JP2008261651A

JP2008261651A - Scintillator panel, its manufacturing method and radiation detector

Info

Publication number: JP2008261651A
Application number: JP2007102578A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Horiuchi; 弘堀内; Hiroyuki Aida; 博之會田
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electron Tubes and Devices Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
Priority date: 2007-04-10
Filing date: 2007-04-10
Publication date: 2008-10-30

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a scintillator panel 12 capable of preventing property deterioration and improving reliability of a scintillator layer 18. <P>SOLUTION: A protective layer 19 for sealing the scintillator layer 18 has a layered structure of a film 20 composed of a continuous polymer of organic matter and an inorganic layer 21. The film 20 composed of the continuous polymer of the organic matter in the protective layer 19 forms the continuous coating film with only a small amount impregnated into the inside of the scintillator layer 18 to improve the property deterioration of the scintillator layer 18. The inorganic layer 21 constituting the protective layer 19 prevents moisture permeation to the scintillator layer 18 and improves moisture-proof property of the scintillator layer 18. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、放射線を光に変換するシンチレータパネル、このシンチレータパネルの製造方法、およびこのシンチレータパネルを用いた放射線検出器に関する。 The present invention relates to a scintillator panel that converts radiation into light, a method for manufacturing the scintillator panel, and a radiation detector using the scintillator panel.

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や固体撮像素子（ＣＣＤやＣＭＯＳ等）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線検出器に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 or a solid-state imaging device (CCD, CMOS, etc.) is attracting attention. By irradiating the X-ray detector with X-rays, an X-ray image or a real-time X-ray image is output as a digital signal. Since this X-ray detector is a solid state detector, it is highly expected in terms of image quality performance and stability, and a lot of research and development is being conducted.

アクティブマトリクスを用いたＸ線検出器の主な用途としては、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の改善や微小信号のリアルタイム処理技術等が重要な開発項目となっている。 The main application of an X-ray detector using an active matrix has been developed for breast imaging or general imaging for collecting 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 video application, improvement of S / N, real-time processing technology of minute signals, and the like are important development items.

また、固体撮像素子（ＣＣＤやＣＭＯＳ等）を用いたＸ線検出器の主な用途としては、大きな線量で静止画像を収集する工業用の非破壊検査や口腔内に挿入して静止画像を収集する歯科用等が近年商品化されているが、動画用途への対応も含めて、Ｓ／Ｎの改善、微小信号のリアルタイム処理、Ｘ線検出器の小形化、信頼性の改善等が重要な開発項目となっている。 The main applications of X-ray detectors using solid-state imaging devices (CCD, CMOS, etc.) are industrial nondestructive inspections that collect still images with large doses, and still images that are inserted into the oral cavity. In recent years, dentistry and other products have been commercialized, but it is important to improve S / N, real-time processing of minute signals, miniaturization of X-ray detectors, improvement of reliability, including support for video applications. It is a development item.

Ｘ線検出器は、直接方式と間接方式との２方式に大別される。直接方式は、Ｘ線をａ−Ｓｅ等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ピッチで規定される解像度特性が得られる。また、直接方式のＸ線検出器の形態は、アクティブマトリクス基板上に光導電層を直接形成する方式と、放射線を透過する支持基板上に光導電層を形成した光導電パネルをアクティブマトリクス基板上に接合する方式とに大別される。 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 led 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 pixel electrode pitch of the active matrix can be obtained. In addition, the direct X-ray detector has a mode in which a photoconductive layer is directly formed on an active matrix substrate and a photoconductive panel in which a photoconductive layer is formed on a support substrate that transmits radiation on the active matrix substrate. The method is roughly divided into the method of joining to.

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、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等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、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ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。また、間接方式のＸ線検出器の形態も、アクティブマトリクス基板上に半導体光検出器が形成された光電変換基板上にシンチレータ層を直接形成する方式と、放射線を透過する支持基板上にシンチレータ層が形成されたシンチレータパネルをアクティブマトリクス基板上に半導体光検出器が形成された光電変換基板上に接合する方式とに大別される。 On the other hand, the indirect method is a method in which X-rays are once converted into visible light by the scintillator layer, and the visible light is converted into signal charges by an a-Si photodiode, CCD, CMOS, etc., and led to the charge storage capacitor. Resolution characteristics deteriorate due to optical diffusion and scattering until visible light from the scintillator layer reaches the photodiode, CCD, and CMOS. In addition, an indirect X-ray detector is also formed by directly forming a scintillator layer on a photoelectric conversion substrate in which a semiconductor photodetector is formed on an active matrix substrate, and a scintillator layer on a support substrate that transmits radiation. The scintillator panel formed with the substrate is roughly divided into a method of joining a photoelectric conversion substrate in which a semiconductor photodetector is formed on an active matrix substrate.

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、ＣｓＩ等のハロゲン化合物やＧＯＳ等の酸化物系化合物等から構成される高輝度蛍光物質が用いられることが多い。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法等の気相成長法により、単数もしくは複数の画素を有するアクティブマトリクス基板上に一様に形成されることが多い。特にＣｓＩ等のハロゲン化合物をシンチレータ層に用いた場合には、短冊状の柱状結晶の構造を有するシンチレータ層を真空蒸着法によって形成することにより、解像度特性の改善等を図ることも多い。 Usually, in the indirect X-ray detector, the characteristics of the scintillator layer are important due to the structure, and in order to improve the output signal intensity with respect to incident X-rays, for example, the scintillator layer has a halogen compound such as CsI, GOS or the like. In many cases, a high-intensity fluorescent material composed of such an oxide compound is used. In general, a high-density scintillator layer is often uniformly formed on an active matrix substrate having one or a plurality of pixels by a vapor deposition method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, or a CVD method. In particular, when a halogen compound such as CsI is used for the scintillator layer, resolution characteristics are often improved by forming a scintillator layer having a strip-like columnar crystal structure by a vacuum evaporation method.

また、短冊状の柱状結晶構造を有するＣｓＩ等のハロゲン化合物のシンチレータ層を形成する場合には、沃素等のハロゲン元素の反応性が高いこと、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、シンチレータ層を外気等から遮断する保護層を形成する必要がある。特性上、保護層には、連続的な皮膜形成が必要なため、ホットメルトモールディング、塗布法、ＣＶＤ法等により形成されるポリパラキシリレン等の有機膜が用いられることが多い（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−７８４７１号公報（第８頁、図１−２） When a scintillator layer of a halogen compound such as CsI having a strip-like columnar crystal structure is formed, the reactivity of the halogen element such as iodine is high, and the scintillator layer is deliquescent by reacting with moisture in the atmosphere. Therefore, it is necessary to form a protective layer that blocks the scintillator layer from outside air or the like. Since the protective layer requires a continuous film formation, an organic film such as polyparaxylylene formed by hot melt molding, coating method, CVD method or the like is often used (for example, patents) Reference 1).
JP 2006-78471 A (page 8, FIG. 1-2)

しかしながら、ホットメルトモールディング、塗布法、ＣＶＤ法等により形成される有機膜の保護層を短冊状の柱状結晶構造を有するＣｓＩ等のハロゲン化合物のシンチレータ層上に形成した場合には、シンチレータ層の内部に保護層が含浸することから、シンチレータ層内での光学的な拡散および散乱が増加するため、感度特性および解像度特性等の特性の劣化を生じることとなり、かつ保護層が有機膜であることから、経時と共に水分透過が発生するため、シンチレータ層の信頼性にも問題が生じる。 However, when a protective layer of an organic film formed by hot melt molding, coating method, CVD method or the like is formed on a scintillator layer of a halogen compound such as CsI having a strip-like columnar crystal structure, the inside of the scintillator layer Since the protective layer is impregnated in the optical fiber, optical diffusion and scattering in the scintillator layer increase, resulting in deterioration of characteristics such as sensitivity characteristics and resolution characteristics, and the protective layer is an organic film. Since moisture permeates with time, there is a problem with the reliability of the scintillator layer.

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、シンチレータ層の特性劣化の防止、および信頼性の向上ができるシンチレータパネル、シンチレータパネルの製造方法および放射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 the above points, and an object of the present invention is to provide a scintillator panel, a scintillator panel manufacturing method, and a radiation detector that can prevent deterioration of characteristics of the scintillator layer and improve reliability. .

本発明のシンチレータパネルは、放射線を透過する支持基板と、この支持基板上に設けられ、外部から入射した放射線を光に変換するシンチレータ層と、有機物の連続重合体から構成されるフィルムと無機層との積層構造により構成され、少なくとも前記シンチレータ層を密閉する保護層とを具備しているものである。 The scintillator panel of the present invention includes a support substrate that transmits radiation, a scintillator layer that is provided on the support substrate and converts radiation incident from the outside into light, a film composed of a continuous polymer of organic matter, and an inorganic layer And a protective layer that seals at least the scintillator layer.

また、本発明のシンチレータパネルの製造方法は、支持基板上の少なくともシンチレータ層を密閉する保護層を形成するシンチレータパネルの製造方法であって、有機物の連続重合体から構成されるフィルムを真空ラミネート法により形成する工程と、無機層を気相成長法により形成する工程とを具備し、これら有機物の連続重合体から構成されるフィルムと無機層との積層構造により構成された保護層で、少なくともシンチレータ層を密閉するものである。 The scintillator panel manufacturing method of the present invention is a scintillator panel manufacturing method for forming a protective layer that seals at least the scintillator layer on the support substrate, and is a method of vacuum laminating a film composed of a continuous polymer of organic matter. A protective layer composed of a laminated structure of a film composed of a continuous polymer of these organic substances and an inorganic layer, and comprising at least a scintillator. The layer is hermetically sealed.

また、本発明の放射線検出器は、前記シンチレータパネルと、このシンチレータパネルのシンチレータ層により変換された光を電子信号に変換する光電変換基板とを具備しているものである。 The radiation detector of the present invention includes the scintillator panel and a photoelectric conversion substrate that converts light converted by the scintillator layer of the scintillator panel into an electronic signal.

本発明によれば、シンチレータ層を密閉する保護層を有機物の連続重合体から構成されるフィルムと無機層との積層構造とすることにより、シンチレータ層の内部への保護層の含浸が少ない連続的な皮膜形成が可能となることから、シンチレータ層の特性劣化を改善でき、さらに、保護層を構成する無機層がシンチレータ層への水分透過を防止し、シンチレータ層の防湿性が改善されることから、シンチレータ層の信頼性も改善できる。 According to the present invention, the protective layer for sealing the scintillator layer has a laminated structure of a film composed of an organic continuous polymer and an inorganic layer, so that the scintillator layer is continuously impregnated with the protective layer. Since the film can be formed smoothly, the deterioration of the characteristics of the scintillator layer can be improved, and further, the inorganic layer constituting the protective layer prevents moisture permeation to the scintillator layer and the moisture resistance of the scintillator layer is improved. The reliability of the scintillator layer can also be improved.

以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１ないし図６に第１の実施の形態を示す。 1 to 6 show a first embodiment.

図１ないし図３において、11は放射線検出器としてのＸ線検出器で、このＸ線検出器11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11は、放射線としてのＸ線を光に変換するシンチレータパネル12と、このシンチレータパネル12で変換された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13を備え、これらシンチレータパネル12と光電変換基板13とが接合されて形成されている。 1 to 3, reference numeral 11 denotes an X-ray detector as a radiation detector, and this X-ray detector 11 is an indirect X-ray planar image detector. The X-ray detector 11 includes a scintillator panel 12 that converts X-rays as radiation into light, and a photoelectric conversion substrate 13 that is an active matrix photoelectric conversion substrate that converts light converted by the scintillator panel 12 into an electrical signal. The scintillator panel 12 and the photoelectric conversion substrate 13 are joined and formed.

そして、シンチレータパネル12は、Ｘ線を透過する支持基板16を有し、この支持基板16上に光を反射する反射層17が形成され、この反射層17上に短冊状の柱状結晶構造を有するシンチレータ層18が形成され、このシンチレータ層18上にシンチレータ層18を密閉する保護層19が積層されて形成されている。 The scintillator panel 12 includes a support substrate 16 that transmits X-rays, a reflection layer 17 that reflects light is formed on the support substrate 16, and a strip-like columnar crystal structure is formed on the reflection layer 17. A scintillator layer 18 is formed, and a protective layer 19 that seals the scintillator layer 18 is laminated on the scintillator layer 18.

反射層17は、反射率の高いＡｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ａｇ等の金属材料が用いられ、シンチレータ層18で発生した光を光電変換基板13の方向へ反射させて光利用効率を高める。 The reflective layer 17 is made of a highly reflective metal material such as Al, Ni, Cu, Pd, or Ag, and reflects the light generated in the scintillator layer 18 in the direction of the photoelectric conversion substrate 13 to increase the light use efficiency.

シンチレータ層18は、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の気相成長法で、高輝度蛍光物質であるヨウ化セシウム（ＣｓＩ）等のハロゲン化合物やガドリニウム硫酸化物（ＧＯＳ）等の酸化物系化合物等の蛍光体を、支持基板16上に柱状に堆積させて成膜されている。そして、シンチレータ層18は、支持基板16の面方向に複数の短冊状の柱状結晶18aが形成された柱状結晶構造に形成されている。 The scintillator layer 18 is a vapor phase growth method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, or a CVD method, and is a halogen compound such as cesium iodide (CsI), which is a high brightness fluorescent material, or an oxide type such as gadolinium sulfate (GOS). A phosphor such as a compound is deposited on the support substrate 16 in a columnar shape to form a film. The scintillator layer 18 is formed in a columnar crystal structure in which a plurality of strip-shaped columnar crystals 18 a are formed in the surface direction of the support substrate 16.

保護層19は、有機物の連続重合体から構成される２層のフィルム20とこれら２層のフィルム20間に介在される無機層21との積層構造により構成され、例えば、シンチレータ層18とともに支持基板16を含めて全体を密閉して形成されている。 The protective layer 19 is constituted by a laminated structure of a two-layer film 20 composed of a continuous polymer of an organic substance and an inorganic layer 21 interposed between the two layers of film 20, for example, a support substrate together with a scintillator layer 18 The entire system including 16 is hermetically sealed.

フィルム20は、少なくとも、熱可塑性もしくは熱硬化性を有するフェノール樹脂、アミノ樹脂、不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、アリル樹脂、シリコーン、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリブテン、ポリスチレン、ポリブタジエン、スチレンブタジエン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニリデン、ポリテトラフロロエチレン、エチレンポリテトラフロロエチレン共重合体、エチレン酢酸ビニル共重合体、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、アイオノマー、ＡＡＳ樹脂、ＡＣＳ樹脂、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンスルフィド、酢酸セルロース、セルロイド、セロファンのいずれかを主成分とし、真空ラミネート法により圧着もしくは熱圧着することで形成されている。 Film 20 is at least a thermoplastic resin or thermosetting phenol resin, amino resin, unsaturated polyester, epoxy resin, allyl resin, silicone, polyurethane, polyethylene, polypropylene, polymethylpentene, polybutene, polystyrene, polybutadiene, styrene butadiene. Resin, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polymethyl methacrylate, polyvinylidene chloride, polytetrafluoroethylene, ethylene polytetrafluoroethylene copolymer, ethylene vinyl acetate copolymer, AS resin, ABS resin, ionomer, AAS resin, ACS resin, polyacetal, polyamide, polycarbonate, polyphenylene oxide, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyarylate, polysulfone, poly Polyether sulfone, polyimide, polyamideimide, polyphenylene sulfide, cellulose acetate, celluloid, one of the cellophane as the main component, is formed by crimping or heat bonding by a vacuum laminating method.

無機層21は、少なくとも、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、Ａｕを含む金属、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂を含む酸化物、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＡｌＮを含む窒化物、ＤＬＣ、ＳｉＣを含む炭化物のいずれかを主成分とし、気相成長法により形成されている。 The inorganic layer 21 includes at least a metal including Al, Ti, Ni, Cu, Mo, Pd, Ag, Ta, W, Pt, and Au, an oxide including SiO ₂ , Al ₂ O ₃ , and TiO ₂ , Si ₃ N _4. It is formed by vapor phase epitaxy mainly composed of any one of nitride containing AlN, carbide containing DLC and SiC.

また、光電変換基板13は、例えば透光性を有するガラス等にて形成された絶縁基板としての支持基板23を備えている。この支持基板23の表面には、二次元的でマトリクス状に複数の画素24が互いに間隔をあけて配列され、各画素24毎に、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)25、電荷蓄積用キャパシタ26、画素電極27、およびフォトダイオードなどの光電変換素子28が形成されている。 The photoelectric conversion substrate 13 includes a support substrate 23 as an insulating substrate formed of, for example, light-transmitting glass. On the surface of the support substrate 23, a plurality of pixels 24 are two-dimensionally arranged in a matrix and spaced from each other, and for each pixel 24, a thin film transistor (TFT) 25 as a switching element, a charge storage capacitor 26 A pixel electrode 27 and a photoelectric conversion element 28 such as a photodiode are formed.

図３に示すように、支持基板23上には、この支持基板23の行方向に沿った複数の制御ラインとしての制御電極31が配線されている。これら複数の制御電極31は、支持基板23上の各画素24間に位置し、この支持基板23の列方向に離間されて設けられている。これら制御電極31には、薄膜トランジスタ25のゲート電極32が電気的に接続されている。 As shown in FIG. 3, on the support substrate 23, control electrodes 31 are wired as a plurality of control lines along the row direction of the support substrate 23. The plurality of control electrodes 31 are located between the pixels 24 on the support substrate 23 and are provided to be separated in the column direction of the support substrate 23. These control electrodes 31 are electrically connected to the gate electrode 32 of the thin film transistor 25.

支持基板23上には、この支持基板23の列方向に沿った複数の読出電極33が配線されている。これら複数の読出電極33は、支持基板23上の各画素24間に位置し、この支持基板23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33には、薄膜トランジスタ25のソース電極34が電気的に接続されている。また、この薄膜トランジスタ25のドレイン電極35は、電荷蓄積用キャパシタ26および画素電極27にそれぞれ電気的に接続されている。 On the support substrate 23, a plurality of readout electrodes 33 are wired along the column direction of the support substrate 23. The plurality of readout electrodes 33 are located between the pixels 24 on the support substrate 23 and are provided to be separated in the row direction of the support substrate 23. The source electrode 34 of the thin film transistor 25 is electrically connected to the plurality of readout electrodes 33. The drain electrode 35 of the thin film transistor 25 is electrically connected to the charge storage capacitor 26 and the pixel electrode 27, respectively.

図１に示すように、薄膜トランジスタ25のゲート電極32は、支持基板23上に島状に形成されている。このゲート電極32を含む支持基板23上には、絶縁膜41が積層されて形成されている。この絶縁膜41は、各ゲート電極32を覆っている。また、この絶縁膜41上には、島状の複数の半絶縁膜42が積層されて形成されている。これら半絶縁膜42は、半導体にて構成されており、薄膜トランジスタ25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42は、各ゲート電極32に対向して配設されており、これら各ゲート電極32を覆っている。すなわち、これら各半絶縁膜42は、各ゲート電極32上に絶縁膜41を介して設けられている。 As shown in FIG. 1, the gate electrode 32 of the thin film transistor 25 is formed in an island shape on the support substrate 23. On the support substrate 23 including the gate electrode 32, an insulating film 41 is laminated. This insulating film 41 covers each gate electrode 32. Further, on the insulating film 41, a plurality of island-shaped semi-insulating films 42 are stacked. These semi-insulating films 42 are made of a semiconductor and function as a channel region of the thin film transistor 25. Each of the semi-insulating films 42 is disposed to face each of the gate electrodes 32 and covers each of the gate electrodes 32. That is, each of these semi-insulating films 42 is provided on each gate electrode 32 via the insulating film 41.

半絶縁膜42を含む絶縁膜41上には、島状のソース電極34およびドレイン電極35がそれぞれ形成されている。これらソース電極34およびドレイン電極35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34およびドレイン電極35は、ゲート電極32上の両側に設けられており、これらソース電極34およびドレイン電極35の一端部が半絶縁膜42上に積層されている。 On the insulating film 41 including the semi-insulating film 42, island-shaped source electrodes 34 and drain electrodes 35 are formed, respectively. The source electrode 34 and the drain electrode 35 are insulated from each other and are not electrically connected. The source electrode 34 and the drain electrode 35 are provided on both sides of the gate electrode 32, and one end portions of the source electrode 34 and the drain electrode 35 are stacked on the semi-insulating film 42.

各薄膜トランジスタ25のゲート電極32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25のゲート電極32とともに共通の制御電極31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25のソース電極34は、同じ列に位置する他の薄膜トランジスタ25のソース電極34とともに共通の読出電極33に電気的に接続されている。 As shown in FIG. 3, the gate electrode 32 of each thin film transistor 25 is electrically connected to a common control electrode 31 together with the gate electrodes 32 of other thin film transistors 25 located in the same row. Further, the source electrode 34 of each thin film transistor 25 is electrically connected to the common readout electrode 33 together with the source electrodes 34 of other thin film transistors 25 located in the same column.

電荷蓄積用キャパシタ26は、図１に示すように、支持基板23上に形成された島状の下部電極43を備えている。この下部電極43を含む支持基板23上には絶縁膜41が積層されて形成されている。この絶縁膜41は、各薄膜トランジスタ25のゲート電極32上から各下部電極43上まで延長している。さらに、この絶縁膜41上には、島状の上部電極44が積層されて形成されている。この上部電極44は、下部電極43に対向して配設されており、これら各下部電極43を覆っている。すなわち、これら各上部電極44は、各下部電極43上に絶縁膜41を介して設けられている。そして、この上部電極44を含む絶縁膜41上にはドレイン電極35が積層されて形成されている。このドレイン電極35は、他端部が上部電極44上に積層されて、この上部電極44に電気的に接続されている。 As shown in FIG. 1, the charge storage capacitor 26 includes an island-shaped lower electrode 43 formed on a support substrate 23. On the support substrate 23 including the lower electrode 43, an insulating film 41 is laminated. The insulating film 41 extends from the gate electrode 32 of each thin film transistor 25 to the lower electrode 43. Further, an island-like upper electrode 44 is formed on the insulating film 41 by being laminated. The upper electrode 44 is disposed to face the lower electrode 43 and covers each lower electrode 43. That is, each upper electrode 44 is provided on each lower electrode 43 via the insulating film 41. A drain electrode 35 is laminated on the insulating film 41 including the upper electrode 44. The other end of the drain electrode 35 is stacked on the upper electrode 44 and is electrically connected to the upper electrode 44.

各薄膜トランジスタ25の半絶縁膜42、ソース電極34およびドレイン電極35と、各電荷蓄積用キャパシタ26の上部電極44とのそれぞれを含む絶縁膜41上には、絶縁層45が積層されて形成されている。この絶縁層45は、酸化珪素(ＳｉＯ_２)などにて形成されており、各画素電極27を取り囲むように形成されている。 An insulating layer 45 is laminated and formed on the insulating film 41 including the semi-insulating film 42, the source electrode 34 and the drain electrode 35 of each thin film transistor 25, and the upper electrode 44 of each charge storage capacitor 26. Yes. The insulating layer 45 is formed of silicon oxide (SiO ₂ ) or the like and is formed so as to surround each pixel electrode 27.

この絶縁層45の一部には、薄膜トランジスタ25のドレイン電極35に連通したコンタクトホールとしてのスルーホール46が開口形成されている。このスルーホール46を含む絶縁層45上には、島状の画素電極27が積層されて形成されている。この画素電極27は、スルーホール46にて薄膜トランジスタ25のドレイン電極35に電気的に接続されている。 A through hole 46 serving as a contact hole communicating with the drain electrode 35 of the thin film transistor 25 is formed in a part of the insulating layer 45. On the insulating layer 45 including the through hole 46, an island-shaped pixel electrode 27 is laminated. The pixel electrode 27 is electrically connected to the drain electrode 35 of the thin film transistor 25 through the through hole 46.

各画素電極27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28が積層されて形成されている。 On each pixel electrode 27, a photoelectric conversion element 28 such as a photodiode for converting visible light into an electric signal is laminated.

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11のシンチレータパネル12のシンチレータ層18へと入射したＸ線51はこのシンチレータ層18の柱状結晶18aにて光52に変換される。 First, the X-ray 51 incident on the scintillator layer 18 of the scintillator panel 12 of the X-ray detector 11 is converted into light 52 by the columnar crystal 18 a of the scintillator layer 18.

この光52は柱状結晶18a内を通じて光電変換基板13の光電変換素子28に到達して電気信号に変換される。光電変換素子28で変換された電気信号は画素電極27に流れ、画素電極27に接続された薄膜トランジスタ25のゲート電極32が駆動状態となるまで、画素電極27に接続された電荷蓄積用キャパシタ26へと移動して保持されて蓄積される。 The light 52 reaches the photoelectric conversion element 28 of the photoelectric conversion substrate 13 through the columnar crystal 18a and is converted into an electric signal. The electric signal converted by the photoelectric conversion element 28 flows to the pixel electrode 27, and to the charge storage capacitor 26 connected to the pixel electrode 27 until the gate electrode 32 of the thin film transistor 25 connected to the pixel electrode 27 is driven. Move and hold and accumulate.

このとき、制御電極31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31に接続された１行の薄膜トランジスタ25が駆動状態となる。 At this time, when one of the control electrodes 31 is in a driving state, the thin film transistors 25 in one row connected to the control electrode 31 in the driving state are 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25に接続された電荷蓄積用キャパシタ26に蓄積された電気信号が読出電極33へと出力される。 Then, the electrical signal stored in the charge storage capacitor 26 connected to each thin film transistor 25 in this driving state is output to the readout electrode 33.

この結果、Ｘ線画像の特定の行の画素24に対応する信号が出力されるため、制御電極31の駆動制御によって、全てのＸ線画像の画素24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 24 in a specific row of the X-ray image are output, signals corresponding to the pixels 24 of all the X-ray images can be output by the drive control of the control electrode 31, and this output signal Is converted into a digital image signal.

次に、シンチレータパネル12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 scintillator panel 12 will be described with reference to FIG.

図４(a)(b)に示すように、支持基板16上に、反射層17を形成する。 As shown in FIGS. 4A and 4B, a reflective layer 17 is formed on the support substrate 16.

図４(c)に示すように、支持基板16の反射層17上に、支持基板16の面方向に複数の短冊状の柱状結晶18aを有する柱状結晶構造のシンチレータ層18を形成する。 As shown in FIG. 4 (c), a scintillator layer 18 having a columnar crystal structure having a plurality of strip-shaped columnar crystals 18 a in the surface direction of the support substrate 16 is formed on the reflective layer 17 of the support substrate 16.

図４(d)に示すように、支持基板16上のシンチレータ層18を密閉するように、これら支持基板16およびシンチレータ層18の全体を覆って、１層目のフィルム20を真空ラミネート法により圧着もしくは熱圧着して形成する。 As shown in FIG. 4 (d), the scintillator layer 18 on the support substrate 16 is sealed so that the support substrate 16 and the scintillator layer 18 are entirely covered, and the first film 20 is pressure-bonded by a vacuum laminating method. Alternatively, it is formed by thermocompression bonding.

図４(e)に示すように、１層目のフィルム20全体を完全に覆うように、無機層21を気相成長法により形成する。 As shown in FIG. 4 (e), the inorganic layer 21 is formed by a vapor phase growth method so as to completely cover the entire film 20 of the first layer.

図４(f)に示すように、無機層21全体を覆うように、２層目のフィルム20を真空ラミネート法により圧着もしくは熱圧着して形成する。 As shown in FIG. 4 (f), a second layer film 20 is formed by pressure bonding or thermocompression bonding by a vacuum laminating method so as to cover the entire inorganic layer 21.

次に、一般的な真空ラミネート法について図５を参照して説明する。 Next, a general vacuum laminating method will be described with reference to FIG.

図５(a)に示すように、例えば、表面にアスペクト比の異なる大小の凹部61，62を有する構造物63にフィルム20を真空ラミネート法により積層形成する場合を想定する。 As shown in FIG. 5 (a), for example, a case is assumed in which a film 20 is laminated on a structure 63 having large and small concave portions 61 and 62 having different aspect ratios on the surface by a vacuum laminating method.

図５(b)に示すように、真空ラミネート法を採用する製造装置65は、下型66と上型67とを有し、下型66には構造物63を加熱する加熱板68が配設され、上型67にはダイアフラム69およびこのダイアフラム69を加熱する加熱板70が配設されている。 As shown in FIG. 5 (b), a manufacturing apparatus 65 that employs a vacuum laminating method has a lower mold 66 and an upper mold 67, and a heating plate 68 for heating the structure 63 is disposed on the lower mold 66. The upper die 67 is provided with a diaphragm 69 and a heating plate 70 for heating the diaphragm 69.

そして、下型66の加熱板68上に、フィルム20をセットした構造物63を配置する。 Then, a structure 63 on which the film 20 is set is disposed on the heating plate 68 of the lower mold 66.

図５(c)に示すように、下型66と上型67とを閉じ、下型66側からは真空排気してダイアフラム69を吸引するとともに、上型67からは加圧空気を送り込んでダイアフラム69を加圧し、加熱板68，70で型内の構造物63、フィルム20およびダイアフラム69等を加熱しながら、ダイアフラム69でフィルム20を構造物63に圧着させる。 As shown in FIG. 5 (c), the lower die 66 and the upper die 67 are closed, the diaphragm 69 is sucked out from the lower die 66 side, and the compressed air is sent from the upper die 67 to the diaphragm. The film 20 is pressed against the structure 63 with the diaphragm 69 while the structure 69, the film 20, the diaphragm 69, and the like in the mold are heated with the heating plate 68, 70.

図５(d)に、真空ラミネート法によりフィルム20を積層形成した構造物63を示す。有機物の連続重合体から構成されるフィルム20は、構造物63の表面形状に沿って開口幅が広くアスペクト比の小さな凹部61に含浸して圧着するが、例えば、光電変換基板13上のスルーホール46等の開口幅が狭くアスペクト比の大きな凹部62には含浸しないこととなる。 FIG. 5 (d) shows a structure 63 in which the film 20 is formed by vacuum lamination. The film 20 composed of a continuous polymer of an organic substance is impregnated into a recess 61 having a wide opening width and a small aspect ratio along the surface shape of the structure 63, and press-bonding, for example, through holes on the photoelectric conversion substrate 13 The recess 62 having a narrow opening width such as 46 and a large aspect ratio is not impregnated.

このため、図１に示すように、真空ラミネート法により有機物の連続重合体から構成されるフィルム20を短冊状の柱状結晶構造を有するシンチレータ層18上に圧着もしくは熱圧着することにより、シンチレータ層18の内部への有機物の連続重合体から構成されるフィルム20の含浸が少ない連続的な皮膜形成が可能となることから、感度特性および解像度特性等の画像特性の劣化防止が可能となる。 For this reason, as shown in FIG. 1, a scintillator layer 18 is formed by press-bonding or thermocompression-bonding a film 20 made of a continuous polymer of an organic substance onto a scintillator layer 18 having a strip-like columnar crystal structure by a vacuum laminating method. Thus, it is possible to form a continuous film with less impregnation of the film 20 composed of a continuous polymer of an organic substance into the inside of the film, and thus it is possible to prevent deterioration of image characteristics such as sensitivity characteristics and resolution characteristics.

また、保護層19は、有機物の連続重合体から構成されるフィルム20と無機層21との積層構造であることから、無機層21がシンチレータ層18への水分透過を防止することとなるため、保護層19の防湿性が改善され、シンチレータ層18の信頼性改善が可能となる。 Further, since the protective layer 19 is a laminated structure of the film 20 and the inorganic layer 21 composed of a continuous polymer of organic matter, the inorganic layer 21 prevents moisture permeation to the scintillator layer 18, The moisture resistance of the protective layer 19 is improved, and the reliability of the scintillator layer 18 can be improved.

さらに、保護層19を支持基板16のシンチレータ層18が形成された面に対して反対側の面にも連続的に形成することにより、保護層19の端部における防湿性も向上し、かつ支持基板16に対する応力も緩和されるため、大幅なシンチレータ層18の信頼性改善に繋がる。 Furthermore, by continuously forming the protective layer 19 on the surface of the support substrate 16 opposite to the surface on which the scintillator layer 18 is formed, the moisture resistance at the end of the protective layer 19 is also improved and the support is supported. Since the stress on the substrate 16 is also relieved, the reliability of the scintillator layer 18 is greatly improved.

また、保護層19を形成する有機物の連続重合体から構成されるフィルム20が熱可塑性を有する場合には、図１に示すように、シンチレータパネル12を用いた間接方式のＸ線検出器11を形成する際に、接合層を設けることなく、シンチレータパネル12を光電変換基板13上に熱圧着にて接合させることが可能であるため、接合層による光学的な拡散および散乱を防止することもできる。 In addition, when the film 20 made of a continuous polymer of an organic material forming the protective layer 19 has thermoplasticity, an indirect X-ray detector 11 using a scintillator panel 12 is provided as shown in FIG. Since the scintillator panel 12 can be bonded to the photoelectric conversion substrate 13 by thermocompression bonding without providing a bonding layer when forming, optical diffusion and scattering by the bonding layer can also be prevented. .

そして、本実施例のＸ線検出器11の構成と、従来例のＸ線検出器の構成とについて、シンチレータ層18の内部への保護層の浸透量と保護層の形成後の特性変化とを実験した結果を図６に示す。なお、特性評価条件：同一条件下、特性劣化量：保護層形成前に対する変化量とする。 And about the structure of the X-ray detector 11 of a present Example, and the structure of the X-ray detector of a prior art example, the penetration amount of the protective layer into the inside of the scintillator layer 18, and the characteristic change after formation of a protective layer are shown. The experimental results are shown in FIG. Note that the characteristic evaluation condition is the same condition, and the characteristic deterioration amount is a change amount before the protective layer is formed.

本実施の形態のＸ線検出器１の構成においては、シンチレータ層18の高輝度蛍光物質：ＣｓＩ（ＴｌＤｏｐｅ）、シンチレータ層18の膜厚：６００μｍ、シンチレータ層18の形成方法：真空蒸着法、保護層19のフィルム20の材質：ポリイミド系ラミネート樹脂、保護層19のフィルム20の膜厚：１００μｍ、保護層19のフィルム20の形成方法：真空ラミネート法、保護層19の無機層21の材質：ＳｉＯ₂、保護層19の無機層21の膜厚：１μｍ、保護層19の無機層21の形成方法：スパッタリング法とする。 In the configuration of the X-ray detector 1 of the present embodiment, the scintillator layer 18 has a high-intensity fluorescent material: CsI (Tl Dope), the film thickness of the scintillator layer 18: 600 μm, the formation method of the scintillator layer 18: vacuum deposition, Material of film 20 of protective layer 19: polyimide-based laminate resin, film thickness of film 20 of protective layer 19: 100 μm, method of forming film 20 of protective layer 19: vacuum lamination method, material of inorganic layer 21 of protective layer 19: SiO ₂ , film thickness of the inorganic layer 21 of the protective layer 19: 1 μm, forming method of the inorganic layer 21 of the protective layer 19: sputtering method.

従来例のＸ線検出器の構成においては、保護層19の構成以外は本実施の形態のＸ線検出器11の構成と同じであり、その保護層については、材質：ポリパラキシリレン、膜厚：２０μｍ、形成方法：熱ＣＶＤ法とする。 The configuration of the X-ray detector of the conventional example is the same as the configuration of the X-ray detector 11 of the present embodiment except for the configuration of the protective layer 19, and the protective layer is made of material: polyparaxylylene, film Thickness: 20 μm, forming method: thermal CVD method.

本実施例のＸ線検出器11は、従来例に比べて、シンチレータ層18の内部への保護層19の含浸が少なく、感度劣化量および解像度（ＭＴＦ）劣化量とも改善できた。 Compared with the conventional example, the X-ray detector 11 of this example has less impregnation of the protective layer 19 into the scintillator layer 18 and can improve both the sensitivity deterioration amount and the resolution (MTF) deterioration amount.

これは、シンチレータ層18を密閉する保護層19を有機物の連続重合体から構成されるフィルム20と無機層21との積層構造とすることにより、シンチレータ層18の内部への保護層19の含浸が少ない連続的な皮膜形成が可能となることから、感度特性および解像度特性等の画像特性の劣化を改善できる。 This is because the protective layer 19 that seals the scintillator layer 18 has a laminated structure of a film 20 made of a continuous polymer of organic matter and an inorganic layer 21, so that the protective layer 19 is impregnated inside the scintillator layer 18. Since it is possible to form a small continuous film, it is possible to improve deterioration of image characteristics such as sensitivity characteristics and resolution characteristics.

さらに、保護層19を構成する無機層21がシンチレータ層18への水分透過を防止し、シンチレータ層18の防湿性が改善されることから、シンチレータ層18の信頼性も改善できる。 Furthermore, since the inorganic layer 21 constituting the protective layer 19 prevents moisture permeation to the scintillator layer 18 and the moisture resistance of the scintillator layer 18 is improved, the reliability of the scintillator layer 18 can also be improved.

なお、図７の第２の実施の形態に示すように、保護層19のフィルム20はシンチレータ層18に接する側の１層のみでもよい。 As shown in the second embodiment of FIG. 7, the film 20 of the protective layer 19 may be only one layer on the side in contact with the scintillator layer 18.

また、図８の第３の実施の形態、および図９に示す第４の実施の形態に示すように、保護層19は、シンチレータ層18を密閉すれば、支持基板16のシンチレータ層18が形成された面に対して反対側の面には形成しなくてもよい。その場合、フィルム20は１層でも２層でもよい。 Further, as shown in the third embodiment in FIG. 8 and the fourth embodiment shown in FIG. 9, the protective layer 19 forms the scintillator layer 18 of the support substrate 16 if the scintillator layer 18 is sealed. It does not have to be formed on the surface opposite to the formed surface. In that case, the film 20 may be one layer or two layers.

なお、Ｘ線51を検出するＸ線検出器11について説明したが、他の放射線を検出する放射線検出器についても同様に適用できる。 Although the X-ray detector 11 for detecting the X-ray 51 has been described, the present invention can be similarly applied to a radiation detector for detecting other radiation.

本発明の一実施の形態を示すシンチレータパネルと光電変換基板とを用いた放射線検出器の一部の断面図である。It is sectional drawing of a part of radiation detector using the scintillator panel and photoelectric conversion board which show one embodiment of this invention. 同上シンチレータパネルの断面図である。It is sectional drawing of a scintillator panel same as the above. 同上光電変換基板を模式的に示す正面図である。It is a front view which shows typically a photoelectric conversion board same as the above. 同上シンチレータパネルの製造方法を(a)〜(f)の順に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing method of a scintillator panel same as the above in order of (a)-(f). 同上シンチレータパネルのフィルムの形成方法を(a)〜(d)の順に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the formation method of the film of a scintillator panel same as the above in order of (a)-(d). 同上放射線検出器と従来例とにおけるシンチレータ層の内部への保護層の含浸量と保護層の形成後の特性変化とを示す表である。It is a table | surface which shows the amount of impregnations of the protective layer in the inside of a scintillator layer, and the characteristic change after formation of a protective layer in a radiation detector same as the above and a prior art example. 本発明の第２の実施の形態を示す放射線検出器の断面図である。It is sectional drawing of the radiation detector which shows the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施の形態を示す放射線検出器の断面図である。It is sectional drawing of the radiation detector which shows the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施の形態を示す放射線検出器の断面図である。It is sectional drawing of the radiation detector which shows the 4th Embodiment of this invention.

Explanation of symbols

11 放射線検出器としてのＸ線検出器
12 シンチレータパネル
13 光電変換基板
16 支持基板
18 シンチレータ層
19 保護層
20 フィルム
21 無機層 11 X-ray detectors as radiation detectors
12 Scintillator panel
13 Photoelectric conversion board
16 Support substrate
18 Scintillator layer
19 Protective layer
20 films
21 Inorganic layer

Claims

A support substrate that transmits radiation;
A scintillator layer provided on the support substrate and converting radiation incident from the outside into light;
A scintillator panel comprising a laminated structure of a film composed of a continuous polymer of an organic substance and an inorganic layer, and comprising at least a protective layer for sealing the scintillator layer.

A film composed of a continuous organic polymer that forms a protective layer is at least a thermoplastic resin or thermosetting phenol resin, amino resin, unsaturated polyester, epoxy resin, allyl resin, silicone, polyurethane, polyethylene, polypropylene. , Polymethylpentene, polybutene, polystyrene, polybutadiene, styrene butadiene resin, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polymethyl methacrylate, polyvinylidene chloride, polytetrafluoroethylene, ethylene polytetrafluoroethylene copolymer, ethylene vinyl acetate copolymer Coalescence, AS resin, ABS resin, ionomer, AAS resin, ACS resin, polyacetal, polyamide, polycarbonate, polyphenylene oxide, polyethylene terephthalate, polybutylene Phthalate, polyarylate, polysulfone, polyether sulfone, polyimide, polyamideimide, polyphenylene sulfide, cellulose acetate, celluloid, a scintillator panel according to claim 1, characterized in that a main component one of cellophane.

The scintillator panel according to claim 1 or 2, wherein the film composed of a continuous polymer of an organic material forming the protective layer has transparency to light emission of the scintillator layer.

The inorganic layer forming the protective layer is at least a metal containing Al, Ti, Ni, Cu, Mo, Pd, Ag, Ta, W, Pt, Au, an oxide containing SiO ₂ , Al ₂ O ₃ , TiO ₂ The scintillator panel according to any one of claims 1 to 3, wherein the main component is any one of nitride containing Si ₃ N ₄ and AlN, carbide containing DLC, and SiC.

The scintillator panel according to any one of claims 1 to 4, wherein the scintillator layer is made of a high-intensity fluorescent material containing at least a halogen compound.

A method of manufacturing a scintillator panel that forms a protective layer that seals at least the scintillator layer on a support substrate,
Forming a film composed of an organic continuous polymer by a vacuum laminating method;
Forming an inorganic layer by a vapor phase growth method,
A method for producing a scintillator panel, wherein at least the scintillator layer is hermetically sealed with a protective layer composed of a laminated structure of a film composed of a continuous polymer of these organic substances and an inorganic layer.

A scintillator panel according to any one of claims 1 to 5,
A radiation detector comprising: a photoelectric conversion substrate that converts light converted by the scintillator layer of the scintillator panel into an electronic signal.