JP7199332B2 - 放射線検出モジュールの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、放射線検出モジュールの製造方法に関する。
放射線検出器の一例にＸ線検出器がある。Ｘ線検出器には、Ｘ線を蛍光に変換するシンチレータと、蛍光を電荷に変換するアレイ基板とが設けられている。この場合、アレイ基板には、複数の光電変換部が設けられている。シンチレータは、アレイ基板の、複数の光電変換部が設けられた領域（有効画素領域）の上に設けられている。
ここで、有効画素領域の上のみにシンチレータを形成することは難しい。そのため、シンチレータは、有効画素領域の外側の近傍にも設けられている。この場合、有効画素領域の外側にあるシンチレータにもＸ線が入射する場合がある。そのため、有効画素領域の外側にあるシンチレータにおいても蛍光が発生する場合がある。また、外部からの光がシンチレータに侵入する場合がある。
ここで、有効画素領域の上のみにシンチレータを形成することは難しい。そのため、シンチレータは、有効画素領域の外側の近傍にも設けられている。この場合、有効画素領域の外側にあるシンチレータにもＸ線が入射する場合がある。そのため、有効画素領域の外側にあるシンチレータにおいても蛍光が発生する場合がある。また、外部からの光がシンチレータに侵入する場合がある。
Ｘ線画像の品質を向上させるためには、各光電変換部の上方において発生した蛍光を電荷に変換することが好ましい。ところが、有効画素領域の外側にあるシンチレータにおいて生じた蛍光が、シンチレータの側面などで反射して、光電変換部に入射する場合がある。有効画素領域の外側にあるシンチレータにおいて生じた蛍光や、外部から侵入した光は、ノイズ要因となるので、これらの光が光電変換部に入射するとＸ線画像の品質が低下するおそれがある。
そこで、放射線画像の品質を向上させることができる技術の開発が望まれていた。
そこで、放射線画像の品質を向上させることができる技術の開発が望まれていた。
本発明が解決しようとする課題は、放射線画像の品質を向上させることができる放射線検出モジュールの製造方法を提供することである。
実施形態に係る放射線検出モジュールの製造方法は、複数の光電変換部が設けられた領域を覆い、平面視における寸法が、前記複数の光電変換部が設けられた領域よりも大きいシンチレータを形成する工程と、前記シンチレータの上に、可視光を吸収可能な吸光部を形成する工程と、を備え、平面視において、前記吸光部は、前記複数の光電変換部が設けられた領域の外側に形成され、前記吸光部を形成する際に、前記シンチレータの表面に紫外線を照射し、前記シンチレータの表面を変色させる。
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
また、本発明の実施形態に係る放射線検出器は、Ｘ線のほかにもγ線などの各種放射線に適用させることができる。ここでは、一例として、放射線の中の代表的なものとしてＸ線に係る場合を例にとり説明をする。したがって、以下の実施形態の「Ｘ線」を「他の放射線」に置き換えることにより、他の放射線にも適用させることができる。
また、放射線検出器は、例えば、一般医療などに用いることができる。ただし、放射線検出器の用途は、一般医療に限定されるわけではない。
また、本明細書において、「平面視」とは、放射線検出器を、放射線の入射側から見た場合のことを言う。
また、本発明の実施形態に係る放射線検出器は、Ｘ線のほかにもγ線などの各種放射線に適用させることができる。ここでは、一例として、放射線の中の代表的なものとしてＸ線に係る場合を例にとり説明をする。したがって、以下の実施形態の「Ｘ線」を「他の放射線」に置き換えることにより、他の放射線にも適用させることができる。
また、放射線検出器は、例えば、一般医療などに用いることができる。ただし、放射線検出器の用途は、一般医療に限定されるわけではない。
また、本明細書において、「平面視」とは、放射線検出器を、放射線の入射側から見た場合のことを言う。
（Ｘ線検出器１およびＸ線検出モジュール１０）
図１は、本実施の形態に係るＸ線検出器１を例示するための模式斜視図である。
なお、煩雑となるのを避けるために、図１においては、保護層２ｆ、反射部４、防湿部５、および接着部６などを省いて描いている。
図２は、Ｘ線検出モジュール１０を例示するための模式断面図である。
図３は、Ｘ線検出器１のブロック図である。
図１は、本実施の形態に係るＸ線検出器１を例示するための模式斜視図である。
なお、煩雑となるのを避けるために、図１においては、保護層２ｆ、反射部４、防湿部５、および接着部６などを省いて描いている。
図２は、Ｘ線検出モジュール１０を例示するための模式断面図である。
図３は、Ｘ線検出器１のブロック図である。
図１および図２に示すように、Ｘ線検出器１には、Ｘ線検出モジュール１０、および回路基板１１を設けることができる。また、Ｘ線検出器１には、図示しない筐体を設けることができる。筐体の内部には、Ｘ線検出モジュール１０、および回路基板１１を設けることができる。例えば、筐体の内部に板状の支持板を設け、支持板のＸ線の入射側の面にはＸ線検出モジュール１０を設け、支持板のＸ線の入射側とは反対側の面には回路基板１１を設けることができる。
Ｘ線検出モジュール１０には、アレイ基板２、シンチレータ３、反射部４、防湿部５、接着部６、および、吸光部７を設けることができる。
アレイ基板２には、基板２ａ、光電変換部２ｂ、制御ライン（又はゲートライン）２ｃ１、データライン（又はシグナルライン）２ｃ２、配線パッド２ｄ１、配線パッド２ｄ２および保護層２ｆを設けることができる。
なお、光電変換部２ｂ、制御ライン２ｃ１、およびデータライン２ｃ２の数などは例示をしたものに限定されるわけではない。
アレイ基板２には、基板２ａ、光電変換部２ｂ、制御ライン（又はゲートライン）２ｃ１、データライン（又はシグナルライン）２ｃ２、配線パッド２ｄ１、配線パッド２ｄ２および保護層２ｆを設けることができる。
なお、光電変換部２ｂ、制御ライン２ｃ１、およびデータライン２ｃ２の数などは例示をしたものに限定されるわけではない。
基板２ａは、板状を呈し、無アルカリガラスなどのガラスから形成することができる。基板２ａの平面形状は、四角形とすることができる。基板２ａの厚みは、例えば、０．７ｍｍ程度とすることができる。
光電変換部２ｂは、基板２ａの一方の面側に複数設けることができる。光電変換部２ｂは、矩形状を呈し、制御ライン２ｃ１とデータライン２ｃ２とにより画された領域に設けることができる。複数の光電変換部２ｂは、マトリクス状に並べることができる。なお、１つの光電変換部２ｂは、例えば、Ｘ線画像の１つの画素（pixel）に対応する。
光電変換部２ｂは、基板２ａの一方の面側に複数設けることができる。光電変換部２ｂは、矩形状を呈し、制御ライン２ｃ１とデータライン２ｃ２とにより画された領域に設けることができる。複数の光電変換部２ｂは、マトリクス状に並べることができる。なお、１つの光電変換部２ｂは、例えば、Ｘ線画像の１つの画素（pixel）に対応する。
複数の光電変換部２ｂのそれぞれには、光電変換素子２ｂ１と、スイッチング素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film Transistor）２ｂ２を設けることができる。また、光電変換素子２ｂ１において変換した信号電荷を蓄積する図示しない蓄積キャパシタを設けることができる。蓄積キャパシタは、例えば、矩形平板状を呈し、各薄膜トランジスタ２ｂ２の下に設けることができる。ただし、光電変換素子２ｂ１の容量によっては、光電変換素子２ｂ１が蓄積キャパシタを兼ねることができる。
光電変換素子２ｂ１は、例えば、フォトダイオードなどとすることができる。
薄膜トランジスタ２ｂ２は、蓄積キャパシタへの電荷の蓄積および放出のスイッチングを行うことができる。薄膜トランジスタ２ｂ２は、ゲート電極２ｂ２ａ、ドレイン電極２ｂ２ｂ及びソース電極２ｂ２ｃを有することができる。薄膜トランジスタ２ｂ２のゲート電極２ｂ２ａは、対応する制御ライン２ｃ１と電気的に接続することができる。薄膜トランジスタ２ｂ２のドレイン電極２ｂ２ｂは、対応するデータライン２ｃ２と電気的に接続することができる。薄膜トランジスタ２ｂ２のソース電極２ｂ２ｃは、対応する光電変換素子２ｂ１と蓄積キャパシタとに電気的に接続することができる。また、光電変換素子２ｂ１のアノード側と蓄積キャパシタは、グランドに電気的に接続することができる。なお、光電変換素子２ｂ１のアノード側と蓄積キャパシタは、図示しないバイアスラインに電気的に接続することもできる。
薄膜トランジスタ２ｂ２は、蓄積キャパシタへの電荷の蓄積および放出のスイッチングを行うことができる。薄膜トランジスタ２ｂ２は、ゲート電極２ｂ２ａ、ドレイン電極２ｂ２ｂ及びソース電極２ｂ２ｃを有することができる。薄膜トランジスタ２ｂ２のゲート電極２ｂ２ａは、対応する制御ライン２ｃ１と電気的に接続することができる。薄膜トランジスタ２ｂ２のドレイン電極２ｂ２ｂは、対応するデータライン２ｃ２と電気的に接続することができる。薄膜トランジスタ２ｂ２のソース電極２ｂ２ｃは、対応する光電変換素子２ｂ１と蓄積キャパシタとに電気的に接続することができる。また、光電変換素子２ｂ１のアノード側と蓄積キャパシタは、グランドに電気的に接続することができる。なお、光電変換素子２ｂ１のアノード側と蓄積キャパシタは、図示しないバイアスラインに電気的に接続することもできる。
制御ライン２ｃ１は、所定の間隔をあけて互いに平行に複数設けることができる。制御ライン２ｃ１は、例えば、行方向に延びるものとすることができる。
１つの制御ライン２ｃ１は、基板２ａの周縁近傍に設けられた複数の配線パッド２ｄ１のうちの１つと電気的に接続することができる。１つの配線パッド２ｄ１には、フレキシブルプリント基板２ｅ１に設けられた複数の配線のうちの１つを電気的に接続することができる。フレキシブルプリント基板２ｅ１に設けられた複数の配線の他端は、回路基板１１に設けられた読み出し回路１１ａとそれぞれ電気的に接続することができる。
１つの制御ライン２ｃ１は、基板２ａの周縁近傍に設けられた複数の配線パッド２ｄ１のうちの１つと電気的に接続することができる。１つの配線パッド２ｄ１には、フレキシブルプリント基板２ｅ１に設けられた複数の配線のうちの１つを電気的に接続することができる。フレキシブルプリント基板２ｅ１に設けられた複数の配線の他端は、回路基板１１に設けられた読み出し回路１１ａとそれぞれ電気的に接続することができる。
データライン２ｃ２は、所定の間隔をあけて互いに平行に複数設けることができる。データライン２ｃ２は、例えば、行方向に直交する列方向に延びるものとすることができる。１つのデータライン２ｃ２は、基板２ａの周縁近傍に設けられた複数の配線パッド２ｄ２のうちの１つと電気的に接続することができる。１つの配線パッド２ｄ２には、フレキシブルプリント基板２ｅ２に設けられた複数の配線のうちの１つを電気的に接続することができる。フレキシブルプリント基板２ｅ２に設けられた複数の配線の他端は、回路基板１１に設けられた信号検出回路１１ｂとそれぞれ電気的に接続することができる。
制御ライン２ｃ１、およびデータライン２ｃ２は、例えば、アルミニウムやクロムなどの低抵抗金属を用いて形成することができる。
制御ライン２ｃ１、およびデータライン２ｃ２は、例えば、アルミニウムやクロムなどの低抵抗金属を用いて形成することができる。
保護層２ｆは、第１層２ｆ１および第２層２ｆ２を有することができる。第１層２ｆ１は、光電変換部２ｂ、制御ライン２ｃ１、およびデータライン２ｃ２を覆うことができる。第２層２ｆ２は、第１層２ｆ１の上に設けることができる。
第１層２ｆ１および第２層２ｆ２は、絶縁性材料から形成することができる。絶縁性材料は、例えば、酸化物絶縁材料、窒化物絶縁材料、酸窒化物絶縁材料、および樹脂などとすることができる。
第１層２ｆ１および第２層２ｆ２は、絶縁性材料から形成することができる。絶縁性材料は、例えば、酸化物絶縁材料、窒化物絶縁材料、酸窒化物絶縁材料、および樹脂などとすることができる。
シンチレータ３は、複数の光電変換部２ｂの上に設けられ、入射するＸ線を蛍光すなわち可視光に変換することができる。シンチレータ３は、基板２ａ上の、複数の光電変換部２ｂが設けられた領域（有効画素領域Ａ）を覆うように設けることができる。
シンチレータ３は、例えば、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）：タリウム（Ｔｌ）、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）：タリウム（Ｔｌ）、あるいは臭化セシウム（ＣｓＢｒ）：ユーロピウム（Ｅｕ）などを用いて形成することができる。シンチレータ３は、真空蒸着法を用いて形成することができる。真空蒸着法を用いてシンチレータ３を形成すれば、複数の柱状結晶の集合体からなるシンチレータ３が形成される。
なお、真空蒸着法を用いてシンチレータ３を形成する際には、開口を有するマスクを用いることができる。この場合、アレイ基板２上の開口に対峙する位置（有効画素領域Ａの上）にシンチレータ３を形成することができる。また、蒸着による膜は、マスクの表面にも形成される。そして、マスクの開口の近傍においては、膜は、開口の内部に徐々に張り出すように成長する。開口の内部に膜が張り出すと、開口の近傍において、アレイ基板２への蒸着が抑制される。そのため、図１および図２に示すように、シンチレータ３の周縁近傍は、外側になるに従い厚みが漸減している。
また、シンチレータ３は、例えば、テルビウム賦活硫酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ／Ｔｂ、又はＧＯＳ）などを用いて形成することもできる。この場合、複数の光電変換部２ｂごとに四角柱状のシンチレータ３が設けられるように、マトリクス状の溝部を設けることができる。
反射部４は、蛍光の利用効率を高めて感度特性を改善するために設けることができる。すなわち、反射部４は、シンチレータ３において生じた蛍光のうち、光電変換部２ｂが設けられた側とは反対側に向かう光を反射させて、光電変換部２ｂに向かうようにすることができる。ただし、反射部４は、必ずしも必要ではなく、Ｘ線検出モジュール１０に求められる感度特性などに応じて設けるようにすればよい。
以下においては、一例として、反射部４が設けられる場合を説明する。
以下においては、一例として、反射部４が設けられる場合を説明する。
反射部４は、シンチレータ３の上に設けることができる。反射部４は、シンチレータ３のＸ線の入射側に設けることができる。反射部４は、例えば、シンチレータ３の上面３ａの、有効画素領域Ａと対峙する領域を覆うように設けることができる。反射部４は、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ２）などからなる光散乱性粒子と、樹脂と、溶媒とを混合した材料をシンチレータ３上に塗布し、これを乾燥させることで形成することができる。
また、例えば、銀合金やアルミニウムなどの光反射率の高い金属からなる層をシンチレータ３上に成膜することで反射部４を形成することができる。また、例えば、表面が銀合金やアルミニウムなどの光反射率の高い金属からなるシートや、光散乱性粒子を含む樹脂シートなどをシンチレータ３上に接合することで反射部４とすることもできる。この場合、例えば、両面テープなどを用いて、シートとシンチレータ３とを接合することができる。
防湿部５は、空気中に含まれる水分により、反射部４の特性やシンチレータ３の特性が劣化するのを抑制するために設けることができる。防湿部５は、シンチレータ３および吸光部７を覆うものとすることができる。反射部４が設けられる場合には、防湿部５は、シンチレータ３、反射部４、および吸光部７を覆うものとすることができる。防湿部５と反射部４などとの間には隙間があってもよいし、防湿部５と反射部４などとが接触するようにしてもよい。例えば、大気圧よりも減圧された環境において防湿部５の周縁近傍とアレイ基板２とを接着すれば、防湿部５と反射部４などとが接触するようにすることができる。
防湿部５は、透湿係数の小さい材料から形成することができる。防湿部５は、例えば、金属を含むものとすることができる。防湿部５は、例えば、銅を含む金属、アルミニウムを含む金属、ステンレス、コバール材などの金属から形成することができる。防湿部５は、例えば、樹脂膜と金属膜とが積層された積層膜から形成することもできる。この場合、樹脂膜は、例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、テフロン（登録商標）、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、弾性ゴムなどから形成されたものとすることができる。金属膜は、例えば、銅を含む金属、アルミニウムを含む金属、ステンレス、コバール材などの金属から形成されたものとすることができる。この場合、金属を含む防湿部５とすれば、防湿部５を透過する水分をほぼ完全になくすことができる。
また、防湿部５の厚みは、Ｘ線の吸収や剛性などを考慮して決定することができる。この場合、防湿部５の厚みを厚くしすぎるとＸ線の吸収が大きくなりすぎる。防湿部５の厚みを薄くしすぎると剛性が低下して破損しやすくなる。防湿部５は、例えば、厚みが０．１ｍｍのアルミニウム箔を用いて形成することができる。
図２に示すように、接着部６は、防湿部５の周縁近傍とアレイ基板２との間に設けることができる。接着部６は、防湿部５の周縁近傍とアレイ基板２とを接着している。接着部６は、例えば、紫外線硬化型接着剤や二液混合型接着剤などが硬化することで形成されたものとすることができる。
図１に示すように、回路基板１１は、アレイ基板２の、シンチレータ３が設けられる側とは反対側に設けることができる。回路基板１１は、Ｘ線検出モジュール１０（アレイ基板２）と電気的に接続することができる。
図３に示すように、回路基板１１には、読み出し回路１１ａおよび信号検出回路１１ｂを設けることができる。なお、これらの回路を１つの基板に設けることもできるし、これらの回路を複数の基板に分けて設けることもできる。
図３に示すように、回路基板１１には、読み出し回路１１ａおよび信号検出回路１１ｂを設けることができる。なお、これらの回路を１つの基板に設けることもできるし、これらの回路を複数の基板に分けて設けることもできる。
読み出し回路１１ａは、薄膜トランジスタ２ｂ２のオン状態とオフ状態を切り替えることができる。読み出し回路１１ａは、複数のゲートドライバ１１ａａと行選択回路１１ａｂとを有することができる。
行選択回路１１ａｂには、Ｘ線検出器１の外部に設けられた図示しない画像処理部などから制御信号Ｓ１を入力することができる。行選択回路１１ａｂは、Ｘ線画像の走査方向に従って、対応するゲートドライバ１１ａａに制御信号Ｓ１を入力することができる。
ゲートドライバ１１ａａは、対応する制御ライン２ｃ１に制御信号Ｓ１を入力することができる。例えば、読み出し回路１１ａは、フレキシブルプリント基板２ｅ１を介して、制御信号Ｓ１を各制御ライン２ｃ１毎に順次入力することができる。制御ライン２ｃ１に入力された制御信号Ｓ１により薄膜トランジスタ２ｂ２がオン状態となり、蓄積キャパシタから電荷（画像データ信号Ｓ２）を読み出すことができるようになる。
信号検出回路１１ｂは、複数の積分アンプ１１ｂａ、複数の選択回路１１ｂｂ、および複数のＡＤコンバータ１１ｂｃを有することができる。
１つの積分アンプ１１ｂａは、１つのデータライン２ｃ２と電気的に接続することができる。積分アンプ１１ｂａは、光電変換部２ｂからの画像データ信号Ｓ２を順次受信することができる。そして、積分アンプ１１ｂａは、一定時間内に流れる電流を積分し、その積分値に対応した電圧を選択回路１１ｂｂへ出力することができる。この様にすれば、所定の時間内にデータライン２ｃ２を流れる電流の値（電荷量）を電圧値に変換することができる。すなわち、積分アンプ１１ｂａは、シンチレータ３において発生した蛍光の強弱分布に対応した画像データ情報を、電位情報へと変換することができる。
１つの積分アンプ１１ｂａは、１つのデータライン２ｃ２と電気的に接続することができる。積分アンプ１１ｂａは、光電変換部２ｂからの画像データ信号Ｓ２を順次受信することができる。そして、積分アンプ１１ｂａは、一定時間内に流れる電流を積分し、その積分値に対応した電圧を選択回路１１ｂｂへ出力することができる。この様にすれば、所定の時間内にデータライン２ｃ２を流れる電流の値（電荷量）を電圧値に変換することができる。すなわち、積分アンプ１１ｂａは、シンチレータ３において発生した蛍光の強弱分布に対応した画像データ情報を、電位情報へと変換することができる。
選択回路１１ｂｂは、読み出しを行う積分アンプ１１ｂａを選択し、電位情報へと変換された画像データ信号Ｓ２を順次読み出すことができる。
ＡＤコンバータ１１ｂｃは、読み出された画像データ信号Ｓ２をデジタル信号に順次変換することができる。デジタル信号に変換された画像データ信号Ｓ２は、配線を介して画像処理部に入力することができる。なお、デジタル信号に変換された画像データ信号Ｓ２は、無線により画像処理部に送信されるようにしてもよい。
ＡＤコンバータ１１ｂｃは、読み出された画像データ信号Ｓ２をデジタル信号に順次変換することができる。デジタル信号に変換された画像データ信号Ｓ２は、配線を介して画像処理部に入力することができる。なお、デジタル信号に変換された画像データ信号Ｓ２は、無線により画像処理部に送信されるようにしてもよい。
画像処理部は、デジタル信号に変換された画像データ信号Ｓ２に基づいてＸ線画像を構成することができる。なお、画像処理部は、回路基板１１と一体化することもできる。
ここで、前述したように、シンチレータ３は、真空蒸着法を用いて有効画素領域Ａの上に形成したり、有効画素領域Ａの上に材料を塗布したりして形成される。そのため、有効画素領域Ａの上のみにシンチレータ３を形成することは難しい。すなわち、有効画素領域Ａとシンチレータ３との間には、位置合わせ精度によるズレがある。この場合、有効画素領域Ａの周縁近傍が、シンチレータ３の外側に設けられないようにするためには、平面視における寸法が、有効画素領域Ａよりも大きいシンチレータ３とすればよい。そのため、一般的には、図２に示すように、シンチレータ３は、有効画素領域Ａの外側の近傍にも設けられている。
また、Ｘ線検出器１に入射するＸ線は、Ｘ線が照射される被写体の大きさに応じて照射領域が設定される。そのため、有効画素領域Ａの外側にもＸ線が照射されることがある。
シンチレータ３に入射したＸ線は、シンチレータ３によって蛍光に変換される。
図４は、蛍光が発生する様子を例示するための模式断面図である。
図４に示すように、有効画素領域Ａの上方に入射したＸ線１００により発生した蛍光Ｌ１は、蛍光Ｌ１の下方に位置する光電変換部２ｂ（光電変換素子２ｂ１）に入射し、電荷に変換される。一方、有効画素領域Ａの外側の上方に入射したＸ線１０１により発生した蛍光Ｌ２は、蛍光Ｌ２の下方に光電変換部２ｂ（光電変換素子２ｂ１）がない。そのため、蛍光Ｌ２は、電荷に変換されず散乱する。散乱した蛍光Ｌ２の一部は、シンチレータ３の側面３ｂや上面３ａにおいて反射され、有効画素領域Ａに照射される場合がある。
図４は、蛍光が発生する様子を例示するための模式断面図である。
図４に示すように、有効画素領域Ａの上方に入射したＸ線１００により発生した蛍光Ｌ１は、蛍光Ｌ１の下方に位置する光電変換部２ｂ（光電変換素子２ｂ１）に入射し、電荷に変換される。一方、有効画素領域Ａの外側の上方に入射したＸ線１０１により発生した蛍光Ｌ２は、蛍光Ｌ２の下方に光電変換部２ｂ（光電変換素子２ｂ１）がない。そのため、蛍光Ｌ２は、電荷に変換されず散乱する。散乱した蛍光Ｌ２の一部は、シンチレータ３の側面３ｂや上面３ａにおいて反射され、有効画素領域Ａに照射される場合がある。
また、Ｘ線検出器１が設けられる筐体の内部には動作確認用の発光ダイオードなどが設けられている。また、筐体の微細な隙間から筐体の内部に外光が入射する場合もある。前述したように、基板２ａは、ガラスから形成されている。そのため、図４に示すように、発光ダイオードから出射した光や外光などの光Ｌ３が、基板２ａを介して、シンチレータ３の内部に侵入する場合がある。シンチレータ３の内部に侵入した光Ｌ３は、シンチレータ３の側面３ｂや上面３ａにおいて反射され、有効画素領域Ａに照射される場合がある。
そのため、蛍光Ｌ２や光Ｌ３が発生すると、光電変換素子２ｂ１の上方で発生した蛍光Ｌ１と、蛍光Ｌ２や光Ｌ３とが混合して光電変換素子２ｂ１に入射するおそれがある。
また、人体に対して大量のＸ線照射を行うと健康への悪影響があるため、人体へのＸ線照射量は必要最低限に抑えられる。そのため、Ｘ線検出器１に入射するＸ線の強度は非常に小さいものとなり、シンチレータ３において発生する蛍光の強度が非常に小さくなる。そのため、Ｘ線検出器１に設けられる光電変換素子２ｂ１は非常に高感度なものとされている。その結果、蛍光Ｌ２や光Ｌ３が、光電変換素子２ｂ１により電荷に変換されやすくなる。
蛍光Ｌ２や光Ｌ３による成分が混入した画像データ信号Ｓ２から構成されたＸ線画像は、これらが混入していない画像データ信号Ｓ２から構成されたＸ線画像に比べて、画像コントラストが低くなったり、画像ノイズが増加したりして、画像品質が悪くなるおそれがある。
そこで、本実施の形態に係るＸ線検出器１には、吸光部７が設けられている。
図１、図２、および図４に示すように、吸光部７は、シンチレータ３の上に設けることができる。平面視において、吸光部７は、有効画素領域Ａの外側に設けることができる。例えば、吸光部７は、シンチレータ３の側面３ｂに設けることができる。また、反射部４が設けられる場合には、吸光部７は、平面視において、反射部４の外側に設けることができる。例えば、吸光部７は、シンチレータ３の上面３ａにおける反射部４の外側、および、シンチレータ３の側面３ｂに設けることができる。
図１、図２、および図４に示すように、吸光部７は、シンチレータ３の上に設けることができる。平面視において、吸光部７は、有効画素領域Ａの外側に設けることができる。例えば、吸光部７は、シンチレータ３の側面３ｂに設けることができる。また、反射部４が設けられる場合には、吸光部７は、平面視において、反射部４の外側に設けることができる。例えば、吸光部７は、シンチレータ３の上面３ａにおける反射部４の外側、および、シンチレータ３の側面３ｂに設けることができる。
吸光部７は、可視光を吸収可能なものとすることができる。吸光部７は、可視光を吸収可能な色を有することができる。この場合、吸光部７の色は、例えば、黒色、または、黒色に近似する色とすることが好ましい。吸光部７の色が、黒色、または、黒色に近似する色であれば、前述した蛍光Ｌ２や光Ｌ３を吸収するのが容易となる。。黒色に近似する色は、例えば、黒と青の混色（例えば、紺色）、黒と赤の混色（例えば、茶色）などとすることができる。
吸光部７の色を黒とする場合には、吸光部７は、例えば、炭素系黒色顔料や酸化物系黒色顔料などを含むものとすることができる。炭素系黒色顔料は、例えば、カーボンブラックやグラファイトなどとすることができる。酸化物系黒色顔料は、例えば、鉄の酸化物、銅とクロムの複合酸化物、銅とクロムと亜鉛の複合酸化物などとすることができる。
吸光部７の厚みには特に限定がない。吸光部７の厚みは、例えば、１μｍ程度とすることができる。
吸光部７は、例えば、黒色または黒色に近似する色の顔料、樹脂、および溶媒を混合した材料をシンチレータ３の表面に塗布し、これを乾燥させることで形成することができる。
また、吸光部７は、シンチレータ３の表面に紫外線などを照射し、シンチレータ３の表面を、例えば、茶色などに変色させることで形成することもできる。
また、吸光部７は、シンチレータ３の表面に紫外線などを照射し、シンチレータ３の表面を、例えば、茶色などに変色させることで形成することもできる。
前述した蛍光Ｌ２や光Ｌ３が吸光部７に入射すると、蛍光Ｌ２や光Ｌ３の一部が吸光部７に吸収される。そのため、蛍光Ｌ２や光Ｌ３が発生したとしても、光電変換素子２ｂ１に入射する蛍光Ｌ２や光Ｌ３の量を少なくすることができる。その結果、画像コントラストが低くなったり、画像ノイズが増加したりするのを抑制することができるので、画像品質の向上を図ることができる。
（Ｘ線検出モジュール１０の製造方法、およびＸ線検出器１の製造方法）
まず、基板２ａの上に、制御ライン２ｃ１、データライン２ｃ２、配線パッド２ｄ１、配線パッド２ｄ２、光電変換部２ｂ、および保護層２ｆなどを順次形成してアレイ基板２を製造する。アレイ基板２は、例えば、半導体製造プロセスを用いて製造することができる。なお、アレイ基板２の製造には既知の技術を適用することができるので詳細な説明は省略する。
まず、基板２ａの上に、制御ライン２ｃ１、データライン２ｃ２、配線パッド２ｄ１、配線パッド２ｄ２、光電変換部２ｂ、および保護層２ｆなどを順次形成してアレイ基板２を製造する。アレイ基板２は、例えば、半導体製造プロセスを用いて製造することができる。なお、アレイ基板２の製造には既知の技術を適用することができるので詳細な説明は省略する。
次に、基板２ａの有効画素領域Ａを覆うようにシンチレータ３を形成する。
例えば、シンチレータ３は、真空蒸着法を用いて形成することができる。真空蒸着法を用いてシンチレータ３を形成すれば、複数の柱状結晶の集合体からなるシンチレータ３が形成される。シンチレータ３の厚みは、Ｘ線検出器１に求められるＤＱＥ特性、感度特性、解像度特性などに応じて適宜変更することができる。シンチレータ３の厚みは、例えば、６００μｍ程度とすることができる。
例えば、シンチレータ３は、真空蒸着法を用いて形成することができる。真空蒸着法を用いてシンチレータ３を形成すれば、複数の柱状結晶の集合体からなるシンチレータ３が形成される。シンチレータ３の厚みは、Ｘ線検出器１に求められるＤＱＥ特性、感度特性、解像度特性などに応じて適宜変更することができる。シンチレータ３の厚みは、例えば、６００μｍ程度とすることができる。
また、発光物質とバインダ材とを混合し、混合した材料を有効画素領域Ａを覆うように塗布し、これを焼成し、焼成された材料にマトリクス状の溝部を形成して複数の光電変換部２ｂごとに四角柱状のシンチレータ３が設けられるようにしてもよい。
次に、必要に応じて、シンチレータ３の上に反射部４を形成する。
例えば、反射部４は、複数の光散乱性粒子、樹脂、および溶媒を混合した材料をシンチレータ３上に塗布し、これを乾燥させることで形成することができる。また、例えば、光反射率の高い金属からなる層をシンチレータ３上に成膜したり、光散乱性粒子を含む樹脂シートなどをシンチレータ３上に接合したりして、反射部４を形成することもできる。
例えば、反射部４は、複数の光散乱性粒子、樹脂、および溶媒を混合した材料をシンチレータ３上に塗布し、これを乾燥させることで形成することができる。また、例えば、光反射率の高い金属からなる層をシンチレータ３上に成膜したり、光散乱性粒子を含む樹脂シートなどをシンチレータ３上に接合したりして、反射部４を形成することもできる。
次に、シンチレータ３の上に吸光部７を形成する。
例えば、吸光部７は、平面視において、シンチレータ３の表面の、有効画素領域Ａの外側に位置する領域に、顔料、樹脂、および溶媒を混合した材料を塗布し、これを乾燥させることで形成することができる。
また、吸光部７は、シンチレータ３の表面に紫外線などを照射し、シンチレータ３の表面を、例えば、茶色などに変色させることで形成することもできる。
例えば、吸光部７は、平面視において、シンチレータ３の表面の、有効画素領域Ａの外側に位置する領域に、顔料、樹脂、および溶媒を混合した材料を塗布し、これを乾燥させることで形成することができる。
また、吸光部７は、シンチレータ３の表面に紫外線などを照射し、シンチレータ３の表面を、例えば、茶色などに変色させることで形成することもできる。
次に、シンチレータ３および吸光部７を覆うように防湿部５を設ける。反射部４が設けられる場合には、シンチレータ３、反射部４、および吸光部７を覆うように防湿部５を設ける。例えば、シート状またはハット状の防湿部５の周縁近傍をアレイ基板２に接着することができる。この場合、接着剤が硬化することで、接着部６が形成される。
大気圧よりも減圧された環境において防湿部５をアレイ基板２に接着すれば、防湿部５の内部に水蒸気を含む空気が収納されるのを抑制することができる。また、航空機によりＸ線検出器１を輸送する場合などのように、Ｘ線検出器１が大気圧よりも減圧された環境に置かれる場合であっても、防湿部５の内部にある空気により防湿部５が膨張したり変形したりするのを抑制することができる。また、大気圧により防湿部５が押さえつけられるので、防湿部５がシンチレータ３などに密着する。
以上の様にして、Ｘ線検出モジュール１０を製造することができる。
以上の様にして、Ｘ線検出モジュール１０を製造することができる。
次に、フレキシブルプリント基板２ｅ１、２ｅ２を介して、アレイ基板２と回路基板１１を電気的に接続する。
その他、回路部品などを適宜実装する。
その他、回路部品などを適宜実装する。
次に、図示しない筐体の内部にアレイ基板２、回路基板１１などを格納する。
そして、必要に応じて、光電変換素子２ｂ１の異常の有無や電気的な接続の異常の有無を確認する電気試験、Ｘ線画像試験などを行う。
以上のようにして、Ｘ線検出器１を製造することができる。
なお、製品の防湿信頼性や温度環境の変化に対する信頼性を確認するために、高温高湿試験、冷熱サイクル試験などを実施することもできる。
そして、必要に応じて、光電変換素子２ｂ１の異常の有無や電気的な接続の異常の有無を確認する電気試験、Ｘ線画像試験などを行う。
以上のようにして、Ｘ線検出器１を製造することができる。
なお、製品の防湿信頼性や温度環境の変化に対する信頼性を確認するために、高温高湿試験、冷熱サイクル試験などを実施することもできる。
以上に説明したように、本実施の形態に係るＸ線検出モジュール１０の製造方法は以下の工程を備えることができる。
複数の光電変換部２ｂが設けられた領域（有効画素領域Ａ）を覆い、平面視における寸法が、複数の光電変換部２ｂが設けられた領域よりも大きいシンチレータ３を形成する工程。
シンチレータ３の上に、可視光を吸収可能な吸光部７を形成する工程。
この場合、平面視において、吸光部７は、複数の光電変換部２ｂが設けられた領域の外側に形成される。
複数の光電変換部２ｂが設けられた領域（有効画素領域Ａ）を覆い、平面視における寸法が、複数の光電変換部２ｂが設けられた領域よりも大きいシンチレータ３を形成する工程。
シンチレータ３の上に、可視光を吸収可能な吸光部７を形成する工程。
この場合、平面視において、吸光部７は、複数の光電変換部２ｂが設けられた領域の外側に形成される。
吸光部７を形成する際に、シンチレータ３の表面に紫外線を照射し、シンチレータ３の表面を変色させることができる。
吸光部７を形成する際に、顔料を含む材料をシンチレータ３の表面に塗布することができる。
吸光部７を形成する際に、顔料を含む材料をシンチレータ３の表面に塗布することができる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
１ Ｘ線検出器、２ アレイ基板、２ａ 基板、２ｂ 光電変換部、２ｂ１ 光電変換素子、３ シンチレータ、３ａ 上面、３ｂ 側面、７ 吸光部、１０ Ｘ線検出モジュール、１１ 回路基板
Claims (1)
- 複数の光電変換部が設けられた領域を覆い、平面視における寸法が、前記複数の光電変換部が設けられた領域よりも大きいシンチレータを形成する工程と、
前記シンチレータの上に、可視光を吸収可能な吸光部を形成する工程と、
を備え、
平面視において、前記吸光部は、前記複数の光電変換部が設けられた領域の外側に形成され、
前記吸光部を形成する際に、前記シンチレータの表面に紫外線を照射し、前記シンチレータの表面を変色させる放射線検出モジュールの製造方法。
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