JP2002162474A - 電磁波検出器およびその製造方法 - Google Patents
電磁波検出器およびその製造方法Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
- H01L27/14676—X-ray, gamma-ray or corpuscular radiation imagers
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電磁波の放射広がりに対して、歪みの小さい
検出画像を得ることができる、可搬性、半導体膜との接
合性のよい電磁波検出器を提供すること。 【解決手段】 電磁波に感応して電荷を生成する半導体
膜２と、半導体膜２内で生成された電荷を読み出すため
のアクティブマトリクスアレイとを備えた電磁波検出器
５０において、前記アクティブマトリクスアレイが樹脂
基板をベースに形成されている。
検出画像を得ることができる、可搬性、半導体膜との接
合性のよい電磁波検出器を提供すること。 【解決手段】 電磁波に感応して電荷を生成する半導体
膜２と、半導体膜２内で生成された電荷を読み出すため
のアクティブマトリクスアレイとを備えた電磁波検出器
５０において、前記アクティブマトリクスアレイが樹脂
基板をベースに形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、放射線（Ｘ線
等）、可視光、赤外光等の電磁波を検出できる電磁波検
出器に関するものである。
等）、可視光、赤外光等の電磁波を検出できる電磁波検
出器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、Ｘ線などの電磁波を感知して
電荷（電子−正孔ペア）を発生する半導体膜、すなわち
電磁波導電性を有する半導体膜と、画素電極等からなる
半導体センサーを二次元状に配置し、各画素電極にスイ
ッチング素子を設けて、各行毎にスイッチング素子を順
次オンにして各列毎に上記電荷を読み出す二次元画像検
出器が知られている。例えば、特開平４−２１２４５
８号公報（対応米国特許公報５，１３２，５４１）、
文献「D.L.Lee,et al.,"A New Digital Detector for P
rojection Radiography",SPIE,2432,pp.237-249,1995」
などに具体的な構造や原理が記載されている。
電荷（電子−正孔ペア）を発生する半導体膜、すなわち
電磁波導電性を有する半導体膜と、画素電極等からなる
半導体センサーを二次元状に配置し、各画素電極にスイ
ッチング素子を設けて、各行毎にスイッチング素子を順
次オンにして各列毎に上記電荷を読み出す二次元画像検
出器が知られている。例えば、特開平４−２１２４５
８号公報（対応米国特許公報５，１３２，５４１）、
文献「D.L.Lee,et al.,"A New Digital Detector for P
rojection Radiography",SPIE,2432,pp.237-249,1995」
などに具体的な構造や原理が記載されている。
【０００３】図８に、上記の資料に記載されている電
磁波検出器（二次元画像検出器）１００の原理図を示
す。電磁波導電性を示すＳｅから成る半導体膜１０１の
上層に単一の共通バイアス電極１０２が、下層に複数の
電荷収集電極１０３が形成されており、該電荷収集電極
１０３はそれぞれ電荷蓄積容量（以下Ｃｓと称す）１０
４及びスイッチング素子（ＴＦＴ）１０５に接続されて
いる。なお、該半導体膜１０１とバイアス電極１０２の
間、及び該半導体膜１０１と電荷収集電極１０３の間に
は、電荷阻止層としてそれぞれ誘電体層１０６と電子阻
止層１０７が設けられている。このような電磁波検出器
１００にＸ線などの電磁波が入射すると、半導体膜１０
１内で電荷（電子−正孔ペア）が発生する。このとき、
半導体膜１０１とＣｓ１０４とは、電気的に直列に接続
された構造になっているので、バイアス電極１０２にバ
イアス電圧を印加しておくと、半導体膜１０１で発生し
た電荷（電子−正孔ペア）がそれぞれ＋電極側と−電極
側に移動し、その結果、Ｃｓ１０４に電荷が蓄積される
仕組みになっている。Ｃｓ１０４に蓄積された電荷は、
スイッチング素子１０５をオンにすることで外部に取り
出すことが可能である。このような電荷収集電極１０
３、Ｃｓ１０４、スイッチング素子１０５を二次元状に
配置し、線順次に電荷を読み出していくことで検出対象
である電磁波の二次元情報を得ることが可能となる。
磁波検出器（二次元画像検出器）１００の原理図を示
す。電磁波導電性を示すＳｅから成る半導体膜１０１の
上層に単一の共通バイアス電極１０２が、下層に複数の
電荷収集電極１０３が形成されており、該電荷収集電極
１０３はそれぞれ電荷蓄積容量（以下Ｃｓと称す）１０
４及びスイッチング素子（ＴＦＴ）１０５に接続されて
いる。なお、該半導体膜１０１とバイアス電極１０２の
間、及び該半導体膜１０１と電荷収集電極１０３の間に
は、電荷阻止層としてそれぞれ誘電体層１０６と電子阻
止層１０７が設けられている。このような電磁波検出器
１００にＸ線などの電磁波が入射すると、半導体膜１０
１内で電荷（電子−正孔ペア）が発生する。このとき、
半導体膜１０１とＣｓ１０４とは、電気的に直列に接続
された構造になっているので、バイアス電極１０２にバ
イアス電圧を印加しておくと、半導体膜１０１で発生し
た電荷（電子−正孔ペア）がそれぞれ＋電極側と−電極
側に移動し、その結果、Ｃｓ１０４に電荷が蓄積される
仕組みになっている。Ｃｓ１０４に蓄積された電荷は、
スイッチング素子１０５をオンにすることで外部に取り
出すことが可能である。このような電荷収集電極１０
３、Ｃｓ１０４、スイッチング素子１０５を二次元状に
配置し、線順次に電荷を読み出していくことで検出対象
である電磁波の二次元情報を得ることが可能となる。
【０００４】一般に、電磁波導電性を有する半導体膜と
しては、Ｓｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＰｂＩ2、Ｈ
ｇＩ2、ＳｉＧｅ、Ｓｉ等が使用される。この中で、Ｓ
ｅ膜は、Ｘ線照射に対して良好な電磁波導電特性を示
し、真空蒸着法により低温で大面積成膜が可能なことか
ら、アクティブマトリクス基板上に直接半導体膜を形成
する構造（上述の文献、の構造）の電磁波検出器に
広く使用されている。
しては、Ｓｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＰｂＩ2、Ｈ
ｇＩ2、ＳｉＧｅ、Ｓｉ等が使用される。この中で、Ｓ
ｅ膜は、Ｘ線照射に対して良好な電磁波導電特性を示
し、真空蒸着法により低温で大面積成膜が可能なことか
ら、アクティブマトリクス基板上に直接半導体膜を形成
する構造（上述の文献、の構造）の電磁波検出器に
広く使用されている。
【０００５】一方、ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅは、Ｘ線照
射に対して良好な電磁波導電特性を示す材料であるが、
その成膜温度に高温を要するためアクティブマトリクス
基板上に直接形成できない。従って、文献「Y.Izumi,
et al.,"A Direct Conversion X-Ray Sensor with A No
vel Hybrid Panel Structure",AM-LCD99 DIGEST OF TEC
HNICAL PAPERS,pp.49-52,1999」に示されているよう
に、ＣｄＴｅ等の半導体膜を先に別の支持基板上に先に
形成しておき、その後、アクティブマトリクス基板と半
導体膜付き基板を接合するハイブリッド構造の電磁波検
出器に使用されている。
射に対して良好な電磁波導電特性を示す材料であるが、
その成膜温度に高温を要するためアクティブマトリクス
基板上に直接形成できない。従って、文献「Y.Izumi,
et al.,"A Direct Conversion X-Ray Sensor with A No
vel Hybrid Panel Structure",AM-LCD99 DIGEST OF TEC
HNICAL PAPERS,pp.49-52,1999」に示されているよう
に、ＣｄＴｅ等の半導体膜を先に別の支持基板上に先に
形成しておき、その後、アクティブマトリクス基板と半
導体膜付き基板を接合するハイブリッド構造の電磁波検
出器に使用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の電磁
波検出器に用いるスイッチング素子アレイ（アクティブ
マトリクス基板）は、通常、ガラス基板をベースにし、
その上に金属膜（Ａｌ、Ｔａなど）、半導体膜（ａ−Ｓ
ｉやｐ−Ｓｉなど）、絶縁膜（ＳｉＮｘやＳｉＯｘ）を
成膜し、所定の形状にパターニングすることで、電気配
線やＴＦＴ素子などの要素部材が構成されている。
波検出器に用いるスイッチング素子アレイ（アクティブ
マトリクス基板）は、通常、ガラス基板をベースにし、
その上に金属膜（Ａｌ、Ｔａなど）、半導体膜（ａ−Ｓ
ｉやｐ−Ｓｉなど）、絶縁膜（ＳｉＮｘやＳｉＯｘ）を
成膜し、所定の形状にパターニングすることで、電気配
線やＴＦＴ素子などの要素部材が構成されている。
【０００７】しかしながら、上述の電磁波検出器のよう
にガラス基板１０８をベースにしたアクティブマトリク
ス基板上にＳｅなどの無機材料が成膜された電磁波検出
器の場合、以下の問題が発生する。
にガラス基板１０８をベースにしたアクティブマトリク
ス基板上にＳｅなどの無機材料が成膜された電磁波検出
器の場合、以下の問題が発生する。
【０００８】（１）ガラス基板の熱膨張係数３〜８（×
１０-6／℃）とＳｅ膜の熱膨張係数３０〜５０（×１０
-6／℃）は約１桁の差を有するため、環境温度が２０〜
３０度変化すると半導体膜が剥離してしまう。そのため
電磁波検出器を利用できる環境は狭い範囲に限られてお
り、利用する場合や搬送する場合に環境温度を一定に保
たなければならず、余分なコストが発生してしまう。
１０-6／℃）とＳｅ膜の熱膨張係数３０〜５０（×１０
-6／℃）は約１桁の差を有するため、環境温度が２０〜
３０度変化すると半導体膜が剥離してしまう。そのため
電磁波検出器を利用できる環境は狭い範囲に限られてお
り、利用する場合や搬送する場合に環境温度を一定に保
たなければならず、余分なコストが発生してしまう。
【０００９】（２）ガラス基板は剛性が高く可撓性に乏
しい。従って、電磁波検出器がフラットになるので、検
出画像に歪みが生じてしまう。この歪みを抑制するため
に、例えば特開２０００−５６２５５号公報にフラット
なセンサーを曲面上に配置するといったものが開示され
ているが、この場合、センサーとセンサーの間に隙間が
あるため、連続なデータを得ることができない。また、
１つ１つの検出器はフラットであるので、微小ではある
が歪みが生じてしまう。
しい。従って、電磁波検出器がフラットになるので、検
出画像に歪みが生じてしまう。この歪みを抑制するため
に、例えば特開２０００−５６２５５号公報にフラット
なセンサーを曲面上に配置するといったものが開示され
ているが、この場合、センサーとセンサーの間に隙間が
あるため、連続なデータを得ることができない。また、
１つ１つの検出器はフラットであるので、微小ではある
が歪みが生じてしまう。
【００１０】また、ガラス基板をベースにしたアクティ
ブマトリクス基板と、半導体膜が形成された別基板が接
合されたいわゆる『ハイブリッド構造』の電磁波検出器
の場合、以下の問題が発生する。
ブマトリクス基板と、半導体膜が形成された別基板が接
合されたいわゆる『ハイブリッド構造』の電磁波検出器
の場合、以下の問題が発生する。
【００１１】（３）半導体膜の膜表面の平坦性が悪い場
合や、反りが発生している場合、半導体膜付きの基板と
アクティブマトリクス基板を接合する際に、部分的に両
基板の隙間が広くなり、接触不良が発生しやすい。特
に、ＣｄＴｅなどの無機材料の成膜時には、約５００℃
の高温プロセスが必要であるため、支持基板とＣｄＴｅ
などの無機材料の膜の熱膨張係数が僅かでも異なると、
支持基板に大きな反りが発生してしまう。半導体膜の厚
さは約３００μｍで、導電接続材の厚みは８〜１０μｍ
であるので、仮に半導体膜が±５％のオーダーで反りが
発生しただけで、接続不良が起こり、その部分での画像
が検出できなくなる。
合や、反りが発生している場合、半導体膜付きの基板と
アクティブマトリクス基板を接合する際に、部分的に両
基板の隙間が広くなり、接触不良が発生しやすい。特
に、ＣｄＴｅなどの無機材料の成膜時には、約５００℃
の高温プロセスが必要であるため、支持基板とＣｄＴｅ
などの無機材料の膜の熱膨張係数が僅かでも異なると、
支持基板に大きな反りが発生してしまう。半導体膜の厚
さは約３００μｍで、導電接続材の厚みは８〜１０μｍ
であるので、仮に半導体膜が±５％のオーダーで反りが
発生しただけで、接続不良が起こり、その部分での画像
が検出できなくなる。
【００１２】また、電磁波検出器の構造に係わらず、ガ
ラス基板をベースにしたアクティブマトリクス基板を用
いる場合、以下の問題が発生する。
ラス基板をベースにしたアクティブマトリクス基板を用
いる場合、以下の問題が発生する。
【００１３】（４）一般的にガラス基板は、外部からの
衝撃に弱く破損しやすいため、ガラス基板が破損しない
ように特殊な衝撃吸収機構が必要となる。しかもガラス
基板は比重が大きいため、検出器が重くなり可搬性が悪
くなる。例えば、電磁波検出器を上下左右に移動させ
て、検出対象を検査するといった装置の場合、ガラス基
板であると重量があり、破損しやすいため高速移動させ
ることができず、移動性が悪い。また、電磁波検出器を
搬送するといった場合でも、保護部材が必要となるので
余計な手間やコストが発生する。今後、電磁波検出器を
救急車に搭載し、救急現場で使用したり、あるいは、医
師が往診先で使用したりするためには、電磁波検出器の
軽量化は非常に重要なポイントである。
衝撃に弱く破損しやすいため、ガラス基板が破損しない
ように特殊な衝撃吸収機構が必要となる。しかもガラス
基板は比重が大きいため、検出器が重くなり可搬性が悪
くなる。例えば、電磁波検出器を上下左右に移動させ
て、検出対象を検査するといった装置の場合、ガラス基
板であると重量があり、破損しやすいため高速移動させ
ることができず、移動性が悪い。また、電磁波検出器を
搬送するといった場合でも、保護部材が必要となるので
余計な手間やコストが発生する。今後、電磁波検出器を
救急車に搭載し、救急現場で使用したり、あるいは、医
師が往診先で使用したりするためには、電磁波検出器の
軽量化は非常に重要なポイントである。
【００１４】上記のガラス基板の欠点（１）〜（４）
は、電磁波検出器が大画面化した際に特に問題となる。
は、電磁波検出器が大画面化した際に特に問題となる。
【００１５】本発明は、電磁波検出器において、ガラス
基板をベースにしたアクティブマトリクス基板の物理的
特性に起因する上記の問題を解決することを目的とす
る。
基板をベースにしたアクティブマトリクス基板の物理的
特性に起因する上記の問題を解決することを目的とす
る。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の電磁波検出器
は、電磁波に感応して電荷を生成する半導体膜と、前記
半導体膜内で生成された電荷を読み出すためのアクティ
ブマトリクスアレイとを備えた電磁波検器において、前
記アクティブマトリクスアレイが、樹脂基板をベースと
して形成されていることを特徴とする。
は、電磁波に感応して電荷を生成する半導体膜と、前記
半導体膜内で生成された電荷を読み出すためのアクティ
ブマトリクスアレイとを備えた電磁波検器において、前
記アクティブマトリクスアレイが、樹脂基板をベースと
して形成されていることを特徴とする。
【００１７】前記半導体膜は、Ｓｅを主成分とすること
が好ましい。
が好ましい。
【００１８】或いは、前記半導体膜は、光導電性を有す
る有機材料を主成分とすることが好ましい。
る有機材料を主成分とすることが好ましい。
【００１９】また、前記樹脂基板の熱膨張係数ｘ（／
℃）が、１．０×１０-5＜ｘ＜１．０×１０-4の範囲で
あることが好ましい。
℃）が、１．０×１０-5＜ｘ＜１．０×１０-4の範囲で
あることが好ましい。
【００２０】また、前記樹脂基板が可撓性を有している
ことがさらに好ましい。
ことがさらに好ましい。
【００２１】また、前記樹脂基板が曲面形状を有してい
ることがさらに好ましい。
ることがさらに好ましい。
【００２２】また、前記樹脂基板の、前記半導体膜が形
成されている面とは反対の面に、さらに曲面形状を有す
る支持体を備えたことを特徴とする。
成されている面とは反対の面に、さらに曲面形状を有す
る支持体を備えたことを特徴とする。
【００２３】さらに、前記樹脂基板のいずれかの面にガ
スバリア層がコートされていてもよい。
スバリア層がコートされていてもよい。
【００２４】さらに、前記樹脂基板の前記半導体膜が形
成されている面が樹脂層に覆われていてもよい。本発明
の電磁波検出器の製造方法は、樹脂基板の一方の面上に
アクティブマトリクスアレイを形成する工程と、上記ア
クティブマトリクスアレイが形成された樹脂基板を、曲
げ変形させた状態で支持体に据え付ける工程と、上記曲
げ変形されたアクティブマトリクスアレイの表面に半導
体膜を成膜する工程とを含む。
成されている面が樹脂層に覆われていてもよい。本発明
の電磁波検出器の製造方法は、樹脂基板の一方の面上に
アクティブマトリクスアレイを形成する工程と、上記ア
クティブマトリクスアレイが形成された樹脂基板を、曲
げ変形させた状態で支持体に据え付ける工程と、上記曲
げ変形されたアクティブマトリクスアレイの表面に半導
体膜を成膜する工程とを含む。
【００２５】以下、上記構成による作用を説明する。
【００２６】本発明の電磁波検出器によれば、アクティ
ブマトリクス基板が破損しにくくなり、特殊な外部衝撃
の吸収機構を簡略化することができるので製造工程が簡
略化され、また搬送の際の保護部材も必要なくなるの
で、余計な手間やコストを省くことができる。また、樹
脂はガラス基板に比べて比重が小さいため、軽量化が可
能となり、可搬性が向上する。また、半導体膜がＳｅを
主成分とすることによって、アクティブマトリクス基板
と半導体膜の熱膨張係数を近づけることができ、環境温
度変化に対する半導体膜の剥離不良を回避することがで
きる。
ブマトリクス基板が破損しにくくなり、特殊な外部衝撃
の吸収機構を簡略化することができるので製造工程が簡
略化され、また搬送の際の保護部材も必要なくなるの
で、余計な手間やコストを省くことができる。また、樹
脂はガラス基板に比べて比重が小さいため、軽量化が可
能となり、可搬性が向上する。また、半導体膜がＳｅを
主成分とすることによって、アクティブマトリクス基板
と半導体膜の熱膨張係数を近づけることができ、環境温
度変化に対する半導体膜の剥離不良を回避することがで
きる。
【００２７】或いは、前記半導体膜を形成する材料を光
導電性を有する有機材料にすることによって、樹脂基板
上に半導体膜を形成した後に、樹脂基板を曲面形状に変
形しても、有機材料が可撓性を有するため半導体膜にク
ラックや剥離が発生しなくなる。この構成とした場合、
半導体膜形成後でも自由に変形できるので、製造過程に
おいて支持台は必要ない。また、熱膨張係数ｘ（／℃）
が１０-5＜ｘ＜１０-4の範囲にある樹脂基板をアクティ
ブマトリクス基板のベースに用いることにより、半導体
膜の無機材料として例えば熱膨張係数が３０〜５０（×
１０-6／℃）であるＳｅ膜を用いた場合であっても、環
境温度変化に対する半導体膜の剥離不良を回避すること
が可能になる。また、樹脂基板が可撓性を有しているこ
とにより、任意の曲率を有する電磁波検出器を形成する
ことができ、放射広がりを有する電磁波の画像を検出す
る場合でも、検出器の任意の場所において電磁波が検出
器面に対して略垂直に入射するように電磁波検出器を湾
曲させておくことで、歪みの小さい、かつ連続した画像
を検出できる電磁波検出器を実現することが可能にな
る。さらに、上記ハイブリッド構造の電磁波検出器にお
いては、半導体膜の平坦性が悪くても、樹脂基板が可撓
性を有するので半導体膜付き基板とアクティブマトリク
ス基板の接合性を高めることができる。
導電性を有する有機材料にすることによって、樹脂基板
上に半導体膜を形成した後に、樹脂基板を曲面形状に変
形しても、有機材料が可撓性を有するため半導体膜にク
ラックや剥離が発生しなくなる。この構成とした場合、
半導体膜形成後でも自由に変形できるので、製造過程に
おいて支持台は必要ない。また、熱膨張係数ｘ（／℃）
が１０-5＜ｘ＜１０-4の範囲にある樹脂基板をアクティ
ブマトリクス基板のベースに用いることにより、半導体
膜の無機材料として例えば熱膨張係数が３０〜５０（×
１０-6／℃）であるＳｅ膜を用いた場合であっても、環
境温度変化に対する半導体膜の剥離不良を回避すること
が可能になる。また、樹脂基板が可撓性を有しているこ
とにより、任意の曲率を有する電磁波検出器を形成する
ことができ、放射広がりを有する電磁波の画像を検出す
る場合でも、検出器の任意の場所において電磁波が検出
器面に対して略垂直に入射するように電磁波検出器を湾
曲させておくことで、歪みの小さい、かつ連続した画像
を検出できる電磁波検出器を実現することが可能にな
る。さらに、上記ハイブリッド構造の電磁波検出器にお
いては、半導体膜の平坦性が悪くても、樹脂基板が可撓
性を有するので半導体膜付き基板とアクティブマトリク
ス基板の接合性を高めることができる。
【００２８】また、樹脂基板が曲面形状を有しているこ
とにより、放射広がりを有する電磁波の画像を検出する
場合でも、検出器の任意の場所において電磁波が検出器
面に対して略垂直に入射するように電磁波検出器を湾曲
させておくことで、歪みの小さい、かつ連続した画像を
検出できる電磁波検出器を実現することが可能になる。
とにより、放射広がりを有する電磁波の画像を検出する
場合でも、検出器の任意の場所において電磁波が検出器
面に対して略垂直に入射するように電磁波検出器を湾曲
させておくことで、歪みの小さい、かつ連続した画像を
検出できる電磁波検出器を実現することが可能になる。
【００２９】さらに、樹脂基板の、半導体膜が形成され
ている面とは反対の面に、曲面形状を有する支持体を備
えることにより、電磁波検出器の曲面形状を保持するこ
とが可能になる。
ている面とは反対の面に、曲面形状を有する支持体を備
えることにより、電磁波検出器の曲面形状を保持するこ
とが可能になる。
【００３０】また、樹脂基板のいずれかの面をガスバリ
ア層でコートすることにより、樹脂基板がガスや水分を
吸収／放出することで生じる、基板が反る、あるいは半
導体膜、絶縁膜、金属膜を真空装置で成膜する際にガス
や水分が膜中に取り込まれて、膜質を劣化させるといっ
た問題を抑制することができる。
ア層でコートすることにより、樹脂基板がガスや水分を
吸収／放出することで生じる、基板が反る、あるいは半
導体膜、絶縁膜、金属膜を真空装置で成膜する際にガス
や水分が膜中に取り込まれて、膜質を劣化させるといっ
た問題を抑制することができる。
【００３１】また、前記樹脂基板の前記半導体膜が形成
されている面を樹脂層で覆うことにより、放電や湿度な
どの環境要因による半導体膜の劣化を防ぐことができ
る。本発明の電磁波検出器の製造方法によれば、先ず樹
脂基板を曲面形状に変形させた後、樹脂基板上に半導体
膜を形成する手順で製造することによって、半導体膜に
クラックや剥離を発生させることなく半導体膜を曲面形
状に形成することが可能になる。また、上記の如く、樹
脂基板を支持体に据え付けた状態で半導体膜を形成する
と、半導体膜形成中の樹脂基板の変形を抑制することが
可能になる。
されている面を樹脂層で覆うことにより、放電や湿度な
どの環境要因による半導体膜の劣化を防ぐことができ
る。本発明の電磁波検出器の製造方法によれば、先ず樹
脂基板を曲面形状に変形させた後、樹脂基板上に半導体
膜を形成する手順で製造することによって、半導体膜に
クラックや剥離を発生させることなく半導体膜を曲面形
状に形成することが可能になる。また、上記の如く、樹
脂基板を支持体に据え付けた状態で半導体膜を形成する
と、半導体膜形成中の樹脂基板の変形を抑制することが
可能になる。
【００３２】
【発明の実施の形態】〔実施の形態１〕以下、本発明の
電磁波検出器の構造について図面に基づき説明する。
電磁波検出器の構造について図面に基づき説明する。
【００３３】図１に、二次元情報の画像を検出できる本
発明の電磁波検出器５０の模式的構造断面図を示す。電
磁波検出器５０は、大きくは、アクティブマトリクス基
板１、検出対象の電磁波に感応して電荷を生成する半導
体膜２、該半導体膜にバイアス電圧を印加するためのバ
イアス電極３の３つ部材により構成されている。アクテ
ィブマトリクス基板１は、絶縁性の基板上にアクティブ
マトリクスアレイが形成されてなる。具体的には、ＴＦ
Ｔ素子４、Ｃｓ５、電荷収集電極６、及び図示されてい
ないバスライン（走査電極、データ電極）などが、ＸＹ
マトリクス状に配列されて構成されている。ＸＹマトリ
クスの単位格子に相当する１画素のサイズは０．１×
０．１ｍｍ2〜０．３×０．３ｍｍ2程度であり、この画
素が５００×５００〜３０００×３０００画素程度、マ
トリクス状に配列されたものが一般的である。（なお、
便宜上、図１では１次元の配列しか記載していない。）
ここで用いるＴＦＴ素子４としては、アクティブマトリ
クス型液晶ディスプレイ等で広く使用されているａ−Ｓ
ｉやｐ−Ｓｉを用いたＴＦＴ素子を用いることができ
る。なお、このようなアクティブマトリクス基板１の基
板材料としては、従来はガラスが用いられていたが、本
実施の形態では、後述する理由によりガラスではなく樹
脂を用いた。電磁波導電性を有する半導体膜２には、Ｓ
ｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＰｂＩ 2、ＨｇＩ2、Ｓｉ
Ｇｅ、Ｓｉ等を使用することができる。ただし、図１に
示す電磁波検出器５０のように、アクティブマトリクス
基板１上に直接半導体膜２が形成された場合は、真空蒸
着法により低温で大面積成膜が可能なアモルファスＳｅ
膜（ａ−Ｓｅ膜）が最適である。Ｘ線の検出器を想定し
た場合、Ｘ線を効率良く吸収させるために、Ｓｅ膜は
０．５〜１．５ｍｍの厚みに形成される。また、最上部
のバイアス電極３には、Ａｌ、Ａｕなどの導電膜を使用
することができる。該バイアス電極３には、外部高圧電
源７からバイアス電圧を印加できる仕組みになってい
る。
発明の電磁波検出器５０の模式的構造断面図を示す。電
磁波検出器５０は、大きくは、アクティブマトリクス基
板１、検出対象の電磁波に感応して電荷を生成する半導
体膜２、該半導体膜にバイアス電圧を印加するためのバ
イアス電極３の３つ部材により構成されている。アクテ
ィブマトリクス基板１は、絶縁性の基板上にアクティブ
マトリクスアレイが形成されてなる。具体的には、ＴＦ
Ｔ素子４、Ｃｓ５、電荷収集電極６、及び図示されてい
ないバスライン（走査電極、データ電極）などが、ＸＹ
マトリクス状に配列されて構成されている。ＸＹマトリ
クスの単位格子に相当する１画素のサイズは０．１×
０．１ｍｍ2〜０．３×０．３ｍｍ2程度であり、この画
素が５００×５００〜３０００×３０００画素程度、マ
トリクス状に配列されたものが一般的である。（なお、
便宜上、図１では１次元の配列しか記載していない。）
ここで用いるＴＦＴ素子４としては、アクティブマトリ
クス型液晶ディスプレイ等で広く使用されているａ−Ｓ
ｉやｐ−Ｓｉを用いたＴＦＴ素子を用いることができ
る。なお、このようなアクティブマトリクス基板１の基
板材料としては、従来はガラスが用いられていたが、本
実施の形態では、後述する理由によりガラスではなく樹
脂を用いた。電磁波導電性を有する半導体膜２には、Ｓ
ｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＰｂＩ 2、ＨｇＩ2、Ｓｉ
Ｇｅ、Ｓｉ等を使用することができる。ただし、図１に
示す電磁波検出器５０のように、アクティブマトリクス
基板１上に直接半導体膜２が形成された場合は、真空蒸
着法により低温で大面積成膜が可能なアモルファスＳｅ
膜（ａ−Ｓｅ膜）が最適である。Ｘ線の検出器を想定し
た場合、Ｘ線を効率良く吸収させるために、Ｓｅ膜は
０．５〜１．５ｍｍの厚みに形成される。また、最上部
のバイアス電極３には、Ａｌ、Ａｕなどの導電膜を使用
することができる。該バイアス電極３には、外部高圧電
源７からバイアス電圧を印加できる仕組みになってい
る。
【００３４】さらに樹脂基板の半導体膜が形成された面
を樹脂で覆っておくと、放電や湿度などの環境要因によ
る半導体膜の劣化を防ぐことができる。電磁波検出器５
０にＸ線などの電磁波が入射すると、半導体膜２内で電
荷（電子−正孔ペア）が発生する。このとき、半導体膜
２とＣｓ５とは、電気的に直列に接続された構造になっ
ているので、バイアス電極にバイアス電圧を印加してお
くと、半導体膜２で発生した電荷（電子−正孔ペア）が
それぞれ＋電極側と−電極側に移動し、その結果Ｃｓ５
に電荷が蓄積される仕組みになっている。Ｃｓ５に蓄積
された電荷は、ＴＦＴ素４子をオンにすることで外部の
アンプ回路８に取り出すことが可能である。この時、電
荷収集電極６、Ｃｓ５、ＴＦＴ素子４は、上述の如くＸ
Ｙマトリクス上に配置されているので、線順次にＴＦＴ
素子４を駆動し電荷を読み出していくことで検出対象で
ある電磁波の二次元情報を得ることが可能となる。ここ
で、本実施の形態の特徴は、アクティブマトリクスアレ
イを形成する基板として樹脂基板を用いたことである。
を樹脂で覆っておくと、放電や湿度などの環境要因によ
る半導体膜の劣化を防ぐことができる。電磁波検出器５
０にＸ線などの電磁波が入射すると、半導体膜２内で電
荷（電子−正孔ペア）が発生する。このとき、半導体膜
２とＣｓ５とは、電気的に直列に接続された構造になっ
ているので、バイアス電極にバイアス電圧を印加してお
くと、半導体膜２で発生した電荷（電子−正孔ペア）が
それぞれ＋電極側と−電極側に移動し、その結果Ｃｓ５
に電荷が蓄積される仕組みになっている。Ｃｓ５に蓄積
された電荷は、ＴＦＴ素４子をオンにすることで外部の
アンプ回路８に取り出すことが可能である。この時、電
荷収集電極６、Ｃｓ５、ＴＦＴ素子４は、上述の如くＸ
Ｙマトリクス上に配置されているので、線順次にＴＦＴ
素子４を駆動し電荷を読み出していくことで検出対象で
ある電磁波の二次元情報を得ることが可能となる。ここ
で、本実施の形態の特徴は、アクティブマトリクスアレ
イを形成する基板として樹脂基板を用いたことである。
【００３５】従来、アクティブマトリクスアレイは、Ｔ
ＦＴ素子４の製造に３００℃以上のプロセス温度を必要
としたため、ガラス基板上に形成されることが常であっ
た。
ＦＴ素子４の製造に３００℃以上のプロセス温度を必要
としたため、ガラス基板上に形成されることが常であっ
た。
【００３６】しかしながら、近年、文献「Paul G.Car
ey,et al.,"Polysilicon TFT Fabrication on Plastic
Substrates", Conference Record of the 1997 Interna
tional Display Research Conference,pp.M36-M39,199
7」、文献「N D Young,et al.,“LTPS for AMLCD on
Glass and Polymer Substrates”, Proceedings of the
6th International Display Workshops,pp.219-222,19
99」、文献「M.Ikeda,et al.,“Characteristics of
Low-Temperature-Processed a-Si TFT on Plastic Subs
trates”,Proceedings of the 6th International Disp
lay Workshops,pp.223-226,1999」等に見られるよう
に、ＴＦＴ素子製造の低温プロセス化の検討が盛んに行
われ、１５０〜２００℃のプロセス温度で樹脂基板上に
ＴＦＴ素子が製造できるようになった。
ey,et al.,"Polysilicon TFT Fabrication on Plastic
Substrates", Conference Record of the 1997 Interna
tional Display Research Conference,pp.M36-M39,199
7」、文献「N D Young,et al.,“LTPS for AMLCD on
Glass and Polymer Substrates”, Proceedings of the
6th International Display Workshops,pp.219-222,19
99」、文献「M.Ikeda,et al.,“Characteristics of
Low-Temperature-Processed a-Si TFT on Plastic Subs
trates”,Proceedings of the 6th International Disp
lay Workshops,pp.223-226,1999」等に見られるよう
に、ＴＦＴ素子製造の低温プロセス化の検討が盛んに行
われ、１５０〜２００℃のプロセス温度で樹脂基板上に
ＴＦＴ素子が製造できるようになった。
【００３７】また、特開平１１−２１２１１６号公報
に見られるように、ガラス基板上に一旦アクティブマト
リクスアレイを形成した後、樹脂基板上にアクティブマ
トリクスアレイを転写する方法も開発されている。
に見られるように、ガラス基板上に一旦アクティブマト
リクスアレイを形成した後、樹脂基板上にアクティブマ
トリクスアレイを転写する方法も開発されている。
【００３８】上記いずれの方法を用いても構わないが、
本実施例のアクティブマトリクスアレイでは、前者の低
温プロセス技術を用いて１．５ｍｍ厚の樹脂基板上にア
クティブマトリクスアレイを形成した。なお、アクティ
ブ素子としては、上記のＴＦＴ素子に限らず、ＭＩＭや
ダイオードを用いても構わない。一方、用いる樹脂基板
の材料としては、ポリサルホン、ポリエーテルサルホ
ン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポ
リイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポ
リカーボネート、ポリエチレンテレフタラート、エポキ
シ等を、単独で、または組み合わせた状態で適宜使用す
ることができる。ただし、樹脂基板は、ガスや水分を吸
収／放出しやすいため、基板が反る、あるいは半導体
膜、絶縁膜、金属膜を真空装置で成膜する際にガスや水
分が膜中に取り込まれて、膜質を劣化させるといった問
題が起こりやすい。そこで、樹脂基板の表面あるいは表
裏面にガスバリア層をコートしておくことが望ましい。
ガスバリア層としては、例えば、ＳｉＯ2のスパッタ膜
や塗布焼成膜を用いる。ところで、一般に樹脂材料は、
ガラス基板に比べて大きな熱膨張係数を示すことが知ら
れている。例えば、代表的な樹脂基板の熱膨張係数と、
代表的なガラス基板の熱膨張係数を表１に示す。
本実施例のアクティブマトリクスアレイでは、前者の低
温プロセス技術を用いて１．５ｍｍ厚の樹脂基板上にア
クティブマトリクスアレイを形成した。なお、アクティ
ブ素子としては、上記のＴＦＴ素子に限らず、ＭＩＭや
ダイオードを用いても構わない。一方、用いる樹脂基板
の材料としては、ポリサルホン、ポリエーテルサルホ
ン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポ
リイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポ
リカーボネート、ポリエチレンテレフタラート、エポキ
シ等を、単独で、または組み合わせた状態で適宜使用す
ることができる。ただし、樹脂基板は、ガスや水分を吸
収／放出しやすいため、基板が反る、あるいは半導体
膜、絶縁膜、金属膜を真空装置で成膜する際にガスや水
分が膜中に取り込まれて、膜質を劣化させるといった問
題が起こりやすい。そこで、樹脂基板の表面あるいは表
裏面にガスバリア層をコートしておくことが望ましい。
ガスバリア層としては、例えば、ＳｉＯ2のスパッタ膜
や塗布焼成膜を用いる。ところで、一般に樹脂材料は、
ガラス基板に比べて大きな熱膨張係数を示すことが知ら
れている。例えば、代表的な樹脂基板の熱膨張係数と、
代表的なガラス基板の熱膨張係数を表１に示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】これに対し、アクティブマトリクスアレイ
上に形成されるａ−Ｓｅ膜の熱膨張係数は、３０〜５０
（×１０-6／℃）程度である。したがって、熱膨張係数
の観点から、半導体膜にａ−Ｓｅ膜を用いる電磁波検出
器の場合、アクティブマトリクスアレイの基板として
は、ガラス基板より樹脂基板の方が適していることが判
る。そこで、これを実証するために厚さ１．１ｍｍのガ
ラス基板を用いたアクティブマトリクス基板と、厚さ
１．１ｍｍのポリエーテルサルホン基板を用いたアクテ
ィブマトリクス基板の両基板上に、真空蒸着法でａ−Ｓ
ｅ膜を１ｍｍの厚みで形成した電磁波検出器を用いて、
ａ−Ｓｅ膜の剥がれ易さを比較した。比較実験では、ガ
ラス基板を用いたアクティブマトリクス基板と、ポリエ
ーテルサルホン基板を用いたアクティブマトリクス基板
の両基板の環境温度を徐々に上昇させていき、ａ−Ｓｅ
膜が基板から剥離したときの温度を測定する。また、逆
に両基板の環境温度を徐々に下降させていき、ａ−Ｓｅ
膜が基板から剥離したときの温度を測定する。
上に形成されるａ−Ｓｅ膜の熱膨張係数は、３０〜５０
（×１０-6／℃）程度である。したがって、熱膨張係数
の観点から、半導体膜にａ−Ｓｅ膜を用いる電磁波検出
器の場合、アクティブマトリクスアレイの基板として
は、ガラス基板より樹脂基板の方が適していることが判
る。そこで、これを実証するために厚さ１．１ｍｍのガ
ラス基板を用いたアクティブマトリクス基板と、厚さ
１．１ｍｍのポリエーテルサルホン基板を用いたアクテ
ィブマトリクス基板の両基板上に、真空蒸着法でａ−Ｓ
ｅ膜を１ｍｍの厚みで形成した電磁波検出器を用いて、
ａ−Ｓｅ膜の剥がれ易さを比較した。比較実験では、ガ
ラス基板を用いたアクティブマトリクス基板と、ポリエ
ーテルサルホン基板を用いたアクティブマトリクス基板
の両基板の環境温度を徐々に上昇させていき、ａ−Ｓｅ
膜が基板から剥離したときの温度を測定する。また、逆
に両基板の環境温度を徐々に下降させていき、ａ−Ｓｅ
膜が基板から剥離したときの温度を測定する。
【００４１】前記のような比較実験を行った結果、ａ−
Ｓｅ膜の剥がれが全く発生しない環境温度範囲が、ガラ
ス基板の場合は５〜３５℃であったのに対し、樹脂基板
の場合は−２０〜７０℃となり、電磁波検出器を適用で
きる範囲が大きく広がった。
Ｓｅ膜の剥がれが全く発生しない環境温度範囲が、ガラ
ス基板の場合は５〜３５℃であったのに対し、樹脂基板
の場合は−２０〜７０℃となり、電磁波検出器を適用で
きる範囲が大きく広がった。
【００４２】また、ポリエーテルサルホン以外にも上記
表１の樹脂基板やその他の各種樹脂基板を用いて同様の
比較実験を行ったところ、樹脂基板の熱膨張係数ｘ（／
℃）が１．０×１０-5＜ｘ＜１．０×１０-4の範囲であ
れば、程度の大小差はあるものの、ガラス基板より樹脂
基板の方がａ−Ｓｅ膜の剥がれが発生し難い傾向が確認
された。このように、本実施の形態では、ａ−Ｓｅ膜を
半導体膜に用いた電磁波検出器において、熱膨張係数ｘ
（／℃）が１０-5＜ｘ＜１０-4の範囲にある樹脂基板を
アクティブマトリクスアレイの基板に用いることで、環
境温度変化に対する半導体膜の剥離不良を回避すること
が可能になり、適用範囲を大きく広げることができる。
表１の樹脂基板やその他の各種樹脂基板を用いて同様の
比較実験を行ったところ、樹脂基板の熱膨張係数ｘ（／
℃）が１．０×１０-5＜ｘ＜１．０×１０-4の範囲であ
れば、程度の大小差はあるものの、ガラス基板より樹脂
基板の方がａ−Ｓｅ膜の剥がれが発生し難い傾向が確認
された。このように、本実施の形態では、ａ−Ｓｅ膜を
半導体膜に用いた電磁波検出器において、熱膨張係数ｘ
（／℃）が１０-5＜ｘ＜１０-4の範囲にある樹脂基板を
アクティブマトリクスアレイの基板に用いることで、環
境温度変化に対する半導体膜の剥離不良を回避すること
が可能になり、適用範囲を大きく広げることができる。
【００４３】これによって、従来のように使用環境や搬
送環境の温度を一定に保つ必要がないため、余計な手間
やコストの削減を実現できる。また、適用温度範囲が広
がったことで、例えば人間が入り込めないような環境で
対象物の検査を行うことが可能になる。また、基板に樹
脂基板を用いることで、アクティブマトリクス基板が破
損しにくくなり、電磁波検出器の筐体に設ける外部衝撃
吸収機構を簡略化することも可能になった。これによっ
て製造工程が簡略化され、また搬送の際の保護部材も必
要なくなるので、手間とコストを省くことが可能にな
る。さらに、樹脂基板はガラス基板に比べて比重が小さ
いため軽量化が可能になり、大面積の電磁波検出器を形
成する場合や、可搬性を要する電磁波検出器を形成する
場合に最適である。たとえば、車に搭載したり、人が持
ち運ぶといった移動式電磁波検出器などに適用すること
ができる。
送環境の温度を一定に保つ必要がないため、余計な手間
やコストの削減を実現できる。また、適用温度範囲が広
がったことで、例えば人間が入り込めないような環境で
対象物の検査を行うことが可能になる。また、基板に樹
脂基板を用いることで、アクティブマトリクス基板が破
損しにくくなり、電磁波検出器の筐体に設ける外部衝撃
吸収機構を簡略化することも可能になった。これによっ
て製造工程が簡略化され、また搬送の際の保護部材も必
要なくなるので、手間とコストを省くことが可能にな
る。さらに、樹脂基板はガラス基板に比べて比重が小さ
いため軽量化が可能になり、大面積の電磁波検出器を形
成する場合や、可搬性を要する電磁波検出器を形成する
場合に最適である。たとえば、車に搭載したり、人が持
ち運ぶといった移動式電磁波検出器などに適用すること
ができる。
【００４４】〔実施の形態２〕図２に、二次元情報の画
像を検出できる他の電磁波検出器６０の模式的構造断面
図を示す。樹脂基板上にアクティブマトリクスアレイが
形成されたアクティブマトリクス基板１１、その上に検
出対象の電磁波に感応して電荷を生成する半導体膜１
２、該半導体膜１２にバイアス電圧を印加するためのバ
イアス電極１３の３つ部材により構成されている構造
は、上述の実施の形態１と同様であるが、本実施の形態
では、アクティブマトリクス基板１１において用いる樹
脂基板が可撓性を有し、電磁波検出器６０が曲面形状で
あることを特徴とする。樹脂基板の厚みとしては、本実
施の形態では０．１ｍｍ〜０．７ｍｍ程度のものを用い
ることができる。このように厚みの薄い、あるいは可撓
性を有する基板を用いることで、任意の形状にアクティ
ブマトリクス基板１１を変形させることができ、その上
に半導体膜１２やバイアス電極１３を形成することで、
図２に示すような曲面形状を有する電磁波検出器を実現
することが可能になる。この際、可撓性を有する樹脂基
板の形状を保持するために、樹脂基板の裏面（半導体膜
が形成される面の反対面）に支持台１４を備えておくと
良い。
像を検出できる他の電磁波検出器６０の模式的構造断面
図を示す。樹脂基板上にアクティブマトリクスアレイが
形成されたアクティブマトリクス基板１１、その上に検
出対象の電磁波に感応して電荷を生成する半導体膜１
２、該半導体膜１２にバイアス電圧を印加するためのバ
イアス電極１３の３つ部材により構成されている構造
は、上述の実施の形態１と同様であるが、本実施の形態
では、アクティブマトリクス基板１１において用いる樹
脂基板が可撓性を有し、電磁波検出器６０が曲面形状で
あることを特徴とする。樹脂基板の厚みとしては、本実
施の形態では０．１ｍｍ〜０．７ｍｍ程度のものを用い
ることができる。このように厚みの薄い、あるいは可撓
性を有する基板を用いることで、任意の形状にアクティ
ブマトリクス基板１１を変形させることができ、その上
に半導体膜１２やバイアス電極１３を形成することで、
図２に示すような曲面形状を有する電磁波検出器を実現
することが可能になる。この際、可撓性を有する樹脂基
板の形状を保持するために、樹脂基板の裏面（半導体膜
が形成される面の反対面）に支持台１４を備えておくと
良い。
【００４５】さらに樹脂基板の半導体膜１２が形成され
た面を樹脂で覆っておくと（図示せず）、放電や、湿度
などの環境要因による半導体膜の劣化を防ぐことができ
る。
た面を樹脂で覆っておくと（図示せず）、放電や、湿度
などの環境要因による半導体膜の劣化を防ぐことができ
る。
【００４６】図２に示す電磁波検出器６０は、以下の手
順（図３）で製造することができる。
順（図３）で製造することができる。
【００４７】（１）厚みの薄い樹脂基板１５上に周知の
技術を用いてアクティブマトリクスアレイ１４を形成す
ることにより、アクティブマトリクス基板１１を作成す
る。（図３（Ａ）） （２）曲面形状を有する支持台１４に、上記のアクティ
ブマトリクス基板１１を設置する。（図３（Ｂ）） （３）支持台１４及びアクティブマトリクス基板１１を
一体化した状態で真空蒸着装置１７にセットし、曲面形
状のアクティブマトリクス基板１１表面に、半導体膜材
料（Ｓｅなどの無機材料）と、バイアス電極材料（Ａ
ｕ、Ａｌなど）を蒸着源１８より蒸着する。（図３
（Ｃ）） （４）半導体膜１２及びバイアス電極１３が形成された
アクティブマトリクス基板１１の周辺部に、駆動回路
（図示せず）や読み出し回路（図示せず）を接続し、さ
らにバイアス電極１３にバイアスリード１９を接続する
ことにより本実施形態の電磁波検出器６０が完成する。
（図３（Ｄ）） 曲面形状を有する電磁波検出器を形成しようとした場
合、フラットなアクティブマトリクス基板上に、先に半
導体膜を形成し、その後アクティブマトリクス基板を曲
面形状に変形する手順で製造すると、樹脂基板に比べ半
導体膜は厚みがあり、また半導体膜は無機材料で形成さ
れているため半導体膜が樹脂基板の変形に追いつかず、
半導体膜にクラックや剥離が発生してしまう。しかしな
がら、上記の如く、先ずアクティブマトリクス基板１１
を曲面形状に変形させた後、樹脂基板１５上に半導体膜
１２を形成する手順で製造すると、半導体膜１２にクラ
ックや剥離を発生させることなく、半導体膜１２を曲面
形状に形成することが可能になる。また、上記の如く、
樹脂基板１５を支持体１４に据え付けた状態で半導体膜
１２を形成すると、半導体膜１２形成中の樹脂基板１５
の変形を抑制することも可能になる。次に、図２に示す
電磁波検出器６０の使用例について説明する。放射広が
りを有する電磁波発生源２０を用いて電磁波画像を取得
する場合、図４に示すように検出器の任意の場所におい
てＸ線の入射角が略等しくなるように（理想的には垂直
入射するように）電磁波検出器６０を湾曲させておくこ
とで、検出面内で歪みが少ない電磁波画像を取得するこ
とが可能になる。尚、図４の参照符号２１は被写体を示
す。
技術を用いてアクティブマトリクスアレイ１４を形成す
ることにより、アクティブマトリクス基板１１を作成す
る。（図３（Ａ）） （２）曲面形状を有する支持台１４に、上記のアクティ
ブマトリクス基板１１を設置する。（図３（Ｂ）） （３）支持台１４及びアクティブマトリクス基板１１を
一体化した状態で真空蒸着装置１７にセットし、曲面形
状のアクティブマトリクス基板１１表面に、半導体膜材
料（Ｓｅなどの無機材料）と、バイアス電極材料（Ａ
ｕ、Ａｌなど）を蒸着源１８より蒸着する。（図３
（Ｃ）） （４）半導体膜１２及びバイアス電極１３が形成された
アクティブマトリクス基板１１の周辺部に、駆動回路
（図示せず）や読み出し回路（図示せず）を接続し、さ
らにバイアス電極１３にバイアスリード１９を接続する
ことにより本実施形態の電磁波検出器６０が完成する。
（図３（Ｄ）） 曲面形状を有する電磁波検出器を形成しようとした場
合、フラットなアクティブマトリクス基板上に、先に半
導体膜を形成し、その後アクティブマトリクス基板を曲
面形状に変形する手順で製造すると、樹脂基板に比べ半
導体膜は厚みがあり、また半導体膜は無機材料で形成さ
れているため半導体膜が樹脂基板の変形に追いつかず、
半導体膜にクラックや剥離が発生してしまう。しかしな
がら、上記の如く、先ずアクティブマトリクス基板１１
を曲面形状に変形させた後、樹脂基板１５上に半導体膜
１２を形成する手順で製造すると、半導体膜１２にクラ
ックや剥離を発生させることなく、半導体膜１２を曲面
形状に形成することが可能になる。また、上記の如く、
樹脂基板１５を支持体１４に据え付けた状態で半導体膜
１２を形成すると、半導体膜１２形成中の樹脂基板１５
の変形を抑制することも可能になる。次に、図２に示す
電磁波検出器６０の使用例について説明する。放射広が
りを有する電磁波発生源２０を用いて電磁波画像を取得
する場合、図４に示すように検出器の任意の場所におい
てＸ線の入射角が略等しくなるように（理想的には垂直
入射するように）電磁波検出器６０を湾曲させておくこ
とで、検出面内で歪みが少ない電磁波画像を取得するこ
とが可能になる。尚、図４の参照符号２１は被写体を示
す。
【００４８】例えば、より具体艇には、図５のように寝
台２２に横たわる被写体としての患者２３の前面にある
Ｘ線発生源２４からＸ線を発生させてやり、それを背面
の電磁波検出器６０で検出する放射線診断装置に適用す
ることができる。
台２２に横たわる被写体としての患者２３の前面にある
Ｘ線発生源２４からＸ線を発生させてやり、それを背面
の電磁波検出器６０で検出する放射線診断装置に適用す
ることができる。
【００４９】〔実施の形態３〕図６に可視光によって二
次元画像を検出する電磁波検出器７０について示す。そ
の構造は樹脂基板上にアクティブマトリクスアレイが形
成されたアクティブマトリクス基板２５、その上に検出
対象の可視光に感応して電荷を生成する半導体膜２６、
該半導体膜にバイアス電圧を印加するためのバイアス電
極２７の３つの部材により構成されている。本実施の形
態では、アクティブマトリクス基板２５にて用いる樹脂
基板として、厚みが薄い、あるいは可撓性を有する樹脂
基板を用い、半導体膜を形成する材料として、上記実施
の形態２のＳｅなどの無機材料ではなく、光導電性を有
する有機材料を用いたことが特徴である。
次元画像を検出する電磁波検出器７０について示す。そ
の構造は樹脂基板上にアクティブマトリクスアレイが形
成されたアクティブマトリクス基板２５、その上に検出
対象の可視光に感応して電荷を生成する半導体膜２６、
該半導体膜にバイアス電圧を印加するためのバイアス電
極２７の３つの部材により構成されている。本実施の形
態では、アクティブマトリクス基板２５にて用いる樹脂
基板として、厚みが薄い、あるいは可撓性を有する樹脂
基板を用い、半導体膜を形成する材料として、上記実施
の形態２のＳｅなどの無機材料ではなく、光導電性を有
する有機材料を用いたことが特徴である。
【００５０】樹脂基板の厚みとしては、０．１ｍｍ〜
０．７ｍｍ程度のものを用いることができる。このよう
な可撓性を有する基板を用いることで、任意の形状にア
クティブマトリクス基板２５を変形させることができ、
その上に半導体膜２６やバイアス電極２７を形成するこ
とで、曲面形状を有する電磁波検出器７０を実現するこ
とが可能になる。また半導体膜２６を形成する有機材料
の厚みとしては、１μｍ〜数μｍ程度のものを用いるこ
とができる。半導体膜２６を形成する材料を有機材料と
することによって、樹脂基板上に半導体膜２６を形成し
た後に、樹脂基板を曲面形状に変形しても有機材料が可
撓性を有するため基板の撓みに追随でき、半導体膜２６
にクラックや剥離が発生しにくくなる。本実施の形態で
は、半導体膜２６形成後でも自由に変形できるので、製
造過程において支持台は必要ない。
０．７ｍｍ程度のものを用いることができる。このよう
な可撓性を有する基板を用いることで、任意の形状にア
クティブマトリクス基板２５を変形させることができ、
その上に半導体膜２６やバイアス電極２７を形成するこ
とで、曲面形状を有する電磁波検出器７０を実現するこ
とが可能になる。また半導体膜２６を形成する有機材料
の厚みとしては、１μｍ〜数μｍ程度のものを用いるこ
とができる。半導体膜２６を形成する材料を有機材料と
することによって、樹脂基板上に半導体膜２６を形成し
た後に、樹脂基板を曲面形状に変形しても有機材料が可
撓性を有するため基板の撓みに追随でき、半導体膜２６
にクラックや剥離が発生しにくくなる。本実施の形態で
は、半導体膜２６形成後でも自由に変形できるので、製
造過程において支持台は必要ない。
【００５１】本実施の形態の電磁波検出器７０は可撓性
を有しており、一枚の電磁波検出器を検出対象に合せ
て、例えばフラット形状や曲面形状というように自由に
変形することができる。
を有しており、一枚の電磁波検出器を検出対象に合せ
て、例えばフラット形状や曲面形状というように自由に
変形することができる。
【００５２】上記有機材料としては、例えば、ポリビニ
ルカルバゾール、ポリアセチレン、ポリフェニレンービ
ニレン等の高分子化合物が挙げられるが、光導電機能を
そなえた有機化合物であればよく、特に限定されるもの
ではない。なお、本実施の形態の電磁波検出器７０は、
電磁波発生源が点源でない場合、たとえば面状の発生源
である場合等、基板を変形させる必要のない場合にも使
用することができることは勿論である。
ルカルバゾール、ポリアセチレン、ポリフェニレンービ
ニレン等の高分子化合物が挙げられるが、光導電機能を
そなえた有機化合物であればよく、特に限定されるもの
ではない。なお、本実施の形態の電磁波検出器７０は、
電磁波発生源が点源でない場合、たとえば面状の発生源
である場合等、基板を変形させる必要のない場合にも使
用することができることは勿論である。
【００５３】〔実施の形態４〕図７に、検出対象の電磁
波に感応して電荷を生成する半導体膜として、ＣｄＴｅ
などの無機材料を用いたハイブリッド構造の電磁波検出
器８０の模式的構造断面図を示す。アクティブマトリク
ス基板２８と、バイアス電極２９及び半導体膜（ＣｄＴ
ｅなどの無機材料）３０が形成された支持基板３１が、
画素毎に配置された導電接続材３２で接続された構造に
なっている。アクティブマトリクス基板２８における樹
脂基板としては、実施の形態２と同様に厚みの薄い基板
を用いている。一方、対向する支持基板３１としては、
０．７〜１．１ｍｍの厚みを有するガラスやアルミナな
どの各種セラミック基板を用いている。支持基板３１上
の略全面に、先ずＩＴＯ、Ａｕなどの導電膜からなるバ
イアス電極２９を形成し、その上に半導体膜３０として
ＣｄＴｅなどの無機材料が約３００μｍの厚みで形成さ
れる。ＣｄＴｅなどの無機材料の成膜には、ＭＯＣＶＤ
や近接昇華法が用いられるが、約５００℃の高温プロセ
スが必要である。さらに、ＣｄＴｅなどの無機材料の膜
上にＩＴＯ、Ａｕなどの導電膜からなる接続電極３３
が、画素単位にパターン形成される。このようにして得
られたアクティブマトリクス基板２８とそれに対向する
支持基板３１は、画素単位に配置された導電接続材３２
で互いに貼り合わされて一体化される。導電接続材３２
には、カーボンなどの導電性顔料が分散された接着性樹
脂や半田を用いると良い。ところで、従来のハイブリッ
ド型電磁波検出器の場合、アクティブマトリクス基板の
基板材料にガラスを用いていたため、ＣｄＴｅ膜の膜表
面の平坦性が悪い場合や、反りが発生している場合、Ｃ
ｄＴｅ膜付きの基板とアクティブマトリクス基板を接合
する際に、部分的に両基板の隙間が広くなり接触不良が
発生しやすかった。しかしながら、本実施の形態の電磁
波検出器８０では、アクティブマトリクス基板２８の基
板材料に可撓性を有する樹脂基板を用いているので、た
とえ対向基板が大きく反っていたとしても、あるいはＣ
ｄＴｅ膜の平坦性が悪くても、その反り形状や凹凸形状
に沿ってアクティブマトリクス基板を貼り合わせること
が可能になり、接続不良が発生し難くなった。その結
果、接続不良によって検出画像が得られないといった問
題を抑制できる。
波に感応して電荷を生成する半導体膜として、ＣｄＴｅ
などの無機材料を用いたハイブリッド構造の電磁波検出
器８０の模式的構造断面図を示す。アクティブマトリク
ス基板２８と、バイアス電極２９及び半導体膜（ＣｄＴ
ｅなどの無機材料）３０が形成された支持基板３１が、
画素毎に配置された導電接続材３２で接続された構造に
なっている。アクティブマトリクス基板２８における樹
脂基板としては、実施の形態２と同様に厚みの薄い基板
を用いている。一方、対向する支持基板３１としては、
０．７〜１．１ｍｍの厚みを有するガラスやアルミナな
どの各種セラミック基板を用いている。支持基板３１上
の略全面に、先ずＩＴＯ、Ａｕなどの導電膜からなるバ
イアス電極２９を形成し、その上に半導体膜３０として
ＣｄＴｅなどの無機材料が約３００μｍの厚みで形成さ
れる。ＣｄＴｅなどの無機材料の成膜には、ＭＯＣＶＤ
や近接昇華法が用いられるが、約５００℃の高温プロセ
スが必要である。さらに、ＣｄＴｅなどの無機材料の膜
上にＩＴＯ、Ａｕなどの導電膜からなる接続電極３３
が、画素単位にパターン形成される。このようにして得
られたアクティブマトリクス基板２８とそれに対向する
支持基板３１は、画素単位に配置された導電接続材３２
で互いに貼り合わされて一体化される。導電接続材３２
には、カーボンなどの導電性顔料が分散された接着性樹
脂や半田を用いると良い。ところで、従来のハイブリッ
ド型電磁波検出器の場合、アクティブマトリクス基板の
基板材料にガラスを用いていたため、ＣｄＴｅ膜の膜表
面の平坦性が悪い場合や、反りが発生している場合、Ｃ
ｄＴｅ膜付きの基板とアクティブマトリクス基板を接合
する際に、部分的に両基板の隙間が広くなり接触不良が
発生しやすかった。しかしながら、本実施の形態の電磁
波検出器８０では、アクティブマトリクス基板２８の基
板材料に可撓性を有する樹脂基板を用いているので、た
とえ対向基板が大きく反っていたとしても、あるいはＣ
ｄＴｅ膜の平坦性が悪くても、その反り形状や凹凸形状
に沿ってアクティブマトリクス基板を貼り合わせること
が可能になり、接続不良が発生し難くなった。その結
果、接続不良によって検出画像が得られないといった問
題を抑制できる。
【００５４】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の電磁波
検出器は、検出対象の電磁波に感応して電荷を生成する
半導体膜と、前記半導体膜内で生成された電荷を読み出
すためのアクティブマトリクスアレイとを備えた電磁波
検器において、前記アクティブマトリクスアレイが、樹
脂基板をベースとして形成されている。上記構造によれ
ば、アクティブマトリクス基板が破損しにくくなり、特
殊な外部衝撃の吸収機構を簡略化することができる。こ
れによって製造工程が簡略化され、また搬送の際の保護
部材も必要なくなるので、余計な手間やコストを省くこ
とができる。また、樹脂はガラス基板に比べて比重が小
さいため、軽量化が可能となり、可搬性が向上する。こ
の効果は、電磁波検出器が大面積化した際に特に有効と
なる。また、可撓性を有する樹脂基板を用いることによ
り、任意の曲率を有する電磁波検出器を形成することが
できる。また、上記構成をハイブリッド構造の電磁波検
出器に適用した場合、半導体膜の平坦性が悪くても半導
体膜付き基板とアクティブマトリクス基板を接合する際
に、接触不良が発生しにくい。
検出器は、検出対象の電磁波に感応して電荷を生成する
半導体膜と、前記半導体膜内で生成された電荷を読み出
すためのアクティブマトリクスアレイとを備えた電磁波
検器において、前記アクティブマトリクスアレイが、樹
脂基板をベースとして形成されている。上記構造によれ
ば、アクティブマトリクス基板が破損しにくくなり、特
殊な外部衝撃の吸収機構を簡略化することができる。こ
れによって製造工程が簡略化され、また搬送の際の保護
部材も必要なくなるので、余計な手間やコストを省くこ
とができる。また、樹脂はガラス基板に比べて比重が小
さいため、軽量化が可能となり、可搬性が向上する。こ
の効果は、電磁波検出器が大面積化した際に特に有効と
なる。また、可撓性を有する樹脂基板を用いることによ
り、任意の曲率を有する電磁波検出器を形成することが
できる。また、上記構成をハイブリッド構造の電磁波検
出器に適用した場合、半導体膜の平坦性が悪くても半導
体膜付き基板とアクティブマトリクス基板を接合する際
に、接触不良が発生しにくい。
【００５５】また上記半導体膜がＳｅを主成分とするこ
とによって、アクティブマトリクス基板と半導体膜の熱
膨張係数を近づけることができ、環境温度変化に対する
半導体膜の剥離不良を回避することができる。
とによって、アクティブマトリクス基板と半導体膜の熱
膨張係数を近づけることができ、環境温度変化に対する
半導体膜の剥離不良を回避することができる。
【００５６】或いは、上記半導体膜を形成する材料を光
導電性を有する有機材料にすることによって、樹脂基板
上に半導体膜を形成した後に、樹脂基板を曲面形状に変
形しても、有機材料が可撓性を有するため半導体膜にク
ラックや剥離が発生しなくなる。また、この場合、半導
体膜形成後でも自由に変形できるので、製造過程におい
て支持台は必要ない。また、熱膨張係数ｘ（／℃）が１
０-5＜ｘ＜１０-4の範囲にある樹脂基板をアクティブマ
トリクス基板のベースに用いることにより、環境温度変
化に対する半導体膜の剥離不良を回避することが可能に
なる。また、これにより電磁波検出器の使用可能な環境
範囲を拡大することができる。
導電性を有する有機材料にすることによって、樹脂基板
上に半導体膜を形成した後に、樹脂基板を曲面形状に変
形しても、有機材料が可撓性を有するため半導体膜にク
ラックや剥離が発生しなくなる。また、この場合、半導
体膜形成後でも自由に変形できるので、製造過程におい
て支持台は必要ない。また、熱膨張係数ｘ（／℃）が１
０-5＜ｘ＜１０-4の範囲にある樹脂基板をアクティブマ
トリクス基板のベースに用いることにより、環境温度変
化に対する半導体膜の剥離不良を回避することが可能に
なる。また、これにより電磁波検出器の使用可能な環境
範囲を拡大することができる。
【００５７】また、前記樹脂基板が曲面形状を有するこ
とにより、放射広がりを有する電磁波の画像を検出する
場合でも、検出器の任意の場所において電磁波が検出器
面に対して略垂直に入射するように電磁波検出器を湾曲
させておくことで、歪みの小さい、かつ連続した画像を
検出できる電磁波検出器を実現することが可能になる。
とにより、放射広がりを有する電磁波の画像を検出する
場合でも、検出器の任意の場所において電磁波が検出器
面に対して略垂直に入射するように電磁波検出器を湾曲
させておくことで、歪みの小さい、かつ連続した画像を
検出できる電磁波検出器を実現することが可能になる。
【００５８】また、前記樹脂基板の、前記半導体膜が形
成されている面とは反対の面に、曲面形状を有する支持
体を備えることにより、電磁波検出器の曲面形状を保持
することが可能になる。
成されている面とは反対の面に、曲面形状を有する支持
体を備えることにより、電磁波検出器の曲面形状を保持
することが可能になる。
【００５９】また、前記樹脂基板のいずれかの面をガス
バリア層でコートすることにより、樹脂基板がガスや水
分を吸収／放出することで生じる、基板が反る、あるい
は半導体膜、絶縁膜、金属膜を真空装置で成膜する際に
ガスや水分が膜中に取り込まれて、膜質を劣化させると
いった問題を抑制することができる。
バリア層でコートすることにより、樹脂基板がガスや水
分を吸収／放出することで生じる、基板が反る、あるい
は半導体膜、絶縁膜、金属膜を真空装置で成膜する際に
ガスや水分が膜中に取り込まれて、膜質を劣化させると
いった問題を抑制することができる。
【００６０】また、前記樹脂基板の前記半導体膜が形成
されている面を樹脂層で覆うことにより、放電や湿度な
どの環境要因による半導体膜の劣化を防ぐことができ
る。本発明の電磁波検出器の製造方法は、樹脂基板の一
方の面上にアクティブマトリクスアレイを形成する工程
と、上記アクティブマトリクスアレイが形成された樹脂
基板を、曲げ変形させた状態で支持体に据え付ける工程
と、上記曲げ変形されたアクティブマトリクスアレイの
表面に半導体膜を成膜する工程とを含むので、先ず樹脂
基板を曲面形状に変形させた後、樹脂基板上に半導体膜
を形成する手順で製造するとことによって、半導体膜に
クラックや剥離が発生させることなく半導体膜を曲面形
状に形成することが可能になる。さらに、樹脂基板を支
持体に据え付けた状態で半導体膜を形成すると、半導体
膜形成中の樹脂基板の変形を抑制することが可能にな
る。
されている面を樹脂層で覆うことにより、放電や湿度な
どの環境要因による半導体膜の劣化を防ぐことができ
る。本発明の電磁波検出器の製造方法は、樹脂基板の一
方の面上にアクティブマトリクスアレイを形成する工程
と、上記アクティブマトリクスアレイが形成された樹脂
基板を、曲げ変形させた状態で支持体に据え付ける工程
と、上記曲げ変形されたアクティブマトリクスアレイの
表面に半導体膜を成膜する工程とを含むので、先ず樹脂
基板を曲面形状に変形させた後、樹脂基板上に半導体膜
を形成する手順で製造するとことによって、半導体膜に
クラックや剥離が発生させることなく半導体膜を曲面形
状に形成することが可能になる。さらに、樹脂基板を支
持体に据え付けた状態で半導体膜を形成すると、半導体
膜形成中の樹脂基板の変形を抑制することが可能にな
る。
【図１】本発明の実施の形態１に係る電磁波検出器の模
式的構造断面図である。
式的構造断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る電磁波検出器の模
式的構造断面図である。
式的構造断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る電磁波検出器の製
造手順を示す図である。
造手順を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る電磁波検出器の使
用例を示す図である。
用例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る電磁波検出器の使
用例を示す図である。
用例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る電磁波検出器の使
用例を示す図である。
用例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態４に係る電磁波検出器の模
式的構造断面図である。
式的構造断面図である。
【図８】従来の二次元画像検出器の原理図を示す図であ
る。
る。
１、１１、２５、２８ アクティブマトリクス基板 ２、１２、２６、３０、１０１ 半導体膜 ３、１３、２７、２９、１０２ バイアス電極 ４ ＴＦＴ素子 ５、１０４ 蓄積容量（Ｃｓ） ６、１０３ 電荷収集電極 ７ 外部高圧電源 ８ アンプ回路 １４ 支持台 １５ 樹脂基板 １６ アクティブマトリクスアレイ １７ 真空蒸着装置 １８ 蒸着源 １９ バイアスリード ２０、２４ 電磁波検出器 ２１ 被写体 ２２ 寝台 ２３ 患者 ３１ 支持基板 ３２ 導電接続材 ３３ 接続電極 ５０、６０、７０、８０、１００ 電磁波検出器 １０５ スイッチング素子 １０６ 誘電体層 １０７ 電荷阻止層 １０８ ガラス基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 51/10 Ｈ０１Ｌ 31/00 Ａ 31/08 31/08 Ｌ Ｈ０４Ｎ 5/32 Ｔ 5/335 Ｆターム(参考） 2G088 EE01 FF02 GG21 JJ02 JJ05 JJ09 4M118 AA10 AB01 BA05 BA14 BA30 CA11 CA14 CA19 CB05 HA27 5C024 AX11 CX00 CY47 EX24 GX16 GY31 5F088 AA11 AB01 AB11 BA20 BB03 BB07 EA04 EA08 GA02 LA07 LA08
Claims (10)
- 【請求項１】 電磁波に感応して電荷を生成する半導体
膜と、前記半導体膜内で生成された電荷を読み出すため
のアクティブマトリクスアレイとを備えた電磁波検出器
において、 前記アクティブマトリクスアレイが、樹脂基板をベース
として形成されていることを特徴とする電磁波検出器。 - 【請求項２】 前記半導体膜が、Ｓｅを主成分とするこ
とを特徴とする請求項１記載の電磁波検出器。 - 【請求項３】 前記半導体膜が、光導電性を有する有機
材料を主成分とすることを特徴とする請求項１記載の電
磁波検出器。 - 【請求項４】 前記樹脂基板の熱膨張係数ｘ（／℃）
が、１．０×１０-5＜ｘ＜１．０×１０-4の範囲である
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか記載の電磁
波検出器。 - 【請求項５】 前記樹脂基板が可撓性を有していること
を特徴とする請求項１から４のいずれか記載の電磁波検
出器。 - 【請求項６】 前記樹脂基板が曲面形状を有しているこ
と特徴とする請求項１から５のいずれか記載の電磁波検
出器。 - 【請求項７】 前記樹脂基板の、前記半導体膜が形成さ
れている面とは反対の面に、さらに曲面形状を有する支
持体を備えていることを特徴とする請求項６に記載の電
磁波検出器。 - 【請求項８】 前記樹脂基板のいずれかの面にガスバリ
ア層がコートされている請求項１から７のいずれか記載
の電磁波検出器。 - 【請求項９】 前記樹脂基板の前記半導体膜が形成され
ている面が樹脂層に覆われている請求項１から８のいず
れか記載の電磁波検出器。 - 【請求項１０】 樹脂基板の一方の面上にアクティブマ
トリクスアレイを形成する工程と、前記アクティブマト
リクスアレイが形成された樹脂基板を、曲げ変形させた
状態で支持体に据え付ける工程と、前記曲げ変形された
アクティブマトリクスアレイの表面に半導体膜を成膜す
る工程とを含むことを特徴とする電磁波検出器の製造方
法。
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