JP2006350140A - 表示装置及びこれに用いられるレジスト - Google Patents
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Abstract
【課題】 基板をエッチングすることなく製造することができるようにし、これにより容易に製造することができるようにする。
【解決手段】 表示装置は、基板1と、基板1から立ち上がる脚部2と、前記基板1から間隔dをあけるように脚部2を介して基板1上に支持され互いに独立して変形可能な複数の被支持部3と、を備える。各被支持部3は、応力発光層8を含む。各被支持部3の応力発光層8を、当該被支持部3を変形させることで発光させる。
【選択図】 図1
【解決手段】 表示装置は、基板1と、基板1から立ち上がる脚部2と、前記基板1から間隔dをあけるように脚部2を介して基板1上に支持され互いに独立して変形可能な複数の被支持部3と、を備える。各被支持部3は、応力発光層8を含む。各被支持部3の応力発光層8を、当該被支持部3を変形させることで発光させる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、機械的エネルギーを光に変換する応力発光材料を利用した表示装置、及び、このような表示装置などに用いることができるレジストに関するものである。
近年、多種多様な表示装置が様々な分野において使用されている。古くはCRTを用いた表示装置が一般的であった。しかし、低消費電力や小型、軽量、薄型化等の要求を満たすため、液晶やプラズマなどを用いた表示装置が提案され実用化されている。
さらに、機械的エネルギーを光に変換する発光する応力発光材料が種々知られており(例えば、下記特許文献1)、このような応力発光材料を用いた表示装置が提案されている(下記特許文献2)。この表示装置は、画素毎に独立して変形される変形可能基体と、前記変形可能基体の表面に設けられている機械的エネルギーを光に変換する応力発光層(応力発光材料による層)とを備え、前記変形可能基体に変形を生じさせることによって前記応力発光層を発光させるものである。
特開2000−63824号公報
特開2003−140569号公報
特許文献2に記載された応力発光材料を用いた従来の表示装置では、例えば、特許文献2の図4に示されているように、画素単位で、シリコン基板の表面にエッチングにより窪みを形成し、この窪みの上に突出した片持梁が形成され、この片持梁上に、第1電極膜、圧電体膜、第2電極膜及び応力発光層がこの順序で設けられた構造が、採用されている。
したがって、応力発光材料を用いた前記従来の表示装置では、応力発光層を各画素毎の形状に加工した後にシリコン基板をエッチングして前記窪みを形成しなければならないため、その製造が容易ではなかった。このため、歩留りも低下していた。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、基板をエッチングすることなく製造することができ、これにより容易に製造することができる応力発光型表示装置(応力発光材料を用いた表示装置)を提供することを目的とする。
前記課題を解決するため、本発明の第1の態様による表示装置は、基板と、該基板から立ち上がる脚部と、前記基板から間隔をあけるように前記脚部を介して前記基板上に支持され互いに独立して変形可能な複数の被支持部と、を備え、前記各被支持部は応力発光層を含み、前記各被支持部の前記応力発光層を、当該被支持部を変形させることで発光させるものである。
この第1の態様によれば、応力発光層を含む被支持部が、基板から間隔をあけるように脚部を介して基板上に支持されているので、基板をエッチングすることなく当該表示装置を製造することができる。このため、当該表示装置を容易に製造することができ、歩留りも向上する。
本発明の第2の態様による表示装置は、前記第1の態様において、前記基板に設けられた第1の電極部を備え、前記各被支持部は、前記第1の電極部との間の電圧により前記第1の電極部との間に静電力を生じ得る第2の電極部を含み、前記各被支持部は、当該被支持部の前記第2の電極部と前記第1の電極部との間の前記静電力により変形するものである。
この第2の態様によれば、第1及び第2の電極部間の静電力によって被支持部を変形させるので、応力発光層の変形量を大きくしてその発光量を大きくすることが容易であるとともに、磁石や圧電材料等の特別な材料を用いることなく構成することができ、コストを低減することができる。
本発明の第3の態様による表示装置は、前記第1又は第2の態様において、前記各被支持部の前記応力発光層の上には、カラーフィルタが配置されたものである。
本発明の第4の態様による表示装置は、前記第1又は第2の態様において、前記複数の被支持部のうちの少なくとも1つの被支持部の前記応力発光層の発光色は、他の少なくとも1つの被支持部の前記応力発光層の発光色と異なるものである。
前記第3及び第4の態様によれば、カラー表示を行うカラー表示装置を容易に得ることができる。
本発明の第5の態様による表示装置は、前記第1乃至第4のいずれかの態様において、前記各被支持部は、当該被支持部の前記応力発光層から発せられて表示光となる光を透過する保護膜を含むものである。
この第5の態様によれば、応力発光層が前記保護膜により保護されるので、応力発光層が酸素や水分等の雰囲気の影響により劣化することを防止することができ、長寿命化を図ることができる。
本発明の第6の態様による表示装置は、前記第1乃至第5のいずれかの態様において、前記脚部は、前記各被支持部の周囲を全体的に支持するものである。
この第6の態様によれば、各被支持部の周囲が全体的に支持されるので、被支持部の機械的な強度が向上する。
本発明の第7の態様による表示装置は、前記第1乃至第5のいずれかの態様において、前記脚部は、前記各被支持部の四隅付近を支持するものである。
この第7の態様によれば、被支持部の一部のみが支持されるので、可動部の変形量が大きくなり、発光量が増大する。また、製造工程で使用される犠牲層(被支持部と基板との間の間隔を形成するための犠牲層)の除去も容易になる。
本発明の第8の態様による表示装置は、前記応力発光層は、応力発光材料が混入されたレジストで構成されたものである。
この第8の態様によれば、応力発光層がレジストで構成されているので、レジストとは別に形成された応力発光層をレジストを用いてパターニングする通常の場合に比べて、所望の形状にパターニングした応力発光層を容易に形成することができ、ひいては、当該表示装置を容易に製造することができる。
本発明の第9の態様によるレジストは、応力発光材料が混入されたものである。このレジストを用いれば、所望の形状にパターニングした応力発光層を容易に形成することができ、ひいては、前記第8の態様による表示装置や、応力発光層を有するその他の装置を容易に製造することができる。
前記第1乃至第9の態様において、前記被支持部は、薄膜で構成されてもよい。
また、前記第1乃至第9の態様において、前記基板に、被支持部(すなわち、画素)を選択するアドレス用のスイッチを設けてもよい。この場合、予めアドレス用のスイッチを形成した基板を用意し、この基板上に応力発光層を有する被支持部を形成すればよい。このようにすれば、いわゆるXYアドレス方式の表示装置が容易に製造可能となる。
本発明によれば、基板をエッチングすることなく製造することができ、これにより容易に製造することができる応力発光型表示装置を提供することができる。
以下、本発明による表示装置について、図面を参照して説明する。
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態による表示装置の一部を模式的に示す概略平面図である。図2は、図1中のA−A’線に沿った概略断面図である。
本実施の形態による表示装置は、シリコン基板1と、シリコン基板1から立ち上がる脚部2と、シリコン基板1から間隔dをあけるように脚部2を介してシリコン基板1上に支持され互いに独立して変形可能な複数の被支持部3と、を備えている。本実施の形態では、複数の被支持部3は、マトリクス状に配置されている。
シリコン基板1には、被支持部3と対向するようにアルミニウム膜等からなる固定電極4が設けられている。本実施の形態では、固定電極4は、各被支持部3に対応するもの毎に(すなわち、各画素毎に)独立している。固定電極4は、シリコン酸化膜5によって、シリコン基板1と電気的に絶縁されている。また、固定電極4は、シリコン酸化膜6によって覆われている。
図示しないが、シリコン基板1には、周知の半導体素子製造プロセスに従い、CMOS回路が設けられている。そして、X方向に共通接続され行を選択するアドレススイッチと、アドレススイッチと列方向に接続される信号線を有している。アドレススイッチにより選択された被支持部3に対応する固定電極4は、信号線と電気的に接続状態にされ、所定の電圧が印加される。
被支持部3は、その周囲(四辺)が脚部2で囲まれたような構造になっており、脚部2が被支持部3の周囲を全体的に支持している。
被支持部3は、固定電極4と対向する可動電極をなすアルミニウム膜等の金属層7と、応力発光層8と、公知の材料からなるカラーフィルタ9(赤色用カラーフィルタ9R、緑色用カラーフィルタ9G又は青色用カラーフィルタ9B)と、保護膜10とが、シリコン基板1側からこの順に積層されることによって、構成されている。
脚部2は、被支持部3からそのまま延在した金属層7、応力発光層8及び保護膜10で構成されている。金属層7は、このようにしてすべての被支持部3について共通に接続されており、基準電位に接続される。ここでは、応力発光層8も脚部2へ延在しているが、それに限らず、応力発光層8は各被支持部3毎にそれぞれ分割してもよい。
応力発光層8の材料としては、公知の種々の材料を採用することができる。例えば、前記特許文献2には、応力発光層の材料例が挙げられている。例えば、応力発光材料は、硫化亜鉛のようにスパッタリング、真空蒸着、イオンプレーティング法等の物理的成膜法やCVD(化学蒸着)により成膜できる場合は、金属層7上に直接成膜して応力発光層8を形成することができる。また、応力発光材料を微細な粉末状にして、例えばエポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤、アクリル系接着剤などの透明被膜を形成できる接着剤に混合し、金属層7上に塗布することにより、応力発光層8を形成することができる。本発明では、応力発光層8をこのように構成してもよいが、本実施の形態では、応力発光層8は、微細な粉末状の応力発光材料(この材料自体は公知である)をレジスト材料に混入してなるレジストで構成されている。このレジスト材料としては、応力発光材料を混入しても露光・現像機能が損なわれないとともに、発光して表示光となるべき光を透過する材料が、適宜選択される。なお、本実施の形態では、応力発光層8は、白色に発光する材料を用いている。
本実施の形態では、カラーフィルタ9R,9G,9Bは、ストライプ配列などの所定の配列順で配置されている。もっとも、カラー化を必要としないなら、カラーフィルタ9(9R,9G,9B)は配置しなくてもよい。
保護膜10は、脚部2、被支持部3、及び、シリコン基板1の一部の表面が、酸素や湿気等の雰囲気により劣化するのを防止し、耐久性を向上させている。ここでは、保護膜10としてシリコン窒化膜が配置されている。
被支持部3には、製造時に間隔dに相当する箇所に形成された犠牲層20(後述する図3及び図4参照)を除去するための犠牲層除去用開口11が形成されている。
次に、本実施の形態による表示装置の製造方法の一例について、図3及び図4を参照して説明する。図3及び図4は、この製造方法の各工程をそれぞれ模式的に示す概略断面図であり、図2に対応している。
まず、シリコン基板1に、周知の半導体製造プロセスに従ってCMOS回路(アドレススイッチ、信号線を含む)や固定電極4を設ける。固定電極4は、シリコン酸化膜5によって基板1と絶縁する。また、これらをシリコン酸化膜6で覆う。
次に、この状態のシリコン基板1の上に、レジストによる犠牲層20を形成してこれを所定の形状にパターニングする。犠牲層20と犠牲層20の間は脚部2になる領域であり、犠牲層20が配置される部分は被支持部3が設けられる領域である。犠牲層20は、例えば、およそ厚さ5ミクロン、およそ30ミクロン角のパターンとする。この状態を示したのが図3(a)である。
次いで、アルミニウム薄膜をスパッタリングにより形成し所定の形状にパターニングすることで、金属層7を形成する。この状態を示したのが図3(b)である。被支持部3がマトリクス状に配置される領域においては、全面にアルミニウム薄膜が配置されて金属層7をなしている。しかし、図に表れていない周囲において、金属層7は、所定の電源と接続するためにパターニングされている。すなわち、図には表れていないが、金属層7は、所定の領域において、シリコン酸化膜5,6に設けられるコンタクトホールを介してシリコン基板1に設けられる拡散領域と接続されている。
次に、応力発光層8を形成し、所定の形状にパターニングする。この状態を示したのが図3(c)である。なお、応力発光層8は必ずしもパターニングする必要はない。本実施の形態では、微細な粉末状の応力発光材料をレジスト材料に混入してなるレジストを用い、このレジストを成膜して露光・現像することによってこのレジストをパターニングすることで、パターニングされた応力発光層8を形成する。応力発光層8をこのようなレジストで構成しない場合は、例えば、応力発光層8を形成した後に、その上に通常のレジストを形成することで、フォトリソエッチング法により応力発光層8をパターニングするが、その場合に比べて、応力発光材料をレジスト材料に混入してなるレジストで応力発光層8を構成する場合の方が、パターニングされた応力発光層8を容易に形成することができる。
その後、周知の技術により、カラーフィルタ9R,9G,9Bを各被支持部3となる領域に形成する。この状態を示したのが図4(a)である。
引き続いて、図4(a)に示す状態の基板上に保護膜10を形成する(図4(b))。ここでは、保護膜10として、シリコン窒化膜を使用する。
次に、図1に示されているような犠牲層除去用開口11を、金属層7、応力発光層8、カラーフィルタ9R,9G,9B及び保護膜10上に形成する。最後に、この犠牲層除去用開口10から犠牲層20を除去する。犠牲層20の除去は、例えば、有機溶剤によるウェット法でも、あるいはプラズマアッシング装置を用いたドライ法を用いてもよい。これにより、本実施の形態による表示装置が完成する。
本実施の形態による表示装置では、前記CMOS回路により発光させる被支持部3が選択され、対応する固定電極4に所定の電圧が印加されると、被支持部3の金属層7(すなわち、可動電極)と固定電極4との間に静電力が働き、この静電力によって被支持部3が撓むことで変形する。そして、その変形量の応力に応じた光が応力発光層8から発生し、この光がカラーフィルタ9R,9G,9B及び保護膜10を介して外部から観察される。これにより、所定の表示がなされる。なお、被支持部3の金属層7と固定電極4との間に印加する電圧は、応力発光層7に発光を生じさせ得るものであれば特に限定されるものではなく、直流電圧に限らず、交流電圧を印加してもよい。
本実施の形態によれば、応力発光層8を含む被支持部3が、基板1から間隔dをあけるように脚部2を介して基板1上に支持されているので、前述したように、基板1をエッチングすることなく当該表示装置を製造することができる。このため、本実施の形態による表示装置は、容易に製造することができ、歩留りも向上し、製造コストも低減される。
また、本実施の形態によれば、被支持部3の金属層7と固定電極4との間に静電力によって被支持部3を変形させるので、応力発光層8の変形量を大きくしてその発光量を大きくすることが容易であるとともに、磁石や圧電材料等の特別な材料を用いることなく構成することができ、コストを低減することができる。
さらに、本実施の形態では、脚部2が被支持部3の周囲を全体的に支持しているので、被支持部3の機械的な強度が向上する。
さらにまた、本実施の形態によれば、応力発光層8がレジストで構成されているので、レジストとは別に形成された応力発光層8をレジストを用いてパターニングする通常の場合に比べて、所望の形状にパターニングした応力発光層8を容易に形成することができ、ひいては、当該表示装置を容易に製造することができる。
[第2の実施形態]
図5は、本発明の第2の実施の形態による表示装置の一部を模式的に示す概略平面図である。図6は、図5中の1つの脚部2の付近を示す拡大斜視図である。なお、図5中のB−B’線に沿った断面は、図2と同様である。なお、図5において、本来隠れ線として示すべき線である脚部2の外形線も、実線で示している。
図5及び図6において、図1及び図2中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。本実施の形態による表示装置が前記第1の実施の形態による表示装置と異なる所は、以下に説明する点のみである。
前記第1の実施の形態では、脚部2が被支持部3の周囲を全体的に支持しているのに対し、本実施の形態では、脚部2が被支持部3の四隅付近を支持している。図面には示していないが、本実施の形態においても、脚部2は、被支持部3からそのまま延在した金属層7、応力発光層8及び保護膜10で構成されている。しかし、本実施の形態では、被支持部3、隣り合う被支持部3間は繋がっておらず、両者の間にスリット31が形成されている。したがって、本実施の形態では、被支持部3が脚部2と接続される部分が限定的となり、また、各被支持部3間にスリット31を有するので、被支持部3の変形量が増大する。このため、被支持部3の応力発光層8の変形量も増大し、それに伴い、応力発光層8の発光量も増大するという効果がある。また、本実施の形態によれば、スリット31が犠牲層除去用開口としても機能するので、図2中の犠牲層20に相当する犠牲層の除去が容易となる。なお、本実施の形態では、スリット31があるので、犠牲層除去用開口11は形成されていない。
以上説明した点以外については、本実施の形態によっても、前記第1の実施の形態と同様の利点が得られる。
[第3の実施形態]
図7は、本発明の第3の実施形態による表示装置を示す概略断面図であり、図2に対応している。図7において、図2中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
本実施の形態による表示装置が前記第1の実施形態による表示装置と異なる所は、以下に説明する点のみである。
前記第1の実施の形態では、応力発光層8として白色光を発するものを用い、カラーフィルタ9(赤色用カラーフィルタ9R、緑色用カラーフィルタ9G又は青色用カラーフィルタ9B)を配置させてカラー化しているのに対し、本実施の形態では、被支持部3毎に、赤色光を発光する応力発光層8R、緑色光を発光する応力発光層8G、及び、青色光を発光する応力発光層8Bのうちのいずれかを設けることによって、カラー化している。これらの応力発光層8R,8G,8Bは、静電力による応力が加えられると、それぞれの色光を発光する。
本実施の形態によれば、カラーフィルタ9R,9G,9Bが不要となるので、更に製造が容易となる。
本実施の形態では、応力発光層8R,8R,8Bは、被支持部3毎にパターニングされている。また、応力発光層8R,8R,8Bは、それぞれ、微細な粉末状の各色光用の応力発光材料をレジスト材料に混入してなるレジストで構成されている。応力発光層8R,8R,8Bを形成する際、微細な粉末状の応力発光材料をレジスト材料に混入してなるレジストを用い、このレジストを成膜して露光・現像すれば、所望の形にパターニングされる。このようにすれば、応力発光層8R,8G,8Bは、極めて容易に形成され、更に製造が容易となる。
以上説明した点以外については、本実施の形態によっても、前記第1の実施の形態と同様の利点が得られる。
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。本発明では、例えば、被支持部3は、片持ち梁や両持ち梁として構成してもよい。
1 シリコン基板
2 脚部
3 被支持部
8,8R,8G,8B 応力発光層
2 脚部
3 被支持部
8,8R,8G,8B 応力発光層
Claims (9)
- 基板と、該基板から立ち上がる脚部と、前記基板から間隔をあけるように前記脚部を介して前記基板上に支持され互いに独立して変形可能な複数の被支持部と、を備え、
前記各被支持部は応力発光層を含み、
前記各被支持部の前記応力発光層を、当該被支持部を変形させることで発光させることを特徴とする表示装置。 - 前記基板に設けられた第1の電極部を備え、
前記各被支持部は、前記第1の電極部との間の電圧により前記第1の電極部との間に静電力を生じ得る第2の電極部を含み、
前記各被支持部は、当該被支持部の前記第2の電極部と前記第1の電極部との間の前記静電力により変形することを特徴とする請求項1記載の表示装置。 - 前記各被支持部の前記応力発光層の上には、カラーフィルタが配置されたことを特徴とする請求項1又は2記載の表示装置。
- 前記複数の被支持部のうちの少なくとも1つの被支持部の前記応力発光層の発光色は、他の少なくとも1つの被支持部の前記応力発光層の発光色と異なることを特徴とする請求項1又は2記載の表示装置。
- 前記各被支持部は、当該被支持部の前記応力発光層から発せられて表示光となる光を透過する保護膜を含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の表示装置。
- 前記脚部は、前記各被支持部の周囲を全体的に支持することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の表示装置。
- 前記脚部は、前記各被支持部の四隅付近を支持することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の表示装置。
- 前記応力発光層は、応力発光材料が混入されたレジストで構成されたことを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の表示装置。
- 応力発光材料が混入されたことを特徴とするレジスト。
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