JP2007017826A

JP2007017826A - 電気光学装置および電子機器

Info

Publication number: JP2007017826A
Application number: JP2005201180A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Nagano; 大介永野
Original assignee: Sanyo Epson Imaging Devices Corp
Current assignee: Epson Imaging Devices Corp
Priority date: 2005-07-11
Filing date: 2005-07-11
Publication date: 2007-01-25

Abstract

【課題】熱処理工程による素子部分および保持容量部分の変形を防止することにより、上電極材料の断線に起因する点欠陥や線欠陥が発生することを防止可能な電気光学装置および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の電気光学装置において、画素スイッチング素子としての非線形素子５、および保持容量９を構成するにあたって、酸素添加タンタルによって素子用下電極６１および容量用下電極６２を形成し、酸素添加タンタルの陽極酸化膜によって素子用絶縁層７１および容量用絶縁層７２を形成する。また、データ線２も酸素添加タンタルによって構成する。
【選択図】図５

Description

本発明は、アクティブマトリクス型の電気光学装置、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。

アクティブマトリクス型の電気光学装置では、互いに交差する方向に形成された走査線とデータ線の交差に対応して複数の画素が形成されている。これらの複数の画素を等価回路的にみたとき、ＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）からなる画素スイッチング素子と液晶容量とが直列接続されているとともに、液晶容量に対して保持容量が並列接続された構成になっている（例えば、特許文献１参照）。

また、特許文献１に開示の電気光学装置では、素子基板の方に画素電極と共通電極とを形成し、画素電極と共通電極との間に発生する横電界を利用して液晶を駆動する、いわゆるＩＰＳ（Ｉｎ−ＰｌａｎｅＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードが採用されている。

しかしながら、上記特許文献１に開示の構成のように、画素スイッチング素子としてＴＦＴを用いた場合には、露光、現像、エッチング処理などを含むフォトリソグラフィ工程や成膜工程を多数回、繰り返し行う必要があるため、製造プロセスが長く、製造コストが増大するという問題点がある。

このような問題点を解消可能なものとして、タングステンなどを含有するタンタル合金層やタンタル単体膜からなる素子用下電極、その陽極酸化膜からなる素子用絶縁層、およびクロム層からなる素子用上電極を備えたＴＦＤ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＤｉｏｄｅ）素子（非線形素子）を画素スイッチング素子として用いた電気光学装置がある（例えば、特許文献２参照）。
特開２０００−１６２６０２号公報特開平０７−２６１２００号公報

しかしながら、ＴＦＤ素子を画素スイッチング素子として用いた電気光学装置において保持容量を構成するには、素子用絶縁膜と同様、タンタル合金層やタンタル単体膜を陽極酸化してなる酸化タンタルを容量用絶縁層（誘電体膜）として用いることになり、このような酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）は抵抗率が低い。このため、酸化タンタル膜内にＨを混入するための熱処理工程を行うが、この熱処理工程においてタンタル合金層またはタンタル単体膜中に酸化タンタル層から酸素が拡散固溶して素子の形状が変形することがある。このために上電極材料のパターニング時に上電極材料の断線が発生し、点欠陥や線欠陥の原因となるので好ましくない。

特に、ＩＰＳモードを採用した電気光学装置では、素子基板上の互いに交差する方向に第１の配線および第２の配線を形成することになる。また、容量用絶縁層を陽極酸化により形成する際に、下層側の第２の配線を給電線として用いると、第２の配線の表面には厚い酸化タンタルが形成されており、大きな段差が存在する。このため、第１の配線と第２の配線との交差部分で第１の配線が断線するおそれが非常に高い。このような断線は、表示の点欠陥や線欠陥などの不具合の原因となる。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、熱処理工程による素子部分および保持容量部分の変形を防止することにより、上電極材料の断線に起因する点欠陥や線欠陥が発生することを防止可能な電気光学装置および電子機器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、液晶を挟持する素子基板と対向基板とを有し、前記素子基板には、第１の配線と、該第１の配線に非線形素子を介して電気的に接続された画素電極と、該画素電極に対して前記液晶を介して対向する共通電極が形成された電気光学装置において、前記素子基板には、前記非線形素子に直列接続され、かつ、前記画素電極、前記液晶および前記共通電極によって構成される液晶容量に並列接続された保持容量が形成され、前記非線形素子は、酸素添加タンタル層からなる素子用下電極と、該素子用下電極の表面を酸化してなる素子用絶縁層と、該素子用絶縁層の上層に積層された素子用上電極とを備え、前記保持容量は、酸素添加タンタル層からなる容量用下電極と、前記容量用下電極の表面を酸化してなり、前記素子用絶縁層より膜厚が厚い容量用絶縁層と、該容量用絶縁層の上層に積層された容量用上電極とを備えていることを特徴とする。

すなわち、本発明では、素子基板上に非線形素子および保持容量を備えた電気光学装置において、前記非線形素子の素子用下電極および保持容量の容量用下電極を酸素添加タンタル層で構成することを特徴とする。

本願明細書において「直列接続」「並列接続」とは等価回路的に直列あるいは並列に電気的に接続していればよく、電極同士が直接接続している構成の他、他の電極、配線、回路などを介して電気的に接続している構成も含む意味である。

本発明において、非線形素子の素子用下電極および保持容量の容量用電極は、酸素添加タンタルから構成されている。それ故、素子用下電極および容量用電極の表面に形成した素子用絶縁膜および容量用絶縁膜の膜質を向上させるために熱処理を行っても、素子用下電極および容量用電極には、酸素の拡散固溶による過大な形状変形が生じない。従って、この形状変化に起因する上電極材料のパターニング時における断線現象の発生を抑えることができる。よって、点欠陥・線欠陥などのパネル不良を生じさせず歩留まりを向上することができる。

このような電気光学装置のうち、代表的なものがＩＰＳモードの電気光学装置であり、この電気光学装置では、前記素子基板には、前記第１の配線より下層側で当該第１の配線と交差する方向に延び、前記共通電極が直接あるいは他の導電層を介して接続する第２の配線が形成されている。

この場合、前記第２の配線は、酸素添加タンタル層によって構成されているとともに、当該酸素添加タンタル層の表面には、該酸素添加タンタル層の表面を酸化してなり、前記容量用絶縁層と膜厚が等しい絶縁層が形成されている構成を採用することができる。このような構成の電気光学装置において、第２の配線は、酸素添加タンタルから構成されているため、素子用下電極および容量用電極の表面に形成した素子用絶縁膜および容量用絶縁膜の膜質を向上させるために熱処理を行っても、第２の配線には、酸素の拡散固溶による過大な形状変形が生じない。従って、この形状変化に起因する第１の配線のパターニング形成時の断線現象の発生を抑えることができる。よって、線欠陥などのパネル不良を生じさせず歩留まりを向上することができる。

本発明において、前記素子用絶縁層および前記容量用絶縁層は、前記素子用下電極および前記容量用下電極の表面に対する水蒸気酸化などといった各種の方法で形成することができるが、前記素子用下電極および前記容量用下電極の表面を陽極酸化し、前記素子用絶縁層については、前記素子用下電極の表面を陽極酸化してなる酸化膜として形成し、前記容量用絶縁層については、前記容量用下電極の表面を陽極酸化してなる酸化膜として形成することが好ましい。

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。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、参照する各図において、図面上で認識可能な大きさとするために縮尺が各層や各部材ごとに異なる場合がある。また、各図においては、断面図および平面図に関わらず、ＴＦＤ素子（非線形素子）の素子用下電極などを構成する酸素添加タンタル膜などについて右下がりの斜線を付し、ＴＦＤ素子の素子用上電極などを構成するクロム膜については右上がりの斜線を付してある。

（全体構成）
図１は、本発明が適用される電気光学装置の電気的構成を示すブロック図である。図２は、図１に示す電気光学装置の構成を模式的に示す断面図である。

図１に示す電気光学装置１は、ＩＰＳモードを採用したアクティブマトリクス型の液晶装置であり、この電気光学装置１では、Ｘ方向に延びた走査線３（第１の配線）と、Ｙ方向に延びたデータ線２（第２の配線）との交差点に対応して複数の画素１０がマトリクス状に構成されている。データ線２はデータ線駆動回路１２に接続され、走査線３は走査線駆動回路１３に接続されている。本形態では、走査線３に非線形素子５が接続され、この非線形素子５を介して画素電極８３が接続されている。データ線２には共通電極６３が接続している。共通電極６３と画素電極８３との間には液晶容量４が形成され、等価回路的にみると、液晶容量４は、非線形素子５に対して直列接続されている。また、本形態では、データ線２と画素電極８３との間に保持容量９が形成されており、等価回路的にみると、保持容量９は、非線形素子５に直列接続され、かつ、液晶容量４には並列接続されている。

図２に示すように、本形態の電気光学装置１は、対向配置された一対の基板を有している。一方の基板は、非線形素子５や画素電極８３が形成された素子基板２０であり、他方の基板は対向基板３０である。素子基板２０と対向基板３０とはシール材１４によって貼り合わされ、その内側に液晶１１が封入されている。本形態の電気光学装置１では、素子基板２０の表面に直接、液晶駆動用ＩＣチップ１５が実装されている。

本形態において、液晶１１はＩＰＳモードで駆動されるため、詳しくは後述するように、素子基板２０の内側表面には、複数本の走査線３、走査線３に接続される複数の非線形素子５、および非線形素子５と１対１に接続される画素電極８３が形成され、素子基板２０の内側表面には、さらに、図１に示したデータ線２、共通電極６３および保持容量９も形成されている。なお、素子基板２０において、画素電極８３などの表面には、ポリイミドなどからなる配向膜２２が形成されている。対向基板３０の内側表面には、ポリイミドなどからなる配向膜３２が形成されている。但し、ＴＮモードやＶＡＮモードの電気光学装置と違って、本形態の電気光学装置１では、対向基板３０の内側表面には共通電極（対向電極）が形成されていない。なお、電気光学装置１をカラー表示用に構成する場合、対向基板３０には、「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」のカラーフィルタが形成されるが、本発明とは直接、関係しないので、その図示や説明を省略する。また、対向基板３０には、ブラックマトリクスなどと称せられる遮光膜や、平坦化膜が形成される場合もあるが、これらについても説明を省略する。また、素子基板２０の外側表面や対向基板３０の外側表面には、偏光板や位相差板などの光学部材が配置されるが、これらの光学部材についても図示および説明を省略する。

（素子基板２０の詳細構成）
図３は、本発明を適用した電気光学装置に用いた素子基板において、数画素分のレイアウトを示す平面図である。図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、図３のＡ−Ａ′線、Ｂ−Ｂ′線、Ｃ−Ｃ′線、Ｄ−Ｄ′線で電気光学装置を切断したときの構造を模式的に示す断面図である。図５（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明を適用した電気光学装置および従来の電気光学装置における非線形素子および保持容量の構成を比較して示す説明図である。

図３および図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）において、本形態の電気光学装置１では、Ｘ方向に延びた走査線３（第１の配線）と、Ｙ方向に延びたデータ線２（第２の配線）との交差点に対応して複数の画素１０がマトリクス状に構成され、走査線３は、クロムなどからなる金属配線であり、Ｙ方向に延びたデータ線２は、後述する理由から、酸素添加タンタル膜（ＴａＯ_x）からなる金属配線である。

本形態では、データ線２と走査線３との交差点の近傍に非線形素子５が形成されており、非線形素子５は、データ線２に並列する方向に延びて走査線３と交差する短冊状の素子用下電極６１を備えている。図３、図４（ａ）、（ｂ）、および図５（ａ）に示すように、素子用下電極６１の表面（上面および側面の双方）には、素子用下電極６１の表面を酸化してなる素子用絶縁層７１が形成されている。素子用絶縁層７１の表面には、走査線３が第１の素子用上電極８１ａとして通っており、素子用下電極６１、素子用絶縁層７１、および走査線３（第１の素子用上電極８１ａ）によって第１のＴＦＤ素子５ａが形成されている。また、素子用絶縁層７１の表面には、走査線３と並列するように第２の素子用上電極８１ｂが形成されており、素子用下電極６１、素子用絶縁層７１、および第２の素子用上電極８１ｂによって第２のＴＦＤ素子５ｂが形成されている。このようにして、非線形素子５は、第１のＴＦＤ素子５ａと第２のＴＦＤ素子５ｂとが極性を逆向きに直列接続されたＢａｃｋ−ｔｏ−Ｂａｃｋ構造を有している。

図３に示すように、非線形素子５の第２の素子用上電極８１ｂには、Ｘ方向に延びた画素配線部８２、Ｙ方向に延びた複数本の櫛歯状の画素電極８３、およびＸ方向に延びて複数本の画素電極８３の先端部同士を連結する容量用上電極８４がこの順に接続されている。ここで、第２の素子用上電極８１ｂ、画素配線部８２、画素電極８３、および画素電極８３は、走査線３と同時形成されたクロム膜によって形成されている。

また、画素１０内には、データ線２からのＸ方向への突出部分によって容量用下電極６２が構成され、容量用下電極６２からは複数本の櫛歯状の共通電極６３がＹ方向に延びている。

図３および図４（ｃ）に示すように、共通電極６３と画素電極８３とは、Ｘ方向において交互に配置され、その間で液晶１１を駆動する。言い換えれば、画素電極８３、液晶１１および共通電極６３によって、図１に示す液晶容量４が構成されている。

図３、図４（ｄ）、および図５（ａ）に示すように、容量用下電極６２の表面側には容量用絶縁層７２が形成されており、容量用上電極８４は、容量用絶縁層７２を介して容量用下電極６２に対向している。このようにして、容量用下電極６２、容量用絶縁層７２、および容量用上電極８４によって保持容量９が構成されている。

再び、図３および図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）において、データ線２は、製造方法を後述するように、素子用下電極６１や容量用下電極６２を陽極酸化して素子用絶縁層７１および容量用絶縁層７２を形成するための給電線として利用されることから、陽極酸化の際、データ線２および共通電極６３の表面にも、容量用絶縁層７２と膜厚が同一の絶縁層７３、７４が形成されている。従って、走査線３とデータ線２との交差部分では、走査線３とデータ線２との間に絶縁層７４が介在している。なお、容量用絶縁層７２、および絶縁層７３、７４の膜厚は、素子用絶縁層７１よりも厚い。

本形態の電気光学装置１において、素子用下電極６１、容量用下電極６２、データ線２、および共通電極６３は、従来と違って、酸素添加タンタル膜（ＴａＯ_x）によって形成されている。従って、素子用絶縁層７１、容量用絶縁層７２、および絶縁層７３、７４は、酸素添加タンタルの陽極酸化膜によって形成されている。ここで、酸素添加タンタルの陽極酸化膜と、タンタル単体膜の陽極酸化膜とを比較すると、酸素添加タンタルの陽極酸化膜のシート抵抗は、タンタル単体膜の陽極酸化膜のシート抵抗の数倍である。また、酸素添加タンタルの陽極酸化膜およびタンタル単体膜の陽極酸化膜を絶縁層に用いた金属−絶縁体−金属の構造において、その電流−電圧特性は電流の自然対数と電圧の平方根が比例関係にあり、この関係から絶縁層全体の抵抗を同等としようとした場合、酸素添加タンタルの陽極酸化膜の膜厚は、タンタル単体膜の陽極酸化膜の膜厚に比較して、かなり薄く済む。

なお、酸素添加タンタルは、タンタル単体膜に比較してシート抵抗が高い。また、データ線２は、信号配線として使用される。従って、本形態および従来のいずれにおいても、陽極酸化後にデータ線２において金属部分として残る酸素添加タンタルのシート抵抗が同等となるように初期の酸素添加タンタル膜の膜厚を設定すれば、データ線２の抵抗値については従来と同等とすることができる。

（酸素含有タンタル膜の性質）
図６（ａ）、（ｂ）は、酸素含有タンタル層のＸ線回析プロファイル、および酸素含有タンタル膜における酸素含有率と、その表面粗さとの関係を示すグラフである。

酸素含有タンタル膜の陽極酸化膜がタンタル単体膜の陽極酸化膜と比較して抵抗値が高いことの理由としては、後述する熱処理工程での熱処理温度を最適化できることなどの理由が考えられるが、以下の特性も寄与しているものと考えられる。

まず、図６（ａ）には酸素含有率が異なる５種類のグラフが描いてあるが、図示の都合上、そのうち酸素含有率０％の実線で示すグラフを矢印Ｓで示す量だけ上方にずらして描いてある。また、図中下に重ねて示してあるグラフは実験用スパッタ装置により比較的低速で成膜した場合の無酸素層及び酸素含有層のＸ線回折プロファイルを示し、図中矢印Ｓだけ上方にシフトさせて示すグラフは量産ラインのスパッタ装置で比較的高速に成膜した無酸素層のＸ線回折プロファイルを示す。一般に、ガラス基板上に形成された通常のＴａ層はβ−Ｔａ構造を有し、それに対応するのがピークＡであると考えられる。ここで、量産ラインで比較的高速に成膜させると、ピークＡの脇の領域に小さなピーク群Ｂが見られるようになる。これらのピーク群Ｂは、β−Ｔａの配向性が悪化することによる配向のばらつきに起因するものであると思われる。このような配向性のばらつきは、非線形素子１０の電気的特性のばらつきや歩留まりの低下を生ずる可能性があり好ましくない。

一方、酸素含有タンタル膜中の酸素含有率が比較的低い場合（１０原子％未満の場合）は上記と同様にピークＡが観測されるが、酸素含有率が高くなる（１５原子％を越える）と、上記のピークＡは消失し、その代わりに上記ピーク群Ｂが存在した領域になだらかなピークＣが発生する。酸素含有率がさらに高くなると、このピークＣも小さくなり、やがてほとんど消失する。この結果から、酸素含有タンタル膜中の酸素含有率が高まると、徐々に配向性が悪化し、ピーク群Ｂと同じ領域に一旦ピークＣが現れるが、このピークＣがなだらかな形状をしていることから、配向の乱れは全体に無秩序かつ均一に発生していて、やがてさらに配向性が低下することによって全体として結晶性の存在しないランダムな構造（無定形若しくはアモルファス構造に類似した構造）になっていくものと考えられる。これによって、酸素含有タンタル膜は、結晶性は悪いものの、全体としては均一な構造を有し、その陽極酸化膜の抵抗率が上昇するものと考えられる。

また、図６（ｂ）に示すように、酸素含有タンタル膜において、酸素含有率が１０原子％以上であれば平滑性の改善がみられ、２０原子％以上であれば平滑性の改善効果が顕著である。このような表面粗さの改善も、保持容量９や非線形素子５の電流−電圧特性の改善、すなわち、酸素含有タンタル膜の陽極酸化膜における抵抗値の上昇に寄与しているものと考えられる。

（電気光学装置の製造方法）
図７（ａ）〜（ｃ）および図８（ａ）〜（ｃ）は、本形態の電気光学装置の製造工程のうち、素子基板２０の製造工程を示す説明図である。なお、図７および図８において、右側領域には１つの画素の平面図を示し、右側領域には、図３のＡ−Ａ′線に相当する位置での断面図を示してある。

まず、図７（ａ）に示すように、素子基板２０の表面全体にタンタル酸化膜などにより下地層２１を形成した後、素子基板２０の全面に酸素添加タンタル膜６ａ（ＴａＯ_x）を形成する。ここで形成する酸素添加タンタル膜６ａの膜厚は、例えば５０ｎｍ〜２００ｎｍ程度である。

このような酸素添加タンタル膜６ａは、スパッタ法などによって成膜できる。スパッタ法では、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。このような成膜装置において、チャンバー内に下部電極用の原料（タンタル）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する。その結果、プラズマ中の正イオンがターゲットに加速衝突し、その反動でターゲット材料が素子基板２０に堆積する。その際、チャンバー内に不活性ガスとともに酸素Ｏ₂を導入すれば、酸素含有のタンタル膜（酸素添加タンタル膜６ａ）を形成することができる。このような酸素の導入は、チャンバー内にアルゴンと酸素とを各々同時に導入する方法、あるいはチャンバー内にアルゴンと酸素との混合ガスを導入する方法により実現できる。ここで、チャンバー内の酸素分圧が高いほど、成膜された酸素添加タンタル膜６ａにおける酸素含有率が高まることになる。このような酸素分圧は、酸素とアルゴンの流量比により制御できる。

また、酸素添加タンタルをターゲットとして用いてスパッタ成膜を行って、酸素添加タンタル膜６ａを形成してもよい。さらに、スパッタ法に代えて、イオンプレーティング法、ＥＢ蒸着法、ＰＬＤ法などといったその他のＰＶＤ法を用いて、酸素添加タンタル膜６ａを形成してもよい。

次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、酸素添加タンタル膜６ｂをパターニングし、図７（ｂ）に示すように、データ線２、素子用下電極６１、容量用下電極６２、および共通電極６３を備えたタンタルパターン６ｂを形成する。ここで、素子用下電極６１は、データ線２に対してブリッジ部６ｃを介して接続している。

次に、データ線２から給電してタンタルパターン６ｂの表面全体に陽極酸化を行い、図７（ｃ）に示すように、タンタルパターン６ｂの表面に、酸素添加タンタルの陽極酸化膜からなる酸化膜７ａを形成する。この工程で行う陽極酸化法では、燐酸塩、クエン酸塩、サリチル酸塩やフタル酸塩などの芳香族カルボン酸塩の水溶液或いはアルコール溶液などの電解液（化成液）に素子基板２０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、タンタルパターン６ｂ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。

この工程で形成される酸化膜７ａの膜厚は例えば１０〜１００ｎｍ程度であり、従来と比較して薄い。このような酸化膜７ａのうち、素子用下電極６１の表面に形成された酸化膜７ａが素子用絶縁層７１である。

次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、タンタルパターン６ｂおよびその表面に形成された酸化膜７ａを、図８（ｃ）に示すようにパターニングし、ブリッジ部６ｃを除去する。その結果、表面に素子用絶縁層７１が形成された素子用下電極６１が、データ線２、容量用下電極６２、および共通電極６３を備えたタンタルパターン６ｄから島状に分離される。

次に、データ線２から給電してタンタルパターン６ｄの表面全体に陽極酸化を行い、図８（ｂ）に示すように、酸素添加タンタルの陽極酸化膜からなる酸化膜７ｂを形成する。この工程で行う陽極酸化法でも、酸化膜７ａを形成した工程と同様、燐酸塩、クエン酸塩、サリチル酸塩やフタル酸塩などの芳香族カルボン酸塩の水溶液或いはアルコール溶液などの電解液（化成液）に素子基板２０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、タンタルパターン６ｂ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。

この工程では、酸化膜７ａを形成した工程と比較して陽極酸化電圧が高く、酸化膜７ｂの膜厚は例えば５０〜１２５ｎｍ程度であり、素子用絶縁層７１の膜厚よりも厚い。但し、酸化膜７ａは、従来と比較して薄い。この酸化膜７ｂのうち、容量用下電極６２の表面に形成された酸化膜が容量用絶縁層７２である。その際、データ線２および共通電極６３の表面にも絶縁膜７３、７４が形成されるが、素子用下電極６１の表面には、酸化膜７ｂは形成されない。

次に、各絶縁層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、熱処理工程を行う。このような工程は、水素を含有する雰囲気中で行い、絶縁膜（酸化膜７ａ、７ｂ）中に水素を添加する。

この熱処理工程において、従来は、熱処理によって素子用下電極６１および容量用下電極６２が膨張し、これによって、図５（ｂ）に示すように、素子用絶縁層７１および容量用絶縁層７２の端縁が側方へ張り出したヒサシ構造が形成されることが判明した。この状態で、後述するように、走査線３（第１の素子用上電極８１ａ）、第２の素子用上電極８１ｂ、容量用上電極８４を形成するためのクロ膜を形成すると、素子用絶縁層７１および容量用絶縁層７２の端縁と、下地層２１の表面と、クロム膜との間に隙間Ｇが形成され、クロム膜をパターニングして走査線３（第１の素子用上電極８１ａ）、第２の素子用上電極８１ｂ、容量用上電極８４を形成する際、上記の隙間Ｇにエッチャントが侵入して、断線が発生するという問題点がある。しかるに本形態では、素子用下電極６１および容量用下電極６２が酸素含有タンタル層であるため、この熱処理工程における素子用絶縁層７１および容量用絶縁層７２から素子用下電極６１および容量用下電極６２への酸素の侵入が少ない。ここで、熱処理工程は、処理温度が高いほど素子特性は良好になるが、本形態では、素子用絶縁層７１および容量用絶縁層７２から素子用下電極６１および容量用下電極６２への酸素原子の拡散が大幅に抑制されているため、十分に高い温度で熱処理工程を行うことができる。

次に、素子基板２０の全面にクロム膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いて、クロム膜を、図８（ｃ）に示すようにパターニングし、走査線３（第１の素子用上電極８１ａ）、第２の素子用上電極８１ｂ、画素電極８３、および容量用上電極８４を形成する。その結果、第１の素子用下電極６１、素子用絶縁層７１、および走査線３（第１の素子用上電極８１ａ）を備えた第１のＴＦＤ素子５ａと、第１の素子用下電極６１、素子用絶縁層７１、および第２の素子用上電極８１ｂを備えた第２のＴＦＤ素子５ｂが形成され、第１のＴＦＤ素子５ａおよび第２のＴＦＤ素子５ｂによって、Ｂａｃｋ−ｔｏ−Ｂａｃｋ構造の非線形素子５が形成される。また、容量用下電極６２、容量用絶縁層７２、および容量用上電極８４によって保持容量９が形成される。さらに、画素電極８３に対して共通電極６３が対向するように形成される。

しかる後、素子基板２０の全面にポリイミド樹脂などを塗布、焼成した後、ラビング処理を行い、図２および図４に示すように、配向膜２２を形成する。このようにして素子基板２０を形成する。

このようにして製造した素子基板２０は、配向膜３２が形成された対向基板３０とシール材１４によって貼り合わせた後、シール材１４の途切れ部分から液晶１１を注入し、しかる後に、シール材１４の途切れ部分を封止材で封止する。これにより、電気光学装置１が完成する。

（本形態の主な効果）
以上説明したように本形態では、タンタル単体膜やタンタル合金に代えて、酸素添加タンタルによって素子用下電極６１および容量用下電極６２を形成しているため、酸化膜（７ａ、７ｂ）の膜質や絶縁性を向上させるために水素（Ｈ）を添加する熱処理工程を行う際、熱処理温度が高くても、素子用絶縁層７１および容量用絶縁層７２から素子用下電極６１および容量用下電極６２への酸素原子の拡散が大幅に抑制される。このため、図５（ｂ）に示すようなヒサシ構造が発生しない。よって、上電極材料のパターニング時における断線現象の発生を抑えることが出来、点欠陥・線欠陥などのパネル不良を生じさせず歩留まりを向上することができる。

また、本形態の電気光学装置１は、ＩＰＳモードが採用されているため、素子基板２０には、走査線３より下層側で走査線３と交差する方向に延びたデータ線２が形成されているが、このデータ線２も酸素添加タンタルで構成されているため、走査線３とデータ線２との交差部分に大きな段差があり、かつ、酸化膜（７ａ、７ｂ）の膜質や絶縁性を向上させるための熱処理工程における熱処理温度が高くても、走査線３が断線することがない。

さらに、本形態によれば、素子用絶縁層７１および容量用絶縁層７２の膜厚を薄くできるので、陽極酸化時間を短くできる。それ故、素子基板２０を形成する際の陽極酸化工程のタクトを短縮することができるので、製造コストを低減できる。

さらにまた、本形態では、素子用絶縁層７１の膜厚が薄いので、陽極酸化後の熱処理工程で絶縁膜中への水素の添加が、従来の膜厚と比較して絶縁膜全体に効果的に行われる。このため、非線形素子５の非線形特性を向上させることができるので、電気光学装置１のコントラスト特性を向上させることができる。

また、データ線２において金属部分として残る酸素添加タンタルの抵抗が、従来のデータ線２において金属部分として残るタンタル層と同等となるように、初期タンタル膜の膜厚を設定してあるので、データ線２の抵抗については従来と同等レベルを確保できる。

［変更例］
上記形態では、素子用絶縁層７１および容量用絶縁層７２として酸素添加タンタルの陽極酸化膜を用いたため、抵抗率が高いとして、素子用絶縁層７１および容量用絶縁層７２の双方について膜厚を従来より薄くしたが、素子用絶縁層７１の膜厚については従来と同等とし、容量用絶縁層７２についてのみ膜厚を従来より薄くしてもよい。このように構成すると、非線形素子５に寄生する容量は従来と変化しない一方、保持容量９の単位面積当たりの容量が増大するため、以下の式
容量比＝（保持容量９＋液晶容量４）／非線形素子５の容量
で表される容量比を最適値、例えば８とするにあたって、保持容量９の占有面積を縮小することができる。それ故、画素開口率を向上することができる。

［その他の実施の形態］
上記形態では、Ｘ方向に延びた走査線３（第１の配線）をクロム膜とし、Ｙ方向に延びたデータ線２（第２の配線）を酸素添加タンタル膜としたが、Ｘ方向に延びた走査線３を酸素添加タンタル膜からなる第１の配線としてもよい。また、上記形態では、給電線を第２の配線として残した構成であったが、陽極酸化後に給電線を除去した電気光学装置、あるいは絶縁膜の形成に陽極酸化に代えて、水蒸気酸化などの方法を採用したため、給電線を必要としない電気光学装置に本発明を適用してもよい。

上記形態では、極性を逆向きにして第１のＴＦＤ素子５ａと第２のＴＦＤ素子５ｂとを直列接続した非線形素子５が用いたが、極性を逆向きにして２つのＴＦＤ素子を並列接続した非線形素子５を画素スイッチング素子として用いてもよい。このような非線形素子を用いた場合も、電流−電圧の非線形特性が正負の双方向にわたって対称であるため、反転駆動方式を採用した場合でも、品位の高い画像を安定して表示できる。

本形態では、共通電極６３が酸素添加タンタルから構成され、画素電極８３がクロム膜から構成されているが、例えば、酸素添加タンタル膜とクロム膜とを電気的に接続することにより、共通電極６３および画素電極８３の双方を酸素添加タンタル膜とした構成、あるいは共通電極６３および画素電極８３の双方をクロム膜とした構成を採用してもよい。なお、このような酸素添加タンタル膜とクロム膜とを電気的に接続するには、素子基板２０の製造工程において、ブリッジ部をエッチング除去する際、酸素添加タンタル膜およびその表面に形成された酸化膜を部分的に除去して酸素添加タンタル膜の端面を露出させ、この端面とクロム膜とを接続すればよいので、接続を図るための工程を別途、行う必要がない。

上記形態では、ＩＰＳモードの電気光学装置に本発明を適用したが、ＦＦＳモードの電気光学装置に本発明を適用してもよい。

［電子機器への搭載例］
本発明を適用した電気光学装置１は、携帯電話機やモバイル型のパーソナルコンピュータの他、マルチメディア対応のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、エンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、ページャ、ワードプロセッサ、テレビ、ビューファインダ型またはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、ＰＯＳ端末、タッチパネルなどの電子機器に適用できる他、３０インチを越えるような大画面を備えた電子機器を構成するのに用いることもできる。

本発明が適用される電気光学装置の電気的構成を示すブロック図である。図１に示す電気光学装置の構成を模式的に示す断面図である。本発明を適用した電気光学装置に用いた素子基板において、数画素分のレイアウトを示す平面図である。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、図３のＡ−Ａ′線、Ｂ−Ｂ′線、Ｃ−Ｃ′線、Ｄ−Ｄ′線で電気光学装置を切断したときの構造を模式的に示す断面図である。（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明を適用した電気光学装置および従来の電気光学装置における非線形素子および保持容量の構成を比較して示す説明図である。（ａ）、（ｂ）は、酸素含有タンタル層のＸ線回析プロファイル、および酸素含有タンタル膜における酸素含有率と、その表面粗さとの関係を示すグラフである。（ａ）〜（ｃ）は、本発明を適用した電気光学装置の製造工程のうち、素子基板の製造工程を示す説明図である。（ａ）〜（ｃ）は、本発明を適用した電気光学装置の製造工程のうち、素子基板の製造工程を示す説明図である。

符号の説明

１・・電気光学装置、２・・データ線（第２の配線）、３・・走査線（第１の配線）、５・・非線形素子、５ａ・・第１のＴＦＤ素子、５ｂ・・第２のＴＦＤ素子、４・・液晶容量、９・・保持容量、１０・・画素、２０・・素子基板、３０・・対向基板、６１・・素子用下電極、６２容量用下電極、６３・・共通電極、７１・・素子用絶縁層、７２・・容量用絶縁層、８１ａ・・第１の素子用上電極、８１ｂ・・第２の素子用上電極、８３・・画素電極、８４・・容量用上電極

Claims

液晶を挟持する素子基板と対向基板とを有し、前記素子基板には、第１の配線と、該第１の配線に非線形素子を介して電気的に接続された画素電極と、該画素電極に対して前記液晶を介して対向する共通電極が形成された電気光学装置において、
前記素子基板には、前記非線形素子に直列接続され、かつ、前記画素電極、前記液晶および前記共通電極によって構成される液晶容量に並列接続された保持容量が形成され、
前記非線形素子は、酸素添加タンタル層からなる素子用下電極と、該素子用下電極の表面を酸化してなる素子用絶縁層と、該素子用絶縁層の上層に積層された素子用上電極とを備え、
前記保持容量は、酸素添加タンタル層からなる容量用下電極と、前記容量用下電極の表面を酸化してなり、前記素子用絶縁層より膜厚が厚い容量用絶縁層と、該容量用絶縁層の上層に積層された容量用上電極とを備えていることを特徴とする電気光学装置。
前記素子基板には、前記第１の配線より下層側で当該第１の配線と交差する方向に延び、前記共通電極が直接あるいは他の導電層を介して接続する第２の配線が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
前記第２の配線は、酸素添加タンタル層によって構成されているとともに、
当該酸素添加タンタル層の表面には、該酸素添加タンタル層の表面を酸化してなり、前記容量用絶縁層と膜厚が等しい絶縁層が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電気光学装置。
前記素子用絶縁層は、前記素子用下電極の表面を陽極酸化してなる酸化膜であり、
前記容量用絶縁層は、前記容量用下電極の表面を陽極酸化してなる酸化膜であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の電気光学装置。
請求項１乃至４の何れか一項に記載の電気光学装置を備えていることを特徴とする電子機器。