JP7125502B2 - 放射線検出器、放射線画像撮影装置、及び製造方法 - Google Patents
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Description
本開示は、放射線検出器、放射線画像撮影装置、及び製造方法に関する。
医療診断を目的とした放射線撮影を行う放射線画像撮影装置が存在する。このような放射線画像撮影装置には、被写体を透過した放射線を検出し放射線画像を生成するための放射線検出器が用いられている。
この種の放射線検出器としては、放射線を光に変換するシンチレータ等の変換層と、変換層で変換された光に応じて発生した電荷を蓄積する複数の画素を有するセンサ部層が基材の画素領域に設けられた基板と、を備えたものがある（例えば、特開２０００－１３１４４４号公報、特開２００７－１９２８０７号公報、特開２００４－１７２３７５号公報参照。）。
このような放射線検出器の基板の基材として、可撓性の基材を用いたものが知られている。可撓性の基材を用いることにより、例えば、放射線画像撮影装置（放射線検出器）を軽量化でき、また、被写体の撮影が容易となる場合がある。
光を電気信号に変換する光電変換素子を有する可撓性基板上にシンチレータ等の変換層を形成して作成する放射線検出器を使用する場合、次のような問題がある。すなわち、ポリイミド（ＰＩ：PolyImide）等の可撓性基板は、ガラス基板に比べて熱伝導率が低く、比熱が高いため、放射線検出器の製造工程においては、可撓性基板に熱が加わった場合に熱が逃げ難い、という問題がある。また、実際に放射線画像撮影装置を使用する場合に、可撓性基板に熱が滞留し易く、温度が高くなりやすい傾向がある、という問題がある。
可撓性基板の温度が上昇すると熱膨張が発生し、可撓性基板の反りが発生する結果、放射線から変換された光に応じて発生した電荷を蓄積する複数の画素を有するセンサ部層が基材から剥離してしまう場合がある。
本開示は、放射線検出器におけるセンサ部層の基材からの剥離の発生を抑制することができる放射線検出器、放射線画像撮影装置、及び製造方法を提供することを目的とする。
本開示の第１の態様の放射線検出器は、可撓性の基材の画素領域に、放射線から変換された光に応じて発生した電荷を蓄積する複数の画素を有するセンサ部層を含む基板と、基材の画素領域が設けられた面側に設けられ、放射線を光に変換する変換層と、変換層より基板側に設けられ、センサ部層を基材に固定する固定部材と、を備える。
本開示の第２の態様の放射線検出器は、第１の態様の放射線検出器であって、固定部材は、樹脂を含んで構成されている。
本開示の第３の態様の放射線検出器は、第１の態様の放射線検出器または第２の態様の放射線検出器であって、固定部材は、センサ部層の端部においてセンサ部層を基材に固定する。
本開示の第４の態様の放射線検出器は、第３の態様の放射線検出器であって、固定部材は、センサ部層の変換層側の面の少なくとも一部から、センサ部層の端面を介して、基材のセンサ部層側の面の少なくとも一部までの領域を覆うことによりセンサ部層を基材に固定する。
本開示の第５の態様の放射線検出器は、第４の態様の放射線検出器であって、固定部材は、センサ部層の変換層側の面の全面から、センサ部層の端面を介して、基材のセンサ部層側の面の少なくとも一部までの領域を覆うことによりセンサ部層を基材に固定する。
本開示の第６の態様の放射線検出器は、第５の態様の放射線検出器であって、基材及び固定部材は、同一の材料を含む。
本開示の第７の態様の放射線検出器は、第５の態様の放射線検出器または第６の態様の放射線検出器であって、基材の熱膨張率ＣＴＥｆｌｅｘと固定部材の熱膨張率ＣＴＥｓｕｒとの比が、０．５≦ＣＴＥｓｕｒ／ＣＴＥｆｌｅｘ≦４である。
本開示の第８の態様の放射線検出器は、第１の態様から第７の態様のいずれかの放射線検出器であって、基材は、ポリイミドを含む。
本開示の第９の態様の放射線検出器は、第８の態様の放射線検出器であって、基材は、塗布によって形成されている。
本開示の第１０の態様の放射線検出器は、第８の態様の放射線検出器または第９の態様の放射線検出器であって、固定部材は、ポリイミドまたはパリレン（登録商標）を含む。
本開示の第１１の態様の放射線検出器は、第１の態様から第１０の態様のいずれかの放射線検出器であって、変換層を覆う封止層をさらに備え、固定部材は、封止層とは材質が異なる。
本開示の第１２の態様の放射線検出器は、第１の態様から第１１の態様のいずれかの放射線検出器、変換層は、ＣｓＩの柱状結晶が直接蒸着により形成されたものであり、柱状結晶の先端部側に基材よりも剛性が高い補強基板をさらに備えている。
本開示の第１３の態様の放射線検出器は、第１２の態様の放射線検出器であって、補強基板は、降伏点を有する材料を含む。
本開示の第１４の態様の放射線検出器は、第１２の態様の放射線検出器または第１３の態様の放射線検出器であって、補強基板は、変換層が設けられた領域よりも広い領域に設けられている。
本開示の第１５の態様の放射線検出器は、第１２の態様から第１４の態様のいずれかの放射線検出器であって、基板の、画素領域が設けられた面と対向する面に、基材よりも剛性が高い補強部材をさらに備えている。
また、本開示の第１６の態様の放射線画像撮影装置は、第１の態様から第１５の態様のいずれかの放射線検出器と、複数の画素に蓄積された電荷を読み出すための制御信号を出力する制御部と、放射線検出器に可撓性の配線により電気的に接続され、制御信号に応じて複数の画素から電荷を読み出す回路部と、を備える。
また、本開示の第１７の態様の製造方法は、放射線検出器の製造方法であって、支持体に、剥離層を介して可撓性の基材を設け、基材の画素領域に、放射線から変換された光に応じて発生した電荷を蓄積する複数の画素を有するセンサ部層が設けられた基板を形成し、センサ部層を基材に固定する固定部材を形成し、基材の画素領域が設けられた面側に、放射線を光に変換する変換層を形成し、変換層の、基板側の面と対向する側の面と反対側の面に、基材よりも剛性が高い補強基板を貼り合わせ、変換層及び補強基板が設けられた基板を、支持体から剥離する。
本開示によれば、放射線検出器におけるセンサ部層の基材からの剥離の発生を抑制することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、本実施形態は限定を意図していない。
［第１実施形態］
本実施形態の放射線検出器は、被写体を透過した放射線を検出して被写体の放射線画像を表す画像情報を出力する機能を有する。本実施形態の放射線検出器は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板と、放射線を光に変換する変換層と、を備えている（図４、放射線検出器１０のＴＦＴ基板１２及び変換層１４参照）。
本実施形態の放射線検出器は、被写体を透過した放射線を検出して被写体の放射線画像を表す画像情報を出力する機能を有する。本実施形態の放射線検出器は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板と、放射線を光に変換する変換層と、を備えている（図４、放射線検出器１０のＴＦＴ基板１２及び変換層１４参照）。
図１を参照して本実施形態の放射線検出器におけるＴＦＴ基板１２の構成の一例について説明する。本実施形態のＴＦＴ基板１２は、基材１１の画素領域３５に、複数の画素３０を含むセンサ部層５０が形成された基板である。本実施形態のＴＦＴ基板１２は、基板の一例である。
基材１１は、樹脂製、かつ、可撓性を有する。なお、本実施形態では、一例として、以下に示すように基材１１を形成する。
まず、厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラス基板（コーニング社製 イーグル２０００）の表面上にポリイミド前駆体溶液を熱硬化後のフィルムの厚さが２０μｍになるようにバーコータによって塗布し、１３０℃で１０分間乾燥してポリイミド前駆体被膜を形成する。
次いで、窒素ガス気流下で、１００℃から３６０℃まで２時間かけて昇温した後、３６０℃で２時間熱処理し、ポリイミド前駆体を熱硬化させてイミド化する。これによって、ガラス基板とポリイミドフィルム層を有する積層体を得ることができる。得られた積層体のポリイミドフィルムは、容易に手でガラス基板から剥離することができる。なお、この基材１１の形成方法は、例えば、特開２０１４－２１８０５６号公報にも記載されているため、これ以上の説明は省略する。
基材１１の形成方法は、この形態に限らず、基材１１として、ポリイミド等のプラスチックを含む樹脂を、所定の支持体上に、スピンコート法、インクジェット法、フレキソ印刷法等の塗布方法で塗布することによって形成してもよい。塗布型ポリイミド樹脂を塗布することによって得られた基材を、以下では、「塗布型ポリイミド基材」という。また、基材１１として、上記樹脂を塗布して得られたものに代えて、例えば、ポリイミド等のプラスチックを含む樹脂シート等を用いてもよい。
基材１１の厚みは、材質の硬度、及びＴＦＴ基板１２の大きさ等に応じて、所望の可撓性が得られる厚みであればよい。例えば、基材１１は、厚みが５μｍ～１２５μｍのものであればよく、厚みが２０μｍ～５０μｍのものであればより好ましい。
なお、基材１１は、詳細を後述する画素３０の製造に耐え得る特性を有しており、本実施形態では、アモルファスシリコンＴＦＴ（ａ－Ｓｉ ＴＦＴ）の製造に耐え得る特性を有している。このような、基材１１が有する特性としては、３００℃～４００℃における熱膨張率が、シリコン（Ｓｉ）ウェハと同程度（例えば、±５ｐｐｍ／Ｋ）であることが好ましく、詳細には、２０ｐｐｍ／Ｋ以下であることが好ましい。また、基材１１の熱収縮率としては、厚みが２５μｍの状態において４００℃におけるＭＤ（Machine Direction）方向の熱収縮率が０．５％以下であることが好ましい。また、基材１１の弾性率は、３００℃～４００℃間の温度領域において、一般的なポリイミドが有する転移点を有さず、５００℃における弾性率が１ＧＰａ以上であることが好ましい。
また、本実施形態の基材１１として、樹脂シートを用いる場合、図２に示したように、変換層１４が設けられる側と反対側の面に、平均粒子径が０．０５μｍ以上、２．５μｍ以下の無機の微粒子１１Ｐを含む微粒子層１１Ｌを有することが好ましい。このような特性を有する樹脂シートの例としては、ＸＥＮＯＭＡＸ（登録商標）が挙げられる。
なお、本実施形態において述べる厚み、熱膨張率、弾性率、及び平均粒子径等の測定方法は、特開２０１０－７６４３８号公報に記載されている評価方法を適用している。例えば、熱膨張率の測定方法は、下記条件にてＭＤ方向及びＴＤ（Transverse Direction）方向の伸縮率を測定し、９０℃～１００℃、１００℃～１１０℃、…と、１０℃の間隔での伸縮率及び温度を測定し、この測定を４００℃まで行い、１００℃から３５０℃までの全測定値の平均値として導出した熱膨張率（ｐｐｍ／℃）を、（ｐｐｍ／Ｋ）に換算した。熱膨張率の測定条件は、ＭＡＣサイエンス社製 ＴＭＡ４０００Ｓ装置を用い、サンプル長さを１０ｍｍ、サンプル幅を２ｍｍ、初荷重を３４．５ｇ／ｍｍ２、昇温開始温度を２５℃、昇温終了温度を４００℃、昇温速度を５℃／ｍｉｎ、及び雰囲気をアルゴンとした。
画素３０の各々は、変換層１４が変換した光に応じて電荷を発生して蓄積するセンサ部３４及びセンサ部３４にて蓄積された電荷を読み出すスイッチング素子３２を含む。本実施形態では、一例として、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をスイッチング素子３２として用いている。そのため、以下では、スイッチング素子３２を「ＴＦＴ３２」という。
複数の画素３０は、ＴＦＴ基板１２の画素領域３５に、一方向（図１の横方向に対応する走査配線方向、以下「行方向」ともいう）及び行方向に対する交差方向（図１の縦方向に対応する信号配線方向、以下「列方向」ともいう）に二次元状に配置されている。図１では、画素３０の配列を簡略化して示しているが、例えば、画素３０は行方向及び列方向に１０２４個×１０２４個配置される。
また、放射線検出器１０には、ＴＦＴ３２のスイッチング状態（オン及びオフ）を制御するための複数の走査配線３８と、画素３０の列毎に備えられた、センサ部３４に蓄積された電荷が読み出される複数の信号配線３６と、が互いに交差して設けられている。複数の走査配線３８の各々は、それぞれＴＦＴ基板１２に設けられた接続領域４３（図４及び図６参照）を介して、放射線検出器１０の外部の駆動部１０３（図６参照）に接続されることにより、複数の走査配線３８の各々には、駆動部１０３から出力される、ＴＦＴ３２のスイッチング状態を制御する制御信号が流れる。また、複数の信号配線３６の各々が、それぞれＴＦＴ基板１２に設けられた接続領域４３（図４及び図６参照）を介して、放射線検出器１０の外部の信号処理部１０４（図６参照）に接続されることにより、各画素３０から読み出された電荷が、信号処理部１０４に出力される。
また、各画素３０のセンサ部３４には、各画素３０にバイアス電圧を印加するために、共通配線３９が信号配線３６の配線方向に設けられている。共通配線３９が、ＴＦＴ基板１２に設けられたパッドを介して、放射線検出器１０の外部のバイアス電源に接続されることにより、バイアス電源から各画素３０にバイアス電圧が印加される。
本実施形態の放射線検出器１０では、ＴＦＴ基板１２上には、変換層１４が形成されている。図３は、本実施形態の放射線検出器１０を変換層１４が形成された側からみた平面図である。また、図４は、図３における放射線検出器１０のＡ－Ａ線断面図である。さらに、図５は、図３に示した放射線検出器の要部構成を示す断面図である。なお、以下では、放射線検出器１０の構造において「上」という場合、ＴＦＴ基板１２側を基準とした位置関係において上であることを表している。例えば、変換層１４は、ＴＦＴ基板１２の上に設けられている。
図３及び図４に示すように、本実施形態の変換層１４は、ＴＦＴ基板１２の第１の面１２Ａにおける画素領域３５を含む一部の領域上に設けられている。このように、本実施形態の変換層１４は、ＴＦＴ基板１２の第１の面１２Ａの外周部の領域上には設けられていない。本実施形態の第１の面１２Ａが、本開示の、画素領域が設けられた面の一例である。
本実施形態では、変換層１４の一例としてＣｓＩ（ヨウ化セシウム）を含むシンチレータを用いている。このようなシンチレータとしては、例えば、Ｘ線照射時の発光スペクトルが４００ｎｍ～７００ｎｍであるＣｓＩ：Ｔｌ（タリウムが添加されたヨウ化セシウム）やＣｓＩ：Ｎａ（ナトリウムが添加されたヨウ化セシウム）を含むことが好ましい。なお、ＣｓＩ：Ｔｌの可視光域における発光ピーク波長は５６５ｎｍである。
本実施形態の放射線検出器１０では、変換層１４は、ＴＦＴ基板１２上に、真空蒸着法、スパッタリング法、及びＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等の気相堆積法によって短冊状の柱状結晶として形成される。変換層１４の形成方法としては、例えば、変換層１４としてＣｓＩ：Ｔｌを用いた場合、真空度０．０１Ｐａ～１０Ｐａの環境下、ＣｓＩ：Ｔｌを抵抗加熱式のるつぼ等の加熱手段により加熱して気化させ、ＴＦＴ基板１２の温度を室温（２０℃）～３００℃としてＣｓＩ：ＴｌをＴＦＴ基板１２上に堆積させる真空蒸着法が挙げられる。変換層１４の厚さとしては、１００μｍ～８００μｍが好ましい。
本実施形態に係る放射線検出器１０では、軽量化を図るため、基材１１に、ガラスではなく、ポリイミド等のプラスチックを含む樹脂を用いている。このため、放射線検出器１０の温度が上昇した場合に、ガラスを用いた場合に比較して、ＴＦＴ基板１２の熱膨張が大きくなり、ＴＦＴ基板１２に大きな反りが発生し、この結果、センサ部層５０が基材１１から剥離する可能性がある。特に、この問題は、基材１１が塗布型ポリイミド基材である場合に顕著であり、この場合、熱膨張率が、ガラスを用いた基材に比較して１０倍程度となり、この結果、センサ部層５０が基材１１から剥離する可能性が高くなる。
そこで、本実施形態では、一例として図４及び図５に示すように、ＴＦＴ基板１２と変換層１４との間には、センサ部層５０を基材１１に固定する固定層１３が設けられている。固定層１３は、変換層１４の熱膨張率と、基材１１の熱膨張率との差を緩衝させる機能をさらに有する。変換層１４の熱膨張率と、基材１１の熱膨張率との差が大きいほど、固定層１３を設ける意義が大きい。例えば、基材１１に、ＸＥＮＯＭＡＸ（登録商標）を用いる場合、他の材質に比べて、変換層１４の熱膨張率との差が大きくなるため、図４及び図５に示した放射線検出器１０のように、固定層１３を設ける意義が大きい。
本実施形態では、固定層１３は、基材１１と同一の材料を含む。詳細には、基材１１として塗布型ポリイミド基材を用いた場合、固定層１３として、塗布型ポリイミド樹脂を塗布することによって得られたものを用いる。このように、本実施形態では、固定層１３として、基材１１と同一の材料を含むものを用いているため、固定層１３と基材１１の各々の熱膨張率の差を小さくすることができ、この結果、ＴＦＴ基板１２の反りの発生を抑制することができる。但し、この形態に限らず、固定層１３として、パリレン（登録商標）膜を用いてもよい。本実施形態の固定層１３は、固定部材の一例である。
本実施形態では、固定層１３が、センサ部層５０を、その端部において基材１１に固定する。より詳細には、図４及び図５に示すように、本実施形態では、固定層１３が、センサ部層５０の変換層１４側の面の全面から、センサ部層５０の端面を介して、基材１１のセンサ部層５０側の面の一部までの領域を覆うことにより、センサ部層５０を基材１１に固定する。
なお、図４及び図５に示した例では、固定層１３の基材１１側の端部が、基材１１のセンサ部層５０側の面の一部までを覆うものとしているが、この形態に限らず、固定層１３が、基材１１の上面のセンサ部層５０の領域を除く全てを覆うものとしてもよい。
固定層１３としてポリイミドを用いる場合、センサ部層５０上に、スピンコート法、インクジェット法、フレキソ印刷法等の塗布方法でポリイミドを付与することにより固定層１３を形成する。この場合、ポリイミドは着色しているため、変換層１４で発生した光を透過させてフォトダイオードで吸収させるために、あまり厚くしないことが好ましく、固定層１３の厚みは、０．０５～０．２μｍ程度が好ましく、０．１μｍ程度が、より好ましい。
これに対し、固定層１３としてパリレン（登録商標）膜を用いる場合、センサ部層５０上に、真空成膜法でパリレン（登録商標）を付与することにより固定層１３を形成する。詳細には、センサ部層５０まで形成されたＴＦＴ基板１２を真空チャンバーに入れ、所定の真空度にてパリレン（登録商標）原料を加熱して蒸発させ、ＴＦＴ基板１２上にパリレン（登録商標）膜を成膜する。この場合、固定層１３の厚みは、０．５～１０μｍ程度が好ましい。なお、パリレン（登録商標）膜を成膜したくない領域については、適宜マスクして対応すればよい。
本実施形態では、基材１１の熱膨張率ＣＴＥｆｌｅｘ（CTE：Coefficient of Thermal Expansion）と固定層１３の熱膨張率ＣＴＥｓｕｒとの比（以下、「ＣＴＥ比」という。）が、次の式（１）で示される範囲の値とされている。
固定層１３として塗布型ポリイミド樹脂を用いる場合、ポリイミドの熱膨張率ＣＴＥは、おおよそ１８～３８ＰＰＭ／度の範囲となるため、ＣＴＥ比はおおよそ０．５以上、２以下の範囲となる。
これに対し、固定層１３としてパリレン（登録商標）を用いる場合、パリレン（登録商標）の熱膨張率ＣＴＥは、おおよそ３５～６９ＰＰＭ／度の範囲となるため、ＣＴＥ比はおおよそ０．５以上、４以下の範囲となる。
図４に示すように、変換層１４は、保護層２２により覆われている。保護層２２は、変換層１４を湿気等の水分から保護する機能を有する。保護層２２の材料としては、例えば、有機膜が挙げられ、詳細には、ポリエチレンテレフタレート（PET：Polyethylene terephthalate）、ポリフェニレンサルファイド（PPS：PolyPhenylene Sulfide）、二軸延伸ポリプロピレンフィルム（OPP：Oriented PolyPropylene）、ポリエチレンナフタレート（PEN：PolyEthylene Naphthalate）等による単層膜または積層膜が挙げられる。また、保護層２２としては、ＰＥＴ等の絶縁性のシート（フィルム）に、アルミ箔を接着させる等してアルミを積層したアルペット（登録商標）のシートを用いてもよい。本実施形態では、固定層１３を、保護層２２とは異なる材質としている。
ＴＦＴ基板１２、固定層１３、変換層１４、及び保護層２２が積層された積層体１９の変換層１４側の面である第１の面１９Ａには、粘着層４８により、補強基板４０が設けられている。
補強基板４０は、基材１１よりも剛性が高く、変換層１４と対向する面に対して垂直方向に加えられる力に対する、寸法変化（変形）が、ＴＦＴ基板１２の第１の面１２Ａに対して垂直方向に加えられる力に対する、寸法変化よりも小さい。また、本実施形態の補強基板４０の厚みは、基材１１の厚みよりも厚い。なお、ここでいう剛性とは、補強基板４０及び基材１１の厚さも含めた補強基板４０及び基材１１の曲げ難さを意味し、剛性が高いほど曲げ難いことを表している。
また、本実施形態の補強基板４０は、降伏点を有する材料を含む基板である。なお、本実施形態において「降伏点」とは、材料を引っ張った場合に、応力が一旦、急激に下がる現象をいい、応力とひずみとの関係を表す曲線上で、降伏を示している点のことをいう。降伏点を有する樹脂としては、一般的に、硬くて粘りが強い樹脂、及び柔らかくて粘りが強く、かつ中程度の強度の樹脂が挙げられる。硬くて粘りが強い樹脂としては、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ：Polycarbonate）、及びポリアミドが挙げられる。また、柔らかくて粘りが強く、かつ中程度の強度の樹脂としては、例えば、高密度ポリエチレン、及びポリプロピレンが挙げられる。
また、本実施形態の補強基板４０は、曲げ弾性率が１０００ＭＰａ以上、２５００ＭＰａ以下であることが好ましい。曲げ弾性率の測定方法は、例えばＪＩＳ準拠に基づく。曲げ弾性率がより低くなると、剛性のために補強基板４０の厚みを厚くしなくてはならない。そのため、厚みを抑制する観点から、補強基板４０は、曲げ弾性率が２０００ＭＰａ以上、２５００ＭＰａ以下であることがより好ましい。
また、本実施形態の補強基板４０の熱膨張率は、変換層１４の材料の熱膨張率に近い方が好ましく、より好ましくは、変換層１４の熱膨張率に対する補強基板４０の熱膨張率の比が、０．５以上、２以下であることが好ましい。例えば、変換層１４がＣｓＩ：Ｔｌを材料とする場合、熱膨張率は、５０ｐｐｍ／Ｋである。この場合、熱膨張率が６０ｐｐｍ／Ｋ～８０ｐｐｍ／Ｋであるポリ塩化ビニル（PVC：Polyvinyl Chloride）、熱膨張率が７０ｐｐｍ／Ｋ～８０ｐｐｍ／Ｋであるアクリル、熱膨張率が６５～７０ｐｐｍ／ＫであるＰＥＴ、熱膨張率が６５ｐｐｍ／ＫであるＰＣ、及び熱膨張率が４５ｐｐｍ／Ｋ～７０ｐｐｍ／Ｋであるテフロン（登録商標）等が、補強基板４０の材料として挙げられる。さらに、上述した曲げ弾性率を考慮すると、補強基板４０の材料としては、ＰＥＴ及びＰＣの少なくとも一方を含む材料であることがより好ましい。
なお、追加補強基板で補強基板４０を覆うことで、補強基板４０をさらに補強してもよく、追加補強基板は、例えば、カーボン板等の剛性板であってよい。追加補強基板で変換層１４の全面を覆う場合でも、追加補強基板の材質がＸ線吸収量の少ないカーボン等であれば、表面読取方式（ＩＳＳ：Irradiation Side Sampling方式）及び裏面読取方式（ＰＳＳ：Penetration Side Sampling方式）の何れの方式においてもＸ線ロスを抑制することができる。ここで、Ｘ線ロスとは、照射されたＸ線が追加補強基板に吸収されることで、変換層１４に到達するＸ線が低減することである。追加補強基板は、補強基板４０の曲げ弾性率よりも大きい曲げ弾性率を有する。
追加補強部材の曲げ弾性率は、例えば、８０００ＭＰａ以上であることが好ましい。また追加補強部材の曲げ弾性率の上限としては、６００００ＭＰａ以下であることが好ましい。なお、カーボンの曲げ弾性率は、８０００ＭＰａ～５００００ＭＰａ程度であり、曲げ弾性率の観点からもカーボンは追加補強部材として適している。
図３及び図４に示すように、本実施形態の補強基板４０は、ＴＦＴ基板１２の第１の面１２Ａにおける、変換層１４が設けられた領域よりも広い領域に設けられている。そのため、図３及び図４に示すように、補強基板４０の端部は、変換層１４の外周部よりも外側（ＴＦＴ基板１２の外周部側）に突出している。
図４に示すように、ＴＦＴ基板１２の外周部には接続領域４３が設けられている。接続領域４３には、詳細を後述するフレキシブルケーブル１１２が接続されている。フレキシブルケーブル１１２は、駆動部１０３及び信号処理部１０４（いずれも図６参照）のいずれか一方に接続されている。本実施形態の駆動部１０３及び信号処理部１０４が、本開示の回路部の一例である。図６には、本実施形態の放射線検出器１０に駆動部１０３及び信号処理部１０４が接続された状態の一例として、ＴＦＴ基板１２の第１の面１２Ａの側から見た場合の平面図を示す。
図６に示した一例のように、ＴＦＴ基板１２の接続領域４３には、フレキシブルケーブル１１２が電気的に接続される。なお、本実施形態では、フレキシブルケーブル１１２を含め、「ケーブル」と称する部品に関する接続は、特に言及しない限り、電気的な接続を意味する。フレキシブルケーブル１１２は、導体である信号線を含み、この信号線が接続領域４３に接続されることにより、電気的に接続される。本実施形態のフレキシブルケーブル１１２は可撓性の配線の一例である。
ＴＦＴ基板１２の接続領域４３（４３Ａ）には、複数（図６では、４つ）のフレキシブルケーブル１１２の一端が、熱圧着されている。フレキシブルケーブル１１２は、駆動部１０３と走査配線３８（図１参照）とを接続する機能を有する。フレキシブルケーブル１１２に含まれる複数の信号線は、接続領域４３を介して、ＴＦＴ基板１２の走査配線３８（図１参照）に接続される。
一方、フレキシブルケーブル１１２の他端は、駆動基板２０２の外周の領域に設けられた接続領域２４３（２４３Ａ）に熱圧着されている。フレキシブルケーブル１１２に含まれる複数の信号線は、接続領域２４３を介して、駆動基板２０２に搭載された回路及び素子等である駆動部品２５０と接続される。
図６では、一例として、９個の駆動部品２５０（２５０Ａ～２５０Ｉ）が駆動基板２０２に搭載された状態を示している。図６に示すように、本実施形態の駆動部品２５０は、ＴＦＴ基板１２の接続領域４３（４３Ａ）に対応する辺に沿った方向である撓み方向Ｙと交差する方向である交差方向Ｘに沿って配置されている。
本実施形態の駆動基板２０２は、可撓性のＰＣＢ（Printed Circuit Board）基板、即ち、フレキシブル基板である。駆動基板２０２に搭載される駆動部品２５０は主にデジタル信号の処理に用いられる部品（以下、「デジタル系部品」という）である。駆動部品２５０の例としては、デジタルバッファ、バイパスコンデンサ、プルアップ／プルダウン抵抗、ダンピング抵抗、及びＥＭＣ（Electro Magnetic Compatibility）対策チップ部品等が挙げられる。なお、駆動基板２０２は、必ずしもフレキシブル基板でなくてもよく、後述する、非可撓性のリジッド基板であってもよい。
デジタル系部品は、後述するアナログ系部品よりも、比較的面積（大きさ）が小さい傾向がある。また、デジタル系部品は、アナログ系部品よりも電気的な干渉、例えば、ノイズの影響を大きく受け難い傾向がある。そのため、本実施形態では、ＴＦＴ基板１２が撓んだ場合に、ＴＦＴ基板１２の撓みに伴って撓む側の基板を、駆動部品２５０を搭載した駆動基板２０２としている。
また、駆動基板２０２と接続されるフレキシブルケーブル１１２には、駆動回路部２１２が搭載されている。駆動回路部２１２は、フレキシブルケーブル１１２に含まれる複数の信号線に接続されている。
本実施形態では、駆動基板２０２に搭載された駆動部品２５０と、駆動回路部２１２とにより、駆動部１０３が実現される。駆動回路部２１２は、駆動部１０３を実現する各種回路及び素子のうち、駆動基板２０２に搭載されている駆動部品２５０と異なる回路を含むＩＣ（Integrated Circuit）である。
このように、本実施形態の放射線検出器１０では、フレキシブルケーブル１１２により、ＴＦＴ基板１２と駆動基板２０２とが電気的に接続されることにより、駆動部１０３と走査配線３８の各々とが接続される。
一方、ＴＦＴ基板１２の接続領域４３（４３Ｂ）には、複数（図６では、４つ）のフレキシブルケーブル１１２の一端が、熱圧着されている。フレキシブルケーブル１１２に含まれる複数の信号線は、接続領域４３を介して、信号配線３６（図１参照）に接続される。フレキシブルケーブル１１２は、信号処理部１０４と信号配線３６（図１参照）とを接続する機能を有する。
一方、フレキシブルケーブル１１２の他端は、信号処理基板３０４の接続領域２４３（２４３Ｂ）に設けられたコネクタ３３０に電気的に接続されている。フレキシブルケーブル１１２に含まれる複数の信号線は、コネクタ３３０を介して、信号処理基板３０４に搭載された回路及び素子等である信号処理部品３５０と接続される。例えばコネクタ３３０としては、ＺＩＦ（Zero Insertion Force）構造のコネクタや、Ｎｏｎ－ＺＩＦ構造のコネクタが挙げられる。図６では、一例として、９個の信号処理部品３５０（３５０Ａ～３５０Ｉ）が信号処理基板３０４に搭載された状態を示している。図６に示すように、本実施形態の信号処理部品３５０は、ＴＦＴ基板１２の接続領域４３（４３Ｂ）に沿った方向である交差方向Ｘに沿って配置されている。
なお、本実施形態の信号処理基板３０４は、非可撓性のＰＣＢ基板、即ち、リジッド基板である。そのため、信号処理基板３０４の厚みは、駆動基板２０２の厚みよりも厚い。また、信号処理基板３０４は、駆動基板２０２よりも剛性が高い。
信号処理基板３０４に搭載される信号処理部品３５０は主にアナログ信号の処理に用いられる部品（以下、「アナログ系部品」という）である。信号処理部品３５０の例としては、オペアンプ、アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）、デジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）、電源ＩＣ等が挙げられる。また、本実施形態の信号処理部品３５０は、比較的部品サイズが大きい電源周辺のコイル、及び平滑用大容量コンデンサも含む。
上述したように、アナログ系部品は、デジタル系部品よりも、比較的面積（大きさ）が大きい傾向がある。また、アナログ系部品は、デジタル系部品よりも電気的な干渉、例えば、ノイズの影響を受け易い傾向がある。そのため、本実施形態では、ＴＦＴ基板１２が撓んだ場合でも、撓まない（撓みの影響を受けない）側の基板を、信号処理部品３５０を搭載した信号処理基板３０４としている。
また、信号処理基板３０４に接続されるフレキシブルケーブル１１２には、信号処理回路部３１４が搭載されている。信号処理回路部３１４は、フレキシブルケーブル１１２に含まれる複数の信号線に接続されている。
本実施形態では、信号処理基板３０４に搭載された信号処理部品３５０と、信号処理回路部３１４とにより、信号処理部１０４が実現される。信号処理回路部３１４は、信号処理部１０４を実現する各種回路及び素子のうち、信号処理基板３０４に搭載されている信号処理部品３５０と異なる回路を含むＩＣである。
このように、本実施形態の放射線検出器１０では、フレキシブルケーブル１１２により、ＴＦＴ基板１２と信号処理基板３０４とが電気的に接続されることにより、信号処理部１０４と信号配線３６の各々とが接続される。
また、図４に示した一例のように、本実施形態の放射線検出器１０は、補強基板４０と、ＴＦＴ基板１２の第１の面１２Ａとの間に、フレキシブルケーブル１１２、防湿剤４４、及び粘着層４５を挟んで、変換層１４の側面を封止するスペーサ４６が設けられている。
スペーサ４６を設ける方法は特に限定されず、例えば、補強基板４０の端部の粘着層４８に、スペーサ４６を貼り付けておき、スペーサ４６が設けられた状態の補強基板４０を、積層体１９、フレキシブルケーブル１１２、防湿剤４４、及び粘着層４５が設けられた状態のＴＦＴ基板１２に貼り付けることで、スペーサ４６をＴＦＴ基板１２と補強基板４０との間に設けてもよい。なお、スペーサ４６の幅（積層体１９の積層方向と交差する方向の幅）は、図４に示した例に限定されない。例えば、図４に示した例よりも変換層１４に近い位置までスペーサ４６の幅が拡がっていてもよい。また、スペーサ４６はＴＦＴ基板１２の第１の面１２Ａ上に樹脂やセラミックなどをコーキングして形成してもよい。
また、本実施形態のＴＦＴ基板１２の第２の面１２Ｂには、湿気等の水分から保護する機能を有する保護膜４２が設けられている。保護膜４２の材料としては、例えば、保護層２２と同様の材料が挙げられる。
本実施形態の放射線検出器１０の製造方法の一例としては、以下の方法が挙げられる。図４、図７及び図８を参照して、本実施形態の放射線検出器１０の製造方法の一例を説明する。なお、図８では、駆動基板２０２に接続されるフレキシブルケーブル１１２が６つの場合について示している。
予め、放射線検出器１０の大きさに合わせた所望の大きさとした補強基板４０に、粘着層４８を塗布し、粘着層４８にスペーサ４６を設けた状態のものを準備しておく。
一方、図７に示すように、基材１１に比べて厚さの厚いガラス基板等の支持体４００に、剥離層を介して、基材１１が形成される。基材１１におけるＴＦＴ基板１２の第２の面１２Ｂに対応する面が剥離層に接する。
さらに、図４に示すように、基材１１の画素領域３５に、複数の画素３０を含むセンサ部層５０が形成される。なお、本実施形態では、一例として、基材１１の画素領域３５に、ＳｉＮ等を用いたアンダーコート層を介して、センサ部層５０が形成される。
さらに、センサ部層５０の上に、変換層１４が形成される。本実施形態では、まず、ＴＦＴ基板１２の第１の面１２Ａにおけるセンサ部層５０の変換層１４側の面の全面から、センサ部層５０の端面を介して、基材１１のセンサ部層５０側の面の一部までの領域に、固定層１３を形成する。その後、ＴＦＴ基板１２上、より詳細には固定層１３上に直接、真空蒸着法、スパッタリング法、及びＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等の気相堆積法によって柱状結晶としてＣｓＩの変換層１４が形成される。この場合、変換層１４における画素３０と接する側が、柱状結晶の成長方向基点側となる。
なお、このように、固定層１３上に直接、気相堆積法によってＣｓＩの変換層１４を設けた場合、変換層１４の固定層１３と接する側と反対側の面には、例えば、変換層１４で変換した光を反射する機能を有する反射層が設けられていてもよい。反射層は、変換層１４に直接設けられてもよいし、密着層等を介して設けられてもよい。反射層の材料としては、有機系の材料を用いたものが好ましく、例えば、白ＰＥＴ、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、発泡白ＰＥＴ、ポリエステル系高反射シート、及び鏡面反射アルミ等の少なくとも１つを材料として用いたものが好ましい。特に、反射率の観点から、白ＰＥＴを材料として用いたものが好ましい。なお、ポリエステル系高反射シートとは、薄いポリエステルのシートを複数重ねた多層構造を有するシート（フィルム）である。
また、変換層１４としてＣｓＩのシンチレータを用いる場合、本実施形態と異なる方法で、ＴＦＴ基板１２（固定層１３）に変換層１４を形成することもできる。例えば、アルミの板等に気相堆積法によってＣｓＩを蒸着させたものを用意し、ＣｓＩのアルミの板と接していない側と、ＴＦＴ基板１２（固定層１３）とを粘着性のシート等により貼り合わせることにより、ＴＦＴ基板１２（固定層１３）に変換層１４を形成してもよい。この場合、アルミの板も含めた状態の変換層１４全体を保護膜により覆った状態のものを、ＴＦＴ基板１２（固定層１３）と貼り合わせることが好ましい。なお、この場合、変換層１４における固定層１３と接する側が、柱状結晶の成長方向の先端側となる。
また、本実施形態の放射線検出器１０と異なり、変換層１４としてＣｓＩに替わり、ＧＯＳ（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ）等を用いてもよい。この場合、例えば、ＧＯＳを樹脂等のバインダに分散させたシートを、白ＰＥＴ等により形成された支持体に粘着層等により貼り合わせたものを用意し、ＧＯＳの支持体が貼り合わせられていない側と、ＴＦＴ基板１２（固定層１３）とを粘着性のシート等により貼り合わせることにより、ＴＦＴ基板１２に変換層１４を形成することができる。なお、変換層１４にＣｓＩを用いる場合の方が、ＧＯＳを用いる場合に比べて、放射線から可視光への変換効率が高くなる。
さらに、ＴＦＴ基板１２の接続領域４３（４３Ａ及び４３Ｂ）にフレキシブルケーブル１１２を熱圧着し、フレキシブルケーブル１１２に含まれる複数の信号線とＴＦＴ基板１２の接続領域４３（４３Ａ及び４３Ｂ）とを電気的に接続させる。
さらに、駆動基板２０２の接続領域２４３（２４３Ａ）にフレキシブルケーブル１１２を熱圧着し、フレキシブルケーブル１１２に含まれる複数の信号線と駆動基板２０２に搭載された駆動部品２５０とを電気的に接続させる。
そして、予め準備しておいた、スペーサ４６が設けられた補強基板４０を、変換層１４が形成され、フレキシブルケーブル１１２が接続されたＴＦＴ基板１２に貼り合わせることで、変換層１４を封止する。なお、上記の貼り合わせを行う場合は、大気圧下または、減圧下（真空下）で行うが、貼り合わせた間に空気等が入り込むのを抑制するために、減圧下で行うことが好ましい。
この後、図８に示すように放射線検出器１０を支持体４００から剥離する。メカニカル剥離により剥離を行う場合、図８に示した一例では、ＴＦＴ基板１２における、フレキシブルケーブル１１２が接続された辺と対向する辺を剥離の起点とし、起点となる辺からフレキシブルケーブル１１２が接続された辺に向けて徐々にＴＦＴ基板１２を支持体４００から、図８に示した矢印Ｄ方向に引き剥がすことにより、メカニカル剥離を行い、フレキシブルケーブル１１２が接続された状態の放射線検出器１０が得られる。
なお、剥離の起点とする辺は、ＴＦＴ基板１２を平面視した場合における、最長の辺と交差する辺が好ましい。即ち、剥離により撓みが生じる撓み方向Ｙに沿った辺は、最長の辺であることが好ましい。本実施形態では、駆動基板２０２がフレキシブルケーブル１１２により接続される辺の方が、信号処理基板３０４がフレキシブルケーブル１１２により接続される辺よりも長い。そのため、剥離の起点を、接続領域４３（４３Ｂ）が設けられた辺と対向する辺としている。
本実施形態では、さらに、支持体４００からＴＦＴ基板１２を剥離した後、放射線検出器１０のフレキシブルケーブル１１２と、信号処理基板３０４のコネクタ３３０とを電気的に接続する。このようにして本実施形態では、図３～図５に一例を示した放射線検出器１０が製造される。
なお、放射線検出器１０の製造方法は本実施形態に限定されず、放射線検出器１０のフレキシブルケーブル１１２と、信号処理基板３０４のコネクタ３３０とを電気的に接続させた後、上記メカニカル剥離を行ってもよい。
メカニカル剥離を行うにあたり、本実施形態の放射線画像撮影装置１（後述する図１５参照）では、図８に示したように、駆動基板２０２がフレキシブルな基板であるため、ＴＦＴ基板１２の撓みに応じて駆動基板２０２も撓む。
ここで、支持体４００からＴＦＴ基板１２を剥離する場合、基材１１が可撓性を有するため、ＴＦＴ基板１２が撓み易い。ＴＦＴ基板１２が大きく撓んだ場合、変換層１４も大きく撓み、この結果、変換層１４がＴＦＴ基板１２から剥離されてしまう懸念がある。特に、変換層１４の端部がＴＦＴ基板１２から剥離し易くなる。
また、支持体４００からＴＦＴ基板１２を剥離する場合に限らず、放射線画像撮影装置１の製造工程の途中等の放射線検出器１０が単体で扱われる場合にも、ＴＦＴ基板１２が撓むことにより、変換層１４がＴＦＴ基板１２から剥離されてしまう懸念がある。これに対して、本実施形態の放射線検出器１０では、降伏点を有する材料を含み、基材１１よりも剛性が高い補強基板４０が、ＴＦＴ基板１２の第１の面１２Ａと対向する側の面である、第１の面１９Ａに設けられている。そのため、本実施形態の放射線検出器１０によれば、ＴＦＴ基板１２が大きく撓むことを抑制することができ、変換層１４がＴＦＴ基板１２から剥離するのを抑制することができる。
また、上述したように、ポリイミド等の可撓性基板は、ガラス基板に比べて熱伝導率が低く、比熱が高いため、放射線検出器１０の製造工程においては、可撓性基板に熱が加わった場合に熱が逃げ難い。また、放射線検出器１０が内蔵された放射線画像撮影装置１を使用する場合に、可撓性基板に熱が滞留し易く、温度が高くなりやすい傾向がある。可撓性基板の温度が上昇すると熱膨張が発生し、可撓性基板の反りが発生し、この結果、センサ部層５０が基材１１から剥離する場合があった。
これに対して、本実施形態の放射線検出器１０では、固定層１３によってセンサ部層５０を基材１１に固定している。このため、本実施形態の放射線検出器１０では、センサ部層５０の基材１１からの剥離の発生を抑制することができる。
また、本実施形態の放射線検出器１０では、固定層１３が樹脂を含むものとされているので、固定層１３を金属等によって構成する場合に比較して、放射線検出器１０を軽量化することができる。
特に、本実施形態の放射線検出器１０では、固定層１３がセンサ部層５０の端部においてセンサ部層５０を基材１１に固定しているので、センサ部層５０の底面部を基材１１に直接固定する場合に比較して、効率よく固定することができる。
さらに、本実施形態の放射線検出器１０では、固定層１３が、センサ部層５０の変換層１４側の面の全面から、センサ部層５０の端面を介して、基材１１のセンサ部層５０側の面までの領域を覆うことによりセンサ部層５０を基材１１に固定している。このため、固定層１３が、センサ部層５０の変換層１４側の面の一部の領域のみを覆う場合に比較して、より強固にセンサ部層５０を基材１１に固定することができる。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。図９には、本実施形態の放射線検出器１０の一例の断面図を示す。
次に、第２実施形態について説明する。図９には、本実施形態の放射線検出器１０の一例の断面図を示す。
図９に示すように、本実施形態の放射線検出器１０では、ＴＦＴ基板１２側の第２の面１２Ｂに、補強部材４１が設けられている。本実施形態の放射線検出器１０では、図９に示すように、ＴＦＴ基板１２と補強部材４１との間には、上記実施形態と同様に、保護膜４２が設けられている。
補強部材４１は、補強基板４０と同様に、基材１１よりも剛性が高く、第１の面１２Ａに対して垂直方向に加えられる力に対する、寸法変化（変形）が、基材１１における第１の面１２Ｂに対して垂直方向に加えられる力に対する、寸法変化よりも小さい。また、本実施形態の補強部材４１の厚みは、基材１１の厚みよりも厚く、補強基板４０の厚みよりも薄い。本実施形態の補強部材４１の材料としては、熱可塑性の樹脂であることが好ましく、補強基板４０と同様の材料を用いることができる。なお、ここでいう剛性も、補強部材４１及び基材１１の厚さも含めた補強部材４１及び基材１１の曲げ難さを意味し、剛性が高いほど曲げ難いことを表している。補強部材４１の曲げ弾性率も、補強基板４０と同様に、１０００ＭＰａ以上２５００ＭＰａ以下であることが好ましい。
なお、追加補強部材で補強部材４１をさらに補強してもよく、追加補強部材は、例えば、カーボン板等の剛性板であってよい。追加補強部材で変換層１４の全面を覆う場合でも、追加補強部材の材質がＸ線吸収量の少ないカーボン等であれば、表面読取方式及び裏面読取方式の何れの方式においてもＸ線ロスを抑制することができる。ここで、Ｘ線ロスとは、照射されたＸ線が追加補強部材に吸収されることで、変換層１４に到達するＸ線が低減することである。追加補強部材は、補強部材４１の曲げ弾性率よりも大きい曲げ弾性率を有する。追加補強部材の曲げ弾性率は、例えば、８０００ＭＰａ以上であることが好ましい。また追加補強部材の曲げ弾性率の上限としては、６００００ＭＰａ以下であることが好ましい。なお、カーボンの曲げ弾性率は、８０００ＭＰａ～５００００ＭＰａ程度であり、曲げ弾性率の観点からもカーボンは追加補強部材として適している。
本実施形態の放射線検出器１０は、例えば、第１実施形態において上述した放射線検出器１０の製造方法と同様の製造方法により、積層体１９が設けられたＴＦＴ基板１２に、スペーサ４６が設けられた補強基板４０を貼り合わせた後、支持体４００からＴＦＴ基板１２を剥離する。その後、ＴＦＴ基板１２の第２の面１２Ｂに、保護膜４２及び補強部材４１を塗布等により設けることにより、本実施形態の放射線検出器１０を製造することができる。
本実施形態の放射線検出器１０では、ＴＦＴ基板１２の、センサ部層５０が形成された第１の面１２Ａと対向する第２の面１２Ｂに、基材１１よりも剛性が高い補強部材４１が設けられている。そのため、第１実施形態の放射線検出器１０よりもさらに、ＴＦＴ基板１２が大きく撓むことを抑制することができ、変換層１４及びセンサ部層５０がＴＦＴ基板１２から剥離するのを抑制することができる。
また、例えば、変換層１４の熱膨張率と、補強基板４０の熱膨張率との差が比較的大きい場合、ＴＦＴ基板１２が反り返り易くなる。これに対して本実施形態の放射線検出器１０では、ＴＦＴ基板１２を補強基板４０と補強部材４１とで挟むため、熱膨張率の差等により、ＴＦＴ基板１２が反り返るのを抑制することができる。
［第３実施形態］
上記各実施形態では、本開示の固定部材としての固定層１３が、センサ部層５０の変換層１４側の面の全面を覆っている形態について例示したが、本開示の固定部材は、この形態には限らない。例えば、固定部材として、センサ部層５０の変換層１４側の面の一部から、センサ部層５０の端面を介して、基材１１のセンサ部層５０側の面の一部までの領域を覆うことにより、センサ部層５０を基材１１に固定する形態としてもよい。
上記各実施形態では、本開示の固定部材としての固定層１３が、センサ部層５０の変換層１４側の面の全面を覆っている形態について例示したが、本開示の固定部材は、この形態には限らない。例えば、固定部材として、センサ部層５０の変換層１４側の面の一部から、センサ部層５０の端面を介して、基材１１のセンサ部層５０側の面の一部までの領域を覆うことにより、センサ部層５０を基材１１に固定する形態としてもよい。
図１０には、本実施形態の放射線検出器１０の一例の断面図を示す。なお、図１０における図４と同一の構成要素には、図４と同一の符号を付して、その説明を省略する。
図１０に示すように、本実施形態に係る放射線検出器１０は、第１実施形態の放射線検出器１０における固定層１３に代えて、センサ部層５０の変換層１４側の面に関しては、センサ部層５０の外周部の近傍のみを覆う固定部材１３Ｂとされている点のみが異なっている。
本実施形態に係る放射線検出器１０では、図１０に示すように、固定部材１３Ｂが、変換層１４の外周部よりも外側の位置を、センサ部層５０の変換層１４側の面における端部の位置としている。このため、本実施形態に係る変換層１４は、センサ部層５０の上面に直接、形成される。但し、この形態に限らず、固定部材１３Ｂが、変換層１４の外周部よりも内側の位置を、センサ部層５０の変換層１４側の面における端部の位置とする形態としてもよい。なお、この形態における固定部材１３の形成方法は、上記各実施形態に係る固定層１３と同様であるので、ここでの説明は省略する。
図１１及び図１２には、本第３実施形態に係る固定部材１３Ｂの変形例が示されている。なお、図１１及び図１２は、放射線検出器１０を補強基板４０側から見た場合の平面図である。また、図１１及び図１２では、錯綜を回避するために、放射線検出器１０の要部（基材１１、固定部材１３Ｃ（１３Ｄ）、センサ部層５０、変換層１４）のみを示している。
図１１に示す例は、固定部材１３Ｃが、平面視矩形状のセンサ部層５０の４角点の各々のみを個別に固定する形態である。また、図１２に示す例では、固定部材１３Ｄが、平面視矩形状のセンサ部層５０の各対角間に亘るように、平面視Ｘ状に設けられている。なお、固定部材１３Ｃ及び固定部材１３Ｄの基材１１側の端部の位置は、上記各実施形態に係る固定層１３と同様である。この形態における固定部材１３の形成方法もまた、上記各実施形態に係る固定層１３と同様であるので、ここでの説明は省略する。
第３実施形態、図１１、図１２に示した形態では、固定部材が、センサ部層５０の変換層１４側の面の一部から、センサ部層５０の端面を介して、基材１１のセンサ部層５０側の面までの領域を覆うことによりセンサ部層５０を基材１１に固定している。このため、固定層１３が、センサ部層５０の変換層１４側の面の全面を覆う場合に比較して、放射線検出器１０によって得られる放射線画像の画質を向上させることができる。
なお、補強基板４０の大きさは、上記各実施形態に限定されない。例えば、図１３に示した一例のように、補強基板４０及び粘着層４８の端部（外周）と、保護層２２の端部（外周）とが同様の位置であってもよい。なお、変換層１４がＴＦＴ基板１２の第１の面１２Ａを覆う領域よりも広い領域を補強基板４０により覆うことが好ましく、変換層１４の上面全体を覆う領域よりも広い領域を補強基板４０により覆うことがより好ましい。
また、図１４に示した一例のように、基材１１と画素３０、特に画素３０のＴＦＴ３２のゲート電極８０との間には、無機材料による層９０が設けられていることが好ましい。図１４に示した一例の場合の無機材料としては、ＳｉＮｘや、ＳｉＯｘ等が挙げられる。ＴＦＴ３２のドレイン電極８１と、ソース電極８２とは同じ層に形成されており、ドレイン電極８１及びソース電極８２が形成された層と、基材１１との間にゲート電極８０が形成されている。また、基材１１とゲート電極８０との間に、無機材料による層９０が設けられている。
また、上記各実施形態では、図１に示したように画素３０がマトリクス状に２次元配列されている態様について説明したが、これに限らず、例えば、１次元配列であってもよいし、ハニカム配列であってもよい。また、画素の形状も限定されず、矩形であってもよいし、六角形等の多角形であってもよい。さらに、センサ部層５０の形状も限定されない。
また、変換層１４の形状等も上記各実施形態に限定されない。上記各実施形態では、変換層１４の形状がセンサ部層５０の形状と同様に矩形状である態様について説明したが、変換層１４の形状は、センサ部層５０と同様の形状でなくてもよい。また、センサ部層５０の形状が、矩形状ではなく、例えば、その他の多角形であってもよいし、円形であってもよい。
また、上述した放射線検出器１０の製造方法では、ＴＦＴ基板１２を、支持体４００からメカニカル剥離により、剥離する工程について説明したが、剥離方法は、説明した形態に限定されない。例えば、支持体４００のＴＦＴ基板１２が形成されている反対側の面からレーザを照射して、ＴＦＴ基板１２の剥離を行う、いわゆる、レーザ剥離を行う形態としてもよい。この場合であっても、放射線検出器１０によれば、ＴＦＴ基板１２を支持体４００から剥離した後、放射線検出器１０が単体で扱われる場合に、変換層１４及びセンサ部層５０がＴＦＴ基板１２から剥離するのを抑制することができる。
なお、上記各実施形態の放射線検出器１０は、ＴＦＴ基板１２側から放射線が照射される表面読取方式の放射線画像撮影装置に適用してもよいし、変換層１４側から放射線が照射される裏面読取方式の放射線画像撮影装置に適用してもよい。
図１５には、表面読取方式の放射線画像撮影装置１に第１実施形態の放射線検出器１０を適用した状態の一例の断面図を示す。
図１５に示すように、筐体１２０内には、放射線検出器１０、電源部１０８、及び制御基板１１０が放射線の入射方向と交差する方向に並んで設けられている。放射線検出器１０は、被写体を透過した放射線が照射される筐体１２０の撮影面１２０Ａ側に、センサ部層５０の変換層１４が設けられていない側が対向するように設けられている。
制御基板１１０は、センサ部層５０の画素３０から読み出された電荷に応じた画像データを記憶する画像メモリ３８０や画素３０からの電荷の読み出し等を制御する制御部３８２等が形成された基板であり、複数の信号配線を含むフレキシブルケーブル１１２によりセンサ部層５０の画素３０と電気的に接続されている。なお、図１５に示した放射線画像撮影装置１では、制御部３８２の制御により画素３０のＴＦＴ３２のスイッチング状態を制御する駆動部１０３、及び画素３０から読み出された電荷に応じた画像データを生成して出力する信号処理部１０４がフレキシブルケーブル１１２上に設けられた、いわゆる、ＣＯＦ（Chip On Film）としているが、駆動部１０３及び信号処理部１０４の少なくとも一方が制御基板１１０に形成されていてもよい。
また、制御基板１１０は、電源線１１４により、制御基板１１０に形成された画像メモリ３８０や制御部３８２等に電力を供給する電源部１０８と接続されている。なお、制御部３８２は、ハードウェアのプロセッサを含む。プロセッサは、制御プログラムをＲＯＭ（Read Only Memory）などのメモリからロードして実行することで機能するＣＰＵ（Central Processing Unit）などであってもよいし、予め機能が設定されているＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などであってもよい。
図１５に示した放射線画像撮影装置１の筐体１２０内には、放射線検出器１０を透過した放射線が出射される側にシート１１６がさらに設けられている。シート１１６としては、例えば、銅製のシートが挙げられる。銅製のシートは入射された放射線による２次放射線を発生し難くすることによって、後方、すなわち変換層１４側への散乱を防止する機能を有する。なお、シート１１６は、少なくとも変換層１４の放射線が出射する側の面全体を覆うことが好ましく、また、変換層１４全体を覆うことが、より好ましい。
また、図１５に示した放射線画像撮影装置１の筐体１２０内には、放射線が入射される側（撮影面１２０Ａ側）に保護層１１７がさらに設けられている。保護層１１７としては、絶縁性のシート（フィルム）に、アルミ箔を接着させる等してアルミを積層したアルペット（登録商標）のシート、パリレン（登録商標）膜、及びポリエチレンテレフタレート等の絶縁性のシート等の防湿膜が適用できる。保護層１１７は、センサ部層５０に対する防湿機能及び帯電防止機能を有している。そのため、保護層１１７は、少なくともセンサ部層５０の放射線が入射される側の面全体を覆うことが好ましく、放射線が入射される側のＴＦＴ基板１２の面全体を覆うことが、より好ましい。
なお、図１５では、電源部１０８及び制御基板１１０の両方を放射線検出器１０の一方の側、詳細には、矩形状のセンサ部層５０の一方の辺の側に設けた形態を示したが、電源部１０８及び制御基板１１０を設ける位置は図１５に示した形態に限定されない。例えば、電源部１０８及び制御基板１１０を、センサ部層５０の対向する２辺の各々に分散させて設けてもよいし、隣接する２辺の各々に分散させて設けてもよい。
また、図１６には、表面読取方式の放射線画像撮影装置１に第１実施形態の放射線検出器１０を適用した状態の他の例の断面図を示す。
図１６に示すように、筐体１２０内には、電源部１０８及び制御基板１１０が放射線の入射方向と交差する方向に並んで設けられており、放射線検出器１０と電源部１０８及び制御基板１１０とは放射線の入射方向に並んで設けられている。
また、図１６に示した放射線画像撮影装置１では、制御基板１１０及び電源部１０８とシート１１６との間に、放射線検出器１０及び制御基板１１０を支持する基台１１８が設けられている。基台１１８には、例えば、カーボン等が用いられる。
その他、上記各実施形態で説明した放射線検出器１０等の構成や製造方法等は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更可能である。
本願は２０１８年９月２７日出願の日本出願第２０１８－１８２７２９号の優先権を主張すると共に、その全文を参照により本明細書に援用する。
Claims (15)
- 可撓性の基材の画素領域に、放射線から変換された光に応じて発生した電荷を蓄積する複数の画素を有するセンサ部層を含む基板と、
前記基材の前記画素領域が設けられた面側に設けられ、前記放射線を光に変換する変換層と、
前記変換層より前記基板側に設けられ、前記センサ部層を前記基材に固定する固定部材と、
を備え、
前記固定部材は、前記センサ部層の端部において前記センサ部層を前記基材に固定し、
前記固定部材は、前記センサ部層の前記変換層側の面の少なくとも一部から、前記センサ部層の端面を介して、前記基材の前記センサ部層側の面の少なくとも一部までの領域を覆うことにより前記センサ部層を前記基材に固定する、
放射線検出器。 - 前記固定部材は、樹脂を含んで構成されている、
請求項１に記載の放射線検出器。 - 前記固定部材は、前記センサ部層の前記変換層側の面の全面から、前記センサ部層の端面を介して、前記基材の前記センサ部層側の面の少なくとも一部までの領域を覆うことにより前記センサ部層を前記基材に固定する、
請求項１に記載の放射線検出器。 - 前記基材及び前記固定部材は、同一の材料を含む、
請求項３に記載の放射線検出器。 - 前記基材の熱膨張率ＣＴＥｆｌｅｘと前記固定部材の熱膨張率ＣＴＥｓｕｒとの比が、０．５≦ＣＴＥｓｕｒ／ＣＴＥｆｌｅｘ≦４である、
請求項３または請求項４に記載の放射線検出器。 - 前記基材は、ポリイミドを含む、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の放射線検出器。 - 前記基材は、塗布によって形成されている、
請求項６に記載の放射線検出器。 - 前記固定部材は、ポリイミドまたはパリレン（登録商標）を含む、
請求項６または請求項７に記載の放射線検出器。 - 前記変換層を覆う封止層をさらに備え、
前記固定部材は、前記封止層とは材質が異なる、
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の放射線検出器。 - 前記変換層は、ＣｓＩの柱状結晶が直接蒸着により形成されたものであり、
前記柱状結晶の先端部側に前記基材よりも剛性が高い補強基板をさらに備えた、
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の放射線検出器。 - 前記補強基板は、降伏点を有する材料を含む、
請求項１０に記載の放射線検出器。 - 前記補強基板は、前記変換層が設けられた領域よりも広い領域に設けられている、
請求項１０または請求項１１に記載の放射線検出器。 - 前記基板の、前記画素領域が設けられた面と対向する面に、前記基材よりも剛性が高い補強部材をさらに備えた、
請求項１０から請求項１２のいずれか１項に記載の放射線検出器。 - 請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の放射線検出器と、
前記複数の画素に蓄積された電荷を読み出すための制御信号を出力する制御部と、
前記放射線検出器に可撓性の配線により電気的に接続され、前記制御信号に応じて前記複数の画素から電荷を読み出す回路部と、
を備えた放射線画像撮影装置。 - 支持体に、剥離層を介して可撓性の基材を設け、前記基材の画素領域に、放射線から変換された光に応じて発生した電荷を蓄積する複数の画素を有するセンサ部層が設けられた基板を形成し、
前記センサ部層を前記基材に固定する固定部材を形成し、
前記基材の前記画素領域が設けられた面側に、前記放射線を光に変換する変換層を形成し、
前記変換層の、前記基板側の面と対向する側の面と反対側の面に、前記基材よりも剛性が高い補強基板を貼り合わせ、
前記変換層及び前記補強基板が設けられた前記基板を、前記支持体から剥離し、
前記固定部材は、前記センサ部層の端部において前記センサ部層を前記基材に固定し、
前記固定部材は、前記センサ部層の前記変換層側の面の少なくとも一部から、前記センサ部層の端面を介して、前記基材の前記センサ部層側の面の少なくとも一部までの領域を覆うことにより前記センサ部層を前記基材に固定する、
放射線検出器の製造方法。
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