JPH04287026A - アクティブデバイス及びアクティブデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶素子に用いられるア
クティブデバイスに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、図２に示すようなアクティブデバ
イスが知られていた。ガラス基板からなる絶縁基板１上
に設けられたＩＴＯから成る第一の電極２、第一の電極
２及び絶縁基板１上に設けられたＶＤＦ（フッ化ビニリ
デン）とＴｒＦＥ（トリフルオロエチレン）との共重合
体からなる強誘電体層８、強誘電体層８上に設けられた
Ａｌより成る第二の電極５が設けられたアクティブデバ
イスである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のアクテ
ィブデバイスは素子出力が時間とともに低下する経時変
化の課題を有していた。本発明はこのような課題を解決
するものであり、目的とするところは素子出力の経時変
化の小さいアクティブデバイスを提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】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一の電極、前記第一の
電極及び前記絶縁基板を被覆するように設けられた第一
の強誘電体層、前記第一の強誘電体層上に設けられた第
二の強誘電体層、前記第一、第二の強誘電体層を介し前
記第一の電極と一部重なるように前記第二の強誘電体層
上に設けられた第二の電極を具備したことを特徴とする
。本発明のアクティブデバイスの製造方法は■絶縁基板
上に第一の電極を形成する工程、■第一の電極上に第一
の強誘電体層を設け前記第一の強誘電体層の融点以上に
加熱する工程、■前記第一の強誘電体層上に第二の強誘
電体層を設け前記第二の強誘電体層のキュリー点以上融
点以下に加熱し徐冷を行う工程、■前記第二の強誘電体
層上に第二の電極を形成する工程を少なくとも含むこと
を特徴とする。

【０００５】

【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。図１（ａ）、（ｂ）は本発明にかかる第一のア
クティブデバイスの構成を示し、（ｂ）は上視図、（ａ
）は（ｂ）のＡ−Ａにおける断面図である。ガラス基板
からなる絶縁基板１上に設けられたＩＴＯから成る第一
の電極２、第一の電極２及び絶縁基板１上に設けられた
ＶＤＦ（フッ化ビニリデン）とＴｒＦＥ（トリフルオロ
エチレン）との共重合体からなる第一の強誘電体層３、
第一の強誘電体層３上に設けられたＶＤＦ（フッ化ビニ
リデン）とＴｒＦＥ（トリフルオロエチレン）との共重
合体からなる第二の強誘電体層４、第二の強誘電体層４
上に設けられたＡｌより成る第二の電極５が設けられて
いる。第二の電極５は第一と第二の強誘電体層４を介し
第一の電極２と一部重なるように設けられている。 アクティブデバイスの能動層は第一と第二の電極２、５
でサンドイッチ状に挟まれた第一と第二の強誘電体層３
、４である。

【０００６】図３に本発明にかかるアクティブデバイス
の製造方法を示す。ガラス基板からなる絶縁基板１上に
ＩＴＯを蒸着法により設け、ＩＴＯをフォトリソグラフ
ィー法を用いてパターニングし第一の電極２を形成する
。図３（ａ）。次にスピンコート法を用いてＶＤＦとＴ
ｒＦＥとの共重合体からなる第一の強誘電体層３を絶縁
基板１と第一の電極２上に設け、第一の強誘電体層３を
その融点以上に１時間加熱し、大気中に放置する事によ
り室温まで冷却する。図３（ｂ）。次にＶＤＦとＴｒＦ
Ｅとの共重合体からなる第二の強誘電体層４をスピンコ
ート法により第一の強誘電体層３上に設け、第二の強誘
電体層４をそのキュリー点以上融点以下の温度でアニー
ルし室温近く（できれば８０から６０℃以下）まで約４
時間で徐冷する。図３（ｃ）。最後に第二の強誘電体層
４上にＡｌからなる第二の電極５を蒸着法により設け、
フォトリソグラフィー法を用いてパターニングし第二の
電極５を形成する。図３（ｄ）。

【０００７】ＶＤＦとＴｒＦＥとの共重合体からなる強
誘電体層は例えばジオキサン等のエーテル、ケトン類、
アミン等の極性の強い有機溶剤に解けるためスピンコー
ト法やキャスト法により製膜できることが知られている
。さらにその膜をキュリー点以上融点以下の温度でアニ
ール、徐冷を行うことにより初めて大きな強誘電性を示
すことも知られている。

【０００８】ＶＤＦとＴｒＦＥとの共重合体を能動層に
用いたアクティブデバイスは能動層内の自発分極を第一
と第二の電極２、５間に印加する電圧により反転する事
により動作する。この時強誘電体は圧電性も有している
ため強誘電体層が振動する。この振動により強誘電体層
と第一、第二の電極２、５（特に固定端となる第一の電
極２）間に剥がれが生じる。この剥がれのために空気の
層が作られそこで電圧降下が生じる。そのために能動層
に十分電圧が印加されなくなる。そのため自発分極の反
転が十分行なわれなくなり、アクティブデバイスの素子
出力が低下する。このような理由によりアクティブデバ
イスの素子出力が時間と共に低下するという経時変化を
有していた。

【０００９】第一の強誘電体層３を融点以上でアニール
、急冷したのは次の理由による。融点以上では融け液体
状態になる。この状態だと第一の強誘電体層３は下の第
一の電極２の小さな凹凸の細部にまで入り込む。この状
態を急冷する事により凍結する。第一の電極２の細部の
凹凸まで入り込んでいるため第一の電極２と第一の強誘
電体層４との密着力は極めて強固となる。融点以上のア
ニールを行わない際は第一の強誘電体層３は第一の電極
２の細部の凹凸に入り込んでいないため両者の密着強度
は弱く、テープ剥離試験で簡単に剥離した。ところが融
点以上のアニールを行うことにより６０℃、９０％の耐
湿加速試験５００時間後においてもテープで剥離する事
が出来ず、良好な密着強度を示した。さらに融点以上の
アニールを行う事により第一の強誘電体層３の強誘電性
を小さくする事ができる。例えばキュリー点以上融点以
下でアニール、徐冷を行った強誘電体層と同一条件（強
誘電体層の膜厚、印加電界の強度と波形、周波数が同一
）で残留分極を比較すると、アニール温度や時間等にも
より異なるがおよそ半分以下となる。この強誘電性の低
下は圧電性の低下を示しており、さらにそれはアクティ
ブデバイス動作中の第一の強誘電体層３の振動が小さく
なる事をも示している。このため実質的に第一の電極２
と第一の強誘電体層３間の密着強度がさらに高まった事
になる。

【００１０】第二の強誘電体層４は第一の強誘電体層３
と同様にケトン類等に融けておりスピンコート法により
形成される。第一の強誘電体層３を融点以上に加熱する
と少なくともその上に第二の強誘電体層４をスピンコー
ト法等で形成する時間内においてほとんどケトン類等に
不溶となる。そのため第二の強誘電体層４をスピンコー
ト法で形成することが可能となる。第一の強誘電体層３
をキュリー点以下の温度で加熱した際は第二の強誘電体
層４を形成する際に第一の強誘電体層３が融けてしまう
。キュリー点以上の加熱を行なうことにより初めて不溶
となる。第二の強誘電体層４をスピンコート法で形成し
た後キュリー点以上融点以下の温度でアニール、徐冷を
行なうことにより、大きな強誘電性が発現される。同時
に第一と第二の強誘電体層３、４間の分子レベルでのな
じみが良くなり、両者の密着力が向上する。６０℃、９
０％耐湿放置試験５００時間後のテープ剥離試験におい
て剥がれは生じなかった。

【００１１】このように本発明のアクティブデバイスの
製造方法を用いて製造した本発明のアクティブデバイス
は第一の電極２と第一、第二の強誘電体層３、４間の密
着力が極めて強くなる。そのため本発明のアクティブデ
バイスは素子出力の経時変化が極めて小さい。第一の強
誘電体層３を用いない際は素子出力（第二の電極５に接
続された容量成分に印加する電圧）が１０時間素子を動
作させると約初期の７０％まで低下したが本発明に示す
方法に従うと２００００時間後に於いても９５％までし
か低下しなかった。

【００１２】第一の強誘電体層３の強誘電性が第二の強
誘電体層４のそれより小さい。アクティブデバイスの素
子出力を低下させないためには第一の強誘電体層３の膜
厚が第二の強誘電体層４より薄いことが必要となる。望
ましくは第一の強誘電体層３は第二の強誘電体層４の１
０％以下、できれば５％以下が望ましい。

【００１３】図３（ａ）、（ｄ）において第一、第二の
電極２、５を設けるのは蒸着に限る必要はなく、スパッ
タ法等を用いても良い。また、それらをパターニングす
るのはフォトリソグラフィー法に限る必要はなく印刷法
等を用いても良いし、マスク蒸着やスパッタ法を用いて
パターニングを省いても良い。図３（ｂ）において第一
の強誘電体層３を融点以上に加熱するのは１時間に限る
必要はなくそれより長くても短くても良い。また融点以
上のアニール後の急冷の代わりに室温まで３０分以上か
けて降温する徐冷を用いても良い。図３（ｃ）において
室温近くまで徐冷する時間は約４時間に限る必要はなく
それより長くても短くても良い。図３（ｂ）、（ｃ）に
おいて第一、第二の強誘電体層３、４を設けるのはスピ
ンコート法に限る必要はなくキャスト法やコート法、印
刷法を用いても良い。

【００１４】図４（ａ）、（ｂ）に図１に示したアクテ
ィブデバイスを用いた液晶素子を示す。図４（ｂ）は上
視図、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａにおける断面図である。 ガラス基板からなる絶縁基板１上に第一の電極２、第一
の強誘電体層３、第二の強誘電体層４、第二の電極５か
ら成るアクティブ基板とガラス基板からなる絶縁基板６
上に設けられたＩＴＯから成る対向電極７から成る対向
基板との間に液晶を保持した素子である。

【００１５】図５に本発明にかかる第二のアクティブデ
バイスを示す。図５（ｂ）は上視図、（ａ）は（ｂ）の
Ａ−Ａにおける断面図である。ガラス基板からなる絶縁
基板１上に設けられたＩＴＯから成る第一の電極２、第
一の電極２及び絶縁基板１上に設けられたＶＤＦとＴｒ
ＦＥとの共重合体からなる第一の強誘電体層３、第一の
強誘電体層３上に設けられたＶＤＦとＴｒＦＥとの共重
合体からなる第二の強誘電体層４、第二の強誘電体層４
上に設けられたＡｌより成る第二の電極５が設けられて
いる。第二の電極５は第一と第二の強誘電体層４を介し
第一の電極２と一部重なるように設けられている。アク
ティブデバイスの能動層は第一と第二の電極２、５でサ
ンドイッチ状に挟まれた第一と第二の強誘電体層３、４
である。第二のアクティブデバイスに於いては第一と第
二の強誘電体層３、４が第二の電極５をマスクとして第
二の電極５形成後にエッチングされているため２つの強
誘電体層３、４は第二の電極５と上視図に於いて同一形
状となっている。

【００１６】本発明第二のアクティブデバイスも図３に
示す製造方法を用いて製造する事ができ、図４のような
液晶素子を形成する事ができる。

【００１７】図１、４、５に於いて、絶縁基板１、６に
用いられるのはガラス基板に限る必要はなく有機絶縁材
料を用いてもよい。第一の電極２、第二の電極５、対向
電極７に用いるのはＩＴＯやＡｌに限る必要はなく他の
透明電極や金属、あるいは超伝導材料を用いてもよい。 第一、第二の強誘電体層３、４に用いるのはＶＤＦとＴ
ｒＦＥとの共重合体に限る必要はなくＢａＴｉＯ３等の
無機強誘電体やフッ化ビニリデンとテトラフルオロエチ
レンとの共重合体等の有機強誘電体を用いてもよい。ア
クティブ基板と対向基板の間に保持するのは液晶に限る
必要はなく他の電気光学効果を持つ材料や印加電圧の大
小により発光、非発光の状態を取る材料を用いても良い
。

【００１８】図１、４、５（ａ）、（ｂ）に於て絶縁基
板１上に第二の電極５、第一の強誘電体層３、第二の強
誘電体層４第一の電極２の順番で設けて、第一と第二の
電極の位置関係を逆にして用いても良い。

【００１９】

【発明の効果】本発明のアクティブデバイスの製造方法
を用いて製造した本発明のアクティブデバイスは素子出
力の経時変化が小さい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第一のアクティブデバイスを示す図であ
る。

【図２】従来のアクティブデバイスを示す図である。

【図３】本発明のアクティブデバイスの製造方法を示す
図である。

【図４】本発明第一のアクティブデバイスを用いた液晶
素子を示す図である。

【図５】本発明第二のアクティブデバイスを示す図であ
る。

【符号の説明】

１　　絶縁基板 ２　　第一の電極 ３　　第一の強誘電体層 ４　　第二の強誘電体層 ５　　第二の電極 ６　　絶縁基板 ７　　対向電極 ８　　強誘電体層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁基板上に設けられた第一の電極、前記
   第一の電極及び前記絶縁基板を被覆するように設けられ
   た第一の強誘電体層、前記第一の強誘電体層上に設けら
   れた第二の強誘電体層、前記第一、第二の強誘電体層を
   介し前記第一の電極と一部重なるように前記第二の強誘
   電体層上に設けられた第二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. 【請求項２】■絶縁基板上に第一の電極を形成する工程
   、■第一の電極上に第一の強誘電体層を設け前記第一の
   強誘電体層の融点以上に加熱する工程、■前記第一の強
   誘電体層上に第二の強誘電体層を設け前記第二の強誘電
   体層のキュリー点以上融点以下に加熱し徐冷を行う工程
   、■前記第二の強誘電体層上に第二の電極を形成する工
   程を少なくとも含むことを特徴とするアクティブデバイ
   スの製造方法。