JP3798145B2 - 二次元画像検出器およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線などの放射線、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。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、放射線の二次元画像検出器として、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 Active-Matrix Technology in a X-Ray Detector Panel",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。
【０００３】
以下、前記従来の放射線二次元画像検出器の構成と原理について説明する。
【０００４】
図７は、前記従来の放射線二次元画像検出器の構造を模式的に示した図である。また、図８は、１画素当たりの構成断面を模式的に示した図である。
【０００５】
前記放射線二次元画像検出器は、図７および図８に示すように、ガラス基板５１上にＸＹ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。
【０００６】
前記電荷蓄積容量５５は、Ｃｓ電極５９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。
【０００７】
前記光導電膜５６は、Ｘ線などの放射線が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。
【０００８】
また、前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。
【０００９】
次に、前記構造の放射線二次元画像検出器の動作原理について説明する。
【００１０】
前記ａ−Ｓｅ膜などの光導電膜５６に放射線が照射されると、光導電膜５６内に電荷（電子−正孔）が発生する。図７および図８に示すように、光導電膜５６と電荷蓄積容量（Ｃｓ）５５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（Ｃｓ）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。
【００１１】
前記の作用で、電荷蓄積容量（Ｃｓ）５５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（ＴＦＴ）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。
【００１２】
なお、前記二次元画像検出器は、使用する光導電膜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。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来の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。
【００１４】
また、Ｘ線の照射時に漏れ電流が原因で電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。
【００１５】
これに対し、動画に対応した画像データを得るためには、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。
【００１６】
このような、Ｘ線に対する感度が優れた光導電材料としては、ＣａＴｅ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ＣａＴｅやＣｄＺｎＴｅを利用しようとすると、以下のような問題が生じる。
【００１７】
従来のａ−Ｓｅの場合、成膜方法としては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ＭＯＣＶＤが適した方法と考えられる。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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った。
【００２１】
本発明は、上述したような問題点に臨みてなされたものであって、その目的とするところは、アクティブマトリクス基板上に３００℃以下の低温でＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅなどの半導体材料を形成することで、応答性がよく、動画像にも対応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。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明の二次元画像検出器は、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電極と、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、接着性を有する導電粒子である接着性導電粒子によって接続されていることを特徴としており、そのことにより、上記目的が達成される。
【００２３】
また、前記二次元画像検出器において、前記半導体層が、放射線に対して感度を有することを特徴としている。
【００２４】
また、前記二次元画像検出器において、前記半導体層が、ＣｄＴｅもしくはＣｄＺｎＴｅ化合物半導体であることを特徴としている。
【００２５】
また、前記二次元画像検出器において、前記接着性導電粒子が、導電粒子の表面に熱硬化型接着剤をコートしたものであることを特徴としている。
【００２６】
また、前記二次元画像検出器において、前記接着性導電粒子が、１００〜１０００個／ｍｍ2の密度で散布されていることを特徴としている。
【００２７】
また、前記二次元画像検出器において、前記対向基板の半導体層表面に、前記アクティブマトリクス基板上に形成されている各画素電極に対応して、複数の接続電極が形成されていることを特徴としている。
【００２８】
また、前記二次元画像検出器において、前記対向基板は、光導電性を有する半導体層自身が支持基板であることを特徴としている。
【００２９】
また、前記二次元画像検出器において、前記対向基板は、検出する光や放射線を透過する基板を支持基板とし、該支持基板上に光導電性を有する半導体膜が形成されていることを特徴としている。
【００３０】
本発明の二次元画像検出器の製造方法は、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および対向基板のどちらか一方の表面に、接着性を有する導電粒子を散布した後、該両基板を貼り合わせて接続する工程と、を含むことを特徴としており、そのことにより、上記目的が達成される。
【００３１】
また、前記二次元画像検出器の製造方法における前記アクティブマトリクス基板と対向基板とを貼り合わせて接続する工程において、前記接着性を有する導電粒子を散布した後、該両基板を減圧プレス方式でプレスしながら加熱処理を施して貼り合わせることを特徴としている。
【００３２】
また、前記二次元画像検出器の製造方法における前記アクティブマトリクス基板と対向基板とを貼り合わせて接続する工程において、前記接着性を有する導電粒子を散布した後、該両基板を加圧プレス方式でプレスしながら加熱処理を施して貼り合わせることを特徴としている。
【００３３】
以下、本発明の二次元画像検出器およびその製造方法による作用について説明する。
【００３４】
本発明の二次元画像検出器によれば、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を含むアクティブマトリクス基板の画素電極と、光導電性を有する半導体層がほぼ全面に具備された対向基板の半導体層とが、接着性を有する導電粒子である接着性導電粒子によって、電気的および物理的に接続されていることにより、従来半導体層の成膜温度とアクティブマトリクス基板の耐熱性との関係で、アクティブマトリクス基板上に直接成膜することができなかった半導体材料を、前記半導体層として使用することが可能になる。
【００３５】
この時、前記両基板を接着性を有する導電粒子によって接続していることにより、各画素電極毎に電気的絶縁性は確保され、隣り合う画素電極同士のクロストークも発生せず、なおかつアクティブマトリクス基板上の画素電極と半導体層とを電気的および物理的に接続することが可能になる。
【００３６】
また、前記二次元画像検出器において、前記半導体層が放射線に対して感度を有していることにより、放射線に対する二次元画像検出器を実現することが可能になる。なお、このような構成により使用可能な半導体材料としては、例えば、ＣｄＴｅもしくはＣｄＺｎＴｅ化合物半導体が挙げられるが、これらの半導体材料は、従来用いられていたａ−Ｓｅに比べて、Ｘ線などの放射線に対する感度が高く、前記半導体層にＣｄＴｅもしくはＣｄＺｎＴｅ化合物半導体を用いる場合には、二次元画像検出器の応答性が向上し、動画の撮影も可能になる。
【００３７】
また、前記二次元画像検出器において、前記接着性導電粒子が導電粒子の表面に熱硬化型接着剤をコートしたものであることにより、金属やＩＴＯなどの導電粒子であっても接着性を付加することにより、二次元画像検出器への使用が可能になる。
【００３８】
また、前記二次元画像検出器において、前記接着性導電粒子が１００〜１０００個／ｍｍ2の密度で散布されていることにより、全画素電極への確実な粒子の配置と、画素電極毎の電気的絶縁性を同時に得ることが可能になる。
【００３９】
また、前記二次元画像検出器において、前記対向基板の半導体層表面に、前記アクティブマトリクス基板上に形成されている各画素電極に対応して、複数の接続電極が形成されていることにより、対向基板上の半導体層における画素電極間が電気的に分離され、放射線や光線の入射によって半導体層内で発生した電荷が入射位置に対応した接続電極にのみ収集され、周囲の画素電極に回り込むことがなくなるため、電気的クロストークを抑制することが可能になる。
【００４０】
なお、このとき、前記複数の画素電極の面積を前記複数の接続電極の面積よりも小さく構成しておくことにより、Ｘ線や光線の入射により半導体層内で発生した電荷を効率良く収集することができるとともに、アクティブマトリクス基板と対向基板との貼り合わせ時に位置ずれが生じたとしても、隣接画素との電気的クロストークを抑制することが可能になる。
【００４１】
また、前記二次元画像検出器において、前記対向基板が光導電性を有する半導体層自身を支持基板にしていることにより、ブリッジマン法やグラディエントフリーズ法、トラベルヒーティング法などによって得られる結晶性半導体基板を利用することが可能になる。
【００４２】
また、前記二次元画像検出器において、前記対向基板が検出する光や放射線を透過する基板を支持基板とし、該支持基板上に光導電性を有する半導体膜を形成していることにより、対向基板自身の強度を増すことが可能になる。
【００４３】
本発明の二次元画像検出器の製造方法によれば、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を含むアクティブマトリクス基板と、光導電性を有する半導体層がほぼ全面に具備された対向基板とが、接着性を有する導電粒子を散布した後、両基板を貼り合わせて接着していることにより、大面積のアクティブマトリクス基板と対向基板との貼り合わせの際でも、接着性を有する導電粒子を簡便に均一な密度で散布することが可能になる。
【００４４】
また、前記二次元画像検出器の製造方法における前記アクティブマトリクス基板と対向基板とを貼り合わせて接続する工程において、前記接着性を有する導電粒子を散布した後、該両基板を減圧プレス方式でプレスしながら加熱処理を施して貼り合わせていることにより、大面積のアクティブマトリクス基板と対向基板との貼り合わせの際でも、均一にプレスすることが可能になる。
【００４５】
また、前記二次元画像検出器の製造方法における前記アクティブマトリクス基板と対向基板とを貼り合わせて接続する工程において、前記接着性を有する導電粒子を散布した後、該両基板を加圧プレス方式でプレスしながら加熱処理を施して貼り合わせていることにより、汎用的な熱プレス装置を使用することが可能になる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について 図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４７】
（実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態１に係る二次元画像検出器を示すものであり、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２は、その二次元画像検出器の１画素当たりの構成を示す断面図である。
【００４８】
本実施の形態１における二次元画像検出器は、図１に示すように、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５と画素電極１４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が形成された対向基板２とが、接着性導電粒子３により貼り合わされた構成となっている。
【００４９】
この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。具体的に説明すれば、図２に示すように、ガラス基板７上に、ＸＹマトリクス状の電極配線（ゲート電極８とソース電極９）、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５、電荷蓄積容量（Ｃｓ）４などにより画素配列層が構成されている。
【００５０】
前記ガラス基板７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などの金属膜からなるゲート電極８を形成する。ゲート電極８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）４も形成する。次に、ＳｉＮｘやＳｉＯｘからなる絶縁膜１１を、ＣＶＤ法で約３５００Å成膜して形成する。この絶縁膜１１は、前記薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５のゲート絶縁膜および電荷蓄積容量（Ｃｓ）４の電極間の誘電層として作用する。なお、絶縁膜１１として、ＳｉＮｘやＳｉＯｘだけでなく、ゲート電極８とＣｓ電極４とを陽極酸化した陽極酸化膜を併用してもよい。
【００５１】
次に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５のチャネル部となるａ−Ｓｉ膜（ｉ層）１２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）１３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９とドレイン電極（画素電極１４にも兼用）とを形成する。このソース電極９と画素電極１４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。
【００５２】
その後、画素電極１４の開口部以外の領域を絶縁保護する目的で、絶縁保護膜１５を形成する。この絶縁保護膜１５は、ＳｉＮｘやＳｉＯｘからなる絶縁膜をＣＶＤ法で約６０００Å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１５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。
【００５３】
なお、ここでは、前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、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。
【００５４】
一方、対向基板２は、Ｘ線などの放射線に対して光導電性を有する半導体基板（光導電体基板）１６を支持基板としている。ここでは、ＣｄＴｅもしくはＣｄＺｎＴｅといった化合物半導体を用いる。前記半導体基板１６の厚みは約０．５ｍｍである。この半導体基板１６は、ブリッジマン法やグラディエントフリーズ法、トラベルヒーティング法などによって、容易に結晶基板を形成することが可能である。前記半導体基板１６の一方の面のほぼ全面に、ＡｌなどのＸ線を透過しやすい金属によって上部電極１７を形成する。また、他方の面には、厚さ約１０００ÅのＡｌＯｘからなる絶縁層である電子阻止層１８をほぼ全面に形成した後、ＴａやＡｌなど金属膜をスパッタ蒸着で約２０００Å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。前記接続電極６は、アクティブマトリクス基板に形成された画素電極１４と対応する位置に形成される。
【００５５】
次に、上述したようなプロセスによって形成された両基板（アクティブマトリクス基板１および対向基板２）のうち、少なくとも一方側の基板の表面（接続面）に接着性を有する導電粒子３を一定の密度で散布配置し、その後、画素電極１４と接続電極６とが各々対向するように向かい合わせ、圧着することにより前記両基板が電気的および物理的に接続され、本実施の形態１における二次元画像検出器が形成される。
【００５６】
なお、このとき、上述した接着性を有する導電粒子３としては、金属やＩＴＯなどからなる球状の導電粒子の表面にエポキシ系接着剤をコートしたものを用いている。なお、エポキシ系接着剤は、約１６０℃の加熱処理で硬化が促進するものを用いている。
【００５７】
ここで、図２および図３を用いて、上述した二次元画像検出器の動作原理について説明する。図３は、本実施の形態１における二次元画像検出器の１画素当たりの等価回路を示す回路図である。
【００５８】
ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅからなる半導体基板（光導電体基板）１６にＸ線が入射すると、光導電効果によりこの半導体基板１６に電荷（電子−正孔）が発生する。この時、電荷蓄積容量（Ｃｓ）４と半導体基板１６とは、画素電極１４／接着性導電粒子３／接続電極６を介して直列に接続された構造になっているので、上部電極１７とＣｓ電極４との間に電圧を印加しておくと、半導体基板１６内で発生した電荷（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（Ｃｓ）４に電荷が蓄積される仕組みになっている。
【００５９】
なお、半導体基板１６と接続電極６との間には、薄い絶縁層からなる電子阻止層１８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ＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）構造の阻止型フォトダイオードの役割を果たしており、Ｘ線が入射しない時の暗電流の低減に寄与している。すなわち、上部電極１７側に正電圧を印加した場合、電子阻止層１８は接続電極６から半導体基板（光導電体）１６への電子の注入を阻止する働きをする。なお、半導体基板（光導電体）１６と上部電極１７との間にも絶縁層を設け、上部電極１７から半導体基板（光導電体）１６への正孔の注入も阻止し、更なる暗電流低減を図る場合もある。
【００６０】
この阻止型フォトダイオードの構造としては、前記ＭＩＳ構造の他にも、ＣｄＴｅ／ＣｄＳなどの積層膜を用いたヘテロ接合構造、ＰＩＮ接合構造、ショットキー接合構造を用いることも、もちろん可能である。
【００６１】
前記の作用により、電荷蓄積容量（Ｃｓ）４に蓄積された電荷は、ゲート電極８の入力信号によって薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５をオープン状態にすることでソース電極９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８とソース電極９）、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５、電荷蓄積容量（Ｃｓ）４などは、従来例の図７にも示すように、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。このように、基本的な動作原理は、従来例に示した画像検出器と同様である。
【００６２】
前記のごとく、本実施の形態１における二次元画像検出器は、格子状の電極配線と各格子点毎に設けられた複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５と複数の画素電極１４とが具備されたアクティブマトリクス基板１と、光導電性を有する半導体基板１６がほぼ全面に具備された対向基板とが、接着性を有する導電粒子３により電気的および物理的に接着されている構成である。
【００６３】
したがって、従来の画像検出器のように、光導電半導体を直接アクティブマトリクス基板上に成膜する場合に問題となっていた、アクティブマトリクス基板の耐熱性に起因する光導電体の成膜温度の制限が、本実施の形態１の構成では緩和される。この結果、従来ではアクティブマトリクス基板上に直接成膜できなかった半導体材料を、容易に画像検出器に使用することが可能になる。
【００６４】
この場合、アクティブマトリクス基板の耐熱性から、接着性導電粒子３にコートされている接着剤の硬化に要する温度が制限されることになる。しかしながら、通常アクティブマトリクス基板は２５０℃程度の耐熱性を有していることから、この温度以下で硬化が促進する接着剤を選びさえすればよく、前記半導体材料にＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅを使用するうえでは全く障害にはならない。
【００６５】
また、前記理由により、半導体基板（光導電体基板）１６としてＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅを用いることができるため、従来のａ−Ｓｅを用いた二次元画像検出器に比べてＸ線に対する感度が向上するとともに、半導体基板１６と上部電極１７間に誘電体層を設ける必要がなくなり、動画に対応する画像データ、すなわち３３ｍｓｅｃ／ｆｒａｍのレートで画像データを得ることが可能になった。
【００６６】
また、前記構造の二次元画像検出器は、半導体基板１６の貼り合わせ面に、アクティブマトリクス基板１上に形成されている複数の画素電極１４に対応して各画素毎に独立された接続電極６が形成されている。これにより、対向基板２の半導体基板１６上の画素間が電気的に分離され、放射線や光線の入射により半導体基板１６内で発生した電荷が、入射位置に対応した接続電極６にのみ収集され、周囲の画素に回り込むことなく電気的クロストークが抑制される。
【００６７】
さらに、図に示すように、半導体基板側に、１画素内でできるだけ大きなサイズの接続電極６を形成し、各画素における画素電極１４と接続電極６との面積の関係を、（画素電極面積）＜（接続電極面積）と設定しておくことで、Ｘ線や光線の入射により半導体基板１６内で発生した電荷を効率良く収集できるとともに、アクティブマトリクス基板１と対向基板２との貼り合わせ時に位置ずれが生じたとしても、隣接画素との電気的クロストークを抑制することが可能になる。本実施の形態１では、ピッチ１５０μｍの画素配列に対し、画素電極１４の形状を一辺が約８０μｍのほぼ正方形とし、接続電極６の形状を一辺が約１２０μｍのほぼ正方形とすることで、アクティブマトリクス基板１および対向基板２の貼り合わせずれに対し、±２０μｍのマージンを確保することができた。
【００６８】
次に、本実施の形態１で用いる接着性導電粒子３について、さらに詳細に説明する。上述したように、本実施の形態１では、金属やＩＴＯなどからなる球状の導電粒子の表面にエポキシ系接着剤をコートしたものを用いている。ここで用いているエポキシ系接着剤は、約１６０℃の加熱処理で硬化が促進するものである。球状の導電粒子としては、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、またはプラスチック粒子にＡｕ／Ｎｉメッキを施したプラスチック粒子、ＩＴＯなどの透明導電粒子などがある。本実施の形態１においては、アクティブマトリクス基板１および対向基板２の厚みバラツキを吸収する為に、弾力性に優れたプラスチック粒子にＡｕ／Ｎｉメッキを施したものを用いた。このプラスチック粒子としては、直径が約５μｍのものを用い、また、使用できる接着剤としては、熱硬化型、熱可塑型、光硬化型のものがあるが、接着強度に優れるエポキシ系の熱硬化型接着剤を用いた。
【００６９】
また、接着性導電粒子３の散布密度であるが、密度が高すぎると粒子同士の凝集が多くなり、画素間での電気的短絡の原因となる。また逆に、密度が小さすぎると粒子の存在しない画素の発生確率があがるといった問題が生じる。そこで、画素ピッチ１５０μｍのアクティブマトリクス基板１上に、上述した直径約５μｍの接着性導電粒子３を密度をパラメータにして散布したところ、散布密度を１０００個／ｍｍ2以上にすると急激に画素間の電気的短絡が増加し、また、散布密度を１００個／ｍｍ2以下にすると急激に粒子の存在しない画素の発生確率があがることが判明した。すなわち、散布密度を１００〜１０００個／ｍｍ2の割合で散布することが望ましい。そこで、本実施の形態１においては、約７００個／ｍｍ2の密度で接着性導電粒子３を散布配置した。
【００７０】
以下に、前記接着性導電粒子３を用いて、アクティブマトリクス基板１と対向基板を貼り合わせる際の具体的な方法について説明する。図４（ａ）〜（ｃ）は、両者の基板の貼り合わせプロセスを示す図面である。
【００７１】
先ず、図４に示すように、粒子散布装置によって、アクティブマトリクス基板１と対向基板２とのどちらか一方側の貼り合わせ面のほぼ全面に、接着性導電粒子３を適当な密度で散布する（図４ではアクティブマトリクス基板１を使用）。このときに用いる粒子散布装置としては、主に液晶表示装置（ＬＣＤ）の製造過程で、液晶パネル間に介在させる間隔保持材（スペーサー）を散布配置させる際に使用するスペーサ散布装置を用いることができる。散布方法としては、主に図４（ａ）に示すような湿式散布方法と図４（ｂ）に示すような乾式散布方法との２種類がある。
【００７２】
ここで、湿式散布方法とは、図４（ａ）に示すように、容器２１内に接着性導電粒子３が分散されたフロンガスやアルコールなどの揮発性の高い溶剤２２を準備し、この分散溶液を塗布用スプレーノズル２３を用いてチャンバー２４内に霧状に噴射する方法である。この時、霧状に噴出された分散溶液は、チャンバー２４の側壁に設けられたヒータ２５の加熱により溶剤だけが蒸発して、接着性導電粒子３だけがアクティブマトリクス基板１上に降下する。
【００７３】
また、乾式散布方法とは、図４（ｂ）に示すように、２〜５ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力で接着性導電粒子３を圧送・噴出させる方法である。まず、秤量部２６で秤量された接着性導電粒子３は、ブローによりマニホールド２７を介して圧送配管内に送られる。次に、圧送用のガスでノズル２８まで圧送され、ノズル２８でガスタンク２９内の攪拌用ガスと合流し、チャンバー３０内に噴出してアクティブマトリクス基板１上に降下する。
【００７４】
上述したようなどちらの方法を用いても、接着性導電粒子３のアクティブマトリクス基板１上への散布は可能であるが、接着性導電粒子３に用いているエポキシ系接着剤の溶剤への溶出を懸念し、本実施の形態１においては、乾式散布方法を採用した。なお、接着性導電粒子３は、上述したような理由により、約７００個／ｍｍ2の密度になるよう散布した。
【００７５】
その後、図４（ｃ）に示すように、両基板１、２を僅かな間隔を設けた状態で対向配置させた状態で、減圧（真空）プレス装置を用いて加熱プレス処理を行う。減圧（真空）プレス方法とは、プレスすべき基板１、２間の隙間を減圧することで、外部からの大気圧を利用してプレスを行う方法であり、大面積基板同士を貼り合わせる際でも、均一にプレスすることが可能となる。
【００７６】
具体的に説明すると、まず定盤として使用する土台（ステージ）３１に、プレス対象となる両基板１、２を載せ、さらにその上にフィルムシート３２を覆い被せる。次に、土台３１に設けられた穴３３から排気を行うことで、土台３１とフィルムシート３２との間を減圧する。本実施の形態１の場合には、両基板（アクティブマトリクス基板１と対向基板２）の間隙は、ほぼ接着性導電粒子３の径に相当する隙間が形成されているが、その隙間についても減圧されることになる。この結果、両基板１、２は、フィルムシート３２を介して大気圧でプレスされることになる。例えば、前記接着性導電粒子３は０．８ｋｇｆ／ｃｍ2程度の加圧力で接着が可能なため、前記減圧プレスが適用可能である。
【００７７】
このようにして、減圧（真空）プレス装置を用いて両基板１、２をプレスした状態で、装置自身をオーブンなどを利用して約１００℃で３０分程度の予備加熱を行った後、１６０℃以上に加熱することにより、接着性導電粒子３の接着剤部分が熱硬化し、両基板１、２の接着が完了する。この予備加熱は、接着性導電粒子３表面にコートされているエポキシ系接着剤を溶かし、接着面と接着剤とをなじませる役割をもっている。なお、土台３１の内部にヒーターを内臓しておき、そのヒーターで加熱する方法を利用してもよい。
【００７８】
このような貼り合わせプロセスでは、アクティブマトリクス基板１と対向基板２との少なくとも一方側の表面に、接着性を有する導電粒子３を湿式または乾式の散布法によって散布した後、両基板１、２を貼り合わせて接着することを特徴としている。したがって、大面積のアクティブマトリクス基板１と対向基板２との貼り合わせの際でも、接着性を有する導電粒子３を簡便に均一な密度で散布することが可能となっている。
【００７９】
また、減圧（真空）プレス装置を用いているので、大気圧を利用してプレスを行うことができ、大面積基板同士を貼り合わせる際でも、均一にプレスすることが可能となる。ちなみに、一般的な剛体を用いた加圧プレスの場合、プレスされる基板表面の平坦性と、プレスする剛体表面の平坦性とが合致しない場合、面内でのプレス圧にばらつきが生じる場合があり、このようなばらつきは、特に基板サイズが大きくなるほど顕著に表れる傾向がある。
【００８０】
なお、接着に要求される加圧力が１ｋｇｆ／ｃｍ2以上の時には、大気圧では加圧できないので、一般的な加圧（油圧）プレス装置でプレスし熱圧着することが可能である。また、貼り合わせる基板の面積が比較的小さい場合には、加圧プレスを用いても均一なプレス力を得ることができるので、汎用的な熱プレス装置を使用することも可能である。
【００８１】
（実施の形態２）本発明に係る二次元画像検出器に用いられるアクティブマトリクス基板は、図２に示した構造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。図５は、本発明の実施の形態２に係る二次元画像検出器を示すものであり、該二次元画像検出器の１画素当たりの構成を示す断面図である。
【００８２】
なお、本実施の形態２に係る二次元画像検出器の構成は、図２に示した本実施の形態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２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。
【００８３】
図５に示すように、本実施の形態２における二次元画像検出器は、本実施の形態１に係る二次元画像検出器と同様に、ガラス基板７上にＸＹマトリクス状の電極配線（ゲート電極８とソース電極９）、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５、電荷蓄積容量（Ｃｓ）４などが形成されている。
【００８４】
このガラス基板７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などの金属膜からなるゲート電極８を形成する。ゲート電極８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電極（Ｃｓ電極）４も形成される。次に、ＳｉＮｘやＳｉＯｘからなる絶縁膜１１をＣＶＤ法で約３５００Å成膜して形成する。この絶縁膜１１は、前記薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５のゲート絶縁膜および電荷蓄積容量（Ｃｓ）４の電極間の誘電層として作用する。なお、絶縁膜１１として、ＳｉＮｘやＳｉＯｘだけでなく、ゲート電極８とＣｓ電極４とを陽極酸化した陽極酸化膜を併用してもよい。
【００８５】
次に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５のチャネル部となるａ−Ｓｉ膜（ｉ層）１２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）１３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９とドレイン電極４１とを形成する。このソース電極９とドレイン電極４１とは、上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。
【００８６】
その後、アクティブマトリクス基板４０のほぼ全面を覆う形で、絶縁保護膜４２を約３μｍの厚みでコートする。この絶縁保護膜４２には、感光性を有する有機絶縁膜、例えばアクリル樹脂などを用いる。その後、絶縁保護膜４２をフォトリソグラフィ技術でパターニングし、所定の場所にスルーホール４３を形成する。次に、絶縁保護膜４２の上に、Ａｌ、Ｔｉ、ＩＴＯなどの導電膜からなる画素電極２９をスパッタ蒸着法で約２０００Å成膜し、所望の形状にパターニングする。この時、保護絶縁膜４２に設けたスルーホール４３を介して、画素電極４４と薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５のドレイン電極４１とを電気的に接続する。
【００８７】
上述したような構造のアクティブマトリクス基板４０を、実施の形態１と同様に、Ｘ線に対して光導電性を有する半導体基板（光導電体基板）１６を支持基板とする対向基板２と接着性導電粒子３で貼り合わせることで、本実施の形態２における二次元画像検出器は完成する。実施の形態１に記載の二次元画像検出器と比較すると、アクティブマトリクス基板の構造が若干異なるだけで、二次元画像検出器としての基本的な動作原理は同じである。
【００８８】
以上のように、本実施の形態２に係る二次元画像検出器は、アクティブマトリクス基板４０のほぼ全表面を有機絶縁膜からなる絶縁保護膜４２で覆った構成となっているため、該絶縁保護膜４２が下地基板（ガラス基板７上にＸＹマトリクス状の電極配線やＴＦＴ５が形成されている状態のもの）の平坦化効果をもたらす。すなわち、図２に示した本実施の形態１の構成では、ＴＦＴ５やＸＹマトリクス状の電極配線によりアクティブマトリクス基板１の表面に１μｍ程度の凹凸が生じるが、本実施の形態２では、図５に示すように、絶縁保護膜４２によって下地基板の表面が平坦化されるため、アクティブマトリクス基板４０表面の凹凸は約０．２μｍに抑えられる。
【００８９】
また、本実施の形態２の構成では、画素電極４４をＴＦＴ５や電極配線の上にオーバーラップさせた状態で形成させることができるため、画素電極４４の設計マージンを大きくとることができる。
【００９０】
（実施の形態３）本発明に係る二次元画像検出器に用いられる対向基板は、図２に示した構造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。図６は、本発明の実施の形態３に係る二次元画像検出器を示すものであり、該二次元画像検出器の１画素当たりの構成を示す断面図である。
【００９１】
なお、本実施の形態３に係る二次元画像検出器の構成は、図２に示した本実施の形態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２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。
【００９２】
図６に示すように、ここで用いる対向基板４５は、支持基板４６と、該支持基板４６上に成膜される半導体膜（半導体層）４７とによって主に構成されている。具体的には、支持基板４６としては、Ｘ線に対して透過性を有する基板を用いる必要があり、ガラス、セラミック、シリコン基板などを用いることができる。なお、ここでは、Ｘ線と可視光の両者に対して透過性の優れた、厚みが０．７〜１．１ｍｍのガラス基板を用いている。このような基板であれば、４０〜１００ｋｅＶのＸ線をほとんど透過する。
【００９３】
まず、支持基板４６の一方の面のほぼ全面に、Ｔｉ、Ａｇなどの金属によって上部電極１７を形成する。但し、この二次元画像検出器を可視光による像の検出に用いる場合には、前記上部電極１７として可視光に対して透明なＩＴＯ電極を用いる。
【００９４】
次に、この上部電極１７上に半導体膜４７として、ＭＯＣＶＤ法を用いてＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅの多結晶膜を約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［ＤＭＣｄ］など）、有機テルル（ジエチルテルル［ＤＥＴｅ］やジイソプロピルテルル［ＤｉＰＴｅ］など）、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［ＤＭＺｎ］など）を用いて、４００〜５００℃の成膜温度で成膜が可能である。
【００９５】
更にその上に、ＡｌＯｘの薄い絶縁層からなる電子阻止層１８を、ほぼ全面に形成した後、ＴａやＡｌなど金属膜を約２０００Å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。この接続電極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１４と対応する位置に形成するとよい。
【００９６】
前記構造の対向基板４５を、実施の形態１と同様に、アクティブマトリクス基板１と接着性導電粒子３で貼り合わせることで、本実施の形態３における二次元画像検出器が完成する。これを実施の形態１に記載の二次元画像検出器と比較すると、対向基板の構造が若干異なるだけで、その基本的な動作原理は同じである。
【００９７】
前記構造の対向基板４５を用いると、支持基板４６上に光導電性を有する半導体膜４７を形成しているので、実施の形態１に記載の対向基板４５に比べて、力学的強度を増すことが可能になる。したがって、対向基板４５とアクティブマトリクス基板１とを貼り合わせる際に、対向基板４５が割れにくくなり、プロセスマージンが増大する。
【００９８】
また、この二次元画像検出器の使用目的をＸ線による像の検出に限定すれば、Ｘ線を透過しやすい金属基板を用いて、支持基板４６と上部電極１７とを兼用させることも可能である。
【００９９】
なお、上述したような実施の形態１〜３では、主にＸ線（放射線）に対する二次元画像検出器の場合について説明してきたが、使用する半導体（光導電体）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使用することも可能である。ただし、この場合は、半導体（光導電体）からみて光入射側に配置される上部電極１７の材料としては、ＩＴＯなどの可視光や赤外光を透過する透明電極を材料として用いる必要がある。また、半導体（光導電体）の厚みも、可視光、赤外光の吸収効率に応じて最適化する必要がある。
【０１００】
【発明の効果】
本発明の二次元画像検出器によれば、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を含むアクティブマトリクス基板の画素電極と、光導電性を有する半導体層がほぼ全面に具備された対向基板の半導体層とが、接着性を有する導電粒子である接着性導電粒子によって、電気的および物理的に接続されていることにより、従来半導体層の成膜温度とアクティブマトリクス基板の耐熱性との関係で、アクティブマトリクス基板上に直接成膜することができなかった半導体材料を、前記半導体層として使用することが可能になった。
【０１０１】
この時、前記両基板を接着性を有する導電粒子によって接続していることにより、各画素電極毎に電気的絶縁性は確保され、隣り合う画素電極同士のクロストークも発生せず、なおかつアクティブマトリクス基板上の画素電極と半導体層とを電気的および物理的に接続することが可能になった。
【０１０２】
また、前記二次元画像検出器において、前記半導体層が放射線に対して感度を有していることにより、放射線に対する二次元画像検出器を実現することが可能になった。なお、このような構成により使用可能な半導体材料としては、例えば、ＣｄＴｅもしくはＣｄＺｎＴｅ化合物半導体が挙げられるが、これらの半導体材料は、従来用いられていたａ−Ｓｅに比べて、Ｘ線などの放射線に対する感度が高く、前記半導体層にＣｄＴｅもしくはＣｄＺｎＴｅ化合物半導体を用いる場合には、二次元画像検出器の応答性が向上し、動画の撮影も可能になった。
【０１０３】
また、前記二次元画像検出器において、前記接着性導電粒子が導電粒子の表面に熱硬化型接着剤をコートしたものであることにより、金属やＩＴＯなどの導電粒子であっても接着性を付加することにより、二次元画像検出器への使用が可能になった。
【０１０４】
また、前記二次元画像検出器において、前記接着性導電粒子が１００〜１０００個／ｍｍ2の密度で散布されていることにより、全画素電極への確実な粒子の配置と、画素電極毎の電気的絶縁性を同時に得ることが可能になった。
【０１０５】
また、前記二次元画像検出器において、前記対向基板の半導体層表面に、前記アクティブマトリクス基板上に形成されている各画素電極に対応して、複数の接続電極が形成されていることにより、対向基板上の半導体層における画素電極間が電気的に分離され、放射線や光線の入射によって半導体層内で発生した電荷が入射位置に対応した接続電極にのみ収集され、周囲の画素電極に回り込むことがなくなるため、電気的クロストークを抑制することが可能になった。
【０１０６】
なお、このとき、前記複数の画素電極の面積を前記複数の接続電極の面積よりも小さく構成しておくことにより、Ｘ線や光線の入射により半導体層内で発生した電荷を効率良く収集することができるとともに、アクティブマトリクス基板と対向基板との貼り合わせ時に位置ずれが生じたとしても、隣接画素との電気的クロストークを抑制することが可能になった。
【０１０７】
また、前記二次元画像検出器において、前記対向基板が光導電性を有する半導体層自身を支持基板にしていることにより、ブリッジマン法やグラディエントフリーズ法、トラベルヒーティング法などによって得られる結晶性半導体基板を利用することが可能になった。
【０１０８】
また、前記二次元画像検出器において、前記対向基板が検出する光や放射線を透過する基板を支持基板とし、該支持基板上に光導電性を有する半導体膜を形成していることにより、対向基板自身の強度を増すことが可能になった。
【０１０９】
本発明の二次元画像検出器の製造方法によれば、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を含むアクティブマトリクス基板と、光導電性を有する半導体層がほぼ全面に具備された対向基板とが、接着性を有する導電粒子を散布した後、両基板を貼り合わせて接着していることにより、大面積のアクティブマトリクス基板と対向基板との貼り合わせの際でも、接着性を有する導電粒子を簡便に均一な密度で散布することが可能になった。
【０１１０】
また、前記二次元画像検出器の製造方法における前記アクティブマトリクス基板と対向基板とを貼り合わせて接続する工程において、前記接着性を有する導電粒子を散布した後、該両基板を減圧プレス方式でプレスしながら加熱処理を施して貼り合わせていることにより、大面積のアクティブマトリクス基板と対向基板との貼り合わせの際でも、均一にプレスすることが可能になった。
【０１１１】
また、前記二次元画像検出器の製造方法における前記アクティブマトリクス基板と対向基板とを貼り合わせて接続する工程において、前記接着性を有する導電粒子を散布した後、該両基板を加圧プレス方式でプレスしながら加熱処理を施して貼り合わせていることにより、汎用的な熱プレス装置を使用することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の実施の形態１に係る二次元画像検出器の全体構成の概略を示す断面図である。
【図２】 図２は、本発明の実施の形態１に係る二次元画像検出器の１画素当たりの構成の概略を示す断面図である。
【図３】 図３は、本発明の実施の形態１に係る二次元画像検出器の１画素当たりの等価回路を示す図面である。
【図４】 図４（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態１に係る二次元画像検出器におけるアクティブマトリクス基板と対向基板との貼り合わせを示したプロセス図である。
【図５】 図５は、本発明の実施の形態２に係る二次元画像検出器の１画素当たりの構成の概略を示す断面図である。
【図６】 図６は、本発明の実施の形態３に係る二次元画像検出器の１画素当たりの構成の概略を示す断面図である。
【図７】 図７は、従来の二次元画像検出器の構造の模式的に示した図面である。
【図８】 図８は、従来の二次元画像検出器の１画素当たりの構成の概略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
２ 対向基板
３ 接着性導電粒子
４ 電荷蓄積容量電極
５ 薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
６ 接続電極
７ ガラス基板
８ ゲート電極
９ ソース電極
１１ 絶縁膜
１２ ａ−Ｓｉ膜（ｉ層）
１３ ａ−Ｓｉ膜（ｎ+層）
１４ 画素電極
１５ 絶縁保護膜
１６ 半導体基板
１７ 上部電極
１８ 電子阻止層
２１ 容器
２２ 溶剤
２３ 塗布用スプレーノズル
２４ チャンバ
２５ ヒータ
２６ 秤量部
２７ マニホールド
２８ ノズル
２９ ガスタンク
３０ チャンバ
３１ 土台（ステージ）
３２ フィルムシート
３３ 排気穴
４０ アクティブマトリクス基板
４１ ドレイン電極
４２ 絶縁保護膜
４３ コンタクトホール
４４ 画素電極
４５ 対向基板
４６ 支持基板
４７ 半導体膜（光導電膜）
５１ ガラス基板
５２ ゲート電極
５３ ソース電極
５４ 薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
５５ 電荷蓄積容量電極
５６ 光導電膜（Ｓｅ）
５７ 誘電体層
５８ 上部電極
５９ Ｃｓ電極
６０ 画素電極
６１ 絶縁膜
６２ 電子阻止層
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線などの放射線、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。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、放射線の二次元画像検出器として、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 Active-Matrix Technology in a X-Ray Detector Panel",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。
【０００３】
以下、前記従来の放射線二次元画像検出器の構成と原理について説明する。
【０００４】
図７は、前記従来の放射線二次元画像検出器の構造を模式的に示した図である。また、図８は、１画素当たりの構成断面を模式的に示した図である。
【０００５】
前記放射線二次元画像検出器は、図７および図８に示すように、ガラス基板５１上にＸＹ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。
【０００６】
前記電荷蓄積容量５５は、Ｃｓ電極５９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。
【０００７】
前記光導電膜５６は、Ｘ線などの放射線が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。
【０００８】
また、前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。
【０００９】
次に、前記構造の放射線二次元画像検出器の動作原理について説明する。
【００１０】
前記ａ−Ｓｅ膜などの光導電膜５６に放射線が照射されると、光導電膜５６内に電荷（電子−正孔）が発生する。図７および図８に示すように、光導電膜５６と電荷蓄積容量（Ｃｓ）５５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（Ｃｓ）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。
【００１１】
前記の作用で、電荷蓄積容量（Ｃｓ）５５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（ＴＦＴ）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。
【００１２】
なお、前記二次元画像検出器は、使用する光導電膜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。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来の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。
【００１４】
また、Ｘ線の照射時に漏れ電流が原因で電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。
【００１５】
これに対し、動画に対応した画像データを得るためには、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。
【００１６】
このような、Ｘ線に対する感度が優れた光導電材料としては、ＣａＴｅ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ＣａＴｅやＣｄＺｎＴｅを利用しようとすると、以下のような問題が生じる。
【００１７】
従来のａ−Ｓｅの場合、成膜方法としては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ＭＯＣＶＤが適した方法と考えられる。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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った。
【００２１】
本発明は、上述したような問題点に臨みてなされたものであって、その目的とするところは、アクティブマトリクス基板上に３００℃以下の低温でＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅなどの半導体材料を形成することで、応答性がよく、動画像にも対応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。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明の二次元画像検出器は、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電極と、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、接着性を有する導電粒子である接着性導電粒子によって接続されていることを特徴としており、そのことにより、上記目的が達成される。
【００２３】
また、前記二次元画像検出器において、前記半導体層が、放射線に対して感度を有することを特徴としている。
【００２４】
また、前記二次元画像検出器において、前記半導体層が、ＣｄＴｅもしくはＣｄＺｎＴｅ化合物半導体であることを特徴としている。
【００２５】
また、前記二次元画像検出器において、前記接着性導電粒子が、導電粒子の表面に熱硬化型接着剤をコートしたものであることを特徴としている。
【００２６】
また、前記二次元画像検出器において、前記接着性導電粒子が、１００〜１０００個／ｍｍ2の密度で散布されていることを特徴としている。
【００２７】
また、前記二次元画像検出器において、前記対向基板の半導体層表面に、前記アクティブマトリクス基板上に形成されている各画素電極に対応して、複数の接続電極が形成されていることを特徴としている。
【００２８】
また、前記二次元画像検出器において、前記対向基板は、光導電性を有する半導体層自身が支持基板であることを特徴としている。
【００２９】
また、前記二次元画像検出器において、前記対向基板は、検出する光や放射線を透過する基板を支持基板とし、該支持基板上に光導電性を有する半導体膜が形成されていることを特徴としている。
【００３０】
本発明の二次元画像検出器の製造方法は、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および対向基板のどちらか一方の表面に、接着性を有する導電粒子を散布した後、該両基板を貼り合わせて接続する工程と、を含むことを特徴としており、そのことにより、上記目的が達成される。
【００３１】
また、前記二次元画像検出器の製造方法における前記アクティブマトリクス基板と対向基板とを貼り合わせて接続する工程において、前記接着性を有する導電粒子を散布した後、該両基板を減圧プレス方式でプレスしながら加熱処理を施して貼り合わせることを特徴としている。
【００３２】
また、前記二次元画像検出器の製造方法における前記アクティブマトリクス基板と対向基板とを貼り合わせて接続する工程において、前記接着性を有する導電粒子を散布した後、該両基板を加圧プレス方式でプレスしながら加熱処理を施して貼り合わせることを特徴としている。
【００３３】
以下、本発明の二次元画像検出器およびその製造方法による作用について説明する。
【００３４】
本発明の二次元画像検出器によれば、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を含むアクティブマトリクス基板の画素電極と、光導電性を有する半導体層がほぼ全面に具備された対向基板の半導体層とが、接着性を有する導電粒子である接着性導電粒子によって、電気的および物理的に接続されていることにより、従来半導体層の成膜温度とアクティブマトリクス基板の耐熱性との関係で、アクティブマトリクス基板上に直接成膜することができなかった半導体材料を、前記半導体層として使用することが可能になる。
【００３５】
この時、前記両基板を接着性を有する導電粒子によって接続していることにより、各画素電極毎に電気的絶縁性は確保され、隣り合う画素電極同士のクロストークも発生せず、なおかつアクティブマトリクス基板上の画素電極と半導体層とを電気的および物理的に接続することが可能になる。
【００３６】
また、前記二次元画像検出器において、前記半導体層が放射線に対して感度を有していることにより、放射線に対する二次元画像検出器を実現することが可能になる。なお、このような構成により使用可能な半導体材料としては、例えば、ＣｄＴｅもしくはＣｄＺｎＴｅ化合物半導体が挙げられるが、これらの半導体材料は、従来用いられていたａ−Ｓｅに比べて、Ｘ線などの放射線に対する感度が高く、前記半導体層にＣｄＴｅもしくはＣｄＺｎＴｅ化合物半導体を用いる場合には、二次元画像検出器の応答性が向上し、動画の撮影も可能になる。
【００３７】
また、前記二次元画像検出器において、前記接着性導電粒子が導電粒子の表面に熱硬化型接着剤をコートしたものであることにより、金属やＩＴＯなどの導電粒子であっても接着性を付加することにより、二次元画像検出器への使用が可能になる。
【００３８】
また、前記二次元画像検出器において、前記接着性導電粒子が１００〜１０００個／ｍｍ2の密度で散布されていることにより、全画素電極への確実な粒子の配置と、画素電極毎の電気的絶縁性を同時に得ることが可能になる。
【００３９】
また、前記二次元画像検出器において、前記対向基板の半導体層表面に、前記アクティブマトリクス基板上に形成されている各画素電極に対応して、複数の接続電極が形成されていることにより、対向基板上の半導体層における画素電極間が電気的に分離され、放射線や光線の入射によって半導体層内で発生した電荷が入射位置に対応した接続電極にのみ収集され、周囲の画素電極に回り込むことがなくなるため、電気的クロストークを抑制することが可能になる。
【００４０】
なお、このとき、前記複数の画素電極の面積を前記複数の接続電極の面積よりも小さく構成しておくことにより、Ｘ線や光線の入射により半導体層内で発生した電荷を効率良く収集することができるとともに、アクティブマトリクス基板と対向基板との貼り合わせ時に位置ずれが生じたとしても、隣接画素との電気的クロストークを抑制することが可能になる。
【００４１】
また、前記二次元画像検出器において、前記対向基板が光導電性を有する半導体層自身を支持基板にしていることにより、ブリッジマン法やグラディエントフリーズ法、トラベルヒーティング法などによって得られる結晶性半導体基板を利用することが可能になる。
【００４２】
また、前記二次元画像検出器において、前記対向基板が検出する光や放射線を透過する基板を支持基板とし、該支持基板上に光導電性を有する半導体膜を形成していることにより、対向基板自身の強度を増すことが可能になる。
【００４３】
本発明の二次元画像検出器の製造方法によれば、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を含むアクティブマトリクス基板と、光導電性を有する半導体層がほぼ全面に具備された対向基板とが、接着性を有する導電粒子を散布した後、両基板を貼り合わせて接着していることにより、大面積のアクティブマトリクス基板と対向基板との貼り合わせの際でも、接着性を有する導電粒子を簡便に均一な密度で散布することが可能になる。
【００４４】
また、前記二次元画像検出器の製造方法における前記アクティブマトリクス基板と対向基板とを貼り合わせて接続する工程において、前記接着性を有する導電粒子を散布した後、該両基板を減圧プレス方式でプレスしながら加熱処理を施して貼り合わせていることにより、大面積のアクティブマトリクス基板と対向基板との貼り合わせの際でも、均一にプレスすることが可能になる。
【００４５】
また、前記二次元画像検出器の製造方法における前記アクティブマトリクス基板と対向基板とを貼り合わせて接続する工程において、前記接着性を有する導電粒子を散布した後、該両基板を加圧プレス方式でプレスしながら加熱処理を施して貼り合わせていることにより、汎用的な熱プレス装置を使用することが可能になる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について 図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４７】
（実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態１に係る二次元画像検出器を示すものであり、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２は、その二次元画像検出器の１画素当たりの構成を示す断面図である。
【００４８】
本実施の形態１における二次元画像検出器は、図１に示すように、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５と画素電極１４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が形成された対向基板２とが、接着性導電粒子３により貼り合わされた構成となっている。
【００４９】
この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。具体的に説明すれば、図２に示すように、ガラス基板７上に、ＸＹマトリクス状の電極配線（ゲート電極８とソース電極９）、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５、電荷蓄積容量（Ｃｓ）４などにより画素配列層が構成されている。
【００５０】
前記ガラス基板７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などの金属膜からなるゲート電極８を形成する。ゲート電極８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）４も形成する。次に、ＳｉＮｘやＳｉＯｘからなる絶縁膜１１を、ＣＶＤ法で約３５００Å成膜して形成する。この絶縁膜１１は、前記薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５のゲート絶縁膜および電荷蓄積容量（Ｃｓ）４の電極間の誘電層として作用する。なお、絶縁膜１１として、ＳｉＮｘやＳｉＯｘだけでなく、ゲート電極８とＣｓ電極４とを陽極酸化した陽極酸化膜を併用してもよい。
【００５１】
次に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５のチャネル部となるａ−Ｓｉ膜（ｉ層）１２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）１３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９とドレイン電極（画素電極１４にも兼用）とを形成する。このソース電極９と画素電極１４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。
【００５２】
その後、画素電極１４の開口部以外の領域を絶縁保護する目的で、絶縁保護膜１５を形成する。この絶縁保護膜１５は、ＳｉＮｘやＳｉＯｘからなる絶縁膜をＣＶＤ法で約６０００Å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１５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。
【００５３】
なお、ここでは、前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、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。
【００５４】
一方、対向基板２は、Ｘ線などの放射線に対して光導電性を有する半導体基板（光導電体基板）１６を支持基板としている。ここでは、ＣｄＴｅもしくはＣｄＺｎＴｅといった化合物半導体を用いる。前記半導体基板１６の厚みは約０．５ｍｍである。この半導体基板１６は、ブリッジマン法やグラディエントフリーズ法、トラベルヒーティング法などによって、容易に結晶基板を形成することが可能である。前記半導体基板１６の一方の面のほぼ全面に、ＡｌなどのＸ線を透過しやすい金属によって上部電極１７を形成する。また、他方の面には、厚さ約１０００ÅのＡｌＯｘからなる絶縁層である電子阻止層１８をほぼ全面に形成した後、ＴａやＡｌなど金属膜をスパッタ蒸着で約２０００Å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。前記接続電極６は、アクティブマトリクス基板に形成された画素電極１４と対応する位置に形成される。
【００５５】
次に、上述したようなプロセスによって形成された両基板（アクティブマトリクス基板１および対向基板２）のうち、少なくとも一方側の基板の表面（接続面）に接着性を有する導電粒子３を一定の密度で散布配置し、その後、画素電極１４と接続電極６とが各々対向するように向かい合わせ、圧着することにより前記両基板が電気的および物理的に接続され、本実施の形態１における二次元画像検出器が形成される。
【００５６】
なお、このとき、上述した接着性を有する導電粒子３としては、金属やＩＴＯなどからなる球状の導電粒子の表面にエポキシ系接着剤をコートしたものを用いている。なお、エポキシ系接着剤は、約１６０℃の加熱処理で硬化が促進するものを用いている。
【００５７】
ここで、図２および図３を用いて、上述した二次元画像検出器の動作原理について説明する。図３は、本実施の形態１における二次元画像検出器の１画素当たりの等価回路を示す回路図である。
【００５８】
ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅからなる半導体基板（光導電体基板）１６にＸ線が入射すると、光導電効果によりこの半導体基板１６に電荷（電子−正孔）が発生する。この時、電荷蓄積容量（Ｃｓ）４と半導体基板１６とは、画素電極１４／接着性導電粒子３／接続電極６を介して直列に接続された構造になっているので、上部電極１７とＣｓ電極４との間に電圧を印加しておくと、半導体基板１６内で発生した電荷（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（Ｃｓ）４に電荷が蓄積される仕組みになっている。
【００５９】
なお、半導体基板１６と接続電極６との間には、薄い絶縁層からなる電子阻止層１８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ＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）構造の阻止型フォトダイオードの役割を果たしており、Ｘ線が入射しない時の暗電流の低減に寄与している。すなわち、上部電極１７側に正電圧を印加した場合、電子阻止層１８は接続電極６から半導体基板（光導電体）１６への電子の注入を阻止する働きをする。なお、半導体基板（光導電体）１６と上部電極１７との間にも絶縁層を設け、上部電極１７から半導体基板（光導電体）１６への正孔の注入も阻止し、更なる暗電流低減を図る場合もある。
【００６０】
この阻止型フォトダイオードの構造としては、前記ＭＩＳ構造の他にも、ＣｄＴｅ／ＣｄＳなどの積層膜を用いたヘテロ接合構造、ＰＩＮ接合構造、ショットキー接合構造を用いることも、もちろん可能である。
【００６１】
前記の作用により、電荷蓄積容量（Ｃｓ）４に蓄積された電荷は、ゲート電極８の入力信号によって薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５をオープン状態にすることでソース電極９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８とソース電極９）、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５、電荷蓄積容量（Ｃｓ）４などは、従来例の図７にも示すように、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。このように、基本的な動作原理は、従来例に示した画像検出器と同様である。
【００６２】
前記のごとく、本実施の形態１における二次元画像検出器は、格子状の電極配線と各格子点毎に設けられた複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５と複数の画素電極１４とが具備されたアクティブマトリクス基板１と、光導電性を有する半導体基板１６がほぼ全面に具備された対向基板とが、接着性を有する導電粒子３により電気的および物理的に接着されている構成である。
【００６３】
したがって、従来の画像検出器のように、光導電半導体を直接アクティブマトリクス基板上に成膜する場合に問題となっていた、アクティブマトリクス基板の耐熱性に起因する光導電体の成膜温度の制限が、本実施の形態１の構成では緩和される。この結果、従来ではアクティブマトリクス基板上に直接成膜できなかった半導体材料を、容易に画像検出器に使用することが可能になる。
【００６４】
この場合、アクティブマトリクス基板の耐熱性から、接着性導電粒子３にコートされている接着剤の硬化に要する温度が制限されることになる。しかしながら、通常アクティブマトリクス基板は２５０℃程度の耐熱性を有していることから、この温度以下で硬化が促進する接着剤を選びさえすればよく、前記半導体材料にＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅを使用するうえでは全く障害にはならない。
【００６５】
また、前記理由により、半導体基板（光導電体基板）１６としてＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅを用いることができるため、従来のａ−Ｓｅを用いた二次元画像検出器に比べてＸ線に対する感度が向上するとともに、半導体基板１６と上部電極１７間に誘電体層を設ける必要がなくなり、動画に対応する画像データ、すなわち３３ｍｓｅｃ／ｆｒａｍのレートで画像データを得ることが可能になった。
【００６６】
また、前記構造の二次元画像検出器は、半導体基板１６の貼り合わせ面に、アクティブマトリクス基板１上に形成されている複数の画素電極１４に対応して各画素毎に独立された接続電極６が形成されている。これにより、対向基板２の半導体基板１６上の画素間が電気的に分離され、放射線や光線の入射により半導体基板１６内で発生した電荷が、入射位置に対応した接続電極６にのみ収集され、周囲の画素に回り込むことなく電気的クロストークが抑制される。
【００６７】
さらに、図に示すように、半導体基板側に、１画素内でできるだけ大きなサイズの接続電極６を形成し、各画素における画素電極１４と接続電極６との面積の関係を、（画素電極面積）＜（接続電極面積）と設定しておくことで、Ｘ線や光線の入射により半導体基板１６内で発生した電荷を効率良く収集できるとともに、アクティブマトリクス基板１と対向基板２との貼り合わせ時に位置ずれが生じたとしても、隣接画素との電気的クロストークを抑制することが可能になる。本実施の形態１では、ピッチ１５０μｍの画素配列に対し、画素電極１４の形状を一辺が約８０μｍのほぼ正方形とし、接続電極６の形状を一辺が約１２０μｍのほぼ正方形とすることで、アクティブマトリクス基板１および対向基板２の貼り合わせずれに対し、±２０μｍのマージンを確保することができた。
【００６８】
次に、本実施の形態１で用いる接着性導電粒子３について、さらに詳細に説明する。上述したように、本実施の形態１では、金属やＩＴＯなどからなる球状の導電粒子の表面にエポキシ系接着剤をコートしたものを用いている。ここで用いているエポキシ系接着剤は、約１６０℃の加熱処理で硬化が促進するものである。球状の導電粒子としては、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、またはプラスチック粒子にＡｕ／Ｎｉメッキを施したプラスチック粒子、ＩＴＯなどの透明導電粒子などがある。本実施の形態１においては、アクティブマトリクス基板１および対向基板２の厚みバラツキを吸収する為に、弾力性に優れたプラスチック粒子にＡｕ／Ｎｉメッキを施したものを用いた。このプラスチック粒子としては、直径が約５μｍのものを用い、また、使用できる接着剤としては、熱硬化型、熱可塑型、光硬化型のものがあるが、接着強度に優れるエポキシ系の熱硬化型接着剤を用いた。
【００６９】
また、接着性導電粒子３の散布密度であるが、密度が高すぎると粒子同士の凝集が多くなり、画素間での電気的短絡の原因となる。また逆に、密度が小さすぎると粒子の存在しない画素の発生確率があがるといった問題が生じる。そこで、画素ピッチ１５０μｍのアクティブマトリクス基板１上に、上述した直径約５μｍの接着性導電粒子３を密度をパラメータにして散布したところ、散布密度を１０００個／ｍｍ2以上にすると急激に画素間の電気的短絡が増加し、また、散布密度を１００個／ｍｍ2以下にすると急激に粒子の存在しない画素の発生確率があがることが判明した。すなわち、散布密度を１００〜１０００個／ｍｍ2の割合で散布することが望ましい。そこで、本実施の形態１においては、約７００個／ｍｍ2の密度で接着性導電粒子３を散布配置した。
【００７０】
以下に、前記接着性導電粒子３を用いて、アクティブマトリクス基板１と対向基板を貼り合わせる際の具体的な方法について説明する。図４（ａ）〜（ｃ）は、両者の基板の貼り合わせプロセスを示す図面である。
【００７１】
先ず、図４に示すように、粒子散布装置によって、アクティブマトリクス基板１と対向基板２とのどちらか一方側の貼り合わせ面のほぼ全面に、接着性導電粒子３を適当な密度で散布する（図４ではアクティブマトリクス基板１を使用）。このときに用いる粒子散布装置としては、主に液晶表示装置（ＬＣＤ）の製造過程で、液晶パネル間に介在させる間隔保持材（スペーサー）を散布配置させる際に使用するスペーサ散布装置を用いることができる。散布方法としては、主に図４（ａ）に示すような湿式散布方法と図４（ｂ）に示すような乾式散布方法との２種類がある。
【００７２】
ここで、湿式散布方法とは、図４（ａ）に示すように、容器２１内に接着性導電粒子３が分散されたフロンガスやアルコールなどの揮発性の高い溶剤２２を準備し、この分散溶液を塗布用スプレーノズル２３を用いてチャンバー２４内に霧状に噴射する方法である。この時、霧状に噴出された分散溶液は、チャンバー２４の側壁に設けられたヒータ２５の加熱により溶剤だけが蒸発して、接着性導電粒子３だけがアクティブマトリクス基板１上に降下する。
【００７３】
また、乾式散布方法とは、図４（ｂ）に示すように、２〜５ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力で接着性導電粒子３を圧送・噴出させる方法である。まず、秤量部２６で秤量された接着性導電粒子３は、ブローによりマニホールド２７を介して圧送配管内に送られる。次に、圧送用のガスでノズル２８まで圧送され、ノズル２８でガスタンク２９内の攪拌用ガスと合流し、チャンバー３０内に噴出してアクティブマトリクス基板１上に降下する。
【００７４】
上述したようなどちらの方法を用いても、接着性導電粒子３のアクティブマトリクス基板１上への散布は可能であるが、接着性導電粒子３に用いているエポキシ系接着剤の溶剤への溶出を懸念し、本実施の形態１においては、乾式散布方法を採用した。なお、接着性導電粒子３は、上述したような理由により、約７００個／ｍｍ2の密度になるよう散布した。
【００７５】
その後、図４（ｃ）に示すように、両基板１、２を僅かな間隔を設けた状態で対向配置させた状態で、減圧（真空）プレス装置を用いて加熱プレス処理を行う。減圧（真空）プレス方法とは、プレスすべき基板１、２間の隙間を減圧することで、外部からの大気圧を利用してプレスを行う方法であり、大面積基板同士を貼り合わせる際でも、均一にプレスすることが可能となる。
【００７６】
具体的に説明すると、まず定盤として使用する土台（ステージ）３１に、プレス対象となる両基板１、２を載せ、さらにその上にフィルムシート３２を覆い被せる。次に、土台３１に設けられた穴３３から排気を行うことで、土台３１とフィルムシート３２との間を減圧する。本実施の形態１の場合には、両基板（アクティブマトリクス基板１と対向基板２）の間隙は、ほぼ接着性導電粒子３の径に相当する隙間が形成されているが、その隙間についても減圧されることになる。この結果、両基板１、２は、フィルムシート３２を介して大気圧でプレスされることになる。例えば、前記接着性導電粒子３は０．８ｋｇｆ／ｃｍ2程度の加圧力で接着が可能なため、前記減圧プレスが適用可能である。
【００７７】
このようにして、減圧（真空）プレス装置を用いて両基板１、２をプレスした状態で、装置自身をオーブンなどを利用して約１００℃で３０分程度の予備加熱を行った後、１６０℃以上に加熱することにより、接着性導電粒子３の接着剤部分が熱硬化し、両基板１、２の接着が完了する。この予備加熱は、接着性導電粒子３表面にコートされているエポキシ系接着剤を溶かし、接着面と接着剤とをなじませる役割をもっている。なお、土台３１の内部にヒーターを内臓しておき、そのヒーターで加熱する方法を利用してもよい。
【００７８】
このような貼り合わせプロセスでは、アクティブマトリクス基板１と対向基板２との少なくとも一方側の表面に、接着性を有する導電粒子３を湿式または乾式の散布法によって散布した後、両基板１、２を貼り合わせて接着することを特徴としている。したがって、大面積のアクティブマトリクス基板１と対向基板２との貼り合わせの際でも、接着性を有する導電粒子３を簡便に均一な密度で散布することが可能となっている。
【００７９】
また、減圧（真空）プレス装置を用いているので、大気圧を利用してプレスを行うことができ、大面積基板同士を貼り合わせる際でも、均一にプレスすることが可能となる。ちなみに、一般的な剛体を用いた加圧プレスの場合、プレスされる基板表面の平坦性と、プレスする剛体表面の平坦性とが合致しない場合、面内でのプレス圧にばらつきが生じる場合があり、このようなばらつきは、特に基板サイズが大きくなるほど顕著に表れる傾向がある。
【００８０】
なお、接着に要求される加圧力が１ｋｇｆ／ｃｍ2以上の時には、大気圧では加圧できないので、一般的な加圧（油圧）プレス装置でプレスし熱圧着することが可能である。また、貼り合わせる基板の面積が比較的小さい場合には、加圧プレスを用いても均一なプレス力を得ることができるので、汎用的な熱プレス装置を使用することも可能である。
【００８１】
（実施の形態２）本発明に係る二次元画像検出器に用いられるアクティブマトリクス基板は、図２に示した構造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。図５は、本発明の実施の形態２に係る二次元画像検出器を示すものであり、該二次元画像検出器の１画素当たりの構成を示す断面図である。
【００８２】
なお、本実施の形態２に係る二次元画像検出器の構成は、図２に示した本実施の形態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２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。
【００８３】
図５に示すように、本実施の形態２における二次元画像検出器は、本実施の形態１に係る二次元画像検出器と同様に、ガラス基板７上にＸＹマトリクス状の電極配線（ゲート電極８とソース電極９）、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５、電荷蓄積容量（Ｃｓ）４などが形成されている。
【００８４】
このガラス基板７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などの金属膜からなるゲート電極８を形成する。ゲート電極８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電極（Ｃｓ電極）４も形成される。次に、ＳｉＮｘやＳｉＯｘからなる絶縁膜１１をＣＶＤ法で約３５００Å成膜して形成する。この絶縁膜１１は、前記薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５のゲート絶縁膜および電荷蓄積容量（Ｃｓ）４の電極間の誘電層として作用する。なお、絶縁膜１１として、ＳｉＮｘやＳｉＯｘだけでなく、ゲート電極８とＣｓ電極４とを陽極酸化した陽極酸化膜を併用してもよい。
【００８５】
次に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５のチャネル部となるａ−Ｓｉ膜（ｉ層）１２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）１３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９とドレイン電極４１とを形成する。このソース電極９とドレイン電極４１とは、上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。
【００８６】
その後、アクティブマトリクス基板４０のほぼ全面を覆う形で、絶縁保護膜４２を約３μｍの厚みでコートする。この絶縁保護膜４２には、感光性を有する有機絶縁膜、例えばアクリル樹脂などを用いる。その後、絶縁保護膜４２をフォトリソグラフィ技術でパターニングし、所定の場所にスルーホール４３を形成する。次に、絶縁保護膜４２の上に、Ａｌ、Ｔｉ、ＩＴＯなどの導電膜からなる画素電極２９をスパッタ蒸着法で約２０００Å成膜し、所望の形状にパターニングする。この時、保護絶縁膜４２に設けたスルーホール４３を介して、画素電極４４と薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５のドレイン電極４１とを電気的に接続する。
【００８７】
上述したような構造のアクティブマトリクス基板４０を、実施の形態１と同様に、Ｘ線に対して光導電性を有する半導体基板（光導電体基板）１６を支持基板とする対向基板２と接着性導電粒子３で貼り合わせることで、本実施の形態２における二次元画像検出器は完成する。実施の形態１に記載の二次元画像検出器と比較すると、アクティブマトリクス基板の構造が若干異なるだけで、二次元画像検出器としての基本的な動作原理は同じである。
【００８８】
以上のように、本実施の形態２に係る二次元画像検出器は、アクティブマトリクス基板４０のほぼ全表面を有機絶縁膜からなる絶縁保護膜４２で覆った構成となっているため、該絶縁保護膜４２が下地基板（ガラス基板７上にＸＹマトリクス状の電極配線やＴＦＴ５が形成されている状態のもの）の平坦化効果をもたらす。すなわち、図２に示した本実施の形態１の構成では、ＴＦＴ５やＸＹマトリクス状の電極配線によりアクティブマトリクス基板１の表面に１μｍ程度の凹凸が生じるが、本実施の形態２では、図５に示すように、絶縁保護膜４２によって下地基板の表面が平坦化されるため、アクティブマトリクス基板４０表面の凹凸は約０．２μｍに抑えられる。
【００８９】
また、本実施の形態２の構成では、画素電極４４をＴＦＴ５や電極配線の上にオーバーラップさせた状態で形成させることができるため、画素電極４４の設計マージンを大きくとることができる。
【００９０】
（実施の形態３）本発明に係る二次元画像検出器に用いられる対向基板は、図２に示した構造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。図６は、本発明の実施の形態３に係る二次元画像検出器を示すものであり、該二次元画像検出器の１画素当たりの構成を示す断面図である。
【００９１】
なお、本実施の形態３に係る二次元画像検出器の構成は、図２に示した本実施の形態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２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。
【００９２】
図６に示すように、ここで用いる対向基板４５は、支持基板４６と、該支持基板４６上に成膜される半導体膜（半導体層）４７とによって主に構成されている。具体的には、支持基板４６としては、Ｘ線に対して透過性を有する基板を用いる必要があり、ガラス、セラミック、シリコン基板などを用いることができる。なお、ここでは、Ｘ線と可視光の両者に対して透過性の優れた、厚みが０．７〜１．１ｍｍのガラス基板を用いている。このような基板であれば、４０〜１００ｋｅＶのＸ線をほとんど透過する。
【００９３】
まず、支持基板４６の一方の面のほぼ全面に、Ｔｉ、Ａｇなどの金属によって上部電極１７を形成する。但し、この二次元画像検出器を可視光による像の検出に用いる場合には、前記上部電極１７として可視光に対して透明なＩＴＯ電極を用いる。
【００９４】
次に、この上部電極１７上に半導体膜４７として、ＭＯＣＶＤ法を用いてＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅの多結晶膜を約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［ＤＭＣｄ］など）、有機テルル（ジエチルテルル［ＤＥＴｅ］やジイソプロピルテルル［ＤｉＰＴｅ］など）、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［ＤＭＺｎ］など）を用いて、４００〜５００℃の成膜温度で成膜が可能である。
【００９５】
更にその上に、ＡｌＯｘの薄い絶縁層からなる電子阻止層１８を、ほぼ全面に形成した後、ＴａやＡｌなど金属膜を約２０００Å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。この接続電極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１４と対応する位置に形成するとよい。
【００９６】
前記構造の対向基板４５を、実施の形態１と同様に、アクティブマトリクス基板１と接着性導電粒子３で貼り合わせることで、本実施の形態３における二次元画像検出器が完成する。これを実施の形態１に記載の二次元画像検出器と比較すると、対向基板の構造が若干異なるだけで、その基本的な動作原理は同じである。
【００９７】
前記構造の対向基板４５を用いると、支持基板４６上に光導電性を有する半導体膜４７を形成しているので、実施の形態１に記載の対向基板４５に比べて、力学的強度を増すことが可能になる。したがって、対向基板４５とアクティブマトリクス基板１とを貼り合わせる際に、対向基板４５が割れにくくなり、プロセスマージンが増大する。
【００９８】
また、この二次元画像検出器の使用目的をＸ線による像の検出に限定すれば、Ｘ線を透過しやすい金属基板を用いて、支持基板４６と上部電極１７とを兼用させることも可能である。
【００９９】
なお、上述したような実施の形態１〜３では、主にＸ線（放射線）に対する二次元画像検出器の場合について説明してきたが、使用する半導体（光導電体）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使用することも可能である。ただし、この場合は、半導体（光導電体）からみて光入射側に配置される上部電極１７の材料としては、ＩＴＯなどの可視光や赤外光を透過する透明電極を材料として用いる必要がある。また、半導体（光導電体）の厚みも、可視光、赤外光の吸収効率に応じて最適化する必要がある。
【０１００】
【発明の効果】
本発明の二次元画像検出器によれば、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を含むアクティブマトリクス基板の画素電極と、光導電性を有する半導体層がほぼ全面に具備された対向基板の半導体層とが、接着性を有する導電粒子である接着性導電粒子によって、電気的および物理的に接続されていることにより、従来半導体層の成膜温度とアクティブマトリクス基板の耐熱性との関係で、アクティブマトリクス基板上に直接成膜することができなかった半導体材料を、前記半導体層として使用することが可能になった。
【０１０１】
この時、前記両基板を接着性を有する導電粒子によって接続していることにより、各画素電極毎に電気的絶縁性は確保され、隣り合う画素電極同士のクロストークも発生せず、なおかつアクティブマトリクス基板上の画素電極と半導体層とを電気的および物理的に接続することが可能になった。
【０１０２】
また、前記二次元画像検出器において、前記半導体層が放射線に対して感度を有していることにより、放射線に対する二次元画像検出器を実現することが可能になった。なお、このような構成により使用可能な半導体材料としては、例えば、ＣｄＴｅもしくはＣｄＺｎＴｅ化合物半導体が挙げられるが、これらの半導体材料は、従来用いられていたａ−Ｓｅに比べて、Ｘ線などの放射線に対する感度が高く、前記半導体層にＣｄＴｅもしくはＣｄＺｎＴｅ化合物半導体を用いる場合には、二次元画像検出器の応答性が向上し、動画の撮影も可能になった。
【０１０３】
また、前記二次元画像検出器において、前記接着性導電粒子が導電粒子の表面に熱硬化型接着剤をコートしたものであることにより、金属やＩＴＯなどの導電粒子であっても接着性を付加することにより、二次元画像検出器への使用が可能になった。
【０１０４】
また、前記二次元画像検出器において、前記接着性導電粒子が１００〜１０００個／ｍｍ2の密度で散布されていることにより、全画素電極への確実な粒子の配置と、画素電極毎の電気的絶縁性を同時に得ることが可能になった。
【０１０５】
また、前記二次元画像検出器において、前記対向基板の半導体層表面に、前記アクティブマトリクス基板上に形成されている各画素電極に対応して、複数の接続電極が形成されていることにより、対向基板上の半導体層における画素電極間が電気的に分離され、放射線や光線の入射によって半導体層内で発生した電荷が入射位置に対応した接続電極にのみ収集され、周囲の画素電極に回り込むことがなくなるため、電気的クロストークを抑制することが可能になった。
【０１０６】
なお、このとき、前記複数の画素電極の面積を前記複数の接続電極の面積よりも小さく構成しておくことにより、Ｘ線や光線の入射により半導体層内で発生した電荷を効率良く収集することができるとともに、アクティブマトリクス基板と対向基板との貼り合わせ時に位置ずれが生じたとしても、隣接画素との電気的クロストークを抑制することが可能になった。
【０１０７】
また、前記二次元画像検出器において、前記対向基板が光導電性を有する半導体層自身を支持基板にしていることにより、ブリッジマン法やグラディエントフリーズ法、トラベルヒーティング法などによって得られる結晶性半導体基板を利用することが可能になった。
【０１０８】
また、前記二次元画像検出器において、前記対向基板が検出する光や放射線を透過する基板を支持基板とし、該支持基板上に光導電性を有する半導体膜を形成していることにより、対向基板自身の強度を増すことが可能になった。
【０１０９】
本発明の二次元画像検出器の製造方法によれば、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を含むアクティブマトリクス基板と、光導電性を有する半導体層がほぼ全面に具備された対向基板とが、接着性を有する導電粒子を散布した後、両基板を貼り合わせて接着していることにより、大面積のアクティブマトリクス基板と対向基板との貼り合わせの際でも、接着性を有する導電粒子を簡便に均一な密度で散布することが可能になった。
【０１１０】
また、前記二次元画像検出器の製造方法における前記アクティブマトリクス基板と対向基板とを貼り合わせて接続する工程において、前記接着性を有する導電粒子を散布した後、該両基板を減圧プレス方式でプレスしながら加熱処理を施して貼り合わせていることにより、大面積のアクティブマトリクス基板と対向基板との貼り合わせの際でも、均一にプレスすることが可能になった。
【０１１１】
また、前記二次元画像検出器の製造方法における前記アクティブマトリクス基板と対向基板とを貼り合わせて接続する工程において、前記接着性を有する導電粒子を散布した後、該両基板を加圧プレス方式でプレスしながら加熱処理を施して貼り合わせていることにより、汎用的な熱プレス装置を使用することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の実施の形態１に係る二次元画像検出器の全体構成の概略を示す断面図である。
【図２】 図２は、本発明の実施の形態１に係る二次元画像検出器の１画素当たりの構成の概略を示す断面図である。
【図３】 図３は、本発明の実施の形態１に係る二次元画像検出器の１画素当たりの等価回路を示す図面である。
【図４】 図４（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態１に係る二次元画像検出器におけるアクティブマトリクス基板と対向基板との貼り合わせを示したプロセス図である。
【図５】 図５は、本発明の実施の形態２に係る二次元画像検出器の１画素当たりの構成の概略を示す断面図である。
【図６】 図６は、本発明の実施の形態３に係る二次元画像検出器の１画素当たりの構成の概略を示す断面図である。
【図７】 図７は、従来の二次元画像検出器の構造の模式的に示した図面である。
【図８】 図８は、従来の二次元画像検出器の１画素当たりの構成の概略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
２ 対向基板
３ 接着性導電粒子
４ 電荷蓄積容量電極
５ 薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
６ 接続電極
７ ガラス基板
８ ゲート電極
９ ソース電極
１１ 絶縁膜
１２ ａ−Ｓｉ膜（ｉ層）
１３ ａ−Ｓｉ膜（ｎ+層）
１４ 画素電極
１５ 絶縁保護膜
１６ 半導体基板
１７ 上部電極
１８ 電子阻止層
２１ 容器
２２ 溶剤
２３ 塗布用スプレーノズル
２４ チャンバ
２５ ヒータ
２６ 秤量部
２７ マニホールド
２８ ノズル
２９ ガスタンク
３０ チャンバ
３１ 土台（ステージ）
３２ フィルムシート
３３ 排気穴
４０ アクティブマトリクス基板
４１ ドレイン電極
４２ 絶縁保護膜
４３ コンタクトホール
４４ 画素電極
４５ 対向基板
４６ 支持基板
４７ 半導体膜（光導電膜）
５１ ガラス基板
５２ ゲート電極
５３ ソース電極
５４ 薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
５５ 電荷蓄積容量電極
５６ 光導電膜（Ｓｅ）
５７ 誘電体層
５８ 上部電極
５９ Ｃｓ電極
６０ 画素電極
６１ 絶縁膜
６２ 電子阻止層
Claims (12)
- 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、前記アクティブマトリクス基板の画素電極と前記対向基板の半導体層とは、接着性を有する導電粒子である接着性導電粒子によって接続されていることを特徴とする二次元画像検出器。
- 前記半導体層が、放射線に対して感度を有す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。
- 前記半導体層が、ＣｄＴｅもしくはＣｄＺｎＴｅ化合物半導体であることを特徴とする請求項２に記載の二次元画像検出器。
- 前記接着性導電粒子が、導電粒子の表面に熱硬化型接着剤をコートしたものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の二次元画像検出器。
- 前記導電粒子が、プラスチック粒子にＡｕ／Ｎｉメッキを施したプラスチック粒子であることを特徴とする請求項４に記載の二次元画像検出器。
- 前記接着性導電粒子が、１００〜１０００個／ｍｍ 2 の密度で散布されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の二次元画像検出器。
- 前記対向基板の半導体層表面に、前記アクティブマトリクス基板上に形成されている各画素電極に対応して、複数の接続電極が形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の二次元画像検出器。
- 前記対向基板は、光導電性を有する半導体層自身が支持基板であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の二次元画像検出器。
- 前記対向基板は、検出する光や放射線を透過する基板を支持基板とし、該支持基板上に光導電性を有する半導体膜が形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の二次元画像検出器。
- 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および対向基板のどちらか一方の表面に、接着性を有する導電粒子を散布した後、該両基板を貼り合わせて接続する工程と、を含むことを特徴とする二次元画像検出器の製造方法。
- 前記アクティブマトリクス基板と対向基板とを貼り合わせて接続する工程において、前記接着性を有する導電粒子を散布した後、該両基板を減圧プレス方式でプレスしながら加熱処理を施して貼り合わせることを特徴とする請求項１０に記載の二次元画像検出器の製造方法。
- 前記アクティブマトリクス基板と対向基板とを貼り合わせて接続する工程において、前記接着性を有する導電粒子を散布した後、該両基板を加圧プレス方式でプレスしながら加熱処理を施して貼り合わせることを特徴とする請求項１０に記載の二次元画像検出器の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP07027098A JP3798145B2 (ja) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | 二次元画像検出器およびその製造方法 |
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|---|---|---|---|
| JP07027098A JP3798145B2 (ja) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | 二次元画像検出器およびその製造方法 |
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