KR20120102515A - 방사선 촬상 장치 및 방사선 촬상 장치의 제조 방법 - Google Patents

방사선 촬상 장치 및 방사선 촬상 장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

방사선 촬상 장치는, 광전 변환 소자를 포함하는 화소부를 갖는 센서 기판; 상기 센서 기판의 상기 화소부 상에 설치된 신틸레이터층; 상기 신틸레이터층의 적어도 일부를 밀봉하는 밀봉층을 포함하고, 상기 밀봉층은, 상기 센서 기판상에, 상기 신틸레이터층으로부터 이격하여 배치된 제1 벽부; 및 상기 신틸레이터층과 상기 제1 벽부 사이에 설치된 방습층을 포함한다.

Description

방사선 촬상 장치 및 방사선 촬상 장치의 제조 방법{RADIATION IMAGING DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 예를 들어, 의료용이나 비파괴검사용의 X선 촬영에 적절한 방사선 촬상 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 액정 디스플레이용 박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor) 기술의 진보에 의해 대면적 및 디지털화가 달성된 다양한 플랫 패널 검출기(FPD:Flat Panel Detector)가 개발되어, 의료 화상 분석 또는 공업용 비파괴 검사 등에 이용되고 있다.
FPD는 방사선(X선, α선, β선, 전자선 또는 자외선 등)에 기초하는 화상을 전기 신호의 형태로 취득할 수 있다. 그 결과, 촬영한 화상을 디지털 정보로서 취급할 수 있어, 예를 들어, 촬영 화상의 보관, 가공 또는 전송 등이 용이하다. FPD는, 2개의 방식; (1) 방사선을 전기 신호로 직접 변환하는 직접 변환 방식; 및 (2) 방사선을 일단 가시광으로 변환한 후에 가시광을 전기 신호의 형태로 판독하는 간접 변환 방식을 포함한다.
특히, 간접 변환 방식을 이용하는 FPD는 광전 변환 소자를 포함하는 기판상에, 방사선을 흡수해서 가시광을 발광하는 형광체(신틸레이터)를 갖고 있다. 각각이 조해성(deliquescence property)을 갖고, 수분에 의해 열화되기 쉬운 일부의 신틸레이터가 존재한다. 이로 인해, 간접 변환 방식을 이용하는 FPD에서는, 신틸레이터의 열화를 방지하기 위해 다양한 장치가 실현된다. 그러한 기술은, 예를 들면, 일본 특허 제3077941호 및 일본 특표2002-518686호(이하, 특허 문헌 1과 2로 지칭함)에 기재되어 있다.
예를 들어, 특허 문헌 1에는, 신틸레이터의 표면을 폴리파라크실렌(파릴렌 C)으로 구성된 보호막으로 덮는 기술이 제안되어 있다. 이러한 보호막을 이용함으로써, 신틸레이터를 수분으로부터 보호하는 것이 가능하게 된다.
(특허 문헌 1) 일본 특허 제3077941호 공보 (특허 문헌 2) 일본 특표2002-518686호 공보
그러나, 특허 문헌 1에 기재된 기술에서는, 상술한 보호막을 CVD(Chemical Vapor Deposition:화학 기상 성장)법을 이용하여 성막할 필요가 있다. 그 때문에, 진공 프로세스를 이용할 필요가 있어, 성막 공정이 단순하지 않다. 따라서, 특허 문헌 2에서는, 신틸레이터 위에 접착제로 구성되는 밀봉층을 이용하여 금속 플레이트(plate)를 접합시킴으로써 신틸레이터를 금속 플레이트로 밀봉하는 기술이 제안되어 있다. 그러한 기술에 의해, 신틸레이터의 주위(측부)는 수지 재료로 구성되는 밀봉층에 의해 밀봉된다.
그러나, 특허문헌 2에 기재된 기술에서는, 밀봉층이 도포법을 이용하여 형성되기 때문에, 밀봉층의 애스펙트비는 이용되는 재료의 성질(소위 요변성(thixotropy)이나 점성)에 의존한다. 이 때문에, 특히 신틸레이터의 두께가 클 경우에는, 신틸레이터의 주위에, 밀봉층의 설치 공간(도포 폭)을 크게 확보할 필요가 있다. 그러나, 기판상의 레이아웃에 제약이 있을 경우에는, 밀봉층의 설치 공간을 충분히 확보할 수 없어, 신틸레이터의 밀봉이 불충분하게 된다. 이 때문에, 특히 신틸레이터의 두께가 클 경우, 밀봉 재료로서, 요변성이나 점도가 높은 재료를 이용할 필요가 있어, 사용가능한 재료가 한정된다. 따라서, 밀봉 재료 및 기판상의 레이아웃에 상관없이, 신틸레이터를 밀봉할 수 있는 기술의 실현이 기대되고 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 신틸레이터층의 주위를 밀봉하는 밀봉층에 있어서, 재료 선택 및 설계의 자유도를 향상시키는 것이 가능한 방사선 촬상 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본발명의 실시예에 따르면, 광전 변환 소자를 포함하는 화소부를 갖는 센서 기판; 센서 기판의 화소부 위에 설치된 신틸레이터층; 및 신틸레이터층의 적어도 일부를 밀봉하는 밀봉층을 포함하는 방사선 촬상 장치가 제공된다. 밀봉층은, 센서 기판상에 신틸레이터층으로부터 이격하여 배설된 제1 벽부; 및 신틸레이터층과 제1 벽부 사이에 설치된 방습층을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 방사선 촬상 장치는, 신틸레이터층으로부터 이격하여 배치된 제1 벽부; 및 센서 기판상의 화소부의 주변 영역에서 신틸레이터층을 밀봉하는 밀봉층으로서 신틸레이터층과 제1 벽부 사이에 설치된 방습층을 갖는다. 따라서, 제1 벽부의 높이 및 배치 부분에 따라, 방습층(밀봉층)의 형상(두께 및 폭)이 제어된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면,광전 변환 소자를 포함하는 화소부를 갖는 센서 기판의 화소부 위에 신틸레이터층을 형성하는 단계; 및 센서 기판상의 화소부의 주변 영역에 밀봉층을 형성하는 단계를 포함하는 방사선 촬상 장치의 제조 방법이 제공된다. 밀봉층을 형성하는 단계에서는, 주변 영역에 제1 벽부를 형성한 후, 제1 벽부의 화소부측의 영역에 방습층을 형성한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 방사선 촬상 장치의 제조 방법에서는, 센서 기판상의 화소부의 주변 영역에서 신틸레이터층을 밀봉하는 밀봉층을 형성할 시에는, 신틸레이터층으로부터 이격하여 제1 벽부를 형성한 후, 제1 벽부와 신틸레이터층 사이에 방습층을 형성한다. 제1 벽부의 높이 및 배치 부분을 적절하게 설정함으로써, 방습층(밀봉층)의 형상(두께 및 폭)을 제어한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 센서 기판상의 화소부의 주변 영역에서 신틸레이터층을 밀봉하는 밀봉층으로서, 신틸레이터층으로부터 이격하여 배치된 제1 벽부가 설치되고, 이 제1 벽부와 신틸레이터층 사이에 방습층이 설치된다. 따라서, 제1 벽부의 높이 등에 따라 방습층(밀봉층)의 형상이 설계된다. 즉, 밀봉층은, 방습층에 이용된 재료에 상관없이 원하는 애스펙트비로 형성될 수 있다. 따라서, 신틸레이터층의 주위를 밀봉하는 밀봉층에 있어서 재료 선택 및 설계의 자유도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 방사선 촬상 장치의 단면 구성을 나타내는 모식 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 방사선 촬상 장치의 화소부 및 그 주변 회로의 구성을 나타내는 모식 상부 평면도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 단위 화소에 있어서의 화소 회로(액티브 구동 방식을 이용함)의 구성을 나타내는 회로도이다.
도 4는 다른 화소 회로(패시브 구동 방식을 이용함)의 구성을 나타내는 회로도이다.
도 5는 도 1에 나타낸 센서 기판의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.
도 6a 및 6b는 각각, 도 1에 나타낸 방사선 촬상 장치에 있어서의 센서 기판상에 배치된 신틸레이터층 및 밀봉층의 레이아웃을 나타내는 상부 평면도, 및 도 6a의 라인 I-I를 따른 화소부와 그 주변부 사이의 경계 부근의 구조에 대한 부분 단면도이다.
도 7a, 7c, 7e, 7g 및 도 7b, 7d, 7f, 7h는 각각, 도 1에 나타낸 방사선 촬상 장치의 제조 방법을 공정 순으로 설명하는 상부평면도, 및 도 7a, 7c, 7e 및 7g의 라인 I-I를 따른 화소부와 그 주변부 사이의 경계 부근의 구조에 대한 부분 단면도이다.
도 8a 및 8b는 각각, 글래스 판 두께와 X선 흡수율 간의 관계를 나타내는 그래프, 및 글래스 판에 인가되는 휨 응력과 높이의 변화 간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9는 글래스 판 두께를 파라미터로 한 휨 응력과 곡률 반경 간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 방사선 촬상 장치에 있어서의 화소부와 그 주변 영역 간의 경계 부근의 구조를 나타내는 부분 단면도이다.
도 11a, 11b 및 11c는 각각, 본 발명의 제2 실시예에 따른 도 10에 나타낸 방사선 촬상 장치의 제조 방법을 나타내는 부분 단면도이다.
도 12a 및 12b는 각각, 제1 실시예의 변형 1에 따른 방사선 촬상 장치에 있어서의 센서 기판상에 배치된 신틸레이터층 및 밀봉층의 레이아웃을 나타내는 상부 평면도이고, 도 12a의 라인 I-I에 따른 화소부와 그 주변부 사이의 경계 부근의 구조를 나타내는 부분 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제1 실시예의 변형 2에 따른 방사선 촬상 장치에 있어서의 화소부와 그 주변부 사이의 경계 근방의 구조를 나타내는 부분 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제1 실시예의 변형 3에 따른 방사선 촬상 장치에 있어서의 화소부와 그 주변부 사이의 경계 근방의 구조를 나타내는 부분 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제1 실시예의 변형 4에 따른 방사선 촬상 장치에 있어서의 화소부와 그 주변부 사이의 경계 근방의 구조를 나타내는 부분 단면도이다.
도 16은 본 발명의 제1 실시예의 변형 5에 따른 방사선 촬상 장치에 있어서의 화소부와 그 주변부 사이의 경계 근방의 구조를 나타내는 부분 단면도이다.
도 17은 본 발명의 제1 실시예에 따른 방사선 촬상 장치가 적용된 적용예의 방사선 촬상 표시 시스템의 전체 구성을 나타내는 블록도이다.
이하, 첨부하는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 설명은 이하의 순서에 따라 이루어질 것임에 주목한다.
1. 제1 실시예(신틸레이터층 상에 박판 글래스를 설치하고, 2개의 벽부 사이에 방습층을 설치한 밀봉층에 의해 신틸레이터층의 주위를 밀봉한 경우)
2. 제2 실시예(단계적으로 수지 재료를 적층하여 벽부를 형성하는 경우)
3. 변형 1(밀봉층이 1개의 벽부와 방습층으로 구성되는 경우)
4. 변형 2(신틸레이터층의 주위뿐만 아니라 신틸레이터층의 상면에도 방습층을 설치한 경우)
5. 변형 3(벽부를 설치하지 않고 박판 글래스를 신틸레이터층 상에 접착한 경우)
6. 변형 4(신틸레이터층 상에 박판 금속을 설치한 예)
7. 변형 5(방습층만으로 신틸레이터층의 상면을 밀봉한 경우)
8. 적용예(방사선 촬상 시스템의 적용예)
1. 제1 실시예
[방사선 촬상 장치의 구조 및 구성]
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 방사선 촬상 장치(방사선 촬상 장치 1)의 단면 구조를 나타낸다. 방사선 촬상 장치(1)는, α선, β선, γ선, 또는 X선으로 대표되는 방사선을 파장 변환하여 그 결과 얻어진 방사선을 수광하고, 방사선에 기초하는 화상 정보를 전기 신호의 형태로 판독한다. 따라서, 방사선 촬상 장치(1)는 의료용으로의 이용 응용을 포함하여, 짐 검사 등의 그 밖의 비파괴 검사용의 X선 촬상 장치로서 적절히 이용된다. 방사선 촬상 장치(1)는, 센서 기판(11) 상의 신틸레이터층(12)(신틸레이터층)을 포함한다. 또한, 신틸레이터층(12)의 상면에는, 밀봉판으로서 기능하는 박판 글래스(13)가 접합되어 있다. 제1 실시예에서는, 상세한 것은 후술하겠지만, 신틸레이터층(12)의 주위(측면)가, 박판 글래스(13)의 접착층으로서 기능하는 후술하는 밀봉층(14)(방습층(14a) 및 벽부(15A 및 15B)로 구성됨)으로 밀봉되어 있다. 이하, 구조 및 구성에 대해서 상세하게 설명한다.
(센서 기판(11))
센서 기판(11)은, 예를 들어, 기판상에 복수의 화소로 구성되는 화소부(후술하는 화소부(10A))를 포함한다. 또한, 화소부(10A)의 주변 영역(주변 영역(10B))에, 화소부(10A)를 구동하기 위한 구동 회로가 배치된다. 화소부(10A)는, 각각이 TFT로 구성되는 스위치 소자(후술하는 트랜지스터(111B, Tr1 내지 Tr3)), 및 광전 변환 소자(후술하는 포토다이오드(111A 및 PD)를 화소마다 포함한다. 이러한 센서 기판(11)의 두께는, 내구성 및 경량화의 관점으로부터 50 내지 700μm의 범위 내인 것이 바람직하다. 화소부(10A)의 상세(화소 회로 및 단면 구조) 및 주변 회로(화소 구동 회로)의 구성에 대해서는 후술한다.
(신틸레이터층(12))
신틸레이터층(12)은 방사선의 조사에 의해 형광을 발하는 방사선 형광체로 구성된 층이다. 형광체 재료는, 방사선의 에너지를 흡수하고, 그 흡수된 방사선으로부터, 예를 들어, 파장이 300nm 내지 800nm의 전자파(가시광선을 중심으로 자외광으로부터 적외광에 이르는 전자파(광))로의 변환 효율이 높은 것이 바람직하다. 또한, 형광체 재료는, 증착법을 이용하여 주상 결정(columnar crystal) 구조를 형성하기 쉬운 것이 바람직하다. 그 이유는, 주상 결정 구조의 형성에 의해, 광 가이드 효과에 의해 발광 광의 산란을 억제할 수 있고, 신틸레이터층(12)을 두껍게 할 수 있어, 높은 화상 분해능을 얻을 수 있기 때문이다. 이러한 형광체 재료의 일례로서는, 예를 들어, 기제(base compound)로서 CsI, 발광 효율 등을 보충하기 위한 활성화제(activator)로서 Tl 또는 Na를 이용한 형광체 재료를 들 수 있다. 또한, 신틸레이터층(12)의 두께는, 예를 들어, 100μm 내지 1000μm의 범위 내에 있다.
신틸레이터층(12)에 이용되는 형광체 재료는 상술한 CsI 및 Tl 등에 한정되는 것은 아니라는 점에 주목한다. 예를 들어, 기본 조성식 (I):MIX·MIIX'2·bMIIIX"3으로 나타내지는 알칼리 금속(Alkali metal) 할로겐화물계 형광체를 이용해도 된다. 상기 기본 조성식 (I)에 있어서, MI는, 리튬(Li), Na, 칼륨(K), 루비듐(Rb) 및 Cs로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 알칼리 금속을 나타낸다. MII는, 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn) 및 카드뮴(Cd)으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 알칼리 토류 금속 또는 2가 금속을 나타낸다. MIII는, 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 란탄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로피움(Eu), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 루테튬(Lu), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga) 및 인듐(In)으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 희토류 원소 또는 3가 금속을 나타낸다. 또한, X, X' 및 X"은, 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br) 및 요오드(I) 로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 할로겐 원소를 나타낸다. A는, Y, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Na, Mg, Cu, 은(Ag), Tl 및 비스무트(Bi)로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 희토류 원소 또는 금속을 나타낸다. 또한, a, b 및 z는 각각, 0≤a<0.5, 0≤b<0.5, 및 0<z<1.0의 범위 내의 수치를 나타낸다. 또한, 상기 기본 조성식 (I) 중의 MI는 적어도 Cs를 포함하는 것이 바람직하고, X는 적어도 I를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, A는 특히 Tl 또는 Na인 것이 바람직하고, z는 1×10-4≤z≤0.1의 범위 내인 것이 바람직하다.
또한, 상술한 기본 조성식 (I) 이외에, 기본 조성식 (II): MIIFX:zLn으로 나타내지는 희토류-활성화 알칼리 토류 금속 불화 할로겐화물계 형광체를 이용해도 된다. 상술한 기본 조성식 (II)에서, MII는 Ba, Sr 및 Ca으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 알칼리 토류 금속을 나타낸다. Ln은 Ce, Pr, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Nd, Er, Tm 및 Yb으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 희토류 원소를 나타낸다. X는, Cl, Br 및 I로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 할로겐 원소를 나타낸다. 또한, z는, 0<z≤0.2의 범위 내에 있다. 상술한 기본 조성식 (II)의 MII의 반 이상이 Ba로 구성되는 것이 바람직한 점에 주목한다. Ln은, 특히 Eu 또는 Ce인 것이 바람직하다. 또한, 그 외에, LnTaO4:(Nb, Gd)계, Ln2SiO5:Ce계, LnOX:Tm계(Ln은 희토류 원소임), Gd2O2S:Tb, Gd2O2S:Pr, Ce, ZnWO4, LuAlO3:Ce, Gd3Ga25O12:Cr, Ce, HfO2 등을 들 수 있다.
(박판 글래스(13))
박판 글래스(13)는, 예를 들어, 두께가 0.1mm 이하인 글래스로 구성된다. 신틸레이터층(12)은 그 상면으로부터 박판 글래스(13)와 밀봉되어, 박판 글래스(13)는 신틸레이터층(12)으로의 수분의 침투를 방지한다. 후술하는 바와 같이, 박판 글래스(13)는, 밀봉층(14)을 통해 센서 기판(11)에 접착되어, 밀봉층(14)과 함께, 신틸레이터층(12)을 박판 글래스(13)와 밀봉시킨다. 박판 글래스(13)의 측면에는, 내충격 성능 향상을 위한(미소 크랙에 기인하는 균열을 방지하기 위한) 수지 코팅(coating)이 이루어져도 좋고, 또는 박판 글래스(13)와 신틸레이터층(12) 사이에, 반사막 등의 다른 층이 적층되어 있어도 된다는 점에 주목한다. 신틸레이터층(12)의 밀봉 구조에 대해서는 후술한다.
[센서 기판(11)의 상세 구성]
(화소부 및 주변 회로)
도 2는 센서 기판(11)에 있어서의 화소부(10A)와 그 화소부(10A)의 주변 영역에 배치된 화소 구동 회로(액티브 매트릭스 방식을 이용하는 구동 회로) 구성을 모식적으로 나타낸다. 이러한 방식으로, 센서 기판(11)에서는, 화소부(10A)의 주위에, 화소부(10A)를 구동하기 위한 회로부(10B1)가 배치되어 있다. 화소부(10A)에서는, 각각 광전 변환 소자 및 트랜지스터를 포함하는 화소(단위 화소) P가 행렬 형상으로 2차원으로 배치되어 있다. 화소 P는 화소 구동선(27)(구체적으로는, 행 선택선 및 리세트 제어선) 및 수직 신호선(28)과 접속되어 있다.
회로부(10B1)는 예를 들어, 행 주사부(23), 수평 선택부(24), 열 주사부(25) 및 시스템 제어부(26)를 포함한다. 행 주사부(23)는, 시프트 레지스터, 어드레스 디코더 등을 포함하도록 구성된다. 따라서, 행 주사부(23)는 화소 구동선(27)을 통해 화소부(10A)에 구동 신호를 공급함으로써, 화소부(10A)를 행 단위로 구동시킨다. 수평 선택부(24)는 수직 신호선(28) 마다 설치된 앰프, 수평 선택 스위치 등을 포함하도록 구성된다. 열 주사부(25)는 시프트 레지스터, 어드레스 디코더 등으로 구성되어, 수평 선택부(24)의 수평 선택 스위치를 주사하면서 순서대로 수평 선택부(24)의 수평 선택 스위치를 구동한다. 이러한 구성에 의해, 회로부(10B1)에서는, 선택 주사된 화소행에 속하는 화소들로부터, 수광량에 대응하는 전기 신호가 순차 판독되어(수직 신호선(28)에 전기 신호가 출력되어), 수평 신호선(29)을 통해 외부에 전송된다.
행 주사부(23), 수평 선택부(24), 열 주사부(25) 및 수평 신호선(29)으로 구성되는 회로 부분은, 센서 기판(11)에 집적된 회로여도 좋고, 또는 센서 기판(11)에 접속된 외부 제어 IC에 배치되어 있어도 된다는 점에 주목한다. 또한, 이들 회로 부분은, 케이블 등을 통해 접속된 다른 기판에 형성되어 있어도 된다.
시스템 제어부(26)는, 외부로부터 공급되는 클럭, 동작 모드를 명령하는 데이터 등을 수취하고, 방사선 촬상 장치(1)의 내부 정보 등의 데이터를 출력한다. 또한, 시스템 제어부(26)는, 각종 타이밍 신호를 생성하는 타이밍 제너레이터를 포함한다. 따라서, 시스템 제어부(26)는 타이밍 제너레이터에서 생성된 각종 타이밍 신호에 따라 행 주사부(23), 수평 선택부(24), 열 주사부(25) 등의 구동 제어를 행한다.
(화소 회로)
도 3은 상술한 바와 같이 액티브 매트릭스 방식에 따라 구동되는 화소 P의 회로(화소 회로(20))를 나타낸다. 화소 회로(20)는, 포토다이오드 PD(광전 변환 소자), 트랜지스터 Tr1, Tr2 및 Tr3, 상술한 수직 신호선(28), 둘 다 화소 구동선(27)으로서 기능하는 행 선택선(171) 및 리세트 제어선(172)으로 구성되어 있다.
포토다이오드 PD는, 예를 들어, PIN(Positive Intrinsic Negative Diode) 포토다이오드이며, 예를 들어, 그 감도 영역(수광 파장 대역)이 가시 영역이 되어 있다. 포토다이오드 PD는, 포토다이오드 PD의 일단(단자(133), 후술하는 상부 전극(125))에 기준 전위 Vxref가 인가됨으로써, 입사광의 광량(수광량)에 대응하는 전하량을 갖는 신호 전하를 발생시킨다. 포토다이오드 PD의 타단(후술하는 p형 반도체층(22)(하부 전극))은 축적 노드 N에 접속되어 있다. 축적 노드 N에는 용량 성분(131)이 존재하여, 포토다이오드 PD에서 발생한 신호 전하는 축적 노드 N에 축적된다. 포토다이오드 PD를 축적 노드 N과 그라운드(GND) 사이에 접속한 구성을 채용하여도 된다는 점에 주목한다.
트랜지스터 Tr1, Tr2 및 Tr3 각각은, 예를 들어, N채널형의 전계 효과 트랜지스터이다. 따라서, 예를 들어, 단결정 실리콘, 비정질 실리콘, 미결정 실리콘 또는 다결정 실리콘 등의 실리콘계 반도체가 각 트랜지스터 Tr1, Tr2 및 Tr3에 이용된다. 또는, 산화 인듐 갈륨 아연(InGaZnO) 또는 산화 아연(ZnO) 등의 산화물 반도체가 이용되어도 좋다.
트랜지스터 Tr1은, 리세트 트랜지스터이며, 기준 전위 Vref가 공급되는 단자(132)와 축적 노드 N 사이에 접속되어 있다. 트랜지스터 Tr1은, 리세트 신호 Vrst에 응답해서 온 됨으로써 축적 노드 N의 전위를 기준 전위 Vref로 리세트한다. 트랜지스터 Tr2는 판독 트랜지스터이다. 트랜지스터 Tr2의 게이트 전극은 축적 노드 N에 접속되고, 단자(134)(드레인 전극)는 전원 VDD에 접속되어 있다. 트랜지스터 Tr2는 포토다이오드 PD에서 발생한 신호 전하를 게이트 전극에서 수취하고, 그 결과 발생된 신호 전하에 대응하는 신호 전압을 출력한다. 트랜지스터 Tr3은 행 선택 트랜지스터이며, 트랜지스터 Tr2의 소스 전극과 수직 신호선(28) 사이에 접속되어 있다. 트랜지스터 Tr3은 행 주사 신호 Vread에 응답해서 온 됨으로써, 트랜지스터 Tr2로부터 출력되는 신호를 수직 신호선(28)에 출력한다. 트랜지스터 Tr3에 대해서는, 트랜지스터 Tr3을 트랜지스터 Tr2의 드레인 전극과 전원 VDD 사이에 접속하는 구성을 채용하는 것도 가능하다.
상술한 경우에는, 액티브 구동 방식을 이용하는 화소 구동 회로 및 화소 회로의 회로 구성에 대해서 설명했지만, 이들 회로 구성은, 이하와 같은 패시브 구동 방식에 기초할 수도 있다는 점에 주목한다. 도 4는 패시브 구동 방식에 따라 구동되는 화소 회로(화소 회로(20a)) 회로 구성을 나타낸다. 도면에 나타낸 바와 같이, 화소 회로(20a)는 포토다이오드 PD, 용량 성분(138) 및 트랜지스터 Tr(판독용의 상술한 트랜지스터 Tr3에 대응)로 구성되어 있다. 트랜지스터 Tr는, 축적 노드 N과 수직 신호선(28) 사이에 접속된다. 따라서, 트랜지스터 Tr는 행 주사 신호 Vread에 응답해서 온 됨으로써, 포토다이오드 PD에 있어서의 수광량에 기초하여 축적 노드 N에 축적된 신호 전하를 수직 신호선(28)에 출력한다.
(포토다이오드 및 트랜지스터의 단면 구조)
도 5는 화소부(10A)에서의 각 화소 P의 단면 구조를 나타낸다. 화소부(10A)에서는, 기판(110) 상에, 화소 P 마다, 포토다이오드(111A)(포토다이오드 PD에 대응), 및 트랜지스터(111B)(트랜지스터 Tr1 내지 Tr3 중 어느 하나에 대응)가 설치되어 있다.
포토다이오드(111A)에서는, 글래스 등으로 구성되는 기판(110) 상의 선택 영역에, 게이트 절연막(121)을 통해 p형 반도체층(122)이 설치되어 있다. 기판(110) 상(상세하게는, 게이트 절연막(121) 상)에는, p형 반도체층(122)에 대향하도록 컨택트 홀(관통 구멍) H를 갖는 제1 층간 절연막(112A)이 설치되어 있다. 제1 층간 절연막(112A)의 컨택트 홀 H에서, p형 반도체층(122) 위에는 i형 반도체층(123)이 설치되어 있고, i형 반도체층(123) 위에는 n형 반도체층(124)이 적층되어 있다. n형 반도체층(124)에는, 제2 층간 절연막(112B)에 설치된 컨택트 홀을 통해 상부 전극(125)이 접속되어 있다. 여기에서는, 기판(110)측(하부측)에 p형 반도체층(122), 상부측에 n형 반도체층(124)을 각각 설치한 경우를 들었지만, 이러한 구조의 역 구조, 즉, 하부측에 n형 반도체층, 상부측에 p형 반도체층을 각각 설치한 구조여도 된다는 점에 주목한다.
게이트 절연막(121)은, 예를 들어, 트랜지스터(111B)에서의 게이트 절연막에 공통인 층이 된다. 또한, 게이트 절연막(121)은, 예를 들어, 산화실리콘, 산질화실리콘 및 질화실리콘 중 어느 하나로 구성되는 단층막, 또는 산화실리콘, 산질화실리콘 및 질화실리콘 중 2종 이상을 적층하여 얻어지는 적층막 중 어느 하나이다.
p형 반도체층(122)은, 예를 들어, 다결정 실리콘(폴리실리콘) 또는 미결정 실리콘 중 어느 하나를, 붕소(B)로 도핑함으로써 얻어지는 p+형 영역이다. p형 반도체층(122)은, 예를 들어, 신호 전하를 판독하기 위한 하부 전극으로서 기능하며, 상술한 축적 노드 N에 접속되어 있다(또는, p형 반도체층(122)은 전하 축적을 위해 축적 노드 N이 된다).
제1 층간 절연막(112A)은, 예를 들어, 산화실리콘, 산질화실리콘 및 질화실리콘 중 어느 하나로 구성되는 단층막, 또는 산화실리콘, 산질화실리콘 및 질화실리콘 중 2종 이상을 적층하여 얻어지는 적층막 중 어느 하나이다. 제1 층간 절연막(112A)은, 예를 들어, 트랜지스터(111B)에서의 층간 절연막에 공통인 층이다. 제2 층간 절연막(112B)은, 예를 들어, 산화실리콘 막으로 구성된다.
i형 반도체층(123)은, p형 도전성과 n형 도전성 사이의 중간 도전성을 나타내는 반도체층, 예를 들어, 비도핑된 진성 반도체층이며, 예를 들어, 비정질 실리콘으로 구성되어 있다. n형 반도체층(124)은, 예를 들어, 비정질 실리콘으로 구성되고, n+형 영역을 형성한다.
상부 전극(125)은, 광전 변환을 위한 기준 전위를 공급하기 위한 전극이며, 예를 들어, ITO(Indium Tin Oxide) 등의 투명 도전막으로 구성되어 있다. 상부 전극(125)에는, 상부 전극(125)에 전압을 공급하기 위한 전원 배선(127)이 접속되어 있다. 전원 배선(127)은 상부 전극(125)보다 저저항의 재료, 예를 들어, Ti, Al, Mo, W, Cr 등으로 구성되어 있다.
트랜지스터(111B)에서는, 기판(110) 위에, Ti, Al, Mo, W, Cr 등으로 구성되는 게이트 전극(120)이 형성되고, 게이트 전극(120) 위에는 게이트 절연막(121)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(121) 위의 게이트 전극(120)에 대응하는 영역에는 반도체층(126)이 설치되어 있다. 반도체층(126)은, 누설 전류를 저감하기 위해, 채널 영역(126c)과 소스 영역(126s) 사이의 LDD(Lightly Doped Drain)(126a) 및 채널 영역(126c)과 드레인 영역(126d) 사이의 LDD(126a)를 포함한다. 반도체층(126) 위에는, 소스 영역(126s) 및 드레인 영역(126d)에 각각 접속되고 판독용의 신호선을 포함하는 배선층들(128)이 설치되어 있다. 배선층(128)을 덮도록, 제1 층간 절연막(112A)이 설치되어 있다.
[신틸레이터의 주변 밀봉 구조]
도 6a는 상술한 바와 같이 센서 기판(11) 위에 배치된 신틸레이터층(12) 및 밀봉층(14)의 평면 레이아웃을 나타내는 상부 평면도이다. 도 6b는 화소부(10A)와 그 주변 영역(10B) 사이의 경계 부근의 단면 구조를 나타내는 단면도이다. 또한, 도 6b는 도 6a의 I-I선에 대하여 취해진 단면도이다. 따라서, 도 6b에서는, 박판 글래스(13)의 도시를 생략한다.
상술한 바와 같이, 제1 실시예에서는, 센서 기판(11)의 화소부(10A) 위에, 신틸레이터층(12)이 설치되어 있다. 또한, 화소부(10A)의 주변 영역(10B)에는, 신틸레이터층(12)의 주위를 밀봉하는 밀봉층(14)이 형성되어 있다. 상술한 박판 글래스(13)는, 신틸레이터층(12) 및 밀봉층(14)의 전체면을 덮도록 배치되어 있다. 구체적으로, 박판 글래스(13)는, 화소부(10A)를 덮고, 또한, 화소부(10A)로부터 그 주변 영역(10B)으로 연장되어 있다(박판 글래스(13)는 화소부(10A)보다 약간 큰 기판 면적을 갖고 있음). 따라서, 주변 영역(10B)에서, 박판 글래스(13)는 밀봉층(14)을 통해 센서 기판(11)에 접착되어 있다.
밀봉층(14)은, 상술한 방식으로 신틸레이터층(12)의 주위를 밀봉함과 함께, 신틸레이터층(12)에 박판 글래스(13)을 접합하기 위한 접착층으로서 기능한다. 밀봉층(14)은, 신틸레이터층(12)의 측면 부분을 모두 덮도록 형성되는 것이 바람직하다. 밀봉층(14)은, 화소부(10A)측(신틸레이터층(12)측)으로부터 순서대로, 기판 면을 따라 벽부(15B), 방습층(14a) 및 벽부(15A)를 갖고 있고, 즉, 2개의 벽부(15A 및 15B) 사이에 방습층(14a)를 협지하고 있다.
벽부(15A 및 15B)는, 밀봉층(14)(방습층(14a))의 두께를 제어하는 기능뿐만 아니라, 밀봉층(방습층(14a))의 폭을 제어하는 기능을 갖는다. 벽부(15A 및 15B)는 각각, 신틸레이터층(12)의 두께와 동등한 높이를 갖고, 미리 정해진 폭 d1로, 신틸레이터층(12)을 둘러싸도록 배치되어 있다. 벽부(15A 및 15B)는, 서로 평행하게 되도록 미리 정해진 간격(방습층(14a)의 폭 D에 대응)으로 배치되어 있다. 이 경우, 기판 면을 따른 평면에서, 신틸레이터층(12)은 화소부(10A)에 대응하는 사각 형상의 영역에 형성된다. 또한, 벽부(15A 및 15B)는 각각, 그 사각 형상의 영역의 4변을 따라 설치된다(틀 형상으로 패터닝된다). 벽부(15A 및 15B)는 각각, 예를 들어, 에폭시계 수지(예를 들어, 필러 충전 에폭시 수지), 아크릴계 수지, 고무계의 실리콘계 수지 및 불소계 수지 중 어느 하나로 구성되어 있다. 또한, 벽부(15A 및 15B) 각각의 폭 d1은, 센서 기판(11)과 박판 글래스(13) 사이에서, 벽부(15A 및 15B) 자신이 안정적으로(굽거나, 무너지거나, 또는 위치 어긋나지 않고) 설치되기에 충분한 크기를 갖도록 설계되는 것이 바람직하다. 폭 d1은 예를 들어, 0.3mm 내지 10.0mm의 범위 내에 있다. 또한, 벽부(15A 및 15B) 각각의 높이는, 신틸레이터층(12)의 두께에 따라 설정되고, 예를 들어, 100μm 내지 1000μm의 범위 내이다.
방습층(14a)은, 방습성(수분의 투과를 방지 또는 억제하는 성질)을 갖고, 피접착 부재(이 경우에는 글래스)에 대한 접착성을 갖는 수지 재료로 구성되어 있다. 또한, 방습층(14a)은 접착 경화까지의 형상 변화가 작은 수지 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 수지 재료로서는, 예를 들어, 광경화성(UV 경화성) 또는 열경화성을 갖는 에폭시계 수지(예를 들어, 크레졸(cresol) 노볼락형, 비페닐형 또는 브롬화 비스페놀형 에폭시 수지), 아크릴계 수지, 폴리우레탄(PU), 폴리스티렌(PS), 폴리에스테르(PE) 및 불소계 수지 중 어느 하나가 이용된다. 또는, 그러한 수지 재료는 소위 글래스 프릿(frit) 등의 무기 재료로 구성되는 접착재로 구성되어 있어도 된다. 상술한 바와 같이, 방습층(14a)의 두께 H는, 벽부(15A 및 15B) 각각의 높이에 따라 제어되고, 그의 폭 D는 벽부(15A 및 15B) 간의 간격에 따라 제어된다. 그러나, 방습층(14a)의 폭 D는, 필요로 하는 방습성과, 센서 기판(11) 위에 허용되는 설치 면적의 균형으로부터 적절하게 설정되어, 예를 들어, 3mm 내지 30mm의 범위 내이다.
제1 실시예에서는, 벽부(15A 및 15B) 사이에 협지되는 방습층(14a)에서, 상술한 바와 같이, 두께 H와 폭 D가, 벽부(15A 및 15B)의 높이 및 간격의 제어에 따라 임의로 설정된다. 따라서, 폭 D에 대한 두께 H의 애스펙트비(H/D)를 자유롭게 설계할 수 있다. 예를 들어, 애스펙트비(H/D)는, 레이아웃 상의 제약 등을 고려하면, 예를 들어, 0.01 이상이다. 그러나, 벽부들 중 어느 것도 이용하지 않고 방습층(접착층)만을 이용하여 밀봉을 행한 경우 실현할 수 없는 고애스펙트비(0.6 이상)도 자유롭게 설계가능하다.
벽부(15A 및 15B)가 서로 동일한 폭 d1로 형성된 구성을 예로 들었지만, 벽부(15A 및 15B)의 폭은 서로 상이해도 좋다는 점에 주목한다. 또한, 벽부(15A 및 벽부(15B)의 간격(폭 D)은, 신틸레이터층(12)의 주위에서 대략 일정한 것이, 균일한 기밀 밀봉을 행하는 점에서 바람직하지만, 그 간격은 신틸레이터층(12)을 둘러싸는 영역의 일부에서 상이해도 좋다. 예를 들어, 주변 영역(10B)에는 회로, 외부접속용 단자 등이 배치된다. 이 경우, 회로, 외부접속용 단자의 레이아웃과 밀봉층(14)의 균형에서 밀봉층(14)의 설치 면적 및 설치 개소에 제약이 있을 경우 등에는, 국소적인 개소에서 간격이 좁게(또는 넓게) 되어도 좋다.
[방사선 촬상 장치의 제조 방법]
상술한 바와 같은 방사선 촬상 장치(1)는, 예를 들어, 다음과 같은 방식으로 제조될 수 있다. 즉, 우선, 예를 들어, 글래스로 구성되는 기판(도 5에 나타낸 기판(110)) 위에, 포토다이오드(111A) 및 트랜지스터(111B)를 포함하는 화소부(10A)와, 회로부(10B1)를, 공지된 박막 프로세스를 이용하여 형성함으로써, 센서 기판(11)을 제작한다. 이하, 센서 기판(11) 위에 신틸레이터층(12) 및 밀봉층(14)을 형성하고, 센서 기판(11)에 박판 글래스(13)를 접합하는 공정들에 대해서, 도 7a 및 7b 내지 도 7g 내지 7h를 참조하여 설명한다. 도 7a 및 7b 내지 도 7g 내지 7h에서, 도 7a, 7c, 7e 및 7g는 각각, 상술한 바와 같은 센서 기판(11) 위에 배치된 신틸레이터층(12) 및 밀봉층(14)의 평면 레이아웃을 나타내는 상부 평면도라는 점에 주목한다. 또한, 도 7b, 7d, 7f 및 7h는 각각, 도 7a, 7c, 7e 및 7g의 라인 I-I를 따른, 화소부(10A)와 그 주변 영역(10B) 사이의 경계 부근의 구조를 나타내는 단면도이다.
우선, 도 7a 및 7b에 도시한 바와 같이, 센서 기판(11)의 화소부(10A)에 대응하는 영역에, 상술한 재료로 구성되는 신틸레이터층(12)을, 예를 들어, 진공 증착법을 이용하여 배치한다. 이 경우, 화소부(10A)에 대응하는 사각 형상의 개구를 갖는 마스크를 이용함으로써, 화소부(10A) 위에만 신틸레이터층(12)을 형성한다.
계속해서, 도 7c 및 7d에 도시한 바와 같이, 센서 기판(11)의 주변 영역(10B)에 양 벽부(15A 및 15B)를 형성한다. 구체적으로는, 상술한 실리콘계 재료를 이하와 같은 설계에 따라, 예를 들어, 디스펜서를 이용하여 도포한 후 경화시킴으로써, 양 벽부(15A 및 15B)를 형성한다. 이 경우, 벽부(15A 및 15B) 각각의 높이(후에 형성되는 방습층(14a)의 두께 H에 대응), 및 벽부(15A 및 15B) 간의 간격(후에 형성되는 방습층(14a)의 폭 D에 대응)을 원하는 값을 갖도록 각각 설계한다. 구체적으로는, 벽부(15A 및 15B) 각각의 높이는 상술한 바와 같이, 방습층(14a)의 두께 H를 제어하도록 기능하기 때문에, 벽부(15A 및 15B) 각각의 높이는 신틸레이터층(12)의 두께와 동등하게 되도록 설정된다. 또한, 벽부(15A 및 15B) 간의 간격은 상술한 바와 같이, 벽부(15A 및 15B) 간의 간격이 방습층(14a)의 폭 D를 결정하도록 기능하기 때문에, 벽부(15A 및 15B) 간의 간격은 필요로 되는 폭 방향에 있어서의 방습성과, 센서 기판(11)의 레이아웃 상의 제약 등을 고려하여 적절한 값으로 설정된다. 또한, 이 경우에는, 벽부(15A 및 15B)를 각각 미리 정해진 폭 d1로, 신틸레이터층(12)의 주위를 둘러싸도록 틀 형상으로 패터닝한다.
다음으로, 도 7e 및 7f에 도시한 바와 같이, 2개의 벽부(15A 및 15B)에 의해 둘러싸여진 틀 형상의 영역에, 방습층(14a)를 구성하는 수지 재료를 예를 들어, 디스펜서를 이용하여 도포 형성한다(틀 형상의 영역에 수지 재료를 유입시킨다). 이 경우, 수지 재료의 도포량은, 벽부(15A 및 15B) 사이에 규정된 간극(space)을, 벽부(15A 및 15B) 각각의 높이와 동등한 높이까지, 방습층(14a)을 구성하는 수지 재료로 충전 가능한 양으로 설정된다. 또한, 방습층(14a)에는, 상술한 바와 같이 예를 들어, 에폭시계의 수지 재료를 이용하지만, 요변성 및 점성이 높은 수지 재료뿐만 아니라, 요변성 및 점성이 낮은 수지 재료를 이용할 수도 있다. 즉, 벽부(15A 및 15B)의 높이 및 간격 모두를 제어함으로써, 방습층(14a)의 두께 H 및 폭 D가 조정된다. 따라서, 이용된 수지 재료에서의 상술한 성질에 의존하지 않고, 임의의 애스펙트비를 갖는 방습층(14a)을 형성할 수 있다.
다음으로, 도 7g 및 7h에 도시한 바와 같이, 상술한 방식으로 2개의 벽부(15A 및 15B) 사이에 규정된 간극에 방습층(14a)을 도포한 후, 방습층(14a)을 경화시키기 전에, 박판 글래스(13)를 신틸레이터층(12) 위에 포개어, 그 후, 예를 들어, UV 조사를 행하여 방습층(14a)을 경화시킨다. 그러한 경우, 센서 기판(11)의 주변 영역(10B)에 밀봉층(14)을 형성한다. 이에 의해, 센서 기판(11)의 주변 영역(10B)에서, 신틸레이터층(12)의 주위가 밀봉층(14)으로 밀봉된다. 또한, 박판 글래스(13)가 신틸레이터층(12)에 접합되고, 신틸레이터층(12)이 센서 기판(11) 위에 기밀 밀봉된다. 그에 의해, 도 1 등에 도시한 방사선 촬상 장치(1)가 완성된다.
신틸레이터층(12), 방습층(14a) 및 벽부(15A 및 15B)의 형성 순서는, 벽부(15A 및 15B)를 형성하는 공정 후에, 방습층(14a)을 형성하는 공정을 거치는 것이면, 상술한 순서에 한정되지 않는다는 점에 주목한다. 예를 들어, 센서 기판(11)의 주변 영역(10B)에 우선 벽부(15A 및 15B)를 형성한 후에 2개의 벽부(15A 및 15B) 사이에 규정된 간극에 방습층(14a)을 도포함으로써, 밀봉층(14)을 형성하고, 마지막으로, 그 밀봉층(14)에 의해 둘러싸여진 영역에 신틸레이터층(12)을 증착법을 이용하여 형성해도 좋다. 또는, 우선 벽부(15A 및 15B)를 형성한 후, 계속해서 신틸레이터층(12)을 형성하고, 마지막으로, 2개의 벽부(15A 및 15B) 사이에 규정된 간극에 방습층(14a)을 도포하여도 된다. 또한, 형성 순서를, 벽부(15B), 신틸레이터층(12), 벽부(15A) 및 방습층(14a)의 순으로 해도 좋다. 이러한 방식에 있어서, 형성 순서를, 벽부(15B)를 형성하는 공정 후에 신틸레이터층(12)을 형성하는 공정을 거치도록 할 필요만은 있다. 이에 의해, 신틸레이터층(12)의 성막 시에, 주변 회로 부분 등에서의 금속 배선 불량이 걱정되는 영역에 형광체 재료가 부착되는 것을 억제하는 효과도 얻어진다는 점에 주목한다.
[방사선 촬상 장치의 작용 및 효과]
(화상 취득 동작)
우선, 도 1 내지 도 3 및 도 5을 참조하여, 방사선 촬상 장치(1)의 촬상 동작(화상 취득 동작)에 대하여 설명한다. 방사선 촬상 장치(1)에서는, (도시하지 않은) 방사선(예를 들어, X선) 조사원으로부터 조사되어, 피사체(검출체)를 투과한 방사선이 방사선 촬상 장치(1)에 입사되면, 이 방사선을 파장 변환한 후에 광전 변환함으로써, 피사체의 화상이 전기 신호의 형태로 얻어진다. 구체적으로는, 방사선 촬상 장치(1)에 입사된 방사선은 박판 글래스(13)를 투과한 후, 신틸레이터층(12)에서 방사선이 흡수된다. 이에 의해, 신틸레이터층(12)은, 예를 들어, 센서 기판(11)의 화소부(10A)(화소 P)에서 차례로 수광된 가시광을 발광한다.
이때, 포토다이오드(111A)에, (도시하지 않은) 전원 배선으로부터 상부 전극(125)을 통해 미리 정해진 전위가 공급되면, 예를 들어, 상부 전극(125)의 측으로부터 입사된 광을, 그 수광량에 대응하는 전하량을 갖는 신호 전하로 변환한다(광전 변환이 행해진다). 광전 변환을 통해 발생된 신호 전하는, p형 반도체층(122)의 측으로부터 광전류의 형태로 취출된다. 구체적으로는, 포토다이오드(111A)에서의 광전 변환을 통해 발생된 전하는, 축적층(p형 반도체층(122), 축적 노드 N)에 의해 수집된 후, 축적층으로부터 전류의 형태로 판독되어, 트랜지스터 Tr2(판독 트랜지스터)의 게이트 전극에 공급된다. 그 후, 트랜지스터 Tr2는 해당 신호 전하에 대응하는 신호 전압을 출력한다. 트랜지스터 Tr2로부터 출력되는 신호는, 행 주사 신호 Vread에 응답하여 트랜지스터 Tr3이 온 되면, 수직 신호선(28)에 출력된다(판독된다). 이와 같이 판독된 신호는, 수평 선택부(24)를 통해 외부에 출력된다. 이에 의해, 방사선에 기초하는 화상 데이터가 얻어진다.
(밀봉층(14)에 의한 작용)
상기한 바와 같은 방사선 촬상 장치(1)에서는, 도 6a 및 6b에 도시한 바와 같이, 신틸레이터층(12)의 주위(주변 영역(10B))에 밀봉층(14)이 설치된다. 밀봉층(14)은, 수증기의 투과를 방지(또는 억제)하는 방습층(14a)을 갖고 있다. 이에 의해, 신틸레이터층(12)에 측면으로부터 수분이 침입하는 것이 억제된다. 제1 실시예의 밀봉층(14)에서는, 그러한 방습층(14a)이 2개의 벽부(15A 및 15B) 사이에 협지되어 있다.
여기에서, 신틸레이터층(12)은, 예를 들어, 상술한 바와 같은 두께를 갖도록 센서 기판(11) 위에 형성된다. 이 경우, 밀봉층(14)은, 신틸레이터층(12)의 측면부분을 덮도록 형성되어, 즉, 방습층(14a)의 두께가 신틸레이터층(12)의 두께와 동등하게 되도록 밀봉층(14)이 설치되어 있다. 이에 의해, 신틸레이터층(12)의 주위가 기밀 밀봉된다.
현재, 방습층(14a)은, 상술한 바와 같이 방습성을 갖는 수지 재료(에폭시계 수지 등)로 구성된다. 이 경우, 방습층(14a)은, 그러한 수지 재료를 센서 기판(11) 상의 주변 영역(10B)에 직접 도포함으로써 형성된다. 이 때문에, 방습층(14a)이 단독으로 (벽부(15A 및 15B) 중 어느 것도 이용하지 않고) 신틸레이터층(12)의 주위에 형성되는 경우, 그 애스펙트비(폭 H/두께 D)는 이용된 수지 재료의 성질(요변성 및 점성)에 의존한다. 신틸레이터층(12)의 두께가 커서, 주변 영역(10B)에서의 밀봉층 설치 스페이스(도포 폭)에 제약이 있는 경우에는, 밀봉 재료로서, 요변성 및 점도가 높은 재료를 이용할 필요가 있어, 사용가능한 재료가 한정된다.
한편, 제1 실시예는, 방습층(14a)이 2개의 벽부(15A 및 15B) 사이에 협지된 구조를 채용한다. 구체적으로는, 밀봉층(14)의 성막 프로세스에서, 2개의 벽부(15A 및 15B)를 미리 정해진 간격 및 높이를 갖도록 주변 영역(10B)에 설치한 후, 2개의 벽부(15A 및 15B) 사이에 규정된 간극에 방습층(14a)으로서의 수지 재료를 도포한다(유입시킨다). 이에 의해, 양 벽부(15A 및 15B)는 댐으로서 기능하고, 그 도포된 수지 재료는 2개의 벽부(15A 및 15B) 사이에 규정된 간극에 축적된다. 즉, 방습층(14a)의 폭 D는, 벽부(15A 및 15B) 사이의 간격에 따라 결정되고, 그 두께 H는, 벽부(15A 및 15B) 각각의 높이에 기초하여 결정된다. 따라서, 신틸레이터층(12)의 두께 및 필요로 되는 방습성, 설치 스페이스 등을 고려하여, 벽부(15A 및 15B)의 높이 및 배치 개소를 적절하게 설정함으로써, 방습층(14a)의 형상(폭 D 및 두께 H)이 제어된다.
따라서, 예를 들어, 신틸레이터층(12)의 두께가 큰 경우에도, 사용가능한 수지 재료를 한정하지 않고, 원하는 애스펙트비(H/D)에 기초하여 방습층(14a)을 설계할 수 있다. 따라서, 신틸레이터층(12)을 둘러싸는 밀봉층(14)에 있어서, 재료 선택 및 설계의 자유도가 향상된다. 예를 들어, 방습층(14a)에, 저점도의 수지 재료를 이용하는 경우에도(예를 들어, 우수한 방습성에도 불구하고 요변성 및 점성이 낮은 에폭시계 수지), 고애스펙트비(H/D)를 실현할 수 있다.
여기에서, 표 1은, 방습 수지로서 고점도 재료 A(120 Pa·s의 점도를 가짐), 및 저점토 재료 B(48 Pa·s의 점도를 가짐)를 각각 사용하고, 방습층(14a)을 2개의 벽부(15A 및 15B)를 이용하여 형성했을 경우(제1 실시예의 경우)의 애스펙트비, 및 벽부(15A 및 15B) 중 어느 것도 이용하지 않고 방습층(14a)을 형성했을 경우의 애스펙트비를 나타낸다. 벽부를 설치한 경우와 벽부를 설치하지 않은 경우 사이에서, 디스펜서의 설정은 동일했다는 점에 주목한다. 표 1에 도시한 바와 같이, 방습 수지가 고점도 재료 A이거나 저점도 재료 B 중 어느 하나여도, 벽부를 설치한 경우에는, 벽부를 설치하지 않은 경우에 비해, 약 3배 큰 애스펙트비가 얻어졌다.
방습 수지 고점도 재료 A 저점도 재료 B
벽부 설치 미설치 설치 미설치
폭(mm) 1.71 3.04 2.87 6.51
두께(mm) 2.41 1.56 1.87 1.56
애스펙트비 1.41 0.51 0.65 0.24
(박판 글래스(13)에 의한 작용)
제1 실시예에서는, 신틸레이터층(12)의 상면에 박판 글래스(13)가 접합되고(밀봉층(14)에 의해 센서 기판(11)에 접착됨), 박판 글래스(13)와 상술한 밀봉층(14)에 의해, 신틸레이터층(12)이 기밀 밀봉되어 있다. 따라서, 신틸레이터층(12)의 상부판으로서 글래스판을 이용함으로써, 신틸레이터층(12)에의 수분의 개입이 억제되고, 또한 다음과 같은 이점이 얻어진다.
즉, 박판 글래스(13)를 이용함으로써, 예를 들어, 파릴렌 C 등의 유기 보호막을 이용해서 밀봉을 행할 경우에 비해, 제조 프로세스가 간소화된다. 구체적으로는, 유기 보호막을 이용할 경우에는, 성막 공정이 CVD법 등의 진공 프로세스를 필요로 하기 때문에, 성막 공정이 간단하지 않다. 그러나, 글래스판을 이용함으로써, 그러한 진공 프로세스를 행하지 않고 신틸레이터층(12)을 밀봉할 수 있다.
또한, 박판 글래스(13)의 접합의 대상이 되는 센서 기판(11)에서도, 기본 재료로서 글래스가 이용되기 때문에, 글래스의 2개의 시트가 밀봉층(14) 및 신틸레이터층(12) 모두를 통해 서로 접합된 구조가 얻어진다. 이 때문에, 센서 기판(11)과 박판 글래스(13) 사이의 선팽창 계수차가 발생되기 어려워, 열로 인한 패널의 휨이 발생되기 어렵다.
또한, 박판 글래스(13)에서는, 박판 글래스(13)의 두께가 작아짐에 따라, X선 흡수율이 낮아지는(X선 투과율이 높아짐) 한편, 수분 투과율은 박판 글래스(13)의 두께에 의존하지 않는다(글래스의 경우, 그 두께가 작아도, 수분의 투과를 충분히 억제할 수 있다). 여기에서, 도 8a는 글래스 판두께(μm)와 X선 흡수율(%) 간의 관계(실측값)를 나타낸다. 이 경우, 관(tube) 전압을 각각 80kV 및 140kV로 설정한 조건 하에서(관전류는 각 경우에 70μA로 설정되어 있음) 측정했다. 이러한 방식에 있어서, 박판 글래스(13)의 두께가 0.03 내지 0.1mm(30μm 내지 100μm)의 범위에 있는 경우에는, X선 흡수율이 약 2.0% 이하가 되어, 양호한 X선 투과율을 실현할 수 있는 것이 확인되었다.
또한, 도 8b는 두께 0.7mm의 글래스판(센서 기판(11)을 상정) 위에, 상술한 바와 같은 밀봉층(14)을 형성하고, 두께 0.1mm의 글래스판(박판 글래스(13))을 열경화를 통해 밀봉층(14)에 접합한 후의 박판 글래스(13)의 높이 분포를 나타낸다. 도 8b로부터 명백한 바와 같이, 제조 프로세스에서는, 센서 기판(11)과 박판 글래스(13)의 접합에 의해, 패널에 응력이 발생하고, 그 결과 밀봉층(14)에 대한 접착면에서의 박판 글래스(13)의 만곡면의 곡률 반경은 60 내지 80mm에 이른다.
도 9는, 글래스 판 두께가 0.03mm, 0.05mm, 0.1mm, 0.3mm, 0.5mm, 및 0.7mm로 설정된 경우에 대해, 만곡 시의 곡률 반경R(mm)과, 만곡 시의 글래스 판에 인가된 휨 응력 σ(MPa) 간의 관계를 나타낸다. 글래스의 장기간 사용을 고려하는 경우, 허용 휨 응력은 50 MPa이다(50 MPa 이상의 응력에 의해 글래스가 파손되는 확률이 높아진다). 상술한 바와 같이, 제조 프로세스에서 만곡되는 글래스의 곡률 반경은 60 내지 80mm이기 때문에, 곡률 반경의 범위 내에서 글래스에 걸리는 휨 응력이 50 MPa 이하가 되는 것이 바람직하다. 이 조건을 만족하는 글래스 두께가 0.1mm 이하인 것은 도 9에 나타낸 그래프로부터 안다. 즉, 이는, 글래스 두께를 0.1mm 이하로 설정하면, 글래스 판이 제조 프로세스에서 발생되는 휨 응력을 완화시키는 능력(플렉시블성)을 갖는 것을 의미한다. 또한, 제조성을 고려하면, 글래스 두께의 최소값은 약 0.03mm이다. 이들 결과를 고려하면, 박판 글래스의 두께는 0.03mm 내지 0.1mm의 범위인 것이 바람직하다.
그에 부가하여, 상술한 바와 같이, 센서 기판(11)에 박판 글래스(13)가 접합되어 있는 동안에, 밀봉층(14)(구체적으로는, 방습층(14a))에서, 경화에 수반하는 변형(예를 들어, 두께의 변화)이 야기되는 경우가 일부 있다. 0.1mm 이하의 두께를 갖는 박판 글래스(13)는, 박판 글래스(13)가 상술한 플렉시블성을 갖기 때문에, 그러한 밀봉층(14)의 변형을 따를 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 실시예에서는, 센서 기판(11) 위에서 신틸레이터층(12)의 주위를 밀봉하는 밀봉층(14)의 형성 시에, 신틸레이터층(12)로부터 이격하여 벽부(15A)를 설치하고, 벽부(15A)의 내측에 벽부(15B)를 더 설치하며, 2개의 벽부(15A 및 15B) 사이에 규정된 간극에 방습층(14a)을 형성한다. 이에 의해, 벽부(15A 및 15B)의 높이, 배치 간격 등에 따라 방습층(14a)의 형상(폭 D 및 두께 H)을 설계할 수 있다. 즉, 예를 들어, 신틸레이터층(12)의 두께가 큰 경우에도, 센서 기판(11)의 주변 영역(10B)에서의 설치가능한 스페이스에 상관없이, 그리고 방습층(14a)에 사용되는 재료에 상관없이, 원하는 애스펙트비로 밀봉층(14)을 형성할 수 있다. 따라서, 신틸레이터층(12)의 주위를 밀봉하는 밀봉층(14)에 있어서, 재료 선택 및 설계의 자유도를 향상시키는 것이 가능하다.
2. 제2 실시예
다음으로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 방사선 촬상 장치에 대해서 도 10 및 도 11a 내지 11c를 참고하여 상세하게 설명한다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 방사선 촬상 장치(1)와 마찬가지의 구성 요소에 대해서는, 동일한 참조 번호 또는 부호를 각각 붙여, 간단히 하기 위해 여기에서는 그 설명을 생략한다는 점에 주목한다. 또한, 이 경우, 편의성을 위해, 이하, 제1 실시예의 방사선 촬상 장치(1)의 경우와 다른 부분(신틸레이터의 주위의 밀봉 구조 및 제조 방법)에 대해서 주로 설명한다.
[신틸레이터의 주위의 밀봉 구조]
도 10은 화소부(10A)와 주변 영역(10B) 사이의 경계 부근의 단면 구성을 나타내는 모식 단면도이다. 제2 실시예에서도, 제1 실시예의 경우와 마찬가지로 신틸레이터층(12)의 주위를 밀봉하는 밀봉층(14B)이, 박판 글래스(13)의 접착층으로서 기능하고, 2개의 벽부(16A 및 16B) 사이에 방습층(14a)이 협지되어 있다. 그러나, 제2 실시예에서는, 밀봉층(14B)에서, 벽부(16A 및 16B) 각각이 다단계적으로 도포 형성되고 있고, 즉, 복수의 수지층을 적층하여 형성된다. 이 경우, 벽부(16A 및 16B)는 각각 3개의 수지층(16A1 내지 16A3 및 16B1 내지 16B3)을 갖고 있다.
벽부(16A 및 16B)는 상술한 제1 실시예의 벽부(15A 및 15B)의 경우와 마찬가지로 방습층(14a)의 두께 H 및 폭 D를 제어하도록 기능한다. 또한, 벽부(16A 및 16B)는 신틸레이터층(12)을 둘러싸고, 미리 결정된 간격(방습층(14a)의 폭 D에 대응함)으로 서로 평행하게 배치되어 있다. 벽부(16A 및 16B)는 상술한 제1 실시예의 벽부(15A 및 15B)와 마찬가지인 수지 재료로 구성되지만, 수지층(16A1 내지 16A3 및 16B1 내지 16B3) 각각은 서로 동일한 재료로 구성되어도 좋고, 서로 상이한 재료로 구성되어도 된다.
이러한 벽부(16A 및 16B) 각각의 높이는 상술한 제1 실시예의 경우와 마찬가지로 신틸레이터층(12)의 두께에 따라 설정된다. 그러나, 벽부(16A 및 16B) 각각의 폭 d2는 예를 들어, 0.3 내지 10.0mm의 범위 내로 설정되어, 상술한 제1 실시예의 벽부(15A 및 15B) 각각의 폭보다 가늘게 설정되어도 된다.
[제조 방법]
상술한 바와 같은 밀봉층(14B)을 갖는 방사선 촬상 장치는 예를 들어, 후술하는 방식으로 제조될 수 있다. 즉, 우선, 상술한 제1 실시예의 경우와 마찬가지로 센서 기판(11)을 제작한 후, 센서 기판(11) 위에 신틸레이터층(12)을 형성한다. 이 후, 상술한 바와 같은 밀봉층(14B)을 형성한다. 밀봉층(14B)에서의 벽부(16A 및 16B)의 형성 공정에 대해서, 도 11a 내지 11c를 참조하여 설명한다.
우선, 도 11a에 도시한 바와 같이, 센서 기판(11)의 주변 영역(10B)에 벽부(16A 및 16B)를 형성한다. 구체적으로는, 상술한 바와 같은 수지 재료를, 높이 h1 및 폭 d2를 갖도록 도포함으로써, 수지층(16A1 및 16B1)을 형성한다. 계속해서, 도 11b에 도시한 바와 같이, 이와 같이 형성된 수지층(16A1 및 16B1) 위에, 그 수지 재료와 동일하거나 또는 상이한 수지 재료를, 벽부(16A1 및 16B1) 각각과 동일한 폭(폭 d2)을 갖도록, 그리고 전체 높이가 h2가 되도록, 예를 들어, 디스펜서를 이용하여 도포함으로써, 수지층(16A2 및 16B2)을 형성한다. 계속해서, 도 11c에 도시한 바와 같이, 수지층(16A2 및 16B2) 위에, 수지층(16A2 및 16B2)의 수지 재료 각각과 동일하거나 또는 상이한 수지 재료를, 벽부(16A1, 16A2 및 16B1, 16B2) 각각과 동일한 폭(폭 d2)을 갖도록 그리고 전체 높이가 신틸레이터층(12)의 두께(방습층(14a)의 두께 H)와 동등하게 되도록, 예를 들어, 디스펜서를 이용하여 도포한다. 이러한 방식으로, 수지층(16A3 및 16B3)을 성막함으로써, 벽부(16A 및 16B)를 다단계적으로 형성한다.
이 후, 2개의 벽부(16A 및 16B) 사이에 규정된 간극에, 상술한 제1 실시예의 경우와 마찬가지로, 방습층(14a)이 되는 수지 재료를 유입시킨다. 또한, 센서 기판 (11) 위에 박판 글래스(13)를 신틸레이터층(12)과 밀봉층(14B)을 사이에 두고 겹친 후, 예를 들어, UV 조사를 행하여 수지 재료를 경화시킴으로써, 신틸레이터층(12)을 기밀 밀봉한다.
제2 실시예에서도, 상술한 제1 실시예의 경우와 마찬가지로, 신틸레이터층(12), 벽부(16A 및 16B) 및 방습층(14a)의 형성 순서는, 벽부(16A 및 16B)를 형성하는 공정 후에, 방습층(14a)을 형성하는 공정을 거치는 순서이면, 상술한 형성 순서에 한정되지 않는다. 예를 들어, 센서 기판(11)의 주변 영역(10B)에 밀봉층(14B)을 형성한 후에, 밀봉층(14B)에 의해 둘러싸여진 영역에 신틸레이터층(12)을 증착법을 이용하여 성막해도 좋다. 또는, 형성 순서는 벽부(16A 및 16B), 신틸레이터층(12) 및 방습층(14a)의 형성 순으로 이루어져도 좋다. 또한, 형성 순서는 벽부(16B), 신틸레이터층(12), 벽부(16A) 및 방습층(14a)의 형성 순으로 이루어져도 좋다.
[작용 및 효과]
제2 실시예의 방사선 촬상 장치에서도, 상술한 제1 실시예의 경우와 마찬가지로 방사선이 박판 글래스(13)를 투과한 후, 신틸레이터층(12)에서 흡수되면, 신틸레이터층(12)에서 가시광이 발광되어, 센서 기판(11)의 화소부(10A)(화소 P)에 의해 수광된다. 화소들 P로부터, 수광량에 따른 전기 신호가 각각 판독됨으로써, 방사선에 기초하는 화소 데이터가 얻어진다.
또한, 신틸레이터층(12)의 주위를 밀봉하는 밀봉층(14B)에서, 방습층(14a)이 2개의 벽부(16A 및 16B) 사이에 협지됨으로써, 방습층(14a)의 성막 프로세스에서 2개의 벽부(16A 및 16B) 사이에 규정된 간극에 도포된 수지 재료가 2개의 벽부(16A 및 16B) 사이에 규정된 간극에 축적된다. 즉, 방습층(14a)의 폭 D 및 두께 H는, 벽부(16A 및 16B) 사이의 간격 및 벽부(16A 및 16B) 각각의 높이에 따라 제어된다. 따라서, 상술한 제1 실시예 각각과 마찬가지로 예를 들어, 신틸레이터층(12)의 두께가 클 경우에도, 사용가능한 수지 재료를 한정하지 않고, 원하는 애스펙트비(H/D)에 기초하여 방습층(14a)을 설계할 수 있다. 따라서, 상술한 제1 실시예와 동등한 효과를 얻을 수 있다.
그러나, 제2 실시예에서는, 밀봉층(14B)에서, 벽부(16A 및 16B)를 다층 구조의 형태로 형성함으로써(다단계적으로 도포 형성함), 벽부(16A 및 16B) 각각의 폭 d2를, 보다 가늘게(높이를 바꾸지 않고 가늘게), 그리고 안정적으로 형성할 수 있다. 즉, 벽부(16A 및 16B) 각각의 폭 d2는, 상술한 벽부(15A 및 15B) 각각의 폭 d1과 마찬가지로 벽부(16A 및 16B) 자신이 안정적으로 설치되는 크기를 갖도록 설계되는 것이 바람직하다. 그러나, 상술한 바와 같은 다층 구조를 채용함으로써, 폭 d2를 가늘게 하더라도 충분한 안정성을 유지할 수 있다. 이 때문에, 이러한 구조는, 예를 들어, 센서 기판(11)의 주변 영역(10B)에 밀봉층(14B)의 설치 스페이스를 충분히 확보할 수 없는 경우, 방습층(14a)의 폭을 가능한 한에 크게 설정하기를 원하는 경우 등에 특히 유효하게 된다.
이하, 상술한 제1 실시예의 방사선 촬상 장치의 변형(변형 1 내지 5)을 도 12a 및 12b 내지 도 16을 참조하여 설정한다. 본 발명의 제1 실시예의 방사선 촬상 장치(1)와 마찬가지의 구성 요소에 대해서는, 동일한 참조 번호 또는 부호를 각각 붙여 간단히 하기 위해 여기에서는 그 설명을 생략한다는 점에 주목한다. 또한, 이 경우, 편의성을 위해, 제1 실시예의 방사선 촬상 장치(1)의 경우와 상이한 부분(신틸레이터의 주위의 밀봉 구조)에 대해서 주로 설명한다.
3. 변형 1
도 12a는 센서 기판(11) 위에 배치된 신틸레이터층(12) 및 밀봉층(14C)의 평면 레이아웃을 나타내는 상부 평면도이다. 도 12b는 도 12a의 라인 I-I를 따른 화소부(10A)와 그 주변 영역(10B) 사이의 경계 부근의 구조의 부분 단면도이다. 또한, 도 12a에서는, 편의성을 위해 박판 글래스(13)의 도시를 생략하고 있다. 변형 1에서도, 상술한 제1 실시예의 경우와 마찬가지로 신틸레이터층(12)의 주위를 밀봉하는 밀봉층(14C)이 박판 글래스(13)의 접착층으로서 기능하는 방습층(14a)을 포함한다.
그러나, 변형 1에서는, 밀봉층(14C)이 벽부(15A)와 방습층(14a)으로 구성된다. 즉, 벽부(15A)는 신틸레이터층(12)로부터 이격하여 배치되고, 벽부(15A)와 신틸레이터층(12) 사이에 방습층(14a)이 설치되어 있다. 이러한 변형 1에서는, 이러한 구성을 채용함으로써 벽부(15A)의 높이 및 배치 개소에 따라, 방습층(14a)의 두께 H 및 폭 D가 제어된다. 구체적으로는, 벽부(15A)의 높이 H에 따라 방습층(14a)의 두께가 제어되고, 신틸레이터층(12)의 측면으로부터 벽부(15A)까지의 거리에 따라 방습층(14a)의 폭 D가 제어된다. 이러한 주변 밀봉 구조의 성막 프로세스에서는, 신틸레이터층(12), 벽부(15A) 및 방습층(14a)의 순으로 형성하면 좋다.
변형 1과 같이, 밀봉층(14C)에 1개의 벽부(15A)를 설치해도 되고, 벽부(15A)와 신틸레이터층(12) 사이에 방습층(14a)을 설치해도 된다. 이 경우에도, 방습층(14a)의 성막 프로세스에서, 벽부(15A)가 둑으로서 기능하고, 방습층(14a)이 되는 수지 재료는 벽부(15A)와 신틸레이터층(12) 사이에 규정된 간극에 축적된다. 즉, 방습층(14a)의 폭 D 및 두께 H는 벽부(15A)와 신틸레이터층(12)의 측면 사이의 거리 등에 따라 제어된다. 따라서, 상술한 제1 실시예와 동등한 효과를 얻을 수 있다.
4. 변형 2
도 13은 제1 실시예의 변형 2에 따른 화소부(10A)와 그 주변 영역(10B) 사이의 경계 부근의 구조의 부분 단면도이다. 변형 2에서도, 상술한 제1 실시예의 경우와 마찬가지로 신틸레이터층(12)의 주위를, 2개의 벽부(15A 및 15B) 사이에 협지된 방습층(14a)으로 밀봉하고, 방습층(14a)은 박판 글래스(13)의 접착층으로서 기능한다.
그러나, 변형 2에서는, 방습층(14a)이, 신틸레이터층(12)의 주위뿐만 아니라, 신틸레이터층(12)의 상면 또한, 두께 t1를 갖는 부분으로 덮도록 형성되어 있다.
방습층(14a)은, 그러한 방식으로, 신틸레이터층(12)의 주위뿐만 아니라, 신틸레이터층(12)의 상면도 덮고 있을 수 있다. 이 경우에도, 방습층(14a)의 성막 프로세스에서는, 벽부(15A 및 15B)가 둑으로서 기능한다. 또한, 방습층(14a)이 되는 수지 재료의 대부분은 2개의 벽부(15A 및 15B) 사이에 규정된 간극에 축적되고, 그 일부가 벽부(15A 및 15B)의 상면에 부착된다. 즉, 방습층(14a)의 폭 D 및 두께 H는, 벽부(15A 및 15B)의 높이, 배치 간격 등에 따라 주로 제어된다. 따라서, 상술한 제1 실시예와 비교할만 한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 변형 2에서는, 신틸레이터층(12)과 박판 글래스(13) 사이에도, 접착성 및 방습성을 갖는 방습층(14a)이 형성된다. 그 결과, 박판 글래스(13)에 대한 밀착성 및 방습성이 증가하여, 신틸레이터층(12)에의 수분의 개입을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
5. 변형 3
도 14는 실시예 1의 변형 3에 따른 화소부(10A)와 그 주변 영역(10B) 사이의 경계 부근의 구조의 부분 단면도이다. 상술한 제1 실시예의 경우와 마찬가지로, 변형 3도 신틸레이터층(12)을, 방습층(14a)과 박판 글래스(13)로 기밀 밀봉한 구조를 갖고 있다. 또한, 박판 글래스(13)의 두께는 0.1mm 이하가 되도록 설정된다. 이에 의해, 상술한 바와 같이, 박판 글래스(13)는, 박판 글래스(13)가 센서 기판(11)에 접합되는 동안 발생되는 휨 응력에도 내성을 갖고, 따라서 방습층(14a)의 경화 시에 생기는 변형 등을 따를 수 있다.
6. 변형 4
도 15는 제1 실시예의 변형 4에 따른 화소부(10A)와 그 주변 영역(10B) 사이의 경계 부근의 구조의 부분 단면도이다. 변형 4에서도, 상술한 제1 실시예의 경우와 마찬가지로 신틸레이터층(12)의 주위를, 2개의 벽부(15A 및 15B) 사이에 협지된 방습층(14a)으로 밀봉한다. 또한, 방습층(14a)은 신틸레이터층(12)의 상면이 밀봉되어 있는 밀봉판의 접착층으로서 기능한다. 그러나, 변형 4는 밀봉판으로서, 박판 글래스(13)를 이용하는 대신에 박판 금속재(17)를 이용한 구조를 채용한다. 박판 금속재(17)는, 방사선을 투과시키는 금속, 예를 들어, 베릴륨(Be), 알루미늄(Al), 은(Ag), 티타늄(Ti) 및 니켈(Ni)의 단체(simple substance), 또는 그들 금속 중 어느 하나를 포함하는 합금으로 구성된다. 또는, 박판 금속재(17)는 카본(carbon) 플레이트(plate) 등의 경원소로 구성되는 판재여도 된다.
상술한 바와 같이, 신틸레이터층(12)의 상면에 접합되어 있는 밀봉판은 상술한 제1 및 제2 실시예에서 설명한 박판 글래스(13)에 한정되지 않고, 밀봉판으로서 금속판을 이용하도록 해도 좋다. 이 경우에도, 박판 금속재(17)의 접착층으로서, 2개의 벽부(15A 및 15B) 사이에 협지된 방습층(14a)으로 신틸레이터층(12)의 주위를 밀봉함으로써, 상술한 제1 실시예와 비교가능한 효과를 얻을 수 있다. 그러나, 박판 글래스(13)를 이용할 경우 쪽이, 상술한 바와 같이 센서 기판(11)과 박판 글래스(13) 사이의 선팽창 계수차를 저감할 수 있고, 박판 금속재(17)를 이용하는 경우에 비해 UV를 투과시키기 쉽다. 이 때문에, 접합 동안, 접착재로서 열경화 수지를 이용하는 대신에, 접착재로서 UV 경화 수지를 이용할 수 있다. 따라서, 접합 시의 열 응력을 저감할 수 있고, 패널의 휨의 발생을 억제할 수도 있다. 또한, 박판 글래스(13)의 이용은 경량화에도 우수하고, 또한 X선 투과율도 만족스럽다.
7. 변형 5
도 16은 제1 실시예의 변형 5에 따른 화소부(10A)와 그 주변 영역(10B) 사이의 경계 부근의 구조의 부분 단면도이다. 변형 5에서도, 상술한 제1 실시예의 경우와 마찬가지로 신틸레이터층(12)의 주위를, 2개의 벽부(15A 및 15B) 사이에 협지된 방습층(14a)으로 밀봉하고 있다. 그러나, 변형 5에서는, 밀봉판으로서, 상술한 제1 실시예의 박판 글래스(13)나 상술한 변형 4의 박판 금속재(17)를 센서 기판(11)에 신틸레이터층(12)을 사이에 두고 접합하고 있지 않다. 대신에, 방습층(14a)이 신틸레이터층(12)의 상면 또한 두께 t2를 가진 부분으로 덮도록 형성되어 있다. 두께 t2는 신틸레이터층(12)에의 수분의 개입을 억제할 수 있을 만큼 충분한 두께로 설정되는 것이 바람직하다. 변형 5에서는, 그러한 방식으로, 방습층(14a)만으로 신틸레이터층(12)을 기밀 밀봉하게 되어 있다.
변형 5와 같이, 신틸레이터층(12)에, 글래스 등으로 구성된 밀봉판이 접합되어 있지 않더라도, 신틸레이터층(12)은 방습성을 갖는 수지로 덮여 있도록 해도 좋다. 이러한 경우에도, 신틸레이터층(12)의 주위에서, 방습층(14a)이 2개의 벽부(15A 및 15B) 사이에 협지됨으로써, 상술한 제1 실시예와 비교 가능한 효과를 얻을 수 있다.
9. 적용예
도 17은 제1 실시예에서 설명한 방사선 촬상 장치가 적용되는 방사선 촬상 표시 시스템의 구성을 나타낸다. 이 방사선 촬상 표시 시스템은, 검체 H1을 투과한 X선(투과 강도)에 기초하는 화상 데이터를 취득하고, 이 화상 데이터를 이미지의 형태로 표시한다. 이러한 방사선 촬상 표시 시스템은, 예를 들어, X선 소스 장치(100), 플러그를 구비한 X선 고전압 케이블(도시 생략), X선 고전압 발생기(200), X선 검출기(300)(제1 실시예의 방사선 촬상 장치에 대응함), 및 표시부(400)로 구성되어 있다. 이 경우, 플러그를 구비한 X선 고전압 케이블은 X선관 장치(100A)에 고전압을 유도하고, X선 고전압 발생기(200)는 고전압을 발생시킨다. 또한 표시부(400)는 2차원 평면 상에 이미지의 형태로 화상 데이터를 표시한다. X선 소스 장치(100)는, 예를 들어, X선 발생에 필요한 X선관 장치(100A) 및 발생된 X선의 범위를 제한하는 X선 조사 범위 한정 유닛(100B)을 포함한다.
방사선 촬상 표시 시스템에서는, X선 소스 장치(100)로부터 발생된 X선이 검체 H1에 조사되어, 검체 H1을 투과하고 X선 검출기(300)에 의해 검출됨으로써, 투과 X선의 강도 분포에 기초하는 화상이 표시부(400)에 표시된다.
이상, 실시예들 및 변형들에 기초하여 본 발명을 설명했지만, 본 발명은 그에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 변형이 가능하다. 예를 들어, 신틸레이터층(12)과 박판 글래스(13) 사이에 미리 정해진 반사 금속막을 설치해도 좋다. 이에 의해, 신틸레이터층(12)로부터 상방으로(박판 글래스(13)측으로) 발하여진 형광을, 센서 기판(11)측에 반사함으로써, 화소부(10A)에서의 수광량을 증대시킬 수 있다. 또한, 반사 금속막을 설치함으로써, 방습성도 향상된다.
또한, 실시예들 및 변형들에서는, 신틸레이터층 위에 접합된 판재(밀봉판)가 글래스(박판 글래스) 또는 금속재(박판 금속재)로 구성되는 경우를 예로 들었다. 그러나, 밀봉판의 재료는, 글래스나 금속재에 한정되지 않고, 임의의 다른 적당한 무기 재료나 유기 재료로 구성되어 있어도 된다.
본 발명은 2011년 3월 8일 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 번호 제2011-050154호에 기재된 것과 관련된 요지를 포함하며, 그 전체 내용은 본원에 참조로서 원용된다.
본 기술분야의 통상의 당업자라면, 다양한 변형, 조합, 서브-조합 및 변경들이 첨부된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범위 내에 있는 한, 설계 요건 및 다른 요소에 따라 다양한 변형, 조합, 서브-조합 및 변경들이 발생할 수 있다는 점을 이해할 것이다.
1: 방사선 촬상 장치
11: 센서 기판
10A: 화소부
10B: 주변 영역
12: 신틸레이터층
13: 박판 글래스
14: 밀봉층
14a: 방습층
15A, 15B, 16A, 16B: 벽부
17: 박판 금속재
100: X선 소스 장치
100A: X선관 장치
100B: X선 조사 범위 한정 유닛
200: X선 고전압 장치.
300: X선 검출기
400: 표시부.

Claims (18)

  1. 방사선 촬상 장치로서,
    광전 변환 소자를 포함하는 화소부를 갖는 센서 기판;
    상기 센서 기판의 상기 화소부 상에 설치된 신틸레이터층(scintillator layer); 및
    상기 신틸레이터층의 적어도 일부를 밀봉하는 밀봉층
    을 포함하고,
    상기 밀봉층은,
    상기 센서 기판상에 상기 신틸레이터층으로부터 이격하여 배치된 제1 벽부; 및
    상기 신틸레이터층과 상기 제1 벽부 사이에 설치된 방습층
    을 포함하는, 방사선 촬상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 벽부의 상기 신틸레이터층측에 제2 벽부가 설치되고, 상기 방습층은 상기 제1 벽부와 상기 제2 벽부 사이에 협지되어 있는, 방사선 촬상 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 방습층의 두께 및 폭을 각각 H 및 D로 할 때, 상기 두께 H와 상기 폭 D의 애스펙트비(H/D)가 0.6 이상인, 방사선 촬상 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 벽부는 각각, 동일하거나 상이한 수지 재료로 구성되는 복수의 수지층을 적층하여 형성되는, 방사선 촬상 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 벽부는, 상기 센서 기판상에서 상기 신틸레이터층을 둘러싸도록 배치되는, 방사선 촬상 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 신틸레이터층 상에는 밀봉판이 설치되어 있는, 방사선 촬상 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 방습층은 접착성을 갖는 수지로 구성되고, 상기 방습층을 통해 상기 밀봉판을 상기 신틸레이터층에 접합하는, 방사선 촬상 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 밀봉판의 두께는 0.1mm 이하인, 방사선 촬상 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 밀봉판은 글래스로 구성되는, 방사선 촬상 장치.
  10. 방사선 촬상 장치의 제조 방법으로서,
    광전 변환 소자를 포함하는 화소부를 갖는 센서 기판의 화소부 상에 신틸레이터층을 형성하는 단계; 및
    상기 센서 기판상의 상기 화소부의 주변 영역에 밀봉층을 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 밀봉층을 형성하는 단계에서는, 상기 주변 영역에 제1 벽부를 형성한 후, 상기 제1 벽부의 상기 화소부측의 영역에 방습층을 형성하는, 방사선 촬상 장치의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 밀봉층을 형성하는 단계에서는, 상기 제1 벽부의 상기 신틸레이터층측에 제2 벽부를 형성하고, 상기 제1 벽부와 상기 제2 벽부 사이에 상기 방습층을 도포하는, 방사선 촬상 장치의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 방습층의 두께 및 폭을 각각 H 및 D로 할 때, 상기 두께 H와 상기 폭 D의 애스펙트비(H/D)가 0.6 이상이 되도록, 상기 제1 벽부 및 상기 제2 벽부의 높이 및 배치 간격을 설계하는, 방사선 촬상 장치의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 벽부는 각각, 서로 동일하거나 상이한 수지 재료를 적층하여 형성되는, 방사선 촬상 장치의 제조 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 벽부는, 상기 센서 기판상의 상기 주변 영역에서 상기 신틸레이터층을 둘러싸도록 배치되는, 방사선 촬상 장치의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 신틸레이터층 상에 밀봉판을 접합하는 단계를 더 포함하는, 방사선 촬상 장치의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 방습층은 접착성을 갖는 수지로 구성되고, 상기 방습층을 통해 상기 밀봉판을 상기 신틸레이터층 상에 접합하는, 방사선 촬상 장치의 제조 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 밀봉판의 두께는 0.1mm 이하로 설정되는, 방사선 촬상 장치의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 밀봉판으로서 글래스를 이용하는, 방사선 촬상 장치의 제조 방법.
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