KR100523102B1 - 전기 광학 장치용 기판 및 그 제조 방법, 전기 광학 장치,및 전자 기기 - Google Patents

전기 광학 장치용 기판 및 그 제조 방법, 전기 광학 장치,및 전자 기기 Download PDF

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Abstract

반투과 반사형의 전기 광학 장치, 예컨대, 액정 장치에 있어서, 반사형 표의에 있어서의 화상 표시의 밝기를 저하시키지 않고서, 투과형 표시에 있어서의 투과광의 이용 효율을 높인다.
투광성의 기재(11)와, 기재(11)상에 형성되어 있고 반사부(12r) 및 이것보다도 투과율이 높은 투과부(12a)를 갖는 반사층(12)과, 반사층(12)과 포개져서 기재(11)상에 형성되어 있고 투과부(12a)에 대하여 평면적으로 겹치는 위치에 캐비티(25a)를 갖는 투광층(25)과, 투광층(25)과 포개져서 기재(11)상에 형성되어 있고 캐비티(25a)로 들어가 오목부(10a)를 형성하는 배향막(17)을 갖는 액정 장치용 기판(10), 즉 전기 광학 장치용 기판이다. 오목부(10a)에 대응하는 액정층(42)의 두께 "b"는 그 외의 다른 액정층(42)의 두께 "a"보다도 두껍게 된다.

Description

전기 광학 장치용 기판 및 그 제조 방법, 전기 광학 장치, 및 전자 기기{SUBSTRATE FOR ELECTRO-OPTICAL DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF, ELECTRO-OPTICAL DEVICE AND ELECTRONIC APPARATUS}
본 발명은 액정 장치, 유기 EL 장치 등의 전기 광학 장치에 이용되는 기판 및 그 기판의 제조 방법, 액정 장치 등의 전기 광학 장치, 및 그 전기 광학 장치를 이용하여 구성되는 전자 기기에 관한 것이다.
종래로부터, 외광을 이용한 반사형 표시와, 백 라이트 등의 조명 장치로부터의 광을 이용한 투과형 표시 모두를 시인 가능하게 한 반투과 반사형의 전기 광학 장치, 예컨대, 액정 장치가 알려져 있다. (예컨대, 특허 문헌 1 참조.) 이 반투과 반사형의 액정 장치에서는, 외광을 반사하기 위한 반사층이 내부에 마련되고, 또한, 백 라이트 등으로부터의 조명광이 이 반사층을 투과할 수 있도록 되어 있다. 이러한 종류의 반사층으로서, 종래, 액정 장치에 있어서의 표시의 최소 단위인 표시 도트마다 적절한 면적의 투과부, 예컨대 개구부를 갖는 구조의 것이 있다. 도 19는 반투과 반사형의 액정 장치의 종래의 일례를 나타내고 있다. 이 액정 장치(1000)에 있어서는, 기판(1001)과 기판(1002)이 밀봉(seal)재(1003)에 의해서 접합되고, 또한, 기판(1001)과 기판(1002)의 사이에 액정(1004)이 봉입된다.
기판(1001)의 내면상에는, 표시 도트마다 투과부로서의 개구부(1011a)를 구비한 반사층(1011)이 형성되고, 이 반사층(1011)의 위에 컬러 필터(1012)가 형성되어 있다. 이 컬러 필터(1012)는 착색층(1012r, 1012g, 1012b) 및 표면 보호층(1012p)을 구비하고 있다. 또한, 컬러 필터(1012)의 표면 보호층(1012p)의 표면상에는 투명 전극(1013)이 형성된다.
한편, 기판(1002)의 내면상에는 투명 전극(1021)이 형성된다. 이 투명 전극(1021)은 대향하는 기판(1001)상의 투명 전극(1013)과 교차하도록 구성된다. 또, 기판(1001)상의 투명 전극(1013) 위 및 기판(1002)상의 투명 전극(1021)의 위에는, 배향막이나 경질 투명막 등이 필요에 따라서 적절하게 형성된다.
또한, 기판(1002)의 외면상에는 위상차판, 예컨대 1/4 파장판(1005) 및 편광판(1006)이 순차적으로 배치된다. 또한, 기판(1001)의 외면상에는 위상차판, 예컨대 1/4 파장판(1007) 및 편광판(1008)이 순차적으로 배치된다.
이상과 같이 구성된 종래의 액정 장치(1000)는, 휴대 전화기, 휴대형 퍼스널 컴퓨터 등의 전자 기기에 이용되는 경우, 그 배후에 백 라이트(1009)가 배치되는 경우가 있다. 이 액정 장치(1000)에 있어서는, 주간이나 옥내 등의 밝은 장소에서는 반사 경로 R을 따라 외광이 액정(1004)을 통과한 후에 반사층(1011)에서 반사되고, 다시 액정층(104)을 통과하여 외부로 방출된다. 이 광에 의해, 반사형 표시가 시인된다.
한편, 야간이나 야외 등의 어두운 장소에서는, 백 라이트(1009)를 점등시키는 것에 의해, 그 백 라이트(1009)의 조명광 중 투과부(1011a)를 통과한 광이 투과 경로 T를 따라 액정 장치(1000)를 통과하여 외부로 방출된다. 이 광에 의해, 투과형 표시가 시인된다.
[특허 문헌 1] 특허 공개 2001-33778 호 공보(제 4 페이지, 도 1)
그러나, 이러한 반투과 반사형의 액정 장치(1000)에는, 반사형 표시 및 투과형 표시라고 하는 서로 다른 2개의 표시 방식을 채용하고 있는 것에 기인하여, 다음과 같은 문제가 있었다.
즉, 액정 장치(1000)를 반사형으로서 이용한 경우, 액정 장치(1000)의 표시부의 전방으로부터 입사된 외광은 액정층(1004)을 통과한 후, 반사층(1011)에서 반사되고, 다시 액정층(1004)을 통과하기 때문에, 화상 표시를 할 때까지 액정층(1004)을 두 번 통과한다. 이에 반하여, 투과형으로서 이용한 경우는, 백 라이트(1009)로부터 입사되는 광은 액정층(1004)을 한 번 밖에 통과하지 않는다.
이와 같이 상이한 표시 방식을 채용하면, 액정층(1004)을 통과하는 광에 위상차를 발생시켜, 액정층의 리터데이션값(△n·d, 여기서 △n은 굴절율 이방성, d는 액정층의 두께)을 달리하게 된다. 이 리터데이션값은 광투과율에 영향을 미쳐, 각각의 표시 방식에 따라 광의 이용 효율이 달라지게 된다. 이것에 의해, 통상은 어둡게 되기 쉬운 반사형 표시에 있어서, 이 리터데이션값(△n·d)이 최적값이 되도록 액정층의 두께를 결정하면, 투과형 표시에 있어서, 투과광의 이용 효율은 낮아지게 되어, 충분한 밝기를 얻을 수 없다고 하는 문제가 있었다.
또한, 반사형 표시를 밝게 하기 위해서, 반사층(1011)의 투과부(1011a)의 면적을 작게 하는 방법도 있지만, 투과부(1011a)의 면적을 감소시키면 투과형 표시의 밝기가 저하되어 버린다고 하는 문제도 있었다.
이상과 같이, 반사형 표시를 밝게 하는 것과, 투과형 표시를 밝게 하는 것은 이율 배반의 관계에 있어, 양자를 양립시키는 것은 지극히 곤란하다고 하는 문제가 있었다.
또한, 투과부(1011a)의 면적을 감소시키는 것으로 반사형 표시를 밝게 표시시키면, 투과형 표시의 밝기를 확보하기 위해서 백 라이트(1009)의 조명광량을 크게 할 필요가 발생하고, 그 결과, 액정 장치의 소형화, 박형화, 경량화, 소비 전력의 저감화와 같은, 전자 기기, 특히, 휴대형 기기에 요청되는 여러 가지 특성을 충분히 만족시킬 수 없다고 하는 문제도 있었다.
본 발명은 상술한 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 반투과 반사형의 전기 광학 장치, 예컨대, 액정 장치에 있어서, 반사형 표시에 있어서의 화상 표시의 밝기를 저하시키지 않고서, 투과형 표시에 있어서의 투과광의 이용 효율을 높이는 것을 목적으로 한다.
(1) 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 전기 광학 장치용 기판은, 투광성의 기재와, 해당 기재상에 형성되어 있고, 반사부와, 해당 반사부보다도 투과율이 높은 투과부를 갖는 반사층과, 해당 반사층과 포개져서 상기 기재상에 형성되어 있고, 상기 투과부에 대하여 평면적으로 겹치는 위치에 캐비티를 갖는 투광층과, 해당 투광층과 포개져서 상기 기재상에 형성되어 있고, 상기 캐비티로 들어가 오목부를 형성하는 배향막을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 있어서, 「캐비티」는, 예컨대, 투광층에 개구부, 즉 관통 구멍을 마련하거나, 또는, 오목부, 즉 바닥이 있는 구멍을 마련하거나 함으로써 형성할 수 있다.
상기 구성의 전기 광학 장치용 기판을 전기 광학 장치, 예컨대, 액정 장치에 이용하는 경우를 고려하면, 반사형 표시에 있어서의 화상 표시의 밝기를 저하시키지 않고서, 투과형 표시에 있어서의 투과광의 이용 효율을 높일 수 있다. 또한, 투과광의 이용 효율을 높이는 것에 의해, 투과광의 밝기를 충분히 확보할 수 있게 되면, 투과부의 면적을 축소시키는 것, 즉, 반사부의 면적을 증가시키는 것이 가능하여, 통상은 어둡게 되기 쉬운 반사형 표시를 보다 밝게 할 수 있다.
(2) 상기 구성의 전기 광학 장치용 기판에 있어서는, 상기 투광층과 상기 배향막의 사이에서, 상기 반사층의 반사부에 대응하는 위치에 전극을 배치할 수 있다. 그리고 이 경우, 해당 전극은 상기 투광층의 캐비티로 들어가 그 표면에 오목부를 형성하도록 구성할 수 있다.
(3) 상기 구성의 전기 광학 장치용 기판에 있어서, 상기 반사층의 투과부는, 당해 반사층에 마련되는 개구부, 또는 당해 반사층에 있어서의 그 외의 다른 부분보다도 두께가 얇은 부분에 의해서 형성할 수 있다.
(4) 상기 구성의 전기 광학 장치용 기판에 있어서, 상기 투광층은, 모재(母材)와, 해당 모재중에 분산되어 있고 해당 모재와는 굴절율이 상이한 미립체를 갖는 것이 바람직하다.
(5) 다음에, 본 발명에 따른 다른 전기 광학 장치용 기판은, 투광성의 기재와, 해당 기재상에 형성되어 있고 캐비티를 갖는 하지층과, 해당 하지층과 포개져서 상기 기재상에 형성되어 있고, 반사부와, 해당 반사부보다도 투과율이 높은 투과부를 갖는 반사층과, 해당 반사층과 포개져서 상기 기재상에 형성된 배향막을 갖고, 상기 반사층의 투과부와 상기 하지층의 캐비티는 서로 평면적으로 겹치며, 상기 배향막은, 상기 하지층의 캐비티로 들어가 오목부를 형성하는 것을 특징으로 한다.
이 구성의 전기 광학 장치용 기판을 전기 광학 장치, 예컨대, 액정 장치에 이용하는 경우를 고려하면, 반사형 표시에 있어서의 화상 표시의 밝기를 저하시키지 않고서, 투과형 표시에 있어서의 투과광의 이용 효율을 높일 수 있다. 또한 하지층이 존재하는 것으로, 반사광의 통과 거리를 단축할 수 있어, 반사 표시에 있어서의 반사 특성을 높일 수 있다.
(6) 상기 구성의 전기 광학 장치용 기판에 있어서, 상기 반사층의 투과부는, 해당 반사층에 마련되는 개구부에 의해서 구성할 수 있다.
(7) 또한, 상기 구성의 전기 광학 장치용 기판에 있어서는, 상기 하지층과 상기 배향막과의 사이에서, 상기 반사층의 반사부에 대응하는 위치에 전극을 배치할 수 있다. 그리고 이 경우, 해당 전극은, 상기 하지층의 캐비티로 들어가 오목부를 형성하도록 구성하는 것이 바람직하다.
(8) 또한, 상기 구성의 전기 광학 장치용 기판에 있어서, 상기 하지층은, 상기 반사층측의 표면의 상기 캐비티 이외의 영역에 요철을 갖는 것이 바람직하다.
(9) 다음에, 본 발명에 따른 다른 전기 광학 장치용 기판은, 투광성의 기재와, 해당 기재상에 형성되어 있고, 반사부와, 해당 반사부보다도 투과율이 높은 투과부를 갖는 반사층과, 해당 반사층과 포개져서 상기 기재상에 형성되어 있고, 상기 투과부에 대하여 평면적으로 겹치는 위치에 캐비티를 갖는 절연층과, 해당 절연층과 포개져서 상기 기재상에 형성되어 있고, 상기 캐비티로 들어가 오목부를 형성하는 배향막을 갖는 것을 특징으로 한다.
이 구성의 전기 광학 장치용 기판을 전기 광학 장치, 예컨대, 액정 장치에 이용하는 경우를 고려하면, 배향막이 액정층의 배향을 균일화하여, 광을 유효하게 편광시키는 것에 의해, 반사형 표시에 있어서의 화상 표시의 밝기를 저하시키지 않고서, 투과형 표시에 있어서의 투과광의 이용 효율을 높일 수 있다.
(10) 다음에, 본 발명에 따른 전기 광학 장치용 기판의 제조 방법은, 반사층상에 절연층을 형성하는 공정과, 상기 절연층을 패터닝하는 공정과, 패터닝된 상기 절연층을 마스크로 하여, 상기 반사층을 현상하여 해당 반사층에 개구부를 형성하는 공정과, 상기 절연층상 및 상기 개구부상에 전극을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
이 구성의 제조 방법을 전기 광학 장치, 예컨대, 액정 장치에 이용하는 경우를 고려하면, 반사형 표시에 있어서의 화상 표시의 밝기를 저하시키지 않고서, 투과형 표시에 있어서의 투과광의 이용 효율을 높일 수 있는 전기 광학 장치용 기판을 제조할 수 있다. 또한, 절연층을, 반사층 노광시의 마스크로서 이용할 수 있기 때문에, 제조 공정을 단축할 수 있고, 그 때문에, 간편하고 저비용으로 전기 광학 장치용 기판을 제조할 수 있다.
(11) 다음에, 본 발명에 따른 전기 광학 장치는, 이상에 기재한 구성의 전기 광학 장치용 기판과, 해당 전기 광학 장치용 기판에 대향하여 배치된 제 2 기판과, 해당 제 2 기판내에 마련된 제 2 배향막을 갖고, 상기 반사층의 투과부에 대응하는 위치에 있어서의 상기 제 1 배향막과 상기 제 2 배향막의 간극은, 상기 반사층의 반사부에 대응하는 위치에 있어서의 상기 제 1 배향막과 상기 제 2 배향막의 간극보다도 큰 것을 특징으로 한다.
(12) 다음에, 본 발명에 따른 다른 전기 광학 장치는, 이상에 기재한 구성의 전기 광학 장치용 기판과, 해당 전기 광학 장치용 기판에 의해서 지지되는 전기 광학 물질층을 갖고, 상기 반사층의 투과부에 대응하는 위치에 있어서의 상기 전기 광학 물질층의 두께는, 상기 반사층의 반사부에 대응하는 위치에 있어서의 상기 전기 광학 물질층의 두께보다도 두꺼운 것을 특징으로 한다.
(13) 다음에, 본 발명에 따른 다른 전기 광학 장치는, 이상에 기재한 구성의 전기 광학 장치용 기판과, 해당 전기 광학 장치용 기판에 대향하여 배치된 제 2 기판과, 상기 전기 광학 장치용 기판과 상기 제 2 기판의 사이에 마련된 액정층을 갖고, 상기 반사층의 반사부에 대응하는 위치에 있어서의 상기 액정층의 두께를 a로 하고, 상기 반사층의 투과부에 대응하는 위치에 있어서의 상기 액정층의 두께를 b 라고 할 때,
1.8a ≤b ≤2.4a의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 한다.
(14) 상기 구성의 전기 광학 장치에 있어서, 상기 액정층을 구성하는 네마틱 액정의 굴절율 이방성을 △n, 상기 반사층의 반사부에 대응하는 위치에 있어서의 상기 액정층의 두께 a와의 곱을 △n·a, 상기 반사층의 투과부에 대응하는 위치에 있어서의 상기 액정층의 두께 b와의 곱을 △n·b 라고 할 때,
1.8 ×△n·a ≤△n·b ≤2.4 ×△n·a의 관계식을 만족하는 것이 바람직하다.
(15) 상기 구성의 전기 광학 장치에 있어서, 상기 제 2 기판은, 상기 반사층에 평면적으로 겹치도록 마련된 착색층을 가질 수 있다.
(16) 상기 구성의 전기 광학 장치에 있어서, 상기 제 2 기판은, 상기 착색층에 평면적으로 겹치도록 배치된 전극과, 해당 전극에 접속된 스위칭 소자를 가질 수 있다.
(17) 다음에, 본 발명에 따른 전자 기기는, 이상에 기재한 구성의 전기 광학 장치와, 해당 전기 광학 장치의 동작을 제어하는 제어 수단을 갖는 것을 특징으로 한다.
발명의 실시예
이하, 본 발명에 따른 전기 광학 장치용 기판 및 전기 광학 장치를, 액정 장치용 기판 및 액정 장치를 예로 들어 도면을 참조하면서 구체적으로 설명한다. 또, 본 실시예의 설명에 이용한 각 도면에 있어서는, 각 층이나 각 부재를 도면상에서 인식 가능한 정도의 크기로 하기 위해서, 각 층이나 각 부재마다 축척을 다르게 하고 있다.
(제 1 실시예)
우선, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 전기 광학 장치의 일실시예인 액정 장치에 대하여 설명한다. 도 1은 본 실시예의 액정 장치의 외관 구조를 나타내고 있다. 도 2는 그 액정 장치의 단면 구조를 나타내고 있다. 도 3은 그 액정 장치를 구성하는 액정 장치용 기판에 있어서의 몇 개의 표시 도트 부분을 확대하여 평면적으로 나타내고 있다. 도 4는 도 2의 주요부를 확대하여 나타내고 있다. 또, 여기에 나타내는 액정 장치(1)는, 소위 반투과 반사형의 패시브 매트릭스 방식의 액정 장치이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 액정 장치(1)는, 유리판이나 합성 수지판 등으로 이루어지는 투명한, 즉 투광성을 갖는 제 1 기재(11)를 기체로 하는 액정 장치용 기판(10)과, 이것에 대향하는 마찬가지의 제 2 기재(21)를 기체로 하는 대향 기판(20)을 갖는다. 이들 기판(10, 20)은, 밀봉재(30)에 의해서 서로 접합된다. 그리고, 그들 기판(10, 20)의 사이에서, 밀봉재(30)에 의해서 둘러싸이는 영역내에 주입구(30a)를 통해서 액정이 주입되고, 그 후, 주입구(30a)가 봉지재(31)에 의해서 봉지된다. 이것에 의해, 액정층을 갖는 셀 구조가 형성된다.
제 1 기재(11)의 내면(즉, 제 2 기재(21)에 대향하는 표면)상에는 복수 병렬된 스트라이프 형상의 투명 전극(16)이 형성되고, 제 2 기재(21)의 내면상에는 복수 병렬된 스트라이프 형상의 투명 전극(22)이 형성되어 있다. 또한, 투명 전극(16)은 배선(18A)에 도전 접속되고, 투명 전극(22)은 배선(28)에 도전 접속되어 있다. 투명 전극(16)과 투명 전극(22)은 서로 직교하고, 그 교차 영역은 매트릭스 형상으로 배열된 다수의 표시 도트를 구성하며, 이들 표시 도트가 모여서 표시 영역 A를 구성하고 있다.
제 1 기재(11)는 제 2 기재(21)의 외측으로 확장되는 확장부(10T)를 갖고, 이 확장부(10T)상에는, 배선(18A), 배선(28)에 대하여 밀봉재(30)의 일부로 구성되는 상하 도통부를 거쳐서 도전 접속된 배선(18B), 및 독립적으로 형성된 복수의 배선 패턴으로 이루어지는 입력 단자부(19)가 형성되어 있다. 또한, 확장부(10T)상에는, 이들 배선(18A, 18B), 및 입력 단자부(19)에 대하여 도전 접속되도록, 액정 구동 회로 등을 내장한 반도체 IC(69)가 실장되어 있다. 또한, 확장부(10T)의 단부에는, 입력 단자부(19)에 도전 접속되도록, 플렉시블 배선 기판(68)이 실장된다.
이 액정 장치(1)에 있어서는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 제 1 기재(11)의 외면에 위상차판으로서의 1/4 파장판(40) 및 편광판(41)이 배치되고, 제 2 기재(21)의 외면에는 위상차판으로서의 1/4 파장판(50) 및 편광판(51)이 배치된다. 또한, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 액정 장치(1)의 배면에는, LED(61) 등을 광원으로 한 조명 장치(60)가 완충재(66)를 거쳐서 배치된다.
LED(61)는 LED 기판(62)에 의해서 고정된다. LED(61)로부터 출사된 조명광은, 도광체(63)에 의해서 제 1 기재(11)에 도입된다. 도광체(63)의 액정층측의 표면에는 확산 시트(65)가 장착되고, 도광체(63)의 그 반대측의 표면에는 반사 시트(64)가 장착되어 있다.
(액정 장치용 기판의 구조)
다음에, 도 2, 도 3 및 도 4를 참조하여, 액정 장치용 기판(10)의 구조에 대하여 구체적으로 설명한다. 제 1 기재(11)의 표면에는, 반사층(12)이 형성되어 있다. 반사층(12)은, 예컨대, 알루미늄, 은 혹은 이들의 합금, 또는 알루미늄, 은 혹은 이들의 합금과, 티탄, 질화 티탄, 몰리브덴, 탄탈 등과의 적층막으로 구성된다.
이 반사층(12)에는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 표시 도트 D마다, 외광을 반사하는 반사부(12r)와, 광을 투과하는 투과부(12a)가 마련되어 있다. 반사층(12)의 투과부(12a)는, 반사층(12)에 마련되는 개구부, 즉 관통 구멍에 의해서 구성할 수도 있고, 또는 반사층(12)에 있어서의 그 외의 다른 부분보다도 두께가 얇은 부분에 의해서 구성할 수도 있다. 본 실시예에 있어서는, 투과부(12a)는 개구부, 즉 관통 구멍으로서 형성되어 있다.
또, 투과부(12a)가 그 외의 다른 부분보다도 두께가 얇은 부분으로서 형성되면, 제 1 기재(11)와 반사층(12)의 접합부가 외부로 노출되지 않으며, 따라서, 물 등의 불순물이 당해 접합부로 침입하는 것을 방지할 수 있다. 이 때문에, 반사층(12)을 안정된 상태로 유지할 수 있다.
반사층(12)의 위에는, 예컨대, SiO2나 TiO2 등의 무기 재료 또는 아크릴 수지나 에폭시 수지 등의 유기 수지 등에 의해서, 절연층(25)이 형성된다. 이 절연층(25)에는, 반사층(12)의 투과부(12a)와 평면적으로 겹치는 영역에 캐비티로서의 개구부, 즉 관통 구멍(25a)이 형성되어 있다.
또, 절연층(25)은, 실질적으로 광을 투과하는 투광층 이더라도 좋다. 또한, 절연층(25)의 캐비티(25a)는 개구부 대신에 오목부, 즉 바닥이 있는 구멍으로 할 수도 있다. 또한, 절연층(25)이 투광층인 경우, 그 절연층(25)은, 모재와, 모재중에 분산되어 있고 당해 모재와는 굴절율이 상이한 미립체를 갖는 재료에 의해서 형성할 수 있다. 이와 같이 구성하면, 투광층에 광산란 기능을 갖게 할 수 있게 된다.
또한, 절연층(25)은, 반사층(12)의 액정층측의 표면(즉, 반사면)을 보호하는 기능을 가질 수도 있다. 예컨대, 반사층(12)으로서 알루미늄, 은 혹은 이들의 합금, 또는 알루미늄, 은 혹은 이들의 합금과, 티탄, 질화 티탄, 몰리브덴, 탄탈 등과의 적층막을 이용하는 경우에는, 절연층(25)을 보호막으로서 기능하도록 하는 것이 유효하다.
절연층(25)의 위에는, ITO(Indium Tin Oxide) 등의 투명 도전체로 이루어지는 투명 전극(16)이 형성되어 있다. 이 전극(16)은, 반사층(12)의 반사부(12r)에 대응하는 위치에 배치되고, 또한 적어도 절연층(25)의 개구부(25a)에 들어가는 것에 의해, 반사층(12)의 투과부(12a)에 대응하는 위치의 표면에 오목부를 갖고 있다.
전극(16)은, 도 3의 지면 상하 방향으로 연장하는 띠 형상으로 형성되며, 복수의 전극(16)이 서로 병렬되어 스트라이프 형상으로 구성되어 있다. 이들 전극(16)을 이용하는 것에 의해, 도 2의 액정층(42)의 표시 도트 D 부분에 전압을 인가할 수 있다. 전극(16)상, 및 전극(16)이 형성되어 있지 않은 영역에 대응하는 절연층(25)상에는, 폴리이미드 수지 등으로 이루어지는 배향막(17)이 형성된다.
도 4에 있어서, 절연층(25)의 개구부(25a)는 반사층(12)의 투과부(12a)와 평면적으로 겹치는 영역에 형성되기 때문에, 제 1 기재(11)의 표면상에는, 반사층(12)의 투과부(12a) 및 절연층(25)의 개구부(25a)에 의해서 오목 형상이 형성된다. 그리고, 전극(16) 및 배향막(17)은 이 오목 형상을 재현하도록 배치되어 있기 때문에, 액정 장치용 기판(10)의 표면에는 오목부(10a)가 형성된다.
(대향 기판의 구조)
한편, 액정 장치용 기판(10)과 대향하는 대향 기판(20)은, 제 2 기재(21)상에, 반사층(12)에 평면적으로 겹치도록 착색층(14)이 마련되고, 그 위에 아크릴 수지나 에폭시 수지 등의 투명 수지로 이루어지는 표면 보호층, 즉 오버코팅층(15)이 피복되어 있다. 이 구성에 의해, 콘트라스트에 있어 우수한 풀컬러 표시를 실현할 수 있다.
착색층(14)은, 통상, 투명 수지중에 안료나 염료 등의 착색재를 분산시켜 소정의 색조를 보이는 것으로 되어 있다. 착색층(14)의 색조의 일례로서는 원색계 필터로서 R(적), G(녹), B(청)의 3색의 조합으로 이루어지는 것이 있지만, 이것에 한정되지 않고, 보색계 그 외의 다른 여러 가지의 색조로 형성할 수 있다.
또, 착색층(14)은, 통상, 제 2 기재(21)의 표면상에 안료나 염료 등의 착색재를 포함하는 감광성 수지로 이루어지는 착색 레지스트를 도포하고, 포토리소그래피법에 의해서 불필요 부분을 제거함으로써, 소정의 컬러 패턴으로 형성된다. 여기서, 복수의 색조의 착색층(14)을 형성하는 경우에는 상기 공정을 반복한다.
상기한 바와 같이 표시 도트 D마다 형성된 착색층(14) 사이의 도트간 영역에는, 흑색 차광막(14BM)이 형성된다. 이 흑색 차광막(14BM)은, 블랙 매트릭스, 블랙 마스크 등이라고 불리기도 한다. 이 흑색 차광막(14BM)으로서는, 예컨대, 흑색의 안료나 염료 등의 착색재를 수지 그 외의 기재중에 분산시킨 것이나, R(적), G(녹), B(청)의 3색의 착색재를 함께 수지 그 외의 기재중에 분산시킨 것이나, 크롬, 산화 크롬 또는 그들의 적층막 등의 금속 박막 등을 이용할 수 있다.
또, 착색층(14)의 배열 패턴으로서, 도 3에 나타낸 예에서는 스트라이프 배열을 채용하고 있지만, 이 스트라이프 배열 이외에, 델타 배열이나 경사 모자이크 배열 등의 여러 가지 패턴 형상을 채용할 수 있다.
도 4에 있어서, 대향 기판(20)상에는, 또한, ITO 등의 투명 도전체로 이루어지는 투명 전극(22) 및 폴리이미드 수지 등으로 이루어지는 배향막(24)이 순차적으로 적층되어 있다. 반사층(12)의 투과부(12a)에 대응하는 위치의 배향막(17)과 대향 기판(20)측의 배향막(24)의 간격은, 반사층(12)의 반사부(12r)에 대응하는 위치의 배향막(17)과 배향막(24)의 간격보다도 크게 되어 있다. 이렇게 하면, 반사층(12)의 투과부(12a)에 대응하는 위치의 액정층(42)의 두께 "b"를, 반사층(12)의 반사부(12r)에 대응하는 위치의 액정층(42)의 두께 "a"보다도 두껍게 할 수 있다. 이것에 의해, 반사형 표시에 있어서의 화상 표시의 밝기를 저하시키지 않고서, 투과형 표시에 있어서의 투과광의 이용 효율을 높일 수 있다. 이 작용 효과에 관한 상세한 설명은 후술한다.
대향 기판(20)상의 투명 전극(22)과, 액정 장치용 기판(10)상의 투명 전극(16)은, 서로 직교하도록 배치되고, 그들의 교점은 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이 매트릭스 형상으로 배열된다. 그리고, 그 매트릭스 형상의 각 교점이 하나의 표시 도트 D를 구성한다.
(액정층의 구조)
도 4에 있어서, 액정 장치용 기판(10)과 대향 기판(20)의 사이에는, 액정이 충전되어 액정층(42)이 형성되어 있다. 이 때, 액정 장치용 기판(10)의 액정층(42)에 접하는 표면에는, 상술한 바와 같이 표시 도트 D마다 오목부(10a)가 형성되어 있기 때문에, 액정층(42)을 구성하는 액정은 이 오목부(10a)내에 들어간 상태, 즉, 절연층(25)의 개구부(25a)의 내측에 들어간 상태로 된다. 이 때문에, 반사층(12)의 투과부(12a)에 대응하는 위치의 액정층(42)의 두께 "b"는, 반사층(12)의 반사부(12r)에 대응하는 위치의 액정층(42)의 두께 "a"보다도 두껍게 되어 있다.
또한, 출원인의 실험에 의하면, 반사층(12)의 반사부(12r)에 대응하는 위치의 액층층(42)의 두께 "a"와, 반사층(12)의 투과부(12a)에 대응하는 위치의 액정층(42)의 두께 "b"는, 1.8a ≤b ≤2.4a의 관계식을 만족하도록 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 관계식을 만족하지 않는 조건에서는, 투과부(12a)에 있어서의 투과율이 90%보다도 작게 되고, 그 때문에, 투과부(12a)에 있어서의 투과형 표시는 어둡게 되어 버린다.
본 실시예의 액정 장치(1)는 이상과 같이 구성되어 있기 때문에, 반사형 표시에 의해서 화상 표시를 행하는 경우는, 대향 기판(20)측으로부터 입사된 외광은, 착색층(14) 등으로 구성되어 있는 대향 기판(20) 및 액정층(42)을 통과한 후에 반사부(12r)에서 반사되고, 다시 액정층(42) 및 대향 기판(20)을 통과하여 외부로 출사된다. 이 때, 반사광은 대향 기판(20)과 액정 장치용 기판(10) 사이의 액정층(42)을 2회 통과한다.
한편, 투과형 표시에 의해서 화상 표시를 하는 경우는, 액정 장치용 기판(10)의 배면측에 배치된 조명 장치(60)의 LED(61) 등으로부터의 조명광의 일부가 반사층(12)의 투과부(12a)를 통과하여 액정층(42)에 입사되고, 착색층(14) 등에 의해서 구성된 대향 기판(20)을 통과하여 외부로 출사된다. 이 때, 투과광은 액정층(42)을 1회만 통과한다.
이와 같이, 액정층(42)을 구성하는 액정이, 액정 장치용 기판(10)의 액정층(42)측의 표면에 형성된 오목부(10a)의 안으로 들어가면, 액정층(42)의 두께가 반사층(12)의 투과부(12a)와 겹치는 영역에서 두껍게 되기 때문에, 투과형 표시를 행하고 있는 투과광에 작용하는 액정층(42)의 리터데이션(△n·d, 여기서 △n은 액정층의 굴절율 이방성, d는 액정층의 두께)이 증대되고, 그 결과, 투과형 표시에 있어서의 투과광의 이용 효율을 높일 수 있다. 즉, 반사형 표시에 있어서의 화상 표시의 밝기를 저하시키지 않고서, 밝은 투과형 표시를 실현할 수 있다. 도 5는 상기한 바와 같이 액정층의 두께를 바꾼 경우의 효과를 설명하기 위한 도면이다. 도 4에 나타낸 액정 장치(1)의 경우와 마찬가지로, 도 5에 있어서, 액정 장치용 기판 TE1에는, 투과부 Ra를 구비한 반사층 R의 위에, 절연층 T가, 반사층 R의 투과부 Ra상에 개구부를 갖도록 형성되어 있다. 액정 장치용 기판 TE1의 배면에는 조명 장치로서의 백 라이트 BL이 배치되어 있다.
이 때, 투과부 Ra와 평면적으로 겹치는 영역의 액정층의 두께 "b"를, 그 이외의 영역의 액정층의 두께 "a"의 2배로 한 것으로 한다. 여기서는, 설명의 형편상, 호모지니어스 방식의 네마틱 액정층 LC가 구성되어 있고, 또한, 이 액정층 LC의 리터데이션이 △n·a = λ/4, △n·b = λ/2(△n은 액정층 LC의 굴절율 이방성, λ는 광의 파장)인 것으로 한다.
상기 상황에서는, 액정층 LC가 광투과 상태에 있는 경우, 투과형 표시에서는, (A)에 도시하는 바와 같이, 백 라이트 BL로부터의 조명광이 편광판 P2를 통과하여 직선 편광으로 되고, 또한, 위상차판(예컨대, 1/4 파장판) D2를 통과하는 것에 의해, 예컨대, 우회전의 원편광으로 된다. 이 편광은, 두께 "b"의 액정층을 통과하기 때문에 위상차가 1/2 파장 더 진행하여, 좌회전의 원편광으로 된다. 이 원편광은 대향 기판 TE2를 통과하여, 위상차판 D1을 통과하는 것으로 1/4 파장 더 진행하여 본래의 직선 편광으로 되어, 편광판 P1을 통과한다.
또한, 상기와 마찬가지로 액정층 LC가 광투과 상태에 있을 때, 반사형 표시에서는, (B)에 도시하는 바와 같이, 외광이 편광판 P1을 통과하여 직선 편광으로 되어, 위상차판(예컨대, 1/4 파장판) D1을 통과하는 것에 의해, 예컨대, 우회전의 원편광으로 된다. 이 원편광은, 두께 "a"의 액정층을 왕복으로 두 번 통과하고 나서 위상차가 1/2 파장 더 진행하여 좌회전의 원편광으로 되고, 다시 위상차판 D1을 통과하는 것에 의해 본래의 직선 편광으로 되돌아가 편광판 P1을 통과한다.
여기서, (C)에 도시하는 바와 같이, 투과형 표시에 있어서, 가령 두께 "a"(즉, (A)에 나타내는 액정층의 두께 "b"의 절반)의 액정층을 통과하는 경우를 상정하여 보면, 그 액정층 LC의 리터데이션은 λ/4로 되기 때문에, 조명광이 편광판 P2, 위상차판 D2를 지나서 액정층 LC를 통과한 후의 편광 상태는, 당초와는 직교하는 방향의 직선 편광으로 되고, 그 후, 위상차판 D1을 통과하여 좌회전의 원편광으로 되며, 또한, 편광판 P1을 통과한다. 이 때, 편광판 P1을 통과할 수 있는 편광 성분은, (A)에 나타낸 투과형 표시의 편광 성분의 거의 절반으로 된다. 이상 설명한 바와 같이, 본 실시예와 같은 반투과 반사형의 액정 장치의 경우에는, 반사층 R의 투과부 Ra와 평면적으로 겹치는 영역의 액정층의 두께 "b"가 그 이외의 영역의 액정층의 두께 "a"보다 두껍게 되면, 광투과 상태에 있어서의 광투과율이 높아지고, 특히, 투과부 Ra와 평면적으로 겹치는 영역의 액정층의 두께 "b"가 그 이외의 영역의 액정층의 두께 "a"의 거의 2배로 되면, 광투과량도, 또한, 거의 2배로 된다.
그리고, 출원인의 실험에 의하면, 액정층을 구성하는 네마틱 액정의 굴절율 이방성을 △n, 반사부의 위치에 대응하는 액정층의 두께 "a"와의 곱을 △n·a, 투과부 Ra의 위치에 대응하는 액정층의 두께 "b"와의 곱을 △n·b라고 하면,
1.8△n·a ≤△n·b ≤2.4△n·a의 관계식을 만족하도록 구성하는 것으로, 투과형 표시를 행할 때의 투과부 Ra에 있어서의 투과율을 90% 이상으로 할 수 있어, 그 때문에, 밝은 투과 표시를 행할 수 있는 것이 판명되었다.
액정층 LC가 호모지니어스 방식이 아니라, 액정층 LC에 트위스트가 존재하면 투과율이 향상되지 않는 경우도 있지만, 예컨대, 40o트위스트의 액정에서는, 투과부 Ra와 평면적으로 겹치는 영역의 액정층의 두께 "b"를 그 이외의 영역의 액정층의 두께의 2배로 하면 40% 정도의 투과율 향상을 얻을 수 있다.
이 구성에 의하면, 투과형 표시에 대한 투과광의 이용 효율을 향상시켜, 투과형 표시를 밝게 할 수 있기 때문에, 예컨대, 백 라이트 등의 조명광량을 저감할 수 있어, 그 때문에, 백 라이트의 소형화, 박형화, 경량화나 소비 전력의 저감을 달성할 수 있다. 또한, 투과형 표시의 밝기가 충분히 확보되어 있으면, 투과부 Ra의 개구 면적을 축소하여, 반사부의 면적을 증가시키는 것에 의해, 반사형 표시의 밝기를 향상시킬 수도 있다.
또한, 도 4에 있어서의 절연층(25)은, 반사층(12)의 투과부(12a)를 형성할 때에 레지스트 마스크로서 이용할 수 있기 때문에, 종래의 액정 장치용 기판(10)의 제조 공정을 조금도 복잡하게 하지 않는다. 또, 액정 장치용 기판(10)의 제조 방법에 대해서는 후술한다.
(제 2 실시예)
다음에, 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 전기 광학 장치의 다른 실시예인 액정 장치에 대하여 설명한다. 도 6은 그 액정 장치(101)의 주요부의 단면 구조를 나타내고 있다. 도 7은 그 액정 장치(101)를 구성하는 액정 장치용 기판을 도 6에 있어서의 Z축의 정방향에서 본 평면도이다. 도 8은 그 액정 장치(101)를 구성하는 대향 기판을 도 6에 있어서의 Z축의 정방향에서 본 평면이다. 또, 도 6은 도 7의 X1-X1' 선 및 도 8의 X2-X2' 선에 따른 단면도이다.
이 액정 장치(101)는, 액티브 소자(즉, 능동 소자)로서 TFD(Thin Film Diode) 소자를 이용한 액티브 매트릭스 방식의 액정 장치로서, 도 6에 있어서, 대향 기판(120)에는, 착색층(114)에 평면적으로 겹쳐 배치되는 투명 전극(122) 및 그 투명 전극(122)에 접속되는 스위칭 소자로서 기능하는 액티브 소자로서의 TFD 소자(130)가 마련된다. 이 구성에 의해, 소비 전력을 저감할 수 있고, 또한 액정 장치의 소형화를 실현할 수 있다.
도 6 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 액정 장치용 기판(110)에 있어서는, 제 1 기재(111)상에 반사부(112r) 및 투과부(112a)를 구비한 반사층(112)이 형성되고, 이 반사층(112)상에 절연층(125)이 형성되어 있다. 절연층(125)에는, 반사층(112)의 투과부(112a)와 겹치도록 개구부(125a), 즉 관통 구멍이 형성되어 있다.
또한, 절연층(125)의 위에는, 주사선으로서 기능하는 투명 전극(116)이, 반사층(112)이 형성되어 있는 영역을 덮도록 형성되고, 또한 적어도 투명 전극(116)상 및 투명 전극(116)이 형성되지 않는 영역에 대응하는 절연층(125)상에 배향막(117)이 형성된다. 이들 반사층(112), 절연층(125), 투명 전극(116) 및 배향막(117)은, 도 4에 나타낸 실시예에 있어서 이용된 것과 마찬가지의 소재로 구성되어 있다.
도 6 및 도 8에 도시하는 바와 같이, 대향 기판(120)은, 착색층(114)과 TFD 소자(130)를 갖는 컬러 필터 어레이 기판이며, 제 2 기재(121)의 위에 TFD 소자(130)가 형성되어 있다. TFD 소자(130)는, 제 1 금속층(131)과, 이 제 1 금속층(131)의 표면에 형성된 절연층(132)과, 이 절연층(132) 위에 형성된 제 2 금속층(133)에 의해 구성되어 있다. 이와 같이 TFD 소자(130)는, 제 1 금속층(131)/절연층(132)/제 2 금속층(133)으로 이루어지는 적층 구조, 소위 MIM(Metal Insulator Metal) 구조에 의해서 구성되어 있다.
그리고, 제 1 기재(111)상에 형성된 투명 전극(116)과 평면적으로 교차하도록, 화소 신호를 공급하는 신호선(134)이 제 2 기재(121)상에 형성되고, 이 신호선(134)이 TFD 소자(130)와 전기적으로 접속되어 있다.
TFD 소자(130)를 구성하는 제 1 금속층(131)은, 예컨대, 탄탈 단체, 탄탈 합금 등에 의해서 형성된다. 제 1 금속층(131)으로서 탄탈 합금을 이용하는 경우에는, 주성분인 탄탈에, 소정의 원소, 예컨대, 텅스텐, 크롬, 몰리브덴, 레늄, 이트륨, 란탄, 디스프로슘 등과 같은 주기율표의 제 6∼제 8 족에 속하는 원소를 첨가한다.
절연층(132)은, 예컨대, 양극 산화법에 의해서 제 1 금속층(131)의 표면을 산화함으로써 형성된 산화 탄탈(Ta2O3)에 의해서 형성되고, 또한 그 위에는, 제 2 금속층(133)이, 예컨대, 크롬 등의 도전재에 의해서 형성된다.
이렇게 하여 TFD 소자(130)가 형성된 제 2 기재(121)의 위에는, 또한, 착색층(114)이 표시 도트 D마다 형성된다. 그리고, 이들 착색층(114) 사이의 도트간 영역에는 흑색 차광막(114BM), 소위 블랙 매트릭스 혹은 블랙 마스크가 형성되어 있다. 본 실시예에 있어서, 하나의 표시 도트란, 제 2 기재(121)상의 하나의 투명 전극(122)과 제 1 기재(111)상의 투명 전극(116)이 평면적으로 겹치는 영역으로서 정의된다. 또한, 이들 착색층(114) 및 흑색 차광막(114BM)은 도 3에 나타낸 실시예에 있어서 이용된 것과 마찬가지의 재료로 구성되어 있다.
착색층(114)의 표면에는, ITO 등의 투명 도전체로 이루어지는 투명 전극(122) 및 폴리이미드 수지 등으로 이루어지는 배향막(124)이 순차적으로 적층되고, 또한, 투명 전극(122)은 콘택트 홀(122a)을 거쳐서 TFD 소자(130)와 전기적으로 접속되어 있다. 배향막(124)은 적어도 투명 전극(122)상, 투명 전극(122)이 형성되지 않는 영역에 대응하는 착색층(114)상 및 흑색 차광막(114BM) 상에 형성되어 있다.
액정 장치용 기판(110)과 대향 기판(120)의 사이에는 액정이 충전되어 액정층(142)이 형성된다. 이 액정층(142)을 구성하는 액정은, 액정 장치용 기판(110)의 액정층(142)측의 표면에 형성된 오목부(110a)내에 들어간 상태(즉, 적어도 절연층(125)의 개구부(125a)의 내측에 들어간 상태)로 되어 있다. 이 때, 반사층(112)의 반사부(112r)에 대응하는 위치의 액정층(142)의 두께 "a"와, 투과부(112a)에 대응하는 위치의 액정층(142)의 두께 "b"는,
1.8a ≤b ≤2.4a의 관계식을 만족하도록 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 액정층(142)을 구성하는 네마틱 액정의 굴절율 이방성을 △n, 반사부(112r)에 대응하는 위치의 액정층의 두께 "a"와의 곱을 △n·a, 투과부(112a)에 대응하는 위치의 액정층의 두께 "b"와의 곱을 △n·b라고 하면,
1.8△n·a ≤△n·b ≤2.4△n·a의 관계식을 만족하도록 형성되는 것이 바람직하다.
이 구성에 의해, 도 3에 나타낸 실시예와 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있어, 반사형 표시에 있어서의 화상 표시의 밝기를 저하시키지 않고서, 투과형 표시에 있어서의 투과광의 이용 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 반사층(112)이 형성되는 제 1 기재(111)상에 TFD 소자(130)를 형성하지 않기 때문에, 반사층(112)이 형성되는 제 1 기재(111)상에 TFD 소자(130)를 형성하는 경우와 비교하여, 액정 장치용 기판(110)의 제조 공정을 간략화할 수 있다. 그리고, TFD 소자(130)가 형성되는 제 2 기재(121)상에 착색층(114) 및 흑색 차광막(114BM)을 형성하기 때문에, 착색층(114) 및 흑색 차광막(114BM)을 TFD 소자(130)와 다른 기판상에 형성하는 경우와 비교하여, 대향 기판(120) 및 액정 장치용 기판(110)의 접합시의 조립 어긋남의 영향을 저감할 수 있다.
(제 3 실시예)
다음에, 도 9 및 도 10을 참조하여 본 발명에 따른 전기 광학 장치의 다른 실시예인 액정 장치에 대하여 설명한다. 도 9는 그 액정 장치(201)의 주요부의 단면 구조를 나타내고 있다. 도 10은 그 액정 장치(201)를 구성하는 대향 기판(220)을 도 9에 있어서의 Z축의 부방향에서 본 평면 구조를 나타내고 있다. 이 대향 기판(220)은, 컬러 필터 어레이 기판이라고 불리기도 한다. 또, 도 9는 도 10의 X3-X3' 선에 따른 단면도이다. 본 실시예는, 액티브 소자(즉, 능동 소자)로서 3 단자형의 능동 소자인 TFT(Thin Film Transistor) 소자(230)를 이용한 액티브 매트릭스 방식의 액정 장치이다.
도 9에 있어서, 대향 기판(220)은, 착색층(214)에 평면적으로 겹쳐 배치되는 투명 전극(222) 및 그 투명 전극(222)에 접속되는 스위칭 소자가 마련되어 있는 컬러 필터 어레이 기판이다. 그리고, 제 2 기재(221)의 위에 스위칭 소자로서 기능하는 액티브 소자로서의 TFT 소자(230)가 형성되어 있다.
TFT 소자(230)는, 제 2 기재(221)상에 형성된 게이트 전극(231)과, 이 게이트 전극(231)의 위에서 제 2 기재(221)의 전역에 형성된 게이트 절연막(232)과, 이 게이트 절연막(232)을 사이에 유지하여 게이트 전극(231)의 윗쪽 위치에 형성된 반도체층(233)과, 그 반도체층(233)의 한쪽측에 콘택트 전극(234)을 거쳐서 형성된 소스 전극(235)과, 그 반도체층(233)의 다른쪽측에 콘택트 전극(236)을 거쳐서 형성된 드레인 전극(239)을 갖는다.
게이트 전극(231)은 게이트 버스 배선(237)으로부터 연장하도록 형성되어 있고, 또한, 소스 전극(235)은 소스 버스 배선(238)으로부터 연장하도록 형성되어 있다. 도 10에 있어서, 게이트 버스 배선(237)은 기재(221)의 가로 방향으로 연장되어 있고 세로 방향으로 등간격으로 평행하게 복수개 형성된다. 또한, 소스 버스 배선(238)은 게이트 절연막(232)을 사이에 유지하여 게이트 버스 배선(237)과 교차하도록 세로 방향으로 연장되어 가로 방향으로 등간격으로 평행하게 복수개 형성된다.
게이트 버스 배선(237) 및 게이트 전극(231)은, 예컨대, 크롬, 탄탈 등에 의해서 형성된다. 게이트 절연막(232)은, 예컨대, 질화 실리콘(SiN), 산화 실리콘(SiOx) 등에 의해서 형성된다. 반도체층(233)은, 예컨대, A-Si, 다결정 실리콘, CdSe 등에 의해서 형성된다. 소스 전극(235) 및 그것과 일체인 소스 버스 배선(238) 및 드레인 전극(239)은, 예컨대, 티탄, 몰리브덴, 알루미늄 등에 의해서 형성된다. 게이트 버스 배선(237)은 주사선으로서 작용하고, 소스 버스 배선(238)은 신호선으로서 작용한다.
TFT 소자(230)가 형성된 제 2 기재(221)의 위에는, 또한 착색층(214)이 표시 도트 D마다 형성되고, 이들 착색층(214) 사이의 도트간 영역에는 흑색 차광막(214BM)이 형성되어 있다. 이 흑색 차광막(214BM)은 블랙 매트릭스 혹은 블랙 마스크라고도 불린다. 본 실시예에 있어서, 하나의 표시 도트 D란, 제 2 기재(221)상의 하나의 투명 전극(222)과 제 1 기재(211)상의 투명 전극(216)이 평면적으로 겹치는 영역에 의해서 정의된다. 이들 착색층(214) 및 흑색 차광막(214BM)은, 도 4에 나타낸 실시예에서 이용된 것과 마찬가지의 재료로 구성되어 있다.
착색층(214)의 표면에는, ITO 등의 투명 도전체로 이루어지는 투명 전극(222) 및 폴리이미드 수지 등으로 이루어지는 배향막(224)이 순차적으로 적층되고, 또한, 투명 전극(222)은 콘택트 홀(222a)을 거쳐서 TFT 소자(230)와 전기적으로 접속된다.
액정 장치용 기판(210)에는, 도 4의 실시예의 경우와 마찬가지로, 반사부(212r) 및 투과부(212a)를 구비한 반사층(212)이 제 1 기재(211)상에 형성되고, 이 반사층(212)상에 절연층(225)이 형성된다. 또한, 절연층(225)상에는, 투명 전극(216) 및 배향막(217)이 순차적으로 형성된다. 또한, 절연층(225)에는, 반사층(212)의 투과부(212a)와 겹치도록 개구부, 즉 관통 구멍(225a)이 형성된다. 이들 반사층(212), 절연층(225), 투명 전극(216) 및 배향막(217)은, 도 4의 실시예에서 이용된 것과 마찬가지의 소재로 구성되어 있다.
액정 장치용 기판(210)과 대향 기판(220)의 사이에는 액정이 충전되어 액정층(242)이 형성된다. 액정층(242)을 구성하는 액정은, 액정 장치용 기판(210)의 액정층(242)측의 표면에 형성된 오목부(210a)내에 들어간 상태, 즉, 적어도 상기 절연층(225)의 개구부(225a)의 내측에 들어간 상태로 되어 있다.
이 때 반사층(212)의 반사부(212r)에 대응하는 위치의 액정층(242)의 두께 "a"와, 투과부(212a)에 대응하는 위치의 액정층(242)의 두께 "b"는,
1.8a ≤b ≤2.4a의 관계식을 만족하도록 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 액정층(242)을 구성하는 네마틱 액정의 굴절율 이방성을 △n, 반사부(212r)의 위치에 대응하는 액정층의 두께 "a"와의 곱을 △n·a, 투과부(212a)의 위치에 대응하는 액정층의 두께 "b"와의 곱을 △n·b라고 하면,
1.8△n·a ≤△n·b ≤2.4△n·a의 관계식을 만족하도록 형성되는 것이 바람직하다.
이 구성에 의해, 도 4의 실시예의 경우와 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있어, 반사형 표시에 있어서의 화상 표시의 밝기를 저하시키지 않고서, 투과형 표시에 있어서의 투과광의 이용 효율을 높일 수 있다. 또한, 본 실시예에 있어서도, 도 6의 실시예의 경우와 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다. 즉, 반사층(212)이 형성되는 제 1 기재(211)상에 TFT 소자(230)를 형성하지 않기 때문에, 반사층(212)이 형성되는 제 1 기재(211)상에 TFT 소자(230)를 형성하는 경우와 비교하여, 액정 장치용 기판(210)의 제조 공정을 간략화할 수 있다.
또한, TFT 소자(230)가 형성되는 제 2 기재(221)상에 착색층(214) 및 흑색 차광막(214BM)을 형성하기 때문에, 착색층(214) 및 흑색 차광막(214BM)을 TFT 소자(230)와 다른 기판상에 형성하는 경우와 비교하여, 대향 기판(220) 및 액정 장치용 기판(210)의 접합시의 조립 어긋남의 영향을 저감할 수 있다.
(제 4 실시예)
다음에, 도 11(a)∼(f)를 참조하여, 본 발명에 따른 전기 광학 장치용 기판의 제조 방법의 실시예에 대하여, 액정 장치용 기판의 제조 방법을 예로 들어 구체적으로 설명한다. 본 실시예는, 도 4에 나타낸 액정 장치(1)에 이용되는 액정 장치용 기판(10)의 제조 방법에 관한 것이다.
우선, 도 11(a)에 도시하는 바와 같이, 제 1 기재(11)상에, 알루미늄, 은 혹은 이들의 합금, 또는 알루미늄, 은 혹은 이들의 합금과, 티탄, 질화 티탄, 몰리브덴, 탄탈 등의 금속을 증착법이나 스퍼터링법 등에 의해서 박막 형상으로 성막하고, 이것을 공지의 포토리소그래피법을 이용하여 패터닝한다. 이것에 의해, 표시 도트마다 구획된 두께 50nm∼250nm 정도의 반사층(12)이 형성된다.
다음에, 도 11(b)에 도시하는 바와 같이, 반사층(12)의 전역에 두께 0.5㎛∼2.5㎛ 정도의 절연막(25X)을 형성한다. 절연막(25X)의 모재로서는, SiO2나 TiO2 등의 무기 재료 또는 아크릴 수지나 에폭시 수지 등의 유기 수지 등을 이용할 수 있다. 또한, 유기 수지 등의 모재와 굴절율이 상이한 미립체를, 그 모재중에 분산되어 구성된 재료를 이용하여, 절연층(25X)을 형성하더라도 좋다. 이 구성에 의해, 반사형 표시의 화상 표시시에, 적절한 산란을 발생시켜, 표시 화면에 얼굴 등이 투영되어 들어가는 것을 방지할 수 있다.
다음에, 도 11(c)에 도시하는 바와 같이, 절연막(25X)(도 11(b) 참조)을 포토리소그래피 기술 및 에칭 기술을 이용하여, 후술하는 반사층(12)의 투과부(12a)에 대응하는 영역에 개구부(25a)가 배치되도록 패터닝하는 것에 의해, 절연층(25)을 형성한다.
다음에, 도 11(d)에 도시하는 바와 같이, 절연층(25)을 레지스트 마스크로 하여 반사층(12)을 에칭하는 것으로, 반사층(12)에 개구부, 즉 관통 구멍을 열어 투과부(12a)를 형성한다. 통상의 에칭 공정에 있어서는, 레지스트 마스크는 에칭 공정이 종료된 후에 애싱(ashing) 공정 등에 의해서 제거되지만, 본 실시예에 있어서는, 절연층(25)을 마스크로 해서 반사층(12)을 노광하여 당해 반사층(12)에 개구부를 형성하기 때문에, 그들 공정을 생략할 수 있다.
다음에, 도 11(e)에 도시하는 바와 같이, 기재(11)상의 전역에 ITO 등의 투명 도전체로 이루어지는 투명 도전층(16')을 형성한다. 이 투명 도전층은 스퍼터링법에 의해 성막할 수 있다. 그리고, 이 투명 도전층에 대하여 포토리소그래피 기술 및 에칭 기술을 이용하여 패터닝을 하는 것에 의해, 투명 전극(16)을 형성한다.
다음에, 도 11(f)에 도시하는 바와 같이, 제 1 기재(11)의 전역에 폴리이미드 수지 등으로 이루어지는 배향막(17)을 형성하고, 또한 이 배향막(17)에 대하여 러빙(rubbing) 처리를 실시한다. 이렇게 해서, 액정 장치용 기판(10)이 형성된다.
(변형예 1)
다음에, 도 12 및 도 13을 참조하여, 도 4에 나타낸 액정 장치(1)의 변형예에 대하여 설명한다. 이 변형예는, 도 12에 나타내는 액정 장치용 기판(310)을 제외하고, 도 4의 액정 장치(1)와 마찬가지로 구성되기 때문에, 마찬가지의 부분에는 동일 부호를 부여하며, 그들의 설명은 생략한다.
본 변형예에서는, 도 12 및 도 13에 도시하는 바와 같이, 제 1 기재(311)의 표면에는, SiO2나 TiO2 등의 무기 재료 또는 아크릴 수지나 에폭시 수지 등의 유기 수지 등에 의해서 하지층(325)이 형성된다. 이 하지층(325)은, 개구부, 즉 관통 구멍에 의해서 구성된 투과부(325a)를 표시 도트 D마다 갖는다. 또한, 이 하지층(325)은, 예컨대, 절연성을 갖는 절연층인 것이 바람직하다. 또한, 본 변형예에 있어서도, 대향 기판(20)상의 투명 전극(22)과, 액정 장치용 기판(310)상의 투명 전극(316)은, 서로 직교하도록 배치되고, 그들의 교차점은 매트릭스 형상으로 배열되며, 그 매트릭스 형상의 각 교차점이 하나의 표시 도트 D를 구성하고 있다.
하지층(325)상에는 반사층(312)이 형성되고, 이 반사층(312)에는, 반사부(312r) 및 광을 투과하는 투과부(312a)가 마련된다. 이 투과부(312a)는 개구부, 즉 관통 구멍으로서 형성되어 있다. 또한, 이 투과부(312a)는, 하지층(325)의 개구부(325a)와 겹치도록 형성되어 있다. 반사층(312)은, 알루미늄, 은 혹은 이들의 합금, 또는 알루미늄, 은 혹은 이들의 합금과, 티탄, 질화 티탄, 몰리브덴, 탄탈 등과의 적층막으로 구성되어 있다.
또한, 하지층(325)은, 반사층(312)의 투과부(312a)에 대응하는 영역 이외의 영역에 있어서, 반사층(312)측의 표면에 요철(도시 생략)을 갖는 것이 바람직하다. 하지층(325)의 표면에 요철을 마련하면, 이 위에 적층되는 반사층(312)의 반사부(312r)의 표면에도 요철이 형성되어, 반사형 표시의 화상 표시시에 적절한 산란이 발생되어, 표시 화면에 얼굴 등이 투영되어 들어가는 것을 방지할 수 있다.
반사층(312)의 위에는, ITO 등의 투명 도전체로 이루어지는 투명 전극(316)이 형성된다. 또한, 투명 전극(316)의 위에는, 폴리이미드 수지 등으로 이루어지는 배향막(317)이 형성된다. 투명 전극(316)은 반사층(312)의 단부를 덮도록 형성된다. 이것은, 반사층(312)으로서 알루미늄, 은 혹은 이들의 합금, 또는 알루미늄, 은 혹은 이들의 합금과, 티탄, 질화 티탄, 몰리브덴, 탄탈 등과의 적층막을 이용하고, 거기에 ITO 등을 적층시킨다고 하는 층 구조에 있어서 패터닝을 행하는 경우에, 양호하게 에칭을 행하기 때문에 유효하다.
투명 전극(316)은 도 13의 지면 상하 방향으로 연장하는 띠 형상으로 형성되며, 복수의 투명 전극(316)이 서로 병렬되어 스트라이프 형상으로 구성되어 있다. 또한, 투명 전극(316)은, 반사층(312)의 반사부(312r)의 위치에 대응하여 배치되고, 또한 적어도 하지층(325)의 개구부(325a)에 들어간다. 이것에 의해, 반사층(312)의 투과부(312a)에 대응하는 위치의 표면에 오목부(310a)가 형성된다. 이 구성에 의해, 하지층(325)의 개구부(325a)를 유효하게 활용하여, 밝은 투과형의 화상 표시를 실현할 수 있다.
이와 같이 구성된 액정 장치에 있어서는, 액정 장치용 기판(310)의 액정층(342)측의 표면에 오목부(310a)가 형성되고, 이 오목부(310a) 안에 액정층(342)을 구성하는 액정이 들어간다. 이것에 의해, 액정층(342)의 두께에 관해서는, 반사층(312)의 투과부(312a)와 겹치는 영역에 있어서 두껍게 된다. 이 때문에, 도 4의 실시예와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 반사형 표시에 있어서, 광이 하지층(325)을 통과하지 않기 때문에, 광이 하지층(325)을 투과할 때의 광량의 손실을 없앨 수 있다. 이것에 의해, 반사형 표시의 반사율을 더 향상시킬 수 있다.
또, 도 12의 변형예는, 도 4와 같은 패시브 매트릭스 방식의 액정 장치 뿐만 아니라, 도 6에 나타낸 TFD 소자를 갖는 액티브 매트릭스 방식의 액정 장치나, 도 9에 나타낸 TFT 소자를 갖는 액티브 매트릭스 방식의 액정 장치에 있어서도 적용할 수 있다. 또한, TFD 소자, TFT 소자 등을 반사층이 마련되는 제 1 기재상에 형성하도록 하여도 좋다.
(변형예 2)
다음에, 도 14를 참조하여, 액정 장치의 다른 변형예에 대하여 설명한다. 이 변형예는, 대향 기판(420)을 제외하고, 도 4에 나타낸 실시예와 마찬가지로 구성되어 있기 때문에, 마찬가지의 부분에는 동일 부호를 부여하며, 그들의 설명은 생략한다.
도 14에 있어서, 제 2 기재(421)의 표면에, 착색층(414)이 표시 도트 D마다 형성되고, 이들 착색층(414) 사이의 도트간 영역에는 흑색 차광막(414BM)이 형성된다. 이 흑색 차광막(414BM)은, 블랙 매트릭스 혹은 블랙 마스크라고도 불린다. 이 흑색 차광막(414BM)은, 아크릴 수지이나 에폭시 수지 등의 투명 수지로 이루어지는 표면 보호층(415)에 의해서 피복된다.
표면 보호층(415)의 액정층측에는, 제 2 기재(421)에 대향하여 배치된 액정 장치용 기판(10)상의 반사층(12)의 투과부(12a)에 대응하는 영역에, 오목부(415a)가 형성되어 있다.
표면 보호층(415)의 위에는, ITO 등의 투명 도전체로 이루어지는 투명 전극(422)이 형성되고, 또한, 이 투명 전극(422)의 위에는 폴리이미드 수지 등으로 이루어지는 배향막(424)이 형성된다. 이 배향막(424)의 표면에는, 표면 보호층(415)의 오목부(415a)가 재현되고, 이것에 의해, 대향 기판(420)은 그 표면에 오목부(420a)를 갖는다. 대향 기판(420)상의 투명 전극(422)과, 액정 장치용 기판(10)상의 투명 전극(16)은, 서로 직교하도록 배치되고, 그들의 교점은 매트릭스 형상으로 배열되며, 그 매트릭스 형상의 각 교점이 하나의 표시 도트 D를 구성한다.
본 변형예에서는, 대향 기판(420)도 오목부(420a)를 갖기 때문에, 액정층(442)을 구성하는 액정은, 액정 장치용 기판(10)의 오목부(10a)와 대향 기판(420)의 오목부(420a)의 각각에 들어간다. 이것에 의해, 투과부(12a)와 평면적으로 겹치는 영역의 액정의 두께 "b"를, 그 이외의 영역의 액정층의 두께 "a"를 불변으로 유지한 채로, 더 두껍게 형성할 수 있게 된다.
한편, 본 변형예에 의하면, 투과부(12a)에 대응하는 영역의 액정층(442)의 두께 "b"를 도 4의 실시예의 경우와 동일하게 설정하고자 하는 경우, 액정 장치용 기판(10)에 마련되는 오목부(10a) 및 대향 기판(420)에 마련되는 오목부(420a)의 각각의 깊이를, 도 4의 실시예에 있어서의 오목부(10a)의 깊이보다도 작게 할 수 있다. 이것에 의해, 오목부(10a)에 있어서의 단차에 기인하여 투명 전극(16)에 단선이 발생하는 것을 저감할 수 있다.
또한, 본 변형예에 의하면, 오목부(10a) 및 오목부(420a)의 깊이를, 각각, 도 4의 실시예에 있어서의 오목부(10a)의 깊이와 비교하여 작게 할 수 있기 때문에, 표면 보호층(415)의 오목부(415a)의 내측면에 투명 전극(422)을 스퍼터링에 의해서 형성하는 경우, 및 절연층(25)의 개구부(25a)의 내측면에 투명 전극(16)을 스퍼터링에 의해서 형성하는 경우에, 오목부(415a)의 내측면 및 개구부(25a)의 내측면에, 각각, 투명 전극(422) 및 투명 전극(16)이 양호하게 형성되지 않는다고 하는 불량이 발생하는 것을 저감할 수 있다.
또한, 본 변형예에 의하면, 오목부(10a) 및 오목부(420a)의 깊이를 각각 도 4의 실시예에 있어서의 오목부(10a)의 깊이와 비교하여 작게 할 수 있기 때문에, 오목부(10a) 및 오목부(420a)의 각각의 내측면에 형성되는 테이퍼를, 도 4의 실시예에 있어서의 오목부(10a)의 테이퍼보다도, 보다 90o에 근사한 값으로 할 수 있다. 이것에 의해, 테이퍼가 평면적으로 차지하는 영역을 작게 할 수 있어, 테이퍼가 평면적으로 차지하는 영역에 기인하는 표시의 불량을 저감할 수 있다.
또, 도 14의 변형예는, 도 4와 같은 패시브 매트릭스 방식의 액정 장치 뿐만 아니라, 도 6에 나타낸 TFD 소자를 갖는 액티브 매트릭스 방식의 액정 장치나, 도 9에 나타낸 TFT 소자를 갖는 액티브 매트릭스 방식의 액정 장치에 있어서도 적용할 수 있다. 또한, TFD 소자, TFT 소자 등을 반사층이 마련되는 제 1 기재상에 형성하도록 하여도 좋다.
또한, 액정 장치용 기판(10)의 오목부(10a)는, 반사부(12r)의 형성 영역에 대응하는 액정 장치용 기판(10)의 표면으로부터 오목부(10a)의 밑바닥까지의 깊이 b1을 갖는다. 한편, 대향 기판(420)의 오목부(420a)는, 반사부(12r)의 형성 영역에 대응하는 대향 기판(420)의 표면으로부터 오목부(420a)의 밑바닥까지의 깊이 b2를 갖는다. 그리고, 본 변형예에서는, b1 > b2로 되도록 오목부(10a) 및 오목부(420a)를 설정하고 있다. 이것은, 액정 장치용 기판(10)은 그 구조가 간단하기 때문에, 깊이가 큰 오목부를 형성하는데 적합하고, 그 반면, 착색층(414)을 구비하고 있어 구조가 복잡한 대향 기판(420)은 깊은 오목부를 형성하는데 적합하지 않기 때문이다. 본 변형예와 같이, 구조가 간단한 액정 장치용 기판(10)에 있어서의 오목부(10a)의 깊이 b1을 크게 형성하고, 또한, 구조가 복잡한 대향 기판(420)에 있어서의 오목부(420a)의 깊이 b2를 작게 형성하면, 액정 장치용 기판(10) 및 대향 기판(420)의 제조시에 있어서의 양품율을 향상시킬 수 있다.
(변형예 3)
다음에, 도 15를 참조하여, 액정 장치의 다른 변형예에 대하여 설명한다. 이 변형예는, 도 12에 나타낸 액정 장치용 기판(310)과 도 14에 나타낸 대향 기판(420)을 이용한 액정 장치이다.
이 구성의 액정 장치에 있어서는, 액정 장치용 기판(310)과 대향 기판(420)의 각각에 오목부(310a) 및 오목부(420a)가 마련되기 때문에, 액정층(542)을 구성하는 액정은 그들의 오목부(310a) 및 오목부(420a)의 각각에 들어간다. 이것에 의해, 개구부, 즉 관통 구멍으로서 구성된 투과부(312a)에 대하여 평면적으로 겹치는 영역의 액정층(542)의 두께 "b"를, 그 이외의 영역의 액정층(542)의 두께 "a"를 불변으로 유지한 채로, 더 두껍게 형성할 수 있게 된다.
또한, 투과부(312a)에 대응하는 영역의 액정층(542)의 두께 "b"를 도 4의 실시예의 경우와 동일한 값으로 설정하고자 하는 경우, 액정 장치용 기판(310)에 마련되는 오목부(310a) 및 대향 기판(420)에 마련되는 오목부(420a)의 각각의 깊이는, 도 4의 실시예에 있어서의 오목부(10a)의 깊이보다도 작게 할 수 있다. 이 때문에, 오목부(310a)에 있어서의 단차에 기인하여 투명 전극(316)에 단선이 발생하는 것을 저감할 수 있다.
또한, 본 변형예에 의하면, 오목부(310a) 및 오목부(420a)의 깊이를, 각각, 도 4의 실시예에 있어서의 오목부(10a)의 깊이와 비교하여 작게 할 수 있기 때문에, 표면 보호층(415)의 오목부(415a)의 내측면에 투명 전극(422)을 스퍼터링에 의해서 형성하는 경우, 및 하지층(325)의 개구부(325a)의 내측면에 투명 전극(316)을 스퍼터링에 의해서 형성하는 경우에, 오목부(415a)의 내측면 및 개구부(325a)의 내측면의 각각에 투명 전극이 양호하게 형성되지 않는다고 하는 불량이 발생하는 것을 저감할 수 있다.
또한, 본 변형예에 의하면, 오목부(310a) 및 오목부(420a)의 깊이를 각각 도 4의 실시예에 있어서의 오목부(10a)의 깊이와 비교하여 작게 할 수 있기 때문에, 오목부(310a) 및 오목부(420a)의 각각의 내측면에 형성되는 테이퍼를, 도 4의 실시예에 있어서의 오목부(10a)의 테이퍼보다도, 보다 90o에 근사한 값으로 할 수 있어, 테이퍼가 평면적으로 차지하는 영역을 작게 할 수 있다. 이것에 의해, 테이퍼가 평면적으로 차지하는 영역에 기인하는 표시의 불량을 저감할 수 있다.
또한, 본 변형예에서는, 하지층(325)이 바닥을 올리는 층으로서의 기능을 갖기 때문에, 반사형 표시에 있어서의 광의 통과 거리를 짧게 할 수 있어, 그 결과, 반사형 표시의 투과율을 더 향상시킬 수 있다.
또, 본 변형예는, 도 4와 같은 패시브 매트릭스 방식의 액정 장치 뿐만 아니라, 도 6에 나타낸 TFD 소자를 갖는 액티브 매트릭스 방식의 액정 장치나, 도 9에 나타낸 TFT 소자를 갖는 액티브 매트릭스 방식의 액정 장치에 있어서도 적용할 수 있다. 또한, TFD 소자, TFT 소자 등을 반사층이 마련되는 제 1 기재상에 형성하도록 하여도 좋다.
또한, 액정 장치용 기판(310)의 오목부(310a)는, 반사부(312r)의 형성 영역에 대응하는 액정 장치용 기판(310)의 표면으로부터 오목부(310a)의 밑바닥까지의 깊이 b1을 갖는다. 한편, 대향 기판(420)의 오목부(420a)는, 반사부(312r)의 형성 영역에 대응하는 대향 기판(420)의 표면으로부터 오목부(420a)의 밑바닥까지의 깊이 b2를 갖는다. 그리고, 본 변형예에서는, b1 > b2로 되도록 오목부(310a) 및 오목부(420a)를 설정하고 있다.
이것은, 액정 장치용 기판(310)은 그 구조가 간단하기 때문에, 깊이가 큰 오목부를 형성하는데 적합하고, 그 반면, 착색층(414)을 구비하고 있어 구조가 복잡한 대향 기판(420)은 깊은 오목부를 형성하는데 적합하지 않기 때문이다. 본 변형예와 같이, 구조가 간단한 액정 장치용 기판(310)에 있어서의 오목부(310a)의 깊이 b1을 크게 형성하고, 또한, 구조가 복잡한 대향 기판(420)에 있어서의 오목부(420a)의 깊이 b2를 작게 형성하면, 액정 장치용 기판(310) 및 대향 기판(420)의 양품율을 향상시킬 수 있다.
(변형예 4)
다음에, 도 16을 참조하여, 액정 장치의 또다른 변형예에 대하여 설명한다. 이 변형예는, 액정 장치용 기판(610)의 구조를 제외하고, 상기 도 4의 실시예와 마찬가지로 구성되어 있기 때문에, 마찬가지의 부분에는 동일 부호를 부여하며, 그들의 설명은 생략한다.
도 16에 있어서, 제 1 기재(611)의 표면에 반사층(612)이 형성된다. 이 반사층(612)은, 예컨대, 알루미늄, 은 혹은 이들의 합금, 또는 알루미늄, 은 혹은 이들의 합금과, 티탄, 질화 티탄, 몰리브덴, 탄탈 등과의 적층막으로 구성된다. 또한, 이 반사층(612)에는, 광을 투과하는 투과부(612a)가 개구부, 즉 관통 구멍으로서 표시 도트 D마다 마련되어 있다. 반사층(612)의 위에는, SiO2나 TiO2 등의 무기 재료 또는 아크릴 수지나 에폭시 수지 등의 유기 수지 등으로 구성되는 절연층(625)이 형성되고, 이 절연층(625)은, 반사층(612)의 투과부(612a)와 평면적으로 겹치는 영역에, 그 외의 다른 영역보다도 두께가 얇은 영역(625a)이 마련되어 있다.
또한, 절연층(625)의 위에는, ITO 등의 투명 도전체로 이루어지는 투명 전극(616)이 형성되고, 이 투명 전극(616)의 위에는 폴리이미드 수지 등으로 이루어지는 배향막(617)이 형성되어 있다.
이 구성의 액정 장치는, 액정 장치용 기판(610)의 오목부(610a)에 액정층(642)을 구성하는 액정이 들어가기 때문에, 액정층(642)의 두께가 반사층(612)의 투과부(612a)와 겹치는 영역에 있어서 두껍게 된다. 이것에 의해, 도 4의 실시예와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 절연층(625)의 두께가 얇은 영역(625a)의 두께를 조절하는 것으로, 액정층의 두께 "b"를 조절할 수 있고, 이것에 의해서, 투과광의 이용 효율이 가장 높아지도록 액정층(642)의 두께를 설정할 수 있다.
또, 도 16의 변형예는, 도 4와 같은 패시브 매트릭스 방식의 액정 장치 뿐만 아니라, 도 6에 나타낸 TFD 소자를 갖는 액티브 매트릭스 방식의 액정 장치나, 도 9에 나타낸 TFT 소자를 갖는 액티브 매트릭스 방식의 액정 장치에 있어서도 적용할 수 있다. 또한, TFD 소자, TFT 소자 등을 반사층이 마련되는 제 1 기재상에 형성하도록 하여도 좋다.
(전자 기기의 실시예)
다음에, 지금까지 설명한 액정 장치를 표시부에 이용한 전자 기기의 실시예에 대하여 설명한다. 도 17은 본 실시예의 전자 기기의 전체 구성을 블럭도에 의해서 나타내고 있다. 여기에 나타내는 전자 기기는, 액정 장치(1)와, 이것을 제어하는 제어 수단(700)을 갖는다. 액정 장치(1)는, 패널 구조체(701)와, 반도체 IC 등으로 구성되는 구동 회로(702)를 갖는다. 또한, 제어 수단(700)은 표시 정보 출력원(703)과, 표시 정보 처리 회로(704)와, 전원 회로(706)와, 타이밍 발생기(707)를 갖는다.
표시 정보 출력원(703)은 ROM(Read Only Memory)이나 RAM(Random Access Memory) 등으로 이루어지는 메모리와, 자기 기록 디스크나 광 기록 디스크 등으로 이루어지는 저장 유닛과, 디지털 화상 신호를 동조 출력하는 동조 회로를 갖는다. 타이밍 발생기(707)에 의해서 생성된 각종 클럭 신호에 근거하여, 소정 포맷의 화상 신호 등의 형태로 표시 정보를 표시 정보 처리 회로(704)에 공급하도록 구성되어 있다.
표시 정보 처리 회로(704)는 시리얼-패러랠 변환 회로, 증폭·반전 회로, 로테이션 회로, 감마 보정 회로, 클램프 회로 등의 주지의 각종 회로를 구비하며, 입력된 표시 정보의 처리를 실행하여, 그 화상 정보를 클럭 신호 CLK와 함께 구동 회로(702)에 공급한다. 구동 회로(702)는 주사선 구동 회로, 데이터선 구동 회로 및 검사 회로를 포함한다. 또한, 전원 회로(706)는 상기 각 구성 요소에 각각 소정의 전압을 공급한다.
도 18은 본 발명에 따른 전자 기기의 일실시예인 휴대 전화기를 나타내고 있다. 이 휴대 전화기(710)에서는, 케이스체(711)의 내부에 회로 기판(712)이 배치되고, 이 회로 기판(712)에 대하여 상기 액정 장치(1)가 실장되어 있다. 이 액정 장치(1)의 표시면, 즉 도 1의 화상 표시 영역 A는, 표시창(718)을 통해서 외부에서 시인할 수 있다.
케이스체(711)의 전면에는 조작 버튼(713)이 배열되고, 또한, 한쪽 단부에서 안테나(714)가 자유롭게 인출 가능하도록 설치되어 있다. 수화부(716)의 내부에는 스피커가 배치되고, 송화부(717)의 내부에는 마이크로폰이 내장되어 있다.
(그 밖의 실시예)
본 발명의 전기 광학 장치는, 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 변경을 가할 수 있는 것은 물론이다. 예컨대, 도 1에 나타낸 액정 장치는, IC 칩을 기판상에 직접 실장하는 구조, 소위 COG(Chip On Glass) 방식의 구조를 갖지만, 이 대신에, 예컨대, 플렉시블 배선 기판이나 TAB 기판을 거쳐서 IC 칩을 액정 장치에 실장하는 구조를 채용할 수도 있다. 또한, 본 발명은 액정 이외의 전기 광학 물질, 예컨대, EL 발광 소자 등을 전기 광학 물질로서 이용한 전기 광학 장치에도 적용할 수 있다.
본 발명에 의하면, 반투과 반사형의 전기 광학 장치, 예컨대, 액정 장치에 있어서, 반사형 표시에 있어서의 화상 표시의 밝기를 저하시키지 않고서, 투과형 표시에 있어서의 투과광의 이용 효율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 광학 장치용 기판 및 전기 광학 장치의 각각의 일실시예를 나타내는 액정 장치의 사시도,
도 2는 도 1의 액정 장치의 단면 구조를 나타내는 단면도,
도 3은 액정 장치용 기판의 일례의 주요부를 확대하여 나타내는 평면도,
도 4는 도 2의 주요부인 1 개의 표시 도트 부분을 확대하여 나타내는 단면도,
도 5는 도 2의 액정 장치에 있어서의 표시 원리를 도시하는 도면,
도 6은 본 발명에 따른 전기 광학 장치의 다른 실시예인 액정 장치의 하나의 표시 도트 부분의 단면 구조를 나타내는 단면도이며, 도 7의 X1-X1' 선 및 도 8의 X2-X2' 선에 따른 단면도,
도 7은 도 6에 나타내는 액정 장치를 구성하는 액정 장치용 기판을 도 6의 Z축의 정방향에서 본 평면도,
도 8은 도 6에 나타내는 액정 장치를 구성하는 대향 기판을 도 6의 Z축의 정방향에서 본 평면도,
도 9는 본 발명에 따른 전기 광학 장치의 또다른 실시예인 액정 장치의 하나의 표시 도트 부분의 단면 구조를 나타내는 단면도이며, 도 10의 X3-X3' 선에 따른 단면도,
도 10은 도 9에 나타내는 액정 장치를 구성하는 대향 기판을 도 9의 Z축의 부방향에서 본 평면도,
도 11은 본 발명에 따른 전기 광학 장치용 기판의 제조 방법의 일실시예를 나타내는 공정도,
도 12는 본 발명에 따른 전기 광학 장치의 또다른 실시예인 액정 장치의 하나의 표시 도트 부분의 단면 구조를 나타내는 단면도,
도 13은 도 12의 액정 장치의 액정 장치용 기판을 나타내는 평면도,
도 14는 본 발명에 따른 전기 광학 장치의 또다른 실시예인 액정 장치의 하나의 표시 도트 부분을 나타내는 단면도,
도 15는 본 발명에 따른 전기 광학 장치의 또다른 실시예인 액정 장치의 하나의 표시 도트 부분을 나타내는 단면도,
도 16은 본 발명에 따른 전기 광학 장치의 또다른 실시예인 액정 장치의 하나의 표시 도트 부분을 나타내는 단면도,
도 17은 본 발명에 따른 전자 기기의 일실시예를 나타내는 블럭도,
도 18은 본 발명에 따른 전자 기기의 다른 실시예인 휴대 전화기를 나타내는 사시도,
도 19는 전기 광학 장치의 일례인 액정 장치의 종래의 일례를 나타내는 단면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1, 101, 201 : 액정 장치
10, 110, 210, 310, 610 : 액정 장치용 기판
10a, 110a, 210a, 310a, 610a : 오목부
11, 111, 211, 311, 611 : 제 1 기재
12, 112, 212, 312, 612 : 반사층
12a, 112a, 212a, 312a, 612a : 투과부
12r, 112r, 212r, 312r : 반사부 14, 114, 214, 414 : 착색층
14BM, 114BM, 214BM, 414BM : 흑색 차광막
15 : 표면 보호층 16, 116, 216, 316, 616 : 투명 전극
17, 117, 217, 317, 617 : 배향막 20, 120, 220, 420 : 대향 기판
21, 121, 221, 421 : 제 2 기재 22, 122, 222, 422 : 투명 전극
24, 124, 224, 424 : 배향막 25, 125, 225, 625 : 절연층
25X : 절연막 25a, 125a, 225a : 개구부
40 : 위상차판(1/4 파장판) 41 : 편광판
42, 142, 242, 342, 442, 542, 642 : 액정층
50 : 위상차판(1/4 파장판) 51 : 편광판
60 : 명장치 61 : LED
62 : LED 기판 63 : 도광체
64 : 반사 시트 65 : 확산 시트
66 : 완충재 68 : 플렉시블 배선 기판
69 : 반도체 IC 122a, 222a : 콘택트 홀
130 : TFD 소자 131 : 제 1 금속층
132 : 절연층 133 : 제 2 금속층
230 : TFT 소자 231 : 게이트 전극
232 : 게이트 절연막 233 : 반도체층
234 : 콘택트 전극 235 : 소스 전극
236 : 콘택트 전극 237 : 게이트 버스 배선
238 : 소스 버스 배선 239 : 드레인 전극
325 : 하지층 325a : 투과부
420a : 오목부 625a : 얇은 영역
700 : 제어 수단 701 : 패널 구조체
710 : 휴대 전화기 711 : 케이스체
712 : 회로 기판 713 : 조작 버튼
716 : 수화부 717 : 송화부
718 : 표시창 BL : 백 라이트
D1, D2 : 위상차판(1/4 파장판) P1, P2 : 편광판
LC : 액정층 R : 반사층
Ra : 투과부 T : 절연층
TE1 : 액정 장치용 기판 TE2 : 대향 기판
D : 표시 도트

Claims (31)

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  10. 삭제
  11. 한쌍의 기판 사이에 액정층을 유지하여 이루어지고, 복수의 표시 도트가 배열되어 이루어지며, 또한 상기 표시 도트 내에 투과부와 반사부를 구비하는 전기 광학 장치로서,
    일측의 상기 기판은, 상기 반사부에 구비되는 반사층과, 해당 반사층 상에 형성되어 이루어지고, 상기 투과부에 오목 형상을 갖는 투광층을 갖고,
    타측의 상기 기판은, 전극과, 상기 전극에 접속되어 이루어지는 스위칭 소자를 갖고,
    상기 투과부에 대응하는 위치에서의 상기 액정층의 두께는, 상기 반사부에 대응하는 위치에서의 상기 액정층의 두께보다도 두꺼운 것
    을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  12. 한쌍의 기판 사이에 액정층을 유지하여 이루어지고, 복수의 표시 도트가 배열되어 이루어지며, 또한 상기 표시 도트 내에 투과부와 반사부를 구비하는 전기 광학 장치로서,
    일측의 상기 기판은, 상기 반사부에 구비되는 반사층과, 해당 반사층 상에 형성되어 이루어지고, 상기 투과부에 오목 형상을 갖는 투광층을 갖고,
    타측의 상기 기판은, 상기 반사층에 평면적으로 겹치도록 마련된 복수의 착색층과, 상기 착색층 사이에 마련된 차광막을 갖고,
    상기 차광막은, 제 1의 상기 착색층측의 단변이 상기 제 1의 착색층에 대응하는 상기 반사층의 단변과 맞춰져 이루어지고,
    상기 투과부에 대응하는 위치에서의 상기 액정층의 두께는, 상기 반사부에 대응하는 위치에서의 상기 액정층의 두께보다도 두꺼운 것
    을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  13. 한쌍의 기판 사이에 액정층을 유지하여 이루어지고, 복수의 표시 도트가 배열되어 이루어지며, 또한 상기 표시 도트 내에 투과부와 반사부를 구비하는 전기 광학 장치로서,
    일측의 상기 기판은, 상기 반사부에 구비되는 반사층과, 해당 반사층 상에 형성되는 투광층과, 상기 투광층 상에 형성되고, 또한 상기 투과부에서 상기 반사층으로 치환되도록 형성되어 상기 반사층과 접촉하여 이루어지는 전극을 갖고,
    상기 투과부에 대응하는 위치에서의 상기 액정층의 두께는, 상기 반사부에 대응하는 위치에서의 상기 액정층의 두께보다도 두꺼운 것
    을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  14. 한쌍의 기판 사이에 액정층을 유지하여 이루어지고, 복수의 표시 도트가 배열되어 이루어지며, 또한 상기 표시 도트 내에 투과부와 반사부를 구비하는 전기 광학 장치로서,
    일측의 상기 기판 상에 형성되어 있는 오목 형상을 갖는 하지층과,
    해당 하지층에 겹쳐서 형성되고, 반사부에 구비되는 반사층과,
    해당 반사층 상에 형성되고, 상기 반사층과 접촉하여 이루어지는 투명 전극
    을 구비하되,
    상기 투과부는 상기 하지층의 오목 형상과 평면적으로 겹치며,
    상기 투과부에 대응하는 위치에서의 상기 액정층의 두께는, 상기 반사부에 대응하는 위치에서의 상기 액정층의 두께보다도 두꺼운 것
    을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  15. 한쌍의 기판 사이에 액정층을 유지하여 이루어지고, 복수의 표시 도트가 배열되어 이루어지며, 또한 상기 표시 도트 내에 투과부와 반사부를 구비하는 전기 광학 장치로서,
    일측의 상기 기판은, 상기 반사부에 구비되는 반사층과, 해당 반사층 상에 형성되어 이루어지고, 상기 투과부에 오목 형상을 갖는 절연층을 갖고,
    타측의 상기 기판은, 전극과, 상기 전극에 접속되어 이루어지는 스위칭 소자를 갖고,
    상기 투과부에 대응하는 위치에서의 상기 액정층의 두께는, 상기 반사부에 대응하는 위치에서의 상기 액정층의 두께보다도 두꺼운 것
    을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  16. 한쌍의 기판 사이에 액정층을 유지하여 이루어지고, 복수의 표시 도트가 배열되어 이루어지며, 또한 상기 표시 도트 내에 투과부와 반사부를 구비하는 전기 광학 장치로서,
    일측의 상기 기판은, 상기 반사부에 구비되는 반사층과, 해당 반사층 상에 형성되어 이루어지고, 상기 투과부에 오목 형상을 갖는 절연층을 갖고,
    타측의 상기 기판은, 상기 반사층에 평면적으로 겹치도록 마련된 복수의 착색층과, 상기 착색층 사이에 마련된 차광막을 갖고,
    상기 차광막은 제 1의 상기 착색층측의 단변이 상기 제 1의 착색층에 대응하는 상기 반사층의 단변과 맞춰져 이루어지며,
    상기 투과부에 대응하는 위치에서의 상기 액정층의 두께는, 상기 반사부에 대응하는 위치에서의 상기 액정층의 두께보다도 두꺼운 것
    을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  17. 청구항 11 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 기재된 전기 광학 장치와, 해당 전기 광학 장치의 동작을 제어하는 제어 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  18. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 일측의 기판은, 상기 투광층과 상기 액정층의 사이이며 상기 반사부에 대응하는 위치에 배치된 전극을 갖고,
    해당 전극은 상기 투광층의 오목 형상에 들어가 오목부를 형성하는 것
    을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  19. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 투광층은, 모재와, 해당 모재중에 분산되어 있고 해당 모재와는 굴절율이 다른 미립체를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 하지층은, 상기 반사층측 표면의 상기 오목 형상 이외의 영역에 요철을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  21. 제 11 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사부에 대응하는 위치에서의 상기 액정층의 두께를 "a"로 하고, 상기 투과부에 대응하는 위치에서의 상기 액정층의 두께를 "b"로 할 때,
    1.8a ≤b ≤2.4a의 관계식을 만족하는 것
    을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  22. 제 11 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액정층을 구성하는 네마틱 액정의 굴절율 이방성을 △n, 상기 반사부에 대응하는 위치에서의 상기 액정층의 두께 "a"와의 곱을 △n·a, 상기 반사층의 투과부에 대응하는 위치에서의 상기 액정층의 두께 "b"와의 곱을 △n·b로 할 때,
    1.8 ×△n·a ≤△n·b ≤2.4 ×△n·a의 관계식을 만족하는 것
    을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  23. 한쌍의 기판 사이에 액정층을 유지하여 이루어지고, 복수의 표시 도트가 배열되어 이루어지며, 또한 상기 표시 도트 내에 투과부와 반사부를 구비하고, 일측의 상기 기판이 전극과, 상기 전극에 접속되어 이루어지는 스위칭 소자를 갖는 전기 광학 장치의 제조 방법으로서,
    타측의 상기 기판의 상기 반사부에 대응하는 위치에 상기 반사층을 형성하는 공정과,
    상기 반사층 상에 절연층을 형성하는 공정과,
    상기 절연층을 패터닝하는 공정과,
    패터닝된 상기 절연층을 마스크로 하여, 상기 반사층을 현상해서 해당 반사층에 오목 형상을 형성하는 공정과,
    상기 절연층 위 및 상기 오목 형상의 영역에 전극을 형성하는 공정
    을 갖고,
    상기 투과부에 대응하는 위치에서의 상기 액정층의 두께는, 상기 반사부에 대응하는 위치에서의 상기 액정층의 두께보다도 두꺼운 것
    을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
  24. 한쌍의 기판 사이에 액정층을 유지하여 이루어지고, 복수의 표시 도트가 배열되어 이루어지며, 또한 상기 표시 도트 내에 투과부와 반사부를 구비하고, 일측의 상기 기판이, 복수의 착색층과, 상기 착색층 사이에 형성된 차광막을 갖는 전기 광학 장치의 제조 방법으로서,
    타측의 상기 기판의 상기 반사부에 대응하는 위치에 상기 반사층을 형성하는 공정과,
    상기 반사층 상에 절연층을 형성하는 공정과,
    상기 절연층을 패터닝하는 공정과,
    패터닝된 상기 절연층을 마스크로 하여, 상기 반사층을 현상해서 해당 반사층에 오목 형상을 형성하는 공정과,
    상기 절연층 위 및 상기 오목 형상의 영역에 전극을 형성하는 공정
    을 갖고,
    상기 착색층은 상기 반사층에 평면적으로 겹치도록 형성되고,
    상기 차광막은 제 1의 상기 착색층측의 단변이 상기 제 1 착색층에 대응하는 상기 반사층의 단변과 맞춰지며,
    상기 투과부에 대응하는 위치에서의 상기 액정층의 두께는, 상기 반사부에 대응하는 위치에서의 상기 액정층의 두께보다도 두꺼운 것
    을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
  25. 한쌍의 기판 사이에 액정층을 유지하여 이루어지고, 복수의 표시 도트가 배열되어 이루어지며, 또한 상기 표시 도트 내에 투과부와 반사부를 구비하는 전기 광학 장치의 제조 방법으로서,
    일측의 상기 기판의 상기 반사부에 대응하는 위치에 반사층을 형성하는 공정과,
    상기 반사층 상에 절연층을 형성하는 공정과,
    상기 절연층을 패터닝하여 상기 반사층과 겹치는 위치에 상기 절연층이 마련되어 있지 않은 영역을 형성하는 공정과,
    패터닝된 상기 절연층을 마스크로 하여, 상기 반사층을 현상해서 상기 절연층이 마련되어 있지 않은 영역에 대응하는 위치의 해당 반사층에 오목 형상을 형성하는 공정과,
    상기 절연층 위 및 상기 반사층의 오목 형상의 영역에 전극을 형성하는 공정
    을 갖고,
    상기 전극은, 상기 반사층의 투과부에서 상기 반사층으로 치환되도록, 또한 상기 반사층과 접촉하도록 형성되고,
    상기 투과부에 대응하는 위치에서의 상기 액정층의 두께는, 상기 반사부에 대응하는 위치에서의 상기 액정층의 두께보다도 두꺼운 것
    을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
  26. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 투광층의 오목 형상은 상기 투광층이 마련되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  27. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 투광층은, 상기 오목 형상에서, 상기 반사부에 대응하는 위치에서의 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  28. 제 14 항에 있어서,
    상기 하지층의 오목 형상은 상기 하지층이 마련되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  29. 제 14 항에 있어서,
    상기 하지층은, 상기 오목 형상에서, 상기 반사부에 대응하는 위치에서의 두께 보다 얇은 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  30. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 절연층의 오목 형상은 상기 절연층이 마련되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  31. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 절연층은, 상기 오목 형상에서, 상기 반사부에 대응하는 위치에서의 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
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