特許 6356442 放射線検出器及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6356442

(24)【登録日】2018年6月22日

(45)【発行日】2018年7月11日

(54)【発明の名称】放射線検出器及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01T 1/20 20060101AFI20180702BHJP

【ＦＩ】

   G01T1/20 L

   G01T1/20 E

   G01T1/20 G

   G01T1/20 D

【請求項の数】7

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2014-48957(P2014-48957)

(22)【出願日】2014年3月12日

(65)【公開番号】特開2015-172547(P2015-172547A)

(43)【公開日】2015年10月1日

【審査請求日】2017年2月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】503382542

【氏名又は名称】東芝電子管デバイス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108062

【弁理士】

【氏名又は名称】日向寺 雅彦

(74)【代理人】

【識別番号】100168332

【弁理士】

【氏名又は名称】小崎 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100146592

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 浩

(72)【発明者】

【氏名】本間 克久

【審査官】 右▲高▼ 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開2001-330676（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2003-262676（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2007-240306（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2012-47487（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2012-52965（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2013-246063（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第2003/0001100（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｔ １／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、前記基板の一方の面側に設けられた光電変換素子と、を有するアレイ基板と、
前記光電変換素子の上に設けられ、柱状結晶の集合体を有し、放射線を蛍光に変換するシンチレータ層と、
前記シンチレータ層の周縁近傍に設けられ、封止材を含む前記柱状結晶の集合体を有する蛍光防湿層と、
少なくとも前記シンチレータ層の前記放射線が入射する側を覆い、無機材料からなる膜と樹脂からなる膜とが積層された構造を有するもの、アルミニウム、およびアルミニウム合金の少なくともいずれかを含む防湿体と、
前記防湿体の周縁部分と、前記蛍光防湿層との間に設けられ、前記防湿体の周縁部分と、前記蛍光防湿層とを接着封止する封止層と、
を備えた放射線検出器。

【請求項2】

前記封止材は、無機材料からなるフィラー材を含む請求項１記載の放射線検出器。

【請求項3】

前記無機材料は、タルク（Ｍｇ_３Ｓｉ_４Ｏ_１０（ＯＨ）_２）を含む請求項２記載の放射線検出器。

【請求項4】

前記蛍光防湿層の実効幅寸法をＷ、前記蛍光防湿層の実効厚み寸法をＨとした場合に、Ｗ／Ｈが３以上となる請求項１〜３のいずれか１つに記載の放射線検出器。

【請求項5】

前記防湿体は、前記シンチレータ層の前記放射線が入射する側を覆う表面部と、前記シンチレータ層の前記放射線が入射する側と交差する方向の側を覆う周面部と、を有する請求項１〜４のいずれか１つに記載の放射線検出器。

【請求項6】

前記防湿体と、前記シンチレータ層と、の間に設けられた反射層をさらに備えた請求項１〜５のいずれか１つに記載の放射線検出器。

【請求項7】

光電変換素子を有するアレイ基板上に、柱状結晶の集合体を有し、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、
前記シンチレータ層の周縁領域に封止材を含浸させて蛍光防湿層を形成する工程と、
少なくとも前記シンチレータ層の前記放射線が入射する側に防湿体を接合する工程と、
を備え、
前記防湿体は、無機材料からなる膜と樹脂からなる膜とが積層された構造を有するもの、アルミニウム、およびアルミニウム合金の少なくともいずれかを含み、
前記防湿体を接合する工程において、前記防湿体の周縁部分と、前記蛍光防湿層とを接着封止する放射線検出器の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、放射線検出器及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

放射線検出器の一例にＸ線検出器がある。Ｘ線検出器においては、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し、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を用いて信号電荷に変換することでＸ線画像を取得している。
また、蛍光の利用効率を高めて感度特性を改善するために、シンチレータ層の上に反射層をさらに設ける場合もある。
ここで、シンチレータ層と反射層は、水蒸気などに起因する特性の劣化を抑制するために外部雰囲気から隔離する必要がある。特に、シンチレータ層が、ＣｓＩ（ヨウ化セシウム）：Ｔｌ（タリウム）やＣｓＩ：Ｎａ（ナトリウム）などからなる場合には、湿度などによる特性劣化が大きくなるおそれがある。
そのため、ポリパラキシリレンからなる膜でシンチレータ層と反射層を覆ったり、シンチレータ層の周囲を囲う包囲部材と包囲部材上に設けられたカバーとを用いてシンチレータ層を封止する技術が提案されている。
また、さらに高い防湿性能を得られる構造として、シンチレータ層と反射層をハット形状の防湿体で覆い、防湿体のつば（鍔）部を基板と接着する構造が提案されている。
シンチレータ層と反射層をハット形状の防湿体で覆い、防湿体のつば部を基板と接着すれば、前述した他の防湿構造に比べて高い防湿性能を得ることができる。
ここで、ハット形状の防湿体のつば部と基板との封止性を確保し、且つ高い信頼性を得るためには、防湿体のつば部の幅寸法を長くすることが好ましい。
ところが、防湿体のつば部の幅寸法を長くすると、防湿体の周囲に余分なスペースが必要となる。
また、防湿体のつば部から外側にはみ出す接着剤の量を制御することは困難である。この場合、フレキシブルプリント基板などと電気的に接続される配線パッドは、はみ出した接着剤の領域のさらに外側に設ける必要がある。
そのため、防湿体のつば部の幅寸法を長くし、接着剤がはみ出す領域を確保しようとすると、有効画素エリアの周辺に設けることが必要となる領域の寸法が増加し、ひいては放射線検出器の寸法の増加や重量の増加を招くおそれがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許第６２６２４２２号明細書

【特許文献2】特開平０５−２４２８４７号公報

【特許文献3】特開２００９−１２８０２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明が解決しようとする課題は、省スペース化と防湿性能の向上とを図ることができる放射線検出器及びその製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態に係る放射線検出器は、基板と、前記基板の一方の面側に設けられた光電変換素子と、を有するアレイ基板と、前記光電変換素子の上に設けられ、柱状結晶の集合体を有し、放射線を蛍光に変換するシンチレータ層と、前記シンチレータ層の周縁近傍に設けられ、封止材を含む前記柱状結晶の集合体を有する蛍光防湿層と、少なくとも前記シンチレータ層の前記放射線が入射する側を覆い、無機材料からなる膜と樹脂からなる膜とが積層された構造を有するもの、アルミニウム、およびアルミニウム合金の少なくともいずれかを含む防湿体と、前記防湿体の周縁部分と、前記蛍光防湿層との間に設けられ、前記防湿体の周縁部分と、前記蛍光防湿層とを接着封止する封止層と、を備えている。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】第１の実施形態に係るＸ線検出器１を例示するための模式斜視図である。

【図2】Ｘ線検出器１の模式断面図である。

【図3】比較例に係るＸ線検出器１０１の模式断面図である。

【図4】（ａ）は感度特性（輝度特性）を例示するためのグラフ図である。（ｂ）は、解像度特性を例示するためのグラフ図である。

【図5】高温高湿環境下（６０℃−９０％ＲＨ）における解像度特性の変化を例示するためのグラフ図である。

【図6】高温高湿環境下（６０℃−９０％ＲＨ）における解像度特性の変化を例示するためのグラフ図である。

【図7】他の実施形態に係るＸ線検出器１ａの模式断面図である。

【図8】他の実施形態に係るＸ線検出器１ｂの模式断面図である。

【図9】他の実施形態に係るＸ線検出器１ｃの模式断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
また、本発明の実施形態に係る放射線検出器は、Ｘ線のほかにもγ線などの各種放射線に適用させることができる。ここでは、一例として、放射線の中の代表的なものとしてＸ線に係る場合を例にとり説明をする。したがって、以下の実施形態の「Ｘ線」を「他の放射線」に置き換えることにより、他の放射線にも適用させることができる。

【0008】

[第１の実施形態]
まず、第１の実施形態に係るＸ線検出器１について例示をする。
図１は、第１の実施形態に係るＸ線検出器１を例示するための模式斜視図である。
なお、煩雑となるのを避けるために、図１においては、反射層６や防湿体７などを省いて描いている。
図２は、Ｘ線検出器１の模式断面図である。
なお、煩雑となるのを避けるために、図２においては、制御ライン２ｃ１、データライン２ｃ２、信号処理部３、画像伝送部４などを省いて描いている。
放射線検出器であるＸ線検出器１は、放射線画像であるＸ線画像を検出するＸ線平面センサである。Ｘ線検出器１は、例えば、一般医療用途などに用いることができる。

【0009】

図１および図２に示すように、Ｘ線検出器１には、アレイ基板２、信号処理部３、画像伝送部４、シンチレータ層５、反射層６、防湿体７、封止層９、および蛍光防湿層８が設けられている。
アレイ基板２は、基板２ａ、光電変換部２ｂ、制御ライン（又はゲートライン）２ｃ１、データライン（又はシグナルライン）２ｃ２、および保護層２ｆを有する。

【0010】

基板２ａは、板状を呈し、無アルカリガラスなどの透光性材料から形成されている。
光電変換部２ｂは、基板２ａの一方の表面に複数設けられている。
光電変換部２ｂは、矩形状を呈し、制御ライン２ｃ１とデータライン２ｃ２とで画された領域に設けられている。複数の光電変換部２ｂは、マトリクス状に並べられている。
なお、１つの光電変換部２ｂは、１つの画素（pixel）に対応する。

【0011】

複数の光電変換部２ｂのそれぞれには、光電変換素子２ｂ１と、スイッチング素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film Transistor）２ｂ２が設けられている。
また、光電変換素子２ｂ１において変換した信号電荷を蓄積する図示しない蓄積キャパシタを設けることができる。図示しない蓄積キャパシタは、例えば、矩形平板状を呈し、各薄膜トランジスタ２ｂ２の下に設けることができる。ただし、光電変換素子２ｂ１の容量によっては、光電変換素子２ｂ１が図示しない蓄積キャパシタを兼ねることができる。

【0012】

光電変換素子２ｂ１は、例えば、フォトダイオードなどとすることができる。
薄膜トランジスタ２ｂ２は、蛍光が光電変換素子２ｂ１に入射することで生じた電荷の蓄積および放出のスイッチングを行う。薄膜トランジスタ２ｂ２は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）やポリシリコン（Ｐ−Ｓｉ）などの半導体材料を含むものとすることができる。薄膜トランジスタ２ｂ２は、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を有している。薄膜トランジスタ２ｂ２のゲート電極は、対応する制御ライン２ｃ１と電気的に接続される。薄膜トランジスタ２ｂ２のソース電極は、対応するデータライン２ｃ２と電気的に接続される。薄膜トランジスタ２ｂ２のドレイン電極は、対応する光電変換素子２ｂ１と図示しない蓄積キャパシタとに電気的に接続される。

【0013】

制御ライン２ｃ１は、所定の間隔を開けて互いに平行に複数設けられている。制御ライン２ｃ１は、第１の方向（例えば、行方向）に延びている。
複数の制御ライン２ｃ１は、基板２ａの周縁近傍に設けられた複数の配線パッド２ｄ１とそれぞれ電気的に接続されている。複数の配線パッド２ｄ１には、フレキシブルプリント基板２ｅ１に設けられた複数の配線の一端がそれぞれ電気的に接続されている。フレキシブルプリント基板２ｅ１に設けられた複数の配線の他端は、信号処理部３に設けられた図示しない制御回路とそれぞれ電気的に接続されている。

【0014】

データライン２ｃ２は、所定の間隔を開けて互いに平行に複数設けられている。データライン２ｃ２は、第１の方向に直交する第２の方向（例えば、列方向）に延びている。
複数のデータライン２ｃ２は、基板２ａの周縁近傍に設けられた複数の配線パッド２ｄ２とそれぞれ電気的に接続されている。複数の配線パッド２ｄ２には、フレキシブルプリント基板２ｅ２に設けられた複数の配線の一端がそれぞれ電気的に接続されている。フレキシブルプリント基板２ｅ２に設けられた複数の配線の他端は、信号処理部３に設けられた図示しない増幅・変換回路とそれぞれ電気的に接続されている。
保護層２ｆは、光電変換部２ｂ、制御ライン２ｃ１、およびデータライン２ｃ２を覆うように設けられている。
保護層２ｆは、窒化ケイ素（ＳｉＮ）やアクリル系樹脂などの絶縁性材料から形成することができる。

【0015】

信号処理部３は、基板２ａの光電変換部２ｂが設けられる側とは反対側に設けられている。
信号処理部３には、図示しない制御回路と、図示しない増幅・変換回路とが設けられている。
図示しない制御回路は、各薄膜トランジスタ２ｂ２の動作、すなわちオン状態およびオフ状態を制御する。例えば、図示しない制御回路は、フレキシブルプリント基板２ｅ１と配線パッド２ｄ１と制御ライン２ｃ１とを介して、制御信号Ｓ１を各制御ライン２ｃ１毎に順次印加する。制御ライン２ｃ１に印加された制御信号Ｓ１により薄膜トランジスタ２ｂ２がオン状態となり、光電変換部２ｂからの画像データ信号Ｓ２が受信できるようになる。

【0016】

図示しない増幅・変換回路は、例えば、複数の電荷増幅器、並列／直列変換器、およびアナログ−デジタル変換器を有している。
複数の電荷増幅器は、各データライン２ｃ２にそれぞれ電気的に接続されている。
複数の並列／直列変換器は、複数の電荷増幅器にそれぞれ電気的に接続されている。
複数のアナログ−デジタル変換器は、複数の並列／直列変換器にそれぞれ電気的に接続されている。
図示しない複数の電荷増幅器は、データライン２ｃ２と配線パッド２ｄ２とフレキシブルプリント基板２ｅ２とを介して、各光電変換部２ｂからの画像データ信号Ｓ２を順次受信する。
そして、図示しない複数の電荷増幅器は、受信した画像データ信号Ｓ２を順次増幅する。
図示しない複数の並列／直列変換器は、増幅された画像データ信号Ｓ２を順次直列信号に変換する。
図示しない複数のアナログ−デジタル変換器は、直列信号に変換された画像データ信号Ｓ２をデジタル信号に順次変換する。

【0017】

画像伝送部４は、配線４ａを介して、信号処理部３の図示しない増幅・変換回路と電気的に接続されている。なお、画像伝送部４は、信号処理部３と一体化されていてもよい。 画像伝送部４は、図示しない複数のアナログ−デジタル変換器によりデジタル信号に変換された画像データ信号Ｓ２に基づいて、Ｘ線画像を構成する。構成されたＸ線画像のデータは、画像伝送部４から外部の機器に向けて出力される。

【0018】

シンチレータ層５は、光電変換素子２ｂ１が設けられる領域の上に設けられ、入射するＸ線を可視光すなわち蛍光に変換する。
シンチレータ層５は、例えば、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）などを用いて形成することができる。
シンチレータ層５は、柱状結晶の集合体となっている。
柱状結晶の集合体からなるシンチレータ層５は、例えば、真空蒸着法などを用いて形成することができる。
シンチレータ層５の厚み寸法は、６００μｍ程度とすることができる。柱状結晶の柱（ピラー）の太さ寸法は、最表面で８μｍ〜１２μｍ程度とすることができる。

【0019】

反射層６は、蛍光の利用効率を高めて感度特性を改善するために設けられている。すなわち、反射層６は、シンチレータ層５において生じた蛍光のうち、光電変換部２ｂが設けられた側とは反対側に向かう光を反射させて、光電変換部２ｂに向かうようにする。
反射層６は、シンチレータ層５のＸ線の入射面上に設けられている。
反射層６は、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ_２）などの光散乱性粒子を含む樹脂をシンチレータ層５上に塗布することで形成することができる。また、反射層６は、例えば、銀合金やアルミニウムなどの光反射率の高い金属からなる層をシンチレータ層５上に成膜することで形成することもできる。
また、反射層６は、例えば、表面が銀合金やアルミニウムなどの光反射率の高い金属からなる板を用いて形成することもできる。

【0020】

なお、図２に例示をした反射層６は、酸化チタンからなるサブミクロン粉体と、バインダ樹脂と、溶媒を混合して作成した材料をシンチレータ層５のＸ線の入射面に塗布し、これを乾燥させることで形成したものである。
この場合、反射層６の厚み寸法は、１２０μｍ程度とすることができる。
なお、反射層６は、必ずしも必要ではなく、必要に応じて設けるようにすればよい。

【0021】

防湿体７は、空気中に含まれる水蒸気により、反射層６の特性やシンチレータ層５の特性が劣化するのを抑制するために設けられている。
防湿体７は、反射層６を覆うように設けられている。なお、反射層６が設けられていない場合には、防湿体７は、シンチレータ層５のＸ線の入射面を覆うように設けられている。
防湿体７は、膜状または箔状または薄板状を呈している。
防湿体７は、透湿係数の小さい材料から形成することができる。防湿体7はアルミニウム、又はアルミニウム合金の資材や薄板などで形成することができる。

【0022】

ここで、防湿体７と蛍光防湿層８は、封止層９により接着されている。
基板２ａの材料となる無アルカリガラスの熱膨張係数は、室温付近で約４ｐｐｍ／ｄｅｇ程度である。
防湿体７の材料となるアルミニウムの熱膨張係数は、室温付近で約２４ｐｐｍ／ｄｅｇ程度である。
そのため、熱膨張差により熱応力が発生し、発生した熱応力が、主に、封止層９と蛍光防湿層８に加わる。
この場合、熱応力の大きさＦは、温度差（ΔＴ）と、熱膨張係数の差（Δα）と、封止層９の対辺又は対角間の距離（Ｌ）と、防湿体７の対辺又は対角間の実効断面積（Ｓ）と、防湿体７のヤング率などの剛性係数（Ｅ）を用いて以下の近似式で表すことができる。

【0023】

Ｆ≒Ｅ・Ｓ・（Ｌ・Δα・ΔＴ／Ｌ）＝Ｅ・Ｓ・Δα・ΔＴ
上記の近似式から分かるように、環境温度の変化に対する信頼性を高めるためには、熱膨張係数の差（Δα）を小さくしたり、防湿体７のヤング率などの剛性係数（Ｅ）を小さくしたりすればよい。

【0024】

防湿体７の材料として例示をしたアルミニウムの箔材は、水蒸気バリア性能が高く、Ｘ線透過への影響も小さい。
この場合、熱膨張係数の差による熱応力の影響を小さくすることを考慮すると、防湿体７の材料は、水蒸気バリア性能が高く、且つ、ヤング率などの剛性係数（Ｅ）の小さいものとすることもできる。
例えば、防湿体７は、水蒸気バリアフィルムなどから形成することもできる。
水蒸気バリアフィルムは、例えば、無機材料からなる膜と、樹脂からなる膜とが積層された構造を有するものとすることができる。
無機材料からなる膜は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）膜、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜、アルミニウム蒸着膜などとすることができる。

【0025】

水蒸気バリアフィルムから形成された防湿体７とする場合には、封止層９が設けられる領域にプライマ処理や表面改質処理などを施すことができる。
また、温度差と、熱膨張係数の差に起因する熱応力を低減させるために、防湿体７にエンボス加工などを施すこともできる。防湿体７にエンボス加工が施されていれば、熱応力を低減させることができる。

【0026】

以上に説明したように、防湿体７は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、あるいは、樹脂膜と、無機材料（アルミニウムなどの軽金属、ＳｉＯ_２、ＳｉＯＮ、Ａｌ_２Ｏ_３などのセラミック系材料）からなる膜とが積層された低透湿防湿材料（水蒸気バリアフィルム）などから形成することができる。
この場合、実効的な透湿係数がほとんどゼロであるアルミニウムやアルミニウム合金などを用いて防湿体７を形成すれば、防湿体７を透過する水蒸気をほぼ完全になくすことができる。

【0027】

また、防湿体７の厚み寸法は、Ｘ線の吸収や剛性などを考慮して決定することができる。この場合、防湿体７の厚み寸法を大きくしすぎるとＸ線の吸収が大きくなりすぎる。防湿体７の厚み寸法を小さくしすぎると剛性が低下して破損しやすくなる。
防湿体７は、例えば、厚み寸法が０．１ｍｍのアルミニウム箔を用いて形成することができる。

【0028】

封止層９は、防湿体７の周縁部分と、蛍光防湿層８との間に設けられている。
封止層９は、防湿体７の周縁部分と、蛍光防湿層８とを接着封止することで、防湿体７の周縁部分と、蛍光防湿層８との間から水蒸気などが侵入するのを抑制する。
封止層９は、例えば、無機材料からなるフィラー材を含むエポキシ系接着剤を硬化させることで形成することができる。
この場合、フィラー材は、例えば、タルク（滑石：Ｍｇ_３Ｓｉ_４Ｏ_１０（ＯＨ）_２）などから形成されたものとすることができる。
タルクなどからなるフィラー材の添加量は、５０重量％以上とすることができる。
なお、封止層９に含まれるフィラー材は、後述する蛍光防湿層８に含まれるフィラー材と同じとすることができる。

【0029】

図３は、比較例に係るＸ線検出器１０１の模式断面図である。
図３に示すように、Ｘ線検出器１０１には、ハット形状を有した防湿体１０７が設けられている。
防湿体１０７は、表面部１０７ａ、周面部１０７ｂ、および、つば部１０７ｃを有する。
表面部１０７ａおよび周面部１０７ｂにより形成された空間の内部には、シンチレータ層５と反射層６が設けられる。

【0030】

つば部１０７ｃは、周面部１０７ｂの表面部１０７ａ側とは反対側の端部を囲むように設けられている。つば部１０７ｃは、環状を呈し、基板２ａの光電変換部２ｂが設けられる側の面と概ね平行となるように設けられている。
つば部１０７ｃは、接着層１０９を介して、基板２ａの光電変換部２ｂが設けられる側の面と接着されている。

【0031】

ハット形状を有する防湿体１０７とすれば、高い防湿性能を得ることができる。
しかしながら、ハット形状を有する防湿体１０７とすれば、つば部１０７ｃを接着するためのスペースが必要となる。
また、接着層１０９の厚み寸法を小さくすれば、接着層１０９を介した水蒸気の侵入を抑制することができる。
ところが、接着層１０９の厚み寸法を小さくするために、つば部１０７ｃを基板２ａに接着する際の加圧力を大きくすれば、つば部１０７ｃから外側にはみ出す接着剤１０９ａの量が多くなる。
そのため、有効画素エリアの周辺に設けることが必要となる領域がさらに広くなるおそれがある。

【0032】

例えば、適正な接着層１０９の幅寸法を確保し、且つ、つば部１０７ｃから外側にはみ出す接着剤１０９ａの量を考慮すると、有効画素の端部から配線パッド２ｄ１（２ｄ２）の内側の端部（または、有効画素の端部からアレイ基板２の切断位置）までの距離は、１２ｍｍ程度となる。

【0033】

そこで、本実施の形態に係るＸ線検出器１においては、蛍光防湿層８を設けることで、省スペース化と防湿性能の向上を図るようにしている。
蛍光防湿層８は、入射するＸ線を蛍光に変換する機能と、外部から水蒸気などが侵入するのを抑制する機能を有する。
蛍光防湿層８は、保護層２ｆの上に設けられ、シンチレータ層５の周囲を囲んでいる。
蛍光防湿層８は、シンチレータ層５と同じ柱状結晶の集合体を有している。
そして、柱状結晶の集合体の隙間部分には、封止材が含浸されている。

【0034】

この場合、柱状結晶の集合体が入射するＸ線を蛍光に変換する機能を有する。また、柱状結晶の集合体の隙間部分に含浸させた封止材が外部から水蒸気などが侵入するのを抑制する機能を有する。
柱状結晶の集合体の材料、蛍光防湿層８の厚み寸法、柱状結晶の柱の太さ寸法などは、シンチレータ層５と同様とすることができる。
後述するように、蛍光防湿層８は、シンチレータ層５の周縁領域に封止材を含浸させることで形成することができる。

【0035】

柱状結晶の集合体の隙間部分に含浸させる封止材は、例えば、無機材料からなるフィラー材を含むエポキシ系樹脂などとすることができる。
この場合、樹脂に添加する無機材料は、樹脂との親和性や安定性を考慮して選定することができる。
また、無機材料は、柱状結晶の集合体との親和性や、柱状結晶の集合体の材料と反応を生じない（柱状結晶の集合体の変質が生じない）ことなどを考慮して選定することができる。
無機材料は、例えば、タルク（滑石：Ｍｇ_３Ｓｉ_４Ｏ_１０（ＯＨ）_２）などとすることができる。

【0036】

一般的に、樹脂は、水蒸気を比較的透過させやすい。これは高分子材料の本質であり、分子鎖間の隙間の大きさが水分子（Ｈ_２Ｏ）の大きさに対して大きいからである。
これに対して、樹脂中に、例えば、タルクなどの無機材料からなるフィラー材を所定の量添加すれば、透湿係数を顕著に小さくすることが可能となる。一般的に、タルクなどの無機材料は、原子間の隙間が水分子の大きさに対して小さいからである。

【0037】

例えば、タルクなどからなるフィラー材を含むエポキシ系樹脂の高温高湿環境下（６０℃−９０％ＲＨ）における透湿係数は、１．５〜２．０ｇ・ｍｍ／（ｍ^２・day）となる。すなわち、タルクなどからなるフィラー材を含むエポキシ系樹脂の透湿係数は、タルクなどからなるフィラー材を含まないエポキシ系樹脂の透湿係数に比べて、１〜２桁程度低くなる。
この場合、タルクなどからなるフィラー材の添加量は、５０重量％以上とすることが好ましい。

【0038】

図４（ａ）は、感度特性（輝度特性）を例示するためのグラフ図である。
図４（ａ）中のＡ部に示すように、封止材を含む蛍光防湿層８を設けることで、アレイ基板２の周縁部分における感度が若干低下する。
この場合、アレイ基板２の周縁部分における感度の低下は、例えば、画像伝送部４などにより補正することができる。
図４（ｂ）は、解像度特性を例示するためのグラフ図である。
図４（ｂ）中のＢ部に示すように、封止材を含む蛍光防湿層８を設けることで、アレイ基板２の周縁部分における解像度が若干低下する。
この場合、一般的には、アレイ基板２の周縁部分においては、精細な画像を得ることは必要とされない。
そのため、アレイ基板２の周縁部分における解像度が若干低下しても実用上問題になることはない。
以上に説明したように、封止材を含む蛍光防湿層８を設けるようにしてもＸ線検出器１の機能が著しく低下することはない。

【0039】

図５は、高温高湿環境下（６０℃−９０％ＲＨ）における解像度特性の変化を例示するためのグラフ図である。
図５中のＣ１は、蛍光防湿層８が設けられていない場合（シンチレータ層５と防湿体７のみが設けられている場合）である。
Ｃ２は、エポキシ系樹脂を含浸した蛍光防湿層８を設けた場合である。
Ｃ３は、タルクからなるフィラー材を含むエポキシ系樹脂を含浸した蛍光防湿層８を設けた場合である。この場合、タルクからなるフィラー材の添加量は、８５重量％とした。
そして、シンチレータ層５と反射層６とによって得られる解像度特性が、高温高湿環境下（６０℃−９０％ＲＨ）における保管時間の経過とともにどのように劣化するかで防湿性能を評価した。
なお、輝度よりも、湿度に対してより敏感な解像度特性により防湿性能を評価することにした。
解像度特性は、解像度チャートを各サンプルの表面側に配し、ＲＱＡ−５相当のＸ線を照射して、裏面側から２Ｌｐ／ｍｍのＣＴＦ（Contrast transfer function）を測定する方法で求めた。

【0040】

図５から分かるように、蛍光防湿層８を設けるようにすれば、解像度特性の劣化を格段に小さくすることができる。
また、タルクからなるフィラー材を含むエポキシ系樹脂を含浸した蛍光防湿層８を設けるようにすれば、解像度特性の劣化をさらに小さくすることができる。
なお、解像度特性の劣化の抑制は、前述した無機材料特有の水蒸気バリア効果によるものである。
すなわち、タルク以外の無機材料を用いるようにしても解像度特性の劣化を抑制することができる。

【0041】

ここで、全体の透湿率Ｑ（Ｔｏｔａｌ）は、以下の（１）式で表すことができる。
Ｑ（Ｔｏｔａｌ）＝Ｑ７＋Ｑ８＋Ｑ９ ・・・（１）
Ｑ７は、防湿体７の透湿率である。
Ｑ８は、蛍光防湿層８の透湿率である。
Ｑ９は、封止層９の透湿率である。
前述したように、防湿体７はアルミニウムなどから形成されるため、Ｑ７はゼロと見なすことができる。

【0042】

また、Ｑ８は、以下の（２）式で表すことができる。
Ｑ８＝Ｐ８・Ｓ８／Ｗ８＝Ｐ８・Ｌ８・Ｈ８／Ｗ８ ・・・（２）
Ｐ８は、蛍光防湿層８の透湿係数である。
Ｓ８は、蛍光防湿層８の透湿断面積である。
Ｗ８は、蛍光防湿層８の実効幅寸法である。
Ｌ８は、蛍光防湿層８の周長である。
Ｈ８は、蛍光防湿層８の実効厚み寸法である。
ここで、蛍光防湿層８には、はみ出し部分や部分的な空域が生じる場合がある。はみ出し部分や部分的な空域は、防湿に対する効果が期待できないので、蛍光防湿層８のディメンジョンには含めない様にしている。そのため、はみ出し部分や部分的な空域を含まない蛍光防湿層８の幅寸法と厚み寸法を実効幅寸法と実効厚み寸法としている。

【0043】

また、Ｑ９は、以下の（３）式で表すことができる。
Ｑ９＝Ｐ９・Ｓ９／Ｗ９＝Ｐ９・Ｌ９・Ｔ９／Ｗ９ ・・・（３）
Ｐ９は、封止層９の透湿係数である。
Ｓ９は、封止層９の透湿断面積である。
Ｗ９は、封止層９の実効幅寸法である。
Ｌ９は、封止層９の周長である。
Ｔ９は、封止層９の実効厚み寸法である。
ここで、封止層９には、はみ出し部分や部分的な空域が生じる場合がある。はみ出し部分や部分的な空域は、防湿に対する効果が期待できないので、封止層９のディメンジョンには含めない様にしている。そのため、はみ出し部分や部分的な空域を含まない封止層９の幅寸法と厚み寸法を実効幅寸法と実効厚み寸法としている。

【0044】

蛍光防湿層８に含まれる封止材の透湿係数と、封止層９の透湿係数は同程度である。
そのため、Ｐ８とＰ９は、同程度の値となる。
そのため、（２）式から分かるように、Ｑ８の大小は「Ｌ８・Ｈ８／Ｗ８」により決まる。
また、（３）式から分かるように、Ｑ９の大小は「Ｌ９・Ｔ９／Ｗ９」により決まる。
この場合、Ｔ９は０．１ｍｍ程度、Ｗ９は２ｍｍ〜３ｍｍ程度であるので、Ｔ９／Ｗ９は０．０５〜０．０３３となる。
一方、Ｈ８は０．６ｍｍ程度、Ｗ８は３ｍｍ程度であるので、Ｈ８／Ｗ８は０．２となる。
そのため、Ｑ８はＱ９よりも格段に大きくなる。
すなわち、Ｑ（Ｔｏｔａｌ）はＱ８によりほぼ律速される。

【0045】

また、前述したようにＱ８の値は、「Ｌ８・Ｈ８／Ｗ８」により支配されるので、Ｌ８・Ｈ８／Ｗ８が小さいほど（Ｗ８／Ｈ８が大きいほど）水蒸気による特性劣化が生じにくくなる。

【0046】

図６も、高温高湿環境下（６０℃−９０％ＲＨ）における解像度特性の変化を例示するためのグラフ図である。
図６中のＤ１は、Ｗ８／Ｈ８が０．８１の場合である。
Ｄ２は、Ｗ８／Ｈ８が１．５９の場合である。
Ｄ３は、Ｗ８／Ｈ８が３の場合である。
Ｄ４は、Ｗ８／Ｈ８が５の場合である。
Ｄ５は、Ｗ８／Ｈ８が８．２の場合である。
なお、図２に示すように、Ｗ８は蛍光防湿層８の実効幅寸法、Ｈ８は蛍光防湿層８の実効厚み寸法である。この場合、Ｈ８は６００μｍ程度とした。
蛍光防湿層８は、タルクからなるフィラー材を含むエポキシ系樹脂を含浸したものとした。この場合、タルクからなるフィラー材の添加量は、８５重量％とした。
図６から分かるように、Ｗ８／Ｈ８が３以上となれば、解像度特性の劣化を格段に小さくすることができる。

【0047】

以上に説明したように、蛍光防湿層８を設けるようにすれば、防湿性能の向上を図ることができる。
また、図３に示したようなハット形状を有する防湿体１０７を設ける必要がないので、省スペース化を図ることができる。
例えば、図３に例示をしたものに比べて、有効画素エリアの周辺に設けることが必要となる領域の寸法を１／３程度に低減できる。

【0048】

図７は、他の実施形態に係るＸ線検出器１ａの模式断面図である。
図７に示すように、Ｘ線検出器１ａにも、蛍光防湿層８が設けられている。
図２に例示をしたＸ線検出器１の場合には、蛍光防湿層８は、シンチレータ層５の周囲を囲むように設けられている。すなわち、蛍光防湿層８は、シンチレータ層５の周縁より外側に設けられている。
これに対して、図７に例示をしたＸ線検出器１ａの場合には、蛍光防湿層８は、シンチレータ層５の周縁より内側に設けられている。
すなわち、蛍光防湿層８は、シンチレータ層５の周縁近傍に設けられていればよい。
蛍光防湿層８は、シンチレータ層５の周縁領域に封止材を含浸させることで形成することができる。
そのため、シンチレータ層５の周縁より内側に蛍光防湿層８を設けるようにすれば、蛍光防湿層８を形成する際に、封止材が有効画素エリアの周辺にはみ出すことを抑制することができる。

【0049】

図８は、他の実施形態に係るＸ線検出器１ｂの模式断面図である。
図９は、他の実施形態に係るＸ線検出器１ｃの模式断面図である。
図８および図９に示すように、Ｘ線検出器１ｂ、１ｃには、防湿体１７が設けられている。
図８に示すように、Ｘ線検出器１ｂには反射層６が設けられていない。
図９に示すように、Ｘ線検出器１ｃには反射層６が設けられている。
防湿体１７は、キャップ形状を呈し、表面部１７ａと周面部１７ｂを有する。
表面部１７ａは、シンチレータ層５のＸ線が入射する側を覆う。
周面部１７ｂは、シンチレータ層５のＸ線が入射する側と交差する方向の側（側面側）を覆う。
防湿体１７は、表面部１７ａと周面部１７ｂが一体成形されたものとすることができる。
防湿体１７は、透湿係数の小さい材料から形成することができる。
この場合、実効的な透湿係数がほとんどゼロであるアルミニウムやアルミニウム合金などを用いて防湿体１７を形成すれば、防湿体１７を透過する水蒸気をほぼ完全になくすことができる。
防湿体１７は、例えば、厚み寸法が０．１ｍｍのアルミニウム箔をプレス成形して形成することができる。

【0050】

表面部１７ａおよび周面部１７ｂにより形成された空間の内部には、シンチレータ層５および蛍光防湿層８が設けられる。
なお、図９に示すように、反射層６が設けられている場合には、表面部１７ａおよび周面部１７ｂにより形成された空間の内部に、シンチレータ層５、反射層６、および蛍光防湿層８が設けられる。
表面部７ａと、内部に設けられる要素（シンチレータ層５、反射層６、蛍光防湿層８）との間には、隙間があってもよいが、密着している方が好ましい。
周面部７ｂと蛍光防湿層８との間には、封止層９が設けられている。周面部７ｂと蛍光防湿層８は、封止層９により接着されているようにすることができる。

【0051】

前述したように、防湿体１７の実効的な透湿係数は、ほぼゼロとすることができる。
そのため、キャップ形状を呈する防湿体１７により、シンチレータ層５を覆うようにすれば、防湿性能のさらなる向上を図ることができる。
ここで、キャップ形状を呈する防湿体１７の場合には、周面部１７ｂの端面と基板２ａとの間から水蒸気が侵入する。
しかしながら、周面部１７ｂの内壁には、封止層９が設けられ、封止層９の内側には蛍光防湿層８がさらに設けられている。
そのため、周面部１７ｂの端面と基板２ａとの間から水蒸気が侵入したとしても、水蒸気がシンチレータ層５に到達するのを抑制することができる。

【0052】

[第２の実施形態]
次に、第２の実施形態に係るＸ線検出器の製造方法について例示をする。
Ｘ線検出器１、１ａ〜１ｃは、例えば、以下のようにして製造することができる。
まず、基板２ａ上に光電変換部２ｂ、制御ライン２ｃ１、データライン２ｃ２、配線パッド２ｄ１、配線パッド２ｄ２、および保護層２ｆなどを順次形成してアレイ基板２を作成する。アレイ基板２は、例えば、半導体製造プロセスを用いて作成することができる。

【0053】

次に、アレイ基板２上の複数の光電変換部２ｂが形成された領域を覆うようにシンチレータ層５を形成する。シンチレータ層５は、例えば、真空蒸着法などを用いて、ヨウ化セシウム：タリウムからなる膜を成膜することで形成することができる。この場合、シンチレータ層５は、柱状結晶の集合体となる。シンチレータ層５の厚み寸法は、６００μｍ程度とすることができる。柱状結晶の柱の太さ寸法は、最表面で８〜１２μｍ程度とすることができる。
柱状結晶の集合体の隙間は、空気や酸化防止用の不活性ガス（例えば、窒素ガスなど）が充填されたり、真空状態とされたりすることができる。

【0054】

次に、シンチレータ層５のＸ線の入射面側の周縁領域を残して反射層６を形成する。反射層６は、例えば、酸化チタンからなるサブミクロン粉体と、バインダ樹脂と、溶媒を混合して作成した材料をシンチレータ層５上に塗布し、これを乾燥させることで形成することができる。乾燥後の厚み寸法（反射層６の厚み寸法）は、例えば、１２０μｍ程度である。
なお、反射層６は、必要に応じて形成することができる。

【0055】

次に、蛍光防湿層８を形成する。
例えば、シンチレータ層５の周縁における所定の領域に、封止材を塗布し、封止材を柱状結晶の集合体の隙間部分に含浸させ、紫外線を照射して含浸させた封止材を硬化させることで蛍光防湿層８を形成する。
図２、図８、図９に例示をしたＸ線検出器１、１ｂ、１ｃの場合には、例えば、シンチレータ層５の最外周領域に形成されたテーパ部とその内側の数ｍｍの領域に、封止材を含浸させることができる。
図７に例示をしたＸ線検出器１ａの場合には、例えば、シンチレータ層５の最外周領域に形成されたテーパ部の内側の数ｍｍの領域に、封止材を含浸させることができる。

【0056】

封止材の塗布は、例えば、ディスペンサー装置を用いて行うことができる。
封止材は、例えば、エポキシ系紫外線硬化性樹脂に８５重量％程度のタルクが含有されたものとすることができる。
タルクは、低硬度の無機材質であり、滑り性が高い。そのため、エポキシ系樹脂中に高濃度でタルクを含有させても形状変形の容易性が損なわれることがない。また、粒径が、数μｍから数十μｍのサイズのタルクを含有させることで、充填密度の向上を図ることもできる。
封止材は、例えば、ナガセケムテック社製のＸＮＲ５５１６Ｚなどとすることができる。
なお、防湿性能がそれほど要求されない場合には、フィラー材を含まない樹脂主体の封止材を用いることもできる。
ただし、無機材料からなるフィラー材を含む封止材を用いることがより好ましい。

【0057】

封止材の粘度は、シンチレータ層５の厚み寸法、柱状結晶の柱の太さ寸法、柱状結晶の集合体における隙間の割合などを考慮して決定することができる。
この場合、封止材の粘度は、柱状結晶の集合体の内部に比較的短時間で染み込み、且つ、所望の領域から大きく染み出さないものとすることが好ましい。
例えば、シンチレータ層５の厚み寸法が６００μｍ、柱状結晶の柱の先端径が約１０μｍ程度、柱状結晶の集合体における空孔率が約２０％の場合には、室温における封止材の粘度は、例えば、数十Ｐａ・ｓｅｃ〜百数十Ｐａ・ｓｅｃ程度とすることができる。

【0058】

紫外線の照射は、アレイ基板２の裏面側（シンチレータ層５が設けられる側とは反対側）から行うことができる。
照射された紫外線は、光電変換部２ｂ、制御ライン２ｃ１、データライン２ｃ２などの隙間を透過して、封止材が含浸された領域に到達する。
なお、紫外線硬化性樹脂を含む封止材を例示したが、熱硬化性樹脂や２液混合型樹脂などを含む封止材とすることもできる。熱硬化性樹脂や２液混合型樹脂などを含む封止材の場合も、無機材料からなるフィラー材を含むものとすることが好ましい。

【0059】

次に、防湿体７、１７の所定の領域に封止層９となる封止材を塗布する。
封止層９となる封止材は、タルクなどの無機材料からなるフィラー材を含むエポキシ系紫外線硬化性樹脂などとすることができる。封止層９となる封止材の粘度は、シンチレータ層５に含浸させる封止材の粘度よりも高くすることができる。封止層９となる封止材の粘度は、例えば、３００Ｐａ・ｓｅｃ程度とすることができる。
次に、治具などを用いて、シンチレータ層５に防湿体７、１７を接合する。
封止層９となる封止材の硬化は、例えば、紫外線を照射することで行うことができる。
封止層９となる封止材に紫外線を照射するのが難しい場合には、熱硬化性樹脂を含む封止材を用いることもできる。
熱硬化性樹脂を含む封止材は、例えば、ナガセケムテック社製のＴ８３２／Ｒ１０１などとすることができる。
また、シンチレータ層５に含浸させた封止材と、封止層９となる封止材とを同時に硬化させることもできる。

【0060】

また、減圧雰囲気下において、シンチレータ層５に防湿体７、１７を接合することもできる。この様にすれば、シンチレータ層５に防湿体７、１７を密着させることができる。
シンチレータ層５に防湿体７、１７が密着していれば、Ｘ線検出器１、１ａ〜１ｃが減圧環境に置かれた場合（例えば、航空機輸送などの場合）であっても、防湿体７、１７のンチレータ層５側の圧力が外側の圧力よりも高くなることで生じる膨らみを抑制することができる。防湿体７、１７のンチレータ層５側の圧力が外側の圧力よりも高くなることで生じる引き剥がし力による剥離なども抑制することができる。

【0061】

次に、フレキシブルプリント基板２ｅ１、２ｅ２を介して、アレイ基板２と信号処理部３を電気的に接続する。
また、配線４ａを介して、信号処理部３と画像伝送部４を電気的に接続する。
その他、回路部品などを適宜実装する。

【0062】

次に、図示しない筐体の内部にアレイ基板２、信号処理部３、画像伝送部４などを格納する。
そして、必要に応じて、光電変換素子２ｂ１の異常や電気的な接続の異常の有無を確認する電気試験、Ｘ線画像試験、高温高湿試験、冷熱サイクル試験などを行う。
以上のようにして、Ｘ線検出器１、１ａ〜１ｃを製造することができる。

【0063】

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、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、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、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。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

【符号の説明】

【0064】

１ Ｘ線検出器、１ａ〜１ｃ Ｘ線検出器、２ アレイ基板、２ａ 基板、２ｂ１ 光電変換素子、３ 信号処理部、４ 画像伝送部、５ シンチレータ層、６ 反射層、７ 防湿体、８ 蛍光防湿層、９ 封止層、１７ 防湿体、１７ａ 表面部、１７ｂ 周面部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】