WO2019176137A1 - 放射線検出パネル、放射線検出器、および放射線検出パネルの製造方法 - Google Patents
放射線検出パネル、放射線検出器、および放射線検出パネルの製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
実施形態に係る放射線検出パネルは、基板と、前記基板の一方の面に設けられた複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子の上に設けられ、透光性を有する絶縁層と、少なくとも前記絶縁層の上に設けられた保護層と、前記絶縁層と、前記保護層と、の間に設けられ、透光性を有し、無機材料と化学結合する反応基、および、有機材料と化学結合する反応基の少なくともいずれかを有する材料を含む接合層と、前記保護層の上に設けられ、前記複数の光電変換素子を覆うシンチレータと、少なくとも前記シンチレータを覆う防湿層と、を備えている。
Description
本発明の実施形態は、放射線検出パネル、放射線検出器、および放射線検出パネルの製造方法に関する。
放射線検出器の一例にＸ線検出器がある。Ｘ線検出器には、Ｘ線を蛍光に変換するシンチレータと、蛍光を電気信号に変換するアレイ基板とが設けられている。また、蛍光の利用効率を高めて感度特性を改善するために、シンチレータの上に反射部をさらに設ける場合もある。
シンチレータは、例えば、真空蒸着法などを用いて、アレイ基板の上に直接形成される場合がある。しかしながら、シンチレータは、ＣｓＩ（ヨウ化セシウム）：Ｔｌ（タリウム）やＣｓＩ：Ｎａ（ナトリウム）などのハロゲン化合物から形成されるため、シンチレータの形成時に、ハロゲンが配線などの材料と反応して腐食が生じ易いという問題がある。例えば、アレイ基板の表面には、フォトダイオードあるいはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどの複数の素子の他に、複数の素子を電気的に接続するための配線が設けられている。そのため、シンチレータの形成時に配線などが腐食するおそれがある。
シンチレータは、例えば、真空蒸着法などを用いて、アレイ基板の上に直接形成される場合がある。しかしながら、シンチレータは、ＣｓＩ（ヨウ化セシウム）：Ｔｌ（タリウム）やＣｓＩ：Ｎａ（ナトリウム）などのハロゲン化合物から形成されるため、シンチレータの形成時に、ハロゲンが配線などの材料と反応して腐食が生じ易いという問題がある。例えば、アレイ基板の表面には、フォトダイオードあるいはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどの複数の素子の他に、複数の素子を電気的に接続するための配線が設けられている。そのため、シンチレータの形成時に配線などが腐食するおそれがある。
そこで、アレイ基板の表面に保護層を形成し、保護層の上にシンチレータを形成する技術が提案されている。
ところが、単に、アレイ基板の表面に保護層を形成すると、シンチレータの形成時などに、保護層がアレイ基板の表面から剥がれる場合がある。保護層がアレイ基板の表面から剥がれると、シンチレータとアレイ基板との間に隙間が生じ、シンチレータからアレイ基板に向かう光がこの隙間において反射したり拡散したりするおそれがある。その結果、アレイ基板への光の伝達効率が低下して、Ｘ線画像の画素の明るさや、Ｘ線画像の鮮明さが低下するおそれがある。Ｘ線画像の画素の明るさや、Ｘ線画像の鮮明さが低下すると、Ｘ線画像の画質が悪くなるおそれがある。
そこで、保護層の剥離を抑制することができる技術の開発が望まれていた。
ところが、単に、アレイ基板の表面に保護層を形成すると、シンチレータの形成時などに、保護層がアレイ基板の表面から剥がれる場合がある。保護層がアレイ基板の表面から剥がれると、シンチレータとアレイ基板との間に隙間が生じ、シンチレータからアレイ基板に向かう光がこの隙間において反射したり拡散したりするおそれがある。その結果、アレイ基板への光の伝達効率が低下して、Ｘ線画像の画素の明るさや、Ｘ線画像の鮮明さが低下するおそれがある。Ｘ線画像の画素の明るさや、Ｘ線画像の鮮明さが低下すると、Ｘ線画像の画質が悪くなるおそれがある。
そこで、保護層の剥離を抑制することができる技術の開発が望まれていた。
本発明が解決しようとする課題は、保護層の剥離を抑制することができる放射線検出パネル、放射線検出器、および放射線検出パネルの製造方法を提供することである。
実施形態に係る放射線検出パネルは、基板と、前記基板の一方の面に設けられた複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子の上に設けられ、透光性を有する絶縁層と、少なくとも前記絶縁層の上に設けられた保護層と、前記絶縁層と、前記保護層と、の間に設けられ、透光性を有し、無機材料と化学結合する反応基、および、有機材料と化学結合する反応基の少なくともいずれかを有する材料を含む接合層と、前記保護層の上に設けられ、前記複数の光電変換素子を覆うシンチレータと、少なくとも前記シンチレータを覆う防湿層と、を備えている。
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
また、本発明の実施形態に係る放射線検出器は、Ｘ線のほかにもγ線などの各種放射線に適用させることができる。ここでは、一例として、放射線の中の代表的なものとしてＸ線に係る場合を例にとり説明をする。したがって、以下の実施形態の「Ｘ線」を「他の放射線」に置き換えることにより、他の放射線にも適用させることができる。
また、放射線検出器は、例えば、一般医療や歯科医療などに用いることができる。ただし、放射線検出器の用途は、これらに限定されるわけではない。
また、本発明の実施形態に係る放射線検出器は、Ｘ線のほかにもγ線などの各種放射線に適用させることができる。ここでは、一例として、放射線の中の代表的なものとしてＸ線に係る場合を例にとり説明をする。したがって、以下の実施形態の「Ｘ線」を「他の放射線」に置き換えることにより、他の放射線にも適用させることができる。
また、放射線検出器は、例えば、一般医療や歯科医療などに用いることができる。ただし、放射線検出器の用途は、これらに限定されるわけではない。
（Ｘ線検出パネルおよびＸ線検出器）
図１は、本実施の形態に係るＸ線検出パネル１０およびＸ線検出器１を例示するための模式斜視図である。
なお、煩雑となるのを避けるために、図１においては、防湿層７などを省いて描いている。
図２は、Ｘ線検出パネル１０の模式断面図である。
図１は、本実施の形態に係るＸ線検出パネル１０およびＸ線検出器１を例示するための模式斜視図である。
なお、煩雑となるのを避けるために、図１においては、防湿層７などを省いて描いている。
図２は、Ｘ線検出パネル１０の模式断面図である。
放射線検出器であるＸ線検出器１は、放射線画像であるＸ線画像を検出するＸ線平面センサである。
図１および図２に示すように、Ｘ線検出器１には、Ｘ線検出パネル１０および回路基板２０が設けられている。
Ｘ線検出パネル１０には、アレイ基板２、シンチレータ３、反射層４、保護層５、接合層６、および防湿層７が設けられている。
図１および図２に示すように、Ｘ線検出器１には、Ｘ線検出パネル１０および回路基板２０が設けられている。
Ｘ線検出パネル１０には、アレイ基板２、シンチレータ３、反射層４、保護層５、接合層６、および防湿層７が設けられている。
アレイ基板２は、シンチレータ３によりＸ線から変換された蛍光（可視光）を電気信号に変換する。
アレイ基板２は、基板２ａ、光電変換部２ｂ、制御ライン（又はゲートライン）２ｃ１、データライン（又はシグナルライン）２ｃ２、配線パッド２ｄ１、２ｄ２、絶縁層２ｆなどを有する。
なお、光電変換部２ｂ、制御ライン２ｃ１、およびデータライン２ｃ２などの数は例示をしたものに限定されるわけではない。
アレイ基板２は、基板２ａ、光電変換部２ｂ、制御ライン（又はゲートライン）２ｃ１、データライン（又はシグナルライン）２ｃ２、配線パッド２ｄ１、２ｄ２、絶縁層２ｆなどを有する。
なお、光電変換部２ｂ、制御ライン２ｃ１、およびデータライン２ｃ２などの数は例示をしたものに限定されるわけではない。
基板２ａは、板状を呈し、無アルカリガラスなどの透光性材料から形成されている。
光電変換部２ｂは、基板２ａの一方の面に複数設けられている。光電変換部２ｂは、矩形状を呈したものとすることができる。光電変換部２ｂは、平面視において、複数の制御ライン２ｃ１と、複数のデータライン２ｃ２と、により画された複数の領域のそれぞれに設けられている。複数の光電変換部２ｂは、マトリクス状に並べられている。なお、１つの光電変換部２ｂは、Ｘ線画像における１つの画素（pixel）に対応する。
光電変換部２ｂは、基板２ａの一方の面に複数設けられている。光電変換部２ｂは、矩形状を呈したものとすることができる。光電変換部２ｂは、平面視において、複数の制御ライン２ｃ１と、複数のデータライン２ｃ２と、により画された複数の領域のそれぞれに設けられている。複数の光電変換部２ｂは、マトリクス状に並べられている。なお、１つの光電変換部２ｂは、Ｘ線画像における１つの画素（pixel）に対応する。
複数の光電変換部２ｂのそれぞれには、光電変換素子２ｂ１と、スイッチング素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film Transistor）２ｂ２が設けられている。
また、光電変換素子２ｂ１において変換した電荷が供給される蓄積キャパシタを設けることができる。蓄積キャパシタは、例えば、矩形平板状を呈し、薄膜トランジスタ２ｂ２の下に設けることができる。ただし、光電変換素子２ｂ１の容量によっては、光電変換素子２ｂ１が蓄積キャパシタを兼ねることができる。なお、以下においては、一例として、光電変換素子２ｂ１が蓄積キャパシタを兼ねる場合を例示する。
また、光電変換素子２ｂ１において変換した電荷が供給される蓄積キャパシタを設けることができる。蓄積キャパシタは、例えば、矩形平板状を呈し、薄膜トランジスタ２ｂ２の下に設けることができる。ただし、光電変換素子２ｂ１の容量によっては、光電変換素子２ｂ１が蓄積キャパシタを兼ねることができる。なお、以下においては、一例として、光電変換素子２ｂ１が蓄積キャパシタを兼ねる場合を例示する。
光電変換素子２ｂ１は、例えば、フォトダイオードやＣＭＯＳセンサなどとすることができる。
薄膜トランジスタ２ｂ２は、蓄積キャパシタの役割をはたす光電変換素子２ｂ１への電荷の蓄積および放出のスイッチングを行う。
薄膜トランジスタ２ｂ２は、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を有している。薄膜トランジスタ２ｂ２のゲート電極は、対応する制御ライン２ｃ１と電気的に接続される。薄膜トランジスタ２ｂ２のドレイン電極は、対応するデータライン２ｃ２と電気的に接続される。薄膜トランジスタ２ｂ２のソース電極は、対応する光電変換素子２ｂ１と電気的に接続される。また、光電変換素子２ｂ１のアノード側は、対応する図示しないバイアスラインと電気的に接続される。なお、バイアスラインが設けられない場合には、光電変換素子２ｂ１のアノード側はバイアスラインに代えてグランドに電気的に接続される。
薄膜トランジスタ２ｂ２は、蓄積キャパシタの役割をはたす光電変換素子２ｂ１への電荷の蓄積および放出のスイッチングを行う。
薄膜トランジスタ２ｂ２は、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を有している。薄膜トランジスタ２ｂ２のゲート電極は、対応する制御ライン２ｃ１と電気的に接続される。薄膜トランジスタ２ｂ２のドレイン電極は、対応するデータライン２ｃ２と電気的に接続される。薄膜トランジスタ２ｂ２のソース電極は、対応する光電変換素子２ｂ１と電気的に接続される。また、光電変換素子２ｂ１のアノード側は、対応する図示しないバイアスラインと電気的に接続される。なお、バイアスラインが設けられない場合には、光電変換素子２ｂ１のアノード側はバイアスラインに代えてグランドに電気的に接続される。
制御ライン２ｃ１は、所定の間隔をあけて互いに平行に複数設けられている。制御ライン２ｃ１は、例えば、行方向に延びている。１つの制御ライン２ｃ１は、基板２ａの周縁近傍に設けられた複数の配線パッド２ｄ１のうちの１つと電気的に接続されている。１つの配線パッド２ｄ１には、フレキシブルプリント基板２ｅ１に設けられた複数の配線のうちの１つが電気的に接続されている。フレキシブルプリント基板２ｅ１に設けられた複数の配線の他端は、回路基板２０に設けられた読み出し回路と電気的に接続されている。
データライン２ｃ２は、所定の間隔をあけて互いに平行に複数設けられている。データライン２ｃ２は、例えば、行方向に直交する列方向に延びている。１つのデータライン２ｃ２は、基板２ａの周縁近傍に設けられた複数の配線パッド２ｄ２のうちの１つと電気的に接続されている。１つの配線パッド２ｄ２には、フレキシブルプリント基板２ｅ２に設けられた複数の配線のうちの１つが電気的に接続されている。フレキシブルプリント基板２ｅ２に設けられた複数の配線の他端は、回路基板２０に設けられた信号検出回路と電気的に接続されている。
絶縁層２ｆは、光電変換部２ｂ、制御ライン２ｃ１、およびデータライン２ｃ２の上に設けられている。絶縁層２ｆは、透光性と絶縁性を有する材料から形成することができる。絶縁層２ｆは、例えば、窒化ケイ素（ＳｉＮ）などの無機材料から形成することができる。また、絶縁層２ｆは、例えば、アクリル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ブチラールなどの有機材料から形成することもできる。
シンチレータ３は、保護層５の上に設けられ、少なくとも複数の光電変換素子２ｂ１を覆っている。シンチレータ３は、有効画素領域Ａを覆うように設けられている。有効画素領域Ａとは、基板２ａ上の複数の光電変換素子２ｂ１が設けられた領域である。
シンチレータ３は、入射したＸ線を蛍光に変換する。
シンチレータ３は、ハロゲン化合物を主成分として含んでいる。シンチレータ３は、例えば、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）：タリウム（Ｔｌ）、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）：タリウム（Ｔｌ）、あるいは臭化セシウム（ＣｓＢｒ）：ユーロピウム（Ｅｕ）などを用いて形成することができる。シンチレータ３は、例えば、真空蒸着法を用いて形成することができる。真空蒸着法を用いてシンチレータ３を形成すれば、複数の柱状結晶の集合体からなるシンチレータ３が形成される。
シンチレータ３は、入射したＸ線を蛍光に変換する。
シンチレータ３は、ハロゲン化合物を主成分として含んでいる。シンチレータ３は、例えば、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）：タリウム（Ｔｌ）、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）：タリウム（Ｔｌ）、あるいは臭化セシウム（ＣｓＢｒ）：ユーロピウム（Ｅｕ）などを用いて形成することができる。シンチレータ３は、例えば、真空蒸着法を用いて形成することができる。真空蒸着法を用いてシンチレータ３を形成すれば、複数の柱状結晶の集合体からなるシンチレータ３が形成される。
反射層４は、蛍光の利用効率を高めて感度特性を改善するために設けられている。すなわち、反射層４は、シンチレータ３において生じた蛍光のうち、光電変換部２ｂが設けられた側とは反対側に向かう光を反射させて、光電変換部２ｂに向かうようにする。
反射層４は、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ２）などの光散乱性を有する粒子を含む樹脂層や、アルミニウムなどの金属を含む金属層などとすることができる。
なお、反射層４は、必ずしも必要ではなく、要求される感度特性などに応じて適宜設けられるようにすればよい。
反射層４は、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ２）などの光散乱性を有する粒子を含む樹脂層や、アルミニウムなどの金属を含む金属層などとすることができる。
なお、反射層４は、必ずしも必要ではなく、要求される感度特性などに応じて適宜設けられるようにすればよい。
保護層５は、アレイ基板２を覆うように設けられている。
前述したように、シンチレータ３は、ヨウ化物や臭化物などのハロゲン化合物を用いて形成される。そのため、シンチレータ３を形成する際に、絶縁層２ｆから露出している制御ライン２ｃ１の一部、データライン２ｃ２の一部、配線パッド２ｄ１、配線パッド２ｄ２などが腐食するおそれがある。そのため、保護層５は、シンチレータ３を形成する際に腐食が生じるのを抑制するために設けられている。
保護層５は、例えば、絶縁性、水蒸気遮断性、透光性、シンチレータ３に含まれる物質に対する耐腐食性を有する材料から形成することができる。保護層５は、例えば、有機材料であるアクリル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ブチラール、ポリパラキシリレンなどを含むものとすることができる。この場合、ポリパラキシリレンを主成分として含む保護層５とすれば、ポリパラキシリレンを主成分として含む防湿層７との密着性をさらに向上させることができる。保護層５は、例えば、無機材料である炭素結晶を主成分として含むこともできる。
前述したように、シンチレータ３は、ヨウ化物や臭化物などのハロゲン化合物を用いて形成される。そのため、シンチレータ３を形成する際に、絶縁層２ｆから露出している制御ライン２ｃ１の一部、データライン２ｃ２の一部、配線パッド２ｄ１、配線パッド２ｄ２などが腐食するおそれがある。そのため、保護層５は、シンチレータ３を形成する際に腐食が生じるのを抑制するために設けられている。
保護層５は、例えば、絶縁性、水蒸気遮断性、透光性、シンチレータ３に含まれる物質に対する耐腐食性を有する材料から形成することができる。保護層５は、例えば、有機材料であるアクリル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ブチラール、ポリパラキシリレンなどを含むものとすることができる。この場合、ポリパラキシリレンを主成分として含む保護層５とすれば、ポリパラキシリレンを主成分として含む防湿層７との密着性をさらに向上させることができる。保護層５は、例えば、無機材料である炭素結晶を主成分として含むこともできる。
一般的に、保護層５の保護対象となる配線などは、アレイ基板２の、シンチレータ３が設けられる側に設けられる。そのため、保護層５は、少なくともアレイ基板２の、シンチレータ３が設けられる側に設けられていればよい。例えば、保護層５は、少なくとも絶縁層２ｆの上に設けられていればよい。
ただし、保護層５は、アレイ基板２の全体を覆うように設けることができる。この様にすれば、保護層５の形成が容易となる。例えば、保護層５の材料を蒸発させたチャンバの内部にアレイ基板２を載置すれば、アレイ基板２の全体を覆う保護層５を容易に形成することができる。
ただし、保護層５は、アレイ基板２の全体を覆うように設けることができる。この様にすれば、保護層５の形成が容易となる。例えば、保護層５の材料を蒸発させたチャンバの内部にアレイ基板２を載置すれば、アレイ基板２の全体を覆う保護層５を容易に形成することができる。
また、シンチレータ３において生じた蛍光は、保護層５を透過して光電変換素子２ｂ１に到達する。そのため、保護層５の厚みは薄くすることが好ましい。保護層５の厚みは、例えば、１５μｍ以下とすることができる。
ここで、保護層５をアレイ基板２の表面に直接設けると、保護層５がアレイ基板２の表面から剥がれる場合がある。例えば、無機材料を含む絶縁層２ｆの上に、有機材料を含む保護層５を直接形成すると、保護層５と絶縁層２ｆとの間の接合力が弱くなる場合がある。この様な場合において、シンチレータ３の形成時やＸ線検出器１の稼働時などに熱応力などが発生すると、保護層５が絶縁層２ｆから剥がれて、保護層５と絶縁層２ｆとの間に隙間が生じる場合がある。すなわち、シンチレータ３と光電変換素子２ｂ１との間に隙間が生じるおそれがある。この様な隙間が生じると、シンチレータ３から光電変換素子２ｂ１に向かう光がこの隙間において反射したり拡散したりして光電変換素子２ｂ１への光の伝達効率が低下するおそれがある。光電変換素子２ｂ１への光の伝達効率が低下すると、Ｘ線画像の画素の明るさや、Ｘ線画像の鮮明さが低下して、Ｘ線画像の画質が悪くなるおそれがある。
そこで、本実施の形態に係るＸ線検出パネル１０においては、アレイ基板２（絶縁層２ｆ）と、保護層５との間に接合層６を設けている。
接合層６は、保護層５とアレイ基板２とを接合する。接合層６は、例えば、透光性を有し、無機材料と化学結合する反応基、および、有機材料と化学結合する反応基の少なくともいずれかを有する材料から形成することができる。
接合層６は、保護層５とアレイ基板２とを接合する。接合層６は、例えば、透光性を有し、無機材料と化学結合する反応基、および、有機材料と化学結合する反応基の少なくともいずれかを有する材料から形成することができる。
この場合、接合層６は、例えば、シランカップリング剤などから形成することができる。ただし、接合層６の材料はシランカップリング剤に限定されるわけではない。
例えば、絶縁層２ｆが無機材料（例えば、窒化ケイ素など）を含み、保護層５が有機材料（例えば、ポリパラキシリレンなど）を含む場合がある。この様な場合には、接合層６の材料は、絶縁層２ｆの無機材料と化学結合する反応基と、保護層５の有機材料と化学結合する反応基とを有するものとすることができる。
また、例えば、絶縁層２ｆが有機材料（例えば、アクリル系樹脂など）を含み、保護層５が有機材料を含む場合がある。この様な場合には、接合層６の材料は、絶縁層２ｆの有機材料と化学結合する反応基と、保護層５の有機材料と化学結合する反応基とを有するものとすることができる。
例えば、絶縁層２ｆが無機材料を含み、保護層５が無機材料（例えば、炭素結晶など）を含む場合がある。この様な場合には、接合層６の材料は、絶縁層２ｆの無機材料と化学結合する反応基と、保護層５の無機材料と化学結合する反応基とを有するものとすることができる。
また、例えば、絶縁層２ｆが有機材料を含み、保護層５が無機材料を含む場合がある。この様な場合には、接合層６の材料は、絶縁層２ｆの有機材料と化学結合する反応基と、保護層５の無機材料と化学結合する反応基とを有するものとすることができる。
例えば、絶縁層２ｆが無機材料（例えば、窒化ケイ素など）を含み、保護層５が有機材料（例えば、ポリパラキシリレンなど）を含む場合がある。この様な場合には、接合層６の材料は、絶縁層２ｆの無機材料と化学結合する反応基と、保護層５の有機材料と化学結合する反応基とを有するものとすることができる。
また、例えば、絶縁層２ｆが有機材料（例えば、アクリル系樹脂など）を含み、保護層５が有機材料を含む場合がある。この様な場合には、接合層６の材料は、絶縁層２ｆの有機材料と化学結合する反応基と、保護層５の有機材料と化学結合する反応基とを有するものとすることができる。
例えば、絶縁層２ｆが無機材料を含み、保護層５が無機材料（例えば、炭素結晶など）を含む場合がある。この様な場合には、接合層６の材料は、絶縁層２ｆの無機材料と化学結合する反応基と、保護層５の無機材料と化学結合する反応基とを有するものとすることができる。
また、例えば、絶縁層２ｆが有機材料を含み、保護層５が無機材料を含む場合がある。この様な場合には、接合層６の材料は、絶縁層２ｆの有機材料と化学結合する反応基と、保護層５の無機材料と化学結合する反応基とを有するものとすることができる。
この様にすれば、反応基を有する接合層６を介して、保護層５とアレイ基板２（絶縁層２ｆ）とが強固に接合される。
接合層６は、少なくともシンチレータ３とアレイ基板２の間に設けられていればよい。例えば、平面視において（Ｘ線の入射側から見た場合に）、接合層６は、有効画素領域Ａに設けることができる。また、接合層６は、シンチレータ３が形成される領域に設けることもできる。これらの領域に隙間が生じなければ、光電変換素子２ｂ１への光の伝達効率が低下するのを抑制することができる。
接合層６は、少なくともシンチレータ３とアレイ基板２の間に設けられていればよい。例えば、平面視において（Ｘ線の入射側から見た場合に）、接合層６は、有効画素領域Ａに設けることができる。また、接合層６は、シンチレータ３が形成される領域に設けることもできる。これらの領域に隙間が生じなければ、光電変換素子２ｂ１への光の伝達効率が低下するのを抑制することができる。
また、接合層６は、アレイ基板２の、シンチレータ３が設けられる側の表面を覆うように設けることができる。アレイ基板２の、シンチレータ３が設けられる側において、保護層５の上には防湿層７が設けられる。そのため、アレイ基板２の、シンチレータ３が設けられる側の表面を覆うように接合層６が設けられていれば、防湿層７とアレイ基板２との間の接合強度を高めることができる。そのため、防湿性の向上を図ることができる。
また、接合層６は、アレイ基板２の全体を覆うように設けることができる。この様にすれば、接合層６の形成が容易となる。例えば、接合層６の材料を蒸発させたチャンバの内部にアレイ基板２を載置すれば、アレイ基板２の全体を覆う接合層６を容易に形成することができる。
また、シンチレータ３において生じた蛍光は、接合層６を透過して光電変換素子２ｂ１に到達する。そのため、接合層６の厚みは薄くすることが好ましい。接合層６の厚みは、例えば、１５μｍ以下とすることができる。
接合層６が設けられていれば、シンチレータ３の形成時やＸ線検出器１の稼働時などに熱応力などが発生しても、保護層５が剥離するのを抑制することができる。そのため、シンチレータ３と光電変換素子２ｂ１との間に隙間が生じるのを抑制することができるので、光電変換素子２ｂ１への光の伝達効率が低下するのを抑制することができる。その結果、Ｘ線画像の画素の明るさや、Ｘ線画像の鮮明さが低下して、Ｘ線画像の画質が悪くなるのを抑制することができる。
防湿層７は、空気中に含まれる水蒸気により、反射層４の特性やシンチレータ３の特性が劣化するのを抑制するために設けられている。この場合、シンチレータ３が、ＣｓＩ：ＴｌやＣｓＩ：Ｎａなどを含む場合には、湿度などによる解像度特性の劣化が大きくなるおそれがある。
そのため、防湿層７は、少なくともシンチレータ３を覆ってる。反射層４が設けられている場合には、防湿層７は、シンチレータ３および反射層４を覆っている。
なお、防湿層７は、接合層６、保護層５、およびシンチレータ３が設けられたアレイ基板２の全体を覆うように設けることもできる。この様にすれば、防湿層７の形成が容易となる。例えば、防湿層７の材料を蒸発させたチャンバの内部に、接合層６、保護層５、およびシンチレータ３が設けられたアレイ基板２を載置すれば、これらの全体を覆う防湿層７を容易に形成することができる。
そのため、防湿層７は、少なくともシンチレータ３を覆ってる。反射層４が設けられている場合には、防湿層７は、シンチレータ３および反射層４を覆っている。
なお、防湿層７は、接合層６、保護層５、およびシンチレータ３が設けられたアレイ基板２の全体を覆うように設けることもできる。この様にすれば、防湿層７の形成が容易となる。例えば、防湿層７の材料を蒸発させたチャンバの内部に、接合層６、保護層５、およびシンチレータ３が設けられたアレイ基板２を載置すれば、これらの全体を覆う防湿層７を容易に形成することができる。
防湿層７は、例えば、絶縁性、水蒸気遮断性、透光性、シンチレータ３に含まれる物質に対する耐腐食性を有する材料から形成することができる。防湿層７は、例えば、有機材料であるポリパラキシリレンを主成分として含むことができる。防湿層７は、例えば、無機材料である炭素結晶を主成分として含むことができる。この場合、防湿層７の材料が、保護層５の材料と同じであれば、防湿層７と保護層５との間の密着性を向上させることができる。そのため、防湿性の向上を図ることができる。
回路基板２０は、アレイ基板２の、シンチレータ３側とは反対側に設けられている。
回路基板２０には、読み出し回路と、信号検出回路とが設けられている。
読み出し回路は、薄膜トランジスタ２ｂ２のオン状態とオフ状態を切り替える。読み出し回路には、画像処理回路などから制御信号Ｓ１が入力される。読み出し回路は、Ｘ線画像の走査方向に従って、制御ライン２ｃ１に制御信号Ｓ１を入力する。例えば、読み出し回路は、フレキシブルプリント基板２ｅ１を介して、制御信号Ｓ１を各制御ライン２ｃ１毎に順次入力する。制御ライン２ｃ１に入力された制御信号Ｓ１により薄膜トランジスタ２ｂ２がオン状態となり、蓄積キャパシタの役割をはたす光電変換素子２ｂ１からの電荷（画像データ信号Ｓ２）が受信できるようになる。
回路基板２０には、読み出し回路と、信号検出回路とが設けられている。
読み出し回路は、薄膜トランジスタ２ｂ２のオン状態とオフ状態を切り替える。読み出し回路には、画像処理回路などから制御信号Ｓ１が入力される。読み出し回路は、Ｘ線画像の走査方向に従って、制御ライン２ｃ１に制御信号Ｓ１を入力する。例えば、読み出し回路は、フレキシブルプリント基板２ｅ１を介して、制御信号Ｓ１を各制御ライン２ｃ１毎に順次入力する。制御ライン２ｃ１に入力された制御信号Ｓ１により薄膜トランジスタ２ｂ２がオン状態となり、蓄積キャパシタの役割をはたす光電変換素子２ｂ１からの電荷（画像データ信号Ｓ２）が受信できるようになる。
信号検出回路は、複数の積分アンプ、選択回路、およびＡＤコンバータなどを有する。１つの積分アンプは、１つのデータライン２ｃ２と電気的に接続されている。積分アンプは、光電変換部２ｂからの画像データ信号Ｓ２を順次受信する。そして、積分アンプは、一定時間内に流れる電流を積分し、その積分値に対応した電圧を選択回路へ出力する。この様にすれば、所定の時間内にデータライン２ｃ２を流れる電流の値（電荷量）を電圧値に変換することが可能となる。すなわち、積分アンプは、シンチレータ３において発生した蛍光の強弱分布に対応した画像データ情報を、電位情報へと変換する。
選択回路は、読み出しを行う積分アンプを選択し、電位情報へと変換された画像データ信号Ｓ２を順次読み出す。
ＡＤコンバータは、読み出された画像データ信号Ｓ２をデジタル信号に順次変換する。デジタル信号に変換された画像データ信号Ｓ２は、画像処理回路に入力される。
ＡＤコンバータは、読み出された画像データ信号Ｓ２をデジタル信号に順次変換する。デジタル信号に変換された画像データ信号Ｓ２は、画像処理回路に入力される。
画像処理回路は、デジタル信号に変換された画像データ信号Ｓ２に基づいてＸ線画像を構成する。画像処理回路は、回路基板３に設けることもできるし、Ｘ線検出器１の外部に設けることもできる。画像処理回路がＸ線検出器１の外部に設けられる場合には、無線により通信を行うようにすることもできるし、配線を介して通信を行うようにすることもできる。
その他、Ｘ線検出パネル１０を収納する筐体を設けることもできる。筐体は箱状を呈したものとすることができる。筐体の、シンチレータ３と対峙する面は、Ｘ線を透過する材料から形成することができる。また、筐体の内部に支持板を設けることができる。支持板の、Ｘ線が入射する側の面には、Ｘ線検出パネル１０を設けることができる。支持板の、Ｘ線が入射する側とは反対側の面には、回路基板２０を設けることができる。
図３（ａ）は、他の実施形態に係るＸ線検出器１１を例示するための模式断面図である。
図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＢ部の模式拡大図である。
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｘ線検出器１１には、Ｘ線検出パネル１０、通信回路基板２１、および筐体２２が設けられている。
本実施の形態においては、回路基板２０および画像処理回路は、Ｘ線検出器１１の外部に設けられている。
通信回路基板２１は、配線２１ａを介して、Ｘ線検出パネル１０と電気的に接続されている。通信回路基板２１は、Ｘ線検出パネル１０と、回路基板２０および画像処理回路との間の通信を行う。例えば、通信回路基板２１は、回路基板２０からの制御信号Ｓ１を受信し、受信した制御信号Ｓ１を所定の制御ライン２ｃ１に入力する。例えば、通信回路基板２１は、Ｘ線検出パネル１０からの画像データ信号Ｓ２を受信し、回路基板２０に送信する。通信回路基板２１は、無線により通信を行うものとすることもできるし、配線を介して通信を行うものとすることもできる。
なお、通信回路基板２１、回路基板２０、および画像処理回路をＸ線検出パネル１０と電気的に接続し、これらを筐体２２の内部に収納してもよい。
すなわち、Ｘ線検出器は、Ｘ線検出パネル１０と電気的に接続された回路基板２０、および、通信回路基板２１の少なくともいずれかを備えることができる。
図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＢ部の模式拡大図である。
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｘ線検出器１１には、Ｘ線検出パネル１０、通信回路基板２１、および筐体２２が設けられている。
本実施の形態においては、回路基板２０および画像処理回路は、Ｘ線検出器１１の外部に設けられている。
通信回路基板２１は、配線２１ａを介して、Ｘ線検出パネル１０と電気的に接続されている。通信回路基板２１は、Ｘ線検出パネル１０と、回路基板２０および画像処理回路との間の通信を行う。例えば、通信回路基板２１は、回路基板２０からの制御信号Ｓ１を受信し、受信した制御信号Ｓ１を所定の制御ライン２ｃ１に入力する。例えば、通信回路基板２１は、Ｘ線検出パネル１０からの画像データ信号Ｓ２を受信し、回路基板２０に送信する。通信回路基板２１は、無線により通信を行うものとすることもできるし、配線を介して通信を行うものとすることもできる。
なお、通信回路基板２１、回路基板２０、および画像処理回路をＸ線検出パネル１０と電気的に接続し、これらを筐体２２の内部に収納してもよい。
すなわち、Ｘ線検出器は、Ｘ線検出パネル１０と電気的に接続された回路基板２０、および、通信回路基板２１の少なくともいずれかを備えることができる。
接合層６は、アレイ基板２、通信回路基板２１、および配線２１ａの全体を覆っている。例えば、接合層６の材料を蒸発させたチャンバの内部に、配線２１ａを介して電気的に接続されたＸ線検出パネル１０と通信回路基板２１を載置すれば、アレイ基板２、通信回路基板２１、および配線２１ａの全体を覆う接合層６を容易に形成することができる。
また、保護層５は、接合層６の全体を覆っている。例えば、保護層５の材料を蒸発させたチャンバの内部に、接合層６により覆われたアレイ基板２、通信回路基板２１、および配線２１ａを載置すれば、接合層６の全体を覆う保護層５を容易に形成することができる。
また、防湿層７は、保護層５の全体を覆っている。例えば、防湿層７の材料を蒸発させたチャンバの内部に、保護層５により覆われたアレイ基板２、通信回路基板２１、および配線２１ａを載置すれば、保護層５の全体を覆う防湿層７を容易に形成することができる。
本実施の形態によれば、接合層６、保護層５、および防湿層７により、アレイ基板２、通信回路基板２１、および配線２１ａを一体化することができる。
本実施の形態によれば、接合層６、保護層５、および防湿層７により、アレイ基板２、通信回路基板２１、および配線２１ａを一体化することができる。
筐体２２は、一方の端部が開口した箱状を呈している。筐体２２の内部には、接合層６、保護層５、および防湿層７により覆われた、アレイ基板２、通信回路基板２１、および配線２１ａが収納される。接合層６、保護層５、および防湿層７により、アレイ基板２、通信回路基板２１、および配線２１ａが一体化されていれば、筐体２２の内部への収納が容易となる。
筐体２２は、例えば、アルミニウム合金、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリカーボネイト樹脂、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ；Carbon-Fiber-Reinforced Plastic）などを用いて形成することもできる。
入射板２２ａは、筐体２２の開口を塞いでいる。入射板２２ａは、Ｘ線を透過させる。入射板２２ａは、Ｘ線吸収率の低い材料を用いて形成されている。入射板２２ａは、例えば、炭素繊維強化プラスチックなどを用いて形成することができる。
筐体２２は、例えば、アルミニウム合金、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリカーボネイト樹脂、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ；Carbon-Fiber-Reinforced Plastic）などを用いて形成することもできる。
入射板２２ａは、筐体２２の開口を塞いでいる。入射板２２ａは、Ｘ線を透過させる。入射板２２ａは、Ｘ線吸収率の低い材料を用いて形成されている。入射板２２ａは、例えば、炭素繊維強化プラスチックなどを用いて形成することができる。
（Ｘ線検出パネルおよびＸ線検出器の製造方法）
次に、本発明の実施形態に係るＸ線検出パネル１０およびＸ線検出器１の製造方法について例示をする。
まず、基板２ａ上に光電変換部２ｂ、制御ライン２ｃ１、データライン２ｃ２、配線パッド２ｄ１、２ｄ２、および絶縁層２ｆなどを順次形成してアレイ基板２を作成する。アレイ基板２は、例えば、半導体製造プロセスを用いて作成することができる。
次に、本発明の実施形態に係るＸ線検出パネル１０およびＸ線検出器１の製造方法について例示をする。
まず、基板２ａ上に光電変換部２ｂ、制御ライン２ｃ１、データライン２ｃ２、配線パッド２ｄ１、２ｄ２、および絶縁層２ｆなどを順次形成してアレイ基板２を作成する。アレイ基板２は、例えば、半導体製造プロセスを用いて作成することができる。
次に、少なくとも有効画素領域Ａの上に接合層６を形成する。接合層６は、シンチレータ３が形成される領域の上に形成することもできる。接合層６は、アレイ基板２の、シンチレータ３が設けられる側の表面の上に形成することもできる。接合層６は、アレイ基板２の全体を覆うように形成することもできる。
接合層６は、例えば、溶解させた材料をアレイ基板２の所定の領域や表面全体に供給し、これを乾燥させることで形成することができる。
接合層６は、例えば、溶解させた材料をアレイ基板２の所定の領域や表面全体に供給し、これを乾燥させることで形成することができる。
次に、接合層６の上に保護層５を形成する。保護層５は、少なくともアレイ基板２の、シンチレータ３が設けられる側に形成することができる。保護層５は、アレイ基板２の全体を覆うように形成することもできる。
保護層５は、例えば、材料を蒸発させたチャンバの内部に接合層６が形成されたアレイ基板２を載置することで形成することができる。この場合、マスクなどを用いて、保護層５が形成される領域を限定することもできる。
保護層５は、例えば、材料を蒸発させたチャンバの内部に接合層６が形成されたアレイ基板２を載置することで形成することができる。この場合、マスクなどを用いて、保護層５が形成される領域を限定することもできる。
次に、少なくとも有効画素領域Ａの上にシンチレータ３を形成する。シンチレータ３は、例えば、真空蒸着法などを用いて、ヨウ化セシウム：タリウムからなる膜を成膜することで形成することができる。この場合、シンチレータ３の厚みは、６００μｍ程度とすることができる。
シンチレータ３を形成する際には、蒸着材料がアレイ基板２の周縁近傍に到達しないようにマスクが用いられる。そのため、シンチレータ３の周縁領域は、外側になるに従い厚みが薄くなる。
シンチレータ３を形成する際には、蒸着材料がアレイ基板２の周縁近傍に到達しないようにマスクが用いられる。そのため、シンチレータ３の周縁領域は、外側になるに従い厚みが薄くなる。
次に、シンチレータ３の上に反射層４を形成する。反射層４は、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ２）などからなる光散乱性粒子を含む樹脂をシンチレータ３上に塗布することで形成することができる。
次に、少なくともシンチレータ３の上に防湿層７を形成する。反射層４が設けられている場合には、防湿層７は、シンチレータ３および反射層４の上に形成する。防湿層７は、接合層６、保護層５、およびシンチレータ３が形成されたアレイ基板２の全体を覆うように形成することもできる。防湿層７は、例えば、材料を蒸発させたチャンバの内部に、接合層６、保護層５、シンチレータ３、および反射層４が設けられたアレイ基板２を載置することで形成することができる。
以上の様にしてＸ線検出パネル１０を製造することができる。
次に、少なくともシンチレータ３の上に防湿層７を形成する。反射層４が設けられている場合には、防湿層７は、シンチレータ３および反射層４の上に形成する。防湿層７は、接合層６、保護層５、およびシンチレータ３が形成されたアレイ基板２の全体を覆うように形成することもできる。防湿層７は、例えば、材料を蒸発させたチャンバの内部に、接合層６、保護層５、シンチレータ３、および反射層４が設けられたアレイ基板２を載置することで形成することができる。
以上の様にしてＸ線検出パネル１０を製造することができる。
なお、図３（ａ）に例示をしたように、接合層６、保護層５、および防湿層７により、アレイ基板２、通信回路基板２１、および配線２１ａを一体化することもできる。
次に、フレキシブルプリント基板２ｅ１、２ｅ２を介して、Ｘ線検出パネル１０と回路基板２０を電気的に接続する。
次に、Ｘ線検出パネル１０と回路基板２０を筐体の内部に収納する。
接合層６、保護層５、および防湿層７により、アレイ基板２、通信回路基板２１、および配線２１ａが一体化されている場合には、これらを筐体の内部に収納する。
そして、必要に応じて、光電変換部２ｂの異常の有無や電気的な接続の異常の有無を確認する電気試験、Ｘ線画像試験などを行う。
以上のようにして、Ｘ線検出器１、１１を製造することができる。
次に、Ｘ線検出パネル１０と回路基板２０を筐体の内部に収納する。
接合層６、保護層５、および防湿層７により、アレイ基板２、通信回路基板２１、および配線２１ａが一体化されている場合には、これらを筐体の内部に収納する。
そして、必要に応じて、光電変換部２ｂの異常の有無や電気的な接続の異常の有無を確認する電気試験、Ｘ線画像試験などを行う。
以上のようにして、Ｘ線検出器１、１１を製造することができる。
以上に説明したように、本実施の形態に係るＸ線検出パネル１０の製造方法は以下の工程を備えることができる。
複数の光電変換素子２ｂ１の上に、透光性を有する絶縁層２ｆを形成する工程。
絶縁層２ｆの上に、透光性を有し、無機材料と化学結合する反応基、および、有機材料と化学結合する反応基の少なくともいずれかを有する材料を含む接合層６を形成する工程。
接合層６の上に保護層５を形成する工程。
保護層５の上に、複数の光電変換素子２ｂ１を覆うシンチレータ３を形成する工程。
少なくともシンチレータ３を覆う防湿層７を形成する工程。
なお、各工程の内容は前述したものと同様とすることができるので詳細な説明は省略する。
複数の光電変換素子２ｂ１の上に、透光性を有する絶縁層２ｆを形成する工程。
絶縁層２ｆの上に、透光性を有し、無機材料と化学結合する反応基、および、有機材料と化学結合する反応基の少なくともいずれかを有する材料を含む接合層６を形成する工程。
接合層６の上に保護層５を形成する工程。
保護層５の上に、複数の光電変換素子２ｂ１を覆うシンチレータ３を形成する工程。
少なくともシンチレータ３を覆う防湿層７を形成する工程。
なお、各工程の内容は前述したものと同様とすることができるので詳細な説明は省略する。
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
Claims (11)
- 基板と、
前記基板の一方の面に設けられた複数の光電変換素子と、
前記複数の光電変換素子の上に設けられ、透光性を有する絶縁層と、
少なくとも前記絶縁層の上に設けられた保護層と、
前記絶縁層と、前記保護層と、の間に設けられ、透光性を有し、無機材料と化学結合する反応基、および、有機材料と化学結合する反応基の少なくともいずれかを有する材料を含む接合層と、
前記保護層の上に設けられ、前記複数の光電変換素子を覆うシンチレータと、
少なくとも前記シンチレータを覆う防湿層と、
を備えた放射線検出パネル。 - 前記保護層と、前記防湿層とは、絶縁性、水蒸気遮断性、透光性、前記シンチレータに含まれる物質に対する耐腐食性を有する請求項１記載の放射線検出パネル。
- 前記保護層と、前記防湿層とは、ポリパラキシリレンを主成分として含んでいる請求項１または２に記載の放射線検出パネル。
- 前記保護層と、前記防湿層とは、炭素結晶を主成分として含んでいる請求項１または２に記載の放射線検出パネル。
- 前記シンチレータは、ハロゲン化合物を主成分として含んでいる請求項１～４のいずれか１つに記載の放射線検出パネル。
- 前記絶縁層が無機材料を含む場合には、
前記接合層は、前記無機材料と化学結合する反応基と、前記ポリパラキシリレンと化学結合する反応基とを有する材料を含んでいる請求項３または５に記載の放射線検出パネル。 - 前記絶縁層が有機材料を含む場合には、
前記接合層は、前記有機材料と化学結合する反応基と、前記ポリパラキシリレンと化学結合する反応基とを有する材料を含んでいる請求項３または５に記載の放射線検出パネル。 - 前記絶縁層が無機材料を含む場合には、
前記接合層は、前記無機材料と化学結合する反応基と、前記炭素結晶と化学結合する反応基とを有する材料を含んでいる請求項４または５に記載の放射線検出パネル。 - 前記絶縁層が有機材料を含む場合には、
前記接合層は、前記有機材料と化学結合する反応基と、前記炭素結晶と化学結合する反応基とを有する材料を含んでいる請求項４または５に記載の放射線検出パネル。 - 請求項１～９のいずれか１つに記載の放射線検出パネルと、
前記放射線検出パネルと電気的に接続された回路基板、および、通信回路基板の少なくともいずれかと、
を備えた放射線検出器。 - 請求項１～９のいずれか１つに記載の放射線検出パネルの製造方法であって、
複数の光電変換素子の上に、透光性を有する絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層の上に、透光性を有し、無機材料と化学結合する反応基、および、有機材料と化学結合する反応基の少なくともいずれかを有する材料を含む接合層を形成する工程と、
前記接合層の上に保護層を形成する工程と、
前記保護層の上に、前記複数の光電変換素子を覆うシンチレータを形成する工程と、
少なくとも前記シンチレータを覆う防湿層を形成する工程と、
を備えた放射線検出パネルの製造方法。
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