KR101236432B1 - 디스플레이에서의 컬러를 조절할 수 있는 디스플레이 장치 및 이러한 디스플레이 장치의 제조 방법 - Google Patents

디스플레이에서의 컬러를 조절할 수 있는 디스플레이 장치 및 이러한 디스플레이 장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

디스플레이에서 컬러를 조절하는 방법 및 기기가 개시되어 있다. 일실시예에서, 디스플레이는 백색 광을 발생하는 스펙트럼 응답을 갖도록 형성된 간섭 디스플레이 소자를 포함한다. 일실시예에서, 발생된 백색 광은 표준화된 화이트 포인트를 특징으로 한다.

Description

디스플레이에서의 컬러를 조절할 수 있는 디스플레이 장치 및 이러한 디스플레이 장치의 제조 방법{METHOD AND DEVICE FOR MANIPULATING COLOR IN A DISPLAY}
본 발명의 기술분야는 미소 기전 시스템(MEMS: micro-electromechanical systems)에 관한 것이다.
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 디스플레이의 컬러를 조절하기 위해 각각의 컬러의 간섭 변조기의 출력을 합성할 수 있는 디스플레이 장치 및 이러한 디스플레이 장치의 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.
일실시예는 디스플레이 장치이다. 상기 디스플레이 장치는 복수의 간섭 변조기를 포함한다. 상기 복수의 간섭 변조기는 적색 광을 출력하도록 구성된 적어도 하나의 간섭 변조기와, 녹색 광을 출력하도록 구성된 적어도 하나의 간섭 변조기와, 청색 광을 출력하도록 구성된 적어도 하나의 간섭 변조기를 포함한다. 적색 광, 녹색 광 및 청색 광은 표준화된 화이트 포인트(a standardized white point)를 갖는 상기 출력 백색 광을 발생하기 위해 합성된다.
일실시예는 디스플레이 장치를 포함한다. 본 디스플레이 장치는 부분적으로 반사성의 표면으로부터 거리를 두고 위치되도록 구성된 반사 표면을 갖는 하나 이상의 디스플레이 소자를 포함한다. 하나 이상의 디스플레이 소자는 표준화된 화이트 포인트에 의해 특징지워지는 백색 광을 발생하도록 선택된다.
또 다른 실시예는 디스플레이 장치이다. 본 디스플레이 장치는 복수의 디스플레이 소자를 포함하며, 이 복수의 디스플레이 소자의 각각은 부분적으로 반사성의 표면으로부터 거리를 두고 위치되도록 구성된 반사 표면을 갖는다. 복수의 디스플레이 소자는 표준화된 화이트 포인트에 의해 특징지워지는 백색 광을 출력하도록 구성된다.
또 다른 실시예는 디스플레이를 제조하는 방법이다. 본 방법은 광을 출력하도록 구성된 하나 이상의 디스플레이 소자를 형성하는 단계를 포함한다. 디스플레이 소자를 형성하는 단계는 부분적으로 반사성의 표면과 이 부분적으로 반사성의 표면으로부터 거리를 두고 위치되도록 구성되는 반사 표면을 형성하는 단계를 포함한다. 하나 이상의 디스플레이 소자는 하나 이상의 디스플레이 소자에 의해 발생된 백색 광이 표준화된 화이트 포인트에 의해 특징지워지도록 형성된다.
또 다른 실시예는 디스플레이를 제조하는 방법이다. 본 방법은 광을 출력하도록 구성된 복수의 디스플레이 소자를 형성하는 단계를 포함한다. 복수의 디스플레이 소자의 각각은 부분적으로 반사성의 표면으로부터 거리를 두고 위치되도록 구성된 반사 표면을 포함한다. 상기 디스플레이 소자는 복수의 디스플레이 소자에 의해 발생된 백색 광이 표준화된 화이트 포인트에 의해 특징지워지도록 형성된다.
또 다른 실시예는 디스플레이 장치이다. 본 디스플레이 장치는 제1 컬러를 갖는 광을 선택적으로 반사하는 제1 수단을 포함한다. 상기 디스플레이 장치는 제2 컬러를 갖는 광을 선택적으로 반사하는 제2 수단을 더 포함한다. 상기 디스플레이 장치는 제3 컬러를 갖는 광을 선택적으로 반사하는 제3 수단을 더 포함한다. 제1, 제2 및 제3 수단의 반사된 광은 표준화된 화이트 포인트에 의해 특징지워지는 백색 광을 발생하기 위해 합성된다.
또 다른 실시예는 디스플레이 장치이다. 본 디스플레이 장치는 광을 반사하는 수단과 광을 부분적으로 반사하는 수단을 포함한다. 광을 반사하는 수단과 광을 부분적으로 반사하는 수단은 광을 변조하는 수단을 포함한다. 광 변조 수단은 표준화된 화이트 포인트에 의해 특징지워지는 백색 광을 간섭적으로 발생하도록 구성된다.
또 다른 실시예는 디스플레이 장치이다. 본 디스플레이 장치는 광을 반사하는 수단과 광을 부분적으로 반사하는 수단을 포함한다. 광을 반사하는 수단과 광을 부분적으로 반사하는 수단은 디스플레이를 위한 수단을 포함한다. 상기 디스플레이 수단은 표준화된 화이트 포인트에 의해 특징지워지는 백색 광을 출력하도록 구성된다.
여러 가지 실시예는 선택된 스펙트럼 속성을 갖는 백색 광을 발생하기 위해 형성되는 간섭 디스플레이 소자를 포함하는 디스플레이를 제공한다. 일실시예는 청록색과 황색 광을 반사하도록 구성되는 간섭 변조기를 이용하여 백색 광을 발생하는 디스플레이를 제공한다. 또 다른 실시예는 마젠타 광을 선택적으로 투과시키는 컬러 필터를 통해 녹색 광을 반사하는 간섭 변조기를 이용하여 백색 광을 발생하는 디스플레이를 제공한다. 실시예는 또한 표준화된 화이트 포인트에 의해 특징지워지는 백색 광을 반사하는 디스플레이를 포함한다. 이러한 디스플레이의 화이트 포인트는 디스플레이를 조사(illuminate)하는 광의 화이트 포인트와 상이하게 될 수도 있다.
본 발명에 의하면, 적색 광 간섭 변조기, 청색 광 간섭 변조기 및 녹색 광 간섭 변조기의 출력을 합성함으로써 디스플레이의 컬러를 조절할 수 있게 된다.
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 3×3 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 3×3 간섭 변조기 디스플레이에서의 한 프레임의 디스플레이 데이터를 예시하는 도면이다.
도 5b는 도 5a의 프레임을 기입하기 위해 사용될 수도 있는 수평열 및 수직열 신호에 대한 일례의 타이밍도를 예시하는 도면이다.
도 6a는 도 1에 도시된 기기의 단면도이다.
도 6b는 간섭 변조기의 다른 실시예의 단면도이다.
도 6c는 간섭 변조기의 또 다른 실시예의 단면도이다.
도 7 은 간섭 변조기를 통한 광 경로를 예시하는 간섭 변조기의 측단면도이다.
도 8은 백색 광을 발생하기 위해 청록색(cyan)과 황색을 포함하는 실시예의 스펙트럼 응답을 예시하는 그래프이다.
도 9는 특정한 컬러의 광을 선택적으로 투과시키기 위한 재료의 층을 갖는 간섭 변조기의 측단면도이다.
도 10은 백색 광을 발생하기 위해 녹색 간섭 변조기 및 "마젠타(magenta)" 필터층을 포함하는 일실시예의 스펙트럼 응답을 예시하는 그래프이다.
도 11a 및 도 11b는 복수의 간섭 변조기를 포함하여 구성되는 시각 디스플레이 기기의 실시예를 보여주는 시스템 블록도이다.
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 기기 기기에 구현되거나 이들 기기와 관련되어 사용될 수 있을 것으로 생각되며, 이러한 기기의 예로는 전술한 것들로만 제한되지는 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. 2개의 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 전극(row electrode )을 형성할 수 있다. 이동가능한 층(14a, 14b)은, 포스트(18)와 이 포스트들 사이에 개재된 희생 재료의 표면에 침적된 금속층(들)으로 된 일련의 병렬 스트립(수평열 전극(16a, 16b)에 수직하는)으로 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 응용기기에서 간섭 변조기의 어레이를 이용하기 위한 공정 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 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 3×3 어레이로 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 -Vbias로 설정하고 해당하는 수평열은 +ΔV로 설정한다. 각각의 전압은 -5볼트 및 +5볼트에 대응할 수 있다. 픽셀을 해방시키기 위해서는, 해당하는 수직열은 +Vbias로 설정하고 해당하는 수평열은 동일한 값의 +ΔV로 설정하여, 픽셀에 걸리는 전위차가 0(영)볼트가 되도록 한다. 수평열의 전압이 0(영)볼트로 되어 있는 수평열에서는, 수직열이 +Vbias이든 -Vbias이든 관계없이 픽셀들이 원래의 상태로 안정된다.
도 5b는 도 2의 3×3 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 수직열 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 수직열 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 수직열 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. 또한, 유전체 재료의 층(104)이 고정된 층 상에 형성된다. 여러 가지 형태의 간섭 기기의 제조에 대해, 예컨대 미국특허공개 번호 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.
상술한 바와 같이, 도 1을 참조하면, 간섭 변조기(12)(즉, 변조기 12a 및 변조기 12b 양자)는 미러 14(즉, 미러 14a 및 14b)와 미러 16(각각, 미러 16a 및 16b) 사이에 형성된 광학적 캐비티를 포함한다. 광학적 캐비티의 특성 거리 또는 유효 광 경로 길이 d는 광학적 캐비티 및 그에 따라 간섭 변조기(12)의 공진 파장 λ을 결정한다. 간섭 변조기(12)의 피크 공진 가시 파장 λ은 일반적으로 간섭 변조기(12)에 의해 반사된 광의 감지된 컬러에 대응한다. 수학적으로, 광 경로 길이는 1/2 Nλ와 동일하며, 여기서 N은 정수이다. 소정의 공진 파장 λ는 그러므로 1/2 λ(N=1), λ(N=2), 3/2 λ(N=3) 등등의 광 경로 길이 d를 갖는 간섭 변조기(12)에 의해 반사된다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 간섭 변조기(12)의 순위는 미러(14)가 적어도 한 위치에 있을 때의 간섭 변조기(12)에 의해 반사된 광의 순위 N을 지칭한다. 예컨대, 제1 순위의 적색 간섭 변조기(12)는 약 650 ㎚의 파장 (에 대응하는 약 325 nm의 광 경로 길이 d를 가질 수도 있다. 이에 따라, 제2 순위의 적색 간섭 변조기(12)는 약 650 nm의 광 경로 길이 d를 가질 수도 있다. 일반적으로, 더 높은 순위의 간섭 변조기(12)는 더 좁은 범위의 파장에 걸쳐 광을 반사하고, 예컨대 더 높은 "Q" 값을 가지며, 더 포화되는 컬러 광을 발생한다. 컬러 픽셀을 포함하는 간섭 변조기(12)의 채도는 디스플레이의 컬러 영역(color gamut) 및 화이트 포인트와 같은 디스플레이의 속성에 영향을 준다. 예컨대, 제2 순위의 간섭 변조기(12)를 이용하는 디스플레이가 동일한 일반적인 컬러의 광을 반사하는 제1 순위의 변조기를 포함하는 디스플레이와 동일한 화이트 포인트를 갖도록 하기 위해, 제2 순위의 간섭 변조기(12)는 상이한 중앙 피크 광 파장을 갖도록 선택될 수도 있다.
도 1에 예시된 바와 같은 특정의 실시예에서, 광 경로 길이 d는 미러 14와 미러 16 사이의 거리와 실질적으로 동일하다는 점에 유의하기 바란다. 미러 14와 미러 16 사이의 공간이 대략 1의 굴절율을 갖는 개스(예컨대, 공기)만을 포함하는 곳에서, 유효 광 경로 길이는 미러 14와 미러 16 사이의 거리와 실질적으로 동일하다. 도 6c에 예시된 바와 같은 다른 실시예는 유전 재료의 층(104)을 포함한다. 이러한 유전 재료는 전형적으로 1보다 더 큰 굴절율을 갖는다. 이러한 실시예에서, 광학적 캐비티는 미러 14와 미러 16 사이의 거리 및 유전체층(104) 또는 미러 14와 미러 16 사이의 임의의 다른 층의 두께와 굴절율 모두를 선택함으로써 요구된 광 경로 길이 d를 갖도록 형성된다. 예컨대, 광학적 캐비티가 에어갭외에도 유전체층(104)을 포함하는 도 6c에 예시된 실시예에서, 광 경로 길이 d는 d1n1 + d2n2와 동일하며, 여기서 d1 은 층 1의 두께이고, n1 은 층 1의 굴절율이며, 마찬가지로 d2 는 층 2의 두께이고, n2 는 층 2의 굴절율이다.
일반적으로, 간섭 변조기(12)에 의해 반사된 광의 컬러는 간섭 변조기(12)가 상이한 각도에서 관찰될 때에 시프트한다. 도 7은 간섭 변조기(12)를 통한 광 경로를 예시하는 간섭 변조기(12)의 측단면도이다. 간섭 변조기(12)로부터 반사된 광의 컬러는 도 7에 예시된 바와 같은 AA 축에 대한 상이한 입사(및 반사) 각도에 대하여 변화할 수도 있다. 예컨대, 도 7에 도시된 간섭 변조기(12)에 대하여, 광이 오프-축 경로 A1을 따라 이동할 때, 광은 제1 각도로 간섭 변조기 상에 입사하여, 간섭 변조기로부터 반사하며, 관찰자에게로 이동한다. 관찰자는 간섭 변조기(12) 내의 한 쌍의 미러 간의 광학적 간섭의 결과로 광이 관찰자에게 도달할 때에 제1 컬러를 감지한다. 관찰자가 이동하거나 자신의 위치 및 그에 따라 관찰 각도를 변경할 때, 관찰자에 의해 수신된 광은 제2의 상이한 입사(및 반사) 각도에 대응하는 상이한 오프-축 경로 A2를 따라 이동한다. 간섭 변조기(12)에서의 광학적 간섭은 변조기 내에 전파된 광의 광 경로 길이 d에 좌우된다. 상이한 광 경로 A1 및 A2에 대한 상이한 광 경로 길이는 그에 따라서 간섭 변조기(12)로부터 상이한 출력을 산출한다. 관찰 각도가 증가하면, 간섭 변조기의 유효 광 경로는 2d cosβ = Nλ의 관계에 따라 감소되며, 여기서 β는 관찰 각도(디스플레이에 수직을 이루는 선과 입사광 간의 각도)이다. 관찰 각도가 증가하면, 반사된 광의 피크 공진 파장이 감소된다. 사용자는 그에 따라서 자신의 관찰 각도에 좌우되는 상이한 컬러를 감지한다. 상술한 바와 같이, 이 현상은 "컬러 시프트"로 지칭된다. 이 컬러 시프트는 통상적으로 AA 축을 따라 관찰할 때에 간섭 변조기(12)에 의해 발생된 컬러에 관하여 식별된다.
간섭 변조기(12)를 통합하는 디스플레이의 설계에 있어서의 고려해야할 또 다른 사항은 백색 광의 발생이다. "백색" 광은 일반적으로 특별한 컬러를 포함하지 않는 것으로 육안으로 감지된는 광을 지칭한다. 즉, 백색 광은 색조(hue)와 관련되지 않는다. 흑색이 컬러(또는 광)의 부존재를 나타내는 한편, 백색은 특별한 컬러가 감지되지 않는 이러한 넓은 스펙트럼 범위를 포함하는 광을 나타낸다. 백색 광이 대략 균일한 강도의 넓은 스펙트럼 범위의 가시 광을 갖는 광을 나타낼 수도 있다. 그러나, 인간의 눈은 적색, 녹색 및 청색 광의 특정한 파장에 민감하기 때문에, 백색은 인간의 눈에 의해 "백색"으로 감지되는 하나 이상의 스펙트럼 피크를 갖는 광을 발생하기 위해 컬러 광의 강도를 혼합함으로써 생성될 수 있다. 더욱이, 디스플레이의 컬러 영역은 예컨대 적색, 녹색 및 청색 광을 혼합함으로써 기기가 재생할 수 있는 범위이다.
화이트 포인트는 디스플레이의 전반적으로 중간색(그레이 또는 무색)이 되는 것으로 간주되는 색조이다. 디스플레이 기기의 화이트 포인트는 기기에 의해 발생된 백색 광과 특정의 온도에서의 흑체(black body)에 의해 방출된 광의 스펙트럼 성분("흑체 라디에이션")과의 비교에 기초하여 특징지워질 것이다. 흑체 라디에이터는 물체에 입사하는 모든 광을 흡수하고 흑체의 온도에 좌우되는 스펙트럼을 갖는 광을 재방출하는 이상적인 물체이다. 예컨대, 6,500°K에서의 흑체 스펙트럼은 6,500°K의 컬러 온도를 갖는 백색 광으로 지칭될 수도 있다. 이러한 컬러 온도 또는 대략 5,000°∼ 10,000°K의 화이트 포인트는 일반적으로 주간(daylight)으로 식별된다.
국제 조명 위원회(CIE : The International Commission on Illumination)는 광원의 표준화된 화이트 포인트를 공표한 바 있다. 예컨대, "d"의 광원에서의 의미는 주간(daylight)을 지칭한다. 특히, 5,500°K, 6,500°K 및 7,500°K의 컬러 온도와 상관되는 표준 화이트 포인트 D55, D65, 및 D75는 표준 주간 화이트 포인트이다.
디스플레이 기기는 디스플레이에 의해 발생된 백색 광의 화이트 포인트를 특징으로 할 수도 있다. 다른 광원으로부터의 광과 마찬가지로, 디스플레이에 대한 인간의 감지는 적어도 부분적으로는 디스플레이로부터의 백색 광의 감지에 의해 결정된다. 예컨대, 일례로 D55의 낮은 화이트 포인트를 갖는 디스플레이 또는 광원은 관찰자에 의해 황색 톤(tone)을 갖는 것으로서 감지될 수도 있다. 예컨대 D75의 더 높은 온도의 화이트 포인트를 갖는 디스플레이는 사용자에게 "시원한 느낌의" 또는 더 푸른 느낌의 톤을 갖는 것으로서 감지될 수도 있다. 사용자는 일반적으로 더 높은 온도의 화이트 포인트를 갖는 디스플레이에 대하여 더 우호적으로 응답한다. 그러므로, 디스플레이의 화이트 포인트를 제어하는 것은 디스플레이에 대한 관찰자의 응답에 관하여 다소의 제어를 제공하는 장점이 있다. 간섭 변조기 어레이(30)의 실시예는 하나 이상의 예상 조명 조건 하에서의 표준화된 화이트 포인트를 따르도록 화이트 포인트가 선택되는 백색 광을 발생하도록 구성될 수도 있다.
백색 광은 각각의 픽셀에 대하여 하나 이상의 간섭 변조기(12)를 포함함으로써 픽셀 어레이(30)에 의해 발생될 수 있다. 예컨대, 일실시예에서, 픽셀 어레이(30)는 적색, 녹색 및 청색 간섭 변조기(12) 그룹의 픽셀을 포함한다. 상술한 바와 같이, 간섭 변조기(12)의 컬러들은 d = 1/2 Nλ 의 관계를 이용하여 광 경로 길이 d를 선택함으로써 선택될 수도 있다. 또한, 픽셀 어레이(30) 내의 각각의 픽셀에 의해 발생된 컬러의 균형 또는 상대적인 비율은 예컨대, 적색, 녹색 및 청색 간섭 변조기(12)의 각각의 간섭 변조기(12)의 상대적인 반사 영역에 의해 추가로 영향받을 수도 있다. 또한, 간섭 변조기(12)가 입사광을 선택적으로 반사하기 때문에, 간섭 변조기(12)의 픽셀 어레이(30)로부터의 반사된 광의 화이트 포인트는 일반적으로 입사광의 스펙트럼 특성에 좌우된다. 일실시예에서, 반사된 광의 화이트 포인트는 입사광의 화이트 포인트와 상이하게 되도록 구성될 수도 있다. 예컨대, 일실시예에서, 픽셀 어레이(30)는 D65 태양광에서 사용될 때에 D75 광을 반사하도록 구성될 수도 있다.
일실시예에서, 픽셀 어레이(30)에서의 간섭 변조기(12)의 거리 d와 영역은 픽셀 어레이(30)에 의해 발생된 백색 광이 예컨대, 태양광에서, 형광체 광 하에서 또는 픽셀 어레이(30)를 조사하도록 위치된 전면 광으로부터 등의 예상된 조명 조건에서 특정의 표준화된 화이트 포인트에 대응하도록 선택된다. 예컨대, 픽셀 어레이(30)의 화이트 포인트는 특정의 조명 조건에서 D55, D65, 또는 D75 이 되도록 선택될 수도 있다. 더욱이, 픽셀 어레이(30)에 의해 반사된 광은 예상된 또는 구성된 광원의 광과는 상이한 화이트 포인트를 가질 수도 있다. 예컨대, 특정의 픽셀 어레이(30)는 D65 태양광 하에서 관찰될 때에 D75 광을 반사하도록 구성될 수도 있다. 더 일반적으로, 디스플레이의 화이트 포인트는 예컨대 전면 광과 같은 디스플레이와 함께 구성된 조사 소스(a source of illumination)에 관련하여 선택되거나, 또는 특정의 관찰 조건에 관련하여 선택될 수도 있다. 예컨대, 디스플레이는 백열, 형광 또는 자연 광원과 같은 예상된 또는 대표적인 조사 소스 하에서 관찰될 때에 예컨대, D55, D65 또는 D75의 선택된 화이트 포인트를 갖도록 구성될 수도 있다. 보다 상세하게는, 예컨대 파지형 기기에 사용하기 위한 디스플레이는 태양광 조건 하에서 관찰될 때에 선택된 화이트 포인트를 갖도록 구성될 수도 있다. 다르게는, 사무실 환경에서 사용하기 위한 디스플레이는 대표적인 사무실 형광체 광에 의해 조사될 때에 예컨대, D75의 선택된 화이트 포인트를 갖도록 구성될 수도 있다.
표 1은 일실시예의 광 경로 길이를 예시한다. 특히, 표 1은 실질적으로 동일한 반사성 영역을 이용하여 D65 및 D75 백색 광을 발생하는 픽셀 어레이(30)의 2개의 예의 실시예에서 적색, 녹색 및 청색 간섭 변조기의 에어갭을 나타내고 있다. 표 1은 유전층이 2개의 층, 즉100 nm의 Al2O3 층과 400 nm의 SiO2 층을 포함하는 것으로 가정하고 있다. 표 1은 또한 적색, 녹색 및 청색 간섭 변조기(12)의 각각에 대하여 실질적으로 동일한 반사성 영역인 것으로 가정하고 있다. 본 기술 분야의 당업자라면 등가의 에어갭 거리의 범위는 유전층의 굴절율 또는 두께를 변화시킴으로써 획득될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
변조기 컬러 D65 백색 D75(더 청색이 더 많음)
적색 200(nm) 195(nm)
녹색 125(nm) 110(nm)
청색 310(nm) 315(nm)
다른 실시예에서 간섭 변조기(12)의 상이한 거리 d와 영역은 상이한 관찰 환경에 대하여 다른 표준화된 화이트 포인트를 발생하도록 선택될 수도 있을 것이다. 또한, 적색, 녹색 및 청색 변조기(12)는 반사된 적색, 녹색 및 청색 광의 상대적인 균형 및 그에 따라 반사된 광의 화이트 포인트를 추가로 변화시키기 위해 상이한 양의 시간 동안 반사성 또는 비반사성 상태에 있도록 제어될 수도 있다. 일실시예에서, 각각의 컬러 변조기(12)의 반사성 영역의 비율은 상이한 관찰 환경에서의 화이트 포인트를 제어하기 위해 선택될 수도 있다. 일실시예에서, 광 경로 길이 d는 예컨대, 적색, 녹색 및 청색의 제1, 제2 또는 제3 순위 피크의 하나 이상의 가시 공진 파장의 공통 배수에 대응하도록 선택되어, 간섭 변조기(12)가 그 스펙트럼 응답에서의 3개의 가시 피크에 의해 특징지워지는 백색 광을 반사하도록 할 수 있을 것이다. 이러한 실시예에서, 광 경로 길이 d는 발생된 백색 광이 표준화된 화이트 포인트에 대응하도록 선택된다.
픽셀 어레이(30)에서의 적색, 녹색 및 청색 간섭 변조기(12)의 그룹 외에, 다른 실시예는 백색 광을 발생하는 다른 방안을 포함한다. 예컨대, 픽셀 어레이(30)의 일실시예는 청록색 및 황색 간섭 변조기(12), 즉 청록색 및 황색 광을 발생하기 위해 각각의 분리 거리 d를 갖는 간섭 변조기(12)를 포함한다. 청록색 및 황색 간섭 변조기(12)의 합성된 스펙트럼 응답은 "백색"으로서 감지되는 넓은 스펙트럼 응답을 갖는 광을 발생한다. 청록색 및 황색 변조기는 관찰자가 이러한 합성된 응답을 감지하도록 인접하게 위치된다. 예컨대, 일실시예에서, 청록색 변조기 및 황색 변조기는 픽셀 어레이(30)의 인접한 수평열로 배열된다. 또 다른 실시예에서, 청록색 변조기와 황색 변조기는 픽셀 어레이(30)의 인접한 수직열로 배열된다.
도 8은 백색 광을 발생하기 위해 청록색 및 황색 간섭 변조기(12)를 포함하는 일실시예의 스펙트럼 응답을 예시하는 그래프이다. 수평축은 반사된 광의 파장을 나타낸다. 수직축은 변조기(12) 상에 입사하는 광의 상대 반사율을 나타낸다. 트레이스 80은 청록색 변조기의 응답을 예시하며, 이 응답은 예컨대 청색과 녹색 사이와 같은 스펙트럼의 청록색 부분에 중심을 두고 있는 단일의 피크이다. 트레이스 82는 황색 변조기의 응답을 예시하며, 이 응답은 예컨대 적색과 녹색 사이와 같은 스펙트럼의 황색 부분에 중심을 두고 있는 단일의 피크이다. 트레이스 84는 청록색과 황색 변조기(12) 쌍의 합성된 스펙트럼 응답을 예시한다. 트레이스 84는 청록색과 황색 파장에서 2개의 피크를 갖지만 가시 스펙트럼에 걸쳐 충분히 균일하여, 이러한 변조기(12)로부터의 반사된 광이 백색으로 감지된다.
일실시예에서, 픽셀 어레이(30)는 제1 순위의 황색 간섭 변조기와 제2 순위의 청록색 간섭 변조기를 포함한다. 이러한 픽셀 어레이(30)가 점차적으로 더 커지는 오프-축 각도로부터 관찰될 때, 제1 순위의 황색 변조기에 의해 반사된 광은 스펙트럼의 청색 끝단을 향해 시프트되어, 예컨대, 특정 각도에서의 변조기가 제1 순위 청록색의 유효 d와 동일한 유효 d를 갖는다. 동시에, 제2 순위의 청록색 변조기에 의해 반사된 광은 제1 순위의 황색 변조기로부터의 광에 대응하도록 시프트한다. 그러므로, 전체적인 합성된 스펙트럼 응답은 넓게 되고, 스펙트럼의 상대적인 피크가 시프트할 때에도 가시 스펙트럼에 걸쳐 비교적 균일하게 된다. 이러한 픽셀 어레이(30)는 비교적 큰 범위의 관찰 각도에 걸쳐 백색 광을 발생한다.
일실시예에서, 청록색 및 황색 변조기를 갖는 디스플레이는 하나 이상의 관찰 조건 하에서 선택된 표준화된 화이트 포인트를 갖는 백색 광을 발생하도록 구성될 수도 있다. 예컨대, 청록색 변조기 및 황색 변조기의 스펙트럼 응답은, 반사된 광이 실외 사용에 적합한 디스플레이를 위한 태양광과 같은 D55, D65 또는 D75 광을 포함하는 선택된 조사 조건 하에서 D55, D65, D75 또는 임의의 다른 적합한 화이트 포인트를 갖도록, 선택될 수도 있을 것이다. 일실시예에서, 변조기는 기대된 또는 선택된 관찰 조건으로부터의 입사광과는 상이한 화이트 포인트를 갖는 광을 반사하도록 구성될 수도 있다.
도 9는 특정 컬러의 광을 선택적으로 투과시키기 위한 재료의 층(102)을 갖는 간섭 변조기(12)의 측단면도이다. 일례의 실시예에서, 재료층(102)은 기판(20)을 사이에 두고 간섭 변조기(12)의 반대측 상에 존재한다. 일실시예에서, 재료층(102)은 마젠타 필터를 포함하며, 이 마젠타 필터를 통해 녹색 간섭 변조기(12)가 관찰된다. 일실시예에서, 재료층(102)은 염색된 재료이다. 하나의 이러한 실시예에서, 재료는 염색된 포토레지스트 재료이다. 일실시예에서, 녹색 간섭 변조기(12)는 제1 순위의 녹색 간섭 변조기이다. 재료층 또는 필터층(102)은 광범위하게 균일한 백색 광으로 조사될 때에 마젠타 광을 투과시키도록 구성된다. 일례의 실시예에서, 광은 기판(20) 상에 입사하며, 이 기판에서 필터링된 광이 간섭 변조기(12)에 투과된다. 간섭 변조기(12)는 필터링된 광을 다시 필터층(102)을 통해 반사한다. 이러한 실시예에서, 광은 필터층(102)을 2회 통과한다. 이러한 실시예에서, 재료의 층(102)은 이러한 이중 필터링을 보상하고 활용하도록 선택될 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 전면 광 구조가 재료층(102)과 간섭 변조기(12) 사이에 위치될 수도 있다. 이러한 실시예에서, 재료층(102)은 간섭 변조기(12)에 의해 반사된 광에만 작용한다. 이러한 실시예들에서, 층(102)은 그에 맞도록 선택된다.
도 10은 녹색 간섭 변조기(12) 및 "마젠타" 필터층(102)을 포함하는 일실시예의 스펙트럼 응답을 예시하는 그래프이다. 수평축은 반사된 광의 파장을 나타낸다. 수직축은 가시 스펙트럼에 대한, 녹색 변조기(12)와 필터층(102) 상에 입사하는 광의 상대 스펙트럼 응답을 나타낸다. 트레이스 110은 녹색 변조기(12)의 응답을 예시하며, 이 응답은 예컨대, 가시 스펙트럼의 중심 부근과 같은 스펙트럼의 녹색 부분에 중심을 두고 있는 단일 피크이다. 트레이스 112는 재료층(102)에 의해 형성된 마젠타 필터의 응답을 예시한다. 트레이스 112는 중앙의 u자형 최소치의 양측면 상에 2개의 비교적 평탄한 부분을 갖는다. 트레이스 112는 스펙트럼의 녹색 부분에서 광을 필터링하면서 적색 및 청색 광을 실질적으로 전부 선택적으로 투과시키는 마젠타 필터의 응답을 나타낸다. 트레이스 114는 녹색 변조기(12) 및 필터층(102)을 쌍으로 묶은 합성된 스펙트럼 응답을 예시한다. 트레이스 114는 합성의 스펙트럼 응답이 필터층(102)에 의해 광을 필터링함으로 인해 녹색 변조기(12) 보다 더 낮은 반사율 레벨에 있다는 것을 나타내고 있다. 그러나, 스펙트럼 응답은 가시 스펙트럼에 걸쳐 비교적 균일하여, 녹색 변조기(12)와 마젠타 필터층(102)으로부터의 필터링된 반사 광이 백색으로 감지된다.
일실시예에서, 마젠타 필터층(102)과 함께 녹색 변조기(12)를 갖는 디스플레이는 하나 이상의 관찰 조건 하에서 선택된 표준화된 화이트 포인트를 갖는 백색 광을 발생하도록 구성될 수도 있다. 예컨대, 녹색 변조기(12) 및 마젠타 필터층(102)의 스펙트럼 응답은, 반사된 광이 실외 사용에 적합한 디스플레이를 위한 태양광과 같은 D55, D65 또는 D75 광을 포함하는 선택된 조사 조건 하에서 D55, D65, D75 또는 임의의 다른 적합한 화이트 포인트를 갖도록, 선택될 수도 있을 것이다. 일실시예에서, 간섭 변조기(12) 및 필터층(102)은 예측된 또는 선택된 관찰 조건으로부터의 입사광과는 상이한 화이트 포인트를 갖는 광을 반사하도록 구성될 수도 있다.
도 11a 및 도 11b는 디스플레이 기기(2040)의 실시예를 예시하는 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 11b에 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(gray-scale level)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 래스터형(raster-like) 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. 인식하고 있는 바와 같이, 몇몇 특징은 다른 특징들과 분리되어 사용되거나 실현될 수 있으므로, 본 발명은 여기에 개시된 특징과 장점을 모두 가지고 있지는 않은 형태로 구현될 수도 있다. 본 발명의 권리범위는 상술한 설명보다는 첨부된 청구범위에 의해 정해진다. 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경은 그 범위에 포함되어야 한다.

Claims (23)

  1. 디스플레이 장치를 제조하는 방법으로서,
    복수의 예상된 광 조건에 대해 단일 화이트 포인트를 선택하는 단계; 및
    복수의 반사성 간섭 변조기를 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 복수의 반사성 간섭 변조기는:
    적색 광을 출력하도록 구성된 적어도 하나의 간섭 변조기;
    녹색 광을 출력하도록 구성된 적어도 하나의 간섭 변조기; 및
    청색 광을 출력하도록 구성된 적어도 하나의 간섭 변조기
    를 포함하고,
    상기 디스플레이 장치가 상기 복수의 예상된 광 조건 중 하나의 조건 하에서 단지 주변 광으로 조명될 때 상기 디스플레이 장치는 상기 선택된 단일 화이트 포인트에 부합하는 백색 광을 발생시키도록 합성되는 적색 광, 녹색 광, 및 청색 광을 출력하게 구성되도록 상기 복수의 반사성 간섭 변조기가 형성되는,
    디스플레이 장치를 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 반사성 간섭 변조기를 형성하는 단계는, 상기 디스플레이 장치가 상기 선택된 단일 화이트 포인트에 부합하는 백색 광을 발생시키도록 상기 복수의 반사성 간섭 변조기의 각각에 대해 부분적으로 반사성인 표면으로부터 거리를 둔 지점에 반사 표면을 형성하는 단계를 포함하는, 디스플레이 장치를 제조하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 반사성 간섭 변조기를 형성하는 단계는, 상기 디스플레이 장치가 상기 선택된 단일 화이트 포인트에 부합하는 백색 광을 발생시키도록 상기 복수의 반사성 간섭 변조기의 각각에 대해 반사 영역을 형성하는 단계를 포함하는, 디스플레이 장치를 제조하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 반사성 간섭 변조기를 형성하는 단계는, 상기 디스플레이 장치가 상기 선택된 단일 화이트 포인트에 부합하는 백색 광을 발생시키도록 상기 복수의 반사성 간섭 변조기에 의해 적색 광, 녹색 광, 및 청색 광이 출력되는 각각의 시간을 설정하는 단계를 포함하는, 디스플레이 장치를 제조하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 발생된 백색 광은 상기 주변 광과는 상이한 화이트 포인트를 갖는, 디스플레이 장치를 제조하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 예상된 광 조건은 태양 광, 형광체 광, 백열 광 중 적어도 하나를 포함하는, 디스플레이 장치를 제조하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 선택된 단일 화이트 포인트는 표준화된 화이트 포인트인, 디스플레이 장치를 제조하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 표준화된 화이트 포인트는 D55, D65 또는 D75 중의 하나인, 디스플레이 장치를 제조하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 반사성 간섭 변조기를 형성하는 단계는, 상기 복수의 반사성 간섭 변조기의 각각에 대해 부분적으로 반사성인 표면으로부터 거리를 둔 지점에 반사 표면을 배치하는 단계를 포함하고, 상기 디스플레이 장치는 상기 복수의 광 조건 중 하나의 조건에 기초하여 상기 발생된 백색 광의 화이트 포인트를 추가로 제어하기 위해 각각의 상기 거리를 조정하도록 구성되는, 디스플레이 장치를 제조하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 반사성 간섭 변조기를 형성하는 단계는, 상기 복수의 반사성 간섭 변조기의 각각에 대해 반사 영역을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 디스플레이 장치는 상기 복수의 광 조건 중 하나의 조건에 기초하여 상기 발생된 백색 광의 화이트 포인트를 추가로 제어하기 위해 적색 광, 녹색 광, 및 청색 광을 반사시키는데 이용되는 각 영역의 비율을 조정하도록 구성되는, 디스플레이 장치를 제조하는 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는 상기 복수의 광 조건 중 하나의 조건에 기초하여 상기 발생된 백색 광의 화이트 포인트를 추가로 제어하도록 적색 광, 녹색 광, 및 청색 광이 상기 복수의 반사성 간섭 변조기에 의해 출력되는 각각의 시간을 조정하도록 구성되는, 디스플레이 장치를 제조하는 방법.
  12. 디스플레이 장치를 제조하는 방법으로서,
    복수의 예상된 광 조건에 대해 단일 화이트 포인트를 선택하는 단계; 및
    상기 디스플레이 장치가 상기 복수의 예상된 광 조건 중 하나의 조건 하에서 단지 주변 광으로 조명될 때 상기 디스플레이 장치가 상기 선택된 단일 화이트 포인트에 부합하는 백색 광을 발생시키게 구성되도록 복수의 반사성 디스플레이 소자를 형성하는 단계
    를 포함하는, 디스플레이 장치를 제조하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 반사성 디스플레이 소자를 형성하는 단계는, 적색 광을 출력하도록 구성된 적어도 하나의 디스플레이 소자, 녹색 광을 출력하도록 구성된 적어도 하나의 디스플레이 소자, 및 청색 광을 출력하도록 구성된 적어도 하나의 디스플레이 소자를 형성하는 단계를 포함하고,
    적색 광, 녹색 광, 및 청색 광이 합성되어 상기 선택된 단일 화이트 포인트에 부합하는 백색 광을 발생시키는, 디스플레이 장치를 제조하는 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 반사성 디스플레이 소자를 형성하는 단계는, 상기 디스플레이 장치가 상기 선택된 단일 화이트 포인트에 부합하는 백색 광을 발생시키도록 상기 복수의 반사성 디스플레이 소자의 각각에 대해 부분적으로 반사성인 표면으로부터 거리를 둔 지점에 반사 표면을 형성하는 단계를 포함하는, 디스플레이 장치를 제조하는 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 반사성 디스플레이 소자를 형성하는 단계는, 상기 디스플레이 장치가 상기 선택된 단일 화이트 포인트에 부합하는 백색 광을 발생시키도록 상기 복수의 반사성 디스플레이 소자의 각각에 대해 반사 영역을 형성하는 단계를 포함하는, 디스플레이 장치를 제조하는 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 반사성 디스플레이 소자를 형성하는 단계는, 상기 디스플레이 장치가 상기 선택된 단일 화이트 포인트에 부합하는 백색 광을 발생시키도록 상이한 색깔의 빛이 상기 복수의 반사성 디스플레이 소자에 의해 반사되는 각각의 시간을 설정하는 단계를 포함하는, 디스플레이 장치를 제조하는 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 발생된 백색 광은 상기 주변 광과는 상이한 화이트 포인트를 갖는, 디스플레이 장치를 제조하는 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 예상된 광 조건은 태양 광, 형광체 광, 백열 광 중 적어도 하나를 포함하는, 디스플레이 장치를 제조하는 방법.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 선택된 단일 화이트 포인트는 표준화된 화이트 포인트인, 디스플레이 장치를 제조하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 표준화된 화이트 포인트는 D55, D65 또는 D75 중의 하나인, 디스플레이 장치를 제조하는 방법.
  21. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 반사성 디스플레이 소자를 형성하는 단계는, 상기 복수의 반사성 디스플레이 소자의 각각에 대해 부분적으로 반사성인 표면으로부터 거리를 둔 지점에 반사 표면을 배치하는 단계를 포함하고, 상기 디스플레이 장치는 상기 복수의 광 조건 중 하나의 조건에 기초하여 상기 발생된 백색 광의 화이트 포인트를 추가로 제어하기 위해 각각의 상기 거리를 조정하도록 구성되는, 디스플레이 장치를 제조하는 방법.
  22. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 반사성 디스플레이 소자를 형성하는 단계는, 상기 복수의 반사성 디스플레이 소자의 각각에 대해 반사 영역을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 디스플레이 장치는 상기 복수의 광 조건 중 하나의 조건에 기초하여 상기 발생된 백색 광의 화이트 포인트를 추가로 제어하기 위해 상이한 색깔의 광을 반사시키는데 이용되는 각 영역의 비율을 조정하도록 구성되는, 디스플레이 장치를 제조하는 방법.
  23. 제12항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는 상기 복수의 광 조건 중 하나의 조건에 기초하여 상기 발생된 백색 광의 화이트 포인트를 추가로 제어하도록 상이한 색깔의 광이 상기 복수의 반사성 디스플레이 소자에 의해 반사되는 각각의 시간을 조정하도록 구성되는, 디스플레이 장치를 제조하는 방법.
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