JP2005302995A - Non-linear element and manufacturing method thereof, electro-optical device and electronic instrument - 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、及び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の電気光学装置として、第1導電膜/絶縁膜/第2導電膜の積層構造(MIM構造)を備えた2端子型の非線形素子を画素スイッチング素子に採用した液晶表示装置が知られている。上記構造を備えた非線形素子は、高い製造歩留まりが得られ、低コストで製造可能であるため、液晶表示装置の低コスト化に有効なものである。またその表示品質を高めるための技術開発も進められている。例えば下記特許文献1には、図6(a)、(b)にそれぞれ平面構造及び断面構造を示す非線形素子200が開示されている。この非線形素子200は、基板201上に下地絶縁膜202を介して形成された第1導電膜203と、それを覆って形成された絶縁膜204と、第2導電膜205とを有しており、第1導電膜203はデータ線と一体に形成され、第2導電膜205を介して画素電極206と接続されている。そして同文献には、上記第1導電膜203に窒素を含むTa膜を用いることで非線形素子の低抵抗化を実現でき、またコントラストを向上できることが開示されている。
ところで、近年の液晶表示装置等においては表示の高精細化が顕著であり、画素の精細度を高くするとそれに伴い液晶容量が小さくなるので、高コントラストの表示を得るためには非線形素子の容量も小さくして容量比を確保する必要が生じる。そして本発明者の検討により、特許文献1に記載の非線形素子では、200ppi以下の精細度の液晶表示装置に用いた場合には容量比に係る問題は生じないが、250ppi程度以上の精細度の液晶表示装置を製造する場合には、以下のような問題が生じることが分かった。
すなわち、非線形素子の容量を低減するには素子サイズの微細化が有効であるが、製造装置の能力に起因する限界があるため電極等の微細化が十分に行えない場合があり、また非線形素子を構成する絶縁膜厚の増加により素子容量を低減しようとすると、非線形性の劣化や素子抵抗の上昇により素子特性が低下するという問題が生じる。
By the way, in recent liquid crystal display devices and the like, the display definition is remarkably increased, and as the pixel definition is increased, the capacitance of the liquid crystal is reduced accordingly. Therefore, in order to obtain a high contrast display, the capacitance of the nonlinear element is also increased. It is necessary to reduce the capacity ratio and ensure the capacity ratio. According to the study of the present inventor, the nonlinear element described in Patent Document 1 does not cause a problem related to the capacitance ratio when used in a liquid crystal display device having a definition of 200 ppi or less, but has a definition of about 250 ppi or more. When manufacturing a liquid crystal display device, it turned out that the following problems arise.
In other words, miniaturization of the element size is effective for reducing the capacity of the nonlinear element, but there are cases where the electrode cannot be sufficiently miniaturized due to limitations due to the capability of the manufacturing apparatus. If an attempt is made to reduce the element capacitance by increasing the insulating film thickness constituting the element, there arises a problem that the element characteristics deteriorate due to the deterioration of nonlinearity or the increase of element resistance.
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、素子容量が低減され、かつ製造容易性にも優れており、高精細の電気光学装置等に好適に用いることができる非線形素子と、その製造方法を提供することを目的としている。また本発明は、高画質表示が得られ、かつ低コストに製造可能な電気光学装置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, has a reduced element capacity, is excellent in manufacturability, and can be suitably used for a high-definition electro-optical device or the like. It aims at providing a nonlinear element and its manufacturing method. Another object of the present invention is to provide an electro-optical device that can provide high-quality display and can be manufactured at low cost.
本発明は、上記課題を解決するために、基材上に積層された第1導電膜と、絶縁膜と、第2導電膜とを具備した非線形素子であって、前記絶縁膜が、前記第1導電膜の側面部に形成された第1絶縁膜と、該第1絶縁膜より大きい膜厚を有して前記第1導電膜の上面部に形成された第2絶縁膜とを含んでおり、前記絶縁膜が、窒素を含むTa膜を酸化させてなる酸化物膜であることを特徴とする非線形素子を提供する。
上記構成の非線形素子は、下電極として機能する第1導電膜の側面部に実質的に素子として機能する部分が形成された、いわゆるラテラル構造の非線形素子である。そして、その絶縁膜に窒素を含有するTa膜を酸化させた酸化物膜を用いたことで、絶縁膜自体の比誘電率を低減し、もって素子容量の低減を実現している。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a nonlinear element including a first conductive film, an insulating film, and a second conductive film laminated on a base material, wherein the insulating film includes the first conductive film. A first insulating film formed on a side surface of the first conductive film; and a second insulating film formed on the upper surface of the first conductive film and having a thickness larger than that of the first insulating film. The non-linear element is characterized in that the insulating film is an oxide film formed by oxidizing a Ta film containing nitrogen.
The nonlinear element having the above-described configuration is a nonlinear element having a so-called lateral structure in which a portion that substantially functions as an element is formed on the side surface of the first conductive film that functions as a lower electrode. Further, by using an oxide film obtained by oxidizing a Ta film containing nitrogen as the insulating film, the relative dielectric constant of the insulating film itself is reduced, thereby realizing a reduction in element capacitance.
本発明の非線形素子では、前記絶縁膜が、Ta2Nを含む金属膜を酸化させてなる酸化物膜であることが好ましい。Ta2Nを酸化させてなる酸化物膜によれば、均一かつ低比誘電率の絶縁膜を得ることができるので、上記第1絶縁膜及び第2絶縁膜の膜厚を薄くすることができる。そして、上記第1絶縁膜の膜厚を薄くすることで、低抵抗の素子が得られることから低電圧にて駆動可能な非線形素子が得られ、また第2絶縁膜の膜厚を薄くすることで、製造時のパターニングが容易になるととともに、この第2絶縁膜上に形成される第2導電膜のステップカバレッジも良好なものとすることができる。これにより、低電圧駆動が可能であるとともに高い歩留まりにて製造可能な小容量の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 film is preferably an oxide film formed by oxidizing a metal film containing Ta 2 N. According to the oxide film obtained by oxidizing Ta 2 N, an insulating film having a uniform and low relative dielectric constant can be obtained, so that the thickness of the first insulating film and the second insulating film can be reduced. . Further, by reducing the thickness of the first insulating film, a low-resistance element can be obtained, so that a non-linear element that can be driven at a low voltage is obtained, and the thickness of the second insulating film is reduced. Thus, patterning at the time of manufacture is facilitated, and the step coverage of the second conductive film formed on the second insulating film can be improved. Thereby, a low-capacity non-linear element that can be driven at a low voltage and can be manufactured with a high yield can be provided.
本発明の非線形素子では、前記絶縁膜が、α−TaとTa2Nとの混合相を含む金属膜を酸化させてなる酸化物膜である構成とすることもできる。この構成によっても、低電圧駆動が可能であるとともに高い歩留まりにて製造可能な小容量の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 film may be an oxide film formed by oxidizing a metal film containing a mixed phase of α-Ta and Ta 2 N. This configuration can also provide a low-capacity non-linear element that can be driven at a low voltage and can be manufactured with a high yield.
本発明の非線形素子では、前記絶縁膜が、窒素以外の添加元素を含むTaの金属膜を酸化させてなる酸化物膜である構成とすることができ、前記絶縁膜が、(TaxM1−x)2N(但し、0<x<1、MはNb,V,W,Mo,Cr,Siから選ばれる1種以上の元素)なる組成式で示される化合物を含む金属膜を酸化させてなる酸化物膜である構成とすることができる。
この構成によれば、電流−電圧特性の経時変化が充分に小さく、表示残像のない良好な表示を得ることのできる非線形素子が得られる。
In the nonlinear element of the present invention, the insulating film may be an oxide film formed by oxidizing a Ta metal film containing an additive element other than nitrogen, and the insulating film is (Ta x M 1 −x ) 2 N (where 0 <x <1, M is one or more elements selected from Nb, V, W, Mo, Cr and Si), and oxidizes a metal film containing a compound represented by the composition formula It can be set as the structure which is an oxide film formed.
According to this configuration, it is possible to obtain a non-linear element capable of obtaining a good display with no display afterimage since the change with time of the current-voltage characteristic is sufficiently small.
次に、本発明に係る非線形素子の製造方法は、基材上に積層された第1導電膜と、絶縁膜と、第2導電膜とを具備し、前記絶縁膜が、前記第1導電膜の側面部に形成された第1絶縁膜と、該第1絶縁膜より大きい膜厚を有して前記第1導電膜の上面部に形成された第2絶縁膜とを含む非線形素子の製造方法であって、基材上に窒素を含むTaよりなる第1導電膜を形成する工程と、前記第1導電膜の表面を酸化させて第2絶縁膜を形成し、前記第1導電膜と第2絶縁膜とからなる積層膜を形成する工程と、前記積層膜を所定形状にパターニングする工程と、前記第1導電膜の側面を酸化することにより、前記第1導電膜とその側面を覆う前記第1絶縁膜とを形成する工程と、前記パターニングされた積層膜を覆う前記第2導電膜を形成する工程と、前記第2導電膜を所定形状にパターニングする工程とを有することを特徴とする。 Next, the method for manufacturing a nonlinear element according to the present invention includes a first conductive film laminated on a base material, an insulating film, and a second conductive film, and the insulating film is the first conductive film. A method for manufacturing a non-linear element, comprising: a first insulating film formed on a side surface portion of the first insulating film; and a second insulating film having a larger film thickness than the first insulating film and formed on an upper surface portion of the first conductive film. A step of forming a first conductive film made of Ta containing nitrogen on a substrate, a surface of the first conductive film is oxidized to form a second insulating film, and the first conductive film and the first conductive film Forming a laminated film comprising two insulating films, patterning the laminated film into a predetermined shape, and oxidizing the side surfaces of the first conductive film to cover the first conductive film and the side surfaces thereof. A step of forming a first insulating film, and a step of forming the second conductive film covering the patterned laminated film When, characterized in that a step of patterning the second conductive film into a predetermined shape.
この製造方法により作製される非線形素子は、第1導電膜の側面部に実効的な素子部が形成されているラテラル構造の非線形素子である。そして係る製造方法では、導電膜上に形成される絶縁膜が、窒素を含むTa膜を酸化させてなる酸化物膜であるため、その比誘電率が従来のタンタル酸化膜に比して小さくなる。これにより、導電膜上に形成する絶縁膜の膜厚を薄くすることができるため、後続の工程で積層膜をパターニングする際に、効率よく高精度にパターニングを行うことができる。さらにエッチングガスの使用量も少なくなるため製造コストの低減にも寄与する。
また第1導電膜の側面に形成される第1絶縁膜も、窒素を含むTaの酸化物からなるものとされるため、その比誘電率が小さく、薄い膜厚にて低容量の素子を形成できるので、素子抵抗の小さい非線形素子を形成できる。
従って、この製造方法によれば、低電圧駆動が可能であり、小容量の非線形素子を容易かつ効率的に製造することができる。
The non-linear element manufactured by this manufacturing method is a non-linear element having a lateral structure in which an effective element portion is formed on the side surface portion of the first conductive film. In this manufacturing method, since the insulating film formed on the conductive film is an oxide film formed by oxidizing a Ta film containing nitrogen, the relative dielectric constant is smaller than that of a conventional tantalum oxide film. . Thereby, since the film thickness of the insulating film formed on the conductive film can be reduced, patterning can be performed efficiently and with high accuracy when the laminated film is patterned in a subsequent process. Furthermore, since the amount of etching gas used is reduced, it contributes to a reduction in manufacturing cost.
Also, since the first insulating film formed on the side surface of the first conductive film is also made of a Ta oxide containing nitrogen, a low capacitance element is formed with a small relative dielectric constant and a thin film thickness. As a result, a non-linear element having a low element resistance can be formed.
Therefore, according to this manufacturing method, low voltage driving is possible, and a small-capacity nonlinear element can be manufactured easily and efficiently.
上記製造方法においては、前記基材上に窒素を含むTaよりなる前記第1導電膜を形成する工程は、前記基材上にTa2Nを含む前記第1導電膜を形成する工程であってもよい。
また前記基材上に窒素を含むTaよりなる前記第1導電膜を形成する工程は、前記基材上にα−TaとTa2Nとの混合相を含む前記第1導電膜を形成する工程であってもよい。
さらに、前記基材上に窒素を含むTaよりなる前記第1導電膜を形成する工程は、前記基材上に窒素以外の添加元素を含むTaよりなる前記第1導電膜を形成する工程であってもよい。
あるいは、前記基材上に窒素を含むTaよりなる第1導電膜を形成する工程は、前記基材上に(TaxM1−x)2N(但し、0<x<1、MはNb,V,W,Mo,Cr,Siから選ばれる元素)なる組成式で示される化合物を含む前記第1導電膜を形成する工程であってもよい。
これらの製造方法によれば、均一な膜質であり、かつ低比誘電率の絶縁膜を得られるため、信頼性に優れた非線形素子を得ることができる。
In the manufacturing method, the step of forming the first conductive film made of Ta containing nitrogen on the base material is a step of forming the first conductive film containing Ta 2 N on the base material. Also good.
The step of forming the first conductive film made of Ta containing nitrogen on the base material includes the step of forming the first conductive film containing a mixed phase of α-Ta and Ta 2 N on the base material. It may be.
Furthermore, the step of forming the first conductive film made of Ta containing nitrogen on the base material is a step of forming the first conductive film made of Ta containing an additive element other than nitrogen on the base material. May be.
Alternatively, the step of forming a first conductive film made of Ta containing nitrogen onto the substrate, on the substrate (Ta x M 1-x) 2 N ( where, 0 <x <1, M is Nb , V, W, Mo, Cr, Si) may be a step of forming the first conductive film including a compound represented by a composition formula.
According to these manufacturing methods, since an insulating film having a uniform film quality and a low relative dielectric constant can be obtained, a nonlinear element having excellent reliability can be obtained.
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、画素スイッチング素子として備えたことを特徴としている。この構成によれば、高コントラストの高精細表示が得られる電気光学装置を提供することができる。 Next, an electro-optical device according to the present invention includes the above-described nonlinear element according to the present invention as a pixel switching element. According to this configuration, it is possible to provide an electro-optical device that can provide a high-contrast, high-definition display.
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している。係る構成によれば、高コントラストの高画質高精細表示が可能な表示部を具備した電子機器が提供される。 Next, an electronic apparatus according to the present invention includes the electro-optical device according to the present invention described above. According to such a configuration, an electronic device including a display unit capable of high-contrast, high-quality, high-definition display 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。なお、以下で参照する各図面においては、図面を見易くするために寸法や大きさの関係を適宜変更して示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that, in each drawing referred to below, the relationship between dimensions and sizes is appropriately changed for easy understanding of the drawing.
(液晶表示装置)
図1は、本発明に係る電気光学装置の一例である液晶表示装置の電気的構成を示すブロック図であり、同図に示す液晶表示装置は、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表示装置である。この液晶表示装置は、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。
(Liquid crystal display device)
FIG. 1 is a block diagram showing an electrical configuration of a liquid crystal display device which is an example of an electro-optical device according to the present invention. The liquid crystal display device shown in FIG. 1 has a TFD (Thin Film Diode) element (two-element switching element) as a switching element. This is an active matrix liquid crystal display device using a terminal-type nonlinear element. The liquid crystal display 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
次に、図2は、本実施形態に係る液晶表示装置を背面側(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、液晶表示装置は、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においては図示を省略)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 display 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, the liquid crystal display device includes an element substrate (support substrate) 10 and a counter substrate (other substrate) 20 facing each other, which 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(Chip on Glass)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端子17が形成されるとともに、端子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、液晶表示装置のうち、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表示装置の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 in 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、本実施形態の液晶表示装置は、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 display device of this 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データ線11が延在している。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を覆って形成された絶縁膜18と、この絶縁膜18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 the region corresponding to one
TFD素子13は、第1のTFD素子131と第2のTFD素子132とから構成されており、下電極14の表面領域において、第1絶縁膜181を介して第1の上電極11aと対向する領域に第1のTFD素子131が形成されており、第1絶縁膜181を介して第2の上電極19と対向する領域に第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上に形成された下電極(第1導電膜)14と、下電極14の表面を覆う絶縁膜18と、絶縁膜18上に一部乗り上げるように形成された第2の上電極19とからなる。絶縁膜18は、下電極14の側面14bを覆う第1絶縁膜181と、それに連続する第2絶縁膜182とから構成されている。そして、前記絶縁膜18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。
本実施形態の場合、第1絶縁膜181が第2絶縁膜182により薄く形成されており、この構成により、第1絶縁膜181を介して下電極14と上電極19とが対向する領域(下電極14の側面部)が実質的に素子として動作する、いわゆるラテラル構造のTFD素子となっている。
尚、図示は省略するが、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が配置された構成である。
The
In the present embodiment, the first insulating
Although not shown, the
下電極14の上面14aを覆う第2絶縁膜182の膜厚は、下電極14の側面14bを覆う第1絶縁膜181の膜厚の2倍以上の膜厚であることが好ましく、具体例を挙げると、第1絶縁膜181の膜厚は10〜20nm程度であり、第2絶縁膜182の膜厚は30〜100nm程度である。
前記TFD素子13の素子容量を形成する第1絶縁膜181の膜厚は、TFD素子13の素子特性に応じて設定され、第2絶縁膜182は、TFD素子の所定の素子容量を形成するのに適当な厚さに形成される。
The film thickness of the second
The film thickness of the first insulating
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1絶縁膜181の厚さと、第2のTFD素子132を構成する第1絶縁膜181の厚さとを同一の厚さにするとともに、前記第1絶縁膜181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、上電極11a、19を、同一幅に形成すれば、上記TFD素子13の電流−電圧特性の正負における対称性を容易に得ることができる。
In the
本実施形態の場合、上記下電極14はTa2Nからなる金属膜により形成されており、この下電極14を覆っている絶縁膜18は、このTa2N膜を陽極酸化することにより形成された酸化物膜となっている。
係る構成の絶縁膜18はその比誘電率が13程度であり、従来用いられていたTa酸化膜の比誘電率(22〜28)に比して大幅に小さくなっている。そして、このような絶縁膜18を備え、かつラテラル構造を採用したことによって、本実施形態に係るTFD素子13は実効的な素子面積の大幅な狭小化を実現しており、その素子容量が顕著に低減されたものとなっている。
このように素子容量が大きく低減されたTFD素子13によれば、画素の高精細化により液晶容量が小さくなった場合にも液晶容量に対する十分な容量比を得ることができ、高コントラストの表示を得ることができる。
In the case of this embodiment, the
The insulating
Thus, according to the
また、実効的な素子部を成す第1絶縁膜18においては、比誘電率が小さいことからその膜厚を薄くすることができ、素子抵抗を低減することができる。これにより素子の駆動電圧を低減でき、液晶表示装置の低消費電力化を図ることができる。
またTFD素子13においては下電極14の上面14aを覆う第2絶縁膜182の容量も低減できるため、その膜厚を薄くすることが可能である。これにより、下電極14と第2絶縁膜182との合計膜厚も薄くなるため、第2絶縁膜182上に一部乗り上げるように形成される上電極11a、19のステップカバレッジが良好になり、TFD素子13の信頼性及び製造歩留まりの向上に寄与する。
In addition, since the relative dielectric constant of the first insulating
Further, in the
さらに、ラテラル構造のTFD素子13は、金属膜の上面に第2絶縁膜182となるべき酸化物膜を形成した後、上記金属膜と酸化物膜の積層構造物を所定平面形状にパターニングすることにより形成されるが、金属膜に比して上記酸化物膜は加工されにくいため、係る酸化物膜が厚い場合、加工効率や加工精度の低下が生じ、過大に厚い場合にはパターニングに用いるフォトレジストの破損により加工自体を行えない場合がある。これに対して本発明に係るTFD素子13にあっては第2絶縁膜182を薄くできるため、上記パターニング工程における加工効率や加工精度を向上させることができる。
Further, the lateral-
またさらに、下電極14を形成するための金属膜(Ta2N膜)が従来用いていたTa膜と同じ厚さである場合、陽極酸化により形成する第2絶縁膜182の膜厚は従来に比して薄くできるため、残部である下電極14の膜厚は従来より厚くなる。そのため、基板上に形成された複数の下電極14における膜厚のばらつき(偏差)が小さくなり、これによって輝度やコントラストのばらつきを効果的に抑え、高画質の表示を得られるようになっている。
Furthermore, when the metal film (Ta 2 N film) for forming the
本実施形態において、下電極14は、α構造(bcc結晶系)のTa(α−Ta)とTa2Nとの混相構造とすることができ、それを覆う絶縁膜18は係る混相構造の金属膜を酸化してなる酸化物膜とすることができる。このような構成とした場合にも、絶縁膜18の比誘電率が小さいことから、素子容量及び素子抵抗の低減を実現でき、高精細かつ高コントラストの表示を得ることができる。
In the present embodiment, the
また、下電極14は、(TaxM1−x)2N(但し、0<x<1、MはNb,V,W,Mo,Cr,Siから選ばれる元素)なる組成式で示される化合物を含む金属膜とすることができ、絶縁膜18は、係る金属膜を酸化させてなる酸化物膜とすることができる。このように上記に挙げた元素を含む下電極14を用いることで、電流−電圧特性の経時変化が充分に小さくなり、これにより表示残像のない良好な表示を得ることができる。そして、上記に挙げた添加元素Mのうちでも、特にタングステン(W)を含む構成とするならば、上記作用効果につきさらに良好なものとすることができる。
The
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。
The data line 11 (including the first
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。観察側から液晶表示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表示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 in which 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表示装置では、図4に示したように、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の側面14bを覆う第1絶縁膜181が、下電極14の上面14aを覆う第2絶縁膜182より薄く形成され、この構成により下電極14の側面部にTFD素子131,132の素子容量が形成されるラテラル構造を採用したことで、TFD素子131,132の有効素子面積を小さくすることができるようになっており、かつ下電極14がTa2Nからなるものとされ、絶縁膜18がTa2Nの酸化物膜とされたことで、TFD素子131,132を構成する第1絶縁膜181の比誘電率が低減され、素子容量を低減できるようになっている。従って本実施形態の液晶表示装置によれば、有効素子面積の狭小化と絶縁膜の比誘電率の低下とによりTFD素子131,132の素子容量を著しく低減することができ、これにより、画素の高精細化に伴い液晶容量が小さくなった場合にも、素子容量と液晶容量との比(容量比)を十分に大きくとることができ、高精細かつ高画質の表示が得られるようになっている。
このように、本発明によれば、液晶表示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素子につき高い面内均一性とともに高い信頼性を得られ、また電気光学装置の低消費電力化にも寄与する。
In the liquid crystal display device of the present embodiment having the above configuration, as shown in FIG. 4, in the
As described above, according to the present invention, the TFD element provided in each pixel of the electro-optical device including the liquid crystal display device can obtain high reliability with high in-plane uniformity, and low consumption of the electro-optical device. It contributes to electric power.
(非線形素子の製造方法)
次に、本発明に係る非線形素子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、素子特性にばらつきを生じることなく高精細の電気光学装置に用いて好適な素子基板を製造することができる。以下、本発明に係る非線形素子を備えた素子基板の製造方法、及びこの素子基板を備えた先の実施形態の液晶表示装置を製造する方法を、図5を参照して説明する。
(Nonlinear device manufacturing method)
Next, a method for manufacturing a nonlinear element according to the present invention will be described with reference to the drawings.
According to the manufacturing method of the present invention, it is possible to accurately form the
図5は、本実施形態に係る素子基板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(基材)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を成すものである。そして、支持基板10上に、Ta2Nからなる金属膜114と、Ta2Nを陽極酸化してなる絶縁膜180とを、スパッタリング法等を用いて順に積層することで積層膜130を形成する。あるいは、Ta2Nからなる金属膜114の上面を陽極酸化処理により部分的に酸化して絶縁膜180を形成してもよい。金属膜114をTa2Nからなるものとするには、Taターゲットを用いたスパッタリング法において、アルゴンに所定量の窒素ガスを添加した混合ガスを用いることで形成することができる。上記金属膜114は、後続の工程を経て図4に示した下電極14を成すものであり、絶縁膜180は、後続の工程を経て第2絶縁膜182を成すものである。
FIG. 5 is a cross-sectional process diagram illustrating a manufacturing process of the element substrate according to the present embodiment.
First, as shown to Fig.5 (a), the support substrate (base material) 10 which has translucency, such as glass and a plastics, is prepared. The
また先に記載のように、下電極14はTa2Nとα−Taとの混相構造とすることができ、Ta及び窒素以外の元素を含むものとすることもできる。α−TaとTa2Nとの混相構造とする場合には、上記スパッタリング法による金属膜114の成膜に際して、その成膜ガスにおける窒素ガス濃度を調整することで上記混相構造を容易に形成することができる。また下電極14を(TaxM1−x)2N(但し、0<x<1、MはNb,V,W,Mo,Cr,Siから選ばれる元素)なる組成式で示される化合物からなるものとするには、金属膜114の成膜に用いるターゲットとして、Taと上記元素M(M=Nb,V,W,Mo,Cr,Si)とを所定の組成比で含むターゲットを用い、窒素を含む成膜ガス雰囲気下でスパッタリングを行うことで形成することができる。
Further, as described above, the
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、積層膜130を所定形状にパターニングし、金属膜114aと第2絶縁膜182とが積層された積層膜130aを得る。上記積層膜130を形成する工程では、絶縁膜180の膜厚は、図4に示した第2絶縁膜182の膜厚に相当する厚さとされるが、本発明に係るTFD素子13では、先に記載のように第2絶縁膜182を薄くできるため、図5(b)に示すパターニング工程を容易かつ高精度に行えるようになっている。例えば仮に、この絶縁膜180が従来から用いられているTa酸化膜であるとすると、その比誘電率が22〜28程度と大きいために、本発明の如くTa2Nの酸化物膜を用いた場合と同等の素子容量を実現するには、絶縁膜の膜厚を2〜3倍程度にまで厚くする必要がある。このように絶縁膜厚が大きくなると、その選択除去が極めて困難なものとなる。つまり、厚い絶縁膜を除去するためにエッチングのエネルギーを大きくすると、マスク材であるフォトレジストに破損を生じ、その剥離が困難になったり、パターニング自体が正確に行えなくなるという問題が生じる。これに対して本発明では、先に記載のようにTa2Nの酸化物膜からなる第2絶縁膜182(絶縁膜180)の膜厚を薄くできるため、上述の問題は生じず、これにより加工効率及び加工精度の向上を実現できる。
Next, as shown in FIG. 5B, by using a known photolithography technique, the
また、絶縁膜180を陽極酸化により形成する場合、その膜厚が従来のタンタル酸化膜を用いた場合に比して薄くなることから、陽極酸化処理前の金属膜114の膜厚が従来と同等であるとすれば、陽極酸化後の金属膜114の膜厚は従来より厚くなる。そのため、金属膜114の初期膜厚に基板面内でばらつきが生じていたとしても、その膜厚の偏差が相対的に小さくなり、下電極14の膜厚ばらつきに起因する基板面内でのTFD素子13の特性ばらつきを小さくできる。
さらには、上記パターニングに際してエッチングガスの使用量を低減できるため、製造コストの低減にも寄与する。
In addition, when the insulating
Furthermore, since the amount of etching gas used for the patterning can be reduced, the manufacturing cost can be reduced.
その後、図5(c)に示すように、金属膜114aの側面部を酸化することで第1絶縁膜181を形成する。この酸化工程により、金属膜114aのうち酸化されずに残った部分が下電極14となる。上記金属膜114aの酸化処理は、陽極酸化や熱酸化、高圧水蒸気酸化、プラズマ酸化、オゾン酸化、UV酸化等により行うことができる。
Thereafter, as shown in FIG. 5C, the first insulating
本実施形態では、金属膜114がTa2Nからなるものであるので、前記第1絶縁膜181はTa2Nの酸化物膜である。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において、上電極11a,19と下電極14とに挟まれて実効的な素子部を成すものである。従ってその膜厚は作製するTFD素子13の素子特性に応じて設定されるが、本実施形態の製造方法では、この第1絶縁膜181についてもその比誘電率が小さいことから膜厚を薄くすることができ、素子容量の低減とともに素子抵抗の低減を実現でき、低電圧で駆動可能な小容量の非線形素子を形成できる。
In the present embodiment, since 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、上記実施形態の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。
この上電極19の形成工程においても、上記第2絶縁膜182が薄く形成されていることによる有用な効果を得られる。すなわち、従来に比して大幅な膜厚の低減が可能な第2絶縁膜182により、下電極14と第2絶縁膜182との合計膜厚も薄くすることができるため、支持基板10表面と第2絶縁膜182上面との段差高さが小さくなり、これにより、支持基板10表面から第2絶縁膜182上に乗り上げて形成される上電極19のステップカバレッジが良好なものとなり、もってTFD素子13の信頼性を高めることができる。
Subsequently, as shown in FIG. 5D, the
Also in the step of forming the
さらに、下電極14の膜厚を従来と同等にまで薄くする場合には特に上記ステップカバレッジを高める効果が大きくなる。つまり、絶縁膜180を陽極酸化により形成する以前の金属膜114の初期膜厚を予め薄くしておけば、所定の素子容量を得られる膜厚の絶縁膜180を形成した後の積層膜130の膜厚も薄くなるため、上電極19のステップカバレッジはより良好なものとなる。
Furthermore, the effect of increasing the step coverage is particularly great when the thickness of the
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。
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表示装置が得られる。
Then, the
このように本実施形態の製造方法によれば、均一な素子特性を有し、信頼性にも優れた小容量のラテラルTFD素子を備えた素子基板を容易かつ高精度に、さらには低コストで製造することができ、従って表示の均一性に優れ、かつ信頼性に優れた液晶表示装置を製造することができる。 As described above, according to the manufacturing method of the present embodiment, an element substrate including a small-capacity lateral TFD element having uniform element characteristics and excellent reliability can be easily and highly accurately and at low cost. Therefore, it is possible to manufacture a liquid crystal display device excellent in display uniformity and reliability.
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明の技術範囲は実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, the technical scope of this invention is not limited to an Example.
(実施例1)
本例では、実施サンプル1,2として、先の実施形態に係る液晶表示装置を上述した製造方法により作製するとともに、比較サンプル1,2として、下電極(第1導電膜)の構成材料が異なる非線形素子を備えた液晶表示装置を作製し、また比較サンプル3,4として、先の特許文献1に記載の液晶表示装置を作製し、これらの特性比較を行った。
(Example 1)
In this example, as the working samples 1 and 2, the liquid crystal display device according to the previous embodiment is manufactured by the above-described manufacturing method, and the constituent materials of the lower electrode (first conductive film) are different as the comparative samples 1 and 2. A liquid crystal display device provided with a nonlinear element was manufactured, and as the comparative samples 3 and 4, the liquid crystal display device described in the above-mentioned Patent Document 1 was manufactured, and the characteristics were compared.
<実施サンプル1>
実施サンプル1として、200ppiの精細度を有するアクティブマトリクス型の液晶表示装置を作製した。本サンプルの製造手順は図5に示した工程に沿うものである。
まず、支持基板10としてガラス基板を用意し、その表面に、Ta2Nからなる金属膜114を形成した。成膜は、TaターゲットとAr−at15%N2(Arガス+N2ガス中のN2ガス分圧15%の意味)の混合ガスとを用いたスパッタ法により行った。その後、得られたTa2N膜の表面を陽極酸化処理することにより、Ta2Nの酸化物からなる絶縁膜180を上記金属膜114上に形成した。
<Example 1>
As an implementation sample 1, an active matrix liquid crystal display device having a definition of 200 ppi was manufactured. The manufacturing procedure of this sample follows the process shown in FIG.
First, a glass substrate was prepared as the
次に、上記陽極酸化処理により得られた金属膜と絶縁膜との積層膜130を所定形状にパターニングして積層膜130aを形成した後、金属膜114aを電極とする陽極酸化処理により側面に絶縁膜181を形成することで、下電極14を覆うように絶縁膜181,182を形成した。
次に、絶縁膜181を介して下電極14と対向する位置に、Cr膜をパターン形成することにより上電極19、11aを形成し、図4に示したのと同様の構成のTFD素子13を得た。
得られたTFD素子13において、下電極14の膜厚は100nm、第1絶縁膜181の膜厚は20nm、第2絶縁膜182の膜厚は50nmである。
Next, the
Next, the
In the obtained
次に、上電極19と導電接続されるようにITO膜をパターン形成して画素電極12を形成し、得られた素子基板10と別途用意した対向基板20とを貼り合わせ、両基板間に液晶を封止して液晶表示装置を得た。
Next, a
<実施サンプル2>
次に、実施サンプル2として、250ppiの精細度を有するアクティブマトリクス型の液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置では、下電極14の膜厚が100nm、第1絶縁膜181の膜厚が20nm、第2絶縁膜182の膜厚が100nmであるTFD素子13を備えた以外は上記実施サンプル1と同様の構成とした。
<Example 2>
Next, as an implementation sample 2, an active matrix liquid crystal display device having a definition of 250 ppi was manufactured. In this liquid crystal display device, the above implementation sample 1 is provided except that the
<比較サンプル1>
次に、比較サンプル1として、200ppiの精細度を有するアクティブマトリクス型の液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置では、上記金属膜114としてTa膜を用いた以外は、上記実施サンプル1と同様の構成とした。本サンプルでは、金属膜114がTa膜であるので、下電極14を覆って形成された絶縁膜181,182はいずれもタンタル酸化膜である。また下電極14の膜厚は100nm、第1絶縁膜181の膜厚は20nm、第2絶縁膜182の膜厚は100nmとした。
<Comparative sample 1>
Next, an active matrix liquid crystal display device having a definition of 200 ppi was manufactured as a comparative sample 1. The liquid crystal display device has the same configuration as that of the above-described sample 1 except that a Ta film is used as the
<比較サンプル2>
次に、比較サンプル2として、250ppiの精細度を有するアクティブマトリクス型の液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置では、下電極14の膜厚が100nm、第1絶縁膜181の膜厚が200nm、第2絶縁膜182の膜厚が250nmであるTFD素子13を備えた以外は上記比較サンプル1と同様の構成とした。
<Comparative sample 2>
Next, an active matrix liquid crystal display device having a definition of 250 ppi was manufactured as a comparative sample 2. In this liquid crystal display device, the comparative sample 1 is provided except that the
<比較サンプル3>
次に、比較サンプル3として、200ppiの精細度を有するアクティブマトリクス型の液晶表示装置を作製した。本サンプルは、図6に示した従来構造のTFD素子200を備えた液晶表示装置であり、その作製手順は、先の特許文献1に記載の製造方法に準じた。TFD素子200において第1導電膜203はα−TaとTa2Nとの混相構造を有し、その膜厚は80nmである。また第1導電膜203を覆う絶縁膜204は、陽極酸化処理により形成し、その膜厚は20nmとした。
<Comparative sample 3>
Next, an active matrix liquid crystal display device having a definition of 200 ppi was manufactured as a comparative sample 3. This sample is a liquid crystal display device provided with the
<比較サンプル4>
次に、比較サンプル4として、250ppiの精細度を有するアクティブマトリクス型の液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置では、TFD素子200の構成は比較サンプル3と同様とし、画素の精細度のみを向上させて(画素電極206の平面寸法を小さくして)作製した。
<Comparative sample 4>
Next, an active matrix liquid crystal display device having a definition of 250 ppi was manufactured as a comparative sample 4. In this liquid crystal display device, the configuration of the
<特性評価>
表1に、上記実施サンプル1,2、及び比較サンプル1〜4の液晶表示装置について、TFD素子と液晶との容量比を測定した結果を示す。
<Characteristic evaluation>
Table 1 shows the results of measuring the capacitance ratio between the TFD element and the liquid crystal for the liquid crystal display devices of Examples 1 and 2 and Comparative Samples 1 to 4.
表1に示すように、本発明の要件を具備した実施サンプル1及び実施サンプル2では良好な容量比が得られている。これに対して、下電極を覆う絶縁膜が酸化タンタルとされた比較サンプル1,2では、第2絶縁膜の膜厚を大きくすることで容量比はある程度確保できることが分かるが、250ppiの比較サンプル2においては第2絶縁膜の膜厚が250nmに達しており、そのパターニング工程において、マスク材であるフォトレジストがドライエッチングにより損傷し、パターニング精度が低下することが確認された。
また、図6に示した従来構造のTFD素子200を具備した比較サンプル3,4では、200ppiの比較サンプル3においては容量比3.5が得られているが、この容量比は実用的なコントラストを確保できる下限値に近く、250ppiの比較サンプル4では容量比が明らかに不足しており、実用的な画質を得ることは極めて困難であることが示唆される。
As shown in Table 1, the working sample 1 and the working sample 2 having the requirements of the present invention have good capacity ratios. In contrast, in Comparative Samples 1 and 2 in which the insulating film covering the lower electrode is made of tantalum oxide, it can be seen that the capacitance ratio can be secured to some extent by increasing the thickness of the second insulating film, but the comparative sample of 250 ppi In No. 2, the thickness of the second insulating film reached 250 nm, and in the patterning process, it was confirmed that the photoresist as the mask material was damaged by dry etching, and the patterning accuracy was lowered.
Further, in the comparative samples 3 and 4 having the
(実施例2)
次に、以下の実施サンプル3,4、及び比較サンプル5,6を作製し、素子抵抗の評価を行った。
(Example 2)
Next, the following implementation samples 3 and 4 and comparative samples 5 and 6 were prepared, and the element resistance was evaluated.
<実施サンプル3,4>
実施サンプル3,4として、先の実施サンプル2において第1絶縁膜の膜厚をそれぞれ15nm,10nmとした以外は同様の構成とした液晶表示装置を作製した。
<Examples 3 and 4>
As working samples 3 and 4, a liquid crystal display device having the same configuration as in the working sample 2 except that the thickness of the first insulating film was changed to 15 nm and 10 nm, respectively, was produced.
<比較サンプル5,6>
実施サンプル5,6として、先の比較サンプル1において第1絶縁膜の膜厚をそれぞれ15nm,10nmとした以外は同様の構成とした液晶表示装置を作製した。
<Comparative samples 5 and 6>
As working samples 5 and 6, a liquid crystal display device having the same configuration as in the comparative sample 1 except that the thickness of the first insulating film was changed to 15 nm and 10 nm, respectively, was produced.
<素子抵抗評価>
次に、上記にて得られた実施サンプル3,4、比較サンプル5,6のTFD素子の素子抵抗を、先の実施サンプル1及び比較サンプル2のTFD素子とともに測定した結果を以下の表2に示す。なお、測定した素子抵抗は印加電圧が10Vのときの値である。
表2に示すように、実効的な素子部を成す第1絶縁膜が、Ta2Nの酸化物膜により構成されている実施サンプル1,3,4に係るTFD素子は、第1絶縁膜がタンタル酸化膜により構成されている比較サンプル2,5,6に係るTFD素子に比して素子抵抗が低くなっており、本発明に係る構成を具備したTFD素子は従来に比して低電圧駆動が可能であり、液晶表示装置の低消費電力化に寄与し得るものであることが分かる。
<Element resistance evaluation>
Next, Table 2 below shows the measurement results of the element resistances of the TFD elements of the working samples 3 and 4 and the comparative samples 5 and 6 obtained above together with the TFD elements of the working sample 1 and the comparative sample 2. Show. In addition, the measured element resistance is a value when an applied voltage is 10V.
As shown in Table 2, the TFD elements according to Samples 1, 3, and 4 in which the first insulating film constituting the effective element portion is composed of a Ta 2 N oxide film has the first insulating film The element resistance is lower than that of the TFD elements according to Comparative Samples 2, 5 and 6 made of the tantalum oxide film, and the TFD element having the structure according to the present invention is driven at a lower voltage than the conventional case. It can be seen that this can contribute to lower power consumption of the liquid crystal display device.
(電子機器)
図7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表示装置(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表示装置は、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. 7 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
The liquid crystal display device of the above embodiment is not limited to the mobile phone, but is 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, and an electronic notebook. It can be suitably used as an image display means for devices such as calculators, word processors, workstations, videophones, POS terminals, touch panels, etc., and to provide high-definition, high-contrast display in any electronic device Can do.
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
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記絶縁膜が、前記第1導電膜の側面部に形成された第1絶縁膜と、該第1絶縁膜より大きい膜厚を有して前記第1導電膜の上面部に形成された第2絶縁膜とを含んでおり、
前記絶縁膜が、窒素を含むTa膜を酸化させてなる酸化物膜であ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 laminated on a substrate,
A first insulating film formed on a side surface of the first conductive film; and a second insulating film formed on the upper surface of the first conductive film having a thickness greater than the first insulating film. An insulating film,
The non-linear element, wherein the insulating film is an oxide film formed by oxidizing a Ta film containing nitrogen.
基材上に、窒素を含むTaよりなる前記第1導電膜を形成する工程と、
前記第1導電膜の表面を酸化させて第2絶縁膜を形成し、前記第1導電膜と前記第2絶縁膜とからなる積層膜を形成する工程と、
前記積層膜を所定形状にパターニングする工程と、
前記第1導電膜の側面を酸化することにより、前記第1絶縁膜を形成する工程と、
前記パターニングされた積層膜を覆う前記第2導電膜を形成する工程と、
前記第2導電膜を所定形状にパターニングする工程と、
を有することを特徴とする非線形素子の製造方法。 A first conductive film laminated on a substrate; an insulating film; and a second conductive film, wherein the insulating film is formed on a side surface of the first conductive film; A non-linear element manufacturing method including a second insulating film having a thickness larger than that of the first insulating film and formed on the upper surface of the first conductive film,
Forming a first conductive film made of Ta containing nitrogen on a substrate;
Oxidizing the surface of the first conductive film to form a second insulating film, and forming a laminated film composed of the first conductive film and the second insulating film;
Patterning the laminated film into a predetermined shape;
Forming the first insulating film by oxidizing a side surface of the first conductive film;
Forming the second conductive film covering the patterned laminated film;
Patterning the second conductive film into a predetermined shape;
A method for manufacturing a non-linear element, comprising:
前記基材上にTa2Nを含む前記第1導電膜を形成する工程であることを特徴とする請求項6に記載の非線形素子の製造方法。 The step of forming the first conductive film made of Ta containing nitrogen on the base material,
The method for manufacturing a nonlinear element according to claim 6, wherein the first conductive film containing Ta 2 N is formed on the base material.
前記基材上にα−TaとTa2Nとの混合相を含む前記第1導電膜を形成する工程であることを特徴とする請求項6に記載の非線形素子の製造方法。 The step of forming the first conductive film made of Ta containing nitrogen on the base material,
The method of manufacturing a nonlinear element according to claim 6, wherein the first conductive film including a mixed phase of α-Ta and Ta 2 N is formed on the base material.
前記基材上に窒素以外の添加元素を含むTaよりなる前記第1導電膜を形成する工程であることを特徴とする請求項6に記載の非線形素子の製造方法。 The step of forming the first conductive film made of Ta containing nitrogen on the base material,
The method for manufacturing a nonlinear element according to claim 6, wherein the first conductive film made of Ta containing an additive element other than nitrogen is formed on the base material.
前記基材上に(TaxM1−x)2N(但し、0<x<1、MはNb,V,W,Mo,Cr,Siから選ばれる元素)なる組成式で示される化合物を含む前記第1導電膜を形成する工程であることを特徴とする請求項6に記載の非線形素子の製造方法。 The step of forming the first conductive film made of Ta containing nitrogen on the base material,
A compound represented by a composition formula (Ta x M 1-x ) 2 N (where 0 <x <1, M is an element selected from Nb, V, W, Mo, Cr, Si) on the base material. The method of manufacturing a nonlinear element according to claim 6, wherein the first conductive film is formed.
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