JP2006203021A - Nonlinear element, electro-optical device, and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】 長時間の連続通電時や高電界の印加時においても素子破壊が発生しない非線形素子、この非線形素子を介して画素電極を駆動する電気光学装置、およびこの電気光学装置を備えた電子機器を提供すること。
【解決手段】 アクティブマトリクス型電気光学装置において、画素スイッチング素子として用いられる非線形素子10は、ニオブまたはその合金からなる下部電極13と、この下部電極13の表面を陽極酸化してなる絶縁体14と、この絶縁体14を介して下部電極13に対向する上部電極15とを備えている。ニオブの陽極酸化膜からなる絶縁体14は、欠陥が多いため、長時間の連続通電時や高電界の印加時において過電流に起因する破壊が分散して起こるので、素子破壊が発生しにくい。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a non-linear element in which element destruction does not occur even during continuous energization for a long time or application of a high electric field, an electro-optical device for driving a pixel electrode via the non-linear element, and an electronic apparatus equipped with the electro-optical device To provide.
In an active matrix electro-optical device, a nonlinear element 10 used as a pixel switching element includes a lower electrode 13 made of niobium or an alloy thereof, and an insulator 14 formed by anodizing the surface of the lower electrode 13. And an upper electrode 15 facing the lower electrode 13 with the insulator 14 interposed therebetween. Since the insulator 14 made of a niobium anodic oxide film has many defects, breakdown due to overcurrent is dispersed during continuous energization for a long time or application of a high electric field, so that element breakdown is unlikely to occur.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、一対の電極の間に絶縁体を備えた非線形素子、この非線形素子を介して画素電極を駆動する電気光学装置、およびこの電気光学装置を備えた電子機器に関するものである。 The present invention relates to a non-linear element including an insulator between a pair of electrodes, an electro-optical device that drives a pixel electrode through the non-linear element, and an electronic apparatus including the electro-optical device.
画素スイッチング素子として、MIM(Metal−Insulator−Metal:金属−絶縁体−金属)の積層構造を備えたダイオード型の非線形素子を画素毎に備えた液晶装置が市販されている。このようなMIM型の非線形素子は、従来、タンタル(Ta)層からなる下部電極と、この下部電極の表面を陽極酸化してなるタンタル酸化膜からなる絶縁体、およびクロム膜などからなる上部電極がこの順に積層された構造を備えている。また、下部電極として、タングステン(W)、モリブデン(Mo)などを添加したタンタル合金を用いた非線形素子も提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、下部電極としてタンタルあるいは上記のタンタル合金を用い、これらの金属の陽極酸化膜を絶縁体として用いた非線形素子は、漏れ電流が小さいという利点があるが、長時間の連続通電時や高電界の印加時に素子破壊が発生しやすいという欠点がある。このような素子破壊は、液晶装置において表示の点欠陥や焼きつきの原因となるため、好ましくない。 However, a non-linear element using tantalum or the above tantalum alloy as a lower electrode and using an anodic oxide film of these metals as an insulator has an advantage that the leakage current is small. There is a drawback that element destruction is likely to occur when applying. Such element destruction is not preferable because it causes display point defects and burn-in in the liquid crystal device.
一方、タンタルおよびタンタル酸化物が用いられている技術分野としてはキャパシタの分野があり、このようなキャパシタの分野では、タンタルに代えて、タンタルより安価なニオブを用いることが検討されている。しかしながら、ニオブを用いると、タンタルを用いた場合と比較して漏れ電流が大きいという問題が指摘されている。 On the other hand, as a technical field in which tantalum and tantalum oxide are used, there is a field of capacitors. In such a field of capacitors, it is considered to use niobium which is cheaper than tantalum instead of tantalum. However, it has been pointed out that when niobium is used, the leakage current is larger than when tantalum is used.
ここに、本願出願人は、キャパシタの技術分野における、かかるニオブの欠点を逆に利用して、TFD素子の問題点を解消することを提案するものである。 Here, the applicant of the present application proposes to solve the problem of the TFD element by conversely using the disadvantage of niobium in the technical field of capacitors.
すなわち、本発明の課題は、長時間の連続通電時や高電界の印加時においても素子破壊が発生しない非線形素子、この非線形素子を介して画素電極を駆動する電気光学装置、およびこの電気光学装置を備えた電子機器を提供することにある。 That is, an object of the present invention is to provide a non-linear element that does not cause element breakdown even during continuous energization for a long time or when a high electric field is applied, an electro-optical device that drives a pixel electrode through the non-linear element, and the electro-optical device It is providing the electronic device provided with.
上記課題を解決するために、本発明では、下部電極と、該下部電極の表面に形成された絶縁体と、該絶縁体を介して前記下部電極と対向する上部電極とを備えた非線形素子において、前記絶縁体は、ニオブ(Nb)またはニオブ合金の酸化膜から構成されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, in the present invention, in a nonlinear element comprising a lower electrode, an insulator formed on the surface of the lower electrode, and an upper electrode facing the lower electrode through the insulator The insulator is made of an oxide film of niobium (Nb) or a niobium alloy.
本発明では、絶縁体がニオブまたはニオブ合金の酸化膜からなり、かかる酸化膜は、タンタルの酸化物と比較して欠陥が多い。このため、漏れ電流は大きいが、長時間の連続通電時や高電界の印加時において過電流に起因する絶縁体の局部的な破壊が分散して起こるので、素子破壊が発生しない。また、非線形素子の場合、キャパシタと違って、静電容量が小さくてよいので、絶縁体の膜厚を厚くすれば漏れ電流が大きいという欠点も解消できる。また、ニオブまたはニオブ合金の酸化膜は、タンタルの酸化物と比較して誘電率が高いが、このような点も、絶縁体の膜厚を厚くすれば静電容量を低下できるため、素子抵抗の低下を防止できる。それ故、本発明を適用した非線形素子は、従来の非線形素子以上の特性を備え、かつ、信頼性が高い。しかも、ニオブはタンタルと比較して安価であるという利点を有する。よって、電気光学装置のように、1つの基板上に多数の非線形素子を備える装置に用いるのに適している。 In the present invention, the insulator is made of an oxide film of niobium or a niobium alloy, and such an oxide film has more defects than an oxide of tantalum. For this reason, although the leakage current is large, local breakdown of the insulator due to overcurrent occurs at the time of continuous energization for a long time or when a high electric field is applied, so that element breakdown does not occur. In the case of a non-linear element, unlike a capacitor, the capacitance may be small, so that the disadvantage of a large leakage current can be solved by increasing the thickness of the insulator. In addition, niobium or niobium alloy oxide film has a higher dielectric constant than tantalum oxide, but this point can also reduce the capacitance by increasing the thickness of the insulator. Can be prevented. Therefore, the nonlinear element to which the present invention is applied has characteristics higher than those of conventional nonlinear elements and has high reliability. Moreover, niobium has the advantage that it is cheaper than tantalum. Therefore, it is suitable for use in an apparatus having a large number of nonlinear elements on one substrate, such as an electro-optical device.
本発明において、絶縁膜としてニオブ単体の酸化膜の他、ニオブ合金の酸化膜を用いることができ、このような合金の酸化膜としては、ニオブとタンタルとの合金の酸化膜を用いることができる。このように構成した場合も、タンタルの酸化膜を絶縁体として用いた場合と比較して、素子破壊が発生しにくいという利点がある。 In the present invention, a niobium alloy oxide film as well as an oxide film of a niobium alloy can be used as the insulating film, and an oxide film of an alloy of niobium and tantalum can be used as the oxide film of such an alloy. . Even when configured in this manner, there is an advantage that element destruction is less likely to occur compared to the case where a tantalum oxide film is used as an insulator.
本発明において、前記下部電極は、ニオブまたはニオブ合金から構成され、前記酸化膜は、当該下部電極の表面を酸化してなる膜を用いることができる。この場合、前記酸化膜は、当該下部電極の表面を陽極酸化してなる膜を用いることができる。ここで、前記二オブ合金におけるニオブ/タンタル比が大きい場合、前記絶縁体の膜厚を厚くすることが好ましい。 In the present invention, the lower electrode is made of niobium or a niobium alloy, and the oxide film may be a film formed by oxidizing the surface of the lower electrode. In this case, the oxide film may be a film formed by anodizing the surface of the lower electrode. Here, when the niobium / tantalum ratio in the niobium alloy is large, it is preferable to increase the thickness of the insulator.
本発明に係る非線形素子は、電気光学装置において画素スイッチング用非線形素子として用いることができ、このような電気光学装置では、非線形素子を介して画素電極が駆動される。 The nonlinear element according to the present invention can be used as a pixel switching nonlinear element in an electro-optical device, and in such an electro-optical device, a pixel electrode is driven via the nonlinear element.
本発明に係る電気光学装置は、例えば、携帯電話機やモバイルコンピュータなどといった電子機器に用いられる。 The electro-optical device according to the present invention is used in an electronic apparatus such as a mobile phone or a mobile computer.
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[非線形素子]
(素子の構造)
図1は、本発明を適用した非線形素子の構造を模式的に示す拡大縦断面図である。図1に示す非線形素子10(TFD(Thin Film Diode)素子)は、ガラス、石英、プラスチックなどで構成された基板11の上に形成された下部電極13と、この下部電極13の表面を覆うように形成された絶縁体14と、この絶縁体14を覆うように形成された上部電極15とを備えており、上部電極15は、絶縁体14を介して下部電極13に対向している。ここで、基板11と下部電極13との間には、基板11と下部電極13との密着性を高めるための下地膜が形成されることがある。
[Nonlinear element]
(Element structure)
FIG. 1 is an enlarged longitudinal sectional view schematically showing the structure of a nonlinear element to which the present invention is applied. A nonlinear element 10 (TFD (Thin Film Diode) element) shown in FIG. 1 covers a
本形態において、下部電極13は、ニオブから構成されている。下部電極13の厚さは、特に限定されるものではないが、例えば100〜150nm程度である。
In this embodiment, the
また、本形態において、絶縁体14は、ニオブの酸化膜(NbOx)で構成され、かかる絶縁体14は、後述するように、下部電極14の表面を陽極酸化することにより形成することができる。本実施形態では、絶縁体14は、下部電極13の表面を全て覆うように構成され、下部電極13の側端縁130上にも形成されている。ただし、絶縁体14は下部電極13の表面を全て覆う必要はなく、下部電極13と上部電極15とが対向する部分に形成されていれば、非線形素子10を構成することができる。絶縁体14の厚さは、通常20〜40nm程度であることが望ましい。
In this embodiment, the
上部電極15は、適宜の金属材料で構成することができるが、配線抵抗の低さ、特性の安定性などから、Cr、Mo、Wなどで構成することが好ましい。このとき、絶縁体14が下部電極13の側端縁130(下部電極13の側面の最下部)上にも形成されていれば、上部電極15を絶縁体14上から上記側端縁130の上方を経て下部電極13の下地面(図示例では基板11の表面)上に亘って連続して形成することができるので、上部電極15と他の層(例えば、画素電極や他の配線など)との導電接続が容易になる。上部電極15の厚さは特に限定されないが、100〜500nm程度であることが好ましい。一般的には、厚くなるほど配線抵抗が低下するため、特に液晶表示装置を構成する場合の縦クロストークを防止する上で好ましいが、成膜時間やパターニング時間も増大するため、上記範囲内の厚さであることが望ましい。
The
(素子の製造方法)
本発明を適用した非線形素子10の製造方法を説明する。
(Device manufacturing method)
A method for manufacturing the
図2は、本発明を適用した非線形素子の製造方法を示す工程図である。図2に示すように、非線形素子の製造工程P1では、まず、ステップS01において下部電極13の材料を基板11上にスパッタ法によって成膜し、次に、ステップS02において成膜された層をフォトリソグラフィ法などによってパターニングすることによって下部電極13が形成される。スパッタ法は、RFスパッタ装置やマグネトロンスパッタ装置などで行われる。より具体的には、チャンバー内に下部電極用の原料(ニオブ)のターゲットを配置し、真空ポンプなどの排気装置でチャンバー内を減圧し、アルゴンなどの不活性ガスを導入した状態で、高周波電界を印加してプラズマを形成し、プラズマ中の正イオンをターゲットに加速衝突させ、その反動でターゲット材料を基板11上に堆積させる。なお、下部電極13の形成にあたっては、スパッタ法に限らず、蒸着法やCVD法などの他の成膜方法を用いて下部電極13を形成しても構わない。
FIG. 2 is a process diagram showing a method for manufacturing a nonlinear element to which the present invention is applied. As shown in FIG. 2, in the non-linear element manufacturing process P1, first, the material of the
次に、ステップS03において陽極酸化法により下部電極13の表面に絶縁体14を形成する。この工程では、下部電極13の表面に陽極酸化を施すことによって、ニオブの陽極酸化膜からなる絶縁体14を形成する。この陽極酸化法では、燐酸塩、クエン酸塩、芳香族カルボン酸塩などの水溶液、あるいはアルコール溶液などの電解液(化成液)に基板を浸漬させ、電解液中において陰極板と対向させた状態で、通電パターン(図示せず)を介して下部電極13と陰極板との間に電圧を印加する。上記の芳香族カルボン酸塩としては、サリチル酸アンモニウム、安息香酸アンモニウム、γ−レゾルシン酸アンモニウム、フタル酸水素アンモニウム、フタル酸ジアンモニウムなどを用いることができる。このとき、下部電極13の表面が露出している当初は電流が流れ易いので、通常は、最初に定電流制御下で(或いは定電流源に接続して)電圧を印加し(定電流酸化過程)、陽極酸化が進行して下部電極13の表面に或る程度の厚さの酸化膜が形成され、電圧が所定値まで上昇した時点で、定電圧制御下で(或いは低電圧源に接続して)、酸化処理を続ける(定電圧酸化過程)といった方法が採用されている。ここで、定電圧酸化過程には、膜密度を安定させるとともに、絶縁体14の表面粗さを低減し、また、膜厚を制御するといった狙いがある。これによって絶縁体14の膜質が良好になり、非線形素子10の電気的特性が向上し、安定する。
Next, in step S03, the
次に、ステップS04において、絶縁体14の膜質や絶縁性を向上させ、素子特性のばらつきを低減するとともに素子特性の経時的安定性を得るために、320〜400℃で10〜120分程度、熱処理(アニール処理)を行う。
Next, in step S04, in order to improve the film quality and insulation of the
この後、上部電極15の形成工程を行う。すなわち、ステップS05において基板11の表面にCrをスパッタ法などにより堆積させ、その後、ステップS06においてその上にレジストを用いるフォトリソグラフィ法などによりマスクを形成し、このマスクを介してエッチングを行うことなどにより、パターニングを行い、上部電極15を形成する。
Thereafter, a process of forming the
(本形態の作用、効果)
図3は、本発明を適用した非線形素子の効果を模式的に示す説明図である。本形態の非線形素子10は、絶縁体14がニオブ酸化膜から構成され、かかる酸化膜は、タンタル酸化膜と比較して欠陥が多いため、漏れ電流は大きい。その様子を、非線形素子10において絶縁体14をタンタルの陽極酸化膜で構成した場合を図3(a)に模式的に示し、非線形素子10において絶縁体14をニオブの陽極酸化膜で構成した場合を図3(b)に模式的に示す。
(Operation and effect of this form)
FIG. 3 is an explanatory view schematically showing the effect of the nonlinear element to which the present invention is applied. In the
但し、図3(a)に示すように、絶縁体14をタンタルの陽極酸化膜で構成した場合には、欠陥が少ないため、長時間の連続通電時や高電界の印加時において過電流に起因する破壊が集中して起こるので、素子破壊が発生しやすい。これに対して、絶縁体14をニオブの陽極酸化膜で構成した場合には、図3(b)に示すように、欠陥が多いため、長時間の連続通電時や高電界の印加時において過電流に起因する破壊が分散して起こるので、素子破壊が発生しにくい。
However, as shown in FIG. 3 (a), when the
また、非線形素子10の場合には、キャパシタと違って、静電容量が小さくてよいので、図3(c)に示すように、絶縁体14を厚くすれば、欠陥密度は高いが電位勾配が小さいので、漏れ電流が小さい。また、絶縁体14を厚くすれば、長時間の連続通電時や高電界の印加時において過電流に起因する素子破壊も発生しにくい。また、ニオブ合金の酸化膜は、タンタルの酸化物と比較して誘電率が高いが、このような点も、絶縁体14の膜厚を厚くすれば静電容量を低下できるため、素子抵抗の低下を防止できる。しかも、ニオブはタンタルと比較して安価であるという利点を有する。よって、電気光学装置のように、1つの基板上に多数の非線形素子10を備える装置に用いるのに適している。
Also, in the case of the
(変形例)
上記形態では、下部電極13をニオブで構成し、絶縁体14をニオブの酸化膜(NbOx)で構成した例を説明したが、下部電極13をニオブ合金で構成し、絶縁体14をニオブ合金酸化膜で構成してもよい。このようなニオブ合金は、例えば、ニオブとタンタルの合金であり、このような合金の場合、ニオブ/タンタルの比が大きければ大きいほど、絶縁体14の膜厚を厚くすることが好ましい。ニオブの酸化物は、タンタルの酸化物と比較して誘電率が高いため、ニオブ/タンタルの比が大きければ大きいほど、絶縁体14の誘電率が高くなるが、絶縁体14の膜厚を厚くすれば、容量値を低下させることができるので、非線形素子10の素子抵抗の低下を防止することができる。
(Modification)
In the above embodiment, the example in which the
[電気光学装置の構成]
(全体構成)
図4は、本発明が適用される電気光学装置(液晶装置)の電気的構成を示すブロック図である。図5は、電気光学装置の構成を模式的に示す断面図である。
[Configuration of electro-optical device]
(overall structure)
FIG. 4 is a block diagram showing an electrical configuration of an electro-optical device (liquid crystal device) to which the present invention is applied. FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the electro-optical device.
図4に示すように、本形態の電気光学装置100では、複数本の走査線51が行(X)方向に延在して形成され、また、複数本のデータ線52が列(Y)方向に延在して形成されている。また、走査線51とデータ線52との各交差点に対応する位置に画素53が形成され、これらの画素53は、マトリクス状に配置されている。各画素53では、液晶層54と、図1〜図3を参照して説明した非線形素子10(TFD素子)とが直列接続しており、図4に示す例では、液晶層54が走査線51の側に、非線形素子10がデータ線52の側にそれぞれ接続されている。なお、液晶層54がデータ線52の側に、非線形素子10が走査線51の側にそれぞれ接続されることもある。また、各走査線51は、走査線駆動回路57によって駆動される一方、各データ線52は、データ線駆動回路58によって駆動される構成となっている。
As shown in FIG. 4, in the electro-
このような電気光学装置100は、具体的には、例えば、図5に示すように構成される。ここで、対向配置された一対の基板のうち、一方の基板は、前記の非線形素子10や画素電極が形成される素子基板20であり、他方の基板は、対向基板30である。これらの基板のうち、素子基板20の内側表面には、複数本のデータ線52と、それらのデータ線52に接続される複数の非線形素子10と、それらの非線形素子10と1対1に接続される画素電極23とが形成されている。データ線52は、図5において紙面に対して垂直方向に延在して形成される一方、非線形素子10および画素電極23は、ドットマトリクス状に配列している。そして、画素電極23などの表面には、一軸配向処理、例えばラビング処理が施された配向膜24が形成されている。
Specifically, such an electro-
対向基板30の内側表面には、カラーフィルタ38が形成されており、「R」、「G」、「B」の3色の着色層を構成している。なお、これら3色の着色層の隙間には、ブラックマトリクス39が形成されて、着色層の隙間からの入射光を遮蔽する構成となっている。カラーフィルタ38およびブラックマトリクス39の表面には平坦化膜37が形成され、さらにその表面には、走査線51として機能する対向電極31が、データ線52と直交する方向に形成されている。なお、平坦化膜37は、カラーフィルタ38およびブラックマトリクス39の平滑性を高めて、対向電極31の断線を防止する目的などのために設けられる。さらに、対向電極31の表面には、ラビング処理が施された配向膜34が形成されている。なお、配向膜24、34は、一般にポリイミド等から形成される。
A
素子基板20と対向基板30とは、スペーサ(図示省略)を含むシール材104によって一定の間隙を保って接合され、この間隙に、液晶105が封入された構成となっている。素子基板20の外側表面には、配向膜24へのラビング方向に対応した光軸を有する偏光板217などが貼着され、対向基板30の外側表面には、配向膜34へのラビング方向に対応した光軸を有する偏光板317などが貼着されている。なお、本形態の電気光学装置100は、COG(Chip On Glass)技術が適用されており、素子基板20の表面に直接、液晶駆動用ICチップ260が実装されている。
The
(画素の構成)
図6は、電気光学装置において、非線形素子を含む数画素分のレイアウトを示す平面図であり、図7は、各画素に形成された非線形素子の説明図である。
(Pixel configuration)
FIG. 6 is a plan view showing a layout for several pixels including a non-linear element in the electro-optical device, and FIG. 7 is an explanatory diagram of the non-linear element formed in each pixel.
図6および図7に示すように、本形態の非線形素子10は、第1の非線形素子10aおよび第2の非線形素子10bからなり、素子基板20の表面に形成された下地層201上において、下部電極13と、この下部電極13の表面に陽極酸化によって形成された酸化膜からなる絶縁体14と、この表面に形成されて相互に離間した上部電極15a、15bとから構成されている。上部電極15aは、そのままデータ線52となる金属層15cと一体に形成されている一方、上部電極15bは、画素電極23に接続されている。なお、データ線52は、下部電極13と同時形成された金属層13aを備えている。下地層201は、例えば、厚さが50〜200nm程度のニオブ酸化膜などの絶縁膜によって構成されている。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
図1〜図3を参照して説明したように、本形態の非線形素子10において、金属層13aおよび下部電極13は、例えば、厚さが100〜150nm程度のニオブ膜によって形成され、絶縁体14は、陽極酸化法によって金属層13aおよび下部電極13の表面を酸化することによって形成された厚さが20〜40nmの陽極酸化膜である。上部電極15a、15bは、例えばクロム(Cr)等といった金属膜によって100〜500nm程度の厚さに形成されている。
As described with reference to FIGS. 1 to 3, in the
ここで、第1の非線形素子10aは、データ線52の側からみると順番に、上部電極15a/絶縁体14/下部電極13となって、金属(導電体)/絶縁体/金属(導電体)のサンドイッチ構造を採るため、ダイオードスイッチング特性を有することになる。一方、第2の非線形素子10bは、データ線52の側からみると順番に、下部電極13/絶縁体14/上部電極15bとなって、第1の非線形素子10aとは、反対のダイオードスイッチング特性を有することになる。従って、非線形素子10は、2つのダイオードを互いに逆向きに直列接続した形となっているため、1つのダイオードを用いる場合と比べると、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ことになる。なお、このように非線形特性を厳密に対称化する必要がないのであれば、1つの非線形素子のみを用いても良い。
Here, when viewed from the
画素電極23は、透過型として用いられる場合には、ITO(Indium Tin Oxide)などの導電性の透明膜から形成される一方、反射型として用いられる場合には、アルミニウムや銀などの反射率の大きな反射性金属膜から形成されることがある。なお、画素電極23は、反射型であってもITOなどの透明性金属から形成される場合もある。この場合には、反射層としての反射性金属が形成された後、絶縁層を介して透明な画素電極23が形成される。一方、半透過反射型として用いられる場合には、反射層を薄く形成して半透過反射膜とするか、あるいは、スリットが設けられる構成となる。素子基板20自体は、例えば、石英やガラスなどの絶縁性を有するものが用いられる。なお、透過型として用いる場合には、透明であることも素子基板20の要件となるが、反射型として用いる場合には、透明であることが要件にならない。また、素子基板20の表面に下地層201が設けられる理由は、熱処理により、下部電極13などが下地から剥離しないようにするとともに、下部電極13、13aに不純物が拡散しないようにするためである。したがって、これが問題とならない場合には、下地層201は省略可能である。
The
(電気光学装置の製造方法)
図8は、本形態の電気光学装置100の製造方法の一例を示す工程図である。図9は、素子基板形成工程の一部を示す工程断面図である。
(Method for manufacturing electro-optical device)
FIG. 8 is a process diagram illustrating an example of a method for manufacturing the electro-
本形態において、電気光学装置100を製造するにあたっては、図8に示す非線形素子形成工程P1〜シール材印刷工程P5からなる素子基板形成工程と、カラーフィルタ形成工程P6〜ラビング処理工程P10からなる対向基板形成工程とは別々に行われる。また、これらの工程は、素子基板20および対向基板30を多数取りできる大型の元基板の状態で行われるが、以下の説明では、単品サイズおよび大型の元基板については区別せず、素子基板20および対向基板30と称する。
In this embodiment, when the electro-
本形態では、大型の素子基板20に対して、まず、能動素子形成工程P1を行うことにより、電気光学装置複数個分のデータ線52および非線形素子10を形成する。この能動素子形成工程P1では、まず、図9に示す下地層形成工程(a)において、大型の素子基板20の表面にニオブ酸化物などの絶縁膜を一様な厚さに成膜して下地層201を形成する。
In this embodiment, the active element formation process P1 is first performed on the large-
次に、第1金属層形成工程(b)において、例えば、ニオブをスパッタリング等によって一様な厚さで成膜し、さらにフォトリソグラフィ技術を用いてデータ線52の金属層13a、および非線形素子10の下部電極13を同時に形成する(図2に示す下部電極形成工程に相当する)。このとき、データ線52の金属層13aと下部電極13とはブリッジ部(図示せず)で繋がっている。また、この工程では、給電パターン(図示せず)も形成する。
Next, in the first metal layer forming step (b), for example, niobium is formed into a uniform thickness by sputtering or the like, and further, the
次に、絶縁層形成工程(c)においては、大型の素子基板20を電解槽内で電解液に浸漬した状態で、素子基板20に給電し、陽極酸化を行う(図2に示す陽極酸化工程に相当する)。その際、データ線52の金属層13aを介して下部電極13に給電され、それらの表面には、絶縁体14として作用する陽極酸化膜が形成される。
Next, in the insulating layer formation step (c), power is supplied to the
次に、アニール工程(d)においては、素子基板20を加熱炉内で加熱する(図2に示す熱処理工程に相当する)。その結果、絶縁体14内の転位や空孔などの欠陥密度が低減されるので、非線形素子10のI/V値を高くすることができる。このようなアニール処理は、例えば、窒素雰囲気下において、例えば400℃で行われる。
Next, in the annealing step (d), the
次に、第2金属層形成工程(e)において、Crをスパッタリング等によって一様な厚さで成膜した後、フォトリソグラフィ技術を利用して、データ線52の最上層としての金属層15c、第1の非線形素子10aの上部電極15a、および第2の非線形素子10bの上部電極15bを形成する(図2に示す上部電極形成工程に相当する)。以上により、能動素子である非線形素子10が素子基板20の表面に必要な数だけ形成される。
Next, in the second metal layer forming step (e), after Cr is deposited with a uniform thickness by sputtering or the like, the
次に、ブリッジ部除去及び下地層除去工程(f)においては、例えば、ドライエッチングによりブリッジ部を大型の素子基板20から除去する。これにより、第1非線形素子10aおよび第2非線形素子10bの下部電極13および絶縁体14が、データ線52から島状に分断される。なお、この工程では、ブリッジ部の他に、給電パターンのうち、大型の素子基板200を切断した際に素子基板20に残ってしまう不要な部分についても除去する。また、画素電極23に相当する領域の下地層201を除去する。
Next, in the bridge portion removal and underlayer removal step (f), the bridge portion is removed from the
次に、図8の画素電極形成工程P2が行われる。具体的には、電極形成工程(g)において、画素電極23を形成するためのITOをスパッタリング等によって一様な厚さで成膜し、さらに、フォトリソグラフィ技術により、1画素分の大きさに相当する所定形状の画素電極23をその一部が上部電極15bに重なるように形成する。これらの一連の工程により、図6および図7に示す非線形素子10および画素電極23が形成される。
Next, the pixel electrode formation process P2 of FIG. 8 is performed. Specifically, in the electrode formation step (g), ITO for forming the
しかる後には、図8の配向膜工程P3において、元基板200の表面にポリイミド、ポリビニルアルコール等を一様な厚さに形成することによって配向膜24を形成した後、ラビング処理工程P4において、配向膜24に対してラビング処理その他の配向処理を行う。
After that, in the alignment film process P3 in FIG. 8, the
次に、シール材印刷工程P5において、ディスペンサーやスクリーン印刷等によってシール材104を環状に塗布する。なお、シール材104の一部分には、液晶注入口を形成しておく。
Next, in the sealing material printing process P5, the sealing
以上の素子基板形成工程とは別に、対向基板形成工程(カラーフィルタ形成工程P6〜ラビング処理工程P10)を行う。それには、まず、ガラス基板等といった透光性材料によって形成された大型の対向基板30を用意した後、カラーフィルタ形成工程P6において、大型の対向基板30の表面上にブラックマトリクス39、およびカラーフィルタ38を形成する。ここで、カラー表示が必要でない場合には、カラーフィルタ38を形成する必要はない。
Separately from the above element substrate forming process, an opposing substrate forming process (color filter forming process P6 to rubbing process P10) is performed. For this purpose, first, a large counter substrate 30 formed of a light-transmitting material such as a glass substrate is prepared, and then a
次に、平坦化層形成工程P7において、カラーフィルタ38の上に平坦化膜37を一様な厚さに形成して表面を平坦化する。
Next, in the flattening layer forming step P7, the flattening film 37 is formed to a uniform thickness on the
次に、対向電極形成工程P8において、ITO膜等によりストライプ状の対向電極31、すなわち、走査線51を形成する。
Next, in the counter electrode forming step P8, the stripe-shaped counter electrode 31, that is, the
次に、配向膜形成工程P9において、走査線51等の上にポリイミド等によって一様な厚さの配向膜34を形成した後、ラビング処理工程P10において、配向膜34に対してラビング処理等といった配向処理を施す。
Next, after an
その後、大型の素子基板200と大型の対向基板30とを位置合わせした上でシール材104を間に挟んで貼り合わせ(貼り合わせ工程P11)、さらに紫外線硬化その他の方法でシール材104を硬化させる(シール材硬化工程P12)。これにより、液晶装置複数個分を含んでいる空のパネル構造体が形成される。その後、空のパネル構造体を短冊状のパネル構造体に切断する(1次切断工程P13)。この短冊状のパネル構造体の切断個所では、シール材104の途切れ部分からなる液晶注入口が外部に開口しているので、露出した液晶注入口からパネル構造体の内側に液晶を減圧注入した後(液晶注入工程P14)、各液晶注入口に対して樹脂等の封止材を塗布して、各液晶注入口を封止する(注入口封止工程P15)。なお、この工程により、パネル構造体に液晶が付着するので、液晶を注入し終えたパネル構造体を洗浄する(洗浄工程P16)。その後、パネル構造体をさらに切断することにより、複数個の電気光学装置100が切り出される(2次切断工程P17)。しかる後に、電気光学装置100に液晶駆動用ICチップ260などを実装し、電気光学装置100が完成する(実装工程P18)。
After that, the large element substrate 200 and the large counter substrate 30 are aligned, and then bonded with the
なお、本形態では、下部電極13をニオブで構成し、絶縁体14をニオブの酸化膜(NbOx)で構成した例を説明したが、下部電極13をニオブ合金で構成し、絶縁体14をニオブ合金酸化膜で構成してもよい。このようなニオブ合金は、例えば、ニオブとタンタルの合金である。
In this embodiment, the example in which the
(電子機器の実施形態)
図10は、本発明に係る電気光学装置が搭載される電子機器の一例を示す携帯電話機の説明図である。図10に示すように、携帯電話機90は、複数の操作ボタン91と、本発明を適用した電気光学装置1を有している。なお、本形態の電気光学装置は、携帯電話機の他、モバイル型のパーソナルコンピュータなどに用いることもできる。
(Embodiment of electronic device)
FIG. 10 is an explanatory diagram of a mobile phone showing an example of an electronic apparatus in which the electro-optical device according to the invention is mounted. As shown in FIG. 10, the
10、10a、10b 非線形素子、13 下部電極、14 絶縁体、15、15a、15b 上部電極、20 素子基板、23 画素電極、30対向基板、100 電気光学装置 10, 10a, 10b Non-linear element, 13 Lower electrode, 14 Insulator, 15, 15a, 15b Upper electrode, 20 Element substrate, 23 Pixel electrode, 30 Counter substrate, 100 Electro-optical device
Claims (7)
前記絶縁体は、ニオブまたはニオブ合金の酸化膜から構成されていることを特徴とする非線形素子。 In a nonlinear element comprising a lower electrode, an insulator formed on the surface of the lower electrode, and an upper electrode facing the lower electrode via the insulator,
The non-linear element, wherein the insulator is composed of an oxide film of niobium or a niobium alloy.
前記酸化膜は、当該下部電極の表面を酸化してなる膜であることを特徴とする請求項1または2に記載の非線形素子。 The lower electrode is made of niobium or a niobium alloy,
The nonlinear element according to claim 1, wherein the oxide film is a film formed by oxidizing the surface of the lower electrode.
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