JP3290550B2

JP3290550B2 - 非線形素子基板および電気光学装置

Info

Publication number: JP3290550B2
Application number: JP31761194A
Authority: JP
Inventors: 満鹿野; 国平陳; 正今野
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1994-11-28
Filing date: 1994-11-28
Publication date: 2002-06-10
Anticipated expiration: 2017-06-10
Also published as: JPH08152653A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、強誘電性樹脂膜を基板
中に有する非線形素子基板および電気光学装置に係わ
り、詳しくは強誘電性樹脂膜とその表面に形成された電
極との密着性が優れた非線形素子基板およびこの基板を
用いた電気光学装置の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、第一の電極、強誘電性樹脂膜およ
び第二の電極が表面に積層形成された非線形素子基板で
は、強誘電性樹脂膜の上部に第二の電極をスパッターに
より形成していた。特に第二の電極として透明な電極が
要求される場合にはＩＴＯ（インジウム錫酸化物）のス
パッター薄膜が用いられていた。この従来構成の非線形
素子基板は、スパッター成膜という慣用の成膜方法を用
いることができ製造が容易なため、従来より電気光学装
置の基板として用いられており、強誘電性樹脂膜のヒス
テリシス特性を利用して電気光学装置を駆動する試みが
為されている。このような電気光学装置の構成の概略図
を図４に、断面図を図５に示した。

【０００３】図５において、表面に第一の電極３が形成
された基板１と、表面に対向電極４が形成された対向基
板２との間に、液晶層やＥＬ層のような電気光学材料層
７が挟持されている。前記第一の電極３の上部には強誘
電性樹脂膜５が形成されており、さらにその表面には導
電体からなる第二の電極６が形成されている。それぞれ
の基板の最表面には、保護膜８が形成されている。

【０００４】このような構成で、第一の電極３と対向電
極４との間に所定の駆動信号を印加することにより、強
誘電性樹脂膜５を介して第二の電極６に誘起される誘起
信号が電気光学材料層７に作用する。この際、強誘電性
樹脂膜５の圧電作用のために、強誘電性樹脂膜５上の第
二の電極６が微小振動を繰り返すことになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この様な従来構成の非
線形素子基板では、第一の電極３、強誘電性樹脂膜５さ
らに第二の電極６とは、強固に密着していることが不可
欠であるが、前記の微小振動の繰り返しにより、特に強
誘電性樹脂膜５と第二の電極６との間の密着性が劣化
し、ついには強誘電性樹脂膜５から第二の電極６が剥離
してしまう不具合が発生する。この不具合は、第二の電
極６がインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）からなる透明導電
体薄膜により形成されているときに顕著となる。このよ
うな不具合は、この基板を用いた電気光学装置では、致
命的な欠陥となる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の非線形素子基板は、表面に第一の電極が形
成されており、前記第一の電極上部に強誘電性樹脂膜が
形成されており、前記強誘電性樹脂膜表面にはバインダ
樹脂中に導電体微粒子を分散含有する第二の電極が形成
されていることを特徴とする（請求項１）。また上記非
線形素子基板の強誘電性樹脂膜が、フッ化ビニリデンと
トリフルオロエチレンとの共重合体で形成されているこ
とを特徴とする（請求項２）。さらに上記非線形素子基
板のバインダ樹脂が、ポリビニルブチラール樹脂である
ことを特徴とする（請求項３）。また上記非線形素子基
板の導電体微粒子が、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）微
粒子であることを特徴とする（請求項４）。さらに上記
導電体微粒子（ＩＴＯ）の含有率が、３０〜７０体積％
の範囲であることを特徴とする（請求項５）。

【０００７】本発明の電気光学装置は、一対の基板間に
電気光学材料層が挟持されており、少なくとも一方の基
板の対向表面に第一の電極が形成されており、この第一
の電極上部に強誘電性樹脂膜が形成されており、強誘電
性樹脂膜表面にはバインダ樹脂中に導電体微粒子を分散
含有する第二の電極が形成されていることを特徴とする
（請求項６）。また上記電気光学装置の強誘電性樹脂膜
が、フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンとの共重
合体で形成されていることを特徴とする（請求項７）。
さらに上記電気光学装置のバインダ樹脂が、ポリビニル
ブチラール樹脂であることを特徴とする（請求項８）。
また上記電気光学装置の導電体微粒子が、ＩＴＯ（イン
ジウム錫酸化物）微粒子であることを特徴とする（請求
項９）。さらに上記導電体微粒子（ＩＴＯ）の含有率
が、３０〜７０体積％の範囲であることを特徴とする
（請求項１０）。さらにまた上記電気光学装置の電気光
学材料層が、液晶層であることを特徴とする（請求項１
１）。

【０００８】本発明の効果を得るに際して、基板として
ガラスや樹脂等種々のものが適用可能であるが、表示用
の装置に用いられる非線形素子基板や電気光学装置であ
れば、透明性の基板が好適である。また第一の電極の種
類や形成方法も限定される必要はなく、アルミニウム、
銅、クロム、ニッケル等の金属やＩＴＯ等が適用可能
で、スパッター成膜や真空蒸着で形成することができ
る。

【０００９】本発明の強誘電性樹脂膜としては、ポリフ
ッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとテトラフルオロエ
チレン等との共重合体さらにはポリ尿素やシアン化ビニ
リデンと酢酸ビニルとの共重合体等が使用可能である
が、フッ化ビニリデンとテトラフルオロエチレンとの共
重合体は、比較的耐熱性がよく強誘電体としての特性
（残留分極の大きさ）が良好なため適しているし、表示
用の装置に用いられる非線形素子基板や電気光学装置で
あれば、透明なフッ化ビニリデンとテトラフルオロエチ
レンとの共重合体は好適である。

【００１０】本発明のバインダ樹脂としては、導電体微
粒子を均一に分散含有可能であればよく、ポリエチレ
ン、ニトロセルロース等のセルロース誘導体、ポリビニ
ルブチラール樹脂、マレイン酸樹脂さらにはケトン樹脂
等が使用できるが、ポリビニルブチラール樹脂はベンジ
ルアルコールをフッ化ビニリデンとテトラフルオロエチ
レンとの共重合体を溶解しない粘度調節用の溶剤として
選定することができ好適である。

【００１１】本発明の導電体微粒子としては、分散性が
よく導電性があり表面に絶縁物が形成されにくく、微細
な粒子が安定に入手できるものが好ましく、金微粒子、
銅微粒子やＩＴＯ微粒子が使用できるが、表示用の装置
に用いられる非線形素子基板や電気光学装置であれば、
透明なＩＴＯ微粒子は好適である。ＩＴＯ微粒子はポリ
ビニルブチラール樹脂に均一に分散しやすい点でも好適
である。ＩＴＯ微粒子の含有率は、電気抵抗及び微粒子
の分散性の観点から３０〜７０体積％が好適である。

【００１２】本発明の電気光学装置に用いられる電気光
学材料層としては、液晶層やＥＬ（エレクトロルミネッ
センス）層が適用可能であるが、液晶層は駆動電圧、寿
命や取り扱いの容易さから好適である。

【００１３】次に本発明の非線形素子基板の製造方法を
説明する。真空蒸着、スパッター成膜等の慣用の方法
で、基板表面に第一の電極を構成するための導電体薄膜
を形成する。この導電体薄膜をフォトリソ工程等を用い
て所望のパターンにし、第一の電極を形成する。この第
一の電極を含む基板の表面にジメチルアセトアミドやメ
チルエチルケトン等を溶剤として用いてスピンコート、
浸漬等により強誘電性樹脂膜を形成する。次にバインダ
樹脂中に導電体微粒子を分散含有する第二の電極を、強
誘電性樹脂膜の表面に形成する。第二の電極は、溶剤に
より粘度を調節して印刷法により必要な部分にのみ形成
する。このようにして本発明の非線形素子基板を製造す
る。

【００１４】次に本発明の電気光学装置の製造方法を説
明する。本発明の電気光学装置には、本発明の非線形素
子基板を一方の基板として用いることができる。対向基
板として、本発明の非線形素子基板を用いることもでき
るし、表面に対向電極が形成されている通常の基板を用
いることもできる。これら一方の基板と対向基板のそれ
ぞれの電極が形成されている面が対向するように各基板
を対向配置し、基板間に電気光学材料層を配置する。こ
のようにして本発明の電気光学装置を製造する。電気光
学材料層として液晶層を用いる場合には、一方の基板と
対向基板のそれぞれの対向する表面に、必要に応じて液
晶を配向するための配向膜を形成する。また、基板対の
外側に必要に応じて偏光板を配置することにより電気光
学装置が完成される。

【００１５】

【作用】本発明の非線形素子基板および電気光学装置で
は、第二の電極が導電体微粒子を分散含有するバインダ
樹脂により構成されている。この樹脂とその下地である
強誘電性樹脂膜とは共に有機樹脂で、互いの密着性が良
好であり、第二の電極と強誘電性樹脂膜との間で良好な
密着性が得られる。強誘電性樹脂膜としてフッ化ビニリ
デンとトリフルオロエチレンとの共重合体を用いると、
十分な強誘電性が得られると共に、これらが商業的に生
産されているため、安価で安定的に入手できる。またポ
リビニルブチラール樹脂をバインダ樹脂とすると、強誘
電性樹脂膜との間で極めて良好な密着性が得られると共
に、上記作用のほかに、強誘電性樹脂膜を侵さずにバイ
ンダ樹脂の粘度を調節する溶媒としてベンジルアルコー
ルを選定することができる。このため第二の電極を印刷
により容易にパターン形成することができる。さらに導
電体微粒子としてＩＴＯ（インジウム錫酸化物）微粒子
を用いると、バインダ樹脂中に均一に分散含有されるこ
とができ、表面に絶縁物が形成されないため安定な電気
特性が維持されると共に、表示用の装置に用いられる非
線形素子基板や電気光学装置であれば、透明なＩＴＯ微
粒子はたとえ凝集したとしてもそれ自体が視認されにく
いため好適である。さらに上記導電体微粒子（ＩＴＯ）
１１の含有率が、３０体積％未満であると、導電率が低
下し第二の電極内での電位にばらつきが生じ易くなり、
このばらつきを解消するために充電時間を長くする必要
が生じる。また上記導電体微粒子（ＩＴＯ）の含有率
が、７０体積％を越えると、導電体微粒子（ＩＴＯ）の
分散性が悪くなり、凝集を生じ易くなる。本発明の電気
光学装置で電気光学材料層が、液晶層で形成されている
と、低消費電力・長寿命で安価な電気光学表示装置が実
現できる。

【００１６】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより詳細に説
明するが、本発明がこれら実施例に限定されることはな
い。

【００１７】（実施例１）図１は、本発明の実施例を示
す断面図である。図１において、符号１は基板、３は基
板１表面に形成された第一の電極、５は第一の電極３
を含む基板１表面に形成された強誘電性樹脂膜、６はバ
インダ樹脂１２とその中に分散含有された導電体微粒子
１１とで構成される第二の電極である。

【００１８】本実施例で、基板１としては板厚が１．１
ｍｍで透光性のガラス基板を用い、第一の電極３として
は膜厚が２００ｎｍのＩＴＯ（インジウム錫酸化物）薄
膜を用いた。また強誘電性樹脂膜５としては膜厚を２０
０ｎｍとしたフッ化ビニリデンとトリフルオロエチレン
との共重合体を用いた。第二の電極６は、粒径が２０ｎ
ｍ程度であるＩＴＯ（インジウム錫酸化物）微粒子から
なる導電体微粒子１１を約５０体積％含有しており、ポ
リビニルブチラール樹脂をバインダ樹脂１２とした。ま
た第二の電極６は、ベンジルアルコールで粘度を１００
０ｃｐに調整して、強誘電性樹脂膜５表面に５００ｎｍ
の膜厚でスクリーン印刷し、８０℃に加熱して形成し
た。

【００１９】このような構成で、第二の電極６と強誘電
性樹脂膜５との密着強度をＪＩＳ−Ｋ６８５４に規定さ
れた方法により測定した。比較のために、第二の電極６
としてＩＴＯ薄膜を用いた場合の密着強度も併せて測定
した。その結果を下表に示した。

【００２０】

【表１】

【００２１】一般に薄膜の密着強度としては、１０Ｋｇ
／ｃｍ^２以上が必要とされているが、この様に比較例で
は密着強度が不十分であるが、本実施例は充分な密着強
度を有している事が確認された。

【００２２】また本実施例によれば、第二の電極６を低
温で形成することができ、第二の電極形成時に強誘電性
樹脂膜に悪影響を及ぼすことがなかった。

【００２３】さらにＩＴＯ（インジウム錫酸化物）微粒
子１１がバインダ樹脂１２中に分散含有されていても、
ＩＴＯが透明であり、かつ粒径が可視光の波長より十分
小さく可視光が散乱されない。ＩＴＯ微粒子１１が７０
体積％含有されていても、第二の電極６は透過率が８５
％と充分な透明性を有していた。

【００２４】またポリビニルブチラール樹脂をバインダ
樹脂１２としているため、ＩＴＯ微粒子を均一に分散含
有することができた。さらに第二の電極６の印刷時に用
いたベンジルアルコールであれば、バインダ樹脂１２で
あるポリビニルブチラール樹脂の粘度を調節する事がで
きると同時に、強誘電性樹脂膜５であるフッ化ビニリデ
ンとトリフルオロエチレンとの共重合体を侵すことがな
かった。そのうえ第二の電極６を印刷により形成してい
るため、強誘電性樹脂膜５に熱的負荷がかからない。

【００２５】本実施例で導電体微粒子（ＩＴＯ）１１の
含有率を、２０，３０，５０，７０，８０体積％として
抵抗値と導電体微粒子（ＩＴＯ）１１の分散性を評価し
た。上記導電体微粒子（ＩＴＯ）１１の含有率が、３０
体積％未満であると、抵抗値が１ＭΩ／□以上となり、
不都合を生じた。また上記導電体微粒子（ＩＴＯ）１１
の含有率が、７０体積％を越えると、導電体微粒子（Ｉ
ＴＯ）１１が凝集してしまい、凝集部分が視認された。

【００２６】この基板１を用いて電気光学装置を構成し
た。用いる電気光学材料層として液晶層を用いた。この
様子を図３に示した。基板表面には配向膜を形成した。
配向膜は第二の電極６を含む基板１の表面に形成された
ポリイミド膜にラビング処理を施すことにより形成し
た。基板１に対向するように、表面に対向電極４が形成
された対向基板２を配置した。対向電極の表面にも基板
１と同様の配向膜を形成した。基板１と対向基板２との
間に液晶層７を挟持して電気光学素子とした。電気光学
材料である液晶には、ロディク社製ＰＮ００２を用い
た。

【００２７】このような構成で、第一の電極３と対向電
極４との間に２０ボルト・３０Ｈｚのテスト信号を１０
００時間印加したが、第二の電極６と強誘電性樹脂膜５
との密着強度は初期特性を維持していた。

【００２８】また本実施例の強誘電性樹脂膜５での、ヒ
ステリシス特性を図６に示した。この結果、十分な残留
分極が得られていることが確認され、十分な電荷のメモ
リー効果が得られることが分かった。さらに電気光学材
料層７が、液晶層で形成されているため、第一の電極３
と対向電極４との間に２０Ｖの駆動信号を印加する事に
より、確実に光透過率のスイッチングができ、安価で確
実なアクティブマトリックス表示装置が実現できた。

【００２９】本実施例では電気光学材料層として液晶層
を用いたが、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）層を用
いれば、発光式のアクティブマトリックス表示装置が実
現できる。

【００３０】（実施例２）本実施例は第二の電極６中の
バインダ樹脂１２が前記実施例１と異なる。バインダ樹
脂１２はポリエチレンを用いた。本実施例でも前記実施
例１と同様の強誘電性樹脂膜５への密着強度と、導電体
微粒子１１の分散性が得られた。さらに第二の電極６の
印刷時に、バインダ樹脂１２であるポリエチレンの粘度
を調節する事ができると同時に、強誘電性樹脂膜５であ
るフッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンとの共重合
体を侵すことがなかった。この他に、バインダ樹脂１２
としてニトロセルロースを、粘度調節用としてアルコー
ル系またはセロソルブ系の溶媒を用いても同様の効果が
得られた。

【００３１】

【発明の効果】以上説明してきたように、本願発明によ
れば強誘電性樹脂膜と第二の電極との間の密着性が優れ
た非線形素子基板および電気光学装置を実現することが
可能となる。その上優れた強誘電性を活用できる非線形
素子基板および電気光学装置を安価で安定的に生産する
ことが可能となる。さらにその上第二の電極形成時に強
誘電性樹脂膜に熱的損傷や化学的損傷を与えることがな
いため、優れた強誘電性を活用できる非線形素子基板お
よび電気光学装置を実現することが容易となる。請求項
１１記載の発明によれば、優れた強誘電性を活用できる
液晶表示素子を実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す断面図である。

【図２】従来例を示す断面図である。

【図３】本発明の実施例を示す断面図である。

【図４】非線形素子基板を示す概略図である。

【図５】従来例を示す断面図である。

【図６】強誘電特性を示す図である。

【符号の説明】

１基板２対向基板３第一の電極４対向電極５強誘電性樹脂膜６第二の電極７電気光学材料層８保護膜１１導電体微粒子１２バインダ樹脂

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平６−258655（ＪＰ，Ａ) 特開平５−297416（ＪＰ，Ａ) 特開平４−340931（ＪＰ，Ａ) 特開平４−324837（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1365 H01L 49/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に第一の電極が形成されており、前
記第一の電極上部に強誘電性樹脂膜が形成されており、
前記強誘電性樹脂膜表面にはバインダ樹脂中に導電体微
粒子を分散含有する第二の電極が形成されていることを
特徴とする非線形素子基板
【請求項２】前記強誘電性樹脂膜が、フッ化ビニリデ
ンとトリフルオロエチレンとの共重合体で形成されてい
ることを特徴とする請求項１に記載の非線形素子基板。
【請求項３】前記バインダ樹脂が、ポリビニルブチラ
ール樹脂であることを特徴とする請求項２に記載の非線
形素子基板。
【請求項４】前記導電体微粒子が、ＩＴＯ（インジウ
ム錫酸化物）微粒子であることを特徴とする請求項１な
いし請求項３のいずれか一項に記載の非線形素子基板。
【請求項５】前記導電体微粒子の含有率が、３０〜７
０体積％の範囲であることを特徴とする請求項４に記載
の非線形素子基板。
【請求項６】一対の基板間に電気光学材料層が挟持さ
れており、少なくとも一方の基板の対向表面に第一の電
極が形成されており、前記第一の電極上部に強誘電性樹
脂膜が形成されており、前記強誘電性樹脂膜表面にはバ
インダ樹脂中に導電体微粒子を分散含有する第二の電極
が形成されていることを特徴とする電気光学装置。
【請求項７】誘電性樹脂膜が、フッ化ビニリデンとト
リフルオロエチレンとの共重合体で形成されていること
を特徴とする請求項６に記載の電気光学装置。
【請求項８】前記バインダ樹脂が、ポリビニルブチラ
ール樹脂であることを特徴とする請求項７に記載の電気
光学装置。
【請求項９】前記導電体微粒子が、ＩＴＯ（インジウ
ム錫酸化物）微粒子であることを特徴とする請求項６な
いし請求項８のいずれか一項に記載の電気光学装置。
【請求項１０】前記導電体微粒子の含有率が、３０〜
７０体積％の範囲であることを特徴とする請求項９に記
載の電気光学装置。
【請求項１１】電気光学材料層が、液晶を有すること
を特徴とする請求項６ないし請求項１０のいずれか一項
に記載の電気光学装置。