説明

X線検出パネル

【課題】外部電磁ノイズの影響を抑制し、出力特性が良好であり、かつ、小型軽量化が可能な平面型X線検出装置を提供する。
【解決手段】X線検出パネル24に、光電変換基板22と蛍光体膜14と接着剤17と防湿カバー15とを備える。光電変換基板22には、ガラス基板41の表面の画素領域内に光電変換素子42を形成し、画素領域の外部に一定の電位が与えられた接続端子電極21を露出させる。蛍光体膜14は、光電変換基板22の表面に形成されている。導電性の防湿カバー15は、光電変換素子42と蛍光体膜14とを覆う。防湿カバー15の天板71の外周に設けられた鍔部72には、光電変換基板22に向かって突出して接続端子電極21に接触する突起部19が形成されている。鍔部72は、接着剤層17を介して光電変換基板22と接着されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、X線を検出するX線検出パネルに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、放射線、特にX線を光に変換する蛍光体膜と、その光を電気信号に変換する光電変換素子とをX線検出パネルとして含む平面型X線検出装置が実用化されている。この平面型X線検出装置は、X線装置全体の小型軽量化に貢献できる。さらにこの平面型X線検出装置において、検査対象物からのX線を介した画像情報をデジタル電気情報に変換することによって、デジタル画像処理、デジタル画像保存、などデジタル情報処理の多くの利便性を享受することができる。
【0003】
このため、この平面型X線検出装置は、患者診断や治療に使用する医療用や歯科用、非破壊検査などの工業用、構解析などの科学研究用、など広い分野で使用されている。また、それぞれの分野において、デジタル情報処理による高精度な画像抽出、高速度な画像検出が可能となることにより、不要なX線被爆量の低減や、迅速な検査、診断、などの効果が期待できる。
【0004】
この平面型X線検出装置の蛍光体膜には、従来のX線イメージ管で用いられているCsおよびIを主成分とするシンチレータ材の技術が多く転用される。これは、主成分であるヨウ化セシウム(以下CsI)が柱状結晶を成すため、他の粒子状結晶からなるシンチレータ材に比較し、光ガイド効果によって感度および解像度を向上させることができるためである。
【0005】
また、従来のX線イメージ管では、真空管内の電子レンズ構成を必要としたため、大きく重い検出装置となった。これに対して、平面型X線検出装置では光電変換素子を有する光電変換基板をガラス基板上に成膜形成したアモルファスシリコンなどからなる薄膜素子で構成することにより、2次元的な薄い放射線検出装置を形成することが可能となっている。
【0006】
CsI膜は優れた解像度特性とX感度を有するが、潮解性があり、水分による光特性劣化が懸念されるため、防湿構造が必要となる。この防湿構造は、光電変換素子の保護の機能も合せ持つことが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開平05−242841号公報
【特許文献2】特開2002−277555号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
平面型X線検出装置の光電変換素子が発生する信号電荷は、微弱である。このため、光電変換基板に対する外部電磁ノイズを遮蔽することが好ましい。蛍光体膜の防湿や光電変換素子の保護のための防湿構造として、光電変換基板をたとえばAl製の防湿カバーで覆うものがある。しかし、この防湿カバーにGND接地するなどして電磁遮蔽をしない場合には、外部電磁ノイズの遮蔽効果が不足する。
【0009】
防湿カバーにGND接地するなどして電磁遮蔽をすると、外部電磁ノイズの遮蔽効果が向上する。しかし、防湿カバーのGND接地は、構造が複雑となる。防湿カバーのGND接続構造は、たとえばX線検出パネルの外部に設けられる。その結果、平面型X線検出装置の薄型化、小型軽量化が阻害される。
【0010】
そこで、本発明に係る実施形態は、外部電磁ノイズの影響を抑制し、出力特性が良好であり、かつ、小型軽量化が可能な平面型X線検出装置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】
上述の課題を解決するため、実施形態のX線検出パネルは、絶縁基板の表面に光電変換素子を配列した画素領域を形成し、前記画素領域の外部に一定の電位が与えられる接続端子電極が露出した光電変換基板と、前記光電変換基板の表面に形成された蛍光体膜と、前記画素領域を囲んで設けられた接着剤層と、前記画素領域に対向する天板とその天板の外周に設けられて前記光電変換基板に向かって突出して前記接続端子電極と接触する突起部が形成された鍔部とを有し、前記鍔部が前記接着剤層を介して前記光電変換基板と接着されて前記光電変換素子と前記蛍光体膜とを覆う導電性の防湿カバーと、を具備することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】第1実施形態によるX線検出パネルの一部拡大断面図である。
【図2】第1実施形態によるX線検出パネルの一部を切欠いて示した一部拡大平面図である。
【図3】第1実施形態によるX線平面検出器の断面図である。
【図4】第1実施形態によるX線検出パネルの平面図である。
【図5】第2実施形態によるX線検出パネルの一部拡大断面図である。
【図6】第2実施形態によるX線検出パネルの一部を切欠いて示した一部拡大平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、いくつかの実施形態によるX線検出パネルを、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。
[第1実施形態]
【0014】
図3は、第1実施形態によるX線平面検出器の断面図である。
【0015】
X線平面検出器は、X線検出パネル24と支持基板25と回路基板26と鉛プレート27と放熱絶縁シート28と筐体30と支柱29とフレキシブル基板23とを有している。筐体30は、一つの面に放射線の入射窓が形成された直方体の箱である。この入射窓には、保護板31が取り付けられている。この保護板31を通してX線32が入射するため、X線の散乱を押さえ、X線の感度を確保するために、保護板31は薄くX線吸収率の低い材料であることが好ましい。さらに、薄く軽量な平面型X線検出装置を実現するためにも保護板31は薄いことが望ましい。
【0016】
筐体30は、たとえばポリフェニレンサルファイトやポリカーボネイト、またカーボン繊維を含ませたエポキシなどを用いて形成される。有機樹脂材からなる筐体30の内壁に導電性樹脂を塗布し、接地電極に導通させることにより、筐体30内部にある回路基板26やX線検出パネルに対する電気シールド効果を持たせてもよい。
【0017】
X線検出パネル24、支持基板25、回路基板26、鉛プレート27および放熱絶縁シート28は、筐体30の内部に収められている。支柱29は、筐体30の入射窓に対向する底板に固定され、筐体30の内部に向かって延びている。支柱29の筐体30に対して反対側の端部には、支持基板25が固定されている。
【0018】
X線検出パネル24は、支持基板25の入射窓に向かう面に載置されている。回路基板26は、支持基板25のX線検出パネル24に対して反対側の面に鉛プレート27および放熱絶縁シート28を介して固定されている。回路基板26は、たとえば鉛プレート27にネジなどで固定されている。
【0019】
X線検出パネル24と回路基板26とは、フレキシブル基板23によって電気的に接続されている。回路基板26には、フレキシブル基板23に対応するコネクタが実装してあり、このコネクタでX線検出パネル24と電気的に接続される。
【0020】
X線検出パネル24は、光電変換基板22と防湿カバー15とを有している。防湿カバー15は、光電変換基板22の入射窓に向かう面の一部を覆っている。
【0021】
X線検出パネル24は薄い部材を積層した構造である。このため、X線検出パネル24は、軽く低強度である。そこで、X線検出パネル24の保持のため、X線検出パネル24は支持基板25上に固定されている。支持基板25はX線検出パネル24を安定して保持するために十分な強度と平坦面を有すると共に、回路基板26を保持する機能も持つ。
【0022】
図4は、本実施形態によるX線検出パネルの平面図である。
【0023】
X線検出パネル24の光電変換基板22は、たとえば正方形平板状に形成されている。光電変換基板22の一方の表面の一部を覆う防湿カバー15は、光電変換基板22よりも小さな略正方形の投影形状を有している。光電変換基板22の外縁近傍には、防湿カバー15の外縁よりも外側に接続端子パッド11が配列されている。
【0024】
この接続端子パッド11にフレキシブル基板23に形成された端子が接続される。接続端子パッド11とフレキシブル基板23との接続には、非等方性導電フィルム(ACF)による熱圧着法が用いられる。この方法により、複数の微細な信号線の電気的接続が確保される。
【0025】
図1は、本実施形態によるX線検出パネルの一部拡大断面図である。図2は、本実施形態によるX線検出パネルの一部を切欠いて示した一部拡大平面図である。
【0026】
X線検出パネル24は、光電変換基板22と蛍光体膜14と防湿カバー15とを有している。蛍光体膜14は、光電変換基板22の表面に形成されている。防湿カバー15は、蛍光体膜14を覆っている。
【0027】
防湿カバー15は、天板部71と鍔部72と斜面部73とを有している。天板部71は、略正方形の平板状である。鍔部72は、天板部71の外側に天板部71よりも光電変換基板22に近い位置に設けられた帯状の部分である。斜面部73は、鍔部72と天板部71との間に位置している。
【0028】
光電変換基板22は、絶縁基板であるガラス基板41を有している。ガラス基板41は、たとえば無アルカリガラスで形成されている。ガラス基板41の厚さは、たとえば0.7mmである。
【0029】
ガラス基板41の一方の表面には、薄膜の光電変換素子42が形成されている。光電変換素子42は、アモルファスシリコン膜(a−Si:H)を基材としている。光電変換素子42は、ガラス基板41の表面に2次元配列されている。それぞれの光電変換素子42は、ホトダイオード部33と薄膜トランジスタ(TFT)部43を備えている。光電変換素子42の1画素の大きさは、たとえば150μm□である。
【0030】
ホトダイオード部33は、下部電極44、半導体膜45および上部電極46を積層した構造となっている。下部電極44は、CrやAlなどで形成されている。半導体膜45は、プラズマCVD法により成膜したa−Si:H薄膜を基材として形成されている。上部電極46は、ITOなど透明電極膜で形成されている。それぞれの薄膜の厚さは、たとえば、下部電極44が0.2μm、a−Si:H薄膜からなる半導体45が1μm、上部電極46が0.1μmである。
【0031】
薄膜トランジスタ(TFT)部43は、ソース・ドレイン電極47、半導体膜45、絶縁膜48、ゲート電極49などを積層した構造となっている。ソース・ドレイン電極47は、CrやAlなどで形成されている。半導体膜45は、プラズマCVD法により成膜したa−Si:H薄膜を基材として形成されている。絶縁膜48は、プラズマCVD法により成膜したアモルファス窒化シリコン(a−SiNx:H)薄膜やアモルファス酸化シリコン(a−Si0x:H)薄膜などで形成されている。ゲート電極49は、この絶縁膜48を挟んで半導体膜45の反対側にCrやAlなどで形成される。
【0032】
ホトダイオード部33および薄膜トランジスタ(TFT)部43を備えた光電変換素子42は、それぞれ、入射したX線32によって蛍光体膜14で発生した蛍光を受光して電荷信号を発生する。これらの光電変換素子42は、画素領域内に、たとえば正方格子状に配列されている。
【0033】
各光電変換素子42には、TFTを駆動するゲート電極配線、ホトダイオードにバイアス電圧を印加するバイアス電圧配線、TFTを介してホトダイオードからの信号電荷を読み出す信号配線、などの配線10が接続されている。これらの配線10は、AlやCrなどを基材とした金属薄膜やITOなど透明薄膜をパターンニングして形成する。配線10は、ホトダイオード部33の下部電極44と同様に、たとえば厚さが0.1μm〜0.2μmの導電性薄膜である。
【0034】
配線10の一部は、光電変換素子42からガラス基板41の外縁部に延びて、ガラス基板41の外縁部に形成された接続端子パッド11に接続されている。接続端子パッド11は、配線10と同様の薄膜として形成されている。外部との接続のために接続端子パッド11端子幅は、配線10よりも広い。また、接続端子パッド11の最上層は、化学的に安定なITO12としている。接続端子パッド11の最上層に、Auなどの接続に適した金属薄膜層を0.1μm〜数μmほど積層してもよい。
【0035】
配線10の上には、単層また複層の保護膜層が形成されている。保護膜層は、たとえばa−SiNx:Hの絶縁膜48とアクリル系樹脂膜13との2層構成である。a−SiNx:Hからなる絶縁膜48の厚さはたとえば0.3μm、アクリル系樹脂膜13の厚さはたとえば1μmである。
【0036】
蛍光体膜14は、光電変換基板22の表面の光電変換素子42が形成された画素領域に形成されている。蛍光体膜14は、蒸着法で成膜される。蛍光体膜14には、たとえばCsIにTlを添加した材料を用いる。蛍光体膜14の膜厚は、たとえば500μmである。なお、X線検出装置用として、CsI膜厚は、100μmから1000μmの範囲が用いられ、より適切には200μmから600μmの範囲から、所望の感度と画像解像度とを評価して設定される。CsI膜は、柱状結晶となり、X線によって発生した蛍光の拡散を抑制し、光電変換素子41へ蛍光を導光できるため、解像度劣化の少ない蛍光体膜14である。
【0037】
CsI膜は、イオン性結晶のため、潮解性を有し、防湿保護処置が必要である。本実施形態では、蛍光体膜14と光電変換素子42と覆うように、防湿カバー15を設けている。防湿カバー15としては、AL合金製防湿カバーを用いた。AL合金製の防湿カバー15の厚さは、大きすぎるとX線が減衰し感度の低下を生じるため、なるべく薄いことが望ましい。防湿カバー15の厚さは、カバー形状の安定性と工程作業に耐える強度、対するX線減衰とのバランスを考慮して、50μmから500μmの範囲から選択し、たとえば、200μmとする。
【0038】
AL合金製の防湿カバー15は、高い防湿性を有するとともに、導電性も有する。このAL合金製の防湿カバー15を一定電位、たとえばGND接地することにより、内包される光電変換素子への外部電磁ノイズの入射を防御することができる。これは、微弱な信号電荷を検知する光電変換素子42の特性向上に有効である。
【0039】
防湿カバー15は、接着部16に形成された接着剤層17によって基板に接着される。接着剤層17を形成する接着剤としては、透湿性が低く、接着力の高い材料を選択する。接着剤層17を形成する接着剤として、たとえばエポキシ系接着剤を用いることができる。特に、接着時の各基材の熱膨張差に起因した基板反りの発生を抑制するため、80℃以下、より好ましくは60℃以下で硬化可能な低温硬化型の接着剤を選択することが好ましい。
【0040】
防湿カバー15の鍔部72には、光電変換基板22に向かって突出する突起19が設けられている。また、光電変換基板22の表面には、配線10の一部が露出した接続端子電極21が形成されている。接続端子電極21の表面には絶縁膜48およびアクリル系樹脂膜13はいずれも形成されておらず、この部分は薄膜保護層の開口部である。
【0041】
接続端子電極21の大きさは、たとえば300μm□とする。突起19の突出高さは、接着剤層17の厚さより大きく、たとえば120〜150μmとする。接続端子電極21は、たとえば接続端子パッド11の間に位置するGND接続端子74にGND電位配線20によって接続されている。GND電位端子74は、たとえばフレキシブル基板23を介して、回路基板26などのGND電位部分と接続されている。
【0042】
突起19は、AL合金製の防湿カバー15を形成するプレス加工工程において、同時に形成することができる。あるいは、Alなどの金属性突起を防湿カバー15に溶着してもよい。
【0043】
防湿カバー15の突起19は、接続端子電極21に接触している。突起19は、接続端子電極21のほぼ中央に位置するように配置される。接続端子電極21の電位は、たとえば接地電位などの一定電位となるようにしておく。接着剤17の硬化収縮により、突起19の先端は接続端子電極21に加圧密着する。このようにして、防湿カバー15は、電気的にGND接地される。
【0044】
このように、本実施形態によれば、AL合金製の防湿カバー15はGND電位となり、外部からの電磁ノイズの浸入を防止できる。また、防湿カバー15をGND電位に接続するための付加的な構造物は必要ではない。
【0045】
本実施形態では、防湿カバー15に設けた突起19を光電変換素子42から回路基板26に電荷信号を伝達する配線10に挟まれた領域に設けられた接続端子電極21と接続しているが、接続端子電極21を他の部分に設けてもよい。たとえば防湿カバー15の4つのコーナー部のそれぞれあるいはそれらの一部と対向する部分に接続端子電極21を設けてもよい。また、光電変換基板22の一部の辺に電荷信号を伝達する接続端子パッド11が形成されていない場合には、その辺の近傍に接続端子電極21を設けてもよい。これらの場合、接続端子電極21と電荷信号を伝達する配線10との距離を大きくすることができるため、突起19による配線10同士あるいは配線10とGND電位配線21とのショートの可能性が小さくなる。
【0046】
本実施形態では、防湿カバー15に設ける突起19を略円錐状としたが、他の形状であってもよい。たとえば接着部16に沿って延びる板状のものであってもよい。この場合、接続端子電極21と突起19との接触面積を広くすることができる。ただし、突起19の存在による信号線の断線や隣接配線間の電気的ショートを避けるため、突起19は配線10が形成されていない領域に配置することが好ましい。
[第2実施形態]
図5は、第2実施形態によるX線検出パネルの一部拡大断面図である。図6は、本実施形態によるX線検出パネルの一部を切欠いて示した一部拡大平面図である。
【0047】
本実施形態では、光電変換素子42が配列された画素領域の外側に第1堤52および第2堤51が形成されている。第1堤52と第2堤51との間の空隙、すなわち、接着部16の幅は、たとえば3mmである。
【0048】
第1堤52および第2堤51は、ディスペンサを用いて常温硬化型シリコーン系樹脂を塗布して形成する。第1堤52および第2堤51を形成した後、第1堤52と第2堤51との間の空隙に、接着剤を塗布する。この接着剤が硬化する前に、防湿カバー15の鍔部72を接着剤の上面に押し付ける。その結果、防湿カバー15が光電変換基板21に接着される。
【0049】
接続端子パッド部11への配線10は、接着部16を横切って延びている。防湿カバー15と配線10との間には、接着剤層17および絶縁膜48とアクリル系樹脂膜13とからなる保護膜層が存在している。したがって、接着部16の接着剤層17は、透過湿性が低く接着性の高い材料で形成されるとともに、光電変換基板22に対するダメージを回避し、且つ防湿カバー15と配線10との電気的な容量カップリングを抑えるために、所定の接着剤層厚さを維持することが必要である。
【0050】
接着剤層17の厚さが薄い場合、光電変換基板22に対して発生するリスクの高いダメージの一つは、防湿カバー15の加工バリや、接着時に異物をかみ込むことにより生じる配線ダメージである。防湿カバー15の加工バリや異物が配線10上の絶縁膜48とアクリル系樹脂膜13とからなる保護膜層を破損すると、配線10の断線や隣接配線間の電気的ショートが生じ、また、配線10の腐蝕などによる長期的信頼性が損なわれる可能性がある。そこで、接着剤層17の厚さは、70〜100μmを確保することが好ましい。
【0051】
しかし、単に接着部16への接着剤の塗布量を増やすたけでは、接着時の接着剤の流れ出しにより、余分な接着剤塗布量が必要となる。さらに、外周接着部16はこの流れ出しを考慮した広い面積が必要となる。
【0052】
他方、防湿性、接着性に必要な外周接着部の幅は数mmである。つまり、接着剤の流れ出しによる、接着部16の余分な面積はX線検出パネル24の小型化、軽量化の障害となる。また、接着剤の流れ出しにより、接着部16の接着剤層17の厚さがばらつき、部分的に接着剤厚の薄い部分が生じる可能性がある。
【0053】
第1堤52を形成することにより、接着剤の接着部16の外側への流れ出しを抑制することができる。このため、接着剤の接着部16よりも外側への流れ出しを考慮して接着部16よりも外側の領域を広くしておく必要がない。その結果、X線検出パネル24を小型化することができる。
【0054】
また、第2堤51を形成することにより、画素領域側に向かう接着剤の流れ出しを抑制することができる。このため、接着部16を画素領域に近接させることができ、X線検出パネルを小型化することができる。
【0055】
さらに、第1堤52および第2堤51を形成することにより、接着剤層17が存在する領域が第1堤52と第2堤51との間に限定される。その結果、接着部16での接着剤層17の厚さが均一化される。つまり、過大な量の接着剤を塗布しなくても、所定の厚さの接着剤17の層を形成することができる。したがって、過大な量の接着剤17を塗布することなく、すなわち接着剤の流れ出しを考慮してX線検出パネル24を大型化することなく、防湿カバー15の接触などによる配線10の損傷を低減でき、また、経時的な耐湿性の低下を抑制できる。
【0056】
このように、本実施形態によれば、信頼性を損なうことなくX線検出パネルの有効面積比率を高めることができる。また、AL合金製の防湿カバー15はGND電位となり、外部からの電磁ノイズの浸入を防止できる。防湿カバー15をGND電位に接続するための付加的な構造物は必要ではない。
[他の実施の形態]
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら新規な実施形態は、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。これら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】
【0057】
10…配線、11…接続端子パッド、12…ITO、13…アクリル系樹脂膜、14…蛍光体膜、15…防湿カバー、16…接着部、17…接着剤層、19…突起、20…GND電位配線、21…接続端子電極、22…光電変換基板、23…フレキシブル基板、24…X線検出パネル、25…支持基板、26…回路基板、27…鉛プレート、28…放熱絶縁シート、29…支柱、30…筐体、31…保護板、32…X線、33…ホトダイオード部、41…ガラス基板、42…光電変換素子、43…薄膜トランジスタ(TFT)部、44…下部電極、45…半導体膜、46…上部電極、47…ソース・ドレイン電極、48…絶縁膜、49…ゲート電極、51…第2堤、52…第1堤、71…天板部、72…鍔部、73…斜面部、74…GND接続端子


【特許請求の範囲】
【請求項1】
絶縁基板の表面に光電変換素子を配列した画素領域を形成し、前記画素領域の外部に一定の電位が与えられる接続端子電極が露出した光電変換基板と、
前記光電変換基板の表面に形成された蛍光体膜と、
前記画素領域を囲んで設けられた接着剤層と、
前記画素領域に対向する天板とその天板の外周に設けられて前記光電変換基板に向かって突出して前記接続端子電極と接触する突起部が形成された鍔部とを有し、前記鍔部が前記接着剤層を介して前記光電変換基板と接着されて前記光電変換素子と前記蛍光体膜とを覆う導電性の防湿カバーと、
を具備することを特徴とするX線検出パネル。
【請求項2】
前記一定の電位は接地電位であることを特徴とする請求項1に記載のX線検出パネル。
【請求項3】
前記突起部はプレス加工および金属部品の溶着のいずれかの方法で形成されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のX線検出パネル。


【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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