JPH04324838A - 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。図２（ａ）は上視図、同図（ｂ）
は同図（ａ）中Ａ−Ａライン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強誘電体層３
、強誘電体層３上に設けられたＡｌより成る第二の電極
４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強誘
電体層、前記強誘電体層上に前記強誘電体層を介し前記
第一の電極と一部重なるように設けられた第二の電極、
前記強誘電体層の少なくとも一部と前記第二の電極上に
設けられた誘電体層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、■第一の電極上にの強誘電体
層を設け前記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、■前記強誘電体層上に第二の電極
を形成する工程、■前記強誘電体層上の少なくとも一部
と前記第二の電極上に誘電体層を前記強誘電体層の融点
以下の温度で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強誘電体層３、強誘電
体層３上に設けられたＡｌより成る第二の電極４、第二
の電極４上と強誘電体層上に設けられた誘電体層５が設
けられている。第二の電極４は強誘電体層３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、４でサンド
イッチ状に挟まれた強誘電体層３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をフォトソリソグラ
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
ＴｒＦＥとの共重合体からなる強誘電体層３を絶縁基板
１と第一の電極２上に設け、強誘電体層３をそのキュリ
ー点以上融点以下の温度で１０時間加熱し室温近く（で
きれば８０から６０℃以下）まで約４時間で徐冷する。 図３（ｂ）。強誘電体層３上にＡｌからなる第二の電極
４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（ｃ）
。最後にアクリルから成る誘電体層５をスピンコート法
を用いて強誘電体層３と第二の電極４上に形成し、強誘
電体層３の融点以下の温度でアニールし誘電体層５を形
成する。図３（ｄ）。

【０００７】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、４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
３と第二の電極４間に剥がれが生じる。この剥がれは顕
微鏡下でアクティブデバイスを動作させると第二の電極
４が剥離するのが観察されるほどである。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（第二の電極４に接続された容量成分
に印加する電圧）が低下する。

【０００８】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】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加熱
、徐冷を行うことにより初めて大きな強誘電性（大きな
残留分極又は飽和残留分極）を示すことも知られている
。

【００１０】強誘電体層３をキュリー点以上融点以下の
温度で加熱、徐冷を行ったのは上記の理由による。強誘
電体層３は大きな強誘電性を持つ。

【００１１】強誘電体層３はキュリー点以上融点以下で
加熱されると少なくともその上に誘電体層５をスピンコ
ート法等で形成する時間内において先に示したものをは
じめとするほとんどの有機溶剤に不溶となる。そのため
誘電体層５をスピンコート法で形成することが可能とな
る。キュリー点以下の温度で加熱した際は誘電体層５を
形成する際に強誘電体層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。

【００１２】第二の電極４と強誘電体層３上の誘電体層
５は両者との密着力が強く強固に密着している。そのた
め第二の電極４が強誘電体層３から剥がれるのを上から
おさえ、防止する働きがある。このためアクティブデバ
イスの出力の経時変化は小さくなり素子寿命は大幅に改
善された。誘電体層５を形成しない際は素子出力が初期
の半分になる時間は１０時間であったが、誘電体層５を
形成する事によりその時間は１００００時間となった。 そのため後に述べるアクティブデバイスを用いた液晶素
子の寿命も１０時間から１００００時間に延びた。

【００１３】強誘電体層３の融点はＶＤＦ／ＴｒＦＥ共
重合体のＶＤＦ含有量や結晶型およびそのブォリューム
パーセントによって異なる。融点を求めるにはＤＳＣ法
等の示差熱分析を用いてもよいし、強誘電体層３を融点
以上に加熱し、室温まで大気中放置により急冷すると膜
荒れが生じるため膜荒れの有無により求めてもよい。膜
荒れは金属顕微鏡（１０００以下の倍率）で容易に観察
することができる。

【００１４】図３（ａ）、（ｃ）において第一、第二の
電極２、４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）において強誘
電体層３をキュリー点以上融点以下に加熱するのは１０
時間に限る必要はなくそれより長くても短くても良い。 また加熱後の徐冷時間は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。加熱、徐冷するのは窒素や不
活性ガス中が望ましい。しかし、酸素を含むガス中で行
っても良い。図３（ｂ）、（ｄ）において強誘電体層３
、誘電体層５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。 図３（ｄ）においてアニールは行わなくても良い。アニ
ールの代わりに真空乾燥のような乾燥を行っても良い。 アニールを行う際はアニール時間は１０分以上が好まし
く、冷却方法は徐冷でも急冷でもかまわない。アニール
温度はいずれにしても誘電体層５を形成する最高温度は
強誘電体層３の融点以下である。更に好ましくはアニー
ル温度は強誘電体層３のキュリー点以下である。また、
誘電体層５中にシランカップリング剤等のカップリング
剤やプライマーを混入させたものを用いても良い。誘電
体層５の膜厚は５０−５０００Åであり、好ましくは５
０−１０００Åである。

【００１５】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、強誘
電体層３、第二の電極４、誘電体層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。

【００１６】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強誘電体層３、強誘電体層３
上に設けられたＡｌより成る第二の電極４、第二の電極
４上に設けられたアクリルから成る誘電体層５が設けら
れている。第二の電極４は強誘電体層３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
チ状に挟まれた強誘電体層３である。第二のアクティブ
デバイスに於いては強誘電体層３が第二の電極４をマス
クとして第二の電極４形成後にエッチングされているた
め強誘電体層３は第二の電極４と上視図に於いて同一形
状となっている。

【００１７】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。異なるのは先に述べた
ように第二の電極４形成後に第二の電極をマスクとして
強誘電体層３をエッチングする事である。その際は第二
の電極４をエッチングするのに用いたレジストを具備し
た状態で強誘電体層３をエッチングしても良いし、レジ
ストを除去した状態でエッチングしても良い。エッチン
グには酸素を含むプラズマを用いる事が望ましい。

【００１８】図１、５に示したのは本発明にかかるアク
ティブデバイスの構成のほんの一例である。それら以外
の構成においても第一の電極２、強誘電体層３、第二の
電極４、誘電体層５から構成されるアクティブデバイス
は本発明の一実施例と考えられる。さらにそれらは本発
明のアクティブデバイスの製造方法を用いて製造される
。

【００１９】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４、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。 強誘電体層３に用いるのはＶＤＦとＴｒＦＥ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。誘電体層５に用い
るのはアクリルに限る必要はなく他の材料、例えばエス
テル樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、スチロ
ール系樹脂、酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリエ
ーテル樹脂、ポリウレタン樹脂、ケイ素樹脂、シアノア
クリレート樹脂、クロロプレン樹脂、クロロプレンゴム
、ニトリルゴム、ニトリル−プレンン樹脂、ポリオレヒ
ィン系樹脂、エポキシ変性ポリアミド、ポリサルファイ
ド、合成ゴム変性ポリアミド、シリコーンゴム、ＰＭＭ
Ａ、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、シロキサン、ポリ
カーボネート、ポリイミド、ポリアミド、強誘電体等の
有機材料、あるいはＳｉＯｘ、ＳｉＯＮｘ、ＳｉＮｘ、
ＴａＯｘ等の酸化物や窒化物等または強誘電体、反強誘
電体等の無機材料を用いても良い。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。図１、４、５（
ａ），（ｂ）に於て絶縁基板１上に誘電体層５、第二の
電極４、強誘電体層３、第一の電極２の順番で設けて、
それぞれの位置関係を逆にして用いても良い。

【００２０】

【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　　強誘電体層 ４　　第二の電極 ５　　誘電体層 ６　　絶縁基板 ７　　対向電極

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
   られた強誘電体層、前記強誘電体層上に前記強誘電体層
   を介し前記第一の電極と一部重なるように設けられた第
   二の電極、前記強誘電体層の少なくとも一部と前記第二
   の電極上に設けられた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。
2. 【請求項２】　　■絶縁基板上に第一の電極を形成する
   工程、■第一の電極上にの強誘電体層を設け前記強誘電
   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
   、■前記強誘電体層上に第二の電極を形成する工程、■
   前記強誘電体層上の少なくとも一部と前記第二の電極上
   に誘電体層を前記強誘電体層の融点以下の温度で形成す
   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。