放射線検出器及びその製造方法
【課題】防湿体とアレイ基板との間の接着層の健全性を向上させる。
【解決手段】放射線検出器に、アレイ基板１２とシンチレータ膜１３と防湿体１５と接着層４０とを備える。アレイ基板１２には、蛍光を電気信号に変換する光電変換素子が配列された光電変換素子層が設けられる。シンチレータ膜１３は、アレイ基板１２の表面に光電変換素子層を覆うように設けられ、放射線を蛍光に変換する。防湿体１５は、アレイ基板１２と対向してシンチレータ膜１３を囲む鍔部５０を備えていて、シンチレータ膜１３を覆う。接着層４０は、鍔部５０とアレイ基板１２とを接着する。接着層４０の内縁４３は、鍔部５０の内縁５３よりも内側に位置する。
【解決手段】放射線検出器に、アレイ基板１２とシンチレータ膜１３と防湿体１５と接着層４０とを備える。アレイ基板１２には、蛍光を電気信号に変換する光電変換素子が配列された光電変換素子層が設けられる。シンチレータ膜１３は、アレイ基板１２の表面に光電変換素子層を覆うように設けられ、放射線を蛍光に変換する。防湿体１５は、アレイ基板１２と対向してシンチレータ膜１３を囲む鍔部５０を備えていて、シンチレータ膜１３を覆う。接着層４０は、鍔部５０とアレイ基板１２とを接着する。接着層４０の内縁４３は、鍔部５０の内縁５３よりも内側に位置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線を検出する放射線検出器及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
新世代のＸ線診断用検出器として、アクティブマトリクスを用いた平面形のＸ線検出器が開発されている。このＸ線検出器に照射されたＸ線を検出することにより、Ｘ線撮影像、あるいはリアルタイムのＸ線画像がデジタル信号として出力される。このＸ線検出器では、Ｘ線をシンチレータ層により可視光すなわち蛍光に変換させ、この蛍光をアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）フォトダイオードあるいはＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの光電変換素子で信号電荷に変換することで画像を取得している。
【０００３】
シンチレータ層の材料としては、一般的に、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）：ナトリウム（Ｎａ）、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）：タリウム（Ｔｌ）、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）、あるいは酸硫化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ）などが用いられる。シンチレータ層は、ダイシングなどにより溝を形成したり、柱状構造が形成されるように蒸着法で堆積したりすることで、解像度特性を向上させることができる。シンチレータの材料としては上記の通り種々のものがあり、用途や必要な特性によって使い分けられる。
【０００４】
シンチレータ層の上面には、蛍光の利用効率を高めて感度特性を改善するために、反射膜を形成する場合がある。すなわち、シンチレータ層で発光した蛍光のうち光電変換素子の反対側に向かう蛍光を反射膜で反射させて、光電変換素子側に到達する蛍光を増大させる。
【０００５】
反射膜は、銀合金やアルミニウムなど蛍光反射率の高い金属層をシンチレータ層上に成膜する方法や、ＴｉＯ２などの光散乱性物質とバインダ樹脂とから成る光散乱反射性の反射膜を塗布形成する方法などで形成される。また、シンチレータ膜上に形成するのではなく、アルミなどの金属表面を持つ反射板をシンチレータ層に密着させてシンチレータ光を反射させる方式も実用化されている。
【０００６】
シンチレータ層や反射層（あるいは反射板など）を外部雰囲気から保護して湿度などによる特性の劣化を抑えるための防湿構造は、検出器を実用的な製品とする上で重要な構成要素である。特に、湿度に対して劣化の大きい材料であるＣｓＩ：Ｔｌ膜やＣｓＩ：Ｎａ膜をシンチレータ層とする場合には高い防湿性能が要求される。防湿構造としては、たとえばアルミニウム箔などの防湿層を周辺部で基板と接着封止して防湿性能を保つ構造や、アルミニウム箔や薄板などの防湿層と基板とを周囲のリング状構造物を介して接着封止する構造などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１２８０２３号公報
【特許文献２】特開平５−２４２８４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
防湿体としてハット形状の金属箔または薄板を用い、ハットの鍔部とアレイ基板表面とを接着封止する方法が一般的に知られている。アレイ基板は、ガラス基板にＴＦＴやフォトダイオードの画素を形成したものである。これら防湿体と基板との接着には、紫外線硬化型または熱硬化型の樹脂接着剤が用いられる。接着剤塗布、圧着、硬化する際に接着層薄膜化や幅狭化が発生し、基板に形成されている金属配線と金属性防湿体の間に絶縁接着層が十分な厚さ確保できず、電気的に短絡する危険がある。
【０００９】
また、防湿体の基板への接着を減圧雰囲気下で行い、防湿体内部を減圧状態とすることによって、飛行機輸送などの減圧下での機械的強度を保持する方法がある。この場合、防湿体は、外部大気圧で基板側に押され、基板の金属配線と防湿体とが近接する傾向にある。防湿体が過度に基板に近接した場合には、電気的短絡の危険が増すとともに、防湿体の変形により接着層に負荷がかかり接着層が剥がれる危険もある。
【００１０】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、防湿体とアレイ基板との間の接着層の健全性を向上させた放射線検出器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、実施の形態の放射線検出器は、蛍光を電気信号に変換する光電変換素子が配列された光電変換素子層を設けたアレイ基板と、前記アレイ基板の表面に前記光電変換素子層を覆うように設けられて放射線を蛍光に変換するシンチレータ膜と、前記アレイ基板と対向して前記シンチレータ膜を囲む鍔部を備えて前記シンチレータ膜を覆う防湿体と、前記鍔部と前記アレイ基板とを接着し内縁が全周にわたって前記鍔部よりも内側に位置する接着層と、を具備することを特徴とする。
【００１２】
また、実施形態の放射線検出器の製造方法は、蛍光を電気信号に変換する光電変換素子が配列された光電変換素子層を設けた基板の表面に前記光電変換素子層を覆うように放射線を蛍光に変換するシンチレータ層を形成する工程と、周囲に帯状の鍔部が形成された防湿体の前記鍔部および前記防湿体の前記鍔部よりも内側に少なくとも２重に接着剤を塗布する塗布工程と、前記塗布工程の後に、前記鍔部の前記接着剤が塗布された面を前記基板の前記シンチレータ膜よりも外側の部分に減圧雰囲気下で押し付ける接着工程と、前記接着剤を硬化させる硬化工程と、を具備することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態による防湿体の鍔部近傍の拡大断面図である。
【図２】一実施形態による防湿体の鍔部近傍の拡大平面図である。
【図３】一実施形態による防湿体への接着剤の塗布方法を示す平面図である。
【図４】一実施形態による防湿体への接着剤の塗布方法を示す一部拡大平面図である。
【図５】一実施形態による防湿体への接着剤の塗布方法を示す一部拡大断面図である。
【図６】一実施形態による放射線検出装置の模式的斜視図である。
【図７】一実施形態による放射線検出器の回路図である。
【図８】一実施形態による放射線検出装置のブロック図である。
【図９】一実施形態による放射線検出器の一部拡大断面図である。
【図１０】一実施形態による放射線検出器の上面図である。
【図１１】一実施形態による放射線検出器の側面図である。
【図１２】アレイ基板の表面の保護膜と防湿体が接触した状態の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下一実施形態の放射線検出器を、図面を参照して説明する。なお、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１５】
図６は、一実施形態による放射線検出装置の模式的斜視図である。
【００１６】
本実施形態の放射線検出器１１は、放射線像であるＸ線画像を検出するＸ線平面センサであり、たとえば一般医療用途などに用いられる。放射線検出装置１０は、この放射線検出器１１と、支持板３１と、回路基板３０と、フレキシブル基板３２とを有している。放射線検出器１１は、アレイ基板１２とシンチレータ膜１３とを有している。放射線検出器１１は、入射したＸ線を検出して蛍光に変換し、その蛍光を電気信号に変換する。放射線検出装置１０は、放射線検出器１１を駆動し、放射線検出器１１から出力された電気信号を画像情報として出力する。放射線検出装置１０が出力した画像情報は、外部のディスプレイなどに表示される。
【００１７】
アレイ基板１２は、ガラス基板１６を有している。ガラス基板１６の表面には、複数の微細な画素２０が正方格子状に配列されている。それぞれの画素２０は、薄膜トランジスタ２２とフォトダイオード２１とを有している。また、ガラス基板１６の表面には、画素２０が配列された正方格子の行と同数の制御ライン１８が各画素２０の間を延びている。さらに、ガラス基板１６の表面には、画素２０が配列された正方格子の列の数と同数のデータライン１９が各画素２０の間を延びている。シンチレータ膜１３は、アレイ基板１２の画素２０が配列された領域の表面に形成されている。
【００１８】
シンチレータ膜１３は、アレイ基板１２の表面に設けられ、Ｘ線が入射すると可視光領域の蛍光を発生する。発生した蛍光は、アレイ基板１２の表面に到達する。
【００１９】
シンチレータ膜１３は、たとえばヨウ化セシウム（ＣｓＩ）：タリウム（Ｔｌ）、あるいはヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）：タリウム（Ｔｌ）などを真空蒸着法で柱状構造に形成したものである。ＣｓＩ：Ｔｌの柱状構造結晶の柱（ピラー）の太さは、最表面でたとえば８〜１２μｍ程度である。あるいは、酸硫化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ）蛍光体粒子をバインダ材と混合し、アレイ基板１２上に塗布して焼成および硬化し、ダイサによりダイシングするなどで溝部を形成して四角柱状に形成してシンチレータ膜１３を形成してもよい。これらの柱間には、大気、あるいは酸化防止用の窒素（Ｎ２）などの不活性ガスが封入され、あるいは真空状態としてもよい。
【００２０】
アレイ基板１２は、シンチレータ膜１３で発生した蛍光を受光して電気信号を発生する。その結果、入射したＸ線によってシンチレータ膜１３で発生した可視光像は、電気信号で表現された画像情報に変換される。
【００２１】
放射線検出器１１は、シンチレータ膜１３が形成された面の反対側の面と支持板３１とが接触するように、支持板３１に支持されている。回路基板３０は、支持板３１の放射線検出器１１に対して反対側に配置されている。放射線検出器１１と回路基板３０との間は、フレキシブル基板３２で電気的に接続されている。
【００２２】
図７は、本実施形態による放射線検出器の回路図である。
【００２３】
それぞれのフォトダイオード２１は、スイッチング素子である薄膜トランジスタ２２を介して制御ライン１８およびデータライン１９に接続されている。また、それぞれのフォトダイオード２１には、蓄積キャパシタ２７が並列に接続されている。なお、蓄積キャパシタ２７は、フォトダイオード２１の容量が兼ねる場合もあり、必ずしも必要ではない。
【００２４】
フォトダイオード２１およびそれに並列に接続された蓄積キャパシタ２７は、薄膜トランジスタ２２のドレイン電極２５に接続されている。薄膜トランジスタ２２のゲート電極２３は、制御ライン１８に接続されている。薄膜トランジスタ２２のソース電極２４は、データライン１９に接続されている。
【００２５】
配列の同じ行に位置する画素２０の薄膜トランジスタ２２のゲート電極２３は、同一の制御ライン１８に接続されている。配列の同じ列に位置する画素２０の薄膜トランジスタ２２のソース電極２４は、同一のデータライン１９に接続されている。
【００２６】
同じ行の画素２０中の薄膜トランジスタ２２のゲート電極２３は、同じゲート線１３に接続されている。同じ列の画素２０中の薄膜トランジスタ２２のソース電極２４は、同じデータライン１９に接続されている。
【００２７】
各薄膜トランジスタ２２は、フォトダイオード２１への蛍光の入射にて発生した電荷を蓄積および放出させるスイッチング機能を担う。薄膜トランジスタ２２は、結晶性を有する半導体材料である非晶質半導体としてのアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、あるいは多結晶半導体であるポリシリコン（Ｐ−Ｓｉ）などの半導体材料にて少なくとも一部が構成されている。
【００２８】
なお、図６および図７において、画素は５行５列あるいは４行４列分しか記載していないが、実際にはもっと多く、解像度、撮像面積に応じて必要な画素が形成されている。
【００２９】
図８は、本実施形態による放射線検出装置のブロック図である。
【００３０】
放射線検出装置１０は、放射線検出器１１と、ゲートドライバー３９と、行選択回路３５と、積分アンプ３３と、Ａ／Ｄ変換器３４と、並列／直列変換器３８と、画像合成回路３６とを有している。ゲートドライバー３９は、放射線検出器１１の各制御ライン１８に接続されている。ゲートドライバー３９は、各薄膜トランジスタ２２の動作状態、すなわちオンおよびオフを制御する。積分アンプ３３は、放射線検出器１１の各データライン１９に接続されている。
【００３１】
行選択回路３５は、ゲートドライバー３９に接続されている。並列／直列変換器３８は、積分アンプ３３に接続されている。Ａ／Ｄ変換器３４は、並列／直列変換器３８に接続されている。Ａ／Ｄ変換器３４は、画像合成回路３６に接続されている。
【００３２】
積分アンプ３３は、たとえば放射線検出器１１と回路基板３０とを接続するフレキシブル基板３２上に設けられている。その他の素子は、たとえば回路基板３０上に設けられている。
【００３３】
ゲートドライバー３９は行選択回路３５からの信号を受信して、制御ライン１８の電圧を順番に変更していく。行選択回路３５は、Ｘ線画像を走査する所定の行を選択するための信号をゲートドライバー３９へと送る。積分アンプ３３は、放射線検出パネル２１からデータライン１９を通じて出力される極めて微小な電荷信号を増幅し出力する。
【００３４】
図９は、本実施形態による放射線検出器の一部拡大断面図である。
【００３５】
アレイ基板１２の表面には、フォトダイオード２１および薄膜トランジスタ２２などの検出素子、並びに、制御ライン１８およびデータライン１９などの金属配線を覆う絶縁性の保護膜２８が形成されている。シンチレータ膜１３は、保護膜２８の表面に、画素２０が配列された領域を覆うように形成されている。
【００３６】
シンチレータ膜１３の表面には、反射膜１４が設けられている。反射膜１４は、シンチレータ膜１３で発生した蛍光のうちアレイ基板１２から遠ざかっていくものをアレイ基板１２側へ反射させる。これにより、フォトダイオード２１に到達する蛍光光量が増大する。
【００３７】
反射膜１４は、銀合金やアルミニウムなど蛍光反射率の高い金属をシンチレータ膜上に成膜する方法で形成される。あるいは、アルミなどの金属表面を持つ反射板をシンチレータ膜１３に密着させたもの、ＴｉＯ２などの光散乱性物質とバインダ樹脂とから成る拡散反射性の反射膜１４を塗布形成してもよい。なお、反射膜１４は、放射線検出器１１に求められる解像度、輝度などの特性により、必ずしも必要ではない。
【００３８】
放射線検出器１１には、シンチレータ膜１３および反射膜１４を覆うように、防湿体１５が設けられている。
【００３９】
図１０は、本実施形態による放射線検出器の上面図である。図１１は、本実施形態による放射線検出器の側面図である。
【００４０】
防湿体１５は、中央部が盛り上がったハット状に形成されている。防湿体１５の周辺部分は、平坦な帯状の鍔部５０となっている。鍔部５０は、アレイ基板１２の表面のシンチレータ膜１３が形成された領域の外側を取り囲む帯状に形成される。鍔部５０の内側には、天板部５１が形成されている。天板部５１は、シンチレータ膜１３よりも若干大きい平板状の部分である。鍔部５０と天板部５１との間には、斜面部５２が形成されている。
【００４１】
鍔部５０は、アレイ基板１２と対向している。鍔部５０とアレイ基板１２との間は接着されている。アレイ基板１２上に形成されたシンチレータ膜１３および反射膜１４は、防湿体１５の天板部５１および斜面部５２で覆われている。防湿体１５は、シンチレータ膜１３および反射膜１４を外気や湿度から保護する。
【００４２】
防湿体１５は、たとえば厚さ０．１ｍｍのアルミニウム合金箔で形成されている。防湿体１５は、Ａ１Ｎ３０−Ｏ材などのアルミニウム合金箔やアルミニウム箔で形成される。鍔部５０の幅は、たとえば５ｍｍである。
【００４３】
アレイ基板１２には、制御ライン１８およびデータライン１９のそれぞれの端部が露出した端子群２６が設けられている。端子群２６は、アレイ基板１２の辺に沿って配列されている。制御ライン１８につながる端子群２６と、データライン１９につながる端子群２６は、異なる辺に沿って配列されている。これらの端子群２６は、フレキシブル基板３２を介して、回路基板３０と電気的に接続されている。
【００４４】
図１は、本実施形態による防湿体の鍔部近傍の拡大断面図である。図２は、本実施形態による防湿体の鍔部近傍の拡大平面図である。
【００４５】
防湿体１５の鍔部５０とアレイ基板１２との間には、接着層４０が介在している。接着層４０は、鍔部５０に沿って、アレイ基板１２の表面のシンチレータ膜１３が形成された領域の外側を取り囲む帯状に設けられている。接着層４０の内縁、すなわち、アレイ基板１２の表面のシンチレータ膜１３が形成された領域に近い方の縁４３は、全周にわたって鍔部５０の内縁５３よりも内側に位置している。接着層４０は、加熱硬化型または紫外線硬化型のエポキシ系の接着剤で形成されている。
【００４６】
次に、本実施形態の放射線検出器の製造方法について説明する。
【００４７】
まず、ガラス基板１６の表面に、光電変換部１７、ゲートライン１８およびシグナルライン１９などを形成して、アレイ基板１２を得る。次に、このアレイ基板１２上に、シンチレータ膜１３および反射膜１４を順次形成する。また、アルミニウム合金箔などをハット状にプレス成型することによって、防湿体１５を製造する。
【００４８】
次に、このようにして得られたシンチレータ膜１３および反射膜１４と一体化したアレイ基板１２と、防湿体１５を接着する。
【００４９】
図３は、本実施形態による防湿体への接着剤の塗布方法を示す平面図である。図４は、本実施形態による防湿体への接着剤の塗布方法を示す一部拡大平面図である。図５は、本実施形態による防湿体への接着剤の塗布方法を示す一部拡大断面図である。
【００５０】
アレイ基板１２への防湿体１５の接着では、まず、防湿体１５の鍔部５０のアレイ基板１２と対向する面に紫外線硬化型の接着剤４１，４２をディスペンサーを用いて塗布する。接着剤４１，４２は、鍔部５０の全周にわたって少なくとも２重に塗布される。これらは、少なくとも鍔部５０のほぼ中央に塗布される接着剤４１と、鍔内縁に接するように塗布される接着剤４２とを含む。
【００５１】
次に、接着剤４１，４２を塗布された防湿体１５を減圧雰囲気下でアレイ基板１２に押し付けて両者を圧着する。この圧着の際の雰囲気は、たとえば０．１気圧程度の減圧雰囲気である。また、接着層４０の厚さの均一化および接着剤４１，４２の鍔部５０の内側へのはみ出しの確保のため、圧着時の接着剤４１，４２の粘度はある程度高い方が好ましい。そこで、接着剤４１，４２の防湿体１５への塗布の前、あるいは塗布の後で、圧着前に接着剤をある程度硬化させてもよい。
【００５２】
このようにして、放射線検出器１１を製造することにより、接着層４０の内縁４３が鍔部５０の内縁５３よりも内側に位置するようにすることができる。
【００５３】
このようにして、防湿構造を形成することによって、放射線検出器１１が完成する。この放射線検出器１１の制御ライン１８、データライン１９の各端子部２６にＴＡＢ接続により配線を繋いで、アンプ以降の回路に接続し、さらに筐体に組み込んで放射線検出装置が完成する。
【００５４】
防湿体１５の鍔部５０への接着剤の塗布量および鍔部５０の幅方向での塗布位置を鍔部５０の周方向全体にわたって、完全に均一にすることは困難である。また、塗布量および塗布位置の不均一性および防湿体１５とアレイ基板１２との傾きなどによって、防湿体１５とアレイ基板１２とを圧着した際に、接着剤の潰れの態様が不均一になる場合がある。さらに、接着剤が完全に硬化していない状態で減圧雰囲気から大気圧に解放された場合、外部の大気圧によって接着剤が内側すなわちシンチレータ膜１３に近づく方向に動く可能性もある。
【００５５】
このような接着剤の塗布量、塗布位置、潰れの不均一性、あるいは、圧力差による接着剤の移動、さらにこれらの組み合わせによって、アレイ基板１２と防湿体１５を接着する接着剤の幅や厚さが不均一になる場合がある。このような幅や厚さの不均一性が顕著になると、鍔部５０とアレイ基板１２との接着部の周方向の一部で接着力が低下したり、耐湿性能が劣化したりする可能性がある。さらに、接着層４０の厚さが薄くなると、アレイ基板１２の表面の保護膜２８と防湿体１５が接触する可能性もある。
【００５６】
また、アレイ基板１２、シンチレータ膜１３および反射体１４と、防湿体１５との間の空間５４は減圧雰囲気であるから、大気圧によって防湿体１５がアレイ基板１２側に押されて、防湿体１５にはアレイ基板１２およびシンチレータ膜１３に密着する方向の力が働く。この力などによって鍔部５０の内縁５３の曲げ加工部がアレイ基板１２側に押されて変形すると、接着層４０に引張応力が生じる。この引張応力により、接着層４０が破壊される可能性がある。
【００５７】
接着剤潰れの不均一性、未硬化接着剤の大気圧による流動、あるいは、大気圧などに起因する力による接着層の破壊が生じると、絶縁性の接着層４０を介さずに、防湿体１５とアレイ基板１２とが直接接触する可能性がある。
【００５８】
図１２は、アレイ基板の表面の保護膜と防湿体が接触した状態の例を示す断面図である。
【００５９】
防湿体１５とアレイ基板１２とが直接接触すると、保護膜２８が破壊されて、アレイ基板１２に形成された金属配線２９と防湿体１５とが直接接触し、アレイ基板１２上の配線が短絡してしまう可能性がある。シンチレータ膜１３が形成されたアレイ基板１２と防湿体１５の鍔部５０を紫外線硬化型などの接着剤を介して、たとえば減圧雰囲気下で接着封止する防湿構造では、防湿体１５の鍔部５０とアレイ基板１２との間に絶縁性接着剤を確実に形成し、応力緩和のためＡＬハット自体の変形を抑えることが、機械的・電気的に安定させる上で重要となる。
【００６０】
本実施形態では、防湿体１５とアレイ基板１２とを接着する接着層４０が、接着層４０の内縁４３が防湿体１５の鍔部５０の内縁５３よりも内側に位置するように広がっている。このため、接着層４０の鍔部５０の内縁５３よりも内側にはみ出して硬化した部分が、防湿体１５のアレイ基板１２への近接を抑制する。
【００６１】
さらに、このようにはみ出して硬化した接着剤によって、防湿体１５の鍔部５０の内縁５３近傍の斜面部５２とアレイ基板１２との間の空隙が埋められる。その結果、鍔部５０の内縁５３よりも内側には、接着層４０の厚さが鍔部５０とアレイ基板１２との間よりも厚い部分が形成される。この接着層４０の厚い部分は、斜面部５２に沿って盛り上がった形状となる。このため、防湿体１５の鍔部５０の近傍の曲げ加工部が固定され、外部大気圧などによる防湿体１５の変形が抑制される。その結果、接着層４０に発生する引張応力が低減される。このように接着層４０に発生する応力が抑制されるため、接着層４０が剥がれる可能性が低減される。
【００６２】
また、接着層４０の内縁４３がシンチレータ膜１３に接するようにすることにより、シンチレータ膜１３の外縁と防湿体１５の鍔部５０との間でアレイ基板１２の表面が接着層４０で覆われることとなり、防湿体１５のアレイ基板１２との接触の可能性が極めて小さくなる。特に、接着層４０の内縁４３が全周にわたってシンチレータ膜１３に接するようにすると、シンチレータ膜１３の外縁と防湿体１５の鍔部５０との間のアレイ基板１２の表面が全て接着層４０で覆われるため、効果が大きい。
【００６３】
このように、本実施形態では、接着層４０の機械強度が増加するため、高信頼性の防湿構造となる。また、特に防湿体１５としてアルミニウムなどの金属を用いた場合に、防湿体１５とアレイ基板１２上の配線間の電気的短絡の可能性が抑制される。その結果、放射線検出器１１の製造時およびその後の使用中の健全性が向上する。
【００６４】
また、本実施形態の製造方法のように、防湿体１５の鍔部５０への接着剤塗布を鍔部５０の中央部と鍔部５０の内縁５３の少なくとも２重に塗布する多重塗布法にて行うことにより、接着剤同士の繋がりが改善される。さらに、防湿体１５の鍔部５０の外側および内側への接着剤のはみ出し量を、より精度よく制御することができる。
【００６５】
接着剤を多重塗布した防湿体１５をシンチレータ膜１３および反射膜１４と一体化されたアレイ基板１２と減圧雰囲気下で接着封止すると、鍔部５０の中央部に塗布した接着剤４１は鍔部５０で押し広げられて均一厚の接着層４０を形成し、鍔部５０の内縁５３に塗布された接着剤４２は、鍔部５０の中央方向に広がって中央部に塗布した接着剤に繋がると共に、鍔部５０の内側にはみ出すこととなる。
【００６６】
また、このように接着剤４１，４２を２重に塗布する方法を用いることにより、接着剤未硬化状態で大気開放された場合であっても、接着剤流動による接着層薄膜化を抑制できる。接着剤を１重に塗布する方法では、圧着時に十分接着剤を拡げて接着層の幅を確保するために、接着剤の粘度をある程度小さくしておく必要がある。
【００６７】
しかし、本実施の形態のように接着剤を多重に塗布する方法では、圧着前の接着剤形成面積を広くとる事ができるため、高粘度の接着剤でも良好な接着層４０の形成が可能である。接着剤の粘度の高い方が流動性は低くなり、外部大気圧による接着剤流動は抑えられる。接着剤の粘度は、材料自体の樹脂粘度を調整することによって高めることができる。あるいは、紫外線硬化型接着剤の場合には、圧着前の紫外線照射量を増やすことによって高粘度化することができる。
【００６８】
接着剤を防湿体１５の鍔部５０に単に１重に塗布した場合と２重に塗布した場合とで、同等の圧着力で圧着したときの接着層４０の厚さを観察した。その結果、１重に塗布した場合には、接着層の厚さの平均値が５０μｍであったのに対して、最薄部で厚さが１５μｍ程度の部分が観察された。一方、本実施の形態のように接着剤を２重に塗布した場合には、接着層４０の厚さのばらつきは小さく、最薄部でも５０μｍ以上の膜厚が確保されていた。このように、本実施の形態では、接着層４０に薄い部分が生じにくく、十分な厚さの接着層４０を鍔部５０の全周にわたって形成できることがわかった。
【００６９】
以上のように、接着剤の多重塗布により、接着層４０を防湿体内側にはみ出した構成とする事で、機械的強度増加と、基板金属配線との絶縁性確保が可能となり、高い防湿性能と信頼性を持った放射線検出器を提供できる。
【００７０】
このように、接着剤多重塗布により、接着剤をＡＬハット内側にはみ出した構成とする事で、機械的強度増加と、基板金属配線との絶縁性確保が可能となり、高い防湿性能と信頼性を持った放射線検出器を提供できる。
【００７１】
また、防湿体１５の材料としてアルミニウムやアルミニウム合金を用いた場合だけでなく、他の金属材料を用いた場合も同様である。特に、アルミニウムあるいはアルミニウム合金の箔の場合には、金属材料としてはＸ線吸収係数が小さいため、防湿体１５内でのＸ線吸収ロスを抑えることができる点でメリット大きく、ハット状に加工する場合にも加工性に優れる。
【００７２】
防湿体１５のアレイ基板１２への接着を減圧雰囲気にて行うことは、飛行機輸送を想定した減圧下での機械的強度に優れた防湿構造を形成できる点でも有効である。防湿体１５のアレイ基板１２への接着を大気圧下で行う場合でも、十分な接着層厚と接着層幅を確保するために、本実施の形態のような２重塗布の方法は有効である。
【００７３】
接着剤４１，４２を防湿体１５に塗布する代わりに、アレイ基板１２側に塗布してもよい。このような方法であっても、防湿体１５の鍔部５０の中央部と鍔部５０の内縁５３に対応する場所に多重塗布を行う事で、防湿体１５に接着剤４１，４２を塗布した場合と同様の効果を得ることができる。ただし、アレイ基板１２側に接着剤を塗布する場合は、防湿体１５とアレイ基板１２との貼り合わせの位置ずれによる影響が大きいため、防湿体１５側へ接着剤を塗布する方法の方が、プロセス安定化の点で優れている。
【００７４】
本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７５】
１０…放射線検出装置、１１…放射線検出器、１２…アレイ基板、１３…シンチレータ膜、１４…反射膜、１５…防湿体、１６…ガラス基板、１７…光電変換部、１８…制御ライン、１９…データライン、２０…画素、２１…フォトダイオード、２２…薄膜トランジスタ、２３…ゲート電極、２４…ソース電極、２５…ドレイン電極、２６…端子群、２７…蓄積キャパシタ、２８…保護膜、２９…金属配線、３０…回路基板、３１…支持板、３２…フレキシブル基板、３３…積分アンプ、３４…Ａ／Ｄ変換器、３５…行選択回路、３６…画像合成回路、３８…並列／直列変換器、３９…ゲートドライバー、４０…接着層、４１…接着剤、４２…接着剤、５０…鍔部、５１…天板部、５２…斜面部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線を検出する放射線検出器及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
新世代のＸ線診断用検出器として、アクティブマトリクスを用いた平面形のＸ線検出器が開発されている。このＸ線検出器に照射されたＸ線を検出することにより、Ｘ線撮影像、あるいはリアルタイムのＸ線画像がデジタル信号として出力される。このＸ線検出器では、Ｘ線をシンチレータ層により可視光すなわち蛍光に変換させ、この蛍光をアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）フォトダイオードあるいはＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの光電変換素子で信号電荷に変換することで画像を取得している。
【０００３】
シンチレータ層の材料としては、一般的に、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）：ナトリウム（Ｎａ）、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）：タリウム（Ｔｌ）、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）、あるいは酸硫化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ）などが用いられる。シンチレータ層は、ダイシングなどにより溝を形成したり、柱状構造が形成されるように蒸着法で堆積したりすることで、解像度特性を向上させることができる。シンチレータの材料としては上記の通り種々のものがあり、用途や必要な特性によって使い分けられる。
【０００４】
シンチレータ層の上面には、蛍光の利用効率を高めて感度特性を改善するために、反射膜を形成する場合がある。すなわち、シンチレータ層で発光した蛍光のうち光電変換素子の反対側に向かう蛍光を反射膜で反射させて、光電変換素子側に到達する蛍光を増大させる。
【０００５】
反射膜は、銀合金やアルミニウムなど蛍光反射率の高い金属層をシンチレータ層上に成膜する方法や、ＴｉＯ２などの光散乱性物質とバインダ樹脂とから成る光散乱反射性の反射膜を塗布形成する方法などで形成される。また、シンチレータ膜上に形成するのではなく、アルミなどの金属表面を持つ反射板をシンチレータ層に密着させてシンチレータ光を反射させる方式も実用化されている。
【０００６】
シンチレータ層や反射層（あるいは反射板など）を外部雰囲気から保護して湿度などによる特性の劣化を抑えるための防湿構造は、検出器を実用的な製品とする上で重要な構成要素である。特に、湿度に対して劣化の大きい材料であるＣｓＩ：Ｔｌ膜やＣｓＩ：Ｎａ膜をシンチレータ層とする場合には高い防湿性能が要求される。防湿構造としては、たとえばアルミニウム箔などの防湿層を周辺部で基板と接着封止して防湿性能を保つ構造や、アルミニウム箔や薄板などの防湿層と基板とを周囲のリング状構造物を介して接着封止する構造などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１２８０２３号公報
【特許文献２】特開平５−２４２８４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
防湿体としてハット形状の金属箔または薄板を用い、ハットの鍔部とアレイ基板表面とを接着封止する方法が一般的に知られている。アレイ基板は、ガラス基板にＴＦＴやフォトダイオードの画素を形成したものである。これら防湿体と基板との接着には、紫外線硬化型または熱硬化型の樹脂接着剤が用いられる。接着剤塗布、圧着、硬化する際に接着層薄膜化や幅狭化が発生し、基板に形成されている金属配線と金属性防湿体の間に絶縁接着層が十分な厚さ確保できず、電気的に短絡する危険がある。
【０００９】
また、防湿体の基板への接着を減圧雰囲気下で行い、防湿体内部を減圧状態とすることによって、飛行機輸送などの減圧下での機械的強度を保持する方法がある。この場合、防湿体は、外部大気圧で基板側に押され、基板の金属配線と防湿体とが近接する傾向にある。防湿体が過度に基板に近接した場合には、電気的短絡の危険が増すとともに、防湿体の変形により接着層に負荷がかかり接着層が剥がれる危険もある。
【００１０】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、防湿体とアレイ基板との間の接着層の健全性を向上させた放射線検出器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、実施の形態の放射線検出器は、蛍光を電気信号に変換する光電変換素子が配列された光電変換素子層を設けたアレイ基板と、前記アレイ基板の表面に前記光電変換素子層を覆うように設けられて放射線を蛍光に変換するシンチレータ膜と、前記アレイ基板と対向して前記シンチレータ膜を囲む鍔部を備えて前記シンチレータ膜を覆う防湿体と、前記鍔部と前記アレイ基板とを接着し内縁が全周にわたって前記鍔部よりも内側に位置する接着層と、を具備することを特徴とする。
【００１２】
また、実施形態の放射線検出器の製造方法は、蛍光を電気信号に変換する光電変換素子が配列された光電変換素子層を設けた基板の表面に前記光電変換素子層を覆うように放射線を蛍光に変換するシンチレータ層を形成する工程と、周囲に帯状の鍔部が形成された防湿体の前記鍔部および前記防湿体の前記鍔部よりも内側に少なくとも２重に接着剤を塗布する塗布工程と、前記塗布工程の後に、前記鍔部の前記接着剤が塗布された面を前記基板の前記シンチレータ膜よりも外側の部分に減圧雰囲気下で押し付ける接着工程と、前記接着剤を硬化させる硬化工程と、を具備することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態による防湿体の鍔部近傍の拡大断面図である。
【図２】一実施形態による防湿体の鍔部近傍の拡大平面図である。
【図３】一実施形態による防湿体への接着剤の塗布方法を示す平面図である。
【図４】一実施形態による防湿体への接着剤の塗布方法を示す一部拡大平面図である。
【図５】一実施形態による防湿体への接着剤の塗布方法を示す一部拡大断面図である。
【図６】一実施形態による放射線検出装置の模式的斜視図である。
【図７】一実施形態による放射線検出器の回路図である。
【図８】一実施形態による放射線検出装置のブロック図である。
【図９】一実施形態による放射線検出器の一部拡大断面図である。
【図１０】一実施形態による放射線検出器の上面図である。
【図１１】一実施形態による放射線検出器の側面図である。
【図１２】アレイ基板の表面の保護膜と防湿体が接触した状態の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下一実施形態の放射線検出器を、図面を参照して説明する。なお、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１５】
図６は、一実施形態による放射線検出装置の模式的斜視図である。
【００１６】
本実施形態の放射線検出器１１は、放射線像であるＸ線画像を検出するＸ線平面センサであり、たとえば一般医療用途などに用いられる。放射線検出装置１０は、この放射線検出器１１と、支持板３１と、回路基板３０と、フレキシブル基板３２とを有している。放射線検出器１１は、アレイ基板１２とシンチレータ膜１３とを有している。放射線検出器１１は、入射したＸ線を検出して蛍光に変換し、その蛍光を電気信号に変換する。放射線検出装置１０は、放射線検出器１１を駆動し、放射線検出器１１から出力された電気信号を画像情報として出力する。放射線検出装置１０が出力した画像情報は、外部のディスプレイなどに表示される。
【００１７】
アレイ基板１２は、ガラス基板１６を有している。ガラス基板１６の表面には、複数の微細な画素２０が正方格子状に配列されている。それぞれの画素２０は、薄膜トランジスタ２２とフォトダイオード２１とを有している。また、ガラス基板１６の表面には、画素２０が配列された正方格子の行と同数の制御ライン１８が各画素２０の間を延びている。さらに、ガラス基板１６の表面には、画素２０が配列された正方格子の列の数と同数のデータライン１９が各画素２０の間を延びている。シンチレータ膜１３は、アレイ基板１２の画素２０が配列された領域の表面に形成されている。
【００１８】
シンチレータ膜１３は、アレイ基板１２の表面に設けられ、Ｘ線が入射すると可視光領域の蛍光を発生する。発生した蛍光は、アレイ基板１２の表面に到達する。
【００１９】
シンチレータ膜１３は、たとえばヨウ化セシウム（ＣｓＩ）：タリウム（Ｔｌ）、あるいはヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）：タリウム（Ｔｌ）などを真空蒸着法で柱状構造に形成したものである。ＣｓＩ：Ｔｌの柱状構造結晶の柱（ピラー）の太さは、最表面でたとえば８〜１２μｍ程度である。あるいは、酸硫化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ）蛍光体粒子をバインダ材と混合し、アレイ基板１２上に塗布して焼成および硬化し、ダイサによりダイシングするなどで溝部を形成して四角柱状に形成してシンチレータ膜１３を形成してもよい。これらの柱間には、大気、あるいは酸化防止用の窒素（Ｎ２）などの不活性ガスが封入され、あるいは真空状態としてもよい。
【００２０】
アレイ基板１２は、シンチレータ膜１３で発生した蛍光を受光して電気信号を発生する。その結果、入射したＸ線によってシンチレータ膜１３で発生した可視光像は、電気信号で表現された画像情報に変換される。
【００２１】
放射線検出器１１は、シンチレータ膜１３が形成された面の反対側の面と支持板３１とが接触するように、支持板３１に支持されている。回路基板３０は、支持板３１の放射線検出器１１に対して反対側に配置されている。放射線検出器１１と回路基板３０との間は、フレキシブル基板３２で電気的に接続されている。
【００２２】
図７は、本実施形態による放射線検出器の回路図である。
【００２３】
それぞれのフォトダイオード２１は、スイッチング素子である薄膜トランジスタ２２を介して制御ライン１８およびデータライン１９に接続されている。また、それぞれのフォトダイオード２１には、蓄積キャパシタ２７が並列に接続されている。なお、蓄積キャパシタ２７は、フォトダイオード２１の容量が兼ねる場合もあり、必ずしも必要ではない。
【００２４】
フォトダイオード２１およびそれに並列に接続された蓄積キャパシタ２７は、薄膜トランジスタ２２のドレイン電極２５に接続されている。薄膜トランジスタ２２のゲート電極２３は、制御ライン１８に接続されている。薄膜トランジスタ２２のソース電極２４は、データライン１９に接続されている。
【００２５】
配列の同じ行に位置する画素２０の薄膜トランジスタ２２のゲート電極２３は、同一の制御ライン１８に接続されている。配列の同じ列に位置する画素２０の薄膜トランジスタ２２のソース電極２４は、同一のデータライン１９に接続されている。
【００２６】
同じ行の画素２０中の薄膜トランジスタ２２のゲート電極２３は、同じゲート線１３に接続されている。同じ列の画素２０中の薄膜トランジスタ２２のソース電極２４は、同じデータライン１９に接続されている。
【００２７】
各薄膜トランジスタ２２は、フォトダイオード２１への蛍光の入射にて発生した電荷を蓄積および放出させるスイッチング機能を担う。薄膜トランジスタ２２は、結晶性を有する半導体材料である非晶質半導体としてのアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、あるいは多結晶半導体であるポリシリコン（Ｐ−Ｓｉ）などの半導体材料にて少なくとも一部が構成されている。
【００２８】
なお、図６および図７において、画素は５行５列あるいは４行４列分しか記載していないが、実際にはもっと多く、解像度、撮像面積に応じて必要な画素が形成されている。
【００２９】
図８は、本実施形態による放射線検出装置のブロック図である。
【００３０】
放射線検出装置１０は、放射線検出器１１と、ゲートドライバー３９と、行選択回路３５と、積分アンプ３３と、Ａ／Ｄ変換器３４と、並列／直列変換器３８と、画像合成回路３６とを有している。ゲートドライバー３９は、放射線検出器１１の各制御ライン１８に接続されている。ゲートドライバー３９は、各薄膜トランジスタ２２の動作状態、すなわちオンおよびオフを制御する。積分アンプ３３は、放射線検出器１１の各データライン１９に接続されている。
【００３１】
行選択回路３５は、ゲートドライバー３９に接続されている。並列／直列変換器３８は、積分アンプ３３に接続されている。Ａ／Ｄ変換器３４は、並列／直列変換器３８に接続されている。Ａ／Ｄ変換器３４は、画像合成回路３６に接続されている。
【００３２】
積分アンプ３３は、たとえば放射線検出器１１と回路基板３０とを接続するフレキシブル基板３２上に設けられている。その他の素子は、たとえば回路基板３０上に設けられている。
【００３３】
ゲートドライバー３９は行選択回路３５からの信号を受信して、制御ライン１８の電圧を順番に変更していく。行選択回路３５は、Ｘ線画像を走査する所定の行を選択するための信号をゲートドライバー３９へと送る。積分アンプ３３は、放射線検出パネル２１からデータライン１９を通じて出力される極めて微小な電荷信号を増幅し出力する。
【００３４】
図９は、本実施形態による放射線検出器の一部拡大断面図である。
【００３５】
アレイ基板１２の表面には、フォトダイオード２１および薄膜トランジスタ２２などの検出素子、並びに、制御ライン１８およびデータライン１９などの金属配線を覆う絶縁性の保護膜２８が形成されている。シンチレータ膜１３は、保護膜２８の表面に、画素２０が配列された領域を覆うように形成されている。
【００３６】
シンチレータ膜１３の表面には、反射膜１４が設けられている。反射膜１４は、シンチレータ膜１３で発生した蛍光のうちアレイ基板１２から遠ざかっていくものをアレイ基板１２側へ反射させる。これにより、フォトダイオード２１に到達する蛍光光量が増大する。
【００３７】
反射膜１４は、銀合金やアルミニウムなど蛍光反射率の高い金属をシンチレータ膜上に成膜する方法で形成される。あるいは、アルミなどの金属表面を持つ反射板をシンチレータ膜１３に密着させたもの、ＴｉＯ２などの光散乱性物質とバインダ樹脂とから成る拡散反射性の反射膜１４を塗布形成してもよい。なお、反射膜１４は、放射線検出器１１に求められる解像度、輝度などの特性により、必ずしも必要ではない。
【００３８】
放射線検出器１１には、シンチレータ膜１３および反射膜１４を覆うように、防湿体１５が設けられている。
【００３９】
図１０は、本実施形態による放射線検出器の上面図である。図１１は、本実施形態による放射線検出器の側面図である。
【００４０】
防湿体１５は、中央部が盛り上がったハット状に形成されている。防湿体１５の周辺部分は、平坦な帯状の鍔部５０となっている。鍔部５０は、アレイ基板１２の表面のシンチレータ膜１３が形成された領域の外側を取り囲む帯状に形成される。鍔部５０の内側には、天板部５１が形成されている。天板部５１は、シンチレータ膜１３よりも若干大きい平板状の部分である。鍔部５０と天板部５１との間には、斜面部５２が形成されている。
【００４１】
鍔部５０は、アレイ基板１２と対向している。鍔部５０とアレイ基板１２との間は接着されている。アレイ基板１２上に形成されたシンチレータ膜１３および反射膜１４は、防湿体１５の天板部５１および斜面部５２で覆われている。防湿体１５は、シンチレータ膜１３および反射膜１４を外気や湿度から保護する。
【００４２】
防湿体１５は、たとえば厚さ０．１ｍｍのアルミニウム合金箔で形成されている。防湿体１５は、Ａ１Ｎ３０−Ｏ材などのアルミニウム合金箔やアルミニウム箔で形成される。鍔部５０の幅は、たとえば５ｍｍである。
【００４３】
アレイ基板１２には、制御ライン１８およびデータライン１９のそれぞれの端部が露出した端子群２６が設けられている。端子群２６は、アレイ基板１２の辺に沿って配列されている。制御ライン１８につながる端子群２６と、データライン１９につながる端子群２６は、異なる辺に沿って配列されている。これらの端子群２６は、フレキシブル基板３２を介して、回路基板３０と電気的に接続されている。
【００４４】
図１は、本実施形態による防湿体の鍔部近傍の拡大断面図である。図２は、本実施形態による防湿体の鍔部近傍の拡大平面図である。
【００４５】
防湿体１５の鍔部５０とアレイ基板１２との間には、接着層４０が介在している。接着層４０は、鍔部５０に沿って、アレイ基板１２の表面のシンチレータ膜１３が形成された領域の外側を取り囲む帯状に設けられている。接着層４０の内縁、すなわち、アレイ基板１２の表面のシンチレータ膜１３が形成された領域に近い方の縁４３は、全周にわたって鍔部５０の内縁５３よりも内側に位置している。接着層４０は、加熱硬化型または紫外線硬化型のエポキシ系の接着剤で形成されている。
【００４６】
次に、本実施形態の放射線検出器の製造方法について説明する。
【００４７】
まず、ガラス基板１６の表面に、光電変換部１７、ゲートライン１８およびシグナルライン１９などを形成して、アレイ基板１２を得る。次に、このアレイ基板１２上に、シンチレータ膜１３および反射膜１４を順次形成する。また、アルミニウム合金箔などをハット状にプレス成型することによって、防湿体１５を製造する。
【００４８】
次に、このようにして得られたシンチレータ膜１３および反射膜１４と一体化したアレイ基板１２と、防湿体１５を接着する。
【００４９】
図３は、本実施形態による防湿体への接着剤の塗布方法を示す平面図である。図４は、本実施形態による防湿体への接着剤の塗布方法を示す一部拡大平面図である。図５は、本実施形態による防湿体への接着剤の塗布方法を示す一部拡大断面図である。
【００５０】
アレイ基板１２への防湿体１５の接着では、まず、防湿体１５の鍔部５０のアレイ基板１２と対向する面に紫外線硬化型の接着剤４１，４２をディスペンサーを用いて塗布する。接着剤４１，４２は、鍔部５０の全周にわたって少なくとも２重に塗布される。これらは、少なくとも鍔部５０のほぼ中央に塗布される接着剤４１と、鍔内縁に接するように塗布される接着剤４２とを含む。
【００５１】
次に、接着剤４１，４２を塗布された防湿体１５を減圧雰囲気下でアレイ基板１２に押し付けて両者を圧着する。この圧着の際の雰囲気は、たとえば０．１気圧程度の減圧雰囲気である。また、接着層４０の厚さの均一化および接着剤４１，４２の鍔部５０の内側へのはみ出しの確保のため、圧着時の接着剤４１，４２の粘度はある程度高い方が好ましい。そこで、接着剤４１，４２の防湿体１５への塗布の前、あるいは塗布の後で、圧着前に接着剤をある程度硬化させてもよい。
【００５２】
このようにして、放射線検出器１１を製造することにより、接着層４０の内縁４３が鍔部５０の内縁５３よりも内側に位置するようにすることができる。
【００５３】
このようにして、防湿構造を形成することによって、放射線検出器１１が完成する。この放射線検出器１１の制御ライン１８、データライン１９の各端子部２６にＴＡＢ接続により配線を繋いで、アンプ以降の回路に接続し、さらに筐体に組み込んで放射線検出装置が完成する。
【００５４】
防湿体１５の鍔部５０への接着剤の塗布量および鍔部５０の幅方向での塗布位置を鍔部５０の周方向全体にわたって、完全に均一にすることは困難である。また、塗布量および塗布位置の不均一性および防湿体１５とアレイ基板１２との傾きなどによって、防湿体１５とアレイ基板１２とを圧着した際に、接着剤の潰れの態様が不均一になる場合がある。さらに、接着剤が完全に硬化していない状態で減圧雰囲気から大気圧に解放された場合、外部の大気圧によって接着剤が内側すなわちシンチレータ膜１３に近づく方向に動く可能性もある。
【００５５】
このような接着剤の塗布量、塗布位置、潰れの不均一性、あるいは、圧力差による接着剤の移動、さらにこれらの組み合わせによって、アレイ基板１２と防湿体１５を接着する接着剤の幅や厚さが不均一になる場合がある。このような幅や厚さの不均一性が顕著になると、鍔部５０とアレイ基板１２との接着部の周方向の一部で接着力が低下したり、耐湿性能が劣化したりする可能性がある。さらに、接着層４０の厚さが薄くなると、アレイ基板１２の表面の保護膜２８と防湿体１５が接触する可能性もある。
【００５６】
また、アレイ基板１２、シンチレータ膜１３および反射体１４と、防湿体１５との間の空間５４は減圧雰囲気であるから、大気圧によって防湿体１５がアレイ基板１２側に押されて、防湿体１５にはアレイ基板１２およびシンチレータ膜１３に密着する方向の力が働く。この力などによって鍔部５０の内縁５３の曲げ加工部がアレイ基板１２側に押されて変形すると、接着層４０に引張応力が生じる。この引張応力により、接着層４０が破壊される可能性がある。
【００５７】
接着剤潰れの不均一性、未硬化接着剤の大気圧による流動、あるいは、大気圧などに起因する力による接着層の破壊が生じると、絶縁性の接着層４０を介さずに、防湿体１５とアレイ基板１２とが直接接触する可能性がある。
【００５８】
図１２は、アレイ基板の表面の保護膜と防湿体が接触した状態の例を示す断面図である。
【００５９】
防湿体１５とアレイ基板１２とが直接接触すると、保護膜２８が破壊されて、アレイ基板１２に形成された金属配線２９と防湿体１５とが直接接触し、アレイ基板１２上の配線が短絡してしまう可能性がある。シンチレータ膜１３が形成されたアレイ基板１２と防湿体１５の鍔部５０を紫外線硬化型などの接着剤を介して、たとえば減圧雰囲気下で接着封止する防湿構造では、防湿体１５の鍔部５０とアレイ基板１２との間に絶縁性接着剤を確実に形成し、応力緩和のためＡＬハット自体の変形を抑えることが、機械的・電気的に安定させる上で重要となる。
【００６０】
本実施形態では、防湿体１５とアレイ基板１２とを接着する接着層４０が、接着層４０の内縁４３が防湿体１５の鍔部５０の内縁５３よりも内側に位置するように広がっている。このため、接着層４０の鍔部５０の内縁５３よりも内側にはみ出して硬化した部分が、防湿体１５のアレイ基板１２への近接を抑制する。
【００６１】
さらに、このようにはみ出して硬化した接着剤によって、防湿体１５の鍔部５０の内縁５３近傍の斜面部５２とアレイ基板１２との間の空隙が埋められる。その結果、鍔部５０の内縁５３よりも内側には、接着層４０の厚さが鍔部５０とアレイ基板１２との間よりも厚い部分が形成される。この接着層４０の厚い部分は、斜面部５２に沿って盛り上がった形状となる。このため、防湿体１５の鍔部５０の近傍の曲げ加工部が固定され、外部大気圧などによる防湿体１５の変形が抑制される。その結果、接着層４０に発生する引張応力が低減される。このように接着層４０に発生する応力が抑制されるため、接着層４０が剥がれる可能性が低減される。
【００６２】
また、接着層４０の内縁４３がシンチレータ膜１３に接するようにすることにより、シンチレータ膜１３の外縁と防湿体１５の鍔部５０との間でアレイ基板１２の表面が接着層４０で覆われることとなり、防湿体１５のアレイ基板１２との接触の可能性が極めて小さくなる。特に、接着層４０の内縁４３が全周にわたってシンチレータ膜１３に接するようにすると、シンチレータ膜１３の外縁と防湿体１５の鍔部５０との間のアレイ基板１２の表面が全て接着層４０で覆われるため、効果が大きい。
【００６３】
このように、本実施形態では、接着層４０の機械強度が増加するため、高信頼性の防湿構造となる。また、特に防湿体１５としてアルミニウムなどの金属を用いた場合に、防湿体１５とアレイ基板１２上の配線間の電気的短絡の可能性が抑制される。その結果、放射線検出器１１の製造時およびその後の使用中の健全性が向上する。
【００６４】
また、本実施形態の製造方法のように、防湿体１５の鍔部５０への接着剤塗布を鍔部５０の中央部と鍔部５０の内縁５３の少なくとも２重に塗布する多重塗布法にて行うことにより、接着剤同士の繋がりが改善される。さらに、防湿体１５の鍔部５０の外側および内側への接着剤のはみ出し量を、より精度よく制御することができる。
【００６５】
接着剤を多重塗布した防湿体１５をシンチレータ膜１３および反射膜１４と一体化されたアレイ基板１２と減圧雰囲気下で接着封止すると、鍔部５０の中央部に塗布した接着剤４１は鍔部５０で押し広げられて均一厚の接着層４０を形成し、鍔部５０の内縁５３に塗布された接着剤４２は、鍔部５０の中央方向に広がって中央部に塗布した接着剤に繋がると共に、鍔部５０の内側にはみ出すこととなる。
【００６６】
また、このように接着剤４１，４２を２重に塗布する方法を用いることにより、接着剤未硬化状態で大気開放された場合であっても、接着剤流動による接着層薄膜化を抑制できる。接着剤を１重に塗布する方法では、圧着時に十分接着剤を拡げて接着層の幅を確保するために、接着剤の粘度をある程度小さくしておく必要がある。
【００６７】
しかし、本実施の形態のように接着剤を多重に塗布する方法では、圧着前の接着剤形成面積を広くとる事ができるため、高粘度の接着剤でも良好な接着層４０の形成が可能である。接着剤の粘度の高い方が流動性は低くなり、外部大気圧による接着剤流動は抑えられる。接着剤の粘度は、材料自体の樹脂粘度を調整することによって高めることができる。あるいは、紫外線硬化型接着剤の場合には、圧着前の紫外線照射量を増やすことによって高粘度化することができる。
【００６８】
接着剤を防湿体１５の鍔部５０に単に１重に塗布した場合と２重に塗布した場合とで、同等の圧着力で圧着したときの接着層４０の厚さを観察した。その結果、１重に塗布した場合には、接着層の厚さの平均値が５０μｍであったのに対して、最薄部で厚さが１５μｍ程度の部分が観察された。一方、本実施の形態のように接着剤を２重に塗布した場合には、接着層４０の厚さのばらつきは小さく、最薄部でも５０μｍ以上の膜厚が確保されていた。このように、本実施の形態では、接着層４０に薄い部分が生じにくく、十分な厚さの接着層４０を鍔部５０の全周にわたって形成できることがわかった。
【００６９】
以上のように、接着剤の多重塗布により、接着層４０を防湿体内側にはみ出した構成とする事で、機械的強度増加と、基板金属配線との絶縁性確保が可能となり、高い防湿性能と信頼性を持った放射線検出器を提供できる。
【００７０】
このように、接着剤多重塗布により、接着剤をＡＬハット内側にはみ出した構成とする事で、機械的強度増加と、基板金属配線との絶縁性確保が可能となり、高い防湿性能と信頼性を持った放射線検出器を提供できる。
【００７１】
また、防湿体１５の材料としてアルミニウムやアルミニウム合金を用いた場合だけでなく、他の金属材料を用いた場合も同様である。特に、アルミニウムあるいはアルミニウム合金の箔の場合には、金属材料としてはＸ線吸収係数が小さいため、防湿体１５内でのＸ線吸収ロスを抑えることができる点でメリット大きく、ハット状に加工する場合にも加工性に優れる。
【００７２】
防湿体１５のアレイ基板１２への接着を減圧雰囲気にて行うことは、飛行機輸送を想定した減圧下での機械的強度に優れた防湿構造を形成できる点でも有効である。防湿体１５のアレイ基板１２への接着を大気圧下で行う場合でも、十分な接着層厚と接着層幅を確保するために、本実施の形態のような２重塗布の方法は有効である。
【００７３】
接着剤４１，４２を防湿体１５に塗布する代わりに、アレイ基板１２側に塗布してもよい。このような方法であっても、防湿体１５の鍔部５０の中央部と鍔部５０の内縁５３に対応する場所に多重塗布を行う事で、防湿体１５に接着剤４１，４２を塗布した場合と同様の効果を得ることができる。ただし、アレイ基板１２側に接着剤を塗布する場合は、防湿体１５とアレイ基板１２との貼り合わせの位置ずれによる影響が大きいため、防湿体１５側へ接着剤を塗布する方法の方が、プロセス安定化の点で優れている。
【００７４】
本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７５】
１０…放射線検出装置、１１…放射線検出器、１２…アレイ基板、１３…シンチレータ膜、１４…反射膜、１５…防湿体、１６…ガラス基板、１７…光電変換部、１８…制御ライン、１９…データライン、２０…画素、２１…フォトダイオード、２２…薄膜トランジスタ、２３…ゲート電極、２４…ソース電極、２５…ドレイン電極、２６…端子群、２７…蓄積キャパシタ、２８…保護膜、２９…金属配線、３０…回路基板、３１…支持板、３２…フレキシブル基板、３３…積分アンプ、３４…Ａ／Ｄ変換器、３５…行選択回路、３６…画像合成回路、３８…並列／直列変換器、３９…ゲートドライバー、４０…接着層、４１…接着剤、４２…接着剤、５０…鍔部、５１…天板部、５２…斜面部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光を電気信号に変換する光電変換素子が配列された光電変換素子層を設けたアレイ基板と、
前記アレイ基板の表面に前記光電変換素子層を覆うように設けられて放射線を蛍光に変換するシンチレータ膜と、
前記アレイ基板と対向して前記シンチレータ膜を囲む鍔部を備えて前記シンチレータ膜を覆う防湿体と、
前記鍔部と前記アレイ基板とを接着し内縁が全周にわたって前記鍔部よりも内側に位置する接着層と、
を具備することを特徴とする放射線検出器。
【請求項２】
前記接着層の前記鍔部よりも内側の部分は前記鍔部と前記アレイ基板との間の部分よりも厚いことを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。
【請求項３】
前記防湿体は金属で形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放射線検出器。
【請求項４】
前記接着層は紫外線硬化型の絶縁性樹脂接着剤および熱硬化型の絶縁性樹脂接着剤のいずれかであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の放射線検出器。
【請求項５】
蛍光を電気信号に変換する光電変換素子が配列された光電変換素子層を設けた基板の表面に前記光電変換素子層を覆うように放射線を蛍光に変換するシンチレータ層を形成する工程と、
周囲に帯状の鍔部が形成された防湿体の前記鍔部および前記防湿体の前記鍔部よりも内側に少なくとも２重に接着剤を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程の後に、前記鍔部の前記接着剤が塗布された面を前記基板の前記シンチレータ膜よりも外側の部分に減圧雰囲気下で押し付ける接着工程と、
前記接着剤を硬化させる硬化工程と、
を具備することを特徴とする放射線検出器の製造方法。
【請求項１】
蛍光を電気信号に変換する光電変換素子が配列された光電変換素子層を設けたアレイ基板と、
前記アレイ基板の表面に前記光電変換素子層を覆うように設けられて放射線を蛍光に変換するシンチレータ膜と、
前記アレイ基板と対向して前記シンチレータ膜を囲む鍔部を備えて前記シンチレータ膜を覆う防湿体と、
前記鍔部と前記アレイ基板とを接着し内縁が全周にわたって前記鍔部よりも内側に位置する接着層と、
を具備することを特徴とする放射線検出器。
【請求項２】
前記接着層の前記鍔部よりも内側の部分は前記鍔部と前記アレイ基板との間の部分よりも厚いことを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。
【請求項３】
前記防湿体は金属で形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放射線検出器。
【請求項４】
前記接着層は紫外線硬化型の絶縁性樹脂接着剤および熱硬化型の絶縁性樹脂接着剤のいずれかであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の放射線検出器。
【請求項５】
蛍光を電気信号に変換する光電変換素子が配列された光電変換素子層を設けた基板の表面に前記光電変換素子層を覆うように放射線を蛍光に変換するシンチレータ層を形成する工程と、
周囲に帯状の鍔部が形成された防湿体の前記鍔部および前記防湿体の前記鍔部よりも内側に少なくとも２重に接着剤を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程の後に、前記鍔部の前記接着剤が塗布された面を前記基板の前記シンチレータ膜よりも外側の部分に減圧雰囲気下で押し付ける接着工程と、
前記接着剤を硬化させる硬化工程と、
を具備することを特徴とする放射線検出器の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−１１４９０（Ｐ２０１３−１１４９０Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４３４０５（Ｐ２０１１−１４３４０５）
【出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５０３３８２５４２）東芝電子管デバイス株式会社 (369)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５０３３８２５４２）東芝電子管デバイス株式会社 (369)
【Ｆターム（参考）】
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