(57)【要約】【課題】複数の光電変換層を有する光電変換素子において、光電変換効率を高効率化し、大きな光電流を取り出せるようにする。【解決手段】光電変換素子は、光入射側からＺ方向へ順に、所定の第１波長帯域λＢ１に光吸収領域を備える第１光電変換層１０１と、第１波長帯域λＢ１と一部重複する第２波長帯域λＢ２に光吸収領域を備える第２光電変換層１０２とが積層されてなる。第１、第２光電変換層１０１、１０２は共役系高分子で構成され、分子軸を揃える配向処理が互いに異なる方向に施されている。すなわち、第１光電変換層１０１には、Ｘ方向（基板面内（Ｚ方向と直交する平面内）方向における所定の第１方向）に配向処理が与えられている。一方、第２光電変換層１０２には、Ｙ方向（第２方向）に配向処理が与えられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光電変換層が積層されてなる光電変換素子において、
所定の第１波長帯域に光吸収領域を備え、その面内方向における所定の第１方向に配向処理が与えられた第１光電変換層と、
前記第１波長帯域と一部重複する第２波長帯域に光吸収領域を備え、その面内方向であって前記第１方向とは異なる第２方向に配向処理が与えられた第２光電変換層と、
を含むことを特徴とする光電変換素子。
【請求項２】
複数の光電変換層が積層されてなる光電変換素子において、
所定の第３波長帯域に光吸収領域を備え、その面内方向における所定の第３方向に配向処理が与えられた第３光電変換層と、
前記第３波長帯域と重複しない第４波長帯域に光吸収領域を備え、その面内方向であって前記第３方向と実質的に同一の第４方向に配向処理が与えられた第４光電変換層と、
を含むことを特徴とする光電変換素子。
【請求項３】
複数の光電変換層が積層されてなる光電変換素子において、
青色領域に吸収ピークを有し、可視光波長帯域の一部の第５波長帯域に光吸収領域を備え、その面内方向における所定の第５方向に配向処理が与えられた第５光電変換層と、
赤色領域に吸収ピークを有し、可視光波長帯域の一部であって前記第５波長帯域と実質的に重複しない第６波長帯域に光吸収領域を備え、その面内方向であって前記第５方向と実質的に同一の第６方向に配向処理が与えられた第６光電変換層と、
緑色領域に吸収ピークを有し、可視光波長帯域の一部又は略全域であって前記第５、第６波長帯域と重複する第７波長帯域に光吸収領域を備え、その面内方向であって前記第５、第６方向と異なる第７方向に配向処理が与えられた第７光電変換層と、
を含むことを特徴とする光電変換素子。
【請求項４】
前記配向処理が、ラビング法、光配向法、シェアリング法、引き上げ塗布法、若しくは斜方蒸着法のいずれかにより実行されたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光電変換素子。
【請求項５】
前記第１〜第７光電変換層は、それぞれ電子受容体あるいは電子供与体を飽和濃度の５０％以上の濃度で有機溶媒に溶解した溶液を塗布して形成されたものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光電変換素子。
【請求項６】
前記電子受容体は、π共役系化合物を含有することを特徴とする請求項５に記載の光電変換素子。
【請求項７】
前記π共役系化合物は、
フラーレンおよびその誘導体、カーボンナノチューブおよびその誘導体、ポルフィリンおよびその誘導体、フタロシアニンおよびその誘導体のうち、少なくとも１つを含有することを特徴とする請求項６に記載の光電変換素子。
【請求項８】
前記電子供与体は、導電性高分子化合物を含有することを特徴とする請求項５に記載の光電変換素子。
【請求項９】
前記導電性高分子化合物は、
ポリフェニレンビニレンおよびその誘導体、ポリチオフェンおよびその誘導体、ポリ（チオフェンビニレン）およびその誘導体、ポリアセチレンおよびその誘導体、ポリピロールおよびその誘導体、ポリフルオレンおよびその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレン）およびその誘導体、あるいはポリアニリンおよびその誘導体のうち、少なくとも１つを含有することを特徴とする請求項８に記載の光電変換素子。
【請求項１０】
前記電子受容体がπ共役系化合物を含有すると共に、前記電子供与体が導電性高分子化合物を含有し、
前記導電性高分子化合物は、ポリチオフェンおよびその誘導体のうち、少なくとも１つを含み、且つ前記π共役系化合物は、フラーレンおよびその誘導体のうち、少なくとも１つを含有することを特徴とする請求項５に記載の光電変換素子。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の光電変換素子が、アレイ状に配置されてなることを特徴とする光センサアレイ。
【請求項１２】
入射した放射線の強度に応じた発光を行う第１層と、前記第１層から出力された光エネルギーを電気エネルギーに変換する第２層と、前記第２層で得られた電気エネルギーの蓄積および蓄積された電気エネルギーに基づく信号を出力する第３層と、前記第１層から第３層を保持する第４層を有する放射線画像検出器において、
前記第２層は透明電極層と光電変換層とを有し、
前記光電変換層が、請求項１〜１０のいずれかに記載の光電変換素子の層からなることを特徴とする放射線画像検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換素子、この光電変換素子を用いた光センサアレイ及び放射線画像検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
グレッツェルらは、酸化チタンなどの透明電極上に光電変換機能を有する有機色素の膜を形成することにより、アモルファスシリコン光電変換素子に近い性能を有する色素増感型光電変換素子（グレッツェルセル）を報告している（非特許文献１参照）。また、近年、ナノテクノロジーの手法を用いて、フラーレンを有する単分子膜を用いた色素増感型光電変換素子についても報告されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
これら色素増感型光電変換素子は、対電極との電気的接合を液体レドックス電解質によって行う湿式太陽電池であるため、長期にわたって使用すると電解液の枯渇により光電変換機能が著しく低下してしまい、光電変換素子として機能しなくなってしまうことが懸念される。
【０００４】
また、電解液を用いない有機色素による光電変換素子として、透明電極と対電極との間に電子供与体と電子受容体とを一様に混合した層を形成したバルクへテロ接合型光電変換素子、あるいは透明電極と対電極との間に電子供与体層と電子受容体層とを挟んだヘテロ接合型（積層型）光電変換素子が提案されている（特許文献３参照）。
【０００５】
これらの光電変換素子の動作原理は、光励起により電子供与体（あるいは電子供与体層）から電子受容体（あるいは電子受容体層）への電子の移動により正孔と電子が発生し、内部電界により正孔は電子供与体間（あるいは電子供与体層）を通り一方の電極に運ばれ、電子は電子受容体間（あるいは電子受容体層）を通りもう一方の電極へ運ばれ、光電流が観測されるというものである。しかしながら、バルクへテロ接合型光電変換素子では、電子受容体と電子供与体が均一に混在しているため、電荷分離により発生した電子と正孔が電荷輸送中に再結合し易く、これが光電変換効率を下げる要因となっている。また、ヘテロ接合型光電変換素子では、電子供与体層と電子受容体層の界面でのみ電荷分離を行うため、電荷発生量が非常に少なく、光電変換効率が低いという問題がある。
【０００６】
光電変換素子において、電荷輸送機能を向上させるために、光電変換層に配向処理を施すことが知られている（特許文献４、５参照）。特許文献４には、光電変換層をホッピング伝導による電荷輸送機能を有し、且つ配向が可能な高分子液晶材料で構成することが開示されている。また、特許文献４には、光電変換層を構成する共役系高分子層を一方向に配向させ、その配向方向と同方向に電界を印加することで、光電流の二色比を大きくすることが開示されている。これらは、いずれも単層の光電変換層に対する配向処理についての開示に止まる。
【０００７】
ところで、電極間に複数の光電変換層を積層させた光電変換素子が知られている。例えば特許文献６、７には、緑、青、赤の波長の光に各々感度を持つ３つの光電変換層を積層させることが開示されている。また、特許文献７には、電子を捕集する電極側に電子受容体の混合比が高い層を配置し、正孔を捕集する電極側に電子供与体の混合比が高い層を配置することで、光電変換効率を高効率化することが開示されている。しかし、電極間に複数の光電変換層を有する光電変換素子において、より一層、光電変換効率を高効率化し、大きな光電流を取り出せるようにすることが望まれているのが現状である。
【特許文献１】特開２０００−２６１０１６号公報
【特許文献２】特開２００２−９４１４６号公報
【特許文献３】特表２００２−５０２１２９号公報
【特許文献４】特開平１１−８７０６４号公報
【特許文献５】特開２００４−３０１８２７号公報
【特許文献６】特開２００５−３０３２６６号公報
【特許文献７】特開２００６−７３８５６号公報
【非特許文献１】Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ ｔｈｅＡｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ １１５（１９９３）６３８２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の現状に鑑みてなされたものであって、複数の光電変換層を有する光電変換素子において、光電変換効率を高効率化し、大きな光電流を取り出せる光電変換素子を提供し、さらに該光電変換素子を用いた光センサアレイ及び放射線画像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】
【０００９】
本発明の一局面に係る光電変換素子は、複数の光電変換層が積層されてなる光電変換素子において、所定の第１波長帯域に光吸収領域を備え、その面内方向における所定の第１方向に配向処理が与えられた第１光電変換層と、前記第１波長帯域と一部重複する第２波長帯域に光吸収領域を備え、その面内方向であって前記第１方向とは異なる第２方向に配向処理が与えられた第２光電変換層と、を含むことを特徴とする（請求項１）。
【００１０】
本発明の他の局面に係る光電変換素子は、複数の光電変換層が積層されてなる光電変換素子において、所定の第３波長帯域に光吸収領域を備え、その面内方向における所定の第３方向に配向処理が与えられた第３光電変換層と、前記第３波長帯域と重複しない第４波長帯域に光吸収領域を備え、その面内方向であって前記第３方向と実質的に同一の第４方向に配向処理が与えられた第４光電変換層と、を含むことを特徴とする（請求項２）。
【００１１】
本発明のさらに他の局面に係る光電変換素子は、複数の光電変換層が積層されてなる光電変換素子において、青色領域に吸収ピークを有し、可視光波長帯域の一部の第５波長帯域に光吸収領域を備え、その面内方向における所定の第５方向に配向処理が与えられた第５光電変換層と、赤色領域に吸収ピークを有し、可視光波長帯域の一部であって前記第５波長帯域と実質的に重複しない第６波長帯域に光吸収領域を備え、その面内方向であって前記第５方向と実質的に同一の第６方向に配向処理が与えられた第６光電変換層と、緑色領域に吸収ピークを有し、可視光波長帯域の一部又は略全域であって前記第５、第６波長帯域と重複する第７波長帯域に光吸収領域を備え、その面内方向であって前記第５、第６方向と異なる第７方向に配向処理が与えられた第７光電変換層と、を含むことを特徴とする（請求項３）。
【００１２】
上記いずれかの構成において、前記配向処理が、ラビング法、光配向法、シェアリング法、引き上げ塗布法、若しくは斜方蒸着法のいずれかにより実行されたものであることが望ましい（請求項４）。
【００１３】
上記いずれかの構成において、前記第１〜第７光電変換層は、それぞれ電子受容体あるいは電子供与体を飽和濃度の５０％以上の濃度で有機溶媒に溶解した溶液を塗布して形成されたものであることが望ましい（請求項５）。
【００１４】
この場合、前記電子受容体は、π共役系化合物を含有することが望ましい（請求項６）。また、前記π共役系化合物は、フラーレンおよびその誘導体、カーボンナノチューブおよびその誘導体、ポルフィリンおよびその誘導体、フタロシアニンおよびその誘導体のうち、少なくとも１つを含有することが望ましい（請求項７）。
【００１５】
前記電子供与体は、導電性高分子化合物を含有することが望ましい（請求項８）。また、前記導電性高分子化合物は、ポリフェニレンビニレンおよびその誘導体、ポリチオフェンおよびその誘導体、ポリ（チオフェンビニレン）およびその誘導体、ポリアセチレンおよびその誘導体、ポリピロールおよびその誘導体、ポリフルオレンおよびその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレン）およびその誘導体、あるいはポリアニリンおよびその誘導体のうち、少なくとも１つを含有することが望ましい（請求項９）。
【００１６】
また、前記電子受容体がπ共役系化合物を含有すると共に、前記電子供与体が導電性高分子化合物を含有し、前記導電性高分子化合物は、ポリチオフェンおよびその誘導体のうち、少なくとも１つを含み、且つ前記π共役系化合物は、フラーレンおよびその誘導体のうち、少なくとも１つを含有する構成とすることが望ましい（請求項１０）。
【００１７】
本発明の他の局面に係る光センサアレイは、請求項１〜１０のいずれかに記載の光電変換素子が、アレイ状に配置されてなることを特徴とする（請求項１１）。
【００１８】
本発明のさらに他の局面に係る放射線画像検出器は、入射した放射線の強度に応じた発光を行う第１層と、前記第１層から出力された光エネルギーを電気エネルギーに変換する第２層と、前記第２層で得られた電気エネルギーの蓄積および蓄積された電気エネルギーに基づく信号を出力する第３層と、前記第１層から第３層を保持する第４層を有する放射線画像検出器において、前記第２層は透明電極層と光電変換層とを有し、前記光電変換層が、請求項１〜１０のいずれかに記載の光電変換素子の層からなることを特徴とする（請求項１２）。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に係る光電変換素子によれば、光吸収領域が一部重複する第１、第２光電変換層につき、それぞれ面内方向に配向処理が施されているので各層の光電変換効率が向上する。さらに、互いに異なる第１方向及び第２方向に配向処理が与えられているので、光吸収領域が一部重複していても、優れた光電変換効率を得ることができる。
【００２０】
請求項２に係る光電変換素子によれば、光吸収領域が重複しない第３、第４光電変換層につき、それぞれ面内方向に配向処理が施されているので各層の光電変換効率が向上する。さらに、実質的に同一の第３方向及び第４方向に配向処理が与えられているので、第３、第４光電変換層で吸収されず透過した光の偏向方向が、第３波長帯域の光と第４波長帯域の光とで同方向になる状態を形成できる。このため、第３、第４光電変換層を透過した光を、次段に配置する他の光電変換層で効率良く吸収させ易いという利点がある。
【００２１】
請求項３に係る光電変換素子によれば、光吸収領域が重複しない第５、第６光電変換層にて、各々青色光、赤色光を吸収させ、配向処理が施されていることに伴い効率良く光電変換させることができる。さらに、第５、第６光電変換層が実質的に同一の第５、第６方向に配向処理が与えられているので、第５、第６光電変換層で吸収されず透過した光の偏向方向が、第５波長帯域の光と第６波長帯域の光とで同方向になる状態を形成できる。このため、第５、第６光電変換層を透過した光を、第５、第６方向とは異なる方向に配向処理が与えられている第７光電変換層で効率良く吸収させることができる。すなわち、緑色光を効率良く吸収させることができる。結果として、ＲＧＢの三色の光に対して高感度な光電変換素子を提供することができる。
【００２２】
請求項４に係る光電変換素子によれば、光電変換層に対して簡単且つ的確に配向処理を与えることができる。
【００２３】
請求項５〜１０に係る光電変換素子によれば、光電変換層の構成材料が適正化され、光電変換効率、生産性等に優れた光電変換素子を提供できるようになる。
【００２４】
請求項１１に係るセンサアレイによれば、光電変換特性に優れたセンサアレイを提供することができる。
【００２５】
請求項１２に係る放射線画像検出器によれば、光電変換特性に優れ、高画質のデジタル放射線画像を得ることができる放射線画像検出器を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本発明に係る光電変換素子は、基板（省略可）と、この基板上に形成された複数の光電変換層及び該光電変換層で生成された光電流を取り出す電極とを基本構成として備えている。図１〜図３は、この基本構成のうちの、複数の光電変換層についての各種実施形態を示す模式図である。これらの図は、主に各光電変換層の配向状態と光吸収との関係を説明するための図である。
【００２７】
図１は、光電変換層が２層からなり、互いの光吸収領域が重複する場合の構成を示している。すなわち図１に示す光電変換素子は、光入射側からＺ方向へ順に、所定の第１波長帯域λＢ１に光吸収領域を備える第１光電変換層１０１と、第１波長帯域λＢ１と一部重複する第２波長帯域λＢ２に光吸収領域を備える第２光電変換層１０２とが積層されてなる。第１、第２光電変換層１０１、１０２は共役系高分子を含んで構成され、分子軸を揃える配向処理が互いに異なる方向に施されている。具体的には、第１光電変換層１０１には、Ｘ方向（基板面内（Ｚ方向と直交する平面内）方向における所定の第１方向）に配向処理が与えられている。一方、第２光電変換層１０２には、Ｙ方向（第２方向）に配向処理が与えられている。
【００２８】
共役系高分子は、分子軸を揃えることで偏光吸収が生じる。例えば、Ｘ方向に配向された共役系高分子層にＺ方向から光が照射されると、Ｘ方向成分の光は吸収され易く、Ｙ方向成分の光は吸収され難い。このような特性と各々の光吸収領域を考慮して、第１、第２光電変換層１０１、１０２の配向方向が設定されている。
【００２９】
ここで、第１波長帯域λＢ１及び第２波長帯域λＢ２の双方に属する波長λ１の入射光ＯＰ１が第１、第２光電変換層１０１、１０２へ入射する場合を考える。説明の便宜のため、入射光ＯＰ１のＸ方向成分及びＹ方向成分にのみ着目する（以下の実施形態でも同じ）。
【００３０】
この場合、第１光電変換層１０１は波長λ１に感度を有しＸ方向に配向されているため、第１光電変換層１０１へ入射した入射光ＯＰ１のＸ方向成分が吸収される。一方、Ｙ方向成分の光は第１光電変換層１０１を透過し、第２光電変換層１０２へ入射する。第２光電変換層１０２は波長λ１に感度を有しＹ方向に配向されているため、第２光電変換層１０２で入射光ＯＰ１のＹ方向成分の光は吸収されることになる。従って、光吸収領域が重複している場合でも、２つの光電変換層１０１、１０２を有効に活用して、大きな光電流を取り出すことが可能となる。
【００３１】
次に、図２は、光電変換層が２層からなり、互いの光吸収領域が重複しない場合の構成を示している。すなわち図２に示す光電変換素子は、光入射側からＺ方向へ順に、所定の第３波長帯域λＢ３に光吸収領域を備える第３光電変換層１０３と、第３波長帯域λＢ３と重複しない第４波長帯域λＢ４に光吸収領域を備える第４光電変換層１０４とが積層されてなる。第３、第４光電変換層１０３、１０４はいずれも共役系高分子で構成され、第３光電変換層１０３にはＸ方向（第３方向）の配向処理が与えられていると共に、第４光電変換層１０４にもＸ方向（第４方向）の配向処理が与えられている。
【００３２】
ここで、第３波長帯域λＢ３に属する波長λ２の入射光ＯＰ２と、第４波長帯域λＢ４に属する波長λ３の入射光ＯＰ３とが第３、第４光電変換層１０３、１０４へ入射する場合を考える。この場合、第３光電変換層１０３は波長λ２に感度を有しＸ方向に配向されているため、第３光電変換層１０３へ入射した入射光ＯＰ２のＸ方向成分が吸収される。一方、入射光ＯＰ２のＹ方向成分は第３光電変換層１０３を透過し、第４光電変換層１０４へ入射する。また、第３光電変換層１０３は波長λ３に感度を持たないので、入射光ＯＰ３のＸ、Ｙ方向成分の双方とも、第３光電変換層１０３を透過する。
【００３３】
これに対し、第４光電変換層１０４は波長λ３に感度を有しＸ方向に配向されているため、第４光電変換層１０４へ入射した入射光ＯＰ３のＸ方向成分が吸収される。一方、入射光ＯＰ３のＹ方向成分は第４光電変換層１０４を透過する。また、第４光電変換層１０４は波長λ２に感度を持たないので、入射光ＯＰ２のＹ方向成分は第４光電変換層１０４を透過する。
【００３４】
結果として、入射光ＯＰ２、ＯＰ３をそれぞれ第３、第４光電変換層１０３、１０４にて光電変換し光電流を発生できると共に、第３、第４光電変換層１０３、１０４で吸収されず透過した光の偏向方向が、いずれもＹ方向成分になる状態を形成できる。このため、第３、第４光電変換層１０３、１０４を透過した光を、次段に配置する他の光電変換層で効率良く吸収させ易くなる。すなわち、検知すべき光が入射光ＯＰ２、ＯＰ３である場合、次段に配置する光電変換層として、入射光ＯＰ２、ＯＰ３に感度を有しＹ方向に配向された光電変換層を選択することで、第３、第４光電変換層１０３、１０４を透過した入射光ＯＰ２、ＯＰ３のＹ方向成分を吸収させることができ、結果的に大きな光電流を得ることができる。
【００３５】
続いて、図３は、光電変換層がそれぞれ青色光（Ｂ）、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）吸収用の３層からなり、Ｂ吸収層とＲ吸収層は互いの光吸収領域が重複しないが、Ｇ吸収層がＢ吸収層及びＲ吸収層の双方と光吸収領域が重複する場合の構成を示している。なお、図４は、Ｂ吸収層、Ｒ吸収層及びＧ吸収層の光吸収特性の一例を示すグラフである。
【００３６】
図３に示す光電変換素子は、光入射側からＺ方向へ順に、Ｂ吸収層としての第５光電変換層１０５、Ｒ吸収層としての第６光電変換層１０６及びＧ吸収層としての第７光電変換層１０７が積層されてなる。
【００３７】
第５光電変換層１０５は、図４（ａ）に示すように、青色領域に吸収ピークを有し、可視光波長帯域の一部の第５波長帯域λＢ５（３５０ｎｍ〜５５０ｎｍ付近）に光吸収領域を備え、Ｘ方向（第５方向）に配向処理が与えられている。第６光電変換層１０６は、図４（ｂ）に示すように、赤色領域に吸収ピークを有し、可視光波長帯域の一部であって第５波長帯域λＢ５と実質的に重複しない第６波長帯域λＢ６（５５０ｎｍ〜７５０ｎｍ付近）に光吸収領域を備え、Ｘ方向（第６方向）に配向処理が与えられている。第７光電変換層１０７は、図４（ｃ）に示すように、緑色領域に吸収ピークを有し、可視光波長帯域の略全域であって第５、第６波長帯域λＢ５、λＢ６と重複する第７波長帯域λＢ７（３５０ｎｍ〜７５０ｎｍ付近）に光吸収領域を備え、Ｙ方向（第７方向）に配向処理が与えられている。
【００３８】
ここで、第５波長帯域λＢ５に属する波長λ４の入射光ＯＰ４と、第６波長帯域λＢ６に属する波長λ５の入射光ＯＰ４とが第５、第６、第７光電変換層１０５、１０６、１０７へ入射する場合を考える。この場合、第５光電変換層１０５は波長λ４に感度を有しＸ方向に配向されているため、第５光電変換層１０５へ入射した入射光ＯＰ４のＸ方向成分が吸収される。一方、入射光ＯＰ４のＹ方向成分は第５光電変換層１０５を透過し、第６光電変換層１０６へ入射する。また、第５光電変換層１０５は波長λ５に感度を持たないので、入射光ＯＰ５のＸ、Ｙ方向成分の双方とも、第５光電変換層１０５を透過する。
【００３９】
これに対し、第６光電変換層１０６は波長λ５に感度を有しＸ方向に配向されているため、第６光電変換層１０６へ入射した入射光ＯＰ５のＸ方向成分が吸収される。一方、入射光ＯＰ５のＹ方向成分は第６光電変換層１０６を透過し、第７光電変換層１０７へ入射する。また、第６光電変換層１０６は波長λ４に感度を持たないので、入射光ＯＰ４のＹ方向成分は第６光電変換層１０６を透過し、第７光電変換層１０７へ入射する。
【００４０】
第７光電変換層１０７は波長λ４、λ５に感度を有しＹ方向に配向されているため、入射光ＯＰ４、ＯＰ５のＹ方向成分がいずれも吸収される。従って、青色光を第５光電変換層１０５で、赤色光を第６光電変換層１０６で各々吸収して光電変換できるだけでなく、第７光電変換層１０７で、第５、第６光電変換層１０５、１０６を透過した緑色光及び青色、赤色の残光を吸収して光電変換できる。結果として、ＲＧＢの三色の光に対して高感度な光電変換素子を提供することができる。
【００４１】
図５は、図３に示す本発明の実施形態に係る光電変換素子との比較のため、Ｒ吸収層の配向方向がＹ方向とされた第６光電変換層１０６’（他の構成は図３と同じ）を有する光電変換素子の構成を示している。この場合、第６光電変換層１０６’では、入射光ＯＰ５のＹ方向成分が吸収されることになる。従って、第６光電変換層１０６’を透過し第７光電変換層１０７へ入射する光は、入射光ＯＰ４のＹ方向成分と入射光ＯＰ５のＸ方向成分となる。
【００４２】
しかし、第７光電変換層１０７はＹ方向に配向されているため、入射光ＯＰ４のＹ方向成分はこの第７光電変換層１０７で良好に吸収されるが、入射光ＯＰ５のＸ方向成分の吸収率は小さくなる。なお、第７光電変換層１０７をＸ方向に配向にさせた場合は、逆に入射光ＯＰ４のＹ方向成分の吸収率が低下することになる。従って、図５に示す光電変換素子の構成では、図３のものに比較して、可視光全域を対象として大きな光電流を取り出すことができない。
【００４３】
続いて、光電変換素子の詳細構成について説明する。図６は、本発明の実施形態に係る光電変換素子２０の一例を示す断面図である。光電変換素子２０は、基板２１上に、透明電極２２、複数の光電変換層２４ａ、２４ｂを有する光電変換部２４、及び対電極２３が順次積層されてなる。
【００４４】
基板２１としては、ガラス基板や樹脂基板等を用いることができる。この基板２１は必須ではなく、例えば光電変換部２４の両面に透明電極２２及び対電極２３を形成するようにしても良い。
【００４５】
透明電極２２は、光電変換部２４において光電変換される光を透過させることが可能な電極であり、好ましくは３００〜８００ｎｍの光を透過する電極である。材料としては、例えば、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の透明導電性金属酸化物、金、銀、白金などの金属薄膜、導電性高分子を用いることができる。
【００４６】
対電極２３としては、金属（例えば金、銀、銅、白金、ロジウム、ルテニウム、アルミニウム、マグネシウム、インジウム等）、炭素、あるいは透明電極２２の材料などを用いることができるが、これに限らない。
【００４７】
なお、図６では光電変換部２４を透明電極２２と対電極２３とでサンドイッチする構成を示しているが、一対の櫛歯状電極を光電変換部２４の片面に配置する電極構成としても良い。
【００４８】
光電変換部２４は、複数の光電変換層２４ａ、２４ｂが積層されて構成され、その面内方向（層の厚さ方向ではなく、層の平面方向）における所定の方向にそれぞれ配向処理が与えられている。ここでは２層の光電変換層２４ａ、２４ｂを例示しているが、３層以上としても勿論良い。この光電変換部２４として、例えば上述の図１〜図３に示した構成を採用することができる。
【００４９】
各光電変換層２４ａ、２４ｂは、電子受容体と電子供与体とを混合した層として構成することができる。ここで電子供与体及び電子受容体は、“光を吸収した際に、電子供与体から電子受容体に電子が移動し、正孔と電子のペア（電荷分離状態）を形成する電子供与体及び電子受容体”であり、電極のように単に電子を供与あるいは受容するものではなく、光反応によって、電子を供与あるいは受容するものである。
【００５０】
図６において、透明電極２２から入射された光は、各光電変換層２４ａ、２４ｂの電子受容体あるいは電子供与体で吸収され、電子供与体から電子受容体に電子が移動し、正孔と電子のペア（電荷分離状態）を形成する。発生した電荷は、内部電界、例えば透明電極２２と対電極２３との電位差（透明電極と対電極の仕事関数が異なる場合）により、電子は電子受容体間を通り、また正孔は電子供与体間を通り、それぞれ異なる電極へ運ばれ、光電流が検出される。例えば電子は透明電極へ、正孔は対電極へ輸送されるが、これは透明電極の仕事関数が、対電極の仕事関数よりも大きい場合であり、仕事関数の大小が逆転すれば電子と正孔は、これとは逆方向に輸送される。また電極２２、２３間に電位をかけることにより、電子と正孔の輸送方向を制御することができる。
【００５１】
光電変換層２４ａ又は２４ｂは、電子受容体と電子供与体が均一に混在された単一層で構成しても良いが、電子受容体と電子供与体との混合比を変えた複数層で構成しても良い。電極間に電子供与体と電子受容体とを混合した層を形成した光電変換素子において、電子受容体と電子供与体とを均一に混在させると、電荷分離後により発生した電子と正孔が電荷輸送中に再結合してしまい易く、これが光電変換効率を下げる要因となり得る。なお、電極間に電子供与体の単体層と電子受容体の単体層とを挟んだ光電変換素子では、電子供与体層と電子受容体層の界面でしか電荷分離ができないため、電荷発生量が小さく、光電変換効率が低い。
【００５２】
そこで、光電変換層に、電子受容体及び電子供与体を混合した複数の層を用い、それぞれの層の電子受容体と電子供与体の混合比を変えることにより、素子性能を低下させる原因である電荷発生量の問題、及び電荷分離後の電荷輸送の問題を解決することができる。例えば、電子を捕集する電極側に電子受容体の混合比高い層を配置し、また、正孔を捕集する電極側には、電子供与体の混合比の高い層を配置することにより、発生電荷量を大きく保ったまま、電荷輸送中の再結合確率を下げることができる。
【００５３】
図７に、このような光電変換層２４ａ（２４ｂ）の構成例を示す。ここでは、光電変換層が、電子受容体層２４１、複数の電子受容体／供与体混合層２４２〜２４４、及び電子供与体層２４５で構成されている例を示している。図７の例では、電子受容体／供与体混合層２４２〜２４４は、電子受容体／電子供与体＝５／１（当量比）の層、電子受容体／電子供与体＝１／１の層および電子受容体／電子供与体＝１／５の層で構成されているが、これらの混合比、層の数に限るものではない。また各層の配置については、図７に示すように、電子を捕集する電極（ここでは透明電極）に近いほど電子受容体密度の高い層を、正孔を捕集する電極（ここでは対電極）に近いほど電子供与体密度の高い層を配置することが好ましい。また電子受容体層２４１、電子供与体層２４５は単分子膜であることが好ましいが、これに限らない。また電子受容体層２４１、電子供与体層２４５は必須ではない。
【００５４】
電子受容体と電子供与体とが混合された光電変換層の形成方法としては、蒸着法、塗布法（キャスト法、スピンコート法を含む）などを例示することができる。この中で、特に塗布法が好ましい。また、電子受容体あるいは電子供与体を飽和濃度の５０％以上の濃度で有機溶媒に溶解した溶液を調整して、塗布することが好ましい。これにより、すでに形成した塗布膜への侵食が抑えられ、ムラのない多層膜を形成することができる。
【００５５】
電子受容体材料としては、π共役系化合物が好ましい。π共役系化合物とは、芳香族π電子を７つ以上有する化合物を意味する。したがって、例えば、化１に示したピロメリットイミド誘導体（化合物１−５）は、芳香族π電子を６つしか持たないのでπ共役系化合物ではなく、ナフトイミド誘導体（化合物１−６）については、芳香族π電子を１０個有するのでπ共役系化合物である。
【００５６】
【化１】
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【００５７】
またπ共役系化合物の中でも、化２に示したフラーレンカーボンナノチューブ、ポルフィリン、フタロシアニンの基本骨格をもつ電子受容体が好ましい。化３にフラーレンおよびその誘導体の好ましい具体例を示す。化４にカーボンナノチューブおよびその誘導体の好ましい具体例を示す（化４で、ｎは１以上の整数である。）。化５にポルフィリンおよびその誘導体の好ましい具体例を示す（化５で、ｎは０以上の整数、ｍは１以上の整数である。）。化６にフタロシアニンおよびその誘導体の好ましい具体例を示す（化６で、ｎは０以上の整数である。）。π共役系化合物については、化３〜６に示した具体例に限らない。
【００５８】
【化２】
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【００５９】
【化３】
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【００６０】
【化４】
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【００６１】
【化５】
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【００６２】
【化６】
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【００６３】
また、電子供与体材料は、光吸収により生じた電荷を輸送するため、導電性材料を含有して形成されることが好ましい。例えば、導電性材料としては、ｐ型無機半導体（ＧａＰ、ＮｉＯ、ＣｏＯ、ＦｅＯ、Ｂｉ２Ｏ３、ＭｏＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、一価の銅を含む化合物等）や導電性高分子化合物が好ましい。
【００６４】
導電性高分子化合物としては、化７に示したポリフェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリ（チオフェンビニレン）、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリ（ｐ−フェニレン）、ポリアニリンの基本骨格を持つものが好ましい（化７で、ｘは１以上の整数であることが好ましい。）。
【００６５】
化８にポリフェニレンビニレンおよびその誘導体の好ましい具体例を示す（化８で、ｎ、ｍ、ｋ、ｊは０以上の整数、ｘは２以上の整数である。）。
【００６６】
化９にポリチオフェンおよびその誘導体の好ましい具体例を示す（化９で、ｎ、ｍは０以上の整数、ｋは１以上の整数、ｘは２以上の整数である。）。
【００６７】
化１０にポリ（チオフェンビニレン）およびその誘導体の好ましい具体例を示す（化１０で、ｎ、ｍ、ｋ、ｊは０以上の整数、ｘは２以上の整数である。）。
【００６８】
化１１にポリアセチレンおよびその誘導体の好ましい具体例を示す（化１１で、ｎ、ｍは０以上の整数、ｘは２以上の整数である。）。
【００６９】
化１２にポリピロールおよびその誘導体の好ましい具体例を示す（化１２で、ｎは０以上の整数、ｋは１以上の整数、ｘは１以上の整数である。）。
【００７０】
化１３にポリフルオレンおよびその誘導体の好ましい具体例を示す（化１３で、ｎ、ｍは０以上の整数、ｘは１以上の整数である。）。
【００７１】
化１４にポリ（ｐ−フェニレン）およびその誘導体の好ましい具体例を示す（化１４で、ｎ、ｍは０以上の整数、ｘ、ｙは１以上の整数である。）。
【００７２】
化１５にポリアニリンおよびその誘導体の好ましい具体例を示す（化１５で、ｎは０以上の整数、ｘは２以上の整数である。）。
【００７３】
導電性高分子化合物は、化８〜１５に示した具体例に限られない。
【００７４】
【化７】
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【００７５】
【化８】
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【００７６】
【化９】
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【００７７】
【化１０】
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【００７８】
【化１１】
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【００７９】
【化１２】
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【００８０】
【化１３】
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【００８１】
【化１４】
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【００８２】
【化１５】
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【００８３】
本発明においては、このような光電変換層２４ａ、２４ｂの各々に対して、配向処理が与えられる。かかる配向処理の方法としては、液晶の配向手法として知られている各種の方法、例えば「液晶の基礎と応用」（松本正一、角田市良共著、工業調査会１９９１年）第５章、「強誘電性液晶の構造と物性」（福田敦夫、竹添秀男共著、コロナ社、１９９０年）第７章、「液晶」第３巻第１号（１９９９年）３〜１６頁等に記載の各種方法を用いることができる。中でもラビング法、光配向法、シェアリング法（ずり応力印加法）や引き上げ塗布法が配向手法として簡便かつ有用で利用しやすく、好ましい。また、斜方蒸着法も好ましく用いることができる。
【００８４】
ラビング法とは、支持基板表面または支持基板上に配向させる材料（共役系高分子）を含む被加工層を形成し、この被加工層を布などで軽く擦る方法である。支持基板としてはガラスや高分子フィルム等を用いることができる。薄膜表面を擦る布としては、ガーゼやポリエステル、コットン、ナイロン、レーヨンなどの布を用いることができる。なお、このような布をローラ上に巻回したラビリングローラを、被加工層に圧接回転させる配向処理とすることが望ましい。また、支持基板と被加工層との間に別途配向膜を形成すると、より配向性能が高くなる。ここで配向膜としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ナイロン等からなる配向膜などがあげられ、市販の液晶用配向膜も用いることができる。配向膜はスピンコート法やフレキソ印刷などで形成することができる。ラビングに用いる布は、用いる配向膜にあわせて適宜選択することができる。
【００８５】
光配向法とは、支持基板上に光反応性を有した材料を含む被加工層を形成し、それに偏光ＵＶ光照射あるいはＵＶ光を斜入射照射して配向機能を持たせる方法である。例えば、共役系高分子に光反応性を有した材料を混合する、又は共役系高分子に光反応性の置換基を導入するなどの方法により、光配向法で配向させることもできる。また、光配向法で配向させた配向膜の上に共役系高分子を含む層を形成し、配向させることも可能である。光配向させる配向膜としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルシンナメートなどがあげられ、市販の液晶用配向膜も用いることができる。
【００８６】
ラビング法または光配向法において、共役系高分子を配向させるためには、通常は、支持基板を共役系高分子のＴｇ以上あるいは液晶相または等方相の温度にすることが好ましい。この温度にするのは、共役系高分子を支持基板上に塗布する前でも、あとでもよい。共役系高分子を共役系高分子のＴｇ以上あるいは液晶相または等方相の温度にした後、急冷してもよいし、徐冷してもよい。特に、−１度／分以下の速度で徐冷することが好ましく、より好ましくは−０．２度／分以下の速度である。共役系高分子を含む被加工層の形成には、共役系高分子を支持基板上にのせてＴｇ以上あるいは液晶相または等方相を示す温度に設定し、ロッドなどで一方向にコーティングするか、共役系高分子を有機溶媒に溶解した溶液を調製し、スピンコートやフレキソ印刷などで塗布する方法で行うことができる。
【００８７】
シェアリング法とは、支持基板上にのせた被加工層の上に別の基板をのせ、液晶相または等方相になる温度下で上にのせた基板を一方向にずらす方法である。このとき、上記ラビング法や光配向法で記載したような配向処理を施した支持基板を用いると、より配向度が高いものが得られる。支持基板としては、ガラスや高分子フィルム等を用いることができ、応力でずらすものは支持基板ではなく金属製のロッド等でもよい。
【００８８】
引き上げ塗布法とは、配向させる材料が溶液から塗布できる場合、支持基板を配向させる材料の溶液に浸し、引き上げる手法である。配向させる共役系高分子を溶解させる溶媒や、支持基板の引き上げ速度は特に限定はされないが、共役系高分子の重合度、分子量、溶液の粘度などにあわせて選択、調整することができる。
【００８９】
斜方蒸着法とは、Ｊ．Ｌ．Ｊａｎｎｉｎｇによって開発された方法であり、配向剤である酸化ケイ素や金（Ａｕ）のような金属を、基板面の法線に対して斜め方向から数１０〜数１００ｎｍの厚みに蒸着することを基本とする方法である。
【００９０】
以上のような配向処理が与えられた１つの光電変換層全体の膜厚は、光吸収量を稼ぐといった観点から、５０ｎｍ以上（特に１００ｎｍ以上）が好ましく、また電気抵抗が大きく成り過ぎないといった観点から１μｍ以下（特に３００ｎｍ以下）が好ましい。
【００９１】
前記光電変換素子は、透明電極を含む２つの電極と、複数の光電変換層のみで構成されるものに限られず、例えば電極と光電変換層の間に絶縁層、あるいは下引き層などの他の層を有しても良い。
【００９２】
次に、以上説明した光電変換素子を応用した放射線画像検出器を用いたシステムの実施の一形態について詳細に説明する。図８は、本発明の実施形態に係る放射線画像検出器３を用いた画像検出システムＳを示すブロック図である。このシステムＳは、放射線画像検出器３、放射線発生器４、パーソナルコンピュータ等からなる処理制御部５及びネットワーク機器部６を含んでいる。
【００９３】
処理制御部５は、画像処理部５１、画像表示部５２、情報入力部５３、画像出力部５４、画像保存部５５及びコンピュータ支援画像自動診断部（ＣＡＤ）５６を具備する。またネットワーク機器部６は、ネットワーク６０にＣＴ（computerized tomography）６１、ＭＲＩ（magnetic resonance imaging）６２、ＣＲ（computed radiography）やＦＰＤ（Flat Panel Detector）等のＸ線撮影装置６３、外部画像保存装置６４及び外部画像表示装置６５が接続されてなる。
【００９４】
図８において、放射線発生器４から放射された放射線は、被写体（医療施設では例えば患者）Ｈを通して放射線画像検出器３に照射される。放射線画像検出器３では、照射された放射線の強度に基づいて画像信号ＤＦＥを生成する。この生成された画像信号ＤＦＥは、放射線画像検出器３に接続されている画像処理部５１によって読み出される。あるいは画像信号ＤＦＥは、放射線画像検出器３に装着された例えば半導体メモリカード等の携帯可能な記録媒体に蓄積されたのち、この記録媒体が放射線画像検出器３から取り外されて画像処理部５１に装着されることにより、画像処理部５１に供給される。
【００９５】
画像処理部５１では、放射線画像検出器３で生成された画像信号ＤＦＥに対して、シェーディング補正やゲイン補正、階調補正、エッジ強調処理、周波数処理、ダイナミックレンジ圧縮処理などの画像処理が施される。これにより、診断等に適した画像信号が出力される。また、画像処理部５１には画像表示部５２が接続されており、この画像表示部５２には、画像処理部５１から出力された画像処理後の画像信号に基づいて生成された画像が表示される。
【００９６】
また、画像処理部５１は、画像の拡大や縮小も行えるとともに画像信号の蓄積や転送を容易とするために画像信号の圧縮や伸長処理も行う。このため、画像表示部５２に表示されている画像を拡大／縮小することで、撮影部位の確認や処理状態を容易に行うことができる。また、表示された画像や表示された画像の領域を指定させて、指定された画像や指定された領域に対して適切な画像処理を自動的に行うこともできる。
【００９７】
画像処理部５１には、キーボード、マウス、ポインターなどを有する操作入力部５３が接続されている。ユーザは、この操作入力部５３によって患者情報などを入力し、付加情報を画像信号に付け加えることができる。また、画像処理の指定や画像信号の保存や読み出し、ネットワークを介した画像信号の送受信を行う際の指示等も、操作入力部５３から行われる。
【００９８】
画像出力部５４は、記録紙やフィルム等に放射線画像を記録して出力する。例えば、銀塩写真フィルムに対して、画像信号に基づき露光し、この露光された銀塩写真フィルムの現像処理を行うことで放射線画像を銀画像として記録して出力するイメージャであっても良い。或いは、画像信号に基づいてインクジェット法によりインクを記録紙又はフィルムに印刷するインクジェットプリンタ、画像信号に基づいてインクを溶融あるいは昇華させて記録紙又はフィルムに画像を転写するサーマルプリンタ、若しくは画像信号に基づきレーザ光で感光体上を走査して感光体上に付着したトナーを紙に転写してから熱と圧力で定着させることにより記録紙に画像を形成する電子写真プリンタであっても良い。
【００９９】
画像保存部５５は、ハードディスクなどの情報記録媒体からなり、放射線画像の画像信号を必要に応じて適宜読み出すことができるように保存するものである。
【０１００】
ＣＡＤ５６は、診断に有用な情報を医師に提供することで病変の見落としがないように診断支援すべく、撮影された放射線画像のコンピュータ処理やコンピュータ解析を行い診断に有用な情報を放射線画像の画像信号に付加する。
【０１０１】
画像処理部５１は、放射線画像の画像信号を、上述の画像出力部５４や画像保存部５５及びＣＡＤ５６だけでなく、ネットワーク機器部６に対して送付することができる。すなわち、いわゆるＬＡＮやインターネット及びＰＡＣＳ（医療画像ネットワーク）等のネットワーク６０を介して、放射線画像の画像信号を病院施設内のほかの部署あるいは遠隔地にも送付することができる。
【０１０２】
また、画像処理部５１は、このネットワークを介して、ＣＴ６１やＭＲＩ６２から得られた画像信号、或いはＣＲやＦＰＤ等のＸ線撮影装置６３から得られた画像信号、及びその他の検査情報等も受信でき、放射線画像検出器３で得られた放射線画像と比較検討するため、ネットワーク６０を介して送付されてきた画像信号や検査情報等を画像表示部５２で表示したり画像出力部５４から出力させたりすることもできる。さらに、画像処理部５１は、送付されてきた画像信号や検査情報等を画像保存部５５に保存させることもできる。また、画像処理部５１は、放射線画像検出器２０で得られた放射線画像の画像信号等を外部画像保存装置６４に保存させたり、外部画像表示装置６５の画面上に、放射線画像検出器３で得られた放射線画像を表示させたりすることもできる。
【０１０３】
図９は、放射線画像検出器３の構造の一例を示す一部破断斜視図である。放射線画像検出器３は、撮像パネル３１、走査駆動回路３２、信号選択回路３３、制御回路３４、メモリ部３５、操作部３６、表示部３７、電源部３８、コネクタ３９及び筐体３００を有している。
【０１０４】
撮像パネル３１は、照射された放射線の強度に応じて蓄積された電気エネルギーを生成するものであり、上述の光電変換素子の多数がアレイ状（２次元マトリクス状）に配列された面を含む。撮像パネル３１で生成された電気エネルギーは、走査駆動回路３２により読み出され、信号選択回路３３により画像信号として出力される。出力された画像信号は、書き換え可能な読み出し専用メモリ（例えばフラッシュメモリ）等からなるメモリ部３５に記憶される。また放射線画像検出器３の動作は、制御回路３４で制御され、操作部３６により動作が切り替えられる。
【０１０５】
表示部３７は、画像の撮影準備が完了したことや、メモリ部３５に所定量の画像信号が書き込まれたこと等を表示させるためのものである。電源部３８は、撮像パネル３１を駆動して画像信号を得るために必要とされる電力を供給するものである。コネクタ３９は、放射線画像検出器３と画像処理部５１との間で通信を行うためのものである。筐体３００の内部や、走査駆動回路３２、信号選択回路３３、制御回路３４及びメモリ部３９等は、図示していない放射線遮蔽部材で覆われている。放射線遮蔽部材により、筐体３００内部における放射線の散乱、各回路へ放射線照射が防止される。
【０１０６】
筐体３００は、上記の各構成要素を収納するためのものである。筐体３００としては、外部からの衝撃に耐えかつ重量ができるだけ軽い素材、例えば、アルミニウムあるいはその合金であることが好ましい。筐体３００の放射線入射面側は、放射線を透過し易い非金属例えばカーボン繊維などを用いて構成する。また、放射線入射面とは逆である背面側においては、放射線が放射線画像検出器３を透過してしまうことを防ぐ目的、あるいは放射線画像検出器３を構成する素材が放射線を吸収することで生ずる２次放射線からの影響を防ぐ目的のために、放射線を効果的に吸収する材料、例えば鉛板などを用いることは好ましい実施態様である。
【０１０７】
図１０は、撮像パネル３１の回路構成を示す回路図である。撮像パネル３１は、照射された放射線の強度に応じて蓄積された電気エネルギーを読み出すための収集電極３１０が２次元配置されている。この収集電極３１０がコンデンサ３１１の一方の電極とされて、電気エネルギーがコンデンサ３１１に蓄えられる。ここで、１つの収集電極３１０は放射線画像の１画素に対応するものである。
【０１０８】
画素間には、走査線３１３−１〜３１３−ｍと信号線３１４−１〜３１４−ｎとが、例えば直交するように配設される。コンデンサ３１１−（１，１）には、シリコン積層構造あるいは有機半導体で構成されたトランジスタ３１２−（１，１）が接続されている。このトランジスタ３１２−（１，１）は、例えば電界効果トランジスタであり、ドレイン電極あるいはソース電極が収集電極３１０−（１，１）に接続されるとともに、ゲート電極は走査線３１３−１と接続される。ドレイン電極が収集電極３１０−（１，１）に接続されるときにはソース電極が信号線３１４−１と接続され、ソース電極が収集電極３１０−（１，１）に接続されるときにはドレイン電極が信号線３１４−１と接続される。また、他の画素の収集電極３１０やコンデンサ３１１及びトランジスタ３１２も同様に走査線３１３や信号線３１４が接続される。なお、符号３１６はリセット線を示す。
【０１０９】
図１１は、撮像パネル３１の一部断面図（１画素）を示している。撮像パネル３１の放射線照射面側には、入射された放射線の強度に応じて発光を行う第１層３０１が設けられている。放射線としては例えばＸ線が挙げられる。この場合、例えば波長が０．１ｎｍ（１×１０-10ｍ）程度であって、人体や船舶そして航空機の部材等を透過する電磁波であるＸ線が照射される。このＸ線は、放射線発生器４から出力されるものであり、放射線発生器４は、一般に固定陽極あるいは回転陽極Ｘ線管が用いられる。また、Ｘ線管は、通常、陽極の負荷電圧が１０ｋＶから３００ｋＶであり、医療用に用いられる場合は２０ｋＶから１５０ｋＶである。
【０１１０】
第１層３０１は、蛍光体を主たる成分とするシンチレータであり、入射した放射線により、波長が３００ｎｍから８００ｎｍの蛍光を発する。
【０１１１】
この第１層３０１で用いられる蛍光体は、ＣａＷＯ4、ＣａＷＯ4：Ｐｂ、ＭｇＷＯなどのタングステン酸塩系蛍光体、Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｔｂ、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｔｂ、Ｌａ2Ｏ2Ｓ：Ｔｂ、（Ｙ，Ｇｄ）2Ｏ2Ｓ：Ｔｂ、（Ｙ，Ｇｄ）2Ｏ2Ｓ：Ｔｂ，Ｔｍなどのテルビウム賦活希土類酸硫化物系蛍光体、ＹＰＯ4：Ｔｂ、ＧｄＰＯ4：Ｔｂ、ＬａＰＯ4：Ｔｂなどのテルビウム賦活希土類燐酸塩系蛍光体、ＬａＯＢｒ：Ｔｂ、ＬａＯＢｒ：Ｔｂ，Ｔｍ、ＬａＯＣｌ：Ｔｂ、ＬａＯＣｌ：Ｔｂ，Ｔｍ、ＧｄＯＢｒ：Ｔｂ、ＧｄＯＢｒ：Ｔｂ，Ｔｍ、ＧｄＯＣｌ：Ｔｂ、ＧｄＯＣｌ：Ｔｂ，Ｔｍなどのテルビウム賦活希土類オキシハロゲン化物系蛍光体、ＬａＯＢｒ：Ｔｍ、ＬａＯＣｌ：Ｔｍなどのツリウム賦活希土類オキシハロゲン化物系蛍光体、ＬａＯＢｒ：Ｇｄ、ＬｕＯＣｌ：Ｇｄなどのガドリニウム賦活希土類オキシハロゲン化物系蛍光体、ＧｄＯＢｒ：Ｃｅ、ＧｄＯＣｌ：Ｃｅ、（Ｇｄ，Ｙ）ＯＢｒ：Ｃｅ、（Ｇｄ，Ｙ）ＯＣｌ：Ｃｅなどのセリウム賦活希土類オキシハロゲン化物系蛍光体、ＢａＳＯ4：Ｐｂ、ＢａＳＯ4：Ｅｕ2+、（Ｂａ，Ｓｒ）ＳＯ4：Ｅｕ2+などの硫酸バリウム系蛍光体、Ｂａ3（ＰＯ4）2：Ｅｕ2+、（Ｂａ2ＰＯ4）2：Ｅｕ2+、Ｓｒ3（ＰＯ4）2：Ｅｕ2+、（Ｓｒ2ＰＯ4）2：Ｅｕ2+などの２価のユーロピウム賦活アルカリ土類金属燐酸塩系蛍光体、ＢａＦＣｌ：Ｅｕ2+、ＢａＦＢｒ：Ｅｕ2+、ＢａＦＣｌ：Ｅｕ2+，Ｔｂ、ＢａＦＣｌ：Ｅｕ2+，Ｔｂ、ＢａＦ2・ＢａＣｌ2・ＫＣｌ：Ｅｕ2+、（Ｂａ，Ｍｇ）Ｆ2・ＢａＣｌ2・ＫＣｌ：Ｅｕ2+の２価のユーロピウム賦活アルカリ土類金属弗化ハロゲン化物系蛍光体、ＣｓＩ：Ｎａ、ＣｓＩ：Ｔｌ、ＮａＩ、ＫＩ：Ｔｌなどの沃化物系蛍光体、ＺｎＳ：Ａｇ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ａｇ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ，Ａｇなどの硫化物系蛍光体、ＨｆＰ2Ｏ7、ＨｆＰ2Ｏ7：Ｃｕ、Ｈｆ3（ＰＯ4）4などの燐酸ハフニウム系蛍光体、ＹＴａＯ4、ＹＴａＯ4：Ｔｍ、ＹＴａＯ4：Ｎｂ、（Ｙ，Ｓｒ）ＴａＯ4：Ｎｂ、ＬｕＴａＯ4、ＬｕＴａＯ4：Ｔｍ、ＬｕＴａＯ4：Ｎｂ、（Ｌｕ，Ｓｒ）ＴａＯ4：Ｎｂ、ＧｄＴａＯ4：Ｔｍ、Ｍｇ4Ｔａ2Ｏ9：Ｎｂ、Ｇｄ2Ｏ3・Ｔａ2Ｏ5・Ｂ2Ｏ3：Ｔｂなどのタンタル酸塩系蛍光体、他に、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ3+、（Ｌａ，Ｇｄ，Ｌｕ）2Ｓｉ2Ｏ7：Ｅｕ、ＺｎＳｉＯ4：Ｍｎ、Ｓｒ2Ｐ2Ｏ7：Ｅｕを用いることができる。
【０１１２】
特に、Ｘ線吸収及び発光効率が高いことよりセシウムアイオダイド（ＣｓＩ：Ｘ、Ｘは賦活剤）やガドリニウムオキシサルファイド（Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｘ、Ｘは賦活剤）が好ましく、これらを用いることで、ノイズの低い高画質の画像を得ることができる。
【０１１３】
また、シンチレータは、柱状結晶構造であることが好ましい。柱状結晶では光ガイド効果、すなわち結晶内での発光が柱状結晶の側面より外に放射されてしまうことを少なくできる効果を得られるので、鮮鋭性の低下を抑制することが可能であり、蛍光体層膜厚を厚くすることによりＸ線吸収が増加し粒状性を向上できるからである。
【０１１４】
ただし、本実施形態に用いられる蛍光体はこれらに限定されるものではなく、放射線の照射によって可視又は紫外または赤外領域などの、受光素子が感度を持つ領域の電磁波を出力する蛍光体であれば良い。また、本実施形態で用いられる蛍光体粒子の直径は７μｍ以下、特に４μｍ以下であることが好ましい。蛍光体粒子の直径が小さいほどシンチレータ層内での光の散乱を防ぐことが可能となり、高い鮮鋭度を得られるからである。そして、この蛍光体粒子はバインダーに分散されても良い。このようなバインダーとしては、例えば、ポリウレタン、塩化ビニル共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール、セルロース誘導体、スチレン−ブタジエン共重合体、各種合成ゴム系樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラニン樹脂、フェノキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル系樹脂、尿素ホルムアミド樹脂等があげられる。中でもポリウレタン、ポリエステル、塩化ビニル系共重合体、ポリビニルブチラール、ニトロセルロースを使用することが好ましい。このような好ましいバインダーを用いることで、蛍光体の分散性を高め、蛍光体の充填率を高くすることが可能となり、粒状性の向上に寄与するからである。
【０１１５】
上記バインダー中に分散される蛍光体の重量含有量は９０〜９９％であることが好ましい。また第１層３０１の厚さは、粒状性を良くする観点から、２０μｍ以上（特に５０μｍ以上）が好ましく、鮮鋭性を良くする観点から１ｍｍ以下（特に３００μｍ以下）が好ましい。
【０１１６】
なお、本実施形態で用いられる蛍光体は一部を除き吸湿性であるので、環境の湿気に影響されないように封止することが好ましい。このため、例えば特開平１１−２２３８９０、特開平１１−２４９２４３、特開平１１−３４４５９８、特開２０００−１７１５９７に開示されている方法を用いることで、撮像パネル３１の全体を封止することができる。
【０１１７】
第１層３０１の放射線照射面側とは逆の面側に、第１層３０１から出力された電磁波（光）を電気エネルギーに変換する第２層３０２が形成される。この第２層３０２は、第１層３０１側から、隔膜３０２ａ、透明電極３０２ｂ、光電変換層３０２ｃ、導電層３０２ｄが設けられている。ここで用いられる光電変換層３０２ｃは、前述した光電変換素子における光電変換層と同等の構成、役割を示すものである。
【０１１８】
隔膜３０２ａは、第１層３０１と他の層とを分離するためのものであり、例えばＯｘｉ−ｎｉｔｒｉｄｅなどが用いられる。透明電極３０２ｂは、蒸着やスパッタリング等の方法を用いて薄膜を形成できる。また、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいは高いパターン精度を必要としない場合（１００μｍ以上程度）は、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。この透明電極は透過率を５％より大きくすることが望ましい。さらに膜厚は材料にもよるが、膜の均一性を良くする観点から、１０ｎｍ以上が好ましく、作製時間を短くする観点から、１μｍ以下（特に２００ｎｍ）が好ましい。
【０１１９】
光電変換層３０２ｃは、図１〜図３、図６、図７に示したような、所定の配向処理が与えられた複数の光電変換層からなる。光電変換層３０２ｃは、第１層３０１から出力された電磁波（光）を吸収することにより、電子と正孔を発生する。ここで発生した正孔は導電層３０２ｄに集められ、電子は透明電極３０２ｂに集められる。なお、本構造において、透明電極３０２ｂと光電変換層３０２ｃとの間、あるいは導電層３０２ｄと光電変換層３０２ｃとの間に正孔伝導層や電子伝導層を形成しても良いが、必ずしも必須なものではない。
【０１２０】
導電層（対電極）３０２ｄは、例えばクロムなどで生成されている。また、一般の金属電極若しくは前記透明電極の中から選択可能であるが、良好な特性を得るためには仕事関数の小さい（４．５ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましい。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、アルミニウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、希土類全属などが挙げられる。この導電層３０２ｄは、これらの電極物質を原料として蒸着やスパッタリング等の方法を用いて生成できる。また、導電層３０２ｄのシートの膜厚は、膜の均一性を良くする観点から、１０ｎｍ以上（特に５０ｎｍ以上）が好ましく、作製時間を短くする観点から、１μｍ以下（特に５００ｎｍ）が好ましい。
【０１２１】
第２層３０２の放射線照射面側とは逆の面側には、第２層３０２で得られた電気エネルギーの蓄積、および蓄積された電気エネルギーに基づく信号の出力を行う第３層３０３が形成されている。第３層３０３は、第２層３０２で生成された電気エネルギーを画素毎に蓄えるコンデンサ３１１と、蓄えられた電気エネルギーを信号として出力するためのスイッチング素子であるトランジスタ３１２を用いて構成されている。なお第３層３０３は、スイッチング素子を用いるものに限られるものではなく、例えば蓄えられた電気エネルギーのエネルギーレベルに応じた信号を生成して出力する構成とすることもできる。
【０１２２】
トランジスタ３１２は、例えばＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を用いるものとする。このＴＦＴは、液晶ディスプレイ等に使用されている無機半導体系のものでも、有機半導体を用いたものでも良く、好ましくはプラスチックフィルム上に形成されたＴＦＴである。プラスチックフィルム上に形成されたＴＦＴとしては、アモルファスシリコン系のものが知られているが、その他、米国ＡｌｉｅｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社が開発しているＦＳＡ（Ｆｌｕｉｄｉｃ Ｓｅｌｆ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）技術、即ち、単結晶シリコンで作製した微小ＣＭＯＳ（Ｎａｎｏｂｌｏｃｋｓ）をエンボス加工したプラスチックフィルム上に配列させることで、フレキシブルなプラスチックフィルム上にＴＦＴを形成するものとしても良い。さらに、Ｓｃｉｅｎｃｅ２８３，８２２（１９９９）やＡｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ，７７１４８８（１９９８）、Ｎａｔｕｒｅ，４０３，５２１（２０００）等の文献に記載されているような有機半導体を用いたＴＦＴであってもよい。
【０１２３】
このように、本実施形態に用いられるスイッチング素子としては、上記ＦＳＡ技術で作製したＴＦＴ及び有機半導体を用いたＴＦＴが好ましく、特に好ましいものは有機半導体を用いたＴＦＴである。この有機半導体を用いてＴＦＴを構成すれば、シリコンを用いてＴＦＴを構成する場合のように真空蒸着装置等の設備が不要となり、印刷技術やインクジェット技術を活用してＴＦＴを形成できるので、製造コストが安価となる。さらに、加工温度を低くできることから熱に弱いプラスチック基板状にも形成できる。
【０１２４】
また、有機半導体を用いたＴＦＴの内、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）が特に好ましく、具体的には図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に示す構造の有機ＴＦＴが好ましい。図１２（ａ）に示す有機ＴＦＴは、基板上にゲート電極，ゲート絶縁層，ソース・ドレイン電極，有機半導体層を順に形成したものである。図１２（ｂ）に示す有機ＴＦＴは、基板上にゲート電極，ゲート絶縁層，有機半導体層，ソース・ドレイン電極を順に形成したものである。図１２（ｃ）に示す有機ＴＦＴは、有機半導体単結晶上にソース・ドレイン電極，ゲート絶縁層，ゲート電極を順に形成したものである。
【０１２５】
有機半導体層を形成する化合物は、単結晶材科でもアモルファス材料でもよく、低分子でも高分子でもよいが、特に好ましいものとしては、ペンタセンやトリフェニレン、アントラセン等に代表される縮環系芳香族炭化水素化合物の単結晶や、前記π共役系高分子が挙げられる。
【０１２６】
ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極は、金属でも導電性無機化合物でも導電性有機化合物でも何れでもよいが、作製の容易さの観点から導電性有機化合物であることが好ましい。その代表例としては、前記π共役系高分子化合物にルイス酸（塩化鉄、塩化アルミニウム、臭化アンチモン等）やハロゲン（ヨウ素や臭素など）、スルホン酸塩（ポリスチレンスルホン酸のナトリウム塩（ＰＳＳ）、ｐ−トルエンスルホン酸カリウム等）などをドープしたものが挙げられ、具体的にはＰＥＤＯＴにＰＳＳを添加した導電性高分子が代表例として挙げられる。有機ＴＦＴの具体例としては、図１３で示したものが挙げられる。
【０１２７】
スイッチング素子であるトランジスタ３１２には、図１０及び図１１に示すように、第２層３０２で生成された電気エネルギーを蓄積するとともに、コンデンサ３１１の一方の電極となる収集電極３１０が接続されている。このコンデンサ３１１には、第２層３０２で生成された電気エネルギーが蓄積されるとともに、この蓄積された電気エネルギーはトランジスタ３１２が駆動されることで読み出される。すなわち、スイッチング素子を駆動することで、放射線画像についての画素毎の信号を生成することができる。なお図１１において、トランジスタ３１２は、ゲート電極３１２ａ、ソース電極（ドレイン電極）３１２ｂ、ドレイン電極（ソース電極）３１２ｃ、有機半導体層３１２ｄ、絶縁層３１２ｅで構成されている。
【０１２８】
第４層３０４は、撮像パネル３１の基板である。この第４層３０４として好ましく用いられる基板は、プラスチックフィルムである。かかるプラスチックフィルムとしては、例えば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）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ボリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等のフィルムが挙げられる。このように、プラスチックフィルムを用いることで、ガラス基板を用いる場合に比べて軽量化を図ることができるとともに、衝撃に対する耐性を向上できる。
【０１２９】
更にこれらのプラスチックフィルムには、トリオクチルホスフェートやジブチルフタレート等の可塑剤を添加してもよく、ベンゾトリアゾール系やベンゾフェノン系等の公知の紫外線吸収剤を添加してもよい。また、テトラエトキシシラン等の無機高分子の原料を添加し、化学触媒や熱、光等のエネルギーを付与することにより高分子量化する、いわゆる有機−無機ポリマーハイブリッド法を適用して作製した樹脂を原料として用いることもできる。
【０１３０】
更に第４層３０４の第３層３０３側の面とは反対面側に、電源部３８として、例えばマンガン電池、ニッケル・カドミウム電池、水銀電池、鉛電池などの一次電池、充電可能な二次電池を設けるものとしても良い。この電池の形態としては、放射線画像検出器を薄型化できるように平板状の形態が好ましい。
【０１３１】
また、撮像パネル３１には、信号線３１４−１〜３１４−ｎに、例えばドレイン電極が接続された初期化用のトランジスタ３１５−１〜３１５−ｎが設けられている（図１０）。このトランジスタ３１５−１〜３１５−ｎのソース電極は接地されている。また、ゲート電極はリセット線３１６と接続されている。
【０１３２】
撮像パネル３１の走査線３１３−１〜３１３−ｍとリセット線３１６は、走査駆動回路３２と接続されている。走査駆動回路３２から走査線３１３−１〜３１３−ｍのうちの１つの走査線３１３−ｐ（ｐは１〜ｍのいずれかの値）に読出信号ＲＳが供給されると、この走査線３１３−ｐに接続されたトランジスタ３１２−（ｐ，１）〜３１２−（ｐ，ｎ）がオン状態とされて、コンデンサ３１１−（ｐ，１）〜３１１−（ｐ，ｎ）に蓄積された電気エネルギーが信号線３１４−１〜３１４−ｎにそれぞれ読み出される。信号線３１４−１〜３１４−ｎは、信号選択回路３３の信号変換器３３１−１〜３３１−ｎに接続されており、信号変換器３３１−１〜３３１−ｎでは信号線３１４−１〜３１４−ｎ上に読み出された電気エネルギー量に比例する電圧信号ＳＶ−１〜ＳＶ−ｎが生成される。この信号変換器３３１−１〜３３１−ｎから出力された電圧信号ＳＶ−１〜ＳＶ−ｎはレジスタ３３２に供給される。
【０１３３】
レジスタ３３２では、供給された電圧信号が順次選択されて、Ａ／Ｄ変換器３３３で（例えば、１２ビットないし１４ビットの）１つの走査線に対するデジタルの画像信号とされる。制御回路３４は、走査線３１３−１〜３１３−ｍ各々に、走査駆動回路３２を介して読出信号ＲＳを供給して画像走査を行い、走査線毎のデジタル画像信号を取り込んで、放射線画像の画像信号の生成を行う。なお、走査駆動回路３２からリセット信号ＲＴをリセット線３１６に供給してトランジスタ３１５−１〜３１５−ｎをオン状態とするとともに、走査線３１３−１〜３１３−ｍに読出信号ＲＳを供給してトランジスタ３１２−（１，１）〜３１２−（ｍ，ｎ）をオン状態とすると、コンデンサ３１１−（１，１）〜３１１−（ｍ，ｎ）に蓄えられた電気エネルギーがトランジスタ３１２−１〜３１２−ｎを介して放出して、撮像パネル３１の初期化を行うことができる。
【０１３４】
制御回路３４にはメモリ部３５や操作部３６が接続されており、操作部３６からの操作信号ＰＳに基づいて放射線画像検出器３の動作が制御される。操作部３６には複数のスイッチが設けられており、操作部３６からのスイッチ操作に応じた操作信号ＰＳに基づき、撮像パネル３１の初期化や放射線画像の画像信号の生成が行われる。また放射線画像の画像信号の生成は、放射線発生器４から放射線照射終了信号がコネクタ３９を介して供給されたときに行うものとすることもできる。さらに制御回路３４は、生成した画像信号をメモリ部３５に記憶させる処理等も行う。
【０１３５】
ここで、図９に示すように、放射線画像検出器３に電源部３８を設けるとともに放射線画像の画像信号を記憶するメモリ部３５を設け、コネクタ３９を介して放射線画像検出器３を着脱自在にすれば、放射線画像検出器３を持ち運びできるシステムを構築できる。さらに、不揮発性メモリを用いてメモリ部３５を着脱可能に構成すれば、放射線画像検出器３と画像処理部５１を接続しなくとも、メモリ部３５を画像処理部５１に装着するだけで画像信号を画像処理部５１に供給できることから、更に放射線画像の撮影及び画像処理が容易となり、操作性を向上できる。なお、放射線画像検出器３を据置き型として用いる場合には、コネクタ３９を介して電力の供給や画像信号の読み出しを行うことで、メモリ部３５や電源部３８を設けなくとも、放射線画像の画像信号を得られることは勿論である。
【０１３６】
このように、上述の実施形態では、基板となる第４層３０４を樹脂で構成したことにより、ガラス基板を用いた従来の放射線画像検出器に比べて軽量化を図ることができる。また、第４層３０４を樹脂で構成したことにより、第４層３０４上に形成される第３層３０３は、分割されたシリコン積層構造の素子や有機半導体で形成される。このため、ガラス基板を用いた従来の放射線画像検出器のように、シリコンを主体とする薄膜トランジスタをガラス基板上に形成する高価で特殊な製造装置を用いる必要がないことから、放射線画像検出器を安価に製造できる。
【０１３７】
さらに、第３層３０３の上に構成される第２層３０２は、導電性高分子化合物並びにπ共役系有機化合物からなるものであることから、シリコンを用いる光半導体の製造装置を用いる必要がなく、この点に於いても放射線画像検出器を安価に製造できる。
【実施例】
【０１３８】
［実施例１］
１）素子の作製
図１４（ａ）は、実施例として作成したフォトセンサ基板２００の構造を示す上面図、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。該フォトセンサ基板２００の層構造は、基本的には図６に示したものと同等であり、ここでは６個の光電変換素子部を形成した。このフォトセンサ基板２００は、ガラス基板２１０上に、下部電極としてのＩＴＯ透明電極２２０、ＰＥＤＯＴ（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン））−ＰＳＳ（ポリスチレンスルホン酸）導電性高分子（スタルクヴイテック社製、商品名ＢａｙｔｒｏｎＰ）からなる第１光電変換層２４０ａと、Ｐ３ＨＴ（ポリ−３−ヘキシルチオフェン）とＰＣＢＭ（[6,6]-phenyl C61-butyric acid methyl ester）との混合層からなる第２光電変換層２４ｂとを具備する光電変換部２４０、及び上部電極（対電極）としてのアルミニウム電極２３０が順次積層されたものである。かかるフォトセンサ基板２００は、次のようにして製作した。
【０１３９】
ガラス基板上にスパッタリングによりＩＴＯ膜を形成し、フォトリソグラフィーにより所定のパターン形状に加工した。ガラス基板の厚さは０．７ｍｍ、ＩＴＯ膜の厚さは２００ｎｍ、フォトリソグラフィー後のＩＴＯ膜における測定部面積（受光面積）は５ｍｍ×５ｍｍであった。次に、このガラス基板上に、スピンコート法（条件；回転数＝１０００ｒｐｍ、フィルター径＝１．２μｍ）によりＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ膜を形成した。その後、該基板を、オーブンで１００℃、３０分加熱し、乾燥させた。乾燥後のＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ膜の厚さは９０ｎｍであった。
【０１４０】
次に、上記ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ膜に対して配向処理を行った。ここでは、配向処理法として、図１５に示したようなラビング法を採用した。布としてレーヨンを用いたラビングローラを、移動テーブルに支持されたガラス基板に圧接させる方法でラビングを実施した。ラビング条件は次の通りである。
ラビング回数Ｎ；１０回
押し込み量Ｉ；０．２５ｍｍ
ローラ回転数ｍ；６００ｒｐｍ
ローラ半径ｒ；３０ｍｍ
テーブル送り速度；１９９８ｍｍ／ｍｉｎ
【０１４１】
続いて、上記ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ膜の上に、Ｐ３ＨＴ＋ＰＣＢＭ混合膜を、スピンコート法（条件；回転数＝１５００ｒｐｍ、フィルター径＝０．８μｍ）により形成した。このスピンコートに際しては、Ｐ３ＨＴをクロロホルム溶媒に溶解し（添加量１重量％）超音波攪拌（５分）したものと、ＰＣＢＭをクロロホルム溶媒に溶解し（添加量１重量％）超音波攪拌（５分）したものとを、混合比率１：１（重量比）で混合し、これを超音波攪拌（５分）して得た混合液を用いた。Ｐ３ＨＴ＋ＰＣＢＭ混合膜の形成後、窒素ガス雰囲気下においてオーブンで１００℃、３０分加熱しアニール処理を施した。アニール処理後のＰ３ＨＴ＋ＰＣＢＭ混合膜の厚さは７０ｎｍであった。
【０１４２】
その後、所定のパターン開口を備えたメタルマスクを用い、Ｐ３ＨＴ＋ＰＣＢＭ混合膜の上に、上部電極としてのアルミニウム層を蒸着法により形成（厚さ＝１０ｎｍ）して、１枚目のフォトセンサ基板２００（第１層２００Ａ）を得た。また、上記と同じ手法で、２枚目のフォトセンサ基板２００（第２層２００Ｂ）を得た。この２枚のフォトセンサ基板２００を、図１６に示すように、ガラス基板２１０側を光源（ＬＥＤ）に向け、光源の光軸方向に重ねて貼り合わせた。なお、両基板は、光軸回りに相対的に回転可能に貼り合わせた。
【０１４３】
２）素子の評価
図１４（ａ）に示した６箇所の測定部について、光源からの光照射時における光電流を測定し、電流密度の平均値を算出した。測定時に、ＩＴＯ電極とアルミニウム電極との間には電圧を印加しなかった。なお、光電流値は、光電変換効率に比例するものである。光源として用いたＬＥＤは、発光波長＝５５０ｎｍ、光量＝１．６９×１０-4［Ｗ／ｃｍ2］である。言うまでもなく、Ｐ３ＨＴ＋ＰＣＢＭ混合膜は、当該波長の光に感度を有する膜である。
【０１４４】
第１層２００Ａ及び第２層２００Ｂの配向方向の一致性と、光電変換効率との関係を確認するために、図１７に示すように、第１層２００Ａの光電変換部２４０の配向方向に対する第２層２００Ｂの光電変換部２４０の配向方向の角度θを、０度（配向方向が一致）から１８０度まで１５度刻みでズラしながら、光電流を測定した。その測定結果を表１に示す。
【０１４５】
【表１】
2008135479.tif 000018
【０１４６】
表１から明らかな通り、第１層２００Ａの配向方向と第２層２００Ｂの配向方向とが一致している条件よりも、両者が直交若しくはそれに近い条件のとき、大きな光電流が得られていることがわかる。因みに、１枚のフォトセンサ基板２００に対し、同じ光源で光照射したときに得られた光電流は、３０μＡ／ｃｍ2であった。また、配向処理を施していない他は同じ条件で作成した１枚のフォトセンサ基板に対し、同じ光源で光照射したときに得られた光電流は、２５μＡ／ｃｍ2であった。
【０１４７】
［実施例２］
１）素子の作製
本実施例では、各々Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）波長を吸収する３つのフォトセンサ基板を作成した。具体的には、緑色領域の吸収用（以下、Ｇ層という）としては、実施例１で作成したフォトセンサ基板２００と同じＧ層フォトセンサ基板を作製した。また、青色領域の吸収用（以下、Ｂ層という）としては、Ｐ３ＨＴの代わりにＭＥＨ−ＰＰＶ（ポリ（２−メトキシ−５−（２’−エチル）ヘキシルオキシフェニレンビニレン）（Ａｌｄｒｉｃｈ社製）を用いた以外は実施例１と同様にしてＢ層フォトセンサ基板を作製した。さらに、赤色領域の吸収用（以下、Ｒ層という）としては、Ｐ３ＨＴ及びＰＣＢＭの代わりに、亜鉛フタロシアニン（ＺｎＰｃ）及びアルミニウム錯体（Ａｌｑ３）を用い、共蒸着により製膜した以外は実施例１と同様にしてＲ層フォトセンサ基板を作製した。なお、先に示した図４（ａ）〜（ｃ）は、これら３つのフォトセンサ基板の光電流の波長依存性を示すグラフである。
【０１４８】
２）素子の評価
先ず、Ｂ層フォトセンサ基板及びＲ層フォトセンサ基板を用い、実施例１と同じ方法でＢ層及びＲ層の配向方向の一致性と、光電変換効率との関係を確認した。評価に際し、Ｂ層を光入射側に、Ｒ層をその裏面側に配置した。光源として用いたＬＥＤは、発光波長＝６５０ｎｍ、光量＝１．７７×１０-4［Ｗ／ｃｍ2］である。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、この６５０ｎｍの光に対し、Ｒ層は感度を有するが、Ｂ層は感度を有していない。
【０１４９】
そして、Ｂ層の光電変換部の配向方向に対するＲ層の光電変換部の配向方向の角度θを、０度（配向方向が一致）から１８０度まで１５度刻みでズラしながら、光電流を測定した。その測定結果を表２に示す。
【０１５０】
【表２】
2008135479.tif 000019
【０１５１】
表２から明らかな通り、Ｂ層及びＲ層の配向方向の組合せに依存せず、ほぼ一定の光電流が得られた。これは、６５０ｎｍの光にＢ層が感度を有さないことから、光入射側に配置されたＢ層において偏光吸収が生じなかったことが要因であると考えられる（図２参照）。
【０１５２】
続いて、Ｂ層及びＲ層の光入射方向後段側に、さらにＧ層を配置した。ここで、Ｂ層及びＲ層の配向方向は一致（θ＝０度）させて固定した。そして、実施例１と同じ方法でＢ層、Ｒ層とＧ層との配向方向の一致性と、光電変換効率との関係を確認した。光源として用いたＬＥＤは、発光波長＝５００ｎｍ、５２０ｎｍ、５４０ｎｍ、５６０ｎｍ、５８０ｎｍ、６００ｎｍの６個のＬＥＤである。なお、６個のＬＥＤの光量は、いずれも１．６９×１０-4［Ｗ／ｃｍ2］とした。図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、これら６つの波長の光に対し、Ｇ層は全て感度を有する。一方、Ｂ層は５００ｎｍ、５２０ｎｍ、５４０ｎｍに、Ｒ層は５６０ｎｍ、５８０ｎｍ、６００ｎｍに感度を有する。
【０１５３】
そして、Ｂ層、Ｒ層の光電変換部の配向方向に対するＧ層の光電変換部の配向方向の角度θを、０度（配向方向が一致）から１８０度まで１５度刻みでズラしながら、光電流を測定した。その測定結果を表３に示す。なお、光電流は、６つの波長の光で得られた光電流の平均値を示している。
【０１５４】
【表３】
2008135479.tif 000020
【０１５５】
表３から明らかな通り、Ｂ層、Ｒ層の配向方向とＧ層の配向方向とが一致している条件よりも、両者が直交若しくはそれに近い条件のとき、大きな光電流が得られていることがわかる。
【０１５６】
［比較例］
実施例２の、Ｂ層及びＲ層の光入射方向後段側に、さらにＧ層を配置する構成において、比較のためにＢ層及びＲ層の配向方向を直交（θ＝９０度）させて固定した他は同じ条件として、光電流を測定した。その測定結果を表４に示す。同様に光電流は、６つの波長の光で得られた光電流の平均値を示している。
【０１５７】
【表４】
2008135479.tif 000021
【０１５８】
表４から明らかな通り、Ｂ層、Ｒ層の配向方向とＧ層の配向方向との組合せに拘わらず、さほど大きな光電流が得られていないことがわかる。これは、Ｂ層により５００ｎｍ、５２０ｎｍ、５４０ｎｍの光が、Ｒ層により５６０ｎｍ、５８０ｎｍ、６００ｎｍの光が各々異なる方向に偏光吸収が生じ、その結果、Ｇ層における光吸収効率が低下したものと考えられる（図５参照）。
【図面の簡単な説明】
【０１５９】
【図１】本発明に係る複数の光電変換層についての一実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明に係る複数の光電変換層についての他の実施形態を示す模式図である。
【図３】本発明に係る複数の光電変換層についての他の実施形態を示す模式図である。
【図４】Ｂ吸収層、Ｒ吸収層及びＧ吸収層の光吸収特性の一例を示すグラフである。
【図５】複数の光電変換層についての比較形態を示す模式図である。
【図６】本発明の実施形態に係る光電変換素子の一例を示す断面図である。
【図７】光電変換層の構成例を示す説明図である。
【図８】本発明の実施形態に係る放射線画像検出器を用いた画像検出システムを示すブロック図である。
【図９】放射線画像検出器の構造の一例を示す一部破断斜視図である。
【図１０】撮像パネルの回路構成を示す回路図である。
【図１１】撮像パネルの一部断面図である。
【図１２】有機ＴＦＴの構造を示す斜視図である。
【図１３】有機ＴＦＴの具体例を示す図である。
【図１４】（ａ）は、実施例として作成したフォトセンサ基板の構造を示す上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。
【図１５】ラビング法を示す説明図である。
【図１６】フォトセンサ基板の配置を示す説明図である。
【図１７】光電流の測定条件を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１６０】
１０１  第１光電変換層
１０２  第２光電変換層
１０３  第３光電変換層
１０４  第４光電変換層
１０５  第５光電変換層
１０６  第６光電変換層
１０７  第７光電変換層
２０    光電変換素子
２１    基板
２２    透明電極
２３    対電極
２４    複数の光電変換層
３      放射線画像検出器
３１    撮像パネル（光センサアレイ）
４      放射線発生器
３０１  第１層
３０２  第２層
３０２ｂ  透明電極
３０２ｃ  光電変換層
３０３  第３層
３０４  第４層
【図１】
2008135479.tif 000022
【図２】
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【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】
2008135479.tif 000032
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2008135479.tif 000036
【図１６】
2008135479.tif 000037
【図１７】
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