KR101529944B1 - 스위치 소자 및 그의 제조방법과 그 스위치 소자를 가지는표시장치 - Google Patents

스위치 소자 및 그의 제조방법과 그 스위치 소자를 가지는표시장치 Download PDF

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타츠야 혼다
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

스위치 동작을 반복하여 행하는 경우에도 충분한 내성을 가지고, 미세화나 저소비전력화에도 대응할 수 있는 스위치 소자 및 그의 제조방법과, 이 스위치 소자를 가지는 표시장치를 제공하는 것을 과제로 한다. 이 스위치 소자는, 일정한 전위가 인가되는 제1 전극과, 제1 전극과 근접하여 제공된 제2 전극과, 압전 재료로 형성된 스페이서층을 사이에 두고 제1 전극 위에 제공되고, 또한 제2 전극과의 사이에 공극을 가지고 제2 전극을 가로질러 제공된 제3 전극을 포함하고, 제1 전극과 상이한 전위 또는 대략 동일한 전위를 제3 전극에 인가하여 스페이서층을 신축시킴으로써, 제2 전극과 제3 전극의 접촉 상태 및 비접촉 상태를 선택할 수 있게 한다.
스위치 소자, 표시장치, 전극, 스페이서층, 압전 재료

Description

스위치 소자 및 그의 제조방법과 그 스위치 소자를 가지는 표시장치{Switching element, method for manufaturing the same, and display device including the switching element}
본 발명은 스위치 소자 및 그의 제조방법과 그 스위치 소자를 가지는 표시장치에 관한 것이고, 특히 메카니컬 스위치(mechanical switch)를 가지는 표시장치에 관한 것이다.
최근, 액정 패널 등을 사용한 표시장치는 고정세화를 위해 박막트랜지스터(TFT)를 사용한 액티브 구동형이 많이 사용되고 있다. 액티브 구동형에서는, 각 화소 전극의 전위를 독립하여 제어할 수 있고, 패시브 구동형과 같이 인접한 화소로 전계가 누설하는 것과 같은 크로스토크가 없기 때문에, 표시 불균일이 적고 콘트라스트비가 높은 패널을 제조할 수 있다.
그러나, 액티브 구동은 화소 전극의 전위의 온/오프의 스위칭을 TFT를 사용하여 전기적으로 행하기 때문에, 오프 상태에서도 오프 전류(누설 전류)가 흘러, 완전한 오프 상태를 유지하기 어렵다는 문제가 있다. 오프 전류가 발생하면, 화소 전극의 전위를 유지하기 곤란해지기 때문에, 새로이 보유 용량을 제공할 필요가 있 다. 또한, 오프 전류가 높을 수록 보유 용량도 크게 할 필요가 있고, 그 결과, 구동 주파수의 저하나 플리커 등의 화면의 깜박거림의 문제가 생긴다. 또한, 보유 용량에 여분의 전하를 공급할 필요가 있기 때문에 소비전력이 상승한다.
상기한 문제를 해결하기 위해, 스위치 소자로서 메카니컬 스위치를 사용한 구성의 표시장치가 제안되어 있다(예를 들어, 문헌 1 및 문헌 2). 메카니컬 스위치는, 트랜지스터 등의 스위치 소자 대신에, 고정된 판 스프링을 정전기력에 의해 변위시키고, 판 스프링의 선단부에 제공된 도전막(상부 전극)과 화소 전극 등의 도전막(하부 전극)의 접촉 또는 비접촉에 의해 동작한다. 이 밖에도, 압전 소자를 수축시킴으로써, 상부 전극과 화소 전극의 접촉 또는 비접촉 동작을 행하는 표시장치가 제안되어 있다(예를 들어, 문헌 3).
[문헌 1] 일본 공개특허공고 평9-92909호 공보
[문헌 2] 일본 공개특허공고 2000-35591호 공보
[문헌 3] 일본 공개특허공고 평11-174994호 공보
그러나, 스위치 소자로서 한쪽이 고정된 판 형상의 구조로 설치한 경우(문헌 1), 스위치 소자의 스위치 동작(상부 전극과 하부 전극의 접촉 또는 비접촉 동작)시에 응력이 국소적으로 집중하기 때문에, 스위치 소자의 파손이 문제가 된다. 또한, 지지대를 사용하여 가요성 박막 및 도전막을 휘게 하여 접촉 또는 비접촉 동작을 행하는 경우(문헌 2)에도, 가요성 박막의 특정 부분에 응력이 생기기 때문에 소자의 내성이 문제가 된다. 또한, 공극을 어느 정도 넓게 마련할 필요가 있기 때문에, 스위치 소자의 미세화가 곤란해진다.
또한, 문헌 3에 나타나 있는 압전 스위치의 구성은, 스위치 소자가 오프 상태(상부 전극과 화소 전극이 비접촉인 상태)라 하더라도, 하부 전극이 되는 신호선의 변화에 수반하여 압전 소자에 전위차가 생기기 때문에, 스위치 소자를 완전히 오프로 할 수 없어 오동작할 우려가 있다. 특히, 상부 전극과 화소 전극 사이에 마련된 공극(갭)이 작은 경우에는, 오동작할 우려가 현저해진다.
한편, 오동작을 방지하기 위해 갭을 크게 한 경우, 온 상태로 하기 위해 상부 전극과 하부 전극의 전위차를 크게 할 필요가 있어 스위치 소자의 소비전력이 증가한다. 이 경우, 추가로, 상부 전극에 접속된 배선과 하부 전극에 접속된 배선의 전위차도 커지기 때문에, 배선이 교차하는 부분에서 리크 전류가 생길 가능성이 있다. 그 결과, 소비전력의 상승뿐만 아니라 압전 소자에 인가되는 전압이 저하하는 것에 의해 표시 불량이 생길 우려가 있다.
본 발명은, 상기 문제를 감안하여, 스위치 동작을 반복하여 행하는 경우에도 충분한 내성을 가지고, 미세화나 저소비전력화에도 대응할 수 있는 스위치 소자 및 그의 제조방법과 그 스위치 소자를 가지는 표시장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 스위치 소자의 하나는, 일정한 전위가 인가되는 제1 전극과, 제1 전극과 근접하여 제공된 제2 전극과, 제1 전극 위에 제공되고, 또한 제2 전극과의 사이에 공극을 가지고 제2 전극을 가로질러 제공된 제3 전극을 포함하고, 제1 전극과 제3 전극 사이에는, 압전 재료로 형성된 스페이서층을 가지고, 제1 전극과 상이한 전위 또는 대략 동일한 전위를 제3 전극에 인가하여 스페이서층을 신축시킴으로써, 제2 전극과 제3 전극의 접촉 상태 및 비접촉 상태를 선택할 수 있게 한다.
본 발명의 스위치 소자의 하나는, 상기 구성에 있어서, 제1 전극과 상이한 전위를 제3 전극에 인가함으로써 제2 전극과 제3 전극을 접촉 상태로 하고, 제1 전극과 대략 동일한 전위를 제3 전극에 인가함으로써 제2 전극과 제3 전극을 비접촉 상태로 한다.
또한, 본 발명의 표시장치의 하나는, 일정한 전위가 인가되는 제1 전극과, 제1 전극과 근접하여 제공된 제2 전극과, 제1 전극 위에 제공되고, 또한 제2 전극과의 사이에 공극을 가지고 제2 전극을 가로질러 제공된 제3 전극과, 제2 전극에 전기적으로 접속된 화소 전극을 포함하고, 제1 전극과 제3 전극 사이에는, 압전 재료로 형성된 스페이서층을 가지고, 제1 전극과 상이한 전위 또는 대략 동일한 전위를 제3 전극에 인가하여 스페이서층을 신축시킴으로써, 제2 전극과 제3 전극의 접 촉 상태 및 비접촉 상태를 선택할 수 있게 한다.
또한, 본 발명의 표시장치의 하나는, 상기 구성에 있어서, 제1 전극과 상이한 전위를 제3 전극에 인가함으로써 제2 전극과 제3 전극을 접촉 상태로 하고, 제1 전극과 대략 동일한 전위를 제3 전극에 인가함으로써 제2 전극과 제3 전극을 비접촉 상태로 한다.
본 발명의 스위치 소자의 제조방법의 하나는, 기판 위에 제1 도전막과 제2 도전막을 형성하고, 제1 도전막 및 제2 도전막을 덮도록 스페이서층을 형성하고, 스페이서층에 선택적으로 개구부를 형성하여 적어도 제2 도전막의 일부를 노출시키고, 스페이서층 위의 일부 및 노출된 제2 도전막 위에 희생층을 형성하고, 희생층을 덮도록 제3 도전막을 형성하고, 희생층을 제거함으로써 개구부에서 제2 도전막과 제3 도전막 사이에 공극을 형성한다.
또한, 본 발명의 스위치 소자의 제조방법의 하나는, 기판 위에 제1 도전막과 제2 도전막을 형성하고, 제1 도전막 및 제2 도전막을 덮도록 스페이서층을 형성하고, 스페이서층에 선택적으로 개구부를 형성하여 적어도 제2 도전막의 일부를 노출시키고, 개구부에 도전체를 형성하고, 스페이서층 및 도전체를 덮도록 제3 도전막을 형성하고, 열처리에 의해 도전체를 응집시켜 도전체와 제3 도전막 사이에 공극을 형성한다.
본 발명에 의하면, 도전막들 사이에 제공된 절연막의 신축에 의해 스위치 동작(접촉 또는 비접촉 동작)을 행하기 때문에, 스위치 소자의 일부분에 집중하여 응 력이 생기는 일이 없기 때문에, 소자의 파손을 억제할 수 있다. 또한, 도전막들 사이에 제공된 절연막의 상하 방향에서의 신축을 이용하기 때문에, 공극(104)을 넓게 제공할 필요가 없어 스위치 소자를 미세하게 형성할 수 있게 된다. 또한, 본 발명은, 스위치 소자가 오프 상태일 때 상부 전극이 되는 도전막과 하부 전극이 되는 도전막의 전위차가 일정하기 때문에, 스위치 소자를 낮은 소비전력으로 구동시킨 경우에도, 스위치 소자의 오동작을 억제할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다. 그러나, 본 발명은 많은 다른 양태로 실시할 수 있고, 본 발명의 취지 및 범위에서 벗어남이 없이 그의 형태 및 상세를 변경할 수 있다는 것은 당업자라면 용이하게 이해할 것이다. 따라서, 본 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다. 또한, 실시형태를 설명하기 위한 전체 도면에서, 동일 부분 또는 동일한 기능을 가지는 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 그의 반복 설명은 생략한다.
[실시형태 1]
본 실시형태에서는, 본 발명의 스위치 소자 및 그 스위치 소자를 가지는 표시장치에 관하여 도면을 참조하여 설명한다.
먼저, 스위치 소자에 관하여 도 1을 참조하여 설명한다. 또한, 도 1(A)는 스위치 소자의 상면도를 나타내고, 도 1(B) 및 도 1(C)는 도 1(A)의 A-B 사이의 단면도를 나타낸다.
스위치 소자는, 기판(100) 위에 제공된 제1 도전막(101) 및 제2 도전막(102) 과, 스페이서층으로서 기능하는 절연막(103)과, 공극(104)과, 제3 도전막(105)을 가지고 있다(도 1(A) 및 도 1(B) 참조). 스위치 소자에서, 제1 도전막(101)은 제1 전극(하부 전극)으로서 기능하고, 제3 도전막(105)은 제3 전극(상부 전극)으로서 기능한다. 또한, 제2 도전막(102)은 제3 전극과 접촉 또는 비접촉하는 제2 전극으로서 기능한다.
제1 도전막(101)과 제2 도전막(102)은 기판(100) 위에서 서로 근접하여 제공되어 있고, 이 제1 도전막(101)과 제2 도전막(102)의 상방에 제3 도전막(105)이 제공되어 있다. 절연막(103)은, 적어도 제1 도전막(101)과 제3 도전막(105)이 중첩하는 영역에서 제1 도전막(101)과 제3 도전막(105) 사이에 제공되어 있다. 또한, 제2 도전막(102)과 제3 도전막(105)이 중첩하는 부분의 일부 또는 전부에 절연막(103)이 형성되어 있지 않은 영역(개구부(106))이 제공되어 있다.
또한, 제3 도전막(105)은 제2 도전막(102)과의 사이에 공극(104)을 가지고 제2 전극을 가로질러 제공되어 있다. 도 1에서는, 제3 도전막(105)은 개구부(106)를 따라 제공되어 있고, 이 개구부(106)에서, 제2 도전막(102)과 제3 도전막(105) 사이에 공극(104)이 재공되어 있다. 또한, 개구부(106)에서, 제3 도전막(105)과 스페이서층으로서 기능하는 절연막(103) 사이에도 공극(104)이 제공되어 있다.
도 1에 나타내는 스위치 소자는, 절연막(103)이 신축하여 제2 도전막(102)과 제3 도전막(105)이 접촉 또는 비접촉 동작을 행함으로써 스위치로서 기능할 수 있다(도 1(C)). 절연막(103)의 신축은, 제1 도전막(101)과 제3 도전막(105)의 전위를 제어함으로써 제1 도전막(101) 및 제3 도전막(105)에 전하를 유기(誘起)시키고, 그들 사이에 제공된 절연막(103)에 압축 응력을 발생시킴으로써 행할 수 있다.
예를 들어, 제1 도전막(101)을 일정한 전위로 하고, 제3 도전막(105)에 제1 도전막(101)의 전위와 다른 소정의 전위(예를 들어, Vin)를 가한 경우, 절연막(103)을 사이에 둔 제1 도전막(101)과 제3 도전막(105)에 전하가 유기되어, 그들 사이에 제공된 절연막(103)에 압축 응력이 발생하여 절연막(103)이 수축한다. 그 결과, 제2 도전막(102)과 제3 도전막(105)이 접촉하여 온(ON) 상태(접촉 상태)가 되어, 제2 도전막(102)을 제3 도전막(105)의 전위(Vin)와 동일한 전위로 할 수 있다.
오프 상태(비접촉 상태)로 하기 위해서는, 제3 도전막(105)의 전위를 제1 도전막(101)의 전위와 대략 동일한 전위로 하면 된다. 이 때, 절연막(103)을 사이에 둔 제1 도전막(101)과 제3 도전막(105) 사이에는 전위차가 생기지 않기 때문에 절연막(103)에 압축 응력은 작용하지 않아, 제2 도전막(102)과 제3 도전막(105)은 물리적으로 분리되어 비접촉 상태가 된다. 그 결과, 리크 전류가 없는 상태로 할 수 있다.
또한, 오프 상태에서, 상부 전극에 상당하는 제3 도전막(105)과 하부 전극에 상당하는 제1 도전막(101)의 전위차를 일정하게 유지함으로써, 스위치 소자의 오동작을 억제할 수 있다. 이 때문에, 제2 도전막(102)과 제3 도전막(105) 사이의 공극(104)을 좁게 제공할 수 있기 때문에, 스위치 소자의 저소비전력화를 도모할 수 있다.
스페이서층이 되는 절연막(103)은, 전압을 가한 경우에 수축하는 압전 소자, 전왜(電歪) 진동자(electrostrictive vibrator) 등의 재료로 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 수정(SiO2)으로 된 막, 티탄산 지르콘산 납(PZT)막, 니오브산 리튬(LiNbO3)막, 티탄산 바륨(BaTiO3)막, 티탄산 납(PbTiO3)막, 메타니오브산 납(PbNb2O6)막, 산화아연(ZnO)막 등의 압전 재료로 절연막(103)을 형성할 수 있다. 이 밖에도, 산화규소(SiOx)막, 산화질화규소(SiOxNy)(x＞y)막, 질화규소(SiNx)막, 질화산화규소(SiNxOy)(x＞y)막, 질화알루미늄(AlNx)막으로 절연막(103)을 형성하여도 좋고, 압전 재료와 이들 절연막을 조합한 다층막을 사용하여 절연막(103)을 형성하여도 좋다.
예를 들어, 도 1의 구성에서, 절연막(103)의 막 두께는 0.1 ㎛∼10 ㎛, 개구부(106)에서 제2 도전막(102)과 제3 도전막(105)의 간격(갭)은 0.001 ㎛∼1 ㎛로 할 수 있다. 절연막(103)의 막 두께나 갭은 절연막(103)의 재료의 수축량이나 제3 도전막(105)의 전위에 의거하여 설정하면 좋다.
이와 같이, 도전막들 사이에 제공된 절연막의 신축에 의해 스위치 동작(접촉 또는 비접촉)을 행함으로써, 스위치 소자의 일부분에 집중하여 응력이 생기는 일이 없기 때문에, 소자의 파손을 억제할 수 있다. 또한, 접촉 또는 비접촉 동작을 반복하여 행한 경우에도, 제5 도전막(152)(도 15 참조)의 되튐김이 작아 소자의 열화(劣化)를 억제할 수 있기 때문에, 스위치 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 절연막(103)의 상하 방향에서의 신축을 이용하기 때문에, 공극(104)을 넓게 제공할 필요가 없어, 스위치 소자의 미세화가 가능해진다. 또한, 스위치 소자가 오프 상태 시에 상부 전극에 상당하는 도전막과 하부 전극에 상당하는 도전막의 전위차를 일정하게 함으로써, 스위치 소자를 낮은 소비전력으로 구동시킨 경우에도, 스위치 소자의 오동작을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서 나타내는 스위치 소자는 종래의 메카니컬 스위치와 비교하여 이하의 점에서도 유효하게 된다.
종래의 스위치 소자는 상부 전극(131)과 하부 전극(132) 사이의 정전기력에 의해 스위치 동작을 행한다(도 18(A) 참조). 예를 들어, 상부 전극(131)에 소정의 전위(+Vg)를 인가하면, 하부 전극(132)의 표면에 부(負)의 전하가 유기(誘起)되고, 상부 전극(131)과 하부 전극(132)이 정전기력에 의해 접촉하여 온 상태가 된다(도 18(B) 참조). 다음에, 오프 상태(상부 전극(131)과 하부 전극(132)의 비접촉 상태)로 하기 위해, 상부 전극(131)을 소정의 전위(예를 들어, 0 V)로 하여도, 하부 전극(132)의 전위가 일정하지 않고 변화하는 경우에는 하부 전극(132)으로부터 전하가 방출되지 않기 때문에, 상부 전극(131)과 하부 전극(132)이 접촉한 그대로의 상태가 되어, 오프 상태가 되지 않는 문제가 있었다(도 18(C) 참조).
한편, 본 실시형태에서 나타내는 스위치 소자를 오프 상태로 하는 경우, 하부 전극에 상당하는 제1 도전막(101)의 전위를 소정의 전위(예를 들어, Vcom)로 유지하고, 상부 전극에 상당하는 제3 도전막(105)의 전위를 Vcom으로 하기 때문에, 전극에 전하가 모인 그대로의 상태가 되는 일이 없다. 이 때문에, 상기한 바와 같은 문제가 생길 우려가 없어, 확실하게 오프 상태로 할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서 나타내는 스위치 소자는 도 1의 구성에 한정되지 않는다. 도 1에서는, 기판 위에 나란히 배치된 제1 도전막(101)과 제2 도전막(102) 사이에도 공극(104)이 형성되는 구성으로 하였으나, 제1 도전막(101)과 제2 도전막(102) 사이 및 제2 도전막(102)의 단부를 절연막(103)으로 덮은 구성으로 하여도 좋다(도 2(A)). 또한, 도 1에서는, 제2 도전막(102)을 사이에 두도록 제1 도전막(101)들을 배치한 구성을 나타내었으나, 제2 도전막(102)의 한쪽에만 제1 도전막(101)을 배치하는 구성으로 하여도 좋다(도 2(B)).
다음에, 도 1에 나타낸 스위치 소자를 사용한 표시장치의 구동방법의 일례에 관하여 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3(A) 및 도 3(B)는 도 1에 나타낸 스위치 소자를 사용한 표시장치의 구동회로의 모식도를 나타내고 있다. 또한, 여기서는, 제2 도전막(102)에 화소 전극이 접속되고, 이 화소 전극에 대향하여 제공된 대향 전극에 데이터선이 접속된 구성에 대하여 설명한다. 또한, 도 3에서는, 화소 전극과 대향 전극 사이에 액정 재료가 제공된 액정 표시장치에 관하여 설명하지만, 이것에 한정되지 않는다.
먼저, 공통선으로서 기능할 수 있는 제1 도전막(101)의 전위를 공통선 전위(Vcom)로 유지하고, 게이트선으로서 기능할 수 있는 제3 도전막(105)에 게이트선 전위(Vg)를 부여함으로써, 스위치 소자를 온 상태(제2 도전막(102)과 제3 도전막(105)이 접촉하고 있는 상태)로 한다. 또한, 대향 전극에는 데이터선 전위( Vsig)를 부여하여 둔다.
이 경우, 제2 도전막(102)에 접속된 화소 전극의 전위가 Vg가 되기 때문에, 화소 전극과 대향 전극 사이에 제공된 액정 재료에는 Vsig-Vg의 전위차가 생긴다. 그 결과, 그 전위차에 따라 액정 재료의 배향이 변화한다.
다음에, 제3 도전막(105)의 전위를 공통선 전위(Vcom)와 동등하게 함으로써, 제1 도전막(101)과 제3 도전막(105) 사이의 전위차가 없어지기(또는, 작게 되기) 때문에, 스위치 소자가 오프 상태(제2 도전막(102)과 제3 도전막(105)이 비접촉인 상태)가 된다. 오프 상태에서 제2 도전막(102) 및 화소 전극은 부유 상태가 되기 때문에, 다음에 스위치 소자가 온 상태가 될 때까지, 액정 재료는 Vsig-Vg의 전위차를 유지한다.
이와 같이, 스위치 소자를 사용함으로써, 표시장치에 제공된 각 화소의 액정 재료의 배향을 제어할 수 있다. 또한, Vsig를 변화시킴으로써 액정 재료에 생기는 전위차를 변화시킴으로써 아날로그 계조 표시가 가능하게 된다.
또한, 본 실시형태에서 나타낸 스위치 소자 및 이 스위치 소자를 가지는 표시장치는 본 명세서의 다른 실시형태에서 나타낸 스위치 소자나 표시장치의 구성과 조합하여 행할 수 있다.
[실시형태 2]
본 실시형태에서는, 상기 실시형태에서 나타낸 스위치 소자를 구비하는 표시장치의 구성 및 그의 제조방법에 관하여 도면을 참조하여 설명한다.
먼저, 본 실시형태에서 나타내는 표시장치의 구성에 관하여 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다. 또한, 도 4는 표시장치에 있어서의 화소의 상면도를 나타내 고, 도 5(A)는 도 4의 A1-B1 사이의 단면도를 나타내고, 도 5(B)는 도 4의 A2-B2 사이의 단면도를 나타내고 있다.
본 실시형태에서 나타내는 표시장치는, 게이트선으로서 기능할 수 있는 도전막(205)과, 공통선으로서 기능할 수 있는 도전막(201)과, 화소 전극(211)과, 이 화소 전극(211)에 전기적으로 접속된 도전막(202)과, 데이터선으로서 기능할 수 있는 도전막(221)과, 이 도전막(221)에 전기적으로 접속된 대향 전극(222)을 가지고 있다(도 4 참조). 또한, 도전막(201), 도전막(202), 절연막(203), 도전막(205) 및 공극(204)에 의해 스위치 소자(230)가 구성되어 있다(도 5(A) 참조). 스위치 소자(230)에서, 도전막(201)은 제1 전극(하부 전극)에 상당하고, 도전막(202)은 제2 전극에 상당하고, 도전막(205)은 제3 전극(상부 전극)에 상당하며, 절연막(203)이 스페이서층에 상당한다. 스위치 소자(230)의 구성은 본 명세서의 실시형태에서 나타낸 구성들 중 어느 것이라도 사용할 수 있다.
도전막(201), 도전막(202) 및 화소 전극(211)은 기판(200) 위에 제공되어 있고, 이 도전막(202)의 일부 및 도전막(201)을 덮도록 절연막(203)이 제공되어 있다. 또한, 절연막(203) 위에 도전막(205)이 제공되어 있고, 도전막(202)과 도전막(205)이 중첩하는 영역의 일부 또는 전부에 절연막(203)이 형성되지 않은 영역(개구부)이 제공되어 있다.
화소 전극(211)을 덮도록 배향막(216)이 제공되고, 이 배향막(216)과 대향 기판(220)에 제공된 배향막(218) 사이에 액정 재료(217)가 제공되어 있다. 또한, 대향 기판(220)에는 도전막(221)과 대향 전극(222)이 제공되어 있고, 이 도전막(221) 및 대향 전극(222)을 덮도록 배향막(218)이 제공되어 있다(도 5(A) 및 도 5(B) 참조).
또한, 절연막(203)은, 적어도 도전막(201)과 도전막(205)이 중첩하는 영역에서 이 도전막(201)과 도전막(205) 사이에 제공하면 되고, 그 밖의 영역에는 제공하지 않는 구성이어도 된다(도 6(A) 및 도 6(B) 참조).
다음에, 스위치 소자 및 이 스위치 소자를 가지는 표시장치의 제조방법에 관하여 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에서, 도 7 및 도 8은 도 4의 A1-B1 사이의 단면을 나타내고, 도 9, 도 10, 도 11은 도 4의 A2-B2 사이의 단면을 나타내고 있다.
먼저, 기판(200) 위에 화소 전극(211)을 선택적으로 형성한다(도 9(A) 참조).
기판(200)은 유리 기판, 석영 기판, 플라스틱 기판 등의 투광성을 가지는 기판을 사용할 수 있다. 화소 전극(211)은, 산화인듐에 산화주석을 혼합한 인듐주석 산화물(ITO)막, 인듐주석 산화물(ITO)에 산화규소를 혼합한 인듐주석규소 산화물막, 산화인듐에 산화아연을 혼합한 인듐아연 산화물(IZO)막, 산화아연막, 또는 산화주석막 등을 사용할 수 있다.
다음에, 기판(200) 위에 도전막(201)과 도전막(202)을 선택적으로 형성한다(도 7(A), 도 9(B) 참조). 도전막(202)은 화소 전극(211)에 전기적으로 접속되도 록 형성한다. 도전막(201) 및 도전막(202)은 CVD법이나 스퍼터링법 등에 의해 전면(全面)에 도전막을 형성한 후에 선택적으로 에칭함으로써 형성하여도 좋고, 액적 토출법을 사용하여 선택적으로 형성하여도 좋다.
도전막(201) 및 도전막(202)은 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 티탄(Ti), 탄탈(Ta), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 백금(Pt), 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 망간(Mn), 네오디뮴(Nd), 탄소(C), 규소(Si)로부터 선택된 원소, 또는 이들 원소를 주성분으로 하는 합금 재료 또는 화합물 재료로 단층 또는 적층으로 형성한다.
또한, 여기서는, 화소 전극(211)을 형성한 후에 도전막(202)을 화소 전극(211)에 전기적으로 접속하도록 형성하는 경우를 나타내었지만, 도전막(201) 및 도전막(202)을 형성한 후에 화소 전극(211)을 형성하여도 좋다.
다음에, 도전막(201), 도전막(202) 및 화소 전극(211)을 덮도록 절연막(203)을 형성한다(도 7(B), 도 9(C) 참조). 절연막(203)은, 후에 완성하는 스위치 소자에서 스페이서층으로서 기능하기 때문에, 전압을 가한 경우에 수축하는 압전 소자 등의 재료로 형성하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 절연막(203)은, 수정(Si02)으로 된 막, 티탄산 지르콘산 납(PZT)막, 니오브산 리튬(LiNbO3)막, 티탄산 바륨(BaTiO3)막, 티탄산 납(PbTiO3)막, 메타니오브산 납(PbNb2O6)막, 산화아연(ZnO)막 등으로 형성할 수 있다. 이 밖에도, 산화규소(SiOx)막, 산화질화규소(SiOxNy)(x＞y)막, 질화규소(SiNx)막, 질화산화규소(SiNxOy)(x＞y)막, 질화알루미늄(AlNx)막으로 형성하여도 좋고, 압전 재료와 이들 절연막을 조합한 다층막을 사용하여 형성하여도 좋다.
다음에, 도전막(202) 위에 제공된 절연막(203)의 일부 또는 전부를 선택적으로 에칭함으로써, 개구부(206)를 형성한다(도 7(C), 도 9(D) 참조). 개구부(206)는, 후에 형성되는 게이트선으로서 기능할 수 있는 도전막(205)과 도전막(202)이 중첩하는 부분의 일부 또는 전부에 적어도 형성한다.
다음에, 개구부(206)에 있어서의 도전막(202) 및 절연막(203) 위에 희생층(212)을 형성한다(도 7(D), 도 9(E) 참조). 희생층이란, 후의 공정에서 제거되는 층을 가리키고, 희생층을 제거함으로써 공극이 제공되게 된다. 희생층(212)으로서 금속 원소, 금속 화합물, 규소, 규소 산화물, 또는 규소 질화물을 가지는 재료로 형성할 수 있다. 여기서는, 희생층(212)으로서, 스퍼터링법에 의해 아연 산화물(ZnOx) 또는 아연 황화물(ZnS)을 형성한다.
다음에, 희생층(212)을 선택적으로 에칭함으로써, 개구부(206) 및 그 근방의 절연막(203) 위에 제공된 희생층을 잔존시키도록 에칭을 행한다. 여기서는, 에칭에 의해 희생층(213)을 잔존시킨 예를 나타내고 있다(도 7(E), 도 10(A) 참조).
다음에, 잔존시킨 희생층(213) 및 절연막(203) 위에 도전막(214)을 형성한다(도 8(A), 도 10(B) 참조). 도전막(214)은 CVD법이나 스퍼터링법 등에 의해, 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 티탄(Ti), 탄탈(Ta), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 백금(Pt), 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 망간(Mn), 네오디뮴(Nd), 탄소(C), 규소(Si)로부터 선 택된 원소, 또는 이들 원소를 주성분으로 하는 합금 재료 또는 화합물 재료로 단층 또는 적층으로 형성한다. 여기서는, 알루미늄을 사용한다.
다음에, 도전막(214)을 에칭에 의해 선택적으로 제거한다. 여기서는, 에칭에 의해 도전막(205)을 잔존시킨 예를 나타내고 있다(도 10(C) 참조). 또한, 본 실시형태에서는, 도전막(205)을 개구부(206) 및 그 근방의 절연막(203) 위에 형성한 예를 나타냈으나, 도전막(205)을 절연막(203)의 상방에 형성하지 않는 구성으로 하여도 좋다.
다음에, 희생층(213)을 선택적으로 제거함으로써, 희생층(213)이 형성되어 있었던 부분에 공극(204)을 형성함으로써, 스위치 소자(230)가 얻어진다(도 8(B), 도 10(D) 참조). 또한, 희생층(213)의 제거는 도전막(214)의 제거와 동시에 행하여도 좋다. 예를 들어, 희생층(213)으로서 아연 산화물(ZnOx)을 사용하고, 도전막(214)로서 알루미늄을 사용한 경우, 도전막(214)의 제거에 에칭액(예를 들어, 질산(HNO3)과 아세트산(CH3COOH)과 인산(H3PO4)을 함유하는 혼합산 등)을 사용한 습식 에칭을 행한다. 이 때, 질산(HNO3)과 아세트산(CH3COOH)과 인산(H3PO4)을 함유하는혼합산에 대한 ZnOx의 에칭 속도는 알루미늄의 에칭 속도와 비교하여 매우 빠르기 (약 200배) 때문에, 알루미늄의 에칭과 동시에 ZnOx를 제거할 수 있다.
다음에, 화소 전극(211) 위에 제공된 절연막(203)을 선택적으로 제거하여, 개구부(215)를 형성한다(도 10(E) 참조). 또한, 개구부(215)는 개구부(206)의 형 성과 동시에(도 7(C), 도 9(D)) 형성하여도 좋다.
다음에, 화소 전극(211) 등을 덮도록 배향막(216)을 형성한다(도 8(C), 도 11(A) 참조).
다음에, 미리 도전막(221), 대향 전극(222), 배향막(218)이 제공된 대향 기판(220)을 수 ㎛의 간격을 두고 기판(200)에 접합시킨 후에, 기판(200)과 대향 기판(220) 사이에 액정 재료(217)를 주입함으로써 표시장치를 얻을 수 있다(도 8(D), 도 11(B) 참조). 또한, 차광막, 컬러 필터, 스페이서 등을 제공한 대향 기판(220)을 사용하여도 좋다. 또한, 다른 제조방법으로서, 배향막(216)을 형성한 후, 스페이서를 제공하고 액정 적하에 의해 액정 재료(217)를 형성한 후에 대향 기판(220)과 기판(200)을 접합하여 설치하여도 좋다.
이하에, 도전막(221), 대향 전극(222) 등이 제공된 대향 기판(220)의 제조방법에 대하여 도 12를 참조하여 설명한다.
먼저, 대향 기판(220) 위에 대향 전극(222)을 다수 형성한다(도 12(A) 참조). 대향 기판(220)은 유리 기판, 석영 기판, 플라스틱 기판 등의 투광성을 가지는 기판을 사용할 수 있다. 대향 전극(222)은, 산화인듐에 산화주석을 혼합한 인듐주석 산화물(ITO)막, 인듐주석 산화물(ITO)에 산화규소를 혼합한 인듐주석규소 산화물막, 산화인듐에 산화아연을 혼합한 인듐아연 산화물(IZO)막, 산화아연막, 또는 산화주석막 등을 사용할 수 있다.
다음에, 대향 기판(220) 위에 도전막(221)을 선택적으로 형성한다. 도전막(221)은 대향 전극(222)과 전기적으로 접속되도록 형성한다(도 12(B) 참조). 도 전막(221)은 표시장치에서 데이터선으로서 기능할 수 있다.
도전막(221)은 CVD법이나 스퍼터링법 등에 의해, 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 티탄(Ti), 탄탈(Ta), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 백금(Pt), 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 망간(Mn), 네오디뮴(Nd), 탄소(C), 규소(Si)로부터 선택된 원소, 또는 이들 원소를 주성분으로 하는 합금 재료 또는 화합물 재료로 단층 또는 적층으로 형성한다. 또한, 액적 토출법을 사용하여 형성하여도 좋다.
또한, 여기서는, 대향 전극(222)을 형성한 후에, 도전막(221)을 대향 전극(222)에 전기적으로 접속하도록 형성하는 경우를 나타내었으나, 도전막(221)을 형성한 후에 대향 전극(222)을 형성하여도 좋다.
다음에, 대향 전극(222) 및 도전막(221)을 덮도록 배향막(218)을 형성한다(도 12(C) 참조). 또한, 대향 전극(222)과 중첩하도록 컬러 필터(223)를 제공하여도 좋다(도 12(D) 참조).
이상의 공정을 거쳐 표시장치를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태에서 나타낸 제조방법을 사용함으로써, 박막트랜지스터(TFT)를 사용한 표시장치와 비교하여, 반도체막의 결정화나 불순물 원소를 도입하는 공정이 없기 때문에, 제조 프로세스의 간략화를 도모할 수 있다. 그 결과, 저비용으로 표시장치를 제조할 수 있게 된다.
또한, 본 실시형태에서 나타낸 스위치 소자 및 이 스위치 소자를 가지는 표시장치는 본 명세서의 다른 실시형태에서 나타낸 스위치 소자나 표시장치의 구성과 조합하여 실시될 수 있다.
[실시형태 3]
본 실시형태에서는, 상기 실시형태와 상이한 스위치 소자의 제조방법에 관하여 도면을 참조하여 설명한다. 구체적으로는, 스위치 소자의 제조방법에 있어서, 희생층을 사용하지 않고 공극을 형성하는 경우에 관하여 설명한다.
본 실시형태에서는, 응집에 의해 체적이 수축하는 것을 이용하여 공극을 형성한다. 이하에 도 13 및 도 14를 참조하여 설명한다.
먼저, 기판(100) 위에 제1 도전막(101)과 제2 도전막(102)을 선택적으로 형성한 후, 이 제1 도전막(101) 및 제2 도전막(102)을 덮도록 스페이서층이 되는 절연막(103)을 형성한다(도 13(A) 참조).
제1 도전막(101) 및 제2 도전막(102)은 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 티탄(Ti), 탄탈(Ta), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 백금(Pt), 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 망간(Mn), 네오디뮴(Nd), 탄소(C), 규소(Si)로부터 선택된 원소, 또는 이들 원소를 주성분으로 하는 합금 재료 또는 화합물 재료로 단층 또는 적층으로 형성한다. 또한, 여기서는, 제1 도전막(101) 및 제2 도전막(102)으로서 티탄(Ti)을 형성한다.
절연막(103)은 산화규소막, 산화질화규소막, 질화규소막, 질화산화규소막, 질화알루미늄(AlNx)막, 티탄산 지르콘산 납(PZT)막, 니오브산 리튬(LiNbO3)막, 티탄산 바륨(BaTiO3)막, 티탄산 납(PbTiO3)막, 메타니오브산 납(PbNb2O6)막, 산화아연(ZnO)막 등의 단층막 또는 이들을 조합한 다층막으로 형성한다. 여기서는, 절연막(103)으로서 질화규소(SiNx)막을 형성한다.
다음에, 적어도 제2 도전막(102)의 일부가 노출되도록 절연막(103)을 선택적으로 에칭하여 개구부(106)를 형성한다(도 13(B) 참조).
다음에, 개구부에 도전체(121)를 선택적으로 형성한다(도 13(C) 참조). 도전체(121)는 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni) 등의 도전성 입자로 형성할 수 있다. 또한, 여기서는, 액적 토출법에 의해 은(Ag)의 나노 입자를 개구부(106)에 선택적으로 형성한다.
다음에, 개구부(106)에 제공된 도전체(121)를 덮도록 제3 도전막(105)을 선택적으로 형성한다(도 14(A) 참조). 제3 도전막(105)은 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 티탄(Ti), 탄탈(Ta), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 백금(Pt), 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 망간(Mn), 네오디뮴(Nd), 탄소(C), 규소(Si)로부터 선택된 원소, 또는 이들의 원소를 주성분으로 하는 합금 재료 또는 화합물 재료로 단층 또는 적층으로 형성한다. 또한, 여기서는, 제3 도전막(105)으로서 몰리브덴(Mo)을 형성한다.
다음에, 열처리를 행함으로써, 도전체(121)를 응집시켜 도전체(121)와 제3 도전막(105) 사이에 공극(104)을 형성한다(도 14(B) 참조). 여기서는, 200℃∼600℃의 질소 분위기에서 열처리를 행하여, Ag의 나노 입자를 덮는 유기막을 제거함으로써 Ag을 응집시킨다. 이 때, Ag의 나노 입자는 제1 도전막(101)의 티탄(Ti)과는 밀착성이 좋지만, 제3 도전막(105)의 몰리브덴(Mo)과는 밀착성이 나쁘기 때문에, Ag이 응집하여 체적이 작게 되면 도전체(121)와 제3 도전막(105) 사이에 공극(104)이 형성된다. 그 결과, 스위치 소자를 제조할 수 있다.
본 실시형태에서 나타낸 제조방법을 사용함으로써, 희생층을 사용하지 않고 공극을 형성할 수 있기 때문에 제조 프로세스의 간략화를 도모할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서 나타낸 스위치 소자의 제조방법은 본 명세서의 다른 실시형태에서 나타낸 스위치 소자 및 스위치 소자를 가지는 표시장치의 제조방법과 조합하여 실시될 수 있다.
[실시형태 4]
본 실시형태에서는, 상기 실시형태에서 나타낸 스위치 소자와 상이한 구성에 관하여 도면을 참조하여 설명한다.
본 실시형태에서 나타내는 스위치 소자는, 기판(100) 위에 제공된 제1 도전막(101), 제2 도전막(102) 및 제4 도전막(151)과, 절연막(103)과, 공극(104)과, 제3 도전막(105)과, 제5 도전막(152)을 가지고 있다(도 15(A), 도 15(B) 참조). 도 15에 나타낸 구성은 도 1에 나타낸 구성과 비교하여, 데이터선으로서 기능할 수 있는 제4 도전막(151)을 제2 도전막(102)과 나란히 배치하고, 제2 도전막(102) 및 제4 도전막(151)과 중첩하도록 전기적으로 독립한 제5 도전막(152)이 제공되어 있는 점에서 다르다.
구체적으로는, 제1 도전막(101), 제2 도전막(102) 및 제4 도전막(151)은 기판(100) 위에 나란히 배치되어 있고, 적어도 제2 도전막(102) 및 제4 도전막(151)의 상방에 제5 도전막(152)이 제공되어 있고, 적어도 제1 도전막(101)의 상방에 제3 도전막(105)이 제공되어 있다. 절연막(103)은 적어도 제1 도전막(101)과 제3 도전막(105) 사이에 제공되어 있고, 제2 도전막(102) 및 제4 도전막(151)과, 제5 도전막(152)이 중첩하는 부분의 일부 또는 전부에 개구부(106)가 제공되어 있다.
또한, 개구부(106)에서, 제2 도전막(102)과 제5 도전막(152) 사이, 및 제4 도전막(151)과 제5 도전막(152) 사이에 공극(104)이 제공되어 있다.
도 15에 나타내는 스위치 소자는, 절연막(103)이 신축함으로써, 제5 도전막(152)이 제2 도전막(102) 및 제4 도전막(151)과 접촉 또는 비접촉 동작을 행함으로써 스위치로서 기능할 수 있다(도 15(C)).
예를 들어, 제1 도전막(101)의 전위를 Vcom, 제4 도전막(151)의 전위를 Vsig로 하고, 제3 도전막(105)에 전위 Vin(Vin≠Vcom)을 가한 경우, 절연막(103)을 사이에 둔 제1 도전막(101)과 제3 도전막(105)에 전하가 유기(誘起)되고, 그 사이에 제공된 절연막(103)에 압축 응력이 생겨 절연막(103)이 수축한다. 그 결과, 전기적으로 독립하여 제공된 제5 도전막(152)이 제2 도전막(102) 및 제4 도전막(151)과 접촉하여, 제2 도전막(102)에 제4 도전막(151)의 전위 Vsig가 전해진다.
이와 같이, 도전막들 사이에 제공된 절연막의 신축에 의해 스위치 동작(접촉 또는 비접촉 동작)을 행함으로써, 스위치 소자의 일부분에 집중하여 응력이 생기는 일이 없기 때문에, 소자의 파손을 억제할 수 있다. 또한, 접촉 또는 비접촉 동작을 반복하여 행한 경우에도, 제5 도전막(152)의 되튐김이 작아 소자의 열화를 억제할 수 있기 때문에, 스위치 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 절연막(103)의 상하 방향에서의 신축을 이용하기 때문에, 공극(104)을 넓게 제공할 필요가 없어, 스위치 소자의 미세화가 가능해진다. 또한, 스위치 소자의 오프 상태시에 상부 전극에 상당하는 도전막과 하부 전극에 상당하는 도전막의 전위차를 대략 일정하게 함으로써, 스위치 소자를 낮은 소비전력으로 구동시킨 경우에도, 스위 치 소자의 오동작을 억제할 수 있다.
다음에, 도 15에 나타낸 스위치 소자를 사용한 표시장치의 구동방법의 일례에 관하여 도 16을 참조하여 설명한다. 도 16은 도 15에 나타낸 스위치 소자를 사용한 표시장치의 구동회로의 모식도를 나타내고 있다. 여기서는, 제2 도전막(102)에 화소 전극이 접속되고, 이 화소 전극에 대향하여 제공된 대향 전극은 일정한 전위(Vcom)를 유지하고 있는 경우에 대하여 설명한다.
먼저, 공통선으로서 기능할 수 있는 제1 도전막(101)을 공통선 전위(Vcom) 로 유지하고, 게이트선으로서 기능할 수 있는 제3 도전막(105)에 게이트선 전위(Vg)를 부여함으로써, 스위치 소자를 온 상태(제5 도전막(152)이 제2 도전막(102) 및 제4 도전막(151)에 접촉하고 있는 상태)로 한다. 또한, 데이터선으로서 기능할 수 있는 제4 도전막(151)에는 데이터선 전위(Vsig)를 부여해 둔다.
이 경우, 제2 도전막(102)에 접속된 화소 전극에는, 제5 도전막(152)을 통하여 제4 도전막(151)으로부터 Vsig가 전해지기 때문에, 화소 전극과 대향 전극 사이에 제공된 표시 소자에는, Vcom-Vsig의 전위차가 생긴다. 그 결과, 표시 소자로서 액정 재료를 제공한 경우에는 전위차에 따라 액정의 배향이 변화한다.
다음에, 제3 도전막(105)의 전위를 공통선 전위(Vcom)와 동등하게 함으로써, 스위치 소자가 오프 상태(제5 도전막(152)이 제2 도전막(102) 및 제4 도전막(151)과 비접촉으로 되는 상태)가 된다. 오프 상태에서, 제2 도전막(102) 및 화소 전극은 부유 상태가 되기 때문에, 다음에 스위치 소자가 온 상태가 될 때까지, 액정은 Vcom-Vsig의 전위차를 유지한다.
이와 같이, 스위치 소자를 사용함으로써, 표시장치에 제공된 각 화소의 액정 재료의 배향을 제어할 수 있다. 또한, Vsig를 변화시킴으로써 액정 재료에 생기는 전위차를 변화시킴으로써 아날로그 계조 표시가 가능하게 된다.
또한, 상기 실시형태 1∼3, 도 16에 나타낸 표시장치의 구성에서는, 표시 소자로서 액정 재료를 사용한 경우를 나타내었지만, 본 명세서에서 설명한 스위치 소자를 적용할 수 있는 표시장치는 액정에 한정되지 않는다. 예를 들어, 유기 EL이나 무기 EL을 표시 소자로서 사용한 표시장치에 이 스위치 소자를 적용할 수도 있다.
표시 소자로서 무기 EL 재료를 사용하는 경우에는, 구동 전압이 비교적 높기(100∼200 V) 때문에, 스위치 소자로서 박막트랜지스터(TFT)를 적용한 경우에는 파괴 등의 문제가 있다. 그러나, 본 명세서에서 나타낸 스위치 소자를 적용함으로써, 구동 전압이 높은 경우에도 스위치 소자의 파괴를 억제하여, 신뢰성이 높은 표시장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 나타낸 스위치 소자는 표시장치에 한정되지 않고, 이 밖에도, DRAM(Dynamic Random Access Memory) 등의 메모리 소자에 적용할 수 있다. 이 경우, 상기 실시형태 1∼4 또는 본 실시형태에서 나타낸 구성에서, 제2 도전막(102)에 화소 전극 대신에 용량 소자를 설치함으로써, 메모리 소자를 구성할 수 있다. 또한, 제2 도전막(102)에 전하를 보유할 수 있는 전하 축적층을 접속하여, 전하의 축적 상태의 유무에 따라 메모리 소자로서 적용할 수 있게 된다.
또한, 본 실시형태에서 나타낸 스위치 소자 및 이 스위치 소자를 가지는 표 시장치는 본 명세서의 다른 실시형태에서 나타낸 스위치 소자나 표시장치의 구성과 조합하여 실시될 수 있다.
[실시형태 5]
본 발명은 여러 가지 전자 기기에 적용할 수 있다. 구체적으로는, 전자 기기의 표시부에 적용할 수 있다. 그러한 전자 기기로서, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 고글형 디스플레이, 내비게이션 시스템, 음향 재생 장치(카 오디오, 오디오 컴포넌트 등), 컴퓨터, 게임 기기, 휴대형 정보 단말기(모바일 컴퓨터, 휴대 전화기, 휴대형 게임기 또는 전자 책 등), 기록 매체를 구비한 화상 재생 장치(구체적으로는 Digital Versatile Disc(DVD) 등의 기록 매체를 재생시키고, 그의 화상을 표시할 수 있는 표시장치를 구비한 장치) 등을 들 수 있다.
도 17(A)는 텔레비전 장치로서, 케이스(301), 지지대(302), 표시부(303), 스피커부(304), 비디오 입력 단자(305) 등을 포함한다. 상기 실시형태에서 나타낸 스위치 소자를 사용하여 표시부(303)를 구동시킬 수 있다. 또한, 텔레비전 장치는 퍼스널 컴퓨터용, 텔레비전 방송 수신용, 광고 표시용 등의 모든 정보 표시용 발광 장치가 포함된다.
도 17(B)는 카메라로서, 본체(311), 표시부(312), 수상(受像)부(313), 조작 키(314), 외부 접속 포트(315), 셔터 버튼(316) 등을 포함한다. 상기 실시형태에서 나타낸 스위치 소자를 표시부(312)에 사용할 수 있다.
도 17(C)는 컴퓨터로서, 본체(321), 케이스(322), 표시부(323), 키보드(324), 외부 접속 포트(325), 포인팅 디바이스(326) 등을 포함한다. 상기 실시 형태에서 나타낸 스위치 소자를 사용하여 표시부(323)를 구동시킬 수 있다.
도 17(D)는 모바일 컴퓨터로서, 본체(331), 표시부(332), 스위치(333), 조작 키(334), 적외선 포트(335) 등을 포함한다. 상기 실시형태에서 나타낸 스위치 소자를 사용하여 표시부(332)를 구동시킬 수 있다.
도 17(E)는 기록 매체를 구비한 휴대형의 화상 재생 장치(구체적으로는 DVD 재생장치)로서, 본체(341), 케이스(342), 표시부 A(343), 표시부 B(344), 기록 매체(DVD 등) 판독부(345), 조작 키(346), 스피커부(347) 등을 포함한다. 표시부 A(343)는 주로 화상 정보를 표시하고, 표시부 B(344)는 주로 문자 정보를 표시할 수 있다. 상기 실시형태에서 나타낸 스위치 소자를 사용하여 표시부 A(343)나 표시부 B(344)를 구동시킬 수 있다.
도 17(F)는 고글형 디스플레이로서, 본체(351), 표시부(352), 아암(arm)부(353)를 포함한다. 상기 실시형태에서 나타낸 스위치 소자를 사용하여 표시부(352)를 구동시킬 수 있다.
도 17(G)는 비디오 카메라로서, 본체(361), 표시부(362), 케이스(363), 외부 접속 포트(364), 리모콘 수신부(365), 수상부(366), 배터리(367), 음성 입력부(368), 조작 키(369) 등을 포함한다. 상기 실시형태에서 나타낸 스위치 소자를 사용하여 표시부(362)를 구동시킬 수 있다.
도 17(H)는 휴대 전화기로서, 본체(371), 케이스(372), 표시부(373), 음성 입력부(374), 음성 출력부(375), 조작 키(376), 외부 접속 포트(237), 안테나(378) 등을 포함한다. 상기 실시형태에서 나타낸 스위치 소자를 사용하여 표시부(373)를 구동시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명은 스위치를 구비하는 모든 전자 기기에 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 표시장치의 스위치 소자의 구성을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 표시장치의 스위치 소자의 구성을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 표시장치의 구동방법을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 표시장치의 구성을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 표시장치의 구성을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 표시장치의 구성을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 표시장치의 제조방법의 일례를 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 표시장치의 제조방법의 일례를 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 표시장치의 제조방법의 일례를 나타내는 도면.
도 10은 본 발명의 표시장치의 제조방법의 일례를 나타내는 도면.
도 11은 본 발명의 표시장치의 제조방법의 일례를 나타내는 도면.
도 12는 본 발명의 표시장치의 제조방법의 일례를 나타내는 도면.
도 13은 본 발명의 표시장치의 제조방법의 일례를 나타내는 도면.
도 14는 본 발명의 표시장치의 제조방법의 일례를 나타내는 도면.
도 15는 본 발명의 표시장치의 스위치 소자의 구성을 나타내는 도면.
도 16은 본 발명의 표시장치의 구동방법을 나타내는 도면.
도 17은 본 발명의 표시장치의 사용 형태의 일례를 나타내는 도면.
도 18은 종래의 스위치 소자의 문제점을 설명하는 도면.

Claims (19)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 기판 위에 제공되고 일정한 전위가 인가되는 제1 전극;
    상기 기판 위에서 상기 제1 전극과 근접하게 제공된 제2 전극;
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 위에서 상기 제2 전극을 가로질러 상기 제2 전극과의 사이에 공극을 두고 제공된 제3 전극; 및
    상기 제1 전극과 상기 제3 전극 사이에 제공된 스페이서층을 포함하고,
    상기 스페이서층은 상기 제3 전극에 인가되는 전위에 따라, 신장 및 수축할 수 있어, 상기 제2 전극과 상기 제3 전극과의 접촉 상태 또는 비접촉 상태가 선택될 수 있는 스위치 소자.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 접촉 상태는, 상기 제3 전극에 인가되는 전위가 상기 제1 전극의 일정한 전위와 다를 때 선택될 수 있고,
    상기 비접촉 상태는, 상기 제3 전극에 인가되는 전위가 상기 제1 전극의 일정한 전위와 동일할 때 선택될 수 있는 스위치 소자.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 스페이서층은 압전 재료를 포함하고, 상기 압전 재료는, 수정(SiO2)으로 된 막, 티탄산 지르콘산 납(PZT)막, 니오브산 리튬(LiNbO3)막, 티탄산 바륨(BaTiO3)막, 티탄산 납(PbTiO3)막, 메타니오브산 납(PbNb2O6)막, 및 산화아연(ZnO)막 중 어느 하나를 포함하는 스위치 소자.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 기판 위에 제공되고 일정한 전위가 인가되는 제1 전극;
    상기 기판 위에서 상기 제1 전극과 근접하게 제공된 제2 전극;
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 위에서 상기 제2 전극을 가로질러 상기 제2 전극과의 사이에 공극을 두고 제공된 제3 전극;
    상기 제2 전극에 전기적으로 접속된 화소 전극; 및
    상기 제1 전극과 상기 제3 전극 사이에 제공된 스페이서층을 포함하고,
    상기 스페이서층은 상기 제3 전극에 인가되는 전위에 따라 신장 및 수축할 수 있어, 상기 제2 전극과 상기 제3 전극과의 접촉 상태 또는 비접촉 상태가 선택될 수 있는 표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 접촉 상태는, 상기 제3 전극에 인가되는 전위가 상기 제1 전극의 일정한 전위와 다를 때 선택될 수 있고,
    상기 비접촉 상태는, 상기 제3 전극에 인가되는 전위가 상기 제1 전극의 일정한 전위와 동일할 때 선택될 수 있는 표시장치.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 스페이서층은 압전 재료를 포함하고, 상기 압전 재료는, 수정(SiO2)으로 된 막, 티탄산 지르콘산 납(PZT)막, 니오브산 리튬(LiNbO3)막, 티탄산 바륨(BaTiO3)막, 티탄산 납(PbTiO3)막, 메타니오브산 납(PbNb2O6)막, 및 산화아연(ZnO)막 중 어느 하나를 포함하는 표시장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 스위치 소자를 구동하는 방법으로서, 상기 스위칭 소자는 기판 위에 제공된 제1 전극, 상기 기판 위에서 상기 제1 전극에 근접하게 제공된 제2 전극, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 위에서 상기 제2 전극을 가로질러 상기 제2 전극과의 사이에 공극을 두고 제공된 제3 전극, 및 상기 제1 전극과 상기 제3 전극 사이에 압전 재료로 형성된 스페이서층을 포함하고,
    상기 제1 전극에 일정한 전위를 인가하는 단계와,
    상기 제1 전극의 일정한 전위를 유지한 채 상기 제3 전극에 전위를 인가하는 단계를 포함하고,
    상기 스페이서층은 상기 제3 전극에 인가되는 전위에 따라 신장 및 수축하여, 상기 제2 전극과 상기 제3 전극과의 접촉 상태 또는 비접촉 상태가 선택될 수 있는 스위치 소자 구동방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 접촉 상태는, 상기 제3 전극에 인가되는 전위가 상기 제1 전극의 일정한 전위와 다를 때 선택될 수 있고,
    상기 비접촉 상태는, 상기 제3 전극에 인가되는 전위가 상기 제1 전극의 일정한 전위와 동일할 때 선택될 수 있는 스위치 소자 구동방법.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 압전 재료는, 수정(SiO2)으로 된 막, 티탄산 지르콘산 납(PZT)막, 니오브산 리튬(LiNbO3)막, 티탄산 바륨(BaTiO3)막, 티탄산 납(PbTiO3)막, 메타니오브산 납(PbNb2O6)막, 및 산화아연(ZnO)막 중 어느 하나를 포함하는 스위치 소자 구동방법.
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