JPH04331919A - アクティブデバイスおよびこれを用いた液晶表示装置 - 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】本発明は強誘電体層を能動層に利
用したアクティブデバイスと、これを用いた液晶表示装
置の構造に関する。

【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。ガラス基板よりなる絶縁基板１の
表面に設けられたＩＴＯからなる第一の電極３と、第一
の電極３および絶縁基板１の表面に設けられた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４と、強誘電体層４
の表面に設けられたＡｌよりなる第二の電極５とから構
成される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】しかしながら従来のア
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、その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と、信頼性
の高い液晶表示装置を提供するところにある。

【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、絶縁基板表面に設けられた高分子層、前記高分
子層の表面に設けられた第一の電極、前記第一の電極お
よび前記高分子層を被覆するように設けられた強誘電体
層、前記強誘電体層を介し前記第一の電極と一部重なる
ように前記強誘電体層の表面に設けられた第二の電極を
具備したことを特徴とする。

【０００５】本発明のアクティブデバイスを用いた液晶
表示装置は、各画素毎に配列された赤、緑および青の光
三原色を呈する高分子層よりなるカラーフィルタ層と、
前記カラーフィルタ層の表面に各画素毎に設けられたア
クティブデバイスとを少なくも具備するアクティブ基板
と、前記アクティブ基板に対向して配置されたストライ
プ状の対向電極を有する対向基板と、前記アクティブ基
板および前記対向基板の中間に挟持された液晶層とを少
なくも具備することを特徴とする。

【０００６】

【実施例】

（実施例１）図１（ａ）および（ｂ）は本発明の第一の
実施例を説明するためのもので、それぞれ、アクティブ
デバイスの概略平面図、およびＡ−Ａにおける概略断面
図である。

【０００７】本アクティブデバイスは、絶縁基板１の表
面に設けられたポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ
）材料よりなる高分子層２、高分子層２の表面に設けら
れたＩＴＯからなる第一の電極３、第一の電極３および
高分子層２の表面に設けられたＶＤＦとＴｒＦＥとの共
重合体からなる強誘電体層４、強誘電体層４の表面に設
けられたＡｌよりなる第二の電極５がおもな構成である
。第一の電極３と第二の電極５で挟まれた強誘電体層４
がアクティブデバイスの能動層である。

【０００８】本アクティブデバイスの製造方法を説明す
る。ガラス基板よりなる絶縁基板１の表面にスピンコー
ト法を用いてポリメタクリル酸メチルを塗布し、乾燥さ
せて、ＰＭＭＡよりなる高分子層２を形成する。つぎに
、ＩＴＯ薄膜を蒸着法により形成し、フォトリソグラフ
ィ法を用いてパターニングし、第一の電極３を設ける。 つぎに、ＶＤＦとＴｒＦＥとの共重合体よりなる強誘電
体層４をスピンコート法により第一の電極３および高分
子層２の表面に設ける。強誘電体層４はそのキュリー点
以上融点以下の温度でアニールし、室温近く（８０乃至
６０℃以下）まで約４時間で徐冷する。最後に、強誘電
体層４の表面にＡｌを蒸着法により形成し、フォトリソ
グラフィ法を用いてパターニングし第二の電極５を形成
する。

【０００９】ＶＤＦとＴｒＦＥとの共重合体からなる強
誘電体層４は、たとえばジオキサンなどのエーテル類、
ケトン類、アミン等の極性の強い有機溶剤に溶けるため
、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。

【００１０】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
の電極３および第二の電極５の間に印加する電圧により
反転することで動作する。このとき強誘電体層４は圧電
性も有しているため、強誘電体層４が振動する。この振
動により、強誘電体層４と第一の電極３もしくは第二の
電極５の間にはがれが生じる。そのために能動層に十分
な電圧が印加されなくなり、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ともに低下する経時変化を有
していた。

【００１１】本実施例で利用したＰＭＭＡ材料の高分子
層２は柔らかく弾性的であるため、強誘電体層４で発生
する機械的振動に追随する。この結果、特に強誘電体層
４と第一の電極３との間の応力が緩和されるため、この
間でのはがれが防止される。また、ＰＭＭＡ材料よりな
る高分子層２と強誘電体層４との接着性はきわめて良好
であり、これらの材料で囲まれた第一の電極３ははがれ
に対して強い構造となっている。製造直後のテープ剥離
試験においては、高分子層２の表面の強誘電体層４のは
がれは発生せず、６０℃、９０％の耐湿加速試験５００
時間後においては６％程度が剥離するだけであった。こ
れは従来技術のものが９０％であるのに比べ飛躍的な密
着性の改善である。なお、ＰＭＭＡ材料よりなる高分子
層２の形成後に、１５０℃で３０分のアニールをおこな
うことにより、さらに密着性を改善することができた。

【００１２】このように本実施例のアクティブデバイス
は、第一の電極３と強誘電体層４とのはがれを防止する
構造を有するため、素子出力の経時変化が極めて小さい
。従来のアクティブデバイスは１０時間動作させると素
子出力は初期値の７０％まで低下したが、本実施例のア
クティブデバイスは１００時間後においても９０％まで
の低下にとどまった。

【００１３】なお、高分子層２に用いる材料として、本
実施例ではＰＭＭＡを取り上げたが、本発明はこれに限
らず、例えばポリイミド樹脂、ゼラチン、フッ素樹脂、
ゴムなどの高分子材料が適用できる。

【００１４】（実施例２）図３（ａ）および（ｂ）は本
発明の第二の実施例を説明するためのもので、それぞれ
、アクティブデバイスを用いた液晶表示装置の概略平面
図およびＣ−Ｃにおける概略断面図である。

【００１５】本実施例のアクティブデバイスを用いた液
晶表示装置は、アクティブ基板と、ストライプ状の対向
電極７を有する透明な対向基板６と、これらの二枚の基
板の中間に挟持された液晶層８が主な構成要素である。

【００１６】アクティブ基板は絶縁基板１の表面に設け
られた高分子層よりなるカラーフィルタ層と、カラーフ
ィルタ層の表面に設けられたアクティブデバイスよりな
る。カラーフィルタ層は各画素毎に赤色高分子層２ａ、
緑色高分子層２ｂおよび青色高分子層２ｃが規則的に配
列された構造であり、アクティブデバイスの高分子層と
兼用である。アクティブデバイスの構造はカラーフィル
タ層を高分子層として、実施例１で述べたものと同様で
ある。アクティブデバイスは各画素毎に形成され、その
第一の電極３は各画素のカラーフィルタ層の表面にお互
いに分離されて形成され、その第二の電極５は対向電極
７に概ね垂直に交叉するように横方向のアクティブデバ
イスに共用で形成されている。

【００１７】アクティブ基板と対向基板６は平行に配置
され、これらの距離は約６μｍである。ストライプ状の
対向電極７は第一の電極３の縦方向配列に位置合わせさ
れている。第二の電極５とそれに概ね垂直な対向電極７
との交点に各画素が配置されており、そこに存在するア
クティブデバイスによって第一の電極３と対向電極７と
の間の液晶層８に電圧を印加し、液晶層８の電気光学効
果によって任意の画像を表示するのである。

【００１８】カラーフィルタ層を形成する高分子層はポ
リイミド樹脂に顔料を分散させたもので、その膜厚は約
１．５μｍである。赤色、緑色および青色の高分子層は
それぞれの顔料を分散させたポリイミド樹脂をフォトエ
ッチング法によって順次形成さたものであり、高分子層
の形成後に２００℃、３０分の焼成を行った。この焼成
によって前述の強誘電体層４の振動による応力に耐え得
る高分子層を得ることができ、表示特性の劣化を防止で
きた。また、カラーフィルタ層とアクティブデバイスの
特性劣化防止層に同一の高分子層を利用することで、製
造コストを安価にできる特徴がある。

【００１９】画面の対角が２インチ、画素数が横３２０
個、縦２２０個のアクティブデバイスを用いた液晶表示
装置は、１／２２０デューティ駆動のとき、初期のコン
トラスト比が１：１２０であり、１０００時間以上の駆
動においてコントラストの低下は約１０％であった。こ
れは従来のものに比べ約１０倍の信頼性の改善にあたる
。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明のアクティブ
デバイスは素子出力およびこれを用いた液晶素子の経時
変化が小さいものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）および（ｂ）は本発明の第一の実施例を
説明するためのもので、それぞれ、アクティブデバイス
の概略平面図、およびＡ−Ａにおける概略断面図である
。

【図２】（ａ）および（ｂ）は従来のアクティブデバイ
スの概略平面図および概略断面図である。

【図３】（ａ）および（ｂ）は本発明の第二の実施例を
説明するためのもので、それぞれ、アクティブデバイス
を用いた液晶表示装置の概略平面図およびＣ−Ｃにおけ
る概略断面図である。

【符号の説明】

１　　絶縁基板 ２　　高分子層 ２ａ　　赤色高分子層 ２ｂ　　緑色高分子層 ２ｃ　　青色高分子層 ３　　第一の電極 ４　　強誘電体層 ５　　第二の電極 ６　　対向基板 ７　　対向電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　絶縁基板表面に設けられた高分子層、
   前記高分子層の表面に設けられた第一の電極、前記第一
   の電極および前記高分子層を被覆するように設けられた
   強誘電体層、前記強誘電体層を介し前記第一の電極と一
   部重なるように前記強誘電体層の表面に設けられた第二
   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】　　各画素毎に配列された赤、緑および青
   の光三原色を呈する高分子層よりなるカラーフィルタ層
   と、前記カラーフィルタ層の表面に各画素毎に設けられ
   たアクティブデバイスとを少なくも具備するアクティブ
   基板と、前記アクティブ基板に対向して配置されたスト
   ライプ状の対向電極を有する対向基板と、前記アクティ
   ブ基板および前記対向基板の中間に挟持された液晶層と
   を少なくも具備することを特徴とするアクティブデバイ
   スを用いた液晶表示装置。