DE60203961T2

DE60203961T2 - Elektrostatisch gesteuerter optischer Mikroverschluss mit undurchsichtiger fester Elektrode

Info

Publication number: DE60203961T2
Application number: DE60203961T
Authority: DE
Inventors: Marco Pizzi; Valerian Koniachkine
Original assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Current assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Priority date: 2001-03-16
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2022-03-09
Also published as: EP1241507B1; DE60203961D1; EP1241507A2; ATE294964T1; ITTO20010250A0; ITTO20010250A1; EP1241507A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrostatisch gesteuerte optische Mikroverschlußvorrichtungen von der Art, die folgendes aufweisen:
ein Substrat, das aus einer Lage eines lichtdurchlässigen Materials besteht,
eine erste Elektrode, die aus einem Film eines leitenden Materials besteht, das auf eine Seite der das Substrat bildenden Schicht aufgebracht ist,
eine transparente dielektrische Schicht, die über dem die erste Elektrode bildenden Film aufgebracht ist, und
ein bewegliches Blatt, welches einen dünnen Film eines leitenden Materials aufweist, der eine zweite Elektrode bildet, wobei ein Rand mit der dielektrischen Schicht verbunden ist und in der Lage ist, sich aufgrund einer elektrostatischen Anziehung, die von dem Anlegen eines Spannungsunterschiedes zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode herrührt, von einer aufgerollten Ruhestellung, in welcher sie nicht den Durchgang von Licht durch das Substrat behindert, in eine über das obere Ende der dielektrischen Schicht abgerollte Stellung zu bewegen, in welcher der Durchgang von Licht unterbrochen ist.
Eine optische Mikroverschlußvorrichtung der im vorhergehenden beschriebenen Art ist zum Beispiel in der Europäischen Patentanmeldung EP-A-1 008 885 beschrieben, die von dem gleichen Anmelder vorgelegt wird. Mikroverschlußvorrichtungen werden auch in WO-A-8 000 103, US-A-4 786 149, US-A-5 781 331 und JP-A-11 167 078 offenbart.
Bis heute mußte die erste Elektrode bei optischen Mikroverschlußvorrichtungen dieser Art durch einen Film eines leitenden Materials, das lichtdurchlässig ist, realisiert werden. Tatsächlich muß einerseits dieser Film dem Licht den Durchgang ermöglichen, wenn das Blatt des Mikroverschlusses sich in seiner aufgerollten Ruhestellung befindet, andererseits aber muß dieser Film als Elektrode wirken, um das Blatt über der dielektrischen Schicht anzuziehen, wenn der Mikroverschluß geschlossen werden muß. Normalerweise wird die erste Elektrode mit Hilfe eines Materials, wie beispielsweise ITO (Indium-Zinnoxid) realisiert, welches tatsächlich die Eigenschaft aufweist, transparent zu sein, wobei es auch in der Lage ist, elektrischen Strom zu leiten. Der Nachteil dieser Lösung liegt in den hohen Kosten für dieses Material.
Das Ziel dieser Erfindung ist, einen optischen Mikroverschluß bereitzustellen, der all die vorher bezeichneten Eigenschaften besitzt und der sich ebenso durch einen einfachen und kostengünstigen Herstellungsaufbau auszeichnet.
Um dieses Ziel zu erreichen, ist der Gegenstand der Erfindung ein optischer Mikroverschluß, der all die vorher bezeichneten Eigenschaften besitzt und der auch dadurch gekennzeichnet ist, dass die erste Elektrode aus einem Film eines leitenden Materials besteht, das nicht lichtdurchlässig ist und das wenigstens eine Öffnung für den Durchgang von Licht aufweist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform präsentiert der Film eine im wesentlichen zentrale Öffnung, welche den größten Teil des Bereichs, der durch die erste Elektrode eingenommen wird, mit Ausnahme eines Umfangsrandes belegt.
Da Licht durch die zentrale Öffnung des Metallfilms durchtreten kann, wenn sich das Blatt in seiner aufgerollten Ruhestellung befindet, kann die erste Elektrode, dank der vorher beschriebenen Eigenschaften, durch Verwenden irgendeines nicht-lichtdurchlässigen metallischen Materials realisiert werden.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung, die nur ein nicht einschränkendes Beispiel darstellt, und bezugnehmend auf die anhängenden Zeichnungen verdeutlicht, in welchen folgendes gezeigt ist:
1 ist eine partielle perspektivische Abbildung einer Anreihung von erfindungsgemäßen optischen Mikroverschlüssen.
2 eine partielle Querschnittabbildung längs der Linie II-II in 1.
1 stellt eine Anordnung 1 dar, die aus einer Anzahl von erfindungsgemäßen Mikroverschlüssen 2 besteht und die in Reihen und Spalten geordnet sind. Jeder der Mikroverschlüsse 2 hat einen feststehenden Träger 3, der ein Substrat 4 aufweist, das aus einer Lage aus Glas oder einem lichtdurchlässigen Kunststoff besteht, das wenige Millimeter oder Zentimeter dick ist (siehe 2). Eine Schicht 5 aus einem leitenden Material, das nicht-lichtdurchlässig ist, von beispielsweise einem metallischen Material, wird auf der Oberfläche 4 durch Aufdampfung, Schleuderbeschichtung, Siebdruck oder Tauchen erzeugt. Der metallische Film 5 weist eine zentrale Öffnung 6 auf, die im wesentlichen den größten Teil ihrer Ausdehnung belegt, für welche das metallische Material real einen Umfangsrand um die Öffnung 6 bildet. Die Dicke des Films 5, welcher die erste Elektrode bildet, kann in der Größenordnung von einigen zehn oder hundert Nanometern liegen. Die leitende Schicht 5 ist durch eine Schicht 7 eines lichtdurchlässigen dielektrischen oder ferromagnetischen Materials isoliert, deren Dicke von 0,1 Mikrometer bis zu einigen zehn Mikrometer variieren kann. Diese Schicht kann durch Siebdruck, Schleuderbeschichten oder Tauchen erhalten werden. Bezugszeichen 8 bezeichnet das bewegliche Teil der Vorrichtung, welches aus einem Blatt besteht, das einen wenige Mikrometer dicken dielektrischen Film enthält, auf welchen eine metallische Schicht 10 auf der Seite, die auf die dielektrische Schicht 7 weist, aufgedampft ist. Ein elastischer Film 9 wird verwendet, damit dieser sich aufrollt, wenn er sich in dem unverformten Zustand befindet, wie man in 1 sehen kann, wobei diese Stellung dem Mikroverschluß 2 entspricht, der sich in dem geöffneten Zustand befindet, in welchem, dank der Lichtdurchlässigkeit der Platte 4 und der dielektrischen Schicht 7, ebenso wie der Öffnung 6 in der Elektrode 5, der Durchgang von Licht durch die Vorrichtung möglich ist. Das Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen den zwei Elektroden 5 und 10 erzeugt eine elektrostatische Wirkung, die ein Anhaften der Schicht 10 an die dielektrische Schicht 7 hervorruft. Das Blatt 8 rollt sich somit über dem feststehenden Träger 3 ab, wobei verhindert wird, dass Licht durch das Fenster durchgeht.
Anordnungen der vorher beschriebenen Art können beispielsweise verwendet werden, um irgendeine Art von Anzeige zu realisieren. Das Vorhandensein der Öffnung 6 in jedem leitenden Film 5 gestattet, den Film durch Verwenden von preisgünstigen metallischen Materialen zu erzeugen. Natürlich wäre es für den Zweck, den Durchgang von Licht in der Mikroverschluß-Offenstellung zu gestatten, möglich, angereihte oder geformte Mehrfach-Öffnungen für jeden Mikroverschluß bereitzustellen.
Aus dem Prinzip der Erfindung versteht sich natürlich, dass konstruktive Details und Formen einer Ausführungsform im Bezug auf das, was beispielhaft beschrieben und veranschaulicht wurde, umfassend verändert werden können, ohne vom Umfang dieser Erfindung abzuweichen.
Das bewegliche Teil des Mikroverschlusses könnte zum Beispiel eine unterschiedliche Form haben und könnte, immer durch elektrostatischen Wirkung, in die Offenstellung durch eine zusätzliche Elektrode gezogen werden. Zudem könnte das Substrat 4 auch aus einem nicht-lichtdurchlässigen Material hergestellt sein und eine Öffnung für den Durchgang von Licht enthalten.

Claims

Elektrostatisch gesteuerte optische Mikroverschlußvorrichtung, die folgendes aufweist: ein Substrat (4), das aus einer Lage eines lichtdurchlässigen Materials besteht, eine erste Elektrode (5), die aus einem Film eines leitenden Materials besteht, das auf eine Seite der das Substrat bildenden Schicht (4) aufgebracht ist, eine transparente dielektrische Schicht (7), die über dem die erste Elektrode bildenden Film (5) aufgebracht ist, und ein bewegliches Blatt (8), welches einen dünnen Film eines leitenden Materials (10) aufweist, der eine zweite Elektrode bildet, wobei ein Rand mit der dielektrischen Schicht (7) verbunden ist und in der Lage ist, sich aufgrund einer elektrostatischen Anziehung, die von dem Anlegen eines Spannungsunterschiedes zwischen der ersten Elektrode (5) und der zweiten Elektrode (10) herrührt, von einer aufgerollten Ruhestellung, in welcher sie nicht den Durchgang von Licht durch das Substrat behindert, in eine über das obere Ende der dielektrischen Schicht (7) abgerollte Stellung zu bewegen, in welcher der Durchgang von Licht unterbrochen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode aus einem Film von nicht-transparentem leitenden Material besteht, das wenigstens eine Öffnung für den Durchgang von Licht aufweist, wenn das bewegliche Blatt (8) sich in der aufgerollten Ruhestellung befindet.
Mikroverschlußvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der die erste Elektrode (5) bildende Film eine zentrale Öffnung aufweist, die den größeren Teil der Fläche des Substrats belegt, wobei die erste Elektrode einen Umfangsrand definiert, der die Öffnung umgibt.
Mikroverschlußvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode eine Anzahl von Öffnungen von irgendeiner Anordnung und Form aufweist.
Anreihung von optischen Mikroverschlüssen, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Anzahl von Mikroverschlußvorrichtungen nach einem der vorgehenden Ansprüche aufweist.