(57)【要約】      （修正有）【課題】  製造が容易で、性能の良いカラー可変ピクセルを提供する。【解決手段】  カラー可変ピクセルは、第１プレートと第２プレートと第３プレートとを有する。３枚のプレートは平行に設けられている。第２プレートは変形可能な反射性のプレートである。第１プレートの片側からの入射光線は変調され、特定周波数の光線のみが第２プレートにより反射される。反射光線の周波数は、第１プレートと第２プレートとの間の距離に関係する。第３プレートに加えられた電圧によって第２プレートが変位し、第１プレートと第２プレートとの間の距離を変化させる。そのため、反射光線の周波数が変わる。【選択図】  図５Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１プレートと、
前記第１プレートと平行に設けられた動作プレートと、
前記第１プレートと前記動作プレートとの間に平行に設けられて該第１プレートとともに空洞を形成する第２プレートであって、該第１プレートの片側からの入射光線が変調され、特定周波数の光線のみが該第２プレートにより反射され、前記第３プレートに加えられた電圧により該第２プレートが変位して該第１プレートと該第２プレートとの間の距離を変化させて、該反射光線の周波数を変化させる、第２プレートと、
を有する、カラー可変ピクセル。
【請求項２】
干渉平面ディスプレイを形成するために使用され、前記干渉平面ディスプレイは、
制御回路と、駆動回路と、モジュレータアレイとを備え、
前記モジュレータアレイの全てのピクセルは、前記第１プレートと、前記第２プレートと、前記動作プレートとを有し、
前記制御回路が前記動作プレートに接続されて、特定の波長を持つ光線を反射するために前記モジュレータアレイのモジュレータの空洞の長さを制御し、前記駆動回路が前記第１プレートおよび前記第２プレートに接続されて、該モジュレータのオンまたはオフを制御する請求項１のカラー可変ピクセル。
【請求項３】
前記第１プレートが少なくとも、基板と、吸収層と、誘電層とを有する、請求項１または２のカラー可変ピクセル。
【請求項４】
前記基板が透明な導電性基板である、請求項３のカラー可変ピクセル。
【請求項５】
前記誘電層を形成するための材料が、酸化ケイ素または窒化ケイ素または金属酸化物である、請求項３のカラー可変ピクセル。
【請求項６】
前記吸収層が金属から製作される、請求項３のカラー可変ピクセル。
【請求項７】
前記基板がＩＴＯまたはＩＺＯから製作される、請求項３のカラー可変ピクセル。
【請求項８】
前記第１プレートと前記第２プレートとが、狭帯域ミラーと広帯域ミラーと非金属ミラーと金属ミラー及びこれらの組合せとにより構成される群から選択される、請求項３のカラー可変ピクセル。
【請求項９】
前記第２プレートが変形可能なプレートである、請求項１または２のカラー可変ピクセル。
【請求項１０】
前記第２プレートが移動可能なプレートである、請求項１または２のカラー可変ピクセル。
【請求項１１】
前記第２プレートが少なくとも、不透明材料または半透明材料を含む、請求項１または２のカラー可変ピクセル。
【請求項１２】
前記半透明材料が、ＩＴＯとＩＺＯと薄層金属、及びこれらの組合せとにより構成される群から選択される、請求項１１のカラー可変ピクセル。
【請求項１３】
さらに、前記第１プレートと前記第２プレートとの間、そして該第２プレートと前記動作プレートとの間に配置された複数の支持体を有する、請求項１または２のカラー可変ピクセル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラー可変ピクセルに関連する。より詳しく述べると本発明は、光学干渉ディスプレイプレートのカラー可変ピクセルに関連する。
【背景技術】
【０００２】
軽量で小型サイズであるという性質のため、ディスプレイプレートは、スペースが制約される携帯用ディスプレイの市場で好まれている。現在までのところ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）と有機エレクトロルミネッセントディスプレイ（ＯＬＥＤ）とプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）に加えて、光学干渉ディスプレイのモジュールの研究が行われている。
【０００３】
米国特許第５８３５２５５号には、ディスプレイプレートに使用できる可視光線のモジュレータアレイが開示されている。図１は、先行技術によるモジュレータの断面を示す。あらゆるモジュレータ１００は、２枚の壁１０２，１０４を有する。これら２枚の壁は支柱１０６によって支持され、こうして空洞１０８が形成される。２枚の壁の間の距離つまり空洞１０８の長さは、Ｄである。吸収因子を持つ壁１０２，１０４の一方は、可視光線を部分的に吸収する半透明な層である。他方は、電圧が印加された時に変形可能な光線反射層である。入射光線が壁１０２または１０４を通過して空洞１０８に到達すると、数式１に対応する波長を持つ可視光線のみが出力される。つまり、
【０００４】
２Ｄ＝Ｎλ    （１）
【０００５】
上式において、Ｎは自然数である。
【０００６】
空洞１０８の長さＤが何らかの自然数に波長を掛けた数の半分に等しい時、建設的干渉が発生し、急な光線波形が発せられる。その間に観察者が入射光線の方向を辿ると、波長λ１の反射光線を観察できる。そのため、モジュレータ１００は「開いて」いる。
【０００７】
図２は、電圧が印加された後のモジュレータの断面図を示す。図２に見られるように、電圧のため、壁１０４は変形して壁１０２へと降下している。壁１０２と１０４の間の距離つまり空洞１０８の長さは、正確にはゼロではない。これはｄであり、ｄはゼロのこともある。数式１においてＤの代わりにｄを使用すると、数式１を満たす波長つまりλ２を持つ可視光線のみが、建設的干渉を発生させて通過が可能である。波長λ２の光線に対する壁１０２の高い吸収率のため、すべての入射可視光線がフィルタリングされ、そのため入射光線の方向を辿る観察者は、反射可視光線を観察できない。この時モジュレータは「閉じて」いる。
【０００８】
モジュレータ１００を有するモジュレータのアレイは、単色ディスプレイプレートには充分であるが、カラー平面ディスプレイには充分でない。当該技術で周知の方法は、空洞の長さが異なる３種類のモジュレータを有するピクセルを製造することである。図３と図４は、当該技術で周知のモジュレータを有するカラー平面ディスプレイを示す断面図である。図３は、先行技術による多層カラー平面ディスプレイの断面図を示す。多層カラー平面ディスプレイ２００は、３層つまりモジュレータ２０２，２０４，２０６を有する。入射光線２０８はモジュレータ２０２，２０４，２０６によって反射される。反射光線の波長は異なり、例えば、赤色光線、緑色光線、青色光線となり得る。三つの異なる波長を持つ反射光線が生じる理由は、モジュレータ２０２，２０４，２０６の空洞の長さが異なり、また反射率の異なるミラーが使用されていることである。多層カラー平面ディスプレイの短所の一つは、解像度の低さである。また図３に見られるように、青色光線は赤色光線よりも輝度が低い。
【０００９】
図４は、先行技術によるマトリックスカラー平面ディスプレイの断面図を示す。基板３００には、３個のモジュレータつまりモジュレータ３０２，３０４，３０６が形成されている。入射光線３０８は、モジュレータ３０２，３０４，３０６によって反射される。反射光線の波長は異なり、例えば赤色光線、緑色光線、青色光線となる。反射光線が３種類の異なる波長を持つ理由は、モジュレータ３０２，３０４，３０６の空洞の長さが異なることである。反射率の異なるミラーを使用する必要はない。解像度は良好で、各色の光線の輝度は似通っている。しかし３種類の長さの異なる空洞を持つモジュレータは別々に製造される必要があり、例えば、モジュレータ３０２を製作する工程が実行される間、モジュレータ３０４と３０６を製作するための範囲はフォトレジストによって遮蔽される。製造工程は複雑で、歩留りは低い。さらに製造工程中に生じる誤差、例えば空洞長さの誤差は、赤色シフトまたは青色シフトを起こす。失敗は修正不可能で、基板が無駄になる。
【００１０】
そのため、解像度と輝度が高くて製造が容易なカラー光学干渉ディスプレイプレートを開発することが重要である。
【００１１】
【特許文献１】米国特許第５８３５２５５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的の一つは、多色光学干渉ディスプレイプレートの生産に使用されるカラー可変ピクセルを提供することである。カラー可変ピクセルの解像度と輝度は、高い。
【００１３】
本発明の第二の目的は、カラー光学干渉ディスプレイプレートの生産に使用されるカラー可変ピクセルを提供することである。製造工程は簡単で、製造の歩留りは高い。
【００１４】
本発明の第三の目的は、カラー光学干渉ディスプレイプレートの生産に使用されるカラー可変ピクセルを提供することである。製造工程中に生じた誤差の修正が可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の目的により、本発明の好適な実施例の一つでは、カラー可変ピクセルとして使用できるモジュレータが提供される。これは、少なくとも第１プレートと第２プレートと第３プレートとを有する。３枚のプレートが平行に取り付けられ、第２プレートは第１および第３プレートの間に設けられる。第１プレートは半透明な電極であり、第２プレートは変形自在な反射性電極である。２枚のプレートは支柱によって支持され、空洞が形成される。空洞の長さはＤである。
【００１６】
モジュレータが「開いて」いる時には、第１および第２プレートには電圧は印加されない。第１プレートの片側からの入射光線が変調され、数式１を満たす波長を持つ光線のみに建設的干渉が発生して、この光線は第２プレートに反射されて第１プレートを通過する。反射光線の周波数は、空洞の長さと関係する。第３プレートは動作電極であって、ここに電圧が印加される。第３プレートに電圧が印加されると第２プレートが変位するため、第１および第２プレートの間の距離が変化する、つまり空洞の長さが変化する。数式１に見られるように、反射光線の波長は変化して、赤色光線や緑色光線や青色光線など、色の異なる光線が得られる。さらに、第１および第２プレートの間に第２電圧が印加されると、第２プレートが変形して第１プレートへと降下することが知られている。モジュレータは「閉じて」おり、可視光線は反射されない。
【００１７】
本発明の目的によれば、本発明の別の好適な実施例では、モジュレータのアレイを備える多色平面ディスプレイが提供される。モジュレータのアレイは、同じ基板に形成される。３個のモジュレータごとに、一つのピクセルを形成する。ピクセルは、少なくとも第１プレートと第２プレートと第３プレートとを有する。３枚のプレートは平行に取り付けられ、第２プレートは第１および第３プレートの間に設けられる。第１プレートは半透明な電極であり、第２プレートは変形可能な反射性電極である。２枚のプレートは支柱によって支持され、空洞が形成される。空洞の長さはＤである。３個のモジュレータの３枚の第３プレートのうち２枚または３枚に異なる電圧が印加されると、移動可能な第２プレートが変位して、第１および第２プレートの間の距離が変化する、つまり空洞の長さが変化する。そのため、これら３個の空洞の長さは異なる。モジュレータが「開いて」いる時には、第１および第２プレートには電圧は印加されない。数式１によれば、空洞の長さの変化により反射光線の波長が変化する。さらに、第１および第２プレートの間に第２電圧が印加されると、第２プレートが変形して第１プレートへと降下することが知られている。モジュレータは「閉じて」おり、可視光線は反射されない。
【００１８】
本発明で提供されるモジュレータのアレイを備えるカラー平面ディスプレイは、当該技術で周知のマトリックスカラー平面ディスプレイの長所、つまり高い解像度と輝度とを持ち、さらに、当該技術で周知の多層カラー平面ディスプレイの長所、つまり単純な製造工程と高い歩留りを持つ。そのうえ、空洞の長さは第３プレートに印加される電圧に影響されるため、製造工程中に生じる空洞長さの誤差を修正できる。そのため歩留りも高くなる。
【００１９】
上記の概説と以下の詳細な説明は例示的なものであって、請求項に記載された本発明についてさらに説明を加えようとするものであることは、理解できるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
カラー可変ピクセルの構造についてさらなる情報を提供することを目的として、本発明のあらゆるモジュレータの構造を説明するため第一実施例が提示される。加えて、モジュレータのアレイを備える光学干渉ディスプレイプレートについてさらなる情報を与えるために、第２実施例が提示される。
【実施例１】
【００２１】
図５Ａを参照してほしい。図５Ａは、本発明の第一実施例で設けられるモジュレータの断面図を示す。カラー可変ピクセルとして機能するモジュレータ５００は、少なくとも第１プレート５０２と第２プレート５０４と第３プレート５０６とを有する。３枚のプレートは平行に取り付けられ、第２プレート５０４は第１プレート５０２と第３プレート５０６との間に設けられている。第１プレート５０２と第２プレート５０４とは、狭帯域ミラーと広帯域ミラーと非金属ミラーと金属ミラーとこれらの組合せとで構成される群から選択される。
【００２２】
第１プレート５０２は、導電性基板５０２１と吸収層５０２２と誘電層５０２３とを有する半透明電極である。入射光線電極５０２を通過する入射光線は、吸収層５０２２によって部分的に吸収される。導電性基板５０２１は、ＩＴＯやＩＺＯなど、導電性の透明材料である。吸収層５０２２は、アルミニウムや銀などの金属で製作される。誘電層５０２３は、吸収層５０２２の一部の酸化によって得ることのできる酸化ケイ素または窒化ケイ素または金属酸化物から製作される。第２プレート５０４は、変形可能な反射性電極である。これは、印加される電圧によって変位する。第２プレート５０４は、誘電性材料、導電性の半透明または不透明材料、または金属／導電性透明材料から製作される。
【００２３】
２枚のプレート５０２，５０４は支柱５０８によって支持され、空洞５１０が形成されている。空洞の長さはＤである。第２プレート５０４と第３プレート５０６も、支柱５１２によって支持されている。
【００２４】
モジュレータ５００が「開いて」いる時には、空洞５１０の長さはＤである。第１プレート５０２の片側からの入射光線５１４は、空洞５１０で変調され、数式１を満たす波長を持つ光線のみが第２プレート５０４に反射されて、第１プレート５０２を通過する。反射光線の周波数は、空洞の長さに関係する。
【００２５】
図５Ｂを参照すると、図５Ｂはモジュレータの第３プレートの断面図である。図５Ｂに見られるように、電圧Ｖ１が第３プレート５０６に印加された時に第２プレート５０４は変位する。第２プレート５０４は、第３プレート５０６に対して近接する（位置５０４１）か、あるいは離間する（位置５０４２）。そのため、第１プレート５０２と第２プレート５０４との距離つまり空洞５０１の長さＤが変化して、空洞の長さはＤからＤ１またはＤ２に変化する。数式１に見られるように、反射光線の波長は、空洞５０１の長さの変化によって変わる。赤色光線、緑色光線、青色光線など、色の異なる光線が得られる。
【００２６】
さらに図５Ｂを参照すると、第１プレート５０２と第２プレート５０４との間に第２電圧Ｖ２が印加されると、第２プレート５０４が変形して第１プレート５０２へと降下する（位置５０４３）ことが図５Ｂから分かる。モジュレータ５００は「閉じて」おり、可視光線は反射されない。
【００２７】
単色の光学干渉ディスプレイプレートについては、本発明で提供されるモジュレータの使用は、当該技術で周知のモジュレータと比較して製造工程を複雑しない。そのうえ、空洞の長さは第３プレートに印加される電圧に影響されるため、製造工程中に発生する空洞長さの誤差は、修正が可能である。そのため歩留りが向上する。
【実施例２】
【００２８】
図６を参照すると、本発明の第二実施例で設けられるモジュレータのアレイの断面図が図６に図示されている。モジュレータのアレイ６００は、３個のモジュレータ、つまりモジュレータ６０２とモジュレータ６０４とモジュレータ６０６とを有する。どのモジュレータも、カラー可変ピクセルである。モジュレータの構造は実施例１で設けられたものと同じである。第３プレート６０２３，６０４３，６０６３には少なくとも一つの制御回路が接続されている。制御回路は、３枚のプレートすべてに、一緒にまたは別々に取り付けられている。第３プレート６０２３，６０４３，６０６３に加えられる電圧は、同一であるか、または異なっている。第２プレート６０２２，６０４２，６０６２は、移動可能な反射性のプレートなので、第３プレート６０２３，６０４３，６０６３に印加される電圧の影響を受ける。第１プレート６０２１，６０４１，６０６１と第２プレート６０２２，６０４２，６０６２との間の距離、つまり空洞６１０の長さＤは、変化する。そのため、空洞６１０２，６１０４，６１０６、つまりｄ１，ｄ２，ｄ３は異なる。数式１に見られるように、反射光線の波長は、空洞の長さの変化によって変わる。赤色光線、緑色光線、青色光線など、異なる色の光線が得られる。
【００２９】
そのうえ、モジュレータ６０２，６０４，６０６に駆動回路が接続されると、第１プレート６０２１，６０４１，６０６１と第２プレート６０２２，６０４２，６０６２との間に、一緒にまたは別々に電圧が加えられることが分かる。第２プレート６０２２，６０４２，６０６２は変形して、第１プレート６０２１，６０４１，６０６１へと降下する。モジュレータ（６０２，６０４，６０６）の全部または一部は「閉じて」いる。可視光線が反射されないか、あるいは色の異なる光線が得られる。
【００３０】
本発明で設けられるモジュレータのアレイを備えるカラー平面ディスプレイは、当該技術で周知の先行技術によるマトリックスカラー平面ディスプレイの長所、つまり高い解像度と輝度とを持ち、さらに、当該技術で周知の多層カラー平面ディスプレイの長所、つまり単純な製造工程と高い歩留りを持つ。当該技術で周知のマトリックスカラー平面ディスプレイと比較すると、長さの変化が制御ＩＣによって制御されるので、すべてのモジュレータの空洞長さは同じである。そのため、空洞長さの異なるモジュレータを生産する必要はない。製造工程は単純で、歩留りは高い。当該技術で周知の多層カラー平面ディスプレイと比較して、すべてのモジュレータが同一平面上にあり、そのため入射光線が多層モジュレータを通過する必要がない。解像度と輝度は高い。そのうえ、先行技術による多層カラー平面ディスプレイでは、入射光線に第１モジュレータを通過させ、第２モジュレータによって効果的に反射させるため、３種類のモジュレータの第１プレートと第２プレートの組成と厚さは異なる。実際には、製造工程は予想よりも複雑である。本発明で設けられるモジュレータの製造は、当該技術で周知のモジュレータよりも困難でない。
【００３１】
加えて、空洞の長さは、第３プレートに印加される電圧に影響されるため、製造工程中に発生する空洞長さの誤差は修正できる。そのため歩留りが上昇する。
【００３２】
本発明の範囲と趣旨を逸脱せずに本発明の構造に様々な変形と変更を加えられることは、当該技術の熟練者には明らかだろう。以上のことから、本発明の変形と変更は、上の請求項とその均等物の範囲に包含されるのであれば、本発明に包含されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
添付図面は、本発明をさらに理解するために設けられ、本明細書に組み込まれてその一部を成す。図面は、説明とともに本発明の実施例を例示し、本発明の原理の説明に役立つ。図面において、
【図１】先行技術によるモジュレータの断面図である。
【図２】電圧が印加された後の先行技術によるモジュレータの断面図である。
【図３】当該技術で公知の多層カラー平面ディスプレイを示す断面図である。
【図４】先行技術によるマトリックスカラーディスプレイを示す断面図である。
【図５Ａ】本発明の好適な一実施例によるモジュレータの断面図である。
【図５Ｂ】本発明の好適な一実施例によるモジュレータの第３プレートの断面図である。
【図６】本発明の好適な一実施例により、本発明の実施例２に設けられたモジュレータの断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
５００  モジュレータ
５０２  第１プレート
５０２１  導電性基板
５０２２  吸収層
５０２３  誘電層
５０４  第２プレート
５０６  第３プレート
５０８  支柱または支持体
５１０  空洞
Ｄ  空洞の長さ
６００  モジュレータアレイ
６０２  モジュレータ
６０４  モジュレータ
６０６  モジュレータ
６０２１，６０４１，６０６１  第１プレート
６０２２，６０４２，６０６２  第２プレート
６０２３，６０４３，６０６３  第３プレート
６１０２，６１０４，６１０６  空洞
ｄ１，ｄ２，ｄ３  空洞の長さ
６０８  制御回路
６１２  駆動回路
【図１】
2004272204.tif 000003
【図２】
2004272204.tif 000004
【図３】
2004272204.tif 000005
【図４】
2004272204.tif 000006
【図５Ａ】
2004272204.tif 000007
【図５Ｂ】
2004272204.tif 000008
【図６】
2004272204.tif 000009