JP2005085796A - Nonlinear element, its manufacturing method, electrooptic device, and electronic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、非線形素子及びその製造方法、電気光学装置並びに電子機器に関するものである。 The present invention relates to a nonlinear element, a method for manufacturing the same, an electro-optical device, and an electronic apparatus.
アクティブマトリクス型液晶装置等の画素スイッチング素子として、非線形素子を用いたものが知られている。この種の液晶装置では、非線形素子の容量(素子容量)と、この非線形素子により駆動される液晶の容量との比が表示特性に大きく影響するため、前記素子容量を小さくするために、素子面積を小さくする構成が種々検討されている(例えば特許文献1)
特許文献1に記載の製造方法は、基板上に下部電極を成す金属膜と、この金属膜を覆う樹脂膜ないし酸化膜とを設け、両者を所定形状にパターニングした後、樹脂膜や酸化膜を残した状態で下部電極をその側面側から陽極酸化する方法である。ところが、本発明者が実際に上記製造方法の検討を行ったところ、下部電極上に樹脂膜を設けた構成では、樹脂膜が剥離して下部電極の上面にまで酸化が進行し、得られた非線形素子の均一性が低下することが明らかとなった。また、下部電極上に酸化膜を設ける方法では、酸化膜の剥離は生じないものの、上面に設けた酸化膜と、後の工程で下部電極側面に形成した陽極酸化膜との界面に空洞が生じ、素子の容量リークを生じる可能性があることが明らかとなった。
また、特許文献1に記載の製造方法では、少なくとも下部電極を酸化する際のバリア膜として機能する樹脂膜や酸化膜、ないし金属膜を形成する工程と、これらのバリア膜を剥離する工程とが増えるため、製造容易性及び製造コストの点で不利である。
In the manufacturing method described in Patent Document 1, a metal film forming a lower electrode and a resin film or an oxide film covering the metal film are provided on a substrate, and both are patterned into a predetermined shape, and then the resin film and the oxide film are formed. This is a method in which the lower electrode is anodized from the side surface while remaining. However, when the present inventor actually examined the manufacturing method, in the configuration in which the resin film was provided on the lower electrode, the resin film was peeled off, and oxidation progressed to the upper surface of the lower electrode. It became clear that the uniformity of the nonlinear element was reduced. Also, in the method of providing the oxide film on the lower electrode, although the oxide film does not peel off, a cavity is generated at the interface between the oxide film provided on the upper surface and the anodic oxide film formed on the side surface of the lower electrode in the subsequent process It has been clarified that there is a possibility of causing a capacitance leak of the element.
Moreover, in the manufacturing method described in Patent Document 1, at least a step of forming a resin film, an oxide film, or a metal film that functions as a barrier film when oxidizing the lower electrode, and a step of peeling these barrier films Therefore, it is disadvantageous in terms of manufacturing ease and manufacturing cost.
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、素子面積を有効に低減することができ、もって高精細、高コントラストの電気光学装置を構成し得る非線形素子、及び係る非線形素子を簡便な工程にて高い再現性をもって製造できる方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and can effectively reduce the element area, and thus can form a high-definition, high-contrast electro-optical device, and the related An object of the present invention is to provide a method capable of manufacturing a nonlinear element with high reproducibility by a simple process.
本発明は、上記課題を解決するために、基材上に順に積層された第1導電膜と、絶縁膜と、第2導電膜とを備える非線形素子であって、前記絶縁膜は、前記第1導電膜の側面部を覆う第1絶縁膜と、前記第1導電膜の上面部を覆う第2絶縁膜とを含み、前記第2絶縁膜は、絶縁材料からなる酸素非透過性の酸化抑止層を含んで構成され、前記第1絶縁膜より薄い膜厚に形成されていることを特徴とする非線形素子を提供する。
本構成の非線形素子は、前記第1導電膜の上面部を覆う第2絶縁膜の膜厚を、同側面部を覆う第1絶縁膜の膜厚より薄くしたことで、当該非線形素子の実効的な素子部(動作時に電荷が貫通する領域)を、第1導電膜の上面部のみとすることができる。これにより、素子の小容量化、高性能化を実現でき、また第1導電膜の側面部が上記素子面積に含まれないことから、複数の非線形素子を備える電気光学装置等に適用した際に、非線形素子間で素子特性にばらつきが生じるのを効果的に防止することができる。
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is a nonlinear element including a first conductive film, an insulating film, and a second conductive film sequentially stacked on a base material, wherein the insulating film includes the first conductive film A first insulating film that covers a side surface portion of the first conductive film; and a second insulating film that covers an upper surface portion of the first conductive film, wherein the second insulating film is an oxygen-impermeable oxidative inhibition made of an insulating material. Provided is a non-linear element comprising a layer and having a thickness smaller than that of the first insulating film.
In the nonlinear element of this configuration, the thickness of the second insulating film covering the upper surface portion of the first conductive film is made smaller than the film thickness of the first insulating film covering the side surface portion, so that the effective efficiency of the nonlinear element is increased. A simple element portion (a region through which charges penetrate during operation) can be only the upper surface portion of the first conductive film. As a result, the capacity and performance of the element can be reduced, and the side surface portion of the first conductive film is not included in the element area. Therefore, when applied to an electro-optical device or the like including a plurality of nonlinear elements. Thus, it is possible to effectively prevent variations in element characteristics between nonlinear elements.
本発明の非線形素子では、前記第2絶縁膜は、複数の絶縁層を積層した構造を有することが好ましい。この構成によれば、実効的な素子部を形成する第2絶縁膜の膜厚を、前記酸化抑止層とともに積層された絶縁層厚により容易に制御でき、高精度に素子容量が制御され、素子特性も均一な非線形素子を提供することができる。 In the nonlinear element of the present invention, it is preferable that the second insulating film has a structure in which a plurality of insulating layers are stacked. According to this configuration, the thickness of the second insulating film forming the effective element portion can be easily controlled by the insulating layer thickness laminated together with the oxidation inhibiting layer, and the element capacitance is controlled with high accuracy. A nonlinear element having uniform characteristics can be provided.
本発明の非線形素子では、前記第2絶縁膜を構成する絶縁層に、前記第1絶縁膜と同一の構成材料からなる絶縁層が含まれる構成とすることができる。この構成によれば、上記第2絶縁膜と第1絶縁膜とを同一の酸化工程により形成することができ、効率的に製造可能な非線形素子を提供することができる。 In the nonlinear element of the present invention, the insulating layer constituting the second insulating film may include an insulating layer made of the same constituent material as the first insulating film. According to this configuration, the second insulating film and the first insulating film can be formed by the same oxidation process, and a nonlinear element that can be efficiently manufactured can be provided.
本発明の非線形素子では、前記第2絶縁膜は、前記第1絶縁膜の上面と第1導電膜の上面とを覆って形成されていることが好ましい。この構成によれば、非線形素子において容量リークの生じ易い第1導電膜の上面縁端(上側の頂角部)を確実に第2絶縁膜により覆うことができ、もって信頼性に優れた非線形素子を提供することができる。 In the nonlinear element of the present invention, it is preferable that the second insulating film is formed so as to cover an upper surface of the first insulating film and an upper surface of the first conductive film. According to this configuration, the upper surface edge (upper apex portion) of the first conductive film, which is likely to cause capacitance leakage in the nonlinear element, can be reliably covered with the second insulating film, and thus has excellent reliability. Can be provided.
本発明の非線形素子では、前記酸化抑止層は、絶縁性を有する窒化物又は金属酸化物である構成とすることができる。また本発明の非線形素子では、前記酸化抑止層は、窒化シリコン又は酸化マグネシウムである構成とすることができる。 In the nonlinear element of the present invention, the oxidation suppression layer can be configured to be an insulating nitride or metal oxide. In the nonlinear element of the present invention, the oxidation inhibiting layer can be made of silicon nitride or magnesium oxide.
次に、本発明は、 第1導電膜と、絶縁膜と、第2導電膜とを備える非線形素子の製造方法であって、基材上に、第1の金属膜と、単体又は酸化物を形成することにより酸素非透過性及び絶縁性を呈する材料からなる酸化抑止層とを順に積層形成する工程と、前記第1の金属膜および前記酸化抑止層をパターニングする工程と、前記第1の金属膜を部分的に酸化することにより、前記第1導電膜を形成するとともに、該第1導電膜の側方に前記酸化抑止層より大きい膜厚を有する絶縁膜を形成する工程と、前記酸化抑止層上に前記第2の導電膜を形成する工程と、を有することを特徴とする非線形素子の製造方法を提供する。
この製造方法によれば、第1の金属膜上に酸化抑止層が設けられているので、後続の酸化工程において、第1の金属膜は上側から酸化されず、側方から酸化される。これにより、高い精度をもって、両側に絶縁膜を備えた第1導電膜(酸化されずに残る金属膜)を、第1の金属膜の中央部の領域に積極的に形成することができる。また、酸化抑止層は、単体又は酸化により絶縁性を呈する材料からなるものであるため、第1導電膜上面で当該非線形素子の実効的素子部を構成する絶縁膜として機能する。従って、本製造方法によれば、極めて簡便な工程により、第1導電膜の上面のみに実効的な素子部が形成された非線形素子を製造することができる。
また、本製造方法では、第1の金属膜は側方からのみ酸化されるため、第1導電膜をパターニング精度を超えて微細化することも容易であり、素子容量が小さく、高性能の非線形素子の製造方法として極めて有効である。
Next, the present invention provides a method for manufacturing a nonlinear element comprising a first conductive film, an insulating film, and a second conductive film, wherein the first metal film and a single element or an oxide are formed on a substrate. A step of sequentially forming and forming an oxidation inhibition layer made of a material exhibiting oxygen non-permeability and insulation; a step of patterning the first metal film and the oxidation inhibition layer; and the first metal. Forming the first conductive film by partially oxidizing the film, and forming an insulating film having a thickness larger than the oxidation inhibiting layer on a side of the first conductive film; And a step of forming the second conductive film on the layer. A method of manufacturing a nonlinear element is provided.
According to this manufacturing method, since the oxidation inhibiting layer is provided on the first metal film, in the subsequent oxidation step, the first metal film is not oxidized from the upper side but is oxidized from the side. Accordingly, the first conductive film (the metal film that remains without being oxidized) having the insulating films on both sides can be positively formed with high accuracy in the central region of the first metal film. In addition, since the oxidation inhibiting layer is made of a single substance or a material that exhibits insulation by oxidation, it functions as an insulating film that constitutes an effective element portion of the nonlinear element on the upper surface of the first conductive film. Therefore, according to this manufacturing method, it is possible to manufacture a non-linear element in which an effective element portion is formed only on the upper surface of the first conductive film by a very simple process.
Further, in this manufacturing method, since the first metal film is oxidized only from the side, it is easy to make the first conductive film finer beyond the patterning accuracy, the device capacitance is small, and the high-performance non-linearity. It is extremely effective as a device manufacturing method.
本発明の製造方法では、前記酸化抑止層上に第2の金属膜を形成する工程をさらに備えることもできる。
この製造方法によれば、第1の金属膜上に酸化抑止層を設け、その上側に第2の金属膜を設けた積層膜に対して酸化処理を行うので、第2の金属膜を酸化して第1の金属膜側へ進行する酸化を、上記酸化抑止層により停止することができる。その結果、第1の金属膜は、側方からのみ酸化されて両側に絶縁膜が配置された第1導電膜を構成する。また、第2の金属膜は、全体的に酸化されて酸化抑止層とともに第1導電膜の上面を覆う絶縁膜を構成する。このようにして作製される非線形素子は、実効的な素子部の絶縁膜が、上記酸化抑止層と、第2の金属膜とを酸化して形成された絶縁膜となる。従って、第2の金属膜の膜厚により前記素子特性を制御可能であり、酸化抑止層のみでは素子部の絶縁膜厚が不足する場合等に用いて有効な製造方法である。
In the manufacturing method of this invention, the process of forming a 2nd metal film on the said oxidation suppression layer can also be further provided.
According to this manufacturing method, since the oxidation treatment is performed on the laminated film in which the oxidation preventing layer is provided on the first metal film and the second metal film is provided on the upper side, the second metal film is oxidized. Thus, the oxidation proceeding to the first metal film side can be stopped by the oxidation inhibiting layer. As a result, the first metal film is oxidized only from the side to form a first conductive film in which insulating films are arranged on both sides. The second metal film is entirely oxidized to form an insulating film that covers the upper surface of the first conductive film together with the oxidation suppression layer. In the nonlinear element thus manufactured, the effective insulating film of the element portion is an insulating film formed by oxidizing the oxidation suppression layer and the second metal film. Therefore, the element characteristics can be controlled by the film thickness of the second metal film, and this is an effective manufacturing method used when, for example, the insulating film thickness of the element portion is insufficient with only the oxidation suppression layer.
また本発明に係る製造方法では、酸素非透過性および絶縁性を有する材料、若しくは、酸化物を形成することにより酸素非透過性及び絶縁性を呈する金属材料により、前記酸化抑止層を形成することができる。 In the manufacturing method according to the present invention, the oxidation-inhibiting layer is formed of a material having oxygen impermeability and insulation, or a metal material exhibiting oxygen impermeability and insulation by forming an oxide. Can do.
本発明に係る製造方法では、前記酸化工程を、陽極酸化処理により行うことが好ましい。この製造方法によれば、第1の金属膜、第2の金属膜の酸化により形成される絶縁膜の膜質を向上させることができるとともに、異なる位置に設けられた第1の金属膜と第2の金属膜とを同時に酸化処理することができ、効率的に非線形素子の製造を行うことができる。 In the manufacturing method according to the present invention, the oxidation step is preferably performed by an anodic oxidation treatment. According to this manufacturing method, the quality of the insulating film formed by oxidation of the first metal film and the second metal film can be improved, and the first metal film and the second metal film provided at different positions can be improved. Thus, the non-linear element can be manufactured efficiently.
次に、本発明の電気光学装置は、先に記載の本発明の非線形素子を備えたことを特徴とする。この構成によれば、素子容量が小さく、高性能の非線形素子をスイッチング素子として備え、高精細、高コントラストの表示が可能な電気光学装置が提供される。 Next, an electro-optical device of the present invention includes the above-described nonlinear element of the present invention. According to this configuration, an electro-optical device that has a small element capacity and includes a high-performance nonlinear element as a switching element and can display with high definition and high contrast is provided.
次に、本発明の電子機器は、先に記載の本発明の電気光学装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、高精細、高コントラストの表示部を備えた電子機器が提供される。 Next, an electronic apparatus according to the invention includes the electro-optical device according to the invention described above. According to this configuration, an electronic apparatus including a high-definition and high-contrast display unit is provided.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
(液晶装置の構成)
図1は、本発明に係る電気光学装置の一例である液晶装置の電気的構成を示すブロック図である。同図に示す液晶装置は、スイッチング素子としてTFD(Thin Film Diode)素子(二端子型非線形素子)を用いたアクティブマトリクス方式の液晶装置である。この液晶装置は、図示X方向に延在する複数の走査線25と、Y方向に延在する複数のデータ線11と、走査線25およびデータ線11の各交差に設けられたサブ画素50とを有する。さらに、複数の走査線25のうち図1における上から数えて奇数本目の走査線25(以下、単に「奇数本目の走査線」と表記する)は第1のYドライバIC401に接続される一方、図1における上から数えて偶数本目の走査線25(以下、単に「偶数本目の走査線」と表記する)は第2のYドライバIC402に接続されている。そして、各走査線25には、これらのYドライバICによって生成された走査信号が供給される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Configuration of liquid crystal device)
FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of a liquid crystal device which is an example of an electro-optical device according to the invention. The liquid crystal device shown in the figure is an active matrix liquid crystal device using a TFD (Thin Film Diode) element (two-terminal nonlinear element) as a switching element. The liquid crystal device includes a plurality of
尚、以下では、第1のYドライバIC401と第2のYドライバIC402とを特に区別する必要がない場合には、単に「YドライバIC40」と表記する。また、各データ線11はXドライバIC41に接続されており、このXドライバIC41によって生成されたデータ信号が供給される。一方、マトリクス状に配列する複数のサブ画素50の各々は、R(赤色)、G(緑色)またはB(青色)のいずれかの色に対応する。各サブ画素50は、液晶表示要素51とTFD素子13とが直列接続された構成となっている。
Hereinafter, the first Y driver IC 401 and the second Y driver IC 402 are simply referred to as “Y driver IC 40” when it is not necessary to distinguish between them. Each
次に、図2は、本実施形態に係る液晶装置を背面側(つまり観察者が位置すべき側と反対側)からみた場合の構成を示す斜視図である。なお、図2に示すように、X軸の負方向を「A側」、正方向を「B側」と定める。
図2に示すように、液晶装置は、相互に対向する素子基板(支持基板)10および対向基板(他の基板)20がシール材30によって貼り合わされるとともに、両基板とシール材30とによって囲まれた領域に電気光学物質である液晶(図2においては図示が省略されている)が封入された構成となっている。シール材30は、対向基板20の縁辺に沿って略矩形枠状に形成されるが、液晶を封入するために一部が開口された形状となっている。このため、液晶の封入後にその開口部分が封止材31によって封止されるようになっている。
Next, FIG. 2 is a perspective view showing a configuration when the liquid crystal device according to the present embodiment is viewed from the back side (that is, the side opposite to the side where the observer should be positioned). As shown in FIG. 2, the negative direction of the X axis is defined as “A side” and the positive direction is defined as “B side”.
As shown in FIG. 2, in the liquid crystal device, an element substrate (support substrate) 10 and a counter substrate (other substrate) 20 that face each other are bonded together by a sealing
また、シール材30には導電性を有する多数の導通粒子が分散されている。この導通粒子は、例えば金属のメッキが施されたプラスチックの粒子や、導電性を有する樹脂の粒子であり、素子基板10および対向基板20の各々に形成された配線同士を導通させる機能と、両基板の間隙(セルギャップ)を一定に保つスペーサとしての機能とを兼ね備える。なお、実際には、素子基板10および対向基板20の外側の表面に、入射光を偏光させるための偏光板や、干渉色を補償するための位相差板などが適宜貼着される。
The sealing
素子基板10および対向基板20は、ガラスや石英、プラスチックなどの光透過性を有する板状基材である。このうち観察側に位置する素子基板10の内側(対向基板20側)表面には上述した複数のデータ線11が形成される一方、背面側に位置する対向基板20の内側(素子基板10側)の面上には複数の走査線25が形成されている。また、素子基板10は、シール材30から外側の領域(すなわち、シール材30および液晶と対向しない領域である。以下、「縁辺領域」と表記する)10aを有する。そして、縁辺領域10aのうちX方向の中央部近傍にはXドライバIC41が、当該XドライバIC41を挟んで両側の位置には第1のYドライバIC401および第2のYドライバIC402が、それぞれCOG技術を用いて実装されている。すなわち、これらのドライバICは、接着材中に導通粒子を分散させた異方性導電膜(Anisotropic Conductive Film;ACF)を介して素子基板10上に実装されている。また、縁辺領域10aのうち素子基板10の縁端部近傍には複数のパッド17が形成されるとともに、パッド17…が形成された部分の近傍には、フレキシブル基板(図示略)の一端が接合される。このフレキシブル基板の他端には、例えば回路基板などの外部機器が接合されている。
The
係る構成のもと、XドライバIC41は、外部機器からフレキシブル基板およびパッド17を介して入力された信号に応じてデータ信号を生成し、これをデータ線11に対して出力する。他方、YドライバIC401,402は、外部機器からフレキシブル基板およびパッド17を介して入力された信号に応じて走査信号を生成して出力する。この走査信号は、素子基板10上に形成された引廻し配線16からシール材30中の導通粒子を介して対向基板20側へ伝達され、この上基板20上の各走査線25に与えられる。
Under such a configuration, the
次に、液晶装置のうち、シール材30の内周縁によって囲まれた領域(以下、「表示領域」と表記する)内の構成を説明する。図3は、図2におけるC−C’線からみた断面のうち表示領域内の部分を示す図である。また、図4(a)は、本実施形態に係る液晶装置の1つのサブ画素領域を示す平面構成図であり、図4(b)は、図4(a)に示すTFD素子13を拡大して示す平面構成図であり、図4(c)は、図4(b)に示すD−D’線に沿う断面構成図である。
Next, a configuration of a region (hereinafter referred to as “display region”) surrounded by the inner peripheral edge of the sealing
図3に示すように、本実施形態の液晶装置は、互いに対向して配置された素子基板10及び対向基板20と、これらの基板10,20との間に挟まれた領域内に封止された液晶35とを備えて構成されている。同図に示す表示領域内における素子基板10の内側(液晶35側)表面には、マトリクス状に配列された複数の画素電極12と、各画素電極12の間隙部分においてY方向に延在する複数のデータ線11とが形成されている。各画素電極12は、例えばITO(Indium Tin Oxide)などの透明導電材料によって形成された平面視略矩形状の電極である。そして、各画素電極12と、当該画素電極12に一方の側において隣接するデータ線11とは図示略のTFD素子を介して接続されている(図4(a)参照)。また、図3に示すように、データ線11、画素電極12およびTFD素子が形成された素子基板10の表面は、配向膜151によって覆われている。この配向膜151は、ポリイミドなどからなる有機薄膜であり、電圧が印加されていないときの液晶35の配向方向を規定するためのラビング処理が施されている。
As shown in FIG. 3, the liquid crystal device according to the present embodiment is sealed in a region sandwiched between the
ここで、図4(a)に示すように、素子基板10上の要素のうちひとつのサブ画素50に対応する領域を対向基板20側(背面側)からみると、平面視略矩形状の画素電極12の長辺方向に沿って延びるようにデータ線11が形成されている。TFD素子13は、図4(b)の拡大平面図に示すように、前記データ線11とほぼ平行に延在する平面視矩形状の下電極(第1導電膜)14と、この下電極14の側面側に形成された第1絶縁膜181と、下電極14の上面に形成された第2絶縁膜182と、これらの絶縁膜181,182上に相互に離間して形成された第1の上電極(第2導電膜)11aおよび第2の上電極(第2導電膜)19とから構成されている。前記第1の上電極11aは、図4(a)に示すように、データ線11の一部を画素電極12側へ延出して形成されており、第2の上電極19は、前記下電極14と反対側の端部で画素電極12と一部平面的に重なってTFD素子13と画素電極12とを電気的に接続している。
Here, as shown in FIG. 4A, when a region corresponding to one
そして、TFD素子13は、第1のTFD素子131と第2のTFD素子132とから構成されている。すなわち、下電極14の平面領域において、絶縁膜181,182を介して第1の上電極11aと対向する領域内に第1のTFD素子131が形成されており、絶縁膜181,182を介して第2の上電極19と対向する領域内に第2のTFD素子132が形成されている。
The
上記第2のTFD素子132をさらに詳細に説明すると、図4(c)に示すように、TFD素子132は、素子基板10上に形成された下地絶縁膜4上に設けられている。下地絶縁膜4上には、下電極14と、下電極14の側面14b、14bを覆う第1絶縁膜181,181とが形成されており、下電極14の上面14aと、第1絶縁膜181,181の上面とを覆って第2絶縁膜182が形成されている。そして、前記第2絶縁膜182を介して、第2の上電極19と、下電極14とが対向する領域にて金属/絶縁体/金属のサンドイッチ構造を採る結果、正負双方向のダイオードスイッチング特性を有するTFD素子132が構成されている。従って、本実施形態に係るTFD素子132の素子部は実質的に下電極14の上面14aと、上電極19とが平面的に重なる領域に形成されている。
尚、図示は省略したが、第1のTFD素子131は、図4(c)に示す断面構造において、上電極19に代えて第1の上電極11aが配置された構成を備えている。
The
Although not shown, the
本実施形態の場合、第2絶縁膜182は、下電極14側から酸化抑止層182aと、絶縁層182bとを積層した構造を有している。酸化抑止層182aは、窒化シリコン等の絶縁性の窒化物や、MgO等の非酸素透過性の絶縁材料により形成されており、TFD素子13の製造工程において、下電極14の上面14a側が酸化されるのを防止するために設けられる層である(詳細は後段の製造方法に記載する。)。絶縁層182bは、第1絶縁膜181と同様に、タンタル酸化物等の絶縁材料により形成することができ、第1絶縁膜181と同一の工程で形成することが可能である。
In the case of the present embodiment, the second
図4には、第2絶縁膜182が酸化抑止層182aと絶縁層182bとの積層構造を有する場合を図示しているが、絶縁層182bを設けず、酸化抑止層182aのみによりTFD素子13の実効的な素子部を構成することもできる。あるいは、絶縁層182bによりTFD素子13の特性により異なる絶縁膜厚を調整することができるため、任意の絶縁膜厚を有するTFD素子13を容易に製造できるという利点もある。
FIG. 4 illustrates the case where the second
下電極14の上面14aを覆う第2絶縁膜182の膜厚(すなわち、酸化抑止層182aの膜厚と絶縁層182bの膜厚との和)は、下電極14の側面14bを覆う第1絶縁膜181の膜厚の1/2以下の膜厚であることが好ましく、具体的には、第2絶縁膜182の膜厚は10〜30nm程度であり、第1絶縁膜181の膜厚は30〜300nm程度であることが好ましい。前記TFD素子13の素子容量を形成する第2絶縁膜182の膜厚は、TFD素子13の素子特性に応じて設定され、第1絶縁膜181は、TFD素子の素子容量を形成しないように係る領域において電荷の貫通が生じない厚さに形成される。
The film thickness of the second
本実施形態に係るTFD素子13では、下電極14上に、互いに離間されて第1のTFD素子131と第2のTFD素子132とが形成されているため、前記両TFD素子131,132は、反対のダイオードスイッチング特性を有する。このように、TFD素子13は、2つのダイオードを互いに逆向きに直列接続した構成となっているため、1つのダイオードを用いた場合と比較して、電流−電圧の非線形特性が正負の双方向にわたって対称化される。
ただし、かかる非線形特性の対称性を確保するためには、第1のTFD素子131を構成する第2絶縁膜182の厚さと、第2のTFD素子132を構成する第2絶縁膜182の厚さとを同一の厚さにするとともに、前記第2絶縁膜182を介して下電極14と対向する領域の上電極11a、19の面積を相等しくする必要がある。本実施形態では、図4(b)に示すように、第2絶縁膜182が、下電極14の長さ方向に沿ってほぼ同一の幅を有して延在形成されているので、上電極11a、19を、同一幅に形成すれば、上記TFD素子131,132の対称性を容易に得ることができる。
In the
However, in order to ensure the symmetry of such nonlinear characteristics, the thickness of the second
上記下電極14は、例えばタンタル(Ta)単体や、タンタルを主成分とした合金といった各種の導電性材料によって形成される。またデータ線11(第1の上電極11aを含む)及び第2の上電極19は、例えばクロム(Cr)やアルミニウム(Al)といった各種の導電性材料からなる同一の層から形成され、上記の金属材料に加え、タンタルやモリブデン(Mo)でも形成することができる。
また、下電極14の下側に設けられた下地絶縁膜4は、例えばタンタル酸化物等により形成することができ、下電極14を基板10を固定するための密着層として機能させることができる。
The
Further, the
一方、図3に示すように、対向基板20の面上には、反射層21、カラーフィルタ22、遮光層23、オーバーコート層24、複数の走査線25および配向膜26が形成されている。
反射層21は、例えばアルミニウムや銀といった光反射性を有する金属によって形成された薄膜である。観察側から液晶装置に入射した光は、この反射層21の表面において反射されて観察側に出射され、これによりいわゆる反射型表示が実現される。ここで、図3に示すように、対向基板20の内側表面のうち反射層21によって覆われた領域は、多数の微細な凹凸が形成された粗面となっている。したがって、かかる粗面を覆うように薄膜状に形成された反射層21の表面には、当該粗面を反映した微細な凹凸(すなわち散乱構造)が形成される。この結果、観察側からの入射光は、反射層21の表面において適度に散乱した状態で反射するされ、反射層21表面における鏡面反射を回避して広い視野角が実現される。
On the other hand, as shown in FIG. 3, a
The
また、図4(a)に示した画素電極12の平面領域内に部分的に反射層21が形成されない開口領域を設けるならば、係る開口領域を介した透過表示が可能になり、半透過反射型の液晶装置を構成することができる。
尚、図3では、基板20表面に凹凸形状が直接形成されている場合を図示しているが、反射層21に散乱機能を付与するための構造は本実施形態で挙げた例に限定されず、例えば、基板20上に樹脂膜を形成し、その表面に凹凸を形成したものや、反射層21上に光散乱性を有する光学素子(屈折率の異なる材料どうしを混練硬化した樹脂膜等)を設けたものも適用できるのは勿論である。
Further, if an opening region where the
Note that FIG. 3 illustrates a case where the uneven shape is directly formed on the surface of the
カラーフィルタ22は、各サブ画素50に対応して反射層21の面上に形成された樹脂層であり、染料や顔料によってR(赤色)、G(緑色)またはB(青色)のうちのいずれかに着色されている。そして、相互に異なる色に対応した3つのサブ画素50によって、表示画像の画素(ドット)が構成される。遮光層23は、素子基板10上にマトリクス状に配列された画素電極12の間隙部分に対応して格子状に形成され、各画素電極12同士の隙間を遮光する役割を担っている。
本実施形態における遮光層23は、図3に示すように、R、G、Bの3色分のカラーフィルタ22が積層された構成を有するものである。オーバーコート層24は、カラーフィルタ22および遮光層23によって形成された凹凸を平坦化するための層であり、例えばエポキシ系やアクリル系などの樹脂材料によって形成される。
The
As shown in FIG. 3, the
走査線25は、オーバーコート層24の面上に、ITOなどの透明導電材料によって形成された帯状の電極である。各走査線25は、素子基板10上においてX方向に列をなす複数の画素電極12と対向するように図示X方向に延在して形成される。そして、画素電極12と、これに対向する走査線25と、両者によって挟まれた液晶35とによって、図1に示した液晶表示要素51が構成される。
すなわち、走査線25に走査信号を供給するとともに、データ線11にデータ信号を供給することによってTFD素子13にしきい値以上の電圧を印加すると、当該TFD素子13はオン状態となる。そしてこの結果、TFD素子13に接続された液晶表示要素51に電荷が蓄積され、液晶35の配向方向が変化する。こうしてサブ画素50ごとに液晶35の配向方向を変化させることにより、所望の表示を行なうようになっている。一方、電荷が蓄積された後に当該TFD素子13をオフ状態としても液晶表示要素51における電荷の蓄積は維持される。また、複数の走査線25が形成されたオーバーコート層24の表面は、素子基板10上の配向膜151と同様の配向膜26によって覆われている。
The
That is, when a voltage higher than the threshold is applied to the
以上の構成の本実施形態の液晶装置では、図4に示すように、TFD素子13において、下電極14を覆って第1絶縁膜181、第2絶縁膜182が形成されるとともに、下電極14の上面14aを覆う第2絶縁膜182が、下電極14の側面14bを覆う第1絶縁膜181より薄く形成されていることで、第2絶縁膜182を介して下電極14の上面14aと、上電極11a又は上電極19とが平面的に重なる領域において、TFD素子131,132の素子容量が形成されるようになっている。これにより、TFD素子131,132の有効素子面積に下電極14の側面14bが含まれず、従って素子基板10面内におけるTFD素子13の特性ばらつきを効果的に抑えることができ、高精細かつ高画質の表示が可能な液晶装置が得られるようになっている。
In the liquid crystal device of the present embodiment having the above configuration, as shown in FIG. 4, in the
また、図4(c)に示すように、第2絶縁膜182は、下電極14の上面14aと、第1絶縁膜181の上面とを覆い、かつ均一な膜厚を有して形成されている。この構成により、下電極14の上側頂角部における容量リークを効果的に防止し、優れた信頼性を得られるようになっている。
このように、本発明によれば、液晶装置をはじめとする電気光学装置の各画素に設けられたTFD素子の面内均一性を保持しながら、その有効素子面積を縮小することができる。本発明は、特に、上記実施の形態において例示したTFD素子を具備したアクティブマトリクス型の液晶装置に用いて好適な技術である。
As shown in FIG. 4C, the second
As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the effective element area while maintaining the in-plane uniformity of the TFD element provided in each pixel of the electro-optical device including the liquid crystal device. The present invention is a technique particularly suitable for use in an active matrix liquid crystal device including the TFD element exemplified in the above embodiment.
(液晶装置の製造方法)
次に、液晶装置の製造方法を図面を参照して説明する。
本発明に係る製造方法によれば、上記実施形態に係るTFD素子13を正確に形成することができるとともに、画素の高精細化に伴い素子面積を縮小した場合にも、素子特性にばらつきを生じることなく高画質の表示が得られる液晶装置を製造することができる。以下、本発明に係る電気光学装置(及び二端子型非線形素子)の製造方法の一実施形態として、先の実施形態の液晶装置を製造する方法を、図5を参照して説明する。
(Manufacturing method of liquid crystal device)
Next, a method for manufacturing a liquid crystal device will be described with reference to the drawings.
According to the manufacturing method of the present invention, the
図5は、本実施形態に係る液晶装置の製造工程を示す断面工程図である。
まず、図5(a)に示すように、ガラスやプラスチック等の透光性を有する支持基板10を用意する。この支持基板10は、本実施形態に係る各工程を経て図2ないし図4に示す素子基板10を成すべきものである。そして、支持基板10上に、タンタル酸化物からなる下地絶縁膜4を形成した後、下地絶縁膜4上にタンタルからなる第1金属膜114と、マグネシウムからなる酸化抑止層282aと、タンタルからなる第2金属膜282bとを、スパッタリング法等を用いて順に積層形成する。
FIG. 5 is a cross-sectional process diagram illustrating a manufacturing process of the liquid crystal device according to the present embodiment.
First, as shown in FIG. 5 (a), a
次に、図5(b)に示すように、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて、第1金属膜114、酸化抑止層282a、第2金属膜282bを所定形状にパターニングする。
次いで、図5(c)に示すように、上記支持基板10上の第1金属膜114、及び第2金属膜282bを陽極として陽極酸化処理を行う。この陽極酸化処理により、第1金属膜114の側方部が酸化されて第1絶縁膜181が形成され、第1金属膜114の酸化されない部分に下電極14が形成される。また、比較的膜厚の薄い第2金属膜282bは全体が酸化されて絶縁層182bとなる。
Next, as shown in FIG. 5B, the
Next, as shown in FIG. 5C, anodization is performed using the
ここで、第1金属膜114と第2金属膜282bとの間には、酸化抑止層282aが設けられているので、これらの積層膜の外側から進行する金属膜の酸化は、酸化抑止層282aを構成するマグネシウムの酸化により形成された酸化抑止層182aの位置で停止される。これにより、酸化抑止層182aと接する下電極14の上面14aはほぼ酸化されない状態にて保持され、第1金属膜114における酸化は横方向のみに進行し、その結果所定の平面寸法を有する下電極14が形成される。
Here, since the
本実施形態では、第1金属膜114がタンタルからなるものであるので、前記第1絶縁膜181は酸化タンタルである。この第1絶縁膜181は、先の図4(c)に示したように、TFD素子13の動作電圧範囲において上電極11a,19と下電極14の絶縁を確保し得る層厚に形成する。また、実効的な素子部を形成する第2絶縁膜182は、第1絶縁膜181より薄く形成され、その層厚は作製するTFD素子の特性に応じて設定される。
In the present embodiment, since the
尚、本実施形態では、酸化抑止層282aとしてマグネシウム膜を用いたが、窒化シリコン等の絶縁性の窒化膜により酸化抑止層282aを形成しても良い。この場合、マグネシウムのように酸化物を形成して酸素の拡散を停止するのではなく、窒化膜それ自体により酸化の進行が停止される。
さらに、酸化抑止層282aとしては、単体又は酸化物として非酸素透過性(酸素の拡散を阻害する特性)を有する材料であれば問題なく適用することができ、金属材料を用いる場合、タンタルやアルミニウム等の弁金属を除く金属材料であれば適用が可能であると考えられる。また、本実施形態の如く陽極酸化処理により酸化抑止層の金属酸化物を形成し、陽極酸化の進行を停止する場合、酸化抑止層282aの構成材料には、酸素との高い親和性を有する金属材料を用いることが好ましい。
In this embodiment, a magnesium film is used as the
Furthermore, as the
続いて、図5(d)に示すように、第1絶縁膜181及び第2絶縁膜182上を一部覆うように、クロムからなる上電極19をパターン形成することにより、本実施形態のTFD素子132が得られる。図5(d)に示す断面構造は、図4(b)に示すD−D’線に沿う断面構造に対応しており、実際には、係る上電極19のパターン形成に際して、データ線11も同時にパターン形成される。
次いで、図4(a)に示したように、第2の上電極19の一端側(下電極14と反対側)に一部乗り上げるようにITO等の透明導電材料からなる画素電極12を形成し、これらの構成部材を覆う配向膜151を成膜すれば、図2に示した素子基板10が得られる。これらの上電極19,11a、及びデータ線11の形成に際しては、スパッタ法等の成膜法により金属膜を形成しておき、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングする方法を適用することができる。
Subsequently, as shown in FIG. 5D, the
Next, as shown in FIG. 4A, the
そして、上記本実施形態の製造方法による製造工程を経て得られた素子基板10を、図2に示すように、別途公知の製造方法により作製された対向基板20と、シール材30を介して貼り合わせ、シール材30と前記両基板10,20とに挟まれる空間に液晶を封止することで、先の実施形態の液晶装置が得られる。
Then, the
このように、本実施形態に係る製造方法によれば、下電極14の上面14aに、下電極14の側面14bを覆う第1絶縁181より薄い層厚を有する第2絶縁膜182が形成されたTFD素子13を簡便な工程にて形成することが可能である。特に、酸化抑止層282a(182a)を設け、第1金属膜114の情報からの陽極酸化を係る酸化抑止層282aの形成位置にて停止するようにしたことで、高精度に微細な寸法の下電極14を形成することが可能になるとともに、酸化抑止層282a上に積層する第2金属膜282bの膜厚により、TFD素子13の実効的な素子部を構成する第2絶縁膜182の膜厚を容易に制御可能になっている。従って本実施形態の製造方法によれば、パターニング精度を超えて微細化された下電極14を備え、微小容量のTFD素子を、容易かつ高精度に製造することができる。
Thus, according to the manufacturing method according to the present embodiment, the second
また、本実施形態に係る製造方法を用いるならば、下電極14が微細化されたとしても、上記工程により正確に下電極14の上面14aに第2絶縁膜182を形成することが可能であるとともに、TFD素子13の有効素子面積に下電極14のテーパー部14bが含まれないようにできるので、前記有効素子面積の寸法精度を向上させることができ、もって素子基板10面内におけるTFD素子13の素子特性のばらつきを効果的に抑えることができる。
If the manufacturing method according to this embodiment is used, the second
尚、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができ、本発明の非線形素子及びその製造方法は、液晶装置に限らない種々の電気光学装置の製造方法に適用することができる。例えば、EL(エレクトロルミネッセンス)装置、電気泳動装置、プラズマ発光や電子放出による蛍光等を用いた装置(例えば、PDP、FED、SED)や、それらの製造方法等に好適に用いることができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. The nonlinear element and the manufacturing method thereof according to the present invention are applied to a liquid crystal device. The present invention can be applied to various methods of manufacturing electro-optical devices that are not limited. For example, it can be suitably used for an EL (electroluminescence) device, an electrophoresis device, a device using plasma emission or fluorescence by electron emission (for example, PDP, FED, SED), a manufacturing method thereof, or the like.
(電子機器)
図6は、本発明に係る電気光学装置を携帯電話機の表示部に適用した例を示す斜視構成図である。同図に示すように、携帯電話機1300は、上記実施形態の液晶装置(電気光学装置)を小サイズの表示部1301として備え、複数の操作ボタン1302、受話口1303、及び送話口1304を備えて構成されている。
上記実施の形態の液晶装置は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、いずれの電子機器においても、高精細、高コントラストの表示を提供することができる。
(Electronics)
FIG. 6 is a perspective configuration diagram illustrating an example in which the electro-optical device according to the invention is applied to a display unit of a mobile phone. As shown in the figure, a cellular phone 1300 includes the liquid crystal device (electro-optical device) of the above-described embodiment as a small-
The liquid crystal device of the above embodiment is not limited to the mobile phone, but an electronic book, a personal computer, a digital still camera, a liquid crystal television, a viewfinder type or a monitor direct-view type video tape recorder, a car navigation device, a pager, an electronic notebook, It can be suitably used as an image display means for calculators, word processors, workstations, videophones, POS terminals, devices equipped with touch panels, etc., and any electronic device can provide high-definition and high-contrast display. it can.
10…素子基板、11…データ線、11a…第1の上電極(第2導電膜)、12…画素電極、13…TFD素子(二端子型非線形素子)、14…下電極(第1導電膜)、19…第2の上電極(第2導電膜)、20…対向基板、114…第1金属膜、181…第1絶縁膜、182…第2絶縁膜、182a…酸化抑止層、182b…絶縁層、282a…酸化抑止層、282b…第2金属膜
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記絶縁膜は、前記第1導電膜の側面部を覆う第1絶縁膜と、前記第1導電膜の上面部を覆う第2絶縁膜とを含み、
前記第2絶縁膜は、絶縁材料からなる酸素非透過性の酸化抑止層を含んで構成され、前記第1絶縁膜より薄い膜厚に形成されていることを特徴とする非線形素子。 A non-linear element comprising a first conductive film, an insulating film, and a second conductive film sequentially stacked on a substrate,
The insulating film includes a first insulating film that covers a side surface portion of the first conductive film, and a second insulating film that covers an upper surface portion of the first conductive film,
The non-linear element, wherein the second insulating film is configured to include an oxygen non-permeable oxidation inhibiting layer made of an insulating material, and is formed to be thinner than the first insulating film.
基材上に、第1の金属膜と、単体又は酸化物を形成することにより酸素非透過性及び絶縁性を呈する材料からなる酸化抑止層とを順に積層形成する工程と、
前記第1の金属膜および前記酸化抑止層をパターニングする工程と、
前記第1の金属膜を部分的に酸化することにより、前記第1導電膜を形成するとともに、該第1導電膜の側方に前記酸化抑止層より大きい膜厚を有する絶縁膜を形成する工程と、
前記酸化抑止層上に前記第2の導電膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする非線形素子の製造方法。 A method of manufacturing a non-linear element comprising a first conductive film, an insulating film, and a second conductive film,
On the substrate, a step of sequentially forming a first metal film and an oxidation inhibiting layer made of a material exhibiting oxygen impermeability and insulation by forming a simple substance or an oxide,
Patterning the first metal film and the oxidation inhibiting layer;
Forming the first conductive film by partially oxidizing the first metal film, and forming an insulating film having a thickness larger than that of the oxidation inhibiting layer on a side of the first conductive film; When,
Forming the second conductive film on the oxidation inhibiting layer;
A method for manufacturing a non-linear element, comprising:
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