(57)【要約】      （修正有）【課題】光吸収レイヤを光反射電極の上方に配置してヘテロ原子による汚染を防止し、安定した品質、高いプロセス歩留まりを達成する。【解決手段】透明基板上に配置される光入射電極および光反射電極を備える光学干渉ディスプレイ・ユニットにおいて、光入射電極は、透明基板上に透明導体レイヤおよび光学フィルムが順次形成されている。光学フィルム上に犠牲レイヤ３０８が形成された後、光反射電極及び犠牲レイヤ内に開口を形成し、サポータ３１４を形成しその後犠牲レイヤ上に置いて光吸収層及び光反射レイヤを形成して、最後に犠牲レイヤをエッチングで除去する。【選択図】図４
2005208550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明導体レイヤおよび前記透明導体レイヤ上の光学フィルムを含む光入射電極と、
光吸収レイヤおよび前記光吸収レイヤ上の反射レイヤを含む光反射電極と、
前記光入射電極および前記光反射電極を支持するための少なくとも２つのサポータとを備え、
前記光入射電極と前記光反射電極との間にキャビティが形成される光学干渉ディスプレイ・ユニットの構造。
【請求項２】
前記光学干渉ディスプレイ・ユニットは、透明基板上に形成される請求項１の光学干渉ディスプレイ・ユニットの構造。
【請求項３】
前記透明導体レイヤの材料は、インディウム錫酸化物（indium  tin  oxide）、インディウムドープ酸化亜鉛（indium-doped  zinc  oxide）、酸化亜鉛、酸化インディウム、もしくはこれらの混合からなるグループから選択される請求項１の光学干渉ディスプレイ・ユニットの構造。
【請求項４】
前記光学フィルムは、誘電体フィルムである請求項１の光学干渉ディスプレイ・ユニットの構造。
【請求項５】
前記誘電体フィルムは、酸化ケイ素、窒化ケイ素、あるいは酸化金属から作られる請求項４の光学干渉ディスプレイ・ユニットの構造。
【請求項６】
前記光吸収レイヤは、金属から作られる請求項１の光学干渉ディスプレイ・ユニットの構造。
【請求項７】
前記金属は、クローム、モリブデン、クローム／モリブデン合金、クローム合金、またはモリブデン合金である請求項６の光学干渉ディスプレイ・ユニットの構造。
【請求項８】
前記反射レイヤは、金属から作られる請求項１の光学干渉ディスプレイ・ユニットの構造。
【請求項９】
前記金属は、銀、アルミニウム、銀合金、またはアルミニウム合金である請求項８の光学干渉ディスプレイ・ユニットの構造。
【請求項１０】
前記光反射電極は、さらに前記反射レイヤ上に機械的応力調整レイヤを備えている請求項１の光学干渉ディスプレイ・ユニットの構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学干渉ディスプレイ・パネルに関し、より詳細に述べれば、本発明は、光学干渉ディスプレイ・パネル用の色を変更することのできるピクセル・ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
平面ディスプレイは、軽量かつ小型であることから、ポータブル・ディスプレイ・デバイスおよび省スペース・ディスプレイ市場において高い優位性を有している。今日では、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機エレクトロ‐ルミネセンス・ディスプレイ（ＯＬＥＤ）、およびプラズマ・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ードが、平面ディスプレイに関するもう１つの選択肢になっている。
【０００３】
特許文献１は、平面ディスプレイとして使用可能な可視光の光学干渉ディスプレイ・ユニットのアレイを開示している。図１を参照すると、図１には、従来の光学干渉ディスプレイ・ユニットの断面図が示されている。それぞれの光学干渉ディスプレイ・ユニット１００は、透明基板１０５上に形成された光入射電極１０２および光反射電極１０４を包含している。光入射電極１０２および光反射電極１０４は、サポータ１０６によって支持されており、その結果としてそれらの間にキャビティ１０８が形成されている。光入射電極１０２と光反射電極１０４の間の距離、すなわちキャビティ１０８の長さがＤである。光入射電極１０２は、半透過／半反射レイヤであり、可視光を部分的に吸収する吸収率を伴う。光反射電極１０４は、光の反射レイヤであり、電圧が印加されると変形することができる。光入射電極１０２は、透明導体レイヤ１０２１、吸収レイヤ１０２２、および誘電体レイヤ１０２３を包含している。入射光が光入射電極１０２を通過してキャビティ１０８に入るとき、入射光の全可視光スペクトルの波長（λ）内における、式１．１に対応する波長λ１を伴う可視光だけが強め合う干渉を生成することが可能であり、かつ放射され得る。すなわち：
２Ｄ＝Ｎλ      （１．１）
それにおいて、Ｎは自然数とする。
【０００４】
キャビティ１０８の長さＤが、半波長の自然数倍に等しいとき、強め合う干渉が生成され、鋭い光の波が放出される。一方、観察者が入射光の方向に追随していれば、波長λ１の反射光を観察することができる。したがって、光学干渉ディスプレイ・ユニット１００が『開く』。
【０００５】
図２は、電圧が印加された後の従来の光学干渉ディスプレイ・ユニットの断面図を示している。図２を参照すると、電圧によってドライブされている間は、静電引力に起因して光反射電極１０４が変形され、光入射電極１０２へ向かって落ち込む。この時点においては、光入射電極１０２と光反射電極１０４の間の距離、すなわちキャビティ１０８の長さが、厳密にはゼロに等しくないが、ｄであり、それをゼロに等しくすることができる。式１．１のＤをｄに置き換えると、入射光の全可視光スペクトルの波長λ内において、式１．１を満たしている波長λ２を伴う可視光だけが強め合う干渉を生成することが可能となり、光反射電極１０４によって反射されて光入射電極１０２を通過する。光入射電極１０２が、波長λ２を伴う光に関して高い光の吸収率を有することから、可視光スペクトル内の全入射光がフィルタ・アウトされ、入射光の方向に追随している観察者は、可視光スペクトル内の反射光を見ることができない。したがって、この場合は光学干渉ディスプレイ・ユニット１００が『閉じる』。
【０００６】
光入射電極１０２は、半透過／半反射電極である。入射光が光入射電極１０２を通過するとき、光の強度の一部が吸収レイヤ１０２２によって吸収される。透明導体レイヤ１０２１は、インディウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インディウムドープ酸化亜鉛（ＩＺＯ）等の透明導体材料から形成することができる。吸収レイヤ１０２２は、アルミニウム、クローム、および銀等の金属から形成することができる。誘電体レイヤ１０２３は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、あるいは酸化金属から作ることが可能であり、吸収レイヤ１０２２の一部の直接酸化によって形成することができる。光反射電極１０４は、変形可能な反射電極であり、印加電圧に応じて上下に動くことができる。光反射電極１０４は、金属／透明導体材料から作られる反射レイヤ、および機械的応力調整レイヤから形成される。反射レイヤの形成に使用される代表的な金属としては、銀およびクロームが挙げられる。しかしながら銀は低応力であり、クロームは高応力であるが、反射率が極めて低い。したがって、高反射性金属を使用して反射レイヤを形成し、かつ高応力金属を使用して機械的応力調整レイヤを形成して、それによって光反射電極１０４を変位可能な反射電極にする必要がある。
【０００７】
可視光の光学干渉ディスプレイ・ユニットのアレイから形成されるディスプレイ装置は２安定（Bi-Stable）であり、低い消費電力ならびに一段と短くなった応答時間によって特徴付けされる。したがって、それをディスプレイ・パネルとして使用することが可能であり、特に携帯電話、ＰＤＡ、ポータブル・コンピュータといったポータブル装置における使用に適している。
【特許文献１】米国特許第５，８３５，２５５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
光学干渉ディスプレイ・ユニットの従来の製造プロセスにおいては、インディウム錫酸化物（ＩＴＯ）レイヤが透明基板の上に形成され、金属光吸収レイヤがＩＴＯレイヤの上に形成され、その後、誘電体レイヤが金属光吸収レイヤの上に形成される。ＩＴＯおよび誘電体レイヤ形成プロセスの両方に大量のヘテロ原子（酸素、窒素等）が存在することから、金属吸収レイヤを別の反応室内において形成し、それによりヘテロ原子による汚染を防止しなければならない。しかしながらこれは、プロセスの複雑性を増加する。
【０００９】
したがって、本発明の１つの目的は、光学干渉ディスプレイ・ユニットを作るための方法を提供することであり、それにおいては、光入射電極が同一の析出反応室内において形成され得るように、光入射電極上から光吸収レイヤが取り去られるものとする。
【００１０】
本発明の別の目的は、光学干渉ディスプレイ・ユニットを提供することであり、それにおいては、光吸収レイヤが光反射電極の上方に配置されてヘテロ原子による汚染が防止され、それによって安定した品質および高いプロセス歩留まりが達成されるものとする。
【００１１】
本発明のまた別の目的は、光学干渉ディスプレイ・ユニットを提供することであり、それにおいては、光反射電極が光吸収レイヤおよび光反射レイヤからなるものとして機械的応力調整レイヤをスキップできるようにし、それによりプロセスを簡素化し、コストを削減し、かつプロセス歩留まりを高くする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の本発明の目的によれば、本発明の１つの好ましい実施態様は、光学干渉ディスプレイ・ユニットを作る方法を提供する。この方法においては、透明基板３０１上に透明導体レイヤおよび光学フィルムが順次形成されて光反射電極が形成され、それにおいては光学フィルムを誘電体レイヤにすることができる。光学フィルム上に犠牲レイヤが形成された後、光反射電極および犠牲レイヤ内に開口が形成されるが、それにおいて開口のそれぞれは、その中におけるサポータの形成に適している。その後、犠牲レイヤ上において第１のフォトレジスト・レイヤのスピン‐コーティングが行われて開口が充填される。このフォトレジスト・レイヤは、フォトリソグラフィ・プロセスによってパターン形成され、サポータを画定する。犠牲レイヤの材料は、金属または通常の誘電体材料等の不透明材料とすることができる。
【００１３】
光吸収レイヤおよび光反射レイヤが、犠牲レイヤおよびサポータ上に順次形成されて光反射電極が形成される。最後に、構造リリース・エッチング・プロセスによって犠牲レイヤが除去されて、その結果、光学干渉ディスプレイ・ユニットが得られる。
【００１４】
上記のプロセスによって形成される光学干渉ディスプレイ・ユニットは、透明基板上に形成された光入射電極および光反射電極を少なくとも包含する。光入射電極および光反射電極は、サポータによって支持されており、その結果、それらの間にはキャビティが形成される。光入射電極は、透明導体レイヤおよび誘電体レイヤから構成される。光反射電極は、吸収レイヤおよび反射レイヤから構成される。
【００１５】
光入射電極から光が入るとき、それが透明基板、透明導体レイヤ、および光学フィルムを通過して光吸収レイヤに直接到達し、それが光の一部（約３０％）を吸収し、それによって入射光の強度が下げられる。その後、入射光は、反射電極の反射レイヤから反射される。キャビティの長さが変化していなければ、式１．１に対応する波長λ１を伴う可視光だけが、光入射電極を通って光学干渉ディスプレイ・ユニットから放射可能となり、観察者によって観察されることになる。
【００１６】
本発明の光学干渉ディスプレイ・ユニットにおいては、従来方法におけるように光吸収レイヤが光入射電極上に配置されるのではなく、光吸収レイヤが光反射電極上に配置される。しかも、光入射電極の従来の構造（すなわち、透明導体レイヤ、光吸収レイヤ、および光学フィルム）が採用されるときには、一般に光吸収レイヤが、１００オングストロームに満たない薄さを伴う非常に薄い金属レイヤであることから、たとえば透明導体レイヤおよび光学フィルムの形成プロセスの間に生成されたヘテロ原子による低レベルの汚染でさえも、光吸収レイヤの厚さの一様性ならびに質的安定性に対して相当量の有害な影響を及ぼし得る。そのため製造プロセスが、２つの反応室において遂行されなければならず、また前記３つのフィルムは、２つの反応室内において交互に形成されなければならない。その方法に従って行われる場合であっても、非常に薄い金属吸収レイヤが、先行するプロセスおよび後続のプロセスによって影響されることは避けられず、それによってわずかながらその品質に有害な影響が及ぶ。
【００１７】
しかしながら本発明の光学干渉ディスプレイ・ユニットにおいては、透明導体レイヤおよび光学フィルムが順次形成された後に、数マイクロメートルから数十マイクロメートルの厚さを伴う犠牲レイヤが形成される。通常、犠牲レイヤの材料は、金属またはシリコン材料とすることができる。光吸収レイヤは、サポータが形成された後に、犠牲レイヤおよびサポータの上に形成される。最後に、光反射レイヤが形成される。犠牲レイヤが充分に厚く、透明導体レイヤおよび光学フィルムの形成プロセスの間に生成されるヘテロ原子による汚染を防止できることから、光吸収レイヤの有する厚さがわずかに数十から数百オングストロームであるにもかかわらず、非常に良好な一様性ならびに品質を伴う光吸収レイヤを得ることができる。しかも犠牲レイヤは最終的に取り除かれるため、光吸収レイヤおよび光反射レイヤへの影響を持たない。
【００１８】
上記に加えて、光吸収レイヤの機械的応力は、光吸収レイヤ形成ステップのプロセス・パラメータを調整することによって、たとえば金属析出プロセスにおける膜形成速度または印加電力を抑えることによって増加することができる。したがって光吸収レイヤが、機械的応力調整レイヤの機能を有することが可能になり、それ自体、本発明におけるオプションとなる。光吸収レイヤ形成ステップのプロセス・パラメータは、材料および光反射レイヤならびに光吸収レイヤの厚さに依存する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明において提供されている方法によって作られる光学干渉ディスプレイ・ユニットの利点を次に列挙する。第１には、製造ステップが簡素化され、起こり得る汚染が回避され、その結果、光学干渉ディスプレイ・ユニットの製造可能性が増加し、結果として得られるパネルがより安定した特性ならびにより良好な品質を持つことになる。第２には、光吸収レイヤが機械的応力調整レイヤとして機能し得ることから、本発明の実施においては機械的応力調整レイヤが必要なくなる。
【００２０】
以上の、およびそのほかの本発明の特徴、側面、および利点については、以下の添付図面を参照した好ましい実施態様の詳細な説明によってより完全な理解が得られることになろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明において提供される光学干渉ディスプレイ・ユニットの例証をより明確なものとするために、本発明の中で開示されている光学干渉ディスプレイ・ユニットならびにその製造方法の詳細な説明を好ましい実施態様として示す。
【実施例】
【００２２】
図３〜５は、本発明の好ましい実施態様に従って光学干渉ディスプレイ・ユニットを製造するための方法を例示している。図３を参照すると、透明導体レイヤ３０２が透明基板３００上に形成されている。透明導体レイヤ３０２の材料は、インディウム錫酸化物（ＩＴＯ）、亜鉛ドープ酸化インディウム（ＩＺＯ）、酸化亜鉛（ＺＯ）、酸化インディウム（ＩＯ）、もしくはこれらの混合とすることができる。透明導体レイヤ３０２の厚さは、必要条件に依存して選択されるが、一般に数十から数千オングストロームとなる。
【００２３】
透明導体レイヤ３０２が形成された後、少なくとも１つの光学フィルム３０４が、透明導体レイヤ３０２上に形成される。光学フィルム３０４の材料は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、あるいは酸化金属等の誘電体材料とすることができる。透明導体レイヤ３０２および光学フィルム３０４は、光反射電極３０６を構成する。続いて犠牲レイヤ３０８が、光学フィルム３０４の上に形成される。犠牲レイヤ３０８の材料は、金属またはシリコン材料、たとえば金属モリブデン、金属マグネシウム、モリブデン合金、マグネシウム合金、単結晶質シリコン、多結晶質シリコン、アモルファス・シリコン等とすることができる。透明導体レイヤ３０２の厚さは、光学干渉ディスプレイ・ユニット上に入射する光の波長に依存して選択されるが、好ましくは数マイクロメートルから数十マイクロメートルとする。
【００２４】
光入射電極３０６および犠牲レイヤ３０８内に、フォトリソグラフィおよびエッチング・プロセスによって開口３１０が形成されるが、これらの開口３０８のそれぞれは、その中におけるサポータの形成に適している。
【００２５】
その後、犠牲レイヤ３０８の上に材料レイヤ３１２が形成され、かつ開口３０８が充填される。材料レイヤ３１２はサポータの形成に適しており、また材料レイヤ３１２は、一般にフォトレジスト等のフォトレジスト材料、またはポリエステル、ポリアミド、もしくはこれらの類似物等の非フォトレジスト高分子材料から作られる。材料レイヤ３１２の形成に非フォトレジスト材料が使用される場合には、材料レイヤ３１２内にサポータを画定するためにフォトリソグラフィック・エッチング・プロセスが必要になる。この実施態様においては、材料レイヤ３１２の形成に感光材料が使用され、したがって材料レイヤ３１２のパターン形成にはフォトリソグラフィ・プロセスだけが必要になる。図３に示されている材料レイヤ３１２は、フォトリソグラフィ・プロセスによってパターン形成され、サポータ３１４を画定している（図４参照）。
【００２６】
次に、犠牲レイヤ３０８およびサポータ３１４の上に、光吸収レイヤとして金属レイヤ３１６が形成される。金属レイヤ３１６の形成における使用に適した金属としては、クローム、モリブデン、クローム／モリブデン合金、クローム合金、モリブデン合金等がある。金属レイヤ３１６の厚さは、数十から数千オングストロームである。その後、金属レイヤ３１６の上に反射レイヤ３１８が形成される。反射レイヤ３１８の材料は、銀、アルミニウム、銀合金、またはアルミニウム合金等の金属とすることができる。金属レイヤ３１６および反射レイヤ３１８は、光反射電極３２０を構成する。
【００２７】
図５を参照すると、図４に示されている犠牲レイヤ３０８が構造リリース・エッチング・プロセスによって除去されて、犠牲レイヤ１１１の位置に配置されるキャビティ３２２が形成される。これらのプロセスによって、光学干渉ディスプレイ・ユニット３２４が透明基板３００上に形成される。この光学干渉ディスプレイ・ユニット３２４は、少なくとも光入射電極３０６および光反射電極３２０を包含する。光入射電極３０６および光反射電極３２０は、サポータ３１４によって支持されており、その結果としてそれらの間にキャビティ３２２が形成される。光入射電極３０６は、透明導体レイヤ３０２および光学フィルム３０４から構成されている。また光反射電極３２０は、金属レイヤ（光吸収レイヤ）３１６および反射レイヤ３１８から構成されている。
【００２８】
これらに加えて、光反射電極３２０の応力構造の補強が望ましい場合には、反射レイヤ３１８の上に機械的応力調整レイヤ（図示せず）を形成して光反射電極３２０の応力を調整することができる。
【００２９】
本発明においては、従来は光入射電極に配置されていた光吸収レイヤが移動されて、光反射電極内に配置されている。この構造設計は、製造ステップを簡素化し、しかもプロセスの間に生じる可能性のあった光吸収レイヤの汚染を防止し、その結果、光学干渉ディスプレイ・ユニットの製造可能性が増加するとともに、結果として得られるパネルがより安定した特性ならびにより良好な品質を有する。さらに、光吸収レイヤが機械的応力調整レイヤとして機能し得ることから、本発明の実施においては機械的応力調整レイヤが必要なくなり、それによって１つの製造ステップがスキップされる。このことは、プロセス歩留まりを増加させ、さらにコストを削減する。
【００３０】
当業者であれば理解されるように、以上の本発明の好ましい実施態様は、本発明の限定ではなく、本発明の例証である。各種の修正ならびに類似の構成が付随する特許請求の範囲の精神ならびに範囲の中に含まれることが意図されており、その範囲は、その種の修正ならびに類似の構造のすべてが包含されるようにもっとも広い解釈が与えられるべきとする。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来の光学干渉ディスプレイ・ユニットを示した断面図である。
【図２】電圧が印加された後の従来の光学干渉ディスプレイ・ユニットを示した断面図である。
【図３】本発明の好ましい実施態様に従って光学干渉ディスプレイ・ユニットを製造するための方法を示した断面図である。
【図４】本発明の好ましい実施態様に従って光学干渉ディスプレイ・ユニットを製造するための方法を示した断面図である。
【図５】本発明の好ましい実施態様に従って光学干渉ディスプレイ・ユニットを製造するための方法を示した断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１００  光学干渉ディスプレイ・ユニット
１０２  光入射電極
１０４  光反射電極
１０５  透明基板
１０６  サポータ
１０８  キャビティ
３００  透明基板
３０１  透明基板
３０２  透明導体レイヤ
３０４  光学フィルム
３０６  光入射電極
３０８  犠牲レイヤ
３１０  開口
３１２  材料レイヤ
３１４  サポータ
３１６  金属レイヤ
３１８  反射レイヤ
３２０  光反射電極
３２２  キャビティ
３２４  光学干渉ディスプレイ・ユニット
１０２１  透明導体レイヤ
１０２２  吸収レイヤ
１０２３  誘電体レイヤ
【図１】
2005208550.tif 000003
【図２】
2005208550.tif 000004
【図３】
2005208550.tif 000005
【図４】
2005208550.tif 000006
【図５】
2005208550.tif 000007