(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光または放射線の入射により前記光または放射線の情報を電荷情報に変換する半導体層と、変換された電荷情報を読み出す読み出しパターンとを備え、変換された電荷情報を前記読み出しパターンで読み出すことで光または放射線を検出する光または放射線検出器を製造する方法であって、導電性基板に前記半導体層を形成する半導体層形成工程と、その半導体形成工程の後に、前記読み出しパターンを積層形成する読み出しパターン形成工程とを備え、前記導電性基板を、バイアス電圧を印加する電圧印加電極とすることを特徴とする光または放射線検出器の製造方法。
【請求項２】
光または放射線の入射により前記光または放射線の情報を電荷情報に変換する半導体層と、変換された電荷情報を読み出す読み出しパターンとを備え、変換された電荷情報を前記読み出しパターンで読み出すことで光または放射線を検出する光または放射線検出器を製造する方法であって、シンチレータに透明電極を形成する透明電極形成工程と、前記透明電極に前記半導体層を形成する半導体層形成工程と、その半導体形成工程の後に、前記読み出しパターンを積層形成する読み出しパターン形成工程とを備え、前記透明電極を、バイアス電圧を印加する電圧印加電極とすることを特徴とする光または放射線検出器の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光または放射線検出器の製造方法において、前記読み出しパターン形成工程で、前記読み出しパターンの少なくとも一部を有機薄膜で形成することを特徴とする光または放射線検出器の製造方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の光または放射線検出器の製造方法において、前記読み出しパターン形成工程で、前記読み出しパターンの少なくとも一部を蒸着によって形成することを特徴とする光または放射線検出器の製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の光または放射線検出器の製造方法において、前記読み出しパターン形成工程で、前記読み出しパターンの少なくとも一部を印刷塗布製膜によって形成することを特徴とする光または放射線検出器の製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の光または放射線検出器の製造方法において、前記読み出しパターンは、変換された電荷情報を収集する収集電極と、収集された電荷情報を蓄積する蓄積素子と、蓄積された電荷情報の読み出しをＯＮ／ＯＦＦによって制御するスイッチング素子とをそれぞれ複数備えるとともに、これらの収集電極・蓄積素子・スイッチング素子を電気的に接続する配線を備え、前記読み出しパターン形成工程では、これらの収集電極・蓄積素子・スイッチング素子の少なくとも一部を有機薄膜で積層形成するとともに、配線の少なくとも一部も有機薄膜で積層形成することを特徴とする光または放射線検出器の製造方法。
【請求項７】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の光または放射線検出器の製造方法において、前記読み出しパターンは、変換された電荷情報を収集する収集電極と、収集された電荷情報を蓄積する蓄積素子と、蓄積された電荷情報の読み出しをＯＮ／ＯＦＦによって制御するスイッチング素子とをそれぞれ複数備えるとともに、これらの収集電極・蓄積素子・スイッチング素子を電気的に接続する配線を備え、前記読み出しパターン形成工程では、これらの収集電極・蓄積素子・スイッチング素子の少なくとも一部を有機薄膜で積層形成するとともに、配線の少なくとも一部を無機薄膜あるいは金属で積層形成することを特徴とする光または放射線検出器の製造方法。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の光または放射線検出器の製造方法で製造される光または放射線検出器を用いた撮像装置であって、前記検出器は、光または放射線の入射により前記光または放射線の情報を電荷情報に変換する半導体層と、変換された電荷情報を読み出す読み出しパターンとを備え、変換された電荷情報を前記読み出しパターンで読み出すことで光または放射線を検出し、前記装置は、前記検出器と、画像処理を行う画像処理手段とを備え、その画像処理手段は、前記検出器で検出されたデータに基づいて画像処理を行い、その検出器での検出および画像処理部による画像処理の一連の処理で撮像を行うことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、医療分野、工業分野、さらには原子力分野などに用いられる光または放射線検出器の製造方法および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
検出された光または放射線に基づいて撮像を行う撮像装置は、光または放射線を検出する光または放射線検出器を備えている。Ｘ線検出器を例に採って説明する。Ｘ線検出器はＸ線感応型のＸ線変換層（半導体層）を備えており、Ｘ線の入射によりＸ線変換層はキャリア（電荷情報）に変換し、その変換されたキャリアを読み出すことでＸ線を検出する。Ｘ線変換層としては非晶質のアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）膜が用いられる（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
被検体にＸ線を照射して放射線撮像を行う場合には、被検体を透過した放射線像がアモルファスセレン膜上に投影されて、像の濃淡に比例したキャリアが膜内に発生する。その後、膜内で生成されたキャリアが、２次元状に配列されたキャリア収集電極に収集されて、所定時間（『蓄積時間』とも呼ばれる）分だけ積分された後、薄膜トランジスタを経由して外部に読み出される。
【０００４】
このようなＸ線検出器を製造するには、２次元状に配列された薄膜トランジスタからなるスイッチング素子や上述したキャリア収集電極などをパターン形成したガラス基板（絶縁基板）上に、アモルファスセレン膜を蒸着することで得られる（例えば、非特許文献２参照）。
【０００５】
ところで、ガラス基板上に蒸着あるいは印刷塗布製膜（転写やインクジェット法）によって有機分子で薄膜トランジスタなどのパターンを形成する技術が提案されている（例えば、非特許文献３参照）。有機分子の中でも、ペンタセンやナフタセンなどの単結晶に代表される有機低分子は蒸着によって形成するのに適しており、有機高分子は転写やインクジェット法によって形成するのに適している。
【非特許文献１】W. Zhao, et al. , "A flat panel detector for digital radiology using active matrix readout of amorphous selenium," Proc. SPIE Vol. 2708, pp. 523 - 531, 1996.
【非特許文献２】S. Adachi, et al. , "Experimental Evaluation of a-Se and CdTe flat-panel X-ray detector for Digital Radiology and Fluoroscopy," Proc. SPIE Vol. 3977, pp. 38 - 47, 2000.
【非特許文献３】“「有機トランジスタ、プリンタブル集積回路」−ナノエレクトロニクス”、[online]、インターネット< URL : http://www.nanoelectronics.jp/kaitai/printableofet/2.htm>
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
アモルファスセレンで形成する場合には、アモルファスセレンの蒸着温度が低いので、ガラス基板上に形成されたパターンの上に、アモルファスセレン膜を直接に蒸着することが可能である。しかしながら、ＣｄＴｅで形成する場合には、ＣｄＴｅの蒸着温度がアモルファスセレンの蒸着温度よりも高く、ガラス基板上に形成されたパターン上に、ＣｄＴｅ膜を直接に蒸着すると、パターン形成された薄膜トランジスタからなるスイッチング素子などが破壊される恐れがある。そこで、パターン形成したガラス基板と、ＣｄＴｅ膜とを別々に製造して貼り合わせるハイブリッド工法が採用されていた。ただし、その工法では、貼り合わせによる接続歩留まりが悪く、大面積化しにくいという問題がある。
【０００７】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、パターンを破壊することなく容易に製造することができる光または放射線検出器の製造方法および撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者は、上記の問題を解決するために鋭意研究した結果、次のような知見を得た。
すなわち、これまで、ガラス基板などに代表される絶縁基板上にスイッチング素子やキャリア収集電極などをパターン形成した後に、アモルファスセレン膜などに代表される半導体層を蒸着によって積層形成するという発想でなく、先に半導体層を形成した後に、パターンを積層形成するという逆の発想に着目してみた。してみると、上述した非特許文献３の基板の替わりに半導体層を用いれば、半導体層の形成後に蒸着あるいは印刷塗布製膜（転写やインクジェット法）によってパターンを積層形成することが可能になる。そして積層形成後に上下反転させればＸ線検出器を製造することが可能になるという知見を得た。
【０００９】
このような知見に基づくこの発明は、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、光または放射線の入射により前記光または放射線の情報を電荷情報に変換する半導体層と、変換された電荷情報を読み出す読み出しパターンとを備え、変換された電荷情報を前記読み出しパターンで読み出すことで光または放射線を検出する光または放射線検出器を製造する方法であって、導電性基板に前記半導体層を形成する半導体層形成工程と、その半導体形成工程の後に、前記読み出しパターンを積層形成する読み出しパターン形成工程とを備え、前記導電性基板を、バイアス電圧を印加する電圧印加電極とすることを特徴とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、光または放射線の入射により前記光または放射線の情報を電荷情報に変換する半導体層と、変換された電荷情報を読み出す読み出しパターンとを備え、変換された電荷情報を前記読み出しパターンで読み出すことで光または放射線を検出する光または放射線検出器を製造する方法であって、シンチレータに透明電極を形成する透明電極形成工程と、前記透明電極に前記半導体層を形成する半導体層形成工程と、その半導体形成工程の後に、前記読み出しパターンを積層形成する読み出しパターン形成工程とを備え、前記透明電極を、バイアス電圧を印加する電圧印加電極とすることを特徴とするものである。
【００１０】
［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、半導体層形成工程で導電性基板に半導体層を形成する。その半導体形成工程の後に、読み出しパターン形成工程で読み出しパターンを積層形成する。この導電性基板と半導体層と読み出しパターンとを備えることで、光または放射線検出器を製造する。また、導電性基板を、バイアス電圧を印加する電圧印加電極とする。読み出しパターン形成工程での読み出しパターンの積層形成の際には、半導体層が先の半導体層形成工程で既に形成されているので、半導体層の形成の際の温度に依存せずに読み出しパターンを積層形成することが可能になる。その結果、読み出しパターンを破壊することなく、例えば半導体層の形成の際の温度に制限がなくなることや半導体層の選択の自由度があがる（例えば単結晶で形成された半導体層を選択することができる）ことや大面積化し易くなることなどのように容易に光または放射線検出器を製造することができる。
また、請求項２に記載の発明によれば、透明電極形成工程でシンチレータに透明電極を形成する。その透明電極形成工程の後に、半導体層形成工程で透明電極に半導体層を形成する。さらに、その半導体形成工程の後に、読み出しパターン形成工程で読み出しパターンを積層形成する。このシンチレータと透明電極と半導体層と読み出しパターンとを備えることで、光または放射線検出器を製造する。また、透明電極を、バイアス電圧を印加する電圧印加電極とする。請求項１に記載の発明でも述べたように、読み出しパターン形成工程での読み出しパターンの積層形成の際には、半導体層が先の半導体層形成工程で既に形成されているので、半導体層の形成の際の温度に依存せずに読み出しパターンを積層形成することが可能になる。その結果、読み出しパターンを破壊することなく容易に光または放射線検出器を製造することができる。
【００１１】
上述した発明の材料における読み出しパターン形成工程の一例は、読み出しパターンの少なくとも一部を有機薄膜で形成することである（請求項３に記載の発明）。読み出しパターンの少なくとも一部を有機薄膜で形成する場合には、ペンタセンやナフタセンなどの単結晶に代表される有機低分子は後述する蒸着によって読み出しパターンを形成するのに適しており、有機高分子は後述する印刷塗布製膜（転写やインクジェット法）によって読み出しパターンを形成するのに適している。
【００１２】
上述した発明の読み出しパターン形成工程の形成の一例は、読み出しパターンの少なくとも一部を蒸着によって形成することである（請求項４に記載の発明）。蒸着の場合には、上述した有機低分子で読み出しパターンを形成するのが好ましい。
【００１３】
上述した発明の読み出しパターンの形成の他の一例は、読み出しパターンの少なくとも一部を印刷塗布製膜（転写やインクジェット法）によって形成することである（請求項５に記載の発明）。印刷塗布製膜（転写やインクジェット法）の場合には、上述した有機高分子で読み出しパターンを形成するのが好ましい。また、印刷塗布製膜の場合に、有機薄膜以外の無機薄膜や金属で読み出しパターンの少なくとも一部（例えば配線部分）を形成することも可能である。
【００１４】
読み出しパターンは、変換された電荷情報を収集する収集電極と、収集された電荷情報を蓄積する蓄積素子と、蓄積された電荷情報の読み出しをＯＮ／ＯＦＦによって制御するスイッチング素子とをそれぞれ複数備えるとともに、これらの収集電極・蓄積素子・スイッチング素子を電気的に接続する配線を備えている。このとき、読み出しパターン形成工程について、以下のように行うことが挙げられる。
【００１５】
すなわち、読み出しパターン形成工程では、これらの収集電極・蓄積素子・スイッチング素子の少なくとも一部を有機薄膜で積層形成するとともに、配線の少なくとも一部も有機薄膜で積層形成することである（請求項６に記載の発明）。一方、読み出しパターン形成工程では、これらの収集電極・蓄積素子・スイッチング素子の少なくとも一部を有機薄膜で積層形成するとともに、配線の少なくとも一部を無機薄膜あるいは金属で積層形成することである（請求項７に記載の発明）。
【００１６】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれかに記載の光または放射線検出器の製造方法で製造される光または放射線検出器を用いた撮像装置であって、前記検出器は、光または放射線の入射により前記光または放射線の情報を電荷情報に変換する半導体層と、変換された電荷情報を読み出す読み出しパターンとを備え、変換された電荷情報を前記読み出しパターンで読み出すことで光または放射線を検出し、前記装置は、前記検出器と、画像処理を行う画像処理手段とを備え、その画像処理手段は、前記検出器で検出されたデータに基づいて画像処理を行い、その検出器での検出および画像処理部による画像処理の一連の処理で撮像を行うことを特徴とするものである。
【００１７】
［作用・効果］請求項８に記載の発明によれば、読み出しパターン形成工程での読み出しパターンの積層形成の際には、半導体層が先の半導体層形成工程で既に形成されているので、半導体層の形成の際の温度に依存せずに読み出しパターンを積層形成することが可能になる。その結果、読み出しパターンを破壊することなく容易に光または放射線検出器を製造することができる。その読み出しパターンを破壊することなく製造された光または放射線検出器は電荷情報を読み出しパターンで正確に読み出すことができ、その結果、光または放射線を正確に検出することができる。かかる検出器を撮像装置が用いているので、画像処理手段による画像処理の一連の処理で撮像を正確に行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明に係る光または放射線検出器の製造方法および撮像装置によれば、読み出しパターン形成工程での読み出しパターンの積層形成の際には、半導体層が先の半導体層形成工程で既に形成されているので、半導体層の形成の際の温度に依存せずに読み出しパターンを積層形成することが可能になる。その結果、読み出しパターンを破壊することなく容易に光または放射線検出器を製造することができる。
【実施例１】
【００１９】
以下、図面を参照してこの発明の実施例1を説明する。
図１は、実施例１に係るＸ線透視撮影装置のブロック図であり、図２は、Ｘ線透視撮影装置に用いられている側面視したフラットパネル型Ｘ線検出器の等価回路であり、図３は、平面視したフラットパネル型Ｘ線検出器の等価回路である。後述する実施例２も含めて、本実施例１では、光または放射線検出器としてフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、適宜「ＦＰＤ」という）を例に採るとともに、撮像装置としてＸ線透視撮影装置を例に採って説明する。
【００２０】
後述する実施例２も含めて、本実施例１に係るＸ線透視撮影装置は、図１に示すように、被検体Ｍを載置する天板１と、その被検体Ｍに向けてＸ線を照射するＸ線管２と、被検体Ｍを透過したＸ線を検出するＦＰＤ３とを備えている。ＦＰＤ３は、この発明における放射線検出器に相当する。
【００２１】
Ｘ線透視撮影装置は、他に、天板１の昇降および水平移動を制御する天板制御部４や、ＦＰＤ３の走査を制御するＦＰＤ制御部５や、Ｘ線管２の管電圧や管電流を発生させる高電圧発生部６を有するＸ線管制御部７や、ＦＰＤ３から電荷信号であるＸ線検出信号をディジタル化して取り出すＡ／Ｄ変換器８や、Ａ／Ｄ変換器８から出力されたＸ線検出信号に基づいて種々の処理を行う画像処理部９や、これらの各構成部を統括するコントローラ１０や、処理された画像などを記憶するメモリ部１１や、オペレータが入力設定を行う入力部１２や、処理された画像などを表示するモニタ１３などを備えている。
【００２２】
天板制御部４は、天板１を水平移動させて被検体Ｍを撮像位置にまで収容したり、昇降、回転および水平移動させて被検体Ｍを所望の位置に設定したり、水平移動させながら撮像を行ったり、撮像終了後に水平移動させて撮像位置から退避させる制御などを行う。ＦＰＤ制御部５は、ＦＰＤ３を水平移動させたり、被検体Ｍの体軸の軸心周りに回転移動させることによる走査に関する制御などを行う。高電圧発生部６は、Ｘ線を照射させるための管電圧や管電流を発生してＸ線管２に与え、Ｘ線管制御部７は、Ｘ線管２を水平移動させたり、被検体Ｍの体軸の軸心周りに回転移動させるによる走査に関する制御や、Ｘ線管３側のコリメータ（図示省略）の照視野の設定の制御などを行う。なお、Ｘ線管２やＦＰＤ３の走査の際には、Ｘ線管２から照射されたＸ線をＦＰＤ３が検出できるようにＸ線管２およびＦＰＤ３が互いに対向しながらそれぞれの移動を行う。
【００２３】
コントローラ１０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されており、メモリ部１１は、ＲＯＭ（Read-only Memory）やＲＡＭ（Random-Access Memory）などに代表される記憶媒体などで構成されている。また、入力部１２は、マウスやキーボードやジョイスティックやトラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイスで構成されている。Ｘ線透視撮影装置では、被検体Ｍを透過したＸ線をＦＰＤ３が検出して、検出されたＸ線に基づいて画像処理部９で画像処理を行うことで被検体Ｍの撮像を行う。画像処理部９は、この発明における画像処理手段に相当する。
【００２４】
ＦＰＤ３は、図２に示すように、Ｘ線などの放射線が入射することによりキャリアが生成される放射線感応型の半導体厚膜３１と、半導体厚膜３１の表面に設けられた電圧印加電極３２と、半導体厚膜３１の放射線入射側とは反対側にある裏面に設けられたキャリア収集電極３３と、キャリア収集電極３３への収集キャリアを溜める電荷蓄積用のコンデンサＣａと、コンデンサＣａに蓄積された電荷を取り出すための通常時ＯＦＦ（遮断）の電荷取り出し用のスイッチ素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）Ｔｒとを備えている。本実施例１では、半導体厚膜３１は放射線の入射によりキャリアが生成される放射線感応型の物質、例えばアモルファスセレンで形成されているが、光の入射によりキャリアが生成される光感応型の物質であってもよい。半導体厚膜３１は、この発明における半導体層に相当する。また、キャリア収集電極３３は、この発明における収集電極に相当し、コンデンサＣａは、この発明における蓄積素子に相当し、薄膜トランジスタＴｒは、この発明におけるスイッチング素子に相当する。
【００２５】
この他に、後述する実施例２も含めて、本実施例１では、薄膜トランジスタＴｒのソースに接続されているデータ線３４と、薄膜トランジスタＴｒのゲートに接続されているゲート線３５とを備えており、電圧印加電極３２，半導体厚膜３１，キャリア収集電極３３，コンデンサＣａ，薄膜トランジスタＴｒ，データ線３４およびゲート線３５が絶縁基板３６の上に積層されて構成されている。データ線３４およびゲート線３５は、この発明における配線に相当する。また、キャリア収集電極３３，コンデンサＣａ，薄膜トランジスタＴｒ，データ線３４およびゲート線３５で、この発明における読み出しパターンを構成する。
【００２６】
図２、図３に示すように、縦・横式２次元マトリックス状配列で多数個（例えば、1024個×1024個や4096×4096個）形成されたキャリア収集電極３３ごとに、上述した各々のコンデンサＣａおよび薄膜トランジスタＴｒがそれぞれ接続されており、それらキャリア収集電極３３，コンデンサＣａ，および薄膜トランジスタＴｒが各検出素子ＤＵとしてそれぞれ分離形成されている。また、電圧印加電極３２は、全検出素子ＤＵの共通電極として全面にわたって形成されている。また、上述したデータ線３４は、図３に示すように、横（Ｘ）方向に複数本に並列されているとともに、上述したゲート線３５は、図３に示すように、縦（Ｙ）方向に複数本に並列されており、各々のデータ線３４およびゲート線３５は各検出素子ＤＵに接続されている。また、データ線３４はアンプアレイ回路３７に接続されており、ゲート線３５はゲートドライバ回路３８に接続されている。なお、検出素子ＤＵの配列個数は上述の1024個×1024個や4096×4096個だけでなく、実施形態に応じて配列個数を変更して使用することができる。したがって、検出素子ＤＵが１個のみの形態であってもよい。
【００２７】
検出素子ＤＵは２次元マトリックス状配列で絶縁基板３６にパターン形成されており、検出素子ＤＵがパターン形成された絶縁基板３６は『アクティブ・マトリクス基板』とも呼ばれている。
【００２８】
続いて、本実施例１に係るＸ線透視撮影装置およびフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の作用について説明する。電圧印加電極３２に高電圧（例えば数１００Ｖ〜数１０ｋＶ程度）のバイアス電圧ＶAを印加した状態で、検出対象である放射線を入射させる。このバイアス電圧ＶAの印加の制御についてもＦＰＤ制御部５から行う。
【００２９】
放射線の入射によってキャリアが生成されて、そのキャリアが電荷情報として電荷蓄積用のコンデンサＣａに蓄積される。ゲートドライバ回路３８の信号取り出し用の走査信号（すなわちゲート駆動信号）によって、ゲート線３５が選択されて、さらに選択されたゲート線３５に接続されている検出素子ＤＵが選択指定される。その指定された検出素子ＤＵのコンデンサＣａに蓄積された電荷が、選択されたゲート線３５の信号によってＯＮ状態に移行した薄膜トランジスタＴｒを経由して、データ線３４に読み出される。
【００３０】
また、各検出素子ＤＵのアドレス（番地）指定は、データ線３４およびゲート線３５の信号取り出し用の走査信号（ゲート線３５の場合にはゲート駆動信号、データ線３４の場合にはアンプ駆動信号）に基づいて行われる。アンプアレイ回路３７やゲートドライバ回路３８に信号取り出し用の走査信号が送り込まれると、ゲートドライバ回路３８から縦（Ｙ）方向の走査信号（ゲート駆動信号）に従って各検出素子ＤＵが選択される。そして、横（Ｘ）方向の走査信号（アンプ駆動信号）に従ってアンプアレイ回路３７が切り換えられることによって、選択された検出素子ＤＵのコンデンサＣａに蓄積された電荷が、データ線３４を介してアンプアレイ回路３７に送り出される。そして、アンプアレイ回路３７で増幅されて、Ｘ線検出信号としてアンプアレイ回路３７から出力されてＡ／Ｄ変換器８に送り込まれる。
【００３１】
上述の動作によって、例えばＸ線透視撮影装置の透視Ｘ線像の検出に本実施例１に係るＦＰＤ３を用いた場合、データ線３４を介して外部に読み出された電荷情報（Ｘ線検出信号）が画像情報に変換されて、Ｘ線透視画像として出力される。
【００３２】
次に、ＦＰＤ３の製造方法について、図４を参照して説明する。図４は、実施例１に係るＦＰＤ３の製造工程を示す概略断面図である。
【００３３】
先ず、図４（ａ）に示すようにグラファイトで形成された導電性基板４１に半導体厚膜３１を蒸着によって積層形成する。半導体厚膜３１を形成する半導体については、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＰｂＩ２、ＰｂＯや、上述したアモルファスセレンなどのようなアモルファス型の半導体や多結晶型の半導体などに例示されるように、用途や耐電圧などに応じて適宜選択することができる。
【００３４】
また、後述する実施例２も含めて、本実施例１の場合には、後述する理由により読み出しパターンが破壊されないので、半導体厚膜３１に代表される半導体層の形成の際の温度に制限がなくなり、半導体層の選択の自由度があがる。したがって、単結晶で形成された半導体層を半導体厚膜３１に用いることができる。この半導体厚膜３１の形成は、この発明における半導体層形成工程に相当する。
【００３５】
図４では、図中の下面をＸ線の入射面としており、図中の上面を入射面の逆側の面としている。半導体厚膜３１を形成した後に、半導体厚膜３１の上面、すなわち入射面とは逆側に、図４（ｂ）〜図４（ｆ）に示すように読み出しパターンとしてキャリア収集電極３３，コンデンサＣａ，薄膜トランジスタＴｒを積層形成する。以下に、より具体的に説明する。
【００３６】
図４（ｂ）に示すように、半導体厚膜３１の上面に絶縁膜４２を積層形成する。そして、絶縁膜４２の上面にペンタセンで形成されたゲートチャンネル４３を積層形成する。図４（ｃ）に示すように、このゲートチャンネル４３の一端の上面にキャリア収集電極３３を積層形成するとともに、ゲートチャンネル４３の他端の上面にデータ線３４を積層形成する。
【００３７】
これら絶縁膜４２やゲートチャンネル４３やキャリア収集電極３３やデータ線３４の上面に、図４（ｄ）に示すように、絶縁膜４４を積層形成する。図４（ｅ）に示すように、この絶縁膜４４の上面に、ゲートＧを積層形成するとともに、蓄積容量対向電極４５を積層形成する。この蓄積容量対向電極４５については接地する。なお、ゲートＧとゲート線３５（図２、図３を参照）とは電気的に接続されるように図示を省略する配線やＶＩＡで電気的に接続する。
【００３８】
さらに、これら絶縁膜４４やゲートＧや蓄積容量対向電極４５の上面に、図４（ｆ）に示すように、絶縁膜４６を積層形成する。なお、図中の下面をＸ線の入射面とした場合には、上下反転させることで図２に示すような構造となる（ただし、図２は等価回路）。したがって、図４（ｆ）に示すように、導電性基板４１が電圧印加電極３２となる。そして、キャリア収集電極３３のゲートチャンネル４３側の一端と、データ線３４のゲートチャンネル４３の一端と、ゲートチャンネル４３と、ゲートＧと、絶縁膜４４とで薄膜トランジスタＴｒを構成する。また、キャリア収集電極３３と絶縁膜４４と蓄積容量対向電極４５とでコンデンサＣａを構成する。これらキャリア収集電極３３，コンデンサＣａ，薄膜トランジスタＴｒ，データ線３４およびゲート線３５の積層形成は、この発明における読み出しパターン形成工程に相当する。
【００３９】
読み出しパターンの積層形成については、読み出しパターンの全てを有機薄膜で積層形成してもよいし、読み出しパターンの少なくとも一部を有機薄膜で積層形成してもよい。有機薄膜による読み出しパターンの積層形成については、具体的には以下のようなものがある。
【００４０】
例えば、キャリア収集電極３３，コンデンサＣａ，薄膜トランジスタＴｒの少なくとも一部を有機薄膜で積層形成するとともに、データ線３４およびゲート線３５の少なくとも一部も有機薄膜で積層形成してもよい。データ線３４およびゲート線３５を有機薄膜で積層形成する場合には、導電性有機材料を用いる。また、キャリア収集電極３３，コンデンサＣａ，薄膜トランジスタＴｒの少なくとも一部を有機薄膜で積層形成するとともに、データ線３４およびゲート線３５の少なくとも一部を無機薄膜（例えばＩＴＯなどの透明電極）や金属で積層形成してもよい。
【００４１】
有機薄膜の中でも、ペンタセンやナフタセンなどの単結晶に代表される有機低分子（本実施例１ではゲートチャンネル４３をペンタセンで形成）と、有機高分子とがあり、両者のうちのいずれかを選択することで具体的な積層形成方法が異なる。読み出しパターンとして有機低分子を選択した場合には蒸着によって積層形成を行い、読み出しパターンとして有機高分子を選択した場合には印刷塗布製膜（転写やインクジェット法）によって積層形成を行う。
【００４２】
有機高分子を選択した場合には、キャリア収集電極３３，コンデンサＣａ，薄膜トランジスタＴｒの導体部分（例えばキャリア収集電極３３やコンデンサＣａの蓄積容量対向電極４５、薄膜トランジスタＴｒのゲートＧなど）をＰＥＤＯＴ（ポリチオフェン系）やＰＰＶ（ポリフェニレンビニレン）などに代表される導電性有機材料で形成する。また、絶縁膜４２，４４，４６をポリイミドやポリビニルフェノールなどで形成する。
【００４３】
なお、データ線３４およびゲート線３５の少なくとも一部を有機薄膜以外の無機薄膜や金属で積層形成する場合でも、印刷塗布製膜（転写やインクジェット法）によって積層形成を行うことが可能である。この場合には、好ましくは酸化し難い材料（例えば銀や金や白金などの貴金属）をナノサイズ（１０-9ｍｍ程度）の粒子にして、印刷によってデータ線３４やゲート線３５の積層形成を行う。また、データ線３４やゲート線３５のような配線を、上述した蒸着や印刷以外のフォトリソグラフィ法によるパターン技術（例えばスパッタリングなど）を利用して積層形成してもよい。
【００４４】
また、キャリア収集電極３３，コンデンサＣａ，薄膜トランジスタＴｒの少なくとも一部を有機薄膜以外の無機薄膜（例えばアモルファスシリコン）で積層形成する場合には、データ線３４やゲート線３５でも述べたように、蒸着や印刷以外のフォトリソグラフィ法によるパターン技術（例えばスパッタリングなど）を利用して積層形成してもよい。なお、絶縁基板３６（図２を参照）については、絶縁膜４６で代用する。
【００４５】
上述した本実施例１に係るフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）３の製造方法によれば、図４（ａ）に示すように半導体厚膜３１を形成する。その後に、図４（ｂ）〜図４（ｆ）に示すようにキャリア収集電極３３，コンデンサＣａ，薄膜トランジスタＴｒ，データ線３４およびゲート線３５からなる読み出しパターンを積層形成する。この半導体厚膜３１と読み出しパターンとを備えることで、ＦＰＤ３を製造する。図４（ｂ）〜図４（ｆ）の読み出しパターンの積層形成の際には、半導体厚膜３１が既に形成されているので、半導体厚膜３１の形成の際の温度に依存せずに読み出しパターンを積層形成することが可能になる。その結果、読み出しパターンを破壊することなく容易にＦＰＤ３を製造することができる。例えば、半導体厚膜３１に代表される半導体層の形成の際の温度に制限がなくなり、単結晶で形成された半導体層を選択することができるなどのように半導体層の選択の自由度があがり、大面積化し易くなる。
【００４６】
本実施例１では、上述した読み出しパターンを有機薄膜で形成する。読み出しパターンを有機薄膜で形成する場合には、ペンタセンやナフタセンなどの単結晶に代表される有機低分子は蒸着によって読み出しパターンを形成するのに適しており、有機高分子は印刷塗布製膜（転写やインクジェット法）によって読み出しパターンを形成するのに適している。したがって、蒸着の場合には有機低分子で読み出しパターンを形成するのが好ましく、印刷塗布製膜（転写やインクジェット法）の場合には有機高分子で読み出しパターンを形成するのが好ましい。また、印刷の場合に、有機薄膜以外の無機薄膜や金属で読み出しパターンの少なくとも一部（例えばデータ線３４やゲート線３５のような配線）を形成することも可能である。
【００４７】
また、かかる製造方法によって、読み出しパターンを破壊することなく製造されたＦＰＤ３は電荷情報であるキャリアを読み出しパターンで正確に読み出すことができ、その結果、Ｘ線を正確に検出することができる。かかるＦＰＤ３をＸ線透視撮影装置が用いているので、画像処理部９による画像処理の一連の処理で撮像を正確に行うことができる。
【実施例２】
【００４８】
次に、図面を参照してこの発明の実施例２を説明する。
図５は、実施例２に係るＦＰＤ３の製造工程を示す概略断面図である。実施例１と共通する箇所については、同じ符号を付して図示を省略するとともに、その説明を省略する。なお、Ｘ線透視撮影装置については、図１と同様の構成である。
【００４９】
上述した実施例１では、入射した放射線（実施例１ではＸ線）を半導体厚膜３１（半導体層）によって電荷情報に直接に変換した、「直接変換型」の放射線検出器をこの発明は適用したが、入射した放射線をシンチレータなどの変換層によって光に変換し、光感応型の物質で形成された半導体層（例えばフォトダイオード）によってその光を電荷情報に変換する「間接変換型」の放射線検出器をこの発明は適用してもよい。本実施例２では、この「間接変換型」のフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ３）に関する製造方法である。本実施例２に係るＦＰＤ３の製造方法について、図５を参照して説明する。図５は、実施例２に係るＦＰＤ３の製造工程を示す概略断面図である。
【００５０】
先ず、図５（ａ）に示すように、シンチレータ５１にＩＴＯなどに代表される透明電極５２を蒸着によって積層形成する。シンチレータ５１を形成する変換層としては、ＣｓＩ、Ｃｄ２Ｏ２Ｓなどに例示されるように適宜選択することができる。なお、透明電極５２は、実施例１における電圧印加電極３２（図２を参照）と同じように、バイアス電圧ＶＡを印加するための電極である。この透明電極５２の形成は、この発明における透明電極形成工程に相当する。
【００５１】
図５（ｂ）に示すように、この透明電極５２の上面に光感応型の半導体厚膜５３を蒸着によって積層形成する。光感応型の半導体厚膜５３としては、アモルファスセレンやアモルファスシリコンあるいは単結晶Ｓｉなどに例示されるように適宜選択することができる。
【００５２】
図５（ｃ）に示すように、半導体厚膜５３の上面に読み出しパターンを積層形成する。この読み出しパターンの積層形成は、実施例１の図４（ｂ）〜図４（ｆ）と同様なので、その説明を省略する。読み出しパターンを形成する材料や積層形成方法については、上述した実施例１を適用すればよい。
【００５３】
なお、半導体厚膜５３は全面にわたって積層形成されていてもよいし、検出素子ＤＵごとに分離形成されていてもよい。また、半導体厚膜５３がフォトダイオードの場合には、フォトダイオードはＰＩＮ構造であってもよい。フォトダイオードの寄生容量が大きい場合には、コンデンサＣａに代表される蓄積素子は必ずしも必要でない。
【００５４】
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００５５】
（１）上述した各実施例では、図１に示すようなＸ線透視撮影装置を例に採って説明したが、この発明は、例えばＣ型アームに配設されたＸ線透視撮影装置にも適用してもよい。また、この発明は、Ｘ線ＣＴ装置にも適用してもよい。
【００５６】
（２）上述した各実施例では、Ｘ線を検出するＸ線検出器を例に採って説明したが、この発明は、ＥＣＴ（Emission Computed Tomography）装置のように放射性同位元素（ＲＩ）を投与された被検体から放射されるγ線を検出するγ線検出器に例示されるように、放射線を検出する放射線検出器であれば特に限定されない。同様に、この発明は、上述したＥＣＴ装置に例示されるように、放射線を検出して撮像を行う装置であれば特に限定されない。
【００５７】
（３）上述した各実施例では、Ｘ線などに代表される放射線検出器を例に採って説明したが、この発明は、光を検出する光検出器にも適用できる。したがって、光を検出して撮像を行う装置であれば特に限定されない。この場合には、実施例２のようなシンチレータを備えずに、実施例２のような光感応型の物質で形成された半導体層を備え、その半導体層によって光を電荷情報に変換して読み出すことで光を検出する。
【００５８】
（４）上述した各実施例では、光や、Ｘ線などに代表される放射線の入射面とは逆方向に読み出しパターンを積層形成（図４（ｆ）、図５（ｃ）、図６（ａ）を参照）したが、図６（ｂ）に示すように入射面の方向に読み出しパターンを積層形成してもよい。
【００５９】
（５）上述したキャリア収集電極３３がキャリアを収集するのにコンデンサＣａの容量に対して十分に収集できない場合には、そのコンデンサＣａとは別に蓄積素子（例えば０．１〜１０ｐＦ程度が最適）を配設してもよい。キャリア収集電極３３がキャリアを収集するたびに容量の小さいコンデンサＣａに一旦蓄積した後に、別に配設した蓄積素子にキャリアを収集するようにする。この蓄積素子の電極についても、有機薄膜あるいは無機薄膜のいずれであってもよい。
【００６０】
（６）上述した各実施例では、半導体層（半導体厚膜）を、蒸着あるいは印刷によって読み出しパターンを形成したが、蒸着や印刷以外のフォトリソグラフィ法によるパターン技術（例えばスパッタリングなど）を利用して積層形成してもよい。また、蒸着や印刷以外のフォトリソグラフィ法によるパターン技術と蒸着あるいは印刷とを組み合わせて、読み出しパターンの少なくとも一部を蒸着あるいは印刷によって形成してもよい。また、蒸着や印刷以外のパターン技術として、上述したスパッタリング以外にも、液相に浸漬させてパターン形成を行うゾルーゲル法を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】各実施例に係るＸ線透視撮影装置のブロック図である。
【図２】Ｘ線透視撮影装置に用いられている側面視したフラットパネル型Ｘ線検出器の等価回路である。
【図３】平面視したフラットパネル型Ｘ線検出器の等価回路である。
【図４】（ａ）〜（ｆ）は、実施例１に係るフラットパネル型Ｘ線検出器の製造工程を示す概略断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、実施例２に係るフラットパネル型Ｘ線検出器の製造工程を示す概略断面図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、各入射面に対するフラットパネル型Ｘ線検出器の概略断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
３  …  フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）
９  …  画像処理部
３１  …  半導体厚膜
３３  …  キャリア収集電極
３４  …  データ線
３５  …  ゲート線
Ｃａ  …  コンデンサ
Ｔｒ  …  薄膜トランジスタ
【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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