(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
格子状に配列された電極配線と、各格子点毎に設けられた複数のスイッチング素子と、該スイッチング素子を介して前記電極配線に接続される画素電極を含む電荷蓄積容量とからなる画素配列層と、
前記画素配列層のほぼ全面に対向して形成される第１の電極部と、
前記画素配列層および第１の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、
前記第１の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、導電接着材料により上記画素電極と半導体層とが電気的に接続されることによって、相互に電気的に接続されてなり、
前記アクティブマトリクス基板上には、前記対向基板に含まれる第１の電極部に信号を入力するための第２の電極部が形成されるとともに、該第１の電極部および第２の電極部は電極転移手段によって電気的に接続されており、かつ、該電極転移手段は、複数箇所に設けられていることを特徴とする二次元画像検出器。
【請求項２】
前記対向基板に含まれる第１の電極部のうち、前記電極転移手段が設けられる領域は、前記半導体層から露出していることを特徴とする請求項１に記載の二次元画像検出器。
【請求項３】
前記電極転移手段は、前記両基板の貼り合わせ接続時に必要とされる処理温度によって硬化する導電材により形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の二次元画像検出器。
【請求項４】
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第１の電極部と、
前記画素配列層および第１の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、
前記第１の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、導電接着材料により上記画素電極と半導体層とが電気的に接続されることによって、相互に電気的に接続されてなり、
前記アクティブマトリクス基板上には、前記対向基板に含まれる第１の電極部に信号を入力するための第２の電極部が形成されるとともに、該第１の電極部および第２の電極部は電極転移手段によって電気的に接続されており、
前記電極転移手段は、前記両基板の貼り合わせ接続時に必要とされる処理温度によって硬化する導電材により形成されていることを特徴とする二次元画像検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線などの放射線、可視光、赤外光などの画像を検出できる二次元画像検出器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７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８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７および図８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７および図８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キャリア阻止層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（Ｈ２）を付加しながら成膜されている。このようにして形成されるＴＦＴ素子の耐熱温度は約３００℃であり、ＴＦＴ素子をこれ以上の高温に曝すとａ−Ｓｉ膜やｐ−Ｓｉ膜から水素が抜け出し半導体特性が劣化してしまう。
【００２０】
したがって、上述のアクティブマトリクス基板上に、ＭＯＣＶＤ法を用いてＣｄＴｅや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の上部電極に容易に電圧印加を行うことができるような構造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第１の電極部と、前記画素配列層および第１の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、前記第１の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、該両基板は導電接着材料によって相互に接続されてなり、前記アクティブマトリクス基板上には、前記対向基板に含まれる第１の電極部に信号を入力するための第２の電極部が形成されるとともに、該第１の電極部および第２の電極部は電極転移手段によって電気的に接続されていることを特徴としており、そのことによって、上記目的は達成される。
【００２３】
また、このときの前記電極転移手段は、複数箇所に設けられていることが望ましい。
【００２４】
また、このときの前記対向基板に含まれる第１の電極部のうち、前記電極転移手段が設けられる領域は、前記半導体層から露出していることが望ましい。
【００２５】
さらに、このときの前記電極転移手段は、前記両基板の貼り合わせ接続時に必要とされる処理温度によって硬化する導電材により形成されていることが望ましい。
【００２６】
以下、本発明の二次元画像検出器による作用について説明する。
【００２７】
本発明の二次元画像検出器によれば、アクティブマトリクス基板上に、対向基板上に形成される第１の電極部に信号を入力するための第２の電極部が形成されるとともに、該第１の電極部および第２の電極部が電極転移手段によって電気的に接続されている。つまり、前記第２の電極部に電気信号を入力することにより、前記電極転移手段を介して前記第１の電極部に電気信号を入力することが可能となっている。
【００２８】
なお、通常の二次元画像検出器の場合、アクティブマトリクス基板の周辺部分にはバスライン用の信号入出力端子が形成されており、そこで外部の駆動用ＬＳＩやデータ読み出し用ＬＳＩなどを接続する必要性から、対向基板と比較してアクティブマトリクス基板の方が大きいというのが一般的である。従って、アクティブマトリクス基板上に形成された第２の電極部は、容易に外部の信号入力手段と接続することが可能な構成となっており、よって、電極転移手段を介して容易に第１の電極部に電気信号を入力することが可能となっている。
【００２９】
また、このときの電極転移手段を複数箇所に設けた構成としていることにより、複数の電極転移手段の内の幾つかに接続不良が生じた場合であっても、残りの電極転移手段によって、第１の電極に電気信号を入力することが可能となっている。さらに、二次元画像検出器の面積が大型化した場合であっても、第１の電極への信号入力を周辺の複数の箇所から行っていることにより、第１の電極の電気抵抗の影響による信号遅延や電圧降下などの影響を最小限にすることが可能であり、第１の電極の内面での電圧印加条件を均一に保つことが可能となっている。
【００３０】
また、このときの対向基板に含まれる第１の電極部のうちの電極転移手段が設けられる領域を半導体層から露出した構成としていることにより、第２の電極部から電極転移手段を介して容易に第１の電極部に電気信号を入力する電気的接続を行うことが可能となっている。
【００３１】
さらに、このときの電極転移手段を両基板の貼り合わせ接続時に必要とされる処理温度によって硬化する導電材によって形成した構成としていることにより、電極転移手段として用いる導電材の硬化プロセスを新たに追加する必要がないため、従来の基板貼り合わせプロセスにより同時に電極転移手段を形成することが可能となっている。
【００３２】
【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。
【００３３】
図１は、本発明の実施の形態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。
【００３４】
本実施の形態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、導電性および接着性を有する導電接続材料３により貼り合わされた構成となっている。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。なお、このドレイン電極は、画素電極１４と別々に形成してもよく、画素電極１４としては、ＩＴＯなどの透明電極を使用することも可能である。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
一方、対向基板２は、Ｘ線や可視光に対して透過性を有する基板を支持基板１０としており、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、１０〜１００ｋｅＶのＸ線をほとんど透過する。
【００４１】
まず、支持基板１０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電極を用いる必要がある。
【００４２】
次に、この上部電極１７上に半導体膜１６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。
【００４３】
更にその上に、ＡｌＯｘの薄い絶縁層からなるキャリア阻止層１８を、ほぼ全面に形成した後、Ｃｒ、Ａｕ、ＩＴＯなどの導電膜を約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。
【００４４】
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）のうちの少なくともどちらか一方の基板上に、導電性および接着性を有する導電接続材３をスクリーン印刷を用いたパターン塗布、もしくはフォトリソグラフィ技術を用いたパターニングによって、前記画素電極１４に対応させてパターニングする。その後、両基板を画素電極１４と接続電極６とが各々対向するように向かい合わせ、圧着することにより、該両基板が電気的および物理的に接続され、本実施の形態における二次元画像検出器が形成される。
【００４５】
ここで、上述したスクリーン印刷によるパターン塗布が可能な導電接続材としては、スクリーン印刷用に粘度やチキソ性を最適化したカーボンが含有された導電接着剤を用いることが可能であり、また、フォトリソグラフィ技術によるパターニングが可能な導電接続材としては、カーボンが含有された感光性樹脂などを用いることが可能である。
【００４６】
なお、上述したものの他に、パターニングしなくても上下方向にのみに限定した導通が可能な異方導電性接着剤（接着剤中に導電粒子を分散させたもの）を用いることも可能であり、このような異方導電性接着剤を用いれば、略全面に塗布または転写するだけで、パターニングを行うことなく隣接画素同士のクロストークを無くして画素毎の導通接続を行うことが可能である。
【００４７】
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。
【００４８】
ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅからなる半導体層（光導電膜）１６にＸ線が入射すると、光導電効果によりこの半導体層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と半導体層１６とは、画素電極１４／導電接続材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、半導体層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電極）４に電荷が蓄積される仕組みになっている。
【００４９】
なお、半導体層１６と接続電極６との間には、薄い絶縁層からなるキャリア阻止層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、キャリア阻止層１８は接続電極６から半導体層１６への電子の注入を阻止する働きをする。なお、半導体層１６と上部電極１７との間にも絶縁層を設け、上部電極１７から半導体層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。
【００５０】
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、もちろん可能であり、阻止型フォトダイオードが逆バイアス状態になる極性で上部電極１７に電圧を印加するとよい。
【００５１】
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７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。
【００５２】
本実施の形態に係る二次元画像検出器は、上述したような構造を採用することにより、ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅといった光導電膜を使用することが可能となっており、この結果リアルタイムでの動画撮影が可能となっている。
【００５３】
ここで、通常、二次元画像検出器の上部電極１７には、Ｘ線吸収により半導体層（光導電膜）１６で発生した電子や正孔を移動させるために、所定の電圧を印加する必要がある。例えば、図７および図８に示すような従来構造の二次元画像検出器の場合には、アクティブマトリクス基板上に、半導体層と上部電極とがこの順に直接積層形成された構造を有しており、上部電極が最上面に位置していることから、この上部電極に対して外部から電圧を印加することは容易なことであった。しかしながら、上述したような本発明の実施の形態に係る二次元画像検出器の場合には、アクティブマトリクス基板とは別の支持基板上に、上部電極と半導体層とをこの順に積層した後、対向基板とアクティブマトリクス基板とを貼り合わせた構造を有しており、従って、最上面には上部電極が露出されていない構造となっている。
【００５４】
ここで、このような上部電極に簡便に電気信号を入力することができるような本実施の形態における特徴構成について、以下に説明する。
【００５５】
図４は、本発明の実施の形態に係る二次元画像検出器の全体構成の概略を示す平面図であり、また、図５は、図４の二次元画像検出器の領域Ａの構成を示す拡大断面図および拡大平面図である。なお、ここでは図面の構成を明確にするため、キャリア阻止層やスイッチング素子、蓄積容量電極などの構成については省略する。
【００５６】
本実施の形態における二次元画像検出器を構成するアクティブマトリクス基板１と対向基板２との大きさの関係は、図４に示すように、アクティブマトリクス基板１の方が対向基板２に比べて多少大きく構成されている。これは、アクティブマトリクス基板１上の周辺部には、格子状の電極配線（バスライン）用の信号入出力端子２０が形成されており、この信号入出力端子２０と外部の駆動用ＬＳＩやデータ読み出し用ＬＳＩなどとを接続する必要があるからである。
【００５７】
ここで、図４および図５に示すように、本実施の形態に係る二次元画像検出器には、格子状の電極配線（バスライン）用の信号入出力端子２０群の間に、第２の電極（入力端子）２１が形成されている。なお、上述した信号入出力端子２０は、外部ＬＳＩとの接続の際にその接続を容易にするため、接続するＬＳＩ単位の群になるように配置されており、この信号入出力端子２０群同士の間にスペースが生じるため、このスペースを利用して上述した第２の電極２１は配置されている。
【００５８】
この第２の電極２１は、対向基板２側に形成されている上部電極（以下、本構成を分かり易く説明するために、第１の電極という。）１７への信号の入力を行うために形成されているものであり、これら第１の電極１７および第２の電極２１の交差部領域Ａには、電極転移手段（導電材）２２が形成されている。このような第２の電極２１は、Ｔａ、Ｍｏ、ＩＴＯなどの導電膜により形成されてなり、より好ましくは、アクティブマトリクス基板１上に形成されるバスライン８、９や画素電極１４を形成する過程で同時に形成するとよい。
【００５９】
このような構成によれば、アクティブマトリクス基板１上に形成された第２の電極２１に電気信号を入力することで、上述した電極転移手段（導電材）２２を経て、第１の電極１７に電気信号を入力することが可能になる。従って、アクティブマトリクス基板１側に形成された第２の電極２１は、容易に外部の信号入力手段と接続することが可能になる。具体的には、ハンダ接続、ワイヤーボンディング、導電性接着剤、異方導電接着剤などにより、外部の信号ラインと接続することが可能である。
【００６０】
また、上述した電極転移手段（導電材）２２は、第１の電極１７と第２の電極２１とを電気的に接続する手段であり、具体的には、カーボンやＡｇなどの導電物質が含有された接着ペーストからなる導電材２２を、第１の電極１７および第２の電極２１の交差部領域Ａに配置することにより形成される。この接着ペーストは、ディスペンサー装置を用いて貼り合わせ接続前のアクティブマトリクス基板１上の第２の電極２１上に適量をドット配置するとよい。本実施の形態においては、両基板貼り合わせ処理後に、約φ１ｍｍのパターンになるように導電材２２（導電性接着ペースト）の使用量を調整した。
【００６１】
なお、このような導電材２２の形成方法については、上述した方法に限定されるものではなく、例えば、アクティブマトリクス基板１と対向基板２との貼り合わせ処理を施した後に、対向基板２のエッジ部に少量の導電材２２を滴下するという方法も可能である。このような形成方法は、図６に示すように、対向基板２のエッジ部における第２の電極２１と第１の電極１７とが交差する部分に、粘性を調整した適量の導電材２２を配置することで、その導電材２２を対向基板２のエッジ部から１〜２ｍｍの範囲に自然に浸透させることが可能である。よって、このような導電材２２の形成方法であっても、図６に示すように、第１の電極１７と第２の電極２１との電気的接続を図ることが可能である。
【００６２】
さらに、ここで用いる導電材２２としては、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に必要とされるプロセス条件で、十分に硬化し得る材料を用いることが望ましい。このような材料を用いることにより、導電材２２の効果プロセスを新たに追加する必要がなく、従来の基板貼り合わせプロセスにより、同時に導電材２２を形成処理することが可能である。具体的には、本実施の形態では、約１２０℃以上の加熱処理で硬化が促進するエポキシ系のカーボン含有接着ペーストを用いた。なお、導電材２２はこのような材料以外のものを用いることも可能であり、例えば、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｇなどの導電粒子が含有された導電接着ペーストを用いてもよく、また、Ｉｎのような軟質の金属の小さな固まりを第２の電極２１上に直接圧着したものを用いてもよい。
【００６３】
一方、アクティブマトリクス基板１と対向基板２との圧着に必要とされる加熱条件は、使用する導電接続材３によっても異なるが、エポキシ系の導電性接着剤３を用いる場合には、約１５０℃程度の加熱が必要とされる。このため、両基板の貼り合わせ時の焼成条件（１５０℃）で、上述した電極転移手段に用いる導電材２２の硬化を同時に行うことが可能となっている。
【００６４】
また、対向基板２上に形成される第１の電極（上部電極）１７は、撮像画素エリアでは半導体層１６により覆われた構造になっているが、図５および図６にも示すように、本実施の形態に係る二次元画像検出器では、電極転移手段２２が形成される領域では第１の電極（上部電極）１７が露出した構造になっている。このため、電極転移手段２２に用いる導電材を容易に第１の電極（上部電極）１７に接続させることが可能となっている。
【００６５】
このように、電極転移手段２２が形成される領域において第１の電極（上部電極）１７を半導体層１６から露出させる方法としては、第１の電極（上部電極）１７上の全面に半導体層１６を形成した後、電極転移手段２２が形成される領域のみサンドブラスト法やエッチング法によって半導体層１６を除去する方法や、第１の電極（上部電極）１７上の電極転移手段２２が形成される領域に予めマスクを施しておき、その後第１の電極（上部電極）１７上のマスク以外の領域に半導体層６を選択的に形成する方法などが考えられる。本実施の形態では、後者の方法を利用した。具体的には、第１の電極（上部電極）１７上の電極転移手段２２が形成される領域に予めステンレス製のメタルマスクを施しておき、その状態で第１の電極（上部電極）１７上に半導体層１６を形成した後、メタルマスクを取り除くことによって半導体層１６のパターン形成を行った。
【００６６】
なお、上述した電極転移手段２２は、一つの二次元画像検出器において複数箇所に形成しておくことが望ましい。本実施の形態では、図１の平面図における左右の辺に各々３箇所の合計６箇所に電極転移手段２２を形成した。上述したような電極転移手段２２は、１箇所だけ形成した構造であっても構わないが、本実施の形態のように、複数箇所に電極転移手段２２を形成することにより、複数の電極転移手段２２の内の幾つかに接続不良が生じた場合であっても、残りの電極転移手段２２によって、第１の電極（上部電極）１７に電気信号を入力することが可能となる。また、さらに二次元画像検出器の面積が４５×３５ｃｍ２程度に大型化した場合であっても、第１の電極（上部電極）１７への信号入力を周辺の複数の箇所から行っていることにより、第１の電極（上部電極）１７の電気抵抗の影響による信号遅延や電圧降下などの影響を最小限にすることが可能であり、第１の電極（上部電極）１７の内面での電圧印加条件を均一に保つことが可能となっている。このような点を考慮し、図示していないが、二次元画像検出器の上下左右の４辺にわたって複数の電極転移手段２２を形成するようにしてもよい。
【００６７】
なお、上述したような本発明の実施の形態では、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。
【００６８】
また、本発明は上述したような半導体層やセンサー構造に限定されるものではなく、他の光導電材料やセンサー構造を用いた二次元画像検出器にも適用することが可能である。例えば、ａ−Ｓｅやａ−Ｓｉなど他の半導体材料を光導電膜として使用することも可能であり、さらに対向基板側の構造を、Ｘ線を可視光に変換する変換層（例えば、Ｃｓｌ）と可視光センサーとを組み合わせた構造とすることも可能である。
【００６９】
【発明の効果】
上述したような本発明の二次元画像検出器によれば、アクティブマトリクス基板上に、対向基板上に形成される第１の電極部に信号を入力するための第２の電極部が形成されるとともに、該第１の電極部および第２の電極部が電極転移手段によって電気的に接続されている。つまり、前記第２の電極部に電気信号を入力することにより、前記電極転移手段を介して前記第１の電極部に電気信号を入力することが可能となっている。
【００７０】
なお、通常の二次元画像検出器の場合、アクティブマトリクス基板の周辺部分にはバスライン用の信号入出力端子が形成されており、そこで外部の駆動用ＬＳＩやデータ読み出し用ＬＳＩなどを接続する必要性から、対向基板と比較してアクティブマトリクス基板の方が大きいというのが一般的である。従って、アクティブマトリクス基板上に形成された第２の電極部は、容易に外部の信号入力手段と接続することが可能な構成となっており、よって、電極転移手段を介して容易に第１の電極部に電気信号を入力することが可能となっている。
【００７１】
また、このときの電極転移手段を複数箇所に設けた構成としていることにより、複数の電極転移手段の内の幾つかに接続不良が生じた場合であっても、残りの電極転移手段によって、第１の電極に電気信号を入力することが可能となっている。さらに、二次元画像検出器の面積が大型化した場合であっても、第１の電極への信号入力を周辺の複数の箇所から行っていることにより、第１の電極の電気抵抗の影響による信号遅延や電圧降下などの影響を最小限にすることが可能であり、第１の電極の内面での電圧印加条件を均一に保つことが可能となっている。
【００７２】
また、このときの対向基板に含まれる第１の電極部のうちの電極転移手段が設けられる領域を半導体層から露出した構成としていることにより、第２の電極部から電極転移手段を介して容易に第１の電極部に電気信号を入力する電気的接続を行うことが可能となっている。
【００７３】
さらに、このときの電極転移手段を両基板の貼り合わせ接続時に必要とされる処理温度によって硬化する導電材によって形成した構成としていることにより、電極転移手段として用いる導電材の硬化プロセスを新たに追加する必要がないため、従来の基板貼り合わせプロセスにより同時に電極転移手段を形成することが可能となっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の形態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は、本発明の実施の形態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、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８】図８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    導電接続材
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
１０    支持基板（ガラス基板）
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    半導体層（光導電膜）
１７    上部電極
１８    キャリア阻止層
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    キャリア阻止層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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