特許 6397013 エレクトロウェッティングディスプレイ構造における機械的応力緩和

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6397013

(24)【登録日】2018年9月7日

(45)【発行日】2018年9月26日

(54)【発明の名称】エレクトロウェッティングディスプレイ構造における機械的応力緩和

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/17 20060101AFI20180913BHJP

【ＦＩ】

   G02F1/17

【請求項の数】15

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-527376(P2016-527376)

(86)(22)【出願日】2014年10月31日

(65)【公表番号】特表2016-535866(P2016-535866A)

(43)【公表日】2016年11月17日

(86)【国際出願番号】US2014063575

(87)【国際公開番号】WO2015069579

(87)【国際公開日】20150514

【審査請求日】2016年4月28日

(31)【優先権主張番号】14/072,384

(32)【優先日】2013年11月5日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】506329306

【氏名又は名称】アマゾン テクノロジーズ インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110001243

【氏名又は名称】特許業務法人 谷・阿部特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ダニエル フィグラ

(72)【発明者】

【氏名】トオル サカイ

(72)【発明者】

【氏名】クリスチャン エティエンヌ ヘンドリクス

【審査官】 磯崎 忠昭

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１３／０８７８５８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０１６９８０６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１２／１６９８８１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−２１１０４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５１０３３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０２６８００５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１３／０５３６４７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｆ １／１５−１／１９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

疎水層と、
前記疎水層上に形成された画素壁であって、前記画素壁は、フィールド画素と境界画素とを画定し、前記フィールド画素と前記境界画素との各々が、前記画素壁によって少なくとも部分的に境界をつけられ、前記画素壁の部分が、前記画素壁と前記疎水層との間のせん断応力の、前記フィールド画素と前記境界画素との位置への影響を減少させるように構成された応力解放特徴を含む、画素壁と、
前記疎水層を覆う油膜であって、前記油膜は、前記画素壁によって分割されている、油膜と、
を備える、エレクトロウェッティングディスプレイ。

【請求項2】

前記境界画素に少なくとも部分的に境界を付ける前記画素壁が、前記応力解放特徴を含み、前記応力解放特徴が、空間を、前記画素壁内に備える、請求項１に記載のエレクトロウェッティングディスプレイ。

【請求項3】

前記応力解放特徴が、前記画素壁の湾曲部分を備える、請求項１に記載のエレクトロウェッティングディスプレイ。

【請求項4】

前記フィールド画素に少なくとも部分的に境界を付ける前記画素壁が、前記応力解放特徴を含む、請求項１に記載のエレクトロウェッティングディスプレイ。

【請求項5】

前記応力解放特徴が、ジグザグ壁交点またはＣ形壁交点のうちの１つまたは複数を備える、請求項４に記載のエレクトロウェッティングディスプレイ。

【請求項6】

前記応力解放特徴が、前記画素壁の交点内に配置された穴を備える、請求項１に記載のエレクトロウェッティングディスプレイ。

【請求項7】

前記応力解放特徴が、前記画素壁の比較的薄い領域を備える、請求項１に記載のエレクトロウェッティングディスプレイ。

【請求項8】

前記画素壁が、第１の材料を実質的に備え、前記応力解放特徴が、前記第１の材料とは異なる第２の材料を備える、請求項１に記載のエレクトロウェッティングディスプレイ。

【請求項9】

前記応力解放特徴が、前記画素壁の少なくとも一部においてまっすぐになるように、前記画素壁と前記疎水層との間の前記せん断応力に応答して変形する、請求項１に記載のエレクトロウェッティングディスプレイ。

【請求項10】

前記境界画素が、光スイッチングのために機能しない、請求項１に記載のエレクトロウェッティングディスプレイ。

【請求項11】

エレクトロウェッティングディスプレイを製造するための方法であって、
誘電体バリア層を基板上に形成することと、
疎水層を前記誘電体バリア層上に形成することと、
画素壁を前記疎水層上に形成することであって、前記画素壁が、前記画素壁と前記疎水層との間のせん断応力の、フィールド画素と境界画素との位置への影響を減少させるように構成された応力解放特徴を含む、形成することと、
油膜を前記疎水層上に配置することと、
電解質を、前記油膜上と前記画素壁上とに配置することと、
を備える、方法。

【請求項12】

前記画素壁を形成することが、
フォトレジスト層を覆うマスクパターンを使用することと、
前記応力解放特徴の画像を形成するために、前記フォトレジスト層を露出不足にすることであって、前記応力解放特徴が、前記画素壁の比較的薄い部分を含む、ことと、
を備える、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記応力解放特徴が、前記画素壁の交点に配置された穴を備える、請求項１１に記載の方法。

【請求項14】

前記応力解放特徴が、前記画素壁の交点を備え、前記交点がジグザグ形である、請求項１１に記載の方法。

【請求項15】

前記応力解放特徴が、前記画素壁の交点を備え、前記交点がＣ形壁交点である、請求項１１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

優先出願
本特許出願は、2013年11月5日に出願された、U.S. Utility patent application Serial No.14/072,384の利益と優先権とを主張し、その全開示は、参照により、本明細書に組み込まれる。

【背景技術】

【0002】

現代の通信デバイスは、通常、高質ディスプレイ（たとえば、色、３００より多い１インチ当たりの画素数（ｐｐｉ）、８００：１のコントラスト比、など）を含むユーザインターフェースを有する。増加したマルチメディアの使用は、これらのデバイス内に組み込まれたディスプレイモジュールの設計に高い要求を課す。エレクトロウェッティングディスプレイは、このような現代のデバイスの要求を満たし、高周辺光条件で（たとえば、太陽光で）よく機能し、比較的高速なビデオスピードと比較的低い電力消費とを有する。したがって、エレクトロウェッティングディスプレイは、携帯電話、携帯型コンピューティングデバイス、カメラ、などの多数のデバイス内の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に置き換わることができる。

【0003】

エレクトロウェッティングディスプレイは、不透明な油を保持する画素壁（pixel wall）によって個別に隔てられた画素のアレイを含む。各画素を通る光透過率は、画素内の油の位置を電気的に制御することによって、調整することができる。エレクトロウェッティングディスプレイを製造する工程は、望ましくない熱応力をエレクトロウェッティングディスプレイのさまざまな要素にかける多数のステップを含む。そのような熱応力は、画素と画素壁との変形につながることがあり、それによって、下位層に対する画素壁の位置を潜在的に変化させ、エレクトロウェッティングディスプレイによって表示される画像品質に悪影響を与える。

【図面の簡単な説明】

【0004】

詳細な説明を、添付の図面に例示する非限定的かつ非包括的な実施形態を参照して述べる。異なる図面中の同一の参照番号は、類似または同一の物を指す。

【図1】いくつかの実施形態による、エレクトロウェッティングデバイスの断面図である。

【図2】いくつかの実施形態による、エレクトロウェッティングデバイスの一部の平面図である。

【図3】さまざまな実施形態による、エレクトロウェッティングデバイスを製造するための工程のフロー図である。

【図4】いくつかの実施形態による、エレクトロウェッティングデバイスの一部の平面図である。

【図5】いくつかの他の実施形態による、エレクトロウェッティングデバイスの一部の平面図である。

【図6A】さまざまな実施形態による、応力解放特徴を含む画素領域の平面図である。

【図6B】さまざまな実施形態による、応力解放特徴を含む画素領域の平面図である。

【図6C】さまざまな実施形態による、応力解放特徴を含む画素領域の平面図である。

【図6D】さまざまな実施形態による、応力解放特徴を含む画素領域の平面図である。

【図7】さらに他の実施形態による、エレクトロウェッティングデバイスの一部の平面図である。

【図8】さらに他の実施形態による、エレクトロウェッティングデバイスの一部の平面図である。

【図9】さまざまな実施形態による、画素壁部の平面図である。

【図10】さまざまな実施形態による、エレクトロウェッティングデバイスを製造する工程を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0005】

概要
エレクトロウェッティングディスプレイは、境界画素とフィールド画素とを備える画素のアレイを含む。本明細書で使用する境界画素は、画素のアレイの縁上に配置された画素であり、エレクトロウェッティングディスプレイの外縁に隣接する。画素のアレイの境界画素以外の画素は、フィールド画素である。個別の画素は、たとえば、フォトレジスト材料から作られた画素壁によって囲まれている。画素壁は、油を、個別の画素内に保持する。エレクトロウェッティングディスプレイの製造工程中、画素壁材料（たとえば、フォトレジスト材料）は、疎水性フッ素重合体層上に堆積させられる。この材料の疎水性のために、画素壁材料は、通常、それに付着しない。製造工程は、したがって、フッ素重合体層が親水性であるように、フッ素重合体層を改質する。このような表面改質は、たとえば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：reactive ion etching）またはプラズマエッチングまたはＵＶオゾン処理を使用して実行され得る。したがって、画素材料は、画素壁構造を処理することができるように、改質フッ素重合体層に付着する。しかしながら、画素壁材料の堆積後、改質フッ素重合体層の親水特性は、もはや望ましくない。したがって、改質フッ素重合体層の疎水特性を回復させる必要があり、それは、高温での熱リフロー（reflow）を使用して達成され得る。

【0006】

残念ながら、このリフローステップは、高温からの冷却後の画素壁材料（たとえば、フォトレジスト）の収縮（たとえば、架橋結合及び高密度化及び／または熱収縮）につながり得る。この収縮は、フォトレジスト層内に応力を引き起こし、画素壁内のひび割れ、及び／または下位基板に対する画素壁の移動として現れ得る。このような収縮は、フォトレジスト材料の量に比例することがある。特定の実施形態では、収縮は、下位基板上のフォトレジスト材料の被覆領域に比例する。たとえば、（たとえば、熱収縮または熱膨張によって引き起こされる）せん断応力が、フォトレジスト層と下位基板との間の接着を圧倒する（overwhelm）場合、構造は、剥離することがある。せん断応力が、接着がそのままであるように、比較的小さい場合、画素壁は、ひび割れ、または曲がることがある。比較的柔らかなフッ素重合体面上に堆積しているフォトレジストは、応力がフォトレジスト材料の変形につながり得るという主な理由であり得る。たとえば、高温では、フッ素重合体層は、塑性的に変形可能であり（たとえば、液体様の性質を有し）、したがって、フッ素重合体層上の構造は、応力を減少させるために移動することができ、それによって、下位層に対する画素壁構造のレジストレーションに悪影響を与える。

【0007】

ＵＶ照射量を変更することによって、及び／またはフォトレジストの硬化条件を変更することによってなどで、製造工程を変更することは、熱リフローステップによって導入される応力を減らすことができる。しかし、応力は、完全には除去されない可能性が高い。したがって、本明細書で説明する実施形態は、そのような応力を減少させ、そのような応力の活性ディスプレイ画素への影響を緩和する、製造工程と構造とを含む。加えて、これらの製造工程及び構造は、さまざまな特性を有する異なるフォトレジスト材料からの広範囲な選択を使用することを可能にする。

【0008】

いくつかの実施形態では、画素壁及び／または表示領域の外縁は、画素壁と画素との変形につながり得る応力を緩和する構造的特徴を含む。特に、画素壁は、画素壁材料と下位の疎水層との間のせん断応力の、画素のアレイの位置への影響を減少させるように構成された、構造的特徴または部分を含むことができる。たとえば、そのような構造的特徴を、フォトレジスト層をパターン化ために使用されるマスク内に特定のパターンを含むことによって、製造工程の中に導入することができる。可能性のある実装形態の中で、画素壁のそのような構造的特徴は、湾曲と、屈曲と、ばね形状（たとえば、サーペンタイン）構造と、比較的薄い部分と、空間と、画素表示領域の外縁と画素壁との間の隙間と、ジグザグ形の壁交点模様と、画素壁と外縁との間の角度を付けた接続と、を含むことができる。画素壁内の湾曲と屈曲とを、たとえば、応力に応答してまっすぐになるような形にし、またはそのように構成することができる。言い換えると、製造工程による応力を予期して、画素壁を「事前に屈曲しておく」ことができ、後で、画素壁は、所望の直線形状にまっすぐになる。いくつかの実装形態は、フィールド画素中の応力を緩和することにより向けられており、一方で、他の実装形態は、外縁の近くのエッジ画素中の応力を緩和し、それによって、応力のフィールド画素への影響を緩和することにより向けられている。応力を緩和する構造的特徴を含むことは、多数の利点を提供することができ、それらは、エレクトロウェッティングディスプレイ構造の変形を減少させ、その品質を改善すること、製造歩合を改善し、フォトレジスト特性から実質的に独立した比較的信頼性のある製造工程条件を可能にすること、などである。以降、応力を緩和する構造的特徴を、応力解放特徴と呼ぶ。エレクトロウェッティングディスプレイ構造に向けられているが、本明細書で説明する実施形態は、また、多数の、半導体構造、半導体パッケージング、マイクロ流体構造、または、たとえば、フォトレジスト層を伴う微細構造のうちの任意のものにおける応力または応力の影響を緩和することができる。

【0009】

例示的な構造及びプロセス
図１は、いくつかの実施形態による、エレクトロウェッティングデバイス１００の断面図である。誘電体バリア層１０２は、基板１０４上に形成されている。疎水層１０６は、疎水層１０６と基板１０４との間の分離を維持する誘電体バリア層１０２上に形成されている。このような分離は、とりわけ、疎水層１０６を通して発生する電気分解を防ぐことができる。いくつかの実装形態では、疎水層１０６は、デラウエア州ウィルミントン市に拠点を置くＤｕＰｏｎｔによって生産されるＡＦ１６００などの、フッ素重合体を備えることができる。画素壁１０８は、（図２などの平面図で見ることができる）パターン模様画素格子を、疎水層１０６上に形成する。画素壁１０８は、エポキシベースのネガティブフォトレジストであるＳＵ−８などの、フォトレジスト材料を備える。パターン模様画素格子は、フィールド画素と境界画素とから成る画素アレイ（たとえば、表示領域）を形成する、行と列とを備える。たとえば、画素は、約５０〜５００ミクロンの範囲の幅と長さとを有することができる。たとえば、約１〜１０ミクロンの範囲の厚さを有することができる油膜１１０は、疎水層１０６を覆う。油膜１１０は、パターン模様画素格子の画素壁１０８によって分割されている。外縁１１２は、画素壁１０８と同じ材料を備えることができる。電解質１１４は、油膜１１０とパターン模様画素格子の画素壁１０８とを覆う。カバープレート１１６は、電解質１１４を覆い、エッジ密封材１１８は、電解質１１４を、画素アレイ上に保持する。油膜１１０と個別の画素の（たとえば、誘電体バリア層１０２と疎水層１０６とを備える）誘電体バリア層スタックとの間に印加された電圧Ｖは、個別の画素の透過率または反射率を制御することができる。パターン模様画素格子の画素壁１０８の行または列のうちの１つまたは複数は、たとえば、以下に説明する、パターン模様画素格子と疎水層１０６との間のせん断応力を減少させる、（図２などの平面図でみることができる）実質的に非線形の部分を備えることができる応力解放特徴を含む。

【0010】

図２は、いくつかの実施形態による、エレクトロウェッティングデバイスの部分２００の平面図である。たとえば、エレクトロウェッティングデバイスは、図１に例示したものと同じまたは類似であってよい。部分２００は、多数のフィールド画素２０２と境界画素２０４と、角画素２０６とを含む。これらの画素は、外縁２０８によって囲まれている。画素壁２１０は、個別のフィールド画素２０２を囲んでいる。画素壁２１０は、実質的に線形である。一方で、個別の境界画素２０４を部分的に囲む画素壁２１２は、応力解放特徴を含み、実質的に非線形であり得る。たとえば、画素壁２１２は、圧縮特性または膨張特性を有するように、サーペンタイン形状を有する。画素壁２１２は、フィールド画素２０２の画素壁２１０から外縁２０８の縁２１４まで伸びる。下位基板２１６は、フッ素重合体層２１８で覆われている。

【0011】

いくつかの実施形態では、応力解放特徴は、図２に示した、サーペンタイン形状またはばね様形状の画素壁部分の代わりに、湾曲した画素壁または予め屈曲させた画素壁を含む。たとえば、画素壁を、予め屈曲した形状または湾曲した形状を有するように製造することができる。リフロー製造工程中に収縮すると、またはそれを経験した後に、画素壁は、実質的な線形にまっすぐになることができる。たとえば、４．０ミクロンの事前屈曲を有する画素壁は、収縮の後に、約２．０ミクロンの屈曲を有する画素壁を形成するようにまっすぐになることができる。

【0012】

図２は、画素壁２１０、２１２と外縁２０８とを形成するフォトレジスト材料の収縮によって誘発される力を示す、いくつかのブロック矢印を含む。上記で説明した通り、そのような収縮は、堆積と、画素壁２１０、２１２と外縁２０８との熱架橋との後に、フッ素重合体層２１８を疎水性にする、熱リフロー工程から生じ得る。画素壁と外縁とのフォトレジスト材料は、下位基板２１６と上を覆っているフッ素重合体層２１８とに対して収縮する。このような収縮は、画素領域への方向の力Ｆ_Gにつながる。力Ｆ_Gは、反対方向の力Ｆ_Rによって無効にされる。力Ｆ_Rの大きさは、外縁２０８を形成するフォトレジスト材料の被覆領域に、少なくとも部分的に基づく。一方で、力Ｆ_Gの大きさは、画素壁２１０と画素壁２１２とを形成するフォトレジスト材料の被覆領域に、少なくとも部分的に基づく。外縁２０８を形成するフォトレジスト材料の被覆領域は、画素壁２１０と画素壁２１２とを形成するフォトレジスト材料の被覆領域よりも著しく大きい。したがって、Ｆ_Rは、通常、力Ｆ_Gよりも大きい。これらの２つの不均衡な力は、エレクトロウェッティングデバイス構造の不安定な物理的状態につながる。結果として、２つの力Ｆ_GおよびＦ_Rは、構造の望ましくない変形が発生した後でのみ、均衡を取り、安定した物理的状態になる。

【0013】

図２に例示した通り、境界画素壁２１２が実質的に非線形形状である（たとえば、圧縮特性、伸縮特性、及び／またはばね様特性を有するようにサーペンタイン形状を有する）場合では、そのような変形は、主に境界画素壁２１２で発生する。結果として、フィールド画素２０２及びフィールド画素壁２１０は、著しい変形から救われる。対照的に、境界画素壁２１２が実質的に線形で曲げられない（たとえば、ばね様特性を欠いている）（例示しない）場合では、フィールド画素２０２、境界画素２０４、及びそれらの各画素壁は、不均衡な力Ｆ_GとＦ_Rとによって、著しく変形され得る。

【0014】

いくつかの実装形態では、境界画素２０４は、機能画素ではない。言い換えると、境界画素２０４は、表示画素として動作することができない。したがって、境界画素２０４は、油または上を覆う電解質を含む必要がない（境界画素２０４は、それにもかかわらず、フィールド画素２０２も満たす製造工程の同じ部分からの油と電解質とで満たされ得る）。したがって、境界画素２０４は、一般に、力Ｆ_GとＦ_Rとから生じる変形を少なくとも部分的に吸収する画素壁を有する物理的バッファとして動作する。

【0015】

図３は、さまざまな実施形態による、エレクトロウェッティングデバイス１００などの、エレクトロウェッティングデバイスを製造するためのプロセス３００のフロー図である。プロセス３００は、底面基板３０２から開始することができ、底面基板３０２は、たとえば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）で覆われた、透明なガラス物質を備えることができる。バリア層及びフッ素重合体層は、堆積ステップ３０４で形成される。表面処理ステップ３０６を使用して、元々は疎水性のフッ素重合体層を親水性に変質して、フォトレジスト層がフッ素重合体層に接着できるようにする。表面処理の後、画素壁形成ステップ３０８で、フォトレジストを、フッ素重合体層上に（たとえば、スピンコーティングによって）堆積させることができ、画素壁形成ステップ３０８は、エレクトロウェッティングデバイスの表示領域の画素を囲む画素壁と外縁とを作る。マスキングパターンを使用して、特定の形状の画素壁をフォトレジスト層から形成する。たとえば、マスキングパターンは、ばね様の画素壁構造などの応力解放特徴を有する画素壁と、外縁と画素壁との間の隙間と、ジグザグ形の壁交点模様と、事前屈曲画素壁部分と、画素壁が局所的に画素壁の他の部分よりも著しく狭い画素壁内のくぼみと、を作る部分を含むことができる。

【0016】

画素壁と外縁との形成の後に、熱リフローは、フッ素重合体層の疎水性質を再確立し、画素壁材料を架橋する。上記で説明した通り、このリフローステップは応力につながり、それを、応力解放特徴を含む画素壁によって緩和することができる。これらの特徴を、画素壁形成ステップ３０８で使用されるマスキングパターンによって作ることができる。

【0017】

充填ステップ３１０は、密封材を外縁の部分の上に配置することと、（たとえば、画素壁によって形成された）画素の窪みを油で充填することと、油と画素壁とを電解質で覆うことと、構造を覆い、油と電解質とを封入するために、上面基板３１２を配置することと、を伴う。

【0018】

図４は、いくつかの実施形態による、エレクトロウェッティングデバイスの部分４００の平面図である。たとえば、エレクトロウェッティングデバイスは、図１に例示したエレクトロウェッティングデバイス１００と同じまたは類似であってよい。部分４００は、多数のフィールド画素４０２と、境界領域４０４とを含む。フィールド画素４０２及び境界領域４０４は、外縁４０６によって囲まれている。境界領域４０４は、それがなければフィールド画素４０２の部分を外縁４０６の部分に接続することになる、画素壁のオープン領域空間を備える。画素壁４０８は、個別のフィールド画素４０２を囲んでいる。実質的には線形である画素壁４０８は、外縁４０６から物理的に分断されている。この構造は、図２に例示した構造と対照をなし、図２に例示した構造は、たとえば、フィールド画素壁２１０を外縁２０８に物理的に連結するサーペンタイン形画素壁２１２を含む。

【0019】

図４は、画素壁４０８と外縁４０６とを形成するフォトレジスト材料の収縮によって誘発される力を示す、いくつかのブロック矢印を含む。リフロープロセス中、外縁４０６のフォトレジスト材料が収縮し、画素領域から離れていく方向の力Ｆ_Rにつながる。反対方向の力Ｆ_Gは、フィールド画素４０２の画素壁４０８の収縮から生成される。力Ｆ_Rは、外縁４０６を形成するフォトレジスト材料の被覆領域に、少なくとも部分的に基づく。一方で、力Ｆ_Gは、画素壁４０８を形成するフォトレジスト材料の被覆領域に、少なくとも部分的に基づく。外縁４０６を形成するフォトレジスト材料の被覆領域は、画素壁４０８を形成するフォトレジスト材料の被覆領域よりも著しく大きい。したがって、力Ｆ_Rは、力Ｆ_Gよりも大きい。これらの２つの不均衡な力は、境界領域４０４によって提供されるオープン領域によって物理的に分断されている。したがって、力Ｆ_Rは、外縁４０６を、フィールド画素４０２から離れるように、フィールド画素を変形させずに、引っぱることができる。その一方で、力Ｆ_Gは、境界領域に隣接するフィールド画素４０２を、内側に引っ張ることができる。これは、フィールド画素４０２の変形につながり得る。幸運なことに、力Ｆ_Gは比較的弱く、したがって、そのような変形は、比較的小さい（たとえば、フィールド画素４０２に実質的に影響を与えない）。

【0020】

境界領域４０４は、画素として機能しないが、油及び／またはそれを覆う電解質を含むことができ、それらは、フィールド画素を油と電解質とで満たす製造工程中に配置される。境界領域４０４は、一般に、境界領域４０４において力Ｆ_Gと力Ｆ_Rとの連結がないために、物理バッファとして動作することができる。

【0021】

図５は、さまざまな実施形態による、エレクトロウェッティングデバイスの部分５００の平面図である。たとえば、エレクトロウェッティングデバイスは、図１に例示したエレクトロウェッティングデバイス１００と同じまたは同様であってよい。部分５００は、外縁５０６によって囲まれた、多数のフィールド画素５０２と境界画素５０４とを含む。画素壁５０８は、個別のフィールド画素５０２を囲んでいる。実質的に線形である画素壁５０８は、外縁５０６から、隙間５１０によって、物理的に分断されている。この構造は、図４に例示した構造と対照をなし、図４に例示した構造も外縁から物理的に分断されたフィールド画素を含むが、境界画素はない。

【0022】

図５は、画素壁５０８と外縁５０６とを形成するフォトレジスト材料の熱収縮によって誘発される力を示す、いくつかのブロック矢印を含む。リフロープロセス中、外縁５０６のフォトレジスト材料が収縮し、画素領域から離れていく方向の力Ｆ_Rにつながる。反対方向の力Ｆ_Gは、フィールド画素５０２の画素壁５０８の収縮から生成される。力Ｆ_Rは、外縁５０６を形成するフォトレジスト材料の被覆領域に、少なくとも部分的に基づく。一方で、力Ｆ_Gは、画素壁５０８を形成するフォトレジスト材料の被覆領域に、少なくとも部分的に基づく。外縁５０６を形成するフォトレジスト材料の被覆領域は、画素壁５０８を形成するフォトレジスト材料の被覆領域よりも、著しく大きい。したがって、力Ｆ_Rは、力Ｆ_Gよりも大きい。これらの２つ不均衡な力は、隙間５１０を有する画素壁を含む境界画素５０４によって物理的に分断されている。したがって、力Ｆ_Rは、外縁５０６を、フィールド画素５０２から離れるように、フィールド画素を変形させずに、引っ張ることができる。一方で、力Ｆ_Gは、境界画素５０４を内側に引っ張ることができる。これは、境界画素５０４の近くでのフィールド画素５０２の変形につながり得る。幸運なことに力Ｆ_Gは比較的弱く、したがって、そのような変形は、比較的小さい。

【0023】

境界画素５０４は、画素として機能していないが、油及び／またはそれを覆う電解質を含むことができ、それらは、フィールド画素を油と電解質とで満たす製造工程中に配置される。境界画素５０４は、一般に、力Ｆ_Gと力Ｆ_Rとから生じる変形を少なくとも部分的に吸収する画素壁を有する物理バッファとして機能する。

【0024】

図６Ａ〜図６Ｄは、さまざまな実施形態による、応力解放特徴を含む画素領域の平面図である。上記で説明した応力解放特徴は、一般に、画素の画素壁の部分の屈曲または回転によって応力を減少させる。応力解放特徴は、また、画素壁の要素または画素壁の交点を含み、それらは、画素壁または交点のいくつかの部分を比較的柔軟にし、したがって、収縮から生じる印加力のもとで伸長できるようにすることによって、製造される。たとえば、製造工程は、フォトレジスト層を、画素壁をフォトレジスト層から形成するために使用されるマスキングパターンの部分において、露出不足にすることを含むことができる。結果として生じる画素壁のこれらの部分は、結果的に、画素壁の他の部分よりも固くなく、応力下で伸長し易い特徴を含むことができる。このような特徴は、比較的薄い壁部分、穴、などを含む。いくつかの実装形態では、上記で説明した露出不足ステップは、このような特徴を製造することを伴う必要はない。たとえば、マスキングパターンは、これらの壁構造及び／または穴を、パターン内に含むことができる。さらに他の実装形態では、画素壁を、画素壁の部分によって変化する材料から製造することができる。たとえば、画素壁は、第１のフォトレジストを実質的に備えることができ、一方で、応力解放特徴を含む画素壁の比較的小さな部分は、第２のフォトレジスト材料を備えることができる。

【0025】

図６Ａは、交点６０４Ａで交わる画素壁６０２Ａによって囲まれた、画素６００Ａを含む画素アレイの部分を示している。画素壁６０２Ａは、薄壁部６０６Ａを備える応力解放特徴を含む。たとえば、薄壁部６０６Ａは、約５ミクロンの長さであってよいが、特許請求の主題は、それほど限定されていない。別の実施例では、薄壁部６０６Ａは、画素壁の残りの部分よりも約１０％から約９０％薄くてよい。図６Ｂは、画素アレイを製造するプロセスにおけるリフローステップの後の、画素６００Ａを含む画素アレイの部分を示している。したがって、画素壁６０２Ａは、応力により軸方向に伸長しており、伸長薄壁部６０６Ｂを生じている。そのような伸長は、画素アレイ中の応力を解放するのに役立つ。

【0026】

図６Ｃは、交点６０４Ｃで交わる画素壁６０２Ｃによって囲まれた、画素６００Ｃを含む画素アレイの部分を示している。画素壁交点６０４Ｃは、穴６０６Ｃを備える応力解放特徴を含む。図６Ｄは、画素アレイを製造するプロセスにおけるリフローステップの後の、画素６００Ｃを含む画素アレイの部分を示している。したがって、画素壁６０２Ｃは、応力による力を交点６０４Ｃから外側に与え、交点６０４Ｃにおいて比較的薄い壁によって囲まれた、より大きな穴６０６Ｄとなる。

【0027】

図７は、いくつかの実施形態による、エレクトロウェッティングデバイスの画素アレイ部７００の平面図である。たとえば、エレクトロウェッティングデバイスは、図１に例示したエレクトロウェッティングデバイス１００と同じまたは同様であってよい。部分７００は、画素壁７０４によって個別に囲まれた、多数のフィールド画素７０２を含む。画素壁交点は、Ｃ形画素壁構造７０６を備える応力解放特徴を備え、それは、収縮力または膨張力であるＦを課した際に変形し得る。Ｃ形画素壁構造７０６のそのような変形は、これらの力の少なくとも一部を吸収し、画素７０２の変形を防ぐ。図７のブロック矢印は、任意の方向に作用することができる、そのような力のいくつかの実施例を表している。壁交点上のそのような力の特定の方向及び大きさは、エレクトロウェッティングデバイスの画素アレイ内の壁交点の位置に、少なくとも部分的に依存し得る。そのような力は、Ｃ形画素壁構造７０６を、それを１つの軸方向に圧縮し、その一方で、それを別の軸方向に膨張させることによって、変形させ得る。他の状況では、そのような力は、Ｃ形画素壁構造７０６を、それを２以上の軸方向に圧縮し、またはそれを２以上の軸方向に膨張させることによって、変形させ得る。言い換えると、特定のＣ形画素壁構造が画素アレイに対してどこに位置しているかということと、どのような熱膨張力または熱収縮力がその位置に存在しているかということと、に少なくとも部分的に依存して、特定のＣ形画素壁構造は、任意の数の圧縮力または膨張力を経験し得る。そのような場合では、Ｃ形画素壁構造７０６は、これらの力の少なくとも一部を吸収するように変形して、画素７０２の応力と変形とを緩和することができる。

【0028】

図８は、いくつかの実施形態による、エレクトロウェッティングデバイスの画素アレイ部８００の平面図である。たとえば、エレクトロウェッティングデバイスは、図１に例示したエレクトロウェッティングデバイス１００と同じまたは同様であってよい。部分８００は、画素壁８０４によって個別に囲まれた、多数のフィールド画素８０２を含む。画素壁交点は、熱収縮力または熱膨張力であるＦを課した際に変形し得るジグザグ壁構造８０６を備える応力解放特徴を含む。ジグザグ壁構造８０６のそのような変形は、これらの力の少なくとも一部を吸収し、画素８０２の変形を防ぐ。図８のブロック矢印は、任意の方向に作用し得るそのような力のうちのいくつかの実施例を表している。壁交点上のそのような力の特定の方向及び大きさは、エレクトロウェッティングデバイスの画素アレイ中の壁交点の位置に、少なくとも部分的に依存し得る。そのような力は、ジグザグ壁構造８０６を、それを１つの軸方向に圧縮し、その一方で、それを別の軸方向に膨張させることによって、変形させ得る。別の状況では、そのような力は、ジグザグ壁構造８０６を、それを２以上の軸方向に圧縮し、または、それを２以上の軸方向に膨張させることによって、変形させ得る。言い換えると、特定のジグザグ壁構造が画素アレイに対してどこに位置しているかということと、どのような熱膨張力または熱収縮力がその位置に存在しているかということと、に少なくとも部分的に依存して、特定のジグザグ壁構造は、任意の数の圧縮力または膨張力を経験し得る。そのような場合では、ジグザグ壁構造８０６は、これらの力の少なくとも一部を吸収するように変形して、画素８０２の応力と変形とを緩和することができる。

【0029】

別の実施形態では、Ｃ形またはジグザグ形に加えて、画素壁交点は、多数の形状のうちの任意のものを有することができる。たとえば、図９は、さまざまな実施形態による、画素アレイの画素壁交点または他の部分において具体化され得る、画素壁部のさまざまな形状の平面図である。

【0030】

図１０は、さまざまな実施形態による、エレクトロウェッティングデバイスを製造するプロセス１０００を示している。たとえば、エレクトロウェッティングデバイスは、図１に例示したエレクトロウェッティングデバイス１００と同じまたは同様であってよく、以下の説明において参照される。ブロック１００２では、誘電体バリア層１０２が、（たとえば、スパッタリングによって）基板１０４上に形成される。ブロック１００４では、疎水層１０６が、たとえば、スピンコーティングによって、誘電体バリア層１０２上に形成され、疎水層１０６と基板１０４との間の分離を維持する。ブロック１００６では、フォトレジスト材料を備えるパターン模様画素格子を形成する壁が、疎水層１０６上に形成される。パターン模様画素格子は、フィールド画素と境界画素とを形成する、画素壁の行と列とを備える。ブロック１００８では、油膜１１０が、疎水層上に、充填処理を使用して配置される。油膜１１０は、画素から画素へ連続していないが、その代わりに、パターン模様画素格子によって分割されている。ブロック１０１０では、電解質１１４が、油膜１１０上とパターン模様画素格子上とに配置される。いくつかの実装形態では、パターン模様画素格子の画素壁の行または列のうちの１つまたは複数は、パターン模様画素格子と疎水層との間のせん断応力を減少させる、１つまたは複数の応力解放特徴を含む。たとえば、１つの種類の応力解放特徴は、境界画素領域内に配置され得るサーペンタイン形のばねを備える。別の実施形態では、パターン模様画素格子の画素壁の行または列のうちの１つまたは複数は、ジグザグ壁交点を備える別の種類の応力解放特徴を含んで、パターン模様画素格子と疎水層との間のせん断応力を減少させる。これらの交点は、フィールド画素領域内に配置される。さらに別の実装形態では、パターン模様画素格子の画素壁の行または列のうちの１つまたは複数は、Ｃ形壁交点または事前屈曲画素壁を備えるさらに別の種類の応力解放特徴を、フィールド画素領域内に含む。

【0031】

結論
主題を、構造的特徴及び／または方法論的動作に固有の言語で説明したが、添付の特許請求の範囲に定める主題が、必ずしも、説明した具体的な特徴または動作に限定されない、ということを理解すべきである。むしろ、具体的な特徴及び動作は、特許請求の範囲を実装する例示的な形態として開示されている。

【0032】

当業者は、上記の説明に対する実質的に無制限の数の変形が可能であり、実施例及び添付図面が、単に、実装形態の１つまたは複数の実施例を例示するためのものである、ということを理解する。

【0033】

特許請求の主題から逸脱せずに、さまざまな他の変更を行うことができ、同等物に置き換えることができる、ということを当業者は理解する。加えて、多くの変更を行って、本明細書で説明した主要概念から逸脱せずに、特定の状況を、特許請求の主題の教示に適応させることができる。したがって、特許請求の主題が、開示した特定の実施形態に限定されないが、そのような特許請求の主題が、また、添付の特許請求の範囲とその同等物の範囲内に含まれるすべての実施形態を含むことができる、ということが意図されている。

【0034】

上記の詳細な説明では、多数の具体的な詳細を明記して、特許請求の主題の完全な理解を提供した。しかしながら、当業者は、特許請求の主題を、これらの具体的な詳細なしに実践できる、ということを理解すべきである。他の場合では、当業者によって知られている方法、装置、またはシステムは、特許請求の主題を不明瞭にしないように、詳細を説明していない。

【0035】

本明細書を通して、「一実施形態」または「実施形態」への言及は、特定の実施形態に関連して説明した特定の機能、構造、または特徴を、特許請求の主題の少なくとも１つの実施形態の中に含むことができる、ということを意味することができる。したがって、本明細書を通したさまざまな場所における「一実施形態では」または「実施形態」という表現の出現は、必ずしも、説明したものと同じ実施形態または任意の１つの特定の実施形態を指すことを意図しない。さらに、説明した特定の機能、構造、または特徴を、１つまたは複数の実施形態において、さまざまな方法で組み合わせることができる、ということを理解すべきである。一般的には、もちろん、これら及び他の問題は、用法の特定の文脈により変化し得る。したがって、明細書の特定の文脈またはこれらの用語の用法は、その文脈に対してなされる推測に関して有益な助言を提供することができる。

【0036】

条項
第１条
疎水層と、
前記疎水層上に形成された画素のアレイであって、画素の前記アレイの個別の画素を分割する、画素壁の行と列とを備え、前記画素壁が、前記画素壁と前記疎水層との間のせん断応力の、画素の前記アレイの前記位置への影響を減少させるように構成された部分を含む、画素のアレイと、
前記疎水層を覆う油膜と、
前記油膜と画素の前記アレイとを覆う電解質と、
を備えるエレクトロウェッティングディスプレイ。

【0037】

第２条
せん断応力の前記影響を減少させるように構成された前記部分が、前記せん断応力に応答してまっすぐになるように構成された、１つまたは複数の屈曲または湾曲を備える、第１条に記載のエレクトロウェッティングディスプレイ。

【0038】

第３条
前記画素壁の前記行と前記列との交点が、せん断応力の前記影響を減少させるように構成された前記部分を含む、第２条に記載のエレクトロウェッティングディスプレイ。

【0039】

第４条
疎水層と、
前記疎水層上に形成された画素壁であって、フィールド画素と境界画素とを画定し、前記フィールド画素と前記境界画素との各々が、前記画素壁によって少なくとも部分的に境界をつけられ、前記画素壁の部分が、前記画素壁と前記疎水層との間のせん断応力の、前記フィールド画素と前記境界画素との位置への影響を減少させる応力解放特徴を含む、画素壁と、
前記疎水層を覆う油膜であって、画素壁格子によって分割されている、油膜と、
を備える、エレクトロウェッティングディスプレイ。

【0040】

第５条
前記境界画素に少なくとも部分的に境界を付ける前記画素壁が、前記応力解放特徴を含み、前記応力解放特徴が、空間を、前記画素壁内に備える、第４条に記載のエレクトロウェッティングディスプレイ。

【0041】

第６条
前記応力解放特徴が、前記１つまたは複数の壁の湾曲部分を備える、第５条に記載のエレクトロウェッティングディスプレイ。

【0042】

第７条
前記フィールド画素に少なくとも部分的に境界を付ける前記画素壁が、前記応力解放特徴を含む、第４条に記載のエレクトロウェッティングディスプレイ。

【0043】

第８条
前記応力解放特徴が、ジグザグ壁交点を備える、第７条に記載のエレクトロウェッティングディスプレイ。

【0044】

第９条
前記応力解放特徴が、Ｃ形壁交点を備える、第７条に記載のエレクトロウェッティングディスプレイ。

【0045】

第１０条
前記応力解放特徴が、前記画素壁の交点内に配置された穴を備える、第４条に記載のエレクトロウェッティングディスプレイ。

【0046】

第１１条
前記応力解放特徴が、前記画素壁の比較的薄い領域を備える、第４条に記載のエレクトロウェッティングディスプレイ。

【0047】

第１２条
前記画素壁が、第１の材料を実質的に備え、前記応力解放特徴が、前記第１の材料とは異なる第２の材料を備える、第４条に記載のエレクトロウェッティングディスプレイ。

【0048】

第１３条
前記応力解放特徴が、前記画素壁の少なくとも一部においてまっすぐになるように、前記画素壁と前記疎水層との間の前記せん断応力に応答して変形する、第４条に記載のエレクトロウェッティングディスプレイ。

【0049】

第１４条
前記境界画素が、光スイッチングのために機能しない、第４条に記載のエレクトロウェッティングディスプレイ。

【0050】

第１５条
エレクトロウェッティングディスプレイを製造するための方法であって、
誘電体バリア層を基板上に形成することと、
疎水層を前記誘電体バリア層上に形成することと、
画素壁を前記疎水層上に形成することであって、前記画素壁が、前記画素壁と前記疎水層との間のせん断応力の、フィールド画素と境界画素との位置への影響を減少させる応力解放特徴を含む、形成することと、
油膜を前記疎水層上に配置することと、
電解質を、前記油膜上とパターン模様画素格子上とに配置することと、
を備える、方法。

【0051】

第１６条
前記画素壁を形成することが、
フォトレジスト層を覆うマスクパターンを使用することであって、前記マスクパターンが、応力減少特徴の画像を含む、使用すること、を備える、第１５条に記載の方法。

【0052】

第１７条
前記画素壁を形成することが、
フォトレジスト層を覆うマスクパターンを使用することと、
前記応力減少特徴の画像を形成するために、前記フォトレジスト層を露出不足にすることであって、前記応力減少特徴が、前記画素壁の比較的薄い部分を含む、露出不足にすることと、
を備える、第１６条に記載の方法。

【0053】

第１８条
前記応力解放特徴が、前記画素壁の交点に配置された穴を備える、第１５条に記載の方法。

【0054】

第１９条
応力減少特徴が、前記画素壁の交点を備え、前記交点がジグザグ形である、第１５条に記載の方法。

【0055】

第２０条
応力減少特徴が、前記画素壁の交点を備え、前記交点がＣ形壁交点である、第１５条に記載の方法。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】