KR100853131B1 - 전자 기기 구동 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 전자 기기 구동 장치는 데이터를 수신하는 입력부; 및 입력부에 커플링되어, 수신된 데이터에 기초하여 바이어스 전압 및 데이터 전압을 발생시키도록 구성된 구동 회로를 구비하고, 전자 기기 구동 장치는 바이어스 전압 및 데이터 전압 중 하나를 전자 기기의 행에 인가하도록 구성되고, 바이어스 전압 및 데이터 전압 중 다른 하나를 전자 기기의 열에 인가하도록 더 구성되며, 데이터 전압과 선택 전압의 차가 제 1 소정값 이상일 때에는 전자 기기가 기동하고, 전자 기기는 데이터 전압과 선택 전압의 차가 제 2 소정값 이하일 때에는 전자 기기가 복원되고, 선택 전압이 바이어스 전압의 레벨일 때에는 전자 기기가 그 상태를 유지한다.

본 발명에 따른 전자 기기 구동 방법은 전자기기의 행(또는 열)에 바이어스 전압 또는 선택 전압을 인가하는 단계; 및 데이터 전압을 열(또는 행)에 인가하는 단계를 포함하고, 데이터 전압을 인가하는 단계에서는, 바이어스 전압이 행에 인가되는 경우에는 데이터 전압을 열에 인가하고, 바이어스 전압이 열에 인가되는 경우에는 데이터 전압을 행에 인가하며, 데이터 전압은 바이어스 전압보다 높거나 낮은 값을 가지며, 데이터 전압과 선택 전압의 차가 제 1 소정값 이상일 때에는 전자기기의 선택된 부분이 기동하고, 데이터 전압과 선택 전압의 차가 제 2 소정값 이하일 때에는 전자기기의 선택된 부분이 복원되며, 선택 전압이 상기 바이어스 전압과 상당히 같으면 전자기기의 선택된 부분이 그 상태를 유지한다.

MEMS, 간섭 변조기, 디스플레이 디바이스

Description

전자 기기 구동 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR DRIVING ELECTRONIC DEVICE}

배경 기술

본 출원은, 1994년 5월 5일자로 출원되고 현재 미국특허 제 5,835,255 호로 등록된 미국특허출원 제 08/238,750 호의 부분계속출원이며, 1995년 5월 1일자로 출원된 국제출원 제 PCT/US95/05358 호의 계속출원이며, 1996년 11월 5일자로 출원된 미국특허출원 제 08/744,253 의 부분계속출원이다.

본 발명은 간섭계 변조 (interferometric modulation) 에 관한 것이다.

간섭 변조기 (IMod) 는 마이크로기계 디바이스의 광학 특성 조작에 의해 입사빔을 변조한다. 이는 다양한 기술을 이용하여 디바이스의 IMod 를 변경함으로써 수행된다. IMod 는 그 자체를 플랫 패널 디스플레이 및 광학 컴퓨팅에서 광학 파이버 (fiber-optic) 변조기 및 프로젝션 디스플레이에 이르는 많은 애플리케이션에 제공한다. 상이한 애플리케이션은 상이한 IMod 설계를 이용함으로써 어드레스될 수 있다.

개요

일반적으로, 일 양태에서, 본 발명은 반사방지 코팅 및/또는 마이크로-제조형 보조 조명 소스를 포함하는 IMod 를 특징으로 한다.

일반적으로, 일 양태에서, 본 발명은 IMod 또는 다른 마이크로기계 디바이스의 매트릭스 어드레스된 어레이에 대한 효율적인 구동 방식을 특징으로 한다.

일반적으로, 일 양태에서, 본 발명은 더 큰 유연성 (flexibility) 을 제공하는 컬러 방식을 특징으로 한다.

일반적으로, 일 양태에서, 본 발명은 상이한 디스플레이 포맷 및/또는 애플리케이션 기능을 수용하기 위해 재구성되는 필드일 수 있는 전자 하드웨어를 특징으로 한다.

일반적으로, 일 양태에서, 본 발명은 IMod 의 광학 동작에서 IMod 전자기계적 동작을 디커플링 (decouple) 하는 IMod 설계를 특징으로 한다.

일반적으로, 일 양태에서, 본 발명은 일부가 관측될 수 없는 또 다른 동작 수단을 갖는 IMod 설계를 특징으로 한다.

일반적으로, 일 양태에서, 본 발명은 MEMS 스위치 또는 스위치 어레이, 및/또는 MEMS 기반 로직과 함께 이용되고 제조되는 IMod 또는 IMod 어레이를 특징으로 한다.

일반적으로, 일 양태에서, 본 발명은 광학 스위칭 및 변조용으로 이용될 수 있는 IMod 를 특징으로 한다.

일반적으로, 일 양태에서, 본 발명은 2-D 및 3-D 포토닉 구조물을 포함하는 IMod 를 특징으로 한다.

일반적으로, 일 양태에서, 본 발명은 광 변조용의 다양한 애플리케이션을 특징으로 한다.

일반적으로, 일 양태에서, 본 발명은 연속의 웹 제공 프로세스 (web fed process) 에 기초하는 MEMS 제조 및 패키징 방법을 특징으로 한다.

일반적으로, 일 양태에서, 본 발명은 증착막의 잔류 스트레스 (residual stress) 측정용의 테스트 구조물로서 이용되는 IMod 를 특징으로 한다.

도면의 설명

도 1a 는 반사방지 코팅 및 내장형 보조 조명을 포함하는 디스플레이 기판의 단면도이다. 도 1b 는 보조 조명을 위한 또 다른 방식을 나타낸다.

도 2 는 마이크로기계형 아크 램프 (arc lamp) 소스의 상세한 제조 프로세스를 나타내는 도면이다.

도 3 은 디스플레이에서 IMod 어레이에 대한 바이어스 중심 구동 방식을 나타내는 도면이다.

도 4a 는 "베이스 (base) + 색소 (pigment)" 의 개념에 기초한 컬러 디스플레이 방식을 나타내는 도면이다. 도 4b 는 디스플레이 중심 제품을 재구성할 수 있는 필드를 제공하는 시스템의 블록도이다. 도 4c 는 범용 디스플레이 중심 제품에 적용되는 개념을 나타내는 도면이다.

도 5a 는 비동작 상태에서 나타낸, 전기기계적 동작으로부터 광학 동작을 디커플링하는 IMod 기하학적 구조를 나타내는 도면이다. 도 5b 는 동일한 IMod 를 동작 상태에서 나타낸 도면이다. 도 5c 는 흑백 상태에서의 IMod 의 성능을 나타내는 그래프이다. 도 5d 는 여러가지 컬러 상태의 성능을 나타내는 그래프 이다.

도 6a 는 전기기계적 동작으로부터 광학 동작을 유사하게 디커플링하지만 지지 구조물이 가려지는 IMod 의 도면이다. 도 6b 는 동작 상태에서의 동일한 설계를 나타내는 도면이다.

도 7a 는 일 상태에서 이방성 스트레스가 인가된 멤브레인을 이용하는 IMod 설계를 나타내는 도면이다. 도 7b 는 또 다른 상태에서의 동일한 IMod 를 나타내는 도면이다.

도 8a 는 회전 동작에 따른 IMod 를 나타낸 도면이다. 도 8b 는 회전하는 IMod 설계의 제조 시퀀스를 나타내는 도면이다.

도 9a 는 MEMS 스위치의 블록도이다. 도 9b 는 MEMS 스위치에 기초하는 행 구동기(row driver) 의 블록도이다. 도 9c 는 MEMS 스위치에 기초한 열 (column) 구동기의 블록도이다. 도 9d 는 MEMS 스위치에 기초하는 NAND 게이트의 블록도이다. 도 9e 는 로직 및 구동기 구성요소에 기초하는 MEMS 를 포함하는 디스플레이 시스템의 블록도이다.

도 10a 는 MEMS 스위치의 구조, 제조, 및 동작을 나타내는 도면이다. 도 10b 는 2 개의 또 다른 스위치 설계를 나타내는 도면이다.

도 11a 는 2-D 포토닉 구조물에 기초하는 마이크로링 (microring) 의 예를 나타내는 도면이다. 도 11b 는 주기적인 2-D 포토닉 구조물을 나타내는 도면이다.

도 12 는 3-D 포토닉 구조물의 예를 나타내는 도면이다.

도 13a 은 비동작 상태에서의 마이크로링 구조물을 포함하는 동일한 IMod 를 나타내는 도면이다. 도 13b 는 동작 상태에서 동일한 IMod 를 나타내는 도면이다. 도 13c 는 주기적인 2-D 포토닉 구조물을 포함하는 IMod 를 나타내는 도면이다.

도 14a 는 광학 스위치로서 동작하는 IMod 설계를 나타내는 도면이다. 도 14b 는 광학 감쇠기로서 동작하는 다양한 설계를 나타내는 도면이다.

도 15a 는 광학 스위치 또는 광학 디커플러로서 기능하는 IMod 설계의 도면이다. 도 15b 는 이러한 IMod 들의 조합이 N ×N 광학 스위치로서 동작하는 방법을 나타내는 도면이다.

도 16 은 튜닝가능 IMod (tunable IMod) 구조물의 제조 시퀀스를 나타내는 도면이다.

도 17a 는 가변 IMod 구조물이 파장 선택 스위치에 포함될 수 있는 방법을 나타내는 도면이다. 도 17b 는 파장 선택 스위치가 고체 디바이스 (solid state devices) 에 포함될 수 있는 방법을 나타내는 도면이다. 도 17c 는 범프-접합형 (bump-bonded) 구성요소가 포함될 수 있는 방법을 나타내는 도면이다.

도 18a 는 2-채널 이퀄라이저/믹서의 개략도이다. 도 18b 는 IMod 기반 구성요소를 이용하여 이퀄라이저/믹서가 실행될 수 있는 방법을 나타내는 도면이다.

도 19 는 연속적인 웹-기반 제조 프로세스를 나타내는 도면이다.

도 20 은 IMod 기반 테스트 구조물이 스트레스 측정용 툴 (tool) 로서 이용 될 수 있는 방법을 나타내는 도면이다.

도 21a 내지 도 21c 는 나타낸다.

반사방지 코팅 (anti-reflective coatings)

전술한 IMod 설계 (1995년 11월 6일자 출원되고 여기에서 참조로서 포함되는 미국특허출원 제 08/554,630 호에서 개시된 유도형 흡수기 설계) 의 특성은, 입사광의 99.7 % 이상을 흡수할 수 있는 암흑 상태에서의 효율성이다. 이것은 반사 디스플레이에 유용하다. 설명된 설계에서, IMod 는 비동작 상태에서 특정 컬러의 광을 반사하고 동작 상태에서 광을 흡수한다.

IMod 어레이가 기판 상에 존재하기 때문에, 흡수에 대한 포텐셜은 구조물의 고유 반사에 의해 결정된다. 유리 기판의 경우, 통상 반사량은 가시적 스펙트럼에 대해 약 4 % 이다. 따라서, IMod 구조물의 흡수능력에도 불구하고, 암흑 상태는 기판으로부터의 전면 반사 (front surface reflection) 가 허용될 정도로만 될 것이다.

IMod 기반 디스플레이의 전체적인 성능을 향상시키기 위한 하나의 방법은 반사방지 코팅 (AR 코팅) 을 포함하는 것이다. 이러한 코팅은 기판의 표면 상에 증착되는 하나 이상의 절연막 층을 포함할 수 있고, 표면으로부터의 반사를 감소시키도록 설계된다. 이러한 막과 설계에 대해 다수의 다른 가능한 구성이 있고, 그 제조방법은 공지되어 있다. 하나의 간단한 막 설계로서 약 1/4 파 (wave) 두께의 마그네슘 플루오라이드 (fluoride) 의 단일 코팅이 있다. 다른 예에는 유리 상에 1/4 파 두께의 납 플루오라이드를 증착한 후 1/4 파 두께의 마그네슘 플루오라이드를 증착하는 것이 있으며, 세번째 예는 이 둘 사이에 아연 황화물 막을 개재시킨 것이다.

도 1a 는 디스플레이 시스템의 성능을 향상시키기 위해, IMod 디스플레이에 AR 코팅을 포함시킨 하나의 방법을 나타낸 것이다. 도 1a 에서, 설명했던 것과 같이, 하나 이상의 박막을 포함하는 AR 코팅 (100) 은, 유리 기판 (106) 에 접합되는 유리층 (102) 의 표면 상에 증착되며, 반대면 상에 IMod 어레이 (108) 가 제조된다. AR 코팅 (100) 의 존재는 유리층 (102) 에 보다 많이 접합됨으로써 표면에서 반사되는 입사광 (109) 량을 감소시킨다. 그 결과, IMod 가 흡수 모드에서 동작할 때, 보다 많은 입사광이 IMod 어레이에 의해 동작되어, 더 어두운 디스플레이 상태가 획득될 수 있다. AR 코팅 (100) 은 또한 IMod 어레이와 반대되는 측면 상의 유리 기판 (106) 의 표면 상에 직접 증착될 수 있었다.

내장 조명

또한, 도 1a 는 이러한 디스플레이에 보조 조명이 제공될 수 있는 방법을 나타낸다. 이 경우, 초미세 아크 램프 (microscopic arc lamps) 어레이 (104) 는 유리층 (102) 에 제조된다. 아크 램프는 효율적인 광 공급원이다. 통상, 아크 램프는 일반적인 광 벌브 (light bulb) 의 제조와 관련된 기술을 이용하여 제조되었다. 이러한 램프의 통상의 양태는 미국특허 제 4,987,496 호에 설명되어 있다. 유리관 (glass vessel) 이 설치되고, 개별적으로 제조된 전극이 이 관 내부에 동봉되어 있다. 적절한 가스로 충진한 후, 이 관은 밀봉된다. 이러한 벌브가 작게 이루어질 수 있더라도, 이 제조 방법은 이와 같은 벌브의 큰 모놀리식 (monolithic) 어레이의 제조에 적절하지 못할 것이다.

마이크로기계 구조물의 제조에 이용되는 기술은 초미세 방전 또는 아크램프의 제조에 적용될 수 있다. "마이크로 램프" 의 초미세 사이즈 때문에, 이들을 구동하는 전압 및 전류는, 통상의 수단 및 크기를 이용하여 제조되는 아크 램프를 제공하기 위해 요구되는 것보다 매우 낮다. 도 1a 의 예에서, 후술되는 바와 같이, 어레이는 램프에 의해 방출되는 광 (113) 이 고유 반사층 (111) 에 의해 IMod 어레이 (108) 를 향하도록 제조된다.

도 2 는 플랫 패널 디스플레이용으로 최적화되는 이러한 램프가 제공될 수 있는 방법을 상세하게 제공한다. 그 시퀀스는 다음과 같이 설명된다. 단계 1 에 나타낸 바와 같이, 유리층 (200) 은 반사기 보울 (reflector bowl; 201) 을 형성하도록 습식 또는 건식 화학적 에칭을 이용하여 에칭된다. 보울의 깊이 및 형상은 각각의 램프에 대해 요구되는 조명 면적에 의해 결정된다. 얕은 보울은 널리 반사되는 빔 확산을 생성하는 반면, 파라볼라형은 반사된 광을 평행하게 한다. 보울의 직경은 10 내지 수백 마이크론 (micron) 까지 변화될 수 있다. 이 치수는 관측자의 원근으로부터 적절하게 덮일 수 있는 디스플레이 면적치로 결정된다. 이것은 또한 마이크로-램프의 어레이 밀도의 함수이다. 표준 증착 기술, 예를 들면, 스퍼터링, 및 표준 포토리소그래픽 기술을 이용하여, 반사기/금속 할로겐화물층 (204) 및 희생층 (sacrificial layer; 202) 이 증착되고 패턴화된다. 반사기/금속 할로겐화물층은 알루미늄 (반사기) 과 탄탈륨 요오드화물, 칼슘 요오드화물, 및 인듐 요오드화물과 같은 금속 할로겐화물을 포함하는 막 스택이 될 수 있다. 금속 할로겐화물은 필수적이지는 않지만 생성되는 광의 성질을 향상시킬 수 있다. 희생층은, 예를 들면, 실리콘과 같은 층이 될 수 있다.

다음으로, 전극층 (206) 이 증착되고 패턴화되어 2 개의 별도의 전극을 형성할 수 있다. 이 재료는 텅스텐과 같은 내화 금속이 될 수 있고, 수천 Å 단위의 기계적 지지물을 제공하도록 충분한 두께를 가질 수 있다. 다음으로, 희생막 (202) 은 건식 릴리스 (dry release) 기술에 의해 제거된다. (이러한 램프들의 어레이의 형태인) 조립체는 반사기가 플레이트와 대향하는 (도 1a 참조) 기판 (106) 과 같은 유리판에 접합됨으로써 밀봉된다. 크세논과 같은 가스는 밀봉 프로세스 동안 램프에 의해 형성되는 캐비티를 약 1 기압의 압력으로 역충진하기 위해 이용된다. 이는 크세논으로 이미 충진되었던 밀폐된 챔버에서 밀봉 프로세스를 수행함으로써 수행될 수 있다.

각 램프의 전극으로의 충분한 전압의 인가는 전극 단부들 (ends) 사이의 가스에서의 전기적 방전 및 반사기 (204) 로부터 벗어난 방향으로의 발광 (205) 을 유발할 것이다. 갭 공간이 수백 마이크론 이하인 경우, 전압은 수십 볼트만큼 낮게 될 수 있다. 전극 재료가 최소 스트레스를 갖도록 증착된다면, 보울 내부에서 희생막 (202) 의 전극의 위치를 결정할 것이다. 이 경우, 두께는 보울의 집중점에서의 방전 위치로 선택된다. 제거 시 전극을 이동시키는 잔류 스트레스가 있는 경우, 이 이동에 대해 보상할 수 있도록 두께가 선택된다. 일반적으로, 두께는 보울의 깊이의 일부 프랙션 (fraction) 이 수 내지 수십 마이크론이 될 것이다.

도 1a 를 다시 참조하면, 광이 경로 (113) 를 따라 이동하는 것을 나타낸 것이다. 즉, 광은, 동작되고 인터페이스 (107) 와 관측자 (111) 를 향해 경로 (110) 를 따라 어레이에 의해 연속으로 반사되는, IMod 어레이를 향해 방출된다.

램프는 광을 전방향성으로 방출할 수 있도록 반사기층을 포함하지 않고 제조할 수 있다.

반사기를 갖는 또는 갖지 않는 램프는 초미세 광원 또는 광원 어레이를 필요로 하는 다양한 애플리케이션에 이용될 수 있다. 이는 내부 (가정, 빌딩) 또는 외부 (자동차, 플래시라이트) 이용을 위한 일반적인 광원, 프로젝션 디스플레이, 또는, 발광형 플랫 패널 디스플레이에 대한 백라이트를 포함할 수 있다.

도 1b 에 따르면, 또 다른 보조 조명 방법을 나타낸다. 광 가이드 (118) 는 기판 (112) 에 접착되었던 유리 또는 플라스틱층을 포함한다. 임의의 수의 형광 튜브, LED 어레이, 또는 전술한 마이크로-램프 어레이와 같은 발광형 광원을 포함할 수 있는 광원 (116) 은 광 가이드의 반대측 상에 탑재된다. 광 (122) 은 대부분의 광이 내부 전반사 (total internal reflection) 를 통해 가이드 내부에 트랩 (trap) 되도록 분광기 (120) 를 이용하는 광 가이드에 결합된다. 산란 패드 (124) 는 습식 또는 건식 화학적 수단에 의해 거칠어지는 광 가이드 영역이다. 산란 패드는 기판 (112) 을 향하는 반사형 표면과 관측자 (128) 를 향해 흡수 표면을 표현하기 위한 재료 또는 박막 스택 (126) 으로 코팅된다.

가이드 내부에 트랩된 광이 산란 패드에 입사될 때, 내부 전반사에 대한 조건이 위반되고 광의 몇몇 부분 (129) 이 모든 방향으로 산란된다. 일반적으로 주변 매체로, 즉, 관측자 (128) 를 향해 새어나가는 산란된 광은 코팅 (126) 의 반사 측면의 출현으로 인해 기판 (112) 으로 반사된다. 전술한 마이크로-램프와 같이, 산란 패드들은 일 어레이로 제조되고, 각각의 패드는 직접 시계로부터 흐린 디스플레이의 부분이 좀처럼 인식되지 않도록 치수화된다. 치수가 수 십 마이크론 단위로 적은 반면, 이들은 하부에 위치되는 IMod 어레이 (114) 의 고유 광학 효율로 인해, 충분한 보조 광원을 제공할 수 있다. 산란 패드의 형상은 관측자에 의한 그들의 지각을 최소화할 수 있는 원형, 직사각형 또는 임의의 형상이 될 수 있다.

어레이의 어드레싱 소자

디스플레이 목적을 위한 좌표 양식에서 IMod 의 배열을 정확하게 하기 위해, 일련의 전압이 통상 "라인 (line at the time)" 양식으로 알려져있는 어레이의 행 및 열에 인가된다. 기본적인 개념은, 선택되는 열 (column) 에 인가되는 전압이 선택된 행 (row) 상의 대응하는 소자가 열 전압에 따라 동작하거나 릴리스되도록, 충분한 전압을 특정 행에 인가하는 것이다. 임계값 및 인가 전압은 선택된 행 상의 소자만이 열 전압의 인가에 의해 영향을 받도록 해야 한다. 전체 어레이는 디스플레이를 포함하는 행 세트를 순차적으로 선택함으로써 시간 주기 상으로 어드레스 될 수 있다.

이를 수행하는 한 가지 간단한 방법이 도 3 에 도시되어 있다. 히스테리시스 곡선 (hysteresis curve; 300) 은 반사형 IMod 의 전기적 응답의 이상적인 표현이다. x-축은 인가 전압을 나타내고, y-축은 반사광의 진폭을 나타낸다. 전압이 풀-인 (pull-in) 임계값을 지나서 증가함에 따라, IMod 구조물은 동작하고 크게 흡수하기 때문에, IMod 는 히스테리시스를 나타낸다. 인가 전압이 감소될 때, 이 구조물을 미인가 상태로 되돌리기 위해, 인가 전압은 릴리스 임계값 이하가 되어야 한다. 풀-인 임계값과 릴리스 임계값 사이의 차이는 히스테리시스 윈도우를 생성한다. 다른 어드레싱 방식 및 히스테리시스 효과는 1996년 11월 5일자 출원되고 여기에 참조로서 포함되는 미국특허출원 제 08/744,252 호에 개시되어 있다. 히스테리시스 윈도우는 바이어스 전압 (V_bias) 를 유지함으로써 언제든지 이용할 수 있어서, 구동 및 릴리스되는 상태에 상관없이 IMod 를 유지한다. 전압 (V_off 및 V_on) 은 IMod 구조물을 동작하고 릴리스하기 위해 필요한 전압에 대응한다. 어레이는 열 및 행 구동기로 알려진 전기기계를 이용하여 열 및 행에 전압을 인가함으로써 구동된다. IMod 는 6 볼트의 풀-인 임계값 및 3 볼트의 릴리스 임계값에 의해 제조되었다. 이러한 디바이스에 대해, V_bias, V_off 및 V_on 에 대한 일반적인 값은 각각 4.5 V, 0 V, 및 9 V 이다.

도 3 에서, 타이밍도 (302) 은 히스테리시스 곡선과 유사한 곡선 (300) 을 나타내는 IMod 의 어레이를 동작시기키 위해 인가될 수 있는 파형의 종류를 나타낸다. 5 개 전압, 2 개 열 전압 및 3 개 행 전압의 합이 필요하다. 전압은 V_col1 이 V_bias 값의 정확하게 2 배가 되고 V_col1 이 0 V 가 되도록 선택된다. 행 전압은 V_selF0 과 V_col0 사이의 차이와 V_selF0 과 V_col1 사이의 차이가 V_off 와 동일하도록 선택된다. 역으로, V_selF1 과 V_col1 사이의 차이와 V_selF1 과 V_col0 사이의 차이가 V_off 와 동일하도록 선택된다.

어드레싱은 프레임 0 과 1 을 교대로 하여 생성된다. 일반적인 어드레싱 시퀀스에서, 행 0 에 대한 데이터는 프레임 0 동안 열 구동기에 로드되어, V_col1 또는 V_col0 의 전압 레벨이 데이터가 각각 바이너리 또는 제로인지에 의존하여 제공되도록 한다. 데이터가 확정될 때, 행 구동기0 이 V_selF0 값을 갖는 선택 펄스를 인가한다. V_col0 을 갖는 열 상의 임의의 IMod 결과는 동작되는 것으로 나타나고, V_col1 을 갖는 열 상의 IMod 는 릴리스되는 것으로 나타난다. 후속 행에 대한 데이터는 열으로 로드되고, 디스플레이의 끝 (end) 이 도달될 때까지 선택 펄스가 연속적으로 인가된다. 이 때, 어드레싱은 행 0 으로 다시 시작되지만; 이 때 어드레싱은 프레임 1 에서 발생한다.

프레임들 사이의 차이는, 데이터와 열 전압간의 대응이 스위치되고, 바이너리 제로가 V_col0 으로 표현되며, 행 선택 펄스가 V_selF1 레벨인 것이다. 이 기술을 이용하여, 디스플레이 어레이에 인가되는 전압의 전체 극성은 각 프레임과 교대하게 된다. 이것은 단일 극성의 전압만이 인가될 때 임의의 DC 레벨 전하 빌드업 (buildup) 의 보상을 허용하기 때문에, 특히 MEMS 기반 디스플레이에 유용하다. 구조물 내에서의 전하의 빌드업은 IMod 또는 다른 MEMS 디바이스의 전자광학 곡선을 현저하게 오프셋시킬 수 있다.

컬러 디스플레이 방식

IMod 는, 다양한 포텐셜 광학 응답을 갖는 다기능 디바이스이기 때문에, 많은 상이한 컬러 디스플레이 방식이 상이한 속성을 가질 수 있도록 한다. 하나의 가능한 방식은 동일한 IMod 에서 컬러 상태, 흑백 상태를 달성할 수 있는 바이너리 IMod 설계가 있다는 사실을 이용한다. 이 능력은 "베이스 (base)+색소" 로 설명될 수 있는 컬러 방식을 달성하기 위해 이용될 수 있다. 이 용어는, 이 방법이 소망의 컬러를 달성하기 위해 페인트 컬러가 색소를 백색 베이스에 추가함으로써 생성되는 방식과 비슷하기 때문에 이용된다. 이 방법을 이용하여, 베이스에 첨가되는 색소의 함유물과 양을 조절함으로써, 특정 페인트는 스펙트럼에서 임의의 컬러를 달성할 수 있고, 임의의 채도 레벨을 달성할 수 있다. 착색된 화소 및 흑백 화소를 포함하는 디스플레이에 대해서 동일하게 말할 수 있다.

도 4a 에 나타낸 바와 같이, 화소 (400) 는 5 개 부화소 소자 (402, 404, 406, 408) 를 포함하고, 각각의 부화소는 각각 적색, 녹색, 청색, 및 백색을 반사할 수 있다. 모든 부화소는 흑색 상태일 수 있다. 각각의 부화소의 밝기의 제어는 미국 특허 5,835,255 에 개시된 기술과 관련되는 펄스 폭 변조를 이용하여 수행될 수 있다. 적절하게 선택된 상대적인 부화소 사이즈와 함께, 이것은 매우 큰 정도의 제어가 밝기 및 포화에 영향을 미치는 픽셀을 생성한다. 예를 들 면, 백색 부화소의 전체 밝기를 최소화함으로써, 높은 채도를 갖는 컬러가 이루어질 수 있다. 역으로, 컬러 부화소의 밝기를 최소화함으로써, 밝은 흑백 모드가 이루어질 수 있다. 이들에 대해 모든 변화를 가할 수 있음은 자명하다.

컬러 방식의 사용자 제어

해상도, 그레이 스케일 깊이, 및 리프레시 레이트 (refresh rate) 의 관점에서 볼 때, IMod 기반 디스플레이의 고유 특성과 같은 전술한 컬러 방식은 디스플레이 성능에 유연성을 제공한다. 주어진 범위에서, 일반적인 특징에 대한 이와 같은 디스플레이 제어를 포함하는 제품을 사용자에게 부여하는 것이 유용하다. 다른 방법으로, 디스플레이는 다른 관측 (viewing) 요구에 자동으로 적용되는 것이 바람직할 수 있다.

예를 들면, 사용자는 몇몇 콘텍스트 (context), 텍스트만을 보는 경우, 백색 및 흑색 모드에서 제품을 이용하는 것을 원할 수도 있다. 그러나, 다른 상황으로, 사용자는 고품질 컬러 정지 화상을 보거나, 또는 라이브 비디오 (live video) 를 보기 위해 또 다른 모드를 원할 수도 있다. 이러한 모드는 각각 주어진 IMod 디스플레이 구성의 범위 내에서 잠재적인 반면, 특정 속성에서는 트레이드오프 (tradeoff) 가 필요하다. 트레이드오프는, 고해상 이미지를 필요로 하는 경우 낮은 리프레시 레이트의 필요성을 포함하고, 흑백만이 필요한 경우 높은 그레이 스케일 길이를 달성하는 능력이 필요하다.

사용자에게 이러한 종류의 요구 유연성을 부여하기 위해, 제어기 하드웨어가 몇몇 범위까지 재구성될 수 있다. 트레이드오프는 임의의 디스플레이가 특정량 이 밴드폭만을 갖는 사실의 결과이며, 기본적으로 화소 소자의 응답 시간으로 제한되어, 주어진 시간에 표시될 수 있는 정보량을 결정한다.

이러한 유연성을 제공할 수 있는 디스플레이 구조물은 도 4b 에 도시되어 있다. 블록도에서, 제어기 로직 (412) 은 PLA (programmable logic device) 및 FPGA (field programmable logic device) 를 포함하는 다양한 IC 기술을 이용하여 실행되고, 공장을 떠난 이후에 구성요소의 기능성이 변경되거나 교환되도록 한다. 통상 디지털 신호 프로세싱 또는 이미지 압축과 같은 특별한 애플리케이션용으로 이용되는 이러한 디바이스는 이러한 프로세싱을 위한 고성능의 필요성을 제공할 수 있고, 이러한 디바이스를 포함하는 제품의 설계 단계 동안 유연성을 제공할 수 있다.

제어기 (412) 는 디스플레이 (418) 어드레싱을 위해 신호와 데이터를 구동기 전자디바이스 (414, 416) 에 제공한다. 통상의 제어기는 IC 또는 ASIC (application specific integrated circuit) 에 기초하며, 제조 시 그들의 설계에 의해 효과적으로 "프로그램" 될 수 있다. 이 경우, 프로그램이라는 용어는 복수개의 기본 구성요소와 더욱 높은 레벨의 로직 구성요소 (로직 게이트 및 로직 모듈 또는 게이트의 조립체) 를 포함하는 내부 칩 레이아웃을 의미한다. PLC 또는 FPGA 와 같은 필드 프로그램가능 디바이스를 이용하여, 상이한 디스플레이 구성이 메모리 또는 통상의 마이크로프로세서 및 메모리와 같은 구성요소 (410) 에서 디스플레이 제어기 구성요소에 애플리케이션 또는 "하드앱 (hardapp)" 형태로 로드될 수 있다. 메모리는 EEPROMS 또는 다른 재-프로그램가능 (reprogrammable) 저장 디바이스의 형상이 될 수 있으며, 마이크로프로세서는 일반적인 제품의 기능과 관련되는 프로세서에 의해 수행되지 않으면, 기능이 하드앱을 메모리에서 FPGA 로 로드하도록 되어 있는 간단한 마이크로콘트롤러의 형태가 될 수 있다. 이 방법은, 비교적 간단한 회로로 인해, 매우 다양한 다른 디스플레이 수행 구성 및 혼합된 디스플레이 스캔 레이트를 이들을 결합하는 포텐셜을 따라 달성 할 수 있기 때문에 바람직하다.

예를 들면, 스크린의 일부분은 저 해상도 텍스트 엔트리 영역으로 동작할 수 있고, 다른 부분은 들어오는 이메일의 고품질 표시를 제공한다. 이것은 디스플레이의 다른 세그먼트 (segment) 에 대한 스캔의 리프레시 레이트와 수 (#) 를 변화시킴으로써, 디스플레이의 전체 밴드폭 경계 내에서 수행된다. 저해상도 텍스트 영역은 신속하게 그리고 그레이 스케일 깊이의 1 또는 2 비트에 대응하여 1 번 또는 2 번만 스캔될 수 있다. 고 표시 이메일 영역은 신속하게 그리고 그레이스케일의 3 또는 5 비트에 대응하여 3 번 또는 5 번으로 스캔될 수 있다.

구성가능한 전자 제품

이 아이디어는 디스플레이 제어기의 기능성만 포함하는 것이 아니라 모든 제품의 기능성 또한 포함하도록 생성될 수 있다. 도 4c 는 그 중심에 프로그램어블 로직 디바이스 또는 기기를 갖는 일반적인 휴대용 전자 제품 (418) 의 구성을 나타낸다. PDA 및 전자 조직체와 같은 다양한 디스플레이 중심의 개인용 전자 제품에서, 중앙 프로세서는 감소된 명령 설정을 이용하는 RISC 프로세서의 변형이다. RISC 프로세서는 대부분의 개인용 컴퓨터를 강화시키는 보다 효과적인 CPU 버전을 갖지만, 이들은 여전히 메모리에서 명령을 검색하기 위해 반복적인 태스크를 수행하는 많은 에너지를 소모하는 범용 프로세서이다.

개인용 컴퓨터에서, 전력 소모는 문제가 되지 않으며, 일반적으로 사용자는 많은 수의 복잡한 소프트웨어 애플리케이션을 동작시키기를 원한다. 그 반대는 일반적인 디스플레이 중심/개인용 전자 제품을 조정한다. 이들은 낮은 전력을 소모하는 것을 필요로 하고, 비교적 적은 수의 비교적 간단한 프로그램을 요청한다. 이러한 방식은 핸드앱에 따라 웹 브라우저, 달력 기능, 드로잉 프로그램, 전화/주소 데이터베이스, 및 다른 것들 중에서 필적/통화 인식을 포함할 수 있는 특정 목적 프로그램을 실행하는 것을 촉진시킨다. 특정 모드의 기능, 예를 들면 프로그램이 사용자에 의해 요청될 때, 중앙 프로세서가 적절한 핸드앱에 의해 인지되고, 사용자는 이 제품에 상호반응한다. 따라서, 핸드앱 프로세서인 FPGA 의 변형은 새로운 핸드앱이 로드될 때마다 재-배열되고 재-배선되는 내부 로직 및 커넥션으로 나타낸 핸드앱 (즉, 프로그램) 을 갖는다. 이러한 구성요소의 많은 공급자들은 또한 전문화된 프로그래밍 언어 (하드웨어 설명 언어) 를 적절한 프로세서로 형성하는 로직 표현으로 감소되도록 하는 애플리케이션 개발 시스템을 제공한다. 또한, 프로세서를 간단하게 하고 더욱 높은 레벨의 프로그램 언어를 이 형식으로 감소시키기 위한 다양한 노력이 이루어졌다. 이러한 프로세서를 실현하기 위한 하나의 방법은 Kouichi Nagami 등의 1998년 논문, Proc. IEEE Workshop on FPGA-based Costom Computing Machines, "Plastic Cell Architecture: Towards Reconfigurable Computing for General-Purpose " 에 상세하게 개시되어 있다.

도 4c 를 다시 참조하면, 하드앱 프로세서 (hardapp processor; 420) 는 현재 로드되는 하드앱의 특성 및 기능에 기초하여 이용하고 변형하고 또는 승인하지 않는 주변디바이스와 I/O 디바이스의 집합 중심에 도시되어 있다. 하드앱은 제품에 존재하는 메모리 (422) 로부터, 또는, 특정 하드앱 애플리케이션에 대한 콘텐츠를 따라, 인터넷, 셀룰러 네트워크, 또는 다른 전자 기기로부터 하드앱을 끌어낼 수 있는 RF 또는 IR 인터페이스 (424) 를 통해 외부 소스로부터 로드될 수 있다. 하드앱의 다른 예는 오디오 인터페이스 (432) 에 대한 음성 인식 또는 통화 합성 알고리즘, 펜 입력 (426) 에 대한 필적 인식, 및 이미지 입력 디바이스 (430) 에 대한 이미지 압축 및 프로세싱 모드를 포함한다. 이러한 제품은 주요 구성요소, 주요 사용자 인터페이스 디스플레이 및 인식가능한 중앙 프로세서에 의해 막대한 기능을 수행할 수 있다. 이러한 디바이스의 총 전력 소모량은 기존의 제품에 의해 소모되는 수백 밀리와트에 비해 수십 밀리와트 단위가 될 수 있다.

광학적 양태로부터의 디커플링 전기기계적 양태

1996년 12월 19일자 미국특허출원 제 08/769,947 호 및 1998년 4월 4일자 미국특허출원 제 09/056,975 호는 여기에 참조로서 포함되며, 그 광학적 성능으로부터의 IMod 의 전기기계적 성능을 디커플링하는 것을 목적으로 하는 IMod 설계를 개시한다. 이것이 수행될 수 있는 다른 방법은 도 5a 및 도 5b 에 도시되어 있다. 이 설계는 간섭 캐비티의 형태를 변경하기 위해 전자기력을 이용한다. 전극 (502) 은 기판 (500) 상에 제조되고, 절연막 (504) 에 의해 멤브레인/미러 (506) 와 전기적으로 분리된다. 전극 (502) 은 전극으로만 기능하며 미러로 기능하지 않는다.

광학적 캐비티 (505) 는 멤브레인/미러 (506) 및 제 2 미러 (508) 사이에 형성된다. 제 2 미러 (508) 에 대한 지지물은 SU-8, 폴리이미드, 무기 재료와 같은 두껍게 증차된 유기물이 될 수 있는 투명한 상부구조물 (superstructure; 510) 로 제공된다. 전압이 인가되지 않으면, 멤브레인/미러 (506) 는, 제조 시 증착된 희생층의 두께에 의해 결정됨에 따라 제 2 미러 (508) 와 비교하여, 도 5a 에 나타낸 특정 위치를 유지한다. 약 4 V 의 동작 전압용으로는, 수천 Å 의 두께가 적절하다. 제 2 미러가 크롬과 같은 적합한 재료 및 알루미늄과 같은 반사 재료로 이루어지는 미러/멤브레인으로 이루어지는 경우, 이 구조물은 관측자에 의해 인식될 수 있는 특정 주파수의 광 (511) 을 반사할 것이다. 특히, 크롬이 반투명이 될 수 있도록 약 40 Å 으로 반투명이 될 수 있도록 충분히 얇고 알루미늄이 불투명하도록 500 Å 이상으로 충분히 두꺼운 경우, 이 구조물은 매우 다양한 광학적 응답을 가질 수 있다. 도 5c 및 도 5d 는 흑백 응답 및 컬러 응답의 예를 각각 나타내며, 모두 캐비티 길이 및 조성층의 두께에 의해 결정된다.

도 5b 는 제 1 전극 (primary electrode; 502) 과 멤브레인 미러 (506) 사이에 인가되는 전압의 결과를 나타낸다. 멤브레인/미러는 수직으로 치환되어, 광학적 캐비티의 길이와 IMod 광학 특성을 변경시킨다. 도 5c 는 디바이스가 모두 동작될 때의 흑색 상태 (521) 및 디바이스가 동작하지 않을 때의 백색 상태 (523) 를 나타내는 2 가지 상태가 가능한 반사형 광학 응답의 종류를 나타낸다. 도 5d 는 청, 녹, 적 컬러에 각각 대응하는 컬러 피크 (525, 527, 529) 를 갖는 광학적 응답을 나타낸다. 따라서, 디바이스의 전기기계적 동작은 광학적 동작에 대해 독립적으로 제어될 수 있다. 전기기계에 영향을 주는 제 1 전극의 재료와 구성은, 이들이 IMod 의 광학적 성능의 역할을 하지 않기 때문에, 제 2 미러를 포함하는 재료와 무관하게 선택될 수 있다. 설계는 표면 마이크로가공 (surface micromachining) 프로세서 및 기술, 예를 들면, 1996년 7월 31일자 출원되고 여기에 참조로서 포함되는 미국 특허 제 08/688,710 호에 개시되어 있는 것을 이용하여 제조될 수 있다.

다른 예로서, 도 6a 에 나타낸 바와 같이, IMod (606) 지지 구조물 (support structure) 는 멤브레인/미러 (608) 에 의해 숨겨지도록 위치될 수 있다. 이러한 방법으로, 관측자가 결합된 IMod들 사이의 최소 공간 및 멤브레인/미러에 의해 커버된 영역만을 보기 때문에, 동작하지 않는 영역의 양이 효과적으로 감소된다. 이는 멤브레인 지지물이 컬러의 관점에서, 비활동 및 비동작 영역을 구성하고 가시적인 도 5a 의 구조물과 다르다. 도 6b 는 동작 상태의 동일한 구조물을 나타낸다.

도 7a 는 IMod 구조물에 이용되는 또 다른 기하학적 구성을 나타낸다. 이 설계는 미국특허 5,638,084 에 나타낸 것과 동일하다. 그 설계는 컬드 (curled) 상태로 존재하도록 등방성으로 스트레스가 인가되는 불투명 플라스틱 멤브레인에 의존하였다. 전압의 인가는 MEMS-기반 광 셔터 (light shutter) 를 제공하기 위해 멤브레인을 평평하게 한다.

디바이스의 기능성은 이를 간섭하게 함으로써 개선될 수 있다. 1996년 7월 31일자 출원되고 여기에 참조로서 포함되는 미국특허출원 제 08/688,710 호에 개시되어 있는 박막 스택 (704) 이 절연체/전도체/절연체 스택으로 이루어진 도 7a 에 IMod 변화를 나타낸다.

알루미늄 멤브레인 (702) 과 스택 (704) 사이의 전압 인가는 멤브레인 (702) 이 스택에 대해 평평하게 위치되도록 한다. 제조시, 알루미늄 (702) 은 다른 반사 금속 (은, 구리, 니켈), 또는 반사 금속에 의해 상부가 피복되는 절연체 또는 유기 재료를 포함할 수 있고, 습식 에칭 또는 가스 상태 (gas phase) 릴리스 기술에 의해 얇은 희생층 상에 증착되어 릴리스될 수 있다. 알루미늄 멤브레인 (702) 은 광학적 스택 (704) 상에 직접 증착되는 지지 탭 (716) 에 의해 기판에서 기계적으로 더욱 안정화된다. 이로 인해, 탭 및 스택이 오버랩되는 영역에 입사된 광은 흡수되어, 기계적으로 동작하지 않는 영역 및 광학적으로 동작하지 않는 영역이 되도록 한다. 이 기술은 이 설계 및 IMod 설계에서 별도의 흑색 마스크에 대한 필요성을 제거한다.

입사광 (706) 은 스택의 층의 간격에 따라 반사되는, 완전하게 흡수되거나 또는 특정한 주파수의 광 (708) 이다. 광학적 작용은 1996년 7월 31일자 출원되고 여기에 참조로서 포함되는 미국특허출원 제 08/688,710 호에 개시된 유도형 흡수기 IMod 와 같다.

도 7b 는 전압이 인가되지 않은 디바이스 구성을 나타낸다. 멤브레인 내의 잔류 스트레스는 감겨진 코일로 타이트하게 컬업 (curl up) 되도록 유도한다. 잔류 스트레스는 매우 높은 잔류 신장 스트레스 (residual tensile stress) 를 갖는 멤브레인 상부 상에 재료의 박막층 (718) 증착에 의해 부여될 수 있다. 크롬은 수백 Å 만큼 낮은 막두께에 의해 높은 스트레스를 달성할 수 있는 하나의 예이다. 멤브레인이 더이상 이 경로를 방해하지 않기 때문에, 광 빔 (706) 은 스택 (704) 을 통과하게 되고 플레이트 (710) 와 교차하게 된다. 플레이트 (710) 는 고 흡수형 또는 고 반사형 (의 특정 컬러 또는 백색) 으로 존재한다. 반사형 디스플레이에 이용되는 변조기에 대해, 광학적 스택 (704) 은 디바이스가 동작될 때 특정 컬러를 반사하거나 (플레이트 (710) 가 흡수형인 경우) 또는 흡수하도록 (플레이트 (710) 가 반사형인 경우) 설계된다.

회전 동작

도 8a 에 나타낸 바와 같이, IMod 형태는 회전 동작에 의존한다. 1996년 7월 31일자 출원되고 여기에 참조로서 포함되는 미국특허출원 제 08/688,710 호에 개시된 프로세스를 이용하여, 약 1000 Å 두께를 갖는 알루미늄막인 전극 (802) 이 기판 (800) 상에 제조된다. 지지 포스트 (support post; 808) 및 회전 힌지 (hinge, 810) 상에 일 세트의 반사막 (813) 이 증착되었던 지지 셔터 (812) 가 위치한다. 지지 셔터는 수천 Å 두께의 알루미늄막이 될 수도 있다. X-Y 치수는 수십 마이크론 내지 수백 마이크론이 될 수 있다. 막은 간섭성을 가질 수 있고 특정 컬러를 반사하도록 설계될 수 있다. 1996년 7월 31일자 출원되고 여기에 참조로서 포함되는 미국특허 제 08/688,710 호에 개시된 유도형 흡수기의 형태의 고정된 간섭 스택이면 충분하다. 또한, 이들은 컬러 색소가 주입된 중합체를 포함할 수 있고, 광대역 반사를 제공하기 위해 알루미늄이나 은이 될 수도 있다. 전극 (802) 및 셔터 (shutter; 812) 는 둘 사이의 전압의 인가가 셔터 (812) 로 하여금 힌지의 축에 대해 부분 또는 전체 회전을 유발하도록 설계될 수 있다. 비록 주어진 화소에 대한 모든 셔터가 공통 버스 전극 (804) 상의 신호에 의해 동일하게 구동되더라도 셔터 (818) 만을 회전 상태로 도시되어 있다. 만약 힌지 및 전극 거리가 전극의 정전기적 인력이 힌지의 스프링 장력을 회전 시 몇몇 포인트에서 극복하도록 설계되는 경우, 이러한 셔터는 전기기계적 히스테리시스의 형상으로 나타낼 수 있다. 따라서, 셔터는 2 개의 전기기계적으로 안정한 상태를 가질 수 있다.

동작의 전달 모드에서, 셔터는 입사광을 차단하거나 통과하도록 한다. 도 8a 는 입사광 (822) 이 관측자 (820) 에 역으로 반사되는 반사형 모드를 나타낸다. 이 모드에서, 그리고 하나의 상태에서, 셔터는, 금속이라면 백색광을 반사하고, 또는, 간섭막 또는 색소로 코팅된다면 특정 컬러 또는 컬러의 세트를 반사한다. 간섭형 스택에 대해 나타난 두께 및 컬러는 1996년 7월 31일자 출원되어 여기에 참조로서 포함되는 미국특허출원 제 08/688,710 호에 개시되어 있다. 다른 상태로, 셔터의 반대면이 흡수막 또는 막들 (722) 로 코팅되는 경우, 광은 기판 (800) 을 통과하거나 흡수되도록 이루어진다. 이러한 막들은 유기막이 주입되는 다른 색소, 또는 흡수하도록 설계되는 유도형 흡수기 스택을 포함할 수 있다. 역으로, 셔터는, 예를 들면, 흑색에 대한 높은 흡수성을 가질 수 있고, 기판 (800) 의 반대면은 높은 반사막 (824) 으로 코팅되거나 전술한 바와 같이 컬러 반사막의 라인을 따라 컬러를 반사하기 위한 색소 또는 간섭막으로 선택적으로 코팅될 수 있다.

보조 전극 (814) 과 셔터 (812) 사이에 정전기적 인력을 유도하는 포텐셜로 충전되었을 때 셔터에 대해 추가적인 토크 (torque) 를 제공하는, 보조 전극 (814) 을 추가함으로써 디바이스의 동작을 더욱 개선할 수 있다. 보조 전극 (814) 은 도전체 (812) 와 지지 구조물 (816) 의 조합을 포함한다. 이 전극은 약 1000 Å 두께가 될 수 있는 ITO 와 같은 투명 도전체를 포함할 수 있다. 모든 구조물 및 결합된 전극은 단일 기판 상에 증착되는 재료로부터 가공, 즉 모놀리식으로 가공되고, 따라서, 전극 갭 공간에 대한 우수한 제어로 인해 용이하게 증착되고 신뢰성있게 동작된다. 예를 들면, 이러한 전극이 반대 기판 상에 탑재되면, 디바이스 기판과 반대 기판 모두의 표면의 편차들이 합해져서 수 마이크론 이상의 이탈을 생성할 수 있다. 따라서, 작용 시 특정 변화에 영향을 주는 것을 요구하는 전압은 수십 볼트 이상으로 변경될 수 있다. 모놀리식인 구조물들은 기판 표면 변화를 정확하게 따르며, 이러한 편차를 거의 없도록 한다.

도 8b 의 단계 1 내지 7 는 회전 변조기에 대한 제조 시퀀스를 나타낸다. 단계 1 에서, 기판 (830) 은 전극 (832) 과 절연체 (834) 로 코팅되었다. 통상의 전극 및 절연체 재료는 알루미늄 및 실리콘 이산화물이며, 각각 수천 Å 으로 이루어진다. 이들은 단계 2 에서 패턴화된다. 희생 스페이서 (836) 은 실리콘과 같은 재료로 수 마이크론 두께로 증착되며, 단계 3 에서 패턴화되며, 단계 4 에서 포스트/힌지/셔터 재료 (838) 로 코팅되었다. 이는 약 1000 Å 두께의 알루미늄 합금 또는 티타늄/텅스텐 합금이 될 수 있다. 단계 5 에서, 재료 (838) 는 패턴화되어 버스 전극 (844), 지지 포스트 (840) 및 셔터 (842) 를 형성하였다. 단계 6 에서, 셔터 반사기 (846) 가 증착되고 패턴화되었다. 단계 7 에서, 희생 스페이서가 에칭되어 완전한 구조물을 획득하였다. 또한, 단계 7 은 지지 포스트 (848), 토션 암 (torsion arm; 850) 및 셔터 (852) 를 포함하는 힌지를 상세하게 나타낸다.

스위칭 소자

바이너리 디바이스인 IMod 에 대해, 디스플레이를 어드레스 하기 위해 작은 수의 전압 레벨이 필요하다. 구동기 전자디바이스는 그레이스케일 동작을 달성하기 위해 필요한 아날로그 신호를 생성할 필요가 없다.

따라서, 전자디바이스는 1996년 12월 19일자 출원되어 여기에 참조로서 포함되는 미국특허출원 제 08/769,947 호와 같은 다른 수단을 이용하여 실행될 수 있다. 특히, 드라이브 전자디바이스 및 로직 기능은 MEMS 에 기초하는 스위치 소자를 이용하여 구현될 수 있다.

도 9a 내지 도 9e 는 개념을 나타낸다. 도 9a 는 제어 신호 (902) 의 인가에 의해 출력 (904) 과의 접속을 갖는 입력 (900) 을 갖는 기본적인 스위치 빌딩 블록의 도면이다. 도 9b 는 행 구동기(row driver) 가 실행되는 방법을 나타낸다. 전술한 어드레싱 방식에 대한 행 구동기는 3개 전압 레벨의 출력을 필요로 한다. 적정한 제어 신호의 행 전극으로의 인가는 입력 전압 레벨 중 하나가 출력 (903) 에 대해 선택되도록 한다. 입력 전압은 도면에서 906, 908 및 910 에 대응하는 V_col1, V_col0 및 V_bias 이다. 유사하게, 도 9c 에 나타낸 열 구동기에 대해, 적절한 제어 신호는 출력 (920) 으로의 전달을 위한 하나 이상의 입력 전압의 선택을 유발한다. 입력 전압은 도면에서 914, 916 및 918 에 대응하는 VselF1, VselF0, 및 그라운드이다. 도 9d 는 NAND 게이트에서 기본적인 스위칭 빌딩 블록 (934, 936, 938 및 940) 을 이용하여 로직 디바이스 (932) 가 구현될 수 있는 방법을 나타낸다. 이러한 구성요소 모두는 도 9e 에 나타낸 디스플레이 서브시스템의 제조를 허용하는 방법으로 구성될 수 있고 결합될 수 있다. 서브시스템은 콘트롤러 로직 (926), 행 구동기(924), 열 구동기(928) 및 디스플레이 어레이 (930) 을 포함하고 도 3 에서 전술한 바와 같은 어드레싱 방식을 이용한다.

MEMS 디바이스와 같은 스위치 소자의 제조는 단일 프로세스를 이용하여 전체 디스플레이 시스템을 제조할 수 있도록 한다. 스위치 제조 프로세스는 IMod 제조 프로세스의 서브프로세스가 되고 도 10a 에 나타나 있다.

단계 1 은 초기 상태의 측면도와 평면도를 모두 나타낸다. 화살표 (1004) 는 측면도를 바라보는 방향을 나타낸다. 기판 (1000) 은 2000 Å 두께로 증착되고 그 상부에서 패턴화된 희생 스페이서 (1002) 를 갖는다. 단계 2 에서, 구조적 재료가 수 마이크론 두께의 알루미늄 합금으로 증착되고 패턴화되어, 소스빔 (1010), 드레인 구조물 (1008) 및 게이트 구조물 (1006) 을 형성하였다. 수백 Å 의 금, 이리듐, 또는 백금과 같은 부식되지 않는 금속은 스위치 수명을 통해 낮은 접촉 저항을 유지하기 위하여, 이 지점에서 구조적 재료 상에 도금될 수 있다. 노치 (notch; 1012) 는 소스 빔 (1010) 에서 에칭되어 면에서의 빔의 이동이 기판의 것과 평행하게 되도록 하였다. 단계 3 및 단계 4 에서 도면을 바라보는 방향은 전방과 상방의 방향으로 상이하다. 화살표 (1016) 는 전방에서 관측한 방향을 나타낸다. 단계 3 에서, 희생 재료는 에칭되어 소스빔 (1010) 이 동작하지 않고 이동하기 자유롭게 하였다.

전압이 소스 빔과 게이트 구조물 사이에 인가될 때, 소스빔 (1010) 은 드레인 (1008) 과 접촉될 때까지 게이트 (1006) 를 향해 반사됨으로써, 소스와 드레인 사이의 전기적 콘택을 달성한다. 동작 모드는 기판의 표면과 평행하여, 주요 IMod 제조 프로세스와 호환성을 갖는 제조 프로세스를 허용한다. 또한, 이 프로세스는 기판 표면과 수직한 방향으로 동작하는 스위치를 제조하기 위해 이용되는 것보다 더욱 적은 수의 단계를 필요로 한다.

도 10b 및 도 10c 는 평면형 MEMS 스위치에 대한 2 가지의 다른 설계를 나타낸다. 도 10b 에서의 스위치는 스위치빔 (1028) 이 드레인 (1024) 과 소스 (1026) 사이의 접촉을 제공하기 위해 제공된다는 점에서 다르다. 도 10a 의 스위치에서, 소스빔을 통해 드레인으로 흘러야 하는 전류는 스위칭 임계값에 영향을 줌으로서 회로 설계를 복잡하게 한다. 이는 스위치 (1020) 를 갖는 경우가 아니다. 도 10c 의 스위치는 더욱 향상된 것을 나타낸다. 이 경우, 절연체 (1040) 는 스위치빔 (1042) 을 접속빔 (1038) 으로부터 전기적으로 분리시킨다. 이 절연체는 통상의 기술을 이용하여 위치될 수 있고 패턴화될 수 있는 SiO₂ 와 같은 재료가 될 수 있다. 이러한 스위치의 이용은 이러한 스위치를 갖는 회로에서 스위치 구동 전압을 로직 신호에서 전기적으로 분리할 필요성을 제거한다.

다차원 포토닉 구조물

일반적으로, IMod 는 광학적 특성을 갖고 그 자체, 또는 다른 전기적, 기계적 또는 광학적 소자에 대한 동작 수단에 의해 이동가능한 소자를 특징으로 한다.

간섭 스택을 생성하기 위한 박막의 조립체는 다차원 포토닉 구조물이라 칭하는 구조물의 더욱 큰 분류의 부분집합이다. 넓게는, 구조물의 굴절률의 형태 및 결합된 변화로 인해 전자기파의 전달을 변화시키는 능력을 갖는 것으로 포토닉 구조물을 정의한다. 이러한 구조물은 하나 이상의 축을 따라 우선적으로 광과 상호작용하기 때문에 치수비 (dimensional aspect) 를 갖는다. 또한, 다차원의 구조물을 PBG 또는 포토닉 크리스탈 (Photonic Crystal) 이라 하였다. John D. Joannopoulos 등에 의한 텍스트, "Photonic Crystals" 에서는 주기적인 포토닉 구조물을 설명한다.

1-차원 PBG 는 박막 스택에서 발생할 수 있다. 예로서, 도 16 은 절연체 패브리-페롯 필터의 형상으로 IMod 의 제조 및 최종 제품을 나타낸다. 박막 스택 (1614, 1618) 은 각각 1/4 파 두께로 실리콘 및 실리콘 이산화물층이 교대로 배열되고, 중심 캐비티 (1616) 을 포함하는 IMod 구조물을 형성하도록 기판 상에 제조되었다. 일반적으로, 이 스택은 X 및 Y 방향으로 연속이지만, 길이 및 낮은 굴절률을 갖는 층이 교차하여 구성됨에 따른 재료의 굴절률의 편차로 인해 Z 방향의 광학적 관념으로 주기성을 갖는다. 이 구조물은 주기성의 영향이, Z-축의 경우 한 축에 따른 파 전달에 대해 최대화되기 때문에 1-차원으로 고려될 수 있다.

도 11a 및 도 11b 는 2차원 포토닉 구조물의 2가지 표현을 나타낸다. 도 11a 에서, 마이크로링 공진기 (microring resonator; 1102) 는 많은 수의 공지된 재료, 탄탈륨 펜폭사이드 및 실리콘 이산화물 중 하나로부터 예를 들면 공지된 기술에 의해 제조될 수 있다. 1.55 ㎛ 범위의 파장에 대해 최적화된 디바이스의 경우, 일반적인 치수는 w=1.5 ㎛, h=1.0 ㎛, 및 r=10 ㎛ 이다.

기판 (1100) 상의 제조된 (유리는 여러가지 다른 것들 중 하나의 가능성임) 구조물은, 그 굴절률 및 치수 (w, r, h) 가 그 내부에서 전달되는 광의 주파수와 모드를 결정하는 원형의 도파관이다. 이러한 공진기는, 올바르게 설계되었다면, 이에 결합되는 광대역 방사에 대한 주파수 선택 필터로서 동작할 수 있다. 이 경우, 방사는 일반적으로 방위 부호 (1101) 로 나타낸 바와 같은 XY 평면에서 전달된다. 이 디바이스의 1-차원 아날로그는 단일 층 미러를 이용하여 이루어지는 패브리-페롯 필터일 수 있다. 그 디바이스는 단일층 "경계 (boundary)" (즉, 미러) 로 인해 고 차수 광학 주기성을 나타낸다; 그러나, 이들은 넓은 개념에서 볼 때 포토닉 구조물로 간주될 수 있다.

보다 일반적인 PBG 는 도 11b 에 도시되어 있다. 원주형 어레이 (1106) 는 X 및 Y 방향 둘 다에서 굴절률의 주기적인 변동을 나타낸다. 이 매체를 통해 전달되는 전자기적 방사는 방위 부호 (1103) 으로 나타낸, XY 평면에서 전달되는 경우 가장 현저하게 영향을 받는다.

주기적인 특성으로 인해, 도 11b 의 어레이는, 더욱 높은 차원성에 대한 경우를 제외하고, 1-차원 박막 스택에 의한 특징을 공유한다. 이 어레이는 XY 평면에서 어레이를 통해 몇몇 축을 따라 굴절률이 열 재료의 굴절률과 통상 공기인 주변 재료의 굴절률 사이에서 변화한다는 관점에서 볼 때 주기적이다. 박막 스택 설계에 가해지는 동일한 원리 상의 편차를 이용한 적절한 어레이의 설계는, XY 평면으로 이동하는 방사에 영향을 주는 넓은 범위의 광학적 응답들 (미러, 밴드패스 필터, 에지 필터 등) 의 제조를 가능케 한다. 도 11b 에 나타낸 어레이 (1106) 는 치수 및/또는 굴절률이 다른 열 형태의 단일성 또는 결함 (1108) 을 포함한다. 예를 들면, 이 열의 직경은 잔류하는 (직경이 1/4 파장의 단위가 될 수 있는) 열보다 비율적으로 더욱 크거나 작게 될 수 있고, 또는, 상이한 재료로 이루어질 수 있다 (가능하다면, 공기 대 실리콘 옥사이드). 어레이의 전체 사이즈는 조작될 필요가 있는 광학적 시스템 및 구성요소의 사이즈에 의해 결정된다. 또한, 결함은 소정의 작용에 따라 열 또는 열들이 부재하는 형태 (행) 에서 발생될 수 있다. 이 구조물은 도 16 의 절연체 패브리-페롯 필터와 비슷하게 되지만, 2 차원으로만 기능한다. 이 경우, 결함은 캐비티 (1616) 와 비슷하게 된다. 나머지 열은 2-차원 스택에 근접하여 비슷하게 된다.

도 11b 의 구조물의 적절한 치수는 sx 이격된 열 x, sy 이격된 열 y (둘 다 격자상수로 고려될 수 있다), 열 직경 d, 및 어레이 높이 h 로 나타낸다. 1/4 파 스택과 같이, 1-차원 디바이스, 열 직경 및 간격은 1/4 파의 단위가 될 수 있다. 높이 h 는 단일 모드 전달에 대해 이용되는 1/2 파장 이상을 갖는 소정의 전달 모드로 결정된다. 광에서 구조물의 사이즈와 그들의 효과와 관련된 식은 공지되어 있으며, John D. Joannopoulos 등에 의한 텍스트 "Photonic Crystals" 에 기록되어 있다.

또한, 이러한 종류의 구조물은 공진기 (1102) 를 제조하기 위해 이용되는 동일한 재료 및 기술을 이용하여 제조될 수 있다. 예를 들면, 실리콘 단일막은 유리 기판 상에 증착되고 통상의 기술을 이용하여 패턴화될 수 있으며, 반응 이온 에칭 (reactive ion etching) 을 이용하여 에칭됨으로써, 고 애스펙트비 열을 생성할 수 있다. 1.55 ㎛ 의 파장에 대해, 열의 직경과 간격은 각각 0.5 ㎛ 와 1 ㎛ 의 단위가 될 수 있다.

또한, 포토닉 구조물은 제한적인 형태 제약 하에서 방사를 지향할 수 있다. 따라서, 이들은 치수 제약이 매우 타이트할 때 특정 주파수 또는 광주파수의 밴드를 재지향 및/또는 선택하는 것이 바람직한 애플리케이션에 매우 유용하다. XY 평면에서 전달되는 광을 채널링하는 도파관은 광이 광의 파장보다 적은 공간에서 90 도 회전하도록 할 수 있도록 제조될 수 있다. 이는, 예를 들면, 도파관으로 동작할 수 있는 선형 행의 형태로 열 결함을 생성함으로써 달성될 수 있다.

3-차원 구조물은 도 12 에 도시되어 있다. 3-차원 주기적 구조물 (1202) 는 XY, YZ, XZ 평면에서 전달되는 방사로 동작한다. 다양한 광학적 응답은 구조물의 적절한 설계 및 구성물 재료의 선택에 의해 이루어질 수 있다. 동일한 설계 규칙을 적용하지만, 여기서는 이들은 3-차원에 적용된다. 결함은 점, 선, 또는 영역의 형태로 형성되며, 점 및 선은 주변 매체와 사이즈 및/또는 굴절률이 다르다. 도 12 에서, 결함 (1204) 은 단일점 소자이지만, 선형 또는 선형 및 점 소자 또는 영역의 결합일 수 있다. 예를 들면, 점 결함의 "선형" 또는 "S형" 어레이는 PBG 를 통해 임의의 3-차원 경로를 따르고 그 내부에서 전달되는 광에 대한 타이트하게 제한된 도파관으로 동작하도록 제조될 수 있다. 일반적으로, 결함은 내부에 위치될 수 있지만, 도시의 목적을 위해 표면 상에 나타낸다. 이 구조물의 적절한 치수는 도면에 모두 표시된다. PBG 의 재료의 간격 및 치수는 완전하게 애플리케이션에 의존하지만, 바람직한 설계 규칙 및 식이 또한 적용된다.

3-차원 PBG 는 제조하기에 더 복잡하다. 1-차원 또는 2-차원 피쳐 (feature) 를 제조하기 위한 통상의 수단은, 3 차원에 적용되는 경우, 구조물에서의 제 3 치수를 달성하기 위해 증착, 패턴 및 에칭 사이클의 여러가지 적용을 포함할 수 있다. 주기적 3 차원 구조물을 형성하기 위한 제조 기술은, 감광성 재료가 정상파 (standing wave) 에 노출되고 그 파를 제로 자체에서 굴절률 변동의 형식으로 반복하는 홀로그래픽, 재료의 증착 시 열 어레이 또는 구형 구조물을 생성하기 위해 특정 혼성중합체 (co-polymeric) 재료의 본질적인 접착 및 방위 특성에 따라 자기-조직화되는 유기물 또는 자기-조립 재료, 일단 응고되면 구조물을 조직하고 분해 또는 고온에 의해 제거될 수 있는 현탁액에 제어된 치수의 원형 구조물의 공급의 결합을 포함시킬 수 있는 세라믹 방법, 이러한 방법의 결합, 및 다른 것을 포함한다.

혼성중합체의 자기-조립 기술들은 모두 저온이며 최소의 포토리소그래피를 요구하거나 포토리소그래피를 요구하지 않기 때문에 특별히 관심이 있다. 일반적으로, 이 기술은 중합체, 예를 들어, PPQmPSn (polyphenylquinoine-block-polystyrene) 의 탄소 이황화물 (carbon disulfide) 과 같은 용매로의 분해를 포함한다. 기판상에 용액을 확산하고 용매를 증발시킨 후, 공기 충전 중합구의 폐쇄 패킹된 6각형 배열을 형성한다. 프로세스는 다중층 (multi-layers) 를 형성하도록 여러 번 반복될 수 있으며, 어레이의 주기는 중합체의 성분들 (m 및 n) 의 반복 유닛들의 갯수를 조정하여 제어할 수도 있다. 나노미터 (nanometer) 사이즈의 콜로이드 (colloid) 의 유입은 금속, 산화물, 또는 중합체의 굴절률을 증대시키고 어레이의 주기를 감소시키는 효과를 가질 수 있는 반도체를 포함한다.

집중 이온 빔 (focused ion beams) 또는 원자력 현미경과 같은 툴 (tool) 을 사용하여, 마이크론 이하의 재료의 직접적인 조작을 통하여 결함들이 도입될 수도 있다. 전자 (前者) 는 매우 작은 선택 영역내의 재료를 제거 또는 추가하거나 그 재료의 광학 특성을 변경하는데 사용될 수도 있다. 재료 제거는 집중 이온 빔의 툴에 의해 사용되는 것과 같은 활동적인 입자 빔이 자신의 경로로 재료를 스퍼터링할 때에 발생한다. 재료 추가는 텅스텐 헥사플루오라이드 (hexafluoride; 텅스텐 도전체의 경우) 또는 실리콘 테트라플루오라이드 (tetrafluoride; 절연 실리콘 이산화물인 경우) 와 같은 가스를 포함하는 휘발성 금속을 통하여 집중 이온 빔이 통과할 때에 발생한다. 가스는 분해되며, 구성성분들은 그 빔이 기판과 접촉한 곳에 증착된다. 원자력 현미경은 대략 분자 규모의 재료를 이동시키는데 사용될 수도 있다.

또 다른 방법은 마이크로 전자 증착 (microelectrodeposition) 이라고 칭하는 기술의 사용을 포함하며, 이것은 미국특허 제 5,641,391 호에 상세히 개시되어 있다. 이 방법에서는, 다양한 재료들 및 기판들을 사용하여, 마이크론 이하의 해상도의 3 차원 피쳐를 정의하는데 단일의 마이크로 전극을 사용할 수 있다. 이러한 방식으로 증착된 금속 "결함들" 은 상술한 기술들을 이용하여 제조할 수 있는 PBG 어레이 주위의 절연 결함 (dielectric defect) 을 형성하도록 연속적으로 산화시킬 수 있다.

또한, PBG 를 제조하는 기판 상의 또 다른 재료의 패턴의 형태인 표면 피쳐 (surface features) 의 존재는 자신의 형성 동안 PBG 내의 결함을 형성하는 템플릿 (template) 으로서 제공할 수도 있다. 특히, 이것은 원래 자기-조립 방법인 기판 조건에 민감한 PBG 프로세스에 적절하다. 이러한 피쳐들은 프로세스의 특정한 특성에 의존하는 시드 (seed) 주위의 매우 국부적인 영역에서 PBG 의 성장을 촉진시키거나 억제시킬 수도 있다. 이러한 방식으로, 결함 "시드" 의 패턴이 형성될 수도 있으며, 이후, PBG 형성 프로세스 동안 내에 형성되는 결함으로 PBG 가 형성될 수도 있다.

따라서, IMods 로 알려진 디바이스의 부류는 더 큰 부류의 다차원 포토닉 구조물을 변조기 자신에 포함함으로써 더 확장시킬 수도 있다. 이때, 본질적으로 정적 디바이스인 어떠한 종류의 포토닉 구조물이라도 자신의 기하학적 구조를 변경 및/또는 자신의 유사물을 또 다른 구조물로 변경하여 동적으로 만들 수도 있다. 이와 유사하게, 각각 1 차원적인 포토닉 구조물을 가지는 2 개의 미러 (mirror) 를 구비하는 마이크로 기계 패브리-패럿 필터 (micromechanical Fabry-Perot filter; 도 16 에 도시됨) 는 캐비티 폭 (cavity width) 을 정전기적으로 변경하여 튜닝 (tune) 될 수도 있다.

도 13 은 2 차원 PBGs 를 포함하는 IMod 설계의 2 가지 예를 도시한 것이다. 도 13a 에서, 절단도는 기판에 면해 있는 측면상에 탑재된 마이크로링 공진기 (microring resonator; 1306) 과 함께 제조되는 자기-지지 멤브레인 (self-supporting membrane; 1304) 를 나타낸다. 대부분의 기판 (1303) 내에 있는 도파관 (1301 및 1302) 은 평면형 및 평행형이며, 공지의 기술을 이용하여 제조할 수 있다. 도 13a 에서, IMod 는 마이크로링과 기판 사이의 유한한 에어 갭 (airgap)(번호) 과 함께 미구동 상태로 도시되어 있다. 자신의 위치가 기판 하부의 쌍 도파관 (paired waveguides) 과 오버랩 및 정렬되도록 마이크로링을 제조한다. 마이크로링의 치수는 상술한 실시예와 동일하다. 단면 (1305) 은 w = 1 um, h = 0.5 um, 및 t = 100 nm 일 수도 있는 도파관의 치수를 나타낸다. 미구동 상태에서, 광 (1308) 은 도파관 (1302) 에 방해되지 않고 전파하며, 출력 빔 (1310) 은 입력 (1308) 과 스펙트럼상으로 동일하다.

마이크로링을 기판 및 도파관과 밀접하게 접촉하도록 IMod 를 구동하는 것은 디바이스의 광학적인 동작을 변경시킨다. 이때, 도파관 (1302) 으로 전파하는 광은 의미없는 현상에 의해 마이크로링에 커플링할 수도 있다. 만약 사이즈가 적절하면, 마이크로링은 도파관 (1302) 으로부터 선택된 주파수를 커플링하고 도파관 (1301) 으로 주입하는 광학 공진기로서 작용한다. 이것은 빔 (1312) 이 광 (1308) 방향과 반대 방향으로 전파하는 것을 도시하는 도 13b 에 도시되어 있다. 그러한 디바이스는 그 구조물을 하부 도파관과 밀접하게 접촉시키는데 요구되는 전압 또는 또 다른 구동 수단의 애플리케이션에 의해 도파관으로부터 특정한 파장을 선택하는 주파수 선택 스위치로서 이용될 수도 있다. 기하학적 구조의 정적 버전 (static version) 은 B.E.Little 등의 논문, "Vertically Coupled Microring Resonator Channel Dropping Filter", IEEE Photonics Technology Letters, vol.11, no.2, 1999 에 상세히 개시되어 있다.

또 다른 실시예는 도 13c 에 도시되어 있다. 이 경우, 공진기 (1314) 및 한 쌍의 도파관 (1332 및 1330) 은 기판상에 원주형 (columnar) PBG 의 형태로 제조한다. PBG 는 2 개의 행 (row; 각각의 도파관당 하나) 을 제거하여 정의되는 도파관 및 2 개의 열 (column) 을 제거하여 정의되는 공진기를 갖는 열의 유니폼 어레이 (uniform array) 이다. 평면도 (1333) 은 도파관 (1330 및 1332) 및 공진기 (1314) 의 더 상세한 구성을 제공한다. 치수는 관심있는 파장 및 사용된 재료에 의존한다. 파장이 1.55 um 인 경우, 열의 직경 및 간격은 각각 약 0.5 um 및 1 um 일 수 있다. 높이, h, 는 지원되는 전파 모드 (propagation modes) 를 결정하며, 오직 단일 모드만이 전파되는 경우에는, 파장의 절반 보다는 약간 커야 한다.

멤브레인 (1315) 의 내부 표면 상에, 하부를 향하며 동일한 치수를 가지고 기판상의 열들과 동일한 (또는 광학적으로 동일한) 재료인 2 개의 절연된 열 (1311) 을 제조한다. 공진기 및 열들은 각각을 보완하도록 설계되며, 멤브레인상의 열이 위치하는 곳에는 공진기에서의 열은 대응하여 존재하지 않는다.

IMod 가 미구동 상태에 있을 때, PBG 와 멤브레인 사이에는 최소 수백 나노미터인 유한한 수직 에어 갭 (1312) 이 존재하므로, 광학적인 상호작용은 발생하지 않는다. 공진기에서의 열의 부재 (不在) 는 도파관들 (1330 및 1332) 간을 커플링시켜 결함과 같이 작용한다. 이 상태에서, 디바이스는 도 13b 에 도시된 것과 같이 작용하며, 이때, 도파관을 따라 전파되는 광의 선택된 주파수는 도파관 (1332) 로 유입되며, 광 (1329) 의 형태로 반대 방향으로 전파한다.

그러나, PBG 와 접촉하도록 IMod 를 구동시키는 것은 열들을 자신의 동작을 변경하는 공진기에 위치시킨다. 공진기의 결함은 멤브레인 열의 배치 (placement) 로 제거된다. 이 상태에서의 디바이스는 간섭없이 전파하는 광 (1328) 을 갖는 도 13a 에 도시된 것과 같이 작용한다.

이러한 기하학적 구조의 정적 버전은 H.A.Haus 의 논문, "Channel drop filters in photonic crystals", Optics Express, vol.3, no.1, 1998 에 개시되어 있다.

광학 스위치

도 14a 에서, 유도형 흡수기에 기초한 디바이스는 금속과 산화물의 조합으로 이루어진 재료 (1402) 의 스택상에 부유 (suspend) 하고, 투명 기판상에 패턴되는 약 수십 내지 수백 마이크론 제곱의 자기-지지 알루미늄 멤브레인 (1400) 을 포함한다. 여기서 참조하며, 1996년 7월 31일에 출원된 미국특허 출원번호 제 08/688,710 호에 개시되어 있는 유도형 흡수기에 이용되는 막은 이러한 목적을 제공할 수 있다. 또한, 기판상의 막은 ITO 와 같은 투명 도전체를 구비할 수도 있다. 그 구조물은 그 하부측상에 수백 옹스트롱 두께의 몰리브덴 또는 텅스텐과 같은 손실성 금속막을 포함할 수도 있다.

미구동 상태에서, 디바이스는 특정 파장 영역에서 반사하지만 멤브레인을 접촉시킬 때에는 잘 흡수하게 되도록 재료들을 구성한다. 측면도 (1410) 는 기판의 측면을 조사하는 디바이스의 도면을 나타낸다. 광 빔 (1408) 은 기판을 통하여 임의의 각도로 전파하며, 미구동 상태로 도시되어 있는 IMod (1406) 상으로 입사한다. 광 주파수는 미구동 상태의 IMod 의 반사 영역과 대응하는 것으로 가정하면, 그 광은 여각으로 반사하여 전파된다. 측면도 (1414) 는 구동 상태에서의 동일한 IMod 를 도시한 것이다. 이때 디바이스는 잘 흡수하고 있기 때문에, 입사하는 광은 더 이상 반사되지는 않지만, IMod 의 스택에서의 재료에 의해 흡수된다.

따라서, 이 구성에서, IMod 는 제조된 기판내에서 전파하는 광에 대하여 광학 스위치로서 작용할 수도 있다. 기판은 잘 연마되어 있고 매우 평행 (관심있는 광 파장의 1/10 이내 까지) 하며 광의 파장보다 수 배 더 두꺼운 (최소 수백 마이크론) 표면을 형성하도록 제작된다. 광 빔들이, 평균적으로, 기판에 평행하지만 일 표면으로부터 또 다른 표면으로 다중 반사를 겪는 방향으로 전파하기 때문에, 이것은 기판으로 하여금 기판/도파관으로 작용하도록 한다. 그러한 구조물에서의 광파는 종종 기판 유도파 (substrate guided waves) 라고도 한다.

도 14b 는 이러한 주제에 대한 변형을 도시한 것이다. 멤브레인 (1420) 은 더 이상 직사각형이 아니지만 일 단부 (end) 쪽으로 테이퍼링 (taper) 하도록 패터닝된다. 그 구조물의 기계적인 스프링 상수가 이러한 길이를 따라 일정하게 유지되지만, 전극 영역은 감소한다. 따라서, 정전기적으로 인가될 수 있는 힘의 양은 테이퍼의 더 좁은 엔드에서 저감한다. 만약 점차 증가하는 전압이 인가되면, 멤브레인은 먼저 더 넓은 단부에서 동작하기 시작하며, 그 동작은 전압이 증가함에 따라 화살표 (1428) 을 따라서 진행한다.

입사하는 광에서, IMod 는 인가 전압값에 의존하는 흡수 영역으로서 동작한다. 측면도 (1434) 는 전압을 인가하지 않을 때에 빔을 전파하는 기판상에 대한 영향을 도시한 것이다. 입사 빔의 투시도로부터 IMod 를 나타내는, 대응하는 반사 영역 (1429) 은 그 반사 영역상에 중첩시킨 빔의 "풋 프린트 (footprint)" (1431) 를 나타낸다. 전체 영역 (1429) 이 비-흡수하고 있기 때문에, 빔 (1430) 은 IMod (1428) 로부터 (최소의 손실로) 빔 (1432) 의 형태로 반사된다.

측면도 (1436) 에서는, 임시 전압값이 인가되며, 반사 빔 (1440) 은, 이때, (1437) 로 도시된 반사 영역이 부분적으로 흡수하기 때문에 어느 정도 감쇠되었다. 도면부호 (1438 및 1429) 는 전체적인 동작의 결과 및 빔의 완전한 감쇠를 나타낸 것이다.

따라서, 테이퍼링된 기하학적인 구조를 이용하여, 가변 광학 감쇠기가 생성될 수 있으며, 그 응답은 인가 전압값과 직접적으로 관련된다.

또 다른 종류의 광학 스위치는 도 15a 에 도시되어 있다. 지지 프레임 (1500) 은 미러 (1502) 에 전기적으로 접속되는 방식으로, 수천 옹스트롱 두께의 알루미늄과 같은 금속으로부터 제조한다. 미러 (1502) 는 지지대 (1500) 에 접착되어 있는 투명한 광학 스탠드오프 (optical standoff; 1501) 상에 상주한다. 미러 (1502) 는 금속, 산화물, 및 반도체 막의 조합, 또는 단일 금속막을 포함할 수도 있다.

스탠드오프는 기판과 동일하거나 더 높은 굴절률을 갖는 재료로부터 제조된다. 이것은 굴절률이 변할 수 있는 중합체 또는 SiO₂ (동일한 굴절률) 일 수 있다. 스탠드오프는 미러를 45 도의 각도로 지지하도록 제작한다. 스탠드오프의 제작은 그 피쳐가 자신의 광학 밀도의 관점에서 연속적으로 변할 수 있는 포토마스크 (photomask) 에 의존하는 아날로그 리소그래피로 알려진 기술을 이용하여 달성할 수 있다. 특정한 피쳐에 대한 이러한 밀도의 적절한 변형에 의하여, 이러한 마스크를 이용하여 노광되는 포토레지스트에 3 차원 형상을 형성할 수 있다. 그 후, 그 형상은 반응 이온 에칭을 통하여 또 다른 재료로 변형될 수 있다. 전체 조립체는 방해받지 않은 "윈도우" (1505) 를 하부 기판 (1504) 에 제공하도록 패턴되는 도전체 (1503) 상에 부유시킨다. 즉, 통상의 유리로 이루어진 윈도우 (1505) 가 노출되도록 대부분의 도전체 (1503) 가 에칭된다. 또 다른 IMods 와 같은 스위치는 전체 조립체를 기판/도파관과 접촉하도록 동작될 수 있다. 측면도 (1512) 는 광학 동작을 나타낸 것이다. 빔 (1510) 은 기판의 경계를 넘어서 전파되는 것을 방지하도록 법선으로부터 45 도의 각도로 기판내에서 전파하고 있다. 이것은, 45 도가 빔으로 하여금 내부 전반사 (total internal reflection; TIR) 의 원리에 의해 기판과 외측 매체간의 인터페이스 (1519) 에서 최소의 손실로 또는 손실없이 반사되도록 하는 임계각으로 알려진 각도 이상이기 때문이다.

TIR 의 원리는 스넬의 법칙에 의존하지만, 기본적인 요건은 기판 외측의 매체가 기판 보다 더 작은 굴절률을 가져야 한다는 것이다. 측면도 (1512) 에서, 디바이스는 미구동 상태에서의 스위치 (1506) 및 방해받지 않는 방식으로 전파하는 빔 (1510) 으로 도시되어 있다. 측면도 (1514) 에 도시된 바와 같이, 스위치 (1506) 가 기판과 접촉하여 동작할 경우, 빔의 경로는 변경된다. 스탠드오프는 기판과 크거나 같은 굴절률을 가지기 때문에, 빔은 인터페이스에서 더 이상 TIR 을 겪지 않는다. 빔은 기판으로부터 미러에 의해 반사되는 공학 스탠드오프로 전파한다. 미러는 45 도로 기울어져 있어서, 이때 반사된 빔은 기판 평면에 대하여 법선인 각도로 이동한다. 따라서, TIR 의 기준을 더 이상 만족하지 않기 때문에, 광은 기판 인터페이스를 통하여 전파될 수도 있으며, 기판/도파관의 반대측상에 탑재되는 파이버 커플러 (fiber coupler; 1520) 에 의해 캡쳐 (capture) 될 수 있다. 유사한 개념이 X.Zhou 등의 논문, "Waveguide Panel Display Using Electromechanical Spatial Modulators", SID Digest, vol.XXIX, 1998 에 개시되어 있다. 이러한 특별한 디바이스는 방출형 디스플레이 애플리케이션용으로 설계되었다. 또한, 미러는 종래의 패터닝 기술을 이용하여, 스탠드오프의 표면에 에칭될 수도 있는 반사 격자 (reflecting grating) 의 형태로 구현될 수도 있다. 그러나, 이 방법은 박막 미러로 나타나지 않는 다중 회절 차수 (diffraction orders) 로 인한 손실 및 파장 의존성을 나타낸다. 또한, 또 다른 광학 구조물은 각각의 속성 및 단점을 갖는 미러를 대체할 수도 있다. 이들은 굴절형, 반사형, 및 회절형으로 분류될 수 있으며, 마이크로-렌즈 (투과형 및 반사형), 오목 거울 또는 볼록 거울, 회절형 광학 엘리먼트, 홀로그래픽 광학 엘리먼트, 프리즘, 및 마이크로-제조 기술을 이용하여 생성될 수 있는 기타 다른 형태의 광학 엘리먼트를 포함할 수 있다. 또 다른 광학 엘리먼트를 사용하는 경우에서, 스탠드오프 및 광학에 부여하는 각도는 마이크로-광학의 특성에 반드시 의존할 필요는 없다.

IMod 에 대한 이러한 변형은 광에 대한 디커플링 (de-coupling) 스위치로서 동작한다. 만약 미러가 올바르게 설계되면, 광대역 방사 또는 특정 주파수는 의도한 대로 기판/도파관으로부터 커플링될 수 있다. 측면도 (1526) 은 45 도로 기울어진 추가적인 고정 미러가 디커플링 스위치에 반대인 기판의 측면상에 제조되는 더 정교한 구현을 나타낸 것이다. 이러한 미러는 작동될 수 없다는 점에서 스위치와 상이하다. 2 개의 구조물에 대한 미러 각도의 신중한 선택에 의해, 스위치 (1506) 에 의해 기판으로부터 효과적으로 디커플링되는 광 (1522) 는 재-커플링 미러 (1528) 에 의해 기판으로 재-커플링될 수도 있다. 그러나, 재-커플링 미러를 XY 평면에서의 상이한 방향으로 제조함으로써, 기판/도파관내의 어느 신규한 방향으로 광을 재지향시키는데 미러 조합을 사용할 수도 있다. 이러한 2 개의 구조물의 조합을 방향성 스위치 (directional switch) 라고도 한다. 또한, 재-커플링 미러는 표면의 법선 방향으로 기판에 전파하는 임의의 광을 커플링하는데 사용될 수도 있다.

도 15b 는 방향성 스위치들의 어레이의 일 구현을 나타낸 것이다. 기판 (1535) 상에서 내려다보면, 선형 어레이 (1536) 은 광을 XY 평면에 대하여 법선 각도에서 기판으로 지향하는 파이버 커플러의 어레이이다. 재-커플링 미러의 어레이 (미도시) 는 광을 빔 (1530) 에 평행인 기판에 커플링하도록 파이버 커플러 어레이에 정반대편에 위치한다. 기판 (1535) 의 표면상에서, 1531 은 하나인 방향성 스위치들의 어레이를 제조한다. 그 스위치들은 입력 파이버 커플러 (1536) 의 어느 하나로부터 기판에 커플링되는 광이 출력 파이버 커플러 (1532) 의 어느 하나에 지향될 수도 있도록 위치한다. 이러한 방식으로, 디바이스는 임의의 갯수의 상이한 입력들 중 어느 하나를 임의의 갯수의 상이한 출력들 중 어느 하나로 스위칭할 수 있는 N ×N 광학 스위치로서 동작할 수도 있다.

튜닝가능 필터 (tunable filter)

도 16 을 다시 참조하면, 튜닝가능 패브리-페럿 필터의 형태로 IMod 가 도시되어 있다. 이 경우, 도전 콘택 패드 (conducting contact pad; 1602) 는 절연 미러들 (1604 및 1608) 및 희생층 (sacrificial layer; 1606) 과 함께 증착 및 패터닝된다. 이것은 1/2 파장의 배수의 두께로 실리콘막으로 이루어질 수도 있다. 미러들은 재료들의 스택, 높은 굴절률 및 낮은 굴절률을 교대하며 2 개의 실시예를 갖는 TiO2 (높은 굴절률) 및 SiO2 (낮은 굴절률), 및 공기일 수도 있는 층들 중 한 층을 포함할 수도 있다. 절연층 (1610) 은 제 2 콘택 패드 (1612) 가 오직 미러 (1608) 에만 접촉하도록 증착 및 패터닝된다. 미러 (1608) 는 지지대 (1615) 에 의해 접속되는 미러 "섬" (island; 1614) 을 남기고 연속적으로 패터닝된다. 그 섬의 측면 치수는 상호작용하는 광 빔의 사이즈에 의해 주로 결정된다. 통상적으로, 이것은 약 수십 내지 수백 마이크론이다. 희생층 (1606) 은 화학적으로 일부만 에칭되지만, 기계적인 안정성을 제공하도록, 약 수십 마이크론 제곱의 충분한 사이즈의 스탠드오프를 남겨둔다. 만약 미러 (1608) 의 최상부층 (top layer) 및 미러 (1604) 의 저부층이 도전용으로 얇게 도핑되면, 콘택 패드들 (1602 및 1612) 사이의 전압에 대한 애플리케이션은 미러 섬을 치환하도록 한다. 따라서, 그 구조물의 광학 응답은 튜닝될 수도 있다.

도 17a 는 이러한 튜닝가능 필터의 일 애플리케이션을 나타낸 것이다. 기판 (1714) 의 최상부 표면에는 튜닝가능 필터 (1704), 미러 (1716), 및 반사방지 코팅 (anti-reflection coating; 1712) 이 제조된다. 또한, 미러 (1717) 는, 예를 들어, 최소 10 nm 두께의 금과 같은 금속으로부터 기판의 저부 표면상에 제조된다. 광학 상부구조물 (1706) 은 기판의 최상부 표면상에 탑재되며, 그것의 내부 표면은, 예를 들어, 반사하는 금 막 (gold film) 의 추가물에 의해 최소 95 % 의 반사율을 가지며, 또한, 기울어진 미러 (1710) 를 지지한다. 이 디바이스에서, 광 빔 (1702) 은 공기 매체 및 유리 기판에 대하여 대략 41 도의 임계각 보다 더 큰 각도로 기판내에서 전파한다. 따라서, 미러 (1716) 는 기판/도파관의 범위내로의 제한을 유지하는게 요구된다. 이러한 구성은 광이 전파하는 각도들의 선택에 더 많은 유연성을 허용한다.

나머지 광 (1709) 은 반사하지만 특정한 주파수의 광 (1708) 을 송신하는 패브리-페럿 (1704) 으로 빔 (1702) 이 입사한다. 송신 주파수는 반사형 상부구조물 (1706) 로부터 반사하고 그 상부구조물 (1706) 으로 입사하며, 미러 (1716) 에 의해 기울어진 미러 (1710) 로 다시 반사된다. 미러 (1710) 는 광이 반사방지 코팅 (1712) 을 향하여 기판에 대하여 법선 각도로 지향하도록 기울어져 있으며, 외부 매체로 및 외부 매체를 통하여 통과한다. 따라서, 디바이스는 대체로 파장 선택 필터로서 동작한다.

상부구조물은 다수의 기술들을 이용하여 제조할 수도 있다. 하나는, 예를 들어, 최소 수백 마이크론 및 기판과 같은 두께와 같이 정확한 깊이의 캐비티를 형성하기 위하여 실리콘 슬랩 (slab) 의 벌크 마이크로머시닝 (bulk micromachining) 을 포함한다. 기울어진 미러는 캐비티 에칭 후에 제조되며, 전체 조립체는, 예를 들어, 다수의 실리콘/유리 접착 기술들 중 어느 한 기술을 이용하여, 유리 기판에 접착된다.

도 17b 는 더 정교한 버전이다. 이 실시예에서는, 추가적인 주파수 선택 채널을 제공하기 위하여 제 2 튜닝가능 필터 (1739) 가 추가되었다. 즉, 2 개의 별도의 주파수가 독립적으로 선택될 수도 있다. 또한, 더 높은 정도의 집적 기능을 허용하기 위하여 검출기 (1738) 가 추가되었다.

도 17c 는 집적 회로를 포함한다. 광 빔 (1750) 은 기판 (1770) 에 커플링되었으며, 튜닝가능 필터 (1752) 상으로 입사한다. 이 필터는 그 필터의 이동가능 미러의 표면상에 제조되는 재-커플링 미러 (1756) 를 포함한다는 점에서 도 17a 및 17b 의 필터와 상이하다. 미러의 각도는 필터 (1752) 에 의해 선택된 주파수가 광 빔 (1758) 의 형태의 법선 각도로 기판에 직접 커플링되도록 한다. 광 빔 (1750) 에 포함되는 나머지 주파수들은 전파하는 빔 (1756) 에 수직인 표면을 제공하도록 기울어진 재-커플링 미러 (1760) 를 만날 때까지 전파한다. 따라서, 그 빔은 그 디바이스로부터, 광학적으로 접속되는 또 다른 디바이스들에 의해 사용될 수도 있는 경로를 되돌아간다. 광 빔 (1758) 은 이 빔내에서 정보를 검출 및 디코딩할 수 있는 IC (1764) 상으로 입사한다. 이 IC 는 광을 포함하는 정보에 직접 커플링되는 것으로부터 이익을 얻을 수 있는 FPGA 또는 기타 실리콘, 실리콘/게르마늄, 또는 갈륨 비소 디바이스 기반 집적 회로의 형태일 수도 있다. 예를 들어, 높은 대역폭의 광학 배선은 양방향성 광 경로 (1772) 로 인해 IC 들 (1764 및 1762) 사이에 형성될 수도 있다. 이것은 미러 (1766) 와 재-커플링 미러 (1768) 의 조합에 의해 형성된다. IC 들이 수직 캐비티 표면 방출 레이저 (VCSELS) 또는 광 방출 다이오드들 (LEDs) 과 같은 구성요소들을 포함할 경우에, 광은 각각의 ICs 에 의해 방출될 수 있다. 광은 임의의 수의 광학적으로 민감한 구성요소들에 의해 검출될 수 있으며, 그 구성요소들의 특성은 IC 를 제조하는데 이용되는 반도체 기술에 의존한다. 또한, IC 상으로 입사하는 광은 광을 전파하는 기판에 노출되는 IC 표면상에 제조되는 IMods 에 의해 변조될 수도 있다.

기판 도파관을 이용한 광학 믹서

도 18a 및 18b 는 기판/도파관의 TIR 버전을 이용하여 구현되는 2-채널 광학 믹서의 도면이다. 도 18a 는 그 디바이스의 개략도를 나타낸 것이다. 다중 파장들을 포함하는 광은 2 개의 독립적인 가변 감쇠기 (1805) 를 향하여 지향되고 분리되는 2 개의 특정 파장 (1801 및 1803) 을 가진다. 그 후, 그 파장들은 수개의 채널들 (1807) 및 광학 스톱 (optical stop; 1813) 으로 출력된다.

도 18b 는 일 구현을 나타낸 것이다. 입력 광은 파이버 커플러 (1800) 를 통하여, 반사방지 코팅 (1802) 을 통하여 디바이스에 지향되며, 재-커플링 미러 (1806) 를 이용하여 기판에 커플링된다. 재-커플링 미러는 주파수 λ1 (빔 (1815)) 로 분리하는 튜닝가능 필터 (1808) 로 광을 지향하며, 선택되지 않은 모든 주파수들은 TIR 를 통한 추가적인 다운스트림을 전파하는 빔 (1819) 의 나머지 주파수들과 함께 주파수 λ2 (빔 (1817)) 로 분리하는 제 2 튜닝가능 필터 (1809) 를 지향한다. 튜닝가능 필터 (1808) 에 의해 송신되는 빔 (1815) 의 경로를 따르면, 그 광은 AR 코팅을 통과하고 미러 (1810) 를 통하여 기판 도파관으로 재지향되며, 기판에 재-커플링된다. 재-커플링 미러 (1811) 는 빔 (1815) 을 감쇠기 (1812) 에 향하도록 지향하며, 그 빔은 제 2 튜닝가능 필터 (1809) 에 의해 선택된 빔 (1817) 과 평행한 경로를 계속 따른다. 이들 2 빔들은 빔 재-위치지정기 (beam repositioner; 1816) 에 의해 위치가 시프트 (shift) 된다.

이러한 구조물은 미러가 기판 표면에 평행하다는 것만 제외하고는 재-커플링 미러와 동일한 결과를 산출한다. 미러는 기판 표면상의 고정된 거리에 매달려 있기 때문에, 반대 기판 인터페이스로 입사하는 점의 위치는 우측으로 시프트된다. 이 시프트는 재-위치지정기의 높이에 의해 직접 결정된다. 또한, 선택되지 않은 파장을 포함하는 빔 (1819) 은 재-위치지정기 (1818) 에 의해 시프트된다. 이에 따라, 3 개의 모든 빔들은 그들이 디커플링 스위치들 (1820 및 1824) 의 어레이로 입사할 때에 동일하게 분리된다. 이들은 2 개의 광학 컴바이너들 (1828) 중 하나 또는 검출기/흡수기 (1830) 로 빔을 재지향하도록 선택적으로 제공된다. 광학 컴바이너는 다양한 기술들을 이용하여 제조할 수도 있다. 일 방법은, 반응 이온 에칭을 이용하여, 렌즈에 형성되는 자신의 최상부면을 갖는, 기둥 형태로 패턴되는 중합막이다. 기판과 접착되는 반도체 디바이스를 구비하는 흡수기/검출기는 믹서의 출력 전력의 측정을 가능하도록 제공된다. 광학 상부구조물 (1829) 은 외부 광학 구성요소를 지지하며, 믹서에게 기밀 패키지를 제공한다.

평면 IMods 와 기판 도파관의 조합은 용이하게 제조되고 구성되는 광학 디바이스의 부류를 제공하며, 그 디바이스가 도파관 및/또는 상부구조물에 상주하여 도파관과 상부구조물 사이 및 도파관 내에서 전파하는 광에 영향을 줄 수 있기 때문에, 외부 세계에 커플링된다. 모든 구성요소들이 평면 방식으로 제조되기 때문에, 넓은 지역에 대한 벌크 제조에 의해 규모의 절약을 달성할 수 있으며, 상이한 피스들 (pieces) 을 용이하고 정확하게 정렬 및 접착시킬 수도 있다. 또한, 모든 활성 구성요소들은 기판에 법선 방향으로의 동작을 나타내므로, 그들은 더 정교한 비-평면 미러 및 빔들에 비하여 상대적으로 간단히 제조 및 구동된다. 활성 전자 구성요소들은 기능을 증대하기 위하여 상부구조물 또는 기판/도파관에 접착될 수도 있다. 또 다른 방법으로는, 특히, 실리콘 또는 갈륨 비소와 같은 반도체인 경우, 활성 디바이스들을 상부구조물의 일부로서 제조할 수도 있다.

프린팅 스타일 제조 프로세스들

평면형이며 다수의 층들이 특화된 기판을 요구하는 반도체 전기 특성을 요구하지 않기 때문에, IMods 및 기타 다수의 MEM 구조물들은 프린팅 산업 기술과 유사한 제조 기술들을 이용한다. 통상적으로, 이러한 종류의 프로세스는 연속적인 시트의 페이퍼 또는 플라스틱의 형태이며 가요성의 "기판" 을 포함한다. 웹 제공 프로세스 (web fed processes) 로서 지칭되기 때문에, 통상적으로, 그들은 일련 의 툴들에 제공되는 기판 재료의 연속적인 롤 (roll) 을 포함하며, 각각은 풀 컬러 (full color) 그래픽 이미지를 연속적으로 형성하기 위하여 기판을 잉크로 선택적으로 코팅한다. 그러한 프로세스들은 제품을 고속으로 생산할 수 있기 때문에 관심을 유발한다.

도 19 는 단일 IMod 의 제조 및, 확대하면, IMods 의 어레이 또는 다른 마이크로 전자기계 구조물의 제조에 적용되는 시퀀스에 대한 도면이다. 웹 소스 (1900) 은 투명 플라스틱과 같은 기판 재료의 롤이다. 이 설명을 위하여, 그 롤로부터의 재료의 섹션상의 도시된 영역 (1902) 은 오직 하나의 디바이스만을 포함한다. 엠보싱 툴 (embossing tool; 1904) 은 플라스틱 시트로 침하하는 패턴을 새긴다. 이것은 금속 마스터 (metal master) 상에 에칭되는 돌출부들의 적절한 패턴을 갖는 금속 마스터에 의해 획득될 수 있다.

금속 마스터는 플라스틱을 변형하여 침하부를 형성하기에 충분한 압력으로 시트에 대하여 압박을 받는 드럼상에 탑재된다. 도면부호 (1906) 는 이것을 나타낸 것이다. 코팅기 (coater; 1908) 는 스퍼터링 또는 증착과 같은 널리 공지된 박막 증착 프로세스를 이용하여 재료의 얇은 층들을 증착한다. 이에 따라, 4 개의 막의 스택 (1910) 은 산화물, 금속, 산화물 및 희생막을 포함한다. 이러한 재료들은 유도형 흡수기 IMod 설계에 대응한다. 툴 (1912) 은 이들 층들을 패턴하기 위하여 포토레지스트를 살포, 경화, 및 노광한다. 일단 패턴이 한정되면, 막 에칭은 툴 (1914) 에서 발생한다. 또 다른 방법으로, 패터닝은 레이저 제거술 (laser ablation) 로 알려진 프로세스를 이용하여 달성될 수도 있다. 이 경우, 레이저는 이동하는 기판과 동기되는 방식으로 재료에 대하여 스캔 (scan) 된다. 레이저의 주파수 및 전력은 관심있는 재료를 마이크론과 같은 피쳐 사이즈 (feature size) 로 증착할 수 있도록 한다. 레이저의 주파수는 기판 자신이 아니라 기판상의 재료와만 상호작용하도록 튜닝된다. 증착이 매우 신속하게 발생하기 때문에, 기판은 오직 최소로만 가열된다.

이 디바이스의 예에서, 모든 막들은 동일한 패턴으로 에칭된다. 이것은 도면부호 (1918) 에 도시되어 있으며, 포토레지스트는 툴 (1916) 의 적용 이후에 제거된다. 툴 (1920) 은 IMod 의 구조층 (structural layer) 이 될 것을 증착하는 또 다른 증착 툴이다. 알루미늄은 이 층 (1922) 에 대한 하나의 후보이다. 또한, 이 재료는 최소의 잔류 스트레스 (residual stress) 를 나타내며 다양한 PVD 및 PECVD 기술을 이용하여 증착될 수도 있는 유기 재료를 포함할 수도 있다. 이 층은 각각 툴들 (1924, 1926, 및 1928) 을 이용하여 포토레지스트를 연속적으로 패터닝, 에칭, 및 제거시킨다. 툴 (1930) 은 희생층을 에칭하는데 사용한다. 만약 그 층이 실리콘이면, 이것은 그러한 목적으로 사용되는 가스 상태의 에천트 (echant) 인 XeF2 를 이용하여 달성될 수 있다. 그 결과는 IMod 를 형성하는 자기-지지 멤브레인 구조물 (1922) 이다.

이에 따라 생성된 디바이스의 패키징은 가요성 시트 (1933) 를 기판 시트의 최상부 표면에 접착하여 달성된다. 또한, 이것은 코팅 툴 (1934) 을 이용하여, 금속과 같은 기밀 막으로 코팅되는 연속적인 롤 (1936) 에 의해 제공된다. 2 개의 시트는 접착 툴 (1937) 을 이용하여 접착되어, 이에 따라 패키징된 디바이스 (1940) 를 산출한다.

스트레스 측정

잔류 스트레스는 MEM 구조물의 설계 및 제조상의 하나의 인자이다. 구조 부재들이 제조 프로세스 동안 기계적으로 릴리스되는 또 다른 구조물들 및 IMods 에서, 잔류 스트레스는 그 부재의 결과적인 기하학적 구조물을 결정한다.

간섭계 디바이스와 같은 IMod 는 이동가능 멤브레인의 결과적인 기하학적 구조에서의 변형에 민감하다. 반사된 컬러, 또는 또 다른 설계의 경우에 송신된 컬러는 캐비티의 에어 갭 간격의 직접적인 함수이다. 따라서, 캐비티의 길이를 따른 이 거리에서의 변형은 컬러의 허용할 수 없는 변형을 야기할 수 있다. 한편, 이러한 특성은, 컬러에서의 변형이 멤브레인에서의 변형 정도 및 그 변형을 결정하는데 사용될 수 있기 때문에, 구조물 자신의 잔류 스트레스를 결정하기에 유용한 툴이다. 어떠한 재료의 변형 상태를 아는 것은 재료에서의 잔류 스트레스의 결정을 가능케 한다. 컴퓨터 모델링 프로그램 및 알고리즘은 이것을 결정하는데 변형 상태에 대한 2-차원 데이터를 사용할 수 있다. 따라서, IMod 구조물은 이러한 평가에 대한 툴을 제공할 수 있다.

도 20a 및 20b 는 IMod 가 이러한 방식으로 사용될 수 있는 방법에 대한 실시예를 나타낸 것이다. IMods (2000 및 2002) 는 측면 개략도 및 저면 개략도 (즉, 기판을 통하여 바라봄) 로 도시되어 있다. 그것들은 각각 이중 캔틸레버 (cantilever) 및 단일 캔틸레버의 형태이다. 이 경우, 구조 재료는 잔류 스트레스를 갖지 않으며, 2 개의 멤브레인은 변형을 나타내지 않는다. 기판을 통하여 관측할 때, 디바이스들은 그 디바이스들이 형성되는 스페이서 층 (spacer layer) 의 두께에 의해 결정되는 유니폼 컬러를 나타낸다. IMods (2004 및 2006) 은 하부 보다는 상부에 대하여 더 압축하는 스트레스 기울기 (stress gradient) 로 도시되어 있다. 따라서, 구조 멤브레인은 변형을 나타내며, 저면도는 생성되는 컬러 변화의 특성을 나타낸다. 예를 들어, 만약 컬러 영역 (2016) 이 녹색이면, 컬러 영역 (2014) 은 기판에 더 근접해 있기 때문에 청색은 나타낼 것이다. 이와 반대로, 컬러 영역 (2018; 이중 캔틸레버상에 도시됨) 은 더 멀기 때문에 적색일 것이다. IMods (2008 및 2010) 은 스트레스 기울기가 저부 보다 최상부에서 더 높은 장력 스트레스를 나타내는 상태로 도시되어 있다. 구조 부재들은 적절히 변형되므로, 컬러 영역들도 변한다. 이 경우, 영역 (2020) 은 적색이지만, 영역 (2022) 은 백색이다.

도 20b 에서는, 증착 막의 잔류 스트레스 상태에 신속하고 정확하게 액세스하는데 이용될 수 있는 시스템이 도시되어 있다. 웨이퍼 (2030) 는 변하는 길이 및 폭을 갖는 단일 및 이중 캔틸레버형 멤브레인으로 이루어진 IMod 구조물들의 어레이를 포함한다. 기계적이고 잔류하는 스트레스 특성을 잘 특성화하는 재료로부터 구조 멤브레인들을 제조한다. 많은 재료들이 가능하며, 이 경우, IMods 가 디스플레이용으로 이용되지 않으면, 많은 재료들이 매우 저감할 수 있는 필수 반사율의 제한에 따른다. 양호한 후보들은 제조 관점에서 호환가능하거나 호환가능할 수 있으며, 어느 정도의 굴절률을 나타내며, 자신의 기계적인 특성들이 높은 정확도로 특성화되고 특성화될 수 있는 결정 형태의 재료들 (실리콘, 알루미늄, 게르마늄) 을 포함한다. 이들 "테스트 구조물들" 은 독립하여 존재하도록 제조 및 릴리스된다. 만약 재료들이 스트레스가 없으면, 구조물들은 컬러 변형을 나타내지 않아야 한다. 그러나, 이것이 그러한 경우가 아니면, 컬러 상태 또는 컬러 맵 (maps) 은, 광학 시스템 (2032) 을 통하여 높은 배율의 이미지들을 획득할 수 있는 높은 해상도의 이미징 디바이스 (2034) 를 사용하여 레코딩 (record) 될 수도 있다.

이미징 디바이스는, 하드웨어에 상주하고 이미지 데이터를 레코딩하고 처리할 수 있는 컴퓨터 시스템 (2036) 에 접속된다. 하드웨어는 수치 계산을 고속으로 수행하도록 용이하게 이용가능한 고속 처리 보드들을 포함할 수 있다. 소프트웨어는 컬러 정보를 수집하고 표면 변형을 계산하도록 수집 루틴들 (collection routines) 로 이루어질 수도 있다. 코어 루틴 (core routine) 은 변형 데이터를 사용하여, 전체 형상을 생성할 수 있는 멤브레인의 두께에 걸쳐서, 유니폼 스트레스와 스트레스 기울기에 대한 최적의 조합을 결정한다.

실시의 일 모드는 비-증착된 스트레스 상태의 상세한 레코드를 갖는 일군의 "미사용 (virgin)" 테스트 웨이퍼들을 생성하여 레이터 사용용으로 남겨둘 수 있다. 증착 막의 잔류 스트레스를 결정하는 요구가 발생할 경우, 테스트 웨이퍼가 선택되며 그것의 최상부상에 막이 증착된다. 증착된 막은 구조체들의 기하학적인 구조를 변경하여, 그들의 컬러 맵도 변경한다. 컴퓨터 시스템에 상주하는 소프트웨어를 이용하여, 전후의 테스트 웨이퍼의 컬러 맵들을 비교할 수 있으며, 증착 막에서의 잔류 스트레스에 대하여 정확하게 평가할 수 있다. 또한, 테스트 구조물들은 증착 이후에 동작하도록 설계될 수도 있다. 신규하게 증착된 막과 함께 작동 중의 그들의 동작에 대한 관측은 잔류 스트레스 및 다수의 동작 사이클에 대한 막 특성 변화에 대한 훨씬 더 많은 정보를 제공할 수 있다.

또한, 이러한 기술은 증착시 필름의 스트레스를 결정하는데 이용될 수도 있다. 증착 시스템의 적절한 변경으로, 광학 경로는 이미징 시스템으로 하여금 구조물을 관측하고 실시간으로 그들의 컬러 맵의 변화를 추적하도록 하게 생성될 수도 있다. 이것은 이러한 방식으로 잔류 스트레스를 제어하도록 시도할 때의 증착 파라미터들을 제어하도록 실시간 피드백 시스템을 촉진한다. 소프트웨어 및 하드웨어는 테스트 웨이퍼에게 주기적으로 질의할 수도 있으며, 증착 툴 운영자로 하여금 막이 성장함에 따라 조건을 변경하도록 할 수도 있다. 이러한 전체 시스템은 잔류 스트레스를 측정하는 또 다른 기술보다 우수하며, 이들은 전자 기계적인 동작에만 의존하거나, 더 비싸고 복잡한 간섭계 시스템을 이용하여 제조된 구조물들의 변형을 측정한다. 전자 (前者) 는 디바이스들의 큰 어레이에 구동 전자디바이스를 제공하는 요구를 받으며, 변위를 전자적으로 측정할 시의 부정확도를 겪는다. 후자 (後者) 는 막들의 광학적인 특성이 관측에 따르며, 요구되는 외부 광학디바이스 및 하드웨어의 복잡도에 의존한다.

불연속적인 막

흥미있는 특성을 갖는 또 다른 부류의 재료는 그 구조가 동일 (homogeneous) 하지 않은 막이다. 이러한 막은 수개의 형태로 발생할 수 있으며, 이들을 총칭하여 불연속적인 막 (discontinuous films) 이라고 칭한다. 도 21a 는 불연속적인 막의 일 형태를 나타낸 것이다. 기판 (2100) 은 금속, 절연체, 또는 반도체일 수 있으며, 그 표면으로 에칭된 컨투어 (2104, 2106, 및 2108) 를 가진다. 그 컨투어는 관심있는 광 파장의 몇 분의 1 인 높이 (2110) 를 가져야 하는 개별 구조 프로파일을 포함하며, 도면부호 (2104; 삼각형), 도면부호 (2106; 원통형), 및 도면부호 (2108; 클롭펜스타인 테이퍼 (klopfenstein taper)) 에 도시된 것과 유사한 프로파일을 획득하기 위하여, 포토리소그래픽 기술 및 화학적 에칭 기술을 이용하여 에칭된다. 또한, 개별 프로파일들 중 어느 프로파일의 베이스 (2102) 의 유효 직경은 패턴의 높이와 유사하다. 각각의 컨투어는 약간 상이하지만, 모든 컨투어들은, 기판으로의 입사로부터 횡단함에 따라, 유효 굴절률은 입사 매체의 굴절률로부터 막 기판 (2100) 자신의 굴절률로 점진적으로 이동한다는 특성을 공통적으로 공유한다. 이러한 타입의 구조물들은, 그들이 각도 의존성으로부터 그 만큼 경험하지 않기 때문에, 박막들의 조합으로 형성되는 것에 비하여 더 우수한 반사방지 코팅으로서 작용한다. 따라서, 그들은 더 넓은 범위의 입사 각도로부터 더 높은 굴절방지율을 유지한다.

도 21b 는 기판 (2122) 상에 증착되고, 금속, 절연체, 또는 반도체로 이루어질 수 있는 코팅 (2120) 을 나타낸 것이다. 이 경우, 막은 대략 1000 옹스트롱보다 작은 두께로, 초기 단계의 형성으로 존재한다. 대부분의 증착 프로세스 동안, 막들은 점진적인 핵생성 프로세스 (nucleation process) 를 겪게 되어, 그 막들이 서로 결합하기 시작하여, 어느 지점에서, 연속적인 막을 형성할 때까지 점점 더 크게 성장하는 재료 영역 (material localities) 을 형성한다. 도면부호 (2124) 는 이 막의 평면도를 나타낸 것이다. 초기 단계에서의 막의 광학적인 특성은 연속적인 막과는 상이하다. 금속의 경우, 막은 연속적인 균등물 보다 더 높은 손실을 나타내는 경향이 있다.

도 21c 는 불연속적인 막의 제 3 형태를 나타낸 것이다. 이 경우, 막 (2130) 은 연속적인 것으로 간주되도록, 기판 (2132) 상에 최소 1 천 옹스트롱의 두께로 증착되었다. "부파장 (subwavelength)"(즉, 관심있는 파장보다 더 작은 직경) 홀 (2134) 의 패턴은 전술한 자기-조립 방법과 유사한 기술들을 이용하여 재료내에 생성된다. 이 경우, 중합체는 반응 이온 에칭 기술을 이용하여 에칭되는 홀 및 하부 재료에 에칭 패턴을 전송하는 마스크로서 동작할 수 있다. 그 재료는 연속적이지만 관통되었기 때문에, 도 21b 의 초기 단계 막과 같이 동작하지는 않는다. 대신, 자신의 광학적인 특성은, 입사하는 방사가 더 낮은 손실을 겪으며 표면 플라즈몬 (plasmons) 에 기초하여 전송 피크를 나타낼 수도 있다는 점에서, 에칭되지 않는 막과는 상이하다. 또한, 홀 및 입사 각도와 입사하는 매체의 굴절률의 기하학적인 구조는 송신되는 광의 스펙트럼 특성을 제어하도록 처리될 수도 있다. 도면부호 (2136) 는 이 막의 평면도를 나타낸 것이다. 이들과 같은 막들은 Tae Jin Kim 의 논문 "Control of optical transmission through metals perforated with subwavelength hole arrays" 에 개시되어 있다. 그들은 구조상으로는 일반적이지만, PBGs 과는 상이하다.

이들 타입의 모두 3 개의 불연속적인 막들은 IMod 구조물에 포함되기 위한 후보들이다. 즉, 그들은 IMod 구조물의 정적 및/또는 이동가능 부분에서 하나 이상의 금속막들로서 동작한다. 3 가지 모두는 변하는 두께를 갖는 막들의 조합 대신에 개별적인 막의 구조 및 기하학적인 배열에 주로 의존하는 방식으로 처리될 수 있는 고유의 광학적인 특성을 나타낸다. 그들은 그들이 포함할 수 있는 또 다른 전자적, 광학적 및 기계적인 엘리먼트들과 함께 사용될 수도 있다. 매우 간단한 경우에, 각각의 이들 막의 광학적인 특성은 표면 전도 또는 광학 간섭을 통하여 또 다른 막들에 근접하거나 접촉하게 함으로써 변경될 수도 있다. 이것은 막 전도율을 직접 변경 및/또는 주변 매체의 유효 굴절률을 변경함으로써 발생할 수 있다. 따라서, 개별 IMod 에 더 복잡한 광학적인 응답이 덜 복잡한 제조 프로세스를 갖는 더 간단한 구조물로 달성될 수 있다.

또 다른 실시형태들은 다음 청구의 범위 내에 있다.

Claims (89)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제
21. 삭제
22. 삭제
23. 삭제
24. 삭제
25. 삭제
26. 삭제
27. 삭제
28. 삭제
29. 삭제
30. 삭제
31. 데이터를 수신하는 입력부; 및

    상기 입력부에 연결되어, 상기 수신된 데이터에 기초하여 바이어스 전압 및 데이터 전압을 발생시키도록 구성된 구동 회로를 구비하는 전자기기 구동 장치로서,

    상기 전자기기 구동 장치는 상기 바이어스 전압 및 상기 데이터 전압 중 하나를 상기 전자기기의 행에 인가하도록 구성되고, 상기 바이어스 전압 및 상기 데이터 전압 중 다른 하나를 상기 전자기기의 열에 인가하도록 더 구성되며,

    상기 데이터 전압과 선택 전압의 차가 제 1 소정값 이상일 때에는 상기 전자기기의 선택된 부분이 기동하며;

    상기 전자기기는 상기 데이터 전압과 상기 선택 전압의 차가 제 2 소정값 이하일 때에는 상기 전자기기의 선택된 부분이 복원되며;

    상기 선택 전압이 바이어스 전압과 상당히 같을 때에는 상기 전자기기의 선택된 부분이 그 상태를 유지하는, 전자 기기 구동 장치.
32. 제 31 항에 있어서,

    상기 전자 기기가 MEMS 장치를 포함하는, 전자 기기 구동 장치.
33. 상기 31 항에 있어서,

    상기 구동 회로는 행 구동 회로, 열 구동 회로 및 제어 회로를 포함하며;

    상기 제어 회로는 제어 신호를 상기 행 구동 회로 및 열 구동 회로로 송신하며;

    상기 행 구동 회로 및 열 구동 회로는 상기 제어 신호에 따라 상기 전자 기기의 행과 열에 인가될 상기 바이어스 전압 및 상기 데이터 전압을 선택하는 전자 기기 구동 장치.
34. 제 33 항에 있어서,

    상기 행 구동 회로는, 상기 제어 신호에 의해 선택되는 소정의 사용 가능한 전압 값들 중 하나를 상기 전자 기기에 인가하며;

    상기 열 구동 회로는, 상기 제어 신호에 의해 선택되는 소정의 사용 가능한 전압 값들 중 하나를 상기 전자 기기에 인가하는, 전자기기 구동 장치.
35. 제 31 항에 있어서,

    상기 데이터 전압은 두 개의 사용 가능한 값을 포함하고, 상기 선택 전압은 두 개의 사용 가능한 값을 포함하며,

    상기 선택 전압 값 중의 하나와 상기 데이터 전압 값 중 하나의 차가 상기 제 1 소정값 이상이고,

    상기 선택 전압 값 중의 다른 값과 상기 데이터 전압 값 중의 하나의 차는 상기 제 2 소정값 이하이며,

    상기 선택 전압 값 중의 다른 값과 상기 데이터 전압 값 중의 다른 값의 차는 상기 제 2 소정값 이하가 되도록 하는, 전자기기 구동 장치.
36. 제 31 항에 있어서,

    상기 선택 전압은 프레임들에 인가되며, 각 프레임의 일부분에 있는 일련의 행에 순차적으로 인가되는, 전자기기 구동 장치.
37. 행 구동 회로, 열 구동 회로 및 제어 회로를 포함하는 전자 기기 구동 장치에서,

    상기 제어 회로는 제어 신호를 상기 행 구동 회로 및 열 구동 회로로 송신하며,

    상기 행 구동 회로 및 열 구동회로는 상기 제어 신호에 따라 상기 전자기기의 행 및 열에 인가될 바이어스 전압, 선택 전압 및 데이터 전압을 제공하며,

    상기 바이어스 전압이 행에 인가되는 경우에는 상기 데이터 전압이 열에 인가되고, 상기 바이어스 전압이 열에 인가되는 경우에는 상기 데이터 전압이 행에 인가되며,

    상기 데이터 전압과 선택 전압 사이의 차가 제 1 소정값 이상일 때에는 상기 전자기기의 선택된 부분이 기동되며,

    상기 데이터 전압과 상기 선택 전압 사이의 차가 제 2 소정값 이하일 때에는 상기 전자기기의 선택된 부분이 복원되며,

    상기 선택 전압이 상기 바이어스 전압과 상당히 같을 때에는 상기 전자기기의 선택된 부분이 그 상태를 유지하는, 전자 기기 구동 장치.
38. 제 37 항에 있어서,

    상기 전자기기가 MEMS 장치를 포함하는, 전자 기기 구동 장치.
39. 제 37 항에 있어서,

    상기 행 구동 회로는 상기 제어 신호에 의해 선택되는 소정의 사용 가능한 전압 값들 중 하나를 상기 전자 기기에 인가하고,

    상기 열 구동 회로는 상기 제어 신호에 의해 선택되는 소정의 사용 가능한 전압 값들 중 하나를 상기 전자 기기에 인가하는, 전자기기 구동 장치.
40. 제 37 항에 있어서,

    상기 데이터 전압은 두 개의 사용 가능한 값을 포함하고, 상기 선택 전압은 두 개의 사용 가능한 값을 포함하여, 상기 선택 전압 값 중의 하나와 상기 데이터 전압 값 중의 하나 사이의 차가 상기 제 1 소정값 이상이고, 상기 선택 전압 값 중의 다른 값과 상기 데이터 전압 값 중의 하나 사이의 차는 상기 제 2 소정값 이하이며, 상기 선택 전압 값 중의 다른 값과 상기 데이터 전압 값 중의 다른 값 사이의 차는 상기 제 2 소정값 이하인, 전자기기 구동 장치.
41. 제 37 항에 있어서,

    상기 선택 전압은 프레임들에 인가되며, 각 프레임의 일부분에 있는 일련의 행에 순차적으로 인가되는, 전자기기 구동 장치.
42. 전자기기의 행(또는 열)에 바이어스 전압 또는 선택 전압을 인가하는 단계; 및

    데이터 전압을 열(또는 행)에 인가하는 단계를 포함하고,

    상기 데이터 전압을 인가하는 단계에서는, 상기 바이어스 전압이 행에 인가되는 경우에는 데이터 전압을 상기 열에 인가하고, 상기 바이어스 전압이 열에 인가되는 경우에는 데이터 전압을 상기 행에 인가하며,

    상기 데이터 전압은 상기 바이어스 전압보다 높거나 낮은 값을 가지며,

    상기 데이터 전압과 상기 선택 전압의 차가 제 1 소정값 이상일 때에는 상기 전자기기의 선택된 부분이 기동하고,

    상기 데이터 전압과 상기 선택 전압의 차가 제 2 소정값 이하일 때에는 상기 전자기기의 선택된 부분이 복원되며,

    상기 선택 전압이 상기 바이어스 전압과 상당히 같으면 상기 전자기기의 선택된 부분이 그 상태를 유지하는, 전자 기기 구동 방법.
43. 제 42 항에 있어서,

    상기 전자기기는 다중 MEMS 장치를 포함하는, 구동 방법.
44. 제 42 항에 있어서,

    상기 바이어스 전압이 상기 전자기기의 히스테리시스 영역 내에 있는, 구동 방법.
45. 제 44 항에 있어서,

    상기 바이어스 전압이 상기 히스테리시스 영역의 거의 중간에 있는, 구동 방법.
46. 제 42 항에 있어서,

    상기 데이터 전압은 두 개의 사용 가능한 값을 포함하고, 상기 선택 전압은 상기 전자 기기의 행 (또는 열) 에 인가되는 두 개의 사용 가능한 값을 포함하여 상기 선택 전압 값 중의 하나와 상기 데이터 전압 값 중 하나 사이의 차가 상기 제 1 소정값 이상이고, 상기 선택 전압 값 중의 다른 값과 상기 데이터 전압 값 중 하나 사이의 차가 상기 제 2 소정값 이하이며, 상기 선택 전압 값 중의 다른 값과 상기 데이터 전압 값 중 다른 값 사이의 차는 상기 제 2 소정값 이하인, 구동 방법.
47. 제 42 항에 있어서,

    상기 선택 전압 값 중 다른 값과 상기 데이터 전압 값 중 하나 사이의 차는 상기 제 1 소정값 이상인, 구동 방법.
48. 제 42 항에 있어서,

    상기 선택 전압은 프레임에 인가되며, 다른 극성의 전압이 일련의 프레임의 선택된 행에 순차적으로 인가되는, 구동 방법.
49. 제 42 항에 있어서,

    상기 선택 전압은 프레임들에 인가되며, 각 프레임의 일부분에 있는 일련의 행에 순차적으로 인가되는, 구동 방법.
50. 제 42 항에 있어서,

    상기 선택 전압은 각각의 일련의 프레임 중 적어도 일부분에서 반복 인가되는, 구동 방법.
51. 제 42 항에 있어서,

    상기 선택 전압은 프레임의 다른 부분들에 다른 값으로 인가되는, 구동 방법.
52. 제 42 항에 있어서,

    상기 제 1 소정값은 약 9 볼트이고 상기 제 2 소정값은 약 0 볼트인, 구동 방법.
53. 삭제
54. 삭제
55. 삭제
56. 삭제
57. 삭제
58. 삭제
59. 삭제
60. 삭제
61. 삭제
62. 삭제
63. 삭제
64. 삭제
65. 삭제
66. 삭제
67. 삭제
68. 삭제
69. 삭제
70. 삭제
71. 삭제
72. 삭제
73. 삭제
74. 삭제
75. 삭제
76. 삭제
77. 삭제
78. 삭제
79. 삭제
80. 삭제
81. 삭제
82. 삭제
83. 삭제
84. 삭제
85. 삭제
86. 삭제
87. 삭제
88. 삭제
89. 삭제

Images