(57)【要約】【課題】本発明は、機械式のシャッタが配置されたパネルを満たすオイルに気泡が発生することを防止することを目的とする。【解決手段】表示装置は、間隔を有して対向配置された一対の光透過性基板１０，１２と、一対の光透過性基板１０，１２を貼り合わせるシール材３８と、封止空間に充填されたオイル４２と、光透過性基板１０に形成され且つ封止空間に配置されたシャッタ１４とを有し、シール材３８の熱膨張係数αはオイル４２の熱膨張係数βよりも大きい、又は０．８β≦α≦１．２βの関係を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隔を有して対向配置された一対の絶縁基板と、
前記一対の絶縁基板を貼り合わせるシール材と、
前記一対の絶縁基板のうちの一方の基板に形成されたシャッタと、
前記一対の絶縁基板と前記シール材とで区画された封止空間と、
前記封止空間に充填されたオイルとを有する表示装置で有って、
前記シャッタは前記封止空間に配置され、
前記シール材の熱膨張係数は、前記オイルの熱膨張係数よりも大きいことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記シール材の熱膨張係数は、前記オイルの熱膨張係数の１．２倍以下であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
間隔を有して対向配置された一対の絶縁基板と、
前記一対の絶縁基板を貼り合わせるシール材と、
前記一対の絶縁基板のうちの一方の基板に形成されたシャッタと、
前記一対の絶縁基板と前記シール材とで区画された封止空間と、
前記封止空間に充填されたオイルとを有する表示装置で有って、
前記シャッタは前記封止空間に配置され、
前記シール材の熱膨張係数と前記オイルの熱膨張係数とは等しいことを特徴とする表示装置。
【請求項４】
間隔を有して対向配置された一対の絶縁基板と、
前記一対の絶縁基板を貼り合わせるシール材と、
前記一対の絶縁基板のうちの一方の基板に形成されたシャッタと、
前記一対の絶縁基板と前記シール材とで区画された封止空間と、
前記封止空間に充填されたオイルとを有する表示装置で有って、
前記シャッタは前記封止空間に配置され、
前記シール材の熱膨張係数をα、前記オイルの熱膨張係数をβとしたとき、
０．８β≦α≦１．２β
の関係を有することを特徴とする表示装置。
【請求項５】
前記オイルはシリコーンオイルであることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記シャッタは、可動であることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の表示装置。
【請求項７】
前記一方の基板には、第１のバネと第２のバネと第１のアンカー部と第２のアンカー部とが形成され、
前記第１のアンカー部には前記第１のバネが接続され、前記第２のアンカー部には前記第２のバネが接続され、
前記シャッタは、前記第１のバネと接続されると共に、前記第１のバネを介して前記第１のアンカー部と接続され、
前記シャッタは、前記第１のバネと前記第２のバネとの電位差による静電引力によって駆動され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】
前記シャッタの主面は、前記第１のバネと前記第１のアンカー部とによって支えられ、前記一方の基板の主面と離間して配置されていることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
【請求項９】
前記一対の絶縁基板のうち、前記一方の基板とは異なる他方の基板には、遮光膜が形成され、
前記遮光膜には複数の第１の開口部が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項８の何れか１項に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記一対の絶縁基板に対向してバックライトが配置され、
前記一対の絶縁基板は、前記封止空間の少なくとも一部と対向する表示領域を有し、
前記シャッタの主面には、第２の開口部が形成され、
前記バックライトから前記一対の絶縁基板に入射した光は、前記第１の開口部と前記第２の開口部とを通過して、前記表示領域から出射されることを特徴とする請求項９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（Micro Electro Mechanical Systems：ＭＥＭＳ）を用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳディスプレイ（Micro Electro Mechanical System Display）は、液晶ディスプレイに取って代わると期待されているディスプレイである（特許文献１参照）。このディスプレイは、偏光を利用した液晶シャッタ方式とは異なり、機械シャッタ方式によって光の透過窓を開閉することにより明暗を表示する。機械式のシャッタ（以下、単にシャッタとも呼ぶ）は、アモルファスシリコンの膜からなり、１画素を構成する１シャッタの縦横サイズは数100μｍオーダで厚みが数μｍオーダである。１シャッタの開閉により、１画素分のオンオフ動作が可能となる。シャッタは、静電引力によって動作するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【０００４】
シャッタが動作するパネル内はオイルで満たしてあり、オイルによってパネル内の誘電率を上げることでシャッタを駆動するために必要な電圧を低下させている。この構造によれば、環境温度が低下した時のオイルの収縮により、パネルの内部（オイルで満たされている領域）に気泡が発生するという問題があった。
【０００５】
本発明は、機械式のシャッタが配置されたパネル内を満たすオイルに気泡が発生することを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る表示装置は、間隔を有して対向配置された一対の絶縁基板と、前記一対の絶縁基板を貼り合わせるシール材と、前記一対の絶縁基板のうちの一方の基板に形成されたシャッタと、前記一対の絶縁基板と前記シール材とで区画された封止空間と、前記封止空間に充填されたオイルとを有する表示装置で有って、前記シャッタは前記封止空間に配置され、前記シール材の熱膨張係数は、前記オイルの熱膨張係数よりも大きいことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る表示装置は、前記シール材の熱膨張係数と前記オイルの熱膨張係数とは等しくしてもよい。
【０００８】
更に、また、本発明に係る表示装置は、前記シール材の熱膨張係数をα、前記オイルの熱膨張係数をβとしたとき、０．８β≦α≦１．２βの関係を有するようにしてもよい。
【０００９】
本発明によれば、シール材の熱膨張係数αとオイルの熱膨張係数βの差が小さくなっている。そのため、環境温度が低下したときに、オイルの収縮に対応してシール材が収縮し、シール材の収縮に対応して封止空間が収縮するので、封止空間とオイルの体積差が小さくなり、オイルに気泡が発生することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る表示装置の概略を示す断面図である。
【図２】シャッタ及びその駆動部を示す図である。
【図３】遮光膜及びその開口部を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
[第１の実施形態]
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る表示装置の概略を示す断面図である。
【００１２】
表示装置は、一対の光透過性基板（絶縁基板）１０，１２（例えばガラス基板）を有する。一対の光透過性基板１０，１２は、間隔をあけて対向するように配置されている。
【００１３】
一方の光透過性基板１０（図１では下側）には、図２に示すシャッタ１４が設けられている。シャッタ１４は、開口部１６を有するプレートである。開口部１６で光が通過し、開口部１６以外の部分で光を遮断する。開口部１６は一方向に長い形状になっている。なお、光は、図１に示すように、光透過性基板１０に重ねられたバックライト１８から供給される。なお、図１ではバックライト１８は、シャッタ１４が設けられている方の光透過性基板１０に対向して配置されているが、他方の光透過性基板１２に対向して配置されてもよい。
【００１４】
シャッタ１４は、第１バネ２０に支持されて光透過性基板１０から浮くように、すなわち光透過性基板１０の主面から所定の間隙を有して配置されるようになっている。複数（図２では４つ）の第１バネ２０によってシャッタ１４が支持されている。第１バネ２０は、第１アンカー部２２で光透過性基板１０に固定されている。
【００１５】
第１バネ２０は、弾性変形可能な材料からなり、シャッタ１４の板面（プレートの主面）に平行な方向に変形できるように配置されている。詳しくは、第１バネ２０は、シャッタ１４から離れる方向（開口部１６の長手方向に交差（例えば直交）する方向）に延びる第１部２４と、開口部１６の長さ方向に沿った方向であって開口部１６の長さ方向の中央から外方向に向かって延びる第２部２６と、さらにシャッタ１４から離れる方向（開口部１６の長手方向に交差（例えば直交）する方向）に延びる第３部２８と、を有する。そして、シャッタ１４は、図２に矢印で示すように、開口部１６の長手方向に交差（例えば直交）する方向に移動できるようになっている。
【００１６】
光透過性基板１０には、第２アンカー部３０に支持された第２バネ３２が設けられている。第２バネ３２は、第１バネ２０の第２部２６よりもシャッタ１４から離れた側で、この第２部２６に対向するようになっている。第２アンカー部３０に電圧を印加し、第１バネ２０の第２部２６との電位差による静電引力によって、第２部２６が第２バネ３２に引き寄せられるようになっている。第２部２６が引き寄せられると、第２部２６と一体的な第１部２４を介して、シャッタ１４も引き寄せられる。つまり、第１バネ２０及び第２バネ３２は、シャッタ１４を機械的に駆動するための駆動部４０を構成するためのものである。
【００１７】
他方の光透過性基板１２には遮光膜３４が形成されている。遮光膜３４の図１では省略された部分には、図３に示すように、開口部３６が形成されている。シャッタ１４の上述した開口部１６と遮光膜３４の開口部３６が連通すれば光が通過し、シャッタ１４の移動によって遮光膜３４の開口部３６が遮蔽されると光が遮断される。言い換えると、遮光膜３４の開口部３６への光の通過及び遮断を制御するように、シャッタ１４は機械的に駆動される。対応するシャッタ１４の開口部１６と他方の光透過性基板１２の開口部３６とによって１画素が構成され、多数の画素によって画像が表示されるようになっている。そのため、光透過性基板１０には複数（多数）のシャッタ１４が設けられている。
【００１８】
一対の光透過性基板１０，１２は、図１に示すシール材３８によって所定の間隔を有して対向して貼り合わされ、固定されている。シール材３８は一対の光透過性基板１０，１２に密着している。また、シール材３８によって、一対の光透過性基板１０，１２の間に封止空間が区画されている。よって、シール材３８は、例えば矩形状の一対の光透過性基板１０，１２の端部近傍に、表示装置の表示領域を囲うように配置される。また、表示領域を囲うように配置されたシール材３８の一部には、後述するオイルを封入するための図示しない封入孔が形成される。
【００１９】
封止空間にはオイル４２が満たされている。すなわち、オイル４２が封止空間に充填されている。オイル４２は、例えばシリコーンオイルが好適である。シャッタ１４及び駆動部４０は、オイル４２内に配置されている。オイル４２によってシャッタ１４及び駆動部４０の可動による振動を抑えることができる。つまり、パネル内にオイル４２を満たすことで、シャッタ１４及び駆動部４０の振動音を抑えることができる。
【００２０】
また、パネル内にオイル４２を満たすことで、誘電率が上がり、静電引力によってシャッタ動かす駆動電圧を低下させることができる。詳しくは、電圧Ｖが印加されている平行平板の容量Ｃの内部エネルギーＵは、
Ｕ＝１／２（ＣＶ２）
で表され、この式に、
Ｖ＝Ｅｄ（Ｅ：平板間の電界，ｄ：距離）
Ｃ＝εＳ／ｄ（Ｓ：平板の面積，ε：平板間の誘電率）
を代入して求められる平行平板間に働く力Ｆは、
Ｆ＝Ｕ／ｄ＝１／２（εＳＥ２）
となり、誘電率と平板間にかかる力は比例の関係となる。すなわち、
Ｖ=（Ｆ・ｄ2／２εＳ）１/２
となり、平行平板間に働く力Ｆが同じである場合、誘電率が上がると印加電圧は小さくて済む。従って、第１バネ２０と第２バネ３２との間の誘電率（すなわちオイル４２で満たされている領域の誘電率）が上がると、シャッタ１４を動かすことができる所定の力Ｆを得るために必要な駆動電圧は小さくなる。
【００２１】
上述の通り、従来のパネル内部（封止空間、オイル４２で満たされている領域）をオイルで満たした表示装置においては、パネルの内部に気泡が発生するという課題が有る。気泡発生の原因は、例えば環境温度が低下したことによってオイル４２が収縮した時、オイル４２の体積は減少するが、封止空間がシール材３８で囲われているので、封止空間の体積は、オイル４２の体積減少量と比べて、さほど減少しないからだと考えられる。つまり、封止空間の体積減少に対してオイル４２の体積減少量（収縮量）が大きいため、パネルの内部に気泡が発生する。
【００２２】
なお、公知の液晶表示装置においても、シール材によって、一対の絶縁基板の間に封止空間が区画され、更に封止空間に液晶が充填されている。しかし、液晶表示装置においては、液晶層のギャップ（すなわち、封止空間の厚さ）は、光学特性を決定する重要な要素である。よって、液晶層のギャップは極力変動しないように液晶表示装置は製造される。例えば、液晶表示装置では、環境温度の変化で熱膨張や熱収縮する量が極めて小さいスペーサを形成して、液晶層のギャップを制御している。
【００２３】
つまり、本実施形態のようにシール材の熱膨張、熱収縮で、意図的に封止空間の体積を封止空間内の充填物（本実施形態ではオイル４２、液晶表示装置では液晶）の体積変化に対応して変化させることは、液晶表示装置では、光学特性が変化するので行われない。
【００２４】
第１の実施形態では、シール材３８の熱膨張係数αがオイル４２の熱膨張係数βよりも大きくなっている。そのため、例えば環境温度が低下したときに、オイル４２の体積が減少すると共に、オイル４２よりも熱膨張係数が大きいシール材３８の収縮により、封止空間の体積もオイル４２の体積減少量と同等に減少するので、パネルの内部に気泡が発生することを防止することができる。なお、パネル形状の安定性を考慮すると、シール材３８の熱膨張係数αはオイル４２の熱膨張係数βの１．２倍以下の範囲であることが望ましい。
【００２５】
[第２の実施形態]
第２の実施形態では、シール材３８の熱膨張係数αとオイル４２の熱膨張係数βとが等しくなっている。この場合も、第１の実施形態と同様に、例えば環境温度が低下したときに、オイル４２の体積が減少すると共に、オイル４２よりも熱膨張係数が大きいシール材３８の収縮により、封止空間の体積もオイル４２の体積減少量と同等に減少するので、パネルの内部に気泡が発生することを防止することができる。
【００２６】
[第３の実施形態]
第３の実施形態では、シール材３８の熱膨張係数αとオイル４２の熱膨張係数βとは、
０．８β≦α≦１．２β
の関係を有する。本発明の発明者は、シール材３８の熱膨張係数αとオイル４２の熱膨張係数βの差を、上述の関係を満たす範囲で小さくすれば、表示装置の特性に支障が生じないレベルで、気泡の発生を十分に防止できることを見出した。例えば、シリコーンオイルの熱膨張係数は、１３４０ｐｐｍ／Ｋ程度であり、オイル４２としてシリコーンオイルを使用する場合、シール材３８として熱膨張係数が１０７２ｐｐｍ／Ｋ以上１６０８ｐｐｍ／Ｋ以下の材料を使用する。
【００２７】
第３の実施形態では、上述の通り、シール材３８の熱膨張係数αとオイル４２の熱膨張係数βの差が小さくなっている。そのため、環境温度が低下したときに、オイル４２の収縮に対応してシール材３８が収縮し、シール材３８の収縮に対応して封止空間が収縮するので、封止空間とオイル４２の体積差が小さくなり、パネルの内部に気泡が発生することを防止することができる。
【００２８】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、実施形態で説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。
【符号の説明】
【００２９】
１０  光透過性基板、１２  光透過性基板、１４  シャッタ、１６  開口部、１８  バックライト、２０  第１バネ、２２  第１アンカー部、２４  第１部、２６  第２部、２８  第３部、３０  第２アンカー部、３２  第２バネ、３４  遮光膜、３６  開口部、３８  シール材、４０  駆動部、４２  オイル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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