KR20180016271A - 표시 장치 - Google Patents

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KR20180016271A
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KR
South Korea
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layer
light
insulating layer
transistor
film
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Application number
KR1020170094570A
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English (en)
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히사오 이케다
후미토 이사카
순페이 야마자키
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Publication date
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Abstract

본 발명은 사용 환경에 의존하지 않고 높은 표시 품위로 영상을 표시한다. 가볍고 깨지기 어려운 표시 장치를 제공한다. 표시 장치의 소비전력을 저감한다.
반사형 제 1 표시 소자와, 제 1 표시 소자와 접속되는 제 1 트랜지스터와, 제 2 표시 소자와, 제 2 표시 소자에 전기적으로 접속되는 제 2 트랜지스터를 갖는 표시 장치로 한다. 반사형 제 1 표시 소자와 제 1 트랜지스터, 및 제 2 표시 소자와 제 2 트랜지스터는 접착층에 의하여 접합되어 있다. 제 2 표시 소자로부터의 빛은 제 1 표시 소자 측의 표시면으로 사출되고, 제 2 표시 소자로부터 표시면으로의 광로 상에 제공된 집광 수단 또는 도광 수단에 의하여 집광 또는 도광되어 사출된다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명의 일 형태는 표시 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 일 형태는 상기 기술분야에 한정되지 않는다. 본 명세서 등에 개시(開示)되는 본 발명의 일 형태의 기술분야로서는 반도체 장치, 표시 장치, 발광 장치, 축전 장치, 기억 장치, 전자 기기, 조명 장치, 입력 장치, 입출력 장치, 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제조 방법을 일례로서 들 수 있다.
또한, 본 명세서 등에서 반도체 장치란 반도체 특성을 이용함으로써 기능할 수 있는 장치 전반을 가리킨다. 트랜지스터, 반도체 회로, 연산 장치, 기억 장치 등은 반도체 장치의 일 형태이다. 또한, 촬상 장치, 전기 광학 장치, 발전 장치(박막 태양 전지, 유기 박막 태양 전지 등을 포함함), 및 전자 기기는 반도체 장치를 갖는 경우가 있다.
표시 장치의 하나로서 액정 소자를 갖는 액정 표시 장치가 있다. 예를 들어, 화소 전극이 매트릭스로 배치되고, 각 화소 전극에 접속되는 스위칭 소자로서 트랜지스터를 사용한 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치가 주목을 받고 있다.
예를 들어, 각 화소 전극에 접속되는 스위칭 소자로서, 채널 형성 영역에 금속 산화물을 사용한 트랜지스터를 사용하는 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치가 알려져 있다(특허문헌 1 및 특허문헌 2).
액티브 매트릭스형 액정 표시 장치는 크게 나누어 투과형과 반사형의 2종류가 알려져 있다.
투과형 액정 표시 장치는 냉음극 형광 램프나 LED(light emitting diode) 등의 백라이트를 사용하고, 액정의 광학 변조 작용을 이용하여 백라이트로부터의 빛이 액정을 투과하여 액정 표시 장치 외부로 출력되는 상태와 출력되지 않는 상태를 화소마다 선택함으로써 명암 표시가 실시되고, 이것을 조합함으로써 화상 표시를 하는 것이다.
또한, 반사형 액정 표시 장치는 액정의 광학 변조 작용을 이용하여 외광 즉 입사광이 화소 전극에서 반사되어 액정 표시 장치 외부로 출력되는 상태와, 입사광이 액정 표시 장치 외부로 출력되지 않는 상태를 화소마다 선택함으로써 명암 표시를 하고, 이것을 조합함으로써 화상 표시를 하는 것이다. 반사형 액정 표시 장치는 백라이트를 사용하지 않으므로 투과형 액정 표시 장치와 비교하여 소비전력이 적다는 장점을 갖는다.
일본 특허공개공보 제2007-123861호 일본 특허공개공보 제2007-96055호
표시 장치가 적용된 전자 기기는 소비전력 저감화가 요구되고 있다. 특히, 휴대 전화, 스마트폰, 태블릿 단말, 스마트 워치, 노트북형 퍼스널 컴퓨터 등 전원에 배터리를 사용하는 기기에서는 표시 장치의 소비전력이 큰 비율을 차지하기 때문에 표시 장치의 소비전력 저감화가 요구되고 있다.
또한, 휴대 전자 기기는 외광이 강한 환경하 및 외광이 약한 환경하의 양쪽 모두에서 높은 시인성이 요구되고 있다.
또한, 휴대 전자 기기가 떨어졌을 때나 바지 주머니 등에 넣고 다닐 때 표시 장치가 깨지는 경우가 있다. 그러므로 전자 기기에 제공되는 표시 장치는 가볍고 깨지기 어려운 것이 요구되고 있다.
본 발명의 일 형태는 표시 장치의 소비전력을 저감하고 표시 장치의 표시 품위를 높이는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는, 표시 장치의 소비전력을 저감하고, 사용 환경에 의존하지 않고 높은 표시 품위로 영상을 표시하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는, 가볍고 깨지기 어려운 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는, 구부릴 수 있는 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.
또는, 생산성이 높은 표시 장치의 제작 방법을 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 반사형 제 1 표시 소자와, 제 1 표시 소자에 전기적으로 접속되는 제 1 트랜지스터와, 제 2 표시 소자와, 제 2 표시 소자에 전기적으로 접속되는 제 2 트랜지스터와, 집광 수단 또는 도광 수단을 갖는다. 제 1 표시 소자와 제 1 트랜지스터, 및 제 2 표시 소자와 제 2 트랜지스터는 접착층에 의하여 접합되어 있다. 제 1 표시 소자와 접착층 사이에 제 1 트랜지스터가 위치하고, 제 2 트랜지스터와 접착층 사이에 제 2 표시 소자가 위치한다. 제 1 표시 소자에 대하여 제 1 트랜지스터가 위치하는 측과 반대 측에는 표시면이 있다. 제 2 표시 소자는 빛을 접착층 및 제 1 표시 소자를 통과시켜 표시면 측으로 발하고, 제 1 표시 소자는 빛을 표시면 측으로 반사한다. 그리고, 제 2 표시 소자가 발하는 빛은 접착층과 제 1 표시 소자 사이에서 집광 수단 또는 도광 수단에 의하여 집광 또는 도광된다.
집광 수단 또는 도광 수단은 굴절률이 낮은 재료로 이루어진 제 1 절연층 및 굴절률이 높은 재료로 이루어진 제 2 절연층을 갖고, 발광 소자가 발하는 빛은 제 1 절연층과 제 2 절연층 사이의 경계면에서의 전반사를 이용하여 집광된다.
본 발명의 다른 일 형태에서 집광 수단 또는 도광 수단은 제 1 절연층과 금속막을 갖고, 발광 소자가 발하는 빛은 금속막 표면에서의 반사를 이용하여 집광 또는 도광된다.
또한, 상기 제 1 트랜지스터 및 제 2 트랜지스터는 채널에 산화물 반도체를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 표시 장치의 소비전력을 저감할 수 있고, 명 표시에 의하여 표시 장치의 표시 품위를 높일 수 있다. 또는, 사용 환경에 의존하지 않고 높은 표시 품위로 영상을 표시하는 표시 장치를 제공할 수 있다. 또는, 가볍고 깨지기 어려운 표시 장치를 제공할 수 있다. 또는, 구부릴 수 있는 표시 장치를 제공할 수 있다. 또는, 생산성이 높은 표시 장치의 제작 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 실시형태에 따른 표시 장치의 구성예.
도 2는 실시형태에 따른 표시 장치의 구성예.
도 3은 실시형태에 따른 표시 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 도면.
도 4는 실시형태에 따른 표시 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 도면.
도 5는 실시형태에 따른 표시 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 도면.
도 6은 실시형태에 따른 표시 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 도면.
도 7은 실시형태에 따른 표시 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 도면.
도 8은 실시형태에 따른 표시 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 도면.
도 9는 실시형태에 따른 표시 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 도면.
도 10은 실시형태에 따른 표시 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 도면.
도 11은 실시형태에 따른 표시 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 도면.
도 12는 실시형태에 따른 표시 장치의 구성예.
도 13은 실시형태에 따른 표시 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 도면.
도 14는 실시형태에 따른 표시 장치의 구성예.
도 15는 실시형태에 따른 표시 장치의 구성예.
도 16은 실시형태에 따른 표시 장치의 구성예.
도 17은 실시형태에 따른 표시 장치의 구성예.
도 18은 실시형태에 따른 표시 장치의 회로도.
도 19는 실시형태에 따른 표시 장치의 회로도.
도 20은 실시형태에 따른 표시 장치의 구성예.
도 21은 실시형태에 따른 표시 장치의 구성예.
도 22는 실시형태에 따른 표시 장치의 구성예.
도 23은 실시형태에 따른 표시 장치의 구성예.
도 24는 실시형태에 따른 표시 모듈의 구성예.
도 25는 실시형태에 따른 전자 기기.
실시형태에 대하여 도면을 참조하여 자세히 설명한다. 다만, 본 발명은 아래의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항은 다양하게 변경될 수 있다는 것은 통상의 기술자라면 용이하게 이해할 수 있다. 그러므로, 본 발명은 아래의 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되어서는 안 된다.
또한, 아래에서 설명하는 발명의 구성에서 동일 부분 또는 같은 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호를 다른 도면에서 공통적으로 사용하고, 이 부분의 설명은 반복하지 않는다. 또한, 같은 기능을 갖는 부분을 가리키는 경우에는 같은 해치 패턴을 적용하고, 이 부분에는 특별히 부호를 붙이지 않는 경우가 있다.
또한, 본 명세서에서 설명하는 각 도면에서 각 구성 요소의 크기, 층 두께, 또는 영역은 명료화를 위하여 과장되어 있는 경우가 있다. 따라서, 반드시 그 스케일에 한정되지는 않는다.
또한, 본 명세서 등에서 "제 1", "제 2" 등의 서수사는 구성 요소들 사이의 혼동을 피하기 위하여 붙이는 것이며, 개수를 한정하는 것은 아니다.
트랜지스터는 반도체 소자의 일종이며, 전류나 전압의 증폭, 도통 또는 비도통을 제어하는 스위칭 동작 등을 실현할 수 있다. 본 명세서의 트랜지스터는 IGFET(insulated gate field effect transistor)나 박막 트랜지스터(TFT: thin film transistor)를 포함한다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치 및 그 제작 방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 발광 소자와 반사형 액정 소자가 적층되어 제공된 구성을 갖는다. 반사형 액정 소자는 반사광의 양을 제어함으로써 계조를 표현할 수 있다. 발광 소자는 발하는 빛의 양을 제어함으로써 계조를 표현할 수 있다.
또한, 반사형 표시 소자로서는 액정 소자 이외에 셔터 방식의 MEMS(micro electro mechanical systems) 소자, 광간섭 방식의 MEMS 소자, 마이크로캡슐 방식, 전기 영동 방식, 일렉트로 웨팅 방식, 전자 분류체(電子粉流體, electronic liquid powder(등록 상표)) 방식 등이 적용된 표시 소자 등을 사용할 수 있다. 또한, 발광형 표시 소자로서 예를 들어, OLED(organic light emitting diode), LED(light emitting diode), QLED(quantum-dot light emitting diode) 등 자발광 발광 소자를 사용할 수 있다.
표시 장치는 예를 들어 반사광만을 이용하는 표시, 발광 소자로부터의 빛만을 이용하는 표시, 및 반사광 및 발광 소자로부터의 빛의 양쪽 모두를 이용하는 표시를 할 수 있다.
표시 장치에서 반사형 액정 소자는 시인 측(표시면 측)에 제공되어 있고, 발광 소자는 시인 측과 반대 측에 제공되어 있다. 발광 소자는 액정 소자가 갖는 반사 전극과 중첩되지 않은 영역(예를 들어 반사 전극의 개구부)으로부터 시인 측으로 빛을 사출할 수 있다.
또한, 표시 장치는 발광 소자 및 반사형 액정 소자 각각이 트랜지스터에 전기적으로 접속되는 액티브 매트릭스형 표시 장치로 할 수 있다.
이때, 표시 장치는 발광 소자에 전기적으로 접속되는 제 1 트랜지스터를 포함한 제 1 소자층, 발광 소자를 포함한 제 2 소자층, 액정 소자에 전기적으로 접속되는 제 2 트랜지스터를 포함한 제 3 소자층, 및 액정 소자를 포함한 제 4 소자층을 갖는다. 또한, 표시 장치는 시인 측과 반대 측에서 제 1 소자층, 제 2 소자층, 제 3 소자층, 제 4 소자층이 이 순서대로 적층되어 있다.
여기서, 제 4 소자층의 시인 측 및 제 1 소자층의 시인 측과 반대 측 각각에 수지층(제 1 수지층, 제 2 수지층)을 제공하는 것이 바람직하다. 이로써, 표시 장치를 매우 가볍게 할 수 있고, 표시 장치를 깨지기 어렵게 할 수 있다.
제 1 수지층 및 제 2 수지층(이후, 통틀어 수지층이라고도 표기함)은 매우 얇은 것을 특징으로 한다. 더 구체적으로는 각 두께가 0.1μm 이상 3μm 이하로 하는 것이 바람직하다. 그러므로, 2개의 표시 패널이 적층된 구성이라도 두께를 얇게 할 수 있다. 또한, 발광 소자가 발하는 빛의 경로상에 수지층이 배치되는 경우라도 상기 수지층이 얇기 때문에 빛의 흡수가 억제되어 더 높은 효율로 빛을 추출할 수 있으므로 소비전력을 작게 할 수 있다.
수지층은 예를 들어 다음과 같이 형성할 수 있다. 즉, 지지 기판 위에 점도가 낮은 열 경화성 수지 재료를 도포하고 가열 처리에 의하여 경화시킴으로써 수지층을 형성한다. 그리고, 수지층 위에 각 소자층을 형성한다. 이 후, 수지층과 지지 기판 사이에서 박리함으로써 수지층의 한쪽 면을 노출시킨다.
지지 기판과 수지층을 박리할 때, 이들 사이의 밀착성을 저하시키는 방법으로서 레이저 광을 조사하는 방법을 들 수 있다. 예를 들어 레이저 광 조사는 선형 레이저 광을 주사하여 실시하는 것이 바람직하다. 이로써, 면적이 큰 지지 기판을 사용할 때의 공정 시간을 단축할 수 있다. 레이저 광으로서는 파장이 308nm인 엑시머 레이저를 적합하게 사용할 수 있다.
수지층에 사용할 수 있는 재료로서는 대표적으로는 열 경화성 폴리이미드를 들 수 있다. 특히, 감광성 폴리이미드를 사용하는 것이 바람직하다. 감광성 폴리이미드는 표시 패널의 평탄화막 등에 적합하게 사용되는 재료이기 때문에, 성막 장치나 재료를 공통적으로 사용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 형태의 구성을 실현하기 위하여 추가의 장치나 재료는 필요하지 않다.
또한, 수지층에 감광성 수지 재료를 사용함으로써 노광 및 현상 처리에 의하여 수지층을 가공할 수 있다. 예를 들어, 개구부를 형성하거나 불필요한 부분을 제거할 수 있다. 또한, 노광 방법이나 노광 조건을 최적화함으로써 표면에 요철 형상을 형성할 수도 있다. 예를 들어 하프톤 마스크나 그레이톤 마스크를 사용한 노광 기술이나 다중 노광 기술 등을 사용하면 좋다.
또한, 비감광성 수지 재료를 사용하여도 좋다. 이때, 수지층 위에 레지스트 마스크나 하드 마스크를 형성하여 개구부나 요철 형상을 형성하는 방법을 사용할 수도 있다.
또한, 발광 소자로부터의 빛의 경로상에 위치하는 수지층을 부분적으로 제거하는 것이 바람직하다. 즉, 제 1 수지층에 발광 소자와 중첩된 개구부를 제공한다. 이로써, 발광 소자로부터의 빛의 일부가 수지층에 흡수됨에 따른 색 재현성의 저하나 광 추출 효율의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 제 2 소자층의 발광 소자와 제 4 소자층의 액정 소자 사이이며 발광 소자로부터의 빛의 경로상에 집광 수단 또는 도광 수단을 제공한다. 집광 수단 또는 도광 수단에 의하여 발광 소자로부터의 빛을 효율적으로 집광 또는 도광하여 표시 장치에서 유한한 광 투과 영역으로부터 더 많은 빛을 사출할 수 있다.
도 1에 도시된 본 발명의 표시 장치와 같이, 발광 소자(120)로부터의 빛이 사출되는 면(표시면)과, 발광원인 발광 소자(120) 사이의 거리가 떨어져 있으면, 그 사이에 존재하는 층에 의하여 발광 소자(120)로부터의 빛은 갇혀지고 흡수될 우려가 있다. 구체적으로는, 발광 소자(120)로부터의 빛은 제 2 소자층(200a)의 발광 소자와 제 4 소자층(200b)의 액정 소자 사이에 갇혀진다. 그러므로, 표시 장치의 표시면으로부터 사출되는 발광 소자(120)로부터의 빛은 저감된다. 그러나, 갇혀지고 흡수된 빛을 집광 수단(500)(또는 도광 수단이라고도 함)에 의하여 모을 수 있으므로, 발광 소자(120)로부터의 빛을 표시 장치의 유한한 광 투과 영역에 유도하고 사출할 수 있다.
수지층에서 발광 소자로부터의 빛의 경로상에 위치하는 부분이 다른 부분보다 얇아지도록 수지층에 오목부가 형성된 구성으로 하여도 좋다. 즉, 수지층은 두께가 다른 2개의 부분을 갖고, 두께가 얇은 부분이 발광 소자와 중첩되는 구성으로 할 수도 있다. 이 구성으로 함으로써도 발광 소자로부터의 빛이 수지층에 흡수되는 것을 저감할 수 있다.
특히, 제 4 소자층의 시인 측에 위치하는 수지층에는 발광 소자와 중첩된 개구부를 제공하는 것이 바람직하다. 이로써, 색 재현성이나 광 추출 효율을 더 향상시킬 수 있다. 또한, 반사형 액정 소자에서 빛의 경로상에 위치하는 수지층의 일부를 제거하여 반사형 액정 소자와 중첩된 개구부를 제공하는 것이 바람직하다. 이로써, 반사형 액정 소자의 반사율을 향상시킬 수 있다. 또한, 반사형 액정 소자에서 반사되는 빛이 수지층을 투과함으로써 착색되는 것을 억제할 수 있다.
수지층에 개구부를 형성하는 방법으로서는 예를 들어 다음과 같은 방법을 사용할 수 있다. 즉, 수지층의 개구부가 되는 부분을 부분적으로 얇게 형성하고, 상술한 방법에 의하여 지지 기판과 수지층을 박리한다. 그리고, 수지층의 박리된 표면에 플라스마 처리 등을 실시함으로써 수지층을 박막화시키면, 수지층의 얇은 부분에 개구부를 형성할 수 있다.
또는, 다음과 같은 방법을 사용할 수도 있다. 즉, 지지 기판 위에 광 흡수층을 형성하고, 이 광 흡수층 위에 개구부를 갖는 수지층을 형성하고, 개구부를 덮어 투광성을 갖는 층을 형성한다. 광 흡수층은 빛을 흡수하고 가열됨으로써 수소 또는 산소 등의 가스를 방출하는 층이다. 따라서, 지지 기판 측으로부터 빛을 조사하고 광 흡수층으로부터 가스를 방출시킴으로써 광 흡수층과 지지 기판 사이의 계면, 또는 광 흡수층과 투광성을 갖는 층 사이의 밀착성이 저하되어 박리가 발생하게 할 수 있다. 또는, 광 흡수층 자체가 파단됨으로써 박리할 수 있다.
또한, 제 1 트랜지스터 및 제 2 트랜지스터에는 채널을 형성하는 반도체로서 산화물 반도체를 사용하는 것이 바람직하다. 산화물 반도체는 트랜지스터의 제작 공정에서 가해지는 최고 온도를 낮추더라도(예를 들어 400℃ 이하, 바람직하게는 350℃ 이하) 높은 온 전류를 실현할 수 있고, 높은 신뢰성을 확보할 수 있다. 또한, 산화물 반도체를 사용함으로써 트랜지스터의 피형성면 측에 위치하는 수지층에 사용되는 재료는 높은 내열성이 요구되지 않으므로 재료 선택의 폭을 넓힐 수 있다. 예를 들어 평탄화막으로서 사용되는 수지 재료를 겸할 수도 있다.
산화물 반도체를 사용한 경우에는 내열성이 높은 특수 재료가 불필요하고 수지층을 두껍게 형성할 필요가 없으므로, 표시 패널 전체 비용 중 상기 수지층에 걸리는 비용의 비율을 낮출 수 있다.
또한, 산화물 반도체는 밴드 갭이 넓고(예를 들어, 2.5eV 이상, 또는 3.0eV 이상), 빛을 투과시키는 성질을 갖는다. 그러므로, 지지 기판과 수지층의 박리 공정에서 레이저 광이 산화물 반도체에 조사되어도 흡수되기 어렵기 때문에 전기적 특성에 주는 영향을 억제할 수 있다. 따라서, 상술한 바와 같이 수지층을 얇게 형성할 수 있다.
본 발명의 일 형태는 감광성 폴리이미드로 대표되는 점도가 낮은 감광성 수지 재료를 사용하여 얇게 형성한 수지층과, 낮은 온도에서도 전기 특성이 뛰어난 트랜지스터를 실현할 수 있는 산화물 반도체를 조합함으로써, 생산성이 매우 뛰어난 표시 장치를 실현할 수 있다.
물론, 제 1 트랜지스터 및 제 2 트랜지스터의 채널을 형성하는 반도체로서 산화물 반도체에 한정되지 않고 폴리실리콘, 비정질 실리콘, 단결정 실리콘, 유기 반도체 등의 반도체를 사용하여도 좋다.
본 명세서에서 산화물 반도체(oxide semiconductor 또는 단순히 OS라고도 함)는 금속 산화물(metal oxide)로 분류된다. 금속 산화물은 넓은 의미로 금속의 산화물이다. 금속 산화물은 산화물 절연체, 산화물 도전체(투명 산화물 도전체를 포함함), 산화물 반도체 등으로 분류된다. 즉, 금속 산화물이 증폭 작용, 정류 작용, 및 스위칭 작용 중 적어도 하나를 갖는 경우, 이 금속 산화물을 금속 산화물 반도체(metal oxide semiconductor, 줄여서 OS)라고 부를 수 있다. 또한, OS FET라고 기재된 경우에는, 금속 산화물 또는 산화물 반도체를 갖는 트랜지스터라고 바꿔 말할 수 있다.
또한, 산화물 반도체가 CAAC(c-axis aligned crystal)의 결정 구조를 가져도 좋다. X선 회절(XRD: X-ray diffraction) 장치를 사용하여 CAAC-OS막의 구조를 해석할 때, 예를 들어 out-of-plane법에 의하여 InGaZnO4의 결정을 갖는 CAAC-OS막을 해석하면, 회절각(2θ)이 31° 근방일 때 피크가 나타나는 경우가 있다. 이 피크는 InGaZnO4의 결정의 (009)면에서 유래되기 때문에 CAAC-OS막의 결정은 c축 배향성을 갖고 c축은 피형성면 또는 상면에 대략 수직인 방향을 향하는 것을 확인할 수 있다.
c축 배향성을 갖는 CAAC-OS막에서는 다른 결정부들 사이에서 a축 및 b축의 배향은 불규칙하지만, c축은 피형성면 또는 상면의 법선 벡터에 평행한 방향을 향하는 것을 알 수 있다. 따라서, TEM을 사용하여 CAAC의 산화물 반도체의 단면을 관찰하면, 층상으로 배열된 금속 원자의 각 층은 결정의 a-b면에 평행한 면이다.
또한, 산화물 반도체가 CAC(cloud-aligned composite)의 기능 또는 재료의 구성을 가져도 좋다. CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 재료의 일부에서는 도전성 기능을 갖고, 재료의 다른 일부에서는 절연성 기능을 갖고, 재료 전체로서는 반도체 기능을 갖는다. 또한, CAC-OS 또는 CAC-metal oxide를 트랜지스터의 반도체층에 사용하는 경우, 도전성 기능은 캐리어가 되는 전자(또는 정공)를 흘리는 기능이고, 절연성 기능은 캐리어가 되는 전자를 흘리지 않는 기능이다. 도전성 기능과 절연성 기능의 상보적인 작용에 의하여, 스위칭 기능(온/오프 기능)을 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide에 부여할 수 있다. CAC-OS 또는 CAC-metal oxide에서 각 기능을 분리시킴으로써 양쪽 모두의 기능을 최대화할 수 있다.
또한 본 명세서 등에서 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 상술한 도전성 기능을 갖는 도전성 영역과, 상술한 절연성 기능을 갖는 절연성 영역을 갖는다. CAC-OS 또는 CAC-metal oxide에서 도전성 영역과 절연성 영역은 각각 0.5nm 이상 10nm 이하, 바람직하게는 0.5nm 이상 3nm 이하의 크기로 산화물 반도체의 재료 중에 분산되어 있는 경우가 있다. 또한, 재료 내에서 도전성 영역과 절연성 영역은 나노 입자 레벨로 분리되어 있는 경우가 있다. 또한, 도전성 영역과 절연성 영역은 각각 재료 중에 편재하는 경우가 있다. 또한, 도전성 영역은 주변이 흐릿해져 클라우드상으로 연결되어 관찰되는 경우가 있다.
즉, CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 매트릭스 복합재(matrix composite) 또는 금속 매트릭스 복합재(metal matrix composite)라고 부를 수도 있다.
다음으로, 화소의 구성에 대하여 설명한다. 표시 장치는 발광 소자와 제 1 트랜지스터를 갖는 제 1 화소, 및 액정 소자와 제 2 트랜지스터를 갖는 제 2 화소를 갖는 구성으로 할 수 있다. 제 1 화소 및 제 2 화소는 매트릭스로 복수 배치되어 표시부를 구성한다. 또한, 표시 장치는 제 1 화소를 구동하는 제 1 구동부, 및 제 2 화소를 구동하는 제 2 구동부를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 제 1 화소와 제 2 화소는 표시 영역 내에 같은 주기로 배치되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 제 1 화소 및 제 2 화소는 표시 장치의 표시 영역에 혼재하도록 배치되는 것이 바람직하다. 이로써, 후술되는 바와 같이, 복수의 제 1 화소만으로 표시된 화상, 복수의 제 2 화소만으로 표시된 화상, 및 복수의 제 1 화소 및 복수의 제 2 화소의 양쪽 모두로 표시된 화상 각각을 같은 표시 영역에 표시할 수 있다.
여기서, 제 1 화소는 예를 들어 백색(W)을 나타내는 하나의 화소로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 제 2 화소는 예를 들어 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 3색의 빛을 각각 나타내는 서브 화소를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 이것에 더하여 백색(W) 또는 황색(Y)의 빛을 나타내는 서브 화소를 가져도 좋다. 이러한 제 1 화소 및 제 2 화소를 같은 주기로 배치시킴으로써 제 1 화소의 면적을 증가시켜 제 1 화소의 개구율을 높일 수 있다.
또한, 제 1 화소로서 예를 들어 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 3색의 빛을 각각 나타내는 서브 화소를 가져도 좋고, 이것에 더하여 백색(W) 또는 황색(Y)의 빛을 나타내는 서브 화소를 가져도 좋다.
본 발명의 일 형태는 제 1 화소로 화상을 표시하는 제 1 모드, 제 2 화소로 화상을 표시하는 제 2 모드, 및 제 1 화소 및 제 2 화소의 양쪽 모두로 화상을 표시하는 제 3 모드를 전환시킬 수 있다.
제 1 모드에서는 반사광만을 이용하여 표시를 할 수 있으므로 광원이 불필요하다. 그러므로 소비전력이 극히 낮은 구동 모드이다. 예를 들어 외광의 조도가 충분히 높고 외광이 백색광 또는 백색광에 가까운 빛인 경우에 효과적이다. 제 1 모드는 예를 들어 책이나 서류 등의 문자 정보를 표시하기에 적합한 표시 모드이다.
제 2 모드에서는 광원의 빛을 이용하여 표시를 할 수 있으므로, 외광의 조도나 색도에 의존하지 않고, 색 재현성이 극히 높고 선명한 표시를 할 수 있다. 예를 들어, 야간이나 어두운 실내 등 외광의 조도가 극히 낮은 경우 등에 유효하다. 또한, 외광이 약한 경우에는, 명 표시를 하면 사용자가 눈부심을 느끼는 경우가 있다. 이것을 방지하기 위하여 제 2 모드에서는 휘도를 낮춘 표시를 하는 것이 바람직하다. 또한, 이로써, 눈부심을 억제함과 함께 소비전력을 저감할 수도 있다. 제 2 모드는 선명한 화상이나 원활한 동영상 등을 표시하기에 적합한 모드이다.
제 3 모드에서는 광원의 빛 및 반사광의 양쪽 모두를 이용하여 표시를 할 수 있다. 구체적으로는, 제 1 화소가 나타내는 빛과, 제 1 화소와 인접한 제 2 화소가 나타내는 빛을 혼색하여 하나의 색깔을 표현하도록 구동한다. 제 1 모드보다 색 재현성이 높고 선명한 표시를 하면서 제 2 모드보다 소비전력을 낮출 수 있다. 예를 들어, 실내 조명하, 저녁이나 새벽 등 외광의 조도가 비교적 낮은 경우, 외광이 백색 색도를 나타내지 않는 경우 등에 유효하다.
다음으로 표시 장치에 사용할 수 있는 트랜지스터에 대하여 설명한다. 제 1 트랜지스터와 제 2 트랜지스터는 서로 구성이 같아도 좋고 달라도 좋다.
트랜지스터의 구성으로서 예를 들어 보텀 게이트 구조를 들 수 있다. 보텀 게이트 구조의 트랜지스터는 반도체층보다 아래 측(피형성면 측)에 게이트 전극을 갖는다. 또한, 예를 들어 소스 전극 및 드레인 전극이 반도체층의 상면 및 측단부와 접하여 제공되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 트랜지스터의 다른 구성으로서 예를 들어 톱 게이트 구조를 들 수 있다. 톱 게이트 구조의 트랜지스터는 반도체층보다 위 측(피형성면과 반대 측)에 게이트 전극을 갖는다. 또한, 예를 들어 제 1 소스 전극 및 제 1 드레인 전극이 반도체층의 상면의 일부 및 측단부를 덮는 절연층 위에 제공되어 있고, 이 절연층에 제공된 개구부를 통하여 반도체층과 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 트랜지스터는 반도체층을 개재(介在)하여 대향하는 제 1 게이트 전극 및 제 2 전극을 갖는 것이 바람직하다.
여기서, 반사형 액정 소자의 반사 전극은 화소 전극으로서도 기능하고, 제 2 트랜지스터에 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 반사 전극의 시인 측에 위치하는 면은 한결같이 평탄한 것을 특징으로 한다. 또한, 이 반사 전극은 반사 전극의 평탄한 부분의 이면 측(시인 측과 반대 측)에서 제 2 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 하나와 전기적으로 접속되는 구성을 갖는다. 이로써, 반사 전극의 시인 측의 면에 오목부가 형성되지 않으므로 표시부의 개구율을 높일 수 있다.
또한, 반사 전극을 덮어 절연층이 제공되어 있고, 제 2 트랜지스터는 이 절연층의 반사 전극이 위치하는 측과 반대 측의 면에 제공되어 있다. 즉, 제 2 트랜지스터의 이면 측(피형성면 측)에 절연층을 개재하여 반사 전극이 제공된 구성을 갖는다. 제 2 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 하나는 절연층에 제공된 개구부를 통하여 반사 전극에 전기적으로 접속되어 있다.
또한, 반사 전극의 시인 측에 제 3 수지층을 갖는 것이 바람직하다. 지지 기판 위에 형성된 제 3 수지층 위에 반사 전극 및 제 2 트랜지스터를 형성하고, 지지 기판과 제 3 수지층 사이의 계면에서 박리함으로써 이러한 구성을 제작할 수 있다. 이때, 제 3 수지층은 반사 전극과 액정 사이에 위치하므로 배향막으로서 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 발광 소자는 피형성면 측과 반대 측으로 빛을 사출하는 톱 이미션형 발광 소자를 적합하게 적용할 수 있다. 제 1 트랜지스터 및 발광 소자는 시인 측과 반대 측에서 순차적으로 적층되어 있다.
또한, 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 제 1 트랜지스터와 제 2 트랜지스터가 상하로 대향하여 제공된 구성을 갖는다. 즉, 제 1 트랜지스터를 구성하는 복수의 막이 적층되는 방향과, 제 2 트랜지스터를 구성하는 복수의 막이 적층되는 방향이 정반대이라고 표현할 수도 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치의 더 구체적인 예에 대하여 도면을 참조하여 아래에서 설명한다.
또한, 아래에서 "위", "아래" 등의 방향을 나타내는 표현은 기본적으로는 도면의 방향과 맞추어 사용되는 것으로 한다. 그러나, 설명을 용이하게 하는 등의 목적으로 명세서 중의 "위" 또는 "아래"가 나타내는 방향이 도면과 일치하지 않는 경우가 있다. 일례로서는, 적층체 등의 적층 순서(또는 형성 순서) 등을 설명하는 경우에, 도면에서 상기 적층체가 제공되는 측의 면(피형성면, 지지면, 접착면, 평탄면 등)이 상기 적층체보다 위측에 위치하더라도 그 방향을 아래, 그 반대 방향을 위 등이라고 표현하는 경우가 있다.
[구성예 1]
도 1의 (A)에 표시 장치(10)의 단면 개략도를 도시하였다. 표시 장치(10)는 소자층(100a), 소자층(200a), 소자층(100b), 및 소자층(200b)이 이 순서대로 적층된 구성을 갖는다. 또한, 표시 장치(10)는 이면 측(시인 측과 반대 측)에 기판(11), 표면 측(시인 측)에 기판(12)을 갖는다. 또한, 기판(11)과 소자층(100a) 사이에 수지층(101), 기판(12)과 소자층(200b) 사이에 수지층(202)을 갖는다. 수지층(101)과 기판(11)은 접착층(51)에 의하여 접합되어 있다. 또한, 수지층(202)과 기판(12)은 접착층(52)에 의하여 접합되어 있다.
소자층(100a)은 수지층(101) 위에 트랜지스터(110)를 갖는다. 소자층(200a)은 트랜지스터(110)에 전기적으로 접속된 발광 소자(120)를 갖는다. 소자층(100b)은 트랜지스터(210)를 갖는다. 소자층(200b)은 트랜지스터(210)에 전기적으로 접속된 액정 소자(220)를 갖는다.
또한, 수지층(202)에는 개구부가 제공되어 있다. 도 1의 (A)에 도시된 영역(31)은 발광 소자(120)와 중첩된 영역이며, 수지층(202)의 개구부와 중첩된 영역이다. 또한, 영역(31)은 차광층(153)의 개구부와 중첩된 영역이다.
소자층(100b)은 집광 수단(500)을 갖는다. 집광 수단(500)에 의하여, 발광 소자(120)로부터의 빛이 표시면으로부터 효율적으로 사출된다. 도 1의 (A)의 집광 수단(500)은 굴절률이 낮은 재료와 굴절률이 높은 재료 사이의 경계면에서의 전반사를 이용한 것이다. 구체적으로는, 집광 수단(500)은 투광성을 갖고 굴절률이 높은 재료로 이루어진 절연층(521)과, 투광성을 갖고 굴절률이 낮은 재료로 이루어진 절연층(520)으로 구성되어 있다. 입사광이 임계각 이상인 경우에는 절연층(521)과 절연층(520) 사이의 경계면에서 전반사가 일어난다. 그러므로, 집광 수단(500)을 제공함으로써, 집광 수단이 제공되지 않은 구성에서는 절연층(234)에 흡수되고 갇혀진 빛을 표시면으로 도광 및 집광시킬 수 있다.
투광성을 갖고 굴절률이 높은 재료로 이루어진 절연층(521)으로서, 예를 들어, SiC, TiO2, ZnS, CeO2, 인듐 주석 산화물 등을 사용할 수 있다. 폴리카보네이트, 폴리에스터 수지 등도 사용할 수 있다. 또한, 투광성을 갖고 굴절률이 낮은 재료로 이루어진 절연층(520)으로서 예를 들어 산화 실리콘, CaF2, MgF2 등을 사용할 수 있다. 아크릴, 플루오린 수지 등도 사용할 수 있다.
또한, 집광 수단(500)의 다른 형태로서, 도 1의 (B)에 도시된 바와 같이, 금속막(522)에 의한 빛의 반사를 이용하여도 좋다. 구체적으로는, 집광 수단(500)은 절연층(234)에 개구부를 제공하고 이 개구부에 금속막(522)을 제공한 것이고, 발광 소자(120)로부터의 빛이 금속막(522)에서 반사된다. 이로써, 절연층(234)에 흡수된 빛을 금속막(522)에서 반사시켜 표시면으로 도광 및 집광시킬 수 있다.
또한, 금속막(522)의 반사율을 향상시키기 위하여, 투광성을 갖는 절연층 또는 투광성을 갖는 반도체막으로 금속막(522)의 표면이 덮여도 좋다. 절연층 또는 반도체막으로 덮이는 금속막(522)의 표면은 발광 소자(120)로부터의 빛이 반사되는 면을 뜻한다.
금속막(522)으로서 반사율이 높은 금속을 사용하는 것이 바람직하다. 금속막(522)으로서 알루미늄, 은, 또는 이들 금속 재료를 포함한 합금 등을 들 수 있다. 이 외에 금, 백금, 니켈, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 또는 팔라듐 등의 금속 재료, 또는 이들 금속 재료를 포함한 합금을 사용할 수 있다. 또한, 상기 금속 재료 또는 합금에 란타넘, 네오디뮴, 또는 저마늄 등이 첨가되어 있어도 좋다. 알루미늄과 타이타늄의 합금, 알루미늄과 니켈의 합금, 알루미늄과 네오디뮴의 합금, 알루미늄, 니켈, 및 란타넘의 합금(Al-Ni-La) 등 알루미늄을 포함한 합금(알루미늄 합금), 은과 구리의 합금, 은과 팔라듐과 구리의 합금(Ag-Pd-Cu, APC라고도 함), 은과 마그네슘의 합금 등 은을 포함한 합금을 사용하여도 좋다. 은 및 구리를 포함한 합금은 내열성이 높기 때문에 바람직하다. 또한, 금속막 또는 금속 산화물막을 알루미늄막 또는 알루미늄 합금막과 접하도록 적층함으로써 산화를 억제할 수 있다. 이러한 금속막, 금속 산화물막의 재료로서는, 타이타늄이나 산화 타이타늄 등을 들 수 있다.
도 1의 (B)와 도 1의 (A)는 집광 수단(500)의 구성이 다를 뿐이고, 이 외의 구성은 동일하다.
도시되지 않았지만, 도 1의 (A)의 집광 수단(500)의 상면 면적은 차광층(153)의 개구부의 면적과 대략 일치하여도 좋고, 또는 차광층(153)의 개구부의 면적보다 커도 좋다. 더 자세하게는, 절연층(521)의 착색층(152)과 접한 면의 면적이 차광층(153)의 개구부의 면적과 같거나 크면 좋다. 그러면, 발광 소자(120)로부터 차광층(153)의 개구부를 통과하는 빛을 집광 수단(500)에 의하여 효율적으로 집광하여 표시 장치의 시인 측으로 사출시킬 수 있다.
도 1의 (B)도 상술한 내용과 마찬가지이다. 절연물(523)의 착색층(152)과 접한 면의 면적이 차광층(153)의 개구부의 면적과 대략 일치하여도 좋고, 또는 차광층(153)의 개구부의 면적보다 커도 좋다. 이렇게 함으로써 발광 소자(120)로부터의 빛을 효율적으로 도광 및 집광시켜 표시 장치의 시인 측으로 사출시킬 수 있다.
도 2에 다른 구성의 집광 수단을 도시하였다. 도 2는 집광 수단(500)의 단면 형상이 발광 소자(120)로부터 표시면을 향하여 가늘어지는 테이퍼 형상이다. 도 2의 (A)에서는 절연층(521)이 발광 소자(120)로부터 표시면을 향하여 가늘어지는 테이퍼 형상이고, 절연층(520)은 절연층(521)의 측면을 덮고 있다. 도 2의 (B)에서는 집광 수단(500)의 절연물(523)이 발광 소자(120)로부터 표시면을 향하여 가늘어지는 테이퍼 형상이고, 금속막(522)은 절연물(523)의 측면을 덮고 있다. 빛은 팔방으로 확산되므로 집광 수단(500)이 테이퍼 형상을 가짐으로써 더 많은 빛을 표시 장치의 시인 측으로 사출할 수 있다.
또한, 다른 구성의 집광 수단을 도 16에 도시하였다. 도 16의 집광 수단(500)은 굴절률이 높은 재료로 이루어진 절연층(521)과, 굴절률이 낮은 재료로 이루어진 절연층(520)과, 절연층(520) 외측을 덮는 금속막(528)을 갖는다. 금속막(528)에는 도 1의 (B)의 금속막(522)과 같은 재료를 적용할 수 있다.
도 1의 (A)의 집광 수단은 전반사를 이용한 것이고, 입사광의 입사 각도가 절연층(520)과 절연층(521) 사이의 경계 면에 대하여 임계각 이상이면 전반사가 일어난다. 그러나, 입사광의 입사 각도가 임계각 미만이면, 경계면에서 반사하지 않고 절연층(520)에 입사한다. 한편, 금속막은 입사한 빛에 대하여 높은 광 반사율을 갖는다. 따라서, 도 16의 (A)의 구성을 갖는 집광 수단은 입사각이 임계각 미만으로 절연층(520)에 입사한 빛을 금속막(528)에서 반사시킴으로써 표시면에 빛을 모을 수 있다.
도 16의 (B)는 도 16의 (A)의 집광 수단(500)이 테이퍼 형상을 갖는 경우의 구성이다. 테이퍼 형상으로 한 경우의 작용 효과는 도 2의 집광 수단의 작용 효과에 대한 기재를 참조할 수 있다.
<소자층(100a), 소자층(200a)>
수지층(101) 위에는 트랜지스터(110), 발광 소자(120), 절연층(131), 절연층(132), 절연층(133), 절연층(134), 절연층(135) 등이 제공되어 있다.
트랜지스터(110)는 게이트 전극으로서 기능하는 도전층(111), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(132)의 일부, 반도체층(112), 소스 전극 및 드레인 전극 중 하나로서 기능하는 도전층(113a), 및 소스 전극 및 드레인 전극 중 다른 하나로서 기능하는 도전층(113b)을 갖는다.
반도체층(112)은 산화물 반도체를 포함하는 것이 바람직하다.
절연층(133) 및 절연층(134)은 트랜지스터(110)를 덮어 제공되어 있다. 절연층(134)은 평탄화층으로서 기능한다.
발광 소자(120)는 도전층(121), EL층(122), 및 도전층(123)이 적층된 구성을 갖는다. 도전층(121)은 가시광을 반사하는 기능을 갖고, 도전층(123)은 가시광을 투과시키는 기능을 갖는다. 따라서, 발광 소자(120)는 피형성면과 반대 측으로 빛을 사출하는 상면 사출형(톱 이미션형이라고도 함) 발광 소자이다.
도전층(121)은 절연층(134) 및 절연층(133)에 제공된 개구부를 통하여 도전층(113b)과 전기적으로 접속되어 있다. 절연층(135)은 도전층(121)의 단부를 덮고 도전층(121)의 표면의 일부가 노출되도록 개구부가 제공되어 있다. EL층(122) 및 도전층(123)은 절연층(135) 및 도전층(121)이 노출된 부분을 덮어 순차적으로 제공되어 있다.
발광 소자(120)는 접착층(151)에 의하여 밀봉되어 있다. 또한, 소자층(200a)과 소자층(100b)은 접착층(151)에 의하여 접합되어 있다.
여기서, 절연층(131), 절연층(132), 절연층(133), 절연층(134), 트랜지스터(110)를 포함한 적층 구조를 소자층(100a)이라고 부르기로 한다. 또한, 절연층(135) 및 발광 소자(120)를 포함한 적층 구조를 소자층(200a)이라고 부르기로 한다. 또한, 소자층(200a)은 후술하는 착색층(152) 및 차광층(153)을 포함하여도 좋다.
<소자층(100b), 소자층(200b)>
수지층(202)의 시인 측과 반대 측에 절연층(204), 액정 소자(220), 수지층(201), 트랜지스터(210), 절연층(231), 절연층(232), 절연층(233), 절연층(234) 등이 제공되어 있다. 또한, 절연층(234)과 동일 층에 집광 수단(500)이 제공되어 있다.
액정 소자(220)는 도전층(221a), 도전층(221b), 액정(222), 및 도전층(223)을 갖는다. 액정(222)은 도전층(221b)과 도전층(223) 사이에 협지되어 있다. 도전층(221a)과 도전층(221b)은 접하여 제공되어 있고, 화소 전극으로서 가능한다. 도전층(221a)은 가시광을 반사하는 기능을 갖고, 반사 전극으로서 기능한다. 도전층(221b)은 가시광을 투과하는 기능을 갖는다. 따라서, 액정 소자(220)는 반사형 액정 소자이다.
또한, 액정(222)은 도시되지 않은 영역에서 그 주위가 접착층에 의하여 밀봉되어 있다. 또한, 도전층(223)과 액정(222) 사이에 배향막(224)이 제공되어 있다. 또한, 도전층(221b)과 액정(222) 사이에 수지층(201)이 제공되어 있다. 수지층(201)은 배향막으로서 기능한다.
도전층(221a)을 덮어 절연층(231)이 제공되어 있다. 트랜지스터(210)는 절연층(231)의 도전층(221a) 측과 반대 측의 면에 형성되어 있다.
트랜지스터(210)는 게이트 전극으로서 기능하는 도전층(211)과, 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(232)의 일부와, 반도체층(212)과, 소스 전극 및 드레인 전극 중 하나로서 기능하는 도전층(213a)과, 소스 전극 및 드레인 전극 중 다른 하나로서 기능하는 도전층(213b)을 갖는다.
반도체층(212)은 산화물 반도체를 포함하는 것이 바람직하다.
절연층(233) 및 절연층(234)은 트랜지스터(210)를 덮어 제공되어 있다. 절연층(234)은 평탄화층으로서 기능한다. 절연층(234)의 일부에 집광 수단(500)을 제공한다. 도 1의 (A)의 집광 수단(500)은 투광성을 갖고 굴절률이 높은 재료로 이루어진 절연층(521)과 투광성을 갖고 굴절률이 낮은 재료로 이루어진 절연층(520)으로 이루어진다. 도 1의 (B)의 집광 수단(500)은 절연층(234)의 일부에 개구부가 제공되어 있고, 이 개구부에 금속막(522)이 제공되어 있다. 금속막(522) 내측에 있는 절연물(523)의 재료는 절연층(234)의 재료와 같아도 좋고 달라도 좋다.
도전층(213b)은 절연층(232) 및 절연층(231)에 제공된 개구부를 통하여 도전층(221a)과 전기적으로 접속되어 있다. 도전층(221a)과 도전층(213b)이 접속되는 부분에서 도전층(221a)의 시인 측의 면이 평탄하기 때문에 이 부분도 액정 소자(220)의 일부로서 기능시킬 수 있으므로 개구율을 높일 수 있다.
배향막으로서 기능하는 수지층(201)은 도전층(221b)을 덮어 제공되어 있다. 수지층(201)은 도전층(221b) 등을 지지하는 기능을 갖는다.
수지층(202)의 수지층(201) 측에는 도전층(223)과 배향막(224)이 적층되어 제공되어 있다. 또한, 수지층(202)과 도전층(223) 사이에 절연층(204)이 제공되어 있다. 또한, 도전층(223)과 기판(12) 사이에 액정 소자(220)의 반사광을 착색하기 위한 착색층을 제공하여도 좋다. 또한, 인접한 화소들 사이에서의 혼색을 억제하는 차광층을 제공하여도 좋다.
절연층(204)은 수지층(202)의 개구부를 덮어 제공되어 있다. 또한, 절연층(204)의 수지층(202)의 개구부와 중첩된 부분은 접착층(52)과 접하여 제공되어 있다.
절연층(234)의 기판(11) 측의 면에는 착색층(152)과 차광층(153)이 제공되어 있다. 착색층(152)은 발광 소자(120)와 중첩된 위치에 제공되어 있다. 또한, 차광층(153)은 발광 소자(120)와 중첩된 부분에 개구부를 갖는다.
여기서, 절연층(231), 절연층(232), 절연층(233), 절연층(234), 트랜지스터(210)를 포함한 적층 구조를 소자층(100b)이라고 부르기로 한다. 또한, 도전층(221a), 도전층(221b), 수지층(201), 액정(222), 배향막(224), 도전층(223), 절연층(204)을 포함한 적층 구조를 소자층(200b)이라고 부르기로 한다.
<표시 장치(10)>
표시 장치(10)를 상면으로부터 봤을 때 발광 소자(120)가 액정 소자(220)의 반사 전극으로서 기능하는 도전층(221a)과 중첩되지 않은 부분을 갖는다. 이로써, 도 1에 도시된 바와 같이, 발광 소자(120)로부터는 착색층(152)에 의하여 착색된 발광(21)이 시인 측으로 사출된다. 또한, 액정 소자(220)에서는 외광이 도전층(221a)에 의하여 반사된 반사광(22)이 액정(222)을 통과하여 사출된다.
발광 소자(120)로부터 사출된 발광(21)은 수지층(202)의 개구부를 통과하여 시인 측으로 사출된다. 따라서, 수지층(202)이 가시광의 일부를 흡수하는 경우라도 수지층(202)이 발광(21)의 광로 상에 존재하지 않으므로 광 추출 효율이나 색 재현성을 높일 수 있다.
또한, 발광 소자(120)로부터 사출된 발광(21)의 일부는 집광 수단(500)을 통과하여 시인 측으로 사출된다. 따라서, 집광 수단이 없는 종래의 구성에서는 절연층(234)에 의하여 흡수되고 갇혀진 빛을 도 1 및 도 2에 도시된 구성에 의하여 시인 측에 집광시킬 수 있다.
또한, 도전층(221b)은 발광 소자(120)와 중첩되는 부분에도 배치되어 있다. 도전층(221b)은 가시광을 투과시키므로 발광(21)의 광로 상에 도전층(221b)이 위치하더라도 발광(21)은 이것을 투과할 수 있다. 도전층(221b)이 도전층(221a)보다 넓은 범위에 걸쳐 제공되어 있으므로 도전층(221a)이 제공된 영역보다 외측의 영역의 액정(222)에도 전계를 인가하여 배향시킬 수 있다. 그러므로, 액정(222)의 배향 결함이 생기는 영역의 면적을 축소할 수 있어 개구율을 높일 수 있다. 도전층(221b)은 예를 들어 가시광 영역(예를 들어 파장이 400nm 이상 750nm 이하의 범위)의 모든 범위에서 투과율이 60% 이상, 바람직하게는 70% 이상, 더 바람직하게는 80% 이상인 것이 바람직하다.
또한, 도 1 등에서는 도전층(221b)은 도면의 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 제공되어 있지만, 실제로는 화소마다 섬 형상으로 제공되어 있고, 인접한 화소들 사이에서 전기적으로 절연되어 있다.
또한, 인접한 화소들 사이의 거리가 충분히 긴 경우나 도전층(221a)의 면적이 충분히 큰 경우 등 배향 결함이 개구율에 주는 영향이 적은 경우에는 도전층(221b)을 갖지 않는 구성으로 하여도 좋다.
도 1에 도시된 바와 같이, 소자층(100a) 및 소자층(200a)에서 발광 소자(120)의 반사 전극으로서 기능하는 도전층(121)은 트랜지스터(110)보다 시인 측에 위치한다. 그러므로, 트랜지스터(110)를 발광 소자(120)와 중첩시켜 배치할 수 있어, 화소의 집적도나 개구율을 높일 수 있다.
마찬가지로, 소자층(100b) 및 소자층(200b)에서 액정 소자(220)의 반사 전극으로서 기능하는 도전층(221a)은 트랜지스터(210)의 시인 측에 위치한다. 그러므로, 트랜지스터(210)를 액정 소자(220)와 중첩시켜 배치할 수 있어, 화소의 집적도나 개구율을 높일 수 있다.
표시 장치(10)는 트랜지스터(210)와 트랜지스터(110)가 서로 대향하도록 적층된 구성을 갖는다. 바꿔 말하면, 트랜지스터(210)와 트랜지스터(110)는 서로 상하가 반전된 구성을 갖는다.
또한, 기판(12)은 편광판 또는 원편광판으로서 기능하는 것이 바람직하다. 또는, 기판(12) 외측에 편광판 또는 원편광판을 제공하여도 좋다.
여기서는, 액정 소자(220)와 중첩시켜 착색층을 배치하지 않는 구성으로 하였지만, 액정 소자(220)의 수지층(202) 측에 착색층을 제공하는 구성으로 하여도 좋다.
또한, 기판(11) 및 기판(12)에는 유리 기판 등을 사용하여도 좋지만, 수지를 포함한 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 수지 재료를 사용하면, 두께가 같은 유리 등을 사용하는 경우보다 표시 장치(10)를 경량화시킬 수 있다. 또한, 가요성을 가질 정도로 얇은 재료(유리 기판 등을 포함함)를 사용하면, 더 경량화시킬 수 있어 바람직하다. 또한, 수지 재료를 사용함으로써 표시 장치의 내충격성을 향상시킬 수 있어 깨지기 어려운 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한, 기판(11)은 시인 측과 반대 측에 위치하는 기판이기 때문에 가시광에 대하여 투과성을 갖지 않아도 된다. 그러므로, 금속 재료를 사용할 수도 있다. 금속 재료는 열 전도성이 높아 기판 전체에 열을 쉽게 전도할 수 있기 때문에, 표시 장치(10)의 국소적인 온도 상승을 억제할 수 있다.
여기까지 구성예에 대하여 설명하였다.
<제작 방법예>
아래에서는 도 1에서 예시한 표시 장치(10)의 제작 방법의 예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
또한, 표시 장치를 구성하는 박막(절연막, 반도체막, 도전막 등)은 스퍼터링법, 화학 기상 퇴적(CVD: chemical vapor deposition)법, 진공 증착법, 펄스 레이저 퇴적(PLD: pulsed laser deposition)법, 원자층 성막(ALD: atomic layer deposition)법 등을 사용하여 형성할 수 있다. CVD법은 플라스마 화학 기상 퇴적(PECVD)법이나 열 CVD법이어도 좋다. 열 CVD법의 예로서 유기 금속 화학 기상 퇴적(MOCVD: metal organic CVD)법을 사용하여도 좋다.
또한, 표시 장치를 구성하는 박막(절연막, 반도체막, 도전막 등)은 스핀 코팅, 딥, 스프레이 도포, 잉크젯, 디스펜스, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄 등의 방법, 닥터 나이프, 슬릿 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅, 나이프 코팅 등의 툴(설비)을 사용함으로써 형성할 수 있다.
또한, 표시 장치를 구성하는 박막을 가공할 때는, 포토리소그래피법 등을 사용하여 가공할 수 있다. 또는, 차폐 마스크를 사용한 성막 방법에 의하여 섬 형상의 박막을 형성하여도 좋다. 또는, 나노 임프린트법, 샌드 블라스트법(sandblasting method), 리프트 오프법 등에 의하여 박막을 가공하여도 좋다. 포토리소그래피법으로서는, 가공하고자 하는 박막 위에 감광성 레지스트 재료를 도포하고, 이것을 포토마스크를 사용하여 노광한 후, 현상함으로써 레지스트 마스크를 형성하고, 에칭 등에 의하여 상기 박막을 가공하고, 레지스트 마스크를 제거하는 방법, 및 감광성을 갖는 박막을 형성한 후, 노광하고, 현상함으로써 상기 박막을 원하는 형상으로 가공하는 방법이 있다.
포토리소그래피법에서 노광에 사용되는 빛으로서 예를 들어 i선(파장 365nm), g선(파장 436nm), h선(파장 405nm), 또는 이들을 혼합시킨 빛을 사용할 수 있다. 그 외에 자외선이나 KrF 레이저 광, 또는 ArF 레이저 광 등을 사용할 수도 있다. 또한, 액침 노광 기술에 의하여 노광하여도 좋다. 또한, 노광에 사용되는 빛으로서 극단 자외광(EUV: extreme ultra-violet)이나 X선을 사용하여도 좋다. 또한, 노광에 사용되는 빛 대신에 전자 빔을 사용할 수도 있다. 극단 자외광, X선, 또는 전자 빔을 사용하면, 매우 미세하게 가공할 수 있어 바람직하다. 또한, 빛이나 전자 빔 등 빔을 주사함으로써 노광하는 경우 포토마스크는 불필요하다.
박막의 에칭에는 드라이 에칭법, 웨트 에칭법, 샌드 블라스트법 등을 사용할 수 있다.
우선, 소자층(100a) 및 소자층(200a)의 형성 방법을 설명한다.
<지지 기판의 준비>
우선, 지지 기판(61)을 준비한다. 지지 기판(61)으로서는 쉽게 반송하는 데 충분히 높은 강성(剛性)을 갖는 재료이며, 제작 공정에서 가해지는 온도에 대하여 내열성을 갖는 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어, 유리, 석영, 세라믹, 사파이어, 유기 수지, 반도체, 금속, 또는 합금 등의 재료를 사용할 수 있다. 유리로서는, 예를 들어, 무알칼리 유리, 바륨 붕규산 유리, 또는 알루미노 붕규산 유리 등을 사용할 수 있다.
<수지층의 형성>
다음에, 지지 기판(61) 위에 수지층(101)을 형성한다(도 3의 (A)). 수지층(101)은 이후의 공정에서 지지 기판(61)을 분리시키기 위하여 형성한다. 또한, 지지 기판(61)의 분리 방법은 다른 방법이어도 좋다. 예를 들어 지지 기판(61) 위에 텅스텐막과 산화 실리콘막의 무기막의 적층 구조를 제공하고, 적층 구조에 물리적 힘을 가하여 지지 기판(61)을 분리할 수도 있다. 또는, 지지 기판(61) 위에 가열에 의하여 수소 또는 산소를 방출하는 재료로 박리층을 형성하고, 박리층에 빛을 조사하여 지지 기판(61)을 분리할 수도 있다. 수소 또는 산소를 방출하는 재료로서는 수소화 비정질 실리콘, 산화 실리콘, 산화 질화 실리콘, 산화 알루미늄 등을 사용할 수 있다. 무기막의 적층 구조, 또는 수소 또는 산소를 방출하는 재료를 사용하여 박리하는 경우에는 수지층(101)을 형성할 필요는 없다.
우선, 수지층(101)이 되는 재료를 지지 기판(61) 위에 도포한다. 도포에는 스핀 코팅법을 사용하면 대형 기판에 균일하게 얇은 수지층(101)을 형성할 수 있으므로 바람직하다.
다른 도포법으로서는, 딥, 스프레이 도포, 잉크젯, 디스펜싱, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 슬릿 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅, 나이프 코팅 등의 방법, 닥터 나이프 등의 툴(설비)을 사용하여도 좋다.
상기 재료는 열에 의하여 중합이 진행되는 열 경화성(열 중합성이라고도 함)을 발현하는 중합성 모노머를 갖는다. 또한, 상기 재료는 감광성을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 재료는 점도를 조정하기 위한 용매가 포함되는 것이 바람직하다.
상기 재료에는 중합 후에 폴리이미드 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 실록산 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 페놀 수지가 되는 중합성 모노머가 포함되는 것이 바람직하다. 즉, 형성된 수지층(101)은 이들 수지 재료를 포함한다. 특히, 상기 재료에 이미드 결합을 갖는 중합성 모노머가 포함되어, 폴리이미드 수지로 대표되는 수지가 수지층(101)에 사용되면, 내열성이나 내후성을 향상시킬 수 있어 바람직하다.
도포에 사용하는 상기 재료의 점도는 5cP 이상 500cP 미만, 바람직하게는 점도가 5cP 이상 100cP 미만, 더 바람직하게는 점도가 10cP 이상 50cP 이하인 것이 바람직하다. 재료의 점도가 낮을수록 도포가 용이해진다. 또한, 재료의 점도가 낮을수록 기포가 들어가는 것을 억제할 수 있어 양질의 막을 형성할 수 있다. 또한, 재료의 점도가 낮을수록 얇게 균일하게 도포할 수 있으므로 더 얇은 수지층(101)을 형성할 수 있다.
이어서, 도포한 재료를 중합시키기 위한 가열 처리(포스트 베이킹 처리)를 실시하여 수지층(101)을 형성한다. 가열은 이후의 트랜지스터(110)의 제작 공정에서 가해지는 최고 온도보다 높은 온도에서 가열하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 300℃ 이상 600℃ 이하, 바람직하게는 350℃ 이상 550℃ 이하, 더 바람직하게는 400℃ 이상 500℃ 이하, 대표적으로는 450℃에서 가열하는 것이 바람직하다. 수지층(101)을 형성할 때 표면이 노출된 상태에서 이러한 온도에서 가열함으로써 수지층(101)으로부터 탈리될 수 있는 가스를 제거할 수 있기 때문에 트랜지스터(110)의 제작 시 가스가 탈리되는 것을 억제할 수 있다.
수지층(101)의 두께는 0.01μm 이상 10μm 미만인 것이 바람직하고, 0.1μm 이상 3μm 이하인 것이 더 바람직하고, 0.5μm 이상 1μm 이하인 것이 더욱 바람직하다. 점도가 낮은 용액을 사용함으로써 수지층(101)을 얇고 균일하게 형성하는 것이 용이해진다.
또한, 수지층(101)의 열팽창 계수는 0.1ppm/℃ 이상 20ppm/℃ 이하인 것이 바람직하고, 0.1ppm/℃ 이상 10ppm/℃ 이하인 것이 더 바람직하다. 수지층(101)의 열팽창 계수가 낮을수록 가열에 의한 팽창 또는 수축에 따른 응력에 의하여 트랜지스터 등이 파손되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 트랜지스터(110)의 반도체층(112)에 산화물 반도체막을 사용하는 경우에는, 낮은 온도에서 형성할 수 있으므로 수지층(101)에 높은 내열성이 요구되지 않는다. 그러므로, 재료의 비용을 저감할 수 있다. 수지층(101) 등의 내열성은 예를 들어 가열에 의한 중량 감소율, 구체적으로는 5% 중량 감소 온도 등에 의하여 평가할 수 있다. 수지층(101) 등의 5% 중량 감소 온도는 450℃ 이하, 바람직하게는 400℃ 이하, 더 바람직하게는 400℃ 미만, 더욱 바람직하게는 350℃ 미만으로 할 수 있다. 또한, 트랜지스터(110) 등의 형성 공정에서 가해지는 최고 온도를 350℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.
<절연층(131)의 형성>
다음에, 수지층(101) 위에 절연층(131)을 형성한다(도 3의 (B) 참조).
절연층(131)은 수지층(101)에 포함되는 불순물이 이후에 형성하는 트랜지스터나 발광 소자로 확산되는 것을 방지하는 배리어층으로서 사용할 수 있다. 따라서, 배리어성이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
배리어성이 높은 재료로서 예를 들어 질화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 산화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 질화 알루미늄막 등의 무기 절연 재료를 사용할 수 있다. 또한, 상술한 2개 이상의 절연막을 적층시켜 사용하여도 좋다. 특히, 수지층(101) 측에서 질화 실리콘막과 산화 실리콘막을 이 순서대로 적층시킨 적층막을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 수지층(101)의 표면에 요철이 있는 경우, 절연층(131)은 상기 요철을 덮는 것이 바람직하다. 또한, 절연층(131)은 상기 요철을 평탄화시키는 평탄화층으로서의 기능을 가져도 좋다. 예를 들어, 절연층(131)으로서 유기 절연 재료와 무기 절연 재료를 적층시켜 사용하는 것이 바람직하다. 유기 절연 재료로서는 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘(silicone) 수지, 페놀 수지, 폴리이미드 수지, 이미드 수지, PVC(폴리바이닐클로라이드) 수지, PVB(폴리바이닐뷰티랄) 수지, EVA(에틸렌바이닐아세테이트) 수지 등의 유기 수지를 사용할 수 있다.
절연층(131)은 예를 들어 실온 이상 400℃ 이하, 바람직하게는 100℃ 이상 350℃ 이하, 더 바람직하게는 150℃ 이상 300℃ 이하의 온도에서 형성하는 것이 바람직하다.
<트랜지스터의 형성>
다음에, 도 3의 (C)에 도시된 바와 같이, 절연층(131) 위에 트랜지스터(110)를 형성한다. 여기서는, 트랜지스터(110)의 일례로서 보텀 게이트 구조의 트랜지스터를 제작하는 경우의 예를 예시하였다.
절연층(131) 위에 도전층(111)을 형성한다. 도전막을 형성한 후 레지스트 마스크를 형성하고, 이 도전막을 에칭한 후 레지스트 마스크를 제거함으로써, 도전층(111)을 형성할 수 있다.
다음에, 절연층(132)을 형성한다. 절연층(132)은 절연층(131)에 사용할 수 있는 무기 절연막에 대한 기재를 참조할 수 있다.
다음에, 반도체층(112)을 형성한다. 반도체막을 형성한 후 레지스트 마스크를 형성하고, 이 반도체막을 에칭한 후 레지스트 마스크를 제거함으로써 반도체층(112)을 형성할 수 있다.
반도체막은 실온 이상 300℃ 이하, 바람직하게는 실온 이상 220℃ 이하, 더 바람직하게는 실온 이상 200℃ 이하, 더욱 바람직하게는 실온 이상 170℃ 이하의 기판 온도에서 형성된다. 여기서, 형성 시의 기판 온도가 실온이라는 것은 기판이 가열되지 않는 것을 뜻한다. 이때, 형성 시에 기판이 받는 에너지에 의하여 실온보다 높은 온도가 되는 경우도 포함한다. 또한, 실온이란 예를 들어 10℃ 이상 30℃ 이하의 온도 범위를 갖고, 대표적으로는 25℃로 한다.
반도체막으로서는 산화물 반도체를 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 실리콘보다 밴드 갭이 큰 산화물 반도체를 적용하는 것이 바람직하다. 실리콘보다 밴드 갭이 넓고, 캐리어 밀도가 작은 반도체 재료를 사용하면, 트랜지스터의 오프 상태에서의 전류를 저감할 수 있어 바람직하다.
또한, 산화물 반도체로서 밴드 갭이 2.5eV 이상, 바람직하게는 2.8eV 이상, 더 바람직하게는 3.0eV 이상인 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 산화물 반도체를 사용함으로써 후술하는 박리 공정에서 레이저 광 등 빛 조사에서 이 빛이 반도체막을 투과하기 때문에 트랜지스터의 전기 특성에 악영향을 미치기 어렵게 된다.
특히, 본 발명의 일 형태에 사용하는 반도체막은 불활성 가스(예를 들어 Ar) 및 산소 가스 중 어느 하나 또는 양쪽을 포함한 분위기하에서 스퍼터링법에 의하여 형성되는 것이 바람직하다.
형성 시의 기판 온도는 실온 이상 200℃ 이하, 바람직하게는 실온 이상 170℃ 이하의 온도로 하는 것이 바람직하다. 기판 온도를 높임으로써 배향성을 갖는 결정부가 더 많이 형성되고, 전기적인 안정성이 뛰어난 반도체막을 형성할 수 있다. 이러한 반도체막을 사용함으로써 전기적인 안정성이 뛰어난 트랜지스터를 실현할 수 있다. 또한, 기판 온도를 낮추거나 기판을 가열하지 않는 상태에서 형성함으로써 배향성을 갖는 결정부의 비율이 작고, 캐리어 이동도가 높은 반도체막을 형성할 수 있다. 이러한 반도체막을 사용함으로써 높은 전계 효과 이동도를 갖는 트랜지스터를 실현할 수 있다.
또한, 형성 시의 산소 유량비(산소 분압)를 0% 이상 100% 미만, 바람직하게는 0% 이상 50% 이하, 더 바람직하게는 0% 이상 33% 이하, 더욱 바람직하게는 0% 이상 15% 이하로 하는 것이 바람직하다. 산소 유량비를 낮춤으로써 캐리어 이동도가 높은 반도체막을 형성할 수 있어, 더 높은 전계 효과 이동도를 갖는 트랜지스터를 실현할 수 있다. 한편, 산소 유량비를 높임으로써 결정성이 높은 반도체막을 형성할 수 있어 전기적 안정성이 뛰어난 반도체막으로 할 수 있다.
형성 시의 기판 온도와 형성 시의 산소 유량을 상술한 범위로 함으로써 배향성을 갖는 결정부와 배향성을 갖지 않는 결정부가 혼재한 반도체막을 얻을 수 있다. 또한, 기판 온도와 산소 유량을 상술한 범위 내에서 최적화함으로써 배향성을 갖는 결정부와 배향성을 갖지 않는 결정부의 존재 비율을 제어할 수 있다.
반도체막의 성막에 사용할 수 있는 산화물 타깃으로서는, In-Ga-Zn계 산화물에 한정되지 않고, 예를 들어 In-M-Zn계 산화물(M은 Al, Ga, Si, B, Y, Ti, Fe, Ni, Ge, Zr, Mo, La, Ce, Nd, Hf, Ta, W, Mg, V, Be, 또는 Cu 중 어느 하나 또는 복수)을 적용할 수 있다.
또한, 복수의 결정립을 갖는 다결정 산화물을 포함한 스퍼터링 타깃을 사용하여 결정부를 포함한 반도체막을 형성하면, 다결정 산화물을 포함하지 않는 스퍼터링 타깃을 사용한 경우와 비교하여 결정성을 갖는 반도체막을 얻기 쉽다.
특히, 막 두께 방향(막 면 방향, 막의 피형성면, 또는 막의 표면에 수직인 방향이라고도 함)에 배향성을 갖는 결정부와, 이러한 배향성을 갖지 않고 무질서하게 배향하는 결정부가 혼재한 반도체막을 적용한 트랜지스터에는 전기 특성의 안정성을 향상시킬 수 있는 특징, 채널 길이를 용이하게 미세하할 수 있는 특징 등이 있다. 한편, 배향성을 갖지 않는 결정부만으로 구성되는 반도체막을 적용한 트랜지스터는 전계 효과 이동도를 높일 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, 산화물 반도체 내의 산소 결손을 저감함으로써 높은 전계 효과 이동도와 전기 특성의 높은 안정성을 양립한 트랜지스터를 실현할 수 있다.
매우 낮은 온도에서 반도체층(112)을 형성할 수 있다. 그러므로, 수지층(101)을 얇게 형성할 수 있다.
다음에, 도전층(113a) 및 도전층(113b)을 형성한다. 도전막을 형성한 후 레지스트 마스크를 형성하고, 이 도전막을 에칭한 후 레지스트 마스크를 제거함으로써 도전층(113a) 및 도전층(113b)을 형성할 수 있다.
또한, 도전층(113a) 및 도전층(113b)의 가공 시에 레지스트 마스크로 덮여 있지 않은 반도체층(112)의 일부가 에칭에 의하여 박막화되는 경우가 있다. 반도체층(112)으로서 배향성을 갖는 결정부를 포함한 산화물 반도체막을 사용하면, 이 박막화를 억제할 수 있어 바람직하다.
상술한 공정을 거쳐 트랜지스터(110)를 제작할 수 있다. 트랜지스터(110)는 채널이 형성되는 반도체층(112)에 산화물 반도체를 포함한 트랜지스터이다. 또한, 트랜지스터(110)에서 도전층(111)의 일부는 게이트로서 기능하고, 절연층(132)의 일부는 게이트 절연층으로서 기능하고, 도전층(113a) 및 도전층(113b)은 각각 소스 및 드레인 중 하나로서 기능한다.
<절연층(133)의 형성>
다음에, 트랜지스터(110)를 덮는 절연층(133)을 형성한다. 절연층(133)은 절연층(132)과 같은 방법에 의하여 형성할 수 있다.
절연층(133)은 예를 들어, 실온 이상 400℃ 이하, 바람직하게는 100℃ 이상 350℃ 이하, 더 바람직하게는 150℃ 이상 300℃ 이하의 온도에서 형성하는 것이 바람직하다. 온도가 높을수록 치밀하고 배리어성이 높은 절연막으로 할 수 있다.
또한, 절연층(133)으로서는, 산소를 포함한 분위기하에서 상술한 바와 같은 낮은 온도에서 형성한 산화 실리콘막이나 산화 질화 실리콘막 등의 산화물 절연막을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 산화 실리콘막이나 산화 질화 실리콘막 위에, 질화 실리콘막 등 산소를 확산시키거나 투과시키기 어려운 절연막을 적층시키는 것이 바람직하다. 산소를 포함한 분위기하에서 저온에서 형성한 산화물 절연막은 가열에 의하여 많은 산소를 방출하기 쉽다. 이러한 산소를 방출하는 산화물 절연막과, 산소를 확산시키거나 투과시키기 어려운 절연막을 적층시킨 상태에서 가열 처리를 실시함으로써, 반도체층(112)에 산소를 공급할 수 있다. 결과적으로, 반도체층(112) 내의 산소 결손, 및 반도체층(112)과 절연층(133) 사이의 계면의 결함을 수복(修復)하여 결함 준위 밀도를 저감시킬 수 있다. 이로써, 신뢰성이 매우 높은 반도체 장치를 실현할 수 있다.
상술한 공정을 거쳐, 가요성을 갖는 수지층(101) 위에 트랜지스터(110)와, 이것을 덮는 절연층(133)을 형성할 수 있다. 또한, 이 단계에서, 후술하는 방법에 의하여 수지층(101)과 지지 기판(61)을 분리함으로써, 표시 소자를 갖지 않는 플렉시블 디바이스를 제작할 수도 있다. 예를 들어, 트랜지스터(110)나, 트랜지스터(110)에 더하여 용량 소자, 저항 소자, 및 배선 등을 형성함으로써 반도체 회로를 갖는 플렉시블 디바이스를 제작할 수 있다.
<절연층(134)의 형성>
다음에, 절연층(133) 위에 절연층(134)을 형성한다. 절연층(134)은 이후에 형성하는 표시 소자의 피형성면을 갖는 층이기 때문에, 평탄화층으로서 기능하는 층인 것이 바람직하다. 절연층(134)은 절연층(131)에 사용할 수 있는 유기 절연막 또는 무기 절연막에 대한 기재를 참조할 수 있다.
절연층(134)은 수지층(101)과 마찬가지로 감광성 및 열 경화성을 갖는 수지 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 절연층(134)과 수지층(101)에 같은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이로써, 절연층(134)과 수지층(101)의 재료나 이들을 형성하기 위한 장치를 공통화할 수 있다.
또한, 절연층(134)은 수지층(101)과 마찬가지로 0.01μm 이상 10μm 미만인 것이 바람직하고, 0.1μm 이상 3μm 이하인 것이 더 바람직하고, 0.5μm 이상 1μm 이하인 것이 더욱 바람직하다. 점도가 낮은 용액을 사용함으로써, 절연층(134)을 균일하고 얇게 형성하는 것이 용이해진다.
<발광 소자(120)의 형성>
다음에, 절연층(134) 및 절연층(133)에 도전층(113b) 등에 도달하는 개구부를 형성한다.
이 후, 도전층(121)을 형성한다. 도전층(121)은 그 일부가 화소 전극으로서 기능한다. 도전막을 형성한 후 레지스트 마스크를 형성하고, 상기 도전막을 에칭한 후 레지스트 마스크를 제거함으로써 도전층(121)을 형성할 수 있다.
다음에, 도 3의 (D)에 도시된 바와 같이, 도전층(121)의 단부를 덮는 절연층(135)을 형성한다. 절연층(135)은 절연층(131)에 사용할 수 있는 유기 절연막 또는 무기 절연막에 대한 기재를 참조할 수 있다.
절연층(135)은 수지층(101)과 마찬가지로 감광성 및 열 경화성을 갖는 수지 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 절연층(135)과 수지층(101)에 같은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이로써, 절연층(135)과 수지층(101)의 재료나 이들을 형성하기 위한 장치를 공통화할 수 있다.
또한, 절연층(135)은 수지층(101)과 마찬가지로 0.01μm 이상 10μm 미만인 것이 바람직하고, 0.1μm 이상 3μm 이하인 것이 더 바람직하고, 0.5μm 이상 1μm 이하인 것이 더욱 바람직하다. 점도가 낮은 용액을 사용함으로써, 절연층(135)을 균일하고 얇게 형성하는 것이 용이해진다.
다음에, 도 3의 (E)에 도시된 바와 같이, EL층(122) 및 도전층(123)을 형성한다.
EL층(122)은 증착법, 도포법, 인쇄법, 토출법 등의 방법으로 형성할 수 있다. EL층(122)을 화소마다 형성하는 경우에는 메탈 마스크 등의 섀도마스크를 사용하는 증착법, 또는 잉크젯법 등에 의하여 형성할 수 있다. EL층(122)을 화소마다 형성하지 않는 경우에는 메탈 마스크를 사용하지 않는 증착법을 이용할 수 있다. 여기서는, 메탈 마스크를 사용하지 않는 증착법에 의하여 형성하는 예를 나타낸다.
도전층(123)은 증착법이나 스퍼터링법 등을 사용하여 형성할 수 있다.
상술한 공정을 거쳐 발광 소자(120)를 형성할 수 있다. 발광 소자(120)는 일부가 화소 전극으로서 기능하는 도전층(121), EL층(122), 및 일부가 공통 전극으로서 기능하는 도전층(123)이 적층된 구성을 갖는다.
또한, 물 등의 불순물에 대한 배리어층으로서 기능하는 절연층을 도전층(123)을 덮어 형성하여도 좋다.
절연층에 무기 절연막을 사용하는 경우, 예를 들어 스퍼터링법, 플라스마 CVD법, ALD법, 증착법 등의 성막 방법을 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 무기 절연막을 형성할 때 발광 소자(120)가 대미지를 받는 것을 방지하기 위하여 무기 절연막과 발광 소자(120) 사이, 구체적으로는 무기 절연막과 도전층(123) 사이에 유기 절연막을 형성하는 것이 바람직하다. 이때, 유기 절연막은 얇아도 좋고(예를 들어 100nm 이하), 예를 들어 증착법 등을 사용하여 형성할 수도 있다.
상술한 공정을 거쳐 소자층(100a)과 소자층(200a)을 형성할 수 있다. 도 3의 (E)에 도시된 단계에서는 소자층(100a) 및 소자층(200a)은 지지 기판(61)에 지지된 상태이다.
다음으로 소자층(100b)의 형성 방법에 대하여 설명한다.
<수지층(201)의 형성>
지지 기판(63)을 준비하고, 지지 기판(63) 위에 수지층(201)을 형성한다(도 4의 (A) 참조). 지지 기판(63)은 지지 기판(61)에 대한 기재를 참조할 수 있다. 수지층(201)의 형성 방법 및 재료에는 수지층(101)과 같은 방법 및 재료를 사용할 수 있다. 또한, 수지층(101)과 마찬가지로 수지층(201)을 사용하지 않는 다른 분리 방법을 사용하여도 좋다. 이 경우에는, 지지 기판(61)의 분리 방법과 마찬가지로 무기막의 적층 구조나 가열에 의하여 수소 또는 산소를 방출하는 재료로 이루어진 박리층을 사용하여도 좋다.
또한, 수지층(201) 위에 배리어막으로서 기능하는 절연층을 형성하여도 좋다. 이 절연층의 형성 방법 및 재료는 절연층(131)에 대한 기재를 참조할 수 있다.
<도전층(221b), 도전층(221a)의 형성>
다음에, 도전층(221b)과 도전층(221a)을 적층시켜 형성한다(도 4의 (B) 참조).
우선, 도전층(221b)이 되는 도전막을 형성한 후 레지스트 마스크를 형성하고, 이 도전막을 에칭한 후 레지스트 마스크를 제거함으로써 도전층(221b)을 형성한다. 다음에, 도전층(221a)이 되는 도전막을 형성한 후 레지스트 마스크를 형성하고, 이 도전막을 에칭한 후 레지스트 마스크를 제거함으로써 도전층(221a)을 형성한다.
또는, 우선, 도전층(221b)이 되는 도전막 및 도전층(221a)이 되는 도전막 각각을 연속적으로 형성한 후, 도전층(221a)이 되는 도전막을 가공한 다음에, 도전층(221b)이 되는 도전막을 가공하여도 좋다. 이때, 각각 개별적으로 레지스트 마스크를 형성하고 가공하여도 좋지만, 하프톤 마스크 또는 그레이톤 마스크 등의 다계조 마스크를 사용하는 노광 기술, 또는 2개 이상의 포토마스크를 사용하는 다중 노광 기술을 사용하면, 공정수를 삭감할 수 있어 바람직하다.
<절연층(231)의 형성>
다음에, 도전층(221a), 도전층(221b), 및 수지층(201)을 덮어 절연층(231)을 형성한다(도 4의 (C) 참조). 절연층(231)의 형성 방법 및 재료는 절연층(131)에 대한 기재를 참조할 수 있다.
<트랜지스터(210)의 형성>
다음에, 도 4의 (D)에 도시된 바와 같이, 절연층(231) 위에 트랜지스터(210)를 형성한다.
우선, 절연층(231) 위에 도전층(211)을 형성하고, 도전층(211) 및 절연층(231)을 덮어 절연층(232)을 형성하고, 절연층(232) 위에 반도체층(212)을 형성한다. 도전층(211) 절연층(232), 및 반도체층(212)은 각각 상술한 도전층(111), 절연층(132), 또는 반도체층(112)과 같은 방법에 의하여 형성할 수 있다.
다음에, 절연층(232) 및 절연층(231)에 도전층(221a)에 도달하는 개구부를 형성한다.
이 후, 도전층(213a) 및 도전층(213b)은 형성한다. 도전층(213a) 및 도전층(213b)은 도전층(113a) 및 도전층(113b)과 같은 방법에 의하여 형성할 수 있다.
여기서, 절연층(231) 및 절연층(232)의 개구부를 메우도록 도전층(213b)을 형성함으로써 도전층(213b)과 도전층(221a)이 전기적으로 접속된다.
상술한 공정을 거쳐 트랜지스터(210)를 형성할 수 있다.
트랜지스터(210)는 채널이 형성되는 반도체층(212)에 산화물 반도체를 포함한 트랜지스터이다. 또한, 트랜지스터(210)에서 도전층(211)의 일부는 게이트로서 기능하고, 절연층(232)의 일부는 게이트 절연층으로서 기능하고, 도전층(213a) 및 도전층(213b)은 각각 소스 및 드레인 중 하나로서 기능한다.
<절연층(233), 절연층(234), 집광 수단(500)의 형성>
다음에, 트랜지스터(210)를 덮어 절연층(233) 및 절연층(234)을 순차적으로 형성한다. 절연층(233) 및 절연층(234)은 각각 상술한 절연층(133) 또는 절연층(134)과 같은 방법으로 형성할 수 있다.
이 후, 절연층(234)에 절연층(233)에 도달하는 개구부를 형성한다. 투광성을 갖고 굴절률이 높은 재료로 이루어진 절연층(521)과 투광성을 갖는 절연층(234)의 재료가 같아도 좋은 경우에는, 개구부는 절연층(520)이 형성되는 부분에만 제공한다. 이 후, 도 1의 (A)에 도시된, 굴절률이 낮은 재료로 이루어진 절연층(520)을 형성한다. 절연층(520)은 절연층(234)의 개구부를 메우도록 형성한다. 절연층(520)은 절연층(521)(절연층(234))보다 굴절률이 작은 재료라면 좋다(도 4의 (E) 참조).
또한, 투광성을 갖고 굴절률이 높은 재료로 이루어진 절연층(521)으로서 절연층(234)을 이용하지 않고, 새로 형성하는 경우에는, 집광 수단(500)이 형성되는 크기의 개구부를 절연층(234)에 형성한다. 그리고, 절연층(520) 및 절연층(521)을 형성한다.
절연층(234)에 형성한 개구부를 절연층(521) 및 절연층(520)으로 메운 후, 필요에 따라 절연층(234)과 집광 수단(500)의 표면이 동일 평면이 되도록 평탄화 처리를 실시하여도 좋다.
투광성을 갖고 굴절률이 높은 재료로 이루어진 절연층(521)으로서, 예를 들어, SiC, TiO2, ZnS, CeO2, 인듐 주석 산화물 등을 사용할 수 있다. 폴리카보네이트, 폴리에스터 수지 등도 사용할 수 있다. 또한, 투광성을 갖고 굴절률이 낮은 재료로 이루어진 절연층(520)으로서 예를 들어 산화 실리콘, CaF2, MgF2 등을 사용할 수 있다. 아크릴, 플루오린 수지 등도 사용할 수 있다.
또한, 도 4에는 투광성을 갖고 굴절률이 높은 재료로 이루어진 절연층(521)과 투광성을 갖고 굴절률이 낮은 재료로 이루어진 절연층(520)을 갖는 도 1의 (A)의 집광 수단(500)의 예를 도시하였지만, 도 1의 (B)의 집광 수단(500)도 마찬가지로 형성할 수 있다. 이 경우에는, 절연층(234)을 형성한 후, 도 1의 (B)의 금속막(522)이 형성되는 부분에 개구부를 형성하고, 이 개구부를 메우도록 금속막(522)을 형성한다. 따라서, 도 1의 (B)의 경우에는, 절연층(234)과 절연물(523)은 동일 재료가 된다. 물론, 절연층(234)과 절연물(523)을 다른 재료를 사용하여 형성하여도 좋다. 불필요한 부분에 부착된 금속막은 에칭으로 제거하면 좋다.
도 2에 도시된 바와 같이, 집광 수단(500)을 테이퍼 형상으로 하는 경우에는, 절연층(234)에 형성하는 개구부를 바닥 면(절연층(233) 측)보다 상면(착색층(152) 측)의 면적이 넓어지도록 형성한다. 그리고, 굴절률이 낮은 재료로 개구부를 메우고, 굴절률이 낮은 재료에 테이퍼 형상의 개구부를 더 형성하고, 이 개구부에 굴절률이 높은 재료를 메운다. 이로써, 도 2의 (A)의 집광 수단(500)을 형성할 수 있다. 절연층(234)에 형성한 개구부에 절연층(520) 및 절연층(521)을 형성하는 순서 및 방법은 상술한 방법에 한정되지 않고, 기존의 성막 방법 및 에칭 방법 중에서 적절히 선택하면 좋다.
도 2의 (B)에 도시된 집광 수단(500)의 경우에도, 절연층(234)에 형성하는 개구부를 바닥 면(절연층(233) 측)보다 상면(착색층(152) 측)의 면적이 넓어지도록 형성한다. 다음에, 금속막으로 개구부를 메우고, 금속막에 테이퍼 형상의 개구부를 더 형성하고, 이 개구부를 절연물로 메운다. 이로써, 도 2의 (B)의 집광 수단(500)을 형성할 수 있다. 절연층(234)에 형성한 개구부에 절연물(523) 및 금속막(522)을 형성하는 순서 및 방법은 상술한 방법에 한정되지 않고, 기존의 성막 방법 및 에칭 방법 중에서 적절히 선택하면 좋다.
도 16의 집광 수단에 대해서도 절연층(234)에 개구부를 형성한 후, 금속막(528) 및 절연층(520)을 형성하고, 필요에 따라 절연층(521)을 더 형성하면 좋다.
상술한 공정을 거쳐 소자층(100b)을 형성할 수 있다. 도 4의 (E)에 도시된 단계에서는 소자층(100b)이 지지 기판(63)에 지지된 상태이다.
<착색층(152), 차광층(153)의 형성>
다음에, 절연층(234) 위에 차광층(153) 및 착색층(152)을 형성한다(도 4의 (F) 참조).
차광층(153)은 예를 들어 금속 재료 또는 수지 재료를 사용할 수 있다. 금속 재료를 사용하는 경우에는, 도전막을 형성한 후에 포토리소그래피법 등을 사용하여 불필요한 부분을 제거함으로써 형성할 수 있다. 또한, 금속 재료나, 안료 또는 염료를 포함한 감광성 수지 재료를 사용한 경우에는, 포토리소그래피법 등에 의하여 형성할 수 있다. 차광층(153)은 집광 수단(500)과 중첩된 개구부를 갖는 구성으로 한다.
착색층(152)은 감광성 재료를 사용함으로써, 포토리소그래피법 등에 의하여 섬 형상으로 가공할 수 있다.
이때, 차광층(153)은 착색층(152)과 중첩된 개구부를 갖는 구성으로 한다.
또한, 차광층(153)은 트랜지스터(210)를 덮어 제공하는 것이 바람직하다. 특히, 트랜지스터(210)로서 보텀 게이트 트랜지스터를 사용한 경우에는 차광층(153)에 의하여 외광이나 발광 소자(120)로부터의 빛이 반도체층(212)에 도달하는 것을 억제할 수 있어 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
집광 수단(500)이 도 1의 (B)의 금속막(522)을 갖는 경우에는, 금속막(522)과 차광층(153)을 동일 재료를 사용하여 형성할 수도 있다. 절연층(234)에 금속막(522)을 제공하기 위한 개구부를 형성한 후, 절연층(234)의 상면을 덮고 개구부를 메우도록 도전층을 형성한다. 그리고, 도 1의 (B)의 절연물(523)과 중첩된 부분의 도전층만을 제거함으로써 금속막(522)과 차광층(153)을 동시에 형성할 수도 있다. 이 경우에는, 금속막(522)과 차광층(153)은 일체화되어 있다.
<접합>
다음에, 도 5의 (A)에 도시된 바와 같이, 지지 기판(61)과 지지 기판(63)을 소자층(100a)과 소자층(100b)이 대향하도록 접착층(151)을 사용하여 접합한다. 그리고, 접착층(151)을 경화시킨다. 이로써, 발광 소자(120)를 접착층(151)으로 밀봉할 수 있다.
접착층(151)에는 경화형 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 광 경화성 수지, 반응 경화성 수지, 열 경화성 수지 등을 사용할 수 있다. 특히, 용매를 포함하지 않는 수지 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
이때, 지지 기판(61)과 지지 기판(63)의 위치 어긋남이 생기면, 발광 소자(120)로부터의 빛이 소자층(100b) 등의 차광성 부재나 차광층(153) 등으로 차단될 수 있다. 그러므로, 지지 기판(63) 위 및 지지 기판(61) 위에는 각각 위치 얼라인먼트용 마커가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
<지지 기판(61)의 분리>
다음에, 도 5의 (B)에 도시된 바와 같이, 빛(70)을 지지 기판(61) 측으로부터 지지 기판(61)을 통과시켜 수지층(101)에 조사한다.
빛(70)으로서는 레이저 광을 적합하게 사용할 수 있다. 특히, 선형 레이저를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 레이저 광과 동등한 에너지를 조사할 수 있으면, 플래시 램프 등을 사용하여도 좋다.
빛(70)으로서는 적어도 그 일부가 지지 기판(61)을 투과하고, 수지층(101)에 흡수되는 파장의 빛을 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 빛(70)의 파장으로서는 가시광선부터 자외선까지의 파장 영역의 빛을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 파장이 200nm 이상 400nm 이하의 빛, 바람직하게는 파장이 250nm 이상 350nm 이하의 빛을 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 파장이 308nm인 엑시머 레이저를 사용하면, 생산성이 뛰어나기 때문에 바람직하다. 엑시머 레이저는 LTPS에서의 레이저 결정화에도 사용되기 때문에, 기존의 LTPS 제조 라인의 장치를 유용할 수 있어, 새로운 설비 투자를 필요로 하지 않기 때문에 바람직하다. 또한, Nd:YAG 레이저의 제 3 고조파인, 파장이 355nm인 UV 레이저 등의 고체 UV 레이저(반도체 UV 레이저라고도 함)를 사용하여도 좋다. 또한, 레이저로서 CW(continuous wave) 레이저를 사용하여도 좋고, 펄스 레이저를 사용하여도 좋다. 펄스 레이저로서는, 나노초, 피코초, 펨토초 등의 단시간의 펄스 레이저, 또는 그것보다 장시간(예를 들어, 수백Hz 이하)의 펄스 레이저를 사용할 수 있다.
빛(70)으로서, 선형 레이저 광을 사용하는 경우에는, 지지 기판(61)과 광원을 상대적으로 이동시킴으로써 빛(70)을 주사하고, 박리하고자 하는 영역에 걸쳐 빛(70)을 조사한다. 이 단계에서는, 수지층(101)이 배치되는 전체 면에 걸쳐 조사하면, 수지층(101) 전체를 박리할 수 있기 때문에, 이후의 분리 공정에서 지지 기판(61)의 외주부를 스크라이브 등에 의하여 분단할 필요가 없다. 또는, 수지층(101)이 배치되는 영역의 외주부에서 빛(70)이 조사되지 않은 영역을 가지면, 상기 영역은 높은 밀착성을 유지하기 때문에 빛(70)을 조사할 때 수지층(101)과 지지 기판(61)이 분리되는 것을 억제할 수 있어 바람직하다.
빛(70)을 조사함으로써, 수지층(101)의 지지 기판(61) 측의 표면 근방 또는 수지층(101) 내부의 일부가 개질되어, 지지 기판(61)과 수지층(101) 사이의 밀착성이 저하되어 용이하게 박리할 수 있는 상태로 할 수 있다.
다음에, 지지 기판(61)과 수지층(101)을 분리한다(도 5의 (C) 참조).
지지 기판(63)을 스테이지에 고정한 상태에서, 수직 방향으로 당기는 힘을 지지 기판(61)에 가함으로써 분리할 수 있다. 예를 들어, 지지 기판(61) 성면의 일부를 흡착하고 상방으로 당김으로써 박리할 수 있다. 스테이지는 지지 기판(63)을 고정할 수 있으면 어떤 구성이어도 좋지만, 예를 들어, 진공 흡착, 정전 흡착 등을 할 수 있는 흡착 기구를 가져도 좋고, 지지 기판(63)을 물리적으로 고정하는 기구를 가져도 좋다. 또는, 지지 기판(61)을 스테이지에 고정한 상태에서, 수직 방향으로 당기는 힘을 지지 기판(63) 가함으로써 분리하여도 좋다.
또한, 지지 기판(61) 또는 지지 기판(63)의 상면에 대하여, 표면에 점착성을 갖는 드럼 형상의 부재를 누르고, 이것을 회전시킴으로써 분리하여도 좋다. 이때, 박리 방향으로 스테이지를 이동시켜도 좋다.
또한, 빛(70)을 조사하지 않는 영역을 수지층(101)의 외주부에 갖는 경우, 수지층(101)에서 빛이 조사된 부분의 일부에 노치부(notch)를 형성하여 박리의 기점으로 하여도 좋다. 노치부는 예를 들어, 예리한 칼날 또는 바늘 형상의 부재를 사용하거나, 스크라이브에 의하여 지지 기판(61)과 수지층(101)을 동시에 절단하는 것 등으로 형성할 수 있다.
또한, 빛(70)의 조사 조건에 따라서는 수지층(101) 내부에서 분리(파단)가 생김으로써 수지층(101)의 일부가 지지 기판(61) 측에 잔존하는 경우가 있다. 도 5의 (C)는 수지층(101) 내부에서 파단하고, 지지 기판(61) 측에 수지층(101)의 일부인 수지층(101a)이 잔존한 경우를 나타낸 것이다.
또는, 수지층(101)의 표면의 일부가 융해되는 경우에도 마찬가지로 지지 기판(61) 측에 수지층(101)의 일부가 잔존하는 경우가 있다. 또한, 지지 기판(61)과 수지층(101) 사이의 계면에서 박리하는 경우, 지지 기판(61) 측에 수지층(101)의 일부가 잔존하지 않는 경우가 있다.
지지 기판(61) 측에 잔존하는 수지층(101a)의 두께는 예를 들어 100nm 이하, 구체적으로는 40nm 이상 70nm 이하 정도로 할 수 있다. 잔존한 수지층(101a)을 제거함으로써, 지지 기판(61)을 재이용할 수 있다. 예를 들어, 지지 기판(61)에 유리를 사용하고 수지층(101)에 폴리이미드 수지를 사용한 경우에는, 애싱 처리나 발연 질산 등에 의하여 잔존한 수지층(101a)을 제거할 수 있다.
<기판(11)의 접합>
다음에, 도 6의 (A)에 도시된 바와 같이, 접착층(51)을 사용하여 수지층(101)과 기판(11)을 접합한다.
접착층(51)은 상술한 접착층(151)에 대한 기재를 참조할 수 있다.
기판(11) 및 후술하는 기판(12)으로서는 수지 재료를 사용하면, 두께가 같은 유리 등을 사용하는 경우보다 표시 장치를 경량화시킬 수 있다. 또한, 가요성을 가질 정도로 얇은 재료(유리 기판 등을 포함함)를 사용하면, 더 경량화시킬 수 있어 바람직하다. 또한, 수지 재료를 사용함으로써 표시 장치의 내충격성을 향상시킬 수 있어 깨지기 어려운 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한, 기판(11)은 시인 측과 반대 측에 위치하는 기판이기 때문에 가시광에 대하여 투과성을 갖지 않아도 된다. 그러므로, 금속 재료를 사용할 수도 있다. 금속 재료는 열 전도성이 높아 밀봉 기판 전체에 열을 쉽게 전도할 수 있기 때문에, 표시 장치의 국소적인 온도 상승을 억제할 수 있다.
다음으로, 소자층(200b)의 형성 방법에 대하여 설명한다.
<지지 기판(63)의 분리>
다음에, 빛(70)을 지지 기판(63) 측으로부터 지지 기판(63)을 통과시켜 수지층(201)에 조사한다(도 6의 (B) 참조). 빛(70)의 조사 방법에 대해서는 상술한 기재를 참조할 수 있다.
이 후, 도 6의 (C)에 도시된 바와 같이, 지지 기판(63)과 수지층(201)을 분리한다. 도 6의 (C)는 수지층(201) 내부에서 파단하고, 지지 기판(63) 측에 수지층(201)의 일부인 수지층(201a)이 잔존한 예를 나타낸 것이다.
<수지층(201)의 박막화>
다음에, 수지층(201)의 일부를 제거하여 수지층(201)을 박막화한다. 박막화된 후의 수지층(201)의 두께는 예를 들어 수지층(101)보다 얇게 할 수 있다. 더 구체적으로는, 예를 들어 1nm 이상 3μm 미만, 바람직하게는 5nm 이상 1μm 이하, 더 바람직하게는 10nm 이상 200nm 이하로 하는 것이 바람직하다.
박막화는 수지층(201)을 에칭할 수 있는 방법이면 좋고, 플라스마 처리, 드라이 에칭법, 또는 웨트 에칭법 등을 사용할 수 있다. 특히 드라이 에칭법을 사용하면 균일성이 높아 바람직하다. 또한, 수지층(201)은 유기물을 포함하기 때문에, 산소를 포함한 분위기에서 플라스마 처리(애싱 처리라고도 함)를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 또한, 웨트 에칭법을 사용하는 경우에는, 수지층(201)이 완전히 제거되는 것을 방지하기 위하여 희석된 에칭액 등을 사용하여 에칭하는 것이 바람직하다. 또는, 수지층(201)이 되는 박막을 형성할 때 사용하는 재료를 용매로 충분히 희석하여 점도를 낮추는 등 수지층(201)을 얇게 형성함으로써, 박막화시키지 않는 방법을 사용하여도 좋다.
도 7의 (A)는 수지층(201) 상면에 플라스마(80)를 조사함으로써 수지층(201) 상부의 일부를 에칭하여 박막화시키는 모습을 도시한 것이다.
<러빙 처리>
다음에, 수치층(201) 상면에 러빙 처리를 실시한다. 이로써, 수지층(201)을 배향막으로서 사용할 수 있다.
도 7의 (B)는 러빙 처리하는 모습을 도시한 것이다. 도 7의 (B)에 도시된 바와 같이, 회전하는 러빙 롤러(85)를 수지층(201)에 댄 상태에서 도면의 일점쇄선의 화살표로 나타낸 바와 같이 기판(11)을 스라이드함으로써, 수지층(201)에 일축 배향 처리를 실시할 수 있다.
또한, 여기서는, 수지층(201)을 박막화시키고 이것을 배향막으로서 사용하는 경우의 예를 나타내었지만, 수지층(201)의 박막화 공정에서 표면의 평탄성이 낮아지는 경우가 있다. 이 경우에는, 상술한 수지층(201)의 박막화 공정에서 수지층(201)을 완전히 제거한 후, 배향막이 되는 수지 등을 형성하여도 좋다. 그리고, 이 수지 등에 러빙 처리를 실시하여 배향막을 형성할 수 있다.
또한, 여기서는 도시하지 않았지만, 기판(11)의 접합 공정 이후의 공정에서 반송을 용이하게 하기 위하여 기판(11) 측을 다른 지지 기판에 고정하는 것이 바람직하다. 예를 들어 기판(11)과 이 지지 기판을 점착성 재료, 양면 테이프, 실리콘 시트, 또는 수용성 접착제 등에 의하여 고정할 수 있다. 마찬가지로, 후술하는 지지 기판(64)의 접합 공정 이후에도 기판(11) 측을 다른 지지 기판에 고정한 상태로 하는 것이 바람직하다.
<광 흡수층(103)의 형성>
다음에, 지지 기판(64)을 준비한다. 지지 기판(64)은 지지 기판(61)에 대한 기재를 참조할 수 있다.
다음에, 지지 기판(64) 위에 광 흡수층(103)을 형성한다(도 8의 (A) 참조). 광 흡수층(103)은 후술하는 빛(70)의 조사 공정에서 빛(70)을 흡수하고 발열함으로써 수소 또는 산소 등을 방출하는 층이다.
광 흡수층(103)으로서 예를 들어 가열에 의하여 수소를 방출하는 수소화 비정질 실리콘(a-Si:H)막을 사용할 수 있다. 수소화 비정질 실리콘막은 예를 들어 SiH4를 성막 가스에 포함한 플라스마 CVD법에 의하여 형성할 수 있다. 또한, 수소를 더 많이 포함시키기 위하여, 형성 후에 수소를 포함한 분위기하에서 가열 처리를 실시하여도 좋다.
또는, 광 흡수층(103)으로서 가열에 의하여 산소를 방출하는 산화물막을 사용할 수도 있다. 특히, 산화물 반도체막 또는 산화물 도전체막은 산화 실리콘막 등의 절연막과 비교하여 밴드 갭이 좁고 빛을 흡수하기 쉬우므로 바람직하다. 또한, 산화물 도전체막은 산화물 반도체막의 결함 준위 또는 불순물 준위를 높임으로써 형성할 수 있다. 산화물 반도체는 상술한 반도체층(112)의 형성 방법 및 후술하는 반도체층에 사용할 수 있는 재료에 대한 기재를 참조할 수 있다. 산화물막은 예를 들어 산소를 포함한 분위기하에서 플라스마 CVD법이나 스퍼터링법 등에 의하여 형성할 수 있다. 특히, 산화물 반도체막을 사용하는 경우에는, 산소를 포함한 분위기하에서 스퍼터링법에 의하여 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 산소를 더 많이 함유시키기 위하여 형성 후에 산소를 포함한 분위기에서 가열 처리를 실시하여도 좋다.
또는, 광 흡수층(103)에 사용할 수 있는 산화물막으로서 산화물 절연막을 사용하여도 좋다. 예를 들어, 산화 실리콘막, 산화 질화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 산화 질화 실리콘막 등을 사용할 수도 있다. 예를 들어 이러한 산화물 절연막을 산소를 포함한 분위기하에서 낮은 온도(예를 들어 250℃ 이하, 바람직하게는 220℃ 이하)로 형성함으로써 산소를 과잉으로 함유한 산화물 절연막을 형성할 수 있다. 예를 들어 스퍼터링법 또는 플라스마 CVD법 등을 사용하여 형성할 수 있다.
<수지층(202)의 형성>
다음에, 광 흡수층(103) 위에 개구부를 갖는 수지층(202)을 형성한다(도 8의 (B) 참조). 수지층(202)의 형성 방법 및 재료에 대해서는 개구부를 형성하는 부분을 제외하고 수지층(101)과 같은 방법 및 재료를 사용할 수 있다. 광 흡수층(103)과 수지층(202)의 적층은 지지 기판(64)을 박리하기 위하여 형성하지만, 다른 박리 방법을 사용하여도 좋다. 예를 들어, 지지 기판(64) 위에 텅스텐막과 산화 실리콘막의 무기막의 적층 구조를 제공하고, 적층 구조에 물리적인 힘을 가하여 지지 기판(64)을 분리할 수도 있다. 이 경우에는, 광 흡수층(103)과 수지층(202)의 형성 공정, 및 빛(70)의 조사 공정은 필요 없다. 지지 기판(64) 위에 무기막의 적층 구조를 제공한 후, 절연층(204), 도전층(223), 배향막(224)을 순차적으로 형성하면 좋다.
우선, 광 흡수층(103) 위에 감광성 재료를 도포하여 박막을 형성하고, 프리 베이킹 처리를 실시한다. 그리고, 포토마스크를 사용하여 이 재료를 노광하여 현상 처리를 실시함으로써, 개구부를 갖는 수지층(202)을 형성할 수 있다. 이 후, 포스트 베이킹 처리를 실시하여 재료를 충분히 중합시킴과 함께 막 내의 가스를 제거한다.
<절연층(204)의 형성>
다음에, 수지층(202) 및 수지층(202)의 개구부를 덮어 절연층(204)을 형성한다(도 8의 (C) 참조). 절연층(204)의 일부는 광 흡수층(103)과 접하여 제공되어 있다. 절연층(204)은 이후에 형성하는 트랜지스터나 액정 소자 등으로 수지층(202)에 포함되는 불순물이 확산되는 것을 방지하는 배리어층으로서 사용할 수 있다. 따라서, 배리어성이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
절연층(204)의 형성 방법 및 재료는 절연층(131)에 대한 기재를 참조할 수 있다.
<도전층(223)의 형성>
다음에, 절연층(204) 위에 도전층(223)을 형성한다. 도전층(223)은 가시광을 투과시키는 재료를 사용할 수 있다. 도전층(223)은 도전막을 형성함으로써 형성할 수 있다. 또한, 수지층(202)의 외주부에 도전층(223)이 제공되지 않도록 도전층(223)을 메탈 마스크 등의 섀도마스크를 사용한 스퍼터링법 등의 방법에 의하여 형성하여도 좋다. 또는, 도전막을 형성한 후에 포토리소그래피법 등에 의하여 불필요한 부분을 에칭하여 제거하여도 좋다.
<배향막(224)의 형성>
다음에, 도전층(223) 위에 배향막(224)을 형성한다(도 8의 (D) 참조). 배향막(224)은 수지 등의 박막을 형성한 후에 러빙 처리를 실시함으로써 형성할 수 있다.
<기판(11)과 지지 기판(64)의 접합>
다음에, 도 9의 (A)에 도시된 바와 같이, 액정(222)을 개재하여 기판(11)과 지지 기판(64)을 접합한다. 이때, 수지층(202)의 개구부와 발광 소자(120)가 중첩되도록 접합한다. 또한, 수지층(202)의 개구부와 차광층(153)의 개구부 및 착색층(152)이 중첩되도록 접합한다.
또한, 이때, 외주부에서 수지층(201)과 수지층(202)을 접착층(미도시)에 의하여 접착한다.
예를 들어 수지층(201) 및 수지층(202) 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 이들을 접착하는 접착층(미도시)을 형성한다. 접착층은 화소가 배치되어 있는 영역을 둘러싸도록 형성된다. 접착층을 예를 들어 스크린 인쇄법이나 디스펜싱법 등에 의하여 형성할 수 있다. 접착층으로서는, 열 경화성 수지나 자외선 경화 수지 등을 사용할 수 있다. 또한, 자외선에 의하여 임시적으로 경화된 후에 가열에 의하여 경화되는 수지 등을 사용하여도 좋다. 또는, 접착층으로서, 자외선 경화성 및 열 경화성의 양쪽을 갖는 수지 등을 사용하여도 좋다.
다음에, 디스펜싱법 등에 의하여 접착층으로 둘러싸인 영역에 액정(222)을 적하한다. 다음에, 액정(222)을 개재하도록 기판(11)과 지지 기판(64)을 접합하고, 접착층을 경화시킨다. 접합은 감압 분위기하에서 실시하면, 기판(11)과 지지 기판(64) 사이에 기포 등이 혼입되는 것을 방지할 수 있어 바람직하다.
또한, 액정(222)을 적하한 후에, 화소가 배치되어 있는 영역이나 상기 영역 외측에 입자상 갭 스페이서를 살포하여도 좋고, 상기 갭 스페이서를 포함한 액정(222)을 적하하여도 좋다. 또한, 기판(11)과 지지 기판(64)을 접합한 후에, 감압 분위기하에서 접착층에 제공된 틈으로부터 액정(222)을 주입하는 방법을 사용하여도 좋다.
상술한 공정을 거쳐 액정 소자(220)를 형성할 수 있고, 또한, 동시에 소자층(200b)을 형성할 수 있다. 또한, 이 단계에서는 표시면 측에 지지 기판(64)과 광 흡수층(103)이 제공된 상태이다.
<지지 기판(64)의 분리>
다음에, 도 9의 (B)에 도시된 바와 같이, 빛(70)을 지지 기판(64) 측으로부터 지지 기판(64)을 통과시켜 광 흡수층(103)에 조사한다. 빛(70)의 조사 방법은 상술한 기재를 참조할 수 있다.
여기서는, 빛(70)으로서는, 적어도 그 일부가 지지 기판(61)을 투과하고, 광 흡수층(103)에 흡수되는 파장의 빛을 선택하여 사용한다.
빛(70)의 조사에 의하여 광 흡수층(103)이 가열되어 광 흡수층(103)으로부터 수소 또는 산소 등이 방출된다. 이때 방출되는 수소 또는 산소 등은 가스 상태가 되어 방출된다. 방출된 가스는 광 흡수층(103)과 수지층(202) 사이의 계면 근방 또는 광 흡수층(103)과 지지 기판(64) 사이의 계면 근방에 머무르고, 이들을 떼어 내는 힘이 생긴다. 결과적으로 광 흡수층(103)과 수지층(202) 사이의 밀착성 또는 광 흡수층(103)과 지지 기판(64) 사이의 밀착성이 저하되어 용이하게 박리할 수 있는 상태로 할 수 있다.
또한, 광 흡수층(103)으로부터 방출되는 가스의 일부가 광 흡수층(103) 내에 머무르는 경우도 있다. 그러므로, 광 흡수층(103)이 취약화되어 광 흡수층(103) 내부에서 분리되기 쉬운 상태가 되는 경우가 있다.
또한, 광 흡수층(103)으로서 산소를 방출하는 막을 사용한 경우, 광 흡수층(103)으로부터 방출된 산소에 의하여 수지층(202)의 일부가 산화되어 취약화되는 경우가 있다. 이로써, 수지층(202)과 광 흡수층(103) 사이의 계면에서 박리되기 쉬운 상태로 할 수 있다.
또한, 수지층(202)의 개구부와 중첩된 영역에서도 상기와 같은 이유로 광 흡수층(103)과 절연층(204) 사이의 계면이나 광 흡수층(103)과 지지 기판(64) 사이의 계면의 밀착성이 저하되어 박리되기 쉬운 상태가 된다. 또는, 광 흡수층(103)이 취약화되어 분리되기 쉬운 상태가 되는 경우도 있다.
한편, 빛(70)이 조사되지 않은 영역은 높은 밀착성을 유지한다.
여기서, 광 흡수층(103) 및 트랜지스터(210)의 반도체층(212) 각각에 산화물 반도체막을 사용한 경우, 빛(70)으로서 상기 산화물 반도체막이 흡수할 수 있는 파장의 빛을 사용한다. 그러나, 광 흡수층(103)과 반도체층(212) 사이에는 반사 전극으로서 기능하는 도전층(221a)이 제공되어 있다. 따라서, 빛(70) 중 광 흡수층(103)에서 흡수되지 않고 투과하는 빛이 존재하더라도 도전층(221a)에 의하여 흡수 또는 반사되기 때문에 이것이 반도체층(112)에 도달하는 일이 억제된다. 또한, 만일 도전층(221a)까지 투과한 빛(70)이 존재하더라도 트랜지스터(210)로서 보텀 게이트 구조로 한 경우에는, 도전층(221a)과 반도체층(212) 사이에 게이트 전극으로서 기능하는 도전층(211)이 제공되기 때문에 도전층(211)에 의하여 반사 또는 흡수할 수 있다. 결과적으로 트랜지스터(210)의 전기 특성의 변동은 거의 일어나지 않는다.
다음에, 지지 기판(64)과 수지층(202)을 분리한다(도 10의 (A) 참조). 상술한 기재를 참조할 수 있다. 도 10의 (A)는 광 흡수층(103)과 수지층(202) 사이의 계면, 및 광 흡수층(103)과 절연층(204) 사이의 계면에서 분리가 생긴 예를 나타낸 것이다.
또한, 광 흡수층(103)의 일부가 수지층(202) 및 절연층(204) 표면에 접하여 잔존하는 경우가 있다. 예를 들어, 광 흡수층(103) 내부에서 분리(파단)가 생기는 경우 등이 있다. 또한, 광 흡수층(103)과 지지 기판(64) 사이의 계면에서 박리가 생기는 경우에는 광 흡수층(103) 전체가 수지층(202) 및 절연층(204)과 접하여 잔존하는 경우가 있다.
이와 같이, 광 흡수층의 일부가 잔존한 경우, 이것을 제거하는 것이 바람직하다. 잔존한 광 흡수층의 제거는 드라이 에칭법, 웨트 에칭법, 샌드블라스트법 등을 사용할 수 있지만, 특히 드라이 에칭법을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 잔존한 광 흡수층을 제거할 때, 수지층(202)의 일부, 및 절연층(204)의 일부가 에칭에 의하여 얇아지는 경우가 있다. 또한, 광 흡수층(103)에 투광성을 갖는 재료를 사용한 경우나 잔존한 광 흡수층이 투광성을 가질 정도로 얇은 경우에는 잔존한 광 흡수층을 남겨도 좋다.
<기판(12)의 접합>
다음에, 접착층(52)을 사용하여 수지층(202)과 기판(12)을 접합한다(도 10의 (B) 참조). 접착층(52)은 상기 접착층(151)에 대한 기재를 참조할 수 있다.
기판(12)은 시인 측에 위치하는 기판이기 때문에 가시광에 대하여 투과성을 갖는 재료를 사용할 수 있다.
상술한 공정을 거쳐 도 1, 도 2, 또는 도 16에 도시된 표시 장치(10)를 제작할 수 있다.
본 형태에 의하여 제작된 표시 장치(10)는 집광 수단(500)에 의하여 발광 소자(120)로부터의 빛을 효율적으로 표시면으로 사출할 수 있고, 더 밝은 표시를 제공할 수 있고, 표시 장치의 표시 품위를 높일 수 있다. 특히, 표시할 때 발광 소자(120)를 사용하여 표시하는 제 2 모드 및 제 3 모드에서의 표시 품위를 높일 수 있다. 또한, 기판(11) 및 기판(12)에 수지 기판을 사용함으로써 표시 장치(10)는 가볍고 깨지기 어렵고 구부릴 수도 있다.
제 2 모드에서는 광원인 발광 소자(120)의 빛을 이용하여 표시를 할 수 있으므로, 외광의 조도나 색도에 의존하지 않고, 색 재현성이 극히 높고 선명한 표시를 할 수 있다. 예를 들어, 야간이나 어두운 실내 등 외광의 조도가 극히 낮은 경우 등에 유효하다. 또한, 외광이 약한 경우에는, 명 표시를 하면 사용자가 눈부심을 느끼는 경우가 있다. 이것을 방지하기 위하여 제 2 모드에서는 휘도를 낮춘 표시를 하는 것이 바람직하다. 또한, 이로써, 눈부심을 억제함과 함께 소비전력을 저감할 수도 있다. 제 2 모드는 선명한 화상이나 원활한 동영상 등을 표시하기에 적합한 모드이다. 따라서, 집광 수단(500)을 제공함으로써 소비전력은 변하지 않고 제 2 모드에서 더 밝은 표시를 제공할 수 있다. 바꿔 말하면, 더 적은 소비전력에 의하여 종래의 밝기를 갖는 표시를 제공할 수 있다. 또한, 종래의 밝기를 갖는 표시를 더 적은 전류 값으로 실현할 수 있으므로 발광 소자(120)로의 부하가 줄어 발광 소자(120)의 수명을 늘릴 수 있다.
제 3 모드에서는 광원인 발광 소자(120)의 빛 및 반사광의 양쪽 모두를 이용하여 표시를 할 수 있다. 구체적으로는, 발광 소자(120)가 발하는 빛과 액정 소자(220)를 통하여 발하는 빛을 혼색하여 하나의 색깔을 표현하도록 구동한다. 제 1 모드보다 색 재현성이 높고 선명한 표시를 하면서 제 2 모드보다 소비전력을 억제할 수 있다. 예를 들어, 실내 조명하, 저녁이나 새벽 등 외광의 조도가 비교적 낮은 경우, 외광이 백색 색도를 나타내지 않는 경우 등에 유효하다.
따라서, 제 3 모드에서는 집광 수단(500)을 제공함으로써 발광 소자(120)로부터의 빛을 더 많이 사출할 수 있고, 저소비전력, 표시 품위의 향상, 사용 환경에 의존하지 않는 표시를 제공할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 도 1과 다른 구성의 집광 수단을 갖는 표시 장치 및 그 제작 방법에 대하여 설명한다. 본 형태의 설명에서 실시형태 1과 동일한 부호는 실시형태 1의 설명을 참조할 수 있다.
도 11은 실시형태 1의 도 4에 대응하여 소자층(100b)을 형성하는 공정을 나타낸 것이다. 실시형태 1의 도 4의 (A) 내지 도 4의 (C)와 같은 공정을 거쳐 도 11의 (A)의 구성으로 한다.
절연층(231)을 형성한 후, 절연층(231) 위에 절연물(524)을 형성한다. 이 후, 도전층(211)과 절연물(524) 위에 절연층(232)을 형성하고, 실시형태 1의 도 4의 (D)와 같은 방법으로 트랜지스터(210)를 형성한다(도 11의 (B) 참조). 트랜지스터(210)의 게이트 전극으로서 기능하는 도전층(211)과 절연물(524)의 형성 순서는 불문한다.
절연물(524)은 투광성을 갖고 굴절률이 높은 재료로 형성하고, 절연층(232)은 투광성을 갖고 굴절률이 낮은 재료로 형성한다. 투광성을 갖고 굴절률이 높은 재료로서는, 예를 들어 SiC, TiO2, ZnS, CeO2, 인듐 주석 산화물, 폴리카보네이트, 폴리에스터 수지 등을 사용할 수 있다. 또한, 투광성을 갖고 굴절률이 낮은 재료로서는, 예를 들어 산화 실리콘, CaF2, MgF2, 아크릴, 플루오린 수지 등을 사용할 수 있다.
다음에, 트랜지스터(210) 및 절연층(232)을 덮어 절연층(233) 및 절연층(234)을 순차적으로 형성한다. 절연층(233) 및 절연층(234)은 각각 실시형태 1의 절연층(133) 및 절연층(134)과 같은 방법으로 형성할 수 있다(도 11의 (C) 참조).
절연층(234)을 형성한 후, 절연층(234), 절연층(233), 절연층(232), 절연물(524)의 에치 백을 실시한다. 에치 백을 실시하여 절연물(524)의 상면을 노출시킨다. 또한, 에치 백 처리는 평탄화 처리를 겸할 수도 있다.
다음에, 절연층(234) 및 절연물(524) 위에 차광층(153) 및 착색층(152)을 형성한다(도 11의 (D) 참조).
이 후, 실시형태 1의 도 5 내지 도 10과 같은 공정을 거쳐 도 12에 도시된 표시 장치(10)를 얻을 수 있다. 도 12의 표시 장치에서는 절연물(524)과 절연층(232) 사이의 경계 면에서 전반사가 일어나고, 빛의 전반사를 이용한 집광 수단(500)이 제공되어 있다.
본 형태에서는 절연물(524)을 절연층(231)과 절연층(232) 사이에 형성하였지만, 절연물(524)을 절연층(232)과 절연층(233) 사이에 형성하여도 좋다. 또한, 절연층(233)과 절연층(234) 사이에 절연물(524)을 형성하여도 좋다. 또한, 도전층(221b)과 절연층(231) 사이에 절연물(524)을 형성하여도 좋다.
즉, 차광층(153)의 개구부로부터 사출하는 발광 소자(120)의 빛의 경로상에 절연물(524)과, 그 외의 절연층(231), 절연층(232), 절연층(233), 절연층(234) 중 어느 하나를 갖는 집광 수단(500)이 있으면 좋다. 발광(21)은 절연물(524)과 절연물(524) 측면을 덮는 절연층(절연층(231, 232, 233, 234) 중 임의의 것) 사이의 경계면에서 전반사가 일어남으로써 표시 장치의 표시면으로 빛을 더 효율적으로 도광 및 집광시킬 수 있다. 따라서, 밝은 표시를 실현할 수 있고, 표시 장치의 표시 품위를 높일 수 있다.
또한, 도 11의 (B)의 절연물(524)의 측면에 금속막을 제공하고, 금속면에서의 반사를 이용한 집광 수단을 형성하여도 좋다. 이 경우에는, 절연물(524)을 형성한 후, 절연물(524) 위에 도전층(211)이 되는 도전막을 형성한다. 도전층(211)을 형성하기 위한 에칭과 동시에 절연물(524)의 측면을 덮는 금속막을 형성한다. 이 후, 도 11의 (B) 내지 도 11의 (D)와 마찬가지로 절연층(232) 이후의 공정을 거쳐 형성하면 좋다. 물론, 도전층(211)과 다른 재료로 이루어진 금속막으로 절연물(524)의 측면을 덮어도 좋다.
또한, 절연물(524)과 절연물(524)의 측면을 덮는 절연층(절연층(231, 232, 233, 234) 중 임의의 것) 사이의 경계면에서 전반사되지 않고 입사한 빛을 금속막에서 반사하는 집광 수단으로 하여도 좋다. 이 경우에는, 도 16의 구성과 같이, 절연물(524)의 측면을 덮는 절연층 외측에 금속막을 제공한다. 이로써, 입사각이 임계각 미만으로 입사한 빛도 금속막에서 반사시킴으로써 표시면에 빛을 모을 수 있다.
다음에, 또 다른 구성의 집광 수단을 갖는 표시 장치 및 그 제작 방법에 대하여 설명한다. 실시형태 1의 도 4의 (D)까지와 같은 공정을 거쳐 도 13의 (A)의 상태로 한다.
다음에, 트랜지스터(210)를 덮어 절연층(233) 및 절연층(234)을 순차적으로 형성한다(도 13의 (B) 참조). 절연층(233) 및 절연층(234)은 각각 실시형태 1의 절연층(133) 또는 절연층(134)과 같은 방법으로 형성할 수 있다.
다음에, 절연층(234) 위에 차광층(153) 및 착색층(152)을 형성한다(도 13의 (C) 참조).
다음에, 차광층(153) 및 착색층(152) 위에 절연층을 형성한다. 이 절연층에 착색층(152) 및 차광층(153)에 도달하는 개구부를 형성한다. 이 개구부는 착색층(152)의 가장자리를 따라 형성하여도 좋다. 개구부를 형성함으로써, 절연층(525) 및 절연물(527)이 형성된다(도 13의 (D) 참조). 이 후, 개구부를 메우도록 절연물(526)을 형성한다(도 13의 (E) 참조). 절연물(527)은 투광성을 갖고 굴절률이 높은 재료로 형성하고, 절연물(526)은 투광성을 갖고 굴절률이 낮은 재료로 형성한다. 굴절률이 높은 재료 및 굴절률이 낮은 재료의 구체적인 예에 대해서는 실시형태 1의 절연층(521) 및 절연층(520)과 같은 재료를 사용할 수 있다.
상술한 공정을 거쳐, 굴절률이 낮은 재료로 이루어진 절연물(526)과, 굴절률이 높은 재료로 이루어진 절연물(527)로 이루어진 집광 수단(500)이 형성된다.
또한, 절연층에 개구부를 형성하고, 절연층(525)과 절연물(527)을 형성한 후에 개구부에 금속막을 형성하면, 도 1의 (B)와 같이, 금속에 의한 반사를 이용한 집광 수단(500)이 형성된다.
또한, 절연층(525)과 절연물(526) 사이에 금속막을 제공하여 도 16과 같은 구성의 집광 수단으로 하여도 좋다. 그러면, 절연물(526)에 입사한 빛을 금속막에서 반사시켜 표시면 측에 집광할 수 있다.
이 후, 실시형태 1의 도 5 내지 도 10과 같은 공정을 거쳐 도 14에 도시된 표시 장치(10)를 얻을 수 있다. 도 14의 표시 장치에서는 집광 수단(500)은 소자층(100b)의 절연층이 아니라 착색층(152)과 접착층(151) 사이에 제공된 새로운 층에 형성된다. 도 14에서는 집광 수단(500)은 절연물(526)과 절연물(527) 사이의 경계면에서의 빛의 전반사를 이용한 것이다. 그러나, 절연물(526) 대신에 금속막을 사용하고, 금속의 반사를 이용한 집광 수단(500)으로 하여도 좋다.
또한, 절연물(526) 및 절연물(527)은 실시형태 1의 도 2와 마찬가지로 소자층(200a)으로부터 소자층(100b)으로 향하여 가늘어지도록 테이퍼 형상을 가져도 좋다. 또한, 절연물(526) 대신에 금속막을 사용하고, 이 금속막이 테이퍼 형상을 가져도 좋다. 테이퍼 형상을 가짐으로써 더 효율적으로 빛을 모을 수 있어 수지층(202)의 개구부로부터 더 많은 빛을 사출할 수 있다.
(실시형태 3)
실시형태 1 및 2에 예시한 표시 장치(10)는 트랜지스터(110) 및 트랜지스터(210)의 양쪽에 보텀 게이트 구조의 트랜지스터를 적용한 경우의 예이다.
실시형태 1 및 2의 트랜지스터(110)에서 게이트 전극으로서 기능하는 도전층(111)이 반도체층(112)보다 피형성면 측(수지층(101) 측)에 위치한다. 또한, 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(132)이 도전층(111)을 덮어 제공되어 있다. 또한, 반도체층(112)은 도전층(111)을 덮어 제공되어 있다. 반도체층(112)에서 도전층(111)과 중첩되는 영역이 채널 형성 영역에 상당한다. 또한, 도전층(113a) 및 도전층(113b)은 각각 반도체층(112)의 상면 및 측단부와 접하여 제공되어 있다.
또한, 트랜지스터(110)는 도전층(111)보다 반도체층(112)의 폭이 큰 경우의 예를 나타낸다. 이러한 구성에 의하여, 도전층(111)과, 도전층(113a) 또는 도전층(113b) 사이에 반도체층(112)이 배치되기 때문에, 도전층(111)과, 도전층(113a) 또는 도전층(113b) 사이의 기생 용량을 작게 할 수 있다.
트랜지스터(110)는 채널 에치(channel-etched) 트랜지스터이고, 트랜지스터의 점유 면적을 축소하기가 비교적 쉽기 때문에, 고정세(高精細)한 표시 장치에 적합하게 사용할 수 있다.
트랜지스터(210)는 트랜지스터(110)와 공통의 특징을 갖는다.
여기서, 트랜지스터(110) 및 트랜지스터(210)에 적용할 수 있는 트랜지스터의 구성예에 대하여 설명한다.
도 15의 (A)에 도시된 트랜지스터(110a)는 도전층(114) 및 절연층(136)을 갖는 점에서 트랜지스터(110)와 다르다. 도전층(114)은 절연층(133) 위에 제공되고, 반도체층(112)과 중첩되는 영역을 갖는다. 또한, 절연층(136)은 도전층(114) 및 절연층(133)을 덮어 제공되어 있다.
도전층(114)은 반도체층(112)을 개재하여 도전층(111)과 반대 측에 위치한다. 도전층(111)을 제 1 게이트 전극으로 한 경우, 도전층(114)은 제 2 게이트 전극으로서 기능할 수 있다. 도전층(111)과 도전층(114)에 동일한 전위를 공급함으로써, 트랜지스터(110a)의 온 전류를 높일 수 있다. 또한, 도전층(111) 및 도전층(114) 중 하나에 문턱 전압을 제어하기 위한 전위를 공급하고, 다른 하나에 구동을 위한 전위를 공급함으로써, 트랜지스터(110a)의 문턱 전압을 제어할 수 있다.
여기서, 도전층(114)으로서 산화물을 포함한 도전성 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이로써, 도전층(114)을 구성하는 도전막을 산소를 포함한 분위기하에서 형성함으로써, 절연층(133)에 산소를 공급할 수 있다. 성막 가스 중의 산소 가스의 비율을 90% 이상 100% 이하의 범위로 하는 것이 바람직하다. 절연층(133)에 공급된 산소는 나중의 가열 처리에 의하여 반도체층(112)에 공급되어, 반도체층(112) 내의 산소 결손의 저감을 도모할 수 있다.
특히, 도전층(114)에는 저저항화된 산화물 반도체를 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 수소를 방출하는 절연막, 예를 들어, 질화 실리콘막 등을 절연층(136)에 사용하는 것이 바람직하다. 절연층(136)의 형성 시, 또는 그 후의 가열 처리에 의하여 도전층(114) 내에 수소가 공급되어, 도전층(114)의 전기 저항을 효과적으로 저감할 수 있다.
도 15의 (B)에 도시된 트랜지스터(110b)는 톱 게이트 구조의 트랜지스터이다.
트랜지스터(110b)에서는 게이트 전극으로서 기능하는 도전층(111)이 반도체층(112)보다 위측(피형성면 측과 반대 측)에 제공되어 있다. 또한, 절연층(131) 위에 반도체층(112)이 형성되어 있다. 또한, 반도체층(112) 위에는 절연층(132) 및 도전층(111)이 적층되어 형성되어 있다. 또한, 절연층(133)은 반도체층(112)의 상면 및 측단부, 절연층(132)의 측면, 및 도전층(111)을 덮어 제공되어 있다. 도전층(113a) 및 도전층(113b)은 절연층(133) 위에 제공되어 있다. 도전층(113a) 및 도전층(113b)은 절연층(133)에 제공된 개구부를 통하여 반도체층(112)의 상면과 전기적으로 접속되어 있다.
또한, 여기서는, 도전층(111)과 중첩되지 않는 부분에 절연층(132)이 존재하지 않는 경우의 예를 나타내었지만, 절연층(132)이 반도체층(112)의 상면 및 측단부를 덮어 제공되어도 좋다.
트랜지스터(110b)는 도전층(111)과, 도전층(113a) 또는 도전층(113b) 사이의 물리적인 거리를 용이하게 떨어지게 할 수 있기 때문에, 이들 사이의 기생 용량을 저감할 수 있다.
도 15의 (C)에 도시된 트랜지스터(110c)는 도전층(115) 및 절연층(137)을 갖는 점에서 트랜지스터(110b)와 다르다. 도전층(115)은 절연층(131) 위에 제공되고, 반도체층(112)과 중첩되는 영역을 갖는다. 또한, 절연층(137)은 도전층(115) 및 절연층(131)을 덮어 제공되어 있다.
도전층(115)은 상기 도전층(114)과 마찬가지로 제 2 게이트 전극으로서 기능한다. 그러므로, 예를 들어 온 전류를 높이거나 문턱 전압을 제어할 수 있다.
도 15의 (D)는 트랜지스터(110)와 트랜지스터(110d)를 적층시킨 구성을 나타낸 것이다. 트랜지스터(110d)는 한 쌍의 게이트 전극을 갖는 트랜지스터이다.
트랜지스터(110d)는 제 1 게이트 전극으로서 기능하는 도전층(113b)의 일부, 제 1 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(133)의 일부, 반도체층(112a), 소스 전극 및 드레인 전극 중 하나로서 기능하는 도전층(113c), 소스 전극 및 드레인 전극 중 다른 하나로서 기능하는 도전층(113d), 제 2 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(136)의 일부, 및 제 2 게이트 전극으로서 기능하는 도전층(114a)을 갖는다.
이러한 구성은 특히 제 1 소자층(100a)에 적합하게 적용할 수 있다. 즉, 트랜지스터(110)를 화소의 선택 및 비선택 상태를 제어하는 트랜지스터(스위칭 트랜지스터 또는 선택 트랜지스터라고도 함)에 사용하고, 트랜지스터(110d)를 발광 소자(120)를 흐르는 전류를 제어하는 트랜지스터(구동 트랜지스터라고도 함)에 사용하는 것이 바람직하다.
도 15의 (D)에 도시된 구성에서는, 도전층(114a)은 절연층(136)에 제공된 개구부를 통하여 도전층(113c)과 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 도전층(121)은 절연층(134)에 제공된 개구부를 통하여 도전층(114a)과 전기적으로 접속되어 있다. 이때, 도전층(114a)과 반도체층(112a) 사이의 용량 성분(게이트 용량이라고도 함)을 화소의 저장 용량으로서 이용할 수 있다.
또한, 도 15의 (E)에 도시된 바와 같이, 도전층(113c)과 도전층(121)을 접속하기 위한 전극으로서 기능하는 도전층(114b)과, 트랜지스터(110d)의 제 2 게이트 전극으로서 기능하는 도전층(114a)을 따로 제공하는 구성으로 하여도 좋다. 이때, 도전층(114a)은 도전층(113c)과 접속되지 않으므로 예를 들어 트랜지스터(110d)의 문턱 전압을 제어하기 위한 전위를 공급하여도 좋고, 제 1 게이트 전극으로서 기능하는 도전층(113b)과 전기적으로 접속시키고 이들에 동전위를 공급하여도 좋다.
도 1 등에 도시된 트랜지스터(110) 대신에 트랜지스터(110a), 트랜지스터(110b), 트랜지스터(110c), 또는 트랜지스터(110d) 등을 사용할 수 있다. 또한, 트랜지스터(210) 대신에 트랜지스터(110a), 트랜지스터(110b), 트랜지스터(110c), 또는 트랜지스터(110d) 등을 사용할 수 있다.
여기서, 표시 장치(10)에서 소자층(100a)이 갖는 트랜지스터와, 소자층(100b)이 갖는 트랜지스터를 서로 다른 트랜지스터로 구성하여도 좋다. 일례로서는, 비교적 큰 전류를 흘릴 필요가 있는, 발광 소자(120)와 전기적으로 접속되는 트랜지스터에는 트랜지스터(110a), 트랜지스터(110c), 트랜지스터(110d) 등과 같이 2개의 게이트 전극을 갖는 트랜지스터를 적용하고, 그 외의 트랜지스터에는 트랜지스터의 점유 면적을 저감하기 위하여 트랜지스터(110) 등을 적합하게 적용할 수 있다.
여기까지 트랜지스터에 대하여 설명하였다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서에 기재되는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 더 구체적인 예에 대하여 설명한다. 아래에서 예시되는 표시 장치는 반사형 액정 소자 및 발광 소자의 양쪽을 갖고, 투과 모드 및 반사 모드의 양쪽을 표시할 수 있는 표시 장치이다.
<구성예>
도 17의 (A)는 표시 장치(400)의 구성의 일례를 도시한 블록도이다. 표시 장치(400)는 표시부(362)에 매트릭스로 배열된 복수의 화소(410)를 갖는다. 또한, 표시 장치(400)는 회로(GD) 및 회로(SD)를 갖는다. 또한, 방향 R로 배열된 복수의 화소(410), 회로(GD)와 전기적으로 접속되는 복수의 배선(G1), 복수의 배선(G2), 복수의 배선(ANO), 및 복수의 배선(CSCOM)을 갖는다. 또한, 방향 C로 배열된 복수의 화소(410), 회로(SD)와 전기적으로 접속되는 복수의 배선(S1) 및 복수의 배선(S2)을 갖는다.
또한, 여기서는 간략화를 위하여 회로(GD) 및 회로(SD)를 1개씩 갖는 구성을 나타내었지만, 액정 소자를 구동하는 회로(GD) 및 회로(SD)와, 발광 소자를 구동하는 회로(GD) 및 회로(SD)를 별도로 제공하여도 좋다. 더 구체적으로는, 실시형태 1에 예시한 소자층(100a)과 소자층(100b)이 각각 개별적으로 회로(GD) 및 회로(SD)를 가져도 좋다.
화소(410)는 반사형 액정 소자 및 발광 소자를 갖는다. 화소(410)에서 액정 소자와 발광 소자는 서로 중첩되는 부분을 갖는다.
도 17의 (B1)은 화소(410)가 갖는 도전층(311b)의 구성예를 나타낸 것이다. 도전층(311b)은 화소(410)에서 액정 소자의 반사 전극으로서 기능한다. 또한, 도전층(311b)에는 개구부(451)가 제공된다.
도 17의 (B1)에는, 도전층(311b)과 중첩되는 영역에 위치하는 발광 소자(360)를 파선으로 도시하였다. 발광 소자(360)는 도전층(311b)이 갖는 개구부(451)와 중첩되어 배치되어 있다. 이로써, 발광 소자(360)가 발하는 빛은 개구부(451)를 통과하여 표시면 측으로 사출된다. 따라서, 실시형태 1 및 2에서 설명한 집광 수단은 도 17의 (B1) 및 (B2)에서는 개구부(451)와 중첩되도록 제공되거나 또는 발광 소자(360)와 중첩되도록 제공되어 있다. 집광 수단의 상면 형상은 개구부(451)보다 크게 하여도 좋다. 이로써, 발광 소자(360)로부터의 빛이 집광 수단에 의하여 효율적으로 모여지고, 집광 수단에 의하여 효율적으로 모여진 빛이 개구부(451)로부터 사출된다.
도 17의 (B1)에서는 방향 R로 인접한 화소(410)가 상이한 색깔에 대응하는 화소이다. 이때, 도 17의 (B1)에 도시된 바와 같이, 방향 R로 인접한 2개의 화소에서 개구부(451)가 1열로 배열되지 않도록 도전층(311b)의 상이한 위치에 제공되는 것이 바람직하다. 이로써, 인접한 2개의 화소의 각 발광 소자(360)를 떨어지게 할 수 있어, 발광 소자(360)가 발하는 빛이 인접한 화소(410)가 갖는 착색층에 입사되는 현상(크로스토크라고도 함)을 억제할 수 있다. 또한, 인접한 2개의 발광 소자(360)를 떨어지게 배치할 수 있기 때문에, 발광 소자(360)의 EL층을 섀도마스크 등에 의하여 구분하여 형성하는 경우에도 고해상도의 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한, 도 17의 (B2)에 도시된 바와 같은 배열로 하여도 좋다.
개구부(451)의 형상은 다각형, 사각형, 타원형, 원형, 또는 십자 등의 형상으로 할 수 있다. 또한, 가늘고 긴 줄무늬 형상, 슬릿 형상, 체크 무늬의 형상으로 하여도 좋다. 또한, 개구부(451)를 인접한 화소 가까이에 배치하여도 좋다. 바람직하게는, 개구부(451)를 동일한 색을 표시하는 다른 화소 가까이에 배치한다. 이로써, 크로스토크를 억제할 수 있다.
실시형태 1 및 2에서 설명한 집광 수단의 상면 형상은 개구부(451)의 형상과 비슷한 형상이면 좋다. 예를 들어 개구부(451)가 다각형이면 집광 수단의 상면 형상을 다각형으로 하고, 개구부(451)가 십자형이면 집광 수단의 상면 형상을 십자형으로 한다. 집광 수단의 상면 면적은 개구부(451)의 면적과 같거나 크게 한다. 이로써, 발광 소자(360)로부터의 빛이 집광 수단에 의하여 효율적으로 모여지고, 집광 수단에 의하여 효율적으로 모여진 빛이 개구부(451)로부터 사출된다. 또한, 집광 수단은 인접한 복수의 화소에 걸쳐 배치하여도 좋다.
<회로 구성예>
도 18은 화소(410)의 구성예를 나타낸 회로도이다. 도 18에는 인접한 2개의 화소(410)를 도시하였다.
화소(410)는 스위치(SW1), 용량 소자(C1), 액정 소자(340), 스위치(SW2), 트랜지스터(M), 용량 소자(C2), 및 발광 소자(360) 등을 갖는다. 또한, 화소(410)에는 배선(G1), 배선(G2), 배선(ANO), 배선(CSCOM), 배선(S1), 및 배선(S2)이 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 도 18에는 액정 소자(340)에 전기적으로 접속되는 배선(VCOM1), 및 발광 소자(360)에 전기적으로 접속되는 배선(VCOM2)을 도시하였다.
도 18에는 스위치(SW1) 및 스위치(SW2)로서 트랜지스터를 사용한 경우의 예를 나타내었다. 스위치(SW1)는 액정 소자(340)에 전기적으로 접속되어 있고, 실시형태 1 및 2의 트랜지스터(210)에 대응한다. 트랜지스터(M)는 발광 소자(360)에 전기적으로 접속되어 있고, 실시형태 1 및 2의 트랜지스터(110)에 대응한다.
스위치(SW1)는 게이트가 배선(G1)에 접속되고, 소스 및 드레인 중 하나가 배선(S1)에 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 하나가 용량 소자(C1)의 한쪽 전극, 및 액정 소자(340)의 한쪽 전극에 접속되어 있다. 용량 소자(C1)의 다른 쪽 전극이 배선(CSCOM)에 접속되어 있다. 액정 소자(340)의 다른 쪽 전극은 배선(VCOM1)에 접속되어 있다.
또한, 스위치(SW2)는 게이트가 배선(G2)에 접속되고, 소스 및 드레인 중 하나가 배선(S2)에 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 하나가 용량 소자(C2)의 한쪽의 전극 및 트랜지스터(M)의 게이트에 접속되어 있다. 용량 소자(C2)의 다른 쪽 전극은 트랜지스터(M)의 소스 및 드레인 중 하나 및 배선(ANO)에 접속되어 있다. 트랜지스터(M)의 소스 및 드레인 중 다른 하나는 발광 소자(360)의 한쪽 전극에 접속되어 있다. 발광 소자(360)의 다른 쪽 전극은 배선(VCOM2)과 접속되어 있다.
도 18에는 트랜지스터(M)가 반도체를 개재하는 2개의 게이트를 갖고, 이들이 접속되는 예를 나타내었다. 이로써, 트랜지스터(M)가 흘릴 수 있는 전류를 증대시킬 수 있다. 2개의 게이트를 갖는 트랜지스터(M)의 구체적인 구성으로서 예를 들어 실시형태 3의 도 15의 (A) 또는 도 15의 (C)의 구성을 들 수 있다.
배선(G1)에는 스위치(SW1)의 도통 상태 또는 비도통 상태를 제어하는 신호를 공급할 수 있다. 배선(VCOM1)에는 소정의 전위를 공급할 수 있다. 배선(S1)에는 액정 소자(340)가 갖는 액정의 배향 상태를 제어하는 신호를 공급할 수 있다. 배선(CSCOM)에는 소정의 전위를 공급할 수 있다.
배선(G2)에는 스위치(SW2)의 도통 상태 또는 비도통 상태를 제어하는 신호를 공급할 수 있다. 배선(VCOM2) 및 배선(ANO) 각각에는 발광 소자(360)가 발광하는 전위차를 갖는 전위를 공급할 수 있다. 배선(S2)에는 트랜지스터(M)의 도통 상태를 제어하는 신호를 공급할 수 있다.
도 18에 도시된 화소(410)는 예를 들어 반사 모드에서 표시를 하는 경우에는, 배선(G1) 및 배선(S1)에 공급되는 신호에 의하여 구동하고, 액정 소자(340)에 의한 광학 변조를 이용하여 표시할 수 있다. 또한, 투과 모드에서 표시를 하는 경우에는, 배선(G2) 및 배선(S2)에 공급되는 신호에 의하여 구동하고, 발광 소자(360)를 발광시켜 표시할 수 있다. 또한, 양쪽 모드에서 구동하는 경우에는, 배선(G1), 배선(G2), 배선(S1), 및 배선(S2) 각각에 공급되는 신호에 의하여 구동할 수 있다.
또한, 도 18에는 하나의 화소(410)가 하나의 액정 소자(340) 및 하나의 발광 소자(360)를 갖는 예를 나타내었지만, 이에 한정되지 않는다. 도 19의 (A)는 하나의 화소(410)가 하나의 액정 소자(340)와 4개의 발광 소자(360)(발광 소자(360r), 발광 소자(360g), 발광 소자(360b), 발광 소자(360w))를 갖는 예를 나타낸 것이다. 도 19의 (A)에 도시된 화소(410)는 도 18과 달리 하나의 화소로 풀 컬러 표시를 할 수 있는 화소이다.
도 19의 (A)에서는 도 18의 예에 더하여 화소(410)에 배선(G3) 및 배선(S3)이 접속되어 있다.
도 19의 (A)에 도시된 예에서는, 예를 들어, 4개의 발광 소자(360)로서 각각 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 및 백색(W)을 나타내는 발광 소자를 사용할 수 있다. 또한, 액정 소자(340)로서 백색을 나타내는 반사형 액정 소자를 사용할 수 있다. 이로써, 반사 모드에서 표시를 하는 경우에는, 반사율이 높은 백색의 표시를 할 수 있다. 또한, 투과 모드에서 표시를 하는 경우에는, 낮은 전력으로 연색성이 높은 표시를 할 수 있다.
또한, 도 19의 (B)에는 화소(410)의 구성예를 나타내었다. 화소(410)는 도전층(311b)이 갖는 개구부(451)와 중첩되는 발광 소자(360w), 도전층(311b)의 주위에 배치된 발광 소자(360r), 발광 소자(360g), 및 발광 소자(360b)를 갖는다. 발광 소자(360r), 발광 소자(360g), 및 발광 소자(360b)는 발광 면적이 거의 동등한 것이 바람직하다.
도 19의 (B)에서 실시형태 1 및 2에서 설명한 집광 수단은 개구부(451)와 중첩되도록 제공한다. 또는, 발광 소자(360w)와 중첩되도록 제공한다.
<표시 장치의 구성예>
도 20은 본 발명의 일 형태의 표시 장치(300)의 사시 개략도이다. 표시 장치(300)는 기판(351)과 기판(361)이 접합된 구성을 갖는다. 도 20에서는 기판(361)을 파선으로 명시하였다.
표시 장치(300)는 표시부(362), 회로부(364), 배선(365), 회로부(366), 배선(367) 등을 갖는다. 기판(351)에는 예를 들어 회로부(364), 배선(365), 회로부(366), 배선(367), 및 액정 소자의 반사 전극으로서 기능하는 도전층(311b) 등이 제공되어 있다. 또한, 도 20에는 기판(351) 위에 IC(373), FPC(372), IC(375), 및 FPC(374)가 실장된 예를 나타내었다. 따라서, 도 20에 도시된 구성은 표시 장치(300)와, IC(373), FPC(372), IC(375), FPC(374)를 갖는 표시 모듈이라고 할 수도 있다.
예를 들어, 주사선 구동 회로로서 기능하는 회로를 회로부(364)에 사용할 수 있다.
배선(365)은 표시부나 회로부(364)에 신호나 전력을 공급하는 기능을 갖는다. 상기 신호 및 전력은 FPC(372)를 통하여 외부로부터 또는 IC(373)로부터 배선(365)에 입력된다.
또한, 도 20에는 COG(Chip On Glass) 방식 등에 의하여 기판(351)에 IC(373)가 제공된 예를 나타내었다. IC(373)는 예를 들어 주사선 구동 회로, 또는 신호선 구동 회로 등으로서 기능하는 IC를 적용할 수 있다. 또한, 표시 장치(300)가 주사선 구동 회로 및 신호선 구동 회로로서 기능하는 회로를 갖는 경우나, 주사선 구동 회로나 신호선 구동 회로로서 기능하는 회로를 외부에 제공하고, FPC(372)를 통하여 표시 장치(300)를 구동하기 위한 신호를 입력하는 경우 등에는 IC(373)를 제공하지 않는 구성으로 하여도 좋다. 또한, COF(Chip On Film) 방식 등에 의하여 IC(373)를 FPC(372)에 실장하여도 좋다.
도 20에는 표시부(362)의 일부의 확대도를 도시하였다. 표시부(362)에는 복수의 표시 소자가 갖는 도전층(311b)이 매트릭스로 배치되어 있다. 도전층(311b)은 가시광을 반사하는 기능을 갖고, 후술하는 액정 소자(340)의 반사 전극으로서 기능한다.
또한, 도 20에 도시된 바와 같이 도전층(311b)은 중앙부에 개구부를 갖는다. 또한, 도전층(311b)보다 기판(351) 측에 발광 소자(360)를 갖는다. 따라서, 도 20에서는 도전층(311b)의 개구부로부터 발광 소자(360)의 일부가 보인다. 발광 소자(360)로부터의 빛은 도전층(311b)의 개구부를 통과하여 기판(361) 측으로 사출된다. 발광 소자(360)로부터의 빛은 실시형태 1 및 2에서 설명한 집광 수단에 의하여 더 효율적으로 모여지고 도전층(311b)의 개구부로부터 사출된다.
<단면 구성예>
도 20에서 예시한 표시 장치(300)의 FPC(372)를 포함한 영역의 일부, 회로부(364)를 포함한 영역의 일부, 표시부(362)를 포함한 영역의 일부, 회로부(366)를 포함한 영역의 일부, 및 FPC(374)를 포함한 영역의 일부를 각각 절단하였을 때의 단면의 일례를 도 21에 나타내었다.
도 21에 도시된 표시 장치는 기판(351) 측에서 소자층(100a), 소자층(200a), 소자층(100b), 및 소자층(200b)이 순차적으로 적층된 구성을 갖는다. 소자층(100a)과 기판(351) 사이에 수지층(101)을 갖는다. 소자층(200b)과 기판(361) 사이에 수지층(202)을 갖는다. 수지층(101)과 기판(351)은 접착층(51)에 의하여 접착되어 있다. 또한, 수지층(202)과 기판(361)은 접착층(52)에 의하여 접착되어 있다.
<소자층(100a), 소자층(200a)>
소자층(100a)은 수지층(101) 위에 절연층(478), 복수의 트랜지스터, 용량 소자(405), 배선(365), 절연층(411), 절연층(412), 절연층(413), 절연층(414) 등을 갖는다. 소자층(200a)은 절연층(415), 발광 소자(360), 스페이서(416), 착색층(425), 차광층(426) 등을 갖는다. 착색층(425) 및 차광층(426)은 후술하는 절연층(514) 측에 제공되고, 절연층(514)은 접착층(417)에 의하여 수지층(101) 측과 접착되어 있다.
회로부(364)는 트랜지스터(401)를 갖는다. 표시부(362)는 트랜지스터(402), 트랜지스터(403), 및 용량 소자(405)를 갖는다.
각 트랜지스터는 게이트, 절연층(411), 반도체층, 소스, 및 드레인을 갖는다. 게이트와 반도체층은 게이트 절연층(411)을 개재하여 중첩된다. 절연층(411)의 일부는 게이트 절연층으로서의 기능을 갖고, 다른 일부는 용량 소자(405)의 유전체로서의 기능을 갖는다. 트랜지스터(402)의 소스 또는 드레인으로서 기능하는 도전층은 용량 소자(405)의 한쪽 전극을 겸한다.
도 21에는 보텀 게이트 구조의 트랜지스터를 도시하였다. 회로부(364)와 표시부(362)의 트랜지스터의 구조가 상이하여도 좋다. 회로부(364) 및 표시부(362)는 각각 복수 종류의 트랜지스터를 가져도 좋다.
용량 소자(405)는 한 쌍의 전극과, 그 사이의 유전체를 갖는다. 용량 소자(405)는 트랜지스터(402 및 403)의 게이트와 동일한 재료 및 동일한 공정으로 형성한 도전층과, 트랜지스터(402 및 403)의 소스 및 드레인과 동일한 재료 및 동일한 공정으로 형성한 도전층을 갖는다.
절연층(412), 절연층(413), 및 절연층(414)은 각각 트랜지스터 등을 덮어 제공된다. 트랜지스터 등을 덮는 절연층의 개수는 특별히 한정되지 않는다. 절연층(414)은 평탄화층으로서의 기능을 갖는다. 절연층(412), 절연층(413), 및 절연층(414) 중 적어도 하나에는 물 또는 수소 등의 불순물이 확산되기 어려운 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 불순물이 외부로부터 트랜지스터로 확산되는 것을 효과적으로 억제할 수 있어 표시 장치의 신뢰성을 높일 수 있다.
절연층(414)으로서 유기 재료를 사용하는 경우, 표시 장치의 단부에 노출된 절연층(414)을 통과하여 발광 소자(360) 등에 표시 장치의 외부로부터 수분 등의 불순물이 들어올 우려가 있다. 불순물이 들어와 발광 소자(360)가 열화되면, 표시 장치의 열화로 이어진다. 따라서, 도 21에 도시된 바와 같이, 절연층(414)이 표시 장치의 단부에 위치하지 않는 것이 바람직하다. 도 21의 구성에서는, 유기 재료를 사용한 절연층이 표시 장치의 단부에 위치하지 않기 때문에, 발광 소자(360)에 불순물이 들어오는 것을 억제할 수 있다.
발광 소자(360)는 도전층(421), EL층(422), 및 도전층(423)을 갖는다. 발광 소자(360)는 광학 조정층(424)을 가져도 좋다. 발광 소자(360)는 도전층(423) 측으로 빛을 사출하는 톱 이미션 구조를 갖는다.
트랜지스터, 용량 소자, 및 배선 등을 발광 소자(360)의 발광 영역과 중첩되도록 배치함으로써, 표시부(362)의 개구율을 높일 수 있다.
도전층(421) 및 도전층(423) 중 하나는 양극으로서 기능하고 다른 하나는 음극으로서 기능한다. 도전층(421)과 도전층(423) 사이에 발광 소자(360)의 문턱 전압보다 높은 전압을 인가하면, EL층(422)에 양극 측으로부터 정공이 주입되고, 음극 측으로부터 전자가 주입된다. 주입된 전자와 정공은 EL층(422)에서 재결합하여 EL층(422)에 함유되는 발광 물질이 발광한다.
도전층(421)은 트랜지스터(403)의 소스 또는 드레인에 전기적으로 접속되어 있다. 이들은 직접 접속되어도 좋고, 다른 도전층을 통하여 접속되어도 좋다. 도전층(421)은 화소 전극으로서 기능하고, 발광 소자(360)마다 제공되어 있다. 인접한 2개의 도전층(421)은 절연층(415)에 의하여 전기적으로 절연되어 있다.
EL층(422)은 발광성 물질을 포함한 층이다.
도전층(423)은 공통 전극으로서 기능하고, 복수의 발광 소자(360)에 걸쳐 제공되어 있다. 도전층(423)에는 정전위가 공급된다.
발광 소자(360)는 접착층(417)을 개재하여 착색층(425)과 중첩되어 있다. 스페이서(416)는 접착층(417)을 개재하여 차광층(426)과 중첩되어 있다. 도 21에는 도전층(423)과 차광층(426) 사이에 간격이 있는 경우를 도시하였지만, 이들이 접하여도 좋다. 도 21에는 스페이서(416)를 기판(351) 측에 제공한 구성을 나타내었지만 기판(361) 측(예를 들어 차광층(426)보다 기판(361) 측)에 제공하여도 좋다.
컬러 필터(착색층(425))와 마이크로 캐비티 구조(광학 조정층(424))를 조합함으로써 표시 장치로부터 색 순도가 높은 빛을 추출할 수 있다. 광학 조정층(424)의 막 두께는 각 화소의 색깔에 따라 변화시킨다.
착색층(425)은 특정한 파장 대역의 빛을 투과시키는 유색층이다. 예를 들어, 적색, 녹색, 청색, 또는 황색의 파장 대역의 빛을 투과시키는 컬러 필터 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 형태는 컬러 필터 방식에 한정되지 않고, 구분 형성 방식, 색 변환 방식, 또는 퀀텀닷(quantum dot) 방식 등을 적용하여도 좋다.
차광층(426)은 인접한 착색층(425) 사이에 제공되어 있다. 차광층(426)은 인접한 발광 소자(360)로부터의 빛을 차단하여, 인접한 발광 소자(360) 사이에서의 혼색을 억제한다. 여기서, 착색층(425)의 단부를 차광층(426)과 중첩되도록 제공함으로써 광 누설을 억제할 수 있다. 차광층(426)으로서는, 발광 소자(360)로부터의 빛을 차단하는 재료를 사용할 수 있다. 또한, 차광층(426)은 회로부(364) 등 표시부(362) 이외의 영역에 제공하면, 도파광 등으로 인한 의도하지 않은 광 누설을 억제할 수 있어 바람직하다.
수지층(101)의 한쪽 표면에는 절연층(478)이 형성되어 있다. 또한, 발광 소자(360)의 기판(361) 측에 절연층(513) 등이 제공되어 있다. 절연층(478) 및 절연층(513)에 방습성이 높은 막을 사용하는 것이 바람직하다. 한 쌍의 방습성이 높은 절연층 사이에 발광 소자(360) 및 트랜지스터 등을 배치함으로써, 이들 소자에 물 등의 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있어, 표시 장치의 신뢰성이 높아져 바람직하다. 또한, 착색층(425)과 차광층(426)을 덮어 방습성이 높은 절연막을 제공하여도 좋다.
방습성이 높은 절연막으로서는, 질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막 등 질소와 실리콘을 포함한 막, 및 질화 알루미늄막 등 질소와 알루미늄을 포함한 막 등을 들 수 있다. 또한, 산화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 산화 알루미늄막 등을 사용하여도 좋다.
예를 들어, 방습성이 높은 절연막의 수증기 투과량은 1×10-5[g/(m2·day)] 이하, 바람직하게는 1×10-6[g/(m2·day)] 이하, 더 바람직하게는 1×10-7[g/(m2·day)] 이하, 더욱 바람직하게는 1×10-8[g/(m2·day)] 이하로 한다.
접속부(406)는 배선(365)을 갖는다. 배선(365)은 예를 들어 트랜지스터의 소스 및 드레인과 동일 재료 및 동일 공정으로 형성할 수 있다. 접속부(406)는 외부로부터의 신호나 전위를 회로부(364)에 전달하는 외부 입력 단자에 전기적으로 접속되어 있다. 여기서는, 외부 입력 단자로서 FPC(372)를 제공하는 예를 나타내었다. 접속층(419)을 통하여 FPC(372)와 접속부(406)는 전기적으로 접속되어 있다.
접속층(419)에는 다양한 이방성 도전 필름(ACF: anisotropic conductive film) 및 이방성 도전 페이스트(ACP: anisotropic conductive paste) 등을 사용할 수 있다.
여기까지 소자층(100a) 및 소자층(200a)에 대하여 설명하였다.
<소자층(100b), 소자층(200b)>
소자층(100b) 및 소자층(200b)은 절연층(510)을 개재하여 적층되어 있다. 소자층(100b) 및 소자층(200b)은 수직 전계 방식이 적용된 반사형 액정 표시 장치이라고 할 수 있다.
소자층(100b)은 절연층(510)보다 기판(351) 측에 복수의 트랜지스터, 용량 소자(미도시), 배선(367), 절연층(511), 절연층(512), 절연층(513), 절연층(514), 집광 수단(500) 등을 갖는다. 또한, 소자층(200b)은 절연층(510)보다 기판(361) 측에 액정 소자(340), 수지층(201), 배향막(564), 접착층(517), 절연층(576) 등을 갖는다. 또한, 소자층(200b)과 접착층(52) 사이에 수지층(202)이 제공되어 있다.
집광 수단(500)에 의하여 발광 소자(360)로부터의 빛은 효율적으로 모여지고 기판(361)의 표시면 측으로 사출된다. 집광 수단(500)은 차광층(426)의 개구부와 중첩되도록 제공되어 있다. 집광 수단(500)으로서는 실시형태 1 및 2의 구성을 적용할 수 있다.
수지층(201)과 수지층(202)은 접착층(517)에 의하여 접합되어 있다. 수지층(201), 수지층(202), 및 접착층(517)으로 둘러싸인 영역에 액정(563)이 밀봉되어 있다. 기판(361)의 외측 면에는 편광판(599)을 갖는다.
또한, 수지층(202)에는 액정 소자(340) 및 발광 소자(360)와 중첩된 개구부가 제공되어 있다. 수지층(202)의 개구부와 집광 수단(500)이 중첩되면 집광 수단에 의하여 모여진 빛이 수지층(202)에서 흡수되지 않고 표시면으로 사출되므로 바람직하다.
액정 소자(340)는 도전층(311b), 도전층(561), 도전층(562), 및 액정(563)을 갖는다. 도전층(311b)과 도전층(561)은 전기적으로 접속되어 있고, 화소 전극으로서 기능한다. 도전층(562)은 공통 전극으로서 기능한다. 도전층(561)과 도전층(562) 사이에 생기는 전계에 의하여 액정(563)의 배샹을 제어할 수 있다. 액정(563)과 도전층(561) 사이에는 배향막으로서 기능하는 수지층(201)이 제공되어 있다. 액정(563)과 도전층(562) 사이에는 배향막(564)이 제공되어 있다.
또한, 도전층(561)과 도전층(311b)은 적층되어 형성되고, 도전층(561) 및 도전층(311b)을 덮어 절연층(510)이 제공되어 있다. 절연층(510) 및 도전층(561) 각각의 기판(361) 측 표면은 그 높이가 대략 일치된다. 또한, 절연층(510) 및 도전층(561)의 기판(361) 측 표면에 수지층(201)이 제공되어 있다. 도전층(311b)은 가시광을 반사하는 기능을 갖고, 반사 전극으로서 기능한다. 여기서, 도전층(561)은 가시광을 투과시키는 기능을 갖는다.
또한, 평면시에서 도전층(561)은 도전층(311b)보다 외측으로 연장되어 제공되어 있다. 도전층(561)의 일부는 발광 소자(360)와 중첩되어 제공되어 있다. 도전층(561)에서, 반사 전극인 도전층(311b)과 중첩되지 않은 부분을 발광 소자(360)로부터의 빛이 투과한다. 즉, 반사 전극인 도전층(311b)의 개구부를 발광 소자(360)로부터의 빛이 투과한다. 발광 소자(360)로부터의 빛이 투과하는 경로상에 집광 수단(500)을 제공한다. 집광 수단(500)은 도전층(311b)의 개구부와 중첩되어 있다. 또한, 집광 수단(500)은 도전층(561)과 중첩되어 있다.
수지층(202)을 덮어 절연층(576), 도전층(562), 및 배향막(564) 등이 제공되어 있다.
절연층(510)의 기판(351) 측에 트랜지스터(501), 트랜지스터(503), 용량 소자(미도시), 배선(367) 등이 제공되어 있다. 또한, 절연층(510)의 기판(351) 측에는 절연층(511), 절연층(512), 절연층(513), 절연층(514) 등의 절연층이 제공되어 있다. 절연층(514)의 기판(351) 측에는 착색층(425) 및 차광층(426)이 제공되어 있다.
트랜지스터(503)의 소스 및 드레인 중 하나는 절연층(510)에 제공된 개구부를 통하여 도전층(311b)에 전기적으로 접속되어 있다. 도 21에서는 트랜지스터(503)의 게이트 전극과 동일한 도전막을 가공하여 형성한 도전층을 통하여 트랜지스터(503)의 소스 및 드레인 중 하나와 도전층(311b)이 전기적으로 접속되어 있는 예를 나타내었다.
도 21에 도시된 바와 같이, 도전층(311b)은 트랜지스터(503)의 소스 및 드레인 중 하나와의 접속 부분에서도 시인 측 면을 평탄한 형상으로 할 수 있다. 따라서, 상기 접속부도 표시에 기여할 수 있어 개구율을 향상시킬 수 있다.
여기서, 트랜지스터(503)의 소스 및 드레인 중 도전층(311b)과 전기적으로 접속되지 않은 쪽의 도전층은 신호선의 일부로서 기능하여도 좋다. 또한, 트랜지스터(503)의 게이트로서 기능하는 도전층은 주사선의 일부로서 기능하여도 좋다.
도 21에는 표시부(362)의 예로서 착색층을 제공하지 않은 구성을 나타내었다. 그러므로 액정 소자(340)는 흑백 계조 표시를 하는 소자이다.
도 21에 회로부(366)의 예로서 트랜지스터(501)가 제공된 예를 나타내었다.
각 트랜지스터를 덮는 절연층(512) 및 절연층(513) 중 적어도 하나는 물이나 수소 등의 불순물이 확산되기 어려운 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
여기서는, 반사형 액정 표시 장치로 하기 위하여, 도전층(311b)에 가시광을 반사하는 도전성 재료를 사용하고, 도전층(562)에 가시광을 투과시키는 도전성 재료를 사용한다.
여기서, 편광판(599)으로서 직선 편광판을 사용하여도 좋지만, 원 편광판을 사용할 수도 있다. 원 편광판으로서는, 예를 들어, 직선 편광판과 1/4파장 위상차판을 적층시킨 것을 사용할 수 있다. 이로써, 외광 반사를 억제할 수 있다. 또한, 편광판(599)의 종류에 따라 액정 소자(340)에 사용되는 액정 소자의 셀 갭, 배향, 구동 전압 등을 조정함으로써, 원하는 콘트라스트를 실현하도록 하면 좋다.
수지층(201)의 단부에 가까운 영역에는 접속부(506)가 제공되어 있다. 접속부(506)에는 단자로서 기능하는 도전층(581)이 제공되어 있다. 도전층(581)은 절연층(510)에 제공된 개구부를 통하여 배선(367)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 도전층(581)은 그 상면이 노출되어 제공되어 있고, 접속층(519)을 통하여 FPC(374)에 전기적으로 접속되어 있다. 도 21에는, 배선(367)의 일부와, 트랜지스터의 게이트 전극과 동일한 도전막을 가공하여 얻어진 도전층과, 도전층(311b)과 동일한 도전막을 가공하여 얻어진 도전층과, 도전층(561)과 동일 도전막을 가공하여 얻어진 도전층(581)을 적층함으로써 접속부(506)를 구성하는 예를 나타내었다.
또한, 도전층(581) 상면은 수지층(201) 상면보다 돌출하여 제공되어 있다. 수지층(201)에 개구부를 형성하고, 이 개구부를 메우도록 도전층(581)을 형성하고, 수지층(201)과 지지 기판을 분리한 후에, 수지층(201)을 박막화시킴으로써 이러한 형상의 도전층(581)을 형성할 수 있다. 도전층(581) 상면이 돌출함으로써 노출된 표면의 표면적이 증대되어 접속층(519)과의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
또한, 도전층(562)은 수지층(202)의 단부에 가까운 부분에서, 수지층(201) 측에 제공된 도전층과 접속체(543)에 의하여 전기적으로 접속되어 있다. 이로써, 수지층(201) 측에 배치되는 FPC(374)나 IC 등으로부터 도전층(562)에 전위나 신호를 공급할 수 있다.
접속체(543)로서는, 예를 들어 도전성 입자를 사용할 수 있다. 도전성 입자로서는, 유기 수지 또는 실리카 등의 입자의 표면을 금속 재료로 피복한 것을 사용할 수 있다. 금속 재료로서 니켈이나 금을 사용하면, 접촉 저항을 저감할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 니켈을 금으로 더 피복하는 등, 2종류 이상의 금속 재료를 층상으로 피복시킨 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 접속체(543)로서 탄성 변형, 또는 소성 변형되는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이때 도전성 입자인 접속체(543)는 도 21에 도시된 바와 같이, 좌우로 긴 타원 형상이 되는 경우가 있다. 이로써, 접속체(543)와, 이것과 전기적으로 접속되는 도전층의 접촉 면적이 증대되어 접촉 저항을 저감할 수 있고, 접속 불량 등의 문제의 발생을 억제할 수 있다.
접속체(543)는 접착층(517)으로 덮이도록 배치하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 경화 전의 접착층(517)에 접속체(543)를 분산시켜 두면 좋다.
또한, 도전층(581), 도전층(311b), 및 도전층(561) 등은 트랜지스터(503) 등의 피형성면 측에 위치한다. 그러므로 이들 도전층은 이면 전극이라고 부를 수도 있다.
여기까지 소자층(100b) 및 소자층(200b)에 대하여 설명하였다.
<각 구성 요소에 대하여>
상술한 각 구성 요소에 대하여 아래에서 설명한다.
<기판>
표시 패널이 갖는 기판에는 평탄면을 갖는 재료를 사용할 수 있다. 표시 소자로부터의 빛을 추출하는 측의 기판에는 상기 빛을 투과시키는 재료를 사용한다. 예를 들어, 유리, 석영, 세라믹, 사파이어, 유기 수지 등의 재료를 사용할 수 있다.
두께가 얇은 기판을 사용함으로써, 표시 패널의 경량화, 박형화를 도모할 수 있다. 또한, 가요성을 가질 정도의 두께의 기판을 사용함으로써, 가요성을 갖는 표시 패널을 실현할 수 있다.
또한, 발광을 추출하지 않는 측의 기판은 투광성을 갖지 않아도 되기 때문에, 상기에 든 기판 외에, 금속 기판 등을 사용할 수도 있다. 금속 기판은 열 전도성이 높아, 기판 전체에 열을 쉽게 전도할 수 있기 때문에, 표시 패널의 국소적인 온도 상승을 억제할 수 있어 바람직하다. 가요성이나 굽힘성을 얻기 위해서는, 금속 기판의 두께는 10μm 이상 400μm 이하가 바람직하고, 20μm 이상 50μm 이하인 것이 더 바람직하다.
금속 기판을 구성하는 재료로서는 특별한 한정은 없지만 예를 들어 알루미늄, 구리, 니켈 등의 금속, 또는 알루미늄 합금 또는 스테인리스 등의 합금 등을 적합하게 사용할 수 있다.
또한, 예를 들어 금속 기판의 표면을 산화시키거나 표면에 절연막을 형성함으로써 절연 처리된 기판을 사용하여도 좋다. 예를 들어, 스핀 코팅법이나 딥법(dip method) 등의 도포법, 전착법, 증착법, 또는 스퍼터링법 등을 사용하여 절연막을 형성하여도 좋고, 산소 분위기에서 방치하거나 또는 가열하는 방법 외에, 양극 산화법 등에 의하여 기판 표면에 산화막을 형성하여도 좋다.
가요성 및 가시광에 대한 투과성을 갖는 재료로서는 예를 들어 가요성을 가질 정도의 두께의 유리나, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스터 수지, 폴리아크릴로나이트릴 수지, 폴리이미드 수지, 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 폴리카보네이트(PC) 수지, 폴리에터설폰(PES) 수지, 폴리아마이드 수지, 사이클로올레핀 수지, 폴리스타이렌 수지, 폴리아마이드이미드 수지, 폴리염화바이닐 수지, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 수지 등을 들 수 있다. 특히, 열팽창 계수가 낮은 재료를 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들어 열팽창 계수가 30×10-6/K 이하인 폴리아마이드이미드 수지, 폴리이미드 수지, PET 등을 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 유리 섬유에 유기 수지를 함침(含浸)시킨 기판이나 무기 필러(filler)를 유기 수지에 섞음으로써 열팽창 계수를 저감시킨 기판을 사용할 수도 있다. 이러한 재료를 사용한 기판은 중량이 가볍기 때문에, 상기 기판을 사용한 표시 패널도 경량으로 할 수 있다.
상기 재료 내에 섬유체가 포함되는 경우, 섬유체는 유기 화합물 또는 무기 화합물의 고강도 섬유를 사용한다. 고강도 섬유란 구체적으로는 인장 탄성률(tensile elastic modulus) 또는 영률(Young's modulus)이 높은 섬유를 뜻하고, 대표적인 예로서는, 폴리바이닐알코올계 섬유, 폴리에스터계 섬유, 폴리아마이드계 섬유, 폴리에틸렌계 섬유, 아라미드계 섬유, 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸 섬유, 유리 섬유, 또는 탄소 섬유를 들 수 있다. 유리 섬유로서는, E유리, S유리, D유리, Q유리 등을 사용한 유리 섬유를 들 수 있다. 이들은 직포(織布) 또는 부직포(不織布) 상태에서 사용하고, 이 섬유체에 수지를 함침시켜 수지를 경화시킨 구조물을 가요성을 갖는 기판으로서 사용하여도 좋다. 가요성을 갖는 기판으로서, 섬유체 및 수지로 이루어지는 구조물을 사용하면, 굽힘이나 국소적인 가압으로 인한 파손에 대한 신뢰성이 향상되기 때문에 바람직하다.
또는, 가요성을 가질 정도로 얇은 유리, 금속 등을 기판에 사용할 수도 있다. 또는, 유리와 수지 재료가 접착층에 의하여 접합된 복합 재료를 사용하여도 좋다. 특히, 유리층을 갖는 구성으로 하면, 물이나 산소에 대한 배리어성이 향상되어 신뢰성이 높은 표시 패널로 할 수 있다.
가요성을 갖는 기판에, 표시 패널의 표면을 손상 등으로부터 보호하는 하드 코트층(예를 들어, 질화 실리콘, 산화 알루미늄 등)이나, 가압을 분산시킬 수 있는 재질의 층(예를 들어, 아라미드 수지 등) 등이 적층되어도 좋다. 또한, 수분 등으로 인한 표시 소자의 수명 저하 등을 억제하기 위하여, 가요성을 갖는 기판에 투수성이 낮은 절연막이 적층되어도 좋다. 예를 들어, 질화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화산화 실리콘, 산화 알루미늄, 질화 알루미늄 등의 무기 절연 재료를 사용할 수 있다.
<트랜지스터>
트랜지스터는 게이트 전극으로서 기능하는 도전층, 반도체층, 소스 전극으로서 기능하는 도전층, 드레인 전극으로서 기능하는 도전층, 및 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층을 갖는다. 상기에는 보텀 게이트 구조의 트랜지스터를 적용한 경우를 나타내었다.
또한, 본 발명의 일 형태의 표시 장치가 갖는 트랜지스터의 구조는 특히 한정되지 않는다. 예를 들어, 플레이너(planar)형 트랜지스터로 하여도 좋고, 스태거형 트랜지스터로 하여도 좋고, 역스태거형 트랜지스터로 하여도 좋다. 또한, 톱 게이트 또는 보텀 게이트 중 어느 트랜지스터 구조로 하여도 좋다. 또는, 채널의 상하에 게이트 전극이 제공되어도 좋다.
트랜지스터에 사용되는 반도체 재료의 결정성에 대해서도 특히 한정되지 않고, 비정질 반도체, 결정성을 갖는 반도체(미결정 반도체, 다결정 반도체, 단결정 반도체, 또는 일부에 결정 영역을 갖는 반도체) 중 임의의 것을 사용하여도 좋다. 결정성을 갖는 반도체를 사용하면, 트랜지스터 특성의 열화를 억제할 수 있어 바람직하다.
또한, 트랜지스터에 사용되는 반도체 재료로서는 산화물 반도체를 사용할 수 있다. 대표적으로는, 인듐을 포함한 산화물 반도체 등을 적용할 수 있다.
특히, 실리콘보다 밴드 갭이 넓고, 또한 캐리어 밀도가 작은 반도체 재료를 사용하면, 트랜지스터의 오프 상태에서의 전류를 저감할 수 있어 바람직하다.
또한, 실리콘보다 밴드 갭이 큰 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터는 오프 전류가 낮기 때문에 트랜지스터와 직렬로 접속된 용량 소자에 축적된 전하는 오랫동안 유지될 수 있다. 이러한 트랜지스터를 화소에 적용함으로써, 각 화소의 계조를 유지하면서 구동 회로를 정지할 수도 있다. 결과적으로, 소비전력이 매우 저감된 표시 장치를 실현할 수 있다.
반도체층은 예를 들어 적어도 인듐, 아연, 및 M(알루미늄, 타이타늄, 갈륨, 저마늄, 이트륨, 지르코늄, 란타넘, 세륨, 주석, 네오디뮴, 또는 하프늄 등의 금속)을 포함하는 In-M-Zn계 산화물로 표기되는 막을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터의 전기 특성의 편차를 줄이기 위하여, 상술한 것에 더하여 스태빌라이저(stabilizer)를 포함하는 것이 바람직하다.
스태빌라이저로서는, 상기 M로 나타낸 금속을 포함하고, 예를 들어, 란타노이드인 프라세오디뮴, 사마륨, 유로퓸, 가돌리늄, 터븀, 디스프로슘, 홀뮴, 어븀, 툴륨, 이터븀, 또는 루테튬 등을 들 수 있다.
반도체층을 구성하는 산화물 반도체로서, 예를 들어, In-Ga-Zn계 산화물, In-Al-Zn계 산화물, In-Sn-Zn계 산화물, In-Hf-Zn계 산화물, In-La-Zn계 산화물, In-Ce-Zn계 산화물, In-Pr-Zn계 산화물, In-Nd-Zn계 산화물, In-Sm-Zn계 산화물, In-Eu-Zn계 산화물, In-Gd-Zn계 산화물, In-Tb-Zn계 산화물, In-Dy-Zn계 산화물, In-Ho-Zn계 산화물, In-Er-Zn계 산화물, In-Tm-Zn계 산화물, In-Yb-Zn계 산화물, In-Lu-Zn계 산화물, In-Sn-Ga-Zn계 산화물, In-Hf-Ga-Zn계 산화물, In-Al-Ga-Zn계 산화물, In-Sn-Al-Zn계 산화물, In-Sn-Hf-Zn계 산화물, 및 In-Hf-Al-Zn계 산화물을 사용할 수 있다.
또한, 여기서 In-Ga-Zn계 산화물이란 In과 Ga와 Zn을 주성분으로 갖는 산화물을 뜻하며, In과 Ga와 Zn의 비율은 불문한다. 또한, In과 Ga와 Zn 외의 금속 원소가 포함되어도 좋다.
또한, 반도체층과 도전층은 상술한 산화물에 포함되는 금속 원소와 동일한 금속 원소를 가져도 좋다. 반도체층과 도전층에 동일한 금속 원소를 사용함으로써, 제작 비용을 낮출 수 있다. 예를 들어, 동일한 금속 조성을 갖는 금속 산화물 타깃을 사용함으로써 제작 비용을 낮출 수 있다. 또한, 반도체층과 도전층을 가공할 때의 에칭 가스 또는 에칭액을 공통적으로 사용할 수 있다. 다만, 반도체층과 도전층이 동일한 금속 원소를 갖더라도 조성이 상이한 경우가 있다. 예를 들어, 트랜지스터 및 용량 소자의 제작 공정 시에 막 내의 금속 원소가 이탈되어 금속 조성이 달라지는 경우가 있다.
반도체층을 구성하는 산화물 반도체는 에너지 갭이 2eV 이상, 바람직하게는 2.5eV 이상, 더 바람직하게는 3eV 이상인 것이 바람직하다. 이와 같이, 에너지 갭이 넓은 산화물 반도체를 사용함으로써, 트랜지스터의 오프 전류를 저감할 수 있다.
반도체층을 구성하는 산화물 반도체가 In-M-Zn계 산화물인 경우, In-M-Zn 산화물을 성막하기 위하여 사용되는 스퍼터링 타깃의 금속 원소의 원자수비는 In≥M, Zn≥M을 만족시키는 것이 바람직하다. 이와 같은 스퍼터링 타깃의 금속 원소의 원자수비로서는 In:M:Zn=1:1:1, In:M:Zn=1:1:1.2, In:M:Zn=3:1:2, In:M:Zn=4:2:3, In:M:Zn=4:2:4.1, In:M:Zn=5:1:6, In:M:Zn=5:1:7, In:M:Zn=5:1:8 등이 바람직하다. 또한, 성막되는 반도체층의 금속 원소의 원자수비는 각각 상기 스퍼터링 타깃에 포함되는 금속 원소의 원자수비의 ±40%의 변동을 포함한다.
본 실시형태에서 예시된 보텀 게이트 트랜지스터는 제작 공정을 삭감할 수 있어 바람직하다. 또한 이때 산화물 반도체를 사용함으로써 다결정 실리콘보다 저온에서 형성할 수 있기 때문에, 반도체층보다 아래에 있는 배선이나 전극의 재료 및 기판의 재료로서 내열성이 낮은 재료를 사용할 수 있어 재료 선택의 폭을 넓힐 수 있다. 예를 들어, 면적이 매우 큰 유리 기판 등을 적합하게 사용할 수 있다.
<도전층>
트랜지스터의 게이트, 소스, 및 드레인 외, 표시 장치를 구성하는 각종 배선 및 전극 등의 도전층에 사용할 수 있는 재료로서는 알루미늄, 타이타늄, 크로뮴, 니켈, 구리, 이트륨, 지르코늄, 몰리브데넘, 은, 탄탈럼, 또는 텅스텐 등의 금속, 또는 이를 주성분으로 하는 합금 등을 들 수 있다. 또한, 이들 재료를 포함한 막을 단층 구조 또는 적층 구조로 사용할 수 있다. 예를 들어, 실리콘을 포함한 알루미늄막의 단층 구조, 타이타늄막 위에 알루미늄막을 적층시킨 2층 구조, 텅스텐막 위에 알루미늄막을 적층시킨 2층 구조, 구리-마그네슘-알루미늄 합금막 위에 구리막을 적층시킨 2층 구조, 타이타늄막 위에 구리막을 적층시킨 2층 구조, 텅스텐막 위에 구리막을 적층시킨 2층 구조, 타이타늄막 또는 질화 타이타늄막과, 그 위에 중첩시켜 알루미늄막 또는 구리막을 적층시키고, 또한 그 위에 타이타늄막 또는 질화 타이타늄막을 형성한 3층 구조, 몰리브데넘막 또는 질화 몰리브데넘막과, 그 위에 중첩시켜 알루미늄막 또는 구리막을 적층시키고, 또한 그 위에 몰리브데넘막 또는 질화 몰리브데넘막을 형성한 3층 구조 등이 있다. 또한, 산화 인듐, 산화 주석, 또는 산화 아연 등의 산화물을 사용하여도 좋다. 또한, 망가니즈를 포함한 구리를 사용하면, 에칭에 의한 형상의 제어성이 높아지기 때문에 바람직하다.
또한, 표시 소자(액정 소자, 발광 소자, 또는 이 외의 표시 소자)가 갖는 도전층(화소 전극이나 공통 전극으로서 기능하는 도전층)에는 가시광을 투과시키는 도전성 재료, 또는 가시광을 반사하는 도전성 재료를 사용할 수 있다.
가시광을 투과하는 도전성 재료로서는 예를 들어 인듐, 아연, 주석 중에서 선택된 하나를 포함한 재료를 사용하면 좋다. 구체적으로는 산화 인듐, 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 산화 텅스텐을 포함한 인듐 산화물, 산화 텅스텐을 포함한 인듐 아연 산화물, 산화 타이타늄을 포함한 인듐 산화물, 산화 타이타늄을 포함한 인듐 주석 산화물, 산화 실리콘을 포함한 인듐 주석 산화물, 산화 아연, 갈륨을 포함한 산화 아연 등을 들 수 있다. 또한, 금, 은, 백금, 마그네슘, 니켈, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 또는 타이타늄 등의 금속 재료, 이들 금속 재료를 포함한 합금, 또는 이들 금속 재료의 질화물(예를 들어, 질화 타이타늄) 등도 투광성을 가질 정도로 얇게 형성함으로써 사용할 수 있다. 또한, 상기 재료의 적층막을 도전층으로서 사용할 수 있다. 예를 들어, 은과 마그네슘의 합금과, 인듐 주석 산화물의 적층막 등을 사용하면, 도전성을 높일 수 있어 바람직하다. 또한, 그래핀을 포함한 막을 사용할 수도 있다. 그래핀을 포함한 막은 예를 들어 막 형상으로 형성된 산화 그래핀을 포함한 막을 환원하여 형성할 수 있다.
가시광을 반사하는 도전성 재료로서는 예를 들어 알루미늄, 은, 또는 이들 금속 재료를 포함한 합금 등을 들 수 있다. 이 외에 금, 백금, 니켈, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 또는 팔라듐 등의 금속 재료, 또는 이들 금속 재료를 포함한 합금을 사용할 수 있다. 또한, 상기 금속 재료 또는 합금에 란타넘, 네오디뮴, 또는 저마늄 등이 첨가되어 있어도 좋다. 알루미늄과 타이타늄의 합금, 알루미늄과 니켈의 합금, 알루미늄과 네오디뮴의 합금, 알루미늄, 니켈, 및 란타넘의 합금(Al-Ni-La) 등 알루미늄을 포함한 합금(알루미늄 합금), 은과 구리의 합금, 은과 팔라듐과 구리의 합금(Ag-Pd-Cu, APC라고도 함), 은과 마그네슘의 합금 등 은을 포함한 합금을 사용하여도 좋다. 은 및 구리를 포함한 합금은 내열성이 높아 바람직하다. 또한, 금속막 또는 금속 산화물막을 알루미늄막 또는 알루미늄 합금막과 접하도록 적층함으로써 산화를 억제할 수 있다. 이러한 금속막, 금속 산화물막의 재료로서는, 타이타늄이나 산화 타이타늄 등을 들 수 있다. 또한, 상기 가시광을 투과시키는 도전막과 금속 재료로 이루어지는 막을 적층시켜도 좋다. 예를 들어, 은과 인듐 주석 산화물의 적층막, 은과 마그네슘의 합금과 인듐 주석 산화물의 적층막 등을 사용할 수 있다.
도전층은 각각 증착법이나 스퍼터링법을 사용하여 형성하면 좋다. 이 외에, 잉크젯법 등의 토출법, 스크린 인쇄법 등의 인쇄법, 또는 도금법을 사용하여 형성할 수 있다.
<절연층>
각 절연층에 사용할 수 있는 절연 재료로서는, 예를 들어, 폴리이미드, 아크릴, 에폭시, 실리콘 수지 등 외에, 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화산화 실리콘, 질화 실리콘, 산화 알루미늄 등의 무기 절연 재료를 사용할 수도 있다.
또한, 발광 소자는 한 쌍의 투수성이 낮은 절연막 사이에 제공되는 것이 바람직하다. 이로써, 발광 소자에 물 등의 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있어, 장치의 신뢰성의 저하를 억제할 수 있다.
투수성이 낮은 절연막으로서는 질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막 등 질소 및 실리콘을 포함한 막이나, 질화 알루미늄막 등 질소 및 알루미늄을 포함한 막 등을 들 수 있다. 또한, 산화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 산화 알루미늄막 등을 사용하여도 좋다.
예를 들어, 투수성이 낮은 절연막의 수증기 투과량은 1×10-5[g/(m2·day)] 이하, 바람직하게는 1×10-6[g/(m2·day)] 이하, 더 바람직하게는 1×10-7[g/(m2·day)] 이하, 더욱 바람직하게는 1×10-8[g/(m2·day)] 이하로 한다.
<표시 소자에 대하여>
표시면 측에 위치하는 제 1 화소가 갖는 표시 소자에는 외광을 반사하여 표시하는 소자를 사용할 수 있다. 이러한 소자는 광원을 갖지 않으므로 표시 시의 소비전력을 매우 작게 할 수 있다. 제 1 화소가 갖는 표시 소자에는 대표적으로는 반사형 액정 소자를 사용할 수 있다. 또는, 제 1 화소가 갖는 표시 소자로서 셔터 방식의 MEMS(micro electro mechanical systems) 소자, 광 간섭 방식의 MEMS 소자 외에, 마이크로캡슐 방식, 전기 영동 방식, 일렉트로 웨팅 방식, 전자 분류체(등록 상표) 방식 등을 적용한 소자 등을 사용할 수 있다.
또한, 표시면 측과 반대 측에 위치하는 제 2 화소가 갖는 표시 소자는 광원을 갖고, 그 광원으로부터의 빛을 이용하여 표시하는 소자를 사용할 수 있다. 이러한 화소가 사출하는 빛은 그 휘도나 색도가 외강에 의존하지 않으므로 색 재현성이 높고(색역이 넓고), 콘트라스트가 높은 표시, 즉 선명한 표시를 할 수 있다. 제 2 화소가 갖는 표시 소자에는 예를 들어 OLED(organic light emitting diode), LED(light emitting diode), QLED(quantum-dot light emitting diode) 등 자발광 발광 소자를 사용할 수 있다. 또는, 제 2 화소가 갖는 표시 소자로서 광원인 백라이트와, 백라이트로부터의 빛의 투과광의 양을 제어하는 투과형 액정 소자를 조합한 것을 사용하여도 좋다.
<액정 소자>
액정 소자로서는, 예를 들어, 수직 배향(VA: vertical alignment) 모드가 적용된 액정 소자를 사용할 수 있다. 수직 배향 모드로서는, MVA(multi-domain vertical alignment) 모드, PVA(patterned vertical alignment) 모드, ASV(advanced super view) 모드 등을 사용할 수 있다.
또한, 액정 소자에는 다양한 모드가 적용된 액정 소자를 사용할 수 있다. 예를 들어, VA 모드 외에, TN(twisted nematic) 모드, IPS(in-plane-switching) 모드, FFS(fringe field switching) 모드, ASM(axially symmetric aligned micro-cell) 모드, OCB(optically compensated birefringence) 모드, FLC(ferroelectric liquid crystal) 모드, AFLC(antiferroelectric liquid crystal) 모드 등이 적용된 액정 소자를 사용할 수 있다.
또한, 액정 소자는 액정의 광학적 변조 작용에 의하여 광의 투과 또는 비투과를 제어하는 소자이다. 또한, 액정의 광학적 변조 작용은 액정에 가해지는 전계(수평 방향의 전계, 수직 방향의 전계, 또는 경사 방향의 전계를 포함함)에 의하여 제어된다. 또한, 액정 소자에 사용되는 액정으로서는 서모트로픽 액정, 저분자 액정, 고분자 액정, 고분자 분산형 액정(PDLC: polymer dispersed liquid crystal), 고분자 네트워크형 액정(PNLC: polymer network liquid crystal), 강유전성 액정, 반강유전성 액정 등을 사용할 수 있다. 이들 액정 재료는 조건에 따라 콜레스테릭 상, 스멕틱 상, 큐빅 상, 키랄 네마틱 상, 등방상 등을 나타낸다.
또한, 액정 재료로서는 포지티브형 액정 및 네거티브형 액정 중 임의의 것을 사용하여도 좋고, 적용되는 모드나 설계에 따라 최적의 액정 재료를 사용하면 좋다.
또한, 액정의 배향을 제어하기 위하여 배향막을 제공할 수 있다. 또한, 수평 전계 방식을 채용하는 경우, 배향막을 사용하지 않는 블루상을 나타내는 액정을 사용하여도 좋다. 블루상은 액정상의 하나이며, 콜레스테릭 액정을 승온하면, 콜레스테릭 상으로부터 등방상으로 전이(轉移)하기 직전에 발현하는 상이다. 블루상은 좁은 온도 범위에서밖에 발현하지 않기 때문에, 온도 범위를 개선하기 위하여, 수중량% 이상의 키랄제를 혼합시킨 액정 조성물을 액정층에 사용한다. 블루상을 나타내는 액정과 키랄제를 포함한 액정 조성물은 응답 속도가 짧으며, 광학적 등방성이다. 또한, 블루상을 나타내는 액정과 키랄제를 포함한 액정 조성물은 배향 처리가 불필요하며, 시야각 의존성이 작다. 또한, 배향막을 제공하지 않아도 되기 때문에, 러빙 처리도 불필요하므로, 러빙 처리로 인하여 발생하는 정전 파괴를 방지할 수 있어, 제작 공정 시의 액정 표시 장치의 불량이나 파손을 경감할 수 있다.
본 발명의 일 형태에서는 특히 반사형 액정 소자를 사용할 수 있다. 반사형 액정 소자는 시인 측에 위치하는 전극에 가시광을 투과시키는 도전성 재료를 사용하고, 시인 측과 반대 측에 위치하는 전극에 가시광을 반사하는 도전성 재료를 사용할 수 있다.
반사형 액정 소자를 사용하는 경우에는, 표시면 측에 편광판을 제공한다. 또한, 이와 별도로 표시면 측에 광 확산판을 배치하면, 시인성을 향상시킬 수 있어 바람직하다.
<발광 소자>
발광 소자에는 자발광할 수 있는 소자를 사용할 수 있고, 전류 또는 전압에 의하여 휘도가 제어되는 소자가 그 범주에 포함된다. 예를 들어, LED, QLED, 유기 EL 소자, 무기 EL 소자 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 형태에서는 발광 소자는 특히 톱 이미션형 발광 소자를 사용하는 것이 바람직하다. 빛을 추출하는 측의 전극에는 상기 가시광을 투과시키는 도전성 재료를 사용한다. 또한, 광을 추출하지 않는 측의 전극에는 상기 가시광을 반사하는 도전성 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
EL층은 적어도 발광층을 갖는다. EL층은 발광층 이외의 층으로서, 정공 주입성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 정공 블로킹 재료, 전자 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 또는 바이폴라성 물질(전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 물질) 등을 포함하는 층을 더 가져도 좋다.
EL층에는 저분자계 화합물 및 고분자계 화합물 중 어느 쪽이나 사용할 수 있고, 무기 화합물을 포함하여도 좋다. EL층을 구성하는 층은 각각 증착법(진공 증착법을 포함함), 전사법, 인쇄법, 잉크젯법, 도포법 등의 방법으로 형성할 수 있다.
발광 소자의 문턱 전압보다 높은 전압을 음극과 양극 사이에 인가하면, EL층에 양극 측으로부터 정공이 주입되고, 음극 측으로부터 전자가 주입된다. 주입된 전자와 정공은 EL층에서 재결합하고, EL층에 포함되는 발광 물질이 발광한다.
발광 소자로서 백색 발광의 발광 소자를 적용하는 경우에는, EL층에 2종류 이상의 발광 물질을 포함하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 2개 이상의 발광 물질 각각의 발광이 보색의 관계가 되도록, 발광 물질을 선택함으로써 백색 발광을 얻을 수 있다. 예를 들어, 각각 R(적색), G(녹색), B(청색), Y(황색), O(주황색) 등의 발광을 나타내는 발광 물질, 또는 R, G, B 중 2개 이상의 색깔의 스펙트럼 성분을 포함하는 발광을 나타내는 발광 물질 중 2개 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 발광 소자로부터의 발광의 스펙트럼이 가시광 영역의 파장(예를 들어, 350nm 이상 750nm 이하)의 범위 내에 2개 이상의 피크를 갖는 발광 소자를 적용하는 것이 바람직하다. 또한, 황색의 파장 영역에 피크를 갖는 재료의 발광 스펙트럼은 녹색 및 적색의 파장 영역에도 스펙트럼 성분을 갖는 재료인 것이 바람직하다.
EL층은 하나의 색깔을 발광하는 발광 재료를 포함한 발광층과, 다른 색깔을 발광하는 발광 재료를 포함한 발광층이 적층된 구성으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, EL층에서 복수의 발광층은 서로 접하여 적층되어도 좋고, 어느 발광 재료도 포함하지 않는 영역을 개재하여 적층되어도 좋다. 예를 들어, 형광 발광층과 인광 발광층 사이에, 상기 형광 발광층 또는 인광 발광층과 동일한 재료(예를 들어, 호스트 재료, 어시스트 재료)를 포함하고, 어느 발광 재료도 포함하지 않는 영역을 제공하는 구성으로 하여도 좋다. 이로써, 발광 소자의 제작이 용이해지고, 또한 구동 전압이 저감된다.
또한, 발광 소자는 EL층을 하나 갖는 싱글 소자이어도 좋고, 복수의 EL층이 전하 발생층을 개재하여 적층된 탠덤 소자이어도 좋다.
또한, 상술한 발광층, 정공 주입성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 전자 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 및 바이폴라성 물질 등을 포함한 층은 각각 퀀텀닷 등의 무기 화합물이나 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등)을 가져도 좋다. 예를 들어, 퀀텀닷을 발광층에 사용함으로써, 발광 재료로서 기능시킬 수도 있다.
또한, 퀀텀닷 재료로서는, 콜로이드상 퀀텀닷 재료, 합금형 퀀텀닷 재료, 코어-쉘형 퀀텀닷 재료, 코어형 퀀텀닷 재료 등을 사용할 수 있다. 또한, 12족과 16족, 13족과 15족, 또는 14족과 16족의 원소군을 포함한 재료를 사용하여도 좋다. 또는, 카드뮴, 셀레늄, 아연, 황, 인, 인듐, 텔루륨, 납, 갈륨, 비소, 알루미늄 등의 원소를 포함한 퀀텀닷 재료를 사용하여도 좋다.
발광 소자의 전극에 사용할 수 있는 가시광을 투과시키는 도전성 재료 및 가시광을 반사하는 도전성 재료에 대해서는 상술한 내용을 참조할 수 있다.
<접착층>
접착층으로서는, 자외선 경화형 등의 광 경화형 접착제, 반응 경화형 접착제, 열 경화형 접착제, 혐기형 접착제 등의 각종 경화형 접착제를 사용할 수 있다. 이들 접착제로서는 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지(silicone resin), 페놀 수지, 폴리이미드 수지, 이미드 수지, PVC(폴리바이닐클로라이드) 수지, PVB(폴리바이닐뷰티랄) 수지, EVA(에틸렌바이닐아세테이트) 수지 등을 들 수 있다. 특히, 에폭시 수지 등 투습성이 낮은 재료가 바람직하다. 또한, 2액 혼합형 수지를 사용하여도 좋다. 또한, 접착 시트 등을 사용하여도 좋다.
또한, 상기 수지는 건조제를 포함하여도 좋다. 예를 들어, 알칼리 토금속의 산화물(산화 칼슘이나 산화 바륨 등)과 같이, 화학 흡착에 의하여 수분을 흡착하는 물질을 사용할 수 있다. 또는, 제올라이트나 실리카 겔 등과 같이, 물리 흡착에 의하여 수분을 흡착하는 물질을 사용하여도 좋다. 건조제가 포함되면, 수분 등의 불순물이 소자에 들어가는 것을 억제할 수 있기 때문에, 표시 패널의 신뢰성이 향상되어 바람직하다.
또한, 상기 수지에 굴절률이 높은 필러나 광 산란 부재를 혼합시킴으로써, 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 산화 타이타늄, 산화 바륨, 제올라이트, 지르코늄 등을 사용할 수 있다.
<접속층>
접속층으로서는, 이방성 도전 필름(ACF: anisotropic conductive film)이나 이방성 도전 페이스트(ACP: anisotropic conductive paste) 등을 사용할 수 있다.
<착색층>
착색층에 사용할 수 있는 재료로서는, 금속 재료, 수지 재료, 안료 또는 염료가 포함된 수지 재료 등을 들 수 있다.
<차광층>
차광층에 사용할 수 있는 재료로서는, 카본 블랙, 타이타늄 블랙, 금속, 금속 산화물, 복수의 금속 산화물의 고용체를 포함한 복합 산화물 등을 들 수 있다. 차광층은 수지 재료를 포함한 막이어도 좋고, 금속 등의 무기 재료의 박막이어도 좋다. 또한, 차광층에 착색층의 재료를 포함한 막의 적층막을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 어떤 색깔의 빛을 투과시키는 착색층에 사용되는 재료를 포함한 막과, 다른 색깔의 빛을 투과시키는 착색층에 사용되는 재료를 포함한 막의 적층 구조를 사용할 수 있다. 착색층과 차광층의 재료를 공통화함으로써, 장치를 공통화할 수 있고 공정을 간략화할 수 있어 바람직하다.
여기까지 각 구성 요소에 대하여 설명하였다.
<변형예>
상기 단면 구성예에서 예시한 표시 장치와 일부의 구성이 다른 예에 대하여 설명한다. 또한, 상술한 내용과 중복되는 부분에 대한 설명은 생략하고 상이점에 대해서만 설명한다.
<단면 구성예의 변형예 1>
도 22는 트랜지스터의 구성 및 수지층(202)의 구성이 다른 점, 및 착색층(565), 차광층(566), 및 절연층(567)을 갖는 점에서 도 21과 다르다.
도 22에 도시된 트랜지스터(401), 트랜지스터(403), 트랜지스터(501)는 제 2 게이트 전극을 갖는다. 이와 같이 회로부(364)나 회로부(366)에 제공하는 트랜지스터 및 발광 소자(360)를 흐르는 전류를 제어하는 트랜지스터 등에 한 쌍의 게이트를 갖는 트랜지스터를 적용하는 것이 바람직하다.
수지층(202)에는 액정 소자(340)와 중첩된 개구부와, 발광 소자(360)와 중첩된 개구부가 별도로 제공되어 있다. 이로써, 액정 소자(340)의 반사율을 향상시킬 수 있다.
또한, 절연층(576)의 액정 소자(340) 측의 면에는 차광층(566) 및 착색층(565)이 제공되어 있다. 착색층(565)은 액정 소자(340)와 중첩되어 제공되어 있다. 이로써, 소자층(200b)은 컬러 표시할 수 있다. 또한, 차광층(566)은 액정 소자(340)와 중첩된 개구부와, 발광 소자(360)와 중첩된 개구부를 갖는다. 이로써, 인접한 화소들 사이의 혼색을 억제하여 색 재현성이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다.
<단면 구성예의 변형예 2>
도 23은 각 트랜지스터에 톱 게이트 트랜지스터를 적용한 경우의 예이다. 이와 같이 톱 게이트 트랜지스터를 적용함으로써 기생 용량을 저감할 수 있으므로 표시 프레임 주파수를 높일 수 있다. 또한, 예를 들어 8인치 이상의 대형 표시 패널에 적합하게 사용할 수 있다.
또한, 도 23에는 트랜지스터(401), 트랜지스터(402), 트랜지스터(403), 트랜지스터(501)에 제 2 게이트 전극을 갖는 톱 게이트 트랜지스터를 적용한 경우의 예를 나타내었다.
소자층(100a) 측의 트랜지스터는 절연층(478) 위에 도전층(491)을 갖는다. 또한, 도전층(491)을 덮어 절연층(418)이 제공되어 있다. 또한, 소자층(100b) 측의 트랜지스터는 절연층(510) 위에 도전층(591)을 갖는다. 또한, 도전층(591)을 덮어 절연층(578)이 제공되어 있다.
여기까지 변형예에 대하여 설명하였다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서에 기재되는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태를 사용하여 제작할 수 있는 표시 모듈에 대하여 설명한다.
도 24에 도시된 표시 모듈(8000)은 상부 커버(8001)와 하부 커버(8002) 사이에, FPC(8003)에 접속된 터치 패널(8004), FPC(8005)에 접속된 표시 패널(8006), 프레임(8009), 인쇄 회로 기판(8010), 및 배터리(8011)를 갖는다.
본 발명의 일 형태를 사용하여 제작된 표시 장치는 예를 들어, 표시 패널(8006)에 사용할 수 있다.
상부 커버(8001) 및 하부 커버(8002)는 터치 패널(8004) 및 표시 패널(8006)의 크기에 맞추어 형상이나 치수를 적절히 변경할 수 있다.
터치 패널(8004)은 저항막 방식 또는 정전 용량 방식의 터치 패널로 할 수 있고, 표시 패널(8006)에 중첩시킬 수 있다. 또한, 터치 패널(8004)을 제공하지 않고, 표시 패널(8006)에 터치 패널 기능을 부여할 수도 있다.
프레임(8009)은 표시 패널(8006)의 보호 기능 외에, 인쇄 회로 기판(8010)의 동작에 의하여 발생하는 전자기파를 차단하기 위한 전자 실드로서의 기능을 갖는다. 또한, 프레임(8009)은 방열판으로서의 기능을 가져도 좋다.
인쇄 회로 기판(8010)은 전원 회로, 비디오 신호, 및 클록 신호를 출력하기 위한 신호 처리 회로를 갖는다. 전원 회로에 전력을 공급하는 전원으로서는, 외부의 상용 전원을 사용하여도 좋고, 별도로 제공한 배터리(8011)에 의한 전원을 사용하여도 좋다. 상용 전원을 사용하는 경우에는, 배터리(8011)를 생략할 수 있다.
또한, 표시 모듈(8000)은 편광판, 위상차판, 또는 프리즘 시트 등의 부재를 추가로 제공하여도 좋다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서에 기재되는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있는 전자 기기에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 외광의 크기에 의존하지 않고 높은 시인성을 실현할 수 있다. 그러므로, 휴대 전자 기기, 착용 전자 기기(웨어러블 기기), 및 전자 서적 단말 등에 적합하게 사용할 수 있다.
도 25의 (A) 및 (B)에 휴대 정보 단말(800)의 일례를 나타내었다. 휴대 정보 단말(800)은 하우징(801), 하우징(802), 표시부(803), 표시부(804), 및 힌지부(805) 등을 갖는다.
하우징(801)과 하우징(802)은 힌지부(805)로 연결되어 있다. 휴대 정보 단말(800)은도 25의 (A)에 도시된 바와 같이 접힌 상태에서 도 25의 (B)에 도시된 바와 같이 펼친 상태로 할 수 있다.
예를 들어, 표시부(803) 및 표시부(804)에 문자 정보를 표시할 수 있고, 전자 서적 단말로서도 사용할 수 있다. 또한, 표시부(803) 및 표시부(804)에 정지 화상이나 동영상을 표시할 수도 있다.
이와 같이, 휴대 정보 단말(800)은 들고 다닐 때 접힌 상태로 할 수 있어 범용성이 뛰어나다.
하우징(801) 및 하우징(802)은 전원 버튼, 조작 버튼, 외부 접속 포트, 스피커, 마이크로폰 등을 가져도 좋다.
도 25의 (C)에 휴대 정보 단말의 일례를 나타내었다. 도 25의 (C)에 도시된 휴대 정보 단말(810)은 하우징(811), 표시부(812), 조작 버튼(813), 외부 접속 포트(814), 스피커(815), 마이크로폰(816), 카메라(817) 등을 갖는다.
표시부(812)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 갖는다.
휴대 정보 단말(810)은 표시부(812)에 터치 센서를 갖는다. 전화를 걸거나, 문자를 입력하는 등의 모든 조작은 손가락이나 스타일러스 등으로 표시부(812)를 터치함으로써 실시할 수 있다.
또한, 조작 버튼(813)의 조작에 의하여, 전원의 온/오프 동작이나, 표시부(812)에 표시되는 화상의 종류를 전환할 수 있다. 예를 들어, 메일 작성 화면으로부터 메인 메뉴 화면으로 전환할 수 있다.
또한, 휴대 정보 단말(810) 내부에 자이로 센서 또는 가속도 센서 등 검출 장치를 제공함으로써, 휴대 정보 단말(810)의 방향(세로인지 가로인지)을 판단하여, 표시부(812)의 화면 표시의 방향을 자동적으로 전환하도록 할 수 있다. 또한, 예를 들어, 표시부(812)를 터치하거나, 조작 버튼(813)을 조작하거나, 또는 마이크로폰(816)을 사용한 음성 입력을 함으로써, 화면 표시의 방향을 전환할 수도 있다.
휴대 정보 단말(810)은 예를 들어 전화기, 수첩 또는 정보 열람 장치 등 중에서 선택된 하나 또는 복수의 기능을 가진다. 구체적으로는, 스마트폰으로서 사용할 수 있다. 휴대 정보 단말(810)은 예를 들어 이동 전화, 전자 메일, 문장 열람 및 작성, 음악 재생, 동영상 재생, 인터넷 통신, 게임 등 다양한 애플리케이션을 실행할 수 있다.
도 25의 (D)에 카메라의 일례를 나타내었다. 카메라(820)는 하우징(821), 표시부(822), 조작 버튼(823), 셔터 버튼(824) 등을 갖는다. 또한, 카메라(820)에는 착탈할 수 있는 렌즈(826)가 장착되어 있다.
표시부(822)는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 갖는다.
여기서는, 카메라(820)의 렌즈(826)를 하우징(821)에서 떼어 내 교환할 수 있는 구성으로 하였지만, 렌즈(826)와 하우징이 일체가 되어 있어도 좋다.
카메라(820)는 셔터 버튼(824)을 누름으로써 정지 화상 또는 동영상을 촬상할 수 있다. 또한, 표시부(822)는 터치 패널로서의 기능을 갖고, 표시부(822)를 터치함으로써 촬상할 수도 있다.
또한, 카메라(820)는 스트로보 장치나 뷰 파인더 등을 별도로 장착할 수 있다. 또는, 이들이 하우징(821)에 내장되어 있어도 좋다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서에 기재되는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
10: 표시 장치
11: 기판
12: 기판
21: 발광
22: 반사광
31: 영역
51: 접착층
52: 접착층
61: 지지기판
63: 지지기판
64: 지지기판
70: 빛
80: 플라스마
85: 러빙 롤러
100a: 소자층
100b: 소자층
101: 수지층
101a: 수지층
103: 광 흡수층
110: 트랜지스터
110a: 트랜지스터
110b: 트랜지스터
110c: 트랜지스터
110d: 트랜지스터
111: 도전층
112: 반도체층
112a: 반도체층
113a: 도전층
113b: 도전층
113c: 도전층
113d: 도전층
114: 도전층
114a: 도전층
114b: 도전층
115: 도전층
120: 발광 소자
121: 도전층
122: EL층
123: 도전층
131: 절연층
132: 절연층
133: 절연층
134: 절연층
135: 절연층
136: 절연층
137: 절연층
151: 접착층
152: 착색층
153: 차광층
200a: 소자층
200b: 소자층
201: 수지층
201a: 수지층
202: 수지층
204: 절연층
210: 트랜지스터
211: 도전층
212: 반도체층
213a: 도전층
213b: 도전층
220: 액정 소자
221a: 도전층
221b: 도전층
222: 액정
223: 도전층
224: 배향막
231: 절연층
232: 절연층
233: 절연층
234: 절연층
300: 표시 장치
311b: 도전층
340: 액정 소자
351: 기판
360: 발광 소자
360b: 발광 소자
360g: 발광 소자
360r: 발광 소자
360w: 발광 소자
361: 기판
362: 표시부
364: 회로부
365: 배선
366: 회로부
367: 배선
372: FPC
373: IC
374: FPC
375: IC
400: 표시 장치
401: 트랜지스터
402: 트랜지스터
403: 트랜지스터
405: 용량 소자
406: 접속부
410: 화소
411: 절연층
412: 절연층
413: 절연층
414: 절연층
415: 절연층
416: 스페이서
417: 접착층
418: 절연층
419: 접속층
421: 도전층
422: EL층
423: 도전층
424: 광학 조정층
425: 착색층
426: 차광층
451: 개구부
478: 절연층
491: 도전층
500: 집광 수단
501: 트랜지스터
503: 트랜지스터
506: 접속부
510: 절연층
511: 절연층
512: 절연층
513: 절연층
514: 절연층
517: 접착층
519: 접속층
520: 절연층
521: 절연층
522: 금속막
523: 절연물
524: 절연물
525: 절연층
526: 절연물
527: 절연물
528: 금속막
543: 접속체
561: 도전층
562: 도전층
563: 액정
564: 배향막
565: 착색층
566: 차광층
567: 절연층
576: 절연층
578: 절연층
581: 도전층
591: 도전층
599: 편광판
800: 휴대 정보 단말
801: 하우징
802: 하우징
803: 표시부
804: 표시부
805: 힌지부
810: 휴대 정보 단말
811: 하우징
812: 표시부
813: 조작 버튼
814: 외부 접속 포트
815: 스피커
816: 마이크로폰
817: 카메라
820: 카메라
821: 하우징
822: 표시부
823: 조작 버튼
824: 셔터 버튼
826: 렌즈
8000: 표시 모듈
8001: 상부 커버
8002: 하부 커버
8003: FPC
8004: 터치 패널
8005: FPC
8006: 표시 패널
8009: 프레임
8010: 인쇄 회로 기판
8011: 배터리

Claims (15)

  1. 표시 장치로서,
    제 1 기판;
    산화물 반도체층, 소스 전극, 및 드레인 전극을 포함한, 상기 제 1 기판 위의 제 1 트랜지스터;
    상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 중 하나에 전기적으로 접속된 제 1 도전층, 상기 제 1 도전층 위의 EL층, 및 상기 EL층 위의 제 2 도전층을 포함한 발광 소자;
    상기 제 2 도전층 위의 집광 수단; 및
    상기 집광 수단 위의 제 2 기판을 포함하고,
    상기 발광 소자로부터의 빛이 제 2 기판 측으로 추출되고,
    상기 발광 소자로부터의 상기 빛은 상기 집광 수단에 의하여 집광되는, 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 집광 수단은 제 1 절연층, 및 상기 제 1 절연층의 측면을 덮는 제 2 절연층을 포함하는, 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 절연층은 SiC, TiO2, ZnS, CeO2, 또는 인듐 주석 산화물을 포함하고,
    상기 제 2 절연층은 산화 실리콘, CaF2, MgF2, 아크릴, 또는 플루오린 수지를 포함하는, 표시 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 집광 수단은 절연층, 및 상기 절연층의 측면을 덮는 금속막을 포함하는, 표시 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 집광 수단의 바닥 면과 접한 착색층을 더 포함하는, 표시 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 집광 수단은 테이퍼 형상을 갖는, 표시 장치.
  7. 표시 장치로서,
    제 1 표시 소자;
    상기 제 1 표시 소자에 전기적으로 접속된 제 1 트랜지스터;
    제 2 표시 소자;
    상기 제 2 표시 소자에 전기적으로 접속된 제 2 트랜지스터; 및
    집광 수단을 포함하고,
    상기 제 1 표시 소자는 반사형 표시 소자이고,
    상기 제 1 표시 소자 및 상기 제 1 트랜지스터는 접착층을 개재하여 상기 제 2 표시 소자 및 상기 제 2 트랜지스터와 대향하고,
    상기 제 2 표시 소자로부터의 빛이 상기 접착층, 상기 집광 수단, 및 상기 제 1 표시 소자를 통하여 표시면 측으로 추출되고,
    상기 제 2 표시 소자로부터의 상기 빛은 상기 집광 수단에 의하여 집광되는, 표시 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 표시 소자는 상기 표시면 측으로 빛을 반사하는, 표시 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 트랜지스터는 상기 제 1 표시 소자와 상기 접착층 사이에 있고,
    상기 제 2 표시 소자는 상기 제 2 트랜지스터와 상기 접착층 사이에 있는, 표시 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 표시 소자는 액정 소자이고,
    상기 제 2 표시 소자는 발광 소자인, 표시 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 집광 수단은 제 1 절연층, 및 상기 제 1 절연층의 측면을 덮는 제 2 절연층을 포함하는, 표시 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 절연층은 SiC, TiO2, ZnS, CeO2, 또는 인듐 주석 산화물을 포함하고,
    상기 제 2 절연층은 산화 실리콘, CaF2, MgF2, 아크릴, 또는 플루오린 수지를 포함하는, 표시 장치.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 집광 수단은 절연층, 및 상기 절연층의 측면을 덮는 금속막을 포함하는, 표시 장치.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 집광 수단의 바닥 면과 접한 착색층을 더 포함하는, 표시 장치.
  15. 제 7 항에 있어서,
    상기 집광 수단은 테이퍼 형상을 갖는, 표시 장치.
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