JP2019215251A - Radiation detection module, radiation detector, and manufacturing method of radiation detection module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、放射線検出モジュール、放射線検出器、および放射線検出モジュールの製造方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a radiation detection module, a radiation detector, and a method for manufacturing a radiation detection module.
放射線検出器の一例にＸ線検出器がある。Ｘ線検出器には、Ｘ線を可視光すなわち蛍光に変換するシンチレータと、蛍光を信号電荷に変換する複数の光電変換部を有するアレイ基板と、が設けられている。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、シンチレータの上に反射層を設ける場合もある。
ここで、水分などに起因する解像度特性の劣化を抑制するために、シンチレータと反射層は、外部雰囲気から隔離する必要がある。特に、シンチレータが、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、水分などによる解像度特性の劣化が大きくなるおそれがある。
An example of the radiation detector is an X-ray detector. The X-ray detector is provided with a scintillator for converting X-rays into visible light, ie, fluorescence, and an array substrate having a plurality of photoelectric conversion units for converting fluorescence into signal charges. In addition, a reflective layer may be provided on the scintillator in order to increase the efficiency of using fluorescence and improve sensitivity characteristics.
Here, it is necessary to isolate the scintillator and the reflective layer from the external atmosphere in order to suppress the deterioration of the resolution characteristics due to moisture and the like. In particular, when the scintillator is made of CsI (cesium iodide): Tl (thallium), CsI: Na (sodium), or the like, the degradation of resolution characteristics due to moisture or the like may increase.
そのため、高い防湿性能を得られる構造として、シンチレータと反射層をアルミニウムなどの金属からなるハット形状の防湿部で覆い、防湿部のつば（鍔）部をアレイ基板と接着する技術が提案されている。ところが、ハット形状の防湿部に外力が加わると、金属からなる防湿部にピンホールが発生したり、つば部が剥がれたりするおそれがある。また、金属からなる防湿部の熱膨張率と、樹脂からなる接着部分の熱膨張率との差により、接着部分に亀裂が生じたり、剥離が生じたりするおそれがある。
すなわち、防湿部の信頼性が低下するおそれがある。
また、シンチレータと反射層を樹脂で覆い、樹脂の上に金属膜や無機材料膜を成膜して防湿部を形成する技術が提案されている。ところが、成膜により防湿部を形成すると、アレイ基板を成膜装置に搬入搬出する必要がある。そのため、製造工程が煩雑となったり、製造コストが増大したりするおそれがある。また、アレイ基板には薄膜トランジスタや光電変換素子を有する光電変換部が設けられているので、アレイ基板の搬送中や成膜中に、光電変換部が静電気により損傷するおそれがある。
そこで、防湿部の信頼性を向上させることができ、且つ製造が容易な放射線検出モジュール、放射線検出器、および放射線検出モジュールの製造方法の開発が望まれていた。
Therefore, as a structure capable of obtaining high moisture-proof performance, a technique has been proposed in which the scintillator and the reflective layer are covered with a hat-shaped moisture-proof portion made of a metal such as aluminum, and the brim (flange) portion of the moisture-proof portion is bonded to the array substrate. . However, when an external force is applied to the hat-shaped moisture-proof part, a pinhole may be generated in the moisture-proof part made of metal, or the brim part may be peeled off. Further, there is a possibility that cracks or peeling may occur in the bonded portion due to a difference between the thermal expansion coefficient of the moisture-proof portion made of metal and the thermal expansion coefficient of the bonded portion made of resin.
That is, the reliability of the moisture-proof part may be reduced.
Further, a technique has been proposed in which a scintillator and a reflective layer are covered with a resin, and a metal film or an inorganic material film is formed on the resin to form a moisture-proof portion. However, when the moisture-proof portion is formed by film formation, it is necessary to carry the array substrate into and out of the film formation apparatus. Therefore, the manufacturing process may be complicated or the manufacturing cost may increase. In addition, since the array substrate is provided with a photoelectric conversion unit having a thin film transistor and a photoelectric conversion element, the photoelectric conversion unit may be damaged by static electricity during transportation or film formation of the array substrate.
Therefore, development of a radiation detection module, a radiation detector, and a method of manufacturing a radiation detection module that can improve the reliability of the moisture-proof portion and that is easy to produce has been desired.
本発明が解決しようとする課題は、防湿部の信頼性を向上させることができ、且つ製造が容易な放射線検出モジュール、放射線検出器、および放射線検出モジュールの製造方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a radiation detection module, a radiation detector, and a method for manufacturing a radiation detection module that can improve the reliability of the moisture-proof portion and are easy to manufacture.
実施形態に係る放射線検出モジュールは、基板と、前記基板の一方の面側に設けられた複数の光電変換部と、を有するアレイ基板と、前記複数の光電変換部の上に設けられ、放射線を蛍光に変換するシンチレータと、シート状を呈し、前記シンチレータを覆う防湿部と、を備えている。前記防湿部は、樹脂を主成分として含む保護部と、前記保護部の前記シンチレータ側の面に設けられ、金属および無機材料の少なくともいずれかを含むバリア部と、を有する。 The radiation detection module according to the embodiment, a substrate, a plurality of photoelectric conversion units provided on one surface side of the substrate, an array substrate having a, provided on the plurality of photoelectric conversion units, provided with a radiation The scintillator includes a scintillator that converts the fluorescent light into fluorescent light and a moisture-proof portion that has a sheet shape and covers the scintillator. The moisture-proof part includes a protection part containing a resin as a main component, and a barrier part provided on a surface of the protection part on the scintillator side and containing at least one of a metal and an inorganic material.
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。
また、以下に例示をする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、一般医療などに用いることができる。ただし、Ｘ線検出器１の用途は、一般医療に限定されるわけではない。
Hereinafter, embodiments will be illustrated with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and detailed description is abbreviate | omitted suitably.
Further, the radiation detector according to the embodiment of the present invention can be applied to various radiations such as γ-rays in addition to X-rays. Here, as an example, a case where X-rays are used as a typical radiation will be described. Therefore, by replacing “X-ray” in the following embodiments with “other radiation”, the present invention can be applied to other radiation.
The
（Ｘ線検出器１およびＸ線検出モジュール１０）
図１は、本実施の形態に係る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、保護層２ｆ、反射層６、接合部７、および防湿部８などを省いて描いている。
図２は、Ｘ線検出モジュール１０を例示するための模式断面図である。
図３は、Ｘ線検出器１のブロック図である。
(
FIG. 1 is a schematic perspective view illustrating the
In FIG. 1, the
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating the
FIG. 3 is a block diagram of the
図１および図２に示すように、Ｘ線検出器１には、Ｘ線検出モジュール１０、および回路基板１１が設けられている。また、Ｘ線検出器１には、図示しない筐体を設けることができる。筐体の内部には、Ｘ線検出モジュール１０、および回路基板１１を設けることができる。例えば、筐体の内部に板状の支持板を設け、支持板のＸ線の入射側の面にはＸ線検出モジュール１０を設け、支持板のＸ線の入射側とは反対側の面には回路基板１１を設けることができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
Ｘ線検出モジュール１０には、アレイ基板２、シンチレータ５、反射層６、接合部７、および防湿部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、配線パッド２ｄ１、配線パッド２ｄ２および保護層２ｆを有する。
なお、光電変換部２ｂ、制御ライン２ｃ１、およびデータライン２ｃ２の数などは例示をしたものに限定されるわけではない。
The
The
Note that the numbers of the
基板２ａは、板状を呈し、無アルカリガラスなどのガラスから形成されている。基板２ａの平面形状は、四角形とすることができる。基板２ａの厚みは、例えば、０．７ｍｍ程度とすることができる。
光電変換部２ｂは、基板２ａの一方の面側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とにより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、Ｘ線画像の１つの画素（pixel）に対応する。
The
The plurality of
The
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蓄積キャパシタを設けることができる。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が蓄積キャパシタを兼ねることができる。
Each of the plurality of
Further, a storage capacitor for storing the signal charges converted in the photoelectric conversion element 2b1 can be provided. The storage capacitor has, for example, a rectangular flat plate shape and can be provided below each thin film transistor 2b2. However, depending on the capacitance of the photoelectric conversion element 2b1, the photoelectric conversion element 2b1 can also serve as a storage capacitor.
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、蓄積キャパシタへの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、ゲート電極２ｂ２ａ、ドレイン電極２ｂ２ｂ及びソース電極２ｂ２ｃを有している。薄膜トランジスタ２ｂ２のゲート電極２ｂ２ａ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のドレイン電極２ｂ２ｂ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のソース電極２ｂ２ｃは、対応する光電変換素子２ｂ１と蓄積キャパシタとに電気的に接続される。また、光電変換素子２ｂ１のアノード側と蓄積キャパシタは、グランドに接続することができる。
The photoelectric conversion element 2b1 can be, for example, a photodiode or the like.
The thin film transistor 2b2 performs switching of charge accumulation and discharge to the storage capacitor. The thin film transistor 2b2 has a gate electrode 2b2a, a drain electrode 2b2b, and a source electrode 2b2c. Gate electrode 2b2a of thin film transistor 2b2 is electrically connected to corresponding control line 2c1. The drain electrode 2b2b of the thin film transistor 2b2 is electrically connected to the corresponding data line 2c2. Source electrode 2b2c of thin film transistor 2b2 is electrically connected to corresponding photoelectric conversion element 2b1 and storage capacitor. Further, the anode side of the photoelectric conversion element 2b1 and the storage capacitor can be connected to the ground.
制御ライン２ｃ１は、所定の間隔をあけて互いに平行に複数設けられている。制御ライン２ｃ１は、例えば、行方向に延びている。
１つの制御ライン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のうちの１つと電気的に接続されている。１つの配線パッド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うちの１つが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、回路基板１１に設けられた読み出し回路１１ａとそれぞれ電気的に接続されている。
A plurality of control lines 2c1 are provided in parallel with each other at predetermined intervals. The control line 2c1 extends, for example, in the row direction.
One control line 2c1 is electrically connected to one of the plurality of wiring pads 2d1 provided near the periphery of the
データライン２ｃ２は、所定の間隔をあ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、例えば、行方向に直交する列方向に延びている。
１つのデータライン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のうちの１つと電気的に接続されている。１つの配線パッド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うちの１つが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、回路基板１１に設けられた信号検出回路１１ｂとそれぞれ電気的に接続されている。
制御ライン２ｃ１、およびデータライン２ｃ２は、例えば、アルミニウムやクロムなどの低抵抗金属を用いて形成することができる。
A plurality of data lines 2c2 are provided in parallel with each other at a predetermined interval. The data line 2c2 extends, for example, in a column direction orthogonal to the row direction.
One data line 2c2 is electrically connected to one of a plurality of wiring pads 2d2 provided near the periphery of the
The control line 2c1 and the data line 2c2 can be formed using, for example, a low-resistance metal such as aluminum or chromium.
保護層２ｆは、第１層２ｆ１および第２層２ｆ２を有する。第１層２ｆ１は、光電変換部２ｂ、制御ライン２ｃ１、およびデータライン２ｃ２を覆っている。第２層２ｆ２は、第１層２ｆ１の上に設けられている。
第１層２ｆ１および第２層２ｆ２は、絶縁性材料から形成することができる。絶縁性材料は、例えば、酸化物絶縁材料、窒化物絶縁材料、酸窒化物絶縁材料、および樹脂などとすることができる。
The
The first layer 2f1 and the second layer 2f2 can be formed from an insulating material. The insulating material can be, for example, an oxide insulating material, a nitride insulating material, an oxynitride insulating material, a resin, or the like.
シンチレータ５は、複数の光電変換部２ｂ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５は、基板２ａ上の複数の光電変換部２ｂが設けられた領域（有効画素領域Ａ）を覆うように設けられている。
シンチレータ５は、例えば、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）：タリウム（Ｔｌ）、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）：タリウム（Ｔｌ）、あるいは臭化セシウム（ＣｓＢｒ）：ユーロピウム（Ｅｕ）などを用いて形成することができる。シンチレータ５は、真空蒸着法を用いて形成することができる。真空蒸着法を用いてシンチレータ５を形成すれば、複数の柱状結晶の集合体からなるシンチレータ５が形成される。シンチレータ５の厚みは、例えば、６００μｍ程度とすることができる。
The
The
なお、真空蒸着法を用いてシンチレータ５を形成する際には、開口を有するマスクが用いられる。この場合、アレイ基板２上の開口に対峙する位置（有効画素領域Ａの上）にシンチレータ５が形成される。また、蒸着による膜は、マスクの表面にも形成される。そして、マスクの開口の近傍においては、膜は、開口の内部に徐々に張り出すように成長する。開口の内部に膜が張り出すと、開口の近傍において、アレイ基板２への蒸着が抑制される。そのため、図１および図２に示すように、シンチレータ５の周縁近傍は、外側になるに従い厚みが漸減している。
When forming the
また、シンチレータ５は、例えば、テルビウム賦活硫酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ／Ｔｂ、又はＧＯＳ）などを用いて形成することもできる。この場合、複数の光電変換部２ｂごとに四角柱状のシンチレータ５が設けられるように、マトリクス状の溝部を設けることができる。
Further, the
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。
ただし、反射層６は、必ずしも必要ではなく、Ｘ線検出モジュール１０に求められる感度特性などに応じて設けるようにすればよい。
以下においては、一例として、反射層６が設けられている場合を説明する。
The
However, the
Hereinafter, a case where the
反射層６は、シンチレータ５のＸ線の入射側に設けられている。反射層６は、少なくともシンチレータ５の上面５ａを覆っている。反射層６は、シンチレータ５の側面５ｂをさらに覆うこともできる。
例えば、酸化チタン（ＴｉＯ２）などからなる光散乱性粒子と、樹脂と、溶媒とを混合した材料をシンチレータ５上に塗布し、これを乾燥することで反射層６を形成することができる。
また、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５上に成膜することで反射層６を形成することができる。
また、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シートや、光散乱性粒子を含む樹脂シートなどをシンチレータ５上に接合することで反射層６とすることもできる。
The
For example, the
Further, for example, the
Further, for example, a sheet made of a metal having a high light reflectance such as a silver alloy or aluminum or a resin sheet containing light-scattering particles may be joined to the
接合部７は、防湿部８と反射層６（シンチレータ５）との間に設けられている。この場合、接合部７は、少なくともシンチレータ５の側面５ｂの側に設けることができる。ただし、接合部７が、シンチレータ５の上面５ａの側、および側面５ｂの側に設けられていれば、防湿部８の接合強度および密着性を向上させることができる。
The
接合部７は、例えば、接着剤が硬化することで形成されたものとすることができる。
また、接合部７は、例えば、粘着性を有するシートとすることができる。接合部７は、例えば、両面テープなどとすることができる。接合部７は、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、およびゴムの少なくとも１種を含むものとすることができる。ただし、接合部７の材料は例示をしたものに限定されるわけではない。
The joint 7 can be formed, for example, by curing an adhesive.
Further, the joint 7 can be, for example, a sheet having adhesiveness. The joint 7 can be, for example, a double-sided tape. The joint 7 can include, for example, at least one of an epoxy resin, an acrylic resin, and rubber. However, the material of the joint 7 is not limited to the illustrated one.
なお、接着剤が硬化することで形成された接合部７とすれば、接着剤の一部がシンチレータ５の柱状結晶同士の間に入り込み光学特性が変化してしまうおそれがある。これに対し、接合部７が粘着性を有するシートであれば、接合部７がシンチレータ５の柱状結晶同士の間に入り込むのを抑制することができる。そのため、接合部７は、粘着性を有するシートとすることが好ましい。
If the
また、後述するように、シート状の防湿部８が接合部７を介して接合される。そのため、接合部７の剥離強度および剪断強度が所定の値以上であれば、防湿部８とシンチレータ５などとを密着させることが容易となる。また、防湿部８が剥離するのを抑制することができる。
本発明者の得た知見によれば、接合部７の剥離強度および剪断強度は、１Ｎ／ｍｍ２以上とすることが好ましい。なお、剥離強度は、ＪＩＳ Ｚ ０２３７：２００９に準じて測定することができる。剪断強度は、ＪＩＳ Ｋ ６８５０：１９９９に準じて測定することができる。
Further, as described later, the sheet-shaped moisture-proof portion 8 is joined via the joining
According to the knowledge obtained by the inventor, the peel strength and the shear strength of the joint 7 are preferably set to 1 N / mm 2 or more. The peel strength can be measured according to JIS Z 0237: 2009. The shear strength can be measured according to JIS K 6850: 1999.
防湿部８は、シート状を呈し、シンチレータ５および反射層６を覆っている。防湿部８は、シンチレータ５の形状に倣うように設けられている。防湿部８は、保護部８ａとバリア部８ｂを有する。
保護部８ａは、例えば、樹脂を主成分として含むものとすることができる。保護部８ａは、例えば、樹脂シートなどとすることができる。樹脂は、ある程度の剛性を有するものであれば特に限定はない。樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などとすることができる。
The moistureproof part 8 has a sheet shape and covers the
The
バリア部８ｂは、保護部８ａのシンチレータ５側の面に設けられている。バリア部８ｂは、金属および無機材料の少なくともいずれかを含む。バリア部８ｂは、例えば、シート状の保護部８ａの上に、金属および無機材料の少なくともいずれかを含む膜を成膜することで形成することができる。金属は、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金などとすることができる。無機材料は、例えば、酸化シリコンや酸化アルミニウムなどの酸化物、窒化シリコンなどの窒化物、酸窒化シリコンなどの酸窒化物などとすることができる。なお、金属や無機材料は例示をしたものに限定されるわけではない。
バリア部８ｂの形成は、例えば、スパッタリング法やＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法などの物理的気相成長法、またはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などの化学的気相成長法を用いて行うことができる。
The
The
ここで、高分子材料である樹脂は、分子鎖間にある隙間が元々大きく、熱運動によりさらに隙間が大きくなる。そのため、樹脂を主成分として含む保護部８ａは水蒸気に対するバリア性が低いので、保護部８ａのみで防湿部を構成すると、シンチレータ５および反射層６を水蒸気から保護できなくなるおそれがある。
Here, in the resin that is a polymer material, the gap between the molecular chains is originally large, and the gap is further increased by thermal motion. Therefore, since the
一方、金属や無機材料は、金属原子、酸素、窒素、炭素、シリコンなどの結合により構成されている。そのため、金属や無機材料には、水蒸気を透過させる隙間がほとんど存在しないので、高い防湿性能を有する。しかしながら、金属や無機材料は、樹脂に比べて剛性が高い。そのため、バリア部８ｂのみで防湿部を構成する場合には、シンチレータ５および反射層６の形状に合わせて、防湿部を予め成形しておく必要がある。例えば、アルミニウムなどの金属からなるハット形状の防湿部とする必要がある。しかしながら、防湿部を予め成形すると、製造工程が煩雑となったり、製造コストが増大したりするおそれがある。また、ハット形状の防湿部に外力が加わると、防湿部にピンホールが発生したり、つば部が剥がれたりするおそれがある。また、ハット形状の防湿部の熱膨張率と、樹脂からなる接着部分の熱膨張率との差により、接着部分に亀裂が生じたり、剥離が生じたりするおそれがある。この場合、金属などからなるバリア部８ｂのみで防湿部を構成し、且つ防湿部の厚みを薄くすればシート状の防湿部としても、防湿部がシンチレータ５および反射層６の形状に倣うようにすることができる。ところが、防湿部の厚みを薄くすれば、ピンホールが発生しやすくなる。
On the other hand, metals and inorganic materials are composed of bonds of metal atoms, oxygen, nitrogen, carbon, silicon, and the like. Therefore, the metal or the inorganic material has little moisture-permeable gap, and thus has high moisture-proof performance. However, metals and inorganic materials have higher rigidity than resins. Therefore, when the moisture-proof part is configured only by the
本実施の形態に係る防湿部８には、保護部８ａとバリア部８ｂが設けられているので、バリア部８ｂにより水蒸気の透過を抑制し、保護部８ａによりバリア部８ｂの保護を図ることができる。この場合、バリア部８ｂは、保護部８ａのシンチレータ５側の面に設けられているので、外力がバリア部８ｂに直接加わるのを抑制することができる。そのため、バリア部８ｂの厚みを薄くしても、ピンホールの発生を抑制することができる。
また、保護部８ａは、金属や無機材料よりも剛性が低い樹脂を主成分として含むので、保護部８ａの厚みをある程度厚くしても柔軟性を維持することができる。そのため、防湿部８がシンチレータ５および反射層６の形状に倣うようにするのが容易となる。例えば、シート状の防湿部８を、シンチレータ５および反射層６に被せるようにして接合することができる。
本実施の形態に係るＸ線検出モジュール１０とすれば、防湿部８の信頼性を向上させることができ、且つ製造を容易とすることができる。
Since the moisture-proof part 8 according to the present embodiment is provided with the
In addition, since the
With the
なお、防湿部８の厚みを薄くしすぎると外力に対する耐性が低くなりピンホールなどが発生しやすくなる。防湿部８の厚みを厚くしすぎると、シンチレータ５および反射層６の形状に防湿部８を倣わせるのが困難となる。本発明者の得た知見によれば、防湿部８の厚みは、５０μｍ以上、１００μｍ以下とすることが好ましい。この場合、成膜の際にピンホールなどの欠陥が生じなければ、バリア部８ｂの厚みは、薄くすることが好ましい。バリア部８ｂの厚みは、例えば、保護部８ａの厚み以下とすることができる。厚みが保護部８ａの厚み以下のバリア部８ｂが設けられていれば、温度が４０℃、湿度が９０％の環境下において、防湿部８の水蒸気透過度が０．１ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下となるようにすることができる。なお、水蒸気透過度は、ＪＩＳ Ｋ ７１２９：２００８に準じて測定することができる。
If the thickness of the moisture-proof portion 8 is too thin, the resistance to external force is reduced, and pinholes and the like are easily generated. If the thickness of the moisture-proof part 8 is too thick, it becomes difficult to make the shape of the
また、防湿部８は、接合部７を介してシンチレータ５および反射層６に接合される。そのため、シンチレータ５および反射層６の表面に凹凸があったとしても、凹凸が防湿部８に転写されるのを抑制することができる。
また、防湿部８は、シンチレータ５および反射層６に接合される。この場合、図２に示すように、防湿部８とアレイ基板２とが接触する部分の寸法は、防湿部８の厚み寸法程度とすることができる。すなわち、シンチレータ５の周囲に設けられる接合領域を小さくすることができる。そのため、Ｘ線検出モジュール１０の小型化が容易となる。
Further, the moisture-proof part 8 is joined to the
Further, the moisture-proof part 8 is joined to the
図１に示すように、回路基板１１は、アレイ基板２の、シンチレータ５が設けられる側とは反対側に設けられている。回路基板１１は、Ｘ線検出モジュール１０（アレイ基板２）と電気的に接続されている。
図３に示すように、回路基板１１には、読み出し回路１１ａおよび信号検出回路１１ｂが設けられている。なお、これらの回路を１つの基板に設けることもできるし、これらの回路を複数の基板に分けて設けることもできる。
As shown in FIG. 1, the
As shown in FIG. 3, the
読み出し回路１１ａは、薄膜トランジスタ２ｂ２のオン状態とオフ状態を切り替える。 読み出し回路１１ａは、複数のゲートドライバ１１ａａと行選択回路１１ａｂとを有する。
行選択回路１１ａｂには、Ｘ線検出器１の外部に設けられた図示しない画像処理部などから制御信号Ｓ１が入力される。行選択回路１１ａｂは、Ｘ線画像の走査方向に従って、対応するゲートドライバ１１ａａに制御信号Ｓ１を入力する。
ゲートドライバ１１ａａは、対応する制御ライン２ｃ１に制御信号Ｓ１を入力する。
例えば、読み出し回路１１ａは、フレキシブルプリント基板２ｅ１を介して、制御信号Ｓ１を各制御ライン２ｃ１毎に順次入力する。制御ライン２ｃ１に入力された制御信号Ｓ１により薄膜トランジスタ２ｂ２がオン状態となり、蓄積キャパシタからの電荷（画像データ信号Ｓ２）が受信できるようになる。
The
A control signal S1 is input to the row selection circuit 11ab from an image processing unit (not shown) provided outside the
The gate driver 11aa inputs the control signal S1 to the corresponding control line 2c1.
For example, the
信号検出回路１１ｂは、複数の積分アンプ１１ｂａ、複数の選択回路１１ｂｂ、および複数のＡＤコンバータ１１ｂｃを有している。
１つの積分アンプ１１ｂａは、１つのデータライン２ｃ２と電気的に接続されている。積分アンプ１１ｂａは、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、積分アンプ１１ｂａは、一定時間内に流れる電流を積分し、その積分値に対応した電圧を選択回路１１ｂｂへ出力する。この様にすれば、所定の時間内にデータライン２ｃ２を流れる電流の値（電荷量）を電圧値に変換することが可能となる。すなわち、積分アンプ１１ｂａは、シンチレータ５において発生した蛍光の強弱分布に対応した画像データ情報を、電位情報へと変換する。
The signal detection circuit 11b has a plurality of integration amplifiers 11ba, a plurality of selection circuits 11bb, and a plurality of AD converters 11bc.
One integration amplifier 11ba is electrically connected to one data line 2c2. The integration amplifier 11ba sequentially receives the image data signal S2 from the
選択回路１１ｂｂは、読み出しを行う積分アンプ１１ｂａを選択し、電位情報へと変換された画像データ信号Ｓ２を順次読み出す。
ＡＤコンバータ１１ｂｃは、読み出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。デジタル信号に変換された画像データ信号Ｓ２は、配線を介して画像処理部に入力される。なお、デジタル信号に変換された画像データ信号Ｓ２は、無線により画像処理部に送信されるようにしてもよい。
The selection circuit 11bb selects the integration amplifier 11ba for reading, and sequentially reads the image data signal S2 converted into the potential information.
The AD converter 11bc sequentially converts the read image data signal S2 into a digital signal. The image data signal S2 converted into a digital signal is input to the image processing unit via the wiring. Note that the image data signal S2 converted into a digital signal may be transmitted to the image processing unit wirelessly.
画像処理部は、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。なお、画像処理部は、回路基板１１と一体化することもできる。
The image processing unit forms an X-ray image based on the image data signal S2 converted into a digital signal. Note that the image processing unit may be integrated with the
（Ｘ線検出モジュール１０の製造方法、およびＸ線検出器１の製造方法）
まず、基板２ａの上に、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、光電変換部２ｂ、および保護層２ｆなどを順次形成してアレイ基板２を製造する。アレイ基板２は、例えば、半導体製造プロセスを用いて製造することができる。なお、アレイ基板２の製造には既知の技術を適用することができるので詳細な説明は省略する。
(Manufacturing method of
First, a control line 2c1, a data line 2c2, a wiring pad 2d1, a wiring pad 2d2, a
次に、基板２ａ上の有効画素領域Ａを覆うようにシンチレータ５を形成する。
例えば、シンチレータ５は、真空蒸着法を用いて形成することができる。真空蒸着法を用いてシンチレータ５を形成すれば、複数の柱状結晶の集合体からなるシンチレータ５が形成される。シンチレータ５の厚みは、Ｘ線検出器１に求められるＤＱＥ特性、感度特性、解像度特性などに応じて適宜変更することができる。シンチレータ５の厚みは、例えば、６００μｍ程度とすることができる。
Next, the
For example, the
また、発光物質とバインダ材とを混合し、混合された材料を有効画素領域Ａを覆うように塗布し、これを焼成し、焼成された材料にマトリクス状の溝部を形成して複数の光電変換部２ｂごとに四角柱状のシンチレータ５が設けられるようにしてもよい。
Further, a luminescent substance and a binder material are mixed, the mixed material is applied so as to cover the effective pixel area A, and the resultant is baked. A matrix-shaped groove is formed in the baked material to form a plurality of photoelectric conversion elements. The rectangular column-shaped
次に、シンチレータ５の上に反射層６を形成する。
例えば、反射層６は、複数の光散乱性粒子、樹脂、および溶媒を混合した塗布液をシンチレータ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。
Next, the
For example, the
また、防湿部８を形成する。
例えば、シート状の保護部８ａの一方の面にバリア部８ｂを形成することで、防湿部８を形成する。例えば、樹脂シートの一方の面に、金属および無機材料の少なくともいずれかを含む膜を成膜することで、防湿部８を形成する。樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などとすることができる。金属は、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金などとすることができる。無機材料は、例えば、酸化シリコンや酸化アルミニウムなどの酸化物、窒化シリコンなどの窒化物、酸窒化シリコンなどの酸窒化物などとすることができる。なお、樹脂、金属、無機材料は例示をしたものに限定されるわけではない。
成膜は、物理的気相成長法または化学的気相成長法を用いて行うことができる。
防湿部８の厚みは、５０μｍ以上、１００μｍ以下とすることができる。
Further, a moisture-proof portion 8 is formed.
For example, the moisture-proof part 8 is formed by forming the
Film formation can be performed using a physical vapor deposition method or a chemical vapor deposition method.
The thickness of the moisture-proof part 8 can be 50 μm or more and 100 μm or less.
次に、接合部７を介して、シンチレータ５および反射層６を覆うようにシート状の防湿部８を接合する。前述したように、シンチレータ５の厚みは６００μｍ程度である。そのため、防湿部８の厚みが１００μｍ以下であれば、シート状の防湿部８をシンチレータ５および反射層６に被せた際に、シンチレータ５および反射層６の形状に防湿部８を倣わせることができる。
以上の様にして、Ｘ線検出モジュール１０を製造することができる。
Next, the sheet-shaped moisture-proof part 8 is joined via the
As described above, the
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と回路基板１１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。
Next, the
In addition, circuit components and the like are appropriately mounted.
次に、図示しない筐体の内部にアレイ基板２、回路基板１１などを格納する。
そして、必要に応じて、光電変換素子２ｂ１の異常の有無や電気的な接続の異常の有無を確認する電気試験、Ｘ線画像試験などを行う。
以上のようにして、Ｘ線検出器１を製造することができる。
なお、製品の防湿信頼性や温度環境の変化に対する信頼性を確認するために、高温高湿試験、冷熱サイクル試験などを実施することもできる。
Next, the
Then, as necessary, an electric test, an X-ray image test, and the like for confirming whether or not there is an abnormality in the photoelectric conversion element 2b1 and whether or not there is an abnormality in electrical connection are performed.
As described above, the
In addition, a high-temperature / high-humidity test, a cooling / heating cycle test, and the like can be performed to confirm the moisture-proof reliability of the product and the reliability against changes in the temperature environment.
以上に説明したように、本実施の形態に係るＸ線検出モジュール１０の製造方法は以下の工程を含むことができる。
アレイ基板２に設けられた複数の光電変換部２ｂの上に、Ｘ線を蛍光に変換するシンチレータ５を形成する工程。
樹脂を主成分として含む保護部８ａと、保護部８ａの一方の面に設けられ、金属および無機材料の少なくともいずれかを含むバリア部８ｂと、を有するシート状の防湿部８を形成する工程。
防湿部８のバリア部８ｂが設けられた側をシンチレータ５側にして、シート状の防湿部８をシンチレータ５に被せる工程。
また、防湿部８を形成する工程において、物理的気相成長法または化学的気相成長法を用いて、シート状を呈する保護部８ａの一方の面にバリア部８ｂを形成することができる。
なお、各工程の内容は、前述したものと同様とすることができるので詳細な説明は省略する。
As described above, the method for manufacturing
A step of forming a
A step of forming a sheet-shaped moisture-proof portion 8 having a
A step of covering the
Further, in the step of forming the moisture-proof part 8, the
Since the contents of each step can be the same as those described above, detailed description will be omitted.
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。 While some embodiments of the present invention have been described above, these embodiments have been presented by way of example only, and are not intended to limit the scope of the inventions. These new embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, changes, and the like can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and equivalents thereof. The above-described embodiments can be implemented in combination with each other.
１ Ｘ線検出器、２ アレイ基板、２ａ 基板、２ｂ 光電変換部、２ｂ１ 光電変換素子、５ シンチレータ、６ 反射層、７ 接合部、８ 防湿部、８ａ 保護部、８ｂ バリア部、１０ Ｘ線検出モジュール、１１ 回路基板
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記複数の光電変換部の上に設けられ、放射線を蛍光に変換するシンチレータと、
シート状を呈し、前記シンチレータを覆う防湿部と、
を備え、
前記防湿部は、樹脂を主成分として含む保護部と、前記保護部の前記シンチレータ側の面に設けられ、金属および無機材料の少なくともいずれかを含むバリア部と、を有する放射線検出モジュール。 A substrate, and an array substrate having a plurality of photoelectric conversion units provided on one surface side of the substrate,
A scintillator provided on the plurality of photoelectric conversion units and converting radiation into fluorescence,
A moisture-proof part which has a sheet shape and covers the scintillator,
With
The radiation detection module, wherein the moisture proof unit includes a protection unit including a resin as a main component, and a barrier unit provided on a surface of the protection unit on the scintillator side and including at least one of a metal and an inorganic material.
前記接合部の剥離強度および剪断強度は、１Ｎ／ｍｍ２以上である請求項１〜３のいずれか１つに記載の放射線検出モジュール。 The moisture-proof portion, further comprising a bonding portion provided between the scintillator,
Peel strength and shear strength of the joint, the radiation detection module according to any one of claims 1 to 3 is 1N / mm 2 or more.
前記放射線検出モジュールと電気的に接続された回路基板と、
を備えた放射線検出器。 A radiation detection module according to any one of claims 1 to 6,
A circuit board electrically connected to the radiation detection module,
Radiation detector equipped with.
樹脂を主成分として含む保護部と、前記保護部の一方の面に設けられ、金属および無機材料の少なくともいずれかを含むバリア部と、を有するシート状の防湿部を形成する工程と、
前記防湿部のバリア部が設けられた側を前記シンチレータ側にして、前記シート状の防湿部を前記シンチレータに被せる工程と、
を備えた放射線検出モジュールの製造方法。 A step of forming a scintillator for converting radiation into fluorescence on a plurality of photoelectric conversion units provided on the array substrate,
A step of forming a sheet-shaped moisture-proof part having a protective part containing a resin as a main component and a barrier part provided on one surface of the protective part and containing at least one of a metal and an inorganic material,
A step in which the side on which the barrier section of the moisture-proof section is provided is the scintillator side, and a step of covering the sheet-like moisture-proof section on the scintillator,
The manufacturing method of the radiation detection module provided with.
物理的気相成長法または化学的気相成長法を用いて、シート状を呈する前記保護部の一方の面に前記バリア部を形成する請求項８記載の放射線検出モジュールの製造方法。 In the step of forming the moisture-proof portion,
9. The method for manufacturing a radiation detection module according to claim 8, wherein the barrier section is formed on one surface of the sheet-like protective section by using a physical vapor deposition method or a chemical vapor deposition method.
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