(57)【要約】【課題】  保持容量に用いる容量用酸化膜を薄くすることにより、素子基板上に大きな段差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１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、タンタル膜からなる素子用下電極６１および容量用下電極６２を陽極酸化してなる素子用酸化膜７１および容量用酸化膜７２の上層に、ＩＴＯなどの金属酸化物層や、酸化物標準生成エンタルピーがクロムよりも高い金属層からなる素子用上電極８１ａ、８１ｂおよび容量用上電極８４を形成する。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、素子用下電極と、該素子用下電極の上層に積層された素子用酸化膜と、該素子用酸化膜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、容量用下電極と、該容量用下電極の上層に積層され、前記素子用酸化膜より膜厚が厚い容量用酸化膜と、該容量用酸化膜の上層に積層された容量用上電極とを備え、
前記容量用上電極は、金属酸化物層、または酸化物標準生成エンタルピーがクロムよりも高い金属層からなることを特徴とする電気光学装置。
【請求項２】
前記素子用上電極は、前記容量用上電極と同一の導電材料からなることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
【請求項３】
前記素子用上電極は、金属層によって構成され、
前記容量用上電極は、金属酸化物層、または酸化物標準生成エンタルピーが前記素子用上電極を構成する金属層よりも高い金属層からなることを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
【請求項４】
前記素子用上電極は、クロム層、または酸化物標準生成エンタルピーがクロムよりも高い金属層からなることを特徴とする請求項３に記載の電気光学装置。
【請求項５】
前記金属酸化物層は、インジウム・錫酸化物層であり、
前記の酸化物標準生成エンタルピーがクロムよりも高い金属層は、タングステン層、モリブデン層、および銀層のうちのいずれかであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の電気光学装置。
【請求項６】
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乃至５の何れか一項に記載の電気光学装置。
【請求項７】
前記素子用酸化膜は、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、
前記容量用酸化膜は、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６の何れか一項に記載の電気光学装置。
【請求項８】
請求項１乃至７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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）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）。
【０００３】
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−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードが採用されている。
【０００４】
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。
【０００５】
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酸化膜、およびクロム層からなる素子用上電極を備えたＴＦＤ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｄｉｏｄｅ）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）。
【特許文献１】特開２０００−１６２６０２号公報
【特許文献２】特開平０７−２６１２００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、素子用酸化膜よりも厚い容量用酸化膜（誘電体膜）を形成する必要がある。それ故、保持容量が形成されている領域には、厚い容量用酸化膜に起因する大きな段差が発生してしまい、このような大きな段差は、ポリイミド膜にラビング処理を施して配向膜とする際にラビング不良を起こさせ、表示ムラが発生する原因となるので、好ましくない。
【０００７】
また、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、容量用酸化膜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の配線の表面にも厚い酸化タンタルが形成される結果、大きな段差が発生し、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ある。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。
【０００８】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、保持容量に用いる容量用酸化膜を薄くすることにより、素子基板上に大きな段差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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、素子用下電極と、該素子用下電極の上層に積層された素子用酸化膜と、該素子用酸化膜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、容量用下電極と、該容量用下電極の上層に積層され、前記素子用酸化膜より膜厚が厚い容量用酸化膜と、該容量用酸化膜の上層に積層された容量用上電極とを備え、前記容量用上電極は、金属酸化物層、または酸化物標準生成エンタルピーがクロムよりも高い金属層からなることを特徴とする。
【００１０】
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。
【００１１】
本願発明者が、下電極、酸化膜および上電極が積層されたＴＦＤ素子や容量素子において、電流−電圧特性を低下させることなく酸化膜の膜厚を低減するための検討を行った結果、上電極を構成する金属材料の酸化物標準生成エンタルピーが高いほど、電流値が低いという新たな知見を得た。また、下電極と上電極との間に印加した電圧と電流値との関係（Ｉ−Ｖ特性）を求め、その切片より、界面の電位障壁高さを求めたところ、酸化物標準生成エンタルピーと電位障壁高さとは、概ね比例関係を示すという新たな知見を得た。このような知見によれば、酸化物標準生成エンタルピーが高い金属によって上電極を形成すれば、電流レベルが低いので、その分、酸化膜を薄くできることになる。ここで、酸化物標準生成エンタルピーが高いということは、酸化物が生成されにくいことを意味していることから、金属酸化物によって上電極を形成した場合も、電位障壁高さが高く、酸化膜を薄くできることになる。
【００１２】
ここに本発明では、容量用上電極を、金属酸化物層、または酸化物標準生成エンタルピーがクロムよりも高い金属層によって構成してある。このため、容量用酸化膜については、従来のように容量用上電極をクロム層で構成した場合と比較して、膜厚を薄くしても、保持容量の漏れ電流や耐電圧を従来と同等レベルを確保できる。従って、保持容量の容量用酸化膜を薄くできるので、素子基板上に大きな段差が形成されない。よって、ポリイミド膜などにラビング処理を施して配向膜とする際、段差に起因するラビング不良が発生しないので、表示ムラの発生を防止できる。
【００１３】
本発明において、前記素子用上電極は、例えば、前記容量用上電極と同一の導電材料からなる。このように構成すると、素子用酸化膜についても、従来のように容量用上電極をクロム層で構成した場合と比較して、膜厚を薄くすることができる。従って、陽極酸化後、非線形素子の非線形特性を向上させることを目的に絶縁膜中に水素を添加するための熱処理工程を行った際、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、電気光学装置のコントラスト特性を向上させることができる。また、容量用上電極および素子用上電極いずれについてもクロムを用いないので、環境保護に貢献できる。
【００１４】
本発明において、前記素子用上電極については、前記容量用上電極と材料の異なる金属層によって構成してもよい。この場合、前記容量用上電極は、金属酸化物層、または酸化物標準生成エンタルピーが前記素子用上電極を構成する金属層よりも高い金属層からなることが好ましい。この場合、前記素子用上電極は、クロム層、または酸化物標準生成エンタルピーがクロムよりも高い金属層からなることが好ましい。このように構成すると、素子用酸化膜については膜厚を厚くしたまま、容量用酸化膜の膜厚を薄くできる。従って、保持容量の単位面積当たりの容量値を高くできるので、以下の式
容量比＝（保持容量＋液晶容量）／非線形素子の容量
で表される容量比を一定にするにあたって、保持容量の占有面積を縮小でき、画素開口率の向上を図ることができる。
【００１５】
本発明において、前記金属酸化物層は、例えば、インジウム・錫酸化物層であり、前記の酸化物標準生成エンタルピーがクロムよりも高い金属層は、例えば、タングステン層、モリブデン層、および銀層のうちのいずれかである。この場合の各層は、インジウム・錫酸化物、タングステン、モリブデン、銀を主成分としておれば、その他の成分が添加してあってもよい。ここで、容量用上電極などにインジウム・錫酸化物などの光透過性の導電膜を用いれば、画素内に同時形成される電極も、インジウム・錫酸化物などの光透過性の導電膜で構成できるので、画素開口率を向上することができる。
【００１６】
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。このような構成の電気光学装置においては、第２の配線の上層に厚い酸化膜が容量用酸化膜と同時形成される場合があるが、このような場合でも、第２の配線の上層に形成される酸化膜は、従来と比較して薄い。それ故、第１の配線と第２の配線との交差部分に大きな段差が発生しないので、第１の配線の断線を防止することができる。
【００１７】
本発明において、前記素子用酸化膜および前記容量用酸化膜は、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、前記素子用酸化膜については、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、前記容量用酸化膜については、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。
【００１８】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施形態を説明する前に、図１を参照して、本願発明者が得た「酸化物標準生成エンタルピーと電位障壁高さとの関係」に関する新たな知見を説明しておく。
【００２０】
図１は、下電極、酸化膜および上電極が積層されたＴＦＤ素子や容量素子において、上電極を構成する金属材料の酸化物標準生成エンタルピーΔＨｆと、酸化膜／上電極界面における電位障壁高さφｓとの関係を示すグラフである。なお、図１において、クロム、タングステン、モリブデン、銀、インジウム・錫酸化物の各結果をＣｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｇ、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）として示してある。
【００２１】
本願発明者は、下電極、酸化膜および上電極が積層されたＴＦＤ素子や容量素子において、上電極を構成する材料を種々変えて、下電極と上電極との間に印加した電圧と電流値との関係（Ｉ−Ｖ特性）を求め、その切片より、界面の電位障壁高さφｓを求めたところ、以下の関係
電位障壁高さφｓ
Ｃｒ＜Ｗ＜Ｍｏ＜Ａｇ＜（ＩＴＯ）
酸化物標準生成エンタルピーΔＨｆ
Ｃｒ＜Ｗ＜Ｍｏ＜Ａｇ＜（ＩＴＯ）
が得られた。また、上電極を構成する酸化物標準生成エンタルピーΔＨｆと電位障壁高さφｓとは、図１に示すように、概ね比例関係を示すという知見が得られた。
【００２２】
従って、酸化物標準生成エンタルピーΔＨｆが高い金属によって上電極を形成すれば、界面の電位障壁高さφｓが高く、流れる電流値が低いので、その分、酸化膜を薄くできることになる。ここで、酸化物標準生成エンタルピーが高いということは、酸化物が生成されにくいことを意味していることから、金属酸化物によって上電極を形成した場合も、酸化膜を薄くできることになる。従って、図１には、インジウム・錫酸化物については酸化物標準生成エンタルピーが０として、インジウム・錫酸化物の結果もプロットしてある。
【００２３】
ここに、本発明では、以下に詳述するように、アクティブマトリクス型の電気光学装置において、保持容量を構成する容量用上電極を、ＩＴＯなどの金属酸化物層、またはタングステン、モリブデン、銀などの酸化物標準生成エンタルピーがクロムよりも高い金属層によって構成してある。このため、容量用酸化膜については、従来のように容量用上電極をクロム層で構成した場合と比較して、膜厚を薄くしても漏れ電流や耐電圧を従来と同等レベルを確保できることになる。
【００２４】
［実施の形態１］
以下、図面を参照して本発明を適用した電気光学装置を説明する。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導電膜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導電膜については右上がりの斜線を付してある。
【００２５】
（全体構成）
図２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３は、図２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。
【００２６】
図２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。
【００２７】
図３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。
【００２８】
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２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。
【００２９】
（素子基板２０の詳細構成）
図４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５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、図４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６（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。
【００３０】
図４および図５（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ている。
【００３１】
走査線３は、後述する理由からＩＴＯ膜からなる金属配線である。これに対して、データ線２は、タンタル単体膜やタンタル合金膜などのタンタル膜からなる金属配線である。データ線２は、タンタル膜に変えて、ニオブ膜やニオブとタンタルとの合金膜を用いることがある。また、データ線２は、タンタル膜やニオブ膜などに窒素や酸素をドープすることもある。
【００３２】
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４および図５（ａ）、（ｂ）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酸化膜７１が形成されている。素子用酸化膜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、素子用酸化膜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、素子用酸化膜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、素子用酸化膜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。なお、素子用下電極６１は、タンタル膜によって形成されている。
【００３３】
図４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。
【００３４】
ここで、第２の素子用上電極８１ｂ、画素配線部８２、画素電極８３、および容量用上電極８４は、走査線３（第１の素子用上電極８１ａ）と同時形成されたＩＴＯ膜によって形成されている。
【００３５】
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。ここで、容量用下電極６２および共通電極６３はタンタル膜からなる。
【００３６】
図４および図５（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２に示す液晶容量４が構成されている。
【００３７】
図４および図５（ｄ）に示すように、容量用下電極６２の表面側には、この容量用下電極６２を酸化してなる容量用酸化膜７２が形成されており、容量用上電極８４は、容量用酸化膜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、容量用酸化膜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。
【００３８】
再び、図４および図５（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酸化膜７１および容量用酸化膜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、容量用酸化膜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、容量用酸化膜７２、および絶縁層７３、７４の膜厚は、素子用酸化膜７１よりも厚い。
【００３９】
本形態の電気光学装置１において、走査線３（第１の素子用上電極８１ａ）、第２の素子用上電極８１ｂ、画素配線部８２、画素電極８３、および容量用上電極８４は、いずれもＩＴＯ膜から構成されており、このようなＩＴＯ膜を上電極として用いた非線形素子５および保持容量９では、上電極をクロム層で構成した場合と比較して、その電流−電圧特性（Ｉ−Ｖ特性）から得られる、酸化膜と上電極界面での電位障壁高さφｓが高く、電流レベルが低い。従って、本形態では、非線形素子５および保持容量９の各々に対して、上電極にクロム層を用いた従来の非線形素子や保持容量と同一のＩ−Ｖ特性を確保しようとした場合に、素子用酸化膜７１および容量用酸化膜７２の膜厚を薄くできる。
【００４０】
（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４のＡ−Ａ′線に相当する位置での断面図を示してある。
【００４１】
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の全面にタンタル膜６ａを形成する。
【００４２】
このようなタンタル膜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。なお、成膜の際、チャンバー内に不活性ガスとともに窒素ガスあるいは酸素ガスを導入すれば、窒素添加タンタル膜や酸素添加タンタル膜を形成することができる。このような窒素や酸素の導入は、チャンバー内にアルゴンと窒素や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窒素や酸素との混合ガスを導入する方法により実現できる。また、窒素添加タンタルや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、窒素添加タンタル膜や酸素添加タンタル膜を形成してもよい。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、タンタル膜６ａを形成してもよい。
【００４３】
次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、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。
【００４４】
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。
【００４５】
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が素子用酸化膜７１である。
【００４６】
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、表面に素子用酸化膜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。
【００４７】
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、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。
【００４８】
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、素子用酸化膜７１の膜厚よりも厚い。但し、酸化膜７ａの膜厚は、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酸化膜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。
【００４９】
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、絶縁膜中に水素を添加することにより、非線形素子５の非線形特性を改善する。
【００５０】
次に、素子基板２０の全面にＩＴＯ膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いて、ＩＴＯ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、素子用酸化膜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、素子用酸化膜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、容量用酸化膜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。
【００５１】
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３および図５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。
【００５２】
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。
【００５３】
（本形態の主な効果）
以上説明したように本形態では、クロム膜に代えて、ＩＴＯ膜によって、走査線３（第１の素子用上電極８１ａ）、第２の素子用上電極８１ｂ、および容量用上電極８４を形成しているため、図１を参照して説明した理由から、図６（ａ）に示すように、本形態では、図６（ｂ）に示す従来例と比較して、素子用酸化膜７１および容量用酸化膜７２を薄くできる。特に、容量用酸化膜７２は、素子用酸化膜７１より厚いので、容量用酸化膜７２を薄くすると、素子基板２０に形成される段差を小さくできる。このため、ポリイミド膜などにラビング処理を施して配向膜２２とする際、段差に起因するラビング不良が発生しないので、表示ムラの発生を防止できる。
【００５４】
また、素子用酸化膜７１および容量用酸化膜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。
【００５５】
また、素子用酸化膜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。
【００５６】
さらに、データ線２において金属部分として残るタンタルの膜厚が、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より厚いので、データ線２の抵抗を低減できる。逆にいえば、データ線２の抵抗を同一レベルでよいのであれば、データ線２を構成するためのタンタル膜６ａを薄く形成すればよいことになる。
【００５７】
さらにまた、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に形成された絶縁層７３も、従来と比較して薄い。このため、データ線２の周辺でも、そこに形成される段差は、保持容量９が形成されている領域の段差と同様、従来と比較して低い。それ故、走査線３とデータ線２との交差部分において、走査線３が断線することがない。
【００５８】
しかも、容量用上電極８４および素子用上電極８１ａ、８１ｂのいずれについてもクロムを用いないので、環境保護に貢献できる。
【００５９】
さらに、容量用上電極８４および素子用上電極８１ａ、８１ｂのいずれをもＩＴＯを用いるため、画素電極８３などもＩＴＯで構成できるので、画素開口率を向上することができる。
【００６０】
［実施の形態１の変形例］
上記実施の形態１では、酸化膜／ＩＴＯ膜界面での電位障壁高さφｓが高いとして、走査線３（第１の素子用上電極８１ａ）、第２の素子用上電極８１ｂ、および容量用上電極８４をＩＴＯ膜によって構成したが、図１に示す酸化物標準生成エンタルピーΔＨｆと電位障壁高さφｓとの関係からすれば、走査線３（第１の素子用上電極８１ａ）、第２の素子用上電極８１ｂ、および容量用上電極８４をタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銀（Ａｇ）によって形成した場合も、クロム（Ｃｒ）を用いた場合と比較して電位障壁高さφｓが高いので、素子用酸化膜７１および容量用酸化膜７２の膜厚を薄くできるという利点がある。
【００６１】
［実施の形態２］
図９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１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、本発明の実施の形態２に係る電気光学装置を図９のＡ１−Ａ１′線、Ｂ１−Ｂ１′線、Ｃ１−Ｃ１′線、Ｄ１−Ｄ１′線に相当する位置で切断したときの構造を模式的に示す断面図である。なお、本形態の電気光学装置は、基本的な構成が実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示するとともに、それらの説明を省略する。
【００６２】
実施の形態１では、第１の素子用上電極８１ａ、および第２の素子用上電極８１ｂが容量用上電極８４と同一材料からなる例であったが、本形態のように、第１の素子用上電極８１ａ、および第２の素子用上電極８１ｂが容量用上電極８４と異なる材料によって形成してもよい。
【００６３】
すなわち、本形態では、図９および図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、走査線３、画素配線部８２、画素電極８３、および容量用上電極８４は、実施の形態１と同様、ＩＴＯ膜によって形成され、容量用酸化膜７２は、従来のように容量用上電極をクロム膜で形成した場合と比較して薄い。
【００６４】
これに対して、非線形素子５の第１のＴＦＤ素子５ａには、クロム膜からなる第１の素子用上電極８１ａが形成され、この第１の素子用上電極８１ａの上層にＩＴＯ膜からなる走査線３が形成されている。また、非線形素子５の第２のＴＦＤ素子５ｂには、クロム膜からなる第２の素子用上電極８１ｂが形成され、この第２素子用上電極８１ｂの上層に、画素電極８３など含むＩＴＯ膜パターンが形成されている。このため、素子用酸化膜７１は、従来のように素子用上電極をクロム膜で形成した場合と同等である。
【００６５】
従って、本形態では、素子用酸化膜７１については膜厚を厚くしたまま、容量用酸化膜７２の膜厚を薄くできる。従って、保持容量９の単位面積当たりの容量値を高くできるので、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一定にするにあたって、保持容量９の占有面積を縮小でき、画素開口率の向上を図ることができる。
【００６６】
また、容量用上電極８４にはＩＴＯを用いるため、画素電極８３などもＩＴＯで構成できるので、画素開口率を向上することができる。
【００６７】
このような構成の素子基板２０を製造するには、実施の形態１において、図８（ｂ）を参照して説明した工程の後、クロム膜の成膜工程およびパターニング工程によって、クロム膜からなる第１の素子用上電極８１ａおよび第２の素子用上電極８１ｂを形成すればよい。
【００６８】
［実施の形態２の変形例］
上記実施の形態２では、容量用上電極８４がＩＴＯ膜によって形成され、第１の素子用上電極８１ａおよび第２の素子用上電極８１ｂがクロム膜で形成されていたが、容量用上電極８４については、酸化物標準生成エンタルピーがクロムよりも高く、かつ、酸化物標準生成エンタルピーが素子用上電極８１ａ、８１ｂを構成する金属層よりも高い金属層であれば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銀（Ａｇ）からなる構成であってもよい。この場合、素子用上電極８１ａ、８１ｂについてはクロムに限定されるものではないが、素子用酸化膜７１の膜厚を従来と同等か、あるいは従来より薄くするという観点からすれば、素子用上電極８１ａ、８１ｂについても、クロム層、または酸化物標準生成エンタルピーがクロムよりも高い金属層（タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銀（Ａｇ）など）であることが好ましい。
【００６９】
［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ＩＴＯ膜など、電位障壁高さφｓが高い導電膜で形成し、Ｙ方向に延びたデータ線２（第２の配線）をタンタル膜としたが、Ｘ方向に延びた走査線３をタンタル膜からなる第２の配線とし、Ｙ方向に延びたデータ線２をＩＴＯ膜など、電位障壁高さφｓが高い導電膜で形成してもよい。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。
【００７０】
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がタンタル膜から構成され、画素電極８３がＩＴＯ膜から構成されているが、例えば、タンタル膜とＩＴＯ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ＩＴＯ膜とした構成などを採用してもよい。なお、このようなタンタル膜とＩＴＯ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、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タンタル膜の端面を露出させ、この端面とＩＴＯ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。
【００７１】
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。
【００７２】
［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。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】下電極、酸化膜および上電極が積層されたＴＦＤ素子や容量素子において、上電極を構成する金属材料の酸化物標準生成エンタルピーΔＨｆと、酸化膜／上電極界面における電位障壁高さφｓとの関係を示すグラフである。
【図２】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３】図２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４】本発明の実施の形態１に係る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５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、図４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６】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明の実施の形態１に係る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７】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態１に係る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。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態１に係る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。
【図９】本発明の実施の形態２に係る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１０】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、図９のＡ１−Ａ１′線、Ｂ１−Ｂ１′線、Ｃ１−Ｃ１′線、Ｄ１−Ｄ１′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。
【符号の説明】
【００７４】
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・・素子用酸化膜、７２・・容量用酸化膜、８１ａ、８１ａ′・・第１の素子用上電極、８１ｂ、８１ｂ′・・第２の素子用上電極、８３・・画素電極、８４・・容量用上電極
【図１】
2007017825.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007017825.tif 000009
【図８】
2007017825.tif 000010
【図９】
2007017825.tif 000011
【図１０】
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