JP2000156487A - 二次元画像検出器およびその製造方法 - Google Patents
二次元画像検出器およびその製造方法Info
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Abstract
頼性よく接続することができる二次元画像検出器および
その製造方法の提供。 【解決手段】 画素配列層を含むアクティブマトリクス
基板と、電極部および半導体層を含む対向基板とを備
え、該アクティブマトリクス基板の画素配列層と、該対
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、該両基板は導電性材料によって電気的に接
続されてなり、アクティブマトリクス基板と対向基板と
の少なくとも一方側の接続面には各画素電極に対応した
突起が形成されているとともに、該接続面周辺部には該
両基板間を外部から遮断する封止手段が形成されている
ことを特徴とする。
Description
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。
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 ofa-Si A
ctive-Matrix Technology in a X-Ray Detector Pane
l",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。
の構成と原理について説明する。
出器の構造を模式的に示した図であり、また、図12
は、その放射線二次元画像検出器の1画素当たりの構成
断面を模式的に示した図である。
11および図12に示すように、ガラス基板51上にX
Y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。
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。
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。
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。
の動作原理について説明する。
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11および図12に示すように、光
導電膜56と電荷蓄積容量(Cs)55とは電気的に直
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(C
s)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。
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(TF
T)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。
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。
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。
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。
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。
導電材料としては、CdTe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。
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Cd
ZnTe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。
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。
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。
基板上に、MOCVD法を用いてCdTeやCdZnT
e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。
は、アクティブマトリクス基板と対向基板とを各々独立
に作成してから両基板を貼り合わせるという手法が本発
明者らにより現在検討されている。このときの両基板を
貼り合わせる材料としては、アクティブマトリクス基板
側の画素電極と対向基板側の光導電層とを電気的に接続
し、また物理的に接続し、さらには隣接する画素電極と
の絶縁性が保たれているものであることが望ましい。具
体的には、絶縁性の樹脂中に導電粒子が分散された異方
導電性材料やパターニングや電着などの処理によって画
素電極上にのみ選択的に配置することが可能な導電性材
料などが挙げられる。
接着剤(バインダー)に導電粒子を分散させたものが代
表的である。このときの使用できる導電粒子としては、
Niなどの金属粒子、Niなどの金属粒子にAuメッキ
を施した金属粒子、カーボン粒子、プラスチック粒子に
Au/Niメッキを施した金属膜被膜プラスチック粒
子、ITOなどの透明導電粒子、Ni粒子をポリウレタ
ンに混合させた導電粒子複合プラスチックなどがあり、
また、使用できる接着剤としては、熱硬化型、熱可塑
型、光硬化型のものなどがある。
ことが可能な導電性材料としては、導電粒子や粉末を分
散させた感光性樹脂、電着可能な導電性高分子などを挙
げることができる。
基板とを各々独立に作成してから両者を貼り合わせるた
めには、上述した何れの材料を用いた場合であっても、
基板を貼り合わせる際にプレス装置を用いて基板全面に
対する熱圧着処理を行う必要があり、このときに、基板
全面に対するプレス圧および加熱を均一にすることが重
要となる。
た加圧プレス方式が一般的であるが、この方式の場合
は、大面積基板の貼り合わせに対してあまり適当である
とはいえない。これは、例えば基板の貼り合わせに用い
る材料が10kgf/cm2のプレス圧を要する場合に
は、40cm×50cmの基板同士を貼り合わせる場合
に、基板全体で20000kgfもの圧力となってしま
い、大規模なプレス装置が必要となってしまう。そし
て、大面積基板になればなる程基板全面に対する均一な
プレスが困難となってしまうからである。
り合わされる一対の基板の間隙を減圧(真空)すること
で外部の大気圧により両基板をプレスする方法であるた
め、プレス圧の均一性という面では優れているものの、
この方式の場合もまた、両基板間隙を減圧(真空)状態
にするための空間を必要とするため、上述したような基
板間全域に異方導電性材料を介在して貼り合わせる場合
などには、基板間隙に空間が存在しないために適用する
ことができないという問題を有している。さらに、この
方式は、大気圧を利用したプレス法であることから、そ
れ以上のプレス圧を得ることができないという問題も有
している。
るためのものであり、その目的とするところは、アクテ
ィブマトリクス基板と対向基板とを信頼性よく接続する
ことが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。
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、該両基板は導電性材料によって接着かつ電気的
に接続されてなり、前記アクティブマトリクス基板と対
向基板の少なくとも一方側の接続面には各画素電極に対
応した突起が形成されているとともに、該接続面周辺部
には該両基板間を外部から遮断する封止手段が形成され
ていることを特徴としている。
ス基板と対向基板とを貼り合わせる際に、各画素電極に
対応した突起間の溝部分に生じる空間が外部に対して密
閉されているため、基板貼り合わせ面内空間と外部との
圧力差により、貼り合わせ装置内部と同等の圧力を基板
全面に加えることが可能となる。
密閉していることから、二次元画像検出器の製造工程に
おいて、特別な追加プロセスを行う必要もない。
を外部から遮断する封止手段が形成されているため、基
板貼り合わせ面内空間の保護および貼り合わせ強度の向
上といった効果も併せて実現することが可能となる。
ス基板の周辺部に形成されたシール剤などからなる封止
樹脂で形成することにより、シール剤をパターン塗布す
るだけで容易に外壁を形成することが可能であり、この
とき、前記封止手段を前記画素電極に対応して形成され
た突起と同じ材料で構成する外壁とすることにより、突
起形成時に同時に外壁を形成することが可能となる。
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
両基板は導電性材料によって接着かつ電気的に接続され
てなり、前記導電性材料は各画素電極に対応して選択的
にパターン配置されているとともに、前記アクティブマ
トリクス基板と対向基板との接続面周辺部には該両基板
間を外部から遮断する封止手段が形成されていることを
特徴としている。
ス基板と対向基板とを貼り合わせる際に、各画素電極に
対応して選択的にパターン配置された導電性材料の隣接
する導電性材料間に生じる空間が外部に対して密閉され
ているため、基板貼り合わせ面内空間と外部との圧力差
により、貼り合わせ装置内部と同等の圧力を基板全面に
加えることが可能となる。
密閉していることから、二次元画像検出器の製造工程に
おいて、特別な追加プロセスを行う必要もない。
を外部から遮断する封止手段が形成されているため、基
板貼り合わせ面内空間の保護および貼り合わせ強度の向
上といった効果も併せて実現することが可能となる。
ス基板の周辺部に形成されたシール剤などからなる封止
樹脂で形成することにより、シール剤をパターン塗布す
るだけで容易に外壁を形成することが可能であり、この
とき、前記封止手段を前記画素電極に対応して選択的に
パターン配置された導電性材料と同じ材料で構成する外
壁とすることにより、導電性材料形成時に同時に外壁を
形成することが可能となる。
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と対向
基板の少なくとも一方側の接続面に導電性材料を配置す
る工程と、前記導電性材料を配置した基板の接続面に、
他方側の基板の接続面が対向するように配置する工程
と、前記対向配置した両基板をオートクレーブ装置を用
いた加圧プレスにより圧着しながら加熱処理を施して前
記導電性材料により接着かつ電気的に接続する工程と、
を含むことを特徴としている。
板と対向基板とを貼り合わせる際に基板サイズに関係な
く基板全面に対して均一な加圧プレスが可能となり、ま
た、該両基板を接続するための導電性材料の種類に応じ
たプレス圧の調整が容易に可能となり、さらには、加圧
雰囲気下で熱媒体の密度が大きいために加熱処理時に昇
温速度が速く製造時間を短縮することが可能となる。
向基板の少なくとも一方側の接続面に導電性材料を配置
する工程において、該導電性材料はフィルム形状を有す
るとともに、加熱ローラーを用いて該導電性材料と基板
との貼り合わせ面に生じる間隙を脱気しながら配置する
ことにより、この導電性材料と基板との間への気泡の混
入を未然に防ぐことが可能となる。
料により接着かつ電気的に接続する工程において、該対
向配置した両基板を予め仮圧着し、その際に脱気処理を
施すことにより、この両基板間への気泡の混入を未然に
防ぎ、アクティブマトリクス基板と対向基板との接続不
良の発生を低減させることが可能となる。
電性材料により接着かつ電気的に接続する工程におい
て、前記オートクレーブ装置による加圧加熱処理の際
に、該両基板の貼り合わせ面に生じる間隙を脱気しなが
ら接続することにより、この両基板間への気泡の混入を
未然に防ぐとともに、基板貼り合わせ面内空間と外部の
圧力差を保つことが可能となる。
て 図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施
の形態で述べる導電性材料は、全て接着性を有するもの
とする。
(b)は、本発明の実施の形態1に係る二次元画像検出
器を示したものであり、図1(a)は、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1(b)
は、その二次元画像検出器の部分構成を示す拡大断面図
である。
は、図1(a)に示すように、画素電極3が形成された
アクティブマトリクス基板1と、対向電極4が形成され
た対向基板2とが、接着性を有する導電性材料5を介し
て電気的に接続されることにより貼り合わされた構成と
なっている。
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(図示せず)、ガラス基板上に、X
Yマトリクス状の電極配線(ゲート電極とソース電
極)、薄膜トランジスタ(TFT)、電荷蓄積容量(C
s)などにより画素配列層が構成されている。
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を
形成する。ゲート電極は、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、同時に電荷蓄積容量(Cs電極)も
形成する。次に、SiNxやSiOxからなる絶縁膜
を、CVD法で約3500Å成膜して形成する。この絶
縁膜は、前記薄膜トランジスタ(TFT)のゲート絶縁
膜および電荷蓄積容量(Cs)の電極間の誘電層として
作用する。なお、絶縁膜として、SiNxやSiOxだ
けでなく、ゲート電極とCs電極とを陽極酸化した陽極
酸化膜を併用してもよい。
ネル部となるa−Si膜(i層)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)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とドレイン電極(画素電極
にも兼用)を形成する。このソース電極と画素電極と
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。
縁保護する目的で、絶縁保護膜を形成する。この絶縁保
護膜は、SiNxやSiOxからなる絶縁膜をCVD法
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、この絶縁保護膜には、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。
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、前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。
て透過性を有する基板を支持基板としている。具体的に
説明すれば(図示せず)、この対向基板2は、厚みが約
0.7mm〜1.1mmのガラス基板からなる支持基板
の一方側全面に、Ti、Agなどの金属によって上部電
極が形成されている。ただし、本装置を可視光に対する
画像検出器として用いる場合には、可視光に対して透明
なITO電極を用いる必要がある。また、この上部電極
上のほぼ全面にはZnTeが形成されている。
を用いてCdTeやCdZnTeの多結晶膜を約0.5
mm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])、有機テルル(ジエチルテ
ルル[DETe]やジイソプロピルテルル[DiPT
e])、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[DMZ
n])を用いて400〜500℃の成膜温度で成膜が可
能である。
印刷・焼成法、近接昇華法、電析法、スプレー法などと
いった他の成膜方法によっても成膜することが可能であ
る。
Cu、ITOなどの金属膜をスパッタ蒸着で成膜し、両
者をアクティブマトリクス基板に形成された画素電極と
対応するようにパターン形成する。本実施の形態1で
は、画素電極3および対向電極4ともに電極部分は一辺
が100μmの正方形であり、150μmピッチで配列
させた。
e/CdSのPIN接合構造からなるフォトダイオード
を形成しており、X線を照射しないときの暗電流の低減
に寄与している。なお、この阻止型フォトダイオードの
構造としては、前記PIN構造の他にも、MIS構造、
ヘテロ接合構造、ショットキー接合構造などのフォトダ
イオードを形成することも、もちろん可能である。
形成する際にガラス基板を支持基板としているが、半導
体基板(光導電体基板)自体を支持基板としても構わな
い。
トリクス基板1および対向基板2は、画素電極3および
対向電極4が画素毎に各々対向するようにして配置され
ており、これら両基板の間隙には、図1にも示すよう
に、異方導電性接着剤5が存在している。このときの異
方導電性接着剤5は、導電粒子6により対向電極4と画
素電極3とを電気的に接続する役割を果たしており、ま
た、前記両基板1、2同士を熱圧着により接着して固定
する役割も果たしている。
ムタイプとペーストタイプとがあるが、本実施の形態1
ではフィルム状の異方導電性接着剤(Anisotro
pic Conductive Film:以下、AC
F)を用いた。
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プレス方法について説明する。な
お、本実施の形態1では、基板貼り合わせ時のプレス方
法としてオートクレーブ法を用いる。また、本実施の形
態1では、フィルム状の異方導電性接着剤(ACF)5
の膜厚、導電粒子6の直径がともに10μmであり、フ
ィルムの樹脂部分が80℃前後で軟化、150℃前後で
硬化するものを用いた。
ものとしては気泡の巻込みがある。気泡は加圧により縮
小、分散あるいは消滅するものであるが、あまりに巨大
な気泡が混入している場合には、加圧により縮小しても
画素サイズに対して無視できない大きさのものが残って
しまう場合があり、このような場合には上下基板間の接
続不良の原因ともなりうる。したがって、加圧処理以前
に気泡の巻込みをある程度抑えておく必要がある。
形態1における前記両基板の貼り合わせプロセスを示す
図面であり、この図面をもとに異方導電性接着剤5を用
いた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。
ブマトリクス基板1と対向基板2との貼り合わせに際
し、アクティブマトリクス基板1(もしくは対向基板2
のどちらか一方の基板)上に異方導電性接着剤5である
ACFを対向配置させ、これを80℃に設定されたゴム
製の加熱ローラー装置8に、1cm/secの速度で通
して予め支持フィルム7上に形成されているACFをア
クティブマトリクス基板1上に転写する。
転写されたアクティブマトリクス基板1と対向基板2と
を対向配置させ、これを80℃に設定されたゴム製の加
熱ローラー装置8に、1cm/secの速度で通してア
クティブマトリクス基板1と対向基板2とを仮圧着す
る。
された前記両基板をオートクレーブ装置を用いて、18
0℃、20kgf/cm2で約10分間の処理を行う。
このときのオートクレーブ処理による基板温度および装
置内圧力のプロファイルの詳細については図3に示すと
おりである。
ーラー加熱装置を用いているため、手間を要する転写工
程を比較的容易かつ短時間で処理することが可能となっ
ている。また、上下基板仮圧着の際に、ローラーにより
基板端部から順次圧着しているため、貼り合わせ面への
気泡の巻込みを抑えることも可能となっている。
転写および両基板仮接続の方法としては、加熱ローラー
以外にも他のプレス方法を用いることができる。この具
体的な方法について図4(a)〜(e)を用いて説明す
る。
ブマトリクス基板1と対向基板2との貼り合わせに際
し、アクティブマトリクス基板1上に異方導電性接着剤
5であるACFを対向配置させ、この状態でアクティブ
マトリクス基板1とACF5との間の脱気処理を施す。
ブマトリクス基板1とACF5との間の脱気処理を施し
ながら脱気装置のシート上からACF5に対して熱プレ
ス処理(80℃、5−10kgf/cm2)を施し、A
CF5をアクティブマトリクス基板1上に転写する。
を転写したアクティブマトリクス基板1と対向基板2と
を貼り合わせ位置に対向配置させ、この状態でアクティ
ブマトリクス基板1と対向基板2との間の脱気処理を施
す。
ブマトリクス基板1と対向基板2との間の脱気処理を施
しながら脱気装置のシート上から対向基板2に対して熱
プレス処理(80℃、5−10kgf/cm2)を施
し、アクティブマトリクス基板1と対向基板2との仮圧
着を行う。
された前記両基板をオートクレーブ装置を用いて、18
0℃、20kgf/cm2で約10分間の処理を行う。
は、ACFをアクティブマトリクス基板上に転写する際
に脱気処理を施した上に、さらに対向基板2の仮圧着時
にも同様に脱気処理を施しているため、オートクレーブ
装置加圧処理による本圧着前に気泡の巻込みをより確実
に抑制することが可能となっている。
クティブマトリクス基板1上に転写した例について説明
したが、対向基板2上にACF5を転写しても一向に構
わない。また、熱プレス以外に加熱ローラーを使用して
もよい。
画像検出器は、格子状の電極配線と各格子毎に設けられ
た複数の薄膜トランジスタと複数の画素電極とが具備さ
れたアクティブマトリクス基板と、光導電性を有する半
導体がほぼ全面に具備された対向基板とを導電性材料で
接続する際に、オートクレーブ方式を用いた加圧プレス
により熱圧着していることを特徴としており、これによ
り、対象となる貼り合わせ基板のサイズに拘わらず均一
な加圧が可能となっている。また、装置の性能によって
も異なるが、1kgf/cm2〜数百kgf/cm2程度
の範囲で加圧力の調整を行うことが可能となっている。
さらに、チャンバ内の気体を脱気しながら加熱している
ことから、熱分布の均一性もよく、複数組の貼り合わせ
基板を一度に加熱、加圧処理する場合であっても基板間
の温度分布を非常に狭くすることが可能となっている。
検出器は、図1に示した構造のもの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。
出器の構成は、図1に示した実施の形態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1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。
は、本実施の形態1に係る二次元画像検出器と同様に、
アクティブマトリクス基板1と対向基板2とが異方導電
性接着剤5により電気的に接続されて貼り合わされた構
成となっている。
像検出器は、以下の理由により、少なくとも一方側の基
板電極上に突起電極(バンプ)を設けていることを特徴
としている。
導電粒子6が分散されており、この導電粒子6が上下の
基板(アクティブマトリクス基板1および対向基板2)
それぞれに形成された電極と接触することにより導通が
得られる仕組みとなっている。この各基板に形成された
電極間の導通を確実にするためには、両基板間のギャッ
プを導電粒子6の直径と同等あるいはそれ以下に押し込
む必要があり、かつ同一基板上の隣接電極間においてリ
ークを発生させないようにする必要がある。
面であり、かつ導電粒子6の直径が異方導電性接着剤5
の膜厚以下である場合には、両基板間のギャップを異方
導電性接着剤5の膜厚以下にすることが不可能であるた
め、上下の基板に形成された電極間の確実な電気的接続
は得られない。上述した実施の形態1で用いたACF5
は、膜厚と導電粒子6の直径とが等しくなるように製造
されているが、このような場合であっても、導電粒子6
の直径にある程度の分布が生じることは避けられないこ
とから、直径の小さい導電粒子6による接続不良が発生
してしまう恐れがある。また、このような場合、仮に導
通が得られたとしても、上下の基板間のギャップを異方
導電性接着剤3の膜厚以下に押し込むことができないこ
とから、導電粒子6と電極との接触面積が小さく、製品
としての信頼性に問題が発生してしまうことが考えられ
る。
施の形態2における二次元画像検出器では、図5(a)
および図5(b)に示すように、少なくとも一方側の基
板電極上に突起電極(バンプ)9を設けた構成としてい
る。このような構成では、基板上に隣接形成される突起
電極9間の溝10に異方導電性接着剤5が逃れる空間が
生じることから、上下の基板間のギャップを異方導電性
接着剤5の膜厚以下、さらには導電粒子6の直径以下に
押し込むことが可能となっており、これにより、導電粒
子6による上下の基板間の電気的な接続を確実にするこ
とが可能となっている。
の空間が異方導電性接着剤5により満たされるまでは、
この溝部分10には圧力が加わらないため、この溝部分
10に存在する導電粒子6は偏平することはない。した
がって、同一基板上の隣接電極間におけるリークが発生
する恐れも低減される。
接着剤5を用いて突起電極9が形成された基板の貼り合
わせを行う際には、突起電極9間に生じる溝10を貼り
合わせ面の外部に対して密閉しておく必要がある。これ
は、仮に突起電極9間に生じる溝10の部分の空間が外
部に対して密閉されていない場合には、外部と同様にこ
の空間自体も加圧されることになるため、上下の基板圧
着時に溝10部分の空間への異方導電性接着剤5の流入
が阻害されてしまうからであり、このような場合には、
本来得られるべき突起電極9による効果は得られなくな
ってしまう。
ては、メッキ法、スタッドバンプ法、エッチング法、サ
ンドブラスト法などがあり、数μmから数十μmの高さ
を有するAu、Cu、In、ハンダなどの金属、或いは
それらの金属を積層して突起電極9を形成することがで
きる。また、CdTeやCdZnTeなどの半導体層の
表面側接続部分に、エッチング法やサンドブラスト法に
より数μmから数十μmの深さの溝を形成して、突起電
極9を形成することも可能である。なお、本実施の形態
2では、図5(b)にも示すように、製造プロセスの簡
易さを考慮して突起電極9を対向基板2上に形成した。
9間に生じる溝10を貼り合わせ面の外部に対して密閉
する方法について、図5を用いて以下に説明する。
では、図5(a)(b)に示すように、基板の貼り合わ
せ面の周辺約1cmにシール剤11を配置して外壁を形
成し、これにより貼り合わせ面の内部を密閉した。具体
的には、上述したシール剤11としてACF5の接着剤
成分と同じエポキシ系樹脂を使用し、オートクレーブ装
置による加圧加熱時にACF5と同時に硬化させた。ま
た、熱硬化前の軟化状態時にある程度の加圧力に耐えら
れるように、シール剤11の幅は約1cmと大きめに形
成した。さらに、シール剤11の高さは約12μmと
し、突起電極9のバンプの高さである10μmよりもや
や高くしておくことで、基板の貼り合わせ面内を外部に
対して密閉し易くした。
出器では、基板の貼り合わせ面内を外部に対して密閉す
るための外壁を形成するシール剤11として、エポキシ
系樹脂を使用したが、これ以外にも、シリコーン樹脂な
どの耐熱性や気密性に優れた樹脂材料を使用することが
可能である。また、本実施の形態2では、基板の貼り合
わせ面内を外部に対して密閉するための外壁としてシー
ル剤11を形成したが、外壁の形成方法としてはこれに
限定されるものではなく、例えば図6(a)および図6
(b)に示すように、突起電極9を形成する際に、貼り
合わせ基板周辺部に同時に外壁12を形成することも可
能である。さらに、エッチング法やサンドブラスト法に
より突起電極9を形成する場合には、貼り合わせ基板の
周辺部に溝が生じない領域を設けることにより、貼り合
わせ面を容易に外部から遮蔽することが可能である。な
お、この図6(a)(b)の基本的な構成については図
5(a)(b)と同様であるため説明は省略する。
検出器は、図1乃至図6に示した構造のものに限定され
るものではなく、上述した実施の形態1および実施の形
態2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。
出器の構成は、図1に示した実施の形態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1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。
は、本実施の形態1および実施の形態2に係る二次元画
像検出器と同様に、アクティブマトリクス基板1と対向
基板2とが接着かつ電気的に接続されて貼り合わされた
構成となっている。
像検出器は、図7(a)および図7(b)に示すよう
に、画素電極を有するアクティブマトリクス基板1と光
導電層を有する対向基板2とを接着かつ電気的に接続す
る導電性材料として、感光性樹脂にカーボン微粒子を分
散させて導電性を付与した材料13を用い、露光、現像
処理を施して画素電極3上に選択的にパターン形成して
いることを特徴としている。
ィブマトリクス基板1の画素電極3上に導電性材料13
を選択的にパターン配置していることから、上述した実
施の形態2と同様に、隣接する電極間には導電性材料1
3が存在しない空間(非接続領域)14が形成されるた
め、オートクレーブ処理による十分な加圧力を得るため
には、基板貼り合わせ面の周辺部には外壁(シール剤)
11を設けておく必要がある。
する感光性樹脂13は、膜厚が8μmであり、そのため
外壁のシール剤11の膜厚を10μm程度として基板貼
り合わせ面内の密閉度を向上させた。その他のオートク
レーブ装置を用いた具体的な基板の貼り合わせ方法など
については、上述した実施の形態2と同様である。
を有する感光性樹脂13をパターニングによりアクティ
ブマトリクス基板1の画素電極3上に配置した例につい
て説明したが、この導電性材料を電極上に選択的に配置
する方法はこれに限定されるものではなく、他に電着法
やスクリーン印刷法などの手法も可能である。また、本
実施の形態3では、基板の貼り合わせ面内を外部に対し
て密閉するための外壁を形成するシール剤11として、
エポキシ系樹脂を使用したが、これ以外にも、シリコー
ン樹脂などの耐熱性や気密性に優れた樹脂材料を使用す
ることが可能である。さらに、本実施の形態2では、基
板の貼り合わせ面内を外部に対して密閉するための外壁
としてシール剤11を形成したが、外壁の形成方法とし
てはこれに限定されるものではなく、例えば図8(a)
および図8(b)に示すように、導電性材料13を画素
電極3上に選択的に形成する際に、同じ材料13を用い
て貼り合わせ基板周辺部に同時に外壁12を形成するこ
とも可能である。ただし、この導電性材料13を電着法
により画素電極3上に選択的に配置するような場合に
は、基板貼り合わせ面の外壁形成部分にも予め電極を形
成しておく必要がある。なお、この図8(a)(b)の
基本的な構成については図7(a)(b)と同様である
ため説明は省略する。
検出器は、図1乃至図8に示した構造のものに限定され
るものではなく、上述した実施の形態1乃至実施の形態
3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。
出器の構成は、図1に示した実施の形態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1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。
は、本実施の形態1乃至実施の形態3に係る二次元画像
検出器と同様に、アクティブマトリクス基板1と対向基
板2とが接着かつ電気的に接続されて貼り合わされた構
成となっている。
像検出器は、実施の形態2と同様に、画素電極3を有す
るアクティブマトリクス基板1と光導電層を有する対向
基板2とを接着かつ電気的に接続する導電性材料とし
て、異方導電性接着剤であるACF5を用い、一方側の
基板電極上に突起電極(バンプ)9を設けていることを
特徴としている。
5を用いた基板の貼り合わせ時に突起電極9により空間
が生じる場合に、基板貼り合わせ面内に生じる空間10
を密閉する手段として、上述した実施の形態2では、基
板貼り合わせ面周辺部に外壁を設けることにより空間1
0を密閉していたが、本実施の形態4では、外壁を設け
ずに両基板の貼り合わせを行った。具体的には、オート
クレーブ処理時にのみ基板貼り合わせ面内部を密閉する
手法を用い、貼り合わせ基板を脱気処理することにより
基板貼り合わせ面内部を密閉しながらオートクレーブに
よる本圧着を行った。
仮圧着に至る工程は、上述した実施の形態1乃至実施の
形態3と同様である。また、オートクレーブ装置による
基板貼り合わせの際の貼り合わせ面内の空間を密閉する
目的で行う脱気処理の方法としては、貼り合わせ基板全
体をテフロン(登録商標)などのフィルムシートで覆っ
た状態にして脱気を行った。なお、貼り合わせ基板周辺
部のみを外枠で囲い、貼り合わせ面内部の脱気を行って
も構わない。
ブマトリクス基板1と対向基板2との貼り合わせプロセ
スを図9(a)および図9(b)に示す。また、基板貼
り合わせ面内部を密閉する目的は、オートクレーブ処理
の際に上下の貼り合わせ基板間に生じる隙間を外部から
遮断することにより隙間部分と装置内部雰囲気との圧力
差が保たれ、オートクレーブ装置内部圧と同等の圧力を
貼り合わせ基板全面に加えるためである。したがって、
貼り合わせ面内に外壁を設けるなどの構造的な処置を施
さなくても、上述したように基板貼り合わせ時に限り補
助的に貼り合わせ面内部を密閉しておけば得られる効果
としては十分である。これにより、密閉を目的とした基
板への構造付加が不要である分だけ本実施形態4では二
次元画像検出器の製造工程を簡略化することが可能とな
っている。
に、電極上に選択的に導電性材料を配置することにより
導電性材料間に空間を形成するような場合においても、
例えば図10(a)および図10(b)に示すように、
上述した手法と同様に基板面に外壁を設けることなく貼
り合わせ面内部を密閉することが可能である。なお、こ
の図10(a)(b)の基本的な構成についても図9
(a)(b)と同様であるため説明は省略する。
面内部に対して継続的に脱気処理を施さなくても、最初
にある程度の脱気を行っておくだけである程度の密閉効
果を得ることが可能である。
クス基板と対向基板とを貼り合わせる際に、各画素電極
に対応した突起または各画素電極に対応して選択的にパ
ターン配置された導電性材料の間隔部分に生じる空間が
外部に対して密閉されているため、基板貼り合わせ面内
空間と外部との圧力差により、貼り合わせ装置内部と同
等の圧力を基板全面に加えることが可能となっている。
を外部から遮断する封止手段が形成されているため、基
板貼り合わせ面内空間の保護および貼り合わせ強度の向
上といった効果も併せて実現することが可能となってい
る。
クス基板と対向基板とを貼り合わせる際に基板サイズに
関係なく基板全面に対して均一な加圧プレスが可能とな
り、また、該両基板を接続するための導電性材料の種類
に応じたプレス圧の調整が容易に可能となり、さらに
は、加圧雰囲気下で熱媒体の密度が大きいために加熱処
理時に昇温速度が速く製造時間を短縮することが可能と
なっている。
基板および導電性材料のそれぞれの貼り合わせ面に生じ
る間隙を脱気しながら接続していることにより、この両
基板間への気泡の混入を未然に防ぐことが可能となり、
アクティブマトリクス基板と対向基板とを信頼性よく接
続することが可能となっている。
係る二次元画像検出器の構成の概略を示す断面図であ
る。
に係る二次元画像検出器の基板貼り合わせプロセスの概
略を示す断面図である。
像検出器の基板貼り合わせ時におけるオートクレーブ圧
力および温度条件を示す図面である。
に係る二次元画像検出器の基板貼り合わせプロセスの概
略を示す断面図である。
係る二次元画像検出器の構成の概略を示す平面図および
断面図である。
係る二次元画像検出器の構成の概略を示す平面図および
断面図である。
係る二次元画像検出器の構成の概略を示す平面図および
断面図である。
係る二次元画像検出器の構成の概略を示す平面図および
断面図である。
係る二次元画像検出器の製造装置を示す断面図である。
4に係る二次元画像検出器の製造装置を示す断面図であ
る。
概略を模式的に示した斜視図である。
当たりの構成の概略を模式的に示した断面図である。
Claims (10)
- 【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、該両基板は導電性材料によって接着かつ電
気的に接続されており、 前記アクティブマトリクス基板と対向基板の少なくとも
一方側の接続面には各画素電極に対応した突起が形成さ
れているとともに、該接続面周辺部には該両基板間を外
部から遮断する封止手段が形成されていることを特徴と
する二次元画像検出器。 - 【請求項2】 前記封止手段は、前記画素電極に対応し
て形成された突起と同じ材料で構成された外壁であるこ
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】 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、該両基板は導電性材料によって接着かつ電
気的に接続されており、 前記導電性材料は各画素電極に対応して選択的にパター
ン配置されているとともに、前記アクティブマトリクス
基板と対向基板との接続面周辺部には該両基板間を外部
から遮断する封止手段が形成されていることを特徴とす
る二次元画像検出器。 - 【請求項4】 前記封止手段は、前記画素電極に対応し
て配置された導電性材料と同じ材料で構成された外壁で
あることを特徴とする請求項3に記載の二次元画像検出
器。 - 【請求項5】 前記封止手段は、前記アクティブマトリ
クス基板の周辺部に形成された封止樹脂であることを特
徴とする請求項1乃至4に記載の二次元画像検出器。 - 【請求項6】 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と対向基板の少なくとも
一方側の接続面に導電性材料を配置する工程と、 前記導電性材料を配置した基板の接続面に、他方側の基
板の接続面が対向するように配置する工程と、 前記対向配置した両基板をオートクレーブ装置を用いた
加圧プレスにより圧着しながら加熱処理を施して前記導
電性材料により接着かつ電気的に接続する工程と、を含
むことを特徴とする二次元画像検出器の製造方法。 - 【請求項7】 前記アクティブマトリクス基板と対向基
板の少なくとも一方側の接続面に導電性材料を配置する
工程において、該導電性材料はフィルム形状を有すると
ともに、加熱ローラーを用いて該導電性材料と基板との
貼り合わせ面に生じる間隙を脱気しながら配置すること
を特徴とする請求項6に記載の二次元画像検出器の製造
方法。 - 【請求項8】 前記対向配置した両基板を前記導電性材
料により接着かつ電気的に接続する工程において、該対
向配置した両基板を予め仮圧着しておくことを特徴とす
る請求項6に記載の二次元画像検出器の製造方法。 - 【請求項9】 前記対向配置した両基板を仮圧着する際
に、脱気処理を施すことを特徴とする請求項8に記載の
二次元画像検出器の製造方法。 - 【請求項10】 前記対向配置した両基板を前記導電性
材料により接着かつ電気的に接続する工程において、前
記オートクレーブ装置による加圧加熱処理の際に、該両
基板の貼り合わせ面に生じる間隙を脱気しながら接続す
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
の製造方法。
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