JPH022512A - Active device, active matrix display, and driving method for active matrix display - Google Patents
Active device, active matrix display, and driving method for active matrix displayInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野]
本発明は、アクティブマトリクスディスプレイやブリン
ク−のプリンタエンジンに用いられる画素駆動用アクテ
ィブデバイス及びアクティブマトリクスディスプレイの
駆動方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an active device for driving a pixel used in an active matrix display or a blink printer engine, and a method for driving an active matrix display.
〔発明の概要)
本発明は、アクティブデバイス及びアクティブマトリク
スディスプレイ及びアクティブマトリクスディスプレイ
の駆動方法において、強誘電体を能動層として具備した
アクティブデバイスを用いることにより、鮮明で高コン
トラストの画像を低コストで堤供したものである。[Summary of the Invention] The present invention provides a clear, high-contrast image at low cost by using an active device, an active matrix display, and an active matrix display driving method using an active device including a ferroelectric material as an active layer. It was donated.
〔従来の技術]
従来、S I D (Society For Inf
ormation Display)19ss年 Sy
mposium Digest P、 296〜29
7に記載されているようなアクティブデバイスが知られ
ていた。その概要を第2図に示す、ガラス基板1上に形
成された、ゲート電極2、ゲート絶縁月莫3、チャネル
アモルファス10、ソース及びドレイン領域11、6、
ソース及びドレイン電極5、4からなる薄膜トランジス
タに、画素電極7が接続されて成る下側基板Gと、ガラ
ス基板9上に電極8が形成された上側基板Hの間に液晶
Cを保持したアクティブデバイスが知られていた。[Conventional technology] Conventionally, SID (Society For Inf.
Ormation Display) 19ss Sy
mposium Digest P, 296-29
Active devices such as those described in 7 were known. The outline thereof is shown in FIG. 2. A gate electrode 2, a gate insulating layer 3, a channel amorphous layer 10, source and drain regions 11, 6,
An active device in which a liquid crystal C is held between a lower substrate G in which a pixel electrode 7 is connected to a thin film transistor consisting of source and drain electrodes 5 and 4, and an upper substrate H in which an electrode 8 is formed on a glass substrate 9. was known.
〔発明が解決しようとする課L!]
しかし、従来のアクティブデバイスは次のような課趙を
有していた.すなわち、ソース電極5に印加された画素
情報すなわちデータ電位は、ゲート電極によりオン、オ
フをコントロールされるチャネルアモルファスSi 1
0を通して画素電極7と画素電極8間に保持された液晶
Cに伝えられ、データ電圧は液晶Cの電荷量として保持
される.ところが、液晶Cの電荷は薄膜トランジスタの
リーク電流などのために,時間と共に減少していく.そ
れは時間と共にデータ電圧が失われることを意味してい
る。そのために、鮮明で高コントラストの画像を得るこ
とは困難であった。また、従来のアクティブデバイスは
複雑な構造を具備しており、それに伴う複雑で長い製造
工程が必要であるため、歩留りが低く、コスト高で、大
面積にわたり均一な特性を具備せしめることが困難であ
った。また従来のアクティブデバイスを用いたアクティ
ブマトリクスディスプレイも同様の課題を有していた。[Lesson L that the invention attempts to solve! ] However, conventional active devices have the following drawbacks. That is, the pixel information, that is, the data potential applied to the source electrode 5 is applied to the channel amorphous Si 1 whose ON/OFF state is controlled by the gate electrode.
0 to the liquid crystal C held between the pixel electrode 7 and the pixel electrode 8, and the data voltage is held as the amount of charge on the liquid crystal C. However, the charge on the liquid crystal C decreases over time due to leakage current from thin film transistors. That means the data voltage is lost over time. Therefore, it has been difficult to obtain clear, high-contrast images. In addition, conventional active devices have complex structures and require complex and long manufacturing processes, resulting in low yields, high costs, and difficulty in providing uniform characteristics over a large area. there were. Furthermore, active matrix displays using conventional active devices also have similar problems.
そこで本発明は従来のこのような課題を解決するもので
、目的とするところは、鮮明で高コントラストの画像を
提供し、かつ簡単な工程で歩留りが・高く低コストで、
大面積にわたり均一な特性を具備したアクティブデバイ
スおよびアクティブマトリクスディスプレイを提供する
ことである。The present invention is intended to solve these conventional problems, and aims to provide clear, high-contrast images, with a simple process, high yield, and low cost.
An object of the present invention is to provide an active device and an active matrix display having uniform characteristics over a large area.
[課題を解決するための手段1
本発明のアクティブデバイスは、絶縁基板上に形成され
た第1の電極、前記第1の電極及び前記絶縁基板を被覆
するように設けられた強誘電体層、前記第1の電極と重
なるように前記強誘電体層上に設けられた第2の電極を
具備したことを特徴とする。[Means for Solving the Problems 1] The active device of the present invention includes a first electrode formed on an insulating substrate, a ferroelectric layer provided so as to cover the first electrode and the insulating substrate, It is characterized by comprising a second electrode provided on the ferroelectric layer so as to overlap with the first electrode.
本発明のアクティブデバイスは、絶縁基板上に設けられ
た第1の電極、前記第1の1f極上に形成された強誘電
体層及び前記強誘電体層と同一形状の第2の電極を具備
したことを特徴とする。The active device of the present invention includes a first electrode provided on an insulating substrate, a ferroelectric layer formed on the first 1f pole, and a second electrode having the same shape as the ferroelectric layer. It is characterized by
本発明のアクティブデバイスは、絶縁基板上に形成され
た第1の電極および第2の電極、前記第1の電極と第2
の電極を連結するように設けられた島状の強誘電体層を
具備したことを特徴とする。The active device of the present invention includes a first electrode and a second electrode formed on an insulating substrate, and a first electrode and a second electrode formed on an insulating substrate.
It is characterized by comprising an island-shaped ferroelectric layer provided so as to connect the electrodes.
本発明のアクティブデバイスは、絶縁基板上を被覆する
ように設けられた強誘電体層、前記強誘電体層上あるい
は前記絶縁基板と前記強誘電体層間に設けられた第1の
電極及び第2の電極を具備したことを特徴とする。The active device of the present invention includes a ferroelectric layer provided to cover an insulating substrate, a first electrode and a second electrode provided on the ferroelectric layer or between the insulating substrate and the ferroelectric layer. It is characterized by being equipped with the following electrodes.
本発明のアクティブデバイスは、絶縁基板上に設けられ
た電極、前記電極上に設けられた強誘電体層を具備した
ことを特徴とする。The active device of the present invention is characterized by comprising an electrode provided on an insulating substrate and a ferroelectric layer provided on the electrode.
本発明のアクティブデバイスは、絶縁基板上に設けられ
た強誘電体層、前記強誘電体層中に設けられたコンタク
トホール、前記コンタクトホールを介して接続され、前
記強誘電体をはさむように設けられた第1の電極Bおよ
び第2の電極、前記第1の電極Bと同一面内に設けられ
た第1の電極Aを具備したことを特徴とする。The active device of the present invention includes a ferroelectric layer provided on an insulating substrate, a contact hole provided in the ferroelectric layer, and a contact hole provided in the ferroelectric layer, connected through the contact hole, and provided with the ferroelectric material sandwiched therebetween. A first electrode B and a second electrode are provided, and a first electrode A is provided in the same plane as the first electrode B.
本発明のアクティブデバイスは、絶縁基板上に設けられ
た第1の電極A及び第2の電極B、前記第1の電極Aと
第1の電極Bを連結するように設けられた島状の強誘電
体層、前記第1の電極Bと接するように設けられた第2
の電極を具備したことを特徴とする。The active device of the present invention includes a first electrode A and a second electrode B provided on an insulating substrate, and an island-shaped strong electrode provided to connect the first electrode A and the first electrode B. a dielectric layer, a second electrode provided in contact with the first electrode B;
It is characterized by being equipped with the following electrodes.
本発明のアクティブデバイスは、絶縁基板と強誘電体層
間に設けられる第1の電極または第2の電極または電極
または第1の電極Aまたは第1の電極Bの膜厚が前記強
誘電体層の膜厚よりも薄いことを特徴とする。In the active device of the present invention, the film thickness of the first electrode or the second electrode or the first electrode A or the first electrode B provided between the insulating substrate and the ferroelectric layer is the same as that of the ferroelectric layer. It is characterized by being thinner than the film thickness.
本発明のアクティブマトリクスディスプレイは、第1項
または第2項または第3項または第4項または第5項ま
たは第6項または第7項記載のアクティブデバイスをマ
トリクス状に配置したことを特徴とする。The active matrix display of the present invention is characterized in that the active devices described in item 1, item 2, item 3, item 4, item 5, item 6, or item 7 are arranged in a matrix. .
本発明のアクティブマトリクスディスプレイの駆動方法
は1本発明のアクティブデバイスをマトリクス状に配置
し、電気光学効果を持つ材料を保持せしめたアクティブ
マトリクスディスプレイを1フィールド期間内に、選択
線群の各選択線に選択電圧±V0を順次印加し、データ
線群にデータ電圧±v1を印加するアクティブマトリク
スディスプレイの駆動方法において、前記選択電圧上V
0とデータ電圧±v1の差の絶対値1■。−V1|が。The method for driving an active matrix display of the present invention is as follows: (1) The active matrix display in which the active devices of the present invention are arranged in a matrix and a material having an electro-optic effect is held is driven by each selected line of a group of selected lines within one field period. In an active matrix display driving method in which a selection voltage ±V0 is sequentially applied to a group of data lines, and a data voltage ±v1 is applied to a data line group,
Absolute value 1■ of the difference between 0 and data voltage ±v1. -V1 | is.
を満足することを特徴とする特
本発明のアクティブマトリクスディスプレイの駆動方法
は、本発明のアクティブデバイスをマトリクス状に配置
し、電気光学効果を持つ材料を保持せしめたアクティブ
マトリクスディスプレイを駆動するアクティブマトリク
スディスプレイの駆動方法において、表示動作開始直前
の一定期間に1強誘電体層に抗電界以上の電圧を印加す
ることを特徴とする。The active matrix display driving method of the present invention is characterized in that the active matrix display driving method of the present invention is characterized in that the active matrix display of the present invention is arranged in a matrix and a material having an electro-optic effect is held. A method for driving a display is characterized in that a voltage higher than a coercive electric field is applied to one ferroelectric layer during a certain period immediately before the start of a display operation.
[作 用]
本発明のアクティブデバイスの作用を第3図(a)、(
b)、(c)、(d)を用いて説明する0強誘電体のヒ
ステリシスカーブを第3図(a)に示す、第3図(a)
中Prは残留分極とよばれ、強誘電体に印加する電界を
切った後に強誘電体表面に残る表面電荷密度であり、こ
の表面電荷密度はメモリー性を持つことが知られている
。この状態での自発分極の配列を第3図(b)に示す、
矢印の向いている強誘電体表面にプラスの表面電荷が、
裏面にマイナスの表面電荷が保持されている。外部から
自発分極を反転させるに十分大きな電界を印加すると自
発分極は反転し、第3図(c)に示した配列を取る。こ
の際に、強誘電体表面に保持されている電荷の極性が逆
転する。また、抗電界を印加し1強誘電体が非単結晶で
あると、各自発分極は上下にランダムに配列した状態が
電界を切った後も保持される。この際の強誘電体の表面
電荷は零となる。[Function] The function of the active device of the present invention is shown in Fig. 3(a) and (
The hysteresis curve of the zero ferroelectric material explained using b), (c), and (d) is shown in Fig. 3(a).
The middle Pr is called residual polarization, which is the surface charge density that remains on the ferroelectric surface after the electric field applied to the ferroelectric material is cut off, and this surface charge density is known to have memory properties. The arrangement of spontaneous polarization in this state is shown in Figure 3(b).
There is a positive surface charge on the ferroelectric surface where the arrow is pointing,
A negative surface charge is held on the back side. When a sufficiently large electric field is applied from the outside to reverse the spontaneous polarization, the spontaneous polarization is reversed and takes on the arrangement shown in FIG. 3(c). At this time, the polarity of the charges held on the ferroelectric surface is reversed. Further, when a coercive electric field is applied and the ferroelectric material is a non-single crystal, the state in which each spontaneous polarization is randomly arranged vertically is maintained even after the electric field is turned off. At this time, the surface charge of the ferroelectric material becomes zero.
液晶などを強誘電体と直列あるいは並列に結線すると、
強誘電体の表面電荷密度に比例した電圧を液晶に印加す
ることができる。その電圧は、自発分極を回転させるこ
とにより極性が変化する交流電圧であり、表面電荷密度
量を変λることにより電圧を制御することができる。電
圧の制御性は強誘電体が非単結晶である方が制御性が良
い。When connecting a liquid crystal etc. in series or parallel with a ferroelectric material,
A voltage proportional to the surface charge density of the ferroelectric can be applied to the liquid crystal. The voltage is an alternating voltage whose polarity changes by rotating the spontaneous polarization, and the voltage can be controlled by changing the amount of surface charge density λ. Voltage controllability is better when the ferroelectric material is non-single crystal.
また、液晶などに印加される電圧の起源は表面電荷であ
るので、表面電荷にメモリー性を有する強誘電体を用い
た本発明のアクティブデバイスはデバイス自信のリーク
電流によるデータ電圧の消失が無い。Furthermore, since the voltage applied to a liquid crystal or the like originates from the surface charge, the active device of the present invention using a ferroelectric material having a memory property for the surface charge will not lose data voltage due to leakage current of the device itself.
[実 施 例]
以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第
1図(a)、(b)は本発明にかかる第1のアクティブ
デバイスの構成を示す、第1図(b)は上視図、同図(
a)は同図(b)の八−Bにおける断面図である。ガラ
ス基板がら成る絶縁基板12上に設けられたITOから
成る第1の電極13、第1の電極13上に設けられたフ
ッ化ビニリデン(以下VDFと略記する)とトリフルオ
ロエチレン(以下TrFEと略記する)との共重合体よ
り成る強誘電体層14、強誘電体層14上に設けられた
Crより成る第2の電極15が設けられることにより構
成されている。[Example] Examples of the present invention will be described below based on the drawings. FIGS. 1(a) and 1(b) show the configuration of a first active device according to the present invention, FIG. 1(b) is a top view, and FIG.
a) is a sectional view taken along line 8-B in FIG. A first electrode 13 made of ITO provided on an insulating substrate 12 made of a glass substrate, and vinylidene fluoride (hereinafter abbreviated as VDF) and trifluoroethylene (hereinafter abbreviated as TrFE) provided on the first electrode 13. The structure includes a ferroelectric layer 14 made of a copolymer of Cr and a second electrode 15 made of Cr provided on the ferroelectric layer 14.
本発明筒1のアクティブデバイスを形成するに必要なフ
ォト工程は2回である。Two photo steps are required to form the active device of the tube 1 of the present invention.
第1図(a)、(b)中において第1、第2の電極13
.15の強誘電体層の膜厚d2は、第1、第2の電極1
3.15の絶縁基板12と平行方向の間隔x、y、zよ
りも短く設けられている。そのため、第1、第2の電極
13と15の間に電圧が印加され、前記両極間13.1
5に挾れた強誘電体IJ14の自発分極を反転させる際
には、前記第1、第2電極13.15間の距離の短いd
、方向の分極が反転し、x、y、z方向では反転しない
ように電圧を設定することが、可能となる。このように
、dr、x、y、z、電圧を設定すると、アクティブデ
バイスのアクティブ層として働(領域は、第1図(a)
、(b)中のβ領域だけとなる。アクティブ層としてβ
領域だけが動くと次のような効果が生じる。第1に、第
1図(a)、(b)中x、y、z方向の強誘電体層の自
発分極が反転しないため、本発明のアクティブデバイス
を液晶表示体などに用いた際は、クロストークが生じず
、高品位の表示を得ることできる。第2に、x、y、z
方向に生じる容量はd2方向の容量に比べ小さくできる
ために、強誘電体層が形成する総計の容量が小さくなる
。これは後に述べるように、駆動電圧の低下、クロスト
ークの防止など、本発明のアクティブデバイスを用いた
液晶表示体の表示品質の高品位化に多大な効果を有する
。In FIGS. 1(a) and (b), the first and second electrodes 13
.. The thickness d2 of the ferroelectric layer No. 15 is the same as that of the first and second electrodes 1.
The distances x, y, and z in the parallel direction to the insulating substrate 12 are set shorter than 3.15. Therefore, a voltage is applied between the first and second electrodes 13 and 15, and between the two electrodes 13.1
When reversing the spontaneous polarization of the ferroelectric material IJ14 sandwiched between the first and second electrodes 13 and 15,
, it becomes possible to set the voltage so that the polarization is reversed in the x, y, and z directions but not in the x, y, and z directions. In this way, by setting dr,
, only the β region in (b). β as active layer
When only the area moves, the following effects occur. First, since the spontaneous polarization of the ferroelectric layer in the x, y, and z directions in FIGS. 1(a) and 1(b) is not reversed, when the active device of the present invention is used in a liquid crystal display, etc. Crosstalk does not occur and high quality display can be obtained. Second, x, y, z
Since the capacitance generated in the d2 direction can be smaller than the capacitance in the d2 direction, the total capacitance formed by the ferroelectric layer becomes smaller. As will be described later, this has great effects in improving the display quality of a liquid crystal display using the active device of the present invention, such as reducing drive voltage and preventing crosstalk.
強誘電体層14に用いられているVDFとTrFEとの
共重合体はジオキサンやメチルエチルケトンなどの溶媒
に溶けた液体状態として存在するため、スピンコード法
で大面積に均一に形成できる。これは、大面積にわたり
均一なアクティブデバイスが容易に形成できること、す
なわち、大面積にわたり均一な表示を行うデイスプレィ
が実現されることを示している。スピンコード法で形成
した後、焼成することにより、VDFとTrFEとの共
重合体から成る強誘電体層を得る。VDFとTrFEと
の共重合体は少くとも薄膜化状態では無色透明であるた
め、液晶のような受光型デイスプレィ、特に透過光型に
応用する際は光の透過率が高く、明る(視認性の秀れた
デイスプレィが実現できる。Since the copolymer of VDF and TrFE used for the ferroelectric layer 14 exists in a liquid state dissolved in a solvent such as dioxane or methyl ethyl ketone, it can be uniformly formed over a large area by a spin cord method. This shows that a uniform active device can be easily formed over a large area, that is, a display that displays uniformly over a large area can be realized. A ferroelectric layer made of a copolymer of VDF and TrFE is obtained by forming it by a spin code method and then firing it. The copolymer of VDF and TrFE is colorless and transparent at least in a thin film state, so when applied to light-receiving displays such as liquid crystals, especially transmitted-light displays, it has high light transmittance and brightness (low visibility). An excellent display can be achieved.
また、VDFとTrFEとの共重合体から成る強誘電体
層14の膜厚d2は、第1の電極の膜厚dMよりも厚く
設けられている。スピンコード法で塗布後、絶縁基板1
2を水平に保持して数十秒から数分間放置し、強誘電体
層14の表面を平坦化する。この時溶媒に溶かすVDF
とTrFEの量の調yJ(粘度調整)及びスピンコータ
の回転数や時間を最適化することにより、容易にd、>
dllの関係を満たし、膜厚と膜質が均一な強誘電体層
14を形成することができる。これは大面積にわたり均
一でばらつきの小さいアクティブデバイスが形成される
という絶大なる効果を持つ、さらに、強誘電体1114
の原料は液体であるため、強誘電体層14を塗布して形
成する工程により、第1の電極13が形成する凹凸を平
坦化し、強誘電体[14の表面をほぼフラットにするこ
とができる。第2の電極15はフラットな表面上に形成
されるため、良好な断差形状となり、断差部での線切れ
、あるいは断差部で強誘電体14に高電界が印加され絶
縁破壊が生じるということはなく、信頬性の高いアクテ
ィブデバイスが得られる。第1の電極13の110厚は
100人〜3000人、強誘電体層の膜厚は第1の電極
よりも1000〜3000人厚いのが望ましい。Further, the thickness d2 of the ferroelectric layer 14 made of a copolymer of VDF and TrFE is set to be thicker than the thickness dM of the first electrode. After coating with spin code method, insulating substrate 1
2 is held horizontally for several tens of seconds to several minutes to flatten the surface of the ferroelectric layer 14. VDF to be dissolved in the solvent at this time
By adjusting the amount of and TrFE (viscosity adjustment) and optimizing the rotation speed and time of the spin coater, it is easy to
A ferroelectric layer 14 that satisfies the relationship dll and has a uniform thickness and quality can be formed. This has the tremendous effect of forming an active device that is uniform over a large area and has small variations.
Since the raw material of the ferroelectric layer 14 is a liquid, the process of coating and forming the ferroelectric layer 14 can flatten the unevenness formed by the first electrode 13 and make the surface of the ferroelectric layer 14 almost flat. . Since the second electrode 15 is formed on a flat surface, it has a good difference shape, and a line breakage occurs at the difference, or a high electric field is applied to the ferroelectric material 14 at the difference, causing dielectric breakdown. This is not the case, and a highly reliable active device can be obtained. It is preferable that the 110 thickness of the first electrode 13 is 100 to 3000 mm thick, and the thickness of the ferroelectric layer is 1000 to 3000 mm thicker than the first electrode.
また、第1図(a)、(b)のように構成されたアクテ
ィブデバイスは、第1の電極13と第2の電極15間の
フォト工程におけるアライメント誤差の許よう度を大き
くできる。Furthermore, the active device configured as shown in FIGS. 1(a) and 1(b) can increase the tolerance for alignment errors in the photo process between the first electrode 13 and the second electrode 15.
第4図に、本発明第1のアクティブデバイスを用いた液
晶パネルの断面図を示す、ガラス基板から成る絶縁基板
12上にITOから成る第1の電極13、VDFとTr
FEとの共重合体から成る強誘電体IJ14、Crから
成る第2の電極15から成る基板りと、ガラス基板から
成る絶縁基板16上にITOから成る電極17で形成さ
れる対向基板Eの間に液晶Fを保持した液晶パネルであ
る。FIG. 4 shows a cross-sectional view of a liquid crystal panel using the first active device of the present invention, in which a first electrode 13 made of ITO, a VDF and a Tr
Between a substrate consisting of a ferroelectric IJ14 made of a copolymer with FE and a second electrode 15 made of Cr, and a counter substrate E formed of an electrode 17 made of ITO on an insulating substrate 16 made of a glass substrate. This is a liquid crystal panel that holds liquid crystal F.
第4図中において、電気光学効果を持つ材料、EL材料
、気体、エレクトロクロミック材料などの電界によって
光の透過率を変化させる材料、発光非発光状態を変化す
る材料、色が変化する材料などを液晶Fの代わりに用い
ても良い。In Figure 4, materials that change light transmittance depending on an electric field, materials that change light emitting and non-emitting states, materials that change color, etc., are shown in Figure 4. It may be used instead of liquid crystal F.
本発明のアクティブデバイスを用いた液晶パネルはアク
ティブ型の液晶パネルである。従って、用いられる液晶
はTN、ゲストホスト、STN、NTNなどの液晶自身
がメモリー効果を持たない液晶、非強誘電性液晶を用い
た場合に本発明のアクティブデバイスは特に効果がある
。A liquid crystal panel using the active device of the present invention is an active type liquid crystal panel. Therefore, the active device of the present invention is particularly effective when the liquid crystal used is a non-ferroelectric liquid crystal such as TN, guest host, STN, or NTN, which does not have a memory effect itself.
第5図に本発明第1のアクティブデバイスを用いた本発
明にかかる第1のアクティブマトリクスディスプレイの
1部の上視図を示す、第5図のアクティブマトリクスデ
ィスプレイは第4図の液晶パネルをマトリクス状に配置
することにより得られる。ガラス基板から成る絶縁基板
上に形成されたITOから成る第1の電極13、強誘電
体層、Crから成る第2の電極15から成る基板と、ガ
ラス基板から成る絶縁基板上にIT、Oから成る電極1
7で形成される対向基板の間に液晶を保持しており、基
板、対向基板の各電極がマトリクス状に配置されている
6画素電極として1動く第1の電極13上に強誘電体F
J14が重なっているが、VDFとTrFEとの共重合
体は無色透明であるため、明るく鮮明で視認性のよいデ
イスプレィを構成している。FIG. 5 shows a top view of a part of the first active matrix display according to the present invention using the first active device of the present invention. It can be obtained by arranging the A substrate consisting of a first electrode 13 made of ITO formed on an insulating substrate made of a glass substrate, a ferroelectric layer, and a second electrode 15 made of Cr; Electrode 1 consisting of
A ferroelectric material F is held on a first electrode 13 that moves once as a six pixel electrode in which the electrodes of the substrate and the counter substrate are arranged in a matrix.
J14 overlaps, but since the copolymer of VDF and TrFE is colorless and transparent, it constitutes a bright, clear, and highly visible display.
強誘電体F!14は、分極効果を持っているため、例^
ば回転ラビングなどのラビング法を用いると液晶の配向
膜と用いることが可能である。従来のアクティブデバイ
スのように配向膜形成のためにポリイミド等の特別な材
料や工程を付加することなく液晶を配向させることが可
能である。そのため工程が簡単化でき、スルーブツトが
高く、低コストで歩留りの高いアクティブデバイスであ
る。また、ラビングなどの配向処理の工程で、強誘電体
層14の特性に悪影響を与^ることはない、また、強誘
電体7114は液晶に印加される直流電圧を遮断する絶
縁膜も兼ねている。このように、本発明筒1のアクティ
ブマトリクスディスプレイは、特別な工程を用いて配向
膜や直流電圧を遮断する絶縁膜を形成する必要がなく、
低コストで高分留りのアクティブマトリクスディスプレ
イである。Ferroelectric F! 14 has a polarization effect, so example ^
For example, if a rubbing method such as rotational rubbing is used, it can be used as an alignment film for liquid crystal. Unlike conventional active devices, it is possible to align liquid crystals without adding special materials such as polyimide or processes to form an alignment film. Therefore, it is an active device with a simplified process, high throughput, low cost, and high yield. In addition, the properties of the ferroelectric layer 14 are not adversely affected during alignment treatment steps such as rubbing, and the ferroelectric material 7114 also serves as an insulating film that blocks the DC voltage applied to the liquid crystal. There is. In this way, the active matrix display of tube 1 of the present invention does not require any special process to form an alignment film or an insulating film that blocks DC voltage.
It is a low cost, high fraction active matrix display.
対向基板の配向膜として、ポリイミドなどの有機膜、S
iO斜め蒸着膜を用いても良い。As the alignment film of the counter substrate, an organic film such as polyimide, S
An iO obliquely deposited film may also be used.
ギャップ剤はプラスチックやガラス材料を用いた円筒形
、球形のもの、あるいは貝柱が用いられる。As the gap agent, a cylindrical or spherical one made of plastic or glass material, or a scallop is used.
本発明筒1のアクティブデバイス及びそれを用いた本発
明筒1のアクティブマトリクスディスプレイを構成する
第1の電極13、第2の電極15、電極17、強誘電体
層14は、スパッタ法、CVD法、PVD法、蒸着法、
メツキ法、スピンコード法、オフセット印刷、スクリー
ン印刷などの印刷法、ロールコート法、キャストフィル
ム法、ディッピング法、塗布法、ゾル−ゲル法、加水分
解沈澱法、スプレー法、LB法などにより形成できる。The first electrode 13, the second electrode 15, the electrode 17, and the ferroelectric layer 14 constituting the active device of the tube 1 of the present invention and the active matrix display of the tube 1 of the present invention using the active device are manufactured by sputtering, CVD, etc. , PVD method, vapor deposition method,
Can be formed by printing methods such as plating method, spin code method, offset printing, and screen printing, roll coating method, cast film method, dipping method, coating method, sol-gel method, hydrolysis precipitation method, spray method, LB method, etc. .
強誘電体層14と絶縁基板12、第1の電極13、第2
の電極15との界面に界面活性剤やシランカップリング
剤などから成るカップリング層を設け、密着強度を増加
させても良い。Ferroelectric layer 14, insulating substrate 12, first electrode 13, second
A coupling layer made of a surfactant, a silane coupling agent, or the like may be provided at the interface with the electrode 15 to increase adhesion strength.
本発明筒1のアクティブデバイスはスピンコード法で形
成できるため大面積にわたり均一な特性を持つ、従って
本発明筒1のアクティブマトリクスディスプレイは、大
面積にわたり均一な画像表示が可能である。Since the active device of the tube 1 of the present invention can be formed by the spin code method, it has uniform characteristics over a large area. Therefore, the active matrix display of the tube 1 of the present invention can display uniform images over a large area.
本発明筒1のアクティブデバイス及びそれを用いた本発
明筒1のアクティブマトリクスディスプレイを構成する
第1の電極13、第2の電極15、電極17として用い
られる材料はITOやCrに限る必要は無く、それ以外
の金属、SnO□などの透明電極、半導体、シリサイド
、導電性高分子、導電性塗料、超伝導材料などの導電性
材料を用いても良い、また同様に絶縁基板12.16に
用いられる材料はガラスに限る必要は無く、セラミック
などの無機材料あるいはプラスチック、アクリル、弗化
ビニールなどの有機材料を用いても良い、特に薄い無機
材料や有機材料を絶縁基板12.16として用いた場合
、フレキシビリティの有る液晶パネルが得られる。The materials used for the first electrode 13, second electrode 15, and electrode 17 constituting the active device of the tube 1 of the present invention and the active matrix display of the tube 1 of the present invention using the active device are not limited to ITO and Cr. , other metals, transparent electrodes such as SnO□, semiconductors, silicides, conductive polymers, conductive paints, and conductive materials such as superconducting materials may be used. The material to be used is not limited to glass, and may be inorganic materials such as ceramics, or organic materials such as plastic, acrylic, or vinyl fluoride, especially when a thin inorganic or organic material is used as the insulating substrate 12.16. , a flexible liquid crystal panel can be obtained.
絶縁基板12として用いられているガラス基板などの厚
さは本発明のアクティブデバイスのデバイス特性とは無
関係であるため、デバイス特性を損うことなく絶縁基板
12を厚く強固に、あるいは薄(軽くするなど、絶縁基
板12の厚さを自由に選択することができる。The thickness of the glass substrate used as the insulating substrate 12 has nothing to do with the device characteristics of the active device of the present invention, so the insulating substrate 12 can be made thicker and stronger or thinner (lighter) without impairing the device characteristics. The thickness of the insulating substrate 12 can be freely selected.
本発明筒1のアクティブデバイスに用いられる強誘電体
層14に用いられる材料はVDFとTrFEとの共重合
体に限る必要なく、他の強誘電体材料、例えばB a
T i Os 、 P b T i Os、W Osな
どのペロプスカイト型強誘電体、ロッシェル塩、重水素
ロッシェル塩、酒石酸塩などのロッシェル塩系強誘電体
、KDP、リン酸塩、ひ酸塩、リン酸二水素カリウム、
リン酸二重水素カリウムなどのリン酸二水素アルカリ系
強誘電体。The material used for the ferroelectric layer 14 used in the active device of the cylinder 1 of the present invention is not limited to the copolymer of VDF and TrFE, and may be other ferroelectric materials, such as B a
Peropskite ferroelectrics such as TiOs, PbTiOs, WOs, Rochelle salt ferroelectrics such as Rochelle salt, deuterium Rochelle salt, tartrate, KDP, phosphate, arsenate, potassium dihydrogen phosphate,
Dihydrogen phosphate alkaline ferroelectrics such as potassium dihydrogen phosphate.
GASH,TGSなどのグアニジン系強誘電体、ニオブ
酸カリウム、グリシン硫酸塩、硫酸アンモニウム、亜硝
酸ナトリウム、ヘキサシアノ鉄(1■)酸カリウム(黄
血塩)、ヨウ化硫化アンチモン、あるいはL i N
b Os、L i TaOz、Pb T i Osなど
の非晶質強誘電体、ポリフッ化ビニリデンおよびその共
重合体、VDFとTrFE(テトラフルオロエヂレン)
などとの共重合体、シアン化ビニリデンと酢酸ビニルの
共重合体、VDFとTrFEなどとの共重合体などの高
分子強誘電体、B i4.TI3.012.Fe B
−0系、エレクトレットなどを単結晶あるいは非単結晶
で用いても良い、また、前記強誘電体の2種類以上の合
成物、あるいは常誘電体との合成物を用いても良い、B
aTiOsなどの無機の強誘電体は大きな残留分極と早
いスイッチングスピードを持つ特徴があり、非晶質強誘
電体は大面積に均一な強誘電体層を得やすいという特徴
があり、有機の強誘電体はスピンコード法で得られるた
め、大面積に均一に低コストで得られるという特徴があ
る。また、はとんどの強誘電体は実使用温度において、
誘電率や残留分極の変化がほとんどないため、温度特性
は安定している。Guanidine-based ferroelectrics such as GASH and TGS, potassium niobate, glycine sulfate, ammonium sulfate, sodium nitrite, potassium hexacyanoferrate (yellow blood salt), antimony iodide sulfide, or LiN
Amorphous ferroelectrics such as b Os, Li TaOz, Pb Ti Os, polyvinylidene fluoride and its copolymers, VDF and TrFE (tetrafluoroethylene)
B i4. TI3.012. FeB
-0 series, electret, etc. may be used in a single crystal or non-single crystal form, or a composite of two or more types of ferroelectric materials, or a composite with a paraelectric material may be used.
Inorganic ferroelectric materials such as aTiOs are characterized by large residual polarization and fast switching speed, while amorphous ferroelectric materials are characterized by the ease of obtaining a uniform ferroelectric layer over a large area. Since the body is obtained using the spin code method, it has the characteristic that it can be obtained uniformly over a large area at low cost. In addition, most ferroelectric materials have a
Temperature characteristics are stable because there is almost no change in dielectric constant or residual polarization.
また、VDFとTrFEとの共重合体は無色透明な強誘
電体であるが、VDFとTrFEとの共重合体あるいは
それ以外の材料に染料を付加し、無色透明でない強誘電
体としたもの、あるいは何も付加しなくても無色透明で
ない強誘電体を強誘電体層14として用いても良い、無
色透明でない強誘電体層を用いると、強誘電体層14の
ピンホールなどが外観検査で発見できる0強誘電体層1
4はアクティブデバイスの能動層として作用するため、
ピンホールなどの欠陥はアクティブデバイスの欠陥とな
る。そのため、ピンホールなどの欠陥はアクティブマト
リクスパネルの歩留りに大きく関わる。In addition, a copolymer of VDF and TrFE is a colorless and transparent ferroelectric material, but dyes are added to a copolymer of VDF and TrFE or other materials to make a ferroelectric material that is not colorless and transparent. Alternatively, a ferroelectric material that is not colorless and transparent may be used as the ferroelectric layer 14 without adding anything. If a ferroelectric layer that is not colorless and transparent is used, pinholes etc. in the ferroelectric layer 14 may be detected by visual inspection. 0 ferroelectric layer 1 that can be discovered
4 acts as the active layer of the active device, so
Defects such as pinholes become active device defects. Therefore, defects such as pinholes greatly affect the yield of active matrix panels.
外観検査でピンホールが発見できると、歩留り向上に大
きな効果があるのと同時に、不良パネルを早期に発見で
き、その後の工程を省くことができる。そのため、無色
透明でない強誘電体層を用いることは、高歩留りで安価
なアクティブマトリクスパネルを提供する上で大きな効
果がある。If pinholes can be detected through visual inspection, it will have a significant effect on improving yield, and at the same time, defective panels can be detected early and subsequent steps can be omitted. Therefore, using a ferroelectric layer that is not colorless and transparent is highly effective in providing a high-yield, inexpensive active matrix panel.
強誘電体F114に付加される染料は、古代紫、クルク
ミン、アリザリン、カルクミン、カルミン酸、コチニー
ル、インジゴなどの天然染料、アリザリン、インジコ、
アニリン、ナフタリン、アントラセンなどの合成染料、
直接染料、塩基性染料、媒染染料、建染染料、硫化染料
、酸化染料、冷染染料などが用いられる。また、染料以
外でも1強誘電体層14を無色透明でない状態にするも
のなら、何を強誘電体FJ14に付加しても良い。Dyes added to ferroelectric F114 include natural dyes such as ancient purple, curcumin, alizarin, calcumin, carminic acid, cochineal, and indigo, alizarin, indigo,
Synthetic dyes such as aniline, naphthalene, anthracene,
Direct dyes, basic dyes, mordant dyes, vat dyes, sulfur dyes, oxidation dyes, cold dyes, etc. are used. Further, other than the dye, anything may be added to the ferroelectric FJ 14 as long as it makes the first ferroelectric layer 14 not colorless and transparent.
また、ポリイミドなどの有機材料中に強誘電体材料を保
持した材料を強誘電体層14として用いても良い、ここ
で用いられる強誘電体材料は先に記した強誘電体材料で
ある。これら強誘電体材料の形状は球状、円筒形円錐形
、多面体、棒状などなんでも良い。Further, a material in which a ferroelectric material is held in an organic material such as polyimide may be used as the ferroelectric layer 14. The ferroelectric material used here is the ferroelectric material described above. The shape of these ferroelectric materials may be any shape such as spherical, cylindrical, conical, polyhedral, rod-like, etc.
強誘電体層14中の、ポリイミドの代わりに、フェノー
ル樹脂、尿素樹脂、ポリアミド樹脂、ケイ素樹・脂、ビ
ニル樹脂、ポリエチレン樹脂、スチレン樹脂、アクリル
IB+脂、ナイロン、ビニルなどの合成樹脂、マツヤニ
、バルサム、コーパル、コハク、シェラツクなどの、天
然樹脂、ゴム、繊維、有機系の絶縁材料など有機系の材
料ならばなにを用いても良い0例えば、ポリイミド中に
BaT i Osを含んだ強誘電体層14は、スピンコ
ード法などの、簡単で安価な装置を用いて形成できる。Instead of polyimide in the ferroelectric layer 14, synthetic resins such as phenol resin, urea resin, polyamide resin, silicon resin/resin, vinyl resin, polyethylene resin, styrene resin, acrylic IB+ resin, nylon, vinyl, pine tar, Any organic material such as balsam, copal, amber, shellac, natural resin, rubber, fiber, organic insulating material, etc. may be used. For example, ferroelectric material containing BaT i Os in polyimide. Body layer 14 can be formed using simple and inexpensive equipment such as a spin cord method.
BaTiOsだけの強誘電体層14だと、それを形成す
るには、スパッタ法などを用いるため高価な真空装置が
必要である。また、ポリイミド中のBaTiOsの含有
率を制御することにより1強誘電体[14の誘電率、光
の透過率1強誘電体としての残留分極率、抗電界、自発
分極の回転スピードなどを任意に設定することが可能と
なる。第1図(a)、(b)、第4図、第5図において
第1の電極13は画素電極を形成するが、第1の電極1
3上に強誘電体層14が重なるように設けられおり、第
1の電極13を通過する光は強誘電体層14をも通過す
ることになる0強誘電体暦14は光の透過率が高い方が
、光の利用度が高く、明るい表示が得られることになる
0強誘電体7日14中の透明なポリイミド中のB a
T i O3の含有率を変化させることにより、前記強
誘電体層の光の透過率を制御できることは、光の利用率
が高く、明るい表示を得るにあたり大きな効果を有する
。また、強誘電体層の残留分極に比例した電圧が液晶に
印加されるため、強誘電体層の残留分極を、ポリイミド
中のB a T i Osの含有率で、制御できること
は、液晶に印加される電界が強誘電体層の材料側から制
御可能であることを示している、これらはアクティブマ
トリクスディスプレイの設計の自由度を大きく広げる共
に、前記デイスプレィの利用分野、範囲拡大にきわめて
有効である。If the ferroelectric layer 14 is made only of BaTiOs, an expensive vacuum device is required to form it using a sputtering method or the like. In addition, by controlling the content of BaTiOs in polyimide, we can arbitrarily control the dielectric constant, light transmittance, remanent polarization, coercive electric field, rotation speed of spontaneous polarization, etc. of 1 ferroelectric material. It becomes possible to set. In FIGS. 1(a), (b), 4, and 5, the first electrode 13 forms a pixel electrode;
A ferroelectric layer 14 is provided so as to overlap with the first electrode 13, and the light passing through the first electrode 13 also passes through the ferroelectric layer 14.The ferroelectric layer 14 has a light transmittance. The higher the value, the higher the utilization of light and the brighter the display.
Being able to control the light transmittance of the ferroelectric layer by changing the content of T i O 3 has a great effect in obtaining a high light utilization rate and a bright display. Furthermore, since a voltage proportional to the residual polarization of the ferroelectric layer is applied to the liquid crystal, the residual polarization of the ferroelectric layer can be controlled by controlling the content of B a Ti Os in polyimide. This shows that the electric field produced by the ferroelectric layer can be controlled from the material side of the ferroelectric layer.These results greatly expand the degree of freedom in the design of active matrix displays, and are extremely effective in expanding the fields and range of applications of these displays. .
強誘電体層14として、ポーリング処理された強誘電体
材料を用いても良い、第6図にポーリング処理前後の強
誘電体層14のヒステリミスカーブを示す、ポーリング
処理前後の残留分極Pr、Pr’は明らかにp 、’<
p 、+どなっており、ポーリング処理後は大きな残
留分極と明確な抗電界を持っている。大きな残留分極を
持つことで液晶に印加する電圧が大きくなり、明確な抗
電界を持つことで、アクティブマトリクスディスプレイ
のクロストークを減少させることができる。ポーリング
処理前の強誘電体層14では、自発分極を反転するため
に、より大きな電界が必要であることが第6図よりわか
る。大きな電界を生じるためには、大きな電圧が必要で
ある。そのために、特別な高耐圧回路が必要になったり
、消費電力が増加するという問題点が生じて(るが、ポ
ーリング処理を行うことで解決できる。A ferroelectric material subjected to a poling process may be used as the ferroelectric layer 14. FIG. 6 shows hysteresis curves of the ferroelectric layer 14 before and after the poling process.Residual polarization Pr, Pr before and after the poling process 'is clearly p, '<
p, +, and has a large residual polarization and a clear coercive electric field after the poling process. Having a large residual polarization increases the voltage applied to the liquid crystal, and having a clear coercive electric field can reduce crosstalk in active matrix displays. It can be seen from FIG. 6 that in the ferroelectric layer 14 before the poling process, a larger electric field is required in order to reverse the spontaneous polarization. A large voltage is required to generate a large electric field. This creates problems such as the need for a special high-voltage circuit and increased power consumption (although these problems can be resolved by performing polling processing).
また、ポーリング処理は、ポーリング処理を施さないと
強誘電性を示さない強誘電体層を用いたアクティブデバ
イスにおいては、特に必要不可欠である。Furthermore, the poling process is particularly essential in active devices using ferroelectric layers that do not exhibit ferroelectricity unless the poling process is performed.
ポーリング処理を強誘電体層14に施すには、第1図(
a)、(b)中の第1の電極13と第2の電極15を電
極として用い、強誘電体層14に〜400KV/Cm程
度の電界を80℃、IH印加して行う、この際、強誘電
体層14に、印加される電界は〜400KV/cm以外
でも良く、また温度、電界印加時間、雰囲気は問わない
、あるいは、第5図中第2の電極15と電極17の間に
電圧を印加し、ポーリング処理を行っても良い。In order to perform the poling treatment on the ferroelectric layer 14, the method shown in FIG.
Using the first electrode 13 and second electrode 15 in a) and (b) as electrodes, an electric field of about ~400 KV/Cm is applied to the ferroelectric layer 14 at 80° C., at this time, The electric field applied to the ferroelectric layer 14 may be other than ~400 KV/cm, and the temperature, electric field application time, and atmosphere are not limited, or the voltage between the second electrode 15 and the electrode 17 in FIG. may be applied to perform polling processing.
加熱してポーリング処理をしても良い、ポーリング処理
として、熱エレクトレツト法、分極反転法のいずれか片
方を、あるいは両方を用いても良い。The poling treatment may be performed by heating. As the poling treatment, one or both of the thermal electret method and the polarization inversion method may be used.
第7図(a)、(b)に配向膜を形成した本発明第1の
アクティブデバイスの構成を示す、第7図(b)は上視
図、同図(a)は同図(b)A−Bにおける断面図であ
る。第1図(a)、(b)に示した本発明第1のアクテ
ィブデバイス上にS i O*から成る保X1llxs
とポリイミドから成る配向JI119が設けられている
。7(a) and 7(b) show the structure of the first active device of the present invention in which an alignment film is formed, FIG. 7(b) is a top view, and FIG. 7(a) is a top view, and FIG. 7(b) is a top view. It is a sectional view taken along AB. On the first active device of the present invention shown in FIGS. 1(a) and (b),
and an oriented JI119 made of polyimide.
強誘電体層14として用いられているVDFとTrFE
の共重合体は有機物であるため、配向膜19として用い
られるポリイミドの溶剤(通常α−ブチルラクトン、N
、N−ジメチルアセトアミド)に溶けるため、保111
1m1Bがないと、配向l119形成時に強誘電体層1
4が溶出し、消失してしまう、SiO2から成る保護膜
18を用いた際は、SiOxが前記ポリイミドの溶剤に
不溶なため、保護膜として作用し、強誘電体層14の溶
出、消失を防ぐことができる。VDF and TrFE used as ferroelectric layer 14
Since the copolymer is an organic substance, the solvent for polyimide (usually α-butyllactone, N
, N-dimethylacetamide), so it retains 111
If there is no 1m1B, the ferroelectric layer 1 will be
When the protective film 18 made of SiO2 is used, SiOx acts as a protective film and prevents the ferroelectric layer 14 from eluting and disappearing, since SiOx is insoluble in the polyimide solvent. be able to.
保護膜18としては、Sin、に限る必要なく、SiN
x、5iON、Siなどの無機材料、テフロンなどの有
機材料、セラック、ガラスなどを用いても良い、またそ
の形成法はスパック法、蒸着、スピンコード法、CVD
法、ロール、ディッピング法、印刷法、塗布法などであ
る。また、ケイ素化合物[RnS i (OH) 4−
n )をアルコール、エステルなどの有ill溶剤に溶
解したものを塗布後、加熱し5iOi膜を形成する方法
は、大面積に容易に均一な5iO−膜が形成されるため
、大面積の平面デイスプレィ用のアクティブデバイス形
成法として特に有効である。The protective film 18 is not limited to Sin, but may also be made of SiN.
Inorganic materials such as x, 5iON, and Si, organic materials such as Teflon, shellac, glass, etc. may be used, and the formation methods include spuck method, vapor deposition, spin code method, and CVD.
method, roll method, dipping method, printing method, coating method, etc. In addition, silicon compounds [RnS i (OH) 4-
The method of forming a 5iOi film by dissolving 5iOi in an illuminating solvent such as alcohol or ester and then heating it can easily form a uniform 5iOi film over a large area, so it is suitable for large area flat displays. This method is particularly effective as a method for forming active devices.
また、配向膜はポリイミドに限る必要はなく、SiOの
斜め蒸@膜、他の有機材料を用いても良い。Further, the alignment film is not limited to polyimide, and may be an obliquely vaporized SiO film or other organic materials.
第8図(a)、(b)、(c)、(d)に第5図に示し
たアクティブマトリクスディスプレイの1画素当りの等
両回路を示し、1画素当りの基本的な動作原理を説明す
る8強誘電体層14と液晶21の容量が直列に結ばれて
いる。第8図(a)においてはあるフィールドの選択期
間内に強誘電体層14内の自発分極を反転するに十分な
正電圧がG端子に印加され、その結果自発分極はほとん
どすべて下を向いている状態を示している。このように
、自発分極をある一方向にそろ^ることで、書き込み動
作は終了する。この後、G端子は第3図(b)に示すよ
うにグラウンド電位に保たれる。これが保持状態すなわ
ち非選択期間の状態である。保持状態においては、強誘
電体層14は−3,・p、(Sr :強誘電体層14の
面積、P、:強誘電体層14の残留分極;残留分極とは
強誘電体に印加する電圧を切った後も、自発分極によっ
て強誘電体表面にメモリー性を持って保持される表面電
荷である。)と、液晶21と強誘電体層14間での自由
電荷の分配ffi+QLcを持つ。Figures 8(a), (b), (c), and (d) show the circuits per pixel of the active matrix display shown in Figure 5, and explain the basic operating principle per pixel. The capacitors of the eight ferroelectric layers 14 and the liquid crystal 21 are connected in series. In FIG. 8(a), a positive voltage sufficient to reverse the spontaneous polarization in the ferroelectric layer 14 is applied to the G terminal within the selection period of a certain field, so that almost all of the spontaneous polarization points downward. It shows the state of being. In this way, the write operation is completed by aligning the spontaneous polarization in one direction. After this, the G terminal is kept at ground potential as shown in FIG. 3(b). This is a holding state, that is, a non-selection period state. In the holding state, the ferroelectric layer 14 has −3,·p, (Sr: area of the ferroelectric layer 14, P: remanent polarization of the ferroelectric layer 14; remanent polarization is the polarization applied to the ferroelectric material) Even after the voltage is turned off, the surface charge is retained on the ferroelectric surface with a memory property due to spontaneous polarization), and the free charge distribution between the liquid crystal 21 and the ferroelectric layer 14 is ffi+QLc.
液晶21はQ Lc= Ct、cV LCを持つ、また
、強誘電体層14と液晶21に印加される電圧vF、V
LCが等しいことにより、
Qr=−Sr−P、+QLC=CFVF ■Q L
c= −Ct、eV t、c
■vF=■Lc ■QLC
:液晶21の持つ電荷量
CLc:液晶21の容量
Q7:強誘電体ff1114の持つ電荷量C2:強誘電
体層14の容量
となり、■、■、■より
となる。The liquid crystal 21 has Q Lc = Ct, cV LC, and the voltages vF, V applied to the ferroelectric layer 14 and the liquid crystal 21
Since LC is equal, Qr=-Sr-P, +QLC=CFVF ■Q L
c= −Ct, eV t, c
■vF=■Lc ■QLC
: Amount of charge held by the liquid crystal 21 CLc: Capacity of the liquid crystal 21 Q7: Amount of charge held by the ferroelectric material ff1114 C2: Capacitance of the ferroelectric layer 14, which is given by (1), (2), and (2).
このように、液晶21には■式で示される電圧が非選択
期間内に保持される。In this way, the voltage shown by the formula (2) is maintained in the liquid crystal 21 during the non-selection period.
■式より液晶21に印加される電圧vt、eはP、。(2) From the formula, the voltage vt and e applied to the liquid crystal 21 is P.
に比例するので、ポーリング処理により強誘電体FJ1
4のP、を大きくすることは、液晶21への書き込み能
力の大きいアクティブデバイスを得る上で絶大な効果を
有する。Since it is proportional to , the ferroelectric FJ1 is
Increasing P of 4 has a tremendous effect in obtaining an active device with a large writing ability to the liquid crystal 21.
また、P、はメモリー性を有することが知られているの
で1強誘電体層14に起因するリーク電流は無く、良好
なVLCの保持特性を示す、書き込み能力が大きくリー
クif流の無いアクティブデバイスは、鮮明で高コント
ラストな画像を提供する。In addition, since P is known to have memory properties, there is no leakage current caused by the ferroelectric layer 14, and the active device has a large write capacity and no leakage current, exhibiting good VLC retention characteristics. provides sharp, high-contrast images.
次のフィールドでは第8図(C)に示すように、G端子
に選択期間内に負電圧が印加され、自発分極が反転し、
上を向いている状態を示している。その後の非選択期間
内では第8図(d)のように保持され、■、■、0式と
は逆極性の電圧、電荷が液晶21と強誘電体r614に
印加、保持される。In the next field, as shown in Figure 8(C), a negative voltage is applied to the G terminal within the selection period, and the spontaneous polarization is reversed.
It is shown facing upward. During the subsequent non-selection period, the voltage and charge are maintained as shown in FIG. 8(d), and voltages and charges having polarities opposite to those of equations (1), (2), and 0 are applied to the liquid crystal 21 and the ferroelectric material r614 and are maintained.
■式より明らかなように、VLCはPtに比例する。従
って、±■。の大きさを変化させ、Pr値を変化させる
ことにより、VL(を制御することができる。特に、強
誘電体層14が非単結晶、特に多結晶の強誘電体で横さ
れている際は、Prの制御は容易となる。これは±Va
の大きさ変化により、液晶21の階調表示が可能である
ことを示している。また、Prが零、あるいはPrが液
晶のしきい値電圧よりも小さいVLcを与^るような±
voの値を選ぶことにより、消去の動作が可能である。(2) As is clear from the formula, VLC is proportional to Pt. Therefore, ±■. VL (can be controlled by changing the size of and Pr value. Particularly when the ferroelectric layer 14 is lined with a non-monocrystalline ferroelectric material, especially a polycrystalline ferroelectric material, , Pr can be easily controlled. This is ±Va
This shows that gradation display of the liquid crystal 21 is possible by changing the size of . Also, if Pr is zero or Pr gives VLc smaller than the threshold voltage of the liquid crystal,
By selecting the value of vo, erasing operations are possible.
Prが零の際は、■式よりVt、c=Oとなる。このよ
うに液晶21への書き込みと消去の状態は±Vaの大小
により、任意に制御することができる。When Pr is zero, Vt and c=O from equation (2). In this way, the writing and erasing states of the liquid crystal 21 can be arbitrarily controlled by adjusting the magnitude of ±Va.
実際のアクティブマトリクスディスプレイでは、非選択
期間に第8図中のグラウンド端子からデータ電圧■1が
印加され、液晶21には、±加される。ノイズを小さく
おさえるためには、CLe/CFが大きい方が好ましく
、小さ(とも1以上、できれば10以上であることが望
ましい。In an actual active matrix display, a data voltage (1) is applied from the ground terminal in FIG. 8 during a non-selection period, and is applied to the liquid crystal 21. In order to suppress noise, it is preferable that CLe/CF be large, and preferably small (both 1 or more, preferably 10 or more).
また1選択期間内にG端子に印加される電圧±voのう
ち、強誘電体層14には
分極を反転させる、すなわち書き込み動作を行うための
ものであるので大きい方が望ましい、そのためにはCt
t/ Crは大きい方が好ましく、少なくとも1以上、
できれば10以上であることが望ましい。Also, among the voltages ±vo applied to the G terminal within one selection period, a larger voltage is desirable because it is used to invert the polarization of the ferroelectric layer 14, that is, to perform a write operation.
t/Cr is preferably larger, and is at least 1 or more,
It is desirable that it be 10 or more if possible.
第9図に第5図に示したアクティブマトリクスディスプ
レイの等価回路を示す、対向基板の電極17はA1、A
2、A3、A4として選択線群を形成しており、基板の
第2の電極15はB1、B2、B3としてデータ線群を
形成している。各画素は、液晶21と強誘電体層14と
の直列結合より形成されている。ここで、電極17をデ
ータ線群として、第1の電極15を選択線群として用い
ても良い。FIG. 9 shows an equivalent circuit of the active matrix display shown in FIG.
2, A3, and A4 form a selection line group, and the second electrode 15 of the substrate forms a data line group as B1, B2, and B3. Each pixel is formed by serially coupling a liquid crystal 21 and a ferroelectric layer 14. Here, the electrodes 17 may be used as a data line group, and the first electrodes 15 may be used as a selection line group.
第10図に第9図に示したアクティブマトリクスパネル
の等価回路の駆動方法を示す、第10図と第9図のA1
.A2、A3、A4およびBl、B2、B3はそれぞれ
対応している。A1、A2、A3.A4で横方向にデー
タを書き込む画素を選択し、B1、B2、B3でデータ
電圧を各画素に送る。■。は選択電圧、■、はデータ電
圧である。CLL)C,であれば選択線とデータ線間に
印加される電圧はほとんどすべて強誘電体層14に印加
される。Fig. 10 shows the driving method of the equivalent circuit of the active matrix panel shown in Fig. 9. Fig. 10 and A1 of Fig. 9
.. A2, A3, A4 and Bl, B2, B3 correspond to each other. A1, A2, A3. A4 selects pixels to write data in the horizontal direction, and B1, B2, and B3 send data voltages to each pixel. ■. is the selection voltage, and ■ is the data voltage. CLL)C, almost all of the voltage applied between the selection line and the data line is applied to the ferroelectric layer 14.
今、あるフィールドにおいて、AIが選択された場合を
考える。液晶21のON、OFFに対応するデータが書
き込まれる画素の強誘電体層14と液晶21の直列結合
にはそれぞれ
VCON)=v0+■1
V (OFF)=V。−■
の電圧が印加される。また、選択されていないラインの
両者の直列結合には。Now, consider a case where AI is selected in a certain field. The series connection between the ferroelectric layer 14 of the pixel and the liquid crystal 21 in which data corresponding to ON and OFF of the liquid crystal 21 is written is VCON)=v0+■1 V (OFF)=V, respectively. −■ voltage is applied. Also, for the series combination of both lines that are not selected.
■(非選択)=±V。■(Not selected) = ±V.
の電圧が印加される。このとき、V (ON) 、 V
(OFF)は、第3図(a)のB6、ECとV (ON
)≧d r E −
V (OFF)=dFEc
となるように決定される。ここでd、は、強誘電体層の
、膜厚である。このとき、選択された画素および非選択
の画素の強誘電体層の自発分極は、それぞれ第3図(b
)および(d)のようになり、それぞれの残留分極に応
じた電圧が液晶に印加され、液晶はオン、オフ状態を取
る。voltage is applied. At this time, V (ON), V
(OFF) is B6, EC and V (ON
)≧drE−V(OFF)=dFEc. Here, d is the thickness of the ferroelectric layer. At this time, the spontaneous polarization of the ferroelectric layer of the selected pixel and the unselected pixel are respectively shown in FIG.
) and (d), voltages corresponding to the respective residual polarizations are applied to the liquid crystal, and the liquid crystal takes on and off states.
Alの選択期間が終了すると、A2、A3の順番で順次
選択され、各画素にデータが書き込まれて行(0選択期
間が終了すると、非選択期間に人る。When the selection period of Al ends, A2 and A3 are sequentially selected in the order, and data is written to each pixel (0) When the selection period ends, a non-selection period begins.
1フィールド期間が経過し、再びAlを選択する際は、
ON、OFFに対応する画素の強誘電体層14には、
V (ON) =−V D−V 、 <−d F E。When selecting Al again after one field period has passed,
In the ferroelectric layer 14 of the pixel corresponding to ON and OFF, V (ON) = -V DV, <-d FE.
V C0FF) =−V 、 +V 、 =−d 、
ECの電圧が印加され、選択されていないラインの強誘
電体層には
■(非選択)=±V
の電圧が印加される。このとき、選択された画素および
非選択の画素の強誘電体層の自発分極はそれぞれ第3図
(C)および(d)のようになり、それぞれの残留分極
に応じた電界が液晶に印加され、液晶はオン、オフの状
態を取り、2フィールド周期の交流駆動が行われる。こ
こでV(OFF)はかならずしも−d−Ecである必要
はなく、他の電圧でも液晶の光透過率が−d r E
cを印加した際と大差なければ、−d r E e以外
の電圧をV (OFF)としても良い。V C0FF) =-V, +V, =-d,
A voltage of EC is applied, and a voltage of ■(non-selection)=±V is applied to the ferroelectric layer of the unselected line. At this time, the spontaneous polarization of the ferroelectric layer of the selected pixel and the unselected pixel becomes as shown in FIG. 3(C) and (d), respectively, and an electric field corresponding to the respective residual polarization is applied to the liquid crystal. , the liquid crystal is in on and off states, and AC driving is performed with a two-field cycle. Here, V(OFF) does not necessarily have to be -d-Ec, and even at other voltages, the light transmittance of the liquid crystal is -d r E
A voltage other than -d r E e may be set to V (OFF) as long as it is not significantly different from when c is applied.
本発明の第1のアクティブデバイスの駆動方法において
はVo、■、は次のようにして決定される8本発明第1
のアクティブデバイスの駆動方法は第10図に示されて
いる駆動方法を用いる0強誘電体層14としてVDFと
T、FEの共重合体のように、自発分極の反転速度が強
く電界に依存し、抗電界(〜50 M V / m )
程度の電界では自発分極の反転速度が選択期間(〈16
.7ms ec)より遅すぎるため抗電界を用いたパネ
ル動作が困難な場合は次のようにしてVo、■1は決定
される。In the first method of driving an active device of the present invention, Vo, ■, is determined as follows.
The driving method for this active device uses the driving method shown in FIG. 10. The ferroelectric layer 14 is made of a copolymer of VDF, T, and FE, and the reversal speed of spontaneous polarization is strongly dependent on the electric field. , coercive electric field (~50 M V/m)
In an electric field of
.. If it is difficult to operate the panel using a coercive electric field because it is too slow than 7 ms ec), Vo, 1 is determined as follows.
第11図に示すように、VDFとT、FEとの共重合体
の自発分極の反転速度てSは前記共重合体に印加される
電界に強く存在しており、抗電界(〜50MV/m)の
’csは〜1SeCである。As shown in FIG. 11, the spontaneous polarization reversal speed S of the copolymer of VDF, T, and FE is strongly present in the electric field applied to the copolymer, and the coercive electric field (~50 MV/m )'cs is ~1 SeC.
第12図は、前記共重合体中の電気変位りの時間変化の
、印加電界強度依存性を示したものである。ここでδD
/δlog(τ)の各ピークは、ピークを持つ時間にお
いて自発分極が約半分反転したことを示しており、各ピ
ークの右側のすそに相当する時間は、その時間において
自発分極がはぼ完全に反転したことを示している。ここ
で、選択期間の時間長さとδD/δlog(t)のグラ
フのピーク位置が一致するようにV(OFF)の電圧を
、また、選択期間の時間長さと、δD/δ1og(t、
)のグラフの右側のすそが一致するようにV (ON)
の電圧を決定すればよい、すなわち、このように決定さ
れたV (ON)だと、自発分極は選択期間内にほとん
どすべて反転してしまうため、■式で決まる電圧が液晶
に印加され、データの書き込みが行われる。また、V
(OFF)の場合は、選択期間内に自発分極が約半分だ
け反転するため、強誘電体層中の自発分極はv(ON)
で決まるそれより小さくなるため、■(ON)の際より
も小さな電圧が液晶に印加される。FIG. 12 shows the dependence of the electric displacement in the copolymer over time on the applied electric field strength. Here δD
/δlog(τ) indicates that the spontaneous polarization has been reversed by about half at the time of the peak, and at the time corresponding to the right base of each peak, the spontaneous polarization is almost completely reversed at that time. It shows that it has been reversed. Here, the voltage of V(OFF) is adjusted so that the peak position of the graph of δD/δlog(t) matches the time length of the selection period, and the time length of the selection period and δD/δ1og(t,
) so that the right hem of the graph matches V (ON)
In other words, with V (ON) determined in this way, almost all of the spontaneous polarization is reversed within the selection period, so the voltage determined by the formula is applied to the liquid crystal, and the data is is written. Also, V
(OFF), the spontaneous polarization in the ferroelectric layer is reversed by about half within the selection period, so the spontaneous polarization in the ferroelectric layer is v(ON).
Since it is smaller than that determined by , a smaller voltage is applied to the liquid crystal than when it is (ON).
この際、データの消去は自発分極が半分ちょうどの反転
でなくとも可能であり、■(消去)をδD/δlog(
て)のピークに必ずしも合わせる必要はない。In this case, data can be erased even if the spontaneous polarization is not exactly half reversed, and ■(erasure) can be expressed as δD/δlog(
It is not necessarily necessary to match the peak of
選択期間内に強誘電体層14に印加される電圧がV (
ON)、V (OFF)のどちらの状態においてもEc
、drよりも大きい、すなわちを満足することにより液
晶のオン、オフ動作が行われる。ここでEc、d−は強
誘電体層14の抗電界、膜厚である。The voltage applied to the ferroelectric layer 14 during the selection period is V (
Ec in both the ON) and V (OFF) states.
, dr, that is, the liquid crystal is turned on and off by satisfying the following conditions. Here, Ec and d- are the coercive electric field and film thickness of the ferroelectric layer 14.
保持期間には強誘電体層に±V1が印加されるが1|フ
ィールド期間で、自発分極の反転が生じないように士■
、を第11図、第12図より、選べばよい、すなわち、
±■、印加時の自発分極の反転速度はlフィールド期間
より遅ければよい。During the holding period, ±V1 is applied to the ferroelectric layer, but care is taken to prevent spontaneous polarization reversal during the field period.
, from Figures 11 and 12, that is,
±■, the reversal speed of spontaneous polarization when applied should be slower than the l field period.
また、階調表示は次のようにして行うことができる。デ
ータ電圧V1よりも小さいデータ電圧V、を用いると階
調表示用の選択時の電圧■(階調)は、
■(階調)1=
V、+V! I<IV (ON)
IV(階調)1=
V o + V * I > I V (OF F )
となり、選択期間内における自発分極の反転量はV (
ON) (7)時ヨリモ少なく、V(OFF)(7)B
!よりは多くなる。すると残留分極P、はV(ON)と
V (OFF)を印加した際のPrの中間の値を取るI
IVLCはP、に比例するので、Prに応じたVLeが
決定される。このようにして階調表示は可能であり、■
、の電位の種類数と同じ数だけ、階調表示ができる。Furthermore, gradation display can be performed as follows. If a data voltage V smaller than the data voltage V1 is used, the voltage ■ (gray scale) at the time of selection for gray scale display is: ■ (gray scale) 1 = V, +V! I<IV (ON) IV (gradation) 1=V o + V * I > I V (OF F )
Therefore, the amount of reversal of spontaneous polarization within the selection period is V (
ON) (7) Time is low, V (OFF) (7) B
! It's more than that. Then, the residual polarization P, takes the intermediate value of Pr when V (ON) and V (OFF) are applied.
Since IVLC is proportional to P, VLe is determined according to Pr. Gradation display is possible in this way, and ■
It is possible to display as many gradations as there are potential types.
選択期間内にV (ON) とV (OFF)+7)ど
ちらか片方だけを印加するのではなく、両者を印加し、
両者の印加時間配分を変えることでも階調表示は可能で
ある。Instead of applying only one of V (ON) and V (OFF) + 7) within the selection period, apply both,
Gradation display is also possible by changing the application time distribution of both.
また、第10図に示すように1|フィールド毎にコモン
の電位αl、α2をV、−V、だけ変化させると、用い
る最大電圧はvo+vlとなり、最大電圧を下げること
ができる。そのため、特別な高耐圧回路を用いる必要が
ないため、安価な汎用の回路部品を用いることができる
ため、安価な駆動回路を用いたアクティブマトリクスデ
ィスプレイを提供できる。またこの際、コモンの電圧a
1、α2の差は必ずしも■。−vlである必要はない。Further, as shown in FIG. 10, if the common potentials αl and α2 are changed by V and −V for each field, the maximum voltage used becomes vo+vl, and the maximum voltage can be lowered. Therefore, since there is no need to use a special high-voltage circuit, inexpensive general-purpose circuit components can be used, and an active matrix display using an inexpensive drive circuit can be provided. Also, at this time, the common voltage a
1. The difference in α2 is not necessarily ■. -vl does not have to be.
第10図においては、1フイールド毎にコモン電位αl
、α2を変化させたが、1選択期間毎に変化させたり、
あるいは複類数の選択期間毎にコモン電位を変化させた
りして1|フィールド内の1画面において液晶21に書
き込まれる電圧の極性が異なる画素が存在するようにし
ても良い。In Fig. 10, the common potential αl is set for each field.
, α2 was changed, but it was changed every selection period,
Alternatively, the common potential may be changed every selection period of a plurality of numbers, so that there are pixels in which the polarity of the voltage written to the liquid crystal 21 is different in one screen within 1|field.
本発明筒2のアクティブマトリクスディスプレイの駆動
方法を以下に説明する。VDFとT、FEの共重合体の
自発分極の反転速度てSは電圧無印加の状態で放ってお
くと、ポーリング処理後の経過時間twに対し第13図
のような変化を示す、すなわち、てSはtwと供に増大
し、てSが選択期間よりも長くなるとアクティブマトリ
クスディスプレイとして表示ができなくなる8例えば、
走査線数400本を仮定し、第13図を用いて見積って
みると、選択期間は1|フィールド期間(〜16.7m
5ec)を走査線数で割った時間にほぼ等しく、約40
μsecとなる。第13図よりtwが約5分で−cSは
40μsecになる、従ってポーリング処理後5分経過
すると表示できなくなってしまう、ただし、ポーリング
処理後電圧を印加し続けるとてSの増加現象は無い。A method of driving the active matrix display of the tube 2 of the present invention will be described below. When the spontaneous polarization reversal speed S of the copolymer of VDF, T, and FE is left in a state where no voltage is applied, it shows a change as shown in FIG. 13 with respect to the elapsed time tw after the poling process, that is, tS increases with tw, and if tS becomes longer than the selection period, display as an active matrix display becomes impossible8 For example,
Assuming 400 scanning lines and estimating using Figure 13, the selection period is 1 | field period (~16.7 m
5ec) divided by the number of scanning lines, approximately 40
It becomes μsec. From FIG. 13, when tw is about 5 minutes, -cS becomes 40 μsec. Therefore, it becomes impossible to display after 5 minutes have passed after the polling process. However, even if the voltage is continued to be applied after the polling process, there is no increase in S.
第14図に本発明第2のアクティブマトリクスディスプ
レイの駆動方法を示す。FIG. 14 shows a second method of driving an active matrix display of the present invention.
第14図に示すように、表示勧化開始直前に初期化期間
を設けることで、これらの問題は解決できる。初期化期
間中は、すべての画素に、±(V o +V + )の
電圧が印加され、電界によるポーリング処理が行われる
。ここで、vo+vlは強誘電体層に抗電界E、よりも
大きな電界が印加されるように強誘電体層の膜厚d、と
■。+Vが選ばれる。抗電界以上の電界印加により自発
分極の反転が行われるため、効率的なポーリング処理が
行われる。このように、抗電界以上の電界を表示動作開
始の直前に強誘電体層に印加し、ポーリング処理直後の
状態にもどすことにより、τSの経時変化による増大の
ため生じる、表示画像品質の低下がなく、常に鮮明で高
コントラストな表示画像を得ることができる。As shown in FIG. 14, these problems can be solved by providing an initialization period immediately before the start of display recommendation. During the initialization period, a voltage of ±(V o +V + ) is applied to all pixels, and a polling process using an electric field is performed. Here, vo+vl is the thickness d of the ferroelectric layer so that a larger electric field than the coercive electric field E is applied to the ferroelectric layer. +V is selected. Since spontaneous polarization is reversed by applying an electric field higher than the coercive electric field, efficient poling processing is performed. In this way, by applying an electric field higher than the coercive electric field to the ferroelectric layer immediately before the start of the display operation and returning it to the state immediately after the poling process, it is possible to reduce the deterioration in display image quality caused by the increase in τS over time. It is possible to always obtain a clear, high-contrast display image.
第14図において初期化期間に印加される電圧は何でも
良く、±(VO+V+)に限るものではない、また、初
期化期間の期間は強誘電体層が最初のポーリング処理直
後の状態にほぼ回復するまで行われるものであり、特に
時間的な制約はない、初期化期間中に、±(V O+
V l )の電圧を正負lサイクル分印加したが、印加
電圧のサイクル数は何回でも良く、1回に限るものでは
ない。In FIG. 14, the voltage applied during the initialization period may be any voltage and is not limited to ±(VO+V+). Also, during the initialization period, the ferroelectric layer almost recovers to the state immediately after the first poling process. ±(V O+
Although the voltage V l ) was applied for l positive and negative cycles, the number of cycles of the applied voltage may be any number and is not limited to one.
初期化期間内に走査線、データ線に印加する電圧の絶対
値はIvo+v+lのように、1つの値である必要はな
(,2つ以上の値を用いて時間に対して変化する電圧の
絶対値を用いても良い。The absolute value of the voltage applied to the scanning line and data line during the initialization period does not have to be a single value, such as Ivo+v+l. A value may also be used.
第15図(a)、(b)に本発明にかかる第1のアクテ
ィブデバイスの他の構成を示す、第15図(b)は上視
図、同図(a)は同図(b)の八−Bにおける断面図で
ある。ガラス基板から成る絶縁基板12上にCrから成
る第1の電極13が設けられており、第1の電極13上
にVDFとT、FEとの共重合体から成る強誘電体層1
4が設けられており、強誘電体F!14上にITOから
成る第2の電極15が設けられている。第1の電極13
と第2の電極15でサンドイッチ状にはさまれた強誘電
体層14がアクティブデバイスの能動層として働<、こ
の構造だと画素電極と成る第2の電極15上に強誘電体
層14がないため液晶に効率よく電圧が印加できる。15(a) and 15(b) show other configurations of the first active device according to the present invention, FIG. 15(b) is a top view, and FIG. 15(a) is a top view of the first active device according to the present invention. FIG. 8 is a sectional view taken along line 8-B. A first electrode 13 made of Cr is provided on an insulating substrate 12 made of a glass substrate, and a ferroelectric layer 1 made of a copolymer of VDF, T, and FE is provided on the first electrode 13.
4 is provided, and the ferroelectric F! A second electrode 15 made of ITO is provided on the electrode 14 . First electrode 13
In this structure, the ferroelectric layer 14 sandwiched between the second electrode 15 and the second electrode 15 acts as an active layer of the active device. Therefore, voltage can be applied efficiently to the liquid crystal.
第16図(a)、(b)に本発明にかかる第2のアクテ
ィブデバイスの構成を示す、第16図(b)は上視図、
同図(a)は同図(b)中A−Bにおける断面図である
。ガラス基板から成る絶縁基板12上にITOから成る
第1の電極13が設けられており、第1の電極13上に
VDFとT、FEとの共重合体から成る強誘電体1’!
14とCrから成る第2の電極15が同一形状で設けら
れている。第1と第2の1を極13.15にサンドイッ
チ状にはさまれた部分の強誘電体層14がアクティブデ
バイスの能動層として(動く、第16図(a)、(b)
に示したアクティブデバイスを第1図(a)、(b)に
示したアクティブデバイスの代わりに用い、第4.5図
に示したアクティブマトリクスディスプレイを構成した
際は次のような効果が生じる。第16図(a)、(b)
において、画素電極は強誘電体層14と接しない領域の
第1の電極13によって形成される1画素電極の上下共
に電気光学効果を持つ強誘電体FJ14が存在しないた
め、液晶パネルを透過する光の透過光量変化は、液晶の
電気光学効果だけで決まる0強誘電体FJ14による透
過光量変化がないのでコントラストが高く、鮮明な画像
が得られる。FIGS. 16(a) and 16(b) show the configuration of the second active device according to the present invention, FIG. 16(b) is a top view,
Figure (a) is a sectional view taken along line AB in figure (b). A first electrode 13 made of ITO is provided on an insulating substrate 12 made of a glass substrate, and a ferroelectric material 1'! made of a copolymer of VDF, T, and FE is provided on the first electrode 13.
14 and a second electrode 15 made of Cr are provided in the same shape. The portion of the ferroelectric layer 14 where the first and second 1 are sandwiched between the poles 13 and 15 acts as an active layer of an active device (see FIGS. 16(a) and 16(b)).
When the active device shown in FIG. 1 is used instead of the active device shown in FIGS. 1(a) and 1(b) to construct the active matrix display shown in FIG. 4.5, the following effects occur. Figure 16(a),(b)
In the pixel electrode, there is no ferroelectric material FJ14 having an electro-optic effect on both the upper and lower sides of one pixel electrode formed by the first electrode 13 in a region not in contact with the ferroelectric layer 14, so that light passing through the liquid crystal panel is not present. Since there is no change in the amount of transmitted light due to the zero ferroelectric FJ14, which is determined only by the electro-optic effect of the liquid crystal, a clear image with high contrast can be obtained.
本発明第3のアクティブデバイスの構成を第17図(a
)、(b)に示す、第17図(b)は上視図、同図(a
)は同図(b)A−Bにおける断面図である。ガラス基
板から成る絶縁基板12上にVDFとT、FEとの共重
合体から成る島状の強誘電体層14が設けられており、
強誘電体層14上にCrから成る第1の電極13が設け
られており、強誘電体1!F 14の一部を被覆するよ
うにIToから成る第2の電極15が設けられている。The configuration of the third active device of the present invention is shown in FIG.
) and (b), FIG. 17(b) is a top view, and FIG.
) is a sectional view taken along line A-B in FIG. An island-shaped ferroelectric layer 14 made of a copolymer of VDF, T, and FE is provided on an insulating substrate 12 made of a glass substrate.
A first electrode 13 made of Cr is provided on the ferroelectric layer 14, and the ferroelectric 1! A second electrode 15 made of ITo is provided to cover a portion of F 14.
すなわち、第1及び第2の電極13.15を連結するよ
うに強誘電体層14が設けられている。このような構造
だと、第1及び第2の電極13.15が上下方向に重な
っていないため1強誘電体層14の欠陥による2つの電
極間のショートがない。That is, the ferroelectric layer 14 is provided so as to connect the first and second electrodes 13.15. With this structure, the first and second electrodes 13,15 do not overlap in the vertical direction, so there is no short circuit between the two electrodes due to defects in the first ferroelectric layer 14.
そのため、ショートによるアクティブデバイスの欠陥、
すなわち画素欠陥を原理的に除去することができる。こ
れは鮮明で高品位な表示品質を与えることに関し、絶大
な効果を有する。Therefore, defects in active devices due to short circuits,
That is, pixel defects can be removed in principle. This has a tremendous effect in providing clear and high-quality display quality.
本発明筒3のアクティブデバイスの他の構成を第18図
(a)、(b)に示す、第18図(b)は上視図、同図
(a)は同図(b)A−Bにおける断面図である。ガラ
ス基板から成る絶縁基板12上にCrから成る第1の電
極13とITOから成る第2の電極15が設けられてお
り、VDFとT、FEとの共重合体から成る島状の強誘
電体層14が第1及び第2の電極13.15を連結する
ように設けられている。Other configurations of the active device of the tube 3 of the present invention are shown in FIGS. 18(a) and 18(b), FIG. 18(b) is a top view, and FIG. 18(a) is a top view, and FIG. 18(b) is A-B. FIG. A first electrode 13 made of Cr and a second electrode 15 made of ITO are provided on an insulating substrate 12 made of a glass substrate, and an island-shaped ferroelectric material made of a copolymer of VDF, T, and FE is provided. A layer 14 is provided connecting the first and second electrodes 13.15.
第17.18図(a)、(b)において、第1及び第2
の電極13.15に異なる材料を用いるとフォト工程は
3回だが、同じ材料を用いると2回のフォト工程で本発
明筒3のアクティブデバイスを形成することができる。In Figures 17.18 (a) and (b), the first and second
If different materials are used for the electrodes 13 and 15, three photo steps are required, but if the same material is used, the active device of the tube 3 of the present invention can be formed in two photo steps.
第17.18図(a)、(b)に示すアクティブデバイ
スは絶縁基板12と平行方向に設けられているため、厚
さの厚い、すなわち小さな容量を持つ、今、第17.1
8図中に示したように、強誘電体層14の容量としての
幅W=tOμm、長さdr=LLLm、厚さL= l
0μm、比誘電EF=IO1液晶で構成される画素の幅
x=90μm長さy=100um、厚さd=7μm、比
誘電率εLc=10として、強誘電体層と画素の容量C
F、CLCの比は。Since the active devices shown in FIGS. 17.18 (a) and (b) are provided parallel to the insulating substrate 12, they are thick, that is, have small capacitance.
As shown in Figure 8, the capacitance width W of the ferroelectric layer 14 is W=tOμm, the length dr=LLLm, and the thickness L=l.
0 μm, dielectric constant EF = IO1 Width x = 90 μm, length y = 100 μm, thickness d = 7 μm, and relative permittivity εLc = 10 of a pixel composed of liquid crystal, capacitance C of the ferroelectric layer and pixel
F, the ratio of CLC is.
Fwdr
となり、CF (CLLである。そのため、強誘電体層
と画素の直列接続に印加された電圧はほとんど強誘電体
層に印加されることになる。このような条件だと本発明
のアクティブデバイスは、強誘電体層14の自発分極の
配列電界で制御することによって動作するので、電源電
圧の低下、スイッチングスピードの高速化またはクロス
トークの低減などに有効であり、鮮明で高コントラスト
の画像表示を得るに、絶大な効果を有する。Fwdr and CF (CLL. Therefore, most of the voltage applied to the series connection of the ferroelectric layer and the pixel is applied to the ferroelectric layer. Under these conditions, the active device of the present invention operates by controlling the arrangement electric field of the spontaneous polarization of the ferroelectric layer 14, so it is effective for lowering the power supply voltage, increasing switching speed, reducing crosstalk, etc., and displaying clear and high contrast images. It has a tremendous effect on obtaining.
第19図(a)、(b)に本発明筒4のアクティブデバ
イスの構成を示す、第19図(b)は上視図であり、同
図(a)は同図(b)A−8における断面図である。ガ
ラス基板から成る絶縁基板12上にVDFとT、FEと
の共重合体から成る強誘電体層14が設けられており、
強誘電体層14上にCrから成る第1の電極13とIT
Oから成る第2の電極15が設けられている8本発明第
4のアクティブデバイスにおいては、第1と第2の電極
13.15間の強誘電体層14が能動層として1動く。19(a) and 19(b) show the configuration of the active device of the cylinder 4 of the present invention, FIG. 19(b) is a top view, and FIG. 19(a) is a top view, and FIG. FIG. A ferroelectric layer 14 made of a copolymer of VDF, T, and FE is provided on an insulating substrate 12 made of a glass substrate.
A first electrode 13 made of Cr and an IT on the ferroelectric layer 14
In the fourth active device of the present invention, in which a second electrode 15 made of O is provided, the ferroelectric layer 14 between the first and second electrodes 13.15 acts as an active layer.
第20図(a)、(b)に本発明筒4のアクティブデバ
イスの他の構成を示す、第20図(b)は上視図であり
、同図(a)は同図(b)A−Bにおける断面図である
。ガラス基板から成る絶縁基板12上にCrから成る第
1の電極13とITOから成る第2の電極15が設けら
れている。第1の電極13と第2の電極上にVDFとT
、FEとの共重合体から成る強誘電体層14が設けられ
ている。また、第1及び第2の電極13.15形成後に
強誘電体層14を形成するため、強誘電体層14には何
ら損傷が入らない。20(a) and 20(b) show other configurations of the active device of the tube 4 of the present invention, FIG. 20(b) is a top view, and FIG. 20(a) is a top view, and FIG. It is a sectional view at -B. A first electrode 13 made of Cr and a second electrode 15 made of ITO are provided on an insulating substrate 12 made of a glass substrate. VDF and T on the first electrode 13 and the second electrode
, and a ferroelectric layer 14 made of a copolymer with FE. Further, since the ferroelectric layer 14 is formed after the first and second electrodes 13.15 are formed, no damage occurs to the ferroelectric layer 14.
本発明筒4のアクティブデバイスは第1及び第2の電極
13.15として同じ材料を用い、同じ工程で形成する
とフ才!・はl工程であり、同じ工程で形成しなければ
フォト2工程で形成できる。The active device of the cylinder 4 according to the present invention is great if the first and second electrodes 13 and 15 are made of the same material and formed in the same process! * indicates the 1 process, and if they are not formed in the same process, they can be formed in the 2 photo process.
本発明筒4のアクティブデバイスは、絶縁基板12と平
行方向に強誘電体層14を用いるため、第3のアクティ
ブデバイスと同様に厚さの厚い、すなわち小さい容量を
持つ。The active device of the cylinder 4 of the present invention uses the ferroelectric layer 14 in a direction parallel to the insulating substrate 12, so it has a large thickness, that is, a small capacitance, like the third active device.
第21図に本発明筒4のアクティブデバイスを用いたア
クティブマトリクスディスプレイの一部の上視図を示す
、ガラス基板上に形成されたVDFとT、FEとの共重
合体から成る強誘電体層、Crから成る第1の電極13
、ITOから成る第2の電極15から成る基板と、ガラ
ス基板から成る絶縁基板上にITOから成る電極17で
形成される対向基板の間に液晶を保持しており、基板、
対向基板の各電極から成る画素がマトリックス状に配置
されている。FIG. 21 shows a top view of a part of an active matrix display using the active device of tube 4 of the present invention, and shows a ferroelectric layer made of a copolymer of VDF, T, and FE formed on a glass substrate. , a first electrode 13 made of Cr
, a liquid crystal is held between a substrate consisting of a second electrode 15 made of ITO and a counter substrate formed of an electrode 17 made of ITO on an insulating substrate made of a glass substrate, and the substrate,
Pixels made up of respective electrodes on the counter substrate are arranged in a matrix.
第21図において、
Ct
b>t
であり、a、bにおける自発分極の反転は生じないよう
に設けられているので、縦、横方向のクロストークは生
じない。In FIG. 21, Ct b>t and the arrangement is such that no reversal of spontaneous polarization occurs in a and b, so no crosstalk occurs in the vertical and horizontal directions.
本発明筒4のアクティブデバイスにおいても、第1と第
2の電極13.15が上下方向で重なっていないため、
ショートによる欠陥は生じない。Also in the active device of the cylinder 4 of the present invention, since the first and second electrodes 13.15 do not overlap in the vertical direction,
No defects occur due to short circuits.
第22図(a)、(b)に本発明筒4のアクティブデバ
イスの他の構成を示す、第22図(b)は上視図であり
、同図(a)は同図(b)A−Bにおける断面図である
。ガラス基板から成る絶縁基板12上にVDFとT、F
Eとの共重合体から成る強誘電体層14が設けられてお
り、強誘電体層14上にCrから成る第1の電極13と
ITOから成る第2の電極15が設けられている。第1
の電極13の一部が第2の電極15の方向へ突出してお
り、この突出部と、第2の電極15間の強誘電体層14
がアクティブデバイスの能動層として働(、このような
構成にすると、第1と第2の電極間13.15間の強誘
電体層14の容量は実質的に小さくなる。第14図(b
)において、能動層と非能動層の第1と第2の電極間距
離t、t2はt2>tとなる。そのため、第20図(a
)、(b)のように第1と第2の電極13.15間の強
誘電体層14がすべて能動層として働くような構成より
も、強誘電体N14の容量は小さくなる。22(a) and 22(b) show other configurations of the active device of the cylinder 4 of the present invention, FIG. 22(b) is a top view, and FIG. 22(a) is a top view, and FIG. It is a sectional view at -B. VDF, T, and F are placed on an insulating substrate 12 made of a glass substrate.
A ferroelectric layer 14 made of a copolymer with E is provided, and a first electrode 13 made of Cr and a second electrode 15 made of ITO are provided on the ferroelectric layer 14. 1st
A part of the electrode 13 protrudes toward the second electrode 15, and the ferroelectric layer 14 between this protrusion and the second electrode 15
acts as the active layer of the active device (with such a configuration, the capacitance of the ferroelectric layer 14 between the first and second electrodes 13.15 becomes substantially smaller.
), the distance t, t2 between the first and second electrodes of the active layer and the non-active layer satisfies t2>t. Therefore, Fig. 20 (a
), (b), the capacitance of the ferroelectric material N14 is smaller than the structure in which the ferroelectric layer 14 between the first and second electrodes 13, 15 all functions as an active layer.
また、第20図(a)、(b)に示した本発明筒4のア
クティブデバイスを用いて第22図(a)、(b)のよ
うに第1の電極13に突出部を形成した構成にしても良
い。Further, a structure in which a protrusion is formed on the first electrode 13 as shown in FIGS. 22(a) and (b) using the active device of the tube 4 of the present invention shown in FIGS. 20(a) and (b) You can also do it.
第23図(a)、(b)に本発明筒5のアクティブデバ
イスの構成を示す、第23図(b)は上視図であり、同
図(a)は同図(b)A−Hにおける断面図である。ガ
ラス基板から成る絶縁基板12上にITOから成る第1
の電極13が設けられており、電極23上にVDFとT
、FEとの共重合体から成る強誘電体層14が設けられ
ている。第8のアクティブデバイスにおいては、第1の
電極13が第2の電極15も兼ねている。23(a) and 23(b) show the configuration of the active device of the tube 5 of the present invention, FIG. 23(b) is a top view, and FIG. 23(a) is a top view, and FIG. FIG. A first layer made of ITO is placed on an insulating substrate 12 made of a glass substrate.
VDF and T are provided on the electrode 23.
, and a ferroelectric layer 14 made of a copolymer with FE. In the eighth active device, the first electrode 13 also serves as the second electrode 15.
本発明筒5のアクティブデバイスを構成するに必要なフ
ォト工程は1回である。電極23の面積が大きく、面抵
抗を下げる形状をしているので、電極23による配線遅
延を小さくできる。これは、表示面内均一な高品位で鮮
明なアクティブマトリクス液晶パネルを形成するにおい
て絶大な効果を有する。One photo process is necessary to construct the active device of the tube 5 of the present invention. Since the electrode 23 has a large area and is shaped to reduce sheet resistance, wiring delay due to the electrode 23 can be reduced. This has a tremendous effect in forming a high-quality, clear active matrix liquid crystal panel that is uniform within the display surface.
第24図(a)、(b)に本発明筒6のアクティブデバ
イスの構成を示す、第24図(b)は上視図であり、同
図(a)は同図(b)A−Bにおける断面図である。ガ
ラス基板から成る絶縁基板12上にITOから成る第1
の電極A22、第1の電極B20.前記第1の電極A、
B22.20上にVDFとT、FEとの共重合体から成
る強誘電体F!14、前記強誘電体FJ14中に設けら
れたコンタクトホールを介して前記第1の電極B20と
接続するようにCrから成る第2の電極15が設けられ
ている。第24図(a)、(b)において、絶縁基板1
2上に、第2の電極15、強誘電体層14、第1の電極
A、B22.20の順序で、すなわち、第1の電極A、
B22.20と第2の電極15の位置関係を逆にして構
成しても良い。24(a) and 24(b) show the configuration of the active device of the tube 6 of the present invention, FIG. 24(b) is a top view, and FIG. 24(a) is a top view, and FIG. FIG. A first layer made of ITO is placed on an insulating substrate 12 made of a glass substrate.
electrode A22, first electrode B20. the first electrode A;
A ferroelectric F! made of a copolymer of VDF, T, and FE on B22.20. 14. A second electrode 15 made of Cr is provided so as to be connected to the first electrode B20 through a contact hole provided in the ferroelectric FJ14. In FIGS. 24(a) and 24(b), the insulating substrate 1
2, in the order of second electrode 15, ferroelectric layer 14, first electrode A, B22.20, that is, first electrode A,
The positional relationship between B22.20 and the second electrode 15 may be reversed.
第25図(a)、(b)に本発明筒6のアクティブデバ
イスの他の構成を示す、第25図(b)は上視図であり
、同図(a)は同図(b)A−Bにおける断面図である
。ガラス基板から成る絶縁基板12上にITOから成る
第1の電極A22、第1の電極B20、前記第1の電極
A、B22.20上にVDFとT、FEとの共重合体か
ら成る強誘電体層14、前記強誘電体層14に設けられ
たコンタクトホールを介して前記第1の電極B20と接
続するようにCrから成る第2の電極15が設けられて
いる。第25図(a)、(b)に示すアクティブデバイ
スにおいては、第1の電極B20が、第2の電極15と
広い面積のコンタクトホールを介して接続された2層構
造となっているため、配線抵抗の低減が実現できる。25(a) and 25(b) show other configurations of the active device of the tube 6 of the present invention, FIG. 25(b) is a top view, and FIG. 25(a) is a top view, and FIG. It is a sectional view at -B. A first electrode A22 made of ITO, a first electrode B20 on an insulating substrate 12 made of a glass substrate, and a ferroelectric made of a copolymer of VDF, T, and FE on the first electrodes A and B22.20. A second electrode 15 made of Cr is provided so as to be connected to the first electrode B20 through a contact hole provided in the body layer 14 and the ferroelectric layer 14. In the active device shown in FIGS. 25(a) and 25(b), the first electrode B20 has a two-layer structure connected to the second electrode 15 via a contact hole with a large area. Wiring resistance can be reduced.
第25図(a)、(b)に示すアクティブデバイスも第
24図(a)、(b)に示すアクティブデバイス同様に
第1の電極A、B22.20と第2の電極15との位置
関係を逆にして用いても良い。The active devices shown in FIGS. 25(a) and 25(b) also have the same positional relationship between the first electrodes A and B 22.20 and the second electrode 15 as in the active devices shown in FIGS. You may also use it in reverse.
第26図(a)、(b)に本発明筒7のアクティブデバ
イスの構成を示す、第26図(b)は上視図であり、同
図(a)は同図(b)A−Bにおける断面図である。ガ
ラス基板から成る絶縁基板12上にVDFとTrFEと
の共重合体から成る強誘電体層14、前記強誘電体HI
3上にITOから成る第1の電極A22、第2の電極B
20が設けられており、前記第1の電極B20と接する
ように第2の電極15が設けられている0本発明第7の
アクティブデバイスにおいて絶縁基板上に強誘電体層1
4、第1の電極A、B、22.20、第2の電極15の
順序で形成する必要はなく、どのような順序で形成して
も良い、また、第11のアクティブデバイスにおいて第
1の電極B20を第2の電極15の長平方向に長く形成
し、第2の電極15との2層構造にすることにより、配
線抵抗を低減することができる。26(a) and 26(b) show the configuration of the active device of the tube 7 of the present invention, FIG. 26(b) is a top view, and FIG. 26(a) is a top view, and FIG. FIG. A ferroelectric layer 14 made of a copolymer of VDF and TrFE is formed on an insulating substrate 12 made of a glass substrate, and the ferroelectric HI
3, a first electrode A22 made of ITO, a second electrode B
In the seventh active device of the present invention, a ferroelectric layer 1 is provided on an insulating substrate, and a second electrode 15 is provided in contact with the first electrode B20.
4. The first electrodes A, B, 22.20 and the second electrode 15 do not need to be formed in this order, and may be formed in any order. Wiring resistance can be reduced by forming the electrode B20 long in the longitudinal direction of the second electrode 15 and forming a two-layer structure with the second electrode 15.
第24.25.26図(a)、(b)中において、第1
の電極A22と第2の電極B20は同一工程で形成され
るため、第1の電極A、B、22.20間の距離は絶縁
基板12の伸縮、マスクの合わせ誤差などに関係なく常
に一定に保たれる。これは、24.25.26の電極A
、B22.20の間に同一の電圧を印加すると、前記両
電極間に存在する強誘電体に、同一の電界が、印加され
ることを示している。第3図(a)に示すように1強誘
電体の自発分極の反転は強誘電体に印加される電界で決
定されるため、第一の電極A、B、22.20間の距離
を一定に保つことは、再現性良く、大面積にわたり均一
に本発明の第1のアクティブデバイスを形成するに絶大
な効果を有する。In Figures 24.25.26 (a) and (b), the first
Since the electrode A22 and the second electrode B20 are formed in the same process, the distance between the first electrodes A, B, and 22.20 is always constant regardless of expansion and contraction of the insulating substrate 12, mask alignment error, etc. It is maintained. This is the electrode A of 24.25.26
, B22.20, the same electric field is applied to the ferroelectric material existing between the two electrodes. As shown in Figure 3(a), the reversal of the spontaneous polarization of the first ferroelectric is determined by the electric field applied to the ferroelectric, so the distance between the first electrodes A, B, 22.20 is kept constant. Maintaining the same value has a great effect on uniformly forming the first active device of the present invention over a large area with good reproducibility.
第24〜26図(a)、(b)におけルアクチイブデバ
イスにおいては、第22図(a)、(b)に示した同様
に第1の電極B20の突出部と第1の電極A22との間
の強誘電体層14が能動層として働く、また、突出部を
形成しなくても良い。In the active devices shown in FIGS. 24 to 26 (a) and (b), the protrusion of the first electrode B20 and the first electrode A22 are similar to those shown in FIGS. 22 (a) and (b). The ferroelectric layer 14 between the two functions as an active layer, and there is no need to form a protrusion.
本発明筒2〜7のアクティブデバイスに用いられる第1
の電極13、第2の電極15、絶縁基板12、強誘電体
層14として用いられる材料、形成方法として本発明筒
1のアクティブデバイスで用いられたものと同じ材料、
形成方法を、第1の電極A、B、22.2oとしても同
様に第1のアクティブデバイスの第1及び第2の電極1
3.15と同じ材料、形成方法を用いても良い。The first tube used in the active device of tubes 2 to 7 of the present invention
The materials used for the electrode 13, the second electrode 15, the insulating substrate 12, and the ferroelectric layer 14, and the same material as that used in the active device of the present invention tube 1 as the forming method,
Similarly, the formation method may be changed to the first electrodes A, B, 22.2o, and the first and second electrodes 1 of the first active device.
The same materials and forming method as in 3.15 may be used.
第15.20.23.24.25図(a)、(b)に示
すアクティブデバイスにおいても、強誘電体層14を配
向膜として用いても良い8強誘電体層14は液晶に印加
される直流電圧をしゃ断する絶縁月莫を兼ねる。15.20.23.24.25 Also in the active device shown in FIGS. 15(a) and 25(b), the ferroelectric layer 14 may be used as an alignment film.8 The ferroelectric layer 14 is applied to the liquid crystal. It also serves as an insulator that cuts off DC voltage.
本発明筒2〜7のアクティブデバイスを本発明筒1のア
クティブデバイスの代わりに用いて、第4.5図に示し
たような液晶パネル、本発明筒2〜7のアクティブマト
リクスディスプレイを形成しても良い、その際も、第7
図(a)、(b)に示したような保護膜18、配向11
119を具備しても良い、同様に強誘電体層14の膜厚
を絶縁基板12と強誘電体層14間に設けられる第1の
電極13、第2の電極15、電極23、第1の電極A2
2、第1の電極B20の膜厚よりも厚くしても良い。The active devices of tubes 2 to 7 of the present invention are used in place of the active devices of tube 1 of the present invention to form a liquid crystal panel as shown in FIG. 4.5, an active matrix display of tubes 2 to 7 of the present invention. Also, in that case, the 7th
Protective film 18, orientation 11 as shown in Figures (a) and (b)
Similarly, the film thickness of the ferroelectric layer 14 may be determined by the thickness of the first electrode 13, the second electrode 15, the electrode 23, and the first electrode provided between the insulating substrate 12 and the ferroelectric layer 14. Electrode A2
2. The film thickness may be greater than that of the first electrode B20.
本発明筒1〜3のアクティブデバイスは強誘電体層14
の膜厚方向、すなわち薄い膜厚を具備しているため、容
量が比較的大きいが、強誘電体層14には大きな電界が
印加される。そのため、比誘電率が小さく、抗電界の大
きい有機強誘電体材料を用いる際に特に有効である。The active device of cylinders 1 to 3 of the present invention is a ferroelectric layer 14.
Although the capacitance is relatively large because the ferroelectric layer 14 has a thin film thickness, a large electric field is applied to the ferroelectric layer 14. Therefore, it is particularly effective when using an organic ferroelectric material with a small dielectric constant and a large coercive electric field.
本発明筒4〜7.91|Oのアクティブデバイスは、強
誘電体F!14の絶縁基板12の面内方向の長さを厚み
として用いているので容量が小さいが、強誘電体層14
には大きな電界はかかりにくい、そのため、比誘電率が
大きく、抗電界の小さい無機強誘電体材料を用いる際に
特に有効である。The active device of the present invention tubes 4 to 7.91|O is a ferroelectric F! Since the length in the in-plane direction of the insulating substrate 12 of 14 is used as the thickness, the capacitance is small, but the ferroelectric layer 14
It is difficult to apply a large electric field to , so it is particularly effective when using an inorganic ferroelectric material with a large dielectric constant and a small coercive electric field.
本発明第2〜7のアクティブデバイスを用いたアクティ
ブマトリクスディスプレイにおいても。Also in the active matrix display using the active devices according to the second to seventh aspects of the present invention.
第1のアクティブデバイスに用いられた駆動方法が適用
できる。The driving method used for the first active device can be applied.
[発明の効果] 以下に、本発明の詳細な説明する。[Effect of the invention] The present invention will be explained in detail below.
(1)本発明のアクティブデバイスは1表面電荷のメモ
リー性を有する強誘電体層を能動層として用いているの
で、デバイス自身のリーク電流が無く、保持特性が非常
にすぐれているため、鮮明で高コントラストの画像を提
供することができる。(1) Since the active device of the present invention uses a ferroelectric layer that has a memory property of 1 surface charge as the active layer, there is no leakage current of the device itself, and the retention property is very excellent, resulting in sharp images. High contrast images can be provided.
(2)本発明のアクティブデバイスの能動層である強誘
電体層はスピンコード法というきわめて簡単な方法で形
成され、またその形成洗上の持つ特長である大面積にわ
たり強誘電体層の膜厚と膜質が均一であるという特長を
伴せ持つため、大面積にわたり均一な特性を持つアクテ
ィブデバイスである。そのため、大面積にわたり均一な
画像表示を可能とするアクティブデバイスである。(2) The ferroelectric layer, which is the active layer of the active device of the present invention, is formed by an extremely simple method called the spin code method, and the thickness of the ferroelectric layer over a large area is It is an active device with uniform characteristics over a large area because it has the characteristics of uniform film quality. Therefore, it is an active device that can display uniform images over a large area.
(3)本発明のアクティブデバイスを形成するに必要な
フォト工程は1〜3回と非常に少く、また能動層である
強誘電体層はスピンコード法というきわめて簡単な工程
で形成されるため、分留りが高く、低コストなアクティ
ブデバイスである。(3) The number of photo steps required to form the active device of the present invention is very small, 1 to 3 times, and the ferroelectric layer, which is the active layer, is formed by an extremely simple process called the spin code method. It is a low-cost active device with high fractionation.
(4)本発明のアクティブデバイスは絶縁基板上面内に
平行に設けられた強誘電体層を用いているので、強誘電
体層のショートによる欠陥が無く、容量が小さい。(4) Since the active device of the present invention uses a ferroelectric layer provided in parallel within the upper surface of an insulating substrate, there are no defects due to short circuits in the ferroelectric layer, and the capacitance is small.
(5)本発明のアクティブデバイスの強誘電体層はスピ
ンコード法で形成され、強誘電体層と絶縁基板間の電極
の膜厚よりも厚い膜厚を持っているため、段差部でのカ
バレージが良好で歩留りが高く、信頼性の高いアクティ
ブデバイスである。(5) The ferroelectric layer of the active device of the present invention is formed by a spin code method and has a thickness that is thicker than that of the electrode between the ferroelectric layer and the insulating substrate. It is a highly reliable active device with good performance and high yield.
(6)本発明のアクティブマトリクスディスプレイは、
特別な工程を用いて配向膜や直流電圧な遮断する絶縁膜
を形成する絶ttIIlを形成する必要がないため、低
コストで高分留りである。(6) The active matrix display of the present invention includes:
Since there is no need to use a special process to form an alignment film or an insulating film for blocking DC voltage, the cost is low and the yield is high.
(7)本発明のアクティブマトリクスディスプレイの駆
動方法を用いると、自発分極の反転速度が抗電界程度の
電界では選択期間(<16.7m5ec)よりはるかに
遅い強誘電体層、特に有機系の強誘電体層を用いたアク
ティブデバイスを用いて構成されるアクティブマトリク
スディスプレイにおいて、デイスプレィとしての表示動
作が可能となる。(7) When the active matrix display driving method of the present invention is used, the reversal speed of spontaneous polarization is much slower than the selection period (<16.7 m5ec) in an electric field of a coercive electric field, especially in organic ferroelectric layers. In an active matrix display configured using an active device using a dielectric layer, display operation as a display becomes possible.
(8)本発明のアクティブマトリクスディスプレイの駆
動方法を用いると、非電圧印加中における自発分極の反
転スピードの増下による表示品質の低下がなく、常に鮮
明で高コントラストな画像を提供することができる。(8) By using the active matrix display driving method of the present invention, there is no deterioration in display quality due to an increase or decrease in the speed of spontaneous polarization reversal during non-voltage application, and it is possible to always provide clear, high-contrast images. .
第1図(a)、(b)は本発明第1のアクティブデバイ
スの断面図、上視図、第2図は従来のアクティブデバイ
スの断面図、第3図(a)、(b)、(c)、(d)は
強誘電体のヒステリシスカーブと自発分極の配列を示す
図、第4図は液晶パネルの断面図、第5図はアクティブ
マトリクスディスプレイの一部の上視図、第6図はポー
リング処理前後の強誘電体のヒステリシスカーブを示す
図、第7図(a)、(b)は配向膜を構成した本発明第
1のアクティブデバイスの断面図、上視図、第8図(a
)〜(d)はアクティブマトリクスディスプレイの1画
素当りの等価回路図、第9図はアクティブマトリクスデ
ィスプレイの等価回路図、第10図は本発明第1のアク
ティブマトリクスディスプレイの駆動方法を示す図、第
11図はVDFとTrFEとの共重合体の自発分極反転
スピードと電界強度の関係を示す図、第12図はVDF
とTrFEとの共重合体のδD/δ10g (t)の時
間変化を示す図、第13図はVDFとTrFEとの共重
合体の反転スピードとポーリング処理後の経過時間との
関係を示す図、第14図は本発明第2のアクティブマト
リクスディスプレイの駆動方法を示す図、第15図(a
)、(b)は本発明筒1のアクティブデバイスの他の構
成の断面図、上視図、第16図(a)、(b)は本発明
筒2のアクティブデバイスの断面図、上視図、第17図
(a)、(b)は本発明筒3のアクティブデバイスの断
面図、上視図、第18図(a)、(b)は本発明筒3の
アクティブデバイスの他の構成の断面図、上視図、第1
9図(a)、(b)は本発明筒4のアクティブデバイス
の断面図、上視図、第20図(a)、(b)は本発明筒
4のアクティブデバイスの他の構成の断面図、上視図、
第21図は本発明筒4のアクティブデバイスを用いたア
クティブマトリクスディスプレイの一部の上視図、第2
2図(a)、(b)は本発明筒4のアクティブデイスプ
レィの他の構成の断面図、上視図、第23図(a)、(
b)は本発明筒5のアクティブデバイスの断面図、上視
図、第24図(a)、(b)は本発明筒6のアクティブ
デバイスの断面図、上視図、第25図(a)、(b)は
本発明筒6のアクティブデバイスの他の構成の断面図、
上視図、第26図(a)、(b)は本発明筒7のアクテ
ィブデバイスの断面図、上視図である。
1 ・ ・
2 ・ ・
3 ・ ・
4 ・ ・
5 ・ ・
6 ・ ・
7 ・ ・
8 ・ ・
9 ・ ・
10 ・ ・
11 ・ ・
l 2 ・ ・
13 ・ ・
l 4 ・ ・
15 ・ ・
16 ・ ・
17 ・ ・
・ガラス基板
・ゲート電極
・ゲート絶!lIl!
・ドレイン電極
・ソース電極
・トレイン領域
・画素電極
・電極
・ガラス基板
・チャネルアモルファスSi
・リース領域
・絶縁基板
・第1の電極
・強誘電体層
・第2の電極
・絶縁基板
・電極
18 ・
l 9 ・
20 ・
21 ・
22 ・
23 ・
C・
D ・
E ・
F ・
G ・
H・
・保護膜
・配向膜
・第1の電極B
・液晶
・第1の電極A
・電極
・液晶
・基板
・対向基板
・液晶
・下側基板
・上側基板
以上
出願人 セイコーエプソン株式会社
代理人 弁理士 上 柳 雅 誉(他1名)<’ry)
第1図
第2図
(幻
こυン
第3図
第6図
CL)
tbン
第8図
(久)
ξb)
第7図
■
づイー「レドj■1
t
0「七)
(pgしン
第12 FjlJ
(Mv/%ン
θ
lρ
r
λρ
ガ
/ε
(−7個I−ン
11.1
1ρ
t〆
/ρ′
七−
(−;す、)
第13図
19フj^イレjfI@
一フィー+1/)” 1為)@
(洗ン
こしン
第16図
(Lン
(トン
((L)
cb)
第17図
1多昏1の4L極
(ト)
(IL)
とト2
第20図
ζb〕
(誌ン
(a−)
(しン
第24図
CL)
品2
(4,ン
第25図FIGS. 1(a) and (b) are a sectional view and a top view of the first active device of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of a conventional active device, and FIGS. 3(a), (b), ( c) and (d) are diagrams showing the hysteresis curve and spontaneous polarization arrangement of a ferroelectric material, Figure 4 is a cross-sectional view of a liquid crystal panel, Figure 5 is a top view of a part of an active matrix display, and Figure 6. 7(a) and 7(b) are cross-sectional views and top views of the first active device of the present invention in which an alignment film is formed, and FIG. a
) to (d) are equivalent circuit diagrams per pixel of an active matrix display, FIG. 9 is an equivalent circuit diagram of an active matrix display, FIG. 10 is a diagram showing the driving method of the first active matrix display of the present invention, and FIG. Figure 11 shows the relationship between the spontaneous polarization reversal speed and electric field strength of a copolymer of VDF and TrFE, and Figure 12 shows the relationship between VDF and TrFE copolymers.
Figure 13 is a diagram showing the time change of δD/δ10g (t) of a copolymer of VDF and TrFE, and Figure 13 is a diagram showing the relationship between the reversal speed of the copolymer of VDF and TrFE and the elapsed time after poling treatment. FIG. 14 is a diagram showing the driving method of the second active matrix display of the present invention, and FIG. 15 (a
) and (b) are cross-sectional views and top views of other configurations of the active device of the tube 1 of the present invention, and FIGS. 16(a) and (b) are cross-sectional views and top views of the active device of the tube 2 of the present invention. , FIGS. 17(a) and 17(b) are cross-sectional views and top views of the active device of the inventive tube 3, and FIGS. 18(a) and (b) are views of other configurations of the active device of the inventive tube 3. Cross-sectional view, top view, 1st
9(a) and (b) are cross-sectional views and top views of the active device of the inventive tube 4, and FIGS. 20(a) and (b) are cross-sectional views of other configurations of the active device of the inventive tube 4. , top view,
FIG. 21 is a top view of a part of an active matrix display using the active device of tube 4 of the present invention;
2(a) and 23(b) are a sectional view and a top view of other configurations of the active display of the cylinder 4 of the present invention, and FIG. 23(a), (
b) is a sectional view and a top view of the active device of the tube 5 of the present invention, and FIGS. 24(a) and 24(b) are a sectional view and a top view of the active device of the tube 6 of the present invention, and FIG. 25(a) , (b) is a sectional view of another configuration of the active device of the present invention cylinder 6,
The top view and FIGS. 26(a) and 26(b) are a sectional view and a top view of the active device of the tube 7 of the present invention. 1 ・ ・ 2 ・ ・ 3 ・ ・ 4 ・ ・ 5 ・ ・ 6 ・ 7 ・ ・ 8 ・ ・ 9 ・ ・ 10 ・ ・ 11 ・ ・ l 2 ・ ・ 13 ・ ・ l 4 ・ ・ 15 ・ ・ 16 ・ ・17 ・ ・ ・Glass substrate, gate electrode, and gate are out! lIl! - Drain electrode - Source electrode - Train region - Pixel electrode - Electrode - Glass substrate - Channel amorphous Si - Lease region - Insulating substrate - First electrode - Ferroelectric layer - Second electrode - Insulating substrate - Electrode 18 ・ l 9 ・ 20 ・ 21 ・ 22 ・ 23 ・ C・ D ・ E ・ F ・ G ・ H Substrate/LCD/Lower substrate/Upper substrate Applicant Seiko Epson Co., Ltd. Agent Patent Attorney Masayoshi Kamiyanagi (and 1 other person) <'ry) Figure 1 Figure 2 (Phantom computer Figure 3 Figure 6 Figure CL) tb Figure 8 (Ku) ξb) Figure 7 7 I-n11.1 1ρ t〆/ρ' 7- (-;su,) Fig. 13 (Ln (ton ((L) cb) Fig. 17 4L pole (g) of Takuma 1 (IL) and t2 Fig. 20 ζb] (Magazine (a-) (Shin Fig. 24 CL) Item 2 (4, Figure 25)
Claims (11)
電極及び前記絶縁基板を被覆するように設けられた強誘
電体層、前記第1の電極と重なるように前記強誘電体層
上に設けられた第2の電極を具備したことを特徴とする
アクティブデバイス。(1) A first electrode formed on an insulating substrate, a ferroelectric layer provided to cover the first electrode and the insulating substrate, and a ferroelectric layer provided so as to overlap with the first electrode. An active device comprising a second electrode provided on the layer.
電極上に形成された強誘電体層及び前記強誘電体層と同
一形状の第2の電極を具備したことを特徴とするアクテ
ィブデバイス。(2) A first electrode provided on an insulating substrate, a ferroelectric layer formed on the first electrode, and a second electrode having the same shape as the ferroelectric layer. active device.
電極、前記第1の電極と第2の電極を連結するように設
けられた島状の強誘電体層を具備したことを特徴とする
アクティブデバイス。(3) A first electrode and a second electrode formed on an insulating substrate, and an island-shaped ferroelectric layer provided to connect the first electrode and the second electrode. Features an active device.
層、前記強誘電体層上あるいは前記絶縁基板と前記強誘
電体層間に設けられた第1の電極及び第2の電極を具備
したことを特徴とするアクティブデバイス。(4) A ferroelectric layer provided to cover an insulating substrate, and a first electrode and a second electrode provided on the ferroelectric layer or between the insulating substrate and the ferroelectric layer. An active device characterized by:
られた強誘電体層を具備したことを特徴とするアクティ
ブデバイス。(5) An active device comprising an electrode provided on an insulating substrate and a ferroelectric layer provided on the electrode.
体層中に設けられたコンタクトホール、前記コンタクト
ホールを介して接続され、前記強誘電体をはさむように
設けられた第1の電極Bおよび第2の電極、前記第1の
電極Bと同一面内に設けられた第1の電極Aを具備した
ことを特徴とするアクティブデバイス。(6) A ferroelectric layer provided on an insulating substrate, a contact hole provided in the ferroelectric layer, and a first layer connected via the contact hole and provided to sandwich the ferroelectric. An active device comprising an electrode B, a second electrode, and a first electrode A provided in the same plane as the first electrode B.
電極B、前記第1の電極Aと第1の電極Bを連結するよ
うに設けられた島状の強誘電体層、前記第1の電極Bと
接するように設けられた第2の電極を具備したことを特
徴とするアクティブデバイス。(7) a first electrode A and a second electrode B provided on an insulating substrate; an island-shaped ferroelectric layer provided to connect the first electrode A and the first electrode B; An active device comprising a second electrode provided in contact with the first electrode B.
または第2の電極または電極または第1の電極Aまたは
第1の電極Bの膜厚が前記強誘電体層の膜厚よりも薄い
ことを特徴とする第1項または第2項または第3項また
は第4項または第5項または第6項または第7項記載の
アクティブデバイス。(8) The film thickness of the first electrode or the second electrode or the electrode or the first electrode A or the first electrode B provided between the insulating substrate and the ferroelectric layer is greater than the film thickness of the ferroelectric layer. 8. The active device according to claim 1, or 2, or 3, or 4, or 5, or 6 or 7, characterized in that it is thin.
たは第5項または第6項または第7項記載のアクティブ
デバイスをマトリクス状に配置したことを特徴とするア
クティブマトリクスディスプレイ。(9) An active matrix display characterized in that the active devices according to item 1, 2, 3, 4, 5, 6, or 7 are arranged in a matrix.
または第5項または第6項または第7項記載のアクティ
ブデバイスをマトリクス状に配置し、電気光学効果を持
つ材料を保持せしめたアクティブマトリクスディスプレ
イを1フィールド期間内に、選択線群の各選択線に選択
電圧±V_0を順次印加し、データ線群にデータ電圧±
V_1を印加するアクティブマトリクスディスプレイの
駆動方法において、前記選択電圧±V_0とデータ電圧
±V_1の差の絶対値|V_0−V_1|が、C_L_
C/(C_L_C+C_F)|V_0−V_1|>E_
C・d_FここでE_C:強誘電体層の抗電界 d_F:強誘電体層の膜厚 C_F:1画素当りの強誘電体層の容量 C_L_C:1画素当りの電気光学効果を持つ材料の容
量 を満足することを特徴とするアクティブマトリクスディ
スプレイの駆動方法。(10) The active devices according to item 1 or 2 or 3 or 4 or 5 or 6 or 7 are arranged in a matrix to hold a material having an electro-optic effect. A selection voltage ±V_0 is sequentially applied to each selection line of the selection line group within one field period, and a data voltage ±V_0 is applied to the data line group.
In an active matrix display driving method that applies V_1, the absolute value of the difference between the selection voltage ±V_0 and the data voltage ±V_1 |V_0−V_1| is C_L_
C/(C_L_C+C_F) |V_0-V_1|>E_
C・d_F where E_C: coercive electric field of ferroelectric layer d_F: film thickness of ferroelectric layer C_F: capacitance of ferroelectric layer per pixel C_L_C: capacitance of material with electro-optic effect per pixel A method for driving an active matrix display characterized by satisfying the following.
または第5項または第6項または第7項記載のアクティ
ブデバイスをマトリクス状に配置し、電気光学効果を持
つ材料を保持せしめたアクティブマトリクスディスプレ
イを駆動するアクティブマトリクスディスプレイの駆動
方法において、表示動作開始直前の一定期間に、強誘電
体層に抗電界以上の電圧を印加することを特徴とするア
クティブマトリクスディスプレイの駆動方法。(11) The active devices according to item 1 or 2 or 3 or 4 or 5 or 6 or 7 are arranged in a matrix to hold a material having an electro-optic effect. An active matrix display driving method for driving an active matrix display comprising applying a voltage higher than a coercive electric field to a ferroelectric layer during a certain period immediately before the start of a display operation.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14776088A JP2789602B2 (en) | 1988-06-15 | 1988-06-15 | Active matrix device and driving method thereof |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH022512A true JPH022512A (en) | 1990-01-08 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0643483A (en) * | 1992-07-22 | 1994-02-18 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Liquid crystal electrooptical device |
US5719590A (en) * | 1993-10-06 | 1998-02-17 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for driving an active matrix substrate |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS54155795A (en) * | 1978-05-30 | 1979-12-08 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Electro-optical display unit |
JPS63271431A (en) * | 1987-04-30 | 1988-11-09 | Toray Ind Inc | Liquid crystal element |
-
1988
- 1988-06-15 JP JP14776088A patent/JP2789602B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
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JPS54155795A (en) * | 1978-05-30 | 1979-12-08 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Electro-optical display unit |
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US5719590A (en) * | 1993-10-06 | 1998-02-17 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for driving an active matrix substrate |
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