(57)【要約】【課題】高解像度カラー光学ディスプレイユニット構造の製造方法を提供すること。【解決手段】第１の電極と、第２の電極と、この２つの電極の間に配置された支持構造とを備える、光学干渉ディスプレイユニットが提供される。第２の電極は、少なくとも第１の材料層と第２の材料層とを有する。この２つの材料層の少なくとも１つは、導電性材料で構成され、エッチング工程を実行して第１の材料層をエッチングして第２の電極を画定する間に、第２の導電性層をマスクとして使用する。【選択図】図４Ｄ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、
第１の電極と、
該第１の電極に平行で、かつ
第１の材料層、および
第２の材料層を含む、第２の電極と、
前記第２の電極の縁端を支持する支持構造とを含み、
前記第１の材料層および第２の材料層を形成する少なくとも１つの材料が、導電性材料である、光学干渉ディスプレイユニット。
【請求項２】
光学干渉ディスプレイユニットが基板上に配置された、請求項１に記載の光学干渉ディスプレイユニット。
【請求項３】
第１の電極の材料が、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、またはインジウム酸化物（ＩＯ）である、請求項１に記載の光学干渉ディスプレイユニット。
【請求項４】
第２の電極が変形可能な電極である、請求項１に記載の光学干渉ディスプレイユニット。
【請求項５】
支持構造を形成する材料が、ポジティブフォトレジスト、ネガティブフォトレジスト、アクリル樹脂およびエポキシ樹脂からなる群から選択される、請求項１に記載の光学干渉ディスプレイユニット。
【請求項６】
第１の材料層および第２の材料層の少なくとも１つが、導電性材料で製作されている、請求項１に記載の光学干渉ディスプレイユニット。
【請求項７】
導電性材料層が、アルミニウム、クロム、コバルト、または銅である、請求項６に記載の光学干渉ディスプレイユニット。
【請求項８】
第２の材料層を形成するのに好ましい材料が、第１の材料層を形成する材料のエッチング選択比よりも、大きなエッチング選択比を有する材料である、請求項１に記載の光学干渉ディスプレイユニット。
【請求項９】
透明基板上に配置された光学干渉ディスプレイユニットの製作方法であって、
前記透明基板上に第１の電極を形成する工程と、
前記第１の電極上に犠牲層を形成する工程と、
前記犠牲層および前記第１の電極内に少なくとも２つの開口を形成する工程と、
前記開口内に支持構造を形成する工程と、
前記犠牲層と前記支持構造の上に第１の材料層を形成する工程と、
前記第１の材料層の上に第２の材料層を形成する工程と、
前記第２の材料層の上にパターン形成されたフォトレジスト層を形成する工程と、
前記パターン形成したフォトレジスト層をマスクとして使用しながら、前記第２の材料層をエッチングして前記第１の材料層を露出させる工程と、
前記パターン形成したフォトレジスト層を剥がす工程と、
前記第２の材料層をマスクとして使用しながら、前記第１の材料層をエッチングして、前記支持構造を露出させる工程と、
前記犠牲層を除去する工程とを含む、前記方法。
【請求項１０】
第２の電極が変形可能な電極である、請求項９に記載の光学干渉ディスプレイユニットの製造方法。
【請求項１１】
第１の材料層および第２の材料層の少なくとも一方が、導電性材料で製作されている、請求項１０に記載の光学干渉ディスプレイユニットの製造方法。
【請求項１２】
導電性材料が、アルミニウム、クロム、コバルト、または銅である、請求項１１に記載の光学干渉ディスプレイユニットの製造方法。
【請求項１３】
第２の材料層を形成するのに好ましい材料が、第１の材料層を形成する材料のエッチング選択比よりも、大きなエッチング選択比を有する材料である、請求項１０に記載の光学干渉ディスプレイユニットの製造方法。
【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を製造する方法に関する。より具体的には、本発明はアームのポストを備える光学干渉ディスプレイの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
平面型ディスプレイ（planar display）は、軽量で小型であるという理由で、携帯用ディスプレイやスペースが限られたディスプレイに普及している。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）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、その他に加えて、平面型ディスプレイならびに光学干渉ディスプレイモードが関心を持たれている。
【０００３】
米国特許第５，８３５，２５５号は、平面型ディスプレイに使用できる可視光の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、この従来技術に開示されている、光干渉ディスプレイユニットの上面図を示してある。複数の第１の電極１０２が、基板１００上に平行に配置されている。複数の第２の電極１０４が、第１の電極１０２上に平行に配置され、かつ第１の電極１０２と垂直の方向に配設されている。複数のポスト１０６が、第１の電極１０２と第２の電極１０４の間に配置され、空隙（図示せず）が後に形成される。図２を参照すると、この図は、図１の切断線Ｉ−Ｉ’による横断面図を示している。
【０００４】
すべての光学干渉ディスプレイユニット１０８は、２つの電極１０２、１０４を含む。ポスト１０６は、これらの２つの電極１０２、１０４を支持し、続いて空隙１１０が形成される。これらの２つの電極１０２および１０４の間の距離、すなわち空隙１１０の長さはＤである。電極１０２、１０４の一方は、可視光を部分的に吸収する吸収率を有する、半透過／半反射層であり、他方は電圧が印加されると変形可能な光反射層である。入射光が、電極１０２または１０４を通過して空隙１１０に到達すると、すべての可視光スペクトルにおいて、式１．１に対応する波長を有する可視光だけが、干渉による強め合い（constructive interference）を起こして放出されることができる。すなわち、
２Ｄ  ＝  Ｎλ                  （１．１）
ここで、Ｎは自然数である。
【０００５】
空隙１１０の長さＤが、波長の半分に任意の自然数を乗じた値に等しいとき、干渉による強めあいが起きて、鮮明な光波が放出される。その間に、観察者が入射光の方向に向けば、波長λ１の反射光を観察することができる。したがって、ディスプレイユニット１０８は「オン」である。
【０００６】
第１の電極１０２および第２の電極１０４の一方は、変形可能または移動可能な電極である。この電極は電圧をかけることによって上下に移動する。電圧をかけられている間、変形可能または移動可能な電極は、変形して、静電気の吸引力によって別の電極の方向に降下する。このときに、空隙１１０の長さが変化する。可視光スペクトル内のすべての入射光は、フィルタで除去されて、入射光の方向に向く観察者には、可視光スペクトルの反射光はまったく見えなくなる。このとき、ディスプレイ１０８は「オフ」となる。
【０００７】
再び図１を参照すると、ポスト１０６の横に、支持構造１１２が、２つの第２の電極１０４間に配置されて、第２の電極１０４を支持している。この支持構造１１２がない場合には、第２の電極１０４の縁端が、支持がないために垂れ下がる。したがって、空隙１１０の長さが均一ではない。ディスプレイユニット１０８において、空隙１１０の長さが不均一になると、少なくとも２つの異なる波長を有する反射光を生じることになる。したがって、反射光の解像度が悪化し、ディスプレイユニットは複数の色を表示する可能性がある。
【０００８】
図３Ａを参照すると、図１の面切断線ＩＩ−ＩＩ’による横断面図を示してある。図３Ａに示す構造を形成する方法を、図３Ｂに示す。透明導電性層、吸収層および誘電体層（いずれも図示せず）が、透明基板１００上に順次、形成される。透明導電性層、吸収層および誘電体層は、第１の電極１０２を形成する。次いで、犠牲層１１４が第１の電極１０２上に形成される。誘電体層を形成する材料は、酸化ケイ素および窒化ケイ素を含み、透明導電性層を形成する材料はインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物およびインジウム酸化物を含み、そして吸収層を形成する材料は金属である。次に、リソグラフィ工程およびエッチング工程が実施されて、犠牲層１１４および第１の電極１０２内に開口１１６が形成される。フォトレジスト層が犠牲層１１４上にスピンコートされて、開口１１６を充填する。フォトレジスト層上に露光工程が実施されて、開口１１６内に支持構造１１２が形成される。
【０００９】
導電性層１１８が、支持構造１１２および犠牲層１１４の上に形成される。スピンコーティング工程およびリソグラフィ工程が順次、実施されて、導電性層１１８上にパターン形成されたフォトレジスト層１２０が形成される。パターン形成されたフォトレスト層１２０の開口によって、その下にあり、かつ支持構造１１２上に位置する導電性層１１８が露出される。パターン形成されたフォトレジスト層１２０をエッチングマスクとして使用して、露出された導電性層１１８が除去され、次いで、図１に示すように、第１の電極１０２と平行に配置された第２の電極１０４が、形成される。最後に、フォトレジスト層１２０が除去されて、光学干渉ディスプレイユニット１０８が形成される。
【００１０】
一般に、支持構造１１２を形成するのに使用される材料は、フォトレジストである。したがって、支持構造１１２は、フォトレジスト層１２０を除去するステップにおいて、必ず損傷されるか、または完全に除去されて、図３Ｃに示す構造が形成される。図３Ｃを参照すると、支持構造のない光学干渉ディスプレイユニットの横断面図を示してある。支持構造が損傷されるか、除去されるので、第２の電極１０４の縁端は支持がなく、矢印１０５で示す方向に垂れ下がる。空隙１１０の長さは、この電極１０４の垂れ下がる縁端のために、均一ではない。したがって、光学干渉ディスプレイユニットの低い解像度と、不適切な色という欠点を回避することができない。
したがって、高解像度、高輝度、簡便な工程と高い歩留りをもたらすカラー光学干渉ディスプレイを製造するための、光学干渉ディスプレイユニット構造の簡単な製造方法を提供することは重要な課題である。
【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】
【００１１】
したがって、本発明の一目的は、高解像度のカラー光学干渉ディスプレイを製造するのに好適な、光学干渉ディスプレイユニット構造の製造方法を提供することである。
本発明の別の目的は、簡潔で容易な製造工程と高い歩留りをもたらす光学干渉ディスプレイの製造に適する、光学干渉ディスプレイユニット構造の製造方法を提供することである。
【００１２】
本発明のさらに別の目的は、光学干渉ディスプレイユニット構造の製造方法であって、光学干渉ディスプレイユニットの支持構造が工程中に損傷または除去されることがない、光学干渉ディスプレイユニットの製造に適し、かつフォトレジスト層を除去して、高品質光学干渉ディスプレイプレートを提供するのに使用される、方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の上記の目的に応じて、本発明の好ましい一態様は、光学干渉ディスプレイユニット構造の製造方法を提供する。本発明において開示する、光学干渉ディスプレイユニット構造を製造する方法は、第２の電極上のフォトレジスト層を除去するのに使用する工程によって、支持構造が損傷または除去されるのを防止する。この光学干渉ディスプレイユニット構造の製造方法は、透明基板上に第１の電極および犠牲層を順次形成し、次いで第１の電極および犠牲層内に開口を形成する方法である。この開口は、その中にポストおよび支持構造を形成するのに好適である。次に、フォトレジスト層が犠牲層上にスピンコートされて、開口を充填する。フォトリソグラフィ工程によって、フォトレジスト層にパターン形成して、ポストおよび支持構造を画定する。
【００１４】
ポストおよび支持構造が形成された後に、少なくとも１つの第１の材料層が、犠牲層、ポストおよび支持構造上に形成される。次いで、第２の材料層が、第１の材料層の上に形成される。パターン形成したフォトレジスト層は、次のエッチング工程のためのマスクとして使用するが、これを第２の材料層上に形成する。エッチング工程を実行して、露出された第２の材料層を除去して、第１の材料層の一部を露出させて、これによってフォトレジスト層のパターンが第２の材料層に転写される。このフォトレジスト層を剥ぎ取り、第２の材料層をエッチングマスクとして使用して、第１の材料層をエッチングすることによって、第２の電極を画定する。フォトレジスト層を剥がす間、支持構造は第１の材料層に覆われて保護され、これによって支持構造はこの工程によって損傷または除去されることがない。最後に、剥離エッチング工程を実行して、犠牲層を除去して、光学干渉ディスプレイユニット構造を形成する。
【００１５】
第２の材料層を形成する材料は、その上のフォトレジスト層のパターンおよびエッチングマスクを、第１の材料層をエッチングする工程を実行する間に転写することのできる、任意の材料とすることができる。第２の電極は、変形可能な電極または移動可能な電極であるので、第２の材料層を形成するための好ましい材料は、金属などの延性材料である。
【００１６】
第１の材料層および第２の材料層を形成するための材料は、同一とすることができるが、異なる方が好ましい。さらに、第１の材料層と第２の材料層とのエッチング選択比が十分に高くない場合には、第１の材料層に対するエッチング工程を実行したときに、第２の材料層がエッチングされ、第２の材料層の厚さは、当初に意図したよりも薄くなる。第２の電極の厚さ（第２の材料層の厚さを含む）は、第２の電極の応力および光学干渉ディスプレイユニットの動作電圧に影響を与える。エッチング工程の後に、第２の材料層の厚さが変化すると、光学干渉ディスプレイユニットを動作させるのにどの程度の電圧を使用すべきかが分からなくなる。以上に開示した理由によって、第２の材料層を形成するための材料のエッチング選択比は、第１の材料層を形成するための材料と比較して、高くする。
【００１７】
本発明における光学干渉ディスプレイユニット構造の製造方法によれば、少なくとも２つの材料層を使用して、第２の電極を形成する。上部位置に配置する材料層は、その上のフォトレジスト層のパターンを転写するために使用し、他方の材料層は、パターン形成されたフォトレジスト層を剥がす工程における損傷から、支持構造を保護するために使用する。これと同時に、高品質の光学干渉ディスプレイプレートを生成する。したがって、本発明は、簡単で容易な製造工程と高い歩留りで、光学干渉ディスプレイを製造する方法を開示する。
上記の一般的な記述および以下の詳細な記述は、両方とも例であり、クレームされた本発明の内容をさらに説明するためのものであることを理解すべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の、これら、およびその他の特徴、側面および利点は、以下の好ましい態様の詳細な説明を添付の図面を参照して読めば、より完全に理解されるであろう。
光学干渉ディスプレイユニット構造についてのさらなる情報を提供するために、本明細書では、好ましい態様を提示して、本発明における光学干渉ディスプレイユニット構造を説明する。
【実施例】
【００１９】
図４Ａ〜４Ｄは、本発明の好ましい一態様による光学干渉ディスプレイユニットの製造方法を示す。最初に図４Ａを参照すると、第１の電極４０２および犠牲層４０４が、透明基板４００の上に順番に形成される。犠牲層４０４は、誘電体材料などの透明材料、または金属材料などの不透明材料でできている。フォトリソグラフィエッチング工程によって、第１の電極４０２および犠牲層４０４の中に、開口４０６が形成される。この開口４０６は、支持構造をその中に形成するのに好適である。透明基板４００は、例えば、ガラス基板であり、第１の電極４０２は、少なくとも１つの導電性透明材料層を含む。この導電性透明材料は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、またはインジウム酸化物（ＩＯ）である。
【００２０】
次に、材料層４０８が犠牲層４０４の上に形成されて、開口４０６が充填される。材料層４０８は、支持構造およびポストを形成するのに好適であり、材料層４０８は、一般に、フォトレジストなどの感光性材料、またはポリエステル、ポリアミドなどの非感光性ポリマー材料を使用する。材料層４０８を形成するのに非感光性材料を使用する場合には、材料層４０８内に支持構造およびポストを画定するために、フォトリソグラフィエッチング工程が必要となる。この態様においては、材料層４０８を形成するのに感光性材料を使用し、したがって材料層４０８にパターン形成するために、フォトリソグラフィエッチング工程のみが必要である。
【００２１】
図４Ｂを参照すると、フォトリソグラフィ工程中に、材料層４０８にパターン形成することによって、支持構造４１０およびポスト（図には示さず）が画定される。このステップの後に、第２の材料層４１２および第３の材料層４１４が、犠牲層４０４および支持構造４１０の上に順次、形成される。第２の材料層４１２および第３の材料層４１４は、第２の電極を形成するように適合されている。したがって、少なくとも１つの材料層の材料は、例えば、アルミニウム、クロム、銅、またはコバルトなどの導電性材料である。もう一方の材料層を形成する材料は、例えば、アルミニウム、クロム、銅、コバルト、窒化ケイ素または酸化ケイ素などの金属または誘電体である。第２の材料層４１２および第３の材料層４１４を形成する材料は、アルミニウム／クロムである。さらに、第２の材料層および第３の材料層を形成する材料は、クロム／アルミニウムである。
【００２２】
次に図４Ｃを参照する。パターン形成されたフォトレジスト層４１６が、第３の材料層４１４に形成される。このパターン形成されたフォトレジスト層４１６は、開口４１８を有し、この開口は、支持構造４１０上に位置する。パターン形成されたフォトレジスト層４１６を、エッチングマスクとして使用して、エッチング工程を実行することによって、第３の材料層４１４をエッチングして、開口４２０を形成する。この開口４２０は、第２の材料層４１２の部分を露出させる。パターン形成されたフォトレジスト層のパターンは、第３の材料層４１４に転写される。
図４Ｄを参照する。図４Ｃに示す、パターン形成されたフォトレジスト層４１６が除去される。第３の材料層４１４を、エッチングマスクとして使用し、エッチング工程を実行することによって、露出された第２の材料層４１２をエッチングして、第２の電極４２２を画定する。最後に、剥離エッチング工程（release etch process）を実行して、図４Ｃに示す犠牲層４０４を除去することによって、光学干渉ディスプレイユニット４２４が形成される。
【００２３】
支持構造を形成する材料は、ポジティブフォトレジスト、ネガティブフォトレジスト、および例えば、アクリル樹脂およびエポキシ樹脂などのポリマーを含むので、第２の材料層が存在しない場合には、フォトレジスト層４１６を除去するために実行する工程において、材料が損傷または除去される。支持構造が損傷または除去されるので、第２の電極の縁端は支持がなく、垂れ下がる。空隙の長さは、垂れ下がった電極の縁端のために、均一ではなく、したがって反射光の波長が不均一となる。したがって、光学干渉ディスプレイプレートの解像度が悪化する。しかしながら、本発明は、材料層を支持構造上に形成して、支持構造を保護し、フォトレジスト層剥離工程の間に、支持構造を損傷することを回避する、光学干渉ディスプレイユニットの製造方法を開示する。さらに、第２の材料層４１２および第３の材料層４１４を形成する材料も、アルミニウム／窒化ケイ素または窒化ケイ素／アルミニウムのように、金属／誘電体または誘電体／金属とすることができる。
【００２４】
特定の好ましい態様を参照して、本発明を極めて詳細に記述したが、その他の態様も可能である。したがって、添付の特許請求の範囲の趣旨と範囲は、本明細書に包含される好ましい態様の記述に限定すべきではない。前述の観点で、本発明の改変態様および変形態様も、添付の特許請求の範囲およびその均等の範囲に入る場合には、本発明に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来技術において開示された光干渉ディスプレイユニットの上面図である。
【図２】図１に示す面切断線Ｉ−Ｉ’による、横断面図である。
【図３Ａ】図１に示す面切断線ＩＩ−ＩＩ’による、横断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示す構造を形成する方法を示す図である。
【図３Ｃ】支持構造のない、光学干渉ディスプレイユニットの横断面図である。
【図４Ａ】本発明の好ましい一態様による光学干渉ディスプレイユニットの製造方法を示す図である。
【図４Ｂ】本発明の好ましい一態様による光学干渉ディスプレイユニットの製造方法を示す図である。
【図４Ｃ】本発明の好ましい一態様による光学干渉ディスプレイユニットの製造方法を示す図である。
【図４Ｄ】本発明の好ましい一態様による光学干渉ディスプレイユニットの製造方法を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１００  基板
１０２  第１の電極
１０４  第２の電極
１０６  ポスト
１０８  ディスプレイユニット
１１０  空隙
１１２  支持構造
１１４  犠牲層
１１６  開口
１１８  導電性層
１２０  フォトレジスト層
４００  透明基板
４０２  第１の電極
４０４  犠牲層
４０６、４１８、４２０  開口
４０８  材料層
４１２  第２の材料層
４１４  第３の材料層
４１６  フォトレジスト層
４２２  第２の電極
４２４  光学干渉ディスプレイユニット
【図１】
2005070743.tif 000003
【図２】
2005070743.tif 000004
【図３Ａ】
2005070743.tif 000005
【図３Ｂ】
2005070743.tif 000006
【図３Ｃ】
2005070743.tif 000007
【図４Ａ】
2005070743.tif 000008
【図４Ｂ】
2005070743.tif 000009
【図４Ｃ】
2005070743.tif 000010
【図４Ｄ】
2005070743.tif 000011