KR101164875B1 - 도전성의 광을 흡수하는 마스크를 구비한 기기 및 그 제조 방법 - Google Patents

도전성의 광을 흡수하는 마스크를 구비한 기기 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

디스플레이의 비활성 부분(non-active portion)을 마스킹하여, 하나 이상의 디스플레이 회로의 전기적 경로를 제공하는 광학 부품(optical component)을 포함하는 시스템 및 그 제조 방법을 개시한다. 일실시예에서, 광학 기기는 기판, 상기 기판상의 복수의 광학 소자(optical element), 상기 광학 소자에 인가된 전압에 반응하여 광학 특성이 변화하는 각각의 광학 소자, 및 상기 기판상에 배치되고 상기 복수의 광학 소자로부터 오프셋(offset)되고 광을 흡수하는 전기적으로 도전성인 광 마스크를 포함하며, 상기 광 마스크는 상기 하나 이상의 광학 소자에 전압을 인가하기 위한 하나 이상의 전기적 경로를 제공하기 위해 상기 하나 이상의 광학 소자에 전기적으로 연결되어 있다. 다른 실시예에서, 디스플레이의 복수의 광학 소자에 전기적 신호를 제공하는 방법은, 하나 이상의 광학 소자에 전기적으로 도전성(electrically-conductive)이면서 광을 흡수하는 마스크를 전기적으로 연결하는 단계, 및 상기 마스크에 전압을 인가하여 상기 하나 이상의 광학 소자를 활성화 시키는 단계를 포함한다.

Description

도전성의 광을 흡수하는 마스크를 구비한 기기 및 그 제조 방법 {DEVICE HAVING A CONDUCTIVE LIGHT ABSORBING MASK AND METHOD FOR FABRICATING SAME}
본 발명의 기술분야는 미소 기전 시스템에 관련된다.
미소 기전 시스템은 미소 기계 소자, 액추에이터, 및 전자 기기를 포함한다. 미소 기계 소자는 침적(deposition), 에칭, 및/또는, 기판 및/또는 침적된 재료 층의 일부를 에칭으로 제거하거나 전기 기기 및 기전 기기를 만들기 위해 층을 부가하는 그 밖의 기타 미소 기계 가공 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 미소 기전 시스템 기기의 한 형태로서 간섭 변조기가 있다. 간섭 변조기는 한 쌍의 도전성 플레이트를 포함하고, 이들 중 하나 또는 양자 모두는 전체적으로 또는 부분적으로 투명하거나 및/또는 반사성을 가지고 있을 수 있고, 적절한 전기 신호가 인가되면 상대적으로 이동할 수 있다. 하나의 플레이트는 기판 상에 배치된 고정층을 포함하여 구성되고, 다른 하나의 플레이트는 에어갭에 의해 상기 고정층으로부터 이격된 금속막을 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 기기는 그 응용분야가 넓고, 이러한 형태의 기기의 특성을 활용 및/또는 개조하여, 그 특성이 기존의 제품을 개선하고 아직까지 개발되지 않은 새로운 제품을 창출하는 데에 이용될 수 있도록 하는 것은 해당 기술분야에서 매우 유익할 것이다.
본 발명은 도전성의 광을 흡수하는 마스크를 구비한 기기 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 시스템, 방법 및 기기는 각각 여러 가지 실시태양을 가지고 있고, 그들 중 하나가 단독으로 모든 바람직한 특성을 나타내는 것은 아니다. 이하에서 본 발명의 주요 특징을 설명하겠지만, 이것이 본 발명의 권리범위를 제한하는 것은 아니다. 이러한 점을 고려하여, "발명의 상세한 설명"을 읽고 나면, 본 발명의 특징적 구성이 어떻게 다른 디스플레이 기기에 비해 더 나은 장점을 제공하는지를 이해하게 될 것이다.
어떤 실시예에서, 광학 기기는 기판을 포함한다. 상기 광학 기기는 상기 기판 상에 배치된 간섭광을 변조하는 소자를 더 포함한다. 상기 변조하는 소자는 인가된 전압에 반응하여 광학 특성이 변화한다. 상기 광학 기기는 상기 기판 상에 배치되고 상기 변조하는 소자로부터 이격된 전기적으로 도전성(electrically-conductive)을 갖는 광 마스크를 더 포함한다. 상기 광 마스크는, 상기 변조하는 소자에 전압을 인가하기 위한 하나 이상의 전기적 경로를 제공하기 위해 상기 변조하는 소자에 전기적으로 연결되어 있다.
어떤 실시예의 방법은 디스플레이의 복수의 간섭 광학 소자에 전기적 신호를 제공하는 것이다. 상기 간섭 광학 소자는 전압을 인가하여 개별적으로 동작 시킬 수 있다. 상기 방법은 하나 이상의 간섭 광학 소자에 전기적으로 도전성의 마스크를 전기적으로 연결하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 광 마스크에 전압을 인가하여 상기 하나 이상의 간섭 광학 소자를 활성화 시키는 단계를 더 포함한다.
어떤 실시예의 방법은 간섭 광학 기기를 제조하는 것이다. 상기 방법은 기판 상에 전기적으로 도전성의 광 마스크를 형성하는 단계를 포함한다. 상기 광 마스크는 광을 흡수한다. 상기 방법은 또한 상기 광 마스크로부터 이격된 상기 기판 상에 간섭 광학 부품(interferometric optical component)을 형성하는 단계를 더 포함한다. 상기 간섭 광학 부품에는 구동 상태와 비구동 상태가 있다. 상기 간섭 광학 부품은 인가된 전압에 반응하여 구동 상태와 비구동 상태 사이에서 변화한다. 각각의 상태는 입사광에 대한 광 응답 특성을 갖는다. 상기 방법은 상기 간섭 광학 부품에 상기 광 마스크를 전기적으로 연결하는 단계를 더 포함하여, 광 마스크의 적어도 일부가 상기 간섭 광학 부품에 전압을 인가하기 위한 버스를 제공한다.
어떤 실시예의 방법은 투명 기판 상에 형성된 적어도 하나의 능동 간섭 광학 부품을 포함하는 광학 기기를 제조하는 것이다. 상기 방법은 광을 흡수할 상기 기판 상의 영역을 식별하는 단계를 포함한다. 상기 단계에서 식별된 영역은 적어도 하나의 능동 간섭 광학 부품으로부터 옆으로 오프셋 되어 있다. 상기 방법은 상기 적어도 하나의 능동 간섭 광학 부품을 제조하기 이전에 상기 식별된 영역 상에 도전성의 광을 흡수하는 광 마스크를 제조하는 단계를 더 포함한다. 상기 마스크는 상기 능동 간섭 광학 부품에 연결되어 있다.
어떤 실시예에서, 광학 기기는 광학 기기를 지지하는 수단을 포함한다. 상기 광학 기기는 간섭적으로 광을 변조하는 수단을 더 포함한다. 상기 변조하는 수단은 상기 지지하는 수단 상에 배치되어 있다. 상기 변조하는 수단은 인가되는 전압에 반응하여 광학 특성이 변화한다. 상기 광학 기기는 광을 흡수하는 수단을 더 포함한다. 상기 흡수하는 수단은 상기 지지하는 수단 상에 배치되고 상기 변조하는 수단으로부터 이격되어 있다. 상기 흡수하는 수단은, 상기 변조하는 수단에 전압을 인가하기 위한 하나 이상의 전기적 경로를 제공하기 위해 상기 변조하는 수단에 전기적으로 연결되어 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 주위 또는 산재하는 광을 흡수하고 콘트라스트 비를 증가시킴으로써 디스플레이의 광 응답을 향상시키는 도전성의 광학 마스크로 작용하고, 전기적 버스 층으로도 기능하는 다목적 광학 부품을 제공할 수 있다.
도 1은, 제1 간섭 변조기의 이동가능한 반사층이 해방 위치에 있고, 제2 간섭 변조기의 이동가능한 반사층은 작동 위치에 있는, 간섭 변조기 디스플레이의 일실시예의 일부를 도시한 등각투영도이다.
도 2는 3x3 간섭 변조기 디스플레이를 포함하는 전자 기기의 일실시예를 나타낸 시스템 블록도이다.
도 3은, 도 1의 간섭 변조기의 일실시예에서, 인가된 전압에 대응한 이동가능한 미러의 위치를 나타낸 도면이다.
도 4는 간섭 변조기 디스플레이를 구동하기 위해 사용될 수 있는 한 세트의 수평열 및 수직열 전압을 나타낸 것이다.
도 5a는 도 2의 3x3 간섭 변조기 디스플레이에서 디스플레이 데이터의 프레임의 일례를 나타낸 것이다.
도 5b는 도 5a의 프레임을 기록하기 위해 사용될 수 있는 수평열 신호와 수직열 신호의 타이밍도의 일례를 나타낸 것이다.
도 6a는 도 1에 도시된 기기의 단면도이다.
도 6b는 간섭 변조기의 다른 실시예의 단면도이다.
도 6c는 간섭 변조기의 또 다른 실시예의 단면도이다.
도 7a는 제1 실시예의 간섭 변조기의 첫 번째 상태를 나타낸 측단면도이다.
도 7b 은 도 7a의 간섭 변조기의 두 번째 상태를 나타낸 측단면도이다.
도 7c 는 제2 실시예의 간섭 변조기의 첫 번째 상태를 나타낸 측단면도이다
도 7d는 도 7c의 간섭 변조기의 두 번째 상태를 나타낸 측단면도이다.
도 8a는 복수의 픽셀에 포함된 구조물들을 수용하는 비활성 영역을 나타내는 간섭 변조기 어레이의 일부의 평면도이다.
도 8b는 복수의 픽셀에 포함된 구조물들을 수용하는 비활성 영역을 나타내는 간섭 변조기 어레이의 일부의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 마스크 또는 광을 흡수하는 영역을 구비한 미소 기전 시스템 기기의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스크 또는 광을 흡수하는 영역을 구비한 다른 실시예의 미소 기전 시스템 기기의 단면도이다.
도 11은 도전성 마스크를 구비한 미소 기전 시스템 기기에 포함될 수 있는 여러 층을 나타낸 단면도이다.
*도 12는 도전성 마스크를 구비한 미소 기전 시스템 기기의 제조 시의 스테이지(stage)의 단면도로서, 기판 상에 형성된 반사성의 크롬층을 나타낸 것이다.
도 13은 도전성 마스크를 구비한 미소 기전 시스템 기기의 제조 시의 스테이지의 단면도로서, 크롬층이 제거된 부분을 갖는 도 12의 반사성의 크롬층을 나타낸 것이다.
도 14는 도전성 마스크를 구비한 미소 기전 시스템 기기의 제조 시의 스테이지의 단면도로서 도 13에 도시된 실시예에 적용된 추가 층들을 나타낸 것이다.
도 15는 도전성 마스크를 구비한 미소 기전 시스템 기기의 제조 시의 스테이지의 단면도로서, 지지대(support)에 리세스를 형성하기 위해 수행된 패터닝 및 에칭 단계를 나타낸 것이다.
도 16은 도전성 마스크를 구비한 미소 기전 시스템 기기의 제조 시의 스테이지의 단면도로서, 도 15에 도시된 리세스에 지지대를 형성하는 단계를 나타낸 것이다.
도 17은 도전성 마스크를 구비한 미소 기전 시스템 기기의 제조 시의 스테이지의 단면도로서, 도 16에 도시된 실시예에 기계적 막(mechanical membrane)을 형성하고 희생층을 제거하여 에어갭을 형성한 결과를 나타낸 것이다.
도 18 은 마스크로 된 층들과 이동가능한 기계적 막 사이에 전기적으로 병렬 연결부(connection)가 형성되어 있는 도전성 마스크의 일실시예를 나타낸 미소 기전 시스템 기기의 단면도이다.
도 19는 미소 기전 시스템 기기의 단면도로서, 마스크로 된 양쪽 층과 이동불가능한 전극층 사이에 전기적으로 병렬 연결부가 형성되어 있는 도전성 마스크의 일실시예를 나타낸 것이다.
도 20은 미소 기전 시스템 기기의 단면도로서, 마스크로 된 제1 반사층과 이동가능한 기계적 막 사이에 전기적으로 병렬 연결부가 형성되어 있는 도전성 마스크의 일실시예를 나타낸것이다.
도 21은 미소 기전 시스템 기기의 단면도로서, 마스크의 제1 반사층 및 제2 반사층과 이동가능한 기계적 막 사이에 전기적으로 병렬 연결부가 형성되어 있는 도전성 마스크의 일실시예를 나타낸 것이다.
도 22는 미소 기전 시스템 기기의 단면도로서 마스크의 제1 반사층과 이동불가능 전극층 사이에 전기적으로 병렬 연결부가 형성되어 있고, 마스크의 제2 반사층과 이동가능한 기계적 막 사이에 전기적으로 다른 병렬 연결부가 형성되어 있는 도전성 마스크의 일실시예를 나타낸 것이다.
도 23a 및 도 23b는 복수의 간섭 변조기를 포함하여 구성되는 시각 디스플레이 기기의 실시예를 보여주는 시스템 블록도이다.
이하의 상세한 설명은 본 발명의 구체적인 실시예에 관한 것이다. 이하의 설명에서, 도면이 참조되는데, 전체 도면에 걸쳐 동일한 부분에 대해 동일한 번호가 사용된다.
본 명세서에 언급하는 "일실시예" 또는 "실시예"는 적어도 본 발명의 일실시예에 포함되어 있는 실시예와 관련하여 기술한 특정한 특징, 구조, 또는 특성을 의미한다. 명세서의 여러 곳에 나타나 있는 "일실시예에서"라는 표현은 동일한 실시예를 필연적으로 모두 가리키는 것은 아니며 다른 실시예를 상호 배제하는 별개의 실시예들 또는 대안 실시예들도 아니다. 또한 몇몇 실시예에서는 나타날 수 있지만 다른 실시예에서는 그렇지않은 여러 가지 특징들을 설명한다. 유사하게, 몇몇 실시예에서 필요할 수 있지만 다른 실시예에서는 그렇지않는 여러 가지 필요조건을 설명한다.
전력 제한을 충족하면서 높은 해상도의 모바일 기기 디스플레이 상에서 비디오 데이터를 보고자하는 욕구는 디스플레이 제어 라인들의 저항을 최소화 함으로써 용이하게 실현된다. 이러한 이유와 다른 이유로, 신호 라인의 도전성을 향상시키고 디스플레이의 추가적인 수동(passive) 또는 비활성 광학 부품(contents)의 양을 감소시키는 것이 바람직하다. 본 발명은 일실시예에서, 주위 또는 산재하는 광을 흡수하고 콘트라스트 비를 증가시킴으로써 디스플레이의 광 응답을 향상시키기 위한 도전성의 광학 마스크(예컨대 "흑색 마스크")로 작용하고, 전기적 버스 층(bussing layer)으로도 기능하는 다목적 광학 부품을 개시한다. 몇몇 응용예에서, 도전성 마스크는 미리 정해진 파장의 광을 반사하여 흑색이 아닌 다른 컬러로 나타낼 수 있다. 또한 도전성 마스크는 여기서 간단히 "마스크"라고도 하며, 디스플레이 상의 하나 이상의 소자와 전기적으로 연결되어, 그 하나 이상의 디스플레이 소자에 전압을 인가하기 위한 하나 이상의 전기적 경로를 제공한다. 예컨대, 원하는 구성에 따라 하나 이상의 수평열 전극 또는 수직열 전극을 도전성 마스크에 연결하여, 연결된 수평열 전극 도는 수직열 전극의 저항을 감소시킬 수 있다. 일실시예에서, 미소 기전 시스템 디스플레이 기기, 예컨대, 간섭 변조기 어레이는 동적(dynamic) 광학 부품(예컨대, 동적 간섭 변조기)과 동적 광학 부품으로부터 옆으로 오프셋되어 있는 정적 광학 부품(예컨대, 정적 간섭 변조기)을 포함한다. 정적 광학 부품은 디스플레이의 비활성 영역에서 주위 또는 산재하는 광을 흡수하기 위여 동적 광학 부품의 광 응답을 향상시키는 "흑색 마스크"로 기능하고, 간섭 변조기의 어레이의 수평열 전극이나 수직열 전극의 전기적 버스로 작용한다. 예컨대, 비활성 영역은 이동가능한 반사층에 대응하는 영역 외에 미소 기전 시스템 디스플레이 기기의 하나 이상의 영역을 포함할 수 있다. 비활성 영역은 또한 디스플레이 기기 상에 표현되는 이미지 또는 데이터를 표시하는데 사용되지 않는 디스플레이 기기의 영역을 포함할 수 있다.
간섭 변조기를 포함하는 미소 기전 시스템 기기를 사용하여 일실시예를 설명하겠지만, 본 발명이 다양한 이미지 디스플레이 및 일반적으로 광을 흡수하는 데 필요한 비활성 영역을 구비하지만 간섭 변조기(예컨대, LED와 플라즈마 디스플레이)를 포함하지 않는 광전 기기와 같은 다른 광학 기기도 포함하는 것은 물론이다.
이하의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명은 동화상(예컨대, 비디오)이든 정지화상(예컨대, 스틸 이미지)이든, 또는 텍스트이든 그림이든, 이미지를 디스플레이하도록 구성된 것이라면 어떠한 기기에든 구현될 수 있다. 보다 상세하게는, 실시예들은 예컨대, 이동전화기, 무선 기기, 개인 휴대용 정보 단말기(PDA), 손에 들고 다니거나(hand-held) 휴대할 수 있는 컴퓨터, GPS 수신기/네비게이터, 카메라, MP3 플레이어, 캠코더, 게임 콘솔, 손목 시계, 시계, 계산기, 텔레비전 모니터, 평판 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 자동차 디스플레이(예컨대, 주행 거리계 디스플레이), 조종석 제어 장치 및/또는 디스플레이, 감시 카메라의 디스플레이(예컨대, 자동차에서의 후방 감시 카메라의 디스플레이), 전자 사진 액자, 전자 게시판 또는 전자 표시기, 프로젝터, 건축 구조물, 포장물, 및 미적 구조물(예컨대, 보석 상의 이미지 디스플레이) 등과 같은 다양한 전자 기기에 또는 이와 관련하여 구현될 수 있는 것을 의도하지만, 이것으로 한정되지는 않는다. 또한, 여기서 개시한 미소 기전 시스템 기기와 유사한 구조의 기기를 전자 스위칭 기기와 같은 비(非)디스플레이 분야에 사용할 수도 있다.
간섭계 미소 기전 시스템 디스플레이 소자를 포함하여 구성된 간섭 변조기 디스플레이의 일실시예가 도 1에 도시되어 있다. 이러한 기기에서, 픽셀은 밝은 상태 또는 어두운 상태 중 하나의 상태로 된다. 밝은 상태("온 상태" 또는 "개방 상태")에서는, 디스플레이 소자가 입사되는 가시광의 대부분을 사용자에게 반사한다. 어두운 상태("오프 상태" 또는 "폐쇄 상태")에서는, 디스플레이 소자가 입사되는 가시광을 사용자에게 거의 반사하지 않는다. 실시예에 따라서는, "온 상태"와 "오프 상태"의 광 반사 특성이 반대로 바뀔 수도 있다. 미소 기전 시스템 픽셀은 선택된 컬러를 두드러지게 반사하여 흑백뿐 아니라 컬러 디스플레이도 가능하도록 구성될 수 있다.
도 1은 영상 디스플레이의 일련의 픽셀들에서 인접하는 두 개의 픽셀을 나타낸 등각투영도다. 여기서, 각 픽셀은 미소 기전 시스템의 간섭 변조기를 포함하여 구성된다. 일부 실시예에서, 간섭 변조기 디스플레이는 이들 간섭 변조기들의 행렬 어레이을 포함하여 구성된다. 각각의 간섭 변조기는, 적어도 하나의 치수가 가변적인 공진 광학 캐비티를 형성하도록 서로 가변적이고 제어가능한 거리를 두고 배치되어 있는 한 쌍의 반사층을 포함한다. 일실시예에서, 이 반사층들 중 하나가 두 개의 위치 사이에서 이동될 수 있다. 제1 위치에서(여기서는 "해방 상태"라고 한다), 이동가능한 층은 부분적으로 반사하는 고정된 층으로부터 상대적으로 먼 거리에 위치한다. 제2 위치에서, 이동가능한 층은 부분적으로 반사하는 층에 보다 가까이 인접하여 위치한다. 두 개의 층으로부터 반사되는 입사광은 이동가능한 반사층의 위치에 따라 보강적으로 또는 상쇄적으로 간섭하여, 각 픽셀을 전체적으로 반사 상태 또는 비반사 상태로 만든다.
도 1에 도시된 부분의 픽셀 어레이는 두 개의 간섭 변조기(12a, 12b)를 포함한다. 좌측에 있는 간섭 변조기(12a)에서는, 이동가능하고 반사성이 높은 층(14a)이 부분적으로 반사하는 고정된 층(16a)으로부터 소정의 거리를 두고 해방 위치에 있는 것이 도시되어 있다. 우측에 있는 간섭 변조기(12b)에서는, 이동가능하고 반사성이 높은 층(14b)이 부분적으로 반사하는 고정된 층(16b)에 인접한 작동 위치에 있는 것이 도시되어 있다.
고정된 층(16a, 16b)은 전기적으로 도전성을 가지고 있고, 부분적으로 투명하며, 부분적으로 반사성을 가지고 있고, 예컨대 투명 기판(20) 상에 크롬과 인듐주석산화물(ITO)로 된 하나 이상의 층을 침적시킴으로써 제조될 수 있다. 이들 층을 병렬 스트립으로 패턴화하여, 이하에서 설명하는 바와 같이, 디스플레이의 수평열 전극을 형성할 수 있다. 이동가능한 층(14a, 14b)은, 포스트(18)와 이 포스트(18)들 사이에 개재된 희생 재료의 표면에 침적된 금속층 또는 금속층들로 된 (수평열 전극(16a, 16b)에 수직하는) 일련의 병렬 스트립으로 형성될 수 있다. 희생 재료를 에칭하여 제거하면, 변형가능한 금속층이 에어갭(19)에 의해 고정된 금속층으로부터 이격된다. 변형가능한 층은 알루미늄과 같이 도전성과 반사성이 높은 재료를 이용하여 형성할 수 있고, 이것의 스트립은 디스플레이 기기의 수직열 전극(column electrode)을 형성할 수 있다.
전압이 인가되지 않으면, 층(14a)과 층(16a) 사이에 캐비티(19)가 그대로 존재하게 되어, 변형가능한 층이 도 1의 픽셀(12a)로 도시된 바와 같이 기계적으로 해방된 상태로 있게 된다. 그러나, 선택된 행과 열에 전위차가 인가되면, 해당하는 픽셀에서 수평열 전극과 수직열 전극이 교차하는 지점에 형성된 커패시터가 충전되어, 정전기력이 이들 전극을 서로 당기게 된다. 만일 전압이 충분히 높다면, 이동가능한 층이 변형되어, 도 1에서 우측에 도시된 픽셀(12b)과 같이, 고정된 층에 대해 힘을 받게 된다(도 1에는 도시하지 않았지만, 단락을 방지하고 이격 거리를 제어하기 위해 고정된 층 상에 유전 재료를 배치할 수 있다). 이러한 양상은 인가된 전위차의 극성에 관계없이 동일하다. 이러한 방식으로, 반사와 비반사의 픽셀 상태를 제어할 수 있는 수평열/수직열 구동은 종래의 액정 디스플레이나 다른 디스플레이 기술에서 사용되었던 방식과 여러 가지 면에서 유사하다.
도 2 내지 도 5b는 디스플레이 응용예에에 간섭 변조기의 어레이를 사용하는 공정 및 시스템의 일례를 나타낸 것이다. 도 2는 본 발명의 여러 측면을 포함할 수 있는 전자 기기의 일실시예를 나타낸 시스템 블록도이다. 본 실시예에서는, 전자 기기가 프로세서(21)를 포함한다. 이 프로세서(21)는 ARM, Pentium®, Pentium II®, Pentium III®, Pentium IV®, Pentium® Pro, 8051, MIPS®, Power PC®, ALPHA® 등과 같은 범용의 단일칩 또는 멀티칩 마이크로프로세서나, 또는 디지털 신호 처리기, 마이크로컨트롤러, 프로그래머블 게이트 어레이 등과 같은 특정 목적의 마이크로프로세서일 수 있다. 해당 기술 분야에서 알려진 바와 같이, 프로세서(21)는 하나 이상의 소프트웨어 모듈을 실행하도록 구성될 수 있다. 오퍼레이팅 시스템을 실행하는 것 외에도, 프로세서는 웹 브라우저, 전화 응용프로그램, 이메일 프로그램, 또는 임의의 다른 소프트웨어 응용프로그램을 포함하여 하나 이상의 소프트웨어 응용프로그램을 실행하도록 구성될 수 있다.
일실시예에서, 프로세서(21)는 또한 어레이 컨트롤러(22)와 통신하도록 구성된다. 일실시예에서, 어레이 컨트롤러(22)는 픽셀 어레이(30)에 신호를 제공하는 수평열 구동 회로(24) 및 수직열 구동 회로(26)를 포함한다. 도 2에서 1-1의 선을 따라 절단한 어레이의 단면도가 도 1에 도시되어 있다. 미소 기전 시스템의 간섭 변조기에 대한 수평열/수직열 구동 프로토콜은 도 3에 도시된 기기의 히스테리시스 특성을 이용할 수 있다. 이동가능한 층을 해방 상태에서 작동 상태로 변형시키기 위해, 예컨대, 10볼트의 전위차가 요구될 수 있다. 그러나, 전압이 그 값으로부터 감소할 때, 전압이 10볼트 이하로 떨어지더라도 이동가능한 층은 그 상태를 유지한다. 도 3의 실시예에서, 이동가능한 층은 전압이 2볼트 이하로 떨어질 때까지는 완전히 해방되지 않는다. 따라서, 기기가 해방 상태 또는 작동 상태 중 어느 하나의 상태로 안정되는 인가 전압 영역이 존재하는 전압의 범위가 있다. 도 3에서는 약 3~7볼트가 예시되어 있다. 이것을 여기서는 "히스테리시스 영역" 또는 "안정 영역"이라고 부른다. 도 3의 히스테리시스 특성을 가진 디스플레이 어레이에서는, 수평열/수직열 구동 프로토콜은, 수평열 스트로브(row strobe)가 인가되는 동안에 스트로브가 인가된 수평열에 있는 픽셀들 중에 작동되어야 픽셀들은 약 10볼트의 전위차에 노출되고, 해방되어야 할 픽셀들은 0(영)볼트에 가까운 전위차에 노출되도록 설계될 수 있다. 스트로브를 인가한 후에는, 픽셀들이 수평열 스트로브에 의해 어떠한 상태가 되었든지 간에 그 상태로 유지되도록 약 5볼트의 정상 상태 전압차를 적용받는다. 기록된 후에, 각 픽셀은 본 실시예에서는 3-7볼트인 "안정 영역" 내의 전위차를 가진다. 이러한 구성으로 인해, 도 1에 도시된 픽셀 구조가 동일한 인가 전압의 조건 하에서 작동 상태든 해방 상태든 기존의 상태로 안정되게 된다. 작동 상태로 있든 해방 상태로 있든, 간섭 변조기의 각 픽셀은 필연적으로 고정된 반사층과 이동하는 반사층에 의해 형성되는 커패시터이기 때문에, 이 안정된 상태는 히스테리시스 영역 내의 전압에서 거의 전력 낭비 없이 유지될 수 있다. 인가 전위가 고정되어 있으면, 필연적으로 픽셀에 유입되는 전류는 없다.
전형적인 응용예로서, 첫번째 수평열에 있는 소정 세트의 작동된 픽셀에 따라 한 세트의 수직열 전극을 어서팅(asserting)함으로써 디스플레이 프레임을 만들 수 있다. 그런 다음, 수평열 펄스를 수평열 1의 전극에 인가하여 어서트된 수직열 라인에 대응하는 픽셀들을 작동시킨다. 그러면, 수직열 전극의 어서트된 세트가 두번째 수평열에 있는 소정 세트의 작동된 픽셀에 대응하도록 변경된다. 그런 다음, 펄스를 수평열 2의 전극에 인가하여 어서트된 수직열 전극에 따라 수평열 2에서의 해당하는 픽셀을 작동시킨다. 수평열 1의 픽셀들은 수평열 2의 펄스에 영향을 받지 않고, 수평열 1의 펄스에 의해 설정되었던 상태를 유지한다. 이러한 동작을 순차적으로 전체 수평열에 대해 반복하여 프레임을 생성할 수 있다. 일반적으로, 이러한 프레임들은 초당 소정 수의 프레임에 대해 이러한 처리를 계속해서 반복함으로써 리프레시(refresh)되거나, 및/또는 새로운 디스플레이 데이터로 갱신된다. 수평열 및 수직열 전극을 구동하여 디스플레이 프레임을 생성하는 많은 다양한 프로토콜이 잘 알려져 있고, 본 발명과 관련하여 사용될 수 있다.
도 4, 도 5a, 및 도 5b는 도 2의 3x3 어레이에서 디스플레이 프레임을 생성하는 하나의 가능한 구동 프로토콜을 나타낸 것이다. 도 4는 도 3의 히스테리시스 곡선을 보여주는 픽셀들에 사용될 수 있는 수직열 및 수평열의 가능한 전압 레벨 세트를 보여준다. 도 4의 실시예에서, 픽셀을 작동시키기 위해, 해당하는 수직열은 -Vbias 로 설정하고 해당하는 수평열은 +ΔV로 설정한다. 각각의 전압은 -5볼트 및 +5볼트에 대응할 수 있다. 픽셀을 해방시키기 위해서는, 해당하는 수직열은 +Vbais로 설정하고 해당하는 수평열은 동일한 값의 +ΔV로 설정하여, 픽셀에 걸리는 전위차가 0(영)볼트가 되도록 한다. 수평열의 전압이 0(영)볼트로 되어 있는 수평열에서는, 수직열이 +Vbias 이든 -Vbias이든 관계없이 픽셀들이 원래의 상태로 안정된다.
도 5b는 도 2의 3x3 어레이에 인가되는 일련의 수평열 및 수직열 신호를 보여주는 타이밍도이며, 그 결과로서 작동된 픽셀들이 비반사성인 도 5a에 도시된 디스플레이 배열이 얻어진다. 도 5a에 도시된 프레임을 기록하기 전에, 픽셀들은 어떤 상태로 되어 있어도 무방하다. 본 예에서는, 모든 수평열들이 0(영)볼트이고, 모든 수직열들이 +5볼트이다. 이러한 인가 전압으로, 모든 픽셀들은 기존의 작동 상태 또는 해방 상태로 안정되어 있다.
도 5a의 프레임에서, (1,1), (1,2), (2,2), (3,2) 및 (3,3)의 픽셀들이 작동된다. 이를 구현하기 위해, 수평열 1에 대한 "라인 시간" 동안, 수직열 1과 2는 -5볼트로 설정되고, 수직열 3은 +5볼트로 설정된다. 이것은 어느 픽셀의 상태도 바꾸지 않는다. 왜냐하면, 모든 픽셀들이 3-7볼트의 안정영역 내에 있기 때문이다. 그런 다음, 수평열 1에 0볼트에서 5볼트로 상승한 후 다시 0볼트로 되는 펄스를 가진 스트로브를 인가한다. 이것은 (1,1) 및 (1,2)의 픽셀을 작동시키고 (1,3)의 픽셀을 해방시킨다. 어레이의 다른 픽셀들은 영향을 받지 않는다. 수평열 2를 원하는 대로 설정하기 위해, 수직열 2를 -5볼트로 설정하고, 수직열 1 및 3은 +5볼트로 설정한다. 동일한 스트로브를 수평열 2에 인가하면, (2,2)의 픽셀이 작동되고, (2,1) 및 (2,3)의 픽셀이 해방된다. 여전히, 어레이의 다른 픽셀들은 영향을 받지 않는다. 수직열 2 및 3을 -5볼트로 설정하고 수직열 1을 +5볼트로 설정함으로써, 수평열 3도 마찬가지의 방법으로 설정될 수 있다. 수평열 3에 대한 스트로브로 인해 수평열 3의 픽셀들도 도 5a에 도시된 바와 같이 설정된다. 프레임을 기록한 후에, 수평열 전위는 0(영)이고, 수직열 전위는 +5볼트 또는 -5볼트로 남아있으므로, 디스플레이는 도 5a의 배열로 안정된다. 수십 또는 수백의 수평열 및 수직열로 된 어레이에 대해 동일한 처리가 행해질 수 있다는 것은 잘 알 수 있을 것이다. 또한, 수평열 및 수직열의 구동을 위해 사용되는 전압의 타이밍, 순서 및 레벨은 위에서 설명한 전반적인 원리 내에서 다양하게 변경될 수 있고, 상술한 예는 예시에 불과하고, 임의의 구동 전압 방법을 본 발명에 적용하여도 무방하다.
위에서 설명한 원리에 따라 동작하는 간섭 변조기의 상세한 구조는 다양하게 변경될 수 있다. 예컨대, 도 6a 내지 6c는 이동하는 미러 구조의 세가지 다른 예를 보여준다. 도 6a는 도 1에 도시된 실시예의 단면도로서, 금속 재료로 된 스트립(14)이 직각으로 연장된 지지대(18) 상에 배치되어 있다. 도 6b에서, 이동가능한 반사 재료(14)가 연결선(32)에 의해 그 코너에서만 지지대에 부착되어 있다. 도 6c에서, 이동가능한 반사 재료(14)가 변형가능한 층(34)에 매달려 있다. 이 실시예는, 반사 재료(14)에 대한 구조적 설계와 재료는 광학 특성에 대해 최적화될 수 있고, 변형가능한 층(34)에 대한 구조적 설계와 재료는 원하는 기계적 특성에 대해 최적화될 수 있기 때문에 유용하다. 여러 가지 형태의 간섭 기기의 제조에 대해, 예컨대 미국특허공개 제2004/0051929호를 포함하여 여러 공개 문헌에 기술되어 있다. 일련의 재료 침적, 패터닝 및 에칭 단계들을 포함하여, 상술한 구조를 제조하기 위해 다양한 공지 기술이 사용될 수 있다.
도7a 내지 도 7d는 두 개의 간섭 변조기 구조의 어떤 측면들을 나타낸 것이다. 도 7a는 예시된 일실시예에의 간섭 변조기(50)를 단순화시켜 나타낸 기능도이다. 간섭 변조기(50)는 기판(50), 기판(20) 상의 광 유전층(16), 두 개의 지지대(18), 및 그 면이 유전층의 상부면의 평면과 평행하고 유전층의 상부면과 옆으로 정렬된 평면에 향하도록 상기 지지대(18)에 접속된 미러(14)를 포함한다. 도 7a의 미러(14)는 기계적으로 해방된 제1 상태를 도시하고 있고, 간섭 변조기를 예를 들어 관찰 위치(110)에서 보면 미러는 입사광을 반사한다. 광 유전층(16)과 미러(14) 사이의 거리는 선택된 파장의 광만을 반사하도록 조정된다. 구조(geometry)와 재료를 선택하는 방법에 대해서는 앞서 언급한 미국특허 제 5,835,255호와 미국특허출원 제09/966,843호에 자세하게 기술되어 있다. 도 7a에서, 지지대(18), 미러(14), 및 광 유전층(16)는 광학적 캐비티(55)를 규정한다.
도 7b는 미러(14)가 제2 상태에 있는 도 7a에 도시된 간섭 변조(50)를 단순화 시켜 나타낸 기능도이다. 도 7b에서, 미러(14)가 광 유전층(16) 쪽으로 이동되어 광학적 캐비티(55)가 변형되어 있다. 미러(14)와 광 유전층(16)에 연결된 전극들 사이에 전압 전위를 공급하여 미러(14)를 이동시킨다. 미러(14)가 광 유전층(16)와 접촉하거나 광 유전층(16)에 아주 근접하는 제2 상태로 이동함으로써, 제2 상태에서의 간섭 변조기(50)의 광학 속성이 제1 상태로부터 변경된다. 제2 상태의 간섭 변조기(50) (도 7b)로부터 반사된 광은, 제1 상태의 간섭 변조기(50) 로부터 반사된 광과는 컬러가 다르다. 하나의 구성에서, 광의 간섭의 제2 상태는 관찰 위치(110)로부터 간섭 변조기는 흑색으로 보이게 된다.
도 7c 및 도 7d는 각각 제1 "개방" 상태와 제2 "폐쇄" 상태를 나타낸 또 다른 실시예 의 간섭 변조기(60)이다. 이 실시예의 간섭 변조기(60)는 도 7a 및 도 7b에 도시된 실시예에 비해 이용가능한 미러의 크기가 증대되어 있다. 다시 도 7b를 참조하면, 미러(14)가 변형된 광학적 캐비티(55) 쪽으로 구부러져 있기 때문에, 관찰 위치(110) 쪽의 반사율이 최대가 아닌 미러(14)의 영역이 존재한다. 도 7의 미러(34)와 도 7b의 미러(14)를 비교하면, 도 7d의 미러(34)가 광학적 캐비티(66)의 광 유전층(16)의 표면 영역에 대응하는 영역 전체를 실질적으로 점유하고 있다는 것을 알 수 있다. 도 7d에 도시된 실시예에서, 간섭 변조기(60)가 작동될 때 미러를 변형된 광학적 캐비티(66)로 구부리지 않아도 되기 때문에, 미러(34)의 반사하는 면(reflecting surface)은 광을 반사하는 데 사용할 수 있다. 도 7c와 도 7d에서, 기판의 광 유전층(16), 두 개의 지지대(18) 및 기판(20)은 도 7a 및 도 7b에 도시된 간섭 변조기(50)에서 변경되지 않고 그대로이다. 이 구조 및 이러한 향상된 구조의 제조에 대한 세부사항은 앞서 언급한 미국특허출원 제09/966,843호에서 발견할 수 있다.
도8a 및 도 8b는 도전성 마스크를 통합할 수 있는 디스플레이 소자를 구비하는 디스플레이의 일부에 대한 일례를 나타낸 것이다. 도8a 및 도 8b는 간섭 변조기의 어레이를 포함하는 디스플레이의 일부에 대한 일례를 나타낸 것이다. 도 8a 및 도 8b에 도시된 간섭변조기 어레이에 도전성 마스크를 사용할 수 있으며, 임의의 디스플레이 형태에서는 주위의 광으로 디스플레이의 일정한 영역을 마스크 오프(mask off)하여 디스플레이에서 전기적 회로의 전기적 병렬 연결부를 형성하는 것이 유용하다. 도 8a 은 간섭 변조기 어레이의 복수의 픽셀(12)을 나타낸 것이다. 도 8b는 디스플레이의 광 응답을 향상시키기 위해 마스킹될 수 있는 간섭 변조기 어레이의 복수의 픽셀 상에 배치된 지지대(18)의 일례를 나타낸 것이다. 광 응답(예, 콘트라스트)를 향상시키기 위해, 간섭 변조기 어레이의 일정한 영역으로부터 반사되는광을 최소화 하는 것이 바람직할 수 있다. 어두운 상태에서 디스플레이의 반사율을 증가시키는 간섭 변조기의 임의의 영역은, 작동된 픽셀과 작동되지 않은 픽셀 사이의 콘트라스트 비를 증가시키기 위해 흑색 마스크를 사용하여 마스크 오프할 수 있다 (예컨대, 구조물과 광이 입사하는 간섭 변조기 사이에 마스크를 배치). 디스플레이에 유리하게 영향을 미치기 위하여 마스킹될 수 있는 어떤 영역은, 간섭 변조기들 사이에 수평 절개부(row cut)(72)(도 8a), 지지대(18), 주위의 지지대(18)에 연결하는 이동가능한 미러층의 구부러지는 영역, 및 인접한 간섭 변조기의 이동가능한 미러층들 사이의 영역(76)(도 8a)을 포함하지만, 이들로 한정되는 것은 아니다. 마스크는, 이러한 영역에 간섭 변조기들의 이동가능한 미러로부터 이격되도록, 예 컨대 주위의 광이 이동가능한 미러로 전파되어 그로부터 반사될 수 있지만, 이동가능한 미러 이외의 영역은 마스킹된 영역의 임의의 구조로부터 주위 광이 반사하지 못하도록 배치될 수 있다. 마스킹된 이러한 영역은 정적, 예컨대 이동가능한 미러를 포함하지 않는 영역이기 때문에 "비활성 영역"이라고 할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 마스크는 반사되는 광을 최소하고 광학 소자용으로 사용될 수 있는 하나 이상의 전기적 경로를 제공하기 위해 도전성일 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 마스크는 간섭 변조기로 들어오는 광이 마스킹된 영역 또는 이동가능한 미러 중 어느 하나에 떨어지도록 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 비활성 영역의 적어도 일부를 마스킹한다.
디스플레이 소자가 구동 신호에 응답할 수 있는 속도는 제어 라인(예컨대, 수평열 전극과 수직열 전극)의 저항과 커패시턴스에 의존한다. 대형 디스플레이와 고해상도 디스플레이에서 비디오를 보려는 소망은 제어 라인의 저항을 최소화할 것을 요구한다. 이러한 이유로, 디스플레이에 부가적인 수동 광학 부품(contents)의 양을 최소하면서 신호 라인의 컨덕턴스를 증가시키는 것이 바람직하다. 저항을 감소시키는 하나의 방법은 제어 라인에 하나 이상의 전기적으로 병렬 연결부를 제공하는 것이다. 콘트라스트 비를 증가시키는 동시에 구동 신호의 버스층으로 작용하도록 이중 목적의 마스크를 제공할 수 있다. 예컨대, 일실시예에서 도전성 마스크를 사용하여 디스플레이 소자, 예컨대 간섭 변조기의 어레이의 하나 이상의 수평열 전극 또는 수직열 전극에 전기적으로 병렬 연결부를 형성할 수 있다. 응용예와 디스플레이 소자의 형태에 따라, 여러 가지 방식을 전기적으로 병렬 연결부를 설계할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
도 9은 일실시예에 따른 디스플레이(100)를 간략하게 나타낸 단면도이다. 일실시예에서, 디스플레이는 두 개의 광학 부품, 간섭 변조기(104)를 포함한다. 전술한 바와 같이, 간섭 변조기 기기(104)는 이동가능한 활성 영역이 화살표(106)이 나타낸 방향으로 구동될 때 원하는 광 응답을 생성하는 반사성의 필름의 배열(arrangement)을 포함한다. 간섭 변조기 기기(104)의 일반적인 동작에 대해서는 미국특허 제5,835,255호에 기술되어 있다. 도 9에서, 도면 부호 108은 간섭 변조기 기기(104)의 비활성 영역을 나타낸다. 전형적으로, 비활성 영역(108)은 광을 흡수하거나 관찰자가 화살표(110)로 나타낸 관찰 방향에서 디스플레이(100)를 볼 때 흑색 마스크로 기능하는 것이 바람직하다. 다른 실시예에서, 비활성 영역(108)을 흑색 이외의 컬러 마스크(예컨대, 녹색, 적색, 청색, 황색 등)로 마스킹하는 것이 바람직할 수 있다. 마스크로부터 부가적인 기능성을 얻기 위해, 마스크는 디스플레이(100) 내의 회로에 연결되고 전체 또는 일부가 하나 이상을 전기적 버스를 제공하기 위해 사용될 수 있는, 하나 이상의 도전성 재료를 포함할 수 있다.
비활성 영역(108)용의 마스크는 광을 흡수하거나 감쇠시키는 광 응답을 갖도록 선택된 재료로 제조될 수 있다. 이 마스크를 제조하는 데 사용된 하나 이상의 재료는 전기적으로 전도성이 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 각각의 비활성 영역(108)을 위한 마스크는 박막의 스택(stack)으로 제조될 수 있다. 예컨대, 일실시예에서, 박막의 스택은 광을 반사하는 두 개의 크롬층 사이에 끼워진 광을 흡수하지 않는(non-light-absorbing) 유전층을 포함할 수 있으며, 이에 대해서는 이하에 더욱 완전하게 설명한다. 다른 실시예에서, 비활성 영역(108)은 광을 감쇠시키거나 흡수하는 유기 재료 또는 비유기 재료로 된 단일층과, 크롬 또는 알루미늄과 같은 도전성의 층을 포함할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 간섭 변조기 기기(200)를 통해서 본 단면도이다. 간섭 변조기 기기(200)는 전극 반사층(204), 산화물층(206), 에어갭(208), 및 기판(202) 상에 배치된 기계적 막(210)을 포함하는 능동 소자를 포함한다. 여기서 사용된 것처럼, "기판 상에 배치된"이라는 어구는 넓은 의미의 어구이고, 예컨대 관련 구조(referenced structure), 층, 광학 기기, 간섭 변조기, 쌍안정 기기, 전극, 필름 스택, 지지대, 전극, 마스크 또는 기판 상에 위치하는 다른 구조(feature)를 가리키며, 명시적으로 나타내지 않는 한 반드시 기판과의 직접적인 접촉을 요구하지 않을 수 있다. 기계적 막(210)은 지지대(212)의 위치에서 지지되어 있다. 사용 시에, 기계적 막(210)은 산화물층(206)와 접촉하도록 구동되어 화살표(110)가 나타낸 방향에서 보았을 때 원하는 광 응답을 생성한다.
지지대(212), 지지대(212)가 형성된 간섭 변조기(200)의 영역, 그리고 간섭 변조기의 능동 소자의 일부가 아닌 다른 영역(예컨대, 점선의 원으로 표시한 영역(230))은, 능동 간섭 변조기 부품의 원하는 광 응답과 간섭을 일으킬 수 있는 이들 영역으로부터의 광의 반사를 방지하거나 줄이기 위해, 도전성 마스크로 마스킹될 수 있다. 마스크는 적어도 하나의 전기적으로 전도하는 필름을 포함하는 필름의 스택으로 제조되고, 그 스택이 일실시예에 따라 광을 흡수하는 광학 속성과 도전성을 갖도록 선택될 수 있다. 일실시예에 따라, 마스크를 간 섭 변조기의 능동 광학 부품을 형성하기 이전에 기판(202) 상에 형성될 수 있다. 간섭 변조기(200)의 지지대(212) 는 몇 가지 기능을 수행할 수 있다. 첫 번째, 지지대(212)는 이동가능한 기계적 막(210)의 기계적 지지대로 기능한다. 두 번째, 지지대(212)가 전기적으로 전도성의 재료를 포함하면 지지대(212)는 도전성 마스크를 위한 전기적 연결부를 제공할 수있다. 예컨대, 지지대(212)가 도전성의 층(222)에 연결되어 있으면, 다음에 설명할 도 17, 도 18, 그리고 도 20 내지 도 22에 도시된 바와 같이, 지지대(212)와 도전성의 층(222)은 이동가능한 기계적 막(210)에 전압을 인가하기 위한 하나 이상의 전기적 경로를 제공할 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 간섭 변조기(200)는 박막의 스택을 포함하는 도전성 마스크를 포함한다. 일실시예에서, 마스크는 반사성의 제1 크롬층(218), 산하물 중간층(220) 및 반사성의 제2 크롬층(222)을 포함한다. 다른 도전성 재료를 사용하여 마스크를 형성할 수도 있다. 예컨대, 또 다른 실시예에서, 마스크는 크롬 층(218), 산화물 중간층(220) (예컨대, SiO2), 및 알루미늄 층(222)을 포함하는 박막의 스택을 포함한다. 간섭 변조기(200)는 산화물 중간층(220)과 전극 반사층(204) 사이에 다른 산화물층(226)을 포함한다. 마스크의 하나 이상의 전기적으로 전도성의 층은 간섭 변조기(200)의 다른 구성요소에 연결되어 전기적 버스를 제공할 수 있다. 예컨대, 마스크는 하나 이상의 수직열 전극 또는 수평열 전극에 연결될 수 있다. 일실시예에서, 크롬 층(222)은 전기적으로 도전성 재료를 포함하는 통로(via)(224)에 의해 전극 반사층(204)에 연결될 수 있다. 도전성 마스크의 구성에서 요구되는 전기적 버스로서 기능하는 연결부는, 특정 응용예에 따라 달라질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 전극 반사층(204)은 간섭 변조기의 도전성 부분들, 예컨대 전극 반사층(204) 또는 지지대(212)를 전기적으로 분리하기 위해 여러 위치에 배치된 전기적 분리대(separator)(228)(예, 비도전성의 재료)를 포함하고, 원하는 버스 기능을 나타내도록 적절하게 마스크를 적절하게 구성한다.
도전성 마스크를 제조하는 일실시예를 도 11 내지 도 17을 참조하여 이하에 개시한다. 도 11은 도전성 마스크(402)를 갖는 미소 기전 시스템 기기, 예컨대 도 1에 도시된 미소 기전 시스템 기기에 포함될 수 있는 여러 층을 나타낸 단면도이다. 도전성 마스크(402)를 포함하는 미소 기전 시스템 기기의 부분만을 도 11에 도시하고, 미소 기전 시스템 기기의 나머지 부분은 점선의 직사각형(203)으로 나타냈다. 점선의 원으로 나타낸 도전성 마스크(402)는 기판(202) 상에 제조된 것으로 도시되어 있다. 마스크(402)는 제1 반사층(218), 산화물 층(220), 및 제2 반사층(222)을 포함하는, 필름으로 된 세 개의 층을 포함한다. 제1 반사층(218)과 제2 반사층(222)은 도전성과 반사성이 모두 있는 재료, 예컨데, 크롬, 알루미늄 또는 실버를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 도전성 마스크(402)는 반사된 광이 최소화, 예컨대 흑색이 나타나도록 구성된 정적 간섭 변조기와 같은 구조일 수 있다. 다른 실시예에서, 도전성 마스크(402)는 선택된 컬러의 광을 반사하는 정적 간섭 변조기와 같은 구조일 수 있다. 도전성 마스크(420)를 구성하는 필름은 간섭 변조기 구성요소의 제조에 사용된 것과 동일한 필름일 수 있으며, 따라서 마스크와 간섭 변조기 구성요소를 제조하는 데 동일한 침적 파라미터를 사용할 수 있다. 도전성 마스크(402)를 사용하여 디스플레이 기기 주위의 전기적 신호의 연결에 더 많은 유연성을 제공하고, 신호용의 전기적으로 병렬 연결부를 제공함으로써 간섭 전극에 신호를 제공하는 전기 회로의 저항을 최소화에 도움을 줄 수 있다.
도전성 마스크(402)와 미소 기전 시스템 기기의 제조에 있어 여러 스테이지에 대해 도 12 내지 도 17을 참조하여 설명한다.
도 12는 도전성 마스크를 구비한 미소 기전 시스템 기기의 제조 시의 단면도로서, 기판(202) 상에 형성된 제1 반사성의 마스크 층(218)을 나타낸 것이다. 기판(22)을 준비하는, 예컨대 깨끗이 하는 초기의 준비 단계 이후에, 일실시예에 따라 제1 반사성의 마스크 층(218)을 스퍼터 코팅으로 기판(202)에 형성한다. 일실시예에서, 제1 반사성의 마스크 층(218)의 두께는 약 60 옹스토롱(angstrom)이다.
도 13은 도전성 마스크를 구비한 미소 기전 시스템 기기의 제조 시의 스테이지의 단면도로서, 일정한 부분이 제거된 도 12의 제1 반사성의 마스크 층(218)을 나타낸 것이다. 이 제조 스테이지에 있어, 도 12에 도시된 바와 같이 제1 반사성의 마스크 층(218)을 형성한 후, 제1 반사성의 마스크 층(218)을 종래의 기술을 사용하여 패터닝하고 현상(develop)하여 마스크로 기능하는 박막 스택에 대해 베이스층(base layer)으로 기능할 수 있는 크롬의 두 개 이상의 부분 또는 노출부(outcrop)를 남긴다.
도 14는 도전성 마스크를 구비한 미소 기전 시스템 기기의 제조 시의 스테이지의 단면도로서, 도 13에 도시된 실시예에서 제조된 추가 층들을 나타낸 것이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 산화물 층(220)은 제1 반사성의 마스크 층(218)을 덮고서 기판(202) 상에 형성되어 있다. 일실시예에서, 산화물 층의 깊이는 약 200 내지 800 옹스트롱이다. 이 산화물 층은 도 14에 도시된 실시예에 SiO2를 스퍼터 코팅으로 도포하여 형성할 수 있다. 산화물 층(220)의 두께는 마스크에 요구되는 컬러(예컨대, 흑색) 상태의 품질에 따라 달라질 수 있으며, 또한 마스크의 원하는 컬러에 따라 달라질 수도 있다.
산화물 층(220) 상에 제2 반사층(222)을 형성하고, 제2 반사층(222)을 패터닝하고 현상하여, 박막 스택을 포함하는 도전성 마스크를 형성하는 제1 반사층(218)에 대응하는 부분을 형성한다. 그런 다음, 제2 반사층(222) 상에 산화물 층(226)을 형성한다. 산화물 층(226) 내에 통로(224)를 형성하여 제2 반사층(222)을, 도 16에 도시된 바와 같이 지지대(212)에 연결할 수 있다. 전기적 분리대(288)를, 산화물 층(226) 상에 형성되어 있는 전극 반사층(204)에 형성할 수 있다. 전극 반사층(204)은 전형적으로 두께가 약 60 옹스트롱이고, 정확 두께는 최종 디스플레이가 요구하는 밝기에 따라 달라지며, 층이 얇을수록 디스플레이는 더 밝아진다. 도전성 마스크의 원하는 구성 및 활용에 기초하여, 전극의 부분, 예컨대 전극 반사층(204)을, 전극 반사층(204)에 하나 이상의 분리대(228)를 형성하여 전기적으로 분리할 수 있다.
그런 다음, 산화물 층(206)과 희생층(209)을 전극 반사층(204) 상에 각각 스퍼터 코팅한다. 일실시예에 따르면, 산화물 층(206)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있으며, 두께가 약 300 내지 800 옹스트롱일 수 있다. 일실시예에 따르면, 희생층(209)은 몰리브덴을 포함할 수 있으며, 전형적으로 두께가 약 0.2 내지 1.2 미크론이다.
도 15는 도전성 마스크를 구비한 미소 기전 시스템 기기의 제조 시의 스테이지의 단면도로서, 지지대(support)에 리세스를 형성하기 위해 수행된 패터닝 및 에칭 단계를 나타낸 것이다. 이 실시예에 따르면, 패터닝 및 에칭 단계를 수행하여 산화물 층(226)을 통해 통로(224)와 제2 반사층(222)으로 연장되는 리세스(recess)를 형성한다. 통로(224)를 산화물 층(226)에 형성하여 제2 반사층(222)이 지지대(212)(도 16에 도시됨)에 연결되도록 할 수 있다. 일실시예에 따르면, 도전성 마스크의 제2 반사층(222)과 미소 기전 시스템 기기의 다른 부분(예컨대, 도 17에 도시된 기계적 막(210)) 사이의 전기적 연결부를 형성하기 위해, 지지대(212)는 통로(224)를 통해 제2 반사층(222)으로 연장될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 통로(224)를 산화물 층(226)에 형성할 수 있으며, 지지대에 연결되는 전기적으로 도전성의 재료로 채울 수 있다.
도 16은 도전성 마스크를 구비한 미소 기전 시스템 기기의 제조 시의 스테이지의 단면도로서, 도 15에 도시된 리세스에 지지대(212)를 형성하는 단계를 나타낸 것이다. 지지대(212)는 이동가능한 기계적 막(210)(도 17)을 지지하는 구조물을 제공하며, 박막 스택 위에 네가티브 포토레지스트 재료를 스피닝(spinning)하고, 적당한 마스크를 통해 노출시켜 지지대(212)를 형성하도록 현상함으로써 리세스에 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 전기적 분리대(228)는 지지대(212)을 전극 반사층(204)과 전기적으로 절연시킨다. 이러한 분리대(228)는, 지지대(212)가 도전성 재료를 포함할 때 지지대(212)를 전극 반사층(204)과 전기적으로 절연시키기 위해 사용할 수 있다.
도 17은 도전성 마스크를 구비한 미소 기전 시스템 기기의 제조 시의 스테이지의 단면도로서, 도 16에 도시된 실시예에 기계적 막을 형성한 것을 나타낸 것이다. 기계적 막(210)은 스터퍼 코팅에 의해 희생층(209) 상에 형성된다. 그런 다음, 에어갭(208)을 남기고 희생층(209)을 제거한다. 일실시예에서, 기계적 막(210)은 알루미늄 합금을 포함한다. 희생층(209)의 제거로, 에어갭(208)이 형성되고, 간섭 변조기가 작동될 때 기계저 막(210)이 에어갭(209)을 통해 이동한다.
도 17 은 또한 제2 반사층(222), 지지대(212), 및 기계적 막(210) 사이에 전기적 연결부가 있는 일실시예를 나타낸 것이다. 이 실시예에서, 도전성 마스크는 제1 반사층(218), 산화물 층(220) 및 제2 반사층(222)을 포함하고, 활성 영역으로부터 이격된 비활성 영역(예컨대, 지지대(212)) 을 마스크 오프하는 유전층 스택을 포함한다. 몇몇 실시예에서는, 도전성 마스크는 마스크를 형성하기 위해 사용된 하나 이상의 재료가 전기를 전도할 수 있도록 크롬, 은, 알루미늄 또는 유전층 스택을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 마스크는 광을 최소한도로 반사하여 흑색으로 나타나도록 광의 간섭을 일으키도록 구성된 이동불가능한(예컨대, 정적) 간섭 소자이다. 이 광학층은 ITO/Cr, ITO/Mo, ITO/Ti, Cr, Mo, Ti 또는 유사한 속성을 갖는 다른 재료로 형성될 수 있다. 유전층은 전형적으로 SiO2 또는 다른 유전체 재료로 형성되며, 반사기는 전형적으로 알루미늄, 크롬 또는 다른 금속 재료로 형성된다.
전기적으로 도전성 재료를 포함하도록 마스크를 제조하고 원하는 수평 및/또는 수직열 전극에 적절하게 배치된 연결부를 사용함으로써, 마스크를 사용하여 수평열 전극 또는 수직열 전극의 저항을 감소시킬 수 있다. 예컨대, 항상 흑색을 표시하도록 구성된 도전성 마스크를 복수의 간섭 변조기를 포함하는 어레이에 사용하면, 이 도전성 마스크를 수평열 및/또는 수직열로 정렬된 디스플레이 소자에 신호를 전달하기 위해 어레이에 사용되는 수평열 전극 및/또는 수직열 전극의 저항을 감소키기 위한 도전층으로도 사용할 수 있다. 본 실시예에서, 통로는 지지대(212)를 위한 리세스를 제공하기 위해 유전층(226)에 형성되었으므로 도전성 마스크의 일부인 제2 반사층(222)에 연결할 수 있다. 도전성 마스크를 활용하기 위한 다른 많은 가능한 실시예가 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 마스크가 제1 도전층(218)과 제2 도전층(222)을 포함하는 몇몇 실시예에서, 도전층 모두를 전기적 버스로 사용할 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 도전층 모두를 동일한 전기적 버스의 일부로 사용할 수 있다. 다른 실시예에서, 도전층들을 개별 전기적 버스의 일부로 각각 사용할 수 있다.
도 18 내지 도 22는 전극에 전기적으로 병렬 연결부를 제공하기 위한 간섭 변조기의 도전성 마스크에 대한 여러 실시예를 나타낸 것이다. 전술한 바와 같이 도 17에 도시된 실시예에 대해 앞서 설명한 바와 같은 유사한 기술을 사용하여 이 실시예들을 제조할 수 있다. 도 18 내지 도 22에 도시된 도전성 마스크는 변조하는 소자에 전압을 인가하기 위한 하나 이상의 전기적으로 병렬 연결부를 제공하는 이동불가능한 간섭 소자로 구성되어 있다. 도 18 은 미소 기전 시스템 기기의 단면도로서, 마스크로 된 양쪽 층과 이동가능한 기계적 막 사이에 전기적으로 병렬 연결부가 형성되어 있는 도전성 마스크의 일실시예를 나타낸 것이다. 도 18에서, 마스크는 제1 반사층(218)과 제2 반사층(222)을 포함한다. 마스크는 대각선 영역으로 표시된 바와 같이, 기계적 막(210), 간섭 변조기의 전극 중 하나의 일부에 대한 전기적으로 병렬 연결부를 형성한다. 제1 반사층(218)은 커넥터(229)에 의해 제2 반사층(222)에 전기적으로 연결되어 있다. 지지대(212)는 도전성 재료, 예컨대 본 명세서에 기술된 도전성 재료중 하나로 만들어지며, 제2 반사층(222)에 연결되어 있다. 전기적 분리대(228)는 지지대(212)와 전극 반사층(204)을 전기적으로 절연시킨다. 지지대(212)는 제1 반사층(218)과 제2 반사층(222)이 기계적 막(210)과 함께 전기적으로 병렬 연결부를 형성하도록 이동가능한 기계적 막(210)에 연결되어 있다.
도 19는 미소 기전 시스템 기기의 단면도로서, 마스크로 된 두 개의 도전층과 이동불가능한 전극층 사이에 전기적으로 병렬 연결부가 형성되어 있는 도전성 마스크의 일실시예를 나타낸 것이다. 제1 반사층(218)과 제2 반사층(222)은 대각선 영역으로 표시된 바와 같이 전극 반사층(204)에 대한 전기적 병렬 연결부를 형성한다. 제1 반사층(218)은 커넥터(231)에 의해 제2 반사층(222)에 전기적으로 연결되어 있고, 커넥터(231)는 또한 제1 반사층(218)과 제2 반사층(222)을 전극 반사층(204)에도 연결한다. 전기적 분리대(228)는 지지대(212)와 전극 반사층(204)을 전기적으로 절연시킨다.
도 20은 미소 기전 시스템 기기의 단면도로서, 마스크로 된 제1 반사층과 이동가능한 기계적 막(210) 사이에 전기적으로 병렬 연결부가 형성되어 있는 도전성 마스크의 일실시예를 나타낸 것이다. 마스크로 된 제1 반사층(218)은 지지대(212)를 통해 뻗어 있는 도전성 커넥터(234)에 의해 기계적 막(210)에 전기적으로 연결되어 있다. 연결부(234)는 비도전성 재료로 형성된 전기적 분리대(232)에 의해 마스크의 제2 반사층(222)과 지지대(221)로부터 분리되어 있다. 전기적 분리대(228)는 지지대(212)와 전극 반사층(204)을 절연시킨다. 지지대(212)가 도전성 재료로 형성되지 않는 일실시예에서는, 지지대(212)를 주위의 도전성 재료와 전기적으로 절연시키기 위한 전기적 분리대(232) 및 전기적 분리대(228)가 불필요할 수 있다. 본 실시예에서, 제1 반사층(218)만이 기계적 막(210)에 대한 전기적으로 병렬 연결부를 형성한다.
도 21은 미소 기전 시스템 기기의 단면도로서, 마스크로 된 제1 반사층 및 제2 반사층과 이동가능한 기계적 막(210) 사이에 전기적으로 병렬 연결부가 형성되어 있는 도전성 마스크의 일실시예를 나타낸 것이다. 본 실시예는 제1 반사층(218)이 전기적 커넥터(238)에 의해 제2 반사층(222)에 연결되어 있는 것을 제외하고는 도 20에 도시된 실시예와 유사하다. 제1 반사층(218)과 제2 반사층(222)은 전기적 커넥터(236)에 의해 기계적 막(210)에 전기적으로 연결되어, 도전성 마스크의 양쪽 층과 기계적 막(210) 사이에 전기적 병렬 연결부를 형성한다. 본 실시예에서, 지지대(212)는 도전성 재료로 형성되어 있지 않으며, 명료함을 위해 도시하긴 했지만, 지지대(212)와 주위의 도전성 재료를 전기적으로 절연할 필요가 없을 수 있다.
도 22는 미소 기전 시스템 기기의 단면도로서 대각선 영역으로 나타낸 바와 같이, 마스크로 된 제1 반사층(218)과 전극층(204) 사이에 전기적으로 병렬 연결부가 형성되어 있는 도전성 마스크의 일실시예를 나타낸 것이다. 망상선(cross-hatched) 영역으로 나타낸 바와 같이, 마스크로 된 제2 반사층(222)과 이동가능한 기계적 막(210) 사이에 다른 전기적으로 병렬 연결부가 형성되어 있다. 도 22에서, 제1 전기적 병렬 연결부는, 마스크로된 제1 반사(218)을 전기적 커넥터(240)로 전극층(204)에 전기적으로 연결하여 형성된다. 전기적 분리대(228)는 전극층(204)과 도전성의 지지대(212)를 절연시킨다. 전기적 분리대(233)은 전기적 커넥터(240)를 마스크로 된 제2 반사층(222)와 절연시킨다. 제2 전기적 병렬 연결부는 기계적 막(210)에 연결된 지지대(212)에 마스크로 된 제2 반사층(222)을 연결하여 형성된다.
도 23a 및 도 23b는 디스플레이 기기(2040)의 일실시예를 나타낸 시스템 블록도이다. 디스플레이 기기(2040)는, 예컨대, 휴대 전화기일 수 있다. 그러나, 텔레비전이나 휴대용 미디어 플레이어와 같이 디스플레이 기기(2040)와 동일한 구성품이나 약간 변형된 것도 디스플레이 기기의 여러 가지 형태의 예에 해당한다.
디스플레이 기기(2040)는 하우징(2041), 디스플레이(2030), 안테나(2043), 스피커(2045), 입력 기기(2048), 및 마이크(2046)를 포함한다. 하우징(2041)은 일반적으로 사출 성형이나 진공 성형을 포함하여 해당 기술분야에서 잘 알려진 여러 가지 제조 공정 중 어느 것에 의해서도 제조될 수 있다. 또한, 하우징(2041)은, 한정되는 것은 아니지만, 플라스틱, 금속, 유리, 고무, 및 세라믹 또는 이들의 조합을 포함하여 여러 가지 재료 중 어느 것으로도 만들어질 수 있다. 일실시예에서, 하우징(2041)은 분리가능한 부분(도시되지 않음)을 포함하고, 이 분리가능한 부분은 다른 색깔이나 다른 로고, 그림 또는 심볼을 가진 다른 분리가능한 부분으로 교체될 수 있다.
본 예의 디스플레이 기기(2040)의 디스플레이(2030)는, 여기서 개시한 쌍안정(bi-stable) 디스플레이를 포함하여, 여러 가지 디스플레이 중 어느 것이어도 무방하다. 다른 실시예에서, 디스플레이(2030)는, 상술한 바와 같은, 플라즈마, EL, OLED, STN LCD, 또는 TFT LCD 등과 같은 평판 디스플레이와, 해당 기술분야에서 당업자에게 잘 알려진 바와 같은, CRT나 다른 튜브 디스플레이 기기 등과 같은 비평판 디스플레이를 포함한다. 그러나, 본 실시예를 설명하기 위해, 디스플레이(2030)는 여기서 설명하는 바와 같이 간섭 변조기 디스플레이를 포함한다.
예시된 디스플레이 기기(2040)의 일실시예에서의 구성요소가 도 23b에 개략적으로 도시되어 있다. 도시된 예의 디스플레이 기기(2040)는 하우징(2041)을 포함하고, 적어도 부분적으로 하우징 내에 배치되어 있는 구성요소들을 추가로 포함할 수 있다. 예컨대, 일실시예에서, 본 예의 디스플레이 기기(2040)가 송수신기(2047)와 연결된 안테나(2043)를 포함하는 네트워크 인터페이스(2027)를 포함할 수 있다. 송수신기(2047)는 프로세서(2021)에 연결되어 있고, 프로세서(2021)는 컨디셔닝 하드웨어(conditioning hardware)(2052)에 연결되어 있다. 컨디셔닝 하드웨어(2052)는 신호를 고르게 하도록(예컨대, 신호를 필터링하도록) 구성될 수 있다. 컨디셔닝 하드웨어(2052)는 스피커(2045)와 마이크(2046)에 연결되어 있다. 프로세서(2021)는 입력 기기(2048)와 드라이버 컨트롤러(2029)에도 연결되어 있다. 드라이버 컨트롤러(2029)는 프레임 버퍼(2028)와 어레이 드라이버(2022)에 연결되어 있고, 어레이 드라이버는 디스플레이 어레이(2030)에 연결되어 있다. 전원(2050)은 예시된 디스플레이 기기(2040)의 특정 설계에 따라 요구되는 모든 구성요소에 전력을 공급한다.
네트워크 인터페이스(2027)는 예시된 디스플레이 기기(2040)가 네트워크를 통해 하나 이상의 기기들과 통신할 수 있도록 안테나(2043)와 송수신기(2047)를 포함한다. 일실시예에서, 네트워크 인터페이스(2027)는 프로세서(2021)의 부담을 경감하기 위해 어느 정도의 처리 능력을 가질 수도 있다. 안테나(2043)는 신호를 송수신하는 것으로서, 해당 기술분야의 당업자에게 알려진 어떠한 안테나라도 무방하다. 일실시예에서, 안테나는 IEEE 802.11(a), (b), 또는 (g)를 포함하여 IEEE802.11 표준에 따라 RF 신호를 송수신한다. 다른 실시예에서, 안테나는 블루투스 표준에 따라 RF 신호를 송수신한다. 휴대 전화기의 경우, 안테나는 CDMA, GSM, AMPS 또는 무선 휴대폰 네트워크를 통한 통신에 사용되는 공지의 다른 신호를 수신하도록 설계된다. 송수신기(2047)는 안테나(2043)로부터 수신한 신호를, 프로세서(2021)가 수신하여 처리할 수 있도록 전처리한다. 또한, 송수신기(2047)는 프로세서(2021)로부터 수신한 신호를, 안테나(2043)를 통해 본 예의 디스플레이 기기(2040)로부터 전송될 수 있도록 처리한다.
다른 실시예에서, 송수신기(2047)를 수신기로 대체할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 네트워크 인터페이스(2027)는 프로세서(2021)로 전송될 이미지 데이터를 저장하거나 생성할 수 있는 이미지 소스로 대체될 수 있다. 예컨대, 이미지 소스는 이미지 데이터를 담고 있는 DVD나 하드디스크 드라이브일 수도 있고, 이미지 데이터를 생성하는 소프트웨어 모듈일 수도 있다.
프로세서(2021)는 일반적으로 본 예의 디스플레이 기기(2040)의 전반적인 동작을 제어한다. 프로세서(2021)는 네트워크 인터페이스(2027)나 이미지 소스로부터 압축된 이미지 데이터 등을 수신하여, 이를 본래의 이미지 데이터 또는 본래의 이미지 데이터로 처리될 수 있는 포맷으로 가공한다. 그런 다음, 프로세서(2021)는 가공된 데이터를 드라이버 컨트롤러(2029)나 저장을 위한 프레임 버퍼(2028)로 보낸다. 전형적으로, 본래의 데이터는 이미지 내의 각 위치에 대한 이미지 특성을 나타내는 정보를 말한다. 예컨대, 그러한 이미지 특성은 컬러, 채도, 명도(그레이 스케일 레벨)를 포함할 수 있다.
일실시예에서, 프로세서(2021)는 마이크로컨트롤러, CPU, 또는 예시된 디스플레이 기기(2040)의 동작을 제어하는 논리 유닛을 포함한다. 일반적으로, 컨디셔닝 하드웨어(2052)는, 스피커(2045)로 신호를 보내고 마이크(2046)로부터 신호를 받기 위해, 증폭기와 필터를 포함한다. 컨디셔닝 하드웨어(2052)는 예시된 디스플레이 기기(2040) 내의 별도의 구성요소일 수도 있고, 또는 프로세서(2021)나 다른 구성요소 내에 통합되어 있을 수도 있다.
드라이버 컨트롤러(2029)는 프로세서(2021)에 의해 생성된 본래의 이미지 데이터를 이 프로세서(2021)로부터 직접 또는 프레임 버퍼(2028)로부터 받아서, 이를 어레이 드라이버(2022)에 고속으로 전송하기에 적합한 포맷으로 재구성한다. 구체적으로, 드라이버 컨트롤러(2029)는 디스플레이 어레이(2030)를 가로질러 스캐닝하기에 적합한 시간 순서를 가지도록 본래의 이미지 데이터를 래스터(raster)와 같은 포맷을 가진 데이터 흐름으로 재구성한다. 그런 다음, 드라이버 컨트롤러(2029)는 재구성된 정보를 어레이 드라이버(2022)로 보낸다. 종종 액정 디스플레이의 컨트롤러 등과 같은 드라이버 컨트롤러(2029)가 독립형 집적 회로(stand-alone IC)로서 시스템 프로세서(2021)와 통합되기도 하지만, 이러한 컨트롤러는 여러 가지 방법으로 구현될 수 있다. 이러한 컨트롤러는 프로세서(2021)에 하드웨어 또는 소프트웨어로서 내장될 수도 있고, 또는 어레이 드라이버(2022)와 함께 하드웨어로 완전히 통합될 수도 있다.
전형적으로, 어레이 드라이버(2022)는 드라이버 컨트롤러(2029)로부터 재구성된 정보를 받아서, 이 비디오 데이터를 디스플레이의 x-y 행렬의 픽셀들로부터 이어져 나온 수 백 때로는 수 천 개의 리드선에 초당 수 회에 걸쳐 인가되는 병렬의 파형 세트로 변환한다.
일실시예에서, 드라이버 컨트롤러(2029), 어레이 드라이버(2022), 및 디스플레이 어레이(2030)는 여기서 기술한 어떠한 형태의 디스플레이에 대해서도 적합하다. 예컨대, 일실시예에서, 드라이버 컨트롤러(2029)는 종래의 디스플레이 컨트롤러 또는 쌍안정 디스플레이 컨트롤러(예컨대, 간섭 변조기 컨트롤러)이다. 다른 실시예에서, 어레이 드라이버(2022)는 종래의 드라이버 또는 쌍안정 디스플레이 드라이버(예컨대, 간섭 변조기 디스플레이)이다. 일실시예에서, 드라이버 컨트롤러(2029)는 어레이 드라이버(2022)와 통합되어 있다. 그러한 예는 휴대폰, 시계 및 다른 소형 디스플레이와 같은 고집적 시스템에서는 일반적인 것이다. 또 다른 실시예에서, 디스플레이 어레이(2030)는 전형적인 디스플레이 어레이 또는 쌍안정 디스플레이 어레이(예컨대, 간섭 변조기 어레이를 포함하는 디스플레이)이다.
입력 기기(2048)는 사용자로 하여금 예시된 디스플레이 기기(2040)의 동작을 제어할 수 있도록 한다. 일실시예에서, 입력 기기(2048)는 쿼티(QWERTY) 키보드나 전화기 키패드 등의 키패드, 버튼, 스위치, 터치 스크린, 압력 또는 열 감지 막을 포함한다. 일실시예에서, 마이크(2046)는 예시된 디스플레이 기기(2040)의 입력 기기이다. 기기에 데이터를 입력하기 위해 마이크(2046)가 사용되는 경우에, 예시된 디스플레이 기기(2040)의 동작을 제어하기 위해 사용자는 음성 명령을 제공할 수 있다.
전원(2050)은 해당 기술분야에서 잘 알려진 다양한 에너지 저장 기기를 포함할 수 있다. 예컨대, 일실시예에서, 전원(2050)은 니켈-카드뮴 전지나 리튬-이온 전지와 같은 재충전가능한 전지이다. 다른 실시예에서, 전원(2050)은 재생가능한 에너지원, 커패시터, 또는 플라스틱 태양 전지와 태양 전지 도료를 포함하는 태양 전지이다. 다른 실시예에서, 전원(2050)은 콘센트로부터 전력을 공급받도록 구성된다.
몇몇 구현예에서는, 상술한 바와 같이, 전자 디스플레이 시스템 내의 여러 곳에 위치될 수 있는 드라이버 컨트롤러의 제어를 프로그래머블하게 구성할 수 있다. 어떤 경우에는, 어레이 드라이버(2022)의 제어를 프로그래머블하게 구성할 수도 있다. 해당 기술분야의 당업자라면 임의의 수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 구성요소로도 상술한 최적화 상태를 구현할 수 있고, 또 여러 가지 다양한 구성으로 구현할 수도 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다.
이상의 설명에서는 여러 가지 실시예에 적용된 본 발명의 신규한 특징을 보여주고, 설명하고 또 지적하였지만, 본 발명의 사상으로부터 이탈하지 않는 범위 내에서 당업자가 예시된 기기 또는 공정의 상세한 구성이나 형태로부터 다양하게 생략하고 대체하고 변경하는 것이 가능하다는 것을 알아야 한다. 본 발명의 권리범위는 상술한 설명보다는 첨부된 청구범위에 의해 정해진다. 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경은 그 범위에 포함되어야 한다.

Claims (27)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치되고, 데이터를 디스플레이하는 활성 영역 및 비활성 영역을 포함하며, 이동가능한 반사층 및 고정된 부분 반사층을 포함하는 광 변조 소자로서, 상기 이동가능한 반사층 및 상기 고정된 부분 반사층의 적어도 일부는 상기 활성 영역에 배치되고, 상기 이동가능한 반사층은 상기 광 변조 소자에 인가되는 전압에 대한 응답으로 구동 상태와 비구동 상태 사이에서 이동하도록 구성되는, 광 변조 소자; 및
    상기 광 변조 소자의 상기 활성 영역으로부터 이격되어 있고, 상기 광 변조 소자의 상기 비활성 영역을 마스킹하도록 배치되어 상기 비활성 영역으로부터 반사되는 광을 최소화하는 전기적으로 도전성의 마스크로서, 상기 마스크는 상기 광 변조 소자에 전기적으로 연결되어 상기 광 변조 소자에 전압을 인가하기 위한 하나 이상의 전기적 경로를 제공하고, 상기 마스크는 고정된 반사층 및 상기 고정된 반사층과의 사이에 층을 두고 이격된 고정된 부분 반사층을 포함하는, 마스크
    를 포함하는 기전 기기(electromechanical device).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마스크의 고정된 반사층 및 고정된 부분 반사층은 크롬, 알루미늄, 및 은 중에서 하나 이상을 포함하는, 기전 기기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마스크의 고정된 반사층 및 고정된 부분 반사층 사이의 층은 유전층을 포함하는, 기전 기기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마스크는 간섭적으로 광을 변조하는 필름 스택을 포함하는, 기전 기기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 마스크는, 상기 비활성 영역 내의 구조물 및 광이 입사하는 상기 광 변조 소자 사이에 배치되어, 상기 구조물로부터 반사되는 광을 최소화하는, 기전 기기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 마스크는 상기 활성 영역으로부터 옆으로 오프셋되어 있어서 광이 상기 이동가능한 반사층의 적어도 일부분으로 전파되는, 기전 기기.
  7. 제1항에 있어서,
    복수의 광 변조 소자들 사이의 수평 절개부(row cut)은 상기 비활성 영역에 배치되어 있는, 기전 기기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광 변조 소자의 이동가능한 반사층 및 고정된 부분 반사층 사이의 지지대는 상기 비활성 영역에 위치하는, 기전 기기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 이동가능한 반사층의 구부러지는 영역은 상기 비활성 영역에 위치한 지지대와 연결되어 있는, 기전 기기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 비활성 영역은 상기 기기 내의 인접한 광 변조 소자의 이동가능한 반사층 사이의 영역을 포함하는, 기전 기기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 마스크가 흑색을 나타내도록 구성되어 있는, 기전 기기.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 마스크가 흑색 이외의 컬러를 나타내도록 구성되어 있는, 기전 기기.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 광 변조 소자와 통신하도록 구성되고, 이미지 데이터를 처리하는 프로세서; 및
    상기 프로세서와 통신하는 메모리 디바이스
    를 더 포함하는 기전 기기.
  14. 제13항에 있어서,
    하나 이상의 신호를 상기 광 변조 소자에 전송하는 구동 회로, 및 상기 구동 회로에 상기 이미지 데이터의 적어도 일부를 전송하도록 구성된 컨트롤러를 더 포함하는 기전 기기.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 프로세서에 상기 이미지 데이터를 전송하도록 구성된 이미지 소스 모듈을 더 포함하고,
    상기 이미지 소스 모듈은 수신기, 송수신기, 및 송신기 중 하나 이상을 포함하는.
    기전 기기.
  16. 제13항에 있어서,
    입력 데이터를 수신하고, 상기 입력 데이터를 상기 프로세서에 전송하도록 구성된 입력 기기를 더 포함하는 기전 기기.
  17. 기판;
    상기 기판 상에 배치되고, 인가된 전압에 대한 응답으로 이동하는 이동가능한 반사층을 포함하는 광 변조 소자; 및
    상기 광 변조 소자의 비활성 영역에 배치되고 상기 비활성 영역으로부터 반사되는 광을 최소화하는, 전기적으로 도전성의 마스킹 수단(masking means)으로서, 상기 마스킹 수단은 상기 광 변조 소자로부터 이격되어 있고, 고정된 제1 반사층 및 상기 제1 반사층과의 사이에 층을 두고 이격된 고정된 제2 반사층을 포함하고, 상기 마스킹 수단은 상기 광 변조 소자에 전기적으로 연결되어 상기 광 변조 소자에 전압을 인가하기 위한 하나 이상의 전기적 경로를 제공하는, 마스킹 수단
    을 포함하는 광학 기기.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 마스킹 수단의 고정된 제1 반사층 및 고정된 제2 반사층은 크롬, 알루미늄, 및 은 중에서 하나 이상을 포함하는, 광학 기기.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 마스킹 수단의 고정된 제1 반사층 및 고정된 제2 반사층 사이의 층은 유전층을 포함하는, 광학 기기.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 마스킹 수단은 간섭적으로 광을 변조하는 필름 스택을 포함하는, 광학 기기.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 마스킹 수단은, 상기 비활성 영역 내의 구조물 및 광이 입사하는 상기 광 변조 소자 사이에 배치되어, 상기 구조물로부터 반사되는 광을 최소화하는, 광학 기기.
  22. 제17항에 있어서,
    상기 광 변조 소자는 활성 영역을 포함하고,
    상기 마스킹 수단은 상기 활성 영역으로부터 옆으로 오프셋되어 있어서, 광이 상기 이동가능한 반사층의 적어도 일부분으로 전파될 수 있는, 광학 기기.
  23. 디스플레이 기기로서,
    활성 영역 및 상기 활성 영역으로부터 옆으로 오프셋되어 있는 하나 이상의 비활성 영역을 포함하는 광 변조 소자로서, 상기 광 변조 소자는 상기 광 변조 소자에 인가되는 전압에 응답하여 이동하는 이동가능한 반사층을 더 포함하고, 상기 이동가능한 반사층의 적어도 일부는 상기 활성 영역에 배치되는, 광 변조 소자; 및
    상기 하나 이상의 비활성 영역으로부터 반사되는 광을 최소화하기 위해 배치되는, 전기적으로 전도성인 마스크로서, 상기 마스크는 상기 광 변조 소자에 전기적으로 연결되어 상기 광 변조 소자에 전압을 인가하기 위한 하나 이상의 전기적 경로를 제공하고, 정적 간섭 변조기를 포함하는, 마스크
    를 포함하는 디스플레이 기기.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 정적 간섭 변조기는 고정된 반사층, 고정된 부분 반사층, 및 상기 고정된 반사층과 상기 고정된 부분 반사층에 의해 정의되는 간섭 캐비티를 포함하는, 디스플레이 기기.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 디스플레이 기기 내의 복수의 광 변조 소자 사이의 수평 절개부는 상기 비활성 영역에 배치되는, 디스플레이 기기.
  26. 제23항에 있어서,
    상기 이동가능한 반사층의 구부러진 영역은 지지대에 연결되어 있고, 상기 비활성 영역에 위치하는, 디스플레이 기기.
  27. 제23항에 있어서,
    상기 비활성 영역은, 상기 디스플레이 기기 내의 인접한 광 변조 소자의 이동가능한 반사층들 사이의 영역을 더 포함하는, 디스플레이 기기.
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