JP2006053373A - Electrooptical device, its manufacturing method, and electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種情報の表示に用いて好適な電気光学装置等に関する。 The present invention relates to an electro-optical device suitable for use in displaying various information.
従来から、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマディスプレイ装置、及びフィールドエミッション表示装置などの各種の電気光学装置が知られている。電気光学装置の一例としての二端子素子型アクティブマトリクス、あるいはTFD(Thin Film Diode)と呼ばれる液晶パネルにおいては、相互に対向する2枚の基板のうち一方の基板に走査線が、他方の基板に信号線(データ線)及び画素電極が形成され、両基板間に液晶が封入されている。そして、他方の基板には、薄膜ダイオードなどの電流−電圧特性が非線形な素子が設けられ、その素子は画素電極及び信号線に夫々接続されている。 Conventionally, various electro-optical devices such as a liquid crystal display device, an organic electroluminescence display device, a plasma display device, and a field emission display device are known. In a two-terminal element type active matrix as an example of an electro-optical device or a liquid crystal panel called TFD (Thin Film Diode), a scanning line is provided on one of two substrates facing each other, and a scanning line is provided on the other substrate. A signal line (data line) and a pixel electrode are formed, and liquid crystal is sealed between both substrates. The other substrate is provided with an element having non-linear current-voltage characteristics, such as a thin film diode, and the element is connected to the pixel electrode and the signal line, respectively.
また、この種のTFD液晶パネルの他の形態として、例えば、樹脂基板上に二酸化シリコン膜を介して形成されたダイオード素子と、層間絶縁膜上に形成された画素電極とを、コンタクトホールを介して接続してなるアクティブマトリクス基板を備える透過型液晶表示装置が知られている(例えば、特許文献1を参照)。特に、この特許文献1によれば、アクティブマトリクス基板を製造するに際しては、アニ−ル処理を行ってコンタクト抵抗を改善するようにしている。
As another form of this type of TFD liquid crystal panel, for example, a diode element formed on a resin substrate via a silicon dioxide film and a pixel electrode formed on an interlayer insulating film are connected via a contact hole. There is known a transmissive liquid crystal display device including an active matrix substrate connected to each other (see, for example, Patent Document 1). In particular, according to
しかしながら、上記のようにダイオード素子と画素電極とをコンタクトホールを介して接続する構造を有するTFD液晶パネルでは、コンタクトホールの径が大きすぎると開口率が低下する一方、コンタクトホールの径が小さすぎるとダイオードとITOとの接続部分の抵抗が大きくなってしまい、良好な表示画像が得られなくなるという問題がある。また、かかるTFD液晶パネルを製造する際において、アニ−ル条件及びITOの成膜条件によっては、当該接続部分の抵抗が高くなったり、或いは透過率が低下したりする等の現象が生じるという問題がある。 However, in the TFD liquid crystal panel having the structure in which the diode element and the pixel electrode are connected through the contact hole as described above, the aperture ratio is lowered when the diameter of the contact hole is too large, whereas the diameter of the contact hole is too small. As a result, the resistance of the connection portion between the diode and the ITO increases, and a good display image cannot be obtained. Further, when such a TFD liquid crystal panel is manufactured, depending on the annealing conditions and the ITO film forming conditions, a phenomenon may occur in which the resistance of the connection portion increases or the transmittance decreases. There is.
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、コンタクトホール径の大きさ、画素電極と二端子素子との接続部分の抵抗値、二端子素子や画素電極(ITO)等に対する熱処理の条件及び画素電極の成膜条件を最適化することにより、高品位な表示画像を得ることが可能な電気光学装置及びその製造方法並びに電子機器を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above points. The contact hole diameter, the resistance value of the connection portion between the pixel electrode and the two-terminal element, the heat treatment for the two-terminal element, the pixel electrode (ITO), etc. It is an object of the present invention to provide an electro-optical device, a manufacturing method thereof, and an electronic apparatus that can obtain a high-quality display image by optimizing the conditions and the film formation conditions of the pixel electrode.
本発明の1つの観点では、データ線と、第1電極、絶縁膜及び第2電極を有し前記データ線に接続された二端子素子と、前記データ線と前記二端子素子の上に形成された絶縁膜と、当該絶縁膜の上に形成された画素電極と、前記第2電極と前記画素電極とを接続するコンタクトホールとを有し、電気光学物質を保持する基板を備えた電気光学装置であって、前記コンタクトホールの接続部分の抵抗は、0.1Vの電圧印加時に500KΩ以下の大きさに設定されている。 In one aspect of the present invention, a data line, a two-terminal element having a first electrode, an insulating film, and a second electrode, connected to the data line, and formed on the data line and the two-terminal element. An electro-optical device comprising a substrate having an insulating film, a pixel electrode formed on the insulating film, a contact hole connecting the second electrode and the pixel electrode, and holding an electro-optical material The resistance of the contact hole connection portion is set to 500 KΩ or less when a voltage of 0.1 V is applied.
上記の電気光学装置は、データ線と、タンタルを主成分とするタンタルタングステン等からなる第1電極、Ta2O5等からなる絶縁膜及びクロムやモリブデン等からなる第2電極を有し、データ線に接続された薄膜ダイオードなどの二端子素子と、データ線及び二端子素子を被覆する絶縁膜(後述の実施形態では、「オーバーレイヤー」と呼ぶ)と、絶縁膜上に形成された画素電極と、第2電極と画素電極とを接続するコンタクトホールを有し、電気光学物質を保持する基板を備えて構成される。 The electro-optical device includes a data line, a first electrode made of tantalum tungsten or the like mainly containing tantalum, an insulating film made of Ta 2 O 5 or the like, and a second electrode made of chromium, molybdenum, or the like. A two-terminal element such as a thin film diode connected to the line, an insulating film covering the data line and the two-terminal element (referred to as “overlayer” in the embodiments described later), and a pixel electrode formed on the insulating film And a substrate having a contact hole for connecting the second electrode and the pixel electrode and holding an electro-optic material.
この電気光学装置では第2電極と画素電極の接続部分の抵抗(以下、「コンタクト抵抗」とも呼ぶ)が500KΩより大きくなると、表示画像上に横スジムラ、画素ムラ等が生じて表示に悪影響を与える。即ち、コンタクト抵抗が500KΩより大きくなると、二端子素子の各電極及びデータ線等の全体の配線の引き回しによる抵抗分にコンタクト抵抗の抵抗分が付加されて、その配線に対応する時定数RC(抵抗分Rと容量分Cとの積)が大きくなり波形なまりが生じる。そして、この波形なまりの影響によって、横スジムラ、画素ムラ等の現象が生じ表示に悪影響を与えることになる。この点、この電気光学装置では、第2電極と画素電極の接続部分の抵抗は、当該接続部分へ0.1Vの電圧を印加したときに500KΩ以下、より望ましく50KΩ以下の大きさに設定されている。よって、駆動時に、横スジムラ、画素ムラ等が表示画像上に生じることはない。これにより、二端子素子を駆動するのに必要な抵抗で良好な表示を得ることができる。 In this electro-optical device, when the resistance of the connection portion between the second electrode and the pixel electrode (hereinafter also referred to as “contact resistance”) is greater than 500 KΩ, lateral unevenness, pixel unevenness, etc. occur on the display image, and the display is adversely affected. . That is, when the contact resistance exceeds 500 KΩ, the contact resistance is added to the resistance of the entire wiring such as the electrodes of the two-terminal elements and the data lines, and the time constant RC (resistance The product of the component R and the component C), and the waveform is rounded. Then, due to the influence of the waveform rounding, phenomena such as horizontal stripe unevenness and pixel unevenness occur, and the display is adversely affected. In this respect, in this electro-optical device, the resistance of the connection portion between the second electrode and the pixel electrode is set to 500 KΩ or less, more desirably 50 KΩ or less when a voltage of 0.1 V is applied to the connection portion. Yes. Accordingly, horizontal stripes, pixel unevenness, and the like do not occur on the display image during driving. Thereby, a favorable display can be obtained with the resistance required to drive the two-terminal element.
好適な例では、前記画素電極をITOとすることができ、前記第2電極をCrとすることができる。また、好適な例では、前記コンタクトホールの径を5〜20μmの大きさに設定することができる。このように、コンタクトホールの径をできる限り小さくすることにより、開口率の低下を防止できる。 In a preferred example, the pixel electrode can be ITO, and the second electrode can be Cr. In a preferred example, the diameter of the contact hole can be set to 5 to 20 μm. Thus, by reducing the diameter of the contact hole as much as possible, it is possible to prevent the aperture ratio from being lowered.
また、上記の電気光学装置を表示部として備える電子機器を構成することができる。 In addition, an electronic apparatus including the electro-optical device as a display unit can be configured.
本発明の他の観点では、二端子素子を有し、電気光学物質を保持する基板を備えた電気光学装置の製造方法は、前記基板上に第1電極、絶縁膜、第2電極の順に形成して前記二端子素子を形成する工程と、前記第2電極の上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜の上に画素電極を形成する工程と、を備え、前記第2電極を形成した後で、前記画素電極を形成する前に、加熱温度230〜280℃及び保持時間60分以下の条件下にて、前記二端子素子に対してアニ−ル処理を実行する工程を含む工程により素子基板を形成する。 In another aspect of the present invention, a method of manufacturing an electro-optical device having a substrate having a two-terminal element and holding an electro-optical material is formed on the substrate in the order of a first electrode, an insulating film, and a second electrode. Forming the two-terminal element, forming an insulating film on the second electrode, and forming a pixel electrode on the insulating film, and forming the second electrode Thereafter, before forming the pixel electrode, the process includes a step of performing an annealing process on the two-terminal element under conditions of a heating temperature of 230 to 280 ° C. and a holding time of 60 minutes or less. An element substrate is formed.
上記の電気光学装置の製造方法によれば、初めの工程により、例えば基板上の画素領域内に、タンタルを主成分とするタンタルタングステン等からなる第1電極、Ta2O5等からなる絶縁膜、クロムやモリブデン等からなる第2電極の順に形成することにより二端子素子を形成することができる。次の工程により、二端子素子の構成要素である第2電極の上に絶縁膜を形成することができる。さらに、次の工程、即ち第2電極を形成した後で画素電極を形成する前に、加熱温度230〜280℃及び保持時間60分以下、望ましくは30分以下の条件下にて、二端子素子に対してアニ−ル処理を実行することができる。この場合の好適な例としては、加熱温度を250℃、かかる温度の保持時間が5分の条件下で、二端子素子に対してアニ−ル処理を実行することができる。また、アニ−ル処理の効果は、目的の加熱温度と保持時間の積分値の大きさに比例して発揮される。したがって、230〜280℃の温度範囲内で目的の加熱温度を250℃より大きくする場合には保持時間を5分より短くし、その一方、かかる温度範囲内で目的の加熱温度を250℃より小さくする場合には保持時間を5分より長くして、アニ−ル処理を実行するのが好ましい。これにより、二端子素子を一定の素子特性にすることができる。また、クロムやモリブデン等からなる第2電極を形成する前のTa2O5等からなる絶縁膜形成直後のアニール処理の設定温度をやや低温化することで、第2電極形成後のアニール処理を省略することも可能である。特に、第2電極形成後のアニール処理時間を短めに設定することで、後工程にて画素電極と二端子素子とを接続したときに、それらの接続部分の抵抗をより小さくすることができる。次の工程により、絶縁膜の上に画素電極を形成することができる。上記の工程を含む工程により電気光学装置の素子基板を作製することができる。 According to the above method for manufacturing an electro-optical device, in the first step, for example, in the pixel region on the substrate, the first electrode made of tantalum tungsten containing tantalum as a main component, the insulating film made of Ta 2 O 5, etc. A two-terminal element can be formed by forming the second electrodes made of chromium, molybdenum, or the like in this order. By the next step, an insulating film can be formed on the second electrode that is a component of the two-terminal element. Further, in the next step, that is, after forming the second electrode and before forming the pixel electrode, the two-terminal element is used under the conditions of a heating temperature of 230 to 280 ° C. and a holding time of 60 minutes or less, desirably 30 minutes or less. Annealing processing can be performed on the. As a preferred example in this case, the annealing process can be performed on the two-terminal element under the conditions of a heating temperature of 250 ° C. and a holding time of such a temperature of 5 minutes. The effect of the annealing treatment is exhibited in proportion to the integrated value of the target heating temperature and holding time. Therefore, when the target heating temperature is set to be higher than 250 ° C. within the temperature range of 230 to 280 ° C., the holding time is shortened to less than 5 minutes, while the target heating temperature is set to be lower than 250 ° C. within the temperature range. In this case, it is preferable to carry out the annealing process with the holding time longer than 5 minutes. Thereby, a two-terminal element can be made into a fixed element characteristic. Further, the annealing temperature after the second electrode is formed can be reduced by slightly lowering the set temperature of the annealing process immediately after forming the insulating film made of Ta 2 O 5 or the like before forming the second electrode made of chromium or molybdenum. It can be omitted. In particular, by setting the annealing treatment time after the formation of the second electrode to be short, when the pixel electrode and the two-terminal element are connected in a later process, the resistance of those connection portions can be further reduced. A pixel electrode can be formed on the insulating film by the following process. The element substrate of the electro-optical device can be manufactured through the steps including the above steps.
上記の電気光学装置の製造方法の一態様によれば、前記絶縁膜を成膜する工程では、前記アニ−ル処理を実行した後で、前記画素電極を形成する前に、前記絶縁膜を成膜し、前記第2電極の上に5〜20μmの径を有するコンタクトホールを形成する工程を備える。 According to one aspect of the method of manufacturing the electro-optical device, in the step of forming the insulating film, the insulating film is formed after the annealing process and before the pixel electrode is formed. Forming a contact hole having a diameter of 5 to 20 μm on the second electrode.
この態様によれば、上記の絶縁膜を成膜する工程により、アニール処理を実行した後で画素電極を形成する前に絶縁膜を成膜し、当該絶縁膜をパターニングすることにより、第2電極の上に5〜20μmの径を有するコンタクトホールを形成することができる。絶縁膜の材料としては、感光性及び透明性を有するアクリル樹脂などが好適である。コンタクトホールの形成は、ステッパー又は一括露光機にて行うことができる。一般的に、ステッパーは5〜6μmの範囲でコンタクトホールを形成することができる。このため、ステッパーにてコンタクトホールを形成する場合は、より開口率を向上させるためコンタクトホールの径を5μmに形成するのが好ましい。一方、一括露光機は6〜8μmの範囲でコンタクトホールを形成することができる。このため、一括露光機にてコンタクトホールを形成する場合は、コンタクトホールの径を7μmに形成するのが好ましい。これにより、開口率を向上させることができる。また、一括露光することにより、コンタクトホールを同時に複数形成できるので、低コストでコンタクトホールを形成することができる。 According to this aspect, in the step of forming the insulating film, the second electrode is formed by forming the insulating film after performing the annealing process and before forming the pixel electrode, and patterning the insulating film. A contact hole having a diameter of 5 to 20 μm can be formed on the substrate. As the material for the insulating film, an acrylic resin having photosensitivity and transparency is suitable. The contact hole can be formed with a stepper or a batch exposure machine. Generally, a stepper can form a contact hole in the range of 5 to 6 μm. For this reason, when a contact hole is formed by a stepper, it is preferable to form the contact hole with a diameter of 5 μm in order to further improve the aperture ratio. On the other hand, the collective exposure machine can form contact holes in the range of 6 to 8 μm. For this reason, when forming a contact hole with a batch exposure machine, it is preferable to form the contact hole with a diameter of 7 μm. Thereby, an aperture ratio can be improved. In addition, by performing batch exposure, a plurality of contact holes can be formed at the same time, so that the contact holes can be formed at low cost.
上記の電気光学装置の製造方法の他の態様では、前記絶縁膜を成膜した後で、前記画素電極を形成する前に、不活性ガスと酸素ガスの流量比を10:0乃至10:2で流入した装置内にて、前記絶縁膜及び前記コンタクトホール内に位置する前記第2電極の表面を洗浄するクリーニング工程を備える。好適な例では、前記クリーニング工程は、前記不活性ガスとしてアルゴンガスを用いることができる。 In another aspect of the method of manufacturing the electro-optical device, the flow rate ratio of the inert gas to the oxygen gas is set to 10: 0 to 10: 2 after forming the insulating film and before forming the pixel electrode. A cleaning step of cleaning a surface of the second electrode located in the insulating film and the contact hole in the apparatus that has flowed in in In a preferred example, the cleaning process may use argon gas as the inert gas.
例えば、絶縁膜をパターニングした後に、画素電極を形成する前のクリーニング工程として、不活性ガスとしてアルゴンガスを340sccm、酸素ガスとして35sccmを流入して内圧3から4Paの装置内にて、パワー密度を2KW/m2で30秒処理し、絶縁膜及びコンタクトホール内に位置する第2電極の表面を洗浄することができる。これにより、絶縁膜及びコンタクトホール内に位置する第2電極の表面上に残存する樹脂等の有機成分を効果的に除去することができ、第2電極と画素電極の接続部分の抵抗を小さくすることができる。加えて、絶縁膜と画素電極との密着性を向上させることができる。 For example, as a cleaning process after patterning an insulating film and before forming a pixel electrode, argon gas is supplied as an inert gas at 340 sccm and oxygen gas is supplied at 35 sccm, and the power density is increased in an apparatus having an internal pressure of 3 to 4 Pa. The surface of the insulating film and the second electrode located in the contact hole can be cleaned by treating with 2 KW / m 2 for 30 seconds. Thereby, organic components such as resin remaining on the surface of the insulating film and the second electrode located in the contact hole can be effectively removed, and the resistance of the connection portion between the second electrode and the pixel electrode is reduced. be able to. In addition, the adhesion between the insulating film and the pixel electrode can be improved.
上記の電気光学装置の製造方法の他の態様では、前記画素電極を形成する工程は、前記クリーニング工程の実行後に、スパッタリング装置にて成膜速度を2乃至4Å/秒で行い、前記絶縁膜及び前記コンタクトホール内に位置する形成する工程を備える。 In another aspect of the method for manufacturing the electro-optical device, the step of forming the pixel electrode is performed at a film formation rate of 2 to 4 liters / second by a sputtering apparatus after the cleaning step. Forming in the contact hole.
この態様によれば、画素電極を形成する工程により、クリーニング工程の実行後に、スパッタリング装置にて透明導電膜の成膜速度を2乃至4Å/秒で行い、絶縁膜及びコンタクトホール内に位置する第2電極の上に画素電極を形成することができる。 According to this aspect, in the step of forming the pixel electrode, after the cleaning step is performed, the transparent conductive film is formed at a rate of 2 to 4 liters / second by the sputtering apparatus, and is located in the insulating film and the contact hole. A pixel electrode can be formed on the two electrodes.
例えば、スパッタリング装置にてアルゴンガスと酸素ガス流量を80sccm、1sccmの内圧を0.6Paとし、温度設定を210℃、パワーを2.5KWとして、アノード棒を4回Scanして、絶縁膜及びコンタクトホール内に位置する第2電極の上に画素電極を500Å形成することができる。このときの成膜速度は、約3Å/秒である。これにより、画素電極のシート抵抗を小さくすることができる。また、画素電極の透過率を高くすることができる。さらに、パターン形成時のサイドエッチ量及び画素電極の接続部分の抵抗を小さくすることができる。具体的には、上記の条件で、両側で1.9μm(片側0.95μm)のサイドエッチが発生したが、十分制御可能なレベルである。 For example, argon gas and oxygen gas flow rates of 80 sccm and 1 sccm are set to 0.6 Pa, a temperature setting is set to 210 ° C., a power is set to 2.5 kW, and the anode rod is scanned four times by a sputtering apparatus, and the insulating film and contact 500 pixel electrodes can be formed on the second electrode located in the hole. The film forming speed at this time is about 3 liters / second. Thereby, the sheet resistance of the pixel electrode can be reduced. Further, the transmittance of the pixel electrode can be increased. Furthermore, the amount of side etching during pattern formation and the resistance of the connection portion of the pixel electrode can be reduced. Specifically, side etching of 1.9 μm (0.95 μm on one side) occurred on both sides under the above conditions, but this level is sufficiently controllable.
上記の電気光学装置の製造方法の他の態様では、前記画素電極を形成した後に、加熱温度200〜230℃及び保持時間30〜60分の条件下にて、当該画素電極に対してアニ−ル処理を実行する工程を備える。 In another aspect of the method for manufacturing the electro-optical device, after the pixel electrode is formed, the pixel electrode is annealed under a condition of a heating temperature of 200 to 230 ° C. and a holding time of 30 to 60 minutes. A step of executing the process.
この態様によれば、次の工程により、即ち画素電極を形成した後に、好適な例として加熱温度を220℃、かかる温度の保持時間が30分の条件下で、少なくとも当該画素電極に対してアニ−ル処理を実行することができる。また、アニ−ル処理の効果は、目的の加熱温度と保持時間の積分値の大きさに比例して発揮される。したがって、200〜230℃の温度範囲内で目的の加熱温度を220℃より大きくする場合又は小さくする場合は、夫々220℃(保持時間30分)と同様の効果を得ることができる保持時間に調整する。これにより、特にアモルファス系の画素電極の場合は、当該画素電極の抵抗を小さくすることができる。
According to this aspect, after the pixel electrode is formed by the following process, as a preferred example, the heating temperature is 220 ° C., and the temperature holding time is 30 minutes. -Processing can be executed. The effect of the annealing treatment is exhibited in proportion to the integrated value of the target heating temperature and holding time. Therefore, when the target heating temperature is made higher or lower than 220 ° C. within the temperature range of 200 to 230 ° C., the holding time can be adjusted so that the same effect as 220 ° C. (holding
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。尚、以下の実施形態は、本発明を電気光学装置の一例としての液晶表示装置に適用したものである。本実施形態では、コンタクトホール径の大きさ、画素電極とTFD素子の構成要素である第2金属膜との接続部分の抵抗値、TFD素子や画素電極等に対する熱処理(以下、「アニ−ル処理」と呼ぶ)の条件、及び画素電極の成膜条件を最適化することにより高品位な表示画像を得る。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following embodiments, the present invention is applied to a liquid crystal display device as an example of an electro-optical device. In the present embodiment, the size of the contact hole, the resistance value of the connection portion between the pixel electrode and the second metal film that is a constituent element of the TFD element, the heat treatment for the TFD element and the pixel electrode (hereinafter referred to as “anneal treatment”). In this case, a high-quality display image is obtained.
[液晶表示装置100の構成]
まず、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の構成について説明する。図1は、本発明の液晶表示装置100の概略構成を模式的に示す平面図である。図1では、主として、液晶表示装置100の電極及び配線の構成を平面図として示している。ここに、本発明の液晶表示装置100は、TFD素子を用いたアクティブ・マトリクス駆動方式であって、半透過反射型の液晶表示装置である。図2は、図1の液晶表示装置100における切断線A−A’に沿った概略断面図を示す。
[Configuration of Liquid Crystal Display Device 100]
First, the configuration of the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a plan view schematically showing a schematic configuration of a liquid
まず、図2を参照して、切断線A−A’に沿った液晶表示装置100の断面構成について説明し、その後、液晶表示装置100の電極及び配線の構成について説明する。
First, the cross-sectional configuration of the liquid
図2において、液晶表示装置100は、素子基板92と、その素子基板92に対向して配置されるカラーフィルタ基板91とが枠状のシール部材3を介して貼り合わされ、内部に液晶が封入されて液晶層4が形成されてなる。この枠状のシール部材3には、複数の金属粒子などの導通部材7が混入されている。
In FIG. 2, the liquid
下側基板2の内面上には、表面上に細かい凹凸が形成された散乱層9が形成されている。散乱層9の内面上は、サブ画素SG毎に、所定の厚みを有する反射層5が形成されている。各反射層5には、矩形状の開口部20(以下、「透過開口領域」とも呼ぶ。)が形成されている。各反射層5は、アルミニウム、アルミニウム合金、銀合金等の薄膜により形成することができる。開口部20は、カラーフィルタ基板91の内面上に縦横にマトリクス状に配列されたサブ画素SG毎に、当該サブ画素SGの全面積を基準として所定割合の面積を有するように形成されている。
On the inner surface of the
反射層5上であって且つ各サブ画素SGの間には、隣接するサブ画素SG間を隔て、一方のサブ画素から他方のサブ画素への光の混入を防止するため、黒色遮光層BMが形成されている。この黒色遮光層BMは、黒色の樹脂材料、例えば黒色の顔料を樹脂中に分散させたもの等を用いることが可能である。なお、本発明では、これに代えて、R、G、Bの着色層が相互に重ね合わされて形成された重ね遮光層(図示略)を用いてもよい。
On the
また、反射層5上及び開口部20上には、サブ画素SG毎にR、G、Bの三色のいずれかからなる着色層6R、6G、及び6Bが形成されている。着色層6R、6G及び6Bによりカラーフィルタが構成される。画素Gは、R、G、Bのサブ画素SGから構成されるカラー1画素分の領域を示している。なお、以下の説明において、色を問わずに着色層を指す場合は単に「着色層6」と記し、色を区別して着色層を指す場合は「着色層6R」などと記す。また、図2に示すように、開口部20上に形成された着色層6の厚さは、反射層5上に形成された着色層6の厚さよりも厚く形成されている。これにより、着色層6は、反射型表示モードと透過型表示モードとにおいて夫々所望の色相及び明るさを呈するように設計されている。
On the
着色層6及び黒色遮光層BMの上には、透明樹脂等からなる保護層18が形成されている。この保護層18は、カラーフィルタ基板91及び液晶表示装置100の製造工程中に使用される薬剤等による腐食や汚染から、着色層6を保護する機能を有する。保護層18の表面上には、ストライプ状のITO(Indium-Tin Oxide)などの透明電極(走査電極)8が形成されている。この透明電極8の一端はシール部材3内に延在しており、そのシール部材3内の導通部材7と電気的に接続されている。
A
一方、上側基板1の内面上には、下地層となるTa2O5膜70が形成されている。Ta2O5膜70の内面上には、データ線32及びTFD素子21が形成されている。Ta2O5膜70、データ線32及びTFD素子21の内面上には、絶縁性を有するオーバーレイヤー25が形成されている。オーバーレイヤー25の内面上には、サブ画素領域SG毎に画素電極10が形成されている。上側基板1の内面上の左右周縁部には、走査線31が形成されており、走査線31の一端部はシール部材3内まで延在しており、その走査線31は、シール部材3内の導通部材7と電気的に接続されている。
On the other hand, a Ta 2 O 5 film 70 serving as a base layer is formed on the inner surface of the
下側基板2の透明電極8の内面上、及び上側基板1の画素電極10の内面上には、それぞれ図示しない配向膜が形成されている。それらの配向膜の間には、液晶層4の厚さを均一に保持するために粒子状のスペーサ(図示略)がランダムに配置されている。スペーサの材料としては、シリカや樹脂などを主成分とするものが好ましい。
An alignment film (not shown) is formed on the inner surface of the
下側基板2の外面上には、位相差板(1/4波長板)11及び偏光板12が配置されており、上側基板1の外面上には、位相差板(1/4波長板)13及び偏光板14が配置されている。また、偏光板12の下側には、バックライト15が配置されている。バックライト15は、例えば、LED(Light Emitting Diode)等といった点状光源や、冷陰極蛍光管等といった線状光源と導光板を組み合わせたものなどが好適である。
A retardation plate (¼ wavelength plate) 11 and a
下側基板2の透明電極8、即ち下側基板2の走査線と、上側基板1の走査線31とは、シール部材3内に混入された導通部材7を介して上下導通している。
The
さて、本実施形態の液晶表示装置100において反射型表示がなされる場合、液晶表示装置100に入射した外光は、図2に示す経路Rに沿って進行する。つまり、液晶表示装置100に入射した外光は、反射層5によって反射され観察者に至る。この場合、その外光は、着色層6が形成されている領域を通過して、その着色層6の下側にある反射層5により反射され、再度着色層6を通過することによって所定の色相及び明るさを呈する。こうして、所望のカラー表示画像が観察者により視認される。
Now, when reflective display is performed in the liquid
一方、透過型表示がなされる場合、バックライト15から出射した照明光は、図2に示す経路Tに沿って進行し、透過領域、即ち、開口部20上の着色層6を通過して観察者に至る。この場合、その照明光は、着色層6を透過することにより所定の色相及び明るさを呈する。こうして、所望のカラー表示画像が観察者により視認される。
On the other hand, when transmissive display is performed, the illumination light emitted from the
次に、図1、図3及び図4を参照して、本発明の素子基板92及びカラーフィルタ基板91の電極及び配線の構成について説明する。図3は、素子基板92を正面方向(即ち、図2における下方)から観察したときの素子基板92の電極及び配線などの構成を平面図として示す。図4は、カラーフィルタ基板91を正面方向(即ち、図2における上方)から観察したときのカラーフィルタ基板91の電極の構成を平面図として示す。図3及び図4において、電極や配線以外のその他の要素は説明の便宜上図示を省略している。
Next, with reference to FIG. 1, FIG. 3, and FIG. 4, the configuration of the electrodes and wirings of the
図1において、素子基板92の画素電極10と、カラーフィルタ基板91の透明電極8との交差する領域が表示の最小単位であるサブ画素SGを構成する。そして、このサブ画素SGが紙面縦方向及び紙面横方向に複数個、マトリクス状に並べられた領域が有効表示領域V(2点鎖線により囲まれる領域)である。この有効表示領域Vに、文字、数字、図形等の画像が表示される。なお、図1及び図3において、液晶表示装置100の外周と、有効表示領域Vとによって区画された領域は、画像表示に寄与しない額縁領域38である。
In FIG. 1, a region where the
(電極及び配線構成)
先ず、図3を参照して、素子基板92の電極及び配線の構成などについて説明する。素子基板92は、TFD素子21、画素電極10、複数の走査線31、複数のデータ線32、YドライバIC33、XドライバIC34、及び複数の外部接続用端子35を備えている。
(Electrode and wiring configuration)
First, with reference to FIG. 3, the structure of the electrode and wiring of the
素子基板92の張り出し領域36上には、YドライバIC33及びXドライバIC34が例えばACF(Anisotropic Conductive Film:異方性導電膜)を介して、それぞれ実装されている。なお、図3において、素子基板92の張り出し領域36側の辺92aから反対側の辺92cへ向かう方向をX方向とし、辺92dから辺92bへ向かう方向をY方向とする。
On the projecting
張り出し領域36上には、複数の外部接続用端子35が形成されている。YドライバIC33及びXドライバIC34の各入力端子(図示略)は、導電性を有するバンプを介して、その複数の外部用接続端子35にそれぞれ接続されている。外部接続用端子35は、ACFや半田などを介して、図示しない配線基板、例えばフレキシブルプリント基板に接続されている。これにより、例えば携帯電話や情報端末などの電子機器から液晶表示装置100へ信号や電力が供給される。
A plurality of
XドライバIC34の出力端子(図示略)は、導電性を有するバンプを介して、複数のデータ線32に接続されている。一方、各YドライバIC33の出力端子(図示略)は、導電性を有するバンプを介して、複数の走査線31に接続されている。これにより、各YドライバIC33は複数の走査線31に走査信号を、XドライバIC34は複数のデータ線32にデータ信号をそれぞれ出力する。
The output terminal (not shown) of the
複数のデータ線32は、紙面縦方向に延在する直線状の配線であり、張り出し領域36から有効表示領域VにかけてX方向に形成されている。各データ線32は一定の間隔を隔てて形成されている。また、各データ線32は、適宜の間隔をおいて複数のTFD素子21に接続されており、各TFD素子21は対応する各画素電極10に接続されている。
The plurality of
複数の走査線31は、本線部分31aと、その本線部分31aに対して略直角に折れ曲がる折れ曲がり部分31bとにより構成されている。各本線部分31aは、額縁領域38内を張り出し領域36からX方向に形成されている。また、各本線部分31aは、各データ線32に対して略平行で、且つ、一定の間隔を隔てて形成されている。各折れ曲がり部分31bは、額縁領域38内において、左右に位置するシール部材3内までY方向に延在している。そして、その折れ曲がり部分31bの終端部は、シール部材3内で導通部材7に接続されている。
The plurality of
次に、カラーフィルタ基板91の電極の構成について説明する。図4に示すように、カラーフィルタ基板91は、Y方向にストライプ状の透明電極(走査電極)8が形成されている。各透明電極8の左端部或いは右端部は、図1及び図4に示すように、シール部材3内まで延在しており、且つ、シール部材3内の導通部材7に接続されている。
Next, the configuration of the electrodes of the
以上に述べた、カラーフィルタ基板91と素子基板92とをシール部材3を介して貼り合わせた状態が図1に示されている。図示のように、カラーフィルタ基板91の各透明電極8は、素子基板92の各データ線32に対して直交しており、且つ、横列をなす複数の画素電極10と平面的に重なり合っている。このように、透明電極8と画素電極10とが重なり合う領域がサブ画素SGを構成する。
FIG. 1 shows a state where the
また、カラーフィルタ基板91の透明電極8(即ち、カラーフィルタ基板91側の走査線)と、素子基板92の走査線31とは、図示のように左辺側と右辺側との間で交互に重なり合っており、その透明電極8と走査線31とは、シール部材3内の導通部材7を介して上下導通している。つまり、透明電極8たるカラーフィルタ基板91の各走査線と、素子基板92の各走査線31との導通は、図示のように左辺側と右辺側との間で交互に実現されている。これにより、カラーフィルタ基板91の透明電極8は、素子基板92の走査線31を介して、紙面左右に夫々位置する各YドライバIC33に電気的に接続されている。
Further, the transparent electrode 8 (that is, the scanning line on the
(オーバーレイヤー構造)
次に、図5及び図6を参照して、液晶表示装置100における素子基板92の構造、即ちオーバーレイヤー構造について説明する。図5は、素子基板92における複数の画素電極10等のレイアウトを示す平面図である。図6は、図5における切断線B−B’に沿った部分断面図である。なお、図5は、背面側から観察側を見た場合の構成を示しているので、図5では手前側が、図6では上側が、それぞれ背面側となる。
(Overlayer structure)
Next, the structure of the
上側基板1の外面上には、位相差板13及び偏光板14が配置されている。一方、上側基板1の内面上には、Ta2O5膜70が形成されている。Ta2O5膜70の内面上には、TFD素子21及びデータ線32が形成されている。
A
TFD素子21は、第1のTFD素子21a及び第2のTFD素子21bから構成される。第1のTFD素子21a及び第2のTFD素子21bは、タンタルを主成分とするTaW(タンタルタングステン)などからなる島状の第1金属膜322と、この第1金属膜322の表面を陽極酸化することによって形成され、Ta2O5などからなる絶縁膜323と、この表面に形成されて相互に離間する第2金属膜316、336とを有する。このうち、第2金属膜316、336は、クロムやモリブデン等の同一導電膜をパターニングしたものであり、前者の第2金属膜316は、データ線32からT字状に分岐したものが用いられる一方、後者の第2金属膜336は、後述するITO等の画素電極10の接続部10Zに接続するために用いられる。
The
ここで、TFD素子21のうち、第1のTFD素子21aは、データ線32の側からみると順番に、第2金属膜316/絶縁膜323/第1金属膜322となって、金属/絶縁体/金属の構造を採るため、その電流−電圧特性は正負双方向にわたって非線形となる。一方、第2のTFD素子21bは、データ線32の側からみると順番に、第1金属膜322/絶縁膜323/第2金属膜336となって、第1のTFD素子21aとは逆向きの構造を採る。このため、第2のTFD素子21bの電流−電圧特性は、第1のTFD素子21aの電流−電圧特性を、原点を中心に点対称化したものとなる。その結果、TFD素子21は、2つのTFDを互いに逆向きに直列接続した形となるため、1つの素子を用いる場合と比べると、電流−電圧の非線形特性が正負双方向にわたって対称化されることになる。
Here, among the
また、データ線32の下層には、図6に示すように、Ta2O5膜70側から順に第1金属膜312、絶縁膜313が夫々形成されている。
Further, as shown in FIG. 6, a
Ta2O5膜70の内面上には、オーバーレイヤー25が形成されてなり、TFD素子21及びデータ線32はオーバーレイヤー25にて覆われている。オーバーレイヤー25は、断面視した状態で略円錐台形を逆にした形状をなす開口、即ちコンタクトホール25aを有している。オーバーレイヤー25の内面上には、画素電極10が形成されている。
An
図5に示すように、画素電極10は、オーバーレイヤー25の内面上にマトリクス状に配列されている。画素電極10a、10b、10cは、B(青)、R(赤)、G(緑)の各色に対応する着色層6と夫々対向している。各画素電極10は、コンタクトホール25a内に延びてTFD素子21と電気的に接続される接続部10Zを有している。各画素電極10の接続部10Zは、コンタクトホール25aを介して、対応するTFD素子21の第2金属膜336と接続されている。そして、同一列に属する画素電極10は、それぞれTFD素子21を介して、1本のデータ線32に共通接続されている。また、同一行に属する画素電極10は、夫々1本の透明電極8(走査線)と対向している。
As shown in FIG. 5, the
(コンタクトホール径及びコンタクト抵抗の規定方法)
次に、図5乃至図7を参照して、本発明の特徴をなすコンタクトホール径及びコンタクト抵抗の規定方法について説明する。図7は、コンタクト抵抗とコンタクトホール径との関係を示すグラフである。図7において、「コンタクト抵抗」とは、画素電極10と第2金属膜336との接続部分E1(図6を参照)に0.1Vの電圧を印加したときの抵抗をいう。また、「コンタクトホール径」とは、図6における画素電極10と第2金属膜336との接続部分E1の位置に対応する、コンタクトホール25aの径D1をいう。
(Method of defining contact hole diameter and contact resistance)
Next, a method for defining the contact hole diameter and the contact resistance, which characterize the present invention, will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a graph showing the relationship between contact resistance and contact hole diameter. In FIG. 7, “contact resistance” refers to resistance when a voltage of 0.1 V is applied to the connection portion E <b> 1 (see FIG. 6) between the
素子基板92の製造工程において、Ta2O5膜70上に第2金属膜336等を形成した後であって、且つ、画素電極10等を形成する前に、TFD素子21等に対して一定条件下で後述する熱処理B、即ちアニ−ル処理Bを実施する。このアニ−ル処理Bは、TFD素子21の素子特性を仕様で決められた一定の特性にするために行われるものである。特に、アニ−ル処理Bを一定の条件下にて実行することにより、コンタクト抵抗を小さくすることができる。図7において、グラフW1は、アニ−ル処理Bを、一定の条件下、具体的には250℃、保持時間5分の条件下で実施した場合のコンタクト抵抗とコンタクトホール径との関係を示すグラフである。なお、「保持時間」とは、目的の温度(グラフW1では250℃)を保持している時間である。一方、グラフW2は、アニ−ル処理Bを実行していない場合のコンタクト抵抗とコンタクトホール径との関係を示すグラフである。なお、グラフW1及びW2は、画素電極10と第2金属膜336の接続部分E1に0.1(V)の電圧を印加したときの抵抗値と、コンタクトホール25aの径D1との関係を示すグラフである。
In the manufacturing process of the
図7のグラフW1及びW2より、コンタクトホール25aの径D1が大きくなるに従いコンタクト抵抗は小さくなる一方、コンタクトホール25aの径D1が小さくなるとコンタクト抵抗が大きくなることが理解される。これは、コンタクトホール25aの径D1の大きさに応じて、画素電極10と第2金属膜336の接続部分E1の面積が変わるからである。
From the graphs W1 and W2 in FIG. 7, it is understood that the contact resistance decreases as the diameter D1 of the
液晶表示装置100において、コンタクト抵抗が500KΩ程度より大きくなると、表示画像上に横スジムラ、画素ムラ等が生じて表示に悪影響を与える。この原因について簡単に述べる。コンタクト抵抗が500KΩ程度より大きくなると、TFD素子21の各電極及びデータ線32等の全体の配線の引き回しによる抵抗分にコンタクト抵抗の抵抗分が付加されて、その配線に対応する時定数RC(抵抗分Rと容量分Cとの積)が大きくなり波形なまりが生じる。そして、この波形なまりの影響によって、横スジムラ、画素ムラ等の現象が生じ表示に悪影響を与えることになる。
In the liquid
そこで、そのような不具合を回避するためには、接続部分E1に0.1Vの電圧を印加した時にコンタクト抵抗が500KΩ以下となるようにコンタクトホール25aの径D1を一定の大きさに規定する必要がある。グラフW1及びW2より、コンタクトホール25aの径D1を5μm以上に規定すれば、コンタクト抵抗を500KΩより小さくすることができることが理解される。特にグラフW2の場合、即ちアニ−ル処理Bを実施しない場合には、コンタクトホール25aの径D1が5μmより小さくても、コンタクト抵抗を500KΩより小さくすることができるものと推測される。クロムやモリブデン等からなる第2金属膜336(第2電極)を形成する前のTa2O5等からなる絶縁膜323形成直後のアニール処理(アニールA)の設定温度をやや低温化することで、第2金属膜336(第2電極)形成後のアニール処理(アニールB)を省略することも可能である。
Therefore, in order to avoid such a problem, it is necessary to regulate the diameter D1 of the
よって、本発明では、コンタクトホール25aの径D1を一定の大きさに規定する。コンタクト抵抗を500KΩ以下にするためには、上記したようにコンタクトホール25aの径D1を5μm以上の大きさに規定すればよい。しかし、コンタクトホール25aの径D1を大きくし過ぎるとその分だけ画素電極10の開口率が低下することになる。
Therefore, in the present invention, the diameter D1 of the
即ち、図6の断面図を参照して理解されるように、コンタクトホール25aの径D1を大きくすると、それに伴ってオーバーレイヤー27の表面付近に位置するコンタクトホール25aの径D2も大きくなる。一般的に、コンタクトホール25aの部分では光漏れが生じ表示に悪影響を与える恐れがあるので、そのような光漏れを防止するために対向基板となるカラーフィルタ基板91上のコンタクトホール25aに対応する位置には黒色遮光層BMが形成される。上述のようにコンタクトホール25aの径D2が大きくなるとその分だけ黒色遮光層BMの領域も増えることになるので画素電極10の開口率が低下することになる。このため、コンタクトホール25aの径D1の上限値を一定の大きさに規定する必要がある。そこで、本発明では、開口率との関係からコンタクトホール25aの径D1の上限値を20μmとする。
That is, as can be understood with reference to the cross-sectional view of FIG. 6, when the diameter D1 of the
以上の検討結果を踏まえると、本発明の液晶表示装置100では、コンタクトホール25aの径D1を5μm〜20μmに規定して、接続部分E1に0.1Vの電圧を印加した時にコンタクト抵抗が500KΩ以下となるようにする。これにより、駆動時に、横スジムラ、画素ムラ等が表示画像上に生じることはない。よって、TFD素子21を駆動するのに必要な抵抗で良好な表示を得ることができる。また、コンタクトホール25aの径D1を5μm〜20μmに規定することにより、開口率の低下を防止することができる。
Based on the above examination results, in the liquid
[液晶表示装置100の製造方法]
次に、図8乃至図11を参照して、液晶表示装置100の製造方法について説明する。図8は、液晶表示装置100の製造方法を示すフローチャートである。図9は、図8における工程S1に対応するフローチャートであり、具体的には素子基板92の製造方法を示すフローチャートである。特に、本発明は、図9のフローチャートにおける工程P9〜P11、及び工程P13に特徴を有している。図10及び図11は、図9のフローチャートの各工程に対応する部分断面図及びその部分断面図に対応する部分平面図を示している。なお、図10及び図11の部分平面図において、矩形状の破線領域は1つのサブ画素領域SGを示している。
[Method for Manufacturing Liquid Crystal Display Device 100]
Next, a method for manufacturing the liquid
先ず、素子基板92を作製する(工程S1)。ここで、図9乃至図11を参照して、素子基板92の製造方法について詳述する。まず、図10(a)に示すように、上側基板1上に、下地層となるTa2O5膜70を約0.1μmの厚さにて形成し(工程P1)、続いて、そのTa2O5膜70上に、W(タングステン)を約0.2重量%含むTaW膜350を約0.1μmの厚さにて形成する(工程P2)。なお、図10(a)において、一点鎖線はTa2O5膜70を示し、二点鎖線はTaW膜350を示している。
First, the
次に、図10(b)に示すように、TaW膜350をドライエッチングによりパターニングし(工程P3)、TFD素子21の構成要素である第1金属膜322、及びデータ線32の構成要素である第1金属膜312を夫々形成する。次に、図10(c)に示すように、陽極酸化法にて、第1金属膜322上に、Ta2O5膜、即ち絶縁膜323を約0.02μmの厚さにて形成する(工程P4)。また、このとき、同様に陽極酸化法にて、第1金属膜312上にも、Ta2O5膜、即ち絶縁膜313を所定の厚さに形成する(工程P4)。
続いて、第1金属膜322を被覆している絶縁膜323等に対して熱処理A、即ちアニ−ル処理Aを実行する(工程P5)。アニ−ル処理Aは、例えば、アニ−ル処理装置内における窒素ガス等の雰囲気中で約320℃、保持時間30分の条件下にて実行する。このアニ−ル処理Aを実行することにより、絶縁膜323たるTa2O5膜がより緻密な膜になり、設計仕様を満たす絶縁膜323を形成することができる。
Next, as shown in FIG. 10B, the
Subsequently, the heat treatment A, that is, the annealing process A, is performed on the insulating
次に、Ta2O5膜70、並びに絶縁膜323及び313の上に、クロム膜を約0.3μmの厚さにて形成し(工程P6、図示略)、続いて、図10(d)に示すように、そのクロム膜をパターニングして、第2金属膜336、316を形成する(工程P7)。これにより、データ線32が形成される。次に、図11(a)に示すように、上記の工程において陽極酸化するために使用していた余分なTaW膜、厳密にいえば表面上に絶縁膜323が形成された余分な第1金属膜322をTa2O5膜70上から分離する(工程P8)。これにより、第1のTFD素子21a及び第2のTFD素子21bを含むTFD素子21が形成される。
Next, a chromium film is formed to a thickness of about 0.3 μm on the Ta 2 O 5 film 70 and the insulating
次に、本発明の特徴をなすアニ−ル処理Bを実行する(工程P9)。即ち、第2電極膜336、316の成膜後、オーバーレイヤー25及び画素電極(ITO)の成膜前にアニ−ル処理Bを実行する。アニ−ル処理Bは、上記したようにTFD素子21の特性を仕様で決められた一定の特性にするために行われるものである。特に、本発明では、アニ−ル処理Bを一定の条件下で実行することにより、絶縁膜323と第2金属膜336、316とを馴染ませてコンタクト抵抗を小さくする。この点について、図7、図12及び図13を参照して説明する。図12は、アニ−ル処理Bの条件を変えた場合、即ち加熱温度が250℃の下において保持時間を変えた場合のコンタクト抵抗と接続部分E1に印加する電圧との関係を示すグラフである。図12において、横軸は接続部分E1に印加する印加電圧(0〜1.0(V)の範囲内)を示し、縦軸はコンタクト抵抗を示す。
Next, the annealing process B characterizing the present invention is performed (step P9). That is, after the
グラフW10はアニ−ル処理Bの保持時間が50分のときのグラフであり、グラフW11はアニ−ル処理Bの保持時間が25分のときのグラフであり、グラフW12はアニ−ル処理Bの保持時間が10分のときのグラフであり、グラフW13はアニ−ル処理Bの保持時間が5分のときのグラフであり、グラフW14はアニ−ル処理Bの保持時間が0分のときのグラフである。図13は、図12のグラフにおける、接続部分E1への印加電圧が0.1Vのときのアニ−ル処理B(加熱温度250℃)の保持時間とコンタクト抵抗との関係を示すグラフである。なお、図12及び図13におけるコンタクト抵抗は、一括露光機にてコンタクトホール径を7μmに形成したときの画素電極(ITO)と第2金属膜336との接続部分E1の抵抗である。
A graph W10 is a graph when the holding time of the annealing process B is 50 minutes, a graph W11 is a graph when the holding time of the annealing process B is 25 minutes, and a graph W12 is the annealing process B. Is a graph when the holding time of annealing process B is 5 minutes, graph W13 is a graph when the holding time of annealing process B is 5 minutes, and graph W14 is when the holding time of annealing process B is 0 minute It is a graph of. FIG. 13 is a graph showing the relationship between the holding time of the annealing process B (heating temperature 250 ° C.) and the contact resistance when the applied voltage to the connection portion E1 is 0.1 V in the graph of FIG. Note that the contact resistance in FIGS. 12 and 13 is the resistance of the connection portion E1 between the pixel electrode (ITO) and the
図12に示されるグラフW10〜W14、及び、図13に示されるグラフW20から理解されることは、アニ−ル処理Bの保持時間が長くなると、コンタクト抵抗が高くなるということである。なお、図12に示す接続部分E1への印加電圧が0〜1.0Vの範囲内ではアニ−ル処理Bがどの保持時間の場合でも、コンタクト抵抗が直線的に変化するため、コンタクト抵抗のバラツキは少ないといえる。この理由は、主として、アニ−ル処理Bの保持時間が長くなるに従い、TFD素子21の第2金属膜336が酸化されてしまう割合が増加するからである。よって、コンタクト抵抗を小さくするためには、アニ−ル処理Bの保持時間等を一定の条件に制限する必要がある。
It can be understood from the graphs W10 to W14 shown in FIG. 12 and the graph W20 shown in FIG. 13 that the contact resistance increases as the holding time of the annealing process B increases. Note that, when the applied voltage to the connection portion E1 shown in FIG. 12 is in the range of 0 to 1.0 V, the contact resistance changes linearly regardless of the holding time of the annealing process B. Therefore, the contact resistance varies. There are few. This is mainly because the rate at which the
そこで、本発明ではコンタクト抵抗を小さくするために、アニ−ル処理Bを、一定の条件下、具体的には230〜280℃(保持時間60分以下、望ましくは30分以下)、好ましくは250℃(保持時間5分)の下で実行する。ここで、アニ−ル処理Bの効果は、目的の加熱温度と保持時間の積分値の大きさに比例して発揮される。このため、230〜280℃の温度範囲内で目的の加熱温度を250℃より大きくする場合には保持時間を5分より短くし、その一方、かかる温度範囲内で目的の加熱温度を250℃より小さくする場合には保持時間を5分より長くして、アニ−ル処理Bを実行する。かかる条件の下でアニ−ル処理Bを実行することにより、コンタクトホール25aの径D1が5μmの場合、接続部分E1に印加する電圧が0.1Vのときコンタクト抵抗を500KΩ以下にすることができる(図7のグラフW1を参照)。
Therefore, in the present invention, in order to reduce the contact resistance, the annealing treatment B is performed under certain conditions, specifically 230 to 280 ° C. (holding
図9に戻り、次に、オーバーレイヤーのパターニングを実行する(工程P10)。具体的には、図11(b)に示すように、Ta2O5膜70、TFD素子21及びデータ線32の上に、絶縁膜たるオーバーレイヤー25を約2.0μmの厚さに形成する。なお、オーバーレイヤーの材料としては、感光性及び透明性を有するアクリル樹脂などが好適である。また、このとき同時に、ステッパー又は一括露光機によって第2金属膜336上の一部に、断面視した状態で略円錐台形を逆にした形状を有するコンタクトホール25aを形成する。 特に、本発明では、コンタクト抵抗を500KΩ以下にするために、第2金属膜336上の位置に対応するコンタクトホール25aの径D1を5〜20μmに形成する。ステッパーは、5〜6μmの範囲でコンタクトホールを形成することができる。このため、ステッパーを用いる場合には、開口率を向上させるためコンタクトホール25aの径D1を5μmに形成するのが好ましい。一方、一括露光機は、6〜8μmの範囲でコンタクトホールを形成することができる。このため、一括露光機を用いる場合には、コンタクトホール25aの径D1を7μmに形成するのが好ましい。これにより、開口率を向上させることができる。また、一括露光することにより、コンタクトホール25aを同時に複数形成できるので、低コストでコンタクトホール25aを形成することができる。
Returning to FIG. 9, next, overlayer patterning is executed (step P10). Specifically, as shown in FIG. 11B, an
次に、画素電極(ITO)を成膜する(工程P11)。具体的には、オーバーレイヤー25上、及びコンタクトホール25a内の第2金属膜336上に、スパッタリング装置により画素電極(ITO)を形成する。これにより、コンタクトホール25a内において画素電極10と第2金属膜336とが電気的に接続される。なお、このときの画素電極10の成膜条件によっては、コンタクト抵抗が高くなったり、或いはその逆に低くなったりしてしまう。このため、コンタクト抵抗を小さくするためには画素電極の成膜条件を規定する必要がある。そこで、本発明では、コンタクト抵抗を小さくするために、工程P11において、先ず画素電極(ITO)を形成する前にクリーニング工程(以下、単に「プラズマアッシング」と呼ぶ)を実行し、その後、画素電極(ITO)を所定の成膜パワー及び速度で形成する。
Next, a pixel electrode (ITO) is formed (process P11). Specifically, a pixel electrode (ITO) is formed on the
ここで、「プラズマアッシング」とは、酸素ガスを添加したアルゴン等の不活性ガス雰囲気中でプラズマ活性化された酸素ガスに、工程P10で製造された基板をさらしてその基板の表面をクリーニングする工程をいう。かかる工程を実行することにより、基板上、特に接続部分E1に残存する樹脂等の有機成分を除去することができ、コンタクト抵抗を小さくすることができる。また、オーバーレイヤーと画素電極(ITO)との密着性を向上させることができる。 Here, “plasma ashing” refers to cleaning the surface of the substrate by exposing the substrate manufactured in the process P10 to oxygen gas plasma-activated in an inert gas atmosphere such as argon to which oxygen gas is added. Refers to a process. By performing this process, organic components such as resin remaining on the substrate, particularly in the connection portion E1, can be removed, and the contact resistance can be reduced. In addition, the adhesion between the overlayer and the pixel electrode (ITO) can be improved.
ここで、図14を参照して、本発明の特徴をなす画素電極の最適な成膜条件について検討する。図14は、画素電極の成膜条件を示す図表である。 Here, with reference to FIG. 14, the optimum film-forming conditions of the pixel electrode which characterize the present invention will be examined. FIG. 14 is a chart showing the film forming conditions of the pixel electrode.
図14の図表における各項目の意味は次の通りである。「水準」とは、”プラズマアッシングするときの酸素流量(sccm)”と”画素電極の成膜パワー及び速度(Power/Scan)”の条件を変えた場合の各基準を意味する。なお、図14では、水準1〜水準9の9つの基準を示している。「アッシング処理時の酸素流量(sccm)」とは、プラズマアッシングを実行する際にアルゴンガスに添加して流入させる酸素ガスの流量を意味する。内圧を一定(略3.5Pa)とするため、アルゴンガスと酸素ガス流量の和を375sccmとしている。従って、アッシング処理時の酸素ガス流量の無し、35sccm、70sccmは、アルゴンガス:酸素ガスが、夫々、375sccm:0sccm、340sccm:35sccm、305sccm:70sccmに対応する。
The meaning of each item in the chart of FIG. 14 is as follows. “Level” means each standard when the conditions of “flow rate of oxygen during plasma ashing (sccm)” and “deposition power and speed of pixel electrode (Power / Scan)” are changed. In FIG. 14, nine standards of
「画素電極(ITO)の成膜」とは、スパッタリング装置による画素電極を成膜するパワー及び速度を意味する。例えば、画素電極の成膜する厚さを0.05μm(=500Å)とした場合に、「2.5KW(4Scan)」とは、スパッタリング装置による画素電極の成膜するパワーが2.5KWで、且つ、125Å/Scanの速度で画素電極を成膜することを意味する。「シート抵抗(Ω/□)」とは、正方形をなす画素電極膜の一辺から対辺までの電気抵抗を意味する。「画素電極(ITO)の透過率(%)」とは、文字通り、光を透過させる割合を意味する。よって、透過率が高いほど明るい表示を得ることができる。「サイドエッチ量」とは、例えば、パターニングした画素電極のサイドエッジ(幅)が除去される量をいう。例えば、画素電極の幅が4.1μmの場合に、「サイドエッチ量が4.1μm」とは、画素電極のパターンが全く残らないことを意味する。したがって、サイドエッチ量はできる限り小さい方が望ましいといえる。「コンタクト抵抗」とは、上記したように画素電極(ITO)と第2金属膜336との接続部分E1に0.1Vの電圧を印加したときの抵抗をいう。
“Film formation of pixel electrode (ITO)” means power and speed for forming a pixel electrode by a sputtering apparatus. For example, when the thickness of the pixel electrode is set to 0.05 μm (= 500 mm), “2.5 kW (4 Scan)” means that the power for forming the pixel electrode by the sputtering apparatus is 2.5 kW, In addition, it means that the pixel electrode is formed at a speed of 125 Å / Scan. “Sheet resistance (Ω / □)” means an electrical resistance from one side to the opposite side of a square pixel electrode film. The “transmission rate (%) of the pixel electrode (ITO)” literally means a ratio of transmitting light. Therefore, a brighter display can be obtained as the transmittance is higher. “Side etch amount” refers to, for example, an amount by which a side edge (width) of a patterned pixel electrode is removed. For example, when the width of the pixel electrode is 4.1 μm, “a side etch amount is 4.1 μm” means that the pattern of the pixel electrode does not remain at all. Therefore, it can be said that the side etch amount is preferably as small as possible. “Contact resistance” refers to resistance when a voltage of 0.1 V is applied to the connection portion E1 between the pixel electrode (ITO) and the
図14において画素電極の最適成膜条件を有する水準は、シート抵抗、画素電極の透過率、サイドエッチ量、及びコンタクト抵抗の各項目が総合して良い水準である。そこで、水準1〜9のうちいずれの水準が良いか検討する。まず、水準1〜3、5、6は、いずれもサイドエッチ量が4.1μm以上であり、画素電極のパターンが残らないのでそれらの水準は好ましくない。よって、かかる水準は、いずれも総合判定で「×」を表記している。次に、水準4について検討すると、水準4は、水準1〜3、5、6に比べてサイドエッチ量は良くなっているが、3.4μmと大きいため、総合判定で「×」を表記している。
In FIG. 14, the level having the optimum film formation condition for the pixel electrode is a level where the items of sheet resistance, pixel electrode transmittance, side etch amount, and contact resistance may be combined. Therefore, it is examined which of the
次に、水準7〜9を検討すると、これらの水準のなかでは水準7及び8が好ましいといえる。特に、これらの水準7及び8は、いずれもサイドエッチ量が小さく、且つ、コンタクト抵抗も良いからである。水準9は、水準7及び8よりもサイドエッチ量とコンタクト抵抗が大きいため総合判定で「×」を表記している。ここで、最終的に水準7と水準8のどちらが良いか比較検討すると、水準7は、水準8よりサイドエッチ量が小さいが、その逆にコンタクト抵抗が大きくかつバラツキが大きい。よって、総合判定において、水準8は「◎」を、水準7は「○」を夫々表記している。
Next, when the
以上の検討結果をまとめると、画素電極の最適な成膜条件は次の通りである。まず、「プラズマアッシング」は、流量がアルゴンガス:酸素ガス=340(sccm):35(sccm)の条件下で処理する。これは、不活性ガスと酸素ガスの流量比が、略10:1に相当する。更に具体的には、このときの内圧は、3.5Paであり、パワー密度を2KW/m2で30秒処理を行う。次に、画素電極(ITO)の成膜は、スパッタリング装置等により2.5KW(4Scan)の条件下で500Å行う。更に具体的には、アルゴンガスと酸素ガス流量を80sccm、1sccmで内圧を0.6Paとし、温度設定を210℃とする。このときの成膜速度で約3Å/秒である。これにより、シート抵抗、画素電極(ITO)の透過率、サイドエッチ量及びコンタクト抵抗を良好にすることができる。 Summarizing the above examination results, the optimum film formation conditions for the pixel electrode are as follows. First, “plasma ashing” is performed under the conditions of a flow rate of argon gas: oxygen gas = 340 (sccm): 35 (sccm). This corresponds to a flow ratio of inert gas to oxygen gas of approximately 10: 1. More specifically, the internal pressure at this time is 3.5 Pa, and the treatment is performed at a power density of 2 kW / m 2 for 30 seconds. Next, the film formation of the pixel electrode (ITO) is performed for 500 mm under the condition of 2.5 KW (4 Scan) by a sputtering apparatus or the like. More specifically, the argon gas and oxygen gas flow rates are 80 sccm, 1 sccm, the internal pressure is 0.6 Pa, and the temperature setting is 210 ° C. The film formation speed at this time is about 3 liters / second. Thereby, sheet resistance, the transmittance | permeability of a pixel electrode (ITO), the amount of side etching, and contact resistance can be made favorable.
次に、画素電極のパターニングを実行する(工程P12)。具体的には、図11(c)に示すように、サブ画素SG領域内に、画素電極(ITO)を略矩形状にパターニングして画素電極10を形成する(工程P12)。
Next, patterning of the pixel electrode is performed (process P12). Specifically, as shown in FIG. 11C, the
次に、選択的に、熱処理C、即ちアニ−ル処理Cを実行する(工程P13)。アニ−ル処理Cの目的は、一定の条件下で画素電極10を焼成することにより、当該画素電極10の抵抗を小さくする。但し、ポリ系の画素電極の場合は高温で成膜するため、当該画素電極の抵抗は既に小さくなっており、アニ−ル処理Cを実行する必要はない。これに対して、アモルファス系の画素電極の場合は当該画素電極の抵抗が高くなっているので、アニ−ル処理Cを、一定の条件下、具体的には200〜230℃(保持時間30〜60分)、好ましくは220℃(保持時間30分)の条件下で実行する。アニ−ル処理Cの効果は、目的の加熱温度と保持時間の積分値の大きさに比例して発揮される。このため、アニ−ル処理Cの目的の加熱温度が200〜230℃の範囲内で220℃より大きくする場合又は小さくする場合は、220℃(保持時間30分)と同様の効果を得ることができる保持時間に調整する必要がある。
Next, a heat treatment C, that is, an annealing process C is selectively performed (process P13). The purpose of the annealing process C is to reduce the resistance of the
次に、その他の構成要素を取り付ける(工程P14)。具体的には、図11(d)に示すように、上側基板1の下側に位相差板(1/4波長板)13及び偏光板14を取り付ける。こうして、図6に示される素子基板92が作製される。
Next, other components are attached (process P14). Specifically, as shown in FIG. 11 (d), a retardation plate (¼ wavelength plate) 13 and a
図8に戻り、次に、図2に示されるカラーフィルタ基板を既知の方法により作製し(工程S2)、素子基板92とカラーフィルタ基板91とをシール部材3を介して貼り合せる(工程S3)。次に、素子基板92とカラーフィルタ基板91との間に形成された開口(図示略)より液晶をその内部に注入して当該開口の封止処理をする(工程S4)。次に、その他の構成要素を実装することにより、図2に示される液晶表示装置100が製造される。
Returning to FIG. 8, next, the color filter substrate shown in FIG. 2 is manufactured by a known method (step S2), and the
こうして製造された本発明の液晶表示装置100では、コンタクトホール25aの径D1が5μm〜20μmに規定されていると共に、画素電極10と第2金属膜336の接続部分E1に0.1Vの電圧を印加したときのコンタクト抵抗が500KΩ以下になっている。これにより、上記した作用効果を得ることができる。
In the liquid
[変形例]
上記の実施形態では、半透過反射型の液晶表示装置100に本発明を適用したが、これに限らず、反射型又は透過型の液晶表示装置にも本発明を適用できる。また、上記の実施形態では、液晶表示装置100にTN型の液晶を適用することとしたが、これに限らず、液晶表示装置100に負の誘電率異方性を有する液晶を適用することとしてもよい。
[Modification]
In the above embodiment, the present invention is applied to the transflective liquid
[電子機器]
次に、本発明による液晶表示装置100を電子機器の表示装置として用いる場合の実施形態について説明する。
[Electronics]
Next, an embodiment in which the liquid
図15は、本実施形態の全体構成を示す概略構成図である。ここに示す電子機器は、上記の液晶表示装置100と、これを制御する制御手段410とを有する。ここでは、液晶表示装置100を、パネル構造体403と、半導体ICなどで構成される駆動回路402とに概念的に分けて描いてある。また、制御手段410は、表示情報出力源411と、表示情報処理回路412と、電源回路413と、タイミングジェネレータ414と、を有する。
FIG. 15 is a schematic configuration diagram showing the overall configuration of the present embodiment. The electronic apparatus shown here includes the liquid
表示情報出力源411は、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)などからなるメモリと、磁気記録ディスクや光記録ディスクなどからなるストレージユニットと、デジタル画像信号を同調出力する同調回路とを備え、タイミングジェネレータ414によって生成された各種のクロック信号に基づいて、所定フォーマットの画像信号などの形で表示情報を表示情報処理回路412に供給するように構成されている。
The display
表示情報処理回路412は、シリアル−パラレル変換回路、増幅・反転回路、ローテーション回路、ガンマ補正回路、クランプ回路などの周知の各種回路を備え、入力した表示情報の処理を実行して、その画像情報をクロック信号CLKとともに駆動回路402へ供給する。駆動回路402は、走査線駆動回路、データ線駆動回路及び検査回路を含む。また、電源回路413は、上述の各構成要素にそれぞれ所定の電圧を供給する。
The display
次に、本発明に係る液晶表示装置100を適用可能な電子機器の具体例について図16を参照して説明する。
Next, specific examples of electronic devices to which the liquid
まず、本発明に係る液晶表示装置100を、可搬型のパーソナルコンピュータ(いわゆるノート型パソコン)の表示部に適用した例について説明する。図16(a)は、このパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。同図に示すように、パーソナルコンピュータ710は、キーボード711を備えた本体部712と、本発明に係る液晶表示パネルを適用した表示部713とを備えている。
First, an example in which the liquid
続いて、本発明に係る液晶表示装置100を、携帯電話機の表示部に適用した例について説明する。図16(b)は、この携帯電話機の構成を示す斜視図である。同図に示すように、携帯電話機720は、複数の操作ボタン721のほか、受話口722、送話口723とともに、本発明に係る液晶表示装置100を適用した表示部724を備える。
Next, an example in which the liquid
なお、本発明に係る液晶表示装置100を適用可能な電子機器としては、図16(a)に示したパーソナルコンピュータや図16(b)に示した携帯電話機の他にも、液晶テレビ、ビューファインダ型・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、ディジタルスチルカメラなどが挙げられる。
Electronic devices to which the liquid
また、本発明は、液晶表示装置のみでなく、エレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネッセンス装置、プラズマディスプレイ装置、電気泳動ディスプレイ装置、電子放出素子を用いた装置(Field Emission Display 及び Surface-Conduction Electron-Emitter Display 等)などの各種の電気光学装置においても本発明を同様に適用することが可能である。 Further, the present invention is not limited to a liquid crystal display device, but also an electroluminescence device, an organic electroluminescence device, a plasma display device, an electrophoretic display device, and a device using an electron-emitting device (Field Emission Display and Surface-Conduction Electron-Emitter Display). The present invention can be similarly applied to various electro-optical devices such as the above.
1 上側基板、 2 下側基板、 3 シール部材、 6 着色層、 7 導通部材、 8 走査電極、 10 画素電極、 25 オーバーレイヤー、 25a コンタクトホール、 31 走査線、 32 データ線、 21 TFD素子、 91 カラーフィルタ基板、 92 素子基板、 E1 接続部分、 100 液晶表示装置
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記コンタクトホールの接続部分の抵抗は、0.1Vの電圧印加時に500KΩ以下の大きさに設定されていることを特徴とする電気光学装置。 A data line, a two-terminal element having a first electrode, an insulating film and a second electrode and connected to the data line, an insulating film formed on the data line and the two-terminal element, and the insulating film An electro-optical device comprising a substrate having a pixel electrode formed thereon, a contact hole connecting the second electrode and the pixel electrode, and holding an electro-optical material,
The electro-optical device according to claim 1, wherein a resistance of a connection portion of the contact hole is set to 500 KΩ or less when a voltage of 0.1 V is applied.
前記基板上に第1電極、絶縁膜、第2電極の順に形成して前記二端子素子を形成する工程と、
前記第2電極の上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜の上に画素電極を形成する工程と、を備え、
前記第2電極を形成した後で、前記画素電極を形成する前に、加熱温度230〜280℃及び保持時間60分以下の条件下にて、前記二端子素子に対してアニ−ル処理を実行する工程を含む工程により素子基板を形成することを特徴とする電気光学装置の製造方法。 A method of manufacturing an electro-optical device having a substrate having a two-terminal element and holding an electro-optical material,
Forming the two-terminal element by sequentially forming a first electrode, an insulating film, and a second electrode on the substrate;
Forming an insulating film on the second electrode;
Forming a pixel electrode on the insulating film, and
After forming the second electrode and before forming the pixel electrode, annealing is performed on the two-terminal element under the conditions of a heating temperature of 230 to 280 ° C. and a holding time of 60 minutes or less. A method for manufacturing an electro-optical device, comprising: forming an element substrate by a process including a process for performing the process.
前記第2電極の上に5〜20μmの径を有するコンタクトホールを形成する工程を備えることを特徴とする請求項5に記載の電気光学装置の製造方法。 In the step of forming the insulating film, the insulating film is formed after the annealing process and before the pixel electrode is formed,
6. The method of manufacturing an electro-optical device according to claim 5, further comprising a step of forming a contact hole having a diameter of 5 to 20 [mu] m on the second electrode.
The method comprising performing an annealing process on the pixel electrode under the conditions of a heating temperature of 200 to 230 ° C. and a holding time of 30 to 60 minutes after the pixel electrode is formed. 10. A method for manufacturing the electro-optical device according to 9.
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