NL8200354A - Passieve weergeefinrichting. - Google Patents

Description

, J'4 * EHN 10.250 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Passieve weergeefinrichting.

De uitvinding heeft betrekking op een passieve weergeef-inrichting bevattende een eerste en een tweede steunplaat, waarvan ten minste de eerste steunplaat transparant is, eerste en tweede elektroden op de naar elkaar toegekeerde oppervlakken van respektieve-5 lijk de eerste en de tweede steunplaat, waarbij ten minste de eerste elektroden transparant zijn, derde elektroden welke warden gevormd door een van openingen voorzien weergeef gedeelte, dat door middel van een aantal verende elementen aan één van de steunplaten is bevestigd en welke derde elektroden door elektrostatische krachten tussen de 10 eerste en tweede elektroden beweegbaar zijn, en voorts bevattende een ondoorzichtige vloeistof tussen de steunplaten waarvan de kleur kontras-teert met de kleur van de naar de eerste steunplaat toegekeerde zijde van de derde elektroden. De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor bet vervaardigen van een dergelijke inrichting. Onder 15 een ondoorzichtige vloeistof wordt hier verstaan een vloeistof waarvan de indringdiepte van licht kleiner is dan de afstand tussen de steunplaten.

Een dergelijke passieve weergeefinrichting is bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage 7510103 en wordt bijvoorbeeld gebruikt voor 2Q het weergeven van alpha-numerieke informatie. Indien de derde elektroden zich aan de zijde van de tweede elektroden bevinden dan wordt door de transparante eerste steunplaat de kleur van de ondoorzichtige vloeistof waar genomen. Bevinden de derde elektroden zich echter aan de zijde van de eerste elektroden dan wordt de met de vloeistof kontrasterende 25 kleur van de derde elektroden waargenomen. De derde elektroden, die door middel van een aantal verende· elementen aan één van de steunplaten zijn bevestigd, kunnen tussen de steunplaten bewegen door het aanleggen van een spanning qp de eerste, tweede en derde elektroden. De optredende veerkrachten zijn daarbij te verwaarlozen ten opzichte van de elektro-30 statische krachten. De derde elektroden zijn elektrisch geïsoleerd van de eerste en tweede elektroden door een isolerende laag die op de eerste en tweede elektroden is aangebracht. In het geval dat de eerste en tweede elektroden (¾) een gelijkspanning van respektievelijk 8200354 % ' ♦ PHN 10.250 2 +V en -V of op een wisselspanning net effectieve waarde V warden . . gehouden en aan de derde elektroden een variabele spanning Vg wordt toegevoerd, dan zijn de op de derde elektroden werkende elektrostatische krachten zodanig dat de derde elektroden slechts twee 5 ‘ stabiele posities kunnen innemen. De derde elektroden kunnen óf tegen de eerste steunplaat óf tegen de tweede steunplaat aanliggen.

Ligt een derde elektrode tegen één van de steunplaten aan, dan kan de spanning Vg op de derde elektrode, afhankelijk van de dikte van de isolerende laag, tot nagenoeg +v of -V toenemen voordat deze omklapt 10 naar de andere steunplaat. Door dit bistabiele karakter bezit de weergeef inrichting een zeer grote drempelspanning en een geheugen.

Deze eigenschappen maken het mogelijk cm grote matrix-weergeefinrichtingen te verwezenlijken. Bij een dergelijke matrix-weergeef inrichting vormen de eerste elektroden bijvoorbeeld de rij-elektroden en de 15 tweede elektroden de kolcmeléktroden van de weergeef inrichting en zijn alle derde elektroden elektrisch doorverbonden.

Het vervaardigen van de beweegbare derde elektroden geschiedt met een zogenaamde onderetstechniek. Hierbij wordt op een tussenlaag een laag aangebracht, waarin het patroon van derde elektroden met verende 20 elementen en openingen in het weergeef gedeelte wordt uitgeëtst.

Vervolgens wordt via de randen en de openingen in het weergeef gedeelte het materiaal van de tussenlaag weggeëtst. Hiermee wordt doorgegaan totdat alleen de verende elementen nog door middel van een pilaartje met het substraat zijn verbonden. Op deze wijze is het mogelijk kleine 25 verend bevestigde elektrode te maken, die zeer vlak zijn en nagenoeg vrij zijn van mechanische spanningen. Op bovenbeschreven wijze zijn 2 derde elektroden met een oppervlakte van 0,5 x 0,5 urn gemaakt met openingen van 4^um diameter op een steek van 20^um. Een weergeef inrichting met dergelijke derde elektroden vertoonde een schakeltijd van 30 25 msec bij een afstand tussen de steunplaten van 25^um en bij stuur- spanningen van 30 V.

De bekende weergeef inrichting heeft echter het bezwaar dat bij kleinere derde elektroden een aanzienlijk contrastverlies optreedt en de stuurkarakteristiek asymnetrisch wordt.

35 Bij de bekende weergeefinrichting zijn de verende elementen, waarmee de derde elektroden aan één van de steunplaten zijn bevestigd, naast en in hetzelfde vlak als het van openingen voorziene weergeef-gedeelte gelegen. Hierdoor gaat oppervlak verloren voor het eigenlijke 8200354 I « EHN 10.250 3 \ weergeven. Het minimaal mogelijke oppervlak van de verende elementen wordt bepaald door het oplossend vermogen van de bij de vervaardiging van de derde elektroden gebruikte foto-etstechnieken. Dit heeft tot gevolg dat bij kleiner wordende derde elektroden de verende elementen 5 ' een steeds groter deel van het oppervlak van een derde elektrode in beslag nemen en het weergeefgedeelte een steeds kleiner deel van het oppervlak van een derde elektrode vormt. Bij kleiner wordende elektroden neemt dan ook de zogenaamde witheid., dat wil zeggen het effectief reflecterend oppervlak van een derde elektrode en dus ook 10 het contrast van het waargenomen beeld af.

Bij derde elektroden met een oppervlakte van ongeveer 0,5 x 2 0,5 mm zijn de ten gevolge van de verende elementen optredende veerkrachten klein ten opzichte van de elektrostatische krachten. Bij kleiner wordende derde elektroden nemen de totale elektrostatische 15 krachten af terwijl door de afnemende grootte van de verende elementen de veerkrachten echter sterk toenenen. Bij kleinere elektroden zijn de veerkrachten dan ook niet meer te verwaarlozen. Het gevolg van de relatief grote veerkrachten is, dat een asymmetrische stuurkarakteris-tiek wordt verkregen, die veel minder ideaal is voor matrixaansturing. 20 Het is dan ook het doel van de uitvinding een weergeef in richting voorzien van kleine derde elektroden aan te geven, waarmee beelden met een hoog contrast kunnen worden waargenomen. Een weergeef-inrichting van een in de aanhef genoemde soort wordt daartoe volgens de uitvinding gekenmerkt, doordat de verende elementen van de derde 25 elektroden ander de weergeefgedeelten van de derde elektroden zijn aangebracht. Hierdoor kan het gehele oppervlak van een derde elektrode als weergeefgedeelte worden benut. Door deze constructie is de witheid onafhankelijk geworden van de grootte van de derde elektroden. Hierdoor kunnen nagenoeg met behoud van contrast kleinere derde elektroden 30 dan voorheen worden vervaardigd. Daar de verende elementen onder het weergeefgedeelte zijn aangebracht kan bij het ontwerpen van de verende elementen het volledige oppervlak onder de weergeef elementen worden benut. Door deze grotere ontwerpvrijheid zijn gemakkelijk zeer kleine veerkonstanten te realiseren, zodat ook bij kleine derde 35 elektroden de optredende veerkrachten te verwaarlozen zijn ten opzichte van de elektrostatische krachten. Voorts kunnen onder het weergeefgedeelte meer verende elementen worden aangebracht dan strikt noodzakelijk is, hetgeen de betrouwbaarheid (redundancy) van de weergeef- 8200354 , * , 1 PHN 10.250 4 inrichting verhoogt. Bovendien zijn voor het vervaardigen van de verende elementen niet de zeer nauwkeurige fotolithografische processen benodigd, zoals in het geval de verende elementen in hetzelfde vlak zijn gelegen als het weergeef gedeelte.

5 ' Volgens de uitvinding kunnen nu ook weergeefelementen met kleine afmetingen worden vervaardigd, die een nagenoeg ideale hysterese-curve met de daarbij behorende grote drempelspanning en een geheugen bezitten. Deze eigenschappen zijn vereist voor het realiseren van grote natrix-weergeef inrichtingen. Een dergelijke weergeef inrichting 10 wordt volgens de uitvinding gekenmerkt, doordat de eerste elektroden een eerste stelsel van stripvormige elektroden vormen, doordat de tweede elektroden een tweede stelsel van stripvormige elektroden vormen, doordat de derde elektroden een derde stelsel van stripvormige elektroden vormen, waarbij de elektroden van het derde stelsel de 15 elektroden van het tweede stelsel nagenoeg loodrecht kruisen.

Een geschikte uitvoeringsvorm wordt gekenmerkt, doordat de eerste elektroden een gemeenschappelijke elektrode vormen.

Hierdoor wordt het uitrichten van elektroden op de eerste steunplaat ten opzichte van elektroden op de tweede steunplaat vermeden. De 20 elektroden van het tweede stelsel vormen hierbij bijvoorbeeld de rij elektroden en de elektroden van het derde stelsel de kolomelektroden van de matrix. Aan een rij- en een kolcmelektrode worden zodanige spanningspulsen toegevoerd dat alleen het weergeef element op het kruispunt van een rij- en een kolcmelektrode omklapt. De grote 25 drempelspanning vóórkant hierbij dat halfgeselekteerde weergeefelementen omklappen.

Dergelijke matrixweergeefinrichtingen kunnen bijvoorbeeld toegepast worden als telefoondisplay, computerterminal, teletext-display en in het algemeen als alphanumeriek display. Het aantal weer 30 te geven regels tekst is daarbij afhankelijk van het aantal rij elektroden en het aantal kolomelektroden per karakter.

Een verdere uitvoeringsvorm wordt gekenmerkt, doordat de tweede steunplaat wordt gevormd door een half geleiderlaag, waarin een stelsel van in rijen en kolommen gerangschikte geheugenelementen 35 zijn aangebracht, welke geheugenelementen kunnen worden aangestuurd en van informatie worden voorzien met behulp van een op de halfgeleider laag aangebrachte matrix van rij- en kolomelektroden, doordat de derde elektroden worden gevormd door een stelsel van in rijen en 8200354 * .

I f PHN 10.250 5 kolomen gerangschikte beeldelektroden en doordat elke beeldelektrode net een geheugenelement in de halfgeleiderlaag is verbonden. Hierbij vindt het inschrijven van de informatie niet neer tegelijkertijd plaats met maar gescheiden van het omklappen van de beweegbare derde elektroden.

5 ' Het inschrijven van de informatie geschiedt in de half geleiderlaag, waarbij de informatie voor elk beeldelement wordt opgeslagen in het bijbehorende geheugenelement. De geheugenelementen worden aangestuurd en van informatie voorzien door middel van een matrix van rij- en kolom-elektroden. Nadat een rij van geheugenelementen van informatie is 10 voorzien kan de volgende rij van geheugenelementen van informatie worden voorzien, daar de geheugenelementen van de eerder aangestuurde rij de voor het omklappen van de beweegbare derde elektroden benodigde informatie vasthouden. Voor het aansturen van de volgende rij behoeft dan ook niet meer te woeden gewacht totdat de beweegbare derde elektroden 15 van de vorige rij zijn cmgeklapt. Het inschrijven van de informatie geschiedt op elektronische en niet meer qp mechanische wijze.

Het inschrijven van de informatie kan daardoor sneller geschieden terwijl ook het met de ingeschreven informatie overeenkomstige beeld sneller kan worden waargenomen.

20 Zoals uiteengezet kunnen door de verende elementen onder het weergeefgedeelte aan te brengen kleine beweegbare derde elektroden worden vervaardigd. Voor het weergeven van beelden met een hoge informatie-dichtheid zijn niet alleen kleine beeldelementen maar, vooral in gevallen waarin de weergeef inrichting is voorzien van een halfgeleider-25 laag voor het snel inschrijven van de informatie, zijn ook snelle beeldelementen vereist. Bij de weergeefelementen waarbij de verende elementen in hetzelfde vlak zijn gelegen als het weergeefgedeelte, dienen voor het verkrijgen van een redelijke witheid de openingen in het weergeefgedeelte betrekkelijk klein te worden gehouden. Bij de 30 weergeef elementen volgens de uitvinding waarbij de verende elementen zich onder het weergeefgedeelte bevinden, geeft de hierbij verkregen hogere witheid een grotere vrijheid met betrekking tot de grootte van de openingen in het weergeefgedeelte. Met behoud van een redelijk grote witheid kunnen in het weergeefgedeelte grotere openingen dan 35 voorheen worden aangebracht. Door de grotere openingen worden ten gevolge van de verminderde weerstand in de vloeistof snellere weergeef-elementen verkregen. Een verdere uitvoeringsvorm van een weergeef-inrichting volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat de openingen 8200354 « · , « EHN 10.250 6 openingen in het weergeef gedeelte van een derde elektrode een zodanige grootte hebben dat de schakeltijd van de derde elektroden kleiner is dan 1/25 sekande. Voor het weergeven van lopende televisiebeelden zijn ongeveer 25 beelden per sekonde benodigd.. De grootte van de 5 ' openingen in het weergeefgedeelte kan nu zodanig gekozen warden dat de schakeltijden van de derde elektroden klein zijn ten opzichte van de beeldtijd (1/25 sek.) van een televisiebeeld. Door een geschikte keuze van de grootte van de openingen kunnen schakeltijden kleiner dan bijvoorbeeld 1 msec, warden verkregen. Hiermee kunnen grijsschalen 10 worden gemaakt, door de derde elektroden gedurende fracties van een beeldtijd aan te sturen. De weergeef inrichting is daarmee geschikt voor het weergeven van zwart-wit televisiebeelden.

Een verdere uitvoeringsvorm wordt gekenmerkt doordat de naar de eerste steunplaat toegekeerde oppervlakken van de derde elektroden 15 ten minste twee stelsels van in verschillende kleuren licht reflekterende elektroden vormen. Door de naar de eerste steunplaat toegekeerde oppervlakken van de derde elektroden afwisselend rood, groen en blauw licht te laten reflekteren is het mogelijk kleurentelevisiebeelden weer te geven.

20 Een andere uitvoeringsvorm waarmee kleurenbeelden kunnen warden weergegeven wordt gekenmerkt, doordat op de eerste elektroden ten minste twee stelsels van in verschillende kleuren licht doorlatende filters zijn aangebracht.

Een werkwijze voor het vervaardigen van een weergeefinrichting 25 volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, door het bevatten van de volgende stappen: a) het aanbrengen van een eerste laag van een materiaal, dat etsbaar is met een eerste etsmiddel, op een substraat, b) het aanbrengen van een tweede laag van een materiaal dat 30 etsbaar is met een tweede etsmiddel, c) het met behulp van een foto-etsmetbode en het tweede etsmiddel aanbrengen van het patroon van verende elementen in de tweede laag, d) het aanbrengen van een derde laag van hetzelfde materiaal 35 als de eerste laag, e) het met behulp van een foto-etsmethode en het eerste etsmiddel aanbrengen van openingen in de derde laag ter plaatse waar de verende elementen aan een te vormen weergeef element bevestigd dienen 8200354 EHN 10.250 7 * * te blijven, .....- f) het aanbrengen van een vierde laag van een irateriaal dat etsbaar is met een derde etsmiddel, g) het met behulp van een foto-etsmethode en het derde etsmiddel 5 ' aanbrengen in de vierde laag van het patroon van weergeefgedeelten voorzien van een groot aantal gaatjes, h) het met het tweede etsmiddel aanbrengen van gaatjes in die gedeelten van de verende elementen die aan het weergeef gedeelte bevestigd' zijn, waarbij de cpeningen in het weergeef gedeelte als 10 masker dienen, en i) het verwijderen van de derde laag en gedeelten van de eerste laag door onderetsing via de gaatjes en randen in de vierde en tweede laag met het eerste etsmiddel.

Ben verdere uitvoeringsvorm van een dergelijke werkwijze 15 wordt gekenmerkt, doordat a) de eerste laag van aluminium is, b) na het aanbrengen van de eerste laag van aluminium de gebiedjes van deze laag welke aan de steunplaat bevestigd dienen te blijven, worden geëloxeerd, en doordat 20 c) bij het verwijderen van de eerste laag door onderetsing alleen de niet geëloxeerde gedeelten van de aluminiumlaag worden weggeëtst.

Nog een verdere uitvoeringsvorm wordt gekenmerkt, doordat de tweede laag een galvanisch aangegroeide nikkellaag is. Door het 25 galvanisch aangroeien worden verende elementen verkregen, die nagenoeg vrij zijn van mechanische spanningen. Nog weer een verdere uitvoeringsvorm wordt gekenmerkt, doordat de vierde laag een zilverlaag is.

De uitvinding wordt bij wijze van voorbeeld nader toegelicht aan de hand van bijgaande tekening, waarin 30 figuur 1a en 1b schematische tekeningen zijn voor het verklaren van het werkingsprincipe van de weergeef inrichting, figuur 2 schematisch een doorsnede van een eerste uitvoeringsvorm van een weergeef inrichting volgens de uitvinding toont, figuur 3a t/m 3e een eerste werkwijze voor het vervaardigen van een 35 beweegbare elektrode toelichten, figuur 3f een tweede werkwijze voor het vervaardigen van een beweegbare elektrode toelicht, figuur 4a schematisch een doorsnede van een tweede uitvoeringsvorm 8200354 PHN 10.250 8 van een weergeef inrichting volgens de uitvinding toont, figuur 4b een struktuurschema van de in fig. 4a getoonde inrichting weergeeft, figuur 5a en 5b het principe van een derde uitvoeringsvorm van een 5 ' weergeef inrichting volgens de uitvinding toelichten, en figuur 6 schematisch een deel van een vierde uitvoeringsvorm van een weergeef inrichting volgens de uitvinding toont.

Aan de hand van figuur 1a en 1b zal het werkingsprincipe worden verklaard van een tussen twee elektroden door elektrostatische 10 krachten beweegbare derde elektrode, zoals bij een weergeef inrichting volgens de uitvinding. In figuur 1a zijn schematisch twee vaste elektroden 1 en 2 aangegeven op een onderlinge afstand d. Tussen de elektroden 1 en 2 bevindt zich een beweegbare elektrode 3 op een afstand x van elektrode 1. Op de elektroden 1 en 2 zijn isolerende 15 lagen 4 en 5 aangebracht met een dikte ^ d. De derde elektrode 3 kan zich daardoor bewegen tussen de uiterste standen x = $denx=d-ad.

Aan de elektroden 1 en 2 worden spanningspulsen +V en -V toegevoerd, terwijl aan de derde elektrode 3 gelijktijdig een variabele spannings- puls Vg wordt toegevoerd. Bij nagenoeg gelijke diëlektrische konstante 20 van de vloeistof en de isolerende lagen wordt op de elektrode 3 per oppervlakte-eenheid een naar elektrode 2 gerichte elektrostatische kracht pi = % ζ: ^ en een naar elektrode 1 gerichte elektro- d-x v+Vct 2 statische kracht p2 = ½ £ (k; uitgeoefend, waarin £ de diëlék- Λ trische konstante van het medium tussen de elektroden 1 en 2 is.

25 De stippellijn die het evenwicht tussen deze krachten weergeeft, is in figuur 1b met verwijzingscijfer 8 aangegeven. Deze lijn 8 snijdt de lijn x = 8 d bij een spanning Vg = -V + dV en de lijn x = d- ScL bij een spanning Vg = +V- &V. Het evenwicht van elektrode 3 is uiteraard labiel want als de elektrode 3 vanuit de evenwichtstoestand over 30 een kleine afstand wordt bewogen, wordt de elektrostatische kracht tussen de elkaar naderende elektroden groter en wordt de elektrostatische kracht tussen de zich verwijderende elektroden kleiner.

De derde elektrode 3 heeft hierdoor in het gebied van spanningen Vg tussen -V + bv en +V- W slechts twee stabiele toestanden, namelijk 35 tegen de isolerende laag 4 bij x = 6 d en tegen de isolerende laag 5 bij x = d- 5d. Ligt de elektrode 3 bijvoorbeeld aan tegen de isolerende laag 4 dan kan de spanning Vg toenemen tot nagenoeg V- ίν voordat de derde elektrode 3 omklapt naar elektrode 2. De spanning Vg kan nu 8200354 PHN 10.250 9 «.

, 2 weer afnemen tot nagenoeg -V+&V voordat de elektrode 3 weer naar elektrode ! terugklapt. De elektrode 3 doorloopt op deze wijze een nagenoeg ideale hysteresislus, welke door de lijn 9 is aangegeven.

De inrichting bezit hierdoor een grote drempelspanning en een 5 ‘ geheugen.

Een eerste uitvoeringsvorm van een matrixweergeefinrichting volgens de uitvinding gebaseerd op het bovenbeschreven principe wordt toegelicht aan de hand van figuur 2, die een doorsnede van de inrichting toont. De inrichting bevat twee evenwijdige steunplaten 10 en 10 11, waarvan tenminste de steunplaat 10 transparant is. De steunplaten 10 en 11 zijn bijvoorbeeld van glas of van een ander materiaal. Op de steunplaat 10 is een transparante elektrode 12 aangebracht. Op de steunplaat 11 zijn stripvormige elektroden 13 aangebracht. De elektroden 12 en 13 hebben een dikte van ongeveer 0,1yUm en zijn ver- 15 vaardigd van bijvoorbeeld indium- en/of tinoxide. Op de elektroden 12 en 13 zijn 1 a 2^um dikke elektrisch isolerende lagen 14 en 15 van kwarts aangebracht. De inrichting bevat verder een aantal schematisch aangegeven beweegbare elektroden 16 die door middel van een aantal verende elementen met de isolerende laag 14 zijn verbonden.

20 De elektroden 16 zijn door middel van hun verende elementen in één richting doorverbonden en vormen stripvormige elektroden, die de elektroden 13 nagenoeg loodrecht kruisen. De konstruktie en de vervaardiging van de elektroden 16 zal nog nader worden toegelicht aan de hand van figuur 3. Het naar de transparante steunplaat 10 toegekeerde 25 oppervlak van de elektroden 16 is reflekterend. De steunplaten 10 en 11 worden qp afstand gehouden en de inrichting wordt af gedicht door een rand afdichtingsmiddel 17. De ruimte tussen de steunplaten 10 en 11 is gevuld met een ondoorzichtige, niet geleidende vloeistof 18, waarvan de kleur kantras teert met de diffuus reflekterende kleur van 30 de elektroden 16. De vloeistof 18 wordt bijvoorbeeld gevormd door een oplossing van sudan-zwart in tolueen. Door het aanleggen van spanningen op de elektroden 12, 13 en 16 kunnen de elektroden 16 van de ene in de andere stabiele toestand worden gestuurd. Bevinden de elektroden 16 zich tegen de isolerende laag 14 dan wordt door de elektroden 16 het 35 omgevingslicht gereflekteerd. Bevinden de elektroden 16 zich tegen de isolerende laag 15 dan zijn de elektroden 16 aan de waamemingszijde door de transparante steunplaat 10 niet zichtbaar en wordt het omgevingslicht door de vloeistof 18 geabsorbeerd of althans alleen in de kleur 8200354 • 1 PHN 10.250 10 ...... van de vloeistof 18 gereflekteerd. De inrichting vormt een zogenaamde iratriKweergeefinrichting, waarbij de stripvormige elektroden 13 bijvoorbeeld de rijelektroden en de stripvormige elektroden 16 de kolcmelektroden van de inrichting vormen.

5 ‘ Bij het inschrijven van het beeld wordt uitgegaan van de toestand dat alle derde elektroden 16 zich aan de zijde van de tweede steunplaat 11 bevinden. De rijelektroden 13 en de gemeenschappelijke elektrode 12 worden respektievelijk op een spanning V en 0 volt gehouden. De informatie voor een aangestuurde rijeléktrode 13 wordt 10 gelijktijdig op alle kolcmelektroden aangeboden. Aan de kolcmelektroden waarvan de elektrode 16 op het kruispunt met de aangestuurde rijeléktrode 13 naar de eerste steunplaat 10 moet cmklappen, warden spanningspulsen van 2V toegevoerd terwijl aan de overige kolcmelektroden 2 spanningspulsen van V3 V worden toegevoerd. Na het inschrijven kunnen 15 alle elektroden 16 weer naar de tweede steunplaat 11 gebracht warden door gelijktijdig alle kolcmelektroden kortstondig op 0 V te brengen.

In figuur 3a is een bovenaanzicht van een beweegbare elektrode 16 weergegeven. Het weergeef gedeelte 20 ervan wordt gevormd door een van een groot aantal openingen 21 voorziene diffuus reflekterende 20 zilveren laag. Onder het weergeefgedeelte 20 is een viertal verende elementen 22 aangebracht, die in de figuur gearceerd zijn aangegeven.

De uiteinden van de verende elementen 22 die aan het weergeefgedeelte 20 zijn bevestigd, zijn aangegeven door de stippellijnen 23. Deze uiteinden 23 zijn voorzien van openingen, die corresponderen met ope-25 ningen 21 in het weergeefgedeelte 20. De andere uiteinden 25 van de verende elementen 22 zijn door middel van pilaartjes 26 met de steun-: plaat verbonden. Doordat de verende elementen 22 zich onder het weergeefgedeelte 20 bevinden wordt het volledige oppervlak van de beweegbare elektrode 16 benut voor het weergeven. Doordat voorts het 30 gehele oppervlak van het weergeefgedeelte 20 gebruikt kan worden voor het ontwerpen van de verende elementen 22 kunnen op eenvoudige wijze kleine veerkonstanten gerealiseerd worden, zodat ock bij elektroden met kleine afmetingen de veerkrachten verwaarloosbaar zijn ten opzichte van de elektrostatische krachten. Voor de beweegbare elektrode 35 16 zijn in principe twee verende elementen 22 voldoende. Omdat de verende elementen 22 zich onder het weergeefgedeelte bevinden kunnen meer verende elementen 22 warden aangebracht, hetgeen de redundancy van de inrichting vergroot. Het vervaardigen van de beweegbare elek- 8200354 H3N 10.250 11 * troden 16 wordt toegelicht aan de hand van figuur 3b t/m 3f, die telkens een doorsnede langs de lijn III-III uit figuur 3a tonen tijdens de verschillende stadia van de vervaardiging. In figuur 3b is een steunplaat 30 weergegeven waarop een 0,2^um dikke stripvormige 5 ' elektrode 31 en een 1,5^um dikke isolerende laag 32 zijn aangebracht.

Op deze lagen wordt eerst een Q,4yUm dikke aluminiumlaag 33 aangebracht, waarop vervolgens een 0,25^um dikke nikkellaag 34 wordt aangebracht.

Het aanbrengen van de nikkellaag 34 geschiedt door het galvanisch aan-grceien van deze laag uit een nikkelsulf amaatbad. Hierdoor wordt 10 een nikkellaag 34 verkregen die vrij van mechanische spanningen aanligt tegen de aluminiumlaag 33. Mat behulp van een foto-etsmethode wordt in de laag 34 de vorm van de verende elementen 22 uitgeëtst, waarbij met verwij zingscij fer 23 de uiteinden van de verende elementen 22 die aan het nog te vormen weergeefgedeelte 20 bevestigd dienen te worden, zijn 15 aangegeven (fig. 3c). De beweegbare elektroden 16 zijn in één richting door middel van de verende elementen 22 elektrisch doorverbonden (zie fig. 3a). Het etsmiddel is daarbij salpeterzuur, dat wel de nikkellaag 34 maar niet de aluminiumlaag 33 aantast. Doordat de verende elementen 22 niet meer zo klein mogelijk behoeven te worden uitgevoerd kan bij 20 het vervaardigen van deze elementen 22 met minder nauwkeurige foto-lithografische processen worden volstaan. Vervolgens wordt een 0,3yum dikke aluminiumlaag 35 aangebracht, over de nikkellaag 34 en de vrij-liggende delen van de aluminiumlaag 33. In de aluminiumlaag 35 worden vier vensters 36 geëtst ter plaatse van de uiteinden 23 van 25 de verende elementen 22 (zie fig. 3d). Over het geheel wordt een zilveren laag met een dikte van 0,3yum aangebracht. In deze laag wordt vervolgens met een foto-etsmethode het patroon van het weergeefgedeelte 20 met openingen 21 geëtst (fig. 3e). Het etsmiddel is daarbij een ijzernitraatoplossing, dat de onderliggende aluminiumlaag 35 en de 30 nikkellaag 34 niet aantast . Vervolgens worden met salpeterzuur openingen 24 in de uiteinden 23 van de verende elementen 22 geëtst, waarbij de openingen 21 in het weergeefgedeelte 20 als masker dienen. Hierna worden de aluminiumlaag 35 en de aluminiumlaag 33 weggeëtst door zogenaamde onderetsing via de openingen 21 in het weergeefgedeelte 20, de openingen 35 24 in de uiteinden 23 van de verende elementen 22 en via de randen van de verende elementen 22. Als etsmiddel wordt natronloog gebruikt dat wel de aluminiumlagen 35 en 33 aantast maar niet de nikkellaag 34 en de zilverlaag 37. Met etsen wordt gestopt op het moment dat alleen de 8200354 « « PHN 10.250 12 — -uiteinden 25 van de verende elementen 22 nog door middel van een aluminiumpilaartje 26 met de steunplaat 30 zijn verbonden (fig. 3f).

Een tweede uitvoeringsvorm van een werkwijze voor het vervaardigen van beweegbare elektroden 16 wordt toegelicht aan de 5 " hand van figuur 3g. Op dé isolerende laag 32 wordt eerst weer een aluminiumlaag 33 aangetracht. Op deze laag 33 wordt vervolgens een laag 38 van een fotolak aangebracht, waarin op bekende wijze openingen 39 worden aangebracht. De openingen 39 corresponderen met de gebiedjes in de aluminiumlaag 33 waarmee de uiteinden 25 van de verende elementen 10 22 aan de steunplaat 30 zijn verbonden (zie fig. 3a). Vervolgens wordt het aluminium ter plaatse van de openingen 39 geëloxeerd. In de figuur zijn deze gebiedjes met verwijzingseijfer 40 aangegeven.

Hierna wordt de fotolaklaag 38 weer verwijderd. De werkwijze verloopt verder hetzelfde als beschreven aan de hand van fig. 3b t/m 3f met 15 uitzondering van de laatste etsstap. Hierbij wordt geëtst met gekon-centreerd fosforzuur dat wel de aluminiumlagen aantast maar niet de geëloxeerde gebieden 40.

Op bovenbeschreven wijzen kunnen zeer kleine beweegbare elektroden 16 warden vervaardigd. De oppervlakte van het weergeef- 2 20 gedeelte 20 bedraagt bijvoorbeeld 200 x 200^um en het weergeefgedeelte is bijvoorbeeld voorzien van openingen 21 met een diameter van 6^,um op een onderlinge afstand van 20^um.

Een tweede uitvoeringsvorm van een weergeef inrichting volgens de uitvinding wordt toegelicht aan de hand van figuur 4a en 4b.

25 In fig. 4a is schematisch een doorsnede van de weergeef inrichting weergegeven. De onderste steunplaat wordt gevormd door een half geleiderlaag 50 van bijvoorbeeld silicium. In deze halfgeleiderlaag 50 is een stelsel van in rijen en kolommen gerangschikte geheugenelementen 52 aangebracht. De geheugenelementen 52 kunnen van informatie worden 30 voorzien met behulp van een op de halfgeleiderlaag 50 aangebrachte matrix van rijelektroden 53 en kolcmelektroden 54, die op de kruispunten van elkaar zijn geïsoleerd. Over deze structuur is een siliciumoxide-laag 55 aangebracht, waarop stripvormige elektroden 56 zijn aangebracht. Over de elektroden 56 is een isolerende kwartslaag 58 aangebracht, 35 waarop afzonderlijke, verend bevestigde elektroden 59 zijn aangebracht op dezelfde wijze als beschreven aan de hand van fig. 2 en 3. Elke elektrode 59 is via een opening 57 in de lagen 55 en 58 verbonden met een. geheugenelement 52. Op de andere steunplaat 60 is een gemeenschap- 82 0 0 3 54 • >**··» « · PHN 10.250 13 pelijke elektrode 61 aangebracht, die bedekt is net een isolerende ------- kwartslaag 62. Tussen de steunplaten 50 en 60 bevindt zich weer een ondoorzichtige vloeistof.

De werking van de v^ergeef inrichting wordt toegelicht aan de 5 ' hand van fig. 4b, die een structuurschema van de inrichting toont.

Elk geheugenelement wordt gevormd door een veldeffekttransistor 65, waarvan de gate en de source zijn verbonden met respektievelijk een rijelektrode 53 en een koloneléktrode 54. De drain van de transistor is verbonden met een beweegbare derde elektrode 59. Een rijelektrode 10 53 wordt aangestuurd zet een positieve spanningspuls. De net een aangestuurde rijelektrode 53 verbonden transistoren 65 worden hierdoor geleidend. De informatie voor een aangestuurde rijelektrode 53 wordt gelijktijdig op alle kolcmelektroden 54 aangeboden. De aangeboden spanningspulsen laden de bijbehorende elektroden 59 op. Op deze wijze 15 worden alle rijelektroden 53 achtereenvolgens aangestuurd en de bijbehorende elektroden 59 van lading voorzien. De lading op de elektroden 59 van een rijelektrode 53 kan niet weglekken omdat na het aansturen van een rijelektrode 53 de transistoren 65 weer in de nietgeleidende toestand konen. Afhankelijk van het al of niet aanwezig zijn van een 20 lading klapt een elektrode 59 onder invloed van de spanningen op de elektroden 56 en 61 cm naar de steunplaat 60. Daar het inschrijven van de informatie elektronisch geschiedt en de inschrijf tijd niet meer bepaald wordt door de tijd benodigd voor het omklappen van de elektroden 59 kan het inschrijven sneller geschieden en kan ook het 25 met de ingeschreven informatie overeenkomstige beeld sneller warden waargenomen. In plaats van een enkele transistor kunnen de geheugen-elementen ook van meerdere transistoren en/of kondensatoren worden voorzien.

Een derde uitvoeringsvorm van een weergeef inrichting 30 volgens de uitvinding, die geschikt is voor het weergeven van zwart-wit televisiebeelden, wordt toegelicht aan de hand van figuur 5. In figuur 5a is schematisch een elementaire cel van een derde elektrode 82 net opening 83 geschetst, die in een met een vloeistof 81 gevulde cilinder 80 over een afstand h beweegt tussen een eerste elektrode 84 35 en een tweede elektrode 85. Bij een spanningsverschil V tussen de eerste elektrode 84 en de tweede elektrode 85, waarbij de derde elektrode 82 met één van deze elektroden verbonden is, wordt de over-steektijd T bij benadering gegeven door de volgende formule: 8 2 0 0 3 54 « * EHN 10.250 14 T sV (1) c^r aj waarin ‘'Z en £ respektievelij k de viskositeit en de diëlektrische konstante van de vloeistof 81 zijn en D en A de diameter van respek-5' tievelijk de derde elektrode 82 en de opening 83 zijn.

Voor een met tolueen gevulde inrichting is fl = 0.6 10 ^Isec m 2 en £ = 2.13 10 Fm. Bij een afstand h = 25.10 m tussen de eerste —g en tweede elektrode 84 en 85 en een diameter D = 20.10 m van de derde elektrode 82 wordt de oversteektijd gegeven door: 10 (2)

In figuur 5b is deze oversteektijd T uitgezet als funktie van de diameter A van de opening 83 voor het geval V = 50 Volt. Tevens is rechts in fig. 5a de witheid W d.w.z. het effèktief reflekterend 15 oppervlak van de elektrode 82 uitgezet als funktie van de diameter A van de opening 83. Uit de figuur blijkt dat het realiseren van een korte oversteektijd T, d.w.z. een snel display, ten koste gaat van de witheid W, en dus ook ten koste van het kontrast. Het is echter mogelijk snelle derde elektroden 83 te. vervaardigen met een relatief 20 groot kontrast. In de in figuur 5a aangegeven situatie bezitten derde elektroden 83 met een oversteektijd T = 0,88 msek. een witheid W = 0,75.

De oversteektijd T kan nog verkleind worden door de afstand h te verkleinen en/of de spanning V te vergroten. Wordt bij verkleining van de afstand h uitgegaan van gelijkblijvende elektrostatische krachten 25 op de derde elektroden 82 dan dient de spanning V eveneens verkleind te-worden, waarbij in dat geval de oversteektijd T in dezelfde mate kleiner wordt als h. Daar de oversteektijd T omgekeerd evenredig is met V2 wordt bij verhoging van de spanning V de oversteektijd T nog veel kleiner.

30 Door de korte oversteektijden T kunnen met een weergeef- inrichting volgens de uitvinding zwart-wit televisiebeelden worden weergegeven. Voor het weergeven van lopende televisiebeelden zijn nagenoeg 25 beelden per sekonde nodig. Doordat nu schakelt ij den T te realiseren zijn die klein zijn ten opzichte van de beeldtijd 35 kunnen grijsschakelen gemaakt worden door derde elektroden 82 gedurende frakties van een beeldtijd aan te sturen.

Een weergeef inrichting voor het weergeven van zwart-wit v televisie bezit dezelfde optouw als de in figuur 4a getoonde inrichting, 8200354

« V

EHN 10.250 15 > ........net dit verschil dat elk geheugenelement 52 is voorzien van een teller/ die het aantal klokpulsen telt waarmee de fractie bepaald wordt, waarin een derde elektrode wordt aangestuurd.

Volgens een verdere niet getekende uitvoeringsvorm worden 5 de beweegbare elektroden voorzien van afwisselend rood, groen en blauw reflékterende oppervlakken, waarmee kleurentelevisiebeelden kunnen warden weergegeven.

Een verdere uitvoeringsvorm van een weergeef inrichting volgens de uitvinding wordt toegelicht aan de hand van figuur 6, die 10 schematisch een deel van de weergeefinrichting toont. Op de transparante steunplaat 90 bevindt zich weer een transparante gemeenschappelijke elektrode 91. Op deze elektrode 91 zijn rood, groen en blauw lichtdoorlatende gebieden 92, 93 en 94 aangebracht. Over deze kleur*·* filters is weer een isolerende laag 95 aangebracht. Ligt een beweegbare 15 elektrode tegen bijvoorbeeld een gebied 92 aan dan wordt door deze elektrode rood licht gereflekteerd. Op deze wijze is het eveneens mogelijk kleurentelevisiebeelden weer te geven.

20 25 30 35 8200354

Claims (11)

1. Passieve wgergeefinrichting bevattende een eerste en een tweede steunplaat, waarvan ten minste de eerste steunplaat transparant is, eerste en tweede elektroden op de naar elkaar toegekeerde oppervlakken van respektievelijk de eerste en de tweede steunplaat, 5. waarbij ten minste de eerste elektroden transparant zijn, derde elektroden welke warden gevormd door een van openingen voorzien weergeef gedeelte, dat door middel van een aantal verende elementen aan één van de steunplaten is bevestigd en welke derde elektroden door elektrostatische krachten tussen de eerste en tweede elektroden beweeg-10 baar zijn, en voorts bevattende een ondoorzichtige vloeistof tussen de steunplaten waarvan de kleur kontras teert met de kleur van de naar de eerste steunplaat toegekeerde zijde van de derde elektroden, met het kenmerk, dat de verende elementen van de derde elektroden onder de weergeefgedeelten van de derde elektroden zijn aangebracht.

2. Passieve weergeef inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de eerste elektroden een eerste stelsel van stripvormige elektroden vormen, dat de tweede elektroden een tweede stelsel van stripvormige elektroden vormen, dat de derde elektroden een derde stelsel van stripvormige elektroden vormen, waarbij de elektroden 20 van het tweede stelsel de elektroden van het derde stelsel nagenoeg loodrecht kruisen.

3. Passieve weergeef inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de eerste elektroden een gemeenschappelijke elektrode vormen.

4. Passieve weergeefinrichting volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat de tweede steunplaat wordt gevormd door een half geleider laag, waarin een stelsel van in rijen en kolomen gerangschikte geheugenelementen zijn gevormd, welke geheugenelementen kunnen worden aangestuurd en van informatie worden voorzien met behulp 30 van een qp de half geleiderlaag aangebrachte matrix van rij- en kolorr elektroden, dat de derde elektroden warden gevormd door een stelsel van in rijen en kolomen gerangschikte beeldelektroden en dat elke beeldelektrode met een gebeugenelement in de half geleiderlaag is verbonden.

5. Passieve weergeef inrichting volgens conclusie 1, 2, 3 of 4, met het kenmerk, dat de openingen in het weergeef gedeelte van een derde elektrode een zodanige grootte hebben, dat de schakeltijd van de derde elektroden kleiner is dan 1/25 sekonde. 8200354 % tt PHN 10.250 17

6. Passieve weergeef inrichting volgens conclusie 1, 2, 3, 4 of 5, net het kenmerk, dat de naar de eerste steunplaat toegekeerde oppervlakken van de derde elektroden ten minste twee stelsels van in verschillende kleuren licht reflékterende elektroden vormen. 5

' 7. Passieve veergëefinrichting volgens conclusie 1, 2, 3, 4 of 5, met het kenmerk, dat op de eerste elektroden ten minste twee stelsels van in verschillende kleuren licht doorlatende filters zijn aangebracht.

8. Werkwijze voor het vervaardigen van een weergeef inrichting 10 volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de werkwijze de volgende stappen bevat: a) het aanbrengen van een eerste laag van een materiaal, dat etsbaar is met een eerste etsmiddel, op een substraat, b) het aanbrengen van een tweede laag van een materiaal dat 15 etsbaar is met een tweede etsmiddel, c) het met behulp van een foto-etsmethode en het tweede etsmiddel aanbrengen van het patroon van verende elementen in de tweede laag, d) het aanbrengen van een derde laag van hetzelfde materiaal 20 als de eerste laag, e) het met behulp van een foto-etsmethode en het. eerste etsmiddel aanbrengen van openingen in de derde laag ter plaatse waar de verende elementen aan een te vormen weergeefelement bevestigd dienen te blijven, 25 f) het aanbrengen van een vierde laag van een materiaal dat etsbaar is met een derde etsmiddel, g) het met behulp van een foto-etsmethode en het derde etsmiddel aanbrengen in de vierde laag van het patroon van weergeefgedeelten voorzien van een groot aantal gaatjes, 30 h) het met het tweede etsmiddel aanbrengen van gaatjes in die gedeelten van de verende elementen die aan het weergeefgedeelte bevestigd zijn, waarbij de openingen in het weergeefgedeelte als masker dienen, en i) het verwijderen van de derde laag en gedeelten van de eerste 35 laag door onderetsing via de gaatjes en randen in de vierde en tweede laag met het eerste etsmiddel.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat a) de eerste laag van aluminium is, 8200354 EHN 10.250 18 t b) na het aanbrengen van de eerste laag van aluminium de gebiedjes van deze laag welke aan de steunplaat bevestigd dienen te blijven, worden geëloxeerd, en doordat c) bij het verwijderen van de eerste laag door onderetsing 5 ' alleen de niet geëloxeerde gedeelten van de alimmiumlaag worden weggeëtst.

10. Werkwijze volgens conclusie 8 of 9, roet het kenmerk, dat de tweede laag een galvanisch aangegroeide nikkellaag is.

11. Werkwijze volgens conclusie 8, 9 of 10, met het kenmerk, dat 10 de vierde laag een zilverlaag is. 15 20 25 30 35 8200354