JP4593806B2 - 放射線検出装置の製造方法、蛍光板の製造方法及び放射線検出装置の製造装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線検出装置及びその製造方法に関し、特に、医療用Ｘ線診断装置、非破壊検査装置などに用いられる放射線検出装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
なお、本明細書においては、放射線の範ちゅうに、Ｘ線、α線、β線、γ線などの電磁波も含むものとして説明する。
【０００３】
【従来の技術】
近年、医療機業界のデジタル化が加速しており、レントゲン撮影の方式もコンベンショナルなフィルムスクリーン方式からＸ線デジタルラジオグラフィー方式へのパラダイムシフトが進んでいる。
【０００４】
図１５は、従来のＸ線検出装置の断面図である。図１５において、１１０は蛍光板で、柱状結晶化した蛍光体よりなる蛍光体層１１３と、蛍光体層１１３を支持するための基材１１１と、蛍光体層１１３で変換された光を後述するセンサーパネル１００側へ反射するアルミニウム薄膜よりなる反射層１１２と、蛍光体層１１３等を外気から保護する有機樹脂よりなる保護層１１４とを備えている。
【０００５】
また、図１５において、１００はセンサーパネルであり、ガラス基板１０１と、アモルファスシリコンを用いたフォトセンサー及びＴＦＴからなる光電変換素子部１０２と、光電変換素子部１０２で変換された電気信号を伝送する配線部１０３と、光電変換素子部１０２及び配線部１０３を保護する窒化シリコン等よりなる保護層１０４とを備えている。
【０００６】
さらに、センサーパネル１００と蛍光体板１１０とは、接着層１２０により接着され、その周囲を封止材１４０によって封止されている。ここで、解像力のばらつきを招かないようにするために、光が透過する各層の厚みを正確に制御する必要がある。特に、接着層１２０が厚くなりすぎないようにする必要があり、センサーパネル１００と蛍光板１１０とは、接着層１２０を間に塗布した後に、全体をローラーでしごきながら、接着層１２０が厚くならないようにしている。
【０００７】
なお、図１５において、１１５は蛍光体層１１３を柱状に結晶化させる際に、ゴミ、蒸着時のスプラッシュ、基材１１１の表面粗さのばらつきなどによって、部分的に生じた異常成長により形成された数１０μｍから数１００μｍ程度の突起部である。
【０００８】
図１６（ａ）は、図１５の突起部１１５のないセンサーパネル１００と蛍光体板１１０との貼り合わせ部分付近の拡大図である。図１６（ｂ）は、図１５の突起部１１５付近の拡大図である。図１６において、ｈ０は突起部１１６付近の接着層１２０の厚さ、Ｔ０’は突起部１１６から離れた位置の接着層１２０の厚さをそれぞれ示している。
【０００９】
図１５の上部から入射したＸ線が基材１１１及び反射層１１２を透過し、蛍光体層１１３で吸収された後、蛍光体層１１３は可視光を発光する。この可視光は、図１６（ａ）に示すように、蛍光体層１１３中をセンサーパネル１００側に進むので、拡散することなく、保護層１１４，接着層１２０，保護層１０４を通過して、光電変換素子部１０２に入射する。
【００１０】
光電変換素子部１０２では、入射した可視光が電気信号に変換され、スイッチングにより、配線部１０３を通して外部に読み出される。こうして、図１５に示すＸ線検出装置により、入射するＸ線情報を２次元のデジタル画像に変換している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の技術は、図１６（ｂ）に示すように突起部が光電変換素子部のフォトセンサーや、配線部を破壊する場合がある。特に突起部の先端がとがった形状になっていると、先端が容易にフォトセンサーや配線部に侵入してしまい、破壊を増進される。フォトセンサーが破壊されると、デジタル画像に点欠陥が生じるし、配線部が破壊されると線欠陥が生じる。
【００１２】
また、突起部の丈が短くて光電変換素子部等を破壊しない場合であっても、突起部がセンサーパネルにより押され、突起部の周辺では突起部を中心にしなり、接着材の厚さｈ０が他の部分の厚さＴ０’に比較して厚くなる。そのため、光電変換素子部に入射する可視光の強度が変わり、デジタル画像の解像度が低下する場合がある。
【００１３】
一方、突起部がフォトセンサー等を破壊しないように、接着層を厚くして、接着層内に突起部が納まるようにすることも考えられる。しかし、図１９に示すように、波長変換層とセンサーパネルとの間のギャップが広くなれば、接着材を厚くする必要があり、よってデジタル画像の解像度は低下する。また、実用的な解像度のレスポンスは一般的に０．７以上であり、この値を切らないようにするためには、接着材の厚さは薄い方が好ましいので、接着層を一律に厚くすることは妥当でない。
【００１４】
そこで、本発明は、デジタル画像に欠陥が生じたり、解像度が低下することのない放射線検出装置を提供することを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は一つの側面において、放射線を光に変換する柱状結晶構造の波長変換体と、前記波長変換体で変換された光を検知するセンサとが貼り合わされた放射線検出装置の製造方法であって、基材上に蒸着によって前記柱状結晶構造の前記波長変換体を形成する形成工程と、前記波長変換体の表面のうち前記基材とは反対側の表面の凹凸差を低減するように、前記形成工程において前記反対側の表面に部分的に生じたスプラッシュによる異常成長の凸部の少なくとも一部を選択的に除去する除去工程と、前記波長変換体の前記凸部の少なくとも一部が除去された表面に前記センサを貼り合わせる貼り合わせ工程と、を有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は別の側面において、放射線を光に変換する柱状結晶構造の波長変換体を有する蛍光板の製造方法であって、基材上に蒸着によって前記柱状結晶構造の前記波長変換体を形成する形成工程と、前記波長変換体の表面のうち前記基材とは反対側の表面の凹凸差を低減するように、前記形成工程において前記反対側の表面に部分的に生じたスプラッシュによる異常成長の凸部の少なくとも一部を選択的に除去する除去工程と、を有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明はさらに別の側面において、放射線を光に変換する柱状結晶構造の波長変換体と、前記波長変換体で変換された光を検知するセンサとを有する放射線検出装置の製造装置にであって、前記波長変換体の表面に部分的に生じたスプラッシュによる異常成長の凸部の位置を検出する手段と、前記凸部の高さを測定する手段と、しきい値と前記凸部の高さとを比較する手段と、前記凸部の高さが前記しきい値を超えている場合に、前記表面の凹凸差を低減するように、前記しきい値を超えた前記凸部の少なくとも一部を選択的に除去する手段とを有することを特徴とする。
【００２０】
具体的には、放射線検出装置は、光電変換素子を設けたセンサーパネルと波長変換体を設けた蛍光板とを接着材によって貼り合わせており、蛍光板の貼り合わせ面の凸部である突起部の高さをＨ、接着層の厚みをＴとしたときに、Ｈ≦Ｔ≦５０μｍとしている。
【００２１】
このために、蛍光板の表面の突起部を検出する工程と、突起部の高さを最大でも５０μｍとする工程と、波長変換体の全面に保護層を形成する工程と、蛍光板とセンサーパネルとの間の接着層の厚みをコントロールするように貼り合わせる工程とにより、放射線検出装置を製造した。
【００２２】
そして、突起部の高さを最大でも５０μｍとする工程では、突起部を押しつぶす、突起部を削る又は突起部を切り落とすことにより実現している。
【００２３】
蛍光板とセンサーパネルと間の接着層の厚みをコントロールするように貼り合わせる工程としては、ローラーによって接着材をしごきながら貼り合わせる、センサーパネルと蛍光板との間に隙間を設け、その中に接着材を流し込む、又は粘着材によって貼り合わせることにより実現している。
【００２４】
また、蛍光板の表面の突起を検出する工程は、表面画像のコントラスト異常部を検出し、コントラスト異常部の位置を認識し、コントラスト異常部の高さを顕微鏡で測定するものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００２６】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１のＸ線検出装置の模式的な断面図である。図１において、１１０は蛍光板で、柱状結晶化した蛍光体よりなる蛍光体層１１３と、蛍光体層１１３を支持するための基材１１１と、蛍光体層１１３で変換された光を後述するセンサーパネル１００側へ反射するアルミニウム薄膜よりなる反射層１１２と、蛍光体層１１３等を外気から保護する有機樹脂よりなる保護層１１４とを備えている。
【００２７】
なお、蛍光体層１１３は柱状結晶以外に、粒状のものをバインダーで固めたり、単結晶としてもよい。
【００２８】
また、図１において、１００はセンサーパネルであり、ガラス基板１０１と、アモルファスシリコンを用いたフォトセンサー及びＴＦＴからなる光電変換素子部１０２と、光電変換素子部１０２で変換された電気信号を伝送する配線部１０３と、光電変換素子部１０２及び配線部１０３を保護する窒化シリコン等よりなる保護層１０４とを備えている。
【００２９】
さらに、センサーパネル１００と蛍光体板１１０とは、スペーサ１３０で蛍光板１１０とセンサーパネル１００との距離が最大で５０μｍ程度となるようにした状態で、接着層１２０により接着されている。
【００３０】
なお、図１において、１１６は蛍光体層１１３を柱状に結晶化させる際に、ゴミ、蒸着時のスプラッシュ、基材１１１の表面粗さのばらつきなどによって、部分的に生じた異常成長により形成された数１０μｍから数１００μｍ程度の凸部である突起部を高さが最大で５０μｍに納まるようにしたものである。
【００３１】
図２は、図１の突起部１１６付近の拡大図である。図２において、Ｔ１は蛍光板１１０とセンサーパネル１００との距離、Ｈ１は突起部１１６の高さであり、これらの間には後述するような関係が成り立つ。
【００３２】
本実施形態は、蛍光板１１０とセンサーパネル１００とを貼り合わせる前に、突起部１１６の高さを測定し、その高さが以下説明する所定のしきい値を越えていた場合はしきい値内に納まるように修正し、それから蛍光板１１０とセンサーパネル１００とを貼り合わせるものである。
【００３３】
そのため、図２に示すように、光電変換素子部１０２や配線部１０３が破壊されないようにしたり、蛍光板１１０がしなることを防止して蛍光板１１０とセンサーパネル１００との距離Ｔ１がしきい値内に納まるようになる。
【００３４】
図１９は、上記しきい値を設定するためのグラフであり、蛍光板とセンサーパネルとの間のギャップと得られるデジタル画像の解像度との関係を示すグラフである。図１９において、横軸は蛍光板とセンサー間のギャップ、縦軸はデジタル画像の解像度のレスポンスを示している。
【００３５】
図１９に示すように、ギャップが広くなるほどデジタル画像の解像度は低下する。また、実用的な解像度のレスポンスは一般的に０．７以上であり、この値を切らないようにするためには、接着材の厚さが０．０５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３６】
これは、一般に接着材として用いられるものは、蛍光体層によって変換された光を充分に透過させる必要があるが、接着材が何もない状態から比べれば若干ではあるが、光を吸収してしまう。したがって図１９に示したように蛍光体層１１３とセンサーパネル１００との間のギャップに比べて、実用レベルに達するための厚さを薄くする必要があるためである。
【００３７】
そこで、ここでは突起部１１６の高さが０．０５ｍｍ、つまり５０μｍ以下となるようにして、突起部１１６が光電変換素子部１０２等を破壊しないようにしている。数式で示すと、Ｔ１，Ｈ１は
５０μｍ≧Ｔ１≧Ｈ１
となるようにしている。
なお、実際には、工程マージンを考慮すると、より好適にはＴ１等を、２０μｍ以下にするとよい。そのため、一番高い突起部１１６の高さＨ１がたとえば１０μｍであれば、接着層１２０の厚さＴ１は、１２μｍ程度とすればよい。
【００３８】
図１の上部から入射したＸ線が基材１１１及び反射層１１２を透過し、蛍光体層１１３で吸収された後、蛍光体層１１３は可視光を発光する。この可視光は、蛍光体層１１３中をセンサーパネル１００側に進むので、拡散することなく、保護層１１４，接着層１２０，保護層１０４を通過して、光電変換素子部１０２に入射する。
【００３９】
光電変換素子部１０２では、入射した可視光が電気信号に変換され、スイッチングにより、配線部１０３を通して外部に読み出される。こうして、図１に示すＸ線検出装置により、入射するＸ線情報を２次元のデジタル画像に変換している。
【００４０】
なお、光電変換素子部１０２は、どのようなタイプのものを用いてもよいが、たとえばＣＣＤやＣＭＯＳセンサ、以下説明するようなＭＩＳ（Metal Insulator Semiconductor）フォトセンサーを備えるようにしたり、ＰＩＮ型フォトセンサーを備えるようにすることができる。
【００４１】
図１７は、ＭＩＳ型フォトセンサーを備えた光電変換素子部１０２の等価回路図である。図１７において、５０１，５０２はそれぞれ変換された電荷を蓄積する第一，第二のキャパシター部、５０３は第一，第二のキャパシター部５０１，５０２に蓄積されている電荷の転送を制御するＴＦＴ、５１０はＴＦＴ５０３のゲートのオン／オフを制御する制御信号を生成するゲートドライブ装置、５０７はゲートドライブ装置５１０で生成された制御信号を伝送するゲートライン、５０６はＴＦＴ５０３により転送された電荷を伝送するシグナルライン、５０４は転送された電荷を増幅するアンプ、５０９はアンプ５０４により増幅された電化を外部に読み出す読み出し装置、５０８は第一，第二のキャパシター部５０１，５０２のバイアス用の電源、５０５は電源５０８と第一，第二のキャパシター部５０１，５０２とを接続するバイアスラインである。
【００４２】
なお、図１７では、３×３のピクセルで表現したが、実際は、縦、横方向とも、用途などに応じてＮ×Ｍピクセルとすることが可能である。
【００４３】
最初、バイアス用電源５０８より一定の電圧を、バイアスライン５０５を通して、第一、第二のキャパシター５０１，５０２に投入して、これらをリフレッシュしておく。その後、同じくバイアス用電源５０８より異なる一定電圧を投入した状態で、Ｘ線を放射し、蛍光体層１１３で変換された可視光に応じた量の電子・ホール対(キャリア)を発生させ、第一、第二のキャパシター５０１，５０２に蓄積する。
【００４４】
この状態でゲートドライブ装置５１０で制御信号を生成し、ゲートライン５０７を通じてＴＦＴ５０３のゲートをオンすると、蓄積されていた電荷がシグナルライン５０６に流れ、アンプ５０４によって増幅され、読み出し装置５０９へ転送される。そして、読み出し装置５０９で所要の信号処理を行うことによって、信号出力を取り出せるようにしている。
【００４５】
図１８は、ＰＩＮ型フォトセンサーを備えた光電変換素子部１０２の等価回路図である。図１８において、６０１はＰＩＮ型フォトダイオード部、６０２は同時に形成されるキャパシター部、６０３〜６１０は図１７の５０３〜５１０とそれぞれ同様の部分である。
【００４６】
図１８に示す光電変換素子部１０２は、バイアス用電源６０８より一定の逆バイアス電圧を、バイアスライン６０５を通してフォトダイオード６０１に投入しておく。その状態で、Ｘ線を放射し、蛍光体層１１３で変換された可視光をＰＩＮ型フォトダイオード６０１に照射させて、その光に応じた量の電子・ホール対(キャリア)を発生させ、キャパシター６０２に蓄積する。
【００４７】
この状態でゲートドライブ装置６１０で制御信号を生成し、ゲートライン６０７を通じてＴＦＴ６０３のゲートをオンすると、蓄積されていた電荷がシグナルライン６０６に流れ、以下、図１７を用いて説明した場合と同様の手順により信号出力を取り出せるようにしている。
【００４８】
つづいて、図１のＸ線検出装置の製造方法について説明する。本実施形態では、蛍光板１１０とセンサーパネル１００とを接着材の膜厚を制御しながら貼り合せるものである。
【００４９】
図３〜図１０は、図１のＸ線検出装置の製造工程図である。まず、図３に示すように、基材１１１上に反射層１１２を形成した後に、柱状蛍光体を成長させて蛍光体層１１３を形成する。図３（ａ）は蛍光体層１１３を形成した後の斜視図であり、図３（ｂ）は断面図である。なお、１１５は蛍光体層１１３を柱状に結晶化させる際に、ゴミ、蒸着時のスプラッシュ、基材１１１の表面粗さのばらつきなどによって、部分的に生じた異常成長により形成された数１０μｍから数１００μｍ程度の突起部である。
【００５０】
この際、柱状蛍光体を蒸着によって形成すると、ゴミ等が核になってそこから結晶が異常成長し、突起部１１５が発生することがある。突起部１１５の高さは、低いもので１０μｍ程度、高いものになると１００〜２００μｍになる。
【００５１】
ここで、上記のように、本実施形態では、接着材の厚みを最大でも５０μｍ、好ましくは２０μｍ以下となるようにするために、突起部１１５を除去する。ちなみに、蛍光体層１１３の異常成長のない部分での表面の凹凸はせいぜい数μｍ程度であるので、解像力の低下を引き起こす心配はない。
【００５２】
突起部１１５を除去するにあたり、まず、図４（ａ）に示すように、蛍光体層１１３の表面全体を、蛍光体層１１３の表面に対して斜めに光源２０２から光を照射しながら、センサ２０１で突起部１１５の位置を特定する。
【００５３】
具体的には、突起部１１５があると、センサ２０１で検知した信号を画像処理したときに、画像に濃淡が現れるので、処理後の信号を蛍光体層１１３の位置に対応させて、蛍光体層１１３の表面のどの部分に突起部１１６があるかを特定する。
【００５４】
ちなみに、実用上、液晶パネルの検査等に用いられる基板検査機を用いるのが好ましい。これには大きくは２種類あり、一つは、光源とラインセンサーとの組み合わせにより、パネル全面の光学画像を読み取って、そのコントラストの異常部を画像処理して把握するものである。もう一つは、光源と光センサとを組み合わせて、異常部の乱反射をセンサで読み取るのものである。
【００５５】
前者は、パネル上にパターンが形成されていても異常部を検出できるため、たとえば、蛍光板にパターンが形成されている場合などは、この方法を用いる方がよい。後者は、パターンがない場合のみであるが、検出限界が深く、サブミクロンレベルの異物を検出可能なので、対象とする突起が小さい場合は、この方法を用いるのがよい。どちらを選ぶかは、対象とする蛍光板の状態によって的確な方を選べばよい。
【００５６】
つづいて、図４（ｂ）に示すように、位置を特定した各突起部１１５の高さをさらに顕微鏡２０３で測定し、除去の必要性を判定する。具体的には、顕微鏡２０３の焦点位置の差を読み込み、それに基づいて高さを測定する方法や、レーザーを照射して距離の差を読み込む方法とがある。
【００５７】
前者は、精度が甘く、数ミクロンの誤差は生じるが、測定が比較的簡単で、マニュアル操作によっても可能である。後者は、特にサブミクロン程度の精度が求められる場合に有効である。得られた高さデータと管理値との比較はソフト上で行えばよい。高さ測定用顕微鏡を異常部に対応させるためには、記憶した位置情報から設置ステージを操作して行う。
【００５８】
なお、本実施形態では、突起部１１５の位置の特定と突起部１１５の高さの測定とを同工程で行っている。換言すると、一つ目の突起部１１５の高さの測定は、蛍光体層１１３上における一つ目の突起部１１５の位置を特定したら、すぐにその位置に顕微鏡２０３を移動させて行うようにしている。
【００５９】
ここでは、凸部１１５は、まず解像力レスポンスと接着材１２０の材料等とに基づいて決定した接着材１２０の厚さよりも凸部１１５の高さが高ければ除去し、低ければ除去しない。
【００６０】
突起部１１５の除去は、図５〜図７のいずれかに示すような手法によって行う。図５には、突起部１１５を押しつぶし治具２０４によって、上部から押しつぶすことによって、除去する様子を示している。このとき、突起部１１５だけを押しつぶせるように、先に測定した突起部１１５の高さに応じて押圧を調整したり、図示しないストッパー機構を設け、必要以上に押しつぶさないようする。また、保護層１１４が破壊しなければ、保護層１１４を形成した後に行ってもよい。
【００６１】
図６には、回転研磨機２０５によって突起部１１５を研磨により除去する様子を示している。除去の際は、削り取られた破片が蛍光体層１１３の表面を傷つけたりしないように、回転研磨機２０５にこの破片を吸引する吸引機能を備えておくとよい。なお、回転研磨機２０５は、ローラー回転機構以外に円盤回転機構を用いてもかまわない。
【００６２】
図７には、鋭利な切断手段２０６を用いて突起部１１５を切り取る様子を示している。この場合にも、除去の際の破片が、蛍光体層１１３を傷つけないように吸引機能を備えておくとよい。
【００６３】
ちなみに、図６，図７に示すような手法は、押しつぶしに耐えられない蛍光体に適用するとよい。特に、突起部１１６が細長い形状の場合には図７に示すような手法で行うのが簡易でよい。いずれの方法を選択するかは、突起の特長によって決めればよいが、さまざまな形の突起にも対応するためには、全ての手法を採用可能な装置を用いればよい。
【００６４】
図５〜図７に示すいずれかの手法により突起部１１５を除去した後に、蛍光体層１１３の表面の凹凸差が５０μｍ以内であるかどうかを、再度、顕微鏡２０３などによる測定で確かめるとよい。
【００６５】
そして、蛍光体層１１３の表面の凹凸差が５０μｍ以内でなければ、同様の手順により凸部を除去し、蛍光体層１１３の表面の凹凸差が５０μｍ以内であれば、図８に示すように、保護層１１４を蛍光体全体に形成することで蛍光板１１０を完成させる。
【００６６】
なお、図８（ａ）に示すように、保護層１１４の表面に生じた段差は、必要に応じて図８（ｂ）に示すように、保護層１１４の表面を平坦にするのが望ましい。保護層１１４は、平坦化を容易に行えるように、ＰＩ、ＢＣＢなどの粘性材料をスピンコート等の方法によって塗布するのがよい。なお、保護層１１４を形成した後に、保護層１１４の表面の凹凸の有無等を検査するとよい。
【００６７】
次に、図９（ａ）に示すように、蛍光体１１０の周囲部の構造上の弱さによって発生する接着材の厚さのばらつきや、蛍光体１１０の端部の破壊を抑えるために、蛍光板１１０の周囲にスペーサ１３０を設ける。
【００６８】
この状態で、接着材を塗布したセンサーパネル１００上に、蛍光板１１０を載せて、図９（ｂ）に示すように、上からローラー３０１でしごく。押圧、しごき速度を制御して接着材が最大でも５０μｍ以内に納まるようにする。ローラー３０１による貼り合わせを行うと、図１０に示すように、押圧を下げるほど、また、しごくスピードを速くするほど接着材が厚くなる。
【００６９】
図１０で説明すると、貼り合わせ前の突起部１１６の高さがｈ１だとすると、しごくスピードがＶ１であれば押圧はＰ２〜Ｐ１になる。しごくスピードがＶ２であれば押圧はＰ４〜Ｐ３にする。
【００７０】
また、ローラー３０１による貼り合わせを行うと、蛍光板１１０全体の剛性が高いほど接着材が厚くなる。さらに、接着材の粘度は小さいほど膜厚が薄くなるので、接着材の厚みをコントロールするためには相応の粘性が必要である。十分に粘性を備えたものを使用しない場合には、ストッパー１３０で、厳密に接着材の厚さが最大で５０μｍ以内になるようにすればよい。
【００７１】
このローラーによる貼り合わせ方法は、上部からある程度の圧力で蛍光体を押すので、圧力のコントロールには正確さが必要だが、歩留まりよく製造することが可能である。
【００７２】
この他にも、センサーパネル１００と蛍光板１１０との間に決められたギャップを設けて、センサーパネル１００と蛍光板１１０との間に接着材を流し込んだり、接着材として粘着材を用いて、センサーパネル１００と蛍光板１１０とを押しながら貼り合わせてもよい。
【００７３】
前者は、貼り合わせる２枚の対象物を別々の平面基準に吸着させ、あらかじめ接着層のギャップを決めた上で、その中に圧力差を用いて低粘度接着材を流し込むものである。ギャップを決める手段としては、装置側にストッパー機構を設けてもよいし、貼り合わせ対象物の間にストッパー１３０を設けてもかまわない。この方法は、機械的な衝撃が最も少ないため、機械強度の弱い対象物に適している。
【００７４】
後者は、接着前に塗布する粘着材の膜厚を目的の値に制御し、貼り合わせるものである。このため、貼り合わせときの制御が楽で、圧力差を利用して膨張する風船で押し付けてもかまわないし、先に述べたローラーで押し付けてもかまわない。
【００７５】
以上説明したように、図１に示すＸ線検出装置は、蛍光体層１１３の表面には、最大でも高さが５０μｍである突起部１１６しか残っていないので、光電変換素子部１０２等が破壊されないし、デジタル画像の解像度の低下しない。
【００７６】
（実施形態２）
図１１は、本発明の実施形態２のＸ線検出装置の模式的な断面図である。図１１には、図１のスペーサ１３０に代えて、封止材１４０を用いている例を示している。
【００７７】
図１２は、図１１に示すＸ線検出装置の製造装置であって、蛍光板１１０とセンサーパネル１００との貼り合わせ装置の模式的な構成図である。図１２に示す貼り合わせ装置は、蛍光板１１０側を基準プレート４０１に接触させて、真空配管４１２を通じてポンプ４１１でたとえば大気圧以下に引き、基準プレート４０１で蛍光板１１０を保持する。
【００７８】
また、センサーパネル１００側を基準プレート４０２に接触させて、真空配管４２２を通じてポンプ４２１でたとえば大気圧以下に引き、基準プレート４０２でセンサーパネル１００を保持する。
【００７９】
このとき、接着面相互のギャップは、基準プレート４０１，４０２相互のギャップ調整機能を装置、又は基材１１１と基板１０１との間に備えてもよい。また、このギャップ寸法は、突起部１１６の高さ以上に合せられている。さらに、この状態にする前の基準プレート４０１，４０２の表面は清掃してゴミがチャック面に挟まれないようにしなければならない。
【００８０】
この状態で、周囲に封止材１４０を塗布、硬化するが、必要な部分に接着材供給パイプ４３２とバキュームパイプ４４４の挿入口を設けておく。一方、接着材タンク４３１には硬化前の接着材１５０を充填しておき、真空ポンプ４４１でバキュームパイプ４４２，４４４を通じて排気することによって、接着材１５０をギャップ内に流し込む。
【００８１】
このとき、余分な接着材１５０が真空ポンプ４４１側に流れ込まないように、バッファータンク４４３をバキュームパイプ４４４と真空ポンプ４４１側に設けておき、ここで捕獲する。
【００８２】
用いる接着材は、流動性のよい低粘度のものがよい。蛍光体１１０とセンサーパネル１００のギャップ内に一様に接着材が満たされたら、バキュームを終え、接着材供給パイプ４３２とバキュームパイプ４４４とを抜き取り、封止材１４０に空いた穴を、封止材１４０と同じ材料の封止剤でふさいで、硬化させておく。
【００８３】
接着材１５０が硬化するまでは、基準プレート４０１，４０２でのチャックを続け、接着層を一定ギャップ幅におさめておかねばならない。接着材１５０が充分硬化したら、基準プレート４０１，４０２の真空を解除し、ワークを抜き取る。
【００８４】
このような貼り合わせ工程を用いれば、実施形態１で説明した手法に比べ、貼り合わせたときの蛍光板１１０とセンサーパネル１００との間の衝撃が一層軽減されるので、構造的に弱いもの同士を接着する際には有効である。
【００８５】
（実施形態３）
図１３は、本発明の実施形態３のＸ線検出装置の模式的な断面図である。本実施形態では、たとえばペースト状の粘着材１６０により蛍光板１１０とセンサーパネル１００とを貼り合わせている。
【００８６】
図１４は、図１３のＸ線検出装置の貼り合わせ工程を説明する断面図である。
図１４（ａ）は、蛍光板に粘着材１６０を塗布した状態の断面図である。図１４（ｂ）は、図１３に示すＸ線検出装置の製造装置であって、蛍光板１１０とセンサーパネル１００との貼り合わせ装置の模式的な構成図である。
【００８７】
実施形態１で説明した手法と同様の手法で作成された蛍光板１１０に、粘着材１６０を塗布する（図１４（ａ））。すると、粘着材１６０はペースト状であるので、表面が平坦となり、たとえば図８（ａ）に示す状態から、図８（ｂ）に示す状態への加工処理が不要となる。なお、粘着材１６０の膜厚は突起の高さ以上にする必要がある。
【００８８】
そして、この蛍光板１１０をセンサーパネル１００側に粘着材１６０を介して載置した状態にして、その上部からバルーンゴム７０１によって押し付けて貼り合わせを行う。
【００８９】
封止剤７０３で周囲が封止されたバルーンゴム７０１と蓋７０２との間の空間７０４には、コンプレッサー７１１から配管７１２を通して、圧縮気体が供給されており、この中の圧力を上げることによってバルーンゴム７０１を膨張させるものである。
【００９０】
圧縮気体の供給は、コンプレッサー７１１の削減の意味も含め、工場内の窒素ガスを用いてもかまわず、他の安全な圧縮気体を用いてもかまわない。バルーンゴム７０１は、図１４（ｂ）では、蛍光体１１０の中心部から周辺部に徐々に基材１１１を押し始めるので、粘着材１６０とセンサーパネル１００との間に、混入した空気層は周囲の方に押し出され、気泡のない貼り合わせが可能となる。
【００９１】
こうして、粘着材１６０とセンサーパネル１００とを貼り合わせると、与えられた衝撃を粘着材１６０によって支えることができることをはじめ、粘着材１６０の塗布量によって接着層の厚みを管理することが可能になる。
【００９２】
従って、上部から押し付ける際の押し圧コントロールも簡単となり、生産性を高くすることができる。本例では、圧縮気体によってバルーンゴム７０１を膨張させる方法を述べたが、貼り合わせサンプル全体を真空系に閉じ込め、大気圧によってバルーンゴム７０１が貼り合わせ面側に膨らみ、その力で押し込むことを利用して行ってもかまわない。
【００９３】
さらに、実施形態１で説明したように、ローラーによって粘着材１６０とセンサーパネル１００との間に空気層ができないようにしてもよい。
【００９４】
以上、本発明の各実施形態では、たとえばあるしきい値を、突起部１１６の高さが越えているような場合に、その突起部１１６を少なくとも一部除去してしきい値内に納まるようにしているが、たとえば蛍光板１１０とセンサーパネル１００との貼り合わせの際にこれらに外力がかかっても、センサを破壊しないように、一律に全ての突起部１１６の先端を、センサ面に平行となるようにしてもよい。
【００９５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、表面の凹凸を小さくした波長変換体を、接着材を介してセンサと貼り合わせるので、デジタル画像に欠陥がなく、解像度が低下することのない放射線検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１のＸ線検出装置の模式的な断面図である。
【図２】図１の突起部付近の拡大図である。
【図３】図１のＸ線検出装置の製造工程図である。
【図４】図１のＸ線検出装置の製造工程図である。
【図５】図１のＸ線検出装置の製造工程図である。
【図６】図１のＸ線検出装置の製造工程図である。
【図７】図１のＸ線検出装置の製造工程図である。
【図８】図１のＸ線検出装置の製造工程図である。
【図９】図１のＸ線検出装置の製造工程図である。
【図１０】図１のＸ線検出装置の製造工程図である。
【図１１】本発明の実施形態２のＸ線検出装置の模式的な断面図である。
【図１２】図１１に示すＸ線検出装置の製造装置の模式的な構成図である。
【図１３】本発明の実施形態３のＸ線検出装置の模式的な断面図である。
【図１４】図１３のＸ線検出装置の貼り合わせ工程を説明する断面図である。
【図１５】従来のＸ線検出装置の模式的な断面図である。
【図１６】図１５の突起部付近の拡大図である。
【図１７】ＭＩＳ型フォトセンサーを備えた光電変換素子部の等価回路図である。
【図１８】ＰＩＮ型フォトセンサーを備えた光電変換素子部の等価回路図である。
【図１９】接着材と得られるデジタル画像の解像度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１００ センサーパネル
１０１ ガラス基板
１０２ 光電変換素子部
１０３ 配線部
１０４ 窒化シリコン等よりなる保護層
１１０ 蛍光板
１１１ 基材
１１２ Ａｌ等よりなる反射層
１１３ 柱状の蛍光体よりなる蛍光体層
１１４ 有機樹脂等よりなる保護層
１１５，１１６ 蛍光体の突起部
１２０ 透明な接着材よりなる接着層
１３０ スペーサ
１４０ 封止材
１５０ 接着材
１６０ 粘着材
２０１ センサ
２０２ 光源
２０３ 顕微鏡
２０４ 押しつぶし治具
２０５ 回転研磨機構
２０６ 切断手段
３０１ ローラー
４０１ 基準プレート
４０２ 基準プレート
４１１，４２１ ポンプ
４１２，４２１ 真空配管
４３１ 接着材タンク
４３２ 接着材供給パイプ
４４１ 真空ポンプ
４３３ バッファータンク
４４４ バキュームパイプ
５０１ 第一のキャパシター部
５０２ 第二のキャパシター部
５０３，６０３ ＴＦＴ部
５０４，６０４ アンプ
５０５，６０５ バイアスライン
５０６，６０６ シグナルライン
５０７，６０７ ゲートライン
５０８，６０８ バイアス用の電源
５０９，６０９ シグナル読み出し装置
５１０，６１０ ゲートドライブ装置
６０１ ＰＩＮ型フォトダイオード部
６０２ キャパシター部
７０１ バルーンゴム
７０２ 蓋
７０３ 封止材
７０４ 空間
７１１ コンプレッサー
７１２ 配管
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線検出装置及びその製造方法に関し、特に、医療用Ｘ線診断装置、非破壊検査装置などに用いられる放射線検出装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
なお、本明細書においては、放射線の範ちゅうに、Ｘ線、α線、β線、γ線などの電磁波も含むものとして説明する。
【０００３】
【従来の技術】
近年、医療機業界のデジタル化が加速しており、レントゲン撮影の方式もコンベンショナルなフィルムスクリーン方式からＸ線デジタルラジオグラフィー方式へのパラダイムシフトが進んでいる。
【０００４】
図１５は、従来のＸ線検出装置の断面図である。図１５において、１１０は蛍光板で、柱状結晶化した蛍光体よりなる蛍光体層１１３と、蛍光体層１１３を支持するための基材１１１と、蛍光体層１１３で変換された光を後述するセンサーパネル１００側へ反射するアルミニウム薄膜よりなる反射層１１２と、蛍光体層１１３等を外気から保護する有機樹脂よりなる保護層１１４とを備えている。
【０００５】
また、図１５において、１００はセンサーパネルであり、ガラス基板１０１と、アモルファスシリコンを用いたフォトセンサー及びＴＦＴからなる光電変換素子部１０２と、光電変換素子部１０２で変換された電気信号を伝送する配線部１０３と、光電変換素子部１０２及び配線部１０３を保護する窒化シリコン等よりなる保護層１０４とを備えている。
【０００６】
さらに、センサーパネル１００と蛍光体板１１０とは、接着層１２０により接着され、その周囲を封止材１４０によって封止されている。ここで、解像力のばらつきを招かないようにするために、光が透過する各層の厚みを正確に制御する必要がある。特に、接着層１２０が厚くなりすぎないようにする必要があり、センサーパネル１００と蛍光板１１０とは、接着層１２０を間に塗布した後に、全体をローラーでしごきながら、接着層１２０が厚くならないようにしている。
【０００７】
なお、図１５において、１１５は蛍光体層１１３を柱状に結晶化させる際に、ゴミ、蒸着時のスプラッシュ、基材１１１の表面粗さのばらつきなどによって、部分的に生じた異常成長により形成された数１０μｍから数１００μｍ程度の突起部である。
【０００８】
図１６（ａ）は、図１５の突起部１１５のないセンサーパネル１００と蛍光体板１１０との貼り合わせ部分付近の拡大図である。図１６（ｂ）は、図１５の突起部１１５付近の拡大図である。図１６において、ｈ０は突起部１１６付近の接着層１２０の厚さ、Ｔ０’は突起部１１６から離れた位置の接着層１２０の厚さをそれぞれ示している。
【０００９】
図１５の上部から入射したＸ線が基材１１１及び反射層１１２を透過し、蛍光体層１１３で吸収された後、蛍光体層１１３は可視光を発光する。この可視光は、図１６（ａ）に示すように、蛍光体層１１３中をセンサーパネル１００側に進むので、拡散することなく、保護層１１４，接着層１２０，保護層１０４を通過して、光電変換素子部１０２に入射する。
【００１０】
光電変換素子部１０２では、入射した可視光が電気信号に変換され、スイッチングにより、配線部１０３を通して外部に読み出される。こうして、図１５に示すＸ線検出装置により、入射するＸ線情報を２次元のデジタル画像に変換している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の技術は、図１６（ｂ）に示すように突起部が光電変換素子部のフォトセンサーや、配線部を破壊する場合がある。特に突起部の先端がとがった形状になっていると、先端が容易にフォトセンサーや配線部に侵入してしまい、破壊を増進される。フォトセンサーが破壊されると、デジタル画像に点欠陥が生じるし、配線部が破壊されると線欠陥が生じる。
【００１２】
また、突起部の丈が短くて光電変換素子部等を破壊しない場合であっても、突起部がセンサーパネルにより押され、突起部の周辺では突起部を中心にしなり、接着材の厚さｈ０が他の部分の厚さＴ０’に比較して厚くなる。そのため、光電変換素子部に入射する可視光の強度が変わり、デジタル画像の解像度が低下する場合がある。
【００１３】
一方、突起部がフォトセンサー等を破壊しないように、接着層を厚くして、接着層内に突起部が納まるようにすることも考えられる。しかし、図１９に示すように、波長変換層とセンサーパネルとの間のギャップが広くなれば、接着材を厚くする必要があり、よってデジタル画像の解像度は低下する。また、実用的な解像度のレスポンスは一般的に０．７以上であり、この値を切らないようにするためには、接着材の厚さは薄い方が好ましいので、接着層を一律に厚くすることは妥当でない。
【００１４】
そこで、本発明は、デジタル画像に欠陥が生じたり、解像度が低下することのない放射線検出装置を提供することを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は一つの側面において、放射線を光に変換する柱状結晶構造の波長変換体と、前記波長変換体で変換された光を検知するセンサとが貼り合わされた放射線検出装置の製造方法であって、基材上に蒸着によって前記柱状結晶構造の前記波長変換体を形成する形成工程と、前記波長変換体の表面のうち前記基材とは反対側の表面の凹凸差を低減するように、前記形成工程において前記反対側の表面に部分的に生じたスプラッシュによる異常成長の凸部の少なくとも一部を選択的に除去する除去工程と、前記波長変換体の前記凸部の少なくとも一部が除去された表面に前記センサを貼り合わせる貼り合わせ工程と、を有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は別の側面において、放射線を光に変換する柱状結晶構造の波長変換体を有する蛍光板の製造方法であって、基材上に蒸着によって前記柱状結晶構造の前記波長変換体を形成する形成工程と、前記波長変換体の表面のうち前記基材とは反対側の表面の凹凸差を低減するように、前記形成工程において前記反対側の表面に部分的に生じたスプラッシュによる異常成長の凸部の少なくとも一部を選択的に除去する除去工程と、を有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明はさらに別の側面において、放射線を光に変換する柱状結晶構造の波長変換体と、前記波長変換体で変換された光を検知するセンサとを有する放射線検出装置の製造装置にであって、前記波長変換体の表面に部分的に生じたスプラッシュによる異常成長の凸部の位置を検出する手段と、前記凸部の高さを測定する手段と、しきい値と前記凸部の高さとを比較する手段と、前記凸部の高さが前記しきい値を超えている場合に、前記表面の凹凸差を低減するように、前記しきい値を超えた前記凸部の少なくとも一部を選択的に除去する手段とを有することを特徴とする。
【００２０】
具体的には、放射線検出装置は、光電変換素子を設けたセンサーパネルと波長変換体を設けた蛍光板とを接着材によって貼り合わせており、蛍光板の貼り合わせ面の凸部である突起部の高さをＨ、接着層の厚みをＴとしたときに、Ｈ≦Ｔ≦５０μｍとしている。
【００２１】
このために、蛍光板の表面の突起部を検出する工程と、突起部の高さを最大でも５０μｍとする工程と、波長変換体の全面に保護層を形成する工程と、蛍光板とセンサーパネルとの間の接着層の厚みをコントロールするように貼り合わせる工程とにより、放射線検出装置を製造した。
【００２２】
そして、突起部の高さを最大でも５０μｍとする工程では、突起部を押しつぶす、突起部を削る又は突起部を切り落とすことにより実現している。
【００２３】
蛍光板とセンサーパネルと間の接着層の厚みをコントロールするように貼り合わせる工程としては、ローラーによって接着材をしごきながら貼り合わせる、センサーパネルと蛍光板との間に隙間を設け、その中に接着材を流し込む、又は粘着材によって貼り合わせることにより実現している。
【００２４】
また、蛍光板の表面の突起を検出する工程は、表面画像のコントラスト異常部を検出し、コントラスト異常部の位置を認識し、コントラスト異常部の高さを顕微鏡で測定するものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００２６】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１のＸ線検出装置の模式的な断面図である。図１において、１１０は蛍光板で、柱状結晶化した蛍光体よりなる蛍光体層１１３と、蛍光体層１１３を支持するための基材１１１と、蛍光体層１１３で変換された光を後述するセンサーパネル１００側へ反射するアルミニウム薄膜よりなる反射層１１２と、蛍光体層１１３等を外気から保護する有機樹脂よりなる保護層１１４とを備えている。
【００２７】
なお、蛍光体層１１３は柱状結晶以外に、粒状のものをバインダーで固めたり、単結晶としてもよい。
【００２８】
また、図１において、１００はセンサーパネルであり、ガラス基板１０１と、アモルファスシリコンを用いたフォトセンサー及びＴＦＴからなる光電変換素子部１０２と、光電変換素子部１０２で変換された電気信号を伝送する配線部１０３と、光電変換素子部１０２及び配線部１０３を保護する窒化シリコン等よりなる保護層１０４とを備えている。
【００２９】
さらに、センサーパネル１００と蛍光体板１１０とは、スペーサ１３０で蛍光板１１０とセンサーパネル１００との距離が最大で５０μｍ程度となるようにした状態で、接着層１２０により接着されている。
【００３０】
なお、図１において、１１６は蛍光体層１１３を柱状に結晶化させる際に、ゴミ、蒸着時のスプラッシュ、基材１１１の表面粗さのばらつきなどによって、部分的に生じた異常成長により形成された数１０μｍから数１００μｍ程度の凸部である突起部を高さが最大で５０μｍに納まるようにしたものである。
【００３１】
図２は、図１の突起部１１６付近の拡大図である。図２において、Ｔ１は蛍光板１１０とセンサーパネル１００との距離、Ｈ１は突起部１１６の高さであり、これらの間には後述するような関係が成り立つ。
【００３２】
本実施形態は、蛍光板１１０とセンサーパネル１００とを貼り合わせる前に、突起部１１６の高さを測定し、その高さが以下説明する所定のしきい値を越えていた場合はしきい値内に納まるように修正し、それから蛍光板１１０とセンサーパネル１００とを貼り合わせるものである。
【００３３】
そのため、図２に示すように、光電変換素子部１０２や配線部１０３が破壊されないようにしたり、蛍光板１１０がしなることを防止して蛍光板１１０とセンサーパネル１００との距離Ｔ１がしきい値内に納まるようになる。
【００３４】
図１９は、上記しきい値を設定するためのグラフであり、蛍光板とセンサーパネルとの間のギャップと得られるデジタル画像の解像度との関係を示すグラフである。図１９において、横軸は蛍光板とセンサー間のギャップ、縦軸はデジタル画像の解像度のレスポンスを示している。
【００３５】
図１９に示すように、ギャップが広くなるほどデジタル画像の解像度は低下する。また、実用的な解像度のレスポンスは一般的に０．７以上であり、この値を切らないようにするためには、接着材の厚さが０．０５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３６】
これは、一般に接着材として用いられるものは、蛍光体層によって変換された光を充分に透過させる必要があるが、接着材が何もない状態から比べれば若干ではあるが、光を吸収してしまう。したがって図１９に示したように蛍光体層１１３とセンサーパネル１００との間のギャップに比べて、実用レベルに達するための厚さを薄くする必要があるためである。
【００３７】
そこで、ここでは突起部１１６の高さが０．０５ｍｍ、つまり５０μｍ以下となるようにして、突起部１１６が光電変換素子部１０２等を破壊しないようにしている。数式で示すと、Ｔ１，Ｈ１は
５０μｍ≧Ｔ１≧Ｈ１
となるようにしている。
なお、実際には、工程マージンを考慮すると、より好適にはＴ１等を、２０μｍ以下にするとよい。そのため、一番高い突起部１１６の高さＨ１がたとえば１０μｍであれば、接着層１２０の厚さＴ１は、１２μｍ程度とすればよい。
【００３８】
図１の上部から入射したＸ線が基材１１１及び反射層１１２を透過し、蛍光体層１１３で吸収された後、蛍光体層１１３は可視光を発光する。この可視光は、蛍光体層１１３中をセンサーパネル１００側に進むので、拡散することなく、保護層１１４，接着層１２０，保護層１０４を通過して、光電変換素子部１０２に入射する。
【００３９】
光電変換素子部１０２では、入射した可視光が電気信号に変換され、スイッチングにより、配線部１０３を通して外部に読み出される。こうして、図１に示すＸ線検出装置により、入射するＸ線情報を２次元のデジタル画像に変換している。
【００４０】
なお、光電変換素子部１０２は、どのようなタイプのものを用いてもよいが、たとえばＣＣＤやＣＭＯＳセンサ、以下説明するようなＭＩＳ（Metal Insulator Semiconductor）フォトセンサーを備えるようにしたり、ＰＩＮ型フォトセンサーを備えるようにすることができる。
【００４１】
図１７は、ＭＩＳ型フォトセンサーを備えた光電変換素子部１０２の等価回路図である。図１７において、５０１，５０２はそれぞれ変換された電荷を蓄積する第一，第二のキャパシター部、５０３は第一，第二のキャパシター部５０１，５０２に蓄積されている電荷の転送を制御するＴＦＴ、５１０はＴＦＴ５０３のゲートのオン／オフを制御する制御信号を生成するゲートドライブ装置、５０７はゲートドライブ装置５１０で生成された制御信号を伝送するゲートライン、５０６はＴＦＴ５０３により転送された電荷を伝送するシグナルライン、５０４は転送された電荷を増幅するアンプ、５０９はアンプ５０４により増幅された電化を外部に読み出す読み出し装置、５０８は第一，第二のキャパシター部５０１，５０２のバイアス用の電源、５０５は電源５０８と第一，第二のキャパシター部５０１，５０２とを接続するバイアスラインである。
【００４２】
なお、図１７では、３×３のピクセルで表現したが、実際は、縦、横方向とも、用途などに応じてＮ×Ｍピクセルとすることが可能である。
【００４３】
最初、バイアス用電源５０８より一定の電圧を、バイアスライン５０５を通して、第一、第二のキャパシター５０１，５０２に投入して、これらをリフレッシュしておく。その後、同じくバイアス用電源５０８より異なる一定電圧を投入した状態で、Ｘ線を放射し、蛍光体層１１３で変換された可視光に応じた量の電子・ホール対(キャリア)を発生させ、第一、第二のキャパシター５０１，５０２に蓄積する。
【００４４】
この状態でゲートドライブ装置５１０で制御信号を生成し、ゲートライン５０７を通じてＴＦＴ５０３のゲートをオンすると、蓄積されていた電荷がシグナルライン５０６に流れ、アンプ５０４によって増幅され、読み出し装置５０９へ転送される。そして、読み出し装置５０９で所要の信号処理を行うことによって、信号出力を取り出せるようにしている。
【００４５】
図１８は、ＰＩＮ型フォトセンサーを備えた光電変換素子部１０２の等価回路図である。図１８において、６０１はＰＩＮ型フォトダイオード部、６０２は同時に形成されるキャパシター部、６０３〜６１０は図１７の５０３〜５１０とそれぞれ同様の部分である。
【００４６】
図１８に示す光電変換素子部１０２は、バイアス用電源６０８より一定の逆バイアス電圧を、バイアスライン６０５を通してフォトダイオード６０１に投入しておく。その状態で、Ｘ線を放射し、蛍光体層１１３で変換された可視光をＰＩＮ型フォトダイオード６０１に照射させて、その光に応じた量の電子・ホール対(キャリア)を発生させ、キャパシター６０２に蓄積する。
【００４７】
この状態でゲートドライブ装置６１０で制御信号を生成し、ゲートライン６０７を通じてＴＦＴ６０３のゲートをオンすると、蓄積されていた電荷がシグナルライン６０６に流れ、以下、図１７を用いて説明した場合と同様の手順により信号出力を取り出せるようにしている。
【００４８】
つづいて、図１のＸ線検出装置の製造方法について説明する。本実施形態では、蛍光板１１０とセンサーパネル１００とを接着材の膜厚を制御しながら貼り合せるものである。
【００４９】
図３〜図１０は、図１のＸ線検出装置の製造工程図である。まず、図３に示すように、基材１１１上に反射層１１２を形成した後に、柱状蛍光体を成長させて蛍光体層１１３を形成する。図３（ａ）は蛍光体層１１３を形成した後の斜視図であり、図３（ｂ）は断面図である。なお、１１５は蛍光体層１１３を柱状に結晶化させる際に、ゴミ、蒸着時のスプラッシュ、基材１１１の表面粗さのばらつきなどによって、部分的に生じた異常成長により形成された数１０μｍから数１００μｍ程度の突起部である。
【００５０】
この際、柱状蛍光体を蒸着によって形成すると、ゴミ等が核になってそこから結晶が異常成長し、突起部１１５が発生することがある。突起部１１５の高さは、低いもので１０μｍ程度、高いものになると１００〜２００μｍになる。
【００５１】
ここで、上記のように、本実施形態では、接着材の厚みを最大でも５０μｍ、好ましくは２０μｍ以下となるようにするために、突起部１１５を除去する。ちなみに、蛍光体層１１３の異常成長のない部分での表面の凹凸はせいぜい数μｍ程度であるので、解像力の低下を引き起こす心配はない。
【００５２】
突起部１１５を除去するにあたり、まず、図４（ａ）に示すように、蛍光体層１１３の表面全体を、蛍光体層１１３の表面に対して斜めに光源２０２から光を照射しながら、センサ２０１で突起部１１５の位置を特定する。
【００５３】
具体的には、突起部１１５があると、センサ２０１で検知した信号を画像処理したときに、画像に濃淡が現れるので、処理後の信号を蛍光体層１１３の位置に対応させて、蛍光体層１１３の表面のどの部分に突起部１１６があるかを特定する。
【００５４】
ちなみに、実用上、液晶パネルの検査等に用いられる基板検査機を用いるのが好ましい。これには大きくは２種類あり、一つは、光源とラインセンサーとの組み合わせにより、パネル全面の光学画像を読み取って、そのコントラストの異常部を画像処理して把握するものである。もう一つは、光源と光センサとを組み合わせて、異常部の乱反射をセンサで読み取るのものである。
【００５５】
前者は、パネル上にパターンが形成されていても異常部を検出できるため、たとえば、蛍光板にパターンが形成されている場合などは、この方法を用いる方がよい。後者は、パターンがない場合のみであるが、検出限界が深く、サブミクロンレベルの異物を検出可能なので、対象とする突起が小さい場合は、この方法を用いるのがよい。どちらを選ぶかは、対象とする蛍光板の状態によって的確な方を選べばよい。
【００５６】
つづいて、図４（ｂ）に示すように、位置を特定した各突起部１１５の高さをさらに顕微鏡２０３で測定し、除去の必要性を判定する。具体的には、顕微鏡２０３の焦点位置の差を読み込み、それに基づいて高さを測定する方法や、レーザーを照射して距離の差を読み込む方法とがある。
【００５７】
前者は、精度が甘く、数ミクロンの誤差は生じるが、測定が比較的簡単で、マニュアル操作によっても可能である。後者は、特にサブミクロン程度の精度が求められる場合に有効である。得られた高さデータと管理値との比較はソフト上で行えばよい。高さ測定用顕微鏡を異常部に対応させるためには、記憶した位置情報から設置ステージを操作して行う。
【００５８】
なお、本実施形態では、突起部１１５の位置の特定と突起部１１５の高さの測定とを同工程で行っている。換言すると、一つ目の突起部１１５の高さの測定は、蛍光体層１１３上における一つ目の突起部１１５の位置を特定したら、すぐにその位置に顕微鏡２０３を移動させて行うようにしている。
【００５９】
ここでは、凸部１１５は、まず解像力レスポンスと接着材１２０の材料等とに基づいて決定した接着材１２０の厚さよりも凸部１１５の高さが高ければ除去し、低ければ除去しない。
【００６０】
突起部１１５の除去は、図５〜図７のいずれかに示すような手法によって行う。図５には、突起部１１５を押しつぶし治具２０４によって、上部から押しつぶすことによって、除去する様子を示している。このとき、突起部１１５だけを押しつぶせるように、先に測定した突起部１１５の高さに応じて押圧を調整したり、図示しないストッパー機構を設け、必要以上に押しつぶさないようする。また、保護層１１４が破壊しなければ、保護層１１４を形成した後に行ってもよい。
【００６１】
図６には、回転研磨機２０５によって突起部１１５を研磨により除去する様子を示している。除去の際は、削り取られた破片が蛍光体層１１３の表面を傷つけたりしないように、回転研磨機２０５にこの破片を吸引する吸引機能を備えておくとよい。なお、回転研磨機２０５は、ローラー回転機構以外に円盤回転機構を用いてもかまわない。
【００６２】
図７には、鋭利な切断手段２０６を用いて突起部１１５を切り取る様子を示している。この場合にも、除去の際の破片が、蛍光体層１１３を傷つけないように吸引機能を備えておくとよい。
【００６３】
ちなみに、図６，図７に示すような手法は、押しつぶしに耐えられない蛍光体に適用するとよい。特に、突起部１１６が細長い形状の場合には図７に示すような手法で行うのが簡易でよい。いずれの方法を選択するかは、突起の特長によって決めればよいが、さまざまな形の突起にも対応するためには、全ての手法を採用可能な装置を用いればよい。
【００６４】
図５〜図７に示すいずれかの手法により突起部１１５を除去した後に、蛍光体層１１３の表面の凹凸差が５０μｍ以内であるかどうかを、再度、顕微鏡２０３などによる測定で確かめるとよい。
【００６５】
そして、蛍光体層１１３の表面の凹凸差が５０μｍ以内でなければ、同様の手順により凸部を除去し、蛍光体層１１３の表面の凹凸差が５０μｍ以内であれば、図８に示すように、保護層１１４を蛍光体全体に形成することで蛍光板１１０を完成させる。
【００６６】
なお、図８（ａ）に示すように、保護層１１４の表面に生じた段差は、必要に応じて図８（ｂ）に示すように、保護層１１４の表面を平坦にするのが望ましい。保護層１１４は、平坦化を容易に行えるように、ＰＩ、ＢＣＢなどの粘性材料をスピンコート等の方法によって塗布するのがよい。なお、保護層１１４を形成した後に、保護層１１４の表面の凹凸の有無等を検査するとよい。
【００６７】
次に、図９（ａ）に示すように、蛍光体１１０の周囲部の構造上の弱さによって発生する接着材の厚さのばらつきや、蛍光体１１０の端部の破壊を抑えるために、蛍光板１１０の周囲にスペーサ１３０を設ける。
【００６８】
この状態で、接着材を塗布したセンサーパネル１００上に、蛍光板１１０を載せて、図９（ｂ）に示すように、上からローラー３０１でしごく。押圧、しごき速度を制御して接着材が最大でも５０μｍ以内に納まるようにする。ローラー３０１による貼り合わせを行うと、図１０に示すように、押圧を下げるほど、また、しごくスピードを速くするほど接着材が厚くなる。
【００６９】
図１０で説明すると、貼り合わせ前の突起部１１６の高さがｈ１だとすると、しごくスピードがＶ１であれば押圧はＰ２〜Ｐ１になる。しごくスピードがＶ２であれば押圧はＰ４〜Ｐ３にする。
【００７０】
また、ローラー３０１による貼り合わせを行うと、蛍光板１１０全体の剛性が高いほど接着材が厚くなる。さらに、接着材の粘度は小さいほど膜厚が薄くなるので、接着材の厚みをコントロールするためには相応の粘性が必要である。十分に粘性を備えたものを使用しない場合には、ストッパー１３０で、厳密に接着材の厚さが最大で５０μｍ以内になるようにすればよい。
【００７１】
このローラーによる貼り合わせ方法は、上部からある程度の圧力で蛍光体を押すので、圧力のコントロールには正確さが必要だが、歩留まりよく製造することが可能である。
【００７２】
この他にも、センサーパネル１００と蛍光板１１０との間に決められたギャップを設けて、センサーパネル１００と蛍光板１１０との間に接着材を流し込んだり、接着材として粘着材を用いて、センサーパネル１００と蛍光板１１０とを押しながら貼り合わせてもよい。
【００７３】
前者は、貼り合わせる２枚の対象物を別々の平面基準に吸着させ、あらかじめ接着層のギャップを決めた上で、その中に圧力差を用いて低粘度接着材を流し込むものである。ギャップを決める手段としては、装置側にストッパー機構を設けてもよいし、貼り合わせ対象物の間にストッパー１３０を設けてもかまわない。この方法は、機械的な衝撃が最も少ないため、機械強度の弱い対象物に適している。
【００７４】
後者は、接着前に塗布する粘着材の膜厚を目的の値に制御し、貼り合わせるものである。このため、貼り合わせときの制御が楽で、圧力差を利用して膨張する風船で押し付けてもかまわないし、先に述べたローラーで押し付けてもかまわない。
【００７５】
以上説明したように、図１に示すＸ線検出装置は、蛍光体層１１３の表面には、最大でも高さが５０μｍである突起部１１６しか残っていないので、光電変換素子部１０２等が破壊されないし、デジタル画像の解像度の低下しない。
【００７６】
（実施形態２）
図１１は、本発明の実施形態２のＸ線検出装置の模式的な断面図である。図１１には、図１のスペーサ１３０に代えて、封止材１４０を用いている例を示している。
【００７７】
図１２は、図１１に示すＸ線検出装置の製造装置であって、蛍光板１１０とセンサーパネル１００との貼り合わせ装置の模式的な構成図である。図１２に示す貼り合わせ装置は、蛍光板１１０側を基準プレート４０１に接触させて、真空配管４１２を通じてポンプ４１１でたとえば大気圧以下に引き、基準プレート４０１で蛍光板１１０を保持する。
【００７８】
また、センサーパネル１００側を基準プレート４０２に接触させて、真空配管４２２を通じてポンプ４２１でたとえば大気圧以下に引き、基準プレート４０２でセンサーパネル１００を保持する。
【００７９】
このとき、接着面相互のギャップは、基準プレート４０１，４０２相互のギャップ調整機能を装置、又は基材１１１と基板１０１との間に備えてもよい。また、このギャップ寸法は、突起部１１６の高さ以上に合せられている。さらに、この状態にする前の基準プレート４０１，４０２の表面は清掃してゴミがチャック面に挟まれないようにしなければならない。
【００８０】
この状態で、周囲に封止材１４０を塗布、硬化するが、必要な部分に接着材供給パイプ４３２とバキュームパイプ４４４の挿入口を設けておく。一方、接着材タンク４３１には硬化前の接着材１５０を充填しておき、真空ポンプ４４１でバキュームパイプ４４２，４４４を通じて排気することによって、接着材１５０をギャップ内に流し込む。
【００８１】
このとき、余分な接着材１５０が真空ポンプ４４１側に流れ込まないように、バッファータンク４４３をバキュームパイプ４４４と真空ポンプ４４１側に設けておき、ここで捕獲する。
【００８２】
用いる接着材は、流動性のよい低粘度のものがよい。蛍光体１１０とセンサーパネル１００のギャップ内に一様に接着材が満たされたら、バキュームを終え、接着材供給パイプ４３２とバキュームパイプ４４４とを抜き取り、封止材１４０に空いた穴を、封止材１４０と同じ材料の封止剤でふさいで、硬化させておく。
【００８３】
接着材１５０が硬化するまでは、基準プレート４０１，４０２でのチャックを続け、接着層を一定ギャップ幅におさめておかねばならない。接着材１５０が充分硬化したら、基準プレート４０１，４０２の真空を解除し、ワークを抜き取る。
【００８４】
このような貼り合わせ工程を用いれば、実施形態１で説明した手法に比べ、貼り合わせたときの蛍光板１１０とセンサーパネル１００との間の衝撃が一層軽減されるので、構造的に弱いもの同士を接着する際には有効である。
【００８５】
（実施形態３）
図１３は、本発明の実施形態３のＸ線検出装置の模式的な断面図である。本実施形態では、たとえばペースト状の粘着材１６０により蛍光板１１０とセンサーパネル１００とを貼り合わせている。
【００８６】
図１４は、図１３のＸ線検出装置の貼り合わせ工程を説明する断面図である。
図１４（ａ）は、蛍光板に粘着材１６０を塗布した状態の断面図である。図１４（ｂ）は、図１３に示すＸ線検出装置の製造装置であって、蛍光板１１０とセンサーパネル１００との貼り合わせ装置の模式的な構成図である。
【００８７】
実施形態１で説明した手法と同様の手法で作成された蛍光板１１０に、粘着材１６０を塗布する（図１４（ａ））。すると、粘着材１６０はペースト状であるので、表面が平坦となり、たとえば図８（ａ）に示す状態から、図８（ｂ）に示す状態への加工処理が不要となる。なお、粘着材１６０の膜厚は突起の高さ以上にする必要がある。
【００８８】
そして、この蛍光板１１０をセンサーパネル１００側に粘着材１６０を介して載置した状態にして、その上部からバルーンゴム７０１によって押し付けて貼り合わせを行う。
【００８９】
封止剤７０３で周囲が封止されたバルーンゴム７０１と蓋７０２との間の空間７０４には、コンプレッサー７１１から配管７１２を通して、圧縮気体が供給されており、この中の圧力を上げることによってバルーンゴム７０１を膨張させるものである。
【００９０】
圧縮気体の供給は、コンプレッサー７１１の削減の意味も含め、工場内の窒素ガスを用いてもかまわず、他の安全な圧縮気体を用いてもかまわない。バルーンゴム７０１は、図１４（ｂ）では、蛍光体１１０の中心部から周辺部に徐々に基材１１１を押し始めるので、粘着材１６０とセンサーパネル１００との間に、混入した空気層は周囲の方に押し出され、気泡のない貼り合わせが可能となる。
【００９１】
こうして、粘着材１６０とセンサーパネル１００とを貼り合わせると、与えられた衝撃を粘着材１６０によって支えることができることをはじめ、粘着材１６０の塗布量によって接着層の厚みを管理することが可能になる。
【００９２】
従って、上部から押し付ける際の押し圧コントロールも簡単となり、生産性を高くすることができる。本例では、圧縮気体によってバルーンゴム７０１を膨張させる方法を述べたが、貼り合わせサンプル全体を真空系に閉じ込め、大気圧によってバルーンゴム７０１が貼り合わせ面側に膨らみ、その力で押し込むことを利用して行ってもかまわない。
【００９３】
さらに、実施形態１で説明したように、ローラーによって粘着材１６０とセンサーパネル１００との間に空気層ができないようにしてもよい。
【００９４】
以上、本発明の各実施形態では、たとえばあるしきい値を、突起部１１６の高さが越えているような場合に、その突起部１１６を少なくとも一部除去してしきい値内に納まるようにしているが、たとえば蛍光板１１０とセンサーパネル１００との貼り合わせの際にこれらに外力がかかっても、センサを破壊しないように、一律に全ての突起部１１６の先端を、センサ面に平行となるようにしてもよい。
【００９５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、表面の凹凸を小さくした波長変換体を、接着材を介してセンサと貼り合わせるので、デジタル画像に欠陥がなく、解像度が低下することのない放射線検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１のＸ線検出装置の模式的な断面図である。
【図２】図１の突起部付近の拡大図である。
【図３】図１のＸ線検出装置の製造工程図である。
【図４】図１のＸ線検出装置の製造工程図である。
【図５】図１のＸ線検出装置の製造工程図である。
【図６】図１のＸ線検出装置の製造工程図である。
【図７】図１のＸ線検出装置の製造工程図である。
【図８】図１のＸ線検出装置の製造工程図である。
【図９】図１のＸ線検出装置の製造工程図である。
【図１０】図１のＸ線検出装置の製造工程図である。
【図１１】本発明の実施形態２のＸ線検出装置の模式的な断面図である。
【図１２】図１１に示すＸ線検出装置の製造装置の模式的な構成図である。
【図１３】本発明の実施形態３のＸ線検出装置の模式的な断面図である。
【図１４】図１３のＸ線検出装置の貼り合わせ工程を説明する断面図である。
【図１５】従来のＸ線検出装置の模式的な断面図である。
【図１６】図１５の突起部付近の拡大図である。
【図１７】ＭＩＳ型フォトセンサーを備えた光電変換素子部の等価回路図である。
【図１８】ＰＩＮ型フォトセンサーを備えた光電変換素子部の等価回路図である。
【図１９】接着材と得られるデジタル画像の解像度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１００ センサーパネル
１０１ ガラス基板
１０２ 光電変換素子部
１０３ 配線部
１０４ 窒化シリコン等よりなる保護層
１１０ 蛍光板
１１１ 基材
１１２ Ａｌ等よりなる反射層
１１３ 柱状の蛍光体よりなる蛍光体層
１１４ 有機樹脂等よりなる保護層
１１５，１１６ 蛍光体の突起部
１２０ 透明な接着材よりなる接着層
１３０ スペーサ
１４０ 封止材
１５０ 接着材
１６０ 粘着材
２０１ センサ
２０２ 光源
２０３ 顕微鏡
２０４ 押しつぶし治具
２０５ 回転研磨機構
２０６ 切断手段
３０１ ローラー
４０１ 基準プレート
４０２ 基準プレート
４１１，４２１ ポンプ
４１２，４２１ 真空配管
４３１ 接着材タンク
４３２ 接着材供給パイプ
４４１ 真空ポンプ
４３３ バッファータンク
４４４ バキュームパイプ
５０１ 第一のキャパシター部
５０２ 第二のキャパシター部
５０３，６０３ ＴＦＴ部
５０４，６０４ アンプ
５０５，６０５ バイアスライン
５０６，６０６ シグナルライン
５０７，６０７ ゲートライン
５０８，６０８ バイアス用の電源
５０９，６０９ シグナル読み出し装置
５１０，６１０ ゲートドライブ装置
６０１ ＰＩＮ型フォトダイオード部
６０２ キャパシター部
７０１ バルーンゴム
７０２ 蓋
７０３ 封止材
７０４ 空間
７１１ コンプレッサー
７１２ 配管
Claims (12)
- 放射線を光に変換する柱状結晶構造の波長変換体と、前記波長変換体で変換された光を検知するセンサとが貼り合わされた放射線検出装置の製造方法であって、
基材上に蒸着によって前記柱状結晶構造の前記波長変換体を形成する形成工程と、
前記波長変換体の表面のうち前記基材とは反対側の表面の凹凸差を低減するように、前記形成工程において前記反対側の表面に部分的に生じたスプラッシュによる異常成長の凸部の少なくとも一部を選択的に除去する除去工程と、
前記波長変換体の前記凸部の少なくとも一部が除去された表面に前記センサを貼り合わせる貼り合わせ工程と、
を有することを特徴とする製造方法。 - 前記除去工程において、前記反対側の表面の凹凸差が５０μｍ以内となるように前記凸部の少なくとも一部を選択的に除去することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
- 前記貼り合わせ工程は、前記凸部の少なくとも一部が除去された波長変換体と前記センサとの間に塗布された接着材を該波長変換体と該センサとで挟む際に前記接着材の厚さを調整する工程と含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の製造方法。
- 前記貼り合わせ工程は、
前記波長変換体と前記センサとの間の隙間が最大で５０μｍとなるように前記波長変換体と前記センサとを保持する工程と、
前記隙間に接着材を流し込む工程と、
を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の製造方法。 - 前記接着材は、粘着材であることを特徴とする請求項３に記載の製造方法。
- 前記除去工程は、前記凸部を押しつぶす工程を含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の製造方法。
- 前記除去工程は、前記凸部を削る工程を含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の製造方法。
- 前記除去工程は、前記凸部を切り取る工程を含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の製造方法。
- 前記除去工程の前に前記凸部の高さを測定する工程をさらに有し、
前記除去工程において、前記測定された高さがしきい値を越えている凸部の少なくとも一部を、該凸部の高さが前記しきい値内に収まるように除去することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の製造方法。 - 前記波長変換体の表面の画像のコントラストの検知結果に基づいて前記凸部の位置を検出する工程をさらに有することを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の製造方法。
- 放射線を光に変換する柱状結晶構造の波長変換体を有する蛍光板の製造方法であって、
基材上に蒸着によって前記柱状結晶構造の前記波長変換体を形成する形成工程と、
前記波長変換体の表面のうち前記基材とは反対側の表面の凹凸差を低減するように、前記形成工程において前記反対側の表面に部分的に生じたスプラッシュによる異常成長の凸部の少なくとも一部を選択的に除去する除去工程と、
を有することを特徴とする製造方法。 - 放射線を光に変換する柱状結晶構造の波長変換体と、前記波長変換体で変換された光を検知するセンサとを有する放射線検出装置の製造装置であって、
前記波長変換体の表面に部分的に生じたスプラッシュによる異常成長の凸部の位置を検出する手段と、
前記凸部の高さを測定する手段と、
しきい値と前記凸部の高さとを比較する手段と、
前記凸部の高さが前記しきい値を超えている場合に、前記表面の凹凸差を低減するように、前記しきい値を超えた前記凸部の少なくとも一部を選択的に除去する手段と
を有することを特徴とする製造装置。
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