(57)【要約】【課題】  光反射電極に対し外力を加えた場合、支持体に生ずる張力がその力に対抗し、外力が取り除かれた後に光反射電極をして首尾よく元の状態へ復帰させる。【解決手段】  支持体の分布密度およびそれらの間の間隙を調整し、可変色画素の光反射電極の復元性を改善する。支持体間の間隙を減少、すなわち支持体の密度を増大させると、光反射電極の単位面積当たりの張力が増大する。【選択図】        図３
2005062814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、
可動電極であり前記第１の電極とほぼ平行に設置された第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極の間に配置され、配置の分布密度により前記第２の電極の復元性を調整する複数の支持体と、を備える、可変色画素。
【請求項２】
前記支持体は複数の支柱あるいは格子支持体であり、前記支持体が支柱であるときは、分布密度の範囲は１平方ミリメートル当たり２２５本から１平方ミリメートル当たり２５００本までの間にあることを特徴とする請求項１記載の可変色画素。
【請求項３】
前記支持体の材料は、感光性材料であることを特徴とする請求項１記載の可変色画素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変色画素に関する。より詳しくは、本発明は光干渉表示パネルの可変色画素に関する。
【背景技術】
【０００２】
軽量で大きさが小さいために、表示パネルは携帯型ディスプレイや空間的制約のある他のディスプレイの市場において有望である。今日まで、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）や有機ＥＬディスプレイ（ＯＬＥＤ）やプラズマ表示パネル（ＰＤＰ）に加え、光干渉ディスプレイのモジュールが研究されてきた。
【０００３】
例えば、特許文献１には、変調器配列、すなわち表示パネルに使用できる可視光用の可変色画素が開示されている。図１は、従来技術の変調器の断面図を示す。各変調器１００は、二つの壁１０２，１０４を備える。これら二つの壁は支柱１０６により支持されており、かくしてキャビティ１０８を形成している。これら二つの壁の間の距離、すなわちキャビティ１０８の深さはＤである。壁１０２は、可視光を吸収率に応じて一部吸収する光入射電極である。壁１０４は光反射電極であり、光反射電極は電圧が印加されると撓む。
【０００４】
入射光が壁１０２を介して射し込みキャビティ１０８に達すると、式１．１に対応する波長の可視光だけが反射されて戻る。すなわち、
【０００５】
［数１］
２Ｄ＝Ｎλ                        （１．１）
ただし、Ｎは自然数である。
【０００６】
キャビティ１０８の深さ、すなわちＤが自然数Ｎを乗じた入射光の一つの特定波長λ１に等しいときは、強めあう干渉が生まれ、波長λ１の光が反射されて戻る。かくして、入射光の方向からパネルを見ている観察者は、自身に反射されて戻る所定波長λ１の光を観察することになる。ここでは、変調器１００は「開」状態にある。
【０００７】
図２は、電圧印加後の図１の変調器１００の断面図を示す。電圧を印加した状態では、壁１０４は静電引力により壁１０２の方へ撓んでいる。この時点で、壁１０２と１０４の間の距離、すなわちキャビティ１０８の深さはｄとなり、零となることもある。
【０００８】
式１．１中のＤはかくしてｄで置き換えられ、式１．１を満たす別の特定波長λ２を有する可視光のみがキャビティ１０８内に強めあう干渉を生じ、壁１０２を通って反射されて戻る。しかしながら、変調器１００内では、壁１０２は波長λ２の光に対し高吸収率をもたせた設計になっている。かくして、波長λ２の入射光は吸収され、他の波長の光は相殺的な干渉を有する。このことにより全ての光が濾波され、そして、壁１０４が撓んだときには、観察者は反射可視光を一切見ることはできない。変調器１００は、ここでは「閉」状態にある。
【０００９】
上記のように、電圧印加状態では、壁１０４は静電引力により壁１０２へ向けて撓み、これにより変調器１００は「開」状態から「閉」状態へ切り替えられる。変調器１００を「閉」状態から「開」状態に切り替えたときに、壁１０４を撓ませる電圧は取り除かれ、壁１０４は元の位置、すなわち図１に示す「開」状態へ弾性的に復帰する。
【００１０】
壁１０４、すなわち光反射電極は通常、撓んだ後に元の形状に復帰する能力が金属の弾性率に依存する金属フィルムである。壁１０４の弾性率がより高くなるほど、壁１０４は恒久的に変形することなくより大きな撓みに耐えることができるようになる。従来技術の方法は、壁１０４の弾性率を調整して所望の機能に応えるため、壁１０４を構成する金属フィルムについて異なる合金組成を選択するものである。
【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】
【００１１】
しかしながら、壁１０４を高弾性率の金属フィルムで作成すると、金属フィルムは「開−閉」プロセスを通じて柔軟でなく、そして、もし金属フィルムに高応力がかかっていると、金属フィルムはコーティングプロセスあるいは他の後続のプロセスの間にしばしば簡単に層間剥離してしまう。さらに、壁１０４の合金組成を切り替えることもまた画素機能の信頼度に影響を及ぼすことがある。かくして、低弾性率の金属フィルムを用いることができ、適当な薄膜応力がまた撓んだ後に以前の形状へ復帰させることができ、それによってフィルムの層間剥離を緩和し、前述の従来の変調器１００の信頼性を改善する可変色画素とその製造方法が必要とされる。
【００１２】
本発明の一つの目的は、光干渉表示パネル用可変色画素を提供し、フィルムの層間剥離を緩和し、前述の従来技術変調器の信頼性を改善することにある。
【００１３】
本発明の別の一つの目的は、低弾性率金属フィルムを選択して可変色画素を製造し、撓んだ後に以前の形状に復帰する高い能力、すなわち高い復元性を有する光干渉表示パネル用可変色画素を提供することにある。
【００１４】
本発明のさらに別の目的は、支持体の分布密度をその光反射電極の単位面積当たりの張力を高めるよう調整する光干渉表示パネル用可変色画素を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前述のまたは他の本発明の目的に従って、光干渉表示パネル用可変色画素は提供される。支持体の分布密度と支持体の間の間隙を調整し、可変色画素の光反射電極の復元性を改善する。支持体の間の間隔を減少、すなわち支持体の分布密度を増大させると、光反射電極の単位面積当たりの張力は高まる。光反射電極に外力を印加した場合、支持体に生ずる張力がこの力に対抗し、外力を取り除いた後に光反射電極を首尾よく元の状態へ復帰させる。
【００１６】
本発明の好適な一実施形態によれば、支持体は一つの支柱と別の支柱の間に間隙がある複数の支柱からなり、支柱を配列して活性領域を形成する。例えば、単位面積当たりの支柱の数として規定される支持体の分布密度の範囲は、１平方ミリメートル当たり２２５本（個）から１平方ミリメートル当たり２５００本までの間にある。分布密度の好適な範囲は、１平方ミリメートル当たり４００本から１平方ミリメートル当たり２５００本までの間にある。
【００１７】
支持体の材料は、フォトレジスト等の感光性材料か、或いはポリエステルやポリアミド等の非感光性材料である。本発明の他の好適な実施形態によれば、支持体に好適な材料にはポジティブフォトレジストやネガティブフォトレジスト、さらにアクリル樹脂やエポキシ樹脂等のポリマーが含まれる。
【００１８】
支持体の分布密度は、可変色画素の光反射電極の復元性を効果的に改善するため調整される。本発明の可変色画素は、高復元性を有する光反射電極の製造に低弾性率と適当な薄膜応力をもった金属フィルムを用いることができる。それ故、本発明は従来技術のフィルム層間剥離と信頼性問題を防止する。
【００１９】
加えて、本発明はまた高弾性率と適当な薄膜応力の両方を備え、かくして簡単に層間剥離しない金属フィルムの設計に特有の長期の開発時間と高製造コストを排除するものである。本発明を用いることで、十分な復元性を有する可変色画素を製造するのに従来の廉価な金属フィルムを用いることも可能となる。
【００２０】
まとめると本発明は、以下のようなものを提供する。
【００２１】
（１）  第１の電極と、可動電極であり前記第１の電極とほぼ平行に設置された第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極の間に配置され、配置の分布密度により前記第２の電極の復元性を調整する複数の支持体と、を備える、可変色画素。
【００２２】
（２）  前記支持体は複数の支柱あるいは格子支持体であり、前記支持体が支柱であるときは、分布密度の範囲は１平方ミリメートル当たり２２５本から１平方ミリメートル当たり２５００本までの間にあることを特徴とする（１）記載の可変色画素。
【００２３】
（３）  前記支持体の材料は、感光性材料であることを特徴とする（１）記載の可変色画素。
【発明の効果】
【００２４】
光反射電極に外力を印加した場合、支持体に生ずる張力がこの力に対抗し、外力を取り除いた後に光反射電極を首尾よく元の状態へ復帰させることができる。
【００２５】
前述の概説と以下の詳細な説明は、共に例示であって、特許請求にかかる本発明のさらなる説明をもたらすものであることは理解されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
ここで、添付図面に例を図解し、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。可能な限り、図面ならびに説明中に同一の参照符号を用いて同一あるいは同様の部品を指すものとする。
【００２７】
本発明は、可変色画素の支持体の分布密度と支持体の間の間隙を調整し、元の形状へ復帰する能力、すなわち光反射電極の復元性を改善するものである。支持体間の間隙を減少、すなわち支持体の分布密度を増大させると、光反射電極の単位面積当たりの張力が高まる。光反射電極に対し外力を印加した場合、支持体に生じた張力がその力に対抗し、外力を取り除いた後に光反射電極を首尾よく元の状態に復帰させる。かくして、支持体の分布密度を調整することにより、以前の如くその製造に高弾性率あるいは高応力の材料を用いずに、光反射電極の復元性を相当に改善し、それによって従来技術のフィルムの層間剥離と信頼性問題を抑える。
【００２８】
図３は、本発明の好適な実施形態の可変色画素を示す平面図である。図３に図示したように、可変色画素（ピクセル）３００は、可変色画素３００の二つの対向面に分離配置した分離構造３０２を有する。本実施形態では、可変色画素３００内の支持体は、図３内に小さな正方形で表わした複数の支柱３０６であるが、実際には任意の他の形状に設計することができる。分離構造３０２と支柱３０６は、光入射電極と光反射電極（すなわち、図１の壁１０２と壁１０４）の間に位置する。一つの支柱３０６と別の支柱３０６の間には間隔ｌがあり、支柱を斯く配列して活性領域３１２を形成している。
【００２９】
好適な実施形態は、支柱３０６の分布密度と支柱の間の間隙ｌを調整し、可変色画素３００の光反射電極の復元性を改善している。
【００３０】
この好適な実施形態の一例によれば、可変色画素３００の大きさは２０４μｍ×２０４μｍであり、支柱３０６はその中に配列される。支柱３０６の数を３×３としたときは、それぞれ隣接する二つの支柱３０６間のｌは約５０μｍとなり、それによって非常に小さな光反射電極の復元性が生まれる。支柱３０６の数を４×４としたときは、それぞれ隣接する二つの支柱３０６間のｌは約４０μｍとなり、したがって、光反射電極の復元性は増大する。支柱３０６の数を５×５としたときは、それぞれ隣接する二つの支柱３０６間のｌは約３０μｍとなり、光反射電極の復元性は相当に増大する。支柱とそれらの間の間隙についての上記説明は、表１に一覧掲載してある。
【００３１】
【表１】
2005062814.tif 000003
【００３２】
表１に示したように、支柱３０６の数を増やすと、それらの間の間隙はより小さくなり、活性領域３１２の面積はより小さくなり、単位面積当たりの支柱の数はより大きくなり、つまり単位面積当たりの分布密度はより大きくなる。本発明の別の好適な実施形態によれば、光反射電極の降伏強さと可変色画素の開口率を考慮したときに、間隙ｌは約２０μｍまで低減させることができる。単位面積当たりの支柱の数、すなわち単位面積当たりの密度は、かくして１平方メートル当たり約２５００本（２５００ｍｍ−２）に達することができる。そのとき、可変色画素３００の光反射電極は大半の支柱３０６によって支持され、復元性は、他の例の復元性よりも大きくなる。
【００３３】
好適な実施形態の支持体は、支柱である。しかしながら、十字交差線格子等異種の他の支持体もまた本発明内で使用でき、この好適な実施形態により限定されるものではない。支持体の分布密度は、光反射電極の活性領域に対する支持体の支持力に支配的となる。単位面積当たりの支持体の密度が大きくなるほど、単位面積当たりの復元性はより大きくなる。換言すれば、上記の格子支持体を用いた場合、格子支持体の密度がより濃いときに復元性はより大きなものとなる。
【００３４】
図４Ａ，４Ｂは、本発明の好適な実施形態にかかる可変色画素の製造方法を表わす。まず図４Ａを参照すると、第１の電極４１０と電気防食層４１１が透明基板４０９上に順に形成してある。電気防食層４１１は、誘電体材料等の透明材料で作成したり、あるいはポリシリコンや非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）等の不透明材料で作成することができる。この好適な実施形態では、電気防食層４１１の材料は非晶質シリコンである。
【００３５】
フォトリソグラフィのエッチング工程（photolithographic  etching  process）により、開口４１２が、第１の電極４１０と電気防食層４１１内に形成されている。どの開口４１２も、その中に支持４０６を形成するのに適したものである。好適な実施形態の開口４１２は所定の密度で配置・形成されており、開口４１２の密度を変えて可変色画素の復元性を調整することができる。
【００３６】
次に、材料層（図４Ａには図示せず）を電気防食層４１１に形成し、開口４１２を充填する。材料層は支柱４０６の形成に適しており、通常はフォトレジスト等の感光性材料かまたはポリエステルやポリアミド等の非感光性材料を用いる。非感光性材料を材料層の形成に用いる場合は、材料層内に支柱４０６を画成するのに追加のフォトリソグラフィのエッチング工程が必要とされる。本実施形態では、感光性材料を用いて材料層を形成してあり、それ故に材料層のパターン作成にはただ単一のフォトリソグラフィのエッチング工程しか必要としない。
【００３７】
第２の電極４１４は、電気防食用層４１１と支柱４０６の上に形成してある。図４Ｂを参照するに、電気防食層４１１は遠隔プラズマエッチング工程等の解離エッチング工程により取り除かれていて、キャビティ（空隙）４１６を形成している。キャビティ４１６の深さＤは、電気防食層４１１の厚さである。遠隔プラズマエッチング工程は、前駆物質としてＣＦ４やＢＣｌ３やＮＦ３やＳＦ６等のフッ素群あるいは塩素群を有するエッチング試薬により生成される遠隔プラスマを用いて電気防食層４１１をエッチングするものである。
【００３８】
本発明では、支柱４０６の形成に適した材料にはポジティブフォトレジストやネガティブフォトレジスト、あるいはアクリル樹脂やエポキシ樹脂等のあらゆる種類のポリマーが含まれる。
【００３９】
支持体の分布密度は、可変色画素の光反射電極の復元性を効率的に改善するように調整される。本発明の可変色画素には、低弾性率と適当な薄膜応力をもった金属フィルムを用い、大きな復元性を有する光反射電極を製造することができる。したがって、本発明は、従来技術のフィルム層間剥離と信頼性問題を防止する。
【００４０】
加えて、本発明はまた、高い弾性率と適当な薄膜応力の両方を有し簡単に層間剥離しない金属フィルムを設計することに特有の長期の開発時間と高製造コストを排除する。本発明を用いることで、十分な復元性を有する可変色画素の製造において、従来の廉価な金属フィルムを用いることができる。
【００４１】
本発明の範囲と趣旨から逸脱することなく、様々な改変と変形が本発明構成になし得ることは当業者には明白となろう。前述のことに鑑み、本発明はそれが特許請求の範囲とその均等物の範囲内に包含される限り、本発明の改変と変形を包含することを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】従来技術の変調器を示す断面図である。
【図２】電圧印加後の図１の変調器１００を示す断面図である。
【図３】本発明の好適な一実施形態の可変色画素を示す平面図である。
【図４Ａ】本発明の好適な一実施形態の可変色画素の製造方法を表わす図である。
【図４Ｂ】本発明の好適な一実施形態の可変色画素の製造方法を表わす図である。
【図１】
2005062814.tif 000004
【図２】
2005062814.tif 000005
【図３】
2005062814.tif 000006
【図４Ａ】
2005062814.tif 000007
【図４Ｂ】
2005062814.tif 000008