JP3079819B2 - アクティブデバイスおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マトリクス状アクティ
ブデバイス型ディスプレイ素子等の画素駆動用アクティ
ブデバイスに係り、特に液晶表示素子の駆動等に利用す
るアクティブデバイスおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】強誘電体の非線形性を利用し、これを２
端子素子として液晶をアクティブ・マトリクスにより駆
動する方法は、「Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｒｙｓｔａｌ
ｓ ａｎｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ」（１９
７１．Ｖｏｌ．１５、ｐｐ．９５〜１０４）に発表され
ている。その応用例として、特開昭６４−４７２１号公
報に開示されているようなアクティブデバイスが提案さ
れている。

【０００３】図１３は強誘電体のヒステリシス特性の説
明図であって、（ａ）は特性曲線、（ｂ）（ｃ）（ｄ）
は分極状態を説明する模式図である。同図（ａ）におい
て、Ｐｒは残留分極、Ｅｃは抗電界を表し、強誘電体に
電界を図の下から上に印加すると、電界を印加した方向
に分極配向し（ｂ）に示した状態になる。すると、自発
分極の方向とは逆の図の上から下の方向に内部電界が発
生する。

【０００４】また、十分大きな電界を上記とは逆方向に
印加すると、（ｃ）に示したように自発分極が反転し、
図の下から上の方向に内部電界が発生する。このときに
印加する電界が抗電界Ｅｃである、（ｄ）に示したよう
に自発分極がランダムな配向状態となる。また、（ｂ）
（ｃ）に示したように、自発分極の向きが揃っている場
合には、残留分極Ｐｒに相当する電界が生じ、強誘電体
に直列あるいは並列に結線された液晶などに電界を印加
することができる。

【０００５】図１４は液晶表示素子の駆動に強誘電体を
用いたアクティブデバイスを適用した１構成例を説明す
る（ａ）断面図、（ｂ）平面図、（ｃ）斜視図であっ
て、（ａ）は（ｂ）のＸ−Ｘ線に沿った断面に相当す
る。そして、１は絶縁基板（一般にガラス基板、以下ガ
ラス基板とも言う）、２は画素電極膜、３は強誘電体
層、４は信号線、５は絶縁基板（ガラス基板）、６は透
明電極膜、Ｄは絶縁基板１と画素電極（透明電極膜）２
からなる液晶表示素子の下側基板、Ｅはガラス基板５と
透明電極膜６からなる液晶表示素子の上側基板、Ｆは液
晶層である。

【０００６】同図において、ガラス基板１上に透明電極
膜から成る画素電極２、この画素電極２を被覆するよう
に強誘電体層３が形成され、さらにこの強誘電体層３上
に信号線４が形成されている下側基板Ｄと、ガラス基板
５上に透明電極膜６で形成される上側基板Ｅの間に液晶
層Ｆを保持して液晶素子を構成している。図１５は液晶
表示素子の駆動に強誘電体を用いたアクティブデバイス
を適用した他の構成例を説明する（ａ）断面図、（ｂ）
平面図、（ｃ）斜視図、また図１６は液晶表示素子の駆
動に強誘電体を用いたアクティブデバイスを適用したさ
らに他の構成例を説明する（ａ）断面図、（ｂ）平面
図、（ｃ）斜視図で、前記図１３と同一符号は同一部分
に対応する。

【０００７】図１４で説明したように、液晶表示素子の
下側基板Ｄ上に形成されているアクティブデバイスは、
画素電極（透明電極膜）２と信号線４の交差する領域に
強誘電体層が介在していればよいので、その構造は図１
５、図１６のような構成としてもよい。ここで用いられ
る強誘電体は、自発分極が大きく、スイッチング速度の
速い無機系材料であることが有利である。この無機系強
誘電体層の形成方法として、製造プロセスも簡便で大面
積化が容易なＭＯＤ（Ｍｅｔａｌｌｏ−Ｏｒｇａｎｉｃ
Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を採用するのが望ましい。な
お、このＭＯＤ法による強誘電体層の形成方法は本出願
人の出願にかかる特願平４−９２５１０号、特願平４−
１００８１０号に詳述されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記ＭＯＤ法は印刷、
焼成という厚膜プロセスであるため、スパッタリング法
やＣＶＤ法等の所謂薄膜法よりも製造プロセスが簡便
で、組成制御が容易、かつ大面積化が可能であるなどの
メリットがあるが、薄膜法よりもプロセス温度が高いと
いう欠点がある。

【０００９】上記した従来の構成から成るアクティブデ
バイスは、例えば強誘電体層にＰＺＴ（ジルコン酸チタ
ン酸鉛），透明電極膜にＩＴＯ（インジウム・スズ・オ
キサイド）を用いているが、ＰＺＴを結晶化させて十分
な強誘電性を得るためには、５００〜７００°Ｃでの熱
処理が必要である。しかし、ＰＺＴとＩＴＯは、Ｐｂ，
Ｉｎ，Ｓｎという低融点金属を含んでいるため、ＰＺＴ
とＩＴＯが相互に反応しやすく、そのためにＰＺＴの結
晶化が阻害され、強誘電性の低下、すなわち自発分極の
低下の原因となり所望の特性が得られないという問題点
があった。

【００１０】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
点を解決し、強誘電性を損なうことなく、ＭＯＤ法を用
いてアクティブデバイスを製造したアクティブデバイス
とその製造方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、透明電極膜とこの透明電極膜に信号を伝
達する信号線とが強誘電体層を介して直列に接続された
アクティブデバイスにおいて、前記透明電極膜と強誘電
体層の間に貴金属から成るバッファ層を介在させたこと
を特徴とする。

【００１２】すなわち、本発明は、図１に示したよう
に、絶縁基板１上に形成した透明電極膜２と、この透明
電極膜２に信号を伝達する信号線４とを強誘電体層３を
介して直列接続されてなるアクティブデバイスにおい
て、前記透明電極膜２と強誘電体層３との間に貴金属か
らなるバッファ層７を介在させ、前記透明電極膜２と強
誘電体層３の熱処理に伴う当該強誘電体層３の自発分極
の低下を防止して強誘電体層３の特性を維持する構成と
したことを特徴とする。

【００１３】また、本発明は上記アクティブデバイスを
製造する方法が、図２に示したように、ガラス基板１上
にＩＴＯから成る透明導電膜を成膜し、これをフォトリ
ソエッチングプロセスでパターニングして個別の透明電
極膜２を形成する透明電極膜形成工程（ａ）と、上記透
明電極膜２上に貴金属層を形成し、この貴金属層をフォ
トリソエッチングプロセスでパターニングして貴金属か
らなるバッファ層７を形成するバッファ層形成工程
（ｂ）と、上記透明電極膜２と、この透明電極膜２上に
形成されたバッファ層７を覆って、前記絶縁基板１の全
面に強誘電体の構成元素である金属の金属有機物の混合
溶液を塗布，焼成し、強誘電体層７を形成する強誘電体
層形成工程（ｃ）と、上記強誘電体層７上に導電体層を
形成し、フォトリソエッチングプロセスでパターニング
して信号線４を形成する信号線形成工程（ｄ）と、を少
なくとも含むことを特徴とする。

【００１４】なお、上記の透明電極膜２はＩＴＯから成
り、このＩＴＯはＥＢ蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法な
どの薄膜成長法で成膜することも可能で、上記のＭＯＤ
法に限るものではない。成膜したＩＴＯ膜はフォトリソ
エッチングプロセスによって、適用する対象が液晶表示
素子の場合は、その画素対応で個別に分離される。

【００１５】液晶表示素子に適用する場合には、上記基
板と液晶層を介して対峙する他方の基板にも同様の方法
でＩＴＯを形成する。また、上記バッファ層７は、Ａ
ｕ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｉｒなどの貴金属、あるいはそ
れらの内の２種類以上の合金から成ることを好適とし、
上記信号線４を形成する金属有機物はＡｕやＰｔの有機
物を好適とすることを特徴とする。

【００１６】

【作用】上記バッファ層はＰＺＴとＩＴＯの相互反応を
防止し、ＰＺＴのペロブスカイト構造の結晶化を促して
強誘電性を向上させる役割を持つ。図１１はＭＯＤ法に
よってＡｕ電極上またはＰｔ電極上に形成されたＰＺＴ
強誘電体とＩＴＯ透明電極上に形成されたＰＺＴ強誘電
体の結晶状態をＸ線回折の説明図であって、Ａｕ電極上
及びＰｔ電極上、ＩＴＯ透明電極上に形成されたＰＺＴ
強誘電体のＸ線回折の結果を示す図である。

【００１７】図１１においては、各回折ピークは明らか
にペロブスカイト構造を示しているが、ＩＴＯ透明電極
上に形成されたＰＺＴの回折ピークはＡｕ電極上やＰｔ
電極上のそれの約半分程度の強度しかなく、結晶化度が
低いことがわかる。図１２はソーヤタワー回路を用いて
測定した強誘電体のヒステリシス特性の説明図であっ
て、（ａ）はＡｕ電極上に形成されたＰＺＴ強誘電体の
ヒステリシス曲線、（ｂ）はＰｔ電極上に形成されたＰ
ＺＴ強誘電体のヒステリシス曲線、また（ｃ）はＩＴＯ
透明電極上に形成されたＰＺＴ強誘電体のヒステリシス
曲線である。

【００１８】同図に示されたように、ＩＴＯ透明電極上
に形成されたＰＺＴの残留分極はＡｕ電極上やＰｔ電極
上のそれの３分の２以下しかなく、また、ヒステリシス
曲線の形状も楕円に近く強誘電性が弱いことを示してい
る。すなわち、ＩＴＯ上にＰＺＴを形成するとＰＺＴが
十分に結晶化されず、大きな残留分極を得ることができ
ないが、Ａｕ電極上またはＰｔ電極上ならば、より大き
な残留分極を持つ非線形性の強いＰＺＴの膜を得ること
ができる。

【００１９】本発明は、上記の実験結果に基づき、透明
電極膜と前記透明電極膜に信号を伝達する信号線とが強
誘電体層を介して直列に接続されたアクティブデバイス
において、前記透明電極膜と強誘電体層の間に貴金属か
らから成るバッファ層を設けたものである。これによ
り、前記透明電極膜と強誘電体層の熱処理に伴う当該強
誘電体層の自発分極の低下を防止して強誘電体層の特性
を維持することができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例につき、図面を参照し
て詳細に説明する。図３〜図８は本発明によるアクティ
ブデバイスを液晶表示素子に適用した第１〜第６実施例
を説明するための（ａ）は本発明によるアクティブデバ
イスを用いた液晶素子の断面図、（ｂ）は（ａ）に示し
た液晶素子の下部基板上に形成されているアクティブデ
バイスを上面から見た平面図、（ｃ）は（ａ）に示した
液晶素子の下部基板上に形成されているアクティブデバ
イスの斜視図であって、（ａ）は（ｂ）のＸ−Ｘ線に沿
った断面に相当する。

【００２１】そして、同各図において、１は絶縁基板
（以下、一般にガラス基板を用い、以下ガラス基板とも
言う）、２は透明電極膜、３は強誘電体層、４は信号
線、７は貴金属からなるバッファ層である。また、５は
ガラス基板、６は透明電極、Ｄはガラス基板１と透明電
極膜からなる液晶表示素子の下側基板、Ｅはガラス５と
透明電極膜６からなる上側基板、Ｆは液晶層である。

【００２２】以下、各実施例をそれぞれの図面を参照し
て説明する。図３は本発明によるアクティブデバイスの
第１実施例の説明図であり、ガラス基板１上に透明電極
膜２、貴金属から成るバッファ層７、強誘電体層３、信
号線４が順次積層され、信号線４はバッファ層７と透明
電極膜２のいずれとも接触のない（すなわち、接点のな
い）構造となっている。

【００２３】このアクティブデバイスを構成する膜およ
び層を積層する順序は、信号線４がバッファ層７と透明
電極膜２のいずれにも接触のない構造であれば、ガラス
基板１上に信号線４を形成し、その上に強誘電体層３，
バッファ層７，透明電極膜２を順次積層するという前記
とは逆の積層順序でもよいものである。図４は本発明に
よるアクティブデバイスの第２実施例の説明図であっ
て、図１に示した第１実施例の変形例である。

【００２４】この第２実施例では、貴金属から成るバッ
ファ層７、強誘電体層３、および信号線４が同一幅に成
るようにガラス基板１上に形成してあり、前記信号線４
が形成されている部分の下層にのみ強誘電体層３が存在
する構造となっている。本実施例においては、前記第１
実施例のようにアクティブデバイスを構成する膜および
層を積層する順序を逆にすることはできないが、信号線
４をパターニングする際のフォトマスクを使って強誘電
体層３を同時にエッチング処理することができるため、
製造プロセスにおいて必要とするフォトマスクを一枚減
らすことができるという効果がある。

【００２５】図５は本発明によるアクティブデバイスの
第３実施例の説明図であり、前記第１実施例、および第
２実施例の変形例である。この第３実施例では、強誘電
体層３が透明電極膜２とバッファ層７のすべてを被覆
し、前記強誘電体層３上に信号線４を形成したものであ
る。アクティブデバイスを構成する膜および層の積層す
る順序は、信号線４を先に形成し、強誘電体層３が前記
信号線４のすべてを被覆してから、前記強誘電体層３上
にバッファ層７と透明電極２を順次積層する逆の順番で
もよい。

【００２６】本実施例においては、前記第１実施例、お
よび第２実施例よりも製造プロセスにおけるフォトリソ
エッチング工程が１回少ないというメリットがある。本
発明によるアクティブデバイスでは、信号線４とバッフ
ァ層７とが交差する領域がスイッチングが機能する領域
であり、それ以外の領域には強誘電体層は不要である
が、本実施例で用いているＰＺＴ強誘電体は透光性が高
く、アクティブデバイスの全面を強誘電体層が被覆して
いても視認性は十分確保できる。

【００２７】前記ＰＺＴ以外にも、ＰｂＴｉＯ₃ やＢａ
ＴｉＯ₃ 、またはそれらを含む無機系強誘電体材料も透
光性が高いものが多く、これらを用いても同様の効果が
期待できる。図６は本発明によるアクティブデバイスの
第４実施例の説明図であり、バッファ層７を引き出し
て、透明電極膜２と接続するプレーナ構造となってい
る。この場合も、信号線４がバッファ層７と透明電極膜
２のいずれにも接触のない構造であるならば、同一面内
に自由にレイアウトすることができる。

【００２８】本実施例において、アクティブデバイスを
構成する膜および層を積層する順序は、バッファ層７と
透明電極膜２の上下が逆でも差し支えがなく、また信号
線４、強誘電体層３、バッファ層７の積層順序を図示の
順序と逆にしてもよい。図７は本発明によるアクティブ
デバイスの第５実施例の説明図であり、前記第４実施例
の変形例である。

【００２９】この第５実施例では信号線４が形成されて
いる部分の下層にのみ強誘電体層３がある構造としたも
ので、このような構造とした場合には信号線４、強誘電
体層３、バッファ層７の順序を逆にすることはできない
が、前記第２実施例と同様に信号線４をパターニングす
る際のフォトマスクを使って強誘電体層３を同時にエッ
チングすることができるので、フォトマスクを一枚減ら
すことができるという効果もある。

【００３０】図８は本発明によるアクティブデバイスの
第６実施例の説明図であり、前記第４実施例、および第
５実施例の変形例である。この第６実施例も前記第３実
施例と同様に、強誘電体層３が透明電極膜２とバッファ
層７のすべてを被覆し、その強誘電体層３上に信号線４
を形成した構造としたものである。

【００３１】本実施例において、アクティブデバイスを
構成する膜および層を積層する順序は、信号線４を先に
形成し、強誘電体層３が前記信号線４のすべてを被覆し
てから、前記強誘電体層３上にバッファ層７と透明電極
膜２を順次積層する上記と逆の順序としてもよい。この
ときバッファ層７と透明電極膜２を積層する順序は上記
と逆の順序としてもよい。

【００３２】本実施例においても前記第４実施例、およ
び第５実施例に較べて、その製造プロセスにおけるフォ
トリソエッチング工程が１回少なくて済むというメリッ
トがある。以上、実施例を用いて本発明によるアクティ
ブデバイスの構成について説明してきたが、本発明によ
るアクティブデバイスは特に前述した第１実施例〜第６
実施例に限定されるものではなく、透明電極と強誘電体
の間に貴金属から成るバッファ層を介在するものであれ
ば構わない。

【００３３】次に、以上説明した本発明によるアクティ
ブデバイスの作用を説明する。図９は本発明による上記
各実施例で説明したアクティブデバイスを用いた液晶表
示素子の等価回路であって、３０は強誘電体の等価表示
（以下、等価強誘電体）であり、静電容量Ｃ_fsを持つ。
また、Ｆ’は液晶層の等価表示（以下、等価液晶層とい
う）であり、静電容量Ｃ_lcをもつ。

【００３４】同図において、（ａ）は等価液晶層Ｆ’に
電圧Ｖ_ddを印加したときの様子を表し、Ｖ₁ 、Ｖ₂ はそ
れぞれＣ_fe、Ｃ_lcによって分配された等価強誘電体３０
および等価液晶層Ｆ’にかかる電圧を示す。また、同図
（ｂ）は等価液晶層Ｆ’に印加していた電圧Ｖ_ddを除去
して等価強誘電体層３０の一端を接地したときの様子を
示し、Ｓ_feは前記バッファー層７と信号線４が強誘電体
層３をはさんで交差している部分の面積（能動領域）、
Ｐ_rは強誘電体層の残留分極、Ｓ_fe・Ｐ_r は残留分極に
よって保持される電荷量、Ｖ _lcは残留分極によって等価
液晶層に印加される電圧を示している。

【００３５】図１０は図９に示した等価液晶層の液晶表
示素子に電圧Ｖ_ddを印加したときの同等価液晶層にかか
る電圧Ｖ_lcを説明するタイミングチャートである。同図
において、液晶表示素子に電圧Ｖ_ddを印加したときに強
誘電体層にかかる電圧Ｖ₁ は Ｖ₁ ＝Ｖ_dd・Ｃ_lc／（Ｃ_fe＋Ｃ_lc） ・・・・・・・・（１） である。

【００３６】また、液晶表示素子に印加していた電圧を
除去して接地したときに残留分極によって液晶に印加さ
れる電圧Ｖ_lcは Ｖ_lc＝Ｓ_fe・Ｐ_r ／（Ｃ_fe＋Ｃ_lc） ・・・・・・・・（２） となる。強誘電体の自発分極を反転させるためにはＶ₁
＞Ｅ₀ である必要があり、液晶を回転させるためにはＶ
_lc＞２〜５Ｖでなければならない。したがって、できる
だけ駆動電圧Ｖ_ddを小さくし、Ｖ_lcを大きくするために
はＣ_lcとＣ_feの比を大きくし、残留分極Ｐ_r が十分大き
いことが必要である。

【００３７】前述したように、従来のアクティブデバイ
スはＩＴＯ透明電極膜上にＰＺＴ強誘電体層を形成して
いたので残留分極Ｐ_r が小さく、（２）式からアクティ
ブデバイスの能動領域の面積を大きくしなければ液晶表
示ができないことがわかる。すなわち、残留分極Ｐ_r が
小さいと液晶表示素子の開口率が低下し、その液晶表示
素子で構成した液晶パネル全体のコントラストが低下す
るばかりでなく、残留分極Ｐ_r があまりにも小さい場合
にはＶ_lcが小さくて駆動可能な液晶がなくなる可能性も
ある。

【００３８】上記各実施例で説明した本発明によるアク
ティブデバイスは、透明電極膜と強誘電体層の間に貴金
属から成るバッファ層を介在させることによって、ＰＺ
ＴとＩＴＯの相互反応を防止し、ＰＺＴの強誘電体のペ
ロブスカイト構造の結晶化を促して強誘電性を向上さ
せ、残留分極を改善させることができる。その結果、従
来の問題点を克服し、開口率が大きくコントラストの高
い液晶表示素子を達成することができた。また、上記実
施例で説明した本発明によってＭｅｔａｌｌｏ−Ｏｒｇ
ａｎｉｃ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法（ＭＯＤ法）による
液晶表示素子の問題点が解消され、ＭＯＤ法の持つメリ
ット、すなわち大面積化、組成制御の容易性、製造プロ
セスの連続化が可能となり、生産性に優れ、製造コスト
が安いなどのメリットを生かすことができ、低価格で性
能の高い液晶表示素子等、アクティブデバイス応用製品
を提供できる。

【００３９】次に、本発明によるアクティブデバイスの
製造方法の実施例を説明する。ここでは、前記図８で説
明したアクティブデバイスを用いた液晶表示素子の製造
方法を例として図２の工程図を参照して説明する。前記
したように、図８に示した液晶表示素子において、
（ａ）は液晶表示素子の断面図で、（ｂ）は（ａ）にお
けるアクティブデバイスが形成されている下側基板Ｄの
上面からみた平面図であり、（ｃ）は（ｂ）の斜視図で
ある。

【００４０】このアクティブデバイスは、ガラス基板１
上にＩＴＯの透明電極膜２が形成され、この透明電極膜
２の一辺にまたがるようにＡｕからなるバッファ層７が
形成されている。そして、透明電極膜２とバッファ層７
の全面を被覆するようにＰＺＴからなる強誘電体層３が
形成され、この強誘電体層３上にその下層にあるバッフ
ァ層７と交差するように信号線４が形成された下側基板
Ｄからなり、ガラス基板５上にＩＴＯからなる透明電極
膜６が形成された上側基板Ｅとの間に液晶層Ｆを保持さ
せて液晶表示素子を構成している。

【００４１】このアクティブデバイスの製造方法は、ま
ず、ガラス基板１上にＩＴＯからなる透明電極膜２を形
成する。・・・・・・・・・・透明電極膜形成工程
（ａ） このＩＴＯはＥＢ蒸着法，スパッタリング法，ＣＶＤ法
などの薄膜成膜法で被着するか、またはＭＯＤ法を用い
て被着する。成膜したＩＴＯ膜はフォトリソエッチング
プロセスによって、液晶表示素子の画素単位に個別に分
離される。上側基板Ｅの対向電極膜６も同様の方法で形
成する。

【００４２】次に、ＩＴＯからなる透明電極膜２の上に
貴金属であるＡｕからなるバッファ層７を形成する。
・・・・・・・・・・バッファ層形成工程
（ｂ） Ａｕのバッファ層７はメタロオーガニックＡｕペースト
をスクリーン印刷法で塗布後、７００°Ｃで１時間焼成
し、フォトリソエッチングによりパターニングし、その
一端がＩＴＯの透明電極膜２の一辺にまたがるように形
成する。

【００４３】そして、ＩＴＯの透明電極膜２およびＡｕ
のバッファ層７が形成されているガラス基板１の全面に
ＰＺＴからなる強誘電体層３を形成する。・・・・・・
・・・・強誘電体層形成工程（ｃ） 強誘電体層３は以下の手順で形成する。まず、Ｐｂ，Ｚ
ｒ，Ｔｉの金属有機物である２−エチルヘキサン酸鉛、
２−エチルヘキサン酸ジルコニウムおよび２−エチルヘ
キサン酸チタンを所望の原子数比になるように秤量し、
溶媒や増粘剤または希釈剤と共に混合してよく攪拌し、
金属有機物の均一混合溶液とする。

【００４４】上記金属の混合比はＰｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝
１：ｘ：１−ｘ（０＜ｘ＜１）となるような原子数比で
あればよく、ｘの値によって自発分極及び誘電率を自由
に選択することができる。また、ＰＺＴ中のＰｂは焼成
中に蒸発しやすく焼成後の原子数比が減少するので、Ｐ
ｂの原子数比は焼成条件に合わせて５〜２０％の範囲で
過剰に添加する。そして、Ａｕのバッファ層７上に前記
金属有機物の均一混合溶液をスクリーン印刷法で塗布
し、７０°Ｃで２０分間オーブン中で乾燥後、ベルト赤
外炉に入れて７００°Ｃで２０分間焼成する。この印
刷、乾燥、焼成を３回繰り返すことにより膜厚０．４μ
ｍのＰＺＴの強誘電体層を形成する。

【００４５】最後に、上記ＰＺＴの強誘電体層３上に、
その下層にある上記Ａｕからなるバッファ層７と交差す
るようにＡｕからなる信号線４を形成する。・・・・・
・・・・・・・信号線形成工程（ｄ） このＡｕからなる信号線４はメタロオーガニックＡｕペ
ーストをスクリーン印刷法で塗布後、７００°Ｃで１時
間焼成して、フォトリソエッチングによりパターニング
することで形成される。

【００４６】以上、説明したプロセスを経てアクティブ
デバイスの形成された下側基板Ｄが得られる。そして、
ＩＴＯからなる対向電極（透明電極膜６）が形成された
上側基板Ｅとの間に略々５μｍのスペースをあけて、こ
のスペース中に液晶を注入し、封止することで液晶表示
素子が構成される。液晶層Ｆを構成する液晶としては、
ＤＳ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｍｏｄ
ｅ）型、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）型、
ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌ
ｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）型、ＧＨ（Ｇｕｅ
ｓｔ Ｈｏｓｔ）型、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔ
ｅｄＮｅｍａｔｉｃ）型、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃ
ｔｒｉｃ ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ）型等を用いる
ことができる。

【００４７】そして、バッファ層７は、上記実施例で使
用したＡｕ以外に、ＰｔやＲｕ，Ｒｈ，Ｉｒなどの貴金
属、あるいはこれらの貴金属から選んだ２種類以上の合
金を用いることができる。上記製造プロセスに使用され
る金属有機物は、有機配位子錯体を含有するものであれ
ば特に限定されないが、２−エチルヘキサン酸の他に
も、具体的な有機配位子としては、安息香酸，ナフテン
酸，ラウリル酸，ステアリン酸，アビエチン酸，カブリ
ル酸，ミリスチン酸，パルミチン酸，リノール酸，オレ
イン酸などのカルボン酸、ビスアセチルアセトナトなど
のβ−ジケトン、カルバミン酸などを使用することがで
きる。

【００４８】また上記金属有機物は、溶媒に溶解させて
ガラス基板等の耐熱性の絶縁基板に塗布して成膜される
が、その溶媒としては、石油系溶剤、ミネラルスピリッ
ト、ターペン油、ベンゼン、アルコール系溶剤、カルビ
トール系、トルエン、セロソルブ系などの有機溶媒を金
属有機物に応じて選択できる。また、金属有機物が溶媒
に溶けにくい場合は必要に応じて、トリオクチルフォス
フィンオキシド（ＴＯＰＯ）、リン酸トリブチル（ＴＢ
Ｄ）あるいはアミン類などの付加錯体を生成する配位子
を適量添加する。

【００４９】さらに、上記金属有機物溶液は、そのまま
塗布しても構わないが、望ましくはその塗布法に応じて
増粘剤または希釈剤を添加して粘度調整をすることが好
ましい。増粘剤としては例えば、ロジン、アビエチン
酸、セルロース、アクリル樹脂などを使用することがで
き、希釈剤としてはα−ターピネオール、ブチルカルビ
トールアセテートなどを使用することができる。溶液の
粘度はスピンコート法の場合は１０００ｃｐｓ以下、ス
クリーン印刷法の場合は３０００〜５００００ｃｐｓの
範囲で選択することが好ましい。また、溶液の粘度を塗
布法に応じた範囲内で変化させることで、１回の塗膜，
焼成で得られる薄膜の膜厚を自由に選択できることは言
うまでもない。

【００５０】なお、本実施例でガラス基板とした絶縁基
板は、好ましくは６００°Ｃ以上に加熱しても変形や相
変化のない基板であれば特に制限はなく、たとえばバリ
ウムホウケイ酸ガラス基板、石英ガラス基板などのガラ
ス系基板、およびアルミナ基板などが、その目的に応じ
て使用される。また、粘度調整された前記ペーストは、
スクリーン印刷法やスピンコート法などにより、基板上
に塗布され、目的とする金属の有機物溶液で形成された
塗膜を前記金属有機物が分解し、消失する温度（通常４
５０〜６００°Ｃ）で焼成することが望ましい。この焼
成のための加熱方法は、耐熱性基板を所定の温度に加熱
できるものであればよく、その方法は特に限定されな
い。具体的にはベルト式焼成炉などを使用することがで
きる。

【００５１】液晶表示素子を構成する画素のサイズも、
フォトリソエッチングにより１０ミクロンレベルにまで
小さくすることができ、これにより画素ピッチが高密
度、かつ高コントラストの液晶表示素子を得ることが可
能である。ただし、４ｌｉｎｅ／ｍｍ程度の密度であれ
ば、フォトリソエッチングなしでスクリーン印刷により
直接パターニングすることができるので、フォトマスク
を１枚も使用せずにアクティブデバイスを作製すること
ができる。このことはフォトマスク作製コストの低減の
みならず、フォトリソエッチング工程にかかるコスト全
ての削減に大きく寄与することになる。

【００５２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
るアクティブデバイスは、透明電極膜と強誘電体層との
間に貴金属から成るバッファ層を介在させることによっ
て、ＰＺＴとＩＴＯの相互反応を防止し、ＰＺＴの強誘
電体のペロブスカイト構造の結晶化を促して強誘電性を
向上させ、残留分極性能を大幅に改善させることがで
き、その結果、従来の問題点を克服し、開口率が大きく
コントラストの高い液晶表示素子を得ることができる。

【００５３】さらに、本発明によるアクティブデバイス
およびその製造方法は、印刷技術を用いるＭＯＤプロセ
スを適用するのに最適であり、スパッタリング法やＣＶ
Ｄ法などの薄膜形成技術を用いる場合と比較して、製造
方法が簡易で安価であり、また、常圧操作であることか
ら製造プロセスの連続化が可能で生産性が高い。そし
て、広い面積に一度に素子を作製することが可能であ
り、特性のバラツキ等が少なく安定した大面積のアクテ
ィブデバイスを形成することができるので、液晶表示素
子に応用すればその画質を格段に良好なものとすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるアクティブデバイスの基本構成
を説明する斜視図である。

【図２】 本発明によるアクティブデバイスの製造方法
を説明する工程図である。

【図３】 本発明によるアクティブデバイスの第１実施
例の説明図である。

【図４】 本発明によるアクティブデバイスの第２実施
例の説明図である。

【図５】 本発明によるアクティブデバイスの第３実施
例の説明図である。

【図６】 本発明によるアクティブデバイスの第４実施
例の説明図である。

【図７】 本発明によるアクティブデバイスの第５実施
例の説明図である。

【図８】 本発明によるアクティブデバイスの第６実施
例の説明図である。

【図９】 本発明による各実施例のアクティブデバイス
を用いた液晶表示素子の等価回路である。

【図１０】 本発明による各実施例のアクティブデバイ
スを用いた液晶表示素子の等価回路に示した等価液晶層
の液晶素子に電圧を印加したときの同等価液晶層にかか
る電圧を説明するタイミングチャートである。

【図１１】 ＭＯＤ法によってＡｕ電極上またはＰｔ電
極上に形成されたＰＺＴ強誘電体とＩＴＯ透明電極上に
形成されたＰＺＴ強誘電体の結晶状態をＸ線回折の説明
図である。

【図１２】 ソーヤタワー回路を用いて測定した強誘電
体のヒステリシス特性の説明図である。

【図１３】 強誘電体のヒステリシス特性の説明図であ
って、（ａ）は特性曲線、（ｂ）（ｃ）（ｄ）は分極状
態を説明する模式図である。

【図１４】 液晶素子の駆動に強誘電体を用いたアクテ
ィブデバイスを適用した１構成例の説明図であって、
（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は斜視図であ
る。

【図１５】 液晶表示素子の駆動に強誘電体を用いたア
クティブデバイスを適用した他の構成例の説明図であっ
て、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は斜視図
である。

【図１６】 液晶表示素子の駆動に強誘電体を用いたア
クティブデバイスを適用したさらに他の構成例の説明図
であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は
斜視図である。

【符号の説明】

１・・・・絶縁基板（ガラス基板）、２・・・・透明電
極膜、３・・・・強誘電体層、４・・・・信号線、７・
・・・貴金属からなるバッファ層、５・・・・ガラス基
板、６・・・・透明電極、Ｄ・・・・ガラス基板と透明
電極膜からなる液晶素子の下側基板、Ｅ・・・・ガラス
５と透明電極膜６からなる上側基板、Ｆ・・・・液晶
層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1365

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁基板上に形成した透明電極膜と、こ
   の透明電極膜に信号を伝達する信号線とを強誘電体層を
   介して直列接続してなるアクティブデバイスにおいて、 前記透明電極膜と強誘電体層との間に貴金属からなるバ
   ッファ層を介在させ、前記透明電極膜と強誘電体層の熱
   処理に伴う当該強誘電体層の自発分極の低下を防止して
   強誘電体層の特性を維持する構成としたことを特徴とす
   るアクティブデバイス。
2. 【請求項２】 絶縁基板上に形成した透明電極膜と、こ
   の透明電極膜に信号を伝達する信号線とを強誘電体層を
   介して直列接続してなるアクティブデバイスの製造方法
   において、 絶縁基板上にＩＴＯから成る透明導電膜を成膜し、これ
   をフォトリソエッチングプロセスでパターニングして個
   別の透明電極膜を形成する透明電極膜形成工程（ａ）
   と、 上記透明電極膜上に貴金属層を形成し、この貴金属層を
   フォトリソエッチングプロセスでパターニングして、貴
   金属からなるバッファ層を形成するバッファ層形成工程
   （ｂ）と、 上記透明電極膜と、この透明電極膜上に形成されたバッ
   ファ層を覆って、前記絶縁基板の全面に強誘電体の構成
   元素である金属の金属有機物の混合溶液を塗布，焼成
   し、フォトリソエッチングプロセスでパターニングし
   て、強誘電体層を形成する強誘電体層形成工程（ｃ）
   と、 上記強誘電体層を含む絶縁基板の全面に導電体層を形成
   し、フォトリソエッチングプロセスでパターニングして
   信号線を形成する信号線形成工程（ｄ）と、を少なくと
   も含むことを特徴とするアクティブデバイスの製造方
   法。