KR20100036184A - 전기 광학 장치 및 전자 기기 - Google Patents

전기 광학 장치 및 전자 기기 Download PDF

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Abstract

반사성 전극의 반사율을 향상시킴과 함께, 액정층에 교류의 전계를 인가하는 방식을 채용한 경우에서도 소부 등의 문제점이 발생하지 않는 전기 광학 장치 및 그 전기 광학 장치를 구비한 전자 기기를 제공하는 것이다. 전기 광학 장치(100)에서는, 화소 전극(9a)(반사성 전극)의 상층에 복수층의 유전체막(저굴절률층(181) 및 고굴절률층(182))을 포함하는 제1 유전체층(18)이 형성되어 있기 때문에, 화소 전극(9a)에 의한 반사율이 높다. 또한, 화소 전극(9a)의 상층에 유전체 다층막이 형성되어 있으므로, 공통 전극(21)의 상층에 제2 유전체층(28)을 형성하면, 화소 전극(9a)의 측과 공통 전극(21)의 측과의 일함수를 일치, 혹은 근사시킬 수 있으므로, 액정층(50)을 교류 구동하는 경우에서도, 액정층(50)에 대칭인 전계를 걸 수 있다.
화소 전극, 전기 광학 장치, 저굴절률층, 고굴절률층, 공통 전극, 액정층

Description

전기 광학 장치 및 전자 기기{ELECTRO-OPTICAL DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은, 반사형의 전기 광학 장치 및 그 전기 광학 장치를 구비한 전자 기기에 관한 것이다.
각종의 전기 광학 장치 중, 반사형의 액정 장치는, 액정층을 개재하여 대향 배치된 한 쌍의 기판의 한쪽에 반사성 전극이 형성되고, 다른 쪽에 투광성 전극이 형성된 구성을 갖고 있고, 반사성 전극 및 투광성 전극 중 한쪽에 의해 화소 전극이 구성되고, 다른 쪽에 의해 공통 전극이 구성된다. 이러한 전기 광학 장치에서는, 반사성 전극으로서 알루미늄계 재료나 은계 재료 등의 금속 재료가 이용되고, 투광성 전극으로서는, ITO(Indium Tin Oxide) 등이 이용되고 있다. 여기서, 반사성 전극의 반사율은 높은 것이 요망되지만, 반사성 전극의 표면에 배향막 등의 고굴절률층이 형성되면, 반사율이 저하된다고 하는 문제점이 있다. 따라서, 반사성 전극의 상층에 복수층의 유전체막을 포함하는 증반사막을 형성하는 것이 제안되어 있다(특허 문헌 1 참조).
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 평11-2707호 공보
전기 광학 장치에서는, 반사성 전극 및 투광성 전극을 통하여 액정층에 교류의 전계가 인가되지만, 화소 전극과 공통 전극에서는, 일함수가 상위하고 있기 때문에, 액정층에 비대칭인 전계가 걸리게 된다. 예를 들면, 투광성 전극을 구성하는 ITO의 일함수는 약 5.0eV인 것에 대해, 반사성 전극을 구성하는 알루미늄의 일함수는 약 3.2eV이다. 그 결과, 전기 광학 장치에서 동일 패턴을 장시간 표시하면 소부 등의 문제점이 발생하기 쉽다. 이러한 문제점은, 특허 문헌 1에 기재된 구성과 같이, 반사성 전극의 표면에 유전체 다층막을 포함하는 증반사막을 형성한 경우에서도, 마찬가지로 발생한다. 또한, 상기의 소부를 방지하는 것을 목적으로, 반사성 전극 및 투광성 전극에 인가하는 전압에 오프셋을 걸어서 대칭성을 확보하는 것이 많지만, 환경 온도의 변화나 경시 변화에 의해 밸런스가 무너지는 경우가 있다.
이상의 문제점을 감안하여, 본 발명의 과제는, 반사성 전극의 반사율을 향상시킴과 함께, 액정층에 교류의 전계를 인가하는 방식을 채용한 경우에서도 소부 등의 문제점이 발생하지 않는 전기 광학 장치 및 그 전기 광학 장치를 구비한 전자 기기를 제공하는 데에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 전기 광학 장치는, 서로 대향하는 제1 기판과 투광성의 제2 기판과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 협지 된 액정층과, 상기 제1 기판과 상기 액정층 사이에 형성된, 화소 전극 및 공통 전극 중 한쪽을 구성하는 반사성 전극과, 상기 제2 기판과 상기 액정층 사이에 형성된, 화소 전극 및 공통 전극 중 다른 쪽을 구성하는 투광성 전극과, 상기 반사성 전극과 상기 액정층 사이에 형성된, 복수의 유전체막을 포함하는 제1 유전체층과, 상기 투광성 전극과 상기 액정층 사이에 형성된, 1층 내지 복수의 유전체막을 포함하는 제2 유전체층을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전기 광학 장치에서는, 반사성 전극의 상층에 복수층의 유전체막을 포함하는 제1 유전체층이 형성되어 있고, 이러한 제1 유전체층은 증반사막으로서 기능한다. 이 때문에, 반사성 전극에 의한 반사율이 높다. 따라서, 표시 광량을 향상시킬 수 있으므로, 밝은 표시를 행할 수 있다. 또한, 본 발명에서는, 반사성 전극의 상층에 제1 유전체층이 형성되어 있는 것을 이용하여, 간소한 구성으로, 액정층을 교류 구동하였을 때의 소부 등을 방지할 수 있다. 즉, 본 발명에서는, 반사성 전극의 상층에 제1 유전체층이 형성되어 있으므로, 투광성 전극의 상층에 제2 유전체층을 형성하면, 반사성 전극측과 투광성 전극측과의 일함수를 일치, 혹은 근사시킬 수 있다. 따라서, 액정층을 교류 구동하는 경우에서도, 액정층에 대칭인 전계를 걸 수 있다. 그 때문에, 전기 광학 장치에서 동일 패턴을 장시간 표시하여도 소부가 발생하지 않는다.
본 발명에서, 상기 제1 유전체층에서 상기 액정층에 가장 가까운 측에 형성된 유전체막과, 상기 제2 유전체층에서 상기 액정층에 가장 가까운 측에 형성된 유전체막은, 동일 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 구성을 채용하면, 반사 성 전극측과 투광성 전극측과의 일함수를 일치시킬 수 있으므로, 액정층에 대칭인 전계를 걸 수 있다. 그 때문에, 전기 광학 장치에서 동일 패턴을 장시간 표시하여도 소부가 발생하지 않는다.
본 발명에서, 상기 제2 유전체층은, 1층의 유전체막을 포함하는 것이 바람직하다. 투광성 전극의 표면에 제2 유전체층을 형성한 경우, 제2 유전체층에 기인하는 용량이 작으면, 액정층에 인가되는 전압이 작아진다. 따라서, 제2 유전체층을 1층의 유전체막으로 하면, 제2 유전체층에 기인하는 용량을 크게 할 수 있으므로, 액정층에 인가되는 전압의 저하를 억제할 수 있다. 그 때문에, 구동 전압을 높이지 않아도, 액정층을 바람직하게 구동할 수 있다.
본 발명에서는, 예를 들면, 상기 반사성 전극이 화소 전극이며, 상기 투광성 전극이 공통 전극인 구성을 채용할 수 있다. 또한, 상기 반사성 전극이 공통 전극이며, 상기 투광성 전극이 화소 전극인 구성을 채용하여도 된다.
본 발명에서, 상기 반사성 전극에는, 알루미늄이나 알루미늄 합금 등의 알루미늄계 재료나, 은이나 은합금 등의 은계 재료를 이용할 수 있다. 본 발명에서는, 코스트나 에칭 등의 가공의 용이성이라고 하는 관점에서, 상기 반사성 전극은 알루미늄계 재료인 것이 바람직하다.
본 발명을 적용한 전기 광학 장치는, 휴대 전화기나 모바일 컴퓨터 등의 전자 기기로서 이용할 수 있다. 또한, 본 발명을 적용한 전기 광학 장치는, 전자 기기로서의 투사형 표시 장치에도 이용할 수 있고, 이러한 투사형 표시 장치는, 전기 광학 장치에 광을 공급하기 위한 광원부와, 상기 전기 광학 장치에 의해 광 변조된 광을 투사하는 투사 광학계를 구비하고 있다.
도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 또한, 반사형의 액정 장치(반사형의 전기 광학 장치)에서는, 화소 전극 및 공통 전극 중 한쪽이 반사성 전극에 의해 구성되고, 화소 전극 및 공통 전극 중 다른 쪽이 투광성 전극에 의해 구성되지만, 이하의 설명에서는 화소 전극이 반사성 전극에 의해 구성되고, 공통 전극이 투광성 전극에 의해 구성되어 있는 경우를 중심으로 설명한다. 또한, 이하의 설명에서 참조하는 도면에서는, 각 층이나 각 부재를 도면 상에서 인식 가능한 정도의 크기로 하기 위해, 각 층이나 각 부재마다 축척을 서로 다르게 하고 있다. 또한, 전계 효과형 트랜지스터를 흐르는 전류의 방향이 반전되는 경우, 소스와 드레인이 교체되지만, 이하의 설명에서는, 편의상, 화소 전극이 접속되어 있는 측을 드레인으로 하고, 데이터선이 접속되어 있는 측을 소스로 하여 설명한다.
<전체 구성>
도 1은, 본 발명을 적용한 전기 광학 장치의 전기적 구성을 도시하는 블록도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 전기 광학 장치(100)는, 액정 패널(100p)을 갖고 있고, 액정 패널(100p)은, 그 중앙 영역에 복수의 화소(100a)가 매트릭스 형상으로 배열된 화소 영역(10b)을 구비하고 있다. 이러한 액정 패널(100p)에서, 후술하는 제1 기판(10)에는, 화소 영역(10b)의 내측에서 복수개의 데이터선(6a) 및 복수개의 주사선(3a)이 종횡으로 연장되어 있고, 그들 교점에 대응하는 위치에 화소(100a)가 구성되어 있다. 복수의 화소(100a)의 각각에는, 화소 스위칭 소자로서의 전계 효 과형 트랜지스터(30) 및 후술하는 화소 전극(9a)이 형성되어 있다. 전계 효과형 트랜지스터(30)의 소스에는 데이터선(6a)이 전기적으로 접속되고, 전계 효과형 트랜지스터(30)의 게이트에는 주사선(3a)이 전기적으로 접속되고, 전계 효과형 트랜지스터(30)의 드레인에는 화소 전극(9a)이 전기적으로 접속되어 있다.
제1 기판(10)에서, 화소 영역(10b)의 외측 영역에는 주사선 구동 회로(104) 및 데이터선 구동 회로(101)가 구성되어 있다. 데이터선 구동 회로(101)는 각 데이터선(6a)의 일단에 전기적으로 접속하고 있고, 화상 처리 회로로부터 공급되는 화상 신호를 각 데이터선(6a)에 순차적으로 공급한다. 주사선 구동 회로(104)는, 각 주사선(3a)에 전기적으로 접속하고 있고, 주사 신호를 각 주사선(3a)에 순차적으로 공급한다.
각 화소(100a)에서, 화소 전극(9a)은, 후술하는 대향 기판에 형성된 공통 전극과 액정을 개재하여 대향하고, 액정 용량(50a)을 구성하고 있다. 또한, 각 화소(100a)에는, 액정 용량(50a)에서 유지되는 화상 신호의 변동을 방지하기 위해, 액정 용량(50a)과 병렬로 축적 용량(60)이 부가되어 있다. 본 형태에서는, 축적 용량(60)을 구성하기 위해, 복수의 화소(100a)에 걸쳐서 주사선(3a)과 병행하여 연장된 용량선(3b)이 형성되어 있다.
<액정 패널 및 소자 기판의 구성>
도 2의 (a), (b)는 각각, 본 발명을 적용한 전기 광학 장치(100)의 액정 패널(100p)을 각 구성 요소와 함께 대향 기판의 측으로부터 본 평면도 및 그 H-H' 단면도이다. 도 2의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 전기 광학 장치(100)의 액정 패 널(100p)에서는, 소정의 간극을 두고 제1 기판(10)(소자 기판)과 제2 기판(20)(대향 기판)이 소정의 간극을 두고 시일재(107)에 의해 접합되어 있고, 시일재(107)는 제2 기판(20)의 가장자리를 따르도록 배치되어 있다. 시일재(107)는, 광 경화 수지나 열 경화성 수지 등을 포함하는 접착제이며, 양 기판간의 거리를 소정값으로 하기 위한 글래스 화이버, 혹은 글래스 비즈 등의 갭재가 배합되어 있다. 본 형태에서, 제1 기판(10)의 기체는 투광성 기판(10d)이며, 제2 기판(20)의 기체도, 마찬가지의 투광성 기판(20d)이다.
제1 기판(10)에서, 시일재(107)의 외측 영역에서는, 제1 기판(10)의 1변을 따라서 데이터선 구동 회로(101) 및 복수의 단자(102)가 형성되어 있고, 이 1변에 인접하는 다른 변을 따라서 주사선 구동 회로(104)가 형성되어 있다. 또한, 제2 기판(20)의 코너부의 적어도 1개소에서는, 제1 기판(10)과 제2 기판(20) 사이에서 전기적 도통을 취하기 위한 상하 도통재(109)가 형성되어 있다.
상세하게는 후술하지만, 제1 기판(10)에는, 알루미늄이나 알루미늄 합금 등의 알루미늄계 재료나, 은이나 은합금 등의 은계 재료를 포함하는 반사성의 화소 전극(9a)(반사성 전극)이 매트릭스 형상으로 형성되어 있다. 본 형태에서는, 화소 전극(9a)에는, 상기의 금속 재료 중, 알루미늄이나 알루미늄 합금 등의 알루미늄계 재료가 이용되어 있다.
이에 대해, 제2 기판(20)에는, 시일재(107)의 내측 영역에 차광성 재료를 포함하는 액연(108)이 형성되고, 그 내측이 화상 표시 영역(10a)으로 되어 있다. 제2 기판(20)에는, ITO(Indium Tin Oxide)막을 포함하는 공통 전극(21)(투광성 전극) 이 형성되어 있다. 또한, 제2 기판(20)에는 화소 전극(9a) 사이와 대향하는 위치에 블랙 매트릭스 혹은 블랙 스트라이프라고 불리는 차광막(도시 생략)이 형성되는 경우가 있다.
또한, 화소 영역(10b)에는, 액연(108)과 겹치는 영역에 더미의 화소가 구성되는 경우가 있고, 이 경우 화소 영역(10b) 중, 더미 화소를 제외한 영역이 화상 표시 영역(10a)으로서 이용되게 된다.
이러한 반사형의 전기 광학 장치(100)에서는, 제2 기판(20)의 측으로부터 입사한 광이 화소 전극(9a)에서 반사하여 다시, 제2 기판(20)의 측으로부터 출사되는 동안에 액정층(50)에 의해 화소마다 광 변조되는 결과, 화상이 표시된다. 여기서, 전기 광학 장치(100)는 모바일 컴퓨터, 휴대 전화기 등의 전자 기기의 컬러 표시 장치로서 이용할 수 있고, 이 경우, 제2 기판(20)에는, 컬러 필터(도시 생략)나 보호막이 형성된다. 또한, 제2 기판(20)의 광 입사측의 면에는, 사용하는 액정층(50)의 종류, 즉 TN(트위스티드 네마틱) 모드, STN(슈퍼 TN) 모드 등등의 동작 모드나, 노멀리 화이트 모드/노멀리 블랙 모드 별에 따라서, 편광 필름, 위상차 필름, 편광판 등이 소정의 방향에 배치된다. 또한, 전기 광학 장치(100)는, 후술하는 투사형 표시 장치(액정 프로젝터)에서, RGB용의 라이트 밸브로서 이용할 수 있다. 이 경우, RGB용의 각 전기 광학 장치(100)의 각각에는, RGB색 분해용의 다이크로익 미러를 통하여 분해된 각 색의 광이 투사광으로서 각각 입사되게 되므로, 컬러 필터는 형성되지 않는다.
<각 화소의 구성>
도 3의 (a), (b)는 각각, 본 발명을 적용한 반사형의 전기 광학 장치(100)에 이용한 제1 기판(10)에서 서로 인접하는 화소의 평면도, 및 그 A-A'선에 상당하는 위치에서 전기 광학 장치(100)를 절단하였을 때의 단면도이다. 또한, 도 3의 (a)에서, 데이터선(6a)은 일점 쇄선으로 나타내고, 주사선(3a) 및 용량선(3b)은 실선으로 나타내고, 반도체층(1a)은 가는 점선으로 나타내고, 화소 전극(9a)에 대해서는 이점 쇄선으로 나타내고 있다.
도 3의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 제1 기판(10)에는 석영 기판이나 글래스 기판 등을 포함하는 투광성 기판(10d)의 제1 면(10x) 및 제2 면(10y) 중, 제2 기판(20)측에 위치하는 제1 면(10x)에 실리콘 산화막 등을 포함하는 투광성의 기초 절연층(15)이 형성되어 있음과 함께, 그 상층측에서, 화소 전극(9a)과 겹치는 위치에 N채널형의 전계 효과형 트랜지스터(30)가 형성되어 있다. 전계 효과형 트랜지스터(30)는, 섬 형상의 폴리실리콘막 혹은 섬 형상의 단결정 반도체층을 포함하는 반도체층(1a)에 대해, 채널 영역(1g), 저농도 소스 영역(1b), 고농도 소스 영역(1d), 저농도 드레인 영역(1c), 및 고농도 드레인 영역(1e)이 형성된 LDD 구조를 구비하고 있다. 반도체층(1a)의 표면측에는, 실리콘 산화막이나 실리콘 질화막을 포함하는 투광성의 게이트 절연층(2)이 형성되어 있고, 게이트 절연층(2)의 표면에는, 금속막이나 도프드 실리콘막을 포함하는 게이트 전극(주사선(3a))이 형성되어 있다. 또한, 반도체층(1a)에서의 고농도 드레인 영역(1e)으로부터의 연장 부분에는, 게이트 절연층(2)을 개재하여 용량선(3b)이 대향하고, 축적 용량(60)이 형성되어 있다.
본 형태에서, 전계 효과형 트랜지스터(30)는 LDD(Lightly Doped Drain) 구조를 구비하고 있지만, 고농도 소스 영역 및 고농도 드레인 영역이 주사선(3a)에 자기 정합적으로 형성되어 있는 구조를 채용하여도 된다. 또한, 본 형태에서는, 게이트 절연층(2)은, 열 산화에 의해 형성된 실리콘 산화막을 포함하지만, CVD법 등에 의해 형성된 실리콘 산화막이나 실리콘 질화막을 이용할 수도 있다. 또한, 게이트 절연층(2)에는, 열 산화에 의해 형성된 실리콘 산화막과, CVD법 등에 의해 형성된 실리콘 산화막이나 실리콘 질화막과의 다층막을 이용할 수도 있다. 또한, 제1 기판(10)에서는, 기체로서, 단결정 실리콘 기판을 이용할 수 있다.
전계 효과형 트랜지스터(30)의 상층측에는, 실리콘 산화막이나 실리콘 질화막 등의 투광성 절연막을 포함하는 층간 절연막(71, 72)이 형성되어 있다. 층간 절연막(71)의 표면에는 금속막이나 도프드 실리콘막을 포함하는 데이터선(6a) 및 드레인 전극(6b)이 형성되고, 데이터선(6a)은 층간 절연막(71)에 형성된 컨택트 홀(71a)을 통하여 고농도 소스 영역(1d)에 전기적으로 접속하고, 드레인 전극(6b)은 층간 절연막(71)에 형성된 컨택트 홀(71b)을 통하여 고농도 드레인 영역(1e)에 전기적으로 접속하고 있다. 층간 절연막(72)의 표면에는 화소 전극(9a)이 섬 형상으로 형성되어 있고, 화소 전극(9a)은 층간 절연막(72)에 형성된 컨택트 홀(72b)을 통하여 드레인 전극(6b)에 전기적으로 접속되어 있다. 이러한 전기적인 접속을 행할 때에, 본 형태에서는, 컨택트 홀(72b)의 내부는 플러그(8a)라고 불리는 도전막에 의해 메워지고, 화소 전극(9a)은 플러그(8a)를 통하여 드레인 전극(6b)에 전기적으로 접속되어 있다.
화소 전극(9a)의 표면측에는, 후술하는 제1 유전체층(18)과, 배향막(16)이 순서대로 적층되어 있다. 여기서, 층간 절연막(72)의 표면과 플러그(8a)의 표면은, 연속된 평탄면을 형성하고 있고, 이러한 평탄면 상에 화소 전극(9a)이 형성되어 있다.
제2 기판(20)에서는, 투광성 기판(20d)에서 제1 기판(10)과 대향하는 면 전체에 ITO막을 포함하는 공통 전극(21)이 베타 형상으로 형성되고, 공통 전극(21)의 표면측에는, 후술하는 제2 유전체층(28)과, 배향막(26)이 순서대로 형성되어 있다.
이와 같이 구성한 제1 기판(10)과 제2 기판(20)은, 화소 전극(9a)과 공통 전극(21)이 대면하도록 대향 배치되고, 또한 이들 기판간에는, 시일재(107)에 의해 둘러싸여진 공간 내에 전기 광학 물질로서의 액정층(50)이 봉입되어 있다. 액정층(50)은, 화소 전극(9a)으로부터의 전계가 인가되어 있지 않은 상태에서, 제1 기판(10) 및 제2 기판(20)에 형성된 배향막(16, 26)에 의해 소정의 배향 상태를 취한다. 액정층(50)은, 예를 들면 1종 또는 여러 종류의 네마틱 액정을 혼합한 것 등을 포함한다. 배향막(16, 26)은, 러빙 처리를 실시한 폴리이미드막 등을 포함한다.
본 형태에서는, 배향막(16)에 대한 러빙을 균일하게 행한다고 하는 관점에서, 인접하는 화소 전극(9a) 사이가 표면 절연막(73)으로 메워져 있다. 이 때문에, 화소 전극(9a)의 표면과 표면 절연막(73)의 표면은, 연속된 평탄면을 형성하고 있고, 이러한 평탄면 상에, 제1 유전체층(18) 및 배향막(16)이 형성되어 있다.
<제1 유전체층(18)의 구성>
본 형태의 전기 광학 장치(100)에서, 화소 전극(9a)은 알루미늄 재료를 포함하는 반사성 도전막이 이용되고 있지만, 화소 전극(9a)의 표면에 배향막(16)을 직접 형성한 경우, 반사율이 낮아진다. 따라서, 본 형태에서는, 화소 전극(9a)과 배향막(16) 사이(화소 전극(9a)의 상층)에는 제1 유전체층(18)이 형성되어 있다. 이러한 제1 유전체층(18)은, 복수의 유전체막을 포함하는 유전체 다층막이며, 증반사막으로서 기능한다. 이 때문에, 화소 전극(9a)의 상층에 배향막(16)을 형성하여도 높은 반사율이 얻어진다.
이러한 제1 유전체층(18)은, 굴절률이 낮은 유전체막을 포함하는 저굴절률층(181)과, 이 저굴절률층(181)보다 굴절률이 높은 유전체막을 포함하는 고굴절률층(182)이 교대로 적층된 유전체 다층막이다. 제1 유전체층(18)은, 저굴절률층(181)과 고굴절률층(182)이 교대로 1층씩, 계 2층 형성된 구성이나, 저굴절률층(181)과 고굴절률층(182)을 1조로 하여 복수조(예를 들면, 2조)가 적층된 구성을 갖고 있다. 본 형태에서, 제1 유전체층(18)은 저굴절률층(181)과 고굴절률층(182)이 교대로 1층씩, 계 2층 형성된 구성을 갖고 있다.
여기서, 저굴절률층(181)과 고굴절률층(182)은, 굴절률의 상대적인 고저로 정의되는 것이며, 그 고저에 절대적인 수치가 존재하는 것은 아니다. 따라서, 예를 들면 굴절률이 1.7 미만인 것을 저굴절률층(181)으로 하고, 굴절률이 1.7 이상인 것을 고굴절률층(182)으로 정의하면, 저굴절률층(181) 및 고굴절률층(182)으로서는, 이하의 재료
저굴절률층(181)
불화마그네슘(MgF2)/굴절률=1.38
이산화실리콘(SiO2)/굴절률=1.46
불화란탄(LaF3)/굴절률=1.59
산화알루미늄(Al2O3)/굴절률=1.62
불화세륨(CeF3)/굴절률=1.63
고굴절률층(182)
산화인듐(In2O3)/굴절률=2.00
질화실리콘(SiN)/굴절률=2.05
산화티탄(TiO2)/굴절률=2.10
산화지르코늄(ZrO2)/굴절률=2.10
산화탄탈(Ta2O5)/굴절률=2.10
산화텅스텐(WO3)/굴절률=2.35
황화아연(ZnS)/굴절률=2.35
산화세륨(CeO2)/굴절률=2.42
의 단일계나 혼합계가 이용된다.
이들 중 어느 하나의 유전체막을 이용한 경우도, 저굴절률층(181) 및 고굴절 률층(182)의 각각의 광학적막 두께 nd(n=굴절률, d=막 두께)는, 설계 시의 파장 λ0의 1/4배로 설정된다. 또한, 제1 유전체층(18)은, 적어도 화소 전극(9a)의 상층에 형성되어 있으면 되지만, 본 발명에서는, 제1 기판(10)의 전체면 또는 대략 전체면에 형성되어 있다.
여기서, 설계 시의 파장 λ0은, 가시 영역의 임의의 파장을 설정할 수 있다. 그 때, 저굴절률층(181)에 대한 설계 시의 파장 λ0과, 고굴절률층(182)에 대한 설계 시의 파장 λ0은, 서로 동일한 구성, 혹은 서로 상위하는 구성 중 어느 하나이어도 된다.
<제2 유전체층(28)의 구성>
전기 광학 장치(100)에서, 액정층(50)에 교류 구동하는 경우, 화소 전극(9a)과 공통 전극(21)에서는, 일함수가 상위하고 있기 때문에, 액정층(50)에 비대칭인 전계가 걸리게 된다. 그 결과, 전기 광학 장치(100)에서 동일 패턴을 장시간 표시하면 소부 등의 문제점이 발생한다. 따라서, 본 형태의 전기 광학 장치(100)에서는, 화소 전극(9a)의 상층에 유전체 다층막을 포함하는 제1 유전체층(18)이 형성되어 있는 것을 이용하여, 화소 전극(9a)측의 일함수와, 공통 전극(21)측의 일함수를 일치 혹은 근사시킨다.
즉, 본 형태에서는, 화소 전극(9a)의 상층(화소 전극(9a)과 배향막(16) 사이)에 유전체 다층막을 포함하는 제1 유전체층(18)이 형성되어 있으므로, 공통 전극(21)의 상층(공통 전극(21)과 배향막(26) 사이)에, 1층 내지 복수층의 제2 유전 체층(28)을 형성한 구성이 채용되어 있다.
이러한 제2 유전체층(28)으로서는, 상기의 유전체막을 이용할 수 있고, 이들 유전체막 중 어느 하나를 이용한 경우도, 화소 전극(9a)측의 일함수와, 공통 전극(21)측의 일함수를 일치 혹은 근사시킬 수 있다. 그 때문에, 액정층(50)을 교류 구동한 경우에서도, 액정층(50)에 대칭 혹은 대략 대칭인 전계를 걸 수 있다. 그 때문에, 전기 광학 장치(100)에서 동일 패턴을 장시간 표시하여도 소부가 발생하지 않는다.
여기서, 제2 유전체층(28)으로서 실리콘 산화막을 이용하면, 제1 기판(10)의 제조 공정에서 이용하는 재료로 성막할 수 있다고 하는 이점이 있다. 또한, 제1 유전체층(18)에서 최상층에 형성된 유전체막과, 제2 유전체층(28)에서 최상층에 형성된 유전체막이 동일 재료이면, 화소 전극(9a)측과 공통 전극(21)측과의 일함수를 일치시킬 수 있다. 그 때문에, 액정층(50)에 대칭 혹은 대략 대칭인 전계를 걸 수 있으므로, 전기 광학 장치(100)에서의 소부를 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 제2 유전체층(28)은 1층 내지 복수층의 유전체막으로 형성할 수 있지만, 제2 유전체층(28)은 1층의 유전체막을 포함하는 것이 바람직하다. 공통 전극(21)의 표면에 제2 유전체층(28)을 형성한 경우, 제2 유전체층(28)에 기인하는 용량이 작으면, 액정층(50)에 인가되는 전압이 작아지지만, 제2 유전체층(28)이 1층의 유전체막이면, 제2 유전체층(28)에 기인하는 용량을 크게 할 수 있다. 그 때문에, 액정층(50)에 인가되는 전압의 저하를 억제할 수 있으므로, 구동 전압을 높이지 않아도, 액정층(50)을 바람직하게 구동할 수 있다.
<전기 광학 장치(100)의 제1 기판(10)의 제조 방법>
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명을 적용한 전기 광학 장치(100)의 제조 방법을 설명하면서, 전기 광학 장치(100)의 구성을 상세하게 설명한다. 도 4는, 본 발명을 적용한 전기 광학 장치(100)의 제조 방법에서, 데이터선(6a), 드레인 전극(6b) 및 층간 절연막(72)을 형성한 이후, 화소 전극(9a)을 형성하기 위한 반사성 도전막을 형성할 때까지의 공정 단면도이며, 도 5는 본 발명을 적용한 전기 광학 장치(100)의 제조 방법에서, 반사성 도전막을 패터닝하여 화소 전극(9a)을 형성한 후, 제1 유전체층(18)을 형성할 때까지의 공정 단면도이다.
우선, 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 투광성 기판(10d)의 제1 면(10x)에, 전계 효과형 트랜지스터(30), 데이터선(6a), 드레인 전극(6b)을 형성한 후, 실리콘 산화물 등에 의해 층간 절연막(72)을 형성한다. 다음으로, 포토리소그래피 기술 및 에칭 기술을 이용하여, 층간 절연막(72)에 컨택트 홀(72b)을 형성한다.
다음으로, 플러그 형성 공정에서는, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 층간 절연막(72) 상에, 몰리브덴 등의 도전막(8)을 두껍게 형성한 후, 도전막(8)을 표면부터 연마한다. 그 결과, 도 4의 (c)에 도시한 바와 같이, 층간 절연막(72)의 표면에 형성되어 있었던 도전막(8)이 제거되고, 컨택트 홀(72b) 내에만 도전막(8)이 플러그(8a)로서 남는다. 이러한 연마로서는 화학 기계 연마를 이용할 수 있고, 화학 기계 연마에서는 연마액에 함유되는 화학 성분의 작용과, 연마제와 투광성 기판(10d)과의 상대 이동에 의해, 고속으로 평활한 연마면을 얻을 수 있다. 보다 구체적으로는, 연마 장치에서, 부직포, 발포 폴리우레탄, 다공질 불소 수지 등을 포 함하는 연마포(패드)를 접착한 정반과, 제1 기판(10)을 유지하는 홀더를 상대 회전시키면서, 연마를 행한다. 그 때, 예를 들면 평균 입경이 0.01∼20㎛인 산화 세륨 입자, 분산제로서의 아크릴산에스테르 유도체 및 물을 함유하는 연마제를 연마포와 투광성 기판(10d) 사이에 공급한다.
다음으로, 화소 전극 형성 공정에서는, 도 4의 (d)에 도시한 바와 같이, 층간 절연막(72)의 표면과, 플러그가 구성하는 평탄면 상에, 알루미늄 재료를 포함하는 반사성 도전막(9)을 형성한 후, 포토리소그래피 기술 및 에칭 기술을 이용하여, 반사성 도전막(9)을 패터닝하고, 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 화소 전극(9a)을 섬 형상으로 형성한다.
다음으로, 표면 절연막 형성 공정에서는, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 화소 전극(9a)의 표면 및 인접하는 화소 전극(9a) 사이에서 노출되어 있는 층간 절연막(72)의 표면을 덮도록 표면 절연막(73)을 형성한 후, 연마 공정을 행한다. 그 결과, 도 5의 (c)에 도시한 바와 같이, 화소 전극(9a)의 표면이 노출됨과 함께, 인접하는 화소 전극(9a)의 간극(9s)은, 표면 절연막(73)에 의해 메워진 상태로 된다. 이러한 연마에도 화학 기계 연마를 이용할 수 있다.
다음으로, 제1 유전체층 형성 공정에서는, 도 5의 (d)에 도시한 바와 같이, 화소 전극(9a)의 표면 및 표면 절연막(73)의 표면을 덮도록, 제1 기판(10)의 전체면 혹은 대략 전체면에 복수층의 유전체막(저굴절률층(181) 및 고굴절률층(182))을 순차적으로 형성하고, 유전체 다층막을 포함하는 제1 유전체층(18)을 형성한다. 이러한 유전체막의 형성에는 스퍼터법, 진공 증착법, 이온 플래팅법 등의 PVD(Physical Vapor Deposition)법이나, CVD(Chemical Vapor Deposition)법 등을 이용할 수 있다.
그러한 후에는, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 제1 유전체층(18)의 표면에 폴리이미드막 등을 도포하여 배향막(16)을 형성한 후, 러빙 처리를 행한다.
<전기 광학 장치(100)의 제2 기판(20)의 제조 방법>
도 3의 (b)에 도시한 제2 기판(20)을 제조하기 위해서는, 투광성 기판(20d)의 표면에 ITO막을 포함하는 공통 전극(21)(투광성 전극)을 형성한 후, 공통 전극(21)의 표면을 덮도록, 투광성 기판(20d)의 전체면 혹은 대략 전체면에 제2 유전체층(28)을 형성한다. 이러한 유전체막의 형성에도, 스퍼터법, 진공 증착법, 이온 플래팅법 등의 PVD법이나, CVD법 등을 이용할 수 있다. 그러한 후에는, 제2 유전체층(28)의 표면에 폴리이미드막 등을 도포하여 배향막(26)을 형성한 후, 러빙 처리를 행한다.
<본 형태의 주된 효과>
이상 설명한 바와 같이, 본 형태의 전기 광학 장치(100)에서는, 화소 전극(9a)(반사성 전극)의 상층에 복수층의 유전체막(저굴절률층(181) 및 고굴절률층(182))을 포함하는 제1 유전체층(18)이 형성되어 있고, 이러한 제1 유전체층(18)은 증반사막으로서 기능한다. 이 때문에, 화소 전극(9a)에 의한 반사율이 높다. 따라서, 표시 광량을 향상시킬 수 있으므로, 밝은 표시를 행할 수 있다.
또한, 제1 유전체층(18)에 의해 화소 전극(9a)의 반사율을 높이고 있으므로, 화소 전극(9a)에 알루미늄계 재료를 이용할 수 있다. 그 때문에, 화소 전극(9a)에 은계 재료를 이용한 경우에 비교하여, 코스트의 저감, 패터닝 공정 등의 간소화를 도모할 수 있다.
본 형태에서는, 화소 전극(9a)의 상층에 제1 유전체층(18)(유전체막 다층막)이 형성되어 있는 것을 이용하여, 간소한 구성으로, 액정층(50)을 교류 구동하였을 때의 소부 등을 방지할 수 있다. 즉, 본 형태에서는, 화소 전극(9a)의 상층에 유전체 다층막이 형성되어 있으므로, 공통 전극(21)의 상층에 제2 유전체층(28)을 형성하면, 화소 전극(9a)의 측과 공통 전극(21)의 측과의 일함수를 일치, 혹은 근사시킬 수 있으므로, 액정층(50)에 대칭인 전계를 걸 수 있다. 그 때문에, 전기 광학 장치(100)에서 동일 패턴을 장시간 표시하여도 소부가 발생하지 않는다.
[다른 실시 형태]
상기 실시 형태에서는, 화소 전극(9a)이 반사성 전극이며, 공통 전극(21)이 투광성 전극인 구성이었지만, 화소 전극(9a)이 투광성 전극이며, 공통 전극(21)이 반사성 전극인 전기 광학 장치에 본 발명을 적용하여도 된다.
또한, 도 6의 (a)를 참조하여 이하에 설명하는 전자 기기(투사형 표시 장치(1000))와 같이, 3매의 전기 광학 장치(100)(전기 광학 장치(100R, 100G, 100B))에 입사하는 광의 파장이 규정되어 있는 경우, 제1 유전체층(18)을 설계할 때의 파장 λ0에 대해서는, 전기 광학 장치(100)(전기 광학 장치(100R, 100G, 100B))마다 최적의 값을 설정하여도 된다.
[전자 기기에의 탑재예]
본 발명에 따른 반사형의 전기 광학 장치(100)는, 도 6의 (a)에 도시한 투사형 표시 장치(액정 프로젝터/전자 기기)나, 도 6의 (b), (c)에 도시한 휴대용 전자 기기에 이용할 수 있다.
도 6의 (a)에 도시한 투사형 표시 장치(1000)는, 시스템 광축 L을 따라서 광원부(810), 인터그레이터 렌즈(820) 및 편광 변환 소자(830)가 배치된 편광 조명 장치(800)를 갖고 있다. 또한, 투사형 표시 장치(1000)는, 시스템 광축 L을 따라서, 편광 조명 장치(800)로부터 출사된 S편광 광속을 S편광 광속 반사면(841)에 의해 반사시키는 편광 빔 스플리터(840)와, 편광 빔 스플리터(840)의 S편광 광속 반사면(841)으로부터 반사된 광 중, 청색광(B)의 성분을 분리하는 다이크로익 미러(842)와, 청색광이 분리된 후의 광속 중, 적색광(R)의 성분을 반사시켜 분리하는 다이크로익 미러(843)를 갖고 있다. 또한, 투사형 표시 장치(1000)는, 각 색광이 입사하는 3매의 전기 광학 장치(100)(전기 광학 장치(100R, 100G, 100B))를 구비하고 있다. 이러한 투사형 표시 장치(1000)는, 3개의 전기 광학 장치(100R, 100G, 100B)에서 변조된 광을 다이크로익 미러(842, 843) 및 편광 빔 스플리터(840)에서 합성한 후, 이 합성광을 투사 광학계(850)에 의해 스크린(860)에 투사한다.
이러한 구성의 전자 기기(투사형 표시 장치(1000))에서는, 3매의 전기 광학 장치(100)(전기 광학 장치(100R, 100G, 100B))에 입사하는 광의 파장이 규정되어 있다. 따라서, 제1 기판(10)에 제1 유전체층(18)을 형성할 때, 저굴절률층(181) 및 고굴절률층(182)의 각각의 광학적 막 두께 nd를 결정할 때의 파장 λ0에 대해서 는, 전기 광학 장치(100)(전기 광학 장치(100R, 100G, 100B))마다 최적의 값을 설정하여도 된다. 이러한 구성을 채용한 경우, 전기 광학 장치(100R, 100G, 100B)마다 제1 유전체층(18)의 구성이 상위하게 되지만, 전기 광학 장치(100R, 100G, 100B)마다 최적의 제1 유전체층(18)을 형성할 수 있기 때문에, 투사형 표시 장치(1000)의 밝기를 향상시킬 수 있다.
다음으로, 도 6의 (b)에 도시한 휴대 전화기(3000)는, 복수의 조작 버튼(3001), 스크롤 버튼(3002) 및 표시 유닛으로서의 전기 광학 장치(100)를 구비한다. 스크롤 버튼(3002)을 조작함으로써, 전기 광학 장치(100)에 표시되는 화면이 스크롤된다. 도 6의 (c)에 도시한 정보 휴대 단말기(PDA:Personal Digital Assistants)는, 복수의 조작 버튼(4001), 전원 스위치(4002)와 표시 유닛으로서의 전기 광학 장치(100)를 구비하고 있고, 전원 스위치(4002)를 조작하면, 주소록이나 스케줄부 등의 각종의 정보가 전기 광학 장치(100)에 표시된다.
또한, 제2 기판(20) 등에 컬러 필터를 형성하면, 컬러 표시 가능한 전기 광학 장치(100)를 형성할 수 있다. 또한, 컬러 필터를 형성한 전기 광학 장치(100)를 이용하면, 단판식의 투사형 표시 장치를 구성할 수도 있다.
또한, 본 발명을 적용한 전기 광학 장치(100)가 탑재되는 전자 기기로서는, 도 6의 (a), (b), (c)에 도시한 것 외, 헤드 마운티드 디스플레이, 디지털 스틸 카메라, 액정 텔레비전, 뷰 파인더형, 모니터 직시형의 비디오 테이프 레코더, 카 네비게이션 장치, 페이저, 전자 수첩, 전자 계산기, 워드 프로세서, 워크 스테이션, 영상 전화, POS 단말기, 은행 단말기 등의 전자 기기 등을 들 수 있다.
도 1은 본 발명을 적용한 반사형 전기 광학 장치의 전기적 구성을 도시하는 블록도.
도 2의 (a), (b)는 각각, 본 발명을 적용한 반사형 전기 광학 장치의 액정 패널을 각 구성 요소와 함께 대향 기판의 측으로부터 본 평면도 및 그 H-H' 단면도.
도 3의 (a), (b)는 각각, 본 발명을 적용한 반사형의 전기 광학 장치에 이용한 소자 기판에서 서로 인접하는 화소의 평면도 및 그 A-A'선에 상당하는 위치에서 전기 광학 장치를 절단하였을 때의 단면도.
도 4는 본 발명을 적용한 전기 광학 장치의 제조 방법에서, 데이터선, 드레인 전극 및 층간 절연막을 형성한 후, 화소 전극을 형성하기 위한 반사성 도전막을 형성할 때까지의 공정 단면도.
도 5는 본 발명을 적용한 전기 광학 장치의 제조 방법에서, 반사성 도전막을 패터닝하여 화소 전극을 형성한 후, 제1 유전체층을 형성할 때까지의 공정 단면도.
도 6은 본 발명을 적용한 반사형의 전기 광학 장치를 이용한 전자 기기의 설명도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
9a : 화소 전극(반사성 전극)
10 : 제1 기판
18 : 제1 유전체층
20 : 제2 기판
21 : 공통 전극(투광성 전극)
28 : 제2 유전체층
30 : 전계 효과형 트랜지스터
50 : 액정층
100 : 전기 광학 장치
100a : 화소
181 : 저굴절률층
182 : 고굴절률층

Claims (7)

  1. 서로 대향하는 제1 기판과 투광성의 제2 기판과,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 협지된 액정층과,
    상기 제1 기판과 상기 액정층 사이에 형성된, 화소 전극 및 공통 전극 중 한쪽을 구성하는 반사성 전극과,
    상기 제2 기판과 상기 액정층 사이에 형성된, 화소 전극 및 공통 전극 중 다른 쪽을 구성하는 투광성 전극과,
    상기 반사성 전극과 상기 액정층 사이에 형성된, 복수의 유전체막을 포함하는 제1 유전체층과,
    상기 투광성 전극과 상기 액정층 사이에 형성된, 1층 내지 복수의 유전체막을 포함하는 제2 유전체층
    을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유전체층에서 상기 액정층에 가장 가까운 측에 형성된 유전체막과, 상기 제2 유전체층에서 상기 액정층에 가장 가까운 측에 형성된 유전체막은, 동일 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 유전체층은, 1층의 유전체막을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반사성 전극은 화소 전극이며,
    상기 투광성 전극은 공통 전극인 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반사성 전극은, 알루미늄계 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 전기 광학 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전기 광학 장치에 광을 공급하기 위한 광원부와, 상기 전기 광학 장치에 의해 광 변조된 광을 투사하는 투사 광학계를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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