(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状結晶を含んで構成され、照射された放射線を光に変換するシンチレータと、
該シンチレータから放出された光を受光して電気信号に変換する受光素子を有するセンサ基板と、を備え、
該シンチレータに含まれる複数の柱状結晶は、センサ基板側に位置する領域の断面径が、センサ基板とは反対側に位置する領域の断面径よりも太い柱状結晶であり、
前記柱状結晶の最太部の断面径をＡとし、最細部の断面径をＢとしたとき、（Ａ−Ｂ）／Ｂが０．１以上であり、
前記複数の柱状結晶が、隣接する柱状結晶との間に間隙を有して形成されており、
前記柱状結晶のセンサ基板側にさらに非柱状結晶領域を有し、
柱状結晶の平均断面径をＤとした時に、非柱状結晶領域の厚みＴが０．１μｍ以上、３×Ｄ以下であり、
放射線が前記センサ基板側の面から入射され、
前記柱状結晶は、蒸着法により前記非柱状結晶領域の表面に形成され、前記非柱状結晶領域との界面における柱状結晶の平均断面径よりも、前記界面とシンチレータ層の全厚みの５０％の位置との間の柱状結晶における最大断面径が大きく、且つ、前記柱状結晶の先端とシンチレータ層の全厚みの５０％の位置との間の柱状結晶における平均断面径が、前記最大断面径よりも小さい、柱状結晶である
放射線撮像装置。
【請求項２】
前記複数の柱状結晶の各々の平均断面径は、２μｍ以上１５μｍ以下である
請求項１記載の放射線撮像装置。
【請求項３】
前記柱状結晶は、直接蒸着により形成された柱状結晶であり、該柱状結晶のセンサ基板側に微細な断面径の結晶の集合体領域を有する
請求項１または請求項２に記載の放射線撮像装置。
【請求項４】
前記柱状結晶は、前記センサ基板より２０μｍ離間した箇所の柱径の柱状結晶を形成するための雰囲気温度が、非柱状結晶部形成時のセンサ基板の温度よりも高い条件、及び、センサ基板より２０μｍ以上離間した箇所の柱状結晶を形成するための真空度が、非柱状結晶部形成時の真空度よりも高い条件、のうち少なくとも一方を満たす条件下で形成された柱状結晶である
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項５】
前記シンチレータの厚みが１００μｍ以上３００μｍ以下であり、
前記柱状結晶の平均断面径をＤとした時に、非柱状結晶領域の厚みＴが０．１μｍ以上、１×Ｄ以下であり、
マンモグラフィ用途に用いられる
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項６】
前記シンチレータが、ＣｓＩ及びＴｌを含有する結晶を含んで構成される
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用のＸ線撮影装置などに用いられる放射線撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）アクティブマトリクス基板上に放射線感応層を配置し、照射されたＸ線等の放射線を検出し、照射放射線量の分布を表す放射線画像のデータへ直接変換して出力するＦＰＤ（Flat Panel Detector）が実用化されており、このＦＰＤ等のパネル型の放射線検出器と、画像メモリを含む制御部および電源部を内蔵し、放射線検出器から出力される放射線画像データを画像メモリに記憶する可搬型の放射線撮像装置（以下、「電子カセッテ」ともいう。）も実用化されている。
可搬式或いは固定式を問わず、このような放射線撮像装置は、従来のイメージングプレートに比べて、即時に画像を確認できるといったメリットがあり、急速に普及が進んでいる。
【０００３】
この放射線撮像装置は、種々のタイプのものが提案されており、例えば、放射線を一度ＣｓＩ：Ｔｌ、ＧＯＳ（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ）などのシンチレータで光に変換し、変換した光を半導体層で電荷に変換して蓄積する間接変換方式がある。
【０００４】
放射線撮像装置では、例えば、生体などに使用する場合には、照射する放射線の量を低くすることが望ましく、光検出器部分での発光量が高く、感度の優れたシンチレータが望まれている。そのような観点から、絶縁性基板上にＣｓＩ等の結晶からなるシンチレータを貼り合わせるとともに、光検出器側から放射線を照射する放射線撮像装置が種々提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）
このような結晶を含んで構成されるシンチレータにおいては、理論上は結晶相が厚いほど感度が向上するが、実際には結晶相の厚みをある程度以上厚くすると、光がシンチレータを通過する際に減衰したり、散乱したりして、十分な感度が得られなかったり、画像のボケが生じるなどの問題があり、さらなる感度の向上が望まれている。
【０００５】
他方、発光の均一性を向上する目的で、シンチレータ層の結晶部を四角錐台形状とするＸ線ＣＴ装置が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
また、シンチレータ層の形成時に、真空度を良化させ、基板温度を上昇させることで柱状結晶の柱径を太くさせるという実施態様が開示されている（例えば、特許文献４参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３３３３２７８号
【特許文献２】特開２００１−３３０６７７号公報
【特許文献３】特開２００４−１２５７２２号公報
【特許文献４】特開２００４−２３３３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、引用文献３に記載のシンチレータにおいても、発光効率は不十分であり、引用文献４に記載のシンチレータでは、柱状結晶間の融着が生じて、光拡散による画像ボケが懸念されるなど、感度や得られる画像の解像度についても満足できるものではなく、改良が望まれているのが現状である。
本発明は、上記事実を考慮し、検出感度に優れ、シンチレータの厚みを大きくすることなく、鮮鋭度が良好な画像が得られる放射線撮像装置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】
【０００８】
本発明の請求項１に係る放射線撮像装置は、柱状結晶を含んで構成され、照射された放射線を光に変換するシンチレータと、該シンチレータから放出された光を受光して電気信号に変換する受光素子を有するセンサ基板と、を備え、該シンチレータに含まれる複数の柱状結晶は、センサ基板側に位置する領域の断面径が、センサ基板とは反対側に位置する領域の断面径よりも太い柱状結晶であり、前記柱状結晶の最太部の断面径をＡとし、最細部の断面径をＢとしたとき、（Ａ−Ｂ）／Ｂが０．１以上であり、前記複数の柱状結晶が、隣接する柱状結晶との間に間隙を有して形成されており、前記柱状結晶のセンサ基板側にさらに非柱状結晶領域を有し、柱状結晶の平均断面径をＤとした時に、非柱状結晶領域の厚みＴが０．１μｍ以上、３×Ｄ以下であり、放射線が前記センサ基板側の面から入射され、前記柱状結晶は、蒸着法により前記非柱状結晶領域の表面に形成され、前記非柱状結晶領域との界面における柱状結晶の平均断面径よりも、前記界面とシンチレータ層の全厚みの５０％の位置との間の柱状結晶における最大断面径が大きく、且つ、前記柱状結晶の先端とシンチレータ層の全厚みの５０％の位置との間の柱状結晶における平均断面径が、前記最大断面径よりも小さい、柱状結晶であることを特徴とする。
本発明においては、シンチレータに発光効率の高い柱状結晶であって断面径が太い領域が存在する柱状結晶を用いることで、効率よい発光が得られるため、高感度で解像度の高い画像が得られる。
柱状結晶は、成膜開始から太くし、先端部まで太さを維持すると、柱状結晶が、成長と共に融着してしまい、柱状結晶の独立が確保できなくなってしまう。従って、成膜開始から先端部に向かって、柱状結晶を太くしていくことで、柱状結晶の光学的独立を維持しつつ、先端部で十分な太さを有する柱状結晶を実現することができる。また、反対に、成膜開始から先端部に向かって、ある領域まで柱状結晶を細くしていくことによっても、柱状結晶の光学的独立を維持しつつ、先端部で十分な太さを有する柱状結晶を実現することができる。
柱状結晶の光学的独立が確保される、即ち、隣接する複数の柱状結晶間の間隙が確保されることで、該間隔が発光した光のガイド機能を果たすため、発せられた光が拡がらずに効率よく透過し、画像ボケの発生が抑制されるという利点をも有する。
【０００９】
本発明の放射線撮像装置は、請求項１に示すように、前記柱状結晶の最太部の断面径をＡとし、最細部の断面径をＢとしたとき、（Ａ−Ｂ）／Ｂは０．１以上とされる。この条件を満たすことで、隣接する複数の柱状結晶の独立が確保され、画像ボケの発生が効果的に抑制される。
本発明の請求項２に記載の放射線撮像装置では、前記複数の柱状結晶の各々の平均断面径は、２μｍ以上１５μｍ以下である。
本発明の請求項１に記載の放射線撮像装置では、放射線は前記センサ基板側から入射される。この態様によれば、高い柱状結晶における発光効率の高い断面径が太い領域が、センサ基板側に存在することで、発光領域と光検出領域とが近傍に存在することで、より一層の高感度化が図れる。
【００１０】
本発明の請求項３に係る放射線撮像装置は、前記柱状結晶は、直接蒸着により形成された柱状結晶であり、該柱状結晶のセンサ基板側に微細な断面径の結晶の集合体領域を有すること特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項１に係る放射線撮像装置は、前記柱状結晶のセンサ基板側にさらに非柱状結晶領域を有し、柱状結晶の平均断面径をＤとした時に、非柱状結晶領域の厚みＴが０．１μｍ以上、３×Ｄ以下であり、放射線がセンサ基板側の面から入射されることを特徴とする。
シンチレータが有する柱状結晶の放射線入射面側に、特定の厚みの非柱状結晶領域を有することで、発光の検出効率がより向上する。このため、感度よく、鮮鋭度の高い画像が検出される。
柱状結晶の平均断面径と非柱状結晶領域の厚みが上記条件を満たすことで、本発明の優れた効果を奏する。
柱状結晶のさらに好ましい態様としては、本発明の請求項４に記載のように、蒸着法により前記非柱状結晶領域の表面に形成され、センサ基板より２０μｍ離間した箇所の柱径の柱状結晶を形成するための雰囲気温度が、非柱状結晶部形成時のセンサ基板の温度よりも高い条件、及び、センサ基板より２０μｍ以上離間した箇所の柱状結晶を形成するための真空度が、非柱状結晶部形成時の真空度よりも高い条件、のうち少なくとも一方を満たす条件下で形成された柱状結晶であること、また、請求項１に記載のように、蒸着法により前記非柱状結晶領域の表面に形成され、前記非柱状結晶領域との界面における柱状結晶の平均断面径よりも、前記界面とシンチレータ層の全厚みの５０％の位置との間の柱状結晶における最大断面径が大きく、且つ、前記柱状結晶の先端とシンチレータ層の全厚みの５０％の位置との間の柱状結晶における平均断面径が、前記最大断面径よりも小さい、柱状結晶であることが挙げられる。
さらに、請求項５に記載されるように、シンチレータの厚みを３００μｍ以下とし、柱状結晶の平均断面径をＤとした時に、非柱状結晶領域の厚みＴが０．１μｍ以上、１×Ｄ以下であり、放射線がセンサ基板側の面から入射される態様とすることで、より一層の高感度化、高解像度化が図れるため、人体への放射線の影響を低く抑える必要のあるマンモグラフィ用途に好適な放射線撮像装置となる。
【００１２】
本発明の放射線撮像装置は、請求項６に示すように、前記シンチレータとして、ＣｓＩ：Ｔｌを含有する結晶を含んで構成されることが好ましく、このような結晶を含んで構成されるシンチレータは、支持体やセンサ基板上に気相堆積法により形成されることが、柱状結晶の厚みや断面径のサイズを制御する上で好ましい。
なお、本発明の放射線撮像装置の効果は、以下に示すとおり、検出感度に優れ、シンチレータの厚みを大きくすることなく、鮮鋭度が良好な画像が得られるというものであるが、本発明の放射線撮像装置はマンモグラフィの撮像装置としても適用可能である。マンモグラフィの撮影においては、Ｘ線エネルギが低いのでシンチレータの照射側での発光の寄与がより高いが、本発明の装置を、光検出基板側に放射線を照射する撮像装置として用いることにより、光検出基板に近い部分でより発光量を増やすことができるので、マンモグラフィの撮影により好ましい態様となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、上記構成としたので、本発明の放射線撮像装置は、検出感度に優れ、シンチレータの厚みを大きくすることなく、鮮鋭度が良好な画像が得られるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態に係る放射線検出パネルの構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す放射線検出パネルのシンチレータ層の第１の実施形態の構成を示す概略側面図である。
【図３】図１に示す放射線検出パネルのシンチレータ層の第２の実施形態の構成を示す概略側面図である。
【図４】一定の蒸着温度、一定の真空度の条件下で蒸着法により柱状結晶を形成した場合の、センサ基板表面近傍の柱状結晶領域始点からの距離と、その距離における柱状結晶の柱径との関係を表すモデル図である。
【図５】実施の形態に係る放射線検出器のスイッチ素子の構成を概略的に示した断面図である。
【図６】実施の形態に係る放射線検出パネルの構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明に係る放射線撮像装置の実施の形態の一例を図面に基づき説明する。
本実施の形態に係る放射線撮像装置は、Ｘ線撮影装置等に用いられるものであり、放射線の照射を受けることにより発光する層と、発光層の光を光電変換する受光素子を有するセンサ基板と、を備えてなり、画像情報を担持する放射線の照射を受けて画像情報を記録し、記録した画像情報を表す画像信号を出力するものである。
センサ基板は、前記受光素子を有し、さらに該受光素子において変換された電気信号を出力するＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）素子を備えていてもよい。
【００１６】
以下に、本発明に係る実施形態の一例（第１の実施形態）を図面に基づき説明する。
（本実施形態に係る放射線撮像装置の構成）
まず、本実施形態に係る放射線撮像装置の構成を、センサ基板にＴＦＴ素子を備えた態様を例に挙げて説明する。
図１に示すように、本実施の形態に係る放射線検出パネル２０は、絶縁性基板２２に薄膜トランジスタ（TFT：Thin Film Transistor）等のスイッチ素子２４が形成された受光素子と、変換された電気信号を出力するＴＦＴ素子を有するＴＦＴ基板２６を備えている。
【００１７】
このＴＦＴ基板２６上には、入射される放射線を変換する放射線変換層の一例として、入射される放射線を光に変換するシンチレータ層２８が形成されている。
【００１８】
シンチレータ層２８の形成には、例えば、ＣｓＩ：Ｔｌ、ＧＯＳ（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ）、ＮａＩ：Ｔｌ（タリウム賦活ヨウ化ナトリウム）、ＣｓＩ：Ｎａ（ナトリウム賦活ヨウ化セシウム）からなる結晶を用いることができるが、シンチレータ層２８は、これらの材料からなるものに限られるものではない。なお、これらのなかでも、発光スペクトルがａ−Ｓｉフォトダイオードの分光感度の極大値（５５０ｎｍ付近）と適合する点、及び、ＮａＩ及びＣｓＩ：Ｎａと比較して潮解性が低いために、湿度による経時的な劣化がより生じがたいという点が両立するために、ＣｓＩ：Ｔｌを用いてなるものが好ましい。
また、絶縁性基板２２としては、例えば、ガラス基板、各種セラミック基板、樹脂基板を用いることができる。なお、絶縁性基板２２も、これらの材料に限られるものではない。
シンチレータ層２８が発する光の波長域は、可視光域（波長３６０ｎｍ〜８３０ｎｍ）であることが好ましく、この放射線検出パネル２０によってモノクロ撮像を可能とするためには、緑色の波長域を含んでいることがより好ましい。
シンチレータ層２８に用いる蛍光体としては、具体的には、放射線としてＸ線を用いて撮像する場合、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）を含むものが好ましく、Ｘ線照射時の発光スペクトルが４２０ｎｍ〜７００ｎｍにあるＣｓＩ（Ｔｌ）を用いることが特に好ましい。なお、ＣｓＩ（Ｔｌ）の可視光域における発光ピーク波長は５６５ｎｍである。
シンチレータ層２８は、例えば、ＣｓＩ（Ｔｌ）等の柱状結晶で形成しようとする場合、蒸着基板への蒸着によって形成されてもよい。このように蒸着によってシンチレータ層２８を形成する場合、蒸着基板は、Ｘ線の透過率、コストの面からＡｌの板がよく使用されるがこれに限定されるものではない。なお、シンチレータ層２８としてＧＯＳを用いる場合、蒸着基板を用いずにＴＦＴ基板２６の表面にＧＯＳを塗布することにより、シンチレータ層２８を形成してもよい。
【００１９】
シンチレータ層２８を形成する柱状結晶を気相堆積法の代表的な方法である蒸着法により形成する方法について詳細に説明する。図４は、ＴＦＴ基板上に直接、蒸着法によってシンチレータ層２８を構成する柱状結晶１２を形成する際に、一定の蒸着温度、一定の真空度の条件下で実施した場合の一実施形態における、蒸着基板表面又は非柱状結晶部との界面（柱状結晶領域始点）からの距離（柱状結晶の根元（＝始点）からの距離）を横軸、その距離における柱状結晶の柱径を縦軸とした場合の両者の関係を表すモデル図である。なお、このように、ＴＦＴ基板表面、又は基板上に形成された下地層表面に、直接、蒸着により結晶を形成する方法を、以下、本明細書において、直接蒸着と称することがある。
図４に示すように、通常、真空度が良化するか、或いは、基板温度を上昇させると柱径は太くなる傾向にある。他方、これらの条件を制御しない場合、蒸着進行と共に真空度は良くなる方向にあるため柱径は太くなり、そのまま成長を続けると隣接する柱状結晶間で接触、融着が生じ、光拡散による画像ボケの懸念が出てくる。このため、蒸着においては、本発明のある実施形態における如き柱状結晶の先端側の柱径を基板側の柱径より大きくしても互いに融着しないように真空度、或いは、基板温度の少なくともいずれかを制御することが必要となる。なお、このような直接蒸着により形成されたシンチレータ層２８は、以下に詳述する図３に示す構成をとる。
【００２０】
また、図４に示すように、柱状結晶部形成時の当初は基板表面近傍には微細な柱径（例えば、１μｍ〜３μｍ）を有する柱状結晶が高密度で形成され、これらが互いに融着して、後述する非柱状結晶領域を形成したのと同様の効果を奏する。
一般的には、例えば、後述する本発明の好ましい態様である基板上に非柱状結晶領域を形成し、その表面に柱状結晶を形成する場合には、例えば、基板より２０μｍ離間した箇所の柱状結晶を形成するための雰囲気温度が、非柱状結晶部形成時の蒸着基板の温度よりも高い条件、及び、基板より２０μｍ離間した箇所の柱状結晶を形成するための真空度が、非柱状結晶部形成時の真空度よりも高い条件の少なくとも一方を満たす条件下で形成されたることが好ましい。直接蒸着によりシンチレータ２８を形成する場合には、形成されたシンチレータ２８における、非柱状結晶部近傍の柱状結晶の柱径の最も太い部分が、シンチレータの厚み方向の中央部よりもＴＦＴ基板２６に近い側に存在する。
【００２１】
一方、後述する図２に示すように、支持体１０を準備し、そこに蒸着法によりシンチレータ層２８を形成することもできる。支持体１０表面に柱状結晶１２を形成する場合には、前記した直接蒸着におけるのと同様の条件にて支持体１０上に非柱状結晶領域近傍よりも先端の柱径が太い柱状結晶を形成し、柱状結晶１２を備える支持体１０を、ＴＦＴ基板２６に貼り合わせることで柱径の最も太い部分、即ち、非柱状結晶領域から離れた部分が、シンチレータ層の厚み方向の中央部よりもＴＦＴ基板２６に近い側に配置される。このように、支持体１０表面、又は支持体１０上に形成された下地層１１表面に、蒸着により結晶を形成し、その後、ＴＦＴ基板と形成されたシンチレータ層２８を貼り合わせる方法を、以下、本明細書において、間接蒸着と称することがある。
【００２２】
シンチレータ層２８とＴＦＴ基板２６との間には、シンチレータ層２８によって変換された光が入射されることにより電荷を発生する光導電層３０が配置されている。この光導電層３０のシンチレータ層２８側の表面には、光導電層３０にバイアス電圧を印加するためのバイアス電極３２が形成されている。
光導電層３０は、シンチレータ層２８から発せられた光を吸収し、吸収した光に応じた電荷を発生する。光導電層３０は、光が照射されることにより電荷を発生する材料により形成すればよく、例えば、アモルファスシリコンや有機光電変換材料などにより形成することができる。アモルファスシリコンを含む光導電層３０であれば、幅広い吸収スペクトルを持ち、シンチレータ層２８による発光を吸収することができる。有機光電変換材料を含む光導電層３０であれば、可視域にシャープな吸収スペクトルを持ち、シンチレータ層２８による発光以外の電磁波が光導電層３０に吸収されることがほとんどなく、Ｘ線等の放射線が光導電層３０で吸収されることによって発生するノイズを効果的に抑制することができる。
光導電層３０を構成する有機光電変換材料は、シンチレータ層２８で発光し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、シンチレータ層２８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層２８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層２８から発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、シンチレータ層２８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、シンチレータ層２８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、光導電層３０で発生する電荷量をほぼ最大にすることができる。
【００２３】
一方、ＴＦＴ基板２６には、光導電層３０で発生した電荷を収集する電荷収集電極３４が形成されている。ＴＦＴ基板２６では、各電荷収集電極３４で収集された電荷が、スイッチ素子２４によって読み出される。
次に、本実施の形態に係る放射線検出パネル２０に適用可能な光導電層３０について具体的に説明する。
本発明に係る放射線検出パネル２０における電磁波吸収／光電変換部位は、１対の電荷収集電極３４，バイアス電極３２と、該電荷収集電極３４，バイアス電極３２間に挟まれた有機光導電層３０を含む有機層により構成することができる。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の積み重ねもしくは混合により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がある有機化合物をいう。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をいう。したがって、ドナー性有機化合物としては、電子供与性のある有機化合物であればいずれの有機化合物も使用可能である。
【００２４】
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、電子を受容しやすい性質がある有機化合物をいう。さらに詳しくは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をいう。したがって、アクセプター性有機化合物は、電子受容性のある有機化合物であればいずれの有機化合物も使用可能である。
この有機ｐ型半導体及び有機ｎ型半導体として適用可能な材料、及び光導電層３０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。なお、光導電層３０は、さらにフラーレン若しくはカーボンナノチューブを含有させて形成してもよい。
各画素部を構成するセンサ部３７は、少なくとも電荷収集電極３４、光導電層３０、及びバイアス電極３２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いず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。
【００２５】
電子ブロッキング膜は、電荷収集電極３４と光導電層３０との間に設けることができ、電荷収集電極３４とバイアス電極３２間にバイアス電圧を印加したときに、電荷収集電極３４から光導電層３０に電子が注入されて暗電流が増加してしまうの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および隣接する光導電層３０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、隣接する光導電層３０の材料のイオン化ポテンシャル（Ｉｐ）と同等のＩｐもしくはそれより小さいＩｐを持つものが好ましい。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ともに、センサ部３７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、さらに好ましくは３０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下、特に好ましくは５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
【００２６】
正孔ブロッキング膜は、光導電層３０とバイアス電極３２との間に設けることができ、電荷収集電極３４とバイアス電極３２間にバイアス電圧を印加したときに、バイアス電極３２から光導電層３０に正孔が注入されて暗電流が増加してしまうの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。
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ともに、センサ部３７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、さらに好ましくは３０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下、特に好ましくは５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
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および隣接する光導電層３０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、隣接する光導電層３０の材料の電子親和力（Ｅａ）と同等のＥａもしくはそれより大きいＥａを持つものが好ましい。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。
なお、光導電層３０で発生した電荷のうち、正孔がバイアス電極３２に移動し、電子が電荷収集電極３４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。又、電子ブロッキング膜と正孔ブロッキング膜は両方設けなくてもよく、いずれかを設けておけば、ある程度の暗電流抑制効果を得ることができる。
【００２７】
このＴＦＴ基板２６は、入射される放射線を変換する放射線変換層として、入射される放射線を光に変換する、支持体１０上に形成されたシンチレータ層２８と、下地層１１を介して密着されている。下地層１１は、ＴＦＴ基板２６がシンチレータ層２８により腐食を受けないための保護層として機能する。
【００２８】
以下、本実施形態のシンチレータ層２８について図２を参照して詳細に説明する。
本実施形態におけるシンチレータ層２８の放射線入射側には柱状結晶１２が存在し、シンチレータ層の放射線のＴＦＴ素子２６側の柱状結晶１２は、支持体１０側に比較して断面径が大きくなるように形成されている。本実施形態では、柱状結晶１２のＴＦＴ素子２６側と反対側の端部に隣接して、非柱状結晶からなる非柱状結晶領域１４が存在しているが、非柱状結晶領域１４は必ずしも必要ではない。
本発明における柱状結晶１２は、効率よい発光が得られる断面径の太い部分が、光を検出するＴＦＴ素子２６近傍に存在することで、高解像度の画像が形成されるとともに、隣接する複数の柱状結晶１２の間隙が光のガイドとなって光拡散を抑制することで画像のボケが抑制される。さらに、深部まで到達した光が、非柱状結晶領域１４と柱状結晶１２との界面において反射され、発光の検出効率がより向上する。
シンチレータ層２８とＴＦＴ素子２６とは、接着層１６を介して密着される。
【００２９】
また、本実施形態の如く、柱状結晶１２と非柱状結晶領域１４とを有する場合、柱状結晶１２の平均断面径をＤμｍとした時に、非柱状結晶領域１４の厚みＴが０．１ｕｍ以上、（２×Ｄ）μｍ以下であることが好ましい。このような態様をとる場合には、放射線はＴＦＴ素子２６側とは反対側の面、図１に示す支持体１０面から入射されることが好ましい。
なお、図１に示すように、ＴＦＴ基板側に非柱状結晶領域１４を有することで、基板との密着性が向上するという利点を有する。本実施形態をとる場合、非柱状結晶領域１４においては、できる限る空隙を形成させない態様をとることが、空隙を有することで生じる所望されない反射を抑制しうるという観点から好ましい。
上記条件を満たすことで、シンチレータ厚み方向における発光効率、光の拡散防止及び光が反射される領域が好適な範囲となり、光の発光効率、光の検出効率と画像の解像度がより向上する。なお、シンチレータ層２８の厚みを３００μｍ以下、具体的には１００μｍ以上３００μｍ以下、好ましくは、１５０μｍ以上２５０μｍ以下とし、前記柱状結晶の平均断面径をＤとした時に、非柱状結晶領域の厚みＴが０．１μｍ以上、０．５×Ｄ以下であり、放射線がＴＦＴ素子２６側とは反対側の面から入射される態様をとることで、放射線検出感度が向上し、より弱い放射線の照射で高解像度の画像が形成されることから、本実施形態は特にマンモグラフィ用途に好適である。
【００３０】
また、シンチレータ層２８の厚みを３００μｍ以下、具体的には１００μｍ以上３００μｍ以下、好ましくは、１５０μｍ以上２５０μｍ以下とし、前記柱状結晶の平均断面径をＤ（μｍ）とした時に、非柱状結晶領域の厚みＴが０．１μｍ以上、１×Ｄ以下であり、放射線がＴＦＴ素子２６側の面から入射される態様もまた、放射線検出感度向上の観点から好ましく、この態様においてもより弱い放射線の照射で高解像度の画像が形成されることから、同様にマンモグラフィ用途に好適に用いられる。
【００３１】
本実施形態において、柱状結晶１２の柱状部分の平均断面径（Ｄ）は２μｍ以上１５μｍ以下であることが、効率的な光誘導性を与える観点から好ましく、４μｍ以上１０μｍ以下であることがより好ましい。
また、前記柱状結晶１２の最太部の断面径をＡとし、最細部の断面径をＢとしたとき、（Ａ）と（Ｂ）とは、以下に示す条件を満たすことが好ましい。
（Ａ−Ｂ）／Ｂ≧０．１
この条件を満たすことで、画像の鮮鋭度が一層良好となる。なお、（Ａ−Ｂ）／Ｂは０．２以上であることが好ましい。この数値は相対的であり、柱状結晶１２の厚さが大きくなるに従い、柱状結晶同士の融着を防止するために、（Ａ）と（Ｂ）との差異が大きくなることが好ましい。
【００３２】
なお、本発明における柱状結晶の断面径とは、柱状結晶の成長方向に対し、垂直方向に複数箇所を切断した断面径を測定したものであり、少なくとも柱状結晶の成長方向に対し、１０箇所の断面径を測定し、その最大断面径をＡ、最小断面径をＢとし、１０箇所の断面径の平均値をＤとする。なお、最大断面径Ａは柱状結晶を上面から観察した結晶の最大径を測定することでも計測できる。
柱状結晶の膜厚方向（結晶成長方向）に対して垂直な面の断面を１０箇所作製し、この断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で観察することで柱径（結晶断面径）を測定する。各断面の１回の撮影で、柱状結晶が１００本から２００本観察できる倍率（約２０００倍程度）で観察し、１撮影に含まれる柱状結晶全てに対し、柱状結晶の柱径（断面径）を測定し、最大断面径Ａ、最小断面径Ｂ、平均断面径Ｄを得て、これらを平均した値を採用している。柱径（μｍ）は小数点以下２桁まで読み、平均値をＪＩＳ  Ｚ  ８４０１に従い小数点以下２桁目を丸めた値とした。
柱状結晶の断面は、通常、円形に近い形状を示す。断面径は１０箇所それぞれの箇所の断面において、円形に近い形状であれば、断面の１方向を測定して当該箇所の断面径とすればよい。また、結晶の成長条件等により、断面が楕円など円形に近似し難い形状を示す場合には、当該箇所の断面の最大径と最小径を測定し、その平均を当該箇所の断面径とする。
【００３３】
なお、非柱状結晶領域１４は、前記柱状結晶の断面を得たのと平行な方向にて断面を得て、電子顕微鏡で観察することでその存在が確認される。即ち、非柱状結晶領域では、結晶同士が不規則に結合したり重なり合ったりして結晶間の明確な間隙は殆ど認めらないために、このように、結晶間が癒着している領域を非柱状結晶領域と判断する。なお、非柱状結晶領域の場合の結晶径の測定は、隣接結晶間に生じる窪み（凹）同士を結んだ線を結晶間の粒界と見なし、癒着した結晶同士を最小多角形となるように分離して柱径および柱径に対応する結晶径を測定し、柱状結晶領域における結晶径と同様にして平均値をとり、その値を採用した。
【００３４】
非柱状結晶の結晶径は、０．２μｍ以上７．０μｍ以下であることが、効率的な反射を与える観点から好ましく、１．０μｍ以上６．０μｍ以下であることがより好ましい。
また、非柱状結晶の結晶形状は、反射効率の観点から、略球状であることが好ましく、非柱状結晶領域は、球状に近い結晶(略球状結晶）の集合体で構成されることが好ましい。また、既述のように、柱状結晶部形成時の当初に基板表面近傍には微細な柱径、例えば、１μｍ〜３μｍの如き細い柱径を有する柱状結晶が高密度で形成される場合があり、これらが互いに融着して、非柱状結晶領域と同様の機能を有する場合があり、この態様も好ましい。
【００３５】
本実施形態の如く、結晶の成長方向により断面径の異なる柱状結晶を形成する方法については以下に詳述する。
また、柱状結晶と非柱状結晶領域とが連続的に形成されてなるシンチレータ層２８は、以下に詳述するように適切な支持体１０上に、気相堆積法を用いて容易に形成しうる。
支持体１１としては、カーボン板、ＣＦＲＰ（ｃａｒｂｏｎ  ｆｉｂｅｒ  ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  ｐｌａｓｔｉｃ）、ガラス板、石英基板、サファイア基板、鉄、スズ、クロム、アルミニウムなどから選択される金属シートなどから適宜選ぶことができ、表面にシンチレータ層２８を構成する結晶領域を形成させうる限りにおいて特にこれらに限定されない。なお、支持体１０側から放射線照射を行う場合を考慮すれば、照射される放射線に対して透明な支持体が好ましく、例えば、当該放射線の透過率が８０％以上であるような支持体を選択することが好ましい。
【００３６】
絶縁性基板１２としては、例えば、ガラス基板、各種セラミック基板、樹脂基板を用いることができる。なお、絶縁性基板１２は、これらの材料に限られるものではない。
【００３７】
図３は、シンチレータ層２８の別の態様を示す概略側面図である。本実施形態においては、非柱状結晶領域１４及び柱状結晶領域１２は、下地層１１を介してＴＦＴ基板２６上に形成されている。ここで、柱状結晶１２は、ＴＦＴ基板２６側の断面径が太く、ＴＦＴ基板２６から離れるに従って断面径が小さくなる態様をとる。本実施形態においても、隣接する柱状結晶１２同士の融着はなく、それぞれの柱状結晶１２は独立して存在する。
【００３８】
本実施形態では、シンチレータ層２８が有する柱状結晶１２及び非柱状結晶領域１４を被覆するようにシンチレータ保護層１５が設けられている。
シンチレータ保護層１５は、シンチレータ層２８が有する柱状結晶１２、非柱状結晶領域１４が潮解しないための防湿層として機能するとともに、シンチレータ層２６に隣接して配置される反射層２７が腐食しないための緩衝層としても機能する。
シンチレータ保護層１５の構成成分としては、大気中の水分に対してバリア性を有する材料が用いられ、材料として、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等の気相重合で得られる有機膜が用いられる。有機膜としては、ポリパラキシリレン製樹脂の熱ＣＶＤ法によって形成された気相重合膜、または含フッ素化合物不飽和炭化水素モノマーのプラズマ重合膜不飽和炭化水素モノマーのプラズマ重合膜が用いられる。また有機膜と無機膜の積層構造を用いることも出来、無機膜の材料としては、例えば、窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜、酸化珪素（ＳｉＯｘ）膜、酸窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）膜、Ａｌ２Ｏ３等が好適である。
【００３９】
本実施形態では、さらにシンチレータ保護層１５及び反射層２７を被覆するように反射層保護層２９が備えられる。反射層保護層２９は、反射層(金属薄膜)２７が酸化し反射率が低下しない為の層として機能する。
反射層２７は、ＴＦＴ基板２６側から入射した放射線を反射する機能を有し、通常は、矩形平板形状とされており、反射率が高く、寸法安定性、耐熱性等に優れる材質で形成することが好ましい。このような材質としては、アルミニウム、ステンレススチール等から選択される金属が好ましいが、上記条件を満たす限りこれらに限定されない。
また、反射層保護層２９の構成成分としては、フッ素系化合物、シリコーン系化合物等のコーティング剤及びオイル等から選ばれ、これらを適宜塗布することで反射層保護層が形成される。また、反射保護層２９を設けず、前記シンチレータ保護層１５の接触面との摩擦を減らすことで、反射層２７を保護する観点から、反射層２７本体表面を研磨して、滑り処理を施してもよい。
【００４０】
本実施形態においては、直接蒸着において、出来る限りＴＦＴ基板２６に近い領域で柱状結晶１２の断面径を大きくすることで放射線の吸収を相対的に改良し、これにより形成される画像の鮮鋭度を向上させることができる。さらに、ＴＦＴ基板２６側より入射した放射線が反射層２７により反射されて裏面（入射方向とは逆の面）からも放射線が供給されるため、さらなる高感度化が達成される。
この第２の実施形態においても、柱状結晶１２における最太部の断面径をＡとし、最細部の断面径をＢとしたとき、（Ａ）と（Ｂ）とは、以下に示す条件を満たすことが好ましい。
（Ａ−Ｂ）／Ｂ≧０．１
この条件を満たすことで、画像の鮮鋭度が一層良好となる。なお、（Ａ−Ｂ）／Ｂは０．２以上であることが好ましい。
なお、上記２つの実施形態において柱状結晶１２をＣｓＩを含む材料で構成する場合、Ｘ線などの放射線入射側で低エネルギ成分が、柱状結晶の放射線照射面から深部に達するにしたがって高エネルギ成分が可視光に変換される特性を有する。このため、低エネルギ成分且つ低放射線量で撮影するマンモグラフィ用途には、本願実施形態は望ましい形態といえる。
【００４１】
図５には、スイッチング素子２４の構成が概略的に示されている。
電荷収集電極３４に対応して、電荷収集電極３４に移動した電荷を電気信号に変換して出力するスイッチング素子２４が形成されている。スイッチング素子２４の形成された領域は、平面視において電荷収集電極３４と重なる部分を有しており、このような構成とすることで、各画素部におけるスイッチング素子２４とセンサ部３７とが厚さ方向で重なりを有することとなる。なお、放射線検出パネル２０（画素部）の平面積を最小にするために、スイッチング素子２４の形成された領域が電荷収集電極３４によって完全に覆われていることが望ましい。
スイッチング素子２４は、ゲート電極２２０、ゲート絶縁膜２２２、及び活性層（チャネル層）２２４が積層され、さらに、活性層２２４上にソース電極２２６とドレイン電極２２８が所定の間隔を開けて形成されている。
ドレイン電極２２８は、絶縁性基板２２と電荷収集電極３４との間に設けられた絶縁膜２１９を貫通して形成された導電性材料の配線を介して対応する電荷収集電極３４と電気的に接続されている。これにより、電荷収集電極３４で捕集された電荷をスイッチング素子２４に移動させることができる。
【００４２】
活性層２２４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などにより形成することができる。なお、活性層２２４を構成する材料は、これらに限定されるものではない。
活性層２２４を構成可能な非晶質酸化物としては、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２２４を構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。
活性層２２４を構成可能な有機半導体材料としては、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を挙げることができ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号公報において詳細に説明されているため説明を省略する。
スイッチング素子２４の活性層２２４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で形成したものとすれば、Ｘ線等の放射線を吸収せず、あるいは吸収したとしても極めて微量に留まるため、スイッチング素子２４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２２４をカーボンナノチューブで形成した場合、スイッチング素子２４のスイッチング速度を高速化することができ、また、可視光域での光の吸収度合の低いスイッチング素子２４を形成できる。なお、カーボンナノチューブで活性層２２４を形成する場合、活性層２２４に極微量の金属性不純物が混入するだけで、スイッチング素子２４の性能は著しく低下するため、遠心分離などにより極めて高純度のカーボンナノチューブを分離・抽出して形成する必要がある。
【００４３】
ここで、上述した非晶質酸化物、有機半導体材料、カーボンナノチューブや、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、絶縁性基板２２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、プラスチック等の可撓性基板、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。このようなプラスチック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。
また、基板２２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。
アラミドは、２００℃以上の高温プロセスを適用できるために，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薄く基板を形成できる。なお、超薄型ガラス基板とアラミドを積層して絶縁性基板２２を形成してもよい。
【００４４】
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）と透明樹脂との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薄く絶縁性基板２２を形成できる。
本実施の形態では、絶縁性基板２２上に、スイッチング素子２４、センサ部３７、透明な平坦化層３８を順に形成し、当該絶縁性基板２２上に光吸収性の低い接着樹脂等を用いた接着層３９でシンチレータ層２８を貼り付けることにより放射線検出パネル２０を形成している。以下、透明絶縁膜２０６まで形成された絶縁性基板２２をＴＦＴ基板２６と称する。
【００４５】
センサ部３７は、図６に示すように、ＴＦＴ基板２６に二次元状に配置されており、それに対応して、スイッチ素子２４が、絶縁性基板２２に２次元状に配置されている。
【００４６】
また、ＴＦＴ基板２６には、一定方向（行方向）に延設され各スイッチ素子２４をオン・オフさせるための複数本のゲート配線４０と、ゲート配線４０と直交する方向（列方向）に延設されオン状態のスイッチ素子２４を介して電荷を読み出すための複数本のデータ配線４２が設けられている。
【００４７】
なお、ＴＦＴ基板２６には、ＴＦＴ基板２６上を平坦化するための平坦化層３８が形成されている。また、ＴＦＴ基板２６とシンチレータ層２８との間であって、平坦化層３８上には、シンチレータ層２８をＴＦＴ基板２６に接着するための接着層３９が形成されている。
【００４８】
ＴＦＴ基板２６は、平面視において外縁に４辺を有する四辺形状をしている。具体的には、矩形状に形成されている。平面視におけるＴＦＴ基板２６の周端部には、１辺において、個々のゲート配線４０および個々のデータ配線４２が接続された接続端子４３が配置されている。この接続端子４３は、接続配線４４を介して制御部５０に接続される。
【００４９】
前記本発明の放射線撮像装置は、放射線画像を高感度、高精細に検出しうるため、低放射線照射量で鮮鋭な画像を検出することを要求される、マンモグラフィなどの医療診断用のＸ線撮影装置をはじめ、様々な装置に組み込んで使用することができる。例えば、工業用のＸ線撮影装置として非破壊検査に用いたり、或いは、電磁波以外の粒子線（α線、β線、γ線）の検出装置として用いたりすることができ、その応用範囲は広い。
【００５０】
次に、前記本発明の放射線撮像装置を効率的に製造しうる放射線撮像装置の製造方法について説明する。
前記シンチレータ層２８は、支持体１０又はＴＦＴ基板２６上の下地層１１の表面に、直接気相堆積法により形成されることが好ましい。気相堆積法により非柱状結晶領域と柱状結晶領域とを順次連続して形成することができる。ここでは、ＣｓＩ：Ｔｌを用いた態様を例に挙げて説明する。
気相堆積法は常法により行うことができる。即ち、真空度０．０１〜１０Ｐａの環境下、ＣｓＩ：Ｔｌを抵抗加熱式のるつぼに通電するなどの手段で加熱して気化させ、支持体１０の温度を室温（２０℃）〜３００℃としてＣｓＩ：Ｔｌを支持体上に堆積させればよい。なお、前記実施形態の如く、柱状結晶の断面径を変化させて形成するためには、例えば、柱状結晶の径を当初細くし、その後、徐々に太くしたい場合には、ヒータ等の加熱手段の印加密度を向上させればよく、この方法については、特開２００３−６６１４７公報に記載され、ここに記載の如き条件で御すればよい。
また。気相堆積法により支持体１０上にＣｓＩ：Ｔｌの結晶相を形成する際、当初は不定形或いは略球状結晶の直径の比較的小さな結晶の集合体が形成される。気相堆積法の実施に際しては、真空度及び支持体温度の少なくとも一方の条件を変更することで、非柱状結晶領域の形成後に連続して気相堆積法により柱状結晶を成長させることができる。
即ち、所定の厚みとなるように非柱状結晶領域を形成した後、真空度を上げる、支持体温度を高くする等の手段のうち少なくとも一方を行うことで、効率よく均一な柱状結晶を成長させることができる。
【００５１】
このようにして、支持体１０上にシンチレータ層２８を形成した後、これをＴＦＴ基板２６と重ね合わせて配置することで本発明の放射線撮像装置を得ることができる。シンチレータ層２８とＴＦＴ基板２６との重ね合わせ方法には特に制限はなく、両者が光学的に結合されればよい。両者を重ね合わせて配置する方法としては、両者を対向させて直接密着させる方法と、何らかの接着層を介して密着させる方法のいずれをとってもよい。
【００５２】
直接密着させる方法としては、シンチレータ層２８を支持体１０上に形成した後に、形成されたシンチレータ層２８の柱状結晶領域が存在する側の面と、光検出器であるＴＦＴ基板１６とを対向させて密着させる方法があり、このようにして両者を重ね合わせて配置することで、放射線撮像装置が製造される。密着させる工程は必ずしも両者の表面が完全に密着する必要はなく、シンチレータ層２８表面に結晶による凹凸が存在する場合でも、両者を重ね併せて配置することで光学的に結合していればよく、シンチレータ層２８において放射線が変換された光がＴＦＴ基板２６に入射すれば本発明の効果を奏することになる。
【００５３】
また、形成されたシンチレータ層２８の柱状結晶１２が存在する側の面と、ＴＦＴ基板２６とを、樹脂層を介して対向させることで光学的に結合させてもよい。樹脂層としては、シンチレータ層２８の表面を平滑にする平坦化層、両者を密着固定化する接着層、透明な液体またはゲルからなるマッチングオイル層などが挙げられる。これら樹脂層を構成する樹脂は、シンチレータ層２８から発生するシンチレーション光を減衰させることなく光検出器１６に到達させうるものであれば特に制限はない。
平坦化層を形成する樹脂としては、ポリイミドやパリレン等を使用することができ、製膜性が良好なポリイミドが好ましい。
接着層を形成する接着剤としてはシンチレータ層２８から発生するシンチレーション光に対して光学的に透明であれば限定されるものではなく、例えば、熱可塑性樹脂、UV硬化接着剤、加熱硬化型接着剤、室温硬化型接着剤、両面接着シート、などが挙げられるが、画像の鮮鋭度を低下させないという観点からは、ＴＦＴ基板２６の画素サイズに対して十分に薄い接着層を形成しうるという点で、低粘度エポキシ樹脂製の接着剤を用いることが好ましい。
また、上述のように、樹脂層の厚みは、感度、画像の観点からは５０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ〜３０μｍの範囲であることがより好ましい。
【００５４】
このような方法により前記本発明の放射線撮像装置を効率よく、容易に製造しうる。また、本発明の製造方法によれば、シンチレータ層の製膜における真空度や支持体温度を制御することで、簡易に種々の仕様のシンチレータ層を設計通りに製造することができるという利点をも有するものである。
【実施例】
【００５５】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら具体例に制限されるものではない。
［実施例１〜４、比較例１］
１．シンチレータの成膜
支持体として、液晶用の無アルカリガラス基板（０．７ｍｍ厚）を準備した。
まず、支持体に、ＣｓＩ結晶層との密着性向上を目的としてＡｒプラズマで表面処理した。その後、表面処理した支持体をシンチレータ成膜用の真空チャンバーにセットした。真空チャンバーは原料のＣｓＩ、ＴｌＩをそれぞれ独立に加熱するための複数のるつぼを備えている。チャンバーを排気した後、Ａｒを一定量流入することで装置真空度を０．７５Ｐａに設定した。原料るつぼを加熱して原料の融液状態が安定した時点で、支持体を真空装置の装置機構により同心円状に回転させ、シャッターを開き、非柱状結晶部分の蒸着を開始した。
【００５６】
この条件で製膜を行い、非柱状結晶の膜厚が１０μｍとなった時点で、真空度、温度を下記表１のように調整して、下記表１に示す断面径を有する柱状結晶を形成した。
なお、直接蒸着により、ＴＦＴ基板２６上の下地層１１表面に直接形成した非柱状結晶１４と柱状結晶１２とは、そのままシンチレータ層２８を構成することになり、柱状結晶１２の柱径の最も太い部分は、図３に示すように、シンチレータの厚み方向の中央部よりもＴＦＴ基板２６に近い側に配置される。また、間接蒸着により別の基板１６上の下地層１１表面に形成した非柱状結晶１４と柱状結晶１２とは、これをＴＦＴ基板２６に貼り合わせることにより、柱状結晶１２の柱径の最も太い側が図２に示すように、シンチレータの厚み方向の中央部よりもＴＦＴ基板２６に近い側となるように貼り合わせてシンチレータ層２８を形成した。
【００５７】
なお、下記表１において、柱状結晶部（表１中では、「柱状部」と記載）の根元（非柱状結晶部との界面）から「ｘμｍ」と記載される「ｘ」は、柱状結晶部全体の厚みにおける根元から５０％の距離を示し、ここに記載の柱径とは、根元から２０μｍ〜ｘμｍの間での柱状結晶の柱径の最大値を示す。
例えば、ＣｓＩの柱状結晶部の厚みが５００μｍである場合、ｘは根元から２５０μｍであることを示す。なお、柱状結晶の柱径が最大値をとる位置は、非柱状結晶部及び柱状結晶部を含むシンチレータ２８の根元から先端までの全厚みに対して５０％以下の領域、即ち、中央部よりもＴＦＴ基板に近い領域に存在することが好ましく、さらに好ましくは全厚みに対して３０％以下の領域、即ち、ＴＦＴ基板により近い領域に存在することが好ましい。
また、表１において、柱状結晶部の蒸着終了面から３０μｍにおける柱径を測定するが、これは、柱状結晶部形成の蒸着終了時にはかならず先端に尖った細い部分が形成されるために、この先端部を除く柱径を示したものである。これらにより、実施例、比較例のシンチレータ層を形成する柱状結晶部の形状が認識されるものである。
【００５８】
【表１】
0005456013.tif 000002
【００５９】
なお、直接蒸着により形成される実施例１〜実施例３における柱状結晶部の先端近傍は、表１の数値からも明らかなように細くなっているが、これは、直接蒸着においては、蒸着時において、徐々に柱径を太くするため、柱状間の隙間が狭くなり、その後、蒸着を継続することで柱状同士が融着する可能性が高まる結果、既述のように柱状結晶間の融着が生じることによる光ガイド効果の低下と、それに起因する画像ボケを抑制するためである。即ち、ＴＦＴ基板に近い領域に柱径の最も太い部分を設けるとともに、柱状結晶部の先端近傍を意図的に細くすることで、柱状結晶間の融着を防止するものである。なお、実施例３では、さらに、柱状結晶部の根元をさらに細くすることで、画像ボケの防止効果の向上を図るものである。例えば、直接蒸着法により形成された柱状結晶の根元が太いと入射光が拡がった状態でＴＦＴ基板に入射するため、根元を細くすることで入射光の拡がりが抑制される。
【００６０】
上記条件で形成した柱状結晶１２、非柱状結晶領域１４を有するシンチレータ層２８を、図１に示すようにＴＦＴ基板２６と工学的に接合した。
その後、ＴＦＴ基板２６の端子部にＴＦＴ駆動用の回路基板と、電荷読み取り用の集積回路ＩＣを異方性導電膜により貼り付け、駆動制御とＡＤ変換を行うための回路基板に接続して実施例１、２及び比較例１の放射線撮像装置を作製した。
放射線が光検出器２６側から入射するように配置し、放射線画像の読み取りは、放射線撮像装置とケーブルで接続した走査用のＰＣを制御することにより実施した。
【００６１】
２．放射線撮像装置の評価
２−１．感度
放射線としてＸ線を使用した。Ｘ線照射時に光検出器１６を電気回路で駆動させ、シンチレーション光によりフォトダイオードで発生した光電変換による電荷を読み出し、チャージアンプで増幅した後にＡＤ変換することで発生電荷量を計算した。
Ｘ線非照射時の読み取り電荷（検出系のノイズ）量を事前に測定し、Ｘ線照射時の発生電荷量から差し引いた値を感度とした。なお、結果は後述する比較例１における感度を１００とした時の相対値で示す。実施例１の感度は１２０であった。
【００６２】
２−２．ＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）
ＩＥＣ規格に準拠し、Ｗ（タングステン）製のＭＴＦエッジを撮影して得られたエッジ像を演算することでＭＴＦ曲線を得た。結果は２ｃｙｃｌｅ／ｍｍの値で比較し、比較例１の値を１００とした時の相対値で示す。実施例１のＭＴＦは１００であった。
【００６３】
２−３．密着性
既述のように、柱状結晶１２、非柱状結晶領域１４を有するシンチレータ層２８とＴＦＴ基板２６とを工学的に接合したサンプルについて、−３０℃から５０℃まで、２０℃／時間の昇温速度で昇温し、その後、５０℃から−３０℃まで２０℃／時間の降温速度で降温するヒートサイクル試験を１００回繰り返し、シンチレータ層２８とＴＦＴ基板２６との界面を観察した。
界面に剥離、浮き、及び接着ムラのいずれも認められないものを密着性が良好なものとして「○」、界面における剥離、浮き、及び接着ムラの少なくともいずれかが認められたものを密着性に劣るものとして「×」と評価した。結果を表１に示す。
【００６４】
２−４．総合判断
前記感度及びＭＴＦの評価結果の積を指標として放射線撮像装置の性能を判断した。比較例１の結果を１００として相対評価を行った。結果を表１に併記した。
感度とＭＴＦの積は１１０以上であると画像を官能評価した際に性能の違いがはっきりと認識され好ましい。実施例１〜実施例４の総合評価は１１５又は１１８であり、比較例１に対し、感度、画像の鮮鋭度に優れることがわかる。
【００６５】
{実施例５、６、比較例２〜４}
実施例１において、蒸着条件を変えて、非柱状結晶部分の膜厚、柱状結晶の平均断面径を以下に示すようにした以外は、同様にして実施例５、６、比較例２〜４の放射線撮像装置を作製し、同様に評価した。結果を下記表２に示す。なお、本実施形態では、放射線照射は支持体１１側から行った。
【００６６】
【表２】
0005456013.tif 000003
【００６７】
{実施例７〜９、比較例５，６}
実施例１において、蒸着条件を変えて、非柱状結晶部分の膜厚、柱状結晶の平均断面径を以下にしめすようにしてシンチレータ層を形成し、これを図３に示す放射線照射装置に組み込んだ外は、同様にして実施例７〜９、比較例５，６の放射線撮像装置を作製し、同様に評価した。結果を下記表３に示す。なお、本実施形態では、放射線照射はＴＦＴ基板２６側から行った。
【００６８】
【表３】
0005456013.tif 000004
【００６９】
表１〜表３に明らかなように、本発明の実施例１〜実施例９の放射線撮像装置は、比較例１〜６に比べて、高感度で且つ、画像のボケなどの画質低下が抑制され、鮮鋭度が高いことがわかる。
【符号の説明】
【００７０】
１０ 支持体
１２  柱状結晶
１４  非柱状結晶領域
２６ ＴＦＴ基板（光検出器）
２８ シンチレータ層（放射線変換層）
【図１】
0005456013.tif 000005
【図２】
0005456013.tif 000006
【図３】
0005456013.tif 000007
【図４】
0005456013.tif 000008
【図５】
0005456013.tif 000009
【図６】
0005456013.tif 000010