JP2000058807A

JP2000058807A - 二次元画像検出器およびその製造方法

Info

Publication number: JP2000058807A
Application number: JP10218412A
Authority: JP
Inventors: Osamu Teranuma; 修寺沼; Yoshihiro Izumi; 良弘和泉
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-08-03
Filing date: 1998-08-03
Publication date: 2000-02-25
Anticipated expiration: 2018-08-03
Also published as: JP3587991B2

Abstract

(57)【要約】【課題】アクティブマトリクス基板上に３００℃以下
の低温でＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅなどの半導体材料を形
成することで、応答性がよく、動画像にも対応できる二
次元画像検出器およびその製造方法を提供すること。【解決手段】格子状に配列された電極配線と、各格子
点毎に設けられた複数のスイッチング素子と、該スイッ
チング素子を介して前記電極配線に接続される画素電極
を含む電荷蓄積容量とからなる画素配列層と、前記画素
配列層のほぼ全面に対向して形成される電極部と、前記
画素配列層および電極部の間に形成され、光導電性を有
する半導体層とを備えてなる二次元画像検出器におい
て、前記画素配列層を含むアクティブマトリクス基板
と、前記電極部および半導体層を含む対向基板とを備え
ており、前記アクティブマトリクス基板の画素配列層
と、前記対向基板の半導体層とが対向するように両基板
が配置されるとともに、該両基板は、少なくとも一方の
基板に形成された電極上に自己整合により配置された導
電性材料によって接続されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線などの放射
線、可視光、赤外光などの画像を検出できる二次元画像
検出器と、その製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、放射線の二次元画像検出器と
して、Ｘ線を感知して電荷（電子−正孔）を発生する半
導体センサーを二次元状に配置し、これらのセンサーに
それぞれ電気スイッチを設けて、各行毎に電気スイッチ
を順次オンにして各列毎にセンサーの電荷を読み出すも
のが知られている。このような二次元画像検出器は、例
えば、文献「D.L.Lee,et al.,"A New Digital Detector
for Projection Radiography",SPIE,2432,pp.237-249,
1995」、「L.S.Jeromin,et al.,"Application ofa-Si A
ctive-Matrix Technology in a X-Ray Detector Pane
l",SID 97 DIGEST,pp.91-94,1997」、および特開平６−
３４２０９８号公報などに具体的な構造や原理が記載さ
れている。

【０００３】以下、前記従来の放射線二次元画像検出器
の構成と原理について説明する。

【０００４】図８は、前記従来の放射線二次元画像検出
器の構造を模式的に示した図である。また、図９は、１
画素当たりの構成断面を模式的に示した図である。

【０００５】前記放射線二次元画像検出器は、図８およ
び図９に示すように、ガラス基板５１上にＸＹマトリク
ス状の電極配線（ゲート電極５２とソース電極５３）、
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５４、電荷蓄積容量（Ｃ
ｓ）５５などが形成されたアクティブマトリクス基板を
備えている。また、このアクティブマトリクス基板上に
は、そのほぼ全面に、光導電膜５６、誘電体層５７およ
び上部電極５８が形成されている。

【０００６】前記電荷蓄積容量５５は、Ｃｓ電極５９
と、前記薄膜トランジスタ５４のドレイン電極に接続さ
れた画素電極６０とが、絶縁層６１を介して対向してい
る構成である。

【０００７】前記光導電膜５６は、Ｘ線などの放射線が
照射されることで電荷（電子−正孔）が発生する半導体
材料が用いられるが、前記文献によれば、暗抵抗が高
く、Ｘ線照射に対して良好な光導電特性を示すアモルフ
ァスセレニウム（ａ−Ｓｅ）が用いられている。この光
導電膜（ａ−Ｓｅ）５６は、真空蒸着法によって３００
〜６００μｍの厚みで形成されている。

【０００８】また、前記アクティブマトリクス基板は、
液晶表示装置を製造する過程で形成されるアクティブマ
トリクス基板を流用することが可能である。例えば、ア
クティブマトリクス型液晶表示装置（ＡＭＬＣＤ）に用
いられるアクティブマトリクス基板は、アモルファスシ
リコン（ａ−Ｓｉ）やポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）によっ
て形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や、ＸＹマト
リクス電極、電荷蓄積容量（Ｃｓ）を備えた構造になっ
ている。したがって、若干の設計変更を行うだけで、放
射線二次元検出器用のアクティブマトリクス基板として
利用することが容易である。

【０００９】次に、前記構造の放射線二次元画像検出器
の動作原理について説明する。

【００１０】前記ａ−Ｓｅ膜などの光導電膜５６に放射
線が照射されると、光導電膜５６内に電荷（電子−正
孔）が発生する。図８および図９に示すように、光導電
膜５６と電荷蓄積容量（Ｃｓ）５５は電気的に直列に接
続された構造になっているので、上部電極５８とＣｓ電
極５９間との間に電圧を印加しておくと、光導電膜５６
で発生した電荷（電子−正孔）がそれぞれ＋電極側と−
電極側に移動し、その結果、電荷蓄積容量（Ｃｓ）５５
に電荷が蓄積される仕組みになっている。なお、光導電
膜５６と電荷蓄積容量（Ｃｓ）５５との間には、薄い絶
縁層からなる電子阻止層６２が形成されており、これが
一方側からの電荷の注入を阻止する阻止型フォトダイオ
ードの役割を果たしている。

【００１１】前記の作用で、電荷蓄積容量（Ｃｓ）５５
に蓄積された電荷は、ゲート電極Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、
…、Ｇｎの入力信号によって薄膜トランジスタ（ＴＦ
Ｔ）５４をオープン状態にすることでソース電極Ｓ１、
Ｓ２、Ｓ３、…、Ｓｎより外部に取り出すことが可能で
ある。電極配線（ゲート電極５２とソース電極５３）、
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５４、および電荷蓄積容量
（Ｃｓ）５５などは、すべてＸＹマトリクス状に設けら
れているため、ゲート電極Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、…、Ｇｎ
に入力する信号を線順次に走査することで、二次元的に
Ｘ線の画像情報を得ることが可能となる。

【００１２】なお、前記二次元画像検出器は、使用する
光導電膜５６がＸ線などの放射線に対する光導電性だけ
でなく、可視光や赤外光に対しても光導電性を示す場合
は、可視光や赤外光の二次元画像検出器としても作用す
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来の
放射線二次元検出器では、光導電膜５６としてａ−Ｓｅ
を用いており、このａ−Ｓｅは、アモルファス材料特有
の光電流の分散型伝導特性を有していることから応答性
が悪く、また、ａ−ＳｅのＸ線に対する感度（Ｓ／Ｎ
比）が十分でないため、長時間Ｘ線を照射して電荷蓄積
容量（Ｃｓ）５５を十分に充電してからでないと情報を
読み出すことができないといった欠点を持ち合わせてい
る。

【００１４】また、Ｘ線の照射時に漏れ電流が原因で電
荷が電荷蓄積容量に蓄積することの防止、およびリーク
電流（暗電流）の低減や高電圧保護の目的で、光導電膜
（ａ−Ｓｅ）５６と上部電極５８との間に誘電体層５７
が設けられているが、この誘電体層５７に残留する電荷
を１フレーム毎に除去するシーケンスを付加する必要が
あるため、前記放射線二次元検出器は静止画の撮影にし
か利用することができないといった問題を生じていた。

【００１５】これに対し、動画に対応した画像データを
得るためには、ａ−Ｓｅの代わりに、結晶（もしくは多
結晶）材料で、かつＸ線に対する感度（Ｓ／Ｎ比）の優
れた光導電膜５６を利用する必要がある。光導電膜５６
の感度が向上すれば、短時間のＸ線照射でも電荷蓄積容
量（Ｃｓ）５５を十分に充電できるようになり、また、
光導電膜５６に高電圧を印加する必要がなくなるため、
誘電体層５７自身も不要となる。

【００１６】このような、Ｘ線に対する感度が優れた光
導電材料としては、ＣａＴｅやＣｄＺｎＴｅなどが知ら
れている。一般に、Ｘ線の光電吸収は吸収物質の実効原
子番号の５乗に比例するため、例えば、Ｓｅの原子番号
が３４、ＣｄＴｅの実効原子番号が５０とすると、約
６．９倍の感度の向上が期待できる。ところが、前記放
射線二次元検出器の光導電膜として、ａ−Ｓｅの代わり
にＣａＴｅやＣｄＺｎＴｅを利用しようとすると、以下
のような問題が生じる。

【００１７】従来のａ−Ｓｅの場合、成膜方法としては
真空蒸着法を用いることができ、この時の成膜温度は常
温で可能なため、上述のアクティブマトリクス基板上へ
の成膜が容易であった。これに対して、ＣｄＴｅやＣｄ
ＺｎＴｅの場合は、ＭＢＥ法やＭＯＣＶＤ法による成膜
法が知られており、特に大面積基板への成膜を考慮する
とＭＯＣＶＤが適した方法と考えられる。

【００１８】しかしながら、ＭＯＣＶＤ法でＣｄＴｅや
ＣｄＺｎＴｅを成膜する場合、原料である有機カドミウ
ム（ＤＭＣｄ）の熱分解温度が約３００℃、有機テルル
（ＤＥＴｅやＤｉＰＴｅ）の熱分解温度が各々約４００
℃、約３５０℃であるため、成膜には約４００℃の高温
が要求される。

【００１９】一般に、アクティブマトリクス基板に形成
されている前述の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５４は、
半導体層としてａ−Ｓｉ膜やｐ−Ｓｉ膜を用いている
が、半導体特性を向上させるために３００〜３５０℃程
度の成膜温度で水素（Ｈ₂）を付加しながら成膜されて
いる。このようにして形成されるＴＦＴ素子の耐熱温度
は約３００℃であり、ＴＦＴ素子をこれ以上の高温に曝
すとａ−Ｓｉ膜やｐ−Ｓｉ膜から水素が抜け出し半導体
特性が劣化してしまう。

【００２０】したがって、上述のアクティブマトリクス
基板上に、ＭＯＣＶＤ法を用いてＣｄＴｅやＣｄＺｎＴ
ｅを成膜することは、成膜温度の観点から事実上困難で
あった。

【００２１】本発明は、上述したような問題点に臨みて
なされたものであって、その目的とするところは、アク
ティブマトリクス基板上に３００℃以下の低温でＣｄＴ
ｅやＣｄＺｎＴｅなどの半導体材料を形成することで、
応答性がよく、動画像にも対応できる二次元画像検出器
およびその製造方法を提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明の二次元画像検出
器は、格子状に配列された電極配線と、各格子点毎に設
けられた複数のスイッチング素子と、該スイッチング素
子を介して前記電極配線に接続される画素電極を含む電
荷蓄積容量とからなる画素配列層と、前記画素配列層の
ほぼ全面に対向して形成される電極部と、前記画素配列
層および電極部の間に形成され、光導電性を有する半導
体層とを備えてなる二次元画像検出器において、前記画
素配列層を含むアクティブマトリクス基板と、前記電極
部および半導体層を含む対向基板とを備えており、前記
アクティブマトリクス基板の画素配列層と、前記対向基
板の半導体層とが対向するように両基板が配置されると
ともに、該両基板は、少なくとも一方の基板に形成され
た電極上に自己整合により配置された導電性材料によっ
て接続されていることを特徴としており、そのことによ
り、上記目的は達成される。

【００２３】また、このとき、前記半導体層が、放射線
に対して感度を有することを特徴としている。

【００２４】また、このとき、前記半導体層が、ＣｄＴ
ｅもしくはＣｄＺｎＴｅ化合物半導体であることを特徴
としている。

【００２５】また、このとき、前記対向基板の半導体層
表面に、前記アクティブマトリクス基板上に形成されて
いる各画素電極に対応して、複数の接続電極が形成され
ていることを特徴としている。

【００２６】また、このとき、前記各接続電極および各
画素電極のうち、少なくとも一方の電極の面積が、前記
自己整合により配置された導電性材料の接続面積よりも
大きいことを特徴としている。

【００２７】また、このとき、前記対向基板の半導体層
表面に、前記アクティブマトリクス基板上に形成されて
いる各画素電極に対応して、複数の接続電極が形成され
ていることを特徴としている。

【００２８】また、このとき、前記各接続電極の幅は、
隣接する画素電極間の距離よりも小さいことを特徴とし
ている。

【００２９】また、このとき、前記対向基板は、光導電
性を有する半導体層自身が支持基板であることを特徴と
している。

【００３０】また、このとき、前記対向基板は、検出す
る光や放射線を透過する基板を支持基板とし、該支持基
板上に光導電性を有する半導体膜が形成されていること
を特徴としている。

【００３１】本発明の二次元画像検出器の製造方法は、
格子状に配列された電極配線と、各格子点毎に設けられ
た複数のスイッチング素子と、該スイッチング素子を介
して前記電極配線に接続される画素電極を含む電荷蓄積
容量とからなる画素配列層と、前記画素配列層のほぼ全
面に対向して形成される電極部と、前記画素配列層およ
び電極部の間に形成され、光導電性を有する半導体層と
を備えてなる二次元画像検出器の製造方法において、前
記画素配列層を含むアクティブマトリクス基板を作製す
る工程と、前記電極部および半導体層を含む対向基板を
作製する工程と、前記アクティブマトリクス基板および
対向基板のどちらか一方を樹脂および導電粒子を分散し
て得た電解液中に浸漬し、電着法により導電粒子を取り
込んだ樹脂層を該基板に形成された電極上に積層するこ
とにより、導電性材料を該電極上に直接形成する工程
と、を含むことを特徴としており、そのことにより、上
記目的は達成される。

【００３２】本発明の二次元画像検出器の製造方法は、
格子状に配列された電極配線と、各格子点毎に設けられ
た複数のスイッチング素子と、該スイッチング素子を介
して前記電極配線に接続される画素電極を含む電荷蓄積
容量とからなる画素配列層と、前記画素配列層のほぼ全
面に対向して形成される電極部と、前記画素配列層およ
び電極部の間に形成され、光導電性を有する半導体層と
を備えてなる二次元画像検出器の製造方法において、前
記画素配列層を含むアクティブマトリクス基板を作製す
る工程と、前記電極部および半導体層を含む対向基板を
作製する工程と、前記アクティブマトリクス基板および
対向基板のどちらか一方を導電性高分子形成能を有する
モノマーを溶解して得た電解液中に浸漬し、電解酸化重
合により導電性高分子を該基板に形成された電極上に電
析させることにより、導電性材料を該電極上に直接形成
する工程と、を含むことを特徴としており、そのことに
より、上記目的は達成される。

【００３３】なお、このとき、前記導電性材料を基板上
に形成したのち、該アクティブマトリクス基板および対
向基板を減圧プレス方式でプレスしながら加熱処理を施
して接続することを特徴としている。

【００３４】また、このとき、前記導電性材料を基板上
に形成したのち、該アクティブマトリクス基板および対
向基板を加圧プレス方式でプレスしながら加熱処理を施
して接続することを特徴としている。

【００３５】さらに、このとき、前記導電性材料を基板
上に形成したのち、該アクティブマトリクス基板および
対向基板を加熱ローラー間を通すことにより接続するこ
とを特徴としている。

【００３６】以下、本発明の二次元画像検出器およびそ
の製造方法による作用について説明する。

【００３７】本発明の二次元画像検出器によれば、格子
状に配列された電極配線と、各格子点毎に設けられた複
数のスイッチング素子と、該スイッチング素子を介して
前記電極配線に接続される画素電極を含む電荷蓄積容量
とからなる画素配列層とを含むアクティブマトリクス基
板と、光導電性を有する半導体層がほぼ全面に具備され
た対向基板とが、少なくとも一方の基板に形成された電
極上に自己整合により配置された導電性材料によって接
続されていることにより、従来半導体層の成膜温度とア
クティブマトリクス基板の耐熱性との関係で、アクティ
ブマトリクス基板上に直接成膜することができなかった
半導体材料を、前記半導体層として使用することが可能
になる。

【００３８】このとき、パターニングを行うことなく導
電性材料を電極上に選択的に配置することが可能である
ため、両基板の電極間のみに限定した電気的接続が可能
となり、隣り合う画素電極同士の電気的絶縁性を確保す
ることができ、隣り合う画素電極同士のクロストークの
発生を防ぐことが可能になる。

【００３９】また、前記二次元画像検出器において、前
記半導体層が放射線に対して感度を有していることによ
り、放射線に対する二次元画像検出器を実現することが
可能になる。なお、このような構成により使用可能な半
導体材料としては、例えば、ＣｄＴｅもしくはＣｄＺｎ
Ｔｅ化合物半導体が挙げられるが、これらの半導体材料
は、従来用いられていたａ−Ｓｅに比べて、Ｘ線などの
放射線に対する感度が高く、前記半導体層にＣｄＴｅも
しくはＣｄＺｎＴｅ化合物半導体を用いる場合には、二
次元画像検出器の応答性が向上し、動画の撮影も可能に
なる。

【００４０】また、前記二次元画像検出器において、前
記対向基板の半導体層表面に、前記アクティブマトリク
ス基板上に形成されている各画素電極に対応して、複数
の接続電極が形成されていることにより、対向基板上の
半導体層における画素電極間が電気的に分離され、放射
線や光線の入射によって半導体層内で発生した電荷が入
射位置に対応した接続電極にのみ収集され、周囲の画素
電極に回り込むことがなくなるため、電気的クロストー
クを抑制することが可能になる。

【００４１】また、前記二次元画像検出器において、前
記各接続電極および各画素電極のうち、少なくとも一方
の電極の面積が、前記自己整合により配置された導電性
材料の接続面積よりも大きく構成されていることによ
り、アクティブマトリクス基板と対向基板との貼り合わ
せの際に位置ずれが生じた場合であっても、隣り合う画
素電極同士の電気的クロストークを抑制することが可能
になる。

【００４２】また、前記二次元画像検出器において、前
記対向基板の半導体層表面に、前記アクティブマトリク
ス基板上に形成されている各画素電極に対応して、複数
の接続電極が形成されていることにより、１つの画素電
極に対応する複数の対向電極がアクティブマトリクス基
板と対向基板との貼り合わせ位置により任意に決定され
ることになり、アクティブマトリクス基板と対向基板と
の貼り合わせの際に微細な位置合わせを行う必要がなく
なる。

【００４３】また、前記二次元画像検出器において、前
記各接続電極の幅が、隣接する画素電極間の距離よりも
小さく構成されていることにより、アクティブマトリク
ス基板と対向基板との貼り合わせの際に位置ずれが生じ
た場合であっても、隣り合う画素電極同士の電気的クロ
ストークを抑制することが可能になる。

【００４４】また、前記二次元画像検出器において、前
記対向基板が光導電性を有する半導体層自身を支持基板
にしていることにより、ブリッジマン法やグラディエン
トフリーズ法、トラベルヒーティング法などによって得
られる結晶性半導体基板を利用することが可能になる。

【００４５】また、前記二次元画像検出器において、前
記対向基板が検出する光や放射線を透過する基板を支持
基板とし、該支持基板上に光導電性を有する半導体膜を
形成していることにより、対向基板自身の強度を増すこ
とが可能になる。

【００４６】本発明の二次元画像検出器の製造方法によ
れば、アクティブマトリクス基板と対向基板とのどちら
か一方を樹脂および導電粒子を分散して得た電解液中に
浸漬し、電着法により導電粒子を取り込んだ樹脂層を該
基板に形成された電極上に積層することで、導電性材料
を該電極上に直接形成していることにより、パターニン
グなどの処理を行うことなく、極めて容易に自己整合す
ることができ、製造工程を大幅に短縮することが可能に
なる。

【００４７】本発明の二次元画像検出器の製造方法によ
れば、アクティブマトリクス基板および対向基板のどち
らか一方を導電性高分子形成能を有するモノマーを溶解
して得た電解液中に浸漬し、電解酸化重合により導電性
高分子を該基板に形成された電極上に電析させることに
より、導電性材料を該電極上に直接形成していることに
より、パターニングなどの処理を行うことなく、極めて
容易に自己整合することができ、製造工程を大幅に短縮
することが可能になるとともに、接続材料である高分子
そのものが導電性を有するため、導電粒子などを混入さ
せることにより導電性を付加する必要がなく、また、通
電電荷量による膜厚の制御およびドーパントの付加によ
る電導度の制御が可能になる。

【００４８】また、前記二次元画像検出器の製造方法に
おける前記アクティブマトリクス基板と対向基板とを貼
り合わせて接続する工程において、前記接着性を有する
導電粒子を散布した後、該両基板を減圧プレス（真空プ
レス）方式でプレスしながら加熱処理を施して貼り合わ
せていることにより、大面積のアクティブマトリクス基
板と対向基板との貼り合わせの際でも、均一にプレスす
ることが可能になる。

【００４９】また、前記二次元画像検出器の製造方法に
おける前記アクティブマトリクス基板と対向基板とを貼
り合わせて接続する工程において、前記接着性を有する
導電粒子を散布した後、該両基板を加圧プレス方式でプ
レスしながら加熱処理を施して貼り合わせていることに
より、汎用的な熱プレス装置を使用することができ、例
えば使用する樹脂の接着に１ｋｇｆ／ｃｍ²以上のプレ
ス圧を必要とする場合であっても容易に対応することが
可能になる。

【００５０】また、前記二次元画像検出器の製造方法に
おいて、前記導電性材料を基板上に形成したのち、該ア
クティブマトリクス基板および対向基板を加熱ローラー
間を通すことにより接続していることにより、大面積の
アクティブマトリクス基板と対向基板との貼り合わせの
際でも、大規模な油圧プレス装置などを必要とすること
なく容易に貼り合わせすることが可能になる。

【００５１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。

【００５２】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１に係る二次元画像検出器を示すものであり、該二
次元画像検出器の全体構成の概略を示す断面図であり、
図２は、その二次元画像検出器の１画素当たりの構成を
示す断面図である。

【００５３】本実施の形態１における二次元画像検出器
は、図１に示すように、スイッチング素子としての薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）５と画素電極１４とが形成され
たアクティブマトリクス基板１と、接続電極６が形成さ
れた対向基板２とが、導電性接着剤３により貼り合わさ
れた構成となっている。

【００５４】このアクティブマトリクス基板１は、液晶
表示装置を製造する過程で形成されるアクティブマトリ
クス基板と同じプロセスで形成することが可能である。
具体的に説明すれば、図２に示すように、ガラス基板７
上に、ＸＹマトリクス状の電極配線（ゲート電極８とソ
ース電極９）、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５、蓄積容
量電極（Ｃｓ電極）４などにより画素配列層が構成され
ている。

【００５５】前記ガラス基板７には、無アルカリガラス
基板（例えばコーニング社製＃７０５９や＃１７３７）
を用い、その上にＴａなどの金属膜からなるゲート電極
８を形成する。このゲート電極８は、Ｔａなどをスパッ
タ蒸着で約３０００Å成膜した後、所望の形状にパター
ニングして得られる。この際、同時に蓄積容量電極（Ｃ
ｓ電極）４も形成する。次に、ＳｉＮｘやＳｉＯｘから
なる絶縁膜１１を、ＣＶＤ法で約３５００Å成膜して形
成する。この絶縁膜１１は、前記薄膜トランジスタ（Ｔ
ＦＴ）５のゲート絶縁膜および電荷蓄積容量（Ｃｓ）４
の電極間の誘電層として作用する。なお、絶縁膜１１と
して、ＳｉＮｘやＳｉＯｘだけでなく、ゲート電極８と
Ｃｓ電極４とを陽極酸化した陽極酸化膜を併用してもよ
い。

【００５６】次に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５のチ
ャネル部となるａ−Ｓｉ膜（ｉ層）１２と、ソース・ド
レイン電極とのコンタクトを図るａ−Ｓｉ膜（ｎ⁺層）
１３とを、ＣＶＤ法で各々約１０００Å、約４００Å成
膜した後、所望の形状にパターニングする。次に、Ｔａ
やＡｌなどの金属膜からなるソース電極９とドレイン電
極（画素電極１４にも兼用）とを形成する。このソース
電極９と画素電極１４とは、前記金属膜をスパッタ蒸着
で約３０００Å成膜した後、所望の形状にパターニング
することで得られる。

【００５７】その後、画素電極１４の開口部以外の領域
を絶縁保護する目的で、絶縁保護膜１５を形成する。こ
の絶縁保護膜１５は、ＳｉＮｘやＳｉＯｘからなる絶縁
膜をＣＶＤ法で約６０００Å成膜した後、所望の形状に
パターニングすることで得られる。なお、この絶縁保護
膜１５には、無機の絶縁膜の他に、アクリルやポリイミ
ドなどの有機膜を使用することも可能である。このよう
にして、アクティブマトリクス基板１が形成される。

【００５８】なお、ここでは、前記アクティブマトリク
ス基板１のＴＦＴ素子として、ａ−Ｓｉを用いた逆スタ
ガ構造のＴＦＴ５を用いたが、これに限定されるもので
はなく、ｐ−Ｓｉを用いても良いし、スタガ構造にして
も良い。

【００５９】一方、対向基板２は、Ｘ線などの放射線に
対して光導電性を有する半導体基板（光導電体基板）１
６を支持基板としている。ここでは、ＣｄＴｅもしくは
ＣｄＺｎＴｅといった化合物半導体を用いる。前記半導
体基板１６の厚みは約０．５ｍｍである。この半導体基
板１６は、ブリッジマン法やグラディエントフリーズ
法、トラベルヒーティング法などによって、容易に結晶
基板を形成することが可能である。前記半導体基板１６
の一方の面のほぼ全面に、ＡｌなどのＸ線を透過しやす
い金属によって上部電極１７を形成する。また、他方の
面には、厚さ約１０００ÅのＡｌＯｘからなる絶縁層で
ある電子阻止層１８をほぼ全面に形成した後、ＴａやＡ
ｌなど金属膜をスパッタ蒸着で約２０００Å成膜し、所
望の形状にパターニングすることで接続電極６を形成す
る。前記接続電極６は、アクティブマトリクス基板に形
成された画素電極１４と対応する位置に形成される。

【００６０】次に、上述したようなプロセスによって形
成された両基板（アクティブマトリクス基板１および対
向基板２）のうち、アクティブマトリクス基板１側の画
素電極１４上に、電着法によって導電性材料を形成す
る。なお、本実施の形態１では、導電性材料として接着
性を有する導電性接着剤３を用いた。その後、画素電極
１４と接続電極６とが各々対向するように向かい合わ
せ、熱圧着することにより前記両基板が電気的および物
理的に接続され、本実施の形態１における二次元画像検
出器が形成される。

【００６１】ここで、図２および図３を用いて、上述し
た二次元画像検出器の動作原理について説明する。図３
は、本実施の形態１における二次元画像検出器の１画素
当たりの等価回路を示す回路図である。

【００６２】ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅからなる半導体基
板（光導電体基板）１６にＸ線が入射すると、光導電効
果によりこの半導体基板１６に電荷（電子−正孔）が発
生する。この時、蓄積容量電極（Ｃｓ電極）４と半導体
基板１６とは、画素電極１４／導電性接着剤３／接続電
極６を介して直列に接続された構造になっているので、
上部電極１７とＣｓ電極４との間に電圧を印加しておく
と、半導体基板１６内で発生した電荷（電子−正孔）が
それぞれ＋電極側と−電極側に移動し、その結果、電荷
蓄積容量（Ｃｓ）に電荷が蓄積される仕組みになってい
る。

【００６３】なお、半導体基板１６と接続電極６との間
には、薄い絶縁層からなる電子阻止層１８が形成されて
おり、これが一方側からの電荷の注入を阻止するＭＩＳ
（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−ｓｅｍｉｃｏｎｄ
ｕｃｔｏｒ）構造の阻止型フォトダイオードの役割を果
たしており、Ｘ線が入射しない時の暗電流の低減に寄与
している。すなわち、上部電極１７側に正電圧を印加し
た場合、電子阻止層１８は接続電極６から半導体基板
（光導電体）１６への電子の注入を阻止する働きをす
る。なお、半導体基板（光導電体）１６と上部電極１７
との間にも絶縁層を設け、上部電極１７から半導体基板
（光導電体）１６への正孔の注入も阻止し、更なる暗電
流低減を図る場合もある。

【００６４】この阻止型フォトダイオードの構造として
は、前記ＭＩＳ構造の他にも、ＰＩＮ接合構造、ショッ
トキー接合構造を用いることも、もちろん可能である。

【００６５】前記の作用により、蓄積容量電極（Ｃｓ電
極）４に蓄積された電荷は、ゲート電極８の入力信号に
よって薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５をオープン状態に
することでソース電極９より外部に取り出すことが可能
である。電極配線（ゲート電極８とソース電極９）、薄
膜トランジスタ（ＴＦＴ）５、蓄積容量電極（Ｃｓ電
極）４などは、従来例の図８にも示すように、すべてＸ
Ｙマトリクス状に設けられているため、ゲート電極Ｇ
１、Ｇ２、Ｇ３、…、Ｇｎに入力する信号を線順次に走
査することで、二次元的にＸ線の画像情報を得ることが
可能となる。このように、基本的な動作原理は、従来例
に示した画像検出器と同様である。

【００６６】前記のごとく、本実施の形態１における二
次元画像検出器は、格子状の電極配線と各格子点毎に設
けられた複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５と複数の
画素電極１４とが具備されたアクティブマトリクス基板
１と、光導電性を有する半導体基板１６がほぼ全面に具
備された対向基板とが、導電性材料３により電気的およ
び物理的に接着されている構成である。

【００６７】したがって、従来の画像検出器のように、
光導電半導体を直接アクティブマトリクス基板上に成膜
する場合に問題となっていた、アクティブマトリクス基
板の耐熱性に起因する光導電体の成膜温度の制限が、本
実施の形態１の構成では緩和される。この結果、従来で
はアクティブマトリクス基板上に直接成膜できなかった
半導体材料を、容易に画像検出器に使用することが可能
になる。

【００６８】この場合、アクティブマトリクス基板の耐
熱性から、導電性材料３の硬化に要する温度が制限され
ることになる。しかしながら、通常アクティブマトリク
ス基板は２５０℃程度の耐熱性を有していることから、
この温度以下で硬化が促進する導電性材料を選びさえす
ればよく、前記半導体材料にＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅを
使用するうえでは全く障害にはならない。

【００６９】また、前記理由により、半導体基板（光導
電体基板）１６としてＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅを用いる
ことができるため、従来のａ−Ｓｅを用いた二次元画像
検出器に比べてＸ線に対する感度が向上するとともに、
半導体基板１６と上部電極１７間に誘電体層を設ける必
要がなくなり、動画に対応する画像データ、すなわち３
３ｍｓｅｃ／ｆｒａｍのレートで画像データを得ること
が可能になった。

【００７０】また、前記構造の二次元画像検出器は、半
導体基板１６の貼り合わせ面に、アクティブマトリクス
基板１上に形成されている複数の画素電極１４に対応し
て各画素毎に独立された接続電極６が形成されている。
これにより、対向基板２の半導体基板１６上の画素間が
電気的に分離され、放射線や光線の入射により半導体基
板１６内で発生した電荷が、入射位置に対応した接続電
極６にのみ収集され、周囲の画素に回り込むことなく電
気的クロストークが抑制される。

【００７１】さらに、図に示すように、両基板（アクテ
ィブマトリクス基板１および対向基板２）を接続する導
電性材料３の接続面積は、対向基板２上の接続電極６の
面積よりも小さく構成されていることにより、アクティ
ブマトリクス基板１と対向基板２との貼り合わせ時に位
置ずれが生じたとしても、隣接画素との電気的クロスト
ークを抑制することが可能になる。本実施の形態１で
は、導電性材料３の接続面積を一辺が約８０μｍのほぼ
正方形とし、接続電極６の形状を一辺が約１２０μｍの
ほぼ正方形とすることにより、アクティブマトリクス基
板１および対向基板２の貼り合わせ時の位置ずれに対し
て、±２０μｍのマージンを確保することができた。

【００７２】なお、本実施の形態１では、最初に導電性
材料３をアクティブマトリクス基板１側の画素電極１４
上に電着法により層形成した後に対向基板２を貼り合わ
せた例を示したが、最初に対向基板２側の接続電極６上
に電着法により層形成した後にアクティブマトリクス基
板１を貼り合わせる場合には、両基板を接続する導電性
材料３の接続面積は、画素電極１４の面積よりも小さく
構成しておくとよい。

【００７３】次に、本実施の形態１で用いる導電性材料
３について、さらに詳細に説明する。上述したように、
本実施の形態１では、樹脂を電着法により基板電極上に
積層する際に、導電粒子を取り込むことにより樹脂層に
導電性を付加している。

【００７４】以下、具体的に説明すると、使用する高分
子樹脂は親水性基、例えばカルボキシル基などの酸性基
を有しており、無機アルカリ、有機アミンなどの塩基で
中和、水溶化することにより水溶化または水分散化され
て負に荷電する。水溶化した高分子の水溶液に導電粒子
を分散させた電解液に、アクティブマトリクス基板１を
浸漬し、電極に電圧を印加すると水溶液中で解離してい
る例えばカルボキシルアニオンが電気泳動し、基板電極
上すなわちアノード上で水の電気分解により生じたプロ
トンと反応することによって、高分子樹脂が不溶化、析
出する。その際に電極付近に分散している導電粒子が樹
脂中に取り込まれることになる。

【００７５】また、親水性基にアミノ酸などの塩基性基
を用い、酸により中和、水溶化すれば逆にカソード上で
高分子の析出が見られることになる。なお、水溶性或い
は水分散性でない樹脂を用いる場合には、レドックス反
応性を有する界面活性剤のミセル溶液中に樹脂および導
電粒子を分散させた電解液を用いて、前記と同様の電着
法を行うことも可能である。

【００７６】また、使用する高分子樹脂としては、アク
リル樹脂、エポキシ樹脂、ポリブタジエン樹脂、アルキ
ッド樹脂、ポリエステル樹脂などが挙げられるが、本実
施の形態１では、アニオン性アクリル樹脂を用いた。ま
た、使用できる導電粒子としては、Ａｕ、Ａｇなどの金
属粒子にＮｉメッキを施した金属粒子、ＩＴＯなどの透
明導電粒子、あるいはカーボンの粉末、金属の粉末など
が挙げられが、本実施の形態１では、ＩＴＯ微粒子を使
用した。

【００７７】なお、電着法を用いて導電性を有する樹脂
を電極上に選択的に配置することにより、両基板の電極
間に限定した電気的および物理的な接続が可能であり、
これにより、画素毎に電気絶縁性が確保され、隣接画素
同士のクロストークの発生を確実に抑えることが可能と
なっている。

【００７８】以下に、前記導電性材料３を用いて、アク
ティブマトリクス基板１と対向基板２とを貼り合わせる
際の具体的な方法について説明する。図４（ａ）〜
（ｃ）は、両者の基板の貼り合わせプロセスを示す図面
である。

【００７９】先ず、図４（ａ）に示すように、一般的な
手法（例えば、特開平８−２９２３１４号公報など）に
より合成されたアニオン性アクリル樹脂とＩＴＯ微粒子
を分散させた電解液に、アクティブマトリクス基板１お
よび白金板を浸漬する。

【００８０】次に、図４（ｂ）に示すように、画素電極
１４をアノード電極、白金板をカソード電極として電解
を行い、画素電極１４上にＩＴＯ微粒子を取り込んだ樹
脂層を形成する。

【００８１】その後、図４（ｃ）に示すように、両基板
１、２を僅かな間隔を設けた状態で対向配置させ、両者
の位置合わせ（アライメント）を行って、減圧（真空）
プレス装置を用いて加熱プレス処理を行う。減圧（真
空）プレス方法とは、プレスすべき基板１、２間の隙間
を減圧することで、外部からの大気圧を利用してプレス
を行う方法であり、大面積基板同士を貼り合わせる際で
も、均一にプレスすることが可能となる。

【００８２】具体的に説明すると（図面は省略）、まず
定盤として使用する土台（ステージ）に、プレス対象と
なる両基板１、２を載せ、さらにその上にフィルムシー
トを覆い被せる。次に、土台に設けられた穴から排気を
行うことで、土台とフィルムシートとの間を減圧する。
本実施の形態１の場合には、両基板（アクティブマトリ
クス基板１と対向基板２）の間隙は、ほぼ樹脂層の厚み
に相当する隙間が形成されているが、その隙間について
も減圧されることになる。この結果、両基板１、２は、
フィルムシートを介して大気圧でプレスされることにな
る。

【００８３】このようにして、減圧（真空）プレス装置
を用いて両基板１、２をプレスした状態で、装置自身を
オーブンなどを利用して約１６０℃以上に加熱すること
により、導電性材料３よる両基板１、２の接着が完了す
る。なお、土台の内部にヒーターを内臓しておき、その
ヒーターで加熱する方法を利用してもよい。

【００８４】なお、減圧（真空）プレス装置を用いる
と、大気圧を利用してプレスを行うことができるため、
大面積基板同士を貼り合わせる際でも、均一にプレスす
ることが可能となる。ちなみに、一般的な剛体を用いた
加圧プレスの場合、プレスされる基板表面の平坦性と、
プレスする剛体表面の平坦性とが合致しない場合、面内
でのプレス圧にばらつきが生じる場合があり、このよう
なばらつきは、特に基板サイズが大きくなるほど顕著に
表れる傾向がある。

【００８５】ただし、減圧（真空）プレス方式は、大気
圧を利用するプレス方法であるため、大気圧（１ｋｇｆ
／ｃｍ²）以上のプレス圧を得ることはできない。した
がって、用いる導電性材料３が１ｋｇｆ／ｃｍ²以上の
プレス圧を必要とする場合には、油圧プレスなどを用い
た加圧プレス装置を使用する必要がある。このような加
圧プレス装置を用いれば、１ｋｇｆ／ｃｍ²以上のプレ
ス圧を容易に得ることが可能である。

【００８６】また、加熱ローラーを用いて両基板を貼り
合わせる方法もあり、この場合は、対向配置された両基
板１、２を一方端から接着剤の硬化温度に加熱されたゴ
ム製のローラー間に徐々に通して行く。このとき、基板
を急激に加熱すると熱割れを生じることがあるため、ロ
ーラー加熱を行う前に余熱を与えておくか、または低温
用と高温用の２種類以上の加熱ローラーを用いて段階的
に加熱を行うことが望ましい。

【００８７】なお、ローラーを用いた加熱処理を行う
と、大面積のアクティブマトリクス基板１と対向基板２
との貼り合わせの際でも、大規模な油圧プレス装置など
を必要としないため、接着工程および装置を容易にする
ことが可能となる。例えば、用いる導電性材料３が１０
ｋｇｆ／ｃｍ²のプレス圧を必要とする場合、４０ｃｍ
×５０ｃｍ程度のサイズの基板同士に油圧プレス装置で
全面プレスを施そうとすれば、２００００ｋｇｆものプ
レス力が必要になってしまうため大規模なプレス装置が
必要となるが、上述したようにローラーによって順次加
圧を施すような方法によれば、２００〜５００ｋｇｆ程
度のプレス力で両基板を貼り合わせることが可能とな
り、装置も大幅に簡略化することができる。

【００８８】（実施の形態２）本発明に係る二次元画像
検出器の作製時に用いられる導電性材料の作製プロセス
は、上述したようなプロセスに限定されるものではな
く、上述した実施の形態１で示した二次元画像検出器の
他の作製プロセスについて以下に説明する。なお、本実
施の形態２では、導電性高分子を電解酸化重合により基
板電極上に直接形成することにより、両基板の電極間を
電気的および物理的に接続した。

【００８９】ここで使用する高分子樹脂としては、それ
自身が導電能力を持つ（電子伝導性）高分子であるポリ
アセチレン、ポリアニリン、ポリフェニレンビニレン、
ポリピロール、ポリチオフェンなどが挙げられる。

【００９０】以下に、導電性高分子としてポリアニリン
を用いて、アクティブマトリクス基板１と対向基板２と
を貼り合わせる際の具体的な方法について説明する。な
お、ここではアクティブマトリクス基板側の電極上に導
電性高分子を形成する例を説明するが、この点について
は対向基板側の電極上に導電性高分子を形成しても構わ
ない。

【００９１】先ず、アニリン０．５ｍｏｌ／ｌと硫酸
０．５ｍｏｌ／ｌとを混合した電解液に、アクティブマ
トリクス基板１および白金板を浸漬する。

【００９２】次に、画素電極１４をアノード電極、白金
板をカソード電極として、電流密度１００μＡ／ｃｍ²
で約１０分間の通電を行い、画素電極１４上にポリアニ
リン膜を重合する。

【００９３】その後、両基板１、２を僅かな間隔を設け
た状態で対向配置させ、両者の位置合わせ（アライメン
ト）を行って、減圧（真空）プレス装置を用いて加熱プ
レス処理を行う。なお、具体的なプレス処理方法につい
ては、実施の形態１と同様である。

【００９４】ここで、導電性を高めたい場合には、必要
に応じてドーピング処理を行うとよい。一般的に、ドー
ピングされる化合物としては、例えばハロゲン化物類
（ヨウ素、臭素、塩化ヨウ素、臭化ヨウ素など）、ルイ
ス酸（五フッ化ヒ素、五フッ化りん、五フッ化アンチモ
ン、二フッ化ホウ素、二塩化ホウ素、二臭化ホウ素、二
酸化硫黄など）、ブレンステッド酸類（フッ化水素、塩
化水素、フッ化スルホン酸、塩化スルホン酸、過塩素
酸、トリフルオロメタスルホン酸、トリエンスルホン酸
など）、遷移金属塩化物類（塩化第二鉄、四塩化チタン
など）、有機化合物（テトラシアノエチレン、テトラフ
ルオロテトラシアノキノジメタン、テトラフルオロベン
ゾキノンなど）が挙げられる。本実施の形態２では、Ｐ
ｋａ値が４．８以上であるプロトン酸あるいはその溶液
中に浸漬して、プロトン酸によるドーピングを行う方法
やヨウ素の蒸気に曝すことにより、ドーピングを行っ
た。

【００９５】本実施の形態２では、基本的には上述した
実施の形態１と同様の効果が得られるが、それに加え
て、ポリマーの生成量を通電電荷量によってコントロー
ルすることができるため、電極上に重合される導電性高
分子の膜厚制御が可能となり、また、ドーピング処理に
より電導度（抵抗値）を制御することも可能となってい
る。

【００９６】（実施の形態３）本発明に係る二次元画像
検出器に用いられる対向基板は、図２に示した構造に限
定されるものではなく、上述した実施の形態１で示した
二次元画像検出器の他の構成について以下に説明する。
図５は、本発明の実施の形態３に係る二次元画像検出器
を示すものであり、該二次元画像検出器の全体構成の概
略を示す断面図である。

【００９７】なお、本実施の形態３に係る二次元画像検
出器の構成は、図２に示した本実施の形態１に係る二次
元画像検出器の構成と類似しているため、図２で用いた
部材と同一の機能を有する部材については同一の部材番
号を付記し、その説明を省略する。

【００９８】本実施の形態３に係る二次元画像検出器
は、図６に示すように、アクティブマトリクス基板１上
に形成された１つの画素電極１４に対応して、対向基板
２上の接続電極６が複数個形成されている。また、導電
性材料３の接続面積が、画素電極１４の面積とほぼ等し
くなるように構成されている。そして、その他の製造方
法や基本的な動作原理については、上述した実施の形態
１と同様である。

【００９９】本実施の形態３に係る二次元画像検出器
は、このような構造の対向基板２を用いていることによ
り、両基板（アクティブマトリクス基板１および対向基
板２）を貼り合わせる際に、各画素電極１４に対応する
複数の接続電極６は、貼り合わせの位置に応じて任意に
決定されることになる。したがって、両基板の貼り合わ
せ時に位置ずれが生じたとしても支障はなく、微細な位
置合わせを不用にすることが可能となる。

【０１００】このとき、隣接画素電極１４間のリークを
防ぐために、接続電極６の電極幅ａは、画素電極１４の
電極間距離ｂよりも小さい方が好ましい。また、例えば
Ｘ線の入射により半導体内で発生した電荷を効率よく吸
収し、対応する画素電極１４に正確に接続するために
は、接続電極６の有効面積は可能な限り大きい方が好ま
しい。本実施の形態３では、画素電極１４および導電性
材料３の接続面積を一辺が約１２０μｍの正方形（約１
５０μｍピッチ）とし、接続電極６の一辺を約１０μｍ
の正方形（約１５μｍピッチ）として二次元画像検出器
を作製した。

【０１０１】（実施の形態４）本発明に係る二次元画像
検出器に用いられるアクティブマトリクス基板は、図２
に示した構造に限定されるものではなく、上述した実施
の形態１で示した二次元画像検出器の他の構成について
以下に説明する。図６は、本発明の実施の形態４に係る
二次元画像検出器を示すものであり、該二次元画像検出
器の１画素当たりの構成を示す断面図である。

【０１０２】なお、本実施の形態４に係る二次元画像検
出器の構成は、図２に示した本実施の形態１に係る二次
元画像検出器の構成と類似しているため、図２で用いた
部材と同一の機能を有する部材については同一の部材番
号を付記し、その説明を省略する。

【０１０３】図６に示すように、本実施の形態４におけ
る二次元画像検出器は、本実施の形態１に係る二次元画
像検出器と同様に、ガラス基板７上にＸＹマトリクス状
の電極配線（ゲート電極８とソース電極９）、薄膜トラ
ンジスタ（ＴＦＴ）５、蓄積容量電極（Ｃｓ電極）４な
どが形成されている。

【０１０４】このガラス基板７には、無アルカリガラス
基板（例えばコーニング社製＃７０５９や＃１７３７）
を用い、その上にＴａなどの金属膜からなるゲート電極
８を形成する。ゲート電極８は、Ｔａなどをスパッタ蒸
着で約３０００Å成膜した後、所望の形状にパターニン
グして得られる。この際、同時に蓄積容量電極（Ｃｓ電
極）４も形成される。次に、ＳｉＮｘやＳｉＯｘからな
る絶縁膜１１をＣＶＤ法で約３５００Å成膜して形成す
る。この絶縁膜１１は、前記薄膜トランジスタ（ＴＦ
Ｔ）５のゲート絶縁膜および蓄積容量（Ｃｓ）の電極間
の誘電層として作用する。なお、絶縁膜１１として、Ｓ
ｉＮｘやＳｉＯｘだけでなく、ゲート電極８とＣｓ電極
４とを陽極酸化した陽極酸化膜を併用してもよい。

【０１０５】次に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５のチ
ャネル部となるａ−Ｓｉ膜（ｉ層）１２と、ソース・ド
レイン電極とのコンタクトを図るａ−Ｓｉ膜（ｎ⁺層）
１３とをＣＶＤ法で各々約１０００Å、約４００Å成膜
した後、所望の形状にパターニングする。次に、Ｔａや
Ａｌなどの金属膜からなるソース電極９とドレイン電極
４１とを形成する。このソース電極９とドレイン電極４
１とは、上記金属膜をスパッタ蒸着で約３０００Å成膜
した後、所望の形状にパターニングすることで得られ
る。

【０１０６】その後、アクティブマトリクス基板１のほ
ぼ全面を覆う形で、絶縁保護膜４２を約３μｍの厚みで
コートする。この絶縁保護膜４２には、感光性を有する
有機絶縁膜、例えばアクリル樹脂などを用いる。その
後、絶縁保護膜４２をフォトリソグラフィ技術でパター
ニングし、所定の場所にスルーホール４３を形成する。
次に、絶縁保護膜４２の上に、Ａｌ、Ｔｉ、ＩＴＯなど
の導電膜からなる画素電極１４をスパッタ蒸着法で約２
０００Å成膜し、所望の形状にパターニングする。この
時、保護絶縁膜４２に設けたスルーホール４３を介し
て、画素電極１４と薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５のド
レイン電極４１とを電気的に接続する。

【０１０７】上述したような構造のアクティブマトリク
ス基板１を、実施の形態１と同様に、Ｘ線に対して光導
電性を有する半導体基板（光導電体基板）１６を支持基
板とする対向基板２と導電性材料３で貼り合わせること
で、本実施の形態４における二次元画像検出器は完成す
る。実施の形態１に記載の二次元画像検出器と比較する
と、アクティブマトリクス基板１の構造が若干異なるだ
けで、二次元画像検出器としての基本的な動作原理は同
じである。

【０１０８】以上のように、本実施の形態４に係る二次
元画像検出器は、アクティブマトリクス基板１のほぼ全
表面を有機絶縁膜からなる絶縁保護膜４２で覆った構成
となっているため、該絶縁保護膜４２が下地基板（ガラ
ス基板７上にＸＹマトリクス状の電極配線やＴＦＴ５が
形成されている状態のもの）の平坦化効果をもたらす。
すなわち、図２に示した本実施の形態１の構成では、Ｔ
ＦＴ５やＸＹマトリクス状の電極配線によりアクティブ
マトリクス基板１の表面に１μｍ程度の凹凸が生じる
が、本実施の形態４では、図６に示すように、絶縁保護
膜４２によって下地基板の表面が平坦化されるため、ア
クティブマトリクス基板１表面の凹凸は約０．２μｍ程
度に抑えられる。

【０１０９】また、本実施の形態４の構成では、画素電
極１４をＴＦＴ５や電極配線の上にオーバーラップさせ
た状態で形成させることができるため、画素電極１４の
設計マージンを大きくとることが可能となっている。

【０１１０】（実施の形態５）本発明に係る二次元画像
検出器に用いられる対向基板は、図２に示した構造に限
定されるものではなく、上述した実施の形態１で示した
二次元画像検出器の他の構成について以下に説明する。
図７は、本発明の実施の形態５に係る二次元画像検出器
を示すものであり、該二次元画像検出器の１画素当たり
の構成を示す断面図である。

【０１１１】なお、本実施の形態５に係る二次元画像検
出器の構成は、図２に示した本実施の形態１に係る二次
元画像検出器の構成と類似しているため、図２で用いた
部材と同一の機能を有する部材については同一の部材番
号を付記し、その説明を省略する。

【０１１２】図７に示すように、ここで用いる対向基板
２は、支持基板４６と、該支持基板４６上に成膜される
半導体膜（半導体層）４７とによって主に構成されてい
る。具体的には、支持基板４６としては、Ｘ線や可視光
に対して透過性を有する基板を用いる必要があり、ガラ
ス、セラミック、シリコン基板などを用いることができ
る。なお、ここでは、Ｘ線と可視光の両者に対して透過
性の優れた、厚みが０．７〜１．１ｍｍのガラス基板を
用いている。このような基板であれば、４０〜１００ｋ
ｅＶのＸ線をほとんど透過する。

【０１１３】まず、支持基板４６の一方の面のほぼ全面
に、Ｔｉ、Ａｇなどの金属によって上部電極１７を形成
する。但し、この二次元画像検出器を可視光による像の
検出に用いる場合には、前記上部電極１７として可視光
に対して透明なＩＴＯ電極を用いる。

【０１１４】次に、この上部電極１７上に半導体膜４７
として、ＭＯＣＶＤ法を用いてＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅ
の多結晶膜を約０．５ｍｍの厚みで形成する。ＭＯＣＶ
Ｄ法は、大面積基板への成膜に適しており、原料である
有機カドミウム（ジメチルカドミウム［ＤＭＣｄ］な
ど）、有機テルル（ジエチルテルル［ＤＥＴｅ］やジイ
ソプロピルテルル［ＤｉＰＴｅ］など）、有機亜鉛（ジ
エチル亜鉛［ＤＥＺｎ］やジイソプロピル亜鉛［ＤｉＰ
Ｚｎ］やジメチル亜鉛［ＤＭＺｎ］など）を用いて、４
００〜５００℃の成膜温度で成膜が可能である。

【０１１５】更にその上に、ＡｌＯｘの薄い絶縁層から
なる電子阻止層１８を、ほぼ全面に形成した後、Ｔａや
Ａｌなど金属膜を約２０００Å成膜し所望の形状にパタ
ーニングすることで接続電極６を形成する。この接続電
極６は、アクティブマトリクス基板１に形成された画素
電極１４と対応する位置に形成するとよい。

【０１１６】前記構造の対向基板２を、実施の形態１と
同様に、アクティブマトリクス基板１と導電性材料３で
貼り合わせることで、本実施の形態５における二次元画
像検出器が完成する。これを実施の形態１に記載の二次
元画像検出器と比較すると、対向基板の構造が若干異な
るだけで、その基本的な動作原理は同じである。

【０１１７】前記構造の対向基板２を用いると、支持基
板４６上に光導電性を有する半導体膜４７を形成してい
るので、実施の形態１に記載の対向基板に比べて、力学
的強度を増すことが可能になる。したがって、対向基板
とアクティブマトリクス基板とを貼り合わせる際に、対
向基板が割れにくくなり、プロセスマージンが増大す
る。

【０１１８】また、この二次元画像検出器の使用目的を
Ｘ線による像の検出に限定すれば、Ｘ線を透過しやすい
金属基板を用いて、支持基板４６と上部電極１７とを兼
用させることも可能である。

【０１１９】なお、上述したような実施の形態１〜５で
は、主にＸ線（放射線）に対する二次元画像検出器の場
合について説明してきたが、使用する半導体（光導電
体）がＸ線などの放射線に対する光導電性だけでなく、
可視光や赤外光に対しても光導電性を示す場合は、可視
光や赤外光の二次元画像検出器として使用することも可
能である。ただし、この場合は、半導体（光導電体）か
らみて光入射側に配置される上部電極１７の材料として
は、ＩＴＯなどの可視光や赤外光を透過する透明電極を
材料として用いる必要がある。また、半導体（光導電
体）の厚みも、可視光、赤外光の吸収効率に応じて最適
化する必要がある。

【０１２０】

【発明の効果】本発明の二次元画像検出器によれば、格
子状に配列された電極配線と、各格子点毎に設けられた
複数のスイッチング素子と、該スイッチング素子を介し
て前記電極配線に接続される画素電極を含む電荷蓄積容
量とからなる画素配列層とを含むアクティブマトリクス
基板と、光導電性を有する半導体層がほぼ全面に具備さ
れた対向基板とが、少なくとも一方の基板に形成された
電極上に自己整合により配置された導電性材料によって
接続されていることにより、従来半導体層の成膜温度と
アクティブマトリクス基板の耐熱性との関係で、アクテ
ィブマトリクス基板上に直接成膜することができなかっ
た半導体材料を、前記半導体層として使用することが可
能になった。

【０１２１】このとき、パターニングを行うことなく導
電性材料を電極上に選択的に配置することが可能である
ため、両基板の電極間のみに限定した電気的接続が可能
となり、隣り合う画素電極同士の電気的絶縁性を確保す
ることができ、隣り合う画素電極同士のクロストークの
発生を防ぐことが可能になった。

【０１２２】また、前記二次元画像検出器において、前
記半導体層が放射線に対して感度を有していることによ
り、放射線に対する二次元画像検出器を実現することが
可能になった。なお、このような構成により使用可能な
半導体材料としては、例えば、ＣｄＴｅもしくはＣｄＺ
ｎＴｅ化合物半導体が挙げられるが、これらの半導体材
料は、従来用いられていたａ−Ｓｅに比べて、Ｘ線など
の放射線に対する感度が高く、前記半導体層にＣｄＴｅ
もしくはＣｄＺｎＴｅ化合物半導体を用いる場合には、
二次元画像検出器の応答性が向上し、動画の撮影も可能
になった。

【０１２３】また、前記二次元画像検出器において、前
記対向基板の半導体層表面に、前記アクティブマトリク
ス基板上に形成されている各画素電極に対応して、複数
の接続電極が形成されていることにより、対向基板上の
半導体層における画素電極間が電気的に分離され、放射
線や光線の入射によって半導体層内で発生した電荷が入
射位置に対応した接続電極にのみ収集され、周囲の画素
電極に回り込むことがなくなるため、電気的クロストー
クを抑制することが可能になった。

【０１２４】また、前記二次元画像検出器において、前
記各接続電極および各画素電極のうち、少なくとも一方
の電極の面積が、前記自己整合により配置された導電性
材料の接続面積よりも大きく構成されていることによ
り、アクティブマトリクス基板と対向基板との貼り合わ
せの際に位置ずれが生じた場合であっても、隣り合う画
素電極同士の電気的クロストークを抑制することが可能
になった。

【０１２５】また、前記二次元画像検出器において、前
記対向基板の半導体層表面に、前記アクティブマトリク
ス基板上に形成されている各画素電極に対応して、複数
の接続電極が形成されていることにより、１つの画素電
極に対応する複数の対向電極がアクティブマトリクス基
板と対向基板との貼り合わせ位置により任意に決定され
ることになり、アクティブマトリクス基板と対向基板と
の貼り合わせの際に微細な位置合わせを行う必要がなく
なった。

【０１２６】また、前記二次元画像検出器において、前
記各接続電極の幅が、隣接する画素電極間の距離よりも
小さく構成されていることにより、アクティブマトリク
ス基板と対向基板との貼り合わせの際に位置ずれが生じ
た場合であっても、隣り合う画素電極同士の電気的クロ
ストークを抑制することが可能になった。

【０１２７】また、前記二次元画像検出器において、前
記対向基板が光導電性を有する半導体層自身を支持基板
にしていることにより、ブリッジマン法やグラディエン
トフリーズ法、トラベルヒーティング法などによって得
られる結晶性半導体基板を利用することが可能になっ
た。

【０１２８】また、前記二次元画像検出器において、前
記対向基板が検出する光や放射線を透過する基板を支持
基板とし、該支持基板上に光導電性を有する半導体膜を
形成していることにより、対向基板自身の強度を増すこ
とが可能になった。

【０１２９】本発明の二次元画像検出器の製造方法によ
れば、アクティブマトリクス基板と対向基板とのどちら
か一方を樹脂および導電粒子を分散して得た電解液中に
浸漬し、電着法により導電粒子を取り込んだ樹脂層を該
基板に形成された電極上に積層することで、導電性材料
を該電極上に直接形成していることにより、パターニン
グなどの処理を行うことなく、極めて容易に自己整合す
ることができ、製造工程を大幅に短縮することが可能に
なった。

【０１３０】本発明の二次元画像検出器の製造方法によ
れば、アクティブマトリクス基板および対向基板のどち
らか一方を導電性高分子形成能を有するモノマーを溶解
して得た電解液中に浸漬し、電解酸化重合により導電性
高分子を該基板に形成された電極上に電析させることに
より、導電性材料を該電極上に直接形成していることに
より、パターニングなどの処理を行うことなく、極めて
容易に自己整合することができ、製造工程を大幅に短縮
することが可能になるとともに、接続材料である高分子
そのものが導電性を有するため、導電粒子などを混入さ
せることにより導電性を付加する必要がなく、また、通
電電荷量による膜厚の制御およびドーパントの付加によ
る電導度の制御が可能になった。

【０１３１】また、前記二次元画像検出器の製造方法に
おける前記アクティブマトリクス基板と対向基板とを貼
り合わせて接続する工程において、前記接着性を有する
導電粒子を散布した後、該両基板を減圧プレス（真空プ
レス）方式でプレスしながら加熱処理を施して貼り合わ
せていることにより、大面積のアクティブマトリクス基
板と対向基板との貼り合わせの際でも、均一にプレスす
ることが可能になった。

【０１３２】また、前記二次元画像検出器の製造方法に
おける前記アクティブマトリクス基板と対向基板とを貼
り合わせて接続する工程において、前記接着性を有する
導電粒子を散布した後、該両基板を加圧プレス方式でプ
レスしながら加熱処理を施して貼り合わせていることに
より、汎用的な熱プレス装置を使用することができ、例
えば使用する樹脂の接着に１ｋｇｆ／ｃｍ²以上のプレ
ス圧を必要とする場合であっても容易に対応することが
可能になった。

【０１３３】また、前記二次元画像検出器の製造方法に
おいて、前記導電性材料を基板上に形成したのち、該ア
クティブマトリクス基板および対向基板を加熱ローラー
間を通すことにより接続していることにより、大面積の
アクティブマトリクス基板と対向基板との貼り合わせの
際でも、大規模な油圧プレス装置などを必要とすること
なく容易に貼り合わせすることが可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る二次元画
像検出器の全体構成の概略を示す断面図である。

【図２】図２は、本発明の実施の形態１に係る二次元画
像検出器の１画素当たりの構成の概略を示す断面図であ
る。

【図３】図３は、本発明の実施の形態１に係る二次元画
像検出器の１画素当たりの等価回路を示す図面である。

【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態１
に係る二次元画像検出器におけるアクティブマトリクス
基板と対向基板との貼り合わせを示したプロセス図であ
る。

【図５】図５は、本発明の実施の形態３に係る二次元画
像検出器の全体構成の概略を示す断面図である。

【図６】図６は、本発明の実施の形態４に係る二次元画
像検出器の１画素当たりの構成の概略を示す断面図であ
る。

【図７】図７は、本発明の実施の形態５に係る二次元画
像検出器の１画素当たりの構成の概略を示す断面図であ
る。

【図８】図８は、従来の二次元画像検出器の構造の模式
的に示した図面である。

【図９】図９は、従来の二次元画像検出器の１画素当た
りの構成の概略を示す断面図である。

【符号の説明】

１アクティブマトリクス基板２対向基板３導電性材料４蓄積容量電極５薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）６接続電極７ガラス基板８ゲート電極９ソース電極１１絶縁膜１２ａ−Ｓｉ膜（ｉ層）１３ａ−Ｓｉ膜（ｎ⁺層）１４画素電極１５絶縁保護膜１６半導体基板１７上部電極１８電子阻止層４１ドレイン電極４２絶縁保護膜４３コンタクトホール４６支持基板４７半導体膜（光導電膜）５１ガラス基板５２ゲート電極５３ソース電極５４薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５５蓄積容量電極５６光導電膜（Ｓｅ）５７誘電体層５８上部電極５９Ｃｓ電極６０画素電極６１絶縁膜６２電子阻止層

フロントページの続きＦターム(参考） 4M118 AA08 AB01 BA05 CA05 CA06 CA32 CB05 CB14 EA01 FB09 FB13 FB16 GA10 HA20 HA24 HA26 5C024 AA00 CA31 FA01 FA11 GA31 5F088 AA11 AB09 BA02 BA18 DA05 LA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】格子状に配列された電極配線と、各格子
点毎に設けられた複数のスイッチング素子と、該スイッ
チング素子を介して前記電極配線に接続される画素電極
を含む電荷蓄積容量とからなる画素配列層と、前記画素配列層のほぼ全面に対向して形成される電極部
と、前記画素配列層および電極部の間に形成され、光導電性
を有する半導体層とを備えてなる二次元画像検出器にお
いて、前記画素配列層を含むアクティブマトリクス基板と、前記電極部および半導体層を含む対向基板とを備えてお
り、前記アクティブマトリクス基板の画素配列層と、前記対
向基板の半導体層とが対向するように両基板が配置され
るとともに、該両基板は、少なくとも一方の基板に形成
された電極上に自己整合により配置された導電性材料に
よって接続されていることを特徴とする二次元画像検出
器。
【請求項２】前記半導体層が、放射線に対して感度を
有することを特徴とする請求項１に記載の二次元画像検
出器。
【請求項３】前記半導体層が、ＣｄＴｅもしくはＣｄ
ＺｎＴｅ化合物半導体であることを特徴とする請求項２
に記載の二次元画像検出器。
【請求項４】前記対向基板の半導体層表面に、前記ア
クティブマトリクス基板上に形成されている各画素電極
に対応して、複数の接続電極が形成されていることを特
徴とする請求項１乃至３に記載の二次元画像検出器。
【請求項５】前記各接続電極および各画素電極のう
ち、少なくとも一方の電極の面積が、前記自己整合によ
り配置された導電性材料の接続面積よりも大きいことを
特徴とする請求項４に記載の二次元画像検出器。
【請求項６】前記対向基板の半導体層表面に、前記ア
クティブマトリクス基板上に形成されている各画素電極
に対応して、複数の接続電極が形成されていることを特
徴とする請求項１乃至３に記載の二次元画像検出器。
【請求項７】前記各接続電極の幅は、隣接する画素電
極間の距離よりも小さいことを特徴とする請求項６に記
載の二次元画像検出器。
【請求項８】前記対向基板は、光導電性を有する半導
体層自身が支持基板であることを特徴とする請求項１乃
至７に記載の二次元画像検出器。
【請求項９】前記対向基板は、検出する光や放射線を
透過する基板を支持基板とし、該支持基板上に光導電性
を有する半導体膜が形成されていることを特徴とする請
求項１乃至７に記載の二次元画像検出器。
【請求項１０】格子状に配列された電極配線と、各格
子点毎に設けられた複数のスイッチング素子と、該スイ
ッチング素子を介して前記電極配線に接続される画素電
極を含む電荷蓄積容量とからなる画素配列層と、前記画素配列層のほぼ全面に対向して形成される電極部
と、前記画素配列層および電極部の間に形成され、光導電性
を有する半導体層とを備えてなる二次元画像検出器の製
造方法において、前記画素配列層を含むアクティブマトリクス基板を作製
する工程と、前記電極部および半導体層を含む対向基板を作製する工
程と、前記アクティブマトリクス基板および対向基板のどちら
か一方を樹脂および導電粒子を分散して得た電解液中に
浸漬し、電着法により導電粒子を取り込んだ樹脂層を該
基板に形成された電極上に積層することにより、導電性
材料を該電極上に直接形成する工程と、を含むことを特
徴とする二次元画像検出器の製造方法。
【請求項１１】格子状に配列された電極配線と、各格
子点毎に設けられた複数のスイッチング素子と、該スイ
ッチング素子を介して前記電極配線に接続される画素電
極を含む電荷蓄積容量とからなる画素配列層と、前記画素配列層のほぼ全面に対向して形成される電極部
と、前記画素配列層および電極部の間に形成され、光導電性
を有する半導体層とを備えてなる二次元画像検出器の製
造方法において、前記画素配列層を含むアクティブマトリクス基板を作製
する工程と、前記電極部および半導体層を含む対向基板を作製する工
程と、前記アクティブマトリクス基板および対向基板のどちら
か一方を導電性高分子形成能を有するモノマーを溶解し
て得た電解液中に浸漬し、電解酸化重合により導電性高
分子を該基板に形成された電極上に電析させることによ
り、導電性材料を該電極上に直接形成する工程と、を含
むことを特徴とする二次元画像検出器の製造方法。
【請求項１２】前記導電性材料を基板上に形成したの
ち、該アクティブマトリクス基板および対向基板を減圧
プレス方式でプレスしながら加熱処理を施して接続する
ことを特徴とする請求項１０または１１に記載の二次元
画像検出器の製造方法。
【請求項１３】前記導電性材料を基板上に形成したの
ち、該アクティブマトリクス基板および対向基板を加圧
プレス方式でプレスしながら加熱処理を施して接続する
ことを特徴とする請求項１０または１１に記載の二次元
画像検出器の製造方法。
【請求項１４】前記導電性材料を基板上に形成したの
ち、該アクティブマトリクス基板および対向基板を加熱
ローラー間を通すことにより接続することを特徴とする
請求項１０または１１に記載の二次元画像検出器の製造
方法。