(57)【要約】【課題】受光素子の検出感度の向上を図る。【解決手段】  一方の面上に複数の受光素子７が二次元状に配列されたセンサー基板４と、当該センサー基板の受光素子側に配置されたシンチレーター基板３とを備え、シンチレーター基板とセンサー基板の受光素子の入射面までの間に、屈折率の異なる絶縁層同士の界面が存在しない領域Ｈが形成されている。  屈折率の異なる絶縁層同士の界面を排除することにより、界面による光の減衰を抑制し、検出感度の向上を実現する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面上に複数の受光素子が二次元状に配列されたセンサー基板と、
当該センサー基板の前記受光素子側に配置されたシンチレーター基板とを備え、
前記シンチレーター基板と前記センサー基板の前記受光素子の入射面との間に、
屈折率の異なる絶縁層同士の界面が存在しない領域が形成されていることを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項２】
前記屈折率の異なる絶縁層同士の界面が存在しない領域は、有機材料からなる単一の絶縁層からなることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項３】
前記有機材料からなる単一の絶縁層は、前記センサー基板の平坦化層であることを特徴とする請求項２に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項４】
前記屈折率の異なる絶縁層同士の界面が存在しない領域は、前記受光素子に電源を供給する配線を避けて形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項５】
前記シンチレーター基板は、前記センサー基板側にシンチレーター保護層を有し、
前記シンチレーター保護層の前記センサー基板側の面よりも前記センサー基板側であって、前記受光素子の入射面までの間に、絶縁層が存在しないことを特徴とする請求項１記載の放射線画像撮影装置。
【請求項６】
前記シンチレーター基板は、前記センサー基板側にシンチレーター保護層を有し、
前記シンチレーター保護層のさらに前記センサー基板側にシンチレーター密着層を有し、
前記シンチレーター密着層の前記センサー基板側の面よりも前記センサー基板側であって、前記受光素子の入射面までの間に、絶縁層が存在しないことを特徴とする請求項１記載の放射線画像撮影装置。
【請求項７】
前記受光素子の光入射面上に第一の透明電極が形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項８】
前記屈折率の異なる絶縁層同士の界面が存在しない領域は前記第一の透明電極の形成範囲の内側となることを特徴とする請求項７記載の放射線画像撮影装置。
【請求項９】
前記第一の透明電極の前記シンチレーター基板側に第二の透明電極が形成されており、
前記第一の透明電極と前記第二の透明電極との間に介在する絶縁層を有することを特徴とする請求項７又は８記載の放射線画像撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線画像撮影装置に係り、特に、照射された放射線を画像データに変換して読み出す放射線画像撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
照射されたＸ線等の放射線をシンチレーターで可視光等の他の波長の光に変換した後、変換され照射された光のエネルギーに応じてフォトダイオード等の放射線検出素子で電荷を発生させて画像データに変換する放射線画像撮影装置が種々開発されている。
【０００３】
このタイプの放射線画像撮影装置はＦＰＤ（Flat Panel Detector）として知られており、従来は支持台と一体的に形成された、いわゆる専用機型として構成されていたが、近年、放射線検出素子等を筐体内に収納し、持ち運び可能とした可搬型の放射線画像撮影装置が開発され、実用化されている。
【０００４】
このような放射線画像撮影装置は、放射線を電荷に変換する光電変換素子がマトリクス状に配置され、各光電変換素子から検出される電荷に基づいて放射線画像が形成されるが、より精度の高い放射線画像を得るためには、各光電変換素子の検出感度の向上を図ることが必要であった、
そのため、従来の放射線画像撮影装置では、半導体層の上部に形成された上部電極の上方に間隙を形成して感度の向上を図っていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３２９４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
放射線画像撮影装置は、一般に、入射光が入射してから光電変換素子の受光面に到達するまでの光路上にいくつもの絶縁層が積層されており、当該各絶縁層の界面は、相互の絶縁層の屈折率の差によって通過する光線を減衰させる。
しかしながら、上記従来の放射線発生装置は、上記光線の減衰については考慮されておらず、絶縁層の減衰による感度の低下を防ぐことはできなかった。
【０００７】
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、受光素子の感度向上を図ることが可能な放射線画像撮影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】
請求項１記載の発明は、放射線画像撮影装置において、
一方の面上に複数の受光素子が二次元状に配列されたセンサー基板と、
当該センサー基板の前記受光素子側に配置されたシンチレーター基板とを備え、
前記シンチレーター基板と前記センサー基板の前記受光素子の入射面との間に、
屈折率の異なる絶縁層同士の界面が存在しない領域が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の放射線画像撮影装置において、
前記屈折率の異なる絶縁層同士の界面が存在しない領域は、有機材料からなる単一の絶縁層からなることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の放射線画像撮影装置において、
前記有機材料からなる単一の絶縁層は、前記センサー基板の平坦化層であることを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置において、
前記屈折率の異なる絶縁層同士の界面が存在しない領域は、前記受光素子に電源を供給する配線を避けて形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の放射線画像撮影装置において、
前記シンチレーター基板は、前記センサー基板側にシンチレーター保護層を有し、
前記シンチレーター保護層の前記センサー基板側の面よりも前記センサー基板側であって、前記受光素子の入射面までの間に、絶縁層が存在しないことを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の放射線画像撮影装置において、
前記シンチレーター基板は、前記センサー基板側にシンチレーター保護層を有し、
前記シンチレーター保護層のさらに前記センサー基板側にシンチレーター密着層を有し、
前記シンチレーター密着層の前記センサー基板側の面よりも前記センサー基板側であって、前記受光素子の入射面までの間に、絶縁層が存在しないことを特徴とする。
【００１４】
請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置において、
前記受光素子の光入射面上に第一の透明電極が形成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の放射線画像撮影装置において、
前記屈折率の異なる絶縁層同士の界面が存在しない領域は前記第一の透明電極の形成範囲の内側となることを特徴とする。
【００１６】
請求項９記載の発明は、請求項７又は８記載の放射線画像撮影装置において、
前記第一の透明電極の前記シンチレーター基板側に第二の透明電極が形成されており、
前記第一の透明電極と前記第二の透明電極との間に介在する絶縁層を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のような方式の放射線画像撮影装置によれば、受光素子の感度を向上させることができ、精度の高い放射線画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】放射線画像撮影装置の外観を示す斜視図である。
【図２】図１におけるＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【図３】放射線画像撮影装置のセンサー基板の構成を示す平面図である。
【図４】図３のセンサー基板上の小領域に形成された放射線検出素子とＴＦＴ等の構成を示す拡大図である。
【図５】フレキシブル回路基板やＰＣＢ基板等が取り付けられたセンサー基板を説明する側面図である。
【図６】放射線画像撮影装置の等価回路を表すブロック図である。
【図７】画素領域を構成する１画素分についての等価回路を表すブロック図である。
【図８】図４におけるＹ−Ｙ線に沿う断面図である。
【図９】比較例であるセンサー基板の層構造を示す断面図である。
【図１０】実施例と比較例における各波長での入射光の透過率をシミュレーションで求めた結果を示す線図である。
【図１１】図１１（Ａ）〜図１１（Ｄ）はセンサー基板の作成プロセスを順番に示した断面図である。
【図１２】図１２（Ｅ）〜図１２（Ｇ）は図１１（Ｄ）に続くセンサー基板の作成プロセスを順番に示した断面図である。
【図１３】バイアス線をフォトダイオードの上面に設けない場合のセンサー基板の層構造を示す断面図である。
【図１４】図１４（Ａ）は第二の実施形態におけるシンチレーター基板を載置した状態のセンサー基板の層構造を示す断面図であり、図１４（Ｂ）はシンチレーター基板とセンサー基板の境界部分を拡大した断面図である。
【図１５】図１５（Ａ）は第三の実施形態におけるシンチレーター基板を載置した状態のセンサー基板の層構造を示す断面図であり、図１５（Ｂ）はシンチレーター基板とセンサー基板の境界部分を拡大した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る放射線画像撮影装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２０】
なお、以下では、放射線画像撮影装置が、放射線を検出するための受光素子あるフォトダイオード等が筐体内に収納された可搬型（カセッテ型等ともいう。）の放射線画像撮影装置である場合について説明するが、本発明は、支持台と一体的に形成された専用機型（固定型等ともいう。）の放射線画像撮影装置に対しても適用することができる。
【００２１】
［第一の実施の形態］
［放射線画像撮影装置の概略的な構成について］
以下、まず、本実施形態に係る放射線画像撮影装置１の概略的な構成について説明する。図１は、本実施形態に係る放射線画像撮影装置の外観を示す斜視図であり、図２は、図１のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【００２２】
なお、以下では、放射線画像撮影装置１を、図１に示すように放射線入射面Ｒが上側になるように水平面上に載置した状態における上下、左右方向に基づいて説明する。また、以下の各図における放射線画像撮影装置１の各部材等の相対的な大きさや長さ等は、必ずしも現実の放射線画像撮影装置の構成を反映するものではない。
【００２３】
放射線画像撮影装置１は、図１や図２に示すように、筐体２内にシンチレーター基板３やセンサー基板４等で構成されるセンサーパネルＳＰが収納されて形成されている。
【００２４】
本実施形態では、筐体２は、放射線入射面Ｒが放射線を透過するカーボン板やプラスチック等の材料で形成されている。
また、筐体２の一方側の側壁部２Ｂには、電源スイッチ３７や切替スイッチ３８、コネクター３９、バッテリー状態や放射線画像撮影装置１の作動状態等を表示するＬＥＤ等で構成されたインジケーター４０等が配置されている。
【００２５】
また、図示を省略するが、例えば筐体２の反対側の側壁部２Ｃの内側に、アンテナ装置４１（後述する図６参照）が設けられており、本実施形態では、このアンテナ装置４１が、放射線画像撮影装置１と外部装置との間で信号等の無線方式で送受信する場合の通信手段として機能するようになっている。
【００２６】
図２に示すように、筐体２内には、基台３１が配置されており、基台３１の放射線入射面Ｒ側に図示しない鉛の薄板等を介してセンサー基板４が設けられている。そして、センサー基板４の放射線入射面Ｒ側には、シンチレーター基板３が配置されている。シンチレーター基板３は、照射された放射線を可視光等の光に変換するシンチレーターとしての蛍光体と当該蛍光体が設けられた下地基板３４とを備えている。
【００２７】
そして、シンチレーター基板３の蛍光体がセンサー基板４側に対向する状態でセンサー基板４とシンチレーター基板３とが貼り合わされている。なお、センサー基板４の積層構造等の細かい点については後で詳しく説明する。
【００２８】
また、基台３１の反対面側には、電子部品３２等が配設されたＰＣＢ基板３３やバッテリー２４等が取り付けられている。このようにして、基台３１やセンサー基板４等でセンサーパネルＳＰが形成されている。また、本実施形態では、センサーパネルＳＰと筐体２の側面との間に緩衝材３５が設けられている。
【００２９】
本実施形態では、シンチレーター基板３は、センサー基板４の後述する画素領域Ｒａ（下記の図３参照）に対向する位置に設けられるようになっている。本実施形態では、シンチレーター基板３のシンチレーターは、例えば、蛍光体を主成分とし、放射線の入射を受けると３００〜８００ｎｍの波長の電磁波、すなわち可視光を中心とした光に変換して出力するものが用いられる。
【００３０】
また、本実施形態では、センサー基板４はガラス基板で構成されており、図３に示すように、センサー基板４のシンチレーター基板３（図２参照）に対向する側の面（以下、表面という。）４ａ上には、複数の走査線５と複数の信号線６とが互いに交差するように配設されている。また、複数の走査線５と複数の信号線６により区画された各小領域ｒには、放射線を検出するための受光素子としてのフォトダイオード７がそれぞれ設けられている。
【００３１】
そして、前述したように、センサー基板４の表面４ａ上の領域のうち、センサー基板４上に複数のフォトダイオード７が二次元状（マトリクス状）に配列されて構成されている領域（すなわち図３において一点鎖線で囲まれた領域）が画素領域Ｒａを構成し、画素領域Ｒａの周囲の画素領域Ｒａ以外のセンサー基板４上の領域（すなわち図３において一点鎖線の外側の領域）が周辺領域Ｒｂを構成している。
【００３２】
本実施形態では、受光素子としてフォトダイオード７が用いられているが、この他にも、例えばフォトトランジスター等を用いることも可能である。各フォトダイオード７は、図３やその拡大図である図４に示すように、スイッチング素子であるＴＦＴ８のソース電極８ｓに接続されている。また、ＴＦＴ８のドレイン電極８ｄは信号線６に接続されている。
【００３３】
フォトダイオード７は、放射線画像撮影装置１の筐体２の放射線入射面Ｒから放射線が入射し、シンチレーター基板３で放射線から変換された可視光等の光が照射されると、その内部で電子正孔対を発生させる。フォトダイオード７は、このようにして、照射された可視光を電荷に変換するようになっている。
【００３４】
そして、ＴＦＴ８は、後述する走査駆動手段１５のゲートドライバー１５ｂ（後述する図６参照）から走査線５を介してゲート電極８ｇにオン電圧が印加されるとオン状態となり、ソース電極８ｓやドレイン電極８ｄを介してフォトダイオード７内に蓄積されている電荷を信号線６に放出させる。また、ＴＦＴ８は、走査線５を介してゲート電極８ｇにオフ電圧が印加されるとオフ状態となり、フォトダイオード７から信号線６への電荷の放出を停止して、フォトダイオード７内に電荷を蓄積させるようになっている。
【００３５】
また、本実施形態では、図３や図４に示すように、それぞれ列状に配置された複数のフォトダイオード７に１本のバイアス線９が接続されている。また、図３に示すように、各バイアス線９は、センサー基板４の周辺領域Ｒｂで結線１０に接続されている。
【００３６】
一方、本実施形態では、図３に示すように、各走査線５や各信号線６、バイアス線９の結線１０は、それぞれセンサー基板４の端縁部付近に設けられた入出力端子１１（パッド等ともいう。）に接続されている。
【００３７】
各入出力端子１１には、図５に示すように、後述する読み出しＩＣ１６や走査駆動手段１５のゲートドライバー１５ｂを構成するゲートＩＣ１５ｃ等のチップがフィルム上に組み込まれたフレキシブル回路基板（Chip On Film等ともいう。）１２が異方性導電接着フィルム（Anisotropic Conductive Film）や異方性導電ペースト（Anisotropic Conductive Paste）等の異方性導電性接着材料１３を介して接続されている。
【００３８】
そして、フレキシブル回路基板１２は、センサー基板４の裏面４ｂ側に引き回され、裏面４ｂ側で前述したＰＣＢ基板３３に接続されるようになっている。このようにして、放射線画像撮影装置１のセンサーパネルＳＰが形成されている。
【００３９】
ここで、放射線画像撮影装置１の回路構成について説明する。図６は本実施形態に係る放射線画像撮影装置１の等価回路を表すブロック図であり、図７は画素領域Ｒａを構成する１画素分についての等価回路を表すブロック図である。
【００４０】
前述したように、センサー基板４の画素領域Ｒａ内の各フォトダイオード７は、その第一の透明電極７５（受光面側の電極）にそれぞれバイアス線９が接続されており、各バイアス線９が接続された結線１０はバイアス電源１４に接続されている。バイアス電源１４は、結線１０および各バイアス線９を介して各フォトダイオード７の第一の透明電極７５にそれぞれ逆バイアス電圧を印加するようになっている。
【００４１】
また、各フォトダイオード７の下部電極７４（受光面は逆側の電極）は、ＴＦＴ８のソース電極８ｓやドレイン電極８ｄを介して信号線６に接続されている。また、ＴＦＴ８のゲート電極８ｇは、走査線５に接続されている。
【００４２】
走査駆動手段１５は、配線１５ｄを介してゲートドライバー１５ｂにオン電圧とオフ電圧を供給する電源回路１５ａと、走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘに印加する電圧をオン電圧とオフ電圧の間で切り替えて各ＴＦＴ８のオン状態とオフ状態とを切り替えるゲートドライバー１５ｂとを備えている。
【００４３】
図６や図７に示すように、各信号線６は、読み出しＩＣ１６内に内蔵された各読み出し回路１７にそれぞれ接続されている。読み出し回路１７は、増幅回路１８と相関二重サンプリング回路１９等で構成されている。読み出しＩＣ１６内には、さらに、アナログマルチプレクサー２１と、Ａ／Ｄ変換器２０とが設けられている。なお、図６や図７中では、相関二重サンプリング回路１９はＣＤＳと表記されている。また、図７中では、アナログマルチプレクサー２１は省略されている。
【００４４】
本実施形態では、増幅回路１８は、オペアンプ１８ａと、オペアンプ１８ａにそれぞれ並列にコンデンサー１８ｂおよび電荷リセット用スイッチ１８ｃが接続され、オペアンプ１８ａ等に電力を供給する電源供給部１８ｄを備えたチャージアンプ回路で構成されている。
【００４５】
増幅回路１８のオペアンプ１８ａの入力側の反転入力端子には信号線６が接続されており、増幅回路１８の入力側の非反転入力端子には基準電位Ｖ０が印加されるようになっている。なお、基準電位Ｖ０は適宜の値に設定され、０［Ｖ］（すなわちＧＮＤ電位）に設定することも可能であり、０［Ｖ］以外の電位に設定することも可能である。
【００４６】
各フォトダイオード７からの画像データＤの読み出し処理の際には、増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃがオフ状態とされた状態で、走査駆動手段１５のゲートドライバー１５ｂから走査線５にオン電圧が印加され、オン状態とされた各ＴＦＴ８を介して各フォトダイオード７から電荷が信号線６に放出されると、電荷が増幅回路１８のコンデンサー１８ｂに蓄積される。そして、増幅回路１８のコンデンサー１８ｂに蓄積された電荷量に応じた電圧値がオペアンプ１８ａの出力側から出力される。
【００４７】
相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）１９は、各フォトダイオード７から電荷が流出する前の時点で増幅回路１８から出力されている電圧値Ｖinを保持し、また、上記のように各フォトダイオード７から流出した電荷が増幅回路１８のコンデンサー１８ｂに蓄積された後の時点で増幅回路１８から出力されている電圧値Ｖfiを保持する。そして、相関二重サンプリング回路１９は、それらの電圧値の差分Ｖfi−Ｖinを算出し、算出した差分Ｖfi−Ｖinをアナログ値の画像データＤとして下流側に出力する。
【００４８】
相関二重サンプリング回路１９から出力された各フォトダイオード７の画像データＤは、アナログマルチプレクサー２１を介して順次Ａ／Ｄ変換器２０に送信され、Ａ／Ｄ変換器２０で順次デジタル値の画像データＤに変換されて記憶手段２３に出力されて順次保存される。
【００４９】
そして、走査駆動手段１５のゲートドライバー１５ｂからオン電圧を印加する走査線５を順次切り替えながら、上記のようにして各フォトダイオード７からそれぞれ画像データＤが読み出され、記憶手段２３に順次保存されるように構成されている。
【００５０】
制御手段２２は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read OnlyMemory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力インターフェース等がバスに接続されたコンピューターや、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等により構成されている。専用の制御回路で構成されていてもよい。
【００５１】
制御手段２２は、放射線画像撮影装置１の各部材の動作等を制御するようになっている。また、図６等に示すように、制御手段２２には、ＳＲＡＭ（Static ＲＡＭ）やＳＤＲＡＭ（Synchronous ＤＲＡＭ）等で構成される記憶手段２３が接続されている。
【００５２】
そして、制御手段２２は、走査駆動手段１５や読み出し回路１７等を制御して上記のようにして画像データＤの読み出し処理等を行わせるなど、放射線画像撮影装置１の各機能部の動作を制御するようになっている。
【００５３】
また、本実施形態では、制御手段２２には、前述したアンテナ装置４１が接続されており、さらに、走査駆動手段１５や読み出し回路１７、記憶手段２３、バイアス電源１４等の各部材に電力を供給するためのバッテリー２４が接続されている。
【００５４】
［センサー基板の断面構造］
図８は図４におけるＹ−Ｙ線に沿う断面図である。この図に基づいて、センサー基板４におけるフォトダイオード７の周辺の断面構造について説明する。
この図８は、センサー基板４とシンチレーター基板３の間の構造を図示しており、図８では図示は省略しているがシンチレーター基板３は図におけるセンサー基板４の上方に設けられている。
【００５５】
センサー基板４の下地基板４０１の上面には、第一無機絶縁層５１１、第二無機絶縁層５１２が下から順番に積層されている。これら無機絶縁層５１１，５１２は、後述する第三無機絶縁層５１３及び第四無機絶縁層５１４も含めていずれも、窒化シリコン（ＳＩＮX）等の窒化膜や酸化膜で形成されている。
なお、下地基板４０１の上面全体には下地となる無機絶縁層が予め形成されており、その上に第一及び第二無機絶縁層５１１，５１２が形成されている構成としても良い。
【００５６】
そして、第二無機絶縁層５１２の上面には、フォトダイオード７が形成されている。このフォトダイオード７は、水素化アモルファスシリコンや有機光電変換材料等にVI族元素をドープしてｎ型に形成されたｎ層７１、水素化アモルファスシリコン等で形成された変換層であるｉ層７２、水素化アモルファスシリコン等にIII族元素をドープしてｐ型に形成されたｐ層７３が下から順番に積層された構造となっている。なお、ｎ層７１、ｉ層７２、ｐ層７３の形成の順番は逆でもあっても良い。
【００５７】
また、フォトダイオード７は、第二無機絶縁層５１２の上面に形成された下部電極７４を有しており、当該下部電極７４は、フォトダイオード７に併設されたＴＦＴ８のソース電極８ｓに接続されている。
【００５８】
また、ｎ層７１の上面には、第一及び第二の透明電極７５，７６が下から順番に積層されている。これらの透明電極７５，７６は、いずれもＩＴＯ（Indium Tin Oxide）から形成されている。
上記第一の透明電極７５と第二の透明電極７６の間には、フォトダイオード７に電源を供給する配線としてのバイアス線９が形成されており、バイアス線９と第二の透明電極７６との間には、作成プロセス上の理由から、第四無機絶縁層５１４と同時に形成される部分的無機絶縁層５１４ａが形成されている。
【００５９】
第二無機絶縁層５１２の上面には、フォトダイオード７の上面の大部分を避けるようにして第三無機絶縁層５１３が形成されている。
即ち、第三無機絶縁層５１３は、フォトダイオード７以外の第二無機絶縁層５１２の上面とフォトダイオード７の外周部及びフォトダイオード７の第一の透明電極７５の外縁部だけを覆うように形成されている。
例えば、第三無機絶縁層５１３はフォトダイオード７の外周部分を被覆して、センサー基板４の作成プロセス時の保護を行っている。
【００６０】
第三無機絶縁層５１３の上面には、当該第三無機絶縁層５１３の縁部よりもフォトダイオード７から離れる方向に後退した状態で第一有機絶縁層５２１が積層されている。この第一有機絶縁層５２１は、例えばアクリル系の樹脂等の有機材料からなり、配線寄生容量の低減を図るために形成されている。
【００６１】
さらに、第一有機絶縁層５２１の上には、第四無機絶縁層５１４が形成され、第一有機絶縁層５２１の上面全体が被覆されている。
第四無機絶縁層５１４も、フォトダイオード７の上面の大部分を避けるようにして形成されているが、第三無機絶縁層５１３の縁部を覆うように、当該第三無機絶縁層５１３の縁部よりもフォトダイオード７側に延出された状態で形成されている。
【００６２】
一方、前述した第二の透明電極７６の外縁部は、第一の透明電極７５の外縁部を覆う第四無機絶縁層５１４の上面にまで延出されている。そして、第二の透明電極７６の延出部分は、第一の透明電極７５との間に第四無機絶縁層５１４を介在させた状態となっている。
【００６３】
さらに、第四無機絶縁層５１４及び第二の透明電極７６の上には、第二有機絶縁層５２２が形成されている。
この第二有機絶縁層５２２は、アクリル樹脂であり、内側の構成の保護及びセンサー基板４の画素領域Ｒａ内の表面の平坦化のために形成されている。また，この第二有機絶縁層５２２がセンサー基板４の最外層となり、シンチレーター基板３の下面と直接的に密着する（シンチレーター基板３がシンチレーター保護層やシンチレーター密着層を有する場合にはこれらに密着する）。このため、シンチレーター基板３の蛍光体から生じる化学物質からフォトダイオード７の周囲の構成を保護するための保護層としても機能する。
【００６４】
シンチレーター基板３のシンチレーターは、蛍光体の柱状結晶で構成されており、当該蛍光体が下地基板３４の下面（センサー基板４側の面）に貼着されて固定されるようになっている（図２参照）。なお、シンチレーター基板３は、蛍光体が柱状結晶で構成されているものに限らず、例えば、下地基板３４等にペースト状の蛍光体を塗布して硬化させるタイプ等の他のタイプのシンチレーターであってもよい。
また、シンチレーター基板３の蛍光体が第二有機絶縁層５２２の上面に直接的に密着した状態で筐体２内に格納されることとなる。
【００６５】
また、シンチレーター基板３は、蛍光体の下側に蛍光体からの化学物質の流出を防ぐためのシンチレーター保護層を備えている場合があり、シンチレーター保護層の下側に、さらに、第二有機絶縁層５２２との密着度を高めるためのシンチレーター密着層を備えている場合がある。シンチレーター基板３がシンチレーター保護層とシンチレーター密着層のいずれも備えていない場合には、蛍光体の下面が第二有機絶縁層５２２の上面に直接的に密着した状態となり、シンチレーター基板３がシンチレーター保護層だけを備えている場合には、シンチレーター保護層の下面が第二有機絶縁層５２２の上面に直接的に密着した状態となり、シンチレーター基板３がシンチレーター保護層とシンチレーター密着層とを備えている場合には、シンチレーター密着層の下面が第二有機絶縁層５２２の上面に直接的に密着した状態となる。
【００６６】
ここで、シンチレーター基板３とセンサー基板４との間に形成される特徴的な構成についてさらに説明する。
上記センサー基板４は、シンチレーター基板３の下面（シンチレーター基板３の蛍光体下面にシンチレーター保護層、シンチレーター密着層又はこれら両方が形成されている場合には、これらを含んだ最下層の下面をいう。以下、特にことわりがない場合には同様とする。）よりもセンサー基板４側であって、フォトダイオード７の入射面となる第二の透明電極７６の上面までの間に、屈折率の異なる絶縁層同士の界面が存在しない領域Ｈが形成されていることを特徴としている。
【００６７】
即ち、図８に示すように、屈折率の異なる絶縁層同士の界面が存在しない領域Ｈは、フォトダイオード７の上面であって、第四無機絶縁層５１４よりも内側であって、バイアス線９及び部分的無機絶縁層５１４ａを除いた範囲に形成されている。
この範囲内では、シンチレーター基板３の下面からフォトダイオード７の第二の透明電極７６の上面までの間には、第二有機絶縁層５２２だけしか存在していない。つまり、屈折率の異なる絶縁層同士の界面が存在しない領域Ｈは、有機材料からなる単一の絶縁層、即ち、第二有機絶縁層５２２のみから構成されており、単一の絶縁層しか存在しないことから、屈折率の異なる絶縁層同士の界面は存在しない構成となっている。
仮に、屈折率の異なる絶縁層同士の界面が存在すると、シンチレーター基板３を通じて可視光化した放射線は、フォトダイオード７の入射面に到るまでに、当該界面により減衰を生じることから、フォトダイオード７の検出感度の低下を生じるが、上記センサー基板４では、屈折率の異なる絶縁層同士の界面が存在しない領域Ｈを設けたので、可視光化した放射線の減衰を抑制し、フォトダイオード７の検出感度の向上を図ることが可能である。
【００６８】
第四無機絶縁層５１４は、センサー基板４の作成プロセス中は、フォトダイオード７の上面全体に形成されるが、作成プロセスの途中過程でフォトダイオード７の上面から除去される。
ここで、比較例として、第四無機絶縁層５１４がフォトダイオード７の上面から除去されないで形成されたセンサー基板４Ｘの断面を図９に示す。
シンチレーター基板３の下面からセンサー基板４Ｘのフォトダイオード７の上面に到るまでの間には、ほぼ全体に渡って第四無機絶縁層５１４及び第二有機絶縁層５２２が二層で形成されており、屈折率の異なる絶縁層同士の界面が存在しない領域Ｈは存在しない。
従って、このセンサー基板４Ｘでは、屈折率の異なる絶縁層同士の界面による可視光化した放射線の減衰は不可避であり、フォトダイオード７の検出感度の向上を図れない。
【００６９】
図１０は、センサー基板４を実施例１とし、センサー基板４Ｘを比較構成として、各波長での入射光の透過率をシミュレーションで求めた結果を示す線図である。また、参考のために、波長の変化に応じて周期的に増減する透過率を平均化した曲線も掲載している。
透過率を平均化した曲線を比較すると、屈折率の異なる絶縁層同士の界面を排除した実施例１の方が透過率が向上していることが明確に表れている。
【００７０】
なお、フォトダイオード７の入射面全体に屈折率の異なる絶縁層同士の界面が存在しない領域Ｈが存在してなくとも良く、入射面の一部に屈折率の異なる絶縁層同士の界面が存在しない領域Ｈが設けられていても、入射光の透過率の向上並びに検出感度の向上効果を得ることは可能である。
【００７１】
［センサー基板の作成プロセス］
以下の各層の積層工程では改めて説明しないが、エッチング等によって不要な部分が除去される等の適宜の処理が積層工程の中で行われる。すなわち、以下において、「積層工程」や「積層して形成」という場合、その工程等にはエッチング等の必要な処理が含まれる。
【００７２】
センサー基板４の積層構造の製造工程においては、図１１（Ａ）に示すように、まず、センサー基板４の下地基板４０１の表面上に、ＡｌやＣｒ等からなる走査線５を積層して形成する。この走査線５は、ＴＦＴ８が形成される位置で当該ＴＦＴ８のゲート８ｇと一体的に形成される。
さらに、走査線５及び下地基板４０１の上面に第一無機絶縁層５１１を積層して形成する。この第一無機絶縁層５１１における、ＴＦＴ８の位置では、第一無機絶縁層５１１上に半導体層８１やオーミックコンタクト層８２を介して、ソース電極８ｓとドレイン電極８ｄとを積層して形成する。これにより、ＴＦＴ８が形成される。
【００７３】
続いて、図１１（Ｂ）に示すように、ＴＦＴ８及び第一無機絶縁層５１１の上に、第二無機絶縁層５１２を積層して形成する。この第二無機絶縁層５１２は、ＴＦＴ８のソース電極８ｓとドレイン電極８ｄとを分割する役割を担っている。
また、第二無機絶縁層５１２の上面に、ＡｌやＣｒ、Ｍｏ等を積層して、フォトダイオード７の下部電極７４を形成する。この下部電極７４は、第二無機絶縁層５１２を貫通するホールによってＴＦＴ８のソース電極８ｓに接続される。
【００７４】
続いて、図１１（Ｃ）に示すように、フォトダイオード７の下部電極７４の上に、ｎ層７１、ｉ層７２、ｐ層７３を下方から順に積層して形成する。
そして、ｐ層７３上に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明電極からなるフォトダイオード７の第一の透明電極７５を積層して形成する。
【００７５】
続いて、図１１（Ｄ）に示すように、第二無機絶縁層５１２及び未だ第二の透明電極７６が形成されていない状態のフォトダイオード７の側壁部分及び上面の外縁部に、第三無機絶縁層５１３を積層して形成する。
なお、フォトダイオード７の第一の透明電極７５の上面全体に第三無機絶縁層５１３を形成した後に、第一の透明電極７５の外縁部を除いて、その上面全体から第三無機絶縁層５１３を除去しても良い。
【００７６】
続いて、第三無機絶縁層５１３上に、第一有機絶縁層５２１を積層して形成する。図１１（Ｄ）に示すように、第一有機絶縁層５２１は、第三無機絶縁層５１３の上面からフォトダイオード７側に出ないように幾分後退して形成される。
第三無機絶縁層５１３及び第一有機絶縁層５２１は、フォトダイオード７の入射面を避けて形成されるため、専らＴＦＴ８等の上方に形成される。
【００７７】
そして、図１２（Ｅ）に示すように、フォトダイオード７の第一の透明電極７５上にＡｌ等を積層してバイアス線９を形成する。
さらに、図１２（Ｆ）に示すように、センサー基板４の画素領域Ｒａの全体に第四無機絶縁層５１４を形成する。
そして、図１２（Ｇ）に示すように、フォトダイオード７の第一の透明電極７５の上面から第四無機絶縁層５１４を除去する。この場合、第四無機絶縁層５１４は、フォトダイオード７の上面に形成された第一の透明電極７５の外縁部及びバイアス線９の周囲以外の部分がエッチング等の手法により除去される。バイアス線９は、第四無機絶縁層５１４をエッチングにより除去する際に一緒に除去されないようにその周囲をマスクして残す。この残った部分が部分的無機絶縁層５１４ａとなる。
これにより、フォトダイオード７の第一の透明電極７５の上面における外縁部及びバイアス線９の周囲以外の部分は露出した状態となる。
【００７８】
次に、第二の透明電極７６及び周辺領域Ｒｂの入出力端子１１の電極１１ａを形成するためにセンサー基板４の上面全体の範囲にＩＴＯを積層する。
そして、全ての電極１１ａの形成パターンとフォトダイオード７の第一の透明電極７５の上面における露出部分、部分的無機絶縁層５１４ａの上面及び第四無機絶縁層５１４のフォトダイオード７側の縁部にマスキングを行い、マスキングされた範囲が残るようにＩＴＯのエッチングを行う。
これにより、図８に示すように、ＩＴＯの層は、フォトダイオード７の第一の透明電極７５の上面における第四無機絶縁層５１４から露出した部分と第四無機絶縁層５１４のフォトダイオード７側の外縁部と部分的無機絶縁層５１４ａとを被覆した部分が第二の透明電極７６として残存し、また、周辺領域Ｒｂにおいて入出力端子１１の各電極１１ａとして残存する。
【００７９】
続いて、図８に示すように、第四無機絶縁層５１４及び第二の透明電極７６の上に第二有機絶縁層５２２を積層して形成し、平坦化を行う。
これにより、センサー基板４が完成する。その後、第二有機絶縁層５２２の上面にシンチレーター基板３の下面を密着させるように、センサー基板４の上にシンチレーター基板３を載置して筐体２に格納する。
【００８０】
［第一の実施形態の技術的効果］
上記放射線画像撮影装置１は、シンチレーター基板３のセンサー基板４側の面よりもセンサー基板４側であって、フォトダイオード７の入射面としての第二の透明電極７６の上面までの間に、屈折率の異なる絶縁層同士の界面が存在しない領域Ｈが形成されている。
特に、上記領域Ｈは、有機材料であるアクリル樹脂からなる単一の絶縁層としての第二有機絶縁層５２２により構成されている。
このため、上記領域Ｈにおいて、シンチレーター基板３を通過した可視光線の減衰を抑制することができ、フォトダイオード７の検出感度の向上を図ることができ、放射線画像撮影装置１により精度の高い放射線画像を取得することが可能となる。
【００８１】
また、上記第二有機絶縁層５２２は、センサー基板４の平坦化層であり、平坦化層から屈折率の異なる絶縁層同士の界面が存在しない領域Ｈを形成することができ、二つの機能を一つの第二有機絶縁層５２２で実現しているので、層構造の簡易化を図り、生産性、コスト性の向上を図ることが可能となる。
【００８２】
なお、上記屈折率の異なる絶縁層同士の界面が存在しない領域Ｈは、フォトダイオード７に電源を供給する配線としてのバイアス線９を避けて形成されているが、もともと、バイアス線９の形成位置は、フォトダイオード７の入射面における可視光の入射を妨げているので、領域Ｈがバイアス線９を避けて形成されることによる影響は殆ど生じない。
【００８３】
また、上記フォトダイオード７では、その光入射面上に第一の透明電極７５が形成されており、屈折率の異なる絶縁層同士の界面が存在しない領域Ｈは、光入射方向から見て、第一の透明電極７５の形成範囲の内側となっている。
このため、第一の透明電極７５の外縁部（領域Ｈの外縁部）にまで絶縁層（具体的には第三及び第四無機絶縁層５１３，５１４等）を形成することができ、フォトダイオード７の外周や上面の外縁部を絶縁層で被覆することができるので、センサー基板４の作成プロセスにおいて、絶縁層によりフォトダイオード７を保護することが可能となる。
【００８４】
また、上記フォトダイオード７の光入射面上に第一の透明電極７５が形成されているので、センサー基板４の作成プロセスにおいて、第一の透明電極７５により、フォトダイオード７の上面を保護することが可能となる。
【００８５】
また、センサー基板４は、第一の透明電極７５のシンチレーター基板３側に第二の透明電極７６が形成されており、第一の透明電極７５と第二の透明電極７６との間に介在する第四無機絶縁層５１４を有している。
センサー基板４は、第一の透明電極７５の形成後も、多くの作成プロセスにより各種の層の積層やエッチング処理が行われるが、これにより、第一の透明電極７５は劣化を生じ得る。
従って、第一の透明電極７５と第二の透明電極７６との間に介在する第四無機絶縁層５１４を有する層構造とすることにより、作成プロセスにおいて、第四無機絶縁層５１４の積層後に、第一の透明電極７５の補修的に第二の透明電極７６を積層することができ、透明電極の劣化による影響を解消し、フォトダイオード７による放射線検出を良好に行うことが可能となる。
【００８６】
［バイアス線の他の配置について］
フォトダイオード７のバイアス線９は、フォトダイオード７の上面以外の場所、例えば、フォトダイオード７の下面側に設けることも可能である。
そのように、バイアス線９をフォトダイオード７の上面以外に設けた場合には、図１３（バイアス線９の図示は省略）に示すように、第二の透明電極７６の上面における第四無機絶縁層５１４の内側となる領域全体を、屈折率の異なる絶縁層同士の界面が存在しない領域Ｈとすることができる。
これにより、フォトダイオード７の検出感度のさらなる向上を図ることができ、放射線画像撮影装置１により精度の高い放射線画像を取得することが可能となる。
【００８７】
［第二の実施形態］
発明の第二の実施形態について図面を用いて説明する。第二の実施形態は、センサー基板とシンチレーター基板の層構造に特徴を有しており、第一の実施形態と異なる点について主に説明し、第一の実施形態と同一の構成については同符号を付して重複する説明を省略する。
【００８８】
図１４（Ａ）はシンチレーター基板３Ａを載置した状態のセンサー基板４Ａの層構造を示す断面図であり、図１４（Ｂ）はシンチレーター基板３Ａとセンサー基板４Ａの境界部分を拡大した断面図である。
図１４（Ａ）のように、シンチレーター基板３Ａは、下地基板下面に蛍光体を備えるシンチレーター層３０１Ａと、シンチレーター層３０１Ａの下面側に形成され、蛍光体からセンサー基板４Ａ側への化学物質の流出を防ぐためのシンチレーター保護層３０２Ａとを備えている。このシンチレーター保護層３０２Ａは、例えば、パレリンから形成されている。
【００８９】
一方、センサー基板４Ａは、前述したセンサー基板４から第二有機絶縁層５２２を除いた構成であり、第四無機絶縁層５１４及び第二の透明電極７６の上面に対して、直接的にシンチレーター基板３Ａが載置される。即ち、第四無機絶縁層５１４及び第二の透明電極７６の上面に対して、直接的にシンチレーター保護層３０２Ａの下面が密着するようになっている。
なお、第四無機絶縁層５１４及び第二の透明電極７６の上面に対して、シンチレーター保護層３０２Ａの下面を密着させる作業は、これらの間に化学物質や水分、塵芥、異物等が入り込まないように、層形成プロセス等の場合と同様に、厳格に管理された環境下で行われる。
また、第四無機絶縁層５１４及び第二の透明電極７６の上面とシンチレーター保護層３０２Ａの下面との間には、空隙が生じる場合があるがフォトダイオード７の検出感度への影響は小さい。
【００９０】
かかる構成の場合も、シンチレーター基板３Ａのセンサー基板４Ａ側の面（シンチレーター保護層３０２Ａの下面）よりもセンサー基板４Ａ側であって、フォトダイオード７の入射面としての第二の透明電極７６の上面までの間に、屈折率の異なる絶縁層同士の界面が存在しない領域が形成され、絶縁層が存在しない状態、即ち、屈折率の異なる絶縁層同士の界面が存在しない状態を形成することができる。
このため、シンチレーター基板３Ａを通過した可視光線の減衰を抑制することができ、フォトダイオード７の検出感度の向上を図ることができ、放射線画像撮影装置１により精度の高い放射線画像を取得することが可能となる。
【００９１】
なお、上記センサー基板４Ａも、バイアス線９をフォトダイオード７の下面側に設け、屈折率の異なる絶縁層同士の界面が存在しない範囲を拡大して、フォトダイオード７の検出感度のさらなる向上を図ってもよい。
【００９２】
［第三の実施形態］
発明の第三の実施形態について図面を用いて説明する。第三の実施形態は、センサー基板とシンチレーター基板の層構造に特徴を有しており、第一及び第二の実施形態と異なる点について主に説明し、第一及び第二の実施形態と同一の構成については同符号を付して重複する説明を省略する。
【００９３】
図１５（Ａ）はシンチレーター基板３Ｂを載置した状態のセンサー基板４Ａの層構造を示す断面図であり、図１５（Ｂ）はシンチレーター基板３Ｂとセンサー基板４Ａの境界部分を拡大した断面図である。
前述したシンチレーター基板３Ａのシンチレーター保護層３０２Ａは密着性が低いので、このシンチレーター基板３Ｂでは、シンチレーター層３０１Ａとシンチレーター保護層３０２Ａに加えて、シンチレーター保護層３０２Ａの下面側に、センサー基板４Ａとの密着度を高めるためのシンチレーター密着層３０３Ｂを備えている。このシンチレーター密着層３０３Ｂは、密着性を有する膜でも良いし、密着性を有するテープから形成しても良い。
【００９４】
そして、センサー基板４Ａの第四無機絶縁層５１４及び第二の透明電極７６の上面に対して、直接的にシンチレーター基板３Ｂが載置される。即ち、第四無機絶縁層５１４及び第二の透明電極７６の上面に対して、直接的にシンチレーター密着層３０３Ｂの下面が密着するようになっている。
なお、第四無機絶縁層５１４及び第二の透明電極７６の上面に対して、シンチレーター密着層３０３Ｂの下面を密着させる作業は、これらの間に化学物質や水分、塵芥、異物等が入り込まないように、層形成プロセス等の場合と同様に、厳格に管理された環境下で行われる。
また、第四無機絶縁層５１４及び第二の透明電極７６の上面とシンチレーター密着層３０３Ｂの下面との間やシンチレーター保護層３０２Ａの下面とシンチレーター密着層３０３Ｂの上面との間には、空隙が生じる場合があるがフォトダイオード７の検出感度への影響は小さい。
【００９５】
かかる構成の場合も、シンチレーター基板３Ｂのセンサー基板４Ａ側の面（シンチレーター密着層３０３Ｂの下面）よりもセンサー基板４Ａ側であって、フォトダイオード７の入射面としての第二の透明電極７６の上面までの間に、屈折率の異なる絶縁層同士の界面が存在しない領域が形成され、絶縁層が存在しない状態、即ち、屈折率の異なる絶縁層同士の界面が存在しない状態を形成することができる。
このため、シンチレーター基板３Ｂを通過した可視光線の減衰を抑制することができ、フォトダイオード７の検出感度の向上を図ることができ、放射線画像撮影装置１により精度の高い放射線画像を取得することが可能となる。
【００９６】
なお、上記センサー基板４Ａも、バイアス線９をフォトダイオード７の下面側に設け、屈折率の異なる絶縁層同士の界面が存在しない範囲を拡大して、フォトダイオード７の検出感度のさらなる向上を図ってもよい。
【００９７】
なお、本発明が上記の実施形態や変形例等に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００９８】
１  放射線画像撮影装置
３，３Ａ，３Ｂ  シンチレーター基板
４，４Ａ  センサー基板
５  走査線
６  信号線
７  フォトダイオード（受光素子）
７５  第一の透明電極
９  バイアス線（受光素子に電源を供給する配線）
１０  結線
１１  入出力端子
１１ａ  電極
３４  下地基板
７４  下部電極
７５  第一の透明電極
７６  第二の透明電極
３０１Ａ  シンチレーター層
３０２Ａ  シンチレーター保護層
３０３Ｂ  シンチレーター密着層
５１１  第一無機絶縁層
５１２  第二無機絶縁層
５１３  第三無機絶縁層
５１４  第四無機絶縁層
５１４ａ  部分的無機絶縁層
５２１  第一有機絶縁層
５２２  第二有機絶縁層
Ｈ  領域
ＳＰ  センサーパネル
【図１】
2018084485.tif 000003
【図２】
2018084485.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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