(57)【要約】【課題】放射線照射量を容易に、かつ、より少ない誤差で制御することができる、簡易な構造の放射線撮像装置を提供する。【解決手段】放射線撮像装置は、撮影対象の被検体への放射線照射に伴って入射する透過放射線を光に変換するシンチレータ層５０と、前記シンチレータ層からの最大ピーク波長を含む第１の光を電荷に変換する連続した第一有機光電変換層４０と、前記第一有機光電変換層で発生した電荷を画像検出用の画素ごとに読み出すための蓄積容量３０および薄膜トランジスタ２０を設けた絶縁性基板１０と、  前記シンチレータ層からの第２の光を電荷に変換する第二有機光電変換層６０と、前記第二有機光電変換層で発生した電荷を放射線照射量検出用のエリアごとに読み出すための放射線照射量検出用回路７０と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影対象の被検体への放射線照射に伴って入射する透過放射線を光に変換するシンチレータ層と、
前記シンチレータ層からの最大ピーク波長を含む第１の光を電荷に変換する連続した第一有機光電変換層と、
前記第一有機光電変換層で発生した電荷を画像検出用の画素ごとに読み出すための蓄積容量および薄膜トランジスタを設けた絶縁性基板と、
前記シンチレータ層からの、前記第１の光の最大ピーク波長とは異なる波長範囲を有する第２の光を電荷に変換する第二有機光電変換層と、
前記第二有機光電変換層で発生した電荷を放射線照射量検出用の画素ごとに読み出すための放射線照射量検出用回路と、
を有する放射線撮像装置。
【請求項２】
前記第２の光の波長範囲が、前記第１の光の最大ピーク波長より長波長にある請求項１に記載の放射線撮像装置。
【請求項３】
前記第一有機光電変換層が、画素を跨って連続した層である請求項１または請求項２に記載の放射線撮像装置。
【請求項４】
前記シンチレータ層、前記第一有機光電変換層、並びに前記蓄積容量および薄膜トランジスタを設けた絶縁性基板を、この順に有する請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の放射線撮像装置。
【請求項５】
前記第二有機光電変換層を、前記絶縁性基板の前記第一有機光電変換層側とは反対側に有する請求項４に記載の放射線撮像装置。
【請求項６】
前記第一有機光電変換層が、電荷発生層および電荷輸送層を含む請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の放射線撮像装置。
【請求項７】
前記電荷発生層が、アントアントロンを含有する請求項６に記載の放射線撮像装置。
【請求項８】
前記シンチレータ層が、沃化セシウムまたはガドリニウムオキシサルファイドである請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の放射線撮像装置。
【請求項９】
前記薄膜トランジスタが、非晶質酸化物半導体により形成された活性層を有する請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の放射線撮像装置。
【請求項１０】
前記非晶質酸化物半導体が、Ｉｎ、ＧａおよびＺｎのうちの少なくとも一つを含む酸化物半導体である請求項９に記載の放射線撮像装置。
【請求項１１】
放射線照射装置と、
請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の放射線撮像装置と、
前記放射線撮像装置の放射線照射量検出用回路で検出された放射線照射量に基づいて前記放射線照射装置を制御する制御装置と、
を有する放射線撮影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線撮像装置およびそれを用いた放射線撮影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野では、Ｘ線等の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。このような放射線撮像装置として、人体を透過した放射線を一旦蛍光体に入射させて可視光に変換し、この可視光を電気信号に変換して外部に取り出す方式がある。
【０００３】
このような放射線撮像装置として、放射線に有感な蛍光体で構成されたシンチレータ層と、上部電極、下部電極、及び当該上下の電極間に配置され、前記シンチレータ層に入射した放射線によって発する光を吸収して電荷に変換する有機光電変換層と、当該有機光電変換層で発生した電荷を画像検出用の画素ごとに読み出すための蓄積容量および薄膜トランジスタのユニットを設けた絶縁性基板とを有する放射線撮像装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、放射線画像において診断対象となるのは、臓器や、骨、筋肉、血管など人体の全てといって過言でない。しかし、望みの部位において、良好な画像を得るためには照射する放射線照射量を適確な数値にしなくてはならない。
一般に、臓器など水分の多い部位では放射線照射量を少なくし、骨では放射線照射量を多くして撮影する。また、放射線発生源の一つであるＸ線管球の特性として同じ照射時間と同じ管電圧であったならＸ線のエネルギーが高いほど、Ｘ線の照射量は多くなる。これらを考慮した上で欲しい部位が十分な階調を持った画像となるように撮影条件を決定する必要がある。
一方で、Ｘ線等の放射線を人体に照射する量は極力少なくする必要があり、特に再撮影は避けなければならない。
【０００５】
放射線照射量を自動的に制御する放射線撮像装置として、シンチレータ層に入射した放射線によって発する光を吸収して電荷に変換する非晶質シリコンからなるフォトダイオードを画素ユニットで形成し、更に画素ユニットの間の領域を通過した光を受けるための光検出器を設けて、この光検出器で放射線照射量を検出し、制御するものが知られている（特許文献２および特許文献３参照）。
また、別の放射線照射量を自動的に制御する放射線撮像装置として、画像検出用の蓄積容量に蓄積された電荷によって発生する電圧値を検知するためのモニター用薄膜トランジスタを付加し、このモニター用薄膜トランジスタによって、各画素のＸ線照射量の情報を入手し、この情報によって、Ｘ線の照射量を制御するものが知られている（特許文献４参照）。
【０００６】
しかし、特許文献２および特許文献３に記載の放射線撮像装置にあっては、画素ユニットごとに分割された非晶質シリコンからなるフォトダイオードを形成しなければならない。更に、画素ユニットの間の領域を通過した光を光電変換するための、別の光電変換層を設ける必要があり、上記非晶質シリコンの光電変換特性と別に設けた光電変換層の光電変換特性を一致させることが困難なため、Ｘ線の照射量が必ずしも誤差なく制御されない。
また、特許文献４に記載の放射線撮像装置にあっては、モニター用薄膜トランジスタを画像検出の画素ごとに付加的に設ける必要があり、放射線撮像装置が複雑なものとなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−３２８５４号公報
【特許文献２】特表平１１−５１３１２２号公報
【特許文献３】特開平１０−２８４２８９号公報
【特許文献４】特開２００４−９７４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、放射線照射量を容易に、かつ、より少ない誤差で制御することができる、簡易な構造の放射線撮像装置およびそれを使用した放射線撮影システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の上記課題は、以下の発明により解決される。
＜１＞  撮影対象の被検体への放射線照射に伴って入射する透過放射線を光に変換するシンチレータ層と、
前記シンチレータ層からの最大ピーク波長を含む第１の光を電荷に変換する連続した第一有機光電変換層と、
前記第一有機光電変換層で発生した電荷を画像検出用の画素ごとに読み出すための蓄積容量および薄膜トランジスタを設けた絶縁性基板と、
前記シンチレータ層からの、前記第１の光の最大ピーク波長とは異なる波長範囲を有する第２の光を電荷に変換する第二有機光電変換層と、
前記第二有機光電変換層で発生した電荷を放射線照射量検出用の画素ごとに読み出すための放射線照射量検出用回路と、
を有する放射線撮像装置。
＜２＞  前記第２の光の波長範囲が、前記第１の光の最大ピーク波長より長波長にある＜１＞に記載の放射線撮像装置。
＜３＞  前記第一有機光電変換層が、画素を跨って連続した層である＜１＞または＜２＞に記載の放射線撮像装置。
【００１０】
＜４＞  前記シンチレータ層、前記第一有機光電変換層、並びに前記蓄積容量および薄膜トランジスタを設けた絶縁性基板を、この順に有する＜１＞〜＜３＞のいずれかに記載の放射線撮像装置。
＜５＞  前記第二有機光電変換層を、前記絶縁性基板の前記第一有機光電変換層側とは反対側に有する＜４＞に記載の放射線撮像装置。
＜６＞  前記第一有機光電変換層が、電荷発生層および電荷輸送層を含む＜１＞〜＜５＞のいずれかに記載の放射線撮像装置。
＜７＞  前記電荷発生層が、アントアントロンを含有する＜６＞に記載の放射線撮像装置。
＜８＞  前記シンチレータ層が、沃化セシウムまたはガドリニウムオキシサルファイドである＜１＞〜＜７＞のいずれかに記載の放射線撮像装置。
【００１１】
＜９＞  前記薄膜トランジスタが、非晶質酸化物半導体により形成された活性層を有する＜１＞〜＜８＞のいずれかに記載の放射線撮像装置。
＜１０＞  前記非晶質酸化物半導体が、Ｉｎ、ＧａおよびＺｎのうちの少なくとも一つを含む酸化物半導体である＜９＞に記載の放射線撮像装置。
＜１１＞  放射線照射装置と、
＜１＞〜＜１０＞のいずれかに記載の放射線撮像装置と、
前記放射線撮像装置の放射線照射量検出用回路で検出された放射線照射量に基づいて前記放射線照射装置を制御する制御装置と、
を有する放射線撮影システム。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、放射線照射量を容易に、かつ、より少ない誤差で制御することができる、簡易な構造の放射線撮像装置およびそれを使用した放射線撮影システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る撮像装置の第一実施態様に係る１画素分の構成の一例を示す断面図である。
【図２】本発明に係る撮像装置の第二実施態様に係る１画素分の構成の一例を示す断面図である。
【図３】本発明に係る撮像装置の第三実施態様に係る１画素分の構成の一例を示す断面図である。
【図４】ガドリニウムオキシサルファイドのＸ線発光スペクトル図である。
【図５】ジブロモアントアントロンの分光感度曲線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
添付の図面を参照しながら、本発明に係る放射線撮像装置について説明する。
＜第一実施態様＞
図１は、本発明による放射線撮像装置の好ましい第一実施態様に係る放射線撮像装置の１画素分の構成を概略的に示した断面図である。図１において、撮影対象の被検体への放射線照射に伴って、当該被検体を透過した放射線を光に変換するシンチレータ層５０は、ポリエチレンテレフタレートのようなプラスチック支持体１８の一方の表面上に設けられている。また、絶縁性基板１０の一方の表面上には、蓄積容量３０および薄膜トランジスタ２０を有し、更にその上に第一有機光電変換層４０を有している。そして、シンチレータ層５０との上記第一有機光電変換層４０とが対向するように第二層間絶縁膜１６を介して重畳されている。更に絶縁性基板１０の他方の表面（以下、「裏面」とも言う。）上には、第二有機光電変換層６０と第二有機光電変換層６０で発生した電荷を放射線照射量検出用の画素ごとに読み出すための放射線照射量検出用回路７０を有する。
第一有機光電変換層４０は、電荷輸送層４２と電荷発生層４４を含み、蓄積容量３０および薄膜トランジスタ２０を覆うようにシランカップリング剤等で構成されたアンダーコート層１２を介して重畳されている。そして、第一有機光電変換層４０と第二層間絶縁膜１６の間には、バイアス電極４６を有する。
【００１５】
本発明に係る撮影装置においては、蓄積容量３０および薄膜トランジスタ２０の組合せが画素単位に区画されて形成されているが、第一有機光電変換層４０は、上記画素単位に区画されることなく、連続した層として形成される。
【００１６】
上記シンチレータ層５０で変換された光の内、最大ピーク波長を含む第１の光が第一有機光電変換層４０で電荷に変換される。例えば、シンチレータ層５０がＧｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ（ガドリニウムオキシサルファイド。以下、「ＧＯＳ」とも言う。）を蛍光体として含有する場合には、図４に示すように、Ｘ線照射により最大ピーク波長が５５０ｎｍの光を発光するので、４００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲の光を第１の光として設定する。そして、第一有機光電変換層４０の電荷発生層４４に、図５に示すように、４００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲の光を吸収して電荷を発生するジブロモアントアントロンを使用する。
【００１７】
第一有機光電変換層４０で変換された電荷は、バイアス電極４６と蓄積容量下部電極３２との間で与えられた電圧差によって移動し、蓄積容量上部電極３６と、蓄積容量下部電極３２と、これらの電極間にある第一層間絶縁膜１４によって構成される蓄積容量３０に蓄えられる。蓄積容量３０に蓄えられた電荷は、薄膜トランジスタ２０により読み出される。薄膜トランジスタ２０は、ソース電極２４と、蓄積容量上部電極３６と接続するドレイン電極２６と、これらのソース電極２４とドレイン電極２６との間にある活性層（チャネル層）２８と、第一層間絶縁膜１４を介して活性層２８に対向する位置にあるゲート電極２２とを有する。更にソース電極２４とドレイン電極２６との間にある活性層（チャネル層）２８を覆うようにアクリル樹脂等によるオーバーコート層８２を有する。
【００１８】
上記活性層２８を含む薄膜トランジスタ２０は、絶縁性基板１０上にリソグラフィープロセス等で形成される。活性層２８として、Ｉｎ、ＧａおよびＺｎを含む酸化物のような非晶質酸化物半導体を使用した場合には、スパッタリングにより低温で成膜可能である。そのため、絶縁性基板１０として、衝撃を受けても割れにくいプラスチックの基板を使用することが可能となる。
上記の非晶質酸化物半導体は、他方で、４００ｎｍ〜５００ｎｍの光を受けると薄膜トランジスタ２０の閾値が変動する性質を有する。しかし、前記のとおり、第一有機光電変換層４０の電荷発生層４４に、４００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲の光に吸収を示す、ジブロモアントアントロンを使用すると、４００ｎｍ〜５００ｎｍの光は第一有機光電変換層４０で吸収されて活性層２８には到達しない。従って、この場合には、活性層２８に非晶質酸化物半導体を使用しても、閾値の変動が抑制される利点がある。
【００１９】
蓄積容量３０に電荷が蓄積されると、その蓄積量に応じて蓄積容量下部電極３２と蓄積容量上部電極３６との間に電位が生ずる。蓄積容量上部電極３６とドレイン電極２６は電気的に接続されているので、ゲート電極２２の入力信号で薄膜トランジスタ２０をオン状態とすることによって、ソース電極２４から蓄積容量３０に蓄積された電荷が取り出される。このように照射された電磁波によって生成した電荷量を画素ごとに検出し、電気信号として出力することで、被写体全体の撮像を得ることができる。
【００２０】
上記シンチレータ層５０で変換された光の内、第２の光が第二有機光電変換層６０で電荷に変換される。第二有機光電変換層６０で変換された電荷は、放射線照射量検出用回路７０で読み出され、電気信号として出力される。即ち、この電気信号によって、放射線照射量を検出することができ、検出された放射線照射量に基づいて放射線照射装置を制御すれば、被写体に照射される放射線照射量が制御される。
第一有機光電変換層４０の電荷発生層４４に、ジブロモアントアントロンを使用した場合には、４００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲の光が吸収されるので、第２の光としては、６００ｎｍより長波の波長範囲の光を選定すれば良い。
【００２１】
上記の通り、放射線照射量検出用回路７０は、被写体に照射される放射線照射量の制御に使用されるので、放射線照射量検出用回路７０としては、薄膜トランジスタ２０に比べて解像度の低いセンサ、例えば８×８ピクセル程度のもので良い。そのため、比較的簡単な構造のエリアセンサを使用することができる。
【００２２】
本発明による放射線撮像装置によれば、シンチレータ層５０からの光のうち、最大ピーク波長を含む第１の光によって、画像データを入手する一方、同じシンチレータ層５０からの光のうち、第２の光によって、被写体に照射される放射線照射量を検出することができる。
従って、一つのシンチレータ層５０で画像データの入手と放射線照射量の制御が可能となり、放射線照射量が自動的に制御され、かつ簡易な構造の放射線撮像装置が得られる。
【００２３】
また、一つのシンチレータ層５０で画像データの入手と放射線照射量の制御が行われるため、画像データを入手するためのシンチレータ層と放射線照射量の制御のためのシンチレータ層または放射線感応層を別々に使用する場合に比べて、前者の画像データを入手するためのシンチレータ層と後者の放射線照射量の制御のためのシンチレータ層または放射線感応層との間で、特性上の相違の生ずることがないので、より誤差の少ない放射線照射量の制御が可能である。
【００２４】
また、本発明による放射線撮像装置によれば、シンチレータ層５０からの第１の光を第一有機光電変換層４０で変換する。この第一有機光電変換層は連続した層として形成すれば良いので、画素ユニット単位で形成しなければならない非晶質シリコンを用いる場合に比べて簡単な構造とすることがでる。また、有機膜であるためにセンサパネルの変形に対して光電変換特性の変化が少なく、放射線撮像装置を薄型化してセンサ形状に自由度を持たせる場合の利点となる。
【００２５】
更に、本発明による放射線撮像装置によれば、放射線照射量検出用回路７０としての読み出し用センサアレイとして、比較的簡単な構造のセンサアレイを使用できるので、軽量薄型のカセッテ内に内蔵することが可能となる。そして、カセットを誤って落下させて、放射線撮像装置が衝撃を受けても、機能に支障をきたさない堅牢性を保持させることができる。特に、薄膜トランジスタ２０の活性層として、Ｉｎ、ＧａおよびＺｎを含む酸化物のような非晶質酸化物半導体を使用した場合には、絶縁性基板１０としてＰＥＮのようなプラスチック基板を使用することができ、より一段と堅牢性に優れた放射線撮像装置が得られる。
【００２６】
本発明の第一実施態様に係る放射線撮像装置では、シンチレータ層５０からの第２の光が、第１の光の最大ピーク波長とは異なる波長を有することが、放射線照射量を自動的に制御する信号を容易かつ正確に取り出せるという点で好ましい。更に、シンチレータ層５０からの第２の光の波長範囲が、第１の光の最大ピーク波長より長波長側にあることが、更に好ましい。
【００２７】
本発明の第一実施態様に係る放射線撮像装置のシンチレータ層５０に使用される蛍光体の好ましい一群には、放射線の照射により発光する光が、（ａ）互いに異なる極大波長と狭い半値幅を有する、複数のピークを含むスペクトルを有するものと、（ｂ）一つの極大波長と広い波長範囲のスペクトルを有するものが含まれる。
【００２８】
放射線としてＸ線が使用される場合、上記（ａ）に含まれる蛍光体としては、例えば、ガドリニウムオキシサルファイドが好ましい。ガドリニウムオキシサルファイドは、図４に示したように、Ｘ線照射による発光スペクトルが５５０ｎｍに最大ピーク波長を有する鋭いピークと、４２０ｎｍ近辺、４４０ｎｍ近辺、４９０ｎｍ近辺、５８０ｎｍ近辺および６２０ｎｍ近辺に極大波長を有するピークを含んでいる。
上記（ｂ）に含まれる蛍光体としては、沃化セシウムを含むものが好ましく、Ｘ線照射による発光スペクトルが４２０ｎｍ〜６００ｎｍの範囲にある、タリウムを添加した沃化セシウムが特に好ましい。
【００２９】
本発明の第一実施態様に係る放射線撮像装置のシンチレータ層５０と第二有機光電変換層６０の間に配置されている各層は、シンチレータ層５０からの第２の光の強度を可能な限り低下させることなく通過することが放射線照射量を自動的に制御する信号を容易かつ正確に取り出せるという点で好ましい。より具体的には、第２の光の最大発光強度の少なくとも２０％の強度の光、更に好ましくは少なくとも６０％の強度の光、最も好ましくは少なくとも９０％の強度の光が第二有機光電変換層に到達するように選択される。
【００３０】
他方、第一有機光電変換層４０は、シンチレータ層５０からの第１の光を吸収して電荷を発生する。従って、第一有機光電変換層４０を構成する層、中でも電荷発生層４４は、第１の光を吸収し、かつ第２の光に透明であることが好ましい。
このような電荷発生層に使用される電荷発生剤としては、アントアントロンおよびそのハロゲン置換体、例えばジブロモアントアントロンが挙げられる。ジブロモアントアントロンは、図５に示したように、波長４００ｎｍから６００ｎｍの範囲の光を吸収するが、６００ｎｍより長波長の光は吸収しない（即ち、透明である）。
【００３１】
そこで、シンチレータ層５０にガドリニウムオキシサルファイドまたは沃化セシウムを使用し、電荷発生層４４に使用される電荷発生剤としてジブロモアントアントロンを使用すれば、シンチレータ層５０からの第１の光は、５５０ｎｍの最大ピーク波長を含み、この第１の光は電荷発生層４４で吸収されて効率よく光電変換される。他方、シンチレータ層５０からの第２の光として、６００ｎｍよりも長波長の光、例えば６２０ｎｍ〜７００ｎｍの範囲の光を選定すれば、第２の光は電荷発生層４４に吸収されずに通過して、第二有機光電変換層６０に到達するので、第二有機光電変換層６０で光電変換された電荷を放射線照射量検出用の画素ごとに読み出すための放射線照射量検出回路７０で読み出して、被写体に照射された放射線照射量を感度良く、正確に検知することができる。従って、放射線照射量検出回路７０で読み出された電気出力、即ち、検出された放射線照射量に基づいて、被写体に照射する放射線照射量を正確に制御することができる。
【００３２】
＜第二実施態様および第三実施態様＞
本発明による第一実施態様に係る放射線撮像装置は、第二有機光電変換層が絶縁性基板１０の裏面上に配置されているが、第二有機光電変換層６０と放射線照射量検出回路７０を、プラスチック支持体１８とシンチレータ層５０の間に配置した態様（以下、この態様を「第二実施態様」と言う。）またはプラスチック支持体１８のシンチレータ層５０が配置されている側とは反対側に配置した態様（以下、この態様を「第三実施態様」と言う。）としても良い。
【００３３】
図２は、上記の第二実施態様に係る放射線撮像装置の１画素分の構成を概略的に示した断面図であり、図３は上記の第三実施態様に係る放射線撮像装置の１画素分の構成を概略的に示した断面図である。図２および図３において、図１の符合と同じものは、図１と同じものを指す。図２の第二実施態様においては、第二有機光電変換層６２と放射線照射量検出回路７２がプラスチック支持体１８とシンチレータ層５０の間に配置されており、図３の第三実施態様においては、第二有機光電変換層６３と放射線照射量検出回路７３がプラスチック支持体１８のシンチレータ層５０側とは反対側に配置されている。
【００３４】
第二実施態様および第三実施態様においては、シンチレータ層５０からの第２の光が第一有機光電変換層４０を通過することなく、直接第二有機光電変換層６２、６３に到達する点で、第一実施態様と相違する。従って、第二実施態様および第三実施態様においては、第一有機光電変換層４０が第２の光をも吸収するものであっても良く、この点で第一有機光電変換層４０、特に電荷発生層４４に使用する電荷発生剤の選択の範囲が第一実施態様の場合に比べて広い。更に、第二有機光電変換層６２、６３が第１の光と同じ波長の光を光電変換するものであって良く、この場合、放射線照射量検出の感度が高まる。また第一有機光電変換層４０と、第二有機光電変換層６２、６３を同じ構成とし、製造工程を共通化し、コストを低減できる。
【００３５】
以下、本実施形態に係る撮像装置についてその製造方法とともにさらに詳しく説明する。なお、以下に説明する各構成要素の材質、成膜方法、及び膜厚は一例であり、撮像装置の目的、検出対象の電磁波の種類等に応じて適宜選択すればよい。
【００３６】
＜絶縁性基板＞
絶縁性基板１０としては、それ以外の構成要素（撮像素子）を支持することができる強度を有するものを用い、例えば、ガラス基板、絶縁層を設けたシリコン基板、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、全芳香族ポリアミド、ポリイミド等のプラスチックの基板、絶縁層を設けた金属基板等を用いることができる。これらの内、プラスチックの基板を使用すれば、軽量かつ落下等による衝撃を受けても機能に支障をきたさない堅牢性を保持する撮像装置が得られる。酸素、水分の透過を抑制するため、撮像素子が形成される側の片面全体に図示しないＳｉＯＮ膜等のバリア層が形成されていることが好ましい。ＳｉＯＮ膜はＣＶＤ法によって形成することができ、その厚みは例えば５００ｎｍとする。
【００３７】
＜蓄積容量下部電極およびゲート電極＞
絶縁性基板１０上に、蓄積容量下部電極３２とゲート電極２２を形成する。例えば、絶縁性基板１０としてのガラス基板上にモリブデン（Ｍｏ）を４０ｎｍの厚さにスパッタ成膜し、フォトリソグラフィによって各電極３２，２２に応じた位置及び形状にＭｏ膜をパターニングする。
【００３８】
ゲート電極として使用される材料には、例えば、Ａｌ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｕ、Ａｇ等の金属、Ａｌ−Ｎｄ、ＡＰＣ等の合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム（ＩＺＯ）等の金属酸化物導電膜、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロ−ルなどの有機導電性化合物、またはこれらの混合物が好適なものとして挙げられる。
ゲート電極２２の厚みは、例えば１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下とする。
【００３９】
＜第一層間絶縁膜＞
次に、ゲート電極２２および蓄積容量下部電極３２上に第一層間絶縁膜（ゲート絶縁膜）１４を成膜する。第一層間絶縁膜１４は、例えば二酸化シリコンを２００ｎｍの厚さにスパッタ成膜したものとする。
第一層間絶縁膜１４は、例えば、スピンコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法などの公知の方法によってアクリル樹脂、ノボラック樹脂、ポリイミド樹脂を５００ｎｍ程度の厚さにコーティングして成膜したものであっても良い。この場合、樹脂膜の上に、更にスパッタリング、ＣＶＤ法等によってＳｉＯ２膜を２０ｎｍの厚みに成膜することが好ましい。
【００４０】
＜活性層＞
次いで、活性層（チャネル層）２８を形成する。活性層２８は、例えばＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系の酸化物半導体、好ましくは非晶質酸化物半導体により形成する。非晶質酸化物半導体は、スパッタリングにより低温で成膜可能であるので、絶縁性基板１０として、プラスチックの基板を使用することができるという利点がある。Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体としては、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。
【００４１】
上記のようなＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非晶質酸化物半導体からなる活性層であれば、スパッタリングによって低温で成膜することができる。形成すべき各活性層２８に応じて、フォトリソグラフィによってＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非晶質酸化物半導体の膜をパターニングする。活性層２８の厚みは、例えば１０ｎｍとする。
【００４２】
＜ソース・ドレイン電極及びキャパシタの上部電極＞
次に、薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」とも言う。）２０のソース電極２４およびドレイン電極２６と、蓄積容量（以下、「キャパシタ」とも言う。）３０の蓄積容量上部電極３６を形成する。
例えば、フォトリソグラフィによってＴＦＴ２０のソース電極２４およびドレイン電極２６と、キャパシタ３０の上部電極３６に応じた位置および形状にＩＺＯ（Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ）膜を形成する。このとき、ＴＦＴ２０のドレイン電極２６とキャパシタ３０の上部電極３６とが電気的に接続するようにパターニングを行う。各電極２４，２６，３６の厚みは、例えば２００ｎｍとする。
【００４３】
ソース電極２４およびドレイン電極２６の上には、これら二つの電極を覆い、かつこれら二つの電極のギャップ領域の活性層を覆うように、図示しない酸化ガリウム膜を形成することが好ましい。これにより、大気中の水分の影響から活性層を保護できる利点が得られる。
更に、ソース電極２４およびドレイン電極２６と、活性層２８と、図示しない酸化ガリウム膜を覆うように、例えばアクリル樹脂のオーバーコート層８２を、スピンコートで塗布し、マスク露光、現像、焼成によって形成する。
【００４４】
ソース・ドレイン電極２４，２６と活性層２８は上下逆に形成してもよい。すなわち、ソース・ドレイン電極２４，２６を形成して後、活性層２８を形成してもよい。
【００４５】
＜第一有機光電変換層＞
ソース電極２４およびドレイン電極２６、キャパシタの上部電極３６、活性層２８を形成した後、その上に第一有機光電変換層４０が形成されるが、その前に、アンダーコート層１２を形成することが好ましい。
＜アンダーコート層＞
アンダーコート層１２は、蓄積容量上部電極からの電荷注入を防ぎ、かつ同電極と電荷発生層間の密着力を高めセンサパネルが変形しても光電変換特性に変化が及ばないようにする機能を有し、例えばアルコール可溶性ポリアミド樹脂のアルコール溶液をスピンコート等により塗布し、アルコールを蒸発・乾燥して、厚さ０．１μｍのとしたものである。
【００４６】
＜電荷発生層＞
アンダーコート層１２上に、電荷発生層４４を形成するための塗布液として、電荷発生剤としてのジブロモアントアントロン顔料をバインダーとしてのポリビニルブチラール樹脂のシクロヘキサン溶液に分散させたものを準備し、これをスピンコートし、ベークしてシクロヘキサノンを蒸発して乾燥し、厚さ０．１μｍの電荷発生層４４を形成する。
【００４７】
本発明による第一実施態様に係る放射線撮像装置に使用される電荷発生剤としては、ジブロモアントアントロン顔料のようなアントアントロンが最も好ましいが、その他に、キナクリドンも好ましいものとして挙げることできる。
また、本発明による第二実施態様および第三実施態様に係る放射線撮像装置に使用される電荷発生剤としては、上記のアントアントロン、キナクリドンの他に、フタロシアニンを挙げることができる。
【００４８】
＜電荷輸送層＞
電荷輸送層４２を形成するための塗布液として、電荷輸送剤としてのＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−４，４’−ジアミノビフェニル：５ｇと、バインダーとしてのポリカーボネート（重量平均分子量が３５，０００〜４０，０００）：５ｇとを、メチレンクロリド：３５ｇに溶解したものを準備し、電荷発生層４４の上にディップコートし、１００℃で１時間乾燥して、膜厚が２μｍの電荷輸送層４２を形成する。
【００４９】
電荷輸送剤としては、上記の他に、公知のポリビニルカルバゾールを使用することができる。
【００５０】
＜バイアス電極＞
電荷輸送層４２の上には、バイアス電極４６を形成する。バイアス電極４６は、例えばＩＺＯを４０ｎｍの厚さにスパッタ成膜して形成する。
以上のようにして作製された、絶縁性基板１０上にＴＦＴ２０、蓄積容量３０、第一有機光電変換層４０およびバイアス電極４６を含む部材を部材１と呼ぶ。
【００５１】
＜プラスチック支持体＞
シンチレータ層５０は、プラスチック支持体１８上に形成することが製造上は有利である。プラスチック支持体１８としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、全芳香族ポリアミド、ポリイミド等のプラスチックをフィルム状に成膜したものを挙げることができる。例えば、厚さ２００μｍのＰＥＴが使用される。
【００５２】
＜シンチレータ層＞
シンチレータ層５０は、蛍光体をバインダー溶液中に分散させた塗布液を準備し、この塗布液をドクターブレードコート等によりプラスチック支持体１８上に塗布し、乾燥して形成する。
蛍光体としては、ガドリニウムオキシサルファイドが最も好ましい。ガドリニウムオキシサルファイドには、テルビウム等を含有するものも含まれる。その他に、チタンを添加した沃化セシウム、タンタルを添加した沃化セシウムなどの沃化セシウムも好ましい。
【００５３】
バインダーとしては、ポリビニルブチラール等を使用することができる。
シンチレータ層５０の厚さは、５０μｍ〜６００μｍの範囲から選択される。
このようにして、プラスチック支持体１８上にシンチレータ層５０を形成した部材を部材２と呼ぶ。
【００５４】
前記部材１と前記部材２は、前者のバイアス電極４６と後者のシンチレータ層５０が対向するようにして第二層間絶縁膜１６を介して張り合わされる。そして、部材１の絶縁性基板の裏面に、第二有機光電変換層６０と放射線照射量検出回路７０が形成されて、本発明による第一実施態様に係る放射線撮像装置が得られる。
【００５５】
本発明による第二実施態様に係る放射線撮像装置の場合には、プラスチック支持体１８とシンチレータ層５０の間に、第二有機光電変換層６２と放射線照射量検出回路７２が形成される。そして、これを前記部材２の代わりに用いて、前記部材１と、前者のシンチレータ層５０が後者のバイアス電極４６と対向するようにして第二層間絶縁膜１６を介して張り合わされて、第二実施態様に係る放射線撮像装置が得られる。
【００５６】
また、本発明による第三実施態様に係る放射線撮像装置の場合には、プラスチック支持体１８のシンチレータ層５０が設けられた側とは反対側の表面（以下、「裏面」とも言う。）に第二有機光電変換層６３と放射線照射量検出回路７３が形成される。この場合、プラスチック支持体１８上にシンチレータ層５０を形成するに先だって、第二有機光電変換層６３と放射線照射量検出回路７３を形成しても良い。そして、これを前記部材２の代わりに用いて、前記部材１と、前者のシンチレータ層５０が後者のバイアス電極４６と対向するようにして第二層間絶縁膜１６を介して張り合わされて、第三実施態様に係る放射線撮像装置が得られる。
【００５７】
第二実施態様および第三実施態様の何れの態様においても、プラスチック支持体１８上に、第二有機光電変換層６２と放射線照射量検出回路７２の順に、または第二有機光電変換層６３と放射線照射量検出回路７３の順に形成しても良いし、その逆の順序に形成しても良い。
【００５８】
第二有機光電変換層６０は、第一有機光電変換層４０と同様に形成することができる。すなわち、下部電極上のアンダーコーティング層、電荷発生層、電荷輸送層、上部電極からなり、電荷発生層の感度波長域を第２の光の波長域に合わせる。第一の実施例に適用される電荷発生層としては、ベンズイミダゾールペリレン（ＢＺＰ）が使用できる。第二、第三の実施例に適用される電荷発生層は、第一有機光電変換層４０と同じジブロモアントアントロン、または六方晶セレンが使用できる。
上下電極のうち一方をエリア分割し、各エリア電極に電流アンプを接続し、各エリア内に入射したＸ線照射量を検出して、Ｘ線の爆射時間制御に使用する。
【００５９】
放射線照射量検出回路７０は、上下電極のうち一方をエリア状に分割し、エリア状に分割された一つの電極と接地電極との間に抵抗素子を挿入し、分割されない共通電極と接地電極間にバイアス電圧を加え、Ｘ線照射中に該抵抗素子両端の電圧を積分すれば、各エリアに入射したＸ線照射量を検出することができる。
【００６０】
第二層間絶縁膜１６の素材としては、アクリル樹脂、ノボラック樹脂、ポリイミド樹脂が挙げられる。
【００６１】
本発明による放射線撮像装置を用いた放射線撮影システムは、放射線照射装置と、上記の放射線撮像置と、前記放射線照射装置を制御する制御装置とを含む。
放射線照射装置は、例えばＸ線管とＸ線管を励起する電源装置とを含む。放射線照射装置からの放射線は被写体を通過して放射線撮像装置に入射する。放射線撮像装置の放射線照射量検出回路７０、７２、７３で検出された放射線照射量に関する、放射線照射量検出用のエリアごとの信号が発生する。このエリアごとの信号のうち一つが選択され、放射線照射装置を制御する制御装置に入力される。
制御装置に入力された信号は、内部の比較手段によって、必要な線量が照射されたかどうか判断される。必要なＸ線照射量になったと判断されると、Ｘ線の制御信号に、曝射終了の信号を送りＸ線曝射を止めさせる。Ｘ線の曝射終了後、平面撮像装置は読み取り動作になる。読み取り動作によって、各画素のコンデンサに蓄積された、人体の情報を担った信号を読み出し、画像を得る。
【００６２】
以上、本発明について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、絶縁性基板１０としてガラス基板を用い、薄膜トランジスタ２０の活性層２２を非晶質シリコンで形成しても良い。
【符号の説明】
【００６３】
１０  絶縁性基板
１４  第一層間絶縁膜
１６  第二層間絶縁膜
１８  プラスチック支持体
２０  薄膜トランジスタ
２２  ゲート電極
２４  ソース電極
２６  ドレイン電極
２８  活性層
３０  蓄積容量
３２  蓄積容量下部電極
３６  蓄積容量上部電極
４０  第一有機光電変換層
４２  電荷輸送層
４４  電荷発生層
４６  バイアス電極
５０  シンチレータ層
６０，６２，６３  第二有機光電変換層
７０，７２，７３  放射線照射量検出用回路
８２  オーバーコート層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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