KR101649972B1 - Ｉｍｏｄ 디스플레이를 위한 유전체 강화된 미러 - Google Patents

Ｉｍｏｄ 디스플레이를 위한 유전체 강화된 미러 Download PDF

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KR101649972B1
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마크 모리스 미그나드
카스라 카제니
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퀄컴 엠이엠에스 테크놀로지스, 인크.
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/001—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements based on interference in an adjustable optical cavity

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Abstract

본 개시는 제1 전기 도전층과 제2 이동가능 전기 도전층 사이에 위치한 유전체 스택을 포함하는 디스플레이 장치를 위한 시스템, 방법, 및 장치를 제공한다. 한 양태에서, 유전체 스택은 높은 굴절률과 낮은 굴절률의 교대하는 유전체층들을 포함한다. 유전체 스택 내의 층들의 굴절률과 두께를 제어함으로써, 이동가능 층이 제1 전기 도전층에 근접하게 위치할 때 광이 반사되도록, 디스플레이 장치의 광 반사의 상태들이 뒤바뀔 수 있다.

Description

ＩＭＯＤ 디스플레이를 위한 유전체 강화된 미러{DIELECTRIC ENHANCED MIRROR FOR IMOD DISPLAY}
관련 출원에 대한 상호참조
본 개시는, 본 양수인에게 양도된 발명의 명칭이 "DIELECTRIC ENHANCED MIRROR FOR IMOD DISPLAY"인 2010년 8월 31일 출원된 미국 가출원 번호 제61/378,853호와, 본 양수인에게 양도된 발명의 명칭이 "DIELECTRIC ENHANCED MIRROR FOR IMOD DISPLAY"인 2011년 3월 28일 출원된 미국 특허출원 번호 제13/073,829호에 대한 우선권을 주장한다. 이들 선행 출원의 개시는, 본 개시의 일부로서 간주되며, 참조에 의해 본 개시에 포함된다.
기술 분야
본 개시는 전기기계 시스템(electromechanical system)에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 본 개시는 유전체 스택(dielectric stack)을 포함하는 간섭계 변조기(interferometric modulator) 장치에 관한 것이다.
전기기계 시스템은, 전기적 및 기계적 요소, 액츄에이터, 트랜스듀서, 센서, 광학 컴포넌트(예를 들어, 미러) 및 전자회로를 갖는 장치들을 포함한다. 전기기계 시스템은, 마이크로스케일 및 나노스케일을 포함하지만 이들로 한정되지 않는 다양한 스케일로 제조될 수 있다. 예를 들어, 마이크로전기기계 시스템(MEMS; microelectromechanical system) 장치는, 약 1 마이크론 내지 수백 마이크론 이상의 범위에 이르는 크기를 갖는 구조를 포함할 수 있다. 나노전기기계 시스템(NEMS; nanoelectromechanical system) 장치는, 예를 들어, 수백 나노미터보다 작은 크기를 포함한, 1 마이크론보다 작은 크기를 갖는 구조를 포함할 수 있다. 전기기계 요소들은, 피착, 에칭, 리소그래피, 및/또는 기판 및/또는 피착된 재료층의 일부를 에칭 제거하거나, 전기적 및 전기기계적 장치를 형성하기 위해 층을 부가하는 기타의 미세가공 프로세스를 이용하여 생성될 수 있다.
전기기계 시스템 장치의 한 타입은 간섭계 변조기(interferometric modulator; IMOD)라 일컬어진다. 본 명세서에서 사용될 때, 용어 간섭계 변조기 또는 간섭계 광 변조기란, 광학 간섭의 원리를 이용하여 광을 선택적으로 흡수 및/또는 반사하는 장치를 말한다. 일부 구현에서는, 간섭계 변조기는 한 쌍의 도전성 플레이트를 포함하고, 그 한쪽 또는 양쪽 모두는 전체적으로 또는 부분적으로 투명 및/또는 반사성일 수 있으며, 적절한 전기 신호의 인가시에 상대적으로 이동할 수 있다. 한 구현에서, 한 플레이트는 기판 상에 피착된 정지층이고 다른 플레이트는 에어 갭(air gap)에 의해 정지층으로부터 분리된 반사성 멤브레인(membrane)을 포함할 수 있다. 한 플레이트의 다른 플레이트에 관한 위치는 간섭계 변조기에 입사하는 광의 광학적 간섭을 변경할 수 있다. 간섭계 변조기 장치는 광범위한 응용을 가지며, 특히 디스플레이 능력을 갖춘 기존 제품을 개선하고 신제품을 만드는데 이용될 것으로 예상된다.
본 개시의 시스템, 방법 및 장치 각각은, 몇 가지 혁신적인 양태를 가지며, 이 양태들 중 단 한개도 여기서 개시된 바람직한 속성들을 단독으로 책임지는 것은 아니다.
본 개시에서 설명되는 주제의 한 혁신적인 양태는, 부분 투명 및 부분 반사층, 제1 두께와 제1 굴절률 특성을 갖는 제1 유전체층, 제2 두께와 제2 굴절률 특성을 갖는 제2 유전체층, 반사층, 및 광학적 공진 공동을 포함하는 디스플레이 장치에서 구현될 수 있다. 제1 두께를 통한 제1 유전체층의 광학적 경로 길이는 제2 두께를 통한 제2 유전체층의 광학적 경로 길이와 대략 동일하고, 제1 굴절률 특성은 제2 굴절률 특성보다 크다. 제2 유전체층은 반사층과 제1 유전체층 사이에 배치되고, 광학적 공진 공동은 부분 투명 및 부분 반사층과 반사층 사이에 정의된다. 한 양태에서, 제1 굴절률 특성은 2.1보다 클 수 있고, 및/또는 제2 굴절률 특성은 1.6보다 작을 수 있다. 또 다른 양태에서, 제1 유전체층은 0.5보다 작은 흡광 계수(extinction coefficient) 특성을 가질 수 있다. 한 양태에서, 장치는 또한, 부분 투명 및 부분 반사층과 제1 유전체층 사이에 정의된 에어 갭(air gap)을 포함할 수 있다.
본 개시에서 설명되는 주제의 또 다른 혁신적인 양태는, 광을 부분 반사 및 부분 투과시키는 수단, 제1 두께와 제1 굴절률 특성을 갖는 제1 유전체 수단, 제2 두께와 제2 굴절률 특성을 갖는 제2 유전체 수단, 광을 반사시키는 수단, 및 광학적 공진 수단을 포함하는 디스플레이 장치에서 구현될 수 있다. 제1 두께를 통한 제1 유전체 수단의 광학적 경로 길이는 제2 두께를 통한 제2 유전체 수단의 광학적 경로 길이와 거의 동일하다. 제1 굴절률 특성은 제2 굴절률 특성보다 크고, 제1 유전체 수단은 부분 반사 및 부분 투과시키는 수단과 제2 유전체 수단 사이에 배치된다. 제2 유전체 수단은 반사시키는 수단과 제1 유전체 수단 사이에 배치되고, 광학적 공진 수단은 부분 반사 및 부분 투과시키는 수단과 제1 반사 수단 사이에 정의된다. 한 양태에서, 제1 굴절률 특성은 2.1보다 클 수 있고, 및/또는 제2 굴절률 특성은 1.6보다 작을 수 있다.
본 개시에서 설명되는 주제의 한 혁신적 양태는, 디스플레이 장치를 제조하는 방법에서 구현될 수 있다. 이 방법은, 기판을 제공하는 단계, 기판 상에 부분 반사 및 부분 투과층을 형성하는 단계, 부분 투명 및 부분 반사층 상에 희생층을 형성하는 단계, 희생층 상에 제1 두께와 제1 굴절률 특성을 갖는 제1 유전체층을 형성하는 단계, 제1 유전체층 상에 제2 두께와 제2 굴절률 특성을 갖는 제2 유전체층을 형성하는 단계, 제2 유전체층 상에 반사층을 형성하는 단계; 및 희생층을 제거하는 단계를 포함한다. 제1 두께를 통한 제1 유전체층의 광학적 경로 길이는 제2 두께를 통한 제2 유전체층의 광학적 경로 길이와 대략 동일하고, 제1 굴절률 특성은 제2 굴절률 특성보다 크다. 한 양태에서, 제1 굴절률 특성은 2.1보다 클 수 있고, 및/또는 제2 굴절률 특성은 1.6보다 작을 수 있다.
본 개시에서 설명되는 주제의 또 다른 혁신적인 양태는, 부분 투명 및 부분 반사층, 제1 굴절률 특성을 갖는 제1 유전체층, 제2 굴절률 특성을 갖는 제2 유전체층, 반사층, 및 광학적 공진 공동을 포함하는 디스플레이 장치에서 구현될 수 있다. 제1 굴절률 특성은 제2 굴절률 특성보다 크고, 제2 유전체층은 반사층과 제1 유전체층 사이에 배치되며, 부분 반사층과 반사층 사이에 광학적 공진 공동이 정의된다. 반사층, 제1 유전체층, 및 제2 유전체층은, 적어도 제1 상태, 제2 상태, 및 제3 상태 사이에서, 부분 투명 및 부분 반사층에 관해 함께 이동하도록 구성되고, 제1 상태는 제3 상태보다 부분 투명 및 부분 반사층에 더 가깝고, 제2 상태는 제1 상태와 제3 상태 사이에 배치된다. 한 양태에서, 장치는, 반사층이 제1 상태에 있을 때에는 제1 컬러를 반사하고, 반사층이 제2 상태에 있을 때에는 제2 컬러를 반사하며, 반사층이 제3 상태에 있을 때에는 제3 컬러를 반사하도록 구성될 수 있다. 또 다른 양태에서, 제1 컬러는 제2 컬러와는 상이하고 제2 컬러는 제3 컬러와는 상이할 수 있다.
추가로, 본 개시에서 설명되는 주제의 혁신적인 양태는, 광을 부분 반사 및 부분 투과시키는 수단, 제1 굴절률 특성을 갖는 제1 유전체 수단, 제2 굴절률 특성을 갖는 제2 유전체 수단, 광을 반사시키는 수단, 및 부분 반사 및 부분 투과시키는 수단과 반사시키는 수단 사이에 정의된 광학적 공진 수단을 포함하는 디스플레이 장치에서 구현될 수 있다. 제1 굴절률 특성은 제2 굴절률 특성보다 크고, 제2 유전체 수단은 반사시키는 수단과 제1 유전체 수단 사이에 배치된다. 반사시키는 수단, 제1 유전체 수단, 및 제2 유전체 수단은, 제1 상태, 제2 상태, 및 제3 상태 사이에서, 부분 반사 및 부분 투과시키는 수단에 관해 함께 이동하도록 구성되고, 제1 상태는 상기 제3 상태보다 부분 반사 및 부분 투과시키는 수단에 더 가깝고, 제2 상태는 상기 제1 상태와 상기 제3 상태 사이에 배치된다. 한 양태에서, 제1 굴절률 특성은 2.1보다 클 수 있고, 및/또는 제2 굴절률 특성은 1.6보다 작을 수 있다.
본 개시에서 설명되는 주제의 또 다른 혁신적 양태는, 디스플레이 장치를 제조하는 방법에서 구현될 수 있다. 이 방법은, 기판을 제공하는 단계, 기판 상에 부분 반사 및 부분 투과층을 형성하는 단계, 부분 투명 및 부분 반사층 상에 산화 억제층을 형성하는 단계, 산화 억제층 상에 희생층을 형성하는 단계, 희생층 상에 2.1보다 큰 굴절률 특성을 갖는 제1 유전체층을 형성하는 단계, 제1 유전체층 상에 1.6보다 작은 굴절률 특성을 갖는 제2 유전체층을 형성하는 단계, 제2 유전체층 상에 반사층을 형성하는 단계, 및 희생층을 제거하는 단계를 포함한다. 한 양태에서, 제1 유전체층은 0.5보다 작은 흡광 계수 특성을 가질 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 주제의 하나 이상의 구현의 상세사항이 첨부된 도면과 이하의 상세한 설명에 개시되어 있다. 다른 특징들, 양태들, 및 이점들은, 상세한 설명, 도면, 및 청구항들로부터 명백해질 것이다. 이하의 도면들의 상대적 크기는 축척비율대로 그려진 것이 아니라는 점에 유의한다.
도 1은 간섭계 변조기(IMOD) 디스플레이 장치의 일련의 화소들에서 인접한 2개 화소를 도시하는 등각투영도(isometric view)의 예를 도시한다.
도 2는 3x3 간섭계 변조기 디스플레이를 병합한 전자 장치를 나타내는 시스템 블록도의 예를 도시한다.
도 3은 도 1의 간섭계 변조기에 대한 이동가능 반사층 위치 대 인가 전압을 나타내는 도면의 예를 도시한다.
도 4는 다양한 공통 및 세그먼트 전압이 인가될 때 간섭계 변조기의 다양한 상태를 나타내는 테이블의 예를 도시한다.
도 5a는 도 2의 3x3 간섭계 변조기 디스플레이에서 디스플레이 데이터의 프레임을 나타내는 도면의 예를 도시한다.
도 5b는 도 5a에 나타낸 디스플레이 데이터의 프레임을 기입하는데 이용될 수 있는 공통 신호 및 세그먼트 신호에 대한 타이밍도의 예를 도시한다.
도 6a는 도 1의 간섭계 변조기 디스플레이의 부분 단면의 예를 도시한다.
도 6b 내지 도 6e는 간섭계 변조기의 다양한 구현의 단면예를 도시한다.
도 7은 간섭계 변조기를 위한 제조 프로세스를 나타내는 흐름도의 예를 도시한다.
도 8a 내지 도 8e는 간섭계 변조기를 형성하는 방법의 다양한 단계들의 단면 개략도의 예를 도시한다.
도 9a 내지 도 9d는 유전체 스택을 포함하는 간섭계 변조기를 제조하기 위한 프로세스의 예를 도시한다.
도 10은 유전체 스택을 포함하는 간섭계 변조기의 예를 도시한다.
도 11은 유전체 스택을 포함하는 간섭계 변조기를 제조하기 위한 프로세스의 예를 도시한다.
도 12는 유전체 스택을 포함하는 간섭계 변조기의 예를 도시한다.
도 13a 내지 도 13c는 간섭계 변조기의 층들의 계면들에서 반사되는 광에 대한 반사 도면의 예를 도시한다.
도 14는 알루미늄, 유전체-강화 알루미늄, 및 유전체층에 대한 반사율 스펙트럼의 예를 도시한다.
도 15a 및 도 15b는 암 상태와 명 상태에서 간섭계 변조기에 대한 반사율 스펙트럼의 예를 도시한다.
도 16a 및 도 16b는 간섭계 변조기를 포함하는 화소에 대한 반사율 스펙트럼의 예를 도시한다.
도 17a 및 도 17b는 암 상태와 명 상태에서 적, 녹, 또는 청색 광을 반사하도록 구성된 간섭계 변조기에 대한 반사율 스펙트럼의 예를 도시한다.
도 18a 및 도 18b는 광학적 공진 공동의 두께가 변할 때 간섭계 변조기에 대한 반사율 스펙트럼의 예를 도시한다.
도 19a 및 도 19b는 복수의 간섭계 변조기를 포함하는 디스플레이 장치를 나타내는 시스템 블록도의 예를 도시한다.
다양한 도면에서 유사한 참조 번호 및 명칭은 유사한 요소를 가리킨다.
이하의 상세한 설명은 혁신적 양태를 설명하기 위한 목적의 소정 구현예들에 관한 것이다. 그러나, 여기서의 개시 내용은 수많은 상이한 방법으로 적용될 수 있다. 설명된 구현예들은, 동적(예를 들어, 비디오)이든 정적이든(예를 들어, 정지 영상), 텍스트이든, 그래픽이든 그림이든지에 관계없이, 영상을 디스플레이하도록 구성된 임의의 장치에서 구현될 수 있다. 더 구체적으로는, 구현예들은, 모바일 전화, 멀티미디어 인터넷 가능형 셀룰러 전화, 모바일 텔레비전 수신기, 무선 장치, 스마트폰, 블루투스 장치, PDA, 무선 전자 메일 수신기, 핸드-헬드 또는 휴대형 컴퓨터, 넷북, 노트북, 스마트북, 태블릿, 프린터, 복사기, 스캐너, 팩스 기기, GPS 수신기/내비게이터, 카메라, MP3 플레이어, 캠코더, 게임 콘솔, 손목 시계, 시계, 계산기, 텔레비전 모니터, 평판 디스플레이, 전자 독서 장치(예를 들어, e-리더), 컴퓨터 모니터, 자동차 디스플레이(예를 들어, 주행기록계 디스플레이 등), 조종석 컨트롤 및/또는 디스플레이, 카메라 뷰 디스플레이(예를 들어, 차량의 후방 뷰 카메라의 디스플레이), 전자 사진, 전자 간판이나 표지판, 프로젝터, 건축 구조, 전자 레인지, 냉장고, 스테레오 시스템, 카세트 레코더나 플레이어, DVD 플레이어, CD 플레이어, VCR, 라디오, 휴대형 메모리 칩, 세탁기, 건조기, 세탁/건조기, 주차권 판매기, 패키징(예를 들어, MEMS 및 비-MEMS), 심미적 구조물(예, 한 점의 보석 상의 이미지 표시) 및 다양한 전기기계 시스템 장치와 같은 그러나 이것으로 한정되지 않는 다양한 전자 장치에서 구현되거나 이와 연계하여 구현될 수 있다고 여겨진다. 본 명세서의 교시는 또한, 전자 스위칭 장치, 무선 주파수 필터, 센서, 가속도계, 자이로스코프, 움직임-감지 장치, 자력계, 가전 제품용 관성 컴포넌트, 가전 제품의 부품들, 버랙터, 액정 장치, 전기영동 장치, 구동 방식, 제조 프로세스, 및 전자 테스트 장비와 같은 그러나 이것으로 한정되지 않는 비-디스플레이 응용에서 이용될 수 있다. 따라서, 본 교시는, 도면에 도시된 구현예만으로 제한하고자 함은 아니며, 그 대신, 당업자에게는 명백한 바와 같이 광범위한 응용을 가진다.
간섭계 변조기는, 이동가능 멤브레인이 적어도 2개의 위치 사이에서 이동할 수 있도록 구성될 수 있다. 이동가능 멤브레인의 위치는 변조기로부터 광이 반사되는지를 결정할 수 있다. 전형적으로, 이동가능 멤브레인이 이동가능하지 않은 전극 부근에 위치할 때, 광은 반사되지 않는 반면, 이동가능 멤브레인이 이동가능하지 않은 전극으로부터 더 멀리 위치할 때, 광은 반사된다. 여기서 설명되는 일부 간섭계 변조기 구현은 이동가능 멤브레인과 이동가능하지 않은 전극 사이에 위치한 유전체 스택을 포함한다. 유전체 스택 내의 층들의 굴절률과 두께를 제어함으로써, 이동가능 멤브레인이 이동가능하지 않은 전극 부근에 위치할 때 광이 반사되도록 광 반사의 상태들이 뒤바뀔 수 있다.
일부 구현에서, 유전체 스택은 적어도 제1 유전체층 및 제2 유전체층을 포함하고, 제1 유전체층은 이동가능하지 않은 전극과 제2 유전체층 사이에 있도록 배치되어 있다. 제1 유전체층은 제1 굴절률 특성을 가질 수 있고 제2 유전체층은 제2 굴절률 특성을 가질 수 있다. 제1 굴절률 특성은 제2 굴절률 특성보다 클 수 있다. 예를 들어, 제1 굴절률 특성은 2.1보다 클 수 있고, 제2 굴절률 특성은 1.6보다 작을 수 있다. 또한, 제1 유전체층은 제1 두께를 가질 수 있고 제2 유전체층은 제2 두께를 가질 수 있다. 제1 두께를 통한 제1 유전체층의 광학적 경로 길이는 제2 두께를 통한 제2 유전체층의 광학적 경로 길이와 거의 동일할 수 있다.
본 개시에서 설명되는 주제의 특정 구현은, 이하의 잠재적 이점들 중 하나 이상을 실현하도록 구현될 수 있다. 여기서 설명되는 일부 구현은 이동가능 멤브레인과 이동가능하지 않은 전극 사이에 위치한 유전체 스택을 갖는 간섭계 변조기를 제공한다. 유전체 스택 내의 층들의 굴절률과 두께를 제어함으로써, 이동가능 멤브레인이 이동가능하지 않은 전극 부근에 위치할 때 광이 반사되도록 상태들이 뒤바뀔 수 있다. 후술되는 바와 같이, 이 구성은 반사된 광의 밝기를 증가시킬 수 있고, 암 상태 동안에 주변 광의 반사율을 줄일 수 있으며, 컬러 스펙트럼을 포화시킬 수 있고, 다중-상태 간섭계 변조기의 제조 복잡성을 줄일 수 있다.
설명되는 구현들이 적용될 수 있는 적절한 MEMS 장치의 한 예는 반사형 디스플레이 장치이다. 반사형 디스플레이 장치는, 광 간섭의 원리를 이용하여 입사하는 광을 선택적으로 흡수 및/또는 반사하는 간섭계 변조기(IMOD)를 병합할 수 있다. IMOD는, 흡수기, 흡수기에 관하여 이동가능한 반사기, 및 흡수기와 반사기 사이에 정의된 광학적 공진 공동을 포함할 수 있다. 반사기는 2개 이상의 상이한 위치들로 이동될 수 있고, 이것은 광학적 공진 공동의 크기를 변경하여 간섭계 변조기의 반사율에 영향을 줄 수 있다. IMOD의 반사율 스펙트럼은, 상이한 컬러를 생성하기 위해 가시 파장에 걸쳐 이동될 수 있는 꽤 넓은 스펙트럼 대역을 생성할 수 있다. 스펙트럼 대역의 위치는, 광학적 공진 공동의 두께를 변경함으로써, 즉, 반사기의 위치를 변경함으로써 조정될 수 있다.
도 1은 간섭계 변조기(IMOD) 디스플레이 장치의 일련의 화소들에서 인접한 2개 화소를 도시하는 등각투영도의 예를 도시한다. IMOD 디스플레이 장치는 하나 이상의 간섭계 MEMS 디스플레이 소자를 포함한다. 이들 장치에서, MEMS 디스플레이 소자의 화소들은 명 상태(bright state)와 암 상태(dark state) 중 어느 하나의 상태에 있을 수 있다. 명("완화(relaxed)", "개방(open)", 또는 "온(on)") 상태에서, 디스플레이 소자는, 입사 가시광의 많은 부분을, 예를 들어, 사용자에게 반사한다. 역으로, 암("작동(actuated)", "폐쇄(closed)", 또는 "오프(off)") 상태에서는, 디스플레이 소자는 입사 가시광을 거의 반사하지 않는다. 일부 구현에서, 온 상태 및 오프 상태의 광 반사 속성이 뒤바뀔 수 있다. MEMS 화소는 특정 파장들에서 주로 반사하여 흑색 및 백색 외에도 컬러 디스플레이를 허용하도록 구성될 수 있다.
IMOD 디스플레이 장치는 IMOD들의 행/열 어레이를 포함할 수 있다. 각 IMOD는 한 쌍의 반사층, 즉, 서로로부터 가변적인 제어가능한 거리에 위치하여 에어 갭(광학 갭 또는 공동이라고도 함)을 형성하는, 이동가능 반사층과 고정된 부분 반사층을 포함할 수 있다. 이동가능 반사층은 적어도 2개 위치들 사이에서 이동할 수 있다. 제1 위치, 즉, 완화된 위치에서, 이동가능 반사층은 고정된 부분 반사층으로부터 비교적 먼 거리에 위치할 수 있다. 제2 위치, 즉, 작동된 위치에서, 이동가능 반사층은 부분 반사층에 더 가깝게 위치할 수 있다. 이 2개 층으로부터 반사되는 입사광은 이동가능 반사층의 위치에 따라 보강 또는 상쇄 간섭하여, 각 화소에 대해 전체 반사 또는 비반사 상태 중 하나를 생성할 수 있다. 일부 구현에서, IMOD는 비작동시에 반사 상태로 되어, 가시 스펙트럼 내의 광을 반사하고, 작동시에 암 상태가 되어, 가시 범위 외의 광(예를 들어, 적외선)을 반사할 수 있다. 그러나, 일부 다른 구현에서는, IMOD는 비작동시에 암 상태가 되고, 작동시에 반사 상태가 될 수도 있다. 일부 구현에서, 인가된 전압의 도입이 화소를 구동하여 상태를 변경할 수 있다. 일부 다른 구현에서, 인가된 전하가 화소를 구동하여 상태를 변경할 수 있다.
도 1의 화소 어레이의 도시된 부분은 2개의 인접한 간섭계 변조기(12)를 포함한다. (도시된 바와 같이) 좌측의 IMOD(12)에서, 이동가능 반사층(14)은, 부분 반사층을 포함하는 광학 스택(16)으로부터 미리결정된 거리의 완화된 위치에 나타나 있다. 좌측 IMOD(12) 양단에 인가된 전압 V0는 이동가능 반사층(14)의 작동을 유발하기에는 불충분하다. 우측의 IMOD(12)에서, 이동가능 반사층(14)은 광학 스택(16) 부근 또는 그에 인접한 작동 위치에 나타나 있다. 우측 IMOD(12) 양단에 인가된 전압 Vbias는 이동가능 반사층(14)을 작동 위치에 유지하기에 충분하다.
도 1에서, 화소(12)의 반사 속성은 일반적으로, 화소(12)에 입사하는 광(13)과 좌측의 화소(12)로부터 반사되는 광(15)을 나타내는 화살표들로 나타낸다. 상세히 도시되지는 않았지만, 당업자라면, 화소(12)에 입사하는 광(13)의 대부분은 투명 기판(20)을 통해 광학 스택(16) 쪽으로 투과될 것이라는 것을 이해할 것이다. 광학 스택(16)에 입사하는 광의 일부는 광학 스택(16)의 부분 반사층을 통해 투과되며, 일부는 투명 기판(20)을 통해 다시 반사될 것이다. 광학 스택(16)을 통해 투과되는 광(13)의 일부는 이동가능 반사층(14)에서 반사되어, 다시 투명 기판(20) 쪽으로(그리고 이를 통해) 되돌아갈 것이다. 광학 스택(16)의 부분 반사층으로부터 반사된 광과, 이동가능 반사층(14)으로부터 반사된 광 사이의 간섭(보강 또는 상쇄)은 화소(12)로부터 반사된 광(15)의 파장(들)을 결정할 것이다.
광학 스택(16)은 단 하나의 층 또는 수 개의 층을 포함할 수 있다. 층(들)은, 전극층, 부분 반사 및 부분 투과층, 및 투명 유전체층 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 광학 스택(16)은 전기적으로 도전성이고, 부분적으로 투명하며 부분적으로 반사성이고, 예를 들어, 투명 기판(20) 상에 상기 층들 중 하나 이상을 피착함으로써 제조될 수 있다. 전극층은, 예를 들어, 인듐 주석 산화물(ITO)과 같은 다양한 금속 등의 다양한 재료로 형성될 수 있다. 부분 반사층은, 예를 들어 크롬(Cr)과 같은 다양한 금속, 반도체, 및 유전체 등의, 부분적으로 반사성의 다양한 재료로 형성될 수 있다. 부분 반사층은 하나 이상의 재료층으로 형성될 수 있으며, 각 층은 하나의 재료 또는 재료들의 조합으로 형성될 수 있다. 일부 구현에서, 광학 스택(16)은 광학적 흡수기 및 도전체 양쪽 모두로서 역할하는 단 하나의 반-투명 두께의 금속이나 반도체를 포함할 수 있는 반면, (예를 들어, 광학 스택(16)이나 IMOD의 다른 구조물들의) 상이한 더욱 도전성인 층들이나 부분들은 IMOD의 화소들 사이에 신호를 버싱(bus)하는 역할을 할 수 있다. 광학 스택(16)은 또한, 하나 이상의 도전층이나 도전/흡수층을 덮는 하나 이상의 절연 또는 유전체층을 포함할 수 있다.
일부 구현에서, 광학 스택(16)의 층(들)은 병렬 스트립으로 패터닝될 수 있으며, 이하에서 더 설명되는 바와 같이 디스플레이 장치에서 행 전극을 형성할 수 있다. 당업자라면 이해하는 바와 같이, 용어 "패터닝"은 본 명세서에서 에칭 프로세스뿐만 아니라 마스킹을 말한다. 일부 구현에서, 알루미늄(Al)과 같은 높은 도전성 및 반사성의 재료가 이동가능 반사층(14)에 사용될 수 있으며, 이들 스트립들은 디스플레이 장치에서 열 전극(column electrode)을 형성할 수 있다. 이동가능 반사층(14)은, (광학 스택(16)의 행 전극과 직교하는) 피착된 금속층 또는 층들의 일련의 병렬 스트립들로서 형성되어 포스트(18)의 상부에 피착되는 열(column)과 포스트(18)들 사이에 피착되는 중간 희생 재료(intervening sacrificial material)를 형성한다. 희생 재료가 에칭 제거되면, 이동가능 반사층(14)과 광학 스택(16) 사이에는 정의된 갭(19) 또는 광 공동이 형성될 수 있다. 일부 구현에서, 포스트(18)들 사이의 간격은 1-1000 ㎛ 정도일 수 있는 반면, 갭(19)은 < 10,000 옹스트롬(Å) 정도일 수 있다.
일부 구현에서, IMOD의 각 화소는, 작동된 상태이든 완화된 상태이든, 본질적으로 고정 반사층과 이동가능 반사층에 의해 형성된 커패시터이다. 전압이 인가되지 않으면, 도 1의 좌측의 화소(12)로 예시된 바와 같이, 이동가능 반사층(14)은 기계적으로 완화된 상태로 머무르고, 이동가능 반사층(14)과 광학 스택(16) 사이에는 갭(19)이 있게 된다. 그러나, 선택된 행과 열 중 적어도 하나에 전위차, 예를 들어, 전압이 인가되면, 대응하는 화소에서의 행과 열 전극들의 교차부에 형성된 커패시터가 충전되게 되고, 정전력이 전극들을 서로 잡아당긴다. 인가된 전압이 임계치를 초과하면, 이동가능 반사층(14)은 변형되어 광학 스택(16)에 가까이 또는 그를 향해서 이동할 수 있다. 광학 스택(16) 내의 유전체층(미도시)은 단락(shorting)을 방지하고 도 1의 우측의 작동 화소(12)로 예시된 바와 같이, 층들(14 및 16) 사이의 분리 거리를 제어할 수 있다. 인가된 전위차의 극성에 관계없이 행동방식은 동일하다. 어레이 내의 일련의 화소들은 일부 경우에는 "행들" 또는 "열들"이라 지칭되지만, 당업자라면 한 방향을 "행"이라 부르고 또 다른 방향을 "열"이라 부르는 것은 임의적인 것이라는 것을 용이하게 이해할 것이다. 다시 말하면, 일부 배향에서, 행은 열이라고 간주될 수 있고, 열은 행이라고 간주될 수 있다. 또한, 디스플레이 소자는 직교하는 행들과 열들("어레이")로 균등하게 배열되거나, 예를 들어, 서로에 관하여 소정의 위치 오프셋을 갖는 비선형 구성("모자이크")으로 배열될 수 있다. 용어 "어레이" 및 "모자이크"는 어느 한 구성을 지칭할 수 있다. 따라서, 디스플레이는 "어레이" 또는 "모자이크"를 포함하는 것으로 언급되지만, 소자들 그 자체는 어떤 경우에도 서로 직교 배열되거나 균등 분포로 배치될 필요는 없고, 비대칭 형상과 불균등 분포된 소자들을 갖는 배치를 포함할 수 있다.
도 2는 3x3 간섭계 변조기 디스플레이를 병합한 전자 장치를 나타내는 시스템 블록도의 예를 도시한다. 전자 장치는 하나 이상의 소프트웨어 모듈을 실행하도록 구성될 수 있는 프로세서(21)를 포함한다. 운영 체제를 실행하는 것 외에도, 프로세서(21)는 웹 브라우저, 전화 애플리케이션, 전자메일 프로그램, 또는 기타 임의의 소프트웨어 애플리케이션을 포함한, 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 실행하도록 구성될 수 있다.
프로세서(21)는 어레이 구동기(22)와 통신하도록 구성될 수 있다. 어레이 구동기(22)는, 예를 들어, 디스플레이 어레이 또는 패널(30)에 신호를 제공하는 행 구동기 회로(24) 및 열 구동기 회로(26)를 포함할 수 있다. 도 1에 나타낸 IMOD 디스플레이 장치의 단면이 도 2의 라인(1-1)으로 도시되어 있다. 도 2는 명료성을 위해서 3x3 어레이의 IMOD를 나타내고 있지만, 디스플레이 어레이(30)는 매우 많은 수의 IMOD를 포함할 수 있으며, 열에서보다 행에서 상이한 개수의 IMOD를 가질 수 있으며, 그 반대도 마찬가지다.
도 3은 도 1의 간섭계 변조기에 대한 이동가능 반사층 위치 대 인가 전압을 나타내는 도면의 예를 도시한다. MEMS 간섭계 변조기의 경우, 행/열(즉, 공통/세그먼트) 기입 절차는 도 3에 나타낸 바와 같은 이들 장치들의 히스테리시스 속성을 이용할 수 있다. 간섭계 변조기는, 이동가능 반사층, 즉, 미러가, 완화된 상태로부터 작동 상태로 변하게 하기 위해, 예를 들어, 약 10 볼트 전위차를 요구할 수 있다. 전압이 그 값으로부터 감소될 때, 이동가능 반사층은, 전압이 예를 들어 10볼트 아래로 다시 떨어짐에 따라 그 상태를 유지하지만, 이동가능 반사층은 전압이 2볼트 아래로 떨어질 때까지 완전히 완화되지 않는다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 장치가 완화 또는 작동 상태로 안정되는 인가 전압의 윈도우가 존재하는 전압 범위, 약 3 내지 7 볼트가 존재한다. 여기서는 이것을 "히스테리시스 윈도우" 또는 "안정성 윈도우"라 부른다. 도 3의 히스테리시스 특성을 갖는 디스플레이 어레이(30)의 경우, 행/열 기입 절차는, 주어진 행의 어드레싱 동안에, 작동될 어드레싱된 행의 화소들은 약 10 볼트의 전압차에 노출되고, 완화될 화소들은 0 볼트 부근의 전압차에 노출되도록, 한 번에 하나 이상의 행을 어드레싱하도록 설계될 수 있다. 어드레싱 후에, 화소들은, 그들이 이전의 스트로빙 상태(strobing state)에 머물도록, 정상 상태(steady state) 또는 약 5 볼트의 바이어스 전압차에 노출된다. 이 예에서, 어드레싱된 후에, 각 화소는 약 3 내지 7 볼트의 "안정성 윈도우" 내의 전위차를 겪게 된다. 이 히스테리시스 속성 특징은, 예를 들어, 도 1에 나타낸 화소 설계가, 동일하게 인가된 전압 조건 하에서, 작동 또는 완화된 기존 상태에 안정적으로 머무를 수 있게 한다. 각 IMOD 화소는, 작동 상태이든 완화된 상태이든, 본질적으로 고정 반사층과 이동 반사층에 의해 형성된 커패시터이므로, 이 안정된 상태는 실질적으로 전력을 소비하거나 소실하지 않고 히스테리시스 윈도우 내의 정상 전압에서 유지될 수 있다. 또한, 인가된 전압 전위가 실질적으로 고정되어 있다면, 본질적으로 IMOD 화소 내에 전류가 거의 흐르지 않거나 전혀 흐르지 않는다.
일부 구현에서, 영상의 프레임은, 주어진 행의 화소들의 상태에 대한 원하는 변화(있다면)에 따라, 열 전극 세트를 따라 "세그먼트" 전압 형태로 데이터 신호를 인가함으로써 생성될 수 있다. 어레이의 각 행은, 프레임이 한 번에 한 행씩 기입되도록, 차례대로 어드레싱될 수 있다. 제1 행의 화소들에 원하는 데이터를 기입하기 위해, 제1 행의 화소들의 원하는 상태에 대응하는 세그먼트 전압들이 열 전극들에 인가될 수 있고, 특정의 "공통" 전압이나 신호 형태의 제1 행 펄스가 제1 행 전극에 인가될 수 있다. 그 다음, 세그먼트 전압 세트가 제2 행의 화소들의 상태에 대한 원하는 변화(있다면)에 대응하도록 변경될 수 있고, 제2 공통 전압이 제2 행 전극에 인가될 수 있다. 일부 구현에서, 제1 행의 화소들은, 열 전극들을 따라 인가되는 세그먼트 전압에서의 변화에 의해 영향받지 않으며, 제1 공통 전압 행 펄스 동안에 그들이 설정되었던 상태에 머문다. 이 프로세스는, 영상 프레임을 생성하기 위해, 전체 시리즈의 행 또는 열에 대해 순차적 방식으로 반복될 수 있다. 초당 소정의 원하는 수의 프레임들에서 이 프로세스를 계속 반복함으로써, 프레임들은 새로운 영상 데이터로 리프레시 및/또는 업데이트될 수 있다.
각 화소 양단에 인가되는 세그먼트 및 공통 신호들(즉, 각 화소 양단의 전위차)의 조합은 각 화소의 결과적 상태를 결정한다. 도 4는 다양한 공통 및 세그먼트 전압이 인가될 때 간섭계 변조기의 다양한 상태를 나타내는 테이블의 예를 도시한다. 당업자라면 용이하게 이해하는 바와 같이, "세그먼트" 전압은 열 전극 또는 행 전극 중 어느 하나에 인가될 수 있고, "공통" 전압은 열 전극이나 행 전극 중 다른 하나에 인가될 수 있다.
(도 5b에 도시된 타이밍도뿐만 아니라) 도 4에 도시된 바와 같이, 복귀 전압(release voltage) VCREL이 공통 라인을 따라 인가되는 경우, 공통 라인을 따른 모든 간섭계 변조기 요소들은, 세그먼트 라인을 따라 인가되는 전압, 즉, 하이 세그먼트 전압 VSH와 로우 세그먼트 전압 VSL에 관계없이, 다른 말로는 복귀된 상태 또는 비작동 상태라고 하는 완화된 상태로 될 것이다. 특히, 복귀 전압 VCREL이 공통 라인을 따라 인가되는 경우, 변조기 양단의 전위 전압(다른 말로는 화소 전압이라고 함)은, 그 화소에 대한 대응하는 세그먼트 라인을 따라 하이 세그먼트 전압 VSH와 로우 세그먼트 전압 VSL이 인가되는 양쪽 모두의 경우 완화 윈도우(도 3 참조, 복귀 윈도우라고도 함) 내에 있다.
하이 홀드 전압 VCHOLD_H 또는 로우 홀드 전압 VCHOLD_L과 같은 홀드 전압(hold voltage)이 공통 라인에 인가되면, 간섭계 변조기의 상태는 일정하게 머무를 것이다. 예를 들어, 완화된 IMOD는 완화된 위치에 머무를 것이고, 작동된 IMOD는 작동된 위치에 머무를 것이다. 홀드 전압은, 하이 세그먼트 전압 VSH와 로우 세그먼트 전압 VSL이 대응하는 세그먼트 라인을 따라 인가되는 양쪽 모두의 경우 화소 전압이 안정성 윈도우 내에 머무르도록 선택될 수 있다. 따라서, 세그먼트 전압 스윙, 즉, 하이 세그먼트 전압 VSH와 로우 세그먼트 전압 VSL 사이의 차이는, 양의 안정성 윈도우 또는 음의 안정성 윈도우 중 어느 하나의 폭보다 작다.
어드레싱 또는 작동시에, 하이 어드레싱 전압 VCADD_H 또는 로우 어드레싱 전압 VCADD_L과 같은 전압이 공통 라인 상에 인가되고, 각 세그먼트 라인을 따른 세그먼트 전압의 인가에 의해 그 라인을 따른 변조기들에 데이터가 선택적으로 기입될 수 있다. 세그먼트 전압은, 작동이 인가된 세그먼트 전압에 의존하도록 선택될 수 있다. 공통 라인을 따라 어드레싱 전압이 인가되면, 한 세그먼트 전압의 인가는 안정성 윈도우 내의 화소 전압을 야기하여, 화소가 비작동 상태로 머물게 할 것이다. 대조적으로, 다른 세그먼트 전압의 인가는 안정성 윈도우 바깥의 화소 전압을 야기하여, 화소를 작동시킬 것이다. 작동을 야기하는 특정 세그먼트 전압은, 어떤 어드레싱 전압이 사용되는지에 따라 달라질 수 있다. 일부 구현에서, 하이 어드레싱 전압 VCADD_H이 공통 라인을 따라 인가되면, 하이 세그먼트 전압 VSH의 인가는 변조기가 그 현재 위치에 머무르게 하는 반면, 로우 세그먼트 전압 VSL의 인가는 변조기의 작동을 야기할 수 있다. 당연한 결과로서, 로우 어드레싱 전압 VCADD_L이 인가될 경우 세그먼트 전압의 효과는 정반대가 될 수 있어서, 하이 세그먼트 전압 VSH는 변조기의 작동을 야기하고, 로우 세그먼트 전압 VSL은 변조기의 상태에 아무런 영향을 주지 않는다(즉, 안정적으로 머무름).
일부 구현에서, 변조기 양단에 동일한 극성의 전위차를 항상 생성하는 홀드 전압, 어드레스 전압, 및 세그먼트 전압이 사용될 수 있다. 일부 다른 구현에서, 변조기의 전위차의 극성을 교대시키는 신호가 사용될 수 있다. 변조기 양단의 극성의 교대(즉, 기입 절차의 극성의 교대)는 단일 극성의 반복된 기입 동작 후에 발생할 수 있는 전하 축적을 줄이거나 억제할 수 있다.
도 5a는 도 2의 3x3 간섭계 변조기 디스플레이에서 디스플레이 데이터의 프레임을 나타내는 도면의 예를 도시한다. 도 5b는 도 5a에 나타낸 디스플레이 데이터의 프레임을 기입하는 데 이용될 수 있는 공통 및 세그먼트 신호에 대한 타이밍도의 예를 도시한다. 신호들은, 예를 들어, 도 2의 3x3 어레이에 인가될 수 있고, 그 어레이는 궁극적으로 라인 시간(60e)에 도 5a에 나타낸 디스플레이 배열을 초래할 것이다. 도 5a의 작동된 변조기들은 암-상태, 즉, 반사된 광의 상당 부분이 가시 스펙트럼 바깥에 있어서 결과적으로 예를 들어 관찰자에게 어둡게 보이는 상태에 있다. 도 5a에 나타낸 프레임의 기입 이전에, 화소들은 임의의 상태에 있을 수 있으나, 도 5b의 타이밍도에 나타낸 기입 절차는, 각 변조기가 복귀되었고 제1 라인 시간(60a) 이전에 비작동 상태로 존재한다고 가정한다.
제1 라인 시간(60a) 동안에: 복귀 전압(70)이 공통 라인 1에 인가되고; 공통 라인 2에 인가된 전압은 하이 홀드 전압(72)에서 시작하여 복귀 전압(70)으로 이동하고; 로우 홀드 전압(76)이 공통 라인 3을 따라 인가된다. 따라서, 공통 라인 1을 따른 변조기들 (공통 1, 세그먼트 1), (1,2) 및 (1,3)은 제1 라인 시간(60a)의 지속기간 동안에 완화, 즉, 비작동 상태에 머무르고, 공통 라인 2를 따른 변조기들 (2,1), (2,2), 및 (2,3)은 완화된 상태로 이동하며, 공통 라인 3을 따른 변조기들 (3,1), (3,2), 및 (3,3)은 그들의 이전 상태에 머무를 것이다. 도 4를 참조하면, 세그먼트 라인들 1, 2, 및 3을 따라 인가되는 세그먼트 전압들은 간섭계 변조기들의 상태에 영향을 미치지 않는데, 이것은 공통 라인들 1, 2, 또는 3의 어느 것도 라인 시간(60a) 동안에 작동을 야기하는 전압 레벨에 노출되지 않기 때문이다(즉, VCREL - 완화 및 VCHOLD _L - 안정).
제2 라인 시간(60b) 동안에, 공통 라인 1 상의 전압은 하이 홀드 전압(72)으로 이동하고, 공통 라인 1을 따른 모든 변조기들은 인가된 세그먼트 전압에 관계없이 완화된 상태에 머무는데, 이것은 공통 라인 1에 어떠한, 어드레싱, 또는 작동 전압도 인가되지 않았기 때문이다. 공통 라인 2를 따른 변조기들은 복귀 전압(70)의 인가로 인해 완화된 상태에 머무르고, 공통 라인 3을 따른 변조기들 (3,1), (3,2) 및 (3,3)은, 공통 라인 3을 따른 전압이 복귀 전압(70)으로 이동할 때 완화될 것이다.
제3 라인 시간(60c) 동안에, 공통 라인 1은 공통 라인 1 상에 하이 어드레스 전압(74)을 인가함으로써 어드레싱된다. 이 어드레스 전압의 인가 동안에 세그먼트 라인 1 및 2를 따라 로우 세그먼트 전압(64)이 인가되기 때문에, 변조기 (1,1) 및 (1,2) 양단의 화소 전압은 변조기들의 양의 안정성 윈도우의 높은 끝단보다 크고(즉, 전압 차이가 미리정의된 임계치를 초과), 변조기 (1,1) 및 (1,2)가 작동된다. 역으로, 세그먼트 라인 3을 따라 하이 세그먼트 전압(62)이 인가되기 때문에, 변조기 (1,3) 양단의 화소 전압은 변조기들 (1,1) 및 (1,2)의 화소 전압보다 작고, 변조기의 양의 안정성 윈도우 내에 머무른다; 따라서 변조기 (1,3)은 완화된 상태에 머무른다. 또한 라인 시간(60c) 동안에, 공통 라인 2를 따른 전압은 로우 홀드 전압(76)으로 감소되고, 공통 라인 3을 따른 전압은 복귀 전압(70)에 머물러, 공통 라인 2 및 3을 따른 변조기들은 완화된 위치에 남게 된다.
제4 라인 시간(60d) 동안에, 공통 라인 1 상의 전압은 하이 홀드 전압(72)로 되돌아가서, 공통 라인 1을 따른 변조기들은 그들 각각의 어드레싱된 상태에 남게 된다. 공통 라인 2 상의 전압은 로우 어드레스 전압(78)으로 감소된다. 세그먼트 라인 2를 따라 하이 세그먼트 전압(62)이 인가되기 때문에, 변조기 (2,2) 양단의 화소 전압은 변조기의 음의 안정성 윈도우의 낮은 끝단 아래에 있어서, 변조기 (2,2)가 작동되게 한다. 역으로, 세그먼트 라인 1 및 3을 따라 로우 세그먼트 전압(64)이 인가되기 때문에, 변조기 (2,1) 및 (2,3)는 완화된 위치에 머무른다. 공통 라인 3 상의 전압이 하이 홀드 전압(72)으로 증가되어, 공통 라인 3을 따른 변조기들은 완화된 상태에 남게 된다.
마지막으로, 제5 라인 시간(60e) 동안에, 공통 라인 1 상의 전압은 하이 홀드 전압(72)에 머무르고, 공통 라인 2 상의 전압은 로우 홀드 전압(76)에 머물러, 공통 라인 1 및 2를 따른 변조기들은 그들 각각의 어드레싱된 상태에 남게 된다. 공통 라인 3 상의 전압이 하이 어드레스 전압(74)으로 증가되어 공통 라인 3을 따른 변조기들을 어드레싱한다. 세그먼트 라인 2 및 3을 따라 로우 세그먼트 전압(64)이 인가될 때 변조기들 (3,2) 및 (3,3)이 작동되는 반면, 세그먼트 라인 1을 따라 인가되는 하이 세그먼트 전압(62)은 변조기 (3,1)가 완화된 위치에 머무르게 한다. 따라서, 제5 라인 시간(60e)의 끝에서, 3x3 화소 어레이는 도 5a에 도시된 상태에 있고, 공통 라인들을 따라 홀드 전압이 인가되는 한, 다른 공통 라인들(미도시)을 따른 변조기들이 어드레싱될 때 발생할 수 있는 세그먼트 전압 변동에 관계없이, 그 상태에 머무를 것이다.
도 5b의 타이밍도에서, 주어진 기입 절차(즉, 라인 시간 60a-60e)는, 하이 홀드 및 어드레스 전압 또는 로우 홀드 및 어드레스 전압 중 어느 하나의 이용을 포함할 수 있다. 주어진 공통 라인에 대해 일단 기입 절차가 완료되고(그리고 공통 전압이 작동 전압과 동일한 극성을 갖는 홀드 전압으로 설정되고) 나면, 화소 전압은 주어진 안정성 윈도우 내에 머무르고, 복귀 전압이 그 공통 라인 상에 인가될 때까지 완화 윈도우를 통과하지 않는다. 또한, 각 변조기가 변조기를 어드레싱하기 이전에 기입 절차의 일부로서 복귀되기 때문에, 변조기의 복귀 시간보다는 작동 시간이 필요한 라인 시간을 결정할 수 있다. 구체적으로는, 변조기의 복귀 시간이 작동 시간보다 큰 구현에서, 복귀 전압은 도 5b에 도시된 바와 같이 단일 라인 시간보다 긴 시간 동안 인가될 수 있다. 일부 다른 구현에서, 공통 라인들 또는 세그먼트 라인들을 따라 인가되는 전압은, 상이한 컬러의 변조기들과 같은, 상이한 변조기들의 작동 및 복귀 전압에서의 변동을 설명하기 위해 변동할 수 있다.
앞서 개시된 원리에 따라 동작하는 간섭계 변조기의 구조의 상세사항은 광범위하게 다를 수 있다. 예를 들어, 도 6a 내지 도 6e는 이동가능 반사층(14) 및 그 지지 구조물을 포함하는, 간섭계 변조기의 다양한 구현의 단면예를 도시한다. 도 6a는 도 1의 간섭계 변조기 디스플레이의 부분 단면예를 도시하며, 여기서 금속 재료의 스트립, 즉, 이동가능 반사층(14)이, 기판(20)으로부터 수직으로 연장하는 지지물(18) 상에 놓여 있다. 도 6b에서, 각 IMOD의 이동가능 반사층(14)은 대체로 정사각형 또는 직사각형이며, 그 코너 또는 그 부근에서 사슬(32)을 통해 지지물에 부착되어 있다. 도 6c에서, 이동가능 반사층(14)은 대체로 정사각형 또는 직사각형이고, 가요성 금속을 포함할 수 있는 변형가능한 층(34)으로부터 매달려 있다. 변형가능한 층(34)은, 이동가능 반사층(14)의 주변부 부근에서 기판(20)에 직접 또는 간접으로 접속될 수 있다. 이들 접속은 여기서는 지지 포스트라 부른다. 도 6c에 도시된 구현은, 이동가능 반사층(14)의 광학적 기능을, 변형가능한 층(34)에 의해 실행되는 그의 기계적 기능으로부터 분리하는 것으로부터 유도되는 추가 혜택을 가진다. 이러한 분리는 반사층(14)에 이용되는 구조적 설계 및 재료와 변형가능한 층(34)에 이용되는 구조적 설계 및 재료가 서로 독립적으로 최적화되는 것을 허용한다.
도 6d는 IMOD의 또 다른 예를 도시하며, 이동가능 반사층(14)이 반사 부분층(reflective sub-layer)(14a)을 포함하고 있다. 이동가능 반사층(14)은 지지 포스트(18)와 같은 지지 구조물 상에 얹혀 있다. 지지 포스트(18)는 하위 정지 전극(즉, 예시된 IMOD에서 광학 스택(16) 부분)으로부터의 이동가능 반사층(14)의 분리를 제공하여, 예를 들어, 이동가능 반사층(14)이 완화된 위치에 있을 때 이동가능 반사층(14)과 광학 스택(16) 사이에 갭(19)이 형성되게 한다. 이동가능 반사층(14)은 또한, 전극으로서 역할하도록 구성될 수 있는 도전층(14c)과, 지지층(14b)을 포함할 수 있다. 이 예에서, 도전층(14c)은, 기판(20)으로부터 먼, 지지층(14b)의 한 측에 놓이고, 반사 부분층(14a)은 기판(20)에 가까운, 지지층(14b)의 다른 측에 놓인다. 일부 구현에서, 반사 부분층(14a)은 도전성일 수 있으며, 지지층(14b)과 광학 스택(16) 사이에 배치될 수 있다. 지지층(14b)은, 예를 들어, 실리콘 산화질화물(silicon oxynitride)(SiON) 또는 이산화 실리콘(SiO2)과 같은 유전체 재료로 된 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 지지층(14b)은, 예를 들어, SiO2/SiON/SiO2 3층 스택과 같은, 층들의 스택일 수 있다. 반사 부분층(14a) 및 도전층(14c)의 어느 한쪽 또는 양쪽 모두는, 예를 들어, 약 0.5%의 구리(Cu)를 갖는 알루미늄(Al) 합금, 또는 또 다른 반사성 금속 재료를 포함할 수 있다. 유전체 지지층(14b)의 위와 아래에 도전층(14a, 14c)을 채용하는 것은, 스트레스를 밸런싱하고 향상된 도전을 제공한다. 일부 구현에서, 반사 부분층(14a) 및 도전층(14c)은, 이동가능 반사층(14) 내에서 특정의 스트레스 프로파일을 달성하는 것과 같은, 다양한 설계 목적에 대해 상이한 재료로 형성될 수 있다.
도 6d에 나타낸 바와 같이, 일부 구현은 또한 블랙 마스크 구조물(23)을 포함할 수 있다. 블랙 마스크 구조물(23)은 주변광이나 표류광(stray light)을 흡수하기 위해 광학적으로 비활성의 영역에(예를 들어, 화소들 사이 또는 포스트(18) 아래에) 형성될 수 있다. 블랙 마스크 구조물(23)은 또한, 광이 디스플레이의 비활성 부분을 투과하거나 이로부터 반사되는 것을 억제하여 콘트라스트 비를 높임으로써, 디스플레이 장치의 광학적 속성을 개선할 수 있다. 추가로, 블랙 마스크 구조물(23)은 도전성일 수 있고, 전기적 버싱층(bussing layer)으로서 기능하도록 구성될 수 있다. 일부 구현에서, 행 전극들이 블랙 마스크 구조물(23)에 접속되어 접속된 행 전극의 저항을 줄일 수 있다. 블랙 마스크 구조물(23)은, 피착 및 패터닝 기술을 포함한 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 블랙 마스크 구조물(23)은 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 구현에서, 블랙 마스크 구조물(23)은, 각각 약 30-80Å, 500-1000Å, 및 500-6000Å 범위의 두께를 갖는, 광 흡수기로서 역할하는 몰리브덴-크롬(MoCr)층, 하나의 층, 및 반사기와 버싱층으로서 역할하는 알루미늄 합금을 포함한다. 하나 이상의 층들은, 예를 들어, MoCr 및 SiO2 층들에 대해서는 4플루오르화 탄소(CF4) 및/또는 산소(O2)와, 알루미늄 합금층에 대해서는 염소(Cl2) 및/또는 3염화붕소(BCl3)를 포함한, 포토리소그래피와 건식 에칭을 포함한, 다양한 기술을 이용하여 패터닝될 수 있다. 일부 구현에서, 블랙 마스크(23)는 에탈론(etalon) 또는 간섭계 스택 구조물일 수 있다. 이러한 간섭계 스택 블랙 마스크 구조물(23)에서, 각 행이나 열의 광학 스택(16)의 하위 정지 전극들 사이에서 신호를 전송 또는 버싱하는 데에 도전성 흡수기들이 사용될 수 있다. 일부 구현에서, 스페이서 층(35)은 일반적으로 블랙 마스크(23)의 도전층들로부터 흡수기 층(16a)을 전기적으로 격리하는 역할을 할 수 있다.
도 6e는 IMOD의 또 다른 예를 도시하는데, 여기서 이동가능 반사층(14)은 자체적으로 지지된다. 도 6d와는 대조적으로, 도 6e의 구현은 지지 포스트(18)를 포함하지 않는다. 대신에, 이동가능 반사층(14)은 복수의 위치에서 하부의 광학 스택(16)과 접촉하고, 이동가능 반사층(14)의 만곡은, 간섭계 변조기 양단의 전압이 작동을 야기하기에 불충분할 때 이동가능 반사층(14)이 도 6e의 비작동 위치로 되돌아가기에 충분한 지지를 제공한다. 복수의 몇몇 상이한 층들을 포함할 수 있는 광학 스택(16)은, 여기서는 명료성을 위해, 광 흡수기(16a), 및 유전체(16b)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 일부 구현에서, 광 흡수기(16a)는 고정된 전극 및 부분 반사층 양쪽 모두로서 역할할 수 있다.
도 6a 내지 도 6e에 도시된 바와 같은 구현에서, IMOD는, 투명 기판(20)의 정면측, 즉, 변조기가 배열되어 있는 측과 반대측으로부터 영상을 보는, 직접-뷰(direct-view) 장치로서 기능한다. 이들 구현에서, 장치의 뒷 부분(즉, 예를 들어, 도 6c에 나타낸 변형가능한 층(34)을 포함한, 이동가능 반사층(14) 뒤쪽의 디스플레이 장치의 임의의 부분)은, 디스플레이 장치의 영상 품질에 영향 또는 부정적으로 작용하지 않고 구성 및 동작될 수 있는데, 이것은 반사층(14)이 장치의 이들 부분들을 광학적으로 차폐하기 때문이다. 예를 들어, 일부 구현에서, 전압 어드레싱 및 이러한 어드레싱으로부터 생기는 이동과 같은, 변조기의 광학적 속성으로부터 변조기의 광학적 속성을 분리하는 능력을 제공하는 버스 구조(미도시)가 이동가능 반사층(14) 뒤에 포함될 수 있다. 추가로, 도 6a 내지 도 6e의 구현은, 예를 들어, 패터닝과 같은 처리를 간소화할 수 있다.
도 7은 간섭계 변조기를 위한 제조 프로세스(80)를 나타내는 흐름도의 예를 도시하고, 도 8a 내지 도 8e는 이러한 제조 프로세스(80)의 대응하는 스테이지들의 개략적 단면 예시를 도시한다. 일부 구현에서, 제조 프로세스(80)는, 도 7에 도시되지 않은 다른 블록들에 추가하여, 예를 들어, 도 1 및 도 6에 나타낸 일반적인 타입의 간섭계 변조기를 제조하기 위해 구현될 수 있다. 도 1, 6, 및 7을 참조하면, 프로세스(80)는, 기판(20) 위에 광학 스택(16)을 형성하는 블록(82)에서 시작한다. 도 8a는 기판(20) 위에 형성된 이러한 광학 스택(16)을 나타낸다. 기판(20)은 유리 또는 플라스틱과 같은 투명 기판일 수 있으며, 가요성이거나 비교적 뻣뻣하고 구부러지지 않을 수 있으며, 광학 스택(16)의 효율적 형성을 용이하게 하기 위해 사전 준비 프로세스, 예를 들어, 세정을 거칠 수 있다. 앞서 논의된 바와 같이, 광학 스택(16)은 전기적으로 도전성이고, 부분적으로 투명하며 부분적으로 반사성이고, 예를 들어, 원하는 속성을 갖는 하나 이상의 층을 투명 기판(20) 상에 피착함으로써 제조될 수 있다. 도 8a에서, 광학 스택(16)은 부분층(16a 및 16b)을 갖는 다중층 구조를 포함하지만, 일부 다른 구현에서는 더 많거나 더 적은 수의 부분층들이 포함될 수 있다. 일부 구현에서, 부분층(16a, 16b) 중 하나는, 결합된 도전체/흡수기 부분층(combined conductor/absorber sub-layer)(16a)과 같은, 광학적 흡수성 및 도전성 속성 양쪽 모두를 갖도록 구성될 수 있다. 추가로, 부분층(16a, 16b) 중 하나 이상은 병렬 스트립들로 패터닝될 수 있으며, 디스플레이 장치에서 행 전극을 형성할 수 있다. 이러한 패터닝은, 마스킹 및 에칭 프로세스 또는 본 분야에 공지된 또 다른 적절한 프로세스에 의해 수행될 수 있다. 일부 구현에서, 부분층(16a, 16b) 중 하나는, 하나 이상의 금속층(예를 들어, 하나 이상의 반사 및/또는 도전층) 위에 피착된 부분층(16b)과 같은, 절연 또는 유전체층일 수 있다. 또한, 광학 스택(16)은 디스플레이의 행들을 형성하는 개개의 병렬 스트립들로 패터닝될 수 있다.
프로세스(80)는 계속하여 블록(84)에서 광학 스택(16) 위에 희생층(25)을 형성한다. 희생층(25)은 나중에 (예를 들어, 블록 90에서) 제거되어 공동(19)을 형성하므로, 희생층(25)은 도 1에 나타낸 결과적인 간섭계 변조기(12)에는 도시되지 않는다. 도 8b는 광학 스택(16) 위에 형성된 희생층(25)을 포함하는 부분적으로 제조된 장치를 나타낸다. 광학 스택(16) 위의 희생층(25)의 형성은, 후속된 제거 이후에 원하는 설계 크기를 갖는 갭이나 공동(19)(도 1 및 도 8e 참조)을 제공하도록 선택된 두께로, 몰리브덴(Mo)이나 아몰퍼스 실리콘(Si)과 같은 크세논 이불화(xenon difluoride)(XeFe2)-에칭가능한 재료의 피착을 포함할 수 있다. 희생층의 피착은, 물리적 증착(PVD, 예를 들어, 스퍼터링), 플라즈마-강화 화학 기상 증착(PECVD), 열적 화학적 증착(열적 CVD), 또는 스핀-코팅과 같은 피착 기술을 이용하여 실행될 수 있다.
프로세스(80)는 계속하여 블록(86)에서, 지지 구조물, 예를 들어, 도 1, 도 6, 및 도 8c에 나타낸 바와 같은 포스트(18)를 형성한다. 포스트(18)의 형성은, 희생층(25)을 패터닝하여 지지 구조물 개구를 형성한 다음, PVD, PECVD, 열적 CVD 또는 스핀-코팅과 같은 피착 방법을 이용하여, 개구 내에 재료(예를 들어, 폴리머나 무기 재료, 예를 들어, 실리콘 이산화물)를 피착하여 포스트(18)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 희생층에 형성된 지지 구조물 개구는 희생층(25) 및 광학 스택(16) 양쪽 모두를 통해 아래에 놓인 기판(20)까지 연장되어, 포스트(18)의 하위 끝단이 도 6a에 도시된 바와 같이 기판(20)과 접촉하게 할 수 있다. 대안으로서, 도 8c에 도시된 바와 같이, 희생층(25)에 형성된 개구는, 광학 스택(16)은 관통하지 않고, 희생층(25)을 통해 연장될 수 있다. 예를 들어, 도 8e는 광학 스택(16)의 상부 표면과 접촉하는 지지 포스트(18)의 하위 끝단을 나타낸다. 희생층(25) 위에 지지 구조물 재료층을 피착하고 희생층(25)의 개구로부터 멀리 위치한 지지 구조물 재료의 부분들을 패터닝함으로써, 포스트(18), 또는 기타의 지지 구조물이 형성될 수 있다. 지지 구조물은, 도 8c에 나타낸 바와 같이 개구 내에 위치할 수 있지만, 적어도 부분적으로, 희생층(25)의 일부 위로 연장될 수도 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 희생층(25) 및/또는 지지 포스트(18)의 패터닝은 패터닝 및 에칭 프로세스에 의해 수행될 수 있지만, 대안적인 에칭 방법들에 의해 수행될 수도 있다.
프로세스(80)는 계속하여 블록(88)에서, 도 1, 도 6, 및 도 8d에 나타낸 이동가능 반사층(14)과 같은 이동가능 반사층이나 멤브레인을 형성한다. 이동가능 반사층(14)은, 하나 이상의 패터닝, 마스킹, 및/또는 에칭 단계들과 함께, 하나 이상의 피착 단계, 예를 들어, 반사층(예를 들어, 알루미늄, 알루미늄 합금) 피착을 이용함으로써 형성될 수 있다. 이동가능 반사층(14)은 전기적으로 도전성일 수 있고, 전기 도전층이라 불린다. 일부 구현에서, 이동가능 반사층(14)은 도 8d에 도시된 바와 같이 복수의 부분층(14a, 14b, 14c)을 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 부분층(14a, 14c)과 같은 하나 이상의 부분층은 그들의 광학적 속성을 위해 선택된 고반사성 부분층을 포함할 수 있고, 또 다른 부분층(14b)은 그 기계적 속성을 위해 선택된 기계적 부분층을 포함할 수 있다. 블록(88)에서 형성된 부분적으로 제조된 간섭계 변조기에는 희생층(25)이 여전히 존재하기 때문에, 이동가능 반사층(14)은 통상 이 단계에서는 이동가능하지 않다. 희생층(25)을 포함하는 부분적으로 제조된 IMOD는, 여기서는 "릴리스되지 않은(unreleased)" IMOD라고도 할 수 있다. 도 1과 연계하여 전술된 바와 같이, 이동가능 반사층(14)은 디스플레이의 열들을 형성하는 개개의 병렬 스트립들로 패터닝될 수 있다.
프로세스(80)는 계속하여 블록(90)에서, 공동, 예를 들어, 도 1, 도 6, 및 도 8e에 나타낸 바와 같은 공동(19)을 형성한다. 공동(19)은 (블록(84)에서 피착된) 희생 재료(25)를 에칭제에 노출시킴으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, Mo 또는 아몰퍼스 Si와 같은 에칭가능한 희생 재료는, 건식 에칭에 의해, 예를 들어, 희생층(25)을 고체 XeF2로부터 유도된 증기와 같은 가스나 증기 에칭제에, 원하는 양의 재료를 제거하기에 효과적인 시간 동안 노출시킴으로써 제거될 수 있으며, 통상적으로는 공동(19)을 둘러싼 구조물에 관해 선택적으로 제거된다. 기타의 에칭 방법, 예를 들어, 습식 에칭 및/또는 플라즈마 에칭도 역시 이용될 수 있다. 블록(90) 동안에 희생층(25)은 제거되기 때문에, 이동가능 반사층(14)은 통상 이 단계 이후에 이동가능하다. 희생 재료(25)의 제거 후에, 그 결과의 완전히 또는 부분적으로 제조된 IMOD를 여기서는 "릴리스된(released)" IMOD라고 한다.
일부 구현에서, 간섭계 변조기는 유전체 스택을 포함할 수 있다. 유전체 스택은, 2개, 3개, 4개, 또는 훨씬 더 많은 층과 같은, 복수의 층을 포함할 수 있다. 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 유전체 스택을 포함하는 간섭계 변조기는, 이동가능 층(14)이 폐쇄 상태(기판 부근)에 있을 때에는 광이 보상 간섭하게 하고 이동가능 층(14)이 개방 상태(기판으로부터 멀리)에 있을 때에는 광이 상쇄 간섭하게 할 수 있다. 또한, 유전체 스택의 층들의 두께와 굴절률을 제어하는 것은, 디스플레이의 밝기를 증가시키고, 블랙 마스크의 필요성을 줄이거나 제거하고, 반사율을 유지하면서 적색 및 녹색 스펙트럼의 포화를 증가시키고, 및/또는 다중-상태 간섭계 변조기의 제조 복잡성을 줄일 수 있다.
도 9a는 유전체 스택을 포함하는 간섭계 스택을 제조하기 위한 프로세스의 예를 도시한다. 프로세스(800)는, 도 9a에 도시되지 않은 다른 블록들과 함께, 예를 들어, 도 10 및 도 12에 나타낸 일반적 타입의 간섭계 변조기를 제조하기 위한 프로세스에 존재할 수 있는 블록들을 포함한다. 스택의 유전체층의 두께 및 굴절률과 같은 유전체 스택의 특성(예를 들어, 굴절률 특성)은, 간섭계 변조기가 폐쇄 상태에 있는 동안 광을 반사하도록 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 구성될 수 있다. 간섭계 공동의 깊이와 같은, 간섭계 변조기의 특성은, 간섭계 변조기가 개방 상태에 있는 동안 실질적으로 어떤 광도 반사하지 않도록 구성될 수 있다.
프로세스(800)는 블록(805)에서 시작하고, 여기서 기판(100)이 제공된다. 일부 구현에서, 기판(100)은, 임의의 투명 재료, 예를 들어, 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 기판(100)은, 후속 형성되는 층의 효율적인 형성을 용이하게 하기 위해, 사전 준비 블록(들), 예를 들어, 세정을 거쳤을 수도 있다.
프로세스(800)는 계속하여 블록(810)에서 기판(100) 상에 제1 전기 도전층(105)을 형성한다. 일부 구현에서, 제1 전기 도전층(105)은 기판(100) 상에 직접 피착될 수 있고, 일부 다른 구현에서는, 하나 이상의 추가 층들, 예를 들어, 하나 이상의 스페이서 층이 그들 사이에 피착될 수 있다. 제1 전기 도전층(105)은 단일 층 구조이거나 도 8a의 광학 스택을 참조하여 전술된 바와 같이 부분층들을 포함할 수 있다. 제1 전기 도전층(105)은 부분적으로 투명하고 부분적으로 반사성일 수 있다. 제1 전기 도전층(105)이 전극과 미러 양쪽 모두로서 기능하는 단일층 구조에서, 제1 전기 도전층(105)은 기판(100) 상에 전기적으로 도전성이고 광학적으로 반사성인 재료의 피착에 의해 형성된다. 제1 전기 도전층(105)은 후속하는 패터닝 및 에칭을 통해 전극들로 형성될 수 있다. 제1 전기 도전층(105)은 원하는 전도도를 갖도록 도핑된 (실리콘과 같은) 반도체나 금속일 수 있다. 일부 구현에서, 제1 전기 도전층(105)은 (인듐 주석 산화물 또는 아연 산화물과 같은) 투명 도전체와 (크롬, 몰리브덴, 바나듐, 텅스텐 및/또는 이들 금속의 합금과 같은) 주 미러 또는 부분 반사층을 포함하는 다중층 구조이다. 제1 전기 도전층(105)은 병렬 스트립들로 패터닝될 수 있고, 디스플레이 장치에서 행 전극을 형성할 수 있다.
프로세스(800)는 계속하여 블록(815)에서 제1 전기 도전층(105)의 적어도 일부 위에 절연 및/또는 산화 억제층(110)을 형성한다. 산화 억제층(110)은 실리콘 산화물 및/또는 알루미늄 산화물과 같은 재료를 포함할 수 있다. 산화 억제층(110)은, 간섭계 변조기에서 제1 전기 도전층(105)을 전기 도전성 이동가능 층(예를 들어, 이동가능 제2 전기 도전층(130))으로부터 절연시키는 역할을 한다. 산화 억제층(110)은, 공지된 피착법, 예를 들어, CVD에 의해 형성될 수 있다. 일부 구현에서, 산화 억제층(110)은 별개로 형성되지 않는다. 예를 들어, 제1 전기 도전층(105)과 제2 전기 도전층(130) 사이에 형성된 유전체 스택은 산화 억제층(110)을 포함할 수 있다.
프로세스(800)는 계속하여 블록(820)에서 유전체 스택(125)을 형성한다. 유전체 스택(125)은 산화 억제층(110)의 적어도 일부 및/또는 제1 전기 도전층(105)의 적어도 일부 상에 또는 그 위에 형성될 수 있다. 도 9b 내지 도 12와 연계하여 추가로 설명되는 바와 같이, 일부 구현에서, 유전체 스택(125)은 희생층(140)의 적어도 일부 위에 형성되고, 희생층(140)은 나중에 제거되지만 일부 다른 구현에서는 제거되지 않는다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 유전체 스택(125)은 제1 층(127a) 및 제2 층(127b)을 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 유전체 스택(125)은 2개보다 많은 층을 포함한다. 따라서, 유전체 스택(125)은, 예를 들어, 3개 또는 4개의 층을 포함할 수 있다. 유전체 스택(125)의 층들(127a, 127b) 각각은, λ*((2n+1)/4)와 실질적으로 동일한 광학적 경로 길이 특성을 가질 수 있으며, 여기서 λ는 광의 파장이고, n은 임의의 정수이다. 일부 구현에서, n=0이고, 층들(127a, 127b) 각각의 광학적 경로 길이 특성은 λ/4이다. 본 명세서에서 사용될 때, "광학적 경로 길이"란 층을 통해 광이 지나가는 경로의 기하학적 길이와, 광의 파장에 관하여 측정된 광이 전파되는 물질의 굴절률과의 곱을 말한다. 일부 구현에서, 제1 층(127a)은 제2 층(127b)의 광학적 경로 길이와 거의 같은 광학적 경로 길이를 가진다. 일부 구현에서, 제1 층(127a)과 제2 층(127b)의 광학적 경로 길이는 각각 약 (1/8)*λ와 약 (3/8)*λ 사이에 있거나, 더 구체적으로는, 예를 들어, 약(3/16)*λ와 약 (5/16)*λ 사이에 있다. 일부 구현에서, 제1 층(127a)의 물리적 두께는 약 20 nm 내지 약 100 nm의 범위일 수 있고, 제2 층(127b)의 물리적 두께는 약 20 nm 내지 약 100 nm의 범위일 수 있다. λ는 가시광의 파장 및/또는 약 380 내지 약 740 nm 사이의 파장일 수 있다. 일부 구현에서, 유전체 스택(125)의 층들(127a, 127b) 각각은, 유전체 스택(125)의 다른 층들과 동일하거나 상이한 두께 및/또는 광학적 경로 길이를 가질 수 있다.
일부 구현에서, 유전체 스택(125)의 형성은 제1 유전체층(127a)의 형성, 및 제1 유전체층(127a) 위의 제2 유전체층(127b)의 형성을 포함한다. 일부 구현에서, 제1 유전체층(127a)의 굴절률은 제2 유전체층(127b)의 굴절률보다 클 수 있고, 일부 다른 구현에서는 그 반대일 수 있다. 예를 들어, 제1 유전체층(127a)의 굴절률은 약 2.0 이상일 수 있다. 예를 들어, 제1 유전체층(127a)의 흡광 계수(extinction coefficient) 특성은 약 0.5 이하일 수 있다. 예를 들어, 제2 유전체층(127b)의 굴절률은 약 2.0 이하일 수 있다. 일부 구현에서, 제1 유전체층(127a)의 굴절률은 약 2.1보다 크고, 제2 유전체층(127b)의 굴절률은 약 1.6보다 작다. 제1 유전체층(127a)은, 예를 들어, 지르코늄 이산화물(ZrO2), 티타늄 이산화물(TiO2), 탄화 실리콘(SiC), 인화 갈륨(GaP), 실리콘(Si), 하프늄 이산화물(HfO2), 질화 갈륨(GaN), 또는 인화 인듐(InP), 및/또는 그 임의 조합을 포함할 수 있다. 제2 유전체층(127b)은, 다른 유전체 재료 외에도, 예를 들어, 불화 마그네슘(MgF2) 또는 이산화 실리콘(SiO2)을 포함할 수 있다. 유전체 스택(125)은 제3 및 제4 유전체층과 같은 후속 층들을 포함할 수 있다. 후속 층들은, 유전체 스택(125) 내의 층들의 굴절률들이 고 굴절률과 저 굴절률 사이에서 교대하도록 형성될 수 있다. 일부 구현에서, 제1 및 제3 유전체층은 동일한 재료를 포함할 수 있는 반면, 일부 다른 구현에서는 그렇지 않을 수 있다. 마찬가지로, 일부 구현에서, 제2 및 제4 유전체층은 동일한 재료를 포함할 수 있는 반면, 일부 다른 구현에서는 그렇지 않을 수 있다.
프로세스(800)는 계속하여 블록(825)에서, 이동가능 도전층이라고도 알려진 제2 전기 도전층(130)을 유전체 스택(125) 위에 형성한다. 일부 구현에서, 제2 전기 도전층(130)의 적어도 일부는 나중에 제거되는 희생층(140)의 적어도 일부 위에 형성된다. 일부 구현에서, 제2 전기 도전층(130)은, 도 1에 도시된 간섭계 변조기의 이동가능 층(14)과 같은, 이동가능 층을 포함한다. 일부 구현에서, 프로세스(800)의 이 단계에서의 희생층(140)의 존재로 인해, 제2 전기 도전층(130)은 아직 이동가능하지 않을 수 있다. 제2 전기 도전층(130)은 금속(예를 들어, 알루미늄, 알루미늄 합금, 은, 또는 은 합금)을 포함할 수 있다. 블록(825)에서 제2 전기 도전층(130)을 형성하는 단계는, 하나 이상의 패터닝 또는 마스킹 블록뿐만 아니라 하나 이상의 피착 블록을 포함할 수 있다.
프로세스(800)는 계속하여 블록(830)에서 공동 또는 에어 갭(115)을 형성한다. 도 9b 내지 도 12와 연계하여 더 설명되는 바와 같이, 공동의 형성은 희생층(140)의 (예를 들어, 에칭에 의한) 제거를 포함할 수 있다. 희생층(140)의 제거는, 예를 들어, XeF2, F2, 또는 HF와 같은 에칭제에 단독으로 또는 조합하여 노출시키는 것에 의해 달성될 수 있다. 일부 구현에서, 희생층(140)의 실질적인 전부가 에칭 프로세스에서 제거된다. 공동(115)은 산화 억제층(110)과 유전체 스택(125) 사이에 형성될 수 있다. 그러나, 일부 구현에서, 공동(115)은 유전체 스택(125)과 제2 전기 도전층(130) 사이에 형성될 수 있다.
일부 구현에서, 유전체 스택(125)은 공동(115) 위에 위치한다. 도 9b는 유전체 스택을 포함하는 간섭계 스택을 제조하기 위한 프로세스의 예를 도시한다. 프로세스(900)는 도 9a에 나타낸 제조 프로세스(800)에 추가된 추가 블록(817 및 819)을 포함한다. 블록(805, 810 및 815)은 도 9a와 연계하여 설명된 바와 같다. 그 다음, 프로세스(900)는 계속하여 블록(817)에서 희생층(140)을 형성한다. 희생층(140)은 산화 억제층(110) 상에 또는 그 위에 형성될 수 있다. 희생층(140)은 몰리브덴 또는 실리콘과 같은 XeF2에 의해 에칭가능한 재료를 포함할 수 있다. 희생층(140)의 형성에 있어서, CVD, 스퍼터링 또는 스핀 코팅과 같은 피착 방법이 이용될 수 있다. 희생층(140)은 패터닝되고 에칭되어, 예를 들어, 하나 이상의 지지 구조물 개구를 형성할 수 있다. 지지 구조물 개구는 희생층(140)을 통해 연장될 수 있다. 지지 구조물 개구는 추가로 산화 억제층(110) 및/또는 제1 전기 도전층(105)을 통해 연장될 수 있다. 블록(819)에서, 지지 구조물 재료는 지지 구조물(120)을 형성하는 개구 내에 피착된다. 지지 구조물(120)은 실리콘 이산화물 또는 실리콘 산화질화물과 같은 비도전성 재료를 포함할 수 있다. 하나 이상의 지지 구조물(120)이 제2 전기 도전층(130) 및/또는 유전체 스택(125)을 지지할 수 있고, 이로써 에어 갭 또는 공동(115)을 형성한다. 일부 구현에서, 지지 구조물(120)은 희생층(140)의 형성 이전에 형성된다. 블록(820, 825 및 830)은 실질적으로 도 9a와 연계하여 설명된 바와 같다. 블록(820)에서, 유전체 스택(125)은 블록(817)에서 형성된 희생층(140) 상에 또는 그 위에 및/또는 지지 구조물(120) 상에 또는 그 위에 형성될 수 있다. 블록(825)에서, 제2 전기 도전층(130)은 유전체 스택(125) 상에 또는 그 위에 및/또는 지지 구조물(120) 상에 또는 그 위에 형성될 수 있다. 블록(830)에서, 공동(115)은 블록(817)에서 형성된 희생층(140)을 제거함으로써 형성될 수 있다.
도 9c는 유전체 스택을 포함하는 간섭계 스택을 제조하기 위한 프로세스의 예를 도시한다. 프로세스(910)는 블록(805)에서 시작하고, 여기서 기판이 제공된다. 프로세스(910)는 계속해서 블록(911)에서 부분 반사 및 부분 투과층을 기판 상에 형성한다. 부분 반사 및 부분 투과층은 전술한 제1 전기 도전층(105)과 유사하게 단일층 구조이거나, 다중 부분층 구조일 수 있다. 프로세스(910)는 계속해서 블록(912)에서 부분 투명 및 부분 반사층 상에 희생층을 형성한다. 희생층은 도 10을 참조하여 전술된 바와 같은 희생층(140)과 유사할 수 있다.
블록(914)에 도시된 바와 같이, 프로세스(910)는 또한, 희생층 상에 제1 유전체층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 제1 유전체층은 제1 두께와 제1 굴절률 특성을 가질 수 있다. 프로세스(910)는 계속하여 블록(916)에서 제1 유전체층 위에 제2 유전체층을 형성한다. 제2 유전체층은 제2 두께와 제2 굴절률 특성을 가질 수 있다. 또한, 제2 유전체층은 제1 두께를 통한 제1 유전체층의 광학적 경로 길이가 제2 두께를 통한 제2 유전체층의 광학적 경로 길이와 거의 동일하도록 형성될 수 있다. 본 명세서에서 사용될 때, "거의 동일한"이란, 주어진 광학적 경로 길이의 80%와 120% 사이에 있는 광학적 경로 길이를 말할 수 있으며, 예를 들어, 2개의 광학적 경로 길이가 각각 주어진 광학적 경로 길이의 90%와 110% 사이에 있다면 이들은 거의 동일하다고 할 수 있다. 또한, 제2 유전체층은 제1 굴절률 특성이 제2 굴절률 특성보다 크도록 형성될 수 있다. 제1 및 제2 유전체층은, 함께, 도 10을 참조하여 논의된 유전체 스택(125)과 유사한 유전체 스택을 형성할 수 있다. 블록(918)에 도시된 바와 같이, 프로세스(910)는 또한, 제2 유전체층 상에 반사층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 반사층은 도 10을 참조하여 논의된 제2 전기 도전층(130)과 유사할 수 있다. 프로세스(910)는 계속해서 블록(920)에 도시된 바와 같이 희생층을 제거한다. 희생층은, 예를 들어, XeF2, F2, 또는 HF와 같은 에칭제에 단독으로 또는 조합하여 노출시키는 것에 의해 제거될 수 있다.
도 9d는 유전체 스택을 포함하는 간섭계 스택을 제조하기 위한 프로세스의 예를 도시한다. 블록(805, 911, 918 및 920)은 실질적으로 도 9c에서 설명된 바와 같다. 블록(932)에서, 산화 억제층이 부분 투명 및 부분 반사층 상에 형성될 수 있다. 산화 억제층은 실리콘 산화물 및/또는 알루미늄 산화물과 같은 재료를 포함할 수 있다. 블록(934)에 도시된 바와 같이, 프로세스(910)는 또한 산화 억제층 상에 희생층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 희생층은 도 10을 참조하여 전술된 바와 같은 희생층(140)과 유사할 수 있다. 프로세스(910)는 계속하여 블록(936)에서 희생층 상에 제1 유전체층을 형성한다. 제1 유전체층은 2.1보다 큰 굴절률 특성을 가질 수 있다. 블록(938)에 도시된 바와 같이, 프로세스(910)는 또한, 제1 유전체층 상에 제2 유전체층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 제2 유전체층은 1.6보다 작은 굴절률 특성을 가질 수 있다. 제1 및 제2 유전체층은, 함께, 도 10을 참조하여 논의된 유전체 스택(125)과 유사한 유전체 스택을 형성할 수 있다.
도 10은 유전체 스택을 포함하는 간섭계 변조기의 예를 도시한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 공동(115)은 유전체 스택(125)과 산화 억제층(110) 사이에 또는 유전체 스택(125)과 제1 전기 도전층(105) 사이에 형성될 수 있다. 제2 전기 도전층(130)과 제1 전기 도전층(105) 사이에 광학적 공진 공동(117)이 정의될 수 있으며, 공기와 같은 광학적 공진 재료를 공동(115) 및 유전체 스택(125)에 포함할 수 있다. 따라서, 도 10의 예시적 간섭계 변조기는, 광학적 공진 공동(117)과 광학적 공진 공동(117) 내에 배치된 공기 갭을 포함한다. 일부 구현에서, 광학적 공진 공동(117)은 제2 전기 도전층(130)과 제1 전기 도전층(105) 사이에 정의될 수 있다. 일부 다른 구현에서, 광학적 공진 공동(117)은 제2 전기 도전층(130)과 절연 및/또는 산화 억제층(110) 사이에 정의될 수 있다.
일부 구현에서, 유전체 스택(125)은 공동(115) 아래에 위치한다. 도 11은 유전체 스택을 포함하는 간섭계 변조기를 제조하기 위한 프로세스의 예를 도시한다. 프로세스(1100)는 도 9a의 제조 프로세스(800)에 추가된 추가 블록(817 및 819)을 포함한다. 블록(805, 810, 815 및 820)은 도 9a와 연계하여 설명된 바와 같다. 블록(820)에서, 유전체 스택(125)은 산화 억제층 상에 또는 그 위에 형성되고 및/또는 제1 전기 도전층(105) 상에 또는 그 위에 형성된다. 그 다음, 프로세스(900)는 계속하여 블록(817)에서 희생층(140)을 형성한다. 희생층(140)은 유전체 스택(125) 상에 또는 그 위에 형성될 수 있다. 희생층(140)은 XeF2에 의해 에칭가능한 재료, 예를 들어, 몰리브덴을 포함할 수 있다. 희생층(140)의 형성에 있어서, CVD, 스퍼터링 또는 스핀 코팅과 같은 피착 방법이 이용될 수 있다. 희생층(140)은 패터닝되고 에칭되어, 예를 들어, 하나 이상의 지지 구조물 개구를 형성할 수 있다. 지지 구조물 개구는 희생층(140)을 통해 연장될 수 있다. 지지 구조물 개구는 추가로 유전체 스택(125), 산화 억제층(110) 및/또는 제1 전기 도전층(105)을 통해 연장될 수 있다. 블록(819)에서, 지지 구조물 재료는 지지 구조물(120)을 형성하는 개구 내에 피착된다. 지지 구조물(120)은 비도전성 재료를 포함할 수 있다. 하나 이상의 지지 구조물(120)이 제2 전기 도전층(130)을 지지할 수 있고, 이로써 에어 갭 또는 공동(120)을 형성한다. 블록(825 및 830)은 실질적으로 도 9a와 연계하여 설명된 바와 같다. 블록(825)에서, 제2 전기 도전층(130)은 희생층(140) 상에 또는 그 위에 및/또는 지지 구조물(120) 상에 또는 그 위에 형성될 수 있다. 블록(830)에서, 공동(115)은 블록(817)에서 형성된 희생층(140)을 제거함으로써 형성될 수 있다. 도 12는 유전체 스택을 포함하는 간섭계 변조기의 예를 도시한다. 도 12에 도시된 구현은 도 10에 도시된 구현의 대안이며, 산화 억제층(110) 상에 배치된 유전체 스택(125)을 포함하고, 유전체 스택(125)과 제2 전기 도전층(130) 사이에는 에어 갭(115)이 정의된다. 도 13c를 참조하여 후술되는 바와 같이, 이러한 구성은, 제2 전기 도전층(130)이 폐쇄 상태에 있는 동안 광이 보강 간섭할 수 있게 한다. 도 12에 도시된 구현에서, 공동(115)은 유전체 스택과 전기 도전층(130) 사이에서 측정된 두께를 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 공동(115)의 두께는 약 0 nm와 약 1000 nm 사이이다.
광학적 경로 길이와 굴절률은, 간섭계가 하나 이상의 상태에 있는 동안 광이 보강 간섭할지 상쇄 간섭할지를 결정할 수 있다. 도 13a 내지 도 13c는 간섭계 변조기의 층의 계면들에서 반사되는 광에 대한 반사 도면의 예를 도시한다. 후술되는 바와 같이, 이들 예에서, 폐쇄된 상태 동안에 발생하는 보강 간섭은 광이 장치에 의해 반사되게 한다. 반면, 개방 상태 동안에 발생하는 상쇄 간섭은 실질적으로 아무런 광도 장치에 의해 반사되지 않게 할 수 있다. 도 13a 내지 도 13c의 예시에서, 제1 유전체층(127a)의 굴절률은, 산화 억제층(110)의, 공동(115) 내의 매질의, 및 제2 유전체층(127b)의 굴절률보다 크며, 제2 유전체층(127b)의 굴절률은 제2 전기 도전층(130)의 굴절률보다 작고 공동(115) 내의 매질의 굴절률보다 크다. 제1 및 제2 유전체층의 광학적 경로 길이는 약 λ*((2n+1)/4)와 같고, 공동의 두께는 후술되는 바와 같이 적절하게 구성될 수 있다. 당업자라면, 층들의 굴절률들 간의 관계가 전술된 바와 같지 않은 경우, 층들의 두께 및/또는 광학적 경로 길이는 후술되는 광학적 속성에 기초하여 원하는 간섭을 생성하도록 적절하게 조정될 수 있다는 것을 용이하게 이해할 것이다.
도 13a는 변조기가 폐쇄 상태에 있는 동안 간섭계 변조기의 층들의 계면들에서 반사되는 광에 대한 반사 도면의 예를 도시한다. 이 상태에서, 제2 전기 도전층(130)은 개방 상태에서보다 기판에 더 가깝게 위치한다. 도 13a에서, 제2 전기 도전층(130)은 제2 유전체층(127b) 상에 위치하고, 제2 유전체층(127b)은 제1 유전체층(127a) 상에 위치하며, 제1 유전체층(127a)은 절연 및/또는 산화 억제층(110) 상에 또는 그 부근에 위치한다.
예시의 목적을 위해, 입사 광파(300)와 반사 광파(305, 310, 및 315)는 각 파를 구별하기 위해 비스듬히 그려져 있다. 입사 광파(300)가 산화 억제층(110)으로부터 제1 유전체층(127a)의 표면으로 이동할 때, 입사 광파(300)의 일부는 광파(305)로서 반사되는 반면, 나머지는 광파(300a)로서 굴절되어 제1 유전체층(127a)에 들어간다. 제1 유전체층(127a)의 굴절률은 산화 억제층(110)의 굴절률보다 크므로, 반사된 광파(305)는 180° 위상 변화를 겪는다. 투과된 광파(300a)는 계면에서 위상 변화를 겪지 않는다. 그러나, 제1 유전체층의 두께는 약 λ*((2n+1)/4)일 수 있기 때문에, 위상은 그 층을 통과하는 동안 45° 변한다.
제1 유전체층(127a)과 제2 유전체층(127b) 사이의 계면에서, 광파(300a)의 일부는 반사된 광파(310)로서 반사되는 반면, 나머지는 제2 유전체층(127b)에 들어갈 때 광파(300b)로서 굴절된다. 제2 유전체층(127b)의 굴절률은 제1 유전체층(127a)의 굴절률보다 작으므로, 유전체층들(127a 및 127b) 사이의 계면에서 반사된 광파(310)에 대한 위상 변화는 없다. 그러나, 광은 또 다시 제1 유전체층(127a)을 통해 진행하여, 또 다른 45° 위상 변화가 발생한다. 반사된 광파(310)가 제1 유전체층보다 더 낮은 굴절률의 산화 억제층(110)을 만날 때, 90° 위상 변화가 발생한다. 투과된 광파(300b)는 유전체층들(127a 및 127b) 사이의 계면에서 마찬가지로 90° 위상 변화를 겪는데, 이것은 제2 유전체층(127b)은 제1 유전체층보다 낮은 굴절률을 갖기 때문이다. 다시 한번, 제1 유전체층의 두께는 약 λ*((2n+1)/4)일 수 있기 때문에, 위상은 제2 유전체층(127b)을 통과하는 동안 45° 변한다.
제2 유전체층(127b)과 제2 전기 도전층(130) 사이의 계면에서, 반사된 광파(315)는 180° 위상 변화를 겪는데, 이것은 제2 유전체층(127b)의 굴절률이 제2 전기 도전층(130)의 굴절률보다 작기 때문이다. 유전체층(127a 및 127b) 양쪽 모두를 통해 진행할 때 층들의 두께로 인해 추가의 90° 위상 변화가 발생한다. 광파(310)에 대해 전술된 바와 같이, 제1 유전체층(127a)과 산화 억제층(110) 사이의 계면을 통해 광파(315)가 투과될 때 역시 또 다른 90° 위상 변화가 발생한다.
따라서, (유전체층들 아래의 층들을 통한 진행으로 인한 위상 변화는 포함하지 않고) 반사된 광파(305)는 총 180°의 위상 변화를 겪고, 반사된 광파(310)는 180°의 위상 변화를 겪으며, 반사된 광파(315)는 (180°의 위상 변화와 동등한) 520°의 위상 변화를 겪는다. 따라서, 반사된 광파들(305, 310 및 315) 모두는 보강 간섭할 수 있다. 일부 구현에서, 간섭계 변조기들이 폐쇄 상태에 있을 때, 변조기는 어둡게 또는 흑색으로 보인다.
동일한 광학 원리를 이용하여, 도 13b는 도 10의 간섭계 변조기가 개방 구성일 때 존재하는 계면에서 발생하는 위상 변화의 예를 도시한다. 반사된 광파(335, 340, 345 및 350)에 대한 총 위상 변화(다시 한번, 공동(115) 아래의 층들을 통한 진행에 기인한 위상 변화는 포함하지 않음)는, 0°, 2X+270°, 2X+270°, 2X+270°와 같다. 위상 변화 X는 공동(115)의 두께에 의존할 것이다. 따라서, 공동(115)의 두께를 적절히 구성함으로써, 반사된 광파(340, 345, 및 350)는 반사된 광파(335)와 상쇄 간섭할 수 있다. 일부 구현에서, 공동(115)의 두께는 약 150 nm와 같고, 간섭계 변조기는 대체로 백색 컬러를 반사한다. 일부 다른 구현에서, 공동(115)의 두께는 약 150 nm보다 크고, 간섭계 변조기는 백색과는 상이한 컬러, 예를 들어, 적색, 녹색, 청색 또는 노란색을 갖는 광을 반사한다.
도 13c는 도 12의 간섭계 변조기가 개방 구성일 때 존재하는 계면에서 발생하는 위상 변화의 예를 도시한다. 반사된 광파(365, 370, 375 및 380)에 대한 총 위상 변화(다시 한번, 유전체층(127a 및 127b) 아래의 층들을 통한 진행에 기인한 위상 변화는 포함하지 않음)는, 180°, 2X+180°, 2X+360°, 2X+180°와 같다. 따라서, 공동(115)의 두께를 적절히 구성함으로써, 광파(365, 370, 375 및 380)는 서로를 상쇄 간섭할 수 있다.
유전체 스택(125)의 층들의 굴절률은 높은 굴절률과 낮은 굴절률 사이에서 교대할 수 있다. 유전체 스택(125)의 하부층은 높은 굴절률을 가질 수 있다. 이러한 구성은, 도 13a에 도시된 바와 같이, 간섭계 변조기가 폐쇄된 상태에 있는 동안 광이 보강 간섭을 계속할 수 있게 할 수 있다.
일부 구현에서는, 제2 전기 도전층(130)이 3개 이상의 상태들 사이에서 이동할 수 있도록 다중-상태 간섭계 변조기가 구성될 수 있다. 유전체 스택(125)은 폐쇄 상태 동안에 제1 파장의 광이 반사될 수 있게 한다. 2개의 전기 도전층들 사이의 공동(115)의 두께는, 제2 파장의 광이 개방 상태들 중 하나에서 반사되도록, 다른 상태들 중 하나에서 구성될 수 있다. 설명된 다중-상태 간섭계 변조기들은, 제1 전기 도전층(105)과 산화 억제층(110) 사이의 얇은 산화막(< 5 nm)에 의존하는 다른 간섭계 변조기보다 제조하기 용이할 수 있다. 이들 다른 간섭계 변조기들은, XeF2와 같은 에칭제가 얇은 산화막 내의 핀홀을 통해 산화 억제층(110)을 에칭할 수 있고, 얇은 산화막이 산화 억제층(110)을 변경하거나 유전체 절연파괴(breakdown)로 이어질 수 있기 때문에 제조하기 어려울 수 있다.
제2 전기 도전층(130) 아래의 유전체 스택(125)의 존재는, 폐쇄 상태 동안에 제2 전기 도전층(130)의 반사율을 증가시키고, 180도 위상 변화가 아니라 층(130)과 연관된 0도 위상 변화를 야기할 수 있다. 따라서, 폐쇄 상태는 백색(또는 유채색) 컬러 대신에 흑색 컬러와 연관될 수 있다.
예들
예 1
층과 연관된 반사율은 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 계산되었다. (1) 알루미늄 단독(스펙트럼 405); (2) 유전체 스택(스펙트럼 410); 및 (3) 알루미늄 상의 유전체 스택(스펙트럼 415)로 각각 구성된 층들에 대해 반사율이 계산되었다. 이들 계산에 있어서, 유전체 스택은 교대하는 굴절률의 층들을 포함하였다. 층들의 두께는 약 λ*((2n+1)/4)였고, λ는 550 nm이다. 도 14는 알루미늄, 유전체-강화 알루미늄, 및 유전체층에 대한 반사율 스펙트럼의 예를 도시한다. 이 예는 각 층에 대한 반사율 스펙트럼(405, 410 및 415)을 포함한다. 알루미늄 층은 대부분의 특징적 파장에 걸쳐 적당히 높은 반사율을 특징으로 한다. 유전체 스택은 파장들의 부분집합에 대해서만 알루미늄 층보다 높은 반사율과 연관되었다. 나머지 파장들에 대한 반사율은 알루미늄 층의 반사율보다 상당히 아래에 있었다. 유전체 강화된 알루미늄은 대부분의 파장에 걸쳐 알루미늄 층보다 높은 반사율을 제공한다.
예 2
컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여, 암(개방) 상태 및 명(폐쇄) 상태 양쪽 모두에 대해 간섭계 변조기의 반사율이 계산되었다. 제1 사례에서, 제2 전기 도전층 아래에 위치한 유전체 스택을 갖는 간섭계 변조기에 대해 반사율이 계산되었다. 유전체 스택은 교대하는 굴절률의 층들을 포함하였다. 층들의 두께는 약 λ*((2n+1)/4)였고, λ는 550 nm이다. 도 15a는 암 상태와 명 상태에서 간섭계 변조기에 대한 반사율 스펙트럼의 예를 도시한다. 이 예는, 간섭계 변조기가 암 상태에 있을 때 파장의 함수로서의 반사율(501)과, 간섭계 변조기가 명 상태에 있을 때 파장의 함수로서의 반사율(503)을 포함한다. 도 15b는 암 상태와 명 상태에서 간섭계 변조기에 대한 반사율 스펙트럼의 예를 도시한다. 이 예는 제2 전기 도전성 전극으로서 흡수기 상의 유전체를 갖춘 화소를 갖는 간섭계 변조기에 대한 암 상태(501) 및 명 상태(503)에 대한 반사율을 포함하며, 여기서, 유전체 스택은 미러에 결합되지 않는다. 도 15a와 도 15b를 비교하면, 약 550 nm 부근의 파장에 대한 암 상태 동안의 반사율은, 흡수기 상의 유전체를 갖춘 화소의 경우(도 15b)보다 유전체 강화된 미러의 경우(도 15a)가 더 낮다. λ 부근의 파장에 대한 명 상태 동안의 반사율은, 흡수기 상의 유전체를 갖춘 화소의 경우보다 유전체 강화된 미러의 경우가 더 높다. 따라서, 유전체 강화된 미러는 흡수기 상의 유전체를 갖춘 화소에 비해 증가된 콘트라스트를 제공할 수 있다.
예 3
컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여, 화소의 백색, 흑색, 노란색, 적색, 녹색, 및 청색 상태들에 대해 RGBY 간섭계 변조기 화소의 반사율이 계산되었다. 화소는 4개의 간섭계 변조기를 포함하였고, 그 각각은, 폐쇄 상태 또는 개방 상태에서, 노란색, 적색, 녹색, 또는 청색 광을 반사하도록 구성되었다. 제1 사례(예를 들어, 도 16a)에서, 간섭계 변조기는 제2 전기 도전층 아래에 위치한 유전체 스택을 포함하였다. 유전체 스택은 교대하는 굴절률의 층들을 포함하였다. 층들의 두께는 약 λ*((2n+1)/4)와 같았고, λ는 노란색, 적색, 녹색 또는 청색 광과 연관된 파장이다. 제2 사례(예를 들어, 도 16b)에서, 간섭계 변조기는 제2 전기 도전층 아래에 위치한 유전체 스택을 포함하지 않았지만, 그 외에는 제1 사례와 동일하였다.
도 16a 및 도 16b는 간섭계 변조기를 포함하는 화소에 대한 반사율 스펙트럼의 예를 도시한다. 도 16a 및 도 16b의 예는, 노란색 간섭계 변조기만이 명 상태에 있을 때 화소와 연관된 결합된 스펙트럼(605)을 도시한다. 마찬가지로, 도 16a 및 도 16b의 예는, 적색, 녹색 또는 청색 간섭계 변조기 각각이 명 상태에 있을 때 화소와 연관된 결합된 스펙트럼(610, 615 또는 620)을 도시한다. 노란색, 적색, 녹색 또는 청색 간섭계 변조기는 변조기의 공동의 깊이가 상이하지만 그 외에는 동일하다. 아무런 변조기도 명 상태에 있지 않을 때, 흑색 스펙트럼(625)이 생성되고, 모든 변조기들이 명 상태에 있을 때, 백색 스펙트럼(630)이 생성된다. 백색 스펙트럼(630)은, 유전체 스택이 제2 전기 도전층 아래에 위치한 제1 사례의 경우(도 16a)가 제2 사례의 경우(도 16b)보다 더 밝았다. 색영역(gamut)은 양쪽 경우에 본질적으로 동일하였다.
도 17a 및 도 17b는 암 상태와 명 상태에서 적색, 녹색, 또는 청색 광을 반사하도록 구성된 간섭계 변조기에 대한 반사율 스펙트럼의 예를 도시한다. 이 예는 간섭계 변조기가 명 상태에 있을 때 적색, 녹색 또는 청색 광을 반사하도록 구성된 개개의 간섭계 변조기와 연관된 스펙트럼(705, 710 또는 715)을 포함한다. 간섭계 변조기가 암 상태에 있을 때 흑색 스펙트럼(720)이 생성되었다. 도 17a에 도시된 제1 사례에서, 전술된 바와 같이, 간섭계 변조기는 제2 전기 도전층 아래에 위치한 유전체 스택을 포함하였다. 도 17b에 도시된 제2 사례에서, 간섭계 변조기는 결합된 유전체 스택을 포함하지 않았다. 각각 적색, 녹색, 및 청색 광과 연관된 스펙트럼(705, 710 및 715)에서, 반사율은, 제2 사례보다, 결합된 유전체 스택을 갖는 제1 사례에서 더 밝다. 제1 사례에서, 간섭계 변조기는 공동의 깊이가 작을 때(< 20 nm) 명 상태 동안에 노란색-백색 반사율(730)을 생성하였다. 제1 사례의 노란색-백색 반사율(730)은 제2 사례보다 더 넓었다. 유전체 스택 내의 유전체층들의 두께를 조절함으로써, 노란색-백색 밝기를 희생하여 적색 밝기 및 포화가 증가될 수 있다.
도 18a 및 도 18b는 광학적 공진 공동의 두께가 변할 때 간섭계 변조기에 대한 반사율 스펙트럼의 예를 도시한다. 도 18a 및 도 18b의 예는, 결합된 유전체 스택을 포함하는 간섭계 변조기의 스펙트럼(805a)(도 18a) 및 결합된 유전체 스택을 갖지 않는 간섭계 변조기의 스펙트럼(805b)(도 18b)을 도시한다. 스펙트럼은 표준 RGB 컬러 공간 스펙트럼(810) 내에 있다. D65는 표준 일광 조명 포인트를 도시한다. 간섭계 변조기의 2개의 전기 도전층들 사이의 에어 갭은 0 nm와 500 nm 사이에서 점진적으로 변한다. 제1 사례에서, 간섭계 변조기는 에어 갭이 0 nm와 같을 때 백색광을 반사한다. 에어 갭이 증가함에 따라, 아무런 광도 반사되지 않을 때까지 반사된 광은 더 어두워진다. 에어 갭이 더욱 증가함에 따라, 에어 갭 증가에 따라 청색, 녹색, 노란색, 적색, 자주색, 그 다음, 청색 광이 반사되는 식으로, 컬러 광이 반사된다. 장치에 의해 반사되는 컬러는, 결국에는 백색광만이 반사될 때까지, 에어 갭의 추가 증가에 따라 순환적으로 변한다.
그러나, 제2 사례에서, 간섭계 변조기는 에어 갭이 0과 같을 때 광을 반사하지 않는다. 에어 갭이 넓어짐에 따라, 간섭계 변조기는, 증가하는 에어 갭이 청색, 녹색, 노란색, 적색, 자주색, 및 그 다음 청색의 순서로 컬러를 생성하는 식으로, 컬러 광을 반사하였다. 다시 한번, 장치에 의해 반사되는 컬러는, 결국에는 백색광만이 반사될 때까지, 에어 갭의 추가 증가에 따라 순환적으로 변한다. 결합된 유전체 스택을 갖는 간섭계 변조기에 의해 반사되는 광은, 결합된 유전체 스택이 없는 간섭계 변조기에 의해 반사되는 광보다 더 밝았다.
도 19a 및 도 19b는 복수의 간섭계 변조기를 포함하는 디스플레이 장치(40)를 나타내는 시스템 블록도의 예를 도시한다. 디스플레이 장치(40)는, 예를 들어, 셀룰러 또는 모바일 전화일 수 있다. 그러나, 디스플레이 장치(40)의 동일한 컴포넌트들 또는 그 약간의 변형들은 또한, 텔레비전, 전자-리더, 및 휴대형 미디어 재생기와 같은 다양한 타입의 디스플레이 장치를 나타내고 있다.
디스플레이 장치(40)는, 하우징(41), 디스플레이(30), 안테나(43), 스피커(45), 입력 장치(48) 및 마이크로폰(46)을 포함한다. 하우징(41)은, 사출성형 및 진공 형성을 포함한, 다양한 제조 프로세스들 중 임의의 것으로부터 형성될 수 있다. 또한, 하우징(41)은, 플라스틱, 금속, 유리, 고무, 및 세라믹 또는 이들의 조합을 포함하지만, 이것으로 한정되지 않는 다양한 재료들 중 임의의 재료로부터 형성될 수 있다. 하우징(41)은 상이한 컬러의, 또는 상이한 로고, 그림, 또는 심벌을 포함하는 다른 착탈가능한 부분과 교환될 수 있는 (도시되지 않은) 착탈가능한 부분을 포함할 수 있다.
디스플레이(30)는, 여기서 설명된 바와 같은, 쌍안정 또는 아날로그 디스플레이를 포함한 임의의 다양한 디스플레이일 수 있다. 디스플레이(30)는 또한, 플라즈마, EL, OLED, STN, LCD 또는 TFT LCD와 같은 평판 디스플레이, 또는 CRT나 기타의 튜브 장치와 같은 비평판 디스플레이를 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 디스플레이(30)는 여기서 설명된 바와 같은, 간섭계 변조기 디스플레이를 포함할 수 있다.
디스플레이 장치(40)의 컴포넌트들은 도 19b에 개략적으로 나타나 있다. 디스플레이 장치(40)는 하우징(41)을 포함하고, 적어도 부분적으로 그 내부에 포함된 추가 컴포넌트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(40)는 트랜시버(47)에 결합된 안테나(43)를 포함하는 네트워크 인터페이스(27)를 포함한다. 트랜시버(47)는, 조절 하드웨어(conditioning hardware, 52)에 접속된 프로세서(21)에 접속된다. 조절 하드웨어(52)는 신호를 조절(예를 들어, 신호를 필터링)하도록 구성될 수 있다. 조절 하드웨어(52)는 스피커(45) 및 마이크로폰(46)에 접속된다. 프로세서(21)는 또한, 입력 장치(48) 및 구동기 제어기(29)에 접속된다. 구동기 제어기(29)는 프레임 버퍼(28)에 및 어레이 드라이버(22)에 결합되고, 어레이 드라이버(22)는 이어서 디스플레이 어레이(30)에 결합된다. 전원(50)은 특정 디스플레이 장치(40) 설계에 의해 요구되는 모든 컴포넌트들에 전력을 제공할 수 있다.
네트워크 인터페이스(27)는, 디스플레이 장치(40)가 네트워크를 통해 하나 이상의 장치와 통신할 수 있도록 안테나(43) 및 트랜시버(47)를 포함한다. 네트워크 인터페이스(27)는 또한, 예를 들어, 프로세서(21)의 데이터 처리 요건을 경감하기 위해 몇 가지 처리 능력을 가질 수도 있다. 안테나(43)는 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 일부 구현에서, 안테나(43)는, IEEE 16.11(a), (b), 또는 (g)를 포함한 IEEE 16.11 표준, 또는 IEEE 802.11a, b, g, 또는 n을 포함한 IEEE 802.11 표준에 따라 RF 신호를 송수신한다. 일부 다른 구현에서, 안테나(43)는 BLUETOOTH 표준에 따라 RF 신호를 송수신한다. 셀룰러 전화의 경우, 안테나(43)는, 코드 분할 다중 접속(CDMA), 주파수 분할 다중 접속(FDMA), 시분할 다중 접속(TDMA), GSM(Global System for Mobile communications), GSM/GPRS(General Packet Radio Service), EDGE(Enhanced Data GSM Environment), TETRA(Terrestrial Trunked Radio), W-CDMA(Wideband-CDMA), EV-DO(Evolution Data Optimized), lxEV-DO, EV-DO Rev A, EV-DO Rev B, HSPA(High Speed Packet Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), HSPA+(Evolved High Speed Packet Access), LTE(Long Term Evolution), AMPS, 또는 3G 또는 4G 기술을 이용하는 시스템과 같은 무선 네트워크 내에서 통신하는데 이용되는 기타의 공지 신호를 수신하도록 설계된다. 트랜시버(47)는 안테나(43)로부터 수신된 신호를 전처리(pre-process)하여 이들이 프로세서(21)에 의해 수신되고 추가 처리되도록 할 수 있다. 트랜시버(47)는 또한 프로세서(21)로부터 수신된 신호를 처리하여, 이 신호들이 안테나(43)를 통해 디스플레이 장치(40)로부터 전송될 수 있도록 할 수 있다.
일부 구현에서, 트랜시버(47)는 수신기로 대체될 수 있다. 또한, 네트워크 인터페이스(27)는, 프로세서(21)에 전송될 영상 데이터를 저장 또는 생성할 수 있는, 영상 소스로 대체될 수 있다. 프로세서(21)는 디스플레이 장치(40)의 전반적 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(21)는, 네트워크 인터페이스(27)나 영상 소스로부터 압축된 영상 데이터와 같은 데이터를 수신하고, 그 데이터를 미가공(raw) 영상 데이터로 처리하거나 미가공 영상 데이터로 용이하게 처리될 수 있는 포맷으로 처리한다. 프로세서(21)는 처리된 데이터를 구동기 제어기(29)에 전송하거나 저장을 위해 프레임 버퍼(28)에 전송할 수 있다. 미가공 데이터란, 통상적으로, 영상 내의 각 위치에서의 영상 특성을 식별하는 정보를 말한다. 예를 들어, 이러한 영상 특성은, 컬러, 채도, 및 그레이-스케일 레벨을 포함할 수 있다.
프로세서(21)는 마이크로컨트롤러, CPU 또는 디스플레이 장치(40)의 동작을 제어하는 로직 유닛을 포함할 수 있다. 조절 하드웨어(52)는, 스피커(45)에 신호를 전송하고 마이크로폰(46)으로부터 신호를 수신하기 위한 증폭기 및 필터를 포함할 수 있다. 조절 하드웨어(52)는 디스플레이 장치(40) 내의 개별 컴포넌트들이거나, 프로세서(21)나 기타의 컴포넌트들 내에 편입될 수 있다.
구동기 제어기(29)는, 프로세서(21)에 의해 생성된 미가공 영상 데이터를 프로세서(21)로부터 직접 또는 프레임 버퍼(28)로부터 취하여, 그 미가공 영상 데이터를 어레이 구동기(22)로의 고속 전송을 위해 적절하게 리포맷할 수 있다. 일부 구현에서, 구동기 제어기(29)는, 미가공 영상 데이터를, 디스플레이 어레이(30)를 스캐닝하기에 적합한 시간 순서를 갖도록 래스터형 포맷을 갖는 데이터 흐름으로 리포맷할 수 있다. 그 다음, 구동기 제어기(29)는 포맷팅된 정보를 어레이 구동기(22)에 전송할 수 있다. LCD 제어기와 같은 구동기 제어기(29)는 종종 단독형 집적 회로(IC)와 같은 시스템 프로세서(21)와 연관되지만, 이러한 제어기들은 많은 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제어기들은 하드웨어로서 프로세서(21)에 임베딩되거나, 소프트웨어로서 프로세서(21)에 임베딩되거나, 어레이 구동기(22)와 함께 하드웨어에 완전히 통합될 수도 있다.
어레이 구동기(22)는 구동기 제어기(29)로부터 포맷팅된 정보를 수신할 수 있고, 비디오 데이터를, 디스플레이의 x-y 화소 행렬로부터 나오는 수백 개의 단자선, 및 때때로 수천 개(또는 그 이상)의 단자선에 초당 많은 횟수로 인가되는 병렬 파형 세트로 리포맷할 수 있다.
일부 구현에서, 구동기 제어기(29), 어레이 구동기(22), 및 디스플레이 어레이(30)는 여기서 설명된 임의 타입의 디스플레이에 대해 적절하다. 예를 들어, 구동기 제어기(29)는 종래의 디스플레이 제어기 또는 쌍안정 디스플레이 제어기(예를 들어, IMOD 제어기)일 수 있다. 추가로, 어레이 구동기(22)는 종래의 구동기 또는 쌍안정 디스플레이 구동기(예를 들어, IMOD 디스플레이 구동기)일 수 있다. 게다가, 디스플레이 어레이(30)는, 종래의 디스플레이 어레이 또는 쌍안정 디스플레이 어레이(예를 들어, IMOD 어레이를 포함하는 디스플레이)일 수 있다. 일부 구현에서, 구동기 제어기(29)는 어레이 구동기(22)와 통합될 수 있다. 이러한 구현은, 셀룰러 전화, 시계 및 기타의 소-면적 디스플레이와 같은 고집적 시스템에서 흔하다.
일부 구현에서, 입력 장치(48)는, 예를 들어, 사용자가 디스플레이 장치(40)의 동작을 제어하는 것을 허용하도록 구성될 수 있다. 입력 장치(48)는, QWERTY 키보드 또는 전화 키패드와 같은 키패드, 버튼, 스위치, 로커(rocker), 터치-감응 스크린, 또는 압력이나 열 감응 멤브레인을 포함할 수 있다. 마이크로폰(46)은 디스플레이 장치(40)에 대한 입력 장치로서 구성될 수 있다. 일부 구현에서, 디스플레이 장치(40)의 동작을 제어하기 위해 마이크로폰(46)을 통한 음성 명령이 사용될 수 있다.
전원(50)은 본 분야에 공지된 다양한 에너지 저장 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전원(50)은, 니켈-카드뮴 배터리 또는 리튬-이온 배터리와 같은, 충전가능한 배터리를 포함할 수 있다. 전원(50)은 또한, 재생가능한 에너지 소스, 커패시터, 또는 플라스틱 태양 전지나 태양 전지 페인트를 포함한 태양 전지일 수 있다. 전원(50)은 또한, 벽 콘센트(wall outlet)로부터 전력을 수신하도록 구성될 수 있다.
일부 구현에서, 제어 프로그램능력은, 전자 디스플레이 시스템의 수개 장소에 위치할 수 있는 구동기 제어기(29)에 존재한다. 일부 다른 구현에서, 제어 프로그램능력은 어레이 구동기(22)에 존재한다. 전술된 최적화는 임의 개수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 컴포넌트들로 및 다양한 구성으로 구현될 수 있다.
여기서 개시된 구현과 연계하여 설명된 다양한 예시적 로직, 논리 블록, 모듈, 회로 및 알고리즘 단계들은 전자적 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 기능에 관하여, 하드웨어와 소프트웨어의 상호교환가능성이 전반적으로 설명되었고, 전술된 다양한 예시적인 컴포넌트, 블록, 모듈, 회로 및 단계들에서 예시되었다. 이러한 기능이 하드웨어로 구현될지 또는 소프트웨어로 구현될지는, 특정한 애플리케이션 및 전체 시스템에 부과된 설계 제약에 의존한다.
여기서 개시된 양태들과 관련하여 설명된 다양한 예시적 로직, 논리 블록, 모듈 및 회로를 구현하는데 이용되는 하드웨어 및 데이터 처리 장치는, 범용의 단일칩 또는 멀티칩 프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 주문형 집적 회로(ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA) 또는 기타의 프로그래머블 논리 장치, 개별 게이트 또는 트랜지스터 로직, 개별 하드웨어 컴포넌트, 또는 여기서 설명된 기능을 수행하도록 설계된 그의 임의 조합으로 구현되거나 수행될 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서, 또는 임의의 종래 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 머신일 수 있다. 프로세서는 또한, 컴퓨팅 장치들의 조합, 예를 들어, DSP와 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서, DSP 코어와 연계한 하나 이상의 마이크로프로세서, 또는 기타 임의의 이러한 구성으로서 구현될 수 있다. 일부 구현에서, 특정 단계들 및 방법들은 주어진 기능에 특유한 회로에 의해 수행될 수 있다.
하나 이상의 양태에서, 설명된 기능들은, 본 명세서에서 개시된 구조들 및 그들의 구조적 등가물을 포함하여, 하드웨어, 디지털 전자 회로, 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어, 또는 그의 임의 조합으로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 설명된 주제의 구현은 또한, 하나 이상의 컴퓨터 프로그램, 즉, 데이터 처리 장치에 의해 실행되거나 데이터 처리 장치의 동작을 제어하기 위한 컴퓨터 저장 매체에 인코딩된 컴퓨터 프로그램 명령어의 하나 이상의 모듈들로서 구현될 수 있다.
본 개시에서 설명된 구현에 대한 다양한 수정이 당업자에게는 용이하게 명백할 것이며, 여기서 정의된 일반 원리는 본 개시의 사상과 범위를 벗어나지 않고 다른 구현에 적용될 수도 있다. 따라서, 청구항들은 여기서 도시된 구현들로 제한되도록 의도한 것은 아니며, 본 개시와 여기서 개시된 원리 및 신규한 특징들과 일치하는 가장 넓은 범위가 부여되어야 한다. 용어 "예시적"은, 여기서는 전적으로, "예, 실례, 또는 예시로서 역할하는"을 의미하기 위해 사용된다. 여기서 "예시적"이라고 설명된 임의의 구현은 반드시 다른 구현에 비해 바람직하거나 유익한 것으로서 해석되어야 하는 것은 아니다. 추가로, 당업자라면, 용어 "상위" 및 "하위"는 때때로 도면의 설명 용이성을 위해 사용되는 것으로서, 적절히 배향된 페이지 상의 도면의 배향에 대응하는 상대적 위치를 가리키며, 구현된 것과 같은 IMOD의 적절한 배향을 반영하지 않을 수 있다는 것을 용이하게 이해할 것이다.
별개의 구현들의 정황에서 본 명세서에서 설명된 소정 특징들은 또한, 조합하여 단일의 구현에서 구현될 수 있다. 역으로, 단일 구현의 정황에서 설명된 다양한 특징들은 또한, 복수의 구현들에서 별개로 구현되거나 임의의 적절한 부분조합(subcombination)으로 구현될 수 있다. 게다가, 특징들이 상기에서 소정 조합으로 작용하는 것으로 설명되거나 심지어 이러한 것으로서 처음 청구되더라도, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에는 그 조합으로부터 삭제될 수 있고, 청구된 조합은 부분조합이나 부분조합의 변형에 관한 것일 수 있다.
마찬가지로, 동작들이 도면에서 특정 순서로 도시되더라도, 이것은, 바람직한 결과를 달성하기 위해 이러한 동작들이 도시된 특정 순서로 또는 순차적 순서로 수행될 것을 요구하거나, 도시된 모든 동작들이 수행될 것을 요구하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 도면은 하나 이상의 예시적 프로세스를 흐름도의 형태로 개략적으로 도시할 수 있다. 그러나, 도시되지 않은 다른 동작들도 개략적으로 나타낸 예시적 프로세스들에 병합될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 추가 동작들이, 예시된 임의의 동작 이전에, 이후에, 동시에, 또는 그들 사이에 수행될 수 있다. 소정 상황에서는, 멀티태스킹 및 병렬 처리가 유익할 수 있다. 게다가, 전술된 구현에서의 다양한 시스템 컴포넌트들의 분리는, 모든 구현에서 이러한 분리를 요구하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 설명된 프로그램 컴포넌트들 및 시스템들은 일반적으로 하나의 소프트웨어 제품에 함께 통합되거나 복수의 소프트웨어 제품 내에 패키징될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 추가로, 다른 구현들도 이하의 청구항들의 범위 내에 있다. 일부 경우에는, 청구항에 언급된 동작(action)들은 상이한 순서로 수행되어도 바람직한 결과를 달성할 수 있다.

Claims (39)

  1. 디스플레이 장치로서,
    부분 투명 및 부분 반사층;
    제1 두께와 제1 굴절률 특성을 갖는 제1 유전체층;
    제2 두께와 제2 굴절률 특성을 갖는 제2 유전체층 ― 상기 제1 두께를 통한 상기 제1 유전체층의 광학적 경로 길이는 상기 제2 두께를 통한 상기 제2 유전체층의 광학적 경로 길이의 80%와 120% 사이에 있고, 상기 제1 굴절률 특성은 상기 제2 굴절률 특성보다 큼 ―;
    반사층 ― 상기 제2 유전체층은 상기 반사층과 상기 제1 유전체층 사이에 배치됨 ―; 및
    상기 부분 투명 및 부분 반사층과 상기 제1 유전체층 사이에 정의된 광학적 공진 공동(optically resonant cavity)
    을 포함하는 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 굴절률 특성은 2.1보다 큰 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 유전체층은 0.5보다 작은 흡광 계수(extinction coefficient) 특성을 갖는 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 유전체층은 지르코늄 이산화물(zirconium dioxide), 티타늄 이산화물(titanium dioxide), 인화 갈륨(gallium phosphide), 실리콘(silicon), 질화 갈륨(gallium nitride), 인화 인듐(indium phosphide) 및 산화 하프늄(hafnium oxide) 중 적어도 하나를 포함하는 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 굴절률 특성은 1.6보다 작은 디스플레이 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제2 유전체층은 불화 마그네슘(magnesium fluoride) 및 이산화 실리콘(silicon dioxide) 중 적어도 하나를 포함하는 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 두께는 20 nm와 100 nm 사이인 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2 두께는 20 nm와 100 nm 사이인 디스플레이 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 두께를 통한 상기 제1 유전체층의 광학적 경로 길이는 (1/8)*λ와 (3/8)*λ 사이이고, λ는 광의 파장인 디스플레이 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 부분 투명 및 부분 반사층과 상기 제1 유전체층 사이에 정의된 에어 갭(air gap)을 더 포함하는 디스플레이 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    디스플레이;
    상기 디스플레이와 통신하도록 구성되고, 영상 데이터를 처리하도록 구성된 프로세서; 및
    상기 프로세서와 통신하도록 구성된 메모리 장치
    를 더 포함하는 디스플레이 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    적어도 하나의 신호를 상기 디스플레이에 전송하도록 구성된 구동기 회로를 더 포함하는 디스플레이 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 영상 데이터의 적어도 일부를 상기 구동기 회로에 전송하도록 구성된 제어기를 더 포함하는 디스플레이 장치.
  14. 제11항에 있어서, 상기 영상 데이터를 상기 프로세서에 전송하도록 구성된 영상 소스 모듈(image source module)을 더 포함하는 디스플레이 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 영상 소스 모듈은 수신기, 트랜시버, 및 송신기 중 적어도 하나를 포함하는 디스플레이 장치.
  16. 제11항에 있어서, 입력 데이터를 수신하고 상기 입력 데이터를 상기 프로세서에 전달하도록 구성된 입력 장치를 더 포함하는 디스플레이 장치.
  17. 디스플레이 장치로서,
    광을 부분 반사 및 부분 투과시키는 수단;
    제1 두께와 제1 굴절률 특성을 갖는 제1 유전체층;
    제2 두께와 제2 굴절률 특성을 갖는 제2 유전체층 ― 상기 제1 두께를 통한 상기 제1 유전체층의 광학적 경로 길이는 상기 제2 두께를 통한 상기 제2 유전체층의 광학적 경로 길이의 80%와 120% 사이에 있고, 상기 제1 굴절률 특성은 상기 제2 굴절률 특성보다 크고, 상기 제1 유전체층은 상기 부분 반사 및 부분 투과시키는 수단과 상기 제2 유전체층 사이에 배치됨 ―;
    광을 반사시키는 수단 ― 상기 제2 유전체층은 상기 반사시키는 수단과 상기 제1 유전체층 사이에 배치됨 ―; 및
    상기 부분 반사 및 부분 투과시키는 수단과 상기 제1 유전체층 사이에 정의된 광학적 공진 공동
    을 포함하는 디스플레이 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1 굴절률 특성은 2.1보다 큰 디스플레이 장치.
  19. 제17항에 있어서, 상기 제2 굴절률 특성은 1.6보다 작은 디스플레이 장치.
  20. 제17항에 있어서, 상기 제1 두께를 통한 상기 제1 유전체층의 광학적 경로 길이는 (1/8)*λ와 (3/8)*λ 사이이고, λ는 광의 파장인 디스플레이 장치.
  21. 디스플레이 장치를 제조하는 방법으로서,
    기판을 제공하는 단계;
    상기 기판 상에 부분 반사 및 부분 투과층을 형성하는 단계;
    상기 부분 반사 및 부분 투과층 상에 희생층(sacrificial layer)을 형성하는 단계;
    상기 희생층 상에 제1 유전체층을 형성하는 단계 ― 상기 제1 유전체층은 제1 두께와 제1 굴절률 특성을 가짐 ―;
    상기 제1 유전체층 상에 제2 유전체층을 형성하는 단계 ― 상기 제2 유전체층은 제2 두께와 제2 굴절률 특성을 갖고, 상기 제1 두께를 통한 상기 제1 유전체층의 광학적 경로 길이는 상기 제2 두께를 통한 상기 제2 유전체층의 광학적 경로 길이의 80%와 120% 사이에 있고, 상기 제1 굴절률 특성은 상기 제2 굴절률 특성보다 큼 ―;
    상기 제2 유전체층 상에 반사층을 형성하는 단계; 및
    상기 희생층을 제거하는 단계
    를 포함하는 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제1 굴절률 특성은 2.1보다 큰 방법.
  23. 제21항에 있어서, 상기 제2 굴절률 특성은 1.6보다 작은 방법.
  24. 제21항에 있어서, 상기 제1 두께를 통한 상기 제1 유전체층의 광학적 경로 길이는 (1/8)*λ와 (3/8)*λ 사이이고, λ는 광의 파장인 방법.
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