專利名稱：X射線檢測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測X射線圖像的X射線檢測器及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，作為新一代的診斷用X射線檢測器，采用有源矩陣的平面型X射線檢測器受到關(guān)注。平面型X射線檢測器其構(gòu)成上是以用X射線攝影得到的X射線圖像或?qū)崟r的X射線透視圖像作為數(shù)字信號輸出的檢測器。
由于平面型X射線檢測器是固體檢測器，故在圖像質(zhì)量性能的提高和穩(wěn)定性方面也寄與較大的希望。
平面型X射線檢測器，用較大劑量采集靜態(tài)圖像的一般攝影用或胸部攝影用的設(shè)備業(yè)已開發(fā)并商品化。此外，由于也可能在透視劑量下檢測每秒30幅圖像以上的實時X射線動態(tài)圖像，故預(yù)測不久在循環(huán)系統(tǒng)和消化系統(tǒng)等的診斷領(lǐng)域中應(yīng)用的產(chǎn)品也將商品化。在這種動態(tài)圖像用的X射線檢測器的實用化中，必須改善S/N比和進(jìn)一步改善微小信號的實時處理技術(shù)。
平面型X射線檢測器從大的方面來分有直接方式與間接方式的兩種方式。
直接方式是用a-Se等的光導(dǎo)電膜將X射線直接變換成電荷，并將變換得到的電荷存儲于電荷存儲用電容器中的一種方式。該方式中分辨率特性大致由像素間隔所決定。間接方式是用閃爍體層將X射線變換為可見光，用a-Si光電二極管或CCD等光電變換元件將該變換成的可見光變換為電荷，再存儲于電荷存儲用電容器中的一種方式。
直接方式的平面X射線檢測器中，為提高X射線的吸收率，確保信號強度，例如用1mm的厚膜形成a-Se的光導(dǎo)電膜。此外，為提高每個X射線光子的光導(dǎo)電電荷生成率，為使生成的光導(dǎo)電電荷不被膜中的缺陷能級所捕獲而到達(dá)集電極，而且為了極力抑制電荷向與偏置電場的直角方向的擴散，例如在a-Se的光導(dǎo)電膜的兩端施加例如10V/μm的強偏置電場。因此，當(dāng)a-Se的光導(dǎo)電膜的膜厚為1.0mm時，施加10kV左右的高電壓。
直接方式的X射線檢測器具有分辨率特性較好的優(yōu)點，但缺點是，必須保護(hù)工作電壓較低的TFT不受高電壓損害，可靠性方面存在問題。此外，不容易得到具備低暗電流特性、高靈敏度特性、熱穩(wěn)定性等的光導(dǎo)電材料也是問題。
另一方面，間接方式的X射線檢測器為了產(chǎn)生信號電荷而采用光電二極管或CCD，故不必施加直接方式中那樣的高電壓，沒有因高電壓引起的絕緣破壞的問題。此外的優(yōu)點是由于閃爍體材料和光電二極管等其基本技術(shù)業(yè)已確立，故容易實現(xiàn)產(chǎn)品化。
然而，作為X射線診斷裝置的分辨率特性而言，由于用閃爍體層變換的熒光在到達(dá)光電變換元件前的期間產(chǎn)生的擴散和散射，故與直接方式相比一般較差。特別是當(dāng)為改善靈敏度特性而使閃爍體層采用厚膜時，到達(dá)光電二極管等的光電變換元件之前的熒光擴散增大，分辨率劣化更顯著。為抑制該熒光的擴散，確保分辨率，已知的方法是將閃爍體層對準(zhǔn)光電二極管與TFT的矩陣，形成像素單元，并用隔板在光學(xué)上遮斷閃爍體像素之間。然而，從來的X射線檢測器中的隔板采用無助于X射線靈敏度的金屬材料等形成，因此從閃爍體層置換成隔板的部分減少了閃爍體層的總發(fā)光量，存在X射線檢測器靈敏度降低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于，在像素間形成抑制分辨率特性劣化用的隔板的間接方式的X射線檢測器中，提供盡可能減少由隔板存在引起的輝度下降的X射線檢測器。
此外，本發(fā)明的另一目的在于，在有關(guān)的X射線檢測器的制造方法中，提供質(zhì)量均勻且可靠性良好地形成盡可能減小輝度下降的隔板與閃爍體層的構(gòu)造的方法。
本發(fā)明的X射線檢測器，一面維持像素間形成隔板的間接方式的X射線檢測器的高分辨率特性，一面為提高靈敏度特性而具有以下的構(gòu)造。
也就是說，本發(fā)明的X射線檢測器的一種形態(tài)，具備像素單位的光電變換部、形成于所述光電變換部的各像素上的含有熒光材料I的閃爍體像素、以及設(shè)置于所述閃爍體像素間的含有熒光材料及/或非熒光材料的隔板，其中，當(dāng)所述熒光材料I的平徑粒徑為Ds、所述熒光材料及/或非熒光材料的平均粒徑為Dw時，Ds＞Dw。
本發(fā)明的X射線檢測器中，通過抑制像素間的透射光來改善分辨率，是通過隔板含有與構(gòu)成像素的熒光材料I的光學(xué)特性不同的熒光材料及/或非熒光材料，故在像素與隔板的界面上產(chǎn)生折射或反射來達(dá)到。這里，所謂光學(xué)特性不同，具體是指因平均粒徑不同而引起的光學(xué)特性不同，除平均粒徑不同之外，也指由于兩種熒光材料的折射率和光譜吸收特性不同引起的光學(xué)特性不同。
本發(fā)明的另一形態(tài)的X射線檢測器，具備像素單位的光電變換部、形成于所述光電變換部的各像素上的含有熒光材料I的閃爍體像素、以及設(shè)置于所述閃爍體像素間的含有熒光材料及/或非熒光材料的隔板，其中，當(dāng)所述閃爍體像素的膜厚為Ts、所述閃爍體像素內(nèi)的熒光材料I的平均粒徑為Ds、所述閃爍體像素內(nèi)的熒光材料I的體積充填密度為Fs時，Ds≥Ts·Fs/10。這里例如體積充填率50％時的(Ds)為0.5。
本發(fā)明的又一形態(tài)的X射線檢測器，具備像素單位的光電變換部形成于所述光電變換部的各像素上的含有熒光材料I的閃爍體像素、以及設(shè)置于所述閃爍體像素間的含有熒光材料及/或非熒光材料的隔板，其中，當(dāng)所述隔板的壁厚為Tw、所述隔板內(nèi)的熒光材料及/或非熒光材料的平均粒徑為Dw、所述隔板內(nèi)的熒光材料及/或非熒光材料的體積充填密度為Fw時，Dw≤Tw·Fw/10。
這樣，通過調(diào)整隔板內(nèi)的熒光材料的粒徑與閃爍體像素的膜厚或隔板的壁寬的關(guān)系，能利用以下那樣的作用效果抑制輝度的下降，且更加發(fā)揮閃爍體膜的光學(xué)的像素分離效果。
閃爍體層內(nèi)的熒光體的熒光發(fā)光，由于熒光體粒與周邊的粘合劑或空氣的界面上的折射而產(chǎn)生散射，其一部分到達(dá)光電二極管等光電變換元件。為將熒光有效地引導(dǎo)到光電變換元件，希望相同體積中所占的熒光體粒與周圍的粘合劑等的界面的比例極小。另一方面，對隔板而言，必須極力提高對閃爍體層發(fā)出的熒光的總反射率。這時希望作為隔板所含的材料的粒子(熒光材料及/或非熒光材料)的平均粒徑越小越好。即，隔板內(nèi)的粒子與周邊的粘合劑等的界面比例越大，越能利用復(fù)雜的多次折射，隔板發(fā)揮漫反射面的效果，提高有效的反射率。
若用構(gòu)成各層的粒子的平均粒徑關(guān)系來表示，則認(rèn)為形成閃爍體層的熒光體的平均粒徑Ds比構(gòu)成隔板的粒子的平均粒徑大(Ds＞Dw)，其比率越大，越能一面確保閃爍體像素的輝度，一面提高鄰接像素間的光學(xué)分離效率。
以通常一般的熒光體的自吸收系數(shù)等級假定熒光體的自吸收系數(shù)，設(shè)含粒體的層的膜厚為T、粒體的充填密度為F、粒子的直徑為D的情況下，根據(jù)用光學(xué)模型模擬層的有效反射率與T·F/D的關(guān)系的結(jié)果可知，T·F/D的值高于10時，可得到有效反射率90％以上的高反射率。反之，T·F/D的值在10以下時，約10％以上的熒光透過層而到達(dá)對面?zhèn)鹊目赡苄院芨?。?jù)此關(guān)系，對于熒光體構(gòu)成的閃爍層，為將膜最上部發(fā)出的熒光引導(dǎo)到光電變換部，加大熒光體的粒徑使Ts·Fs/D≤10(即Ds≥Ts·Fs/10)是特別有效的。對于隔板，Tw·Fw/Dw≥10(即Dw≤Tw·Fw/10)時，抑制閃爍體發(fā)出的光通過隔板而到達(dá)鄰接的閃爍體像素的可能性、防止分辨率劣化的效果較大。
若重復(fù)來說，關(guān)于閃爍體像素所含的熒光材料的粒徑，那末為了使熒光體發(fā)出的熒光、或隔板層反射回來的熒光、或根據(jù)情況隔板層的粉末是熒光體時其熒光容易到達(dá)光電二極管等光電變換部，希望閃爍體層的熒光材料I的粒徑盡可能大。這是為了盡可能減少熒光體I與粘合劑或空氣的界面引起的熒光的散射次數(shù)，極力抑制熒光到達(dá)光電二極管等光電變換部之前的有效的光程長。而且，以熒光材料I作為燒結(jié)體那樣的不含粘合劑的材料，能極力抑制在熒光材料與粘合劑等的界面上因折射而產(chǎn)生的散射的頻度。另外，通過使各熒光材料的自吸收系數(shù)以及粘合劑材料對熒光的吸收系數(shù)盡可能小，能使熒光體材料I發(fā)出的熒光或從隔板部的熒光材料入射到閃爍體層的熒光更容易到達(dá)光電二極管等光電變換部。
另一方面，如說到關(guān)于隔板部所含的熒光材料及/或非熒光材料的粒徑，那末為了確保良好的分辨率特性，希望粒徑相對于隔板厚度為充分地小。這是為了抑制閃爍體像素的熒光體I發(fā)出的熒光被多次散射而到達(dá)鄰接像素的情況，即以隔板部達(dá)到接近漫反射面的效果。
防止閃爍體像素發(fā)出的熒光到達(dá)鄰接像素的效果與隔板層的有效的熒光吸收或反射的程度有關(guān)。增大熒光的吸收率時，實質(zhì)上的輝度就下降，但反射率的提高并不帶來輝度的下降。通過減小熒光材料粒子的粒徑(在針狀粉體的場合是短徑的最大徑)、增加在熒光材料與粘合劑等的周邊材料的界面上的折射頻度，可提高隔板層的有效反射率。當(dāng)減小粒徑時，就接近完全漫反射面，增大隔板的總反射率。
但由于當(dāng)極度減小熒光材料及/或非熒光材料的粒徑并接近于熒光波長時，會減小散射效果，故希望將粒徑的下限設(shè)定為閃爍層的熒光波長左右為止。從熒光材料II入射到閃爍體層的熒光被熒光材料I吸收，有助于發(fā)光輝度的增大，而且主要通過閃爍體層內(nèi)到達(dá)光電二極管，也使X射線檢測器的有效靈敏度提高。
本發(fā)明再一形態(tài)，是在本發(fā)明第1至4的任一項所述的X射線檢測器中，所述隔板含有與所述熒光材料I的最短熒光波長相等的或比其更長的最長熒光波長的熒光材料II。
在以往已知的具有隔板構(gòu)造的X射線檢測器中，隔板例如用金屬材料、玻璃系或陶瓷材料、或樹脂材料等形成，其本身當(dāng)然不會受X射線照射而發(fā)光，也不能得到使閃爍體層的發(fā)光增大的效果，但本發(fā)明的X射線檢測器具備特征如下形成防止閃爍體層發(fā)出的熒光擴散或散射而到達(dá)鄰接像素的光電變換元件用的隔板構(gòu)造，該隔板構(gòu)造抑制像素間的透射光，提高分辨率，同時有助于閃爍體層發(fā)光輝度的提高。
也就是說，當(dāng)熒光材料II發(fā)出的熒光到達(dá)熒光材料I時，雖無助于熒光的發(fā)光，但將存在于與熒光激勵有關(guān)的至少最短波長的熒光發(fā)生有關(guān)的電子遷移的基礎(chǔ)能級的電子，激勵到上位的能級上。其結(jié)果，熒光材料I的熒光發(fā)光遷移必要的基礎(chǔ)能級的電子空隙率增加。或者激勵能帶間的雜質(zhì)能級或缺陷能級有關(guān)的電子遷移。結(jié)果，在熒光材料I發(fā)出的熒光在通過閃爍體層內(nèi)之際，減少激勵基礎(chǔ)能級電子的概率、或能帶間能級有關(guān)的電子激勵的概率，抑制了熒光材料I發(fā)出的熒光在閃爍體層內(nèi)的吸收。由此，與具有用金屬材料形成隔板的以往的間接方式的X射線檢測器相比，可得到高輝度的X射線檢測器。
本發(fā)明的再一形態(tài)，是在本發(fā)明第1至4的任一項所述的X射線檢測器中，所述隔板含有與所述閃爍體像素內(nèi)所含的熒光材料I的光學(xué)特性不同的、且具有與所述熒光材料I的最長熒光激勵波長相等的或比其更短的最短熒光波長的熒光材料III。
也就是說，根據(jù)該形態(tài)，則由于隔板所含的熒光材料III的最短熒光波長短于閃爍體層所含的熒光材料I的最長熒光激勵波長，故熒光材料III發(fā)出的熒光到達(dá)熒光材料I，至少增加了從最長熒光激勵波長有關(guān)的基礎(chǔ)能級向激勵能級的電子遷移，其結(jié)果增大了熒光材料I的發(fā)光強度本身。
作為熒光材料I，適合采用以Gd2O2S或CsI為母材的熒光材料。
又，作為熒光材料II或III，適合采用以Gd2O2S為母材的熒光材料，特別是熒光材料III更希望其最長熒光波長位于紫外線區(qū)域。
本發(fā)明的X射線檢測器可用下述列舉的方法來制造。
第一種方法是先形成閃爍體層的方法。一旦形成含熒光材料II及/或III及/或非熒光材料的隔板材料的層之后，用化學(xué)反應(yīng)或光化學(xué)反應(yīng)、或機械的或熱的方式除去應(yīng)形成閃爍體像素的部分，然后在除去的部分上充填熒光材料I。
也就是說，本發(fā)明的第1X射線檢測器的制造方法，具備在像素單位的光電變換部上形成閃爍體像素的工序、以及在所述閃爍體像素間形成隔板的工序，還具備在所述像素單位的光電變換部上形成含熒光材料I的層的工序、從所述層除去成為隔板的部分而形成所述閃爍體像素的工序、以及在形成所述閃爍體像素工序中除去的部分充填含所述熒光材料II及/或熒光材料III及/或非熒光材料而的材料形成所述隔板的工序。
第2種方法與第一種方法相反，是先形成隔板層的方法。
也就是說，本發(fā)明的第2X射線檢測器的制造方法，具備在像素單位的光電變換部上形成閃爍體像素的工序、以及在所述閃爍體像素間形成隔板的工序，還具備在所述像素單位的光電變換部上形成含熒光材料II及/或熒光材料III及/或非熒光材料的層的工序、從所述層中除去成為像素的部分并形成所述隔板的工序，以及在形成所述隔板的工序中除去的部分充填含熒光材料I的材料而形成所述閃爍體像素的工序。
第3種方法是使用由樹脂材料等有機材料或金屬材料等無機材料形成臨時隔板的方法，是在對含有熒光材料的層的像素形狀或隔板形狀加工有困難時特別有效的方法。
也就是說，本發(fā)明的第3X射線檢測器的制造方法，具備在像素單位的光電變換部上形成閃爍體像素的工序、以及在所述閃爍體像素間形成隔板的工序，還具備在所述像素單位的光電變換部上利用樹脂材料等有機材料或金屬材料等無機材料形成層的工序、從所述層中除去成為所述隔板的部分并用樹脂材料或金屬材料形成臨時像素的工序、對在形成所述臨時像素的工序中除去的部分充填含所述熒光材料II及/或熒光材料III及/或非熒光材料的材料而形成隔板的工序、除去所述臨時像素的工序、以及對除去所述臨時像素的部分充填含所述熒光材料I的材料而形成所述閃爍體像素的工序。
第4種方法是使用由樹脂材料等有機材料或金屬材料等無機材料形成臨時隔板的方法，該方法也是在對含有熒光材料的層的像素形狀或隔板形狀加工有困難時特別有效的方法。
也就是說，本發(fā)明的第4X射線檢測器的制造方法，具備在像素單位的光電變換部上形成閃爍體像素的工序、以及在所述閃爍體像素間形成隔板的工序，還具備在所述像素單位的光由變換部上用樹脂等有機材料或金屬材料等無機材料形成層的工序、從所述層除去成為隔板部分以外的部分并用樹脂材料或金屬材料形成臨時隔板的工序、對在形成所述臨時隔板的工序中除去的部分充填含所述熒光材料I的材料而形成所述閃爍體像素的工序、除去所述臨時隔板的工序、以及對除去所述臨時隔板的部分充填含熒光材料II及/或熒光材料III及/或非熒光材料的材料而形成所述隔板的工序。此外，一般像素是每邊為30～400μm的正方形或接近正方形的長方形，隔板的寬為10～50μm，閃爍體像素的厚度為100～800μm。根據(jù)用途或檢測的X射線能量，所需的膜厚有所不同，但作為醫(yī)療用途的一般攝影用或透視用，最好為200～500μm。
作為部分除去隔板層或閃爍層等的含熒光材料的層或由樹脂材料或金屬材料構(gòu)成的層的方法，可使用由具有紫外線區(qū)域的發(fā)光波長的激光產(chǎn)生的光化學(xué)反應(yīng)的除去法、通過化學(xué)處理的除去法、用劃線及其他機械手段的切削除去法、以及用紅外線激光等的高密度加熱產(chǎn)生的熱量的除去法等公知的方法。
又，由于熒光材料硬度與結(jié)合能量高，故化學(xué)反應(yīng)、機械加工或熱的或光化學(xué)的除去法中無論哪一種方法都難，但在用樹脂材料或金屬材料形成圖形從而形成臨時隔板或臨時像素的方法中，具有可省卻除去這種熒光材料的工序的優(yōu)點。此外也可避免加工時的熒光體的損壞引起的發(fā)光效率下降或著色引起的輝度下降。近年來能以幾μm的精度形成幾百μm膜厚、長寬比10以上的構(gòu)造的特殊的光刻膠材料也見市售。
以往的X射線檢測器用例如金屬材料或玻璃系列或陶瓷材料、或者樹脂材料等形成隔板，隔板自身當(dāng)然不會由X射線照射而發(fā)光，也沒有使閃爍體層的發(fā)光增加的效果。與此相反，本發(fā)明的X射線檢測器中，隔板層抑制閃爍體層發(fā)出的光擴散而到達(dá)鄰接的像素的光電變換元件，同時該隔板層有助于閃爍體層的發(fā)光輝度的增大。此外，本發(fā)明的X射線檢測器中的隔板的光的遮蔽效果，是通過前述那樣將隔板內(nèi)的熒光材料II或III或非熒光材料形成為適當(dāng)粒徑的粉體狀，利用熒光材料自身與粘合劑材料的界面折射或界面上的全反射來達(dá)到。例如通過含有以Ag或Ag系合金等的金屬粉體或TiO2等微細(xì)透明陶瓷粉體那樣的反射材料或吸收熒光的色素等的樹脂材料構(gòu)成隔板的非熒光材料，也是可能實現(xiàn)的。


圖1為說明本發(fā)明的實施形態(tài)用的電路構(gòu)成示意圖。
圖2為說明本發(fā)明的實施形態(tài)用的模式的斷面示意圖，抽出一個像素單位部分的圖。
圖3為說明本發(fā)明的實施形態(tài)用的特性圖。
圖4為說明本發(fā)明的實施形態(tài)用的另一特性圖。
圖5為說明本發(fā)明的實施形態(tài)用的另一特性圖。
具體實施例方式
參照圖1的電路構(gòu)成圖說明本發(fā)明的實施形態(tài)。
標(biāo)號11是X射線光電變換部，X射線光電變換部11由配置成矩陣形的多個像素單位12所構(gòu)成。例如在玻璃等絕緣基板上沿行方向(如圖的橫向)和列方向(如圖的縱向)按二維配置相同構(gòu)造的多個像素單位12。圖1中示出例如9個像素單位12a～12i。
1個像素單位如像素單位12i，由將光變換成電荷的光電二極管13和構(gòu)成開關(guān)部的薄膜晶體管(以下稱TFT)14、以及存儲電荷的電荷存儲部例如存儲電容器15構(gòu)成。TFT14有柵極G、源極S和漏極D，例如漏極D與光電二極管13和存儲電容器15電氣相連。
控制TFT14的動作狀態(tài)例如ON、OFF的控制電路16設(shè)于X射線光電變換部11的外部。控制電路16上設(shè)有多條控制線17。圖中設(shè)第1至第4的4條控制線。各控制線17與構(gòu)成同一行的像素單位12的TFT14的柵極G相連接。例如第1控制線17連接到像素單位12a～12c的柵極G。
列方向上設(shè)置多條數(shù)據(jù)線18。圖中設(shè)第1至第4的4條數(shù)據(jù)線181～184。各數(shù)據(jù)線18與構(gòu)成同一列的像素單位12的TFT14的源極S相連接。例如第1數(shù)據(jù)線181接到像素單位12a、12d、12g的源極S。各數(shù)據(jù)線接到對應(yīng)的電荷放大器19。
電荷放大器19例如用運算放大器構(gòu)成，其一輸入端a1上接數(shù)據(jù)線18，另一輸入端a2接地。輸入端a1與輸出端b間接有電容器C，成為具有積分功能的構(gòu)成。與電容器C并聯(lián)連接開關(guān)SW，例如閉合開關(guān)SW就將電容器C上的殘余電荷放電。
各電荷放大器19連接到將并行輸入的多個電信號變換成串行信號并輸出的并/串變換器20。并/串變換器20連接到將模擬信號變換為數(shù)字信號的模數(shù)變換器21。
控制電路16、電荷放大器19、并/串變換器20、模數(shù)變換器21例如用集成電路形成，控制電路16與TFT 14間等各電路間例如用引線焊接。
以下參照圖2說明X射線光電變換部11的構(gòu)成。圖2是抽出1個像素單位部分的斷面圖，在圖1對應(yīng)的部分上標(biāo)注相同的標(biāo)號并省略一部分重復(fù)的說明。
在玻璃等絕緣基板31上形成TFT 14和存儲電容器15。TFT 14由形成于絕緣基板31上的柵極G和覆蓋柵極G的絕緣膜32、形成于絕緣膜32上的半導(dǎo)體膜33、設(shè)于半導(dǎo)體膜33上的源極S、漏極D等構(gòu)成。
TFT 14的柵極G連接控制線17(圖1)，源極S連接數(shù)據(jù)線18。
存儲電容器15由形成于絕緣基板31上的下部電極34、從柵極G上延長到下部電極34上的絕緣膜32、設(shè)于絕緣膜32上的上部電極35等構(gòu)成。上部電極35電連接到漏極D。
在TFT 14和存儲電容器15的上方設(shè)置絕緣層36，光電二極管13形成于絕緣層36上。光電二極管13由a-Si的pn二極管或PIN二極管等形成。圖中的情況由PIN二極管形成。光電二極管13的圖示下方和上方分別設(shè)第1電極131和第2電極132，第1電極131與第2電極132間施加偏壓。第2電極132由用濺射法等成膜的ITO透明導(dǎo)電膜形成。在絕緣層36的一部分上設(shè)通孔37，光電二極管13的第1電極131通過通孔37與TFT 14的漏極D電連接。第2電極132上形成將X射線變換為光的閃爍體層38。
在包圍閃爍體層38的周邊區(qū)域例如與鄰接的像素的閃爍體層381的邊界上形成隔板層39，鄰接的像素單位的閃爍體層之間由隔板層39所遮斷。閃爍體層38和隔板39中分別含有熒光材料I(P1)和熒光材料II(P2)，熒光材料I(P1)和熒光材料II(P2)的平均粒徑或平均粒徑與其他光學(xué)特性如發(fā)光光譜、折射率、反射率等中的1個或多個特性不相同。又，在閃爍體層38和隔板層39上，遍及X射線光電變換部11的全部表面，共同形成反射光的熒光反射層40。
上述構(gòu)成中，X射線41通過熒光反射層40入射閃爍體層38和隔板層39，由閃爍體層38和隔板層39變換成光。閃爍體層38發(fā)生的光L1，在從隔板層39入射的光L2的作用下被加強，或衰減被抑制，或在與隔板層39的邊界上反射，從閃爍層38入射到光電二極管13，變換成電荷。該電荷存儲于存儲電容器15。
控制電路16控制存儲電容器15所存儲電荷的讀出，例如依次讀像素單位12的每行(圖1的橫向)。首先，控制電路16將例如10V的導(dǎo)通信號通過第1柵線171加到位于第1行的像素單位12a～12c的柵極G，使第1行的像素單位的TFT 14成導(dǎo)通狀態(tài)。
這時，存儲于第1行的像素單位12a～12c的存儲電容器15的電荷，作為電信號從漏極D響源極S輸出。向源極S輸出的電信號分別由多個電荷放大器19放大。放大后的電信號并行地加到并/串變換器20，變換成串行信號。然后，由模數(shù)變換器21變換成數(shù)字信號，送到下一級的信號處理電路(未圖示)。
當(dāng)結(jié)束位于第1行的像素單位的存儲電容器15的電荷讀出時，控制電路16將-5V截止信號通過第1柵線171加到第1行的像素單位的柵極G，使第1行的像素單位的TFT14為截止?fàn)顟B(tài)。
對第2行及以下的像素單位12也依次進(jìn)行上述的動作。然后進(jìn)行全部的像素單位12的存儲電容器15所存儲的電荷讀出，依次變換為數(shù)字信號并輸出，從模數(shù)變換器20輸出1個X射線畫面所對應(yīng)的電信號。
圖1的情況，光電二極管13形成于未與TFT 14和存儲電容器15重疊的區(qū)域中。然而，為確保大的受光面積，也可以將絕緣層設(shè)于TFT 14和存儲電容器15上，在1個像素單位內(nèi)的更大區(qū)域形成光電二極管13。
然后，設(shè)形成隔板39的粒子的平均粒徑為Dw、隔板39內(nèi)的粒子充填密度為Fw時，形成Tw·Fw/10≥Dw的關(guān)系。又，設(shè)閃爍體層38內(nèi)的熒光體的平均粒徑為Ds、閃爍體層38的膜厚為Ts、閃爍體層38內(nèi)的熒光體粒子的充填密度為Fs時，形成Ts·Fs/10≤Ds的關(guān)系。而且，設(shè)形成閃爍體層38的熒光體粉末的平均粒徑為Ds、形成隔板39的材料的平均粒徑為Dw時，使Ds＞Dw。
上述的構(gòu)成中，X射線40從外部入射閃爍體層38，變換為熒光。熒光的一部分A1在閃爍體層38內(nèi)移動并入射到光電二極管13。熒光的一部分A2向隔板39入射，其中一部分A21返回閃爍體層38，并入射到光電二極管13，而進(jìn)入隔板39的熒光的一部分A22在隔板38內(nèi)移動。此外，熒光的一部分A3由隔板39反射，在閃爍體層38內(nèi)移動。
這里，設(shè)用粒子形成的層的膜厚為T、粒子的充填密度為F、粒的直徑為D時，參照圖3說明用光學(xué)模型模擬(T·F/D)的值與相對于熒光的層的有效透射率的關(guān)系的結(jié)果。圖3為將TiO2的層形成20μm的膜厚的情況，圖3(a)示出粒徑(μm)、(T·F/D)、反射率(％)以及透射率(％)的關(guān)系，圖3(b)為用曲線表示(T·F/D)與透射率(％)和關(guān)系圖。圖3(b)的橫軸是(T·F/D)的值，縱軸是透射率(％)，曲線P表示模擬結(jié)果。
由圖3可見，當(dāng)(T·F/D)的值在近似大于10時，有效透射率小于10％，反射大部分的熒光。反之，(T·F/D)的值在近似小于10時，有效透射率增高，透射約10％以上的熒光。上述實施形態(tài)中，隔板39部分達(dá)到Tw·Fw/10≥Dw即Tw·Fw/Dw≥10的關(guān)系。因此，閃爍體層38發(fā)出的熒光被隔板39以90％以上的高反射率所反射。這時減小了進(jìn)入隔板39內(nèi)的熒光量，在隔板39內(nèi)不發(fā)生光引導(dǎo)效果，結(jié)果，熒光的損失減小，每個閃爍體像素的輝度得以提高。而且，由于從閃爍體層38進(jìn)入隔板39的熒光沒有透射，故減小穿過隔板39到達(dá)鄰接的像素的閃爍體層和光電二極管的熒光，可防止分辨率的劣化。
又，上述實施形態(tài)對閃爍體層38的部分取Ts·Fs/10≤Ds即Ts·Fs/Ds≤10的關(guān)系，使熒光體的粒徑較大。這時，提高閃爍體層38內(nèi)的有效透射率，例如閃爍體層38的最上部發(fā)出的熒光透過到光電變換部的比例為10％以上。
又，閃爍體層38內(nèi)發(fā)生的熒光因在熒光體粒與位于其周圍的粘合劑的界面的折射而成復(fù)雜地散射，到達(dá)光電變換元件如光電二極管13。因此，為將熒光有效地引導(dǎo)到發(fā)光元件，同一體積占有的熒光體粒與粘合劑等的界面的比例小一點為好。
另一方面，對隔板39而言，必須對從閃爍體層38進(jìn)入的熒光提高整體的反射率，構(gòu)成隔板39的粒的平均粒徑小一點為好。平均粒徑小時，粒與粘合劑等的界面的比例變大，產(chǎn)生復(fù)雜多次的折射。結(jié)果，漫反射面的效果增大，隔板39產(chǎn)生的有效反射率上升。
這里，參照圖4說明(Ds/Dw)的值與像素單位的輝度特性的關(guān)系。圖4(a)示出(Ds/Dw)與輝度(任選單位)的關(guān)系，圖4(b)為用曲線Q表示該關(guān)系的圖，圖4(b)的橫軸為(Ds/Dw)的值，縱軸為輝度。
這時，閃爍體層采用將熒光體粉末(Gd2O2S:Tb)分散于環(huán)氧樹脂內(nèi)的涂液在光電變換部上涂布300μm的膜厚，之后加熱到80℃使膜干燥、硬化形成。然后，用劃線法在閃爍體層的部分上形成間隔150μm、深度280μm、寬23μm的格子形溝，溝中充填與閃爍體層的熒光體粉末相同粒徑2μm的熒光體粉末，形成隔板。
如圖4所示，Ds/Dw＝1時，輝度為14.3。Ds＞Dw時，例如Ds/Dw＝15，輝度提高了它的1倍，達(dá)到30以上。
上述的實施形態(tài)中使形成閃爍體層38的熒光體的平均粒徑Ds與構(gòu)成隔板39的粒的平均粒徑Dw的關(guān)系為Ds＞Dw。因而閃爍體層38的熒光有效地到達(dá)光電變換元件，防止每個閃爍體層38的像素的輝度劣化。而且，隔板39產(chǎn)生的反射效果增大，提高了鄰接的像素間的光學(xué)分離效果。Ds與Dw的差越大，該分離效果越顯著。
又，上述實施形態(tài)中用粒子狀的熒光體形成閃爍體層。然而用熒光體的燒結(jié)體形成也可得到同樣的效果。例如燒結(jié)體塊的平均粒徑Dc為80～100μm，鄰接的光電變換元件如光電二極管間的距離一般為50μm以下。因此，隔板的壁寬即使最大也為50μm左右，滿足Dc＞Dw的條件。這時也是Dc與Dw的差越大，像素的輝度特性越高。
以下說明通過閃爍體層38所含的熒光材料I(P1)和隔板39所含的熒光材料II(P2)的熒光波長的選擇產(chǎn)生的輝度改善效果。
熒光材料I中采用發(fā)生熒光波長分布在規(guī)定范圍的光的例如Gd2O2S:Tb，熒光材料II中采用發(fā)生熒光波長具有與熒光材料I中最短波長相等或比其更長的波長成分的光的熒光材料。例如是Gd2O2R:Eu(4重量％)等，這時用平均粒徑2μm左右的小粒徑的材料。
采用該組合時，閃爍體層38發(fā)生的光L1通過隔板39的熒光材料II發(fā)生的光L2的作用，在閃爍體層38內(nèi)的衰減被抑制到很小，入射到光電二極管13，輝度上升。
該構(gòu)成中，隔板中所含的熒光材料II的最長熒光波長比閃爍體層中所含的熒光材料I發(fā)生的熒光波長中最短波長來得大。因此，當(dāng)熒光材料II發(fā)出的熒光L2進(jìn)入閃爍體層38時，該無助于熒光材料I的熒光激勵，但將存在于與熒光激勵有關(guān)的電子遷移的基礎(chǔ)能級的電子，激勵到上位的雜質(zhì)能級或與熒光發(fā)生無關(guān)的上位能級上。結(jié)果，增加了熒光材料I的熒光發(fā)光遷移所必需的基礎(chǔ)能級的電子的空隙率。這樣一來，增大了熒光材料I的X射線熒光發(fā)光效率?；蛘?，熒光L2在激勵熒光材料I的能帶間的雜質(zhì)能級或缺陷能級有關(guān)的電子遷移時，來自熒光材料I的熒光L1通過閃爍體層內(nèi)之際，減小激勵并吸收基礎(chǔ)能級的電子的概率、和由于能帶間的能級有關(guān)的電子激勵所吸收的概率，抑制了來自熒光材料I的熒光L1在閃爍體層38內(nèi)的自吸收。作為這些因素的結(jié)果，可期待輝度的提高。
此外，熒光材料II發(fā)生的熒光L2雖不對熒光材料I的輝度提高產(chǎn)生效果，但在閃爍體層內(nèi)多次反射，其一部分到達(dá)檢測器，也有助于閃爍體層的輝度提高。
上述場合，熒光材料I中采用除了Gd2O2S:Tb以外的Gd2O2S:Eu等的添加材料的不同的材料；以Gd2O2S、La2O2S或Lu2O2S等稀土類陶瓷系材料作為母材的X射線用熒光體；CsI:Tl、CsI:Na等的碘化物系的X射線用熒光體；或CaWO4、LaOBr:Tm、LaOBr:Tb等的X射線用熒光體等。
又，熒光材料II中采用除了Gd2O2S:Eu之外的Gd2O2S:Pr或Gd2O2S:Tb等的添加材料的不同的材料；以Gd2O2SS、La2O2S或Lu2O2S等稀土類陶瓷系材料作為母材的X射線用熒光體；或ZnCdS:Ag等硫化物系熒光體等。
選擇熒光材料I和熒光材料II時，實用上希望考慮兩者的發(fā)光光譜等，熒光材料II中使用其主熒光波長具有與熒光材料I的主熒光波長相同或比其更長的熒光材料。例如將主熒光波長為540nm前后的Gd2O2S:Tb用于熒光材料I的場合，熒光材料II中用主熒光波長為640nm前后的Gd2O2S:Eu。
然后，熒光材料II的主發(fā)光波長未必必須比熒光材料I的主發(fā)光波長更長，如果熒光材料II的發(fā)光光譜的至少一部分長于熒光材料I的最短發(fā)光波長，則根據(jù)上述的機理可期待輝度提高效果。而與上述相反的組合，例如熒光材料I用Gd2O2S:Eu、熒光材料II用Gd2O2S:Tb的場合，熒光材料II的Gd2O2S:Tb發(fā)光的從380nm前后至680nm前后的熒光L2中500nm左右以上的熒光光譜，也使最短發(fā)光波長500nm左右的熒光材料的Gd2O2S:Eu的熒光發(fā)光效率增大。
在隔板所含的熒光材料II是與像素部所含的熒光材料I相同的熒光體種系的場合，例如都是Gd2O2S:Tb或Gd2O2S:Eu、La2O2S、Lu2O2S等相同的熒光體種系的場合，也可期待同樣的效果。
此外，用熒光材料構(gòu)成隔板的場合中，用以下的構(gòu)成也提高閃爍體像素的輝度。即當(dāng)隔板層所含的熒光材料III的發(fā)光光譜包含閃爍體層38所含的熒光材料I的熒光激勵波長時，熒光材料III發(fā)出的熒光L2到達(dá)熒光材料I，至少增加從最長熒光激勵波長對應(yīng)的基礎(chǔ)能級向激勵能級的電子遷移，其結(jié)果增大了熒光材料I的發(fā)光強度本身。該構(gòu)成中相當(dāng)于隔板中含有具有與閃爍體層38所含的熒光材料I的最長熒光波長相等的或比其更短波長側(cè)的熒光發(fā)光光譜的熒光材料III的情況。特別在熒光材料III的主發(fā)光波長比熒光材料I的主發(fā)光波長更短的場合，輝度改善效果更大。作為熒光材料I，例如除了Gd2O2S:Eu、Gd2O2S:Pr等之外，還有用Gd2O2S系添加物的不同的材料，而且以La2O2S、Ln2O2S等稀土類陶瓷系材料作為母材、含有Eu、Tb等添加物的X射線用熒光體等更為合適。
熒光材料III中，采用除了Gd2O2S:Tb之外的Gd2O2S:Eu等添加材料的不同的材料；而且以Gd2O2S、La2O2S或Lu2O2S等稀土類陶瓷系材料作為母材的X射線用熒光體；或者ZnCdS:Ag、ZnS:Ag、ZnS:Cu等硫化物系熒光體；或者CsI:Tl、CsI:Na等碘化物系的X射線用熒光體；CaWO4、LaOBr:Tm、LaOBr:Tb等的X射線用熒光體等。
當(dāng)熒光材料I與熒光材料III為同一熒光體種系的場合，相對于熒光材料I的發(fā)光光譜的各譜成分，比該各譜成分更短波長側(cè)的熒光材料III的發(fā)光光譜成分有助于熒光材料I的熒光激勵，具有提高熒光材料III的發(fā)光輝度的效果。
此外，熒光材料III發(fā)生的熒光L2雖不對熒光材料I的輝度提高產(chǎn)生效果，但在閃爍體層內(nèi)漫反射，其一部分到達(dá)檢測器，也有助于閃爍體層的輝度提高，這與前面說明的第1機理的情況相同。
作為具有激勵熒光材料I的熒光波長的熒光材料III，除了ZnS:Ag之外，還用CaWO4、LaOBr:Tb、BaSO4:Eu等的X射線用熒光體。
這種場合在選定熒光材料III時，也考慮熒光材料I的熒光激勵光譜和熒光材料III的熒光發(fā)光光譜等，例如使用發(fā)生與熒光材料I的熒光激勵波長相同程度或比其更短波長成分的光的X射線熒光體。
閃爍體層中所含的熒光材料I中，希望是X射線吸收率和從X射線變換成熒光的變換效率高、熒光的自吸收小的透明度高的熒光材料。例如以Gd2O2S為母材的熒光體或以CsI為母材的熒光體是有效的。以Gd2O2S為母材的熒光體是粒徑控制比較容易的粉體，而且對濕氣的化學(xué)性能也穩(wěn)定，也適宜閃爍體層的制造。
熒光材料I的選擇中，最好不只是考慮對使用的X射線的該熒光體的發(fā)光效率，而且也要考慮熒光波長與光電二極管的光譜靈敏度特性之間的匹配性。例如，以光譜靈敏度特性的峰值位于600nm左右的a-Si光電二極管作為檢測器時，相對于Gd2O2S:Tb(主發(fā)光波長545nm)而言，發(fā)光效率差的Gd2O2S:Eu(主發(fā)光波長630nm)表示光電二極管的檢測輸出相等或稍大的值。總起來說，Gd2O2S:Eu、Gd2O2S:Tb、CsI:Tl等是合適的熒光材料。
又，作為隔板層所含的熒光材料II，由于閃爍體層所含的熒光材料為Gd2O2S:Tb時，其最短熒光波長是370nm左右，故滿足最長熒光波長370nm以上的上述條件的Gd2O2S:Tb、Gd2O2S:Pr、Gd2O2S:Eu、CsI:Tl等是有效的。
隔板層所含的熒光材料III中，由于例如在閃爍體層所含的熒光材料I是Gd2O2S:Eu(主發(fā)光波長630nm)的情況下其主發(fā)光波長成分的激勵波長大致是630nm以下，故在630nm以下具有主要熒光發(fā)光成分的Gd2O2S:Tb、BaFCl:Eu、LaOBr:Tb、Y2O2S:Tb、ZnS:Ag、(Zn、Cd)S:Ag等的X射線用熒光體是合適的。
又，激勵熒光材料I的熒光材料III中，最長的熒光波長位于紫外線區(qū)域的熒光材料為有效。例如當(dāng)閃爍體層加厚時，有時隔板層中發(fā)生的光越過鄰接的像素閃爍體層，進(jìn)而到達(dá)其前面的閃爍體層，使分辨率降低。
由于隔板層所含的熒光材料III的熒光波長位于紫外區(qū)域，與可見光以上的長波長熒光相比，在閃爍體層內(nèi)吸收大，該紫外熒光超越鄰接的間爍體像素到達(dá)的可能性極小。特別在膜厚較厚的場合，容易產(chǎn)生由超越鄰接像素的熒光的發(fā)散引起的分辨率下降，增加了本發(fā)明的有效性。
作為隔板層內(nèi)的熒光材料III，也可以使用混合具有激勵上述熒光材料I的熒光波長成分的熒光材料和最長熒光波長位于紫外區(qū)域的熒光材料的材料。這時，根據(jù)兩者的配合率，利用各自的機理，實現(xiàn)輝度的提高效果。
根據(jù)此前說明的構(gòu)成，隔板層所含的熒光材料II或III發(fā)生的光抑制了閃爍體層內(nèi)的熒光材料I發(fā)生的光的衰減，或加強了熒光材料I發(fā)生的光。這時，熒光材料II或III發(fā)生的光的一部分通過閃爍體層內(nèi)到達(dá)光電二極管，也有助于靈敏度的上升。
為了提高這種靈敏度上升的效果，希望閃爍體層的熒光材料I的粒徑較大。例如取比隔板層的粒徑更大的粒徑，或取燒結(jié)的一體化構(gòu)造，在極力抑制由熒光材料與粘合劑等周邊材料的界面的折射引起的散射方面，加大了效果。此外希望各熒光材料的自吸收系數(shù)和粘合劑材料各自對熒光的吸收系數(shù)小一些。
如果使隔板層內(nèi)的熒光材料的粒徑減小，則上述構(gòu)成的像素分離效果顯著，改善了分辨率。
例如當(dāng)將熒光材料的粒徑(熒光材料為針狀粉體場合的針的直徑)減小時，就增加了熒光材料與粘合劑等的周邊材料的界面上的折射頻度。此外，粒徑一小，就接近完全漫反射面的狀態(tài)，增大了反射率。結(jié)果，防止閃爍體層發(fā)生的光到達(dá)鄰接的像素單位的閃爍體層，提高像素分離效果。
這種場合在閃爍體層間所夾的隔板層的壁寬方向上，如果配置例如最低4個左右熒光材料的粒子，則實現(xiàn)有效的反射效果。這時，在隔板層所含的熒光材料II或III的平均粒徑為φ、體積充填率為D的場合，假設(shè)φ除以D的值(φ/D)為小于隔板層的寬度的1/2，則得到十分有效的反射效果。當(dāng)使熒光材料的粒徑極端地小，達(dá)到接近于閃爍體層發(fā)生的熒光波長的大小時，散射效果就減小。因此，粒徑的下限取閃爍體層的熒光材料I發(fā)生的最短的熒光波長程度。
以下說明上述構(gòu)成的X射線檢測器的制造方法。
首先，在絕緣基板31的各像素單位上形成光電變換部例如TFT 14、存儲電容器15和光電二極管13等。
其次，將混合構(gòu)成閃爍體層38的Gd2O2S:Tb等的熒光材料I與環(huán)氧樹脂材料的材料，在形成例如矩陣形狀的多個光電二極管13等的上部，涂覆400μm的厚度，形成閃爍體膜，然后燒結(jié)固化。
其次，用劃線法等加工閃爍體膜，在設(shè)置隔板層39的部分形成溝。這時，按照光電二極管13和TFT 14的配置，形成150μm的間隔、寬25μm的溝，形成像素單位分離的閃爍層38。
其次，在溝的部分用沉淀法等充填熒光材料II或III，例如將平均粒徑2μm的Gd2O2S:Eu的小粒徑或平均粒徑2μm的ZnS:Ag的粉體與PVB(聚乙烯醇縮丁醛)相混合的材料用丁基醋酸溶解后的漿料的充填材料充填，使之干燥，然后用研磨等方法除去殘留于表面上的充填材料，形成隔板層39。
其次，將微粒子粉體的TiO2與樹脂粘合劑相混合的材料涂布在對每個像素分離形成的多個閃爍層38和隔板層39的表面，形成熒光反射膜40。
又，熒光反射膜40也可用其他透明的陶瓷微粒子粉體或熒光體的微細(xì)粉末形成。如能得到良好的平坦性，則也可用金屬膜形成。
在為防止由濕氣等引起的閃爍體層38的變質(zhì)時，用Al或塑料等的外殼包覆X射線檢測器的主要部分，作真空封接，或在外殼內(nèi)封入干燥氣體。
上述的制造方法中，先形成閃爍體層38，后形成隔板層39。然而也可在形成隔板層39之后形成閃爍體層38。該方法是例如用含有熒光材料II或III的材料形成隔板膜，之后除去成為閃爍體層38的部分的隔板膜，在該除去的部分上充填含有熒光材料I的閃爍體材料。
這里說明形成閃爍體層38和隔板層39的其他方法。首先，在光電二極管等的上部形成由成形容易的樹脂材料或金屬材料組成的預(yù)備膜。其次，除去成為隔板層39(或閃爍體層38)部分的預(yù)備膜，在該除去的部分上充填成為隔板層39(或閃爍體層38)的熒光材料。其次，選擇性地除去先前工序中未被除去的殘留的預(yù)備膜的圖形，在預(yù)備膜被選擇性地除去的部分上充填成為閃爍體層38(或隔板層39)的熒光材料。
熒光材料用無機材料，硬度高，結(jié)合能量高。因此，用化學(xué)反應(yīng)、機械加工、熱的或光化學(xué)的方法部分地除去閃爍體或隔板膜的圖形加工有時有困難。這種情況下，形成由樹脂材料或金屬材料組成的預(yù)備膜的方法便有效。此外還有抑制由于對加工時的熒光體的損害引起的發(fā)光效率的下降和由著色引起的輝度下降的優(yōu)點。
作為部分地除去閃爍體膜或隔板而形成溝并形成圖形的方法，除了劃線法之外，也可利用下述的方法，其中包括利用紫外區(qū)域的激光進(jìn)行光化學(xué)分解的方法、利用紅外區(qū)域的激光進(jìn)行加熱分解的方法、以及化學(xué)溶解粘合劑材料的蝕刻方法等。
此外，上述的實施形態(tài)中，在形成每個像素單位的多個光電變換部上依次形成閃爍體層和隔板層。然而也可用這樣的方法在另一基板上形成閃爍體層和隔板層，然后將這些閃爍體層和隔板層接合到光電變換部上。
這里將本發(fā)明的實施例與比較例的特性測定結(jié)果示于表1。
表1中的各特性是用以下的方法測定的。
<相對靈敏度>
將TiO2微粉摻入樹脂中，涂布到玻璃基板上，形成反射層，在其上形成各閃爍體層和隔板層，厚度t為300μm，得到特性評價用的試樣。形成棋盤格形的像素分離的膜的像素間隔為150μm，隔板寬約20μm。通過研磨使各試樣表面平坦化，通過光學(xué)膠緊貼在光譜靈敏度特性為600～700nm的a-Si(非晶硅)光電二極管陣列上，對該a-Si光電二極管的靈敏度輸出加以平均，作為靈敏度評價的指標(biāo)。
<MTF(分辨率特性)>
與靈敏度特性測定用同樣地作成試樣，通過刻有50μm以下寬度的狹縫線的鉛板卡測定X射線的透射像，根據(jù)其X射線透射像的擴大測定線擴散函數(shù)(Line Spread Function)。通過對該線擴散函數(shù)進(jìn)行傅里葉變換，計算相對于空間頻率(Spatial Frequency)的MTF(Modulation Transfer Function調(diào)制傳遞函數(shù))。
<熒光材料的平均粒徑>
切割幾個合適的斷面作SEM觀察，根據(jù)SEM圖像的各熒光材料粒子的面積求出有效粒徑，并對其求平均。
表 1

(注1)YTaO4是紫外線發(fā)光的熒光體(注2)*是比較例(以下同)實施例與以往例都取單位像素的間隔為150μm，單位像素大小為130μm×130μm(隔板寬度20μm)，閃爍體層及隔板層的熒光體的體積充填率為0.5(50％)。發(fā)光二極管等用等離子體CVD法和光刻法形成。光電二極管上的電極膜用濺射法形成ITO。光電二極管是a-Si的PIN構(gòu)造，具有在380～720nm波長范圍的靈敏度，600nm附近為靈敏度峰值。此外，閃爍體層和隔板層的膜厚為300μm。
表1的試樣1～4是本發(fā)明的構(gòu)造，隔板層都含有熒光材料。試樣5是設(shè)置不含熒光材料的隔板層的構(gòu)造，試樣6是沒有隔板層的構(gòu)造。分辨率特性以空間頻率2Lp/mm的MTF(％)作比較。
從表1可見，與無隔板層的試樣F的構(gòu)造相比，以往例的試樣E的輝度下降大。發(fā)明的試樣A～D的輝度下降在15％前后。試樣F由于無隔板層，輝度雖不下降，但分辨率特性極為惡劣，達(dá)到不能使用于要求精細(xì)圖像的X射線診斷中的程度。
圖5的Q表示隔板層所含的熒光材料的平均粒徑(橫軸，單位為μm)與分辨率特性的2Lp/mm的MTF(縱軸，單位為％)的關(guān)系。
由于MTF的值有某種范圍的偏差，故符號Q以規(guī)定的寬度來表示。由圖5可見，當(dāng)熒光材料的平均粒徑達(dá)到隔板寬度的1/4即大致5μm以下時，分辨率特性的提高顯著。
其次，制成其閃爍體層的膜厚與熒光材料I的平均粒徑、隔板內(nèi)的壁厚與熒光材料II的粒徑分別為權(quán)利要求2、3的范圍內(nèi)的試樣及范圍外的試樣，測定各試樣的輝度及CTF(分辨率)。結(jié)果示于表2。又，各試樣是在帶150μm間隔的光電二極管的TFT基板上形成下列條件的像素分離閃爍體的試樣。該表中的○為相當(dāng)于權(quán)利要求書中所示的關(guān)系式的試樣，×為并不相當(dāng)于權(quán)利要求書中所示的關(guān)系式的試樣。
又，表中的符號分別表示如下內(nèi)容。
Ts閃爍體像素的膜厚Ds閃爍體層中熒光材料I的平均粒徑Fs閃爍體層中熒光材料I的充填密度Tw隔板的壁厚Dw隔板內(nèi)的熒光材料、熒光材料III、非熒光材料中的一種以上的平均直徑。
Fw隔板內(nèi)的熒光材料II、熒光材料III、非熒光材料中的一種以上的充填密度。
(試樣7)Ds＝6μm、Ts＝200μm、Fs＝70％、無像素分離構(gòu)造(試樣8)Ds＝40μm、Ts＝500μm、Fs＝50％Dw＝0.3μm、Tw＝20μm、Fw＝50％(試樣9)Ds＝40μm、Ts＝500μm、Fs＝50％Dw＝2μm、Tw＝20μm、Fw＝50％(試樣10)Ds＝15μm、Ts＝500μm、Fs＝50％Dw＝0.3μm、Tw＝20μm、Fw＝50％(試樣11)Ds＝15μm、Ts＝500μm、Fs＝50％Dw＝2μm、Tw＝20μm、Fw＝50％(試樣12)
Ds＝1μm、Ts＝20μm、Fs＝50％Dw＝2μm、Tw＝40μm、Fw＝50％各試樣的特性示于表2。
表 2

從該表可見，滿足權(quán)利要求書1～3的必要條件的試樣特性最好，滿足權(quán)利要求書1、2的必要條件的試樣、滿足權(quán)利要求書1、3的必要條件的試樣、僅滿足權(quán)利要求書1的必要條件的試樣依次特性較好。試樣7、12是比較例。
工業(yè)上的實用性本發(fā)明能實現(xiàn)改善圖像特性的X射線檢測器及其制造方法。本發(fā)明的X射線檢測器除人體的胸部攝影之外，也可用于循環(huán)系統(tǒng)或消化系統(tǒng)等的診斷。此外還可用于工業(yè)用的X射線檢測器。而且不僅可用于2維配置的平面檢測器，而且也可用于1維配置的線型檢測器(X射線線型檢測器)。因此具有廣泛領(lǐng)域的工業(yè)上的實用性。
權(quán)利要求
1.一種X射線檢測器，具備像素單位的光電變換部、形成于所述光電變換部的各像素上的含有熒光材料I的閃爍體像素、以及設(shè)置于所述閃爍體像素間的含有熒光材料及/或非熒光材料的隔板，其特征在于，當(dāng)所述熒光材料I的平徑粒徑為Ds、所述熒光材料及/或非熒光材料的平均粒徑為Dw時，Ds＞Dw。
2.如權(quán)利要求1所述的X射線檢測器，具備像素單位的光電變換部、形成于所述光電變換部的各像素上的含有熒光材料I的閃爍體像素、以及設(shè)置于所述閃爍體像素間的含有熒光材料及/或非熒光材料的隔板，其特征在于，當(dāng)所述閃爍體像素的膜厚為Ts、所述閃爍體像素內(nèi)的熒光材料的平均粒徑為Ds、所述閃爍體像素內(nèi)的熒光材料I的充填密度為Fs時，Ds≥Ts·Fs/10。
3.如權(quán)利要求1或2所述的X射線檢測器，具備像素單位的光電變換部、形成于所述光電變換部的各像素上的含有熒光材料I的閃爍體像素、以及設(shè)置于所述閃爍體像素間的含有熒光材料及/或非熒光材料的隔板，其特征在于，當(dāng)所述隔板的壁厚為Tw、所述隔板內(nèi)的熒光材料及/或非熒光材料的平均粒徑為Dw、所述隔板內(nèi)的熒光材料及/或非熒光材料的充填密度為Fw時Dw≤Tw·Fw/10。
4.如權(quán)利要求3所述的X射線檢測器，其特征在于，含所述熒光材料I的閃爍體像素由熒光體材料I的燒結(jié)體形成。
5.如權(quán)利要求1至4的任一項所述的X射線檢測器，具備像素單位的光電變換部、形成于所述光電變換部的各像素上的含有熒光材料I的閃爍體像素、以及設(shè)置于所述閃爍體像素間的含有熒光材料及/或非熒光材料的隔板，其特征在于，所述隔板含有與所述閃爍體像素內(nèi)所含的熒光材料I光學(xué)特性不同的、且具有與所述熒光材料I的最短熒光波長相等的或比其更長的最長熒光波長的熒光材料II。
6.如權(quán)利要求1至4的任一項所述的X射線檢測器，具備像素單位的光電變換部、形成于所述光電變換部的各像素上的含有熒光材料I的閃爍體像素、以及設(shè)置于所述閃爍體像素間的含有熒光材料及/或非熒光材料的隔板，其特征在于，所述隔板含有與所述閃爍體像素內(nèi)所含的熒光材料I光學(xué)特性不同的、且具有與所述熒光材料I的最長熒光激勵波長相等的或比其更短的最短熒光波長的熒光材料III。
7.如權(quán)利要求1至6的任一項所述的X射線檢測器，其特征在于，所述熒光材料I是以Gd2O2S或CsI為母材的熒光材料。
8.如權(quán)利要求1至6的任一項所述的X射線檢測器，其特征在于，所述熒光材料II或III是以Gd2O2S為母材的熒光材料。
9.如權(quán)利要求6或8所述的X射線檢測器，其特征在于，所述熒光材料III的最長熒光波長位于紫外線區(qū)域。
10.一種如權(quán)利要求1至9的任一項所述的X射線檢測器的制造方法，具備在像素單位的光電變換部上形成閃爍體像素的工序、以及在所述閃爍體像素間形成隔板的工序，其特征在于，具備在所述像素單位的光電變換部上形成含熒光材料I的層的工序、從所述層除去成為隔板的部分并形成所述閃爍體像素的工序、以及充填含熒光材料II及/或熒光材料III的材料而形成所述隔板的工序。
11.一種如權(quán)利要求1至9的任一項所述的X射線檢測器的制造方法，具備在像素單位的光電變換部上形成閃爍體像素的工序、以及在所述閃爍體像素間形成隔板的工序，其特征在于，具備在所述像素單位的光電變換部上形成含熒光材料II及/或熒光材料III的層的工序，從所述層中除去成為所述隔板的部分以外的部分并形成所述隔板的工序，以及在形成所述隔板的工序中除去的部分充填含熒光材料I的材料而形成所述閃爍體像素的工序。
12.一種如權(quán)利要求1至9的任一項所述的X射線檢測器的制造方法，具備在像素單位的光電變換部上形成閃爍體像素的工序、以及在所述閃爍體像素間形成隔板的工序，其特征在于，具備在所述像素單位的光電變換部上利用樹脂材料等有機材料或金屬材料等無機材料形成層的工序、從所述層中除去成為所述隔板的部分并用樹脂材料或金屬材料形成臨時像素的工序、對在形成所述臨時像素的工序中除去的部分充填含所述熒光材料II及/或熒光材料III的材料而形成所述隔板的工序、除去所述臨時像素的工序、以及對除去所述臨時像素的部分充填含所述熒光材料I的材料而形成所述閃爍體像素的工序。
13.一種如權(quán)利要求1至9的任一項所述的X射線檢測器的制造方法，具備在像素單位的光電變換部上形成閃爍體像素的工序、以及在所述閃爍體像素間形成隔板的工序，其特征在于，具備在所述像素單位的光電變換部上用樹脂材料等有機材料或金屬材料等無機材料形成層的工序、從所述層除去成為隔板部分以外的部分用樹脂材料或金屬材料形成臨時隔板的工序、對在形成所述臨時隔板的工序中除去的部分充填含所述熒光材料I的材料而形成所述閃爍體像素的工序、除去所述臨時隔板的工序、以及對除去所述臨時隔板的部分充填含熒光材料II及/或熒光材料III的材料而形成所述隔板的工序。
全文摘要
X射線檢測器具備用隔板39分離每個像素的閃爍體層38與將該閃爍體層38變換的熒光變換為信號電荷的光電二極管13，其中當(dāng)形成閃爍體層38的熒光體粒子的平均粒徑為Ds、構(gòu)成隔板39的粒子的平均粒徑為Dw時，Ds＞Dw。
文檔編號G01T1/24GK1643399SQ0380713
公開日2005年7月20日 申請日期2003年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月28日
發(fā)明者伊藤健一, 會田博之, 小柳津英二, 福田幸洋, 齊藤昭久, 藤澤晶子, 本間克久 申請人:株式會社東芝