放射線イメージセンサ及び光電変換素子アレイユニット
【課題】シンチレータプレートと、光電変換素子アレイと、を組み合わせて放射線イメージセンサを構成した場合であっても、変換された蛍光（可視光）の反射に起因する解像度の低下を抑制する。
【解決手段】放射線イメージセンサ１０は、基板２１にシンチレータ層２４が設けられたシンチレータプレート１１と、光電変換素子アレイを構成する複数のフォトダイオード（光電変換素子）３５が形成された光電変換層３６と、フォトダイオード３５の周囲に形成され、シンチレータ層２４を出射されて光電変換層３６に入射した蛍光の反射光を遮る遮光壁３８と、が設けられた光電変換素子アレイユニット１２と、を備える。
【解決手段】放射線イメージセンサ１０は、基板２１にシンチレータ層２４が設けられたシンチレータプレート１１と、光電変換素子アレイを構成する複数のフォトダイオード（光電変換素子）３５が形成された光電変換層３６と、フォトダイオード３５の周囲に形成され、シンチレータ層２４を出射されて光電変換層３６に入射した蛍光の反射光を遮る遮光壁３８と、が設けられた光電変換素子アレイユニット１２と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線イメージセンサ及び光電変換素子アレイユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療、工業用のＸ線撮影では、感光フィルムが用いられてきたが、リアルタイム性や維持管理費の観点から放射線イメージセンサを備えた放射線イメージングシステムが普及してきている。
【０００３】
このような放射線イメージングシステムに適用可能な放射線イメージセンサとしては、様々考えられるが、一例として、フラットパネルディテクタが挙げられる（例えば、特許文献１参照）。
従来、フラットパネルディテクタとしては、直接変換方式と、シンチレータを用いた間接変換方式とが知られている。
【０００４】
間接変換方式のフラットパネルディテクタは、入射したＸ線をシンチレータにより可視光の蛍光に変換し、光電変換素子（例えば、フォトダイオード）をアレイ状に配置した光電変換素子アレイにより入射した光の強弱を電荷量の大小に変換する。
そして、光電変換素子アレイの電荷を各光電変換素子と一対になったＴＦＴトランジスタにより電流信号に変換して、電流量に応じたデジタル信号に変換されて出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１１６２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記従来の間接変換方式のフラットパネルディテクタを製造するに際しては、ガラス基板上に形成された光電変換素子アレイ上に、直接シンチレータ層を形成する物質［例えば、タリウムＴｌをドープしたＣｓＩ（Ｔｌ）等］を蒸着する構成を採っていた。
ここで、ガラス基板上に形成された光電変換素子アレイは、平坦ではなく、凹凸を有しているため、蒸着されるヨウ化セシウムの厚さも完全に均一にすることは困難であった。
【０００７】
これを解決するため、近年においては、シンチレータをガラス基板上に形成したシンチレータプレートと、光電変換素子をガラス基板上にアレイ状に形成した光電変換素子アレイと、を対向させて貼り合わせフラットパネルディテクタを構成する技術が提案されている。
【０００８】
しかしながら、Ｘ線がシンチレータにより蛍光（可視光）に変換されて光電変換素子アレイに入射するに際して、光電変換素子アレイ側に入射した蛍光が光電変換素子アレイ内の金属層（電極層等）に反射されて反射光（１次反射光）が光電変換素子に入射し、あるいは、その反射光が再びシンチレータプレートにより反射されて２次反射光となって光電変換素子に入射する虞があり、解像度の低下を招くという問題点があった。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、シンチレータプレートと、光電変換素子アレイと、を組み合わせて放射線イメージセンサを構成した場合であっても、変換された蛍光（可視光）の反射に起因する解像度の低下を抑制することが可能な放射線イメージセンサ及びこの放射線イメージセンサに用いる光電変換素子アレイユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、放射線イメージセンサは、基板にシンチレータ層が設けられたシンチレータプレートと、光電変換素子アレイを構成する複数の光電変換素子が形成された光電変換素子層と、前記光電変換素子の周囲に形成され、前記シンチレータ層を出射されて前記光電変換素子層に入射した蛍光の反射光を遮る遮光壁と、が設けられた光電変換素子アレイユニットと、を備える。
【００１１】
この場合において、前記遮光壁は、前記光電変換素子の受光面よりも高く形成されているようにしてもよい。
また、前記遮光壁は、前記シンチレータプレートに当接する高さを有しているようにしてもよい。
また、前記光電変換素子アレイユニットは、前記光電変換素子を保護する保護層を有し、前記遮光壁は、前記保護層上に形成されているようにしてもよい。
また、前記遮光壁は、前記保護層と一体に形成されているようにしてもよい。
また、前記遮光壁は、前記光電変換素子の受光面の周縁に沿って、前記光電変換素子の受光面を囲むように形成されているようにしてもよい。
【００１２】
また、前記遮光壁は、光電変換素子アレイユニットの中央部から周縁部に向かって高さが高くなるように形成されているようにしてもよい。
また、前記遮光壁は、フォトリソグラフィにより形成されているようにしてもよい。
【００１３】
また、光電変換素子アレイを構成する複数の光電変換素子を有し、入射放射線を蛍光に変換するシンチレータプレートに対向設置されて放射線イメージセンサを構成する光電変換素子アレイユニットにおいて、前記光電変換素子の周囲に、入射した蛍光の反射光を遮る遮光壁が形成されている。
【発明の効果】
【００１４】
本願に係る放射線イメージセンサあるいは光電変換素子アレイユニットによれば、シンチレータ層を出射されて光電変換素子層に入射した蛍光の反射光が蛍光が再び光電変換素子に入射するのを抑制でき、解像度の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、第１実施形態の放射線イメージセンサの断面図である。
【図２】図２は、図１の放射線イメージセンサの分解断面図である。
【図３】図３は、光電変換素子アレイユニットの一部の平面図である。
【図４】図４は、図３におけるフォトダイオード近傍の部分拡大図である。
【図５】図５は、図４のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図６】図６は、第２実施形態の放射線イメージセンサの断面図である。
【図７】図７は、図６の放射線イメージセンサの分解断面図である。
【図８】図８は、第２実施形態の変形例の放射線イメージセンサの分解断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に図面を参照して、実施形態について説明する。
以下の説明においては、光電変換素子としてフォトダイオードを例としたが光電変換機能をもつ適切な素子であれば他のものでもよい。
【００１７】
［１］第１実施形態
図１は、第１実施形態の放射線イメージセンサの断面図である。
また、図２は、図１の放射線イメージセンサの分解断面図である。
放射線イメージセンサ１０は、大別すると、入射したＸ線を蛍光（可視光）に変換するシンチレータプレート１１と、シンチレータプレート１１により変換された可視光を受光して画像データに変換する光電変換素子アレイユニット１２と、シール部材１３と、を備えている。
【００１８】
シンチレータプレート１１は、ガラス基板２１と、ガラス基板２１上に形成され、Ｘ線を透過するとともに、Ｘ線により発生した可視光である蛍光を反射し、光電変換素子アレイユニット１２側に導く反射膜層２２と、反射膜層２２の経時劣化を防止するための保護膜層２３と、入射したＸ線を可視光に変換するシンチレータ層２４と、シンチレータ層２４の吸湿に伴う劣化を防止するための防水フィルム層２５と、を備えている。
この場合において、防水フィルム層２５は、他の手段により防水性が確保できるのであれば、省略することが可能である。
【００１９】
ここで、シンチレータプレート１１の製造方法について説明する。
シンチレータプレート１１を製造するに際しては、ガラス基板２１上に、ＡｌＮｄ等の金属膜をスパッタリングにより薄膜状に形成し、反射膜層２２とする。この反射膜層２２は、薄膜として形成することが可能であるため、入射する放射線（Ｘ線）の減衰を最小限に抑制することができる。また、反射膜層２２により、入射した放射線によりシンチレータ層２４において発生した蛍光（可視光）は、効率よくフォトダイオード３５側に導かれ、変換効率を向上させることができ、ひいては、コントラストの高い鮮明な画像を得ることが可能となる。
【００２０】
次にシリコン窒化膜あるいはシリコン酸化膜を反射膜層２２に積層して保護膜層２３とする。この保護膜層２３によれば、反射膜層２２の性能を長期にわたって、維持することができ、長期にわたって、変換効率の高い画像を得ることができる。
そして、シンチレータ層２４を蒸着により保護膜層２３上に形成している。
上述したように、シンチレータ層２４は、平坦なガラス基板２１上に形成された反射膜層２２及び保護膜層２３に積層されることとなるので、従来のように、ガラス基板上に形成された光電変換素子アレイ上に直接的にシンチレータ層を形成する製造方法を採用した場合のように高さが不均一な光電素子アレイ上にシンチレータ層が形成されることがないので、密度の不均一、また特に光電変換素子側のシンチレータ結晶端の潰れ等も抑制される。
このため、シンチレータ層２４内で蛍光が減衰されてしまうことがないので、変換効率を向上して、輝度の向上、解像度の向上に寄与することが可能となる。
【００２１】
次に光電変換素子アレイユニット１２の構成について説明する。
光電変換素子アレイユニット１２は、ガラス基板３１と、ガラス基板３１上に形成され、信号読み出し用の複数のＴＦＴ３２がアレイ状に配置されるとともに、金属配線（メタル）３３が設けられたＴＦＴ層３４と、ＴＦＴ層３４に積層され、複数のフォトダイオード３５がアレイ状に配置されている光電変換層３６と、光電変換層３６を覆う樹脂製の保護膜層３７と一体に形成され、各フォトダイオード３５の周囲をそれぞれ囲むように形成された複数の遮光壁（遮光グリッド）３８と、保護膜層３７上に配置された電極部３９と、を備えている。
以上の説明では、ＴＦＴ層３４と光電変換層３６とを完全に分けて別層としていたが、ある共通層にＴＦＴ層３４及び光電変換層３６の各々の一部が形成されるようにすることも可能である。
【００２２】
ここで、遮光壁３８について説明する。
図３は、光電変換素子アレイユニットの一部の平面図である。図３中、符号ＤＲはデータ読出ラインを示している。
図４は、図３におけるフォトダイオード近傍の部分拡大図である。
図５は、図４のＡ−Ａ矢視断面図である。
図３及び図４に示すように、遮光壁３８は、フォトダイオード３５の周囲を囲むように形成されている。
また、遮光壁３８は、光電変換素子アレイユニット１２の最上部（最上層）に形成され、各遮光壁３８の保護膜層３７からの高さｈは、図５に示すように、他の部分で最も高い電極部３９の高さよりも高くなるようにされ、放射線イメージセンサ１０として組み立てたときに、図１に示すように、シンチレータプレート１１を構成する防水フィルム層２５（あるいは防水フィルム層２５が設けられていない場合には、シンチレータ層２４）に当接するように設けられている。なお、遮光壁３８の高さｈは、必ずしもシンチレータプレート１１に当接させる必要はなく、他の手段によって、シンチレータプレート１１と、光電変換素子アレイユニット１２との間の距離が保てるのであれば、光電変換素子であるフォトダイオード３５の受光面よりも高く形成されていればよい。
【００２３】
この結果、光電変換素子アレイユニット１２にシンチレータプレート１１を載置した場合には、図１に示すように、各遮光壁３８の上端面がシンチレータプレート１１に当接し、シンチレータプレート１１を支持し、シンチレータ層２４と、光電変換層３６、ひいては、フォトダイオード３５の受光面とを一定の距離に保つこととなる。なお、図１及び図２において、理解の容易のため、各部の描画スケールは、実際のものとは異なっている。例えば、遮光壁３８の実際の高さｈは、例えば、４μｍ以下となっている。
【００２４】
このとき、遮光壁３８の高さｈは、シンチレータプレート１１と光電変換素子アレイユニット１２の間に、シール部材１３により封止されて形成される封止空間ＳＰの高さに相当することとなる。
以上の説明は、遮光壁３８の遮光効率を最大限とし、封止空間ＳＰを確保するためのスペーサとしての機能を遮光壁３８に担わせた場合のものである。
【００２５】
この結果、図１に示すように、シンチレータ層２４に入射したＸ線ＸＲ１は、蛍光（可視光）ＶＲ１に変換される。そして、金属配線（メタル）３３に至った可視光ＶＲ１は、金属配線３３により反射され、さらに反射膜層２２により反射されて、フォトダイオード３５に入射しようとした反射光ＲＦ１は、遮光壁３８により遮断されて隣接する本来蛍光が入るべきでないフォトダイオード３５の受光面に至るのを阻害される。
【００２６】
すなわち、隣接する本来蛍光が入るべきでないフォトダイオード３５の受光面に至ることにより解像度を低下させることとなる反射光ＲＦ１を抑制して、解像度を向上させることができる。
同様に、シンチレータ層２４に入射したＸ線ＸＲ２は、蛍光（可視光）ＶＲ２に変換される。そして、フォトダイオード３５の受光面に至った可視光ＶＲ２の一部は、フォトダイオード３５の受光面で反射され、さらに反射膜層２２により反射されて、当該フォトダイオード３５あるいは隣接するフォトダイオード３５に入射しようとした反射光ＲＦ２は、遮光壁３８により遮断されて隣接するフォトダイオード３５の受光面に至るのを阻害される。
したがって、隣接する本来蛍光が入るべきでないフォトダイオード３５の受光面に至ることにより解像度を低下させることとなる反射光ＲＦ２を抑制して、解像度を向上させることができる。
【００２７】
ここで、遮光壁３８の形成方法について説明する。
遮光壁３８は、フォトレジストを保護膜層３６上に所定厚さで塗布し、フォトマスクを用いて露光を行うフォトリソグラフィにより形成される。このとき、フォトレジスト材料としては、いわゆる、感光性機能分子を含む高分子樹脂が用いられ、その種類としては、露光されると現像液に対して溶解性が低下するネガレジストあるいは露光されると現像液に対して溶解性が向上するポジレジストのいずれかが用いられる。
なお、本実施形態において用いるフォトレジストとしては、放射線（例えば、Ｘ線）、蛍光による劣化が所定程度以下であれば、いずれのフォトレジストを用いることも可能である。
【００２８】
以上の説明においては、遮光壁３８の遮光効率を最大限とし、封止空間ＳＰを確保するためのスペーサとしての機能を遮光壁３８に担わせた場合について説明したが、遮光壁３８のスペーサとしての機能をなくし、遮光効率の低下を許容するのであれば、遮光壁３８の高さｈをより低くすることが可能である。この場合において、フォトダイオード３５の受光面からの反射光ＲＦ２をより多く許容し、より光量の高い金属配線３３からの反射光ＲＦ１を抑制する目的であれば、遮光壁３８の上端面までの高さｈがフォトダイオード３５の受光面より高くなるように構成すればよい。
また、以上の説明においては、遮光壁３８でフォトダイオード３５の周囲を完全に囲うように構成していたが、遮光効率は低下するものの、その一部が途切れているような状態であってもよい。
【００２９】
以上の説明においては、封止空間ＳＰについては、詳細に述べなかったが、実際の放射線イメージセンサ１０においては、封止空間ＳＰ内には、窒素ガス等の不活性ガスが封入される。
このように窒素ガス等の不活性ガスが封入されるのは、シンチレータ層２４が当該空間内に存在する水（Ｈ２Ｏ）と結合して、吸湿あるいは潮解して劣化するのを防止するためである。
また、封止空間ＳＰ内の圧力は大気圧未満とされるので、大気圧に抗して形状を維持することができるように、遮光壁３８をシンチレータプレート１１に当接するように構成することが好ましい。
【００３０】
また、シール部材１３は、例えば、エポキシアクリル系樹脂等のＵＶ（紫外線）硬化性樹脂で形成されている。
シンチレータプレート１１と、光電変換素子アレイと、を対向させて当接させる場合に、双方のガラス基板２１、３１の四つの縁辺間にシール部材１３としての、ＵＶ硬化性樹脂（特殊エポキシアクリル系樹脂等）を塗布し、両ガラス基板２１、３１を圧着後ＵＶ照射により硬化させ、かつ加熱（１００℃以上）して接着性を高める。なお、具体的なＵＶ硬化性樹脂の材質としては、適宜選択が可能である。
【００３１】
次に放射線イメージセンサ１０の組み立てについて説明する。
この場合において、シンチレータプレート１１及び光電変換素子アレイユニット１２は、既に組み立てが済んでいるものとする。
まず、シンチレータプレート１１と、光電変換素子アレイユニット１２と、を所定位置関係で対向させた状態で所定のステージ上に載置する。
【００３２】
次にシンチレータプレート１１と、光電変換素子アレイユニット１２と、がずれないように固定した状態で、シンチレータプレート１１を構成するガラス基板２１と、光電変換素子アレイユニット１２を構成するガラス基板３１の四つの縁辺間にＵＶ硬化・熱硬化樹脂を注入する。
このＵＶ硬化・熱硬化樹脂には、両ガラス基板２１、３１の間に形成される封止空間ＳＰに満たされている空気を抜きつつ、窒素ガス等の不活性ガスを注入するための小開口がそれぞれ少なくとも一つずつ開けられている。
【００３３】
そして、不活性ガスの注入口には当該ガス注入用の機器を接続する。
さらに、ステージ上に載置されたシンチレータプレート１１と、光電変換素子アレイユニット１２と、を空気を通さないシートで完全に覆って、シートとステージで形成された空間内の空気を排気する。
【００３４】
これにより、封止空間ＳＰに満たされている空気を抜くための小開口から、空気が排出され、封止空間ＳＰの空気は、不活性ガスで置換される。このとき、置換後の不活性ガスの圧力を大気圧未満とすることで、シンチレータプレート１１の防水フィルム層２５は、光電変換素子アレイユニット１２の遮光壁３８に、大気圧と、不活性ガスの圧力差に相当する圧力で押しつけられることとなる。
この状態で、ＵＶ硬化・熱硬化樹脂に開けられている空気取出し用の小開口及び不活性ガス注入用の小開口を同じＵＶ硬化・熱硬化樹脂により、塞いで、封止し硬化・加熱させて封止を完了する。
【００３５】
以上の説明のように、本第１実施形態の放射線イメージセンサ１０においては、各フォトダイオード３５の周囲をそれぞれ囲むように複数の遮光壁（遮光グリッド）３８が形成されているので、金属配線３３あるいはフォトダイオード３５により反射された可視光ＶＲ１、ＶＲ２の反射光ＲＦ１、ＲＦ２は、可視光ＶＲ１、ＶＲ２の入射位置とは異なる位置に位置するフォトダイオード３５に入射するのが抑制され、解像度の低下を抑制して、放射線イメージセンサ１０の撮像範囲全域にわたって良好な撮像画像を得ることが可能となる。
【００３６】
さらに、遮光壁３８の上端面をシンチレータプレート１１に当接させることにより、シンチレータプレート１１の防水フィルム層２５ひいてはシンチレータ層２４が大気圧と、不活性ガスの圧力との差に相当する圧力で押しつけられるので、シンチレータプレート１１と光電変換素子アレイユニット１２と、を一様な力で圧着組み立て（Vacuum Assembly）することができ、光電変換素子アレイを構成するフォトダイオード３５と、シンチレータプレート１１、ひいては、シンチレータ層２４との距離は、いずれの場所においても、一様かつ設計上の最短の離間距離を保つことができる。
したがって、放射線イメージセンサ１０の撮像範囲全域にわたって良好な撮像画像を得ることが可能となる。
【００３７】
また、シンチレータ層２４は、封止空間ＳＰ内に封止されるので、吸湿あるいは潮解から防ぐことが可能となる。すなわち、特に防水フィルム層２５を形成しないとしても、さらには真空封止のまま不活性ガスの注入を行わなくても、吸湿あるいは潮解を防ぐことができ、長期にわたって性能を維持することが可能となる。
【００３８】
さらに、それぞれが独立して製造されるシンチレータプレート１１と光電変換素子アレイユニット１２を組み合わせるという構成を採っているため、シンチレータプレート１１あるいは光電変換素子アレイユニット１２を個別に品質評価し、その良品のみをもって組み立てて最終テストを行うことが可能になるため、従来のように光電変換素子アレイ上に直接シンチレータを蒸着するタイプに比べて、スクラップコストを低減することができるとともに、製造時の歩留まりを向上させることが可能となる。
【００３９】
[２]第２実施形態
以上の第１実施形態においては、シンチレータ層がほぼ平面に形成されるものとして説明したが、シンチレータ層を真空蒸着により形成する場合、蒸着基板を天吊りにして回転させる方式がとられることが多いが、中央部の厚さが周縁部の厚さよりも厚くなる傾向が見られる。そこで、本第２実施形態は、中央部と周縁部とで厚さが異なるシンチレータ層を考慮して遮光壁の高さを設定した場合の実施形態である。
【００４０】
図６は、第２実施形態の放射線イメージセンサの断面図である。
また、図７は、図６の放射線イメージセンサの分解断面図である。
図６及び図７において、図１あるいは図２と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
放射線イメージセンサ１０Ａは、大別すると、入射したＸ線を蛍光（可視光）に変換するシンチレータプレート１１Ａと、シンチレータプレート１１Ａにより変換された可視光を受光して画像データに変換する光電変換素子アレイユニット１２Ａと、シール部材１３と、を備えている。
【００４１】
シンチレータプレート１１Ａは、ガラス基板２１と、ガラス基板２１上に形成され、Ｘ線を透過するとともに、Ｘ線により発生した可視光である蛍光を反射し、光電変換素子アレイユニット１２Ａ側に導く反射膜層２２と、反射膜層２２の経時劣化を防止するための保護膜層２３と、中央部の厚さが周縁部の厚さよりも厚いとともに、入射したＸ線を可視光に変換するシンチレータ層２４Ａと、シンチレータ層２４Ａの吸湿に伴う劣化を防止するための防水フィルム層２５Ａと、を備えている。
この場合においても、第１実施形態と同様に、防水フィルム層２５Ａは、他の手段により防水性が確保できるのであれば、省略することが可能である。
【００４２】
次に光電変換素子アレイユニット１２Ａの構成について説明する。
光電変換素子アレイユニット１２Ａは、ガラス基板３１と、ガラス基板３１上に形成され、信号読み出し用の複数のＴＦＴ３２がアレイ状に配置されるとともに、金属配線（メタル）３３が設けられたＴＦＴ層３４と、ＴＦＴ層３４に積層され、複数のフォトダイオード３５がアレイ状に配置されている光電変換層３６と、光電変換層３６を覆う図示しない樹脂製の保護膜層３７と一体に形成され、各フォトダイオード３５の周囲をそれぞれ囲むように形成された複数の遮光壁（遮光グリッド）３８−１〜３８−３と、保護膜層３７上に配置された電極部３９Ａと、を備えている。
【００４３】
次に、遮光壁３８−１〜３８−３について説明する。
遮光壁３８−１〜３８−３は、それぞれ対応するフォトダイオード３５の周囲を囲むように形成されている。
また、遮光壁３８−１〜３８−３は、光電変換素子アレイユニット１２Ａの最上部（最上層）に形成されている。
【００４４】
各遮光壁３８−１〜３８−３の保護膜層３７からの高さｈ１〜ｈ３は、図７に示すように、シンチレータ層２４Ａの厚さに応じて、シンチレータ層２４Ａの中央部に位置する遮光壁３８−１の高さｈ１が最も低く、シンチレータ層２４Ａの周縁部に位置する遮光壁３８−３の高さｈ３が最も高くなっている。すなわち、高さｈ１＜ｈ２＜ｈ３となっており、放射線イメージセンサ１０Ａとして組み立てたときに、図６に示すように、シンチレータプレート１１Ａを構成する防水フィルム層２５Ａ（あるいは防水フィルム層２５Ａが設けられていない場合には、シンチレータ層２４Ａ）にそれぞれ当接するように設けられている。
【００４５】
この結果、光電変換素子アレイユニット１２Ａにシンチレータプレート１１Ａを載置した場合には、図６に示すように、各遮光壁３８−１〜３８−３の上端面がシンチレータプレート１１Ａに当接し、シンチレータプレート１１Ａを支持し、シンチレータ層２４Ａに余計な負荷を掛けることなく、光電変換層３６、ひいては、フォトダイオード３５の受光面とを所定の距離に保つこととなる。なお、図６及び図７において、理解の容易のため、各部の描画スケールは、実際のものとは異なっている。例えば、遮光壁３８−１の実際の高さｈ１は、例えば、４μｍ以下となっており、遮光壁３８−２の高さｈ２、遮光壁３８−３の高さｈ３は、それに準じた高さとなっている。
【００４６】
すなわち、
４μｍ＞ｈ１＜ｈ２＝ｈ１＋α＜ｈ３＝ｈ１＋β
（ここで、０＜α＜β）
となっている。
【００４７】
以上の説明のように、本第２実施形態の放射線イメージセンサ１０Ａにおいては、各フォトダイオード３５の周囲をそれぞれ囲むように、かつ、シンチレータ層２４の中央部と周縁部との厚さの違いを考慮して、高さの異なる複数の遮光壁（遮光グリッド）３８−１〜３８−３が形成されているので、シンチレータ層２４に余計な負荷をかけることなく、金属配線３３あるいはフォトダイオード３５により反射された可視光の反射光が、可視光の入射位置とは異なる位置に位置するフォトダイオード３５に入射するのが、防水フィルム層２５Ａ（あるいは防水フィルム層２５Ａが設けられていない場合には、シンチレータ層２４Ａ）と遮光壁との間に隙間がある場合に比べ、より確実に抑制され、解像度の低下を抑制して、放射線イメージセンサ１０Ａの撮像範囲全域にわたって良好な撮像画像を得ることが可能となる。
【００４８】
さらに、遮光壁３８−１〜３８−３の上端面をシンチレータプレート１１Ａに当接させることにより、シンチレータプレート１１Ａの防水フィルム層２５Ａひいてはシンチレータ層２４Ａが大気圧と、不活性ガスの圧力との差に相当する圧力で押しつけられるので、シンチレータプレート１１Ａと光電変換素子アレイユニット１２Ａと、を一様な力で圧着組み立て（Vacuum Assembly）することができ、光電変換素子アレイを構成するフォトダイオード３５と、シンチレータプレート１１Ａ、ひいては、シンチレータ層２４Ａとの距離は、いずれの場所においても、シンチレータ層２４Ａの形状に応じた設計上のより最短の離間距離を保つことができる。
したがって、放射線イメージセンサ１０Ａの撮像範囲全域にわたって良好な撮像画像を得ることが可能となる。
【００４９】
図８は、第２実施形態の変形例の放射線イメージセンサの分解断面図である。
以上の説明においては、同一のフォトダイオード３５に対応する遮光壁３８−１〜３８−３は、それぞれ高さが一定となっており、遮光壁３８−１〜３８−３は、ステップ状に高さが変化していた。
【００５０】
これらに対し、本変形例においては、中央部に配置されたフォトダイオード３５に対応する遮光壁３８−１（高さ＝ｈ１１）を除き、中央部側に配置された遮光壁よりも周縁部側に配置された遮光壁の方が、放射線イメージセンサ１０Ｂのシンチレータ層２４Ａの形状に応じて高さが徐々に高くなるようにされている。
【００５１】
より具体的には、放射線イメージセンサ１０Ｂの最も中央部に配置されたフォトダイオード３５に対して、より周縁部側に配置されたフォトダイオード３５の中央部側の遮光壁３８−２の高さｈ１２は、シンチレータ層２４Ａの形状に応じて中央部に配置されたフォトダイオード３５の高さｈ１１よりも高く、同一のフォトダイオード３５の周縁部側の遮光壁３８−３の高さｈ１３よりも低くなっている。
【００５２】
同様に、さらに周縁部側に配置されたフォトダイオード３５の中央部側の遮光壁３８−２の高さｈ１４は、シンチレータ層２４Ａの形状に応じて、隣設されたより中央部側に配置されたフォトダイオード３５の高さｈ１３よりも高く、同一のフォトダイオード３５の周縁部側の遮光壁３８−５の高さｈ１５よりも低くなっている。なお、この場合において、遮光壁３８−２及び遮光壁３８−３は、同一のフォトダイオードを囲む遮光壁であり、遮光壁３８−４及び遮光壁３８−５は、同一のフォトダイオードを囲む遮光壁である。
【００５３】
以上の説明のように、本第２実施形態の変形例の放射線イメージセンサ１０Ｂにおいては、各フォトダイオード３５の周囲をそれぞれ囲むように、かつ、シンチレータ層２４の中央部と周縁部との厚さの違いを考慮して、同一のフォトダイオードを囲む遮光壁（遮光グリッド）において、中央部側と周縁部側とで高さが異なるように形成されているので、シンチレータ層２４に余計な負荷をかけることなく、金属配線３３あるいはフォトダイオード３５により反射された可視光の反射光が、可視光の入射位置とは異なる位置に位置するフォトダイオード３５に入射するのが、防水フィルム層２５Ａ（あるいは防水フィルム層２５Ａが設けられていない場合には、シンチレータ層２４Ａ）と遮光壁との間に隙間がある場合に比べ、より確実に抑制され、解像度の低下を抑制して、放射線イメージセンサ１０Ａの撮像範囲全域にわたって良好な撮像画像を得ることが可能となる。
【００５４】
［３］実施形態の効果
以上の説明のように、各実施形態によれば、本来入射すべきではないフォトダイオードに誤って入射してしまう反射光を抑制できるので、放射線イメージセンサの撮像範囲全域にわたって良好な撮像画像を得ることが可能となる。
【００５５】
［４］実施形態の変形例
以上の説明においては、遮光壁を各フォトダイオード３５に隣接するように囲んで形成していたが、各フォトダイオードの周縁に対して所定の間隔を開けて遮光壁を設けるように構成することも可能である。
また、以上の説明においては、シンチレータ層２４上に防水フィルム層２５を設けていたが、これに代えて防湿コート層あるいは防湿フィルム層を設けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１０、１０Ａ 放射線イメージセンサ
１１、１１Ａ シンチレータプレート
１２、１２Ａ 光電変換素子アレイユニット
１３ シール部材
２１ ガラス基板
２２ 反射膜層
２３ 保護膜層
２４、２４Ａ シンチレータ層
２５、２５Ａ 防水フィルム層
３１ ガラス基板
３２ ＴＦＴ
３３ 金属配線（メタル）
３４ ＴＦＴ層
３５ フォトダイオード
３６ 光電変換層（光電変換素子層）
３７ 保護膜層
３８、３８−１〜３８−３ 遮光壁
３９ 電極部
ＳＰ 封止空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線イメージセンサ及び光電変換素子アレイユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療、工業用のＸ線撮影では、感光フィルムが用いられてきたが、リアルタイム性や維持管理費の観点から放射線イメージセンサを備えた放射線イメージングシステムが普及してきている。
【０００３】
このような放射線イメージングシステムに適用可能な放射線イメージセンサとしては、様々考えられるが、一例として、フラットパネルディテクタが挙げられる（例えば、特許文献１参照）。
従来、フラットパネルディテクタとしては、直接変換方式と、シンチレータを用いた間接変換方式とが知られている。
【０００４】
間接変換方式のフラットパネルディテクタは、入射したＸ線をシンチレータにより可視光の蛍光に変換し、光電変換素子（例えば、フォトダイオード）をアレイ状に配置した光電変換素子アレイにより入射した光の強弱を電荷量の大小に変換する。
そして、光電変換素子アレイの電荷を各光電変換素子と一対になったＴＦＴトランジスタにより電流信号に変換して、電流量に応じたデジタル信号に変換されて出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１１６２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記従来の間接変換方式のフラットパネルディテクタを製造するに際しては、ガラス基板上に形成された光電変換素子アレイ上に、直接シンチレータ層を形成する物質［例えば、タリウムＴｌをドープしたＣｓＩ（Ｔｌ）等］を蒸着する構成を採っていた。
ここで、ガラス基板上に形成された光電変換素子アレイは、平坦ではなく、凹凸を有しているため、蒸着されるヨウ化セシウムの厚さも完全に均一にすることは困難であった。
【０００７】
これを解決するため、近年においては、シンチレータをガラス基板上に形成したシンチレータプレートと、光電変換素子をガラス基板上にアレイ状に形成した光電変換素子アレイと、を対向させて貼り合わせフラットパネルディテクタを構成する技術が提案されている。
【０００８】
しかしながら、Ｘ線がシンチレータにより蛍光（可視光）に変換されて光電変換素子アレイに入射するに際して、光電変換素子アレイ側に入射した蛍光が光電変換素子アレイ内の金属層（電極層等）に反射されて反射光（１次反射光）が光電変換素子に入射し、あるいは、その反射光が再びシンチレータプレートにより反射されて２次反射光となって光電変換素子に入射する虞があり、解像度の低下を招くという問題点があった。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、シンチレータプレートと、光電変換素子アレイと、を組み合わせて放射線イメージセンサを構成した場合であっても、変換された蛍光（可視光）の反射に起因する解像度の低下を抑制することが可能な放射線イメージセンサ及びこの放射線イメージセンサに用いる光電変換素子アレイユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、放射線イメージセンサは、基板にシンチレータ層が設けられたシンチレータプレートと、光電変換素子アレイを構成する複数の光電変換素子が形成された光電変換素子層と、前記光電変換素子の周囲に形成され、前記シンチレータ層を出射されて前記光電変換素子層に入射した蛍光の反射光を遮る遮光壁と、が設けられた光電変換素子アレイユニットと、を備える。
【００１１】
この場合において、前記遮光壁は、前記光電変換素子の受光面よりも高く形成されているようにしてもよい。
また、前記遮光壁は、前記シンチレータプレートに当接する高さを有しているようにしてもよい。
また、前記光電変換素子アレイユニットは、前記光電変換素子を保護する保護層を有し、前記遮光壁は、前記保護層上に形成されているようにしてもよい。
また、前記遮光壁は、前記保護層と一体に形成されているようにしてもよい。
また、前記遮光壁は、前記光電変換素子の受光面の周縁に沿って、前記光電変換素子の受光面を囲むように形成されているようにしてもよい。
【００１２】
また、前記遮光壁は、光電変換素子アレイユニットの中央部から周縁部に向かって高さが高くなるように形成されているようにしてもよい。
また、前記遮光壁は、フォトリソグラフィにより形成されているようにしてもよい。
【００１３】
また、光電変換素子アレイを構成する複数の光電変換素子を有し、入射放射線を蛍光に変換するシンチレータプレートに対向設置されて放射線イメージセンサを構成する光電変換素子アレイユニットにおいて、前記光電変換素子の周囲に、入射した蛍光の反射光を遮る遮光壁が形成されている。
【発明の効果】
【００１４】
本願に係る放射線イメージセンサあるいは光電変換素子アレイユニットによれば、シンチレータ層を出射されて光電変換素子層に入射した蛍光の反射光が蛍光が再び光電変換素子に入射するのを抑制でき、解像度の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、第１実施形態の放射線イメージセンサの断面図である。
【図２】図２は、図１の放射線イメージセンサの分解断面図である。
【図３】図３は、光電変換素子アレイユニットの一部の平面図である。
【図４】図４は、図３におけるフォトダイオード近傍の部分拡大図である。
【図５】図５は、図４のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図６】図６は、第２実施形態の放射線イメージセンサの断面図である。
【図７】図７は、図６の放射線イメージセンサの分解断面図である。
【図８】図８は、第２実施形態の変形例の放射線イメージセンサの分解断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に図面を参照して、実施形態について説明する。
以下の説明においては、光電変換素子としてフォトダイオードを例としたが光電変換機能をもつ適切な素子であれば他のものでもよい。
【００１７】
［１］第１実施形態
図１は、第１実施形態の放射線イメージセンサの断面図である。
また、図２は、図１の放射線イメージセンサの分解断面図である。
放射線イメージセンサ１０は、大別すると、入射したＸ線を蛍光（可視光）に変換するシンチレータプレート１１と、シンチレータプレート１１により変換された可視光を受光して画像データに変換する光電変換素子アレイユニット１２と、シール部材１３と、を備えている。
【００１８】
シンチレータプレート１１は、ガラス基板２１と、ガラス基板２１上に形成され、Ｘ線を透過するとともに、Ｘ線により発生した可視光である蛍光を反射し、光電変換素子アレイユニット１２側に導く反射膜層２２と、反射膜層２２の経時劣化を防止するための保護膜層２３と、入射したＸ線を可視光に変換するシンチレータ層２４と、シンチレータ層２４の吸湿に伴う劣化を防止するための防水フィルム層２５と、を備えている。
この場合において、防水フィルム層２５は、他の手段により防水性が確保できるのであれば、省略することが可能である。
【００１９】
ここで、シンチレータプレート１１の製造方法について説明する。
シンチレータプレート１１を製造するに際しては、ガラス基板２１上に、ＡｌＮｄ等の金属膜をスパッタリングにより薄膜状に形成し、反射膜層２２とする。この反射膜層２２は、薄膜として形成することが可能であるため、入射する放射線（Ｘ線）の減衰を最小限に抑制することができる。また、反射膜層２２により、入射した放射線によりシンチレータ層２４において発生した蛍光（可視光）は、効率よくフォトダイオード３５側に導かれ、変換効率を向上させることができ、ひいては、コントラストの高い鮮明な画像を得ることが可能となる。
【００２０】
次にシリコン窒化膜あるいはシリコン酸化膜を反射膜層２２に積層して保護膜層２３とする。この保護膜層２３によれば、反射膜層２２の性能を長期にわたって、維持することができ、長期にわたって、変換効率の高い画像を得ることができる。
そして、シンチレータ層２４を蒸着により保護膜層２３上に形成している。
上述したように、シンチレータ層２４は、平坦なガラス基板２１上に形成された反射膜層２２及び保護膜層２３に積層されることとなるので、従来のように、ガラス基板上に形成された光電変換素子アレイ上に直接的にシンチレータ層を形成する製造方法を採用した場合のように高さが不均一な光電素子アレイ上にシンチレータ層が形成されることがないので、密度の不均一、また特に光電変換素子側のシンチレータ結晶端の潰れ等も抑制される。
このため、シンチレータ層２４内で蛍光が減衰されてしまうことがないので、変換効率を向上して、輝度の向上、解像度の向上に寄与することが可能となる。
【００２１】
次に光電変換素子アレイユニット１２の構成について説明する。
光電変換素子アレイユニット１２は、ガラス基板３１と、ガラス基板３１上に形成され、信号読み出し用の複数のＴＦＴ３２がアレイ状に配置されるとともに、金属配線（メタル）３３が設けられたＴＦＴ層３４と、ＴＦＴ層３４に積層され、複数のフォトダイオード３５がアレイ状に配置されている光電変換層３６と、光電変換層３６を覆う樹脂製の保護膜層３７と一体に形成され、各フォトダイオード３５の周囲をそれぞれ囲むように形成された複数の遮光壁（遮光グリッド）３８と、保護膜層３７上に配置された電極部３９と、を備えている。
以上の説明では、ＴＦＴ層３４と光電変換層３６とを完全に分けて別層としていたが、ある共通層にＴＦＴ層３４及び光電変換層３６の各々の一部が形成されるようにすることも可能である。
【００２２】
ここで、遮光壁３８について説明する。
図３は、光電変換素子アレイユニットの一部の平面図である。図３中、符号ＤＲはデータ読出ラインを示している。
図４は、図３におけるフォトダイオード近傍の部分拡大図である。
図５は、図４のＡ−Ａ矢視断面図である。
図３及び図４に示すように、遮光壁３８は、フォトダイオード３５の周囲を囲むように形成されている。
また、遮光壁３８は、光電変換素子アレイユニット１２の最上部（最上層）に形成され、各遮光壁３８の保護膜層３７からの高さｈは、図５に示すように、他の部分で最も高い電極部３９の高さよりも高くなるようにされ、放射線イメージセンサ１０として組み立てたときに、図１に示すように、シンチレータプレート１１を構成する防水フィルム層２５（あるいは防水フィルム層２５が設けられていない場合には、シンチレータ層２４）に当接するように設けられている。なお、遮光壁３８の高さｈは、必ずしもシンチレータプレート１１に当接させる必要はなく、他の手段によって、シンチレータプレート１１と、光電変換素子アレイユニット１２との間の距離が保てるのであれば、光電変換素子であるフォトダイオード３５の受光面よりも高く形成されていればよい。
【００２３】
この結果、光電変換素子アレイユニット１２にシンチレータプレート１１を載置した場合には、図１に示すように、各遮光壁３８の上端面がシンチレータプレート１１に当接し、シンチレータプレート１１を支持し、シンチレータ層２４と、光電変換層３６、ひいては、フォトダイオード３５の受光面とを一定の距離に保つこととなる。なお、図１及び図２において、理解の容易のため、各部の描画スケールは、実際のものとは異なっている。例えば、遮光壁３８の実際の高さｈは、例えば、４μｍ以下となっている。
【００２４】
このとき、遮光壁３８の高さｈは、シンチレータプレート１１と光電変換素子アレイユニット１２の間に、シール部材１３により封止されて形成される封止空間ＳＰの高さに相当することとなる。
以上の説明は、遮光壁３８の遮光効率を最大限とし、封止空間ＳＰを確保するためのスペーサとしての機能を遮光壁３８に担わせた場合のものである。
【００２５】
この結果、図１に示すように、シンチレータ層２４に入射したＸ線ＸＲ１は、蛍光（可視光）ＶＲ１に変換される。そして、金属配線（メタル）３３に至った可視光ＶＲ１は、金属配線３３により反射され、さらに反射膜層２２により反射されて、フォトダイオード３５に入射しようとした反射光ＲＦ１は、遮光壁３８により遮断されて隣接する本来蛍光が入るべきでないフォトダイオード３５の受光面に至るのを阻害される。
【００２６】
すなわち、隣接する本来蛍光が入るべきでないフォトダイオード３５の受光面に至ることにより解像度を低下させることとなる反射光ＲＦ１を抑制して、解像度を向上させることができる。
同様に、シンチレータ層２４に入射したＸ線ＸＲ２は、蛍光（可視光）ＶＲ２に変換される。そして、フォトダイオード３５の受光面に至った可視光ＶＲ２の一部は、フォトダイオード３５の受光面で反射され、さらに反射膜層２２により反射されて、当該フォトダイオード３５あるいは隣接するフォトダイオード３５に入射しようとした反射光ＲＦ２は、遮光壁３８により遮断されて隣接するフォトダイオード３５の受光面に至るのを阻害される。
したがって、隣接する本来蛍光が入るべきでないフォトダイオード３５の受光面に至ることにより解像度を低下させることとなる反射光ＲＦ２を抑制して、解像度を向上させることができる。
【００２７】
ここで、遮光壁３８の形成方法について説明する。
遮光壁３８は、フォトレジストを保護膜層３６上に所定厚さで塗布し、フォトマスクを用いて露光を行うフォトリソグラフィにより形成される。このとき、フォトレジスト材料としては、いわゆる、感光性機能分子を含む高分子樹脂が用いられ、その種類としては、露光されると現像液に対して溶解性が低下するネガレジストあるいは露光されると現像液に対して溶解性が向上するポジレジストのいずれかが用いられる。
なお、本実施形態において用いるフォトレジストとしては、放射線（例えば、Ｘ線）、蛍光による劣化が所定程度以下であれば、いずれのフォトレジストを用いることも可能である。
【００２８】
以上の説明においては、遮光壁３８の遮光効率を最大限とし、封止空間ＳＰを確保するためのスペーサとしての機能を遮光壁３８に担わせた場合について説明したが、遮光壁３８のスペーサとしての機能をなくし、遮光効率の低下を許容するのであれば、遮光壁３８の高さｈをより低くすることが可能である。この場合において、フォトダイオード３５の受光面からの反射光ＲＦ２をより多く許容し、より光量の高い金属配線３３からの反射光ＲＦ１を抑制する目的であれば、遮光壁３８の上端面までの高さｈがフォトダイオード３５の受光面より高くなるように構成すればよい。
また、以上の説明においては、遮光壁３８でフォトダイオード３５の周囲を完全に囲うように構成していたが、遮光効率は低下するものの、その一部が途切れているような状態であってもよい。
【００２９】
以上の説明においては、封止空間ＳＰについては、詳細に述べなかったが、実際の放射線イメージセンサ１０においては、封止空間ＳＰ内には、窒素ガス等の不活性ガスが封入される。
このように窒素ガス等の不活性ガスが封入されるのは、シンチレータ層２４が当該空間内に存在する水（Ｈ２Ｏ）と結合して、吸湿あるいは潮解して劣化するのを防止するためである。
また、封止空間ＳＰ内の圧力は大気圧未満とされるので、大気圧に抗して形状を維持することができるように、遮光壁３８をシンチレータプレート１１に当接するように構成することが好ましい。
【００３０】
また、シール部材１３は、例えば、エポキシアクリル系樹脂等のＵＶ（紫外線）硬化性樹脂で形成されている。
シンチレータプレート１１と、光電変換素子アレイと、を対向させて当接させる場合に、双方のガラス基板２１、３１の四つの縁辺間にシール部材１３としての、ＵＶ硬化性樹脂（特殊エポキシアクリル系樹脂等）を塗布し、両ガラス基板２１、３１を圧着後ＵＶ照射により硬化させ、かつ加熱（１００℃以上）して接着性を高める。なお、具体的なＵＶ硬化性樹脂の材質としては、適宜選択が可能である。
【００３１】
次に放射線イメージセンサ１０の組み立てについて説明する。
この場合において、シンチレータプレート１１及び光電変換素子アレイユニット１２は、既に組み立てが済んでいるものとする。
まず、シンチレータプレート１１と、光電変換素子アレイユニット１２と、を所定位置関係で対向させた状態で所定のステージ上に載置する。
【００３２】
次にシンチレータプレート１１と、光電変換素子アレイユニット１２と、がずれないように固定した状態で、シンチレータプレート１１を構成するガラス基板２１と、光電変換素子アレイユニット１２を構成するガラス基板３１の四つの縁辺間にＵＶ硬化・熱硬化樹脂を注入する。
このＵＶ硬化・熱硬化樹脂には、両ガラス基板２１、３１の間に形成される封止空間ＳＰに満たされている空気を抜きつつ、窒素ガス等の不活性ガスを注入するための小開口がそれぞれ少なくとも一つずつ開けられている。
【００３３】
そして、不活性ガスの注入口には当該ガス注入用の機器を接続する。
さらに、ステージ上に載置されたシンチレータプレート１１と、光電変換素子アレイユニット１２と、を空気を通さないシートで完全に覆って、シートとステージで形成された空間内の空気を排気する。
【００３４】
これにより、封止空間ＳＰに満たされている空気を抜くための小開口から、空気が排出され、封止空間ＳＰの空気は、不活性ガスで置換される。このとき、置換後の不活性ガスの圧力を大気圧未満とすることで、シンチレータプレート１１の防水フィルム層２５は、光電変換素子アレイユニット１２の遮光壁３８に、大気圧と、不活性ガスの圧力差に相当する圧力で押しつけられることとなる。
この状態で、ＵＶ硬化・熱硬化樹脂に開けられている空気取出し用の小開口及び不活性ガス注入用の小開口を同じＵＶ硬化・熱硬化樹脂により、塞いで、封止し硬化・加熱させて封止を完了する。
【００３５】
以上の説明のように、本第１実施形態の放射線イメージセンサ１０においては、各フォトダイオード３５の周囲をそれぞれ囲むように複数の遮光壁（遮光グリッド）３８が形成されているので、金属配線３３あるいはフォトダイオード３５により反射された可視光ＶＲ１、ＶＲ２の反射光ＲＦ１、ＲＦ２は、可視光ＶＲ１、ＶＲ２の入射位置とは異なる位置に位置するフォトダイオード３５に入射するのが抑制され、解像度の低下を抑制して、放射線イメージセンサ１０の撮像範囲全域にわたって良好な撮像画像を得ることが可能となる。
【００３６】
さらに、遮光壁３８の上端面をシンチレータプレート１１に当接させることにより、シンチレータプレート１１の防水フィルム層２５ひいてはシンチレータ層２４が大気圧と、不活性ガスの圧力との差に相当する圧力で押しつけられるので、シンチレータプレート１１と光電変換素子アレイユニット１２と、を一様な力で圧着組み立て（Vacuum Assembly）することができ、光電変換素子アレイを構成するフォトダイオード３５と、シンチレータプレート１１、ひいては、シンチレータ層２４との距離は、いずれの場所においても、一様かつ設計上の最短の離間距離を保つことができる。
したがって、放射線イメージセンサ１０の撮像範囲全域にわたって良好な撮像画像を得ることが可能となる。
【００３７】
また、シンチレータ層２４は、封止空間ＳＰ内に封止されるので、吸湿あるいは潮解から防ぐことが可能となる。すなわち、特に防水フィルム層２５を形成しないとしても、さらには真空封止のまま不活性ガスの注入を行わなくても、吸湿あるいは潮解を防ぐことができ、長期にわたって性能を維持することが可能となる。
【００３８】
さらに、それぞれが独立して製造されるシンチレータプレート１１と光電変換素子アレイユニット１２を組み合わせるという構成を採っているため、シンチレータプレート１１あるいは光電変換素子アレイユニット１２を個別に品質評価し、その良品のみをもって組み立てて最終テストを行うことが可能になるため、従来のように光電変換素子アレイ上に直接シンチレータを蒸着するタイプに比べて、スクラップコストを低減することができるとともに、製造時の歩留まりを向上させることが可能となる。
【００３９】
[２]第２実施形態
以上の第１実施形態においては、シンチレータ層がほぼ平面に形成されるものとして説明したが、シンチレータ層を真空蒸着により形成する場合、蒸着基板を天吊りにして回転させる方式がとられることが多いが、中央部の厚さが周縁部の厚さよりも厚くなる傾向が見られる。そこで、本第２実施形態は、中央部と周縁部とで厚さが異なるシンチレータ層を考慮して遮光壁の高さを設定した場合の実施形態である。
【００４０】
図６は、第２実施形態の放射線イメージセンサの断面図である。
また、図７は、図６の放射線イメージセンサの分解断面図である。
図６及び図７において、図１あるいは図２と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
放射線イメージセンサ１０Ａは、大別すると、入射したＸ線を蛍光（可視光）に変換するシンチレータプレート１１Ａと、シンチレータプレート１１Ａにより変換された可視光を受光して画像データに変換する光電変換素子アレイユニット１２Ａと、シール部材１３と、を備えている。
【００４１】
シンチレータプレート１１Ａは、ガラス基板２１と、ガラス基板２１上に形成され、Ｘ線を透過するとともに、Ｘ線により発生した可視光である蛍光を反射し、光電変換素子アレイユニット１２Ａ側に導く反射膜層２２と、反射膜層２２の経時劣化を防止するための保護膜層２３と、中央部の厚さが周縁部の厚さよりも厚いとともに、入射したＸ線を可視光に変換するシンチレータ層２４Ａと、シンチレータ層２４Ａの吸湿に伴う劣化を防止するための防水フィルム層２５Ａと、を備えている。
この場合においても、第１実施形態と同様に、防水フィルム層２５Ａは、他の手段により防水性が確保できるのであれば、省略することが可能である。
【００４２】
次に光電変換素子アレイユニット１２Ａの構成について説明する。
光電変換素子アレイユニット１２Ａは、ガラス基板３１と、ガラス基板３１上に形成され、信号読み出し用の複数のＴＦＴ３２がアレイ状に配置されるとともに、金属配線（メタル）３３が設けられたＴＦＴ層３４と、ＴＦＴ層３４に積層され、複数のフォトダイオード３５がアレイ状に配置されている光電変換層３６と、光電変換層３６を覆う図示しない樹脂製の保護膜層３７と一体に形成され、各フォトダイオード３５の周囲をそれぞれ囲むように形成された複数の遮光壁（遮光グリッド）３８−１〜３８−３と、保護膜層３７上に配置された電極部３９Ａと、を備えている。
【００４３】
次に、遮光壁３８−１〜３８−３について説明する。
遮光壁３８−１〜３８−３は、それぞれ対応するフォトダイオード３５の周囲を囲むように形成されている。
また、遮光壁３８−１〜３８−３は、光電変換素子アレイユニット１２Ａの最上部（最上層）に形成されている。
【００４４】
各遮光壁３８−１〜３８−３の保護膜層３７からの高さｈ１〜ｈ３は、図７に示すように、シンチレータ層２４Ａの厚さに応じて、シンチレータ層２４Ａの中央部に位置する遮光壁３８−１の高さｈ１が最も低く、シンチレータ層２４Ａの周縁部に位置する遮光壁３８−３の高さｈ３が最も高くなっている。すなわち、高さｈ１＜ｈ２＜ｈ３となっており、放射線イメージセンサ１０Ａとして組み立てたときに、図６に示すように、シンチレータプレート１１Ａを構成する防水フィルム層２５Ａ（あるいは防水フィルム層２５Ａが設けられていない場合には、シンチレータ層２４Ａ）にそれぞれ当接するように設けられている。
【００４５】
この結果、光電変換素子アレイユニット１２Ａにシンチレータプレート１１Ａを載置した場合には、図６に示すように、各遮光壁３８−１〜３８−３の上端面がシンチレータプレート１１Ａに当接し、シンチレータプレート１１Ａを支持し、シンチレータ層２４Ａに余計な負荷を掛けることなく、光電変換層３６、ひいては、フォトダイオード３５の受光面とを所定の距離に保つこととなる。なお、図６及び図７において、理解の容易のため、各部の描画スケールは、実際のものとは異なっている。例えば、遮光壁３８−１の実際の高さｈ１は、例えば、４μｍ以下となっており、遮光壁３８−２の高さｈ２、遮光壁３８−３の高さｈ３は、それに準じた高さとなっている。
【００４６】
すなわち、
４μｍ＞ｈ１＜ｈ２＝ｈ１＋α＜ｈ３＝ｈ１＋β
（ここで、０＜α＜β）
となっている。
【００４７】
以上の説明のように、本第２実施形態の放射線イメージセンサ１０Ａにおいては、各フォトダイオード３５の周囲をそれぞれ囲むように、かつ、シンチレータ層２４の中央部と周縁部との厚さの違いを考慮して、高さの異なる複数の遮光壁（遮光グリッド）３８−１〜３８−３が形成されているので、シンチレータ層２４に余計な負荷をかけることなく、金属配線３３あるいはフォトダイオード３５により反射された可視光の反射光が、可視光の入射位置とは異なる位置に位置するフォトダイオード３５に入射するのが、防水フィルム層２５Ａ（あるいは防水フィルム層２５Ａが設けられていない場合には、シンチレータ層２４Ａ）と遮光壁との間に隙間がある場合に比べ、より確実に抑制され、解像度の低下を抑制して、放射線イメージセンサ１０Ａの撮像範囲全域にわたって良好な撮像画像を得ることが可能となる。
【００４８】
さらに、遮光壁３８−１〜３８−３の上端面をシンチレータプレート１１Ａに当接させることにより、シンチレータプレート１１Ａの防水フィルム層２５Ａひいてはシンチレータ層２４Ａが大気圧と、不活性ガスの圧力との差に相当する圧力で押しつけられるので、シンチレータプレート１１Ａと光電変換素子アレイユニット１２Ａと、を一様な力で圧着組み立て（Vacuum Assembly）することができ、光電変換素子アレイを構成するフォトダイオード３５と、シンチレータプレート１１Ａ、ひいては、シンチレータ層２４Ａとの距離は、いずれの場所においても、シンチレータ層２４Ａの形状に応じた設計上のより最短の離間距離を保つことができる。
したがって、放射線イメージセンサ１０Ａの撮像範囲全域にわたって良好な撮像画像を得ることが可能となる。
【００４９】
図８は、第２実施形態の変形例の放射線イメージセンサの分解断面図である。
以上の説明においては、同一のフォトダイオード３５に対応する遮光壁３８−１〜３８−３は、それぞれ高さが一定となっており、遮光壁３８−１〜３８−３は、ステップ状に高さが変化していた。
【００５０】
これらに対し、本変形例においては、中央部に配置されたフォトダイオード３５に対応する遮光壁３８−１（高さ＝ｈ１１）を除き、中央部側に配置された遮光壁よりも周縁部側に配置された遮光壁の方が、放射線イメージセンサ１０Ｂのシンチレータ層２４Ａの形状に応じて高さが徐々に高くなるようにされている。
【００５１】
より具体的には、放射線イメージセンサ１０Ｂの最も中央部に配置されたフォトダイオード３５に対して、より周縁部側に配置されたフォトダイオード３５の中央部側の遮光壁３８−２の高さｈ１２は、シンチレータ層２４Ａの形状に応じて中央部に配置されたフォトダイオード３５の高さｈ１１よりも高く、同一のフォトダイオード３５の周縁部側の遮光壁３８−３の高さｈ１３よりも低くなっている。
【００５２】
同様に、さらに周縁部側に配置されたフォトダイオード３５の中央部側の遮光壁３８−２の高さｈ１４は、シンチレータ層２４Ａの形状に応じて、隣設されたより中央部側に配置されたフォトダイオード３５の高さｈ１３よりも高く、同一のフォトダイオード３５の周縁部側の遮光壁３８−５の高さｈ１５よりも低くなっている。なお、この場合において、遮光壁３８−２及び遮光壁３８−３は、同一のフォトダイオードを囲む遮光壁であり、遮光壁３８−４及び遮光壁３８−５は、同一のフォトダイオードを囲む遮光壁である。
【００５３】
以上の説明のように、本第２実施形態の変形例の放射線イメージセンサ１０Ｂにおいては、各フォトダイオード３５の周囲をそれぞれ囲むように、かつ、シンチレータ層２４の中央部と周縁部との厚さの違いを考慮して、同一のフォトダイオードを囲む遮光壁（遮光グリッド）において、中央部側と周縁部側とで高さが異なるように形成されているので、シンチレータ層２４に余計な負荷をかけることなく、金属配線３３あるいはフォトダイオード３５により反射された可視光の反射光が、可視光の入射位置とは異なる位置に位置するフォトダイオード３５に入射するのが、防水フィルム層２５Ａ（あるいは防水フィルム層２５Ａが設けられていない場合には、シンチレータ層２４Ａ）と遮光壁との間に隙間がある場合に比べ、より確実に抑制され、解像度の低下を抑制して、放射線イメージセンサ１０Ａの撮像範囲全域にわたって良好な撮像画像を得ることが可能となる。
【００５４】
［３］実施形態の効果
以上の説明のように、各実施形態によれば、本来入射すべきではないフォトダイオードに誤って入射してしまう反射光を抑制できるので、放射線イメージセンサの撮像範囲全域にわたって良好な撮像画像を得ることが可能となる。
【００５５】
［４］実施形態の変形例
以上の説明においては、遮光壁を各フォトダイオード３５に隣接するように囲んで形成していたが、各フォトダイオードの周縁に対して所定の間隔を開けて遮光壁を設けるように構成することも可能である。
また、以上の説明においては、シンチレータ層２４上に防水フィルム層２５を設けていたが、これに代えて防湿コート層あるいは防湿フィルム層を設けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１０、１０Ａ 放射線イメージセンサ
１１、１１Ａ シンチレータプレート
１２、１２Ａ 光電変換素子アレイユニット
１３ シール部材
２１ ガラス基板
２２ 反射膜層
２３ 保護膜層
２４、２４Ａ シンチレータ層
２５、２５Ａ 防水フィルム層
３１ ガラス基板
３２ ＴＦＴ
３３ 金属配線（メタル）
３４ ＴＦＴ層
３５ フォトダイオード
３６ 光電変換層（光電変換素子層）
３７ 保護膜層
３８、３８−１〜３８−３ 遮光壁
３９ 電極部
ＳＰ 封止空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にシンチレータ層が設けられたシンチレータプレートと、
光電変換素子アレイを構成する複数の光電変換素子が形成された光電変換素子層と、前記光電変換素子の周囲に形成され、前記シンチレータ層を出射されて前記光電変換素子層に入射した蛍光の反射光を遮る遮光壁と、が設けられた光電変換素子アレイユニットと、
を備えた放射線イメージセンサ。
【請求項２】
前記遮光壁は、前記光電変換素子の受光面よりも高く形成されている、
請求項１記載の放射線イメージセンサ。
【請求項３】
前記遮光壁は、前記シンチレータプレートに当接する高さを有している、
請求項１または請求項２記載の放射線イメージセンサ。
【請求項４】
前記光電変換素子アレイユニットは、前記光電変換素子を保護する保護層を有し、
前記遮光壁は、前記保護層上に形成されている、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の放射線イメージセンサ。
【請求項５】
前記遮光壁は、前記保護層と一体に形成されている、
請求項４記載の放射線イメージセンサ。
【請求項６】
前記遮光壁は、前記光電変換素子の受光面の周縁に沿って、前記光電変換素子の受光面を囲むように形成されている、
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の放射線イメージセンサ。
【請求項７】
前記遮光壁は、光電変換素子アレイユニットの中央部から周縁部に向かって高さが高くなるようになされている、
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の放射線イメージセンサ。
【請求項８】
前記遮光壁は、フォトリソグラフィにより形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の放射線イメージセンサ。
【請求項９】
光電変換素子アレイを構成する複数の光電変換素子を有し、入射放射線を蛍光に変換するシンチレータプレートに対向設置されて放射線イメージセンサを構成する光電変換素子アレイユニットにおいて、
前記光電変換素子の周囲に、入射した蛍光の反射光を遮る遮光壁が形成されている光電変換素子アレイユニット。
【請求項１】
基板にシンチレータ層が設けられたシンチレータプレートと、
光電変換素子アレイを構成する複数の光電変換素子が形成された光電変換素子層と、前記光電変換素子の周囲に形成され、前記シンチレータ層を出射されて前記光電変換素子層に入射した蛍光の反射光を遮る遮光壁と、が設けられた光電変換素子アレイユニットと、
を備えた放射線イメージセンサ。
【請求項２】
前記遮光壁は、前記光電変換素子の受光面よりも高く形成されている、
請求項１記載の放射線イメージセンサ。
【請求項３】
前記遮光壁は、前記シンチレータプレートに当接する高さを有している、
請求項１または請求項２記載の放射線イメージセンサ。
【請求項４】
前記光電変換素子アレイユニットは、前記光電変換素子を保護する保護層を有し、
前記遮光壁は、前記保護層上に形成されている、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の放射線イメージセンサ。
【請求項５】
前記遮光壁は、前記保護層と一体に形成されている、
請求項４記載の放射線イメージセンサ。
【請求項６】
前記遮光壁は、前記光電変換素子の受光面の周縁に沿って、前記光電変換素子の受光面を囲むように形成されている、
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の放射線イメージセンサ。
【請求項７】
前記遮光壁は、光電変換素子アレイユニットの中央部から周縁部に向かって高さが高くなるようになされている、
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の放射線イメージセンサ。
【請求項８】
前記遮光壁は、フォトリソグラフィにより形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の放射線イメージセンサ。
【請求項９】
光電変換素子アレイを構成する複数の光電変換素子を有し、入射放射線を蛍光に変換するシンチレータプレートに対向設置されて放射線イメージセンサを構成する光電変換素子アレイユニットにおいて、
前記光電変換素子の周囲に、入射した蛍光の反射光を遮る遮光壁が形成されている光電変換素子アレイユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−６８５１３（Ｐ２０１３−６８５１３Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０７１８４（Ｐ２０１１−２０７１８４）
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（５１１１１３６８２）野洲メディカルイメージングテクノロジー株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（５１１１１３６８２）野洲メディカルイメージングテクノロジー株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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