(57)【要約】【課題】ＭＥＭＳシャッタの移動に必要な力を低減すること。【解決手段】表示装置は、基板と、シャッタ部と、前記基板に接続され第１の電極を内部に有する梁状の第１のビーム部と、前記シャッタ部に接続され第２の電極を内部に有する梁状の第２のビーム部と、を含む。前記第１のビーム部の前記第２のビーム部側にある第１の面と、前記第２のビーム部の前記第１のビーム部側にある第２の面とは、前記第１の電極および前記第２の電極が生ずる静電引力により接し、前記第１の面と前記第２の面とが離れた際には、前記第１の面上にある第１の点と、前記第２の面上にあり前記第１の面と前記第２の面とが接する際に前記第１の点に接する第２の点との距離は、前記第１の面と前記第１のビーム部の延びる方向に垂直な面との交線と平行な方向に単調増加または単調減少する。【選択図】図５Ａ
2014092738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
可動のシャッタ部と、
前記基板に接続され第１の電極を内部に有する梁状の第１のビーム部と、
前記シャッタ部に接続され第２の電極を内部に有する梁状の第２のビーム部と、
を含み、
前記第１のビーム部の前記第２のビーム部側にある第１の面と、前記第２のビーム部の前記第１のビーム部側にある第２の面とは、前記第１の電極および前記第２の電極が生ずる静電引力により可動であり、互いに接する第１の状態と互いに離れる第２の状態とを有し、
前記第１の面と前記第２の面とは、前記基板側の第１の端部と、前記第１の端部とは反対側の第２の端部とを有し、
前記第２の状態に置いて、前記第１の面と前記第２の面との距離は、前記第１の端部よりも前記第２の端部の方が大きいことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記第１の面と前記第２の面とが離れた際には、前記第１の面と前記第１のビーム部の延びる方向に垂直な面との交線である第１の線と、前記第２の面上にある前記第１の線に対向する線である第２の線とは平行でない、
ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記第１のビーム部における当該第１のビーム部が延びる方向に垂直な断面は、前記第１の面に向かう２つの辺が平行となる台形状である、
ことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記第１のビーム部は前記第１の電極と当該第１の電極を被覆する第１の誘電膜とを有し、
前記第１の電極における当該第１のビーム部が延びる方向に垂直な断面は、前記第１の面に向かう２つの辺が平行となる台形状である、
ことを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記第１のビーム部は前記第１の電極と当該第１の電極を被覆する第１の誘電膜とを有し、
前記第１の面と垂直な向きの第１の誘電膜の厚さは、前記第１の面と前記第１のビーム部の延びる方向に垂直な面との交線と平行ないずれかの方向に単調増加または単調減少する、
ことを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項６】
前記第２のビーム部における当該第２のビーム部が延びる方向に垂直な断面は、前記第２の面に向かう２つの辺が平行となる台形状である、
ことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項７】
前記第２のビーム部は前記第２の電極と当該第２の電極を被覆する第２の誘電膜とを有し、
前記第２の電極における当該第２のビーム部が延びる方向に垂直な断面は、前記第２の面に向かう２つの辺が平行となる台形状である、
ことを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記第２のビーム部は前記第２の電極と当該第２の電極を被覆する第２の誘電膜とを有し、
前記第２の面と垂直な向きの第２の誘電膜の厚さは、前記第２の面と前記第２のビーム部の延びる方向に垂直な面との交線と平行ないずれかの方向に単調増加または単調減少する、
ことを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
【請求項９】
前記第１の面と前記第２の面との距離は、前記第１の端部から前記第２の端部への方向に、単調増加することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関し、特に画素に微小電気機械システムを用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、微小電気機械システム（Micro Electro Mechanical System）を用いた表示装置が注目されている。この表示装置の表示方式は、ＭＥＭＳシャッタ方式と呼ばれている。ＭＥＭＳシャッタ方式のディスプレイは、液晶表示装置のようにバックライト等の光の透過や反射を制御して画像を表示するが、そのシャッタとして、液晶の偏光ではなく、ＭＥＭＳ技術を用いた機械的なシャッタを用いている点に特徴がある。
【０００３】
特許文献１に示す技術では、各画素回路を構成するシャッタを動かすために、静電引力とばねとが用いられている。シャッタに接続され、内部に電位が供給されるシャッタ側のビームと、そのビームに向かい合い基板に接続し、内部に電位が供給される制御用のビームとは静電引力により接し、ばねの力により離れる。これに伴うシャッタの移動により、光の透過などが制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１９７６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
シャッタ側のビームと制御側のビームとが静電引力により接すると、それらのビームの界面でファンデルワールス力（Van der Waals force）が生じる。このため、ファンデルワールス力により２つのビームが凝着する現象が生じる場合がある。凝着した２つのビームを離すためには、ばねを強化するなどしてビームを離す方向の力を強くする必要がある。
【０００６】
しかしながら、凝着により生じる力やビームを離す方向の力は製造誤差の原因でばらつきやすい。そのため、２つのビームが確実に離れるようにその離す方向の力を強くすると、シャッタを動かすための静電引力も強くする必要が生じ、消費電力の増加要因になる。また、何も対応を取らなければ、表示画像に常時暗い点（黒点）、常時点灯する点（輝点）、点滅輝点が生じてしまい、製造時の歩留まり率が低下してしまう。
【０００７】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであって、その目的は、シャッタに接続されるシャッタ用のビームと、そのビームに向かい合う制御用のビームとを従来より小さい力で離すことができるＭＥＭＳシャッタを用いた表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本出願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下の通りである。
【０００９】
（１）基板と、可動のシャッタ部と、前記基板に接続され第１の電極を内部に有する梁状の第１のビーム部と、前記シャッタ部に接続され第２の電極を内部に有する梁状の第２のビーム部と、を含み、前記第１のビーム部の前記第２のビーム部側にある第１の面と、前記第２のビーム部の前記第１のビーム部側にある第２の面とは、前記第１の電極および前記第２の電極が生ずる静電引力により可動であり、互いに接する第１の状態と互いに離れる第２の状態とを有し、前記第１の面と前記第２の面とは、前記基板側の第１の端部と、前記第１の端部とは反対側の第２の端部とを有し、前記第２の状態に置いて、前記第１の面と前記第２の面との距離は、前記第１の端部よりも前記第２の端部の方が大きい、ことを特徴とする表示装置。
【００１０】
（２）（１）において、前記第１の面と前記第２の面とが離れた際には、前記第１の面と前記第１のビーム部の延びる方向に垂直な面との交線である第１の線と、前記第２の面上にある前記第１の線に対向する線である第２の線とは平行でない、ことを特徴とする表示装置。
【００１１】
（３）（２）において、前記第１のビーム部における当該第１のビーム部が延びる方向に垂直な断面は、前記第１の面に向かう２つの辺が平行となる台形状である、ことを特報とする表示装置。
【００１２】
（４）（３）において、前記第１のビーム部は前記第１の電極と当該第１の電極を被覆する第１の誘電膜とを有し、前記第１の電極における当該第１のビーム部が延びる方向に垂直な断面は、前記第１の面に向かう２つの辺が平行となる台形状である、ことを特徴とする表示装置。
【００１３】
（５）（３）において、前記第１のビーム部は前記第１の電極と当該第１の電極を被覆する第１の誘電膜とを有し、前記第１の面と垂直な向きの第１の誘電膜の厚さは、前記第１の面と前記第１のビーム部の延びる方向に垂直な面との交線と平行ないずれかの方向に単調増加または単調減少する、ことを特徴とする表示装置。
【００１４】
（６）（２）において、前記第２のビーム部における当該第２のビーム部が延びる方向に垂直な断面は、前記第２の面に向かう２つの辺が平行となる台形状である、ことを特徴とする表示装置。
【００１５】
（７）（６）において、前記第２のビーム部は前記第２の電極と当該第２の電極を被覆する第２の誘電膜とを有し、前記第２の電極における当該第２のビーム部が延びる方向に垂直な断面は、前記第２の面に向かう２つの辺が平行となる台形状である、ことを特徴とする表示装置。
【００１６】
（８）（６）において、前記第２のビーム部は前記第２の電極と当該第２の電極を被覆する第２の誘電膜とを有し、前記第２の面と垂直な向きの第２の誘電膜の厚さは、前記第２の面と前記第２のビーム部の延びる方向に垂直な面との交線と平行ないずれかの方向に単調増加または単調減少する、ことを特徴とする表示装置。
【００１７】
（９）（１）から（８）において、前記第１の面と前記第２の面との距離は、前記第１の端部から前記第２の端部への方向に、単調増加する、ことを特徴とする表示装置。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、シャッタに接続されるシャッタ用のビームと、そのビームに向かい合う制御用のビームとを従来より小さい力で離すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態にかかる表示装置の構成の一例を示す図である。
【図２】画素回路の構成の一例を示す回路図である。
【図３】シャッタ機構部および封止基板の構成の一例を示す斜視図である。
【図４】シャッタ機構部の構成の一例を示す平面図である。
【図５Ａ】図４に示すシャッタ機構部のＡ−Ａ切断線における断面の一例を示す断面図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示す２つのビーム部が接する際の断面の一例を示す図である。
【図６】従来のシャッタ機構部に含まれる２つのビーム部に静電引力が働いた際の断面の一例を示す図である。
【図７Ａ】図５Ａに示すＭＥＭＳシャッタの製造工程の一例を示す図である。
【図７Ｂ】図５Ａに示すＭＥＭＳシャッタの製造工程の一例を示す図である。
【図８Ａ】図４に示すシャッタ機構部のＡ−Ａ切断線における断面の他の一例を示す断面図である。
【図８Ｂ】図８Ａに示す２つのビーム部が接する際の断面の一例を示す図である。
【図９Ａ】図８Ａに示すＭＥＭＳシャッタの製造工程の一例を示す図である。
【図９Ｂ】図８Ａに示すＭＥＭＳシャッタの製造工程の一例を示す図である。
【図１０Ａ】図４に示すシャッタ機構部のＡ−Ａ切断線における断面の他の一例を示す断面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａに示す２つのビーム部が接する際の断面の一例を示す図である。
【図１１Ａ】図１０Ａに示すＭＥＭＳシャッタの製造工程の一例を示す図である。
【図１１Ｂ】図１０Ａに示すＭＥＭＳシャッタの製造工程の一例を示す図である。
【図１２】携帯情報端末の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下では、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。出現する構成要素のうち同一機能を有するものには同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態にかかるＭＥＭＳシャッタ方式の表示装置の構成の一例を示す図である。ＭＥＭＳシャッタ方式の表示装置は、マトリクス状に並ぶ複数の画素回路ＰＸと、複数のゲート線ＧＬと、複数の第１の映像信号線ＤＬ１と、複数の第２の映像信号線ＤＬ２と、複数の共通信号線ＣＬと、映像信号供給回路ＸＤＶと、ゲート線走査回路ＹＤＶと、共通電位供給回路ＣＳと、を含む。図１の例に示す表示装置では、３色の発光ダイオードが配置されるバックライトから時分割で出力される赤、青、緑の光が各画素回路ＰＸに照射され、各画素回路ＰＸはその光が透過するか否かを機械的なシャッタを用いて制御することにより画素を表示することで画像を表示する。ゲート線ＧＬはそれぞれ画素回路ＰＸの列のいずれかに対応して設けられ、ゲート線ＧＬの一端はゲート線走査回路ＹＤＶに接続される。共通信号線ＣＬは各画素回路ＰＸに接続され、一端は共通電位供給回路ＣＳに接続される。第１の映像信号線ＤＬ１はそれぞれ画素回路ＰＸの列のいずれかに対応して設けられ、第２の映像信号線ＤＬ２もそれぞれ画素回路ＰＸの列のいずれかに対応して設けられる。第１の映像信号線ＤＬ１および第２の映像信号線ＤＬ２の一端は、映像信号供給回路ＸＤＶに接続されている。各画素回路ＰＸは、その画素回路ＰＸに対応するゲート線ＧＬ、第１の映像信号線ＤＬ１、第２の映像信号線ＤＬ２、共通信号線ＣＬに接続されている。なお、各画素回路ＰＸは光の透過を制御する代わりに機械的なシャッタを用いて光の反射を制御してもよい。
【００２２】
図２は、画素回路ＰＸの構成の一例を示す回路図である。各画素回路ＰＸは、２つの画素スイッチＴ１，Ｔ２と、２つの静電容量Ｃ１，Ｃ２と、シャッタ機構部Ｍとを含む。画素スイッチＴ１，Ｔ２のそれぞれは、ゲート電極、ドレイン電極、ソース電極を含む薄膜トランジスタである。画素スイッチＴ１，Ｔ２のゲート電極は、ゲート線ＧＬに接続している。画素スイッチＴ１のドレイン電極は第１の映像信号線ＤＬ１に接続され、ソース電極はシャッタ機構部Ｍに接続されている。また静電容量Ｃ１の一端は画素スイッチＴ１のソース電極に接続され、他端は接地配線等の一定の電位を供給する配線に接続されている。同様に、画素スイッチＴ２のドレイン電極は第２の映像信号線ＤＬ２に接続され、ソース電極はシャッタ機構部Ｍに接続されている。また静電容量Ｃ２の一端は画素スイッチＴ２のソース電極に接続され、他端は接地配線等に接続されている。また共通信号線ＣＬはシャッタ機構部Ｍに接続されている。ゲート線走査回路ＹＤＶがゲート線ＧＬにハイレベルの電位のパルスを供給すると、画素スイッチＴ１，Ｔ２がオンになる。そして第１の映像信号線ＤＬ１からシャッタ機構部Ｍに映像信号が送られ、その映像信号の電位は、静電容量Ｃ１が記憶する電位差によって画素スイッチＴ１がオフになっても保持される。また第２の映像信号線ＤＬ２からシャッタ機構部Ｍに映像信号が送られ、その映像信号の電位は、静電容量Ｃ２が記憶する電位差によって画素スイッチＴ２がオフになっても保持される。なお、薄膜トランジスタには極性がないので、ソース電極とドレイン電極の接続先が上述と反対になっていてもよい。
【００２３】
図３は、１つの画素回路ＰＸの構成の一例を示す斜視図である。図４は、シャッタ機構部Ｍの構成の一例を示す平面図である。アレイ基板ＳＵＢＭと、封止基板ＳＵＢＳとは対向しており、それぞれの画素回路ＰＸはアレイ基板ＳＵＢＭ上の矩形の領域（以下では画素領域と記す）に形成されている。シャッタ機構部Ｍは、アレイ基板ＳＵＢＭの上層（封止基板ＳＵＢＳに最も近い側）に形成されている。シャッタ機構部Ｍは、シャッタ部ＭＳ、第１アクチュエータ部ＡＣ１、第２アクチュエータ部ＡＣ２を有する。画素領域の図４における左右方向の中央には、シャッタ部ＭＳが設けられている。シャッタ部ＭＳは平面的にみてほぼ長方形であり、シャッタ部ＭＳには長方形のシャッタ開口部ＳＨが設けられている。シャッタ部ＭＳとシャッタ開口部ＳＨとは、長辺が延びる方向（長辺方向）と短辺が延びる方向（短辺方向）とが一致している。シャッタ部ＭＳは、シャッタ部ＭＳの短辺方向に動く。封止基板ＳＵＢＳのアレイ基板ＳＵＢＭ側の面には、遮光膜が形成されている。遮光膜には、シャッタ開口部ＳＨと同じ形状の遮光膜開口部ＢＨが設けられている。遮光膜開口部ＢＨは、シャッタ部ＭＳが短辺方向のどちらかに一杯まで動いた場合に、平面的に見てシャッタ開口部ＳＨとほぼ一致するように設けられている。アレイ基板ＳＵＢＭに対向する封止基板ＳＵＢＳとアレイ基板ＳＵＢＭとの間には、静電引力を強くするために誘電性の液体（例えばシリコンオイル）が充填されている。なお、誘電性の液体の代わりに乾燥窒素を封入してもよい。
【００２４】
第１アクチュエータ部ＡＣ１および第２アクチュエータ部ＡＣ２は図４の左右方向にシャッタ部ＭＳを挟んで向かい合うように設けられている。図４でみると、第１アクチュエータ部ＡＣ１および第２アクチュエータ部ＡＣ２は、それぞれ画素領域のうち左側および右側に設けられている。第１アクチュエータ部ＡＣ１および第２アクチュエータ部ＡＣ２のそれぞれは、２つのシャッタ側アンカＳＡと、２つのシャッタ側駆動部ＳＭと、制御側アンカＣＡと、２つの制御側駆動部ＣＭとにより構成される。第１アクチュエータ部ＡＣ１に含まれる２つのシャッタ側アンカＳＡは画素領域の左端に、制御側アンカＣＡを上下方向に挟んで向かい合うアレイ基板ＳＵＢＭ上の位置に固定されている。第１アクチュエータ部ＡＣ１に含まれる２つのシャッタ側アンカＳＡのそれぞれに１つのシャッタ側駆動部ＳＭが対応している。シャッタ側アンカＳＡのそれぞれは対応するシャッタ側駆動部ＳＭを介してシャッタ部ＭＳの第１アクチュエータ部ＡＣ１側の中央部付近に接続されている。平面的に見て、シャッタ側駆動部ＳＭのそれぞれは、シャッタ部ＭＳと接続する点から左右方向の外側に延び、そこで向きを変え上下方向外側に延び（この部分をシャッタ側ビーム部ＳＢと呼ぶ）、さらに左右方向の外側に画素領域の隅まで延び、そこで屈曲して対応するシャッタ側アンカＳＡに接続する。制御側駆動部ＣＭは、それぞれシャッタ側ビーム部ＳＢに対応して１つずつ設けられている。制御側駆動部ＣＭは制御側アンカＣＡから少し左右方向内側に延びた後に、対応するシャッタ側ビーム部ＳＢの外側の端に隣接する位置に向かって少し曲がりながら延びていく（この部分を制御側ビーム部ＣＢという）。そして、その隣接する位置からシャッタ側ビーム部ＳＢの反対側に屈曲し、制御側アンカＣＡに向かって延び、制御側アンカＣＡに接続される。第２アクチュエータ部ＡＣ２の構造の詳細についても、シャッタ部ＭＳを挟んで対称、つまり左右方向が反対になる点を除いて同様である。
【００２５】
第１アクチュエータ部ＡＣ１に含まれる制御側ビーム部ＣＢは、制御側アンカＣＡを介して画素スイッチＴ１のソース電極に電気的に接続され、第２アクチュエータ部ＡＣ２に含まれる制御側ビーム部ＣＢは、制御側アンカＣＡを介して画素スイッチＴ２のソース電極に電気的に接続される。また第１アクチュエータ部ＡＣ１および第２アクチュエータ部ＡＣ２に含まれるシャッタ側ビーム部ＳＢは、シャッタ側アンカＳＡを介して共通信号線ＣＬに接続されている。シャッタ部ＭＳを動かすには、例えば第１アクチュエータ部ＡＣ１に含まれる制御側ビーム部ＣＢに共通信号線ＣＬの電位より高い電位を印加し、第２アクチュエータ部ＡＣ２に含まれる制御側ビーム部ＣＢに共通信号線ＣＬと同じ電位を印加する。そうすると、第１アクチュエータ部ＡＣ１の制御側ビーム部ＣＢおよびシャッタ側ビーム部ＳＢの間に静電引力が生じてシャッタ部ＭＳが第１アクチュエータ部ＡＣ１側に動く。シャッタ部ＭＳが第１アクチュエータ部ＡＣ１側に動く際、静電引力は距離の２乗に比例するため、はじめにシャッタ側ビーム部ＳＢと制御側ビーム部ＣＢとが最も近い長方形の長辺方向外側の部分にどうしが引き寄せられて接し、その後、それに伴うシャッタ側ビーム部ＳＢの移動と制御側駆動部ＣＭの変形等によって徐々に内側の部分も接していく。最終的には、シャッタ側ビーム部ＳＢと制御側ビーム部ＣＢとの大部分が静電引力により接するようになる。その際にシャッタ開口部ＳＨと遮光膜開口部ＢＨとが重なれば光が透過し、重ならなければ光が遮蔽される。以降では、シャッタ側ビーム部ＳＢと制御側ビーム部ＣＢとが接する際に接触する面について、制御側ビーム部のＳＢ側を第１の接触面、シャッタ側ビーム部のＣＢ側を第２の接触面と記載する。シャッタ側ビーム部ＳＢと制御側ビーム部ＣＢとが接する際には第１の接触面と第２の接触面とが接する。また、以降ではシャッタ側ビーム部ＳＢと制御側ビーム部ＣＢとをまとめて２つのビーム部と呼ぶ。
【００２６】
第１アクチュエータ部ＡＣ１の２つのビーム部が接していると、第２アクチュエータ部ＡＣ２の２つのビーム部が離れているため、単に第２アクチュエータ部ＡＣ２に含まれる制御側ビーム部ＣＢに電位を印加し静電引力Ｆｅを働かせるだけではシャッタ部ＭＳは移動しない。はじめに第１アクチュエータ部ＡＣ１の２つのビーム部の間で静電引力Ｆｅが働かないようにし、シャッタ側駆動部ＳＭの弾性によるばねの力Ｆｓ等によりシャッタ部ＭＳが中央に復帰し、つぎに第２アクチュエータ部ＡＣ２の２つのビーム部の間で、第１アクチュエータ部ＡＣ１について説明したものと同様のメカニズムにより静電引力Ｆｅが働いてシャッタ部ＭＳが第２アクチュエータ部ＡＣ２側に動く。
【００２７】
シャッタ側ビーム部ＳＢや制御側ビーム部ＣＢの断面は四角形であり、アレイ基板ＳＵＢＭに沿って延びる梁状の構造物である。また、シャッタ側ビーム部ＳＢや制御側ビーム部ＣＢについて、基板に垂直な方向（高さ方向）の長さが、延びる方向に垂直かつ高さ方向に直交する向きの長さより大きい。ここで、シャッタ側ビーム部ＳＢや制御側ビーム部ＣＢが延びる方向は、シャッタ側ビーム部ＳＢや制御側ビーム部ＣＢが平面的にみて直線であればその起点から終点への向きを指し、曲線であれば、その接線方向を指す。
【００２８】
図５Ａは、図４に示すシャッタ機構部ＭのＡ−Ａ切断線における断面の一例を示す断面図である。ここで、Ａ−Ａ切断線は、シャッタ側ビーム部ＳＢと制御側ビーム部ＣＢとが接する際に互いに接する点を通過する。つまり図５Ａに示す断面は、２つのビーム部が接する際に接する点が、接しない際にどのような位置関係であるかを示している。また断面の向きは、２つのビーム部のそれぞれの伸びる方向に垂直となる向きである。制御側ビーム部ＣＢの断面は、アレイ基板ＳＵＢＭに沿う方向に延びる２辺であって、第１の接触面に向かう２辺が平行となる台形状である。シャッタ側ビーム部ＳＢの断面は、アレイ基板ＳＵＢＭに沿う方向に延びる２辺であって、第２の接触面に向かう２辺が平行となる台形状である。
【００２９】
制御側ビーム部ＣＢを含む制御側駆動部ＣＭは、第１の電極Ｅ１と、その第１の電極Ｅ１を被覆する第１の誘電膜ＤＦ１とからなり、シャッタ側ビーム部ＳＢを含むシャッタ側駆動部ＳＭは、第２の電極Ｅ２と、その第２の電極Ｅ２を被覆する第２の誘電膜ＤＦ２とからなる。第１の電極Ｅ１の断面は、アレイ基板ＳＵＢＭに沿う方向に延びる２辺であって、第１の接触面に向かう２辺が平行となる台形状である。第２の電極Ｅ２の断面は、アレイ基板ＳＵＢＭに沿う方向に延びる２辺であって、第２の接触面に向かう２辺が平行となる台形状である。また、第１の誘電膜ＤＦ１のうち第１の接触面と第１の電極Ｅ１との間にある部分の厚さは一定であり、第２の誘電膜ＤＦ２のうち第２の接触面と第２の電極Ｅ２との間にある部分の厚さは一定である。また、第１の接触面と制御側ビーム部ＣＢの延びる方向に垂直な面との交線（図５Ａの制御側ビーム部ＣＢの断面のうち右側の辺）である第１の線と、第２の接触面上にあり第１の接触面と第２の接触面とが接する際に第１の線に接する線である第２の線とは平行でない。これは、第１の接触面と第２の接触面とが接する際に互いに接する第１の接触面上の点と第２の接触面上の点との距離が、その距離を計測する第１の点（第２の点）がその断面と第１の接触面（第２の接触面）との交線と平行な方向に動くことにより単調増加または単調減少することを示す。図５Ａの例では、アレイ基板ＳＵＢＭが平面であればそのアレイ基板ＳＵＢＭから離れるにつれ上述の距離が単調増加する。
【００３０】
図５Ｂは、図５Ａに示す２つのビーム部が接する際の断面の一例を示す図である。図５Ａに示す断面を有する２つのビーム部が静電引力Ｆｅにより接する際には、前述の距離の変化に起因して、第１の接触面および第２の接触面の接する下端（距離が最小となる位置に対応する）を支点ＦＰとして２つのビーム部のそれぞれが回転する。その回転により、制御側ビーム部ＣＢと制御側アンカＣＡとの接続部分や、シャッタ側ビーム部ＳＢとそれに接続するシャッタ側駆動部ＳＭの部分との間でねじれの力等により反対方向に回転させようとする回転力Ｆｔが生じる。これはシャッタ側駆動部ＳＭの弾性力等により２つのビーム部を離す方向に生じるばねの力Ｆｓと同じ方向に働く。ばねの力Ｆｓに加えて回転力Ｆｔがファンデルワールス力Ｆｖに対抗する力として働くので、ばねの力Ｆｓのみでファンデルワールス力Ｆｖが対抗できない場合でも２つのビーム部を離せるようになる。また、ファンデルワールス力Ｆｖは距離の６乗に反比例する。すると、制御側ビーム部ＣＢの第１の接触面とシャッタ側ビーム部ＳＢの第２の接触面とが離れることに伴う回転力Ｆｔの低下よりファンデルワールス力Ｆｖの低下の方が大きい。このため、回転力Ｆｔが低下した後はばねの力Ｆｓのみで２つのビーム部を離すことができる。さらに、この回転力Ｆｔは、２つのビーム部が接する際にしか働かないので、従来より強化されていない静電引力Ｆｅでも、２つのビーム部を接しさせることができる。なお、最も静電引力Ｆｅが必要となるのは２つのビーム部が接する前の状態であるので、回転力Ｆｔが２つのビーム部が接する際に邪魔になることはない。また、２つのビーム部が延びる方向に垂直な断面でみて図５Ｂに示す回転が生じる点も重要である。支点ＦＰと回転力Ｆｔを伝えるべき場所とが近いため、たわみにより力が減衰する恐れが低いからである。
【００３１】
図６は、従来のシャッタ機構部Ｍに含まれる２つのビーム部に静電引力Ｆｅが働いた際の断面の一例を示す図である。従来は制御側ビーム部ＣＢの第１の接触面とシャッタ側ビーム部ＳＢの第２の接触面とが接しても、２つのビーム部が延びる方向に垂直な断面で見て回転は生じない。そのため、回転力Ｆｔは生じずファンデルワールス力Ｆｖに対抗するばねの力Ｆｓはより強くなければならない。
【００３２】
また、図５Ａのように、第１の接触面や第２の接触面が制御側ビーム部ＣＢおよびシャッタ側ビーム部ＳＢの進行方向に対して所定の角度を有すれば、制御側ビーム部ＣＢおよびシャッタ側ビーム部ＳＢの移動により生じる媒質の流れが滑らかになる。これにより、シャッタ部ＭＳの移動速度も向上する。シャッタ部ＭＳの動作のばらつきによる開口時間のばらつきを表示諧調に反映させないために、シャッタ部ＭＳが移動する間はバックライトからの光を照射しない制御を行うことが望ましい。この制御を行う場合には、シャッタ部ＭＳの移動時間の短縮分を発光期間に充てることで、輝度を向上させることも可能である。
【００３３】
以下では、図５Ａに示すＭＥＭＳシャッタの製造工程の一例を説明する。はじめに、アレイ基板ＳＵＢＭ上には、薄膜トランジスタ等を含む回路が形成され、その上層に絶縁性のパッシベーション層が設けられる。次に、フォトレジストなどの感光性樹脂をリソグラフィによってパターニングし、紫外線等で硬化させて電極加工用犠牲層ＲＧを形成する。なお、電極加工用犠牲層ＲＧおよびパッシベーション層は、シャッタ側アンカＳＡや制御側アンカＣＡに相当する部分に穴が空いている。次に、電極加工用犠牲層ＲＧの上に第１の電極Ｅ１、第２の電極Ｅ２やシャッタ部ＭＳ等が形成される。これらは不純物をドープしたアモルファスＳｉで形成されており、異方性エッチング処理によってその形状が加工される（図７Ａ参照）。次に、上方よりアッシング処理が行われる。アッシング処理では反応基が多く含まれる上方から優先的に反応が進むため、図７Ｂに示すように電極の断面を台形状に加工することができる。続いて電極加工用犠牲層ＲＧを除去し、加工された第１の電極Ｅ１等にＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法を用いてアルミナの誘電膜を形成すれば、図５Ａに示す２つのビーム部を有するＭＥＭＳシャッタが形成される。なお、第１の電極Ｅ１等は、金属などの他の導電体であってもよいし、誘電体はアルミナ以外の誘電体であってもよい。
【００３４】
シャッタ側ビーム部ＳＢおよび制御側ビーム部ＣＢの構造は、上述のものと異なっていてもよい。図８Ａは、図４に示すシャッタ機構部ＭのＡ−Ａ切断線における断面の他の一例を示す断面図である。図５Ａの例と同様に、制御側ビーム部ＣＢの断面は、アレイ基板ＳＵＢＭに沿う方向に延びる２辺であって、第１の接触面に向かう２辺が平行となる台形状である。シャッタ側ビーム部ＳＢの断面は、アレイ基板ＳＵＢＭに沿う方向に延びる２辺であって、第２の接触面に向かう２辺が平行となる台形状である。また、図５Ａの例と同様に、制御側ビーム部ＣＢを含む制御側駆動部ＣＭは、第１の電極Ｅ１と、その第１の電極Ｅ１を被覆する第１の誘電膜ＤＦ１とからなり、シャッタ側ビーム部ＳＢを含むシャッタ側駆動部ＳＭは、第２の電極Ｅ２と、その第２の電極Ｅ２を被覆する第２の誘電膜ＤＦ２とからなる。
【００３５】
図５Ａの例とは異なり、第１の電極Ｅ１および第２の電極Ｅ２の断面は、アレイ基板ＳＵＢＭに垂直な方向に長い長方形であり、第１の電極Ｅ１および第２の電極Ｅ２の断面の内側の辺どうしは平行である。一方、第１の誘電膜ＤＦ１のうち第１の接触面と第１の電極Ｅ１との間にある部分の厚さは、その厚さを測る箇所が制御側ビーム部ＣＢの延びる方向に垂直な面と第１の接触面との交線と平行ないずれかの方向に動くにつれ単調増加または単調減少する。図８Ａの例では、アレイ基板ＳＵＢＭから離れるにつれ上述の厚さが単調増加する。これにより、第１の接触面と制御側ビーム部ＣＢの延びる方向に垂直な面との交線である第１の線と、第２の接触面上にあり第１の接触面と第２の接触面とが接する際に第１の線に接する線である第２の線とは平行でない。
【００３６】
図８Ｂは、図８Ａに示す２つのビーム部が接する際の断面の一例を示す図である。図８Ａに示す断面を有する２つのビーム部が静電引力Ｆｅにより接する際には、前述の断面形状に起因して、第１の接触面および第２の接触面の接する上端（距離が最小となる位置に対応する）を支点ＦＰとして２つのビーム部のそれぞれが回転する。その回転により、図５Ｂに示す場合と反対側の回転により２つのビーム部を離す方向に回転力Ｆｔが生じる。この回転力Ｆｔによって、図５Ｂに示す例と同様に、ばねの力Ｆｓのみでファンデルワールス力Ｆｖが対抗できない場合でも２つのビーム部を離せるようになる。
【００３７】
次に、図８Ａに示すＭＥＭＳシャッタの製造工程の一例を説明する。電極加工用犠牲層ＲＧの上に第１の電極Ｅ１や第２の電極Ｅ２等を形成するまでの工程は、図５Ａに示すＭＥＭＳシャッタの製造工程と同様である。第１の電極Ｅ１や第２の電極Ｅ２等を異方性エッチング処理によって加工した後には、電極加工用犠牲層ＲＧが除去される（図９Ａ参照）。次に、上方と下方で膜厚が異なるように、窒化ＳｉをプラズマＣＶＤ処理する。プラズマＣＶＤ処理時に、ラジカル供給律速の条件に制御することで、上部に優先的に窒化Ｓｉ膜が成膜される（図９Ｂ参照）。これにより、図８Ａに示す２つのビーム部を有するＭＥＭＳシャッタを形成することができる。
【００３８】
図８Ａに示す例では第１の電極Ｅ１および第２の電極Ｅ２の厚さが上下方向に変化しないため、その電気抵抗を一定に制御しやすい。それにより、制御側駆動部ＣＭやシャッタ側駆動部ＳＭの間に生じる容量と、電気抵抗とにより定まる時定数を一定に収めることがより容易になる。この時定数は、シャッタ部ＭＳを確実に動作させるために一定の値に収める必要がある。
【００３９】
シャッタ側ビーム部ＳＢおよび制御側ビーム部ＣＢのうち一方の断面だけ台形状になっていてもよい。図１０Ａは、図４に示すシャッタ機構部ＭのＡ−Ａ切断線における断面の他の一例を示す断面図である。図５Ａと異なり、制御側ビーム部ＣＢの断面は、制御側ビーム部ＣＢが動く方向に垂直な方向の辺が長い長方形である。シャッタ側ビーム部ＳＢの断面は、アレイ基板ＳＵＢＭに沿う方向の２辺であって、第２の接触面に向かう２辺が平行となる台形状である。また、図５Ａの例と同様に、制御側ビーム部ＣＢを含む制御側駆動部ＣＭは、第１の電極Ｅ１と、その第１の電極Ｅ１を被覆する第１の誘電膜ＤＦ１とからなり、シャッタ側ビーム部ＳＢを含むシャッタ側駆動部ＳＭは、第２の電極Ｅ２と、その第２の電極Ｅ２を被覆する第２の誘電膜ＤＦ２とからなる。
【００４０】
第１の電極Ｅ１の断面は、基板に垂直な方向に長い長方形である。第２の電極Ｅ２の断面は、アレイ基板ＳＵＢＭに沿う方向に延びる２辺であって、第２の接触面に向かう２辺が平行となる台形状である。また、第１の誘電膜ＤＦ１のうち第１の接触面と第１の電極Ｅ１との間にある部分の厚さは一定であり、第２の誘電膜ＤＦ２のうち第２の接触面と第２の電極Ｅ２との間にある部分の厚さは一定である。また、第１の接触面と制御側ビーム部ＣＢの延びる方向に垂直な面との交線である第１の線と、第２の接触面上にあり第１の接触面と第２の接触面とが接する際に第１の線に接する線である第２の線とは平行でない。
【００４１】
図１０Ｂは、図１０Ａに示す２つのビーム部が接する際の断面の一例を示す図である。図１０Ａに示す断面を有する２つのビーム部が静電引力Ｆｅにより接する際には、前述の断面形状に起因して、第１の接触面および第２の接触面の接する下端（距離が最小となる位置に対応する）を支点ＦＰとして２つのビーム部のそれぞれが回転する。その回転により、図５Ｂに示す場合と同じ方向の回転により２つのビーム部を離す方向に回転力Ｆｔが生じる。この回転力Ｆｔによって、図５Ｂに示す例と同様に、ばねの力Ｆｓのみでファンデルワールス力Ｆｖが対抗できない場合でも２つのビーム部を離せるようになる。
【００４２】
次に、図１０Ａに示すＭＥＭＳシャッタの製造工程の一例を説明する。電極加工用犠牲層ＲＧの上に第１の電極Ｅ１や第２の電極Ｅ２等を形成するまでの工程は、図５Ａに示すＭＥＭＳシャッタの製造工程と同様である（図１１Ａ参照）。異方性エッチングされた第１の電極Ｅ１や第２の電極Ｅ２等のうち、断面が台形状にならない第１の電極Ｅ１や他の部材を保護レジスト膜ＲＧＳで覆った後に、上方よりアッシング処理が行われる。アッシング処理により、保護レジスト膜ＲＧＳで覆われていない第２の電極Ｅ２が台形状に加工され、第１の電極Ｅ１等は長方形のまま加工されない（図１１Ｂ参照）。続いて保護レジスト膜ＲＧＳと電極加工用犠牲層ＲＧとを除去し、加工された第１の電極Ｅ１等にＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法を用いてアルミナの誘電膜を形成すれば、図１０Ａに示す２つのビーム部を有するＭＥＭＳシャッタが形成される。
【００４３】
制御側ビーム部ＣＢの先端側は曲がり方が大きいため、制御側ビーム部ＣＢのばね応力の低下やばらつきは避ける方が望ましい。そのため、第１の電極Ｅ１の加工によるばね応力の低下やばらつきを避けることで、より安定した動作をすることが可能である。また、上述の製造方法であれば２つのビーム部のうち必要な箇所だけ加工できるので、他の部材の特性の最適化などが容易にできるという利点がある。
【００４４】
図１２は、本発明の実施形態にかかる表示装置を用いた携帯情報端末ＷＴの一例を示す図である。携帯情報端末ＷＴは、図１等に示す表示装置と同じ構成を有する表示装置ＤＩＳＰと、表示コントローラＣＴＬと、メモリＭＥＭと、マイクロプロセッサＭＰＵと、入出力回路ＩＯと、無線通信回路ＷＬと、電源回路ＰＷＲとを有する。マイクロプロセッサＭＰＵは、メモリＭＥＭに記憶されたプログラムに基づいて、入出力回路ＩＯや表示コントローラＣＴＬを用いて通信や表示を制御する。無線通信回路ＷＬは、無線通信により外部とデータをやりとりし、無線通信回路ＷＬが受信したデータは入出力回路ＩＯを介してメモリＭＥＭに入力され記憶される。電源回路ＰＷＲは、２次電池等により構成され、各部に電源を供給する。インターネット上の情報を閲覧する際には、例えば、無線通信回路ＷＬは、マイクロプロセッサＭＰＵの制御により外部から圧縮された画像データを取込み、入出力回路ＩＯを介してマイクロプロセッサＭＰＵやメモリＭＥＭに転送する。そして、マイクロプロセッサＭＰＵはユーザの指示に基づいて、圧縮された画像データのデコードや信号処理を行い、表示データをメモリＭＥＭに格納する。さらにマイクロプロセッサＭＰＵの命令により、表示コントローラＣＴＬはその表示データを取得し、その表示データが示す画像を表示装置ＤＩＳＰに表示させる。本発明により、表示装置ＤＩＳＰの性能を向上させ、携帯情報端末ＷＴのコストを下げ、またバッテリ持続時間などの性能を向上させることも可能となる。
【符号の説明】
【００４５】
ＣＬ  共通信号線、ＣＳ  共通電位供給回路、ＤＬ１  第１の映像信号線、ＤＬ２  第２の映像信号線、ＧＬ  ゲート線、ＰＸ  画素回路、ＸＤＶ  映像信号供給回路、ＹＤＶ  ゲート線走査回路、Ｔ１，Ｔ２  画素スイッチ、Ｃ１，Ｃ２  静電容量、Ｍ  シャッタ機構部、ＡＣ１  第１アクチュエータ部、ＡＣ２  第２アクチュエータ部、ＢＨ  遮光膜開口部、ＣＡ  制御側アンカ、ＣＢ  制御側ビーム部、ＣＭ  制御側駆動部、ＭＳ  シャッタ部、ＳＡ  シャッタ側アンカ、ＳＢ  シャッタ側ビーム部、ＳＨ  シャッタ開口部、ＳＭ  シャッタ側駆動部、ＳＵＢＳ  封止基板、ＳＵＢＭ  アレイ基板、ＤＦ１  第１の誘電膜、ＤＦ２  第２の誘電膜、Ｅ１  第１の電極、Ｅ２  第２の電極、ＦＰ  支点、Ｆｅ  静電引力、Ｆｓ  ばねの力、Ｆｔ  回転力、Ｆｖ  ファンデルワールス力、ＲＧ  電極加工用犠牲層、ＲＧＳ  保護レジスト膜、ＣＴＬ  表示コントローラ、ＤＩＳＰ  表示装置、ＩＯ  入出力回路、ＭＥＭ  メモリ、ＭＰＵ  マイクロプロセッサ、ＰＷＲ  電源回路、ＷＬ  無線通信回路、ＷＴ  携帯情報端末。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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