WO2011136244A1 - 放射線撮像装置 - Google Patents

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WO2011136244A1
WO2011136244A1 PCT/JP2011/060206 JP2011060206W WO2011136244A1 WO 2011136244 A1 WO2011136244 A1 WO 2011136244A1 JP 2011060206 W JP2011060206 W JP 2011060206W WO 2011136244 A1 WO2011136244 A1 WO 2011136244A1
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WO
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substrate
radiation
light
pixel
photoelectric conversion
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Application number
PCT/JP2011/060206
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English (en)
French (fr)
Inventor
西納直行
大田恭義
岩切直人
中津川晴康
Original Assignee
富士フイルム株式会社
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/30—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming X-rays into image signals

Definitions

  • the present invention relates to a radiation imaging apparatus that captures light by converting radiation into visible light.
  • a radiation imaging apparatus In the medical field, a radiation imaging apparatus is used that images a human body by irradiating the human body with radiation and detecting the intensity of the radiation transmitted through the human body.
  • the radiation imaging apparatus there are a direct conversion type that converts radiation directly into an electric signal and an indirect conversion type that converts radiation into visible light and converts the converted visible light into an electric signal.
  • an object of the present invention is to provide a radiation imaging apparatus that suppresses image deterioration due to external light and suppresses deterioration in yield in the manufacturing process.
  • the present invention provides a radiation imaging apparatus comprising: a substrate; a pixel formed on the substrate; and a light conversion unit that converts radiation into light having sensitivity to the pixel.
  • the substrate has a filter characteristic that restricts transmission of light in a wavelength band in which the pixel has sensitivity.
  • the substrate may have a filter characteristic that most restricts transmission of light having a wavelength at which the sensitivity of the pixel reaches a peak.
  • the substrate may have a filter characteristic that restricts transmission of light other than a wavelength band of light converted by the light conversion unit.
  • the light conversion unit may be provided on a side where radiation is incident on the pixel formed on the substrate.
  • the light conversion unit may be provided on a side opposite to a side on which radiation is incident on a pixel formed on the substrate.
  • the light conversion unit may be provided on a side opposite to a side where radiation is incident on the pixel formed on the substrate, and the substrate may absorb a long wavelength component of the light conversion unit.
  • the substrate on which the pixel is formed has a function as a filter that restricts the transmission of light in a wavelength band in which the pixel has sensitivity, so that the manufacturing process is simplified and the yield in the manufacturing process is reduced. Deterioration can be suppressed and deterioration of the radiation image due to the influence of external light can be suppressed.
  • the substrate on which the pixel is formed most restricts the transmission of light having a wavelength at which the sensitivity of the pixel reaches its peak, it is possible to further prevent deterioration of the radiation image due to the influence of external light.
  • the light conversion unit is formed on the side of the substrate where the pixels are not formed. In addition, it is possible to suppress deterioration of the radiation image due to the influence of external light.
  • FIG. 1 It is a block diagram of the radiation imaging system of this Embodiment. It is a perspective view of the electronic cassette shown in FIG. It is a figure which shows typically the arrangement
  • FIG. 6 is a diagram showing a state of external light incident on a substrate of the radiation conversion panel shown in FIG. 5 when the pixel does not have a function as a filter that restricts transmission of light in a wavelength band with sensitivity.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the radiation conversion panel shown in FIGS. 3 and 4 when a scintillator is formed on the side where no pixel is provided on the substrate, and an example of a state when external light is incident on the substrate of the radiation conversion panel. is there.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of the radiation imaging system of the present embodiment.
  • the radiation imaging system 10 includes a radiation source 18 for irradiating a patient 16 as a subject 14 lying on an imaging stand 12 such as a bed with radiation 16 having a dose according to imaging conditions, and radiation 16 transmitted through the subject 14.
  • An electronic cassette (radiation imaging device) 20 that detects and converts to a radiographic image
  • a console 24 that controls the radiation source 18 and the electronic cassette 20
  • a display device 26 that displays the radiographic image are provided.
  • the radiation source 18, the electronic cassette 20, and the display device 26 for example, UWB (Ultra Wide Band), IEEE 802.11.
  • UWB Ultra Wide Band
  • IEEE 802.11 Signals are transmitted and received by wireless LAN using a / g / n or wireless communication using millimeter waves or the like. Note that signals may be transmitted and received by wired communication using a cable.
  • RIS radiology department information system
  • HIS medical information system
  • FIG. 2 is a perspective view of the electronic cassette shown in FIG. 1, and the electronic cassette 20 includes a panel unit 32 and a control unit 34 disposed on the panel unit 32.
  • the thickness of the panel unit 32 is set to be thinner than the thickness of the control unit 34.
  • the panel unit 32 includes a substantially rectangular casing 40 made of a material that can transmit the radiation 16, and the imaging surface 42 of the panel unit 32 is irradiated with the radiation 16.
  • a guide line 44 indicating the imaging area and imaging position of the subject 14 is formed at a substantially central portion of the imaging surface 42.
  • the outer frame of the guide line 44 becomes an imageable region 36 indicating the irradiation field of the radiation 16.
  • the center position of the guide line 44 (intersection where the guide line 44 intersects in a cross shape) is the center position of the imageable area 36 and the geometric center position of the electronic cassette 20.
  • the control unit 34 has a substantially rectangular casing 50 made of a material that is impermeable to the radiation 16.
  • the housing 50 extends along one end of the imaging surface 42, and the control unit 34 is disposed outside the imageable region 36 on the imaging surface 42.
  • a cassette control unit 80 that controls a panel unit 32, which will be described later, a power supply unit 108 such as a battery, and a communication unit 110 that can transmit and receive signals wirelessly between the console 24. Etc. are arranged (see FIGS. 3 and 4).
  • the power supply unit 108 supplies power to the panel unit 32, and also supplies power to the cassette control unit 80 and the communication unit 110.
  • USB terminal 56 and a card slot 58 for loading a memory card such as a PC card.
  • the panel unit 32 includes a radiation conversion panel and a drive circuit unit which will be described later.
  • the radiation conversion panel converts the radiation 16 transmitted through the subject 14 into fluorescence contained in the visible light region by a scintillator (light conversion unit), and converts the converted fluorescence into a photoelectric comprising a substance such as amorphous silicon (a-Si). It is an indirect conversion type radiation conversion panel that converts an electrical signal by a conversion element.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing an arrangement of pixels in the radiation conversion panel and an electrical connection between the pixels and the cassette control unit.
  • the radiation conversion panel 70 a large number of pixels 72 are arranged on a substrate (not shown), and a plurality of gate lines 76 for supplying a control signal from the drive circuit unit 74 to the pixels 72 and a plurality of pixels 72.
  • a plurality of signal lines 78 for reading out the output electric signals and outputting them to the drive circuit unit 74 are arranged.
  • the pixel 72 has a photoelectric conversion element.
  • the cassette control unit 80 of the control unit 34 controls the drive circuit unit 74 by supplying a control signal to the drive circuit unit 74.
  • the radiation conversion panel 70 may be an organic CMOS sensor whose photoelectric conversion element is made of an organic photoelectric conversion material.
  • FIG. 4 is a diagram showing a circuit configuration of the electronic cassette.
  • a photoelectric conversion layer in which each pixel 72 having a photoelectric conversion element made of a substance such as a-Si that converts visible light into an electrical signal is arranged on an array of matrix-like TFTs 82. It has a structure.
  • a bias voltage is supplied from the bias circuit 84 constituting the drive circuit unit 74
  • charges generated by converting visible light into an electrical signal (analog signal) are accumulated, and each column is stored.
  • the charge can be read out as an image signal.
  • the photoelectric conversion element and the transistor of the radiation conversion panel 70 may be a flexible CMOS sensor made of an organic material.
  • the substrate of the radiation conversion panel 70 may be a resin substrate formed by using a method such as FSA (Fluidic Self-Assembly), for example.
  • a gate line 76 extending in parallel with the column direction and a signal line 78 extending in parallel with the row direction are connected to the TFT 82 connected to each pixel 72.
  • Each gate line 76 is connected to a gate drive circuit 86, and each signal line 78 is connected to a multiplexer 92 constituting the drive circuit unit 74.
  • a control signal for controlling on / off of the TFTs 82 arranged in the column direction is supplied from the gate drive circuit 86 to the gate line 76.
  • the gate drive circuit 86 is supplied with an address signal from the cassette control unit 80, and the gate drive circuit 86 performs on / off control of the TFT 82 in accordance with the address signal.
  • a multiplexer 92 is connected to the amplifier 88 via a sample and hold circuit 90.
  • the multiplexer 92 includes an FET switch 94 that switches a signal line 78 that outputs a signal, and a multiplexer driving circuit 96 that turns on one FET switch 94 and outputs a selection signal.
  • the multiplexer drive circuit 96 is supplied with an address signal from the cassette control unit 80, and turns on one FET switch 94 in accordance with the address signal.
  • An A / D converter 98 is connected to the FET switch 94, and a radiation image converted into a digital signal by the A / D converter 98 is supplied to the cassette control unit 80 via the flexible substrate 112.
  • the flexible substrate 112 electrically connects the cassette control unit 80 and the drive circuit unit 74.
  • the TFT 82 functioning as a switching element may be realized in combination with another imaging element such as a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) image sensor. Furthermore, it can be replaced with a CCD (Charge-Coupled Device) image sensor that transfers charges while shifting them with a shift pulse corresponding to a gate signal referred to as a TFT.
  • CMOS Complementary Metal-Oxide Semiconductor
  • CCD Charge-Coupled Device
  • the cassette control unit 80 includes an address signal generation unit 100 that generates an address signal to be supplied to the gate drive circuit 86 and the multiplexer drive circuit 96, and an image memory 102 that stores a radiation image detected by the radiation conversion panel 70. Prepare. The radiographic image stored in the image memory 102 is transmitted to the console 24 or the like by the communication unit 110.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a schematic cross section of the radiation conversion panel shown in FIGS. 3 and 4 and a state when external light is incident on the substrate of the radiation conversion panel.
  • the radiation conversion panel 70 shown in FIG. 5 includes a substrate 120, a pixel 72 that converts light formed on the substrate 120 into an electric signal, and light that is formed on the pixel 72 and has sensitivity to radiation.
  • a scintillator 122 for converting into The scintillator 122 has a light emitter that absorbs incident radiation and emits fluorescence.
  • cesium iodide (CsI) or gadolinium sulfate (GOS) may be used as the light emitter.
  • the emission spectrum of the phosphor using CsI when irradiated with radiation is, for example, 420 nm to 700 nm. Further, the emission spectrum of the illuminant using GOS upon irradiation with radiation has a steep peak near 550 nm.
  • the fluorescence emitted by the scintillator is within the wavelength band (visible light wavelength band) in which the pixel 72 is sensitive.
  • the TFT is also formed on the substrate 120.
  • the substrate 120 has a filter characteristic that restricts transmission of light (visible light) in a wavelength band in which the pixel 72 has sensitivity.
  • a metal, a pigment, or the like is kneaded into the glass-based material.
  • the substrate 120 is made of a plastic-based material, the metal, the pigment, the dye, or the like is made into a plastic-based material. By kneading, the substrate 120 can function as a filter that restricts transmission of light in a wavelength band in which the pixel 72 has sensitivity.
  • the substrate 120 may be configured by kneading a material used in a general optical filter (for example, a bandpass filter) that is a general-purpose product into plastic.
  • a general optical filter for example, a bandpass filter
  • a photoelectric conversion element is formed using an organic photoelectric conversion material having a sharp absorption spectrum for visible light compared to amorphous silicon (a-Si) and used together with the substrate 120 functioning as a filter, the effect as a filter is further increased. Becomes higher.
  • the substrate 120 may have a filter characteristic that restricts transmission of light in a wavelength band where the pixel 72 is not sensitive.
  • FIG. 6 is a diagram showing the sensitivity characteristic of the pixel and the filter characteristic of the substrate. 6 indicates the sensitivity characteristic of the pixel 72, and the dotted line indicates the filter characteristic of the substrate 120.
  • the pixel 72 has the highest sensitivity at the wavelength a (becomes peak sensitivity), and the sensitivity decreases as the wavelength becomes smaller and larger than the wavelength a.
  • a wavelength with high sensitivity refers to a wavelength at which an output electric signal becomes large when light of the same intensity is incident on the pixel 72.
  • the substrate 120 at least restricts transmission of light in a wavelength band in which the pixel 72 has sensitivity, and most restricts transmission of light of the wavelength a at which the pixel 72 has peak sensitivity.
  • the substrate 120 may have a structure that does not completely transmit light in the wavelength band in which the pixel 72 has sensitivity or light in the wavelength a.
  • FIG. 7 shows the state of external light incident on the substrate when the substrate of the radiation conversion panel shown in FIG. 5 is not provided with a function as a filter that restricts transmission of light in a wavelength band in which pixels have sensitivity.
  • FIG. When radiation enters the scintillator 122, the scintillator 122 absorbs the incident radiation and emits fluorescence. That is, radiation is converted into fluorescence. The pixel 72 receives the converted fluorescence.
  • the substrate 120 functions as a guide light, and the external light incident on the substrate 120 is received by the pixel 72 through the substrate 120. As a result, the captured radiation image is deteriorated.
  • the substrate 120 functions as a substrate that restricts the transmission of light in the wavelength band in which the pixel 72 has sensitivity, so that most of the external light incident on the substrate 120 is shown in FIG. Is absorbed by the substrate 120 and can significantly suppress external light incident on the pixel 72. Thereby, deterioration of a radiographic image can be prevented.
  • front surface imaging is taken as an example, but the same applies to backside imaging.
  • Backside imaging refers to imaging by making radiation incident on the radiation conversion panel 70 from the side where the pixels 72 of the substrate 120 are not provided (the side where the scintillator 122 of the radiation conversion panel 70 shown in FIG. 5 is not provided). It refers to the method. In this case, the incident radiation passes through the substrate 120 and enters the scintillator 122, and the scintillator 122 converts the incident radiation into fluorescence. The pixel 72 receives the fluorescence converted by the scintillator 122.
  • FIG. 8 shows an example of a schematic cross section of the radiation conversion panel shown in FIGS. 3 and 4 when the scintillator is formed on the side of the substrate where no pixels are provided, and a state when external light is incident on the substrate of the radiation conversion panel.
  • FIG. The radiation conversion panel 70 shown in FIG. 8 differs from the radiation conversion panel 70 shown in FIG. 5 in that the scintillator 122 is formed not on the pixel 72 but on the side where the pixel 72 of the substrate 120 is not formed.
  • the substrate 120 shown in FIG. 8 has a filter characteristic that transmits light in the fluorescent wavelength band emitted from the scintillator 122 and restricts transmission of light in the fluorescent wavelength band.
  • the substrate 120 is a filter (band pass filter) that has high transmittance of several tens of nm in the vicinity including 550 nm and cuts other wavelength bands or has low transmittance. Preferably there is.
  • the substrate shown in FIG. 8 transmits light in the wavelength band of fluorescence emitted by the scintillator 122 out of light in the wavelength band in which the pixel 72 has sensitivity, and restricts transmission of light outside the wavelength band of the fluorescence. It may have filter characteristics.
  • the radiation incident on the pixel 72 and the substrate 120 shown in FIG. 8 passes through the pixel 72 and the substrate 120 and enters the scintillator 122.
  • the scintillator 122 converts incident radiation into fluorescence.
  • the pixel 72 receives fluorescence converted by the scintillator 122 and transmitted through the substrate 120.
  • the external light included in the fluorescence wavelength band emitted by the scintillator 122 passes through the substrate 120 and passes through the pixel. Most of the external light that is incident on 72 but not included in the fluorescence wavelength band emitted by the scintillator 122 is absorbed by the substrate 120.
  • the substrate 120 may cut light in a long wavelength band among the fluorescent wavelength bands emitted by the scintillator 122.
  • the substrate 120 may cut a wavelength of 620 nm or more.
  • the front surface imaging is taken as an example, but back surface imaging may be used.
  • the back side imaging means imaging (exposure of image data) by making radiation incident on the radiation conversion panel 70 from the side where the pixels of the substrate 120 are not provided (side where the scintillator 122 shown in FIG. 8 is provided). And reading). In this case, the incident radiation is converted into fluorescence by the scintillator 122, and the converted fluorescence passes through the substrate 120 and enters the pixel 72.
  • the substrate 120 on which the pixel 72 is formed has a function as a filter that transmits light in a wavelength band in which the pixel 72 has sensitivity, the manufacturing process is simplified, and the yield in the manufacturing process is deteriorated. Can be suppressed, and deterioration of the radiation image due to external light can be suppressed.
  • the substrate 120 on which the pixel 72 is formed has a function as a filter that most restricts the transmission of light having a wavelength at which the sensitivity of the pixel 72 reaches a peak, thereby further degrading the radiation image due to the influence of external light. Can be prevented.
  • the substrate 120 on which the pixel 72 is formed has a function as a filter that restricts transmission of light other than the wavelength band of light converted by the scintillator 122, so that the side of the substrate 120 on which the pixel 72 is not formed. Even when the scintillator 122 is formed (on the side opposite to the side where the radiation enters the pixel 72), deterioration of the radiation image due to the influence of external light can be suppressed.
  • the substrate 120 of the radiation conversion panel 70 shown in FIG. 5 has the filter characteristics as shown in FIG. 6, but the scintillator 122 transmits light in the fluorescent wavelength band, Filter characteristics that restrict transmission of the fluorescence wavelength band, or light of a wavelength band in which the pixel 72 has sensitivity, transmits the fluorescence wavelength band emitted by the scintillator 122, and transmits light other than the fluorescence wavelength band.
  • a filter characteristic that restricts transmission may be provided. Even in this case, deterioration of the radiation image due to the influence of external light can be suppressed.
  • the wavelength band in which the pixel 72 is sensitive is the visible light wavelength band.
  • the wavelength band in which the pixel 72 is sensitive is the wavelength band other than the visible light wavelength band (for example, infrared Or ultraviolet light).
  • the photoelectric conversion element in the pixel 72 absorbs light emitted from the scintillator 122 and generates a charge corresponding to the absorbed light.
  • the material constituting the photoelectric conversion element may be any material that absorbs light and generates electric charge.
  • amorphous silicon, an organic photoelectric conversion material, or the like can be used.
  • the photoelectric conversion element is made of amorphous silicon, it can be configured to absorb light emitted from the scintillator 122 over a wide wavelength range. However, vapor deposition is required to form a photoelectric conversion element made of amorphous silicon. If the substrate 120 is made of a synthetic resin, the heat resistance of the substrate 120 may be insufficient.
  • the photoelectric conversion element is composed of a material containing an organic photoelectric conversion material
  • an absorption spectrum showing high absorption mainly in the visible light region is obtained, and electromagnetic waves other than light emitted from the scintillator 122 by the photoelectric conversion element are obtained. Since absorption almost disappears, noise generated by absorption of radiation such as X-rays and ⁇ -rays by the photoelectric conversion element can be suppressed.
  • a photoelectric conversion element made of an organic photoelectric conversion material can be formed by attaching an organic photoelectric conversion material onto a body to be formed using a droplet discharge head such as an inkjet head. Heat resistance is not required.
  • the photoelectric conversion element is made of an organic photoelectric conversion material, radiation is hardly absorbed by the photoelectric conversion element. Therefore, when X-rays are first incident on the photoelectric conversion element before being incident on the scintillator (configuration in FIG. 8). Further, attenuation of radiation due to transmission through the pixel 72 can be suppressed, and a decrease in sensitivity to radiation can be suppressed. Therefore, it is particularly suitable for the configuration of FIG. 8 to configure the photoelectric conversion element with an organic photoelectric conversion material.
  • the organic photoelectric conversion material constituting the photoelectric conversion element preferably has an absorption peak wavelength closer to the emission peak wavelength of the scintillator 122 in order to absorb light emitted from the scintillator 122 most efficiently.
  • the absorption peak wavelength of the organic photoelectric conversion material matches the emission peak wavelength of the scintillator 122, but if the difference between the two is small, the light emitted from the scintillator 122 can be sufficiently absorbed.
  • the difference between the absorption peak wavelength of the organic photoelectric conversion material and the emission peak wavelength with respect to the radiation of the scintillator 122 is preferably within 10 nm, and more preferably within 5 nm.
  • organic photoelectric conversion materials examples include quinacridone organic compounds and phthalocyanine organic compounds.
  • quinacridone organic compounds since the absorption peak wavelength in the visible region of quinacridone is 560 nm, if quinacridone is used as the organic photoelectric conversion material and CsI (Tl) is used as the material of the scintillator 122, the difference in peak wavelength can be made within 5 nm. Thus, the amount of charge generated in the photoelectric conversion element can be substantially maximized.
  • the photoelectric conversion element applicable to the radiation conversion panel 70 will be specifically described.
  • the electromagnetic wave absorption / photoelectric conversion site in the radiation conversion panel 70 is an organic layer including a pair of electrodes and a photoelectric conversion element sandwiched between the pair of electrodes. More specifically, this organic layer is a part that absorbs electromagnetic waves, a photoelectric conversion part, an electron transport part, a hole transport part, an electron blocking part, a hole blocking part, a crystallization preventing part, an electrode, and an interlayer contact. It can be formed by stacking or mixing improved parts.
  • the organic layer preferably contains an organic p-type compound or an organic n-type compound.
  • An organic p-type semiconductor (compound) is a donor organic semiconductor (compound) mainly represented by a hole transporting organic compound, and is an organic compound having a property of easily donating electrons. More specifically, an organic compound having a smaller ionization potential when two organic materials are used in contact with each other. Therefore, any organic compound can be used as the donor organic compound as long as it is an electron-donating organic compound.
  • the organic n-type semiconductor (compound) is an acceptor organic semiconductor (compound) mainly represented by an electron transporting organic compound, and is an organic compound having a property of easily accepting electrons. More specifically, the organic compound having the higher electron affinity when two organic compounds are used in contact with each other. Therefore, any organic compound can be used as the acceptor organic compound as long as it is an organic compound having an electron accepting property.
  • the pixel 72 only needs to include at least a pair of electrodes and a photoelectric conversion element. In order to suppress an increase in dark current, it is preferable to provide at least one of an electron blocking film and a hole blocking film. It is more preferable to provide.
  • the electron blocking film can be provided between the upper electrode that is one of the pair of electrodes and the photoelectric conversion element, and when a bias voltage is applied between the upper electrode and the lower electrode that is the other of the pair of electrodes. In addition, it is possible to suppress an increase in dark current due to injection of electrons from the upper electrode into the photoelectric conversion element.
  • An electron donating organic material can be used for the electron blocking film.
  • the material actually used for the electron blocking film may be selected according to the material of the adjacent electrode and the material of the adjacent photoelectric conversion element, and the electron affinity is 1.3 eV or more from the work function (Wf) of the material of the adjacent electrode.
  • the thickness of the electron blocking film is preferably 10 nm or more and 200 nm or less, more preferably 30 nm or more and 150 nm or less, and particularly preferably 50 nm or more in order to reliably exhibit the dark current suppressing effect and prevent a decrease in the photoelectric conversion efficiency of the pixel 72. 100 nm or less.
  • the hole blocking film can be provided between the photoelectric conversion element and the lower electrode, and when a bias voltage is applied between the upper electrode and the lower electrode, holes are injected from the lower electrode to the photoelectric conversion element. Thus, it is possible to suppress an increase in dark current.
  • An electron-accepting organic material can be used for the hole blocking film.
  • the material actually used for the hole blocking film may be selected in accordance with the material of the adjacent electrode and the material of the adjacent photoelectric conversion element, and the ionization is 1.3 eV or more from the work function (Wf) of the material of the adjacent electrode.
  • a material having a large potential (Ip) and an Ea equivalent to or larger than the electron affinity (Ea) of the material of the adjacent photoelectric conversion element is preferable. Since the material applicable as the electron-accepting organic material is described in detail in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-32854, description thereof is omitted.
  • the thickness of the hole blocking film is preferably 10 nm or more and 200 nm or less, more preferably 30 nm or more and 150 nm or less, and particularly preferably 50 nm, in order to surely exhibit the dark current suppressing effect and prevent a decrease in the photoelectric conversion efficiency of the pixel 72. It is 100 nm or less.
  • the bias voltage is set so that holes move to the lower electrode and electrons move to the upper electrode among the charges generated in the photoelectric conversion element
  • the positions of the electron blocking film and the hole blocking film are Just reverse. Moreover, it is not essential to provide both the electron blocking film and the hole blocking film, and if any of them is provided, a certain degree of dark current suppressing effect can be obtained.
  • a gate electrode, a gate insulating film, and an active layer are laminated, and a source electrode and a drain electrode are formed on the active layer at a predetermined interval.
  • the active layer can be formed of any one of, for example, amorphous silicon, amorphous oxide, organic semiconductor material, carbon nanotube, etc., but the material capable of forming the active layer is not limited to these. .
  • an oxide containing at least one of In, Ga, and Zn (for example, an In—O system) is preferable, and at least one of In, Ga, and Zn is used.
  • An oxide containing two eg, In—Zn—O, In—Ga—O, and Ga—Zn—O
  • an oxide containing In, Ga, and Zn is particularly preferable.
  • an In—Ga—Zn—O-based amorphous oxide an amorphous oxide whose composition in a crystalline state is represented by InGaO 3 (ZnO) m (m is a natural number less than 6) is preferable, and in particular, InGaZnO. 4 is more preferable.
  • the amorphous oxide capable of forming the active layer is not limited to these.
  • examples of the organic semiconductor material capable of forming the active layer include, but are not limited to, phthalocyanine compounds, pentacene, vanadyl phthalocyanine, and the like.
  • the configuration of the phthalocyanine compound is described in detail in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-212389, and thus the description thereof is omitted.
  • the active layer of the TFT 82 is formed of any one of an amorphous oxide, an organic semiconductor material, a carbon nanotube, etc., radiation such as X-rays is not absorbed, or even if it is absorbed, a very small amount remains. Generation of noise in the line 78 can be effectively suppressed.
  • the switching speed of the TFT 82 can be increased, and the light absorption degree of the visible light region in the TFT 82 can be reduced.
  • the performance of the TFT 82 is remarkably deteriorated just by mixing a very small amount of metallic impurities into the active layer. Therefore, it must be used for forming the active layer.
  • membrane formed with the organic-semiconductor material have sufficient flexibility, the photoelectric conversion element formed with the organic photoelectric conversion material, and an active layer are made into an organic semiconductor. If the TFT 82 made of a material is combined, it is not always necessary to increase the rigidity of the radiation conversion panel 70 in which the weight of the patient's body is added as a load.
  • the substrate 120 may be any substrate that has optical transparency and little radiation absorption.
  • both the amorphous oxide constituting the active layer of the TFT 82 and the organic photoelectric conversion material constituting the photoelectric conversion element in the pixel 72 can be formed at a low temperature. Therefore, the substrate 120 is not limited to a substrate having high heat resistance such as a semiconductor substrate, a quartz substrate, and a glass substrate, and a flexible substrate made of synthetic resin, aramid, or bionanofiber can also be used.
  • flexible materials such as polyesters such as polyethylene terephthalate, polybutylene phthalate and polyethylene naphthalate, polystyrene, polycarbonate, polyethersulfone, polyarylate, polyimide, polycycloolefin, norbornene resin, poly (chlorotrifluoroethylene), etc.
  • a conductive substrate can be used.
  • the substrate 120 is provided with an insulating layer for ensuring insulation, a gas barrier layer for preventing permeation of moisture and oxygen, an undercoat layer for improving flatness or adhesion to electrodes, and the like. May be.
  • the transparent electrode material can be cured at a high temperature to reduce the resistance, and can also be used for automatic mounting of a driver IC including a solder reflow process.
  • aramid has a thermal expansion coefficient close to that of ITO (indium tin oxide) or a glass substrate, there is little warping after manufacturing and it is difficult to crack.
  • aramid can make a substrate thinner than a glass substrate or the like. Note that the substrate 120 may be formed by stacking an ultrathin glass substrate and aramid.
  • the bionanofiber is a composite of cellulose microfibril bundle (bacterial cellulose) produced by bacteria (acetic acid bacteria, Acetobacter® Xylinum) and transparent resin.
  • the cellulose microfibril bundle has a width of 50 nm and a size of 1/10 of the visible light wavelength, and has high strength, high elasticity, and low thermal expansion.
  • a transparent resin such as an acrylic resin or an epoxy resin in bacterial cellulose
  • a bio-nanofiber having a light transmittance of about 90% at a wavelength of 500 nm can be obtained while containing 60 to 70% of the fiber.
  • Bionanofiber has a low coefficient of thermal expansion (3-7ppm) comparable to silicon crystals, and is as strong as steel (460MPa), highly elastic (30GPa), and flexible. Compared to glass substrates, etc.
  • the substrate 120 can be thinned.
  • the thickness of the radiation conversion panel 70 as a whole is, for example, about 0.7 mm.
  • the substrate 120 is light-transmissive.
  • a thin substrate made of a synthetic resin having the above is used. Accordingly, the thickness of the radiation conversion panel 70 as a whole can be reduced to, for example, about 0.1 mm, and the radiation conversion panel 70 can be made flexible. Further, by providing the radiation conversion panel 70 with flexibility, the impact resistance of the electronic cassette 20 is improved, and even when an impact is applied to the electronic cassette 20, it is difficult to be damaged.
  • the amount of radiation absorbed by the substrate 120 also decreases, so that X-rays are incident on the scintillator. Even if the radiation is transmitted through the radiation conversion panel 70 when it is first incident on the photoelectric conversion element before the radiation (configuration in FIG. 8), a decrease in sensitivity to radiation can be suppressed.
  • a synthetic resin substrate as the substrate 120 of the electronic cassette 20
  • a substrate made of another material such as a glass substrate is used as the substrate 120 although the thickness of the electronic cassette 20 increases. May be.

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Abstract

　外部光による画像劣化を防止すると共に、製造工程における歩留まりの悪化を抑制する放射線撮像装置を提供する。放射線撮像装置（２０）は、基板（１２０）と、前記基板（１２０）上に形成された画素（７２）と、放射線を画素（７２）が感度を有する光に変換する光変換部（１２２）と、を備え、基板（１２０）は、画素（７２）が感度を有する波長帯域の光の透過を制限するフィルタ特性を有する。これにより、製造工程が簡単になり、製造工程における歩留まりの悪化を抑制することができると共に、外部光の影響による放射線画像の劣化を抑制することができる。

Description

放射線撮像装置
　本発明は、放射線を可視光に変換して光を撮像する放射線撮像装置に関する。
　医療分野においては、放射線を人体に照射し、人体を透過した放射線の強度を検出することで人体内部の撮像を行う放射線撮像装置が用いられている。放射線撮像装置においては、放射線を直接電気信号に変換する直接変換型と、放射線を可視光に変換し、該変換した可視光を電気信号に変換する間接変換型とがある。
　間接変換型の放射線撮像装置においては、太陽光や蛍光灯等の外部光が光電変換素子に入射することにより、放射線画像が劣化してしまうので、従来から、光電変換素子への外部光の入射を遮蔽する必要があり、特開２００３－３０３９４５号公報には、光電変換部が設けられた基板の裏側に光吸収層を設けることが記載されている。
　しかしながら、特開２００３－３０３９４５号公報に記載のように、光電変換部やＴＦＴを形成した基板に、別工程で外部光を遮蔽する光吸収層を設けると、製造工程が増えるのみならず、追加工程による不具合が発生する懸念があり、製造歩留まりの悪化の原因となる。また、基板の裏側に光吸収層を設けるので、基板の側面等、光吸収層が設けられていない領域から外部光が入射した場合は、該外部光は、基板を通過して光電変換素子に受光されてしまい、放射線画像が劣化してしまう。
　そこで本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであり、外部光による画像劣化を抑制すると共に、製造工程における歩留まりの悪化を抑制する放射線撮像装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明は、放射線撮像装置であって、基板と、前記基板上に形成された画素と、放射線を前記画素が感度を有する光に変換する光変換部と、を備える放射線撮像装置であって、前記基板は、前記画素が感度を有する波長帯域の光の透過を制限するフィルタ特性を有することを特徴とする。
　前記基板は、前記画素の感度がピークとなる波長の光の透過を最も制限するフィルタ特性を有してもよい。
　前記基板は、前記光変換部が変換する光の波長帯域以外の光の透過を制限するフィルタ特性を有してもよい。
　前記光変換部は、放射線が前記基板上に形成された前記画素に入射する側に設けられてもよい。
　前記光変換部は、放射線が前記基板上に形成された画素に入射する側とは反対側に設けられてもよい。
　前記光変換部は、放射線が前記基板上に形成された前記画素に入射する側とは反対側に設けられていて、前記基板は前記光変換部の長波長成分を吸収してもよい。
　本発明によれば、画素が形成される基板に、画素が感度を有する波長帯域の光の透過を制限するフィルタとしての機能を持たせたので、製造工程が簡単になり、製造工程における歩留まりの悪化を抑制することができると共に、外部光の影響による放射線画像の劣化を抑制することができる。
　画素が形成される基板は、該画素の感度がピークとなる波長の光の透過を最も制限するので、さらに、外部光の影響による放射線画像の劣化を防止することができる。
　画素が形成される基板は、光変換部が変換する光の波長帯域以外の光の透過を制限するので、光変換部が、基板の画素が形成されていない側に形成された場合であっても、外部光の影響による放射線画像の劣化を抑制することができる。
本実施の形態の放射線撮像システムの構成図である。 図１に示す電子カセッテの斜視図である。 放射線変換パネルにおける画素の配列と、画素とカセッテ制御部との間の電気的接続を模式的に示す図である。 図１に示す電子カセッテの回路構成を示す図である。 図３及び図４に示す放射線変換パネルの概略断面及び放射線変換パネルの基板に外部光が入射したときの状態の一例を示す図である。 画素の感度特性、及び、基板のフィルタ特性の一例を示す図である。 図５に示す放射線変換パネルの基板に、画素が感度を有する波長帯域の光の透過を制限するフィルタとしての機能を持たせない場合に、該基板に入射した外部光の状態を示す図である。 基板の画素が設けられていない側にシンチレータを形成した場合の図３及び図４に示す放射線変換パネルの概略断面及び放射線変換パネルの基板に外部光が入射したときの状態の一例を示す図である。
　本発明に係る放射線撮像装置について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。
　図１は、本実施の形態の放射線撮像システムの構成図である。放射線撮像システム１０は、ベッド等の撮像台１２に横臥した被写体１４である患者に対して、撮像条件に従った線量からなる放射線１６を照射する放射線源１８と、被写体１４を透過した放射線１６を検出して放射線画像に変換する電子カセッテ（放射線撮像装置）２０と、放射線源１８及び電子カセッテ２０を制御するコンソール２４と、放射線画像を表示する表示装置２６とを備える。
　コンソール２４と、放射線源１８と、電子カセッテ２０と、表示装置２６との間には、例えば、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）、ＩＥＥＥ８０２．１１．ａ／ｇ／ｎ等の無線ＬＡＮ、又は、ミリ波等を用いた無線通信により信号の送受信が行われる。なお、ケーブルを用いた有線通信により信号の送受信を行ってもよい。
　コンソール２４には、病院内の放射線科において取り扱われる放射線画像やその他の情報を統括的に管理するＲＩＳ（放射線科情報システム）２８が接続され、ＲＩＳ２８には、病院内の医事情報を統括的に管理するＨＩＳ（医事情報システム）３０が接続されている。
　図２は、図１に示す電子カセッテの斜視図であり、電子カセッテ２０は、パネル部３２と、該パネル部３２上に配置された制御部３４とを備える。なお、パネル部３２の厚みは、制御部３４の厚みよりも薄く設定されている。
　パネル部３２は、放射線１６を透過可能な材料からなる略矩形状の筐体４０を有し、パネル部３２の撮像面４２には放射線１６が照射される。撮像面４２の略中央部には、被写体１４の撮像領域及び撮像位置を示すガイド線４４が形成されている。ガイド線４４の外枠が、放射線１６の照射野を示す撮像可能領域３６になる。また、ガイド線４４の中心位置（ガイド線４４が十字状に交差する交点）は、撮像可能領域３６の中心位置であるとともに、電子カセッテ２０の幾何学的な中心位置とされる。
　制御部３４は、放射線１６に対して非透過性の材料からなる略矩形状の筐体５０を有する。該筐体５０は、撮像面４２の一端に沿って延在しており、撮像面４２における撮像可能領域３６の外に制御部３４が配設される。この場合、筐体５０の内部には、後述するパネル部３２を制御するカセッテ制御部８０と、バッテリ等の電源部１０８と、コンソール２４との間で無線による信号の送受信が可能な通信部１１０等が配置されている（図３、図４参照）。電源部１０８は、パネル部３２に電力供給を行う一方で、カセッテ制御部８０及び通信部１１０に対しても電力供給を行う。
　制御部３４の短手方向の側面５２には、外部の電源から電源部１０８に対して充電を行うためのＡＣアダプタの入力端子５４と、外部機器との間で情報を送受信可能なインターフェース手段としてのＵＳＢ端子５６と、ＰＣカード等のメモリカードを装填するためのカードスロット５８とが設けられている。
　パネル部３２は、後述する放射線変換パネル及び駆動回路部を有する。放射線変換パネルは、被写体１４を透過した放射線１６をシンチレータ（光変換部）により可視光領域に含まれる蛍光に一端変換し、変換した前記蛍光をアモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）等の物質からなる光電変換素子により電気信号に変換する間接変換型の放射線変換パネルである。
　図３は、放射線変換パネルにおける画素の配列と、画素とカセッテ制御部との間の電気的接続を模式的に示す図である。放射線変換パネル７０では、多数の画素７２が図示しない基板上に配列され、これらの画素７２に対して駆動回路部７４から制御信号を供給するための複数のゲート線７６と、複数の画素７２から出力される電気信号を読み出して駆動回路部７４に出力する複数の信号線７８とが配列されている。画素７２は、光電変換素子を有する。制御部３４のカセッテ制御部８０は、駆動回路部７４に制御信号を供給することで駆動回路部７４を制御する。なお、放射線変換パネル７０は、光電変換素子が有機光電変換材料からなる有機ＣＭＯＳセンサであってもよい。
　図４は、電子カセッテの回路構成を示す図である。放射線変換パネル７０は、可視光を電気信号に変換するａ－Ｓｉ等の物質からなる光電変換素子を有する各画素７２が形成された光電変換層を、行列状のＴＦＴ８２のアレイの上に配置した構造を有する。この場合、駆動回路部７４を構成するバイアス回路８４からバイアス電圧が供給される各画素７２では、可視光を電気信号（アナログ信号）に変換することにより発生した電荷が蓄積され、各列毎にＴＦＴ８２を順次オンにすることにより前記電荷を画像信号として読み出すことができる。なお、放射線変換パネル７０の光電変換素子及びトランジスタは、有機材料で構成されたフレキシブルなＣＭＯＳセンサであってもよい。また、放射線変換パネル７０の基板は、例えば、ＦＳＡ（Fluidic Self-Assembly）のような方法を用いることにより形成された樹脂基板であってもよい。
　各画素７２に接続されるＴＦＴ８２には、列方向と平行に延びるゲート線７６と、行方向に平行に延びる信号線７８とが接続される。各ゲート線７６は、ゲート駆動回路８６に接続され、各信号線７８は、駆動回路部７４を構成するマルチプレクサ９２に接続される。ゲート線７６には、列方向に配列されたＴＦＴ８２をオンオフ制御する制御信号がゲート駆動回路８６から供給される。この場合、ゲート駆動回路８６には、カセッテ制御部８０からアドレス信号が供給され、ゲート駆動回路８６は、該アドレス信号に応じてＴＦＴ８２をオンオフ制御する。
　信号線７８には、行方向に配列されたＴＦＴ８２を介して各画素７２に保持されている電流が流出する。この電荷は、増幅器８８によって増幅される。増幅器８８には、サンプルホールド回路９０を介してマルチプレクサ９２が接続される。マルチプレクサ９２は、信号を出力する信号線７８を切り替えるＦＥＴスイッチ９４と、１つのＦＥＴスイッチ９４をオンにして選択信号を出力させるマルチプレクサ駆動回路９６とを有する。マルチプレクサ駆動回路９６には、カセッテ制御部８０からアドレス信号が供給され、該アドレス信号に応じて１つのＦＥＴスイッチ９４をオンにする。ＦＥＴスイッチ９４には、Ａ／Ｄ変換器９８が接続されＡ／Ｄ変換器９８によってデジタル信号に変換された放射線画像が、フレキシブル基板１１２を介してカセッテ制御部８０に供給される。フレキシブル基板１１２は、カセッテ制御部８０と駆動回路部７４とを電気的に接続するものである。
　なお、スイッチング素子として機能するＴＦＴ８２は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の、他の撮像素子と組み合わせて実現してもよい。さらに、ＴＦＴで言うところのゲート信号に相当するシフトパルスにより電荷をシフトしながら転送するＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサに置き換えることも可能である。
　カセッテ制御部８０は、ゲート駆動回路８６及びマルチプレクサ駆動回路９６に対して供給するアドレス信号を発生するアドレス信号発生部１００と、放射線変換パネル７０によって検出された放射線画像を記憶する画像メモリ１０２とを備える。画像メモリ１０２に記憶された放射線画像は、通信部１１０によりコンソール２４等に送信される。
　図５は、図３及び図４に示す放射線変換パネルの概略断面及び放射線変換パネルの基板に外部光が入射したときの状態の一例を示す図である。図５に示す放射線変換パネル７０は、基板１２０と、基板１２０上に形成された光を電気信号に変換する画素７２と、画素７２の上に形成された、放射線を画素７２が感度を有する光に変換するシンチレータ１２２とを有する。シンチレータ１２２は、入射した放射線を吸収して蛍光を発光する発光体を有する。発光体としては、例えば、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）、又は、ガドリニウム硫酸化物（ＧＯＳ）を用いてもよい。ＣｓＩを用いた発光体の放射線照射時の発光スペクトルは、例えば、４２０ｎｍ～７００ｎｍである。また、ＧＯＳを用いた発光体の放射線照射時の発光スペクトルは、５５０ｎｍ付近に急峻なピークを有する。シンチレータが発光する蛍光は、画素７２が感度を有する波長帯域（可視光の波長帯域）の範囲内である。なお、図示しないがＴＦＴも基板１２０上に形成されている。
　基板１２０は、画素７２が感度を有する波長帯域の光（可視光）の透過を制限するフィルタ特性を有する。基板１２０がガラス系の材質からなる場合は、金属、顔料等を該ガラス系の材質に練り込むことで、基板１２０がプラスチック系からなる場合は、金属、顔料、染料等をプラスチック系の材質に練り込むことで、基板１２０を、画素７２が感度を有する波長帯域の光の透過を制限するフィルタとして機能させることができる。
　例えば、汎用品である一般の光学フィルタ（例えば、バンドパスフィルタ）で使用されている材料をプラスチックに練り込むことで、基板１２０を構成してもよい。なお、アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）に比べ可視光にシャープな吸収スペクトルを持つ有機光電変換材料を用いて光電変換素子を成形し、フィルタとして機能する基板１２０と併用すると、より一層フィルタとしての効果が高くなる。また、基板１２０は、画素７２が感度を有しない波長帯域の光の透過も制限するフィルタ特性であってもよい。
　図６は、画素の感度特性、及び、基板のフィルタ特性を示す図である。図６に示す実線は、画素７２の感度特性を示しており、点線は、基板１２０のフィルタ特性を示している。画素７２は、波長ａで最も感度が高くなり（ピーク感度となり）、波長ａより小さく、及び大きくなると感度が低下していく。感度が高い波長とは、同じ強度の光が画素７２に入射した場合に、出力される電気信号が大きくなる波長のことをいう。
　また、基板１２０は、画素７２が感度を有する波長帯域の光の透過を少なくとも制限しており、画素７２がピーク感度となる波長ａの光の透過を最も制限することが好ましい。なお、基板１２０は、画素７２が感度を有する波長帯域の光、又は、波長ａの光を完全に透過させないような構造を有していてもよい。
　図７は、図５に示す放射線変換パネルの基板に、画素が感度を有する波長帯域の光の透過を制限するフィルタとしての機能を持たせない場合に、該基板に入射した外部光の状態を示す図である。放射線がシンチレータ１２２に入射すると、該シンチレータ１２２は、入射した放射線を吸収して、蛍光を発光する。つまり、放射線を蛍光に変換する。画素７２は、該変換された蛍光を受光する。一方で、外部光が基板１２０に入射すると、基板１２０は、ガイドライトとして機能し、基板１２０に入射された外部光は、基板１２０を介して画素７２で受光されてしまう。これにより、撮像された放射線画像が劣化してしまう。
　しかしながら、本実施の形態では、基板１２０は、画素７２が感度を有する波長帯域の光の透過を制限する基板として機能させることで、図５に示すように、基板１２０に入射した外部光の殆どは、基板１２０で吸収されてしまい、画素７２に入射する外部光を大幅に抑制することができる。これにより、放射線画像の劣化を防止することができる。
　なお、図５では、表面撮像を例にしているが、裏面撮像の場合でも同様である。裏面撮像とは、基板１２０の画素７２が設けられていない側（図５に示す放射線変換パネル７０のシンチレータ１２２が設けられていない側）から、放射線を放射線変換パネル７０に入射させて撮像を行う方法のことをいう。この場合は、入射された放射線は、基板１２０を透過してシンチレータ１２２に入射し、シンチレータ１２２は、入射した放射線を蛍光に変換する。画素７２は、シンチレータ１２２によって変換された蛍光を受光する。
　図８は、基板の画素が設けられていない側にシンチレータを形成した場合の図３及び図４に示す放射線変換パネルの概略断面及び放射線変換パネルの基板に外部光が入射したときの状態の一例を示す図である。図８に示す放射線変換パネル７０は、シンチレータ１２２が、画素７２の上ではなく、基板１２０の画素７２が形成されていない側に形成されている点が、図５に示す放射線変換パネル７０と異なる。また、図８に示す基板１２０は、シンチレータ１２２が発光する蛍光の波長帯域の光を透過し、該蛍光の波長帯域の光の透過を制限するフィルタ特性を有する。シンチレータ１２２に、例えば、ＧＯＳを用いる場合は、基板１２０は、５５０ｎｍを含む近傍数十ｎｍの透過率が高く、それ以外の波長帯域をカット、または、透過率が低いフィルタ（バンドパスフィルタ）であることが好ましい。なお、図８に示す基板は、画素７２が感度を有する波長帯域の光のうち、シンチレータ１２２が発光する蛍光の波長帯域の光を透過し、該蛍光の波長帯域以外の光の透過を制限するフィルタ特性を有していてもよい。
　図８に示す画素７２及び基板１２０に入射した放射線は、画素７２及び基板１２０を透過して、シンチレータ１２２に入射する。シンチレータ１２２は、入射した放射線を蛍光に変換する。画素７２は、シンチレータ１２２によって変換され、基板１２０を透過した蛍光を受光する。一方で、シンチレータ１２２を介して基板１２０に入射した外部光及び直接基板１２０に入射した外部光のうち、シンチレータ１２２が発光する蛍光の波長帯域に含まれる外部光は、基板１２０を通過して画素７２に入射するが、シンチレータ１２２が発光する蛍光の波長帯域に含まれない外部光の殆どは、基板１２０に吸収される。これにより、基板１２０は、入射した外部光のうち、一部の外部光のみしか透過しないので、外部光の影響による放射線画像の劣化を抑制することができる。ここで、基板１２０は、シンチレータ１２２が発光する蛍光の波長帯域のうち、長波長帯域の光をカットするようにしてもよい。例えば、シンチレータ１２２の発光体として、ＣｓＩ（Ｔｌ）が用いられている場合は、基板１２０は、６２０ｎｍ以上の波長をカットしてもよい。
　なお、図８では、表面撮像を例にしているが、裏面撮像であってもよい。裏面撮像とは、上述したように基板１２０の画素が設けられていない側（図８に示すシンチレータ１２２が設けられた側）から、放射線を放射線変換パネル７０に入射させて撮像（画像データの露光及び読み取り）を行う方法である。この場合は、入射された放射線は、シンチレータ１２２によって蛍光に変換され、該変換された蛍光は基板１２０を透過して画素７２に入射する。
　このように、画素７２が形成される基板１２０に、画素７２が感度を有する波長帯域の光を透過するフィルタとしての機能を持たせたので、製造工程が簡単になり、製造工程における歩留まりの悪化を抑制することができるとともに、外部光による放射線画像の劣化を抑制することができる。
　また、画素７２が形成される基板１２０に、画素７２の感度がピークとなる波長の光の透過を最も制限するフィルタとしての機能を持たせることで、さらに外部光の影響による放射線画像の劣化を防止することができる。
　また、画素７２が形成される基板１２０に、シンチレータ１２２が変換する光の波長帯域以外の光の透過を制限するフィルタとしての機能を持たせることで、基板１２０の画素７２が形成されていない側に（放射線が画素７２に入射する側とは反対側に）シンチレータ１２２が形成された場合であっても、外部光の影響による放射線画像の劣化を抑制することができる。
　上記実施の形態では、図５に示す放射線変換パネル７０の基板１２０に、図６に示すようなフィルタ特性を持たせるようにしたが、シンチレータ１２２が発光する蛍光の波長帯域の光を透過し、該蛍光の波長帯域の透過を制限するフィルタ特性、又は、画素７２が感度を有する波長帯域の光のうち、シンチレータ１２２が発光する蛍光の波長帯域を透過し、該蛍光の波長帯域以外の光の透過を制限するフィルタ特性を持たせるようにしてもよい。この場合であっても、外部光の影響による放射線画像の劣化を抑制することができる。
　また、上記実施の形態では、画素７２が感度を有する波長帯域は、可視光の波長帯域としたが、画素７２が感度を有する波長帯域は、可視光の波長帯域以外に波長帯域（例えば、赤外線や紫外線）に対しても感度を有してもよい。
　最後に、放射線変換パネル７０について追記する。画素７２内の光電変換素子は、シンチレータ１２２から放出された光を吸収し、吸収した光に応じた電荷を発生する。光電変換素子を構成する材料は光を吸収して電荷を発生する材料であればよく、例えば、アモルファスシリコンや有機光電変換材料等を用いることができる。光電変換素子をアモルファスシリコンで構成した場合、シンチレータ１２２から放出された光を広い波長域に亘って吸収するように構成することができる。但し、アモルファスシリコンから成る光電変換素子の形成には蒸着を行う必要があり、基板１２０が合成樹脂製である場合、基板１２０の耐熱性が不足する可能性がある。
　一方、光電変換素子を有機光電変換材料を含む材料で構成した場合は、主に可視光域で高い吸収を示す吸収スペクトルが得られ、光電変換素子によるシンチレータ１２２から放出された光以外の電磁波の吸収が殆ど無くなるので、Ｘ線やγ線等の放射線が光電変換素子で吸収されることで発生するノイズを抑制できる。また、有機光電変換材料から成る光電変換素子は、インクジェットヘッド等の液滴吐出ヘッドを用いて有機光電変換材料を被形成体上に付着させることで形成させることができ、被形成体に対して耐熱性は要求されない。
　光電変換素子を有機光電変換材料で構成した場合、光電変換素子で放射線が殆ど吸収されないので、Ｘ線がシンチレータに入射される前に光電変換素子にまず入射される場合(図８の構成)において、画素７２内を透過することによる放射線の減衰を抑制することができ、放射線に対する感度の低下を抑えることができる。従って、光電変換素子を有機光電変換材料で構成することは、特に図８の構成に好適である。
　光電変換素子を構成する有機光電変換材料は、シンチレータ１２２から放出された光を最も効率良く吸収するために、その吸収ピーク波長が、シンチレータ１２２の発光ピーク波長と近いほど好ましい。有機光電変換材料の吸収ピーク波長とシンチレータ１２２の発光ピーク波長とが一致することが理想的であるが、双方の差が小さければシンチレータ１２２から放出された光を十分に吸収することが可能である。具体的には、有機光電変換材料の吸収ピーク波長と、シンチレータ１２２の放射線に対する発光ピーク波長との差が１０ｎｍ以内であることが好ましく、５ｎｍ以内であることがより好ましい。
　このような条件を満たすことが可能な有機光電変換材料としては、例えばキナクリドン系有機化合物及びフタロシアニン系有機化合物が挙げられる。例えばキナクリドンの可視域における吸収ピーク波長は５６０ｎｍであるため、有機光電変換材料としてキナクリドンを用い、シンチレータ１２２の材料としてＣｓＩ（Ｔｌ）を用いれば、上記ピーク波長の差を５ｎｍ以内にすることが可能となり、光電変換素子で発生する電荷量をほぼ最大にすることができる。
　放射線変換パネル７０に適用可能な光電変換素子について具体的に説明する。放射線変換パネル７０における電磁波吸収／光電変換部位は、一対の電極と、該一対の電極に挟まれた光電変換素子を含む有機層である。この有機層は、より具体的には、電磁波を吸収する部位、光電変換部位、電子輸送部位、正孔輸送部位、電子ブロッキング部位、正孔ブロッキング部位、結晶化防止部位、電極、及び、層間接触改良部位等を積み重ねるか、若しくは混合することで形成することができる。
　上記有機層は、有機ｐ型化合物または有機ｎ型化合物を含有することが好ましい。有機ｐ型半導体(化合物)は、主に正孔輸送性有機化合物に代表されるドナー性有機半導体(化合物)であり、電子を供与しやすい性質を有する有機化合物である。さらに詳しくは２つの有機材料を接触させて用いたときにイオン化ポテンシャルの小さい方の有機化合物である。従って、ドナー性有機化合物としては、電子供与性を有する有機化合物であれば何れの有機化合物も使用可能である。有機ｎ型半導体(化合物)は、主に電子輸送性有機化合物に代表されるアクセプター性有機半導体(化合物)であり、電子を受容し易い性質を有する有機化合物である。更に詳しくは２つの有機化合物を接触させて用いたときに電子親和力の大きい方の有機化合物である。従って、アクセプター性有機化合物は、電子受容性を有する有機化合物であれば何れの有機化合物も使用可能である。
　有機ｐ型半導体及び有機ｎ型半導体として適用可能な材料や、光電変換素子の構成については、特開２００９－３２８５４号公報において詳細に説明されているため説明を省略する。
　また、画素７２は、少なくとも一対の電極と光電変換素子を含んでいればよいが、暗電流の増加を抑制するため、電子ブロッキング膜及び正孔ブロッキング膜の少なくとも何れかを設けることが好ましく、両方を設けることがより好ましい。
　電子ブロッキング膜は、一対の電極の一方である上部電極と光電変換素子との間に設けることができ、上部電極と、一対の電極の他方である下部電極との間にバイアス電圧を印加したときに、上部電極から光電変換素子に電子が注入されて暗電流が増加してしまうことを抑制することができる。電子ブロッキング膜には電子供与性有機材料を用いることができる。実際に電子ブロッキング膜に用いる材料は、隣接する電極の材料及び隣接する光電変換素子の材料等に応じて選択すればよく、隣接する電極の材料の仕事関数(Ｗｆ)より１．３ｅＶ以上電子親和力(Ｅａ)が大きく、かつ、隣接する光電変換素子の材料のイオン化ポテンシャル(Ｉｐ)と同等のＩｐ、若しくはそれより小さいＩｐを有するものが好ましい。この電子供与性有機材料として適用可能な材料については、特開２００９－３２８５４号公報において詳細に説明されているため説明を省略する。
　電子ブロッキング膜の厚みは、暗電流抑制効果を確実に発揮させると共に、画素７２の光電変換効率の低下を防ぐため、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは３０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下、特に好ましくは５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
　正孔ブロッキング膜は、光電変換素子と下部電極との間に設けることができ、上部電極と下部電極との間にバイアス電圧を印加したときに、下部電極から光電変換素子に正孔が注入されて暗電流が増加してしまうことを抑制することができる。正孔ブロッキング膜には電子受容性有機材料を用いることができる。実際に正孔ブロッキング膜に用いる材料は、隣接する電極の材料及び隣接する光電変換素子の材料等に応じて選択すればよく、隣接する電極の材料の仕事関数(Ｗｆ)より１．３ｅＶ以上イオン化ポテンシャル(Ｉｐ)が大きく、かつ、隣接する光電変換素子の材料の電子親和力(Ｅａ)と同等のＥａ、若しくはそれより大きいＥａを有するものが好ましい。この電子受容性有機材料として適用可能な材料については、特開２００９－３２８５４号公報において詳細に説明されているため説明を省略する。
　正孔ブロッキング膜の厚みは、暗電流抑制効果を確実に発揮させると共に、画素７２の光電変換効率の低下を防ぐため、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは３０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下、特に好ましくは５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
　なお、光電変換素子で発生した電荷のうち、正孔が下部電極に移動し、電子が上部電極に移動するようにバイアス電圧を設定する場合には、電子ブロッキング膜と正孔ブロッキング膜の位置を逆にすれば良い。また、電子ブロッキング膜と正孔ブロッキング膜は両方設けることは必須ではなく、何れかを設けておけば、或る程度の暗電流抑制効果を得ることができる。
　ＴＦＴ８２は、ゲート電極、ゲート絶縁膜及び活性層(チャネル層)が積層され、更に活性層上にソース電極とドレイン電極が所定の間隔を隔てて形成されている。活性層は、例えばアモルファスシリコンや非晶質酸化物、有機半導体材料、カーボンナノチューブ等のうちの何れかにより形成することができるが、活性層を形成可能な材料はこれらに限定されるものではない。
　活性層を形成可能な非晶質酸化物としては、例えば、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎのうちの少なくとも１つを含む酸化物(例えばＩｎ－Ｏ系)が好ましく、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎのうちの少なくとも２つを含む酸化物(例えばＩｎ－Ｚｎ－Ｏ系、Ｉｎ－Ｇａ－Ｏ系、Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系)がより好ましく、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎを含む酸化物が特に好ましい。Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系非晶質酸化物としては、結晶状態における組成がＩｎＧａＯ３(ＺｎＯ)ｍ(ｍは６未満の自然数)で表される非晶質酸化物が好ましく、特に、ＩｎＧａＺｎＯ４がより好ましい。なお、活性層を形成可能な非晶質酸化物はこれらに限定されるものではない。
　また、活性層を形成可能な有機半導体材料としては、例えば、フタロシアニン化合物や、ペンタセン、バナジルフタロシアニン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。なお、フタロシアニン化合物の構成については、特開２００９－２１２３８９号公報で詳細に説明されているため、説明を省略する。
　ＴＦＴ８２の活性層を非晶質酸化物や有機半導体材料、カーボンナノチューブ等のうちの何れかによって形成すれば、Ｘ線等の放射線を吸収せず、或いは吸収したとしても極めて微量に留まるため、信号線７８におけるノイズの発生を効果的に抑制することができる。
　また、活性層をカーボンナノチューブで形成した場合、ＴＦＴ８２のスイッチング速度を高速化することができ、また、ＴＦＴ８２における可視光域の光の吸収度合いを低下させることができる。なお、活性層をカーボンナノチューブで形成する場合、活性層にごく微量の金属性不純物が混入しただけでＴＦＴ８２の性能が著しく低下するため、遠心分離等により非常に純度の高いカーボンナノチューブを分離・抽出して活性層の形成に用いる必要がある。
　なお、有機光電変換材料で形成した膜及び有機半導体材料で形成した膜は何れも十分な可撓性を有しているので、有機光電変換材料で形成した光電変換素子と、活性層を有機半導体材料で形成したＴＦＴ８２と、を組み合わせた構成であれば、患者の体の重みが荷重として加わる放射線変換パネル７０の高剛性化は必ずしも必要ではなくなる。
　また、基板１２０は光透過性を有し且つ放射線の吸収が少ないものであればよい。ここで、ＴＦＴ８２の活性層を構成する非晶質酸化物や、画素７２内の光電変換素子を構成する有機光電変換材料は、いずれも低温での成膜が可能である。従って、基板１２０としては、半導体基板、石英基板、及びガラス基板等の耐熱性の高い基板に限定されず、合成樹脂製の可撓性基板、アラミド、バイオナノファイバを用いることもできる。具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）等の可撓性基板を用いることができる。このような合成樹脂製の可撓性基板を用いれば、軽量化を図ることもでき、例えば持ち運び等に有利となる。なお、基板１２０には、絶縁性を確保するための絶縁層、水分や酸素の透過を防止するためのガスバリア層、平坦性あるいは電極等との密着性を向上するためのアンダーコート層等を設けてもよい。
　なお、アラミドは２００度以上の高温プロセスを適用できるため、透明電極材料を高温硬化させて低抵抗化でき、また、ハンダのリフロー工程を含むドライバＩＣの自動実装にも対応できる。また、アラミドはＩＴＯ（indium tin oxide）やガラス基板と熱膨張係数が近いため、製造後の反りが少なく、割れにくい。また、アラミドは、ガラス基板等と比べて基板を薄型化できる。なお、超薄型ガラス基板とアラミドを積層して基板１２０を形成してもよい。
　また、バイオナノファイバは、バクテリア(酢酸菌、Acetobacter Xylinum)が産出するセルロースミクロフィブリル束（バクテリアセルロース）と透明樹脂とを複合したものである。セルロースミクロフィブリル束は、幅５０ｎｍと可視光波長に対して１／１０のサイズで、かつ、高強度、高弾性、低熱膨である。バクテリアセルロースにアクリル樹脂、エポキシ樹脂等の透明樹脂を含浸・硬化させることで、繊維を６０～７０％も含有しながら、波長５００nmで約９０％の光透過率を示すバイオナノファイバが得られる。バイオナノファイバは、シリコン結晶に匹敵する低い熱膨張係数（３－７ｐｐｍ）を有し、鋼鉄並の強度(４６０ＭＰa)、高弾性(３０ＧＰａ)で、かつフレキシブルであることから、ガラス基板等と比べて基板１２０を薄型化できる。
　基板１２０としてガラス基板を用いた場合、放射線変換パネル７０全体としての厚みは、例えば０．７ｍｍ程度になるが、本実施形態では電子カセッテ２０の薄型化を考慮し、基板１２０として、光透過性を有する合成樹脂から成る薄型の基板を用いている。これにより、放射線変換パネル７０全体としての厚みを、例えば０．１ｍｍ程度に薄型化できると共に、放射線変換パネル７０に可撓性をもたせることができる。また、放射線変換パネル７０に可撓性をもたせることで、電子カセッテ２０の耐衝撃性が向上し、電子カセッテ２０に衝撃が加わった場合にも破損し難くなる。また、プラスチック樹脂や、アラミド、バイオナノファイバ等は何れも放射線の吸収が少なく、基板１２０をこれらの材料で形成した場合、基板１２０による放射線の吸収量も少なくなるため、Ｘ線がシンチレータに入射される前に光電変換素子にまず入射される場合(図８の構成)により放射線変換パネル７０を放射線が透過する構成であっても、放射線に対する感度の低下を抑えることができる。
　なお、電子カセッテ２０の基板１２０として合成樹脂製の基板を用いることは必須ではなく、電子カセッテ２０の厚さは増大するものの、ガラス基板等の他の材料から成る基板を基板１２０として用いるようにしてもよい。
　以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

Claims (6)

  1. 　基板（１２０）と、
    　前記基板（１２０）上に形成された画素（７２）と、
    　放射線を前記画素（７２）が感度を有する光に変換する光変換部（１２２）と、
    　を備える放射線撮像装置（２０）であって、
    　前記基板（１２０）は、前記画素（７２）が感度を有する波長帯域の光の透過を制限するフィルタ特性を有する
    　ことを特徴とする放射線撮像装置（２０）。
  2. 　請求項１に記載の放射線撮像装置（２０）であって、
    　前記基板（１２０）は、前記画素（７２）の感度がピークとなる波長の光の透過を最も制限するフィルタ特性を有する
    　ことを特徴とする放射線撮像装置（２０）。
  3. 　請求項１に記載の放射線撮像装置（２０）であって、
    　前記基板（１２０）は、前記光変換部（１２２）が変換する光の波長帯域以外の光の透過を制限するフィルタ特性を有する
    　ことを特徴とする放射線撮像装置（２０）。
  4. 　請求項１に記載の放射線撮像装置（２０）であって、
    　前記光変換部（１２２）は、放射線が前記基板（１２０）上に形成された前記画素（７２）に入射する側に設けられている
    　ことを特徴とする放射線撮像装置（２０）。
  5. 　請求項１に記載の放射線撮像装置（２０）であって、
    　前記光変換部（１２２）は、放射線が前記基板（１２０）上に形成された前記画素（７２）に入射する側とは反対側に設けられている
    　ことを特徴とする放射線撮像装置（２０）。
  6. 　請求項１に記載の放射線撮像装置（２０）であって、
    　前記光変換部（１２２）は、放射線が前記基板（１２０）上に形成された前記画素（７２）に入射する側とは反対側に設けられていて、前記基板（１２０）は前記光変換部（１２２）の長波長成分を吸収することを特徴とする放射線撮像装置（２０）。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11109037A (ja) * 1997-10-02 1999-04-23 Shimadzu Corp 放射線検出器
JP2000077640A (ja) * 1998-06-19 2000-03-14 Canon Inc 画像読み取り装置および放射線撮像装置
WO2008146602A1 (ja) * 2007-05-24 2008-12-04 Konica Minolta Holdings, Inc. 放射線検出器、放射線検出器の製造方法及び支持基板の製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11109037A (ja) * 1997-10-02 1999-04-23 Shimadzu Corp 放射線検出器
JP2000077640A (ja) * 1998-06-19 2000-03-14 Canon Inc 画像読み取り装置および放射線撮像装置
WO2008146602A1 (ja) * 2007-05-24 2008-12-04 Konica Minolta Holdings, Inc. 放射線検出器、放射線検出器の製造方法及び支持基板の製造方法

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