JP5585733B2 - Radiation detector and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、X線、γ線、光等を含む放射線を検出する機能を有し、医用および異物検査等の産業用に使用される放射線検出器とその製造方法に関する。 The present invention relates to a radiation detector having a function of detecting radiation including X-rays, γ-rays, light, etc., and used for industrial purposes such as medical and foreign matter inspection, and a method for manufacturing the same.
従来の放射線検出器101は、図8に示すように、対向基板102とアクティブマトリクス基板103とを備えている。対向基板102は、入射した放射線(例えばX線)に感応して電荷(キャリア)を生成する半導体層106と、半導体層106の上部に設けられたバイアス電圧印加用の共通電極104と、を備えている。半導体層106には、共通電極104側に電子注入阻止層105、また共通電極104の反対側に正孔注入阻止層107が設けられている。また、正孔注入阻止層107のアクティブマトリクス基板103側には、画素ごとに分離して形成された対向電極108が設けられている。
A
一方、アクティブマトリクス基板103は、生成された電荷を蓄積するコンデンサ111と、コンデンサ111に蓄積された電荷を読み出すためにスイッチとして作用する薄膜トランジスタ(以下適宜、「TFT」と略す)112等を備えている。コンデンサ111は、画素電極114と絶縁膜115とグランド線116とを備えており、TFT112は、画素電極114、絶縁膜115,データ線117、ゲートチャネル118およびゲート線119を備えている。コンデンサ111およびTFT112は、絶縁基板113上に形成される。なお、符号120は絶縁膜を示す。
On the other hand, the
対向基板102とアクティブマトリクス基板103は、個別に形成され、形成後に貼り合わせられる。対向基板102とアクティブマトリクス基板103とを貼り合わせるために、アクティブマトリクス基板103の画素電極114上には、スクリーン印刷によりバンプ電極132が形成される。そして、対向基板102とアクティブマトリクス基板103は、対向基板102の対向電極108と、アクティブマトリクス基板103の画素電極114上に形成されたバンプ電極132とが接合されることにより貼り合わせられる。しかしながら、このような従来の放射線検出器101は、対向基板102とアクティブマトリクス基板103とを貼り合わせる際に、対向電極108とバンプ電極132とを位置合わせする必要があった。
The
そこで、図9に示す放射線検出器201では、図8に示す放射線検出器101の対向電極108が設けられていない構成となっている。これにより、対向基板102とアクティブマトリクス基板103とを貼り合わせる際に、バンプ電極132の位置合わせする必要がないようになっている(例えば特許文献1および2参照)。なお、放射線検出器201において、放射線検出器101と同じ構成のものについては、放射線検出器101と同じ符号を付している。
Therefore, the
しかしながら、このような構成を有する従来の放射線検出器201の場合には、次のような問題がある。すなわち、図9に示す放射線検出器201は、図8に示す放射線検出器101のように対向電極108を設けていないので、半導体層106で生成された電荷を効率よく収集するためにバンプ電極132の径を大きくすることが望まれる。図9に示すように、バンプ電極132の直上で生成された電荷は、バンプ電極132で収集されてコンデンサ111に蓄積される。しかしながら、バンプ電極132とバンプ電極132との間で生成された電荷(符号a)は、どちらのバンプ電極132に収集されるかは定かでない。これにより、画素間で感度のばらつきが生じることになる。バンプ電極132は、図10(a)に示すように、円形に形成されている。
However, the
このように、半導体層106で生成された電荷を効率よく収集するためにバンプ電極132の径を大きくすることが望まれる。しかしながら、画素電極114の面積以上の径のバンプ電極132を形成すると、隣接する画素電極114、あるいは隣接するバンプ電極132と接触する可能性がある。そのため、バンプ電極132の径の大きさには制限がある。また、スクリーン印刷によるバンプ電極132の形成においては、たとえ印刷マスクのパターン孔が画素電極114に沿って四角形に構成してもバンプ電極132の先端側は、円形となってしまう(図10(b))。すなわち、スクリーン印刷によるバンプ電極132は、その画素電極114側で四角形であっても、先端に向かうにつれて円形に形成されてしまう(図10(c))。そのため、バンプ電極132と半導体層106側との接触面積を大きくすることは難しい。
As described above, it is desirable to increase the diameter of the
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、生成された電荷を効率良く収集し、画素間で感度ばらつきを抑えた放射線検出器およびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a radiation detector that efficiently collects generated charges and suppresses sensitivity variations between pixels, and a method for manufacturing the same. To do.
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。すなわち、本発明に係る放射線検出器は、入射した放射線に感応して電荷を生成する、画素ごとに分離して形成される対向電極が設けられていない半導体層を有する対向基板と、前記電荷を収集する画素電極がマトリクス状に配置されたアクティブマトリクス基板と、前記半導体層と前記各画素電極とを接合するバンプ電極とを備え、前記バンプ電極は、前記各画素電極上に複数形成されていることを特徴とするものである。 In order to achieve such an object, the present invention has the following configuration. That is, the radiation detector according to the present invention generates a charge in response to incident radiation, and includes a counter substrate having a semiconductor layer without a counter electrode formed separately for each pixel, and the charge. An active matrix substrate in which pixel electrodes to be collected are arranged in a matrix, and a bump electrode that joins the semiconductor layer and each pixel electrode, and a plurality of the bump electrodes are formed on each pixel electrode It is characterized by this.
本発明に係る放射線検出器によれば、対向基板は、入射した放射線に感応して電荷を生成する、画素ごとに分離して形成される対向電極が設けられていない半導体層を有し、アクティブマトリクス基板は、前記電荷を収集する画素電極がマトリクス状に配置されている。バンプ電極は、各画素電極上に複数形成されて半導体層と各画素電極とを接合する。 According to the radiation detector of the present invention, the counter substrate includes a semiconductor layer that is not provided with a counter electrode that is formed separately for each pixel and generates charges in response to incident radiation. The matrix substrate has pixel electrodes for collecting the charges arranged in a matrix. A plurality of bump electrodes are formed on each pixel electrode to join the semiconductor layer and each pixel electrode.
すなわち、画素電極には、バンプ電極が複数形成される。対向基板とアクティブマトリクス基板とを貼り合わせする際、すなわち、対向基板の半導体層とアクティブマトリクス基板の画素電極に形成された複数のバンプ電極とを接合する際に、画素電極に複数のバンプ電極が潰れて結合し、擬似的に1つの大きなバンプ電極となる。そのため、半導体層とバンプ電極との接触面積を大きくすることができる。また、接触面積が大きくなることで画素間の隙間が減少する。したがって、半導体層で生成された電荷を1画素ごとに効率よく収集することができ、画素間の感度ばらつきを低減させることができる。 That is, a plurality of bump electrodes are formed on the pixel electrode. When bonding the counter substrate and the active matrix substrate, that is, when bonding the semiconductor layer of the counter substrate and the plurality of bump electrodes formed on the pixel electrode of the active matrix substrate, the plurality of bump electrodes are formed on the pixel electrode. They are crushed and combined to form one large bump electrode. Therefore, the contact area between the semiconductor layer and the bump electrode can be increased. Further, the gap between the pixels is reduced by increasing the contact area. Therefore, charges generated in the semiconductor layer can be efficiently collected for each pixel, and variations in sensitivity between pixels can be reduced.
また、本発明に係る放射線検出器において、前記画素電極は、四角形で形成され、前記バンプ電極は、前記各画素電極上に四角形に配置していることが好ましい。すなわち、四角形の画素電極に複数のバンプ電極が四角形に配置しているので、バンプ電極を画素電極の角部まで配置させることができる。そのため、半導体層とバンプ電極との接触面積を大きくすることができる。また、接触面積が大きくなることで画素間の隙間が減少する。 In the radiation detector according to the present invention, it is preferable that the pixel electrode is formed in a square shape, and the bump electrode is arranged in a square shape on each pixel electrode. That is, since the plurality of bump electrodes are arranged in a square shape on the square pixel electrode, the bump electrodes can be arranged up to the corners of the pixel electrode. Therefore, the contact area between the semiconductor layer and the bump electrode can be increased. Further, the gap between the pixels is reduced by increasing the contact area.
また、本発明に係る放射線検出器において、前記バンプ電極の一例は、前記各画素電極上に格子状に配置していることである。これにより、画素間の隙間がなく接触面積を大きくする構成を容易にすることができる。また、縦横列でバンプ電極を均等に配置することができる。 In the radiation detector according to the present invention, an example of the bump electrode is that the bump electrodes are arranged in a grid pattern on the pixel electrodes. Thereby, the structure which does not have the clearance gap between pixels and enlarges a contact area can be made easy. Further, the bump electrodes can be evenly arranged in rows and columns.
また、本発明に係る放射線検出器において、前記バンプ電極の一例は、前記各画素電極上に千鳥配列で配置していることである。これにより、画素間の隙間がなく接触面積を大きくする構成を容易にすることができる。また、複数のバンプ電極間の隙間を減少することができる。 In the radiation detector according to the present invention, an example of the bump electrode is a staggered arrangement on each pixel electrode. Thereby, the structure which does not have the clearance gap between pixels and enlarges a contact area can be made easy. Further, the gap between the plurality of bump electrodes can be reduced.
また、本発明に係る放射線検出器において、前記半導体層は、CdTeまたはCdZnTeであることが好ましい。これにより、半導体層として例えば、a−Se(アモルファスセレン)で構成されるものと比べて放射線に対する感度を向上させることができる。そのため、より低線量での撮影をすることができる。 In the radiation detector according to the present invention, the semiconductor layer is preferably CdTe or CdZnTe. Thereby, the sensitivity with respect to a radiation can be improved compared with what is comprised as a semiconductor layer, for example by a-Se (amorphous selenium). Therefore, it is possible to take an image with a lower dose.
また、本発明に係る放射線検出器の製造方法は、入射した放射線に感応して電荷を生成する、画素ごとに分離して形成される対向電極が設けられていない半導体層を有する対向基板を作成する工程と、前記電荷を蓄積するコンデンサとコンデンサに蓄積された電荷を読み出すためのスイッチング素子との組が格子状に複数組配置されるアクティブマトリクス基板を作成する工程と、前記アクティブマトリクス基板に形成された複数の前記コンデンサの画素電極ごとに複数個のバンプ電極をスクリーン印刷により四角形に配置して形成する工程と、前記対向基板の半導体層と前記アクティブマトリクス基板の前記画素電極に形成された前記複数個のバンプ電極とを接合する工程と、を備えることを特徴とするものである。
In addition, the manufacturing method of the radiation detector according to the present invention creates a counter substrate having a semiconductor layer which is not provided with a counter electrode formed separately for each pixel, which generates charges in response to incident radiation. Forming an active matrix substrate in which a plurality of sets of a capacitor for accumulating the charge and a switching element for reading out the electric charge accumulated in the capacitor are arranged in a lattice pattern, and forming the active matrix substrate on the active matrix substrate Forming a plurality of bump electrodes for each pixel electrode of the plurality of capacitors arranged in a square by screen printing, and forming the semiconductor layer of the counter substrate and the pixel electrode of the active matrix substrate And a step of bonding a plurality of bump electrodes.
本発明に係る放射線検出器の製造方法によれば、アクティブマトリクス基板に形成された複数のコンデンサの画素電極ごとに複数個のバンプ電極をスクリーン印刷により四角形に配置して形成する。すなわち、画素電極には、スクリーン印刷により複数個のバンプ電極が四角形に配置して形成される。対向基板とアクティブマトリクス基板とを貼り合わせする際、すなわち、対向基板の半導体層とアクティブマトリクス基板の画素電極に形成された複数個のバンプ電極とを接合する際に、画素電極に四角形に配置された複数のバンプ電極が潰れて結合し、擬似的に1つの大きなバンプ電極となる。そのため、半導体層とバンプ電極との接触面積を大きくすることができる。また、接触面積が大きくなることで画素間の隙間が減少する。したがって、半導体層で生成された電荷を1画素ごとに効率よく収集することができ、画素間の感度ばらつきを低減させることができる。 According to the method for manufacturing a radiation detector according to the present invention, a plurality of bump electrodes are formed in a square shape by screen printing for each pixel electrode of a plurality of capacitors formed on an active matrix substrate. That is, a plurality of bump electrodes are formed in a square shape on the pixel electrode by screen printing. When the counter substrate and the active matrix substrate are bonded together, that is, when the semiconductor layer of the counter substrate and a plurality of bump electrodes formed on the pixel electrode of the active matrix substrate are bonded, the pixel electrodes are arranged in a square shape. The plurality of bump electrodes are crushed and combined to form one large bump electrode. Therefore, the contact area between the semiconductor layer and the bump electrode can be increased. Further, the gap between the pixels is reduced by increasing the contact area. Therefore, charges generated in the semiconductor layer can be efficiently collected for each pixel, and variations in sensitivity between pixels can be reduced.
本発明に係る放射線検出器によれば、画素電極には、バンプ電極が複数形成される。対向基板とアクティブマトリクス基板とを貼り合わせする際、すなわち、対向基板の半導体層とアクティブマトリクス基板の画素電極に形成された複数のバンプ電極とを接合する際に、画素電極に複数のバンプ電極が潰れて結合し、擬似的に1つの大きなバンプ電極となる。そのため、半導体層とバンプ電極との接触面積を大きくすることができる。また、接触面積が大きくなることで画素間の隙間が減少する。したがって、半導体層で生成された電荷を1画素ごとに効率よく収集することができ、画素間の感度ばらつきを低減させることができる。 According to the radiation detector of the present invention, a plurality of bump electrodes are formed on the pixel electrode. When bonding the counter substrate and the active matrix substrate, that is, when bonding the semiconductor layer of the counter substrate and the plurality of bump electrodes formed on the pixel electrode of the active matrix substrate, the plurality of bump electrodes are formed on the pixel electrode. They are crushed and combined to form one large bump electrode. Therefore, the contact area between the semiconductor layer and the bump electrode can be increased. Further, the gap between the pixels is reduced by increasing the contact area. Therefore, charges generated in the semiconductor layer can be efficiently collected for each pixel, and variations in sensitivity between pixels can be reduced.
本発明に係る放射線検出器の製造方法によれば、画素電極には、スクリーン印刷により複数個のバンプ電極が四角形に配置して形成される。対向基板とアクティブマトリクス基板とを貼り合わせする際、すなわち、対向基板の半導体層とアクティブマトリクス基板の画素電極に形成された複数個のバンプ電極とを接合する際に、画素電極に四角形に配置された複数のバンプ電極が潰れて結合し、擬似的に1つの大きなバンプ電極となる。そのため、半導体層とバンプ電極との接触面積を大きくすることができる。また、接触面積が大きくなることで画素間の隙間が減少する。したがって、半導体層で生成された電荷を1画素ごとに効率よく収集することができ、画素間の感度ばらつきを低減させることができる。 According to the method for manufacturing a radiation detector according to the present invention, a plurality of bump electrodes are formed in a square shape on a pixel electrode by screen printing. When the counter substrate and the active matrix substrate are bonded together, that is, when the semiconductor layer of the counter substrate and a plurality of bump electrodes formed on the pixel electrode of the active matrix substrate are bonded, the pixel electrodes are arranged in a square shape. The plurality of bump electrodes are crushed and combined to form one large bump electrode. Therefore, the contact area between the semiconductor layer and the bump electrode can be increased. Further, the gap between the pixels is reduced by increasing the contact area. Therefore, charges generated in the semiconductor layer can be efficiently collected for each pixel, and variations in sensitivity between pixels can be reduced.
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図1は、実施例に係るX線検出器の構成を示す縦断面図であり、図2は、実施例に係るX線検出器の構成を示すブロック図である。また、本実施例では、放射線検出器の一例として、X線を検出するX線検出器(FPD;フラットパネル型X線検出器)について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the configuration of the X-ray detector according to the embodiment, and FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the X-ray detector according to the embodiment. In this embodiment, an X-ray detector (FPD; flat panel X-ray detector) that detects X-rays will be described as an example of a radiation detector.
図1を参照する。X線検出器1は、入射したX線を電荷に変換する対向基板2と、変換された電荷を蓄積するとともに、蓄積された電荷を読み出すアクティブマトリクス基板3とを備えている。
Please refer to FIG. The
対向基板2は、X線入射方向(符号x)から順番に、バイアス電圧印加用の共通電極4と、この共通電極4の下面に形成され、後述する半導体層6への電荷(電子)の注入を阻止する電子注入阻止層5と、入射したX線に感応して電荷(電子−正孔対キャリア)を生成する半導体層6と、半導体層6への電荷(正孔)の注入を阻止する正孔注入阻止層7とが積層形成された構成となっている。
The
一方、アクティブマトリクス基板3は、生成された電荷を蓄積するコンデンサ11と、コンデンサ11に蓄積された電荷を読み出すためにスイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ(TFT)12などを備えている。コンデンサ11とTFT12等は、絶縁基板13上に形成される。コンデンサ11は、画素電極14と絶縁膜15とグランド線16とで構成されている。グランド線16は、アースされたり、所定電圧が印加されていたりする。TFT12は、画素電極14および絶縁膜15、データ線17、ゲートチャネル18、ゲート線19で構成されている。なお、絶縁膜20は保護膜として形成される。なお、TFT12は、本発明におけるスイッチング素子に相当する。
On the other hand, the
対向基板2とアクティブマトリクス基板3は、正孔注入阻止層7を介して半導体層6と、画素電極14上のバンプ電極群31とが接合されている。バンプ電極群31は、複数個(例えは3×3個)のバンプ電極32で構成される。バンプ電極群31については、X線検出器1の製造方法において説明する。
In the
図1中の符号DUは、X線検出素子を示しており、X線検出素子DUでの検出が1画素に相当する。X線検出素子DUは、2次元マトリクス状に配置され、図2に示すように3×3個で構成されている。なお、実際には、X線検出素子DUは、例えば1500×1500個程度(230×230mm程度)で構成される。アクティブマトリクス基板3には、コンデンサ11とTFT12との組が格子状に複数組(3×3組)配置されている。
A symbol DU in FIG. 1 indicates an X-ray detection element, and detection by the X-ray detection element DU corresponds to one pixel. The X-ray detection elements DU are arranged in a two-dimensional matrix, and are composed of 3 × 3 as shown in FIG. Actually, the X-ray detection element DU is configured with, for example, about 1500 × 1500 (about 230 × 230 mm). On the
図2において、ゲート線19は、行(X)方向のX線検出素子DUで共通に構成されており、データ線17は、列(Y)方向のX線検出素子DUで共通に構成されている。また、ゲート線19は、ゲート駆動部41と接続されており、データ線17は、順番に電荷電圧変換アンプ42、マルチプレクサ43に接続されている。ゲート駆動部41、電荷電圧変換アンプ42およびマルチプレクサ43は、駆動制御部44で制御されるようになっており、例えば図示しない外部装置からの信号で駆動させるようになっている。
In FIG. 2, the
次に、実施例におけるX線検出器1の製造方法について図3のフローチャートに沿って説明する。
Next, a method for manufacturing the
〔ステップS01〕対向基板の作成
図1を参照する。共通電極4は、例えば、グラファイトやITO(酸化インジウムスズ)、Au(金)、Pt(白金)などの導電材料から構成される。共通電極4がITO、Au、Ptなどの場合は、ガラスやセラミック(Al2O3、AlN)で構成された図示しない支持基板上に蒸着法やスパッタリング等で形成する。共通電極4がグラファイトの場合は、導電性のあるグラファイトの支持基板がその状態で共通電極4として機能する。[Step S01] Creation of counter substrate Referring to FIG. The
共通電極4上(図1では下側)に電子注入阻止層5を形成する。電子注入阻止層5は、ZnTe、またはSb2S3等のp型半導体で構成され、共通電極4上に昇華法、蒸着もしくはスパッタリング、化学析出法、または電析法等によって形成される。An electron
電子注入阻止層5上(図1では下側)に半導体層6を形成する。半導体層6は、CdTe(テルル化カドミウム)またはCdZnTe(テルル化カドミウム亜鉛)の化合物半導体で構成される。半導体層6は、近接昇華法で600μm程度に形成し、400μm程度に表面を研磨して形成される。なお、近接昇華法では、高温(700℃程度)に加熱するので、半導体層6は、例えば、グラファイト、あるいはセラミック基板上のITO層などの耐熱材料に形成される。なお、近接昇華法では、高温に加熱して半導体層6を形成するので、対向基板2とアクティブマトリクス基板3が個別に形成される。また、半導体層6の成膜は、近接昇華法の他に、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法や、ペースト印刷・焼成法等が用いてもよい。また、半導体層6は、PbI2(ヨウ化鉛)やa−Se(アモルファスセレン)で構成されていてもよい。A
半導体層6上(図1では下側)に正孔注入阻止層7を形成する。正孔注入阻止層7は、CdS(硫化カドミウム)、ZnS(硫化亜鉛)、ZnO(酸化亜鉛)、またはSb2S3(硫化アンチモン)等のn型半導体で構成され、昇華法、蒸着法、スパッタリング、化学析出法、または電析法等で形成される。なお、必要に応じて、正孔注入阻止層7と電子注入阻止層5と配置を交換して形成した構成としてもよいし、また、電子注入阻止層5および正孔注入阻止層7のいずれか一方あるいは両方を形成しない構成としてもよい。A hole
〔ステップS02〕アクティブマトリクス基板の作成
ガラス等で構成される絶縁基板13上にグランド線16とゲート線19とを形成し、絶縁膜15を形成する。グランド線16およびゲート線19は、Ta(タンタル)、Al(アルミニウム)、Mo(モリブレン)等の金属膜で構成される。これらの金属膜は、蒸着法またはスパッタリング等で形成される。絶縁膜15は、SiNxやSiOxで構成され、蒸着法等で形成される。また、絶縁膜15は、無機膜の他にアクリルやポリイミド等で構成してもよい。[Step S02] Creation of Active Matrix Substrate
TFT12を形成するためにゲートチャネル18を絶縁膜15上に形成する。ゲートチャネル18は、a−Si(アモルファスシリコン)やp−Si(ポリシリコン)を蒸着法で形成し、不純物を拡散させて例えばn+層としたもので構成される。
A
コンデンサ11およびTFT12を作成するために画素電極14とデータ線17とを絶縁膜15等上に形成し、また、絶縁膜20を形成する。画素電極14およびデータ線17は、Ta、Al、Ti(チタン)等の金属膜で構成される。これらの金属膜は、蒸着法またはスパッタリング等で形成される。絶縁膜20は、絶縁膜15と同様に形成されるが、バンプ電極32を形成する画素電極14上には、絶縁膜20を形成しないようにする。なお、TFT12は、ボトムゲート構造であるが、トップゲート構造にしてもよい。
In order to form the
〔ステップS03〕バンプ電極の形成
ステップS02で形成されたアクティブマトリクス基板3上にバンプ電極32を形成する。バンプ電極32は、導電性ペーストをスクリーン印刷することで形成される。スクリーン印刷は、大面積のパターン形成を簡単・低コストで作成でき、また、大面積にわたって等ピッチでバンプ電極32を配置することを簡単に行うことができる。[Step S03] Formation of Bump Electrodes Bump
バンプ電極32は、導電性ペーストで構成され、例えば、ゴムを主成分とした母材に、カーボンを主成分とした導電性材料と、常温で放置することにより有機物質が徐々に揮発して硬化する、あるいは空気中の水分と縮合反応して硬化するバインダー樹脂とを配合したもので構成される。この導電性ペーストに含まれる導電性材料については、導電性を有していれば、適宜材料を選択しても良い。また、例えば、母材の主成分をゴムと例示したが、その他の高分子材料でもよい。バインダー樹脂についても、必ずしも樹脂に限定されず、接着性および硬化性を有する素材の混合物であってもよい。
The
また、導電性ペーストには、例えば、バインダー樹脂のように常温で放置することにより有機物質が徐々に揮発して硬化する、あるいは空気中の水分と縮合反応して硬化する素材が含まれていることが望ましいが、温度変化(100℃程度まで)を与えることにより硬化する物質が含まれていてもよい。 In addition, the conductive paste includes, for example, a material such as a binder resin that is cured by allowing the organic substance to volatilize gradually when left at room temperature, or to cure by condensation with moisture in the air. Desirably, a substance that cures when a temperature change (up to about 100 ° C.) is applied may be included.
図4(a)を参照する。アクティブマトリクス基板3に形成された複数のコンデンサ11の画素電極14ごとに複数個(3×3個)のバンプ電極32をスクリーン印刷により四角形に配置して形成する。バンプ電極32は、画素電極14の四角形の形状に合わせて形成されている。バンプ電極32は、複数個のバンプ電極32が隙間なく並んで形成してもよいし、対向基板2との貼り合わせ時にバンプ電極32が潰されることを考慮してバンプ電極32間に隙間があるように形成してもよい。
Reference is made to FIG. For each
次に、図5(a)〜図5(c)を参照して、スクリーン印刷によるバンプ電極32の形成について説明する。図5(a)に示すように、ステップS02で作成されたアクティブマトリクス基板3に対向してメタルマスク51を配置する。メタルマスク51は、金属薄板で構成され、バンプ電極32を形成する部分にパターン孔(開口)52が設けられている。メタルマスク51の配置後、図5(b)および図5(c)に示すように、メタルマスク51上の一端に導電性ペースト53を載置する。載置された導電性ペースト53をスキージ54でアクティブマトリクス基板3側に押し付けながらメタルマスク51の他端に移動させる。これにより、パターン孔52に導電性ペースト53が入り込み、パターン孔52に入り込んだ導電性ペースト53によりバンプ電極32が画素電極14に形成される。また、メタルマスク51に代えて、ステンレス線などで構成されたメッシュにバンプ電極32を形成しない部分をマスクしたメッシュ状の印刷マスクを用いてもよい。
Next, the formation of the
〔ステップS04〕対向基板とアクティブマトリクス基板との貼り合わせ(接合)
対向基板2における正孔注入阻止層7を介して半導体層6と、アクティブマトリクス基板3の画素電極14上における複数個のバンプ電極32とを接合する。これにより、対向基板2とアクティブマトリクス基板3とが貼り合われる。接合は、予め設定された所定の圧力を加えながら、常温放置、あるいは必要に応じて加熱することにより行われる。このとき、図4(a)のように形成されたバンプ電極32は、図4(b)に示すように潰れて結合し、擬似的に1つの大きなバンプ電極(バンプ電極群)31になる。[Step S04] Bonding (bonding) the counter substrate and the active matrix substrate
The
このような工程によりX線検出器1が作成される。なお、この他に、ゲート駆動部41、電荷電圧変換アンプ42、マルチプレクサ43、および駆動制御部44等が設けられる。
The
次に、図1および図2を参照して、X線検出器1の動作の説明をする。X線管から被検体に向けてX線が照射され(X線管と被検体は共に図示しない)、被検体を透過したX線はX線検出器1に入射する。半導体層6にX線が入射すると、光導電効果により半導体層6で電荷が生成する。このとき、コンデンサ11と、電子注入阻止層5を介した半導体層6とは、バンプ電極群31により直列に接続された構成となっている。そのため、共通電極4にバイアス電圧(Vh)を印加しておくと、半導体層6内で生成された電荷が移動する。そして、生成された電荷は、バンプ電極群31(画素電極14)で収集されてコンデンサ11に蓄積される。バンプ電極群31は、図10(a)のように円形に形成されておらず、画素電極14の四角形状に沿って形成(すなわち角部まで形成)されているので、1画素ごとに接触面積が大きくなり、また、画素間の隙間も減少する。これにより、半導体層6で生成された電荷を1画素ごとに効率よく収集される。
Next, the operation of the
コンデンサ11に蓄積された電荷は、TFT12によりコンデンサ11から読み出される。ゲート駆動部41は、例えば図2の上側のゲート線19から1行ずつ順番に電圧を印加して信号を送信することで、TFT12を接続(ON)の状態にし、コンデンサ11に蓄積された電荷をデータ線17から読み出しを行う。電荷電圧変換アンプ42は、データ線17を通じて取り出された電荷を電圧に変換して電圧信号として出力する。マルチプレクサ43は、複数の電圧信号から1つの電圧信号を選択して出力する。このようにして出力された電圧信号に基づいてX線画像が取得される。
The electric charge accumulated in the
本実施例に係るX線検出器1によれば、画素電極14には、スクリーン印刷により複数個のバンプ電極32が四角形に配置して形成される。対向基板2とアクティブマトリクス基板3とを貼り合わせする際、すなわち、対向基板2の半導体層6とアクティブマトリクス基板3の画素電極14に形成された複数個のバンプ電極32とを接合する際に、画素電極14に四角形に配置された複数のバンプ電極32が潰れて結合し、擬似的に1つの大きなバンプ電極(バンプ電極群)31となる。そのため、半導体層6とバンプ電極(バンプ電極群)31との接触面積を大きくすることができる。また、接触面積が大きくなることで画素間の隙間が減少する。したがって、半導体層6で生成された電荷を1画素ごとに効率よく収集することができ、画素間の感度ばらつきを低減させることができる。
According to the
また、半導体層6として、CdTeまたはCdZnTeで構成すると、例えば、a−Seで構成されるものと比べてX線に対する感度を向上させることができる。そのため、より低線量での撮影をすることができる。
Further, when the
本発明は、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。 The present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified as follows.
(1)上述した実施例では、図4(a)では、バンプ電極32は、画素電極14ごとに3×3個で構成したが、図6(a)に示すように、2×2個でもよく、また4×4個や、4×3個、その他の個数で構成されてもよい。
(1) In the above-described embodiment, 3 × 3
(2)上述した実施例では、複数のバンプ電極32は、格子状(2次元マトリクス状)に配置している。これにより、画素間の隙間がなく接触面積を大きくする構成を容易にすることができ、また、縦横列でバンプ電極を均等に配置することができる。しかしながら、例えば、図6(b)に示すように、複数のバンプ電極32は、位置をずらして配置された2列のバンプ電極32が交互に形成される、千鳥配列に配置していてもよい。これにより、画素間の隙間がなく接触面積を大きくする構成を容易にすることができ、また、複数個のバンプ電極間の隙間を減少することができる。また、バンプ電極32は、画素電極14の四角形状に沿って形成されていれば、厳密に四角形に配置されていなくてもよく(図6(b))、規則的に並んでいなくてもよい。
(2) In the above-described embodiment, the plurality of
(3)上述した実施例では、バンプ電極32は、画素電極14内に形成されていたが、はみ出して形成してもよい。例えば、画素電極14の一部が欠けて形成されている場合は、図6(c)に示すように、画素電極14からはみ出して構成してもよい。なお、図6(c)に示す画素電極14は四角形に含まれるものとする。
(3) In the above-described embodiment, the
(4)上述した実施例では、図1に示すように、バンプ電極32は、コンデンサ11の電極の1つである画素電極14上に形成されていたが、画素電極14上に限定されない。例えば、図7に示すように、画素電極14に接続された、画素電極14上の画素(X線検出素子DU)ごとに形成された電極14aにバンプ電極32を形成してもよい。なお、符号14bは、画素電極14と電極14aとを接続させる配線を示し、符号14cは絶縁膜を示す。すなわち、画素電極14は、電極14aを含むものとする。
(4) In the above-described embodiment, as shown in FIG. 1, the
(5)本実施例は、図8に示す対向電極108が設けられていない対向基板2と、アクティブマトリクス基板3とを貼り合わせた構成であれば、適用することができる。
(5) This embodiment can be applied as long as the
1 … X線検出器
2 … 対向基板
3 … アクティブマトリクス基板
6 … 半導体層
11 … コンデンサ
12 … 薄膜トランジスタ(TFT)
14 … 画素電極
18 … ゲートチャネル
31 … バンプ電極群
32 … バンプ電極
53 … 導電性ペーストDESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記電荷を収集する画素電極がマトリクス状に配置されたアクティブマトリクス基板と、
前記半導体層と前記各画素電極とを接合するバンプ電極とを備え、
前記バンプ電極は、前記各画素電極上に複数形成されていることを特徴とする放射線検出器。 A counter substrate having a semiconductor layer that is not provided with a counter electrode formed separately for each pixel that generates charges in response to incident radiation;
An active matrix substrate in which pixel electrodes for collecting the charges are arranged in a matrix;
A bump electrode that joins the semiconductor layer and the pixel electrodes;
A radiation detector, wherein a plurality of the bump electrodes are formed on each pixel electrode.
前記画素電極は、四角形で形成され、
前記バンプ電極は、前記各画素電極上に四角形に配置していることを特徴とする放射線検出器。The radiation detector according to claim 1.
The pixel electrode is formed in a quadrangle,
The radiation detector according to claim 1, wherein the bump electrodes are arranged in a square shape on each pixel electrode.
前記バンプ電極は、前記各画素電極上に格子状に配置していることを特徴とする放射線検出器。The radiation detector according to claim 1 or 2,
The radiation detector according to claim 1, wherein the bump electrodes are arranged in a grid pattern on the pixel electrodes.
前記バンプ電極は、前記各画素電極上に千鳥配列で配置していることを特徴とする放射線検出器。The radiation detector according to claim 1 or 2,
The radiation detector according to claim 1, wherein the bump electrodes are arranged in a staggered arrangement on the pixel electrodes.
前記半導体層は、CdTeまたはCdZnTeであることを特徴とする放射線検出器。The radiation detector according to any one of claims 1 to 4,
The radiation detector according to claim 1, wherein the semiconductor layer is CdTe or CdZnTe.
前記電荷を蓄積するコンデンサとコンデンサに蓄積された電荷を読み出すためのスイッチング素子との組が格子状に複数組配置されるアクティブマトリクス基板を作成する工程と、
前記アクティブマトリクス基板に形成された複数の前記コンデンサの画素電極ごとに複数個のバンプ電極をスクリーン印刷により四角形に配置して形成する工程と、
前記対向基板の半導体層と前記アクティブマトリクス基板の前記画素電極に形成された前記複数個のバンプ電極とを接合する工程と、
を備えることを特徴とする放射線検出器の製造方法。 Creating a counter substrate having a semiconductor layer that is not provided with a counter electrode formed separately for each pixel that generates charges in response to incident radiation; and
Creating an active matrix substrate in which a plurality of sets of capacitors for storing the charge and switching elements for reading out the charge stored in the capacitor are arranged in a lattice pattern;
A step of forming a plurality of bump electrodes for each pixel electrode of the plurality of capacitors formed on the active matrix substrate by arranging them in a square by screen printing;
Bonding the semiconductor layer of the counter substrate and the plurality of bump electrodes formed on the pixel electrode of the active matrix substrate;
A method for manufacturing a radiation detector.
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