(57)【要約】【課題】画素のシャッタ機構により表示制御を行う表示装置において、構造を強化すると共に、耐久性を向上させる。【解決手段】表示装置は、絶縁性のある基板である絶縁基板部２１５と、絶縁基板部２１５上で各画素に薄膜トランジスタが形成されている薄膜トランジスタ部２２０と、薄膜トランジスタ部２２０の薄膜トランジスタにより電気的に駆動され、各画素の光の透過を制御するシャッター機構部３００と、を備え、シャッター機構部３００は、構造的部分であるメカニカル層３５２と、メカニカル層３５２上に形成された導電層３５４と、を有し、メカニカル層３５２と導電層３５４とは共に、薄膜トランジスタ部２２０に形成された導電部２２６に接して固定されている。【選択図】図５
2012242795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性のある基板である絶縁基板と、前記絶縁基板上に表示部を形成する複数の画素とを有し、
前記複数の画素の各画素には、薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタによって電気的に駆動され、前記各画素の光の透過を制御するシャッター機構部と、前記絶縁基板上に形成された第１の導電層とを備え、
前記シャッター機構部は、構造的部分であるメカニカル層と、前記メカニカル層上に形成された第２の導電層とを有し、
前記メカニカル層と前記第２の導電層とは共に、前記第１の導電層に直に接触して固定されている、ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記シャッター機構部は、
光を遮断するためのシャッター部と、
前記シャッター部を駆動するために動作し、前記絶縁基板の基板面と平行な方向に延びる梁状構造物であるビーム部と、
前記ビーム部を固定し支えるためのアンカー部と、を備え、
前記シャッター部、前記ビーム部及び前記アンカー部のそれぞれは、前記メカニカル層と前記第２の導電層とを有し、
前記アンカー部の前記メカニカル層と前記第２の導電層とが、前記第１の導電層に直に接触して固定されている、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記アンカー部は椀型形状であり、
前記第２の導電層は、前記椀型形状をした前記メカニカル層の外側周囲に形成されている、ことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記第２の導電層は、更に、前記椀型形状をした前記メカニカル層の内側にも形成されている、ことを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記アンカー部は椀型形状であり、
前記メカニカル層は、前記椀型形状をした前記第２の導電層の外側周囲に形成されると共に、前記導電層の内側にも形成されている、ことを特徴とする請求項２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を用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ等の情報通信端末やテレビ受像機の表示デバイスとして、液晶表示装置等の表示装置が広く用いられている。液晶表示装置では、液晶パネルの２つの基板の間に封じ込められた液晶分子の配向を変化させることにより、バックライトから液晶パネルに照射された光の透過度合いを変化させて、画像を表示させている。近年、液晶表示装置を始めとする表示装置が、特に携帯電話やスマートフォンに利用されている。
【０００３】
一方で、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems：微小電気機械システム）と呼ばれる微細加工技術を利用した構造が各分野において利用されており、表示装置の分野においても注目されている。特許文献１及び２には、各画素にＭＥＭＳのシャッター機構を取り入れ、シャッタ機構内のシャッターを動かしてバックライトからの光の透過又は遮断を微少時間内に行って明るさを調節することにより、画像を表示する表示装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１９７６６８号公報
【特許文献２】特表２００８−５３３５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このＭＥＭＳのシャッター機構を利用した表示装置において、画素内のシャッター機構の可動部分は、光の透過及び遮断を短時間で制御するため、高速で動作することが要求される。このため、この可動部分と基板との電気的及び機械的な接続を確保するための接続部分には構造上大きな負荷がかかることになり、接続部分の強度が弱い場合には、表示装置の動作や耐久性に大きな影響を与える恐れがある。
【０００６】
本発明は、上述の事情を鑑みてしたものであり、画素のシャッタ機構により表示制御を行う表示装置において、より構造的に強化されると共に、耐久性が向上した表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の表示装置は、絶縁性のある基板である絶縁基板と、前記絶縁基板上に表示部を形成する複数の画素とを有し、前記複数の画素の各画素には、薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタによって電気的に駆動され、前記各画素の光の透過を制御するシャッター機構部と、前記絶縁基板上に形成された第１の導電層とを備え、前記シャッター機構部は、構造的部分であるメカニカル層と、前記メカニカル層上に形成された第２の導電層とを有し、前記メカニカル層と前記第２の導電層とは共に、前記第１の導電層に直に接触して固定されている、ことを特徴とする表示装置である。
【０００８】
また、本発明の表示装置は、前記シャッター機構部は、光を遮断するためのシャッター部と、前記シャッター部を駆動するために動作し、前記絶縁基板の基板面と平行な方向に延びる梁状構造物であるビーム部と、前記ビーム部を固定し支えるためのアンカー部と、を備え、前記シャッター部、前記ビーム部及び前記アンカー部のそれぞれは、前記メカニカル層と前記第２の導電層とを有し、前記アンカー部の前記メカニカル層と前記第２の導電層とが、前記第１の導電層に直に接触して固定されている、とすることができる。
【０００９】
また、本発明の表示装置は、前記アンカー部が椀型形状であり、前記第２の導電層は、前記椀型形状をした前記メカニカル層の外側周囲に形成されている、とすることができる。また、更に、前記第２の導電層は、前記椀型形状をした前記メカニカル層の内側にも形成されている、こととしてもよい。
【００１０】
また、本発明の表示装置は、前記アンカー部が椀型形状であり、前記メカニカル層は、前記椀型形状をした前記第２の導電層の外側周囲に形成されると共に、前記第２の導電層の内側にも形成されている、とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＭＥＭＳシャッター表示装置について示す図である。
【図２】図１のＴＦＴ基板の構成を示す図である。
【図３】図２の一画素についてＴＦＴ基板を拡大して示す斜視図である。
【図４】図３のシャッター機構部の上面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線における断面図である。
【図６】図５と同じ視野における、第１ビーム部及び第２ビーム部のメカニカル層と導体層の配置が逆になった場合の図である。
【図７】図５と同じ視野における、第２実施形態に係るシャッター機構部の断面図が示されている。
【図８】図５と同じ視野における、第３実施形態に係るシャッター機構部の断面図が示されている。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、図面において、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１３】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る各画素のシャッター機構により表示画像の制御を行うＭＥＭＳシャッター表示装置１００について示す図である。この図１に示されるように、ＭＥＭＳシャッター表示装置１００は、光を透過する開口部（不図示）を各画素ごとに有するバックライト光源１５０と、バックライト光源１５０からの光の透過を後述するシャッター機構部３００により制御するＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板２００と、バックライト光源１５０のＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の３色の光を時間をずらして発光させるための制御を行う発光制御回路１０２と、ＴＦＴ基板２００のシャッター機構部３００の動作を、パネル制御線１０８を介して制御する表示制御回路１０６と、発光制御回路１０２及び表示制御回路１０６の統括的な制御を行うシステム制御回路１０４とを有している。
【００１４】
図２は、図１のＴＦＴ基板２００の構成を示す図である。ＴＦＴ基板２００の表示領域には画素２１０がマトリクス状に配置されており、画素２１０には行方向に走査線２０４、列方向に信号線２０２が接続されている。走査線２０４の一端には走査線走査回路２０３が接続されており、信号線２０２の一端には信号入力回路２０１が設けられている。なお信号入力回路２０１は走査線走査回路２０３を制御し、信号入力回路２０１にはパネル制御線１０８が入力されている。ＴＦＴ基板２００にパネル制御線１０８から画像データと駆動タイミングが入力されると、信号入力回路２０１は所定のタイミングで走査線走査回路２０３を制御しつつ、デジタル画像データを信号線２０２に入力する。各画素２１０は走査線２０４によって走査線走査回路２０３から動作を制御され、所定のタイミングで信号線２０２からデジタル画像データを取り込む。
【００１５】
図３は、図２の一画素２１０部分のＴＦＴ基板２００を拡大して示す斜視図である。この図に示されるように、画素２１０は、絶縁性のガラス基板２１５と、ガラス基板２１５上に形成された薄膜トランジスタ、信号線２０２及び走査線２０４を有する薄膜トランジスタ部２２０と、薄膜トランジスタ部２２０上に形成され、薄膜トランジスタ部２２０内の薄膜トランジスタに電気的に制御され、機械的な動作を行うシャッター機構部３００と、を有している。
【００１６】
シャッター機構部３００は、開口部３１１を有し、移動することによりバックライト光源１５０からの光を透過又は遮断するシャッター部３１０と、シャッター部３１０を光を透過させる位置と、遮断する位置とで移動させるための第１アクチュエータ部３２０及び第２アクチュエータ部３３０とを有している。第１アクチュエータ部３２０及び第２アクチュエータ部３３０のそれぞれは、シャッター部３１０を支持すると共に、シャッター部３１０と電気的に接続される第１ビーム部３４２と、第１ビーム部３４２を薄膜トランジスタ部２２０に固定すると共に、薄膜トランジスタ部２２０の所定の配線と電気的に接続される第１アンカー部３４４と、第１ビーム部３４２と異なる電荷に帯電させることにより、第１ビーム部３４２を引き寄せ、シャッター部３１０を動作させる第２ビーム部３４６と、第２ビーム部３４６を薄膜トランジスタ部２２０に固定すると共に、薄膜トランジスタ部２２０の所定の配線と電気的に接続される第２アンカー部３４８と、を有している。
【００１７】
図４は、図３のシャッター機構部３００の上面図である。シャッター機構部３００は、シャッター部３１０に対して対称となる形状であり、第１アクチュエータ部３２０が駆動してシャッター部３１０が第１アクチュエータ部３２０に近づく方向に移動した場合には、バックライト光源１５０からの光を開口部３１１から透過させ、第２アクチュエータ部３３０が駆動してシャッター部３１０が第２アクチュエータ部３３０に近づく方向に移動した場合には、バックライト光源１５０からの光をシャッター部３１０により遮断するようになっている。
【００１８】
図５は、図４のＶ−Ｖ線における断面図である。この図に示されるように、シャッター部３１０、第１ビーム部３４２、第２ビーム部３４６及びアンカー部３４４は、それぞれ主に構造的強度を担うメカニカル層３５２と、主に電気的特性を担う導体層３５４（第２の導電層）と、メカニカル層３５２及び導体層３５４を覆い、電気的な絶縁性を確保するための誘電体層３５６とを有している。ここで、メカニカル層３５２を形成する材料としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｎｄ等の金属又は合金、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、またはＳｉ３Ｎ４などの誘電体材料、あるいは、ダイヤモンド状炭素、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＣｄＴｅなどの半導体材料又はその合金が挙げられる。また、導体層３５４を形成する材料としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｎｄ、またはその合金、あるいは、ダイヤモンド状炭素、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＣｄＴｅなどの半導体材料またはその合金が挙げられる。
【００１９】
ガラス基板２１５上の薄膜トランジスタ部２２０は、配線２２４、保護層２２２及びアンカー部３４４の導体層３５４と配線２２４とを電気的に接続する導電部２２６（第１の導電層）を有している。ここで、配線２２４は、例えば、Ａｌ、Ｃｕ等の材料により形成され、導電部２２６は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明電極により形成される。
【００２０】
この図に示されるように、アンカー部３４４の導体層３５４とメカニカル層３５２は、共に、薄膜トランジスタ部２２０の導電部２２６に直に接触して固定されている。また、第２アンカー部３４８も第１アンカー部３４４と同様に主に構造的強度を担うメカニカル層と、主に電気的特性を担う導体層と、メカニカル層及び導体層を覆い、電気的な絶縁性を確保するための誘電体層とを有し、第２アンカー部３４８の導体層とメカニカル層は共に図示しない薄膜トランジスタ部の導電部に接して固定されている。
【００２１】
薄膜トランジスタ部２２０によって導電部２２６を介して第１アンカー部３４４の導体層３５４に電圧が印加されると、第１アンカー部３４４と電気的に接続されている第１ビーム部３４２と、第２アンカー部３４８と電気的に接続されている第２ビーム３４６の間に電位差が生じ、第１ビーム部３４２と第２ビーム部３４６とが静電力によって互いに引き合うことでシャッター部３１０を移動させることができる。このとき、第１アンカー部３４４と導電部２２６との界面にその反力が加わるが、導体層３５４だけでなく、メカニカル層３５２についても薄膜トランジスタ部２２０の導電部２２６に接して固定されているため、構造的に強化されると共に、耐久性の向上が図られている。また、第２アンカー部についても同様に反力が加わるが、第２アンカー部の導体層と第２アンカー部のメカニカル層が、図示しない薄膜トランジスタ部の導電部に接して固定されていることで、構造的に強化されると共に、耐久性の向上が図られている。詳述すると、本第１実施形態の導体層３５４とメカニカル層３５２の両方を導電部２２６に直に接触して固定させる構造とすることで、導体層３５４のみが固定される場合に比べて、シャッター部３１０が動いた際にアンカー部の底部に掛かる引っ張りやねじれの力をメカニカル層３５２が直接受け止めることができるので、安定したシャッター動作を行うことができる。また、メカニカル層３５２のみが固定される場合に比べて、アンカー部の底部から供給されるシャッター駆動のための電圧を導体層３５４に直接印加できるので、安定したシャッター動作を行うことができる。
【００２２】
なお、本実施形態においては、第１ビーム部３４２及び第２ビーム部３４６におけるメカニカル層３５２及び導体層３５４は、図６のシャッター機構部７００の第１ビーム部７４２及び第２ビーム部７４６に示されるように、逆の配置となっていてもよい。
【００２３】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係るＭＥＭＳシャッター表示装置について説明する。第２実施形態に係るＭＥＭＳシャッター表示装置は、ＭＥＭＳシャッター表示装置、ＴＦＴ基板、画素及びシャッター機構部のそれぞれの構成において、図１〜４を用いて説明した第１実施形態と同様であり、説明を省略する。
【００２４】
図７には、第１実施形態の図５と同じ視野における、第２実施形態に係るシャッター機構部４００の断面図が示されている。第１実施形態と同様に、シャッター機構部４００は、シャッター部４１０と、シャッター部４１０を支持すると共に、シャッター部４１０と電気的に接続される第１ビーム部４４２と、第１ビーム部４４２を薄膜トランジスタ部２２０に固定すると共に、薄膜トランジスタ部２２０の配線２２４と電気的に接続される第１アンカー部４４４と、第１ビーム部４４２と異なる電荷に帯電させることにより、第１ビーム部４４２を引き寄せ、シャッター部４１０を動作させる第２ビーム部４４６と、第２ビーム部４４６を薄膜トランジスタ部２２０に固定すると共に、薄膜トランジスタ部２２０の所定の配線と電気的に接続される不図示の第２アンカー部と、を有している。
【００２５】
ここで、第１実施形態の図５との違いは、図５のアンカー部３４４におけるメカニカル層３５２の内側に更に導体層３５４を有することにより、本実施形態のアンカー部４４４においては、メカニカル層３５２が導体層３５４にサンドイッチ状に挟まれる構造となっており、メカニカル層３５２と外側の導体層とが薄膜トランジスタ部２２０の導電部２２６に接して固定されている。メカニカル層３５２を挟む導体層３５４は、互いに図示しないビアホール（via hole）により接続されている。
【００２６】
したがって、シャッター部４１０が駆動する際に、第１ビーム部４４２と第２ビーム部４４６とが互いに引き寄せられ、アンカー部４４４と導電部２２６との界面にその反力が加わるが、第１実施形態と同様に第２実施形態のシャッター機構部４００においても、導体層３５４だけでなく、メカニカル層３５２についても薄膜トランジスタ部２２０の導電部２２６に接して固定されているため、構造的に強化されると共に、耐久性の向上が図られている。
【００２７】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態に係るＭＥＭＳシャッター表示装置について説明する。第３実施形態に係るＭＥＭＳシャッター表示装置は、ＭＥＭＳシャッター表示装置、ＴＦＴ基板、画素及びシャッター機構部のそれぞれの構成において、図１〜４を用いて説明した第１実施形態と同様であり、説明を省略する。
【００２８】
図８には、第１実施形態の図５と同じ視野における、第３実施形態のシャッター機構部５００の断面図が示されている。第１実施形態と同様に、シャッター機構部５００は、シャッター部５１０と、シャッター部５１０を支持すると共に、シャッター部５１０と電気的に接続される第１ビーム部５４２と、第１ビーム部５４２を薄膜トランジスタ部２２０に固定すると共に、薄膜トランジスタ部２２０の配線２２４と電気的に接続される第１アンカー部５４４と、第１ビーム部５４２と異なる電荷に帯電させることにより、第１ビーム部５４２を引き寄せ、シャッター部５１０を動作させる第２ビーム部５４６と、第２ビーム部５４６を薄膜トランジスタ部２２０に固定すると共に、薄膜トランジスタ部２２０の所定の配線と電気的に接続される不図示の第２アンカー部と、を有している。
【００２９】
ここで、第１実施形態の図５との違いは、導体層３５４がメカニカル層３５２にサンドイッチ状に挟まれる構造となっており、アンカー部５４４においては、導体層３５４と外側のメカニカル層３５２とが、薄膜トランジスタ部２２０の導電部２２６に接して固定されている。
【００３０】
したがって、シャッター部５１０が駆動する際に、第１ビーム部５４２と第２ビーム部５４６が互いに引き寄せられ、アンカー部５４４と導電部２２６との界面にその反力が加わることとなるが、第１実施形態と同様に、導体層３５４だけでなく、メカニカル層３５２についても薄膜トランジスタ部２２０の導電部２２６に接して固定されているため、構造的に強化されると共に、耐久性の向上が図られている。
【００３１】
なお、上述の各実施形態においては、２つのアクチュエータを使用してシャッター部を動作させることとしたが、１つのアクチュエータであってもよいし、その他のシャッター機構を有する表示装置であって、基板との接続機構を有する構造であればよい。
【００３２】
また、上述の各実施形態においては、メカニカル層及び導体層の接する導電性のある同一の層は、導電部としたが、配線に直接的に接するようにしてもよいし、その他の導電性のある層を介するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１００  シャッター表示装置、１０２  発光制御回路、１０４  システム制御回路、１０６  表示制御回路、１０８  パネル制御線、１５０  バックライト光源、２００  ＴＦＴ基板、２０１  信号入力回路、２０２  信号線、２０３  走査線走査回路、２０４  走査線、２１０  画素、２１５  ガラス基板、２２０  薄膜トランジスタ部、２２２  保護層、２２４  配線、２２６  導電部、３００  シャッター機構部、３１０  シャッター部、３１１  開口部、３２０  第１アクチュエータ部、３３０  第２アクチュエータ部、３４２  第１ビーム部、３４４  第１アンカー部、３４６  第２ビーム部、３４８  第２アンカー部、３５２  メカニカル層、３５４  導体層、３５６  誘電体層、４００  シャッター機構部、４１０  シャッター部、４４２  第１ビーム部、４４４  第１アンカー部、４４６  第２ビーム部、５００  シャッター機構部、５１０  シャッター部、５４２  第１ビーム部、５４４  第１アンカー部、５４６  第２ビーム部、７４２  第１ビーム部、７４６  第２ビーム部。
【図１】
2012242795.tif 000003
【図２】
2012242795.tif 000004
【図３】
2012242795.tif 000005
【図４】
2012242795.tif 000006
【図５】
2012242795.tif 000007
【図６】
2012242795.tif 000008
【図７】
2012242795.tif 000009
【図８】
2012242795.tif 000010