KR101406744B1 - 미소 기전 시스템 기기를 패키징하는 방법 및 시스템 - Google Patents

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제프리 비. 샘프셀
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브라이언 더블유. 아버클
필립 디. 플로이드
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퀄컴 엠이엠에스 테크놀로지스, 인크.
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Abstract

간섭 변조기 어레이가 투명 기판을 통해 광을 반사하도록 구성되어 있는, 미소 기전 시스템 기반의 디스플레이 기기가 개시된다. 투명 기판은 백플레이트에 밀봉되고, 백플레이트는 간섭 변조기 어레이를 제어하기 위한 전자 회로를 포함할 수 있다. 백플레이트는 디스플레이의 상태를 제어하는 데에 사용될 수 있는 전자 부품과 같은 기기의 구성 요소에 대한 물리적 지지를 제공할 수 있다. 백플레이트는 이 기기에 대한 주요한 구조적 지지로서 이용될 수도 있다.

Description

미소 기전 시스템 기기를 패키징하는 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR PACKAGING A MEMS DEVICE}
본 발명의 기술분야는 미소 기전 시스템(MEMS:Micro Elelcro-Mechanical Systems)에 관련된다. 본 발명의 실시예들은 미소 기전 시스템과 그러한 시스템을 패키징하는 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 백플레이트(backplate)를 이용하여 간섭 변조기를 패키징하는 것에 관한 것으로, 백플레이트는 또한 간섭 변조기에 연결되는 전자 회로를 유지한다.
일반적으로 소비자들은 전자 제품이 가능한 한 소형화되고 경량화되기를 바란다. 평판 디스플레이의 성능이 향상되고 그 응용분야가 넓어짐에 따라, 제품의 크기가 디스플레이의 크기에 의해 좌우되고, 제품의 나머지 부분은 최소한의 부피내로 맞추어야 하는 것은 이례적인 일이 아니다. 그 부피의 2차원 치수는 종종 평판 디스플레이의 2차원 크기에 의해 한정된다. 제품의 "박형화(thinness)"에 대한 요구가 증가하면서, 제품의 층(layer)을 더 얇게 하거나, 층을 통합 및/또는 삭제하는 것이 더욱 필요하게 되었다. 제품의 층에 대한 예로서는, 디스플레이를 보호하기 위한 투명한 창, 이러한 보호창과 디스플레이 사이의 에어갭(airgap), 디스플레이 전방에 위치한 프런트라이트(frontlight), 터치 스크린, 광학적 기능을 가진 플라스틱 필름들, 디스플레이 전면 유리판, 디스플레이의 활성층들, 디스플레이 후면 유리판, 디스플레이 후방에 위치한 백라이트(backlight), 인쇄 회로 기판, 상호 접속을 위한 플라스틱 필름들, 및 제품의 물리적 엔클로저(enclosure)를 포함하는 플라스틱층 및 금속층들이 있지만, 반드시 이들에 한정되는 것은 아니다.
손에 들고 다닐 수 있는 전자 기기의 제조에 사용되는 디스플레이로서 현재 주류를 이루는 것은 액정 디스플레이(LCD)다. 액정 디스플레이의 주요 층들에는 전면 유리판, 후면 유리판, 및 여러 가지 플라스틱 광학 필름들이 포함된다. 액정 디스플레이의 특성 상, 액정 디스플레이의 전면 플레이트와 후면 플레이트는 모두 그 액정 디스플레이의 능동 소자 또는 기능 소자로서 기능하기 때문에, 전체 디스플레이의 두께를 줄이기 위해 층들을 결합하거나, 제거하거나 및/또는 더 얇은 층으로 교체하는 것에 일정한 제한이 따른다. 또한, 액정 디스플레이의 플레이트들의 능동적 특성으로 인해 이들 플레이트에 사용될 수 있는 재료도 제한되고, 이로 인해 이들의 강도 및 내구성도 제한된다. 만일 액정 디스플레이의 플레이트에 적합한 재료를 이용함으로써 얻을 수 있는 정도 이상의 추가적인 강도 및/또는 보호가 필요한 경우라면, 액정 디스플레이의 플레이트에 다른 재료의 층을 추가할 필요가 있을 수 있고, 이것은 결국 기기의 두께, 중량, 및 원가를 증가시킨다.
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 발명의 목적은 간섭 변조기를 이용한 미소 기전 시스템 기기를 효과적으로 패키징하기 위한 방법 및 이를 위한 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의하면, 제품을 박형화 및 소형화할 수 있고, 또한 제품의 성능을 저하시키지 않을 뿐 아니라, 오히려 성능을 향상시키는 패키징 방법 및 그 시스템을 얻을 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 5a 및 5b는 도 3의 3x3 간섭 변조기 디스플레이에 한 프레임의 디스플레이 데이터를 기록하기 위해 사용될 수 있는 수평열 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 7 은 인쇄 회로 캐리어가 백플레이트에 결합된 디스플레이의 일실시예의 분해도이다.
도 8a는, 간섭 변조기 캐리어가 백플레이트로서 기능하고 또 기판 상의 간섭 변조기 어레이에 연결되어 있는, 디스플레이의 일실시예의 결합도이다.
도 8b는 도 8a의 실시예의 분해도이다.
도 9a는, 간섭 변조기 캐리어가 백플레이트로서 기능하고 기판 상의 간섭 변조기 어레이에 연결되어 있는, 디스플레이의 일실시예의 하부 구성 요소의 평면도이다.
도 9b는, 간섭 변조기 캐리어가 백플레이트로서 기능하고 기판 상의 간섭 변조기 어레이에 연결되어 있는, 디스플레이의 일실시예의 상부 구성 요소의 평면도이다.
도 10a는, 간섭 변조기 캐리어가 백플레이트로서 기능하고 기판 상의 간섭 변조기 어레이에 내부적으로 연결되어 있는, 디스플레이의 일실시예의 결합도이다.
도 10b는 도 10a의 실시예의 분해도이다.
도 11은, 간섭 변조기 캐리어가 백플레이트로서 기능하고 또 전자 부품들이 간섭 변조기 어레이가 배치된 기판과 동일한 기판 상에 배치되어 있는, 디스플레이의 일실시예의 분해도이다.
도 12는, 간섭 변조기 캐리어가 두개의 기판 사이에 배치되어 있는, 듀얼-스크린 디스플레이의 일실시예의 단면도이다.
도 13은, 기판이 간섭 변조기 캐리어의 일부 기능과 동일한 기능을 수행할 수 있는, 듀얼-스크린 디스플레이의 단면도이다.
도 14는 환상(環狀)의 간섭 변조기 캐리어를 가진 듀얼-스크린 디스플레이의 단면도이다.
도 15는 간섭 변조기 캐리어가 없는 듀얼-스크린 디스플레이의 단면도이다.
도 16은, 디스플레이의 간섭 변조기 캐리어가 기기의 주요한 구조적 지지를 제공할 수 있는 기기의 단면도이다.
도 17a는 굴곡된 간섭 변조기 캐리어가 백플레이트로서 기능하는 디스플레이의 실시예의 사시도이다.
도 17b는 도 17a의 실시예의 단면도이다.
도 18a 및 18b는 복수의 간섭 변조기를 포함하여 구성되는 시각 디스플레이 기기의 실시예를 보여주는 시스템 블록도이다.
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.
일실시예에서, 예컨대, 투명 기판, 이 투명 기판을 통해 광을 반사하도록 구성된 간섭 변조기 어레이, 투명 기판에 밀봉되어 간섭 변조기에 캐비티를 제공하는 백플레이트, 및 백플레이트 상에 배치되어 간섭 변조기 어레이와 전기적으로 연결된 전자 회로를 포함하는 디스플레이가 제공된다.
또 다른 실시예에서, 투명 기판, 이 투명 기판을 통해 광을 반사하도록 구성된 간섭 변조기 어레이, 및 투명 기판에 밀봉되어 간섭 변조기에 캐비티를 제공하는 백플레이트를 포함하고, 이 백플레이트에는 간섭 변조기를 제어하도록 구성된 전자 회로가 포함되어 있는 디스플레이를 가진 기기가 제공된다. 또 다른 실시예에서, 백플레인(backplane)이 디스플레이의 주요 구조적 구성요소로서 기능하고, 디스플레이를 제어하도록 구성된 추가적인 전자 회로를 물리적으로 지지한다.
또 다른 실시예에서, 간섭 변조기 어레이를 포함하는 투명 기판을 제공하는 단계와, 간섭 변조기 어레이를 제어하도록 구성된 전자 회로를 포함하는 백플레이트를 제공하는 단계와, 간섭 변조기 어레이 위에 캐비티가 형성되도록 투명 기판을 백플레이트에 밀봉하는 단계를 포함하고, 전자 회로는 간섭 변조기 어레이와 전기적으로 연결되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 기기를 제조하는 방법이 제공된다. 또 다른 실시예에서, 상기 방법으로 제조된 기기가 제공된다.
또 다른 실시예에서, 광을 변조하여 관찰자를 향해 반사하는 변조 수단, 상기 변조 수단을 지지하기 위한 제1 지지 수단, 상기 변조 수단의 상태를 제어하기 위한 제어 수단, 상기 제어 수단을 지지하고 상기 변조 수단에 캐비티를 제공하는 제2 지지 수단을 포함하는 디스플레이가 제공된다.
또 다른 실시예에서, 제1 투명 기판, 상기 제1 투명 기판을 통해 제1 방향으로 광을 반사하도록 구성된 제1 간섭 변조기 어레이, 상기 제1 투명 기판에 밀봉되어 상기 제1 간섭 변조기 어레이에 캐비티를 제공하는 백플레이트, 및 상기 백플레이트에 밀봉된 제2 투명 기판을 포함하고, 상기 백플레이트는 상기 제1 간섭 변조기 어레이를 제어하도록 구성된 전자 회로를 포함하고, 상기 제2 투명 기판은 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 광을 반사하도록 구성된 제2 간섭 변조기 어레이를 포함하는, 전자 기기용 디스플레이가 제공된다.
또 다른 실시예에서, 제1 투명 기판, 상기 제1 투명 기판을 통해 제1 방향으로 광을 반사하도록 구성된 제1 간섭 변조기 어레이, 상기 제1 투명 기판에 밀봉되어 상기 제1 간섭 변조기 어레이에 캐비티를 제공하는 백플레이트, 및 제1 백플레인에 밀봉된 제2 투명 기판을 포함하고, 상기 백플레이트는 상기 제1 간섭 변조기 어레이를 제어하도록 구성된 전자 회로를 포함하며, 상기 제2 투명 기판은 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 광을 반사하도록 구성된 제2 간섭 변조기 어레이를 포함하는, 전자 기기용 디스플레이가 제공된다.
또 다른 실시예에서, 제1 투명 기판, 상기 제1 투명 기판을 통해 광을 반사하도록 구성된 제1 간섭 변조기 어레이, 상기 제1 투명 기판에 대향하는 제2 투명 기판, 및 상기 제2 투명 기판을 통해 광을 반사하도록 구성된 제2 간섭 변조기 어레이를 포함하는, 디스플레이를 가진 기기가 제공된다.
또 다른 실시예에서, 제1 간섭 변조기 어레이를 포함하는 제1 투명 기판을 제공하는 단계, 제2 간섭 변조기 어레이를 포함하는 제2 투명 기판을 제공하는 단계, 상기 제1 및 제2 간섭 변조기 어레이의 상태를 제어하도록 구성된 전자 회로를 포함하는 백플레이트를 제공하는 단계, 상기 제1 투명 기판을 상기 백플레이트에 밀봉하는 단계, 상기 제2 투명 기판을 상기 백플레이트에 밀봉하는 단계, 및 상기 제1 및 제2 간섭 변조기 어레이와 전기적으로 연결된 전자 회로를 배치하는 단계를 포함하는 디스플레이를 제조하는 방법이 제공된다. 또 다른 실시예에서, 상술한 방법에 의해 제조된 디스플레이 기기가 제공된다.
또 다른 실시예에서, 광을 변조하여 관찰자를 향해 반사하는 제1 변조 수단, 상기 제1 변조 수단을 지지하는 제1 지지 수단, 광을 변조하여 관찰자를 향해 반사하는 제2 변조 수단, 상기 제2 변조 수단을 지지하는 제2 지지 수단, 상기 제1 및 제2 변조 수단의 상태를 제어하는 제어 수단, 및 상기 제어 수단을 지지하는 제3 지지 수단을 포함하는 디스플레이가 제공된다.
이하에서 보다 상세히 설명하겠지만, 본 발명의 일실시예는 간섭 변조기 기반의 디스플레이이고, 이 디스플레이의 백플레이트는 능동 소자를 포함한다. 일반적으로, 간섭 변조기에서의 백플레이트는 순전히 기계적 기능만을 수행한다. 그래서, 백플레이트에 사용될 수 있는 재료에는 제약이 거의 없고, 층들을 결합하거나 제거하거나, 및/또는 대체 층 또는 더 얇은 층으로 교체하는 것이 매우 자유롭다. 특히, 이 실시예에서는, 백플레이트를 간섭 변조기의 상태를 제어하는 전자 회로를 유지하기 위해 채용할 수 있다. 예컨대, 디스플레이 구동칩들과 같은 집적 회로들을 백플레이트 상에 직접 탑재한 다음, 간섭 변조기에 전기적으로 연결할 수 있다. 또한, 백플레이트는 디스플레이를 장착한 기기를 구조적으로 지지하기 위해 사용될 수도 있다. 다양한 목적을 위해 백플레이를 사용함으로써, 다른 기술에 기반을 둔 디스플레이보다 간섭 변조기 기반의 디스플레이를 보다 얇고, 보다 강하고, 보다 제조하기 쉽고, 및/또는 보다 저렴한 비용으로 제조할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 반대측을 향하는 두 개의 스크린을 가진 간섭 변조기 기반의 디스플레이이다. 하나의 디스플레이의 백플레이트는 반대 방향으로 향하는 간섭 변조기를 형성하기 위해 사용된다. 이것은, 예컨대, 전화기의 반대측 양면에 디스플레이를 포함하는 휴대전화기에 사용될 수 있다. 이러한 기능을 위해 백플레이트를 사용하면, 다른 듀얼-스크린 디스플레이보다 더 얇고, 더 견고하며, 및/또는 더 작은 공간을 차지하는 듀얼-스크린 디스플레이를 만들 수 있는 장점이 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, 한정되지는 않지만, 예컨대, 이동전화기, 무선 기기, 개인 휴대용 정보 단말기(PDA), 손에 들고 다니거나 휴 대할 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 기기와 결합되어 구현될 수 있다. 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 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/수직열열 구동은 종래의 액정 디스플레이나 다른 디스플레이 기술에서 사용되었던 방식과 여러 가지 면에서 유사하다.
도 2 내지 5는 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/수직열열 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 디스플레이에서, 수평열/수직열열 구동 프로토콜은, 수평열 스트로브가 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 및 5는 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 -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 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.
상술한 형태의 간섭 변조기의 수명은 이 간섭 변조기를 기계적 간섭, 과도한 습기, 및 다른 잠재적으로 유해한 물질들로부터 보호함으로써 현저하게 연장될 수 있다. 간섭 변조기 기반의 디스플레이의 실시예들은 이러한 보호를 위해 백플레이트("백플레인"이라고 칭하기도 한다)를 활용한다. 예컨대, 백플레이트의 에지는, 기계적 간섭으로 인해 잠재적으로 디스플레이 유리의 후면 상에 형성된 간섭 변조기 소자들에 접촉함으로써 손상을 입히는 것을 방지하기 위해, 투명 기판의 에지 근처에 접착제로 결합될 수 있다. 또한, 투명 기판에 접착제로 결합된 백플레이트는 습기 및 다른 잠재적으로 유해한 가스, 액체 및 고체가 간섭 변조기 소자에 침투하는 것을 막아준다. 따라서, 백플레이트는 투명할 수도 불투명할 수도 있고, 도전성일 수도 절연성일 수도 있으며, 본질적으로 2차원일 수도 실질적으로 3차원일 수도 있다. 일실시예에서, 백플레이트는, 불투명한 금속과 같이, 투명한 디스플레이 기판으로서의 사용에 완전히 부적합한 재료로 만들어질 수도 있다.
간섭형 디스플레이의 실시예에서, 백플레이트가 반드시 디스플레이의 능동 소자나 기능 소자로서의 어떤 기능을 담당할 필요는 없다는 것을 알 수 있다. 따라서, 디스플레이의 기능에 관한 최소 요구 사항 및 사양은 백플레이트에 달려 있다. 결과적으로, 다른 시스템 요구 사항 및 기능을 구현하기 위한 주요한 설계 자유도가 백플레이트의 설계에 달려 있다. 패키징 이 외의 다양한 목적으로 백플레이트를 채용하는 구성은, 미소 기전 시스템 기반의 디스플레이와 그 부수적인 부품들로 구성되는 디스플레이 중심의 제품에 사용되기에 매우 적합하다.
백플레이트 자체는 디스플레이의 조명 시스템(lighting system)의 일부일 수 있다. 제한되지는 않지만, 실드(shield)를 포함하는 RF 관련 기능이나, 수동 소자 및 안테나가 백플레이트에 집적될 수 있다. 여기서 설명하는 바와 같이, 백플레이트는 인쇄 회로 기판, 전자 기기 층, 전기적 연결 부품, 전지, 또는 기기 내에서 여러 가지 목적을 위해 기능하는 다른 구성 요소를 단순히 지지하거나 또는 유지하는 기계적 구성 요소일 수 있다. 백플레이트는 전자 제품의 어떤 적절한 기능을 구현하기 위해 사용될 수 있다. 이상에서 설명한 것들은 간섭 변조기 디스플레이의 본래의 특성 상 백플레이트에 요구되는 사항이 제한적이기 때문에 실현 가능하다.
백플레이트는 전자 부품을 유지하기 위해 채용될 수 있고, 그 크기는, 백플레이트가 본질적으로 디스플레이를 포함하는 기기의 "척추(backbone)" 및 주요한 구조적 요소가 되도록, 간섭 변조기에 의해 형성된 활성 디스플레이 영역 이상으로 확장될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 이것은 바람직하다. 왜냐하면, 이러한 디스플레이가 백플레이트용으로 유리 재료를 사용할 것이 요구되는 종래의 디스플레이보다 훨씬 강도 높게 만들어질 수 있기 때문이다.
따라서, 기기의 여러 가지 기능을 수행하기 위해, 또는 기기에 원하는 특성을 부과하기 위해, 백플레이트를 채용하는 것이 바람직하다. 예컨대, 휴대용 전자 기기의 구성 요소 및 부품을 백플레이트에 직접적으로 설치하는 수단을 제공함으로써, 그러한 구성 요소에 의해 소요되는 부피를 줄일 수 있다. 내구성이 높은 백플레이트 재료를 사용함으로써, 디스플레이는 기계적 충격이나 다른 수단에 의한 손상에 대해 향상된 저항력을 가질 것이다. 또한, 구성 요소의 집적화가 기기의 휴대성을 향상시키고, 무게를 감소시키며, 취급성을 향상시키고, 견고성을 증가시킬 수 있다. 기기의 집적도를 증가시킴으로써 제조 공정에 따른 비용 절감을 실현할 수 있고(예컨대, 구성 부품 또는 부분 조립체가 더 많은 기능을 수행하도록 함으로써), 이로써 기기의 전체 부품의 수를 감소시킬 수 있다.
본 실시예의 구성은 휴대폰, 랩톱 컴퓨터, 디지털 카메라 및 GPS 유닛과 같은 디스플레이 중심 제품에 사용하기에 적합할 수 있다. 이러한 기기들은 각각이 정보 제공을 위한 주요 수단으로서 평판 디스플레이에 의존하고 있다는 점에서 디스플레이 중심이라고 할 수 있다. 디스플레이는 또한 입력 기능을 가질 수도 있다. 따라서, 디스플레이는 제품의 기계적 전기적 시스템 및 종종 제품의 다른 구성 요소가 기여하는 정도를 능가하는 미적 디자인 측면에 강한 영향을 줄 수 있다. 디스플레이는 종종 제품을 구성하는 다른 재료들보다 깨지기 쉬운 유리와 같은 재료로 구성된다. 그 결과, 기계적 공정 및 제품 설계 공정에서, 예컨대, 프로세서나 전지와 같은 것들 보다는 디스플레이의 기능 및 특성에 중점을 두는 경향이 있다. 손으로 들고 다니는 제품 내의 많은 구성 요소들은 유사한 구조를 공유한다. 이들 구성 요소들에는 인쇄 회로 기판, 광원, 키보드, 전지, 집적 회로, 부수적인 또는 대체적인 평판 디스플레이 등이 포함된다. 통상 이들은 평평하기 때문에, 이들을 만들기 위한 설계 도구들도 통상 하나 이상의 포토리소그라피 마스크 또는 다른 포토툴(phototool)의 형태로 된 유사한 결과물을 생성한다. 따라서, 기능들을 백플레이트에 집적시킴으로써 설계 공정은 의미있게 수행될 수 있고, 이로써 집적도 및 효율성을 증가시킬 수 있는 기회가 생긴다.
일실시예에서, 간섭 변조기 기반의 디스플레이와 같은 미소 기전 시스템 구성 요소를 패키징하는 것은, 제한되지는 않지만, 구동기, 프로세서, 메모리, 상호 연결된 어레이, 증기 장벽, 제품 하우징 등을 포함하는 광범위한 구성 요소에 대한 기계적 지지를 가능하게 한다. 간섭 변조기 행렬의 백플레이트는, 가장 간단한 형태일 때, 어레이의 기능을 방해할 수 있는 미진 및 가스에 대한 장벽의 역할을 한다.
하나 이상의 나머지 제품 구성 요소의 기능을 간섭 변조기의 백플레이트나 캐리어에 부가함으로써, 보다 높은 정도의 집적도 및 설계 효율을 달성할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 형상을 결정짓는 인자를 감소시켜 수행되는 기능의 수에 영향을 주지 않으면서 미소 기전 시스템 중심의 제품에 요구되는 구성 요소의 수를 감소시키는 수단을 제공한다. 이것은, 미소 기전 시스템이 간섭 변조기 디스플레이인 일실시예에서, 단일 기판 상에 단일체로 제조되는 간섭 변조기 어레이의 특성에 따른 결과로서 달성된다.
도 7은 간섭 변조기 디스플레이 기기(600)의 실시예를 분해도로 나타낸 것이다. 간섭 변조기 디스플레이 기기(600)는 기판(602)을 통해 들어온 광을 다시 기판(602)을 통해 관찰자를 향해 반사하도록 구성된 간섭 변조기 어레이(604)를 포함하는 투명 기판(602)을 포함한다. 간섭 변조기 어레이(604)와 같은 간섭 소자의 어레이는 광을 변조하여 관찰자를 향해 반사하는 수단을 제공한다. 투명 기판(602)은 유리로 된 층을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 투명 기판(602)은, 바람직하게, 투명한 폴리머 재료 또는 충분히 투명한 다른 적합한 재료의 층을 포함할 수 있다. 따라서, 투명 기판(602)은 간섭 변조기 어레이(604)를 지지하는 수단을 제공한다. 어떤 실시예에서는, 투명 기판(602)이, 제조 공정 및 제품의 특성에 따라, 약 0.7~0.5 mm로 만들어 질 수 있다. 간섭 변조기 디스플레이 기기(600)는 또한, 가판(602)에서 간섭 변조기 어레이(604)와 동일한 측에 위치하고, 트레이스 리드(trace lead) 616a를 통해 간섭 변조기 어레이(604)와 전기적으로 연결된 구동칩(612)을 포함한다. 구동칩(612)은 트레이스 리드 616a에 직접 결합되어 있다. 이러한 칩 배치에 대한 접근법은 칩-온-글라스(COG:Chip-On-Glass)로 알려져 있다. 구동칩(612)은 마운팅 포인트(mounting point)(624)(예컨대, 가요성 케이블(flex cable)용의 마운팅 포인트)와 연결되는 트레이스 리드 616b를 통해 도시되지 않은 외부 회로와 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서는 환상(環狀)의 밀봉재로 도시된 밀봉재(606)가 기판(602) 상에 배치되고 간섭 변조기 어레이(604)를 둘러싸고 있다. 그 아래로 트레이스 리드 616a 및 616c가 지나간다. 밀봉재(606)는 여러 가지 실시예들에서 "밀봉 링"으로 지칭될 수 있고, 밀봉재(606)는 간섭 변조기 어레이(604)를 완전하게 둘러싼다. 밀봉재(606)는 종래의 에폭시 접착제와 같이 반밀폐성 밀봉재일 수도 있다. 다른 실시예에서, 밀봉재(606)는, 다른 형태의 밀봉재들 중에서도, PIB, O-링, 폴리우레탄, 액체 스핀-온-글래스(liquid spin on glass), 납땜, 폴리머, 또는 플라스틱일 수 있다. 또 다른 실시예에서는, 밀봉재(606)는 박막 금속 용접 또는 유리 프릿(glass frit)과 같은 밀폐성 밀봉재일 수도 있다. 다른 실시예에서는, 밀봉 링은 백플레이트와 투명 기판 중 하나 또는 양자의 연장부로 구성될 수 있다. 예컨대, 밀봉 링은 백플레이트(608)의 도시되지 않은 기계적 연장부로 구성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 밀봉 링은 환상 부재와 같이 별도의 부재를 포함할 수 있다.
다시 도 7을 참조하면, 백플레이트(608)가 적어도 밀봉재(606) 및 투명 기판(602)과 함께 간섭 변조기 어레이(604)를 둘러싸는 보호 캐비티를 형성한다. 도시되지는 않았지만, 본 기기의 수명에 영향을 주는 습기의 증가를 막기 위해, 보호 캐비티 내에 건조제가 제공될 수 있다. 백플레이트(608)는 투명하든 불투명하든, 도전성이든 절연성이든, 어떠한 적합한 재료로도 만들어 질 수 있다. 백플레이트(608)에 적합한 재료로는, 제한되지는 않지만, 유리(예컨대, 플로트(float), 1737, 소다 라임(soda lime)), 플라스틱, 세라믹, 폴리머, 박판(laminates), 및 금속과 금속 호일(metal foils)(예컨대, 스테인레스 스틸(SS302, SS410), 코바르(Kovar), 플레이트형 코바르)이 포함된다. 양 기판 상에 전극 어레이를 필요로 하는 액정 디스플레이와 대조적으로, 간섭 변조기 어레이(604)는 오직 하나의 기판 상에 수용되어, 백플레이트(608)가 더 얇고/얇거나 투명 기판(602)에 사용된 재료와는 완전히 다른 재료로 만들어 질 수 있도록 한다. 일실시예에서, 백플레이트(608)는 습기가 보호 캐비티로 들어가서 간섭 변조기 어레이(604)에 손상을 입히는 것을 방지하도록 구성된다. 따라서, 백플레이트(608)와 같은 구성 요소는 습기와 다른 환경적인 오염물질로부터 간섭 변조기 어레이(604)를 보호하는 수단을 제공한다.
백플레이트를 만드는 데에 있어서 유리 외의 재료를 사용함으로써 여러 가지 장점을 얻을 수 있다. 유리로 형성된 백플레이트보다 더 얇고 더 가벼운 다른 재료로 형성된 백플레이트(예컨대, 타출에 의해 제조된 금속 백플레이트)는 더 얇고 더 가벼운 디스플레이의 제조를 가능하게 한다. 백플레이트의 무게를 줄이는 것은 종종 떨어트려지는 이동형 디스플레이 중심 기기에 있어서 특별한 장점을 제공한다. 만일 백플레이트가 더 가볍다면, 지면과의 충돌 시에 프런트플레이트(frontplate)에 전달되는 힘이 작을 것이다. 또한, 타출에 의해 제조된 금속 백플레이트는 유리 백플레이트보다 대량 생산에 따른 비용이 더 작다.
디스플레이는 또한 백플레이트(608)의 투명 기판(602)이 있는 측과 반대측에 위치한 인쇄 회로(PC) 캐리어(610)를 포함한다. 인쇄 회로 캐리어(610)는 개인 디지털 장치(PDA) 또는 휴대폰과 같은 디스플레이 제품에 있어서의 인쇄 회로 캐리어/부품 스택(component stack-up)일 수 있다. 인쇄 회로 캐리어(610)는 백플레이트(608)와는 별개로 제조되어 백플레이트에 결합될 수 있다.
구동칩(614)의 다른 배치가 예시되어 있다. 구동칩(614)은 인쇄 회로 캐리어(610)의 상부측에 배치되어 트레이스 리드 616c 및 616d와 가요성 케이블(618)에 의해 간섭 변조기 어레이(604)에 전기적으로 연결되어 있다. 가요성 케이블(618)은 인쇄 회로 캐리어(610)와 투명 기판(602) 상의 기기들 간에 전기적 연결을 제공하기 위해 인쇄 회로 캐리어(610)와 투명 기판(602)에 설치된다. 구동칩(614)은 트레이스 리드 616e와 외부 접속 핀(622)을 통해 외부 회로와 전기적으로 연결될 수 있다. COG에 대한 다른 접근법으로서 칩-온-플렉스(COF:chip on flex) 또는 테이프 자동 본딩(TAB:tape automated bonding)이 알려져 있다. 도 7에는 도시되지 않았지만, 구동칩은, 가요성 케이블(618)과 같은 가요성 커넥터에 직접 연결되어, 기판에서 그 가요성 커넥터가 탑재되어 있는 지점으로 이어진 트레이스 리드에 의해 간섭 변조기 어레이(604)와 전기적으로 연결될 수 있다. 인쇄 회로 캐리어(610)는 또한 외부 접속 핀(622) 및 트레이스 리드 616f를 통해 외부 회로와 연결되거나 트레이스 리드 616g를 통해 구동칩(614)과 연결될 수 있는 추가의 전자 부품(620)(예컨대, IC 및 수동 소자)에 대한 물리적 지지를 제공할 수 있다. 구동칩(612 및 614)과 같은 전자 부품은 간섭 변조기 어레이(604) 내의 상태 변조기를 제어하는 수단을 제공한다.
인쇄 회로 캐리어(610)는 소정의 적절한 기술을 이용하여 제조될 수 있는 단일 또는 복수 층의 도전체 폴리머 박판일 수 있다. 그것은 패터닝된 또는 패터닝되지 않은 도전체를 포함하는 하나 이상의 접속 층에 대한 구조적 지지 및/또는 절연을 제공하는 하나 이상의 폴리머 층을 포함할 수 있다. 이 도전체는 그 표면에 탑재된 다른 구성 요소들 간에 전기적 연결을 제공한다. 인쇄 회로 캐리어(610)가 다수 층의 도전체 폴리머 박판일 수 있기 때문에, 연결 방식은 도 7에 도시된 바와 같이 인쇄 회로 캐리어의 표면에 있는 트레이스 리드에 제한되지 않고, 인쇄 회로 캐리어(610) 속에 설치된 트레이스 리드와 같은 다른 연결 방식을 포함할 수도 있다.
백플레이트(608)가 도 7의 실시예에서는 간섭 변조기 어레이(604)를 보호하기에 충분한 증기 투과 장벽을 제공할 수 있지만, 다른 구성에 관해 아래에서 설명하는 다른 실시예에서는, 백플레이트(608)의 이러한 기능이 인쇄 회로 캐리어에 의해 수행된다. 그러한 실시예에서, 유리하게는, 인쇄 회로 캐리어가 증기 투과를 방지하거나 최소화하는 재료로 구성된다. 당업자라면 FR4로 형성된 인쇄 회로 캐리어가 상대적으로 높은 속도로 수증기를 투과시킬 것이라는 것을 알 수 있을 것이다. 다른 실시예에서, 인쇄 회로 캐리어(610)는 수증기 투과 장벽의 기능을 향상시키기 위해 금으로 도금된 박막 금속을 포함하거나 이것으로 형성될 수 있다. 인쇄 회로 캐리어(610)에 적합한 다른 재료들로서는, 제한되지는 않지만, 세라믹, 질화 알루미늄, 산화 베릴륨, 및 알루미나를 포함한다. 인쇄 회로 캐리어(610)는 보드나 유연한 판재로 형성될 수 있다.
인쇄 회로 캐리어(610)는 디스플레이 동작과 연관되어 있는 구성 요소를 지지하는 역할을 수행한다. 인쇄 회로 캐리어(610)는 제품의 전반적인 동작에 관련된 구성 요소를 유지하거나 이들 구성 요소들을 물리적으로 및 전기적으로 지지하는 추가의 인쇄 회로 캐리어에 연결될 수도 있다. 그러므로, 인쇄 회로 캐리어(610)와 같은 구성 요소가 이들 전자 부품을 지지하는 수단을 제공한다. 인쇄 회로 캐리어(610)는 무선 주파수 신호(RF signal)를 이용하기 위한 전자 인터페이스를 포함할 수 있다. 당업자라면 인쇄 회로 캐리어(610)가 백플레인에 설치되어 있는 회로를 보호하는 기능을 수행할 수 있을 뿐 아니라, RF 회로에 요구되는 사항을 향상시킬 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 예컨대, RF 특성의 향상 또는 보호를 위해 금속 캡이 포함될 수 있다. 제한되지는 않지만, 휴대 전화기에서의 안테나로서 금속 백플레인이나 금속 캡을 사용함으로써, 안테나의 속성이 인쇄 회로 캐리어(610) 또는 간섭 변조기 어레이(604)에 일체화될 수도 있다.
간단하게 보여주기 위해, 단지 여섯 개의 트레이스 리드(616a, 616c)만이 구동칩(612 및 614)을 간섭 변조기 어레이(604)에 연결하도록 도시되어 있지만, 간섭 변조기 어레이의 크기에 따라 더 많은 트레이스 리드가 간섭 변조기 어레이(604)의 상태를 제어하기 위한 구동칩을 위해 필요하게 될 것이라는 점은 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 마찬가지로, 구동칩을 외부 회로와 연결하기 위해 오직 세개의 트레이스 리드(616b, 616e)만이 도시되어 있지만, 어떤 실시예에서는 다른 수의 입력 트레이스 리드를 필요로 할 수 있다. 마찬가지로, 간단하게 보여주기 위해, 이 도면에서는 간섭 변조기 어레이(604)의 상면 또는 바닥면(도면 상으로 볼 때)에 그려진 트레이스 리드는 하나도 없지만, 본 발명의 실시예는 이 도면 및 다음의 도면에서 설명하는 구성을 활용하여 간섭 변조기 어레이(604)의 어느 부분에든 전기적인 연결을 제공(예컨대, 구동 회로로부터의 수평열 및 수직열 신호를 모두 제공하기 위한 연결)할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
트레이스 리드 616a 및 616c(대안적으로 및 호환적으로 도전성 버스 또는 전기적 트레이스라고도 칭한다) 는 도전성 재료로 형성된 전기적 트레이스를 포함할 수 있다. 이러한 트레이스 리드 616a 및 616c는 그 폭이 약 25㎛ ~ 1mm의 사이, 예컨대 50㎛ 이고, 두께는 0.1㎛ ~ 1㎛일 수 있다. 그러나, 더 크거나 더 작은 것도 가능하다. 트레이스 리드 616a 및 616c는 어떤 실시예에서는 금속으로 구성될 수 있다. 트레이스 리드를 형성하기 위해, 비전자적 기술뿐 아니라 포토리소그라피, 전자도금을 채용할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 현탁액 또는 은 페이스트 형태의 금속을 채용할 수 있다. 트레이스 리드를 형성하기 위해 다른 방법 및 재료가 사용될 수도 있다.
다른 실시예에서, 백플레이트(608)(도 7)는 생략되고 인쇄 회로 캐리어 자체가 백플레이트를 구성한다. 도 8a 및 8b는 그러한 디스플레이 기기(650)를 보여준다. 조립된 상태의 디스플레이 기기(650)를 도시한 도 8a에서 알 수 있는 바와 같이, 캐리어(652)가 구동칩(652a 및 652b)을 물리적으로 지지한다. 이 구동칩은 캐리어(652)의 위에 또는 그 안에 설치될 수 있는 트레이스 리드 660a를 통해 전자 부품(656a 및 656b) 및 외부 접속 핀(658)과 전기적으로 연결된다. 구동칩(654a 및 654b)도 트레이스 리드 660b를 통해 전기적 피드스루(feedthrough)(662)와 전기적으로 연결된다.
전개시킨 상태의 디스플레이 기기(650)를 도시한 도 8b에서 알 수 있는 바와 같이, 전기적 피드스루(662)가 캐리어(652)의 상부 표면에서 하부 표면으로 연장되어 있다. 조립될 때, 이방성 도전성 필름 레지(anisotropic conducting film ledge)(664)가 피드스루(662)와 투명 기판(666)의 상부 표면에 위치한 트레이스 리드 660c를 전기적으로 연결한다. 트레이스 리드 660c는 투명 기판(666)의 상부 표면에 위치한 간섭 변조기 어레이(668)과 전기적으로 접촉되어 있어, 구동칩(654a 및 654b)과 간섭 변조기 어레이(668)가 전기적으로 연결될 수 있도록 한다. 디스플레이 기기(650)가 조립될 때, 밀봉 링(670)은 투명 기판(666)과 캐리어(652)를 따라 간섭 변조기 어레이(668) 주변에 보호 캐비티를 형성한다. 따라서, 캐리어(652)와 같은 캐리어가 구동 회로와 같은 전자 회로를 지지하고 간섭 변조기 어레이(668)를 보호하는 수단을 제공한다.
편리하게는, 구성 요소들 간의 전기적 접속을 제공하기 위해 ACF 재료가 채용된다. 이러한 재료들은 종종 TAB 구동기의 가요성 커넥터를 디스플레이 기판에 연결하기 위해 사용된다. 그러나, 제한되지는 않지만, 예컨대 지브라(zebra) 커넥터, 가요성 케이블, 범프 본드, 및 도 10b에서 보다 상세하게 설명되는 미세 기계 압압식 커넥터(예컨대, 미소 기전 시스템 스프링)을 포함하는 다른 연결 방법을 채용하는 것도 가능하다.
간섭 변조기 캐리어(652)가 증기가 통과하여 보호 캐비티 내로 침투할 수 있는 재료로 형성되어 있는 실시예에서는, 간섭 변조기 캐리어(652)의 내부측이 증기 장벽(672)으로 코팅되어 있는 것이 유리할 수 있다. 증기 장벽(672)에 추가하여 또는 그 대신에, 건조제(674)가 보호 캐비티 내에 제공될 수 있다. 도 8b에서, 건조제(674)의 층이 증기 장벽(672)의 아래에 예시되어 있다. 간섭 변조기 캐리어(652)가 증기를 충분히 막을 수 있는 기판으로 제조된 실시예에서는, 증기 장벽(672)이 전혀 필요없다.
도 9a 및 9b는, 두 개의 구성 요소(700 및 702)가 함께 도 8에 도시된 디스플레이 기기(650)와 유사한 디스플레이 기기를 구성하는 것을 도시한 평면도다. 도 9a는 디스플레이 기기를 구성하는 두 개의 구성 요소 중 하부 부분(700)을 도시한 것이다. 투명한 하부 기판(704)은 이 기판(704)을 통해 광을 반사하도록 구성된 간섭 변조기 어레이(706)를 포함한다. ACF 레지(ledge)(710)가 기판(704)의 바깥쪽 에지를 둘러싸고 밀봉 링(708)을 포위하고 있다. ACF 레지는 기판(704) 상에 위치된 트레이스 리드(712)를 통해 간섭 변조기 어레이(706)에 전기적 연결을 제공한다.
도 9b는 하부 부분(700)과 결합하여 함께 디스플레이 기기를 구성하도록 구성된 상부 부분(702)의 평면도다. 이 간섭 변조기 캐리어(716)의 에지를 따라 위치한 대응하는 접속 레지(714)가 전자 부품 세트(718a~718d)(예컨대, 구동칩, IC, 수동 소자 등)를 둘러싸고 있고, 이들 전자 부품 중 적어도 일부(본 실시예에서는 718a 및 718b)는 트레이스 리드 712b를 통해 접속 레지(714)에 전기적으로 연결되어 있다. 전자 부품(718a~718d)의 일부는 트레이스 리드 712c를 통해 서로 연결되어 있고, 일부 전자 부품들(718)과 외부 회로 간의 연결은 트레이스 리드(712)와 외부 접속 핀(720)을 통해 이루어질 수 있다. 두 개의 모듈이 함께 결합되면, 접속 레지(714)와 ACF 레지(710) 사이의 연결로 인해 전자 부품들 718a 및 718b가 기판(704) 상에 위치한 간섭 변조기 어레이(706)와 전기적으로 연결되게 된다.
도 10a 및 10b는 소형화된 디스플레이 기기(750)를 도시한 것이다. 아래의 설명으로부터 명확하게 되겠지만, 디스플레이 기기(750)의 크기의 축소는 도 7 및 8에 도시된 것과 같은 레지를 제거함으로써 가능하게 된다. 이 레지의 위에는 밀봉 링으로 형성된 보호 캐비티의 외부측에 구동칩과 같은 부품과 연결 수단들이 위치했었다. 도 10a는 조립된 상태의 디스플레이 기기(750)를 보여주고, 도 10b는 전개된 상태의 디스플레이 기기(750)를 보여준다. 도 10a를 참조하면, 디스플레이 기기(750)는, 밀봉 링(764)을 통해 간섭 변조기 캐리어(770)에 밀봉되어 있는 투명 기판(754)을 포함한다. 본 실시예에서, 캐리어(770)는 디스플레이 기기(750)에 대해 백플레이트로서 기능한다.
캐리어(770)는 트레이스 리드 762a를 통해 전기적 피드스루(766)에 연결된 제1 디스플레이 회로(756)를 포함한다. 전기적 피드스루(766)는 디스플레이 기기(750)의 내부 구성 요소(도 10b를 참조하여 보다 상세하게 설명하겠지만)에 연결하기 위한 것으로서 사용된다. 또한, 디스플레이 회로(756)는, 디스플레이 기기(750)를 외부 기기에 연결하기 위한 외부 접속 핀 세트(760)와 전기적으로 연결되어 있다. 또한, 접속 리드 세트 762b는 디스플레이 회로(756)를 디스플레이 기기(750)의 내부 구성 요소에 대한 전기적 연결을 제공하는 가요성 케이블(772)에 연결한다.
이제 도 10b를 참조하면, 크기가 축소된 디스플레이 기기(750)의 내부 구성 요소를 볼 수 있다. 도시된 바와 같이, 투명 기판(754)이 이 기판(754)을 통해 광을 반사하도록 구성된 간섭 변조기 어레이(752)를 포함한다. 간섭 변조기 어레이(752)의 내측에는, 캐리어(770)의 하부 표면 상의 대응하는 도전성 패드(767)의 세트에 대한 전기적 연결을 제공하기 위해 도전성 포스트(768)의 세트가 배치되어 있다. 상상할 수 있는 바와 같이, 도전성 패드(767)는 디스플레이 회로(756)(도 10a)에의 전기적 링크를 제공하기 위해 전기적 피드스루(766)와 연결된다.
물론 디스플레이 회로(756)가 가요성 케이블(772)을 통해 도전성 패드(767)에 연결될 수 있다는 것을 알아야 한다. 도시된 바와 같이, 가요성 케이블(772)은 캐리어(770)의 하부 표면에 설치되어 도전성 패드 767b와 전기적으로 연결되고, 도전성 패드 767b는 다시 도전성 포스트(768)를 통해 간섭 변조기(752)에 연결된다. 이러한 구성은 피드스루가 캐리어(770) 내에 존재할 것을 요구하지 않으므로, 수증기가 캐리어(770)를 넘어 간섭 변조기(752)에 도달할 가능성을 감소시킬 수 있다.
또한, 캐리어(770)의 하부 표면 상에 건조제(774)가 도시되어 있는데, 이것은 디스플레이 기기의 보호 캐비티로 들어올지도 모르는 습기를 흡수하는 작용을 한다.
도전성 포스트(768)와 도전성 패드 767a 및 767b와의 접촉이 디스플레이 기기(750)의 내부에서 이루어지기 때문에, 본딩 재료의 특성이 문제가 될 수 있다. 경화되는 동안 기체를 없애는 ACF 재료는 간섭 변조기 어레이의 동작을 방해하는 물질을 생성할 수 있다. ACF 재료의 대안으로서, 저온 땜납, 미소 기계 압압식 커넥터, 범프 본드, 및 화학적 관점에서나 승화 작용(outgas)의 관점에서 중립인 다른 부착 재료가 있다. 진공 패키징을 채용하는 그런 몇몇 실시예에서는, 전기적 피드스루가 접속 및 기계적 격리 절연의 양 기능을 수행하거나 또는 격리 절연의 기능만을 수행할 수 있다. 격리 절연기로서는, 외부의 기계적 힘 또는 대기압으로부터 보호하기 위해 간섭 변조기 어레이와 간섭 변조기 백플레이트의 사이에 일정한 거리를 유지하도록 한다.
물론, 본 실시예에서는 상대적으로 소수의 도전성 포스트만이 도시되어 있지만, 수십, 수백 또는 수천의 그와 같은 포스트가 간섭 변조기 어레이(752) 내에 제조될 수 있다는 것을 알아야 한다. 마찬가지로, 수십, 수백 또는 수천의 대응하는 도전성 패드가 캐리어(770)의 하부 표면 상에 형성될 수 있다. 이로써, 구동 회로와 같은 복합한 전자 회로가 간섭 변조기 어레이(752)에 연결될 수 있다.
도 10이 도전성 지지 포스트를 이용한 실시예를 도시하고 있지만, 여러 가지 구조가 간섭 변조기 어레이(752)를 간섭 변조기 캐리어(770)에 전기적으로 연결하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 미소 기계 압압식 커넥터가 사용될 수 있다. 미소 기계 압압식 커넥터는 여러 가지 형태가 있을 수 있는데, 본래의 기계적 응력을 가지고 기판면 위로 연장되는 도전성 금속 구조체가 이에 포함된다. 이것은 손가락 모양 또는 코일 모양일 수 있고, 침적 및 패터닝 공정에서 희생층과 기판 상에 부분적으로 설치되거나, 또는 하나 이상의 필름 또는 구조 상에 그 사이에 희생층을 개재하지 않고 설치될 수 있다. 본 실시예에서는, 최종 미소 기전 시스템 제조 단계(희생층이 제거되는 "해방(release) 단계")에서, 커넥터의 응력이 커넥터가 기판으로부터 수직으로 멀어지록 하는 변위를 일으킨다. 만일 대향하는 기판 또는 간섭 변조기 상의 도전성 요소들과 적절히 정렬되면, 이들 도전성 금속 구조체가 승화 작용이 없는 전기적 접속을 제공할 수 있을 것이다.
일부 또는 모든 구동칩들이 캐리어(770)의 하부 표면 상에 배치되어, 캐리어(770), 투명 기판(754) 및 밀봉 링(764)에 의해 형성된 밀봉된 캐비티의 내에 배치될 수 있다는 것을 또한 이해하여야 한다. 이러한 실시예에서는, 도 10b에 도시된 바와 같이, 회로칩(758)이 캐리어(770)의 하부 표면상에 탑재된다. 회로칩(758)은 트레이스 리드 762c를 통해 가요성 케이블(772)과 전기적으로 연결되고, 트레이스 리드 762d를 통해 도전성 패드 767b와 전기적으로 연결된다. 이로써, 회로칩(758)이 간섭 변조기 어레이(752)와 연결되고 또 캐리어(770)의 상부 표면 상에 있는 디스플레이 회로(756)와 연결되게 된다.
도 11은 디스플레이 모듈(800)의 실시예를 도시한 것이다. 디스플레이 모듈(800) 내에는 구동칩(802a 및 802b)이 투명 기판(804) 상에 위치하고 트레이스 리드 810a를 통해 간섭 변조기 어레이(806)에 전기적으로 연결되어, 간섭 변조기 어레이9806)의 상태를 제어할 수 있도록 되어 있다. 구동칩(802a 및 802b)는 기판(804)이 밀봉 링(816)에 의해 간섭 변조기 캐리어(814)에 결합되었을 때 형성되는 보호 캐비티 내에 위치한다. 구동칩(802a 및 802b)는 가요성 케이블(812)뿐 아니라 트레이스 리드 810b 및 810c를 통해 외부 접속 핀(808)에 전기적으로 연결되어 있다. 구동칩(802a 및 802b)이 간섭 변조기 어레이(806)와 동일한 표면에 위치한 구성은, 이 디스플레이에 사용하기 적합한 구동칩이 입력보다 출력을 현저하게 더 많이 가지고 있을수록, 간섭 변조기 캐리어(814)와의 연결의 수를 효과적으로 감소시킬 수 있다.
도시되지는 않았지만, 증기 장벽 및/또는 건조제가 적어도 밀봉 링(816), 캐리어(814) 및 기판(804)에 의해 형성되는 보호 캐비티의 내부 상에 사용될 수 있다. 도시되지 않은 추가 구성 요소들(제한되지는 않지만, 다른 실시예에 대해 앞서 설명한 구성 요소들을 포함하여)이 투명 기판(804) 또는 간섭 변조기 캐리어(814) 중 어느 하나에 설치되어 디스플레이 모듈(800)에 결합될 수 있다. 이러한 구성 요소들은 기판(804), 캐리어(814) 및 밀봉 링(816)에 의해 형성되는 보호 캐비티의 내부 또는 외부에 존재할 수 있고, 다른 구성 요소와의 연결 또는 이들 구성 요소 간의 연결은 앞선 실시예에 대해 전술한 방법들 중 어느 것을 이용하여 이루어질 수 있다.
듀얼 디스플레이( dual sided display )
어떤 부류의 전자 제품들은 서로 반대측으로 결합된 두 개의 디스플레이를 채용하는데, 이로써 두 개의 볼 수 있는 표면이 반대측에 존재하게 된다. 이러한 부류에는 "폴더형(claimshell)" 전화기가 포함되는데, 이 전화기는, 이 제품을 열었을 때에만 드러나는 주된 정보 인터페이스로서 기능하는 메인 디스플레이와, 제품의 외부에 배치되어 항상 상태 정보를 제공하는 서브 디스플레이를 가지고 있을 수 있다. 이러한 전화기는 제품의 집적화와 디스플레이 모듈의 박형화를 강력하게 필요로 한다.
도 12는 듀얼 간섭 변조기 기반의 서브 디스플레이/메인 디스플레이 모듈(850)을 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 간섭 변조기 어레이 852는 투명 기판 854 상에 배치되고, 밀봉 링 856을 통해 간섭 변조기 캐리어(858)에 결합된다. 그 다음에, 캐리어(858)가 밀봉 링 860을 통해 투명 기판 862에 결합된다. 이 캐리어 858 위에는 간섭 변조기 어레이 864가 배치된다. 이러한 구성에서는, 전체적인 모듈(850)의 두께가 작아지는데, 왜냐하면 두 개의 디스플레이가 상술한 기능들 중 하나 이상을 수행할 수 있는 동일한 캐리어(858)를 공유하고 있기 때문이다. 그러므로, 어떤 실시예에서는, 캐리어(858)가 간섭 변조기 어레이(864)의 상태를 제어하도록 구성된 전자 회로를 지지하는 수단을 제공한다.
비록 도 12에서는 캐리어(858)와 각각의 기판 854 및 862가 동일한 크기로 도시되어 있지만, 캐리어 및/또는 두 개의 기판들 중 하나는 밀봉 링(865 및 860)보다 더 크게 되도록 연장되어, 추가 구성 요소들이 밀봉 링의 외부에서 이들 기판의 표면들 중 하나에 배치될 수 있다. 따라서, 캐리어(858) 또는 기판 854 또는 862 중 어느 하나의 표면적이 다른 것들의 표면적보다 크게 될 수 있다. 간섭 변조기(852 및 864)와 캐리어(858) 사이의 연결(캐리어를 통과하는 연결도 포함하여)은, 제한되지는 않지만 가요성 케이블, 전기적 피드스루, 트레이스 리드, 도전성 지지 포스트, 또는 미소 기계 압압식 커넥터를 포함하여, 상술한 방법들 중 어느 하나 또는 그 조합에 의해 구현할 수 있다.
듀얼 디스플레이(900)의 또 다른 실시예가 도 13에 도시되어 있다. 이 실시예에서는, 간섭 변조기 캐리어가 생략되어 있다. 상부 간섭 변조기 어레이(906)를 가진 상부 투명 기판(902)이 밀봉 링(910)을 통해 그 반대측의 하부 투명 기판(908)에 부착되어 있다. 하부 투명 기판(904)는 하부 간섭 변조기 어레이(908)를 가지고 있고, 광을 하부 투명 기판(904)을 통해 반사하도록 구성되어 있다. 상부 간섭 변조기 어레이(906)(서브 디스플레이로서 기능하는)는 크기가 하부 간섭 변조기 어레이(908)보다 작기 때문에, 상부 투명 기판(902)의 내측 표면에는, 다른 실시예에서 간섭 변조기 캐리어가 전형적으로 지지하는 여러 가지 구성 요소들을 지지하기 위해 사용될 수 있는 추가 영역이 남게 된다. 따라서, 어떤 실시예에서, 상부 투명 기판(902)은 간섭 변조기 어레이(906)의 상태를 제어하도록 구성된 전자 회로를 지지하는 수단을 제공한다. 본 실시예에서는, 상부 투명 기판(902)이 유리보다 증기에 대한 저항력이 적은 폴리머 물질로 형성될 수 있다. 기기의 사용 기간 동안에 습기가 발생하는 것을 막기 위해, 증기 장벽(912) 및 건조제(914)가 상부 투명 기판(902)의 내측 표면에 제공될 수 있다.
상부 및 하부 투명 기판에 의해 형성되는 보호 캐비티 내에 IC와 같은 전자 부품이 배치되어 있는, 도 13에 도시된 디스플레이(900)의 다른 실시예에서는, 증기 장벽(912) 및/또는 건조제(914)를 전자 부품에 직접적으로 또는 간접적으로 적용시킬 수 있다. 이것은 스프레이-코팅 또는 스크린 프린팅, 또는 예컨대 다른 적절한 방법에 의해 구현될 수 있다.
도 14는, 상부 투명 기판(952) 및 간섭 변조기 어레이(954)가 서브 디스플레이로서 기능하는 듀얼 디스플레이(950)의 또 다른 실시예를 도시한 것이다. 본 실시예에서, 상부 투명 기판 및 간섭 변조기 어레이는 환상의 간섭 변조기 캐리어(956)에 부착된다. 그런 다음, 이 조립체는 광을 간섭 변조기 어레이(962)로 전달하도록 구성된 하부 투명 기판(960)에 밀봉 링(958)을 통해 결합된다. 도시된 바와 같이, 상부 투명 기판(952)의 표면적은 하부 투명 기판(960)의 표면적보다 작다. 필요한 경우에(예컨대, 환상의 캐리어(956)가 유리보다 증기 저항력이 작은 플라스틱을 포함하는 경우), 증기 장벽(964) 및 건조제(966)가 제공될 수 있다.
도 14에 도시된 모듈의 구성은 도 13에 도시된 모듈만큼 얇지는 않은 반면에, 모듈의 서브 디스플레이 캐리어 면에 결합될 수 있는 구성 요소들에 대한 유연성의 정도가 더 크다. 캐리어(956)가 투명할 필요가 없기 때문에, 사용되는 재료는 강도와 같은 다른 사항을 고려하여 선택될 수 있다. 전기적 피드스루는 상부 투명 기판(952)과 인쇄 회로 캐리어(956)의 접합부를 따라 통과시킴으로써 용이하게 캐리어(956)를 통과하도록 제공될 수 있다. 이것은 구동칩이나 다른 구성 요소를 캐리어(956)의 상부 표면 상에 배치하는 것을 가능하게 한다. 상부 투명 기판(952)의 높이 때문에, 상부 투명 기판(952)의 높이와 같거나 그보다 작은 높이를 가진 구동칩(968)과 같은 구성 요소들은 디스플레이 기기(950)의 전체 높이를 증가시키지 않을 것이다. 트레이스 리드(970)는, 예컨대, 캐리어(956)의 상부 표면에 위치한 구동칩(968)으로부터 간섭 변조기 어레이(954)까지, 가요성 케이블이나 피드스루나 또는 다른 복잡한 연결 수단 없이, 직접 설치될 수 있다. 캐리어(956)가, 앞서 설명한 바와 같이, 다층의 도전체 폴리머 박판일 수 있기 때문에, 트레이스 리드(970)를 캐리어(956) 속에 설치하여 손상되지 않도록 할 수 있는 장점이 있다. 유리하게는, 트레이스 리드(970)는 두 개의 리드를 포함할 수 있는데, 하나는 캐리어(956) 상에 또는 그 속에 설치되어 상부 투명 기판(952)의 하부 표면에 설치된 다른 하나와 전기적으로 접촉되어 있을 수 있다.
듀얼 디스플레이의 또 다른 실시예가 도 15에 도시되어 있다. 도 15에 도시된 구성 요소들에는 , 상부 투명 기판(1002)을 통해 광을 반사하도록 구성된 간섭 변조기 어레이 1006을 가진 상부 투명 기판(1002)이 포함된다. 상부 투명 기판(1002)은 간섭 변조기 어레이 1008이 배치된 하부 투명 기판(1004)에 밀봉 비드(sealing bead)(1010)를 통해 결합되어 있다.
도 16은 밀봉 링(1156)에 의해 투명 기판(1154)에 결합되어 있는 간섭 변조기 캐리어(1152)를 포함하는 기기(예컨대, 휴대 전화기)의 실시예를 예시하고 있다. 도 16으로부터 알 수 있는 바와 같이, 캐리어(1152)의 표면적은 투명 기판(1154)의 표면적보다 더 크다. 구동칩(1158)은 캐리어(1152)의 상부측에 배치되어 전기적 피드스루(1160) 및 도전성 포스트(1162)를 통해 간섭 변조기 어레이(1164)에 전기적으로 연결되어 있다. 가섭 변조기 어레이(1164)는 투명 기판(1154)을 통해 광을 반사하도록 구성되어 있다. 캐리어(1152)의 구동칩(1158)이 있는 측과 동일한 측에, 구동칩(1158)과 트레이스 리드(1166)을 통해 전기적으로 연결되어, 안테나(1168), 기기 프로세서/메모리(1170), 전지(1172), 및 외부 접속 하드웨어(1174)가 배치되어 있다. 캐리어(1152)의 구동칩(1158)이 있는 측과 반대 측에는, 키보드, 키보드 광원, 마이크 하드웨어(이들을 전체적으로 1176으로 표시하였음)가 배치되어 있다. 도시되지는 않았지만, 키보드 및 마이크 하드웨어(1176)는, 제한되지는 않지만 상술한 형태의 전기적 피드스루, 트레이스 리드, 및 가요성 케이블을 포함하여, 어느 것이든 적합한 방법으로 캐리어(1152)의 반대측에 있는 구동칩(1158)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 16에 도시된 바와 같이, 캐리어(1152)는 간섭 변조기 어레이(1164)에 대해 전기적 연결 수단으로서 기능하는 한편 주요한 내부 구조적 구성 요소이다. 이 조립체 전체가 쉘(shell)(1166) 내에 내장되고, 이 때의 쉘은 디스플레이를 따로 분리한 제품에서 사용되는 쉘의 구조적 강도를 가질 필요가 없다. 이러한 쉘 및 간섭 변조기와의 연결 구성으로 인해, 투명 기판(1154) 및 관련 부품에 전달되는 기계적 충격의 세기가 최소로 되고, 이로써 제품의 전체적인 강도가 증가하게 된다. 결국, 캐리어(1152)가 기기의 "척추(backbone)"가 된다.
기기의 강도가 이 기기를 싸고 있는 케이스에 의해 발휘되는 종래의 디스플레이 중심 기기의 조립 방법과는 대조적으로, 캐리어가 기기의 주요한 구조적 구성 요소로서 기능함에 따라 기기의 강도가 기기 내에 배치된 캐리어(1152)로부터 발휘될 수 있다. 캐리어(1152)의 증가된 강도는 캐리어를 구성하는 재료로부터 얻어질 수 있다. 재료의 선택 대신에 또는 이것에 추가하여, 캐리어의 강도가 캐리어의 치수로부터 얻어질 수 있다. 예를 들어, 캐리어(1152)의 두께를 증가시키거나, 캐리어의 단면 형상을 변형함으로써 캐리어가 기기(1150)의 주요한 구조적 구성 요소로서의 기능을 수행하기 위해 필요한 강도를 구현할 수 있다. 제품에서 간섭 변조기 캐리어가 수행하는 물리적 및 구조적 역할을 증가시키는 많은 다른 구성이 이 기술과 함께 사용될 수 있다.
도 18a 및 18b는 디스플레이 기기(2040)의 다른 실시예를 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 18b에 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 하드웨어)(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 하드웨어로서 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.
굴곡된 백플레이트
또 다른 실시예에서는, 백플레이트가 소정 형상의 인쇄 회로 기판 또는 다른 형상의 간섭 변조기 캐리어를 포함한다. 도 17a 및 17b는 소정 형상의 백플레이트(1228)를 포함하는 기기(1200)의 실시예를 도시한 것이다. 도 17a에서 알 수 있는 바와 같이, 백플레이트(1228)는 돔(dome) 형상의 중앙 영역(1230)을 가지고 있다. 이 돔 형상의 중앙 영역(1230)은 실질적으로 평탄한 주변 영역(1226)에 의해 둘러싸여 있다.
도 17a 및 17b의 실시예에서는, 백플레이트(1228)가 인쇄 회로 기판(PCB)을 포함한다. 이 인쇄 회로 기판은 기기(1200) 내의 캐비티(1250)(도 17b 참조)가 그 안에 내장된 변조기 어레이(1210)를 수용하기에 충분히 크게 되도록 굴곡되어 있다. 백플레이트(1228)로서 PCB를 사용한 실시예에서는, 소정 형상의 캐비티(1250)는 PCB 백플레이트(1228)를 타출(stamping)에 의하거나 또는 PCB를 가공 또는 절단하는 다른 적절한 방법에 의해 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 백플레이트(1228)는 실질적으로 습기가 침투할 수 없는 유리 또는 유리 복합물을 포함할 수 있다. 만일 유리로 만들어 진다면, 백플레이트의 소정 형상으로 된 중앙 영역(1230)은 샌드블라스트(sandblasting)나 또는 다른 적합한 유리 가공 또는 절단 방법에 의해 형성될 수 있다.
도 17a에 도시된 실시예에서, 전기 부품(1260)이 백플레이트(1228)에 탑재되어 있다. 트레이스 리드 세트(1240)가 백플레이트(1228)의 주변 영역(1226)에 있는 홀(1234)로부터 연장되어 전기 부품(1260)에 전기적으로 연결되어 있다. 전기 부품(1260)으로부터의 리드(1262)가, 예컨대 트레이스 리드(1240)에 납땜될 수 있다. 도 17b를 참조하여 보다 상세하게 설명하겠지만, 홀(1234)은 백플레이트(1228)의 상부 및 하부 표면 간에 전기적 연결이 이루어지도록 하는 바이어스(1242)를 포함한다. 일실시예에서, 전기 부품(1260)은 변조기 어레이(1210)에서의 변조기 상태를 제어하도록 구성된 구동칩이다. 다른 실시예에서, 전기 부품은, 제한되지는 않지만 다른 집적 회로들, 다른 수동 및 능동 전기적 구조 또는 부품들, 또는 트랜지스터, 커패시터, 저항, 다이오드, 인덕터 등과 같이 표면에 탑재된 다른 전자 소자를 포함하여, 어떠한 종류의 전기 부품이나 기기일 수 있다.
이제 도 17b를 참조하면, 백플레이트(1228)를 기판(1216)에 부착함으로써 패키지 구조(1200) 내에 캐비티(1250)를 형성한다는 것을 알 수 있다. 변조기 어레이(1210)가 백플레이트(1228)와 기판(1216)의 사이에서 이 캐비티(1250) 내에 내장되어 있다. 상술한 바와 같이, 백플레이트(1228)는 돔 형상이다. 돔 형상의 중앙 영역(1230)의 굴곡은 캐비티(1250)의 다른 부분에서보다 백플레이트(1228)와 기판(1216) 사이의 거리가 더 크게 되는 오목부(1252)를 생성한다. 따라서, 캐비티(1250)는 변조기 어레이(1210)가 배치된 중앙 영역(1230)이 유리하게 확장된다.
이로써, 변조기 어레이(1210)의 동작이 방해받지 않고 수행될 수 있는 공간이 제공된다. 백플레이트(1228)의 중앙 영역(1230)이 돔 형상으로 도시되어 있지만, 여러 가지 많은 다른 형상 또한 본 발명의 기술적 범위 내에 포함된다. 예컨대, 백플레이트(1228)가 중앙 영역(1230)에 반드시 한정되지는 않고 굴곡되어 있거나 오목하게 들어가 있는 형상으로 될 수 있고, 또는 리브(rib) 형상 또는 돌출한 사각형 형상과 같은 다른 형상으로 될 수도 있다. 일실시예에서, 백플레이트(1228)의 에지는 하부측으로 경사져 있다. 변조기 어레이(1210)의 적어도 일부가 백플레이트(1228)의 확장된 영역 또는 캐비티 내에 있는 한, 변조기 어레이(1210)의 그 일부의 동작이 방해받지 않고 수행될 수 있는 공간이 확보된다.
주변 영역(1226)에는 복수의 관통 홀들(1234)이 형성된다. 이 홀들(1234)은 도 17b에 도시된 실시예에서는 서로 엇걸리게 배치되어 있다. 교대교대의 홀들(1234) 사이의 간격은 어떤 설계에서는 약 50-75㎛일 수 있다. 다른 실시예에서는, 홀들(1234)이 엇걸리게 배치되지 않고, 그 피치가 또한 약 75-125㎛일 수 있다. 백플레이트(1228)는 약 0.5-2.0mm의 두께를 가질 수 있고, 따라서 이 관통 홀들은 백플레이트(1228)를 완전히 관통하기 위해 동일한 깊이를 될 것이다. 그러나, 이 범위를 벗어난 값들도 본 발명의 기술적 사상 내에 있다.
홀(1234)의 수와 구성은 본 발명의 실시예에 따라 서로 다를 수 있다. 예컨대, 일실시예에서는 홀(1234)이 백플레이트(1228)의 돔 형상 또는 오목 형상의 중앙 영역(1230) 내에 있을 수도 있다. 홀(1234)의 배치는 요구되는 특정 기능에 따라 달라질 것이다. 홀(1234)의 정확한 위치 및 그 위치들의 조합은 해당 기술 분야의 통상의 지식의 범위 내에 있다. 홀(1234)은 기계적 드릴, 레이저 드릴, 또는 초음파 드릴 등과 같은 방법에 의해 형성될 수 있다. 홀(1234)을 형성하기 위한 표준화된 다른 방법을 사용하는 것도 물론 가능하다.
또한, 도 17b는 PCB 백플레이트(1228)의 위에 배치되어 이 PCB 백플레이트를 가로지르는 전기적 트레이스(1240)를 보여주고 있다. 상술한 바와 같이(도 17a 참조), 백플레이트(1228)와 공간 변조기 사이에 전기적 연결이 형성된다. 예컨대, 본 실시예에서 도시된 바와 같이, 전기적 트레이스(1240)가 PCB 백플레이트(1228)를 관통하는 바이어스(1242)에 접촉된다. 바이어스(1242)는, 예컨대, 인쇄 회로 기판 분야에서 잘 알려진 어떤 방법으로 제조된 도금된 바이어스일 수 있다. 바이어스(1242)와 기판(1216) 상의 전기적 패드(1246)의 사이에 있는 땜납(1244)은 그들 사이의 도전성 경로를 제공한다. 이 전기적 연결의 결과로서, PCB 백플레이트(1228) 상의 전기적 트레이스가 변조기 어레이(1210)의 전극과 전기적으로 연결된다. 상술한 바와 같이, PCB 백플레이트(1228)와 변조기 어레이(1210)를 전기적으로 연결하기 위한 다양한 설계 및 제조 공정이 이용될 수 있다.
도 17b에 도시된 바와 같이, PCB 백플레이트(1228)는 다층 구조로 구성될 수 있다. 예컨대, 금속층(1264)이 PCB 백플레이트(1228) 내에 삽입될 수 있다. 이 금속층(1264)은 다층의 인쇄 회로 기판에서 일반적으로 사용되는 도전성 플러그(1266)에 의해 트레이스들(1240) 중 하나와 전기적으로 연결된다. 다층으로 된 백플레인을 제조하는 다른 방법들을 사용할 수도 있다. 마찬가지의 방식으로 추가의 도전성 경로를 제공할 수 있다. 예컨대, 일실시예에서(도시되지는 않았지만), 전기적 트레이스가 PCB 백플레이트에 일체화된 부분일 수 있다. 본 실시예에서는, 전기적 트레이스가 PCB 백플레이트(1228)의 일반적인 다층화 방식에 의해 PCB 백플레이트 내에 삽입될 수 있다. 이들 전기적 트레이스는, 한정되지는 않지만, 바이어스 및/또는 전기적 패드와 전기적으로 연결되어 있는 전기적 트레이스를 포함하여, 여러 가지 많은 형태로 구성될 수 있다. 또한, 전기적 트레이스(1240)는 각각의 변조기와 전기적으로 연결될 수도 있고, 또는 변조기 어레이 전체 또는 그 일부와 직접 전기적으로 연결될 수도 있다.
도 17b에 도시된 실시예에서는, 건조제(1254)가 광 변조기 어레이(1210)와 백플레이트(1228)의 사이에 배치되어 있다. 백플레이트(1228)의 오목 부분이 건조제(1254)가 변조기 어레이(1210)의 동작을 방해하지 않으면서 캐비티 내에 배치될 수 있도록 향상된 여유 공간을 제공한다.
건조제(1254)는 상이한 형상, 형태 및 크기를 가질 수 있고, 상이한 방법으로 적용될 수 있다. 도 17b에 도시된 실시예에서는, 이 건조제(1254)가 접착제로 백플레이트(1228)에 부착되어 있는 시트(sheet)로 구성된다. 특히, 건조제(1254)는 백플레이트(1228)의 중앙 영역(1230)에 접착된다. 유리하게는, 백플레이트(1228)의 전면측의 굴곡에 의해 형성된 오목부가 변조기 어레이(1210) 위에 건조제(1254)를 위한 공간을 제공한다.
패키지 구조(1200)는 또한 다양한 방식으로 변조기의 성능을 향상시킨다. 패키지 구조(1200)의 외부에 전기적 버스(1240)를 결합시킴으로써 변조기 어레이(1210)의 성능 향상을 가능하게 하거나 또는 추가적인 특성을 부가할 수 있는 설계 가능성의 범위를 확대시킨다. 예컨대, 전기적 서브는 버스의 일단이 변조기 어레이의 수평열 전극 또는 수직열 전극의 일단에 연결되고, 버스의 타단은 동일 수평열 전극 또는 수직열 전극의 타단에 연결되도록 배치될 수 있다. 이러한 연결은 수평열 또는 수직열의 전체 저항을 감소시키면서 수평열 또는 수직열에 대한 병렬 도전성 경로를 부가한다.
유리하게는, 도전성 버스(1240)가 광 변조기 어레이(1210)에 대한 상대적으로 높은 도전성의 연결을 제공한다. 도전성 버스(1240)는 변조기 어레이(1210)에 연결되는 전극보다 더 큰 치수(예컨대, 폭 및 두께)로 제조될 수 있다. 이로써, 도전성이 향상되면 임피던스를 감소시키고, 광 변조기 어레이(1210)를 더 빠르게 구동할 수 있게 된다. 또한, 만일 도전성 버스(1240)가 패키지 구조(1200)의 외부 표면(1232)에 배치되어 있다면, 이들이 패키지 밖에 있기 때문에, 변조기 어레이(1210)이 위치하는 캐비티(1250) 내의 소중한 공간이 희생되지 않게 된다. 간섭 변조기 어레이(1210)의 기계적 동작을 방해하는 것도 피할 수 있다. 패키지 구조(1200)는 또한 여기서 특별히 언급하지 않은 다른 장점들도 제공한다.
도전성 버스(1240)의 다른 구성이 다른 실시예에서 사용될 수 있다. 예컨대, 일실시예에서(도시되지 않음), 홀들(1234)의 일부가 백플레이트(1228)의 돔 형상의 영역(1230)에 배치될 수 있고, 도전성 버스(1240)가, 각각의 홀(1234) 아래에 있는 변조기 어레이(1210)의 적어도 일부와 전기적으로 연결될 수 있다. 이 실시예는 변조기 어레이(1210)의 소정 부분에 대해 테스트를 수행하고자 할 때 유용할 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.

Claims (23)

  1. 제1 투명 기판;
    상기 제1 투명 기판을 통해 광을 반사하도록 구성된 간섭 변조기 어레이;
    밀봉부에 의해 상기 제1 투명 기판에 밀봉되어 상기 간섭 변조기 어레이에 캐비티를 제공하는 백플레이트;
    상기 백플레이트 상에 배치되고 상기 간섭 변조기 어레이와 전기적으로 연결된 전자 회로로서, 상기 간섭 변조기 어레이를 제어하도록 구성되는 구동 회로를 포함하는, 전자 회로; 및
    상기 전자 회로와 상기 간섭 변조기 어레이 간의 전기적 연결을 제공하도록 구성되는 복수의 내부 커넥터
    를 포함하는, 디스플레이.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내부 커넥터가 도전성 금속 구조체를 포함하는, 디스플레이.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 내부 커넥터가 도전성 포스트를 포함하는, 디스플레이.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 백플레이트가 인쇄 회로 기판을 포함하는, 디스플레이.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉부는 밀폐성 밀봉을 제공하는, 디스플레이.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉부는 유리 프릿(glass frit)을 포함하는, 디스플레이.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 백플레이트의, 상기 제1 투명 기판과 반대 측에 밀봉되는 제2 투명 기판; 및
    상기 제2 투명 기판을 통해 광을 반사시키도록 구성되는 제2 간섭 변조기 어레이
    를 더 포함하는, 디스플레이.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 백플레이트는 환상 백플레이트인, 디스플레이.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 백플레이트는 특정 형상의 영역 및 실질적으로 평탄한 주변 영역을 포함하는, 디스플레이.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 백플레이트는 상기 간섭 변조기 어레이에 전기적 연결을 제공하는 복수의 도전성 경로를 포함하는, 디스플레이.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 간섭 변조기 어레이와 전기적으로 연결되고, 이미지 데이터를 처리하도록 구성되는 프로세서; 및
    상기 프로세서와 전기적으로 통신하는 메모리 기기
    를 더 포함하는, 디스플레이.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 구동 회로에 상기 이미지 데이터의 적어도 일부를 전송하도록 구성된 컨트롤러를 더 포함하는, 디스플레이.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서에 이미지 데이터를 전송하도록 구성된 이미지 소스 모듈로서, 수신기, 송수신기 및 송신기 중 적어도 하나를 포함하는 이미지 소스 모듈을 더 포함하는, 디스플레이.
  15. 제12항에 있어서,
    입력 데이터를 수신하여 이를 상기 프로세서에 전달하도록 구성된 입력 장치를 더 포함하는, 디스플레이.
  16. 디스플레이 기기를 제조하는 방법으로서,
    간섭 변조기 어레이를 지지하는 제1 투명 기판을 제공하는 단계;
    상기 간섭 변조기 어레이를 제어하도록 구성된 전자 회로를 지지하는 백플레이트를 제공하는 단계; 및
    상기 간섭 변조기 어레이 위에 캐비티가 형성되도록 상기 제1 투명 기판을 상기 백플레이트에 밀봉하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 투명 기판을 상기 백플레이트에 밀봉하는 단계는, 상기 제1 투명 기판과 상기 백플레이트 사이에 밀봉재를 배치하는 단계를 포함하며,
    상기 전자 회로는 복수의 내부 커넥터를 통해 상기 간섭 변조기 어레이와 전기적으로 연결되어 배치되는, 디스플레이 기기를 제조하는 방법.
  17. 삭제
  18. 제16항에 있어서,
    상기 밀봉재는 유리를 포함하는, 디스플레이 기기를 제조하는 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    제2 간섭 변조기 어레이를 지지하는 제2 투명 기판을 제공하는 단계; 및
    상기 백플레이트의, 상기 제1 투명 기판과 반대 측에 상기 제2 투명 기판을 밀봉하는 단계
    를 더 포함하는, 디스플레이 기기를 제조하는 방법.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 백플레이트는 특정 형상의 영역 및 실질적으로 평탄한 주변 영역을 포함하는, 디스플레이 기기를 제조하는 방법.
  21. 투명 기판;
    상기 투명 기판을 통해 광을 반사시키도록 구성되는 간섭 변조기 어레이;
    상기 투명 기판에 밀봉되어 상기 간섭 변조기 어레이에 캐비티를 제공하는 백플레이트;
    상기 백플레이트 상에 배치되고 상기 간섭 변조기 어레이와 전기적으로 연결된 전자 회로로서, 상기 간섭 변조기 어레이를 제어하도록 구성되는 구동 회로를 포함하는, 전자 회로; 및
    상기 전자 회로에 상기 간섭 변조기 어레이를 전기적으로 연결하는 수단
    을 포함하고, 상기 연결하는 수단은:
    복수의 도전성 금속 구조체; 또는
    복수의 도전성 포스트
    중 적어도 하나를 포함하는, 디스플레이.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 연결하는 수단은 복수의 내부 커넥터 금속 구조체를 포함하는, 디스플레이.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 연결하는 수단은 복수의 도전성 포스트를 포함하는, 디스플레이.
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