JP2005250437A - 干渉ディスプレイプレートおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】保護構造の変形を軽減するとともに、保護構造の可撓性材料の選択性を向上させる、光学干渉ディスプレイパネルを提供すること。
【解決手段】光学干渉ディスプレイプレートは、基板と、保護構造と、複数の色変更可能ピクセルと、複数の支持体とを有する。色変更可能ピクセルは、基板上に位置する。保護構造は、基板との間に間隙が保持されるように、色変更可能ピクセルを包囲する。支持体は、色変更可能ピクセルと保護構造との間に位置するとともに、その端部は、色変更可能ピクセルが保護構造の変形によって損傷を受けるのを防止するために、色変更可能ピクセルよりも高くなっている。
【選択図】図４Ｂ

Description

本発明は、ディスプレイパネルに関する。より具体的には、本発明は光学干渉ディスプレイパネルに関する。

軽量で小型であることから、ディスプレイパネルは、携帯型ディスプレイや、その他のスペースの制約されるディスプレイの市場に好ましい。今日では、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）およびプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）モジュールに加えて、光学干渉ディスプレイモジュールが研究されている。

米国特許第５８３５２５５号は、モジュレータアレイ、すなわち、ディスプレイパネルに使用可能な、可視光用の色変更可能ピクセル（color-changeable pixel）を開示している。図１Ａは、従来技術によるモジュレータの横断面図を示す。すべてのモジュレータ１００は２つの壁１０２、１０４を含む。これらの２つの壁は、ポスト１０６によって支持されて、空隙１０８を形成している。これら２つの壁の間の距離、すなわち空隙１０８の深さがＤである。壁１０２は、光入射電極（light-incident electrode）であり、この電極は、吸収係数に応じて可視光を部分的に吸収する。壁１０４は、光反射電極（light-reflective electrode）であり、この電極は、電圧がかかると屈曲する。

入射光が壁１０２を通過して、空隙１０８に到達すると、式１．１に一致する波長の可視光のみが反射される。すなわち、
２Ｄ ＝ Ｎλ （１．１）
ここでＮは自然数である。
空隙１０８の深さＤが、入射光のある１つの波長λ_１に任意の自然数Ｎを乗じた量に等しいときに、強め合う干渉（constructive interference）が起こり、波長λ_１の光が反射して戻る。したがって、入射光の方向からパネルを見る観察者は、波長λ_１の光が自分に向かって反射して戻るのが観察できることになる。このときのモジュレータ１００は、「開」状態である。

図１Ｂは、図１Ａのモジュレータ１００に電圧を印加した後の、横断面図を示す。印加電圧下では、壁１０４は、静電引力によって壁１０２の方向に屈曲する。このときの、壁１０２および１０４の間の距離、すなわち空隙１０８の深さはｄであり、ゼロとなることもある。
したがって、式１．１におけるＤはｄで置き換えられ、式１．１を満足する別のある波長λ_２を有する可視光だけが、空隙１０８内で強め合う干渉を起こして、壁１０２を貫通して反射される。しかしながら、モジュレータ１００においては、壁１０２は、波長λ_２の光に対しては高い吸収率を有するように設計されている。したがって、波長λ_２の入射可視光は吸収されて、その他の波長の光は弱め合う干渉（destructive interference）を受ける。それによってすべての光がフィルタリングされて、壁１０４が屈曲しているときには、観察者は、反射可視光をまったく見ることができない。このとき、モジュレータは「閉」状態にある。

上記のように、印加電圧下では、壁１０４は、静電引力によって壁１０２の方向に屈曲し、その結果、モジュレータ１００が、「開」状態から「閉」状態へ切り替わる。モジュレータ１００が「閉」状態から「開」状態に切り替えられると、壁１０４を屈曲させる電圧が取り除かれて、壁１０４は弾力で元の状態、すなわち図１Ａに示す「開」状態に戻る。

しかしながら、光反射電極（壁１０４）は、通常は金属製の膜であり、一般に、微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）の生産に広く使用される「犠牲層」技法によって製造される。光反射電極は、非常に薄く、微小な外力によっても容易に損傷を受け、適切に機能しなくなる。また、２つの壁１０２、１０４を隔てる空隙１０８は、中空である。実際に、薄い空隙１０８が理由で、通常、外部環境が、色変更可能ピクセル１００のディスプレイ性能に影響を与えて、それを低下させる。

したがって従来技術では、保護構造を有する光学干渉ディスプレイパネルが提供される。図２Ａは、保護構造を有する従来型光学干渉ディスプレイパネルの断面図を示す。光学干渉ディスプレイパネルは、基板１１０、複数の色変更可能ピクセル１００および保護構造２０４を有する。保護構造２０４は、スペーサを有する接着体（adhesive）２０２によって基板１１０に接着されて、色変更可能ピクセルをその間に包囲している。保護構造２０４と基板１１０を組み合せることによって、色変更可能ピクセル１００を空気中の水、塵および酸素から遮蔽することに加えて、色変更可能ピクセル１００が接触によって損傷を受ける可能性が減少する。

しかしながら、最近の光学干渉ディスプレイパネルが大型化または薄型化するか、あるいは保護構造２０４の材質が可撓性になると、スペーサを有する接着体２０２だけを使用して保護構造２０４を支持する、従来式技法には問題がある。例えば、ディスプレイパネルが大きすぎるか、または薄すぎると、保護構造２０４は、簡単に変形して、光反射電極（壁１０４）と接触し、それによって図２Ｂに示すように色変更可能ピクセルに損傷を与える。別の状況としては、ディスプレイパネルの一部が、指またはその他の硬い物体で圧迫されると、保護構造２０４は、簡単に、図２Ｃに示すように色変更可能ピクセル１００に当たる。
米国特許第５８３５２５５号

したがって、本発明の目的は、ディスプレイパネルが大型または薄型である場合に、保護構造の変形を軽減するとともに、保護構造の可撓性材料の選択性を向上させる、光学干渉ディスプレイパネルを提供することである。
本発明の別の目的は、保護構造が色変更可能ピクセルに損傷を与えるのを防ぐとともに、光学干渉ディスプレイパネルの携帯性および便宜性を向上させる、光学干渉ディスプレイパネルの製造方法を提供することである。

本発明の、前述およびその他の目的に応じて、光学干渉ディスプレイパネルを提供する。光学干渉ディスプレイは、基板、保護構造、複数の色変更可能ピクセル、複数の第１の支持体を有する。この色変更可能ピクセルは、基板上に位置する。保護構造は、色変更可能ピクセルを、それと基板の間に隙間ができるように包囲する。第１の支持体は、色変更可能ピクセルと保護構造の間に位置し、その第１端は、色変更可能ピクセルよりも高くして、色変更可能ピクセルが保護構造の変形によって損傷を受けることを防止する。

光学干渉ディスプレイパネルの製造方法は、最初に基板を提供するステップと、次いでその基板上に複数の色変更可能ピクセルを形成するステップとを含む。複数の第１の支持体が、色変更可能ピクセルの上に形成される。保護構造を、基板に接合して、色変更可能ピクセルが保護構造と基板の間に位置するようにする。
本発明の好ましい一実施形態によれば、色変更可能ピクセルのそれぞれは、基板上の第１の電極、第１の電極と実質的に平行に位置する第２の電極、および第１の電極上に位置して第２の電極を支持する第２の支持体を含む。第２の支持体の一部分は、第２の電極によって覆われていない。

色変更可能ピクセルを形成するステップは、基板上に第１の電極を形成するステップと、次いで第１の電極上に犠牲層を形成するステップとを含む。複数の第１の開口を、第１の電極と犠牲層とに形成し、第２の支持体を、第１の開口それぞれの中に形成する。第２の電極は、犠牲層および第２の支持体の上に形成して、第２の支持体の一部分が、第２の電極によって覆われないようにする。次いで、犠牲層を剥離エッチング工程（release etching process）によって除去する。

この好ましい実施態様においては、第１の支持体は、第１の電極上、または第２の支持体の部分上に位置する。言い換えると、犠牲層を除去する前に、複数の第２の開口を、第１の電極および犠牲層に形成し、次いで、第１の支持体を、第２の開口内、または第２の支持体の部分上のいずれかに形成する。
第１の支持体の材質は、フォトレジスト、誘電材料または導電性材料である。この好ましい実施態様においては、処理に対する考慮によって、第１および第２の支持体の材質は、第２の電極および第２の支持体を形成する工程を容易にするために、異なるエッチング選択性を有していなければならない。

さらに、第１の支持体の第１端は、保護構造に連結せず、第１の支持体の第２端は、色変更可能ピクセルに連結している。前記の接合のステップは、保護構造を基板に接着体で接着するステップを含み、この接着体はスペーサを含み、これによって保護構造と基板との所定の距離を保ち、色変化可能ピクセルが保護構造に接触することによって損傷するのを防止する。この接着体は、ＵＶ接着剤（UV glue）または熱硬化性接着剤を含む。

本発明の別の好ましい実施態様によれば、第１の支持体の第１端は、保護構造に連結され、かつ第１の支持体の第２端は、色変更可能ピクセルに連結されている。スペーサを有する接着体に加えて、スペーサを有さない接着体を使用して、保護構造が色変更可能ピクセルを第１の支持体のみを使用して損傷するのを防止するために保護構造を基板に接着することもできる。
上述した概要の説明および以下の詳細な説明は、両方とも例であり、これらは、請求しようとする発明をさらに説明するためのものであることを理解されたい。

本発明の、これらおよびその他の特徴、観点、および利点は、以下の説明、添付のクレーム、および添付の図面を参照すれば、よりよく理解できるであろう。
次に、添付の図面にその例を示した、本発明の好ましい実施態様を詳細に説明する。できる限りの範囲で、図面および説明においては、同一または類似の部品を示すのに、同一の参照番号を使用した。

図３は本発明の好ましい一実施態様の概略上面図を示し、この図は光学干渉ディスプレイパネル３００を保護構造（図示せず）の側から示している。図３に示すように、色変更可能ピクセル１００は、光入射電極１０２と、この光入射電極１０２の平行な光反射電極１０４とを有する。ポスト１０６は、支持のために２つの電極１０２、１０４の間に位置する。また、第２の支持体が、２つの隣接する色変更可能ピクセルの間に配置され、かつ光入射電極１０２上に位置して光反射電極１０４をポスト１０６として支持している。それぞれの第２の支持体３０６は、光反射電極１０４によって覆われていないことがわかる。

図４Ａおよび４Ｂは、図３の実施態様を製造するための方法を示す。分かりやすくするために、図中および以下の記述では１つの色変更可能ピクセルだけを示してある。最初に図４Ａを参照すると、光入射電極１０２および犠牲層４１１が基板１１０上に順番に形成される。最初に、開口４１２を、光入射電極１０２および犠牲層４１１に形成し、すべての開口４１２は、その中に１つのポスト１０６を形成するのに好適である。次に、ポスト１０６を、第１の開口４１２内に形成するとともに、光反射電極１０４を、犠牲層４１１およびポスト１０６の上に形成する。

次に図４Ｂを参照すると、この図では犠牲層４１１が、リモートプラズマエッチングプロセスなどの剥離エッチング工程によって除去されて空隙１０８が形成されている。空隙１０８の深さＤは、犠牲層４１１の厚さである。その後に、保護構造２０４を、接着体２０２で基板１１０に接着する。加圧工法を使用して、保護構造２０４と基板１１０の接着をより緊密にする。接着体２０２は、ＵＶ接着剤または熱硬化性接着剤である。間隙は保護構造２０４と色変化可能ピクセル１００の間に保たれる。

この好ましい実施態様においては、第１の支持体３０２ａは、光入射電極１０２上に位置し、任意選択で、第１の支持体３０２ｂが、第２の支持体３０６の部分上に位置して、そこで第１の支持体３０２ｂは、光反射電極１０４によって覆われていない。図５Ａは、好ましい一実施態様を、図３の線分ＡＡ’に沿って切断した断面図であり、図５Ｂは、図３の線分ＢＢ’に沿って切断した断面図である。以下の記述は、２つの状態を説明する。すなわち、第１の支持体が図５Ａのように光入射電極１０２上に位置する場合、および第１の支持体が、図５Ｂのように第２の支持体３０６上に位置する場合である。

図５Ａに示すように、第１の支持体３０２ａは、光入射電極１０２上で、かつ２つの隣接する色変更可能ピクセル１００の間に位置している。この実施態様においては、複数の第２の開口（図示せず）が、光入射電極１０２および犠牲層４１１に形成され、次いで第１の支持体３０２ａが、犠牲層４１１を除去する前に第２の開口内に形成されている。

図５Ｂに示すように、第１の支持体３０２ｂは、第２の支持体３０６の部分上に位置し、そこで第１の支持体３０２ｂは、光反射電極１０４によって覆われず、２つの隣接する色変化可能ピクセル１００の間に位置する。この実施態様においては、第１の支持体３０２ｂは、犠牲層４１１を除去する以前に、第２の支持体３０６の露出部分の上に形成される。
第１の支持体３０２ａ、３０２ｂの材質は、フォトレジスト、誘電材料または導電性材料である。本発明の好ましい実施態様においては、処理工程を考慮すれば、光反射電極１０４および第２の支持体３０６を形成する工程を容易にするために、第１の支持体３０２ａ、３０２ｂの材質は、第２の支持体３０６および光反射電極１０４と、異なるエッチング選択性を有していなくてはならない。

さらに、好ましい実施態様においては、第１の支持体３０２ａ、３０２ｂの第１端は、保護構造２０４に連結されておらず、第１の支持体３０２ａ、３０２ｂの第２端は、色変更可能ピクセル１００の光入射電極１０２に連結されている。前記の接合のステップは、保護構造２０４を基板１１０に接着体２０２ａで接着するステップを含み、圧迫されるときに保護構造２０４によって色変化ピクセル１００が損傷を受けることを防ぐ目的で、接着体２０２ａは、保護構造２０４と基板１１０の間に所定の距離を保つためのスペーサを含む。

第１の支持体３０２ａ、３０２ｂが保護構造２０４に連結されていない前述の実施態様に加えて、本発明の別の実施態様によれば、第１の支持体３０２ａ、３０２ｂを保護構造２０４に連結することができる。図６Ａは、図３の線分ＡＡ’に沿って切断した別の好ましい実施態様の断面図であり、図６Ｂは、図３の線分ＢＢ’で切断した別の好ましい実施態様の断面図である。以下の記述は、第１の支持体が光入射電極１０２上に位置する場合、および第１の支持体が第２の支持体３０６上に位置する場合を説明し、ここで両方の場合とも、図６Ａおよび６Ｂに示すように、保護構造２０４への連結が行われている。

図６Ａおよび６Ｂに示すように、第１の支持体６０２ａ、６０２ｂの第１端は、保護構造２０４に連結され、第１の支持体６０２ａ、６０２ｂの第２端は、光入射電極１０２および第２の支持体３０６にそれぞれ連結されている。第１の支持体６０２ａ、６０２ｂだけを使用して保護構造２０４が色変更可能ピクセル１００を損傷することを防止するために、前述の実施態様と同様の、スペーサを有する接着体２０２ａの他に、スペーサのない接着体２０２ｂを使用して、保護構造２０４を基板１１０に接着することもできる。
上述の４つの異なる第１の支持体３０２ａ、３０２ｂ、６０２ａおよび６０２ｂを、同一の光学干渉ディスプレイパネルに同時に使用して、応用要件に応じた最適効果を提供することもできることを記しておく。

本発明は、保護構造が光学干渉ディスプレイパネルの色変化可能ピクセルを損傷することを防止する。ディスプレイパネルのある部分が、指、またはその他の硬い物体の衝撃によって圧迫されるなどのように、圧迫される場合に、本発明は、圧迫による保護構造の変形によって色変更可能ピクセルが損傷を受けることを防止することができる。さらに、ディスプレイパネルが大型で薄型である場合には、本発明は、保護構造の変形を軽減することもできる。したがって、本発明はディスプレイパネルを大型化または薄型化する能力を向上させる。さらに、本発明は、保護構造の可撓性材料の選択性を高めるとともに、光学干渉ディスプレイパネルの携帯性および利便性も向上させる。

当業者にとっては、本発明の構造には、本発明の主旨と範囲から逸脱することなく様々な修正および変更を加えることができることは明白である。このことから、本発明の修正および変更が、添付の特許請求の範囲およびその均等物の範囲内に入る場合には、それらは、本発明の範囲に含まれることを意図するものである。

従来技術型モジュレータの横断面図である。 電圧が印加された後の、図１Ａのモジュレータの横断面図である。 保護構造を有する、従来型光学干渉ディスプレイパネルの断面図である。 圧迫された保護構造を有する、従来型光学干渉ディスプレイパネルの断面図である。 変形した保護構造を有する、従来型光学干渉ディスプレイパネルの断面図である。 本発明の好ましい一実施態様の概略上面図である。 図３の実施態様の製造方法を示す図である。 図３の実施態様の製造方法を示す図である。 図３の線ＡＡ’に沿って切断した好ましい一実施態様の断面図である。 図３の線ＢＢ’に沿って切断した好ましい一実施態様の断面図である。 図３の線ＡＡ’に沿って切断した好ましい別の実施態様の断面図である。 図３の線ＢＢ’に沿って切断した好ましい別の実施態様の断面図である。

符号の説明

１００ モジュレータ；色変更可能ピクセル
１０２，１０４ 壁（入射電極，反射電極）
１０６ ポスト
１０８ 空隙
１１０ 基板
２０２ 接着体（adhesive）
２０４ 保護構造
３００ 光学干渉ディスプレイパネル
３０２a ，３０２b，３０６，６０２a，６０２b 支持体
４１１ 犠牲層
４１２ 開口

Claims (6)

1. 基板と、
   前記基板上の複数の色変更可能ピクセルであって、前記色変更可能ピクセルのそれぞれが、
   前記基板上の第１の電極、
   前記第１の電極と実質的に平行に位置している第２の電極、および
   前記第１の電極上に位置して前記第２の電極を支持する、第２の支持体であって、その一部分が、前記第２の電極によって覆われていない、前記第２の支持体を含む、前記複数の色変更可能ピクセルと、
   前記色変更可能ピクセルを覆う保護構造であって、該保護構造と前記色変更可能ピクセルとの間に間隙が保存される前記保護構造と、
   前記色変更可能ピクセルと前記保護構造との間に位置する複数の第１の支持体であって、該第１の支持体の第１端の高さが、前記色変更可能ピクセルの高さよりも高い、前記複数の第１の支持体とを含み、
   前記第１の支持体は、前記保護構造の変形によって前記色変更可能ピクセルが損傷するのを防止する、光学干渉ディスプレイパネル。
2. 第１の支持体が、第１の電極上、または第２の支持体の部分上に位置する、請求項１に記載の光学干渉ディスプレイパネル。
3. 第１の支持体の第１端が、保護構造に連結され、前記第１の支持体の第２端が、色変更可能ピクセルに連結されるか、または前記第１の支持体の前記第１端が前記保護構造に連結されず、前記第１の支持体の前記第２端が、前記色変更可能ピクセルに連結されている、請求項１に記載の光学干渉ディスプレイパネル。
4. 基板を提供するステップと、
   前記基板上に複数の色変更可能ピクセルを形成するステップであって、
   前記基板上に第１の電極を形成するステップ、
   前記第１の電極上に犠牲層を形成するステップ、
   前記第１の電極および前記犠牲層に、複数の第１の開口を形成するステップ、
   前記第１の開口それぞれの中に、第２の支持体を形成するステップ、
   前記犠牲層および前記第２の支持体の上に、第２の電極を形成するステップであって、前記第２の支持体の一部分が、前記第２の電極によって覆われていない、前記ステップ、および
   剥離エッチング工程によって前記犠牲層を除去するステップを含む、前記複数の色変更可能ピクセルを形成するステップと、
   前記色変更可能ピクセル上に複数の第１の支持体を形成するステップであって、前記第１の支持体の第１端が色変更可能ピクセルの高さよりも高い、前記ステップと、
   前記色変更可能ピクセルを、前記保護構造と前記基板との間に配置するために保護構造を基板に接合するステップとを含む、光学干渉ディスプレイパネルの製造方法。
5. 第１の電極および犠牲層に複数の第２の開口を形成するステップと、前記犠牲層を除去する以前に前記第２の開口内に第１の支持体を形成するステップとをさらに含む、請求項４に記載の方法。
6. 犠牲層を除去する以前に、第２の支持体の部分上に、第１の支持体を形成するステップをさらに含む、請求項４に記載の方法。

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