JPH0244075B2 - - Google Patents

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JPH0244075B2
JPH0244075B2 JP57115305A JP11530582A JPH0244075B2 JP H0244075 B2 JPH0244075 B2 JP H0244075B2 JP 57115305 A JP57115305 A JP 57115305A JP 11530582 A JP11530582 A JP 11530582A JP H0244075 B2 JPH0244075 B2 JP H0244075B2
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JP
Japan
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display device
shutter
shutter element
elements
electrodes
Prior art date
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JP57115305A
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JPS5810787A (ja
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Uyuiremieeru Reimon
Uaisu Hooruusharuru
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SANTORU EREKUTORONIKU ORUROJE SA
Original Assignee
SANTORU EREKUTORONIKU ORUROJE SA
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Publication date
Application filed by SANTORU EREKUTORONIKU ORUROJE SA filed Critical SANTORU EREKUTORONIKU ORUROJE SA
Publication of JPS5810787A publication Critical patent/JPS5810787A/ja
Publication of JPH0244075B2 publication Critical patent/JPH0244075B2/ja
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    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F9/00—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
    • G09F9/30—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements
    • G09F9/37—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements being movable elements
    • G09F9/372—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements being movable elements the positions of the elements being controlled by the application of an electric field

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般に表示装置に関し、特に、電卓お
よび電子時計のような電池を動作電圧源とする携
帯用機器に用いることができる表示セルをつくり
だすための静電型小型表示装置に関する。
外観が魅力的で、低い電源電圧で動作し、電力
消費レベルが非常に低く、しかも廉価に製作する
ことができる表示装置の発明および開発に相当の
努力が払われてきた。電子回路、特にCMOS集
積回路の電力消費レベルが低下し、表示部で消費
される電力量が全電力量と比較して無視し得なく
なつた現在、液晶表示デバイスは、上記のような
条件を満たせなくなつた。さらに、このような装
置もしくはデバイスは制御が複雑であり、そのコ
ントラストや美観は望ましいほどに好適ではな
い。
電力消費レベルが低い表示装置もしくはデバイ
スの中でも、米国カリホルニア州キユーペルチノ
（Cupertino）所在のDisplay Technology
Corpration社発行によるW.R.Aiken著の文献
「An Electrostatic Sign−The Distec System」
に記述されているような「The Distec System」
として知られている装置を挙げることができよ
う。この装置は、公告用パネルまたは大寸法の記
号表示に用いられている。この装置は、ヒンジに
よつて軸から懸垂されたシヤツタ要素により形成
されるモジユールを備え、シヤツタ要素は電極系
により印加される電界の作用により回転すること
ができる。制御電圧は約3000ボルトである。しか
しながら、この装置を制御電圧の低い小型表示装
置の製作に適用することができる、と言うような
示唆はこれまでのところ何んらなされていない。
また、電界または電子ビームの作用下で変形可
能であり、集積回路の製造法から導出される方法
で製作することができる膜を用いた光変調デバイ
スも知られている。この変調デバイスは例えば米
国特許第3600798号および第3886310号明細書に記
述されている。第１番目に述べた米国特許には、
電界の作用を受けて膜が変形することにより透過
光量を変調するための装置が開示されており、他
方第２番目に述べた米国特許には、電子ビームの
作用による膜の変形によつて光の反射角を変える
ための装置が開示されている。しかしながら、こ
れら装置のいずれも表示装置を構成してはおら
ず、いずれの場合にも膜の運動振幅が非常に小さ
く、従つて装置に補助光源を設けることが必要で
ある。
本発明の１つの目的は、電力消費レベルが非常
に低く、コントラストが卓越しており、低い電源
電圧で動作し、しかも集積回路技術を用いて製造
することができる小型表示装置を提供することに
ある。
本発明の他の目的は、制御を多重化することが
できる小型表示装置を提供することにある。
本発明によれば、上記の目的を達成するため
に、次のような表示装置が提案される。即ち、こ
の表示装置は１つの担体からなり、担体には、キ
ヤビテイと、弾性取付け手段によつて担体に取付
けられたシヤツタ要素とが設けられている。シヤ
ツタ要素は静止状態でキヤビテイを閉鎖し、電界
の作用を受けて回転する時にはキヤビテイを開く
ことができる。表示装置はキヤビテイごとに少く
とも１対のシヤツタ要素を有し、各シヤツタ素子
は２つの弾性取付け手段によつて担体に取付けら
れている。弾性取付け手段は、シヤツタ素子の各
側部に、同じ対の他のシヤツタ素子に隣接する側
部とアライメント（位置合せ（整合））させて配
置されている。また表示装置は上記シヤツタ要素
と該シヤツタ要素に配属された制御電極との間に
制御電圧を加えることにより当該制御電極との間
に、電界を発生する制御手段を有し、この電界が
１つあるいはそれ以上の対のシヤツタ要素を回転
させる。表示装置はさらに保持手段を有し、この
保持手段は、シヤツタ要素を回転させるのに必要
な上述の電界が存在しない時にもシヤツタ要素間
の電圧差により生じる電界の作用下で、ある対の
２つのシヤツタ要素ゐを動作状態に留めておく。
本発明の他の目的および利点は、添付図面に単
なる例として示す本発明の特定の実施例に関する
以下の説明から一層明瞭になろう。
第１図は、本発明による表示装置の１部を示す
略図である。絶縁支持体もしくは担体１には、ほ
ぼ矩形状をした複数の凹部もしくはキヤビテイ２
が設けられている。キヤビテイは、閉鎖もしくは
シヤツタ要素Ｖによつて閉鎖されている。これら
シヤツタ要素Ｖも矩形の形状をしており、シヤツ
タ要素の各側部に設けられている２つの弾性の取
付け手段３によつて担体１に取付けられている。
閉鎖要素もしくはシヤツタ要素Ｖは対をなしてお
り、同じ対に属するシヤツタ要素の弾性取付け手
段は該シヤツタ要素の隣接する側部と並べて配設
されている。シヤツタ要素Ｖおよびその取付け手
段は、少なくとも部分的に導電性材料によつて形
成されている。シヤツタ要素の同じ列において、
各対の１つのシヤツタ要素は第１の電極ａ１また
はａ２に接続されており、他のシヤツタ要素は第
２の電極ｂ１またはｂ２に接続されている。シヤ
ツタ要素対からなる各行と関連して、対向電極も
しくは制御電極C1ないしC4が設けられており、
これら電極は図示のようにキヤビテイもしくは凹
部２の底部で、各シヤツタ要素対に面するように
配置することができる。
第１図に示した表示装置は次のような仕方で動
作する。
直流電圧あるいは交流電圧とすることができる
制御電圧が、シヤツタ要素Ｖとそれに関連の制御
電極との間に印加されると、シヤツタ要素はその
休止位置から変位し、制御電圧が発生する電界Ｅ
の作用下で弾性取付け手段３を中心に回転して、
担体の平面に対し実質的に垂直に配位する位置を
取る。シヤツタ要素が回転変位する角度は、発生
する電界の強さならびにシヤツタ要素がその休止
位置から変位した時に、シヤツタ要素の弾性取付
け手段が発生する回転トルクに依存する。１対の
シヤツタ要素が作動すると、その対のシヤツタ要
素は互いに極く接近し、シヤツタ要素間即ち電極
ａ１およびｂ１またはａ２およびｂ２間に保持電
圧が印加され、それによつてシヤツタ要素は互い
に吸引し合い、その結果制御電圧を取払うことが
できる。シヤツタ要素Ｖは、制御電圧および保持
電圧が取払われる時に、弾性取付け手段３によつ
て発生される戻しトルクにより、担体１の平面に
対し平行な休止位置に戻る。
後述するように、上述のシヤツタ要素の制御お
よび保持機構は、本発明による装置の多重制御を
可能にすると言う利点を有する。
次に第２図および第３図を参照して、多重制御
の１例に関し詳細に説明する。
第２図は、３つの列および３つの行に配列され
た９つの表示装置E11ないしE33のマトリツクス配
列を示す略図である。各表示素子は、少なくとも
一対のシヤツタ要素から構成されており、そのう
ちの１つのシヤツタ要素は第１の列電極ａ１，ａ
２またはａ３に接続され、他のシヤツタ要素は、
第２の列電極ｂ１，ｂ２またはｂ３に接続されて
いる。所与の行の素子は、同じ制御電極C1，C2
またはC3によつて制御される。第３図には、第
２図に示した素子E12，E21，E23およびE32の表示
を可能にするために、列電極および行電極に印加
される信号の１例を示す信号波形図が示されてい
る。時点t0においては、全べての素子は零にリセ
ツトされている。この状態から出発して、時点t0
から時点t3の間で、３つの列が時系列的に付活さ
れる。即ち時点t0とt1との間では、電圧VSおよび
VS−VMがそれぞれ列電極ａ１およびｂ１に印
加され、時点t1とt2の間では列電極ａ２およびｂ
２に印加され、そして時点t2とt3との間で列電極
極ａ３およびｂ３に印加される。所与の列の１つ
または複数の素子の表示は、該列の付活と同時に
対応の制御電極（単数または複数）に電圧−VS
を印加することによつて制御される。所与の列の
素子の表示は、当該列が付活されている期間外に
は、列電極間に印加される保持電圧VMによつて
維持される。図示の実施例においては、表示が零
にリセツトされない限り、保持電圧は連続的に存
在する。実際上、所与の列に対しては、保持電圧
は当該列の付活期間外にのみ、当該列の素子を表
示したい場合に限り要求されるものである。電圧
VSは、シヤツタ要素を完全に回転せしめるのに
は不充分ではあるが、該電圧VSの２倍値即ち
2VSでシヤツタ要素は完全に回転せしめられるよ
うに選ばれている（シヤツタ要素を保持電圧によ
つて保持することができる場合にはシヤツタ要素
は完全に回転していることになる）。したがつて、
或る１つの素子を表示しない場合には、当該素子
のシヤツタ要素が接続されている列電極には、電
圧VSが印加され、第２の電極には電圧VMが印
加され、他方その制御電極は零電位に維持され
る。
シヤツタ要素Ｖは導電性でなければならない。
追つて明らかになるように、この点に関する有利
な解決策は、シリコンのような絶縁支持体もしく
は担体の上にアルミニウムのシヤツタ要素を設け
ることである。しかしながら、同じ対のシヤツタ
要素が互いに決して電気接触しないようにするた
めの手段を設けなければならないことを理解され
るであろう。次に第４ａ図および第４ｂ図を参照
してこのような手段の１つについて説明する。
第４ａ図は、リブ３１および弾性取付け手段３
が設けられている１つのシヤツタ要素Ｖを示し、
第４ｂ図は第４ａ図における線Ａ−Ａに沿う断面
図を示す。
第４ａ図から明らかなように、シヤツタ要素Ｖ
の１部は導電性材料（例えばアルミニウム）から
形成されており、他の部分は絶縁性材料（例えば
フツ化マグネシウム）から形成されている。導電
性部分は、シヤツタ要素の上部全体を包摂し、他
方絶縁部分はシヤツタ要素の下部でリブ３１の領
域にだけ存在する。リブ３１は、同じ対の２つの
シヤツタ要素が作動した時に、その絶縁部分が、
互いに面し合い、それによりシヤツタ要素の導電
性部分間に間隔が固定的に設定されるように配置
されている。したがつてリブを設けることによ
り、同じ対のシヤツタ要素を絶縁することが可能
となる、また堅牢なシヤツタ要素を実現できると
言う利点ならびにその美観を高めることができる
と言う利点も得られる。
同じ対に属するシヤツタ要素間の電気接触を回
避する他の方法として、凹部もしくはキヤビテイ
の底部にストツパ手段を設けることが考えられ
る。このストツパ手段は、キヤビテイもしくは凹
部の底部に設けられたボス４（第５図および第６
図参照）によつて形成することができ、このボス
４はシヤツタの回転軸の下側に延在し、その幅は
同じ対の２つのシヤツタ要素間の間隔にほぼ等し
く選ばれている。
第５図は本発明による表示装置の１部分を示す
横断面図である。なお第５図において、第１図に
示したものと同じ要素は同じ参照番号で示してあ
る。第５図にも、凹部もしくはキヤビテイ２が設
けられている絶縁担体１が示されている。また、
シヤツタ要素V1およびV2も示されており、その
うち１つのシヤツタ要素V1は作動位置で示され
ており、他のシヤツタ要素V2は休止位置で示さ
れている。担体１は、透明の板７上に載置され、
該透明の板７の内面には、それ自体透明である制
御電極Ｃが担持されている。透明な板７の外面
は、光吸収材料からなる層８によつて覆われてい
る。装置の上面は、スペーサ要素（間隔要素）９
により適当な間隔で保持されている第２の透明板
６により保護されている。
透明板６および７ならびにスペーサ要素９は、
装置のための保護室を形成し、この室は密封する
ことができる。例えば、透明壁をガラスから形成
し、そしてスペーサ要素をプラスチツク材料から
形成することができる。第５図にはまた弾性取付
け手段３の下側で担体１に設けられている間隔凹
部が示されている。この凹部５の目的は、弾性取
付け手段のための支持体としての働きをさせるこ
とおよびシヤツタ要素の下向きの運動を制限して
該シヤツタ要素がキヤビテイの底部に接触しない
ようにすることである。また第５図には、既述の
ストツパ手段の１つが示されている。図示のスト
ツパ手段は、各キヤビテイ２の底部に形成された
ボス４から構成されており、所与の対のシヤツタ
要素が作動された位置で互いに接触するのを阻止
する働きをする。第５図にはまた、入射光Liが休
止位置にあるシヤツタ要素、例えばV2によつて
反射されたり、シヤツタ要素例えばV1が作動さ
れた位置にある時に、光吸収性材料からなる層８
により吸収される模様が示されている。
第６図は、本発明の別の実施例の１部を示す断
面図である。この実施例においては、各制御電極
は実際上２つの電極によつて形成されている。即
ち電極C′1およびC″1が、V′1およびV″1のようなシ
ヤツタ要素の第１の行を制御するための電極を形
成しており、C′2およびC″2が、V′2およびV″2のよ
うなシヤツタ要素の第２の行を制御するための電
極を形成し、以下同様である。電極C′1にはシヤ
ツタ要素V′1が組合わされており、そして電極C″1
にはシヤツタ要素V″1が組合わされている。一対
のシヤツタ要素V′1およびV″1は、例えば、シヤ
ツタ要素V′1に電圧（VS−VM／２）を印加し、
制御電極C′1に電圧（−VS−VM／２）を印加
し、シヤツタ要素V″1に電圧（VS＋VM／２）を
印加し、そして制御電圧C″1に電圧（−VS＋
VM／２）を印加することによつて作動する。こ
の実施例においては、既述の実施例の場合とは異
なり、シヤツタ要素とその制御電極との間には同
じ電位差2VSが存在する。制御電圧は、２つの別
個の対に属し隣接する２つのシヤツタ要素間に保
持電圧VMが生じないようにするために、１つの
対と次の対とで極性を逆にすることができる。し
たがつて、シヤツタ要素V′1およびV″1の対に関
して上に述べた電圧を用いるとすれば、シヤツタ
要素V′2およびV″2にはそれぞれ電位（VS＋
VM／２）および（VS−VM／２）が印加され、
他方、電極C′2およびC″2にはそれぞれ電位（−
VS＋VM／２）および（−VS−VM／２）が印
加される。
第６図に示した装置の別の有利な制御方法とし
て、電圧＋VSをシヤツタ要素V′1および制御電極
C″1に印加し、そして電圧−VSをシヤツタ要素
V″1制御電極C′1に印加することができる。
その場合シヤツタ要素は、2VSに等しい電圧に
よつて作動し、そして制御電極が零電圧に戻つた
場合でも作動位置に保持される。
第６図はまた、吸収材料層が存在しない場合
に、装置を透過モードでも使用できることを示し
ている。この場合には、シヤツタ要素は光学的手
段として働き、シヤツタ要素が作動位置にある時
には入射光を通過させ、そして休止位置にある時
には入射光を反射するように働く。
本発明による装置は、電子集積回路技術を用い
て有利に製造することができる。この場合には、
担体はシリコン・ウエーハとする。シヤツタ、該
シヤツタ要素の弾性取付手段および列電極は、約
50ないし200ナノメータ厚さのアルミニウム層を
ウエーハの第１の面上に付着しエツチングするこ
とにより作られる。シヤツタ要素がリブを有する
場合には、アルミニウムを付着する前にウエーハ
をエツチングして、しかる後に絶縁層（MgF2）
を付着しエツチングする。次いで、シリコン・ウ
エーハの第２の面を侵蝕することによつてキヤビ
テイを形成する。この侵蝕がシヤツタ要素の下面
に達したならば侵蝕処理を停止してシヤツタ要素
を解放する。各凹部またはキヤビテイの底部は、
透明制御電極が付着されるガラス板により、液晶
表示装置と関連した周知の方法を用いて形成する
ことができる。
本発明による装置は、シリコン以外の基材を用
いて製造することもできる。例えば担体を、サフ
アイアまたは「Kapton」または「Mylar」の商
品名で市販されているようなプラスチツク材料等
の絶縁材料とすることができる。
以上本発明を特定の実施例を参照して説明した
が、本発明はこれら実施例に限られるものではな
く、本発明の範囲から逸脱せずに変形および変更
が可能であることは容易に理解されるであろう。
特に、本発明による装置は、各点を１つまたは２
つ以上の対のシヤツタ要素から形成した点マトリ
ツクス形態、あるいはまた複数対のシヤツタ要素
によつて形成されたセグメント形態で製造するこ
とができる。さらにまた半導体材料ウエーハを用
いることにより、表示回路およびその制御回路を
同時に製作することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による表示装置の１部分を示す
略図、第２図は表示用素子のマトリツクス配列も
しくはアレイにおける表示の１例を示し、第３図
は第２図に示した表示を発生するための制御電圧
および保持電圧の信号波形図であり、第４ａ図お
よび第４ｂ図はシヤツタ要素の１実施例を示し、
第５図は本発明による表示装置の１部分を示す横
断面図、そして第６図は本発明による表示装置の
他の実施例を示す横断面略図である。 １…担体、２…キヤビテイ、Ｖ…シヤツタ要
素、３…弾性取付け手段、３１…リブ、４…ボ
ス、６，７…透明板、８…光吸収材料層、９…ス
ペーサ要素。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ キセビテイと、弾性取付け手段によつて担体
    に取り付けられたシヤツタ要素とが設けられてい
    る担体を備え、前記シヤツタ要素が休止状態で前
    記キヤビテイを閉鎖して、電界の作用下で回転し
    て該キヤビテイを開くことができる小型表示装置
    において、各キヤビテイ毎に少なくとも１対のシ
    ヤツタ要素を有し、ある対の各シヤツタ要素は、
    ２つの弾性取付け手段により前記担体に保持さ
    れ、該弾性取付け手段は、シヤツタ要素の各側部
    に前記対の他のシヤツタ要素と隣接する側部とア
    ライメントさせて配置され、また、上記シヤツタ
    要素と該シヤツタ要素に配属された制御電極との
    間に制御電圧を加えることにより当該制御電極と
    の間に、１つまたは２つ以上の対のシヤツタ要素
    を回転させることができる電界を発生するための
    制御手段が設けられ、さらに１つの対の２つのシ
    ヤツタ要素を回転させるのに必要とされる前記電
    界が存在しない場合にシヤツタ要素間の電圧差に
    より生じる電界の作用下で該対の２つのシヤツタ
    要素を作動状態に保持するための保持手段を備え
    ていることを特徴とする小型表示装置。 ２ 前記制御手段が、前記シヤツタ要素上に配置
    された第１の電極と、前記キヤビテイの底部に配
    置された第２の電極と、前記第１および第２の電
    極間に制御電圧を印加するための手段から成る特
    許請求の範囲第１項記載の小型表示装置。 ３ 前記保持手段が、あつ対の２つのシヤツタ要
    素の電極間に保持電圧を印加するための手段と、
    前記シヤツタ要素が作動する時に、前記シヤツタ
    要素の電極間における電気接触を防止するための
    ストツパ手段から成る特許請求の範囲第１項記載
    の小型表示装置。 ４ 前記ストツパ手段が前記キヤビテイの底部に
    設けられたボスを含む特許請求の範囲第３項記載
    の小型表示装置。 ５ 前記ストツパ手段が、少なくとも部分的に前
    記シヤツタ要素の下表面を覆う絶縁層から成る特
    許請求の範囲第３項記載の小型表示装置。 ６ 前記弾性取付け手段の下側で前記担体に間〓
    凹部を設けた特許請求の範囲第１項記載の小型表
    示装置。 ７ 前記担体の平面に対して実質的に平行である
    第１および第２の壁を有し、該第１の壁が透明で
    ある閉じた室内に配置される特許請求の範囲第３
    項記載の小型表示装置。 ８ 前記担体が、前記第２の電極が設けられる前
    記キヤビテイ底部を形成する前記第２の壁に対し
    て固定されている特許請求の範囲第７項記載の小
    型表示装置。 ９ 前記第２の壁が少なくとも部分的に光吸収材
    料から形成されている特許請求の範囲第８項記載
    の小型表示装置。 １０ 前記第２の壁および前記第２電極が透明で
    ある特許請求の範囲第８項記載の小型表示装置。 １１ 前記シヤツタ要素対が行列をなして配置さ
    れ、１つの列の前記第１の電極が相互に接続さ
    れ、１つの行の前記第２の電極が相互に接続され
    ている特許請求の範囲第３項記載の小型表示装
    置。 １２ 前記れるの制御が時間多重化制御である特
    許請求の範囲第１１項記載の小型表示装置。 １３ 前記第２の電極が、それぞれ２つの分割電
    極から形成されている特許請求の範囲第１項記載
    の小型表示装置。 １４ 前記担体がシリコンから形成されている特
    許請求の範囲第３項記載の小型表示装置。 １５ 前記シヤツタ要素および弾性取付け手段が
    アルミニウムから形成されている特許請求の範囲
    第１４項記載の小型表示装置。
JP57115305A 1981-07-02 1982-07-02 小型表示装置 Granted JPS5810787A (ja)

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JPS5810787A JPS5810787A (ja) 1983-01-21
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