(57)【要約】【課題】アクティブマトリクス基板３上で一体に形成するＸ線光導電層４の内部応力を低減できるＸ線検出器１を提供する。【解決手段】アクティブマトリクス基板３上の画素電極９の領域A1に結晶核の配向性を高める効果のある結晶成長促進層31を形成し、画素電極９以外の領域A2に結晶核の配向性を阻害する効果のある結晶成長抑制層32を形成する。結晶成長促進層31上および結晶成長抑制層32上に、Ｘ線光導電層４を気相成長法にて形成する。Ｘ線光導電層４は、画素電極９の領域A1と画素電極９以外の領域A2とで結晶配向性が異なるＸ線光導電層部4aとＸ線光導電層部4bとを一体に有する。画素電極９の領域A1と画素電極９以外の領域A2とでＸ線光導電層４の結晶配向性を異ならせることで充填密度を異ならせて、Ｘ線光導電層４の内部応力を低減する。【選択図】図１
2007173544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号を検出する画素電極が設けられた回路基板と、
前記回路基板上の画素電極の領域と画素電極以外の領域とで結晶配向性、充填密度、ヤング率のうちの少なくとも１つが異なるように一体に形成され、Ｘ線を電気信号に変換するＸ線光導電層と、
前記Ｘ線光導電層上に設けられた電極層と
を具備していることを特徴とするＸ線検出器。
【請求項２】
Ｘ線光導電層は、画素電極の領域における結晶配向性、充填密度、ヤング率のうちの少なくとも１つが、画素電極以外の領域より高い関係を有している
ことを特徴とする請求項１記載のＸ線検出器。
【請求項３】
回路基板上の画素電極の領域に結晶成長促進層が形成され、画素電極以外の領域に結晶成長抑制層が形成され、
Ｘ線光導電層は、前記回路基板の結晶成長促進層上および結晶成長抑制層上に気相成長法により積層されて形成されている
ことを特徴とする請求項１または２記載のＸ線検出器。
【請求項４】
Ｘ線光導電層は、ＢｉＣｌ３、ＢｉＢｒ３、ＢｉＩ３、ＣｕＩ、ＧａＢｒ２、ＧａＩ２、ＧｅＩ４、ＨｆＢｒ４、ＨｆＩ４、ＨｇＢｒ２、ＨｇＩ２、ＩｎＩ、ＰｂＢｒ２、ＰｂＩ２、ＳｂＢｒ３、ＳｂＩ３、ＳｎＢｒ２、ＳｎＩ２、ＴａＣｌ５、ＴａＢｒ５、ＴｅＣｌ４、ＴｌＢｒ、ＴｌＩ、ＺｒＢｒ４、ＺｒＩ４、ＰｂＯ、ＨｇＯ、Ｂｉ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｓ３、ＴｌＰｂＩ３、ＢｉＯＩ、ＣｄＴｅＺｎ、ＣｄＴｅＳｅ、Ｇｅ、ＧａＡｓの少なくともいずれか１つを含む光導電材料にて形成されている
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載のＸ線検出器。
【請求項５】
可視光を電気信号に変換する光電変換素子およびこの光電変換素子で変換された電気信号を検出する画素電極が設けられた回路基板と、
前記回路基板上の画素電極の領域と画素電極以外の領域とで結晶配向性、充填密度、ヤング率のうちの少なくとも１つが異なるように一体に形成され、Ｘ線を可視光に変換するシンチレータ層と
を具備していることを特徴とするＸ線検出器。
【請求項６】
シンチレータ層は、画素電極の領域における結晶配向性、充填密度、ヤング率のうちの少なくとも１つが画素電極以外の領域より高い関係を有している
ことを特徴とする請求項５記載のＸ線検出器。
【請求項７】
回路基板上の画素電極の領域に結晶成長促進層が形成され、画素電極以外の領域に結晶成長抑制層が形成され、
シンチレータ層は、前記回路基板の結晶成長促進層上および結晶成長抑制層上に気相成長法により積層されて形成されている
ことを特徴とする請求項５または６記載のＸ線検出器。
【請求項８】
シンチレータ層は、ＬｉＩ、ＮａＩ、ＣｓＩ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、Ｃａ２ＭｇＳｉ２Ｏ７、Ｃａ（１−Ｘ）ＭｇＸＳｉＯ３、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＢＧＯ（Ｂｉ４Ｇｅ３Ｏ１２、Ｂｉ１２ＧｅＯ２０）、ＧＳＯ（Ｇｄ２ＳｉＯ５）、ＧＯＳ（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ）、ＹＡＰ（ＹＡｌＯ３）、ＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）、ＹＳＯ（Ｙ２ＳｉＯ５）、ＬｕＡＰ（ＬｕＡｌＯ３）、ＬＳＯ（Ｌｕ２ＳｉＯ５）、ＬＳＰ（Ｌｕ２Ｓｉ２Ｏ７）、ＬｕＹＡＰ｛Ｌｕ（１−Ｘ）ＹＸＡｌＯ３｝、ＬＧＳＯ｛Ｌｕ（１−Ｘ）ＧｄＸＳｉＯ５｝、ＬａＣｌ３、ＣｅＣｌ３、ＲｂＧｄ２Ｂｒ７、Ｋ２ＬａＣｌ５、ＬｉＢａＦ３の少なくとも１つを含む蛍光材料にて形成されている
ことを特徴とする請求項５ないし７いずれか記載のＸ線検出器。
【請求項９】
回路基板上の電気信号を検出する画素電極の領域に結晶成長促進層を形成するとともに画素電極以外の領域に結晶成長抑制層を形成し、
前記回路基板の結晶成長促進層上および結晶成長抑制層上にＸ線光導電層を気相成長法にて積層することにより、このＸ線光導電層を画素電極の領域と画素電極以外の領域とで結晶配向性、充填密度、ヤング率のうちの少なくとも１つが異なるように一体に形成する
ことを特徴とするＸ線検出器の製造方法。
【請求項１０】
回路基板の結晶成長促進層上および結晶成長抑制層上にＸ線光導電層を気相成長法にて積層することにより、このＸ線光導電層の画素電極の領域における結晶配向性、充填密度、ヤング率のうちの少なくとも１つが画素電極以外の領域より高い関係に一体に形成する
ことを特徴とする請求項９記載のＸ線検出器の製造方法。
【請求項１１】
可視光を電気信号に変換する光電変換素子およびこの光電変換素子で変換された電気信号を検出する画素電極が設けられた回路基板上であって、画素電極の領域に結晶成長促進層を形成するとともに画素電極以外の領域に結晶成長抑制層を形成し、
前記回路基板の結晶成長促進層上および結晶成長抑制層上にシンチレータ層を気相成長法にて積層することにより、このシンチレータ層を画素電極の領域と画素電極以外の領域とで結晶配向性、充填密度、ヤング率のうちの少なくとも１つが異なるように一体に形成する
ことを特徴とするＸ線検出器の製造方法。
【請求項１２】
回路基板の結晶成長促進層上および結晶成長抑制層上にシンチレータ層を気相成長法にて積層することにより、このシンチレータ層の画素電極の領域における結晶配向性、充填密度、ヤング率のうちの少なくとも１つが画素電極以外の領域より高い関係に一体に形成する
ことを特徴とする請求項１１記載のＸ線検出器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線を検出するＸ線検出器およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
新世代のＸ線診断用画像検出器として、アクティブマトリックスを用いた平面形のＸ線検出器が注目を集めている。このＸ線検出器では、Ｘ線を照射することにより、Ｘ線撮影像またはリアルタイムのＸ線画像がデジタル信号として出力される。このＸ線検出器は、固体検出器であることから、画質性能や安定性の面においても極めて期待が大きく、多くの研究開発に進められている。
【０００３】
実用化の最初の用途として、比較的大きな線量で静止画像を収集する胸部あるいは一般撮影用に開発され、近年商品化されている。より高性能で、透視線量下において毎秒３０フレーム以上のリアルタイム動画を実現させる必要のある循環器、消化器分野への応用に対しても近い将来に商品化が予想される。この動画用途に対しては、Ｓ／Ｎ比の改善や微小信号のリアルタイム処理技術などが重要な開発項目となっている。
【０００４】
ところで、Ｘ線検出器は、直接方式と間接方式との二方式に大別される。直接方式は、Ｘ線をａ−Ｓｅなどの光導電膜により直接電荷信号に変換し、電荷蓄積用キャパシタに導く方式であり、Ｘ線により発生した光導電電荷を高電界により直接的に電荷蓄積用キャパシタに導くため、略アクティブマトリックスの画素電極のピッチで規定される解像度特性が得られる。一方、間接方式は、シンチレータ層によりＸ線を一旦可視光に変換し、可視光をアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）フォトダイオードやＣＣＤなどの光電変換素子により信号電荷に変換して電荷蓄積用キャパシタに導く方式であるため、シンチレータ層からの可視光がフォトダイオードやＣＣＤに到達するまでの光学的な拡散および散乱により解像度特性の劣化が生じる。
【０００５】
通常、Ｘ線検出器においては、構造上、Ｘ線光導電層もしくはシンチレータ層の特性が重要となり、入射したＸ線に対する出力信号強度を向上させるため、例えば、Ｘ線光導電層にはヨウ化鉛（ＰｂＩ２）やヨウ化水銀（ＨｇＩ２）などの金属沃化物や金属ハロゲン化合物系の高感度光導電材料が用いられることが多く、シンチレータ層にはヨウ化セシウム（ＣｓＩ）などのハロゲン化合物やガドリニウム硫酸化物（ＧＯＳ）の酸化物系化合物などから構成される高輝度蛍光材料が用いられることが多い。
【０００６】
一般的に、高密度なＸ線光導電層もしくはシンチレータ層は、真空蒸着法およびスパッタリング法などにより、単数もしくは複数の画素電極を有するアクティブマトリックス基板上に一様に形成されている。
【０００７】
また、シンチレータ層をアクティブマトリックス基板上に一様に形成した後、このシンチレータ層を画素単位に分割する溝をダイシングによる切除やレーザビームによる除去などにより加工し、さらに溝内にシンチレータ層よりも例えば屈折率の高い材質を充填もしくは積層して壁を形成する場合がある。シンチレータ層に溝や壁を形成することにより、シンチレータ層で変換された可視光が周辺の画素方向に散乱するのを抑制し、解像度を高めている（例えば、特許文献１、２参照。）。
【特許文献１】特開２００４−３２５１７８号公報（第５−６頁、図２−３）
【特許文献２】特開２００４−３１７３００号公報（第８頁、図２−３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般的に、高密度なＸ線光導電層もしくはシンチレータ層は、真空蒸着法やスパッタリング法などにより、アクティブマトリックス基板上に一様に形成されることが多いが、入射したＸ線に対する出力信号強度と十分なＸ線吸収率とを得るためには数百μｍ以上の厚膜に形成する必要がある。このような膜厚に形成することでＸ線光導電層もしくはシンチレータ層に大きな内部応力が発生し、この内部応力によりＸ線光導電層もしくはシンチレータ層の剥れやアクティブマトリックス基板の反りなどが発生し、諸特性および信頼性に影響する問題がある。
【０００９】
また、シンチレータ層をアクティブマトリックス基板上に一様に形成した後、解像度を高めることを目的として、シンチレータ層を画素単位に分割する溝を加工し、さらに溝内に壁を形成する場合があるが、シンチレータ層に溝を加工する工程が必要となり、加工によるシンチレータ層の諸特性および信頼性などへの影響もある。
【００１０】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、回路基板上で一体に形成されるＸ線光導電層もしくはシンチレータ層の内部応力を低減でき、諸特性および信頼性を向上できるＸ線検出器およびその製造方法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】
【００１１】
本発明のＸ線検出器は、電気信号を検出する画素電極が設けられた回路基板と、前記回路基板上の画素電極の領域と画素電極以外の領域とで結晶配向性、充填密度、ヤング率のうちの少なくとも１つが異なるように一体に形成され、Ｘ線を電気信号に変換するＸ線光導電層と、前記Ｘ線光導電層上に設けられた電極層とを具備しているものである。
【００１２】
本発明のＸ線検出器は、可視光を電気信号に変換する光電変換素子およびこの光電変換素子で変換された電気信号を検出する画素電極が設けられた回路基板と、前記回路基板上の画素電極の領域と画素電極以外の領域とで結晶配向性、充填密度、ヤング率のうちの少なくとも１つが異なるように一体に形成され、Ｘ線を可視光に変換するシンチレータ層とを具備しているものである。
【００１３】
また、本発明のＸ線検出器の製造方法は、回路基板上の電気信号を検出する画素電極の領域に結晶成長促進層を形成するとともに画素電極以外の領域に結晶成長抑制層を形成し、前記回路基板の結晶成長促進層上および結晶成長抑制層上にＸ線光導電層を気相成長法にて積層することにより、このＸ線光導電層を画素電極の領域と画素電極以外の領域とで結晶配向性、充填密度、ヤング率のうちの少なくとも１つが異なるように一体に形成するものである。
【００１４】
本発明のＸ線検出器の製造方法は、可視光を電気信号に変換する光電変換素子およびこの光電変換素子で変換された電気信号を検出する画素電極が設けられた回路基板上であって、画素電極の領域に結晶成長促進層を形成するとともに画素電極以外の領域に結晶成長抑制層を形成し、前記回路基板の結晶成長促進層上および結晶成長抑制層上にシンチレータ層を気相成長法にて積層することにより、このシンチレータ層を画素電極の領域と画素電極以外の領域とで結晶配向性、充填密度、ヤング率のうちの少なくとも１つが異なるように一体に形成するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のＸ線検出器によれば、Ｘ線光導電層もしくはシンチレータ層を回路基板上の画素電極の領域と画素電極以外の領域とで結晶配向性、充填密度、ヤング率のうちの少なくとも１つが異なるように一体に形成したため、回路基板上で一体に形成されるＸ線光導電層もしくはシンチレータ層の内部応力を低減でき、諸特性および信頼性を向上できる。しかも、Ｘ線光導電層もしくはシンチレータ層を一体に形成することで、これらへの加工の必要がなく、加工による諸特性および信頼性への影響もなくすことができる。
【００１６】
本発明のＸ線検出器の製造方法によれば、回路基板上の画素電極の領域に結晶成長促進層を形成するとともに画素電極以外の領域に結晶成長抑制層を形成し、この回路基板の結晶成長促進層上および結晶成長抑制層上にＸ線光導電層もしくはシンチレータ層を気相成長法にて積層することにより、このＸ線光導電層もしくはシンチレータ層を画素電極の領域と画素電極以外の領域とで結晶配向性、充填密度、ヤング率のうちの少なくとも１つが異なるように一体に形成することできるため、回路基板上で一体に形成されるＸ線光導電層もしくはシンチレータ層の内部応力を低減でき、諸特性および信頼性を向上できる。しかも、Ｘ線光導電層もしくはシンチレータ層を一体に形成できることで、これらへの加工の必要がなく、加工による諸特性および信頼性などへの影響もなくすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１８】
図１ないし図８に第１の実施の形態を示す。
【００１９】
図１ないし図３に示すように、１はＸ線検出器で、このＸ線検出器１は、直接方式のＸ線平面画像検出器であり、マトリクス状に配列された複数の画素２を有する回路基板としてのアクティブマトリクス基板３を備えている。
【００２０】
アクティブマトリクス基板３の表面には、入射する放射線であるＸ線を電気信号に変換するＸ線光導電層４が積層されて一体に形成されている。このＸ線光導電層４は、アクティブマトリクス基板３の表面に接しており、このアクティブマトリクス基板３の表面に直接形成されている。さらに、このＸ線光導電層４の表面には、上部電極である電極層としてのバイアス電極層５が積層されて形成されている。
【００２１】
アクティブマトリクス基板３は、矩形平板状の透光性を有するガラスなどにて形成された絶縁基板としての支持基板６を備えている。この支持基板６の表面には、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)７と、電荷蓄積用キャパシタ８と、画素電極９とが各画素２毎に形成されている。そして、図３に示すように、これら薄膜トランジスタ７、電荷蓄積用キャパシタ８および画素電極９は、これらを１組とした格子状の配列を有しており、各組がＸ線画像の画素２に対応するように構成されている。
【００２２】
支持基板６の表面には、この支持基板６の行方向に沿った複数の制御ラインとしての制御電極11が配線されている。各制御電極11は、支持基板６の表面の各画素２間に位置し、この支持基板６の列方向に離間されて設けられている。各制御電極11には、同じ行に位置する各薄膜トランジスタ７のゲ−ト電極12が電気的に接続されている。また、支持基板６の表面には、この支持基板６の列方向に沿った複数の読出電極13が配線されている。各読出電極13は、支持基板６の表面の各画素２間に位置し、この支持基板６の行方向に離間されて設けられている。各読出電極13には、同じ列に位置する各薄膜トランジスタ７のソース電極14が電気的に接続されている。また、各薄膜トランジスタ７のドレイン電極15は、電荷蓄積用キャパシタ８および画素電極９にそれぞれ電気的に接続されている。
【００２３】
図１に示すように、薄膜トランジスタやのゲート電極12は、支持基板６上に島状に形成されている。このゲート電極12を含む支持基板６上には、絶縁膜21が積層されて形成されている。この絶縁膜21は、各ゲート電極12を覆っている。また、この絶縁膜21上には、島状の複数の半絶縁膜22が積層されて形成されている。これら半絶縁膜22は、半導体にて構成されており、薄膜トランジスタ７のチャネル領域として機能する。そして、これら各半絶縁膜22は、各ゲート電極12に対向して配設されており、これら各ゲート電極12を覆っている。すなわち、これら各半絶縁膜22は、各ゲート電極12上に絶縁膜21を介して設けられている。
【００２４】
半絶縁膜22を含む絶縁膜21上には、島状のソース電極14およびドレイン電極15がそれぞれ形成されている。これらソース電極14およびドレイン電極15は、互いに絶縁され電気的に接続されていない。また、これらソース電極14およびドレイン電極15は、ゲート電極12上の両側に設けられており、これらソース電極14およびドレイン電極15の一端部が半絶縁膜22上に積層されている。
【００２５】
各薄膜トランジスタ７のゲート電極12は、図３に示すように、同じ行に位置する他の薄膜トランジスタ７のゲート電極12とともに共通の制御電極11に電気的に接続されている。さらに、これら各薄膜トランジスタ７のソース電極14は、同じ列に位置する他の薄膜トランジスタ７のソース電極14とともに共通の読出電極13に電気的に接続されている。
【００２６】
電荷蓄積用キャパシタ８は、支持基板６上に形成された島状の下部電極23を備えている。この下部電極23を含む支持基板６上には絶縁膜21が積層されて形成されている。この絶縁膜21は、各薄膜トランジスタ７のゲート電極12上から各下部電極23上まで延長している。さらに、この絶縁膜21上には、島状の上部電極24が積層されて形成されている。この上部電極24は、下部電極23に対向して配設されており、これら各下部電極23を覆っている。すなわち、これら各上部電極24は、各下部電極23上に絶縁膜21を介して設けられている。そして、この上部電極24を含む絶縁膜21上にはドレイン電極15が積層されて形成されている。このドレイン電極15は、他端部が上部電極24上に積層されて、この上部電極24に電気的に接続されている。
【００２７】
各薄膜トランジスタ７の半絶縁膜22、ソース電極14およびドレイン電極15と、各電荷蓄積用キャパシタ８の上部電極24とのそれぞれを含む絶縁膜21上には、絶縁層25が積層されて形成されている。この絶縁層25は、酸化珪素(ＳｉＯ２)などにて形成されており、各画素電極９を取り囲むように形成されている。
【００２８】
この絶縁層25の一部には、薄膜トランジスタ７のドレイン電極15に連通したコンタクトホールとしてのスルーホール26が開口形成されている。このスルーホール26を含む絶縁層25上には、島状の画素電極９が積層されて形成されている。この画素電極９は、スルーホール26にて薄膜トランジスタ７のドレイン電極15に電気的に接続されている。
【００２９】
また、アクティブマトリクス基板３上には、各画素電極９の領域A1に結晶成長促進層31が形成され、画素電極９以外の領域A2に結晶成長抑制層32が形成されている。結晶成長促進層31の形成方法としては、Ｘ線光導電層４を構成する物質と同物質を初期結晶核として薄膜状に形成したり、Ｘ線光導電層４を構成する物質と格子定数が近似もしくは整数倍の物質を初期結晶核として薄膜状に形成するなどが挙げられる。一方、結晶成長抑制層32の形成方法としては、基板表面の凹凸が大きい程、Ｘ線光導電層４の結晶配向性はランダム化することを利用して、プラズマアッシング処理などにより、基板表面の凹凸を拡大さたり、Ｘ線光導電層４を構成する物質と格子定数が大きく異なるか非整数倍の物質を初期結晶核として薄膜状に形成するなどが挙げられる。
【００３０】
アクティブマトリクス基板３上の結晶成長促進層31および結晶成長抑制層32上に、光導電材料を用いて、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法などの気相成長法により、Ｘ線光導電層４が積層されて一体に形成されている。気相成長法によるＸ線光導電層４の結晶成長は、主にアクティブマトリクス基板３上に形成された結晶核を起点とすることから、Ｘ線光導電層４の結晶状態はアクティブマトリクス基板３上に形成された結晶核の状態に大きく影響されることとなる。そのため、画素電極９の領域A1に結晶核の配向性を高める効果のある結晶成長促進層31を形成し、画素電極９以外の領域A2に結晶核の配向性を阻害する効果のある結晶成長抑制層32を形成しているので、図４に示すように、画素電極９の領域A1と画素電極９以外の領域A2とで、結晶配向性が異なるＸ線光導電層部4aとＸ線光導電層部4bとが一体に形成される。
【００３１】
画素電極９の領域A1のＸ線光導電層部4aは、結晶が一様に成長することから結晶配向性が高く、この結晶配向性が高いことで光導電材料の充填密度も高くなり、一方、画素電極９以外の領域A2のＸ線光導電層部4bは、結晶がランダムに成長することから結晶配向性が低く、この結晶配向性が低いことで光導電材料の充填密度も低くなる。そのため、結晶配向性および充填密度は、Ｘ線光導電層部4a＞Ｘ線光導電層部4bの関係となる。また、ヤング率（縦弾性係数）についても、物質の充填密度の影響を受け、物質の結晶性と相関があるため、Ｘ線光導電層部4a＞Ｘ線光導電層部4bの関係となる。
【００３２】
そして、図４に示すように、Ｘ線光導電層４の結晶配向性は、気相成長法により形成される結晶の配向の規則性を示し、結晶が規則正しく一様なほど結晶配向性が高く、結晶がランダム化するほど結晶配向性が低い。充填密度は、単位体積あたりに充填された光導電材料の密度を示す。ヤング率は、引張応力と引張方向に平行な方向のひずみとの比を示すものであって、Ｘ線光導電層４の強度や弾性などの物質性を示すものであり、充填密度が高いほどヤング率が高く、充填密度が低いほどヤング率が低い相関がある。よって、これら結晶配向性と充填密度とヤング率とには互いに相関がある。
【００３３】
したがって、Ｘ線光導電層４は、画素電極９の領域A1のＸ線光導電層部4aにおける結晶配向性、充填密度、ヤング率が、画素電極９以外の領域A2のＸ線光導電層部4bより高く、Ｘ線光導電層部4a＞Ｘ線光導電層部4bの関係を有するように一体に形成されている。この関係は、Ｘ線光導電層４の内部応力を低減するうえで、充填密度において１０％以上異なることが好ましい。
【００３４】
Ｘ線光導電層４は、ＢｉＣｌ３、ＢｉＢｒ３、ＢｉＩ３、ＣｕＩ、ＧａＢｒ２、ＧａＩ２、ＧｅＩ４、ＨｆＢｒ４、ＨｆＩ４、ＨｇＢｒ２、ＨｇＩ２、ＩｎＩ、ＰｂＢｒ２、ＰｂＩ２、ＳｂＢｒ３、ＳｂＩ３、ＳｎＢｒ２、ＳｎＩ２、ＴａＣｌ５、ＴａＢｒ５、ＴｅＣｌ４、ＴｌＢｒ、ＴｌＩ、ＺｒＢｒ４、ＺｒＩ４、ＰｂＯ、ＨｇＯ、Ｂｉ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｓ３、ＴｌＰｂＩ３、ＢｉＯＩ、ＣｄＴｅＺｎ、ＣｄＴｅＳｅ、Ｇｅ、ＧａＡｓの少なくともいずれか１つを含む光導電材料にて形成されている。
【００３５】
また、Ｘ線光導電層４上には、バイアス電極層５が積層されて形成されている。このバイアス電極層５は、各画素電極９に対向して設けられており、Ｘ線光導電層４上の全面に面一に形成されている。そして、このバイアス電極層５には、このバイアス電極層５に電圧を印加させて、このバイアス電極層５に印加電界を生じさせる電源部41の正極側が電気的に接続されている。また、この電源部41の負極側は接地されている。
【００３６】
このバイアス電極層５上には、絶縁層42が積層されて形成されている。さらに、この絶縁層42上には、画素２間を遮蔽する格子状のＸ線グリッド43が形成されている。このＸ線グリッド43は、Ｘ線光導電層４へと入射して散乱したＸ線による解像度特性の劣化を防止する。
【００３７】
次に、第１の実施の形態の作用について説明する。
【００３８】
まず、Ｘ線検出器１のＸ線光導電層４へと入射したＸ線Ｌは、このＸ線光導電層４にて励起されて光導電電荷ｈとなる。
【００３９】
光導電電荷ｈは、バイアス電極層５による印加電界によって画素電極９へと移動する。
【００４０】
画素電極９へと移動して流入した光導電電荷ｈは、画素電極９に接続された薄膜トランジスタ７のゲート電極12が駆動状態となるまで、画素電極９に接続された電荷蓄積用キャパシタ８へと移動して保持されて蓄積される。
【００４１】
このとき、制御電極11の１つを駆動状態にすると、この駆動状態となった制御電極11に接続された１行の薄膜トランジスタ７が駆動状態となる。
【００４２】
そして、この駆動状態となったそれぞれの薄膜トランジスタ７に接続された電荷蓄積用キャパシタ８に蓄積された光導電電荷ｈが読出電極13へと出力される。
【００４３】
この結果、Ｘ線画像の特定の行の画素２に対応する信号が出力されるため、制御電極11の駆動制御によって、全てのＸ線画像の画素２に対応する信号を出力でき、この出力信号をデジタル画像信号に変換する。
【００４４】
次に、Ｘ線光導電層４の製造方法について説明する。
【００４５】
図５に示すように、アクティブマトリクス基板３の表面には、絶縁層25および複数の画素電極９が配置されている。
【００４６】
図６に示すように、アクティブマトリクス基板３の表面における画素電極９以外の領域A2に、マスキングなどを用いたプラズマアッシング処理により、結晶成長抑制層32を形成する。
【００４７】
続いて、図７に示すように、アクティブマトリクス基板３の表面における画素電極９の領域A1に、マスキングなどを用いた気相成長法により、Ｘ線光導電層４を構成する物質と同物質の結晶成長促進層31を初期結晶核として薄膜状に形成する。
【００４８】
続いて、図８に示すように、アクティブマトリクス基板３上の結晶成長促進層31および結晶成長抑制層32上に、気相成長法により、Ｘ線光導電層４を積層して一体に形成する。
【００４９】
このとき、上述したように、気相成長法によるＸ線光導電層４の結晶成長では、主にアクティブマトリクス基板３上に形成された結晶核を起点とすることから、Ｘ線光導電層４の結晶状態はアクティブマトリクス基板３上に形成された結晶核の状態に大きく影響されることとなる。そのため、画素電極９の領域A1に結晶核の配向性を高める効果のある結晶成長促進層31を形成し、画素電極９以外の領域A2に結晶核の配向性を阻害する効果のある結晶成長抑制層32を形成しているので、画素電極９の領域A1と画素電極９以外の領域A2とで、結晶配向性が異なるＸ線光導電層部4aとＸ線光導電層部4bとが一体に形成される。
【００５０】
画素電極９の領域A1のＸ線光導電層部4aは、結晶が一様に成長することから結晶配向性が高く、この結晶配向性が高いことで光導電材料の充填密度も高くなり、一方、画素電極９以外の領域A2のＸ線光導電層部4bは、結晶がランダムに成長することから結晶配向性が低く、この結晶配向性が低いことで光導電材料の充填密度も低くなる。そのため、結晶配向性および充填密度は、Ｘ線光導電層部4a＞Ｘ線光導電層部4bの関係となる。また、ヤング率についても、物質の充填密度の影響を受け、物質の結晶性と相関があるため、Ｘ線光導電層部4a＞Ｘ線光導電層部4bの関係となる。
【００５１】
したがって、Ｘ線光導電層４は、画素電極９の領域A1のＸ線光導電層部4aにおける結晶配向性、充填密度、ヤング率が、画素電極９以外の領域A2のＸ線光導電層部4bより高く、Ｘ線光導電層部4a＞Ｘ線光導電層部4bの関係を有する。
【００５２】
このように構成されたＸ線検出器１では、画素電極９の領域A1のＸ線光導電層部4aにおける結晶配向性、充填密度、ヤング率が、画素電極９以外の領域A2のＸ線光導電層部4bより高く、Ｘ線光導電層部4a＞Ｘ線光導電層部4bの関係を有するように一体に形成しているため、アクティブマトリクス基板３上に一体に形成されるＸ線光導電層４の内部応力を低減でき、Ｘ線光導電層４の剥れやアクティブマトリックス基板３の反りなどが発生するのを防止でき、諸特性および信頼性を向上できる。
【００５３】
アクティブマトリクス基板３上の画素電極９の領域A1に結晶成長促進層31を形成するとともに画素電極９以外の領域A2に結晶成長抑制層32を形成し、このアクティブマトリクス基板３の結晶成長促進層31上および結晶成長抑制層32上にＸ線光導電層４を気相成長法にて積層することにより、画素電極９の領域A1と画素電極９以外の領域A2とで、結晶配向性、充填密度、ヤング率が異なるＸ線光導電層部4aとＸ線光導電層部4bとを一体に形成できる。Ｘ線光導電層４のＸ線光導電層部4aとＸ線光導電層部4bとを一体に形成できることで、Ｘ線光導電層４への加工の必要がなく、加工による諸特性および信頼性などへの影響もなくすことができる。
【００５４】
そして、例えば、Ｘ線光導電層４の高感度光導電材料：ＰｂＩ２、Ｘ線光導電層４の形成方法：真空蒸着法、Ｘ線光導電層４の積層膜厚：４００μｍ、結晶成長促進層31の材料：ＰｂＩ２、結晶成長促進層31の形成方法：真空蒸着法、結晶成長促進層31の積層膜厚：５０００Å、結晶成長抑制層32の形成方法：プラズマアッシング処理（アッシング：２０００Å）としたＸ線検出器１について、充填密度を測定した。その結果、画素電極９の領域A1と画素電極９以外の領域A2との充填密度は、画素電極９の領域A1：約９０％以上、画素電極９以外の領域A2：約７０％以下となった。したがって、Ｘ線光導電層４は、画素電極９の領域A1のＸ線光導電層部4aにおける結晶配向性、充填密度、ヤング率が、画素電極９以外の領域A2のＸ線光導電層部4bより高く、Ｘ線光導電層部4a＞Ｘ線光導電層部4bの関係を有している。
【００５５】
また、直接方式のＸ線検出器１においては、結晶成長促進層31と結晶成長抑制層32との体積抵抗率の関係を結晶成長促進層31＜結晶成長抑制層32とした場合、隣接する画素電極９からの光導電電荷ｈの流入などの影響に防止することもでき、解像度特性の改善もできる。
【００５６】
次に、図９および図１０に第２の実施の形態を示す。なお、第１の実施の形態と同一構成については同一符号を用いてその説明を省略する。
【００５７】
Ｘ線検出器１としては、間接方式のＸ線平面画像検出器である。このＸ線検出器１のアクティブマトリクス基板３の表面には各画素電極９上に可視光ｖを電気信号に変換するフォトダイオードなどの光電変換素子51が形成されている。
【００５８】
アクティブマトリクス基板３上には、各画素電極９の領域A1であって光電変換素子51上に結晶成長促進層31が形成され、画素電極９以外の領域A2に結晶成長抑制層32が形成されている。
【００５９】
アクティブマトリクス基板３上の結晶成長促進層31および結晶成長抑制層32上に、蛍光材料を用いて、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法などの気相成長法により、Ｘ線Ｌを可視光ｖに変換する柱状結晶構造のシンチレータ層52が積層されて一体に形成されている。気相成長法によるシンチレータ層52の結晶成長は、主にアクティブマトリクス基板３上に形成された結晶核を起点とすることから、シンチレータ層52の結晶状態はアクティブマトリクス基板３上に形成された結晶核の状態に大きく影響されることとなる。そのため、画素電極９の領域A1であって光電変換素子51上に結晶核の配向性を高める効果のある結晶成長促進層31を形成し、画素電極９以外の領域A2に結晶核の配向性を阻害する効果のある結晶成長抑制層32を形成しているので、画素電極９の領域A1と画素電極９以外の領域A2とで、結晶配向性が異なるシンチレータ層部52aとシンチレータ層部52bとが一体に形成されている。
【００６０】
画素電極９の領域A1であって光電変換素子51上のシンチレータ層部52aは、結晶が規則正しく一様に成長することから結晶配向性が高くなり、この結晶配向性が高くなることで蛍光材料の充填密度も高くなり、一方、画素電極９以外の領域A2のシンチレータ層部52bは、結晶がランダムに成長することから結晶配向性が低くなり、この結晶配向性が低くなることで蛍光材料の充填密度も低くなる。そのため、結晶配向性および充填密度は、シンチレータ層部52a＞シンチレータ層部52bの関係となる。また、ヤング率についても、物質の充填密度の影響を受け、物質の結晶性と相関があるため、シンチレータ層部52a＞シンチレータ層部52bの関係となる。
【００６１】
したがって、シンチレータ層52は、画素電極９の領域A1であって光電変換素子51上のシンチレータ層部52aにおける結晶配向性、充填密度、ヤング率が、画素電極９以外の領域A2のシンチレータ層部52bより高く、シンチレータ層部52a＞シンチレータ層部52bの関係を有するように一体に形成されている。
【００６２】
シンチレータ層52は、ＬｉＩ、ＮａＩ、ＣｓＩ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、Ｃａ２ＭｇＳｉ２Ｏ７、Ｃａ（１−Ｘ）ＭｇＸＳｉＯ３、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＢＧＯ（Ｂｉ４Ｇｅ３Ｏ１２、Ｂｉ１２ＧｅＯ２０）、ＧＳＯ（Ｇｄ２ＳｉＯ５）、ＧＯＳ（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ）、ＹＡＰ（ＹＡｌＯ３）、ＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）、ＹＳＯ（Ｙ２ＳｉＯ５）、ＬｕＡＰ（ＬｕＡｌＯ３）、ＬＳＯ（Ｌｕ２ＳｉＯ５）、ＬＳＰ（Ｌｕ２Ｓｉ２Ｏ７）、ＬｕＹＡＰ｛Ｌｕ（１−Ｘ）ＹＸＡｌＯ３｝、ＬＧＳＯ｛Ｌｕ（１−Ｘ）ＧｄＸＳｉＯ５｝、ＬａＣｌ３、ＣｅＣｌ３、ＲｂＧｄ２Ｂｒ７、Ｋ２ＬａＣｌ５、ＬｉＢａＦ３の少なくとも１つを含む蛍光材料にて形成されている。
【００６３】
また、シンチレータ層52上には、シンチレータ層52で変換された可視光ｖの利用効率を高めるための反射層53が積層されて形成され、この反射層53上には絶縁層42が積層されて形成され、この絶縁層42上には画素２間を遮蔽する格子状のＸ線グリッド43が形成されている。
【００６４】
そして、シンチレータ層52を形成するプロセスについては、基本的に第１の実施の形態のＸ線光導電層４を形成するプロセスと同様である。
【００６５】
このように構成されたＸ線検出器１では、画素電極９の領域A1であって光電変換素子51上のシンチレータ層部52aにおける結晶配向性、充填密度、ヤング率が、画素電極９以外の領域A2のシンチレータ層部52bより高く、シンチレータ層部52a＞シンチレータ層部52bの関係を有するように一体に形成しているため、アクティブマトリクス基板３上に一体に形成されるシンチレータ層52の内部応力を低減でき、シンチレータ層52の剥れやアクティブマトリックス基板３の反りなどが発生するのを防止でき、諸特性および信頼性を向上できる。
【００６６】
アクティブマトリクス基板３上の画素電極９の領域A1に結晶成長促進層31を形成するとともに画素電極９以外の領域A2に結晶成長抑制層32を形成し、このアクティブマトリクス基板３の結晶成長促進層31上および結晶成長抑制層32上にシンチレータ層52を気相成長法にて積層することにより、画素電極９の領域A1であって光電変換素子51上と画素電極９以外の領域A2とで、結晶配向性、充填密度、ヤング率が異なるシンチレータ層部52aとシンチレータ層部52bとを一体に形成できる。シンチレータ層52のシンチレータ層部52aとシンチレータ層部52bとを一体に形成できることで、シンチレータ層52への加工の必要がなく、加工による諸特性および信頼性などへの影響もなくすことができる。
【００６７】
また、間接方式のＸ線検出器１においては、結晶成長促進層31と結晶成長抑制層32の蛍光の透過率の関係を結晶成長促進層31＞結晶成長抑制層32とした場合、解像度特性を改善できる。
【００６８】
なお、アクティブマトリクス基板３上には、画素２を二次元的でマトリクス状に形成したが、一次元的に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すＸ線検出器の断面図である。
【図２】同上Ｘ線検出器のＸ線光導電層の正面図である。
【図３】同上Ｘ線検出器を模式的に示す正面図である。
【図４】同上Ｘ線検出器のＸ線光導電層の各領域毎の結晶状態を示す模式図である。
【図５】同上Ｘ線検出器の製造方法を示し、(a)は断面図、(b)は正面図である。
【図６】同上Ｘ線検出器の図５に続く製造方法を示し、(a)は断面図、(b)は正面図である。
【図７】同上Ｘ線検出器の図６に続く製造方法を示し、(a)は断面図、(b)は正面図である。
【図８】同上Ｘ線検出器の図７に続く製造方法を示し、(a)は断面図、(b)は正面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態を示すＸ線検出器の断面図である。
【図１０】同上Ｘ線検出器のシンチレータ層の正面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１    Ｘ線検出器
３    回路基板としてのアクティブマトリクス基板
４    Ｘ線光導電層
５    電極層としてのバイアス電極層
９    画素電極
31    結晶成長促進層
32    結晶成長抑制層
51    光電変換素子
52    シンチレータ層
【図１】
2007173544.tif 000003
【図２】
2007173544.tif 000004
【図３】
2007173544.tif 000005
【図４】
2007173544.tif 000006
【図５】
2007173544.tif 000007
【図６】
2007173544.tif 000008
【図７】
2007173544.tif 000009
【図８】
2007173544.tif 000010
【図９】
2007173544.tif 000011
【図１０】
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