(57)【要約】  本発明の放射線検出器には、放射線感応型の半導体層、キャリア選択性の高抵抗膜、共通電極の露出面上を覆う硬化性合成樹脂膜が、その硬化性合成樹脂膜の製造工程において塩素が混入されないものを用いる。これより、キャリア選択性の高抵抗膜および半導体層が塩素イオンにより、ピンホールおよびボイドが形成されるのを防ぐ。  また、共通電極の露出面上と硬化性合成樹脂膜との間に、イオン性物質を透過させない保護膜を備えることでも、キャリア選択性の高抵抗膜が硬化性合成樹脂膜中に含まれる塩素イオンに腐食されるのを防ぐことができ、半導体層を流れる暗電流の増加を防ぐことができる。
2010029617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線検出器であって、
放射線の入射によりキャリアを生成する放射線感応型の半導体層と、
前記半導体層の入射面側に形成されるとともに、キャリアを選択して透過させる高抵抗膜と、
前記高抵抗膜の入射面側に形成されるとともに、前記高抵抗膜および前記半導体層にバイアス電圧を印加する共通電極と、
前記半導体層の入射面と逆側に形成されるとともに、前記半導体層で生成したキャリアから放射線検出信号を画素ごとに読み出すマトリックス基板と、
前記半導体層、および前記高抵抗膜、並びに前記共通電極の露出面全体を覆う硬化性合成樹脂膜と、
前記硬化性合成樹脂膜の入射面側に固定される補助板とを備え、
前記補助板は、前記硬化性合成樹脂膜との接面の対向面が導電性であるとともに接地しており、
前記硬化性合成樹脂膜は塩素または塩素を含む化合物を原料としない
ことを特徴とする放射線検出器。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線検出器において、
前記硬化性合成樹脂膜は、ウレタン樹脂またはアクリル樹脂である
ことを特徴とする放射線検出器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の放射線検出器において、
前記共通電極に印加されるバイアス電圧が正のバイアス電圧である
ことを特徴とする放射線検出器。
【請求項４】
請求項１から３いずれか１つに記載の放射線検出器において、前記マトリックス基板は、
前記半導体層で生成したキャリアを画素ごとに収集する画素電極と、
前記画素電極に収集されたキャリアの数に相応した電荷を蓄積するコンデンサと、
前記蓄積された電荷を読み出すスイッチ素子と、
格子状に配列され、かつ、各格子点に設けられた前記スイッチ素子と接続された電極配線と
で構成されるアクティブマトリックス基板であることを特徴とする放射線検出器。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載の放射線検出器において、
前記半導体層は、アモルファス・セレンである
ことを特徴とする放射線検出器。
【請求項６】
放射線検出器であって、
放射線の入射によりキャリアを生成する放射線感応型の半導体層と、
前記半導体層の入射面側に形成されるとともに、キャリアを選択して透過させる高抵抗膜と、
前記高抵抗膜の入射面とは逆側に形成されるとともに、前記高抵抗膜および前記半導体層にバイアス電圧を印加する共通電極と、
前記半導体層の入射面とは逆側に形成されるとともに、前記半導体層で生成したキャリアから放射線検出信号を画素ごとに読み出すマトリックス基板と、
前記半導体層、前記高抵抗膜および前記共通電極の露出面全体を覆うことで、イオン性物質の透過を防ぐ保護膜と、
前記保護膜の表面全体を覆う硬化性合成樹脂膜と、
前記硬化性合成樹脂膜の入射面側に固定される補助板とを備え、
前記補助板は、前記硬化性合成樹脂膜との接面の対向面が導電性であるとともに接地していることを特徴とする放射線検出器。
【請求項７】
請求項６に記載の放射線検出器において、
前記保護膜は、ＳｉＮ膜である
ことを特徴とする放射線検出器。
【請求項８】
請求項６または７に記載の放射線検出器において、
前記保護膜は、４０℃未満の温度で形成される
ことを特徴とする放射線検出器。
【請求項９】
請求項６から８のいずれか１つに記載の放射線検出器において、
前記硬化性合成樹脂膜は、エポキシ樹脂である
ことを特徴とする放射線検出器。
【請求項１０】
請求項６から８のいずれか１つに記載の放射線検出器において、
前記硬化性合成樹脂膜は塩素または塩素を含む化合物を原料としない
ことを特徴とする放射線検出器。
【請求項１１】
請求項１０に記載の放射線検出器において、
前記硬化性合成樹脂膜は、ウレタン樹脂またはアクリル樹脂である
ことを特徴とする放射線検出器。
【請求項１２】
請求項６から１１のいずれか１つに記載の放射線検出器において、
前記共通電極に印加されるバイアス電圧が正のバイアス電圧である
ことを特徴とする放射線検出器。
【請求項１３】
請求項６から１２のいずれか１つに記載の放射線検出器において、前記マトリックス基板は、
前記半導体層で生成したキャリアを画素ごとに収集する画素電極と、
前記画素電極に収集されたキャリアの数に相応した電荷を蓄積するコンデンサと、
前記蓄積された電荷を読み出すスイッチ素子と、
格子状に配列され、かつ、各格子点に設けられた前記スイッチ素子と接続された電極配線と
で構成されるアクティブマトリックス基板であることを特徴とする放射線検出器。
【請求項１４】
請求項６から１３のいずれか１つに記載の放射線検出器において、
前記半導体層は、アモルファス・セレンである
ことを特徴とする放射線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業用あるいは医用の放射線検出器に係り、特に放射線を直接キャリアに変換する放射線検出器の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、放射線を半導体層にて直接キャリア（電荷情報）に変換する直接変換型放射線検出器では、放射線に感応する半導体層の表面に形成した共通電極に、所定のバイアス電圧を印加することで、半導体層に生成したキャリアを半導体層の裏面に形成した画素電極に収集する。さらにこの収集されたキャリアをアクティブマトリックス基板を用いて放射線検出信号として読み出すことで放射線の検出を行っている。【０００３】
放射線感応型の半導体層として、特にａ−Ｓｅ（アモルファス・セレン）のようなアモルファス半導体層を用いると、真空蒸着等の方法により、容易に大面積かつ厚い半導体層を形成することができる。このように、アモルファス半導体層は２次元アレイ型放射線検出器の放射線変換層として構成することができる。【０００４】
直接変換型の放射線検出器は高電圧を共通電極に印加するので、アモルファス半導体層の表面に沿って放電が生じる。この沿面放電の問題を解決するために、特許文献１および図４では、アモルファス半導体層４４と共通電極４２とキャリア選択性の高抵抗膜４３の表面全体を高耐電圧の絶縁膜として硬化性合成樹脂膜５３（エポキシ樹脂）で覆っている。【０００５】
さらに特許文献１には、エポキシ樹脂の溶剤成分がアモルファス半導体層４４であるａ−Ｓｅと反応し、アモルファス半導体層４４の表面が変色するとともに、耐電圧が低下する問題も提示されている。そこで、Ｓｂ２Ｓ３膜のような耐溶剤性かつキャリア選択性の高抵抗膜４３でアモルファス半導体層４４の表面全体を覆うことで、エポキシ樹脂の溶剤成分とａ−Ｓｅとの反応を低減し、アモルファス半導体層４４の表面の変色および耐電圧の低下を防止している。【０００６】
また、放射線検出器４０に反りや亀裂を生じさせないために、絶縁性基板５１と同程度の熱膨張係数をもつ絶縁性の補助板５４を絶縁性基板５１とで、高耐電圧の硬化性合成樹脂膜５３を挟み込むように固定している。
【特許文献１】特開２００２−３１１１４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１にも開示されていない新たな問題が発見された。それは、上記放射線検出器４０を使用し続けると、補助板５４（ガラス）と硬化性合成樹脂膜５３との接面の対向面すなわち放射線入射側の表面に電荷が蓄積される。この蓄積された電荷による静電気が、アクティブマトリックス基板５２から読み出される放射線検出信号に影響を及ぼし、放射線検出信号にノイズが発生する。【０００８】
そこで、補助板５４の放射線入射側の表面を接地して電荷の蓄積を防止し、静電気が発生するのを抑えた。これにより、放射線検出信号に発生したノイズが除去された。しかし、ここでさらなる問題が生じた。それは、暗電流増加による欠損画素が増える問題である。【０００９】
そこで、アモルファス半導体層４４の表面全体を覆う耐溶剤性かつキャリア選択性の高抵抗膜４３を電子顕微鏡で観測すると、図５に示すようなピンホールが新たに確認された。また、このピンホールを通じて、アモルファス半導体層４４の表面にボイドが形成されることも新たに確認された。【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、補助板に電荷を蓄積させることなく、アモルファス半導体層およびキャリア選択性の高抵抗膜のボイド形成およびピンホール形成を防ぐ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】
【００１１】
本願の発明者は鋭意研究した結果、次の知見を得ることができた。まず、アモルファス半導体層４４およびキャリア選択性の高抵抗膜４３のボイド形成およびピンホール形成をしている物質が何であるかを特定するために、アモルファス半導体層４４およびキャリア選択性の高抵抗膜４３のボイド部およびピンホール部とそれ以外の部分とを蛍光Ｘ線分析装置にて元素特定検査を実施した。図６はボイド部およびピンホール部から検出された元素を示し、図７はボイド部およびピンホール部が無い部分で検出された元素を示す。この結果、本来あるはずの無い塩素原子（Ｃｌ）がボイド部およびピンホール部から検出された。さらにこの塩素原子が何故存在するのかを調査したところ、エポキシ樹脂の主剤であるエポキシプレポリマーを作成する際に除去しきれない副生成物として残留したものであることが新たに判明した。【００１２】
エポキシ樹脂の主剤は、ビスフェノールＡ（Ｃ１５Ｈ１６Ｏ２）とエピクロルヒドリン（Ｃ３Ｈ５ＣｌＯ）とを混合したエポキシプレポリマーである。このエポキシプレポリマー中には、エピクロルヒドリンの塩素イオン（Ｃｌ−）が除去しきれず副生成物として残留する。そこで本願で使用するエポキシプレポリマー中の塩素イオンの残留濃度を測定したところ、４００〜１０００ｐｐｍ程度であった。【００１３】
上述した理由により、エポキシプレポリマーと硬化剤とを混合して形成したエポキシ樹脂中にも塩素イオンが残留し、キャリア選択性の高抵抗膜４３であるＳｂ２Ｓ３膜にこの塩素が腐食することでピンホールを形成することが判明した。また、このピンホールが貫通することで、Ｓｂ２Ｓ３膜はキャリア選択膜としての機能が低下する。これより、暗電流が増加し、欠損画素が増加する。さらに、このピンホールを塩素が通過してアモルファス半導体層１の表面を腐食し、ボイドを形成する。【００１４】
また、キャリア選択性の高抵抗膜４３であるＳｂ２Ｓ３膜に塩素がピンホールを形成するのは、補助板５４を接地することも原因の一つと考えられる。共通電極４２に正のバイアス電圧を印加した際、補助板５４を接地するのと接地しないのとでは、補助板５４を接地する方が、共通電極４２から補助板５４へ向かう電界強度が強い。これより、エポキシ樹脂中の塩素イオンがこの電界に強く引き寄せられて共通電極４２の近傍に集中し、この塩素がＳｂ２Ｓ３膜およびアモルファス半導体層１を腐食すると考えられる。【００１５】
そこで、補助板５４に電荷を蓄積させることなく、アモルファス半導体層４４およびキャリア選択性の高抵抗膜４３のボイド形成およびピンホール形成を防ぐ放射線検出器を発明した。【００１６】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、本発明の第１の発明の放射線検出器は、放射線の入射によりキャリアを生成する放射線感応型の半導体層と、前記半導体層の入射面側に形成されるとともに、キャリアを選択して透過させる高抵抗膜と、前記高抵抗膜の入射面側に形成されるとともに、前記高抵抗膜および前記半導体層にバイアス電圧を印加する共通電極と、前記半導体層の入射面と逆側に形成されるとともに、前記半導体層で生成したキャリアから放射線検出信号を画素ごとに読み出すマトリックス基板と、前記半導体層、および前記高抵抗膜、並びに前記共通電極の露出面全体を覆う硬化性合成樹脂膜と、前記硬化性合成樹脂膜の入射面側に固定される補助板とを備え、前記補助板は、前記硬化性合成樹脂膜との接面の対向面が導電性であるとともに接地しており、前記硬化性合成樹脂膜は塩素または塩素を含む化合物を原料としないことを特徴とする。【００１７】
第１の発明の放射線検出器によれば、補助板を接地して補助板に電荷を蓄積させないので、マトリックス基板から画素ごとに読み出す放射線検出信号にノイズが発生しない。また、補助板を接地することに伴い硬化性合成樹脂膜中の電界強度が強まるが、硬化性合成樹脂膜はその製造過程において塩素および塩素を含む化合物を原料としないので、副生成物として塩素が硬化性合成樹脂膜中に残留せず、高抵抗膜が腐食されない。これより、高抵抗膜にピンホールが形成されないので、暗電流が増加することもなく、半導体層が腐食されてボイドが形成されることもない。このように、放射線検出信号にノイズの発生を抑制しつつ、暗電流の増加も抑えた放射線検出器を製作することができる。【００１８】
また、上述した放射線検出器において、硬化性合成樹脂膜はウレタン樹脂またはアクリル樹脂を用いてもよい。これらの樹脂は、その製造過程で塩素および塩素を含む化合物を原料としないので、高抵抗膜にピンホールが形成されない。【００１９】
また、上述した放射線検出器において、共通電極に印加する電圧は正のバイアス電圧が望ましい。これにより、放射線検出信号の検出精度が高くなる。【００２０】
また、上述した放射線検出器において、マトリックス基板は、半導体層で生成したキャリアを画素ごとに収集する画素電極と、収集されたキャリアの数に相応した電荷を蓄積するコンデンサと、蓄積された電荷を読み出すスイッチ素子と、格子状に配列されつつ、各格子点に設けられた前記スイッチ素子と接続された電極配線とで構成されるアクティブマトリックス基板を採用してもよい。これより、大画面でありながらクロストークの影響の小さい放射線検出器を製作することができる。【００２１】
また、上述した放射線検出器において、半導体層はアモルファス・セレンでもよい。アモルファス・セレンであれば、大面積の放射線検出器を容易に製作することができる。【００２２】
また、本発明の第２の発明の放射線検出器は、放射線の入射によりキャリアを生成する放射線感応型の半導体層と、前記半導体層の入射面側に形成されるとともに、キャリアを選択して透過させる高抵抗膜と、前記高抵抗膜の入射面とは逆側に形成されるとともに、前記高抵抗膜および前記半導体層にバイアス電圧を印加する共通電極と、前記半導体層の入射面とは逆側に形成されるとともに、前記半導体層で生成したキャリアから放射線検出信号を画素ごとに読み出すマトリックス基板と、前記半導体層、前記高抵抗膜および前記共通電極の露出面全体を覆うことで、イオン性物質の透過を防ぐ保護膜と、前記保護膜の表面全体を覆う硬化性合成樹脂膜と、前記硬化性合成樹脂膜の入射面側に固定される補助板とを備え、前記補助板は、前記硬化性合成樹脂膜との接面の対向面が導電性であるとともに接地していることを特徴とする。【００２３】
第２の発明の放射線検出器によれば、補助板を接地して補助板に電荷を蓄積させないので、マトリックス基板から画素ごとに読み出す放射線検出信号にノイズが発生しない。また、半導体層、高抵抗膜および共通電極の露出面全体を覆う保護膜がイオン性物質の透過を防ぐことで、硬化性合成樹脂膜中に塩素イオンが存在したとしても、保護膜を塩素イオンが透過することができないので高抵抗膜は腐食されず、ピンホールが形成されることがない。これより、高抵抗膜にピンホールが形成されないので、暗電流が増加することもなく、半導体層が腐食されてボイドが形成されることもない。このように、放射線検出信号にノイズの発生を抑制しつつ、暗電流の増加も抑えた放射線検出器を製作することができる。【００２４】
また、保護膜としてＳｉＮ膜を形成してもよい。ＳｉＮ膜であれば、イオン性物質を透過することがない。さらに、バリア層が４０℃未満の温度で硬化されれば、半導体層がアモルファス構造であっても結晶化しない。【００２５】
また、硬化性合成樹脂膜は塩素イオンを不純物として含むエポキシ樹脂でもよいし、その製造過程において塩素および塩素を含む化合物を原料としないウレタン樹脂やアクリル樹脂等の硬化性合成樹脂でもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る放射線検出器によれば、補助板に電荷が蓄積しないのでマトリックス基板から画素ごとに読み出す放射線検出信号にノイズを発生させることがなく、アモルファス半導体層およびキャリア選択性の高抵抗膜のボイド形成およびピンホール形成を防止するので暗電流が増加しない放射線検出器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施例１に係る放射線検出器の構成を示す概略縦断図である。
【図２】実施例１に係るアクティブマトリックス基板及び周辺回路の構成を示す回路図である。
【図３】実施例２に係る放射線検出器の構成を示す概略縦断図である。
【図４】従来例に係る放射線検出器の構成を示す概略縦断図である。
【図５】従来例に係る放射線検出器のキャリア選択性高抵抗膜を示す電子顕微鏡写真図である。
【図６】従来例に係る放射線検出器のキャリア選択性高抵抗膜から検出された元素を示す説明図である。
【図７】従来例に係る放射線検出器のキャリア選択性高抵抗膜から検出された元素を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  …  放射線検出器
２  …  バイアス電圧供給部
３  …  共通電極
４  …  キャリア選択性の高抵抗膜
５  …  アモルファス半導体層
６  …  画素電極
７  …  キャリア蓄積用コンデンサ
８  …  スイッチ素子
９  …  接地ライン
１０  …  ゲートライン
１１  …  データライン
１２  …  絶縁性基板
１３  …  アクティブマトリックス基板
１４  …  硬化性合成樹脂膜
１５  …  補助板
３１  …  保護膜
ＤＵ  …  検出素子
【実施例１】
【００２９】
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態を説明する。
図１は実施例１に係る放射線検出器の構成を示す概略縦断面図であり、図２は放射線検出器内のアクティブマトリックス基板と電気的に接続されている周辺回路を含む放射線撮像装置の構成を示す回路図である。【００３０】
実施例１の放射線検出器１は、図１に示すように、バイアス電圧供給部２から正バイアス電圧が印加される共通電極３の下層に、キャリアを選択して透過させるキャリア選択性の高抵抗膜４が形成され、さらにその下層に放射線の入射によりキャリア（電子・正孔対）を生成するアモルファス半導体層５が形成されている。つまり、共通電極３に正バイアス電圧が印加されることで、キャリア選択性の高抵抗膜４およびアモルファス半導体層５に正バイアス電圧が印加される。そして、アモルファス半導体層５の下層には、画素ごとにキャリアを収集する画素電極６と、画素電極６に収集されたキャリアを蓄積するキャリア蓄積用コンデンサ７と、キャリア蓄積用コンデンサ７と電気的に接続されたスイッチ素子８および接地ライン９と、スイッチ素子８へスイッチ作用の信号を送るゲートライン１０と、スイッチ素子８を通してキャリア蓄積用コンデンサ７に蓄積された電荷を放射線検出信号として読み出すデータライン１１と、それらを支持する絶縁性基板１２とで構成されたアクティブマトリックス基板１３が形成されている。このアクティブマトリックス基板１３によりアモルファス半導体層５にて生成したキャリアから放射線検出信号を画素ごとに読み出すことができる。アモルファス半導体層５は本発明における放射線感応型の半導体層に相当する。キャリア選択性の高抵抗膜４は本発明における高抵抗膜に相当する。ゲートライン１０およびデータライン１１は本発明における電極配線に相当する。アクティブマトリックス基板１３は本発明におけるマトリックス基板に相当する。【００３１】
そして、共通電極３、キャリア選択性の高抵抗膜４、およびアモルファス半導体層５とをアクティブマトリックス基板１３の絶縁性基板１２から全体を覆うように硬化性合成樹脂膜１４が形成されている。また、硬化性合成樹脂膜１４の上面には、補助板１５が形成されている。【００３２】
アモルファス半導体層５は比抵抗１０９Ωｃｍ以上（好ましくは１０１１Ωｃｍ以上）であって、膜厚が０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の高純度ａ−Ｓｅ厚膜である。このａ−Ｓｅ厚膜は特に検出エリアの大面積化を容易にすることができる。また、アモルファス半導体層５が薄いと、放射線が変換されることなく透過してしまうので０.５ｍｍ以上１．５ｍ以下の厚めの膜が用いられる。【００３３】
共通電極３および画素電極６はＡｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｉｎ等の金属やＩＴＯなどで形成される。もちろん、アモルファス半導体層５の材料や、電極の材料は上の例示のものに限らない。【００３４】
キャリア選択性の高抵抗膜４は、バイアス電圧として正バイアスを印加しているので正孔注入阻止能の高い膜を採用する。高抵抗膜４の比抵抗は、１０９Ωｃｍ以上が好ましく、高抵抗膜４の膜厚は０．１μｍ以上５μｍ以下が適当である。一般に正バイアスで使用される場合、キャリア選択性の高抵抗膜４はｎ型（多数キャリアが電子）の選択膜が好ましく思われるが、１０９Ωｃｍ以上の高抵抗領域では必ずしも一般則が成り立たない場合もあり、ｐ型層を正バイアスで使用することが効果的な場合もある。ｎ型層としてＣｄＳ、ＺｎＳなどが例示され、ｐ型層としてＳｂ２Ｔｅ３、Ｓｂ２Ｓ３、ＺｎＴｅなどが例示される。実施例１においてはキャリア選択性の高抵抗膜４としてＳｂ２Ｓ３を採用している。【００３５】
絶縁性基板１２と同程度の熱膨張係数を持つ補助板１５は、放射線の透過性の良いものが好ましく、石英ガラス等が使用される。厚さは０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下が適当である。さらに、補助板１５の放射線入射側の表面には導電性のカーボン微粒子等のコーティング処理が施され、補助板１５の放射線入射側の表面は導電性である。さらに、この補助板１５の放射線入射側の表面は接地されているので、補助板１５と硬化性合成樹脂膜１４との接面の対向面すなわち、放射線入射側の表面に電荷が蓄積することがない。【００３６】
また、高耐電圧の硬化性合成樹脂膜１４として本実施例ではウレタン樹脂を採用する。ウレタン樹脂であれば、樹脂の製造工程で塩素および塩素を含む化合物を原料としないので、塩素がウレタン樹脂の副生成物として残留しないからである。また、ウレタン樹脂を硬化する際、４０℃未満の常温にて硬化することができ、ａ−Ｓｅを結晶化させることもない。硬化性合成樹脂膜１４として他の樹脂を選択する場合、半導体層５にどのような半導体を採用するかで硬化温度の上限が決まる。上述の通りａ−Ｓｅを使用する場合は、ａ−Ｓｅが熱によって結晶化しやすいので、４０℃未満の常温で硬化するタイプの合成樹脂を選択する必要がある。【００３７】
これらの硬化性合成樹脂膜１４の形成厚みは、薄すぎると絶縁耐圧が低下し、厚すぎると入射放射線が減衰してしまうので、絶縁性基板１２と補助板１５とのギャップが１ｍｍから５ｍｍ、好ましくは２ｍｍから４ｍｍになるようにする。かかるギャップを確実に形成するため絶縁性基板１２の周辺部に、ＡＢＳ樹脂等からなるスペーサ１６を設けている。このように補助板１５とアクティブマトリックス基板１３との間にスペーサ１６を設けることでギャップの調整をすることができる。【００３８】
画素電極６は２次元アレイ状に多数個形成されているとともに、各画素電極６ごとに収集されたキャリアを蓄積するキャリア蓄積用コンデンサ７およびキャリア読み出し用のスイッチ素子８がそれぞれ各１個ずつ設けられている。これより、本実施例の放射線検出器１は放射線検出画素である検出素子ＤＵがＸ、Ｙ方向に沿って多数配列された２次元アレイ構成のフラットパネル型放射線センサとなっている（図２参照）ので、各放射線検出素子ごとに局所的な放射線検出が行うことができ、放射線強度の２次元分布測定が可能となる。【００３９】
また、検出素子ＤＵのスイッチ素子８のスイッチングを作用する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のゲートが横（Ｘ）方向のゲートライン１０に接続され、薄膜トランジスタのドレインが縦（Ｙ）方向のデータライン１１に接続されている。【００４０】
そして、図２に示すように、ゲートライン１０はゲートドライバ１７に接続されているとともに、データライン１１は電荷−電圧変換器群１８を介してマルチプレクサ１９に接続されている。また、放射線センサ部の検出素子ＤＵの特定は、Ｘ方向・Ｙ方向の配列に沿って各検出素子ＤＵへ順番に割り付けられているアドレスに基づいて行われるので、信号取り出し用の走査信号は、それぞれＸ方向アドレスまたはＹ方向アドレスを指定する信号となる。なお、説明の都合上、図２では、３×３画素分のマトリックス構成としているが、実際には放射線検出器１の画素数に合わせたサイズのアクティブマトリックス基板１３が使用されている。【００４１】
Ｙ方向の走査信号に従ってゲートドライバ１７からＸ方向のゲートライン１０に対し取り出し用の電圧が印加されるのに伴い、各検出素子ＤＵが行単位で選択される。そして、Ｘ方向の走査信号に従ってマルチプレクサ１９が切替えられることにより、選択された行の検出素子ＤＵのキャリア蓄積用コンデンサ１４に蓄積された電荷が、電荷−電圧変換器群２７およびマルチプレクサ１９を順に経て外部に送り出されることになる。【００４２】
つまり、本実施例の放射線検出器１による放射線検出動作は以下の通りである。アモルファス半導体層５の表面側の共通電極３にバイアス電圧が印加された状態で検出対象の放射線を入射させると、放射線の入射によって生成するキャリア（電子・正孔対）は、正バイアス電圧が生じる電界により、電子は共通電極３側へ、正孔は画素電極６側へと移動する。このキャリアの生成した数に相応して画素電極６側のキャリア蓄積用コンデンサ７に電荷が蓄積されるとともに、キャリア読出し用のスイッチ素子８のオン状態への移行に伴って蓄積電荷がスイッチ素子８経由で放射線検出信号として読み出され、電荷−電圧変換器群１８で電圧信号に変換される。【００４３】
本実施形態の放射線検出器１が、例えばＸ線透視撮影装置のＸ線検出器として用いられた場合、各検出素子ＤＵの検出信号がマルチプレクサ１９から画素信号として順に取り出された後、画像処理部２０でノイズ処理等の必要な信号処理が行われてから画像表示部２１で２次元画像（Ｘ線透視画像）として表示されることになる。【００４４】
また、本実施例の放射線検出器１を製作する場合は、絶縁性基板１２の表面に、各種真空成膜法による薄膜形成技術やフォトリソグラフ法によるパターン化技術を利用して、スイッチ素子８用の薄膜トランジスタおよびキャリア蓄積用コンデンサ７、画素電極６、キャリア選択性の高抵抗膜４、アモルファス半導体層５、キャリア選択性の高抵抗膜４、共通電極３などが順に積層形成される。【００４５】
上記のように構成した放射線検出器１は、補助板１５の表面が導電性であり、接地しているので、電荷が補助板１５に蓄積されることがない。これより、アクティブマトリックス基板１３から読み出される放射線検出信号にノイズが発生することがない。また、硬化性合成樹脂膜１４はその製造過程において塩素および塩素を含む化合物を原料としないので、補助板１５を接地することで硬化性合成樹脂膜１４中の電界の強度が強くなっても、キャリア選択性の高抵抗膜４が塩素イオンにより腐食されにくい。これより、キャリア選択性の高抵抗膜４にはピンホールが形成されず、アモルファス半導体層５にもボイドが形成されない。キャリア選択性の高抵抗膜４にピンホールが形成されないので、キャリア選択性の高抵抗膜４はホールブロック層としての機能は損なわれない。これより、暗電流が増加することはない。【００４６】
また、硬化性合成樹脂膜１４には常温硬化型のウレタン樹脂を用いているので、硬化性合成樹脂膜１４を硬化させる際、アモルファス半導層５を結晶化させることがない。
【実施例２】
【００４７】
本発明における第２の実施形態を図３を参照して以下に説明する。図３は実施例２に係る放射線検出器の構成を示す概略縦断面図である。実施例１と同様の部材を用いる場合は共通の符号で示している。【００４８】
実施例２では、共通電極３およびキャリア選択性の高抵抗膜４並びにアモルファス半導体層５の表面全体を覆うように保護膜３１が形成されている。そして、保護膜３１を覆うように、さらに硬化性合成樹脂膜１４が形成されている。【００４９】
保護膜３１はイオン性物質を透過しない性質の物質でできている。従来の有機膜、例えば、硬化性合成樹脂膜ではイオン性物質を透過させてしまうので、保護膜３１は、例えば、ＳｉＮ膜が適している。ＳｉＮを４０℃未満の常温にて、ＣＶＤ法により、積層している。この構成によれば、硬化性合成樹脂膜１４中に塩素イオンが不純物として混入していても、保護膜３１がキャリア選択性の高抵抗膜４並びにアモルファス半導体層５へ塩素イオンの腐食を防ぐので、ピンホール及びボイドの形成を防ぐことができる。【００５０】
保護膜３１により、硬化性合成樹脂膜１４中に塩素イオンが副生成物として残留してもよいので、材料の選択の範囲が広がる。例えば、硬化性合成樹脂膜１４として従来のエポキシ樹脂を用いることもできる。【００５１】
上記のように構成した放射線検出器１は、アモルファス半導体層５、キャリア選択性の高抵抗膜４および共通電極３の露出表面全体と硬化性合成樹脂膜１４との間に保護膜３１が形成されているので、硬化性合成樹脂膜１４から塩素がキャリア選択性の高抵抗膜４およびアモルファス半導体層５へ腐食するのを防ぐことができ、ピンホールおよびボイドが形成されない。これより、キャリア選択性の高抵抗膜４のホールブロック層としての機能が損なわれず、暗電流の増加を抑止することができる。【００５２】
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。【００５３】
（１）上述した実施例では、補助板１５を接地していたが、印加する正バイアス電圧よりも電位の低い、ある一定の正の電位に保持してもよい。補助板１５を一定の正の電位に保持していれば、アクティブマトリックス基板１３から読み出される放射線検出信号にノイズが発生することがない。また、補助板１５を接地する場合と比べ、共通電極３から補助板１５へ向う電界強度が緩和され、塩素イオンが共通電極３へ向う時間が遅延化するので、キャリア選択性の高抵抗膜４がピンホールを形成されにくくなる。【００５４】
（２）上述した実施例では、硬化性合成樹脂膜１４としてウレタン樹脂を採用したが、アクリル樹脂を採用してもよい。アクリル樹脂であれば、樹脂の製造工程で塩素および塩素を含む化合物を原料としないので、塩素がウレタン樹脂の副生成物として残留しないからである。また、アクリル樹脂を硬化する際、４０℃未満の常温にて硬化することができ、ａ−Ｓｅを結晶化させることもない。また、同様の理由から光硬化型のアクリル樹脂を採用してもよい。【００５５】
（３）上述した実施例では、マトリックス基板としてアクティブマトリックス基板１６を採用したが、パッシブマトリックス基板を採用してもよい。
【図１】
2010029617.tif 000003
【図２】
2010029617.tif 000004
【図３】
2010029617.tif 000005
【図４】
2010029617.tif 000006
【図５】
2010029617.tif 000007
【図６】
2010029617.tif 000008
【図７】
2010029617.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成23年3月3日(2011.3.3)
【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】
放射線検出器であって、
放射線の入射によりキャリアを生成する放射線感応型の半導体層と、
前記半導体層の入射面側に形成されるとともに、キャリアを選択して透過させる高抵抗膜と、
前記高抵抗膜の入射面側に形成されるとともに、前記高抵抗膜および前記半導体層にバイアス電圧を印加する共通電極と、
前記半導体層の入射面と逆側に形成されるとともに、前記半導体層で生成したキャリアから放射線検出信号を画素ごとに読み出すマトリックス基板と、
前記半導体層、および前記高抵抗膜、並びに前記共通電極の露出面全体を覆う硬化性合成樹脂膜と、
前記硬化性合成樹脂膜の入射面側に固定される補助板とを備え、
前記補助板は、前記硬化性合成樹脂膜との接面の対向面が導電性であるとともに接地しており、
前記硬化性合成樹脂膜は塩素または塩素を含む化合物を原料としない
ことを特徴とする放射線検出器。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線検出器において、
前記硬化性合成樹脂膜は、ウレタン樹脂またはアクリル樹脂である
ことを特徴とする放射線検出器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の放射線検出器において、
前記共通電極に印加されるバイアス電圧が正のバイアス電圧である
ことを特徴とする放射線検出器。
【請求項４】
請求項１から３いずれか１つに記載の放射線検出器において、前記マトリックス基板は、
前記半導体層で生成したキャリアを画素ごとに収集する画素電極と、
前記画素電極に収集されたキャリアの数に相応した電荷を蓄積するコンデンサと、
前記蓄積された電荷を読み出すスイッチ素子と、
格子状に配列され、かつ、各格子点に設けられた前記スイッチ素子と接続された電極配線と
で構成されるアクティブマトリックス基板であることを特徴とする放射線検出器。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載の放射線検出器において、
前記半導体層は、アモルファス・セレンである
ことを特徴とする放射線検出器。
【請求項６】
放射線検出器であって、
放射線の入射によりキャリアを生成する放射線感応型の半導体層と、
前記半導体層の入射面側に形成されるとともに、キャリアを選択して透過させる高抵抗膜と、
前記高抵抗膜の入射面側に形成されるとともに、前記高抵抗膜および前記半導体層にバイアス電圧を印加する共通電極と、
前記半導体層の入射面とは逆側に形成されるとともに、前記半導体層で生成したキャリアから放射線検出信号を画素ごとに読み出すマトリックス基板と、
前記半導体層、前記高抵抗膜および前記共通電極の露出面全体を覆うことで、イオン性物質の透過を防ぐ保護膜と、
前記保護膜の表面全体を覆う硬化性合成樹脂膜と、
前記硬化性合成樹脂膜の入射面側に固定される補助板とを備え、
前記補助板は、前記硬化性合成樹脂膜との接面の対向面が導電性であるとともに接地していることを特徴とする放射線検出器。
【請求項７】
請求項６に記載の放射線検出器において、
前記保護膜は、ＳｉＮ膜である
ことを特徴とする放射線検出器。
【請求項８】
請求項６または７に記載の放射線検出器において、
前記保護膜は、４０℃未満の温度で形成される
ことを特徴とする放射線検出器。
【請求項９】
請求項６から８のいずれか１つに記載の放射線検出器において、
前記硬化性合成樹脂膜は、エポキシ樹脂である
ことを特徴とする放射線検出器。
【請求項１０】
請求項６から８のいずれか１つに記載の放射線検出器において、
前記硬化性合成樹脂膜は塩素または塩素を含む化合物を原料としない
ことを特徴とする放射線検出器。
【請求項１１】
請求項１０に記載の放射線検出器において、
前記硬化性合成樹脂膜は、ウレタン樹脂またはアクリル樹脂である
ことを特徴とする放射線検出器。
【請求項１２】
請求項６から１１のいずれか１つに記載の放射線検出器において、
前記共通電極に印加されるバイアス電圧が正のバイアス電圧である
ことを特徴とする放射線検出器。
【請求項１３】
請求項６から１２のいずれか１つに記載の放射線検出器において、前記マトリックス基板は、
前記半導体層で生成したキャリアを画素ごとに収集する画素電極と、
前記画素電極に収集されたキャリアの数に相応した電荷を蓄積するコンデンサと、
前記蓄積された電荷を読み出すスイッチ素子と、
格子状に配列され、かつ、各格子点に設けられた前記スイッチ素子と接続された電極配線と
で構成されるアクティブマトリックス基板であることを特徴とする放射線検出器。
【請求項１４】
請求項６から１３のいずれか１つに記載の放射線検出器において、
前記半導体層は、アモルファス・セレンである
ことを特徴とする放射線検出器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
また、本発明の第２の発明の放射線検出器は、放射線の入射によりキャリアを生成する放射線感応型の半導体層と、前記半導体層の入射面側に形成されるとともに、キャリアを選択して透過させる高抵抗膜と、前記高抵抗膜の入射面側に形成されるとともに、前記高抵抗膜および前記半導体層にバイアス電圧を印加する共通電極と、前記半導体層の入射面とは逆側に形成されるとともに、前記半導体層で生成したキャリアから放射線検出信号を画素ごとに読み出すマトリックス基板と、前記半導体層、前記高抵抗膜および前記共通電極の露出面全体を覆うことで、イオン性物質の透過を防ぐ保護膜と、前記保護膜の表面全体を覆う硬化性合成樹脂膜と、前記硬化性合成樹脂膜の入射面側に固定される補助板とを備え、前記補助板は、前記硬化性合成樹脂膜との接面の対向面が導電性であるとともに接地していることを特徴とする。
【国際調査報告】
2010029617.tif 000010
2010029617.tif 000011