(57)【要約】  シンチレータセンサ基板は、基板に複数のフォトディテクタを有するフォトディテクタアレイが形成されたシンチレータセンサ基板であり、フォトディテクタ毎に設けられ、互いに独立して形成された複数のシンチレータブロックを備えているので、容易に製造可能で、鮮鋭度を維持でき曲げなどに対しても適応できる。
2018020555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に複数のフォトディテクタを有するフォトディテクタアレイが形成されたシンチレータセンサ基板において、
前記フォトディテクタ毎に設けられた複数のシンチレータブロックを備えたシンチレータセンサ基板。
【請求項２】
前記シンチレータブロックは、互いに独立して配置されている、
請求項１記載のシンチレータセンサ基板。
【請求項３】
前記独立して配置とは、前記シンチレータブロック同士が所定の離間距離を介して配置され、あるいは、前記シンチレータブロックの底面部で接した状態で配置されていることである、
請求項２記載のシンチレータセンサ基板。
【請求項４】
前記シンチレータブロックの形状は、前記基板に所定の撓みが生じた状態において前記シンチレータブロック同士が物理的に干渉しない形状とされている、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項記載のシンチレータセンサ基板。
【請求項５】
前記シンチレータブロックは、山型形状あるいは円錐台形状とされている、
請求項４記載のシンチレータセンサ基板。
【請求項６】
複数の前記シンチレータブロックが形成されたシンチレータ層を覆うように反射・防湿層が積層されている、
請求項１乃至請求項５のいずれか一項記載のシンチレータセンサ基板。
【請求項７】
複数の前記シンチレータブロックが形成されたシンチレータ層を覆うようにアルミフィルムシートが積層され、
前記アルミフィルムシートにＰＥＴフィルムシートが積層されている、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項記載のシンチレータセンサ基板。
【請求項８】
基板に複数のフォトディテクタを有するフォトディテクタアレイを形成する過程と、
シンチレータ粉末をペースト状にする過程と、
前記ペースト状のシンチレータ粉末を所定形状に塗布あるいは印刷して、乾燥し前記フォトディテクタ毎にシンチレータブロックを形成して、複数のシンチレータブロックを形成する過程と、
を備えたシンチレータセンサ基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シンチレータセンサ基板及びシンチレータセンサ基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療、工業用のＸ線撮影では、感光フィルムが用いられてきたが、リアルタイム性や維持管理費の観点から放射線イメージセンサを備えた放射線イメージングシステムが普及してきている。【０００３】
このような放射線イメージングシステムに適用可能な放射線イメージセンサとしては、様々考えられるが、一例として、フラットパネルディテクタが挙げられる（例えば、特許文献１参照）。
従来、フラットパネルディテクタとしては、シンチレータを用いた間接変換方式が知られている。【０００４】
間接変換方式のフラットパネルディテクタは、入射したＸ線をシンチレータにより可視光の蛍光に変換し、光電変換素子（例えば、フォトダイオード）をアレイ状に配置した光電変換素子アレイにより入射した光の強弱を電荷量の大小に変換する。
そして、光電変換素子アレイの電荷は、各光電変換素子と一対になったＴＦＴトランジスタにより電流信号に変換され、さらに電流量に応じたディジタル信号に変換されて出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１１６２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来の２次元画像取得用のシンチレータセンサ基板では、ＴＦＴ／ＰＤセンサ基板上の全面に、シンチレータ、例えばＣｓＩ（Ｔｌ）、が真空蒸着されている。蒸着された、例えばＣｓＩ（Ｔｌ）、は柱状結晶に成長し、該結晶構造がその内部で発生したシンチレーション光を効率よくＰＤまで導く導光管の役目を果たす為、一定以上の輝度、画像鮮鋭度を実現している。
シンチレータ膜厚数百μｍの真空蒸着には、高精度の蒸着レートコントロール、坩堝の温度コントロール等が必要とされる。
また、曲げ可能なフレキシブルセンサ基板に対しては、曲げた時の曲げ応力によるシンチレータのセンサ基板からの剥がれ、割れ等が懸念されていた。【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、容易に製造可能で、鮮鋭度を維持でき曲げなどに対しても適応可能なシンチレータセンサ基板及びシンチレータセンサ基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、シンチレータセンサ基板は、基板に複数のフォトディテクタを有するフォトディテクタアレイが形成されたシンチレータセンサ基板である。
そして、シンチレータセンサ基板は、フォトディテクタ毎に設けられた複数のシンチレータブロックを備えている。【０００９】
この場合において、シンチレータブロックは、互いに独立して配置されているようにしてもよい。【００１０】
また、独立して配置とは、シンチレータブロック同士が所定の離間距離を介して配置され、あるいは、シンチレータブロックの底面部で接した状態で配置されていることであるようにしてもよい。【００１１】
さらにまた、シンチレータブロックの形状は、基板に所定の撓みが生じた状態においてシンチレータブロック同士が物理的に干渉しない形状とされているようにしてもよい。【００１２】
また、シンチレータブロックは、山型形状あるいは円錐台形状とされているようにしてもよい。【００１３】
さらに、複数のシンチレータブロックが形成されたシンチレータ層を覆うように反射・防湿層が積層されているようにしてもよい。【００１４】
さらにまた、複数のシンチレータブロックが形成されたシンチレータ層を覆うようにアルミフィルムシートが積層され、アルミフィルムシートにＰＥＴフィルムシートが積層されているようにしてもよい。【００１５】
また、シンチレータセンサ基板の製造方法は、基板に複数のフォトディテクタを有するフォトディテクタアレイを形成する過程と、シンチレータ粉末をペースト状にする過程と、ペースト状のシンチレータ粉末を所定形状に塗布あるいは印刷して、乾燥してフォトディテクタ毎にシンチレータブロックを形成して、複数のシンチレータブロックを形成する過程と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、第１実施形態のシンチレータセンサ基板の断面図である。
【図２】図２は、第１実施形態のシンチレータセンサ基板の平面模式図である。
【図３】図３は、第１実施形態のシンチレータセンサ基板の製造工程説明図である。
【図４】図４は、第２実施形態のシンチレータセンサ基板の断面図である。
【図５】図５は、第２実施形態のシンチレータセンサ基板の製造工程説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に図面を参照して実施形態について詳細に説明する。
以下の説明においては、光電変換素子としてフォトダイオードを例としているが光電変換機能をもつ適切な素子であれば他のものでもよい。
【００１８】
［１］第１実施形態
図１は、第１実施形態のシンチレータセンサ基板の断面図である。
シンチレータセンサ基板１０は、大別すると、ガラス基板１１と、ガラス基板上に複数のＴＦＴ１２Ａを備えて形成されたＴＦＴアレイ１２と、ガラス基板１１に絶縁膜層１３を介して形成されたフォトダイオードアレイ１４と、フォトダイオードアレイ１４を構成しているフォトダイオード１４Ａに対向する位置にそれぞれシンチレータブロック１５Ａが互いに独立して形成されたシンチレータ層１５と、絶縁膜層１３あるいはシンチレータ層１５を覆う反射・防湿層１６と、を備えている。
【００１９】
上記構成においてシンチレータブロック１５Ａは、山型形状あるいは円錐台形状をしている。また、シンチレータブロック１５Ａの寸法としては、例えば、高さ１００〜３００μｍ、底部の直径１２０μｍ以上となっている。さらに隣接するシンチレータブロック１５Ａ間の離間距離ｄは、例えば、２０μｍ以下となっている。
【００２０】
図２は、第１実施形態のシンチレータセンサ基板の平面模式図である。
図２において、配置関係の理解の容易のため、シンチレータブロック１５Ａの一部を透視図としている。
【００２１】
図２に示すように、シンチレータセンサ基板１０は、ゲートラインＧＬと読出ラインＲＯＬの交差する位置にフォトダイオード１４Ａが配置されており、それぞれのフォトダイオード１４Ａの配置位置のそれぞれに対応してシンチレータブロック１５Ａが形成されている。
【００２２】
図２において、シンチレータブロック１５Ａを二重円で表現しているのは、シンチレータブロック１５Ａが山型形状あるいは円錐台形状をしていることを視覚的に表現するためである。
【００２３】
ここで、シンチレータブロック１５Ａが山型形状あるいは円錐台形状をしている理由は、ガラス基板１１が図１中下方に凸となるように想定範囲内のたわみが生じた場合に、複数のシンチレータブロック１５Ａの上端同士が互いに干渉（当接）しないようにするためである。
【００２４】
より詳細には、ガラス基板１１が撓んで、図１において、下方に凸状態となった場合でもシンチレータブロック１５Ａが互いに干渉しないように、図１に示す角度θが十分な角度に設定されていれば、複数のシンチレータブロック１５Ａの上端同士が互いに干渉（当接）しない。
【００２５】
従って、ガラス基板１１にたわみが生じた場合でも、シンチレータブロック１５Ａが互いに干渉して罅が入ったり、シンチレータブロック１５Ａが剥がれたりするのを抑制できる。
【００２６】
またシンチレータブロック１５Ａは、互いに独立しているので発生したシンチレーション光ＳＬが他のシンチレータブロック１５Ａに対応する他のフォトダイオード１４Ａに入射するのを抑制して鮮鋭度を向上させることが可能となっている。
【００２７】
また、本実施形態のシンチレータブロック１５Ａは、従来の蒸着法のように柱状結晶が立ち並んだ状態や、従来のシンチレータ粉末を圧力により固化させた状態のシンチレータと比較して結晶粒界間の空隙部（真空部）が少なくなる、あるいは、無くなる。
【００２８】
このため、シンチレータ嵩密度が上がり相対的に発光ポイントが増え、シンチレーション光ＳＬの伝搬に際して、結晶→空隙部→結晶と屈折率が変化する部分が少なくなるので、全体として発生したシンチレーション光ＳＬが多くの結晶粒中を通過する際の実効的な透過率が上がることにより高輝度が維持できる。
【００２９】
次に第１実施形態のシンチレータセンサ基板１０の製造方法の概略を説明する。
図３は、第１実施形態のシンチレータセンサ基板の製造工程説明図である。
まず、ガラス基板１１を準備し、ガラス基板１１上に通常の半導体製造工程と同様に、ＴＦＴアレイ１２を形成し、さらに絶縁膜層１３を形成し、絶縁膜層１３上にフォトダイオードアレイ１４を形成する（ステップＳ１１）。
【００３０】
これと並行して、シンチレータ粉末を所定の溶媒を用いて混練し、ペースト状にする（ステップＳ１２）。
この場合において、用いるシンチレータ粉末としては、アルカリハライド系シンチレータ粉末の他、所望の輝度、鮮鋭度が維持できるシンチレータ粉末であれば適用が可能である。
【００３１】
具体的には、ＣｓＩ（Ｔｌ）［タリウム活性化ヨウ化セシウム］、ＣｓＩ（Ｎａ）［ナトリウム活性化ヨウ化セシウム］、ＮａＩ（Ｔｌ）［タリウム活性化ヨウ化ナトリウム］等が挙げられる。
【００３２】
続いて得られたシンチレータペーストをスクリーンマスクを使ってフォトダイオードアレイ１４上に塗布し、あるいは、インクジェット方式で印刷、積層して、図１及び図２に示した様にフォトダイオードアレイ１４を構成しているフォトダイオード１４Ａのそれぞれに対応する位置にそれぞれ独立した状態でシンチレータブロック１５Ａを形成する（ステップＳ１３）。
この場合において、各シンチレータブロック１５Ａは、底部で互いに接したり、多少重なり合っても構わない。
【００３３】
次に真空加熱乾燥することによりペースト中の溶媒を除去する（ステップＳ１４）。
これにより、シンチレータブロック１５Ａが互いに独立して形成されたシンチレータ層１５が形成される。
続いて、絶縁膜層１３あるいはシンチレータ層１５を覆う金属材料製の反射・防湿層１６を蒸着などにより形成してシンチレータセンサ基板１０とする（ステップＳ１５）。
【００３４】
このように構成したシンチレータセンサ基板１０によれば、発生したシンチレーション光ＳＬは、基本的にシンチレータ層１５内に留められ、対応するフォトダイオード１４Ａに入射することとなる。
【００３５】
なお、図２において、シンチレータブロック１５Ａの底面よりフォトダイオード１４Ａの受光面がはみ出た状態となっているが、シンチレータブロック１５Ａの底面側より出射されたシンチレーション光ＳＬは、ほぼ全て対応するフォトダイオード１４Ａに入射することとなっている。
【００３６】
［２］第２実施形態
図４は、第２実施形態のシンチレータセンサ基板の断面図である。
図４において、図１の第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付すものとする。
シンチレータセンサ基板３０は、大別すると、ガラス基板１１と、ガラス基板１１上に形成されたＴＦＴアレイ１２と、ガラス基板１１に絶縁膜層１３を介して形成されたフォトダイオードアレイ１４と、フォトダイオードアレイ１４を構成しているフォトダイオード１４Ａに対向する位置にそれぞれシンチレータブロック１５Ａが互いに独立して形成されたシンチレータ層１５と、絶縁膜層１３あるいはシンチレータ層１５を覆うように真空貼り付けされ、反射層として機能するアルミ（Ａｌ）フィルムシート２１と、アルミフィルムシート２１上に真空貼り付けされ、防湿層として機能するＰＥＴフィルムシート２２と、を備えている。
【００３７】
次に第２実施形態のシンチレータセンサ基板１０の製造方法の概略を説明する。
図５は、第２実施形態のシンチレータセンサ基板の製造工程説明図である。
まず、ガラス基板１１を準備し、ガラス基板１１上に通常の半導体製造工程と同様に、ＴＦＴアレイ１２を形成し、さらに絶縁膜層１３を形成し、絶縁膜層１３上にフォトダイオードアレイ１４を形成する（ステップＳ１１）。
【００３８】
これと並行して、シンチレータ粉末を所定の溶媒を用いて混練し、ペースト状にして得られたシンチレータペースト（ステップＳ１２）をスクリーンマスクを使ってフォトダイオードアレイ１４上に塗布し、あるいは、インクジェット方式で印刷、積層して、第１実施形態と同様にシンチレータブロック１５Ａを形成する（ステップＳ１３）。
【００３９】
次に真空加熱乾燥することによりペースト中の溶媒を除去すると（ステップＳ１４）、シンチレータブロック１５Ａが互いに独立して形成されたシンチレータ層１５が形成されるので、絶縁膜層１３あるいはシンチレータ層１５を覆うようにアルミ（Ａｌ）フィルムシート２１を真空貼り付けして反射層として形成する（ステップＳ１６）。
【００４０】
さらにアルミフィルムシート２１上にＰＥＴフィルムシート２２を真空貼り付けして防湿層として形成して、シンチレータセンサ基板３０とする（ステップＳ１７）。
【００４１】
この場合において、シンチレータブロック１５Ａの離間距離ｄ（図１及び図４参照）又は各シンチレータブロック１５Ａの底部（底面部近傍）が隣接するシンチレータブロック１５Ａの底部との重なり具合を適宜設定すれば、シンチレータブロック１５Ａの側方から漏れ出るシンチレーション光ＳＬが当該シンチレータブロック１５Ａが対応するフォトダイオード１４Ａ以外の他のフォトダイオード１４Ａに入射するのを抑制でき、鮮鋭度を高く維持することができる。
【００４２】
［３］実施形態の変形例
以上の各実施形態においては、シンチレータブロック１５Ａを山型形状あるいは円錐台形状としていたが、ガラス基板１１にたわみが発生した場合に、互いに干渉し合わない形状であれば、四角錐台形状等の多角錐台形状あるいは多角錐形状等の形状、若しくは、半球形状等とすることも可能である。
また以上の説明においては、シンチレータブロック１５Ａが互いに独立して配置されていたが、鮮鋭度を高く維持できる限り、その底面部において接していたり、一部重なり合っていたりしていてもよい。
【００４３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、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、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、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。
【図１】
2018020555.tif 000003
【図２】
2018020555.tif 000004
【図３】
2018020555.tif 000005
【図４】
2018020555.tif 000006
【図５】
2018020555.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成28年12月7日(2016.12.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に複数のフォトディテクタを有するフォトディテクタアレイが形成されたシンチレータセンサ基板において、
前記フォトディテクタ毎に設けられ、互いに独立して配置された複数のシンチレータブロックを備え、
隣接して配置された前記シンチレータブロック同士は、真空状態とされた空間を介して直接対向している、
シンチレータセンサ基板。
【請求項２】
基板に複数のフォトディテクタを有するフォトディテクタアレイが形成されたシンチレータセンサ基板において、
前記フォトディテクタ毎に設けられ、互いに独立して配置された複数のシンチレータブロックを備え、
隣接して配置された前記シンチレータブロック間には反射・防湿層のみが形成されている、
シンチレータセンサ基板。
【請求項３】
前記独立して配置とは、前記シンチレータブロック同士が所定の離間距離を介して配置され、あるいは、前記シンチレータブロックの底面部で接した状態で配置されていることである、
請求項１または請求項２記載のシンチレータセンサ基板。
【請求項４】
前記シンチレータブロックの形状は、前記基板に所定の撓みが生じた状態において前記シンチレータブロック同士が物理的に干渉しない形状とされている、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項記載のシンチレータセンサ基板。
【請求項５】
前記シンチレータブロックは、山型形状あるいは円錐台形状とされている、
請求項４記載のシンチレータセンサ基板。
【請求項６】
複数の前記シンチレータブロックが形成されたシンチレータ層を覆うように反射・防湿層が積層されている、
請求項２記載のシンチレータセンサ基板。
【請求項７】
複数の前記シンチレータブロックが形成されたシンチレータ層を覆うようにアルミフィルムシートが積層され、
前記アルミフィルムシートにＰＥＴフィルムシートが積層されている、
請求項１記載のシンチレータセンサ基板。
【請求項８】
基板に複数のフォトディテクタを有するフォトディテクタアレイを形成する過程と、
シンチレータ粉末をペースト状にする過程と、
前記ペースト状のシンチレータ粉末を所定形状に塗布あるいは印刷して、乾燥し前記フォトディテクタ毎にシンチレータブロックを形成して、互いに独立して配置された複数のシンチレータブロックを形成する過程と、
隣接して配置された前記シンチレータブロック同士は、真空状態とされた空間を介して直接対向するようにアルミフィルムシート及びＰＥＴフィルムシートが積層される過程、または、複数の前記シンチレータブロックが形成されたシンチレータ層を覆うとともに隣接して配置された前記シンチレータブロック間には反射・防湿層のみが形成される過程のうちいずれか一方の過程と、
を備えたシンチレータセンサ基板の製造方法。
【手続補正書】
【提出日】平成30年10月19日(2018.10.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に複数のフォトディテクタを有するフォトディテクタアレイが形成されたシンチレータセンサ基板において、
前記フォトディテクタ毎に前記フォトディテクタ上に直接設けられ、互いに空間を介して独立して配置され、それぞれがペースト状のシンチレータ粉末の乾燥凝集体として形成された複数のシンチレータブロックを備え、
隣接して配置された前記シンチレータブロック同士は、真空状態とされた空間を介して直接対向している、
シンチレータセンサ基板。
【請求項２】
基板に複数のフォトディテクタを有するフォトディテクタアレイが形成されたシンチレータセンサ基板において、
前記フォトディテクタ毎に前記フォトディテクタ上に直接設けられ、互いに空間を介して独立して配置され、それぞれがペースト状のシンチレータ粉末の乾燥凝集体として形成された複数のシンチレータブロックを備え、
隣接して配置された前記シンチレータブロック間には反射・防湿層のみが形成されている、
シンチレータセンサ基板。
【請求項３】
前記独立して配置とは、前記シンチレータブロック同士が所定の離間距離を介して配置され、あるいは、前記シンチレータブロックの底部で接した状態で配置されていることである、
請求項１または請求項２記載のシンチレータセンサ基板。
【請求項４】
前記シンチレータブロックの形状は、前記基板に所定の撓みが生じた状態において前記シンチレータブロック同士が物理的に干渉しない形状とされている、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項記載のシンチレータセンサ基板。
【請求項５】
前記シンチレータブロックは、山型形状あるいは円錐台形状とされている、
請求項４記載のシンチレータセンサ基板。
【請求項６】
複数の前記シンチレータブロックが形成されたシンチレータ層を覆うように反射・防湿層が積層されている、
請求項２記載のシンチレータセンサ基板。
【請求項７】
複数の前記シンチレータブロックが形成されたシンチレータ層を覆うようにアルミフィルムシートが積層され、
前記アルミフィルムシートにＰＥＴフィルムシートが積層されている、
請求項１記載のシンチレータセンサ基板。
【請求項８】
基板に複数のフォトディテクタを有するフォトディテクタアレイを形成する過程と、
シンチレータ粉末をペースト状にする過程と、
前記ペースト状のシンチレータ粉末を所定形状に前記フォトディテクタ上に直接塗布あるいは印刷して、前記シンチレータ粉末を凝集させて乾燥して前記フォトディテクタ毎にシンチレータブロックを形成して、互いに独立して配置された複数のシンチレータブロックを形成する過程と、
隣接して配置された前記シンチレータブロック同士は、真空状態とされた空間を介して直接対向するようにアルミフィルムシート及びＰＥＴフィルムシートが積層される過程、または、複数の前記シンチレータブロックが形成されたシンチレータ層を覆うとともに隣接して配置された前記シンチレータブロック間には反射・防湿層のみが形成される過程のうちいずれか一方の過程と、
を備えたシンチレータセンサ基板の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、シンチレータセンサ基板は、基板に複数のフォトディテクタを有するフォトディテクタアレイが形成されたシンチレータセンサ基板である。
そして、シンチレータセンサ基板は、フォトディテクタ毎にフォトディテクタ上に直接設けられ、互いに空間を介して独立して配置され、それぞれがペースト状のシンチレータ粉末の凝集体として形成された複数のシンチレータブロックを備え、隣接して配置されたシンチレータブロック同士は、真空状態とされた空間を介して直接対向している。
【国際調査報告】
2018020555.tif 000008
2018020555.tif 000009
2018020555.tif 000010
2018020555.tif 000011