画像検出器及びその製造方法
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、第１の範囲の波長を有する入来電磁放射線を第２の異なる範囲の波長を有する出射電磁放射線に変換する電磁放射線変換層を担持する第１の基板と、電磁放射線変換層で出射された出射電磁放射線を検出する第２の範囲の波長に応答する光検出器アレイとからなる画像検出器及びその製造方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】欧州特許第１２５６９１号は光検出器アレイが光感知ダイオード又は光ダイオードのマトリクス及び絶縁基板の１つの主面上に関連した薄膜回路として設けられ、電磁放射線変換層か絶縁基板の地面上に結合剤で分散された蛍光材料の層として設けられるかかる画像検出器を示す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】かかる装置は絶縁基板が電磁放射線変換層で放出された出射放射線に透明であることを必要とする。更に、蛍光層を提供するのに用いられる処理技術は光検出器アレイを形成するのに用いられたものと互換があり、例えばアモルファスシリコン薄膜回路が耐えうる処理温度はセシウムヨウ素のような蛍光に対して溶着温度範囲の最も低い端にあることを必要とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の一面によれば、第１の範囲の波長を有する入来電磁放射線を第２の異なる範囲の波長を有する出射電磁放射線に変換する電磁放射線変換層を担持する第１の基板と、電磁放射線変換層で出射された出射電磁放射線を検出する第２の範囲の波長に応答する光検出器アレイとからなり、光検出器アレイは第２の基板で担持され、第２の基板は光検出器アレイと電磁放射線変換層間に絶縁空間を画成する取付手段により第１の基板に取付けられることを特徴とする画像検出器を提供する。
【０００５】他の面において、本発明は第１の範囲の波長を有する入来電磁放射線を第２の異なる範囲の波長を有する出射電磁放射線に変換する電磁放射線変換層を設け、電磁放射線変換層で出射された出射電磁放射線を検出する第２の範囲の波長に応答する光検出器アレイを設けることからなり、光検出器アレイを第２の基板に設け、光検出器アレイと電磁放射線変換層間に絶縁空間を画成するよう第２の基板を第１の基板に取付けられることを特徴とする画像検出器の製造方法を提供する。
【０００６】従って、本発明は光検出器アレイと電磁放射線変換層が光検出器アレイと電磁放射線変換層間に絶縁空間を画成し、これにより光検出器アレイと電磁放射線変換層間に良い電気的分離を提供するよう、互いに取付けられる別な基板で保持される画像検出器を提供する。別な基板の使用は光検出器アレイと電磁放射線変換層が互いに独立して製造されるのを可能にし、従って光検出器アレイの所望の特性及び電磁放射線変換層の所望の特性に対してこの製造用に用いられる処理を夫々最適化するのを可能にする。
【０００７】望ましくは、取付手段は液密空間を画成し、液密空間は極端に良い電気的分離、即ち非常に高い抵抗及び非常に低い容量を提供し、光検出器アレイにより放出された電磁放射線に本来透明である絶縁空間を提供するよう真空化される。１つの可能な代替として、液密空間は不活性流体、例えばアルゴン又は窒素のような不活性ガスで充填される。或いは液密空間は例えば散乱により電磁放射線の損失を減少するよう電磁放射線変換層と整合した又は近い屈折率を有するよう選択される不活性流体で充填されてもよい。
【０００８】取付手段は離散絶縁スペーサ部材と絶縁空間の境界をシールする接着剤からなってよい。離散絶縁スペーサ部材は例えばガラス繊維、球又は粒子でよく、一方例えばグルーラインを互いに接合さるべき２つの面の１つの周囲にプリントすることにより接着剤が設けられる。これは光検出器アレイと電磁放射線変換層が離散絶縁スペーサ部材により決定された小さく良く限定された距離だけ離間し、絶縁空間の境界をシールするのに用いられるグルーラインのプリンティングのような比較的簡単な技術を可能にすることを確実とする簡単だが効果的な方法を提供する。接着剤は又その内でスペーサ部材が分散され、共に接合さるべき２つの面の１つを覆うように用いられる層、例えばシリコンゴムの層として提供されうる。
【０００９】電磁放射線変換層及び光検出器アレイは、光検出器アレイと電磁放射線変換層が絶縁空間内でシールされ、従って検出器が位置する環境のかかる汚染から保護されるよう絶縁空間を境界する対向する面を形成してよい。更に、かかる場合において、電磁放射線変換層の基板は、検出することが望まれる範囲の外の電磁放射線が電磁放射線変換層に届くのを防ぐよう光反射層としても役立つ。
【００１０】電磁放射線変換層はＸ線蛍光体からなり、一方光検出器アレイは協働する薄膜回路を有する光ダイオードのアレイからなってよい。
【００１１】
【実施例】本発明の実施例を添付図面を参照して例示的に説明する。図は単に概略であり、実寸法ではない。同様な参照符号は図を通じて同様な部分を参照するのに用いられる。図面を参照するに、第１の範囲の波長を有する入来電磁放射線Ａを第２の異なる範囲の波長を有する出射電磁放射線Ｂに変換する電磁放射線変換層１１を担持する第１の基板１０と、電磁放射線変換層１１で出射された出射電磁放射線Ｂを検出する第２の範囲の波長に応答する光検出器アレイ２１とからなる画像検出器１が示されている。本発明によれば、光検出器アレイ２１は第２の基板２０で担持され、第２の基板２０は光検出器アレイ２１と電磁放射線変換層１１の間の絶縁空間５０を画成する取付手段４０により第１の変換１０に取付けられる。
【００１２】本発明は従って光検出器アレイ２１と電磁放射線変換層１１が異なる基板１０，２０により担持され、それによりこれらの処理の効果の相互作用を考慮に入れることなしに、光検出器アレイ２１と電磁放射線変換層１１に対する所望の特性を夫々発生する最適処理を用いて光検出器アレイ２１と電磁放射線変換層１１を互いに独自に製造しうる様にする画像検出器１を提供する。絶縁空間５０は光検出器アレイ２１と電磁放射線変換層１１間に良い電気絶縁を提供し、出射電磁放射線Ｂの光伝達に有害な影響を避ける又は少なくとも減少されるのを可能にする。
【００１３】本発明による画像検出器１の一実施例の構成及び動作の原理を図１乃至図３を参照して説明する。図１乃至図３に示された例では、検出さるべき入来放射線Ａは典型的に４０−１２０ｋｅＶ（キロ電子ボルト）の範囲のエネルギーを有するＸ線からなる。入来Ｘ線Ａは、この例では、蛍光層の形の電磁放射線変換層１１により光ダイオードアレイ２１により検出される可視電磁放射線Ｂに変換される。この特別の例では、蛍光層１１は従来の基板１０、一般にアルミニウム基板上にデポジットされたタリウムドープされたセシウムヨウ素（ＣｓＩ）層からなる。図１に示されないが、ＣｓＩ層１１は保護層、例えばポリイミド層により被覆されてよい。
【００１４】蛍光層１１により出射された出射電磁放射線Ｂは、この例では画像検出器が人間又は動物の体の領域の診断Ｘ線画像を検出するのに用いられる所望の解像度を達成するよう典型的に２００μｍ（マイクロメートル）又はそれ以下のピッチ及び４００×４００ｍｍまでの全体寸法を有する光ダイオード２２の２次元アレイからなる光検出器アレイ２１に入射する。以下やや詳細に説明する如く、この例では、光ダイオード２２は光ダイオード２２の電荷の蓄積及び読取を制御する薄膜回路と共に絶縁の一般にはガラスの基板にデポジットされたアモルファスシリコン（α−Ｓｉ）ダイオードとして形成される。
【００１５】図１は概略的にこの例では、単に寄生キャパシタンスのダイオードからなるが、検出器のダイナミックレンジを改良するよう追加コンデンサも含んでよいコンデンサ２２ｂと並列にダイオード２２ａとして示される１つの光ダイオード２２用の光検出アレイの回路を示す。ダイオード２２ａのカソードは共通電極２３に接続され、一方アノードはコンデンサ２２ｂに蓄積された電荷が読出されるのを可能にする制御自在な半導体スイッチング素子２４に接続される。この例では、スイッチング素子２４はダイオード２２ａのアノードと従来タイプの電荷感知読出増幅器２５間に接続されたその主電流路を有する薄膜トランジスタである。しかし、薄膜ダイオードのような交番切換素子も用いうる。
【００１６】図２は概略的に光検出器アレイ２１の領域の回路レイアウトを示す。上述の如く、２次元アレイの光ダイオード２２が設けられる。典型的に、アレイは２０００×２０００配列でよい。便利上、単にアレイの一部のみを図２に完全に示す。薄膜トランジスタスイッチング素子２４は列駆動器又は復号器／アドレス回路２８の同列ライン２６に接続される所定の列での各トランジスタのゲートＧと、図１に示す如く読出増幅器を含む行復号器／アドレス回路２９の同行ライン２７に接続される列密の行の各トランジスタのソースを有する１−ｍ列２６と１−ｎ行２７のマトリクス（単に３つの列及び３つの行を示す）で配置される。実線３０は光検出器アレイ２１の電磁放射線検出領域の範囲を示す。
【００１７】光検出器アレイ２１は絶縁基板、一般的にガウス基板上の従来の薄膜技術を用いて製造されてよい。例えば、光検出器アレイ２１は液晶表示装置で用いられるのと同様に及びエイチ イトウ他により発行された材料調査協会シンポジウム会報、９５巻、４３７−４４４頁のα−Ｓｉ：Ｈ ＴＦＴ被駆動線形画像センサという題の論文で線形センサに対して記述されたのと同様な方法でアモルファスシリコン技術を用いて製造されてよい。
【００１８】図３は単に例示的に光ダイオードアレイ２１を形成するのに用いられる薄膜構造の断面部分を示す。図３は関連した光ダイオード２４と種々の相互結合を有する（逆スタガートランジスタで示す如く）一つの薄膜トランジスタ２４を断面で示す。基板２０に設けられた第１の金属、一般的にクロム層３１はゲート金属３１ａとゲート相互結合３１ｂを画成するパターンとされる。続く絶縁層、一般的には窒化シリコン又は酸化シリコン３２はゲート絶縁体を画成し、トランジスタチャネル領域を設ける固有アモルファスシリコン層３３が後に続き、次にドープされたアモルファスシリコン層３４がトランジスタのソース及びドレーン領域の高ドープされた接触領域を形成するよう設けられる。次に更なる金属被覆レベル３５はトランジスタのソース及びドレーンへの接触を可能にするよう設けられる。光ダイオード２２はアモルファスシリコンｎ−ｉ−ｐ又はｐ−ｉ−ｎダイオードとしてドレーン金属層３５ａに設けられる。ドレーン金属層に設けられたｎ導電層を有するｎ−ｉ−ｐダイオードはそのより高い量子効果の故に望ましい。更なる絶縁層３６はトランジスタのソースへの相互接続３７を設けるよう金属被覆を接触させ、共通電極２３をダイオードのカソードに接触させうるデポジットされパターン形成される。
【００１９】上記の如く、蛍光層１１は蛍光層の従来のデポジット方法を用いて別個の、一般的にアルミニウムの基板１０上に設けられる。この例では、蛍光層は例えばアルミニウム基板１０上に蒸発又はスパッタリングでデポジットされたセシウムヨウ素層である。勿論他のＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｔｂのような適宜のリンを用いうる。他の蛍光体を用いうるが、タリウムドープされたセシウムヨウ素の使用は出射された電磁放射線のスペクトルがアモルファスシリコン光ダイオードの最も応答する範囲である４００−７００ｎｍ（ナノメートル）の範囲でピークを有するという利点を有する。加えて、セシウムヨウ素はスキャッタリング問題を減少するよう一種の光案内効果を提供する柱状構造を有する。
【００２０】その基板２０上に光ダイオードアレイ２１を形成し、その基板１０上に蛍光層１１を別々に形成するのに、絶縁空間５０をその間に画成するよう基板１０を基板２０上に取付けるのに取付手段４０が用いられる。この例では、例えば接着ラインをプリントすることでその面の付着パターン４２が画成した後、光検出器アレイ２１の面２１ａ又は蛍光アレイ１１の面１１ａに分布される多数の離散的絶縁スペーサ部材４１、例えば短かいガラス繊維又は絶縁、可能性ガラス、球からなる。スペーサ部材は厚い蛍光層の波状での損失を避けるよう十分大きくあるべきであるが、例えば他の光ダイオード（画素）２２に届くよう目的とする電磁放射線を視差又は分散することで解像度の損失を生じるほど大きくあるべきでない。この例では、スペーサ部材４１は直径１０μｍ乃至２０μｍ（マイクロメートル）のオーダである。
【００２１】付着パターンは面の周囲２１ｂ又は１１ｂ回りの付着境界４２ａを含む。２つの基板は共にもたらされ、２つの対向する面２１及び１１の周囲２１ｂ，１１ｂの回りに付着剤シールを設けるよう接着硬化される。接着剤は高純度の従来の２部エポキシであるその基板１０で担持された蛍光層１１はその基板２０により担持された光検出器アレイ２１に取付けられ、絶縁空間５０が画成される。
【００２２】小さい間隙は絶縁空間５０が真空化され、次に接着剤でシールされることを可能にするよう接着境界４２ａに残される。真空絶縁空間５０を設けることは蛍光層１１と光検出器アレイ２１間の最も可能な電気的分離を与えなければならない。或いは、絶縁空間５０は真空の後不活性流体、例えばアルゴン又は窒素で充填されてもよい。絶縁空間５０は又反射又は散乱により電磁放射線の損失の可能性を減少すべき蛍光層１１に整合された反射インデックスを有する不活性液を充填されうる。かかる環境では接着剤が不活性流体を汚染する成分を含まない注意がなされるべきである。
【００２３】上記の例では、蛍光層１１はアルミニウム基板１０上に設けられ、しかし、他の基板の使用は可能であり、例えば２つの基板１０及び２０の熱膨張係数がより密接に整合されうるので大きい平坦検出器に対して利点を有する蒸発アルミニウム層で被覆されたガラス基板を用いてもよい。上記及び特に図４から分かる如く、蛍光層１１と光検出器アレイ２１は絶縁空間と境界を作る。これは、真空であれ或いは不活性剤を充填されてあり、絶縁空間が検出器を囲む領域にあるごみ粒子及び他の混入物から蛍光層１１及び光検出器アレイ２１を保護するよう少なくともある面で役立つことを意味する。加えて入来電磁放射線が初めてこの例で少なくとも一部がアルミニウムで形成される基板１０を貫通する際、基板１０は別な光反射層がこの目的の為必要とされないよう望ましくない電磁放射線（即ち、検出するのに望ましい範囲の外の放射線）から蛍光層１１を遮蔽するのに役立ちうる。
【００２４】上記の画像検出器は、電磁放射線交換層１１が半導体であるセシウムヨウ素のような蛍光層であり、蛍光層から光検出器アレイ２１の非常に良い電気的分離を必要とする特別な利点を有する。加えて、セシウムヨウ素は２つの製造方法が完全に別なので、たとえこれらが光検出器アレイ２１の形成に用いられるのより現在より高いとしても、蛍光層の形成の最大効率に必要とされる温度でデポジットされうる。
【００２５】画像検出器１の動作では、蛍光層１１に入射するＸ線放射線Ａは入射放射線の強度に比例する電荷が蓄積される光検出器（画素）２２に入射するよう絶縁空間５０を交差する可視（一般的に４００−７００ｎｍ（ナノメートル））出射電磁放射線Ｂに変換される列ライン２６は行ライン２７を走査するよう行復号器／アドレス回路２９を用いることで各光ダイオード２２に蓄積された電荷が読取られるのを可能にする列復号器／アドレス回路２８を介して順次に、繰返してアドレスされる。
【００２６】上記の例において、電磁放射線変換層１１はセシウムヨウ素蛍光層であるか、他の蛍光又は蛍光の組合せも使用されうる。関連した波長の特別な範囲に依存して、他のタイプの電磁放射線変換層が用いられてもよい。加えて、光検出器アレイ２１はかかる適切な形式の技術により提供されてもよく、例えばアモルファスシリコン薄膜技術よりむしろ多結晶シリコンが用いられうる。加えて、ダイオードのような他の形のスイッチング素子、例えばＭＩＭ構造が用いられうる。
【００２７】取付手段５０は他の方法で形成されてもよく、例えば特注設計絶縁、例えばガウス、フレームは蛍光層及び光検出器アレイ１１，２１の面の周囲１１ｂ，２１ｂに結合されうる。他の可能性として、スペーサ部材が分散されたシリコンゴムタイプの材料は例えばスピニング又はスクリーン印刷により蛍光層１１又は光検出器アレイに、次に取付手段を提供しスペーサ部材の助けで絶縁空間を画成するシリコンゴム層の面に置かれた他の蛍光層１１及び光検出器アレイ２１に印加される。
【００２８】本明細書を読むと、他の変更及び変形が当業者には明らかである。かかる変更及び変形は既に公知であり、前記の特徴の代わりに又はそれに加えて用いられる他の特徴を含んでよい。請求範囲はこの出願で特定の組合せの特徴を述べているが、本願の開示の範囲は又ある請求範囲で現在請求されているのと同じ発明にかかわるか否か又それが本発明と同じ技術問題を軽減するか否か、明示的に又は暗示的にここに開示されたある新規な特徴又は新規な特徴の組み合せを含むことが理解されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像検出器の動作の原理を簡単な概略回路で説明する図である。
【図２】本発明による画像検出器の光検出器アレイの概略回路図である。
【図３】本発明により画像検出器の光検出器アレイの１部の概略断面図である。
【図４】光検出器アレイと電磁放射線変換層の互いへの取付を示す本発明による画像検出器の一部の断面図である。
【符号の説明】
１ 画像検出器
１０，２０ 基板
１１ 電磁放射線変換層
２１ 光検出器アレイ
２２ 光ダイオード
２２ａ ダイオード
２２ｂ コンデンサ
２３ 電極
２４ スイッチング素子
２５ 増幅器
２６ 列ライン
２７ 行ライン
２８，２９ 復号器／アドレス回路
３１ クロム層
３１ａ ゲート金属
３１ｂ ゲート相互結合部
３２ ゲート絶縁体
３３，３４ シリコン層
３５ 金属被覆レベル
３６ 絶縁層
４０ 取付手段
４１ スペーサ部材
４２ 接着パターン
５０ 絶縁空間
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、第１の範囲の波長を有する入来電磁放射線を第２の異なる範囲の波長を有する出射電磁放射線に変換する電磁放射線変換層を担持する第１の基板と、電磁放射線変換層で出射された出射電磁放射線を検出する第２の範囲の波長に応答する光検出器アレイとからなる画像検出器及びその製造方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】欧州特許第１２５６９１号は光検出器アレイが光感知ダイオード又は光ダイオードのマトリクス及び絶縁基板の１つの主面上に関連した薄膜回路として設けられ、電磁放射線変換層か絶縁基板の地面上に結合剤で分散された蛍光材料の層として設けられるかかる画像検出器を示す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】かかる装置は絶縁基板が電磁放射線変換層で放出された出射放射線に透明であることを必要とする。更に、蛍光層を提供するのに用いられる処理技術は光検出器アレイを形成するのに用いられたものと互換があり、例えばアモルファスシリコン薄膜回路が耐えうる処理温度はセシウムヨウ素のような蛍光に対して溶着温度範囲の最も低い端にあることを必要とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の一面によれば、第１の範囲の波長を有する入来電磁放射線を第２の異なる範囲の波長を有する出射電磁放射線に変換する電磁放射線変換層を担持する第１の基板と、電磁放射線変換層で出射された出射電磁放射線を検出する第２の範囲の波長に応答する光検出器アレイとからなり、光検出器アレイは第２の基板で担持され、第２の基板は光検出器アレイと電磁放射線変換層間に絶縁空間を画成する取付手段により第１の基板に取付けられることを特徴とする画像検出器を提供する。
【０００５】他の面において、本発明は第１の範囲の波長を有する入来電磁放射線を第２の異なる範囲の波長を有する出射電磁放射線に変換する電磁放射線変換層を設け、電磁放射線変換層で出射された出射電磁放射線を検出する第２の範囲の波長に応答する光検出器アレイを設けることからなり、光検出器アレイを第２の基板に設け、光検出器アレイと電磁放射線変換層間に絶縁空間を画成するよう第２の基板を第１の基板に取付けられることを特徴とする画像検出器の製造方法を提供する。
【０００６】従って、本発明は光検出器アレイと電磁放射線変換層が光検出器アレイと電磁放射線変換層間に絶縁空間を画成し、これにより光検出器アレイと電磁放射線変換層間に良い電気的分離を提供するよう、互いに取付けられる別な基板で保持される画像検出器を提供する。別な基板の使用は光検出器アレイと電磁放射線変換層が互いに独立して製造されるのを可能にし、従って光検出器アレイの所望の特性及び電磁放射線変換層の所望の特性に対してこの製造用に用いられる処理を夫々最適化するのを可能にする。
【０００７】望ましくは、取付手段は液密空間を画成し、液密空間は極端に良い電気的分離、即ち非常に高い抵抗及び非常に低い容量を提供し、光検出器アレイにより放出された電磁放射線に本来透明である絶縁空間を提供するよう真空化される。１つの可能な代替として、液密空間は不活性流体、例えばアルゴン又は窒素のような不活性ガスで充填される。或いは液密空間は例えば散乱により電磁放射線の損失を減少するよう電磁放射線変換層と整合した又は近い屈折率を有するよう選択される不活性流体で充填されてもよい。
【０００８】取付手段は離散絶縁スペーサ部材と絶縁空間の境界をシールする接着剤からなってよい。離散絶縁スペーサ部材は例えばガラス繊維、球又は粒子でよく、一方例えばグルーラインを互いに接合さるべき２つの面の１つの周囲にプリントすることにより接着剤が設けられる。これは光検出器アレイと電磁放射線変換層が離散絶縁スペーサ部材により決定された小さく良く限定された距離だけ離間し、絶縁空間の境界をシールするのに用いられるグルーラインのプリンティングのような比較的簡単な技術を可能にすることを確実とする簡単だが効果的な方法を提供する。接着剤は又その内でスペーサ部材が分散され、共に接合さるべき２つの面の１つを覆うように用いられる層、例えばシリコンゴムの層として提供されうる。
【０００９】電磁放射線変換層及び光検出器アレイは、光検出器アレイと電磁放射線変換層が絶縁空間内でシールされ、従って検出器が位置する環境のかかる汚染から保護されるよう絶縁空間を境界する対向する面を形成してよい。更に、かかる場合において、電磁放射線変換層の基板は、検出することが望まれる範囲の外の電磁放射線が電磁放射線変換層に届くのを防ぐよう光反射層としても役立つ。
【００１０】電磁放射線変換層はＸ線蛍光体からなり、一方光検出器アレイは協働する薄膜回路を有する光ダイオードのアレイからなってよい。
【００１１】
【実施例】本発明の実施例を添付図面を参照して例示的に説明する。図は単に概略であり、実寸法ではない。同様な参照符号は図を通じて同様な部分を参照するのに用いられる。図面を参照するに、第１の範囲の波長を有する入来電磁放射線Ａを第２の異なる範囲の波長を有する出射電磁放射線Ｂに変換する電磁放射線変換層１１を担持する第１の基板１０と、電磁放射線変換層１１で出射された出射電磁放射線Ｂを検出する第２の範囲の波長に応答する光検出器アレイ２１とからなる画像検出器１が示されている。本発明によれば、光検出器アレイ２１は第２の基板２０で担持され、第２の基板２０は光検出器アレイ２１と電磁放射線変換層１１の間の絶縁空間５０を画成する取付手段４０により第１の変換１０に取付けられる。
【００１２】本発明は従って光検出器アレイ２１と電磁放射線変換層１１が異なる基板１０，２０により担持され、それによりこれらの処理の効果の相互作用を考慮に入れることなしに、光検出器アレイ２１と電磁放射線変換層１１に対する所望の特性を夫々発生する最適処理を用いて光検出器アレイ２１と電磁放射線変換層１１を互いに独自に製造しうる様にする画像検出器１を提供する。絶縁空間５０は光検出器アレイ２１と電磁放射線変換層１１間に良い電気絶縁を提供し、出射電磁放射線Ｂの光伝達に有害な影響を避ける又は少なくとも減少されるのを可能にする。
【００１３】本発明による画像検出器１の一実施例の構成及び動作の原理を図１乃至図３を参照して説明する。図１乃至図３に示された例では、検出さるべき入来放射線Ａは典型的に４０−１２０ｋｅＶ（キロ電子ボルト）の範囲のエネルギーを有するＸ線からなる。入来Ｘ線Ａは、この例では、蛍光層の形の電磁放射線変換層１１により光ダイオードアレイ２１により検出される可視電磁放射線Ｂに変換される。この特別の例では、蛍光層１１は従来の基板１０、一般にアルミニウム基板上にデポジットされたタリウムドープされたセシウムヨウ素（ＣｓＩ）層からなる。図１に示されないが、ＣｓＩ層１１は保護層、例えばポリイミド層により被覆されてよい。
【００１４】蛍光層１１により出射された出射電磁放射線Ｂは、この例では画像検出器が人間又は動物の体の領域の診断Ｘ線画像を検出するのに用いられる所望の解像度を達成するよう典型的に２００μｍ（マイクロメートル）又はそれ以下のピッチ及び４００×４００ｍｍまでの全体寸法を有する光ダイオード２２の２次元アレイからなる光検出器アレイ２１に入射する。以下やや詳細に説明する如く、この例では、光ダイオード２２は光ダイオード２２の電荷の蓄積及び読取を制御する薄膜回路と共に絶縁の一般にはガラスの基板にデポジットされたアモルファスシリコン（α−Ｓｉ）ダイオードとして形成される。
【００１５】図１は概略的にこの例では、単に寄生キャパシタンスのダイオードからなるが、検出器のダイナミックレンジを改良するよう追加コンデンサも含んでよいコンデンサ２２ｂと並列にダイオード２２ａとして示される１つの光ダイオード２２用の光検出アレイの回路を示す。ダイオード２２ａのカソードは共通電極２３に接続され、一方アノードはコンデンサ２２ｂに蓄積された電荷が読出されるのを可能にする制御自在な半導体スイッチング素子２４に接続される。この例では、スイッチング素子２４はダイオード２２ａのアノードと従来タイプの電荷感知読出増幅器２５間に接続されたその主電流路を有する薄膜トランジスタである。しかし、薄膜ダイオードのような交番切換素子も用いうる。
【００１６】図２は概略的に光検出器アレイ２１の領域の回路レイアウトを示す。上述の如く、２次元アレイの光ダイオード２２が設けられる。典型的に、アレイは２０００×２０００配列でよい。便利上、単にアレイの一部のみを図２に完全に示す。薄膜トランジスタスイッチング素子２４は列駆動器又は復号器／アドレス回路２８の同列ライン２６に接続される所定の列での各トランジスタのゲートＧと、図１に示す如く読出増幅器を含む行復号器／アドレス回路２９の同行ライン２７に接続される列密の行の各トランジスタのソースを有する１−ｍ列２６と１−ｎ行２７のマトリクス（単に３つの列及び３つの行を示す）で配置される。実線３０は光検出器アレイ２１の電磁放射線検出領域の範囲を示す。
【００１７】光検出器アレイ２１は絶縁基板、一般的にガウス基板上の従来の薄膜技術を用いて製造されてよい。例えば、光検出器アレイ２１は液晶表示装置で用いられるのと同様に及びエイチ イトウ他により発行された材料調査協会シンポジウム会報、９５巻、４３７−４４４頁のα−Ｓｉ：Ｈ ＴＦＴ被駆動線形画像センサという題の論文で線形センサに対して記述されたのと同様な方法でアモルファスシリコン技術を用いて製造されてよい。
【００１８】図３は単に例示的に光ダイオードアレイ２１を形成するのに用いられる薄膜構造の断面部分を示す。図３は関連した光ダイオード２４と種々の相互結合を有する（逆スタガートランジスタで示す如く）一つの薄膜トランジスタ２４を断面で示す。基板２０に設けられた第１の金属、一般的にクロム層３１はゲート金属３１ａとゲート相互結合３１ｂを画成するパターンとされる。続く絶縁層、一般的には窒化シリコン又は酸化シリコン３２はゲート絶縁体を画成し、トランジスタチャネル領域を設ける固有アモルファスシリコン層３３が後に続き、次にドープされたアモルファスシリコン層３４がトランジスタのソース及びドレーン領域の高ドープされた接触領域を形成するよう設けられる。次に更なる金属被覆レベル３５はトランジスタのソース及びドレーンへの接触を可能にするよう設けられる。光ダイオード２２はアモルファスシリコンｎ−ｉ−ｐ又はｐ−ｉ−ｎダイオードとしてドレーン金属層３５ａに設けられる。ドレーン金属層に設けられたｎ導電層を有するｎ−ｉ−ｐダイオードはそのより高い量子効果の故に望ましい。更なる絶縁層３６はトランジスタのソースへの相互接続３７を設けるよう金属被覆を接触させ、共通電極２３をダイオードのカソードに接触させうるデポジットされパターン形成される。
【００１９】上記の如く、蛍光層１１は蛍光層の従来のデポジット方法を用いて別個の、一般的にアルミニウムの基板１０上に設けられる。この例では、蛍光層は例えばアルミニウム基板１０上に蒸発又はスパッタリングでデポジットされたセシウムヨウ素層である。勿論他のＧｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｔｂのような適宜のリンを用いうる。他の蛍光体を用いうるが、タリウムドープされたセシウムヨウ素の使用は出射された電磁放射線のスペクトルがアモルファスシリコン光ダイオードの最も応答する範囲である４００−７００ｎｍ（ナノメートル）の範囲でピークを有するという利点を有する。加えて、セシウムヨウ素はスキャッタリング問題を減少するよう一種の光案内効果を提供する柱状構造を有する。
【００２０】その基板２０上に光ダイオードアレイ２１を形成し、その基板１０上に蛍光層１１を別々に形成するのに、絶縁空間５０をその間に画成するよう基板１０を基板２０上に取付けるのに取付手段４０が用いられる。この例では、例えば接着ラインをプリントすることでその面の付着パターン４２が画成した後、光検出器アレイ２１の面２１ａ又は蛍光アレイ１１の面１１ａに分布される多数の離散的絶縁スペーサ部材４１、例えば短かいガラス繊維又は絶縁、可能性ガラス、球からなる。スペーサ部材は厚い蛍光層の波状での損失を避けるよう十分大きくあるべきであるが、例えば他の光ダイオード（画素）２２に届くよう目的とする電磁放射線を視差又は分散することで解像度の損失を生じるほど大きくあるべきでない。この例では、スペーサ部材４１は直径１０μｍ乃至２０μｍ（マイクロメートル）のオーダである。
【００２１】付着パターンは面の周囲２１ｂ又は１１ｂ回りの付着境界４２ａを含む。２つの基板は共にもたらされ、２つの対向する面２１及び１１の周囲２１ｂ，１１ｂの回りに付着剤シールを設けるよう接着硬化される。接着剤は高純度の従来の２部エポキシであるその基板１０で担持された蛍光層１１はその基板２０により担持された光検出器アレイ２１に取付けられ、絶縁空間５０が画成される。
【００２２】小さい間隙は絶縁空間５０が真空化され、次に接着剤でシールされることを可能にするよう接着境界４２ａに残される。真空絶縁空間５０を設けることは蛍光層１１と光検出器アレイ２１間の最も可能な電気的分離を与えなければならない。或いは、絶縁空間５０は真空の後不活性流体、例えばアルゴン又は窒素で充填されてもよい。絶縁空間５０は又反射又は散乱により電磁放射線の損失の可能性を減少すべき蛍光層１１に整合された反射インデックスを有する不活性液を充填されうる。かかる環境では接着剤が不活性流体を汚染する成分を含まない注意がなされるべきである。
【００２３】上記の例では、蛍光層１１はアルミニウム基板１０上に設けられ、しかし、他の基板の使用は可能であり、例えば２つの基板１０及び２０の熱膨張係数がより密接に整合されうるので大きい平坦検出器に対して利点を有する蒸発アルミニウム層で被覆されたガラス基板を用いてもよい。上記及び特に図４から分かる如く、蛍光層１１と光検出器アレイ２１は絶縁空間と境界を作る。これは、真空であれ或いは不活性剤を充填されてあり、絶縁空間が検出器を囲む領域にあるごみ粒子及び他の混入物から蛍光層１１及び光検出器アレイ２１を保護するよう少なくともある面で役立つことを意味する。加えて入来電磁放射線が初めてこの例で少なくとも一部がアルミニウムで形成される基板１０を貫通する際、基板１０は別な光反射層がこの目的の為必要とされないよう望ましくない電磁放射線（即ち、検出するのに望ましい範囲の外の放射線）から蛍光層１１を遮蔽するのに役立ちうる。
【００２４】上記の画像検出器は、電磁放射線交換層１１が半導体であるセシウムヨウ素のような蛍光層であり、蛍光層から光検出器アレイ２１の非常に良い電気的分離を必要とする特別な利点を有する。加えて、セシウムヨウ素は２つの製造方法が完全に別なので、たとえこれらが光検出器アレイ２１の形成に用いられるのより現在より高いとしても、蛍光層の形成の最大効率に必要とされる温度でデポジットされうる。
【００２５】画像検出器１の動作では、蛍光層１１に入射するＸ線放射線Ａは入射放射線の強度に比例する電荷が蓄積される光検出器（画素）２２に入射するよう絶縁空間５０を交差する可視（一般的に４００−７００ｎｍ（ナノメートル））出射電磁放射線Ｂに変換される列ライン２６は行ライン２７を走査するよう行復号器／アドレス回路２９を用いることで各光ダイオード２２に蓄積された電荷が読取られるのを可能にする列復号器／アドレス回路２８を介して順次に、繰返してアドレスされる。
【００２６】上記の例において、電磁放射線変換層１１はセシウムヨウ素蛍光層であるか、他の蛍光又は蛍光の組合せも使用されうる。関連した波長の特別な範囲に依存して、他のタイプの電磁放射線変換層が用いられてもよい。加えて、光検出器アレイ２１はかかる適切な形式の技術により提供されてもよく、例えばアモルファスシリコン薄膜技術よりむしろ多結晶シリコンが用いられうる。加えて、ダイオードのような他の形のスイッチング素子、例えばＭＩＭ構造が用いられうる。
【００２７】取付手段５０は他の方法で形成されてもよく、例えば特注設計絶縁、例えばガウス、フレームは蛍光層及び光検出器アレイ１１，２１の面の周囲１１ｂ，２１ｂに結合されうる。他の可能性として、スペーサ部材が分散されたシリコンゴムタイプの材料は例えばスピニング又はスクリーン印刷により蛍光層１１又は光検出器アレイに、次に取付手段を提供しスペーサ部材の助けで絶縁空間を画成するシリコンゴム層の面に置かれた他の蛍光層１１及び光検出器アレイ２１に印加される。
【００２８】本明細書を読むと、他の変更及び変形が当業者には明らかである。かかる変更及び変形は既に公知であり、前記の特徴の代わりに又はそれに加えて用いられる他の特徴を含んでよい。請求範囲はこの出願で特定の組合せの特徴を述べているが、本願の開示の範囲は又ある請求範囲で現在請求されているのと同じ発明にかかわるか否か又それが本発明と同じ技術問題を軽減するか否か、明示的に又は暗示的にここに開示されたある新規な特徴又は新規な特徴の組み合せを含むことが理解されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像検出器の動作の原理を簡単な概略回路で説明する図である。
【図２】本発明による画像検出器の光検出器アレイの概略回路図である。
【図３】本発明により画像検出器の光検出器アレイの１部の概略断面図である。
【図４】光検出器アレイと電磁放射線変換層の互いへの取付を示す本発明による画像検出器の一部の断面図である。
【符号の説明】
１ 画像検出器
１０，２０ 基板
１１ 電磁放射線変換層
２１ 光検出器アレイ
２２ 光ダイオード
２２ａ ダイオード
２２ｂ コンデンサ
２３ 電極
２４ スイッチング素子
２５ 増幅器
２６ 列ライン
２７ 行ライン
２８，２９ 復号器／アドレス回路
３１ クロム層
３１ａ ゲート金属
３１ｂ ゲート相互結合部
３２ ゲート絶縁体
３３，３４ シリコン層
３５ 金属被覆レベル
３６ 絶縁層
４０ 取付手段
４１ スペーサ部材
４２ 接着パターン
５０ 絶縁空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】 第１の範囲の波長を有する入射電磁放射線を第２の異なる範囲の波長を有する出射電磁放射線に変換する電磁放射線変換層を担持する第１の基板と、電磁放射線変換層で出射された出射電磁放射線を検出する第２の範囲の波長に応答する光検出器アレイとからなり、光検出器アレイは第２の基板で担持され、第２の基板は光検出器アレイと電磁放射線変換層間に液密絶縁空間を画成する取付手段により第１の基板に取付けられ、その取付け手段は第１と第２の基板の周縁部のまわりの第１と第２の基板の間に伸びかつ液密絶縁空間の境界を密閉する接着媒体と、絶縁空間内の第１と第２の基板間に別個の絶縁スペーサ部材とを有することを特徴とする画像検出器。
【請求項２】 更に、液密絶縁空間は真空化されることを特徴とする請求項１記載の画像検出器。
【請求項３】 更に、液密絶縁空間は不活性液で充填されることを特徴とする請求項１記載の画像検出器。
【請求項４】 電磁放射線変換層及び光検出器アレイは絶縁空間を境界とする対向面を形成することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の画像検出器。
【請求項５】 電磁放射線変換層はＸ線蛍光体からなることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の画像検出器。
【請求項６】 光検出器アレイは協働する薄膜回路を有する光ダイオードのアレイからなることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の画像検出器。
【請求項７】 第１の範囲の波長を有する入射電磁放射線を第２の異なる範囲の波長を有する出射電磁放射線に変換する電磁放射線変換層を設け、電磁放射線変換層で出射された出射電磁放射線を検出する第２の範囲の波長に応答する光検出器アレイを設けることからなり、光検出器アレイを第２の基板に設け、第１と第２の基板の周縁部のまわりの第１と第２の基板の間に伸びかつ液密絶縁空間の境界を画成する接着媒体の密閉を形成し且つ、基板間に絶縁スペーサ部材を供給することにより、光検出器アレイと電磁放射線変換層間に液密絶縁空間を画成するよう第２の基板を第１の基板に取付けることを特徴とする画像検出器の製造方法。
【請求項８】 更に、液密絶縁空間を真空化することを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】 更に、不活性流体で液密絶縁空間を充たすことを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項１】 第１の範囲の波長を有する入射電磁放射線を第２の異なる範囲の波長を有する出射電磁放射線に変換する電磁放射線変換層を担持する第１の基板と、電磁放射線変換層で出射された出射電磁放射線を検出する第２の範囲の波長に応答する光検出器アレイとからなり、光検出器アレイは第２の基板で担持され、第２の基板は光検出器アレイと電磁放射線変換層間に液密絶縁空間を画成する取付手段により第１の基板に取付けられ、その取付け手段は第１と第２の基板の周縁部のまわりの第１と第２の基板の間に伸びかつ液密絶縁空間の境界を密閉する接着媒体と、絶縁空間内の第１と第２の基板間に別個の絶縁スペーサ部材とを有することを特徴とする画像検出器。
【請求項２】 更に、液密絶縁空間は真空化されることを特徴とする請求項１記載の画像検出器。
【請求項３】 更に、液密絶縁空間は不活性液で充填されることを特徴とする請求項１記載の画像検出器。
【請求項４】 電磁放射線変換層及び光検出器アレイは絶縁空間を境界とする対向面を形成することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の画像検出器。
【請求項５】 電磁放射線変換層はＸ線蛍光体からなることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の画像検出器。
【請求項６】 光検出器アレイは協働する薄膜回路を有する光ダイオードのアレイからなることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の画像検出器。
【請求項７】 第１の範囲の波長を有する入射電磁放射線を第２の異なる範囲の波長を有する出射電磁放射線に変換する電磁放射線変換層を設け、電磁放射線変換層で出射された出射電磁放射線を検出する第２の範囲の波長に応答する光検出器アレイを設けることからなり、光検出器アレイを第２の基板に設け、第１と第２の基板の周縁部のまわりの第１と第２の基板の間に伸びかつ液密絶縁空間の境界を画成する接着媒体の密閉を形成し且つ、基板間に絶縁スペーサ部材を供給することにより、光検出器アレイと電磁放射線変換層間に液密絶縁空間を画成するよう第２の基板を第１の基板に取付けることを特徴とする画像検出器の製造方法。
【請求項８】 更に、液密絶縁空間を真空化することを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】 更に、不活性流体で液密絶縁空間を充たすことを特徴とする請求項７記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【特許番号】特許第３３０７６７８号（Ｐ３３０７６７８）
【登録日】平成１４年５月１７日（２００２．５．１７）
【発行日】平成１４年７月２４日（２００２．７．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平４−１８４０５６
【出願日】平成４年７月１０日（１９９２．７．１０）
【公開番号】特開平５−３１２９６１
【公開日】平成５年１１月２６日（１９９３．１１．２６）
【審査請求日】平成１１年７月８日（１９９９．７．８）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【氏名又は名称原語表記】Ｋｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｎ．Ｖ．
【住所又は居所原語表記】Ｇｒｏｅｎｅｗｏｕｄｓｅｗｅｇ １，５６２１ ＢＡ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ， Ｔｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ
【参考文献】
【文献】特開 昭５８−１８９５７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平１−２８０２８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平３−９４１８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６３−１８２８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平１−２６９０８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平３−１３０６９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６１−２０１１８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開 昭５８−１７７８８４（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開 平３−２８６４８（ＪＰ，Ｕ）
【文献】米国特許４９３５６３１（ＵＳ，Ａ）
【登録日】平成１４年５月１７日（２００２．５．１７）
【発行日】平成１４年７月２４日（２００２．７．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成４年７月１０日（１９９２．７．１０）
【公開番号】特開平５−３１２９６１
【公開日】平成５年１１月２６日（１９９３．１１．２６）
【審査請求日】平成１１年７月８日（１９９９．７．８）
【出願人】（５９００００２４８）コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ (12,071)
【氏名又は名称原語表記】Ｋｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｎ．Ｖ．
【住所又は居所原語表記】Ｇｒｏｅｎｅｗｏｕｄｓｅｗｅｇ １，５６２１ ＢＡ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ， Ｔｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ
【参考文献】
【文献】特開 昭５８−１８９５７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平１−２８０２８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平３−９４１８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６３−１８２８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平１−２６９０８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平３−１３０６９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６１−２０１１８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開 昭５８−１７７８８４（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開 平３−２８６４８（ＪＰ，Ｕ）
【文献】米国特許４９３５６３１（ＵＳ，Ａ）
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