KR101628340B1 - 디스플레이 장치 및 디스플레이의 형성 방법 - Google Patents

디스플레이 장치 및 디스플레이의 형성 방법 Download PDF

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Abstract

본 명세서에 기재된 디스플레이 장치의 실시형태는 기판; 광을 반사하여 화상을 생성하도록 구성된 복수의 반사성 표시소자; 상기 기판과 상기 복수의 반사성 표시소자 사이에 배치되어 상기 복수의 반사성 표시소자로부터 반사된 광이 확산기를 통과하도록 하는 상기 확산기로서, 표면 확산 특징부를 구비한 층을 포함하는 것인 상기 확산기; 및 상기 표면 확산 특징부들 상에 배치된 평탄화 층으로서, 상기 표면 확산 특징부들과는 반대쪽에 있는 상기 평탄화 층의 표면이 실질적으로 평탄한 것인, 상기 평탄화 층을 포함한다.

Description

디스플레이 장치 및 디스플레이의 형성 방법{DISPLAY DEVICE, AND METHOD OF FORMING DISPLAY}
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 미국 가특허 출원 제60/850,024호(출원일: 2006년 10월 6일, 발명의 명칭: "Method for Integrating a Light Diffuser in an Illumination Device of a Display System")에 대해 35 U.S.C. §119(e) 하의 우선권의 혜택을 주장하며, 이 기초 출원은 참조로 그의 전문이 본 명세서에 원용된다.
기술분야
본 발명은 표시장치의 조명장치에 통합된(즉, 일체화된) 광학적 손실 구조체, 이러한 광학적 손실 구조체를 구비한 조명장치 및 표시장치(즉, 디스플레이 장치), 그리고, 이들 장치의 각 제조방법에 관한 것이다.
마이크로전자기계 시스템(MEMS: microelectromechanical system)은 마이크로기계 부품, 액추에이터 및 전자 기기를 포함한다. 마이크로기계 부품은 기판 및/또는 증착된(deposited) 재료층의 일부를 에칭해내거나 층들을 추가하여 전기 및 전자기계 장치를 형성하는 증착, 에칭 및/또는 다른 미세기계가공(micromachining) 공정들을 이용하여 형성될 수도 있다. MEMS 장치의 한 형태는 간섭계 변조기(interferometric modulator)라 불린다. 본 명세서에서 사용된 것처럼, 간섭계 변조기 또는 간섭계 광 변조기(interferometric light modulator)라는 용어는 광학적 간섭의 원리를 이용하여 광을 선택적으로 흡수 및/또는 반사하는 장치를 의미한다. 소정의 실시형태에 있어서, 간섭계 변조기는 1쌍의 도전판을 포함할 수도 있는 데, 상기 1쌍의 도전판의 어느 하나 또는 양쪽 모두가 전체 또는 부분적으로 투과형 및/또는 반사형일 수도 있고 적절한 전기 신호의 인가시 상대 운동을 할 수 있다. 특별한 실시형태에 있어서, 하나의 도전판은 기판에 증착된 고정층을 포함할 수도 있고, 다른 하나의 도전판은 공기 간극(air gap)에 의해 고정층과 분리된 금속막을 포함할 수도 있다.
본 명세서에서 보다 더 상세히 설명하는 바와 같이, 도전판의 상대적 위치에 의해서 간섭계 변조기로 입사되는 광의 광학적 간섭은 변화될 수 있다. 이러한 장치들의 적용 범위는 광범위한데, 기존의 제품들을 향상시키는 데 있어서, 그리고 아직 개발되지 않은 새로운 제품들을 만들어내는 데 있어서 이러한 유형의 장치 특성들이 사용될 수 있도록 이들 장치들의 특징들을 이용 및/또는 변경하는 것은 해당 기술 분야에서 유용할 것이다.
소정의 실시형태에 있어서, 디스플레이 장치(혹은 표시장치)는, 기판; 광을 반사하여 화상을 생성하도록 구성된 복수의 반사성 표시소자; 상기 기판과 상기 복수의 반사성 표시소자 사이에 배치되어 상기 복수의 반사성 표시소자로부터 반사된 광이 확산기를 통과하도록 하는 상기 확산기로서, 표면 확산 특징부(surface diffusing feature)를 구비한 층을 포함하는 것인 상기 확산기; 및 상기 표면 확산 특징부들 상에 배치된 평탄화 층으로서, 상기 표면 확산 특징부들과는 반대쪽에 있는 상기 평탄화 층의 표면이 실질적으로 평탄한 것인, 상기 평탄화 층을 포함한다.
소정의 실시형태에 있어서, 디스플레이를 형성하는 방법은, 제1면과 제2면을 구비한 기판을 제공하는 단계; 상기 기판의 제1면 위에 확산기를 배치하는 단계로서, 상기 확산기는 표면 확산 특징부들을 구비한 층, 및 상기 표면 확산 특징부들 상에 배치된 평탄화 층을 포함하고, 상기 표면 확산 특징부들과는 반대쪽에 있는 상기 평탄화 층의 표면이 실질적으로 평탄한 것인, 상기 확산기를 배치하는 단계; 및 상기 확산기 위에 복수의 반사성 표시소자를 배치하는 단계로서, 상기 복수의 반사성 표시소자는 광을 반사하여 화상을 생성하도록 구성되고, 상기 복수의 반사성 표시소자는 광을 반사시켜서 반사된 광이 상기 확산기를 통과하도록 구성된 것인, 상기 복수의 반사성 표시소자를 배치하는 단계를 포함한다.
참고로, 소정의 실시형태에 있어서, 표시장치는 광학적 전파 영역, 적어도 1개의 광학적 손실 구조체, 광학적 격리층(optical isolation layer) 및 복수개의 표시소자를 포함한다. 상기 광학적 전파 영역은 전내부반사("TIR": total internal reflection)를 통해서 광을 안내(즉, 도광)하는 도광체를 포함한다. 상기 광학적 전파 영역은 해당 광학적 전파 영역으로부터 상기 광의 방향을 바꾸도록 구성된 전환 부재(turning feature)를 추가로 포함한다. 상기 적어도 1개의 광학적 손실 구조체는 직접 인접해서 배치된 경우 상기 광학적 전파 영역 내에 도광된 광의 적어도 일부의 전내부반사를 교란시킬 것이다. 상기 광학적 격리층은 상기 광학적 전파 영역과 상기 광학적 손실 구조체 사이에 비가스 재료(non-gaseous material)를 포함한다. 상기 광학적 격리층은 상기 광학적 전파 영역에서 전내부반사되는 광량을 증가시키도록 구성되어 있다. 상기 복수개의 표시소자는 상기 광학적 전파 영역으로부터 방향이 바뀐 광을 입수하도록 위치결정되어 있다. 상기 광학적 손실 구조체는 상기 복수개의 표시소자와 상기 광학적 전파 영역 사이에 위치결정되어 있다.
참고로, 소정의 실시형태에 있어서, 표시장치는 전내부반사를 통해서 광을 도광시키기 위한 도광수단; 전내부반사 교란수단이 상기 도광 수단에 직접 인접하여 배치된 경우 상기 도광 수단 내에 도광된 광의 적어도 일부의 전내부반사를 교란시키는 전내부반사 교란수단; 상기 전내부반사 교란수단으로부터 상기 도광수단을 광학적으로 격리시키는 광학적 격리수단; 및 화상을 표시하는 화상표시수단을 포함한다. 상기 도광수단은 해당 도광수단으로부터 광의 방향을 상기 화상표시수단으로 바꾸기 위한 수단을 포함한다. 상기 광학적 격리수단은 비가스 재료를 포함한다. 상기 광학적 격리수단은 상기 도광수단과 상기 전내부반사 교란수단 사이에 배치되어 있다. 상기 광학적 격리수단은 상기 도광수단에서 전내부반사되는 광량을 증가시키도록 구성되어 있다. 상기 화상표시수단은 상기 도광수단으로부터 방향이 바뀐 광을 입수하도록 위치결정되어 있다. 상기 전내부반사 교란수단은 상기 화상표시수단과 상기 도광수단 사이에 위치결정되어 있다.
참고로, 소정의 실시형태에 있어서, 표시장치의 제조방법은 복수개의 표시소자를 제공하는 단계; 상기 복수개의 표시소자의 부근에 광학적 전파 영역을 배치하는 단계; 상기 복수개의 표시소자와 상기 광학적 전파 영역 사이에 광학적 손실 구조체를 배치하는 단계; 및 상기 광학적 전파 영역과 상기 광학적 손실 구조체 사이에 광학적 격리층을 배치하는 단계를 포함한다. 상기 광학적 전파 영역은 전내부반사를 통해 광이 도광되는 도광체를 포함한다. 상기 광학적 전파 영역은 해당 광학적 전파 영역으로부터 광의 방향을 바꾸도록 구성된 전환 부재를 포함한다. 상기 광학적 손실 구조체는 직접 인접해서 배치된 경우, 상기 광학적 전파 영역 내에 도광된 광의 적어도 일부의 전내부반사를 교란시킬 것이다. 상기 광학적 격리층은 상기 광학적 전파 영역에서 전내부반사되는 광량을 증가시키도록 구성되어 있다.
참고로, 소정의 실시형태에 있어서, 조명장치는 전내부반사를 통해 광이 도광되는 도광체를 포함하는 광학적 전파 영역, 및 상기 광학적 전파 영역에 결합된 층을 포함한다. 상기 광학적 전파 영역은 해당 광학적 전파 영역으로부터 광의 방향을 바꾸도록 구성된 전환 부재를 추가로 포함한다. 상기 층은 매트릭스(matrix) 및 미세구조체(microstructure)를 포함한다. 상기 층의 적어도 일부는 상기 광학적 전파 영역의 굴절률보다 작은 굴절률을 지닌다. 상기 층은 상기 광학적 전파 영역에서 전내부반사되는 광량을 증가시키도록 구성되어 있다.
참고로, 소정의 실시형태에 있어서, 조명장치는 전내부반사를 통해 광이 도광되는 도광체를 포함하는 광학적 전파 영역, 적어도 1개의 광학적 손실 구조체, 및 상기 광학적 전파 영역과 상기 광학적 손실 구조체 사이에 비가스 재료를 포함하는 광학적 격리층을 포함한다. 상기 광학적 전파 영역은 해당 광학적 전파 영역으로부터 광의 방향을 바꾸도록 구성된 전환 부재를 추가로 포함한다. 상기 적어도 1개의 광학적 손실 구조체는 확산기, 편광기 및 컬러 필터로 이루어진 군으로부터 선택된다. 상기 광학적 격리층은 상기 광학적 전파 영역에서 전내부반사되는 광량을 증가시키도록 구성되어 있다.
참고로, 소정의 실시형태에 있어서, 표시장치의 제조방법은 광학적 전파 영역을 제공하는 단계; 광학적 손실 구조체를 제공하는 단계; 및 상기 광학적 전파 영역과 상기 광학적 손실 구조체 사이에 광학적 격리층을 배치하는 단계를 포함한다. 상기 광학적 전파 영역은 전내부반사를 통해 광이 도광되는 도광체를 포함한다. 상기 광학적 전파 영역은 해당 광학적 전파 영역으로부터 광의 방향을 바꾸도록 구성된 전환 부재를 포함한다. 상기 광학적 손실 구조체는 확산기, 편광기 및 컬러 필터로 이루어진 군으로부터 선택된다. 상기 광학적 격리층은 상기 광학적 전파 영역에서 전내부반사되는 광량을 증가시킨다.
도 1은 제1간섭계 변조기의 이동 반사층(movable reflective layer)이 이완 위치에 있고, 제2간섭계 변조기의 이동 반사층이 작동 위치에 있는 간섭계 변조기 디스플레이의 일 실시예의 일부를 나타낸 등각 투상도;
도 2는 3×3 간섭계 변조기 디스플레이를 내장한 전자 장치의 일 실시예를 예시한 시스템 블록도;
도 3은 도 1의 간섭계 변조기의 예시적인 일 실시예에 대해 이동 미러(movable mirror)의 위치 대 인가된 전압을 나타낸 선도;
도 4는 간섭계 변조기 디스플레이를 구동하는 데 사용될 수 있는 1세트의 행방향 전압(row voltage) 및 열방향 전압(column voltage)을 나타낸 도면;
도 5a는 도 2의 3×3 간섭계 변조기 디스플레이에 있어서의 표시 데이터의 하나의 예시적인 프레임을 예시한 도면;
도 5b는 도 5a의 프레임을 기록하는(write) 데 이용될 수 있는 행방향 전압 및 열방향 전압의 하나의 예시적인 타이밍 선도를 나타낸 도면;
도 6a 및 도 6b는 복수개의 간섭계 변조기를 포함하는 비쥬얼 표시장치(visual display device)의 일 실시예를 나타낸 시스템 블록도;
도 7a는 도 1의 장치의 단면도;
도 7b는 간섭계 변조기의 대안적인 실시예의 단면도;
도 7c는 간섭계 변조기의 다른 대안적인 실시예의 단면도;
도 7d는 간섭계 변조기의 또 다른 대안적인 실시예의 단면도;
도 7e는 간섭계 변조기의 추가의 대안적인 실시예의 단면도;
도 8a는 확산기에 인접한 도광체를 포함하는 표시장치의 일부의 단면도;
도 8b는 공기 간극에 의해 확산기로부터 이간된 도광체를 포함하는 표시장치의 일부의 단면도;
도 9a는 광학적 격리층에 의해 확산기로부터 분리된(decoupled) 도광체의 광학적 전파 영역을 포함하는 표시장치의 일 실시예의 일부분의 단면도;
도 9b는 광학적 격리층에 의해 확산기로부터 분리된, 도광체 및 기판에 의해 형성된 광학적 전파 영역을 포함하는 표시장치의 다른 실시예의 일부분의 단면도;
도 10a는 광학적 격리층에 의해 광학적 손실층(예를 들어, 확산기)으로부터 분리된 광학적 전파 영역을 포함하는 도 9a의 실시예의 단면도;
도 10b는 입사각 θi에서의 도광체의 광학적 전파 영역을 통해 전파되고 있는 광선의 일례를 나타낸 도면;
도 10c는 다른 예시적인 광학적 격리층에 대한 상이한 입사각에서의 평균 반사율을 나타낸 도면;
도 11은 광학적 손실층과 광학적 격리층이 체적 확산기 내에 함께 일체화되어 있고, 상기 체적 확산기의 매트릭스 재료에 의해 광학적 격리가 제공되고, 상기 매트릭스 재료에 있어서의 산란 부재에 의해 광학적 손실이 제공되도록 구성된 표시장치의 다른 실시예의 일부분의 단면도;
도 12는 광학적 손실층이 표면 요철부를 지닌 표면 확산기를 포함하고, 광학적 격리층이 상기 표면 요철부를 평탄화하는 층을 포함하도록 구성된 표시장치의 또 다른 실시예의 일부분의 단면도;
도 13a는 다층 적층체를 포함하는 광학적 격리층에 의해 광학적 손실층으로부터 분리된 광학적 전파 영역을 지닌 도광체를 포함하는 표시장치의 다른 실시예의 일부분의 단면도;
도 13b는 도 13a의 다층 적층체의 확대단면도;
도 13c는 광학적 전파 영역의 예시적인 실시예를 위하여 상이한 입사각에서의 포토픽(photopic) 반사율을 나타낸 도면.
이하의 상세한 설명은 본 발명의 임의의 특정 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명은 다양한 방법들로 구현될 수 있다. 본 설명에 있어서, 전체적으로 동일한 구성 요소들은 동일한 참조 번호들로 표기된 도면을 참조한다. 이하의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 실시예들은 동화상(예를 들어, 비디오)인지 또는 정지화상(예를 들어, 스틸 이미지(still image))인지, 그리고 문자인지 그림인지의 여부에 따라 이미지(즉, 화상)를 표시하도록 구성되는 장치이면 어떠한 장치에서도 구현될 수도 있다. 더욱 상세하게는, 휴대폰, 무선 장치, PDA(personal data assistant), 초소형 또는 휴대용 컴퓨터, GPS 수신기/네비게이션, 카메라, MP3 플레이어, 캠코더, 게임 콘솔(game console), 손목 시계, 시계, 계산기, 텔레비전 모니터, 평판형 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 자동차 디스플레이(예를 들어, 주행 기록계 디스플레이 등), 콕핏 제어기(cockpit control) 및/또는 디스플레이, 카메라 뷰 디스플레이(예를 들어, 차량의 리어 뷰(rear view) 카메라의 디스플레이), 전자 사진, 전자 광고판 또는 간판, 프로젝터, 건축 구조물, 포장물 및 미술 구조물(예를 들어, 보석류에 대한 이미지의 디스플레이)을 포함하지만 이들로 한정되지는 않는 다양한 전자 장치들로 또는 그 다양한 전자 장치들과 관련되어 구현될 수 있는 것을 고려할 수 있다. 본 명세서에서 설명하는 것들과 유사한 구조의 MEMS 장치는 또한 전자 스위칭 장치 등에서와 같이 표시장치가 아닌 응용품에도 사용될 수 있다.
표시장치의 조명 조립체에 이용되는 광학적 격리층이 제공된다. 상기 광학적 격리층은 조명에 이용되는 도광체의 광학적 전파영역과 광학적 손실 구조체 혹은 층 사이에 배치되어 있다. 본 명세서에서 이용되는 바와 같이, "광학적 손실 구조체" 혹은 "광학적 손실층"이란 용어는 이것으로 제한되지는 않지만 광학적 전파 영역 내에서 광을 전파할 목적으로 원치 않는 방향으로 광의 전파의 방향을 바꾸는 부재 혹은 광을 흡수하는 부재를 비롯하여 그의 최광의의 가능한 의미로 부여된다. 예를 들어, 광학적 손실 구조체는, 직접 인접하여 배치된 경우, 상기 광학적 전파 영역 내에 도광된 광의 적어도 일부의 전내부반사를 교란시킬 것이다. 상기 광학적 손실 구조체 혹은 층은 제한없이 확산기, 흡광체(absorber), 편광기, 컬러 필터 등을 포함할 수 있다. 상기 광학적 전파 영역은 해당 광학적 전파 영역을 따른 광의 전파를 지지하는 상부 계면과 하부 계면을 지닌다. 광학적 격리층 없이도, 하부 계면은 상기 광학적 전파 영역과 광학적 손실층에 의해 형성될 수도 있다. 이러한 형태에 있어서, 광학적 손실층은 경사 입사에서 하부 계면 상에 입사하는 광의 반사를 교란시킬 수 있다. 상기 광학적 격리층을 이용해서 광학적 전파 영역과 광학적 손실 구조체 혹은 층을 분리시킴으로써, 경사 입사시 반사를 촉진시킨다. 소정의 실시예에 있어서, 예를 들어, 상기 광학적 격리층은 경사 입사(예를 들어, 약 40°보다 큰 각)에서 광학적 전파 영역의 하부 계면에서 도광된 광을 그로부터 반사시킨다. 따라서, 광은 상기 광학적 손실 구조체 혹은 층에 의한 실질적인 교란없이 상기 광학적 전파 영역을 따라 도광된다. 상기 광학적 격리층은 또한 낮은 각(예를 들어, 약 40°보다 큰 각)에서 상기 광학적 전파 영역의 하부 계면에서 도광된 광을 반사가 거의 혹은 전혀 없이(예를 들어, 4% 미만, 2% 미만, 1% 미만) 통과시킨다. 본 명세서에서 이용되는 바와 같이, "광학적 전파 영역"이란 용어는 도광막 혹은 판, 도광막 적층체, 도광막 혹은 도광막 적층체가 상부에 형성된 기판 등을 기술하는 데 이용될 수 있다. 본 명세서에서 이용되는 바와 같이, "막"이란 용어는, 이것으로 한정되지 않지만, 소정의 두께를 지닌 재료 혹은 복수개의 재료를 비롯하여 그의 최광의의 통상의 의미를 부여하는 것으로 한다. 몇몇 실시예에 있어서, 광학적 격리층은, 해당 광학적 격리층이 광학적 전파 영역보다 굴절률을 가진 재료를 포함할 수도 있지만, 상기 광학적 전파 영역보다 낮은 굴절률을 지닌 재료를 포함한다. 몇몇 실시예에 있어서, 광학적 격리층은 다층 간섭 적층체를 포함한다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 광학적 손실 구조체와 광학적 격리층은 단일층으로 일체화되어 있다. 소정의 이러한 실시예에 있어서, 상기 층은 복수의 입자 혹은 미세구조체를 내부에 포함하는 재료를 포함한다. 미세구조체는 선택된 광학 성능(예를 들어, 확산기, 컬러 필터, 편광기 등)을 달성하도록 설계될 수 있다.
간섭계 MEMS 표시 소자를 포함하는 간섭계 변조기 디스플레이의 일 실시예가 도 1에 예시되어 있다. 이들 장치에 있어서, 화소들은 밝은 상태 또는 어두운 상태이다. 밝은("온(on) 또는 "열린") 상태에서, 표시 소자는 입사되는 가시 광선의 많은 부분을 사용자에게 반사시킨다. 어두운("오프(off)" 또는 "닫힌") 상태에서, 표시 소자는 입사되는 가시 광선을 사용자에게 거의 반사하지 않는다. 본 실시예에 따르면, "온" 및 "오프" 상태의 광 반사 특성은 반대로 되어 있을 수도 있다. MEMS 화소들은 선택된 색깔에서 우선적으로 반사하도록 구성되어 흑백 표시 외에도 컬러 표시를 가능하게 한다.
도 1은 비쥬얼 디스플레이의 일련의 화소에 있어서 두 개의 인접한 화소들을 나타낸 등각 투상도인 데, 여기서 각 화소는 MEMS 간섭계 변조기를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 간섭계 변조기 디스플레이는 이들 간섭계 변조기의 행/열 어레이를 포함한다. 각각의 간섭계 변조기는 서로 간에 가변적이고 제어 가능한 거리에 위치된 1쌍의 반사층을 포함하여 적어도 하나의 가변 치수를 가진 공진 광학 공동부(resonant optical cavity)를 형성한다. 일 실시예에 있어서, 반사층들 중 하나는 두 위치 사이에서 움직일 수도 있다. 여기서 이완 위치라고도 칭해지는 제1위치에서, 이동 반사층은 고정된 부분 반사층으로부터 상대적으로 먼 거리에 위치한다. 여기서 작동 위치라고도 칭해지는 제2위치에서, 이동 반사층은 상기 부분 반사층에 더 가까이 인접하여 위치한다. 두 반사층으로부터 반사된 입사광은 이동 반사층의 위치에 따라서 보강 간섭 또는 소멸 간섭하여 각 화소에 대해 전체 반사 상태 또는 비반사 상태를 생성한다.
도 1에 있어서 화소 어레이의 도시된 부분은 두 개의 인접한 간섭계 변조기(12a), (12b)를 포함한다. 왼쪽에 위치한 간섭계 변조기(12a)에는 부분 반사층을 포함하는 광학 적층체(optical stack)(16a)로부터 소정 거리 떨어진 이완 위치에 이동 반사층(14a)이 예시되어 있다. 오른쪽에 위치한 간섭계 변조기(12b)에는 광학 적층체(16b)에 인접한 작동 위치에 이동 반사층(14b)이 예시되어 있다.
여기서 참조 기호로 표시되는 바와 같은 광학 적층체(16a), (16b)(일괄해서 광학 적층체(16)라 표기함)는 전형적으로 수 개의 융합층(fused layer)을 포함하는 데, 이들 융합층은 산화인듐주석(indium tin oxide: ITO)과 같은 전극층, 크롬과 같은 부분 반사층 및 투명 유전체를 포함할 수 있다. 따라서, 광학 적층체(16)는 전기 전도성이고, 부분적으로 투명하며, 부분적으로 반사성이고, 예를 들어 하나 이상의 상기 층들을 투명 기판(20) 위에 증착함으로써 제조될 수 있다. 부분 반사층은 다양한 금속류, 반도체류 및 유전체류와 같은 부분 반사성인 다양한 재료들로 형성될 수 있다. 부분 반사층은 하나 이상의 재료 층으로 형성될 수 있는 데, 각각의 층은 단일 재료 또는 조합된 재료로 형성될 수 있다.
몇몇 실시예에서는, 이하에 더욱 설명되는 바와 같이, 광학 적층체(16)의 층들은 평행 스트립(strip)들로 패터닝되고, 표시장치 내에서 행방향 전극들을 형성할 수도 있다. 이동 반사층(14a), (14b)은 기둥(즉, 지지부)(18) 사이에 증착되는 중재 희생 재료 및 기둥(18)의 상부면에 증착된 증착 금속층 또는 증착 금속층들(광학 적층체(16a), (16b)의 행방향 전극에 직교)로 이루어진 일련의 평행 스트립들로서 형성될 수도 있다. 희생 재료를 에칭하여 제거했을 때, 이동 반사층(14a), (14b)은 광학 적층체(16b), (16b)로부터 소정의 간극(19)만큼 분리된다. 알루미늄과 같은 고 전도성·반사성 재료가 반사층(14)으로 사용될 수 있고, 이들 스트립들은 표시장치에서 열방향 전극들을 형성할 수도 있다.
도 1에 있어서 화소(12a)로 예시된 바와 같이, 전압이 인가되지 않을 경우, 이동 반사층(14a)은 기계적으로 이완 상태인 채로, 간극, 즉 공동부(19)가 이동 반사층(14a)과 광학 적층체(16a) 사이에서 유지된다. 그러나, 선택된 행 및 열에 전위차가 인가될 경우, 대응하는 화소에서 행방향 전극과 열방향 전극의 교차점에 형성된 커패시터는 충전되고, 정전기력은 전극들을 함께 당긴다. 전압이 충분히 높다면, 이동 반사층(14)은 변형이 일어나 광학 적층체(16)에 대해서 힘을 가한다. 도 1의 오른쪽에 위치한 화소(12b)로 표시된 바와 같이, 광학 적층체(16) 내의 유전체 층(이 도면에서는 도시 생략)은 단락이 방지되어 층(14)과 층(16) 간의 이격 거리를 조절한다. 이러한 거동은 인가된 전위차의 극성에 상관없이 동일하다. 이와 같이 해서, 반사 화소 상태 대 비반사 화소 상태를 제어할 수 있는 행/열방향 작동은 종래의 LCD 및 다른 디스플레이 기술에서 사용되는 것과 여러 면에서 유사하다.
도 2 내지 도 5b는 디스플레이 적용에 있어서 간섭계 변조기들의 어레이를 사용하기 위한 하나의 예시적 과정 및 시스템을 예시한다.
도 2는 본 발명의 측면들을 포함할 수도 있는 전자 장치의 일 실시예를 예시한 시스템 블록도이다. 예시적 실시예에 있어서, 전자 장치는 프로세서(21)를 포함하는 데, 이 프로세서는 ARM, 펜티엄(Pentium)(등록상표), 펜티엄 II(등록상표), 펜티엄 III(등록상표), 펜티엄 IV(등록상표), 펜티엄(등록상표) Pro, 8051, MIPS(등록상표), Power PC(등록상표), ALPHA(등록상표)와 같은 범용 단일 칩 프로세서 또는 멀티 칩 마이크로 프로세서, 또는 디지털 신호 프로세서, 마이크로 제어기와 같은 특수 목적의 마이크로 프로세서, 또는 프로그래밍 가능한 게이트 어레이일 수도 있다. 종래 기술에서와 같이, 상기 프로세서(21)는 하나 이상의 소프트웨어 모듈을 실행하도록 구성될 수도 있다. 오퍼레이팅 시스템(operating system)의 실행과 더불어, 상기 프로세서는 웹 브라우저(web browser), 전화 애플리케이션(application), 이메일 프로그램 또는 기타 임의의 소프트웨어 애플리케이션을 비롯한 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 실행하도록 구성될 수도 있다.
일 실시예에 있어서, 프로세서(21)는 또한 어레이 드라이버(22)와 통신하도록 구성된다. 일 실시예에 있어서, 어레이 드라이버(22)는 디스플레이 어레이 또는 패널(30)에 신호를 제공하는 행방향 드라이버 회로(24) 및 열방향 드라이버 회로(26)를 포함한다. 도 1에 예시된 어레이의 단면은 도 2의 1-1선으로 도시된다. MEMS 간섭계 변조기에 대해서, 행/열방향 작동 프로토콜은 도 3에 도시된 이들 장치의 히스테리시스 특성을 이용할 수도 있다. 예를 들어, 이완 상태에서부터 작동 상태로 이동층을 변형시키기 위해 10 볼트의 전위차가 필요할 수도 있다. 그러나, 이러한 값으로부터 전압이 감소될 경우, 전압이 10 볼트 미만으로 다시 떨어질 때에 이동층은 그 상태를 유지한다. 도 3의 예시적 실시예에 있어서, 전압이 2 볼트 미만으로 떨어질 때까지 이동층은 완전히 이완되지 않는다. 이와 같이 해서, 도 3에 예시된 예에서 약 3 볼트 내지 7 볼트의 전압 범위가 있고, 여기에서 인가된 전압의 창이 존재하고, 이 범위 내에서 장치가 이완 또는 작동 상태에서 안정적이다. 이것을 여기서는 "히스테리시스 창" 또는 "안정성 창"이라고 칭한다. 도 3의 히스테리시스 특성을 가지는 디스플레이 어레이에 대해서, 행방향 스트로빙(strobing) 동안 스트로빙된 행에 있는 작동될 화소들이 약 10 볼트의 전압차에 노출되고, 이완될 화소들이 0 볼트에 근접한 전압차에 노출되도록 행/열방향 작동 프로토콜을 설계할 수 있다. 스트로빙 후에, 화소들은 약 5 볼트의 정상 상태 전압차에 노출되므로, 이들은 행방향 스트로빙이 화소들을 어떤 상태에 두었던지 그 상태를 유지하게 된다. 이러한 예에서, 각 화소는, 기록된 후에, 3 볼트 내지 7 볼트의 "안정성 창" 내에서 전위차를 보인다. 이러한 특성으로 작동 또는 이완의 기존 상태에서 동일한 인가 전압 조건하에서 도 1에 예시된 화소 설계는 안정화된다. 간섭계 변조기의 각 화소는 작동 상태인지 혹은 이완 상태인지에 따라 본질적으로 고정 반사층 및 이동 반사층에 의해 형성된 커패시터이기 때문에, 이러한 안정한 상태는 전력 손실이 거의 없이 히스테리시스 창 내의 전압에서 유지될 수 있다. 인가된 전위가 고정되어 있다면 화소로 들어가는 전류 흐름은 실질적으로 없다.
전형적인 응용에 있어서, 제1행에 있는 원하는 세트의 작동 화소에 따라 열방향 전극 세트를 어서트(assert)함으로써 표시 프레임을 생성할 수도 있다. 다음에, 행방향 펄스가 제1행의 전극에 인가되어 어서트된 열방향 라인에 대응하는 화소를 작동시킨다. 그 후, 어서트된 세트의 열방향 전극은 제2행에 있는 원하는 세트의 작동 화소에 대응하도록 변경된다. 이어서, 펄스가 제2행의 전극에 인가되어, 어서트된 열방향 전극들에 따라서 제2행에 있는 적절한 화소들을 작동시킨다. 제1행의 화소들은 제2행의 펄스의 영향을 받지 않고 제1행의 펄스 동안 그들이 설정되었던 상태로 유지된다. 이것은 프레임을 작성하기 위하여 일련의 전체 행들에 대해서 순차적으로 반복될 수도 있다. 일반적으로, 이러한 과정을 초당 원하는 프레임 수만큼 계속적으로 반복함으로써 프레임들은 새로운 표시 데이터로 리프레시(refresh) 및/또는 갱신된다. 더불어, 표시 프레임을 작성하는 화소 어레이의 행방향 전극 및 열방향 전극을 구동하기 위한 매우 다양한 프로토콜은 잘 알려져 있고, 이것은 본 발명과 관련하여 사용될 수도 있다.
도 4, 도 5a 및 도 5b는 도 2의 3×3 어레이 위에 표시 프레임을 생성하기 위한 하나의 가능한 작동 프로토콜을 예시한다. 도 4는 도 3의 히스테리시스 곡선을 나타내는 화소를 위해 사용될 수도 있는 가능한 세트의 행방향 전압 레벨들 및 열방향 전압 레벨들을 예시한다. 도 4의 실시예에서, 화소를 작동시키기 위해서는 적절한 열을 -Vbias로 설정하고 적절한 행을 +ΔV로 설정하는 것이 필요한데, -Vbias 및 +ΔV는 각각 -5 볼트 및 +5 볼트에 대응한다. 화소에 대한 볼트 전위차가 0이 되는 동일한 +ΔV로 적절한 행을 설정하고 +Vbias로 적절한 열을 설정함으로써 화소의 이완을 수행한다. 행방향 전압이 0볼트로 유지되는 이들 행에서, 열이 -Vbias이거나 +Vbias인 것에 상관없이, 화소들은 그들의 원래 상태가 어떠하든 안정하다. 도 4에 또한 예시된 바와 같이, 앞서 설명한 것과 반대 극성의 전압이 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 화소를 작동시키는 것은 적절한 열을 +Vbias로 설정하고 적절한 행을 -ΔV로 설정하는 것을 수반할 수 있다. 본 실시예에 있어서, 화소에 대한 0 볼트 전위차를 생성하는 동일한 -ΔV로 적절한 행을 설정하고 -Vbias로 적절한 열을 설정함으로써 화소의 이완을 수행한다.
도 5b는 도 5a에 예시된 디스플레이 구성으로 되는 도 2의 3×3 어레이에 인가되는 일련의 행방향 전압 및 열방향 전압을 나타낸 타이밍도로서, 여기서 작동 화소들은 비반사형이다. 도 5a에 예시된 프레임을 기록하기에 앞서, 화소들은 임의의 상태에 있을 수 있고, 이 예에서, 모든 행들은 0볼트이고 모든 열들은 +5 볼트이다. 이들 인가 전압에 의하면, 화소는 모두 그들의 기존의 작동 또는 이완 상태에서 안정하다.
도 5a의 프레임에서, (1,1), (1,2), (2,2), (3,2) 및 (3,3) 화소들이 작동된다. 이것을 달성하기 위해서, 제1행에 대한 "라인 시간"(line time) 동안 제1열과 제2열은 -5볼트로 설정되고, 제3열은 +5볼트로 설정된다. 이것은 임의의 화소들의 상태를 변화시키지 않는 데, 그 이유는 모든 화소들이 3 내지 7볼트 안정성 창에 유지되기 때문이다. 다음에, 제1행은 0볼트에서 5볼트까지 가고 다시 0볼트로 가는 펄스로 스트로빙된다. 이것은 (1,1) 화소 및 (1,2) 화소를 작동시키고 (1,3) 화소를 이완시킨다. 어레이의 다른 화소들은 영향을 받지 않는다. 원하는 제2행을 설정하기 위하여, 제2열을 -5볼트로 설정하고 제1열 및 제3열을 +5볼트로 설정한다. 다음에, 제2행에 인가된 동일한 스트로브(strobe)는 (2,2) 화소를 작동시키고 (2,1) 및 (2,3) 화소를 이완시킬 것이다. 재차, 어레이의 다른 화소들은 영향받지 않는다. 제3행은 제2열 및 제3열을 -5볼트로 설정하고 제1열을 +5볼트로 설정함으로써 마찬가지로 설정된다. 제3행의 스트로브는 도 5a에 도시된 바와 같이 제3행의 화소들을 설정한다. 프레임을 기록한 후에, 행방향 전위들은 0이고 열방향 전위들은 +5볼트 또는 -5볼트로 유지될 수 있게 되어, 디스플레이는 도 5a의 구성에서 안정적이다. 수십 또는 수백 개의 행과 열들을 가진 어레이들에 대해서 동일한 과정을 이용할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 행 및 열을 작동시키는 데 사용되는 타이밍, 수순 및 전압 레벨들은 상기의 일반적인 원리 범위 안에서 매우 다양할 수 있고, 상기 예는 다만 예시적인 것에 불과하며, 다른 작동 전압 방법이 본 명세서에 기재된 시스템 및 방법과 함께 사용될 수 있다는 것을 또한 이해할 수 있을 것이다.
도 6a 및 도 6b는 표시장치(40)의 일 실시예를 예시한 시스템 블록도이다. 예를 들어, 표시장치(40)는 이동 전화기 또는 휴대 전화기일 수 있다. 그러나, 표시장치(40)의 동일한 구성 요소들 또는 그것의 약간의 변경으로는 또한 텔레비전 및 휴대용 미디어 플레이어와 같은 다양한 유형의 표시장치를 들 수 있다.
표시장치(40)는 하우징(housing)(41), 디스플레이(30), 안테나(43), 스피커(45), 입력 장치(48) 및 마이크(46)를 포함한다. 일반적으로 하우징(41)은 사출 성형 및 진공 성형을 비롯한 당업자들에게 잘 알려진 다양한 제조 과정들 중의 어떤 것으로 형성된다. 또한, 하우징(41)은 플라스틱, 금속, 유리, 고무 및 세라믹, 또는 이들의 조합을 포함하지만, 이들로 한정되지 않는 다양한 재료 중의 어떤 것으로 만들어질 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 하우징(41)은 다른 색깔을 가지거나 다른 로고, 그림 또는 기호를 포함하는 분리 가능한 부분들과 호환될 수도 있는 분리 가능한 부분(도시 생략)을 포함한다.
예시적인 표시장치(40)의 디스플레이(30)는 여기에서 설명되는 바와 같이, 쌍안정 디스플레이를 비롯한 다양한 디스플레이들 중의 어떤 것일 수도 있다. 다른 실시예에 있어서, 당업자들에게 잘 알려진 바와 같이, 디스플레이(30)는 앞서 설명한 바와 같은 플라즈마, EL, OLED, STN LCD 또는 TFT LCD와 같은 평판형 디스플레이, 또는 CRT나 다른 종류의 관(tube) 장치와 같은 비평판형(non-flat-panel) 디스플레이를 포함한다. 그러나, 본 실시예를 설명할 목적으로, 상기 디스플레이(30)는 여기에서 설명하는 바와 같이 간섭계 변조기 디스플레이를 포함한다.
예시적 표시장치(40)의 일 실시예의 구성 요소들은 도 6b에 개략적으로 도시되어 있다. 도시된 예시적 표시장치(40)는 하우징(41)을 포함하고 적어도 그 속에 부분적으로 수용된 추가적인 구성 요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 예시적 표시장치(40)는 트랜스시버(transceiver)(47)에 결합된 안테나(43)를 포함하는 네트워크 인터페이스(27)를 포함한다. 트랜스시버(47)는 컨디셔닝 하드웨어(conditioning hardware)(52)에 연결된 프로세서(21)에 접속된다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 신호를 조절(예를 들어, 신호를 필터링)하도록 구성될 수도 있다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 스피커(45) 및 마이크(46)에 연결된다. 프로세서(21)는 입력 장치(48) 및 드라이버 제어기(29)에도 연결된다. 드라이버 제어기(29)는 프레임 버퍼(frame buffer)(28)에 그리고 어레이 드라이버(22)에 결합되고, 어레이 드라이버(22)는 이어서 디스플레이 어레이(30)에 결합된다. 전력 공급 장치(50)는 특정한 예시적 표시장치(40) 설계에 요구되는 바와 같이 모든 구성 요소들에 전력을 제공한다.
네트워크 인터페이스(27)는 예시적 표시장치(40)가 네트워크를 통하여 하나 이상의 장치와 통신할 수 있도록 안테나(43) 및 트랜스시버(47)를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 네트워크 인터페이스(27)는 프로세서(21)의 요건을 경감할 수 있는 몇몇 처리 능력도 가질 수 있다. 안테나(43)는 신호를 송수신하기 위해, 당업자들에게 알려진 소정의 안테나이다. 일 실시예에 있어서, 안테나는 IEEE 802.11(a), (b) 또는 (g)를 비롯한 IEEE 802.11 표준에 따라서 RF 신호를 송수신한다. 다른 실시예에 있어서, 안테나는 블루투스(BLUETOOTH) 표준에 따라서 RF 신호를 송수신한다. 이동 전화기의 경우, 안테나는 CDMA, GSM, AMPS 또는 무선 이동 전화 네트워크 내에서 통신하기 위해 사용되는 기타 공지된 전압을 수신하도록 설계되어 있다. 트랜스시버(47)는 안테나(43)로부터 수신된 신호를 미리 처리하여 이 신호가 프로세서(21)에 의해 수신되고 나아가 조작될 수도 있다. 또, 트랜스시버(47)는 프로세서(21)로부터 수신된 신호도 처리하여 이 전압이 안테나(43)를 거쳐서 예시적 표시장치(40)로부터 전송될 수 있게 한다.
대안적인 실시예에 있어서, 트랜스시버(47)는 수신기로 대체될 수 있다. 또 다른 대안적인 실시예에 있어서, 네트워크 인터페이스(27)는 프로세서(21)에 전송될 이미지 데이터를 저장하고 생성할 수 있는 이미지 소스 혹은 이미지 공급원(image source)으로 대체될 수 있다. 예를 들어, 이미지 공급원은 이미지 데이터를 포함하는 디지털 비디오 디스크(DVD: digital video disc)나 하드 디스크 드라이브, 또는 이미지 데이터를 생성하는 소프트웨어 모듈일 수 있다.
프로세서(21)는 일반적으로 예시적 표시장치(40)의 전체적인 동작을 제어한다. 프로세서(21)는 네트워크 인터페이스(27) 또는 이미지 공급원으로부터의 압축된 이미지 데이터와 같은 데이터를 수신하고, 해당 데이터를 원천 이미지 데이터(raw image data)로 또는 원천 이미지 데이터로 즉시 처리할 수 있는 포맷으로 처리한다. 그 후, 프로세서(21)는 처리된 데이터를 드라이버 제어기(29)로 또는 저장을 위해 프레임 버퍼(28)로 보낸다. 원천 데이터는 전형적으로 이미지 내의 각각의 위치에서 이미지 특성들을 식별하는 정보를 의미한다. 예를 들어, 이러한 이미지 특성들은 색깔, 색의 순도(saturation), 계조 레벨(gray scale level)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 프로세서(21)는 예시적 표시장치(40)의 동작을 제어하는 마이크로 제어기, CPU, 또는 논리 유닛을 포함한다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 일반적으로 신호를 스피커(45)에 전송하기 위해, 그리고 마이크(46)로부터 신호를 수신하기 위해 증폭기들 및 필터들을 포함한다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 예시적 표시장치(40) 내에 있는 별도의 구성 요소일 수도 있거나 프로세서(21) 혹은 기타 구성 요소들 내에 내장되어 있을 수도 있다.
드라이버 제어기(29)는 프로세서(21)에서 생성된 원천 이미지 데이터를 프로세서(21)로부터 혹은 프레임 버퍼(28)로부터 직접 취하여 어레이 드라이버(22)로 고속 전송하기 위해 원천 이미지 데이터를 적절하게 재포맷한다. 특히, 드라이버 제어기(29)는 원천 이미지 데이터를 래스터 유사 포맷(raster like format)을 가진 데이터 흐름으로 재포맷하여 디스플레이 어레이(30)에 걸쳐 스캐닝하기에 적합한 시간 순서를 가진다. 다음에, 드라이버 제어기(29)는 포맷된 정보를 어레이 드라이버(22)에 보낸다. 비록 LCD 제어기와 같은 드라이버 제어기(29)가 독립형 집적 회로(stand-alone Integrated Circuit(IC))로서 시스템 프로세서(21)와 종종 관련되지만, 이러한 제어기들은 다양한 방법들로 구현될 수도 있다. 이들은 프로세서(21) 내에 하드웨어로서 삽입될 수 있거나, 소프트웨어로서 프로세서(21) 내에 삽입될 수도 있거나, 또는 어레이 드라이버(22)와 함께 하드웨어에 완전히 일체화될 수도 있다.
전형적으로, 어레이 드라이버(22)는 포맷된 정보를 드라이버 제어기(29)로부터 수신하고 디스플레이의 x-y 매트릭스 화소들로부터 나온 수백, 때로는 수천개의 인출선에 초당 여러번 인가되는 병렬 세트의 파형들로 비디오 데이터를 재포맷한다.
일 실시예에 있어서, 드라이버 제어기(29), 어레이 드라이버(22) 및 디스플레이 어레이(30)는 여기서 설명하는 디스플레이들의 유형 중 어느 것에나 적합하다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 드라이버 제어기(29)는 종래의 디스플레이 제어기 또는 쌍안정 디스플레이 제어기(예를 들어, 간섭계 변조기 제어기)이다. 다른 실시예에 있어서, 어레이 드라이버(22)는 종래의 드라이버 또는 쌍안정 디스플레이 드라이버(예를 들어, 간섭계 변조기 디스플레이)이다. 일 실시예에 있어서, 드라이버 제어기(29)는 어레이 드라이버(22)와 일체형이다. 이러한 일 실시예는 이동 전화기, 시계 및 기타 소형 디스플레이와 같은 고집적 시스템에 있어서 일반적이다. 또 다른 실시예에 있어서, 디스플레이 어레이(30)는 전형적인 디스플레이 어레이 또는 쌍안정 디스플레이 어레이(예를 들어, 간섭계 변조기들의 어레이를 포함하는 디스플레이)이다.
입력 장치(48)는 사용자로 하여금 예시적 표시장치(40)의 동작을 제어하도록 한다. 일 실시예에 있어서, 입력 장치(48)는 QWERTY 키보드 또는 전화기 키패드와 같은 키패드, 버튼, 스위치, 터치 센스 스크린, 또는 감압 또는 감열 막을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 마이크(46)는 예시적 표시장치(40)에 대한 입력 장치이다. 이 장치에 데이터를 입력하기 위해 마이크(46)가 사용되는 경우, 음성 명령들이 사용자에 의해 제공되어 예시적 표시장치(40)의 동작들을 제어할 수도 있다.
전력 공급 장치(50)는 당업계에 잘 알려져 있는 다양한 에너지 저장 장치들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 전력 공급 장치(50)는 니켈-카드뮴 배터리 또는 리튬 이온 배터리와 같은 충전용 배터리이다. 다른 실시예에 있어서, 전력 공급 장치(50)는 재생 가능 에너지 원, 커패시터, 또는 플라스틱 태양 전지, 태양 전지 페인트를 비롯한 태양 전지이다. 다른 실시예에 있어서, 전력 공급 장치(50)는 벽에 붙은 콘센트에서 전력을 받도록 구성된다.
몇몇 실시예에 있어서, 제어 프로그램은 앞서 설명한 바와 같이 전자 디스플레이 시스템 안의 몇몇 장소에 위치될 수 있는 드라이버 제어기 내에 존재한다. 몇몇 실시예에 있어서, 제어 프로그램은 어레이 드라이버(22) 내에 존재한다. 당업자들은 앞서 설명한 최적화 조건들을 다수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 구성 요소들 및 다양한 형태로 구현할 수도 있음을 인식할 것이다.
앞서 설명한 원리들에 따라서 작동되는 간섭계 변조기의 상세한 구조는 매우 다양할 수 있다. 예를 들어, 도 7a 내지 도 7e는 이동 반사층(14) 및 그의 지지 구조체들의 다섯 개의 서로 다른 실시예를 나타낸다. 도 7a는 도 1의 실시예의 단면도인데, 여기서 금속 재료(14)의 스트립은 직교 방향으로 연장된 지지부(18) 상에 증착된다. 도 7b에 있어서, 이동 반사층(14)은 줄(tether)(32) 상에 단지 모서리에서 지지부에 부착된다. 도 7c에 있어서, 이동 반사층(14)은 가요성 금속을 포함할 수도 있는 변형가능한 층(34)으로부터 매달려 있다. 변형가능한 층(34)은 해당 변형가능한 층(34) 주변의 기판(20)에 직접적으로 혹은 간접적으로 접속된다. 여기서, 이들 접속부를 지지 기둥이라 칭한다. 도 7d에 나타낸 실시예는 변형가능한 층(34)이 안착되는 지지 기둥 플러그(42)를 가진다. 이동 반사층(14)은 도 7a 내지 도 7c에 있어서와 마찬가지로 공동부 위에 매달린 채 유지되지만, 변형가능한 층(34)은 해당 변형가능한 층(34)과 광학 적층체(16) 사이의 구멍들을 채움으로써 지지 기둥을 형성하지 않는다. 오히려, 지지 기둥은 평탄화 재료로 형성되고, 이것은 지지 기둥 플러그(42)를 형성하는 데 이용된다. 도 7e에 나타낸 실시예는 도 7d에 나타낸 실시예에 의거한 것이지만, 도 7a 내지 도 7c에 나타낸 실시예뿐만 아니라 도시하지 않은 추가적인 실시예의 어느 것과 함께 작용하도록 적합화될 수도 있다. 도 7e에 나타낸 실시예에 있어서, 금속 또는 기타 전도성 재료의 여분의 층은 버스 구조체(44)를 형성하는 데 이용되어왔다. 이것에 의해 신호가 간섭계 변조기의 이면을 따라 송신될 수 있고, 그렇지 않으면 기판(20) 상에 형성될 수도 있는 다수의 전극을 제거할 수 있다.
도 7a 내지 도 7e에 나타낸 것과 같은 실시예에 있어서, 간섭계 변조기는 직시형(direct-view) 장치로서 기능하는 데, 여기서 이미지들은 투명 기판(20)의 앞면 쪽으로부터 보이고 그 반대편에는 변조기들이 배열되어 있다. 이들 실시예에 있어서, 반사층(14)은 변형가능한 층(34)을 비롯한, 기판(20)의 반대편의 반사층 쪽에 있는 간섭계 변조기의 일부를 광학적으로 차단한다. 이것에 의해 상기 차단된 영역은 화질에 나쁜 영향을 미치는 일없이 구성되고 작동될 수 있게 된다. 이러한 차단은 도 7e의 버스 구조체(44)를 가능하게 하여, 어드레싱 및 그 어드레싱에 기인한 움직임과 같은 변조기의 전자 기계적 특성들로부터 상기 변조기의 광학적 특성들을 분리할 수 있는 능력을 제공한다. 이 분리가능한 변조기 구조체로 인해 해당 변조기의 광학적 측면들 및 전자 기계적 측면들에 대해 사용되는 재질들 및 구조 설계가 선택되어 서로 독립적으로 기능하게 된다. 더욱이, 도 7c 내지 도 7e에 도시된 실시예는 변형가능한 층(34)에 의해 수행되는, 기계적 특성들로부터 반사층(14)의 광학적 특성들을 분리함으로써 얻어지는 추가적인 장점들을 가진다. 이로 인해 반사층(14)에 사용되는 구조 설계 및 재질들이 광학적 특성에 대해서 최적화되고, 변형가능한 층(34)에 사용되는 구조 설계 및 재질들이 원하는 기계적 특성에 대해서 최적화된다.
어두운 주위 환경에서 반사형 표시장치의 조명을 위하여 내부 조명원이 설치되어 있을 수 있다. 소정의 실시예에 있어서, 복수개의 표시소자(예를 들어, 간섭계 변조기)를 포함하는 표시장치 내의 조명원의 일체화는 기판에 대해서 광학적 기능의 일부 혹은 전부를 제공하는 막 혹은 막 적층체(film stack)를 적층하는 것을 포함한다. 광은 이 막 혹은 막 적층체 내로 주입될 수 있고, 표시장치의 표면을 가로질러 전파될 수 있다. 소정의 실시예에 있어서, 예를 들어, 도광막 또는 막 적층체는 광확산식 감압 접착제(PSA: light-diffusive pressure-sensitive adhesive)를 이용해서 기판에 적층될 수 있다. 도광막 또는 막 적층체는 "광학적 전파 영역"을 지닌 "도광체"를 형성하며, 이 영역 속으로 광이 주입되고 또한 해당 영역을 통해서 해당 도광체의 길이를 따라 광이 전파된다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 광학적 전파 영역은 도광막 혹은 막 적층체를 포함하지만 기판을 포함하지 않는다. 다른 실시예에 있어서, 상기 광학적 전파 영역은 도광막 혹은 막 적층체 및 기판을 포함한다. 상기 특정 구성에 관계없이, 상기 광학적 전파 영역은 상기 도광체의 길이를 따른 광의 전파를 지지하도록 경사 입사(grazing incidence)로 그에 입사된 광을 반사시키는 상부 계면 및 하부 계면을 포함한다. 몇몇 실시예에 있어서, 도광체는 표시소자를 향하여 도광체에서 전파되는 광선을 반사(혹은 전환)시키도록 구성된, 상기 표시소자에서 먼 쪽의 상부 계면을 형성하는 "전환 막"(turning film)(예를 들어, "프리즘 막")을 포함한다.
상기 광학적 전파 영역이 표시장치의 표시소자에 직접 인접한 경우, 상기 광학적 전파 영역과 상기 표시소자 사이의 하부 계면 상에 경사 입사로 지향된 광선의 반사율은 불리하게 저감될 수 있다. 이러한 저감된 반사율은 표시장치의 조도, 색, 콘트라스트 및/또는 휘도 균일성의 저감을 초래할 수 있다. 따라서, 몇몇 실시예에 있어서, 경사 입사에서의 광의 반사율을 증가시키기 위하여, 광학적 격리층이 광학적 전파 영역과 표시소자 사이에 도입되어 있다. 상기 상부 계면과 하부 계면은 광학적 전파 영역을 포함하는 소자의 가장 작은 굴절률보다 작은 굴절률을 지니는 2개의 재료로부터 상기 도광체를 분리시킨다. 이 적용에 있어서, 경사 입사는 2개의 계면의 각각에서 전내부반사(TIR)를 기술하는 2개의 각 중 가장 큰 것보다 큰 각도로 상기 광학적 전파 영역의 내부를 전파하는 광선에 대해 정의되므로, 상기 전파 중인 광선은 경사 입사에서 광학적 전파 영역의 상부 계면과 하부 계면의 양쪽 모두에서 전내부반사를 경험한다.
각종 실시예에 있어서, 상기 광학적 격리층은 상기 광학적 전파 영역의 하부 계면에 대한 법선(즉, 수직선)에 관하여 약 40°, 약 50°, 약 55°, 약 60°, 약 65°, 약 70°, 약 75°, 약 80°, 약 85° 이상의 입사각에서 상기 광학적 전파 영역 이내로부터 상기 광학적 격리층 상에 입사하는 광의 약 20%, 약 25%, 약 30%, 약 35%, 약 40%, 약 45%, 약 50%, 약 55%, 약 60%, 약 65%, 약 70%, 약 75%, 약 80%, 약 85%, 약 90%, 약 95% 이상을 반사하도록 구성되어 있다. "높은" 입사각은, 몇몇 실시예에 있어서, 입사각의 반사가 100%에 가까울 때 두 계면에 대응하는 가장 큰 TIR 각 이상(예를 들어, 두 TIR 각이 약 39°및 68°인 경우 약 68°)이다. "보다 낮은" 각에서의 광은 입사각이 상기 계면의 전내부반사각보다 작은 경우 상기 광학적 전파 영역의 계면들 중 하나와 상호작용할 때 일부가 반사되고 일부가 굴절된다. 광학적 격리층의 반사율과 입사각의 다른 조합도 가능하다.
몇몇 실시예에 있어서, 경사 입사에서 광선에 대해 비교적 높은 반사율을 제공하는 데 부가해서, 광학적 격리층은 낮은 입사각에서(예를 들어, 상부 및/또는 하부 계면에서) 광선의 높은 투과율을 제공하도록 적합화되어 있다. 따라서, 예컨대, 전환 막에 의해 방향이 바뀌거나 혹은 주위로부터 유래하는 광은 광학적 격리층의 표면으로부터의 반사가 저감된 상태로 광학적 격리층을 통해 표시소자 속으로 자유로이 통과할 수 있다. 소정의 이러한 실시예에 있어서, 표시소자로부터의(예를 들어, 간섭계 변조기에 의해 반사된) 광은 실질적인 프레넬 반사(Fresnel reflection)(예를 들어, 약 4%, 3%, 2%, 1%, 0.5%, 0.3%, 0.1% 등 이하) 없이 광학적 격리층을 통해 또한 그의 표면을 통해 자유로이 통과할 수 있다.
간섭계 변조기는 일반적으로 사실상 정반사성이므로, 간섭계 변조기를 포함하는 표시장치의 소정의 실시예는 바람직하게는 광 확산 요소(혹은 "확산기")를 포함한다. 확산기 혹은 기타 광학적 손실 구조체가 광학적 도광체에 인접한 경우, 경사 입사에서, 예를 들어, 40°보다 큰 각도에서 도광체를 통해 전파 중인 광("도광 모드")(이 광은 전내부반사에 의해 도광체 내에 반사될 것임)은, 대신에 1회 혹은 다수회 산란되어, 비도광 모드로 전환되거나 혹은 광이 상호작용할 수 있는 광학계 내부의 소정의 소자의 고유의 재료 흡광으로 인해 흡수될 수 있다. 도 8a는 표시소자(81)(예를 들어, 간섭계 변조기)의 어레이, 기판(82)(예를 들어, 유리, 플라스틱 등을 포함함), 광학적 손실층 혹은 구조체(83)(예를 들어, 확산기, 흡광체, 편광기, 컬러 필터 등을 포함함), 및 도광체(84)를 포함하는 표시장치(80)의 단면 부분을 개략적으로 나타내고 있다. 도광체(84)가 광학적 손실층(83)에 직접 인접하기 때문에, 도광체(84)와 광학적 손실층(83) 사이에 광학적 전파 영역의 하부 계면에서의 경사 입사에서 광선의 반사율이 불리하게 저감될 수 있다. 인접한 광학적 손실층(83)에 의해 초래될 수도 있는 부작용의 예로는, 도광체(84) 중에 전파 중인 광이 산란 특성을 지닌 광학적 손실층(83)과 상호작용할 수 있고, 이것은 도광체에 의해 운반된 유용한 광의 전체량을 저감시킬 수도 있다는 점이다. 또한, 표시장치(80)의 소정의 구성 요소(예를 들어, 표시소자(81))에 의해 더욱 강하게 흡수되는 각도에서 광선이 산란될 수 있고, 이것은 표시장치(80)의 조도, 휘도 균일성, 색 및/또는 콘트라스트를 저감시키는 광의 손실을 초래할 수도 있다. 표시소자(81)가 간섭계 변조기를 포함하는 경우, 간섭계 공동 속으로 산란된 광의 부분은, 간섭계 변조기의 상태에 관계없이 흡수될 수 있고, 이것은 표시장치(80)의 휘도, 균일성, 색 및/또는 콘트라스트를 저감시키는 광의 손실을 초래할 수도 있다. 이와 같이 해서, 도광체(84)에 직접 인접한 광학적 손실층(83)의 존재는 광의 전파를 교란시킬 수 있는 원치않는 산란을 일으킬 수 있거나, 혹은 균일성 및/또는 휘도를 저감시킬 수 있는 원치않는 흡수를 일으킬 수 있다.
경사 입사각에서 전파 중인 광의 내부 반사를 증가시키는 하나의 방법은 광학적 손실층(83)과 도광체(84) 사이에 공기 간극을 제공하는 데 있다. 도 8b는, 광학적 손실층(83)이 공기 간극(85)에 의해 도광체(84)로부터 분리되어 있는, 표시장치(86)의 부분을 나타내고 있다. 공기의 굴절률은 1.0으로, 이것은 도광체(84)의 굴절률보다 적다. 따라서, 경사 입사에서 도광체(84)를 통해 전파 중인 광은 전내부반사되어 인접한 광학적 손실층(83)과 상호작용하지 않는다. 이와 같이 해서, 광은 도로 역전해서 반사하여, 도광체(84)를 통해 전파되고, 이에 따라, 더욱 조명된 표시장치(86)를 제공할 수 있게 된다. 그러나, 공기 간극(85)은 표시장치(86)의 두께(예를 들어, 수백 마이크론(㎛))를 증가시킬 수 있고, 표시장치(86)의 콘트라스트를 저감시킬 수 있다. 공기 간극(85)을 형성하는 것은 복잡성을 증가시킬 수 있다. 또한, 공기 간극(85)의 하나 이상의 측면 상에 하나 이상의 반사방지 코팅이 필요할 수 있고(예를 들어, 소정의 콘트라스트 수준을 얻기 위하여), 따라서, 제조비용의 상당한 증가를 초래할 수 있다.
따라서, 몇몇 실시예에 있어서, 막 혹은 재료를 포함하는 광학적 격리층(또는 "광학적 격리 영역")이 경사 입사에서 광선의 반사율을 증가시키기 위하여 광학적 손실층(예를 들어, 확산기)과 광학적 전파 영역 사이에 도입되어 있다. 광학적 격리층의 재료의 굴절률이 광학적 전파 영역의 굴절률과는 상이한(예를 들어 보다 낮은) 다양한 실시예에 있어서, 광학적 전파 영역과 광학적 손실층 사이의 계면은 경사 각도(예를 들어, 임계각보다 큰 각)에서 그에 입사하는 광을 전내부반사한다.
소정의 실시예에 있어서, 광학적 전파 영역은 평면 혹은 실질적으로 평탄한 도광체를 포함하고, 상기 광학적 격리층은 도광체에 직접 인접하고 있다. 각종 실시예에 있어서, 상기 광학적 격리층은 상기 광학적 전파 영역의 하부 계면에 대한 법선에 관하여 약 40°, 약 50°, 약 55°, 약 60°, 약 65°, 약 70°, 약 75°, 약 80°, 약 85°이상의 입사각에서 상기 광학적 전파 영역 이내로부터 상기 광학적 격리층 상에 입사하는 광의 약 20%, 약 25%, 약 30%, 약 35%, 약 40%, 약 45%, 약 50%, 약 55%, 약 60%, 약 65%, 약 70%, 약 75%, 약 80%, 약 85%, 약 90%, 약 95% 이상을 반사하도록 적합화되어 있다. 소정의 실시예에 있어서, 상기 광학적 격리층은 상기 광학적 전파 영역에 대한 법선에 관하여 약 70°보다 큰 각도에서 하부 계면 상에 입사하는 광의 약 40% 이상을 반사하도록 적합화되어 있다. 각종 실시예에 있어서, 상기 광학적 격리층은 바람직하게는 약 100 나노미터(㎚) 내지 100㎛, 더욱 바람직하게는 약 100㎚ 내지 10㎛, 혹은 더욱더 바람직하게는 약 100㎚ 내지 3㎛이다. 또, 다른 두께도 가능하다.
몇몇 실시예에 있어서, 경사 입사에서 광선에 대해 비교적 높은 반사율을 제공하는 데 부가해서, 상기 광학적 격리층은 하부 계면에서의 낮은 입사각에서 광선의 높은 투과율을 제공하도록 적합화되어 있다. 광학적 격리층의 재료의 굴절률이 광학적 전파 영역의 굴절률에 실질적으로 가깝지만 해당 굴절률 미만인 실시예에 있어서, 상기 광학적 전파 영역과 광학적 손실층 사이의 계면은 보다 낮은 각(예를 들어, 전환 막에 의해 계면을 향하여 전환되거나 주위로부터 유래하는 바와 같은, 계면에 대해서 직각에 가까운 각도)에서 그에 입사하는 광에 대해 실질적으로 투명하고(즉, 투과성이고), 프레넬 반사를 저감시킨다. 따라서, 예를 들어 상부 계면을 통해 전파 중인 주위로부터 혹은 상부 계면에서 전환 막에 의해 방향이 바뀐 광은, 하부 계면을 통해 자유로이 통과할 수 있다. 소정의 실시예에 있어서, 예를 들어, 상부 계면을 통해 전파 중인 주위로부터 혹은 상부 계면 상의 전환 막에 의해 방향이 바뀐 광은 광학적 격리층의 하부 계면을 통해, 하부 계면의 측면에 가까운 표시소자 속으로 자유로이 통과할 수 있다. 소정의 이러한 실시예에 있어서, 표시소자로부터의(예를 들어, 간섭계 변조기에 의해 반사된) 광은 광학적 격리층을 통해 그리고 상부 계면을 통해 자유로이 통과할 수 있다.
소정의 실시예에 있어서, 공기 간극을 이용하는 일없이(예를 들어, 대신에 광학적 격리층을 이용해서) 광학적 전파 영역으로부터 광학적 손실층(예를 들어, 확산층 혹은 흡광층)의 분리는, 제조 비용을 상당히 증가시키거나 두께를 실질적으로 증가시키는 일없이, 광학적 전파 영역을 통해 전파하는 광량을 유리하게 증가시킬 수 있다. 광을 인접한 광학적 손실층에 기인한 손실없이 광학적 전파 영역을 통해 전파가능하게 함으로써, 광학적 전파 영역의 성능은 광학적 손실층이 광학적 전파 영역에 직접 광학적으로 결합되어 있는 조명장치에 비교해서 상당히 많이 증가될 수 있다. 또한, 이러한 실시예에 의하면, 확산기와 도광체의 효율적인 일체화를 허용함으로써, 밑에 있는 표시소자 및/또는 광학소자의 상태에 무관하게 수행되는 도광체의 개발을 가능하게 한다. 도광체의 성능에 영향을 미치는 일없이 변화될 수 있는 광학 변수의 다른 예로는, 예를 들어, 간섭계 변조기의 광학적 완충(optical buffering), 상이한 구조의 간섭계 변조기의 반사율의 차이, 다양한 표시내용 및 휘도레벨 등을 들 수 있다. 따라서, 도광체는 해당 도광체의 광학적 기능이 그 위에 적층되거나 추가되는 표시소자의 어레이의 상태로부터 분리되기 때문에 "드랍-인"(drop-in) 모듈로서 처리될 수 있다. 본 명세서에서는 크게 간섭계 변조기 및 도광체를 포함하는 표시장치용의 확산기의 관점에서 설명하였지만, 광학적 손실 영역(예를 들어, 편광기, 확산기, 컬러 필터, 흡광체 등을 포함함)으로부터 분리된 광학적 전파 영역을 포함하는 조명장치는 광범위한 표시 기술(예를 들어, 반사형 액정, 투과형 액정, 반투과반사형(transflective) 액정, 전기영동 등)에 적용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
광학적 전파 영역으로부터 광학적으로 분리되지 않은 경우, 확산기는, 표시장치의 길이, 확산기의 두께, 광학적 전파 영역의 두께 및 광 확산 강도(예컨대, 헤이즈 수준(Haze level))에 따라, 광학적 전파 영역에서의 광학적 에너지의 손실(예를 들어, 약 25% 이상, 약 50% 이상, 약 75% 이상 등)의 원인이 될 수 있다. 그러나, 광학적 손실층으로부터 광학적 전파 영역을 광학적으로 분리시키는 실질적인 혜택은, 표시소자(예를 들어, 간섭계 변조기)뿐만 아니라 광학적 손실층(예를 들어, 확산기, 흡광층)의 양쪽 모두에 대한 도광 모드의 결합된 광학적 손실이 매우 엄격하게 될 수 있고, 또한, 광학적 격리층으로부터 광학적 전파 영역(예를 들어, 도광막 혹은 막 적층체, 도광체 + 기판 등)의 분리가 표시소자로부터의 광학적 전파 영역을 무조건적으로 분리시키기 때문에, 보다 높아진다.
도 9a는 표시소자(91)(예를 들어, 간섭계 변조기)의 어레이, 기판(92)(예를 들어, 유리, 플라스틱 등을 포함함), 그리고, 광학적 손실층(93)(예를 들어, 확산기, 흡광체, 편광기, 컬러 필터 등을 포함함), 및 도광체(94)를 포함하는 광학적 전파 영역(97)을 포함하는 조명장치를 포함하는 표시장치(90)의 일부분을 나타내고 있다. 소정의 실시예에 있어서, 기판(92)은 표시소자(91)의 제조 동안 표시소자(91) 및/또는 소정의 다른 층을 지지하는 층을 포함한다. 상기 표시장치(90)의 조명장치는 광학적 전파 영역(97)과 광학적 손실층(93) 사이에 광학적 격리층(95)을 추가로 포함한다. 상기 광학적 격리층(95)은 소정의 재료를 포함한다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 재료는 고체이다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 재료는 액체(예를 들어, 점성 액체)이다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 재료는 겔 형태이다. 상기 광학적 격리층(95)은, 경사 입사에서 광학적 전파 영역(97)을 통해 전파 중인 광이 광학적 손실층(93)과 상호작용하지 않도록, 그러나, 낮은 각도(예를 들어, 주위로부터 혹은 도광체(94)의 전환 막에 의해 표시소자(91)의 어레이를 향하여 전환되는 것에 기인함)에서의 광학적 전파 영역(97)을 통해 전파 중인 광이 광학적 손실층(93), 기판(92), 및 표시소자(91)의 어레이와 상호작용할 수 있도록 구성되어 있다.
표시장치(90) 내에서의 광학적 격리층(95)의 일체화는 기판(92) 상에 표시소자(91)의 제조 전, 동안 및/또는 후에 이루어질 수 있다. 예를 들어, 간섭계 변조기 디스플레이의 제조 시, 광학적 손실층(93)은 제조의 첫번째 단계로서 기판(92) 상에 증착될 수 있다. 또, 기판(92)은 그러한 실시예에 있어서 제작 동안 표시소자(91) 및/또는 소정의 다른 층을 지지하는 수단으로서 기능할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 스핀 코팅, 블레이드 코팅, 스프레이 코팅, 유체 분산, 막 코팅 등을 비롯한 도포 공정을 이용할 수 있다. 증착은 예컨대 화학적 기상 증착(CVD) 및/또는 물리적 기상 증착(PVD) 등을 비롯한 적절한 증착 수법에 의해 행해질 수 있다. 광학적 손실층(93)은 또한 소정의 실시예에 있어서 기판(92)에 적층될 수 있다. 몇몇 실시예에 있어서, 광학적 격리층(95)은 도광체(94) 상에 도포되고, 이어서, 상기 기판(92) 상에 광학적 격리층(95)과 도광체(94)를 포함하는 적층체가 도포된다. 감압 접착제가 이용될 수도 있다. 광학적 손실층(93)이 확산기를 포함하는 몇몇 실시예에 있어서, 확산기는 그 안에 편입된 입자를 산란시킨 상태의 접착제 매트릭스를 포함한다.
광학적 격리층(95)은 광학적 손실층(93) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 간섭계 변조기 디스플레이의 제조에 있어서, 광학적 격리층(95)이 기판(92) 위의 광학적 손실층(93) 상에 증착 혹은 도포될 수 있다. 기판(92)이 이러한 실시예에 있어서 제작 동안 표시소자 및/또는 소정의 다른 층을 지지하는 수단으로서 작용할 수 있음은 이해할 수 있을 것이다. 광학적 격리층(95)이 다수개의 재료의 층을 포함하는 실시예에 있어서, 각 층은 순차 증착시킬 수 있다.
광학적 격리층(95)은, 예를 들어, 도 9a의 구조체(98) 및 도 11과 관련해서 이하에 설명하는 구조체(118)에 있어서, 광학적 손실층(93)과 일체화되어 있을 수 있다. 예를 들어, 간섭계 변조기 디스플레이를 제조함에 있어서, 광학적 격리층(95)과 광학적 손실층(93)을 포함하는 일체화된 구조체(98)는 표시소자(91)로서 기판(92)의 반대쪽 상에 증착될 수 있다. 기판(92)이 이러한 실시예에 있어서 제작 동안 표시소자(91) 및/또는 소정의 다른 층을 지지하는 수단으로서 작용할 수 있음은 이해할 수 있을 것이다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 일체화된 구조체(98)가 도광체(94) 상에 도포되고, 이어서, 상기 일체화된 구조체(98) 및 도광체(94)를 포함하는 적층체가 기판(92) 상에 또는 해당 기판(92)과 표시소자(91)를 포함하는 표시장치 상에 도포된다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 일체화된 구조체(98)는 이중 광학적 기능성, 즉, 광학적 격리와 광학적 손실을 지닌다. 소정의 이러한 실시예에 있어서, 일체화된 구조체(98)는 표시소자(91) 쪽과는 반대쪽에 있는 기판(92) 쪽에 도광체(94)를 부착한 다기능성 감압 접착제를 포함한다.
광학적 격리층(95)의 형성 후, 표시소자(예를 들어, 전술한 바와 같이 간섭계 변조기)를 형성하는 데 이용되는 통상의 증착 및 패턴화 공정을 수행하여, 기판(92)의 다른 쪽 상에 표시소자(91)를 제작하고, 이것은 제작 동안 표시소자(91) 및/또는 소정의 다른 층의 구조상의 지지를 위해 이용될 수 있다. 표시소자(91)의 제작 완료 후, 기판(92)의 반대쪽의 광학적 격리층(95) 상에 도광체(94)를 부착(예를 들어, 적층, 엠보싱, 도포 등)할 수 있다. 예를 들어, 전환 막을 포함하는 도광체(94)는 기판(92) 상에 적층될 수 있다. 다른 예로서, 도광체(94)는 먼저 기판(92)에 기재 막(또는 층 혹은 다층 적층체)을 적층하고 나서 이어서 해당 기재 막에 프리즘 막을 적층함으로써 부착해도 된다. 또 다른 예로서, 도광체(94)는 먼저 기재 막(또는 층 혹은 다층 적층체) 상에 프리즘 막을 적층하고 나서 이어서 해당 기판(92) 상에 상기 프리즘 막을 지닌 기재 막을 적층함으로써 부착해도 된다. 다른 실시예에 있어서, 다른 순서의 공정들을 이용해도 된다. 예를 들어, 몇몇 실시예에 있어서, 표시소자(91)(예를 들어, 간섭계 변조기)는 광학적 손실층(93) 및 광학적 격리층(95)의 어느 한쪽 혹은 양쪽 모두에 앞서 형성될 수도 있다. 또, 다른 변형도 가능하다.
도 9b는 표시소자(91)(예를 들어, 간섭계 변조기)의 어레이와, 기판(92)(예를 들어, 유리, 플라스틱 등을 포함함), 광학적 손실층(93) 및 도광체(94)를 포함하는 조명장치를 포함하는 표시장치(96)의 일부분을 나타내고 있다. 이러한 실시예에 있어서, 광학적 전파 영역(97)은 도광막 혹은 막 적층체(94) 및 기판(92)을 포함한다. 소정의 실시예에 있어서, 기판(92)은 표시소자(91)의 제작 동안 표시소자(91) 및/또는 소정의 다른 층을 지지하기 위한 수단을 제공한다. 광학적 손실층(93)은 표시소자(91)의 어레이에 인접하므로, 광학적 격리층(95)은 기판(92)과 광학적 손실층(93) 사이에 있다. 그와 같이, 도 9b에 나타낸 실시예도 광학적 손실층(93)으로부터 분리된, 따라서, 표시소자(91)로부터 분리된 광학적 전파 영역(97)을 포함한다.
소정의 실시예에 있어서, 조명장치는 기판(92)(예를 들어, 유리, 플라스틱 등을 포함), 광학적 손실층(93) 및 도광체(94)를 포함한다. 이러한 장치는 광학적 격리층(95)이 제거된 경우, 이와 같이 해서 기판(92)이 광학적 손실층(93)에 인접한 경우 도 9b와 같이 보일 수 있다. 기판(92)은 해당 기판(92)이 광학적 격리층으로서 작용하도록 광학적 손실층(93)과 도광체(94) 사이에 배치되어 있다. 예를 들어, 기판(92)은, 경사 입사에서 광학적 도광체(94)를 통해 전파 중인 광이 광학적 손실층(93)과 상호작용하지 않도록, 또한 낮은 각에서 도광체(94)를 통해 전파 중인 광이 광학적 손실층(93), 기판(92)을 통해 투과하여 표시소자(91)의 어레이로 입사할 수 있도록 구성되어있다. 이러한 실시예에 있어서, 기판(92)은 도광체(94)의 굴절률보다 낮은 굴절률을 지닌 재료를 포함한다. 예를 들어, 도광체(94)의 굴절률이 1.59인 실시예에 있어서, 기판(92)은 석영(굴절률이 약 1.45), 알루미노실리케이트 표시 유리(굴절률이 약 1.52) 등을 포함할 수 있다. 도 10c와 관련해서 후술하는 바와 같이, 도광체(94)와 광학적 격리층(본 실시예에 있어서는 기판(92)임)의 굴절률 간의 차이가 증가함에 따라, 전내부반사될 수 있는 입사각의 범위는 증가한다. 이러한 실시예에 있어서, 전술한 분리형 광학적 격리층(95)은 제거될 수 있고, 기판은 광학적 격리층으로서 이용될 수 있으므로, 비용 저감에 유리하다. 그러나, 분리형 광학적 격리층(95)을 포함하는 실시예는 재료의 선택에 있어서 더 많은 유연성을 제공할 수 있다.
전술한 바와 같이, 표시장치(96) 내의 광학적 격리층(95)의 일체화는 기판(92) 상에 표시소자(91)의 제조 전, 동안 및/또는 후에 이루어질 수 있다. 소정의 실시예에 있어서, 광학적 격리층(95)은, 기판(92) 위쪽의 전체 적층체가 하나의 공정에서 도포되어 표시장치(96)를 제조하도록 도광체(94) 상에 형성된다. 간섭계 변조기 디스플레이를 제조하는 소정의 실시예에 있어서, 광학적 격리층(95)은, 도광체(94)가 기판(92) 상에 도포되기 전에 기판(92) 상에 증착된다. 기판(92)이 이러한 실시예에 있어서 제작 동안 표시소자(91) 및/또는 소정의 다른 층을 지지하기 위한 수단으로서 작용할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 광학적 격리층(95)이 다수의 재료 층(예를 들어, 복수개의 막)을 포함하는 실시예에 있어서, 각 층은 순차 적층될 수 있다. 광학적 격리층(95)의 형성 후, 광학적 손실층(93)은, 예를 들어, 전술한 바와 같이, 증착 혹은 적층 기술을 이용해서 광학적 격리층(95) 상에 증착될 수 있다. 광학적 손실층(93)의 형성 후, 표시소자(예를 들어, 전술한 바와 같이 간섭계 변조기)를 형성하는 데 이용되는 통상의 증착 및 패턴화 공정을 수행하여, 광학적 손실층(93) 상에 표시소자(91)를 제작할 수 있다. 도광체(94)는 표시소자(91)의 제작 전, 후 혹은 동안 기판(92)의 반대쪽 상에 부착(예를 들어, 적층, 엠보싱, 도포 등)될 수 있다. 예를 들어, 전환 막을 포함하는 도광체(94)는 기판(92) 상에 적층될 수 있다. 다른 예로서, 도광체(94)는 먼저 기판(92)에 기재 막(또는 층 혹은 다층 적층체)을 적층하고 나서 이어서 해당 기재 막에 프리즘 막을 적층함으로써 부착해도 된다. 또 다른 예로서, 도광체(94)는 먼저 기재 막(또는 층 혹은 다층 적층체) 상에 프리즘 막을 적층하고 나서 이어서 해당 기판(92) 상에 상기 프리즘 막을 지닌 기재 막을 적층함으로써 부착해도 된다. 다른 변형도 가능하다. 도광체(94)의 형성 후(예를 들어, 부착에 의해), 도광체(94)와 기판(92)은 광학적 전파 영역(97)을 형성한다. 다른 접근법도 가능하다. 소정의 실시예에 있어서, 예를 들어, 광학적 손실층 및/또는 광학적 격리층은 표시소자(예를 들어, 간섭계 변조기)를 형성한 후 형성된다.
도 9a의 구조체(98)에 대해 전술한 바와 같이, 광학적 격리층(95)은, 예를 들어 도 9a 및 도 9b의 구조체(98) 및 도 11과 관련하여 후술하는 구조체(118)에 있어서, 광학적 손실층(93)과 일체화될 수 있다. 예를 들어, 간섭계 변조기 디스플레이의 제조 시, 광학적 손실층(93)과 일체화된 광학적 격리층은 표시소자(91)로서 기판(92)과 같은 쪽 상에 증착될 수 있다. 기판(92)은 이러한 실시예에 있어서 제작 동안 표시소자(91) 및/또는 소정의 다른 층을 지지하기 위한 수단으로서 작용할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 10a는 광학적 전파 영역(106)과 광학적 손실층(102) 사이에 광학적 격리층(104)을 포함하는 조명장치(100)의 예시적인 실시예의 일부분을 나타내고 있다. 상기 광학적 손실층(102)은 확산기, 컬러 필터, 흡광체, 편광기, 또는 기타 유형의 층을 포함할 수 있다. 상기 광학적 격리층(95)은 소정의 재료를 포함한다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 재료는 고체이다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 재료는 액체(예를 들어, 점성 액체)이다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 재료는 겔 형태이다. 몇몇 실시예에 있어서, 광학적 격리층(104)은 기판을 포함한다. 상기 광학적 전파 영역(106)은 예를 들어, 도광체(예를 들어, 도 9a에 도시된 바와 같은 것), 도광체 및 기판(예를 들어, 도 9b에 도시된 바와 같은 것), 상부에 전환 막이 적층된 도광체, 접착제층 등을 포함할 수 있다. 광학적 전파 영역(106)이 도광막을 포함할 경우, 해당 도광막은 폴리카보네이트, 유리(예를 들어, 아미노실리케이트, 보로실리케이트 등) 등과 같은 재료를 포함할 수 있다. 폴리카보네이트는 가시광 스펙트럼의 파장에서 약 1.59의 굴절률을 지니고, 유리는 전형적으로 가시광 파장에서 약 1.52의 굴절률을 지닌다. 경사 입사에서의 광선의 광학적 전파 영역(106) 속으로의 반사를 증가시키기 위하여(예를 들어, 전내부반사를 가능하게 함으로써), 광학적 격리층(104)은 광학적 전파 영역(106)의 굴절률보다 낮은 굴절률을 지닌다. 광학적 전파 영역(106)과 광학적 격리층(104) 간의 굴절률 차이는 경사 입사에서의 광선을 광학적 전파 영역(106)과 광학적 격리층(104) 사이의 하부 계면(105)으로부터 전내부반사시킨다. 이와 같이 해서, 광학적 전파 영역(106)이 폴리카보네이트를 포함할 경우, 상기 광학적 격리층(104)은 약 1.59보다 낮은 굴절률을 지닐 수 있고, 광학적 전파 영역(106)이 유리를 포함할 경우, 광학적 격리층(104)은 약 1.52보다 낮은 굴절률을 지닐 수 있다. 광학적 격리층(104)은 예를 들어 굴절률이 1.4 내지 1.45인 실리콘류(silicones)(예를 들어, 광학적으로 투명한 실리콘계 접착제), 굴절률이 1.4 내지 1.45인 나노다공성 유리질 재료(예를 들어, 나노다공성 실리카, 스핀-온 유리 등), 굴절률이 약 1.3 내지 1.4이고 유리 및 플라스틱에 대해 양호한 접착성을 가진 플루오로폴리머(예를 들어, DuPont NC-211 등과 같은 비정질 투명 플루오로폴리머) 및 기타(예를 들어, 굴절률이 약 1.2 미만인 에어로졸, 굴절률이 약 1.47인 아크릴레이계 재료)를 포함할 수 있다. 아크릴레이트계 재료는 저렴한 비용 및 일체화 용이성을 위해 바람직하지만, 광학적 전파 영역(106)의 굴절보다 실질적으로 낮은 굴절률을 지니는(예를 들어, 약 0.1 이상의 굴절률 차이를 지니는) 재료가, 도 10c와 관련해서 이하에 설명하는 바와 같이 광학 특성을 위해서 바람직하다. 또, 다른 재료도 사용될 수 있다.
낮은 입사각(예를 들어, 주위로부터 혹은 광학적 전파 영역(106)의 광 전환 막에 의해 전환되는 것에 기인함)에서 광학적 격리층(104)의 재료를 통해 전파 중인 광은 바람직하게는 그의 강도 혹은 플럭스의 약 4% 이하, 더 바람직하게는 그의 강도 혹은 플럭스의 약 2% 이하, 더욱 바람직하게는 그의 강도 혹은 플럭스의 약 1% 이하, 더욱더 바람직하게는 그의 강도 혹은 플럭스의 약 0.6% 이하, 더더욱 바람직하게는 그의 강도 혹은 플럭스의 약 0.2% 이하, 더한층 바람직하게는 그의 강도 혹은 플럭스의 약 0.1% 이하를 손실한다. 이 손실은 예를 들어 굴절률의 부정합의 결과로서 프레넬 반사에 기인할 수 있다. 단, 광학적 격리층(104)과 광학적 전파 영역(106) 간의 굴절률 차이가 클수록, 낮은 입사각에서의 광의 반사량이 커지는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 아크릴레이트계 광학적 격리층(104)(굴절률이 약 1.47)에 결합된 폴리카보네이트 광학적 전파 영역(106)(굴절률이 약 1.59)은 약 0.2%의 편광-평균 반사율을 지니고, 실리콘 광학적 격리층(104)(굴절률이 약 1.41)에 결합된 폴리카보네이트 광학적 전파 영역(106)은 약 0.4%의 편광-평균 반사율을 지니며, 플루오로폴리머 광학적 격리층(104)(굴절률이 약 1.37)에 결합된 폴리카보네이트 광학적 전파 영역(106)은 약 0.6%의 편광-평균 반사율을 지니고, 플라스틱 광학적 격리층(104)(굴절률이 약 1.3)에 결합된 폴리카보네이트 광학적 전파 영역(106)은 약 1%의 편광-평균 반사율을 지니지만, 광학적 격리층(104)(굴절률이 약 1.2)에 결합된 폴리카보네이트 광학적 전파 영역(106)은 약 2%의 편광-평균 반사율을 지닌다. 에어로겔 광학적 격리층(104)을 이용할 경우 표시소자 내의 플럭스의 양을 증가시키기 위하여, 광학적 격리층(106)을 포함하는 재료는 변경될 수 있다. 예를 들어, 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)의 굴절률은 약 1.47이고, 에어로겔 광학적 격리층(104)에 결합된 것은 약 1%의 편광-평균 반사율을 지닌다. 게다가, 플루오로폴리머 광학적 격리층(104)에 결합된 PMMA 광학적 전파 영역(106)은 약 0.1%의 편광-평균 반사율을 지닌다. 이에 대해서, 광학적 전파 영역(84)과 광학적 손실층(83) 사이에 공기 간극(85)을 포함하는 조명장치(예를 들어, 도 8b에 도시된 바와 같은 것)에 있어서, 낮은 입사각(예를 들어, 주위로부터 혹은 광학적 전파 영역(84)의 광 전환 막에 의해 전환된 것에 기인함)에서 공기 간극(85)을 통해 전파 중인 광은 폴리카보네이트 도광체(84)(굴절률이 약 1.59)와 공기 간극(85) (굴절률이 약 1.0) 사이의 계면을 횡단할 때마다 그의 강도 혹은 플럭스의 적어도 약 5.3%를 손실한다.
도 10b는 광학적 전파 영역(106)을 통해 전파 중인 전파각 θi(예를 들어, 입사각)를 나타내고 있다. 이 입사각 θi는 광학적 전파 영역(106)과 광학적 격리층(104) 사이의 계면(105)에 대한 법선으로부터의 각도이다. 경사 입사각도에서의 광은 전형적으로 상기 계면에 대한 법선으로부터 약 40°보다 크다.
몇몇 실시예에 있어서, 광학적 격리층(104)의 재료는 광 편광 및 차이각에서의 상이한 굴절률을 지닌 재료 간의 반사율을 나타낸 프레넬 방정식으로 모형화함으로써 적어도 부분적으로 선택된다. 도 10c는 도광체의 보다 작은 굴절률 차이를 지닌 계면(예컨대, 본 실시예에서는 계면(105)을 의미하며, 이때, 도광체(106)가 전환 부재를 포함하는 해당 계면에서 공기와 인접함)에 대해서 계산된, 도 10a의 조명장치(100)의 소정의 실시예에 따른 각종 물질의 S 편광과 P 편광에 대한 평균 반사율을 나타내고 있다. 짙은 곡선(107)은 굴절률이 약 1.59인 폴리카보네이트를 포함하는 광학적 전파 영역(106) 및 굴절률이 약 1.37인 플루오로폴리머를 포함하는 광학적 격리층(104)의 평균 반사율을 도시하고 있다. 이때의 굴절률 차이는 약 0.22(1.59 - 1.37)이다. 약 58°보다 큰 입사각에 대한 반사율은 100%이고, 약 50°보다 낮은 입사각에 대한 반사율은 거의 0이다. 점선 곡선(108)은 굴절률이 약 1.59인 폴리카보네이트를 포함하는 광학적 전파 영역(106) 및 굴절률이 약 1.41인 실리콘을 포함하는 광학적 격리층(104)의 평균 반사율을 도시하고 있다. 이때의 굴절률 차이는 약 0.18(1.59 - 1.41)이다. 또, 약 62°보다 큰 입사각에 대한 반사율은 100%이고, 약 55°보다 낮은 입사각에 대한 반사율은 거의 0이다. 대시 곡선(109)은 굴절률이 약 1.59인 폴리카보네이트를 포함하는 광학적 전파 영역(106) 및 굴절률이 약 1.47인 아크릴레이트계 재료를 포함하는 광학적 격리층(104)의 평균 반사율을 도시하고 있다. 이때의 굴절률 차이는 약 0.12(1.59 - 1.47)이다. 약 67°보다 큰 입사각에 대한 반사율은 100%이고, 약 60°보다 낮은 입사각에 대한 반사율은 거의 0이다. 단, 통상의 플루오로폴리머가 유리 및 플라스틱에 대한 그들의 낮은 접착성으로 인해 소정의 표시장치에 일체화되기는 용이하지 않을 수 있다는 것은 이해할 수 있을 것이다. 그러나, 유리 및 플라스틱에 대해 양호한 접착성을 가지는 소정의 플루오로폴리머(예를 들어, DuPont NC-211)가 이미 개발되어 있다. 도 10c에 나타낸 바와 같이, 광학적 전파 영역(106) 및 광학적 격리층(104)의 굴절률 간의 차이가 증가함에 따라, 전내부반사될 수 있는 입사각의 범위(예컨대, 100% 평균 반사율에서 곡선(107), (108), (109)의 직선 부분의 길이)가 증가한다. 여기서 보다 큰 굴절률 차이를 가지는 것으로 가정된 도광체의 다른 계면이, 전내부반사가 도 10c에 도시된 TIR 각도(예를 들어, 약 60° 이상)보다 실질적으로 작은 입사각(예를 들어, 폴리카보네이트-공기에 대해서 39°)에서 시작되는 입사각의 함수와 유사한 반사율 거동을 보이는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 소정의 실시예는 도광체(106)의 상부 계면 및 하부 계면에서 TIR을 경험한 각도의 범위를 증가(예를 들어, 최대화)시키는 한편, 상부 계면 및 하부 계면에 대해 직각에 가까운 각도에서 반사율의 합계를 최소화시킨다.
각 곡선(107), (108), (109)이 약 40°에서 약 0%에 점근적으로 접근함에 따른 평균 반사율을 도시하고 있지만, 반사율은 전술한 바와 같이 프레넬 반사에 의해 영향받는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 약 0°의 입사각(예컨대, 계면(105)에 대한 정상 입사(normal incidence))에서 짙은 곡선(107)의 평균 반사율은 약 0.6%이고, 약 0°의 입사각에서의 점선 곡선(108)의 평균 반사율은 약 0.4%이며, 약 0°의 입사각에서의 대시 곡선(109)의 평균 반사율은 약 0.2%이다. 이에 대해서, 약 0°의 입사각에서 약 1.0의 굴절률을 지닌 공기 간극(85)과 약 1.59의 굴절률을 지닌 폴리카보네이트를 포함하는 광학적 전파 영역(84)의 평균 반사율을 도시한 곡선의 약 0°의 입사각에서의 평균 반사율은 약 5.2%이다. 따라서, 이러한 각도에서 이러한 조명장치에서의 강도 혹은 플럭스의 손실은, 전술한 바와 같이 두께 및 제조비 증가와 관련된 문제에 부가해서, 예를 들어 광학적 전파 영역의 굴절률과 더욱 밀접하게 정합하고 공기보다 높은 굴절률을 지닌 재료를 포함하는 광학적 격리층을 포함하는 조명장치에 비해서, 크게 불리하다.
도 11은 공학적(engineered) 체적 확산기(118)를 포함하는 광학적 격리층에 의해 광학적 손실층으로부터 분리된 광학적 전파 영역(116)을 포함하는 조명장치(110)의 또 다른 실시예의 일부분의 단면도이다. 상기 광학적 전파 영역(116)은 예를 들어, 도광체(예를 들어, 도 9a에 도시된 바와 같은 것), 도광체 및 기판(예를 들어, 도 9b에 도시된 바와 같은 것), 상부에 전환 막이 적층된 도광체, 접착제층 등을 포함할 수 있다. 상기 체적 확산기(118)는 도광체(116) 내에서의 경사 입사 광(예를 들어, 도 11에서의 광선(1))이 전내부반사되지만 확산기(118)와는 실질적으로 상호작용하지 않는 한편, 도광체(116) 내에서의 낮은 입사각에서의 광(예를 들어, 도 11에서의 광선(2))이 확산기(118)와 상호작용하고 이어서 산란되도록 공학적으로 제조되어 있다. 따라서, 공학적 체적 확산기(118)는 다수의 광학적 기능; 즉, 도광체(116)에 대해서 광학적 격리층으로서 작용하거나, 도광체(116)의 하부 계면(115)에서 보다 낮은 입사광에 대해서 반사를 저감시키거나, 표시장치(110) 위쪽의 주위로부터 유래 혹은 도광체(116)의 미세구조체를 전환시키는 광에 의해 방향이 바뀐 광을 확산시키는 등의 기능을 제공할 수 있다. 공학적 체적 확산기(118)는 기재 재료(base material)(또는 "매트릭스")(114) 및 그 내부에 배치된 충전제(또는 "미세구조체")(112)를 포함한다
소정의 실시예에 있어서, 상기 충전재는 입자 혹은 입상체 혹은 공동(void)을 포함한다. 이들 입상체 혹은 공동은 광을 산란시키는 크기 및/또는 기하학적 구조를 지닐 수 있다. 몇몇 실시예에 있어서, 이들 입상체는 흡광성이다. 각종 실시예에 있어서, 예를 들어, 입상체는 가시광 스펙트럼을 모두 흡수하고 해당 광을 확산시킬 수 있다. (다른 실시예에 있어서, 입상체는 가시광 스펙트럼의 일부를 흡수하여 색을 여과할 수 있다. 소정의 실시예에 있어서, 입상체는 길게 되어 있고(elongated), 마찬가지로 광을 편광시키도록 배향되어 있을 수 있다).
몇몇 실시예에 있어서, 충전재 혹은 미세구조체(112)는 공학적 체적 확산기(118)의 체적으로 약 10%, 약 5% 이하 점유한다. 소정의 실시예에 있어서, 기재 혹은 매트릭스 재료(114)는 광학적 전파 영역(116)의 굴절률보다 낮은 굴절률을 지닌다. 따라서, 광학적 전파 영역(116)과 공학적 체적 확산기(118) 사이의 하부 계면(115)은 경사 각도(예를 들어, 광학적 전파 영역(116)과 확산기(118)의 매트릭스 재료(114) 사이의 계면(115)에 대해서 임계각보다 큰 각)에서 그에 입사하는 광을 전내부반사시키는 한편, 계면(115)은 보다 높은 각도(예를 들어, 계면(115)에 대해 직각에 가까운 각도)에서 그에 입사하는 광에 대해서 실질적으로 투명하다. 소정의 실시예에 있어서, 미세구조체(112)는 기재 재료(114)의 굴절률보다 높고/높거나 낮은 굴절률을 지닌다.
적어도 1개의 미세구조체(112a)가 계면(115)으로부터 이간되어 있지 않은 몇몇 실시예에 있어서, 미세구조체(112a)는 광학적 전파 영역(116)의 굴절률보다 낮은 굴절률을 지닌다. 따라서, 광학적 전파 영역(116)과 적어도 1개의 미세구조체(112a) 사이의 하부 계면(115)은 경사 각도(예를 들어, 임계각보다 큰 각)에서 그에 입사하는 광을 전내부반사시키는 한편, 계면(115)이 보다 높은 각도(예를 들어, 계면(115)에 대해서 직각에 가까운 각도)에서 그 위에 입사하는 광에 대해 실질적으로 투명하다. 소정의 실시예에 있어서, 적어도 1개의 미세구조체(112a)는 계면(115)으로부터 이간되어 있지 않고, 상기 미세구조체(112a)는 광학적 전파 영역(116)의 굴절률보다 낮은 굴절률을 지닌다. 따라서, 경사 각도(예를 들어, 임계각보다 큰 각)에서 하부 계면에서의 미세구조체(112a)에 입사하는 광이 영향을 미칠 수 있다. 그러나, 미세구조체(112)의 밀도가 계면(115)에서의 미세구조체(112a)의 면적이 계면(115)의 전체 면적에 대해서 적게 되도록 낮은 실시예에 있어서, 이러한 손실은 의미가 없는 것일 수 있다(예를 들어, 무시할 수 있다).
적어도 1개의 미세구조체(112b)가 계면(115)으로부터 이간되어 있는 몇몇 실시예에 있어서, 상기 체적 확산기(118)는 상기 미세구조체(112b)와 계면(115) 사이에 유효한 계면층(117)(예를 들어, 매트릭스(114)의 재료를 포함함)을 포함한다. 유효한 계면층(117)이 두껍게 됨에 따라, 미세구조체(112b)와의 상호작용에 대한 기회가 감소된다. 따라서, 경사 각도(예를 들어, 임계각보다 큰 각)에서 계면(115)에 입사하는 광은, 층(117)의 두께가 충분히 두꺼워 무한소의 계가 특정 경사 각에 대해서 무시할만한 수준까지 쇠약해질 경우 미세구조체(112b)와 실질적으로 상호작용하지 않는다. 몇몇 실시예에 있어서, 층(117)의 두께는 약 0.5 ㎛ 미만이다. 몇몇 실시예에 있어서, 층(117)의 두께는 약 1 ㎛ 미만이다. 기타 두께도 또한 가능하며, 선택된 두께는 몇몇 실시예에 있어서 광학적 전파 영역(116)의 굴절률 및 매트릭스(114)의 굴절률에 의존할 수 있다.
몇몇 실시예에 있어서, 조명장치(110)는 간섭계 변조기 기판 유리 위에 제작되고/되거나 광 확산 코팅으로 피복되어 있는 보충용 플라스틱 막을 포함하는 광학적 전파 영역(116)을 포함한다. 예를 들어, 광학적 전파 영역(116)이 도광체(예를 들어, 도 9a에 도시된 광학적 전파 영역(97))를 포함하고, 광학적 격리층과 광학적 손실층이 공학적 체적 확산기(예를 들어, 도 9a에 도시된 구조체(98) 또는 도 11에 도시된 구조체(118))에 일체화되어 있는 실시예에 있어서, 상기 확산기는 광확산식 감압 접착제(PSA)를 포함할 수 있다. 더욱 예를 들면, 광학적 전파 영역(116)이 도광체 및 기판(예를 들어, 도 9b에 도시된 광학적 전파 영역(97))을 포함하고, 상기 광학적 격리층과 광학적 손실층이 공학적 체적 확산기(예를 들어, 도 9b에 도시된 구조체(98) 또는 도 11에 도시된 구조체(118)) 내에 일체화되어 있는 실시예에 있어서, 상기 확산기는 표시소자로서 기판과 같은 쪽 상에 입자로 채워진 유리-유사 재료를 포함할 수 있다("인-글래스 확산기"(in-glass diffuser)). 유리-유사 재료로는 유기규소 스핀-온 유리의 열처리에 의해 얻어진 유리, 졸-겔형 재료의 열처리에 의해 얻어진 유리, 바인더 내에 분산된 분체화된 유리 등을 들 수 있다. 도광체(예를 들어, 도9a에 도시된 광학적 전파 영역(97))를 포함하고, 광학적 격리층과 광학적 손실층이 공학적 체적 확산기(예를 들어, 도 9a에 도시된 구조체(98) 또는 도 11에 도시된 구조체(118)) 내에 일체화되어 있는 실시예에 있어서, 확산기는 또한 표시소자로서 기판의 반대쪽 상에 인-글래스 확산기를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에 있어서, 조명장치(110)는 저굴절률 PSA 등과 같은 접착제의 광확산제제로 코팅된 간섭계 변조기 기판 및/또는 보충용 플라스틱막을 포함하는 광학적 전파 영역(116)을 포함한다. 이러한 실시예는 기재 재료(114) 대 광학적 전파 영역(116)에 대하여 도 10c에 관하여 전술한 것과 유사한 반사율 플롯을 지닐 수 있다.
미세구조체(112)는 임의의 크기 혹은 형상일 수 있고, 또한, 소정의 광학적 손실을 위해 선택될 수 있다. 일례로서, 미세구조체(112)는 광학적 손실층이 광학적 확산기를 포함하는 실시예에 대해서 광 산란 부재를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 미세구조체(112)는 광학적 손실층이 컬러 필터를 포함하는 실시예에 대해서는 소정의 파장에서 광을 흡수하도록 구성되어 있을 수 있다. 또 다른 예로서, 미세구조체(112)는 광학적 손실층이 확산기 혹은 편광기를 포함하는 실시예에 대해서 특정 편광 및 모든 가시광 파장에서 광을 흡수하도록 구성되어 있을 수 있다. 소정의 이러한 실시예에 있어서, 미세구조체(112)는 길게 되어 있고(예컨대, 폭보다 큰 길이를 지님), 광학적 손실층이 편광기를 포함하는 실시예에 대해서는 바람직한 구형상 방향을 따라 배향될 수 있다.
도 11은 또한 광학적 전파 영역(116) 및 층(118)을 포함하는 조명장치(110)를 나타낸다. 광학적 전파 영역(116)은 예를 들어, 도광체(예를 들어, 도 9a에 도시된 바와 같은 것), 도광체 및 기판(예를 들어, 도 9b에 도시된 바와 같은 것), 상부에 전환 막이 적층된 도광체, 접착제층 등을 포함할 수 있다. 전환 부재는 계면(115)를 향해서 광학적 전파 영역(116)으로부터 광의 방향을 바꾸도록 구성되어 있다. 상기 층(118)은 매트릭스 재료(114) 및 해당 매트릭스(114) 내에 배치된, 상기 광학적 전파 영역(116)을 포함하는 층의 가장 작은 굴절률보다 작은 굴절률을 지니는 미세구조체(112)를 포함한다. 따라서, 상기 층(118)은 상기 광학적 전파 영역(116)에서 전내부반사되는 광량을 증가시키도록 구성되어 있다. 상기 층(118)은, 예를 들어, 미세구조체가 광을 산란시키도록 구성된 경우, 확산기를 포함할 수 있다. 상기 층(118)은, 예를 들어, 미세구조체가 선택된 파장에서 광을 흡수하도록 구성된 경우, 컬러 필터를 포함할 수 있다. 상기 층(118)은, 예를 들어, 미세구조체가 모든 가시광선 파장에서 광을 흡수하도록 구성되고/되거나 길게 되어 있는 경우, 편광기를 포함할 수 있다. 미세구조체는 광학적 전파 영역의 굴절률보다 적은 굴절률을 지닐 수 있다. 매트릭스는 광학적 전파 영역의 굴절률보다 적은 굴절률을 지닐 수 있다.
소정의 대안적인 실시예에 있어서, 조명장치(110)의 광학적 격리층(118)은 제어된 혹은 비제어된 방법으로 광의 방향을 변경하는 체적 홀로그램(volume hologram)을 포함한다. 이러한 홀로그램은 예를 들어 홀로그래픽 확산기(holographic diffuser)를 포함할 수도 있다. 이 체적 홀로그램은 광학적 전파 영역(116)의 굴절률보다 작은 굴절률을 지닌 매트릭스 재료를 포함할 수 있다. 따라서, 광학적 전파 영역(116)과 홀로그램 사이의 계면에 비스듬하거나 경사 입사각(임계각보다 큼)으로 입사하는 광은 전내부반사에 의해 반사될 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 광학적 전파 영역(116)을 통해 경사 입사로 전파 중인 광선은 해당 광학적 전파 영역(116) 내에서 반사를 통해 포함되고, 이것은 공학적 체적 확산기(118)보다 높은 굴절률을 지니는 한편, 낮은 입사각에서 조명막에 의해 전환되거나 주위로부터 유래하는 광은 예를 들어 무시할만하거나 혹은 최소량으로 반사된다.
도 12는 표면-구성된 광학 소자를 포함하는 광학적 손실층(122)과 광학적 전파 영역(126) 사이에 광학적 격리층(124)을 포함하는 조명장치(120)의 또 다른 실시예의 일부를 나타내고 있다. 상기 광학적 전파 영역(126)은 예를 들어, 도광체(예를 들어, 도 9a에 도시된 바와 같은 것), 도광체 및 기판(예를 들어, 도 9b에 도시된 바와 같은 것), 상부에 전환 막이 적층된 도광체, 접착제층 등을 포함할 수 있다. 상기 광학적 격리층(124)은 광학적 전파 영역(126)을 포함하는 소자의 가장 작은 굴절률보다 낮은 굴절률을 지니는 재료를 포함함으로써, 광학적 손실층(122)으로부터, 예컨대 전내부반사를 통해서 광학적 전파 영역(126)을 광학적으로 분리한다. 따라서, 광학적 전파 영역(126)과 광학적 손실층(122) 사이의 하부 계면(125)은 경사 각도(예를 들어, 임계각보다 큰 각)에서 그에 입사하는 광을 전내부반사시키는 한편, 계면(125)은 하부 각도(예를 들어, 계면(125)에 대해서 직각에 가까운 각도)에서 그 위에 입사하는 광에 대해서 실질적으로 투명하므로, 광이 광학 소자(122)와 상호작용할 수 있다. 도 10c의 반사율 플롯은 또한 도 12에 도시된 소정의 실시예에도 적용될 수 있다.
상기 광학적 손실층(122)은 광을 확산시키도록 구성된 실질적으로 공간적으로 주기적이거나 랜덤하거나 공간적으로 주기적이지 않은 부재를 지닌 공학기술로 제조된 표면 구조(123)를 포함하는 확산기(122)를 포함한다. 이러한 표면 구조는, 예를 들어, 홀로그래픽 확산기를 포함할 수 있다. 확산기(122)의 표면 구조(123)는, 확산기(122)가 낮은 굴절률을 가진 광학적 격리층(124)에 인접한 경우, 확산기(122)의 확산 특성이 공기와 인접한 확산기(122)의 확산 특성의 경우와 유사하도록 조정될 수 있다. 소정의 실시예에 있어서, 광학적 격리층(124)은 광학적 손실층(122)의 공학적 표면 구조(123)와 조명장치(120)의 나머지 사이의 계면(125)을 평탄화한다. 이러한 평면 계면(125)은 광학적 전파 영역(126)에 광학적 손실층(122)의 부착(예를 들어, 적층)을 더욱 양호/및/또는 용이하게 허용할 수 있다. 예를 들어, 다르게는, 광학적 전파 영역(126)에 대한 광학적 손실층(122)의 부착은 공기 간극을 포함할 수 있다. 상기 광학적 손실층(122)은 또한 랜덤화된 홀로그래픽 미세구조화 막(예를 들어, 미국 캘리포니아주의 토런스시에 소재한 피지컬 옵틱스 코포레이션으로부터 입수가능한 방향성 확산기 등), 홀로그래픽 격자 등을 포함할 수도 있다. 상기 광학적 격리층(124)은, 예를 들어, 표면 요철부(123)를 효과적으로 평탄화하기 위하여 롤-투-롤법(roll-to-roll process)으로 상기 구성된 광학적 손실층(122)의 표면을 습식 코팅함으로써, 상기 광학적 손실층(122)에 결합될 수 있다.
도 13a는 낮은 굴절률 재료를 포함하는 광학적 격리층(134)에 의해 광학적 손실층(132)으로부터 분리된 광학적 전파 영역(136)을 포함하는 조명장치(130)의 또 다른 실시예를 나타내고 있다. 상기 광학적 전파 영역(136)은 예를 들어, 도광체(예를 들어, 도 9a에 도시된 바와 같은 것), 도광체 및 기판(예를 들어, 도 9b에 도시된 바와 같은 것), 상부에 전환 막이 적층된 도광체, 접착제층 등을 포함할 수 있다. 상기 광학적 격리층(134)은 낮은 입사각(예를 들어, 조명 막에 의해 전환되거나 주위에서 유래하는 광)에서의 광을 위해 낮은 반사율을 지니도록 또한 경사 입사에서 광학적 전파 영역(136)을 통해 전파 중인 광에 대해 높은 반사율을 지니도록 구성되어 있는 다층 간섭 적층체(134)에서의 복수개의 재료층을 포함한다. 소정의 실시예에 있어서, 복수의 재료층은 소정의 반사 특징을 얻기 위하여 박막 간섭 특성을 이용하는 간섭층을 포함한다. 예를 들어, 상기 층은 각종 재료(예를 들어, 유전체 재료)의 하위파장(예를 들어, λ/4) 박막을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에 있어서, 광학적 격리층(134)은 다양한 굴절률을 가진 막을 포함한다. 이러한 하나의 실시예에 있어서, 광학적 전파 영역(136)의 굴절률보다 높은 굴절률과 광학적 전파 영역(136)의 굴절률보다 낮은 굴절률 사이에서 변화되는 막이 제공된다. 예를 들어, 광학적 격리층(134)은 2개의 막을 포함할 수 있는 데, 그 중 하나는 광학적 전파 영역(136)의 굴절률보다 높은 굴절률을 지니고, 다른 하나는 광학적 전파 영역(136)의 굴절률보다 낮은 굴절률을 지닌다.
본 명세서에 기재된 다른 광학적 격리층과 마찬가지로, 다층 간섭 적층체(134)는 임의의 다양한 광학적 손실층(132)(예를 들어, 확산기, 편광기, 컬러 필터, 흡광체 등)으로부터 광학적 전파 영역(136)(예를 들어, 도광막 혹은 막 적층체, 도광막 혹은 막 적층체 + 기판 등)을 분리시키는 데 이용될 수 있다. 따라서, 광학적 전파 영역(136)과 광학적 손실층(132) 사이의 하부 계면(137)은 경사 각도(예를 들어, 임계각보다 큰 각)에서 그에 입사하는 광을 전내부반사시키는 한편, 해당 계면(137)은 보다 높은 각(예를 들어, 계면(137)에 대해서 직각에 가까운 각도)으로 그에 입사하는 광에 대해 실질적으로 투명하다. 광학적 격리층(134)은 광학적 전파 영역(136) 상에 물리적으로 제공(예를 들어, 코팅 혹은 증착)될 수 있거나, 광학적 전파 영역(136)의 일부로 되는 기재막(또는 층 혹은 다층 적층체) 상에 제공될 수 있거나, 또는 광학적 손실층(132) 상에 코팅되거나 증착될 수 있다. 그러나, 다른 제조방법도 가능하다.
도 13b는 굴절률이 약 2.32인 이산화티탄(TiO2)의 층(131), 굴절률이 약 1.38인 불화마그네슘(MgF2)의 층(133) 및 굴절률이 약 2.32인 이산화티탄의 제2층(135)를 포함하는 다층 간섭 적층체(134)의 일 실시예를 예시하고 있지만, 다른 재료도 가능하다. 상기 층(131), (133), (135) 중 적어도 하나는 광학적 전파 영역(136)의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가진 재료, 예를 들어, 광학적 전파 영역(136)이 약 1.52의 굴절률을 지닌 유리를 포함하는 실시예에 있어서는 불화마그네슘을 포함한다.
도 13c는 상이한 입사각에서의 예시적인 다층 간섭 적층체(134)의 포토픽 반사율을 나타낸 그래프이다. 짙은 선(138)은 6.7 ㎚의 이산화티탄, 221.8 ㎚의 불화마그네슘 및 117.5 ㎚의 이산화티탄(131)을 포함하는 다층 간섭 적층체(134)와 굴절률이 약 1.59인 폴리카보네이트를 포함하는 광학적 전파 영역(136)의 포토닉 반사율을 나타낸다. 약 70°보다 큰 입사각에 대한 반사율은 약 100%이고, 약 40°이하의 입사각의 반사율은 (예를 들어, 전술한 바와 같이, 프레넬 반사로 인해) 거의 0이다. 다양한 구조(재료, 두께, 층의 수, 층의 배향, 균일성 등)가 반사율 곡선에 영향을 줄 수 있고, 따라서, 이들의 어느 것이라도 광학적 분리(optical decoupling)를 향상시키도록 최적화될 수 있다.
광범위한 다양한 실시예도 가능하다. 막, 층, 구성 성분 및/또는 요소들을 추가, 제거 혹은 재배열될 수 있다. 또한, 처리 단계도 추가, 제거 혹은 재배열될 수 있다. 또, "막" 및 "층"이란 용어가 본 명세서에서 이용되고 있었지만, 본원에 이용된 바와 같은 이러한 용어는 막 적층체 및 다층을 포함할 수 있다. 이러한 막 적층체 및 다층은 접착제를 이용해서 다른 구조체에 부착될 수 있고, 또는 증착 혹은 다른 방법을 이용해서 다른 구조체 상에 형성될 수도 있다.
또, 본 발명은 소정의 바람직한 실시형태 및 실시예와 관련해서 개시되어 있지만, 당업자라면 본 발명이 구체적으로 개시된 실시형태를 넘어 다른 대안적인 실시형태 및/또는 본 발명의 용도, 그리고 그의 명백한 변형 및 등가물에까지 확장되는 것임은 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 몇몇 변경예가 상세히 표시되고 기재되어 있지만, 본 발명의 범위 내에 있는 다른 변형예도 본 명세서의 개시에 의거해서 당업자에게 용이하게 명백할 것이다. 또, 각종 실시형태의 구체적인 특징 및 측면들의 각종 조합 혹은 서브조합도 행해질 수 있고, 또한 이들도 본 발명의 범위 내인 것으로 의도되어 있다. 또한, 개시된 실시형태의 각종 특징 및 측면들은 개시된 본 발명의 다양한 형태를 형성하기 위하여 다른 실시형태와 조합되거나 치환될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 본 발명의 범위는 전술한 특별히 개시된 실시예로 제한되지 않고 단지 후술하는 청구의 범위를 편견 없이 읽음으로써 결정될 필요가 있는 것으로 의도되어 있다.

Claims (31)

  1. 디스플레이 장치로서,
    복수의 표시 소자;
    광학 전파 영역(optical propagation region)으로서,
    상기 복수의 표시 소자에 지지를 제공하고 전내부반사를 통해 상기 광학 전파 영역 내에 광을 도광하도록 구성된 기판; 및
    상기 광학 전파 영역으로부터의 광을 방향전환(redirect)시키도록 구성된 전환 부재들(turning features)로서, 상기 복수의 표시 소자는 상기 광학 전파 영역으로부터 방향전환된 상기 광을 수신하도록 위치되는, 상기 전환 부재들을 포함하는, 상기 광학 전파 영역;
    상기 복수의 표시 소자와 상기 광학 전파 영역 사이에 배치된 적어도 하나의 광학적 손실 구조체로서, 상기 광학 전파 영역에 바로 인접하여 배치될 경우 상기 광학 전파 영역 내에 도광된 적어도 일부의 광의 전내부반사(total internal reflection)를 방해하는, 상기 적어도 하나의 광학적 손실 구조체; 및
    상기 광학 전파 영역과 상기 적어도 하나의 광학적 손실 구조체 사이에 배치된 광학적 격리층으로서, 상기 광학 전파 영역에 인접한 비가스 재료(non-gaseous material)를 포함하고, 상기 광학 전파 영역 내에 도광된 광의 전내부반사를 유발하도록 구성된, 상기 광학적 격리층을 포함하는, 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 표시 소자는 광을 반사하여 화상을 생성하도록 구성된 반사성 표시 소자인, 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 화상을 생성하기 위하여 상기 복수의 표시 소자에 의해 반사된 상기 광이 상기 광학적 손실 구조체, 상기 광학적 격리층 및 상기 광학 전파 영역을 통과하도록 구성된, 디스플레이 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 복수의 반사성 표시 소자는 복수의 간섭계 변조기(interferometric modulator)를 포함하는, 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광학적 손실 구조체는 확산기(diffuser)를 포함하는, 디스플레이 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 확산기는 표면 확산 특징부들(surface diffusing features)을 포함하는, 디스플레이 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 광학적 격리층은, 상기 광학적 격리층과 상기 적어도 하나의 광학적 손실 구조체 사이의 계면이 상기 표면 확산 특징부들을 포함하도록 상기 적어도 하나의 광학적 손실 구조체에 인접하는, 디스플레이 장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 확산기는 매트릭스 재료(matrix material)에 배치된 복수의 미세구조체(microstructure)를 포함하는, 디스플레이 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 광학적 격리층은 다층 간섭 적층체(multi-layer interference stack)를 포함하는, 디스플레이 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 다층 간섭 적층체는 제1 층과 제2 층을 포함하되,
    상기 제1 층은, 상기 광학 전파 영역에 가장 근접하고, 상기 광학 전파 영역의 굴절률보다 높은 굴절률을 지니며, 가시광의 파장 미만의 두께를 지니는 서브파장 박막이고;
    제2 층은, 해당 제2 층이 상기 제1 층 및 상기 광학 전파 영역 내로 전내부반사에 의해 광을 도광시키도록 상기 광학 전파 영역의 굴절률보다 낮은 굴절률을 지니는, 디스플레이 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 다층 간섭 적층체는 해당 다층 간섭 적층체의 상기 제2 층의 굴절률보다 높은 굴절률을 지니는 제3 층을 포함하고, 상기 제2층은 상기 제1 층과 상기 제3 층 사이에 있는, 디스플레이 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 층과 제3 층은 이산화티탄을 포함하고, 상기 제2 층은 불화마그네슘을 포함하는, 디스플레이 장치.
  13. 제9항에 있어서, 상기 다층 간섭 적층체는 가시광의 파장 미만의 두께를 각각 지니는 복수의 층을 포함하는, 디스플레이 장치.
  14. 제9항에 있어서, 상기 다층 간섭 적층체는 상기 광학 전파 영역의 굴절률보다 높은 굴절률과 상기 광학 전파 영역의 굴절률보다 낮은 굴절률이 교번하는 굴절률들을 지니는 복수의 광학 막(optical film)을 포함하는, 디스플레이 장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 복수의 표시 소자는 상기 적어도 하나의 광학적 손실 구조체에 인접하는, 디스플레이 장치.
  16. 제1항에 있어서, 상기 광학 전파 영역은 도광체(light guide)를 포함하고, 상기 도광체와 상기 기판은 전내부반사를 통해서 상기 광학 전파 영역 내로 상기 광을 도광시키도록 구성되며, 상기 도광체는 상기 전환 부재들을 포함하는, 디스플레이 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 표시 소자와 통신하여, 이미지 데이터를 처리하도록 구성된 프로세서; 및
    상기 프로세서와 통신하도록 구성된 메모리 장치를 추가로 포함하는, 디스플레이 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 복수의 표시소자에 적어도 1개의 신호를 전송하도록 구성된 드라이버 회로; 및
    상기 이미지 데이터의 적어도 일부를 상기 드라이버 회로로 전송하는 제어기를 추가로 포함하는, 디스플레이 장치.
  19. 제17항에 있어서, 상기 이미지 데이터를 상기 프로세서에 전송하는 이미지 소스 모듈을 추가로 포함하되, 상기 이미지 소스 모듈은 수신기, 트랜스시버(transceiver) 및 송신기 중 적어도 하나를 포함하는, 디스플레이 장치.
  20. 제17항에 있어서, 입력 데이터를 수신해서 해당 입력 데이터를 상기 프로세서에 전달하는 입력 장치를 추가로 포함하는, 디스플레이 장치.
  21. 디스플레이 장치의 제조방법으로서,
    광학 전파 영역을 제공하는 단계로서, 상기 광학 전파 영역은,
    전내부반사를 통해 상기 광학 전파 영역 내로 광을 도광시키도록 구성된 기판; 및
    상기 광학 전파 영역으로부터 광을 방향전환시키도록 구성된 전환 부재들을 포함하는, 상기 광학 전파 영역을 제공하는 단계;
    상기 광학 전파 영역으로부터 방향전환된 광을 수신하도록 복수의 표시 소자를 배치하는 단계로서, 상기 광학 전파 영역의 상기 기판은 상기 복수의 표시 소자에 지지를 제공하는, 상기 복수의 표시 소자를 배치하는 단계;
    상기 복수의 표시 소자와 상기 광학 전파 영역 사이에 적어도 하나의 광학적 손실 구조체를 배치하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 광학적 손실 구조체는 상기 광학 전파 영역에 바로 인접하여 배치될 경우 상기 광학 전파 영역 내에 도광된 적어도 일부의 광의 전내부반사를 방해하는, 상기 적어도 하나의 광학적 손실 구조체를 배치하는 단계; 및
    상기 광학 전파 영역과 상기 적어도 하나의 광학적 손실 구조체 사이에 광학적 격리층을 배치하는 단계로서, 상기 광학적 격리층은 상기 광학 전파 영역에 인접한 비가스 재료를 포함하고, 상기 광학적 격리층은 상기 광학 전파 영역 내에 도광된 광의 전내부반사를 유발하도록 구성된, 상기 광학적 격리층을 배치하는 단계를 포함하는, 디스플레이 장치의 제조방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 기판은 제1 측면과 제2 측면을 포함하고, 상기 광학적 격리층은 상기 기판의 상기 제1 측면 상에 증착되며(deposited), 상기 적어도 하나의 광학적 손실 구조체는 상기 광학적 격리층 상에 증착되고, 상기 복수의 표시 소자는 상기 적어도 하나의 광학적 손실 구조체 상에 증착되는, 디스플레이 장치의 제조방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 광학 전파 영역은 상기 기판의 상기 제2 측면 상에 배치된 도광체를 포함하고, 상기 기판과 상기 도광체는 전내부반사를 통해서 상기 광학 전파 영역 내로 광을 도광시키도록 구성되며, 상기 도광체는 상기 전환 부재들을 포함하는, 디스플레이 장치의 제조방법.
  24. 제21항에 있어서, 상기 복수의 표시 소자는 광을 반사하여 화상을 생성하도록 구성된 반사성 표시 소자들인, 디스플레이 장치의 제조방법.
  25. 제21항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광학적 손실 구조체는 확산기를 포함하는, 디스플레이 장치의 제조방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 확산기는 표면 확산 특징부들을 포함하는, 디스플레이 장치의 제조방법.
  27. 제25항에 있어서, 상기 확산기는 매트리스 재료 내에 배치된 복수의 미세 구조체를 포함하는, 디스플레이 장치의 제조방법.
  28. 제21항에 있어서, 상기 광학적 격리층은 다층 간섭 적층체를 포함하는, 디스플레이 장치의 제조방법.
  29. 디스플레이 장치로서,
    복수의 표시 소자;
    광학 전파 영역으로서,
    전내부반사를 통해서 상기 광학 전파 영역 내에 광을 도광하도록 구성되고, 상기 복수의 표시 소자를 지지하기 위한 지지 수단; 및
    상기 광학 전파 영역으로부터 광을 방향전환시키기 위한 광 방향전환 수단으로서, 상기 복수의 표시 소자는 상기 광학 전파 영역으로부터 방향전환된 광을 수광하도록 위치결정되는, 상기 광 방향전환 수단을 포함하는, 상기 광학 전파 영역;
    상기 광학 전파 영역의 바로 인접하여 배치될 경우 상기 광학 전파 영역 내에 도광된 적어도 일부의 광의 전내부반사를 방해하는 방해 수단으로서, 상기 광학 전파 영역과 상기 복수의 표시 소자 사이에 배치된, 상기 방해 수단; 및
    상기 방해 수단으로부터 상기 광학 전파 영역을 광학적으로 격리시키기 위한 광학적 격리 수단으로서, 상기 광학 전파 영역과 상기 방해 수단 사이에 배치되고, 상기 광학 전파 영역에 인접한 비가스 재료를 포함하며, 상기 광학 전파 영역 내로 도광된 광의 전내부반사를 일으키도록 구성된, 상기 광학적 격리 수단을 포함하는, 디스플레이 장치.
  30. 제29항에 있어서, 상기 지지 수단은 기판을 포함하거나, 또는 상기 광 방향전환 수단은 전환 부재들을 포함하거나, 또는 상기 방해 수단은 적어도 하나의 손실 구조체를 포함하거나, 또는 상기 광학적 격리 수단은 광학적 격리층을 포함하는, 디스플레이 장치.
  31. 삭제
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