(57)【要約】【課題】  信号読出し基板上の省スペース化を図ることができる放射線検出器を提供する。【解決手段】  放射線検出器１においては、共通電極１８に導電性接着剤３１によって給電線２２が接続されているので、共通電極１８に給電線２２を電気的に接続するために信号読出し基板２上に所定のスペースを確保することが不要となる。そして、多孔質状の光導電層１７において信号読出し基板２と導電性接着剤３１との間に位置する部分に電気絶縁材３２が入り込んでいるため、製造時等に導電性接着剤３１が光導電層１７に染み込むことに起因して画素電極７と共通電極１８とが短絡するのを防止することができる。従って、放射線検出器１によれば、共通電極１８に給電線２２を直接接続して、信号読出し基板２上の省スペース化を図ることが可能となる。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を検出するための放射線検出器であって、
複数の画素電極を有する信号読出し基板と、
前記信号読出し基板上に形成された多孔質状の光導電層と、
前記光導電層上に形成された共通電極と、
前記共通電極に導電性接着剤によって接続された給電線と、を備え、
前記光導電層において前記信号読出し基板と前記導電性接着剤との間に位置する部分には、電気絶縁材が入り込んでいることを特徴とする放射線検出器。
【請求項２】
前記電気絶縁材は、前記光導電層において前記画素電極と対向する部分を除く部分に入り込んでいることを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
【請求項３】
前記電気絶縁材は、前記光導電層の前記信号読出し基板側の端部から前記光導電層の前記共通電極側の端部に到っていることを特徴とする請求項１又は２記載の放射線検出器。
【請求項４】
前記光導電層と前記共通電極との間には、導電性材料からなる接触補助層が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の放射線検出器。
【請求項５】
前記導電性材料は、ダイヤモンドライクカーボンであることを特徴とする請求項４記載の放射線検出器。
【請求項６】
前記導電性接着剤は、前記給電線を前記共通電極に接続した状態で、絶縁性樹脂剤によって覆われていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の放射線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線やγ線等の放射線を検出するための放射線検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の放射線検出器として、複数の画素電極を有する信号読出し基板と、信号読出し基板上に形成された光導電層と、光導電層上に形成された共通電極と、を備える直接変換方式と称されるものがある。このような放射線検出器においては、バイアス電圧を印加するために共通電極に給電線を電気的に接続する必要がある。
【０００３】
共通電極に給電線を電気的に接続するための技術として、共通電極の一部を信号読出し基板上に延在させ、その延在部に給電線を接着するもの（例えば、特許文献１参照）や、信号読出し基板上に固定冶具を設置し、その固定冶具に給電線を保持させて給電線の先端部を共通電極に押し当てるもの（例えば、特許文献２参照）がある。
【特許文献１】特開２０００−２４１５５６号公報
【特許文献２】特開平１１−２１１８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、共通電極に給電線を電気的に接続するために、上述したような技術を採用すると、信号読出し基板上に所定のスペースを確保しなければならず、放射線検出器自体の小型化や、放射線検出器同士を並設させた場合の高密度化が妨げられるおそれがある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、信号読出し基板上の省スペース化を図ることができる放射線検出器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る放射線検出器は、放射線を検出するための放射線検出器であって、複数の画素電極を有する信号読出し基板と、信号読出し基板上に形成された多孔質状の光導電層と、光導電層上に形成された共通電極と、共通電極に導電性接着剤によって接続された給電線と、を備え、光導電層において信号読出し基板と導電性接着剤との間に位置する部分には、電気絶縁材が入り込んでいることを特徴とする。
【０００７】
この放射線検出器では、共通電極に導電性接着剤によって給電線が接続されているので、共通電極に給電線を電気的に接続するために信号読出し基板上に所定のスペースを確保することが不要となる。そして、多孔質状の光導電層において信号読出し基板と導電性接着剤との間に位置する部分に電気絶縁材が入り込んでいるため、製造時等に導電性接着剤が光導電層に染み込むことに起因して画素電極と共通電極とが短絡するのを防止することができる。従って、この放射線検出器によれば、共通電極に給電線を直接接続して、信号読出し基板上の省スペース化を図ることが可能となる。
【０００８】
本発明に係る放射線検出器においては、電気絶縁材は、光導電層において画素電極と対向する部分を除く部分に入り込んでいることが好ましい。この場合、光導電層において画素電極と対向する部分に、電気絶縁材、導電性接着剤及び給電線が影を作るなど、放射線の検出に影響を及ぼすのを防止することが可能となる。
【０００９】
本発明に係る放射線検出器においては、電気絶縁材は、光導電層の信号読出し基板側の端部から光導電層の共通電極側の端部に到っていることが好ましい。この場合、共通電極において導電性接着剤により給電線が接続された部分と、信号読出し基板においてその部分に対向する導電性部分（例えば、配線等）との間の電位差を、共通電極と画素電極との間の電位差と略同等に維持することができ、放射線の検出精度を向上させることが可能となる。
【００１０】
本発明に係る放射線検出器においては、光導電層と共通電極との間には、導電性材料からなる接触補助層が形成されていることが好ましい。このように、光導電層と共通電極との間に接触補助層が形成されると、光導電層の表層部における凹凸の度合いが緩和されるため、共通電極の連続性を向上させて、共通電極の電気抵抗値を低くすることが可能となる。なお、導電性材料とは、導体だけでなく半導体を含む意味である。
【００１１】
このとき、導電性材料は、ダイヤモンドライクカーボンであることが好ましい。ダイヤモンドライクカーボンには放射線を吸収し難いという特性があることから、放射線の検出感度の劣化を防止することが可能となる。
【００１２】
本発明に係る放射線検出器においては、導電性接着剤は、給電線を共通電極に接続した状態で、絶縁性樹脂剤によって覆われていることが好ましい。これにより、給電線及び導電性接着剤が共通電極から剥がれるのを確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、信号読出し基板上の省スペース化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
図１は、本発明に係る放射線検出器の平面図であり、図２，３は、それぞれ図１のII−II線、III−III線に沿っての断面図である。図１〜３に示されるように、放射線検出器１は、前方（図２，３において上方）から入射するＸ線（放射線）を検出するための装置であって、信号読出し基板２を備えている。信号読出し基板２は、絶縁材料（例えば、ガラス）からなる矩形状の基板３の前面３ａに画定された矩形状の有効画素領域Ｒに、多数の画素ユニット４が２次元マトリックス状に配列されて構成されている。前方（すなわち、基板３の厚さ方向）から見た場合に基板３の前面３ａにおいて有効画素領域Ｒを包囲する外縁領域には、基板３の１辺に沿うように複数のボンディングパッド５が形成されている。更に、同外縁領域には、対向する基板３の２辺のそれぞれに沿うように複数のボンディングパッド６が形成されている。
【００１６】
図４は、図１の放射線検出器の概念図である。図４に示されるように、各画素ユニット４は、電荷を収集するための画素電極７、画素電極７に収集された電荷を蓄積するための蓄積キャパシタ８、及び蓄積キャパシタ８に蓄積された電荷を読み出すためのスイッチング素子９を有している。これにより、信号読出し基板２においては、多数の画素電極７が基板３の前面３ａに２次元マトリックス状に配列されることになる。なお、スイッチング素子９は、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）であり、基板３がシリコンからなる場合には、例えばＣ−ＭＯＳトランジスタである。
【００１７】
各スイッチング素子９は、信号線１１によってボンディングパッド５（図２参照）と電気的に接続されており、更に、スイッチング素子９のＯＮ／ＯＦＦを行うゲートドライバ１２とフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）等によって電気的に接続されている。また、各蓄積キャパシタ８は、スイッチング素子９を介して信号線１３によってボンディングパッド６（図３参照）と電気的に接続されており、更に、蓄積キャパシタ８に蓄積された電荷を増幅するチャージアンプ１４とＦＰＣ等によって電気的に接続されている。
【００１８】
図１〜３に示されるように、基板３の前面３ａには、画素電極７及びボンディングパッド５，６の前面が露出し、且つ信号線１１，１３等が埋設されるように、絶縁材料からなる平坦化膜１６が形成されている。信号読出し基板２の前面２ａには、Ｘ線を吸収して信号電荷に変換する光導電層１７が形成されている。光導電層１７は、前方から見て有効画素領域Ｒを含むように（すなわち、全ての画素電極７を含むように）形成されて、各画素電極７と電気的に接続されている。
【００１９】
光導電層１７は、前方から見て有効画素領域Ｒを含む矩形状の前面１７ａ、及び傾斜面である側面１７ｂを有する四角錐台状に形成されている。光導電層１７は、金属ハロゲン化物（例えば、ＰｂＩ２（ヨウ化鉛））からなり、結晶片の集合した構造である、多孔質状の結晶構造を有している。光導電層１７の前面１７ａには、前方から見て有効画素領域Ｒを含み、且つ光導電層１７の前面１７ａに含まれるように、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ：Diamond  Like  Carbon）からなる矩形状の接触補助層３０が形成されている。更に、接触補助層３０の前面３０ａには、前方から見て有効画素領域Ｒを含み、且つ接触補助層３０の前面３０ａに含まれるように、金属材料（例えば、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ａｕ）からなる矩形状の共通電極１８が形成されている。つまり、光導電層１７と共通電極１８との間には、ＤＬＣからなる接触補助層３０が形成されている。
【００２０】
対向する共通電極１８の２角のそれぞれには、金属材料（例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ）からなる給電線２２の一端が導電性接着剤３１によって接続されており、各給電線２２の他端は、電圧電源２３に接続されている。これにより、共通電極１８には、電圧電源２３から各給電線２２を介してバイアス電圧が印加されることになる。なお、各給電線２２の一端は、撮像領域を狭めることがないよう、前方から見た場合に共通電極１８において有効画素領域Ｒを包囲する外縁領域に、導電性接着剤３１によって接続されている。
【００２１】
信号読出し基板２の前面２ａには、光導電層１７を包囲するように、平坦化膜１６への接着性が良好な絶縁性樹脂（例えば、ＵＶ硬化型アクリル系樹脂）からなる矩形環状の絶縁性凸部２４が形成されている。絶縁性凸部２４の内側の領域には、光導電層１７及び共通電極１８を覆うように保護層２５が形成されている。保護層２５は、可視光の遮断によるノイズの減少、絶縁性の確保による取扱い容易性の向上、外部雰囲気中の水蒸気やガスの遮断による光導電層１７の特性劣化の防止等の効果を奏する。
【００２２】
保護層２５は、無機膜２６が有機膜２７で挟まれることにより構成されており、絶縁性凸部２４の頂部に至っている。無機膜２６は、Ｘ線の吸収が少なく、可視光を遮光する材料（例えば、アルミニウム）からなる。また、有機膜２７は、絶縁性を有し、耐湿性に優れた材料（例えば、ポリパラキシリレン樹脂（スリーボンド社製  商品名：パリレン等））からなる。なお、保護層２５の外側の縁部２５ｂが剥離するのを防止するために、絶縁性凸部２４の頂部には、絶縁性凸部２４及び有機膜２７への接着性が良好な材料（例えば、ＵＶ硬化型アクリル系樹脂）からなる絶縁性固定部材２９が矩形環状に配置され、保護層２５の外側の縁部２５ｂを覆っている。
【００２３】
ここで、共通電極１８に対する給電線２２の接続について、より詳細に説明する。
【００２４】
図５は、図１の放射線検出器の給電線の一端周辺の拡大平面図であり、図６は、図１の放射線検出器の給電線の一端周辺の拡大断面図である。図５，６に示されるように、多孔質状（空孔率５０％〜６０％程度の開放気孔型）の光導電層１７において信号読出し基板２と導電性接着剤３１との間に位置する部分（結晶片間の隙間）には、電気絶縁材３２が入り込んでいる。電気絶縁材３２は、光導電層１７において画素電極７と対向する部分を除く部分（すなわち、前方から見た場合に光導電層１７において有効画素領域Ｒを包囲する外縁領域）にて、光導電層１７の信号読出し基板２側の端部から光導電層１７の共通電極１８側の端部に到っている。給電線２２の一端は、湾曲させられた状態で導電性接着剤３１に埋め込まれているため、給電線２２の一端と共通電極１８との接続は強固なものとなっている。また、導電性接着剤３１は、給電線２２を共通電極１８に接続した状態で、紫外線硬化樹脂剤等の絶縁性樹脂剤３３によって覆われている。
【００２５】
なお、導電性接着剤３１は、銀ペースト等の導電性樹脂を硬化させたものである。導電性樹脂には、導電性金属粒子や導電性高分子等の導電体、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等のバインダ樹脂及び有機溶剤の混合物であって、塗付後に有機溶剤を蒸発させることで硬化させる導電性樹脂や、導電性金属粒子や導電性高分子等の導電体、及び熱やＵＶ光により反応硬化するエポキシ樹脂やアクリル樹脂等の樹脂の混合物であって、塗付後に熱やＵＶ光により硬化させる導電性樹脂がある。また、電気絶縁材３２には、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等の樹脂及び有機溶剤の混合物であって、塗付後に有機溶剤を蒸発させることで硬化させる電気絶縁性のものや（例えば、ＡＲ  ＢＲＯＷＮ社製  商品名：ＨｕｍｉＳｅａｌ）、熱やＵＶ光により反応硬化するエポキシ樹脂やアクリル樹脂等の樹脂であって、硬化後に電気絶縁性を有するものが適用される。
【００２６】
以上のように構成された放射線検出器１の動作について説明する。
【００２７】
図４に示されるように、前方から光導電層１７にＸ線が入射すると、光導電層１７ではＸ線が吸収されて、吸収されたＸ線量に比例する信号電荷が生成される。このとき、共通電極１８には、電圧電源２３によってバイアス電圧Ｖｂ（５００Ｖ〜１０００Ｖ程度の高電圧）が印加されているため、光導電層１７で生成された信号電荷は、光導電層１７中を電界に沿って移動し、画素電極７に収集されて蓄積キャパシタ８に蓄積される。そして、ゲートドライバ１２によって各スイッチング素子９のＯＮ／ＯＦＦが順次行われ、各蓄積キャパシタ８に蓄積されていた電荷がチャージアンプ１４に順次読み出されて増幅され、これにより、２次元Ｘ線画像が得られることになる。
【００２８】
次に、放射線検出器１の製造方法の一例について説明する。
【００２９】
まず、信号読出し基板２を準備し、信号読出し基板２の前面２ａに、ＰｂＩ２を真空蒸着して、光導電層１７を厚さ１００μｍ以上に結晶片の集合構造となる結晶構造を有するように成膜する。これにより、ＰｂＩ２は、近接４箇所でＰｂ原子とＩ原子とが結合し、Ｉ−Ｉ層がファンデルワールスカで結合した６方晶の層状結晶となる。
【００３０】
真空蒸着による成膜においては、初期の薄膜状態で、Ｃ軸が基板上に垂直に成長し、厚さ１５μｍ以上になると、結晶片・ドメインの衝突を伴って基板に対して結晶軸が乱れる。そして、更に厚さを増すと、初期状態から９０度方向の異なる結晶片の分布が多くなる。結晶核からドメイン・結晶片へと展開して行くなかで、厚さ１００μｍ以上の光導電層１７の表面では、凹凸の度合いが大きくなる。
【００３１】
光導電層１７の形成に続いて、光導電層１７の内層部の結晶構造を維持しつつ、光導電層１７の表層部を平坦化することで、光導電層１７の表面の凹凸の度合いを緩和する。光導電層１７の表層部を平坦化する技術としては、サンドブラスト、スパッタエッチング、ローラプレス（光導電層１７の前面１７ａにおいて所定の径のローラを所定の時間転がす）、ビーズローリング（所定の径のビーズを多数用意し、光導電層１７の前面１７ａにおいて所定の時間転がす）、研磨、ＣＭＰ（Chemical  Mechanical  Polishing）、油圧プレス、冷間等方圧加圧等が挙げられる。
【００３２】
なお、光導電層１７の平坦化処理に続いて、アニーリング処理を施してもよい。それにより、平坦化処理において結晶片の先端部が折られ、曲げられ、潰されるなどして生じた応力・歪みを開放して光導電層１７における原子配列の歪みを緩和する。
【００３３】
光導電層１７の平坦化処理又はアニーリング処理に続いて、光導電層１７の前面１７ａに、ＤＬＣからなる接触補助層３０をプラズマＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）法で厚さ１μｍ〜３μｍ（より好ましくは、厚さ２μｍ）に形成する。そして、光導電層１７において画素電極７と対向する部分を除く部分（すなわち、前方から見た場合に光導電層１７において有効画素領域Ｒを包囲する外縁領域）にて対向する２角のそれぞれに、接触補助層３０を介して、電気絶縁材３２となる樹脂剤を染み込ませる。その樹脂剤を硬化させて電気絶縁材３２を形成した後、接触補助層３０の前面３０ａに共通電極１８を真空蒸着で厚さ０．５μｍ以下に形成する。つまり、共通電極１８は、平坦化された光導電層１７の表層部上に、ＤＬＣからなる接触補助層３０を介して形成される。
【００３４】
共通電極１８の形成に続いて、対向する共通電極１８の２角（すなわち、光導電層１７において電気絶縁材３２が入り込んでいる２角）のそれぞれに、導電性接着剤３１を塗布して給電線２２の一端を接続し、更に、紫外線硬化樹脂剤等の絶縁性樹脂剤３３によって導電性接着剤３１を覆う。そして、信号読出し基板２の前面２ａに、光導電層１７を包囲するように絶縁性凸部２４を形成し、絶縁性凸部２４の内側の領域に、光導電層１７及び共通電極１８を覆うように保護層２５を形成する。最後に、絶縁性凸部２４の頂部に、保護層２５の外側の縁部２５ｂを覆うように絶縁性固定部材２９を配置して、放射線検出器１を得る。
【００３５】
以上説明したように、放射線検出器１においては、共通電極１８に導電性接着剤３１によって給電線２２が接続されているので、共通電極１８に給電線２２を電気的に接続するために信号読出し基板２上に所定のスペースを確保することが不要となる。そして、多孔質状の光導電層１７において信号読出し基板２と導電性接着剤３１との間に位置する部分に電気絶縁材３２が入り込んでいるため、製造時等に導電性接着剤３１が光導電層１７に染み込むことに起因して画素電極７と共通電極１８とが短絡するのを防止することができる。従って、放射線検出器１によれば、共通電極１８に給電線２２を直接接続して、信号読出し基板２上の省スペース化を図ることが可能となる。
【００３６】
また、導電性接着剤３１は、給電線２２を共通電極１８に接続した状態で、紫外線硬化樹脂剤等の絶縁性樹脂剤３３によって覆われているため、給電線２２及び導電性接着剤３１が共通電極１８から剥がれるのを防止することができる。なお、絶縁性樹脂剤３３は電気絶縁性を有するため、仮に電気絶縁材３２からはみ出しても、画素電極７と共通電極１８とが短絡することはない。
【００３７】
また、光導電層１７において画素電極７と対向する部分を除く部分に電気絶縁材３２が入り込んでいるので、光導電層１７において画素電極７と対向する部分に、電気絶縁材３２、導電性接着剤３１及び給電線２２が影を作るなど、Ｘ線の検出に影響を及ぼすのを防止することが可能となる。
【００３８】
また、電気絶縁材３２が光導電層１７の信号読出し基板２側の端部から光導電層１７の共通電極１８側の端部に到っているので、共通電極１８において導電性接着剤３１により給電線２２が接続された部分と、信号読出し基板２においてその部分に対向する導電性部分（例えば、信号線１１，１３等）との間の電位差を、共通電極１８と画素電極７との間の電位差と略同等に維持することができ、Ｘ線の検出精度を向上させることが可能となる。しかも、光導電層１７において電気絶縁材３２が入り込んだ部分の機械的強度が向上するため、給電線２２と共に光導電層１７に剥がれるなど、光導電層１７に損傷が生じるのを防止することができる。
【００３９】
また、光導電層１７と共通電極１８との間に、ＤＬＣからなる接触補助層３０が形成されることで、光導電層１７の表層部における凹凸の度合いが緩和されるため、共通電極１８の連続性を向上させて、共通電極１８の電気抵抗値を低くすることが可能となる。このとき、ＤＬＣにはＸ線を吸収し難いという特性があることから、光導電層１７と共通電極１８との間に接触補助層３０を介在させても、Ｘ線の検出感度の劣化を防止することが可能となる。
【００４０】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
【００４１】
例えば、放射線検出器は、Ｘ線を検出するためのものに限定されず、γ線等、他の電磁波を検出するためのものであってもよい。また、光導電層の材料は、ＰｂＩ２に限定されず、ＨｇＩ２（ヨウ化水銀）、ＢｉＩ３（ヨウ化ビスマス）、ＴｌＢｒ（臭化タリウム）等、他の金属ハロゲン化物であってもよい。そして、光導電層の成膜は、真空蒸着に限定されず、近間隔昇華法（close-spaced  sublimation）、ＰＩＢ法（particle-in-binder）、スプレー熱分解法（spray  Pyrolysis  process）、湿式塗布法（wet  coating  process）等によって行われてもよい。また、接触補助層の材料は、ＤＬＣに限定されず、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）、ａ−ＳｉＣ（アモルファスシリコンカーバイド）、Ａｌｑ３（トリス（８−キノリノラト）アルミニウム）等、他の導電性材料であってもよい。更に、光導電層において信号読出し基板と導電性接着剤との間に位置する部分に電気絶縁材が入り込んでいれば、電気絶縁材が光導電層の信号読出し基板側の端部から光導電層の共通電極側の端部に到っていなくても、製造時等に導電性接着剤が光導電層に染み込むことに起因して画素電極と共通電極とが短絡するのを防止することが可能である。なお、信号読出し基板に対する光導電層の形成、光導電層に対する接触補助層の形成、及び接触補助層に対する共通電極の形成は、直接的に行われる場合だけでなく、何らかの層を介して間接的に行われる場合もある。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る放射線検出器の平面図である。
【図２】図１のII−II線に沿っての断面図である。
【図３】図１のIII−III線に沿っての断面図である。
【図４】図１の放射線検出器の概念図である。
【図５】図１の放射線検出器の給電線の一端周辺の拡大平面図である。
【図６】図１の放射線検出器の給電線の一端周辺の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…放射線検出器、２…信号読出し基板、７…画素電極、１７…光導電層、１８…共通電極、２２…給電線、３０…接触補助層、３１…導電性接着剤、３２…電気絶縁材、３３…絶縁性樹脂剤。
【図１】
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【図２】
2010118608.tif 000004
【図３】
2010118608.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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