JP2006350140A - 表示装置及びこれに用いられるレジスト - Google Patents

Abstract

【課題】 基板をエッチングすることなく製造することができるようにし、これにより容易に製造することができるようにする。
【解決手段】 表示装置は、基板１と、基板１から立ち上がる脚部２と、前記基板１から間隔ｄをあけるように脚部２を介して基板１上に支持され互いに独立して変形可能な複数の被支持部３と、を備える。各被支持部３は、応力発光層８を含む。各被支持部３の応力発光層８を、当該被支持部３を変形させることで発光させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、機械的エネルギーを光に変換する応力発光材料を利用した表示装置、及び、このような表示装置などに用いることができるレジストに関するものである。

近年、多種多様な表示装置が様々な分野において使用されている。古くはＣＲＴを用いた表示装置が一般的であった。しかし、低消費電力や小型、軽量、薄型化等の要求を満たすため、液晶やプラズマなどを用いた表示装置が提案され実用化されている。

さらに、機械的エネルギーを光に変換する発光する応力発光材料が種々知られており（例えば、下記特許文献１）、このような応力発光材料を用いた表示装置が提案されている（下記特許文献２）。この表示装置は、画素毎に独立して変形される変形可能基体と、前記変形可能基体の表面に設けられている機械的エネルギーを光に変換する応力発光層（応力発光材料による層）とを備え、前記変形可能基体に変形を生じさせることによって前記応力発光層を発光させるものである。
特開２０００−６３８２４号公報 特開２００３−１４０５６９号公報

特許文献２に記載された応力発光材料を用いた従来の表示装置では、例えば、特許文献２の図４に示されているように、画素単位で、シリコン基板の表面にエッチングにより窪みを形成し、この窪みの上に突出した片持梁が形成され、この片持梁上に、第１電極膜、圧電体膜、第２電極膜及び応力発光層がこの順序で設けられた構造が、採用されている。

したがって、応力発光材料を用いた前記従来の表示装置では、応力発光層を各画素毎の形状に加工した後にシリコン基板をエッチングして前記窪みを形成しなければならないため、その製造が容易ではなかった。このため、歩留りも低下していた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、基板をエッチングすることなく製造することができ、これにより容易に製造することができる応力発光型表示装置（応力発光材料を用いた表示装置）を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の第１の態様による表示装置は、基板と、該基板から立ち上がる脚部と、前記基板から間隔をあけるように前記脚部を介して前記基板上に支持され互いに独立して変形可能な複数の被支持部と、を備え、前記各被支持部は応力発光層を含み、前記各被支持部の前記応力発光層を、当該被支持部を変形させることで発光させるものである。

この第１の態様によれば、応力発光層を含む被支持部が、基板から間隔をあけるように脚部を介して基板上に支持されているので、基板をエッチングすることなく当該表示装置を製造することができる。このため、当該表示装置を容易に製造することができ、歩留りも向上する。

本発明の第２の態様による表示装置は、前記第１の態様において、前記基板に設けられた第１の電極部を備え、前記各被支持部は、前記第１の電極部との間の電圧により前記第１の電極部との間に静電力を生じ得る第２の電極部を含み、前記各被支持部は、当該被支持部の前記第２の電極部と前記第１の電極部との間の前記静電力により変形するものである。

この第２の態様によれば、第１及び第２の電極部間の静電力によって被支持部を変形させるので、応力発光層の変形量を大きくしてその発光量を大きくすることが容易であるとともに、磁石や圧電材料等の特別な材料を用いることなく構成することができ、コストを低減することができる。

本発明の第３の態様による表示装置は、前記第１又は第２の態様において、前記各被支持部の前記応力発光層の上には、カラーフィルタが配置されたものである。

本発明の第４の態様による表示装置は、前記第１又は第２の態様において、前記複数の被支持部のうちの少なくとも１つの被支持部の前記応力発光層の発光色は、他の少なくとも１つの被支持部の前記応力発光層の発光色と異なるものである。

前記第３及び第４の態様によれば、カラー表示を行うカラー表示装置を容易に得ることができる。

本発明の第５の態様による表示装置は、前記第１乃至第４のいずれかの態様において、前記各被支持部は、当該被支持部の前記応力発光層から発せられて表示光となる光を透過する保護膜を含むものである。

この第５の態様によれば、応力発光層が前記保護膜により保護されるので、応力発光層が酸素や水分等の雰囲気の影響により劣化することを防止することができ、長寿命化を図ることができる。

本発明の第６の態様による表示装置は、前記第１乃至第５のいずれかの態様において、前記脚部は、前記各被支持部の周囲を全体的に支持するものである。

この第６の態様によれば、各被支持部の周囲が全体的に支持されるので、被支持部の機械的な強度が向上する。

本発明の第７の態様による表示装置は、前記第１乃至第５のいずれかの態様において、前記脚部は、前記各被支持部の四隅付近を支持するものである。

この第７の態様によれば、被支持部の一部のみが支持されるので、可動部の変形量が大きくなり、発光量が増大する。また、製造工程で使用される犠牲層（被支持部と基板との間の間隔を形成するための犠牲層）の除去も容易になる。

本発明の第８の態様による表示装置は、前記応力発光層は、応力発光材料が混入されたレジストで構成されたものである。

この第８の態様によれば、応力発光層がレジストで構成されているので、レジストとは別に形成された応力発光層をレジストを用いてパターニングする通常の場合に比べて、所望の形状にパターニングした応力発光層を容易に形成することができ、ひいては、当該表示装置を容易に製造することができる。

本発明の第９の態様によるレジストは、応力発光材料が混入されたものである。このレジストを用いれば、所望の形状にパターニングした応力発光層を容易に形成することができ、ひいては、前記第８の態様による表示装置や、応力発光層を有するその他の装置を容易に製造することができる。

前記第１乃至第９の態様において、前記被支持部は、薄膜で構成されてもよい。

また、前記第１乃至第９の態様において、前記基板に、被支持部（すなわち、画素）を選択するアドレス用のスイッチを設けてもよい。この場合、予めアドレス用のスイッチを形成した基板を用意し、この基板上に応力発光層を有する被支持部を形成すればよい。このようにすれば、いわゆるＸＹアドレス方式の表示装置が容易に製造可能となる。

本発明によれば、基板をエッチングすることなく製造することができ、これにより容易に製造することができる応力発光型表示装置を提供することができる。

以下、本発明による表示装置について、図面を参照して説明する。

［第１の実施の形態］

図１は、本発明の第１の実施の形態による表示装置の一部を模式的に示す概略平面図である。図２は、図１中のＡ−Ａ’線に沿った概略断面図である。

本実施の形態による表示装置は、シリコン基板１と、シリコン基板１から立ち上がる脚部２と、シリコン基板１から間隔ｄをあけるように脚部２を介してシリコン基板１上に支持され互いに独立して変形可能な複数の被支持部３と、を備えている。本実施の形態では、複数の被支持部３は、マトリクス状に配置されている。

シリコン基板１には、被支持部３と対向するようにアルミニウム膜等からなる固定電極４が設けられている。本実施の形態では、固定電極４は、各被支持部３に対応するもの毎に（すなわち、各画素毎に）独立している。固定電極４は、シリコン酸化膜５によって、シリコン基板１と電気的に絶縁されている。また、固定電極４は、シリコン酸化膜６によって覆われている。

図示しないが、シリコン基板１には、周知の半導体素子製造プロセスに従い、ＣＭＯＳ回路が設けられている。そして、Ｘ方向に共通接続され行を選択するアドレススイッチと、アドレススイッチと列方向に接続される信号線を有している。アドレススイッチにより選択された被支持部３に対応する固定電極４は、信号線と電気的に接続状態にされ、所定の電圧が印加される。

被支持部３は、その周囲（四辺）が脚部２で囲まれたような構造になっており、脚部２が被支持部３の周囲を全体的に支持している。

被支持部３は、固定電極４と対向する可動電極をなすアルミニウム膜等の金属層７と、応力発光層８と、公知の材料からなるカラーフィルタ９（赤色用カラーフィルタ９Ｒ、緑色用カラーフィルタ９Ｇ又は青色用カラーフィルタ９Ｂ）と、保護膜１０とが、シリコン基板１側からこの順に積層されることによって、構成されている。

脚部２は、被支持部３からそのまま延在した金属層７、応力発光層８及び保護膜１０で構成されている。金属層７は、このようにしてすべての被支持部３について共通に接続されており、基準電位に接続される。ここでは、応力発光層８も脚部２へ延在しているが、それに限らず、応力発光層８は各被支持部３毎にそれぞれ分割してもよい。

応力発光層８の材料としては、公知の種々の材料を採用することができる。例えば、前記特許文献２には、応力発光層の材料例が挙げられている。例えば、応力発光材料は、硫化亜鉛のようにスパッタリング、真空蒸着、イオンプレーティング法等の物理的成膜法やＣＶＤ（化学蒸着）により成膜できる場合は、金属層７上に直接成膜して応力発光層８を形成することができる。また、応力発光材料を微細な粉末状にして、例えばエポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤、アクリル系接着剤などの透明被膜を形成できる接着剤に混合し、金属層７上に塗布することにより、応力発光層８を形成することができる。本発明では、応力発光層８をこのように構成してもよいが、本実施の形態では、応力発光層８は、微細な粉末状の応力発光材料（この材料自体は公知である）をレジスト材料に混入してなるレジストで構成されている。このレジスト材料としては、応力発光材料を混入しても露光・現像機能が損なわれないとともに、発光して表示光となるべき光を透過する材料が、適宜選択される。なお、本実施の形態では、応力発光層８は、白色に発光する材料を用いている。

本実施の形態では、カラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂは、ストライプ配列などの所定の配列順で配置されている。もっとも、カラー化を必要としないなら、カラーフィルタ９（９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ）は配置しなくてもよい。

保護膜１０は、脚部２、被支持部３、及び、シリコン基板１の一部の表面が、酸素や湿気等の雰囲気により劣化するのを防止し、耐久性を向上させている。ここでは、保護膜１０としてシリコン窒化膜が配置されている。

被支持部３には、製造時に間隔ｄに相当する箇所に形成された犠牲層２０（後述する図３及び図４参照）を除去するための犠牲層除去用開口１１が形成されている。

次に、本実施の形態による表示装置の製造方法の一例について、図３及び図４を参照して説明する。図３及び図４は、この製造方法の各工程をそれぞれ模式的に示す概略断面図であり、図２に対応している。

まず、シリコン基板１に、周知の半導体製造プロセスに従ってＣＭＯＳ回路（アドレススイッチ、信号線を含む）や固定電極４を設ける。固定電極４は、シリコン酸化膜５によって基板１と絶縁する。また、これらをシリコン酸化膜６で覆う。

次に、この状態のシリコン基板１の上に、レジストによる犠牲層２０を形成してこれを所定の形状にパターニングする。犠牲層２０と犠牲層２０の間は脚部２になる領域であり、犠牲層２０が配置される部分は被支持部３が設けられる領域である。犠牲層２０は、例えば、およそ厚さ５ミクロン、およそ３０ミクロン角のパターンとする。この状態を示したのが図３（ａ）である。

次いで、アルミニウム薄膜をスパッタリングにより形成し所定の形状にパターニングすることで、金属層７を形成する。この状態を示したのが図３（ｂ）である。被支持部３がマトリクス状に配置される領域においては、全面にアルミニウム薄膜が配置されて金属層７をなしている。しかし、図に表れていない周囲において、金属層７は、所定の電源と接続するためにパターニングされている。すなわち、図には表れていないが、金属層７は、所定の領域において、シリコン酸化膜５，６に設けられるコンタクトホールを介してシリコン基板１に設けられる拡散領域と接続されている。

次に、応力発光層８を形成し、所定の形状にパターニングする。この状態を示したのが図３（ｃ）である。なお、応力発光層８は必ずしもパターニングする必要はない。本実施の形態では、微細な粉末状の応力発光材料をレジスト材料に混入してなるレジストを用い、このレジストを成膜して露光・現像することによってこのレジストをパターニングすることで、パターニングされた応力発光層８を形成する。応力発光層８をこのようなレジストで構成しない場合は、例えば、応力発光層８を形成した後に、その上に通常のレジストを形成することで、フォトリソエッチング法により応力発光層８をパターニングするが、その場合に比べて、応力発光材料をレジスト材料に混入してなるレジストで応力発光層８を構成する場合の方が、パターニングされた応力発光層８を容易に形成することができる。

その後、周知の技術により、カラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂを各被支持部３となる領域に形成する。この状態を示したのが図４（ａ）である。

引き続いて、図４（ａ）に示す状態の基板上に保護膜１０を形成する（図４（ｂ））。ここでは、保護膜１０として、シリコン窒化膜を使用する。

次に、図１に示されているような犠牲層除去用開口１１を、金属層７、応力発光層８、カラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ及び保護膜１０上に形成する。最後に、この犠牲層除去用開口１０から犠牲層２０を除去する。犠牲層２０の除去は、例えば、有機溶剤によるウェット法でも、あるいはプラズマアッシング装置を用いたドライ法を用いてもよい。これにより、本実施の形態による表示装置が完成する。

本実施の形態による表示装置では、前記ＣＭＯＳ回路により発光させる被支持部３が選択され、対応する固定電極４に所定の電圧が印加されると、被支持部３の金属層７（すなわち、可動電極）と固定電極４との間に静電力が働き、この静電力によって被支持部３が撓むことで変形する。そして、その変形量の応力に応じた光が応力発光層８から発生し、この光がカラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ及び保護膜１０を介して外部から観察される。これにより、所定の表示がなされる。なお、被支持部３の金属層７と固定電極４との間に印加する電圧は、応力発光層７に発光を生じさせ得るものであれば特に限定されるものではなく、直流電圧に限らず、交流電圧を印加してもよい。

本実施の形態によれば、応力発光層８を含む被支持部３が、基板１から間隔ｄをあけるように脚部２を介して基板１上に支持されているので、前述したように、基板１をエッチングすることなく当該表示装置を製造することができる。このため、本実施の形態による表示装置は、容易に製造することができ、歩留りも向上し、製造コストも低減される。

また、本実施の形態によれば、被支持部３の金属層７と固定電極４との間に静電力によって被支持部３を変形させるので、応力発光層８の変形量を大きくしてその発光量を大きくすることが容易であるとともに、磁石や圧電材料等の特別な材料を用いることなく構成することができ、コストを低減することができる。

さらに、本実施の形態では、脚部２が被支持部３の周囲を全体的に支持しているので、被支持部３の機械的な強度が向上する。

さらにまた、本実施の形態によれば、応力発光層８がレジストで構成されているので、レジストとは別に形成された応力発光層８をレジストを用いてパターニングする通常の場合に比べて、所望の形状にパターニングした応力発光層８を容易に形成することができ、ひいては、当該表示装置を容易に製造することができる。

［第２の実施形態］

図５は、本発明の第２の実施の形態による表示装置の一部を模式的に示す概略平面図である。図６は、図５中の１つの脚部２の付近を示す拡大斜視図である。なお、図５中のＢ−Ｂ’線に沿った断面は、図２と同様である。なお、図５において、本来隠れ線として示すべき線である脚部２の外形線も、実線で示している。

図５及び図６において、図１及び図２中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。本実施の形態による表示装置が前記第１の実施の形態による表示装置と異なる所は、以下に説明する点のみである。

前記第１の実施の形態では、脚部２が被支持部３の周囲を全体的に支持しているのに対し、本実施の形態では、脚部２が被支持部３の四隅付近を支持している。図面には示していないが、本実施の形態においても、脚部２は、被支持部３からそのまま延在した金属層７、応力発光層８及び保護膜１０で構成されている。しかし、本実施の形態では、被支持部３、隣り合う被支持部３間は繋がっておらず、両者の間にスリット３１が形成されている。したがって、本実施の形態では、被支持部３が脚部２と接続される部分が限定的となり、また、各被支持部３間にスリット３１を有するので、被支持部３の変形量が増大する。このため、被支持部３の応力発光層８の変形量も増大し、それに伴い、応力発光層８の発光量も増大するという効果がある。また、本実施の形態によれば、スリット３１が犠牲層除去用開口としても機能するので、図２中の犠牲層２０に相当する犠牲層の除去が容易となる。なお、本実施の形態では、スリット３１があるので、犠牲層除去用開口１１は形成されていない。

以上説明した点以外については、本実施の形態によっても、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。

［第３の実施形態］

図７は、本発明の第３の実施形態による表示装置を示す概略断面図であり、図２に対応している。図７において、図２中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。

本実施の形態による表示装置が前記第１の実施形態による表示装置と異なる所は、以下に説明する点のみである。

前記第１の実施の形態では、応力発光層８として白色光を発するものを用い、カラーフィルタ９（赤色用カラーフィルタ９Ｒ、緑色用カラーフィルタ９Ｇ又は青色用カラーフィルタ９Ｂ）を配置させてカラー化しているのに対し、本実施の形態では、被支持部３毎に、赤色光を発光する応力発光層８Ｒ、緑色光を発光する応力発光層８Ｇ、及び、青色光を発光する応力発光層８Ｂのうちのいずれかを設けることによって、カラー化している。これらの応力発光層８Ｒ，８Ｇ，８Ｂは、静電力による応力が加えられると、それぞれの色光を発光する。

本実施の形態によれば、カラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂが不要となるので、更に製造が容易となる。

本実施の形態では、応力発光層８Ｒ，８Ｒ，８Ｂは、被支持部３毎にパターニングされている。また、応力発光層８Ｒ，８Ｒ，８Ｂは、それぞれ、微細な粉末状の各色光用の応力発光材料をレジスト材料に混入してなるレジストで構成されている。応力発光層８Ｒ，８Ｒ，８Ｂを形成する際、微細な粉末状の応力発光材料をレジスト材料に混入してなるレジストを用い、このレジストを成膜して露光・現像すれば、所望の形にパターニングされる。このようにすれば、応力発光層８Ｒ，８Ｇ，８Ｂは、極めて容易に形成され、更に製造が容易となる。

以上説明した点以外については、本実施の形態によっても、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。

以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。本発明では、例えば、被支持部３は、片持ち梁や両持ち梁として構成してもよい。

本発明の第１の実施の形態による表示装置の一部を模式的に示す概略平面図である。 図１中のＡ−Ａ’線に沿った概略断面図である。 図１及び図２に示す表示装置の製造方法の各工程をそれぞれ模式的に示す概略断面図である。 図３に示す工程に引き続く各工程を示す図である。 本発明の第２の実施の形態による表示装置の一部を模式的に示す概略平面図である。 図５中の１つの脚部２の付近を示す拡大斜視図である。 本発明の第３の実施形態による表示装置を示す概略断面図である。

符号の説明

１ シリコン基板
２ 脚部
３ 被支持部
８，８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ 応力発光層

Claims (9)

1. 基板と、該基板から立ち上がる脚部と、前記基板から間隔をあけるように前記脚部を介して前記基板上に支持され互いに独立して変形可能な複数の被支持部と、を備え、
   前記各被支持部は応力発光層を含み、
   前記各被支持部の前記応力発光層を、当該被支持部を変形させることで発光させることを特徴とする表示装置。
2. 前記基板に設けられた第１の電極部を備え、
   前記各被支持部は、前記第１の電極部との間の電圧により前記第１の電極部との間に静電力を生じ得る第２の電極部を含み、
   前記各被支持部は、当該被支持部の前記第２の電極部と前記第１の電極部との間の前記静電力により変形することを特徴とする請求項１記載の表示装置。
3. 前記各被支持部の前記応力発光層の上には、カラーフィルタが配置されたことを特徴とする請求項１又は２記載の表示装置。
4. 前記複数の被支持部のうちの少なくとも１つの被支持部の前記応力発光層の発光色は、他の少なくとも１つの被支持部の前記応力発光層の発光色と異なることを特徴とする請求項１又は２記載の表示装置。
5. 前記各被支持部は、当該被支持部の前記応力発光層から発せられて表示光となる光を透過する保護膜を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の表示装置。
6. 前記脚部は、前記各被支持部の周囲を全体的に支持することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の表示装置。
7. 前記脚部は、前記各被支持部の四隅付近を支持することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の表示装置。
8. 前記応力発光層は、応力発光材料が混入されたレジストで構成されたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の表示装置。
9. 応力発光材料が混入されたことを特徴とするレジスト。

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