JPH04324840A - 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５に示すようなアクティブデバ
イスが知られている。図５（ａ）は平面図、同図（ｂ）
は同図（ａ）中Ａ−Ａ’ラインにおける断面図である。 絶縁基板（ガラス基板）１の上に設けられた第一の電極
（ＩＴＯ）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上に設けられた第二の電極（Ａｌ）４が設け
られたアクティブデバイスである。このデバイスにおい
て、強誘電体層のうち、第一の電極と第二の電極の間に
挟まれた部分が能動層として働く。

【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、以下に述べるような理由のために、素
子出力が時間とともに低下する、という経時変化の課題
を有していた。ＶＤＦ／ＴｒＦＥ共重合体を能動層に用
いたアクティブデバイスは、第一と第二の電極間に印加
する電圧によって能動層内の自発分極を反転する事によ
り動作する。この時、逆圧電効果のために能動層が収縮
振動する。この収縮振動により能動層が第一の電極また
は第二の電極から剥がれる。特に第二の電極側での剥が
れが大きく、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能動層と電極との間に空気の層が作
られ、そこで電圧降下が生じ、能動層に十分な電圧が印
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
極に接続された容量成分に印加する電圧）が低下する。

【０００４】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、能動層が電極から剥がれに
くく、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。

【０００５】

【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、第一の電極と第二の電極の間に能動層を設けた
アクティブデバイスにおいて、互いに相溶性がない強誘
電性物質と非強誘電性ポリマーとの複合体を前記能動層
として用いることを特徴とする。

【０００６】本発明のアクティブデバイスの製造方法は
、（１）　前記強誘電性物質が前記非強誘電性ポリマー
内に分散している前記複合体を作成する工程と、（２）
　前記第一の電極上に前記複合体を設け、前記複合体を
前記強誘電性物質のキュリー点以上融点以下に加熱し徐
冷する工程と、（３）　前記複合体上に前記第二の電極
を形成する工程を含むことを特徴とする。

【０００７】

【実施例】以下に、実施例によって本発明を詳細に説明
する。

【０００８】（実施例１）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す図であ
り、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ
−Ａ’における断面図である。絶縁基板（ガラス基板）
１上に第一の電極（ＩＴＯ）２が設けられており、それ
らはさらに複合体３によって被覆されている。さらに、
Ａｌより成る第二の電極４が、第一の電極と一部重なる
ように前記複合体上に設けられている。複合体のうち、
第一の電極と第二の電極に挟まれた部分（図１（ａ）に
おいて、第一の電極と第二の電極が重なっている部分）
が能動層として働く。この複合体は、非強誘電性ポリマ
ー３１と強誘電性物質３２との複合体である。ただし、
前記非強誘電性ポリマーと前記強誘電性物質は互いに相
溶性がなく、相分離している。本実施例では、前記非強
誘電性ポリマーとしてポリメチルメタアクリレートを用
い、前記強誘電性物質としてＶＤＦ／ＴｒＦＥ共重合体
を用いた。また、それらの溶剤としてエーテルを用いた
。

【０００９】図２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。絶縁基板１上にＩＴＯを蒸着法によ
り設け、フォトリソグラフィー法によってＩＴＯをパタ
ーニングし第一の電極２を形成する（図２（ａ））。次
に、ＶＤＦ／ＴｒＦＥ共重合体とポリメチルメタアクリ
レートを溶かしたエーテル溶液５を、スピンコート法等
によって絶縁基板１と第一の電極２上に塗布する（図２
（ｂ））。ＶＤＦ／ＴｒＦＥ共重合体とポリメチルメタ
アクリレートの重量比は４：１である。その後、エーテ
ルを蒸発させることによって、強誘電性物質と非強誘電
性ポリマーが相分離した複合体３を得る（図２（ｃ））
。互いに相溶性がない物質を混合して、相分離した複合
体を作成する技術は、特開昭６３−４３９９３等に記載
されている。複合体の厚さは約２０００Åである。さら
に、強誘電性物質に強誘電性を持たせるために、その強
誘電性物質のキュリー点以上融点以下の温度で４時間加
熱した後、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。最後に複合体３の上にアルミニ
ウムを蒸着法により設け、フォトリソグラフィー法によ
ってパターニングし第二の電極４を形成する（図２（ｄ
））。

【００１０】本発明によれば、非強誘電性ポリマーの中
に強誘電性物質が分散しており、非強誘電性ポリマーが
第一の電極と第二の電極とのバインダーとして働くため
、従来技術よりも複合体と電極との密着性が高くなる。 たとえば、６０℃、９０％耐湿放置試験５００時間後の
テープ剥離試験において、従来技術では第二の電極が簡
単に剥離したが、本発明においては剥離しなかった。さ
らに、強誘電性物質の逆圧電効果による収縮振動は非強
誘電性ポリマーによって吸収されるため、動作中の剥離
も起こりにくい。このように、複合体と第二の電極との
密着力が極めて強いため、素子出力の経時変化が極めて
小さい。従来技術では、１０時間素子を動作させると、
素子出力が初期の約７０％まで低下したが本発明に示す
方法に従うと２００００時間後においても９５％までし
か低下しなかった。

【００１１】図１に示したアクティブデバイスを用いた
液晶素子を図３に示す。図３（ａ）は平面図、同図（ｂ
）は同図（ａ）のＡ−Ａ’における断面図である。 絶縁基板（ガラス基板）１上に第一の電極２、強誘電性
物質と非強誘電性ポリマーから成る複合体３、第二の電
極４から成るアクティブ基板と、対向電極（ＩＴＯ）７
が設けられた絶縁基板６との間に液晶を保持した素子で
ある。

【００１２】（実施例２）図４に本発明にかかる第二の
アクティブデバイスを示す。図４（ａ）は平面図、同図
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’における断面図である。絶縁
基板１上に設けられた第一の電極（ＩＴＯ）２、第一の
電極２及び絶縁基板１上に設けられた複合体３、複合体
上に設けられた第二の電極（Ａｌ）４が設けられている
。第二の電極は複合体を介し第一の電極と一部重なるよ
うに設けられている。本実施例においては、複合体が第
二の電極をマスクとして第二の電極を形成した後にエッ
チングされているため、複合体は第二の電極と平面図に
おいて同一形状となっている。

【００１３】本実施例のアクティブデバイスも図２に示
す製造方法を用いて製造することができ、図３のような
液晶素子を形成することができる。

【００１４】図１、４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、複合体、第二の電極から
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。

【００１５】本発明の実施にあたって、強誘電性物質と
して用いるのはＶＤＦ／ＴｒＦＥ共重合体に限る必要は
なく、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。また、チタ
ン酸バリウムなど無機強誘電性物質の微粒子を用いても
よい。非強誘電性ポリマーとしてはポリメチルメタアク
リレートを用いたが、ポリビニルホルマール、ポリブテ
ン、ポリアリールメタアクリレート、ニトロセルロース
、ナイロンなどを用いてもよい。溶剤としてエーテルを
用いたが、例えばジオキサン等のケトン類、アミン等の
極性の強い有機溶剤を用いればＶＤＦ／ＴｒＦＥ共重合
体と非強誘電性ポリマーが溶解した溶液を作ることがで
きる。絶縁基板に用い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、第二の電
極、対向電極に用いるのはＩＴＯやＡｌに限る必要はな
く他の透明電極や金属、あるいは超電導材料を用いても
よい。

【００１６】さらに、製造方法において、第一、第二の
電極を設けるのは蒸着に限る必要はなく、スパッタ法等
を用いてもよい。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
いてもよいし、マスク蒸着やスパッタ法を用いてパター
ニングを省いてもよい。複合体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、
ディッピング法を用いてもよい。溶剤を蒸発させるため
に真空排気を用いたが、基板を加熱することによって蒸
発させてもよく、また、両者を併用してもよいし、自然
乾燥でもよい。複合体をキュリー点以上融点以下に加熱
するのは４時間に限る必要はなくそれより長くても短く
てもよい。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よい。

【００１７】実施例では複合体の厚さを２０００Åとし
たが、厚さは特に制限されるものではない。しかし、厚
すぎると駆動電圧が高くなるため、５００〜５０００Å
の範囲が望ましい。より望ましくは１５００〜２０００
Åである。このように、複合体は非常に薄いため、複合
体による光の散乱や偏光状態の変化は全く問題にならな
い。複合体の厚さは、溶液の粘度や濃度、スピンナーの
回転数、ディッピングの引き上げ速度等によって任意に
制御することができる。また、非強誘電性ポリマー中に
分散した強誘電性物質の形状（連続層か不連続層）や大
きさについても特に制限はなく、それらは非強誘電性ポ
リマーと強誘電性物質の割合や、溶剤の蒸発速度によっ
て制御することができる。

【００１８】本発明によるアクティブデバイスの素子出
力（残留分極に比例する）を従来技術よりも大幅に低下
させないためには、複合体中の非強誘電性ポリマーの割
合は小さい方がよい。その上限に特に制限は無いが、５
０％以下が望ましい。ただし、割合が低すぎると本発明
の効果が小さくなるため、１５％以上が望ましい。

【００１９】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、非発光の状態をとる材
料を用いてもよい。

【００２０】図１、３、４において絶縁基板上に第二の
電極、複合体、第一の電極の順番で設けて、第一と第二
の電極の位置関係を逆にして用いてもよい。

【００２１】

【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、非強
誘電性ポリマーの中に強誘電性物質を分散させたため、
強誘電性物質の逆圧電効果による収縮振動が非強誘電性
ポリマーに吸収される。そのため、複合体（能動層）と
電極の密着性が高くなり、素子出力の経時変化が小さく
なる、という効果を有する。

【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
。

【図２】　　本発明のアクティブデバイスの製造方法を
示す図。

【図３】　　本発明のアクティブデバイスを用いた液晶
素子を示す図。

【図４】　　本発明第二のアクティブデバイスを示す図
。

【図５】　　従来のアクティブデバイスを示す図。

【符号の説明】

１．　　　　絶縁基板 ２．　　　　第一の電極 ３．　　　　複合体 ３１．　　非強誘電性ポリマー ３２．　　強誘電性物質 ４．　　　　第二の電極 ５．　　　　エーテル溶液 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】　　第一の電極と第二の電極の間に能動層
   を設けたアクティブデバイスにおいて、前記能動層は互
   いに相溶性がない強誘電性物質と非強誘電性ポリマーと
   の複合体であることを特徴とするアクティブデバイス。
2. 【請求項２】　　（１）　前記強誘電性物質が前記非強
   誘電性ポリマー内に分散している前記複合体を作成する
   工程と、（２）　前記第一の電極上に前記複合体を設け
   、前記複合体を前記強誘電性物質のキュリー点以上融点
   以下に加熱し徐冷する工程と、（３）　前記複合体上に
   前記第二の電極を形成する工程を含むことを特徴とする
   アクティブデバイスの製造方法。