JP2000208749A

JP2000208749A - 放射線検出装置

Info

Publication number: JP2000208749A
Application number: JP11008406A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Izumi; 良弘和泉; Osamu Teranuma; 修寺沼
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-01-14
Filing date: 1999-01-14
Publication date: 2000-07-28

Abstract

(57)【要約】【課題】少なくとも高分子材料を含んでなり、対向基
板とアクティブマトリクス基板とを電気的に接続するた
めの導電性接続材に劣化を生じることがなく、信頼性に
すぐれた放射線検出装置を提供する。【解決手段】電荷蓄積容量４およびＴＦＴ５を具備し
たアクティブマトリクス基板１と、半導体層を備えた対
向基板２とを、放射線遮断層７および導電性接続材３を
介して電気的に接続する。放射線遮断層７は、対向基板
２側からみて、導電性接続材３全体を覆い隠すように設
けられている。これにより、対向基板２の外面側から入
射する放射線は、放射線遮断層７により反射および／ま
たは吸収され、導電性接続材３への到達を抑制される。
これにより、導電性接続材３に含まれる高分子材料の放
射線照射による劣化を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線等の放射線を
検出するために用いられる放射線検出装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、放射線検出装置として、Ｘ線
を感知して電荷（電子−正孔）を発生する半導体センサ
を二次元状に配置し、これらのセンサにそれぞれ電気ス
イッチを設けて、各行毎に電気スイッチを順次オンにし
て各列毎にセンサの電荷を読み出すものが知られてい
る。このような放射線検出装置は、例えば、文献「D.L.
Lee,et al., “A New Digital Detector for Projectio
n Radiography ”,SPIE,2432,pp.237-249,1995」、「L.
S.Jeromin,et al., “Application of a-Si Active-Mat
rix Technology in a X-Ray Detector Panel”,SID 97
DIGEST,pp.91-94,1997」、および特開平６−３４２０９
８号公報等に具体的な構造や原理が記載されている。

【０００３】以下、上記従来の放射線検出装置の構成と
原理について説明する。図４は、上記放射線検出装置の
構造を模式的に示した図である。また図５は、１画素当
たりの構成断面を模式的に示した図である。

【０００４】上記放射線検出装置は、図４および図５に
示すように、ガラス基板１１０上にＸＹマトリクス状の
電極配線（ゲート電極１１１およびソース電極１１
２）、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）１１３、電荷蓄積容
量（Ｃｓ）１１４等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、上記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１１５、誘電体層
１１６および上部電極１１７が形成されている。

【０００５】上記電荷蓄積容量１１４は、Ｃｓ電極１１
８と、上記ＴＦＴ１１３のドレイン電極に接続された画
素電極１１９とが、絶縁膜１２０を介して対向している
構成である。

【０００６】上記光導電膜１１５は、Ｘ線等の放射線が
照射されることで電荷が発生する半導体材料が用いられ
るが、上記文献によれば、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。上記光導電膜１１５
は、真空蒸着法によって３００〜６００μｍの厚みで形
成されている。

【０００７】また、上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ＴＦＴや、ＸＹマトリクス電極、電荷蓄積
容量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、放射線検出装置用のアクティブマ
トリクス基板として利用することが容易である。

【０００８】次に、上記構造の放射線検出装置の動作原
理について説明する。

【０００９】上記光導電膜１１５に放射線が照射される
と、光導電膜１１５内に電荷が発生する。図４および図
５に示すように、光導電膜１１５と電荷蓄積容量１１４
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１１７とＣｓ電極１１８との間に電圧を印加して
おくと、光導電膜１１５で発生した電子−正孔が分離し
て、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１１４に電荷が蓄積される。なお、光導電
膜１１５と電荷蓄積容量１１４との間には、薄い絶縁層
からなるキャリア阻止層１２１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。

【００１０】上記の作用で、電荷蓄積容量１１４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ＴＦＴ１１３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。ゲート電極１１１および
ソース電極１１２、ＴＦＴ１１３、および電荷蓄積容量
１１４等は、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。

【００１１】上記放射線検出装置において、光導電膜１
１５としてａ−Ｓｅを用いている。しかしながら、該ａ
−ＳｅのＸ線に対する応答性が十分でないため、長時間
Ｘ線を照射して電荷蓄積容量１１４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。あるいは、
Ｘ線照射を遮断後、光導電膜１１５が初期状態に戻るの
に時間を要するといった欠点を持ち合わせている。

【００１２】また、高電圧保護、および、リーク電流
（暗電流）の低減の目的等で光導電膜１１５と上部電極
１１７との間に誘電体層１１６が設けられているが、こ
の誘電体層１１６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、上記放射線
検出装置は、静止画の検出・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。

【００１３】これに対し、動画に対応した画像データを
得るためには、Ｘ線に対する応答性・感度に優れた光導
電膜１１５を利用する必要がある。Ｘ線に対する応答性
・感度に優れた光導電材料としては、Ｓｅに比べて実効
原子番号が大きいＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅ等が知られて
いる。ところが、上記放射線検出装置の光導電膜１１５
として、ａ−Ｓｅの代わりにＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅを
利用しようとすると、以下のような問題が生じる。

【００１４】従来のａ−Ｓｅの場合、成膜方法として真
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。一方、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ＭＯＣＶ
Ｄが適した方法と考えられる。

【００１５】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。

【００１６】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ＴＦＴ１１３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で処理するとａ−Ｓｉ
膜やｐ−Ｓｉ膜から水素が抜け出し半導体特性が劣化す
る。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る。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上記の問題を解決する
方法として、ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅといった光導電膜
を、一旦別の支持基板上に４００℃以上の高温で成膜
し、その後、光導電膜等が形成された該支持基板とアク
ティブマトリクス基板とを３００℃以下の低温で貼り合
わせ、電気的に接続する方法が考えられている。

【００１８】上記の方法により製造された放射線検出装
置は、図６および図７に示すように、互いにＸＹマトリ
クス状に設けられたゲート電極２１０とソース電極２１
１、ＴＦＴ２１２、画素電極２１３、Ｃｓ電極２１４、
電荷蓄積容量２１５等が具備されてなるアクティブマト
リクス基板２１６と、支持基板２１７上に、上部電極２
１８、光導電膜としての半導体層２１９、接続電極（電
荷収集電極）２２０等が具備されてなる対向基板２２１
とが、画素ごとに設けられた導電性接続材２２２により
互いに電気的に接続された構造となっている。尚、図６
は、該放射線検出装置の全体断面図であり、図７は、該
放射線検出装置の一画素当たりの詳細断面図である。

【００１９】画素ごとに設けられた上記導電性接続材２
２２としては、接着性を得やすいといった観点から、高
分子材料を含むものを用いることが望ましい。例えば、
具体的には、カーボンやＡｇ等の導電性顔料が高密度に
分散されたエポキシ系、あるいは、アクリル系の高分子
材料が用いられる。また、Ｎｉ、Ａｕ等の金属ボール
や、金属メッキされた樹脂ボールが適度に分散されたエ
ポキシ系、アクリル系、ウレタン系の高分子材料が用い
られる場合もある。

【００２０】ところで、上記構造の放射線検出装置の場
合、対向基板２２１の外面側から照射された放射線の多
くは半導体層２１９で吸収されるが、一部の放射線は、
半導体層２１９を透過して導電性接続材２２２に到達し
てしまう。その理由は、半導体層２１９での放射線吸収
量を１００％に近づけるために半導体層２１９を十分に
厚くすると、逆に、半導体層２１９内で発生したキャリ
ア（伝導電子、および、正孔）の電極間走行距離が増大
し、電荷収集効率が悪くなるといった悪影響が発生する
ため、半導体層２１９の厚みを必要以上に厚くすること
ができないからである。

【００２１】しかしながら、半導体層２１９を透過した
一部の放射線が導電性接続材２２２に到達すると、導電
性接続材２２２が該放射線の照射によって劣化していく
といった問題が発生する。特に高分子材料は、無機材料
に比べて放射線に対する耐性が弱いことが一般に知られ
ており、放射線検出装置の長期使用により、該高分子材
料自身の分解や接着性能の劣化が現れ、さらには、電気
性能の劣化や絶縁化（すなわち、対向基板２２１とアク
ティブマトリクス基板２１６との間の電気的な接続の遮
断）が生じてしまうことが懸念される。特に、上記放射
線検出装置が医療機器等として使用される場合には、こ
のような信頼性の問題は致命傷となる。

【００２２】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであって、その目的は、少なくとも高分子材
料を含んでなり、対向基板とアクティブマトリクス基板
とを電気的に接続するための導電性接続材に劣化を生じ
ることがなく、信頼性にすぐれた放射線検出装置を提供
することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
放射線検出装置は、上記の課題を解決するために、少な
くとも放射線を電荷に変換する半導体層を備えた第一の
基板と、該電荷を読み出す第二の基板とを有し、上記第
一の基板と第二の基板とが、少なくとも高分子材料を含
んでなる導電性接続材により互いに電気的に接続されて
いる放射線検出装置において、上記半導体層と導電性接
続材との間に、第一の基板側からみて該導電性接続材の
少なくとも一部を覆うように配置された放射線遮断層を
さらに備えていることを特徴としている。

【００２４】上記の構成によれば、第一の基板の外面側
より半導体層に、放射線が入射すると、内部光電効果に
より該半導体層に電荷（電子−正孔）が発生する。そし
て、導電性接続材を通して第二の基板側に蓄積された電
荷は、該第二の基板において読み出される。

【００２５】第一の基板の外面側より入射した放射線の
多くは、上記のように半導体層で吸収されるが、一部の
放射線は該半導体層を透過して導電性接続材側に進行す
る。導電性接続材は、主に接着性を向上させるために高
分子材料を含んでいるが、該高分子材料は一般に、放射
線照射によって劣化しやすいことが知られている。しか
しながら上記の構成によれば、半導体層を透過した一部
の放射線は、前記半導体層と導電性接続材との間に、第
一の基板側からみて該導電性接続材の少なくとも一部を
覆い隠すように配置された放射線遮断層にて大部分が吸
収されるため、導電性接続材にまで到達する放射線量を
激減させることが可能となる。

【００２６】よって、導電性接続材に含まれる上記高分
子材料自身の変性、例えば放射線照射による分解や接着
性能の劣化等を防ぐことができる。そして、この効果
は、第一の基板側からみて該導電性接続材の全体を覆い
隠すように放射線遮断層を配置することでさらに顕著な
ものとなる。すなわち、少なくとも高分子材料を含んで
なり、第一の基板と第二の基板とを電気的に接続するた
めの導電性接続材に劣化が生じることを防止することが
できるので、電気性能の劣化や絶縁化（すなわち、第一
の基板と第二の基板との間の電気的な接続の遮断）が生
じるおそれのない信頼性にすぐれた放射線検出装置を提
供することができる。

【００２７】本発明の請求項２記載の放射線検出装置
は、上記の課題を解決するために、少なくとも放射線を
電荷に変換する半導体層を備えた第一の基板と、該電荷
を読み出す第二の基板とを有し、上記第一の基板と第二
の基板とが、互いに電気的に接続されてなる放射線検出
装置において、上記第一の基板と第二の基板とが、少な
くとも高分子材料を含んでなる接続材により互いに接続
されており、上記半導体層と導電性接続材との間に、第
一の基板側からみて該接続材の少なくとも一部を覆うよ
うに配置された放射線遮断層をさらに備えていることを
特徴としている。

【００２８】上記の構成によれば、第一の基板の外面側
より入射した放射線の多くは、半導体層で吸収される
が、一部の放射線は該半導体層を透過して接続材側に進
行する。接続材は、主に接着性を向上させるために高分
子材料を含んでいるが、該高分子材料は一般に、放射線
照射によって劣化しやすいことが知られている。しかし
ながら上記の構成によれば、半導体層を透過した一部の
放射線は、前記半導体層と接続材との間に、第一の基板
側からみて該接続材の少なくとも一部を覆い隠すように
配置された放射線遮断層にて大部分が吸収されるため、
接続材にまで到達する放射線量を激減させることが可能
となる。

【００２９】よって、接続材に含まれる上記高分子材料
自身の変性、例えば放射線照射による分解や接着性能の
劣化等を防ぐことができる。そして、この効果は、第一
の基板側からみて該接続材の全体を覆い隠すように放射
線遮断層を配置することでさらに顕著なものとなる。す
なわち、第一の基板と第二の基板とを接着するための接
続材に劣化が生じることを防止することができるので、
第一の基板と第二の基板との接着性の信頼度を高めるこ
とができる。

【００３０】本発明の請求項３記載の放射線検出装置
は、上記の課題を解決するために、請求項１または２に
記載の構成において、上記第二の基板が、画素を構成す
べく格子状に配列された電極配線を有し、上記放射線遮
断層が、画素毎に設けられていることを特徴としてい
る。

【００３１】上記の構成によれば、放射線遮断層を金属
材料で形成する場合であっても、画素毎の電気的絶縁性
を確保し、隣り合う画素間での電気的クロストークの発
生を防止することができる。

【００３２】本発明の請求項４記載の放射線検出装置
は、上記の課題を解決するために、請求項１ないし３の
いずれか一項に記載の構成において、上記放射線遮断層
が、放射線吸収層であることを特徴としている。

【００３３】上記の構成によれば、半導体層を透過した
放射線は放射線吸収層に吸収されるため、放射線検出装
置外部への放射線漏れを防ぐことができる。また、半導
体層を透過した放射線が放射線吸収層によって反射され
ることがないので、半導体層を透過した該放射線が再度
半導体層に入射されることによるノイズの発生を防止す
ることができる。

【００３４】さらに、放射線吸収層として、例えば、Ｐ
ｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｔａ、Ｗ等の原子番号の大きな物質を
含むものを用いれば、医療用などに用いられる硬Ｘ線等
のエネルギー状態の高い放射線であっても効果的に吸収
することができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】〔実施の形態１〕本発明の実施の
一形態について図１および図２に基づいて説明すれば、
以下の通りである。尚、これによって、本発明が限定さ
れるものではない。本実施の形態に係る放射線検出装置
は、図１に示すように、電荷蓄積容量４とスイッチング
素子としてのＴＦＴ（薄膜トランジスタ）５とが形成さ
れたアクティブマトリクス基板（第二の基板）１と、接
続電極６、および、接続電極６上に放射線遮断層７が形
成された対向基板（第一の基板）２とが、導電性および
接着性を有する導電性接続材３により貼り合わされた構
成である。なお、本実施の形態において述べる接着性と
は、粘着性の意味も含むものとする。

【００３６】ここで、上記放射線検出装置の１画素当り
の詳細な構成を図２を用いて説明する。

【００３７】アクティブマトリクス基板１は、ガラス基
板８上にゲート電極９およびソース電極１０からなるＸ
Ｙマトリクス状の電極配線、電荷蓄積容量４、およびＴ
ＦＴ５等が形成された構成である。

【００３８】上記ガラス基板８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、Ａｌ等の金属膜からなるゲート
電極９を形成する。ゲート電極９は、Ｔａ、Ａｌ等をス
パッタ蒸着で約３０００Åの厚さに成膜した後、所望の
形状にパターニングして得られる。この時、同時に電荷
蓄積容量４のＣｓ電極１１が形成される。次に、ＳｉＮ
_xやＳｉＯ_xからなる絶縁膜１２を、ＣＶＤ法で約３５
００Åの厚さに成膜して形成する。上記絶縁膜１２は、
上記ＴＦＴ５のゲート絶縁膜、および電荷蓄積容量４の
電極間の誘電層として作用する。尚、絶縁膜１２として
ＳｉＮ_xやＳｉＯ_xだけでなく、ゲート電極９とＣｓ電
極１１とを陽極酸化した陽極酸化膜を併用してもよい。

【００３９】次に、ＴＦＴ５のチャネル部となるａ−Ｓ
ｉ膜（ｉ層）１３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）１４とを、ＣＶＤ法で
各々約１０００Å、約４００Åの厚さに成膜した後、所
望の形状にパターニングする。次に、ＴａやＡｌ等の金
属膜からなるソース電極１０と画素電極１５（ドレイン
電極にも兼用）とを形成する。上記ソース電極１０およ
び画素電極１５は、上記金属膜をスパッタ蒸着で約３０
００Åの厚さに成膜した後、所望の形状にパターニング
することで得られる。

【００４０】上記のように画素電極１５を形成すること
で、電荷蓄積容量４が完成される。すなわち、電荷蓄積
容量４は、Ｃｓ電極１１と、上記ＴＦＴ５に接続された
画素電極１５とが、絶縁膜１２を介して対向している構
成となっている。尚、上記画素電極１５とドレイン電極
とは別々に形成してもよく、また、画素電極１５にＩＴ
Ｏ等の透明電極を用いることも可能である。

【００４１】その後、画素電極１５の開口部以外の領域
を絶縁保護する目的で、絶縁保護膜１６を形成する。上
記絶縁保護膜１６は、ＳｉＮ_xやＳｉＯ_xの絶縁膜をＣ
ＶＤ法で約６０００Åの厚さに成膜した後、所望の形状
にパターニングすることで得られる。上記絶縁保護膜１
６には、無機の絶縁膜の他に、アクリルやポリイミド等
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。

【００４２】尚、ここでは、上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。また、上記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。

【００４３】また、対向基板２は、支持基板１７と、該
支持基板１７上に成膜される光導電性を有する半導体層
１９とによって主に構成される。上記支持基板１７とし
ては、少なくとも紫外線〜硬Ｘ線領域の電磁放射線に対
して透過性を有する基板を用いる必要があり、例えば、
ガラス、セラミック、シリコン基板等を用いることがで
きる。尚、ここでは、Ｘ線等の放射線と可視光との両者
に対して透過性の優れた、厚みが０．７〜１．１ｍｍの
ガラス基板（例えばコーニング社製＃７０５９や＃１７
３７）を用いている。

【００４４】先ず、該支持基板１７の一方の面のほぼ全
面に、ＩＴＯ、ＳｎＯ₂、Ａｕ、Ｐｔ等の放射線を透過
する導電膜によって上部電極（電極部）１８を形成す
る。但し、本放射線検出装置を可視光による像の検出用
としても使用する場合には、上記上部電極１８として可
視光に対して透明なＩＴＯ電極やＳｎＯ₂電極を用い
る。

【００４５】次に、この上部電極１８上に半導体層１９
として、ＭＯＣＶＤ法を用いてＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅ
の多結晶膜を約０．３〜０．５ｍｍ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［ＤＭＣ
ｄ］等）、有機テルル（ジエチルテルル［ＤＥＴｅ］、
ジイソプロピルテルル［ＤｉＰＴｅ］等）、有機亜鉛
（ジエチル亜鉛［ＤＥＺｎ］、ジイソプロピル亜鉛［Ｄ
ｉＰＺｎ］、ジメチル亜鉛［ＤＭＺｎ］等）を用いて、
４００〜５００℃の成膜温度で成膜が可能である。な
お、ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅの成膜方法は特に限定され
るものではなく、上記ＭＯＣＶＤ法以外にも、スクリー
ン印刷・焼成法、近接昇華法、電析法、スプレー法とい
った他の成膜方法を用いることも可能である。

【００４６】更にその上に、キャリア阻止層２０を、ほ
ぼ全面に形成した後、ＩＴＯ、Ａｕなどの導電膜を約２
０００Åの厚さに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。上記接続電極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１５と対
応する位置に形成すると良い。キャリア阻止層２０の構
造は、特に限定されるものではなく、例えば、ＡｌＯ_x
等からなる薄い絶縁層を用いたＭＩＳ（Metal-Insulato
r-Semiconductor)接合構造、ドーピング層を用いたＰＩ
Ｎ接合構造、ヘテロ接合構造、ショットキー接合構造等
を用いることが可能である。また、必要に応じて、キャ
リア阻止層２０を画素ごとにパターニングするとよい。

【００４７】上記接続電極６上には、例えば、Ｐｔ、Ａ
ｕ、Ｐｂ、Ｔａ、Ｗ等の原子番号の大きな金属層からな
る放射線遮断層７をパターン形成する。上記例示の原子
番号の大きな金属層からなる放射線遮断層７は、放射線
吸収層として機能する。これら、金属層の形成方法は特
に限定されるものではないが、フォトレジストマスクを
用いた無電解メッキ法で行われることが望ましい。これ
は、該金属層が放射線遮断層７として有効に機能するた
めには、１０〜１００μｍと比較的厚い層厚を必要とす
るからである。ただし、放射線遮断層７の層厚は、特に
上記のものに限定されるものではない。

【００４８】尚、上記のように放射線遮断層７を金属材
料で形成する場合には、画素毎の電気的絶縁性を確保
し、隣り合う画素間での電気的クロストークの発生を防
止するために、該放射線遮断層７を画素単位でパターニ
ングすることが不可欠である。

【００４９】一方、上記放射線遮断層７に代えて、ａ）
異方導電性を有する遮断層、具体的には、ポリイミド等
の絶縁膜内に微細な金属柱（Ｐｂ、Ｗ等）が垂直方向に
密に並んでいる構造の異方導電遮断層、ｂ）Ｍｏ／Ｓｉ
多層膜等の半導体膜を用いた反射層、を利用する場合に
は、これらの層を画素単位でパターニングする必要はな
い。

【００５０】上述構造の一対の基板（アクティブマトリ
クス基板１および対向基板２）は、図１および図２に示
すように、導電性接続材３により、画素電極１５と放射
線遮断層７とが各々対応するように貼り合わされて、電
気的および物理的に接続される。導電性接続材３として
は、接着性を得やすいという観点から高分子材料を含む
ものが用いられる。具体的には、例えば、カーボン、Ａ
ｇ等の導電性顔料が高密度に分散されたエポキシ系、あ
るいは、アクリル系等の高分子材料が用いられる。

【００５１】また、導電性接続材３は、画素毎の電気的
絶縁性を確保し、隣り合う画素間での電気的クロストー
クの発生を防止するために、画素毎に独立するようにパ
ターン形成されている。導電性接続材３を、このように
パターン形成する方法としては、例えば、具体的には、
ａ）導電性接続材３に予め感光性を付加しておき、フォ
トリソグラフィによってパターン形成する方法、ｂ）電
着によって画素電極１５上にのみパターン形成する方
法、ｃ）スクリーン印刷、または、インクジェット印刷
によってパターン形成する方法、等を挙げることができ
る。尚、導電性接続材３として、Ｎｉ、Ａｕ等の金属ボ
ールや、金属メッキされた樹脂ボールが適度に分散され
たエポキシ系、アクリル系、ウレタン系等の高分子材料
で、さらに、異方導電性を示すものを用いる場合には、
導電性接続材３を上記のようにパターン形成する必要は
ない。

【００５２】対向基板２側からみて、上記導電性接続材
３全体が放射線遮断層７により覆い隠されるように、該
導電性接続材３は設けられている。尚、導電性接続材と
放射線遮断層とは、隣接している必要はなく、半導体層
と導電性接続材との間に放射線遮断層が設けられる構成
であればよい。

【００５３】また、対向基板２側からみて、導電性接続
材３全体が放射線遮断層７により覆い隠されている必要
はなく、少なくともその一部が覆い隠されていればよ
い。特に、導電性接続材が、接着性の強化等の目的でダ
ミー部を有するものである場合には、放射線遮断層が該
導電性接続材全体を覆い隠すように配置する必要がない
場合もある。

【００５４】次に、上記の工程で得られた本実施の形態
にかかる放射線検出装置の動作原理を、図２に基づいて
説明する。対向基板２の上面側より半導体層１９に、放
射線が入射すると、内部光電効果により該半導体層１９
に電荷（電子−正孔）が発生する。この時、電荷蓄積容
量４と半導体層１９とは、画素電極１５／導電性接続材
３／放射線遮断層７／接続電極６を介して電気的に直列
に接続された構造になっているので、上部電極１８とＣ
ｓ電極１１との間に電圧を印加しておくと、半導体層１
９で発生した電荷がそれぞれ＋電極側と−電極側に移動
し、その結果、電荷蓄積容量４に電荷が蓄積される。

【００５５】そして、上記の作用により電荷蓄積容量４
に蓄積された電荷は、ゲート電極９の入力信号によって
ＴＦＴ５をオープン状態にすることでソース電極１０よ
り外部に取り出すことができ、二次元的に放射線の画像
情報を得ることが可能となる。

【００５６】ところで、上記構造の放射線検出装置の場
合、対向基板２の上面側より入射した放射線の多くは、
光導電膜として機能する半導体層１９で吸収されるが、
一部の放射線は半導体層１９を透過して導電性接続材３
側に進行する。その理由は、半導体層１９での放射線吸
収率を１００％に近づけるために、該半導体層１９を十
分に厚くすると、逆に、半導体層１９内で発生したキャ
リアの電極間走行距離が増大し、電荷収集効率が悪くな
るといった悪影響が発生するので、半導体層１９の層厚
を必要以上に厚くすることができないためである。

【００５７】すなわち、半導体層１９の層厚は、放射線
の種類に応じて、電荷収集効率を一定水準以上確保でき
る範囲内で、できるだけ放射線透過強度を低減できるよ
うな条件に設定されている。例えば、医用診断に用いる
硬Ｘ線（約３０ｋｅＶのＸ線）に対して半導体層１９と
してＣｄＴｅ半導体層を用いた場合、該半導体層１９の
層厚を３００μｍの厚みに設定すると、約９０％のＸ線
を吸収することができる。

【００５８】この場合、半導体層１９を透過した一部の
Ｘ線（全量の約１０％）は、対向基板２側からみて導電
性接続材３を完全に覆い隠すように形成された放射線遮
断層７にて大部分が吸収される。したがって、導電性接
続材３にまで到達する放射線（Ｘ線）量を激減させるこ
とが可能となる。特に、上記説明のように、放射線遮断
層７として、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｔａ、Ｗ等の原子番号
の大きな物質を使用し、必要に応じて１０〜１００μｍ
の層厚で形成しておくことで、半導体層１９側から透過
してきたＸ線を効率よく吸収することができる。

【００５９】したがって、導電性接続材３として、放射
線照射によって劣化しやすい高分子材料を含むものを用
いたとしても、放射線遮断層７によって導電性接続材３
に入射する放射線（Ｘ線）量を減らすことができるの
で、該導電性接続材３の劣化を防ぐことが可能になる。

【００６０】高分子材料の中では、ポリイミド樹脂のよ
うな芳香族系樹脂は放射線照射に対して比較的安定して
いるが、それ以外の高分子材料は、分子構造次第で劣化
しやすいことが知られている。例えば、「高分子劣化・
崩壊のトラブル対策と最新の改質・安定化技術総合資料
集（発行日：昭和５６年５月３１日、企画：高分子物性
研究会、発行所：経営開発センター出版部）」の第３章
［IV］放射線劣化と安全性の向上（ｐ．１３６）」で記
載されているように、一般式（１）

【００６１】

【化１】

【００６２】（式中、Ｒ₁、Ｒ₂は、水素以外の原子あ
るいは原子団置換基を表す）で表される主鎖中に水素と
の結合を持たない炭素を含む高分子は、放射線照射によ
って主鎖が優先的に切断される崩壊型高分子として分類
されており、放射線による変質・劣化が見られる。した
がって、導電性接続材３として、上記の式で示す分子構
造を有する高分子材料を含むものを用いる場合には特
に、放射線遮断層７が有効に機能する。ちなみに、導電
性接続材３の構成材料として使用される高分子材料に
は、アクリル系やエポキシ系のものが多く、その中には
上記分子構造を有するものが多い。

【００６３】尚、放射線遮断層７の層厚、および、構成
材料の種類は特に限定されるものではないが、使用する
放射線の波長と照射量、対向基板２に形成される半導体
層１９の構成材料の種類および層厚、放射線遮断層７と
して用いられる物質の放射線吸収係数、導電性接続材３
の構成材料として用いられる高分子材料の種類、放射線
検出装置の使用時間などに応じて最適化しておくことが
望ましい。

【００６４】接続電極６と放射線遮断層７とは特に別々
に設けられる必要はなく、例えば、接続電極と放射線遮
断層とを兼ねる層を同一材料で形成することも可能であ
る。このようにすれば、接続電極６と放射線遮断層７と
を別々に設ける場合と比較して、放射線検出装置の製造
工程を簡略化することができる。また、放射線遮断層７
をメッキで形成する際、メッキ材料の密着性を向上させ
るために、施される基材（接続電極６）面に、他の金属
材料をバッファ層として設けてもよい。尚、メッキと
は、湿式メッキ、および、乾式メッキの両方を含むもの
とする。また、使用する放射線が紫外線〜軟Ｘ線の場合
には、放射線遮断層として、放射線吸収層に限らず、多
層膜による放射線反射層を用いることも可能である。放
射線反射層としては、例えば、Ｍｏ／Ｓｉの多層膜等よ
り構成されるミラー等をあげることができる。

【００６５】さらに、放射線遮断層７は、同一材料で形
成される必要はなく、場合によっては複数の材料の組合
せで構成することもできる。例えば、具体的には、ａ）
合金にて放射線遮断層を形成する、ｂ）プラスチック材
料等の表面に、放射線遮断効果を有する物質をメッキす
ることにより放射線遮断層を形成する、ｃ）放射線遮断
効果を有する複数の物質を、順次積層することにより放
射線遮断層を形成すること等を挙げることができるが、
全体として導電性を有すれば特に限定されるものではな
い。

【００６６】〔実施の形態２〕本発明の他の実施の形態
について、図３に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。尚、説明の便宜上、前記実施の形態にて示した各部
材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記
し、その説明を省略する。

【００６７】本実施の形態に係る放射線検出装置は、前
記実施の形態１で述べたものと同様に、電荷蓄積容量４
とＴＦＴ５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、および、接続電極６上に放射線遮断層
２１が形成された対向基板２とが、導電性接続材３によ
り貼り合わされた構成である。

【００６８】前記実施の形態１にかかる放射線検出装置
は、図１および図２に示したように、対向基板２側から
見て、放射線遮断層７が導電性接続材３を覆い隠すよう
に配置されている構成であり、該構成により導電性接続
材３への放射線入射を防ぐものである。これに対し、図
３に示すように本実施の形態にかかる放射線検出装置
は、対向基板２側から見て、放射線遮断層２１が導電性
接続材３およびＴＦＴ５の両方を覆い隠すように各画素
が形成されてなる構成である。

【００６９】上記構成の放射線検出装置によれば、対向
基板２の上面側より入射して、図示しない半導体層を透
過した放射線は、放射線遮断層２１にてその大部分が吸
収される。したがって、導電性接続材３への放射線の入
射を抑制することができるとともに、ＴＦＴ５への放射
線の入射を抑制することができる。

【００７０】すなわち、前記実施の形態１の放射線検出
装置と同様に、高分子材料を含んでなる導電性接続材３
の、放射線照射による劣化を防止することが可能であ
り、さらにまた、放射線照射によるＴＦＴ５の電気特性
変化を防止することが可能となる。

【００７１】尚、必要に応じて、接着性に優れた、高分
子材料を含む絶縁性の接続材を導電性接続材３に加えて
設けることもできる。この場合、放射線遮断層２１は、
対向基板２側からみて絶縁性の接続材の少なくとも一
部、より好ましくは絶縁性の接続材全体を覆うように配
置されていればよい。

【００７２】さらにまた、場合によっては、導電性接続
材３にかえて、アクティブマトリクス基板１と対向基板
２とを、例えば接着性を有しない導電部材により電気的
に接続するとともに、接着性に優れた、高分子材料を含
む絶縁性の接続材を設けてもよい。この場合には、放射
線遮断層は、対向基板２側からみて該接続材の少なくと
も一部、より好ましくは該接続材全体を覆うように配置
されていればよい。

【００７３】

【発明の効果】本発明の請求項１記載の放射線検出装置
は、以上のように、少なくとも放射線を電荷に変換する
半導体層を備えた第一の基板と、該電荷を読み出す第二
の基板とを有し、上記第一の基板と第二の基板とが、少
なくとも高分子材料を含んでなる導電性接続材により互
いに電気的に接続されている放射線検出装置において、
上記半導体層と導電性接続材との間に、第一の基板側か
らみて該導電性接続材の少なくとも一部を覆うように配
置された放射線遮断層をさらに備えている構成である。

【００７４】上記の構成によれば、半導体層を透過した
一部の放射線は、前記半導体層と導電性接続材との間
に、第一の基板側からみて該導電性接続材の少なくとも
一部を覆い隠すように配置された放射線遮断層にて大部
分が吸収されるため、導電性接続材にまで到達する放射
線量を激減させることが可能となる。

【００７５】よって、導電性接続材に含まれる上記高分
子材料自身の変性、例えば放射線照射による分解や接着
性能の劣化等を防ぐことができる。そして、この効果
は、第一の基板側からみて該導電性接続材の全体を覆い
隠すように放射線遮断層を配置することでさらに顕著な
ものとなる。すなわち、少なくとも高分子材料を含んで
なり、第一の基板と第二の基板とを電気的に接続するた
めの導電性接続材に劣化が生じることを防止することが
できるので、電気性能の劣化や絶縁化（すなわち、第一
の基板と第二の基板との間の電気的な接続の遮断）が生
じるおそれのない信頼性にすぐれた放射線検出装置を提
供することができるという効果を奏する。

【００７６】本発明の請求項２記載の放射線検出装置
は、以上のように、少なくとも放射線を電荷に変換する
半導体層を備えた第一の基板と、該電荷を読み出す第二
の基板とを有し、上記第一の基板と第二の基板とが、互
いに電気的に接続されてなる放射線検出装置において、
上記第一の基板と第二の基板とが、少なくとも高分子材
料を含んでなる接続材により互いに接続されており、上
記半導体層と導電性接続材との間に、第一の基板側から
みて該接続材の少なくとも一部を覆うように配置された
放射線遮断層をさらに備えている構成である。

【００７７】上記の構成によれば、半導体層を透過した
一部の放射線は、前記半導体層と接続材との間に、第一
の基板側からみて該接続材の少なくとも一部を覆い隠す
ように配置された放射線遮断層にて大部分が吸収される
ため、接続材にまで到達する放射線量を激減させること
が可能となる。

【００７８】よって、接続材に含まれる上記高分子材料
自身の変性、例えば放射線照射による分解や接着性能の
劣化等を防ぐことができる。そして、この効果は、第一
の基板側からみて該接続材の全体を覆い隠すように放射
線遮断層を配置することでさらに顕著なものとなる。す
なわち、第一の基板と第二の基板とを接着するための接
続材に劣化が生じることを防止することができるので、
第一の基板と第二の基板との接着性の信頼度を高めるこ
とができるという効果を奏する。

【００７９】本発明の請求項３記載の放射線検出装置
は、以上のように、請求項１または２に記載の構成にお
いて、上記第二の基板が、画素を構成すべく格子状に配
列された電極配線を有し、上記放射線遮断層が、画素毎
に設けられている構成である。

【００８０】上記の構成によれば、放射線遮断層を金属
材料で形成する場合であっても、画素毎の電気的絶縁性
を確保し、隣り合う画素間での電気的クロストークの発
生を防止することができるという効果を、請求項１また
は２に記載の構成による効果に加えて奏する。

【００８１】本発明の請求項４記載の放射線検出装置
は、以上のように、請求項１ないし３のいずれか一項に
記載の構成において、上記放射線遮断層が、放射線吸収
層である構成である。

【００８２】上記の構成によれば、半導体層を透過した
放射線は放射線吸収層に吸収されるため、放射線検出装
置外部への放射線漏れを防ぐことができる。また、半導
体層を透過した放射線が放射線吸収層によって反射され
ることがないので、半導体層を透過した該放射線が再度
半導体層に入射されることによるノイズの発生を防止す
ることができる。

【００８３】さらに、放射線吸収層として、例えば、Ｐ
ｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｔａ、Ｗ等の原子番号の大きな物質を
含むものを用いれば、医療用などに用いられる硬Ｘ線等
のエネルギー状態の高い放射線であっても効果的に吸収
することができるという効果を、請求項１ないし３のい
ずれか一項に記載の構成による効果に加えて奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態にかかる放射線検出装置
の構成を示す概略の断面図である。

【図２】図１に示す放射線検出装置のＡ領域（一画素に
相当する領域）における拡大断面図である。

【図３】本発明の他の実施の形態にかかる放射線検出装
置の構成を示す概略の断面図である。

【図４】従来の放射線検出装置の一構成を示す斜視図で
ある。

【図５】図４に示す放射線検出装置の、一画素当たりの
構成を示す断面図である。

【図６】従来の放射線検出装置の他の構成を示す概略の
断面図である。

【図７】図６に示す放射線検出装置の、一画素当たりの
構成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（第二の基板）２対向基板（第一の基板）３導電性接続材７放射線遮断層（放射線吸収層を兼ねる）９ゲート電極（電極配線）１０ソース電極（電極配線）１９半導体層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4M118 AA05 AA08 AB01 AB10 BA05 CA15 CA40 CB05 CB13 CB14 FB03 FB09 FB13 FB16 FB24 5F088 AA11 BA10 BB07 EA04 FA06 FA09 GA09 HA10 KA08 KA10 LA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも放射線を電荷に変換する半導体
層を備えた第一の基板と、該電荷を読み出す第二の基板とを有し、上記第一の基板と第二の基板とが、少なくとも高分子材
料を含んでなる導電性接続材により互いに電気的に接続
されている放射線検出装置において、上記半導体層と導電性接続材との間に、第一の基板側か
らみて該導電性接続材の少なくとも一部を覆うように配
置された放射線遮断層をさらに備えていることを特徴と
する放射線検出装置。
【請求項２】少なくとも放射線を電荷に変換する半導体
層を備えた第一の基板と、該電荷を読み出す第二の基板とを有し、上記第一の基板と第二の基板とが、互いに電気的に接続
されてなる放射線検出装置において、上記第一の基板と第二の基板とが、少なくとも高分子材
料を含んでなる接続材により互いに接続されており、上記半導体層と導電性接続材との間に、第一の基板側か
らみて該接続材の少なくとも一部を覆うように配置され
た放射線遮断層をさらに備えていることを特徴とする放
射線検出装置。
【請求項３】上記第二の基板が、画素を構成すべく格子
状に配列された電極配線を有し、上記放射線遮断層が、画素毎に設けられていることを特
徴とする請求項１または２記載の放射線検出装置。
【請求項４】上記放射線遮断層が、放射線吸収層である
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記
載の放射線検出装置。