JP2002520673A

JP2002520673A - エネルギ低消費表示装置

Info

Publication number: JP2002520673A
Application number: JP2000560478A
Authority: JP
Inventors: ジャン−フレデリッククレール，
Original assignee: コミツサリアタレネルジーアトミーク
Priority date: 1998-07-15
Filing date: 1999-07-13
Publication date: 2002-07-09
Also published as: EP1097398A1; FR2781305A1; WO2000004412A1

Abstract

(57)【要約】本発明は、少なくとも片方が可撓性薄膜又は変形可能な薄層からなる２つの透明又は反射性の面（２、４）、該２つの面の間の一定で変形可能な容積に収容される光吸収性の液体（６）、及び２つの面の間の距離を変化させるための手段を有する表示装置に関するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野及び従来技術】

本発明は、２つの面の間に注入された、光吸収性の液体によって作動する表示
装置に関するものである。このような表示装置は、例えばビットマップであって
、様々な分野に適用可能である。

【０００２】液晶を用いた表示装置（ＬＣＤ−液晶ディスプレイ）、特に反射性のゲストホ
スト型装置、例えば２色性の染料を有するものは周知である。この種の装置では
、印加された電界に応じて減衰又は吸収係数αが変化する。例えば、電界を印加
した時の吸収係数α_ONは電界が無い時の吸収係数α_OFFより小さい。液晶層の厚
さは均一である。

【０００３】しかし、ゲストホスト型の液晶においてこの性質を全方向に対して同様に活か
すことはできない。その結果、ディスプレイを特定の入射角度から見た場合、十
分なコントラストが得られない。

【０００４】又、これらの装置は、高コントラストと高透過率を同時に提供するものではな
い。これは、染料を液晶によって配向する必要があり、吸収率が異方性である（
α_‖＞α_⊥）ことによるものである。よって、染料の効果はほぼ半減してしまう
のである。

【０００５】

【発明の開示】

よって、新規の表示装置を提供することを課題とする。また、特に、異方性染
料の使用を可能とする表示装置を提供することが課題である。

【０００６】発明の目的は、少なくとも１つが薄膜、層又は薄層である複数の透明又は反射
性の面と、面の間に収容される吸収性又は高吸収性の液体とを含む表示装置を提
供することである。面は、液体の層が収容され又は閉じ込められる容積又は領域
を規定するものである。さらに、２つの面の間の液体層の厚さを変更する手段、
２つの面の間の距離を変更する手段、あるいは、液体が収容され又は閉じ込めら
れる容積又は領域を変更するための手段を具備する。

【０００７】液体の吸収性又は高い吸収性は特定のスペクトル範囲に対するものである。液
体は有機性の染料又は顔料であっても良く、例えば水溶液内のアントラキノン及
び／又はアゾ粒子等の液体の溶液内の粒子であっても良い。

【０００８】距離、厚さ又は容積の変化によって層の吸収性に変化が生じ、よって透過率又
は反射率の変化が生じるが、液体の吸収率は常に一定である。

【０００９】装置は少なくとも１つの表示領域と称する中央領域と、少なくとも１つの液体
貯蔵領域と称する側方領域を有する。

【００１０】更に、各側方領域に対応して装置に可撓性の薄膜又は変形可能な薄層からなる
、２つの面の内片方の一部を変形するための手段を設け、変形した面と対向面と
の間の液体を含み得る容積を増加させることができるようにしても良い。

【００１１】よって、本発明によると、液体は、少なくとも片方が変形可能な２つの面の間
の一定で変形可能な容積に収容される。

【００１２】光吸収率は厚さと吸収係数との積に比例する。そのため、厚さが変化する従っ
て、視角に依らず、光吸収率も変化する。

【００１３】面の間の厚さの変化は少なくとも片面に対して電気−機械的力を印加すること
で実現することができる。

【００１４】面を操作するための手段は、例えば電磁式又は静電式の手段であっても良い。

【００１５】液体の体積を収容するため、面の間の距離、厚さ又は容積が低下した時に液体
を１つ又は複数の側方貯蔵領域に受けるようにしても良い。力学の観点から、微
小貯蔵領域を表示領域と称する表示領域の近辺に設けることが好ましい。

【００１６】微小貯蔵領域を形成するために微小吸盤のシステムを使用する。このようなシ
ステムによって、提案の適用例において特に有用なヒステリシス効果が得られ、
作動部を液体部から物理的に離れて設けることが可能となる。微小吸盤システム
は更に電極等の制御手段に接続される。

【００１７】

【発明の実施形態の詳細な説明】

本発明のディスプレイは吸収性又は高吸収性の液体６（図１Ａ）を収容する層
又はポケットの容積又は厚さの変化を採用したものである。厚さの変化に従って
層６の吸収性も変化し、よって透過性又は反射性の変化が生じる。例えば層４の
下方に位置する鏡面による反射を伴った往復光路であっても良い。

【００１８】液体の層６は選択された動作モードによって透明又は反射性となる面２、４の
間に収容される。透過モードでは、両面共透明であるが、反射モードでは少なく
とも片面が透明であり、他面が反射性を有し、即ち直接又は間接的に反射層と組
合わせる。少なくとも片方の層を例えば可撓性の薄膜又は薄層とし、他面に対し
て平行移動できるようにしても良い。

【００１９】図１Ａにおいて、面２、４は透明な材料からなるものである。ここで、静止位
置が示されており、その間の厚さＥは比較的大きく、面２及び液体層６を通過す
る光線８は大幅に減衰する。

【００２０】作動中のＯＮ状態では、液体層の厚さｅは小さくなり、光線８はより低い減衰
率で表示装置を通過することができる。

【００２１】光吸収性を決める法則は指数性である。αを材質６の減衰又は吸収係数とし、
ｘを光線が通過する距離とすると、次の数式が得られる: 又は: ここでＩは初期のＩ₀に対する光線の強度である。

【００２２】よって、高密度染料１μｍが光の１０％しか通さない場合でも、同染料０．１
μｍは光の８１％を通すことが解る。即ち：であれば、log 0.1 = -αx、即ちα= -2.302 よって、

【００２３】面２，４間の厚さの変化は少なくとも片面に対して電気−機械力を印加するこ
とで得られる。作動手段は電磁性であっても静電気によるものであっても良い。

【００２４】表示装置の、各々が１画素に対応する、表示領域の周辺に微小貯蔵領域を形成
するために使用される微小吸盤のシステムを以下に説明する。

【００２５】この種の装置の、それぞれＯＦＦとＯＮ状態を図２Ａと２Ｂに示す。

【００２６】装置は第１及び第２の透明面２、４を有する。他の応用例では、片面又は両面
共反射性であっても良い。１つの形態として、面２をガラス又はプラスチックと
し、面４をプラスチック又は例えば窒化珪素等の鉱物層とすることができる。

【００２７】又、装置は面４に隣接する第１及び第２電極１０、１６も有する。更に、それ
ぞれ各電極１０、１６に対向して設けた第３及び第４電極１２、１４も有する。
電極は、例えば金属製又はアルミニウム製のものでも良い。

【００２８】各電極１０、１６は、低圧に、即ち大気圧又は１バール未満、例えば数ミリバ
ール又は１ミリバール程度に保持したセル１８、１９に設置してある。空間１８
、１９は、薄膜又は層４と同一の材料からなるものであっても良い透明な仕切り
薄膜２０によって隔離されている。空間１８、１９は薄膜２０からなるものであ
っても良い。

【００２９】各画素は気密シール２４によって画定される。この種のシールは、例えばマイ
クロ電子マスキングに使用されるような感光樹脂等からなるものである。

【００３０】装置の構造体は装置の反射モードにおいて鏡面とも成り得るプラスチック又は
ガラスの基板２２上に支持され、電極１２、１４は薄膜２０と基板２２との間に
収容される。

【００３１】電極１０、１２及び１４、１６間に電圧が印加されると、画点（図２Ｂ）を形
成する表示装置の表示領域３０の厚さが、図１Ａ及び１Ｂを参照して説明した装
置の動作原理に従って伸縮する。

【００３２】図３には、電極間に印加される電圧による電極１０、１２（及び１４、１６）
間の距離ｄの変化を示す。電圧の範囲は３つの領域Ａ、Ｂ、Ｃに分割することが
できる。電極１０及び１２（それぞれ１４及び１６）に領域Ａの電圧が印加され
ると装置はＯＦＦモードに入る。電極に領域Ｃの電圧が印加されると装置はＯＮ
モードに入る。電極に領域Ｂの電圧が掛かると装置はＯＦＦ状態又はＯＮメモリ
モードに入る。換言すると、装置のステータスは変更されない。即ち、発明の構
造は双安定的である。

【００３３】図２Ｂの形態において、電極１０、１２、１４、１６に電圧を印加すると電極
が装着された面４の領域に変形が生じ、液体６に貯蔵領域３８、４０を形成する
。液体は表示装置の側方部に受け込まれ、表示領域３０の厚さを伸縮する。よっ
て、図２Ｂにおける領域３２は２つの領域３４、３６に液体が集中した低吸収性
領域となる。

【００３４】これにより、面４に吸盤型の変形システムが形成される。

【００３５】ある特定の形態では、薄膜又は面２の厚さを数μｍ乃至１００μｍとし、薄膜
又は面４の厚さを１μｍ乃至数百ｎｍとする。染料の厚さは、ＯＦＦ位置におけ
る１μｍからＯＮ位置における１００ｎｍに変化する。

【００３６】電極１０、１２、１４、１６の通常の厚さを約１００ｎｍとすることができる
。空間１８、１９の厚さは数μｍ乃至数十μｍである。

【００３７】領域２０の厚さは、空間１８、１９に電極１０、１２（又は１４、１６）の厚
さを加えたものである。

【００３８】基板２２の厚さは約１ｍｍである。通常、シール２４の幅は１０μｍとし、高
さは装置のＯＦＦ位置における液体６の厚さと同等にすれば良い。

【００３９】印加電圧は、面２、４の剛性や寸法等によって、数ボルト乃至数百ボルト、例
えば３００ボルトとする。

【００４０】微小吸盤の表面によって透過率が制限されるため、微小吸盤が占める面積は画
点の面積に対してできる限り小さくする（側方領域は、表示領域の約１／５乃至
１／３程度小さい）。

【００４１】図４Ａ乃至４Ｆに本発明による装置の製造方法を示す。

【００４２】第１過程（図４Ａ）では、シリカ製の側壁５０、５２を堆積させ、エッチング
する。エッチングされた領域の中央にチタン５４の層を堆積させ、エッチングす
る。短絡を防止する目的でチタン層の上に更に絶縁層５６を堆積させることがで
きる。

【００４３】第２過程（図４Ｂ）において、電極５４の上にタングステンの仮層５８を堆積
させる。

【００４４】次いで、この層をエッチング（図４Ｃ）し、その後に部分的又は完全に統合さ
れた第２のチタン電極６２を作成する（図４Ｄ）。

【００４５】次に、厚さ約５００ｎｍの窒化薄膜６４を堆積させる。電極５４、６２の厚さ
は約１００ｎｍであり、例えば層５８へのアクセス領域を設けるためにエッチン
グされ、該領域は側方領域の外側に位置するものである。

【００４６】次いで、液相において化学的エッチングを行うことでタングステンが除去され
、アクセス領域は例えばシリカ等の真空蒸着によって埋められる。

【００４７】このようにして形成されるチャンバ５６の最終厚さＥは数μｍであり、チャン
バの直径φは数十乃至数百μｍである。

【００４８】その結果作成される微小吸盤の動作形式は図２Ｂを参照して既に述べた通りで
ある。

【００４９】本発明によると、同様にして側方領域によって隔離された表示領域によるビッ
トマップ構造を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による表示装置の動作原理を示す図である。

【図２】本発明の実施形態を示す図である。

【図３】本発明による装置の制御手段における、電極間に印加される電圧に対する電極
間の距離を示すものである。

【図４】本発明による装置を作成する過程を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H041 AA02 AA05 AA06 AA07 AB32 AB38 AC05 AC06 AZ02 AZ05 AZ08 5C094 AA08 AA12 AA22 BA41 BA66 BA84 BA92 BA96 BA97 CA19 CA23 DA12 DA13 EA04 EA05 EA06 EB02 EB04 EC03 EC04 ED13 ED20 FA01 FA02 FB01 GA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも片方が可撓性薄膜又は変形可能な薄層からなる２
つの透明又は反射性の面（２、４）と、該２つの面の間の、一定で変形可能なの容積に収容される光吸収性の液体（６
）と、２つの面の間の距離を変化させるための手段（１０、１２、１４、１６、１８
、１９）とを有する表示装置。
【請求項２】液体が、有機染料又は顔料の溶液を含む請求項１に記載の装
置。
【請求項３】２つの面の間の距離を変化させるための手段が電磁的手段で
ある請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】２つの面の間の距離を変化させるための手段が静電気を利用
したものである請求項１又は２に記載の装置。
【請求項５】１つ以上の表示領域と称する中央領域（３０）と、１つ以上
の液体貯蔵領域と称する側方領域（３４、３６）とを有する上記請求項１ないし
４の内の何れかに記載の装置。
【請求項６】各側方領域が可撓性薄膜又は変形可能な薄層からなる２つの
面の内の片方の一部を変形させ、変形された面（４）と他面（２）との間の液体
を収容可能な容積を増加させるための手段（１０、１２、１４、１６、１８、１
９）を有する上記請求項の内何れかに記載の装置。
【請求項７】片方の面の一部を変形させるための手段が、１つ以上の可変
距離ｄで離れている第１及び第２電極（１０、１２、１４、１６）からなる構造
を有する請求項６に記載の装置。
【請求項８】第１電極（１０、１６）が可撓性薄膜又は変形可能な薄層か
らなる面に機械的に接続され、内部で移動可能なチャンバ（１８、１９）内に設
けてある請求項７に記載の装置。
【請求項９】第２電極（１２、１４）が第１電極と対向して設けてあり、
第１電極（１０、１６）が内部で移動可能なチャンバ（１８、１９）の下方に位
置する請求項８に記載の装置。