(57)【要約】【課題】Ｘ線光導電膜の特性の劣化を少なくし、回路基板とＸ線光導電膜の付着性を向上させたＸ線検出器を提供する。【解決手段】外部から入射したＸ線を信号電荷に変換するＸ線光導電膜１６、信号電荷が入力される画素電極１４および画素電極１４を介して電荷蓄積素子に蓄積された信号電荷の読み出しを制御するスイッチング素子をそれぞれが有し、２次元的に配列された複数の画素単位を含むＸ線検出器において、画素電極１４を合金で形成している。【選択図】　　図３
2004006766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から入射したＸ線を信号電荷に変換するＸ線光導電膜と、前記信号電荷が入力する画素電極およびこの画素電極を介して電荷蓄積素子に蓄積された前記信号電荷の読み出しを制御するスイッチング素子をそれぞれが有し、２次元的に配列された複数の画素単位とを具備したＸ線検出器において、前記画素電極を合金で形成したことを特徴とするＸ線検出器。
【請求項２】
Ｘ線光導電膜が沃化鉛を主成分とし、合金が、ニッケルとロジウムの合金およびニッケルとイリジウムの合金、ニッケルとパラジウムの合金、ニッケルと銀の合金、銅とイリジウムの合金、コバルトとクロムの合金のいずれか１つを主成分とする請求項１記載のＸ線検出器。
【請求項３】
Ｘ線光導電膜が沃化ビスマスを主成分とし、合金が、ニッケルと銅の合金およびニッケルとロジウムの合金、ニッケルとイリジウムの合金、ニッケルとパラジウムの合金のいずれか１つを主成分とする請求項１記載のＸ線検出器。
【請求項４】
外部から入射したＸ線を信号電荷に変換するＸ線光導電膜と、前記信号電荷が入力する画素電極およびこの画素電極を介して電荷蓄積素子に蓄積された前記信号電荷の読み出しを制御するスイッチング素子を有する複数の画素単位が設けられた回路基板部とを具備したＸ線検出器において、前記Ｘ線光導電膜と前記回路基板部との間に半絶縁膜を設けたことを特徴とするＸ線検出器。
【請求項５】
Ｘ線光導電膜が沃化鉛を主成分とし、半絶縁膜が酸化クロムまたは窒化珪素を主成分とする請求項４記載のＸ線検出器。
【請求項６】
Ｘ線光導電膜が沃化ビスマスを主成分とし、半絶縁膜が窒化インジウムまたは窒化珪素を主成分とする請求項４記載のＸ線検出器。
【請求項７】
Ｘ線光導光膜が沃化水銀を主成分とし、半絶縁膜が一酸化コバルト、一酸化鉄、一酸化マンガン、一酸化二銅あるいは立方晶炭化珪素のいずれかを主成分とする請求項４記載のＸ線検出器。
【請求項８】
Ｘ線光導光膜が沃化水銀を主成分とし、半絶縁膜が一酸化コバルトと一酸化マンガンの混合物である請求項７記載のＸ線検出器。
【請求項９】
Ｘ線光導光膜が沃化水銀を主成分とし、半絶縁膜が一酸化鉄と一酸化マンガンの混合物である請求項７記載のＸ線検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線で撮影されたＸ線画像を検出するＸ線検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
医療用診断装置では被写体の撮影にたとえばＸ線が使用され、被写体を撮影したＸ線画像の検出にＸ線検出器が用いられている。Ｘ線検出器には、これまで静止画用としてたとえば増感紙やフィルムが利用され、動画用としてたとえばイメージ管が利用されている。
【０００３】
近年、新世代のＸ線検出器として、複数のＸ線検出素子を２次元的に配置した平面状検出器が注目されている。平面状検出器は、Ｘ線で撮影したＸ線画像あるいはリアルタイムのＸ線画像をデジタル信号として出力する構成になっている。また、平面状検出器は固体検出器であるため、画質性能の向上や安定性の面でも期待されている。
【０００４】
平面状検出器は、比較的大きな線量で静止画像を収集する一般撮影用や胸部撮影用のものがすでに開発され、商品化もされている。
【０００５】
近い将来、より一層の高性能化で、たとえば透視線量のもとで毎秒３０画面以上のリアルタイムのＸ線動画の検出が実現し、循環器や消化器などの分野に応用した製品の商品化も予想されている。このようなＸ線動画の検出には、Ｓ／Ｎの改善や微小信号のリアルタイム処理技術などの開発が求められている。
【０００６】
平面状検出器は、大きく分けると直接方式および間接方式の２つがある。
【０００７】
直接方式は、ａ−ＳｅなどのＸ線光導電材料を用いてＸ線を信号電荷に直接変換し、変換した信号電荷を電荷蓄積用キャパシターに蓄積する方式である。
【０００８】
直接方式において、検出面に２次元に配列された画素毎に、画素部１１、電荷蓄積部１３、ＴＦＴ１５およびツェナダイオード１７を設け、ツェナダイオード１７によりＴＦＴ１５の入力側に入力される電圧が、ＴＦＴ１５を破壊する電圧未満の所定の電圧になった時点で電荷蓄積部１３に電荷を出力することにより、ＴＦＴ（読み出しスイッチ）１５の破壊を防止する検出器が既に提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
これに対し、間接方式は、シンチレータ材料を用いてＸ線を可視光に変換し、変換した可視光をａ−ＳｉフォトダイオードやＣＣＤで信号電荷に変換し、その信号電荷を電荷蓄積用キャパシターに蓄積する方式である。
【００１０】
なお、間接方式においては、複数のスイッチング素子４０２をマトリクス状に設け、個々のスイッチング素子に画素電極５０３を接続し、各画素電極と接続される各一列のスイッチング素子に駆動信号を送る走査線と各一行のスイッチング素子と接続される信号線とを配置し、各画素電極上に無機半導体粒子を含む感光材料１１０と有機半導体を含むキャリア輸送材料１０９からなるＸ線電荷変換膜４０３を設けた検出器が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１１】
また、特許文献２に関連するものとして、Ｘ線電荷変換膜（１０９）を、蛍光体（１１０）と感光体（１１１）とキャリア輸送材料（１１２）により構成した例も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【００１２】
これまで発表されている平面状検出器は、間接方式がその大半を占めている。しかし、高性能化への可能性は、直接方式の方が高いと考えられている。
【００１３】
ところで、直接方式には、入射Ｘ線を信号電荷に変換するためにＸ線光導電材料が用いられる。Ｘ線光導電材料は、医療用のＸ線検出器に適用する場合、人体を十分にカバーできる大きさ、たとえば一辺が４０ｃｍほどの大きさが求められる。また、Ｘ線光導電材料は、通常、信号電荷の蓄積や読み出しを行う電気回路が設けられた回路基板上に均一な厚さの膜に形成される。また、入射するＸ線を十分に検出するために、重金属で構成された大きな比重を持つ材料を用いた場合でも、数百μｍの厚さが必要とされる。
【００１４】
Ｘ線光導電材料は半導体の一種で、その結晶構造や組成によって特性が大きく変化する可能性があり、一般に、単結晶の状態で最高の特性が得られる。しかし、Ｘ線検出器に必要とされる十分な大きさをもつ単結晶材料は得られていない。
【００１５】
また直接方式の場合、Ｘ線検出器を構成する回路基板は、液晶表示装置の製造プロセスと同様の方法で作られる。たとえば回路基板の表面に画素電極が形成され、その回路基板表面にＸ線光導電膜が設けられる。なお、Ｘ線光導電膜の出力を個々の画素電極に選択的に入力するために、多くの場合、画素電極を取り囲むように、例えば酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の絶縁膜が設けられる。
【００１６】
画素電極には、アルミニウムやＩＴＯなどが使用される。
【００１７】
Ｘ線光導電膜には、Ｘ線を電荷信号に効率よく変換する材料、たとえば沃化鉛（以下ＰｂＩ２という）や沃化ビスマス（以下ＢｉＩ３という）または沃化水銀（以下ＨｇＩ２という）が使用される。
【００１８】
したがって、画素電極に用いられるアルミニウムやＩＴＯと、Ｘ線光導電膜に用いられるＰｂＩ２やＢｉＩ３またはＨｇＩ２が直接接触する。
【００１９】
なお、上記した直接方式のＸ線検出器においては、上述のＰｂＩ２やＢｉＩ３またはＨｇＩ２からなるＸ線光導電膜が、画素電極上に、例えば真空蒸着法などによって、数百μｍの厚さに、膜状に形成される。また、Ｘ線光導電膜上には、電荷を補給する上部電極がさらに形成される。
【００２０】
【特許文献１】
特開平１０−１０２３７号公報（要約書、図１、段落［００３８］〜［００４８］）
【００２１】
【特許文献２】
特開２００１−２６４４４３号公報（要約書、図１、図４、段落［００３３］〜［００４９］）
【００２２】
【特許文献３】
特開２００２−９０４６０号公報（要約書、図１、段落［００２３］〜［００４８］）
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したＸ線検出器においては、信号電荷を蓄積して読み出す電気回路部分が形成された回路基板上にＸ線光導電膜が形成される。特に、回路基板には、液晶表示装置の製造プロセスを流用したＴＦＴを使用しているため、回路基板表面に露出する部品たとえば画素電極あるいはこの画素電極の周囲に設けられる絶縁層に用いられる物質の結晶格子間隔と、Ｘ線光導電膜に用いられるＸ線光導電物質すなわちＰｂＩ２やＢｉＩ３またはＨｇＩ２などの結晶格子間隔とは、大きく相違する。そのため、回路基板上にＸ線光導電膜を真空蒸着法で形成すると、画素電極や絶縁層とＸ線光導電膜との結晶の格子間隔および対称性が相違し、Ｘ線光導電膜の結晶成長が阻害される。この結果、Ｘ線光導電膜の特性が劣化したり、あるいは、両者の界面における付着性が低下してＸ線光導電膜が剥がれたりする。
【００２４】
この発明は、上記した欠点を解決し、Ｘ線光導電膜の特性の劣化を少なくし、回路基板とＸ線光導電膜の付着性を向上させることによる機械的強度の高いＸ線検出器を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、外部から入射したＸ線を信号電荷に変換するＸ線光導電膜と、前記信号電荷が入力する画素電極およびこの画素電極を介して電荷蓄積素子に蓄積された前記信号電荷の読み出しを制御するスイッチング素子をそれぞれが有し、２次元的に配列された複数の画素単位とを具備したＸ線検出器において、前記画素電極を合金で形成したことを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図１の分解斜視図を参照して説明する。
【００２７】
回路基板部１１は、ガラスなどで形成された保持基板１２および保持基板１２上に設けられた電気回路層１３、最上面に位置する複数の画素電極１４などから構成されている。
【００２８】
電気回路層１３には、例えば液晶表示装置の画素に類似し、信号電荷の蓄積や読み出しなどを行うＴＦＴ構造を含む電気回路が設けられている。
【００２９】
画素電極１４は、ＴＦＴ素子のそれぞれに対応された画素ごとに設けられ、縦方向および横方向に２次元的に配置されている。
【００３０】
回路基板部１１の表面（上部）には、Ｘ線を信号電荷に変換するＸ線光導電部１５が積層される。Ｘ線光導電部１５は、たとえば回路基板部１１側に位置するＸ線光導電膜１６と、Ｘ線光導電膜１６上に位置する上部電極１７などから構成されている。
【００３１】
上記した構成において、上部電極１７を通して、外部からＸ線光導電膜１６に入射したＸ線１８は、Ｘ線光導電膜１６内部で信号電荷に変換される。
【００３２】
Ｘ線光導電膜１６で生起された信号電荷は、入射したＸ線１８の大きさに対応し、画素電極１４を経て、電気回路層１３に形成された電荷蓄積素子、たとえばコンデンサ（図２参照）に、画素単位ごとに蓄積される。信号電荷は、その後、画素単位ごとに電気信号として読み出され、Ｘ線画像として再生される。
【００３３】
次に、電気回路層１３に形成される電気回路について、図２の等価回路を参照して説明する。図２において、図１に対応する部分には同じ符号を付して、重複する説明は、一部省略する。
【００３４】
回路基板部１１には、複数の画素単位２１が設けられている。
【００３５】
図２に示すように、画素単位２１１１〜２１ｎｍを含む複数の画素単位２１は、行方向（図の横方向）および列方向（図の縦方向）に、２次元的に配置されている。また、画素単位２１ごとに画素電極１４が設けられている。画素電極１４は、画素単位２１と同数の画素電極１４１１〜１４ｎｍからなる。
【００３６】
回路基板部１１の一部、たとえば画素単位２１の外側に、制御回路２２および並列／直列変換回路２３が配置されている。
【００３７】
それぞれの画素単位２１は、たとえば画素単位２１ｎｍに示されるように、画素電極１４およびスイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２４、電荷蓄積用のコンデンサ２５などから構成されている。
【００３８】
ＴＦＴ２４は、ゲート電極Ｇおよびソース電極Ｓ、ドレイン電極Ｄを有し、ＴＦＴ２４のソース電極Ｓおよびコンデンサ２５は、画素電極１４と電気的に接続されている。
【００３９】
制御回路２２には、複数の制御線２６すなわち第１ないし第ｎのｎ本の制御線２６１〜２６ｎが設けられている。各制御線２６は、同じ行に位置する画素単位それぞれのＴＦＴ２４のゲート電極Ｇに接続されている。たとえば、第１制御線２６１は、第１行の画素単位２１１１〜２１１ｍを構成する個々のＴＦＴ２４のゲート電極Ｇに接続されている。
【００４０】
並列／直列変換回路２３には、複数の読み出し線２７すなわち第１ないし第ｍのｍ本の読み出し線２７１〜２７ｍが接続されている。各読み出し線２７は、同じ列に位置する各画素単位２１それぞれのＴＦＴ２４のドレイン電極Ｄに接続されている。たとえば、第１読み出し線２７１は、画素単位２１１１、２１２１、２１３１、２１ｎ１で定義される各ＴＦＴ２４のドレイン電極Ｄに接続されている。
【００４１】
上記の構成において、制御回路２２から制御線２６１〜２６ｍに対して順にＯＮ信号が出力される。たとえば第１制御線２６１にＯＮ信号が出力すると、第１制御線２６１に接続するＴＦＴ２４がＯＮ状態になる。このとき、ＴＦＴ２４がＯＮ状態の各画素単位に蓄積された信号電荷が読み出され、電気信号としてドレイン電極Ｄに出力される。ドレイン電極Ｄに出力された電気信号は、読み出し線２７１〜２７ｍを経て、並列／直列変換回路２３に並列に入力される。その後、たとえば並列／直列変換回路２３で直列信号に変換され、次の信号処理回路へと送られる。
【００４２】
その後、第１制御線２６１にＯＦＦ信号が加えられ、第１制御線２６１に接続するＴＦＴ２４がＯＦＦになる。次に、次の第２制御線２６２にＯＮ信号が出力される。このような動作が行ごとに順に行われ、すべての画素単位に蓄積されている信号電荷が電気信号として順に読み出され、１つの画面に対応する電気信号が出力される。
【００４３】
次に、図３を参照し、１つの画素単位２１部分の断面構造の一例を説明する。
【００４４】
図３において、図１および図２に対応する部分には同じ符号を付して重複する説明を一部省略する。
【００４５】
回路基板部１１は、図１を用いて前に説明した通り、保持基板１２および保持基板１２上に形成されたＴＦＴ構造を含む電気回路層１３、回路基板部１１表面の大部分を覆うように設けられた画素電極１４などを含む。
【００４６】
回路基板部１１の上部であって、画素電極１４を覆う最上部には、Ｘ線光導電部１５が積層されている。Ｘ線光導電部１５は、回路基板１１側に位置するＸ線光導電膜１６および最上部表面に位置する上部電極１７などを含む。
【００４７】
Ｘ線光導電膜１６は、半導体的な性質を持つ重金属材料、たとえばＰｂＩ２やＢｉＩ３あるいはＨｇＩ２などが、真空蒸着法により、たとえば３００μｍ程度の均一な厚さに形成された薄膜である。
【００４８】
動作時には、画素電極１４と上部電極１７との間に、数百Ｖ程度の電圧が印加され、Ｘ線光導電膜１６内部に電界が形成される。
【００４９】
上記した構成においては、Ｘ線光導電部１５にＸ線が入射すると、Ｘ線がＸ線光導電膜１６内で吸収されることで、そのエネルギーにより、信号電荷たとえば電子と正孔のペアが多数発生する。信号電荷は、Ｘ線光導電膜１６内部の電界で移動し、電子または正孔の一方が画素電極１４に到達し、電気回路層１３に設けられたコンデンサ２５（図２参照）に蓄積される。
【００５０】
コンデンサ（２５）に蓄積された信号電荷は、たとえば図２で説明した動作で読み出され電気信号として出力される。
【００５１】
図１ないし図３に示したＸ線検出器を用いてＸ線画像を検出する場合、Ｘ線光導電部１５、特にＸ線光導電膜１６の特性が重要になる。
【００５２】
Ｘ線光導電膜１６を形成する半導体材料たとえばＰｂＩ２やＢｉＩ３あるいはＨｇＩ２は、単結晶の状態では良好な性能が得られるものの、結晶状態が悪いと特性が低下する。したがって、ＰｂＩ２やＢｉＩ３あるいはＨｇＩ２などの材料を用いて、回路基板部１１上にＸ線光導電膜１６を形成する場合、回路基板部１１表面の近傍から結晶性の良い膜を作成することが必要となる。
【００５３】
たとえば、回路基板部１１表面の大部分を占めている画素電極１４の結晶格子とＸ線光導電膜１６の結晶格子が一致しないと、歪みが生じてＸ線光導電膜１６の結晶性が崩れ特性が悪くなる。
【００５４】
しかし、ＰｂＩ２やＢｉＩ３もしくはＨｇＩ２などのＸ線光導電材料に対して、格子不整合率が数％以下、好ましくは１％以下、より好ましくは、０．５％以下であるような、結晶性が類似している純金属は存在しない。なお、画素電極１４として、金属以外の物質を使用することも考えられるが、画素電極に求められる導電性の確保が難しくなる。
【００５５】
また、Ｘ線光導電物質たとえばＰｂＩ２の結晶格子は６方晶に属している。これと同じ６方晶の結晶格子を持つ金属の中で、その格子間隔がＰｂＩ２に近いものは見当たらない。しかし、２種類の物質が接する界面の格子不整合を解消するためには、界面を構成するそれぞれの物質表面の結晶配列の対称性および結晶格子間隔を合わせる必要がある。たとえば表面における結晶格子間隔のずれは少なくとも０．５％以内、とくに良好な特性を実現するためには０．１％以内が求められる。
【００５６】
ここで、図４を参照して、Ｘ線光導電物質と画素電極物質との間の格子不整合を解消する方法について説明する。図４は、金属Ｍ面上に鉛原子Ｐが格子不整合を起こさずに配列されている例を模式的に示している。
【００５７】
ＰｂＩ２の結晶格子間隔は、［ａ＝４．５６，ｃ＝６．９８］となっている。
【００５８】
鉛原子Ｐは、実線ｐで示すように、２次元平面上に６角形の最密配列をもち、その鉛原子Ｐどうしの間隔は、約４５．６μｍである。なお、点線ｍで示されるように、６角形に配列する金属原子Ｍの表面に、６角形ｐに配置する鉛原子Ｐが金属原子Ｍの配置に対して３０度回転した状態で積み重なっている。
【００５９】
この場合、金属原子Ｍの格子間隔がたとえば２６．３μｍである場合、鉛原子Ｐの格子間隔は４５．６μｍであるため、金属原子Ｍと鉛原子Ｐとが良好な結晶整合性で積み重なる。この状態は、計算上、鉛原子Ｐの結晶格子間隔が金属原子Ｍの格子間隔の√３倍の時に実現し、一般に、金属原子Ｍの間隔が２６．３μｍの物質であれば、ＰｂＩ２との界面で良好な結晶整合性で積み重なることを意味している。
【００６０】
ここで、６角形の原子配列をもち、結晶格子間隔が２６．３μｍに近い金属原子を、その原子間距離を括弧内に示して挙げると、Ｎｉ（２４．９μｍ），Ｃｕ（２５．６μｍ），Ｒｈ（２６．９μｍ），Ｉｒ（２７．１μｍ），Ｐｄ（２７．５μｍ），Ｐｔ（２７．７μｍ），Ａｌ（２８．６μｍ）あるいはＡｇ（２８．９μｍ）などがある。
【００６１】
これらの金属は、いずれも面心立方結晶を持ち、結晶方向（１１１）を、金属表面と垂直方向にとると、その表面に６角形の原子配列が発生する。また、Ｃｏ（２５．１μｍ）やＣｒ（２７．２μｍ）も結晶格子は６方晶であり、結晶方向（０００１）を、金属表面と垂直にとると、その表面に６角形の原子配列が発生する。
【００６２】
しかし、上記した各金属原子は、いずれもＰｂＩ２との結晶格子間隔のずれが２％以上あり、良好な格子整合性が期待できない。
【００６３】
そこで、この発明では、たとえば原子間距離が２６．３μｍよりも短い金属と原子間距離が２６．３μｍよりも長い金属とを合金として、平均の原子間距離を２６．３μｍに近づけている。
【００６４】
なお、合金化の過程で構成金属どうしの金属間化合物を形成する材料は、金属間距離を単純に２６．３μｍに近づけることが難しい。そのため、金属間化合物の形成が少なく、かつ、平均原子間距離が２６．３μｍとなる金属どうしの組み合わせを考えると、Ｎｉ−Ｒｈ，Ｎｉ−Ｉｒ，Ｎｉ−Ｐｄ，Ｎｉ−Ａｇ，Ｃｕ−ＩｒまたはＣｏ−Ｃｒの各合金がある。
【００６５】
これらの合金は、単位体積あたりの原子個数を７．７７×１０−２２個／ｃｍ３にすれば、原子間距離が２６．３μｍになる。
【００６６】
たとえばＮｉ−Ｐｄ合金の場合、それぞれの合金割合をほぼ半々にすると、所望の平均原子間距離が得られる。なお、これら合金の平均原子個数は、Ｘ線回折分析により容易に測定できる。たとえば、Ｘ線回折により得られた基板表面に、垂直方向の面間隔が２１．５μｍで回折強度が観測された場合、望まれる原子間距離が得られていることになる。
【００６７】
上記の説明は、Ｘ線光導電材料にＰｂＩ２を用いた場合であるが、ＢｉＩ３を用いた場合も同様である。
【００６８】
ＢｉＩ３は、６方晶で、格子結晶間隔は、（ａ＝７５．１μｍ，ｃ＝２０７．１μｍ）となっている。すなわち、ＢｉＩ３との間に、良好な格子整合性が得られる合金として、たとえばＮｉ−Ｃｕ、Ｎｉ−Ｒｈ、Ｎｉ−ＩｒあるいはＮｉ−Ｐｄの各合金がある。これらの合金は、たとえば単位体積あたりの原子個数を９．０１×−２２個／ｃｍ３にすれば、平均原子間距離が２５．０μｍになる。
【００６９】
この値（２５．０μｍ）は、ＢｉＩ３の結晶格子間隔（７５．１μｍ）のちょうど１／３になっている。この場合も、両者は、原子配列が６角形を基本としているため、良好な格子整合性たとえば金属原子が互いに積み重なる状態が実現される。
【００７０】
これら合金の平均原子数は、ＰｂＩ２の場合と同様、Ｘ線回折分析により容易に測定できる。たとえばＸ線回折により得られた基板表面に、垂直方向の面間隔が２０．４μｍで回折強度が観測された場合、望まれる原子間距離が得られていることになる。
【００７１】
したがって、回路基板部の表面に位置する画素電極を上記の各合金を主成分にした材料で形成し、Ｘ線光導電体膜をＰｂＩ２やＢｉＩ３で形成すれば、画素電極と結晶性のよいＸ線光導電膜が得られる。
【００７２】
次に、図５を参照して、本発明の他の実施形態について説明する。なお、図５において、図３に対応する部分には同じ符号を付して、重複する説明を一部省略する。
【００７３】
図５に示されるＸ線検出器は、回路基板部１１の表面全体たとえば回路基板部１１とＸ線光導電部１５との間に、半導体的性質をもつ物質、たとえば高抵抗をもち絶縁性の低い物質からなる半絶縁層５１が形成されている。半絶縁層５１は、Ｘ線光導電膜１６がＰｂＩ２の場合、酸化クロム（ＣｒＯ２）または窒化珪素（ＳｉＮｘ）で形成される。
【００７４】
酸化クロムは６方晶で格子間隔が４９．５μｍＡであり、ＰｂＩ２の結晶間隔（４５．６μｍ）に近い格子間隔を有する。また、窒化珪素も６方晶で格子間隔は７７．５μｍであり、ＰｂＩ２の結晶格子間隔の√３倍に近い格子間隔を有する。
【００７５】
したがって、Ｘ線光導電膜１６と半絶縁層５１の材料との結晶間隔が近似し、あるいは、両者の原子どうしが積み重なり、半絶縁層５１と結晶性のよいＸ線光導電膜１６が得られる。
【００７６】
たとえば、画素電極の周囲に設けられる絶縁層には良好な絶縁性が求められている。しかし、十分な絶縁性能を有し、Ｘ線光導電体材料との格子整合性を備えた絶縁材料は限られ、回路基板部の製造プロセスに不都合が生じている。また、画素電極の材料がＸ線光導電膜との結晶整合性がよい場合でも、Ｘ線光導電膜と絶縁材料の関係からその画素電極材料を使用できない場合がある。
【００７７】
これに対し、回路基板部１１とＸ線光導電部１５との間に半絶縁層５１を設けることで、画素電極または絶縁層とＸ線光導電膜との結晶整合性が必要なくなるため、画素電極や絶縁層の材料の選択の自由度が大きくなる。また、回路基板部に使用されている材料を変更することなく、結晶性の良いＸ線光導電膜を形成できる利点がある。
【００７８】
上記した実施形態では、半絶縁層５１に、酸化クロムや窒化珪素等の半絶縁性材料を用いたので、酸化アルミなどのように完全な絶縁体とは異なり、Ｘ線光導電膜と画素電極との間の電気的な導通が得られ、Ｘ線光導電膜内で発生した信号電荷を支障なく検出できる。また、導電性が高くないため、画素電極間の絶縁も確保され、Ｘ線画像の解像度の低下が防止される。
【００７９】
たとえば、酸化クロムや窒化珪素は、絶縁性が高いがバンドギャップは５ｅＶ程度で、酸化アルミの９ｅＶに比べると格段に低く、半絶縁層の材料として好適である。また、これらの材料は膜の作成時に酸素の量などを調整することによって抵抗率を変化させることができる。そのため、要求される特性に合わせて半絶縁層の抵抗率を適宜調整できる。
【００８０】
なお、Ｘ線光導電材料としてＢｉＩ３を用いる場合は、半絶縁層５１に、窒化インジウムまたは窒化珪素を用いることができる。これらの材料を用いた場合にも、酸化クロムや窒化珪素とＰｂＩ２との組み合わせの場合と同様の効果が得られる。
【００８１】
窒化珪素の格子間隔は７７．５μｍであり、ＢｉＩ３の結晶格子間隔の７５．１μｍに近い値である。また、窒化インジウムの格子定数は、３５．４μｍで、その２倍周期の値をとると７０．８μｍであり、ＢｉＩ３の結晶格子間隔の値に近い値となる。したがって、半絶縁層５１上に結晶性の良いＸ線光導電膜が形成される。
【００８２】
半絶縁層５１には、ＨｇＩ２を用いることもできる。ＨｇＩ２の結晶構造は正方晶であり、格子間隔は、［ａ＝４３．５６μｍ，ｂ＝４３．５６μｍ，ｃ＝１２２．６μｍ］である。なお、ＨｇＩ２を薄膜状に真空蒸着する場合には、Ｃ軸の方向を基板に垂直にすることで、結晶状態も安定になる。この場合、半絶縁層５１との界面には、ａ軸，ｂ軸からなる正方形の結晶格子が現れ、その結晶格子の一辺の長さは４３．５６μｍとなる。
【００８３】
Ｘ線光導電膜１６に利用可能で、半絶縁層５１との間の界面の結晶格子と整合性が得られる結晶格子間隔が４３．５６μｍに近い材質として、一酸化コバルト、一酸化鉄、一酸化マンガン、一酸化二銅あるいは立方晶炭化珪素などがある。
【００８４】
上述した材質に関し、結晶系と格子定数およびバンドギャップを示すと、
物質名　　　　結晶系　　　格子定数　　　　バンドギャップ
一酸化コバルト　　立方晶　　４２．６７μｍ　　　２．６ｅＶ
一酸化鉄　　　　　立方晶　　４３．２３μｍ　　　２．４ｅＶ
一酸化マンガン　　立方晶　　４４．４５μｍ　　　３．８ｅＶ
一酸化二銅　　　　立方晶　　４２．７０μｍ　　　２．３ｅＶ
立方晶炭化珪素　　立方晶　　４３．５７μｍ　　　２．４ｅＶ
である。
【００８５】
なお、上に揚げた材質は、結晶構造が単純な立方晶であるから、結晶性の良い膜が得られる特徴がある。また、結晶格子の値がＨｇＩ２のａ軸，ｂ軸との結晶間隔４３．５６μｍに近く、最大でも２％の差異に収まっているので、これらの材質を半絶縁膜５１に用いた場合、さらに積層されるＸ線光導電膜１６の結晶成長を阻害することが無く、かつ、十分な密着性が得られる。また、上述した材質は、バンドギャップが２ｅＶから４ｅＶ程度の絶縁体であるから、熱揺らぎなどに起因する漏洩電流が少なく、光抵抗状態を保つことができる。
【００８６】
なお、上に揚げた材質は、いずれもその組成を制御することによって、抵抗率の制御が容易で、半絶縁層５１に必要とされる導電性と絶縁性を両立させることができる。また、酸化物や炭化物であるから、ＴＦＴ基板表面の金属物質や絶縁物質などとの付着強度も向上することができる。
【００８７】
また、一酸化コバルトおよび一酸化マンガンは、いずれも岩塩型結晶構造を持ち、それぞれの格子定数は、ＨｇＩ２と比較して前者が１０２％、後者が９８％である。従って、一酸化コバルトと一酸化マンガンと概ね１：１で混合した混合物を半絶縁層５１として用いることにより、全体を平均した格子定数をＨｇＩ２に極限まで近づけることが可能となり、更なる特性の向上や付着力の向上を実現することができる。
【００８８】
さらに、一酸化鉄および一酸化マンガンの混合物を用いる場合、それぞれの格子定数は、ＨｇＩ２と比較して前者が１０２％、後者が９８％であるから、一酸化コバルトと一酸化マンガンとの混合物を半絶縁層に用いても良好な格子定数が得られる。
【００８９】
なお、この発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々な変形・変更が可能である。また、各実施の形態は、可能な限り適宜組み合わせて実施されてもよく、その場合、組み合わせによる効果が得られる。
【００９０】
【発明の効果】
本発明によれば、Ｘ線光導電膜の特性の劣化を少なくし、回路基板とＸ線光導電膜の付着性を向上させたＸ線検出器を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明するための分解斜視図である。
【図２】本発明の電気回路層に形成された電気回路を説明するための回路構成図である。
【図３】本発明の画素単位部分を説明するための概略の断面図である。
【図４】本発明の画素電極を構成する材料とＸ線光導電膜を構成する材料との結晶の格子整合性を説明するための説明図である。
【図５】本発明の他の実施形態を説明するための概略の断面図である。
【符号の説明】
１１…回路基板部、１２…保持基板、１３…電気回路層、１４…画素電極、１５…Ｘ線光導電部、１６…Ｘ線光導電膜、１７…上部電極、１８…Ｘ線、２１…画素単位、２２…制御回路、２３…並列／直列変換回路、Ｐ…鉛原子、Ｍ…金属原子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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