KR20130010838A - 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 따르면, 표시 장치는 주 기판 및 광제어층을 포함한다. 주 기판은 주면을 가진 주 기부, 주면 상에 구비된 파장 선택 투과층, 및 파장 선택 투과층 상에 구비된 회로층을 포함한다. 광제어층은 주 기판과 적층되고, 가변 광학 특성을 가진다. 파장 선택 투과층은 하측 및 상측 반사층과 제1, 제2 스페이서층을 구비한다. 상측 반사층은 하측 반사층 상에 구비된다. 제1 스페이서층은 하측 반사층과 상측 반사층 사이에 구비된다. 제2 스페이서층은 하측 반사층과 상측 반사층 사이에 구비되고, 제1 스페이서층과 다른 두께를 가진다. 회로층은 제1 화소 전극, 제2 화소 전극, 제1 스위칭 소자, 제2 스위칭 소자를 구비한다.

Description

표시 장치 및 그 제조 방법{DISPLAY DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
관련 문서 상호 참조
본 출원은 2011년 7월 19일 출원된 일본 특허 출원 제2011-158477호를 기초로 우선권을 주장하고, 이는 참조 문헌으로서 그 전체 내용이 본 명세서에 원용된다. 본 명세서에 기술된 실시예는 일반적으로 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
예를 들어, 두 개의 기판 사이에 액정층을 구비한 액정 표시 장치 등의 표시 장치에서, 청색, 녹색 및 적색 컬러 필터는 컬러 표시를 수행하기 위해 복수의 픽셀 내에 구비된다. 특정 파장의 광을 흡수하는 컬러 필터를 이용하여 높은 색 재현성을 얻을 경우, 광 이용 효율은 컬러 필터의 빛의 흡수에 의해 저감하고, 어두운 이미지가 표시된다.
이러한 표시 장치에 있어서, 광 이용 효율 및 생산성의 증대가 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따르면 표시 장치는 주 기판 및 광 제어층을 포함한다. 상기 주 기판은 주면을 갖는 주 기부(base)와 주면 위에 구비된 파장 선택 투과층 및 파장 선택 투과층 상에 구비된 회로층을 갖는다. 광 제어층은 주 기판과 적층되고 가변의 광학 특성을 가진다. 파장 선택 투과층은 하측 반사층, 상측 반사층, 제1 스페이서층 및 제2 스페이서층을 포함한다. 상측 반사층은 하측 반사층 상에 구비된다. 상기 하측 반사층과 상기 상측 반사층 사이에 제1 스페이서층이 구비된다. 제2 스페이서층은 주면과 평행한 제1 스페이서 층과 병치되도록 하측 반사층과 상측 반사층 사이에 구비되며, 제1 스페이서층의 두께와 다른 두께를 갖는다. 회로층은 제1 화소 전극, 제2 화소 전극, 제1 스위칭 소자 및 제2 스위칭 소자를 포함한다. 제1 화소 전극은 주면에 대하여 수직인 제1 방향을 따라서 보았을 때에 제1 스페이서층과 겹치는 부분을 포함한다. 제2 화소 전극은 제1 방향을 따라 보았을 때 제2 스페이서층과 겹치는 부분을 포함한다. 제1 스위칭 소자는 제1 화소 전극에 접속된다. 제2 스위칭 소자는 제2 픽셀 전극에 접속된다.
다른 실시예에 따르면, 표시 장치의 제조방법이 개시된다. 이 장치는 주면을 갖는 주 기부, 주면 상에 구비된 파장 선택 투과층, 및 파장 선택 투과층 상에 구비된 회로층을 포함하는 주 기판을 포함한다. 파장 선택 흡수층은 주 기판과 적층되고, 광 제어층은 파장 선택 흡수층과 적층되며, 가변의 광학 특성을 가진다. 파장 선택 투과층은 하측 반사층, 하측 반사층 상에 구비된 상측 반사층, 하측 반사층과 상측 반사층 사이에 구비된 제1 스페이서층, 및 주면과 평행한 제1 면내에 제1 스페이서층과 병치되도록 하측 반사층과 상측 반사층 사이에 구비되며 제1 스페이서층의 두께와 다른 두께를 갖는 제2 스페이서층을 포함한다. 회로층은 주면에 대하여 수직인 제1 방향을 따라 보았을 때 제1 스페이서층과 겹치는 부분을 갖는 제1 화소 전극, 제1 방향을 따라 보았을 때에 제2 스페이서층과 겹치는 부분을 갖는 제2 화소 전극, 제1 화소 전극에 접속된 제1 스위칭 소자, 및 제2 화소 전극에 접속된 제2 스위칭 소자를 포함한다. 파장 선택 흡수층은 제1 화소 전극 상에 구비된 제1 흡수층, 제2 화소 전극 상에 구비된 제2 흡수층을 포함하고, 제1 흡수층의 흡수 스펙트럼과 다른 흡수 스펙트럼을 가진다. 본 제조 방법은 주 기부의 주면 상에 하측 반사층으로서 기능하는 하측 반사막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 본 제조 방법은 하측 반사막 상에 제1 스페이서층의 일부로 기능하는 제1 중간층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 본 제조 방법은 제1 중간층의 제1 영역을 덮는 제1 마스크 부재 형성을 포함할 수 있다. 본 제조 방법은 제1 마스크 부재에 덮이지 않은 제1 중간층의 부분을 제거하고 과식각(over-etching)을 이용하여 제1 마스크 부재에 덮이지 않은 하측 반사막의 부분의 두께를 저감시키는 단계를 포함할 수 있다. 본 제조 방법은 상기 제1 마스크 부재를 제거한 후, 제1 스페이서층의 다른 일부로 또한 나머지 제1 중간층 및 하측반사막 상의 제2 스페이서층의 적어도 일부로 기능하는 제2 중간층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 본 제조 방법은 제2 중간층 상에 상측 반사층을 형성하는 단계와, 상측 반사층 상에 회로층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 모식적 단면도.
도 2는 제1 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 확대해서 나타내는 모식적 단면도.
도 3a 내지 3c는 제1 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 모식적 단면도.
도 4a 내지 4c는 제1 실시예에 따른 다른 표시 장치를 나타내는 모식적 단면도.
도 5a 및 도 5b는 재료의 광학 특성을 나타내는 그래프.
도 6a 및 도 6b는 제1 실시예에 따른 표시 장치의 특성을 나타내는 그래프.
도 7a 및 도 7b는 제1 실시예에 따른 표시 장치의 특성을 나타내는 그래프.
도 8은 제1 실시예에 따른 표시 장치의 동작을 나타내는 모식도.
도 9는 제1 실시예에 따른 표시 장치의 특성을 나타내는 그래프.
도 10a 내지 도 10c, 도 11a 내지 도 11c 및 도 12는 제1 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 순차적 모식적 단면도.
도 13은 제1 실시예에 따른 다른 표시 장치를 나타내는 모식적 단면도.
도 14는 제1 실시예에 따른 다른 표시 장치를 나타내는 모식적 단면도.
도 15는 제1 실시예에 따른 다른 표시 장치를 나타내는 모식적 단면도.
도 16은 제2 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 모식적 단면도.
도 17a 내지 도 17c, 도 18a 및 도 18b는 제2 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 순차적 모식적 단면도.
이하에서, 다양한 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
도면들은 도식적 또는 개념적이다. 도면들에 있어서, 예를 들어 구성요소의 비율은 실제의 것과 동일할 필요는 없다. 또한, 도면에 있어 동일한 구성요소도 서로 다른 치수 및 비율을 가질 수 있다.
명세서 및 도면에 있어서, 동일한 구성요소는 동일한 부호로 나타내어지고, 상세한 설명은 생략한다.
(제1 실시형태)
제1 실시형태에 따른 표시장치의 예로서 액정을 사용하는 액정표시장치에 대해 설명한다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 표시장치의 구성을 도시하는 모식적 단면도이다.
도 2는 제1 실시형태에 따른 표시장치의 구성의 일부를 도시하는 모식적 확대 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 실시형태에 따른 표시장치(110)는 주 기판(10)과 광제어층(50)을 포함한다.
광제어층(50) 및 주 기판(10)이 적층된다. 광제어층(50)의 광학 특성은 가변적이다. 예를 들어, 광제어층(50)으로 액정층이 사용된다. 표시장치(110)는 파장 선택 흡수층(40)을 더 포함할 수 있다. 파장 선택 흡수층(40) 및 주 기판(10)은 적층된다.
명세서에 있서, 적층된 상태는 두 구성요소가 서로 직접 겹치는 상태 및 두 구성요소 사이에 다른 구성요소가 삽입되어 서로 겹치는 상태를 포함한다.
주 기판(10)은 주 기부(11), 파장 선택 투과층(20) 및 회로층(30)을 포함한다. 주 기부(11)는 주면(11a)을 포함한다. 주 기부(11)는 예를 들어, 유리 또는 수지로 이루어진다. 주 기부(11)는 예를 들어, 광투과성이다.
파장 선택 투과층(20)은 주면(11a) 위에 구비된다. 회로층(30)은 파장 선택 투과층(20) 위에 구비된다. 즉, 파장 선택 투과층(20)은 주 기부(11)와 회로층(30) 사이에 구비된다.
주면(11a)에 수직인 방향을 Z축 방향(제1 방향)이라 한다. Z축 방향에 대해 수직인 축을 X축 방향(제2 방향)이라 한다. Z축 방향 및 X축 방향에 수직인 축을 Y축 방향이라 한다.
파장 선택 투과층(20)은 하측 반사층(21), 상측 반사층(22) 및 중간층(23)을 포함한다. 상측 반사층(22)은 하측 반사층(21) 위에 구비된다. 중간층(23)은 하측 반사층(21)과 상측 반사층(22) 사이에 구비된다.
명세서에 있어서, 구성요소가 다른 구성요소 위에 구비된 상태는, 구성요소가 다른 구성요소에 접해서 위에 구비되는 상태 및 제3의 구성요소가 두 구성요소 사이에 삽입되어 있으면서 구성요소가 다른 구성요소 위에 구비된 상태를 포함한다.
파장 선택 투과층(20)은 복수의 영역(예를 들어, 제1 영역(20a) 및 제2 영역(20b))을 포함한다. 이 예에서, 파장 선택 투과층(20)은 제1 영역(20a), 제2 영역(20b) 및 제3 영역(20c)을 포함한다. 복수의 제1 영역(20a), 제2 영역(20b) 및 제3 영역(20c)은 X-Y 평면에서 구비된다.
중간층(23)은 상기 복수의 영역에 대응하는 복수의 층을 포함한다. 예를 들어, 중간층(23)은 제1 스페이서층(23a) 및 제2 스페이서층(23b)을 포함한다. 중간층(23)은 제3 스페이서층(23c)도 더 포함할 수 있다.
즉, 파장 선택 투과층(20)은 제1 스페이서층(23a) 및 제2 스페이서층(23b)을 포함할 수 있다. 제1 스페이서층(23a)은 하측 반사층(21)과 상측 반사층(22) 사이에 구비된다. 제2 스페이서층(23b)은 하측 반사층(21)과 상측 반사층(22) 사이에 구비된다. 제2 스페이서층(23b)은 주면(11a)에 대해 평행한 제1 평면(X-Y 평면) 내에 제1 스페이서층(23a)과 병치되도록 구비된다. 제2 스페이서층(23b) 및 제1 스페이서층(23a)은 서로 다른 두께를 갖는다.
파장 선택 투과층(20)에 있어 하측 반사층(21), 제1 스페이서층(23a) 및 상측 반사층(22)을 포함하는 영역은, 제1 영역(20a)이다. 파장 선택 투과층(20)에 있어 하측 반사층(21), 제2 스페이서층(23b) 및 상측 반사층(22)을 포함하는 영역은, 제2 영역(20b)이다.
구체적인 예에서, 파장 선택 투과층(20)은 제3 스페이서층(23c)을 더 포함한다. 제3 스페이서층(23c)은 하측 반사층(21)과 상측 반사층(22) 사이에 구비되고, X-Y 평면 내에서 제1 스페이서층(23a)(및 제2 스페이서층(23b))에 병치된다. 제3 스페이서층(23c)의 두께는 제1 스페이서층(23a) 및 제2 스페이서층(23b)의 두께와 다르다.
예를 들어, 파장 선택 투과층(20)에 있어 하측 반사층(21), 제3 스페이서층(23c) 및 상측 반사층(22)을 포함하는 영역은, 제3 영역(20c)이다.
하측 반사층(21) 및 상측 반사층(22)은 가시광을 반사 및 투과한다. 제1 영역(20a)은 후술하는 제1 컬러 간섭 필터로 기능한다. 제2 영역(20b)은 제2 컬러 간섭 필터로 기능한다. 제3 영역(20c)은 제3 컬러 간섭 필터로 기능한다. 즉, 이 예에서는 3색의 영역이 구비된다.
그러나, 실시형태는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제3 영역(20c)은 구비되지 않고, 2색 영역이 구비될 수 있다. 또한, 제4 영역이 더 구비되어 4색 영역이 구비될 수 있다. 이와 같이, 실시형태에 있어서, 임의의 종류의 색이 사용될 수 있다.
제3 영역(20c)이 구비되는 경우, 하측 반사층(21) 및 상측 반사층(22)의 구성에 따라서는, 제3 스페이서층(23c)은 구비되지 않을 수 있다. 이 경우, 제3 영역(20c)에 있어서, 하측 반사층(21)은 상측 반사층(22)에 접한다. 즉, 파장 선택 투과층(20)은 하측 반사층(21)과 상측 반사층(22) 사이에 구비되어 X-Y 평면 내에서 제1 스페이서층이 구비되는 영역(제1 영역(20a)) 및 제2 스페이서층이 구비되는 영역(제2 영역(20b))에 병치되는 영역(제3 영역(20c))을 포함할 수 있다.
파장 선택 투과층(20)은 층간막(29)을 포함할 수 있다. 층간막(29)은 상측 반사층(22)과 회로층(30) 사이에 구비된다. 층간막(29)은 예를 들어, 상측 반사층(22)의 상면을 평탄화한다. 예를 들어, 층간막(29)은, 하측 반사층(21), 중간층(23) 및 상측 반사층(22)을 형성하는 재료 중 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다. 층간막(29)은 필요에 따라 구비될 수도 있고, 구비되지 않을 수도 있다. 파장 선택 투과층(20)의 구성의 예에 대해 후술한다.
회로층(30)은 복수의 화소영역(예를 들어, 제1 화소영역(30a) 및 제2 화소영역(30b))을 포함한다. 이 예에서는, 회로층(30)은 제1 화소영역(30a), 제2 화소영역(30b) 및 제3 화소영역(30c)을 포함한다. 제1 화소영역(30a), 제2 화소영역(30b) 및 제3 화소영역(30c)은, 각각 제1 영역(20a), 제2 영역(20b) 및 제3 영역(20c)에 대응된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 화소영역 각각에 화소전극 및 스위칭소자가 구비된다.
구체적으로, 회로층(30)은 제1 화소전극(31a), 제2 화소전극(31b), 제1 스위칭소자(32a) 및 제2 스위칭소자(32b)를 포함한다.
제1 화소전극(31a)은, Z축 방향을 따라 보았을 때 제1 스페이서층(23a)과 겹치는 부분을 포함한다. 제2 화소전극(31b)은, Z축 방향을 따라 보았을 때 제2 스페이서층(23b)과 겹치는 부분을 포함한다. 제1 스위칭소자(32a)는 제1 화소전극(31a)에 접속된다. 제2 스위칭소자(32b)는 제2 화소전극(31b)에 접속된다.
이 예에서, 회로층(30)은 제3 화소전극(31c) 및 제3 스위칭소자(32c)를 더 포함한다. 제3 화소전극(31c)은, Z축 방향을 따라 보았을 때 제3 스페이서층(23c)과 겹치는 부분을 포함한다. 즉, 제3 화소전극(31c)은, Z축 방향을 따라 보았을 때, 영역(제3 영역(20c))과 겹치는 부분을 포함하고, 제1 영역(20a) 및 제2 영역(20b)에 병치된다. 제3 스위칭소자(32c)는 제3 화소전극(31c)에 접속된다.
제1 내지 제3 스위칭소자(32a 내지 32c)로는 예를 들어 트랜지스터(예를 들면, 박막 트랜지스터)가 사용된다.
구체적으로, 제1 스위칭소자(32a)는 제1 게이트(33a), 제1 반도체층(34a), 제1 신호선측 단부(35a) 및 제1 화소측 단부(36a)를 포함한다. 제2 스위칭소자(32b)는 제2 게이트(33b), 제2 반도체층(34b), 제2 신호선측 단부(35b) 및 제2 화소측 단부(36b)를 포함한다. 제3 스위칭소자(32c)는 제3 게이트(33c), 제3 반도체층(34c) 제3 신호선측 단부(35c) 및 제3 화소측 단부(36c)를 포함한다.
제1 내지 제3 게이트(33a 내지 33c)는, 예를 들어 주사선(도시하지 않음)에 접속된다. 제1 내지 제3 신호선측 단부(35a 내지 35c)는, 예를 들어 복수의 신호선(도시하지 않음)에 접속된다. 게이트 절연막(37)이, 제1 게이트(33a)와 제1 반도체층(34a) 사이, 제2 게이트(33b)와 제2 반도체층(34b) 사이, 그리고 제3 게이트(33c)와 제3 반도체층(34c) 사이에 구비된다.
제1 내지 제3 반도체층(34a 내지 34c)은, 비정질실리콘 또는 폴리실리콘과 같은 반도체로 이루어진다.
제1 신호선측 단부(35a)는, 제1 스위칭소자(32a)의 소스 및 드레인 중 하나이다. 제1 화소측 단부(36a)는, 제1 스위칭소자(32a)의 소스 및 드레인 중 다른 하나이다. 제2 신호선측 단부(35b)는, 제2 스위칭소자(32b)의 소스 및 드레인 중 하나이다. 제2 화소측 단부(36b)는, 제2 스위칭소자(32b)의 소스 및 드레인 중 다른 하나이다. 제3 신호선측 단부(35c)는, 제3 스위칭소자(32c)의 소스 및 드레인 중 하나이다. 제3 화소측 단부(36c)는, 제3 스위칭소자(32c)의 소스 및 드레인 중 다른 하나이다.
제1 내지 제3 화소측 단부(36a 내지 36c)는, 각각 제1 내지 제3 화소전극(31a 내지 31c)에 전기적으로 접속된다.
회로층(30)은 보조용량선(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 회로층(30)은 스위칭소자의 동작을 제어하는 제어회로를 더 포함할 수 있다.
후술하는 바와 같이, 파장 선택 투과층(20)은, 예를 들어 절연층이다. 파장 선택 투과층(20)은, 예를 들어 주 기부(11)로부터 회로층(30)으로의 불순물의 확산을 억제한다. 파장 선택 투과층(20)은, 예를 들어 주 기부(11)의 표면을 평탄화한다. 파장 선택 투과층(20)은, 주 기부(11)와 회로층(30) 사이에 구비되는 하지층(underlayer)로서 사용된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 이 예에서는, 주 기부(11)의 주면(11a)에 대향해서 대향기판(12)이 구비된다. 파장 선택 흡수층(40)은 대향기판(12)의 대향주면(12a)(주면(11a)에 대향하는 면) 위에 구비된다.
파장 선택 흡수층(40)은 제1 흡수층(40a) 및 제2 흡수층(40b)을 포함한다. 이 예에서는, 파장 선택 흡수층(40)은 제3 흡수층(40c)을 더 포함한다.
제1 흡수층(40a)은, Z축 방향을 따라 보았을 때 제1 스페이서층(23a)과 겹치는 부분을 포함한다. 제1 흡수층(40a)은, 예를 들어, Z축 방향을 따라 보았을 때 제1 화소전극(31a)과 겹치는 부분을 포함한다.
제2 흡수층(40b)은, Z축 방향을 따라 보았을 때 제2 스페이서층(23b)과 겹치는 부분을 포함한다. 제2 흡수층(40b)은, 예를 들어, Z축 방향을 따라 보았을 때 제2 화소전극(31b)과 겹치는 부분을 포함한다. 제2 흡수층(40b) 및 제1 흡수층(40a)은 서로 다른 흡수 스펙트럼을 갖는다.
제3 흡수층(40c)은, Z축 방향을 따라 보았을 때 영역(제3 영역(20c))과 겹치는 부분을 포함하고, 제1 영역(20a)과 제2 영역(20b)에 병치된다. 제3 흡수층(40c)은, 예를 들어, Z축 방향을 따라 보았을 때 제3 스페이서층(23c)과 겹치는 부분을 포함한다. 제3 흡수층(40c)은, 예를 들어, Z축 방향을 따라 보았을 때 제3 화소전극(31c)과 겹치는 부분을 포함한다. 제3 흡수층(40c)은, 제1 흡수층(40a) 및 제2 흡수층(40b)과 다른 흡수 스펙트럼을 갖는다.
예를 들어, 제1 흡수층(40a)은 녹색의 흡수 필터이고, 제2 흡수층(40b)은 청색의 흡수 필터이고, 제3 흡수층(40c)은 적색의 흡수 필터이다. 실시형태는 이에 한정되지 않으며, 제1 내지 제3 흡수층(40a 내지 40c)에 있어서 색(흡수 파장)의 관계는 임의이다.
이 예에서는, 광제어층(50)은 파장 선택 흡수층(40)과 주 기판(10) 사이에 구비된다. 광제어층(50)은, 회로층(30)과 파장 선택 흡수층(40) 사이에 배치된다. 대향전극(13)은 파장 선택 흡수층(40)과 광제어층(50) 사이에 구비된다. 대향전극(13)은, 대향기판(12)의 대향주면(12a) 위에 형성된 파장 선택 흡수층(40) 위에 구비된다. 파장 선택 흡수층(40)은 주 기판(10) 위에 구비될 수 있다. 파장 선택 흡수층(40)은, 화소전극(예를 들어, 제1 화소전극(31))과 파장 선택 투과층(20) 사이에 구비될 수 있다.
예를 들어, 스위칭소자를 통해 각 화소전극에 소망하는 전하가 공급된다. 각 화소전극과 대향전극(13) 사이에 전압이 인가되고, 광제어층(50)에 전압(예를 들어, 전계)이 인가된다. 광제어층(50)의 광학 특성은 인가된 전압(예를 들어, 전계)에 따라 변화되고 각 화소의 투과율이 변화되며, 이에 따라, 표시가 행해진다.
액정층이 광제어층(50)으로서 사용될 때, 액정층 내의 액정의 배향(orientation)은 인가된 전압(예를 들어, 전계)에 따라 변화된다. 배향이 변화될 때, 액정층의 광학 특성(복굴절율, 선광성, 산란성, 회절성 및 흡수성 중 적어도 하나를 포함함)이 변화된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 이 예에서는, 제1 편광층(61) 및 제2 편광층(62)이 더 구비된다. 주 기판(10), 파장 선택 흡수층(40) 및 광제어층(50)이, 제1 편광층(61)과 제2 편광층(62) 사이에 배치된다. 이에 의해, 광제어층(50)(액정층)의 광학 특성의 변화가 광투과율의 변화로 변환되고, 표시가 이루어진다. 편광층의 위치는 이에 한정되지 않는다. 대향전극(13)은 주 기판(10) 위에 구비될 수 있다. 이 경우에, 예를 들어, X-Y 평면에 대해 평행한 성분을 갖는 전계가 광제어층(50)에 인가되고, 광제어층(50)의 광학특성이 변화된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 실시형태에 따른 표시장치(110)는 조명유닛(70)을 더 포함한다. 조명유닛(70)은, 파장 선택 투과층(20)으로부터 파장 선택 흡수층(40)으로의 방향을 따라, 파장 선택 투과층(20)에 입사시키기 위한 조명광(70L)을 발산한다.
조명유닛(70)은, 예를 들어, 광원(73), 도광체(71), 조명용 반사막(72) 및 진행방향 변경부(74)를 포함한다. 광원(73)은 광을 생성한다. 예를 들어, 반도체 발광소자(예를 들면, LED)가 광원(73)으로서 사용된다. 광원(73)은, 예를 들어, 도광체의 측면에 배치된다. 도광체(71)는 조명용 반사막(72)과 주 기판(10) 사이에 배치된다. 광원(73)에 의해 생성된 광은 도광체(71)에 입사한다. 예를 들어, 광은 도광체(71)내에서 전반사하면서 전파된다. 진행방향 변경부(74)는, 도광체(71) 내에 전파되는 빛의 진행방향을 변경하여, 광을 높은 효율로 주 기판(10)에 입사시킨다. 예를 들어, 홈과 같은 요철 형상을 갖는 구조가 진행방향 변경부(74)로서 사용된다. 예를 들어, 진행방향 변경부(74)에 의해 진행방향이 변경된 광의 일부가, 주 기판(10)을 향해 진행한다. 조명유닛(70)의 광원(73)으로부터 출사된 광은 주 기부(11) 내를 전파하여, 전파된 광이 파장 선택 투과층(20)에 입사할 수 있다.
파장 선택 투과층(20)은, 특정 파장의 광을 투과하고, 그 파장 이외의 파장의 광을 반사한다. 파장 선택 투과층(20)은, 예를 들어, 페브리페로(Fabry-Perot)형 간섭필터이다. 상술한 광학 특성을 갖는 파장 선택 투과층(20)이 회로층(30)의 하지층으로서 사용되는 경우, 회로층(30)의 안정적인 동작과 동시에 우수한 광학 특성(후술하는 바와 같은 높은 효율)을 얻을 수 있다. 파장 선택 투과층(20)은, 하지층이 형성될 때 동시(또는 연속해서) 형성된다. 하지층은 회로층(30)이 제조되기 전에 형성된다. 따라서, 생산성이 높다. 이에 의해, 높은 광 이용 효율과 높은 생산성을 갖는 표시 장치의 제공이 가능해진다.
다음으로, 파장 선택 투과층(20)의 예에 대해 설명한다.
도 3a 내지 도 3c는 제1 실시형태에 따른 표시장치의 구성을 도시하는 모식적 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c는, 제1 영역(20a), 제2 영역(20b) 및 제3 영역(20c) 내의 파장 선택 투과층(20)의 구성을 각각 도시한다. 도 3a 내지 도 3c에 있어서, 층간막(29)은 생략하였다.
도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 하측 반사층(21)은, 제1 유전체막(25) 및 제2 유전체막(26)을 포함할 수 있다. 제2 유전체막(26) 및 제1 유전체막(25)은 Z축 방향을 따라 적층된다. 제2 유전체막(26) 및 제1 유전체막(25)은 서로 다른 굴절률을 갖는다.
이 예에서는, 복수의 제1 유전체막(25) 및 복수의 제2 유전체막(26)이 구비된다. 복수의 제1 유전체막(25) 및 복수의 제2 유전체막(26)은, Z축 방향을 따라 교대로 적층되어 있다.
상측 반사층(22)은, 제3 유전체막(27) 및 제4 유전체막(28)을 포함할 수 있다. 제4 유전체막(28) 및 제3 유전체막(27)은 Z축 방향을 따라 적층된다. 제4 유전체막(28) 및 제3 유전체막(27)은 서로 다른 굴절률을 갖는다.
이 예에서, 복수의 제3 유전체막(27)이 구비되고, 복수의 제4 유전체막(28)이 구비된다. 복수의 제3 유전체막(27)과 복수의 제4 유전체막(28)은 Z-축 방향으로 교대로 적층된다.
예를 들면, 제2 유전체막(26) 중의 하나인 제2 유전체막(26a)은 중간층(23)에 접한다. 예를 들면, 제4 유전체막(28) 중의 하나인 제4 유전체막(28a)은 중간층(23)에 접한다.
예를 들면, 하측 반사층(21)에서는, 제1 유전체막(25c), 제2 유전체막(26c), 제1 유전체막(25b), 제2 유전체막(26b), 제1 유전체막(25a) 및 제2 유전체막(26a)이 이 순서대로 적층된다.
예를 들면, 상측 반사층(22)에서는, 제4 유전체막(28a), 제3 유전체막(27a), 제4 유전체막(28b), 제3 유전체막(27b), 제4 유전체막(28c) 및 제3 유전체막(27c)이 이 순서대로 적층된다.
도 3a 내지 도 3c에 나타낸 바와 같이, 제1 영역(20a), 제2 영역(20b) 및 제3 영역(20c)의 각각에 있어서, 하측 반사층(21)과 상측 반사층(22) 사이에, 제1 스페이서층(23a), 제2 스페이서층(23b) 및 제3 스페이서층(23c)이 구비된다.
제2 스페이서층(23b)의 두께 tsb는, 제1 스페이서층(23a)의 두께 tsa와 상이하다. 제3 스페이서층(23c)의 두께 tsc는, 제1 스페이서층(23a)의 두께 tsa와 상이하고, 제2 스페이서층(23b)의 두께 tsb와도 상이하다. 또한, 두께 tsc는, 0일 수도 있다.
제1 유전체막(25)은 (예를 들면, 제1 유전체막(25a 내지 25c)), 예를 들면, 질화실리콘(SiNx)으로 형성될 수 있다. 제2 유전체막(26)(예를 들면, 제2 유전체막(26a 내지 26c))은, 예를 들면, 산화실리콘(SiO2)으로 형성될 수 있다. 중간층(23)은, 예를 들면, 질화실리콘(SiNx)으로 형성될 수 있다. 제3 유전체막(27)(예를 들면, 제3 유전체막(27a 내지 27c))은, 예를 들면, 질화실리콘(SiNx)으로 형성될 수 있다. 제4 유전체막(28)(예를 들면, 제4 유전체막(28a 내지 28c))은, 예를 들면, 산화실리콘(SiO2)으로 형성될 수 있다. 제1 유전체막(25) 내 질소의 함유량은, 제3 유전체막(27) 내 질소의 함유량과 같을 수도 있고, 다를 수도 있다. 중간층(23) 내 질소의 함유량은, 제1 유전체막(25) 내 질소의 함유량과 같을 수도 있고, 다를 수도 있다. 중간층(23) 내 질소의 함유량은, 제3 유전체막(27) 내 질소의 함유량과 같을 수도 있고, 다를 수도 있다.
예를 들면, 제1 유전체막(25) 및 제2 유전체막(26)은, 산화실리콘, 질화실리콘 및 산질화실리콘 중 적어도 하나를 포함한다. 제1 유전체막(25) 내 산소 및 질소 중 적어도 하나의 함유량은, 제2 유전체막(26) 내 산소 및 질소 중 적어도 하나의 함유량과 다르다. 이에 따라, 제2 유전체막(26)은 제1 유전체막(25)의 굴절률과는 다른 굴절률을 갖는다.
마찬가지로, 제3 유전체막(27) 및 제4 유전체막(28)은, 산화실리콘, 질화실리콘 및 산질화실리콘 중 적어도 하나를 포함한다. 제3 유전체막(27) 내 산소 및 질소 중 적어도 하나의 함유량은, 제4 유전체막(28) 내 산소 및 질소 중 적어도 하나의 함유량과 다르다. 이에 따라, 제4 유전체막(28)은 제3 유전체막(27)의 굴절률과는 다른 굴절률을 갖는다.
상술한 바와 같이, 중간층(23)은 하측 반사층(21)의 최상층(예를 들면, 제2 유전체막(26a))을 형성하는 물질과는 다른 물질로 형성된다. 또한, 중간층(23)은 상측 반사층(22)의 최하층(예를 들면, 제4 유전체막(28a))을 형성하는 물질과는 다른 물질로 형성된다. 중간층(23)의 굴절률은 하측 반사층(21)의 최상층(예를 들면, 제2 유전체막(26a))의 굴절률과 다르다. 또한, 중간층(23)의 굴절률은 상측 반사층(22)의 최하층(예를 들면, 제4 유전체막(28a))의 굴절률과 다르다.
즉, 실시형태에서는, 제1 유전체막(25) 및 제2 유전체막(26) 중 하나가 제1 스페이서층(23a) 및 제2 스페이서층(23b)에 접한다. 예를 들어, 제1 유전체막(25) 및 제2 유전체막(26)중 하나의 굴절률은 제1 스페이서층(23a)의 굴절률보다 작고, 제2 스페이서층(23b)의 굴절률보다 작다. 마찬가지로, 제3 유전체막(27) 및 제4 유전체막(28)중 하나가 제1 스페이서층(23a) 및 제2 스페이서층(23b)에 접한다. 예를 들어, 제3 유전체막(27) 및 제4 유전체막(28)중 하나의 굴절률은 제1 스페이서층(23a)의 굴절률보다 작고, 제2 스페이서층(23b)의 굴절률보다 작다. 본 실시형태는 여기에 제한되지 않고, 굴절률은 임의적이다.
이에 따라, 제1 영역(20a)에서, 하측 반사층(21)과 상측 반사층(22) 사이(제1 스페이서층(23a) 내)에 광 간섭이 발생한다. 그리고, 하측 반사층(21)과 상측 반사층(22) 사이의 광학적인 거리(예를 들면, 제1 스페이서층(23a)의 두께)에 대응하는 파장을 갖는 광이 파장 선택 투과층(20)을 투과하고, 그 이외의 파장을 갖는 광은 그로부터 반사한다.
마찬가지로, 제2 영역(20b)에서, 예를 들면 제2 스페이서층(23b)의 두께에 대응하는 파장을 갖는 광이 파장 선택 투과층(20)을 투과하고, 그 이외의 파장을 갖는 광은 그로부터 반사한다. 제3 영역(20c)에서는, 예를 들면 제3 스페이서층(23c)의 두께(하측 반사층(21)과 상측 반사층(22) 사이의 광학적인 거리)에 대응하는 파장을 갖는 광이 파장 선택 투과층(20)을 투과하고, 그 이외의 파장을 갖는 광은 그로부터 반사한다.
이 예에서, 제1 유전체막(25)의 개수는 3, 제2 유전체막(26)의 개수는 3, 제3 유전체막(27)의 개수는 3이고, 제4 유전체막(28)의 개수는 3이다. 그러나, 실시형태는 이에 제한되지 않는다. 막의 개수는 변경될 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는, 제1 실시형태에 따른 다른 표시장치의 구성을 예시하는 모식적 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에 따른 다른 표시장치(111)에서, 제1 유전체막(25)의 개수는 2, 제2 유전체막(26)의 개수는 2, 제3 유전체막(27)의 개수는 2이고, 제4 유전체막(28)의 개수는 2이다.
또한, 제1 유전체막(25)의 개수 및 제2 유전체막(26)의 개수는, 제3 유전체막(27)의 개수 및 제4 유전체막(28)의 개수와 다를 수 있다.
이와 같이, 하측 반사층(21) 및 상측 반사층(22)은 임의의 구성을 가질 수 있다.
다음, 파장 선택 투과층(20)의 특성의 예에 대해서 설명한다. 즉, 파장 선택 투과층(20)의 특성의 시뮬레이션 결과의 예에 대해서 설명한다. 이 시뮬레이션에서는, 표시장치(111)의 구성(제1 유전체막(25)의 개수가 2, 제2 유전체막(26)의 개수가 2, 제3 유전체막(27)의 개수가 2이고, 제4 유전체막(28)의 개수가 2임)의 모델이 사용된다.
이 모델에서, 제1 유전체막(25), 제3 유전체막(27) 및 중간층(23)은 질화실리콘(SiN)으로 형성되며, 제2 유전체막(26) 및 제4 유전체막(28)은 산화실리콘(SiO2)으로 형성된다. 제1 유전체막들(25a 및 25b) 각각의 두께는 58 나노미터(nm)이다. 제2 유전체막들(26a 및 26b) 각각의 두께는 92 nm이다. 제3 유전체막들(27a 및 27b) 각각의 두께는 58 nm이다. 제4 유전체막들(28a 및 28b) 각각의 두께는 92 nm이다. 제1 스페이서층(23a)의 두께는 115 nm이다. 제2 스페이서층(23b)의 두께는 78 nm이다. 제3 스페이서층(23c)의 두께는 30 nm이다.
도 5a 및 도 5b는 물질의 광학 특성을 예시하는 그래프이다.
도 5a 및 도 5b는 이 시뮬레이션에서 사용되는 물질의 광학 특성을 나타낸다. 도 5a는 복소굴절률의 실수부(n)를 나타내고, 도 5b는 복소굴절률의 허수 부(k)를 나타낸다. 도 5a 및 도 5b에서 가로축은 파장(λ)이다.
도 5a에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 파장(λ)이 550 nm 일 때 실리콘 질화막(SiN)의 굴절률(n)은 2.3이다.
도 5a 및 도 5b에 나타난 광학 특성을 이용하여 파장 선택 투과층(20)의 특성을 시뮬레이션하였다.
도 6a 및 도 6b는 제1 실시형태에 따른 표시장치의 특성을 예시하는 그래프이다.
도 6a 및 도 6b는 파장 선택 투과층(20)의 특성의 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 도 6a은 투과 스펙트럼을 나타내고, 도 6b는 반사 스펙트럼을 나타낸다. 도 6a 및 도 6b에서 가로축은 파장(λ)을 나타낸다. 도 6a에서 세로축은 투과율(Tr)을 나타낸다. 도 6b에서 세로축은 반사율(Rf)을 나타낸다.
도 6a 및 도 6b에 나타낸 바와 같이, 제1 영역(20a)에서는 녹색의 파장대(제1 파장대(λa))에서 투과율(Tr)이 높고, 녹색 이외의 파장대에서는 반사율(Rf)이 높다. 제2 영역(20b)에서는 청색의 파장대(제2 파장대(λb))에서 투과율(Tr)이 높고, 청색 이외의 파장대에서는 반사율(Rf)이 높다. 제3 영역(20c)에서는, 적색의 파장대(제3 파장대(λc))에서 투과율(Tr)이 높고 적색 이외의 파장대에서는 반사율(Rf)이 높다.
광의 일부는 또한 파장 선택 투과층(20)에서 흡수되므로, 투과율(Tr)과 반사율(Rf)의 합계는 1은 아니지만, 1에 가까운 값이 얻어진다.
이와 같이, 제1 영역(20a)(파장 선택 투과층(20) 중 하측 반사층(21), 제1 스페이서층(23a) 및 상측 반사층(22)을 포함하는 영역)에서는, 제1 파장대(λa)의 광이 투과하고, 가시광 중 제1 파장대(λa) 이외의 파장대의 성분은 반사한다.
제2 영역(20b)(파장 선택 투과층(20) 중 하측 반사층(21), 제2 스페이서층(23b) 및 상측 반사층(22)을 포함하는 영역)에서는, 제1 파장대(λa)와는 다른 제2 파장대(λb)의 광이 투과하고, 가시광 중 제2 파장대(λb) 이외의 파장대의 성분은 반사한다.
제3 영역(20c)(하측 반사층(21)과 상측 반사층(22) 사이에 구비된 영역으로서, X-Y면 내에서 제1 스페이서층(23a)이 구비되는 영역 및 제2 스페이서층(23b)이 구비되는 영역에 병치되고, 예를 들면, 제3 스페이서층(23c)을 포함함)에서는, 제1 파장대(λa) 및 제2 파장대(λb)와는 다른 제3 파장대(λc)의 광이 투과하고, 가시광 중 제3 파장대(λc) 이외의 파장대의 성분은 반사한다.
이와 같이, 실시형태의 일 예에서는, 제1 파장대(λa)는 녹색의 파장대를 포함하고, 제2 파장대(λb)는 청색의 파장대를 포함하고, 제3 파장대(λc)은 적색의 파장대를 포함한다. 제1 파장대(λa), 제2 파장대(λb) 및 제3 파장대(λc)는 서로 교체할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 제1 실시형태에 따른 표시장치의 특성을 예시하는 그래프이다.
도 7a 및 도 7b는 파장 선택 흡수층(40)의 특성을 나타낸다. 도 7a는 투과 스펙트럼을 나타내고, 도 7b는 흡수 스펙트럼을 나타낸다. 도 7a 및 도 7b에서 가로축은 파장(λ)을 나타낸다. 도 7a에서 세로축은 투과율(Tr)을 나타낸다. 도 7b에서 세로축은 흡수율(Ab)을 나타낸다.
도 7a에 나타낸 바와 같이, 제1 흡수층(40a), 제2 흡수층(40b) 및 제3 흡수층(40c)의 각각에서, 제1 파장대(λa), 제2 파장대(λb) 및 제3 파장대(λc)의 투과율(Tr)이 높다. 제1 흡수층(40a), 제2 흡수층(40b) 및 제3 흡수층(40c)은, 각각 녹색, 청색 및 적색 흡수형의 컬러 필터이다.
도 7b에 나타낸 바와 같이, 제1 파장대(λa)의 광에 대한 제1 흡수층(40a)의 흡수율(Ab)은, 가시광 중 제1 파장대(λa) 이외의 파장대의 성분에 대한 제1 흡수층(40a)의 흡수율(Ab)보다 낮다. 제2 파장대(λb)의 광에 대한 제2 흡수층(40b)의 흡수율(Ab)은, 가시광 중 제2 파장대(λb) 이외의 파장대의 성분에 대한 제2 흡수층(40b)의 흡수율(Ab)보다 낮다. 제3 파장대(λc)의 광에 대한 제3 흡수층(40c)의 흡수율(Ab)은, 가시광 중 제3 파장대(λc) 이외의 파장대의 성분에 대한 제3 흡수층(40c)의 흡수율(Ab)보다 낮다.
도 6a 및 도 6b에 예시한 특성을 갖는 파장 선택 투과층(20)과 도 7a 및 도 7b에 예시한 특성을 갖는 파장 선택 흡수층(40)이 적층되어 광 이용 효율을 향상시킨다.
도 8은 제1 실시형태에 따른 표시장치의 동작을 예시하는 모식도이다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 조명 유닛(70)은 조명광(70L)이 파장 선택 투과층(20)으로부터 파장 선택 흡수층(40)을 향하는 방향으로 파장 선택 투과층(20)에 입사되도록 조명광(70L)을 방사한다.
조명광(70L) 중 제1 파장대(λa)의 제1 광 성분(La)은 파장 선택 투과층(20) 중 제1 영역(20a)을 통과한다. 제1 광 성분(La)은, 광제어층(50) 및 제1 흡수층(40a)을 통과한 다음, 외부로 출사한다. 외부로 출사하는 광의 강도는 광제어층( 50)의 상태에 따라서 변화한다.
조명광(70L) 중 제1 파장대(λa) 이외의 파장대의 광 성분(예를 들면, 제2 광성분(Lb))은, 파장 선택 투과층(20) 중 제1 영역(20a)으로부터 반사하여 조명 유닛(70)으로 되돌아간다. 제2 광성분(Lb)은, 예를 들면 조명 유닛(70) 내 조명용 반사층(72)으로부터 반사한 다음, 파장 선택 투과층(20)에 입사한다. 다음, 제2 광성분(Lb)은, 파장 선택 투과층(20) 중 예를 들면 제2 영역(20b)을 통과한다. 제2광성분(Lb)은, 광제어층(50) 및 제2 흡수층(40b)을 잇따라 통과한 다음, 외부로 출사한다. 외부로 출사하는 광의 강도는 광제어층(50)의 상태에 따라서 변화한다.
이와 같이, 조명 유닛(70)으로부터 방사되는 조명광(70L)은, 파장 선택 투과층(20) 중 제1 스페이서층(23a)을 포함하는 부분(제1 영역(20a))으로부터 반사하고, 반사된 광의 적어도 일부(예를 들면, 제2 광성분(Lb))는 파장 선택 투과층(20) 중 제2 스페이서층(23b)을 포함하는 부분(제2 영역(20b))에 입사한다.
이와 같이, 표시장치(110)(또는 표시장치(111))에서는, 파장 선택 투과층(20)의 특정한 영역을 통과하지 않은 광은, 조명 유닛(70)으로 되돌아가서 재이용된다. 그러므로, 높은 광 이용 효율이 얻어진다. 이러한 방식으로, 밝은 표시가 얻어진다. 또한, 소비 전력을 저감할 수 있다.
이 구성에서는, 조명 유닛(70)으로 되돌아가는 광 중, 예를 들면 90%이상의 광이 재이용된다. 조건에 따라서는, 95%의 재이용율을 얻을 수도 있다.
파장 선택 흡수층(40)에 도달하는 광은, 파장 선택 투과층(20)을 통과한다. 그러므로, 광의 파장 특성은, 파장 선택 흡수층(40)의 흡수 특성에 적합하도록 제어된다. 파장 선택 흡수층(40)으로 흡수되는 광의 성분은, 파장 선택 투과층(20)을 이용하지 않을 경우에 비해서 저감된다. 그러므로, 광의 손실을 줄일 수 있다. 또한, 파장 선택 흡수층(40)의 흡수율(Ab)이 낮은 경우라도, 원하는 색 특성(예를 들면, 색 재현성)을 얻을 수 있다.
예를 들면, 파장 선택 투과층(20)의 색 영역(면적)은, 예를 들면 NTSC의 색영역(면적)의 30%이다. 파장 선택 흡수층(40)의 색 영역(면적)은, NTSC의 색 영역(면적)의 약 55%이다. 파장 선택 투과층(20)과 파장 선택 흡수층(40)이 적층되었을 때의 색 영역(면적)은, 파장 선택 투과층(20)을 이용하지 않고 파장 선택 흡수층(40)만을 이용하는 구성의 색 영역에 비하여 크게 향상될 수 있다.
도 9는 제1 실시형태에 따른 표시장치의 특성을 예시하는 그래프이다.
도 9에서, 가로축은 파장 선택 흡수층(40)의 색 영역의 NTSC의 색 영역에 대한 비율(단일 NTSC 비율(Cr1))을 나타낸다. 예를 들면, 단일 NTSC 비율(Cr1)은 파장 선택 흡수층(40)으로 이용되는 청색, 녹색 및 적색 흡수형 컬러 필터의 두께를 변경함으로써 변화한다. 도 9에서, 세로축은 파장 선택 흡수층(40)과 파장 선택 투과층(20)이 적층되었을 때의 색 영역의 NTSC의 색 영역에 대한 비율(종합 NTSC 비율(Cr2))을 나타낸다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 파장 선택 흡수층(40) 및 파장 선택 투과층(20)(NTSC 비율: 30%)이 적층되었을 때, 종합 NTSC 비율(Cr2)은 90%이상이다. 이 때, 파장 선택 흡수층(40)의 단일 NTSC 비율(Cr1)은 약 55%이다.
예를 들면, 단일 NTSC 비율(Cr1)이 약 17%일 때, 약 70%의 종합 NTSC 비율(Cr2)을 얻을 수 있다. 이 값에 의해, 충분한 색 재현성이 얻어진다.
파장 선택 흡수층(40)의 단일 NTSC 비율(Cr1)을 작은 값으로 설정하면, 파장 선택 흡수층(40)의 두께를 줄일 수 있다. 이에 따라, 파장 선택 흡수층(40)에서의 광의 손실을 줄일 수 있다. 바꾸어 말하면, 파장 선택 투과층(20)과 파장 선택 흡수층(40)의 적층 구조를 이용함으로써, 색 순도가 낮은 파장 선택 흡수층(40)을 이용한 경우에도 높은 색 재현성을 얻을 수 있다. 이에 따라, 광 이용 효율을 향상할 수 있다.
본 실시형태에서는, 파장 선택 투과층(20)이, 스위칭 소자의 기부(base)로서 구비되는 하지층의 기능을 갖기 때문에, 일반적으로 이용되는 하지층을 구비하지 않아도 될 수 있으며, 그 결과 생산성이 높아진다.
흡수형의 컬러 필터로서 간섭형의 컬러 필터가 이용되는 구성이 있다. 그러나, 예를 들면, 스위칭 소자가 구비되는 주 기판(10)에 대향하는 대향 기판(12)에 간섭형의 컬러 필터가 구비되는 경우, 간섭형의 컬러 필터의 제작의 공정이 추가되므로, 그 결과 생산성이 현저하게 저하한다. 또한, 간섭형의 컬러 필터가 주 기판(10)에 구비되는 경우에도, 그 컬러 필터가 화소전극 부분에만 배치되는 경우에는, 스위칭 소자와 주 기부(11) 사이에 하지층이 구비되므로 간섭형의 컬러 필터의 제작의 공정이 역시 추가된다. 예를 들면, 간섭형의 컬러 필터의 제작을 위한 새로운 장치를 도입하는 것이 필요하다.
반면에, 본 실시 형태에 따른 표시장치(111)(또는 표시장치(110))에서, 하지층으로서 이용되는 막이 파장 선택 투과층(20)으로서 기능한다. 따라서, 파장 선택 투과층(20)의 형성 공정은, 하지층의 형성에 이용하는 제조 장치에 의해 수행될 수 있어, 새로운 장치를 도입할 필요가 없다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 높은 생산성을 유지하면서, 높은 광 방출 효율을 얻을 수 있다.
특히, 파장 선택 투과층(20)은, 산화 실리콘, 질화 실리콘 및 산질화 실리콘 중 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 파장 선택 투과층(20)은 높은 절연성을 갖는다. 예를 들면, 주 기부(11)로부터 회로층(30)에 불순물이 확산하는 것을 억제하는 효과가 향상된다. 또한, 예를 들면, 주 기부(11)의 표면의 평탄성을 향상하기 쉬워진다. 이러한 재료를 이용하는 것으로, 파장 선택 투과층(20)은, 예컨대, CVD법(화학 기상 퇴적법)을 사용하여 형성할 수 있어, 균일한 특성을 안정되게 얻을 수 있다. 또한, CVD법에 의해 층을 형성할 때 처리실에 도입하는 가스의 조건 등을 변경할 수 있어, 파장 선택 투과층(20)에 포함되는 복수의 막을, 높은 제어성 및 높은 효율로 형성할 수 있다.
이하, 본 실시 형태에 따르는 표시장치(111)의 제조 방법의 예시에 대해 설명한다. 이하의 제조 방법은, 유전체막의 형성 횟수를 바꾸는 것에 의해, 표시장치(110)에도 적용할 수 있다.
도 10a 내지 도 10c, 도 11a 내지 11c 및 도 12는, 제1의 실시 형태에 따른 표시장치의 제조 방법의 공정 순서를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 10a에 나타난 바와 같이, 주 기부(11)의 주면(11a)상에 하측 반사층(21)이 되는 하측 반사막(21f)을 형성한다. 주 기부(11)으로서 예를 들면 유리 기판을 이용한다.
구체적으로는, 주 기부(11)의 주면(11a) 위에, 제1 유전체막(25)이 되는 실리콘 질화막(25f)과 제2 유전체막(26)이 되는 실리콘 산화막(26f)을 교대로 형성한다. 이러한 막은, 예를 들면 CVD법에 의해 형성된다. 이용되는 가스의 유량을 제어함으로써, 이러한 막을 연속적으로 형성할 수 있다.
하측 반사막(21f) 위에 중간층(23)의 일부(예를 들면 제1 스페이서층(23a)의 일부)가 되는 제1 중간막(23f)을 형성한다. 이 예시에서는, CVD법에 의해, 제1 중간막(23f)으로서 실리콘 질화막을 형성한다.
도 10b에 나타난 바와 같이, 제1 중간층(23f)의 제1 영역(20a)을 덮는 제1 마스크 부재(Rs1)를 형성한다.
도 10c에 나타난 바와 같이, 제1 중간층(23f) 중에서 제1 마스크 부재(Rs1)에 의해 덮이지 않은 부분을 제거한다. 예컨대 CDE(Chemical Dry Etching) 법에 의해 이 제거 공정이 수행된다. 이 경우, 필요에 따라서, 과식각(over etching)이 실행될 수 있다. 이것에 의해, 제1 중간막(23f) 중 불필요한 부분을 충분히 제거할 수 있다. 하측 반사막(21f) 중에서 제1 마스크 부재(Rs1)에 의해 덮이지 않은 부분의 두께를 감소시켜도 된다. 이후, 제1 마스크 부재(Rs1)를 제거한다.
도 11a에 나타난 바와 같이, 제1 마스크 부재(Rs1)의 제거 후, 잔여 제1 중간층(23f)과 하측 반사막(21f) 위에, 제1 스페이서층(23a)의 다른 일부가 되고, 제2 스페이서층(23b)의 적어도 일부가 되는 제2 중간층(23g)을 형성한다. 이 예에서는, CVD법에 의해 실리콘 질화막을 제2 중간층(23g)으로서 형성한다.
도 11b에 나타난 바와 같이, 제2 중간층(23g) 중, 제1 영역(20a) 및 제1 영역(20a)과 다른 제2 영역(20b)을 덮도록 제2 마스크 부재(Rs2)를 형성한다.
도 11c에 나타난 바와 같이, 제2 중간층(23g)중에서 제2 마스크 부재(Rs2)에 덮이지 않은 부분을 제거한다. 이 제거 공정에서, 예컨대 CDE법이 이용되는 경우, 필요에 따라서 과식각을 실행해도 된다. 이것에 의해, 제2 중간층(23g) 중 불필요한 부분을 충분히 제거할 수 있다. 하측 반사막(21f) 중에서 제2 마스크 부재(Rs2)에 덮이지 않은 부분의 두께를 감소시켜도 된다. 그리고, 제2 마스크 부재(Rs2)를 제거한다.
도 12에 나타난 바와 같이, 제2 마스크 부재(Rs2)를 제거한 후에, 잔여 제2 중간막(23g) 및 하측 반사막(21f) 위에, 제1 스페이서층(23a)의 다른 일부이고 제2 스페이서층(23b)의 일부가 되는 제3 중간층(23h)을 형성한다. 이 예에서는, CVD법에 의해 제3 중간층(23h)으로서 실리콘 질화막을 형성한다.
제2 중간층(23g) 위에(이 예에서는 제3 중간층(23h) 위에), 상측 반사층(22)을 형성한다. 구체적으로는, 제4 유전체막(28)이 되는 실리콘 산화막(28f) 및 제3 유전체막(27)이 되는 실리콘 질화막(27f)을 교대로 형성한다. 이러한 막은, 예를 들면 CVD법에 의해 형성된다.
또한 필요에 따라서, 상측 반사층(22) 위에 층간막(29)을 형성한다. 이와 같이 함으로써, 파장 선택 투과층(20)이 형성된다. 이후, 파장 선택 투과층(20) 위에(예를 들면 상측 반사층(22) 위에), 회로층(30)을 형성한다. 이후, 소정의 공정을 거쳐 표시장치(111)가 형성된다.
이상에서, 제1 중간층(23f)의 두께는, 예컨대 37 nm이다. 제2 중간층(23g)의 두께는, 예를 들면 48 nm이다. 제3 중간층(23h)의 두께는, 예를 들면 30 nm이다. 이것에 의해, 제1 영역(20a)에 있어서의 중간층(23)(즉, 제1 스페이서층(23a))의 두께는 115 nm가 된다. 제2 영역(20b)에 있어서의 중간층(23)(즉, 제2 스페이서층(23b))의 두께는 78 nm가 된다. 제3 영역(20c)에 있어서의 중간층(23)(즉, 제3 스페이서층(23c))의 두께는 30 nm가 된다.
도 13은, 제1 실시 형태에 따르는 다른 표시장치의 구성을 나타내는 모식적인 단면도이다. 도 13에 나타난 바와 같이, 본 실시 형태에 따르는 다른 표시장치(112)에서, 제1 스위칭 소자(32a)와 주 기부(11) 사이의 파장 선택 투과층(20)에 제2 스페이서층(23b)와 동일한 두께의 중간층(23)이 구비된다. 제1 화소 전극(31a)과 주 기부(11) 사이의 파장 선택 투과층(20)에는, 제1 스페이서층(23a)이 구비된다.
제2 스위칭 소자(32b)와 주 기부(11) 사이의 파장 선택 투과층(20)에, 제2 스페이서층(23b)이 구비된다. 제2 화소 전극(31b)과 주 기부(11) 사이의 파장 선택 투과층(20)에, 제2 스페이서층(23b)이 구비된다.
제3 스위칭 소자(32c)와 주 기부(11)의 사이의 파장 선택 투과층(20)에, 제2 스페이서층(23b)과 동일한 두께의 중간층(23)이 구비된다. 제3 화소 전극(31c)과 주 기부(11) 사이의 파장 선택 투과층(20)에, 제3 스페이서층(23c)이 구비된다.
이와 같이, 1개의 화소 영역에서, 중간층(23)의 두께가 변화할 수 있다. 각 스위칭 소자와 주 기부(11) 사이의 파장 선택 투과층(20)의 특성은, 예컨대, 하지층의 기능을 향상하도록 설계될 수 있다. 예를 들면, 각 스위칭 소자와 주 기부(11) 사이의 파장 선택 투과층(20)은, 불순물의 확산을 억제하는 효과가 향상되도록 설계된다. 또한, 파장 선택 투과층(20)은 예컨대 스위칭 소자의 리크 전류(leakage current; 예컨대, 광리크 전류)의 발생을 억제하는 효과가 향상되도록 설계된다. 또한, 파장 선택 투과층(20)은 그 표면의 평탄성이 균일하게 되도록 설계된다. 이것에 의해, 예를 들면, 회로층(30) 내의 주사선(scanning line), 신호선 및 보조 용량선 중 적어도 하나의 단차(step difference)에 기인한 단선을 억제할 수 있다.
표시장치에 간섭형 컬러 필터를 이용하면, 그 투과 파장대는 빛의 입사각에 따라 변화한다. 예를 들면, 비스듬히 입사하는 입사광의 투과 파장대는, 정면에서 입사하는 빛의 투과 파장대보다 단파장대(청색)로 편이(shift)된다. 본 실시 형태에서, 파장 선택 흡수층(40)이 파장 선택 투과층(20) 상에 적층되어 이 색편이(color shift)를 억제할 수 있다.
또한, 조명 유닛(70)으로부터 방출되는 빛의 지향성이 향상되어 색편이를 억제할 수 있다. 이 경우, 대향 기판(12)의 상부 표면에, 예컨대, 광확산층(예를 들어, 광산란층)이 구비된다. 이에 따라, 높은 지향성의 빛을 이용하는 것에 기인한 좁아진 시야각을 향상할 수 있다.
도 14는, 제1 실시 형태에 따르는 다른 표시장치의 구성을 나타내는 모식적인 단면도이다. 도 14에 나타난 바와 같이, 본 실시 형태에 따르는 다른 표시장치(113)에는 층간막(29)이 구비되지 않는다. 또한, 상측 반사층(22)은 평탄화 기능을 가지고 있다.
도 15는, 제1 실시 형태에 따른 다른 표시장치의 구성을 나타내는 모식적 단면도이다. 도 15에 나타난 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 다른 표시장치(114)에서, 층간막(29)은 구비되지 않는다. 상측 반사층(22)의 상면에는, 화소 마다 스텝 (step)이 형성되어 있다. 예를 들면, 복수의 화소 전극의 Z축 방향을 따르는 위치는 서로 차이가 나게 된다.
(제2의 실시 형태)　
이하, 제2의 실시 형태에 따른 표시장치에서, 제1의 실시 형태와는 다른 구성에 대해 설명한다.
도 16은, 제2의 실시 형태에 따른 표시장치의 구성을 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 16에 나타난 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 표시장치(120)에서, 하측 반사층(21) 중 제2 스페이서층(23b)에 대향하는 부분(제2 부분(21q))의 두께는, 하측 반사층(21) 중 제1 스페이서층(23a)에 대향하는 부분(제1 부분(21p))의 두께와 다르다. 구체적으로는, 제2 부분(21q)의 두께는, 제1 부분(21p)의 두께보다 얇다.
이 예시에서는, 하측 반사층(21) 중 제3 스페이서층(23c)에 대향하는 부분(제3 부분(21r))의 두께는, 하측 반사층(21) 중 제1 스페이서층(23a)에 대향하는 부분(제1 부분(21p))의 두께와 다르다. 구체적으로는, 제3 부분(21r)의 두께는, 제1 부분(21p)의 두께보다 얇다. 이 예시에서는, 제3 부분(21r)의 두께는, 제2 부분(21q)의 두께보다 얇다.
예를 들어, 이러한 두께의 차이는, 두께가 다른 복수의 영역을 가지는 중간층(23)을 형성할 때 과식각이 실행되는 경우 발생한다.
도 17a, 도 17b, 도 17c, 도 18a 및 도 18b는, 제2의 실시 형태에 따른 표시장치의 제조 방법의 공정을 나타내는 모식적 단면도이다.
제1 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 주 기부(11)의 주면(11a) 상에 하측 반사층(21)이 되는 하측 반사막(21f)를 형성하고, 하측 반사막(21f) 위에 중간층(23)의 일부(예를 들면 제1 스페이서층(23a))가 되는 제1 중간막(23f)을 형성한다.
도 17a에 나타난 바와 같이, 제1 마스크 부재(Rs1)를 이용하여 제1 중간층(23f)을 처리한다. 이 경우, 과식각을 실행하여, 하측 반사막(21f) 중에서 제1 마스크 부재(Rs1)에 의해 덮이지 않은 부분의 두께가 감소한다. 이 과식각에 의해, 제1 중간층(23f) 중 불필요한 부분을 충분히 제거할 수 있다. 그 결과, 표면의 균일성이 향상된다.
도 17b에 나타난 바와 같이, 제2 중간층(23g)을 형성한다. 도 17c에 나타난 바와 같이, 제2 마스크 부재(Rs2)를 형성한다. 도 18a에 나타난 바와 같이, 제2 마스크 부재(Rs2)를 이용하여 제2 중간층(23g)을 처리한다. 이 경우, 필요에 따라서, 과식각을 실행하여, 하측 반사막(21f)중에서 제2 마스크 부재(Rs2)에 덮이지 않은 부분의 두께가 감소한다. 이것에 의해, 제2 중간층(23g) 중 불필요한 부분을 충분히 제거할 수 있다. 그 결과, 표면의 균일성이 향상된다.
도 18b에 나타난 바와 같이, 제2 마스크 부재(Rs2)를 제거한 후에, 제3 중간층(23h)을 형성한다. 제2 중간층(23g) 위에(본 예시에서는 제3 중간막(23h) 위에), 상측 반사층(22)을 형성한다. 또한 필요에 따라서, 상측 반사층(22) 위에 층간막(29)을 형성한다. 이에 의해, 파장 선택 투과층(20)이 형성된다. 이후, 소정의 공정을 거쳐 표시장치(120)가 형성된다.
본 발명자들의 검토에 의해, 상기의 공정에서, 예컨대, 제1 중간층(23f) 및 제2 중간층(23g) 중 적어도 하나를 제거할 때에, 식각이 불균일하게 수행되어, 표면에 잔류물이 발생하기 쉽다는 사실을 알게 되었다. 이 현상은, 특히, 파장 선택 투과층(20)이, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 및 실리콘 산질화막 등과 같이, 하지층으로서 요구되는 높은 성능(예를 들면 절연성, 면내 균일성, 평탄성 및 생산성 등)을 가지는 재료로 이루어진 경우 현저하게 발생한다.
다시 말해, 식각의 선택비가 높은 재료의 조합을 이용하는 경우에는, 하지층으로서의 기능을 향상시키는 것이 곤란하다. 본 실시 형태에서는, 높은 생산성을 얻기 위해서, 파장 선택 투과층(20)이 하지층으로서 기능한다. 이에 따라, 파장 선택 투과층(20)은 하지층으로서 충분히 기능하는 재료의 조합으로 만들어진다. 이 때문에, 식각의 선택비가 불충분한 경우도 있다.
본 실시 형태에서는, 제1 중간층(23f) 및 제2 중간층(23g) 중 적어도 하나를 제거할 때에, 균일하게 이러한 막을 제거할 수 있도록, 과식각을 실행한다. 이것에 의해, 표면상에서 잔여 막이 형성되지 않고, 균일한 파장 선택 투과층(20)을 얻을 수 있다.
본 실시 형태에서는, 예컨대, 하측 반사층(21)으로서 유전체 다층막이 이용된다. 예를 들면, 제1 유전체막(25) 및 제2 유전체막(26) 중 하나가, 제1 스페이서층(23a) 및 제2 스페이서층(23b)과 접한다. 상기의 예에서는, 제2 유전체막(26)(구체적으로는 제2 유전체막(26a))이, 제1 스페이서층(23a) 및 제2 스페이서층(23b)과 접한다.
제1 유전체막(25) 및 제2 유전체막(26) 중 하나(즉, 제2 유전체막(26)이며, 구체적으로는 제2 유전체막(26a))의, 제2 스페이서층(23b)에 접하는 부분(제2 부분(21q))의 두께가, 제2 유전체막(26)중 제1 스페이서층(23a)에 접하는 부분(제1 부분(21p))의 두께와 다르다. 구체적으로, 예컨대, 제2 부분(21q)의 두께는, 제1 부분(21p)의 두께보다 얇다.
본 발명자들의 검토에 의해, 녹색에 대응하는 영역 이외의 영역에 과식각이 실행되는 것이 바람직하다는 사실을 알게 되었다. 예를 들면, 제1 영역(20a)이 녹색에 대응하는 경우, 과식각이 실행되는 영역은, 제2 영역(20b) 및 제3 영역(20c) 중 적어도 하나이다.
과식각을 실행할 때에, 과식각에 의한 하측 반사막(21f)의 두께의 감소량이 반드시 면 내에서 균일할 필요는 없다. 녹색에 대응하는 영역에서, 면내에서의 두께의 변동이 크면, 색 변동이 지각되기 쉽다. 이에 반해, 적색 또는 청색에 대응하는 영역에서 면내에서의 두께의 변동이 커도, 색 변동은 지각되기 어렵다. 이 현상은, 사람의 시각 특성에 기인한다고 생각된다.
그러므로, 본 실시 형태에서, 녹색에 대응하는 영역에서, 면내의 균일성을 가능한 한 높이도록 설계된다.
본 실시 형태에서는, 예를 들면, 제1 파장대(λa)는, 녹색 파장을 포함하고, 제2 파장대(λb)는, 적색 및 청색 중 적어도 하나의 파장을 포함한다. 하측 반사층(21) 중 제2 스페이서층(23b)에 대향하는 부분(제2 부분(21q))의 두께는, 하측 반사층(21) 중 제1 스페이서층(23a)에 대향하는 부분(제1 부분(21p))의 두께보다 얇다. 즉, 제2 부분(21q)에서 과식각이 실행된다.
이것에 의해, 공정 조건의 여유도(window)가 커진다. 그러므로, 예를 들면, 제품 수율을 향상할 수 있어 생산성이 한층 더 향상된다.
하측 반사층(21)의 두께가 영역에 따라서 변화하면, 파장 선택 투과층(20)의 투과 및 반사의 광학 특성이 변화한다. 이 변화를 보상하도록 설계치를 정하므로, 광학 특성의 변화는 실제 사용에서 문제가 되지 않는다.
예를 들면, 하측 반사층(21)은, 교대로 적층된 복수의 제1 유전체막(25)과 복수의 제2 유전체막(26)을 포함한다. 중간층(23)(예를 들면 제2 스페이서층(23b))에 제2 유전체막(26a)(복수의 제2 유전체막(26) 중 하나)이 접하게 된다. 복수의 제1 유전체막(25)의 광학 길이(optical length)와, 복수의 제2 유전체막(26)의 광학 길이는, (λ0)/4로 설정된다(여기서, λ0은, 예를 들면 녹색광에 대응하는 535 nm이다).
예를 들면, 이하의 경우 과식각이 실행되지 않는다. 제2 스페이서층(23b)에 접하는 제2 유전체막(26a)의 두께는 L0이며, 제2 영역(20b)을 통과하는 빛의 피크 파장은 λp이고, 제2 스페이서층(23b)의 두께는 W0이다. 제2 스페이서층(23b)의 굴절률은 nb이다.
이 경우, 제2 유전체막(26a)의 두께가, 과식각에 의해, L0에서 L1로 얇아진다고 추정된다(L1＜L0). 이 경우, 제2 스페이서층(23b)의 두께를, 과식각이 실행되지 않는 경우의 설계치인 W0보다 두껍게 하도록 설정된다. 이로써, 특성의 변동을 보상할 수 있다. 이 경우, 제2 스페이서층(23b)의 두께는, 이하의 식에서 나타내어지는 W1max 이하로 설정된다.
W1max = W0＋(1 - L1/L0)×λ0/(4×nb)
파장 선택 투과층(20)을 통하는 빛의 파장의 피크는, 설계치인 λp 이하이다. 이것에 의해, 과식각에 기초한 파장 특성의 변동을 보상하여, 소망한 파장 특성을 유지할 수 있다.
과식각이 실행되는지에 따라 중간층(23)의 두께를 바꾸는 예시에 대해 설명한다.
예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 하측 반사층(21)에서, 제1 유전체막(25b), 제2 유전체막(26b), 제1 유전체막(25a) 및 제2 유전체막(26a)이 이 순서로 적층된다. 상측 반사층(22)에서, 제4 유전체막(28a), 제3 유전체막(27a), 제4 유전체막(28b) 및 제3 유전체막(27b)이 이 순서로 적층된다.
예를 들면, 제1 유전체막(25b), 제1 유전체막(25a), 제3 유전체막(27a) 및 제3 유전체막(27b)은 SiN으로 이루어지며 이러한 막의 두께가 58.15 nm인 것으로 한다. 제2 유전체막(26b), 제2 유전체막(26a), 제4 유전체막(28a) 및 제4 유전체막(28b)은 SiO2로 이루어지고 이러한 막의 두께가 91.6 nm인 것으로 한다. 제1 스페이서층(23a), 제2 스페이서층(23b) 및 제3 스페이서층(23c)은 SiN으로 이루어지는 것으로 한다. SiO2 및 SiN의 광학 특성은, 도 5에 도시된 바와 같다고 한다.
예를 들면, 과식각이 실행되지 않는 경우, 제1 스페이서층(23a)의 두께는 115 nm로 설계되고, 제2 스페이서층(23b)의 두께는 78 nm로 설계되며, 제3 스페이서층(23c)의 두께는 30 nm로 설계된다. 이것에 의해, 제1 영역(20a)은 녹색광이 통과하고, 제2 영역(20b)은 청색광이 통과하며, 제3 영역(20c)은 적색광이 통과한다.
예를 들면, 1회의 식각에서, 과식각의 깊이는 10 nm인 것으로 한다. 이 경우, 제2 영역(20b)의 제2 유전체막(26a)의 두께는, 91.6nm에서 81.6nm로 감소하고, 제3 영역(20c)의 제2 유전체막(26a)의 두께는, 91.6nm에서 71.6nm로 감소한다. 이 경우, 제2 스페이서층(23b)의 두께는 78nm에서 82.5nm로 증가하고, 제3 스페이서층(23c)의 두께는 30nm에서 37nm로 증가한다. 제1 스페이서층(23a)의 두께는 115nm이다. 이것에 의해, 과식각이 실행되었을 때에도, 과식각을 하지 않은 경우와 실질적으로 같은 광학 특성을 얻을 수 있다.
상기에서는, 광제어층(50)으로서 액정을 이용하는 예시에 대해 설명했다. 그러나, 본 실시 형태에서, 광제어층(50)은 임의의 구성을 가질 수 있다. 광제어층(50)으로서 예를 들면, MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)를 이용한 기계식 셔터 등을 이용할 수도 있다.
본 실시 형태에 의하면, 높은 광이용 효율과 높은 생산성을 갖는 표시장치 및 그 제조 방법이 제공된다.
이상, 구체적인 예를 참조하면서, 본 발명의 실시의 형태에 대해 설명하였다. 하지만, 본 발명의 실시 형태는, 이러한 구체적인 예시로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 표시장치의 주 기판, 주 기부, 파장 선택 투과층, 반사층, 중간층, 유전체막, 스페이서층, 회로층, 화소 전극, 스위칭 소자, 광제어층, 파장 선택 흡수층, 대향 기판 및 조명 유닛 등의 각 구성 요소의 구체적인 구성은, 통상의 기술자가 공지된 범위로부터 적절히 선택하는 것으로써 본 발명을 유사하게 실시하고 동일한 효과를 얻을 수 있는 한, 본 발명의 범위에 포함된다.
또한, 구체적인 예시의 두가지 이상의 구성 요소를 기술적으로 가능한 범위에서 조합한 것도, 본 발명의 요지를 포함하는 한, 본 발명의 범위에 포함된다.
본원 발명의 상술한 바에 따르는 표시 장치 및 이의 제조 방법에 기초한 설계를 본원 발명의 통상의 기술자가 적절히 변경하여 얻을 수 있는 모든 표시 장치 및 이를 제조하는 방법이, 본 발명의 사상에 속하는 이상, 본 발명의 범위에 속한다.
본 발명의 사상 안에서 통상의 기술자이면 각종의 변경예 및 수정예를 용이하게 생각할 수 있으며, 그들의 변경예 및 수정예에 대해서도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해된다.
본 발명의 일부 실시 형태를 설명했지만, 이러한 실시 형태는, 예시로서 제시한 것뿐이고, 발명의 범위를 한정하려는 의도는 없다. 사실, 이와 같은 신규한 실시 형태는, 여러 다른 형태로 구현되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 여러 생략, 치환, 변경이 실시될 수 있다. 이와 같은 실시 형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함되는 것과 동시에, 특허 청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등의 범위에 포함된다.

Claims (20)

  1. 표시 장치로서,
    주면을 가지는 주 기부,
    상기 주면 상에 구비된 파장 선택 투과층, 및
    상기 파장 선택 투과층 상에 구비된 회로층을 포함하는 주 기판; 및
    가변 광학 특성을 가지며 상기 주 기판과 적층된 광 제어층
    을 포함하고,
    상기 파장 선택 투과층은:
    하측 반사층;
    상기 하측 반사층 상에 구비된 상측 반사층;
    상기 하측 반사층과 상측 반사층 사이에 구비된 제1 스페이서층; 및
    상기 주면에 평행한 상기 제1 스페이서층과 병치되도록 상기 하측 반사층과 상기 상측 반사층 사이에 구비되고, 상기 제1 스페이서층의 두께와 다른 두께를 가지는 제2 스페이서층을 포함하고,
    상기 회로층은:
    상기 주면에 수직인 제1 방향을 따라 볼 때 상기 제1 스페이서층과 겹치는 부분을 포함하는 제1 화소 전극,
    상기 제1 방향을 따라 볼 때 상기 제2 스페이서층과 겹치는 부분을 포함하는 제2 화소 전극,
    상기 제1 화소 전극에 접속된 제1 스위칭 소자, 및
    상기 제2 화소 전극에 접속된 제2 스위칭 소자를 포함하는, 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 파장 선택 투과층의 상기 하측 반사층, 상기 제1 스페이서층, 및 상기 상측 반사층을 포함한 제1 영역에서는, 제1 파장대의 광은 투과되고 상기 제1 파장대를 제외한 파장대의 가시광의 광은 반사되고,
    상기 파장 선택 투과층의 상기 하측 반사층, 상기 제2 스페이서층, 및 상기 상측 반사층을 포함한 제2 영역에서는, 상기 제1 파장대와 다른 제2 파장대의 광은 투과되고 상기 제2 파장대를 제외한 파장대의 가시광의 광은 반사되는, 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 파장대는 녹색 파장을 포함하고
    상기 제2 파장대는 적색과 청색의 적어도 하나의 파장을 포함하고
    상기 제2 스페이서층과 대향하는 상기 하측 반사층의 부분의 두께는 상기 제1 스페이서층에 대향하는 상기 하측 반사층의 부분의 두께보다 얇은, 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 스페이서층과 대향하는 상기 하측 반사층의 부분의 두께는 상기 제1 스페이서층에 대항하는 상기 하측 반사층의 부분의 두께와 다른, 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하측 반사층은 제1 유전체막, 및
    상기 제1 방향으로 상기 제1 유전체막과 적층되고 상기 제1 유전체막의 굴절률과 다른 굴절률을 가진 제2 유전체막을 포함하는, 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 유전체막 및 상기 제2 유전체막 중 하나가 상기 제1 스페이서층 및 상기 제2 스페이서층과 접촉하고,
    상기 하나 중에서 상기 제2 스페이서층에 접촉하는 부분의 두께는 상기 제1 스페이서층에 접촉하는 부분의 두께와 다른, 표시 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 유전체막 및 상기 제2 유전체막 중 하나가 상기 제1 스페이서층 및 상기 제2 스페이서층과 접하고, 및
    상기 제1 및 제2 유전체막 중 상기 하나의 굴절률은 상기 제1 스페이서층의 굴절률보다 낮고, 상기 제2 스페이서층의 굴절률보다 낮은, 표시 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1 유전체막은 복수로 설치되고,
    상기 제2 유전체막은 복수로 설치되고, 및
    상기 복수의 제1 유전체막과 상기 복수의 제2 유전체막은 상기 제1 방향으로 교대로 적층된, 표시 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제1 유전체막 및 상기 제2 유전체막은 산화 실리콘, 질화 실리콘, 및 산질화 실리콘 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 제1 유전체막에 포함된 산소와 질소 중 적어도 하나의 함유량은 상기 제2 유전체막에 포함된 산소와 질소 중 적어도 하나의 함유량과 다른, 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 주 기판과 적층된 파장 선택 흡수층을 더 포함하며,
    상기 파장 선택 흡수층은 상기 제1 방향을 따라 볼 때 상기 제1 스페이서층과 겹치는 부분을 포함하는 제1 흡수층; 및 상기 제1 방향을 따라 볼 때 상기 제2 스페이서층과 겹치는 부분을 포함하고, 상기 제1 흡수층의 흡수 스펙트럼과 다른 흡수 스펙트럼을 가지는 제2 흡수층을 포함하고,
    상기 파장 선택 투과층의 상기 하측 반사층, 상기 제1 스페이서층, 및 상기 상측 반사층을 포함한 제1 영역에서는, 제1 파장대의 광은 투과되고 상기 제1 파장대를 제외한 파장대의 가시광의 광이 반사되고,
    상기 파장 선택 투과층의 상기 하측 반사층, 상기 제2 스페이서층, 및 상기 상측 반사층을 포함한 제2 영역에서는, 상기 제1 파장대와 다른 제2 파장대의 광은 투과되고 상기 제2 파장대를 제외한 파장대의 가시광의 광은 반사되고,
    상기 제1 흡수층에 의한 상기 제1 파장대의 광의 흡수율은 상기 제1 흡수층에 의한 상기 제1 파장대를 제외한 파장대의 가시광의 광 흡수율보다 낮고, 및
    상기 제2 흡수층에 의한 상기 제2 파장대의 광의 흡수율은 상기 제2 흡수층에 의한 상기 제2 파장대를 제외한 파장대의 가시광의 광 흡수율보다 낮은, 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 광 제어층은 상기 회로층과 상기 파장 선택 흡수층 사이에 배치되는, 표시 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 파장 선택 투과층은 상기 하측반사 층과 상기 상측 반사층 사이에 구비되며, 상기 제1 스페이서층이 구비된 영역과 상기 제2 스페이서층이 구비된 영역과 병치되어 있는 영역을 포함하고,
    상기 회로층은:
    상기 제1 방향을 따라 볼 때 상기 병치된 영역과 겹치는 부분을 포함하는 제3 화소 전극; 및 상기 제3 화소 전극에 접속된 제3 스위칭 소자를 포함하고,
    상기 파장 선택 흡수층은 상기 제1 방향을 따라 볼 때 상기 병치된 영역과 겹치는 부분을 포함하고, 상기 제1 및 제2 흡수층의 흡수 스펙트럼과 다른 흡수 스펙트럼을 가지는 제3 흡수층을 더 포함하며,
    상기 파장 선택 투과층의 상기 병치된 영역에서는, 상기 제1 파장대 및 상기 제2 파장대와 다른 제3 파장대의 광은 투과되고, 상기 제3 파장대를 제외한 파장대의 가시광의 광은 반사되고, 및
    상기 제3 흡수층에 의한 상기 제3 파장대의 광의 흡수율은 상기 제3 흡수층에 의한 상기 제3 파장대를 제외한 파장대의 가시광의 광 흡수율보다 낮은, 표시 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 파장대는 녹색 파장대를 포함하고,
    상기 제2 파장대는 청색 파장대를 포함하고, 및
    상기 제3 파장대는 적색 파장대를 포함하는, 표시 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    조명광을 상기 파장 선택 투과층으로부터 상기 파장 선택 흡수층으로 향하는 방향으로 상기 파장 선택 투과 층에 입사되게 방출하도록 구성된 조명 유닛을 더 포함하고,
    상기 조명 유닛으로부터 방출된 상기 조명광은 상기 파장 선택 투과층 중 상기 제1 스페이서층을 포함한 부분에서 반사되고, 상기 반사광의 적어도 일부는 상기 파장 선택 투과층 중 상기 제2 스페이서층을 포함한 부분에 입사되는, 표시 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 조명 유닛은:
    도광체(light guide body);
    상기 도광체 상에 입사되도록 광을 방출하도록 구성된 광원; 및
    상기 파장 선택 투과층 상에 입사되도록 상기 도광체 내로 안내되는 광의 진행방향을 변경하며 요철 형상을 갖는 진행방향 변경부를 포함하는, 표시 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 광 제어층은 액정층을 포함하는, 표시 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자는 비정질 실리콘 또는 폴리 실리콘을 포함하는 반도체층을 포함하는 박막 트랜지스터를 포함하는, 표시 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 파장 선택 투과층은 산화 실리콘, 질화 실리콘 및 산질화 실리콘 중 적어도 하나를 포함하는, 표시 장치.
  19. 주면을 가진 주 기부, 상기 주면 상에 구비된 파장 선택 투과층, 및 상기 파장 선택 투과층 상에 설치된 회로층을 포함하는 주 기판; 상기 주 기판과 적층된 파장 선택 흡수층 및 상기 파장 선택 흡수층과 적층되고 가변 광학 특성을 가지는 광제어층을 포함하는 표시 장치로서, 상기 파장 선택 투과층은 하측 반사층, 상기 하측 반사층 상에 구비된 상측 반사층, 상기 하측 반사층과 상기 상측 반사층 사이에 구비된 제1 스페이서층, 및 상기 주면에 평행한 제1 면내에 상기 제1 스페이서층과 병치되도록 상기 하측 반사층과 상기 상측 반사층 사이에 구비되고 상기 제1 스페이서층의 두께와 다른 두께를 가지는 제2 스페이서층을 포함하고, 상기 회로층은 상기 주면에 수직인 제1 방향을 따라 볼 때 상기 제1 스페이서층과 겹치는 부분을 포함하는 제1 화소 전극, 상기 제1 방향을 따라 볼 때 상기 제2 스페이서층과 겹치는 부분을 포함하는 제2 화소 전극, 상기 제1 화소 전극에 접속된 제1 스위칭 소자, 및 상기 제2 화소 전극에 접속된 제2 스위칭 소자를 포함하며,
    상기 파장 선택 흡수층은 상기 제1 화소 전극상에 구비된 제1 흡수층 및 상기 제2 화소 전극상에 구비되며 상기 제1 흡수층의 흡수 스펙트럼과 다른 흡수 스펙트럼을 가지는 제2 흡수층을 포함하는, 표시 장치의 제조 방법으로서,
    상기 주 기부의 주면상에 하측 반사층으로서 기능하는 하측반사막을 형성하는 단계;
    상기 하측반사막 상에 상기 제1 스페이서층의 일부로 기능하는 제1 중간층을 형성하는 단계;
    상기 제1 중간층의 제1 영역을 덮는 제1 마스크 부재를 형성하는 단계;
    과식각(over-etching)을 이용하여, 상기 제1 중간층 중 상기 제1 마스크 부재에 덮이지 않은 부분을 제거하고 상기 하측반사막 중 상기 제1 마스크 부재에 덮이지 않은 부분의 두께를 저감시키는 단계;
    상기 제1 마스크 부재를 제거한 후, 상기 제1 스페이서층의 다른 일부로 또한 제2 스페이서층의 적어도 일부로 기능하는 제2 중간층을 나머지 제1 중간층 및 상기 하측반사막 상에 형성하는 단계;
    상기 제2 중간층 상에 상기 상측 반사층을 형성하는 단계;
    상기 상측 반사층 상의 상기 회로층을 형성하는 단계를 포함하는, 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제2 중간층을 형성 후 및 상기 상측 반사층 형성 전에 상기 제2 중간층 에, 상기 제1 영역과 상기 제1 영역과 다른 제2 영역을 덮는 제2 마스크 부재를 형성하는 단계;
    과식각을 이용하여, 상기 제2 중간층 중 상기 제2 마스크 부재에 덮이지 않은 부분을 제거하고 상기 하측반사막 중 상기 제2 마스크 부재에 덮이지 않은 부분의 두께를 저감시키는 단계;
    상기 제2 마스크 부재를 제거한 후, 상기 제1 스페이서층의 다른 일부로 또한 제2 스페이서층의 일부로 기능하는 제3 중간층을 나머지 상기 제2 중간층 및 상기 하측반사막 상에 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 상측 반사층을 형성하는 단계는 상기 제3 중간층 상에 상기 상측 반사층을 형성하는 단계를 포함하는, 표시 장치의 제조 방법.
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