表示装置
【課題】機械的な接触を発生させずにシャッターを駆動し、透過する光の量を制御するＭＥＭＳ表示装置を提供する。
【解決手段】データドライバにより電位が供給される複数のデータ線とゲートドライバにより電位が供給される複数のゲート線との交点のそれぞれに対応する画素素子を基板に有する表示部を備える表示装置であって、前記画素素子は、前記基板に形成された基板接続部と、前記基板の上に形成されたシャッターと、前記基板接続部と前記遮光部の側面とを接続するビームと、前記シャッターの前記側面の反対側に形成された外縁と離れて前記基板に形成された電極とを備えていることを特徴とする表示装置を提供する。
【解決手段】データドライバにより電位が供給される複数のデータ線とゲートドライバにより電位が供給される複数のゲート線との交点のそれぞれに対応する画素素子を基板に有する表示部を備える表示装置であって、前記画素素子は、前記基板に形成された基板接続部と、前記基板の上に形成されたシャッターと、前記基板接続部と前記遮光部の側面とを接続するビームと、前記シャッターの前記側面の反対側に形成された外縁と離れて前記基板に形成された電極とを備えていることを特徴とする表示装置を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像などを表示する装置に関する。特に、画素に対応する画素素子毎に光の透過量を調整することにより画像などを表示する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像などを表示する装置として、液晶を用いる表示装置が知られている。この装置では、電極間に挟持された液晶を透過する光の偏光の向きを制御して、偏光板を透過する光の透過量を画素毎に制御している。
【０００３】
しかしながら、液晶を用いる表示装置は、液晶を透過する偏光の向きの変更に時間を要し、高速に変化する画像などを表示する際には残像が認識されるという問題点がある。また、光を、偏光板、液晶層、カラーフィルタ、電極などの多数の層を透過させる必要があり、光の利用効率が減少し、明るい表示をすることが困難であるという問題もある。
【０００４】
近年、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を応用したメカニカルシャッター（以下「ＭＥＭＳシャッター」という。）を用いた表示装置が注目されている。ＭＥＭＳシャッターを用いた表示装置（以下「ＭＥＭＳ表示装置」という。）とは、画素ごとに設けたＭＥＭＳシャッターを高速で開閉することによってシャッターを透過する光の量を制御し、画像の明暗の調整を行う表示装置である。
【０００５】
ＭＥＭＳ表示装置においては時間階調方式が採用されており、赤色、緑色及び青色のＬＥＤバックライトからの光を順次切り替えて画像の表示を行う。ＭＥＭＳ表示装置は、液晶ディスプレイに用いられる偏光フィルムやカラーフィルタなどを必要とせず、液晶と比較してバックライトの光の利用効率は約１０倍以上、消費電力は１／２以下になり、また、色再現性が優れている点に特徴があると考えられる。また、高速に画像などの表示を変化させることができる。
【０００６】
例えば、ＭＥＭＳ表示装置の一例として、画素毎に基板と平行な方向に移動するシャッターを設け、そのシャッターの移動方向の一方の面には駆動ビームに対向するコンプライアントロードビームと、他方の面にはスプリングビームとを接続し、コンプライアントロードビームと駆動ビームとの間に電圧を印加して、シャッターを移動させて透過する光の量を制御する表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１９７６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示されている表示装置においては、コンプライアントロードビームと駆動ビームとが機械的に接触するので、コンプライアントロードビームと駆動ビームとを絶縁する必要がある。このため、絶縁膜を、コンプライアントロードビームの側面と駆動ビームの側面とに、形成する必要がある。また、コンプライアントロードビームと駆動ビームとが機械的に接触することにより、ビームそのものが劣化したり、ビームに形成された絶縁膜が劣化したりする問題点がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明の一実施形態として、機械的な接触を発生させずにシャッターを駆動し、透過する光の量を制御する表示装置を提供する。
【００１０】
すなわち、本発明の一実施形態として、データドライバにより電位が供給される複数のデータ線とゲートドライバにより電位が供給される複数のゲート線との交点のそれぞれに対応する画素素子を基板に有する表示部を備える表示装置を提供する。前記画素素子は、前記基板に形成された基板接続部と、前記基板の上に形成されたシャッターと、前記基板接続部と前記遮光部の側面とを接続するビームと、前記シャッターの前記側面の反対側に形成された外縁と離れて前記基板に形成された電極とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の一実施形態として、前記画素素子はさらに前記基板に形成された第２の電極を備え、前記第２の電極の一部が前記外縁の他の一部と対向していることを特徴とする表示装置を提供する。
【００１２】
また、本発明の一実施形態として、データドライバにより電位が供給される複数のデータ線とゲートドライバにより電位が供給される複数のゲート線との交点のそれぞれに対応する画素素子を基板に有する表示部を備える表示装置であって、前記画素素子は、前記基板に形成された基板接続部と、基板の上に形成され、第１の側面と前記第１の側面の反対側に設けられた外縁とを有するシャッターと、前記基板接続部と前記遮光部の側面とを接続するビームと、前記外縁と離れて前記基板に形成された複数の電極とを有する表示装置を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、接触するビームを用いずにシャッターが駆動されるので、絶縁膜を形成する工程を用いずに、画素毎の光量をシャッターにより制御する表示装置が提供できる。また、ビームの絶縁膜の劣化などが発生しないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る表示装置の機能ブロック図、斜視図および上面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る表示装置のメカニカルシャッターの上面図および側面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る表示装置のメカニカルシャッターの動作を説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る表示装置のメカニカルシャッターの上面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る表示装置のメカニカルシャッターの動作を説明する図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る表示装置のメカニカルシャッターの上面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る表示装置のメカニカルシャッターの動作を説明する図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る表示装置のメカニカルシャッターの上面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る表示装置のメカニカルシャッターの動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る表示装置について、複数の実施形態において説明を行う。なお、本発明は、これらの実施形態に限定されることはなく、実施形態に種々の変形を行なって実施することが可能である。また、図面においては、膜厚や構成要素間の距離などを誇張して示す場合があり、実際のものとは異なることがある。
【００１６】
（実施形態１）
図１の（ａ）に、本実施形態に係る表示装置の機能ブロック図を示す。図１の（ｂ）には、本実施形態に係る表示装置の斜視図を示し、図１の（ｃ）には、本実施形態に係る本発明の表示装置の平面図を示す。
【００１７】
図１の（ａ）を参照すると、表示装置１００は、コントローラ１０１と、ゲートドライバ１０２と、データドライバ１０３と、バックライト部１０４と、表示部１０５とを有する。
【００１８】
コントローラ１０１は、画像信号を取得し、その画像信号の表わす画像を表示するために、走査線を決定し、また、その走査線上の画素の明るさを決定し、データドライバ１０３に対して走査線上の画素の明るさを表わす信号を供給し、ゲートドライバに決定された走査線を表す信号を供給する。また、コントローラ１０１は、バックライト部１０４のＲＧＢそれぞれの光の生成を制御する。バックライト部１０４が生成した光は、表示部１０５を透過することができる。後に説明するように、表示部１０５を透過する光の量は画素１０６のメカニカルシャッター１０６ａにより制御される。
【００１９】
ゲートドライバ１０２は、コントローラ１０１により決定された走査線に対応するゲート線の選択に応じて、ゲート線に電位を供給する。
【００２０】
データドライバ１０３は、コントローラ１０１により決定された走査線上の画素に対応するデータ線に、画素の明るさに対応する電位を供給する。
【００２１】
表示部１０５は、複数のゲート線Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｎと複数のデータ線Ｄ１、Ｄ２、…、Ｄｍとを備え、複数のゲート線Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｎと複数のデータ線Ｄ１、Ｄ２、…、Ｄｍとは互いに交差している。複数のゲート線Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｎと複数のデータ線Ｄ１、Ｄ２、…、Ｄｍとの交差箇所には画素１０６が配置される。画素１０６には、メカニカルシャッター１０６ａとスイッチング素子１０６ｂとコンデンサ１０６ｃとが設けられている。
【００２２】
メカニカルシャッター１０６ａは、画素１０６に対応する表示部１０５の開口部を通過する光を制御する。本実施形態に係るメカニカルシャッター１０６ａの構成については、後に説明する。
【００２３】
スイッチング素子１０６ｂは、例えば薄膜トランジスタである。この場合には、ゲート電極がゲート線に接続され、ドレイン電極またはソース電極の一方がデータ線に接続され、ドレイン電極またはソース電極の他方がメカニカルシャッター１０６ａとコンデンサ１０６ｃに接続されている。これによりゲートドライバ１０２により選択されたゲート線に供給される電位によってスッイッチング素子がオン状態となれば、データドライバ１０３によりデータ線に供給された電位がメカニカルシャッター１０６ａとコンデンサ１０６ｃとに印加される。
【００２４】
コンデンサ１０６ｃは、ゲート線が選択されていない間も、メカニカルシャッター１０６ａに電位を供給する。
【００２５】
図１の（ｂ）および（ｃ）を参照すると、本実施形態に係る本発明の表示装置１００は、基板１１１及び対向基板１１２を有している。基板１１１は、表示部１１３、駆動回路１１３ｂ、１１３ｃ及び１１３ｄおよび複数の端子１１４ａを有する端子部１１４を有している。
【００２６】
表示部１１３は、マトリクス状に配置されたメカニカルシャッター１０６ａ、スイッチング素子１０６ｂおよびコンデンサ１０６ｃを有する画素１０６を有している。駆動回路１１３ｂ及び１１３ｃは、データドライバ１０３であり、スイッチング素子１０６ｂへデータ信号を供給する。駆動回路１１３ｄは、ゲートドライバ１０２であり、スイッチング素子１０６ｂへゲート信号を供給する。なお、図１においては、データドライバである駆動回路１１３ｂ及び１１３ｄが、表示部１１３を挟むように配置されているが、これに限定されるわけではない。
【００２７】
図２は、本実施形態に係る表示装置の画素１０６に用いられるメカニカルシャッターの上面図（（ａ））と、断面図（（ｂ）、（ｃ））とを示す。
【００２８】
図２の（ａ）において、メカニカルシャッター２００は、可動部２０１と固定電極２０２とを有する。可動部２０１は、シャッター２０４と、ビーム２０５と、基板接続部２０６とを備えている。
【００２９】
シャッター２０４は、光を透過しない材料により、表示部１０５の基板に平行に形成される。シャッター２０４の形状は、図２の（ａ）また他の図面においては、円の２本の半径で囲まれる形状である扇形の円の弧よりも円の中心に近い部分が除かれた形状となっている。そして、除かれた部分に現われる側面に、ビーム２０５が接続される。なお、シャッター２０４の形状は図２の（ａ）また他の図面に示されるものに限定されることはなく、任意の形状を用いることができる。ただし、シャッター２０４の外縁部２０３は、円弧あるいは略円弧の形状であることが好ましい。このような形状により、次に説明するようにシャッター２０４を表示部１０５の基板に平行に移動させる際に、固定電極２０２とシャッター２０４とが接触することを防止できる。ただし、シャッター２０４の外縁部２０３の形状は、円弧あるいは略円弧に限定されず、折れ線や曲線により形成されていてもよい。
【００３０】
ビーム２０５は、シャッター２０４と基板接続部２０６とを接続する。ビーム２０５は、撓んで変形することが可能な形状を有することが好ましい。すなわち、ビーム２０５は、変形により、シャッター２０４を表示部１０５の基板に平行な方向に移動させることが可能な形状を有することが好ましい。例えば、図２の（ａ）に示すように表示部１０５の基板の上面より観察した場合に、シャッター２０４よりも幅が狭くなっており、例えば板の形状をしている。
【００３１】
基板接続部２０６は、表示部１０５の基板に形成された部分である。基板接続部２０６は、ビーム２０５を介してシャッター２０４を表示部１０５の基板１１１の面から離して保持するための部分である。また、基板接続部２０６はシャッター２０４が基板上１１に対して水平に移動する場合に、その移動に応じて捩れられて変形するようになっていてもよい。これにより、ビーム２０５の変形の大きさを減少させることができ、変形によるビームの損傷を防止できる。あるいは、ビーム２０５の変形に加えて、基板接続部２０６の変形によって、シャッター２０４の移動量を大きくすることができる。
【００３２】
なお、基板接続部２０６と外縁部２０３とは、ビーム２０５およびシャッター２０４を介して電気的に接続されている。このため、可動部２０１は、アモルファスシリコンなどの導電性の材料を用いて構成される。
【００３３】
固定電極２０２は、表示部１０５の基板に形成された電極であり、図２の（ａ）においては、略円弧の形状となっている。すなわち、固定電極２０２は、シャッターの外縁の形状である円弧の半径よりも大きな半径の円弧に沿って形成されている。ただし、固定電極２０２の形状は略円弧に限定されることはなく、ビーム２０５または／および基板接続部２０６の変形により、シャッター２０４が表示部１０５の基板に対して平行に移動した際に、外縁部２０３と固定電極２０２とが接触しない形状となっていればよい。また、ビーム２０５と基板接続部２０６が変形していない状態においては、外縁部２０３の一部と固定電極２０２の部分とが所定の距離離れて対向している。さらに、この状態においては、固定電極２０２は、外縁部２０３の一部と対向しない部分を有する。
【００３４】
図２の（ｂ）は、図２の（ａ）におけるＩ−Ｉ断面線における断面図を示す。図２の（ｂ）に示すように、表示部の基板２１０の上に、配線２１１が形成され、配線２１１は、基板接続部２０６に接続され、可動部２０１に電位を供給することができる構成となっている。また、基板２１０と配線２１１の上には保護膜あるいは絶縁膜２１２が必要に応じて形成されている。
【００３５】
図２の（ｃ）は、図２の（ａ）におけるＩＩ−ＩＩ断面線における断面図を示す。図２の（ｃ）に示すように、基板２１０の上に、配線２１１とは別の配線２１３が形成される。また、配線２１３は、固定電極２０２に接続される。配線２１１と配線２１３とが別になっていることにより、外縁部２０３に供給される電位と異なる電位を固定電極２０２に供給することができる。
【００３６】
配線２１１が表示部１０５の共通電極に接続されてグラウンド電位に保たれ、配線２１３がスイッチング素子１０６ｂを介してデータ線に接続され、ゲート線の選択に応じて、データ線に供給された電位が供給される。あるいは、配線２１１がスイッチング素子１０６ｂを介してデータ線に接続され、配線２１３が表示部１０５の共通電極に接続されてもよい。
【００３７】
なお、本実施形態に係るメカニカルシャッターの構成方法としては、次を挙げることができる。すなわち、表示部１０５の基板１１１に配線２１１と配線２１３とを形成し、必要に応じてさらに絶縁膜２１２を成膜する。
【００３８】
次に、犠牲層となるフォトレジストを積層し、その後、フォトレジスト（すなわち犠牲層）を基板接続部２０６と固定電極２０２の支持部の形状にパターニングを行う。パターニングされたフォトレジストの上層に、基板接続部２０６の材料（例えばアモルファスシリコン）を成膜し、その後、犠牲層のエッチングを行い基板接続部２０６と固定電極２０２の支持部を形成する。
【００３９】
さらに、上記と同様にフォトレジスト（すなわち犠牲層）を積層し、その後、フォトレジスト（すなわち犠牲層）を犠牲膜をビーム２０５、シャッター２０４、および固定電極２０２の電極部分の形状にパターニングを行う。パターニングされたフォトレジストの上層に、シャッター２０４およびビーム２０５の材料（例えばアモルファスシリコン）を成膜し、その後、犠牲層のエッチングを行ないビーム２０５、シャッター２０４、および固定電極２０２の電極部分を形成する。
【００４０】
なお、基板接続部２０６と固定電極２０２の支持部およびビーム２０５およびシャッター２０４と固定電極２０２の電極部分は一括して形成し犠牲層エッチングを一括除去しても良い。
【００４１】
また、シャッター２０４の遮光性能を向上させるためのアルミニウムなどの金属材料によりシャッター２０４の上に成膜をしてもよい。
【００４２】
図３は、本実施形態に係るメカニカルシャッター２００の動作を説明する。図３の（ａ）は、可動部２０１に供給される電位と固定電極２０２に供給される電位とが略同一の場合を示す。この場合には、ビーム２０５および基板接続部２０６は変形しておらず、可動部２０１と固定電極２０２との相対的な位置関係は、図２に示したものと同じになる。
【００４３】
図３の（ｂ）は、図３の（ａ）の状態において、外縁部２０３に供給される電位と固定電極２０２に供給される電位とを異ならせた場合である。例えば、可動部２０１にはグランウド電位を供給し、固定電極２０２には、スイッチング素子１０６ｂを介して供給されるデータ線の電位を供給する。すると、シャッター２０４が、固定電極２０２へ引き寄せられる電気引力（静電引力）が発生し、ビーム２０５または／および基板接続部２０６が変形する。この結果、シャッター２０４が基板接続部２０６を略中心にして、図３の（ａ）に向かって、反時計方向に移動することとなり、電気引力と、ビーム２０５および基板接続部２０６が変形していない状態に戻ろうとする力とが釣り合う位置で停止する。
【００４４】
したがって、基板２１０の上面から見て、図３の（ａ）の状態においてシャッター２０４により覆われ、かつ、図３の（ｂ）の状態においてシャッター２０４により覆われていない表示部１０５の基板１１１の部分に開口部３０１を設けることができる。この開口部３０１を、バックライト部１０４の生成する光を透過させれば、外縁部２０３に供給される電位と固定電極２０２に供給される電位とを制御することにより、画素毎に透過光量を制御することが可能となる。
【００４５】
以上のように、本実施形態においては、外縁部２０３に供給される電位と固定電極２０２に供給される電位とを制御し、ビーム２０５または／および基板接続部２０６が変形していない状態と変形した状態とを遷移させ、可動部２０１と固定電極２０２とが接触しないようにすることができる。これにより、可動部２０１と固定電極２０２との劣化を防止することができ、また、外縁部２０３および固定電極２０２の側面とに絶縁膜を形成する必要がなくなり、製造工程を簡略化できる。特に、端子１１４ａ上にも形成された絶縁膜に開口を設ける工程も不要となる。
【００４６】
外縁部２０３に供給される電位と固定電極２０２に供給される電位との差が生ずる時間の長さを制御することにより、単位時間あたりの開口部３０１を透過する光の量を制御できるので、人が表示部１０５を見た場合に、画素の明るさが制御されているように感じさせることができる。
【００４７】
さらに、外縁部２０３に供給される電位と固定電極２０２に供給される電位との差が大きいほど、シャッター２０４を固定電極２０２へ引き寄せる電気引力が大きくなるので、外縁部２０３に供給される電位と固定電極２０２に供給される電位の差を制御することにより、光の透過量の大小を制御することもできる。
【００４８】
なお、必要に応じて、表示部１０５にオイルを充填すると、外縁部２０３と固定電極２０２とにより構成されるコンデンサの静電容量を上げ、シャッター２０４を固定電極２０２へ引き寄せる電気引力を大きくすることもできる。これにより、より高速なシャッターの開閉を実現できる。
【００４９】
（実施形態２）
本発明の実施形態２として、固定電極を複数用いるメカニカルシャッターの構成を説明する。
【００５０】
図４は、本発明の実施形態２に係る表示装置の画素１０６に用いられるメカニカルシャッター４００の上面図を示す。図４に示すように、メカニカルシャッター４００の上面図は、図２の（ａ）に示すものと同様であるが、固定電極４０１がさらに設けられている。図４においては、固定電極４０１も、固定電極２０２と同様に、略円弧の形状となっている。また、図４においては、固定電極４０１の形状は、固定電極２０２の形状である円弧と同じ半径を有する円弧となっている。また、本実施形態では、固定電極２０２に供給される電位と、固定電極４０１に供給される電位とを異なるように制御できる。例えば、固定電極２０２と固定電極４０１とが異なるデータ線に接続されるようになっていてもよい。また、データ線に正の電位が供給された場合には、固定電極２０２と固定電極４０１との一方にその正の電位が供給され、データ線に負の電位が供給された場合には、固定電極２０２と固定電極４０１との他方にその負の電位が供給されるように、画素１０６とデータ線との間のスイッチング素子が構成されていてもよい。
【００５１】
図５は、メカニカルシャッター４００の動作を説明する。固定電極２０２に供給される電位と固定電極４０１に供給される電位とに差を設けることにより、シャッター２０４を、固定電極２０２に向けて引き寄せる電気引力が、固定電極４０１に向けて引き寄せる電気引力よりも大きくするとする。例えば、基板接続部２０６と固定電極４０１とに供給される電位を同じ電位（例えばグラウンド電位）とし、固定電極２０２に正の電位を供給する。
【００５２】
すると、シャッター２０４に、固定電極２０２に向けて引き寄せられる電気引力が加わり、ビーム２０５または／および基板接続部２０６が変形する。この結果、シャッター２０４が基板接続部２０６を中心に、図５の（ａ）に示すように、時計回りに移動することとなり、電気引力と、ビーム２０５または／および基板接続部２０６が図４に示す状態に戻ろうとする力とが釣り合う位置で停止する。
【００５３】
また、基板接続部２０６に供給される電位と固定電極２０２に供給される電位とを同じ（例えばグラウンド電位）とし、固定電極４０１に正の電位を供給するなどし、シャッター２０４を、固定電極２０２に引き寄せる電気引力よりも、固定電極４０１に引き寄せる電気引力を大きくする。すると、図５の（ａ）とは逆の方向にシャッター２０４が移動し、図５の（ｂ）に示すように反時計回りに移動することとなり、電気引力とビーム２０５または／および基板接続部２０６が図４に示す状態に戻ろうとする力とが釣り合う位置で停止する。
【００５４】
したがって、基板１１１の上面からみて、図５の（ａ）の状態においてシャッター２０４により覆われておらず、かつ、図５の（ｂ）の状態においてシャッター２０４に覆われている基板１１１の部分に、開口部５０１を設けることにより、開口部５０１を透過する光の量を制御することができる。
【００５５】
本実施形態においては、固定電極４０１がさらに設けられているので、シャッター２０４の移動量を大きくすることが可能であり、これにより開口部５０１を実施形態における開口部３０１よりも大きくすることができる。したがって、より多くの光を画素毎に透過させることが可能となり、より明るい画像が表示できる。
【００５６】
図６は、固定電極を図４、図５に示すよりも多く設けたメカニカルシャッター６００を示す。図６においては、例えば１０個の固定電極６０１−６１０が、略円弧上に設けられている。ただし、折れ線上、円弧以外の曲線上に設けられていてもよい。固定電極６０１−６１０は等間隔に設けられていてもよい。そして、固定電極６０１−６１０にはそれぞれ異なる電位が供給できるように制御するものとする。
【００５７】
図７は、固定電極６０１−６１０には異なる電位を供給した場合の、メカニカルシャッター６００の動きを示す。例えば、基板接続部２０６と固定電極６０１−６０４、６１０に供給される電位を同じ電位（例えばグラウンド電位）とし固定電極６０５−６０９に異なる電位を供給する。すると、シャッター２０４を、固定電極６０５−６０９に向けて引き寄せる電気引力が発生し、図７の（ａ）に示すようにシャッター２０４が移動する。また、例えば、基板接続部２０６と固定電極６０１−６０５に供給される電位を同じ電位（例えばグラウンド電位）とし固定電極６０６−６１０に異なる電位を供給すると、図７の（ａ）の状態からさらにシャッター２０４が移動し、図７の（ｂ）に示すようになる。
【００５８】
したがって、図７に示すように、開口部７０１を基板１１１に設け、固定電極６０１−６１０に供給する電位を制御することにより、シャッター２０４が開口部７０１を覆う程度を制御することができる。よって、本実施形態においては、電位が印加される固定電極の数によって、開口部７０１を透過する光量を制御することができる。
【００５９】
（実施形態３）
本発明の実施形態３として、上記の実施形態においてシャッター２０４に複数の開口を設ける実施形態について説明する。
【００６０】
図８は、本発明の実施形態３に係る表示装置の画素１０６に用いられるメカニカルシャッター８００の上面図を示す。図８に示すように、メカニカルシャッター８００は、シャッター２０４に複数の開口８０３、８０４を有している。また、点線で示すように、ビーム２０５および基板接続部２０６が変形していない状態における開口８０３、８０４の間の、基板１１１の位置に開口部８０５が設けられている。また、開口８０３と開口８０４の大きさは異なり、開口８０３が開口８０４より大きいとする。また、実施形態２と同様に、複数の固定電極８０１、８０２が設けられており、固定電極８０１に供給される電位と、固定電極８０２に供給される電位とを異なるように制御できる。
【００６１】
図９は、メカニカルシャッター８００の動作を説明する。固定電極８０１に供給される電位と固定電極８０２に供給される電位に差を設けることにより、シャッター２０４を、固定電極８０１に向けて引き寄せる電気引力を、固定電極８０２に向けて引き寄せる電気引力よりも大きくする。
【００６２】
すると、シャッター２０４に、固定電極８０１に向けて電気引力により引き寄せられる力が加わり、ビーム２０５または／および基板接続部２０６が変形する。この結果、シャッター２０４が基板接続部２０６を略中心に、図９の（ａ）に示すように、反時計回りに回転することとなり、電気引力とビーム２０５または／および基板接続部２０６が図８の状態に戻ろうとする力とが釣り合う位置で停止する。これにより、開口８０４より大きな開口８０３が開口部８０５の上に位置するようにできる。
【００６３】
一方、シャッター２０４が、固定電極８０２に向けて電気引力により引き寄せられる力の方が、固定電極８０１に向けて引き寄せされる力の方よりも大きくする。すると、シャッター２０４に、固定電極８０２に向けて引き寄せられる力が加わり、ビーム２０５または／および基板接続部２０６が変形する。この結果、シャッター２０４が基板接続部２０６を略中心に、図９の（ｂ）に示すように、時計回りに回転することとなり、電気引力とビーム２０５または／および基板接続部２０６が図８の状態に戻ろうとする力とが釣り合う位置で停止する。これにより、開口８０３より小さな開口８０４が開口部８０５の上に位置するようにできる。
【００６４】
したがって、開口８０３と開口８０４とを透過する光の量が異なるので、２階調の透過光量の制御が可能である。また、シャッター２０４の移動量を小さくすることができるので、より高速な画像の表示の切り替えが可能となる。
【００６５】
なお、本実施形態では、シャッター２０４に２つの開口を設ける場合について説明したが、３つ以上の任意の数の開口を設けて、２階調よりも多い任意の数の階調での透過光量の制御が可能である。
【符号の説明】
【００６６】
２００ メカニカルシャッター
２０１ 可動部
２０２ 固定電極
２０３ 外縁部
２０４ シャッター
２０５ ビーム
２０６ 基板接続部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像などを表示する装置に関する。特に、画素に対応する画素素子毎に光の透過量を調整することにより画像などを表示する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像などを表示する装置として、液晶を用いる表示装置が知られている。この装置では、電極間に挟持された液晶を透過する光の偏光の向きを制御して、偏光板を透過する光の透過量を画素毎に制御している。
【０００３】
しかしながら、液晶を用いる表示装置は、液晶を透過する偏光の向きの変更に時間を要し、高速に変化する画像などを表示する際には残像が認識されるという問題点がある。また、光を、偏光板、液晶層、カラーフィルタ、電極などの多数の層を透過させる必要があり、光の利用効率が減少し、明るい表示をすることが困難であるという問題もある。
【０００４】
近年、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を応用したメカニカルシャッター（以下「ＭＥＭＳシャッター」という。）を用いた表示装置が注目されている。ＭＥＭＳシャッターを用いた表示装置（以下「ＭＥＭＳ表示装置」という。）とは、画素ごとに設けたＭＥＭＳシャッターを高速で開閉することによってシャッターを透過する光の量を制御し、画像の明暗の調整を行う表示装置である。
【０００５】
ＭＥＭＳ表示装置においては時間階調方式が採用されており、赤色、緑色及び青色のＬＥＤバックライトからの光を順次切り替えて画像の表示を行う。ＭＥＭＳ表示装置は、液晶ディスプレイに用いられる偏光フィルムやカラーフィルタなどを必要とせず、液晶と比較してバックライトの光の利用効率は約１０倍以上、消費電力は１／２以下になり、また、色再現性が優れている点に特徴があると考えられる。また、高速に画像などの表示を変化させることができる。
【０００６】
例えば、ＭＥＭＳ表示装置の一例として、画素毎に基板と平行な方向に移動するシャッターを設け、そのシャッターの移動方向の一方の面には駆動ビームに対向するコンプライアントロードビームと、他方の面にはスプリングビームとを接続し、コンプライアントロードビームと駆動ビームとの間に電圧を印加して、シャッターを移動させて透過する光の量を制御する表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１９７６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示されている表示装置においては、コンプライアントロードビームと駆動ビームとが機械的に接触するので、コンプライアントロードビームと駆動ビームとを絶縁する必要がある。このため、絶縁膜を、コンプライアントロードビームの側面と駆動ビームの側面とに、形成する必要がある。また、コンプライアントロードビームと駆動ビームとが機械的に接触することにより、ビームそのものが劣化したり、ビームに形成された絶縁膜が劣化したりする問題点がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明の一実施形態として、機械的な接触を発生させずにシャッターを駆動し、透過する光の量を制御する表示装置を提供する。
【００１０】
すなわち、本発明の一実施形態として、データドライバにより電位が供給される複数のデータ線とゲートドライバにより電位が供給される複数のゲート線との交点のそれぞれに対応する画素素子を基板に有する表示部を備える表示装置を提供する。前記画素素子は、前記基板に形成された基板接続部と、前記基板の上に形成されたシャッターと、前記基板接続部と前記遮光部の側面とを接続するビームと、前記シャッターの前記側面の反対側に形成された外縁と離れて前記基板に形成された電極とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の一実施形態として、前記画素素子はさらに前記基板に形成された第２の電極を備え、前記第２の電極の一部が前記外縁の他の一部と対向していることを特徴とする表示装置を提供する。
【００１２】
また、本発明の一実施形態として、データドライバにより電位が供給される複数のデータ線とゲートドライバにより電位が供給される複数のゲート線との交点のそれぞれに対応する画素素子を基板に有する表示部を備える表示装置であって、前記画素素子は、前記基板に形成された基板接続部と、基板の上に形成され、第１の側面と前記第１の側面の反対側に設けられた外縁とを有するシャッターと、前記基板接続部と前記遮光部の側面とを接続するビームと、前記外縁と離れて前記基板に形成された複数の電極とを有する表示装置を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、接触するビームを用いずにシャッターが駆動されるので、絶縁膜を形成する工程を用いずに、画素毎の光量をシャッターにより制御する表示装置が提供できる。また、ビームの絶縁膜の劣化などが発生しないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る表示装置の機能ブロック図、斜視図および上面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る表示装置のメカニカルシャッターの上面図および側面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る表示装置のメカニカルシャッターの動作を説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る表示装置のメカニカルシャッターの上面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る表示装置のメカニカルシャッターの動作を説明する図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る表示装置のメカニカルシャッターの上面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る表示装置のメカニカルシャッターの動作を説明する図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る表示装置のメカニカルシャッターの上面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る表示装置のメカニカルシャッターの動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る表示装置について、複数の実施形態において説明を行う。なお、本発明は、これらの実施形態に限定されることはなく、実施形態に種々の変形を行なって実施することが可能である。また、図面においては、膜厚や構成要素間の距離などを誇張して示す場合があり、実際のものとは異なることがある。
【００１６】
（実施形態１）
図１の（ａ）に、本実施形態に係る表示装置の機能ブロック図を示す。図１の（ｂ）には、本実施形態に係る表示装置の斜視図を示し、図１の（ｃ）には、本実施形態に係る本発明の表示装置の平面図を示す。
【００１７】
図１の（ａ）を参照すると、表示装置１００は、コントローラ１０１と、ゲートドライバ１０２と、データドライバ１０３と、バックライト部１０４と、表示部１０５とを有する。
【００１８】
コントローラ１０１は、画像信号を取得し、その画像信号の表わす画像を表示するために、走査線を決定し、また、その走査線上の画素の明るさを決定し、データドライバ１０３に対して走査線上の画素の明るさを表わす信号を供給し、ゲートドライバに決定された走査線を表す信号を供給する。また、コントローラ１０１は、バックライト部１０４のＲＧＢそれぞれの光の生成を制御する。バックライト部１０４が生成した光は、表示部１０５を透過することができる。後に説明するように、表示部１０５を透過する光の量は画素１０６のメカニカルシャッター１０６ａにより制御される。
【００１９】
ゲートドライバ１０２は、コントローラ１０１により決定された走査線に対応するゲート線の選択に応じて、ゲート線に電位を供給する。
【００２０】
データドライバ１０３は、コントローラ１０１により決定された走査線上の画素に対応するデータ線に、画素の明るさに対応する電位を供給する。
【００２１】
表示部１０５は、複数のゲート線Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｎと複数のデータ線Ｄ１、Ｄ２、…、Ｄｍとを備え、複数のゲート線Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｎと複数のデータ線Ｄ１、Ｄ２、…、Ｄｍとは互いに交差している。複数のゲート線Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｎと複数のデータ線Ｄ１、Ｄ２、…、Ｄｍとの交差箇所には画素１０６が配置される。画素１０６には、メカニカルシャッター１０６ａとスイッチング素子１０６ｂとコンデンサ１０６ｃとが設けられている。
【００２２】
メカニカルシャッター１０６ａは、画素１０６に対応する表示部１０５の開口部を通過する光を制御する。本実施形態に係るメカニカルシャッター１０６ａの構成については、後に説明する。
【００２３】
スイッチング素子１０６ｂは、例えば薄膜トランジスタである。この場合には、ゲート電極がゲート線に接続され、ドレイン電極またはソース電極の一方がデータ線に接続され、ドレイン電極またはソース電極の他方がメカニカルシャッター１０６ａとコンデンサ１０６ｃに接続されている。これによりゲートドライバ１０２により選択されたゲート線に供給される電位によってスッイッチング素子がオン状態となれば、データドライバ１０３によりデータ線に供給された電位がメカニカルシャッター１０６ａとコンデンサ１０６ｃとに印加される。
【００２４】
コンデンサ１０６ｃは、ゲート線が選択されていない間も、メカニカルシャッター１０６ａに電位を供給する。
【００２５】
図１の（ｂ）および（ｃ）を参照すると、本実施形態に係る本発明の表示装置１００は、基板１１１及び対向基板１１２を有している。基板１１１は、表示部１１３、駆動回路１１３ｂ、１１３ｃ及び１１３ｄおよび複数の端子１１４ａを有する端子部１１４を有している。
【００２６】
表示部１１３は、マトリクス状に配置されたメカニカルシャッター１０６ａ、スイッチング素子１０６ｂおよびコンデンサ１０６ｃを有する画素１０６を有している。駆動回路１１３ｂ及び１１３ｃは、データドライバ１０３であり、スイッチング素子１０６ｂへデータ信号を供給する。駆動回路１１３ｄは、ゲートドライバ１０２であり、スイッチング素子１０６ｂへゲート信号を供給する。なお、図１においては、データドライバである駆動回路１１３ｂ及び１１３ｄが、表示部１１３を挟むように配置されているが、これに限定されるわけではない。
【００２７】
図２は、本実施形態に係る表示装置の画素１０６に用いられるメカニカルシャッターの上面図（（ａ））と、断面図（（ｂ）、（ｃ））とを示す。
【００２８】
図２の（ａ）において、メカニカルシャッター２００は、可動部２０１と固定電極２０２とを有する。可動部２０１は、シャッター２０４と、ビーム２０５と、基板接続部２０６とを備えている。
【００２９】
シャッター２０４は、光を透過しない材料により、表示部１０５の基板に平行に形成される。シャッター２０４の形状は、図２の（ａ）また他の図面においては、円の２本の半径で囲まれる形状である扇形の円の弧よりも円の中心に近い部分が除かれた形状となっている。そして、除かれた部分に現われる側面に、ビーム２０５が接続される。なお、シャッター２０４の形状は図２の（ａ）また他の図面に示されるものに限定されることはなく、任意の形状を用いることができる。ただし、シャッター２０４の外縁部２０３は、円弧あるいは略円弧の形状であることが好ましい。このような形状により、次に説明するようにシャッター２０４を表示部１０５の基板に平行に移動させる際に、固定電極２０２とシャッター２０４とが接触することを防止できる。ただし、シャッター２０４の外縁部２０３の形状は、円弧あるいは略円弧に限定されず、折れ線や曲線により形成されていてもよい。
【００３０】
ビーム２０５は、シャッター２０４と基板接続部２０６とを接続する。ビーム２０５は、撓んで変形することが可能な形状を有することが好ましい。すなわち、ビーム２０５は、変形により、シャッター２０４を表示部１０５の基板に平行な方向に移動させることが可能な形状を有することが好ましい。例えば、図２の（ａ）に示すように表示部１０５の基板の上面より観察した場合に、シャッター２０４よりも幅が狭くなっており、例えば板の形状をしている。
【００３１】
基板接続部２０６は、表示部１０５の基板に形成された部分である。基板接続部２０６は、ビーム２０５を介してシャッター２０４を表示部１０５の基板１１１の面から離して保持するための部分である。また、基板接続部２０６はシャッター２０４が基板上１１に対して水平に移動する場合に、その移動に応じて捩れられて変形するようになっていてもよい。これにより、ビーム２０５の変形の大きさを減少させることができ、変形によるビームの損傷を防止できる。あるいは、ビーム２０５の変形に加えて、基板接続部２０６の変形によって、シャッター２０４の移動量を大きくすることができる。
【００３２】
なお、基板接続部２０６と外縁部２０３とは、ビーム２０５およびシャッター２０４を介して電気的に接続されている。このため、可動部２０１は、アモルファスシリコンなどの導電性の材料を用いて構成される。
【００３３】
固定電極２０２は、表示部１０５の基板に形成された電極であり、図２の（ａ）においては、略円弧の形状となっている。すなわち、固定電極２０２は、シャッターの外縁の形状である円弧の半径よりも大きな半径の円弧に沿って形成されている。ただし、固定電極２０２の形状は略円弧に限定されることはなく、ビーム２０５または／および基板接続部２０６の変形により、シャッター２０４が表示部１０５の基板に対して平行に移動した際に、外縁部２０３と固定電極２０２とが接触しない形状となっていればよい。また、ビーム２０５と基板接続部２０６が変形していない状態においては、外縁部２０３の一部と固定電極２０２の部分とが所定の距離離れて対向している。さらに、この状態においては、固定電極２０２は、外縁部２０３の一部と対向しない部分を有する。
【００３４】
図２の（ｂ）は、図２の（ａ）におけるＩ−Ｉ断面線における断面図を示す。図２の（ｂ）に示すように、表示部の基板２１０の上に、配線２１１が形成され、配線２１１は、基板接続部２０６に接続され、可動部２０１に電位を供給することができる構成となっている。また、基板２１０と配線２１１の上には保護膜あるいは絶縁膜２１２が必要に応じて形成されている。
【００３５】
図２の（ｃ）は、図２の（ａ）におけるＩＩ−ＩＩ断面線における断面図を示す。図２の（ｃ）に示すように、基板２１０の上に、配線２１１とは別の配線２１３が形成される。また、配線２１３は、固定電極２０２に接続される。配線２１１と配線２１３とが別になっていることにより、外縁部２０３に供給される電位と異なる電位を固定電極２０２に供給することができる。
【００３６】
配線２１１が表示部１０５の共通電極に接続されてグラウンド電位に保たれ、配線２１３がスイッチング素子１０６ｂを介してデータ線に接続され、ゲート線の選択に応じて、データ線に供給された電位が供給される。あるいは、配線２１１がスイッチング素子１０６ｂを介してデータ線に接続され、配線２１３が表示部１０５の共通電極に接続されてもよい。
【００３７】
なお、本実施形態に係るメカニカルシャッターの構成方法としては、次を挙げることができる。すなわち、表示部１０５の基板１１１に配線２１１と配線２１３とを形成し、必要に応じてさらに絶縁膜２１２を成膜する。
【００３８】
次に、犠牲層となるフォトレジストを積層し、その後、フォトレジスト（すなわち犠牲層）を基板接続部２０６と固定電極２０２の支持部の形状にパターニングを行う。パターニングされたフォトレジストの上層に、基板接続部２０６の材料（例えばアモルファスシリコン）を成膜し、その後、犠牲層のエッチングを行い基板接続部２０６と固定電極２０２の支持部を形成する。
【００３９】
さらに、上記と同様にフォトレジスト（すなわち犠牲層）を積層し、その後、フォトレジスト（すなわち犠牲層）を犠牲膜をビーム２０５、シャッター２０４、および固定電極２０２の電極部分の形状にパターニングを行う。パターニングされたフォトレジストの上層に、シャッター２０４およびビーム２０５の材料（例えばアモルファスシリコン）を成膜し、その後、犠牲層のエッチングを行ないビーム２０５、シャッター２０４、および固定電極２０２の電極部分を形成する。
【００４０】
なお、基板接続部２０６と固定電極２０２の支持部およびビーム２０５およびシャッター２０４と固定電極２０２の電極部分は一括して形成し犠牲層エッチングを一括除去しても良い。
【００４１】
また、シャッター２０４の遮光性能を向上させるためのアルミニウムなどの金属材料によりシャッター２０４の上に成膜をしてもよい。
【００４２】
図３は、本実施形態に係るメカニカルシャッター２００の動作を説明する。図３の（ａ）は、可動部２０１に供給される電位と固定電極２０２に供給される電位とが略同一の場合を示す。この場合には、ビーム２０５および基板接続部２０６は変形しておらず、可動部２０１と固定電極２０２との相対的な位置関係は、図２に示したものと同じになる。
【００４３】
図３の（ｂ）は、図３の（ａ）の状態において、外縁部２０３に供給される電位と固定電極２０２に供給される電位とを異ならせた場合である。例えば、可動部２０１にはグランウド電位を供給し、固定電極２０２には、スイッチング素子１０６ｂを介して供給されるデータ線の電位を供給する。すると、シャッター２０４が、固定電極２０２へ引き寄せられる電気引力（静電引力）が発生し、ビーム２０５または／および基板接続部２０６が変形する。この結果、シャッター２０４が基板接続部２０６を略中心にして、図３の（ａ）に向かって、反時計方向に移動することとなり、電気引力と、ビーム２０５および基板接続部２０６が変形していない状態に戻ろうとする力とが釣り合う位置で停止する。
【００４４】
したがって、基板２１０の上面から見て、図３の（ａ）の状態においてシャッター２０４により覆われ、かつ、図３の（ｂ）の状態においてシャッター２０４により覆われていない表示部１０５の基板１１１の部分に開口部３０１を設けることができる。この開口部３０１を、バックライト部１０４の生成する光を透過させれば、外縁部２０３に供給される電位と固定電極２０２に供給される電位とを制御することにより、画素毎に透過光量を制御することが可能となる。
【００４５】
以上のように、本実施形態においては、外縁部２０３に供給される電位と固定電極２０２に供給される電位とを制御し、ビーム２０５または／および基板接続部２０６が変形していない状態と変形した状態とを遷移させ、可動部２０１と固定電極２０２とが接触しないようにすることができる。これにより、可動部２０１と固定電極２０２との劣化を防止することができ、また、外縁部２０３および固定電極２０２の側面とに絶縁膜を形成する必要がなくなり、製造工程を簡略化できる。特に、端子１１４ａ上にも形成された絶縁膜に開口を設ける工程も不要となる。
【００４６】
外縁部２０３に供給される電位と固定電極２０２に供給される電位との差が生ずる時間の長さを制御することにより、単位時間あたりの開口部３０１を透過する光の量を制御できるので、人が表示部１０５を見た場合に、画素の明るさが制御されているように感じさせることができる。
【００４７】
さらに、外縁部２０３に供給される電位と固定電極２０２に供給される電位との差が大きいほど、シャッター２０４を固定電極２０２へ引き寄せる電気引力が大きくなるので、外縁部２０３に供給される電位と固定電極２０２に供給される電位の差を制御することにより、光の透過量の大小を制御することもできる。
【００４８】
なお、必要に応じて、表示部１０５にオイルを充填すると、外縁部２０３と固定電極２０２とにより構成されるコンデンサの静電容量を上げ、シャッター２０４を固定電極２０２へ引き寄せる電気引力を大きくすることもできる。これにより、より高速なシャッターの開閉を実現できる。
【００４９】
（実施形態２）
本発明の実施形態２として、固定電極を複数用いるメカニカルシャッターの構成を説明する。
【００５０】
図４は、本発明の実施形態２に係る表示装置の画素１０６に用いられるメカニカルシャッター４００の上面図を示す。図４に示すように、メカニカルシャッター４００の上面図は、図２の（ａ）に示すものと同様であるが、固定電極４０１がさらに設けられている。図４においては、固定電極４０１も、固定電極２０２と同様に、略円弧の形状となっている。また、図４においては、固定電極４０１の形状は、固定電極２０２の形状である円弧と同じ半径を有する円弧となっている。また、本実施形態では、固定電極２０２に供給される電位と、固定電極４０１に供給される電位とを異なるように制御できる。例えば、固定電極２０２と固定電極４０１とが異なるデータ線に接続されるようになっていてもよい。また、データ線に正の電位が供給された場合には、固定電極２０２と固定電極４０１との一方にその正の電位が供給され、データ線に負の電位が供給された場合には、固定電極２０２と固定電極４０１との他方にその負の電位が供給されるように、画素１０６とデータ線との間のスイッチング素子が構成されていてもよい。
【００５１】
図５は、メカニカルシャッター４００の動作を説明する。固定電極２０２に供給される電位と固定電極４０１に供給される電位とに差を設けることにより、シャッター２０４を、固定電極２０２に向けて引き寄せる電気引力が、固定電極４０１に向けて引き寄せる電気引力よりも大きくするとする。例えば、基板接続部２０６と固定電極４０１とに供給される電位を同じ電位（例えばグラウンド電位）とし、固定電極２０２に正の電位を供給する。
【００５２】
すると、シャッター２０４に、固定電極２０２に向けて引き寄せられる電気引力が加わり、ビーム２０５または／および基板接続部２０６が変形する。この結果、シャッター２０４が基板接続部２０６を中心に、図５の（ａ）に示すように、時計回りに移動することとなり、電気引力と、ビーム２０５または／および基板接続部２０６が図４に示す状態に戻ろうとする力とが釣り合う位置で停止する。
【００５３】
また、基板接続部２０６に供給される電位と固定電極２０２に供給される電位とを同じ（例えばグラウンド電位）とし、固定電極４０１に正の電位を供給するなどし、シャッター２０４を、固定電極２０２に引き寄せる電気引力よりも、固定電極４０１に引き寄せる電気引力を大きくする。すると、図５の（ａ）とは逆の方向にシャッター２０４が移動し、図５の（ｂ）に示すように反時計回りに移動することとなり、電気引力とビーム２０５または／および基板接続部２０６が図４に示す状態に戻ろうとする力とが釣り合う位置で停止する。
【００５４】
したがって、基板１１１の上面からみて、図５の（ａ）の状態においてシャッター２０４により覆われておらず、かつ、図５の（ｂ）の状態においてシャッター２０４に覆われている基板１１１の部分に、開口部５０１を設けることにより、開口部５０１を透過する光の量を制御することができる。
【００５５】
本実施形態においては、固定電極４０１がさらに設けられているので、シャッター２０４の移動量を大きくすることが可能であり、これにより開口部５０１を実施形態における開口部３０１よりも大きくすることができる。したがって、より多くの光を画素毎に透過させることが可能となり、より明るい画像が表示できる。
【００５６】
図６は、固定電極を図４、図５に示すよりも多く設けたメカニカルシャッター６００を示す。図６においては、例えば１０個の固定電極６０１−６１０が、略円弧上に設けられている。ただし、折れ線上、円弧以外の曲線上に設けられていてもよい。固定電極６０１−６１０は等間隔に設けられていてもよい。そして、固定電極６０１−６１０にはそれぞれ異なる電位が供給できるように制御するものとする。
【００５７】
図７は、固定電極６０１−６１０には異なる電位を供給した場合の、メカニカルシャッター６００の動きを示す。例えば、基板接続部２０６と固定電極６０１−６０４、６１０に供給される電位を同じ電位（例えばグラウンド電位）とし固定電極６０５−６０９に異なる電位を供給する。すると、シャッター２０４を、固定電極６０５−６０９に向けて引き寄せる電気引力が発生し、図７の（ａ）に示すようにシャッター２０４が移動する。また、例えば、基板接続部２０６と固定電極６０１−６０５に供給される電位を同じ電位（例えばグラウンド電位）とし固定電極６０６−６１０に異なる電位を供給すると、図７の（ａ）の状態からさらにシャッター２０４が移動し、図７の（ｂ）に示すようになる。
【００５８】
したがって、図７に示すように、開口部７０１を基板１１１に設け、固定電極６０１−６１０に供給する電位を制御することにより、シャッター２０４が開口部７０１を覆う程度を制御することができる。よって、本実施形態においては、電位が印加される固定電極の数によって、開口部７０１を透過する光量を制御することができる。
【００５９】
（実施形態３）
本発明の実施形態３として、上記の実施形態においてシャッター２０４に複数の開口を設ける実施形態について説明する。
【００６０】
図８は、本発明の実施形態３に係る表示装置の画素１０６に用いられるメカニカルシャッター８００の上面図を示す。図８に示すように、メカニカルシャッター８００は、シャッター２０４に複数の開口８０３、８０４を有している。また、点線で示すように、ビーム２０５および基板接続部２０６が変形していない状態における開口８０３、８０４の間の、基板１１１の位置に開口部８０５が設けられている。また、開口８０３と開口８０４の大きさは異なり、開口８０３が開口８０４より大きいとする。また、実施形態２と同様に、複数の固定電極８０１、８０２が設けられており、固定電極８０１に供給される電位と、固定電極８０２に供給される電位とを異なるように制御できる。
【００６１】
図９は、メカニカルシャッター８００の動作を説明する。固定電極８０１に供給される電位と固定電極８０２に供給される電位に差を設けることにより、シャッター２０４を、固定電極８０１に向けて引き寄せる電気引力を、固定電極８０２に向けて引き寄せる電気引力よりも大きくする。
【００６２】
すると、シャッター２０４に、固定電極８０１に向けて電気引力により引き寄せられる力が加わり、ビーム２０５または／および基板接続部２０６が変形する。この結果、シャッター２０４が基板接続部２０６を略中心に、図９の（ａ）に示すように、反時計回りに回転することとなり、電気引力とビーム２０５または／および基板接続部２０６が図８の状態に戻ろうとする力とが釣り合う位置で停止する。これにより、開口８０４より大きな開口８０３が開口部８０５の上に位置するようにできる。
【００６３】
一方、シャッター２０４が、固定電極８０２に向けて電気引力により引き寄せられる力の方が、固定電極８０１に向けて引き寄せされる力の方よりも大きくする。すると、シャッター２０４に、固定電極８０２に向けて引き寄せられる力が加わり、ビーム２０５または／および基板接続部２０６が変形する。この結果、シャッター２０４が基板接続部２０６を略中心に、図９の（ｂ）に示すように、時計回りに回転することとなり、電気引力とビーム２０５または／および基板接続部２０６が図８の状態に戻ろうとする力とが釣り合う位置で停止する。これにより、開口８０３より小さな開口８０４が開口部８０５の上に位置するようにできる。
【００６４】
したがって、開口８０３と開口８０４とを透過する光の量が異なるので、２階調の透過光量の制御が可能である。また、シャッター２０４の移動量を小さくすることができるので、より高速な画像の表示の切り替えが可能となる。
【００６５】
なお、本実施形態では、シャッター２０４に２つの開口を設ける場合について説明したが、３つ以上の任意の数の開口を設けて、２階調よりも多い任意の数の階調での透過光量の制御が可能である。
【符号の説明】
【００６６】
２００ メカニカルシャッター
２０１ 可動部
２０２ 固定電極
２０３ 外縁部
２０４ シャッター
２０５ ビーム
２０６ 基板接続部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データドライバにより電位が供給される複数のデータ線とゲートドライバにより電位が供給される複数のゲート線との交点のそれぞれに対応する画素素子を基板に有する表示部を備える表示装置であって、
前記画素素子は、
前記基板に形成された基板接続部と、
前記基板の上に形成されたシャッターと、
前記基板接続部と前記遮光部の側面とを接続するビームと、
前記シャッターの前記側面の反対側に形成された外縁と離れて前記基板に形成された電極とを備えていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記電極の一部が前記外縁の一部と対向し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】
前記外縁と前記電極とに異なる電位を供給すると、前記電極と前記外縁とが対向する部分が増加す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】
前記ビームが変形して前記シャッターが前記基板に対して平行に移動することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記基板接続部が変形して前記シャッターが前記基板に対して平行に移動することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記画素素子はさらに前記基板に形成された第２の電極を備え、
前記第２の電極の一部が前記外縁の他の一部と対向し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７】
前記電極と前記第２の電極とに異なる電位を供給可能なことを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記外縁および前記電極と前記第２の電極とに異なる電位を供給すると、前記第２の電極と前記外縁とが対向する部分が増加することを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
【請求項９】
前記シャッターに複数の開口を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記複数の開口の大きさが異なることを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
【請求項１１】
データドライバにより電位が供給される複数のデータ線とゲートドライバにより電位が供給される複数のゲート線との交点のそれぞれに対応する画素素子を基板に有する表示部を備える表示装置であって、
前記画素素子は、
前記基板に形成された基板接続部と、
基板の上に形成され、第１の側面と前記第１の側面の反対側に設けられた外縁とを有するシャッターと、
前記基板接続部と前記遮光部の側面とを接続するビームと、
前記外縁と離れて前記基板に形成された複数の電極とを有する表示装置。
【請求項１２】
前記複数の電極は略等間隔に配置されている請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記シャッターが移動し、前記複数の電極のうち前記外縁と異なる電位が供給された電極と対向することを特徴とする請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記ビームが変形して前記シャッターが前記基板と平行に移動することを特徴とする請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記基板接続部が変形して前記シャッターが前記基板と平行に移動することを特徴とする請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１】
データドライバにより電位が供給される複数のデータ線とゲートドライバにより電位が供給される複数のゲート線との交点のそれぞれに対応する画素素子を基板に有する表示部を備える表示装置であって、
前記画素素子は、
前記基板に形成された基板接続部と、
前記基板の上に形成されたシャッターと、
前記基板接続部と前記遮光部の側面とを接続するビームと、
前記シャッターの前記側面の反対側に形成された外縁と離れて前記基板に形成された電極とを備えていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記電極の一部が前記外縁の一部と対向し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】
前記外縁と前記電極とに異なる電位を供給すると、前記電極と前記外縁とが対向する部分が増加す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】
前記ビームが変形して前記シャッターが前記基板に対して平行に移動することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記基板接続部が変形して前記シャッターが前記基板に対して平行に移動することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記画素素子はさらに前記基板に形成された第２の電極を備え、
前記第２の電極の一部が前記外縁の他の一部と対向し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７】
前記電極と前記第２の電極とに異なる電位を供給可能なことを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記外縁および前記電極と前記第２の電極とに異なる電位を供給すると、前記第２の電極と前記外縁とが対向する部分が増加することを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
【請求項９】
前記シャッターに複数の開口を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記複数の開口の大きさが異なることを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
【請求項１１】
データドライバにより電位が供給される複数のデータ線とゲートドライバにより電位が供給される複数のゲート線との交点のそれぞれに対応する画素素子を基板に有する表示部を備える表示装置であって、
前記画素素子は、
前記基板に形成された基板接続部と、
基板の上に形成され、第１の側面と前記第１の側面の反対側に設けられた外縁とを有するシャッターと、
前記基板接続部と前記遮光部の側面とを接続するビームと、
前記外縁と離れて前記基板に形成された複数の電極とを有する表示装置。
【請求項１２】
前記複数の電極は略等間隔に配置されている請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記シャッターが移動し、前記複数の電極のうち前記外縁と異なる電位が供給された電極と対向することを特徴とする請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記ビームが変形して前記シャッターが前記基板と平行に移動することを特徴とする請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記基板接続部が変形して前記シャッターが前記基板と平行に移動することを特徴とする請求項１１に記載の表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２５２１６６（Ｐ２０１２−２５２１６６Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２４６７４（Ｐ２０１１−１２４６７４）
【出願日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【出願人】（５０２３５６５２８）株式会社ジャパンディスプレイイースト (2,552)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【出願人】（５０２３５６５２８）株式会社ジャパンディスプレイイースト (2,552)
【Ｆターム（参考）】
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