JP2007103967A - Two-dimensional image detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、X線等の放射線、あるいは可視光、赤外線等の光線の画像を検出することができる二次元画像検出器に関する。 The present invention relates to a two-dimensional image detector capable of detecting an image of radiation such as X-rays or light rays such as visible light and infrared rays.
従来、X線等の放射線、あるいは可視光、赤外線等の光線の画像を検出することができる二次元画像検出器として、光感知半導体層にて発生した電荷を、従来の液晶表示装置に使用されているアクティブマトリクス基板上の各画素毎に収集して読み出して、画像化するものが知られている。その中で、1画素当たりのフィルファクター(開口率)の増大という効果を得ることを目的に、アクティブマトリクス基板のアドレス線(電極配線)やTFT素子上に、絶縁層を介して画素電極が重畳した構造(屋根型構造)が採用されている例がある。 Conventionally, as a two-dimensional image detector capable of detecting an image of radiation such as X-rays, or light rays such as visible light and infrared light, the charge generated in the photosensitive semiconductor layer is used in a conventional liquid crystal display device. A device that collects, reads, and images each pixel on an active matrix substrate is known. Among them, the pixel electrode is superimposed on the address line (electrode wiring) and TFT element of the active matrix substrate through an insulating layer for the purpose of obtaining the effect of increasing the fill factor (aperture ratio) per pixel. There is an example in which such a structure (roof-type structure) is adopted.
例えば文献「W.den Boer,et al., “Similarities between TFT Arrays for D-irect-Conversion X-ray Sensors and High-Aperture AMLCDs",SID 98 DIGEST, PP.371-374, 1998」、「USP5,780,871」等に具体的な構造が記載されている。 For example, the literature “W.den Boer, et al.,“ Similarities between TFT Arrays for D-irect-Conversion X-ray Sensors and High-Aperture AMLCDs ”, SID 98 DIGEST, PP.371-374, 1998”, “USP5 780, 871 "and the like describe a specific structure.
図9は、上記屋根型構造のアクティブマトリクス基板を採用した二次元画像検出器の1画素当たりの構成を概略的に示す断面図である。 FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a configuration per pixel of a two-dimensional image detector employing the roof-type active matrix substrate.
同図に示されているように、屋根型構造のアクティブマトリクス基板101上に光導電膜102が積層され、さらに該光導電膜102上に共通電極103が積層されることにより、二次元画像検出器の基本構造が形成されている。
As shown in the figure, a two-dimensional image detection is performed by laminating a
上記屋根型構造のアクティブマトリクス基板101は、ガラス基板104上に、スイッチング素子である薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)105、電荷蓄積容量(Cs)106が形成され、該TFT105および該電荷蓄積容量(Cs)106の上部を、画素電極107が覆うことにより構成されている。
In the
上記TFT105は、ゲート電極108、ゲート絶縁膜109、a−Si膜(i層)110、a−Si膜(n+層)111、ソース電極112、ドレイン電極113により形成されている。また、上記電荷蓄積容量(Cs)106は、蓄積容量電極(Cs電極)114、ゲート絶縁膜109、およびもう一方の蓄積容量電極としての機能も兼ね備えているドレイン電極113により形成される。
The TFT 105 includes a
上記電極配線(ゲート電極108およびソース電極112)、TFT105、および電荷蓄積容量(Cs)106と、上記画素電極107とは、間に存在する絶縁層115により電気的に絶縁されている。また、上記画素電極107と上記ドレイン電極113とは、上記絶縁層115中に設けられたコンタクトホール116により導通状態にある。
The electrode wiring (the
上記光導電膜102には、X線等の放射線、あるいは可視光等の光線が照射されることにより電荷(電子−正孔)を発生する半導体材料が用いられる。
The
次に、上記二次元画像検出器の動作原理について説明する。 Next, the operation principle of the two-dimensional image detector will be described.
共通電極103と蓄積容量電極(Cs電極)114との間に電圧を印加した状態で、X線等の放射線、あるいは可視光等の光線が光導電膜102上に照射されると、該光導電膜102の内部に電荷(電子−正孔)が発生する。発生した電荷は、印加電圧の方向に応じてそれぞれ正負電極側に移動し、電荷蓄積容量(Cs)106に電荷が蓄積される。該電荷蓄積容量(Cs)106に蓄積された電荷は、ゲート電極108への入力信号でTFT105をオープン状態にすることによって、ソース電極112より外部に取り出すことが可能である。
When a voltage is applied between the
電極配線(ゲート電極108およびソース電極112)、TFT105、電荷蓄積容量(Cs)106等は、XYマトリクス状に設けられているため、ゲート電極108に入力する信号を線順次に走査することにより、二次元的に画像情報を得ることが可能となる。
Since the electrode wiring (the
上述したような屋根型構造のアクティブマトリクス基板を用いた二次元画像検出器においては、画素電極とアドレス線(電極配線)とを絶縁するために、両層の中間に、図9で示した絶縁膜115のような絶縁層が設けられている。該絶縁層としての使用が可能である材料としては、SiOx、SiNx、Al2O3 、ポリイミド、アクリル樹脂等があるが、以下の理由により、各々使用材料として優劣が生じる。
In the two-dimensional image detector using the active matrix substrate having the roof type structure as described above, in order to insulate the pixel electrode from the address line (electrode wiring), the insulation shown in FIG. An insulating layer such as the
まず、樹脂類は、スピン塗布、フィルムラミネート等の手法による膜形成が可能である。一方、SiOx、SiNx等はCVD(Chemical Vapor Deposition )蒸着により成膜するため、樹脂類と比較して製造コストが高い。更に、樹脂類であれば、スピン塗布等の方法により膜表面部を平坦に形成することが可能であるが、SiOx、SiNx等をCVD蒸着により成膜する場合は、形成膜に下層の凹凸が反映されるため、形成膜表面の平坦性に問題が生じる。二次元画像検出器において、絶縁層表面の凹凸は、アクティブマトリクス基板上部に成膜する光導電層に反映されて、検出性能の低下につながるため好ましくない。従って、絶縁層の表面を平坦に形成するためには、樹脂類を用いることが適当である。 First, the resin can be formed into a film by a technique such as spin coating or film lamination. On the other hand, since SiO x , SiN x and the like are formed by CVD (Chemical Vapor Deposition) deposition, the manufacturing cost is higher than that of resins. Furthermore, if it is a resin, it is possible to form the film surface portion flat by a method such as spin coating. However, when SiO x , SiN x or the like is formed by CVD deposition, a lower layer is formed on the formed film. Since unevenness is reflected, a problem arises in the flatness of the surface of the formed film. In the two-dimensional image detector, the irregularities on the surface of the insulating layer are reflected in the photoconductive layer formed on the active matrix substrate, leading to a decrease in detection performance. Accordingly, it is appropriate to use resins in order to form the surface of the insulating layer flat.
次に、二次元画像検出器において、アドレス線(電極配線)と画素電極とが重畳される部分に発生する寄生容量は、信号ノイズ発生の主要因であるため、該信号ノイズの低減のために寄生容量を低減させる必要がある。従って、上記絶縁層は可能な限り厚膜であることが望ましいが、CVD蒸着により成膜される場合、1μm以上の厚膜化は困難である。 Next, in the two-dimensional image detector, the parasitic capacitance generated in the portion where the address line (electrode wiring) and the pixel electrode are overlapped is a main cause of signal noise generation. It is necessary to reduce the parasitic capacitance. Therefore, it is desirable that the insulating layer is as thick as possible. However, when the insulating layer is formed by CVD deposition, it is difficult to increase the thickness to 1 μm or more.
しかし、樹脂類であれば、スピン塗布を用いることができるので、厚膜化は比較的容易である。さらに、樹脂類には一般的に誘電率の小さいものが各種存在するので、寄生容量を低減させることが可能である。 However, if it is resin, since spin coating can be used, it is relatively easy to increase the film thickness. Furthermore, since various types of resins generally have a low dielectric constant, it is possible to reduce parasitic capacitance.
また、上記絶縁層には、画素電極とドレイン電極とを接続するためのコンタクトホールを形成する必要がある。該コンタクトホールはフォトリソグラフィ技術により形成されるが、アクリル樹脂のように感光性を有する材料の場合は、コンタクトホール形成に際して、レジスト塗布、エッチング等の処理が不要であるので、非感光性材料の場合と比較して工程の短縮に寄与する。 In addition, it is necessary to form a contact hole for connecting the pixel electrode and the drain electrode in the insulating layer. The contact hole is formed by a photolithographic technique. However, in the case of a material having photosensitivity such as an acrylic resin, a process such as resist coating and etching is not required when forming the contact hole. Compared to the case, it contributes to shortening of the process.
上記した理由により、上記絶縁層に使用する材料としては、低誘電率で感光性を有するアクリル等の樹脂類が好ましく、用いる方法としては、スピン塗布による成膜が好ましい。また、上記絶縁層に使用する材料としては、寄生容量低減のために、低誘電率であることが望ましい。
しかしながら、上記従来の二次元画像検出器に対して、上述したようなアクリル等の樹脂を絶縁層に使用した屋根型構造のアクティブマトリクス基板を採用する場合、次のような問題が生じる。 However, when a roof-type active matrix substrate using an insulating layer made of a resin such as acrylic as described above is employed for the conventional two-dimensional image detector, the following problems arise.
すなわち、上記従来のような屋根型構造のアクティブマトリクス基板の場合、樹脂からなる上記絶縁層が画素領域の周辺部で露出したものを使用していると、該絶縁層の材料劣化が装置としての信頼性に大きな影響を及ぼす虞れがある。具体的に、特に信頼性に影響を及ぼす要因として懸念されるのは、空気中の湿気である。アクリル等の樹脂類は一般に湿気に弱いため、このような樹脂類を用いる場合、空気中の湿気が原因となって、上記絶縁層の露出した部分から該絶縁層が剥れてしまい、変質等の劣化が経時的に進行するという現象は避けられない。また、アクリル等の樹脂類は、X線等の放射線により重合や分解等の劣化が発生しやすいという問題も有している。 That is, in the case of the active matrix substrate having the roof type structure as described above, if the insulating layer made of resin is exposed at the periphery of the pixel region, the material deterioration of the insulating layer is caused as a device. There is a risk that reliability will be greatly affected. Specifically, it is moisture in the air that is particularly concerned as a factor affecting reliability. Resins such as acrylic are generally vulnerable to moisture, so when such resins are used, the insulating layer peels off from the exposed portion of the insulating layer due to moisture in the air, and the like is altered. The phenomenon that the deterioration of the material progresses with time is inevitable. In addition, resins such as acrylic also have a problem that deterioration such as polymerization and decomposition is likely to occur due to radiation such as X-rays.
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、屋根型構造のアクティブマトリクス基板上に、光導電性を有する半導体層を積層した二次元画像検出器において、画素領域周辺部に露出した絶縁層の腐敗等の劣化により生じる装置性能の劣化を防ぎ、装置として高い信頼性を有する二次元画像検出器を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in a two-dimensional image detector in which a photoconductive semiconductor layer is stacked on an active matrix substrate having a roof structure, insulation exposed at the periphery of the pixel region is provided. It is an object of the present invention to provide a two-dimensional image detector having high reliability as a device by preventing degradation of device performance caused by degradation of layers and the like.
本発明の二次元画像検出器は、上記の課題を解決するために、格子状に配列された電極配線、各格子点毎に設けられたスイッチング素子、および該スイッチング素子を介して上記電極配線に接続される電荷蓄積容量上に、絶縁層を介して画素電極が配置されているアクティブマトリクス基板と、上記アクティブマトリクス基板上に設けられた光導電性を有する半導体層と、上記半導体層上において、上記絶縁層の配置領域内にさらに設けられた電極層とを備えるとともに、上記絶縁層は上記半導体層より広い領域に形成されており、上記電極層の少なくとも端部と上記半導体層の露出面と上記絶縁層の露出部とを覆う、X線が透過する材料からなる保護膜とを備え、X線画像を検出することを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, the two-dimensional image detector of the present invention provides electrode wiring arranged in a grid, switching elements provided for each grid point, and the electrode wiring via the switching elements. On the charge storage capacitor to be connected, an active matrix substrate in which a pixel electrode is disposed via an insulating layer, a photoconductive semiconductor layer provided on the active matrix substrate, and the semiconductor layer, An electrode layer further provided in the arrangement region of the insulating layer, and the insulating layer is formed in a region wider than the semiconductor layer, and at least an end portion of the electrode layer and an exposed surface of the semiconductor layer, And a protective film made of a material that transmits X-rays, covering the exposed portion of the insulating layer, and detecting an X-ray image.
また、上記の構成において、上記保護膜は、上記電極層と上記半導体層の露出面と上記絶縁層の露出部との全体を覆うことが望ましい。 In the above structure, it is desirable that the protective film covers the entire electrode layer, the exposed surface of the semiconductor layer, and the exposed portion of the insulating layer.
また、上記の構成において、上記保護膜は、沿面放電を防止する絶縁膜であることが望ましい。 In the above configuration, the protective film is preferably an insulating film that prevents creeping discharge.
これにより、画素領域周辺部に露出した絶縁層の腐敗等の劣化により生じる装置性能の劣化を防ぎ、装置として高い信頼性を有する二次元画像検出器を提供することができる。 As a result, it is possible to provide a two-dimensional image detector having high reliability as a device by preventing deterioration in device performance caused by deterioration such as decay of the insulating layer exposed in the periphery of the pixel region.
さらに、本発明の二次元画像検出器は、上述した全ての構成において、上記絶縁層が、樹脂からなる構成であることが望ましい。 Furthermore, in the two-dimensional image detector of the present invention, in all the above-described configurations, it is desirable that the insulating layer is made of a resin.
上記の構成によれば、絶縁層に対して樹脂を用いることにより、該絶縁層を、例えばスピン塗布やフィルムラミネートにより形成することができる。従って、絶縁層の膜表面を平坦に形成することができ、さらには、絶縁層の厚膜化も容易に実現することができる。また、樹脂類は一般に誘電率の小さいものが各種存在するため、絶縁層を低誘電率で形成することも可能となる。 According to said structure, by using resin with respect to an insulating layer, this insulating layer can be formed by spin coating or film lamination, for example. Therefore, the film surface of the insulating layer can be formed flat, and further, the thickening of the insulating layer can be easily realized. In addition, since various kinds of resins generally have a low dielectric constant, the insulating layer can be formed with a low dielectric constant.
これにより、検出性能の低下を抑制して、且つ寄生容量を低減させて信号ノイズの発生を抑えた二次元画像検出器を、低コストで実現することができる。 Accordingly, it is possible to realize a two-dimensional image detector that suppresses a decrease in detection performance, reduces parasitic capacitance, and suppresses the generation of signal noise at a low cost.
本発明の二次元画像検出器は、以上のように、格子状に配列された電極配線、各格子点毎に設けられたスイッチング素子、および該スイッチング素子を介して上記電極配線に接続される電荷蓄積容量上に、絶縁層を介して画素電極が配置されているアクティブマトリクス基板と、上記アクティブマトリクス基板上に設けられた光導電性を有する半導体層と、上記半導体層上において、上記絶縁層の配置領域内にさらに設けられた電極層とを備えるとともに、上記絶縁層は上記半導体層より広い領域に形成されており、上記電極層の少なくとも端部と上記半導体層の露出面と上記絶縁層の露出部とを覆う、X線が透過する材料からなる保護膜とを備え、X線画像を検出するものである。 As described above, the two-dimensional image detector of the present invention includes electrode wirings arranged in a grid, switching elements provided for each grid point, and electric charges connected to the electrode wirings through the switching elements. An active matrix substrate in which a pixel electrode is disposed on the storage capacitor via an insulating layer, a photoconductive semiconductor layer provided on the active matrix substrate, and the insulating layer on the semiconductor layer. An electrode layer further provided in the arrangement region, and the insulating layer is formed in a region wider than the semiconductor layer. At least an end of the electrode layer, an exposed surface of the semiconductor layer, and the insulating layer An X-ray image is detected by providing a protective film that covers the exposed portion and is made of a material that transmits X-rays.
それゆえ、絶縁層の露出部分が外部雰囲気に曝されることによる材料劣化や、X線等の放射線を検出する場合の放射線被曝による材料劣化を抑制することが可能となるという効果を奏する。 Therefore, there is an effect that it is possible to suppress material deterioration due to exposure of the exposed portion of the insulating layer to the external atmosphere and material deterioration due to radiation exposure when detecting radiation such as X-rays.
〔参考形態〕
本発明の参考形態について図1ないし図4に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
[Reference form]
The reference embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
本参考形態に係る二次元画像検出器は、X線感知二次元画像検出器である。 The two-dimensional image detector according to this reference embodiment is an X-ray sensitive two-dimensional image detector.
図1は、本参考形態における二次元画像検出器の基本構成を示す断面図である。また、図2は、上記二次元画像検出器の一画素あたりの構成を示す断面図である。また、図3は、上記二次元画像検出器において、以下に説明する積層された各膜の位置関係を概略的に示す説明図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a basic configuration of a two-dimensional image detector in the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration per pixel of the two-dimensional image detector. FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing the positional relationship between the stacked films described below in the two-dimensional image detector.
図1に示すように、本参考形態における二次元画像検出器は、アクティブマトリクス基板1上に光導電膜(半導体層)2および共通電極(電極層)3が形成されることにより、装置としての基本部分が構成されている。該アクティブマトリクス基板1は、後述するゲート電極(電極配線)および蓄積容量電極(Cs電極)(図示せず)が設けられた支持基板であるガラス基板4上のほぼ全面に形成されたゲート絶縁膜5、該ゲート絶縁膜5上に形成された第1の絶縁保護膜6、該第1の絶縁保護膜6上に形成された第2の絶縁保護膜(絶縁層)7、および該第2の絶縁保護膜7上にマトリクス状に形成された、画素配列層としての複数の画素電極8を備えている。
As shown in FIG. 1, the two-dimensional image detector according to this embodiment has a photoconductive film (semiconductor layer) 2 and a common electrode (electrode layer) 3 formed on an
上記光導電膜2は、上記アクティブマトリクス基板1上のほぼ全面に形成されており、上記第2の絶縁保護膜7の端部、すなわち第2の絶縁保護膜7における画素領域(表示領域)の周辺部分を完全に覆っている。
The
上記共通電極3は、上記光導電膜2上のほぼ全面に形成され、かつ、上記第2の絶縁保護膜7が形成されている領域よりも狭い領域に形成されている。すなわち、上記共通電極3は、第2の絶縁保護膜7の配置領域内に形成されている。
The
また、本参考形態に係る二次元画像検出器においては、上記画素電極8は一辺130μmの正方形で、画素ピッチが150μmである。また、画素領域(表示領域)全体は一辺が約430mmの正方形である。
In the two-dimensional image detector according to this embodiment, the
以下に、図2に基づいて、本参考形態における二次元画像検出器の構成について、詳細に説明する。 Below, based on FIG. 2, the structure of the two-dimensional image detector in this reference form is demonstrated in detail.
ガラス基板4上にXYマトリクス状の電極配線(ゲート電極9とソース電極10)、スイッチング素子である薄膜トランジスタ(以下、TFT(Thin Film Transistor)と称する)11、電荷蓄積容量(Cs)12等が設けられている。
An XY matrix electrode wiring (gate electrode 9 and source electrode 10), a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT (Thin Film Transistor)) 11, a charge storage capacitor (Cs) 12 and the like are provided on the
具体的には、上記ガラス基板4としては、無アルカリガラス基板(例えばコーニング社製#7059や#1737)が用いられている。該ガラス基板4上に、Ta(タンタル)、A1(アルミニウム)等の金属膜からなるゲート電極9および蓄積容量電極(Cs電極)13が配置されている。
Specifically, an alkali-free glass substrate (for example, # 7059 or # 1737 manufactured by Corning) is used as the
上記ゲート電極9および蓄積容量電極(Cs電極)13上を覆うように、上記ガラス基板4のほぼ全面に、SiNxやSiOxからなるゲート絶縁膜5が設けられている。該ゲート絶縁膜5は、電荷蓄積容量(Cs)12の構成要素としての機能も兼ねている。尚、該ゲート絶縁膜5としては、SiNxやSiOxだけでなく、ゲート電極9と電荷蓄積容量電極(Cs電極)13とを陽極酸化した陽極酸化膜を併用する場合もある。
A
上記ゲート電極9の上部に、上記ゲート絶縁膜5を介して、TFT11のチャネル部となるa−Si膜(i層)14と、ソース電極10・ドレイン電極16とのコンタクトを図るa−Si膜(n+層)15とが設けられている。
An a-Si film for making contact between the a-Si film (i layer) 14 serving as a channel portion of the
上記a−Si膜(n+層)15上に、TaやAl等の金属膜からなるソース電極10とドレイン電極16(Cs電極を兼ねる)とが設けられている。
On the a-Si film (n + layer) 15, a
以上のように、上記TFT11および電荷蓄積容量12等が形成されたガラス基板4のほぼ全面を覆う形で、SiNxからなる第1の絶縁保護膜6が設けられている。更に、上記第1の絶縁保護膜6上のほぼ全面を覆うように、厚さ約3μmの第2の絶縁保護膜7が設けられている。該第2の絶縁保護膜7には、感光性を有する有機絶縁膜、例えばアクリル樹脂が用いられている。
As described above, the first insulating
上記第2の絶縁保護膜7上に、ITO(Indium Tin Oxide)からなる画素電極8が設けられている。第2の絶縁保護膜7にはコンタクトホール17が設けられており、該コンタクトホール17を介して画素電極8とドレイン電極16とが短絡している。
A
尚、ここでは、TFT素子として、a−Siを用いた逆スタガ構造のTFTを用いたが、これに限定されるものではなく、p−Siを用いてもよいし、スタガ構造にしてもよい。 Here, as the TFT element, a TFT having an inverted stagger structure using a-Si is used. However, the TFT element is not limited to this, and p-Si may be used, or a staggered structure may be used. .
次に、上述したように作製したアクティブマトリクス基板1の画素領域上に、a−Seからなる膜厚約0.5〜1mmの光導電膜2が設けられている。a−Seにより形成される上記光導電膜2は、画素領域全体に加えて、画素領域の端部に露出した第2の絶縁保護膜7も覆うように形成される。
Next, a
さらに、上記光導電膜2上に、画素領域18(図3参照)を覆う形でAu(金)からなる共通電極3が配置される。該共通電極3は、画素領域18よりも大きく、第2の絶縁保護膜7の形成領域よりも小さい領域に形成されている。
Further, a
以上のような構成からなる本参考形態に係る二次元画像検出器は、図3に示すように、上記第2の絶縁保護膜7が画素領域18より外側の領域まで設けられている。本参考形態においては、上記第2の絶縁保護膜7は画素領域18より約5mm外側の領域まで設けられている。また、上記光導電膜2は、上記第2の絶縁保護膜7の端部より更に1〜10mm外側の領域まで成膜されているので、上記第2の絶縁保護膜7の露出部分は上記光導電膜2にて完全に覆われることになる。
In the two-dimensional image detector according to the present embodiment configured as described above, the second insulating
次に、上記二次元画像検出器の製造方法について詳細に説明する。 Next, the manufacturing method of the two-dimensional image detector will be described in detail.
本参考形態に係る二次元画像検出器を構成している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。
The
第1の工程では、無アルカリガラス基板であるガラス基板4上に、Ta、Al等の金属膜を、スパッタ蒸着で厚さ約3000Åに成膜した後、所望の形状にパターニングして、ゲート電極9を形成する。この時、同時に蓄積容量電極(Cs電極)13も形成する。
In the first step, a metal film such as Ta or Al is formed on the
第2の工程では、SiNxやSiOxをCVD法により厚さ約3500Åに成膜して、ゲート絶縁膜5を形成する。
In the second step, SiN x or SiO x is deposited to a thickness of about 3500 mm by the CVD method to form the
第3の工程では、a−Si膜(i層)、a−Si膜(n+層)を、厚さが各々約1000Å、約400ÅになるようにCVD法にて成膜し、所望の形状にパターニングして、ゲート電極9の上部にa−Si膜(i層)14およびa−Si膜(n+層)15を形成する。 In the third step, an a-Si film (i layer) and an a-Si film (n + layer) are formed by CVD so that the thicknesses are about 1000 mm and about 400 mm, respectively, and the desired shape is obtained. Then, an a-Si film (i layer) 14 and an a-Si film (n + layer) 15 are formed on the gate electrode 9.
第4の工程では、TaやAl等の金属膜をスパッタ蒸着で厚さ約3000Åに成膜した後、所望の形状にパターニングして、ソース電極10とドレイン電極16とを形成する。
In the fourth step, a metal film such as Ta or Al is formed by sputtering deposition to a thickness of about 3000 mm, and then patterned into a desired shape to form the
第5の工程では、SiNxをCVD法で厚さ約3000Åに成膜し、後の工程でコンタクトホール17が形成されるドレイン電極16上部の所定の部分のみ上記SiNx膜を除去して、第1の絶縁保護膜6を形成する。
In the fifth step, SiN x is deposited to a thickness of about 3000 mm by the CVD method, and the SiN x film is removed only at a predetermined portion above the
第6の工程では、例えば感光性を有するアクリル樹脂等の有機絶縁膜を成膜して第2の絶縁保護膜7を形成し、フォトリソグラフィ技術によるパターニングにて、該第2の絶縁保護膜7の所定の場所にコンタクトホール17を形成する。
In the sixth step, an organic insulating film such as a photosensitive acrylic resin is formed to form the second insulating
第7の工程では、ITOをスパッタ蒸着法で厚さ約2000Åに成膜した後、所望の形状にパターニングして画素電極8を形成する。この時、第2の絶縁保護膜7に設けたコンタクトホール17を介して、画素電極8とドレイン電極16とが短絡するようにしておく。
In the seventh step, ITO is deposited to a thickness of about 2000 mm by sputtering deposition, and then patterned into a desired shape to form the
以上のような工程により完成したアクティブマトリクス基板1上に、真空蒸着法を用いてa−Se膜を厚さ約0.5〜1mmになるように成膜し、光導電膜2を形成する。この際、該光導電膜2は、上記第2の絶縁保護膜7の形成領域よりも広い領域に、該第2の絶縁保護膜7の端部を完全に覆うように形成される。尚、この時の温度は常温である。
On the
さらに、上記光導電膜2上で、且つ上記第2の絶縁保護膜7の形成領域よりも狭い領域に、真空蒸着法を用いてAuを膜厚約2000Åに成膜して、共通電極3を形成する。
Further, a
以上のような工程により、二次元画像検出器の基本構成部が形成される。 The basic components of the two-dimensional image detector are formed by the processes as described above.
本参考形態に係る二次元画像検出器は、上述したように、アクリル樹脂からなる第2の絶縁保護膜7において、画素領域18の周辺部に露出した部分を、a−Seからなる光導電膜2で完全に覆う構造となっている。従って、上記のように画素領域18の周辺部に露出した第2の絶縁保護膜7は、外部雰囲気と構造的に接触することがないので、外部雰囲気中に含まれる湿気等の影響によるアクリル樹脂の膜剥れや材料劣化が発生しない。また、上記のように画素領域18の周辺部に露出した第2の絶縁保護膜7は、X線に直接曝されることがないため、被曝による樹脂の材料劣化が抑制される。
As described above, in the two-dimensional image detector according to the present embodiment, a portion of the second insulating
また、本参考形態に係る二次元画像検出器においては、光導電膜2としてa−Seからなる膜が0.5〜1.0mm程度の膜厚で形成されており、この際の共通電極3への印加電圧は数kV〜数十kVの高電圧である。ここで、該共通電極3の形成領域を第2の絶縁保護膜7の形成領域よりも小さくすることにより、共通電極3が第2の絶縁保護膜7の不在領域に存在しなくなる。それゆえ、第2の絶縁保護膜7の不在領域の光導電膜2に高電圧が印加されることがない。
In the two-dimensional image detector according to the present embodiment, a film made of a-Se is formed as the
従って、ゲート電極9、ソース電極10、および電荷蓄積容量(Cs)12等の上に設けられている第1の絶縁保護膜6に高電圧が直接印加されることがないので、電極配線上の絶縁破壊、すなわち第1の絶縁保護膜6の破壊を防止することができる。また、第1の絶縁保護膜6の寄生容量の発生も抑制することが可能であり、信号ノイズの発生を抑制して、装置の信頼性を向上させる効果も得ることができる。
Therefore, a high voltage is not directly applied to the first insulating
図4に比較例として、第2の絶縁保護膜7であるアクリル樹脂の端部が露出している構成の二次元画像検出器を示す。この場合、アクリル樹脂からなる第2の絶縁保護膜7の露出部19が、外気に触れて劣化しやすいといった問題が発生する。
As a comparative example, FIG. 4 shows a two-dimensional image detector having a configuration in which an end of an acrylic resin as the second insulating
なお、本参考形態では、第2の絶縁保護膜7に感光性を有するアクリル樹脂を用いたが、感光性の有無に関わらず他の樹脂を用いても構わない。また、樹脂以外の絶縁材料を用いても構わない。
In the present embodiment, the acrylic resin having photosensitivity is used for the second insulating
〔実施の形態1〕
本発明の実施の形態について、図5および図6に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、説明の便宜上、前記した参考形態で説明した構成と同一の構成については同じ参照番号を付記し、その説明を省略する。
[Embodiment 1]
The embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6 as follows. For convenience of explanation, the same reference numerals are given to the same components as those described in the reference embodiment, and the description thereof is omitted.
本実施の形態に係る二次元画像検出器の基本部分の構成、および製造方法は、前記した参考形態および実施の形態1に係る二次元画像検出器とほぼ同様である。ただし、本実施の形態に係る二次元画像検出器には、光導電膜にて第2の絶縁保護膜の露出部を覆う構造は採用されていない。 The basic configuration and manufacturing method of the two-dimensional image detector according to the present embodiment are substantially the same as those of the reference embodiment and the two-dimensional image detector according to the first embodiment. However, the two-dimensional image detector according to the present embodiment does not employ a structure that covers the exposed portion of the second insulating protective film with a photoconductive film.
図5は、本実施の形態に係る二次元画像検出器の基本構成を概略的に示す断面図である。同図に示すように、本実施の形態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上に光導電膜2および共通電極3が形成されることにより、装置としての基本部分が構成されている。
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a basic configuration of the two-dimensional image detector according to the present embodiment. As shown in the figure, the two-dimensional image detector according to the present embodiment includes a
第2の絶縁保護膜7は光導電膜2より広い領域に形成されており、その端部は光導電膜2にて覆われない露出部31となっている。該露出部31を覆うように、エポキシ樹脂からなる第3の絶縁保護膜32が設けられている。該第3の絶縁保護膜32は、それ自体の材料劣化を考慮して、上記第2の絶縁保護膜7の露出部31の端部よりも外側へ、余裕を持たせて形成されることが好ましい。そこで、本実施の形態では、上記第3の絶縁保護膜32が、第2の絶縁保護膜7の露出部31の端部より約1cm程度外側まで覆うように配置されている。
The second insulating
以上のように、本実施の形態に係る二次元画像検出器においては、アクリル樹脂からなる第2の絶縁保護膜7の露出部31が、エポキシ樹脂からなる第3の絶縁保護膜32により完全に覆われている。従って、構造的に第2の絶縁保護膜7の露出部31が外部雰囲気と接触することがないので、外部雰囲気中に含まれる湿気等の影響による、第2の絶縁保護膜7の膜剥がれや材料劣化の発生を抑制することができる。また、同様の理由から、アクリル樹脂からなる第2の絶縁保護膜7がX線に直接曝されることがないので、被曝による樹脂の材料劣化も抑制することができる。
As described above, in the two-dimensional image detector according to the present embodiment, the exposed
尚、本実施の形態においては、第3の絶縁保護膜32としてエポキシ樹脂を使用したが、エポキシ樹脂と同等の絶縁性を有する他の材料、例えばポリイミドを用いても構わない。
In the present embodiment, an epoxy resin is used as the third insulating
また、上記第3の絶縁保護膜32は、第2の絶縁保護膜7の露出部31を完全に覆いさえしていればよく、その形状および形成領域に関して特に制約されるものではない。例えば、図6に示すように、第3の絶縁保護膜32を、共通電極3、光導電膜2、および第2の絶縁体膜7の露出部31の全体を覆うように、装置表面に配置することも可能である。このように、装置表面を第3の絶縁保護膜32で覆うことにより、第2の絶縁保護膜7の露出部31の保護に加え、装置表面の結露を防止することも可能となる。
Further, the third insulating
また、装置動作時、共通電極3には数kV〜数十kVの高電圧が印加されているが、装置表面を第3の絶縁保護膜32で覆うことにより、沿面放電を防止することができるという効果も得られる。
Further, during the operation of the device, a high voltage of several kV to several tens of kV is applied to the
このような構成の場合、第3の絶縁保護膜32は、画像検出領域すなわち共通電極3の形成領域を被覆しているので、該第3の絶縁保護膜32を、X線を遮蔽する性質を有する材料を用いて形成することはできない。但し、本実施の形態における第3の絶縁保護膜32の材料として上記した、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリイミド等の樹脂はX線を十分に透過するので、使用可能である。
In the case of such a configuration, since the third insulating
〔実施の形態2〕
本発明の実施の形態について図7および図8に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、説明の便宜上、前記した実施の形態1で説明した構成と同一の構成については同じ参照番号を付記し、その説明を省略する。
[Embodiment 2]
The embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 and 8 as follows. For convenience of explanation, the same reference numerals are given to the same components as those described in the first embodiment, and the description thereof is omitted.
本実施の形態に係る二次元画像検出器の基本部分の構成、および製造方法は、前記した参考形態および実施の形態1に係る二次元画像検出器とほぼ同様である。ただし、本実施の形態に係る二次元画像検出器には、光導電膜にて第2の絶縁保護膜の露出部を覆う構造は採用されていない。 The basic configuration and manufacturing method of the two-dimensional image detector according to the present embodiment are substantially the same as those of the reference embodiment and the two-dimensional image detector according to the first embodiment. However, the two-dimensional image detector according to the present embodiment does not employ a structure that covers the exposed portion of the second insulating protective film with a photoconductive film.
図7は、本実施の形態に係る二次元画像検出器の基本構成を概略的に示す断面図である。同図に示すように、アクティブマトリクス基板1上にa−Seからなる光導電膜2、およびAuからなる共通電極3を形成して構成される二次元画像検出器の基本構成部が、容器(遮蔽部材)20中に挿入されており、該容器20の内部雰囲気はN2(窒素)ガスで置換されている。該容器20には、X線に対して透過性の優れた材料、例えばカーボン等が用いられている。二次元画像検出器の基本構成部を容器20に挿入した後、該容器20の内部雰囲気を、一定量のN2ガスで継続して置換することにより、本実施の形態に係る二次元画像検出器が形成される。
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a basic configuration of the two-dimensional image detector according to the present embodiment. As shown in the figure, the basic component of a two-dimensional image detector configured by forming a
以上のような構成により、アクリル樹脂で形成された第2の絶縁保護膜7の露出部21は、上記容器20にて外部雰囲気より遮蔽されているので、湿気を含んだ外部雰囲気と接触することがない。従って、湿気によるアクリル樹脂の膜剥れや材料劣化の発生を防ぐことができる。
With the configuration as described above, the exposed
なお、本実施の形態では、光導電膜2で第2の絶縁保護膜7の露出部21を覆っていないが、参考形態および実施の形態1と同様に、第2の絶縁保護膜の露出部21を覆う構成としても構わない。また、置換ガスとしては、N2の他にもAr(アルゴン)等の不活性ガスやドライガスを使用することも可能である。
In the present embodiment, the exposed
また、容器20の内部雰囲気を減圧することによっても、第2の絶縁保護膜7を外部雰囲気より遮蔽することができる。また、減圧度に関しては一律ではなく、装置への負荷等を考慮して適宜設定すればよい。
Also, the second insulating
また、容器20がX線に対して透過性の優れた材料からなることを考慮して、図8に示すように、画像検出領域外すなわち共通電極3の存在しない領域の上部であって、且つ容器20の外側表面上に、X線遮蔽部材22を設けることも可能である。このような構成により、第2の絶縁保護膜7の露出部21がX線に直接曝されることがなくなるので、該露出部21部分の有機絶縁膜の重合や分解等の材料劣化を、さらに抑制することが可能となる。
In consideration of the fact that the
尚、X線遮蔽部材22には、Ta、Pb(鉛)、W(タングステン)、Ba(バリウム)等の、高い放射線遮蔽効果を有する材料を適宜使用する。
For the
ここで、本発明に係る二次元画像検出器の特徴部分をまとめると、以下のようになる。 Here, the characteristic parts of the two-dimensional image detector according to the present invention are summarized as follows.
本発明に係る二次元画像検出器は、支持基板上に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該電極配線に接続される電荷蓄積容量と、該電極配線、スイッチング素子および電荷蓄積容量上に設けられた絶縁層と、該絶縁層上に、各格子毎に設けられた画素電極とからなる画素配列層を有するアクティブマトリクス基板と、上記画素配列層上のほぼ全面に形成された光導電性を有する半導体層と、上記半導体層上のほぼ全面に形成される電極層とを有する二次元画像検出器において、上記半導体層は、上記絶縁層より広い領域に形成されており、上記絶縁層の端部が上記半導体層に覆われていることを特徴としている。 A two-dimensional image detector according to the present invention includes electrode wirings arranged in a grid pattern on a support substrate, a plurality of switching elements provided for each grid point, and connected to the electrode wirings via the switching elements. Active having a pixel array layer comprising a charge storage capacitor, an insulating layer provided on the electrode wiring, the switching element and the charge storage capacitor, and a pixel electrode provided for each lattice on the insulating layer In the two-dimensional image detector, comprising: a matrix substrate; a semiconductor layer having photoconductivity formed on substantially the entire surface of the pixel array layer; and an electrode layer formed on substantially the entire surface of the semiconductor layer. The layer is formed in a region wider than the insulating layer, and an end portion of the insulating layer is covered with the semiconductor layer.
さらに、上記の構成において、本発明に係る二次元画像検出器は、前記電極層が、前記絶縁層と同等、あるいはそれより狭い領域に形成されている構成とすることもできる。 Furthermore, in the above-described configuration, the two-dimensional image detector according to the present invention may be configured such that the electrode layer is formed in a region equal to or narrower than the insulating layer.
また、本発明に係る二次元画像検出器は、上記絶縁層の端部が上記光導電層にて覆われる構成の代わりに、上記絶縁層の端部を樹脂等の保護膜にて覆う構成としてもよい。 Further, the two-dimensional image detector according to the present invention has a configuration in which the end of the insulating layer is covered with a protective film such as a resin instead of the configuration in which the end of the insulating layer is covered with the photoconductive layer. Also good.
また、本発明に係る二次元画像検出器は、支持基板上に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該電極配線に接続される電荷蓄積容量と、該電極配線、スイッチング素子及び電荷蓄積容量上に設けられた絶縁層と、該絶縁層上に、各格子毎に設けられた画素電極とからなる画素配列層を有するアクティブマトリクス基板と、上記画素配列層上のほぼ全面に形成された光導電性を有する半導体層と、上記半導体層上のほぼ全面に形成される電極層を有する二次元画像検出器において、上記アクティブマトリクス基板、半導体層、および電極層からなる二次元画像検出器の構成部が、外部雰囲気より遮蔽されている構成としてもよい。 Further, the two-dimensional image detector according to the present invention includes an electrode wiring arranged in a grid pattern on a support substrate, a plurality of switching elements provided for each grid point, and the electrode wiring via the switching elements. A pixel array layer comprising: a charge storage capacitor connected to each other; an insulating layer provided on the electrode wiring, the switching element, and the charge storage capacitor; and a pixel electrode provided for each lattice on the insulating layer. In a two-dimensional image detector comprising: an active matrix substrate having: a photoconductive semiconductor layer formed on substantially the entire surface of the pixel array layer; and an electrode layer formed on substantially the entire surface of the semiconductor layer. A configuration part of the two-dimensional image detector including the active matrix substrate, the semiconductor layer, and the electrode layer may be shielded from the external atmosphere.
さらに、上記の構成において、本発明に係る二次元画像検出器は、前記アクティブマトリクス基板、半導体層、および電極層からなる二次元画像検出器の構成部は、不活性ガス雰囲気下、ドライガス雰囲気下、あるいは減圧雰囲気下の何れかに維持されることによって、外部雰囲気より遮蔽されている構成とすることもできる。 Furthermore, in the above-described configuration, the two-dimensional image detector according to the present invention includes a component part of the two-dimensional image detector including the active matrix substrate, the semiconductor layer, and the electrode layer in an inert gas atmosphere and a dry gas atmosphere. It can also be set as the structure shielded from external atmosphere by being maintained in either the bottom or the pressure-reduced atmosphere.
1 アクティブマトリクス基板
2 光導電膜(半導体層)
3 共通電極(電極層)
7 第2の絶縁保護膜(絶縁層)
8 画素電極
9 ゲート電極(電極配線)
10 ソース電極(電極配線)
11 薄膜トランジスタ(TFT)(スイッチング素子)
12 電荷蓄積容量
20 容器(遮蔽部材)
21 露出部(端部)
22 X線遮蔽部材
31 露出部(端部)
32 第3の絶縁保護膜(保護膜)
1
3 Common electrode (electrode layer)
7 Second insulating protective film (insulating layer)
8 Pixel electrode 9 Gate electrode (electrode wiring)
10 Source electrode (electrode wiring)
11 Thin film transistor (TFT) (switching element)
12
21 Exposed part (end part)
22
32 3rd insulation protective film (protective film)
Claims (4)
上記アクティブマトリクス基板上に設けられた光導電性を有する半導体層と、
上記半導体層上において、上記絶縁層の配置領域内にさらに設けられた電極層とを備えるとともに、
上記絶縁層は上記半導体層より広い領域に形成されており、
上記電極層の少なくとも端部と上記半導体層の露出面と上記絶縁層の露出部とを覆う、X線が透過する材料からなる保護膜とを備え、X線画像を検出することを特徴とする二次元画像検出器。 Pixel electrodes are arranged via an insulating layer on electrode wirings arranged in a grid, switching elements provided for each grid point, and charge storage capacitors connected to the electrode wirings via the switching elements. An active matrix substrate,
A photoconductive semiconductor layer provided on the active matrix substrate;
On the semiconductor layer, with an electrode layer further provided in the arrangement region of the insulating layer,
The insulating layer is formed in a wider area than the semiconductor layer,
An X-ray image is detected, comprising a protective film made of a material that transmits X-rays and covering at least an end portion of the electrode layer, an exposed surface of the semiconductor layer, and an exposed portion of the insulating layer. Two-dimensional image detector.
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