(57)【要約】【課題】湿気の浸透に影響されにくい放射線検出器を提供する。【解決手段】放射線検出器は、電極構造（１９，４，３５）と、電極構造の上に並べられた平面化層（１０１）と、平面化層を覆う保護堆積（１０３，１０４，１０５）とを有する。平面化層は、電極構造が配置された基板の上の電極構造の段の間の重大な差を平らにする。結果として、保護堆積のクラック、弱い所及び欠陥は大体において回避される。平面化層は、電極構造全体を十分に覆っているので、実際には、保護堆積の欠陥、特にクラックの全ての原因は回避される。
2007527989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極構造と、
該電極構造の上に並べられた平面化層と、
該平面化層を覆う保護堆積とを有することを特徴とする放射線検出器。
【請求項２】
前記平面化層は、ポリマー層として形成されることを特徴とする、請求項1記載の放射線検出器。
【請求項３】
前記保護堆積は、耐湿性層と、外装とを有することを特徴とする、請求項１記載の放射線検出器。
【請求項４】
入射した放射線を二次的な放射線に変換する変換層を有することを特徴とする、請求項１記載の放射線検出器。
【請求項５】
前記変換層は、前記保護堆積に含まれることを特徴とする、請求項４記載の放射線検出器。
【請求項６】
電極構造と、
該電極構造の上に並べられた平面化層と、
該平面化層を覆う保護堆積とを有することを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極構造を有する放射線検出器に関する。このような放射線検出器は、米国特許ＵＳ５７７７３５５（特許文献１。）から知られる。
【背景技術】
【０００２】
周知の放射線検出器は、放射線画像装置である。周知の放射線画像装置の電極構造は、基板上に設けられた感光素子と、金属底面接合とを有する。感光素子、特に光ダイオードは、入射した放射線を電荷に変換する。電荷は底面金属接合に集められる。共通電極は、しばしば、放射線画像装置上に広がっている線又は縞にパターン化される。前述の米国特許では、電荷漏出が光ダイオードの性能における重要な要素であることが認識されている。電荷漏出には二つの重大な要素がある。即ち、それは、領域漏出及び側壁漏出である。特に、小さめのダイオードでは、側壁の面積が光ダイオードの全面積に対して相対的に大きく、側壁漏出は、主な漏出源の構成要素となる。更に、前述の米国特許は、湿気にさらされたことによる劣化が側壁を重大な漏出源にしうると述べている。周知の放射線画像装置では、感光素子の上面を覆う無機防湿層上にポリイミドを塗布することによって漏出を低減することが試みられている。それでもなお、防湿層の欠陥は、湿気がポリイミドに入り、光ダイオードの外に広がることを可能にし、側壁漏出に影響を及ぼす。前述の米国特許は、共通電極と光ダイオードとの間に置かれたポリマーブリッジの構成要素が、隣接する光ダイオードの間のブリッジ台を形成するように使用されることを述べている。個々のポリマーブリッジの構成要素は、一組の光ダイオードの間でブリッジ台を形成するように、一組の隣接する光ダイオードの間にのみ広がっている。結果として、例えば湿気又は不純物から生じるような如何なる漏出欠陥も、一組の隣接する光ダイオードにのみ影響を及ぼす。一般に、ポリマーブリッジの構成要素は、所定のブリッジ台での不都合な漏出が他の光ダイオードの組に影響を及ぼさないように、互いに絶縁されている。従って、周知の放射画像装置のポリマーブリッジは、特に湿気による漏出欠陥の影響を制限することを目的とする。
【特許文献１】米国特許ＵＳ５７７７３５５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、湿気の浸透に影響されにくい放射線検出器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この目的は、
電極構造と、
該電極構造の上に並べられた平面化層と、
該平面化層を覆う保護堆積とを有する本発明の放射線検出器によって達成される。
【０００５】
本発明の放射線検出器は、入射した放射線を電荷に変換する光ダイオードのような感光素子を有する電極構造を有する。更に、電極構造は、光センサ素子で発生した電荷が蓄えられる集電極を有する。電極構造では、読み取り線は、集電極から電荷を読み取るように設けられている。この目的を達成するために、集電極は、（薄膜）トランジスタ又はスイッチングダイオードのようなスイッチング素子によって読み取り線に切替え可能なように結合されている。スイッチング素子を制御するために、アドレス指定線が電極構造に設けられている。アドレス指定信号は、スイッチング素子を開閉するように、アドレス指定線上に送られる。
【０００６】
平面化層は、電極構造が並べられた基板上の電極構造の段の間の実質的な差を一様にする。この平面化は、平面化層の上面、即ち電極構造から見て外向きの面が十分に滑らかで平たい面にあることで達成される。これは、平面化層が電極構造のより厚い部分の上の部分でより少ない局部の厚さを有し、局部の厚さが電極構造のより薄い部分の上の部分でより大きく、電極構造がない場所の上ではより一層厚いことで達成される。この方法では、電極構造の様々な部分の間の厚さの違いは、平面化層の上面で補正される。結果として、平面化層は、滑らかで、実質的に如何なる重大な段差もない上面を有する。良好な結果は、平面化層の上面が、０から４５度の範囲、及び望ましくは０から３０度の範囲の角度にある局部的な畝を有するときに達成される。
【０００７】
本発明は、電荷が保護堆積のクラックのような欠陥によって生じ、これらのクラックが電極構造の端がある場所で、光ダイオードのような感光素子でだけでなく、集電極、トランジスタのようなスイッチング素子、読出し線及びアドレス指定線の端でも起こりうるという見識に基づいている。更に、望ましくは、平面化層は、基本的に電極構造全体を覆っている。これは、電極構造の上に途切れることなく広がる平面化層によって容易に達成される。そのとき、保護堆積は、電極構造の反対にある平面化層の上面の上に配置される。結果として、保護堆積のクラック、弱い所及び他の欠陥は、大体において回避される。平面化層は、基本的に電極構造全体を覆っているので、実際には、保護堆積の欠陥、特にクラックの全ての原因は回避される。少なくとも実質的には、欠陥の原因は、周知の放射線検出器で達成される以上に回避される。実際には、保護堆積の残りの欠陥密度は、電極構造の欠陥密度よりも遥かに少ない。例えば、１パーセント以下である。従って、電極構造の欠陥密度は、本発明の放射線検出器の欠陥の支配的な原因であることが達成される。本発明の放射線検出器では、欠陥密度は、測定閾値付近又はそれ以下である。従って、平面化層の上に非常に効果的に配置された保護堆積は、電極構造の外から及び特に如何なる感光素子からも離れた湿気の侵入を防ぐ。保護堆積は、単一の保護層又は幾つかの層の一集合として形成されても良い。
【０００８】
本発明のこれら及び他の特徴は、従属請求項で定められた実施例を参照して更に詳細に述べられる。
【０００９】
ポリマー層は、平面化層として用いられることに極めて適している。良好な結果は、エポキシポリマーが用いられるときに達成される。このエポキシポリマー層の粘性は、平面的で、平坦で、滑らかな上面を達成するほどに低い。更に、エポキシポリマー層は、例えば、パターン転写又は印刷によって容易にパターン化できる。従って、平面化エポキシポリマー層の堆積は簡単な処理ステップを有し、従って、本発明による放射線検出器は容易に製造される。エポキシポリマー層は、高い光透過性を有する。エポキシ層は、例えば、ガラスの屈折率と等しい、又はそれに非常に近い光屈折率を有するように設計される。従って、平面化エポキシポリマー層は、本発明の放射線検出器で光の攪乱を引き起こさない。更に、エポキシポリマー層は、電気的に非常に良く絶縁されて、電気的に中性のままである。従って、平面化エポキシポリマー層は、本発明の放射線検出器で光の攪乱を引き起こさず、特に圧電効果が回避される。
【００１０】
望ましい実施例において、保護堆積は、耐湿性層及び外装を有する。例えば、耐湿性層は、窒化珪素、酸化珪素又は酸窒化珪素を有する。幾つかの窒化珪素、酸化珪素又は酸窒化珪素の多層が耐湿性層として使用されても良い。湿気に対する優れた保護は、これらの物質の耐湿性層及び非常に滑らかな地形を有することによって達成される。この非常に滑らかな地形は、平面化層の上面が非常に平らであるときに達成される。例えば、耐湿性層が約１μｍの厚さを有するときに、平面化層の局部の畝は、局所的に４５度以下の角度の範囲で定まるべきである。耐湿性層の厚さが約２μｍ以下であるときに、平面化層の局部の畝は、局所的に、例えば３０度以下のより一層少ない角度の範囲で定まることを必要とされる。
【００１１】
従って、保護堆積は、放射線検出器を機構的に保護する耐湿性層の表面上でポリマー層の形で外装を有する。実際には、外装は、電極構造への湿気の浸透が回避されるように、引っかき傷に対して外装の下の層を保護する。望ましくは、アクリル外装が用いられる。アクリル外装は、引っかき傷に対して良好な保護を提供するほど十分に硬くなるように容易に設計されうる。
【００１２】
放射線検出器の更に望ましい実施例は、変換層を有する。変換層は、入射した放射線をよりエネルギーの低い二次的な放射に変換する。例えば、変換層は、二次的な放射のエネルギー（波長）が、電極構造の感光素子が高い感度を有する範囲にあるように選ばれる。特に、例えばＣｓｉ：Ｔｌのようなシンチレータ層は、入射したｘ線放射を緑の光に変換するための変換層として用いられても良い。シリコンｐｉｎダイオードの形の光センサ素子は、シンチレータ層からの緑の光に対して高い感度を有するように現れる。本発明によれば、シンチレータ層の吸湿特性は、湿気が耐湿性層によって非常に効果的に電極構造に入らないので、電極構造の欠陥を引き起こさない。特に、電極構造の電食は、湿気が、吸湿性のシンチレータ層にも関わらず電極構造に到達することができないので、回避される。
【００１３】
変換層は、例えば保護堆積の耐湿性層上に配置される。本発明の放射線検出器の代わりの実施例において、変換層は、平面化層と保護堆積との間に設けられている。
【００１４】
望ましくは、本発明の放射線検出器は、ｘ線検出器である。本発明のｘ線検出器は、本発明のｘ線検出器によって受けられたｘ線画像から電子画像信号を導く。
【００１５】
本発明は、請求項６で定義されるような電子装置に関する。この電子装置は、ポリＬＥＤ又は有機ＬＥＤのような配列光検出器又は表示装置に関係する。本発明のこれらの電子装置は、湿気の有害な影響にほとんど又は全く影響されない。これは、湿気がこれらの電子装置の電極構造の感度の高い部分から非常に良く離されているからである。
【００１６】
本発明のこれら及び他の特徴は、後述される実施例及び添付の図面を参照して更に詳細に述べられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明によるｘ線検出器に組み込まれたセンサ行列１の回路図を示す。センサ行列は、行列で配置された複数のセンサ素子を組み込んでいる。ｘ線画像の夫々の画素に対して、感光素子２２、集容量２３及びスイッチング素子４を有するセンサ素子２１が設けられている。電荷は、感光素子２２によって入射したｘ線から派生し、集容量２３により集められる。集電極３は、夫々の集容量２３の部分を形成する。センサ素子の夫々の列に対して、夫々の読出し線１９が設けられており、夫々の集容量２３は、そのスイッチング素子４によってその夫々の読出し線１９に結合されている。例として、図１は３×３のセンサ素子のみを示しているが、実際の実施例では、約２０００×２０００という、より一層多くのセンサ素子が用いられる。
【００１８】
集められた電荷を読み出すために、該当するスイッチング素子は、夫々の読出し線に電荷を渡すように閉じられる。別の読出し線１９は、夫々の高い感度の出力増幅器２４に結合され、その出力信号は、多重化回路２５に供給される。電子画像信号は、多重化回路２５によって出力信号から作られる。スイッチング素子４は、アドレス指定線２７によって夫々の行のスイッチング素子に結合されている行駆動回路２６によって制御される。望ましくは、スイッチング素子４は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）として形成され、そのドレイン接合は関連する読出し線に接続され、ソース接合は関連する集電極に接続され、ゲート接合は関連するアドレス指定線に接続されている。多重化回路は、例えばモニタ２８に電子画像信号を供給する。その場合、モニタ２８には、ｘ線画像の画像情報が表示される。あるいは、電子画像信号は、更なる処理のために画像処理装置２９に供給される。
【００１９】
図２は、本発明によるｘ線検出器の断面図を示す。特に、図２は、本発明によるｘ線試験装置のｘ線検出器に組み込まれたセンサ行列の薄膜構造を断面図で示す。基板３０において、薄膜トランジスタ４と、光電子素子を形成する光ダイオード２２とがある。特に、光ダイオードの代わりに、光電子素子として半導体光伝導素子又は光トランジスタが用いられても良い。特に、光ダイオードは、単純な構造を有し、従って、容易に製造される。光ダイオードは、光又は赤外線のような入射光を電荷に変換する。特に、ｐｉｎダイオード構造は、このような光ダイオードを形成することに適している。薄膜トランジスタ４は、光ダイオード２２を夫々の読出し線１９に結合するスイッチング素子を形成する。
【００２０】
例えば感光素子２２、読出し線１９、アドレス指定線２４、スイッチング素子４、集電極３、ゲート接合３５によって形成された電極構造の上部に、平面化層が堆積されている。その上面のエポキシポリマー平面化層１０２により、電極構造の様々な構成要素間の如何なる段差も大体において平らにされる。平面化層１０１は、耐湿性層１０３及びアクリル外装１０５を有する保護堆積により覆われている。保護堆積において、変換層１０４は、例えばＣｓＩ：Ｔｌのシンチレータ層の形で、一体化されている。
【００２１】
このようなシンチレータ層は、入射したｘ線を緑の光に変換する。その光に対して、光ダイオードは、十分に感度が高い。望ましくは、ＣｓＩ：Ｔｌは、柱状結晶の形で堆積され、その集合は、光導体を効果的に形成する。このような柱状結晶の集合は、望ましくは単位センチメータ毎に約２００から４００個のクラックで分布するクラックによって分離されている。一般に、ＣｓＩ：Ｔｌの厚さは、５００から１０００μｍの範囲である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明によるｘ線検出器に組み込まれたセンサ行列１の回路図を示す。
【図２】本発明によるｘ線検出器の断面図を示す。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
2007527989.tif 000005
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