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JP6953117B2 - Light modulators for MEMS displays - Google Patents

Light modulators for MEMS displays Download PDF

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JP6953117B2
JP6953117B2 JP2016132459A JP2016132459A JP6953117B2 JP 6953117 B2 JP6953117 B2 JP 6953117B2 JP 2016132459 A JP2016132459 A JP 2016132459A JP 2016132459 A JP2016132459 A JP 2016132459A JP 6953117 B2 JP6953117 B2 JP 6953117B2
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Description

関連する米国特許文献は、以下の通りである。2009年9月3日付で出願され、米国特許第7995261号となった米国特許出願第12/584465号、2015年1月5日に出願された米国特許出願第14/589699号、2015年1月5日に出願された米国特許出願第14/589634号、2015年1月5日に出願された米国特許出願第14/589434号、2015年1月5日に出願された米国特許出願第14/589551号、2015年1月5日に出願された米国特許出願第14/589715号であり、これらは、参照により本明細書に組み込まれている。 Related US patent documents are: U.S. Patent Application No. 12/584465 filed on September 3, 2009 and became U.S. Patent No. 7995261, U.S. Patent Application No. 14/589699 filed on January 5, 2015, January 2015. U.S. Patent Application No. 14/589634 filed on 5th, U.S. Patent Application No. 14/589434 filed on January 5, 2015, U.S. Patent Application No. 14 / filed on January 5, 2015. 589551, US Patent Application No. 14/589715 filed January 5, 2015, which are incorporated herein by reference.

本発明は、一般にディスプレイに関する。より具体的には、本発明は、電気機械的画像素子を含むディスプレイに関する。 The present invention generally relates to displays. More specifically, the present invention relates to a display including an electromechanical image element.

現在、液晶ディスプレイが、フラットパネルディスプレイの市場において支配的である。 Liquid crystal displays are currently dominant in the flat panel display market.

電気機械光変調器に基づくディスプレイは、LCDに対して実施可能な代替案として提案されている。本発明は、画像性能、光効率及びコストの点でLCDに対抗することができる電気機械光変調器及びディスプレイを開示する。 Display based on electromechanical light modulators has been proposed as a viable alternative to LCDs. The present invention discloses electromechanical light modulators and displays that can compete with LCDs in terms of image performance, light efficiency and cost.

以下に述べるのは、本発明の例示的な実施形態の概要的な説明である。これは、当業者が、以本発明を具体的に理解することができるように、いかなる態様においても、本明細書に添付された特許請求の範囲を限定することを意図してない、以下に述べる詳細な設計についての議論をより迅速に理解することを容易にするための序説として提供される。 The following is a schematic description of exemplary embodiments of the invention. This is not intended to limit the scope of the claims attached to the present specification in any aspect so that those skilled in the art can understand the present invention in detail, as described below. It is provided as an introduction to facilitate a quicker understanding of the detailed design discussions described.

本明細書は、いくつかの電気機械光変調器を開示する。本発明の例示的な実施形態によれば、変調器は1つまたは2つの静電アクチュエータと、シャッタの第1及び第2の端部においてシャッタに取り付けられた複数の支持部によって、基板の表面の上方に支持された光シャッタと、を含む。動作時には、アクチュエータは、力をシャッタに印加する。シャッタ支持部は、力の方向のシャッタの移動を制限し、シャッタが力に対して実質的に横方向に移動することを可能にする。シャッタは、第1の位置と第2の位置との間で横方向に、静止部または表面と物理的に接触することなく移動する。各静電アクチュエータは、実質的に平行で互いに対して近接した距離に配置された2つの電極を含む。いくつかの実施形態において、シャッタは導電性であり、アクチュエータ電極の1つとして働く。他の設計において、シャッタは、シャッタの縁から垂直に延設するフランジを含み、固定電極とともに静電アクチュエータを形成する。固定電極は、フランジに対して実質的に近接して配置され、効率的な静電アクチュエータを形成しうる。 The present specification discloses several electromechanical light modulators. According to an exemplary embodiment of the invention, the modulator is provided with one or two electrostatic actuators and a plurality of supports attached to the shutter at the first and second ends of the shutter on the surface of the substrate. Includes an optical shutter supported above. During operation, the actuator applies force to the shutter. The shutter support limits the movement of the shutter in the direction of force, allowing the shutter to move substantially laterally with respect to the force. The shutter moves laterally between the first and second positions without physical contact with the stationary or surface. Each electrostatic actuator includes two electrodes that are substantially parallel and placed at close distances to each other. In some embodiments, the shutter is conductive and acts as one of the actuator electrodes. In another design, the shutter includes a flange extending vertically from the edge of the shutter to form an electrostatic actuator with a fixed electrode. The fixed electrodes are placed substantially in close proximity to the flange, which can form an efficient electrostatic actuator.

シャッタ支持部は、シャッタと表面との間に配置され、そのため、ディスプレイにおいて、シャッタは、それぞれの間にシャッタ移動のための空間を許容するのみで、互いに対して実質的に近接して配置されうる。いくつかの変調器において、シャッタは、片持ち梁によって表面上に支持される。本発明は、片持ち梁及び片持ち梁によって支持されたシャッタを製造する方法を開示する。本発明はまた、光透過領域を有する光吸収層と、光を光吸収層の方へ反射するための背面反射体を含むバックライトと、バックライトと光吸収層との間に配置されたシャッタをそれぞれ含む複数の変調器と、を含むディスプレイを開示し、シャッタは、光透過領域と、バックライトに面し、バックライトから放出された光を再利用するための光反射性表面と、を有し、バックライトからシャッタの光透過領域に入射する光は、シャッタが第1の位置にあるときに光吸収層の光透過領域を透過し、シャッタが第2の位置にあるときに光吸収層に吸収される。 The shutter supports are arranged between the shutter and the surface, so that in the display, the shutters are arranged substantially in close proximity to each other, only allowing space for shutter movement between them. sell. In some modulators, the shutter is supported on the surface by a cantilever. The present invention discloses a cantilever and a method of manufacturing a shutter supported by a cantilever. The present invention also includes a light absorbing layer having a light transmitting region, a backlight including a back reflector for reflecting light toward the light absorbing layer, and a shutter arranged between the backlight and the light absorbing layer. Discloses a display that includes multiple modulators, each including a shutter that faces a light-transmitting region and a light-reflecting surface that faces the backlight and reuses the light emitted from the backlight. The light incident on the light transmitting region of the shutter from the backlight is transmitted through the light transmitting region of the light absorbing layer when the shutter is in the first position, and is absorbed when the shutter is in the second position. Absorbed by the layer.

本発明はまた、光透過領域を有するシャッタと、表面及び複数の埋め込み反射体を有する基板とをそれぞれ含む複数の変調器を含む別のディスプレイを開示し、埋め込み光反射体により、光は、基板の表面から基板の外に脱出し、シャッタのそれぞれの光透過領域に集束する。 The present invention also discloses another display comprising a plurality of modulators, each including a shutter having a light transmissive region and a surface and a substrate having a plurality of embedded reflectors, by which light is emitted by the embedded light reflector. Escape from the surface of the substrate to the outside of the substrate and focus on each light-transmitting region of the shutter.

本発明の前述の、そしてその他の対象は、添付された図面に示され、以下の明細書において説明される。 The aforementioned and other objects of the invention are shown in the accompanying drawings and are described herein below.

本明細書の例示的な実施形態に従う、シャッタアセンブリの斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a shutter assembly according to an exemplary embodiment herein. 図1Aに示されたシャッタアセンブリの前面図である。It is a front view of the shutter assembly shown in FIG. 1A. 図1Aに示されたシャッタアセンブリの製造に関する例示的なモールドの上面図である。FIG. 3 is a top view of an exemplary mold for manufacturing the shutter assembly shown in FIG. 1A. 図2Aの直線2Bに沿った断面図である。It is sectional drawing along the straight line 2B of FIG. 2A. 本発明の例示的な実施形態に従う、光変調器の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of an optical modulator according to an exemplary embodiment of the present invention. 図3Aに示された光変調器の前面図である。It is a front view of the light modulator shown in FIG. 3A. 第1の位置に位置するシャッタを示す、図3Aに示された光変調器の前面図である。It is a front view of the light modulator shown in FIG. 3A showing the shutter located at the first position. 第2の位置に位置するシャッタを示す、図3Aに示された光変調器の前面図である。It is a front view of the light modulator shown in FIG. 3A showing the shutter located at the second position. 本発明の例示的な実施形態に従う光変調器の斜視図である。It is a perspective view of the light modulator according to an exemplary embodiment of the present invention. 図4Aに示された光変調器の前面図である。It is a front view of the light modulator shown in FIG. 4A. 本発明の例示的な実施形態に従う光変調器の斜視図である。It is a perspective view of the light modulator according to an exemplary embodiment of the present invention. 図5Aに示された光変調器の前面図である。It is a front view of the light modulator shown in FIG. 5A. 本発明の例示的な実施形態に従う光変調器の斜視図である。It is a perspective view of the light modulator according to an exemplary embodiment of the present invention. 図6Aに示された光変調器の側面図である。It is a side view of the light modulator shown in FIG. 6A. 図6Aに示された光変調器のシャッタ支持部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the shutter support part of the light modulator shown in FIG. 6A. 図6Aに示された光変調器の上面図である。It is a top view of the light modulator shown in FIG. 6A. 第1の位置に位置するシャッタを示す、図6Aに示された光変調器の上面図である。It is a top view of the light modulator shown in FIG. 6A showing the shutter located at the first position. 第2の位置に位置するシャッタを示す、図6Aに示された光変調器の上面図である。It is a top view of the light modulator shown in FIG. 6A showing the shutter located at the second position. 本発明の例示的な実施形態に従う光変調器の上面図である。It is a top view of the light modulator according to an exemplary embodiment of the present invention. 図7Aに示された光変調器の側面図である。It is a side view of the light modulator shown in FIG. 7A. 図7Aに示された光変調器のシャッタ支持部を示す上面図である。It is a top view which shows the shutter support part of the light modulator shown in FIG. 7A. 第1の位置に位置するシャッタを示す、図7Aに示された光変調器の上面図である。It is a top view of the light modulator shown in FIG. 7A showing the shutter located at the first position. 本発明の例示的な実施形態に従うシャッタ支持部の斜視図である。It is a perspective view of the shutter support part according to an exemplary embodiment of the present invention. 図8Aに示されたシャッタ支持部を製造するためのモールドの斜視図である。It is a perspective view of the mold for manufacturing the shutter support part shown in FIG. 8A. 図8Aに示されたシャッタ支持部を製造するための段階を示す、図8Bの直線CCに沿った断面図である。It is sectional drawing along the straight line CC of FIG. 8B which shows the step for manufacturing the shutter support part shown in FIG. 8A. 図8Aに示されたシャッタ支持部を製造するための段階を示す上面図である。It is a top view which shows the step for manufacturing the shutter support part shown in FIG. 8A. 図8Aに示されたシャッタ支持部を製造するための段階を示す前面図である。It is a front view which shows the stage for manufacturing the shutter support part shown in FIG. 8A. 図8Aに示されたシャッタ支持部を製造するための段階を示す前面図である。It is a front view which shows the stage for manufacturing the shutter support part shown in FIG. 8A. 図8Aに示されたシャッタ支持部を製造するための段階を示す上面図である。It is a top view which shows the step for manufacturing the shutter support part shown in FIG. 8A. 図8Aに示されたシャッタ支持部を製造するための段階を示す側面図である。It is a side view which shows the step for manufacturing the shutter support part shown in FIG. 8A. 本発明の例示的な実施形態に従うシャッタの斜視図である。It is a perspective view of the shutter according to an exemplary embodiment of the present invention. 図9Aに示されたシャッタを製造するためのモールドの斜視図である。9 is a perspective view of a mold for manufacturing the shutter shown in FIG. 9A. 図9Aに示されたシャッタを製造する段階を示す、図9Bの直線CCに沿った断面図である。9 is a cross-sectional view taken along the straight line CC of FIG. 9B showing the steps of manufacturing the shutter shown in FIG. 9A. 図9Aに示されたシャッタを製造する段階を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the stage of manufacturing the shutter shown in FIG. 9A. 図9Aに示されたシャッタを製造する段階を示す、図9Dの直線EEに沿った断面図である。9 is a cross-sectional view taken along the straight line EE of FIG. 9D showing the steps of manufacturing the shutter shown in FIG. 9A. 図9Aに示されたシャッタを製造する段階を示す、図9Dの直線FFに沿った断面図である。9 is a cross-sectional view taken along the straight line FF of FIG. 9D showing a stage of manufacturing the shutter shown in FIG. 9A. 本発明の例示的な実施形態に従うディスプレイバックライトの斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a display backlight according to an exemplary embodiment of the present invention. 図10Aに示されたディスプレイバックライトの側面図である。It is a side view of the display backlight shown in FIG. 10A. 図10Bにおいて10Cで示された領域の拡大図である。It is an enlarged view of the region shown by 10C in FIG. 10B. 本発明の例示的な実施形態に従う、埋め込み光反射体を有する光学層を製造するための段階を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a step for manufacturing an optical layer having an embedded light reflector according to an exemplary embodiment of the present invention. 本発明の例示的な実施形態に従う、埋め込み光反射体を有する光学層を製造するための段階を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a step for manufacturing an optical layer having an embedded light reflector according to an exemplary embodiment of the present invention. 本発明の例示的な実施形態に従う、埋め込み光反射体を有する光学層を製造するための段階を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a step for manufacturing an optical layer having an embedded light reflector according to an exemplary embodiment of the present invention. 本発明の例示的な実施形態に従う、埋め込み光反射体を有する光学層を製造するための段階を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a step for manufacturing an optical layer having an embedded light reflector according to an exemplary embodiment of the present invention. 本発明の例示的な実施形態に従う、埋め込み光反射体を有する基板を製造するための段階を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a step for manufacturing a substrate having an embedded light reflector according to an exemplary embodiment of the present invention. 本発明の例示的な実施形態に従う、埋め込み光反射体を有する基板を製造するための段階を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a step for manufacturing a substrate having an embedded light reflector according to an exemplary embodiment of the present invention. 本発明の例示的な実施形態に従う、埋め込み光反射体を有する基板を製造するための段階を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a step for manufacturing a substrate having an embedded light reflector according to an exemplary embodiment of the present invention. 本発明の例示的な実施形態に従うディスプレイカバーアセンブリの平面図である。FIG. 5 is a plan view of a display cover assembly according to an exemplary embodiment of the present invention. 図13Aにおける直線13Bに沿った断面図である。It is sectional drawing along the straight line 13B in FIG. 13A. 第1の位置に位置するシャッタを示す、本発明の例示的な実施形態に従うディスプレイの断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a display according to an exemplary embodiment of the present invention showing a shutter located at a first position. 第2の位置に位置するシャッタを示す、図14Aに示されたディスプレイの断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the display shown in FIG. 14A showing a shutter located at a second position. 第1の位置に位置するシャッタを示す、本発明の例示的な実施形態に従うディスプレイの断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a display according to an exemplary embodiment of the present invention showing a shutter located at a first position. 第2の位置に位置するシャッタを示す、図15Aに示されたディスプレイの断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of the display shown in FIG. 15A showing a shutter located at a second position.

図1Aは、本発明の例示的な実施形態に従うシャッタアセンブリ100の斜視図であり、図1Bは前面図である。シャッタアセンブリ100は、支持部104及び105で透明基板102の表面103の上方に支持されている光シャッタ101を含む。支持部104は、シャッタ101の第1の端部106に取り付けられ、支持部105は、シャッタ101の第2の端部107に取り付けられている。支持部104及び105は実質的に直線状であり、互いに対して、及び表面103に対して傾斜しており、表面103に対して70°から85°の角度113を成す。支持部104及び105は、パッド109で、シャッタ101の支持部104及び105の取付け点の間の距離115よりも大きな距離114で、基板102の表面103に取り付けられている。シャッタアセンブリ100は、互いに対して傾斜した支持部104及び105を有するように構築されてもよく、距離115より小さな距離114で、表面103に取り付けられてもよい。支持部104及び105並びにパッド109は、薄膜導電材料から形成され、表面103からシャッタ101までの電気的接続を提供する。シャッタ101もまた、薄膜導電材料または導電層を含む多層膜から形成される。シャッタ101は、光透過領域108及び光妨害領域または光遮断領域110を含む。光遮断領域110は、光透過領域108よりも大きい(より幅広く、より長い)。光透過領域108は、光透過領域108に入射する光の90%以上を透過し、光遮断領域110は、光の少なくとも99%を遮断する。 FIG. 1A is a perspective view of a shutter assembly 100 according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a front view. The shutter assembly 100 includes an optical shutter 101 supported above the surface 103 of the transparent substrate 102 by the supports 104 and 105. The support portion 104 is attached to the first end portion 106 of the shutter 101, and the support portion 105 is attached to the second end portion 107 of the shutter 101. The supports 104 and 105 are substantially linear, inclined with respect to each other and with respect to the surface 103, forming an angle 113 of 70 ° to 85 ° with respect to the surface 103. The support portions 104 and 105 are attached to the surface 103 of the substrate 102 by a pad 109 at a distance 114 larger than the distance 115 between the attachment points of the support portions 104 and 105 of the shutter 101. The shutter assembly 100 may be constructed to have supports 104 and 105 tilted relative to each other, or may be attached to the surface 103 at a distance 114 less than the distance 115. The supports 104 and 105 and the pads 109 are formed from a thin film conductive material and provide an electrical connection from the surface 103 to the shutter 101. The shutter 101 is also formed from a thin film conductive material or a multilayer film containing a conductive layer. The shutter 101 includes a light transmitting region 108 and a light blocking region or a light blocking region 110. The light blocking region 110 is larger (wider and longer) than the light transmitting region 108. The light transmitting region 108 transmits 90% or more of the light incident on the light transmitting region 108, and the light blocking region 110 blocks at least 99% of the light.

シャッタ101の外側の縁または全ての縁は、シャッタ101が曲がらないように傾斜を付けられている。シャッタアセンブリ100は、アルミニウムやシリコン合金などの金属から、モールド上に製造されうる。1つの実装形態において、シャッタ101の全ての表面は、光吸収仕上げを有しうる。他の実装形態において、シャッタ101は、光反射性の第1の表面120及び光吸収性の第2の表面121を有しうる。光反射性表面120は、光の80%以上を反射し、光吸収性表面121は、光の80%以上を吸収する。 The outer edge or all edges of the shutter 101 are sloped to prevent the shutter 101 from bending. The shutter assembly 100 can be manufactured on a mold from metals such as aluminum and silicon alloys. In one implementation, all surfaces of the shutter 101 may have a light absorbing finish. In other embodiments, the shutter 101 may have a light-reflecting first surface 120 and a light-absorbing second surface 121. The light-reflecting surface 120 reflects 80% or more of the light, and the light-absorbing surface 121 absorbs 80% or more of the light.

モールドの平滑な表面上にアルミニウム層を成膜することにより、鏡面状の第1の表面120を有するシャッタ101が設けられることとなり、黒色酸化層が、陽極酸化によって第2の表面121の上に形成されうる。黒色酸化層は、光透過領域108をエッチングした後に形成されてもよく、そのため、光透過領域108の内側の縁は、黒色酸化層で覆われることとなる。 By forming an aluminum layer on the smooth surface of the mold, a shutter 101 having a mirror-like first surface 120 is provided, and a black oxide layer is anodized onto the second surface 121. Can be formed. The black oxide layer may be formed after etching the light transmission region 108, so that the inner edge of the light transmission region 108 will be covered with the black oxide layer.

クロム酸化物またはニオブ酸化物が成膜されてもよく、または黒色有機樹脂が、光吸収性表面を形成するためにシャッタ101の表面に適用されてもよい。 Chromium oxides or niobium oxides may be deposited, or black organic resins may be applied to the surface of the shutter 101 to form a light-absorbing surface.

限定をすることなく、シャッタアセンブリ100の一部は以下の大きさを有してもよい。シャッタ101は、50から1000マイクロメートルの幅115及び0.5から5マイクロメートルの厚さを有しうる。光透過領域108は、2から50マイクロメートルの幅122を有しうる。支持部104及び105は、2から20マイクロメートルの幅及び0.5から5マイクロメートルの厚さを有しうる。支持部104及び105は、光透過領域108の幅122よりも1.5から3倍大きい長さ112を有しうる。 Without limitation, a part of the shutter assembly 100 may have the following sizes. The shutter 101 can have a width of 115 of 50 to 1000 micrometers and a thickness of 0.5 to 5 micrometers. The light transmission region 108 can have a width 122 of 2 to 50 micrometers. Supports 104 and 105 can have a width of 2 to 20 micrometers and a thickness of 0.5 to 5 micrometers. The supports 104 and 105 may have a length 112 that is 1.5 to 3 times larger than the width 122 of the light transmissive region 108.

図2A及び2Bは、シャッタアセンブリ100の製造のためのモールド200を示す。図2Aはモールド200の上面図であり、図2Bは、図2Aの直線2Bに沿った断面図である。 2A and 2B show the mold 200 for manufacturing the shutter assembly 100. FIG. 2A is a top view of the mold 200, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the straight line 2B of FIG. 2A.

モールド200は、グレースケールマスクフォトリソグラフィまたは複数マスクフォトリソグラフィを用いて、基板102の表面103上に形成される。犠牲材料201の層は、表面103上に成膜される。溝203及び凹部領域206は、層201の表面205上に形成される。シャッタアセンブリ100は、モールド200の表面上の導電薄膜の薄い層を成膜し、選択的にエッチングすることによって形成される。支持部104及び105は、溝203の側壁204の上に形成される。側壁204は、表面103に対して支持部104及び105と同一の傾斜角度113を有する。凹部領域206は、傾斜を付された縁を有するシャッタ101を形成するために設けられる。傾斜を付した縁は、シャッタ101が曲がり、または屈曲することを防止する助けとなる。導電材料の方向性成膜と形状追従性成膜の組み合わせは、支持部104及び105並びにシャッタ101の相対的な厚さを制御するために用いられうる。 The mold 200 is formed on the surface 103 of the substrate 102 using grayscale mask photolithography or multiple mask photolithography. The layer of sacrificial material 201 is formed on the surface 103. The groove 203 and the recessed region 206 are formed on the surface 205 of the layer 201. The shutter assembly 100 is formed by forming a thin layer of a conductive thin film on the surface of the mold 200 and selectively etching it. The support portions 104 and 105 are formed on the side wall 204 of the groove 203. The side wall 204 has the same inclination angle 113 as the support portions 104 and 105 with respect to the surface 103. The recessed region 206 is provided to form a shutter 101 with an inclined edge. The beveled edges help prevent the shutter 101 from bending or bending. The combination of directional film formation and shape-following film formation of the conductive material can be used to control the relative thickness of the supports 104 and 105 as well as the shutter 101.

図3Aから3Dは、本発明の例示的な実施形態に従う光変調器300を示している。 3A-3D show the light modulator 300 according to an exemplary embodiment of the present invention.

図3A及び3Bを参照すると、変調器300は、図1Aのシャッタアセンブリ100及びカバーアセンブリ303を含む。カバーアセンブリ303は、スペーサー306及び307で基板102の表面103の上方に支持された透明基板304を含む。2つの電極308及び309は、基板304の内側表面305上に形成される。 With reference to FIGS. 3A and 3B, the modulator 300 includes the shutter assembly 100 and the cover assembly 303 of FIG. 1A. The cover assembly 303 includes a transparent substrate 304 supported above the surface 103 of the substrate 102 by spacers 306 and 307. The two electrodes 308 and 309 are formed on the inner surface 305 of the substrate 304.

電極308及び導電性シャッタ101は、第1の静電アクチュエータ311を形成し、電極309及び導電シャッタ101は、第2の静電アクチュエータ312を形成する。動作時には、電極308とシャッタ101との間に印加された電圧電位は、シャッタ101の第1の端部106に取り付けられた支持部104を、表面103に対してより垂直に近い位置に引っ張り、シャッタ101を第1の位置へ横方向に(図3C)移動させる静電力(図3C)を発生させ、または、電極309とシャッタ101との間に印加された電圧電位は、シャッタ101の第2の端部107に取り付けられた支持部105を、表面103に対してより垂直に近い位置まで引っ張り、シャッタ101を第2の位置へ横方向に(図3D)移動させる静電力(図3D)を発生させる。
The electrodes 308 and the conductive shutter 101 form the first electrostatic actuator 311 and the electrodes 309 and the conductive shutter 101 form the second electrostatic actuator 312. During operation, the voltage potential applied between the electrode 308 and the shutter 101 pulls the support 104 attached to the first end 106 of the shutter 101 closer to perpendicular to the surface 103. An electrostatic force (FIG. 3C) that moves the shutter 101 laterally (FIG. 3C) to the first position is generated, or the voltage potential applied between the electrode 309 and the shutter 101 is the second of the shutter 101. The support portion 105 attached to the end portion 107 of the above is pulled to a position closer to perpendicular to the surface 103, and an electrostatic force (FIG. 3D) that moves the shutter 101 laterally (FIG. 3D) to the second position is applied. generate.

支持部104及び105に蓄積された機械的な力は、図3Bに示されるように、シャッタ101を第1の位置または第2の位置から機械的安定位置または中立位置へ引き戻す。 The mechanical force accumulated in the supports 104 and 105 pulls the shutter 101 back from the first or second position to the mechanically stable or neutral position, as shown in FIG. 3B.

変調器300において、第1のアクチュエータ311及び第2のアクチュエータ312は、それぞれ、シャッタ101に対して実質的に同一方向に力を印加し、シャッタ101を反対方向へ横方向に移動させる。 In the modulator 300, the first actuator 311 and the second actuator 312 each apply a force to the shutter 101 in substantially the same direction to move the shutter 101 laterally in opposite directions.

図3Cにおいて、矢印314は、第1のアクチュエータ311によってシャッタ101に印加された力の方向を示し、矢印315は、機械的安定位置から第1の位置へのシャッタ101の横方向の移動の方向を示す。シャッタ101は、機械的安定位置から第1の位置へ、第1のアクチュエータ311によってシャッタ101に印加された力の方向におけるものよりも少なくとも5倍、横方向に移動する。 In FIG. 3C, arrow 314 indicates the direction of the force applied to the shutter 101 by the first actuator 311 and arrow 315 is the direction of lateral movement of the shutter 101 from the mechanically stable position to the first position. Is shown. The shutter 101 moves laterally from the mechanically stable position to the first position at least five times more than in the direction of the force applied to the shutter 101 by the first actuator 311.

図3Dにおいて、矢印316は、第2のアクチュエータ312によってシャッタ101に印加された力の方向を示し、矢印317は、第2の位置へのシャッタ101の横方向の移動の方向を示している。 In FIG. 3D, arrow 316 indicates the direction of the force applied to the shutter 101 by the second actuator 312, and arrow 317 indicates the direction of lateral movement of the shutter 101 to the second position.

次第に高くなる電圧をアクチュエータ311に印加し、次第に低くなる電圧をアクチュエータ312に印加すると、シャッタは第1の位置と第2の位置との間を徐々に移動することとなり、アクチュエータ311に固定電圧を印加し、アクチュエータ312に可変電圧を印加しても、シャッタは第1の位置と第2の位置との間を徐々に移動することとなる。 When a gradually increasing voltage is applied to the actuator 311 and a gradually decreasing voltage is applied to the actuator 312, the shutter gradually moves between the first position and the second position, and a fixed voltage is applied to the actuator 311. Even if the voltage is applied and a variable voltage is applied to the actuator 312, the shutter gradually moves between the first position and the second position.

ディスプレイにおいて、電極308及び309は、より幅広く形成され、連続する行または列に位置する複数のシャッタアセンブリによって共有されてもよい。 In the display, the electrodes 308 and 309 may be broader and shared by multiple shutter assemblies located in consecutive rows or columns.

図4A及び4Bは、本発明の例示的な実施形態に従う光変調器400を示している。変調器400は、シャッタアセンブリ401及びカバーアセンブリ418を含む。シャッタアセンブリ401は、支持部406及び407で、透明基板402の表面403の上方に支持されたシャッタ410を含む。支持部407は、シャッタ410の第1の端部408に取り付けられ、支持部406は、シャッタ410の第2の端部409に取り付けられる。シャッタ410は、電気的絶縁体または誘電体材料から形成され、光透過領域411及び光遮断領域412を含む。シャッタ410はさらに、第1の電極405及び第2の電極404を含む。支持部407は、表面403から電極405まで電気的接続を提供し、支持部406は、表面403から電極404まで電気的接続を提供する。 4A and 4B show the light modulator 400 according to an exemplary embodiment of the present invention. The modulator 400 includes a shutter assembly 401 and a cover assembly 418. The shutter assembly 401 includes a shutter 410 supported above the surface 403 of the transparent substrate 402 by supports 406 and 407. The support portion 407 is attached to the first end portion 408 of the shutter 410, and the support portion 406 is attached to the second end portion 409 of the shutter 410. The shutter 410 is formed of an electrical insulator or dielectric material and includes a light transmitting region 411 and a light blocking region 412. The shutter 410 further includes a first electrode 405 and a second electrode 404. The support 407 provides an electrical connection from the surface 403 to the electrode 405, and the support 406 provides an electrical connection from the surface 403 to the electrode 404.

カバーアセンブリ418は、スペーサー416及び417で表面403の上方に支持された透明基板413を含む。カバーアセンブリ418はさらに、インジウムスズ酸化物のような材料から、基板413の内側表面414上に形成された透明導電層415を含む。 The cover assembly 418 includes a transparent substrate 413 supported above the surface 403 by spacers 416 and 417. The cover assembly 418 further includes a transparent conductive layer 415 formed on the inner surface 414 of the substrate 413 from a material such as indium tin oxide.

変調器400において、導電層415を有する第1の電極405は、第1の静電アクチュエータ418を形成し、導電層415を有する第2の電極404は、第2の静電アクチュエータ419を形成する。 In the modulator 400, the first electrode 405 having the conductive layer 415 forms the first electrostatic actuator 418, and the second electrode 404 having the conductive layer 415 forms the second electrostatic actuator 419. ..

動作時には、第1のアクチュエータは、支持部407を、表面403に対して垂直に近い位置まで引っ張り、シャッタ410を第1の位置へ横方向に移動させ、第2のアクチュエータは、支持部406を表面403に対して垂直に近い位置まで引っ張り、シャッタ410を第2の位置へ横方向に移動させる。支持部406及び407に蓄積された機械的な力は、図4Bに示されるように、シャッタ410を第1の位置または第2の位置から機械的安定位置または中立位置まで引き戻す。 During operation, the first actuator pulls the support 407 to a position close to perpendicular to the surface 403, laterally moves the shutter 410 to the first position, and the second actuator laterally pulls the support 406. The shutter 410 is pulled laterally to a second position by pulling it to a position close to perpendicular to the surface 403. The mechanical force accumulated in the supports 406 and 407 pulls the shutter 410 back from the first or second position to the mechanically stable or neutral position, as shown in FIG. 4B.

図5A及び5Bは、本発明の例示的な実施形態に従う光変調器500を示す。変調器500は、基板501の表面502上にポリマーから形成されたスペーサー508及び509並びにシャッタアセンブリ503を含む。シャッタアセンブリ503は、シャッタ507並びに、導電性材料から形成され、導電パッド512及び513でスペーサー508及び509に取り付けられたシャッタ支持部505及び506を含む。 5A and 5B show the light modulator 500 according to an exemplary embodiment of the present invention. The modulator 500 includes spacers 508 and 509 formed from a polymer on the surface 502 of substrate 501 and a shutter assembly 503. The shutter assembly 503 includes a shutter 507 and shutter supports 505 and 506 formed from a conductive material and attached to spacers 508 and 509 with conductive pads 512 and 513.

変調器500はさらに、基板501の表面502上に形成された2つの電極510及び511を含む。電極510及び導電性シャッタ507は第1の静電アクチュエータ514を形成し、電極511及び導電性シャッタ507は第2の静電アクチュエータ515を形成する。 The modulator 500 further includes two electrodes 510 and 511 formed on the surface 502 of the substrate 501. The electrode 510 and the conductive shutter 507 form a first electrostatic actuator 514, and the electrode 511 and the conductive shutter 507 form a second electrostatic actuator 515.

シャッタアセンブリ503は、シャッタアセンブリ401と同様に形成されてもよく、2つの電極510及び511は、透明導電層と置き換えることができる。 The shutter assembly 503 may be formed in the same manner as the shutter assembly 401, and the two electrodes 510 and 511 can be replaced with a transparent conductive layer.

図6Aから6Fは、本発明の例示的な実施形態に従う光変調器600を示している。図6Aから6Cを参照すると、変調器600は、導電性材料から形成された光シャッタ601を含み、光透過領域602及び光遮断領域603を含む。 6A-6F show the light modulator 600 according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 6A-6C, the modulator 600 includes a light shutter 601 formed of a conductive material, including a light transmitting region 602 and a light blocking region 603.

シャッタ601は、シャッタ601と表面605との間であって、シャッタ601の実質的に境界内に形成された4つの片持ち梁606及び607で、基板604の表面605の上に支持されている(図6C)。各片持ち梁606及び607の第1の端部は、ポスト609及び導電性パッド610で表面605に取り付けられ、第2の端部はポスト608でシャッタ601に取り付けられている。片持ち梁606は、シャッタ601の第1の端部618において取り付けられており、片持ち梁607は、シャッタ601の第2の端部617において取り付けられている。梁606及び607は、表面605に対して実質的に平行に配置されており、第1のギャップ619によって、表面605から間隔をあけて配置されている。梁606及び607はまた、シャッタ601に対して実質的に平行に配置されており、第2のギャップ620によって、シャッタ601から間隔をあけて配置されている。片持ち梁606及び607は、大きな力を必要とせずに屈曲し、変形することができるように、薄く長く形成されてもよい。梁606及び607はまた、シャッタ601の重さを支持するために、表面605に対して垂直方向に配向された十分な高さを有するように形成されてもよい。 The shutter 601 is between the shutter 601 and the surface 605 and is supported on the surface 605 of the substrate 604 by four cantilever beams 606 and 607 formed substantially within the boundary of the shutter 601. (Fig. 6C). The first ends of the cantilever beams 606 and 607 are attached to the surface 605 by posts 609 and conductive pads 610, and the second ends are attached to the shutter 601 by posts 608. The cantilever beam 606 is attached at the first end 618 of the shutter 601 and the cantilever 607 is attached at the second end 617 of the shutter 601. The beams 606 and 607 are arranged substantially parallel to the surface 605 and are spaced apart from the surface 605 by a first gap 619. The beams 606 and 607 are also arranged substantially parallel to the shutter 601 and spaced apart from the shutter 601 by a second gap 620. The cantilever beams 606 and 607 may be formed thin and long so that they can be bent and deformed without requiring a large force. The beams 606 and 607 may also be formed to have sufficient height oriented perpendicular to the surface 605 to support the weight of the shutter 601.

シャッタ601はさらに、シャッタ601の第1の端部または縁618から表面605に向けて、表面605に対する法線から5°以内で延設する第1のフランジ613を含む。シャッタ601はまた、第2の縁617から表面605に向けて、表面605に対する法線から5°以内で延設する第2のフランジ615を含む。 The shutter 601 further includes a first flange 613 extending from the first end or edge 618 of the shutter 601 toward the surface 605 within 5 ° of the normal to the surface 605. The shutter 601 also includes a second flange 615 extending from the second edge 617 to the surface 605 within 5 ° of the normal to the surface 605.

梁606及び607は、フランジ613の表面629に対して傾斜され、70から89°の間の角度628を形成する(図6D)。 The beams 606 and 607 are tilted with respect to the surface 629 of the flange 613 to form an angle 628 between 70 and 89 ° (FIG. 6D).

変調器600はさらに、表面605から直角に近い方向に延設する2つの電極614及び616を含む。電極614は、導電性パッド611で表面605に取り付けられ、電極616は、導電性パッド612で表面605に取り付けられる。電極614及びフランジ613は、第1の静電アクチュエータ622を形成し、電極616及びフランジ615は、第2の静電アクチュエータ621を形成する。 The modulator 600 further includes two electrodes 614 and 616 extending from the surface 605 in a direction close to a right angle. The electrode 614 is attached to the surface 605 with a conductive pad 611, and the electrode 616 is attached to the surface 605 with a conductive pad 612. The electrodes 614 and flange 613 form a first electrostatic actuator 622, and the electrodes 616 and flange 615 form a second electrostatic actuator 621.

動作時には、アクチュエータ622は、第1の力625をシャッタ601に印加し、シャッタ601の第1の端部618に取り付けられた梁606を引っ張り、シャッタ601を、第1の力625に対して実質的に横方向626に、第1の位置まで移動させ(図6E)、アクチュエータ621は、第2の力627をシャッタ601に印加し、シャッタ601の第2の端部617に取り付けられた梁607を引っ張り、シャッタ601を、第2の力627に対して実質的に横方向628に、第2の位置まで移動させる(図6F)。シャッタ601は、横方向626に、第1の力625の方向におけるものよりも少なくとも5倍大きく移動する。 During operation, the actuator 622 applies a first force 625 to the shutter 601 and pulls a beam 606 attached to the first end 618 of the shutter 601 to force the shutter 601 substantially against the first force 625. 626 in the lateral direction (FIG. 6E), the actuator 621 applies a second force 627 to the shutter 601 and a beam 607 attached to the second end 617 of the shutter 601. To move the shutter 601 to the second position substantially laterally 628 with respect to the second force 627 (FIG. 6F). The shutter 601 moves laterally 626 at least five times more than in the direction of the first force 625.

梁606及び607に蓄積された機械的な力は、図6Dに示されるように、シャッタ601を第1または第2の位置から機械的安定位置または中立位置へ引き戻す。シャッタ601は、表面605に対して実質的に平行な平面内において、第1の位置と第2の位置との間を移動する。 The mechanical force accumulated in the beams 606 and 607 pulls the shutter 601 back from the first or second position to the mechanically stable or neutral position, as shown in FIG. 6D. The shutter 601 moves between a first position and a second position in a plane substantially parallel to the surface 605.

シャッタ601が機械的安定位置(図6D)から第1の位置(図6E)に移動する場合、梁607の端部に取り付けられたポスト608と609との間の線形距離が増大する。そのため、梁607は、ポスト608と609との間の線形距離の増大に関して補償するために、わずかに曲線状に形成される。 When the shutter 601 moves from the mechanically stable position (FIG. 6D) to the first position (FIG. 6E), the linear distance between the posts 608 and 609 attached to the end of the beam 607 increases. Therefore, the beam 607 is formed in a slightly curved shape to compensate for the increase in the linear distance between the posts 608 and 609.

図7Aから7Dは、本発明の例示的な実施形態に従う光変調器700を示している。変調器700は、導電性材料から形成された光シャッタ701を含み、光透過領域702及び光遮断領域703を含む。シャッタ701はさらに、第1の端部706においてシャッタ701に取り付けられた第1のフランジ708を含む。シャッタ701は、4つの片持ち梁712及び714で基板705の表面704上に支持されている(図7C)。 7A-7D show the light modulator 700 according to an exemplary embodiment of the present invention. The modulator 700 includes an optical shutter 701 formed of a conductive material, and includes a light transmitting region 702 and a light blocking region 703. The shutter 701 further includes a first flange 708 attached to the shutter 701 at the first end 706. The shutter 701 is supported on the surface 704 of the substrate 705 by four cantilever beams 712 and 714 (FIG. 7C).

各片持ち梁712及び714の第1の端部は、ポスト716及び導電性パッド717で表面704に取り付けられ、第2の端部は、ポスト715でシャッタ701に取り付けられている。片持ち梁714は、シャッタ701の第1の端部706において取り付けられ、片持ち梁712は、シャッタ701の第2の端部707において取り付けられる。片持ち梁712及び714は、実質的に直線状である。片持ち梁714は、フランジ708に対して傾斜され、70°から89°の間の角度730を成し、片持ち梁712は、フランジ708に対して90°に近い角度731を形成する。 The first ends of the cantilever beams 712 and 714 are attached to the surface 704 with posts 716 and conductive pads 717, and the second ends are attached to the shutter 701 with posts 715. The cantilever beam 714 is attached at the first end 706 of the shutter 701 and the cantilever 712 is attached at the second end 707 of the shutter 701. The cantilever beams 712 and 714 are substantially linear. The cantilever beam 714 is tilted with respect to the flange 708 to form an angle 730 between 70 ° and 89 °, and the cantilever beam 712 forms an angle 731 close to 90 ° with respect to the flange 708.

変調器700はさらに、表面704から垂直に延設し、導電性パッド710で表面704に取り付けられた電極709を含む。シャッタ701の電極709及びフランジ708は、静電アクチュエータ711を形成する。 The modulator 700 further includes an electrode 709 extending vertically from the surface 704 and attached to the surface 704 with a conductive pad 710. The electrodes 709 and flange 708 of the shutter 701 form an electrostatic actuator 711.

動作時には、アクチュエータ711は、シャッタ701の第1の端部706において取り付けられた梁714を方向720に引っ張り、シャッタ701を、方向720に対して実質的に横方向721に、第1の位置まで移動させる(図7D)。梁712及び714に蓄積された機械的な力は、シャッタ701を、第1の位置から機械的安定位置または中立位置まで引き戻す(図7A)。シャッタ701は、表面704に対して実質的に平行な平面内の複数の位置の間を移動する。 During operation, the actuator 711 pulls the beam 714 attached at the first end 706 of the shutter 701 in the direction 720 and pulls the shutter 701 substantially laterally 721 with respect to the direction 720 to the first position. Move (Fig. 7D). The mechanical force accumulated in the beams 712 and 714 pulls the shutter 701 back from the first position to the mechanically stable or neutral position (FIG. 7A). The shutter 701 moves between a plurality of positions in a plane substantially parallel to the surface 704.

変調器700はさらに、第2の端部707においてシャッタ701に取り付けられた第2のフランジ722及び、平面704から垂直方向に延設し、導電性パッド724で表面704に取り付けられた第2の電極723によって形成された第2の静電アクチュエータ725を含んでもよい。変調器700において、支持部712は、シャッタ701及び第2のフランジ722が、第2の電極723の方に近づくように移動するのを制限し、そのため、第2の電極723は、効率的なアクチュエータを形成するために、第2のフランジ722から近い距離に配置されてもよい。 The modulator 700 further extends vertically from a second flange 722 attached to the shutter 701 at the second end 707 and a plane 704 and attached to the surface 704 with a conductive pad 724. A second electrostatic actuator 725 formed by the electrodes 723 may be included. In the modulator 700, the support 712 limits the shutter 701 and the second flange 722 from moving closer to the second electrode 723, so that the second electrode 723 is efficient. It may be located close to the second flange 722 to form the actuator.

ディスプレイにおいて、画素アドレス指定電圧は、シャッタ701を機械的中立位置において選択的に保持するために、第2のアクチュエータ725に印加されうる。 In the display, a pixel addressing voltage may be applied to the second actuator 725 to selectively hold the shutter 701 in a mechanically neutral position.

図8Aから8Fは、変調器600及び700における支持部と類似する、本発明の例示的な実施形態に従うシャッタ支持部800の製造段階を示す。図8Aは、片持ち梁803を含むシャッタ支持部800を示す。梁803の第1の端部は、梁803をパッド805で基板802の表面801に接続する第1のポスト804に取り付けられ、梁803の第2の端部は、後でシャッタに接続する第2のポスト806に取り付けられる。第1のポスト804及び第2のポスト806はそれぞれ、3つの側面及び1つの頂部を有する。 8A-8F show the manufacturing steps of the shutter support 800 according to an exemplary embodiment of the invention, similar to the support in the modulators 600 and 700. FIG. 8A shows a shutter support 800 including a cantilever 803. The first end of the beam 803 is attached to a first post 804 that connects the beam 803 to the surface 801 of the substrate 802 with a pad 805, and the second end of the beam 803 is later connected to the shutter. It is attached to the post 806 of 2. The first post 804 and the second post 806 each have three sides and one top.

支持部800は、モールド807上に形成される。第1の製造段階は、基板802の表面801上に、犠牲材料からモールド807を形成する段階である(図8B)。モールド807は、直方体の形状を有して形成され、4つの側壁808、809、810、及び811並びに頂部812を有する。側壁は、法線に対して+/−5°の範囲内で、表面801に対して垂直に配向される。次の段階は、モールド807の表面及び表面801上に、マグネトロンスパッタリングによって導電性材料814の形状追従性層を成膜し、導電層814上に電気泳動成膜またはスプレーによって、ポジティブ型フォトレジスト815の形状追従性層を適用する段階である(図8C)。 The support portion 800 is formed on the mold 807. The first manufacturing step is the step of forming the mold 807 from the sacrificial material on the surface 801 of the substrate 802 (FIG. 8B). The mold 807 is formed in the shape of a rectangular parallelepiped and has four side walls 808, 809, 810, and 811 and a top 812. The side walls are oriented perpendicular to the surface 801 within +/- 5 ° with respect to the normal. In the next step, a shape-following layer of the conductive material 814 is formed on the surface and surface 801 of the mold 807 by magnetron sputtering, and a positive photoresist 815 is formed on the conductive layer 814 by electrophoretic film formation or spraying. This is the stage of applying the shape-following layer of (FIG. 8C).

次の段階は、モールド807の上方に第1のフォトマスク816を配置し(図8D)、フォトレジスト層815を、2度未満の逸脱及び表面801に対して側壁808及び809の方向から45°から75°の間の傾斜角817を有する、コリメートされ、傾斜した光線を有するUV光源で照射する段階である(図8E及び8F)。モールド807及び第1のフォトマスク816は、片持ち梁803、第1のポスト804、第2のポスト806及びパッド805の幾何学的形状を画定するフォトレジスト層815上の領域から、UV光を遮断する。さらなる段階は、モールド807の上方に第2のフォトマスク818を配置し(図8G)、側壁811の方向からフォトレジスト層815を照射する段階(図8J)である。これは、側壁811の下側の部分に適用されたフォトレジスト層815を照射することとなる。図8G及び8Jに示された段階は、第2のポスト806が、モールド807の側壁808及び809の上並びに頂部に形成される2つの側部しか有さずに形成される場合には、省略されうる。 In the next step, a first photomask 816 is placed above the mold 807 (FIG. 8D) and the photoresist layer 815 deviates less than 2 degrees and 45 ° from the side walls 808 and 809 with respect to the surface 801. It is a step of irradiating with a UV light source having a collimated and inclined light beam having an inclination angle of 817 between 1 and 75 ° (FIGS. 8E and 8F). The mold 807 and the first photomask 816 emit UV light from a region on the photoresist layer 815 that defines the geometry of the cantilever 803, the first post 804, the second post 806 and the pad 805. Cut off. A further step is to place a second photomask 818 above the mold 807 (FIG. 8G) and irradiate the photoresist layer 815 from the direction of the side wall 811 (FIG. 8J). This will irradiate the photoresist layer 815 applied to the lower portion of the side wall 811. The steps shown in FIGS. 8G and 8J are omitted if the second post 806 is formed with only two sides formed on the side walls 808 and 809 of the mold 807 and on the top. Can be done.

3つの方向全てから照射した後、フォトレジスト層815は現像され、導電層814の保護されていない領域は、エッチングによって除去される。モールド807上に形成された片持ち梁803は、導電層814の厚さと等しい幅を有する。 After irradiation from all three directions, the photoresist layer 815 is developed and the unprotected region of the conductive layer 814 is removed by etching. The cantilever beam 803 formed on the mold 807 has a width equal to the thickness of the conductive layer 814.

導電層814が、UV光を反射することができるアルミニウムのような材料から形成される場合には、光吸収層が、フォトレジスト層815を適用する前に、導電層814上に適用され、または形成されてもよい。これは、水平方向及び垂直方向の表面からのUV光の反射を低減することとなる。フォトレジスト層815の表面からの反射を低減するために、モールド及びマスクは、フォトレジスト層815と同様な屈折率を有する液体に浸漬されうる。 If the conductive layer 814 is formed from a material such as aluminum capable of reflecting UV light, a light absorbing layer may be applied on or on the conductive layer 814 before applying the photoresist layer 815. It may be formed. This will reduce the reflection of UV light from the horizontal and vertical surfaces. To reduce reflections from the surface of the photoresist layer 815, the mold and mask can be immersed in a liquid having a refractive index similar to that of the photoresist layer 815.

図9Aから9Fは、変調器600及び700に類似する本発明の例示的な実施形態に従うシャッタ900及び電極905の製造段階を示している。 9A-9F show the manufacturing steps of the shutter 900 and electrode 905 according to an exemplary embodiment of the invention similar to the modulators 600 and 700.

図9Aは、光透過領域901及びフランジ902を含むシャッタ900を示している。シャッタ900は、前述された支持部800のポスト806に接続される。図9Aはさらに、パッド904で基板802の表面801に取り付けられた電極905を示している。 FIG. 9A shows a shutter 900 including a light transmitting region 901 and a flange 902. The shutter 900 is connected to the post 806 of the support 800 described above. FIG. 9A further shows an electrode 905 attached to the surface 801 of the substrate 802 with a pad 904.

第1の製造段階は、基板802の表面801上の犠牲材料から、2つの直方体911及び912を含むモールド910を形成する段階である(図9B)。直方体911は、4つの側壁914、915、916、917及び頂部918を含む。直方体912は、4つの側壁920、921、923、924及び頂部925を含む。側壁は、法線から+/−5°の範囲内で、表面801に対して垂直に配向される。支持部800のポスト806にシャッタ900を接続するためのビアホール926は、直方体911の頂部918上に形成される。 The first manufacturing step is to form a mold 910 containing two rectangular parallelepipeds 911 and 912 from the sacrificial material on the surface 801 of the substrate 802 (FIG. 9B). The rectangular parallelepiped 911 includes four side walls 914, 915, 916, 917 and a top 918. The rectangular parallelepiped 912 includes four side walls 920, 921, 923, 924 and a top 925. The side walls are oriented perpendicular to the surface 801 within +/- 5 ° from the normal. A via hole 926 for connecting the shutter 900 to the post 806 of the support portion 800 is formed on the top 918 of the rectangular parallelepiped 911.

次の段階は、モールド910の表面及び表面801上に導電性材料930の形状追従性層を成膜する段階並びに導電層930上にネガティブ型フォトレジスト931の形状追従性層を成膜する段階である(図9C)。 The next step is to form a shape-following layer of the conductive material 930 on the surface and surface 801 of the mold 910, and to form a shape-following layer of the negative photoresist 931 on the conductive layer 930. There is (Fig. 9C).

後続の段階は、モールド910の上方にフォトマスク932を配置し(図9D)、フォトレジスト層931を、側壁916及び924の方向から、コリメートされ傾斜した光線を有するUV光源で照射する段階である(図9E及び9F)。 Subsequent steps are the steps in which the photomask 932 is placed above the mold 910 (FIG. 9D) and the photoresist layer 931 is irradiated from the directions of the side walls 916 and 924 with a UV light source having collimated and inclined light rays. (FIGS. 9E and 9F).

マスク932は、シャッタ900の光透過領域901が形成される側壁915、916、917、920及び923の表面並びに頂部表面918の領域に適用されるフォトレジスト層931のUV光照射を遮断する。モールドは、フランジ902及び電極905が形成される側壁914及び921の表面の下側の部分並びに側壁914と921との間の表面801の部分を遮断する。 The mask 932 blocks UV light irradiation of the photoresist layer 931 applied to the surfaces of the side walls 915, 916, 917, 920 and 923 on which the light transmitting region 901 of the shutter 900 is formed and the region of the top surface 918. The mold blocks the lower portion of the surface of the side walls 914 and 921 on which the flange 902 and the electrode 905 are formed and the portion of the surface 801 between the side walls 914 and 921.

両方向から照射した後、フォトレジスト層931は現像され、導電層930の保護されていない領域がエッチングされる。 After irradiation from both directions, the photoresist layer 931 is developed and the unprotected region of the conductive layer 930 is etched.

次の段階は、犠牲層を除去し、シャッタ900及び支持部800を解放する段階である。 The next step is to remove the sacrificial layer and release the shutter 900 and the support 800.

シャッタ900は、シャッタ900の4つ全ての縁に、フランジ902のようなフランジを含むように形成されうる。これらのフランジは、ディスプレイから出る迷光を効果的に遮断することができ、それによってコントラストを改善する。 The shutter 900 may be formed to include a flange, such as a flange 902, on all four edges of the shutter 900. These flanges can effectively block stray light from the display, thereby improving contrast.

図10A、10B及び10Cは、本発明の例示的な実施形態に従うディスプレイバックライト1000を示している。図10Aは、バックライト1000の斜視図であり、図10Bは、バックライト1000の側面図であり、図10Cは、図10Bにおいて10Cとして示された領域の拡大図である。 10A, 10B and 10C show a display backlight 1000 according to an exemplary embodiment of the present invention. 10A is a perspective view of the backlight 1000, FIG. 10B is a side view of the backlight 1000, and FIG. 10C is an enlarged view of a region shown as 10C in FIG. 10B.

バックライト1000は、一般的に、アクリルまたは1.45から1.6の値の屈折率n1を有するその他の透明材料から形成された平板光ガイド1001を含む。光ガイド1001は、頂部表面1002、底部表面1003、対向する側部表面1004及び1005、並びに光入力端1006を含む。 The backlight 1000 generally includes a flat plate light guide 1001 made of acrylic or another transparent material having a refractive index n1 of a value of 1.45 to 1.6. The optical guide 1001 includes a top surface 1002, a bottom surface 1003, opposing side surfaces 1004 and 1005, and an optical input end 1006.

底部表面1003は、頂部表面1002に対して傾斜され、約0.1から2.0°の間の値を有する角度1009を成す(図10B)。底部平面1003は、頂部表面1002を、光入力端1006から離れる方向に収れんする。 The bottom surface 1003 is tilted with respect to the top surface 1002 and forms an angle 1009 having a value between about 0.1 and 2.0 ° (FIG. 10B). The bottom plane 1003 converges on the top surface 1002 in a direction away from the light input end 1006.

バックライト1000はさらに、光ガイド1001の底面1003及び光入力端1006に近接して配置された複数の光源1011に近接して配置された光吸収フィルム1010を含む。 The backlight 1000 further includes a light absorbing film 1010 arranged close to a plurality of light sources 1011 arranged close to the bottom surface 1003 of the light guide 1001 and the light input end 1006.

バックライト1000はまた、約1.45から1.6の値である屈折率n2を有する実質的に透明な材料から形成された第1の光学層1015を含む。第1の光学層1015は、光脱出表面1016、光入力表面1017、及び光入力表面1017と光脱出表面1016との間に配置された複数の埋め込まれた光反射体1018を含む。光反射体1018は、アルミニウムや銀のような薄い光反射性の材料から形成される。光反射体1018は、実質的に平坦な表面または、約20から80ミクロンの曲率半径を有する断面を有する屈曲した表面を有してもよい。光反射体1018は、光ガイド1001の頂部表面1002に対して傾斜し、約20から40°の値を有する角度1026を成す。 The backlight 1000 also includes a first optical layer 1015 formed of a substantially transparent material having a refractive index n2, which is a value of about 1.45 to 1.6. The first optical layer 1015 includes a light escape surface 1016, a light input surface 1017, and a plurality of embedded light reflectors 1018 arranged between the light input surface 1017 and the light escape surface 1016. The light reflector 1018 is formed from a thin light-reflecting material such as aluminum or silver. The light reflector 1018 may have a substantially flat surface or a bent surface with a cross section having a radius of curvature of about 20-80 microns. The light reflector 1018 is inclined with respect to the top surface 1002 of the light guide 1001 and forms an angle 1026 having a value of about 20-40 °.

バックライト1000はまた、第1の光学層1015の光入力表面1017と光ガイド1001の頂部表面1002との間に形成された第2の光学層1020を含む。第2の光学層1020は、約1.3から1.4の間の値である屈折率n3を有する、フッ化ポリマーまたはその他の実質的に透明な材料から形成される。 The backlight 1000 also includes a second optical layer 1020 formed between the light input surface 1017 of the first optical layer 1015 and the top surface 1002 of the light guide 1001. The second optical layer 1020 is formed from a fluoropolymer or other substantially transparent material having a refractive index n3, which is a value between about 1.3 and 1.4.

動作時には、光ガイド1001の光入力端1006から入った光線1023は、頂部表面1002及び底部表面1003から反射し、頂部表面1002に対して垂直な方向に角度を変える。頂部表面1002に対する入射角が、光ガイド1001の屈折率n1及び第2の光学層1020の屈折率n3によって画定される臨界角1024(図10C)よりも小さい場合には、光線1023は光ガイド1001を出る。第2の光学層1020を通過した光線1023は、光入力表面1017から第1の光学層1015に入り、第1の光学層1015の屈折率n2によって画定される角度を変化させる。第1の光学層1015に入った光線1023のほとんどは、光脱出表面1016から内側に反射される。光線は、埋め込み光反射体1018から反射されることにより、光脱出表面1016から、第1の光学層1015を出る。屈曲した光反射体1018から反射した光線は、光脱出表面1016から第1の光学層1015を出て、光脱出表面1016からある距離1025のところで集束する。 During operation, the light beam 1023 entering from the light input end 1006 of the light guide 1001 is reflected from the top surface 1002 and the bottom surface 1003 and changes its angle in a direction perpendicular to the top surface 1002. When the angle of incidence on the top surface 1002 is smaller than the critical angle 1024 (FIG. 10C) defined by the index of refraction n1 of the light guide 1001 and the index of refraction n3 of the second optical layer 1020, the light beam 1023 is directed by the light guide 1001. Exit. The light beam 1023 that has passed through the second optical layer 1020 enters the first optical layer 1015 from the light input surface 1017 and changes the angle defined by the refractive index n2 of the first optical layer 1015. Most of the light rays 1023 that have entered the first optical layer 1015 are reflected inward from the light escape surface 1016. The light rays are reflected from the embedded light reflector 1018 to exit the first optical layer 1015 from the light escape surface 1016. The light rays reflected from the bent light reflector 1018 exit the first optical layer 1015 from the light escape surface 1016 and are focused at a distance of 1025 from the light escape surface 1016.

バックライト1000はまた、ガラス基板のような透明基板及び、第1の光学層1015と第2の光学層1020との間に介在したダイクロイックフィルタの層を含んでもよい。 The backlight 1000 may also include a transparent substrate such as a glass substrate and a layer of a dichroic filter interposed between the first optical layer 1015 and the second optical layer 1020.

埋め込み光反射体または光反射ファセット1106を有する光学層1108の製造の段階を、図11Aから11Dに示す。段階(A)において、マイクロプリズム1101が、透明UV硬化液体ポリマーからのフォトリソグラフィを用いて、基板1103上に形成される。段階(B)において、基板1103は、角度1105だけ傾けられ(図11B)、マイクロプリズム1101の延長部1104が、同じ液体ポリマーから形成される。延長部1104を有するマイクロプリズム1101はまた、モールドによって形成されてもよい。段階(C)において、反射鏡フィルムが延長部1104の各ファセット上に成膜され、光反射ファセット1106を形成する。段階(D)において、溝1107が、同じUV硬化液体ポリマーで満たされる。図11Dは、埋め込み光反射ファセット1106を有する光学層1108の形成が完了したものを示している。 The steps of manufacturing the optical layer 1108 with an embedded light reflector or light reflecting facet 1106 are shown in FIGS. 11A-11D. In step (A), microprisms 1101 are formed on substrate 1103 using photolithography from a clear UV curable liquid polymer. In step (B), the substrate 1103 is tilted by an angle of 1105 (FIG. 11B), and the extension 1104 of the microprism 1101 is formed from the same liquid polymer. The microprism 1101 with the extension 1104 may also be formed by molding. In step (C), a reflector film is formed on each facet of the extension 1104 to form a light-reflecting facet 1106. In step (D), groove 1107 is filled with the same UV curable liquid polymer. FIG. 11D shows that the formation of the optical layer 1108 with the embedded light-reflecting facets 1106 has been completed.

光学層1108は、上述の変調器300及び400のシャッタアセンブリ100または401と組み合わせられてもよい。光学層1108は、シャッタアセンブリ100または401を形成する前に、シャッタ支持部間に配置された基板上に形成されてもよい。基板表面から近接した距離に位置するシャッタを有する変調器500、600または700について、埋め込み光変調器は基板内に形成されてもよい。 The optical layer 1108 may be combined with the shutter assembly 100 or 401 of the modulators 300 and 400 described above. The optical layer 1108 may be formed on a substrate arranged between the shutter supports before forming the shutter assembly 100 or 401. For modulators 500, 600 or 700 with shutters located close to the substrate surface, the embedded light modulator may be formed within the substrate.

図12A、12B及び12Cは、本発明の例示的な実施形態に従う埋め込み光反射体1205を有するガラス基板1200を製造する段階を示している。第1の段階は、ガラス基板1200内に溝1203をエッチングする段階である。次の3つの段階は、上述の段階B、C及びDと類似している。第2の段階は、基板1200を傾け、UV硬化液体ポリマーから各溝の内部に延長部1204を形成する段階である。第3の段階は、延長部1204上に反射鏡フィルムを成膜し、光反射ファセット1205を形成する段階である。第4の段階は、同じUV硬化液体ポリマーで溝を充填する段階である。図12Cは、埋め込み光反射体1205を有して形成されたガラス基板1200を示す。硬化したポリマーは、好適にはガラス基板1200と実質的に同じ屈折率を有する。バックライト1000において、第1の光学層1015は、ガラス基板1200に置き換えられてもよく、変調器500、600、または700は、ガラス基板1200上に形成されてもよい。 12A, 12B and 12C show the steps of manufacturing a glass substrate 1200 having an embedded light reflector 1205 according to an exemplary embodiment of the present invention. The first step is to etch the groove 1203 in the glass substrate 1200. The next three steps are similar to the steps B, C and D described above. The second step is to tilt the substrate 1200 to form an extension 1204 from the UV curable liquid polymer inside each groove. The third step is a step of forming a reflecting mirror film on the extension portion 1204 to form a light reflecting facet 1205. The fourth step is to fill the grooves with the same UV curable liquid polymer. FIG. 12C shows a glass substrate 1200 formed with an embedded light reflector 1205. The cured polymer preferably has a refractive index substantially the same as that of the glass substrate 1200. In the backlight 1000, the first optical layer 1015 may be replaced by a glass substrate 1200, and the modulators 500, 600, or 700 may be formed on the glass substrate 1200.

図13A及び13Bは、本発明の例示的な実施形態に従うディスプレイカバーアセンブリ1400を示している。カバーアセンブリ1400は、第1の表面1402及び第2の表面1403を有する透明基板1401を含む。カバーアセンブリ1400はまた、第1の表面1402上に形成された光拡散層1404及び光拡散層1404上に形成された光吸収層1405を含む。200マイクロメートル以下の厚さを有する薄い基板については、拡散層1404は、第2の表面または外部表面1403上に形成されてもよく、光吸収層1405は、基板1401の内部表面1402上に形成されてもよい。光吸収層1405は、光透過領域1407及び不透明な光吸収領域1406を含む。カバーアセンブリ1400はさらに、光反射性鏡面または変調器400の電極415などの透明導電層を有する光吸収層1405の不透明な光吸収領域1406上に形成された変調器300の電極308及び309などの電極をさらに含んでもよい。 13A and 13B show a display cover assembly 1400 according to an exemplary embodiment of the present invention. The cover assembly 1400 includes a transparent substrate 1401 having a first surface 1402 and a second surface 1403. The cover assembly 1400 also includes a light diffusing layer 1404 formed on the first surface 1402 and a light absorbing layer 1405 formed on the light diffusing layer 1404. For thin substrates with a thickness of 200 micrometers or less, the diffusion layer 1404 may be formed on the second surface or the outer surface 1403, and the light absorption layer 1405 may be formed on the inner surface 1402 of the substrate 1401. May be done. The light absorption layer 1405 includes a light transmission region 1407 and an opaque light absorption region 1406. The cover assembly 1400 further comprises electrodes 308 and 309 of the modulator 300 formed on an opaque light absorption region 1406 of the light absorption layer 1405 having a light reflective mirror surface or a transparent conductive layer such as electrodes 415 of the modulator 400. Electrodes may be further included.

光吸収層1405は、導電性材料から形成されてもよい。導電性光吸収層1405は、ディスプレイのEMIもしくは静電シールドまたは変調器400のアクチュエータのようなアクチュエータのための電極として働いてもよい。 The light absorption layer 1405 may be formed of a conductive material. The conductive light absorption layer 1405 may serve as an electrode for an actuator such as an EMI or electrostatic shield of a display or an actuator of a modulator 400.

光吸収層1405は、不透明光吸収領域1406に入射する光の80%以上を吸収し、1%未満の光しか透過しないものであってよい。 The light absorption layer 1405 may be one that absorbs 80% or more of the light incident on the opaque light absorption region 1406 and transmits only less than 1% of the light.

電気機械光変調器に基づくディスプレイは、行および列に配置された多数の変調器を含んでもよい。ディスプレイ内の各画像素子または画素は、1つまたは複数の変調器を含んでもよい。説明の目的のために、以下の図面は、ただ1つの変調器のみを有するディスプレイを示す。 A display based on electromechanical light modulators may include a large number of modulators arranged in rows and columns. Each image element or pixel in the display may include one or more modulators. For purposes of illustration, the drawings below show a display with only one modulator.

図14A及び14Bは、本発明の例示的な実施形態に従うディスプレイ1500の断面図を示している。ディスプレイ1500は、カバーアセンブリ1501、変調器1502及び、背面反射体1504を含むバックライト1503を含む。カバーアセンブリ1501は、透明基板1505、基板1505の第1の表面1507上に形成された光拡散層1506、及び光拡散層1506上に形成された光吸収層1508を含む。光吸収層1508は、光透過領域1509及び不透明な光吸収領域1510を含む。変調器1502は、光透過領域1514及び光遮断領域1515を有するシャッタ1511を含む。バックライト1503に面するシャッタ1511の表面は、光反射性表面であり、光吸収層1508に面する表面は、光吸収性表面である。光吸収層1508の光透過領域1509は、シャッタ1511の光透過領域1514よりも大きく、シャッタ1511の光遮断領域1515よりも小さい。図14Aにおいて、シャッタ1511は、第1の位置またはオン位置にあり、図14Bにおいて、シャッタ1511は、第2の位置またはOFF位置にある。シャッタ1511の光透過領域1514に入射するバックライト1503からの光1520は、シャッタ1511が第1の位置(図14A)にあるときには、光吸収層1508の光透過領域1509を通過し、シャッタが第2の位置(図14B)にあるときには、光吸収層1508で吸収される。シャッタ1511の光遮断領域1515に入射する光は、バックライト1503の方へ反射して戻され、背面反射体1504から反射することによって再循環する。変調器1502は、上述の変調器のうちどの変調器であってもよく、またはバックライト1503から放出された光を再循環させるために、バックライト1503に面した光反射性表面を有するシャッタを含む変調器であってもよい。 14A and 14B show a cross-sectional view of Display 1500 according to an exemplary embodiment of the present invention. The display 1500 includes a cover assembly 1501, a modulator 1502, and a backlight 1503 including a back reflector 1504. The cover assembly 1501 includes a transparent substrate 1505, a light diffusing layer 1506 formed on the first surface 1507 of the substrate 1505, and a light absorbing layer 1508 formed on the light diffusing layer 1506. The light absorbing layer 1508 includes a light transmitting region 1509 and an opaque light absorbing region 1510. The modulator 1502 includes a shutter 1511 having a light transmitting region 1514 and a light blocking region 1515. The surface of the shutter 1511 facing the backlight 1503 is a light-reflecting surface, and the surface facing the light-absorbing layer 1508 is a light-absorbing surface. The light transmitting region 1509 of the light absorbing layer 1508 is larger than the light transmitting region 1514 of the shutter 1511 and smaller than the light blocking region 1515 of the shutter 1511. In FIG. 14A, the shutter 1511 is in the first position or the on position, and in FIG. 14B, the shutter 1511 is in the second position or the OFF position. The light 1520 from the backlight 1503 incident on the light transmission region 1514 of the shutter 1511 passes through the light transmission region 1509 of the light absorption layer 1508 when the shutter 1511 is in the first position (FIG. 14A), and the shutter is the first. When in position 2 (FIG. 14B), it is absorbed by the light absorbing layer 1508. The light incident on the light blocking region 1515 of the shutter 1511 is reflected back toward the backlight 1503 and recirculated by being reflected from the back reflector 1504. The modulator 1502 may be any of the above-mentioned modulators, or a shutter having a light-reflecting surface facing the backlight 1503 to recirculate the light emitted from the backlight 1503. It may be a modulator including.

シャッタ支持部が、シャッタによって必要とされるよりも実質的に大きなディスプレイ表面を占めないように変調器を設計することが重要であり、そのため、シャッタは、シャッタの移動及びそれらの間のある程度の導体のための空間のみを許容するように、互いに対して実質的に近接して配置されうる。 It is important to design the modulator so that the shutter support does not occupy a substantially larger display surface than is required by the shutter, so the shutter moves the shutter and to some extent between them. They can be placed substantially close to each other so that only space for the conductors is allowed.

上述のシャッタアセンブリは、この要求を満たす。シャッタ支持部がシャッタの側部に配置され、ディスプレイ表面の50%超を占めるいくつかの従来技術のシャッタアセンブリと比較して、上で開示されたシャッタアセンブリでは、シャッタ支持部は、シャッタと、上にシャッタが支持される表面との間に配置され、実質的に、第1の位置と第2の位置との間のシャッタの移動を含むシャッタの境界内に実質的に配置される。 The shutter assembly described above meets this requirement. In the shutter assembly disclosed above, the shutter support is the shutter, as compared to some prior art shutter assemblies in which the shutter support is located on the side of the shutter and occupies more than 50% of the display surface. The shutter is disposed above the surface on which it is supported and is substantially located within the boundaries of the shutter, including the movement of the shutter between the first and second positions.

これは、ディスプレイ表面に対して全光透過領域を増大させることにより、光効率を向上させ、ディスプレイの行および列の間のギャップを低減させる。 This improves light efficiency and reduces gaps between rows and columns of the display by increasing the total light transmission area relative to the display surface.

ディスプレイ1500において、光吸収層1508は、導電性材料から形成されてもよく、上述の変調器400における電極415を置き換えることができる。 In the display 1500, the light absorbing layer 1508 may be formed from a conductive material and can replace the electrode 415 in the modulator 400 described above.

変調器300の電極308及び309は、バックライト1503に面する光反射性表面を有する光吸収層1508上に形成されてもよく、シャッタ101は、基板1521の表面1522の上に支持されてもよい。変調器600のシャッタ601及び変調器700のシャッタ701もまた、基板1521の表面1522上に支持されてもよい。変調器500のスペーサー508及び509は、光吸収層1508上に形成されてもよく、シャッタ503は、スペーサー508及び509から懸架されてもよい。 The electrodes 308 and 309 of the modulator 300 may be formed on a light absorbing layer 1508 having a light reflective surface facing the backlight 1503, and the shutter 101 may be supported on the surface 1522 of the substrate 1521. good. The shutter 601 of the modulator 600 and the shutter 701 of the modulator 700 may also be supported on the surface 1522 of the substrate 1521. The spacers 508 and 509 of the modulator 500 may be formed on the light absorption layer 1508, and the shutter 503 may be suspended from the spacers 508 and 509.

ディスプレイ1500において、バックライト1503は、表面光を放出し、LCDディスプレイで知られたエッジ照明または直接照明バックライトであってもよい。 In the display 1500, the backlight 1503 may be an edge-illuminated or direct-illuminated backlight known for LCD displays that emits surface light.

図15A及び15Bは、本発明の例示的な実施形態に従うディスプレイ1700の断面図を示している。ディスプレイ1700は、カバーアセンブリ1701、変調器1702及びバックライト1703を含む。カバーアセンブリ1701は、透明基板1705、基板1705の第1の表面1707上に形成された光拡散層1706、及び光拡散層1706上に形成された光吸収層1708を含む。光吸収層1708は、光透過領域1709及び光吸収領域1710を含む。変調器1702は、光透過領域1714及び光遮断領域1715を有するシャッタ1711を含む。バックライト1703に面するシャッタ1711の表面は、光反射性表面または光吸収性表面であってよく、光吸収層1708に面する表面は光吸収性表面である。光吸収層1708の光透過領域1709は、シャッタ1711の光透過領域1714よりも大きく、シャッタ1711の光遮断領域1715よりも小さい。変調器1702はさらに、光脱出表面1721及び埋め込み光反射ファセット1717を有する基板1716を含む。ファセット1717は屈曲し、バックライト1703からの光1720を、基板1716から脱出させ、シャッタ1711の光透過領域1714で集束させる。シャッタ1711は、基板1716の表面1721上に支持される。バックライト1703は、光ガイド1719及び光ガイド1719と基板1716との間に位置する光学層1718を含む。バックライト1703は、図10Aから10Cのバックライト1000と類似している。バックライト1703はさらに、迷光またはシャッタ1711から反射した光を吸収するために、光ガイド1719の背後に配置された光吸収層1704を含む。 15A and 15B show a cross-sectional view of the display 1700 according to an exemplary embodiment of the present invention. The display 1700 includes a cover assembly 1701, a modulator 1702 and a backlight 1703. The cover assembly 1701 includes a transparent substrate 1705, a light diffusing layer 1706 formed on the first surface 1707 of the substrate 1705, and a light absorbing layer 1708 formed on the light diffusing layer 1706. The light absorbing layer 1708 includes a light transmitting region 1709 and a light absorbing region 1710. The modulator 1702 includes a shutter 1711 having a light transmitting region 1714 and a light blocking region 1715. The surface of the shutter 1711 facing the backlight 1703 may be a light-reflecting surface or a light-absorbing surface, and the surface facing the light-absorbing layer 1708 is a light-absorbing surface. The light transmitting region 1709 of the light absorbing layer 1708 is larger than the light transmitting region 1714 of the shutter 1711 and smaller than the light blocking region 1715 of the shutter 1711. Modulator 1702 further includes a substrate 1716 with a light escape surface 1721 and an embedded light reflection facet 1717. The facet 1717 bends to allow the light 1720 from the backlight 1703 to escape from the substrate 1716 and be focused in the light transmissive region 1714 of the shutter 1711. The shutter 1711 is supported on the surface 1721 of the substrate 1716. The backlight 1703 includes an optical guide 1719 and an optical layer 1718 located between the optical guide 1719 and the substrate 1716. The backlight 1703 is similar to the backlight 1000 of FIGS. 10A to 10C. The backlight 1703 further includes a light absorbing layer 1704 disposed behind the light guide 1719 to absorb stray light or light reflected from the shutter 1711.

図15Aにおいて、シャッタ1711は、第1の位置またはオン位置にあり、図15Bにおいて、シャッタ1711は、第2の位置またはオフ位置にある。基板1716から放出された光1720は、シャッタ1711が第1の位置(図15A)にあるときには、シャッタ1711の光透過領域1714及び光吸収層1708の光透過領域1709を通過し、シャッタ1711が第2の位置(図15B)にあるときにはシャッタ1711の光遮断領域1715によって遮断される。シャッタ1711の光遮断領域1715から反射して戻された光は、光吸収層1704で吸収される。 In FIG. 15A, the shutter 1711 is in the first or on position, and in FIG. 15B, the shutter 1711 is in the second or off position. The light 1720 emitted from the substrate 1716 passes through the light transmitting region 1714 of the shutter 1711 and the light transmitting region 1709 of the light absorbing layer 1708 when the shutter 1711 is in the first position (FIG. 15A), and the shutter 1711 is the first. When it is in the position 2 (FIG. 15B), it is blocked by the light blocking region 1715 of the shutter 1711. The light reflected and returned from the light blocking region 1715 of the shutter 1711 is absorbed by the light absorbing layer 1704.

ディスプレイ1700において、屈曲した反射体1717は、平坦な反射体と比べて、ディスプレイの視野角を増加させ、オン位置とオフ位置との間のシャッタ1711の必要な移動距離を低減させる。 In the display 1700, the bent reflector 1717 increases the viewing angle of the display and reduces the required travel distance of the shutter 1711 between the on and off positions as compared to a flat reflector.

上述のディスプレイはさらに、基板間の正確な距離を維持するためのスペーサと、1つまたは両方の基板上に形成された行導電体および列導電体と、ディスプレイ画素のアドレス指定をするための1つまたは複数の薄膜トランジスタ及び蓄積キャパシタと、接地または電力平面と、ディスプレイ画素をリセットするための共通相互接続と、ダイクロイックフィルタまたはカラーフィルタと、反射防止被覆と、を含んでもよい。 The above-mentioned displays further include spacers for maintaining an accurate distance between substrates, row and column conductors formed on one or both substrates, and 1 for addressing display pixels. It may include one or more thin film transistors and storage capacitors, a ground or power plane, a common interconnect for resetting display pixels, a dichroic filter or color filter, and an antireflection coating.

上述のディスプレイは、電気機械ディスプレイ、微小機械ディスプレイ、微小電気機械ディスプレイまたは微小電気機械システム(MEMS)ディスプレイとして示されてもよい。上述のディスプレイは、白黒ディスプレイ、カラーディスプレイまたはカラーシーケンシャルディスプレイであってもよい。 The displays described above may be referred to as electromechanical displays, micromechanical displays, microelectromechanical displays or microelectromechanical system (MEMS) displays. The display described above may be a black-and-white display, a color display or a color sequential display.

特許法の要請に応じて詳細に本発明を説明し、当業者は、特定の要求または条件に合致するように、個別の部分またはそれらの関連する組み立てもしくは製造方法において、変更や改良を行うことに何らの困難もないであろう。そのような変更及び改良は、以下の特許請求の範囲に記載されているように、本発明の範囲及び思想から逸脱せずに行われうる。 The present invention will be described in detail as required by patent law, and those skilled in the art will make changes or improvements in individual parts or their associated assembly or manufacturing methods to meet specific requirements or conditions. There will be no difficulty. Such changes and improvements may be made without departing from the scope and ideas of the invention, as described in the claims below.

100 シャッタアセンブリ
101 光シャッタ
102 基板
103 表面
104 支持部
105 支持部
106 第1の端部
107 第2の端部
108 光透過領域
109 パッド
110 光遮断領域
120 光反射性表面
121 光吸収性表面
200 モールド
201 犠牲材料
203 溝
204 側壁
206 凹部領域
300 光変調器
303 カバーアセンブリ
304 透明基板
306、307 スペーサー
308、309 電極
311 第1の静電アクチュエータ
312 第2の静電アクチュエータ
400 光変調器
401 シャッタアセンブリ
402 透明基板
403 表面
404、405 電極
406、407 支持部
408 第1の端部
409 第2の端部
410 シャッタ
411 光透過領域
412 光遮断領域
413 基板
414 内側表面
415 透明導電層
416、417 スペーサー
418 カバーアセンブリ
500 光変調器
501 基板
502 表面
503 シャッタアセンブリ
505、506 シャッタ支持部
507 シャッタ
508、509 スペーサー
510、511 電極
514 第1の静電アクチュエータ
515 第2の静電アクチュエータ
600 変調器
601 光シャッタ
602 光透過領域
603 光遮断領域
605 表面
606、607 片持ち梁
608、609 ポスト
610、611 導電性パッド
614 電極
615 フランジ
616 電極
619 第1のギャップ
621 第2の静電アクチュエータ
622 第1の静電アクチュエータ
700 光変調器
701 光シャッタ
702 光透過領域
703 光遮断領域
705 基板
708 フランジ
709 電極
710 導電性パッド
711 静電アクチュエータ
712、714 片持ち梁
715、716 ポスト
717 導電性パッド
722 第2のフランジ
723 第2の電極
724 導電性パッド
800 シャッタ支持部
802 基板
803 片持ち梁
804 第1のポスト
806 第2のポスト
807 モールド
814 導電層
815 フォトレジスト層
816 第1のフォトマスク
900 シャッタ
901 光透過領域
1000 バックライト
1001 光ガイド
1002 頂部表面
1003 底部表面
1004、1005 側部表面
1006 光入力端
1010 光吸収フィルム
1011 光源
1015 第1の光学層
1016 光脱出表面
1017 光入力表面
1018 光反射体
1020 第2の光学層
1023 光線
1024 臨界角
1101 マイクロプリズム
1103 基板
1104 延長部
1106 光反射ファセット
1107 溝
1108 光学層
1200 ガラス基板
1203 溝
1204 延長部
1205 埋め込み光反射体
1400 カバーアセンブリ
1401 透明基板
1402 第1の表面
1403 第2の表面
1404 光拡散層
1405 光吸収層
1406 光吸収領域
1407 光透過領域
1500 ディスプレイ
1501 カバーアセンブリ
1502 変調器
1503 バックライト
1504 背面反射体
1505 透明基板
1506 光拡散層
1507 第1の表面
1508 光吸収層
1509 光透過領域
1510 光吸収領域
1511 シャッタ
1514 光透過領域
1515 光遮断領域
1520 光
1700 ディスプレイ
1701 カバーアセンブリ
1702 変調器
1703 バックライト
1705 透明基板
1706 光拡散層
1707 第1の表面
1708 光吸収層
1709 光透過領域
1710 光吸収領域
1711 シャッタ
1714 光透過領域
1715 光遮断領域
1716 基板
1717 埋め込み光反射ファセット
1718 光学層
1719 光ガイド
1721 光脱出表面
100 Shutter Assembly 101 Light Shutter 102 Board 103 Surface 104 Support 105 Support 106 First End 107 Second End 108 Light Transmitting Area 109 Pad 110 Light Blocking Area 120 Light Reflecting Surface 121 Light Absorbing Surface 200 Mold 201 Sacrificial material 203 Groove 204 Side wall 206 Recess area 300 Optical modulator 303 Cover assembly 304 Transparent substrate 306, 307 Spacer 308, 309 Electrode 311 First electrostatic actuator 312 Second electrostatic actuator 400 Optical modulator 401 Shutter assembly 402 Transparent substrate 403 Surface 404, 405 Electrodes 406, 407 Support 408 First end 409 Second end 410 Shutter 411 Light transmission area 412 Light blocking area 413 Board 414 Inner surface 415 Transparent conductive layer 416, 417 Spacer 418 Cover Assembly 500 Optical Modulator 501 Substrate 502 Surface 503 Shutter Assembly 505, 506 Shutter Support 507 Shutter 508, 509 Spacer 510, 511 Electrode 514 First Electrostatic Electr 515 Second Electrostatic Actuator 600 Modulator 601 Optical Shutter 602 Light Transmission area 603 Light blocking area 605 Surface 606, 607 Cantilever beam 608, 609 Post 610, 611 Conductive pad 614 Electrode 615 Flange 616 Electrode 619 First gap 621 Second electrostatic actuator 622 First electrostatic actuator 700 Light modulator 701 Light shutter 702 Light transmission area 703 Light blocking area 705 Board 708 Flange 709 Electrode 710 Conductive pad 711 Electrostatic actuator 712, 714 Cantilever beam 715, 716 Post 717 Conductive pad 722 Second flange 723 Second Electrode 724 Conductive pad 800 Shutter support 802 Substrate 803 Cantilever beam 804 First post 806 Second post 807 Mold 814 Conductive layer 815 Photoresist layer 816 First photomask 900 Shutter 901 Light transmission area 1000 Backlight 1001 Light guide 1002 Top surface 1003 Bottom Part surface 1004, 1005 Side surface 1006 Light input end 1010 Light absorption film 1011 Light source 1015 First optical layer 1016 Light escape surface 1017 Light input surface 1018 Light reflector 1020 Second optical layer 1023 Light ray 1024 Critical angle 1101 Micro prism 1103 Substrate 1104 Extension 1106 Light Reflection Facet 1107 Groove 1108 Optical Layer 1200 Glass Substrate 1203 Groove 1204 Extension 1205 Embedded Light Reflector 1400 Cover Assembly 1401 Transparent Substrate 1402 First Surface 1403 Second Surface 1404 Light Diffuse Layer 1405 Light Absorption Layer 1406 Light absorption area 1407 Light transmission area 1500 Display 1501 Cover assembly 1502 Modulator 1503 Backlight 1504 Back reflector 1505 Transparent substrate 1506 Light diffusion layer 1507 First surface 1508 Light absorption layer 1509 Light absorption area 1510 Light absorption area 1511 Shutter 1514 Light transmission area 1515 Light blocking area 1520 Light 1700 Display 1701 Cover assembly 1702 Modulator 1703 Backlight 1705 Transparent substrate 1706 Light diffusion layer 1707 First surface 1708 Light absorption layer 1709 Light transmission area 1710 Light absorption area 1711 Shutter 1714 Light transmission Area 1715 Light blocking area 1716 Substrate 1717 Embedded light reflection facet 1718 Optical layer 1719 Light guide 1721 Light escape surface

Claims (10)

第1及び第2の静電アクチュエータと、第1及び第2の端部を有するシャッタと、を含み、
前記シャッタが、前記第1の端部に取り付けられた複数の支持部及び前記第2の端部に取り付けられた複数の支持部によって基板の表面の上方に支持され、
前記シャッタの前記第1の端部に取り付けられた前記支持部の長手方向が、前記シャッタの前記第2の端部に取り付けられた前記支持部の長手方向に対して傾斜され、前記シャッタの前記第1の端部及び前記第2の端部に取り付けられた前記支持部の長手方向が、前記基板の表面に対して傾斜され、
前記第1の端部及び前記第2の端部が、前記シャッタの移動方向に対して垂直な前記シャッタの縁にあり、
前記第1の静電アクチュエータが、前記第1の端部に取り付けられた前記支持部を、前記基板の表面に対して垂直に近い位置に引っ張り、第1の位置まで前記シャッタを移動させ、前記第2の静電アクチュエータが、前記第2の端部に取り付けられた前記支持部を、前記基板の表面に対して垂直に近い位置に引っ張り、第2の位置まで前記シャッタを移動させる、電気機械ディスプレイ素子。
Includes first and second electrostatic actuators and shutters with first and second ends.
The shutter is supported above the surface of the substrate by a plurality of supports attached to the first end and a plurality of supports attached to the second end.
The longitudinal direction of the support portion attached to the first end portion of the shutter is inclined with respect to the longitudinal direction of the support portion attached to the second end portion of the shutter, and the shutter is said to be said. The longitudinal direction of the first end and the support attached to the second end is inclined with respect to the surface of the substrate.
The first end and the second end are on the edge of the shutter perpendicular to the direction of movement of the shutter.
The first electrostatic actuator pulls the support portion attached to the first end portion to a position close to perpendicular to the surface of the substrate, and moves the shutter to the first position. An electric machine in which a second electrostatic actuator pulls the support portion attached to the second end portion to a position close to perpendicular to the surface of the substrate and moves the shutter to the second position. Display element.
前記第1及び第2の静電アクチュエータがそれぞれ、実質的に同じ方向に前記シャッタに力を印加し、前記印加された力に対して横方向に、反対方向に前記シャッタを移動させる、請求項1に記載の電気機械ディスプレイ素子。 A claim that the first and second electrostatic actuators each apply a force to the shutter in substantially the same direction and move the shutter laterally and in the opposite direction to the applied force. The electromechanical display element according to 1. 前記基板の表面に、前記シャッタと対向するように設けられた第1及び第2の電極をさらに含み、前記第1の電極及び前記シャッタが前記第1の静電アクチュエータを形成し、前記第2の電極及び前記シャッタが前記第2の静電アクチュエータを形成する、請求項1に記載の電気機械ディスプレイ素子。 The surface of the substrate further includes first and second electrodes provided so as to face the shutter, and the first electrode and the shutter form the first electrostatic actuator, and the second electrode is formed. The electromechanical display element according to claim 1, wherein the electrode and the shutter form the second electrostatic actuator. 透明基板をさらに含み、前記シャッタは前記基板と前記透明基板の間に配置され、A transparent substrate is further included, and the shutter is arranged between the substrate and the transparent substrate.
前記透明基板の表面に、前記シャッタと対向するように設けられた第1及び第2の電極をさらに含み、前記第1の電極及び前記シャッタが前記第1の静電アクチュエータを形成し、前記第2の電極及び前記シャッタが前記第2の静電アクチュエータを形成する、請求項1に記載の電気機械ディスプレイ素子。The surface of the transparent substrate further includes first and second electrodes provided so as to face the shutter, and the first electrode and the shutter form the first electrostatic actuator, and the first electrode is formed. The electromechanical display element according to claim 1, wherein the electrode 2 and the shutter form the second electrostatic actuator.
透明基板をさらに含み、前記シャッタは前記基板と前記透明基板の間に配置され、
前記シャッタに形成された第1の電極(405)及び第2の電極(404)をさらに含み、前記第1の電極(405)が、前記透明基板の表面に、前記シャッタに対向するように配置された導電層(415)とともに前記第1の静電アクチュエータを形成し、前記第2の電極(404)が、前記導電層(415)とともに前記第2の静電アクチュエータを形成する、請求項1に記載の電気機械ディスプレイ素子。
A transparent substrate is further included, and the shutter is arranged between the substrate and the transparent substrate.
A first electrode (405) and a second electrode (404) formed on the shutter are further included, and the first electrode (405) is arranged on the surface of the transparent substrate so as to face the shutter. is the first electrostatic actuator formed conductive layer with (415), said second electrode (404) form a second electrostatic actuator together with the conductive layer (415), according to claim 1 The electromechanical display element according to.
前記シャッタが第1及び第2の電極を含み、前記シャッタの前記第1の端部に取り付けられた前記支持部が、前記基板の表面から前記第1の電極まで第1の電気的接続を提供し、前記シャッタの前記第2の端部に取り付けられた前記支持部が、前記基板の表面から前記第2の電極まで第2の電気的接続を提供する、請求項1に記載の電気機械ディスプレイ素子。 The shutter comprises first and second electrodes, and the support attached to the first end of the shutter provides a first electrical connection from the surface of the substrate to the first electrode. The electromechanical display according to claim 1, wherein the support attached to the second end of the shutter provides a second electrical connection from the surface of the substrate to the second electrode. element. 前記シャッタが、光吸収性表面を含む、請求項1に記載の電気機械ディスプレイ素子。 The electromechanical display element according to claim 1, wherein the shutter includes a light absorbing surface. 前記シャッタが、光吸収性の第1の表面及び光反射性の第2の表面を含む、請求項1に記載の電気機械ディスプレイ素子。 The electromechanical display element according to claim 1, wherein the shutter includes a light-absorbing first surface and a light-reflecting second surface. 前記支持部がそれぞれ、前記基板の表面に対して70から85°の角度を成す、請求項1に記載の電気機械ディスプレイ素子。 The electromechanical display element according to claim 1, wherein each of the supports forms an angle of 70 to 85 ° with respect to the surface of the substrate. 前記シャッタが傾斜を付された縁を含む、請求項1に記載の電気機械ディスプレイ素子。 The electromechanical display element according to claim 1, wherein the shutter includes an inclined edge.
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