(57)【要約】【課題】  光導電性を有する半導体層の材料にＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅ等を使用することで、応答性が良く、さらに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。【解決手段】  電荷蓄積容量４およびＴＦＴ５を具備したアクティブマトリクス基板１と、半導体基板を備えた対向基板２とを、電荷蓄積容量４の画素電極に対応させてパターニングされた導電性および接着性を有する接続材（感光性樹脂３）を用いて接着する。これにより、上記ＴＦＴ５が既に形成されているアクティブマトリクス基板１上に半導体層を成膜せずに済むため、ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅ等の使用が可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【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薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタを介して上記電極配線に接続されると共に該薄膜トランジスタのドレイン電極に接続された画素電極を含む電荷蓄積容量とからなる画素配列層と、
上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、
上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いる二次元放射線画像検出器において、
上記画素配列層を含むアクティブマトリクス基板と、
上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、
上記アクティブマトリクス基板の画素配列層と、上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共に、上記アクティブマトリクス基板側の上記電荷蓄積容量と上記対向基板側の上記半導体層とが、上記画素電極に対応してパターニングされた導電性および接着性を有する接続材によって電気的に接続されていることを特徴とする二次元放射線画像検出器。
【請求項２】
上記対向基板の半導体層表面に、上記アクティブマトリクス基板上に形成されている複数の画疎電極に対応して、複数の接続電極が形成されており、
上記両基板の電荷蓄積容量と半導体層とが、上記画素電極／上記接続材／上記接続電極を介して直列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の二次元放射線画像検出器。
【請求項３】
上記対向基板は、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または２に記載の二次元画像検出器。
【請求項４】
上記対向基板は、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層が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の二次元画像検出器。
【請求項５】
上記支持基板が、上記電極部を兼用してい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。
【請求項６】
上記アクティブマトリクス基板は、ガラス基板を基材としていることを特徴とする請求項１または２に記載の二次元画像検出器。
【請求項７】
上記アクティブマトリクス基板の表面に、上記画素電極の開口部以外の領域を絶縁保護する絶縁保護膜を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の二次元画像検出器。
【請求項８】
上記接続材が、フォトリソグラフィ技術によってパターニングされた感光性樹脂であることを特徴とする請求項１または２に記載の二次元画像検出器。
【請求項９】
上記接続材が、印刷技術によってパターニングされた導電性接着剤であることを特徴とする請求項１または２に記載の二次元画像検出器。
【請求項１０】
上記接続材が、上記アクティブマトリクス基板上の画素電極が配置されている受像領域だけでなく、画素電極が配置されていない周辺領域にもパターニング形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の二次元画像検出器。
【請求項１１】
上記アクティブマトリクス基板と上記対向基板との間隙に、ギャップ保持材が具備されていることを特徴とする請求項１または２に記載の二次元画像検出器。
【請求項１２】
上記半導体層が、Ｘ線に対して感度を有することを特徴とする請求項１ないし１１の何れかに記載の二次元画像検出器。
【請求項１３】
上記半導体層が、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１２に記載の二次元画像検出器。
【請求項１４】
上記薄膜トランジスタと上記電荷蓄積容量とを覆う絶縁保護膜が備えられており、上記画素電極は該絶縁保護膜の上に形成されており、上記画素電極と上記薄膜トランジスタのドレイン電極とは、該絶縁保護膜に設けられたスルーホールを介して接続されていることを特徴とする請求項１ないし１３の何れかに記載の二次元画像検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線等の放射線、可視光、赤外光等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。
【背景技術】
【０００２】
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を二次元状に配置し、これらのセンサにそれぞれ電気スイッチを設けて、各行毎に電気スイッチを順次オンにして各列毎にセンサの電荷を読み出すものが知られている。このような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.237-249,1955」、「L.S.Jeromin,et al., “Application of a-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号公報等に具体的な構造や原理が記載されている。
【０００３】
以下、上記従来の放射線二次元画像検出器の構成と原理について説明する。図１２は、上記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１３は、１画素当たりの構成断面を模式的に示した図である。
【０００４】
上記放射線二次元画像検出器は、図１２および図１３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およびソース電極５３）、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）５４、電荷蓄積容量（Ｃｓ）５５等が形成されたアクティブマトリクス基板を備えている。また、上記アクティブマトリクス基板上には、そのほぼ全面に、光導電膜５６、誘電体層５７および上部電極５８が形成されている。
【０００５】
上記電荷蓄積容量５５は、Ｃｓ電極５９と、上記ＴＦＴ５４のドレイン電極に接続された画素電極６０とが、絶縁膜６１を介して対向している構成である。
【０００６】
上記光導電膜５６は、Ｘ線等の放射線が照射されることで電荷が発生する半導体材料が用いられるが、上記文献によれば、暗抵抗が高く、Ｘ線照射に対して良好な光導電特性を示すアモルファスセレニウム（ａ−Ｓｅ）が用いられている。上記光導電膜５６は、真空蒸着法によって３００〜６００μｍの厚みで形成されている。
【０００７】
また、上記アクティブマトリクス基板は、液晶表示装置を製造する過程で形成されるアクティブマトリクス基板を流用することが可能である。例えば、アクティブマトリクス型液晶表示装置（ＡＭＬＣＤ）に用いられるアクティブマトリクス基板は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）やポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）によって形成されたＴＦＴや、ＸＹマトリクス電極、電荷蓄積容量を備えた構造になっている。したがって、若干の設計変更を行うだけで、放射線二次元画像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。
【０００８】
次に、上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。
【０００９】
上記光導電膜５６に放射線が照射されると、光導電膜５６内に電荷が発生する。図１２および図１３に示すように、光導電膜５６と電荷蓄積容量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５５に電荷が蓄積される。なお、光導電膜５６と電荷蓄積容量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。
【００１０】
上記の作用で、電荷蓄積容量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ＴＦＴ５４をオープン状態にすることでソース電極Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、…、Ｓｎより外部に取り出すことが可能である。ゲート電極５２およびソース電極５３、ＴＦＴ５４、および電荷蓄積容量５５等は、すべてＸＹマトリクス状に設けられているため、ゲート電極Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、…、Ｇｎに入力する信号を線順次に走査することで、二次元的にＸ線の画像情報を得ることが可能となる。
【００１１】
なお、上記二次元画像検出器は、使用する光導電膜５６がＸ線等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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところが、上記従来の構成では、光導電膜５６としてａ−Ｓｅを用いており、該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。
【００１３】
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への防止、およびリーク電流（暗電流）の低減の目的で光導電膜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、上記二次元検出器は、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。
【００１４】
これに対し、動画に対応した画像データを得るためには、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も不要となる。
【００１５】
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、ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅ等が知られている。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の原子番号を３４、ＣｄＴｅの実効原子番号を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、上記放射線二次元検出器の光導電膜５６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。
【００１６】
従来のａ−Ｓｅの場合、成膜方法として真空蒸着法を用いることができ、この時の成膜温度は常温で可能なため、上述のアクティブマトリクス基板上への成膜が容易であった。一方、ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅの場合は、ＭＢＥ法やＭＯＣＶＤ法による成膜法が知られており、特に大面積基板への成膜を考慮するとＭＯＣＶＤが適した方法と考えられる。
【００１７】
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。
【００１８】
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ＴＦＴ５４は、半導体層としてａ−Ｓｉ膜やｐ−Ｓｉ膜を用いているが、半導体特性を向上させるために３００〜３５０℃程度の成膜温度で水素（Ｈ2 ）を付加しながら成膜されている。このようにして形成されるＴＦＴ素子の耐熱温度は約３００℃であり、ＴＦＴ素子をこれ以上の高温で処理するとａ−Ｓｉ膜やｐ−Ｓｉ膜から水素が抜け出し半導体特性が劣化する。
【００１９】
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。
【００２０】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、光導電性を有する半導体層の材料にＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅ等を使用することで、応答性が良く、さらに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。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の二次元画像検出器は、上記の課題を解決するために、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薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタを介して上記電極配線に接続されると共に該薄膜トランジスタのドレイン電極に接続された画素電極を含む電荷蓄積容量とからなる画素配列層と、上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、上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いる二次元放射線画像検出器において、上記画素配列層を含むアクティブマトリクス基板と、上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、上記アクティブマトリクス基板の画素配列層と、上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共に、上記アクティブマトリクス基板側の上記電荷蓄積容量と上記対向基板側の上記半導体層とが、上記画素電極に対応してパターニングされた導電性および接着性を有する接続材によって電気的に接続されていることを特徴としている。
【００２２】
また、上記二次元画像検出器では、上記対向基板の半導体層表面に、上記アクティブマトリクス基板上に形成されている複数の画疎電極に対応して、複数の接続電極が形成されており、上記両基板の電荷蓄積容量と半導体層とが、上記画素電極／上記接続材／上記接続電極を介して直列に接続されていることを特徴としている。
【００２３】
また、上記二次元画像検出器では、上記対向基板は、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。
【００２４】
また、上記二次元画像検出器では、上記対向基板は、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層が形成されていることを特徴としている。
【００２５】
また、上記二次元画像検出器では、上記支持基板が、上記電極部を兼用していることを特徴としている。
【００２６】
また、上記二次元画像検出器では、上記アクティブマトリクス基板は、ガラス基板を基材としていることを特徴としている。
【００２７】
また、上記二次元画像検出器では、上記アクティブマトリクス基板の表面に、上記画素電極の開口部以外の領域を絶縁保護する絶縁保護膜を備えていることを特徴としている。
【００２８】
また、上記二次元画像検出器では、上記接続材が、フォトリソグラフィ技術によってパターニングされた感光性樹脂であることを特徴としている。
【００２９】
また、上記二次元画像検出器では、上記接続材が、印刷技術によってパターニングされた導電性接着剤であることを特徴としている。
【００３０】
また、上記二次元画像検出器では、上記接続材が、上記アクティブマトリクス基板上の画素電極が配置されている受像領域だけでなく、画素電極が配置されていない周辺領域にもパターニング形成されていることを特徴としている。
【００３１】
また、上記二次元画像検出器では、上記アクティブマトリクス基板と上記対向基板との間隙に、ギャップ保持材が具備されていることを特徴としている。
【００３２】
また、上記二次元画像検出器では、上記半導体層が、Ｘ線に対して感度を有することを特徴としている。
【００３３】
また、上記二次元画像検出器では、上記半導体層が、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。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の二次元画像検出器は、以上のように、上記画素配列層を含むアクティブマトリクス基板と、上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、上記アクティブマトリクス基板の画素配列層と、上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共に、上記アクティブマトリクス基板側の上記電荷蓄積容量と上記対向基板側の上記半導体層とが、上記画素電極に対応してパターニングされた導電性および接着性を有する接続材によって電気的に接続されている構成である。
【００３５】
それゆえ、上記二次元画像検出器では、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画素電極に対応してパターニングされた接続材によって接続することで、上記アクティブマトリクス基板と対向基板とを別々に作成することが可能となる。このため、半導体層の成膜温度と、アクティブマトリクス基板上のスイッチング素子の耐熱性との関係により、従来では使用できなかった材料を上記半導体層に使用することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
［実施の形態１］
本実施の形態に係る二次元画像検出器は、図１に示すように、電荷蓄積容量（Ｃｓ）４とスイッチング素子としてのＴＦＴ（薄膜トランジスタ）５とが形成されたアクティブマトリクス基板１と、接続電極６が形成された対向基板２とが、導電性および接着性を有する感光性樹脂３（接続材）により貼り合わされた構成である。なお、本実施の形態において述べる接着性とは、粘着性の意味も含むものとする。
【００３７】
ここで、上記二次元画像検出器の１画素当りの詳細な構成を図２を用いて説明する。
【００３８】
アクティブマトリクス基板１は、ガラス基板７上にゲート電極８およびソース電極９からなるＸＹマトリクス状の電極配線、電荷蓄積容量４およびＴＦＴ５等が形成された構成である。すなわち、上記電極配線、電荷蓄積容量４およびＴＦＴ５により、特許請求の範囲に記載の画素配列層が構成される。
【００３９】
上記ガラス基板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等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等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。この時、同時に電荷蓄積容量４のＣｓ電極１０が形成される。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。上記絶縁膜１１は、上記ＴＦＴ５のゲート絶縁膜、および電荷蓄積容量４の電極間の誘電層として作用する。尚、絶縁膜１１としてＳｉＮx やＳｉＯx だけでなく、ゲート電極８とＣｓ電極１０とを陽極酸化した陽極酸化膜を併用してもよい。
【００４０】
次に、ＴＦＴ５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等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。上記ソース電極９およびドレイン電極は、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。尚、上記画素電極１４とドレイン電極とは別々に形成してもよく、また、画素電極１４にＩＴＯ等の透明電極を用いることも可能である。
【００４１】
その後、画素電極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。上記絶縁保護膜１５は、ＳｉＮx やＳｉＯx の絶縁膜を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。上記絶縁保護膜１５には、無機の絶縁膜の他に、アクリルやポリイミド等の有機膜を使用することも可能である。このようにして、アクティブマトリクス基板１が形成される。
【００４２】
尚、ここでは、上記アクティブマトリクス基板１のＴＦＴ素子として、ａ−Ｓｉを用いた逆スタガ構造のＴＦＴ５を用いたが、これに限定されるものではなく、ｐ−Ｓｉを用いても良いし、スタガ構造にしても良い。また、上記アクティブマトリクス基板１は、液晶表示装置を製造する過程で形成されるアクティブマトリクス基板と同じプロセスで形成することが可能である。
【００４３】
一方、対向基板２は、Ｘ線等の放射線に対して光導電性を有する半導体基板（半導体層）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。上記半導体基板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ドフリーズ法、トラベルヒーティング法等によって、容易に結晶基板を形成することができる。上記半導体基板１６の一方の面のほぼ全面に、Ａｌ等のＸ線を透過しやすい金属によって上部電極（電極部）１７が形成される。また、他方の面には、約１００〜３００Å厚の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。上記接続電極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。
【００４４】
次に、上述の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、アクティブマトリクス基板１側に導電性および接着性を有する感光性樹脂３を塗布もしくは転写し、フォトリソグラフ技術を用いて上記画素電極１４に合わせた形状にパターニングする。このようにパターニングされた感光性樹脂３が具備されたアクティブマトリクス基板１に、上記対向基板２を、画素電極１４と接続電極６とが各々対応するように貼り合わせて圧着することにより、上記両基板が電気的および物理的に接続され、本実施の形態に係る二次元画像検出器が形成される。
【００４５】
上記二次元画像検出器の１画素当たりの等価回路図を図３に示す。図２および図３を参照して、上記二次元画像検出器の動作原理を説明する。ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅからなる半導体基板１６にＸ線が入射すると、光導電効果により該半導体基板１６に電荷（電子−正孔）が発生する。この時、電荷蓄積容量４と半導体基板１６とは、画素電極１４／感光性樹脂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１０との間に電圧を印加しておくと、半導体基板１６内で発生した電荷がそれぞれ＋電極側と−電極側に移動し、その結果、電荷蓄積容量４に電荷が蓄積される。
【００４６】
尚、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す。これにより、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１６への電子の注入を阻止する働きをする。また、半導体基板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。
【００４７】
上記阻止型フォトダイオードの構造としては、上記ＭＩＳ構造の他にも、ＣｄＴｅ／ＣｄＳ等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。
【００４８】
上記の作用により、電荷蓄積容量４に蓄積された電荷は、ゲート電極８の入力信号によってＴＦＴ５をオープン状態にすることでソース電極９より外部に取り出すことが可能である。ここで、電極配線（ゲート電極８およびソース電極９）、ＴＦＴ５、電荷蓄積容量４等は、従来例の図１２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できる。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。
【００４９】
上記のごとく、本実施の形態に係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ＴＦＴ５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、導電性および接着性を有する感光性樹脂３により電気的および物理的に接続されている構成である。
【００５０】
したがって、従来の画像検出器のように、光導電半導体をアクティブマトリクス基板上に直接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（例えば、ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅ）を、画像検出器に使用することが可能になる。
【００５１】
この場合、アクティブマトリクス基板の耐熱性から感光性樹脂３の接着プロセスに要する温度が制限されることになるが、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、この温度以下で接着性が促進する感光性樹脂３を選べさえすれば良く、上記半導体材料にＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅを使用するうえでは全く障害にはならない。
【００５２】
上記理由により、半導体基板１６としてＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅを用いる事ができるため、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共に、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／ｆｒａｍｅのレートで画像データを得ることが可能になった。
【００５３】
また、上記二次元画像検出器は、半導体基板１６の貼り合わせ面に、該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る。したがって、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。
【００５４】
さらに、図１に示すように、アクティブマトリクス基板１の画素電極１４と対向基板２の接続電極とを接続する感光性樹脂３の接続面積は、該接続電極６の面積よりも小さい。これにより、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できる。本実施の形態では、感光性樹脂３の接続面積を一辺が約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。
【００５５】
尚、本実施の形態では、最初に感光性樹脂３をアクティブマトリクス基板１に塗布もしくは転写した後、対向基板２を貼り合わせた例を示したが、最初に対向基板２に感光性樹脂３を塗布もしくは転写した後、アクティブマトリクス基板１を貼り合わせてもよい。この場合は、感光性樹脂３の接続面積は、画素電極１４よりも小さくしておくとよい。
【００５６】
次に、本実施の形態で用いる感光性樹脂３について、更に詳細に説明する。上記感光性樹脂３に導電性を持たせるためには、樹脂中に導電粒子や粉末を分散させる方法が一般的である。ここで使用できる導電粒子としては、Ａｕ、Ａｇ等の金属粒子、Ｎｉメッキを施した金属粒子、ＩＴＯ等の透明導電粒子、カーボンの粉末、あるいは金属の粉末などがある。また、樹脂中に導電粒子を分散させる方法以外に、有機導電材料に感光性を付加させる方法もある。本実施の形態では、樹脂中にカーボンの粉末を分散させた感光性樹脂３を使用している。
【００５７】
上記感光性樹脂３を電極上で所定の形状にパターニングすることにより、画素電極１４と接続電極６との間に限定された電気的および物理的接続が可能である。これにより、各画素毎に電気絶縁性が確保され、隣接画素同士のクロストークの発生を確実に抑えることができる。
【００５８】
また、上記感光性樹脂３には、液状とフィルム状との２種類のタイプがある。液状の感光性樹脂３は、大面積基板に対してスピン法等で比較的容易に塗布することができる。一方、フィルム状の感光性樹脂３は、大面積基板に対してラミネート法等で比較的容易に転写することができ、またフィルム自身の厚みの均一性に優れているため、大面積基板を貼り合わせる際にも、均一な樹脂の厚みを容易に実現できる。
【００５９】
以下に、上記感光性樹脂３を用いて、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方法について説明する。
【００６０】
図４（ａ）〜（ｄ）は、両者の基板の貼り合わせプロセスを示す図である。先ず、図４（ａ）に示すように、アクティブマトリクス基板１の貼り合わせ面のほぼ全面に感光性樹脂３を塗布する。上記感光性樹脂３が液状タイプの樹脂の場合は、例えば、スピン法（８００ｒｐｍ×２５ｓｅｃで膜厚を約１０μｍに形成する）、スプレー法、あるいは印刷法などが使用可能である。また、フィルムタイプの感光性樹脂３を用いる場合は、例えば、ラミネート法等で転写するとよい。
【００６１】
次に、図４（ｂ）に示すように、フォトマスク上からＵＶ（Ultra-Violet）光を照射し、感光性樹脂３を画素電極１４のパターンに露光（約１０ｍＷ／ｃｍ2 ×２０ｓｅｃ）した後、有機アルカリ溶液等で現像する（現像時間約６０ｓｅｃ）。
【００６２】
次に、図４（ｃ）に示すように、両基板を僅かな隙間を設けた状態で対向配置させ、上記の位置合わせ（アライメント）を行う。
【００６３】
続いて、図４（ｄ）に示すように、両基板を、減圧（真空）プレス装置を用いて加熱プレス処理を行う。減圧プレス法とは、プレスすべき基板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。
【００６４】
上記減圧プレス法を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）１９に、プレス対象となる両基板を載せ、さらにその上にフィルムシート２０を覆いかぶせる。次に、土台１９に設けられた排気口２１から排気を行うことで、土台１９とフィルムシート２０との間を減圧する。本実施の形態の場合、上記両基板の間には、ほぼ感光性樹脂３の厚みに相当する隙間が形成されているが、その隙間も減圧されることになる。この結果、両基板は、フィルムシート２０を介して大気圧でプレスされることになる。このようにして減圧（真空）プレス装置を用いて両基板をプレスした状態で、装置自身をオーブン等を利用して１６０℃以上に加熱すると、接着性を有する感光性樹脂３により両基板の接着が完了する。尚、上記土台１９の内部にヒータを内蔵しておき、そのヒータで加熱する方法を利用してもよい。
【００６５】
減圧プレス装置を用いると、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、プレスされる基板の平坦性と、プレスする剛体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現れる傾向がある。
【００６６】
ただし、減圧（真空）プレス方式は、大気圧を利用するプレス方法であるため、大気圧（１ｋｇｆ／ｃｍ2 ）以上のプレス圧を得ることができない。したがって、用いる感光性樹脂３が、それ以上のプレス圧を必要とする場合は、油圧プレス等を用いた加圧プレス装置を使用するか、あるいはオートクレーブ装置を使用する必要がある。加圧プレス装置やオートクレーブ装置であれば、１ｋｇｆ／ｃｍ2 以上のプレス圧を容易に得ることができる。特に、高圧の気体（流体）を利用してプレスを行うオートクレーブ装置では、大きなプレス力を得ることができると同時に、大面積基板の貼り合わせ時においても均一なプレス圧が得られる。
【００６７】
また、加熱ローラを用いて両基板を貼り合わせる方法もある。この場合には、対向配置された両基板を、一方の端から感光性樹脂３の硬化温度に加熱されたゴム製の加熱ローラ間を通して、加熱圧着させる。この時、基板を急激に加熱することで熱割れを生じさせる虞がある場合には、ローラ加熱する前に両基板に対して余熱を与えておくか、低温用および高温用の２種類以上の加熱ローラを用いて段階的に加熱を行うとよい。
【００６８】
上述のように、上記貼り合わせプロセスで加熱ローラを用いた加熱処理を行うと、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、大規模な油圧プレス装置等を必要とせず、接着工程および装置を簡単にすることができる。
【００６９】
例えば、用いる感光性樹脂３が１０ｋｇｆ／ｃｍ2 のプレス圧を必要とする場合、４０ｃｍ×５０ｃｍ程度のサイズの基板同士に対し、油圧プレス装置で全面プレスを施そうとすれば、２００００ｋｇｆものプレス力が必要となる。上記のプレス力を得るためには、大規模なプレス装置が必要となるが、同サイズの基板を、上記のごとく加熱ローラによって順次加圧を施す方法であれば、２００〜５００ｋｇｆ程度のプレス力で基板を貼り合わせることができ、装置も簡略化できる。
［実施の形態２］
上記実施の形態１で示した二次元画像検出器の他の製造方法について以下に説明する。図５（ａ）ないし（ｃ）は、アクティブマトリクス基板１上の所定の場所に、感光性樹脂３を所定の形状にパターニングする手順を模式的に示した図である。尚、上記図５（ａ）ないし（ｃ）のアクティブマトリクス基板１においては、配線等の図示を省略している。
【００７０】
先ず、図５（ａ）に示すように、上記アクティブマトリクス基板１の貼り合わせ面のほぼ全面に感光性樹脂３を塗布または転写する。ここでは、上記感光性樹脂３として、導電性を有するネガ型の感光性樹脂３が用いられる。尚、ネガ型の感光性樹脂とは、紫外線（ＵＶ光）等で露光された部分が重合し、該露光部分は現像処理において残り、露光されていない部分が現像時に溶出するタイプの感光性樹脂である。
【００７１】
次に、図５（ｂ）に示すように、アクティブマトリクス基板１の貼り合わせ面と反対側の面（アクティブマトリクス基板１の裏面）よりＵＶ光を照射する（露光処理）。
【００７２】
図６は、アクティブマトリクス基板１に形成されている各種電極の配線パターンの一例を示す図である。この中で、ゲート電極８、ソース電極９、およびＣｓ電極１０は、前述の如く金属膜によって形成されている。これに対し、画素電極１４はＩＴＯ等の透明電極で形成されており、該アクティブマトリクス基板１は、格子状に配列される上記金属電極配線以外の部分は全て光が透過することになる。すなわち、アクティブマトリクス基板１上に形成されている格子状の電極配線（ゲート電極８、ソース電極９、およびＣｓ電極１０）がフォトマスクの役割を果たし、セルフアライメント露光が可能になる。
【００７３】
続いて、図５（ｃ）に示すように、露光された感光性樹脂３を現像することで、感光性樹脂３が所定の形状にパターニングされる。例えば、図６に示した配線パターンのアクティブマトリクス基板１を用いた場合、図７に示すような感光性樹脂３のパターン（図７中の斜線部）が形成される。すなわち、現像後の感光性樹脂３は、格子状の電極配線の無い部分にのみ存在することになる。したがって、上記図７に示すように、パターニングされた感光性樹脂３は、隣接画素と完全に独立しており、これに実施の形態１に示したような対向基板２を接続することで、画素電極１４と接続電極６とが導通し、隣接画素間は絶縁される。
【００７４】
上述した感光性樹脂３のパターニング方法は、セルフアライメント露光のため、フォトマスクを準備する必要がなく、その上、感光性樹脂３のパターンの位置ズレが生じることもない。なお、単位画像当たりのＣｓ電極１０の占有面積が大きい場合は、Ｃｓ電極１０を透明電極材料で形成することが望ましい。
［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１に示した構造に限定されるものではなく、他の構成の対向基板を用いることも可能である。図８に、対向基板の他の構成例として、対向基板２２を用いた場合の二次元画像検出器の構成を示す。尚、上記対向基板２２の構成は、図１に示した対向基板２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は同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
【００７５】
上記対向基板２２では、アクティブマトリクス基板１上の１つの画素電極１４に対して、複数の接続電極２３…が対応するように形成されている。また、感光性樹脂３の接続面積は、画素電極１４の面積にほぼ等しい。その他、製造方法および基本的な動作原理は、実施の形態１と同様である。
【００７６】
上記構造の対向基板２２を用いると、両基板を貼り合わせる際に、各画素電極１４に対応する複数の接続電極２３…は、貼り合わせの位置に応じて任意に決定される。したがって、両基板貼り合わせ時の位置ずれが生じたとしても支障は無く、微細な位置合わせが不要である。
【００７７】
この時、隣接画素電極間でのリークを防ぐため、接続電極２３の幅ａは、画素電極１４間の距離ｂよりも小さいほうがよい。また、Ｘ線の入射により半導体基板１６内で発生した電荷を効率よく吸収し、対応する画素電極１４に正確に接続するためには、接続電極２３の有効面積は可能な限り大きいことが望ましい。本実施の形態では、画素電極１４および感光性樹脂３の接続面積を一辺が約１２０μｍの正方形（１５０μｍピッチ）とし、接続電極２３を一辺が約１０μｍの正方形（１５μｍピッチ）とした。これにより、微細な位置合わせを行うこと無く両基板を貼り合わせることができ、また、隣接画素間同士のクロストークも見られないことを確認した。
［実施の形態４］
本発明に係る二次元画像検出器の製造方法は、図４に示した方法に限定されるものではなく、他の製造方法を用いることも可能である。図９（ａ）ないし（ｅ）に、他の方法を用いて、アクティブマトリクス基板１および対向基板２を貼り合わせる場合のプロセスを示す。
【００７８】
先ず、図９（ａ）に示すように、例えば、厚さ約７５μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム等からなる仮支持体２４上に、乾燥時の膜厚が約１０μｍになるように、導電性を有する感光性樹脂３を塗布する。
【００７９】
次に、図９（ｂ）に示すように、上記のように形成された感光性シート（すなわち、感光性樹脂３が塗布された仮支持体２４）を、感光性樹脂３側からフォトマスクを介して画素電極１４のパターンに露光したあと、アルカリ水溶液で現像する。
【００８０】
次に、図９（ｃ）に示すように、上記感光性シートを、露光パターンがアクティブマトリクス基板１の画素電極１４に対応するようにして、アクティブマトリクス基板１上にラミネータを用いて貼り合わせる（加熱温度１１０℃、ローラ圧力２ｋｇｆ／ｃｍ2 、搬送速度０．２／ｍｉｎ）。
【００８１】
次に、図９（ｄ）に示すように、仮支持体２４を剥離し、感光性樹脂３のみを画素電極１４上に転写する。
【００８２】
最後に、図９（ｅ）に示すように、アクティブマトリクス基板１と対向基板２とを約１６０℃で圧着する。具体的な貼り合わせ方法に関しては、特に限定されないが、例えば実施の形態１で説明した方法が使用できる。
【００８３】
尚、本実施の形態４では、感光性樹脂３をアクティブマトリクス基板１に転写した後、対向基板２を貼り合わせる例を示したが、最初に対向基板２に転写した後で両基板を貼り合わせても構わない。また、感光性樹脂３の感度低下を防止するため、感光性樹脂３上にポリビニルアルコール水溶液を塗布して酸素遮断層を形成してもよい。さらに、シートの保護、および酸素遮断の目的でポリビニルアルコール層上にカバーフィルムを設けてもよい。
【００８４】
上記の製造方法では、仮支持体２４上で感光性樹脂３をパターニングすることにより、基板への転写以前に不良品の判別が可能である。また、フォトリソグラフ処理による基板への影響もない。したがって、感光性樹脂３を基板に塗布あるいは転写した後パターニングする方法に比べて不良による基板のロスが低減でき、歩留りが向上する。
［実施の形態５］
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、他の構成のアクティブマトリクス基板を用いることも可能である。図１０に、アクティブマトリクス基板の他の構成例として、アクティブマトリクス基板２５を用いた場合の二次元画像検出器の構成を示す。尚、上記アクティブマトリクス基板２５の構成は、図２に示したアクティブマトリクス基板１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は同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
【００８５】
上記アクティブマトリクス基板２５は、実施の形態１に係るアクティブマトリクス基板１と同様に、ガラス基板７上にゲート電極８およびソース電極９からなるＸＹマトリクス状の電極配線、電荷蓄積容量４およびＴＦＴ５等が形成されている。
【００８６】
上記ガラス基板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等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等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。この時、同時に電荷蓄積容量４のＣｓ電極１０が形成される。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。上記絶縁膜１１は、上記ＴＦＴ５のゲート絶縁膜、および電荷蓄積容量４の電極間の誘電層として作用する。尚、絶縁膜１１としてＳｉＮx やＳｉＯx だけでなく、ゲート電極８とＣｓ電極１０とを陽極酸化した陽極酸化膜を併用してもよい。
【００８７】
次に、ＴＦＴ５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等の金属膜からなるソース電極９とドレイン電極２６とを形成する。上記ソース電極９およびドレイン電極２６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。
【００８８】
その後、アクティブマトリクス基板２５のほぼ全面を覆う形で、絶縁保護膜２７を約３μｍの厚みでコートする。上記絶縁保護膜２７には、感光性を有する有機絶縁膜、例えばアクリル樹脂等を用いる。その後、絶縁保護膜２７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２８を形成する。次に、絶縁保護膜２７上に、Ａｌ、Ｔｉ、ＩＴＯ等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、絶縁保護膜２７に設けたスルーホール２８を介して、上記画素電極２９とＴＦＴ５のドレイン電極２６とを電気的に接続する。
【００８９】
上記構造のアクティブマトリクス基板２５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１６を支持基板とする対向基板２と感光性樹脂３で貼り合わせることで二次元画像検出器が完成する。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、その基本的な動作原理は同じである。もちろん、上記アクティブマトリクス基板２５を実施の形態３の対向基板２２と貼り合わせて用いることも可能である。
【００９０】
以上のように、本実施の形態に係る二次元画像検出器は、アクティブマトリクス基板２５の略全表面を有機絶縁膜からなる絶縁保護膜２７で覆った構成となっているため、該絶縁保護膜２７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５では、図１０に示すように、絶縁保護膜２７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２５表面の凹凸は約０．２μｍに抑えられる。
【００９１】
また、本実施の形態５の構成では、画素電極２９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２９の設計マージンを大きくとることができる。
［実施の形態６］
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、他の構成の対向基板を用いることも可能である。図１１に、対向基板の他の構成例として、対向基板３０を用いた場合の二次元画像検出器の構成を示す。尚、上記対向基板３０の構成は、図２に示した対向基板２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は同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
【００９２】
図１１に示すように、上記対向基板３０は、支持基板３１と、該支持基板３１上に成膜される半導体膜（半導体層）３２とによって主に構成される。上記支持基板３１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、シリコン基板等を用いることができる。尚、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。
【００９３】
先ず、該支持基板３１の一方の面のほぼ全面に、Ｔｉ、Ａｇ等の金属によって上部電極１７を形成する。但し、本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、上記上部電極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３２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］等）、有機テルル（ジエチルテルル［ＤＥＴｅ］、ジイソプロピルテルル［ＤｉＰＴｅ］等）、有機亜鉛（ジエチル亜鉛［ＤＥＺｎ］、ジイソプロピル亜鉛［ＤｉＰＺｎ］、ジメチル亜鉛［ＤＭＺｎ］等）を用いて、４００〜５００℃の成膜温度で成膜が可能である。なお、ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅの成膜方法としては、上記ＭＯＣＶＤ法以外にも、スクリーン印刷・焼成法、近接昇華法、電析法、スプレー法といった他の成膜方法を用いることも可能である。
【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。上記接続電極６は、アクティブマトリクス基板１に形成された画素電極１４と対応する位置に形成すると良い。
【００９６】
上記構造の対向基板３０を、実施の形態１と同様に、アクティブマトリクス基板１と感光性樹脂３で貼り合わせることで、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。もちろん、上記対向基板３０を実施の形態５のアクティブマトリクス基板２５と貼り合わせて用いることも可能である。
【００９７】
上記構造の対向基板３０を用いると、支持基板３１上に光導電性を有する半導体膜３２を形成しているので、実施の形態１に記載の対向基板２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３０とアクティブマトリクス基板１を貼り合わせる際に、該対向基板３０が割れにくくなり、プロセスマージンが増大する。
【００９８】
また、本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３１と上部電極１７とを兼用させることも可能である。
［実施の形態７］
上述した実施の形態１〜６に係る二次元画像検出器では、アクティブマトリクス基板１（または、アクティブマトリクス基板２５）と対向基板２（または、対向基板２２、３０）とを貼り合せる接続材として、導電性および接着性（粘着性の意味も含む）を有する感光性樹脂３を用いた例を示した。感光性樹脂３は、フォトリソグラフィ技術によるパターニングが可能なため、高精度にパターニングを行えるメリットを有するため、本発明における基板の接続材として適している。しかしながら、本発明においては、上記接続材は感光性樹脂３に限定されるものではなく、他の接続材を用いることも可能である。
【００９９】
一般に、フォトリソグラフィ技術を用いたパターニングは、露光装置、現像装置、洗浄装置等が必要であり、基板が大型化した場合には、これらの設備に要するコストが増大する傾向がある。しかしながら、例えば、接続材に導電性接着剤を用い、これをスクリーン印刷法によって基板上にパターニング形成する方法を用いれば、フォトリソグラフィ技術に比べてパターン精度は若干劣るものの、パターニングのプロセスを簡便にすることができる。
【０１００】
スクリーン印刷に用いることができる導電性接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、または変性ウレタン樹脂などの接着樹脂に、カーボン、Ａｇ、Ｎｉなどの導電性物質を分散させたものを使用することができる。また、スクリーン印刷装置は、プラズマディスプレイの製造等に使用される大型スクリーン印刷機を一部改良して使用することが可能である。
【０１０１】
図１４に、スクリーン印刷機の概要を示す。スクリーン印刷法では、アクティブマトリクス基板１もしくは対向基板２の接続面上に、画素電極に対応した位置に穴が設けられたスクリーン３３を通してスキージで導電性接着剤３４のペーストを押し込むことにより、基板の接続面上に上記導電性接着剤３４がパターニングされて印刷される仕組みになっている。
【０１０２】
ところで、本実施の形態に係る二次元画像検出器で用いられる接続材（導電性接着剤３４）は、例えば１５０μｍ程度のピッチでマトリクス状に形成される画素電極と対応する位置に形成されるため、これと同じピッチで、かつ大面積にマトリクス状にパターニングされる必要がある。しかしながら、一般に、スクリーン印刷のパターン精度は、フォトリソグラフィ技術のパターン精度に比べて大幅に劣る。これは、印刷の繰り返しによってスクリーン３３が伸縮するためである。また、上記スクリーン３３に繊維のメッシュ版を利用したメッシュスクリーンを用いると、メッシュが邪魔になり５０μｍ程度の小さなドットパターンを印刷することが困難となる。
【０１０３】
したがって、本実施の形態では、１５０μｍ程度の画素ピッチで５０μｍ程度のドットパターンを印刷するために、スクリーン３３としてＮｉ、ステンレスなどの薄い金属シートに印刷パターンに応じた穴が設けられたメタルマスクを用いることが望ましい。このようなメタルマスクは、印刷の繰り返しによる伸縮の影響が小さく、パターン精度の向上を図ることができる。また、上記メタルマスクには印刷穴にメッシュが存在しないため、５０μｍ程度のドットパターンでも容易に印刷することが可能である。なお、上記メタルマスクにおけるドットパターン形状としては、四角より円形パターンの方が印刷パターンの乱れが少なく、良好である。
【０１０４】
実際に上記方法を用いて、４０ｃｍ×５０ｃｍのアクティブマトリクス基板１の略全面に、１５０μｍピッチ、φ５０μｍのドットパターンで導電性接着剤３４をスクリーン印刷したところ、印刷のパターンずれが５０μｍ以下に収まることが確認できた。図１５は、アクティブマトリクス基板１と、スクリーン印刷で形成された導電性接着剤３４（図中、ハッチングで示す）の位置関係を示す図であり、各画素電極１４の略中央に、円形の導電性接着剤３４が印刷されている様子が示されている。
【０１０５】
導電性接着剤３４が印刷された該アクティブマトリクス基板１と対向基板２とを貼り合わせることで、実施例１ないし６で示したものと同様の二次元画像検出器を作製することができた。
【０１０６】
また、本実施の形態では、印刷方法としてメタルマスクを用いたスクリーン印刷技術を用いて導電性接着剤３４を印刷する例を示したが、印刷方法としては、印刷の位置精度が許容範囲であれば、他の方法を用いても良く、例えばインクジェット印刷法やオフセット印刷法等も使用可能である。
【０１０７】
さらに、本発明で用いられる接続材のパターニング方法としては、上述してきた方法、すなわち、(1) 感光性樹脂３をフォトリソグラフィ技術でパターニングする方法、(2) 導電性接着剤３４を印刷技術でパターニングする方法、に限定されるものではない。これら以外にも、例えば、非感光性導電材料とフォトレジストとを組み合わせることで、非感光性導電材料をエッチング技術によりパターニングする方法等も使用可能である。
［実施の形態８］
上述した実施の形態１〜７に係る二次元画像検出器では、アクティブマトリクス基板１と対向基板２とを、導電性を有する感光性樹脂３や導電性接着剤３４等の接続材によって貼り合せる例を示した。しかしながら、このように、接続材を用いて一対の基板を貼り合わせる際には、貼り合わされる基板が大面積になるほど、基板間の間隙（ギャップ）を一定に保つことが難しくなる。
【０１０８】
そこで、本実施の形態では、貼り合わされる基板（例えば、アクティブマトリクス基板１と対向基板２）のサイズが大きくなった場合でも、両者の間隙を一定に保つことができる二次元画像検出器の構造について説明する。
【０１０９】
本実施の形態に係る二次元画像検出器の製造方法の一例を、図１６に基づいて以下に説明する。
【０１１０】
先ず、図１６（ａ）に示すように、アクティブマトリクス基板１もしくは対向基板２の少なくとも一方の基板上に、感光性樹脂３や導電性接着剤３４などからなる接続材を画素電極のパターンに応じて、実施の形態１ないし７で説明した何れかの方法によってパターニング形成する。この時点では、接続材はｈ１の厚みとｗ１の幅を有するように形成されているものとする。
【０１１１】
次いで、図１６（ｂ）に示すように、接続材がパターニング形成された基板上に、ギャップ保持材３５を散布配置する。この時点では、ギャップ保持材３５は、パターニング形成された接続材上や、接続材が無い部分にランダムに配置されている。尚、上記ギャップ保持材３５としては、絶縁性に優れたガラス、石英、プラスチックなどからなるボールや繊維（ファイバー）等が使用できる。
【０１１２】
そして、図１６（ｃ）に示すように、接続材がパターニング形成された側の基板に他方の基板を対向させ、図１６（ｄ）に示すように、上記一対の基板を貼り合わせる。この時、両基板は所定のプレス力によってプレスされ、接続材上に載っていたギャップ保持材３５は接続材中にめり込み、接続材の高さ、すなわち基板間隙はｈ２まで狭められる。また、その影響で接続材の幅はｗ２まで広がる。
【０１１３】
上記の製造方法の構成によれば、上記両基板の間隙にギャップ保持材３５が存在するため、基板の貼り合わせ時に基板間隙が所定の値であるｈ２より小さくなることや、接続材の幅が所定の値であるｗ２より大きくなることを防ぐことが可能である。したがって、大面積の基板を貼り合わせる場合においても、基板間隙をギャップ保持材３５によって制御できるため、貼り合わせ後の接続材の形状、すなわち接続材の高さｈ２と幅ｗ２を面内で均一に形成することが可能になる。具体的には、パターニング形成直後の接続材の高さｈ１を約１０μｍ、幅ｗ１を約８０μｍに設定し、ギャップ保持材３５として直径９μｍのものを使用すると、貼り合わせ後の接続材の高さｈ２を約９μｍ、幅ｗ２を約９０〜１００μｍに仕上げることができる。この結果、各接続材の接続抵抗値を面内で均一にすることが可能になる。さらに、基板の平坦性が悪い場合や貼り合わせ時のプレス圧力分布が悪い場合でもギャップ保持材３５が支えになり、接続材の形状を保つことができるので、隣接する接続材同士が接触することを防ぐことが可能になる。
【０１１４】
さらに、本実施の形態に係る二次元画像検出器の製造方法の他の例を、図１７に基づいて以下に説明する。
【０１１５】
先ず、図１７（ａ）に示すように、アクティブマトリクス基板１もしくは対向基板２の少なくとも一方の基板上に、予めギャップ保持材３５が分散した状態で含有された接続材（感光性樹脂３または導電性接着材３４）を画素電極のパターンに応じて、実施の形態１ないし７で説明した何れかの方法によってパターニング形成する。この時点では、上記接続材はｈ１の厚みとｗ１の幅を有するように形成されているものとする。また、ギャップ保持材３５は、パターニング形成された接続材中にのみ存在する。ギャップ保持材３５としては、絶縁性に優れたガラス、石英、プラスチックなどからなるボールや繊維（ファイバー）等が使用できる。
【０１１６】
そして、図１７（ｂ）に示すように、接続材がパターニング形成された側の基板に他方の基板を対向させ、図１７（ｃ）に示すように、上記一対の基板を貼り合わせる。この時、両基板は所定のプレス力によってプレスされ、接続材の高さ、すなわち基板間隙はｈ２まで狭められる。また、その影響で接続材の幅はｗ２まで広がる。
【０１１７】
上記方法によれば、図１６で示した製造方法に比べて、接続材として用いる感光性樹脂３や導電性接着剤３４中に、予めギャップ保持材を分散させておくだけで、新たな工程を追加すること無くギャップ保持材３５を具備させることが可能となる。
［実施の形態９］
上述した実施の形態１〜８に係る二次元画像検出器においては、アクティブマトリクス１と対向基板２とを貼り合せる接続材（導電性の感光性樹脂３、あるいは導電性接着剤３４）の配置を工夫することで、より信頼性を向上させることが可能である。
【０１１８】
図１８は、アクティブマトリクス基板１を上から見た平面模式図であり、アクティブマトリクス基板１の外形と、対向基板２の配置領域３６と、受像領域３７との位置関係とを示している。ここで、受像領域３７とは、画像検出に必要な画素電極１４がマトリクス状に配置されている領域のことである。なお、図１８および後述する図１９では、便宜上、画素数を減らして（画素サイズを大きく）描いてあるが、実際は、更に高密度の画素配列パターンを有するものである。例えば、医用Ｘ線撮影に用いられる二次元画像検出器の場合、４０ｃｍ×５０ｃｍ程度のサイズに対し、１００〜３００μｍピッチの画素密度が必要とされる。
【０１１９】
実施の形態１〜７では、それぞれの画素電極１４に対応して、その上に接着性と導電性とを有する感光性樹脂３や導電性接着剤３４等の接続材を、それぞれフォトリソグラフィ技術や印刷技術を用いてパターニング形成した後、アクティブマトリクス基板１の画素電極１４と対向基板２の接続電極６とが対向配置するように両基板を貼り合せる構成例を示した。このとき接続材は、受像領域３７内の画素電極１４上にのみパターニング形成されていれば、本発明の二次元画像検出器は動作可能となる。
【０１２０】
しかしながら、本実施の形態に係る二次元画像検出器では、受像領域３７だけでなく、その周辺領域３８（対向基板２の配置領域３６と受像領域３７との間における領域）にも接続材をパターニング形成することによって信頼性を向上させることを特徴する。
【０１２１】
図１９は、図１８で示したアクティブマトリクス基板１と、画素電極上に形成パターニング形成される接続材（図中、ハッチングで示す）の位置関係とを示す図である。図１９に示すように、本実施の形態においては、受像領域３７、すなわち画像検出に必要な画素電極１４が格子状に配置されている領域のみならず、その周辺領域３８にも接続材が配置された構成になっている。
【０１２２】
この周辺領域３８における接続材は、アクティブマトリクス基板１と対向基板２とを電気的に接続する役割は必要なく、単に両基板を物理的に接続するために配置されたものである。すなわち、補強を目的とするダミー接続材である。
【０１２３】
通常、アクティブマトリクス基板１と対向基板２とが、画素電極１４上にパターニング形成された接続材によって物理的に接着されている場合、画素電極１４が配置されている受像領域３７の中で、一番外側に配置されている画素電極１４上に形成された接続材は、ストレスや外部環境の影響を受けやすく、剥がれやすい傾向にある。ところが、上記構成によれば、受像領域３７以外に、その周辺領域３８にもダミー接続材がパターニング形成されているため、受像領域３７内の接続材はストレスや外部環境の影響を受け難くなり、信頼性を向上させることが可能になる。なお、周辺領域３８に形成されるダミー接続材にストレスや外部環境の影響を受けて一部が剥がれたとしても、受像領域３７に形成されている接続材に剥がれが発生しない限り、受像性能へ影響を与えることはない。
【０１２４】
また、周辺領域３８に配置されるダミー接続材のパターン形状は図１９に示す限りでは無く、周辺領域３８で、かつアクティブマトリクス基板１と対向基板２との両者に接着する領域であれば、ダミー接続材はどのようなパターン形状でも良い。
【０１２５】
尚、以上の実施の形態７ないし９において、アクティブマトリクス基板１に代えてアクティブマトリクス基板２５を用いてもよく、対向基板２に代えて対向基板２２または３０を用いてもよい。
【０１２６】
以上のように、本発明に係る二次元画像検出器は、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層が形成された対向基板２とを別々に形成した後、両基板を貼り合せる構造になっているため、上述してきた効果以外に、アクティブマトリクス基板１の上に上記半導体層（光導電膜）を直接形成する場合よりも総合的に歩留まりが向上するといった効果もある。すなわち、従来のようにアクティブマトリクス基板上に、光導電膜を直接積層していく構造では、光導電膜に不良が生じた際に、下のアクティブマトリクス基板までもが無駄になってしまう。これに対し、本発明の場合、互いに良品同士のアクティブマトリクス基板と対向基板とを選んで組み合わせることができるため、歩留りを向上させることができる。
【０１２７】
また、本発明は、上述してきた半導体材料やセンサー構造に限定されるものでは無く、他の半導体材料やセンサー構造を用いた二次元画像検出器にも適用することが可能である、例えば、以上の説明では、半導体層（光導電膜）としてＸ線の感度に優れているＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅの多結晶を用いた構造の例を示したが、それ以外にａ−Ｓｅやａ−Ｓｉ等、他の半導体材料を光導電膜として使用することも可能である。また、対向基板２の構造は、Ｘ線を可視光に変化する変換層（例えばＣｓI ）と可視光センサーを組み合わせた構造であっても良い。
【０１２８】
また、上記実施の形態１〜９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（半導体基板１６もしくは半導体膜３２）がＸ線等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、半導体からみて光入射側に配置される上部電極１７として、ＩＴＯ等の可視光や赤外光を透過する透明電極を用いる。また、半導体の厚みも、可視光、赤外光の吸収効率に応じて最適化することが望ましい。
【０１２９】
また、上記実施の形態１〜９では、アクティブマトリクス基板１（または、アクティブマトリクス基板２５）で用いられるスイッチング素子として、ＴＦＴ５を使用しているが、これ以外にも、ＭＩＭ（Metal-Insulator-Metal)、バリスタ等の二端子素子や、ダイオードリング、バックツーバックダイオード等のダイオードを組み合わせたスイッチング素子等を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】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る。
【図２】上記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。
【図３】上記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。
【図４】図４（ａ）ないし（ｄ）は、上記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プロセスの一例を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る二次元画像検出器の製造方法を示すものであり、図５（ａ）ないし（ｃ）は、上記アクティブマトリクス基板上で、感光性樹脂をパターニングする際のプロセスの一例を示す説明図である。
【図６】上記アクティブマトリクス基板に形成されている各電極の配線パターンの一例を示す平面図である。
【図７】上記アクティブマトリクス基板をセルフアライメント露光した場合の、感光性樹脂の形成パターンを示す平面図である。
【図８】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全体構成の概略を示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係る二次元画像検出器の製造方法を示すものであり、図９（ａ）ないし（ｅ）は、上記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プロセスの一例を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態５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。
【図１１】本発明の実施の形態６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。
【図１２】従来の二次元画像検出器の構成を示す斜視図である。
【図１３】従来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。
【図１４】本発明の実施の形態７において使用されるスクリーン印刷機の概要を示す説明図である。
【図１５】本発明の実施の形態７において、アクティブマトリクス基板上にスクリーン印刷法により印刷された接続材の形成パターンを示す平面図である。
【図１６】図１６（ａ）ないし図１６（ｄ）は、本発明の実施の形態８において、ギャップ保持材を用いた場合の基板の貼り合わせ工程の一例を示す説明図である。
【図１７】図１７（ａ）ないし図１７（ｃ）は、本発明の実施の形態８において、ギャップ保持材を用いた場合の基板の貼り合わせ工程の他の例を示す説明図である。
【図１８】本発明の実施の形態９において、アクティブマトリクス基板の概要を示す平面図である。
【図１９】本発明の実施の形態９において、上記アクティブマトリクス基板と、該基板上に形成される接続材との位置関係を示す平面図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１・２５          アクティブマトリクス基板
２・２２・３０    対向基板
３                感光性樹脂（接続材）
４                電荷蓄積容量
５                ＴＦＴ（スイッチング素子）
６・２３          接続電極
８                ゲート電極（電極配線）
９                ソース電極（電極配線）
１４・２９          画素電極
１６                半導体基板（半導体層）
１７                上部電極（電極部）
２４                仮支持体
３１                支持基板
３２                半導体膜（半導体層）
３４                導電性接着剤（接続材）
３５                ギャップ保持材
３７                受像領域
３８                周辺領域
【図１】
2005167260.tif 000003
【図２】
2005167260.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005167260.tif 000007
【図６】
2005167260.tif 000008
【図７】
2005167260.tif 000009
【図８】
2005167260.tif 000010
【図９】
2005167260.tif 000011
【図１０】
2005167260.tif 000012
【図１１】
2005167260.tif 000013
【図１２】
2005167260.tif 000014
【図１３】
2005167260.tif 000015
【図１４】
2005167260.tif 000016
【図１５】
2005167260.tif 000017
【図１６】
2005167260.tif 000018
【図１７】
2005167260.tif 000019
【図１８】
2005167260.tif 000020
【図１９】
2005167260.tif 000021