KR101209094B1

KR101209094B1 - 컬러 필터가 포함된 공간 광 변조기 어레이를 구비한디스플레이 기기

Info

Publication number: KR101209094B1
Application number: KR1020050087710A
Authority: KR
Inventors: 윌리엄 제이. 쿠밍스
Original assignee: 퀄컴 엠이엠에스 테크놀로지스, 인크.
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2005-09-21
Publication date: 2012-12-11
Also published as: US8437070B2; US20120026176A1; US7710632B2; US20100245975A1; US20060077512A1; MXPA05009406A; KR20060089611A; TW200627041A; CA2516578A1; KR20120114206A; BRPI0503865A; SG155986A1; KR101227622B1; AU2005203431A1; EP1640767A1; EP2256537A1; TWI388914B; JP2006099070A; US8054528B2

Abstract

상이한 투과 스펙트럼을 갖는 컬러 필터를, 동일한 반사 스펙트럼을 각각 갖는 변조기 소자의 어레이 상에 선택적으로 배치함으로써, 각각의 변조기 소자와 컬러 필터에 대한 반사 스펙트럼이 생성된다. 일실시예에서, 어레이를 구성하는 변조기 소자는 각각의 변조기 소자가 다중의 반사율 라인을 포함하는 반사 스펙트럼을 갖도록 동일한 공정에 의해 제조된다. 적색, 녹색, 및 청색 등의 다중의 컬러에 대응하는 컬러 필터는, 각각의 변조기 소자에 대하여 원하는 범위의 파장을 필터링하여 출력하고 다중의 컬러 어레이를 제공하도록, 각각의 변조기 소자와 선택적으로 결합될 수 있다. 변조기 소자는 동일한 공정에 의해 제조되기 때문에, 각각의 변조기 소자는 실질적으로 동일하고, 선택된 변조를 구동시키고 구동 해제시키기 위하여 공통의 전압 레벨이 이용될 수 있다.

디스플레이 소자, 컬러 필터, 캐비티, 가시광 파장, 반사 표면

Description

컬러 필터가 포함된 공간 광 변조기 어레이를 구비한 디스플레이 기기{DISPLAY DEVICE HAVING AN ARRAY OF SPATIAL LIGHT MODULATORS WITH INTEGRATED COLOR FILTERS}

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 디스플레이되는 데이터의 프레임의 일례를 나타낸 것이다.

도 5b는 도 5a의 프레임을 기록하는데 이용될 수 있는 수평열 신호 및 수직열 신호에 대한 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 7은 3세트의 변조기 소자를 갖는 간섭 변조기 어레이를 개략적으로 나타낸 것으로서, 변조기 소자의 각각의 세트는 대응하는 갭 거리를 갖는다.

도 8은 실질적으로 모든 간섭기 소자가 실질적으로 동일한 갭 거리를 갖는 간섭 변조기의 일실시예를 개략적으로 나타낸 것이다.

도 9는 갭 거리 d₀가 대략 1㎛인 간섭 변조기 소자로부터의 반사 스펙트럼의 예를 나타내는 그래프이다.

도 10a 내지 10d는 본 명세서에 개시된 실시예들에 적용가능한 간섭 변조기 소자로부터의 다양한 반사 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.

도 11a 및 11b는 간섭 변조기 소자의 어레이와 컬러 필터의 어레이를 포함하여 구성되는 디스플레이 기기의 예시적 실시예를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 12는 본 명세서에서 설명하는 실시예에 적용가능한 3개의 예시적인 컬러 필터 재료의 세트에 대한 투과 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.

도 13a-13d는 도 10a-10d에 대응하는 간섭 변조기 소자와 컬러 필터를 결합시켰을 때의 반사 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.

도 14는 본 명세서에서 설명하는 실시예에 적용가능한 유전체 층을 갖는 간섭 변조기 소자를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 15는 본 명세서에서 설명하는 실시예에 적용가능한 간섭 변조기 소자의 어레이를 구비한 디스플레이 기기의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 16a 및 16b는 복수의 간섭 변조기를 포함하여 구성되는 시각 디스플레이 기기의 실시예를 보여주는 시스템 블록도이다.

본 발명은 미소 기전 시스템(MEMS)에 관한 것이며, 더 상세하게는 간섭 변조기에 관한 것이다.

미소 기전 시스템(MEMS: Microelectromechanical systems)은 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 각각의 컬러에 대응하는 컬러 필터를 갭 거리가 거의 동일한 변조기 소자와 결합시킴으로써, 간섭 변조기 소자의 구조를 패터닝하지 않고도, 채도가 높은 컬러 라인을 포함하는 반사 스펙트럼을 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.

본 발명의 실시예는 공간 광 변조기의 어레이를 포함하는 디스플레이 기기를 제공한다. 각각의 공간 광 변조기는 개별적으로 어드레싱될 수 있는데, 이에 따라 광의 적어도 하나의 파장에 대하여 실질적으로 반사성을 갖는 제1 상태와, 광의 적어도 하나의 파장에 대해 실질적으로 비반사성을 갖는 제2 상태 사이에서, 공간 광 변조기의 전환이 가능하게 된다. 본 발명의 디스플레이 기기는 컬러 필터의 어레이를 포함한다. 각각의 컬러 필터는 대응하는 공간 광 변조기로부터 반사되는 광이 통과하도록 배치된다. 각각의 컬러 필터는 대응하는 공간 광 변조기의 적어도 하나의 파장을 실질적으로 통과시킨다.

본 발명의 실시예에서, 공간 광 변조기는 간섭 변조기를 포함하며, 이 간섭 변조기는 고정된 표면과 이 고정된 표면에 거의 평행한 이동가능한 표면을 포함한다. 제1 상태에서, 상기 이동가능한 표면은 상기 고정된 표면으로부터 이 고정된 표면에 대해 거의 수직인 방향으로 제1 거리만큼 이격되어 있다. 제2 상태에서, 상기 이동가능한 표면은 상기 고정된 표면으로부터 이 고정된 표면에 대하여 거의 수직인 방향으로 제2 거리만큼 이격되어 있다. 상기 제1 거리는 상기 제2 거리와 상이하다. 본 발명의 실시예에서, 상기 제1 거리 및 상기 제2 거리 중 하나는 거의 0(영)이다. 본 발명의 실시예에서, 각각의 상기 공간 광 변조기에 대한 상기 제1 거리는 서로 유사하다. 본 발명의 실시예에서, 각각의 상기 공간 광 변조기에 대한 상기 제2 거리는 서로 유사하다. 본 발명의 실시예에서, 상기 공간 광 변조기 어레이는 둘 이상의 서브세트로 이루어지며, 각 서브세트의 공간 광 변조기들은 동일한 제1 거리와 동일한 제2 거리를 갖는다.

본 발명의 실시예에서, 공간 광 변조기의 적어도 하나의 파장은 광대역의 파장 영역(예컨대, 백색광)을 포함한다. 본 발명의 실시예에서, 공간 광 변조기의 적어도 하나의 파장은 둘 이상의 컬러를 포함하는 협대역 파장 영역을 포함한다. 본 발명의 실시예에서, 공간 광 변조기의 적어도 하나의 파장은 단일 컬러로 된 광(예컨대, 적색 광, 녹색 광, 또는 청색 광)을 포함한다. 본 발명의 실시예에서, 상기 하나 이상의 파장이 1차 광을 포함하지만, 다른 실시예에서는 상기 하나 이상의 파장이 2차광, 3차광, 4차광, 또는 5차광을 포함한다.

본 발명의 일실시예는 복수의 디스플레이 소자와 컬러 필터를 포함한다. 각각의 디스플레이 소자는 고정된 표면과 이동가능한 표면을 가지며, 이 고정된 표면과 이동가능한 표면 사이에는 각각의 디스플레이 소자로부터 반사되는 광이 다중 라인을 포함하는 파장 스펙트럼을 가질 정도로 충분히 큰 캐비티가 형성된다. 컬러 필터는 하나 이상의 디스플레이 소자와 결합되고 컬러 필터를 통과하는 파장의 범위를 갖도록 구성된다. 디스플레이 영역은 컬러 필터를 통과하는 광을 사용자가 볼 수 있도록 구성되어 있다.

본 발명의 다른 실시예는 사람이 눈으로 볼 수 있는 파장의 범위 내에서 다중 라인을 출력하도록 구성된 간섭 변조기를 제공한다. 이 간섭 변조기는, 부분 반사 표면과; 상기 간섭 변조기로부터 출력된 광이 상기 다중 라인를 포함하는 스펙트럼을 가지기에 충분히 큰 갭을 사이에 두고 상기 부분 반사 표면과 대향하여 위치된 반사 표면과; 소정 범위에 속하는 광 파장만을 통과시키도록 구성된 필터를 포함하고, 상기 필터는 상기 부분 반사 표면과 상기 반사 표면 중 적어도 하나로부터 반사되는 광을 수광하고 필터를 통과시켜 관찰자 쪽으로 전달되도록 위치된다.

본 발명의 다른 실시예는 기기를 제조하는 방법을 제공한다. 이 방법은 디스플레이 소자의 어레이를 제조하는 단계; 컬러 필터를 제조하는 단계; 및 컬러 필터를 결합시키는 단계를 포함한다. 상기 디스플레이 소자의 어레이를 제조하는 단계에서, 각각의 디스플레이 소자는 고정된 표면과 이동가능한 표면을 포함하며, 이 고정된 표면과 이동가능한 표면 사이에 캐비티를 형성한다. 이 캐비티는 각각의 디스플레이 소자로부터 반사되는 광이 다중 라인을 포함하는 반사 스펙트럼을 가지 도록 충분히 크게 설정된다. 상기 컬러 필터를 제조하는 단계에서, 컬러 필터는 소정 범위의 파장이 통과되도록 구성된다. 상기 컬러 필터를 결합시키는 단계는, 사용자가 상기 컬러 필터를 통과한 광을 볼 수 있도록, 적어도 하나의 디스플레이 소자에 컬러 필터를 결합시킨다.

본 발명의 다른 실시예는, 부분 반사 표면; 반사 표면; 상기 부분 반사 표면과 상기 반사 표면 사이에 위치하는 유전체 층; 및 상기 부분 반사 표면과 상기 반사 표면 사이에 형성된 갭을 포함하고, 갭 거리는 상기 부분 반사 표면과 상기 반사 표면 사이의 거리이고, 상기 유전체 층의 두께는, 변조기가 폐쇄 상태일 때 가시광 파장의 넓은 범위에 걸쳐 간섭이 일어나지 않도록 하여 변조기가 가시광을 반사하도록 충분히 얇게 설정되며, 변조기가 개방 상태일 때 상기 갭 거리는 변조기에서 상쇄 간섭에 의해 가시광의 반사가 실질적으로 일어나지 않도록 충분히 크게 되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 기기를 제공한다.

본 발명의 다른 실시예는 간섭 변조기를 제조하는 방법을 제공한다. 이 방법은 부분 반사 표면을 제조하는 단계; 반사 표면을 제조하는 단계; 및 상기 부분 반사 표면과 상기 반사 표면의 사이에 유전체 층을 배치하는 단계를 포함하고, 갭 거리는 상기 부분 반사 표면과 상기 반사 표면 사이의 거리로 규정되고, 상기 유전체 층의 두께는, 상기 간섭 변조기가 폐쇄 상태일 때 가시광 파장의 넓은 범위에 걸쳐 간섭이 일어나지 않도록 하여 상기 간섭 변조기가 가시광을 반사하도록, 충분히 얇게 하고, 상기 갭 거리는 상기 간섭 변조기가 개방 상태일 때 간섭 변조기에서 상쇄 간섭에 의해 가시광의 반사가 실질적으로 일어나지 않도록, 충분히 크게 한다.

본 발명의 다른 실시예는, 간섭 변조기의 어레이; 및 하나 이상의 컬러 필터를 포함하며, 상기 간섭 변조기는 투명 도전체층과 부분 반사성을 갖는 층을 포함하는 부분 반사 표면; 반사 표면; 상기 부분 반사 표면과 상기 반사 표면 사이에 배치되는 유전체 층; 및 상기 부분 반사 표면과 상기 반사 표면 사이에 형성되며, 상기 간섭 변조기의 각각이 1차 녹색 광을 중심으로 하고 1차 청색 광과 1차 적색 광의 적어도 일부를 포함하는 반사율 라인을 포함하는 반사 스펙트럼을 갖도록 선택되는 크기를 갖는 갭을 포함하고, 하나 이상의 컬러 필터가 상기 반사 표면으로부터 반사되는 광을 수광하고 이 수광한 광이 컬러 필터를 통과하여 사용자를 향하도록 배치된 디스플레이 기기를 제공한다.

본 발명의 다른 실시예는 디스플레이 기기를 제조하는 방법을 제공한다. 이 방법은 부분 반사 표면, 반사 표면, 상기 부분 반사 표면과 상기 반사 표면 사이에 배치되는 유전체 층, 및 상기 부분 반사 표면과 상기 반사 표면 사이에 형성되는 갭을 포함하여 각각 구성되는 간섭 변조기의 어레이를 제조하는 단계로서, 상기 갭의 크기는 각각의 간섭 변조기가 1차 녹색 광을 중심으로 하고 1차 청색 광과 1차 적색 광의 적어도 일부를 포함하는 반사율 라인을 포함하는 반사 스펙트럼을 갖도록 선택되는, 간섭 변조기의 어레이를 제조하는 단계; 적색 파장, 녹색 파장, 및 청색 파장 중 하나 이상을 포함하도록 선택된 파장의 범위 내에서 광을 통과시키는 하나 이상의 컬러 필터를 제조하는 단계; 및 상기 반사 표면으로부터 반사되는 광을 수광하고, 이 수광된 광이 컬러 필터를 통과하여 사용자를 향하도록 상기 컬러 필터를 위치시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예는 디스플레이 기기를 제공한다. 이 디스플레이 기기는, 반사 표면; 부분 반사 표면; 및 상기 부분 반사 표면과 상기 반사 표면 사이에 배치되며, 상기 디스플레이 기기가 작동 상태인 경우 반사율 라인이 가시광의 1차 적색 파장 및 2차 청색 파장 부근에 있도록 충분히 큰 두께를 갖는 유전체 층을 포함한다.

본 발명의 다른 실시예는 간섭 변조기를 제공한다. 이 간섭 변조기는, 반사 표면; 부분 반사 표면을 포함하는데, 상기 반사 표면과 상기 부분 반사 표면이 서로에 대해 이동 가능하게 되어, 상기 간섭 변조기에 대해 개방 상태와 폐쇄 상태를 제공하고, 상기 부분 반사 표면과 상기 반사 표면 사이에 배치되며, 상기 간섭 변조기가 폐쇄 상태에 있는 경우 대략 370㎚ 및 대략 730㎚에서 반사율 라인을 생성하도록 충분히 큰 두께를 갖는 유전체 층을 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 광을 부분적으로 반사하는 수단; 광을 반사하는 수단; 및 다중 라인 중에서 사람의 눈에 의한 관찰을 위한 다중 라인들 중 소정의 하나만을 필터링하는 수단을 포함하고, 상기 광을 부분적으로 반사하는 수단과 상기 광을 반사하는 수단이 다중 라인을 포함하는 반사율 스펙트럼을 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 간섭 변조기를 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 광을 변조하는 변조 수단으로서, 상기 변조 수단으로부터 반사된 광이 다중 라인을 포함하는 파장 스펙트럼을 갖도록 구성된 변조 수단; 및 상기 다중 라인 중에서 사람의 눈으로 관찰하기 위한 하나의 라인만을 필터링하는 필터링 수단을 포함하는 디스플레이 기기를 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 제1 상태에서는 가시광 파장의 넓은 범위에 걸쳐 간섭이 일어나지 않도록 하여 가시광이 반사되고, 제2 상태에서는 상쇄 간섭에 의해 가시광의 반사가 실질적으로 일어나지 않도록, 광을 간섭적으로 변조하는 변조 수단; 및 상기 제1 상태와 상기 제2 상태 사이에서 변조 수단을 전환하는 전환 수단을 포함하는 디스플레이 기기를 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 1차 녹색 파장을 중심으로 하고 1차 청색 파장과 1차 적색 파장의 적어도 일부를 포함하는 반사율 라인을 포함하는 반사 스펙트럼을 가지고, 광을 변조하는 변조 수단; 및 상기 변조 수단으로부터의 광을 수광하도록 배치되어 컬러 필터링을 행하는 컬러 필터링 수단을 포함하는 디스플레이 기기를 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 제1 상태와 제2 상태를 가지며, 상기 제2 상태에서, 가시광의 1차 적색 파장 및 2차 청색 파장의 부근에 스펙트럼 라인을 갖는 광이 반사되도록 광을 변조하는 변조 수단; 상기 변조 수단을 제1 상태와 제2 상태 사이에서 전환시키는 전환 수단을 포함하는 디스플레이 기기를 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 디스플레이 기기를 작동시키는 방법에 있어서, 디스플레이 소자의 어레이를 제공하는 단계로서, 각각의 디스플레이 소자가 고정된 표면과 이동가능한 표면을 포함하고, 각각의 디스플레이 소자로부터 반사되는 광이 다중 라인을 포함하는 반사 스펙트럼을 가지도록 충분히 큰 캐비티를 고정된 표면과 이동가능한 표면 사이에 형성되도록 하여, 상기 디스플레이 소자의 어레이를 제공하는 단계; 상기 디스플레이 소자의 어레이 상에서 광을 수광하는 단계; 및 각각의 디스플레이 소자의 광 경로에 배치된 컬러 필터를 따라 각각의 디스플레이 소자로부터 반사되는 광을 필터링하는 단계를 포함하는, 디스플레이 기기를 작동시키는 방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 디스플레이 기기를 작동시키는 방법에 있어서, 광원으로부터 나오는 광을 수광하여, 광의 적어도 일부분이 부분 반사 표면을 통과하도록 하고, 상기 광원으로부터 나오는 광이 반사 표면으로부터 반사되도록 하며, 상기 부분 반사 표면과 상기 반사 표면 사이에 광학적 캐비티가 형성되어 있는, 광원으로부터 나오는 광을 수광하는 단계; 가시광 파장의 넓은 범위에 걸쳐 간섭이 일어나지 않도록 하여 가시광이 상기 디스플레이로부터 반사되도록, 상기 부분 반사 표면과 상기 반사 표면 사이의 거리를 설정하는 단계; 상기 캐비티 내에서 광의 상쇄 간섭이 일어나도록 하여 상기 디스플레이로부터 가시광이 실질적으로 반사되지 않도록, 상기 부분 반사 표면과 상기 반사 표면 사이의 거리를 재설정하는 단계를 포함하는, 디스플레이를 작동시키는 방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 디스플레이를 작동시키는 방법에 있어서, 전환가능한 광학적 공진 캐비티를 포함하는 디스플레이로부터 광을 반사하여, 반사된 광의 파장 스펙트럼이 1차 녹색 광을 중심하고 하며 1차 청색 광과 1차 적색 광의 적어도 일부를 포함하도록 된 스펙트럼 라인을 포함하도록 하여, 광을 반사하는 단계; 및 디스플레이의 일부로부터 방사되는 광의 파장을 선택적으로 변경하도록, 반사된 광을 필터링하는 단계를 포함하는 디스플레이를 작동시키는 방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 복수의 공진 광학 캐비티를 구비하는 디스플레이 기기를 작동시키는 단계로서, 하나 이상의 공진 광학 캐비티를, 이 공진 광학 캐비티로부터 반사되는 광이 가시광의 1차 적색 광 및 2차 청색 파장 주변에 스펙트럼 라인을 갖도록 하는 상태로 설정하는 단계; 및 하나 이상의 공진 광학 캐비티가 상이한 광학 캐비티 길이와 상이한 반사율 스펙트럼을 갖도록, 상기 하나 이상의 광학 캐비티를 전환시키는 단계를 포함하는, 디스플레이 기기를 작동시키는 방법을 제공한다.

다른 실시예도 가능하다. 예컨대, 다른 실시예에서, 간섭 변조기 외의 다른 유형의 광 변조 소자(예컨대, 다른 유형의 MEMS 또는 MEMS가 아닌 시스템, 반사성 또는 비반사성 구조)를 이용할 수 있다.

상이한 투과 스펙트럼을 갖는 컬러 필터를, 동일한 반사 스펙트럼을 각각 갖는 변조기 소자의 어레이에 선택적으로 배치함으로써, 각각의 변조기 소자와 각각의 컬러 필터에 대하여 반사 스펙트럼이 생기게 된다. 일실시예에서, 변조기 소자 어레이 내의 변조기 소자는 각각의 변조기 소자가 다중의 반사율 라인을 포함하는 반사 스펙트럼을 갖도록, 동일한 처리 공정에 의해 제조된다. 적색, 녹색, 및 청색 등과 같은 다중의 컬러에 대응하는 컬러 필터는, 각각의 변조기 소자에 대하여 소정 범위의 파장을 필터링하여 출력하고 다중의 컬러 어레이를 제공하기 위하여, 변조기 소자와 선택적으로 결합될 수 있다. 변조기 소자는 동일한 처리 공정에 의해 제조되기 때문에, 각각의 변조기 소자는 실질적으로 동일하며, 선택되는 변조를 활성화 및 비활성화하기 위해 공통의 전압 레벨을 이용할 수 있다.

이하의 상세한 설명은 본 발명의 구체적인 실시예에 관한 것이다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 다른 방법과 방식으로 구현될 수 있다. 이하의 설명에서, 도면이 참조되는데, 전체 도면에 걸쳐 동일한 부분에 대해 동일한 번호가 사용된다. 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, 본 발명은 예컨대, 이동전화기, 무선 기기, 개인 휴대용 정보 단말기(PDA), 손에 들고 다니거나 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 구현이 가능하며 또는 이들 전자 기기에 결합시켜서 구현하는 것도 가능한데, 다만 이들 기기에 한정되는 것은 아니다. 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 어레이를 포함하여 구성된다. 각각의 간섭 변조기는, 적어도 하나의 치수가 가변적인 공진 광학 캐비티를 형성하도록 서로 가변적이고 제어 가능한 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 포함 한다. 좌측에 있는 간섭 변조기(12a)에서는, 이동 가능하고 반사성이 높은 층(13a)이 부분적으로 반사하는 고정된 층(16a)으로부터 소정의 거리만큼 이격된 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 패터닝하여, 이하에서 설명하는 바와 같이, 디스플레이의 수평열 전극(row electrode)을 형성할 수 있다. 이동가능한 층(13a, 14b)은 포스트(18)와 이 포스트들 사이에 개재된 희생 재료의 표면에 침적된 금속층(들)으로 된 일련의 병렬 스트립(수평열 전극 16a, 16b에 수직하는)으로 형성될 수 있다. 희생 재료를 에칭하여 제거하면, 변형 가능한 금속층이 에어갭(19)에 의해 고정된 금속층으로부터 이격된다. 변형 가능한 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(13a)과 층(16a) 사이에 캐비티(19)가 그대로 존재하게 되어, 변형 가능한 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 충 전되어, 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 5b는 디스플레이 응용분야에서 간섭 변조기 어레이를 이용하기 위한 방법 및 시스템의 일례를 보여준다. 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 동 일한 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, 5a 및 5b는 도 2의 3x3 어레이 상에서 디스플레이 프레임을 생성하기 위한 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 -V_bias로 설정하고 해당하는 수평열은 +△V로 설정한다. 각각의 전압은 -5볼트 및 +5볼트에 대응할 수 있다. 픽셀을 해방시키기 위해서는, 해당하는 수직열은 +V_bias로 설정하고 해당하는 수평열은 동일한 값의 +△V로 설정하여, 픽셀 양단의 전위차가 0(영)볼트가 되도록 한다. 수평열의 전압이 0(영)볼트로 되어 있는 수평열에서는, 수직열이 +V_bias이든 -V_bias이든 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 픽 셀을 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 작동 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 3개의 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 변형 가능한 층(34)에 매달려 있다. 이 실시예는, 반사 재료(14)에 대한 구조적 설계와 재료는 광학 특성에 대해 최적화될 수 있고, 변형 가능한 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.

예로 든 공간 광 변조기 어레이는 변조기 소자를 개별적으로 어드레싱될 수 있으며, 상이한 반사 및 투과 특성을 이용하여 선택된 변조기 소자를 적어도 두 가지 상태 사이에서 전환할 수 있다. 일부 실시예에서, 광 변조 어레이 내의 각각의 공간 광 변조기는 대응하는 적어도 하나의 파장을 반사 특성인 "온" 상태로부터 비반사 특성인 "오프" 상태로 전환하도록 최적화될 수 있다. 광 변조기 어레이 내의 이러한 변조기들은 전자 디스플레이 기기의 흑백 또는 컬러 중 하나를 표현하는 픽셀에 사용할 수 있다.

일실시예에서, 간섭 변조기는 고정된 표면과, 이 고정된 표면에 거의 평행한 이동가능한 표면을 포함한다. 반사성의 "온" 상태에서, 이동가능한 표면은 고정된 표면에 대해 거의 수직인 방향으로 고정된 표면으로부터 제1 거리만큼 이격되어 있다. 비반사성의 "오프" 상태에서, 이동가능한 표면은 고정된 표면에 대해 거의 수직인 방향으로 고정된 표면으로부터 제2 거리만큼 이격되어 있다. 제1 거리와 제2 거리는 상이하다.

일실시예에서, 흑백 디스플레이의 반사성의 "온" 상태는 백색의 가시광을 생성하도록 합해지는 복수의 파장을 반사하고, "오프" 상태는 복수의 파장에 대해 실 질적으로 비반사성이다. 컬러 디스플레이의 경우, 각각의 변조기에 대한 반사성의 "온" 상태는 특정의 대응하는 컬러(에컨대, 적색, 녹색, 및 청색)에 대응하는 하나 이상의 파장을 반사한다.

일실시예로서, 작동 상태에서 변조기 소자에 의해 반사되는 컬러는 주로 유전체 층의 광 경로 길이에 의해 결정되는데, 이러한 광 경로 길이는 근사적으로 유전체 재료의 굴절률에 유연체층의 두께를 곱한 것에 대응한다. 일반적으로, 유전체 층과 에어 갭에 대해 원하는 컬러를 얻기 위해 필요한 두께는 고정된 층과 이동가능한 층에 사용되는 재료에 따라 달라진다. 따라서, 본 명세서의 실시예에서 언급되는 유전체 층과 에어 갭의 두께는 예시적이다. 이러한 두께는 특정의 변조기 소자의 유전 특성과 그 외 다른 특성들을 고려하여 선택된 특정의 재료에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 변조기 소자에 다른 유전체 재료를 사용하면, 광 경로 길이를 변경할 수 있으며, 변조기 소자에 의해 반사되는 컬러도 변경할 수 있다. 일실시예에서, 변조기 소자의 고정된 층은 인듐주석산화물(ITO)로 이루어진 투명한 도전체층, 크롬(Cr)으로 이루어진 부분 반사층, 알루미늄(Al)으로 이루어진 반사층, 이산화규소(SiO₂)를 주요 성분으로 하는 유전체 스택을 포함한다.

간섭 변조기 어레이의 일실시예에서, 컬러 디스플레이는 3개 세트의 변조기 소자를 이용하여 만들어지며, 변조기 소자로 된 각각의 세트는 상이한 갭 거리를 가짐으로써 대응하는 컬러를 전환한다. 예컨대, 도 7에 개략적으로 도시된 바와 같이, 컬러 디스플레이에 사용하기 위한 간섭 변조기의 어레이(110)는 복수의 변조 기 소자를 포함하며, 각각의 변조기 소자는 고정된 표면(112)과, 이동가능한 표면(114)을 포함한다. 고정된 표면(112)과 이동가능한 표면(114)의 사이에는 갭이 형성되며, 갭 거리는 고정된 표면(112)과 이동가능한 표면(114) 사이의 거리에 해당한다. 간섭 변조기 어레이(110)는 이 간섭 변조기 어레이의 후속하는 처리를 위하여 평평한 표면을 갖는 평탄화 층을 더 포함한다.

도 7의 실시예에서, 간섭 변조기의 어레이는 3개의 변조기 소자(120, 122, 124)를 포함하여 구성된다. 각각의 변조기 소자(120, 122, 124)는 이들 소자를 조합하여 3개의 컬러를 제공하도록 하기 위하여 서로 다른 컬러를 반사하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 변조기 소자 120은 제1 컬러만을 반사하도록 구성될 수 있고, 변조기 소자 122는 제2 컬러만을 반사하도록 구성될 수 있으며, 변조기 소자 124는 제3 컬러만을 반사하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1, 제2, 및 제3 컬러는 적색, 녹색, 및 청색이며, 다른 실시예에서, 제1, 제2, 및 제3 컬러는 청록색, 자홍색, 및 노란색이다.

도 7의 실시예에서, 제1 갭 거리 d₁은 제1 변조기 소자(120)가 제1 컬러(예컨대, 적색)에 대해서는 실질적으로 반사성을 갖도록 설정되고, 제2 및 제3 컬러에 대해서는 비반사성을 갖도록 설정된다. 제2 변조기 소자(122)의 경우, 이동가능한 표면(144)과 고정된 표면(112) 사이의 거리는 제2 갭 거리 d₂ 와 0(영) 부근 사이에서 선택적으로 전환된다. 도 7의 실시예에서, 제2 갭 거리 d₂ 는 제2 변조기 소자(122)가 제2 컬러(예컨대, 녹색)에 대해서는 실질적으로 반사성을 가지고, 제1 및 제3 컬러에 대해서는 비반사성을 갖도록 설정된다. 제3 변조기 소자(124)의 경우, 이동가능한 표면(114)과 고정된 표면(112) 사이의 거리는 제3 갭 거리 d₃와 0(영) 부근 사이에서 선택적으로 전환된다. 도 7의 실시예에서, 제3 갭 거리 d₃는 제3 변조기 소자(124)가 제3 컬러(예컨대, 청색)에 대해서는 실질적으로 반사성을 가지며, 제1 및 제2 컬러에 대해서는 비반사성을 갖도록 설정된다.

해당 기술분야의 당업자라면 잘 알 수 있는 바와 같이, 예컨대 간섭 변조기 어레이(110)와 같은 다중 컬러 변조기 어레이의 제조에는, 3개의 변조기 소자(120, 122, 124)의 고정된 표면(112)과 이동가능한 표면(114) 사이의 서로 3개의 갭 거리(3개의 컬러, 예컨대 적색, 녹색, 및 청색에 대응함)를 형성하도록, 3개의 마스크를 이용하여 희생층을 패터닝하는 과정을 포함한다. 또한, 평평하지 않은 후면 구조체(back structure)를 이용하여 변조기 소자의 기계적 구조를 구축하게 되면, 변조기 소자의 부정합 및 기울어짐이 생길 가능성이 높아진다. 3개의 상이한 갭 거리를 이용하여 변조기 소자를 제조하게 되면, 복잡할 뿐만 아니라, 채도가 선명한 전범위의 컬러 재현(즉, 컬러 시스템 내에서 재현가능한 컬러 세트)이 어려워진다. 예컨대, 적색 파장의 광을 반사하도록 설정된 갭 거리를 갖는 변조기 소자는, 변조기 소자에 의해 반사되는 컬러의 채도를 높이는 추가의 마스킹 처리 단계를 이용하여 제조될 수 있다. 따라서, 일부 실시예에서, 다중 컬러 변조기 어레이를 제조하는 공정은 서로 다른 갭 거리를 갖는 변조기 소자로 이루어진 다중 컬러 어레이를 제작하는 과정을 포함하며, 다중 컬러 어레이의 컬러 재현 범위를 향상시키기 위한 추가의 단계를 필요로 한다.

도 8은 간섭 변조기의 어레이(1100)에 대한 일실시예를 개략적으로 나타낸 것으로서, 여기서 실질적으로 모든 변조기 소자(1110)는 실질적으로 동일한 갭 거리 d₀을 갖는다. 갭 거리 d₀은 변조기 소자(1110)로부터 반사되는 대부분의 광이 스펙트럼의 가시광 영역에서 선택된 범위의 파장에 포함되도록 선택된다. 예컨대, 일부 실시예에서, 갭 거리 d₀은 대략 1㎛이다. 이 갭 거리 d₀은 여러 개의 피크를 포함하는 반사 스펙트럼을 생성하도록 선택된다.

도 9는 갭 거리 d₀이 대략 1㎛인 변조기 소자(1110)로부터 반사되는 스펙트럼의 예를 나타내는 그래프이다. 본 실시예에서, 변조기 소자(1110)로부터 반사되는 광량은 입사광의 거의 20%-25% 수준이다. 도 9의 그래프에서, 수평축은 예시한 변조기 소자(1110)로부터 반사되는 광의 파장을 나타내며, 수직축은 예시한 변조기 소자(1110)로부터의 반사율을 나타낸다. 도 9의 그래프에 도시된 바와 같이, 변조기 소자(1110)의 반사 스펙트럼은 대략 430나노미터, 525나노미터, 및 685나노미터에서 3개의 반사율 피크(reflectivity peaks)를 갖는다. 따라서, 변조기 소자(1110)는 3개의 반사율 라인(간단히 나타내면, "라인")을 포함하는 반사 스펙트럼을 갖는다고 할 수 있으며, 하나의 라인은 반사율에서의 하나의 피크이다. 특히, 도 9에 도시된 반사 스펙트럼은 제1 라인(910), 제2 라인(920), 및 제3 라인(930)을 포함한다. 다른 실시예에서, 변조기 소자(1110)의 고정된 표면과 이동가능한 표면 사이의 갭을 조절하면 3개 이상 또는 그 이하의 반사율 라인을 생성할 수 있 다. 예컨대, 일부 실시예에서, 선택된 범위의 파장은 컬러의 범위를 포함하기 때문에, 컬러의 범위와 관련하여 다중의 반사율 라인을 생성할 수 있다. 일부 실시예에서, 선택된 범위의 파장은 2개 이상의 컬러를 포함함으로써, 변조기 소자의 반사 스펙트럼이 2개 이상의 컬러의 각각과 관련된 적어도 하나의 반사율 라인을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 선택된 범위의 파장은 선택된 컬러의 광(예컨대, 적색 광, 녹색 광, 또는 청색 광)을 포함한다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 파장은 1차 광을 포함하고, 다른 실시예에서, 적어도 하나의 파장은 더 높은 차수(예컨대, 2차, 3차, 4차, 또는 5차)의 광을 포함한다. 일실시예에서, 상위 차수, 예컨대 6차의 컬러에서, 3개 내지 6개의 반사율 피크들이 모두 가시광 스펙트럼 내에 나타날 수 있다. 도 10a 내지 10d는 반사성 표면과 부분 반사성(semi-reflective) 표면 사이에 가변의 갭을 각각 갖는 변조기 소자로부터 반사되는 광의 예시적인 반사 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 도 10a 내지 10d는 각각 수직축이 반사율(R)을 나타내고, 수평축이 파장(λ)의 함수를 나타낸다. 도 10a 내지 10d에 도시된 바와 같이, 변조기 소자의 갭을 조정함으로써, 변조기 소자의 반사 스펙트럼이 하나 이상의 라인을 포함하도록 조정할 수 있다. 하나 이상의 라인에 대한 피크 반사율 파장도 조정이 가능하다.

도 10a 내지 10d에 표시된 점선은, 예컨대 컬러 필터에 의해 필터링되는 선택된 범위의 파장을 나타낸다. 일부 실시예에서, 선택된 파장의 범위는, 도 10a에 개략적으로 도시된 바와 같이, 대체로 광대역의 파장 영역(예컨대, 백색광)을 포함한다. 일부 실시예에서, 선택된 파장의 범위는 도 10b에 개략적으로 도시된 바와 같이, 선택된 파장에서 피크에 있는 단일의 라인을 갖는 광대역 파장 영역(예컨대, 1차 적색 광 또는 1차 녹색 광)을 포함한다. 일부 실시예에서, 선택된 파장의 범위는, 도 10c에 개략적으로 도시된 바와 같이, 상이한 컬러에 대응하는 복수의 라인을 갖는 광대역 파장 영역을 포함한다. 일부 실시예에서, 선택된 파장의 범위는, 도 10d에 개략적으로 도시된 바와 같이, 다양한 차수의 컬러에 대응하는 복수의 라인을 갖는 파장 영역을 포함한다. 다른 선택된 파장의 범위를 몇몇 다른 실시예에서 이용할 수도 있다.

도11a 및 11b는 간섭 변조기 소자(1210)의 어레이와 컬러 필터의 어레이(1220)를 포함하는 디스플레이 기기(1200)의 실시예를 개략적으로 나타낸다. 도 11a는 3개의 변조기 소자(1210A, 1210B, 1210C)와 3개의 컬러 필터(1220A, 1220B, 1220C)를 나타낸다. 도 11a 및 11b에 도시된 실시예에서, 각각의 변조기 소자(1210)는, 적어도 하나의 파장에 대해 변조기 소자(1210)가 실질적으로 반사성을 갖는 제1 상태와 적어도 하나의 파장에 대해 변조기 소자(1210)가 실질적으로 비반사성을 갖는 제2 상태 사이에서의 전환이 가능하도록 개별적으로 어드레싱될 수 있다. 도 11a 및 11b에 개략적으로 도시된 실시예에서, 각각의 변조기 소자(1210)가 동일한 갭 거리 d₀을 가짐으로써, 각각의 변조기 소자(1210)는 다른 변조기 소자(1210)가 갖는 파장과 동일한 적어도 하나의 파장을 전환시킬 수 있다.

각각의 컬러 필터(1220)는 대응하는 변조기 소자(1210)로부터 반사되는 광이 대응하는 컬러 필터(1220)를 통과하도록 배치된다. 도 11a에 개략적으로 도시된 실시예에서, 컬러 필터(1220)는 간섭 변조기 소자(1210)로 이루어진 어레이의 외면(1230)에 배치된다. 도 11b에 개략적으로 도시된 실시예에서, 컬러 필터(1220)는 외면(1230)의 내부에 배치되며, 간섭 변조기 소자(1210)의 어레이와 결합된다.

각각의 컬러 필터(1220)는, 선택된 범위의 파장만 실질적으로 통과시키고, 그 외의 다른 파장은 실질적으로 통과시키지 않는(예컨대, 반사되거나 흡수되는) 특성 투과 스펙트럼(characteristic transmittance spectrum)을 갖는다. 일부 실시예에서, 컬러 필터(1220)의 어레이는 3개의 서브세트로 된 컬러 필터(1220)를 포함한다. 제1 서브세트의 각각의 컬러 필터(1220)는 제1 투과 스펙트럼을 가지고, 제2 서브세트의 각각의 컬러 필터(1220)는 제2 투과 스펙트럼을 가지며, 제3 서브세트의 각각의 컬러 필터(1220)는 제3 투과 스펙트럼을 갖는다. 일부 실시예에서, 컬러 필터(1220)의 제1, 제2, 및 제3 서브세트는 적색 광, 녹색 광, 및 청색 광의 실질적인 투과율에 각각 대응하는 투과 스펙트럼을 갖는다. 다른 실시예에서, 컬러 필터(1220)의 제1, 제2, 및 제3 서브세트는 청록색 광, 자홍색 광, 및 노란색 광의 실질적인 투과율에 각각 대응하는 투과 스펙트럼을 갖는다. 따라서, 상이한 투과 스펙트럼을 갖는 컬러 필터(1220)를 변조기 소자(1210)에 배치함으로써, 갭 거리가 동일한 변조기 소자(1210)라도 상이한 반사 스펙트럼을 가질 수 있다. 따라서, 3개의 컬러(예컨대, 적색/녹색/청색 또는 청록색/자홍색/노란색)에 대응하는 컬러 필터(1220)를 갭 거리가 거의 동일한 변조기 소자(예컨대, 도 8, 11a, 및 11b에 개략적으로 도시된 변조기 소자)와 결합시킴으로써, 이러한 몇몇 실시예에서는 간섭 변조기 소자의 구조를 패터닝하지 않고도, 채도가 높은 3개의 컬러 라인을 포 함하는 반사 스펙트럼을 제공할 수 있다. 이러한 실시예에서는, 각각의 변조기 소자의 갭이 서로 거의 동일하기 때문에, 선택된 변조기 소자를 작동 및 해제시키기 위해 공통의 전압 레벨을 이용할 수 있다. 이에 따라, 변조기 소자간의 전압을 정합시키는 것이 간단해진다.

일부 실시예에서, 컬러 필터(1220)는 갭 거리가 상이한 변조기 소자(예컨대, 도 7에 개략적으로 도시된 변조기 소자)의 둘 이상의 세트에 결합된다. 각각의 세트에서 변조기 소자는 상이한 영역의 파장을 반사한다. 이러한 실시예에서, 컬러 필터(1220)는 변조기 소자와 /컬러 필터의 조합체의 반사 스펙트럼을 조정한다(예컨대, 조합체의 반사 스펙트럼에서 바람직하지 않은 끝부분이나 라인을 제거하는 등에 의해 조정한다). 예컨대, 변조기 소자의 각각의 세트가 적색 광에 대응하는 범위의 파장을 실질적으로 반사하는 반사성의 "온" 상태를 가지며, 다른 범위의 파장에 대해서는 비반사성을 갖는 실시예에서, 적색 광에 대한 투과 파장이 더 좁은 투과 스펙트럼을 갖는 컬러 필터는 변조기 소자의 반사성의 "온" 상태로부터 채도가 더 높은 적색 컬러를 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 컬러 필터가 갖는 투과율은 이 컬러 필터에 의해 실질적으로 투과되는 파장의 100% 미만이다. 이러한 실시예에서, 채도가 높은 컬러를 생성하기 위하여, 100% 미만의 투과율을 갖는 컬러 필터에 의해 디스플레이 전체의 밝기를 감소시키는 것이 허용된다.

도 12는 본 발명의 실시예에서 사용 가능한 컬러 필터의 세가지 재료의 예에 대한 투과 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 도 12에 도시된 컬러 필터의 예시적인 재료는, 미국 미주리주 롤라(Rolla)에 소재한 브루어 사이언스 스페시얼티 매터 리얼스(Brewer Science Specialty Materials)로부터 입수 가능한 안료 처리된 광감지성 컬러 필터 수지이다. 도 12에 나타낸 실선은 PSCBlue^®로 이루어진 1.2㎛ 두께의 막에 대한 투과 스펙트럼이고, 도 12의 점선은 PSCGreen^®으로 이루어진 1.5㎛ 두께의 막에 대한 투과 스펙트럼이며, 도 12의 일점쇄선은 PSCRed^®로 이루어진 1.5㎛ 두께의 막에 대한 투과 스펙트럼이다. 본 기술분야에 알려진, 색소 기반 다층 유전체 필터 또는 간섭 기반 다층 유전체 필터 등과 같은 유형의 컬러 필터를 본 명세서에 개시된 실시예에서 이용할 수 있다.

컬러 필터 재료의 두께는 원하는 투과율을 제공하도록 선택된다. 디스플레이 소자를 통과하여 투과되는 광을 생성하는데 백라이트 소스를 이용하는 투과형 디스플레이(예컨대, 액정 디스플레이)를 사용하는 경우, 광은 컬러 필터 재료를 한 번만 통과하게 된다. 반사형 디스플레이(예컨대, 반사성의 간섭 디스플레이)를 사용하는 경우, 광은 컬러 필터 재료를 두 번 통과하게 되는데, 한 번은 변조기 소자에 입사할 때이고, 다른 한 번은 변조기 소자로부터 출사할 때이다. 따라서, 반사형 디스플레이에 이용되는 컬러 필터 재료의 두께는 투과형 디스플레이에 이용되는 컬러 필터 재료가 갖는 두께의 대략 절반 정도인 것이 일반적이다. 본 기술분야에 알려진, 안료 처리된 다층 유전체 필터 또는 간섭 처리를 위한 유전체 필터 등과 같은 유형의 컬러 필터를 본 명세서에 개시된 실시예에서 이용할 수 있다.

도 10a-10d의 점선은 선택된 컬러 필터에 의해 실질적으로 통과되는 파장의 범위를 개략적으로 나타낸다. 도 14a-13d는 도 10a-10d에 대응하는 변조기 소자 (1210)와 상기 선택된 컬러 필터를 결합시킨 반사 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 도 10a-10d에 도시된 반사 스펙트럼에 대응하는 변조기 소자와 선택된 컬러 필터를 조합한 경우의 반사 스펙트럼은 변조기 소자(1210)의 반사 스펙트럼과 컬러 필터의 투과 스펙트럼을 합성한 것에 대응한다. 선택된 컬러 필터의 대역통과 특성에 의해, 변조기 소자(1210)는 디스플레이 기기의 픽셀에 개별의 컬러로서 기여할 수 있다.

도 11a 및 11b를 참조하여 보면, 각각의 변조기 소자(1210)는, 변조기 소자(1210)의 반사 스펙트럼이 예컨대 도 9 및 도 10d에 도시된 것과 같이 3개의 개별적인 반사 라인을 포함하기 위한 크기를 갖는 공통의 갭을 가질 수 있다. 일실시예에서, 이들 3개의 반사 라인은 각각 적색 파장, 녹색 파장, 또는 청색 파장에 대응한다. 이에 따라, 컬러 필터(1220)를 사용하지 않으면, 각각의 변조기 소자(1210)는 3개의 반사 라인을 포함하는 반사 스펙트럼을 가질 것이며, 각각의 변조기 소자(1210)는 "온" 상태에서 백색광을 반사할 것이다. 그러나, 컬러 필터(1220)를 추가함으로써, 변조기 소자(1210)는 자신들의 반사 스펙트럼을 바꾸기 위하여 변경될 수 있다. 예컨대, 각각의 컬러 필터(1220)는 적색 파장, 녹색 파장, 또는 청색 파장과 같은 소정 범위의 파장만을 통과시키도록 선택될 수 있다. 특히, 컬러 필터 1220A는 적색 범위의 파장만을 통과시키도록 선택될 수 있고, 컬러 필터 1220B는 녹색 범위의 파장만을 통과시키도록 선택될 수 있으며, 컬러 필터 1220C는 청색 범위의 파장만을 통과시키도록 선택될 수 있다. 따라서, 컬러 필터(1220A-1220C)를 추가함으로써, 각각의 간섭 변조기(1210)는 서로 다른 반사 스펙 트럼을 제공할 수 있다. 특히, 변조기 소자(1210A)는 컬러 필터(1220A)에 의해 선택된 청색 범위에서 하나의 반사 라인을 가지고, 변조기 소자(1210B)는 컬러 필터(1220B)에 의해 선택된 녹색 범위에서 하나의 반사 라인을 가지며, 변조기 소자(1210C)는 컬러 필터(1220C)에 의해 선택된 적색 범위에서 하나의 반사 라인을 갖는다.

일실시예에서, 각각의 변조기 소자는 선택된 투과 스펙트럼을 갖는 컬러 필터를 하나씩 포함한다. 또 다른 실시예에서, 복수의 변조기 소자는 단일의 컬러 필터를 공유함으로써, 복수의 변조기 소자의 출력이 각각 동일한 방식으로 필터링된다. 또 다른 실시예에서, 단일의 변조기 소자는 복수의 컬러 필터를 포함한다.

도 14는 본 명세서에 개시된 실시예에서 이용 가능한 간섭 변조기 소자(1300)를 개략적으로 나타낸다. 도 14의 실시예에서, 변조기 소자(1300)는 고정된 층(112)과, 이동가능한 층(114)을 포함한다. 본 실시예에서, 고정된 층(112)은 부분적으로 반사하는 부분 반사기(1340)를 형성하는 층상의 반사 표면을 포함한다. 이러한 부분 반사기(1340)상에 유전체 층(1310)이 형성된다. 일실시예에서, 부분 반사기(1340)는 크롬으로 이루어진 얇은 층과, 이산화규소로 이루어진 유전체 층(1310)을 포함한다. 다른 실시예에서, 부분 반사기(1340)와 유전체 층(1310)은 임의의 다른 적절한 재료를 포함하여 구성될 수 있다.

일부 실시예에서, 유전체 층(1310)에 대해 선택된 재료 및 치수에 따라, 변조기 소자(1300) 내의 광의 광 경로 길이가 변경되고, 이에 의하여 변조기 소자(1300)의 반사 스펙트럼이 조정된다. 본 명세서에 개시된 실시예에서는 유전체 층 (1310)에 대해 다양한 재료와 두께를 사용할 수 있다. 이하 더 상세히 개시하는 바와 같이, 변조기 소자(1300)의 광 경로 길이는 에어 갭의 두께를 변경함으로써 조정될 수 있다. 이와 다르게, 유전체 층(1310)의 두께 또는 재료를 변경함으로써 광 경로 길이를 변경할 수 있다.

일실시예에서, 변조기 소자의 유전체 층은 변조기 소자가 폐쇄 위치에 있을 때 변조기 소자에 입사하는 광이 상쇄 간섭되고 사용자가 봤을 때 변조기 소자가 흑색으로 보이도록 하기 위한 크기를 갖는다. 이러한 실시예에서, 유전체 층은 변조기 소자가 폐쇄 위치에 있을 때 적절한 상쇄 간섭을 제공하도록 대략 300Å 내지 700Å의 두께를 가질 수 있다.

일반적으로, 변조기 소자를 2가지 상태 사이에서 전환시키기 위한 전력은 고정된 층(112) 및 이동가능한 층(114)과 관련된 전기적으로 도전성을 갖는 부분들 사이의 커패시턴스(그 일부분)에 따라 달라지게 된다. 따라서, 갭 거리를 감소시킴으로써, 이들 표면들 사이의 커패시턴스가 감소하고, 전환 전력도 감소될 수 있으며, 하나 이상의 변조기 소자를 포함하는 디스플레이의 전체 소비 전력이 감소하게 된다. 도 14의 실시예에서, 유전체 층(1310)은 변조기 소자에 대해 원하는 광 경로 길이를 유지하면서, 에어 갭을 감소시킴으로써 변조기 소자가 폐쇄 상태에 있을 때 가시광이 상쇄 간섭되도록 하기 위하여, 700Å 이상의 크기를 갖는다. 따라서, 에어 갭을 작게 하여, 변조기 소자의 소비 전력을 감소시킬 수 있다.

도 14의 실시예에서, 유전체 층(1310)은 대략 2200Å 내지 2500Å의 두께를 가지며, 변조기 소자(1300)가 폐쇄 상태에 있을 때 이 변조기 소자의 반사 스펙트 럼이 1차 적색 광과 2차 청색 광 사이의 파장 범위가 되도록 조정할 수 있다. 이러한 파장 범위가 순수한 흑색이 아닌 이유는 이 파장 범위가 1차 적색 광의 끝부분을 포함하여 짙은 보라색이 되기 때문이다. 이러한 짙은 보라색은 충분히 흑색처럼 보이기 때문에 픽셀의 흑색 상태로서 이용될 수 있다. 그러나, 도 14에 개략적으로 도시된 것과 같은 일부 실시예에서, 변조기 소자(1300)는 1차 적색 광 및 2차 청색 광의 끝부분을 투과하지 않는 투과 스펙트럼을 갖는 컬러 필터(1320)를 포함한다. 이러한 실시예는 거의 순수한 흑색에 매우 가까운 변조기 소자(1300)의 비반사성 폐쇄 상태를 제공한다. 컬러 필터(1320)는 변조기 소자(1300)가 개방 상태일 때 선택된 범위의 파장만을 통과시키도록 선택될 수도 있다. 변조기 소자(1300)는 저용량의 커패시턴스를 제공할 수 있기 때문에, 더 얇은 유전체를 갖는 유사한 변조기 소자(1300)에 비해 소비 전력을 낮출 수 있다.

도 15는 본 명세서에 개시된 실시예에서 이용 가능한 간섭 변조기 소자(1410)의 어레이를 포함하는 디스플레이 기기의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸다. 본 실시예에서, 변조기 소자가 반사성의 "온" 상태일 때의 갭 거리는 변조기 소자가 비반사성의 "오프" 상태일 때의 갭 거리보다 짧다. 변조기 소자(1400)는 부분적으로 반사하는 층과 완전히 반사하는 층 사이에서 간섭 효과가 생기지 않을 정도로 충분히 얇아서, 변조기 소자가 "온" 상태에 있을 때, 동일한 세기를 갖는 광의 실질적으로 모든 파장을 반사하는 유전체 층을 포함한다. 일실시예에서, 이 유전체 층의 두께는 대략 100Å이다. 또 다른 실시예에서, 이 유전체 층의 두께는 대략 50Å 내지 200Å의 범위를 갖는다.

일실시예에서, 갭 거리 d₀은, 변조기 소자(1400)가 반사성의 "온" 상태에서 가시광에 대해 거의 100%의 반사율을 제공하도록 충분히 작게 설정된다. 이 반사율은 갭 거리가 더 큰 실시예에서보다 훨씬 더 큰 반사율이 될 수 있다. 따라서, 디스플레이 기기(1400)의 일부 실시예에 의하면, 향상된 반사율을 갖는 흑백 디스플레이를 제공할 수 있다. 상기 설명한 것과 동일한 방식으로 변조기 소자(1410)의 컬러 스펙트럼을 조정하기 위해 컬러 필터(1420)를 이용할 수 있다.

도 15의 실시예에서, 비반사성인 "오프" 상태에서의 갭 거리는 d₀보다 크며, 더 넓은 범위의 파장에 대해서는 반사하지 않도록 선택된다. 특히, 이 갭 거리에 의해, 변조기 소자(1410)의 고정된 표면과 이동가능한 표면 사이에서 변조기 소자(1410)가 "오프" 상태일 때 이 변조기 소자로부터 광이 실질적으로 반사되는 않도록, 광을 상쇄 간섭시키게 된다. 일실시예에서, "오프" 상태일 때의 갭 거리는 대략 500Å 내지 1200Å의 범위를 갖는다.

본 명세서에 개시된 일부 실시예에 의하면, 간섭 변조기 어레이의 거의 모든 변조기 소자에 대해 단일의 갭 거리를 이용하여 채도가 높은 컬러를 제공할 수 있다. 본 명세서에 개시된 일부 실시예에 의하면, 적색 파장에서 반사 라인을 가지도록 구성된 변조기 소자의 반사층에 대해 특별한 패터닝 처리 또는 마스킹 처리를 필요로 하지 않는다는 이점이 있다. 일부 실시예에 의하면, 가시광 스펙트럼의 바람직하지 않은 부분을 제거하는 조정을 행하기에 충분히 큰 갭 거리를 제공할 수 있다. 일부 실시예에 의하면, 넓은 범위의 가시광 파장을 거의 100% 반사하기에 충분히 작은 유전체 두께를 제공할 수 있다. 일부 실시예에 의하면, 저용량의 간섭 변조기 구조를 제공할 수 있다.

도 16a 및 16b는 디스플레이 기기(2040)의 실시예를 나타내는 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 비평 판 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 16b에 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 송 수신하는 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 재생 가능한 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.

본 발명의 다양한 실시예에 대하여 설명하였지만, 이들 실시예외의 다른 실시예도 가능하다. 예컨대, 다른 실시예에서, 간섭 변조기외의 다른 유형의 광변조 소자(예컨대, 다른 유형의 MEMS 또는 non-MEMS나, 반사성 또는 비반사성 구조)도 이용될 수 있다.

따라서, 본 발명이 특정의 실시예를 참조하여 설명되었지만, 이러한 설명은 본 발명의 예시일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 당업자라면 본 발명의 범위와 사상을 벗어남이 없이 다양한 변경과 응용이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.

본 발명은 각각의 컬러에 대응하는 컬러 필터를 갭 거리가 거의 동일한 변조기 소자와 결합시킴으로써, 간섭 변조기 소자의 구조를 패터닝 처리하지 않고도, 채도가 높은 컬러를 재현할 수 있다

Claims

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부분 반사 표면;

반사 표면;

상기 부분 반사 표면과 상기 반사 표면 사이에 위치하는 유전체 층; 및

상기 부분 반사 표면과 상기 반사 표면 사이에 형성되며, 상기 부분 반사 표면과 상기 반사 표면 사이의 거리에 해당하는 갭 거리를 가진 갭

을 포함하고,

상기 유전체 층의 두께는, 기기가 폐쇄 상태일 때 가시광 파장의 넓은 범위에 걸쳐 간섭이 일어나지 않도록 하여 상기 기기가 가시광을 반사하도록, 100Å 이하이며,

상기 갭 거리는, 상기 기기가 개방 상태일 때 상기 기기가 상쇄 간섭을 일으켜 가시광의 반사가 발생하지 않도록, 충분히 큰 거리를 갖는 것을 특징으로 하는 기기.
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제23항에 있어서,

컬러 필터를 더 포함하는 기기.
제25항에 있어서,

상기 컬러 필터는 소정 범위의 파장 내에서 광을 통과시키도록 구성되며,

상기 소정 범위의 파장은 적색 파장, 녹색 파장, 및 청색 파장 중 하나 이상을 포함하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 기기.
제23항에 있어서,

백색 광을 통과시키는 대역통과 필터를 더 포함하는 기기.
제23항에 있어서,

상기 상쇄 간섭은 상기 갭 거리가 500Å 내지 1200Å의 범위에 포함되는 경우에 발생하는 것을 특징으로 하는 기기.
간섭 변조기를 제조하는 방법에 있어서,

부분 반사 표면을 제조하는 단계;

반사 표면을 제조하는 단계; 및

상기 부분 반사 표면과 상기 반사 표면의 사이에 유전체 층을 위치시키는 단계

를 포함하며,

상기 부분 반사 표면과 상기 반사 표면 사이의 거리를 갭 거리로 정의하면,

상기 유전체 층의 두께는, 상기 간섭 변조기가 폐쇄 상태일 때 가시광의 파장의 더 큰 범위의 간섭이 생기지 않도록 하여 상기 간섭 변조기가 가시광을 반사하도록, 100Å 이하이며,

상기 갭 거리는, 상기 간섭 변조기가 개방 상태일 때 상기 변조기가 상쇄 간섭을 일으켜 가시광의 반사를 차단하도록, 충분히 큰 거리를 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 간섭 변조기 제조 방법.
제29항의 간섭 변조기 제조 방법에 의해 제조된 간섭 변조기.
간섭 변조기의 어레이; 및

하나 이상의 컬러 필터

를 포함하며,

상기 간섭 변조기는,

투명한 도전체 층과 부분 반사성을 갖는 층을 포함하는 부분 반사 표면;

반사 표면;

상기 부분 반사 표면과 상기 반사 표면 사이에 배치되는 유전체 층; 및

상기 부분 반사 표면과 상기 반사 표면 사이에 형성되며, 상기 간섭 변조기의 각각이 1차 녹색 파장을 중심으로 하고 1차 청색 파장과 1차 적색 파장의 적어도 일부를 포함하는 반사율 라인을 포함하는 반사 스펙트럼을 갖도록 선택된 크기의 갭

을 포함하고,

상기 하나 이상의 컬러 필터는 상기 반사 표면으로부터 반사되는 광을 수광하고 이 수신한 광이 상기 필터를 통과하여 시청 측을 향하도록 배치되고,

상기 유전체 층은 300Å 내지 1000Å 범위의 두께를 가지고, 상기 갭이 1400Å 내지 2000Å 범위의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 기기.
삭제
제31항에 있어서,

상기 하나 이상의 컬러 필터가 적색 필터, 청색 필터, 및 녹색 필터 중 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기기.
제31항에 있어서,

상기 하나 이상의 컬러 필터가 복수의 컬러 필터를 포함하고,

각각의 상기 컬러 필터가 하나 이상의 상기 간섭 변조기와 결합되는 것을 특징으로 하는 기기.
제31항에 있어서,

상기 하나 이상의 컬러 필터가 녹색 필터 및 적색 필터를 포함하고,

상기 녹색 필터는 적색 필터에 비해 광의 흡수성이 낮은 것을 특징으로 하는 기기.
제31항에 있어서,

상기 하나 이상의 컬러 필터가 녹색 필터와 청색 필터를 포함하고,

상기 녹색 필터는 상기 청색 필터에 비해 광 흡수성이 낮은 것을 특징으로 하는 기기.
제31항에 있어서,

상기 반사율 라인은 520㎚를 중심으로 하는 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 기기.
제31항에 있어서,

각각의 상기 간섭 변조기가 450㎚, 520㎚, 및 620㎚의 파장을 포함하는 광에 대해 40% 이상을 반사하는 반사 스펙트럼을 갖는 것을 특징으로 하는 기기.
제31항에 있어서,

각각의 상기 간섭 변조기의 갭 크기는 2000Å인 것을 특징으로 하는 기기.
기기를 제조하는 방법에 있어서,

부분 반사 표면, 반사 표면, 상기 부분 반사 표면과 상기 반사 표면 사이에 배치되는 유전체 층, 및 상기 부분 반사 표면과 상기 반사 표면 사이에 형성되는 갭을 포함하여 각각 구성되는 간섭 변조기의 어레이를 제조하는 단계;

적색 파장, 녹색 파장, 및 청색 파장 중 하나 이상을 포함하도록 선택된 파장의 범위 내에서 광을 통과시키는 하나 이상의 컬러 필터를 제조하는 단계; 및

상기 반사 표면으로부터 반사되는 광을 수광하고, 이 수광된 광이 상기 컬러 필터를 통과하여 시청 측을 향하도록 상기 컬러 필터를 위치시키는 단계

를 포함하고,

상기 갭의 크기는 각각의 상기 간섭 변조기가 1차 녹색 파장을 중심으로 하고 1차 청색 파장과 1차 적색 파장의 적어도 일부를 포함하는 반사율 라인을 구비하는 반사 스펙트럼을 갖도록 선택되며,

상기 유전체 층은 300Å 내지 1000Å 범위의 두께를 가지고, 상기 갭이 1400Å 내지 2000Å 범위의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 기기의 제조 방법.
제40항의 제조 방법에 의해 제조된 기기.
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폐쇄 상태에서 가시광 파장의 넓은 범위에 걸쳐 간섭이 일어나지 않도록 하여 가시광이 반사되도록 하고, 개방 상태에서 상쇄 간섭에 의해 가시광의 반사가 일어나지 않도록, 광을 간섭적으로 변조하는 변조 수단; 및

상기 폐쇄 상태와 상기 개방 상태 사이에서 상기 변조 수단을 전환하는 전환 수단

을 포함하고,

상기 변조 수단은 두께가 100Å 이하인 유전체 층을 포함하는 기기.
제55항에 있어서,

상기 변조 수단이,

부분 반사 표면;

상기 부분 반사 표면과 서로에 대해 이동 가능하게 되어 상기 개방 상태와 폐쇄 상태를 제공하는 반사 표면; 및

상기 부분 반사 표면과 상기 반사 표면 사이에 형성되며, 상기 부분 반사 표면과 상기 반사 표면 사이의 거리에 해당하는 갭 거리를 갖는 갭

을 포함하고,

상기 유전체 층은 상기 부분 반사 표면과 상기 반사 표면 사이에 배치되며,

상기 유전체 층의 두께가, 상기 폐쇄 상태에서 가시광 파장의 넓은 범위에 걸처 간섭이 일어나지 않도록 하여 가시광이 반사되도록 충분히 작게 설정되며, 상기 갭 거리는 상기 개방 상태에서 상쇄 간섭에 의해 가시광의 반사가 일어나지 않도록 충분히 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 기기.
제56항에 있어서,

상기 전환 수단이 하나 이상의 전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기기.
1차 녹색 파장을 중심으로 하고 1차 청색 파장과 1차 적색 파장의 적어도 일부를 포함하는 반사율 라인을 구비하는 반사 스펙트럼을 가지며, 광을 변조하는 변조 수단; 및

상기 변조 수단으로부터의 광을 수광하도록 배치되어 컬러 필터링을 수행하는 컬러 필터링 수단

을 포함하고,

상기 변조 수단은 두께가 300Å 내지 1000Å 범위인 유전체 층을 포함하는, 기기.
제58항에 있어서,

상기 변조 수단이 복수의 간섭 변조기를 포함하며,

상기 복수의 간섭 변조기가 각각,

투명한 도전체층과 부분 반사성 층을 포함하는 부분 반사 표면;

반사 표면; 및

상기 부분 반사 표면과 상기 반사 표면 사이에 형성되는 갭

을 포함하고,

상기 유전체 층은 상기 부분 반사 표면과 상기 반사 표면 사이에 배치되며,

상기 갭의 크기는 각각의 간섭 변조기가 1차 녹색 파장을 중심으로 하고 1차 청색 파장과 1차 적색 파장의 적어도 일부를 포함하는 반사율 라인을 구비하는 반사 스펙트럼을 갖도록 선택되는 것을 특징으로 하는 기기.
제59항에 있어서,

상기 컬러 필터링 수단이 상기 반사 표면으로부터 반사되는 광을 수광하도록 배치된 하나 이상의 컬러 필터를 포함하며,

상기 수광된 광이 상기 컬러 필터를 통과하여 시청 측을 향하도록 설정된 것을 특징으로 하는 기기.
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제55항 또는 제58항에 있어서,

상기 변조 수단과 전기적으로 연결되어, 이미지 데이터를 처리하는 프로세서; 및

상기 프로세서와 전기적으로 연결된 메모리 소자

를 더 포함하는 기기.
제64항에 있어서,

상기 변조 수단에 하나 이상의 신호를 전송하는 제1 컨트롤러; 및

상기 제1 컨트롤러에 상기 이미지 데이터의 적어도 일부를 전송하는 제2 컨트롤러

를 더 포함하는 기기.
제65항에 있어서,

상기 이미지 데이터를 상기 프로세서에 전송하는 이미지 소스 모듈을 더 포함하는 기기.
제66항에 있어서,

상기 이미지 소스 모듈이 수신기, 송수신기, 송신기 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기기.
제64항에 있어서,

입력 데이터를 수신하고 상기 입력 데이터를 상기 프로세서에 전달하는 입력 기기를 더 포함하는 기기.
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