JP3587991B2 - 二次元画像検出器およびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線などの放射線、可視光、赤外光などの画像を検出できる二次元画像検出器と、その製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、放射線の二次元画像検出器として、Ｘ線を感知して電荷（電子−正孔）を発生する半導体センサーを二次元状に配置し、これらのセンサーにそれぞれ電気スイッチを設けて、各行毎に電気スイッチを順次オンにして各列毎にセンサーの電荷を読み出すものが知られている。このような二次元画像検出器は、例えば、文献「Ｄ．Ｌ．Ｌｅｅ，ｅｔ ａｌ．，”Ａ Ｎｅｗ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｆｏｒ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｙ”，ＳＰＩＥ，２４３２，ｐｐ．２３７−２４９，１９９５」、「Ｌ．Ｓ．Ｊｅｒｏｍｉｎ，ｅｔ ａｌ．，”Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａ−Ｓｉ Ａｃｔｉｖｅ−Ｍａｔｒｉｘ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ａ Ｘ−Ｒａｙ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ Ｐａｎｅｌ”，ＳＩＤ ９７ ＤＩＧＥＳＴ，ｐｐ．９１−９４，１９９７」、および特開平６−３４２０９８号公報などに具体的な構造や原理が記載されている。
【０００３】
以下、前記従来の放射線二次元画像検出器の構成と原理について説明する。
【０００４】
図８は、前記従来の放射線二次元画像検出器の構造を模式的に示した図である。また、図９は、１画素当たりの構成断面を模式的に示した図である。
【０００５】
前記放射線二次元画像検出器は、図８および図９に示すように、ガラス基板５１上にＸＹマトリクス状の電極配線（ゲート電極５２とソース電極５３）、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５４、電荷蓄積容量（Ｃｓ）５５などが形成されたアクティブマトリクス基板を備えている。また、このアクティブマトリクス基板上には、そのほぼ全面に、光導電膜５６、誘電体層５７および上部電極５８が形成されている。
【０００６】
前記電荷蓄積容量５５は、Ｃｓ電極５９と、前記薄膜トランジスタ５４のドレイン電極に接続された画素電極６０とが、絶縁層６１を介して対向している構成である。
【０００７】
前記光導電膜５６は、Ｘ線などの放射線が照射されることで電荷（電子−正孔）が発生する半導体材料が用いられるが、前記文献によれば、暗抵抗が高く、Ｘ線照射に対して良好な光導電特性を示すアモルファスセレニウム（ａ−Ｓｅ）が用いられている。この光導電膜（ａ−Ｓｅ）５６は、真空蒸着法によって３００〜６００μｍの厚みで形成されている。
【０００８】
また、前記アクティブマトリクス基板は、液晶表示装置を製造する過程で形成されるアクティブマトリクス基板を流用することが可能である。例えば、アクティブマトリクス型液晶表示装置（ＡＭＬＣＤ）に用いられるアクティブマトリクス基板は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）やポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）によって形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や、ＸＹマトリクス電極、電荷蓄積容量（Ｃｓ）を備えた構造になっている。したがって、若干の設計変更を行うだけで、放射線二次元検出器用のアクティブマトリクス基板として利用することが容易である。
【０００９】
次に、前記構造の放射線二次元画像検出器の動作原理について説明する。
【００１０】
前記ａ−Ｓｅ膜などの光導電膜５６に放射線が照射されると、光導電膜５６内に電荷（電子−正孔）が発生する。図８および図９に示すように、光導電膜５６と電荷蓄積容量（Ｃｓ）５５は電気的に直列に接続された構造になっているので、上部電極５８とＣｓ電極５９間との間に電圧を印加しておくと、光導電膜５６で発生した電荷（電子−正孔）がそれぞれ＋電極側と−電極側に移動し、その結果、電荷蓄積容量（Ｃｓ）５５に電荷が蓄積される仕組みになっている。なお、光導電膜５６と電荷蓄積容量（Ｃｓ）５５との間には、薄い絶縁層からなる電子阻止層６２が形成されており、これが一方側からの電荷の注入を阻止する阻止型フォトダイオードの役割を果たしている。
【００１１】
前記の作用で、電荷蓄積容量（Ｃｓ）５５に蓄積された電荷は、ゲート電極Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、…、Ｇｎの入力信号によって薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５４をオープン状態にすることでソース電極Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、…、Ｓｎより外部に取り出すことが可能である。電極配線（ゲート電極５２とソース電極５３）、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５４、および電荷蓄積容量（Ｃｓ）５５などは、すべてＸＹマトリクス状に設けられているため、ゲート電極Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、…、Ｇｎに入力する信号を線順次に走査することで、二次元的にＸ線の画像情報を得ることが可能となる。
【００１２】
なお、前記二次元画像検出器は、使用する光導電膜５６がＸ線などの放射線に対する光導電性だけでなく、可視光や赤外光に対しても光導電性を示す場合は、可視光や赤外光の二次元画像検出器としても作用する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来の放射線二次元検出器では、光導電膜５６としてａ−Ｓｅを用いており、このａ−Ｓｅは、アモルファス材料特有の光電流の分散型伝導特性を有していることから応答性が悪く、また、ａ−ＳｅのＸ線に対する感度（Ｓ／Ｎ比）が十分でないため、長時間Ｘ線を照射して電荷蓄積容量（Ｃｓ）５５を十分に充電してからでないと情報を読み出すことができないといった欠点を持ち合わせている。
【００１４】
また、Ｘ線の照射時に漏れ電流が原因で電荷が電荷蓄積容量に蓄積することの防止、およびリーク電流（暗電流）の低減や高電圧保護の目的で、光導電膜（ａ−Ｓｅ）５６と上部電極５８との間に誘電体層５７が設けられているが、この誘電体層５７に残留する電荷を１フレーム毎に除去するシーケンスを付加する必要があるため、前記放射線二次元検出器は静止画の撮影にしか利用することができないといった問題を生じていた。
【００１５】
これに対し、動画に対応した画像データを得るためには、ａ−Ｓｅの代わりに、結晶（もしくは多結晶）材料で、かつＸ線に対する感度（Ｓ／Ｎ比）の優れた光導電膜５６を利用する必要がある。光導電膜５６の感度が向上すれば、短時間のＸ線照射でも電荷蓄積容量（Ｃｓ）５５を十分に充電できるようになり、また、光導電膜５６に高電圧を印加する必要がなくなるため、誘電体層５７自身も不要となる。
【００１６】
このような、Ｘ線に対する感度が優れた光導電材料としては、ＣａＴｅやＣｄＺｎＴｅなどが知られている。一般に、Ｘ線の光電吸収は吸収物質の実効原子番号の５乗に比例するため、例えば、Ｓｅの原子番号が３４、ＣｄＴｅの実効原子番号が５０とすると、約６．９倍の感度の向上が期待できる。ところが、前記放射線二次元検出器の光導電膜として、ａ−Ｓｅの代わりにＣａＴｅやＣｄＺｎＴｅを利用しようとすると、以下のような問題が生じる。
【００１７】
従来のａ−Ｓｅの場合、成膜方法としては真空蒸着法を用いることができ、この時の成膜温度は常温で可能なため、上述のアクティブマトリクス基板上への成膜が容易であった。これに対して、ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅの場合は、ＭＢＥ法やＭＯＣＶＤ法による成膜法が知られており、特に大面積基板への成膜を考慮するとＭＯＣＶＤが適した方法と考えられる。
【００１８】
しかしながら、ＭＯＣＶＤ法でＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅを成膜する場合、原料である有機カドミウム（ＤＭＣｄ）の熱分解温度が約３００℃、有機テルル（ＤＥＴｅやＤｉＰＴｅ）の熱分解温度が各々約４００℃、約３５０℃であるため、成膜には約４００℃の高温が要求される。
【００１９】
一般に、アクティブマトリクス基板に形成されている前述の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５４は、半導体層としてａ−Ｓｉ膜やｐ−Ｓｉ膜を用いているが、半導体特性を向上させるために３００〜３５０℃程度の成膜温度で水素（Ｈ_２）を付加しながら成膜されている。このようにして形成されるＴＦＴ素子の耐熱温度は約３００℃であり、ＴＦＴ素子をこれ以上の高温に曝すとａ−Ｓｉ膜やｐ−Ｓｉ膜から水素が抜け出し半導体特性が劣化してしまう。
【００２０】
したがって、上述のアクティブマトリクス基板上に、ＭＯＣＶＤ法を用いてＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅを成膜することは、成膜温度の観点から事実上困難であった。
【００２１】
本発明は、上述したような問題点に臨みてなされたものであって、その目的とするところは、アクティブマトリクス基板上に３００℃以下の低温でＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅなどの半導体材料を形成することで、応答性がよく、動画像にも対応できる二次元画像検出器およびその製造方法を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明の二次元画像検出器は、格子状に配列された電極配線と、各格子点毎に設けられた複数のスイッチング素子と、該スイッチング素子を介して前記電極配線に接続される画素電極を含む電荷蓄積容量とからなる画素配列層と、前記画素配列層のほぼ全面に対向して形成される電極部と、前記画素配列層および電極部の間に形成され、光導電性を有する半導体層とを備えてなる二次元画像検出器において、前記画素配列層を含むアクティブマトリクス基板と、前記電極部および半導体層を含む対向基板とを備えており、前記アクティブマトリクス基板の画素配列層と、前記対向基板の半導体層とが対向するように両基板が配置されるとともに、該両基板は、少なくとも一方の基板に形成された電極上に自己整合により配置された導電性材料によって接続されていることを特徴としており、そのことにより、上記目的は達成される。
【００２３】
また、このとき、前記半導体層が、放射線に対して感度を有することを特徴としている。
【００２４】
また、このとき、前記半導体層が、ＣｄＴｅもしくはＣｄＺｎＴｅ化合物半導体であることを特徴としている。
【００２５】
また、このとき、前記対向基板の半導体層表面に、前記アクティブマトリクス基板上に形成されている各画素電極に対応して、複数の接続電極が形成されていることを特徴としている。
【００２６】
また、このとき、前記各接続電極および各画素電極のうち、少なくとも一方の電極の面積が、前記自己整合により配置された導電性材料の接続面積よりも大きいことを特徴としている。
【００２７】
また、このとき、前記対向基板の半導体層表面に、前記アクティブマトリクス基板上に形成されている各画素電極に対応して、複数の接続電極が形成されていることを特徴としている。
【００２８】
また、このとき、前記各接続電極の幅は、隣接する画素電極間の距離よりも小さいことを特徴としている。
【００２９】
また、このとき、前記対向基板は、光導電性を有する半導体層自身が支持基板であることを特徴としている。
【００３０】
また、このとき、前記対向基板は、検出する光や放射線を透過する基板を支持基板とし、該支持基板上に光導電性を有する半導体膜が形成されていることを特徴としている。
【００３１】
本発明の二次元画像検出器の製造方法は、格子状に配列された電極配線と、各格子点毎に設けられた複数のスイッチング素子と、該スイッチング素子を介して前記電極配線に接続される画素電極を含む電荷蓄積容量とからなる画素配列層と、前記画素配列層のほぼ全面に対向して形成される電極部と、前記画素配列層および電極部の間に形成され、光導電性を有する半導体層とを備えてなる二次元画像検出器の製造方法において、前記画素配列層を含むアクティブマトリクス基板を作製する工程と、前記電極部および半導体層を含む対向基板を作製する工程と、前記アクティブマトリクス基板および対向基板のどちらか一方を樹脂および導電粒子を分散して得た電解液中に浸漬し、電着法により導電粒子を取り込んだ樹脂層を該基板に形成された電極上に積層することにより、導電性材料を該電極上に直接形成する工程と、を含むことを特徴としており、そのことにより、上記目的は達成される。
【００３２】
本発明の二次元画像検出器の製造方法は、格子状に配列された電極配線と、各格子点毎に設けられた複数のスイッチング素子と、該スイッチング素子を介して前記電極配線に接続される画素電極を含む電荷蓄積容量とからなる画素配列層と、前記画素配列層のほぼ全面に対向して形成される電極部と、前記画素配列層および電極部の間に形成され、光導電性を有する半導体層とを備えてなる二次元画像検出器の製造方法において、前記画素配列層を含むアクティブマトリクス基板を作製する工程と、前記電極部および半導体層を含む対向基板を作製する工程と、前記アクティブマトリクス基板および対向基板のどちらか一方を導電性高分子形成能を有するモノマーを溶解して得た電解液中に浸漬し、電解酸化重合により導電性高分子を該基板に形成された電極上に電析させることにより、導電性材料を該電極上に直接形成する工程と、を含むことを特徴としており、そのことにより、上記目的は達成される。
【００３３】
なお、このとき、前記導電性材料を基板上に形成したのち、該アクティブマトリクス基板および対向基板を減圧プレス方式でプレスしながら加熱処理を施して接続することを特徴としている。
【００３４】
また、このとき、前記導電性材料を基板上に形成したのち、該アクティブマトリクス基板および対向基板を加圧プレス方式でプレスしながら加熱処理を施して接続することを特徴としている。
【００３５】
さらに、このとき、前記導電性材料を基板上に形成したのち、該アクティブマトリクス基板および対向基板を加熱ローラー間を通すことにより接続することを特徴としている。
【００３６】
以下、本発明の二次元画像検出器およびその製造方法による作用について説明する。
【００３７】
本発明の二次元画像検出器によれば、格子状に配列された電極配線と、各格子点毎に設けられた複数のスイッチング素子と、該スイッチング素子を介して前記電極配線に接続される画素電極を含む電荷蓄積容量とからなる画素配列層とを含むアクティブマトリクス基板と、光導電性を有する半導体層がほぼ全面に具備された対向基板とが、少なくとも一方の基板に形成された電極上に自己整合により配置された導電性材料によって接続されていることにより、従来半導体層の成膜温度とアクティブマトリクス基板の耐熱性との関係で、アクティブマトリクス基板上に直接成膜することができなかった半導体材料を、前記半導体層として使用することが可能になる。
【００３８】
このとき、パターニングを行うことなく導電性材料を電極上に選択的に配置することが可能であるため、両基板の電極間のみに限定した電気的接続が可能となり、隣り合う画素電極同士の電気的絶縁性を確保することができ、隣り合う画素電極同士のクロストークの発生を防ぐことが可能になる。
【００３９】
また、前記二次元画像検出器において、前記半導体層が放射線に対して感度を有していることにより、放射線に対する二次元画像検出器を実現することが可能になる。なお、このような構成により使用可能な半導体材料としては、例えば、ＣｄＴｅもしくはＣｄＺｎＴｅ化合物半導体が挙げられるが、これらの半導体材料は、従来用いられていたａ−Ｓｅに比べて、Ｘ線などの放射線に対する感度が高く、前記半導体層にＣｄＴｅもしくはＣｄＺｎＴｅ化合物半導体を用いる場合には、二次元画像検出器の応答性が向上し、動画の撮影も可能になる。
【００４０】
また、前記二次元画像検出器において、前記対向基板の半導体層表面に、前記アクティブマトリクス基板上に形成されている各画素電極に対応して、複数の接続電極が形成されていることにより、対向基板上の半導体層における画素電極間が電気的に分離され、放射線や光線の入射によって半導体層内で発生した電荷が入射位置に対応した接続電極にのみ収集され、周囲の画素電極に回り込むことがなくなるため、電気的クロストークを抑制することが可能になる。
【００４１】
また、前記二次元画像検出器において、前記各接続電極および各画素電極のうち、少なくとも一方の電極の面積が、前記自己整合により配置された導電性材料の接続面積よりも大きく構成されていることにより、アクティブマトリクス基板と対向基板との貼り合わせの際に位置ずれが生じた場合であっても、隣り合う画素電極同士の電気的クロストークを抑制することが可能になる。
【００４２】
また、前記二次元画像検出器において、前記対向基板の半導体層表面に、前記アクティブマトリクス基板上に形成されている各画素電極に対応して、複数の接続電極が形成されていることにより、１つの画素電極に対応する複数の対向電極がアクティブマトリクス基板と対向基板との貼り合わせ位置により任意に決定されることになり、アクティブマトリクス基板と対向基板との貼り合わせの際に微細な位置合わせを行う必要がなくなる。
【００４３】
また、前記二次元画像検出器において、前記各接続電極の幅が、隣接する画素電極間の距離よりも小さく構成されていることにより、アクティブマトリクス基板と対向基板との貼り合わせの際に位置ずれが生じた場合であっても、隣り合う画素電極同士の電気的クロストークを抑制することが可能になる。
【００４４】
また、前記二次元画像検出器において、前記対向基板が光導電性を有する半導体層自身を支持基板にしていることにより、ブリッジマン法やグラディエントフリーズ法、トラベルヒーティング法などによって得られる結晶性半導体基板を利用することが可能になる。
【００４５】
また、前記二次元画像検出器において、前記対向基板が検出する光や放射線を透過する基板を支持基板とし、該支持基板上に光導電性を有する半導体膜を形成していることにより、対向基板自身の強度を増すことが可能になる。
【００４６】
本発明の二次元画像検出器の製造方法によれば、アクティブマトリクス基板と対向基板とのどちらか一方を樹脂および導電粒子を分散して得た電解液中に浸漬し、電着法により導電粒子を取り込んだ樹脂層を該基板に形成された電極上に積層することで、導電性材料を該電極上に直接形成していることにより、パターニングなどの処理を行うことなく、極めて容易に自己整合することができ、製造工程を大幅に短縮することが可能になる。
【００４７】
本発明の二次元画像検出器の製造方法によれば、アクティブマトリクス基板および対向基板のどちらか一方を導電性高分子形成能を有するモノマーを溶解して得た電解液中に浸漬し、電解酸化重合により導電性高分子を該基板に形成された電極上に電析させることにより、導電性材料を該電極上に直接形成していることにより、パターニングなどの処理を行うことなく、極めて容易に自己整合することができ、製造工程を大幅に短縮することが可能になるとともに、接続材料である高分子そのものが導電性を有するため、導電粒子などを混入させることにより導電性を付加する必要がなく、また、通電電荷量による膜厚の制御およびドーパントの付加による電導度の制御が可能になる。
【００４８】
また、前記二次元画像検出器の製造方法における前記アクティブマトリクス基板と対向基板とを貼り合わせて接続する工程において、前記接着性を有する導電粒子を散布した後、該両基板を減圧プレス（真空プレス）方式でプレスしながら加熱処理を施して貼り合わせていることにより、大面積のアクティブマトリクス基板と対向基板との貼り合わせの際でも、均一にプレスすることが可能になる。
【００４９】
また、前記二次元画像検出器の製造方法における前記アクティブマトリクス基板と対向基板とを貼り合わせて接続する工程において、前記接着性を有する導電粒子を散布した後、該両基板を加圧プレス方式でプレスしながら加熱処理を施して貼り合わせていることにより、汎用的な熱プレス装置を使用することができ、例えば使用する樹脂の接着に１ｋｇｆ／ｃｍ^２以上のプレス圧を必要とする場合であっても容易に対応することが可能になる。
【００５０】
また、前記二次元画像検出器の製造方法において、前記導電性材料を基板上に形成したのち、該アクティブマトリクス基板および対向基板を加熱ローラー間を通すことにより接続していることにより、大面積のアクティブマトリクス基板と対向基板との貼り合わせの際でも、大規模な油圧プレス装置などを必要とすることなく容易に貼り合わせすることが可能になる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について 図面を参照しながら詳細に説明する。
【００５２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る二次元画像検出器を示すものであり、該二次元画像検出器の全体構成の概略を示す断面図であり、図２は、その二次元画像検出器の１画素当たりの構成を示す断面図である。
【００５３】
本実施の形態１における二次元画像検出器は、図１に示すように、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５と画素電極１４とが形成されたアクティブマトリクス基板１と、接続電極６が形成された対向基板２とが、導電性接着剤３により貼り合わされた構成となっている。
【００５４】
このアクティブマトリクス基板１は、液晶表示装置を製造する過程で形成されるアクティブマトリクス基板と同じプロセスで形成することが可能である。具体的に説明すれば、図２に示すように、ガラス基板７上に、ＸＹマトリクス状の電極配線（ゲート電極８とソース電極９）、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５、蓄積容量電極（Ｃｓ電極）４などにより画素配列層が構成されている。
【００５５】
前記ガラス基板７には、無アルカリガラス基板（例えばコーニング社製＃７０５９や＃１７３７）を用い、その上にＴａなどの金属膜からなるゲート電極８を形成する。このゲート電極８は、Ｔａなどをスパッタ蒸着で約３０００Å成膜した後、所望の形状にパターニングして得られる。この際、同時に蓄積容量電極（Ｃｓ電極）４も形成する。次に、ＳｉＮｘやＳｉＯｘからなる絶縁膜１１を、ＣＶＤ法で約３５００Å成膜して形成する。この絶縁膜１１は、前記薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５のゲート絶縁膜および電荷蓄積容量（Ｃｓ）４の電極間の誘電層として作用する。なお、絶縁膜１１として、ＳｉＮｘやＳｉＯｘだけでなく、ゲート電極８とＣｓ電極４とを陽極酸化した陽極酸化膜を併用してもよい。
【００５６】
次に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５のチャネル部となるａ−Ｓｉ膜（ｉ層）１２と、ソース・ドレイン電極とのコンタクトを図るａ−Ｓｉ膜（ｎ^＋層）１３とを、ＣＶＤ法で各々約１０００Å、約４００Å成膜した後、所望の形状にパターニングする。次に、ＴａやＡｌなどの金属膜からなるソース電極９とドレイン電極（画素電極１４にも兼用）とを形成する。このソース電極９と画素電極１４とは、前記金属膜をスパッタ蒸着で約３０００Å成膜した後、所望の形状にパターニングすることで得られる。
【００５７】
その後、画素電極１４の開口部以外の領域を絶縁保護する目的で、絶縁保護膜１５を形成する。この絶縁保護膜１５は、ＳｉＮｘやＳｉＯｘからなる絶縁膜をＣＶＤ法で約６０００Å成膜した後、所望の形状にパターニングすることで得られる。なお、この絶縁保護膜１５には、無機の絶縁膜の他に、アクリルやポリイミドなどの有機膜を使用することも可能である。このようにして、アクティブマトリクス基板１が形成される。
【００５８】
なお、ここでは、前記アクティブマトリクス基板１のＴＦＴ素子として、ａ−Ｓｉを用いた逆スタガ構造のＴＦＴ５を用いたが、これに限定されるものではなく、ｐ−Ｓｉを用いても良いし、スタガ構造にしても良い。
【００５９】
一方、対向基板２は、Ｘ線などの放射線に対して光導電性を有する半導体基板（光導電体基板）１６を支持基板としている。ここでは、ＣｄＴｅもしくはＣｄＺｎＴｅといった化合物半導体を用いる。前記半導体基板１６の厚みは約０．５ｍｍである。この半導体基板１６は、ブリッジマン法やグラディエントフリーズ法、トラベルヒーティング法などによって、容易に結晶基板を形成することが可能である。前記半導体基板１６の一方の面のほぼ全面に、ＡｌなどのＸ線を透過しやすい金属によって上部電極１７を形成する。また、他方の面には、厚さ約１０００ÅのＡｌＯｘからなる絶縁層である電子阻止層１８をほぼ全面に形成した後、ＴａやＡｌなど金属膜をスパッタ蒸着で約２０００Å成膜し、所望の形状にパターニングすることで接続電極６を形成する。前記接続電極６は、アクティブマトリクス基板に形成された画素電極１４と対応する位置に形成される。
【００６０】
次に、上述したようなプロセスによって形成された両基板（アクティブマトリクス基板１および対向基板２）のうち、アクティブマトリクス基板１側の画素電極１４上に、電着法によって導電性材料を形成する。なお、本実施の形態１では、導電性材料として接着性を有する導電性接着剤３を用いた。その後、画素電極１４と接続電極６とが各々対向するように向かい合わせ、熱圧着することにより前記両基板が電気的および物理的に接続され、本実施の形態１における二次元画像検出器が形成される。
【００６１】
ここで、図２および図３を用いて、上述した二次元画像検出器の動作原理について説明する。図３は、本実施の形態１における二次元画像検出器の１画素当たりの等価回路を示す回路図である。
【００６２】
ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅからなる半導体基板（光導電体基板）１６にＸ線が入射すると、光導電効果によりこの半導体基板１６に電荷（電子−正孔）が発生する。この時、蓄積容量電極（Ｃｓ電極）４と半導体基板１６とは、画素電極１４／導電性接着剤３／接続電極６を介して直列に接続された構造になっているので、上部電極１７とＣｓ電極４との間に電圧を印加しておくと、半導体基板１６内で発生した電荷（電子−正孔）がそれぞれ＋電極側と−電極側に移動し、その結果、電荷蓄積容量（Ｃｓ）に電荷が蓄積される仕組みになっている。
【００６３】
なお、半導体基板１６と接続電極６との間には、薄い絶縁層からなる電子阻止層１８が形成されており、これが一方側からの電荷の注入を阻止するＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）構造の阻止型フォトダイオードの役割を果たしており、Ｘ線が入射しない時の暗電流の低減に寄与している。すなわち、上部電極１７側に正電圧を印加した場合、電子阻止層１８は接続電極６から半導体基板（光導電体）１６への電子の注入を阻止する働きをする。なお、半導体基板（光導電体）１６と上部電極１７との間にも絶縁層を設け、上部電極１７から半導体基板（光導電体）１６への正孔の注入も阻止し、更なる暗電流低減を図る場合もある。
【００６４】
この阻止型フォトダイオードの構造としては、前記ＭＩＳ構造の他にも、ＰＩＮ接合構造、ショットキー接合構造を用いることも、もちろん可能である。
【００６５】
前記の作用により、蓄積容量電極（Ｃｓ電極）４に蓄積された電荷は、ゲート電極８の入力信号によって薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５をオープン状態にすることでソース電極９より外部に取り出すことが可能である。電極配線（ゲート電極８とソース電極９）、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５、蓄積容量電極（Ｃｓ電極）４などは、従来例の図８にも示すように、すべてＸＹマトリクス状に設けられているため、ゲート電極Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、…、Ｇｎに入力する信号を線順次に走査することで、二次元的にＸ線の画像情報を得ることが可能となる。このように、基本的な動作原理は、従来例に示した画像検出器と同様である。
【００６６】
前記のごとく、本実施の形態１における二次元画像検出器は、格子状の電極配線と各格子点毎に設けられた複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５と複数の画素電極１４とが具備されたアクティブマトリクス基板１と、光導電性を有する半導体基板１６がほぼ全面に具備された対向基板とが、導電性材料３により電気的および物理的に接着されている構成である。
【００６７】
したがって、従来の画像検出器のように、光導電半導体を直接アクティブマトリクス基板上に成膜する場合に問題となっていた、アクティブマトリクス基板の耐熱性に起因する光導電体の成膜温度の制限が、本実施の形態１の構成では緩和される。この結果、従来ではアクティブマトリクス基板上に直接成膜できなかった半導体材料を、容易に画像検出器に使用することが可能になる。
【００６８】
この場合、アクティブマトリクス基板の耐熱性から、導電性材料３の硬化に要する温度が制限されることになる。しかしながら、通常アクティブマトリクス基板は２５０℃程度の耐熱性を有していることから、この温度以下で硬化が促進する導電性材料を選びさえすればよく、前記半導体材料にＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅを使用するうえでは全く障害にはならない。
【００６９】
また、前記理由により、半導体基板（光導電体基板）１６としてＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅを用いることができるため、従来のａ−Ｓｅを用いた二次元画像検出器に比べてＸ線に対する感度が向上するとともに、半導体基板１６と上部電極１７間に誘電体層を設ける必要がなくなり、動画に対応する画像データ、すなわち３３ｍｓｅｃ／ｆｒａｍのレートで画像データを得ることが可能になった。
【００７０】
また、前記構造の二次元画像検出器は、半導体基板１６の貼り合わせ面に、アクティブマトリクス基板１上に形成されている複数の画素電極１４に対応して各画素毎に独立された接続電極６が形成されている。これにより、対向基板２の半導体基板１６上の画素間が電気的に分離され、放射線や光線の入射により半導体基板１６内で発生した電荷が、入射位置に対応した接続電極６にのみ収集され、周囲の画素に回り込むことなく電気的クロストークが抑制される。
【００７１】
さらに、図に示すように、両基板（アクティブマトリクス基板１および対向基板２）を接続する導電性材料３の接続面積は、対向基板２上の接続電極６の面積よりも小さく構成されていることにより、アクティブマトリクス基板１と対向基板２との貼り合わせ時に位置ずれが生じたとしても、隣接画素との電気的クロストークを抑制することが可能になる。本実施の形態１では、導電性材料３の接続面積を一辺が約８０μｍのほぼ正方形とし、接続電極６の形状を一辺が約１２０μｍのほぼ正方形とすることにより、アクティブマトリクス基板１および対向基板２の貼り合わせ時の位置ずれに対して、±２０μｍのマージンを確保することができた。
【００７２】
なお、本実施の形態１では、最初に導電性材料３をアクティブマトリクス基板１側の画素電極１４上に電着法により層形成した後に対向基板２を貼り合わせた例を示したが、最初に対向基板２側の接続電極６上に電着法により層形成した後にアクティブマトリクス基板１を貼り合わせる場合には、両基板を接続する導電性材料３の接続面積は、画素電極１４の面積よりも小さく構成しておくとよい。
【００７３】
次に、本実施の形態１で用いる導電性材料３について、さらに詳細に説明する。上述したように、本実施の形態１では、樹脂を電着法により基板電極上に積層する際に、導電粒子を取り込むことにより樹脂層に導電性を付加している。
【００７４】
以下、具体的に説明すると、使用する高分子樹脂は親水性基、例えばカルボキシル基などの酸性基を有しており、無機アルカリ、有機アミンなどの塩基で中和、水溶化することにより水溶化または水分散化されて負に荷電する。水溶化した高分子の水溶液に導電粒子を分散させた電解液に、アクティブマトリクス基板１を浸漬し、電極に電圧を印加すると水溶液中で解離している例えばカルボキシルアニオンが電気泳動し、基板電極上すなわちアノード上で水の電気分解により生じたプロトンと反応することによって、高分子樹脂が不溶化、析出する。その際に電極付近に分散している導電粒子が樹脂中に取り込まれることになる。
【００７５】
また、親水性基にアミノ酸などの塩基性基を用い、酸により中和、水溶化すれば逆にカソード上で高分子の析出が見られることになる。なお、水溶性或いは水分散性でない樹脂を用いる場合には、レドックス反応性を有する界面活性剤のミセル溶液中に樹脂および導電粒子を分散させた電解液を用いて、前記と同様の電着法を行うことも可能である。
【００７６】
また、使用する高分子樹脂としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリブタジエン樹脂、アルキッド樹脂、ポリエステル樹脂などが挙げられるが、本実施の形態１では、アニオン性アクリル樹脂を用いた。また、使用できる導電粒子としては、Ａｕ、Ａｇなどの金属粒子にＮｉメッキを施した金属粒子、ＩＴＯなどの透明導電粒子、あるいはカーボンの粉末、金属の粉末などが挙げられが、本実施の形態１では、ＩＴＯ微粒子を使用した。
【００７７】
なお、電着法を用いて導電性を有する樹脂を電極上に選択的に配置することにより、両基板の電極間に限定した電気的および物理的な接続が可能であり、これにより、画素毎に電気絶縁性が確保され、隣接画素同士のクロストークの発生を確実に抑えることが可能となっている。
【００７８】
以下に、前記導電性材料３を用いて、アクティブマトリクス基板１と対向基板２とを貼り合わせる際の具体的な方法について説明する。図４（ａ）〜（ｃ）は、両者の基板の貼り合わせプロセスを示す図面である。
【００７９】
先ず、図４（ａ）に示すように、一般的な手法（例えば、特開平８−２９２３１４号公報など）により合成されたアニオン性アクリル樹脂とＩＴＯ微粒子を分散させた電解液に、アクティブマトリクス基板１および白金板を浸漬する。
【００８０】
次に、図４（ｂ）に示すように、画素電極１４をアノード電極、白金板をカソード電極として電解を行い、画素電極１４上にＩＴＯ微粒子を取り込んだ樹脂層を形成する。
【００８１】
その後、図４（ｃ）に示すように、両基板１、２を僅かな間隔を設けた状態で対向配置させ、両者の位置合わせ（アライメント）を行って、減圧（真空）プレス装置を用いて加熱プレス処理を行う。減圧（真空）プレス方法とは、プレスすべき基板１、２間の隙間を減圧することで、外部からの大気圧を利用してプレスを行う方法であり、大面積基板同士を貼り合わせる際でも、均一にプレスすることが可能となる。
【００８２】
具体的に説明すると（図面は省略）、まず定盤として使用する土台（ステージ）に、プレス対象となる両基板１、２を載せ、さらにその上にフィルムシートを覆い被せる。次に、土台に設けられた穴から排気を行うことで、土台とフィルムシートとの間を減圧する。本実施の形態１の場合には、両基板（アクティブマトリクス基板１と対向基板２）の間隙は、ほぼ樹脂層の厚みに相当する隙間が形成されているが、その隙間についても減圧されることになる。この結果、両基板１、２は、フィルムシートを介して大気圧でプレスされることになる。
【００８３】
このようにして、減圧（真空）プレス装置を用いて両基板１、２をプレスした状態で、装置自身をオーブンなどを利用して約１６０℃以上に加熱することにより、導電性材料３よる両基板１、２の接着が完了する。なお、土台の内部にヒーターを内臓しておき、そのヒーターで加熱する方法を利用してもよい。
【００８４】
なお、減圧（真空）プレス装置を用いると、大気圧を利用してプレスを行うことができるため、大面積基板同士を貼り合わせる際でも、均一にプレスすることが可能となる。ちなみに、一般的な剛体を用いた加圧プレスの場合、プレスされる基板表面の平坦性と、プレスする剛体表面の平坦性とが合致しない場合、面内でのプレス圧にばらつきが生じる場合があり、このようなばらつきは、特に基板サイズが大きくなるほど顕著に表れる傾向がある。
【００８５】
ただし、減圧（真空）プレス方式は、大気圧を利用するプレス方法であるため、大気圧（１ｋｇｆ／ｃｍ^２）以上のプレス圧を得ることはできない。したがって、用いる導電性材料３が１ｋｇｆ／ｃｍ^２以上のプレス圧を必要とする場合には、油圧プレスなどを用いた加圧プレス装置を使用する必要がある。このような加圧プレス装置を用いれば、１ｋｇｆ／ｃｍ^２以上のプレス圧を容易に得ることが可能である。
【００８６】
また、加熱ローラーを用いて両基板を貼り合わせる方法もあり、この場合は、対向配置された両基板１、２を一方端から接着剤の硬化温度に加熱されたゴム製のローラー間に徐々に通して行く。このとき、基板を急激に加熱すると熱割れを生じることがあるため、ローラー加熱を行う前に余熱を与えておくか、または低温用と高温用の２種類以上の加熱ローラーを用いて段階的に加熱を行うことが望ましい。
【００８７】
なお、ローラーを用いた加熱処理を行うと、大面積のアクティブマトリクス基板１と対向基板２との貼り合わせの際でも、大規模な油圧プレス装置などを必要としないため、接着工程および装置を容易にすることが可能となる。例えば、用いる導電性材料３が１０ｋｇｆ／ｃｍ^２のプレス圧を必要とする場合、４０ｃｍ×５０ｃｍ程度のサイズの基板同士に油圧プレス装置で全面プレスを施そうとすれば、２００００ｋｇｆものプレス力が必要になってしまうため大規模なプレス装置が必要となるが、上述したようにローラーによって順次加圧を施すような方法によれば、２００〜５００ｋｇｆ程度のプレス力で両基板を貼り合わせることが可能となり、装置も大幅に簡略化することができる。
【００８８】
（実施の形態２）
本発明に係る二次元画像検出器の作製時に用いられる導電性材料の作製プロセスは、上述したようなプロセスに限定されるものではなく、上述した実施の形態１で示した二次元画像検出器の他の作製プロセスについて以下に説明する。なお、本実施の形態２では、導電性高分子を電解酸化重合により基板電極上に直接形成することにより、両基板の電極間を電気的および物理的に接続した。
【００８９】
ここで使用する高分子樹脂としては、それ自身が導電能力を持つ（電子伝導性）高分子であるポリアセチレン、ポリアニリン、ポリフェニレンビニレン、ポリピロール、ポリチオフェンなどが挙げられる。
【００９０】
以下に、導電性高分子としてポリアニリンを用いて、アクティブマトリクス基板１と対向基板２とを貼り合わせる際の具体的な方法について説明する。なお、ここではアクティブマトリクス基板側の電極上に導電性高分子を形成する例を説明するが、この点については対向基板側の電極上に導電性高分子を形成しても構わない。
【００９１】
先ず、アニリン０．５ｍｏｌ／ｌと硫酸０．５ｍｏｌ／ｌとを混合した電解液に、アクティブマトリクス基板１および白金板を浸漬する。
【００９２】
次に、画素電極１４をアノード電極、白金板をカソード電極として、電流密度１００μＡ／ｃｍ^２で約１０分間の通電を行い、画素電極１４上にポリアニリン膜を重合する。
【００９３】
その後、両基板１、２を僅かな間隔を設けた状態で対向配置させ、両者の位置合わせ（アライメント）を行って、減圧（真空）プレス装置を用いて加熱プレス処理を行う。なお、具体的なプレス処理方法については、実施の形態１と同様である。
【００９４】
ここで、導電性を高めたい場合には、必要に応じてドーピング処理を行うとよい。一般的に、ドーピングされる化合物としては、例えばハロゲン化物類（ヨウ素、臭素、塩化ヨウ素、臭化ヨウ素など）、ルイス酸（五フッ化ヒ素、五フッ化りん、五フッ化アンチモン、二フッ化ホウ素、二塩化ホウ素、二臭化ホウ素、二酸化硫黄など）、ブレンステッド酸類（フッ化水素、塩化水素、フッ化スルホン酸、塩化スルホン酸、過塩素酸、トリフルオロメタスルホン酸、トリエンスルホン酸など）、遷移金属塩化物類（塩化第二鉄、四塩化チタンなど）、有機化合物（テトラシアノエチレン、テトラフルオロテトラシアノキノジメタン、テトラフルオロベンゾキノンなど）が挙げられる。本実施の形態２では、Ｐｋａ値が４．８以上であるプロトン酸あるいはその溶液中に浸漬して、プロトン酸によるドーピングを行う方法やヨウ素の蒸気に曝すことにより、ドーピングを行った。
【００９５】
本実施の形態２では、基本的には上述した実施の形態１と同様の効果が得られるが、それに加えて、ポリマーの生成量を通電電荷量によってコントロールすることができるため、電極上に重合される導電性高分子の膜厚制御が可能となり、また、ドーピング処理により電導度（抵抗値）を制御することも可能となっている。
【００９６】
（実施の形態３）
本発明に係る二次元画像検出器に用いられる対向基板は、図２に示した構造に限定されるものではなく、上述した実施の形態１で示した二次元画像検出器の他の構成について以下に説明する。図５は、本発明の実施の形態３に係る二次元画像検出器を示すものであり、該二次元画像検出器の全体構成の概略を示す断面図である。
【００９７】
なお、本実施の形態３に係る二次元画像検出器の構成は、図２に示した本実施の形態１に係る二次元画像検出器の構成と類似しているため、図２で用いた部材と同一の機能を有する部材については同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
【００９８】
本実施の形態３に係る二次元画像検出器は、図６に示すように、アクティブマトリクス基板１上に形成された１つの画素電極１４に対応して、対向基板２上の接続電極６が複数個形成されている。また、導電性材料３の接続面積が、画素電極１４の面積とほぼ等しくなるように構成されている。そして、その他の製造方法や基本的な動作原理については、上述した実施の形態１と同様である。
【００９９】
本実施の形態３に係る二次元画像検出器は、このような構造の対向基板２を用いていることにより、両基板（アクティブマトリクス基板１および対向基板２）を貼り合わせる際に、各画素電極１４に対応する複数の接続電極６は、貼り合わせの位置に応じて任意に決定されることになる。したがって、両基板の貼り合わせ時に位置ずれが生じたとしても支障はなく、微細な位置合わせを不用にすることが可能となる。
【０１００】
このとき、隣接画素電極１４間のリークを防ぐために、接続電極６の電極幅ａは、画素電極１４の電極間距離ｂよりも小さい方が好ましい。また、例えばＸ線の入射により半導体内で発生した電荷を効率よく吸収し、対応する画素電極１４に正確に接続するためには、接続電極６の有効面積は可能な限り大きい方が好ましい。本実施の形態３では、画素電極１４および導電性材料３の接続面積を一辺が約１２０μｍの正方形（約１５０μｍピッチ）とし、接続電極６の一辺を約１０μｍの正方形（約１５μｍピッチ）として二次元画像検出器を作製した。
【０１０１】
（実施の形態４）
本発明に係る二次元画像検出器に用いられるアクティブマトリクス基板は、図２に示した構造に限定されるものではなく、上述した実施の形態１で示した二次元画像検出器の他の構成について以下に説明する。図６は、本発明の実施の形態４に係る二次元画像検出器を示すものであり、該二次元画像検出器の１画素当たりの構成を示す断面図である。
【０１０２】
なお、本実施の形態４に係る二次元画像検出器の構成は、図２に示した本実施の形態１に係る二次元画像検出器の構成と類似しているため、図２で用いた部材と同一の機能を有する部材については同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
【０１０３】
図６に示すように、本実施の形態４における二次元画像検出器は、本実施の形態１に係る二次元画像検出器と同様に、ガラス基板７上にＸＹマトリクス状の電極配線（ゲート電極８とソース電極９）、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５、蓄積容量電極（Ｃｓ電極）４などが形成されている。
【０１０４】
このガラス基板７には、無アルカリガラス基板（例えばコーニング社製＃７０５９や＃１７３７）を用い、その上にＴａなどの金属膜からなるゲート電極８を形成する。ゲート電極８は、Ｔａなどをスパッタ蒸着で約３０００Å成膜した後、所望の形状にパターニングして得られる。この際、同時に蓄積容量電極（Ｃｓ電極）４も形成される。次に、ＳｉＮｘやＳｉＯｘからなる絶縁膜１１をＣＶＤ法で約３５００Å成膜して形成する。この絶縁膜１１は、前記薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５のゲート絶縁膜および蓄積容量（Ｃｓ）の電極間の誘電層として作用する。なお、絶縁膜１１として、ＳｉＮｘやＳｉＯｘだけでなく、ゲート電極８とＣｓ電極４とを陽極酸化した陽極酸化膜を併用してもよい。
【０１０５】
次に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５のチャネル部となるａ−Ｓｉ膜（ｉ層）１２と、ソース・ドレイン電極とのコンタクトを図るａ−Ｓｉ膜（ｎ^＋層）１３とをＣＶＤ法で各々約１０００Å、約４００Å成膜した後、所望の形状にパターニングする。次に、ＴａやＡｌなどの金属膜からなるソース電極９とドレイン電極４１とを形成する。このソース電極９とドレイン電極４１とは、上記金属膜をスパッタ蒸着で約３０００Å成膜した後、所望の形状にパターニングすることで得られる。
【０１０６】
その後、アクティブマトリクス基板１のほぼ全面を覆う形で、絶縁保護膜４２を約３μｍの厚みでコートする。この絶縁保護膜４２には、感光性を有する有機絶縁膜、例えばアクリル樹脂などを用いる。その後、絶縁保護膜４２をフォトリソグラフィ技術でパターニングし、所定の場所にスルーホール４３を形成する。次に、絶縁保護膜４２の上に、Ａｌ、Ｔｉ、ＩＴＯなどの導電膜からなる画素電極１４をスパッタ蒸着法で約２０００Å成膜し、所望の形状にパターニングする。この時、保護絶縁膜４２に設けたスルーホール４３を介して、画素電極１４と薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５のドレイン電極４１とを電気的に接続する。
【０１０７】
上述したような構造のアクティブマトリクス基板１を、実施の形態１と同様に、Ｘ線に対して光導電性を有する半導体基板（光導電体基板）１６を支持基板とする対向基板２と導電性材料３で貼り合わせることで、本実施の形態４における二次元画像検出器は完成する。実施の形態１に記載の二次元画像検出器と比較すると、アクティブマトリクス基板１の構造が若干異なるだけで、二次元画像検出器としての基本的な動作原理は同じである。
【０１０８】
以上のように、本実施の形態４に係る二次元画像検出器は、アクティブマトリクス基板１のほぼ全表面を有機絶縁膜からなる絶縁保護膜４２で覆った構成となっているため、該絶縁保護膜４２が下地基板（ガラス基板７上にＸＹマトリクス状の電極配線やＴＦＴ５が形成されている状態のもの）の平坦化効果をもたらす。すなわち、図２に示した本実施の形態１の構成では、ＴＦＴ５やＸＹマトリクス状の電極配線によりアクティブマトリクス基板１の表面に１μｍ程度の凹凸が生じるが、本実施の形態４では、図６に示すように、絶縁保護膜４２によって下地基板の表面が平坦化されるため、アクティブマトリクス基板１表面の凹凸は約０．２μｍ程度に抑えられる。
【０１０９】
また、本実施の形態４の構成では、画素電極１４をＴＦＴ５や電極配線の上にオーバーラップさせた状態で形成させることができるため、画素電極１４の設計マージンを大きくとることが可能となっている。
【０１１０】
（実施の形態５）
本発明に係る二次元画像検出器に用いられる対向基板は、図２に示した構造に限定されるものではなく、上述した実施の形態１で示した二次元画像検出器の他の構成について以下に説明する。図７は、本発明の実施の形態５に係る二次元画像検出器を示すものであり、該二次元画像検出器の１画素当たりの構成を示す断面図である。
【０１１１】
なお、本実施の形態５に係る二次元画像検出器の構成は、図２に示した本実施の形態１に係る二次元画像検出器の構成と類似しているため、図２で用いた部材と同一の機能を有する部材については同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
【０１１２】
図７に示すように、ここで用いる対向基板２は、支持基板４６と、該支持基板４６上に成膜される半導体膜（半導体層）４７とによって主に構成されている。具体的には、支持基板４６としては、Ｘ線や可視光に対して透過性を有する基板を用いる必要があり、ガラス、セラミック、シリコン基板などを用いることができる。なお、ここでは、Ｘ線と可視光の両者に対して透過性の優れた、厚みが０．７〜１．１ｍｍのガラス基板を用いている。このような基板であれば、４０〜１００ｋｅＶのＸ線をほとんど透過する。
【０１１３】
まず、支持基板４６の一方の面のほぼ全面に、Ｔｉ、Ａｇなどの金属によって上部電極１７を形成する。但し、この二次元画像検出器を可視光による像の検出に用いる場合には、前記上部電極１７として可視光に対して透明なＩＴＯ電極を用いる。
【０１１４】
次に、この上部電極１７上に半導体膜４７として、ＭＯＣＶＤ法を用いてＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅの多結晶膜を約０．５ｍｍの厚みで形成する。ＭＯＣＶＤ法は、大面積基板への成膜に適しており、原料である有機カドミウム（ジメチルカドミウム［ＤＭＣｄ］など）、有機テルル（ジエチルテルル［ＤＥＴｅ］やジイソプロピルテルル［ＤｉＰＴｅ］など）、有機亜鉛（ジエチル亜鉛［ＤＥＺｎ］やジイソプロピル亜鉛［ＤｉＰＺｎ］やジメチル亜鉛［ＤＭＺｎ］など）を用いて、４００〜５００℃の成膜温度で成膜が可能である。
【０１１５】
更にその上に、ＡｌＯｘの薄い絶縁層からなる電子阻止層１８を、ほぼ全面に形成した後、ＴａやＡｌなど金属膜を約２０００Å成膜し所望の形状にパターニングすることで接続電極６を形成する。この接続電極６は、アクティブマトリクス基板１に形成された画素電極１４と対応する位置に形成するとよい。
【０１１６】
前記構造の対向基板２を、実施の形態１と同様に、アクティブマトリクス基板１と導電性材料３で貼り合わせることで、本実施の形態５における二次元画像検出器が完成する。これを実施の形態１に記載の二次元画像検出器と比較すると、対向基板の構造が若干異なるだけで、その基本的な動作原理は同じである。
【０１１７】
前記構造の対向基板２を用いると、支持基板４６上に光導電性を有する半導体膜４７を形成しているので、実施の形態１に記載の対向基板に比べて、力学的強度を増すことが可能になる。したがって、対向基板とアクティブマトリクス基板とを貼り合わせる際に、対向基板が割れにくくなり、プロセスマージンが増大する。
【０１１８】
また、この二次元画像検出器の使用目的をＸ線による像の検出に限定すれば、Ｘ線を透過しやすい金属基板を用いて、支持基板４６と上部電極１７とを兼用させることも可能である。
【０１１９】
なお、上述したような実施の形態１〜５では、主にＸ線（放射線）に対する二次元画像検出器の場合について説明してきたが、使用する半導体（光導電体）がＸ線などの放射線に対する光導電性だけでなく、可視光や赤外光に対しても光導電性を示す場合は、可視光や赤外光の二次元画像検出器として使用することも可能である。ただし、この場合は、半導体（光導電体）からみて光入射側に配置される上部電極１７の材料としては、ＩＴＯなどの可視光や赤外光を透過する透明電極を材料として用いる必要がある。また、半導体（光導電体）の厚みも、可視光、赤外光の吸収効率に応じて最適化する必要がある。
【０１２０】
【発明の効果】
本発明の二次元画像検出器によれば、格子状に配列された電極配線と、各格子点毎に設けられた複数のスイッチング素子と、該スイッチング素子を介して前記電極配線に接続される画素電極を含む電荷蓄積容量とからなる画素配列層とを含むアクティブマトリクス基板と、光導電性を有する半導体層がほぼ全面に具備された対向基板とが、少なくとも一方の基板に形成された電極上に自己整合により配置された導電性材料によって接続されていることにより、従来半導体層の成膜温度とアクティブマトリクス基板の耐熱性との関係で、アクティブマトリクス基板上に直接成膜することができなかった半導体材料を、前記半導体層として使用することが可能になった。
【０１２１】
このとき、パターニングを行うことなく導電性材料を電極上に選択的に配置することが可能であるため、両基板の電極間のみに限定した電気的接続が可能となり、隣り合う画素電極同士の電気的絶縁性を確保することができ、隣り合う画素電極同士のクロストークの発生を防ぐことが可能になった。
【０１２２】
また、前記二次元画像検出器において、前記半導体層が放射線に対して感度を有していることにより、放射線に対する二次元画像検出器を実現することが可能になった。なお、このような構成により使用可能な半導体材料としては、例えば、ＣｄＴｅもしくはＣｄＺｎＴｅ化合物半導体が挙げられるが、これらの半導体材料は、従来用いられていたａ−Ｓｅに比べて、Ｘ線などの放射線に対する感度が高く、前記半導体層にＣｄＴｅもしくはＣｄＺｎＴｅ化合物半導体を用いる場合には、二次元画像検出器の応答性が向上し、動画の撮影も可能になった。
【０１２３】
また、前記二次元画像検出器において、前記対向基板の半導体層表面に、前記アクティブマトリクス基板上に形成されている各画素電極に対応して、複数の接続電極が形成されていることにより、対向基板上の半導体層における画素電極間が電気的に分離され、放射線や光線の入射によって半導体層内で発生した電荷が入射位置に対応した接続電極にのみ収集され、周囲の画素電極に回り込むことがなくなるため、電気的クロストークを抑制することが可能になった。
【０１２４】
また、前記二次元画像検出器において、前記各接続電極および各画素電極のうち、少なくとも一方の電極の面積が、前記自己整合により配置された導電性材料の接続面積よりも大きく構成されていることにより、アクティブマトリクス基板と対向基板との貼り合わせの際に位置ずれが生じた場合であっても、隣り合う画素電極同士の電気的クロストークを抑制することが可能になった。
【０１２５】
また、前記二次元画像検出器において、前記対向基板の半導体層表面に、前記アクティブマトリクス基板上に形成されている各画素電極に対応して、複数の接続電極が形成されていることにより、１つの画素電極に対応する複数の対向電極がアクティブマトリクス基板と対向基板との貼り合わせ位置により任意に決定されることになり、アクティブマトリクス基板と対向基板との貼り合わせの際に微細な位置合わせを行う必要がなくなった。
【０１２６】
また、前記二次元画像検出器において、前記各接続電極の幅が、隣接する画素電極間の距離よりも小さく構成されていることにより、アクティブマトリクス基板と対向基板との貼り合わせの際に位置ずれが生じた場合であっても、隣り合う画素電極同士の電気的クロストークを抑制することが可能になった。
【０１２７】
また、前記二次元画像検出器において、前記対向基板が光導電性を有する半導体層自身を支持基板にしていることにより、ブリッジマン法やグラディエントフリーズ法、トラベルヒーティング法などによって得られる結晶性半導体基板を利用することが可能になった。
【０１２８】
また、前記二次元画像検出器において、前記対向基板が検出する光や放射線を透過する基板を支持基板とし、該支持基板上に光導電性を有する半導体膜を形成していることにより、対向基板自身の強度を増すことが可能になった。
【０１２９】
本発明の二次元画像検出器の製造方法によれば、アクティブマトリクス基板と対向基板とのどちらか一方を樹脂および導電粒子を分散して得た電解液中に浸漬し、電着法により導電粒子を取り込んだ樹脂層を該基板に形成された電極上に積層することで、導電性材料を該電極上に直接形成していることにより、パターニングなどの処理を行うことなく、極めて容易に自己整合することができ、製造工程を大幅に短縮することが可能になった。
【０１３０】
本発明の二次元画像検出器の製造方法によれば、アクティブマトリクス基板および対向基板のどちらか一方を導電性高分子形成能を有するモノマーを溶解して得た電解液中に浸漬し、電解酸化重合により導電性高分子を該基板に形成された電極上に電析させることにより、導電性材料を該電極上に直接形成していることにより、パターニングなどの処理を行うことなく、極めて容易に自己整合することができ、製造工程を大幅に短縮することが可能になるとともに、接続材料である高分子そのものが導電性を有するため、導電粒子などを混入させることにより導電性を付加する必要がなく、また、通電電荷量による膜厚の制御およびドーパントの付加による電導度の制御が可能になった。
【０１３１】
また、前記二次元画像検出器の製造方法における前記アクティブマトリクス基板と対向基板とを貼り合わせて接続する工程において、前記接着性を有する導電粒子を散布した後、該両基板を減圧プレス（真空プレス）方式でプレスしながら加熱処理を施して貼り合わせていることにより、大面積のアクティブマトリクス基板と対向基板との貼り合わせの際でも、均一にプレスすることが可能になった。
【０１３２】
また、前記二次元画像検出器の製造方法における前記アクティブマトリクス基板と対向基板とを貼り合わせて接続する工程において、前記接着性を有する導電粒子を散布した後、該両基板を加圧プレス方式でプレスしながら加熱処理を施して貼り合わせていることにより、汎用的な熱プレス装置を使用することができ、例えば使用する樹脂の接着に１ｋｇｆ／ｃｍ^２以上のプレス圧を必要とする場合であっても容易に対応することが可能になった。
【０１３３】
また、前記二次元画像検出器の製造方法において、前記導電性材料を基板上に形成したのち、該アクティブマトリクス基板および対向基板を加熱ローラー間を通すことにより接続していることにより、大面積のアクティブマトリクス基板と対向基板との貼り合わせの際でも、大規模な油圧プレス装置などを必要とすることなく容易に貼り合わせすることが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る二次元画像検出器の全体構成の概略を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１に係る二次元画像検出器の１画素当たりの構成の概略を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１に係る二次元画像検出器の１画素当たりの等価回路を示す図面である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態１に係る二次元画像検出器におけるアクティブマトリクス基板と対向基板との貼り合わせを示したプロセス図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態３に係る二次元画像検出器の全体構成の概略を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態４に係る二次元画像検出器の１画素当たりの構成の概略を示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態５に係る二次元画像検出器の１画素当たりの構成の概略を示す断面図である。
【図８】図８は、従来の二次元画像検出器の構造の模式的に示した図面である。
【図９】図９は、従来の二次元画像検出器の１画素当たりの構成の概略を示す断面図である。
【符号の説明】
１ アクティブマトリクス基板
２ 対向基板
３ 導電性材料
４ 蓄積容量電極
５ 薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
６ 接続電極
７ ガラス基板
８ ゲート電極
９ ソース電極
１１ 絶縁膜
１２ ａ−Ｓｉ膜（ｉ層）
１３ ａ−Ｓｉ膜（ｎ^＋層）
１４ 画素電極
１５ 絶縁保護膜
１６ 半導体基板
１７ 上部電極
１８ 電子阻止層
４１ ドレイン電極
４２ 絶縁保護膜
４３ コンタクトホール
４６ 支持基板
４７ 半導体膜（光導電膜）
５１ ガラス基板
５２ ゲート電極
５３ ソース電極
５４ 薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
５５ 蓄積容量電極
５６ 光導電膜（Ｓｅ）
５７ 誘電体層
５８ 上部電極
５９ Ｃｓ電極
６０ 画素電極
６１ 絶縁膜
６２ 電子阻止層

Claims (11)

1. 格子状に配列された電極配線と、各格子点毎に設けられた複数のスイッチング素子と、該スイッチング素子を介して前記電極配線に接続される画素電極を含む電荷蓄積容量とからなる画素配列層と、
   前記画素配列層のほぼ全面に対向して形成される電極部と、
   前記画素配列層および電極部の間に形成され、光導電性を有する半導体層と、
   前記半導体層の前記電極部と対向する面と反対側の面に形成される接続電極と、
   を備えてなる二次元画像検出器の製造方法において、
   前記画素配列層を含むアクティブマトリクス基板を作製する工程と、
   前記電極部、半導体層および接続電極を含む対向基板を作製する工程と、
   前記アクティブマトリクス基板もしくは対向基板のどちらか一方を、樹脂および導電粒子を分散して得た電解液中に浸漬し、電着法により、導電粒子を取り込んだ樹脂層を該基板に形成された画素電極または接続電極上に積層することにより、導電粒子を含む樹脂からなる導電性材料を、該画素電極または接続電極に形成する工程と、
   前記画素電極と前記接続電極とを、前記導電性材料によって接続する工程と、
   を含むことを特徴とする二次元画像検出器の製造方法。
2. 前記導電性材料を基板上に形成したのち、該アクティブマトリクス基板および対向基板を減圧プレス方式でプレスしながら加熱処理を施して接続することを特徴とする請求項１に記載の二次元画像検出器の製造方法。
3. 前記導電性材料を基板上に形成したのち、該アクティブマトリクス基板および対向基板を加圧プレス方式でプレスしながら加熱処理を施して接続することを特徴とする請求項１に記載の二次元画像検出器の製造方法。
4. 前記導電性材料を基板上に形成したのち、該アクティブマトリクス基板および対向基板を加熱ローラー間を通すことにより接続することを特徴とする請求項１に記載の二次元画像検出器の製造方法。
5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載の製造方法により製造されたことを特徴とする二次元画像検出器。
6. 前記半導体層が、放射線に対して感度を有することを特徴とする請求項５に記載の二次元画像検出器。
7. 前記半導体層が、ＣｄＴｅもしくはＣｄＺｎＴｅ化合物半導体であることを特徴とする請求項６に記載の二次元画像検出器。
8. 前記各接続電極および各画素電極のうち、電着法により導電性材料が形成されていない電極の面積が、導電性材料の接続面積よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載の二次元画像検出器。
9. １つの画素電極に対して複数の接続電極が接続されており、
   前記各接続電極の幅が、隣接する画素電極間の距離よりも小さいことを特徴とする請求項５に記載の二次元画像検出器。
10. 前記対向基板は、光導電性を有する半導体層自身が支持基板であることを特徴とする請求項５乃至９の何れか１項に記載の二次元画像検出器。
11. 前記対向基板は、検出する光や放射線を透過する基板を支持基板とし、該支持基板上に 光導電性を有する半導体層が形成されていることを特徴とする請求項５乃至９の何れか１項に記載の二次元画像検出器。

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