JP5788094B2 - テーパ形状の光反射層を有するディスプレイ装置とその製造方法 - Google Patents

Description

［関連出願の相互参照］
本願は、“Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｓａｍｅ”との名称で２０１１年７月２１日に出願された米国仮出願第６１／５１０２３７号及び“Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ ｗｉｔｈ Ｔａｐｅｒｅｄ Ｌｉｇｈｔ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇ Ｌａｙｅｒ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｓａｍｅ”との名称で２０１２年７月１９日に出願された米国特許出願第１３／５５３５２７号の優先権を主張する。これらの先行出願の開示は、本願の一部と見なされ、本願において参照として組み込まれる。

本開示はディスプレイ装置及びそのディスプレイ装置の製造方法にかかる。

従来技術のディスプレイ装置は、画像を表示するために、表示パネル中に形成された複数の画素の光の強度を制御するように設計されている。例えば液晶ディスプレイ装置は、液晶分子が配向を変化させながら画素の光の強度を制御する。他のディスプレイ装置ディスプレイ装置は機械的な方法によって光の強度を制御する。

本開示にかかるシステム、方法及び装置はそれぞれいくつかの創造的な態様を有しており、それらのうちいずれか一つも単独でここに開示される望ましい特性を担うものではない。

本開示で記述される主題の一つの創造的な態様は、ディスプレイ装置において実施することができる。上記ディスプレイ装置は上面を有する基板を含む。また上記ディスプレイ装置は基板の上面の上に形成される、光を反射する光反射層を含む。上記光反射層もまた上面を持つ。さらに、上記ディスプレイ装置は光反射層の上面の上に形成される、光を吸収する光吸収層を含む。複数の開口部は、複数の開口部のそれぞれの縁において、光吸収層の少なくとも一部が張り出して光反射層を覆うように、光反射層及び光吸収層によって画定される。

いくつかの実施形態において、透明基板は少なくともガラス及びプラスチックのうちの一つを含む。いくつかの実施形態において、複数の開口部において光反射層はテーパ形状を有する。いくつかの実施形態において、基板は第一基板であり、ディスプレイ装置はさらに第二基板を含み、上記第二基板と光吸収層の間には空間が存在する。いくつかの実施形態において、上記空間は流体で満たされている。いくつかの実施形態において、上記流体は少なくともシリコンオイル、エタノール、フッ化ケイ素及び潤滑剤の一つを含む。

本開示で記述される主題の別の創造的な態様は、ディスプレイ装置において実施することができる。上記ディスプレイ装置は、光が複数の画素のそれぞれを通ることを可能にする複数の開口部を画定する、第一基板を含み、その第一基板は上面及び下面を有する。上記ディスプレイ装置は、上記第一基板と連結された第二基板も有する。上記ディスプレイ装置はさらに、第一基板の下面を通って光を照射するためのバックライトを含む。上記第一基板は、第一基板の上面の上に形成される、光を反射する光反射層を有する。上記光反射層は上面を有する。上記第一基板はまた、光反射層の上面の上に形成される、光を吸収する光吸収層を含む。また、複数の開口部のそれぞれにおいて、光吸収層の少なくとも一部が張り出して光反射層を覆い、第二基板の上面と光吸収層の間には空間が存在する。

いくつかの実施形態において、第二基板は複数の画素の各画素に形成される機械式変調器を含む。いくつかの実施形態において、光吸収層は、樹脂中に懸濁された光吸収材料の混合物、フォトレジスト及び黒色材料のうち少なくとも一つを含む。いくつかの実施形態において、複数の開口部において、光反射層はテーパ形状を有している。いくつかの実施形態において、上記空間は流体で満たされている。いくつかの実施形態において、上記流体はシリコンオイル、エタノール、フッ化ケイ素及び潤滑剤のうち少なくとも一つを含む。

本開示で記述される主題の別の創造的な態様は、方法によって実施することができる。上記方法は透明基板の上に光反射層を形成するステップを含む。上記光反射層は上面を有する。そして、光吸収層が光反射層の上面の上に形成される。次に、光反射層及び光吸収層の両方の一部が除去され、各開口部において光吸収層の少なくとも一部が張り出して光反射層を覆うような、開口部を画定する。

いくつかの実施形態において、光反射層及び光吸収層の一部を除去するステップは、ウェットエッチングにより光反射層の一部を除去するステップを含む。いくつかの実施形態において、光反射層及び光吸収層両方の一部を除去するステップは、光吸収層をエッチングするステップと、光吸収層のエッチング後に、エッチングされた光吸収層をエッチング用マスクとして使用する、光反射層をエッチングするステップを含む。いくつかの実施形態において、光吸収層の一部は、光反射層の除去に先行して除去される。

いくつかの実施形態において、透明基板はガラス及びプラスチックのうち少なくとも一つを含む。いくつかの実施形態において、光吸収層は樹脂中に懸濁された光吸収材料の混合物、フォトレジスト及び黒色材料のうち少なくとも一つを含む。いくつかの実施形態において、光反射層は開口部においてテーパ形状を有する。

本明細書中で記述される主題の一以上の実施の詳細が、添付する図面及び以下の記載に説明される。この発明の概要において提供される例は主として微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）を基礎とするディスプレイの観点から述べられているが、ここで提供されるコンセプトは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、電気泳動ディスプレイ及び電界放出ディスプレイなど、他のタイプのディスプレイに対して適用しても良く、同様に、ＭＥＭＳマイク、センサー及び光スイッチといったディスプレイ以外の他のＭＥＭＳデバイスに適用してもよい。他の特徴、態様、及び利点は、明細書、図面及び請求項により明らかとなるであろう。以下の図面の相対的な寸法は縮尺と合っていない可能性があることに留意されたい。

開口層構造を形成する工程例の段階を示す。 ディスプレイ装置の概要図の一例を示す。 シャッター機構の斜視図の一例を示す。 表示領域の回路図の一例を示す。 表示パネルの断面図の一例を示す。 ディスプレイ装置の表示面の平面図の一例を示す。 開口層構造を形成する工程例の段階を示す。 開口層構造の一例を示す。

本開示は自己整合の開口部を有するディスプレイ及びそのような開口部の製造方法に関連する。光吸収層及び光反射層を含む開口層を備えるディスプレイも存在する。いくつかの実施形態において、光吸収層は光反射層の上に配される。上記開口層は、光が通りぬけられるように各層を貫いて形成される開口部を含む。以前、そのような層が堆積され、その後前記開口部を形成するようにパターニングされた際は、製造公差及び装置の種類から問題が生じた。つまり、光反射層の開口部が最後には光吸収層の開口部よりも小さくなってしまうかもしれないのである。このズレによって光反射層が表示画面から目に見えるようになってしまい、結果として例えばディスプレイのコントラスト比を低下させるような好ましくない反射が生じる。さらに、ディスプレイを製造するのに用いられる工程は、フォトレジストの使用のような多くの段階を必要とすることがあり、それらによって非効率的で高価な製造となってしまう。

いくつかの実施形態において、ここに開示される開口層を形成する方法は、光反射層の開口部が、光吸収層の開口部よりも小さくなる危険性を低減する。上記の方法は、光吸収層の少なくとも一部が張り出して光反射層を覆うことで、そのようになる。いくつかの実施形態において、上記光吸収層は光反射層を実質的に完全に覆い、一部が張り出して覆う。光反射層は、鑑賞する側から見えることを防ぐためにテーパ形状にエッチングされてもよい。これによって鑑賞する側からの好ましくない反射を減らすことができ、光源が配されている、反射層の背面からの反射が増加する。これにより光が開口部を通り抜けなかったとしても、その光を再利用することができる。従って、本開示の態様はディスプレイに開口層構造を形成し、光吸収層が、少なくとも一部が張り出して光反射層を覆うように、光反射膜をテーパ形状にエッチングする方法として実施することができる。この方法では、開口部を形成するのに別のフォトレジストを塗布することなく、直接パターニングすることができる感光性の材料で光吸収層を作ることができるため、フォトレジストの使用を避けることができる。このように、それはフォトレジスト層のように振る舞う。その結果パターニングされた光吸収層は、その後、下層の光反射層のためのエッチング用マスクとして機能する。従って、本開示の態様は、以下より詳細に述べるとおり、フォトレジストの堆積やエッチングなどの余計な加工段階を排除する、効率的な方法として実施することができる。

上記方法は、基板を提供するステップと、上記基板上へ光反射層を提供するステップと、上記光反射層上へ光吸収層を提供するステップと、を含む。それから第一の穴が光吸収層に形成され、光反射層に第二の穴が形成され、開口部が形成される。光吸収層の一部が張り出して光反射層を覆うように、光反射層をテーパ形状へとサイドエッチするのにウェットエッチングが用いられる。ウェットエッチングにおいては、光反射層上で生じるサイドエッチングの量を調整するために、薬液の濃度、量、及び種類を調整することができる。

本開示で記述される主題の特定の実施形態は、実施により以下の潜在的な利点の一つ以上を実現することができる。光吸収層は光反射層を覆い、少なくとも一部が張り出して覆い、鑑賞する側からの好ましくない反射を低減する。好ましくない反射を低減することによってディスプレイのコントラスト比が向上する。さらに、光反射層の形態によって、光源が配されている背面からの反射を増加させることができ、光が開口部を通り抜けなかったとしても、その光を再利用することができる。さらに、そのような開口部を製造する工程は、より少ないステップで済むため、従ってより効率的である。

ディスプレイ装置は基板上の複数の画素の各画素に形成される、光の透過を可能にすることができる、光透過セクションを含む。ディスプレイ装置はまた、光透過セクションに当てはまる形状に対応するように形成される遮光部材の動作を許すことによって、各画素の光の強度を制御するために導入されるシャッター機構を含む。

二層の膜積層体はディスプレイ装置の鑑賞する側に形成される光吸収層または光吸収膜と、ディスプレイ装置の照明装置の表面側に形成される光反射層または光反射膜とを含む。この積層された膜は、それからパターニングにより、開口部とも呼ばれる光透過セクションを形成する。この種類の積層された膜により、照明装置からの光が光透過セクションを通過することができる。上記光吸収層または光吸収膜は、周囲のまたは環境の光反射を抑える機能を持ち、そして光反射層または光反射膜は、光を節約し、または再利用するために、照明装置からの光を照明装置側へと反射して戻す機能を持つ。

図１は、開口層構造１０１を形成する工程例１００の段階を示す。開口層の形成工程１００は、二層の積層された膜の一部を除去することによって、光透過セクションまたは開口部を形成するのに用いられてもよい。図１（ａ）は基板１０２の上に形成される光反射層１０４を示す。光反射層１０４は、例えばアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、または銀（Ａｇ）からつくられてもよい。基板１０２はガラス及びプラスチックのような、透明で光を透過する材料からつくられてもよい。次に、図１（ｂ）に示されるように、光吸収層１０６が光反射層１０４の上に形成される。上記光吸収層１０６は、例えばクロム（Ｃｒ）からつくられてもよい。その後、図１（ｃ）では、光吸収層１０６の上にフォトレジスト層１０８が形成される。その後、図１（ｄ）では、光反射層１０４及び光吸収層１０６を含む、二層の積層された膜の一部を選択的に除去することで開口部１１０が形成される。光反射層１０４は、湿式薬品への含浸や、ドライプラズマによるエッチングまたはイオンビームによるエッチング、または上記のいずれかの組み合わせのような、フォトレジスト層１０８及び／または光吸収層１０６をマスクとして使用する、どんなエッチング工程を用いてもよい。その後、図１（ｅ）では、フォトレジスト層１０８が剥離される。

開口部の形成工程を簡略化するために、開口層構造を形成する製造方法が提供される。いくつかの実施形態において上記製造方法は、光反射層を基板の上に形成する段階と、その後、光吸収層を上記光反射層の上に形成する段階と、を含む。その後、光反射層は開口部を形成するようにパターニングされる。いくつかの実施形態において、光反射層の一部はウェットエッチングによって除去されてもよい。いくつかの実施形態において、開口部は光反射層をサイドエッチングすることによって形成されてもよい。いくつかの実施形態において、光吸収層の一部は開口部を形成するために、光反射層の一部を除去するよりも先に除去される。いくつかの実施形態において、光吸収層は、後の光反射層の一部の除去でエッチングマスクとして使用される。上記開口部または光透過セクションは、二層の積層された膜から光吸収層及び光反射層の一部が除去されたセクションである。いくつかの実施形態において、上記開口部はフォトレジストを使用することなく形成される。その代わりに、光反射層をエッチングするマスクとして光吸収層を使用することで開口部が形成される。従ってフォトレジストの塗布及び剥離工程をなくすことができ、製造工程が簡略化される。

ディスプレイ装置の製造方法は以下の段階を備えてもよい。例えばその製造方法は、第二基板表面へ光を反射するために光反射層を形成する、光反射層の形成段階を含む。第二基板は光変調器を含む。その製造方法はまた、光反射層の上面の上に光吸収層を形成する、光吸収層の形成段階を含む。光吸収層は樹脂中に懸濁された光吸収材料の混合物を含む。その製造方法はまた、別個のフォトレジストを使用しないで開口部を形成することができるように、光吸収層をマスクとして使用して光反射層の一部を除去することにより、開口部または光透過セクションを形成する、開口部形成段階を含む。その代わりに、開口部は光吸収層をマスクとして使用して形成される。従って、フォトレジストの塗布及び剥離工程をなくすことができ、ディスプレイ装置の製造工程は簡略化される。

いくつかの実施形態において、結果的にディスプレイ装置は、一組の画素それぞれを通って光を通すことを可能にする、光透過セクションまたは開口部が形成された第一基板と、第一基板と連結され、画素ごとに形成される機械式光変調器を含む、第二基板と、を含む。いくつかの実施形態において、第一基板の上に光反射層が形成され、その光反射層の上に光吸収層が形成される。いくつかの実施形態において、第二基板と光吸収層の間に空間が存在する。いくつかの実施形態において、その空間は流体で満たされる。

いくつかの実施形態において、光吸収層は樹脂中に懸濁された光吸収材料の混合物を含む。上記光吸収材料は、黒色材料、フォトパターン可能な材料、またはフォトレジストでもよい。

いくつかの実施形態において、光反射層は、開口部において光吸収層が光反射層の上に被覆を形成する程度までサイドエッチングされてもよい。いくつかの実施形態において、上記光反射層は薄膜の多層スタックを含んでもよい。

図２はディスプレイ装置１の概要図の例を示す。ディスプレイ装置１は、表示パネル１０と、照明装置４０と、制御ユニット５０と、を含む。表示パネル１０は第一基板２０と、シャッター機構３３を備える第二基板３０と、第一基板２０及び第二基板３０の間に挟まれる作動流体と、を含む。

第一基板２０は表示パネル１０の後側の上に形成される基板である。第一基板２０は照明装置４０からの光の照射表面も備える。第二基板３０は表示パネル１０の表示スクリーン側の上に形成される基板である。第二基板３０は一組のスキャン線ＧＬ（ＧＬ_１、・・・、ＧＬ_ｊ、・・・ＧＬ_ｍ：ｊ及びｍは整数である）及び一組のデータ線ＤＬ（ＤＬ_１、・・・、ＤＬ_ｉ、・・・、ＤＬ_ｎ：ｉ及びｎは整数である）を含む。第二基板はスキャンドライバ３１と、データドライバ３２と、一組のシャッター機構ユニット３３も含む。図２において、表示領域ＡＲの第二基板３０上で、各スキャン線ＧＬはＸまたは水平方向に沿って伸びている。スキャン線ＧＬはＹまたは垂直方向に平行に配されている。図２において、データ線ＤＬはそれぞれスキャン線ＧＬと絶縁されてＹ方向に延びている。これらのＧＬ及びＤＬ線で囲まれたそれぞれの領域が、それぞれ画素ＰＩＸを形成する。

スキャンドライバ３１は、逐次的なスキャン信号を、例えば図２の上から下へ、各スキャン線ＧＬに対して供給する。各スキャン線ＧＬの一端はスキャンドライバ３１と連結する。データドライバ３２は、スキャン信号が供給されるタイミングと同期して、各ＤＬ線に対してビデオ信号を供給する。

シャッター機構３３は、図３に示されるようにシャッターユニット３４をシフトすることによって、各画素ＰＩＸの光強度を変化させる。より具体的には、第二基板３０の作動流体側の表面の上にシャッター機構３３が形成される。シャッター機構３３は、照明装置４０から各画素ＰＩＸのディスプレイ側への光を遮光し、または透過させる。

シャッター機構３３は、図３に示されるように、シャッターユニット３４及びアクチュエータユニット３５を備える。シャッターユニット３４は遮光部材として機能する長方形の板である。シャッターユニット３４は、図５、６に示される光透過セクションＡや光透過セクションまたは図７の開口部７０８の形状に対応する形状を有する。換言すれば、二つの溝３４ａ及び遮光ユニット３４ｂが形成されて、光透過セクションＡまたは７０８を通る、光の透過や遮断ができる。

図３はシャッター機構３３の斜視図の例を示す。シャッター機構３３については上記図２において検討した。シャッター機構３３において、アクチュエータユニット３５は開アクチュエータ３６及び閉アクチュエータ３７を含む。開アクチュエータ３６はアクチュエータユニット３５によってシャッターユニット３４を開けるように動かされる。換言すれば、シャッターユニット３４により照明装置４０からの光が透過することができる。さらに具体的には、開アクチュエータ３６はシャッターユニット３４を、シャッターユニット３４に形成された二つの溝３４ａが光透過セクションＡまたは７０８と対向する位置まで動かす。この開アクチュエータ３６は第一電極ユニット３６１と第二電極ユニット３６２とを備える。

第一電極ユニット３６１は第一電圧印加装置３６１ａ及び一対の第一動作ユニット３６１ｂを備える。第一電圧印加装置３６１ａは、電圧が印加される一対の支持棒３６１ａａを備える。各第一動作ユニット３６１ｂの一端は、第一電圧印加装置３６１ａの支持棒３６１ａａの上部に連結される固定端である。各第一動作ユニット３６１ｂの他端は自由端である。各第一動作ユニット３６１ｂは、第二電極ユニット３６２の直線部分３６２ｂｂの近くに形成される。

第二電極ユニット３６２は一対の第二電圧印加装置３６１ａ及び一対の第二動作ユニット３６２ｂを備える。一対の第二電圧印加装置３６１ａは、電圧が印加される一対の支持棒３６２ａａを備える。各第二動作ユニット３６２ｂの一端は、第二電圧印加装置３６２ａの支持棒３６２ａａの上部に連結され、他端はシャッターユニット３４と連結する。これらの第二動作ユニット３６２ｂは、シャッターユニット３４の短い側と平行に形成される直線部分３６２ｂｂを備える。第一電圧印加装置３６１ａ及び第二電圧印加装置３６２ａの間の電圧差が特定の電圧を超えるように電圧を印加することで、一対の第一動作ユニット３６１ｂ及び一対の第二動作ユニット３６２ｂが、最も近い距離に位置している第一動作ユニット３６１ｂの自由な側から接近する。これによってシャッターユニット３４は開アクチュエータ３６側に移動する。このようなシャッターユニット３４のシフトにより、溝３４ａが光透過セクションＡまたは７０８と対向する場所へと移動し、配置される。

一方で、閉アクチュエータ３７はシャッターユニット３４を閉じるのに動かされる。換言すれば、シャッターユニット３４は照明装置４０からの光を遮光する。より具体的には、シャッターユニット３４は遮光ユニット３４ｂが光透過セクションＡと対向する位置へと移動されるように動かされる。閉アクチュエータ３７は第一電極ユニット３７１及び第二電極ユニット３７２を備える。

第一電極ユニット３７１は第一電圧印加装置３７１ａ及び一対の第一動作ユニット３７１ｂを備える。第一電圧印加装置３７１ａは、電圧が印加される一対の支持棒３７１ａａを備える。各第一動作ユニット３７１ｂの一端は第一電圧印加装置３７１ａの支持棒３７１ａａの上部に連結される固定端であり、他端は自由端である。各第一動作ユニット３７１ｂは、第二電極ユニット３７２の直線部分３７２ｂｂの近くに形成される。

第二電極ユニット３７２は一対の第二電圧印加装置３７２ａ及び一対の第二動作ユニット３７２ｂを備える。一対の第二電圧印加装置３７２ａは、電圧が印加される一対の支持棒３７１ａａを備える。各第二動作ユニット３７２ｂの一端は第二電圧印加装置３７２ａの支持棒３７２ａａの上部に連結され、他端はシャッターユニット３４と連結する。これらの第二動作ユニット３７２ｂは、シャッターユニット３４の短い側と平行に形成される直線部分３７２ｂｂを備える。第一電圧印加装置３７１ａ及び第二電圧印加装置３７２ａの間の電圧差が特定の電圧を超えるように電圧を印加することで、一対の第一動作ユニット３７１ｂ及び一対の第二動作ユニット３７２ｂが、最も近い距離に位置している第一動作ユニット３７１ｂの自由な側から接近する。これによってシャッターユニット３４は閉アクチュエータ３７側に移動する。このようなシャッターユニット３４のシフトにより、遮光ユニット３４ｂが光透過セクションＡまたは７０８と対向する場所へと移動する。

このようにシャッター機構ユニット３３はシャッターユニット３４を動かし、図２に示されるように各画素ＰＩＸの光の強度を制御する。

図２を振り返ると、照明装置４０は、例えば発光ダイオードを含む。照明装置４０は表示パネル１０の後側に搭載され、表示パネル１０へと光を照射する。いくつかの実施形態において、制御ユニット５０は、例えば中央処理装置（ＣＰＵ）を含む。制御ユニット５０は上述のディスプレイ装置１の各構成部品に電気的に連結され、ディスプレイ装置１全体の動作を制御する。制御ユニット５０はまた、外部システムから入力されたビデオデータを一時的に保存するためのメモリを備えてもよい。

図４は表示領域ＡＲの概要図の例を示す。表示パネル１０の画素ＰＩＸの構造が図４に描かれており、それはまた図２に示される表示パネル１０の表示領域ＡＲと等価な回路を示している。各画素ＰＩＸは、画素中の各画素ＰＩＸを連続して指定するために、一つのスキャン線ＧＬ及び二つのデータ線ＤＬを備える。上記二つのデータ線ＤＬのうちの一つがシャッターユニット３４を開の位置まで動かす信号を送るためのデータ線ＤＬである。他方のデータ線ＤＬはシャッターユニット３４を閉の位置まで動かす信号を送るためにデータ線ＤＬである。

各画素ＰＩＸは二つの薄膜トランジスタＴＦＴ及び二つのキャパシタＣを備える。上記二つの薄膜トランジスタＴＦＴ上のゲートは電気的にスキャン線ＧＬに連結される。さらに、上記二つの薄膜トランジスタのうち一方のソースは電気的にデータ線ＤＬに連結され、シャッターユニット３４を開く信号を送る。この薄膜トランジスタ上のドレインは、画素ＰＩＸ内にあるキャパシタＣの一つの上にある電極の一つ及び開アクチュエータ３６用の電圧印加装置の一つと並列に連結する。このキャパシタＣ上の他方の電極は電気的に接地されている。

画素ＰＩＸ内の他方の薄膜トランジスタのソースは、シャッターユニット３４が閉状態になるよう動かす信号を送るデータ線ＧＬと連結する。この薄膜トランジスタＴＦＴのドレインは、画素ＰＩＸ内のキャパシタＣの一つの上にある電極の一つ及び閉アクチュエータ３７用の他の電圧印加装置の一つと並列に連結する。このキャパシタＣ上の他の電極は電気的に接地されている。

図５に表示パネル１０の断面図の例を示す。まず第二基板３０について説明する。この説明では、第一基板２０と対向する第二基板３０の表面を「上部」として言及している。換言すると、たとえ第二基板３０が図５の上下反対に表現されても、第二基板３０の一番下の層の一番下の表面が依然として「上部」または「上面」と言及される。第二基板３０は透明基板ＳＵＢ２の上面の上に堆積される誘電体層ＤＥ１を備える。いくつかの実施形態において、誘電体層ＤＥ１は、例えば化学気相堆積（ＣＶＤ）または物理気相堆積（ＰＶＤ）によって光透過基板ＳＵＢ２上に堆積されてもよい。いくつかの実施形態において、光透過基板ＳＵＢ２はガラスまたはプラスチックでできていてもよい。いくつかの実施形態において、誘電体層ＤＥ１は、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）または窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）で構成されてもよい。

第一導電層Ｅ１はこの誘電体層ＤＥ１の上面の上に堆積される。その後、複数のスキャン線ＧＬもまたパターニングされる。各画素ＰＩＸ内のスキャン線ＧＬの一部は薄膜トランジスタＴＦＴのゲートを形成する。誘電体層ＤＥ２がこの第一導電層Ｅ１の上面の上に堆積される。いくつかの実施形態において、誘電体層ＤＥ２はＳｉＯ_２またはＳｉ_３Ｎ_４のような材料で構成されてもよい。

上記誘電体層ＤＥ２の上面の上に酸化物半導体層ＡＳが堆積される。その後、薄膜トランジスタＴＦＴのソース領域、ドレイン領域及びチャネル領域が酸化物半導体層ＡＳをパターニングすることによって形成される。上記酸化物半導体層ＡＳの上面の上に第二導電層Ｅ２が堆積される。その後、複数のデータ線ＤＬが第二導電層Ｅ２をパターニングすることによって形成される。この第二導電層Ｅ２の一部は薄膜トランジスタＴＦＴのソース領域及びドレイン領域との接触点として形成される。キャパシタＣは、第一導電層Ｅ１と第二導電層Ｅ２とで形成される平板と、これらのＥ１、Ｅ２層の間に挟まれる酸化物半導体部分を含む。

その後、誘電体層ＤＥ３が第二導電層Ｅ２の上面の上に堆積される。この誘電体層ＤＥ３の上面の上に犠牲的機械層またはパッシベーション誘電体層ＳＤが形成される。その後、導電性のスルーホール（図５には図示せず）が誘電体層ＤＥ３及び犠牲的機械層ＳＤに形成され、アクチュエータユニット３５が第二導電層Ｅ２と電気的に連結する。

犠牲的機械層ＳＤの上面の上にシャッター機構形成層ＳＨが形成され、そこにはシャッターユニット３４及びアクチュエータユニット３５が形成される。シャッター機構ユニット３３はこのようにして形成され、また導電性のスルーホール（図５には図示せず）を経由して第二基板３０に固定される。犠牲的機械層ＳＤはシャッターユニット３４と誘電層ＤＥ３との間の空隙を形成するために除去される。その後、シャッターユニット３４はアクチュエータユニット３５を通じた動作をできるように支持される。

第一基板２０が次に説明される。簡単のために、第二基板３０と対向する第一基板２０の表面はここにおいて「上面」と言及される。換言すれば、第一基板２０は図５において垂直に向いているため、第一基板２０の一番上の層の一番上の表面が「上部」または「上面」とみなされる。第一基板２０において、反射膜ＲＦが、例えばガラスまたはプラスチックでできた透明基板ＳＵＢ１の上面の上に堆積される。上記反射膜は光を反射するのにＡｇ、ＡｌまたはＣｕなどの材料を含む。その後、反射膜ＲＦの上面の上に光吸収材料とともに混合された樹脂を含む光吸収樹脂膜ＢＭが堆積される。この光吸収樹脂膜ＢＭは、カーボンブラックまたはチタンブラックなどの光吸収材料を利用してもよい。さらに、この光吸収材料と混合される樹脂としてアクリル樹脂が利用されてもよい。

光透過セクションＡは、光反射膜ＲＦ及び光吸収樹脂膜ＢＭを含む二層の積層された膜ＬＹの各画素ＰＩＸと対応する部分に形成される。上記光透過セクションＡは、二層の積層膜ＬＹの一部が除去されたセクションである。これらの光透過セクションＡは長方形の形状に形成されても良く、二つの光透過セクションＡは各画素ＰＩＸについて平行に提供されてもよい。

上記構造の第一基板２０と第二基板３０の間にシールユニットにより作動流体が注入される。シールユニットはエポキシ樹脂のような複合樹脂を含んでもよい。いくつかの実施形態において、シャッター機構３３の駆動電圧を下げるために作動流体はある程度の誘電定数を、潤滑剤として機能するためにある程度の粘度を有する。例えば作動流体はシリコンオイル、エタノール、フッ化ケイ素、またはハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）でもよい。

図６にディスプレイ装置の表示面の平面図の例を示す。具体的には、図６はディスプレイ装置１の表示面側から見たときの第一基板２０の平面図を示す。図６に描かれるように、光透過セクションＡは光吸収樹脂膜ＢＭ内に形成されている。さらに、図６に描かれるように、光透過セクションＡは長方形の形状に形成されても良く、二つの光透過セクションＡは各画素ＰＩＸについて平行に提供されてもよい。

図７は開口層構造７０１を形成する工程の例の段階を示す。具体的に図７は、図２及び５の第一基板２０と似た、開口層構造７０１の製造方法を示す。図７（ａ）に示されるように、光反射層７０４が基板７０２の上面の上に堆積される。

図７（ｂ）に示されるように、その後、光吸収層７０６は光反射層７０４の上に堆積される。いくつかの実施形態において、光吸収層７０６は、樹脂中に懸濁された感光性の材料、フォトレジスト、フォトパターン可能な材料、または黒色材料で構成されてもよい。いくつかの実施形態において、光吸収層７０６は光反射層７０４上にＣＶＤまたはＰＶＤによって堆積されてもよい。

図７（ｃ）に示されるように、その後、光吸収層７０６は紫外線（ＵＶ）及びマスクを用いたフォトリソグラフィーによってパターニングされる。一組の穴が光吸収層７０６へと形成される。いくつかの実施形態において、通常のフォトリソグラフィー及び露光工程が用いられて、光吸収層７０６へ一組の穴が形成される。いくつかの実施形態において、上記一組の穴は一組の光透過セクションまたは開口部７０８を形成するのに用いられる。

図７（ｄ）に示されるように、光反射層７０４は光透過セクションまたは開口部７０８を形成するようにパターニングされる。具体的には、光反射層７０４は光吸収層７０６をマスクとして用いて、光透過セクションまたは開口部７０８を形成するためにパターニングされる。光吸収層７０６にある一組の穴によって曝露された部分の光反射層７０４は、光透過セクションまたは開口部７０８を形成するために除去される。いくつかの実施形態において、光吸収層７０６にある一組の穴によって曝露された部分の光反射層７０４を除去するのにエッチングが用いられてもよい。いくつかの実施形態において、光反射層７０４のエッチングには、湿式薬品への含浸や、ドライプラズマによるエッチングまたはイオンビームによるエッチング、または上記のいずれかの組み合わせが用いられてもよい。いくつかの実施形態において、光反射層７０４をパターニングする際に、ウェットエッチングが特に実施される。光反射層７０４がパターニングされる程度は、使用される化学的流体の種類やその量及び／または濃度によって制御される。いくつかの実施形態において、光反射層７０４がエッチングされてもよい程度を制御するためにサイドエッチングが実施される。いくつかの実施形態において、光反射層７０４の一部を除去するのに先行して、基板７０２から光吸収層７０６の一部が除去される。

図８は開口層構造の例を示す。具体的に図８は、図７に示される開口層構造７０１の断面を拡大した図である。

いくつかの実施形態において、光反射層７０４をパターニングする際に、光反射層７０４が光吸収層７０６の下に隠れ、完全に覆われるようにサイドエッチングの量を調整してもよい。従って、ディスプレイ装置１側がユーザーによって見られると、実際には光反射層７０４は全く見ることができず、それにより好ましくない光反射が生じない。さらに、この形態によって照明装置４０側から見る際の光反射層７０４の露出が増える。このように光反射層７０４をパターニングすることで、光吸収層７０６は少なくとも一部が張り出して光反射層７０４を覆うので、鑑賞側からの光反射層７０４からの好ましくない光の反射を抑制する。同様に、光反射層７０４は、光が再利用され、節約されるように、照明装置４０からの光をできるだけ多く反射する。

いくつかの実施形態において、光吸収層７０６の底面と基板７０２の上面間に光反射層７０４のテーパ形状によって生じる空間が存在する。

いくつかの実施形態において、光反射層７０４をパターニングするのにウェットエッチングが利用されてもよい。光反射層７０４がサイドエッチングされる度合いは、さまざまなパラメータを変えることで調整することができる。そのようなパラメータには、用いられるエッチング液の種類、その成分、その量、及び／またはその液の濃度が含まれる。さらに、このやり方で生じるサイドエッチングの量は、例えばドライエッチングと比較して簡単に調整することができる。光吸収層７０６は、サイドエッチングの量が主としてまたは専ら光反射層７０４に適用されるように、マスクとしても利用される。

図５、７及び８に示されるディスプレイ装置１において、第一基板２０または基板７０２上に反射膜ＲＦまたは光反射層７０４が形成されてもよい。反射膜ＲＦは光を第二基板３０の上面へと反射する。光吸収樹脂膜ＢＭまたは光吸収層７０６が反射膜ＲＦまたは光反射層７０４の上面の上に形成されてもよい。いくつかの実施形態において、光吸収樹脂膜ＢＭは、例えば樹脂中に混ぜられた、または懸濁された光吸収材料を含んでよい。光透過セクションまたは開口部７０８は、光反射膜ＲＦ（または光反射層７０４）及び光吸収樹脂膜ＢＭ（または光吸収層７０６）を含む二層積層膜ＬＹの一部が除去されたセクションである。したがって、光透過セクションＡまたは７０８は、光吸収樹脂膜ＢＭ（または光吸収層７０６）をマスクとして活用することで、フォトレジスト層を使用せずに、形成されることができる。これによりフォトレジストの塗布工程及び剥離工程をなくすことができ、製造工程が簡略化され、合理化される。

さらに、本開示のディスプレイ装置１において、光透過セクションＡまたは７０８を形成するための反射膜ＲＦ（または光反射層７０４）をサイドエッチングにより作ることができる。これによりディスプレイ装置１側から見た際の反射膜ＲＦ（または光反射層７０４）からの光の反射が抑制される。さらに反射膜ＲＦ（または光反射層７０４）は、照明装置４０からの光が再利用され、節約されるように、できるだけ多くの光を反射する。

さらに、ディスプレイ装置１の製造方法は、光を第一基板２０の第二基板３０側の上面へ光を反射する反射膜ＲＦを形成するステップを含んでもよい。その後、光吸収樹脂膜ＢＭが反射膜の上面に、樹脂中の光吸収材料として形成される。その後、光吸収樹脂膜層をマスクとして使用して反射膜ＲＦの一部を除去することによって、光透過セクションＡが形成される。従って、光透過セクションＡは光吸収樹脂膜ＢＭをマスクとして活用することで、フォトレジスト層を使用せずに、形成することができる。これによりフォトレジストの塗布工程及び剥離工程をなくすことができ、製造工程が効果的に簡略化される。

いくつかの実施形態において、アンダーカットを得るためにサイドエッチング工程を実施することができるように、ウェットエッチングによって反射膜ＲＦがパターニングされる。その結果、鑑賞側から見た際の反射膜からの光の反射を抑制できる。さらに、反射膜ＲＦは照明装置４０からの光を再利用し節約できるように、できる限り多くの光を反射する。いくつかの実施形態において、第二基板の上面と光吸収樹脂膜ＢＭとの間の空間は、流体で満たされる。その流体は、シリコンオイル、エタノールまたはフッ化ケイ素を含む。

ディスプレイ装置１の開示例において、光透過セクションＡは長方形の形状でよく、また各画素ＰＩＸと平行に形成されてもよい。しかし、本開示はこの例に限定されるものではない。光反射膜ＲＦ及び光吸収樹脂膜ＢＭを含む二層積層膜ＬＹを備える、いかなる形状の、そしていかなる個数の光透過セクションＡでも良く、光が透過できるよう各画素ＰＩＸにセクションを形成すために、両方の層の一部が除去される。光透過セクションＡは例えば、正方形の形状でもよい。

ディスプレイ装置１の製造方法の例では、光反射膜を光透過セクションＡに形成するためにパターニングする際にウェットエッチングを使用すると説明した。しかし、本開示はこの例に限定されるものではない。換言すれば、光反射膜ＲＦを光透過セクションに形成するためにパターニングする際に、ドライエッチングまたはイオンベースのプラズマエッチングを用いてもよい。

ここで開示されたディスプレイ装置及び製造方法は上記の実施形態を使用する。しかし、本開示は上記記述に限定されるものではなく、本開示の範囲及び精神を外れない全ての改良及び変形が可能である。

ここにおいて記述されるように、開口層構造には様々な付加的な構造が組み合わされてよい。いくつかの実施形態において、構造は開口層の一部または全てに対して、及び／または一部のまたは全ての開口部に対して組み合わせられる。いくつかの実施形態において、開口層が開口部へとパターニングされた後、開口層上に複数の空間が形成されてもよい。

ここに開示された実施形態と関連して記述された、さまざまな例示的な論理、論理ブロック、モジュール、回路、及びアルゴリズムプロセスは、電子機器、コンピュータソフトウェア、または両者の組み合わせとして実施されてよい。ハードウェアとソフトウェアの互換性について、機能性の観点から一般的に記述され、そして様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路及び工程により説明された。そのような機能性がハードウェアまたはソフトウェアで実施されるかどうかは、個々の応用及び全体のシステムに課せられた設計制約次第である。

ここに開示された態様と関連して記述された、さまざまな例示的な論理、論理ブロック、モジュール及び回路を実施するのに用いられるハードウェア及びデータ処理装置は、ここに記述される機能を実行することを意図された、汎用のシングルまたはマルチチッププロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、またはその他のプログラム可能論理回路、ディスクリートゲートまたはトランジスタロジック、ディスクリートハードウェア構成機器、またはそれらの組み合わせのいずれかを備えて実施または実行されてもよい。メインプロセッサは、マイクロプロセッサ、従来のプロセッサのいずれか、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械でよい。プロセッサは、例えばＤＳＰとマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと併せる一つ以上のマイクロプロセッサ、その他の同様の形態のような、計算装置の組み合わせとして実施してもよい。いくつかの実施形態において、特定の工程及び方法が、与えられた機能に特有の電気回路によって実行されてもよい。

一つ以上の態様において、記述された機能は、本明細書中に開示される構造及びそれらの構造的な相当物、またはそれらの組み合わせのいずれかを含む、ハードウェア、デジタル電子回路、コンピュータソフトウェア、ファームウェアにおいて実施されてもよい。本明細書に記載される主題の実施形態は一つ以上のコンピュータプログラムとして、すなわち、データ処理装置による実行のために、またはその働きの制御のために、コンピュータストレージ媒体にエンコードされた、一つ以上のコンピュータプログラム命令のモジュールとして、実施されることができる。

本開示に記述された実施形態への様々な変更は、当業者にとって自明であり得て、ここにおいて定義される一般的な原理は、本開示の精神または範囲から逸脱せずに、他の実施に適用されてもよい。従って特許請求の範囲は、ここに示された実施形態に限定される意図ではなく、本開示並びにここで開示された原理及び新規な特徴と整合性のある、最も広い範囲において認められるべきである。

加えて、当業者は、「上」「下」という単語は時に図の描写を容易にするために用いられ、適切に配置されたページの図の向きに対応する相対的な位置を示し、実施されるいずれかの装置の適切な向きを反映していないかもしれないことを容易に理解する。

別個の実施の文脈で本明細書中において記述された、いくつかの特徴は、組み合わされて一つの実施形態で実施されることもできる。反対に、一つの実施形態の文脈で記述された様々な特徴は、別々の複数の実施形態または適切なサブコンビネーションによって実施されてもよい。さらに、特徴はいくつかの組み合わせにおいて動作すると上述されたかもしれず、当初そのように特許請求されたとしても、特許請求された組み合わせから一つ以上の特徴がその組み合わせから削除されることがあり、特許請求された組み合わせは、サブコンビネーションまたはサブコンビネーションの変形を指してもよい。

同様に、図中に特定の順番で工程が描写されていても、これは望ましい結果を達成するには、そのような工程が示される特定の順番で若しくは順番に実施されること、または描写される工程が全て実施されること、を要求するものとして理解されるべきでない。さらに、図はフローダイアグラムの形式で一つ以上の工程の例を概略的に描写することがある。しかし、描写されていない他の工程を概略的に描写された工程の例に組み込むことができる。例えば、一つ以上の工程を、描写されたいずれか工程の前に、後に、同時に、または間に実施することができる。特定の状況では、並行作業及び並行処理が有利かもしれない。さらに、上述の実施形態中の様々なシステム構成要素の分離は、全ての実施形態におけるそのような分離を要求するものと理解されるべきでなく、記述されたプログラムコンポーネント及びシステムは一般的に一つのソフトウェア製品に統合され、または複数のソフトウェアへとパッケージされることができると理解されるべきである。加えて、他の実施形態も以下の特許請求の範囲の範囲内である。ある場合には、特許請求の範囲に列挙された動作は、異なった状態で実施され、それでも望ましい結果を達成することができる。

１ ディスプレイ装置
１０ 表示パネル
２０ 第一基板
３０ 第二基板
３１ スキャンドライバ
３２ データドライバ
３３ シャッター機構
３４ シャッターユニット
３４ａ 溝
３４ｂ 遮光ユニット
３５ アクチュエータユニット
３６ 開アクチュエータ
３７ 閉アクチュエータ
４０ 照明装置
５０ 制御ユニット
１００ 開口層の形成工程
１０１、７０１ 開口層構造
１０２、７０２ 基板
１０４、７０４ 光反射層
１０６、７０６ 光吸収層
１０８ フォトレジスト層
１１０ 開口部
３６１、３７１ 第一電極ユニット
３６１ａ、３７１ａ 第一電圧印加装置
３６１ａａ、３７１ａａ 支持棒
３６１ｂ、３７１ｂ 第一動作ユニット
３６２、３７２ 第二電極ユニット
３６２ａ、３７２ａ 第二電圧印加装置
３６２ａａ、３７２ａａ 支持棒
３６２ｂ、３７２ｂ 第二動作ユニット
３６２ｂｂ、３７２ｂｂ 直線部分
７０８ 開口部
Ａ 光透過セクション
ＡＲ 表示領域
ＡＳ 酸化物半導体層
ＢＭ 光吸収樹脂膜
Ｃ キャパシタ
ＤＥ１、ＤＥ２、ＤＥ３ 誘電体層
ＤＬ データ線
Ｅ１ 第一導電層
Ｅ２ 第二導電層
ＧＬ スキャン線
ＰＩＸ 画素
ＲＦ 光反射膜
ＳＤ 犠牲的機械層
ＳＨ シャッター機構形成層
ＳＵＢ１、ＳＵＢ２ 透明基板
ＴＦＴ 薄膜トランジスタ

Claims (11)

1. 複数の開口部のそれぞれを通って光を透過させることができる複数の開口部を画定する第一基板であって、上面及び下面を有する第一基板と、
   前記第一基板と連結された第二基板と、
   前記第一基板の下面を通って光を照射するためのバックライトと、を備えるディスプレイ装置であって、前記第一基板が、
   前記第一基板の前記上面の上に形成される光を反射する光反射層であって、上面を有し、前記複数の開口部のそれぞれにおいて前記光反射層がテーパ形状を有し、前記反射層の前記テーパ形状が前記開口部の中央方向へと前記基板の向きにすぼまる、光反射層と、
   前記光反射層の前記上面の上に形成される光を吸収する光吸収層であってさらに、前記複数の開口部のそれぞれにおいて、前記光吸収層の少なくとも一部が張り出して前記光反射層を覆い、前記第二基板と前記光吸収層の間に空間が存在する、光吸収層と、を含む、ディスプレイ装置。
2. 前記第二基板が複数の画素の各画素に形成された機械式変調器を含む、請求項１に記載のディスプレイ装置。
3. 前記光吸収層が、樹脂中に懸濁された光吸収材料の混合物、フォトレジスト及び黒色材料のうち少なくとも一つを含む、請求項１に記載のディスプレイ装置。
4. 前記空間が流体で満たされている、請求項１に記載のディスプレイ装置。
5. 前記流体が、シリコンオイル、エタノール、フッ化ケイ素、及び潤滑剤のうち少なくとも一つを含む、請求項４に記載のディスプレイ装置。
6. 上面及び下面を有する第一基板を提供するステップと、
   前記第一基板の前記下面を通って光を照射するためのバックライトを提供するステップと、
   前記第一基板の前記上面の上に、上面を有する光反射層を形成するステップと、
   前記光反射層の前記上面の上に光吸収層を形成するステップと、
   各開口部において前記光吸収層の少なくとも一部が張り出して前記光反射層を覆うように、且つ前記開口部のそれぞれにおいて、前記光反射層がテーパ形状を有し、前記反射層の前記テーパ形状が前記開口部の中央方向へと前記基板の向きにすぼまるように、開口部を画定するために、前記光反射層及び前記光吸収層の一部を除去するステップと、
   第二基板を前記第一基板と連結するステップと、
   を備えるディスプレイ装置を製造するための方法。
7. 前記光反射層及び前記光吸収層の一部を除去するステップが、ウェットエッチングを用いて前記光反射層の一部を除去するステップを含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記光反射層及び前記光吸収層の一部を除去するステップが、前記光吸収層をエッチングするステップと、前記光吸収層をエッチングした後に、エッチングされた光吸収層をマスクとして用いて前記光反射層をエッチングするステップと、を含む、請求項６に記載の方法。
9. 前記光吸収層の一部を除去するステップが、前記光反射層の一部を除去するステップに先行する、請求項６に記載の方法。
10. 前記第一基板がガラス及びプラスチックのうち少なくとも一つを含む、請求項６に記載の方法。
11. 前記光吸収層が、樹脂中に懸濁された光吸収材料の混合物、フォトレジスト及び黒色材料のうち少なくとも一つを含む、請求項６に記載の方法。

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