JP2008215951A - 放射線検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】シンチレータ層への水分侵入を防ぎ、高温高湿条件の加速試験においてシンチレータ層の劣化を抑制すると共に、シンチレータ層で発生した可視光を光電変換素子に効率的に放射させることが可能な間接方式の放射線検出器を提供する。
【解決手段】透明基板と、この透明基板上に設けられた複数の薄膜トランジスタおよび複数の蓄積キャパシタと、これら薄膜トランジスタおよび蓄積キャパシタを含む前記透明基板上に形成された絶縁層と、前記各薄膜トランジスタにそれぞれ接続され、可視光を電気信号に変換する複数の光電変換素子とを有する電極基板；電極基板上に形成され、放射線を可視光に変換するシンチレータ層；および少なくともシンチレータ層に形成され、熱可塑性高分子化合物に酸化チタン粉末を７０重量％以上含有する反射膜層と、この反射膜層を含む前記電極基板表面に形成された接着層と、この接着層に接着され、４０℃、９０ＲＨでの水分透過率０．５ｇ／ｍ²／day以下の防湿層とを有する保護層；を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、入射する放射線を電気信号に変換する放射線検出器に関する。

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ックス型の平面検出器が開発されている。この平面検出器において、照射されたＸ線を検出することにより、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。

この種の平面検出器には、大きく分けて直接方式と間接方式との二通りの方式がある。直接方式は、Ｘ線をＸ線変換膜にて直接電荷信号に変換させることによって画像を取得する方式である。一方、間接方式はＸ線をシンチレータ層にて可視光に変化させてから、この可視光をアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）フォトダイオードやＣＣＤなどの光電変換素子で電荷信号に変換させて画像を取得する方式である。

直接方式の平面検出器に用いるＸ線変換膜としては、アモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）や、ヨウ化鉛（ＰｂＩ₂）、ヨウ化水銀（ＨｇＩ₂）などの材料を使用することが検討されている。このＸ線変換膜は、Ｘ線を直接電荷信号に変換するため、解像度特性が良好な画像を取得できる。しかしながら、このＸ線変換膜は大気雰囲気下に放置すると水分の影響により材料の劣化を起こし、感度特性や解像度特性が低下する。

また、間接方式の平面検出器に用いるシンチレータ層としては、ヨウ化セシウム：ナトリウム（ＣｓＩ：Ｎａ）や、ヨウ化セシウム：タリウム（ＣｓＩ：Ｔｌ）、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）、酸硫化ガドリニウム（Ｇｄ₂Ｏ₂Ｓ）などの材料が用いられている。このシンチレータ層は、ダイシングなどによって溝を形成するか、または柱状構造に堆積させたるか、いずれかにより柱状構造を持たせることによって解像度特性の向上が図られている。ところが、このシンチレータ層に用いられる材料は強い吸湿性を示すものが多く、大気雰囲気下に放置すると感度特性や解像度特性が劣化する。

このようなことから、直接方式の平面検出器に用いるＸ線変換膜および間接方式の平面検出器に用いるシンチレータ層の特性の劣化を防ぐために、大気や水分に対する遮蔽性を有するとともにＸ線に対する透過性を有する保護層を設けることが考えられている。特許文献１には、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形成したキシリレン系樹脂などの有機膜を保護層として用いることが開示されている。特許文献２には、酸窒化珪素などの無機膜を保護層として用いることが開示されている。
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）

しかしながら、特許文献１に記載の蒸発堆積法にて得られた保護層は、成膜に長時間を要する。高価な蒸着装置を必要とする。また、樹脂の構造が剛直で、基板との接着力が弱く、熱膨張差による剥離を生じる虞がある。樹脂保護層と基板の間での接着力の弱さにより、保護層の端辺において水分透過率が大きくなるため、感度特性や解像度特性の劣化を長時間抑制することが困難になる。さらに、有機膜からなる保護層は形成直後のピンホールなどの欠陥が少なく、薄膜でもクラックが生じ難い特性を有する。しかしながら、Ｘ線検出器の組み立てにおいて有機膜のガラス転移温度（Ｔｇ）を越える加熱プロセスが加えられるため、有機膜が軟化および変性によってピンホールなどの欠陥が発生して水分透過率が大きくなる虞がある。

これに対し、特許文献２に記載の無機膜からなる保護層はガラス転移温度（Ｔｇ）が高いため、加熱プロセスによる欠陥発生はないが、薄膜での機械的強度が小さいためにクラックが発生し易い。

一方、有機物による蒸着法においては基板側の柱状結晶の隙間に樹脂が入り込んで堆積することにより柱状結晶と隙間との屈折率比が１に近くなるため、柱状結晶内の反射効率が小さくなり、長期間安定した高い感度特性および解像度特性を得ることが困難になる。

本発明は、シンチレータ層への水分侵入を防ぎ、高温高湿条件の加速試験においてシンチレータ層の劣化を抑制すると共に、シンチレータ層で発生した可視光を光電変換素子に効率的に放射させることが可能な間接方式の放射線検出器を提供することを目的とする。

本発明の第１態様によると、透明基板と、この透明基板上に設けられた複数の薄膜トランジスタおよび複数の蓄積キャパシタと、これら薄膜トランジスタおよび蓄積キャパシタを含む前記透明基板上に形成された絶縁層と、前記各薄膜トランジスタにそれぞれ接続され、可視光を電気信号に変換する複数の光電変換素子とを有する電極基板；
前記電極基板上に形成され、放射線を可視光に変換するシンチレータ層；および
少なくとも前記シンチレータ層に形成され、熱可塑性高分子化合物に酸化チタン粉末を７０重量％以上含有する反射膜層と、この反射膜層を含む前記電極基板表面に形成された接着層と、この接着層に接着され、４０℃、９０ＲＨでの水分透過率０．５ｇ／ｍ²／day以下の防湿層とを有する保護層；
を備えたことを特徴とする放射線検出器が提供される。

本発明の第２態様によると、透明基板と、この透明基板上に設けられた複数の薄膜トランジスタおよび複数の蓄積キャパシタと、これら薄膜トランジスタおよび蓄積キャパシタを含む前記透明基板上に形成された絶縁層と、前記各薄膜トランジスタにそれぞれ接続され、可視光を電気信号に変換する複数の光電変換素子とを有する電極基板；
前記電極基板上に形成され、放射線を可視光に変換するシンチレータ層；および
少なくとも前記シンチレータ層に形成され、熱可塑性高分子化合物に酸化チタン粉末を７０重量％以上含有する反射膜層と、電極基板表面および前記シンチレータ層側面の前記反射膜層に位置して接着される枠状接着層と、この枠状接着層上に接着され、４０℃、９０ＲＨでの水分透過率０．５ｇ／ｍ²／day以下の防湿層とを有する保護層；
を備えたことを特徴とする放射線検出器が提供される。

本発明の第３態様によると、透明基板と、この透明基板上に設けられた複数の薄膜トランジスタおよび複数の蓄積キャパシタと、これら薄膜トランジスタおよび蓄積キャパシタを含む前記透明基板上に形成された絶縁層と、前記各薄膜トランジスタにそれぞれ接続され、可視光を電気信号に変換する複数の光電変換素子とを有する電極基板；
前記電極基板上に形成され、放射線を可視光に変換するシンチレータ層；および
前記シンチレータ層を含む前記電極基板に接着される接着層と、この接着層に接着され、熱可塑性高分子化合物に酸化チタン粉末を７０重量％以上含有する反射膜層と、この反射膜層に積層され、４０℃、９０ＲＨでの水分透過率０．５ｇ／ｍ²／day以下の防湿層とを有する保護層；
を備えたことを特徴とする放射線検出器が提供される。

本発明の第４態様によると、透明基板と、この透明基板上に設けられた複数の薄膜トランジスタおよび複数の蓄積キャパシタと、これら薄膜トランジスタおよび蓄積キャパシタを含む前記透明基板上に形成された絶縁層と、前記各薄膜トランジスタにそれぞれ接続され、可視光を電気信号に変換する複数の光電変換素子とを有する電極基板；
前記電極基板上に形成され、放射線を可視光に変換するシンチレータ層；および
電極基板表面および前記シンチレータ層側面に位置して接着される枠状接着層と、この接着層上に接着され、熱可塑性高分子化合物に酸化チタン粉末を７０重量％以上含有する反射膜層と、この反射膜層上に積層され、４０℃、９０ＲＨでの水分透過率０．５ｇ／ｍ²／day以下の防湿層とを有する保護層；
を備えたことを特徴とする放射線検出器が提供される。

本発明によれば、シンチレータ層への水分侵入を防ぎ、高温高湿条件の加速試験においてのシンチレータ層の劣化を抑制すると共に、シンチレータ層で発生した可視光を光電変換素子に効率的に放射させることが可能で、高い感度特性および解像度特性を長期間に亘って安定して維持することが可能な放射線検出器を提供することができる。

以下、本発明の実施形態に係る放射線検出器を図面を参照して詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る放射線検出器である間接変換方式のＸ線検出器を示す要部断面図、図２は図１のＸ線検出器の保護層の形成工程を示す概略断面図である。

間接変換方式のＸ線検出器１は、電極基板であるアクティブマトリクス光変換基板２を備えている。光電変換基板２は、例えばコーニング社製商品名：コーニング１７３７からなる透光性基板（ガラス基板）３と、このガラス基板３の一主面上にマトリクス状に形成されたスイッチング素子としての複数の薄膜トランジスタ４および矩形平板状の複数の蓄積キャパシタ５と、これらの薄膜トランジスタ４および蓄積キャパシタ５上に形成された絶縁層（平坦化樹脂層）６と、この平坦化樹脂層６上に薄膜トランジスタ４と接続するように形成され、可視光を電気信号に変換する光電変換素子、例えばフォトダイオード７とを備えている。

前記薄膜トランジスタ４はガラス板３上に形成されたゲート電極１１を有し、前記蓄積キャパシタ５はガラス板３上に形成された第１電極１２を有する。ゲート絶縁膜および誘電体膜を兼ねる絶縁膜１３は、前記電極１１，１２を含む前記ガラス板３全面に形成されている。例えば不純物ドープ多結晶シリコンからなる活性層１４は、前記絶縁膜１３上に前記ゲート電極１１と対向するように形成されている。不純物ドープ多結晶シリコンからなる第２電極１５は、前記絶縁膜１３上に前記第１電極１２と対向するように形成されている。ソース電極１６は、前記活性層１４の一方の端部（例えば左端部）に重なるように前記絶縁膜１３上に形成されている。ドレイン電極１７は、前記活性層１４の他方の端部（例えば右端部）および前記第２電極１５の一端（例えば左端部）に重なるように前記絶縁膜１３上に形成されている。前記平坦化樹脂層６は、活性層１４、第２電極１５、ソース電極１６およびドレイン電極１７を含む前記絶縁膜１３全面に形成されている。

前記フォトダイオード７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毎に前記平坦化樹脂層６上に形成されている。フォトダイオード７は、第１電極である収電電極２１および第２電極である例えばＩＴＯ（Indium-Tin Oxide）からなるバイアス電極２２を有する。収電電極２１は、平坦化樹脂層６のスルーホール２３を通して前記ドレイン電極１７に接続されている。バイアス電極２２は、バイアス電圧の印加により収電電極２１の間でバイアス電界が形成される。フォトダイオード７および収電電極２１、バイアス電極２２を除く平坦化樹脂層６上には絶縁樹脂層２４がバイアス電極２２と面一になるように形成されている。

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４の動作状態、例えば各薄膜トランジスタ４のオンおよびオフを制御する細長矩形平板状の高速信号処理部（図示せず）が取り付けられている。この高速信号処理部は、信号の読み出しを制御したり、読み出された信号を処理したりするためのラインドライバである。高速信号処理部には、複数の制御ライン（図示せず）の一端が電気的に接続されている。各制御ラインは、各画素間に位置するようにガラス基板３の行方向に沿って配線されている。また、各制御ラインは同じの行の各画素を構成する薄膜トランジスタ４のゲート電極１１にそれぞれ電気的に接続されている。

ガラス基板３の表面には、複数のデータライン（図示せず）が各画素間に位置するように列方向に沿って配線されている。各データラインは、同じ列の画素を構成する薄膜トランジスタ４のソース電極１６にそれぞれ電気的に接続され、同じ列の画素を構成する薄膜トランジスタ４から画像データ信号を受信する。各データラインの一端は、高速信号処理部に電気的に接続され、さらに高速信号処理部はデジタル画像処理部としてのデジタル画像伝送部（図示せず）と電気的に接続されている。このデジタル画像伝送部は、光電変換基板２の外側に導出された状態で取り付けられている。

入射するＸ線を可視光に変換するシンチレータ層３１は、バイアス電極２２を含む絶縁樹脂層２４上に形成されている。このシンチレータ層３１は、例えば蒸着法、エレクトロビーム法またはスパッタ法などの方法で、個別な柱状構造３１ａにヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）やヨウ化セシウム（ＣｓＩ）などの蛍光体を堆積させて構成された柱状結晶である。したがって、シンチレータ層３１は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。

大気や水分に対する遮蔽性とＸ線に対する透過性とを有する保護層４１は、シンチレータ層３１の表面および側面を含む光電変換基板２表面に形成されている。この保護層４１は、シンチレータ層３１の表面および側面に形成された熱可塑性高分子化合物に酸化チタン粉末を７０重量％以上含有する反射膜層４２と、この反射膜層４２に接着された接着層４３と、この接着層４３に積層された４０℃、９０ＲＨでの水分透過率０．５ｇ／ｍ²／day以下の防湿層４４とから構成されている。

このような保護層４１は、例えば図２に示すようにシンチレータ層３１の表面および側面に熱可塑性高分子化合物に酸化チタン粉末を７０重量％以上含有する反射膜用塗料を予め塗布して反射膜層４２を形成し、一方の面に接着層４３を有する防湿層４４を反射膜層４２を含む光電変換基板２表面に接着層４３を介して接着することによって作製される。

前記保護層４１を構成する反射膜層４２、接着層４３および防湿層４４を以下に詳述する。

（反射膜層）
反射膜層は、シンチレータ層３１への放射線（例えばＸ線）の入射によりで発生した可視光をフォトダイオード７に向けて反射する役目をなし、熱可塑性高分子化合物に酸化チタン粉末を７０重量％以上含有する組成を有する。ここで、酸化チタン粉末は放射線（例えばＸ線）を吸収したり、反射したりせずに透過するものの、シンチレータ層３１への放射線（例えばＸ線）の入射によりで発生した可視光に対して反射する反射材料として機能する。すなわち、酸化チタン粉末を含有する反射膜層４２を有する保護層４１は放射線（例えばＸ線）に対して高い透過性を示す。

熱可塑性高分子化合物としては、例えばブチラール樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等を用いることができる。

酸化チタン粉末は、０．１〜１μｍの平均径を有することが好ましい。酸化チタン粉末は、熱可塑性高分子化合物の劣化を防ぐためにアルミナやアルミナと有機物を用いて表面処理が施されていることが好ましい。

熱可塑性高分子化合物中の酸化チタン粉末の含有量を７０重量％未満にすると、可視光に対する反射性が低下する虞がある。酸化チタン粉末の含有量の上限は、前記シンチレータ層３１への密着性（接着性）を考慮して９５重量％以下にすることが好ましい。

反射膜層は、５０〜８００μｍの厚さを有することが好ましい。

なお、前記反射膜層の形成のための反射膜用塗料を調製するには、例えば熱可塑性高分子化合物を溶媒に溶解させ、この溶液に酸化チタン粉末を所定量添加した後、自公転式混合機などで予め混合し、さらにホモジナイザー、三本ロール、サンドミルなどを用いて均一分散させる方法が採用される。

（接着層）
接着層は、一般の接着剤、粘着剤を使用することができる。具体的には、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、酢酸ビニル系粘着剤のようなはゴム系粘着剤、またはエポキシ樹脂系粘着剤、フェノール樹脂系粘着剤、ポリイミド樹脂系粘着剤等を使用することができる。中でも、大型のＸ線検出器を考慮し、弾性率の低い接着剤や粘着剤、例えば室温で粘着性を示すアクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤またはブチルゴム系粘着剤から接着層を形成することが好ましい。

接着層中には、端部からの水分の浸入を防ぐため、樹脂成分に水分遮蔽と熱膨張率を調整するすると共に、塗膜性を向上させる目的で破砕状、球状、亜球状、燐片状の無機成分（特に表面平滑性を考慮して平均粒径１０μｍ以下の球状あるいは亜球状の無機成分）または耐クラック性の補強効果を図る目的で繊維状の無機成分を添加することも可能である。

破砕状等の無機成分としては、例えば溶融シリカ、結晶性シリカ、ガラス、タルク、アルミナ、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、マグネシア、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、雲母などが用いられる。これらの無機成分の中で特に溶融シリカあるいは結晶性シリカが好ましい。

繊維状の無機成分としては、例えばチタニア、ホウ酸アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、チタン酸カリウム、塩基性マグネシウム、酸化亜鉛、グラファイト、マグネシア、硫酸カルシウム、ホウ酸マグネシウム、二ホウ化チタン、α−アルミナ、クリソタイル、ワラストナイトなどのウィスカ類、またはＥガラス繊維、シリカアルミナ繊維、シリカガラス繊維などの非晶質繊維、チラノ繊維、炭化ケイ素繊維、ジルコニア繊維、γアルミナ繊維、α−アルミナ繊維、ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維などの結晶性繊維などを使用できる。これらの繊維状の無機成分は、平均繊維径が５μｍ以下で最大繊維長が１０μｍ以下のものが塗膜表面の均一性の点で好ましい。

無機成分は、樹脂成分および無機成分の総量に対して０．１〜５０重量％の範囲で配合することが好ましい。無機成分の配合量を０．１重量％未満にすると、接着層の熱膨張率が大きくなり、耐熱衝撃性の向上を期待できなくなる虞がある。一方、無機成分の配合量が５０重量％を超えると、接着層の流動性が不十分となり、作業性が低下し、ボイドの発生原因になって、均一な厚さの保護層を形成することが困難となる。

弾性率の高い樹脂成分を用いる接着層の場合、Ｘ線検出器が冷熱サイクルを受けたときの時の耐クラック性を向上させる点から、熱可塑性樹脂、ゴム成分、各種オリゴマなどを添加して弾性率を下げることが可能である。熱可塑性樹脂としては、例えばブチラール樹脂、ポリアミド樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、ＭＢＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂や、シリコーンオイル、シリコーン樹脂、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどで変性させることもできる。

接着層には、さらに各種プラスチック粉末、各種エンジニアリングプラスチック粉末などを添加することもできる。また、接着層には接着性をさらに向上せるための接着性付与剤や、撥水剤、撥油剤、防虫剤、紫外線吸収剤、抗菌剤、帯電防止剤、塗料定着剤、防シワ剤、酸化防止剤、界面活性剤、カップリング剤、着色剤などを添加して配合することもできる。

樹脂成分に無機成分を配合するには、樹脂成分に無機成分を添加し、必要に応じて溶剤を添加し、三本ロール、ボールミル、サンドミル、らいかい機、ホモジナイザ、自公転式混合装置、万能混合機、押出し機、ヘンシェルミキサなどを用いて均一に混合する方法を採用することができる。

（防湿層）
防湿層は、４０℃、９０ＲＨでの水分透過率０．５ｇ／ｍ²／day以下の特性を有し、例えば無機物蒸着樹脂フィルムを用いることができる。

フィルム基材としては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＶＡ、ＰＣＴＦＥなどの熱可塑性樹脂が好ましく、アロイ化されたものも使用できる。

無機物蒸着層としては、例えば二酸化珪素（ＳｉＯ₂）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、窒化珪素(Ｓｉ₃Ｎ₄)が好ましい。

具体的な無機物蒸着樹脂フィルムとしては、シリカ蒸着膜を形成させたテックバリアフィルムであるＶ、Ｐ２、Ｈ、Ｔ、ＴＺ、ＮＹ、ＮＲ、Ｓ（いずれも三菱樹脂株式会社製商品名）、ＧＬフィルムのアルミナ蒸着フィルムであるＧＬ−ＡＵ、ＧＬ−ＡＥ、ＧＬ−ＡＥＨ、ＧＬ−ＡＥＹ、ＧＬ−ＡＥＯ、アルミナ蒸着ＧＸフィルムＧＸ（いずれも凸版印刷株式会社製商品名）、ＧＬフィルムのシリカ蒸着フィルムであるＧＬ−Ｅ（凸版印刷株式会社製商品名）等を挙げることができる。

防湿層は、前記無機物蒸着樹脂フィルムを多層化して用いることができる。

防湿層は、１０〜５００μｍの厚さを有することが好ましい。

前記多層化フィルムの形成方法としては、例えば防湿層に前記接着剤をスクリーン印刷法、メタルスクリーン印刷法、ディスペンス法、圧着法、ディピング、刷毛塗り、ローラ塗り、流し塗り、各種スプレ塗装、ダイコータ、ナイフコータ、スピンコータ、カーテンフローコータ、リバースコータなどにより塗布した後、この塗膜を乾燥する方法を採用することができる。塗膜の乾燥方法は、自然乾燥、通風乾燥、加熱乾燥、真空乾燥、マイクロ波を用いた乾燥、超音波を用いた乾燥を使用できる。

次に、第１実施形態に係るＸ線検出器の作用について説明する。

まず、Ｘ線を保護層４１を通してシンチレータ層３１に入射すると、シンチレータ層３１で可視光が発生される。可視光は、保護層４１およびフォトダイオード７に向けて放射される。保護層４１には、熱可塑性高分子化合物に酸化チタン粉末を７０重量％以上含有する反射膜層４２を有するため、この反射膜層４２で可視光が反射されてフォトダイオード７に向けて放射される。可視光は、フォトダイオード７で光電変換される。このとき、フォトダイオード７を挟んで上部側のバイアス電極２２にバイアス電圧を印加して収電電極２１にバイアス電界を発生させることにより、フォトダイオード７で生じた電荷（信号電荷）は、収電電極２１に移動し、この収電電極２１からドレイン電極１７などを通して蓄積キャパシタ５に蓄積される。

一方、この蓄積キャパシタ５に蓄積された信号電荷は、図示しない高速信号処理部で例えば画素単位の行ごとに順に制御されて読み出される。

すなわち、高速信号処理部から図示しないデータラインを通して第１行目に位置する画素単位のゲート電極１１にそれぞれ例えば１０Ｖのオン信号を入力して、第１行目の画素単位の薄膜トランジスタ４をそれぞれオン状態にする。薄膜トランジスタ４のオンにより第１行目の画素単位の蓄積キャパシタ５に蓄積された信号電荷は、ドレイン電極１７からソース電極１６に電気信号として出力される。ソース電極１６に出力した電気信号は、それぞれ高速信号処理部によって増幅される。増幅された電気信号は、デジタル画像伝送部（図示せず）に出力され、直列信号に変換され、さらにデジタル信号に変換されて図示しない次段の信号処理回路へと送られる。

第１行目に位置する画素単位の蓄積キャパシタ５の電荷の読み出しが終了すると、高速信号処理部からデータラインを通して第１行目の画素単位のゲート電極１１に対して、例えば−５Ｖのオフ信号が入力されて第１行目の画素単位の薄膜トランジスタ４をそれぞれオフ状態にする。

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。全ての画素単位の蓄積キャパシタ５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図示しないデジタル画像伝送部から出力される。

以上説明したように、第１実施形態によればＸ線検出器１のシンチレータ層３１を含む電極基板（光変換基板）２上に反射膜層４２と接着層４３と４０℃、９０ＲＨでの水分透過率０．５ｇ／ｍ²／day以下の優れた防湿性能を有する防湿層４４とをこの順序で積層した保護層４１を設けることによって、シンチレータ層３１への水分侵入を抑制することが可能になる。特に、反射膜層４２をシンチレータ層３１の表面および側面に形成し、接着層４３をこの反射膜層４２から光変換基板２表面に亘って形成することによって、保護層４１の端部側面からシンチレータ層３１に向かう水分の浸入を抑制できる。しかも、接着層４３として室温で粘着性を示すアクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤またはブチルゴム系粘着剤を用いることによって、光変換基板２に対して安定した接着性を示し、端部側面からからシンチレータ層３１に向かう水分の浸入をより確実に抑制できる。

また、Ｘ線が入射されたシンチレータ層３１で発生された可視光を熱可塑性高分子化合物に酸化チタン粉末を７０重量％以上含有する反射膜層４２によりフォトダイオード７に向けて反射できるため、フォトダイオード７での光電変換効率を向上できる。

さらに、反射膜層４２は熱可塑性高分子化合物に酸化チタン粉末を７０重量％以上含有する組成を有し、例えば簡易な塗布法によりシンチレータ層３１に形成できる。この後、接着層４３と防湿層４４の多層化フィルムを反射膜層４２に重ねて接着することにより三層構造の保護層４１を形成できる。その結果、従来の蒸着膜を反射層として用いた場合のような大掛かりな設備を必要とせず、反射膜層４２を有し、ピンホールなどの欠陥のない保護層４１を形成できる。

したがって、シンチレータ層３１への水分侵入を防ぎ、高温高湿条件の加速試験においてシンチレータ層３１の劣化を抑制して解像度および発光効率の低下を防止でき、かつシンチレータ層３１で発生した可視光を光電変換素子（フォトダイオード）７に効率的に放射させてフォトダイオード７での光電変換効率を向上できるため、高い感度特性および解像度特性を長期間に亘って維持することが可能なＸ線検出器を提供できる。

（第２実施形態）
図３は、第２実施形態に係る放射線検出器（例えばＸ線検出器）において、シンチレータ層への保護層の形成工程を示す概略断面図である。なお、図３において前述した図１、図２と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。

第２実施形態は、シンチレータ層３１を含む電極基板（光変換基板）２上に熱可塑性高分子化合物に酸化チタン粉末を７０重量％以上含有する反射膜用塗料を予め塗布して反射膜層４２を形成し、この反射膜層４２を含む電極基板（光変換基板）２上に一方の面の周辺に枠状接着層４５を有し、４０℃、９０ＲＨでの水分透過率０．５ｇ／ｍ²／day以下の防湿層４４を前記枠状接着層４５が反射膜層４２を含むシンチレータ層３１側面および光変換基板２表面に位置するように接着して保護層を形成した構造を有する。

このような第２実施形態によれば、防湿層４４を枠状接着層４５を用いて反射膜層４２で覆われたシンチレータ層３１を含む光変換基板２に形成することによって、保護層の端部側面からシンチレータ層３１に向かう水分の浸入を前述した第１実施形態の保護層に比べてより確実に抑制できる。したがって、高温高湿条件の加速試験においてシンチレータ層３１の劣化をより長期間に亘って抑えることが可能になり、高い感度特性および解像度特性をより一層長期間に亘って維持することが可能なＸ線検出器を提供することができる。

（第３実施形態）
図４は、第３実施形態に係る放射線検出器（例えばＸ線検出器）において、シンチレータ層への保護層の形成工程を示す概略断面図である。なお、図４において前述した図１、図２と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。

第３実施形態は、接着層４３と熱可塑性高分子化合物に酸化チタン粉末を７０重量％以上含有する反射膜層４２と４０℃、９０ＲＨでの水分透過率０．５ｇ／ｍ²／day以下の防湿層４４とからなる多層化樹脂フィルム４６をシンチレータ層３１を含む電極基板（光変換基板）２上に接着して保護層を形成した構造を有する。このような多層化樹脂フィルム４６の接着にあたっては、減圧下で行うことが好ましい。

このような第３実施形態によれば、シンチレータ層３１への水分侵入を防湿層４４により防止できるばかりか、多層化樹脂フィルム４６を光導電層３１を含む電極基板（光変換基板）２上に接着層４３を介して接着することによって、前述した第１実施形態に比べてより簡易に保護層を形成でき、生産性の向上に寄与できる。

（第４実施形態）
図５は、第４実施形態に係る放射線検出器（例えばＸ線検出器）において、シンチレータ層への保護層の形成工程を示す概略断面図である。なお、図５において前述した図１、図２と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。

第４実施形態は、シンチレータ層３１を含む電極基板（光変換基板）２上に一方の面の周辺に枠状接着層４５を有し、熱可塑性高分子化合物に酸化チタン粉末を７０重量％以上含有する反射膜層４２とこの反射膜層４２に積層され、４０℃、９０ＲＨでの水分透過率０．５ｇ／ｍ²／day以下の防湿層４４を前記枠状接着層４５が電極基板２表面およびシンチレータ層３１側面に位置するように接着して保護層を形成した構造を有する。

このような第４実施形態によれば、多層化した反射膜層４２と防湿層４４を枠状接着層４５を用いてシンチレータ層３１を含む光変換基板２に形成することによって、保護層の端部側面からシンチレータ層３１に向かう水分の浸入を前述した図４に示す構造の保護層に比べてより確実に防止できる。したがって、高温高湿条件の加速試験においてシンチレータ層３１の劣化をより長期間に亘って抑えることが可能になり、高い感度特性および解像度特性をより一層長期間に亘って維持することが可能なＸ線検出器を提供することができる。

なお、第４実施形態において図６に示すように防湿層４４を反射膜層４２のみならず枠状接着層４５の外側面に積層して保護層を形成してもよい。このような構成によれば、防湿層４４が枠状接着層４５の外側面にも積層されているため、前述した図５に示す保護層に比べてシンチレータ層３１への水分侵入をより確実に抑制することが可能になる。

前述した第２〜第４の実施形態において、シンチレータ層３１と直接接する接着層４３（または枠状接着層４５）の弾性率を小さくすることによって、シンチレータ層３１と直接接する接着層４３による応力集中を緩和でき、長期間安定した接着力を保持できると共に、大型のガラス基板３の使用が可能になる。

以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

（実施例１）
平均粒径０．２５μｍの酸化チタン粉末９０重量％およびブチラール樹脂(積水化学社製商品名；エスレックＢＭＳ)１０重量％をシクロヘキサノンと共に自公転式混合機で混合した後、ホモジナイザーを用いて均一に分散させ反射膜用塗料を予め調製した。

次いで、コーニング社製商品名：コーニング１７３７からなるガラス基板上に厚さ６００μｍのＣｓＩ変換膜層（シンチレータ層）を形成した。つづいて、このシンチレータ層の表面および側面に前記反射膜用塗料をディスペンサーを用いて塗布し、乾燥して厚さ１００μｍの反射膜層を形成した。ひきつづき、厚さ８０μｍの防湿層（凸版印刷社製商品名；ＧＸフィルム）の片面に厚さ０．６ｍｍのアクリル系両面粘着剤（綜研化学社製商品名；Ｓ−０６７９）を接着層として接着した多層化樹脂フィルムを前記反射膜層を含むガラス基板表面に貼り付けて保護層を作製した。

（実施例２）
平均粒径０．２５μｍの酸化チタン粉末９０重量％およびブチラール樹脂(積水化学社製商品名；エスレックＢＭＳ)１０重量％をシクロヘキサノンと共に自公転式混合機で混合した後、ホモジナイザーを用いて均一に分散させ反射膜用塗料を予め調製した。

コーニング社製商品名：コーニング１７３７からなるガラス基板上に厚さ６００μｍのＣｓＩ変換膜層（シンチレータ層）を形成した。つづいて、このシンチレータ層の表面および側面に前記反射膜用塗料をディスペンサーを用いて塗布し、乾燥して厚さ１００μｍの反射膜層を形成した。ひきつづき、厚さ８０μｍの防湿層（凸版印刷社製商品名；ＧＸフィルム）の片面周縁に厚さ０．７ｍｍのアクリル系両面粘着剤（綜研化学社製商品名；Ｓ−０７７９）を枠状に接着し、この枠状接着層を介して前記反射膜層を含むガラス基板表面に貼り付けて保護層を作製した。

（実施例３）
平均粒径０．２μｍの酸化チタン粉末８０重量％およびブチラール樹脂(積水化学社製商品名；エスレックＢＭＳ)２０重量％をシクロヘキサノンと共に自公転式混合機で混合した後、ホモジナイザーを用いて均一に分散させ反射膜用塗料を予め調製した。つづいて、厚さ８０μｍの防湿層（凸版印刷社製商品名；ＧＸフィルム）の片面に前記反射膜用塗料を前記反射膜用塗料をバーコ−タを用いて塗布し、乾燥して厚さ１００μｍの反射膜層を形成した。ひきつづき、この反射膜層に厚さ０．７ｍｍのアクリル系両面粘着剤（綜研化学社製商品名；Ｓ−０７７９）を接着層として接着した多層化樹脂フィルムとした。

次いで、コーニング社製商品名：コーニング１７３７からなるガラス基板上に厚さ６００μｍのＣｓＩ変換膜層（シンチレータ層）を形成した。つづいて、このシンチレータ層の表面および側面を含むガラス基板表面に前記多層化樹脂フィルムを接着層を介して貼り付けることにより保護層を作製した。

（実施例４）
平均粒径０．２μｍの酸化チタン粉末８０重量％およびブチラール樹脂(積水化学社製商品名；エスレックＢＭＳ)２０重量％をシクロヘキサノンと共に自公転式混合機で混合した後、ホモジナイザーを用いて均一に分散させ反射膜用塗料を予め調製した。つづいて、厚さ８０μｍの防湿層（凸版印刷社製商品名；ＧＸフィルム）の片面に前記反射膜用塗料をバーコ−タを用いて塗布し、乾燥して厚さ１００μｍの反射膜層を形成した。ひきつづき、この反射膜層表面の周縁に厚さ０．７ｍｍのアクリル系両面粘着剤（綜研化学社製商品名；Ｓ−０７７９）を枠状に接着して枠状接着層を有する多層化樹脂フィルムとした。

次いで、コーニング社製商品名：コーニング１７３７からなるガラス基板上に厚さ６００μｍのＣｓＩ変換膜層（シンチレータ層）を形成した。つづいて、このシンチレータ層の表面および側面を含むガラス基板表面に前記多層化樹脂フィルムを枠状接着層を介して貼り付けることにより保護層を作製した。

（実施例５）
平均粒径０．２μｍの酸化チタン粉末８０重量％およびブチラール樹脂(積水化学社製商品名；エスレックＢＭＳ)２０重量％をシクロヘキサノンと共に自公転式混合機で混合した後、ホモジナイザーを用いて均一に分散させ反射膜用塗料を予め調製した。つづいて、厚さ８０μｍの防湿層（凸版印刷社製商品名；ＧＸフィルム）の片面に前記反射膜用塗料をバーコ−タを用いてその片面周縁が露出するように塗布し、乾燥して厚さ１００μｍの反射膜層を形成した。ひきつづき、この反射膜層表面の周縁に厚さ０．７ｍｍのアクリル系両面粘着剤綜研化学社製商品名；Ｓ−０７７９)を枠状に接着した後、防湿層周縁の反射膜層未形成部分を枠状接着層の側面に折り曲げて接着することにより多層化樹脂フィルムとした。

次いで、コーニング社製商品名：コーニング１７３７からなるガラス基板上に厚さ６００μｍのＣｓＩ変換膜層（シンチレータ層）を形成した。つづいて、このシンチレータ層の表面および側面を含むガラス基板表面に前記多層化樹脂フィルムを枠状接着層を介して貼り付けることにより保護層を作製した。この貼り付けは、６０℃の真空乾燥機中で行った。

（比較例１）
コーニング社製商品名：コーニング１７３７からなるガラス基板上に厚さ６００μｍのＣｓＩ変換膜層（シンチレータ層）を形成した。つづいて、このシンチレータ層の表面および側面を含むガラス基板表面に厚さ４０μｍのパリレン蒸着膜を防湿層として形成した後、パリレン蒸着膜の端部を二液硬化型エポキシ樹脂で処理して保護層を作製した。

実施例１〜５および比較例１について、以下の方法により保護層の水蒸気透過率、シンチレータ層の吸水率、解像度の維持率およびシンチレータ層の水分吸収に伴う形状変化を調べた。

１．保護層の水蒸気透過率測定
実施例１〜５および比較例１に用いた保護層について、傷、ボイド、折れのない箇所を選び、米国のＭＯＣＯＮ社製の水蒸気透過率測定装置によって、４０℃、湿度９０％雰囲気での質量変化から吸湿量を測定して水分透過率を算出した。

２．シンチレータ層の吸水率測定
ガラス基板上に実施例１〜５および比較例１に用いた保護層を形成し、６０℃、９０％ＲＨ雰囲気に５００時間放置した後の吸水率を測定した。

３．解像度の維持率測定
ガラス基板上のシンチレータ層に保護層を形成した実施例１〜５、比較例１の構造物を６０℃、９０％ＲＨ雰囲気に５００時間放置した後、Ｘ線照射条件は加速電圧７０ｋＶ−１ｍＡで、軟Ｘ線除去用アルミ製フィルターを挿入した条件で１ｍｍの間隔にライン・アンド・スペースが２ペア含まれる細かさの解像度チャートを用いてＸ線像の明暗がどの程度はっきりしているかの指標としてコントラスト伝達関数 (Contrast Transfer Function : CTF)の測定を実施し、初期値に対する変化を維持率とした。

４．シンチレータ層のＳＥＭ観察結果
ガラス基板上のシンチレータ層に保護層を形成した実施例１〜５および比較例１の構造物を６０℃、９０％ＲＨ雰囲気に５００時間放置した後に保護層を除去してシンチレータ層の形状をＳＥＭで観察した。

これらの結果を下記表１に示す。

前記表１から明らかなように実施例１〜５は、比較例１に比べて保護層による高い防湿性を示し、さらに高い解像度の維持率を示すことがわかる。

本発明の第１実施形態に係る放射線検出器（Ｘ線検出器）を示す要部断面図。 図１のＸ線検出器における保護層の形成工程を示す概略断面図。 本発明の第２実施形態に係るＸ線検出器における保護層の形成工程を示す概略断面図。 本発明の第３実施形態に係るＸ線検出器における保護層の形成工程を示す概略断面図。 本発明の第４実施形態に係るＸ線検出器における保護層の形成工程を示す概略断面図。 第４実施形態の変形例に係るＸ線検出器における保護層の形成工程を示す概略断面図。

符号の説明

１…Ｘ線検出器、２…光変換基板（電極基板）、３…ガラス基板（透光性基板）、４…薄膜トランジスタ、５…蓄積キャパシタ、７…フォトダイオード（光電変換素子）、３１…シンチレータ層、４１…保護層、５２…反射膜層、４３…接着層、４４…防湿層、４５…枠状接着層。

Claims (5)

1. 透明基板と、この透明基板上に設けられた複数の薄膜トランジスタおよび複数の蓄積キャパシタと、これら薄膜トランジスタおよび蓄積キャパシタを含む前記透明基板上に形成された絶縁層と、前記各薄膜トランジスタにそれぞれ接続され、可視光を電気信号に変換する複数の光電変換素子とを有する電極基板；
   前記電極基板上に形成され、放射線を可視光に変換するシンチレータ層；および
   少なくとも前記シンチレータ層に形成され、熱可塑性高分子化合物に酸化チタン粉末を７０重量％以上含有する反射膜層と、この反射膜層を含む前記電極基板表面に形成された接着層と、この接着層に接着され、４０℃、９０ＲＨでの水分透過率０．５ｇ／ｍ²／day以下の防湿層とを有する保護層；
   を備えたことを特徴とする放射線検出器。
2. 透明基板と、この透明基板上に設けられた複数の薄膜トランジスタおよび複数の蓄積キャパシタと、これら薄膜トランジスタおよび蓄積キャパシタを含む前記透明基板上に形成された絶縁層と、前記各薄膜トランジスタにそれぞれ接続され、可視光を電気信号に変換する複数の光電変換素子とを有する電極基板；
   前記電極基板上に形成され、放射線を可視光に変換するシンチレータ層；および
   少なくとも前記シンチレータ層に形成され、熱可塑性高分子化合物に酸化チタン粉末を７０重量％以上含有する反射膜層と、電極基板表面および前記シンチレータ層側面の前記反射膜層に位置して接着される枠状接着層と、この枠状接着層上に接着され、４０℃、９０ＲＨでの水分透過率０．５ｇ／ｍ²／day以下の防湿層とを有する保護層；
   を備えたことを特徴とする放射線検出器。
3. 透明基板と、この透明基板上に設けられた複数の薄膜トランジスタおよび複数の蓄積キャパシタと、これら薄膜トランジスタおよび蓄積キャパシタを含む前記透明基板上に形成された絶縁層と、前記各薄膜トランジスタにそれぞれ接続され、可視光を電気信号に変換する複数の光電変換素子とを有する電極基板；
   前記電極基板上に形成され、放射線を可視光に変換するシンチレータ層；および
   前記シンチレータ層を含む前記電極基板に接着される接着層と、この接着層に接着され、熱可塑性高分子化合物に酸化チタン粉末を７０重量％以上含有する反射膜層と、この反射膜層に積層され、４０℃、９０ＲＨでの水分透過率０．５ｇ／ｍ²／day以下の防湿層とを有する保護層；
   を備えたことを特徴とする放射線検出器。
4. 透明基板と、この透明基板上に設けられた複数の薄膜トランジスタおよび複数の蓄積キャパシタと、これら薄膜トランジスタおよび蓄積キャパシタを含む前記透明基板上に形成された絶縁層と、前記各薄膜トランジスタにそれぞれ接続され、可視光を電気信号に変換する複数の光電変換素子とを有する電極基板；
   前記電極基板上に形成され、放射線を可視光に変換するシンチレータ層；および
   電極基板表面および前記シンチレータ層側面に位置して接着される枠状接着層と、この接着層上に接着され、熱可塑性高分子化合物に酸化チタン粉末を７０重量％以上含有する反射膜層と、この反射膜層上に積層され、４０℃、９０ＲＨでの水分透過率０．５ｇ／ｍ²／day以下の防湿層とを有する保護層；
   を備えたことを特徴とする放射線検出器。
5. 前記接着層は、室温で粘着性を示すアクリル系粘着剤層、シリコーン系粘着剤層またはブチルゴム系粘着剤層であることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の放射線検出器。

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