KR100294036B1 - 컬러변형가능한미러디바이스 - Google Patents

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Abstract

반도체 디바이스는 전자 회로에 의해 제어가능한 다수의 채색된 미러를 포함한다. 각 그룹의 채색된 미러는 가시 광선의 특정 파장을 흡수하거나 반사한다. 전자 신호는 각각의 미러가 입사 광선을 반사하는 경로를 제어한다. 이러한 컬러 변형가능한 미러 디바이스("DMD")를 제조하기 위한 제1 방법은 변형가능한 미러 디바이스 위에 색소 베어링 기판을 정렬하는 단계(52) 및 색소의 지정된 부분이 기판의 외부로 승화시키게 하는 단계 및 변형가능한 미러 디바이스의 특정 미러 소자들상에 농축하는 단계(54)를 포함한다. 채색된 변형가능한 미러 디바이스를 발생시키기 위한 제2 방법은 색소 구름내에 정전기적 전하를 발생시켜 충전된 구름을 DMD로 유도한다. 색소는 반대 전기 전하를 함유하는 선택된 미러로 이동한다.

Description

컬러 변형가능한 미러 디바이스
제1도는 변형가능한 미러 디바이스위에 정렬된 색소 베어링 기판의 사시도.
제2도는 전 컬러 영상을 발생시키는데 적합한 전형적인 3 컬러 패턴의 모식도.
제3a도 및 제3b도는 변형 가능한 미러 디바이스 상의 미러에 열적 색소 승화방법을 사용하는 양태를 도시한 도면.
제4도는 제2의 색소 베어링 기판 및 변형가능한 미러 디바이스의 사시도.
제5도는 본 발명의 양호한 실시예의 처리 공정을 도시한 흐름도.
제6도는 본 발명의 제2 실시예를 도시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10, 601 : 변형가능한 미러 디비아스 12, 40 : 필터 기판
14 : 미러 32a, 32b, 32c : 컬러 색소 원소
44a, 44b, 44c : 색소 원소 행 603 : 노즐
604 : 색소 구름
본 발명은 일반적으로 전자 디바이스 분야에 관한 것으로 특히, 변형가능한 미러 디바이스에 관한 것이다.
변형가능한 미러 디바이스는 능동 반도체 디바이스로 구성되는데, 이 능동 반도체 디바이스 상에는 최소한 1개의 행으로 이루어진 작은 편향가능한 미러들이 있다. 이 미러들은 입사되는 광선을 2개의 경로중 한 경로를 따라 개별적으로 반사시킨다. 전자 신호는 2개의 경로중 어느 경로를 따라 광선을 각 미러가 반사시키는 지를 결정한다. 변형가능한 미러 디바이스는 미러의 몇 개의 개별 행 또는 조밀하게 배치된 미러의 여러 행으로 제조될 수 있다. 미러의 밀도 때문에 후자의 형태가 단색성 음극선관에서의 해상도에 비견되는 영상을 발생시킬 수 있다.
변형가능한 미러 디바이스 시스템을 채색하는 것은 오늘날까지 그 문제점을 해결할 수 없었다. 전 컬러 변형가능한 미러 디바이스 시스템에 대한 한가지 해결방법은 각각 상이한 원색 컬러 소오스 또는 컬러 필터를 갖는 3개이 변형가능한 미러 디바이스를 사용하는 것이다. 3개의 단색성 변형가능한 미러 디바이스 영상들은 1개의 영상으로 조합되어 원하는 3 컬러 화상을 발생시킨다. 이 시스템은 복잡한 칩 정렬, 출력 수렴, 과도한 비용 및 관련된 광학 시스템의 패키지 크기 등의 단점들을 갖는다.
그러므로, 컬러 광선을 변조시키기 위한 양호한 방법은 소망된 컬러 영상을 발생시키도록 개조된 1개의 변형가능한 미러 디바이스 칩을 사용하는 것이다. 그러나, 단지 개별 미러의 매트릭스 위에 채색된 창의 매트릭스를 정렬시키는 것만으로는 만족스럽지 않다. 변형가능한 미러 디바이스에 충돌하는 비변조된 광선은 외부에서 개별 미러에 최종 가시 광학 축으로 떨어져서 공급된다. 그러므로, 입사광선은 사람의 눈으로 관측되기 전에 필터 창 구조물을 2회 통과한다. 그러므로, 변조된 광선은 2개의 상이한 채색된 창 소자를 통과한다. 그 기하학적 필요조건은 매우 복잡하다.
그러므로, 미러 소자들에 응력을 가하지 않고, 미러 소자 상에 색소가 광학적 기계적 특성을 가질 수 있는 색소 물질의 정밀하고 정확한 배치를 제공하는 단일 칩 변형가능한 미러 디바이스 컬러 시스템에 대한 요구가 높아졌다.
본 발명에 따르면, 종래의 컬러 변형가능한 미러 디바이스 시스템에 관련된 단점 및 문제점을 제거하거나 감소시킨 변형가능한 미러 디바이스가 제공된다. 다수의 변형가능한 미러 및 이를 제어하기 위한 전자 회로를 포함하는 반도체 디바이스가 기술되어 있다. 이 미러들은 2개의 가능한 광선 경로중 한 경로를 따라 입사광선을 반사시키도록 선택적으로 작용할 수 있다. 이 미러는 최소한 2개 그룹으로 분할될 수 있다. 각각의 그룹은 최소한 2 컬러 특성을 발생시키기 위해 입사 광선의 특정 파장 또는 파장들을 흡수한다.
본 발명의 한가지 기술적 장점은 변형가능한 미러 디바이스의 개별 미러 소자 상에 컬러를 정밀하고 정확하게 배치시킬 수 있다는 것이다. 특정 컬러는 거시레벨에서 관측될 때 전 컬러 디스플레이를 발생시키도록 배열될 수 있다.
본 발명의 다른 기술적 장점은 본 발명의 방법이 어떤 레벨에서도 변형가능한 미러 디바이스 처리 화학 물질과 상호작용하지 않는다는 것이다. 컬러링 방법은 얇은 에어 갭을 가로질러 기판으로부터 개별 미러 소자 상에 색소를 승화시킴으로써 달성된다. 이 방법은 거의 완전한 전자 디바이스와 함께 사용할 때 적합하다.
본 발명의 또 다른 장점은 본 발명의 방법이 색소의 얇은 층을 변형가능한 미러 디바이스 어레이에 가할 수 있다는 것이다. 색소 층이 얇기 때문에 미러 소자 내에 유도된 응력이 최소화된다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하겠다.
제1도는 필터 기판(12) 아래의 영역 어레이 변형가능한 미러 디바이스("DMD")(10)을 도시한 것이다. 변형가능한 미러 디바이스 및 이의 사용방법을 보다 잘 이해하기 위해서는 1985년 10월 30일 혼벡(Hornbeck)외 다수에 의해 출원된 "Spatial Light Modulator Printer and Method of Operation" 이라는 명칭의 미합중국 특허 제4,662,746호를 참조하면 된다. 이 특허는 본 발명의 참조 문헌으로 사용되었다. 변형가능한 미러 디바이스(10)은 미러(14)의 장방형 매트릭스 형태이다. 그러나, 변형가능한 미러 디바이스(10)은 어떠한 형태라도 관계없다. DMD(10)은 각각의 미러가 광선을 2개 이상의 경로 중 어떤 경로로 반사시킬 것인가를 제어하기 위한 내부 회로를 포함한다. 필터(12)는 한 표면 상에 승화가능한 색소를 함유한다. 필터 기판(12)는 색소의 어떤 일반화된 맵핑 구조로도 제공될 수 있다. 예를 들어, 한 컬러에 대한 다른 컬러의 비는 사람의 눈으로 감지하기에 보다 적합하거나 외부 광원 또는 관련된 광학 시스템의 다른 소자들 내의 컬러 균형을 보상하도록 변형될 수 있다. 승화가능한 색소는 기판(12)의 대향 표면 상에 열을 가함으로써 기화된다. 그 다음, 이 색소는 후술하는 바와 같이 미러(14) 상에 증착된다. 이 색소는 컬러 효과를 발생시키기 위해 광선의 특정 파장 또는 파장들을 흡수하거나 반사한다.
제2도는 변형가능한 미러 디바이스(10)의 일부분에 가해진 3 컬러 맵핑 구조의 한 예를 도시한 것이다. 이 구조에서, "M" = 자홍색, "Y" = 노란색 및 "C" = 청색이다. 제2도에 도시한 바와같이, 미러(14) 상에 3 원색을 엇갈리게 배치함으로써, 3개의 개별 미러는 개별 3 컬러 화소를 발생시키도록 조작될 수 있다. 삼각형으로 표시된 바와 같이, 3개의 인접한 미러는 각각 전 컬러 화소를 발생시킨다. 제2도는 변형가능한 미러 디바이스(10)을 부분적으로 표시하였다.
제3a도 및 제3b도는 열적 색소 승화 방법(Thermal Dye Sublimation process)이 색소 원소(32a, 32b, 및 32c)를 변형가능한 미러 디바이스(10)상의 미러(14a, 14b 및 14c)에 가하는 데 어떻게 사용될 수 있는가를 도시한 것이다.
제3a도에 있어서, 기판(12)는 몇몇 수단에 의해 변형가능한 미러 디바이스(10)위에 정렬될 수 있다. 정렬은 상부 채색 색소 원소에 관련하여 미러 자체를 사용함으로써 달성될 수 있다. 기판(12) 및 변형가능한 미러 디바이스(10)이 정밀하게 정렬될 때, 소정의 컬러 패턴이 적절한 전자 신호를 변형가능한 미러 디바이스(10)에 입력시킴으로써 형성될 수 있게 된다. 기판(12)는 순수하게 기계적 수단에 의해 변형가능한 미러 디바이스(10)과 정렬될 수 있다.
제3b도에 있어서, [화살표(34)로 표시한] 열(heat)이 컬러 색소 원소(32a)의 바로 위의 기판(12)에 가해진다. 그 다음, 컬러 색소 원소(32a)는 화살표 (36)으로 표시한 바와 같이] 승화되어 미러(14a) 상에 증착된다. 미러(14a) 상의 색소의 최종 세기는 기판(12)에 열(34)를 가하는 기간 뿐만 아니라 색소 원소(32a)의 두께 및 컬러를 제어함으로써 제어될 수 있다. 기판(12)는 작은 에어 갭에 의해 변형가능한 미러 디바이스(10)으로부터 10 미크론정도 물리적으로 분리된다. 이상적으로, 도우너 기판(12)는 전 세트의 컬러 색소를 포함하지만, 반드시 필요한 것은 아니다. 상이한 기판(12) 상의 상이한 색소를 변형가능한 미러 디바이스(10)에 몇회에 걸쳐 순차적으로 가함으로써 제2도에 도시한 또는 임의의 다른 구조의 전 컬러화소 패턴을 생성시킬 수 있다. 이러한 인가에 있어서, 각각의 컬러 기판은 선택된 미러(14)상에 증착하기 위한 단일 승화 색소를 포함할 수 있다.
3 원색(즉, 자홍색, 노란색, 청색)의 효과를 추가하기에 적합한 한 그룹의 색소는 색소 확산 열 전달("D2T2")색소로서 널리 공지되어 있다. 이 그룹의 색소는 또한 프린팅 공정에 사용된다. 이 색소들은 300℃ 내지 400℃ 정도의 고온에서 승화되어, 디바이스가 연장된 기간 동안 75℃ 내지 100℃에서 동작할 수 있는 DMD 응용에 적합하게 된다. D2T2 색소는 예상된 조사 노출 기간으로 인해 DMD 응용에 필요한 내광성으로 되게 설계된다. 컬러 전하-결합 디바이스 필터용으로 사용된 전형적인 포토그래픽 색소 또는 폴리에스터 섬유 색소는 이 기준을 충족시키지 못한다. D2T2 색소는 또한 접촉 본드를 형성하기 위해 극성 그룹을 갖고 있는 매끄러운 알루미늄 DMD 화소 표면에 잘 접착된다.
특히, 예를 들면, 노란색 색소는 D2T2 색소의 메틴 및 아조피리돈 계열의 색소로부터 선택될 수 있다. 자홍색 색소의 경우, 헤테로시클릭 아조 및 트리시아노 비닐 색소가 적합하다. 적합한 청색 색소는 헤테로시클릭 아조류 뿐 아니라 페닐아조헤테로시클릭 아조류 내에도 존재한다.
제3b도 내의 색소 원소(32a)를 승화시키는데 필요한 열은 열 프린터 내에 사용된 것과 유사한 열 프린트 헤드 또는 스캐닝 레이저에 의해 제공될 수 있다.
제4도는 다중-컬러 또는 단일 컬러 화소를 필요로 하는 선형-어레이 변형가능한 미러 디바이스 칩에 상술한 공정을 응용하는 것을 도시한 것이다. 기판(40)은 "DMD 라인 1", "DMD 라인 2" 및 "DMD 라인 3"으로 표시된 각각의 미러의 3행을 포함하는 칩(42) 위에 정렬된다. 기판(40)은 3행의 색소 원소(44a, 44b 및 44c)를 포함한다. 라인(44a, 44b 및 44c)는 각각 자홍색, 노란색 및 청색 색소이거나 이들의 조합일 수 있다.
색소 원소 행(44a, 44b 및 44c)는 제3b도와 관련하여 설명된 바와 같이 DMD 라인(1, 2 및 3) 상으로 승화된다.
제5도는 변형가능한 미러 디바이스 상으로 컬러 색소를 승화시키기 위한 공정의 흐름도이다. 각각의 변형가능한 미러 디바이스 칩은 칩 처리 완료 블럭(51)에서 초기적으로 제조된다. 이때, 완성된 변형가능한 미러 디바이스 상의 모든 각각의 미러들은 동일한 컬러 또는 컬러들을 반사시킨다.
승화가능한 색소를 포함하는 기판은 변형가능한 미러 디바이스 칩 위에 약수십 미크론으로 정렬되고, 각각의 색소 원소가 원하는 미러 위에 배치되도록 "X" 및 "Y" 축으로 정렬된다(블럭 52). 블럭(53)에서 변형가능한 미러 디바이스는 마이크로프로세서에 전기적으로 접속된다. 여기서, 마이크로프로세서는 변형가능한 미러 디바이스 칩이 변형가능한 미러 디바이스의 제2의 가능한 광학 축을 따라 미러를 정렬되게 하는 전자 신호를 발생시킨다. 조작자 또는 기계 감시 시스템은 발생된 영상을 기준 영상과 비교함으로써 기판 및 칩의 정렬 상태를 검증할 수 있다. 특히, 기판(12)(제1도, 제3a도 및 제3b도)는 발생된 영상이 기판(12)를 통과할 수 있도록 부분적으로 투명하다. 또한, 다른 적합한 방법이 색소 기판 및 변형가능한 미러 디바이스를 정렬하는 데 사용될 수 있다.
블럭(54)에서, 색소 원소는 제3b도에 관련하여 설명된 바와 같이 열을 가함으로써 변형가능한 미러 디바이스 칩으로 승화된다. 그 다음, 블럭(55)에서 마이크로프로세서는 각각의 개별 미러가 원하는 컬러를 반사시킨다는 것을 보장하기 위해 제2 세트의 신호를 발생시킨다. 예를 들어, 특정 컬러의 모든 미러는 동시에 동일한 통로를 따라 광선을 반사시키도록 "턴 온"될 수 있다. 그 다음, 기계 감시 시스템 또는 조작자는 선택된 컬러 이외의 다른 컬러를 반사시키는 임의의 미러에 대하여 DMD를 검사할 수 있다. 블럭(56)에서 무색 또는 부적절한 컬러를 갖는 변형가능한 미러 디바이스는 재처리될 수 있다. 부적절한 컬러를 갖는 미러는 레이저가 직접 조사되어 미러에 컬러 색소 원소를 재승화시킨다. 무색 컬러를 갖거나 이미 정확한 조작이 행해진 미러들을 원하는 컬러를 다시 인가하기 위해 동일 필터 기판이나 다른 필터 기판과 재정렬될 수 있다. 블럭(52-56)으로 표시된 단계들은 다른 기판 상의 부수적인 컬러가 DMD 상으로 승화될 필요가 있는 경우의 필요성으로 인해 반복된다.
블럭(57)에서 완성된 전자 시스템에 필요한 변형가능한 미러 디바이스 칩이 완성된다. 예를 들어, 변형가능한 미러 디바이스는 가시 디스플레이 디바이스 내에 삽입될 수 있다.
제6도는 변형가능한 미러 디바이스 칩 상의 각각의 미러를 채색하기 위한 한 방법에는 정전기적 스프레이 프린팅 방법을 도시한다. 정전기적 스프레이 방법은 특정 축을 따라 광선을 반사시키도록 작동될 때 정전기적으로 대전되는 디바이스에 적용 가능하다. 변형가능한 미러 디바이스(601)은 각각의 미러(602a, 602b 및 602c)를 포함한다. 노즐(603)은 D2T2 색소와 같은 컬러 색소(604)를 분무시키고 정전기적으로 대전시킨다.
미러(602a)는 전자 신호(도시되지 않음)에 의해 활성화되어, 제2 광학 축을 따라 광선을 반사시킨다. 미러(602a)의 활성화의 결과로 미러(602a)의 표면을 따라 정전기적 전하가 발생한다. 그러므로, 미러(602a)는 미러(602b 및 602c)가 원 상태로 유지될지라도 채색될 수 있다. 노즐(603)은 컬러 색소(604)를 분무시킨다. 컬러 색소(604)는 특수한 정전기적 전하에 의해 발생된다. 여기서, 색소(604)는 미러(602a)가 표면상에 정전기적 양전하를 갖기 때문에, 음전하로 발생된다. 미러(602) 상의 정전기적 전하는 색소 구름(604)가 노즐(603)에 의해 양으로 대전되는 경우에 쉽게 음전하로 될 수 있다. 색소 구름(604)는 변형가능한 미러 디바이스(601)과 조합된다. 컬러 색소(604)는 선택된 미러(602a)로 전기적으로 부착된다. 그 다음, 컬러 색소(604)의 일부분은 미러(602a) 상에 증착된다. 미러(602b 및 602c)는 이들이 정전기적으로 중성이기 때문에 색소 구름(604)로부터의 색소에 의해서는 도포되지 않는다.
변형가능한 미러 디바이스(601) 상의 다른 미러들은 이것을 연속적으로 대전시키고(소정의 축을 따라 광선을 반사시키도록 작동시키고) 이것을 반대로 대전된 색소 구름과 결합시킴으로써 다른 컬러로 도포될 수 있다. 이러한 방법에 있어서, 제2도에 도시한 패턴을 포함하는 임의의 컬러 패턴이 변형가능한 미러 디바이스(601) 상에 증착될 수 있다.
본 발명 및 본 발명의 장점들이 상세히 기술되었을지라도 여러가지 변경예, 대체예 및 변형예가 첨부된 특허청구의 범위에 의해 정해진 범위와 본 발명의 정신을 벗어나지 않고 행해질 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (10)

  1. 전자 신호를 수신하기 위한 회로, 상기 전자 신호에 응답하여 입사 광선을 반사하도록 선택적으로 동작가능한 다수의 변형가능한 미러, 상기 입사 광선의 제1 그룹의 파장을 흡수하도록 동작가능한 상기 미러의 제1 그룹, 및 상기 입사 광선의 제2 그룹의 파장을 흡수하도록 동작가능한 상기 미러의 제2 그룹을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 입사 광선의 제3 그룹의 파장을 흡수하도록 동작가능한 상기 미러의 제3 그룹을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스.
  3. 제2항에 있어서, 상기 미러의 제1, 제2 및 제3 그룹이 3 컬러 화소를 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스.
  4. 제3항에 있어서, 상기 3 컬러 원소가 자홍색, 청색 및 노란색을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스.
  5. 제1항에 있어서, 상기 미러 그룹들 중 최소한 1개의 그룹이 승화가능한 색소로 도포되는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스.
  6. 제5항에 있어서, 상기 승화가능한 색소가 색소 확산 열 전달 색소인 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스.
  7. 제6항에 있어서, 상기 승화가능한 색소가 메틴, 아조프리돈, 헤테로시클릭아조, 트리시아노비닐, 헤테로시클릭 아조, 페닐아조헤테로시클릭 아조 및 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스.
  8. 전자 신호에 응답하여 입사 광선을 반사시키도록 선택적으로 동작가능한 다수의 변형가능한 미러, 메틴, 아조피리딘 및 이의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 색소로 도포된 상기 미러의 제1 그룹, 헤테로시클릭 아조, 트리시아노비닐 및 이의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 색소에 의해 도포된 상기 미러의 제2 그룹, 및 헤테로시클릭 아조, 페닐아조헤테로시클릭 아조 및 이의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 색소에 의해 도포된 상기 미러의 제3 그룹을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스.
  9. 제8항에 있어서, 상기 3개 그룹의 미러가 3 컬러 화소를 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스.
  10. 제8항에 있어서, 상기 3개 그룹의 미러가 3개의 별도의 컬러 라인을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스.
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