換基板２の表面全体に、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法などの気相成長法で、ポリパラキシリレンを主成分とする有機物や炭素結晶を主成分とする無機物などの物質の第１の保護層31を形成する。   As shown in FIG. 4 (b), an organic substance or carbon crystal mainly composed of polyparaxylylene is deposited on the entire surface of the photoelectric conversion substrate 2 by a vapor phase growth method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, or a CVD method. A first protective layer 31 of a substance such as an inorganic substance as a main component is formed.

図４(c)に示すように、第１の保護層31の表面の内側所定領域に、蒸着法、エレクトロビーム法あるいはスパッタ法などの方法で、高輝度蛍光物質であるヨウ化セシウム（ＣｓＩ）などのハロゲン化合物やガドリニウム硫酸化物（ＧＯＳ）などの酸化物系化合物などの蛍光体を堆積させて成膜する柱状結晶構造のシンチレータ層32を形成する。   As shown in FIG. 4C, cesium iodide (CsI), which is a high-intensity fluorescent material, is applied to a predetermined region inside the surface of the first protective layer 31 by a method such as vapor deposition, electrobeam, or sputtering. A columnar crystal structure scintillator layer 32 is formed by depositing a phosphor such as a halogen compound or an oxide compound such as gadolinium sulfate (GOS).

図４(d)に示すように、シンチレータ層32および光電変換基板２を含めて表面全体を覆うとともに、第１の保護層31と同様の方法でかつ同じ物質の第２の保護層33を形成する。これにより、第２の保護層33の周辺部33aが第１の保護層31の周辺部31aに密着し、これら第１の保護層31と第２の保護層33との間にシンチレータ層32を完全に密閉する。   As shown in FIG. 4 (d), the entire surface including the scintillator layer 32 and the photoelectric conversion substrate 2 is covered, and a second protective layer 33 of the same material is formed in the same manner as the first protective layer 31. To do. Thereby, the peripheral portion 33a of the second protective layer 33 is in close contact with the peripheral portion 31a of the first protective layer 31, and the scintillator layer 32 is interposed between the first protective layer 31 and the second protective layer 33. Seal completely.

図４(e)(f)(g)に示すように、第２の保護層33の表面に、シンチレータ層32の領域に対応して、反射層41、絶縁層42、Ｘ線グリッド43を順に形成する。   As shown in FIGS. 4E, 4F, and 4G, a reflective layer 41, an insulating layer 42, and an X-ray grid 43 are sequentially formed on the surface of the second protective layer 33 so as to correspond to the region of the scintillator layer 32. Form.

図４(h)に示すように、光電変換基板２の電極接続部27を覆っている第１の保護層31と第２の保護層33を除去することにより、Ｘ線検出器１を製造できる。   As shown in FIG. 4 (h), the X-ray detector 1 can be manufactured by removing the first protective layer 31 and the second protective layer 33 covering the electrode connecting portion 27 of the photoelectric conversion substrate 2. .

このように構成されたＸ線検出器１では、光電変換基板２の複数の光電変換素子８が配列された表面に第１の保護層31を形成したうえでこの第１の保護層31の表面にシンチレータ層32を形成することにより、シンチレータ層32に高輝度蛍光物質であるＣｓＩなどのハロゲン化合物を用いた場合でも、シンチレータ層32との接触による光電変換素子８の腐食を防止できる。   In the X-ray detector 1 configured as described above, the first protective layer 31 is formed on the surface of the photoelectric conversion substrate 2 on which the plurality of photoelectric conversion elements 8 are arranged, and then the surface of the first protective layer 31 is formed. By forming the scintillator layer 32, corrosion of the photoelectric conversion element 8 due to contact with the scintillator layer 32 can be prevented even when a halogen compound such as CsI which is a high-intensity fluorescent material is used for the scintillator layer 32.

さらに、シンチレータ層32の表面を覆うとともに周辺部33aを第１の保護層31の周辺部31aに密着させて第１の保護層31との間にシンチレータ層32を密閉する第２の保護層33を形成することにより、大気中の水分によるシンチレータ層32の潮解を防止でき、シンチレータ層32の特性劣化の防止と信頼性の向上ができる。   Further, a second protective layer 33 that covers the surface of the scintillator layer 32 and closes the scintillator layer 32 between the first protective layer 31 by bringing the peripheral portion 33 a into close contact with the peripheral portion 31 a of the first protective layer 31. As a result of the formation, the deliquescence of the scintillator layer 32 due to moisture in the atmosphere can be prevented, the deterioration of characteristics of the scintillator layer 32 can be prevented, and the reliability can be improved.

しかも、第１の保護層31と第２の保護層33とが同じ物質で構成されているため、それら物質が異なる場合に対して、第１の保護層31と第２の保護層33との接合面の界面における結合強度の劣化や熱膨張係数差による応力を低減でき、シンチレータ層32の密閉状態を確実に維持でき、シンチレータ層32を確実に保護できる。   In addition, since the first protective layer 31 and the second protective layer 33 are made of the same material, the first protective layer 31 and the second protective layer 33 are different from each other when the materials are different. It is possible to reduce the stress due to the deterioration of the bonding strength and the difference in thermal expansion coefficient at the interface of the joint surface, the sealing state of the scintillator layer 32 can be reliably maintained, and the scintillator layer 32 can be reliably protected.

また、Ｘ線検出器１の製造過程において、光電変換基板２の表面に第１の保護層31が形成されることから、光電変換基板２の表面の平坦化や、光電変換基板２の周辺部に配置される電気接続部27の保護が可能となるため、光電変換基板２の表面の凹凸に起因するシンチレータ層32の品質不良や、光電変換基板２の治工具類との接触および搬送時などに発生する電気接続部27の破損などの防止が可能となり、Ｘ線検出器１の生産性向上および生産コスト低減もできる。   Further, since the first protective layer 31 is formed on the surface of the photoelectric conversion substrate 2 in the manufacturing process of the X-ray detector 1, the surface of the photoelectric conversion substrate 2 is flattened and the peripheral portion of the photoelectric conversion substrate 2 is formed. It is possible to protect the electrical connection portion 27 arranged on the surface, so that the quality of the scintillator layer 32 due to the unevenness of the surface of the photoelectric conversion substrate 2, contact with the jigs and tools of the photoelectric conversion substrate 2, etc. It is possible to prevent breakage of the electrical connection portion 27 that occurs in the X-ray detector 1 and improve the productivity and reduce the production cost of the X-ray detector 1.

そして、例えば、シンチレータ層32の高輝度蛍光物質：ＣｓＩ（Ｔｌ Ｄｏｐｅ）、シンチレータ層32の形成方法：真空蒸着法、第１の保護層31および第２の保護層33の構成物質：ポリパラキシリレン、第１の保護層31および第２の保護層33の形成方法：ＣＶＤ法、第１の保護層31の膜厚：５０００Å、第２の保護層33の膜厚：５μｍとしたＸ線検出器１の場合、シンチレータ層32が絶縁性および水蒸気遮断性を有し、かつシンチレータ層32の発光に対する透過性を有する。同一の有機物から構成される保護層31，33によりシンチレータ層32が密閉された構造となるため、シンチレータ層32の特性劣化の防止と信頼性の向上、および生産性向上と生産コスト低減ができる。   For example, a high-luminance fluorescent material of the scintillator layer 32: CsI (Tl Dope), a formation method of the scintillator layer 32: a vacuum deposition method, a constituent material of the first protective layer 31 and the second protective layer 33: polyparaxili X-ray detection with Ren, first protective layer 31 and second protective layer 33 forming method: CVD method, first protective layer 31 film thickness: 5000 mm, second protective layer 33 film thickness: 5 μm In the case of the vessel 1, the scintillator layer 32 has an insulating property and a water vapor barrier property, and has transparency to the light emission of the scintillator layer 32. Since the scintillator layer 32 is hermetically sealed by the protective layers 31 and 33 made of the same organic material, the characteristic degradation of the scintillator layer 32 can be prevented, the reliability can be improved, the productivity can be improved, and the production cost can be reduced.

また、図５に第２の実施の形態を示す。   FIG. 5 shows a second embodiment.

シンチレータ層32の表面に反射層41を形成した後、この反射層41を含めてシンチレータ層32を覆うように第２の保護層33を形成する。   After the reflective layer 41 is formed on the surface of the scintillator layer 32, the second protective layer 33 is formed so as to cover the scintillator layer 32 including the reflective layer 41.

この構成のＸ線検出器１の場合にも第１の実施の形態のＸ線検出器１と同様の作用効果が得られる。   In the case of the X-ray detector 1 having this configuration, the same operational effects as those of the X-ray detector 1 of the first embodiment can be obtained.

なお、光電変換基板２上には、画素４を二次元的でマトリクス状に形成したが、一次元的に形成してもよい。   Although the pixels 4 are two-dimensionally formed in a matrix on the photoelectric conversion substrate 2, they may be formed one-dimensionally.

本発明の第１の実施の形態を示すＸ線検出器の断面図である。It is sectional drawing of the X-ray detector which shows the 1st Embodiment of this invention. 同上Ｘ線検出器の一部を拡大した断面図である。It is sectional drawing to which a part of X-ray detector same as the above was expanded. 同上Ｘ線検出器を模式的に示す正面図である。It is a front view showing an X-ray detector typically. 同上Ｘ線検出器の製造方法を(a)〜(h)の順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of an X-ray detector same as the above in order of (a)-(h). 本発明の第２の実施の形態を示すＸ線検出器の一部を拡大した断面図である。It is sectional drawing to which some X-ray detectors which show the 2nd Embodiment of this invention were expanded.

符号の説明Explanation of symbols

１ Ｘ線検出器
２ 光電変換基板
８ 光電変換素子
31 第１の保護層
31a 周辺部
32 シンチレータ層
33 第２の保護層
33a 周辺部 1 X-ray detector 2 Photoelectric conversion substrate 8 Photoelectric conversion element
31 First protective layer
31a peripheral area
32 Scintillator layer
33 Second protective layer
33a peripheral area

Claims (6)

光電変換基板の光電変換素子が設けられた表面に第１の保護層を形成し、
この第１の保護層の表面にシンチレータ層を形成し、
このシンチレータ層の表面を覆うとともに周辺部を前記第１の保護層の周辺部に密着させて前記第１の保護層との間に前記シンチレータ層を密閉するように前記第１の保護層と同じ物質の第２の保護層を形成する
ことを特徴とするＸ線検出器の製造方法。 Forming a first protective layer on the surface of the photoelectric conversion substrate on which the photoelectric conversion element is provided;
Forming a scintillator layer on the surface of the first protective layer;
The same as the first protective layer so as to cover the surface of the scintillator layer and to bring the peripheral portion into close contact with the peripheral portion of the first protective layer and to seal the scintillator layer between the first protective layer and the first protective layer. A method for producing an X-ray detector, comprising forming a second protective layer of a substance. 第１の保護層および第２の保護層の物質は、ポリパラキシリレンを主成分とする有機物とする
ことを特徴とする請求項１記載のＸ線検出器の製造方法。 The method for manufacturing an X-ray detector according to claim 1, wherein the substances of the first protective layer and the second protective layer are organic substances mainly composed of polyparaxylylene. 第１の保護層および第２の保護層の物質は、炭素結晶を主成分とする無機物とする
ことを特徴とする請求項１記載のＸ線検出器の製造方法。 The method for manufacturing an X-ray detector according to claim 1, wherein the materials of the first protective layer and the second protective layer are inorganic substances mainly composed of carbon crystals. 表面に光電変換素子が設けられた光電変換基板と、
この光電変換基板の表面に形成された第１の保護層と、
この第１の保護層の表面に形成されたシンチレータ層と、
前記第１の保護層と同じ物質で形成され、前記シンチレータ層の表面を覆うとともに周辺部が前記第１の保護層の周辺部に密着して前記第１の保護層との間に前記シンチレータ層を密閉する第２の保護層と
を具備していることを特徴とするＸ線検出器。 A photoelectric conversion substrate provided with a photoelectric conversion element on the surface;
A first protective layer formed on the surface of the photoelectric conversion substrate;
A scintillator layer formed on the surface of the first protective layer;
The scintillator layer is formed of the same material as the first protective layer, covers the surface of the scintillator layer and has a peripheral portion in close contact with the peripheral portion of the first protective layer and between the first protective layer and the first protective layer. An X-ray detector comprising: a second protective layer that seals. 第１の保護層および第２の保護層の物質は、ポリパラキシリレンを主成分とする有機物である
ことを特徴とする請求項４記載のＸ線検出器。 The X-ray detector according to claim 4, wherein the material of the first protective layer and the second protective layer is an organic substance mainly composed of polyparaxylylene. 第１の保護層および第２の保護層の物質は、炭素結晶を主成分とする無機物である
ことを特徴とする請求項４記載のＸ線検出器。 The X-ray detector according to claim 4, wherein the materials of the first protective layer and the second protective layer are inorganic substances mainly composed of carbon crystals.
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