(57)【要約】  この発明の放射線検出器では、共通電極のリード線への接続部分に位置する半導体における箇所を、放射線検出有効エリアに到らない範囲で、半導体における他の箇所よりも凹状に窪んで形成し、その接続部分に位置する箇所を埋めるように絶縁性の台座を配設し、共通電極が上述した台座の一部を少なくとも覆うように形成し、リード線が共通電極の入射面のうちの台座に位置する箇所に接続されるように形成しているので、共通電極にリード線を接続することに起因する性能低下を回避することができ、かつ熱変形応力や放射線減衰の問題を回避することができる。
2007096967.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を検出する放射線検出器であって、放射線の入射により電荷を生成する放射線感応型の半導体と、その半導体の前記入射側へ面状に形成されたバイアス電圧印加用の共通電極と、その共通電極の入射面に接続されたバイアス電圧給電用のリード線とを備え、共通電極の前記リード線への接続部分に位置する半導体における箇所を、放射線検出有効エリアに到らない範囲で、半導体における他の箇所よりも凹状に窪んで形成し、その接続部分に位置する箇所を埋めるように絶縁性の台座を配設し、共通電極が前記台座の一部を少なくとも覆うように形成し、リード線が共通電極の入射面のうちの台座に位置する箇所に接続されるように形成する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、前記放射線検出有効エリアに到らない範囲で前記共通電極を前記半導体よりも内側に形成することを特徴とする放射線検出器。
【請求項３】
請求項２に記載の放射線検出器において、前記共通電極の前記リード線への接続部分を、共通電極の他の箇所よりも凸状に張り出させて形成することを特徴とする放射線検出器。
【請求項４】
請求項１に記載の放射線検出器において、前記放射線検出有効エリア内に設定された１次元状ないし２次元状マトリックス配列で複数の収集電極が入射面に形成され、各収集電極で収集される電荷の蓄積・読み出し用電気回路が配設されて構成されたアクティブマトリックス基板を備え、アクティブマトリックス基板の収集電極の入射面側に前記半導体を積層することを特徴とする放射線検出器。
【請求項５】
請求項４に記載の放射線検出器において、前記アクティブマトリックス基板と同程度の熱膨張係数を有する絶縁性の補助板が前記半導体および共通電極を覆うように、硬化性合成樹脂によって前記補助板を固定形成することを特徴とする放射線検出器。
【請求項６】
請求項５に記載の放射線検出器において、前記硬化性合成樹脂の膜厚が、前記共通電極の前記リード線への接続部分を含んだ前記放射線検出有効エリア外よりも、放射線検出有効エリア内の方が薄くなるように硬化性合成樹脂を形成することを特徴とする放射線検出器。
【請求項７】
請求項１に記載の放射線検出器において、前記半導体は、アモルファスセレン（ａ−Ｓｅ），アルカリ金属やハロゲンもしくはＡｓやＴｅをドープしたセレンおよびセレン化合物のアモルファス半導体，非セレン系多結晶半導体のうちのいずれかであることを特徴とする放射線検出器。
【請求項８】
請求項７に記載の放射線検出器において、前記アルカリ金属は、ナトリウム（Ｎａ）であることを特徴とする放射線検出器。
【請求項９】
請求項７に記載の放射線検出器において、前記ハロゲンは、塩化物（Ｃｌ）であることを特徴とする放射線検出器。
【請求項１０】
請求項７に記載の放射線検出器において、前記非セレン系多結晶半導体は、ＣｄＴｅ，ＣｄＺｎＴｅ，ＰｂＩ2 ，ＨｇＩ2 ，ＴｌＢｒのいずれかであることを特徴とする放射線検出器。
【請求項１１】
請求項１に記載の放射線検出器において、硬質樹脂材料を用いて前記台座を形成することを特徴とする放射線検出器。
【請求項１２】
請求項１１に記載の放射線検出器において、前記硬質樹脂材料は、エポキシ樹脂，ポリウレタン樹脂，アクリル樹脂のいずれかであることを特徴とする放射線検出器。
【請求項１３】
請求項１に記載の放射線検出器において、前記台座の厚さが、前記半導体の厚さと同程度であることを特徴とする放射線検出器。
【請求項１４】
請求項１に記載の放射線検出器において、絶縁性樹脂材料を用いて、前記半導体における前記凹状の窪み部分と前記台座とのギャップを埋めて形成することを特徴とする放射線検出器。
【請求項１５】
請求項１４に記載の放射線検出器において、前記絶縁性樹脂材料は、エポキシ樹脂，ポリウレタン樹脂，アクリル樹脂，シリコン樹脂，合成ゴムのいずれかであることを特徴とする放射線検出器。
【請求項１６】
請求項１に記載の放射線検出器において、放射線が前記放射線検出有効エリアに入射する際に前記共通電極の前記リード線への接続部分を含んだ端縁部および前記台座に当たるのを避けるコリメータを備え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】
この発明は、放射線の入射により電荷を生成する放射線感応型の半導体を備えていて、医療分野，工業分野，さらには、原子力分野などに用いられる放射線検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線（例えばＸ線）検出器には、放射線（例えばＸ線）の入射により光を一旦生成して、その光から電荷を生成することで、放射線から電荷に間接的に変換して放射線を検出する「間接変換型」の検出器と、放射線の入射により電荷を生成することで、放射線から電荷に直接的に変換して放射線を検出する「直接変換型」の検出器とがある。なお、放射線感応型の半導体が電荷を生成する。【０００３】
直接変換型の放射線検出器は、図１０に示すように、アクティブマトリックス基板５１と、放射線の入射により電荷を生成する放射線感応型の半導体５２と、バイアス電圧印加用の共通電極５３とを備えている。アクティブマトリックス基板５１は、放射線の入射面側に複数の収集電極（図示省略）を形成し、各収集電極で収集される電荷の蓄積・読み出し用電気回路（図示省略）を配設して構成されている。各収集電極については放射線検出有効エリアＳＡ内で２次元状マトリックス配列で設定している。【０００４】
このアクティブマトリックス基板５１の収集電極の入射面側に半導体５２を積層し、その半導体５２の入射側に共通電極５３を面状に形成して積層している。そして、共通電極５３の入射面にバイアス電圧給電用のリード線５４を接続している。【０００５】
放射線検出器によって放射線を検出する際には、バイアス供給電源（図示省略）からバイアス電圧を、バイアス電圧給電用のリード線５４を介してバイアス電圧印加用の共通電極５３に印加する。バイアス電圧を印加した状態で、放射線の入射に伴って放射線感応型の半導体５２で電荷を生成する。この生成された電荷を収集電極で一旦収集する。コンデンサやスイッチング素子および電気配線等からなる蓄積・読み出し用電気回路によって、収集された電荷を各収集電極毎の放射線検出信号として取り出す。【０００６】
２次元状マトリックス配列の各収集電極は、放射線画像の各画素に対応する電極（画素電極）にそれぞれ対応している。放射線検出信号を取り出すことで、放射線検出有効エリアＳＡに投影される放射線の２次元強度分布に応じた放射線画像を作成することができる。【０００７】
しかし、図１０に示す従来の放射線検出器の場合には、共通電極５３にリード線５４を接続することに起因して性能低下が生じるという問題がある。すなわち、バイアス電圧給電用のリード線５４には銅線等の硬い金属線が用いられるので、リード線５４を共通電極５３に接続する際に、放射線感応型の半導体５２の損傷が起こる。この損傷によって、耐圧不良等の性能低下を引き起こす。【０００８】
特に、半導体５２がアモルファスセレンやＣｄＴｅ，ＣｄＺｎＴｅ，ＰｂＩ2 、ＨｇＩ2 ，ＴｌＢｒ等の非セレン系多結晶半導体である場合には、真空蒸着により大面積で厚膜の放射線感応型の半導体５２を容易に形成することができる。その反面、これらのアモルファスセレンや非セレン系多結晶半導体は比較的柔らかくて傷がつき易い。【０００９】
そこで、共通電極５３にリード線５４を接続することに起因する性能低下を回避するために、発明者等は、図１１に示すような発明を提案している（例えば、特許文献１参照）。図１１（特許文献１の図２に相当）に示すように、放射線検出有効エリアＳＡ外に半導体５２の入射面に絶縁性の台座５５を配設している。共通電極５３がその台座５５の一部を少なくとも覆うように形成し、リード線５４が共通電極５３の入射面のうちの台座５５に位置する箇所に接続されるように形成している。【００１０】
かかる台座５５を配設することで、リード線５４を共通電極５３に接続する際に加わる衝撃を台座５５が和らげる。その結果、耐圧不良の原因となる放射線感応型の半導体の損傷を防止することができ、耐圧不良等の性能低下を回避することができる。また、台座５５は放射線検出有効エリアＳＡ外に配設されているので、台座を配設することによって放射線検出機能が損なわれるのを防止することができる。【００１１】
ところで、図１２に示すように、アクティブマトリックス基板５１と同程度の熱膨張係数を有する絶縁性の補助板５６が半導体５２および共通電極５３を覆うように、硬化性合成樹脂からなる樹脂膜５７によって補助板５６を固定形成する技術がある。さらに、放射線検出有効エリアＳＡ内よりも、共通電極５３のリード線５４への接続部分を含んだ放射線検出有効エリアＳＡ外の方が厚くなるように樹脂膜５７を形成している（例えば、特許文献２参照）。放射線検出有効エリアＳＡ内では樹脂膜５７を薄く形成することで、樹脂膜５７に起因した半導体５２にかかるストレスを低減させることができる。放射線検出有効エリアＳＡ外では樹脂膜５７を厚く形成することで、樹脂膜５７の沿面放電防止機能の低下を抑制することができる。
【特許文献１】特開２００５−８６０５９号公報（第１，２，４−１２頁、図１，２，６−９）
【特許文献２】特開２００５−２８６１８３号公報（第１−１０頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述した特許文献１のように絶縁性の台座を配設すると、図１１に示すように、共通電極５３のリード線５４への接続部分において、半導体５２の入射面に台座５５が配設されるので、その接続部分のみが他の部分よりも台座５５によって厚くなってしまう。その結果、熱変形応力や放射線減衰の問題が生じる。そこで、上述した特許文献２のように、図１２に示すように、放射線検出有効エリアＳＡ内では樹脂膜５７を薄く形成するとともに、放射線検出有効エリアＳＡ外では樹脂膜５７を厚く形成すると、熱変形応力や放射線減衰の問題を解決することができる。しかし、特許文献２のような構造の場合には、放射線検出有効エリアＳＡの内外に応じて樹脂膜５７の厚さを変えなければならず、補助板５６も分ける必要があるので、複雑であり手間がかかる。【００１３】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、共通電極にリード線を接続することに起因する性能低下を回避することができ、かつ熱変形応力や放射線減衰の問題を回避することができる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】
【００１４】
この発明は、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、この発明の放射線検出器は、放射線を検出する放射線検出器であって、放射線の入射により電荷を生成する放射線感応型の半導体と、その半導体の前記入射側へ面状に形成されたバイアス電圧印加用の共通電極と、その共通電極の入射面に接続されたバイアス電圧給電用のリード線とを備え、共通電極の前記リード線への接続部分に位置する半導体における箇所を、放射線検出有効エリアに到らない範囲で、半導体における他の箇所よりも凹状に窪んで形成し、その接続部分に位置する箇所を埋めるように絶縁性の台座を配設し、共通電極が前記台座の一部を少なくとも覆うように形成し、リード線が共通電極の入射面のうちの台座に位置する箇所に接続されるように形成することを特徴とするものである。【００１５】
この発明の放射線検出器によれば、（バイアス電圧印加用の）共通電極の（バイアス電圧給電用の）リード線への接続部分に位置する（放射線感応型の）半導体における箇所を、放射線検出有効エリアに到らない範囲で、半導体における他の箇所よりも凹状に窪んで形成し、その接続部分に位置する箇所を埋めるように絶縁性の台座を配設し、共通電極が上述した台座の一部を少なくとも覆うように形成し、リード線が共通電極の入射面のうちの台座に位置する箇所に接続されるように形成している。【００１６】
リード線が共通電極の入射面のうちの台座に位置する箇所に接続されるように形成し、上述した接続部分に位置する箇所（すなわち半導体の凹状の窪み部分）を埋めるように台座を配設することで、リード線を共通電極に接続する際に加わる衝撃を台座が和らげる。その結果、耐圧不良の原因となる放射線感応型の半導体の損傷を防止することができ、耐圧不良等の性能低下を回避することができる。【００１７】
また、接続部分に位置する箇所を埋めるように台座を配設し、共通電極が台座の一部を少なくとも覆うように形成しているので、共通電極の入射側とは逆側には接続部分では台座が存在していたのが、他の部分では台座によって埋め込められる半導体が存在することになる。その結果、接続部分での台座および共通電極の厚さと、他の部分での半導体および共通電極の厚さとがほぼ同程度になって、熱変形応力や放射線減衰の問題を回避することができる。【００１８】
以上のことから、共通電極にリード線を接続することに起因する性能低下を回避することができ、かつ熱変形応力や放射線減衰の問題を回避することができる。【００１９】
なお、沿面放電を防止するために、放射線検出有効エリアに到らない範囲で可能な限り共通電極を半導体よりも内側に形成するのが好ましい。その一方でこの発明では、上述した接続部分に位置する半導体における箇所を放射線検出有効エリアに到らない範囲で、半導体における他の箇所よりも凹状に窪んで形成する必要があるので、リード線が共通電極の入射面に接続され、かつリード線が共通電極の入射面のうちの台座に位置する箇所に接続されるためには、少なくとも接続部分では共通電極の入射側とは逆側には台座が存在する。したがって、少なくとも接続部分では共通電極は半導体よりも外側に形成されることになる。上述したように放射線検出有効エリアに到らない範囲で共通電極を半導体よりも内側に形成する場合には、上述した接続部分を共通電極の他の箇所よりも凸状に張り出させて形成するのが好ましい。接続部分を共通電極の他の箇所よりも凸状に張り出させて形成することで、接続部分では共通電極は半導体よりも外側に形成されることになる。【００２０】
また、上述したこの発明の一例は、上述した放射線検出有効エリア内に設定された１次元状ないし２次元状マトリックス配列で複数の収集電極が入射面に形成され、各収集電極で収集される電荷の蓄積・読み出し用電気回路が配設されて構成されたアクティブマトリックス基板を備え、アクティブマトリックス基板の収集電極の入射面側に半導体を積層することである。【００２１】
この発明の一例の放射線検出器で放射線を検出する際には、バイアス電圧を（バイアス電圧給電用の）リード線を介して（バイアス電圧印加用の）共通電極に印加する。バイアス電圧を印加した状態で、放射線の入射に伴って（放射線感応型の）半導体で電荷を生成する。この生成された電荷を収集電極で一旦収集する。蓄積・読み出し用電気回路によって、収集された電荷を各収集電極毎の放射線検出信号として取り出す。放射線検出信号を取り出すことで、放射線検出有効エリアに投影される放射線の１次元強度分布ないし２次元強度分布に応じた放射線画像を作成することができる。つまり、この発明の一例の放射線検出器の場合、放射線検出有効エリアに投影される放射線の１次元強度分布ないし２次元強度分布を検出することができる１次元アレイタイプないし２次元アレイタイプの放射線検出器である。【００２２】
この発明の一例の放射線検出器、すなわちアクティブマトリックス基板を備えた放射線検出器の場合には、アクティブマトリックス基板と同程度の熱膨張係数を有する絶縁性の補助板が半導体および共通電極を覆うように、硬化性合成樹脂によって補助板を固定形成するのが好ましい。このように固定形成することで、半導体の変質、温度変化による反り、亀裂等による絶縁破壊を阻止することができる。ここで、「アクティブマトリックス基板と同程度の熱膨張係数を有する絶縁性の補助板」というのは、熱膨張係数の桁が同程度を示し、例えば、熱膨張係数が４．０×１０-6／℃の場合には、１．０×１０-6〜１．０×１０-5／℃の範囲を示す。【００２３】
このように固定形成する場合には、上述した硬化性合成樹脂の膜厚が、共通電極のリード線への接続部分を含んだ放射線検出有効エリア外よりも、放射線検出有効エリア内の方が薄くなるように硬化性合成樹脂を形成するのが好ましい。このように硬化性合成樹脂を形成することで、放射線検出有効エリア内では硬化性合成樹脂からなる樹脂膜に起因した半導体にかかるストレスを低減させることができるとともに、放射線検出有効エリア外では樹脂膜の沿面放電防止機能の低下を抑制することができる。【００２４】
また、上述したこの発明において、半導体は、高純度アモルファスセレン（ａ−Ｓｅ），Ｎａ等のアルカリ金属やＣｌ等のハロゲンもしくはＡｓやＴｅをドープしたセレンおよびセレン化合物のアモルファス半導体，ＣｄＴｅ，ＣｄＺｎＴｅ，ＰｂＩ2 ，ＨｇＩ2 ，ＴｌＢｒ等の非セレン系多結晶半導体のうちのいずれかであるのが好ましい。アモルファスセレン，アルカリ金属やハロゲンもしくはＡｓやＴｅをドープしたセレンおよびセレン化合物のアモルファス半導体，非セレン系多結晶半導体は、大面積化適性および厚膜化適性に優れる。その反面、これらはモース硬度が４以下と柔らかくて傷が付き易いが、リード線を共通電極に接続する際に加わる衝撃を台座が和らげて傷が付くのを防止することができるので、（放射線感応型の）半導体の大面積化および厚膜化が容易に図れる。【００２５】
また、上述したこの発明において、エポキシ樹脂，ポリウレタン樹脂，アクリル樹脂等の硬質樹脂材料を用いて台座を形成するのが好ましい。エポキシ樹脂，ポリウレタン樹脂，アクリル樹脂等の（硬化後の硬度が高い）硬質樹脂材料を用いて台座を形成すると、その台座はシリコン樹脂や合成ゴム系のような軟質材料に比べ伸縮し難くて緩衝機能に優れるので、リード線を共通電極に接続する際に加わる衝撃を台座が十分に和らげることができる。【００２６】
また、上述したこの発明において、台座の厚さが、半導体の厚さと同程度であるのが好ましい。上述したように、共通電極のリード線への接続部分に位置する箇所を埋めるように台座を配設し、共通電極が台座の一部を少なくとも覆うように形成しているので、接続部分での台座および共通電極の厚さと、他の部分での半導体および共通電極の厚さとがほぼ同程度になるが、それを確実に実現させるために台座の厚さを半導体の厚さと同程度にする。ここで、「台座の厚さが、半導体の厚さと同程度である」というのは、半導体の厚さの（１±０．５）倍が台座の厚さ、より好ましくは半導体の厚さの（１±０．２）倍〜１倍が台座の厚さの範囲を示す。【００２７】
また、上述したこの発明において、絶縁性樹脂材料を用いて、半導体における凹状の窪み部分と台座とのギャップを埋めて形成するのが好ましい。この接続部分に位置する箇所を埋めるように台座を配設する際に、半導体における凹状の窪み部分と台座との厚さの相違によってギャップ（段差）ができる可能性がある。絶縁性樹脂材料を用いてギャップを埋めて形成することで、半導体における凹状の窪み部分と台座との連続性を高めて、安定性の優れた放射線検出器を実現することができる。絶縁性樹脂材料を用いてギャップを埋めて形成する場合には、絶縁性樹脂材料は、エポキシ樹脂，ポリウレタン樹脂，アクリル樹脂，シリコン樹脂，合成ゴムのいずれかである。【００２８】
上述したこの発明の他の一例は、放射線が放射線検出有効エリアに入射する際に共通電極のリード線への接続部分を含んだ端縁部および台座に当たるのを避けるコリメータを備えることである。共通電極の端縁部や台座では、バイアス電圧の印加に伴って生じる電界が集中しており、そこに放射線が当たると放射線検出器の故障を引き起こすような不測の大電流が流れることがある。そこで、共通電極の端縁部や台座に放射線が当たるのを避けるコリメータを備えることで、電界が集中する共通電極の端縁部および台座に放射線が当たって放射線検出器の故障を引き起こすような不測の大電流が流れることを防止することができる。
【発明の効果】
【００２９】
この発明に係る放射線検出器によれば、（バイアス電圧印加用の）共通電極の（バイアス電圧給電用の）リード線への接続部分に位置する（放射線感応型の）半導体における箇所を、放射線検出有効エリアに到らない範囲で、半導体における他の箇所よりも凹状に窪んで形成し、その接続部分に位置する箇所を埋めるように絶縁性の台座を配設し、共通電極が上述した台座の一部を少なくとも覆うように形成し、リード線が共通電極の入射面のうちの台座に位置する箇所に接続されるように形成しているので、共通電極にリード線を接続することに起因する性能低下を回避することができ、かつ熱変形応力や放射線減衰の問題を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施例１に係る直接変換型のフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の概略平面図である。
【図２】実施例１に係るフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の概略断面図である。
【図３】フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）のアクティブマトリックス基板の等価回路を示すブロック図である。
【図４】フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）のアクティブマトリックス基板の概略断面図である。
【図５】実施例１に係る補助板で保護したフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の概略断面図である。
【図６】（ａ）はギャップの周囲を含む概略断面図、（ｂ）は絶縁性樹脂材料を用いてギャップを埋めて形成した概略断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、キャリア選択性の高抵抗半導体層である中間層の組み合わせをそれぞれ示した概略断面図である。
【図８】実施例２に係るフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の概略断面図である。
【図９】変形例に係るフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の概略断面図である。
【図１０】従来の放射線検出器の概略断面図である。
【図１１】図１０とは別の従来の放射線検出器の概略断面図である。
【図１２】図１０、図１１とはさらなる別の従来の放射線検出器の概略断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  …  アクティブマトリクス基板
２  …  （放射線感応型の）半導体
３  …  （バイアス電圧印加用の）共通電極
４  …  （バイアス電圧給電用の）リード線
５  …  （絶縁性の）台座
６  …  （絶縁性の）補助板
７  …  樹脂膜
９  …  コリメータ
１１  …  収集電極
１２  …  蓄積・読み出し用電気回路
ＳＡ  …  放射線検出有効エリア
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
バイアス電圧印加用の共通電極のバイアス電圧給電用のリード線への接続部分に位置する放射線感応型の半導体における箇所を、放射線検出有効エリアに到らない範囲で、半導体における他の箇所よりも凹状に窪んで形成し、その接続部分に位置する箇所を埋めるように絶縁性の台座を配設し、共通電極が上述した台座の一部を少なくとも覆うように形成し、リード線が共通電極の入射面のうちの台座に位置する箇所に接続されるように形成することで、共通電極にリード線を接続することに起因する性能低下を回避し、かつ熱変形応力や放射線減衰の問題を回避するという目的を実現した。
【実施例１】
【００３３】
以下、図面を参照してこの発明の実施例1を説明する。図１は、実施例１に係る直接変換型のフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、適宜「ＦＰＤ」と略記する）の概略平面図であり、図２は、実施例１に係るフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の概略断面図であり、図３は、フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）のアクティブマトリックス基板の等価回路を示すブロック図であり、図４は、フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）のアクティブマトリックス基板の概略断面図であり、図５は、実施例１に係る補助板で保護したフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の概略断面図である。後述する実施例２も含めて、本実施例１では、放射線検出器としてフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）を例に採って説明する。【００３４】
本実施例１に係るＦＰＤは、図１、図２に示すように、アクティブマトリックス基板１と、放射線（実施例１，２ではＸ線）の入射により電荷を生成する放射線感応型の半導体２と、バイアス電圧印加用の共通電極３とを備えている。アクティブマトリックス基板１は、図３、図４に示すように、放射線の入射面側に複数の収集電極１１を形成し、各収集電極１１で収集される電荷の蓄積・読み出し用電気回路１２を配設して構成されている。各収集電極１１については放射線検出有効エリアＳＡ内で２次元状マトリックス配列で設定している。アクティブマトリクス基板１は、この発明におけるアクティブマトリクス基板に相当し、放射線感応型の半導体２は、この発明における放射線感応型の半導体に相当し、バイアス電圧印加用の共通電極３は、この発明におけるバイアス電圧印加用の共通電極に相当し、放射線検出有効エリアＳＡは、この発明における放射線検出有効エリアに相当する。【００３５】
図１に示すように、このアクティブマトリックス基板１の収集電極の入射面側に半導体２を積層し、その半導体２の入射側に共通電極３を面状に形成して積層している。そして、共通電極３の入射面にバイアス電圧給電用のリード線４を接続している。銅線等のリード線４を導電ペースト（例えば銀ペースト）を介して共通電極３に接続する。バイアス電圧給電用のリード線４は、この発明におけるバイアス電圧給電用のリード線に相当する。【００３６】
図３、図４に示すようにアクティブマトリクス基板１は、上述したように収集電極１１を形成し、蓄積・読み出し用電気回路１２を配設している。蓄積・読み出し用電気回路１２は、コンデンサ１２Ａやスイッチング素子としてのＴＦＴ（薄膜電界効果トランジスタ）１２Ｂおよびゲート線１２ａ，データ線１２ｂなどからなり、各収集電極１１毎に１個のコンデンサ１２Ａおよび１個のＴＦＴ１２Ｂが対応付けて接続されている。収集電極１１は、この発明における収集電極に相当し、蓄積・読み出し用電気回路１２は、この発明における蓄積・読み出し用電気回路に相当する。【００３７】
また、アクティブマトリックス基板１の蓄積・読み出し用電気回路１２の周囲にはゲートドライバ１３と電荷電圧変換型増幅器１４とマルチプレクサ１５とＡ／Ｄ変換器１６とを配設して接続している。これらのゲートドライバ１３、電荷電圧変換型増幅器１４、マルチプレクサ１５、Ａ／Ｄ変換器１６は、アクティブマトリックス基板１とは別基板で接続されている。なお、ゲートドライバ１３、電荷電圧変換型増幅器１４、マルチプレクサ１５、Ａ／Ｄ変換器１６の一部または全部を、アクティブマトリックス基板１に内蔵してもよい。【００３８】
ＦＰＤによってＸ線を検出する際には、バイアス供給電源（図示省略）からバイアス電圧を、バイアス電圧給電用のリード線４を介してバイアス電圧印加用の共通電極３に印加する。バイアス電圧を印加した状態で、放射線（実施例１，２ではＸ線）の入射に伴って放射線感応型の半導体２で電荷を生成する。この生成された電荷を収集電極１１で一旦収集する。蓄積・読み出し用電気回路１２によって、収集された電荷を各収集電極１１毎の放射線検出信号（実施例１，２ではＸ線検出信号）として取り出す。【００３９】
具体的には、収集電極１１で収集された電荷がコンデンサ１２Ａに一旦蓄積される。そして、ゲートドライバ１３からゲート線１２ａを介して読み出し信号を各ＴＦＴ１２Ｂのゲートに順に与える。読み出し信号を与えることで、読み出し信号が与えられたＴＦＴ１２ＢがＯＦＦからＯＮに移行する。その移行したＴＦＴ１２Ｂのソースに接続されたデータ線１２ｂがマルチプレクサ１５によって順に切り換え接続されるのにしたがって、コンデンサ１２Ａに蓄積された電荷を、ＴＦＴ１２Ｂからデータ線１２ｂを介して読み出す。読み出された電荷を電荷電圧変換型増幅器１４で増幅して、マルチプレクサ１５によって各収集電極１１毎の放射線検出信号（実施例１，２ではＸ線検出信号）としてＡ／Ｄ変換器１６に送り出してアナログ値からディジタル値に変換する。【００４０】
例えば、ＦＰＤをＸ線透視撮影装置に備えた場合には、Ｘ線検出信号を後段の画像処理回路に送り込んで、画像処理を行って２次元Ｘ線透視画像等を出力する。２次元状マトリックス配列の各収集電極１１は、放射線画像（ここでは２次元Ｘ線透視画像）の各画素に対応する電極（画素電極）にそれぞれ対応している。放射線検出信号（実施例１，２ではＸ線検出信号）を取り出すことで、放射線検出有効エリアＳＡに投影される放射線の２次元強度分布に応じた放射線画像（ここでは２次元Ｘ線透視画像）を作成することができる。つまり、後述する実施例２も含めて、本実施例１に係るＦＰＤは、放射線検出有効エリアＳＡに投影される放射線（実施例１，２ではＸ線）の２次元強度分布を検出することができる２次元アレイタイプの放射線検出器である。【００４１】
次に、ＦＰＤの各部構成についてより具体的に説明する。共通電極３のリード線４への接続部分に位置する半導体２における箇所を、図１、図２に示すように、放射線検出有効エリアＳＡに到らない範囲で、半導体２における他の箇所よりも凹状に窪んで形成する。その接続部分の位置する箇所を埋めるように絶縁性の台座５を配設する。共通電極３がその台座５の一部を覆うように形成し、リード線４が共通電極３の入射面のうちの台座５に位置する箇所に接続されるように形成している。絶縁性の台座５は、この発明における絶縁性の台座に相当する。【００４２】
リード線４が共通電極３の入射面のうちの台座５に位置する箇所に接続されるように形成し、上述した接続部分に位置する箇所（すなわち半導体２の凹状の窪み部分）を埋めるように台座５を配設することで、リード線４を共通電極３に接続する際に加わる衝撃を台座５が和らげる。その結果、耐圧不良の原因となる放射線感応型の半導体２の損傷を防止することができ、耐圧不良等の性能低下を回避することができる。【００４３】
また、接続部分に位置する箇所を埋めるように台座５を配設し、共通電極３が台座５の一部を覆うように形成しているので、共通電極３の入射側とは逆側には接続部分では台座５が存在していたのが、他の部分では台座５によって埋め込められる半導体２が存在することになる。その結果、接続部分での台座５および共通電極３の厚さと、他の部分での半導体２および共通電極３の厚さとがほぼ同程度になって、熱変形応力や放射線減衰の問題を回避することができる。【００４４】
以上のことから、共通電極３にリード線４を接続することに起因する性能低下を回避することができ、かつ熱変形応力や放射線減衰の問題を回避することができる。なお、共通電極３が台座５の一部を覆うように形成していたが、共通電極３が台座５の全部を覆うように形成してもよい。したがって、共通電極３が台座５の一部を少なくとも覆うように形成すればよい。【００４５】
なお、沿面放電を防止するために、後述する実施例２も含めて、本実施例１では、図１に示すように、放射線検出有効エリアＳＡに到らない範囲で共通電極３を半導体２よりも内側に形成している。その一方で、上述した接続部分に位置する半導体２における箇所を放射線検出有効エリアＳＡに到らない範囲で、半導体２における他の箇所よりも凹状に窪んで形成する必要があるので、リード線４が共通電極３に接続され、かつリード線が共通電極３の入射面のうちの台座５に位置する箇所に接続されるためには、図２に示すように、少なくとも接続部分では共通電極３の入射側とは逆側には台座５が存在する。したがって、少なくとも接続部分では共通電極３は半導体２よりも外側に形成されることになる。上述したように放射線検出有効エリアＳＡに到らない範囲で共通電極３を半導体２よりも内側に形成する場合には、上述した接続部分を共通電極３の他の箇所よりも凸状に張り出させて形成する。接続部分を共通電極３の他の箇所よりも凸状に張り出させて形成することで、接続部分では共通電極３は半導体２よりも外側に形成されることになる。【００４６】
また、本実施例１では、図５に示すように絶縁性の補助板６でＦＰＤを保護している。本実施例１のように、アクティブマトリックス基板１を備えたＦＰＤの場合には、アクティブマトリックス基板１と同程度の熱膨張係数を有する絶縁性の補助板６が半導体２および共通電極３を覆うように、硬化性合成樹脂からなる樹脂膜７によって補助板６を固定形成するのが好ましい。【００４７】
このように固定形成することで、半導体２の変質、温度変化による反り、亀裂等による絶縁破壊を阻止することができる。アクティブマトリックス基板１には、例えばガラス基板が用いられるとともに、絶縁性の補助板６には、例えばパイレックス（登録商標）ガラス基板や石英ガラス基板が用いられる。アクティブマトリックス基板１のガラス基板や、補助板６のガラス基板の厚みは、例えば０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度である。ここで、「アクティブマトリックス基板と同程度の熱膨張係数を有する絶縁性の補助板」というのは、熱膨張係数の桁が同程度を示し、例えば、熱膨張係数が４．０×１０-6／℃の場合には、１．０×１０-6〜１．０×１０-5／℃の範囲を示す。絶縁性の補助板６は、この発明における絶縁性の補助板に相当する。【００４８】
このように固定形成する場合には、上述した樹脂膜７の膜厚が、図５に示すように、共通電極３のリード線４への接続部分を含んだ放射線検出有効エリアＳＡ外よりも、放射線検出有効エリアＳＡ内の方が薄くなるように樹脂膜７を形成するのが好ましい。具体的には、ＡＢＳ樹脂等で形成されたフレーム枠状のスペーサ８をアクティブマトリックス基板１の周囲に立設して、そのスペーサ８の入射側に補助板６を支持する。アクティブマトリックス基板１と補助板６との間に液状の常温硬化型樹脂組成物を注入硬化させることで、硬化後の常温硬化型樹脂組成物は樹脂膜７となって、硬化性合成樹脂からなる樹脂膜７によって補助板６を固定形成する。硬化性合成樹脂には、例えば常温硬化型のエポキシ樹脂などが適当な樹脂材料として用いられる。【００４９】
外囲を除いた、放射線検出有効エリアＳＡを含む領域と、その外囲の領域とに区分けして、各領域に応じて補助板６も各ピース６ａ，６ｂに分けている。図５に示すように、補助板６を、放射線検出有効エリアＳＡを含む領域では薄膜用ピース６ａとするとともに、外囲の領域では厚膜用ピース６ｂとして、各ピース６ａ，６ｂ間で厚さ方向にギャップを設ける。【００５０】
したがって、スペーサ８に補助板６を支持して、アクティブマトリックス基板１と補助板６との間に液状の常温硬化型樹脂組成物を注入硬化させると、薄膜用ピース６ａと厚膜用ピース６ｂとの間で樹脂膜７の膜厚にギャップが生じる。これによって、上述した接続部分を含んだ放射線検出有効エリアＳＡ外よりも、放射線検出有効エリアＳＡ内の方が薄くなるように樹脂膜７が形成される。なお、各ピース６ａ，６ｂで分離して補助板６を形成してもよいし、各ピース６ａ，６ｂを一体化して補助板６を形成してもよい。【００５１】
放射線検出有効エリアＳＡ内では樹脂膜７を薄く形成することで、樹脂膜７に起因した半導体２にかかるストレスを低減させることができる。放射線検出有効エリアＳＡ外では樹脂膜７を厚く形成することで、樹脂膜７の沿面放電防止機能の低下を抑制することができる。【００５２】
なお、放射線検出有効エリアＳＡ内での樹脂膜７の厚さをＴＡとし、放射線検出有効エリアＳＡ外での樹脂膜７の厚さをｔａとした場合には、０．５ｔａ≧ＴＡ≧０．１ｔａを満たすように樹脂膜７の膜厚をそれぞれ設定するのが好ましい。樹脂膜７の厚さＴＡは、通常、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲にあり、樹脂膜７の厚さｔａは、通常、１ｍｍ〜２ｍｍの範囲にある。【００５３】
半導体２の厚さは、通常、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ前後の厚膜であり、面積は、例えば縦２０ｃｍ〜５０ｃｍ×横２０ｃｍ〜５０ｃｍ程度のものである。また、台座５の厚さが、半導体２の厚さと同程度であるのが好ましい。上述したように、共通電極３のリード線４への接続部分に位置する箇所を埋めるように台座５を配設し、共通電極３が台座５の一部を少なくとも覆うように形成しているので、接続部分での台座５および共通電極３の厚さと、他の部分での半導体２および共通電極３の厚さとがほぼ同程度になるが、それを確実に実現させるために台座５の厚さを半導体２の厚さと同程度にする。ここで、「台座５の厚さが、半導体２の厚さと同程度である」というのは、半導体２の厚さの（１±０．５）倍が台座５の厚さ、より好ましくは半導体２の厚さの（１±０．２）倍〜１倍が台座５の厚さの範囲を示す。【００５４】
なお、接続部分に位置する箇所を埋めるように台座５を配設する際に、図６（ａ）に示すように、半導体２における凹状の窪み部分と台座５との厚さの相違によってギャップ（段差）Ｇができる可能性がある。このような場合には、図６（ｂ）に示すように、絶縁性樹脂材料を用いてギャップＧを埋めて形成することで、半導体２における凹状の窪み部分と台座５との連続性を高めて、安定性の優れたＦＰＤを実現することができる。絶縁性樹脂材料を用いてギャップＧを埋めて形成する場合には、絶縁性樹脂材料には、エポキシ樹脂，ポリウレタン樹脂，アクリル樹脂，シリコン樹脂，合成ゴムのいずれかが用いられる。【００５５】
放射線感応型の半導体２は、高純度アモルファスセレン（ａ−Ｓｅ），Ｎａ等のアルカリ金属やＣｌ等のハロゲンもしくはＡｓやＴｅをドープしたセレンおよびセレン化合物のアモルファス半導体，ＣｄＴｅ，ＣｄＺｎＴｅ，ＰｂＩ2 ，ＨｇＩ2 ，ＴｌＢｒ等の非セレン系多結晶半導体のうちのいずれかであるのが好ましい。アモルファスセレン，アルカリ金属やハロゲンもしくはＡｓやＴｅをドープしたセレンおよびセレン化合物のアモルファス半導体，非セレン系多結晶半導体は、大面積化適性および厚膜化適性に優れる。その反面、これらはモース硬度が４以下と柔らかくて傷が付き易いが、リード線４を共通電極３に接続する際に加わる衝撃を台座５が和らげて傷が付くのを防止することができるので、半導体２の大面積化および厚膜化が容易に図れる。特に、１０9 Ω以上、好ましくは１０11Ω以上の比抵抗を有するａ−Ｓｅを半導体２に用いると大面積化適性および厚膜化適性が顕著に優れている。【００５６】
また、半導体２としては、上述した感応型の半導体２の他に、その入射面（図２では上面）または入射側と逆側の面（図２では下面）もしくは両面に形成されたキャリア選択性の高抵抗半導体層である中間層との組み合わせも含む。図７（ａ）に示すように、半導体２と共通電極３との間に中間層２ａを形成するとともに、半導体２と収集電極１１（図４を参照）との間に中間層２ｂを形成してもよいし、図７（ｂ）に示すように、半導体２と共通電極３との間のみに中間層２ａを形成してもよいし、図７（ｃ）に示すように、半導体２と収集電極１１（図４を参照）との間のみに中間層２ｂを形成してもよい。【００５７】
このように、キャリア選択性の中間層２ａ，２ｂを設けることにより暗電流を低減させることができる。ここで言うキャリア選択性とは半導体中の電荷移動媒体（キャリア）である電子と正孔とで、電荷移動作用への寄与率が著しく異なる性質を指す。【００５８】
半導体２とキャリア選択性の中間層２ａ，２ｂとの組み合わせ方としては、次のような態様が挙げられる。共通電極３に正のバイアス電圧を印加する場合には、中間層２ａに電子の寄与率が大きい材料を使用する。これにより共通電極３からの正孔の注入が阻止され、暗電流を低減させることができる。中間層２ｂには正孔の寄与率が大きい材料を使用する。これにより収集電極１１からの電子の注入が阻止され、暗電流を低減させることができる。【００５９】
逆に、共通電極３に負のバイアス電圧を印加する場合には、中間層２ａに正孔の寄与率が大きい材料を使用する。これにより共通電極３からの電子の注入が阻止され、暗電流を低減させることができる。中間層２ｂには電子の寄与率が大きい材料を使用する。これにより収集電極１１からの正孔の注入が阻止され、暗電流を低減させることができる。【００６０】
キャリア選択性の中間層２ａ，２ｂの厚さは、通常、０．１μｍ〜１０μｍの範囲が好ましい。中間層２ａ，２ｂの厚さが０．１μｍ未満では暗電流を十分に抑制できない傾向が現れ、逆に、厚さが１０μｍを越えると放射線検出の妨げとなる傾向（例えば感度が低下する傾向）が現れる。【００６１】
また、キャリア選択性の中間層２ａ，２ｂに用いられる半導体としては、Ｓｂ2 Ｓ3 ，ＺｎＴｅ，ＣｅＯ2 ，ＣｄＳ，ＺｎＳｅ，ＺｎＳ等の多結晶半導体、Ｎａ等のアルカリ金属やＣｌ等のハロゲンもしくはＡｓやＴｅをドープしたセレンおよびセレン化合物のアモルファス半導体が大面積化適性に優れるものとして挙げられる。これらの半導体は厚みが薄くて傷が付き易いのであるが、リード線４を共通電極３に接続する際に加わる衝撃を台座５が和らげて傷が付くのを防止することができるので、キャリア選択性の中間層２ａ，２ｂは大面積化適性に優れる。【００６２】
中間層２ａ，２ｂに用いられる半導体のうち、電子の寄与が大きいものとして、ｎ型半導体であるＣｅＯ2 ，ＣｄＳ，ＣｄＳｅ，ＺｎＳｅ，ＺｎＳのような多結晶半導体や、アルカリ金属やＡｓやＴｅをドープして正孔の寄与率を低下させたアモルファスＳｅ等のアモルファス体が挙げられる。【００６３】
また、正孔の寄与が大きいものとして、ｐ型半導体であるＺｎＴｅのような多結晶半導体や、ハロゲンをドープして電子の寄与率を低下させたアモルファスＳｅ等のアモルファス体が挙げられる。【００６４】
さらに、Ｓｂ2 Ｓ3 ，ＣｄＴｅ，ＣｄＺｎＴｅ，ＰｂＩ2 ，ＨｇＩ2 ，ＴｌＢｒや、ノンドープのアモルファスＳｅまたはＳｅ化合物の場合、電子の寄与が大きいものと正孔の寄与が大きいもとの両方がある。これらの場合、製膜条件の調節で電子の寄与が大きいものでも、正孔の寄与が大きいものでも、選択形成することができる。【００６５】
また、エポキシ樹脂，ポリウレタン樹脂，アクリル樹脂等の硬質樹脂材料を用いて絶縁性の台座５を形成するのが好ましい。エポキシ樹脂，ポリウレタン樹脂，アクリル樹脂等の（硬化後の硬度が高い）硬質樹脂材料を用いて台座５を形成すると、その台座５はシリコン樹脂や合成ゴム系のような軟質材料に比べ伸縮し難くて緩衝機能に優れるので、リード線４を共通電極３に接続する際に加わる衝撃を台座５が十分に和らげることができる。
【実施例２】
【００６６】
次に、図面を参照してこの発明の実施例２を説明する。図８は、実施例２に係るフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の概略断面図である。上述した実施例１と共通する箇所については、同じ符号を付してその説明を省略するとともに図示を省略する。【００６７】
本実施例２に係るＦＰＤは、図８に示すように、放射線（ここではＸ線）が放射線検出有効エリアＳＡに入射する際に共通電極３のリード線４への接続部分を含んだ端縁部および台座５に当たるのを避けるコリメータ９を備えている。コリメータ９は、この発明におけるコリメータに相当する。【００６８】
共通電極３の端縁部や台座５では、バイアス電圧の印加に伴って生じる電界が集中しており、そこに放射線が当たるとＦＰＤの故障（特に蓄積・読み出し用電気回路１２のＴＦＴ１２Ｂの破壊）を引き起こすような不測の大電流が流れることがある。そこで、本実施例２では、共通電極３の端縁部や台座５に放射線が当たるのを避けるコリメータ９を備えている。【００６９】
具体的には、放射線が共通電極３の端縁部および台座５に当たらず、放射線検出有効エリアＳＡに入射するようにコリメータ９の開口部９Ａを設けている。このようなコリメータ９を備えることで、電界が集中する共通電極３の端縁部および台座５に放射線が当たってＦＰＤの故障を引き起こすような不測の大電流が流れることを防止することができる。【００７０】
実施例２の場合も、上述した実施例１と同様に、半導体２としては、上述した感応型の半導体２の他に、その入射面または入射側と逆側の面もしくは両面に形成されたキャリア選択性の高抵抗半導体層である中間層との組み合わせも含む。【００７１】
この発明は、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。【００７２】
（１）上述した各実施例では、フラットパネル型Ｘ線検出器に代表される放射線検出器は、２次元アレイタイプであったが、この発明の放射線検出器は、収集電極が１次元状マトリックス配列で形成されている１次元アレイタイプでもよいし、放射線検出信号取り出し用の電極が１個だけの非アレイタイプでもよい。【００７３】
（２）上述した各実施例では、放射線検出器としてＸ線検出器を例に採って説明したが、Ｘ線以外の放射線（例えばガンマ線）を検出する放射線検出器（例えばガンマ線検出器）にも適用できる。【００７４】
（３）上述した実施例１と実施例２とを互いに組み合わせてもよい。すなわち、実施例１のように、アクティブマトリックス基板１と同程度の熱膨張係数を有する絶縁性の補助板６が半導体２および共通電極３を覆うように、硬化性合成樹脂からなる樹脂膜７によって補助板６を固定形成する構造（図５を参照）と、実施例２のように、放射線が放射線検出有効エリアＳＡに入射する際に共通電極３のリード線４への接続部分を含んだ端縁部および台座５に当たるのを避けるコリメータ９を備えた構造（図８を参照）とを互いに組み合わせてもよい。【００７５】
（４）上述した各実施例では、沿面放電を防止するために、放射線検出有効エリアＳＡに到らない範囲で共通電極３を半導体２よりも内側に形成したが、沿面放電を考慮しない場合には、共通電極３の端縁部と半導体２の端縁部とを揃えてもよいし、共通電極３を半導体２よりも外側に形成してもよい。このように、共通電極３を半導体２よりも内側に形成しない場合には、必ずしも共通電極３のリード線４への接続部分を、共通電極３の他の箇所よりも凸状に張り出させて形成する必要はない。もちろん、共通電極３を半導体２よりも内側に形成しない場合であっても、上述した接続部分を共通電極３の他の箇所よりも凸状に張り出させて形成してもよい。【００７６】
（５）上述した各実施例において、絶縁性の台座５を配設する際には、半導体２における窪み部分に、台座５の材料となるエポキシ樹脂，ポリウレタン樹脂，アクリル樹脂等の硬質樹脂材料を充填して硬化させて台座５を形成してもよいし、予め固形状に成型した台座５を窪み部分に装着して形成してもよい。【００７７】
（６）上述した実施例１では、硬化性合成樹脂からなる樹脂膜７の膜厚が、共通電極３のリード線４への接続部分を含んだ放射線検出有効エリアＳＡ外よりも、放射線検出有効エリアＳＡ内の方が薄くなるように樹脂膜７を形成したが（図５を参照）、図９に示すように、樹脂膜７の膜厚が全体にわたって均一になるように樹脂膜７を形成してもよい。【００７８】
（７）上述した実施例１では、アクティブマトリックス基板１と同程度の熱膨張係数を有する絶縁性の補助板６が半導体２および共通電極３を覆うように、硬化性合成樹脂からなる樹脂膜７によって補助板６を固定形成する際に、アクティブマトリックス基板１と補助板６との間に液状の常温硬化型樹脂組成物を注入硬化させたが、共通電極３およびリード線４の入射面に常温硬化型樹脂組成物を塗布した後に補助板６を支持してもよい。この場合には、図５に示すようなスペーサ８は必ずしも必要でなく、膜厚を薄くすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
以上のように、この発明は、直接変換型の放射線検出器に適している。
【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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【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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【国際調査報告】
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