JP2009260134A - 光電変換デバイスおよびその製造方法、並びに、放射線画像検出装置 - Google Patents

光電変換デバイスおよびその製造方法、並びに、放射線画像検出装置 Download PDF

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寛子 大森
Michio Izumi
倫生 泉
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Abstract

【課題】暗電流の増加を抑制しながら、高解像度化を図ることが可能であり、かつ、特性のばらつきを低減することが可能な光電変換デバイスを提供する。
【解決手段】この光電変換デバイス１００は、ガラス基板１上に、光電変換膜１１を含む光電変換部１０とスイッチング素子として機能するトランジスタ部２０とを備えた画素がアレイ状に配置された画素アレイにおいて、トランジスタ部２０が有機半導体層２５を含む有機ＴＦＴ２０から構成されており、光電変換部１０とトランジスタ部２０との間の領域には、光電変換部１０の光電変換膜１１と有機ＴＦＴ２０の有機半導体層２５とを分離する絶縁性の障壁部３５ａ（バンク３５）が形成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、光電変換デバイスおよびその製造方法、並びに、この光電変換デバイスを備えた放射線画像検出装置に関する。
従来、複数の画素を有し、イメージセンサとして機能する光電変換デバイスが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
上記特許文献１には、光電変換デバイスを含む撮像パネルと、この撮像パネルが搭載された放射線画像検出装置とが記載されている。撮像パネルに含まれる光電変換デバイスは、基板上に複数の画素が二次元アレイ状に配列された構造を有している。また、各画素は、それぞれ、スイッチング素子として機能する薄膜トランジスタと、光電変換を行う光電変換部とを備えている。この光電変換部は、画素電極と、画素電極上に形成され、光電変換機能を有する光電変換膜とを含んでいる。そして、光電変換部の画素電極と薄膜トランジスタのドレイン電極（またはソース電極）とが電気的に接続されることにより、光電変換部と薄膜トランジスタとが電気的に接続されている。
上記薄膜トランジスタは、有機半導体材料を用いた有機薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）から構成されており、光電変換部の光電変換膜も、有機半導体材料から構成されている。これらの有機半導体材料は、それぞれ、溶媒に溶解可能な高分子系材料などから構成されている。そして、有機ＴＦＴの半導体膜および光電変換部の光電変換膜が、有機半導体材料が溶解された溶液を用いて、インクジェット法などの印刷プロセスで形成されている。
上記のように構成された光電変換デバイスでは、各画素に光が入射されると、それぞれの光電変換膜によって、入射された光が電荷に変換され、有機ＴＦＴにより、変換された電荷が画素毎に電気信号として読み出される。これにより、画像が電気信号として読み取られる。
また、このような光電変換デバイスを含む撮像パネルを放射線画像検出装置に搭載することによって、医用画像診断などの放射線により取得した画像を、放射線写真フィルムを介さずに直接電気信号として得ることができる。すなわち、上記光電変換デバイスを含む撮像パネルを搭載することによって、デジタル式の放射線画像検出装置を得ることができる。
特開２００５−２５０３５１号公報
一方、デジタル式の放射線画像検出装置では、高解像度化要求に伴い、画素サイズの縮小化が望まれている。しかしながら、上記特許文献１に記載された従来の光電変換デバイスでは、量産時に生じる様々なノイズ等によって、有機ＴＦＴの半導体膜や光電変換部の光電変換膜を精度よくパターニングすることが困難であるという不都合がある。このため、有機ＴＦＴの半導体膜や光電変換膜を微細パターニングすることが困難となるので、画素サイズの縮小化を図ることが困難となる。したがって、高解像度化に対応することが困難になるという問題点がある。
また、上記した従来の光電変換デバイスでは、有機ＴＦＴの半導体膜や光電変換部の光電変換膜を精度よくパターニングすることが困難であるため、光電変換デバイスにおける特性のばらつきが大きくなるという問題点がある。さらに、上記した従来の光電変換デバイスにおいて微細パターニングを行った場合には、有機ＴＦＴの半導体膜と光電変換部の光電変換膜とが接触するおそれがある。この場合には、光電変換部において暗電流が増加するという問題が生じる。なお、この場合において、有機ＴＦＴの半導体膜と光電変換部の光電変換膜との接触が回避されたとしても、同一画素において、光電変換膜から半導体膜までの距離がばらつくという不都合がある。このため、光電変換膜から半導体膜までの距離がばらつくことによって、応答性のばらつきが大きくなるので、これによっても、光電変換デバイスにおける特性のばらつきが大きくなるという問題がある。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、暗電流の増加を抑制しながら、高解像度化を図ることが可能であり、かつ、特性のばらつきを低減することが可能な光電変換デバイスおよびこの光電変換デバイスを備えた放射線画像検出装置を提供することである。
この発明のもう１つの目的は、暗電流の増加を抑制しながら、高解像度化を図ることが可能であり、かつ、特性のばらつきを低減することが可能な光電変換デバイスの製造方法を提供することである。
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による光電変換デバイスは、基板上に、光電変換膜を含む光電変換部とスイッチング素子として機能するトランジスタ部とを備えた画素がアレイ状に配置された画素アレイにおいて、トランジスタ部が半導体膜を含む薄膜トランジスタから構成されており、光電変換部とトランジスタ部との間の領域には、光電変換部の光電変換膜と薄膜トランジスタの半導体膜とを分離する絶縁性の障壁部が形成されている。
この第１の局面による光電変換デバイスでは、上記のように、光電変換部とトランジスタ部との間の領域に、光電変換部の光電変換膜と薄膜トランジスタの半導体膜とを分離する絶縁性の障壁部を形成することによって、光電変換膜および半導体膜を微細にパターニングする場合でも、光電変換膜と半導体膜とが接触するのを抑制することができる。このため、光電変換膜と半導体膜とが接触することに起因して、暗電流が増加するという不都合が生じるのを抑制することができる。
また、第１の局面による光電変換デバイスでは、絶縁性の障壁部を形成することによって、光電変換膜の形成領域および薄膜トランジスタにおける半導体膜の形成領域を、この障壁部により規定することができるので、量産時においてノイズ等の影響を受ける場合でも、光電変換膜および半導体膜のパターニング精度を向上させることができる。このため、光電変換部の光電変換膜および薄膜トランジスタの半導体膜を微細パターニングすることが可能となるので、画素サイズの縮小化を図ることができる。これにより、暗電流の増加を抑制しながら、高解像度化を図ることができる。また、第１の局面による光電変換デバイスでは、上記のように、光電変換膜および半導体膜のパターニング精度を向上させることができるので、光電変換デバイスにおける特性のばらつきを低減することができる。
さらに、第１の局面による光電変換デバイスでは、同一画素において、光電変換膜から半導体膜までの距離が所定の距離となるように障壁部の大きさを設定することによって、各画素において、光電変換膜から半導体膜までの距離がばらつくのを抑制することができる。このため、応答性のばらつきを低減することができるので、これによっても、光電変換デバイスの特性のばらつきを低減することができる。
上記第１の局面による光電変換デバイスにおいて、好ましくは、光電変換部の光電変換膜と薄膜トランジスタの半導体膜とは、少なくとも一部が同一の有機半導体材料を用いて形成されており、光電変換膜と半導体膜とを分離する障壁部の表面は、有機半導体材料に対して反発性を有している。このように構成すれば、インクジェット法などの印刷プロセスを用いて、互いに分離された光電変換膜および半導体膜を容易に形成することができる。これにより、暗電流の増加を抑制しながら、高解像度化を図ることが可能であり、かつ、特性のばらつきを低減することが可能な光電変換デバイスを容易に形成することができる。また、このように構成すれば、光電変換膜および半導体膜を形成する際に、障壁部上に有機半導体材料が塗布された場合でも、有機半導体材料がはじかれて、光電変換膜の形成領域および半導体膜の形成領域の少なくとも一方の領域に移動するので、光電変換膜と半導体膜とを確実に分離することができる。これにより、効果的に暗電流の増加を抑制することができる。
この場合において、好ましくは、基板上には、光電変換膜が形成される領域を囲む第１開口部と、薄膜トランジスタの半導体膜が形成される領域を囲む第２開口部とを含む絶縁膜が形成されており、この絶縁膜によって上記した障壁部が形成されている。このように構成すれば、絶縁膜の第１開口部および絶縁膜の第２開口部によって、それぞれ、光電変換膜が形成される領域および薄膜トランジスタの半導体膜が形成される領域を規定することができるので、互いに分離された光電変換膜および半導体膜を精度良くパターニングすることができる。このため、容易に、光電変換膜および半導体膜を微細パターニングすることが可能となるので、容易に、光電変換デバイスの高解像度画素サイズの縮小化を図ることができる。
上記絶縁膜を備えた構成において、好ましくは、絶縁膜の表面は、上記有機半導体材料に対して反発性を有している。このように構成すれば、絶縁膜上に有機半導体材料が塗布された場合でも、有機半導体材料がはじかれて、光電変換膜の形成領域および半導体膜の形成領域の少なくとも一方の領域に移動するので、互いに分離された光電変換膜および半導体膜をより精度良くパターニングすることができる。
上記第１の局面による光電変換デバイスにおいて、好ましくは、光電変換膜は、薄膜トランジスタの半導体膜と同一材料からなる第１半導体層と、第１半導体層とは逆導電型の第２半導体層とを含んでいる。このように構成すれば、光電変換膜における光電変換効率を向上させることができるので、高解像度化に伴う感度低下を抑制して、高感度化を図ることができる。
この場合において、第１半導体層および第２半導体層は、それぞれ、有機材料から構成されているのが好ましい。
上記光電変換膜が第１半導体層と第２半導体層とを含む構成において、好ましくは、第１半導体層および第２半導体層の少なくとも一方は、複数層形成されており、光電変換膜は、第１半導体層と第２半導体層とが交互に積層された積層構造を有している。このように構成すれば、光電変換膜における光電変換効率をより向上させることができる。
上記光電変換膜が第１半導体層と第２半導体層とを含む構成において、第２半導体層は、無機材料から構成されていてもよい。
上記有機半導体材料を用いた構成において、好ましくは、有機半導体材料は、Ｐ３ＨＴ（Ｐｏｌｙ（３−ｈｅｘｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ））を含む。このように構成すれば、有機半導体材料を、光電変換部の光電変換膜と薄膜トランジスタの半導体膜との両方に用いることができる。また、この有機半導体材料を、光電変換膜の形成領域と半導体膜の形成領域とに一括して塗布することにより、光電変換膜と半導体膜とを同時に形成することが可能となる。これにより、暗電流の増加を抑制しながら、高解像度化を図ることが可能であり、かつ、特性のばらつきを低減することが可能な光電変換デバイスをより容易に得ることができる。なお、Ｐ３ＨＴを含む有機半導体材料を薄膜トランジスタの半導体膜の形成に用いることによって、Ｐ３ＨＴはキャリア移動度が比較的高いことから、トランジスタ部のスイッチング速度を向上させることができる。
この発明の第２の局面による放射線画像検出装置は、上記第１の局面による光電変換デバイスを備えた放射線画像検出装置である。このように構成すれば、容易に、信頼性が高く、かつ、解像度の高い放射線画像検出装置を得ることができる。
この発明の第３の局面による光電変換デバイスの製造方法は、基板上に、薄膜トランジスタからなるトランジスタ部を形成する工程と、基板上に、薄膜トランジスタとともに画素を構成する光電変換部を形成する工程とを備えている。そして、トランジスタ部を形成する工程は、半導体膜を形成する工程を含むとともに、光電変換部を形成する工程は、光電変換機能を有する光電変換膜を形成する工程を含み、半導体膜および光電変換膜を形成する工程に先だって、基板上に、半導体膜と光電変換膜とを分離するための絶縁性の障壁部を形成する工程をさらに有している。
この第３の局面による光電変換デバイスの製造方法では、上記のように、絶縁性の障壁部を形成した後に、薄膜トランジスタの半導体膜および光電変換部の光電変換膜を形成することによって、この障壁部で半導体膜と光電変換膜とを分離することができるので、半導体膜および光電変換膜を微細にパターニングする場合でも、半導体膜と光電変換膜とが接触するのを抑制することができる。このため、半導体膜と光電変換膜とが接触することに起因して、暗電流が増加するという不都合が生じるのを抑制することができる。
また、第３の局面による光電変換デバイスの製造方法では、基板上に絶縁性の障壁部を形成することによって、薄膜トランジスタにおける半導体膜の形成領域および光電変換膜の形成領域を、この障壁部により規定することができるので、量産時においてノイズ等の影響を受ける場合でも、半導体膜および光電変換膜のパターニング精度を向上させることができる。このため、薄膜トランジスタの半導体膜および光電変換部の光電変換膜を微細パターニングすることが可能となるので、画素サイズの縮小化を図ることができる。これにより、暗電流の増加を抑制しながら、高解像度化を図ることができる。また、第３の局面による光電変換デバイスの製造方法では、上記のように、半導体膜および光電変換膜のパターニング精度を向上させることができるので、光電変換デバイスにおける特性のばらつきを低減することができる。
さらに、第３の局面による光電変換デバイスの製造方法では、同一画素において、光電変換膜から半導体膜までの距離が所定の距離となるように障壁部の大きさを設定することによって、各画素において、光電変換膜から半導体膜までの距離がばらつくのを抑制することができる。このため、応答性のばらつきを低減することができるので、これによっても、光電変換デバイスの特性のばらつきを低減することができる。
さらに、第３の局面による光電変換デバイスの製造方法では、同一画素において、光電変換膜から半導体膜までの距離が所定の距離となるように、障壁部の大きさを設定することによって、各画素において、光電変換膜から半導体膜までの距離がばらつくのを抑制することができる。このため、応答性のばらつきを低減することができるので、これによっても、光電変換デバイスの特性のばらつきを低減することができる。
上記第３の局面による光電変換デバイスの製造方法において、好ましくは、光電変換部を形成する工程およびトランジスタ部を形成する工程は、流動性の半導体材料を基板上に供給することによって、それぞれ、光電変換膜の少なくとも一部、および、半導体膜を形成する工程を含む。このように構成すれば、印刷プロセスを用いて、互いに分離された光電変換膜および半導体膜を容易に形成することができるので、暗電流の増加を抑制しながら、高解像度化を図ることが可能であり、かつ、特性のばらつきを低減することが可能な光電変換デバイスを容易に製造することができる。また、流動性の半導体材料を、光電変換膜の形成領域と半導体膜の形成領域とに一括して塗布すれば、障壁部で流動性の半導体材料が分断されて、光電変換膜と半導体膜とを同時に形成することが可能となる。これにより、光電変換デバイスの製造時における工程数を削減することができるので、互いに分離された光電変換膜および半導体膜をより容易に形成することができる。なお、本発明における「流動性の半導体材料」は、半導体を溶解した溶液および半導体を分散した分散液を含む。
この場合において、好ましくは、障壁部を形成する工程は、基板上に所定の厚みを有する絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜の所定領域に第１開口部および第２開口部を形成することによって、光電変換膜が形成される領域および半導体膜が形成される領域を露出させる工程と、障壁部の表面が流動性の半導体材料に対して反発性を有するように、絶縁膜の表面に撥液処理を施す工程とを含む。このように構成すれば、絶縁膜の第１開口部および絶縁膜の第２開口部によって、それぞれ、光電変換膜が形成される領域および薄膜トランジスタの半導体膜が形成される領域を規定することができる。また、絶縁膜の表面には撥液処理が施されるので、絶縁膜上に塗布された流動性の半導体材料は、絶縁膜にはじかれて、光電変換膜が形成される領域および半導体膜が形成される領域の少なくとも一方の領域に移動する。このため、流動性の半導体材料を基板上に供給することによって、互いに分離された光電変換膜および半導体膜を容易に形成することができるとともに、これらの光電変換膜および半導体膜を精度良くパターニングすることができる。これにより、容易に、光電変換膜および半導体膜を微細パターニングすることが可能となるので、容易に、高解像度化された光電変換デバイスを製造することができる。
なお、絶縁膜の表面に撥液処理を施すことによって、光電変換膜を構成する流動性の半導体材料と、半導体膜を構成する流動性の半導体材料とが混ざることなく、確実に障壁部で分離することができるので、効果的に暗電流の増加を抑制することができる。さらに、流動性の半導体材料を光電変換膜の形成領域と半導体膜の形成領域とに一括して塗布した場合でも、容易に、障壁部で流動性の半導体材料を分断することができるので、容易に、光電変換膜と半導体膜とを同時に形成することができる。
上記流動性の半導体材料を用いた構成において、好ましくは、光電変換部を形成する工程およびトランジスタ部を形成する工程は、インクジェット法を用いて、それぞれ、光電変換膜の少なくとも一部および半導体膜を形成する工程を含む。このように構成すれば、互いに分離されるとともに、精度良くパターニングされた光電変換膜および半導体膜を容易に形成することができる。
上記流動性の半導体材料を用いた構成において、好ましくは、光電変換部を形成する工程およびトランジスタ部を形成する工程は、スピンコート法を用いて、それぞれ、光電変換膜の少なくとも一部および半導体膜を形成する工程を含む。このように構成すれば、複数の画素において、互いに分離されるとともに、精度良くパターニングされた光電変換膜および半導体膜を一括して形成することができる。
上記流動性の半導体材料を用いた構成において、好ましくは、光電変換膜上に、半導体材料を少なくとも１回以上供給する工程をさらに備える。このように構成すれば、光電変換膜の光電変換効率を向上させることができるので、高解像度化に伴う感度低下を抑制して、高感度化を図ることができる。
この場合において、好ましくは、光電変換膜上に供給する半導体材料は、流動性の半導体材料と同一の半導体材料からなる。このように構成すれば、光電変換膜の厚みを大きくすることができるので、容易に、光電変換膜の光電変換効率を向上させることができる。
上記光電変換膜上に半導体材料を供給する構成において、好ましくは、光電変換膜上に供給する半導体材料は、流動性の半導体材料と同一の第１半導体材料と、流動性の半導体材料とは異なる流動性の第２半導体材料とを含み、第１半導体材料と第２半導体材料とを光電変換膜上に交互に供給する。このように構成すれば、たとえば、第１半導体材料をｐ型の半導体材料から構成するとともに、第２半導体材料をｎ型の半導体材料から構成することによって、ｐ型の半導体層とｎ型の半導体層とが積層された相互浸透膜を形成することができるので、光電変換膜の光電変換効率をより向上させることができる。
上記光電変換膜上に半導体材料を供給する構成において、好ましくは、光電変換膜上への半導体材料の供給は、少なくとも直前に供給された半導体材料が乾燥しきる前に行う。このように構成すれば、たとえば、ｐ型の半導体層とｎ型の半導体層との界面に、ｐ型の半導体層の一部とｎ型の半導体層の一部とが混合された混合層（相互浸透界面）を形成することができるとともに、その混合層（相互浸透界面）の厚みを大きくすることができるので、光電変換膜の光電変換効率をさらに向上させることができる。
上記流動性の半導体材料を用いた構成において、流動性の半導体材料は、流動性の有機半導体材料から構成することができる。
この場合において、好ましくは、有機半導体材料は、Ｐ３ＨＴを含む。このように構成すれば、流動性の有機半導体材料を、光電変換部における光電変換膜の形成と薄膜トランジスタにおける半導体膜の形成との両方に用いることができるので、光電変換デバイスの工程数を削減しながら、互いに分離された光電変換膜および半導体膜を容易に形成することができる。なお、Ｐ３ＨＴを含む有機半導体材料を薄膜トランジスタの半導体膜の形成に用いることによって、Ｐ３ＨＴはキャリア移動度が比較的高いことから、トランジスタ部のスイッチング速度を向上させることができる。
以上のように、本発明によれば、暗電流の増加を抑制しながら、高解像度化を図ることが可能であり、かつ、特性のばらつきを低減することが可能な光電変換デバイスおよびこの光電変換デバイスを備えた放射線画像検出装置を容易に得ることができる。
また、本発明による製造方法によれば、暗電流の増加を抑制しながら、高解像度化を図ることが可能であり、かつ、特性のばらつきを低減することが可能な光電変換デバイスを容易に製造することができる。
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による光電変換デバイスの断面図であり、図２は、本発明の第１実施形態による光電変換デバイスの平面図である。図３は、本発明の第１実施形態による光電変換デバイスの一部を一部省略して示した平面図であり、図４は、本発明の第１実施形態による光電変換デバイスの一部を拡大して示した平面図である。なお、図１は、図２の破線で囲まれた部分のＡ−Ａ線に沿った断面を示している。また、図４は、第１実施形態による光電変換デバイスの一部を省略して示している。まず、図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態による光電変換デバイス１００の構造について説明する。
第１実施形態による光電変換デバイス１００は、図１および図２に示すように、光透過性を有するガラス基板１上に、複数の画素が二次元マトリクス状に配列された構造を有している。すなわち、第１実施形態による光電変換デバイス１００は、ガラス基板１上に、画素アレイが形成された構造を有している。画素アレイを構成する各画素は、図１および図２に示すように、それぞれ、光を電荷（電気エネルギ）に変換する光電変換部１０（図１参照）と、電荷による電気信号を読み出すためのスイッチング素子であるトランジスタ部２０（図１参照）とを備えている。また、これらの画素は、図２に示すように、それぞれ、平面的に見て、一辺の長さａが約１５０μｍの正方形形状に形成されている。また、光電変換部１０とトランジスタ部２０とは、ガラス基板１上に並置されて形成されている。なお、ガラス基板１は、本発明の「基板」の一例である。
トランジスタ部２０は、有機薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）２０から構成されている。この有機ＴＦＴ２０は、ボトムゲート型のボトムコンタクト構造に構成されている。また、有機ＴＦＴ２０は、図２に示すように、ガラス基板１上に二次元アレイ（二次元マトリクス）状に配置されており、これによって、ガラス基板１上に有機ＴＦＴアレイが形成されている。また、図１および図２に示すように、有機ＴＦＴ２０は、ゲート電極層２１、ソース電極層２２、ドレイン電極層２３、絶縁層２４、および有機半導体層２５を含んでいる。なお、有機ＴＦＴ２０の有機半導体層２５は、本発明の「半導体膜」の一例である。
ガラス基板１上の画素間には、図２および図３に示すように、ゲート線として機能する第１導電層２６が行方向（Ｘ方向）に延びるように形成されているとともに、データ線（信号線）として機能する第２導電層２７が列方向（Ｙ方向）に延びるように形成されている。そして、同一の行に属する画素には、その行に対応する第１導電層２６が電気的に接続されており、同一の列に属する画素には、その列に対応する第２導電層２７が電気的に接続されている。
具体的には、図３に示すように、ガラス基板１の上面上に、第１導電層２６、および第１導電層２６と一体的に形成されたゲート電極層２１が設けられている。この第１導電層２６は、行方向（Ｘ方向）に延びるように形成されている一方、ゲート電極層２１は、所定の位置において、第１導電層２６と直交する方向（Ｙ方向）に延びるように形成されている。なお、第１導電層２６およびゲート電極層２１は、それぞれ、複数設けられており、同一の行に属するゲート電極層２１には、その行に対応する第１導電層２６が電気的に接続（一体的に形成）されている。また、ガラス基板１の上面上には、図１に示すように、第１導電層２６（図２および図３参照）およびゲート電極層２１を覆うように全面に絶縁層２４が形成されている。そして、ゲート電極層２１上およびガラス基板１上の所定領域に、絶縁層２４を介して、ソース電極層２２およびドレイン電極層２３が形成されている。
また、上記ガラス基板１の上面上には、図２に示すように、絶縁層２４（図１参照）を介して第２導電層２７が複数形成されている。この第２導電層２７は、それぞれ、有機ＴＦＴ２０の近傍に第１導電層２６と直交する方向（Ｙ方向：列方向）に延びるように形成されている。そして、同一の列に属する有機ＴＦＴ２０のソース電極層２２には、その列に対応する第２導電層２７が電気的に接続されている。
また、ゲート電極層２１上の所定領域には、図３に示すように、有機半導体層２５が形成される領域である有機半導体層形成領域４０が設けられている。この有機半導体層形成領域４０は、図４に示すように、平面的に見て、略長方形形状を有している。具体的には、有機半導体層形成領域４０は、約１０μｍのＸ方向の幅Ｗ２を有するとともに、約７０μｍのＹ方向の長さＬ２を有している。そして、図１に示すように、この有機半導体層形成領域４０に、約１００ｎｍの厚みを有する有機半導体層２５が、ソース電極層２２およびドレイン電極層２３の各々の一部を覆うように形成されている。なお、有機半導体層２５は、ｐ型半導体ポリマーであるＰ３ＨＴ（ｐｏｌｙ（３−ｈｅｘｙｌ ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ））から構成されている。
光電変換部１０は、光電変換可能な有機半導体材料からなる光電変換膜１１と、この光電変換膜１１を上下に挟む２つの電極層（画素電極層１２および共通電極層１３）とを含んでいる。
光電変換部１０を構成する画素電極層１２は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などの光透過性を有する導電性材料から構成されている。この画素電極層１２は、画素毎に分離されているとともに、図２および図３に示すように、画素領域における有機ＴＦＴ２０が形成されている領域以外の所定領域に、所定の平面積（パターン）で形成されている。そして、各々の画素電極層１２は、各画素において、有機ＴＦＴ２０のドレイン電極層２３と電気的（直接的）に接続されている。なお、画素電極層１２は、塗布型電極材料を用いて塗布法で形成されている。
また、図３に示すように、各画素領域内には、それぞれ、光電変換膜１１（図１および図２参照）が形成される領域である光電変換膜形成領域３０が設けられている。この光電変換膜形成領域３０は、図４に示すように、平面的に見て、略長方形形状を有している。具体的には、光電変換膜形成領域３０は、約１００μｍのＸ方向の幅Ｗ１を有するとともに、約１４０μｍのＹ方向の長さＬ１を有している。そして、図１に示すように、この光電変換膜形成領域３０に、光電変換部１０を構成する光電変換膜１１が約１００ｎｍの厚みで成膜されている。この光電変換膜１１は、上記有機半導体層２５と同じＰ３ＨＴから構成されている。
ここで、第１実施形態では、光電変換部１０とトランジスタ部（有機ＴＦＴ）２０との間の領域に、光電変換膜１１と有機半導体層２５とを分離する絶縁性の障壁部３５ａが形成されている。具体的には、図１および図２に示すように、ガラス基板１の上面上に、光電変換膜形成領域３０（図３参照）を露出させる第１開口部３５ｂおよび有機半導体層形成領域４０（図３参照）を露出させる第２開口部３５ｃが設けられた絶縁性のバンク３５が形成されている。このバンク３５は、約２μｍの厚みを有するとともに、絶縁性を有する感光性有機高分子膜から構成されている。そして、このバンク３５によって、上記障壁部３５ａが形成されている。なお、バンク３５は、本発明の「絶縁膜」の一例である。また、平面図（図２および図４）においては、バンク３５はハッチングで示されている。
また、バンク３５に設けられた第１開口部３５ｂおよび第２開口部３５ｃは、それぞれ、光電変換膜形成領域３０および有機半導体層形成領域４０を囲むように形成されている。具体的には、図４に示すように、第１開口部３５ｂは、約１００μｍのＸ方向の幅Ｗ１を有するとともに、約１４０μｍのＹ方向の長さＬ１を有する略長方形形状に形成されている。また、第２開口部３５ｃは、約１０μｍのＸ方向の幅Ｗ２を有するとともに、約７０μｍのＹ方向の長さＬ２を有する略長方形形状に形成されている。これにより、第１開口部３５ｂおよび第２開口部３５ｃによって、それぞれ、光電変換膜形成領域３０および有機半導体層形成領域４０が規定されている。なお、第１実施形態による光電変換デバイス１００では、バンク３５は、ＪＳＲ株式会社製の感光性有機高分子材料（ＰＣ４０３）を用いて形成されている。
また、第１実施形態では、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液（有機半導体材料）の液滴を、ガラス基板１の上面側に吐出（塗布）することによって、第１開口部３５ｂの内側の領域（光電変換膜形成領域３０）および第２開口部３５ｃの内側の領域（有機半導体層形成領域４０）に、それぞれ、上記光電変換膜１１および上記有機半導体層２５が形成されている。なお、光電変換膜１１と有機半導体層２５とは、同一の溶液（Ｐ３ＨＴが溶解された溶液）を用いて形成されているため、上述したように、同一の有機半導体材料（Ｐ３ＨＴ）から構成されている。また、光電変換膜１１は、第１開口部３５ｂの内側の領域（光電変換膜形成領域３０）に形成されることによって、約１００μｍのＸ方向の幅を有するとともに、約１４０μｍのＹ方向の長さを有する略長方形形状に形成されている。ここで、光電変換膜１１の平面積は、画素領域の６０％以上であるのが好ましい。このため、第１実施形態では、画素領域に占める光電変換膜１１の割合（画素領域と光電変換膜１１の平面積の割合）が、６０％以上（約６２％）となるように構成されている。
また、第１実施形態では、バンク３５の表面（上面）に、撥液処理が施されている。この撥液処理によって、バンク３５（障壁部３５ａ）の表面（上面）は、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液に対する撥液性が光電変換膜形成領域３０および有機半導体層形成領域４０に比べて高くなるように表面改質されている。具体的には、バンク３５（障壁部３５ａ）の表面（上面）に対して、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液の接触角が５０°以上となるように構成されている。一方、光電変換膜形成領域３０および有機半導体層形成領域４０は、材質的に、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液の接触角が２０°以下となる親液性を有している。
また、図１および図２に示すように、光電変換膜１１の上面上には、約１００ｎｍの厚みを有するＡｌ層からなる上記共通電極層１３が所定の平面形状で形成されている。この共通電極層１３は、各画素の光電変換部１０（光電変換膜１１）にバイアスを印加する機能を有しており、平面的に見て、複数の画素に跨るように形成されている。具体的には、共通電極層１３は、列方向（Ｙ方向）に延びるように連続的に形成されている。また、共通電極層１３は、光電変換膜１１を介して、画素電極層１２と対向するように形成されている。さらに、上記共通電極層１３は、図示しない領域において、同一電位となるように接続されている。なお、第１実施形態では、光電変換部１０は、ショットキー型に構成されている。
また、ガラス基板１の上面上には、図１に示すように、画素アレイを保護する絶縁性の保護膜３６が全面に形成されている。
上記のように構成された第１実施形態による光電変換デバイス１００では、ガラス基板１の裏面側から光が入射されると、入射された光は、ガラス基板１および画素電極層１２を透過して光電変換膜１１に受光される。これにより、光電変換膜１１中において、受光量に応じた電荷（正孔および電子）が発生する。また、光電変換膜１１には、共通電極層１３によってバイアスが印加されている。このため、正孔は、印加されているバイアスにより一方の電極（画素電極層１２）に運ばれる。その一方、電子は、印加されているバイアスによりもう一方の電極（共通電極層１３）に運ばれる。これにより、各画素の光電変換部１０には、その画素に入射された光の強度に応じた光電流が流れる。そして、有機ＴＦＴ２０の駆動により、入射された光が画素毎に電気信号として第２導電層２７から読み出され、画像が電気信号として読み取られる。
第１実施形態では、上記のように、光電変換部１０とトランジスタ部（有機ＴＦＴ）２０との間の領域に、光電変換部１０の光電変換膜１１と有機ＴＦＴ２０の有機半導体層２５とを分離する絶縁性の障壁部３５ａを形成することによって、光電変換膜１１および有機半導体層２５を微細にパターニングする場合でも、光電変換膜１１と有機半導体層２５とが接触するのを抑制することができる。このため、光電変換膜１１と有機半導体層２５とが接触することに起因して、暗電流が増加するという不都合が生じるのを抑制することができる。
また、第１実施形態では、ガラス基板１上に、光電変換膜１１が形成される領域（光電変換膜形成領域３０）を囲む第１開口部３５ｂと、有機ＴＦＴ２０の有機半導体層２５が形成される領域（有機半導体層形成領域４０）を囲む第２開口部３５ｃとを含む絶縁性のバンク３５を形成することによって、光電変換膜１１と有機半導体層２５とを分離する障壁部３５ａを容易に形成することができる。そして、この障壁部３５ａによって、光電変換膜形成領域３０および有機半導体層形成領域４０を規定することができるので、量産時においてノイズ等の影響を受ける場合でも、光電変換膜１１および有機半導体層２５のパターニング精度を向上させることができる。このため、光電変換部１０の光電変換膜１１および有機ＴＦＴ２０の有機半導体層２５を微細パターニングすることが可能となるので、画素サイズの縮小化を図ることができる。これにより、暗電流の増加を抑制しながら、高解像度化を図ることができる。
なお、第１実施形態では、第１開口部３５ｂおよび第２開口部３５ｃが設けられたバンク３５を形成することによって、第１開口部３５ｂおよび第２開口部３５ｃにより、それぞれ、光電変換膜形成領域３０および有機半導体層形成領域４０を効果的に規定することができる。このため、光電変換膜１１および有機半導体層２５のパターニング精度をより向上させることができる。これにより、高解像度化を図りながら、光電変換デバイス１００における特性のばらつきを低減することができる。
また、上記した第１実施形態の構成では、バンク３５の表面（上面）に撥液処理が施されているので、バンク３５上に、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液が吐出された場合でも、この溶液がはじかれて、第１開口部３５ｂの内側の領域（光電変換膜形成領域３０）および第２開口部３５ｃの内側の領域（有機半導体層形成領域４０）に移動するので、互いに分離された光電変換膜１１および有機半導体層２５を精度よくパターニングすることができる。これにより、光電変換デバイス１００における特性のばらつきをより低減することができるとともに、パターニング精度をさらに向上させることができる。
また、第１実施形態では、バンク３５の第１開口部３５ｂおよび第２開口部３５ｃによって、それぞれ、光電変換膜形成領域３０および有機半導体層形成領域４０が規定されているため、同一画素内における第１開口部３５ｂと第２開口部３５ｃとの間の距離ｄ１（図１参照）を一定の距離に設定することによって、光電変換膜１１から有機半導体層２５までの距離を精度よく制御することが可能となる。このため、各画素において、光電変換膜１１から有機半導体層２５までの距離がばらつくのを抑制することができるので、応答性のばらつきを低減することができる。特に、塗布型の画素電極層１２が形成されている第１実施形態では、効果的に、応答性のばらつきを低減することができる。すなわち、塗布型電極材料を用いて塗布法で画素電極層１２を形成した場合には、画素電極層１２を容易に形成することが可能となり、製造工程の簡略化が見込めるものの、スパッタ法などを用いて形成した場合と比べて、シート抵抗が大きくなる。このため、光電変換膜１１から有機半導体層２５までの距離がばらついた場合には、シート抵抗におけるばらつきへの影響が大きくなり、応答性のばらつきが大きくなる。その一方、第１実施形態による光電変換デバイス１００では、上記のように、光電変換膜１１から有機半導体層２５までの距離がばらつくのを抑制することができるので、応答性のばらつきを効果的に低減することができる。このため、これによっても、光電変換デバイス１００における特性のばらつきを低減することができる。
また、第１実施形態では、第１開口部３５ｂおよび第２開口部３５ｃによって、それぞれ、光電変換膜形成領域３０および有機半導体層形成領域４０を囲むことにより、同一画素のみでなく、隣り合う画素においても、光電変換膜１１と有機半導体層２５とを分離することができる。
図５〜図１４は、本発明の第１実施形態による光電変換デバイスの製造方法を説明するための図である。次に、図１〜図３および図５〜図１４を参照して、本発明の第１実施形態による光電変換デバイス１００の製造方法について説明する。なお、図１０、図１２および図１４において、絶縁性のバンク３５はハッチングで示されている。
まず、図５および図６に示すように、ガラス基板１の上面上に、複数の有機ＴＦＴ２０からなる有機ＴＦＴアレイを形成する。具体的には、ガラス基板１の上面上に、ゲート線として機能する第１導電層２６（図５参照）、およびゲート電極層２１を形成する。次に、第１導電層２６およびゲート電極層２１を覆うように、ガラス基板１上の全面に絶縁層２４（図６参照）を形成する。次に、ゲート電極層２１上およびガラス基板１上の所定領域に、絶縁層２４を介してソース電極層２２およびドレイン電極層２３を形成する。そして、絶縁層２４上の所定領域に、データ線として機能する第２導電層２７（図５参照）を形成する。この際、第２導電層２７は、ソース電極層２２と電気的に接続するように形成する。
次に、光電変換部１０を構成する画素電極層１２を形成する。すなわち、第１実施形態では、有機半導体層２５を形成して上記有機ＴＦＴアレイを完成させる前に、画素電極層１２を形成する。具体的には、たとえば、有機溶剤に導電性フィラーなどの微粒子を分散させた分散液をガラス基板１上に塗布した後、低温乾燥させることによって、図３および図７に示すような画素電極層１２を絶縁層２４上の画素領域内に形成する。この際、画素電極層１２は、ＩＴＯなどの光透過性を有する導電性材料を用いることによって、光透過性を有するように構成するとともに、画素領域における有機ＴＦＴ２０が形成されている領域以外の所定領域に、有機ＴＦＴ２０のドレイン電極層２３と電気的（直接的）に接続するように形成する。
続いて、図８に示すように、ガラス基板１上の全面に、スピンコート法を用いて、約２μｍの厚みを有する感光性有機高分子膜３７を形成する。なお、感光性有機高分子膜３７の形成には、ＪＳＲ株式会社製の感光性有機高分子材料（ＰＣ４０３）を用いた。また、スピンコータの回転速度は１０００ｒｐｍとした。その後、９０℃で２分間プリベークを行い、感光性有機高分子膜３７を固化させる。
次に、図９および図１０に示すように、感光性有機高分子膜３７に第１開口部３５ｂおよび第２開口部３５ｃを形成することにより、光電変換膜１１（図１参照）を形成する領域（光電変換膜形成領域３０）および有機半導体層２５（図１参照）を形成する領域（有機半導体層形成領域４０）を露出させる。具体的には、露光量２００ｍＪ／ｃｍ2でパターン露光を行った後、露光したガラス基板１に専用現像液を塗布する。そして、所定時間経過後に純水で専用現像液を洗い流し、現像を停止させ、水洗（リンス）を行う。これにより、感光性有機高分子膜３７の光電変換膜形成領域３０および有機半導体層形成領域４０に対応する部分が除去されて、感光性有機高分子膜３７に光電変換膜形成領域３０および有機半導体層形成領域４０を露出させる第１開口部３５ｂおよび第２開口部３５ｃが形成される。なお、第１開口部３５ｂおよび第２開口部３５ｃは、同一画素において、第１開口部３５ｂと第２開口部３５ｃとの間の距離ｄ１（図９参照）が所定の距離となるようにそれぞれ形成する。
その後、このガラス基板１を２２０℃で約１分間加熱することによって、感光性有機高分子膜３７を本硬化させる。これにより、絶縁性の感光性有機高分子膜から構成され、光電変換膜形成領域３０および有機半導体層形成領域４０を露出させる第１開口部３５ｂおよび第２開口部３５ｃが設けられたバンク３５がガラス基板１の上面上に形成される。
そして、導入ガスにフッ素またはフッ素化合物を含むガスを使用し、フッ素化合物および酸素を含む減圧雰囲気下または大気圧雰囲気下でプラズマ照射を行う減圧プラズマ処理や大気圧プラズマ処理によって、バンク３５の表面（上面）に撥液処理を施す。なお、フッ素またはフッ素化合物を含むガスとしては、ＣＦ4、ＳＦ6、およびＣＨＦ3などが挙げられる。
次に、光電変換部１０の光電変換膜１１および有機ＴＦＴ２０の有機半導体層２５を形成する。
ここで、第１実施形態では、光電変換部１０の光電変換膜１１および有機ＴＦＴ２０の有機半導体層２５の形成は、インクジェット法を用いて、同時に行う。具体的には、図１１および図１２に示すように、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液（流動性の半導体材料）の液滴５０をノズル６０（図１１参照）から各画素に向けて吐出する。この際、図１２に示すように、吐出量が１４ｐｌ程度の液滴５０を各画素に対して１回ずつ吐出する。これにより、吐出された液滴５０は、着弾直後の直径Ｄ１が１００μｍ程度となる。したがって、着弾直後は、上記溶液が、画素の比較的広い範囲に塗布される。そして、第１開口部３５ｂと第２開口部３５ｃとの間に位置する部分（障壁部３５ａ）によって塗布された溶液が分断されて、第１開口部３５ｂの内側の領域および第２開口部３５ｃの内側の領域に、吐出された溶液が充填される。
また、バンク３５の表面は撥液処理が施されているため、バンク３５の上面（表面）は、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液に対して反発性を有している。このため、吐出された液滴５０がバンク３５の上面に塗布された場合でも、バンク３５の上面（表面）ではじかれて、第１開口部３５ｂおよび第２開口部３５ｃの少なくとも一方の領域に充填される。これにより、第１開口部３５ｂの内側の領域および第２開口部３５ｃの内側の領域にのみ、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液が塗布される。なお、上記インクジェット法としては、ピエゾジェット方式および熱による気泡発生により吐出する方式のいずれの方式であってもよいが、加熱によるインク（溶液）の変質がない点でピエゾジェット方式が好ましい。
続いて、上記溶液が塗布されたガラス基板１を、窒素雰囲気下において、加熱温度１００℃で約３０分間アニール処理する。このアニール処理により、塗布された溶液の溶媒成分が除去されて、溶液の体積が減少する。これにより、図１３および図１４に示すように、同一の有機半導体材料（Ｐ３ＨＴ）から構成されるとともに、互いに分離された光電変換膜１１および有機半導体層２５が得られる。また、光電変換膜１１は、バンク３５の第１開口部３５ｂによって規定された光電変換膜形成領域３０に約１００ｎｍの厚みで形成されるとともに、有機半導体層２５は、バンク３５の第２開口部３５ｃによって規定された有機半導体層形成領域４０に約１００ｎｍの厚みで形成される。さらに、光電変換膜形成領域３０および有機半導体層形成領域４０の表面は、材質的に、上記溶液に対して親液性を示すため、良好な密着性を有する光電変換膜１１および有機半導体層２５が得られる。
なお、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液は、テトラリンからなる溶媒中にＰ３ＨＴを５ｗｔ％添加し、超音波を５分間印加することによって作製することができる。作製された溶液は、ノズル６０から液滴５０を吐出させるために、数ｃＰの粘度に調整されている。なお、第１実施形態では、Ｐ３ＨＴは、メルク株式会社製のものを使用した。
その後、蒸着法を用いて、光電変換膜１１の上面上に、図１および図２に示したようなＡｌ層からなる共通電極層１３を形成する。具体的には、まず、成膜レート０．０５ｎｍ／ｓｅｃ、成膜時間２０００ｓｅｃで、約１００ｎｍの厚みを有する共通電極層１３を光電変換膜１１上に所定のパターン形状となるように形成する。そして、Ｎ2雰囲気下において、加熱温度１００℃で３０分間アニール処理を行う。これにより、光電変換膜１１上に、画素電極層１２と対向する共通電極層１３が形成される。
最後に、上記のようにして形成された画素アレイなどを保護する絶縁性の保護膜３６を、ガラス基板１上の全面に形成する。このようにして、第１実施形態による裏面入射型の光電変換デバイス１００が製造される。
第１実施形態による光電変換デバイス１００の製造方法では、上記のように、障壁部３５ａを含む絶縁性のバンク３５を形成した後、光電変換部１０の光電変換膜１１および有機ＴＦＴ２０の有機半導体層２５を形成することによって、バンク３５の障壁部３５ａで、光電変換膜１１と有機半導体層２５とを分離することができるので、互いに分離された光電変換膜１１および有機半導体層２５を容易に形成することができる。また、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液を、各画素に対して１回ずつ吐出することによって、吐出された液滴５０は障壁部３５ａで分断されるので、光電変換膜１１と有機半導体層２５とを同時に形成することができる。これにより、製造時における工程数を削減することができる。
また、第１実施形態では、バンク３５（障壁部３５ａ）によって、光電変換膜１１と有機半導体層２５とが接触するのを抑制することができるので、光電変換膜１１および有機半導体層２５を微細にパターニングする場合でも、光電変換膜１１と有機半導体層２５とが接触するのを抑制することができる。このため、光電変換膜１１と有機半導体層２５とが接触することに起因して、暗電流が増加するという不都合が生じるのを抑制することができる。
また、第１実施形態では、ガラス基板１上に、約２μｍの厚みを有する感光性有機高分子膜３７を形成した後、この感光性有機高分子膜３７に、光電変換膜形成領域３０を露出させる第１開口部３５ｂおよび有機半導体層形成領域４０を露出させる第２開口部３５ｃを形成することによって、ガラス基板１上に、光電変換膜１１と有機半導体層２５とを分離するための障壁部３５ａを含むバンク３５を容易に形成することができる。また、第１開口部３５ｂおよび第２開口部３５ｃによって、それぞれ、光電変換膜形成領域３０および有機半導体層形成領域４０を規定することができるので、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液をガラス基板１上に塗布することによって、互いに分離された光電変換膜１１および有機半導体層２５を容易に形成することができるとともに、これらの光電変換膜１１および有機半導体層２５を精度良くパターニングすることができる。これにより、容易に、光電変換膜１１および有機半導体層２５を微細パターニングすることが可能となるので、容易に、高解像度化された光電変換デバイス１００を製造することができる。
また、第１実施形態では、バンク３５の表面（上面）に、撥液処理を施すことによって、バンク３５の表面（上面）が、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液に対して反発性を有することになるので、液滴５０を各画素に対して１回ずつ吐出した際に、吐出された液滴５０を障壁部３５ａで確実に分断することができる。これにより、容易に、光電変換膜１１と有機半導体層２５とを同時に形成することができる。
また、上記した第１実施形態の構成では、バンク３５の表面（上面）に撥液処理が施されることにより、バンク３５の上面に塗布された溶液は、バンク３５ではじかれて、第１開口部３５ｂの内側の領域（光電変換膜形成領域３０）および第２開口部３５ｃの内側の領域（有機半導体層形成領域４０）の少なくとも一方の領域に充填されるので、互いに分離された光電変換膜１１および有機半導体層２５を容易に形成することができるとともに、これらの光電変換膜１１および有機半導体層２５を精度良くパターニングすることができる。
また、上記第１実施形態では、上記のように、光電変換膜１１および有機半導体層２５を精度良くパターニングすることができるので、光電変換デバイス１００における特性のばらつきを低減することができる。
なお、第１実施形態では、上記のように、バンク３５の表面（上面）に撥液処理が施さているので、液滴５０の着弾位置がずれた場合でも、第１開口部３５ｂの内側の領域（光電変換膜形成領域３０）および第２開口部３５ｃの内側の領域（有機半導体層形成領域４０）に確実に溶液を塗布することができる。
また、第１実施形態では、同一画素内における第１開口部３５ｂと第２開口部３５ｃとの間の距離ｄ１（図１および図９参照）を一定の距離に設定することによって、光電変換膜１１から有機半導体層２５までの距離を精度よく制御することが可能となる。このため、各画素において、光電変換膜１１から有機半導体層２５までの距離がばらつくのを抑制することができるので、応答性のばらつきを低減することができる。特に、塗布型の画素電極層１２が形成されている第１実施形態においては、効果的に応答性のばらつきを低減することができるので、光電変換デバイス１００における特性のばらつきを効果的に低減することができる。
また、第１実施形態では、光電変換膜１１および有機半導体層２５を構成する構成材料に、Ｐ３ＨＴを用いることによって、Ｐ３ＨＴは、光電変換部１０の光電変換膜１１と有機ＴＦＴ２０の有機半導体層２５との両方の構成材料に用いることができるので、このＰ３ＨＴが溶解された溶液の液滴５０を各画素に吐出することにより、容易に、光電変換膜１１と有機半導体層２５とを同時に形成することが可能となる。これにより、暗電流の増加を抑制しながら、高解像度化を図ることが可能であり、かつ、特性のばらつきを低減することが可能な光電変換デバイス１００を容易に製造することができる。
なお、Ｐ３ＨＴを有機ＴＦＴ２０の有機半導体層２５の構成材料に用いることによって、Ｐ３ＨＴはキャリア移動度が比較的高いことから、有機ＴＦＴ（トランジスタ部）２０のスイッチング速度を向上させることができる。
（第２実施形態）
図１５は、本発明の第２実施形態による光電変換デバイスの構造を示した断面図である。図１５を参照して、この第２実施形態による光電変換デバイス２００では、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液の液滴が、光電変換膜形成領域３０および有機半導体層形成領域４０に別々に塗布されることによって、光電変換膜１１および有機半導体層２５がそれぞれ形成されている。
なお、第２実施形態による光電変換デバイス２００のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。また、第２実施形態による光電変換デバイス２００の効果は、上記第１実施形態と同様である。
図１６〜図１９は、本発明の第２実施形態による光電変換デバイスの製造方法を説明するための図である。次に、図５〜図１０および図１５〜図１９を参照して、本発明の第２実施形態による光電変換デバイス２００の製造方法について説明する。
まず、図５〜図１０に示した第１実施形態と同様の方法を用いて、絶縁性のバンク３５が形成されるまでの工程を行う。なお、バンク３５の表面には、上記第１実施形態と同様の撥液処理を施す。
次に、図１６に示すように、インクジェット法を用いて、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液の液滴５０をノズル６０から各画素に向けて吐出することにより、第１開口部３５ｂの内側の領域（光電変換膜形成領域３０）および第２開口部３５ｃの内側の領域（有機半導体層形成領域４０）に上記溶液を塗布する。
ここで、第２実施形態では、図１６および図１７に示すように、ノズル６０を移動させることによって、同一画素において、第１開口部３５ｂの内側の領域（光電変換膜形成領域３０）と第２開口部３５ｃの内側の領域（有機半導体層形成領域４０）とに別々に液滴５０を吐出する。このとき、第２開口部３５ｃの内側の領域（有機半導体層形成領域４０）には、着弾直後の直径Ｄ３が約２０μｍとなるような体積の液滴５０ａ（５０）を吐出する。一方、第１開口部３５ｂの内側の領域（光電変換膜形成領域３０）には、着弾直後の直径Ｄ２が約７０μｍとなるような体積の液滴５０ｂ（５０）を吐出する。
なお、バンク３５の上面に塗布された溶液は、上記第１実施形態と同様、バンク３５の表面（上面）ではじかれて、第１開口部３５ｂの内側の領域および第２開口部３５ｃの内側の領域に、それぞれ充填される。
その後、上記第１実施形態と同様のアニール処理を施すことによって、塗布された溶液の溶媒成分を除去する。これにより、図１８に示すように、第１開口部３５ｂの内側の領域（光電変換膜形成領域３０）に光電変換部１０の光電変換膜１１が形成されるとともに、第２開口部３５ｃの内側の領域（有機半導体層形成領域４０）に有機ＴＦＴ２０の有機半導体層２５が形成される。なお、光電変換膜１１および有機半導体層２５は、それぞれ、約１００ｎｍの厚みに形成される。
続いて、図１９に示すように、光電変換膜１１の上面上に、Ａｌ層からなる共通電極層１３を形成する。この共通電極層１３は、上記第１実施形態と同様の方法を用いて、上記第１実施形態と同様の平面形状（パターン）に形成するとともに、約１００ｎｍの厚みに形成する。最後に、図１５に示したように、上記第１実施形態と同様の保護膜３６をガラス基板１上の全面に形成する。このようにして、第２実施形態による裏面入射型の光電変換デバイス２００が製造される。
第２実施形態による光電変換デバイス２００の製造方法の効果は、上記第１実施形態と同様である。
（第３実施形態）
図２０は、本発明の第３実施形態による光電変換デバイスの構造を示した断面図である。図２０を参照して、この第３実施形態による光電変換デバイス３００では、スピンコート法によって、光電変換部１０の光電変換膜１１と有機ＴＦＴ２０の有機半導体層２５とが一括して形成されている。なお、光電変換膜１１および有機半導体層２５は、上記第１および第２実施形態と同様、それぞれ、Ｐ３ＨＴから構成されている。また、光電変換膜１１および有機半導体層２５は、それぞれ、約１００ｎｍの厚みに形成されている。
なお、第３実施形態による光電変換デバイス３００のその他の構成は、上記第１および第２実施形態と同様である。また、第３実施形態による光電変換デバイス３００の効果は、上記第１および第２実施形態と同様である。
図２１および図２２は、本発明の第３実施形態による光電変換デバイスの製造方法を説明するための図である。次に、図５〜図１０および図２０〜図２２を参照して、本発明の第３実施形態による光電変換デバイス３００の製造方法について説明する。
まず、上記第２実施形態と同様、図５〜図１０に示した第１実施形態と同様の方法を用いて、絶縁性のバンク３５が形成されるまでの工程を行う。なお、バンク３５の表面には、上記第１実施形態と同様の撥液処理を施す。
次に、スピンコート法を用いて、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液（流動性の半導体材料）をガラス基板１上の全面に塗布する。この際、スピンコータの回転数は、１５００ｒｐｍにする。また、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液は、上記第１および第２実施形態と異なり、溶媒にクロロベンゼンを用いて作製する。具体的には、クロロベンゼンからなる溶媒中にＰ３ＨＴを３ｗｔ％添加し、超音波を５分間印加することによって作製する。
スピンコート法によってガラス基板１上の全面に塗布された溶液は、その一部がバンク３５の上面（表面）ではじかれて、第１開口部３５ｂの内側の領域（光電変換膜形成領域３０）および第２開口部３５ｃの内側の領域（有機半導体層形成領域４０）にのみ塗布された状態となる。
その後、上記第１実施形態と同様のアニール処理を施すことによって、塗布された溶液の溶媒成分を除去する。これにより、図２１および図２２に示すように、第１開口部３５ｂの内側の領域（光電変換膜形成領域３０）に光電変換部１０の光電変換膜１１が形成されるとともに、第２開口部３５ｃの内側の領域（有機半導体層形成領域４０）に有機ＴＦＴ２０の有機半導体層２５が形成される。なお、光電変換膜１１および有機半導体層２５は、それぞれ、約１００ｎｍの厚みに形成される。
続いて、図２０に示したように、光電変換膜１１の上面上に、Ａｌ層からなる共通電極層１３を形成する。この共通電極層１３は、上記第１実施形態と同様の方法を用いて、上記第１実施形態と同様の平面形状（パターン）に形成するとともに、約１００ｎｍの厚みに形成する。最後に、上記第１実施形態と同様の保護膜３６をガラス基板１上の全面に形成する。このようにして、第３実施形態による裏面入射型の光電変換デバイス３００が製造される。
第３実施形態による光電変換デバイス３００の製造方法では、上記のように、光電変換膜１１および有機半導体層２５の形成に、スピンコート法を用いることによって、複数の画素において、光電変換膜１１および有機半導体層２５を一括して形成することができる。これにより、光電変換デバイスの製造時における工程数を容易に削減することができるので、互いに分離された光電変換膜１１および有機半導体層２５を容易に形成することができる。
なお、第３実施形態の製造方法におけるその他の効果は、上記第１および第２実施形態と同様である。
（第４実施形態）
図２３は、本発明の第４実施形態による光電変換デバイスの構造を示した断面図である。図１および図２３を参照して、この第４実施形態による光電変換デバイス４００では、光電変換膜４１１の厚みが、有機半導体層２５の厚みよりも大きい厚みに構成されている。具体的には、第４実施形態では、光電変換膜４１１は、約１５０ｎｍの厚みに構成されている。その一方、有機半導体層２５は、約１００ｎｍの厚みに構成されている。
なお、第４実施形態では、光電変換部１０は、光電変換膜１１（図１参照）に代えて、光電変換膜４１１を含んでいる。
第４実施形態による光電変換デバイス４００のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
第４実施形態では、上記のように、光電変換膜４１１の厚みを大きくすることによって、光電変換膜４１１の光電変換効率を向上させることができるので、高解像度化に伴う感度低下を抑制して、高感度化を図ることができる。
第４実施形態のその他の効果は、上記第１〜第３実施形態と同様である。
図２４〜図２６は、本発明の第４実施形態による光電変換デバイスの製造方法を説明するための図である。次に、図５〜図１２および図２３〜図２６を参照して、本発明の第４実施形態による光電変換デバイス４００の製造方法について説明する。
まず、図５〜図１０に示した第１実施形態と同様の方法を用いて、絶縁性のバンク３５が形成されるまでの工程を行う。なお、バンク３５の表面には、上記第１実施形態と同様の撥液処理を施す。
次に、図１１および図１２に示した第１実施形態と同様の方法を用いて、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液を、第１開口部３５ｂの内側の領域（光電変換膜形成領域３０）および第２開口部３５ｃの内側の領域（有機半導体層形成領域４０）に塗布する。
続いて、図２４および図２５に示すように、光電変換膜形成領域３０に塗布された溶液の上に、同じ溶液（Ｐ３ＨＴが溶解された溶液）を重ねて塗布する。具体的には、光電変換膜形成領域３０のみに、インクジェット法を用いてＰ３ＨＴが溶解された溶液の液滴５０ａ（５０）を追加で吐出する。このとき、光電変換膜形成領域３０（第１開口部３５ｂの内側の領域）のみに溶液が塗布されるように、着弾直後の直径Ｄ２（図２５参照）が約７０μｍとなるような体積の液滴５０ａを吐出する。なお、第４実施形態では、追加で吐出する液滴５０ａは、画素毎に１回とする。これにより、先に塗布された溶液の上に、同じ溶液が重ねて塗布されるので、光電変換膜形成領域３０に塗布される溶液の厚みが大きくなる。
その後、上記第１実施形態と同様のアニール処理を施すことによって、塗布された溶液の溶媒成分を除去する。これにより、図２６に示すように、第１開口部３５ｂの内側の領域（光電変換膜形成領域３０）に、約１５０ｎｍの厚みを有する光電変換膜４１１が形成されるとともに、第２開口部３５ｃの内側の領域（有機半導体層形成領域４０）に、約１００ｎｍの厚みを有する有機半導体層２５が形成される。
続いて、図２３に示したように、光電変換膜４１１の上面上に、Ａｌ層からなる共通電極層１３を形成する。この共通電極層１３は、上記第１実施形態と同様の方法を用いて、上記第１実施形態と同様の平面形状（パターン）に形成するとともに、約１００ｎｍの厚みに形成する。最後に、上記第１実施形態と同様の保護膜３６をガラス基板１上の全面に形成する。このようにして、第４実施形態による裏面入射型の光電変換デバイス４００が製造される。
第４実施形態による光電変換デバイス４００の製造方法では、上記のように、光電変換膜形成領域３０に塗布された溶液上に、さらに１回、同じ溶液を重ねて塗布することによって、厚みの大きい光電変換膜４１１を形成することができる。これにより、光電変換膜４１１における光電変換効率を向上させることができるので、感度の高い光電変換デバイス４００を製造することができる。
なお、第４実施形態の製造方法におけるその他の効果は、上記第１〜第３実施形態と同様である。
（第５実施形態）
図２７は、本発明の第５実施形態による光電変換デバイスの構造を示した断面図である。図１および図２７を参照して、この第５実施形態による光電変換デバイス５００では、上記第１〜第４実施形態と異なり、ヘテロ接合膜（相互浸透膜）からなる光電変換膜５１１を備えている。具体的には、光電変換部１０の光電変換膜５１１は、ｐ型半導体ポリマーであるＰ３ＨＴからなる第１半導体層５１１ａと、第１半導体層５１１ａ上に形成され、ｎ型有機半導体分子であるＰＣＢＭ（ｐｈｅｎｙｌ Ｃ６１−ｂｕｔｙｌｉｃ ａｃｉｄ ｍｅｔｈｙｌ ｅｓｔｅｒ）からなる第２半導体層５１１ｂとから構成されている。また、第１半導体層５１１ａと第２半導体層５１１ｂとの界面には、ｐ型の半導体層である第１半導体層５１１ａの一部とｎ型の半導体層である第２半導体層５１１ｂの一部とが混合した混合層（相互浸透界面：図示せず）が所定の厚みで形成されている。
また、第５実施形態では、光電変換膜５１１は、約１５０ｎｍの厚みに形成されている。その一方、有機ＴＦＴ２０の有機半導体層２５は、約５０ｎｍの厚みに形成されている。この有機半導体層２５は、光電変換膜５１１の第１半導体層５１１ａと同じＰ３ＨＴから構成されている。
なお、第５実施形態では、光電変換部１０は、光電変換膜１１（図１参照）に代えて、光電変換膜５１１を含んでいる。
第５実施形態のその他の構成は、上記第１〜第４実施形態と同様である。
第５実施形態では、上記のように、光電変換膜５１１を、ｐ型の第１半導体層５１１ａとｎ型の第２半導体層５１１ｂとが積層された相互浸透膜から構成することによって、光電変換膜５１１における光電変換効率を効果的に向上させることができるので、高解像度化に伴う感度低下を抑制して、効果的に高感度化を図ることができる。
また、第５実施形態では、第１半導体層５１１ａと第２半導体層５１１ｂとの界面に混合層（相互浸透界面）が形成されているので、光電変換膜５１１の光電変換効率をより効果的に向上させることができる。
第５実施形態のその他の効果は、上記第１〜第４実施形態と同様である。
図２８〜図３０は、本発明の第５実施形態による光電変換デバイスの製造方法を説明するための図である。次に、図５〜図１２および図２７〜図３０を参照して、本発明の第５実施形態による光電変換デバイス５００の製造方法について説明する。
まず、図５〜図１０に示した第１実施形態と同様の方法を用いて、絶縁性のバンク３５が形成されるまでの工程を行う。なお、バンク３５の表面には、上記第１実施形態と同様の撥液処理を施す。
次に、図１１および図１２に示した第１実施形態と同様の方法を用いて、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液（第１半導体材料）を、第１開口部３５ｂの内側の領域（光電変換膜形成領域３０）および第２開口部３５ｃの内側の領域（有機半導体層形成領域４０）に塗布する。
続いて、光電変換膜形成領域３０に塗布された溶液の上に、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液およびＰＣＢＭが溶解された溶液（第２半導体材料）を、この順に重ねて塗布する。具体的には、光電変換膜形成領域３０のみに、インクジェット法を用いてＰ３ＨＴが溶解された溶液の液滴を追加で吐出する。そして、図２８および図２９に示すように、追加で吐出された溶液の上に、インクジェット法を用いてＰＣＢＭが溶解された溶液の液滴８０をさらに追加で吐出する。この際、光電変換膜形成領域３０への溶液の追加は、先に塗布された溶液の溶媒が乾ききる前に行う。具体的には、先の液滴が吐出された後、２０ｍｓ以内に、追加する溶液の液滴を吐出する。また、光電変換膜形成領域３０（第１開口部３５ｂの内側の領域）のみに溶液が塗布されるように、着弾直後の直径Ｄ２（図２９参照）が約７０μｍとなるような体積の液滴８０を追加で吐出する。
なお、ＰＣＢＭが溶解された溶液の液滴８０を吐出する際には、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液の液滴を吐出するノズル（図示せず）とは異なるノズル９０から吐出する。これにより、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液の上に、この溶液が乾ききる前に、ＰＣＢＭが溶解された溶液を塗布することができる。
また、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液は、上記第１実施形態と同様、テトラリンからなる溶媒中にＰ３ＨＴを５ｗｔ％添加し、超音波を５分間印加することによって作製することができる。また、ＰＣＢＭが溶解された溶液は、テトラリンからなる溶媒中にＰＣＢＭを５ｗｔ％添加し、超音波を５分間印加することによって作製することができる。これらの溶液は、ノズルから液滴を吐出させるために、数ｃＰの粘度に調整されている。なお、第６実施形態では、Ｐ３ＨＴは、上記第１実施形態と同様、メルク株式会社製のものを使用し、ＰＣＢＭは、フロンティアカーボン株式会社製のものを使用した。
その後、上記第１実施形態と同様のアニール処理を施すことによって、塗布された溶液の溶媒成分を除去する。これにより、図３０に示すように、第１開口部３５ｂの内側の領域（光電変換膜形成領域３０）に、約１５０ｎｍの厚みを有するとともに、ｐ型の第１半導体層５１１ａとｎ型の第２半導体層５１１ｂとが積層された相互浸透膜からなる光電変換膜５１１が形成される。また、第２開口部３５ｃの内側の領域（有機半導体層形成領域４０）には、約５０ｎｍの厚みを有する有機半導体層２５が形成される。
続いて、図２７に示したように、光電変換膜５１１の上面上に、Ａｌ層からなる共通電極層１３を形成する。この共通電極層１３は、上記第１実施形態と同様の方法を用いて、上記第１実施形態と同様の平面形状（パターン）に形成するとともに、約１００ｎｍの厚みに形成する。最後に、上記第１実施形態と同様の保護膜３６をガラス基板１上の全面に形成する。このようにして、第５実施形態による裏面入射型の光電変換デバイス５００が製造される。
第５実施形態による光電変換デバイス５００の製造方法では、上記のように、光電変換膜形成領域３０および有機半導体層形成領域４０に、それぞれ、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液を塗布するとともに、光電変換膜形成領域３０に塗布された溶液の上に、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液およびＰＣＢＭが溶解された溶液を、この順に重ねて塗布することによって、ｐ型の第１半導体層５１１ａとｎ型の第２半導体層５１１ｂとが積層された相互浸透膜からなる光電変換膜５１１を形成することができる。これにより、光電変換膜５１１の光電変換効率をより向上させることができるので、より感度の高い光電変換デバイス５００を製造することができる。
また、第５実施形態の製造方法では、先に塗布された溶液の溶媒が乾ききる前に追加する溶液の液滴を吐出することによって、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液の一部とＰＣＢＭが溶解された溶液の一部とが混合された混合層（相互浸透界面）を、第１半導体層５１１ａと第２半導体層５１１ｂとの界面に形成することができるとともに、その混合層（相互浸透界面）の厚みを大きく構成することができる。これにより、光電変換膜５１１の光電変換効率をさらに向上させることができる。
なお、第５実施形態の製造方法では、光電変換膜形成領域３０に塗布された溶液の上に、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液およびＰＣＢＭが溶解された溶液をこの順に塗布することによって、Ｐ３ＨＴとＰＣＢＭとの重量比が制御されている。すなわち、第５実施形態では、光電変換膜５１１における光電変換効率が高くなるように、Ｐ３ＨＴとＰＣＢＭとの重量比が調整されている。これにより、効果的に、光電変換膜５１１の光電変換効率を向上させることができる。
第５実施形態の製造方法におけるその他の効果は、上記第１〜第４実施形態と同様である。
（第６実施形態）
図３１は、本発明の第６実施形態による光電変換デバイスの構造を示した断面図である。図３２は、本発明の第６実施形態による光電変換デバイスの光電変換膜を拡大して示した断面図である。次に、図１、図３１および図３２を参照して、本発明の第６実施形態による光電変換デバイス６００の構造について説明する。
この第６実施形態による光電変換デバイス６００では、図３１に示すように、上記第５実施形態と同様、ヘテロ接合膜（相互浸透膜）からなる光電変換膜６１１を備えている。また、第６実施形態では、図３２に示すように、光電変換膜６１１は、ｐ型半導体ポリマーであるＰ３ＨＴからなる第１半導体層６１１ａとｎ型有機半導体分子であるＰＣＢＭからなる第２半導体層６１１ｂとを２層ずつ含んでいる。そして、第１半導体層６１１ａと第２半導体層６１１ｂとが交互に積層されている。すなわち、第６実施形態による光電変換デバイス６００の光電変換膜６１１は、ｐ型の第１半導体層６１１ａとｎ型の第２半導体層６１１ｂとが交互に積層された積層構造を有している。具体的には、光電変換膜６１１は、画素電極層１２側から順に、第１半導体層６１１ａ、第２半導体層６１１ｂ、第１半導体層６１１ａ、第２半導体層６１１ｂが積層されることによって形成されている。
また、第１半導体層６１１ａと第２半導体層６１１ｂとの界面には、上記第５実施形態と同様、ｐ型の半導体層である第１半導体層６１１ａの一部とｎ型の半導体層である第２半導体層６１１ｂの一部とが混合した混合層（相互浸透界面：図示せず）が所定の厚みで形成されている。
また、第６実施形態では、光電変換膜６１１は、約２００ｎｍの厚みに形成されている。その一方、有機ＴＦＴ２０の有機半導体層２５は、約５０ｎｍの厚みに形成されている。この有機半導体層２５は、光電変換膜６１１の第１半導体層６１１ａと同じＰ３ＨＴから構成されている。
なお、第６実施形態では、光電変換部１０は、光電変換膜１１（図１参照）に代えて、光電変換膜６１１を含んでいる。
第６実施形態のその他の構成は、上記第１〜第５実施形態と同様である。
上記のように構成された第６実施形態による光電変換デバイス６００では、第５実施形態に比べて、光電流が増加することが確認された。これは、光電変換膜６１１が良好な相互浸透膜となっているためであると考えられる。また、第６実施形態による光電変換デバイス６００では、第５実施形態に比べて、暗電流が減少することが確認された。これは、光電変換膜６１１の厚みが大きくなっているためであると考えられる。
第６実施形態では、上記のように、光電変換膜６１１をｐ型の第１半導体層６１１ａとｎ型の第２半導体層６１１ｂとが積層された相互浸透膜から構成することによって、上記第５実施形態と同様、光電変換膜６１１における光電変換効率を効果的に向上させることができる。このため、高解像度化に伴う感度低下を抑制して、効果的に高感度化を図ることができる。
また、第６実施形態では、第１半導体層６１１ａと第２半導体層６１１ｂとを２層ずつ交互に積層することによって、容易に、光電変換膜６１１における光電変換効率を向上させることができる。さらに、上記のように構成することによって、第１半導体層６１１ａと第２半導体層６１１ｂとの界面に形成される混合層（相互浸透界面）の数を増やすことができるので、より効果的に、光電変換膜６１１における光電変換効率を向上させることができる。
第６実施形態のその他の効果は、上記第１〜第５実施形態と同様である。
図３３および図３４は、本発明の第６実施形態による光電変換デバイスの製造方法を説明するための図である。次に、図５〜図１２および図３１〜図３４を参照して、本発明の第６実施形態による光電変換デバイス６００の製造方法について説明する。
まず、図５〜図１０に示した第１実施形態と同様の方法を用いて、絶縁性のバンク３５が形成されるまでの工程を行う。なお、バンク３５の表面には、上記第１実施形態と同様の撥液処理を施す。
次に、図１１および図１２に示した第１実施形態と同様の方法を用いて、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液（第１半導体材料）を、第１開口部３５ｂの内側の領域（光電変換膜形成領域３０）および第２開口部３５ｃの内側の領域（有機半導体層形成領域４０）に塗布する。
続いて、光電変換膜形成領域３０に塗布された溶液の上に、ＰＣＢＭが溶解された溶液（第２半導体材料）、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液、および、ＰＣＢＭが溶解された溶液を、この順に重ねて塗布する。具体的には、図３３および図３４に示すように、光電変換膜形成領域３０のみに、インクジェット法を用いてＰＣＢＭが溶解された溶液の液滴を追加で吐出する。次に、追加で吐出された溶液の上に、インクジェット法を用いてＰ３ＨＴが溶解された溶液の液滴を追加で吐出する。そして、この溶液の上に、インクジェット法を用いてＰＣＢＭが溶解された溶液の液滴をさらに追加で吐出する。
この際、光電変換膜形成領域３０への溶液の追加は、先に塗布された溶液の溶媒が乾ききる前に行う。具体的には、先の液滴が吐出された後、２０ｍｓ以内に、追加する溶液の液滴をそれぞれ吐出する。また、光電変換膜形成領域３０（第１開口部３５ｂの内側の領域）のみに溶液が塗布されるように、着弾直後の直径Ｄ２（図３４参照）が約７０μｍとなるような体積の液滴を追加で吐出する。
なお、上記第５実施形態と同様、ＰＣＢＭが溶解された溶液の液滴８０を吐出する際には、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液の液滴を吐出するノズル（図示せず）とは異なるノズル９０から液滴８０を吐出する。
また、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液およびＰＣＢＭが溶解された溶液は、上記第５実施形態と同様にして作製する。
その後、上記第１実施形態と同様のアニール処理を施すことによって、塗布された溶液の溶媒成分を除去する。これにより、図３１および図３２に示したように、第１開口部３５ｂの内側の領域（光電変換膜形成領域３０）に、約２００ｎｍの厚みを有するとともに、ｐ型の第１半導体層６１１ａとｎ型の第２半導体層６１１ｂとが交互に積層された相互浸透膜からなる光電変換膜６１１が形成される。また、第２開口部３５ｃの内側の領域（有機半導体層形成領域４０）には、約５０ｎｍの厚みを有する有機半導体層２５が形成される。
続いて、光電変換膜６１１の上面上に、Ａｌ層からなる共通電極層１３を形成する。この共通電極層１３は、上記第１実施形態と同様の方法を用いて、上記第１実施形態と同様の平面形状（パターン）に形成するとともに、約１００ｎｍの厚みに形成する。最後に、上記第１実施形態と同様の保護膜３６をガラス基板１上の全面に形成する。このようにして、第６実施形態による裏面入射型の光電変換デバイス６００が製造される。
第６実施形態による光電変換デバイス６００の製造方法では、上記のように、光電変換膜形成領域３０および有機半導体層形成領域４０に、それぞれ、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液を塗布するとともに、光電変換膜形成領域３０に塗布された溶液の上に、ＰＣＢＭが溶解された溶液、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液およびＰＣＢＭが溶解された溶液を、この順に重ねて塗布することによって、ｐ型の第１半導体層６１１ａとｎ型の第２半導体層６１１ｂとが交互に積層された相互浸透膜からなる光電変換膜６１１を形成することができる。これにより、光電変換膜６１１の光電変換効率をさらに向上させることができるので、さらに感度の高い光電変換デバイス６００を製造することができる。
なお、第６実施形態の製造方法におけるその他の効果は、上記第１〜第５実施形態と同様である。
（第７実施形態）
図３５は、本発明の第７実施形態による光電変換デバイスの構造を示した断面図である。次に、図１および図３５を参照して、本発明の第７実施形態による光電変換デバイス７００の構造について説明する。
この第７実施形態による光電変換デバイス７００では、上記第１〜第６実施形態と異なり、無機半導体膜を含む光電変換膜７１１を備えている。すなわち、第７実施形態では、光電変換膜７１１が、ｎ型無機半導体膜とｐ型有機半導体膜とが積層されたｐｎ接合膜から構成されている。具体的には、ガラス基板１の上面上に形成され、約５０ｎｍの厚みを有するＺｎＯ膜７１１ａと、ＺｎＯ膜７１１ａ上に形成され、約１００ｎｍの厚みを有するＰ３ＨＴ膜７１１ｂとから光電変換膜７１１が構成されている。
なお、第７実施形態では、光電変換部１０は、光電変換膜１１（図１参照）に代えて、光電変換膜７１１を含んでいる。
第７実施形態のその他の構成は、上記第１〜第６実施形態と同様である。また、第７実施形態の効果は、上記第１〜第６実施形態と同様である。
図３６〜図４０は、本発明の第７実施形態による光電変換デバイスの製造方法を説明するための図である。次に、図５、図６、図８〜図１２および図３５〜図４０を参照して、本発明の第７実施形態による光電変換デバイス７００の製造方法について説明する。
まず、図５および図６に示した第１実施形態と同様の方法を用いて、画素電極層１２が形成されるまでの工程を行う。次に、図３６に示すように、光電変換膜形成領域３０に、蒸着法などを用いてＺｎＯ膜７１１ａを形成する。
次に、図８〜図１０に示した第１実施形態と同様の方法を用いて、ガラス基板１上に絶縁性のバンク３５を形成する。具体的には、まず、図３７に示すように、ガラス基板１上の全面に、スピンコート法を用いて、約２μｍの厚みを有する感光性有機高分子膜３７を形成する。次に、図３８に示すように、感光性有機高分子膜３７の所定領域に、第１開口部３５ｂおよび第２開口部３５ｃを形成する。これにより、ガラス基板１上に、光電変換膜形成領域３０に形成されたＺｎＯ膜７１１ａの上面を露出させる第１開口部３５ｂおよび有機半導体層形成領域４０を露出させる第２開口部３５ｃが設けられた絶縁性のバンク３５が形成される。なお、バンク３５の表面には、上記第１実施形態と同様の撥液処理を施す。
続いて、図１１および図１２に示した第１実施形態と同様の方法を用いて、第１開口部３５ｂの内側の領域および第２開口部３５ｃの内側の領域に、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液を塗布する。具体的には、図３９に示すように、インクジェット法を用いて、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液の液滴５０をノズル６０（図３９参照）から各画素に向けて吐出する。これにより、第１開口部３５ｂと第２開口部３５ｃとの間に位置する部分（障壁部３５ａ）によって塗布された溶液が分断されて、第１開口部３５ｂの内側の領域および第２開口部３５ｃの内側の領域に、吐出された溶液が充填される。
その後、上記第１実施形態と同様のアニール処理を施すことによって、塗布された溶液の溶媒成分を除去する。これにより、図４０に示したように、第１開口部３５ｂの内側の領域（光電変換膜形成領域３０）に、ＺｎＯ膜７１１ａとＰ３ＨＴ膜７１１ｂとが積層された光電変換膜７１１が形成される。また、第２開口部３５ｃの内側の領域（有機半導体層形成領域４０）には、Ｐ３ＨＴからなる有機半導体層２５が形成される。
続いて、図３５に示したように、光電変換膜７１１の上面上に、Ａｌ層からなる共通電極層１３を形成する。この共通電極層１３は、上記第１実施形態と同様の方法を用いて、上記第１実施形態と同様の平面形状（パターン）に形成するとともに、約１００ｎｍの厚みに形成する。最後に、上記第１実施形態と同様の保護膜３６をガラス基板１上の全面に形成する。このようにして、第７施形態による裏面入射型の光電変換デバイス７００が製造される。
（第８実施形態）
図４１は、本発明の第８実施形態による放射線画像検出装置の構造を示した斜視図である。図４２は、本発明の第８実施形態による放射線画像検出装置の撮像パネルの一部を示した断面図である。図４３は、本発明の第８実施形態による放射線画像検出装置の回路構成を示した図である。次に、図４１〜図４３を参照して、この第８実施形態では、本発明が適用された撮像パネル１１００を備えた放射線画像検出装置１０００の一例について説明する。
第８実施形態による放射線画像検出装置１０００は、図４１に示すように、撮像パネル１１００と、放射線画像検出装置１０００の動作を制御する制御回路１３００と、書き換え可能な読み出し専用メモリ（たとえば、フラッシュメモリ）などを用いて撮像パネル１１００から出力された画像信号を記録するメモリ部１４００と、放射線画像検出装置１０００の動作を切り替えるための操作部１５００と、放射線画像の撮影準備の完了やメモリ部１４００に所定量の画像信号が書き込まれたことなどを表示する表示部１６００と、撮像パネル１１００を駆動して画像信号を得るために必要とされる電力を供給する電源部１７００と、放射線画像検出装置１０００と外部機器との間で通信を行うための通信用コネクタ１８００と、これらを収納する筐体１９００とを備えている。
撮像パネル１１００は、図４１および図４２に示すように、入射された放射線を波長が３００ｎｍ〜８００ｎｍの電磁波、すなわち、可視光線を中心に紫外光から赤外光にわたる電磁波（光）に変換するシンチレータ層１１１０と、シンチレータ層１１１０によって変換された光を電気エネルギに変換して蓄積する光電変換デバイス１２００と、蓄積された電気エネルギを読み出す走査駆動回路１１２０と、蓄積された電気エネルギを画像信号として出力する信号選択回路１１３０とを含んでいる。なお、第８実施形態では、光電変換デバイス１２００は上面入射型に構成されている。
光電変換デバイス１２００は、ガラス基板１上に、複数の画素が二次元マトリクス状に配列された構造を有している。具体的には、図４２に示すように、各画素は、スイッチング素子として機能する有機ＴＦＴ２０と、光電変換を行う光電変換部１２１０とを備えており、有機ＴＦＴ２０と光電変換部１２１０とがガラス基板１上に並置されて形成されている。この光電変換部１２１０は、上記第１〜第７実施形態と同様、画素電極層１２１２と、光電変換膜１２１１と、共通電極層１２１３とを含んでいる。また、第８実施形態では、画素電極層１２１２と光電変換膜１２１１との間に、たとえば、ＰＥＤＯＴ・ＰＳＳ（ｐｏｌｙ（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｐｈｅｎｅ）・ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ ｓｕｌｐｈｏｎｉｃ ａｃｉｄ）やポリアニリンなどからなるホールブロック層１２１４が設けられている。また、光電変換膜１２１１と共通電極層１２１３との間には、たとえば、ＢＣＰ、Ａｌｑ3、ＢＡｌｑ、Ｃ６０、ＬｉＦ、ＴｉＯxなどからなる電子ブロック層１２１５が設けられている。
一方、光電変換部１２１０の下層側には、電気エネルギを蓄積するためのコンデンサ１２１６が画素毎に設けられており、上記画素電極層１２１２は、コンデンサ１２１６の一方の電極として機能する収集電極層１２１６ａを介して、有機ＴＦＴ２０のドレイン電極層２３と電気的に接続されている。なお、画素電極層１２１２は、クロムなどから構成されている。
画素電極層１２１２上には、上記ホールブロック層１２１４が形成されており、このホールブロック層１２１４上には、光電変換膜１２１１が形成されている。光電変換膜１２１１は、上記第１実施形態と同様、ｐ型半導体ポリマーであるＰ３ＨＴから構成されている。また、ガラス基板１上には、第１開口部３５ｂおよび第２開口部３５ｃが設けられた上記第１〜第７実施形態と同様のバンク３５が形成されている。このバンク３５の表面には、上記第１〜第７実施形態と同様の撥液処理が施されている。そして、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液が塗布されることによって、第１開口部３５ｂの内側の領域に光電変換膜１２１１が形成されているとともに、第２開口部３５ｃの内側の領域に、有機ＴＦＴ２０の有機半導体層２５が形成されている。
また、光電変換膜１２１１の上面上には、電子ブロック層１２１５が形成されており、この電子ブロック層１２１５上には、ＩＴＯなどの透明導電材料からなる共通電極層１２１３が形成されている。なお、上記したホールブロック層１２１４は、画素電極層１２１２へのキャリア（電子）受け渡し効率を向上させる機能を有しており、電子ブロック層１２１５は、共通電極層１２１３へのキャリア（正孔）受け渡し効率を向上させる機能を有している。なお、ホールブロック層１２１４および電子ブロック層１２１５は、インクジェット法などの塗布法、または、蒸着法やスパッタ法などを用いて形成することができる。インクジェット法を用いる場合には、第１開口部３５ｂの内側の領域にのみ溶液を塗布（吐出）することによって各層を形成する。また、蒸着法やスパッタ法などを用いる場合には、マスクを用いることによって、第１開口部３５ｂの内側の領域にのみ各層を形成する。
共通電極層１２１３上およびバンク３５の上面上には、ガラス基板１の上面全面を覆うように、絶縁性の隔膜（保護膜）１２１７が形成されている。そして、この隔膜１２１７上に、上記したシンチレータ層１１１０が設けられている。このシンチレータ層１１１０は、蛍光体を主たる成分とするものであり、入射した放射線に基づいて、波長が３００ｎｍ〜８００ｎｍの電磁波、すなわち、可視光線を中心に紫外光から赤外光にわたる電磁波（光）を出力する機能を有している。具体的には、シンチレータ層１１１０は、セシウムアイオダイド（ＣｓＩ：Ｔｌ）やガドリニウムオキシサルファイド（Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｔｂ）などから構成されている。セシウムアイオダイドやガドリニウムオキシサルファイドは、Ｘ線吸収および発光効率が高いため、ノイズの低い高画質の画像を得ることができる。また、セシウムアイオダイドについては、柱状結晶構造のシンチレータ層１１１０を形成することが可能である。この場合、柱状結晶では光ガイド効果、すなわち、結晶内での発光が柱状結晶の側面より外に放射されてしまうことを少なくできる効果が得られる。このため、鮮鋭性の低下を抑制することが可能であり、蛍光体層膜厚を厚くすることによりＸ線吸収が増加し粒状性を向上できる。
一方、撮像パネル１１００（光電変換デバイス１２００）の画素間には、図４３に示すように、走査線１２２０−１〜１２２０−ｍと信号線１２３０−１〜１２３０−ｎとが直交するように配設されている。この走査線１２２０−１〜１２２０−ｍには、有機ＴＦＴ２０のゲート電極層２１（図４２参照）が電気的に接続されており、信号線１２３０−１〜１２３０−ｎには、有機ＴＦＴ２０のソース電極層２３（図４２参照）が電気的に接続されている。
また、撮像パネル１１００（光電変換デバイス１２００）には、信号線１２３０−１〜１２３０−ｎに、たとえばドレイン電極が接続された初期化用のＴＦＴ１２４０−１〜１２４０−ｎが設けられている。このＴＦＴ１２４０−１〜１２４０−ｎのソース電極は接地されている。また、ＴＦＴ１２４０−１〜１２４０−ｎのゲート電極はリセット線１２４１と接続されている。
走査線１２２０−１〜１２２０−ｍおよびリセット線１２４１は、走査駆動回路１１２０に接続されている。走査駆動回路１１２０から走査線１２２０−１〜１２２０−ｍのうちの１つの走査線１２２０−ｐ（ｐは１〜ｍのいずれかの値）に読出信号ＲＳが供給されると、この走査線１２２０−ｐに接続された有機ＴＦＴ２０がオン状態にされて、コンデンサ１２１６−（ｐ，１）〜１２１６−（ｐ，ｎ）に蓄積された電気エネルギが信号線１２３０−１〜１２３０−ｎにそれぞれ読み出される。信号線１２３０−１〜１２３０−ｎは、それぞれ、信号選択回路１１３０の信号変換器１１３１−１〜１１３１−ｎに接続されており、信号変換器１１３１−１〜１１３１−ｎにおいて、信号線１２３０−１〜１２３０−ｎ上に読み出された電気エネルギ量に比例する電圧信号ＳＶ−１〜ＳＶ−ｎが生成される。この信号変換器１１３１−１〜１１３１−ｎから出力された電圧信号ＳＶ−１〜ＳＶ−ｎはレジスタ１１３２に供給される。
レジスタ１１３２では、供給された電圧信号が順次選択されて、Ａ／Ｄ変換器１１３３で（たとえば、１２ビットないし１４ビットの）１つの走査線に対するデジタルの画像信号とされる。また、制御回路１３００は、走査線１２２０−１〜１２２０−ｍの各々に、上記した走査駆動回路１１２０を介して読出信号ＲＳを供給し、画像走査を行うとともに、走査線１２２０−１〜１２２０−ｍ毎のデジタル画像信号を取り込んで、放射線画像の画像信号の生成を行う。この画像信号は制御回路１３００に供給される。
なお、走査駆動回路１１２０からリセット信号ＲＴをリセット線１２４１に供給してＴＦＴ１２４０−１〜１２４０−ｎをオン状態にするとともに、走査線１２２０−１〜１２２０−ｍに読出信号ＲＳを供給して有機ＴＦＴ２０をオン状態とすると、コンデンサ１２１６−（１，１）〜１２１６−（ｍ，ｎ）に蓄積された電気エネルギが有機ＴＦＴ２０を介して放出され、撮像パネル１１００の初期化を行うことができる。
制御回路１３００には、メモリ部１４００、操作部１５００、表示部１６００および通信用コネクタ１８００などが接続されており、操作部１５００からの操作信号ＰＳに基づいて放射線画像検出装置１０００の動作が制御される。また、操作部１５００には複数のスイッチが設けられており、操作部１５００からのスイッチ操作に応じた操作信号ＰＳに基づき、撮像パネル１１００の初期化や放射線画像の画像信号の生成が行われる。
また、電源部１７００は、マンガン電池、ニッケル・カドミウム電池、水銀電池、鉛電池などの一次電池、充電可能な二次電池などからなり、図４１に示すように、撮像パネル１１００の裏面側に配置されている。また、電源部１７００は、放射線画像検出装置１０００を薄型化するために、平板状に形成されている。
また、筐体１９００は、外部からの衝撃に耐え、かつ重量ができるだけ軽い素材であるアルミニウムまたはその合金から構成されている。筐体１９００の放射線入射面側は、放射線を透過し易い非金属（たとえば、カーボン繊維など）を用いて構成されている。また、放射線入射面とは反対側である背面側においては、放射線が放射線画像検出装置１０００を透過してしまうのを抑制するために、または、放射線画像検出装置１０００を構成する素材が放射線を吸収することで生じる２次放射線からの影響を防ぐために、放射線を効果的に吸収する材料（たとえば、鉛板など）から構成されている。
第８実施形態では、上記のように構成された光電変換デバイス１２００を含む撮像パネル１１００を搭載することによって、容易に、信頼性が高く、かつ、解像度の高い放射線画像検出装置１０００を得ることができる。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
たとえば、上記第１〜第８実施形態では、基板にガラス基板を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、ガラス基板以外のプラスチックフィルムなどを基板として用いてもよい。プラスチックフィルムとしては、たとえば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ボリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、およびセルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）などからなるフィルムが挙げられる。また、これらのプラスチックフィルムには、トリオクチルホスフェートやジブチルフタレートなどの可塑剤を添加してもよく、ベンゾトリアゾール系やベンゾフェノン系などの紫外線吸収剤を添加してもよい。また、テトラエトキシシランなどの無機高分子の原料を添加し、化学触媒や熱、光などのエネルギを付与することにより高分子量化する、いわゆる有機−無機ポリマーハイブリッド法を適用して作製した樹脂を原料として用いてもよい。
また、上記第１〜第８実施形態では、塗布法を用いて画素電極層を形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、塗布法以外の蒸着法などを用いて画素電極層を形成してもよい。
また、上記第１〜第８実施形態では、インクジェット法またはスピンコート法を用いて、光電変換膜および有機半導体層を形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、上記した方法以外の方法を用いて、光電変換膜および有機半導体層を形成（パターニング）してもよい。上記以外の方法としては、たとえば、ディップ法や各種印刷（凸版、凹版、孔版他）法などが挙げられる。なお、上記方法を用いて光電変換膜および有機半導体層を形成する際には、半導体材料が溶媒に溶解された溶液を用いる以外に、半導体材料が液体に分散された分散液などを用いることもできる。
また、上記第１〜第８実施形態では、Ｐ３ＨＴ、または、Ｐ３ＨＴとＰＣＢＭとを用いて光電変換膜を形成するとともに、Ｐ３ＨＴを用いて有機半導体層を形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、上記以外の半導体材料を用いて、光電変換膜および有機半導体層を形成してもよい。たとえば導電性高分子材料（π共役系高分子材料やシリコン系高分子材料など）を用いて光電変換膜を構成してもよい。導電性高分子材料としては、たとえば、ポリ（２−メトキシ、５−（２'エチルヘキシロキシ）−ｐ−フェニレンビニレン）そしてポリ（３−アルキルチオフェン）などが挙げられる。また「有機ＥＬ材料とディスプレイ（２００１年２月２８日株式会社シー・エム・シー発行）」の第１９０頁〜第２０３頁に記載されている化合物や、「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日エヌ・ティー・エス社発行）」の第８１頁〜第９９頁に記載されている化合物などが挙げられる。また、図４４に示すような基本骨格を有する導電性高分子化合物や、図４５〜図４８に示すようなπ共役系高分子化合物、さらに、図４９および図５０に示すようなπ共役系以外の導電性化合物を用いて光電変換膜を形成することもできる。なお、光電変換可能な有機化合物として好ましいものは導電性高分子化合物であり、より好ましいものはπ共役系高分子化合物である。また、高分子材料以外の低分子系材料を用いることもできる。
また、上記第１〜第８実施形態では、ＪＳＲ株式会社製の感光性有機高分子材料（ＰＣ４０３）を用いてバンクを形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、東レ株式会社製のポリイミド系樹脂（ＤＬ−１０００）や日本ゼオン株式会社製のノボラッグ系樹脂（ＷＩＸ−２）などの感光性有機材料を用いてバンクを形成してもよい。また、上記以外の絶縁材料を用いてバンクを形成してもよい。さらに、有機ＴＦＴのソース電極層およびドレイン電極層をパターニングする際のレジストを半導体膜形成時のバンクとして用いることもできる。この場合のレジストは、半導体膜を成膜するための半導体材料に対して撥液性を示すものが好ましい。
また、上記第１〜第８実施形態では、光電変換膜形成領域と有機半導体層形成領域とを除く領域上に形成されたバンクによって、光電変換膜と有機半導体層とを分離する障壁部を構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、光電変換膜と有機半導体層とを分離可能に構成されていれば、上記以外の構成の障壁部を形成してもよい。
また、上記第１〜第８実施形態では、バンクの表面に撥液処理を施した例を示したが、上記処理に加えて、バンクの開口部の内側の領域（光電変換膜形成領域）に親液処理を施してもよい。親液処理の方法としては、たとえば、ＵＶオゾン装置を用いて、光電変換膜形成領域および有機半導体層形成領域にオゾンを照射する方法などが挙げられる。
なお、上記第１〜第８実施形態では、画素領域に占める光電変換膜の割合が約６２％となるように、光電変換膜を構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、上記以外の割合となるように光電変換膜を構成してもよい。なお、画素領域に占める光電変換膜の割合が７０％以上となるように光電変換膜を構成するのがより好ましい。
また、上記第１〜第８実施形態において、共通電極層は、塗布型電極材料を用いてインクジェット法やディスペンサーなどで塗布することによって形成してもよい。塗布型電極材料としては、たとえば、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳなどが挙げられる。
また、上記第１〜第７実施形態では、光電変換デバイスを裏面入射型に構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、光電変換デバイスを上面入射型に構成してもよい。この場合、共通電極層は透明であることが必要となるので、共通電極層をＩＴＯやＺｎＯなどの透明電極材料を用いて形成すればよい。また、上面入射型に構成することによって、上記第１〜第７実施形態の構成を有する光電変換デバイスを、第８実施形態による放射線画像検出装置の撮像パネルに用いることができる。
また、上記第１〜第７実施形態において、必要に応じて、上記第８実施形態に示したようなブロック層を形成してもよい。具体的には、たとえば、画素電極層と光電変換膜との間にＰＥＤＯＴ・ＰＳＳやポリアニリンなどからなるホールブロック層を設けるとともに、光電変換膜と共通電極層との間にＢＣＰ、Ａｌｑ3、ＢＡｌｑ、Ｃ６０、ＬｉＦ、ＴｉＯｘなどからなる電子ブロック層を設けてもよい。また、光電変換膜と各電極（画素電極層、共通電極層）との間に、ブロック層以外の機能層を付加してもよい。
また、上記第４実施形態では、光電変換膜形成領域に塗布された溶液の上に、同じ溶液を１回だけ追加で塗布した例を示したが、本発明はこれに限らず、光電変換膜が所望の厚みになるように、光電変換膜形成領域に塗布された溶液の上に、同じ溶液を複数回追加で塗布してもよい。
また、上記第６実施形態では、Ｐ３ＨＴからなる第１半導体層およびＰＣＢＭからなる第２半導体層を、それぞれ、２層ずつ含むように光電変換膜を構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、第１半導体層と第２半導体層との層数は、上記以外であってもよい。また、Ｐ３ＨＴが溶解された溶液およびＰＣＢＭが溶解された溶液を複数回吐出することによって、それぞれ、第１半導体層および第２半導体層を形成してもよい。
また、上記第７実施形態では、無機半導体膜をＺｎＯから構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、ＺｎＯ以外の無機半導体材料を用いて無機半導体膜を形成してもよい。
また、上記第８実施形態では、本発明の光電変換デバイスを放射線画像検出装置に用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、上記放射線画像検出装置以外のたとえば密着型画像読取装置（スキャナー）などにも本発明の光電変換デバイスを用いることができる。
また、上記第８実施形態では、画素電極層と光電変換膜との間に、ホールブロック層を設けるとともに、光電変換膜と共通電極層との間に、電子ブロック層を設けた例を示したが、本発明はこれに限らず、ホールブロック層および電子ブロック層を設けない構成にしてもよい。
また、上記第８実施形態では、撮像パネル（光電変換デバイス）の光電変換部の下層側に、電気エネルギを蓄積するためのコンデンサを設けた例を示したが、本発明はこれに限らず、上記コンデンサを設けない構成にすることもできる。
なお、上記第８実施形態では、シンチレータ層をセシウムアイオダイドやガドリニウムオキシサルファイドなどから構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、上記以外の蛍光体を主たる成分として構成することができる。セシウムアイオダイドやガドリニウムオキシサルファイド以外の蛍光体としては、ＣａＷＯ4、ＣａＷＯ4：Ｐｂ、ＭｇＷＯなどのタングステン酸塩系蛍光体、Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｔｂ、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｔｂ、Ｌａ2Ｏ2Ｓ：Ｔｂ、（Ｙ，Ｇｄ）2Ｏ2Ｓ：Ｔｂ、（Ｙ，Ｇｄ）2Ｏ2Ｓ：Ｔｂ，Ｔｍなどのテルビウム賦活希土類酸硫化物系蛍光体、ＹＰＯ4：Ｔｂ、ＧｄＰＯ4：Ｔｂ、ＬａＰＯ4：Ｔｂなどのテルビウム賦活希土類燐酸塩系蛍光体、ＬａＯＢｒ：Ｔｂ、ＬａＯＢｒ：Ｔｂ，Ｔｍ、ＬａＯＣｌ：Ｔｂ、ＬａＯＣｌ：Ｔｂ，Ｔｍ、ＧｄＯＢｒ：Ｔｂ、ＧｄＯＢｒ：Ｔｂ，Ｔｍ、ＧｄＯＣｌ：Ｔｂ、ＧｄＯＣｌ：Ｔｂ，Ｔｍなどのテルビウム賦活希土類オキシハロゲン化物系蛍光体、ＬａＯＢｒ：Ｔｍ、ＬａＯＣｌ：Ｔｍなどのツリウム賦活希土類オキシハロゲン化物系蛍光体、ＬａＯＢｒ：Ｇｄ、ＬｕＯＣｌ：Ｇｄなどのガドリニウム賦活希土類オキシハロゲン化物系蛍光体、ＧｄＯＢｒ：Ｃｅ、ＧｄＯＣｌ：Ｃｅ、（Ｇｄ，Ｙ）ＯＢｒ：Ｃｅ、（Ｇｄ，Ｙ）ＯＣｌ：Ｃｅなどのセリウム賦活希土類オキシハロゲン化物系蛍光体、ＢａＳＯ4：Ｐｂ、ＢａＳＯ4：Ｅｕ2+、（Ｂａ，Ｓｒ）ＳＯ4：Ｅｕ2+などの硫酸バリウム系蛍光体、Ｂａ3（ＰＯ4）2：Ｅｕ2+、（Ｂａ2ＰＯ4）2：Ｅｕ2+、Ｓｒ3（ＰＯ4）2：Ｅｕ2+、（Ｓｒ2ＰＯ4）2：Ｅｕ2+などの２価のユーロピウム賦活アルカリ土類金属燐酸塩系蛍光体、ＢａＦＣｌ：Ｅｕ2+、ＢａＦＢｒ：Ｅｕ2+、ＢａＦＣｌ：Ｅｕ2+，Ｔｂ、ＢａＦＣｌ：Ｅｕ2+，Ｔｂ、ＢａＦ2・ＢａＣｌ2・ＫＣｌ：Ｅｕ2+、（Ｂａ，Ｍｇ）Ｆ2・ＢａＣｌ2・ＫＣｌ：Ｅｕ2+などの２価のユーロピウム賦活アルカリ土類金属弗化ハロゲン化物系蛍光体、ＣｓＩ：Ｎａ、ＣｓＩ：Ｔｌ、ＮａＩ、ＫＩ：Ｔｌなどの沃化物系蛍光体、ＺｎＳ：Ａｇ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ａｇ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ｃｕ，Ａｇなどの硫化物系蛍光体、ＨｆＰ2Ｏ7、ＨｆＰ2Ｏ7：Ｃｕ、Ｈｆ3（ＰＯ4）4などの燐酸ハフニウム系蛍光体、ＹＴａＯ4、ＹＴａＯ4：Ｔｍ、ＹＴａＯ4：Ｎｂ、（Ｙ，Ｓｒ）ＴａＯ4：Ｎｂ、ＬｕＴａＯ4、ＬｕＴａＯ4：Ｔｍ、ＬｕＴａＯ4：Ｎｂ、（Ｌｕ，Ｓｒ）ＴａＯ4：Ｎｂ、ＧｄＴａＯ4：Ｔｍ、Ｍｇ4Ｔａ2Ｏ9：Ｎｂ、Ｇｄ2Ｏ3・Ｔａ2Ｏ5・Ｂ2Ｏ3：Ｔｂなどのタンタル酸塩系蛍光体、および、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ3+、（Ｌａ，Ｇｄ，Ｌｕ）2Ｓｉ2Ｏ7：Ｅｕ、ＺｎＳｉＯ4：Ｍｎ、Ｓｒ2Ｐ2Ｏ7：Ｅｕ、などが挙げられる。なお、シンチレータ層を構成する蛍光体は、放射線の照射によって可視、紫外または赤外領域などの受光素子が感度を持つ領域の電磁波を出力する蛍光体であれば、上記以外の蛍光体であってもよい。また、蛍光体粒子の直径は、７μｍ以下、好ましくは、４μｍ以下である。蛍光体粒子の直径が小さいほど、シンチレータ層内での光の散乱を防ぐことが可能となるので、高い鮮鋭度を得ることができる。
また、上記した蛍光体粒子は、たとえば、ポリウレタン、塩化ビニル共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール、セルロース誘導体、スチレン−ブタジエン共重合体、各種合成ゴム系樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラニン樹脂、フェノキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル系樹脂、尿素ホルムアミド樹脂などのバインダーに分散される。蛍光体粒子が分散されるバインダーとしては、ポリウレタン、ポリエステル、塩化ビニル系共重合体、ポリビニルブチラール、ニトロセルロースが好ましい。このような好ましいバインダーを用いることで、蛍光体の分散性を高め、蛍光体の充填率を高くすることが可能となり、粒状性の向上に寄与する。
本発明の第１実施形態による光電変換デバイスの断面図である。 本発明の第１実施形態による光電変換デバイスの平面図である。 本発明の第１実施形態による光電変換デバイスの一部を一部省略して示した平面図である。 本発明の第１実施形態による光電変換デバイスの一部を拡大して示した平面図である。 本発明の第１実施形態による光電変換デバイスの製造方法を説明するための平面図である。 本発明の第１実施形態による光電変換デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第１実施形態による光電変換デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第１実施形態による光電変換デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第１実施形態による光電変換デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第１実施形態による光電変換デバイスの製造方法を説明するための平面図である。 本発明の第１実施形態による光電変換デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第１実施形態による光電変換デバイスの製造方法を説明するための平面図である。 本発明の第１実施形態による光電変換デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第１実施形態による光電変換デバイスの製造方法を説明するための平面図である。 本発明の第２実施形態による光電変換デバイスの構造を示した断面図である。 本発明の第２実施形態による光電変換デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第２実施形態による光電変換デバイスの製造方法を説明するための平面図である。 本発明の第２実施形態による光電変換デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第２実施形態による光電変換デバイスの製造方法を説明するための平面図である。 本発明の第３実施形態による光電変換デバイスの構造を示した断面図である。 本発明の第３実施形態による光電変換デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第３実施形態による光電変換デバイスの製造方法を説明するための平面図である。 本発明の第４実施形態による光電変換デバイスの構造を示した断面図である。 本発明の第４実施形態による光電変換デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第４実施形態による光電変換デバイスの製造方法を説明するための平面図である。 本発明の第４実施形態による光電変換デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第５実施形態による光電変換デバイスの構造を示した断面図である。 本発明の第５実施形態による光電変換デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第５実施形態による光電変換デバイスの製造方法を説明するための平面図である。 本発明の第５実施形態による光電変換デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第６実施形態による光電変換デバイスの構造を示した断面図である。 本発明の第６実施形態による光電変換デバイスの光電変換膜を拡大して示した断面図である。 本発明の第６実施形態による光電変換デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第６実施形態による光電変換デバイスの製造方法を説明するための平面図である。 本発明の第７実施形態による光電変換デバイスの構造を示した断面図である。 本発明の第７実施形態による光電変換デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第７実施形態による光電変換デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第７実施形態による光電変換デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第７実施形態による光電変換デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第７実施形態による光電変換デバイスの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第８実施形態による放射線画像検出装置の構造を示した斜視図である。 本発明の第８実施形態による放射線画像検出装置の撮像パネルの一部を示した断面図である。 本発明の第８実施形態による放射線画像検出装置の回路構成を示した図である。 導電性高分子化合物の基本骨格を示した図である。 π共役系高分子化合物の具体例（その１）を示した図である。 π共役系高分子化合物の具体例（その２）を示した図である。 π共役系高分子化合物の具体例（その３）を示した図である。 π共役系高分子化合物の具体例（その４）を示した図である。 π共役系以外の導電性高分子化合物の具体例（その１）を示した図である。 π共役系以外の導電性高分子化合物の具体例（その２）を示した図である。
符号の説明
１ ガラス基板（基板）
１０ 光電変換部
１１、４１１、５１１、６１１、７１１、１２１１ 光電変換膜
１２ 画素電極層
１３ 共通電極層
２０ トランジスタ部、有機ＴＦＴ
２１ ゲート電極層
２２ ソース電極層
２３ ドレイン電極層
２４ 絶縁層
２５ 有機半導体層（半導体膜）
２６ 第１導電層
２７ 第２導電層
３０ 光電変換膜形成領域
３５ バンク（絶縁膜）
３５ａ 障壁部
３５ｂ 第１開口部
３５ｃ 第２開口部
３６、１２１７ 保護膜、隔膜
３７ 感光性有機高分子膜
４０ 有機半導体層形成領域
１００、１５０、２００、３００、４００、
５００、６００、７００、１２００ 光電変換デバイス
１０００ 放射線画像検出装置
１１００ 撮像パネル
１１１０ シンチレータ層
１１２０ 走査駆動回路
１１３０ 信号選択回路
１１３１ 信号変換器
１２１４ ホールブロック層
１２１５ 電子ブロック層
１２１６ コンデンサ
１２１６ａ 収集電極層
１２２０ 走査線（ゲート線）
１２３０ 信号線

Claims (21)

  1. 基板上に、光電変換膜を含む光電変換部とスイッチング素子として機能するトランジスタ部とを備えた画素がアレイ状に配置された画素アレイにおいて、
    前記トランジスタ部が半導体膜を含む薄膜トランジスタから構成されており、
    前記光電変換部と前記トランジスタ部との間の領域には、前記光電変換部の光電変換膜と前記薄膜トランジスタの半導体膜とを分離する絶縁性の障壁部が形成されていることを特徴とする、光電変換デバイス。
  2. 前記光電変換部の光電変換膜と前記薄膜トランジスタの半導体膜とは、少なくとも一部が同一の有機半導体材料を用いて形成されており、
    前記光電変換膜と前記半導体膜とを分離する前記障壁部の表面は、前記有機半導体材料に対して反発性を有していることを特徴とする、請求項１に記載の光電変換デバイス。
  3. 前記基板上には、前記光電変換膜が形成される領域を囲む第１開口部と、前記薄膜トランジスタの半導体膜が形成される領域を囲む第２開口部とを含む絶縁膜が形成されており、
    前記絶縁膜によって前記障壁部が形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の光電変換デバイス。
  4. 前記絶縁膜の表面は、前記有機半導体材料に対して反発性を有していることを特徴とする、請求項３に記載の光電変換デバイス。
  5. 前記光電変換膜は、前記薄膜トランジスタの半導体膜と同一材料からなる第１半導体層と、前記第１半導体層とは逆導電型の第２半導体層とを含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光電変換デバイス。
  6. 前記第１半導体層および前記第２半導体層は、それぞれ、有機材料から構成されていることを特徴とする、請求項５に記載の光電変換デバイス。
  7. 前記第１半導体層および前記第２半導体層の少なくとも一方は、複数層形成されており、
    前記光電変換膜は、前記第１半導体層と前記第２半導体層とが交互に積層された積層構造を有していることを特徴とする、請求項５または６に記載の光電変換デバイス。
  8. 前記第２半導体層は、無機材料から構成されていることを特徴とする、請求項５に記載の光電変換デバイス。
  9. 前記有機半導体材料は、Ｐ３ＨＴ（Ｐｏｌｙ（３−ｈｅｘｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ））を含むことを特徴とする、請求項２〜８のいずれか１項に記載の光電変換デバイス。
  10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の光電変換デバイスを備えることを特徴とする、放射線画像検出装置。
  11. 基板上に、薄膜トランジスタからなるトランジスタ部を形成する工程と、
    前記基板上に、前記薄膜トランジスタとともに画素を構成する光電変換部を形成する工程とを備え、
    前記トランジスタ部を形成する工程は、半導体膜を形成する工程を含むとともに、前記光電変換部を形成する工程は、光電変換機能を有する光電変換膜を形成する工程を含み、
    前記半導体膜および前記光電変換膜を形成する工程に先だって、前記基板上に、前記半導体膜と前記光電変換膜とを分離するための絶縁性の障壁部を形成する工程を有することを特徴とする、光電変換デバイスの製造方法。
  12. 前記光電変換部を形成する工程および前記トランジスタ部を形成する工程は、流動性の半導体材料を前記基板上に供給することによって、それぞれ、前記光電変換膜の少なくとも一部、および、前記半導体膜を形成する工程を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の光電変換デバイスの製造方法。
  13. 前記障壁部を形成する工程は、
    前記基板上に所定の厚みを有する絶縁膜を形成する工程と、
    前記絶縁膜の所定領域に第１開口部および第２開口部を形成することによって、前記光電変換膜が形成される領域および前記半導体膜が形成される領域を露出させる工程と、
    前記障壁部の表面が前記流動性の半導体材料に対して反発性を有するように、前記絶縁膜の表面に撥液処理を施す工程とを含むことを特徴とする、請求項１２に記載の光電変換デバイスの製造方法。
  14. 前記光電変換部を形成する工程および前記トランジスタ部を形成する工程は、インクジェット法を用いて、それぞれ、前記光電変換膜の少なくとも一部および前記半導体膜を形成する工程を含むことを特徴とする、請求項１２または１３に記載の光電変換デバイスの製造方法。
  15. 前記光電変換部を形成する工程および前記トランジスタ部を形成する工程は、スピンコート法を用いて、それぞれ、前記光電変換膜の少なくとも一部および前記半導体膜を形成する工程を含むことを特徴とする、請求項１２または１３に記載の光電変換デバイスの製造方法。
  16. 前記光電変換膜上に、半導体材料を少なくとも１回以上供給する工程をさらに備えることを特徴とする、請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の光電変換デバイスの製造方法。
  17. 前記光電変換膜上に供給する半導体材料は、前記流動性の半導体材料と同一の半導体材料からなることを特徴とする、請求項１６に記載の光電変換デバイスの製造方法。
  18. 前記光電変換膜上に供給する半導体材料は、前記流動性の半導体材料と同一の第１半導体材料と、前記流動性の半導体材料とは異なる流動性の第２半導体材料とを含み、
    前記第１半導体材料と前記第２半導体材料とを前記光電変換膜上に交互に供給することを特徴とする、請求項１６に記載の光電変換デバイスの製造方法。
  19. 前記光電変換膜上への半導体材料の供給は、少なくとも直前に供給された半導体材料が乾燥しきる前に行うことを特徴とする、請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の光電変換デバイスの製造方法。
  20. 前記流動性の半導体材料は、流動性の有機半導体材料であることを特徴とする、請求項１２〜１９のいずれか１項に記載の光電変換デバイスの製造方法。
  21. 前記有機半導体材料は、Ｐ３ＨＴ（Ｐｏｌｙ（３−ｈｅｘｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ））を含むことを特徴とする、請求項２０に記載の光電変換デバイスの製造方法。
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