KR20070102944A

KR20070102944A - 전기 광학 장치 및 전자 기기

Info

Publication number: KR20070102944A
Application number: KR1020070036470A
Authority: KR
Inventors: 히데카즈 고바야시
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2006-04-17
Filing date: 2007-04-13
Publication date: 2007-10-22
Also published as: JP2007287462A; TW200805646A; CN101059925A; US20080037084A1

Abstract

본 발명은 광(光) 이용 효율을 유지하면서 콘트라스트를 향상시키는 것을 과제로 한다.

기판(10)의 면 위에는 복수의 전기 광학 소자(E)가 배열된다. 홀로그램 렌즈(61)는 각 전기 광학 소자(E)로부터의 출사광(出射光)을 회절시킴으로써 상기 출사광의 광선 다발을 집속시킨다. 홀로그램 렌즈(61)를 사이에 삽입하여 기판(10)과는 반대 측에는 차광층(70)이 배치된다. 차광층(70)에는 각 홀로그램 렌즈(61)에 의한 회절광이 통과하는 복수의 개구부(開口部)(71)가 형성된다. 개구부(71) 내측에는 착색층(73)이 형성된다.

전기 광학 소자, 홀로그램 렌즈, 밀봉 기판, 회절 정렌즈

Description

전기 광학 장치 및 전자 기기{ELECTRO OPTICAL DEVICE AND ELECTRONIC APPARATUS}

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전기 광학 장치의 구성을 나타내는 단면도.

도 2는 기판이 접합되는 형태를 나타내는 단면도.

도 3은 각 부의 치수 조건을 설명하기 위한 단면도.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전기 광학 장치의 구성을 나타내는 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 전자 기기의 형태(퍼스널 컴퓨터)의 구성을 나타내는 사시도.

도 6은 본 발명에 따른 전자 기기의 형태(휴대 전화기)의 구성을 나타내는 사시도.

도 7은 본 발명에 따른 전자 기기의 형태(휴대 정보 단말)의 구성을 나타내는 사시도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

D : 전기 광학 장치 E : 전기 광학 소자

10 : 기판 11 : 제 1 면

12 : 제 2 면 L1 내지 L4 : 절연층

31 : 제 1 전극 33 : 격벽층

351 : 정공(正孔) 주입층 352 : 발광(發光)층

37 : 제 2 전극 41, 55 : 접착제

42 : 밀봉 기판 50 : 기판

51 : 제 1 면 52 : 제 2 면

60 : 홀로그램 렌즈 어레이 61 : 홀로그램 렌즈

70 : 차광층 71 : 개구부(開口部)

73 : 착색층 78 : 확산층

본 발명은 전기 에너지에 따라 광학적인 성상(性狀)이 변화되는 소자(이하 「전기 광학 소자」라고 함)를 이용한 전기 광학 장치와 이것을 구비한 전자 기기에 관한 것이다.

다수의 전기 광학 소자를 예를 들어 화상 표시에 이용한 전기 광학 장치가 종래부터 제안되어 있다. 유기 발광(發光) 다이오드 소자 등의 전기 광학 소자는 서로 대향하는 제 1 전극과 제 2 전극의 간극에 발광층이 개재(介在)되는 요소이다. 제 1 전극은 광 투과성을 갖고, 제 2 전극은 광 반사성을 가진다. 발광층으로부터 제 1 전극 측으로의 방사(放射)광과 제 2 전극의 표면에서의 반사광은 제 1 전극을 투과하여 외부로 출력된다.

이 구성에서는 전기 광학 장치에 입사(入射)된 태양광이나 조명광 등의 외광(外光)이 제 2 전극의 표면에서 반사하여 발광층으로부터의 방사광과 함께 관찰 측으로 출사되기 때문에, 화상 콘트라스트가 저하된다는 문제가 있다. 이상의 문제를 해결하기 위해, 특허문헌 1이나 특허문헌 2에는, 각 전기 광학 소자의 관찰 측(광 취출(取出) 측)에 원편광판을 설치한 구성이 개시되어 있다.

[특허문헌 1] 일본국 공개특허평8-321381호 공보

[특허문헌 2] 일본국 공개특허2006-18187호 공보

그러나, 특허문헌 1이나 특허문헌 2의 구성에서는 화상 표시에 기여하는 발광층으로부터의 방사(放射)광의 일부도 외광(外光)과 함께 원편광판에 의해 차광(흡수)되기 때문에, 각 전기 광학 소자로부터의 방사광의 이용 효율(이하에서는 간단히 「광 이용 효율」이라고 함)을 높은 수준으로 유지하는 것이 곤란하다는 문제가 있다. 이러한 사정을 감안하여, 본 발명은 광 이용 효율을 유지하면서 콘트라스트를 향상시킨다는 과제의 해결을 목적으로 한다.

이상의 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 전기 광학 장치는, 제 1 기판(예를 들어 도 1이나 도 4의 기판(10))의 면 위에 배열된 복수의 전기 광학 소자와, 각 전기 광학 소자로부터의 출사광(出射光)을 회절시킴으로써 상기 출사광의 광선 다발을 집속시키는 복수의 회절 정렌즈(positive diffractive lens)(예를 들 어 도 1이나 도 4의 홀로그램 렌즈(61))와, 각 회절 정렌즈에 의한 회절광이 통과하는 복수의 개구부(開口部)가 형성된 차광층을 구비한다. 회절 정렌즈는 정렌즈로서 기능하는 회절 광학 소자(Diffractive Optical Element)이다.

본 발명에 의하면, 회절 정렌즈를 사이에 삽입하여 전기 광학 소자와는 반대 측에 차광층이 형성되기 때문에, 전기 광학 장치에 대한 외광(外光)(태양광이나 조명광)의 입사가 억제된다. 따라서, 외광이 많은 환경하에서도 흑색을 충분한 저(低)계조로 하여 화상 콘트라스트를 향상시킬 수 있다. 또한, 각 전기 광학 소자로부터의 출사광은 회절 정렌즈에 의해 집속된 후 개구부를 통과하여 관찰 측으로 출사되기 때문에, 예를 들어 특허문헌 1이나 특허문헌 2와 같이 원편광판을 설치한 구성과 비교하여 광 이용 효율을 높은 수준으로 유지할 수 있다.

본 발명의 적합한 형태에서는, 각 개구부를 통과하는 광 중 복수 색의 어느 하나에 대응하는 성분을 선택적으로 투과시키는 착색층이 설치된다. 각 전기 광학 소자로부터의 출사광의 도달처는 회절 정렌즈에 의해 착색층에 집중되게 되기 때문에, 한 개의 전기 광학 소자로부터의 출사광이 이것에 인접하는 전기 광학 소자의 착색층에 도달하는 광량(光量)이 저감된다. 따라서, 색 재현성이나 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.

화상 표시에 이용되는 전기 광학 장치의 적합한 형태에서는, 착색층을 투과한 광을 산란시키는 확산층이 설치된다. 각 전기 광학 소자로부터의 출사광은 회절 정렌즈로 의해 지향성(指向性)이 향상된다. 확산층이 배치된 형태에 의하면, 회절 정렌즈로부터의 출사광은 적절히 산란된 후 관찰 측으로 출사되기 때문에, 확 산층이 설치되지 않는 구성과 비교하여 시야각을 확대할 수 있다.

본 발명의 제 1 형태(예를 들어 후술하는 제 1 실시예)에 있어서, 복수의 회절 정렌즈 각각은, 제 1 기판 중 복수의 전기 광학 소자의 배열면과는 반대 측 면 위에 배치되어 제 1 기판의 투과광을 집속시키는 투과형 홀로그램 렌즈이고, 차광층은 복수의 회절 정렌즈를 사이에 삽입하여 제 1 기판과는 반대 측에 배치된다. 또한, 복수의 회절 정렌즈를 사이에 삽입하여 제 1 기판에 대향하는 광 투과성 제 2 기판(예를 들어 도 2의 기판(50))이 배치되고, 차광층은 제 2 기판 중 제 1 기판과는 반대 측 면 위에 형성된다. 이 형태에 의하면, 각 전기 광학 소자가 형성된 제 1 기판과 차광층이 형성된 제 2 기판의 접합에 의해 전기 광학 장치가 구성되기 때문에, 제 1 기판 상의 요소로부터 독립된 공정에서 차광층을 형성할 수 있다. 또한, 복수의 회절 정렌즈는 제 1 기판 및 제 2 기판의 어느 곳에 형성될 수도 있다.

제 1 형태에 따른 전기 광학 장치에 있어서, 제 2 기판 중 제 1 기판과는 반대 측 면 위에는 착색층이 배치된다. 이 형태에 의하면, 제 1 기판 상의 요소로부터 독립된 공정에서 착색층을 형성할 수 있다. 예를 들어 수지 재료에 의해 형성되는 착색층은 수분을 비교적 다량으로 함유한다. 본 형태에 의하면 제 1 기판 상의 요소와는 독립하여 착색층이 제 2 기판에 형성되기 때문에, 착색층의 수분이 제 1 기판 상의 요소에 부착되어 상기 요소를 열화시키는 가능성이 저감된다는 이점이 있다. 유기 발광 다이오드 소자 등의 전기 광학 소자는 수분의 부착에 의한 열화가 현저하기 때문에, 이상의 형태는 전기 광학 소자로서 유기 발광 다이오드 소자 가 채용된 전기 광학 장치에 특히 적합하다.

제 1 형태에 따른 전기 광학 장치에 있어서, 제 1 기판과 제 2 기판은, 제 1 기판 및 제 2 기판의 적어도 한쪽과 굴절률이 동등한 광 투과성 접착제에 의해 접합된다. 이 형태에 의하면, 제 1 기판 또는 제 2 기판과 접착제의 계면(界面)에서의 반사나 굴절이 억제되기 때문에, 제 1 기판이나 제 2 기판과는 굴절률이 상이한 접착제가 이용된 구성과 비교하여, 각 전기 광학 소자로부터의 출사광 중 회절 정렌즈나 개구부에 도달하는 광량을 충분히 확보할 수 있다.

제 1 형태에 따른 전기 광학 장치에 있어서, 제 1 기판 두께 D1 및 제 2 기판 두께 D2가 「0.5×D1<D2<0.8×D1」이라는 관계를 충족시키는 구성으로 하면, 회절 정렌즈에 의한 회절광이 최소값에 가까운 광속(光束) 폭(幅)으로 집속되는 지점에 차광층(개구부)을 설치할 수 있다. 따라서, 개구부를 통과하는 광량을 유지하면서 개구부를 소(小)면적화함으로써 화상 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.

본 발명의 제 2 형태(예를 들어 후술하는 제 2 실시예)에 따른 전기 광학 장치에 있어서, 복수의 회절 정렌즈 각각은, 제 1 기판 중 복수의 전기 광학 소자의 배열면과는 반대 측 면 위에 배치되어 제 1 기판의 투과광을 반사 및 집속시키는 반사형 홀로그램 렌즈이고, 차광층은 제 1 기판을 사이에 삽입하여 복수의 회절 정렌즈와는 반대 측에 배치된다. 이상의 구성에 의하면, 전기 광학 소자를 보텀 이미션형으로 하면서, 전기 광학 소자를 사이에 삽입하여 제 1 기판과는 반대 측에 각 전기 광학 소자에 의한 출사광을 방사(톱 이미션형)할 수 있다.

제 2 형태에 따른 전기 광학 장치에 있어서, 각 전기 광학 소자는, 전기 에 너지의 부여에 의해 발광하는 발광층과, 발광층과 각 회절 정렌즈 사이에 개재되는 광 투과성 제 1 전극과, 발광층을 사이에 삽입하여 제 1 전극에 대향하는 제 2 전극을 포함하는 발광 소자이고, 각 전기 광학 소자의 제 2 전극은, 복수의 전기 광학 소자에 걸쳐 연속하는 광 반사성 도전막이며, 각 회절 정렌즈에 의한 회절광을 통과시키는 개구부를 가진다. 이상의 형태에 의하면, 제 2 전극에 개구부가 형성되기 때문에, 회절 정렌즈에 의한 회절광을 확실히 출사시킬 수 있다.

제 2 형태에 따른 전기 광학 장치는, 예를 들어 제 1 기판 중 복수의 전기 광학 소자의 배열면을 피복하는 밀봉 기판을 구비하고, 차광층은 밀봉 기판의 면 위에 형성된다. 이상의 형태에 의하면, 밀봉 기판이 각 전기 광학 소자의 밀봉(외기(外氣)로부터의 차단)과 차광층의 지지에 겸용되기 때문에, 차광층이 밀봉 기판과는 별개의 부재에 형성되는 구성과 비교하여 전기 광학 장치의 구성이 간소화된다.

각 개구부를 통과하는 광 중 복수 색의 어느 하나에 대응하는 성분을 선택적으로 투과시키는 착색층을 구비하고, 차광층 및 착색층은 밀봉 기판 중 제 1 기판에 대향하는 면 위에 배치된다. 이상의 구성에 의하면, 밀봉 기판 중 제 1 기판과는 반대 측 면 위에 착색층이 형성된 구성과 비교하여 착색층은 회절 정렌즈에 접근한다. 따라서, 회절 정렌즈에 의한 회절광 중 착색층에 입사하는 광량을 충분히 확보할 수 있다.

본 발명에 따른 전기 광학 장치는 각종 전자 기기에 이용된다. 이 전자 기기의 전형예는 전기 광학 장치를 표시 장치로서 이용한 기기이다. 이 종류의 전자 기기로서는 퍼스널 컴퓨터나 휴대 전화기 등이 있다. 단, 본 발명에 따른 전기 광학 장치의 용도는 화상 표시에 한정되지 않는다. 예를 들어 광선의 조사(照射)에 의해 감광체 드럼 등의 상담지체(像擔持體)에 잠상(潛像)을 형성하기 위한 노광(露光) 장치(노광 헤드), 액정 장치의 배면(背面) 측에 배치되어 이것을 조명하는 장치(백라이트), 또는 스캐너 등의 화상 판독 장치에 탑재되어 원고를 조명하는 장치 등 각종 조명 장치 등, 다양한 용도에 본 발명의 전기 광학 장치를 적용할 수 있다.

<A: 제 1 실시예>

도 1을 참조하여, 화상 표시에 이용되는 전기 광학 장치의 구체적인 형태를 설명한다. 도 1 에 나타낸 바와 같이, 전기 광학 장치(D)는 기판(10) 한 개의 표면(이하 「제 1 면」이라고 함)(11) 상에 배열된 다수의 전기 광학 소자(E)(Er·Eg·Eb)를 구비한다. 전기 광학 소자(E)는 유기 발광 다이오드 소자(발광 소자)이다. 전기 광학 소자(Er)는 적색 표시에 이용되고, 전기 광학 소자(Eg)는 녹색 표시에 이용되고, 전기 광학 소자(Eb)는 청색 표시에 이용된다.

기판(10)은 유리나 플라스틱 등으로 성형된 광 투과성 평판(平板)이다. 기판(10)의 제 1 면(11)은 전체 영역에 걸쳐 절연층(L1)에 덮여진다. 절연층(L1)의 면 위에는 각 전기 광학 소자(E)에 대응하는 복수의 트랜지스터(T)가 형성된다. 트랜지스터(T)는 전기 광학 소자(E)에 공급되는 전기 에너지(전류)를 게이트 전극(22)의 전위(電位)에 따라 제어하는 수단이며, 폴리실리콘 등의 반도체 재료에 의해 절연층(L1)의 표면에 형성된 반도체층(21)과, 절연층(게이트 절연층)(L2)을 사이에 삽입하여 반도체층(21)에 대향하는 게이트 전극(22)을 포함한다. 게이트 전극(22)은 절연층(L3)에 덮여진다. 트랜지스터(T)의 소스 전극(24) 및 드레인 전극(25)은 절연층(L3)의 면 위에 형성되는 동시에 절연층(L2·L3)의 콘택트 홀을 통하여 반도체층(21)(소스 영역·드레인 영역)에 도통(導通)한다. 구동 트랜지스터(T)가 형성된 기판(10)의 표면은 절연층(L4)에 덮여진다. 절연층(L1 내지 L4) 각각은, SiO₂이나 SiN_x와 같은 광 투과성 절연 재료로 이루어지는 막체(膜體)이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 절연층(L4)의 면 위에는 제 1 전극(양극)(31)이 전기 광학 소자(E)마다 서로 이간하여 형성된다. 제 1 전극(31)은 ITO(Indium Tin 0xide)등 광 투과성 도전 재료에 의해 형성되는 동시에 절연층(L4)의 콘택트 홀을 통하여 트랜지스터(T)의 드레인 전극(25)에 전기적으로 접속된다. 제 1 전극(31)이 형성된 절연층(L4)의 표면에는 격벽층(33)이 형성된다. 격벽층(33)은 감광체의 수지 재료(예를 들어 아크릴) 등의 절연 재료로 형성된 막체이다. 기판(10)에 수직인 방향(도 1에서의 상하 방향)으로부터 보아 격벽층(33) 중 제 1 전극(31)과 중첩되는 각 영역에는 개구부(331)가 형성된다.

격벽층(33) 개구부(331)의 내주면(內周面)에 포위되어 제 1 전극(31)을 저면(底面)으로 하는 공간에는 정공(正孔) 주입층(351)과 발광층(352)이 이 순서대로 형성된다. 정공 주입층(351)은 예를 들어 산(酸)(PSS)에 의해 화학적으로 도핑된 폴리티오펜(PEDOT)으로 형성된다. 발광층(352)은 유기 EL(Electroluminescence) 재료로 이루어지는 막체이다. 표시색이 상이한 각 전기 광학 소자(E)의 발광 층(352)은 별개의 재료에 의해 형성된다. 즉, 전기 광학 소자(Er)의 발광층(352)은 적색에 대응한 파장의 광(적색광)을 출사하는 발광 재료로 형성된다. 마찬가지로, 전기 광학 소자(Eg)의 발광층(352)은 녹색광을 출사하는 발광 재료로 형성되고, 전기 광학 소자(Eb)의 발광층(352)은 청색광을 출사하는 발광 재료로 형성된다. 또한, 발광층(352)에 의한 발광을 촉진 또는 효율화하기 위한 각종 기능층(정공 수송층, 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 블록층, 전자 블록층)이 발광층(352)에 적층된 구성일 수도 있다.

격벽층(33) 및 발광층(352)의 면 위에는 제 2 전극(37)이 형성된다. 제 2 전극(37)은 복수의 전기 광학 소자(E)에 걸쳐 연속하는 광 반사성의 도전막이며, 제 1 전극(31)보다도 일함수가 낮은 도전 재료로 형성되어 전기 광학 소자(E)의 음극으로서 기능한다. 제 1 전극(31)과 제 2 전극(37)이 발광층(352)을 사이에 삽입하여 대향하는 부분(개구부(331)의 내측 부분)이 전기 광학 소자(E)에 상당한다. 발광층(352)으로부터 기판(10) 측으로의 출사광과 제 2 전극(37)의 표면에서의 반사광은 확산하면서 제 1 전극(31)과 절연층(L1 내지 L4)과 기판(10)을 투과한다.

이상의 요소가 형성된 기판(10)의 제 1 면(11)에는 접착제(41)에 의해 밀봉 기판(42)이 접착된다. 밀봉 기판(42)은, 기판(10) 사이에 각 전기 광학 소자(E)를 밀봉하여 외기(外氣)나 수분의 부착을 방지하기 위한 평판이다. 접착제(41)는 기판(10)과 밀봉 기판(42)의 간극(間隙)에 충전된 에폭시 등의 수지 재료이다. 각 전기 광학 소자(E)로부터의 출사광은 기판(10) 측으로 출사되기 때문에(보텀 이미션형), 밀봉 기판(42)에 광 투과성은 요구되지 않는다. 또한, 여기서는 기판(10) 과 밀봉 기판(42) 사이에 접착제(41)가 충전되는 구성을 예시하였지만, 주연(周緣) 부분이 기판(10) 측에 돌출하는 형상의 밀봉재를 기판(10)에 접합한 캔 밀봉(각 전기 광학 소자(E)가 밀봉재와 기판(10) 사이의 폐쇄 공간에 밀봉되는 구성)을 채용할 수도 있다. 밀봉재와 기판(10)으로 포위된 공간에는 불활성 가스나 건조제가 봉입(封入)된다. 이 구성에 의하면, 제 2 전극(37)의 손상 가능성이 저감되어 장수명화(長壽命化)된다는 이점이 있다.

기판(10) 중 제 1 면(11)과는 반대 측 표면(이하 「제 2 면」이라고 함)(12)에는 기판(50)이 접합된다. 기판(50)은 유리나 플라스틱 등으로 성형된 광 투과성 평판이다. 기판(50)에서의 기판(10)과의 대향면(이하 「제 1 면」이라고 함)(51)에는 홀로그램 렌즈 어레이(60)가 배치된다. 홀로그램 렌즈 어레이(60)는 제 1 면(51)에 어레이 형상으로 배열된 다수의 홀로그램 렌즈(61)를 포함한다.

기판(10)에 수직인 방향(홀로그램 렌즈(61)의 광축(光軸) 방향)으로부터 보면 각 홀로그램 렌즈(61)는 각 전기 광학 소자(E)와 중첩된다. 더 상세하게 설명하면, 한 개의 홀로그램 렌즈(61)의 광축은 이것에 대응하는 한 개의 전기 광학 소자(E)의 중심을 통과한다. 각 홀로그램 렌즈(61)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 홀로그램 렌즈(61)와 중첩되는 전기 광학 소자(E)로부터 출사하여 기판(10)을 투과한 광선 다발을 회절에 의해 집속시키는 투과형 회절 정렌즈이다. 본 실시예에서는 광축으로부터의 거리 r을 변수로 한 위상 분포 Ø(r)가 식(1)에 의해 표현되는 홀로그램 렌즈(61)를 채용한다. 이러한 홀로그램 렌즈(61)는 예를 들어 CGH(Computer Generated Hologram)로 작성된 패턴을 사진법에 의해 번인(burn-in) 함으로써 형성된다.

[식 1]

…(1)

식(1)에서의 C1 내지 C10은 홀로그램 렌즈(61)에 요구되는 광학적인 특성에 따라 선정되는 정수이다. 본 실시예에서는 각 홀로그램 렌즈(61)에 대한 입사광의 파장이 전기 광학 소자(E)의 표시색에 따라 상이하다. 따라서, 표시색이 상이한 각 전기 광학 소자(E)에 대응한 홀로그램 렌즈(61)의 광학적인 특성이 상이하도록, 각 홀로그램 렌즈(61)의 정수 C1 내지 C10은 표시색마다 개별적으로 선정된다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 홀로그램 렌즈 어레이(60)가 형성된 기판(50)의 제 1 면(51)은 광 투과성 접착제(55)를 통하여 기판(10)의 제 2 면(12)에 접합된다. 접착제(55)의 굴절률은 기판(10) 및 기판(50)의 적어도 한쪽 굴절률과 동등하다. 이 구성에 의하면, 기판(10)의 제 2 면(12)과 기판(50)의 제 1 면(51) 사이에서의 광 반사가 저감된다. 따라서, 기판(10)이나 기판(50)과는 굴절률이 상이한 접착제에 의해 양자가 접합되는 구성과 비교하여, 각 전기 광학 소자(E)로부터의 출사광 중 홀로그램 렌즈(61)에 입사하는 광량의 비율을 충분히 확보할 수 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 기판(50) 중 기판(10)과는 반대 측 표면(이하 「제 2 면」이라고 함)(52)에는 차광층(70)이 형성된다. 차광층(70)에는 각각 별개의 전기 광학 소자(E)에 대응하는 복수(전기 광학 소자(E)와 동일 수)의 개구부(71)가 형성된다. 각 개구부(71)는 차광층(70)을 두께 방향으로 관통하는 소 (小)구멍(애퍼처(aperture))이며, 기판(10)에 수직인 방향으로부터 본 형상은 전기 광학 소자(E)와 유사하다. 한 개의 개구부(71)는 기판(10)에 수직인 방향으로부터 보아 전기 광학 소자(E)나 홀로그램 렌즈(61)와 중첩한다. 더 상세하게 설명하면, 한 개의 홀로그램 렌즈(61)의 광축은 이것에 대응한 한 개의 개구부(71)의 중심(重心)을 통과한다.

차광층(70)은 예를 들어 기판(50)의 제 2 면(52) 전체 영역에 성막(成膜)된 차광성 막체 중 각 개구부(71)에 대응한 영역을 포토리소그래피 기술이나 에칭 기술에 의해 선택적으로 제거함으로써 형성된다. 차광층(70) 재료로서는, 예를 들어 카본블랙이 분산된 수지 재료나 저(低)반사율의 금속 산화물 재료(예를 들어 산화 크롬)이 적합하게 채용된다.

각 개구부(71)의 내측에는 각 표시색에 대응한 착색층(컬러 필터)(73)이 형성된다. 따라서, 기판(10)에 수직인 방향으로부터 보아 한 개의 착색층(73)과 한 개의 전기 광학 소자(E)는 중첩한다. 착색층(73)은 개구부(71)를 통과하는 홀로그램 렌즈(61)로부터의 출사광 중 특정 표시색에 대응한 파장의 성분을 선택적으로 투과시키는 막체이다. 적색의 전기 광학 소자(Er)에 중첩되는 착색층(73)은 적색광을 투과시키고, 녹색의 전기 광학 소자(Eg)에 중첩되는 착색층(73)은 녹색광을 투과시키고, 청색의 전기 광학 소자(Eb)에 중첩되는 착색층(73)은 청색광을 투과시킨다. 또한, 각 전기 광학 소자(E)의 발광층(352)이 표시색마다 별개의 재료로 형성된 구성(각 전기 광학 소자(E)로부터 표시색에 따른 색광이 출사되는 구성)에 추가하여 착색층(73)을 설치하고 있는 것은, 발광층(352) 재료의 선정만으로는 반드 시 소기 특성의 발광을 얻을 수 있는 것은 아니기 때문이다. 환언하면, 발광층(352)으로부터 소기 특성의 색광이 출사된다면 착색층(73)은 적절히 생략된다.

홀로그램 렌즈(61)에 의해 집광된 각 전기 광학 소자(E)로부터의 출사광은 착색층(73)에 입사하고, 표시색에 대응한 범위에 속하는 파장의 성분만이 선택적으로 출사한다. 한편, 기판(10) 측으로부터 개구부(71)(착색층(73)) 이외의 영역에 도달한 성분은 차광층(70)에 의해 차광되어 관찰 측에는 출사하지 않는다. 또한, 태양광이나 조명광 등의 외광의 대부분은 차광층(70)에 의해 차광되기 때문에 전기 광학 장치(D)의 내부에는 도달하지 않는다.

차광층(70) 및 착색층(73)의 표면에는 확산층(78)이 설치된다. 확산층(78)은 착색층(73)을 투과한 광을 산란시키는 광 투과성 부재이다. 예를 들어 광 투과성 다수의 미립자를 굴절률이 상이한 광 투과성 수지 재료에 분산시킨 막체나, 표면에 다수의 미세한 요철이 형성된 광 투과성 막체가 확산층(78)으로서 채용된다. 확산층(78)의 투과광은 관찰 측으로 출사하여 관찰자에게 지각된다. 홀로그램 렌즈(61)에 의한 회절광은 지향성이 높기 때문에, 착색층(73)으로부터의 출사광을 직접적으로(확산층(78)을 경유시키지 않고) 관찰 측으로 출사시킨다고 하면 충분한 시야각 확보가 곤란해지는 경우가 있다. 본 실시예에서는 착색층(73)으로부터의 출사광이 확산층(78)에 의해 적절히 산란되기 때문에, 시야각을 충분히 확보할 수 있다는 이점이 있다.

이상으로 설명한 바와 같이, 본 실시예에서는 각 전기 광학 소자(E)로부터의 출사광이 홀로그램 렌즈(61)에 의해 집속된 후 개구부(71)를 통과하여 관찰 측으로 출사한다. 따라서, 예를 들어 특허문헌 1이나 특허문헌 2와 같이 원편광판을 설치한 구성과 비교하여 광 이용 효율을 높은 수준으로 유지할 수 있다. 또한, 개구부(71) 이외의 영역은 차광층(70)에 덮여지기 때문에, 전기 광학 장치(D)에 대한 외광(태양광이나 조명광)의 입사는 억제된다. 따라서, 외광이 많은 환경하에서도 흑색을 충분한 저계조로 설정하여 화상 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.

또한, 각 전기 광학 소자(E)로부터의 출사광이 홀로그램 렌즈(61)에 의한 회절을 거쳐 착색층(73)으로 유도되기 때문에, 한 개의 표시색에 대응한 전기 광학 소자(E)로부터 이것에 인접하는 다른 표시색의 착색층(73)에 도달하는 광량이 저감된다. 즉, 한 개의 전기 광학 소자(E)로부터의 출사광은 상기 전기 광학 소자(E)에 대응한 한 개의 착색층(73)에 높은 정밀도로 입사한다. 따라서, 각 전기 광학 소자(E)로부터의 출사광이 홀로그램 렌즈(61)를 경유하지 않고 관찰 측으로 출사하는 구성과 비교하여, 색 재현성이나 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.

다음으로, 도 3을 참조하여 본 실시예에 따른 전기 광학 장치(D)에서의 각 부의 치수 조건에 대해서 설명한다. 각 개구부(71)로부터 충분한 광량이 출사되는 것을 전제로 하면, 각 개구부(71)가 소면적일수록(차광층(70)으로 덮여진 영역이 넓음) 화상의 흑색은 저계조로 되어 화상 콘트라스트는 향상된다. 따라서, 각 전기 광학 소자(E)로부터의 출사광 중 착색층(73)에 입사하는 광량의 비율을 충분히 확보하면서 화상 콘트라스트를 향상시키기 위해서는, 홀로그램 렌즈(61)에 의한 회절광의 광속 폭이 최소로 되는 지점(결상점(結像点))에 차광층(70)이나 착색층(73)이 배치된다. 즉, 홀로그램 렌즈(61)의 출광면(제 1 면(51))과 착색층(73)의 기 판(50) 측 표면(제 2 면(52))의 거리(기판(50) 두께) D2는, 형식적으로는 홀로그램 렌즈(61)의 초점 거리 D0와 합치하도록 선정되는 것이 바람직하다.

그러나, 실제의 홀로그램 렌즈(61)에 의한 회절광의 광속 폭은 논리적인 결상 위치(제 1 면(51)으로부터 거리 D0의 지점)보다도 전방의 지점에서 최소로 된다. 보다 구체적으로는, 홀로그램 렌즈(61)의 출광면으로부터 이하의 식(2) 범위 내에 있는 거리 D2만큼 이간한 지점에서 회절광의 광속 폭은 최소로 된다.

0.5×D0<D2<0.8×D0…(2)

따라서, 홀로그램 렌즈(61)에 의한 회절광의 광속 폭이 충분히 축소되는 지점에 차광층(70)이나 착색층(73)이 위치하도록, 기판(50) 두께 D2는 식(2) 범위 내의 치수로 설정된다. 더 상세하게 설명하면, 홀로그램 렌즈(61)의 출광면으로부터 「0.6×D0」만큼 이간한 지점에서 회절광의 광속 폭은 최소로 되기 때문에, 기판(50) 두께 D2가 「0.6×D0」로 설정된 구성은 특히 적합하다.

또한, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상(像) 측 초점 거리 D0는 각 전기 광학 소자(E)의 발광층(352)으로부터 홀로그램 렌즈(61)의 입광면까지의 거리(물체 측 초점 거리) D0와 동등하다. 단, 상기 구간 중 기판(10)의 제 1 면(11)으로부터 발광층(352)까지의 거리(절연층(L1 내지 L4)과 제 1 전극(31)의 막 두께의 총합)는 기판(10) 두께 D1(예를 들어 0.5㎜)과 비교하여 충분히 작기 때문에, 초점 거리 D0는 기판(10) 두께 D1과 거의 동일하다고 파악할 수 있다. 따라서, 기판(50) 두께 D2는 이하의 식(3) 범위에서 선정되고, 보다 적합하게는 「0.6×D1」로 설정된다. 이상의 조건을 충족시키도록 두께 D2가 선정된 구성에 의하면, 광 이용 효율과 콘 트라스트를 향상시킨다는 소기의 효과는 더욱 현저해진다.

0.5×D1<D2<0.8×D1…(3)

<B: 제 2 실시예>

다음으로, 도 4를 참조하여 본 발명의 제 2 실시예를 설명한다. 또한, 도 4에서는 한 개의 표시색에 대응한 요소만이 도시되어 있지만, 다른 2색의 표시색에 대응하는 요소의 구성도 제 1 실시예와 같이 동일하다. 또한, 도 4에서는 트랜지스터(T) 등의 요소가 적절히 생략되어 있다. 또한, 본 실시예 중 작용이나 기능이 제 1 실시예와 공통되는 요소에 대해서는 도 1과 동일한 부호를 첨부하고 그 상세한 설명을 적절히 생략한다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에서는 기판(10)의 제 2 면(12)에 홀로그램 렌즈 어레이(60)가 설치된다. 홀로그램 렌즈 어레이(60)는 기판(10)에 수직인 방향으로부터 보아 각 전기 광학 소자(E)와 중첩하도록 어레이 형상으로 배열된 다수의 홀로그램 렌즈(61)를 포함한다. 각 홀로그램 렌즈(61)는 각 전기 광학 소자(E)로부터의 입사광을 소정 각도로 반사(회절 반사) 및 집속시키는 반사형 회절 정렌즈이다. 각 표시색의 전기 광학 소자(E)에 대응한 홀로그램 렌즈(61)가 상기 표시색에 따라 상이한 특성으로 되는 점은 제 1 실시예와 동일하다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 격벽층(33) 중 홀로그램 렌즈(61)에 의한 회절광(반사광)의 광로(光路) 상의 부분은 제거된다. 마찬가지로, 제 2 전극(37) 중 홀로그램 렌즈(61)에 의한 회절광의 광로 상의 영역에는 상기 제 2 전극(37)을 두께 방향으로 관통하는 개구부(371)가 형성된다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 밀봉 기판(42)에서의 기판(10)과의 대향면에는 차광층(70)과 확산층(78)이 기판(10) 측으로부터 보아 이 순서대로 형성된다. 차광층(70) 중 홀로그램 렌즈(61)에 의한 회절광이 도달하는 영역에는 개구부(71)가 형성된다. 각 개구부(71)의 내측에는 전기 광학 소자(E)의 표시색에 대응한 착색층(73)이 형성된다. 또한, 차광층(70)과 착색층(73)과 확산층(78)은, 밀봉 기판(42) 중 기판(10)과는 반대 측 표면에 형성될 수도 있다. 이상과 같이, 전기 광학 소자(E)를 밀봉하는 밀봉 기판(42)이 차광층(70)이나 착색층(73)이나 확산층(78)을 지지하는 부재로서 겸용되는 구성에 의하면, 이들 요소가 배치되는 판재(板材)가 밀봉 기판(42)과는 별개로 배치되는 구성과 비교하여 전기 광학 장치(D)의 구성이 간소화된다는 이점이 있다.

이상의 구성에서, 각 전기 광학 소자(E)로부터의 출사광은 기판(10)을 투과하여 홀로그램 렌즈(61)에 입사한다. 홀로그램 렌즈(61)로의 입사광은 그 입사 방향에 대하여 소정 각도를 이루는 방향으로 회절 반사되어 집속하면서 진행한다. 홀로그램 렌즈(61)에 의한 회절광은 접착제(41) 내부를 진행하면서 제 2 전극(37)의 개구부(371)를 통과하고, 착색층(73)에 의한 파장 선택과 확산층(78)에 의한 산란을 거친 후 밀봉 기판(42)을 투과하여 관찰 측(도 4에서의 상방)으로 출사한다. 이상과 같이, 각 전기 광학 소자(E)로부터의 출사광은 홀로그램 렌즈(61)에 의해 집속되어 개구부(71)를 통과하기 때문에, 본 실시예에서도 제 1 실시예와 동일한 효과를 나타낸다.

그런데, 전기 광학 소자(E)의 양극을 광 반사성으로 하고 음극을 광 투과성 으로 한 구성에 의해 기판과는 반대 측에 광을 출사시키는 톱 이미션형 전기 광학 장치가 종래부터 제안되어 있다. 이 구성에서는, 양극보다도 일함수가 낮게 광 투과성을 가진다는 조건을 충족시키는 도전 재료에 의해 음극을 형성할 필요가 있다. 그러나, 이상의 조건을 충족시키는 적합한 재료의 선정은 반드시 용이하지는 않다. 본 실시예에서는 전기 광학 소자(E)를 종래의 보텀 이미션형과 동등한 구조(양극이 광 투과성이고 음극이 광 반사성인 구조)로 하면서, 기판(10)과는 반대 측에 광을 출사시킨다는 톱 이미션형과 동일한 작용이 실현된다는 이점이 있다.

<C: 변형예>

이상의 각 형태에는 여러 가지 변형을 가할 수 있다. 구체적인 변형예를 예시하면 이하와 같다. 또한, 이하의 각 형태를 적절히 조합시킬 수도 있다.

(1) 변형예 1

이상의 각 형태에서는 각 전기 광학 소자(E)의 발광층(352)이 표시색마다 별개의 재료로 형성되는 구성을 예시하였지만, 각 표시색의 착색층(73)이 설치된 구성에서는 백색광을 발광하는 발광 재료에 의해 모든 전기 광학 소자(E)의 발광층(352)을 형성할 수도 있다. 또한, 발광층(352)이 격벽층(33)에 의해 전기 광학 소자(E)마다 구획된 구성은 본 발명에 있어서 필수가 아니며, 백색광을 출사하는 발광층(352)이 복수의 전기 광학 소자(E)에 걸쳐 연속하는 구성도 채용된다. 이 구성에서는 전기 광학 소자(E)로부터의 출사광 중 상기 전기 광학 소자(E)의 표시색에 대응한 색광의 성분이 착색층(73)으로부터 선택적으로 출사한다. 복수의 전기 광학 소자(E)에 걸쳐 연속하는 발광층(352)의 형성에는 스핀 코팅법 등의 저렴 한 도포 기술을 채용할 수 있다.

(2) 변형예 2

제 2 실시예에서는 격벽층(33) 중 홀로그램 렌즈(61)에 의한 회절광의 광로 상의 부분이 제거된 구성을 예시하였지만, 격벽층(33)이 광 투과성 재료로 형성되는 경우에는 상기 부분이 반드시 제거될 필요는 없다. 또한, 도 4에서는 절연층(L1 내지 L4)이 기판(10)의 전면(全面)에 걸쳐 형성된 구성을 예시하였지만, 절연층(L1 내지 L4) 각각 중 홀로그램 렌즈(61)에 의한 회절광의 광로 상의 부분이 제거된 구성일 수도 있다. 이 구성에 의하면 각 절연층의 계면에서의 광 반사나 굴절이 방지되기 때문에, 홀로그램 렌즈(61)에 의한 회절광 중 착색층(73)에 도달하는 광량의 비율을 충분히 확보할 수 있다는 이점이 있다.

(3) 변형예 3

유기 발광 다이오드 소자는 전기 광학 소자(E)의 예시에 지나지 않는다. 본 발명에 적용되는 전기 광학 소자에 대해서, 자신이 발광하는 소자와 외광의 투과율을 변화시키는 소자(예를 들어 액정 소자)의 구별이나, 전류의 공급에 의해 구동되는 전류 구동형 소자와 전압의 인가에 의해 구동되는 전압 구동형 소자와의 구별은 불문한다. 예를 들어 무기 EL 소자나 필드·이미션(FE) 소자, 표면 도전형 이미션(SE: Surface-conduction Electron-emitter) 소자, 탄도 전자 방출(BS: Ballistic electron Surface emitting) 소자, LED(Light Emitting Diode) 소자, 액정 소자 등 여러 가지 전기 광학 소자가 본 발명에 이용된다.

<D: 응용예>

다음으로, 본 발명에 따른 전기 광학 장치를 이용한 전자 기기에 대해서 설명한다. 도 5 내지 도 7에는, 이상의 어느 하나의 형태에 따른 전기 광학 장치(D)를 표시 장치로서 채용한 전자 기기의 형태가 도시되어 있다.

도 5는 전기 광학 장치(D)를 채용한 모바일형 퍼스널 컴퓨터의 구성을 나타내는 사시도이다. 퍼스널 컴퓨터(2000)는 각종 화상을 표시하는 전기 광학 장치(D)와, 전원 스위치(2001)나 키보드(2002)가 설치된 본체부(2010)를 구비한다. 전기 광학 장치(D)는 유기 발광 다이오드 소자를 전기 광학 소자(E)로서 사용하고 있기 때문에, 시야각이 넓어 보기 쉬운 화면을 표시할 수 있다.

도 6은 전기 광학 장치(D)를 적용한 휴대 전화기의 구성을 나타내는 사시도이다. 휴대 전화기(3000)는 복수의 조작 버튼(3001) 및 스크롤 버튼(3002)과, 각종 화상을 표시하는 전기 광학 장치(D)를 구비한다. 스크롤 버튼(3002)을 조작함으로써 전기 광학 장치(D)에 표시되는 화면이 스크롤된다.

도 7은 전기 광학 장치(D)를 적용한 휴대 정보 단말(PDA: Personal Digital Assistants)의 구성을 나타내는 사시도이다. 휴대 정보 단말(4000)은 복수의 조작 버튼(4001) 및 전원 스위치(4002)와, 각종 화상을 표시하는 전기 광학 장치(D)를 구비한다. 전원 스위치(4002)를 조작하면, 주소록이나 스케줄 북과 같은 여러 가지 정보가 전기 광학 장치(D)에 표시된다.

또한, 본 발명에 따른 전기 광학 장치가 적용되는 전자 기기로서는 도 5 내지 도 7에 나타낸 기기 외에, 디지털 스틸 카메라, 텔레비전, 비디오 카메라, 카 네비게이션 장치, 무선 호출기, 전자 수첩, 전자 페이퍼, 전자 계산기, 워드 프로 세서, 워크 스테이션, 텔레비전 폰, POS 단말, 프린터, 스캐너, 복사기, 비디오 플레이어, 터치 패널을 구비한 기기 등을 들 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 전기 광학 장치의 용도는 화상 표시에 한정되지 않는다. 예를 들어 광 기입형 프린터나 전자 복사기와 같은 화상 형성 장치에서는, 용지 등의 기록재에 형성되어야 할 화상에 따라 감광체를 노광하는 광 헤드(기입 헤드)가 사용되지만, 이 종류의 광 헤드로서도 본 발명의 전기 광학 장치는 이용된다.

본 발명에 의하면 광 이용 효율을 유지하면서 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.

Claims

제 1 기판의 면 위에 배열된 복수의 전기 광학 소자와,

상기 각 전기 광학 소자로부터의 출사광(出射光)을 회절시킴으로써 상기 출사광의 광선 다발을 집속시키는 복수의 회절 정렌즈(positive diffractive lens)와,

상기 각 회절 정렌즈에 의한 회절광이 통과하는 복수의 개구부가 형성된 차광층을 구비하는 전기 광학 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 각 개구부(開口部)를 통과하는 광 중 복수 색의 어느 하나에 대응하는 성분을 선택적으로 투과시키는 착색층을 구비하는 전기 광학 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 착색층을 투과한 광을 산란시키는 확산층을 구비하는 전기 광학 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 복수의 회절 정렌즈 각각은, 상기 제 1 기판 중 상기 복수의 전기 광학 소자의 배열면과는 반대 측 면 위에 배치되어 상기 제 1 기판의 투과광을 집속시키는 투과형 홀로그램 렌즈이고,

상기 차광층은 상기 복수의 회절 정렌즈를 사이에 삽입하여 상기 제 1 기판과는 반대 측에 배치되는 전기 광학 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 복수의 회절 정렌즈를 사이에 삽입하여 상기 제 1 기판에 대향하는 광 투과성 제 2 기판을 구비하고,

상기 차광층은 상기 제 2 기판 중 상기 제 1 기판과는 반대 측 면 위에 형성되는 전기 광학 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 제 2 기판 중 상기 제 1 기판과는 반대 측 면 위에 설치되어, 상기 각 개구부를 통과하는 광 중 복수 색의 어느 하나에 대응하는 성분을 선택적으로 투과시키는 착색층을 구비하는 전기 광학 장치.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판은, 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판의 적어도 한쪽과 굴절률이 동등한 광 투과성 접착제에 의해 접합되는 전기 광학 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 제 1 기판 두께 D1 및 상기 제 2 기판 두께 D2는,

0.5×D1<D2<0.8×D1 이라는 관계를 충족시키는 전기 광학 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 복수의 회절 정렌즈 각각은 상기 제 1 기판 중 상기 복수의 전기 광학 소자의 배열면과는 반대 측 면 위에 배치되어 상기 제 1 기판의 투과광을 반사 및 집속시키는 반사형 홀로그램 렌즈이고,

상기 차광층은 상기 제 1 기판을 사이에 삽입하여 상기 복수의 회절 정렌즈와는 반대 측에 배치되는 전기 광학 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 각 전기 광학 소자는, 전기 에너지의 부여에 의해 발광하는 발광층과, 상기 발광층과 상기 각 회절 정렌즈 사이에 개재(介在)되는 광 투과성 제 1 전극과, 상기 발광층을 사이에 삽입하여 상기 제 1 전극에 대향하는 제 2 전극을 포함하는 발광 소자이고,

상기 각 전기 광학 소자의 제 2 전극은, 복수의 전기 광학 소자에 걸쳐 연속하는 광 반사성 도전막이며, 상기 각 회절 정렌즈에 의한 회절광을 통과시키는 개구부를 갖는 전기 광학 장치.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,

상기 제 1 기판 중 상기 복수의 전기 광학 소자의 배열면을 피복하는 밀봉 기판을 구비하고,

상기 차광층은 상기 밀봉 기판의 면 위에 형성되는 전기 광학 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 각 개구부를 통과하는 광 중 복수 색의 어느 하나에 대응하는 성분을 선택적으로 투과시키는 착색층을 구비하고,

상기 차광층 및 상기 착색층은 상기 밀봉 기판 중 상기 제 1 기판에 대향하는 면 위에 배치되는 전기 광학 장치.
제 1 항에 기재된 전기 광학 장치를 구비하는 전자 기기.