JP2010147076A - 光マトリックスデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アクティブマトリックス基板を備えるＸ線平面検出器や画像表示装置において、ゲート線およびデータ線の交差部における短絡（ショート）不良を低減する。
【解決手段】
ゲート線とデータ線の層間絶縁膜を２層構造とし、１層面および２層目の絶縁膜を光または熱硬化により絶縁膜を形成する流動性の絶縁体を用いて形成する。１層目の絶縁膜を形成する流動性絶縁体を予備硬化させる。次に、予備硬化された絶縁膜１上に２層目の絶縁膜を形成する流動性絶縁体を塗布することで、１層目の絶縁膜にピンホールが発生しても、このピンホールを２層目の流動性絶縁体で穴埋めすることができる。また、１層目と２層目の流動性絶縁体の本硬化を一括して行うことでスループットを向上しつつ、ゲート線およびデータ線の交差部における短絡（ショート）不良を低減することができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、テレビやパーソナルコンピュータのモニタとして用いられる薄型画像表示装置、もしくは医療分野や産業分野などに用いられる放射線撮像装置に備わる放射線検出器など、受光素子または表示素子を二次元マトリックス状に配列した構造を有する光マトリックスデバイスの製造方法に関するものである。

近年、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等で形成されるアクティブ素子とコンデンサとを備えた受光素子または表示素子を二次元マトリックス状に配列した光マトリックスデバイスが汎用されている。これらを大別すると、受光素子で構成されたデバイスと表示素子で構成されたデバイスとに分けられる。受光素子としては、光撮像センサや、医療分野または産業分野などで用いられる放射線撮像センサなどがある。表示素子としては、テレビやパーソナルコンピュータのモニタとして用いられる透過光の強度を調節する素子を備えた液晶型や発光素子を備えたＥＬ型などの画像ディスプレイがある。どちらのデバイスも、光に関する素子を備えた光マトリックスデバイスである。ここで光とは、赤外線、可視光線、紫外線、放射線（Ｘ線）、γ線等をいう。

上述した光マトリックスデバイスの中でも、受光素子を備えた光マトリックスデバイスとしてのＸ線平面検出器（ＦＰＤ）を例に採って説明する。Ｘ線平面検出器は、Ｘ線を検出するＸ線検出素子が２次元マトリックス状に配列されている。Ｘ線検出素子内には、Ｘ線に感応する半導体層などのＸ線変換層を備えており、Ｘ線をＸ線変換層によりキャリア（電荷信号）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線に感応する半導体層としては非晶質のａ−Ｓｅ（アモルファスセレン）膜などが用いられる。

Ｘ線変換層で生成されたキャリアにより、２次元マトリックス状に配列されたコンデンサに電荷信号が所定時間分だけ蓄積される。その後、ゲート駆動回路からゲート線を介して送られるゲート電圧により薄膜トランジスタがスイッチング作用をして、コンデンサに蓄積された電荷が、データ配線を介して、電荷電圧変換部で電圧信号に変換され、Ｘ線検出信号として外部に読み出される。

上述したように、Ｘ線平面検出器や薄型画像ディスプレイに備えられている光マトリックスデバイスは、データ線を介してデータの書き込みまたは読み込みを行い、ゲート線を介して薄膜トランジスタのゲート電極にゲート電圧を送ることでスイッチング作用を行っている。

この、データ線とゲート線の交差部における層間絶縁膜にピンホールが発生すると、データ線とゲート線が短絡（ショート）不良を起こしてしまい、薄膜トランジスタのスイッチング作用が機能しなくなったり、データの書き込みまたは読み込みにノイズが発生する問題が生じた。

この問題を解決するために、特許文献１には、液晶表示装置におけるデータ線（ソース線）およびゲート線の形成方法において、フォトレジスト法及びスパッタリング法またはＣＶＤ法によりデータ線とゲート線間を多層構造とすることが開示されている。また、特許文献２には、データ線とゲート線間の層間絶縁膜をフォトレジスト法及びＣＶＤ法を用いて２層構造とすることで、層間絶縁膜の膜厚を厚くすることが開示されている。
特開平０５−０２７２６６号公報 特開２００２−０９４０７１号公報

しかしながら、フォトリソグラフィ法とスパッタリング法又はＣＶＤ法を用いて、ゲート線とデータ線との層間絶縁膜を形成するためには、層間絶縁膜形成用のマスクを用意しなければならず煩雑であった。さらには、絶縁膜を１層ずつ形成しなければならないので効率が悪く、製造コストのかかるものであった。また、特許文献１のようにゲート線を陽極酸化法にて絶縁体を形成する場合、配線材料としてＴａ（タンタル）を用いなければならないが、Ｔａは希少金属（レアメタル）であり、その価格は非常に高価である。

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、印刷法により短絡不良のない絶縁膜を形成する光マトリックスデバイスの製造方法を提供することを目的とする。

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、請求項１に記載の発明は、光に関する素子を２次元マトリックス状に配列して構成された光マトリックスデバイスの製造方法であって、流動性の絶縁体を塗布して第１絶縁膜を形成する第１絶縁膜塗布ステップと、前記第１絶縁膜の標準硬化エネルギーよりも低いエネルギーを前記第１絶縁膜に与えて予備硬化させる予備硬化ステップと、予備硬化された前記第１絶縁膜上に流動性の絶縁体を印刷法により塗布して第２絶縁膜を形成する第２絶縁膜塗布ステップと、前記第１絶縁膜および前記第２絶縁膜を硬化させる本硬化ステップとを備えたことを特徴とする。

上記構成によれば、流動性の絶縁体を塗布して形成した第１絶縁膜に、本来硬化形成するのに必要な標準硬化エネルギーよりも低いエネルギーを与えて予備硬化させることで第１絶縁膜上に不可避的なピンホールを生じさせるとともに、絶縁体の流動性をなくすことで仮固定する。次に、予備硬化された第１絶縁膜上に、印刷法により第１絶縁膜上に流動性絶縁体を塗布して第２絶縁膜を形成するので、第１絶縁膜に発生したピンホールを流動性絶縁体が穴埋めをする。そして、第１絶縁膜と第２絶縁膜とを本来の標準硬化エネルギーを与えて本硬化することで、２層構造の絶縁膜を得ることができる。仮に、第２絶縁膜においてピンホールが生じても、第１絶縁膜でピンホールは中断するので、第１絶縁膜および第２絶縁膜を貫通するピンホールは生じ得ない。これより、第１絶縁膜および第２絶縁膜で構成された絶縁膜を流れる漏れ電流値を抑制することができ、漏れ電流が引き起こす絶縁破壊による耐電圧低下も防ぐことができ、さらには、短絡（ショート）不良を低減することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光マトリックスデバイスの製造方法であって、前記印刷法がインクジェット法であることを特徴とする。

上記構成によれば、第２絶縁膜を形成する印刷法がインクジェット法であるので、局所的に第２絶縁膜を形成することができる。スパッタリング法やＣＶＤ法と異なってマスクを必要としないので、スループット向上を図ることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の光マトリックスデバイスの製造方法において、前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜とは同じ種類の絶縁膜であることを特徴とする。

上記構成によれば、第１絶縁膜と第２絶縁膜との流動性絶縁体を同じ種類のものとすることで、本硬化する条件を同一の条件とすることができる。また、第１絶縁膜と第２絶縁膜との２層構造で形成された絶縁膜の性質を均一なものとすることができる。これより、安定した光マトリックスデバイスを製造することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３いずれか１つに記載の光マトリックスデバイスの製造方法において、前記第１絶縁膜および前記第２絶縁膜を形成する流動性の絶縁体は、加熱または光の照射によって硬化する有機化合物であることを特徴とする。

上記構成によれば、第１絶縁膜および第２絶縁膜を形成する流動性絶縁体が、加熱または光の照射により硬化される有機化合物であるので、簡易に柔軟性のある第１絶縁膜および第２絶縁膜を形成することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の光マトリックスデバイスの製造方法において、前記第２絶縁膜塗布ステップを実施する印刷器には、前記第１絶縁膜を予備硬化させるエネルギー供給手段が備えられていることを特徴とする。

上記構成によれば、第１絶縁膜の予備硬化を印刷器の印刷台上で実施できるので、第１絶縁膜の予備硬化を行いながら、第２絶縁膜の印刷形成をすることもできる。これより、スループットを向上することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の光マトリックスデバイスの製造方法において、前記第１絶縁膜および前記第２絶縁膜を形成する流動性の絶縁体は加熱によって硬化する有機化合物であり、前記予備硬化ステップを前記印刷器の印刷台を昇温することで行うことを特徴とする。

上記構成によれば、第１絶縁膜および第２絶縁膜を形成する流動性の絶縁体が加熱によって硬化する有機化合物なので、印刷器の印刷台を昇温することで第１絶縁膜の予備硬化を実施することができる。これより、昇温された印刷台により第１絶縁膜の予備硬化を行いながら、第２絶縁膜の印刷形成をすることもできるので、スループットを向上することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１から６いずれか１つに記載の光マトリックスデバイスの製造方法において、前記第１絶縁膜および前記第２絶縁膜は、アクティブマトリックス基板のゲート線とデータ線との間の層間絶縁膜であることを特徴とする。

上記構成によれば、第１絶縁膜および第２絶縁膜をアクティブマトリックス基板のゲート線とデータ線との層間絶縁膜として形成することで、ゲート線とデータ線との短絡不良を低減することができる。これより、安定動作するアクティブマトリックス基板を製造することができる。

請求項８に記載の発明は、請求項１から６いずれか１つに記載の光マトリックスデバイスの製造方法において、前記第１絶縁膜および前記第２絶縁膜は、パッシベーション膜であることを特徴とする。

上記構成によれば、第１絶縁膜および第２絶縁膜をアクティブマトリックス基板のパッシベーション膜として形成することで、ピンホールの無いパッシベーション膜を形成することができる。これより、アクティブマトリックス基板の半導体膜の耐環境性を向上することができる。

請求項９に記載の発明は、請求項１から８いずれか１つに記載の光マトリックスデバイスの製造方法において、前記光マトリックスデバイスが光検出器であることを特徴とする。

上記構成によれば、配線間の短絡不良がなく、ノイズの低減された光検出器を製作することができる。

請求項１０に記載の発明は、請求項１から８いずれか１つに記載の光マトリックスデバイスの製造方法において、前記光マトリックスデバイスが画像表示装置であることを特徴とする光マトリックスデバイスの製造方法。

上記構成によれば、配線間の短絡不良がなく、ノイズの低減された画像表示装置を製造することができる。

この発明に係る光マトリックスデバイスの製造方法によれば、印刷法により短絡不良のない絶縁膜を形成する光マトリックスデバイスの製造方法を提供することができる。

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は実施例に係るＸ線平面検出器の平面視した構成図であり、図２はＸ線平面検出器の１画素を側面視した縦断面図であり、図３はＸ線平面検出器の１画素当たりの等価回路を示す回路図である。本実施例では、光マトリックスデバイスとしてＸ線平面検出器（以下ＦＰＤと称す）を例に採って説明する。

＜Ｘ線平面検出器＞
図１に示すように、ＦＰＤ１の回路構成は、Ｘ線をキャリア（電子−正孔対）に変換するＸ線変換層としての半導体層２と、半導体層２にて生成されたキャリアから誘起される電荷を蓄積するコンデンサ３と、コンデンサ３とデータ線４との間でゲート電圧信号によりスイッチング作用をする薄膜トランジスタ５と、薄膜トランジスタ５へゲート線６を介してゲート電圧信号を送るゲート駆動回路７と、コンデンサ３からデータ線４へ読み込まれた電荷信号を電圧信号へ変換する電荷電圧変換部８と、電荷電圧変換部８から出力される電圧信号を収集して１つに出力するマルチプレクサ９とを備える。ＦＰＤ１は本発明における光マトリックスデバイスに相当する。

また、Ｘ線検出素子ＤＵは、図２に示すように、絶縁基板１０上に形成されたＴＦＴ５とコンデンサ３と半導体層２とを備える。ＴＦＴ５は、データ線４、ゲート線６、絶縁膜１１、ゲートチャネル１２、および容量電極１３とで構成される。データ線４は薄膜トランジスタ５のドレイン電極でもあり、容量電極１３は薄膜トランジスタ５のソース電極でもある。絶縁基板１０のＸ線入射側にゲート線６とグランド線（ＧＮＤ線）１４とが積層され、絶縁膜１１を挟んでさらにゲートチャネル１２がゲート線６と対向して積層される。ゲートチャネル１２の両端には、それぞれデータ線４と容量電極１３が一部重なって積層される。コンデンサ３は、グランド線１４、絶縁膜１１、および容量電極１３とで構成される。また、絶縁膜１５が、絶縁膜１１、ゲートチャネル１２、データ線４、容量電極１３上に積層されている。このようにＦＰＤの１画素は１個のX線検出素子ＤＵで構成されている。X線検出素子ＤＵは本発明における光に関する素子に相当する。

容量電極１３の上には画素電極１６が積層され、画素電極１６の上にはさらに、半導体層２が積層される。また、絶縁膜１５が絶縁膜１１、ゲートチャネル１２、データ線４、容量電極１３上に積層され、絶縁膜１７が画素電極１６の周囲に積層される。半導体層２の上には共通電極１８が積層される。また、コンデンサ３、データ線４、ＴＦＴ５、ゲート線６、絶縁基板１０、絶縁膜１１、ゲートチャネル１２、容量電極１３、グランド線１４とでアクティブマトリックス基板２０を構成する。

このように、ＦＰＤ１には、ＴＦＴ５を備えるＸ線検出素子ＤＵを縦・横式２次元マトリクス状に多数個配列して形成されたＸ線検出部ＤＸを備えている。図１においては、説明を簡略化するためにＸ線検出素子ＤＵが縦・横に３個×３個配置されているが、実際は例えば、1024個×1024個ほど配置されている。

図３に示すように、バイアス電源２１よりバイアス電圧を共通電極１８に印加した状態で被検体にＸ線を照射して放射線撮像を行うと、被検体を透過した放射線像が半導体層２上に投影されて、像の濃淡に比例したキャリアが半導体層２内に発生する。半導体層２で変換されたキャリアはコンデンサ３に電荷を誘起して、コンデンサ３に電荷が蓄積される。
次に、ゲート線６の電圧を正電圧に印加することで各Ｘ線検出素子ＤＵが行単位で選択され、選択された行のＴＦＴ５のゲートがＯＮされる。そして、薄膜トランジスタ５がＯＮされるまでコンデンサ３に暫定的に蓄積されて記憶された電荷を電荷信号として、薄膜トランジスタ５を介してデータ線４に読み出す。各データ線４に読み出された電荷信号を電荷電圧変換部８で電圧信号へ変換して、マルチプレクサ９で１つの電圧信号にまとめて出力する。出力された電圧信号をＡ／Ｄ変換器（図示省略）でデジタル化してＸ線検出信号として出力する。以上の様にして、半導体層２でX線から変換された電気信号をX線検出信号として取り出すことができる。

次に、実施例１におけるＦＰＤの製造方法について、図４〜図１３を参照して説明する。図４はＦＰＤの配線および絶縁膜等を形成する基板印刷器の概略斜視図であり、図５は基板印刷器のヘッドを示す縦断図であり、図６は、ＦＰＤの製造工程の流れを示すフローチャートであり、図７（ａ）〜図１２（ａ）は、ＦＰＤの製造工程を示す概略平面図であり、図７（ｂ）〜図１２（ｂ）は、図７（ａ）〜図１２（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図であり、図７（ｃ）〜図１２（ｃ）は、図７（ａ）〜図１２（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図であり、図１３はＦＰＤ１の製造工程を示す縦断面図である。

＜基板印刷器＞
基板印刷器２２は、図４に示すように、インクジェットノズル２３を備えた支持アーム２４と、インクジェットノズル２３と対向して配置された絶縁基板１０を支持する基板支持テーブル２５と、基板支持テーブル２５をＸ方向へ移動させるＸ方向テーブル駆動機構２６と、基板支持テーブル２５をＹ方向へ移動させるＹ方向テーブル駆動機構２７とから構成される。また基板支持テーブル２５の内部には基板支持テーブル２５を加熱する加熱器１９が備えられている。加熱器は例えば電熱ヒータ、ホットプレート等が挙げられ、基板支持テーブル２５の表面温度により加熱器１９の出力を調節できる構成である。基板印刷器２２は本発明における印刷器に相当し、基板支持テーブル２５は本発明における印刷台に相当し、基板支持テーブル２５の内部に備わる加熱器は本発明におけるエネルギー供給手段に相当する。

実施例１におけるインクジェットノズル２３内に貯留されているインクおよびインクジェットノズル２３から射出される液滴２８（インク）とは、半導体、絶縁体、または導電性微粒子が有機溶媒にて溶解または分散され、溶液状態またはコロイド状態になっているものをいう。絶縁体と有機溶媒とで構成された液滴２８は本発明における流動性の絶縁体に相当する。

図５に示すように、実施例１のインクジェットノズル２３はピエゾ型を採用している。インクジェットノズル２３の上部には一対の電極２９に挟まれた圧電素子（ピエゾ素子）３０が備えられている。この電極２９に圧電パルスがかけられて通電すると圧電素子３０が下側に反り返るとともにインクタンク３１の上部も下側に反り返り、インクタンク３１の容積が減少してインクタンク３１内のインクの圧力が上昇する。これより、インクタンク３１内の減少した容積分に相当するインクがインクジェットノズル２３の先端から液滴２８として一滴射出される。液滴２８の大きさはインクジェットノズル２３の先端部の形状により決められるが、本実施例では直径が１μｍ以上１００μｍ以下に設定している。そして、圧電パルスがゼロになると、圧電素子３０とインクタンク３１の上部がもとの状態に戻るので、インクがインクタンク３１内に補充される。

また、本実施例ではインクジェットノズルとしてピエゾ型を採用したが、他の方式のピエゾ型でもよいし、サーマル型を採用してもよい。サーマル型の場合、インクが熱によって硬化しないように印加時間を調整する必要がある。

次に、図６のフローチャートを参照しながら、ＦＰＤ１の製造工程を順に説明する。

（ステップＳ１）ゲート線・グランド線形成
まず、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、絶縁基板１０の面上に基板印刷器２２を用いてインクジェット法によりゲート線４およびグランド線（ＧＮＤ線）１４を積層形成する。絶縁基板１０は、ガラス基板またはポリイミド等が好ましい。

（ステップＳ２）第１絶縁膜形成
次に、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、ゲート線６およびグランド線１４を覆うように絶縁基板１０上に絶縁膜１１をインクジェット法により塗布して積層形成する。絶縁膜１１は本発明における第１絶縁膜に相当し、ステップＳ２は本発明における第１絶縁膜塗布ステップに相当する。

（ステップＳ３）第１絶縁膜予備硬化
次に、基板支持テーブル２５の内部に備えられた加熱器より、絶縁基板１０を介して絶縁膜１１を加熱する。一例として、４０℃で１分加熱する。これより、絶縁膜１１が予備硬化されるので横流れ等を生じない。また、予備硬化することでピンホールが生じ得る箇所にピンホールが生じる。予備硬化時間は液滴２８の溶媒が揮発する程度でよいので、後のステップで本硬化する際の硬化時間の１／３０以上の時間とすることが望ましい。また、予備硬化を行っている間は、印刷塗布を待機させておく必要はない。つまり、予備硬化を行いながら、隣接する絶縁膜１１を印刷塗布することができるので、効率よく絶縁膜１１を形成することができる。加熱器が基板支持テーブル全体を加熱する場合、予備硬化しながら印刷塗布を行うと、先に印刷形成した絶縁膜１１の加熱硬化時間よりも長く加熱してしまう場合もあるが、これは特に支障はない。ステップＳ３は本発明における予備硬化ステップに相当する。

（ステップＳ４）第２絶縁膜形成
次に、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、絶縁膜１１を介してゲート線６上の所定の領域に絶縁膜３２をインクジェット法により塗布して積層形成する。ここで、絶縁膜３２が形成される所定の領域とは、ゲート線６とデータ線４とが交差する領域のことをいう。絶縁膜３２は本発明における第２絶縁膜に相当し、ステップＳ４は本発明における第２絶縁膜塗布ステップに相当する。

（ステップＳ５）第２絶縁膜予備硬化
次に、基板支持テーブル２５の内部に備えられた加熱器より、絶縁基板１０を介して絶縁膜３２を加熱する。一例として、４０℃で１分加熱する。これより、絶縁膜３２が予備硬化されるので横流れ等を生じない。予備硬化時間は後のステップで本硬化する際の硬化時間の１／３０以上の時間とすることが望ましい。

（ステップＳ６）絶縁膜本硬化
次に、絶縁膜１１および絶縁膜３２を本硬化するために、乾燥炉にて２３０℃で３０分の加熱を行う。これより、絶縁膜を構成する分子同士が結合するので、絶縁膜１１および絶縁膜３２が確実に固着する。加熱硬化の条件は絶縁膜１１および絶縁膜３２の硬化条件にもよるが、それぞれの絶縁膜が有機絶縁膜の場合、その硬化温度は１５０℃〜２５０℃程度であり、硬化時間は１０分〜６０分程度が標準的である。ステップＳ６は本発明における本硬化ステップに相当する。

（ステップＳ７）ゲートチャネル形成
そして、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、絶縁膜１１を挟んでゲート線６の所定の対向位置に半導体膜を積層することでゲートチャネル１２を形成する。

（ステップＳ８）データ線・容量電極形成
図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、ゲートチャネル１２を挟んで、データ線４および容量電極１３を絶縁膜１１上に積層形成する。データ線４はゲートチャネル１２の片端の一部と重なって積層する。容量電極１３は絶縁膜１１を挟んでグランド線１４に対向するように、ゲートチャネル１２の片端の一部と重なって積層形成する。なお、ゲートチャネル１２に対向したゲート線６の一部分と、データ線４のゲートチャネル１２側の部分と、ゲートチャネル１２と、容量電極１３のゲートチャネル１２側の部分と、ゲート線６／データ線４・ゲートチャネル１２・容量電極１３間に介在する絶縁膜１１とで、薄膜トランジスタ５を構成する。また、容量電極１３とグランド線１４との間に介在する絶縁膜１１とで、コンデンサ３を構成する。これより、アクティブマトリックス基板２０が形成される。

（ステップＳ９）絶縁膜形成
図１１（ａ）〜（ｃ）に示されるように、容量電極１３、データ線４およびゲートチャネル１２とともに、絶縁膜１１上に絶縁膜１５を積層形成する。この後積層する画素電極１６と接続するために容量電極１３上には絶縁膜１５を積層形成しない部分があり、容量電極１３の周囲を絶縁膜１５で積層形成する。すなわち、容量電極１３の一部分を開口するように絶縁膜１５を積層形成する。また、この絶縁膜１５は、アクティブマトリックス基板２０のパッシベーション膜としても機能する。

（ステップＳ１０）画素電極形成
図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、容量電極１３および絶縁膜１５上に画素電極１６を積層形成する。

（ステップＳ９）絶縁膜形成
図１２（ａ）〜（ｃ）に示されるように、画素電極１６および絶縁膜１５上に絶縁膜１７を積層形成する。この後、積層する半導体層２によって生成されたキャリアを画素電極１６に収集するために、半導体層２に直接に接触すべく画素電極１６の大部分には絶縁膜１７を積層形成せずに、画素電極１６の周囲のみを絶縁膜１７で積層形成する。すなわち、画素電極１６の大部分を開口するように絶縁膜１７を積層形成する。

（ステップＳ１０）半導体層形成
図１３に示すように、画素電極１６および絶縁膜１７上に半導体層２を積層形成する。本実施例の場合、半導体層２としてａ−Ｓｅを積層するので蒸着法を用いる。半導体層２にどのような半導体を採用するかで積層方法を変えてもよい。

（ステップＳ１１）共通電極形成
図１３（ａ）および（ｂ）に示すように、共通電極１８を半導体層２上に積層形成する。以上で、Ｘ線検出部ＤＸが製造され、これに、ゲート駆動回路７、電荷電圧変換部８、マルチプレクサ９等の周辺回路を接続することでＸ線平面検出器１の一連の製造を終了する。

これら光マトリックスデバイスの積層パターンの形成については、印刷塗布製膜を用いて積層形成するのが好ましい。印刷法であれば、大気中で簡易にかつ薄く積層形成することができる。印刷法は、凸版印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷やナノインプリントなどの転写法でもよいが、インクジェット法が最も好ましい。

また、印刷法以外にも、蒸着法、スピンコート法、ディップコート法、電界メッキ法、スパッタリング法、フォトリソグラフィ法によるパターン技術を併用して積層形成してもよい。絶縁膜や半導体層２を基板全体に一様に積層形成する際に有効である。さらには、これらのパターン技術とインクジェット法を組み合せて積層形成してもよい。

データ線４、ゲート線６、グランド線１４、容量電極１３、および共通電極１８を形成する導電体は、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、Ｃｕ（銅）等の金属をナノサイズ（１０^−９ｍ程度）の粒子を包含してペースト状にした金属インクを印刷することで形成してもよいし、ＩＴＯインクや、ポリスチレンスルホン酸をドープしたポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）などに代表される高導電性の有機物インクを印刷することで形成してもよい。また、金属インクの硬化方法は基板支持テーブル２５内に備えた加熱器による加熱以外にも、レーザーもしくは赤外線等により熱硬化することができる。熱硬化以外にも光硬化する金属インクを採用すれば、金属インクを光硬化することで各配線および各電極を形成することもできる。

このように、容量電極１３、コンデンサ３、薄膜トランジスタ５、データ線４、およびゲート線６から構成される積層パターンについて、積層パターンの全てを有機物または無機物で形成してもよいし、積層パターンのすくなくとも一部を有機物で積層形成してもよい。

ゲートチャネル１２を形成する半導体については、ペンタセンなどの有機物からなる有機半導体であってもよいし、低温ポリシリコンあるいはＺｎＯ（酸化亜鉛）に代表される酸化物半導体やカーボンナノチューブなどの無機半導体であってもよい。

絶縁膜１１、１５、１７、３２を形成する絶縁体については、熱または光により硬化するものが好ましい。例えば、ポリイミドまたはアクリルなどの有機絶縁体がある。これらの有機絶縁体を有機溶媒に希釈することで印刷法でも積層形成することができる。また、印刷塗布形成できるものであれば、有機絶縁体に限られず、無機絶縁体であってもよい。さらには、有機絶縁体と無機絶縁体の混合物であってもよい。本硬化する標準硬化条件と予備硬化する予備硬化条件との違いは、絶縁体が熱硬化性であれば温度と時間との違いであり、絶縁体が光硬化性であれば、照射する時間の違いとなる。

半導体層２を形成する半導体については、上述したａ−Ｓｅ以外にも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、あるいは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れば、有機半導体であってもよい。

以上のようにして形成した絶縁膜１１と絶縁膜３２からなるゲート線６とデータ線４との層間絶縁膜は従来の製法で形成した層間絶縁膜よりも耐圧性に優れつつ、漏れ電流値が低減されている。この効果を確かめるために確認実験を行った。表１は電極間の絶縁膜が１層の絶縁膜で形成された条件Ａと、２層の絶縁膜で形成された条件Ｂと、３層の絶縁膜で形成された条件Ｃにおけるそれぞれの漏れ電流値を示したものである。図１４は、電極間の絶縁膜が１層の耐電圧性および漏れ電流値を示す図であり、図１５は電極間の絶縁膜が２層の耐電圧性および漏れ電流値を示した図であり、図１６はこの確認実験の概略図を示す。

図１６に示すように、ガラス基板３３上に絶縁膜３５が２枚の電極３４に挟まれて形成されている。電極３４としてＡｇを採用し、絶縁膜３５としてポリイミドを採用する。条件Ａにおける絶縁膜３５は、ポリイミドをインクジェット法により１層塗して形成されており、その膜厚は約１μｍである。条件Ｂにおける絶縁膜３５は、ポリイミドをインクジェット法により２層塗して形成しており、その膜厚は、１層分の厚みが約１μｍであるので、合計で約２μｍである。条件Ｂにおいて、１層目のポリイミドをインクジェット法により塗布した後ガラス基板３３を６０℃に加熱してポリイミドを５分間予備硬化して、２層目のポリイミドをインクジェット法により塗布して形成した。条件Ｃにおける絶縁膜３５は、条件Ｂ同様に１層目および２層目のポリイミドをそれぞれ予備硬化した後、３層目のポリイミドをインクジェット法により塗布して形成した。各条件のサンプル数は１６個であったが、条件Ａにおいては、１個のサンプルが絶縁破壊を生じたので、サンプル数が少なくなっている。

以上のようにして形成された条件Ａの絶縁膜３５に電源部３６より２Ｖづつ昇圧したときの電圧−漏れ電流値の関係が図１４である。表１の条件Ａ及び図１４によれば、印加電圧が６０Ｖを上回ったあたりから漏れ電流値が１０^−１１Ａを上回り、印加電圧が上昇するに従って漏れ電流値も増大している。また、印加電圧８０Ｖを上回ったあたりで、絶縁膜３５の耐電圧が破壊され短絡（ショート）不良が発生しているサンプルもある。短絡不良を起こすとピンホール周辺部が焼けて絶縁性が戻るが、再び短絡不良を発生することがわかる。

条件Ｂの絶縁膜３５に電源部３６より２Ｖづつ昇圧したときの電圧−漏れ電流値の関係が図１５である。表１の条件Ｂおよび図１５によれば、印加電圧を１００Ｖにしても、漏れ電流値は１０^−１１Ａを超えることが無く、ほぼ一定値に収束しており、絶縁破壊を起こしているものも無い。

表１の条件Ａと条件Ｂ、および図１４と図１５を比較すると、本実施例で形成した２層構造の絶縁膜は１層構造の絶縁膜よりも、耐電圧性に優れ、漏れ電流値も低い。また、標準偏差の値も低くなっているので、漏れ電流値のバラつきが低減している。さらに、表１の条件Ｃを参照すると、２層構造よりも３層構造の方が絶縁膜の漏れ電流値およびそのバラつきはやや低減している。

また、インクジェット法によりゲート線とデータ線との層間絶縁膜を２層構造で形成した場合、層間絶縁膜の形状においても改善がみられた。図１７は、スパッタリング等従来の製法により作製したゲート線６とデータ線３９との層間絶縁膜においてピンホールが生じたときの説明図であり、図１８は、本発明の製法により作製したゲート線６とデータ線４との層間絶縁膜においてピンホールが生じたときの説明図である。

図１７を参照すると、従来の製法では、ゲート線６上に形成された絶縁膜３７にピンホールが生じた場合、その上に積層される絶縁膜３８も、絶縁膜３７のピンホールの形状に影響された形状となる。これより、絶縁膜３８の面上に形成されたデータ線３９も、ピンホールの形状に影響された形状となってしまう。これより、データ線３９にノイズが発生する原因となっていた。

これに対して、本願の製法により形成したゲート線６とデータ線４との層間絶縁膜によれば、図１８に示すようになる。ゲート線６上に形成された絶縁膜３７にピンホールが生じても、絶縁膜３７上に形成される絶縁膜４０を印刷法により形成する場合、絶縁膜４０を流動体である液滴２８により形成するので、その表面張力により絶縁膜４０の表面が自己平坦化される。これより、絶縁膜４０の面上に形成されるデータ線４は、ピンホールの形状の影響を受けることなく形成することができる。これより、従来と比較して、データ線４においてノイズを低減することができる。

また、ゲート線６とデータ線４との層間絶縁膜の形成不良としてピンホール以外にも異物の混入や気泡の発生等が挙げられるがこれらの形成不良に対しても、２層構造なので耐電圧性を上げることができる。また、２層構造でありながら、各絶縁膜の本硬化を一括して行うので、本硬化は１回でよく、スループットの向上をすることができる。

次に、本発明の実施例２について図１９を参照して説明する。図１９は、画像表示装置の一例としてアクティブマトリックス基板を備えるディスプレイ（有機ＥＬディスプレイ）の一部破断斜視図である。

本発明の方法は、画像表示装置の製造に応用することも好ましい。画像表示装置として、薄型のエレクトロルミネイトディスプレイや液晶ディスプレイなどが挙げられる。画像表示装置においても、アクティブマトリックス基板に形成された画素回路を備えており、このようなデバイスに適用することが好ましい。

図１９に示すように、アクティブマトリックス基板を備える有機ＥＬディスプレイ４１は、基板４２と、基板４２上にマトリックス状に複数個配置されたＴＦＴ回路４３と画素電極４４に接続され、基板４２に順次積層された有機ＥＬ層４５、透明電極４６及び保護フィルム４７と、各ＴＦＴ回路４３とソース駆動回路４８とゲート駆動回路４９とそれぞれを接続する複数本のソース電極線５０及びゲート電極線５１とを備えている。ここで、有機ＥＬ層４５は、電子輸送層、発光層、正孔輸送層等の各層が積層されて構成されている。そして、有機ＥＬディスプレイ４１において、アクティブマトリックス基板上のソース電極線５０及びゲート電極線５１の交差する層間絶縁膜が、前述した実施例１による光マトリックスデバイスの製造方法により形成されているので、ピンホールにより短絡することがない。これより、配線間の短絡不良（ショート）を抑えられる画像表示装置を製作することができる。

また、上述した画像表示装置は有機ＥＬなどの表示素子を用いたディスプレイであったが、これに限られず、液晶表示素子を備えた液晶型ディスプレイでもよい。液晶型ディスプレイの場合、カラーフィルターにて画素がＲＧＢに着色される。また、他の表示素子を備えたディスプレイであってもよい。

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。

（１）上述した実施例では、ゲート線とデータ線との層間絶縁膜は絶縁膜１１と絶縁膜３２との２層構造であったが、絶縁膜３２上にさらに別の絶縁膜を形成して、ゲート線とデータ線との層間絶縁膜を３層または４層構造の絶縁膜としてもよい。これより、ゲート線とデータ線との層間絶縁膜の耐電圧性がさらに向上し、漏れ電流値はさらに低減する。

（２）上述した実施例では、予備硬化は基板支持テーブル内２５に備えられた加熱器により一様に加熱されていたが、印刷塗布された領域ごとに加熱部分を分けて段階的に加熱するものでもよい。

（３）上述した実施例では、予備硬化は基板支持テーブル２５内に備えられた加熱器により基板支持テーブル２５の面上において実施したが、これに限らず別途予備硬化専用の熱風発生器、乾燥炉、ハロゲンヒータ等の加熱器を設けてもよい。

（４）上述した実施例では、光に関する素子として薄膜トランジスタとコンデンサからなるＸ線検出素子ＤＵであったが、フォトダイオードなどの可視光に感応する受光素子でもよい。フォトダイオードを備える光検出器においても、寄生容量およびノイズを低減することができる。

（５）上述した実施例では、ゲート線とデータ線との交差部における層間絶縁膜を２層構造としたが、グランド線とデータ線との交差部における層間絶縁膜も２層構造としてもよい。また、パッシベーション膜として機能する絶縁膜１５も二層構造としてもよい。

（６）上述した実施例では、ボトムゲート型の薄膜トランジスタを備えた光マトリックスデバイスであったが、トップゲート型の薄膜トランジスタを備えた光マトリックスデバイスであってもよい。

実施例１に係るＸ線平面検出器を正面視した構成図である。 実施例１に係るＸ線平面検出器の１画素当たりの構成を示す断面図である。 実施例１に係るＸ線平面検出器の１画素当たりの等価回路を示す回路図である。 実施例１に係るＸ線平面検出器の１画素当たりの等価回路を示す回路図である。 実施例１に係るＸ線平面検出器の１画素当たりの等価回路を示す回路図である。 実施例１に係るＸ線平面検出器の製造の流れを示すフローチャート図である。 実施例１に係るＸ線平面型検出器の製造ステップを示す正面図および縦断面図である。 実施例１に係るＸ線平面型検出器の製造ステップを示す正面図および縦断面図である。 実施例１に係るＸ線平面型検出器の製造ステップを示す正面図および縦断面図である。 実施例１に係るＸ線平面型検出器の製造ステップを示す正面図および縦断面図である。 実施例１に係るＸ線平面型検出器の製造ステップを示す正面図および縦断面図である。 実施例１に係るＸ線平面型検出器の製造ステップを示す正面図および縦断面図である。 実施例１に係るＸ線平面型検出器の製造ステップを示す縦断面図である。 従来例に係るゲート線とデータ線との層間絶縁膜の電圧−漏れ電流の関係図である。 実施例１に係るゲート線とデータ線との層間絶縁膜の電圧−漏れ電流の関係図である。 本実施例の確認実験を示す概略図である。 従来例に係るゲート線とデータ線との間の絶縁膜にピンホールが生じた縦断面図である。 実施例１に係るＸ線平面型検出器の第１絶縁膜にピンホールが生じた縦断面図である。 実施例２に係る表示装置を示す概略斜視図である。

符号の説明

１ … Ｘ線平面検出器（ＦＰＤ）
４ … データ線
６ … ゲート線
１０ … 絶縁基板
１１ … 絶縁膜
１５ … 絶縁膜
３２ … 絶縁膜
２５ … 基板支持テーブル
２０ … アクティブマトリックス基板
ＤＵ … Ｘ線検出素子

Claims (10)

1. 光に関する素子を２次元マトリックス状に配列して構成された光マトリックスデバイスの製造方法であって、
   流動性の絶縁体を塗布して第１絶縁膜を形成する第１絶縁膜塗布ステップと、
   前記第１絶縁膜の標準硬化エネルギーよりも低いエネルギーを前記第１絶縁膜に与えて予備硬化させる予備硬化ステップと、
   予備硬化された前記第１絶縁膜上に流動性の絶縁体を印刷法により塗布して第２絶縁膜を形成する第２絶縁膜塗布ステップと、
   前記第１絶縁膜および前記第２絶縁膜を硬化させる本硬化ステップと
   を備えたことを特徴とする光マトリックスデバイスの製造方法。
2. 請求項１に記載の光マトリックスデバイスの製造方法であって、
   前記印刷法がインクジェット法である
   ことを特徴とする光マトリックスデバイスの製造方法。
3. 請求項１または２に記載の光マトリックスデバイスの製造方法において、
   前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜とは同じ種類の絶縁膜である
   ことを特徴とする光マトリックスデバイスの製造方法。
4. 請求項１から３いずれか１つに記載の光マトリックスデバイスの製造方法において、
   前記第１絶縁膜および前記第２絶縁膜を形成する流動性の絶縁体は、加熱または光の照射によって硬化する有機化合物である
   ことを特徴とする光マトリックスデバイスの製造方法。
5. 請求項４に記載の光マトリックスデバイスの製造方法において、
   前記第２絶縁膜塗布ステップを実施する印刷器には、前記第１絶縁膜を予備硬化させるエネルギー供給手段が備えられている
   ことを特徴とする光マトリックスデバイスの製造方法。
6. 請求項５に記載の光マトリックスデバイスの製造方法において、
   前記第１絶縁膜および前記第２絶縁膜を形成する流動性の絶縁体は加熱によって硬化する有機化合物であり、
   前記予備硬化ステップを前記印刷器の印刷台を昇温することで行う
   ことを特徴とする光マトリックスデバイスの製造方法。
7. 請求項１から６いずれか１つに記載の光マトリックスデバイスの製造方法において、
   前記第１絶縁膜および前記第２絶縁膜は、アクティブマトリックス基板のゲート線とデータ線との間の層間絶縁膜である
   ことを特徴とする光マトリックスデバイスの製造方法。
8. 請求項１から６いずれか１つに記載の光マトリックスデバイスの製造方法において、
   前記第１絶縁膜および前記第２絶縁膜は、パッシベーション膜である
   ことを特徴とする光マトリックスデバイスの製造方法。
9. 請求項１から８いずれか１つに記載の光マトリックスデバイスの製造方法において、
   前記光マトリックスデバイスが光検出器である
   ことを特徴とする光マトリックスデバイスの製造方法。
10. 請求項１から８いずれか１つに記載の光マトリックスデバイスの製造方法において、
    前記光マトリックスデバイスが画像表示装置である
    ことを特徴とする光マトリックスデバイスの製造方法。

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