JPWO2018173894A1 - 放射線検出器及び放射線画像撮影装置 - Google Patents

放射線検出器及び放射線画像撮影装置 Download PDF

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Abstract

放射線検出器は、可撓性の基材(14)、及び基材の第1の面に設けられ、かつ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(16)が形成された層を含むセンサ基板(12)と、画素が形成された層における基材と反対側に設けられ、放射線を光に変換する変換層(30)と、端部も含め基材の第1の面の側に設けられ、少なくとも変換層全体を覆う第1保護膜(32)と、少なくとも第1の面とは反対側の第2の面を覆う第2保護膜(34)と、を備える、支持体を用いて製造される可撓性の基材を有するセンサ基板を備えた放射線検出器の製造工程において、センサ基板の支持体からの剥離を容易とし、かつ可撓性の基材の防湿性の低下を抑制することができる放射線検出器及び放射線画像撮影装置を提供する。

Description

本発明は、放射線検出器及び放射線画像撮影装置に関する。
従来、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知られている。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。
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が設けられたセンサ基板と、を備えたものがある。このような放射線検出器として、センサ基板に可撓性の基材を用いたものが知られている(例えば、特開2010−85266号公報参照)。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。
ところで、センサ基板に可撓性の基材を用いた放射線検出器の製造方法の例として、塗布法と呼ばれる方法及びラミネート法と呼ばれる方法が知られている。塗布法では、ガラス基板等の支持体上に、塗布により可撓性の基材を形成し、さらにセンサ基板及び変換層を形成する。その後、変換層が形成されたセンサ基板を、支持体からレーザ剥離により剥離する。一方、ラミネート法では、ガラス基板等の支持体に、可撓性の基材となるシートを貼り合わせ、さらにセンサ基板及び変換層を形成する。その後、変換層が形成されたセンサ基板を、支持体からメカニカル剥離により剥離する。
このように、塗布法及びラミネート法のいずれにおいても、その製造工程において、センサ基板を支持体から剥離する工程が含まれるが、支持体からセンサ基板を剥離しにくい場合があった。
一方、特開2010−85266号公報に記載の技術のように、センサ基板の基材や変換層等を保護するために防湿性を有する保護膜によりセンサ基板を覆うことが行われているが、支持体からセンサ基板を剥離しやすくしようとした場合、保護膜が損なわれて防湿性が低下する場合があった。
本開示は、支持体を用いて製造される可撓性の基材を有するセンサ基板を備えた放射線検出器の製造工程において、センサ基板の支持体からの剥離を容易とし、かつ可撓性の基材の防湿性の低下を抑制することができる放射線検出器及び放射線画像撮影装置を提供す。
本開示の第1の態様の放射線検出器は、可撓性の基材、及び基材の第1の面に設けられ、かつ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が形成された層を含むセンサ基板と、画素が形成された層における基材と反対側に設けられ、放射線を光に変換する変換層と、端部も含め基材の第1の面の側に設けられ、少なくとも変換層全体を覆う第1保護膜と、少なくとも第1の面とは反対側の第2の面を覆う第2保護膜と、を備える。
また、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において、第2保護膜はさらに、第1保護膜の少なくとも端部を覆う。
また、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において、第2保護膜は、第1の面及び第2の面の何れも覆う。
また、本開示の第4の放射線検出器は、第1の態様の放射線検出器において、少なくとも、第1保護膜で覆われた領域以外、かつ第2保護膜で覆われた領域以外の領域を覆う第3保護膜をさらに備える。
また、本開示の第5の態様の放射線検出器は、第1の態様の放射線検出器において、少なくとも、第1保護膜の端部及び第2保護膜の端部を覆う第3保護膜をさらに備える。
また、本開示の第6の態様の放射線検出器は、第1の態様から第4の態様のいずれか1態様の放射線検出器において、記第1保護膜の側面と、基材の側面とが面一である。
また、本開示の第7の態様の放射線検出器は、第1の態様から第6の態様のいずれか1態様の放射線検出器において、第1保護膜は、第2保護膜よりも柔軟性が高い。
また、本開示の第8の態様の放射線検出器は、第7の態様の放射線検出器において、第1保護膜の材料は、第2保護膜の材料と異なる。
また、本開示の第9の態様の放射線検出器は、第7の態様または第8の態様の放射線検出器において、第1保護膜の密度は、第2保護膜の密度よりも低い。
また、本開示の第10の態様の放射線検出器は、第7の態様から第9の態様のいずれか1態様の放射線検出器において、第1保護膜の厚みは、第2保護膜の厚みよりも薄い。
また、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1態様の放射線検出器において、センサ基板に接続された、複数の画素から電荷を読み出させる駆動部に接続される第1ケーブル、及び複数の画素から読み出された電荷に応じた電気信号が入力され、入力された電気信号に応じた画像データを生成して出力する信号処理部に接続される第2ケーブルの少なくとも一方のケーブルをさらに備え、少なくとも一方のケーブルは、前記第2保護膜に覆われている。
また、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10の態様のいずれか1態様の放射線検出器において、複数の画素から電荷を読み出させる駆動部に接続される第1ケーブル、及び複数の画素から読み出された電荷に応じた電気信号が入力され、入力された電気信号に応じた画像データを生成して出力する信号処理部に接続される第2ケーブルの少なくとも一方のケーブルが接続される接続部が基材の外周部に設けられ、第1保護膜は、接続部の周囲の第1の面を覆っていている。
また、本開示の第13の態様の放射線検出器は、第1の態様から第12の態様のいずれか1態様の放射線検出器において、変換層は、CsIを含んでいる。
また、本開示の第14の態様の放射線画像撮影装置は、本開示の第1の態様から第13の態様のいずれか1態様の放射線検出器と、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、制御信号に応じて、複数の画素から電荷を読み出すための駆動信号を出力する駆動部と、複数の画素から読み出された電荷に応じた電気信号が入力され、入力された電気信号に応じた画像データを生成して出力する信号処理部と、を備える。
また、本開示の第15の態様の放射線画像撮影装置は、第14の態様の放射線画像撮影装置において、放射線検出器における基材、複数の画素が形成された層、及び変換層が並ぶ積層方向と交差する方向に、制御部と、放射線検出器とが並んで設けられている。
また、本開示の第16の態様の放射線画像撮影装置は、第14の態様の放射線画像撮影装置において、制御部、駆動部、及び信号処理部の少なくとも一つに電力を供給する電源部をさらに備え、放射線検出器における基材、複数の画素が形成された層、及び変換層が並ぶ積層方向と交差する方向に、電源部と、制御部と、放射線検出器とが並んで設けられていてもよい。
本開示によれば、支持体を用いて製造される可撓性の基材を有するセンサ基板を備えた放射線検出器の製造工程において、センサ基板の支持体からの剥離を容易とし、かつ可撓性の基材の防湿性の低下を抑制することができる。
第1実施形態の放射線画像撮影装置における電気系の要部構成の一例を示すブロック図である。 第1実施形態の放射線検出器の一例を、第1の面側からみた平面図である。 図2に示した放射線検出器のA−A線断面図である。 図2及び図3に示した放射線検出器の製造方法を説明する説明図である。 第1実施形態の放射線検出器の他の一例の断面図である。 表面読取方式に本実施形態の放射線画像撮影装置を適用した場合における、放射線検出器が筐体内に設けられた状態の一例を示す断面図である。 表面読取方式に本実施形態の放射線画像撮影装置を適用した場合における、放射線検出器が筐体内に設けられた状態の他の例を示す断面図である。 第2実施形態の放射線検出器の一例の断面図である。 第3実施形態の放射線検出器の一例の断面図である。 第3実施形態の放射線検出器の他の例の断面図である。 第4実施形態の支持体から剥離する前の状態のセンサ基板及び支持体の一例を、第1保護膜が設けられた側からみた平面図である。 図11に示した支持体から剥離前のセンサ基板のA−A線断面図である。 第4実施形態の放射線検出器の一例の断面図である。 第1〜第4実施形態の放射線検出器と第1保護膜が設けられた領域が異なる放射線検出器の一例の断面図である。 第1〜第4実施形態の放射線検出器と第1保護膜が設けられた領域が異なる放射線検出器の他の例の断面図である。
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、本実施形態は本発明を限定するものではない。
[第1実施形態]
本実施形態の放射線画像撮影装置は、撮影対象である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ことにより、撮影対象の放射線画像を撮影する機能を有する。
まず、図1を参照して本実施形態の放射線画像撮影装置における電気系の構成の一例の概略を説明する。図1は、本実施形態の放射線画像撮影装置における電気系の要部構成の一例を示すブロック図である。
図1に示すように、本実施形態の放射線画像撮影装置1は、放射線検出器10、制御部100、駆動部102、信号処理部104、画像メモリ106、及び電源部108を備える。
放射線検出器10は、センサ基板12(図3参照)と、放射線を光に変換する変換層(図3参照)30と、を備える。センサ基板12は、可撓性の基材14と、基材14の第1の面14Aに設けられた複数の画素16と、を備えている。なお、以下では、複数の画素16について、単に「画素16」という場合がある。
図1に示すように本実施形態の各画素16は、変換層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22、及びセンサ部22にて蓄積された電荷を読み出すスイッチング素子20を備える。本実施形態では、一例として、薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)をスイッチング素子20として用いている。そのため、以下では、スイッチング素子20を「TFT20」という。本実施形態では、センサ部22及びTFT20が形成され、さらに平坦化された層として基材14の第1の面14Aに画素16が形成された層が設けられる。以下では、画素16が形成された層についても、説明の便宜上「画素16」という場合がある。
画素16は、センサ基板12のアクティブエリア15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)に沿って二次元状に配置されている。図1では、画素16の配列を簡略化して示しているが、例えば、画素16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、画素16の行毎に備えられた、TFT20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26と、画素16の列毎に備えられた、センサ部22に蓄積された電荷が読み出される複数の信号配線24と、が互いに交差して設けられている。複数の走査配線26の各々は、それぞれパッド(図示省略)を介して、駆動部102に接続される。駆動部102には、後述する制御部100が接続されており、制御部100から出力される制御信号に応じて駆動信号を出力する。複数の走査配線26の各々は、駆動部102から出力される、TFT20を駆動してスイッチング状態を制御する駆動信号が、複数の走査配線の各々に流れる。また、複数の信号配線24の各々が、それぞれパッド(図示省略)を介して、信号処理部104に接続されることにより、各画素16から読み出された電荷が、電気信号として信号処理部104に出力される。信号処理部104は、入力された電気信号に応じた画像データを生成して出力する。
信号処理部104には後述する制御部100が接続されており、信号処理部104から出力された画像データは制御部100に順次出力される。制御部100には画像メモリ106が接続されており、信号処理部104から順次出力された画像データは、制御部100による制御によって画像メモリ106に順次記憶される。画像メモリ106は所定の枚数分の画像データを記憶可能な記憶容量を有しており、放射線画像の撮影が行われる毎に、撮影によって得られた画像データが画像メモリ106に順次記憶される。
制御部100は、CPU(Central Processing Unit)100A、ROM(Read Only Memory)とRAM(Random Access Memory)等を含むメモリ100B、及びフラッシュメモリ等の不揮発性の記憶部100Cを備えている。制御部100の一例としては、マイクロコンピュータ等が挙げられる。制御部100は、放射線画像撮影装置1の全体の動作を制御する。
また、各画素16のセンサ部22には、各画素16にバイアス電圧を印加するために、共通配線28が信号配線24の配線方向に設けられている。共通配線28が、パッド(図示省略)を介して、センサ基板12の外部のバイアス電源(図示省略)に接続されることにより、バイアス電源から各画素16にバイアス電圧が印加される。
電源部108は、制御部100、駆動部102、信号処理部104、画像メモリ106、及び電源部108等の各種素子や各種回路に電力を供給する。なお、図1では、錯綜を回避するために、電源部108と各種素子や各種回路を接続する配線の図示を省略している。
さらに、本実施形態の放射線検出器10について詳細に説明する。図2は、本実施形態の放射線検出器10を、第1の面14A側からみた平面図である。また、図3は、図2における放射線検出器10のA−A線断面図である。
本実施形態の放射線検出器10は、図2及び図3に示すように、基材14及び画素16を含むセンサ基板12と、変換層30と、第1保護膜32と、第2保護膜34と、を備えており、基材14、画素16、及び変換層30がこの順に設けられている。なお、以下では、基材14、画素16、及び変換層30が並ぶ方向(図3における上下方向)を積層方向という。
基材14は、可撓性を有し、例えば、ポリイミド等のプラスチックを含む樹脂シートである。基材14の具体例としては、XENOMAX(登録商標)が挙げられる。なお、基材14は、所望の可撓性を有しておればよく、樹脂シートに限定されない。例えば、基材14は、厚みが比較的薄いガラス基板等であってもよい。基材14の厚みは、材質の硬度、及びセンサ基板12の大きさ(第1の面14Aまたは第2の面14Bの面積)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14が樹脂シートの場合、厚みが5μm〜125μmのものであればよい。また例えば、基材14がガラス基板の場合、一般に、一辺が43cm程度のサイズでは、厚さが0.1mm以下ならば可撓性を有しているため、厚さが0.1mm以下のものであればよい。
図2及び図3に示すように、複数の画素16は、基材14の第1の面14Aにおける内側の一部の領域に設けられている。すなわち、本実施形態のセンサ基板12では、基材14の第1の面14Aの外周部には、画素16が設けられていない。本実施形態では、基材14の第1の面14Aにおける画素16が設けられた領域をアクティブエリア15としている。
また、図3に示すように、変換層30は、アクティブエリア15を覆っている。本実施形態では、変換層30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。
また、本実施形態の放射線検出器10は、図2及び図3に示すように、第1保護膜32が、端部も含め基材14の第1の面14Aの側に設けられ、変換層30の全体、具体的には、変換層30の表面(画素16と接していない側の面)、及び側面から画素16に亘る領域を覆っている。
第1保護膜32の材料としては、例えば、ポリエチレン、PET(Polyethylene terephthalate)、軟質塩化ビニール、アルミニウム薄膜、ポリプロピレン、ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)樹脂、PBT(Polybutyleneterephthalate)、PPE(Polyphenylene ether)、スチロール、アクリル、ポリアセタール、ナイロン、ポリカーボネート等が挙げられる。第1保護膜32の具体例としては、例えば、パリレン(登録商標)膜、PET等の絶縁性のシート、及び絶縁性のシート(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)のシート等の防湿膜が用いられる。
また、本実施形態の放射線検出器10は、図2及び図3に示すように、第2保護膜34が、基材14の全体、具体的には、基材14の第2の面14B、基材14の側面14C、及び基材14の第1の面14Aの端部から画素16(第1保護膜32)に至るまでの領域を覆っている。
第2保護膜34の材料としては、例えば、ポリエチレン、PET、軟質塩化ビニール、アルミニウム薄膜、ポリプロピレン、ABS樹脂、PBT、PPE、スチロール、アクリル、ポリアセタール、ナイロン、ポリカーボネート等が挙げられる。第2保護膜34の具体例としては、例えば、パリレン膜、PET等の絶縁性のシート、及び絶縁性のシート(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のシート等の防湿膜が用いられる。
図2及び図3に示した放射線検出器10のように、可撓性の基材14を用いたセンサ基板12を備える放射線検出器10の製造方法について図4を参照して説明する。
図4に示すように、基材14に比べて厚さの厚いガラス基板等の支持体200に、剥離層202を介して、基材14が形成される。ラミネート法により基材14を形成する場合、支持体200上に、基材14となるシートを貼り合わせる。基材14の第2の面14Bが剥離層202に接する。
さらに、基材14の第1の面14Aに、画素16が形成される。なお、本実施形態では、一例として、基材14の第1の面14Aに、SiN等を用いたアンダーコート層(図示省略)を介して、画素16が形成される。
さらに、画素16の上に、変換層30が形成される。本実施形態では、センサ基板12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30が形成される。この場合、変換層30における画素16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、センサ基板12上に直接、気相堆積法によってCsIの変換層30を設けた場合、変換層30のセンサ基板12と接する側と反対側の面には、例えば、変換層30で変換した光を反射する機能を有する反射層(図示省略)が設けられていてもよい。反射層は、変換層30に直接設けられてもよいし、粘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(Polyethylene Terephthalate)、TiO、Al、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。
なお白PETとは、PETに、TiOや硫酸バリウム等の白色顔料を添加したものである。また、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、発泡白PETとは、表面が多孔質になっている白PETである。
また、変換層30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、センサ基板12に変換層30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、センサ基板12の画素16とを粘着性のシート等により貼り合わせることにより、センサ基板12に変換層30を形成してもよい。
また、本実施形態の放射線検出器10と異なり、変換層30としてCsIに替わり、GOS(GdS: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、センサ基板12の画素16とを粘着性のシート等により貼り合わせることにより、センサ基板12に変換層30を形成することができる。
さらに、本実施形態の放射線検出器10では、変換層30が設けられたセンサ基板12に、第1保護膜32を変換層30の全体、具体的には、変換層30の表面(画素16と接していない側の面)、及び側面から画素16に亘る領域に形成することにより、図4に示した状態となる。
この後、変換層30及び第1保護膜32が設けられたセンサ基板12を支持体200から剥離する。例えば、ラミネート法では、センサ基板12(基材14)の四辺のいずれかを剥離の起点とし、起点となる辺から対向する辺に向けて徐々にセンサ基板12を支持体200から引きはがすことにより、メカニカル剥離を行う。
ここで、本実施形態の放射線検出器10と異なる場合、すなわち図4に示した場合と異なり、形成した第1保護膜32が支持体200上の領域まで覆っている場合、センサ基板12の剥離において、支持体200を覆う第1保護膜32により、剥離しにくくなる場合がある。特に、剥離の起点となるセンサ基板12(基材14)の辺について支持体200上まで第1保護膜32で覆っていると、剥離がし難くなる。また、第1保護膜32が支持体200上までの領域を覆っている場合、センサ基板12の剥離に伴い、第1保護膜32の端部がセンサ基板12から剥離してしまう場合がある。センサ基板12の端部から第1保護膜32が剥離すると、防湿性が低下することになる。
これに対して、本実施形態の放射線検出器10では、図4に示したように、第1保護膜32は、変換層30の表面、側面及び画素16の側面を覆っているが、基材14の第1の面14A及び側面14Cは覆っていない。そのため、第1保護膜32は、支持体200上の領域を覆っていない。
従って、本実施形態の放射線検出器10によれば、センサ基板12の剥離の起点となるセンサ基板12(基材14)の辺が第1保護膜32により覆われていないため、センサ基板12の剥離を容易に行うことができる。また、センサ基板12の剥離に伴い第1保護膜32の端部がセンサ基板12から剥離するのを抑制することができるため、防湿性の低下を抑制することができる。
本実施形態では、さらに、支持体200からセンサ基板12を剥離した後、基材14の第2の面14Bに、第2保護膜34を基材14の全体、具体的には、基材14の第2の面14B、基材14の側面14C、及び基材14の第1の面14Aの端部から画素16(第1保護膜32)に至るまでの領域に形成することにより、図2及び図3に示した本実施形態の放射線検出器10が製造される。基材14の第2の面14Bに第2保護膜34を形成する方法としては、例えば、蒸着によりパリレン膜を形成してもよいし、また例えば、シート状の保護膜により、基材14の第2の面14B、基材14の側面14C、及び基材14の端部から画素16(第1保護膜32)に至るまでの第1の面14Aを覆ってもよい。なお、シート状の保護膜を用いる場合、1枚のシートにより、第2保護膜34で覆うべき上記の領域全体を覆ってもよい。また、例えば、第1の面14A側及び第2の面14B側の各々からシートで基材14を挟む等、複数枚のシートで基材14を挟み込むことにより、第2保護膜34で覆うべき上記の領域を覆ってもよい。
このように、基材14の第2の面14Bに第2保護膜34を設けることにより、基材14の第2の面14Bから水分が侵入するのを抑制することができるため、センサ基板12の防湿性が低下するのを抑制することができる。
なお、第2保護膜34は、図2及び図3に示した形態に限定されず、例えば、図5に示した放射線検出器10のように、少なくとも、基材14の第2の面14Bを覆っていれば、第2の面14Bから水分が侵入するのを抑制することができる。
このように、第1保護膜32は、センサ基板12を支持体200から剥離する前に設けられる。センサ基板12を支持体200から剥離する場合、センサ基板12が撓むが、第1保護膜32の柔軟性が低いと、センサ基板12の撓みの影響をうけて変換層30が損傷する懸念がある。一方、第2保護膜34は、センサ基板12を支持体200から剥離した後に設けられる。そのため、第2保護膜34については、上記のように、センサ基板12を支持体200から剥離する場合の撓みによる影響を考慮せずともよく、柔軟性を低くすることにより、放射線検出器10全体の耐衝撃性を向上させることができる。
従って、第1保護膜32は柔軟性が高いことが好ましく、本実施形態の放射線検出器10では、第1保護膜32の柔軟性のほうが、第2保護膜34の柔軟性よりも高い。
なお、第1保護膜32の柔軟性を、第2保護膜34の柔軟性よりも高くする方法としては、例えば、第1保護膜32の材料を、第2保護膜34の材料よりも、一般的に柔軟性が高いとされる材料で形成することが挙げられる。この場合の第1保護膜32の材料の具体例としては、ポリエチレン、軟質塩化ビニール、及びアルミニウムが挙げられ、第2保護膜34の材料の具体例としては、ポリプロピレンが挙げられる。また例えば、一般的に、物体(膜)の密度が低くなるほど、柔軟性が高くなるため、第1保護膜32の密度を、第2保護膜34の密度よりも低くしてもよい。また例えば、一般的に、膜の厚みが薄くなるほど、柔軟性が高くなるため、第1保護膜32の厚みを、第2保護膜34の厚みよりも薄くしてもよい。また例えば、一般的に、蒸着により膜を設けた場合と、シート状の膜を貼り付けることにより設けた場合とでは、蒸着により設けられた膜の方が柔軟性が高くなるため、第1保護膜32を蒸着により設け、第2保護膜34をシート状の膜を貼り付けることにより設けてもよい。
本実施形態の放射線検出器10を適用した放射線画像撮影装置1では、放射線を透過し、防水性、抗菌性、及び密閉性を有する筐体内に放射線検出器10が設けられている。
図6には、表面読取方式(ISS:Irradiation Side Sampling)に本実施形態の放射線画像撮影装置1を適用した場合における、放射線検出器10が筐体120内に設けられた状態の一例を示す。
図6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が積層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、基材14の第2の面14Bが対向するように設けられている。
制御基板110は、画像メモリ106及び制御部100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によりセンサ基板12の画素16と電気的に接続されている。なお、本実施形態では、フレキシブルケーブル112上に駆動部102及び信号処理部104が設けられた、いわゆる、COF(Chip On Film)としているが、駆動部102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と電源部108とは、電源線114により接続されている。
本実施形態の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放射線によって2次放射線を発生し難く、よって、後方、すなわち変換層30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30の放射線が出射する側の面全体を覆い、また、変換層30全体を覆うことが好ましく、さらに、保護膜32全体を覆うことがより好ましい。なお、シート116の厚さは、放射線画像撮影装置1全体の可撓性及び重量等に応じて選択すればよく、例えば、シート116が銅製のシートの場合、厚さが0.1mm程度以上であれば、可撓性を有し、かつ外部から放射線画像撮影装置1の内部に侵入してきた2次放射線を遮蔽する機能も有する。また例えば、シート116が銅製のシートの場合、可撓性及び重量の観点からは、0.3mm以下であることが好ましい。
図6に示した放射線画像撮影装置1は、放射線検出器10を基材14の第2の面14Bの面外方向に撓ませた状態で放射線画像の撮影を行うことが可能である。例えば、被写体の撮影部位等に応じて放射線検出器10を撓ませた状態に維持して放射線画像の撮影を行うことができる。
図6に示した放射線画像撮影装置1では、相対的に剛性の高い筐体120の周辺部に電源部108及び制御基板110が設けられるため、電源部108及び制御基板110に与える外力の影響を抑制することができる。
なお、図6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、具体的には、矩形状の放射線検出器10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6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、放射線検出器10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6では、本実施形態では、電源部108及び制御基板110を1つの構成部(基板)とした形態を示したが、図6に示した形態に限定されず、電源部108及び制御基板110の少なくとも一方を複数の構成部(基板)とした形態であってもよい。例えば、電源部108を第1電源部及び第2電源部(いずれも図示省略)を含む形態とし、第1電源部及び第2電源部の各々を、放射線検出器10の対向する2辺の各々に分散させて設けてもよい。
なお、放射線画像撮影装置1(放射線検出器10)全体を撓ませて放射線画像の撮影を行った場合、撓みによる画像への影響は画像補正を行うことにより抑制することができる。
また、図7には、ISS方式に本実施形態の放射線画像撮影装置1を適用した場合における、放射線検出器10が筐体120内に設けられた状態の他の例を示す。
図7に示すように、筐体120内には、積層方向と交差する方向に電源部108及び制御基板110が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とは積層方向に並んで設けられている。
また、図7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。
図7に示した放射線画像撮影装置1は、放射線検出器10を基材14の第2の面14Bの面外方向にわずかに撓ませた状態、例えば、中央部を1mm〜5mm程度撓ませた状態で放射線画像の撮影を行うことが可能であるが、制御基板110及び電源部108と放射線検出器10とが積層方向に設けられており、かつ基台118が設けられているため、図6に示した放射線画像撮影装置1の場合ほどは撓まない。
このように本実施形態の放射線検出器10では、第1保護膜32が、変換層30の全体を覆っており、かつ、第1保護膜32は、変換層30の表面、側面及び画素16の側面を覆っているが、基材14の第1の面14A及び側面14Cは覆っていない。そのため、本実施形態の放射線検出器10によれば、センサ基板12の剥離の起点となるセンサ基板12(基材14)の辺が第1保護膜32により覆われていないため、センサ基板12の支持体200からの剥離を容易に行うことができる。また、センサ基板12の剥離に伴い第1保護膜32の端部がセンサ基板12から剥離するのを抑制することができるため、防湿性の低下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、第2保護膜34が、基材14の全体を覆っている。そのため、基材14の第2の面14Bから水分が侵入するのを抑制することができるため、防湿性の低下を抑制することができる。
[第2実施形態]
本実施形態の放射線検出器10では、第2保護膜34を設ける領域が第1実施形態の放射線検出器10と異なるため、本実施形態の放射線検出器10における第2保護膜34について説明する。
図8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8に示すように第2保護膜34は、変換層30を覆う第1保護膜32を含めてセンサ基板12を覆う。具体的には、基材14の第2の面14B、基材14の側面14C、基材14の端部から画素16(第1保護膜32)に至るまでの第1の面14A、及び変換層30と画素16とを内用する1保護膜32全体を覆っている。すなわち、第2保護膜34は、第1の面14A及び第2の面14Bの何れも覆っている。
このような第1保護膜32としては、例えば、パリレン膜等が挙げられ、この場合、蒸着により第1保護膜32を形成することができる。
このように、本実施形態の放射線検出器10では、変換層30を、第1保護膜32及び第2保護膜34により二重に封止している。そのため、本実施形態の放射線検出器10によれば、変換層30に対する防湿性能をより高めることができる。特に、CsIは、水分に弱く、放射線検出器10の内部に水分が侵入した場合、放射線画像の画質が低下する懸念がある。そのため、変換層30にCsIを用いた場合、本実施形態の放射線検出器10のように、変換層30に対する防湿性能をより高めることが好ましい。
また、第1保護膜32及び第2保護膜34の少なくとも一方がパリレン膜の場合、パリレン膜は樹脂製のシートに比べて、防湿性が低いため、本実施形態の放射線検出器10のように二重に封止することが好ましい。
また、本実施形態の放射線検出器10では、基材14の第1の面14Aにおける画素16が形成された境界である境界部14Dを第2保護膜34が覆うため、境界部14Dから基材14の内部に水分が侵入するのを抑制することができる。従って、本実施形態の放射線検出器10によれば、防湿性能が低下するのを抑制することができる。
[第3実施形態]
本実施形態では、上記各実施形態の放射線検出器10と異なり、第1保護膜32及び第2保護膜34と異なる保護膜をさらに備える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は、第1保護膜32及び第2保護膜34に加えて、さらに第3保護膜36を備えている。図9に示すように、第3保護膜36は、基材14と画素16との境界である境界部14Dに位置する、第1保護膜32の端部と第2保護膜34の端部とを覆っている。
本実施形態の放射線検出器10では、第3保護膜36が第1保護膜32の端部及び第2保護膜34の端部を覆うことにより、第1保護膜32の端部、第2保護膜34の端部、及び第1保護膜32と第2保護膜34との境界部等から水分がセンサ基板12内に侵入するのを抑制することができる。従って、本実施形態の放射線検出器10によれば、防湿性能が低下するのを抑制することができる。
このような第3保護膜36は、例えば、パリレン膜等が挙げられ、この場合、蒸着により第3保護膜36を形成することができる。なお、第3保護膜36は、放射線検出器10の屈曲している部分(例えば、図9では境界部14D)に設けられるため、密着性を向上させる観点からは、一般的に柔軟性が高いことが好ましい。
なお、第3保護膜36を設ける領域は、図9に示した領域に限定されず、例えば、第1保護膜32及び第2保護膜34が設けられている領域等に応じた領域とすることができる。例えば、図10には、上記図5に示した放射線検出器10に対して、第3保護膜36を設けた場合の一例を示している。図10(図5)に示した放射線検出器10では、基材14の第1の面14Aの一部及び側面14Cが第1保護膜32及び第2保護膜34の何れによっても覆われていない。このような場合、図10に示すように、第1保護膜32及び第2保護膜34の何れにも覆われていない領域を少なくとも含む領域を第3保護膜36で覆うことが好ましい。なお、この場合においても、図10に示すように、さらに第1保護膜32の端部及び第2保護膜34の端部も含む領域を第3保護膜36で覆うことが好ましいことはいうまでもない。このように、放射線検出器10全体が、第1保護膜32、第2保護膜34、及び第3保護膜36の少なくとも1つにより覆われていることにより、外部から水分が侵入するのを抑制する効果をより高めることができる。従って、防湿性能が低下するのを抑制することができる。
[第4実施形態]
上記各実施形態では、基材14の第1の面14Aについて、一様に第1保護膜32を設けない形態について説明した。本実施形態では、基材14の第1の面14Aに、第1保護膜32を設けるか否か、またはどのように設けるか(覆う領域の範囲をどのようにするか)について、一様ではない形態について説明する。
図11には、本実施形態における支持体200から剥離する前の状態のセンサ基板12及び支持体200の一例を、第1保護膜32が設けられた側からみた平面図を示す。また、図12には、図11に示した支持体200から剥離前のセンサ基板12のA−A線断面図を示す。
図11に示した例では、センサ基板12(基材14)の外周の一部の辺(三辺)において、第1保護膜32が基材14の第1の面14Aを覆っている。
また、図11に示した例では、センサ基板12の隣接する2辺の各々の外周部に、フレキシブルケーブル112が接続される端子部50A及び端子部50Bが設けられている。なお、本実施形態のフレキシブルケーブル112が、本開示の第1ケーブル及び第2ケーブルの一例である。
センサ基板12には、上述したように、制御基板110、駆動部102、及び信号処理部104と接続するためのフレキシブルケーブル112が接続される。そのため、センサ基板12の外周には、図11に示すように、フレキシブルケーブル112が接続される接続部の一例として端子部が設けられている。
図11に示すように、センサ基板12が端子部50A及び端子部50Bを備える場合、端子部50A及び端子部50Bは第1保護膜32で覆わないことが好ましい。この場合、端子部50A及び端子部50Bを設ける基材14の第1の面14Aの領域をマスキングした状態で、第1保護膜32を形成すればよい。なお、端子部50Aまたは端子部50Bが設けられた外周部に対応した基材14の辺における側面は、第1保護膜32で覆われていてもよい。例えば、端子部50Aまたは端子部50Bにフレキシブルケーブル112を熱圧着した後に、端子部50Aまたは端子部50Bが設けられた外周部に対応した基材14の辺を起点として、センサ基板12を支持体200から剥離した場合、フレキシブルケーブル112により剥離しにくくなる。またこのように剥離した場合、剥離帯電により、フレキシブルケーブル112に搭載された駆動部102または信号処理部104等に悪影響を及ぼす場合がある。このような理由から、端子部50Aまたは端子部50Bが設けられた外周部に対応した基材14の辺は、剥離の起点としないため、その側面が第1保護膜32で覆われていても、センサ基板12の剥離がし難くなることはない。
なお、基材14の第1の面14Aの外周部に端子部50A及び端子部50Bを設ける場合、支持体200から剥離するための起点となる基材14の辺は、端子部50Aまたは端子部50Bが設けられた外周部に対応した辺ではないことが好ましい。また、剥離の起点となる基材14の辺では、センサ基板12の剥離を容易にするため、第1の面14Aを第1保護膜32が覆っていないことが好ましい。図11及び図12に示した場合では、外周部に端子部50Aが設けられている基材14の辺と対向する辺について、第1の面14Aには、第1保護膜32が設けられていない。
この場合、支持体200からセンサ基板12を剥離した後、端子部50A及び端子部50Bにフレキシブルケーブル112を接続する。フレキシブルケーブル112の接続方法としては、例えば、熱圧着が挙げられる。
センサ基板12へフレキシブルケーブル112を接続した後、フレキシブルケーブル112を覆う領域を含め、第2保護膜34を形成する。図13には、第1実施形態の放射線検出器10と同様の第2保護膜34を形成した放射線検出器10の一例を示す。図13に示すように、センサ基板12と接続された部分におけるフレキシブルケーブル112は、第1保護膜32により覆われてはおらず、第2保護膜34によって覆われている。
以上説明したように、上記各実施形態の放射線検出器10は、可撓性の基材14、及び基材14の第1の面14Aに設けられ、かつ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16が形成された層を含むセンサ基板12と、画素16が形成された層における基材14と反対側に設けられ、放射線を光に変換する変換層30と、端部も含め基材14の第1の面14Aの側に設けられ、少なくとも変換層30全体を覆う第1保護膜32と、少なくとも第1の面14Aとは反対側の第2の面14Bを覆う第2保護膜34と、を備える。
このように上記各実施形態の放射線検出器10では、製造工程において支持体200からセンサ基板12を剥離する起点となるセンサ基板12(基材14)の辺が第1保護膜32により覆われていないため、センサ基板12の剥離を容易に行うことができる。また、センサ基板12の剥離に伴い第1保護膜32の端部がセンサ基板12から剥離するのを抑制することができるため、防湿性の低下を抑制することができる。
また、上記各実施形態の放射線検出器10では、第2保護膜34が、基材14の第2の面14Bの全体を覆っている。そのため、基材14の第2の面14Bから水分が侵入するのを抑制することができるため、防湿性の低下を抑制することができる。
従って、上記各実施形態の放射線検出器10によれば、支持体200を用いて製造される可撓性の基材14を有するセンサ基板12を備えた放射線検出器10の製造工程において、センサ基板12の支持体200からの剥離を容易とし、かつ可撓性の基材14の防湿性の低下を抑制することができる。
また、上記各実施形態の放射線検出器10では、第2保護膜34が基材14の第2の面14Bに設けられているため、積層方向に荷重がかかったことにより放射線検出器10が撓んだ場合において生じる応力中立面(応力が0となる面)の積層方向の位置を、調整することができる。センサ基板12と変換層30との界面(例えば、変換層30におけるセンサ基板12と対向する面)に応力がかかることで、センサ基板12から変換層30が剥離し易くなる。応力中立面の積層方向の位置が上記界面に近付くほど、上記界面にかかる応力は小さくなる。上記各実施形態の放射線検出器10では、第2保護膜34を設けることにより、第2保護膜34を設けない場合に比べて、応力中立面の位置を、上記界面に近付けることができる。
従って、上記各実施形態の放射線検出器10によれば、放射線検出器10が撓んだ場合でも、変換層30をセンサ基板12から剥離し難くすることができる。
なお、第1保護膜32が設けられる領域は、上記各実施形態に限定されない。例えば、図14に示した放射線検出器10のように、基材14の、画素16が設けられていない第1の面14Aの全ての領域を第1保護膜32で覆ってもよい。図14に示した場合では、第1保護膜32の側面32Cと、基材14の側面14Cとが面一となる。なお、「面一」とは、第1保護膜32の端部と基材14の端部とが揃った状態のことをいい、第1保護膜32の側面32Cと、基材14の側面14Cとがわずかな差を含み、同一の面上にあるとみなせる状態のことをいう。この場合の放射線検出器10であっても、製造工程において、センサ基板12が形成された支持体200上まで第1保護膜32が覆うことがないため、センサ基板12の支持体200からの剥離を容易にすることができる。
また、例えば、図15に示した放射線検出器10のように、第1保護膜32の端部が、基材14と画素16との境界である境界部14Dで折れ曲がることにより、境界部14Dの近傍における第1の面14Aの領域を第1保護膜32で覆ってもよい。
なお、図14に示した放射線検出器10及び図15に示した放射線検出器10において、上記第3実施形態の放射線検出器10のように、基材14の側面等、第1保護膜32及び第2保護膜34の何れにも覆われていない基材14の領域を第3保護膜36で覆ってもよいことはいまでもない。
また、上記各実施形態では、ラミネート法で放射線検出器10を製造する形態について説明したが、この形態に限定されず、塗布法で放射線検出器10を製造する形態であっても、第1保護膜32が剥離の起点を覆わず、かつ第2保護膜34が基材14の第2の面14Bを覆うことにより、センサ基板12の支持体200からの剥離を容易にするとともに、防湿性の低下を抑制することができるという効果が得られることはいうまでもない。
また、上記各実施形態では、放射線検出器10(放射線画像撮影装置1)をISS方式に適用した場合について説明したが、放射線検出器10(放射線画像撮影装置1)を変換層30の放射線が入射する側と反対側にセンサ基板12を配置するいわゆる、「裏面読取方式(PSS:Penetration Side Sampling)」に適用してもよい。
また、上記各実施形態では、図1に示したように画素16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、アクティブエリア15の形状も限定されないことはいうまでもない。
その他、上記各実施形態で説明した放射線画像撮影装置1及び放射線検出器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ことはいうまでもない。
2017年3月22日出願の日本国特許出願2017−056561号の開示、及び2018年2月16日出願の日本国特許出願2018−025804号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
1 放射線画像撮影装置
10 放射線検出器
12 センサ基板
14 基材、14A 第1の面、14B 第2の面、14C 側面、14D 境界部
15 アクティブエリア
16 画素
20 TFT(スイッチング素子)
22 センサ部
24 信号配線
26 走査配線
28 共通配線
30 変換層
32 第1保護膜、32C 側面
34 第2保護膜
36 第3保護膜
50A、50B 端子部
100 制御部、100A CPU、100B メモリ、100C 記憶部
102 駆動部
104 信号処理部
106 画像メモリ
108 電源部
110 制御基板
112 フレキシブルケーブル
114 電源線
116 シート
118 基台
120 筐体、120A 撮影面
200 支持体
202 剥離層

Claims (16)

  1. 可撓性の基材、及び前記基材の第1の面に設けられ、かつ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が形成された層を含むセンサ基板と、
    前記画素が形成された層における前記基材と反対側に設けられ、放射線を前記光に変換する変換層と、
    端部も含め前記基材の前記第1の面の側に設けられ、少なくとも前記変換層全体を覆う第1保護膜と、
    少なくとも前記第1の面とは反対側の第2の面を覆う第2保護膜と、
    を備えた放射線検出器。
  2. 前記第2保護膜はさらに、前記第1保護膜の少なくとも端部を覆う、
    請求項1に記載の放射線検出器。
  3. 前記第2保護膜は、前記第1の面及び前記第2の面の何れも覆う、
    請求項1に記載の放射線検出器。
  4. 少なくとも、前記第1保護膜で覆われた領域以外、かつ前記第2保護膜で覆われた領域以外の領域を覆う第3保護膜をさらに備えた、
    請求項1に記載の放射線検出器。
  5. 少なくとも、前記第1保護膜の端部及び前記第2保護膜の端部を覆う第3保護膜をさらに備えた、
    請求項1に記載の放射線検出器。
  6. 前記第1保護膜の側面と、前記基材の側面とが面一である、
    請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の放射線検出器。
  7. 前記第1保護膜は、前記第2保護膜よりも柔軟性が高い、
    請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の放射線検出器。
  8. 前記第1保護膜の材料は、前記第2保護膜の材料と異なる、
    請求項7に記載の放射線検出器。
  9. 前記第1保護膜の密度は、前記第2保護膜の密度よりも低い、
    請求項7または請求項8に記載の放射線検出器。
  10. 前記第1保護膜の厚みは、前記第2保護膜の厚みよりも薄い、
    請求項7から請求項9のいずれか1項に記載の放射線検出器。
  11. 前記センサ基板に接続された、前記複数の画素から電荷を読み出させる駆動部に接続される第1ケーブル、及び前記複数の画素から読み出された電荷に応じた電気信号が入力され、入力された前記電気信号に応じた画像データを生成して出力する信号処理部に接続される第2ケーブルの少なくとも一方のケーブルをさらに備え、
    前記少なくとも一方のケーブルは、前記第2保護膜に覆われている、
    請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の放射線検出器。
  12. 前記複数の画素から電荷を読み出させる駆動部に接続される第1ケーブル、及び前記複数の画素から読み出された電荷に応じた電気信号が入力され、入力された前記電気信号に応じた画像データを生成して出力する信号処理部に接続される第2ケーブルの少なくとも一方のケーブルが接続される接続部が前記基材の外周部に設けられ、
    前記第1保護膜は、前記接続部の周囲の前記第1の面を覆っている、
    請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の放射線検出器。
  13. 前記変換層は、CsIを含む、
    請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の放射線検出器。
  14. 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、
    前記制御信号に応じて、前記複数の画素から電荷を読み出読み出すための駆動信号を出力する駆動部と、
    前記複数の画素から読み出された電荷に応じた電気信号が入力され、入力された前記電気信号に応じた画像データを生成して出力する信号処理部と、
    を備えた放射線画像撮影装置。
  15. 前記放射線検出器における基材、複数の画素が形成された層、及び変換層が並ぶ積層方向と交差する方向に、前記制御部と、前記放射線検出器とが並んで設けられている、
    請求項14に記載の放射線画像撮影装置。
  16. 前記制御部、前記駆動部、及び前記信号処理部の少なくとも一つに電力を供給する電源部をさらに備え、
    前記放射線検出器における基材、複数の画素が形成された層、及び変換層が並ぶ積層方向と交差する方向に、前記電源部と、前記制御部と、前記放射線検出器とが並んで設けられている、
    請求項14に記載の放射線画像撮影装置。
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