JP2008292401A - 放射線検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】基台12上に複数の光電変換基板14を並べて大面積化する場合、静電チャックや真空チャックを利用する場合のような不具合がなく、製造性のよい放射線検出器11を提供する。
【解決手段】基台12の縁部より各光電変換基板14の縁部が突出する構造とする。基台12の縁部より突出する光電変換基板14の縁部を機械的なチャック機構で保持することにより、チャック機構が基台12と干渉することなく、光電変換基板14を基台12上に運搬して配置できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の光電変換基板を並べて大面積の放射線画像を撮影する放射線検出器に関する。

医療用のＸ線診断装置として、人体等を透過したＸ線像を電気信号に変換して出力する平面形のＸ線検出器が実用化されてきている。現在、実用化されているＸ線検出器の多くは、基板上にフォトダイオード等の複数の光電変換素子が二次元に配列されて受光部が形成された光電変換基板と、この光電変換基板の受光部上に形成されたシンチレータ層とを備えており、人体等を透過したＸ線をシンチレータ層によって光に変換し、その光を光電変換基板の光電変換素子によって電気信号に変換し、電気信号に変換された像をモニタに表示している。光電変換基板は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を二次元に配列して形成した回路基板を作成し、この回路基板上に薄膜トランジスタと電気的に接続される光電変換素子を二次元に配列して形成している。

ところで、胸部のレントゲン撮影等には、大面積のＸ線検出器が必要となるが、大面積化するほど光電変換基板の製造時の歩留まり劣化や光電変換基板の製造装置の大型化が必要となり、光電変換基板の製造コストが上がってしまう。

その解決策として、Ｘ線検出器としての全体の受光面積より小さい受光面積の光電変換基板を用い、この光電変換基板を複数並べて大面積化することで、光電変換基板１枚あたりの歩留まりの低下を防止し、製作コストを低減することが可能となる。この場合、複数の光電変換基板で構成される面積より大きい面積の面を有する基台を用い、この基台の面の周縁より内側の領域に接着剤を介在して複数の光電変換基板を並べて配置している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−４８８７２号公報（第３頁、図１−３）

従来、複数の光電変換基板を並べて大面積化する場合、基台の面の周縁より内側の領域に光電変換基板を運搬して配置する必要があるため、光電変換基板の縁部を機械的にチャックして運搬しようとしてもチャックが基台に干渉してしまうために利用できず、光電変換基板の表面を静電チャックや真空チャックにより保持して運搬する必要がある。

しかしながら、静電チャックでは、運搬時に光電変換素子が静電気により破壊されてしまうおそれがあり、また、真空チャックでは、環境が大気下であることが条件であるため、環境条件によっては利用できない問題がある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、基台上に複数の光電変換基板を並べて大面積化する場合に、製造時において、静電チャックや真空チャックを利用する場合のような不具合がなく、製造性のよい放射線検出器を提供することを目的とする。

本発明は、基板およびこの基板上に複数の光電変換素子が二次元に配列されて形成された受光部を有する複数の光電変換基板と、これら複数の光電変換基板を受光部が隣り合うように並べて配置された基台と、前記複数の光電変換基板の受光部全体にわたって直接形成されたシンチレータ層とを具備し、前記基台の縁部より前記各光電変換基板の縁部が突出されているものである。

本発明によれば、基台の縁部より各光電変換基板の縁部が突出する構造であるため、製造時において、基台の縁部より突出する光電変換基板の縁部を機械的に保持することで、その機械的に保持する機構が基台と干渉することなく光電変換基板を基台上に運搬して配置することができ、静電チャックや真空チャックを利用する場合のような不具合がなく、製造性を向上できる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

図１ないし図５に第１の実施の形態を示す。

図１ないし図３に示すように、放射線検出器11は、例えばガラスで形成された基台12を有し、この基台12上に接着剤13を介して複数の撮像基板である光電変換基板14が平面的に互いに隣り合うように並べて固定されている。ここでは、四角形状の基台12上に、四角形状の光電変換基板14の四方の辺のうちの２辺が他の光電変換基板14と隣り合う状態で、４枚の四角形状の光電変換基板14が平面的に互いに隣り合うように並べて配置され、大面積で１つの四角形状の受光面15が形成されている。

光電変換基板14は、例えばガラスで形成された基板18を有し、この基板18上に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が二次元に配列されて形成されているとともにこれら各薄膜トランジスタ上に例えばフォトダイオード等の光電変換素子が二次元に配列されて形成されている。これら複数の薄膜トランジスタおよび複数の光電変換素子等によって光を電気信号に変換する受光部19が形成されている。

光電変換基板14の四方の辺のうち、他の光電変換基板14と隣り合う２辺についてはそれらの辺の縁まで受光部19が形成され、他の光電変換基板14と隣り合ない残りの２辺については辺と受光部19との間に間隔があけられている。その間隔があけられた部分に光電変換素子および薄膜トランジスタに接続された回路部としての複数の電極パッド20が形成されている。

そして、基台12上に４枚の光電変換基板14を並べて配置した状態で、基台12の外縁部より各光電変換基板14の外縁部が突出する寸法関係に形成されている。すなわち、光電変換基板14の４辺のうち他の光電変換基板14と隣り合ない２辺に基台12の外縁部より突出する突出部21が形成されている。したがって、基台12上に４枚の光電変換基板14を並べて配置した状態で、基台12上の光電変換基板14の並んだ方向の幅Ｌ1が、基台12の幅Ｌ2より広い関係にある。

この光電変換基板14の突出部21に、電極パッド20の少なくとも一部が形成されているとともに、突出部21の例えば角部領域に基台12に干渉せずに機械的なチャック機構で保持可能とする保持部22が形成されている。

このように、基台12の縁部より各光電変換基板14の縁部が突出する構造とすることにより、製造時において、基台12の縁部より突出する光電変換基板14の縁部を機械的なチャック機構で保持することで、そのチャック機構が基台12と干渉することなく光電変換基板14を基台12上に運搬して配置することができ、上述した静電チャックや真空チャックを利用する場合のような不具合がなく、製造性を向上できる。

また、図４に示すように、接着剤13は、例えばアクリル系やエポキシ系の紫外線硬化樹脂で、塗布形状を維持可能な高い粘性の材料が用いられ、基台12の周縁近傍に沿って枠状に接着剤13が塗布された枠状接着部13aが形成されているとともに、この枠状接着部13aの内側領域にランダムないし整列した配列で島状に接着剤13が塗布された複数の島状接着部13bが形成されている。

そして、基台12上に接着剤13を介して配置した４枚の光電変換基板14を均一に加重し、もしくは基台12を４枚の光電変換基板14に対して均一に加重し、接着剤13に紫外線を照射して硬化させることで接着する。

このとき、隣り合う光電変換基板14間には隙間23があるため、図５に示すように、光電変換基板14で押し潰された枠状接着部13aの接着剤13が隣り合う光電変換基板14間の隙間23を通じて光電変換基板14の表面側に押し出されて隙間23を埋める。

さらに、枠状接着部13aの内側に、複数の島状接着部13bを形成しているため、４枚の光電変換基板14を基台12に対して均一に加重、もしくは基台12を４枚の光電変換基板14に対して均一に加重することにより、これら枠状接着部13aおよび複数の島状接着部13bが押し潰されながら、各光電変換基板14の反りや傾きが補正され、４枚の光電変換基板14を同一平面に配置できるとともに、隣り合う光電変換基板14の段差を極力なくすことができる。

また、図３および図５に示すように、基台12上に配置された４枚の光電変換基板14の受光部19上には、入射した放射線を受光部19が受光可能な感度を有する光に変換する柱状結晶構造のシンチレータ層24が直接形成されている。このシンチレータ層24の厚さは１００μｍ〜１０００μｍであり、シンチレータ層24の材料には発光効率が良いＴＩドープを行なったＣｓＩがよく使用される。

シンチレータ層24は枠状接着部13aの位置より内側に形成され、言い換えれば、枠状接着部13aはシンチレータ層24より外側に形成され、シンチレータ層24が隙間23に押し出されて埋めている枠状接着部13aの接着剤13上に形成されることはない。

このように４枚の光電変換基板14上に一体的に形成されたシンチレータ層24は、隣り合う光電変換基板14の隙間や段差の影響によって、段差部分とそうでない部分とで発光量に違いが生じるが、上述のように隣り合う光電変換基板14の段差を極力なくすことができるため、その発光量の違いを低減できる。

また、シンチレータ層24上には、このシンチレータ層24を密封するように覆って外部の湿気から保護する保護膜25が形成されている。この保護膜25の形成は、脱湿環境下で行なわれる。

保護膜25はシンチレータ層24上からこのシンチレータ層24の外側の光電変換基板14の基板18上にわたって形成され、光電変換基板14上のシンチレータ層24を密封するようにしている。

ただし、隣り合う光電変換基板14間には隙間23があるため、この隙間23の部分で保護膜25によって密封できないおそれがあるが、隣り合う光電変換基板14間の隙間23を通じて光電変換基板14の表面側に枠状接着部13aの接着剤13が押し出されて隙間23を埋めているため、シンチレータ層24上からこのシンチレータ層24の外側の光電変換基板14の基板18上にわたって形成される保護膜25が、隣り合う光電変換基板14間の隙間23に押し出されて隙間23を埋めている枠状接着部13aの接着剤13上に接触し、隙間23を密封する。そのため、保護膜25によりシンチレータ層24を確実に密封して外部の湿気から保護できる。

保護膜25には、シンチレータ層24の防湿保護ととともにシンチレータ層24の剥がれ防止およびシンチレータ層24で変換された光を受光部19に向かわせる反射を目的として、例えば二酸化チタン粒子を樹脂で結着したものが使用される。

このように保護膜25によりシンチレータ層24を確実に密封して外部の湿気から保護できるため、湿気によるシンチレータ層24のＭＴＦ（Modulation Transfer Function）特性の低下を防止できる。

次に、図６に第２の実施の形態を示す。

接着剤13を基台12に塗布して枠状接着部13aおよびこの枠状接着部13aの内側の複数の島状接着部13bを形成した後、接着剤13より粘性の低い低粘性接着剤27を枠状接着部13aの内側に満たし、各光電変換基板14を接着する。この低粘性接着剤27には、接着剤13と同様に例えばアクリル系やエポキシ系の紫外線硬化樹脂が用いられるが、枠状接着部13aの内側に流し込んで満たすことが可能な流動性を有している。

このように、接着剤13より粘性の低い低粘性接着剤27を枠状接着部13aの内側に満たすことにより、接着剤13に加えて低粘性接着剤27による接着効果で、光電変換基板14の反りや傾きを補正する効果を向上させることができる。

なお、基台12上に配置する光電変換基板14は、４枚に限らず、２枚でもよい。基台12の縁部より光電変換基板14の縁部を突出させるのは、２辺に限らず、少なくとも１辺が突出していればよく、あるいは光電変換基板14の一部が突出していればよい。

本発明の第１の実施の形態を示す放射線検出器の基台に複数の光電変換基板を配置した状態の正面図である。 同上放射線検出器の断面図である。 同上放射線検出器のシンチレータ層および保護層を含む一部の拡大断面図である。 同上放射線検出器の基台に接着剤を塗布した状態の正面図である。 同上放射線検出器の隣り合う光電変換基板間を示す一部の拡大断面図である。 本発明の第２の実施の形態を示す放射線検出器の基台に接着剤を塗布した状態の正面図である。

符号の説明

11 放射線検出器
12 基台
13 接着剤
14 光電変換基板
18 基板
19 受光部
20 回路部としての電極パッド
24 シンチレータ層
25 保護膜
27 低粘性接着剤

Claims (7)

1. 基板およびこの基板上に複数の光電変換素子が二次元に配列されて形成された受光部を有する複数の光電変換基板と、
   これら複数の光電変換基板を受光部が隣り合うように並べて配置された基台と、
   前記複数の光電変換基板の受光部全体にわたって直接形成されたシンチレータ層とを具備し、
   前記基台の縁部より前記各光電変換基板の縁部が突出されている
   を具備していることを特徴とする放射線検出器。
2. 基台に並べた複数の光電変換基板の幅が基台の幅より広い関係にある
   ことを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
3. 基台と複数の光電変換基板との間に介在されてこれら基台と複数の光電変換基板とを接着する接着剤を具備し、基台の周縁形状に対応して枠状に接着剤が配置されているとともに、この枠状の接着剤の内側に複数の島状に接着剤が配置されている
   ことを特徴とする請求項１または２記載の放射線検出器。
4. 複数の光電変換基板間に枠状の接着剤の一部が侵入し、
   シンチレータ層を覆うとともに複数の光電変換基板上および複数の光電変換基板間に侵入した枠状の接着剤に接触して密封する保護膜を備えている
   ことを特徴とする請求項３記載の放射線検出器。
5. 枠状の接着剤の内側には、硬化前の枠状および島状の接着剤より粘性の低い低粘性接着剤が配置されている
   ことを特徴とする請求項３または４記載の放射線検出器。
6. 基台の縁部から突出する光電変換基板の縁部に光電変換素子に電気的に接続された回路部の少なくとも一部が設けられている
   ことを特徴とする請求項１ないし５いずれか記載の放射線検出器。
7. シンチレータ層の厚さは、１００μｍ〜１０００μｍである
   ことを特徴とする請求項１ないし６いずれか記載の放射線検出器。

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