KR101747878B1 - 좁은 갭 정전형 액추에이터들을 갖는 디스플레이 장치 - Google Patents

좁은 갭 정전형 액추에이터들을 갖는 디스플레이 장치 Download PDF

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타일러 에이. 둔
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Abstract

본 개시내용은 셔터 어셈블리들의 액추에이터들에 팁-갭 조정 특징(TGAF)을 통합하기 위한 시스템들, 방법들 및 장치를 제공한다. TGAF는 몰드 위에 셔터 어셈블리를 형성하는 동안에 액추에이터의 구동 빔에 통합된다. TGAF는 그들이 기계적 응력 또는 응력 기울기를 발생시키도록 구성된다. 셔터 어셈블리가 몰드로부터 릴리스될 때는, 액추에이터의 로드 빔과 구동 간의 팁-갭이 감소되도록, TGAF에서의 응력 또는 응력 기울기가 구동 빔을 휘게 한다. 그 결과, 감소된 팁-갭은 셔터 어셈블리를 작동시키는데 요구되는 작동 전압을 감소시킨다.

Description

좁은 갭 정전형 액추에이터들을 갖는 디스플레이 장치{DISPLAY APPARATUS WITH NARROW GAP ELECTROSTATIC ACTUATORS}
[0001] 본 특허 출원은, "Dispaly Apparatus with Narrow Gap Electrostatic Actuators"라는 명칭으로 2013년 3월 13일에 출원되고 본 특허 출원의 양수인에게 양도되어진 미국 특허출원 제13/800,151호에 대한 우선권을 주장하며, 이에 의해 그 미국 특허출원은 인용에 의해 본원에 명확하게 통합된다.
[0002] 본 개시내용은 이미징 디스플레이들의 분야에 관한 것으로, 특히 정전형 디스플레이 엘리먼트들 액추에이터들을 이용하는 이미징 디스플레이들에 관한 것이다.
[0003] 특정 전기기계 시스템(EMS) 정전형 액추에이터들은 기판 위에서 지지되는 대향 빔들을 포함한다. 그러한 액추에이터들을 작동시키는데 요구되는 전압은 그 빔들 간의 최소 거리에 부분적으로 의존적이다. 예를 들어, 액추에이터를 작동시키는데 요구되는 전압은 대향 빔들 간의 최소 거리의 감소에 따라 감소한다. 그러한 액추에이터들의 일부 구현들에서는, 액추에이터들을 작동시키는데 요구되는 전압이 빔 물질들의 증착 동안에 그 빔 물질들에서 발생하는 고유 응력의 결과로 감소되어, 다른 빔을 향해 자연스럽고 자발적으로 휘어지는 빔들 중 적어도 하나의 팁(tip)을 유도함으로써, 빔들 간의 최소 거리를 감소시킨다.
[0004] 그러나, 일부 제조 프로세스들은 이러한 휘어짐을 산출하기에 충분한 내부 응력을 발생시키는 빔들을 유도하지 않는다. 그 결과로, 그러한 액추에이터들을 작동시키기 위해 추가적인 전압이 요구될 수 있어서, 더 큰 전력-결핍 및 더 느린 디스플레이를 초래한다.
[0005] 본 개시내용의 시스템들, 방법들 및 디바이스들 각각은 몇몇 혁신적인 양상들을 가지며, 그 중 어떠한 단일의 양상도 본원에 개시된 바람직한 속성들을 단독으로 담당하지 않는다.
[0006] 본 개시내용에서 설명된 요지의 하나의 혁신적인 양상은 기판 및 그 기판에 커플링되는 전기기계 시스템(EMS) 정전형 액추에이터를 갖는 장치에서 구현될 수 있다. 정전형 액추에이터는 광 변조기에 커플링되는 로드 빔 전극을 포함할 수 있다. 정전형 액추에이터는 또한 구동 빔 전극을 포함하는데, 그 구동 빔 전극은 로드 빔에 인접하게 위치되는 제 1 부분, 로드 빔에 대해 제 1 부분 뒤에 위치되는 제 2 부분, 및 제 1 부분을 제 2 부분에 연결하는 단부 부분을 갖고, 제 2 부분의 두께는 자신의 길이를 따라 변한다.
[0007] 일부 구현들에서, 구동 빔 전극의 제 2 부분은 제 1 일반적 U-형상 세그먼트를 포함하고, 제 1 일반적 U-형상 세그먼트를 따라 구동 빔 전극의 두께는 제 1 일반적 U-형상 세그먼트에 인접한 빔의 두께와 상이하다. 이러한 구현들 중 일부에서, 구동 빔 전극의 제 2 부분은 제 2 일반적 U-형상 세그먼트를 포함하고, 제 1 및 제 2 일반적 U-형상 세그먼트들을 따라 구동 빔 전극의 두께는 제 2 부분의 나머지의 두께와 상이하다. 일부 구현들에서, 제 1 U-형상 세그먼트는 제 2 U-형상 세그먼트에 인접한다.
[0008] 일부 구현들에서, 구동 빔 전극의 제 1 부분은 제 2 부분의 제 1 U-형상 세그먼트보다 작은 제 3 일반적 U-형상 세그먼트를 포함한다. 일부 구현들에서, 구동 빔 전극의 제 2 부분의 세그먼트는 기판에 대해서 구동 빔 전극의 제 2 부분의 나머지에 의해 형성된 각도보다 더 낮은 기판에 대한 각도를 갖는다. 일부 구현들에서, 기판에 대해서 더 낮은 각도를 갖는 구동 빔 전극의 제 2 부분의 세그먼트는 기판의 제 2 부분의 나머지보다 더 얇다. 일부 구현들에서, 구동 빔의 제 1 부분, 단부 부분 및 제 2 부분은 루프를 형성한다.
[0009] 일부 구현들에서, 장치는 디스플레이, 디스플레이와 통신하고 이미지 데이터를 프로세싱하도록 구성된 프로세서, 및 프로세서와 통신하도록 구성된 메모리 디바이스를 더 포함한다. 일부 구현들에서, 장치는 적어도 하나의 신호를 디스플레이에 송신하도록 구성된 드라이버 회로, 및 이미지 데이터의 적어도 일부를 드라이버 회로에 송신하도록 구성된 제어기를 더 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 장치는 이미지 데이터를 프로세서에 송신하도록 구성된 이미지 소스 모듈을 더 포함할 수 있고, 이미지 소스 모듈은 수신기, 트랜시버, 전송기 중 적어도 하나를 포함한다. 일부 구현들에서, 장치는 입력 데이터를 수신하고 그 입력 데이터를 프로세서에 통신하도록 구성된 입력 디바이스를 더 포함한다.
[0010] 본 개시내용에서 설명된 요지의 다른 혁신적인 양상은 기판 및 그 기판에 커플링되는 전기기계 시스템(EMS) 정전형 액추에이터를 갖는 디스플레이 엘리먼트에서 구현될 수 있다. 정전형 액추에이터는 광 변조기에 커플링되는 로드 빔 전극, 및 기판에 커플링되는 구동 빔 전극을 포함한다. 구동 빔 전극은 로드 빔 전극에 인접하여 위치되는 제 1 부분, 로드 빔 전극에 대해 제 1 부분 뒤에 위치된 제 2 부분, 및 제 1 부분을 제 2 부분에 연결하는 단부 부분을 포함한다. 빔 전극은 또한 실질적으로 기판에 평행하고 구동 빔의 제 2 부분에 커플링되는 제 1 평면 표면을 갖는, 기판 위에 구동 빔을 지지하는 앵커로부터 분리되는 선반 구조를 포함한다.
[0011] 일부 구현들에서, 제 1 평면 표면은 기판에 실질적으로 수직하는 구동 빔의 제 2 부분의 측면 상에 위치된다. 일부 다른 구현들에서, 제 1 평면 표면은 기판을 등지는 구동 빔의 제 2 부분의 에지 상에 위치된다. 일부 구현들에서, 선반 구조는 실질적으로 기판에 평행하고 구동 빔의 제 2 부분에 커플링되는 제 2 평면 표면을 포함한다. 일부 구현들에서, 제 1 평면 표면 및 제 2 평면 표면은 기판에 대해 실질적으로 수직인 제 2 부분의 측면의 대향 단부들 상에 위치된다. 일부 구현들에서, 선반 구조는 구동 빔의 제 1 부분으로부터 물리적으로 분리된다. 일부 구현들에서, 구동 빔의 제 1 부분, 단부 부분 및 제 2 부분은 루프를 형성한다.
[0012] 본 개시내용에서 설명된 요지의 다른 혁신적인 양상은 방법으로 구현될 수 있는데, 그 방법은, 기판 위에 몰드를 형성하는 단계, 몰드의 표면 위에 광 변조기를 형성하는 단계, 몰드의 제 1 측벽 상에서 광 변조기에 커플링되는 로드 빔을 형성하는 단계, 제 1 측면에 마주하는 몰드의 제 2 측벽 상에 구동 빔의 제 1 부분을 형성하는 단계, 및 제 1 측벽을 등지는 제 3 측벽 상에 구동 빔의 제 2 부분을 형성하는 단계 - 그로 인해서, 제 2 부분의 두께는 제 2 부분의 길이를 따라 변함 - 를 포함한다.
[0013] 일부 구현들에서, 제 3 측벽은 U-형상 부분을 포함하고, 제 2 부분을 형성하는 단계는 제 3 측벽의 U-형상 부분을 따라 제 2 부분에 일반적 U-형상 세그먼트를 형성하는 단계를 더 포함하고, 그로 인해 U-형상 세그먼트를 따라 제 2 부분의 두께가 일반적 U-형상 세그먼트에 인접한 제 2 부분의 두께와 상이하다.
[0014] 일부 구현들에서, 몰드를 형성하는 단계는 기판에 대해서 각도를 이루게 제 3 측벽의 부분을 형성하는 단계를 더 포함하고, 그 각도는 제 2 측벽에 의해 형성되는 각도보다 더 낮다. 일부 그러한 구현들에서, 더 낮은 각도를 갖는 제 3 측벽의 부분 위에 형성되는 제 2 부분의 세그먼트는 제 2 부분의 나머지보다 더 얇다.
[0015] 이 명세서에 설명된 요지의 하나 이상의 구현들의 세부사항들은 첨부 도면들 및 하기의 설명에서 제시된다. 이러한 요약에 제공된 예들이 MEMS-기반 디스플레이들의 측면에서 주로 설명되지만, 본원에서 제공된 개념들은 액정 디스플레이(LCD)들, 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이들, 전기영동 디스플레이들 및 전계 방출 디스플레이들과 같은 다른 타입들의 디스플레이들뿐만 아니라 MEMS 마이크로폰들, 센서들 및 광학 스위치들과 같은 다른 비-디스플레이 MEMS 디바이스들에 적용할 수 있다. 다른 특징들, 양상들 및 장점들은 상세한 설명, 도면들 및 청구항들로부터 명백해질 것이다. 이하의 도면들의 상대적 치수들은 실척대로 도시되지 않을 수 있다는 점에 유의한다.
[0016] 도 1a는 직시형(direct-view) MEMS-기반 디스플레이 장치의 예시적인 개략도를 도시한다.
[0017] 도 1b는 호스트 디바이스의 예시적인 블록도를 도시한다.
[0018] 도 2는 예시적인 셔터-기반 광 변조기의 예시적인 사시도를 도시한다.
[0019] 도 3a는 제어 매트릭스의 예시적인 개략도를 도시한다.
[0020] 도 3b는 도 3a의 제어 매트릭스에 연결된 셔터-기반 광 변조기들의 어레이의 예시적인 사시도를 도시한다.
[0021] 도 4a 및 도 4b는 듀얼 액추에이터 셔터 어셈블리의 예시적인 도면들을 도시한다.
[0022] 도 5는 셔터-기반 광 변조기들을 통합한 디스플레이 장치의 예시적인 단면도를 도시한다.
[0023] 도 6a-도 6e는 예시적인 복합 셔터 어셈블리의 구성의 스테이지들의 단면도들을 도시한다.
[0024] 도 7a-도 7d는 좁은 측벽 빔들을 가진 예시적인 셔터 어셈블리의 구성의 스테이지들의 등각 투영도를 도시한다.
[0025] 도 8a-도 8c는 제 1 팁-갭 조정 특징을 갖는 예시적인 셔터 어셈블리의 다양한 도면들을 도시한다.
[0026] 도 8d는 제 1 팁 갭 보정 특징을 포함하는 다른 예시적인 셔터 어셈블리의 상면도를 도시한다.
[0027] 도 9a-도9h는 제 2 팁-갭 조정 특징을 갖는 예시적인 셔터 어셈블리의 다양한 도면들을 도시한다.
[0028] 도 10a-도 10c는 제 3 팁-갭 조정 특징을 갖는 예시적인 셔터 어셈블리의 다양한 도면들을 도시한다.
[0029] 도 11은 팁-갭 조정 특징을 갖는 셔터 어셈블리를 형성하기 위한 예시적인 프로세스의 흐름도를 도시한다.
[0030] 도 12a 및 도 12b는 디스플레이 엘리먼트들의 세트를 포함하는 디스플레이 디바이스를 예시하는 예시적인 시스템 블록도들을 도시한다.
[0031] 다양한 도면들 내의 동일한 참조 부호들 및 표기들은 동일한 엘리먼트들을 표시한다.
[0032] 이하의 상세한 설명은 본 개시내용의 혁신적 양상들을 설명할 목적들의 특정 구현들에 관한 것이다. 그러나, 당업자는 본원의 교시들이 다수의 상이한 방식들에 적용될 수 있음을 쉽게 인식할 것이다. 설명된 구현들은, 동화상(예를들어, 비디오) 또는 정지 화상(예를들어, 스틸 이미지들)이든지 간에, 그리고 텍스트, 그래픽 또는 그림이든지 간에, 이미지를 디스플레이하도록 구성될 수 있는 임의의 디바이스, 장치 또는 시스템에서 구현될 수 있다. 더 구체적으로, 설명된 구현들이 모바일 전화들, 멀티미디어 인터넷 인에이블 셀룰러 전화들, 모바일 텔레비전 수신기들, 무선 디바이스들, 스마트폰들, Bluetooth® 디바이스들, 개인 휴대 단말(PDA)들, 무선 전자 메일 수신기들, 핸드-헬드 또는 휴대용 컴퓨터들, 넷북들, 노트북들, 스마트북들, 태블릿들, 프린터들, 복사기들, 스캐너들, 팩시밀리 디바이스들, 글로벌 포지셔닝 시스템(GPS) 수신기들/내비게이터들, 카메라들, 디지털 미디어 플레이어들(예를들어, MP3 플레이어들), 캠코더들, 게임 콘솔들, 손목 시계들, 시계들, 계산기들, 텔레비전 모니터들, 평판 디스플레이들, 전자 판독 디바이스들(이를테면, e-리더기들), 컴퓨터 모니터들, 자동차 디스플레이들(주행기록계 및 속도계 디스플레이들 등을 포함함), 조종석 제어들 및/또는 디스플레이들, 카메라 뷰 디스플레이들(예를들어, 차량의 후방 뷰 카메라의 디스플레이), 전자 사진들, 전자 게시판들 또는 간판(sign)들, 프로젝터들, 건축(architectural) 구조들, 마이크로파들, 냉장고들, 스테레오 시스템들, 카세트 레코더들 또는 플레이어들, DVD 플레이어들, CD 플레이어들, VCR들, 라디오들, 휴대용 메모리 칩들, 세척기들, 건조기들, 세척기/건조기들, 주차요금 징수기(parking meter)들, (예를들어, 마이크로전기기계 시스템(MEMS) 애플리케이션들 뿐만 아니라 비-EMS 애플리케이션들을 포함하는 전기기계 시스템(EMS) 애플리케이션들의) 패키징, 심미적 구조들(예를들어, 보석류 또는 의류에 대한 이미지들의 디스플레이) 및 다양한 EMS 디바이스들과 같은 (그러나, 이들에 제한되지 않음) 다양한 전자 디바이스들 내에 포함되거나 또는 이들과 연관될 수 있다는 점이 참작된다. 본원의 교시들은 또한 전자 스위칭 디바이스들, 라디오 주파수 필터들, 센서들, 가속계들, 자이로스코프들, 이동-감지 디바이스들, 자력계들, 가전제품들에 대한 관성 컴포넌트들, 가전제품들의 부품들, 버랙터들, 액정 디바이스들, 전기영동 디바이스들, 구동 방식들, 제조 프로세스들 및 전자 시험 장비와 같은 (그러나, 이들에 제한되지 않음) 비-디스플레이 애플리케이션들에서 사용될 수 있다. 따라서, 교시들은 도면들에 단독으로 도시된 구현들로 제한되는 것으로 의도되지 않고 대신, 당업자에게 쉽게 명백한 바와 같은 넓은 응용가능성을 가진다.
[0033] 전기기계 시스템(EMS) 정전형 액추에이터의 두 대향 빔 전극들 간의 최소 분리 거리는 빔들 중 하나의 빔 상에 기계적인 응력을 유도하여 그 하나의 빔이 자신의 대향 빔 쪽으로 휘어지게 함으로써 감소될 수 있다. 일부 구현들에서, 빔 전극들 중 하나는 길쭉한 루프의 형태로 형성된다. 즉, 제 1 부분은 앵커로부터 멀리 연장하고, 임의의 거리 이후에는, 제 2 부분이 앵커 쪽으로 다시 연장하여 그에 커플링하도록 다시 만곡된다. 제 2 부분(대향 빔으로부터 더 먼 부분) 상에 응력 또는 응력 기울기를 유도함으로써, 빔은 대향 빔 쪽으로 휘어지게 만들어질 수 있다.
[0034] 일부 구현들에서, 이러한 응력 또는 응력 기울기는 제 2 부분의 두께가 자시의 길이를 따라 변하도록 하기 위해 빔을 형성함으로써 유도될 수 있다. 일부 구현들에서, 빔의 제 2 부분의 두께의 변동은 기판 상에 만들어지는 몰드의 측벽들 상에 제 2 부분을 형성함으로써 달성된다. 몰드의 일부 측벽들은 몰드의 나머지 측벽들에 의해 형성되는 각도보다 더 낮은 기판과의 각도를 갖도록 구성된다. 이는 이러한 낮은 각도를 이루는 측벽들 상에 형성된 제 2 부분이 그 제 2 부분의 나머지보다 더 얇게 되도록 한다. 두께의 이러한 변동으로 인해, 제 2 부분은 특정 양의 응력 또는 응력 기울기를 발생시킬 수 있다. 그 결과로, 빔이 몰드로부터 릴리스될 때는, 이러한 응력 또는 응력 기울기가 빔으로 하여금 대향 빔 쪽으로 휘어지게 한다.
[0035] 일부 다른 구현들에서, 빔의 제 2 부분은 하나 이상의 일반적 U-형상 빔 영역들을 포함한다. 이러한 일반적 U-형상 빔 영역들을 따라 빔 물질은 이러한 U-형상 빔 영역들에 인접한 빔 물질보다 더 얇다. 이는 U-형상 빔 영역들의 확장을 유도할 수 있는 응력 또는 응력 기울기를 유도한다. U-형상 빔 영역들의 확장은 대향 빔 쪽으로 빔의 단부가 휘어지게 한다.
[0036] 일부 다른 구현들에서, 응력 또는 응력 기울기는 기계적 응력 하에 있는 다른 표면에 빔의 제 2 부분의 일부를 커플링함으로써 유도된다. 예를 들어, 일부 제조 프로세스들에서는, 밑에 있는 기판에 평행한 표면 상에 증착되는 물질이 표면의 평면 내에서 기계적 응력 또는 응력 기울기를 발생시킬 수 있다. 이러한 응력 또는 응력 기울기는 표면으로 하여금 기판에 평행한 방향으로 확장하게 할 수 있다. 빔의 제 2 부분에 표면을 커플링함으로써, 표면의 확장은 빔으로 하여금 대향 빔 쪽으로 휘어지게 할 수 있다.
[0037] 본 개시내용에서 설명된 요지의 특정 구현들은 하기의 가능한 장점들 중 하나 이상의 장점들을 실현하도록 구현될 수 있다. 액추에이터의 구동 빔 전극의 부분에 기계적 응력 또는 응력 기울기를 유도함으로써, 구동 빔 전극과 대향 로드 빔 전극 간의 팁-갭이 감소될 수 있다. 팁-갭의 이러한 감소는 액추에이터를 포함하는 셔터 어셈블리를 작동시키는데 요구되는 작동 전압의 감소를 허용한다. 일부 구현들에서, 작동 전압의 감소는 대략 50%까지일 수 있다. 작동 전압의 감소는 셔터 어셈블리를 동작시키는데 요구되는 전력의 감소를 허용한다.
[0038] 도 1a는 직시형 MEMS-기반 디스플레이 장치(100)의 개략도를 도시한다. 디스플레이 장치(100)는 행들 및 열들로 배열되는 복수의 광 변조기들(102a-102d)(일반적으로 "광 변조기들(102)")을 포함한다. 디스플레이 장치(100)에서, 광 변조기들(102a 및 102d)은 광이 통과하도록 하는 개방 상태에 있다. 광 변조기들(102b 및 102c)은 광의 통과를 차단하는 폐쇄상태에 있다. 광 변조기들(102a-102d)의 상태들을 선택적으로 세팅함으로써, 램프 또는 램프들(105)에 의해 조명되는 경우, 백릿(backlit) 디스플레이에 대한 이미지(104)를 형성하는데 디스플레이 장치(100)가 활용될 수 있다. 다른 구현에서, 장치(100)는 장치의 전방으로부터 발생하는 주변 광의 반사에 의해 이미지를 형성할 수 있다. 다른 구현에서, 장치(100)는 디스플레이의 전방에 포지셔닝된 램프 또는 램프들로부터의 광의 반사에 의해, 즉 프런트 라이트(front light)의 사용에 의해 이미지를 형성할 수 있다.
[0039] 일부 구현들에서, 각각의 광 변조기(102)는 이미지(104)의 픽셀(106)에 대응한다. 일부 다른 구현들에서, 디스플레이 장치(100)는 이미지(104)의 픽셀(106)을 형성하기 위해 복수의 광 변조기들을 활용할 수 있다. 예를들어, 디스플레이 장치(100)는 3개의 컬러-특정 광 변조기들(102)을 포함할 수 있다. 특정 픽셀(106)에 대응하는 컬러-특정 광 변조기들(102) 중 하나 이상을 선택적으로 개방함으로써, 디스플레이 장치(100)는 이미지(104)에서 컬러 픽셀(106)을 생성할 수 있다. 다른 예에서, 디스플레이 장치(100)는 이미지(104)의 휘도 레벨을 제공하기 위해 픽셀(106) 당 2개 이상의 광 변조기들(102)을 포함한다. 이미지에 대하여, "픽셀"은 이미지의 해상도에 의해 정의되는 최소 화상 엘리먼트(picture element)에 대응한다. 디스플레이 장치(100)의 구조적 컴포넌트들에 대하여, 용어 "픽셀"은 이미지의 단일 픽셀을 형성하는 광을 변조시키기 위해 활용되는 기계 및 전기 복합 컴포넌트들을 지칭한다.
[0040] 디스플레이 장치(100)는 그것이 프로젝션 애플리케이션들에서 전형적으로 발견되는 이미징 광학계들을 포함하지 않을 수 있는 점에서 직시형 디스플레이이다. 프로젝션 디스플레이에서, 디스플레이 장치의 표면상에 형성되는 이미지는 스크린상에 또는 벽 상에 투사된다. 디스플레이 장치는 투사된 이미지보다 실질적으로 더 작다. 직시형 디스플레이에서, 사용자는 디스플레이상에서 보여지는 밝기(brightness) 및/또는 콘트라스트(contrast)를 향상시키기 위하여 광 변조기들 및 선택적으로 백라이트 또는 프런트 라이트를 포함하는 디스플레이 장치를 직접 봄으로써 이미지를 본다.
[0041] 직시형 디스플레이들은 투과 모드 또는 반사 모드로 동작할 수 있다. 투과 디스플레이에서, 광 변조기들은 디스플레이 뒤에 포지셔닝되는 램프 또는 램프들로부터 발생하는 광을 필터링하거나 또는 선택적으로 차단한다. 램프들로부터의 광은 각각의 픽셀이 균일하게 조명될 수 있도록 광가이드 또는 "백라이트"에 선택적으로 주입된다. 투과 직시형 디스플레이들은 광 변조기들을 포함하는 하나의 기판이 백라이트의 최상부상에 바로 포지셔닝되는 샌드위치 어셈블리 어레인지먼트를 가능하게 하기 위해 투명 또는 유리 기판들상에 종종 구축된다.
[0042] 각각의 광 변조기(102)는 셔터(108) 및 어퍼처(aperture)(109)를 포함할 수 있다. 이미지(104)의 픽셀(106)을 조명하기 위해, 셔터(108)는 광이 뷰어를 향해 어퍼처(109)를 통과하도록 포지셔닝된다. 픽셀(106)을 미조명 상태(unlit)로 유지하기 위해, 셔터(108)는 어퍼처(109)를 통한 광의 통과를 차단하도록 포지셔닝된다. 어퍼처(109)는 각각의 광 변조기(102)의 반사 또는 광-흡수 물질을 통해 패터닝되는 개구부에 의해 정의된다.
[0043] 디스플레이 장치는 또한 셔터들의 이동을 제어하기 위해 기판 및 광 변조기들에 연결되는 제어 매트릭스를 포함한다. 제어 매트릭스는 픽셀들의 행 당 적어도 하나의 기록-인에이블 인터커넥트(110)(또한 "스캔-라인 인터커넥트"라 지칭됨), 픽셀들의 각각의 열에 대한 하나의 데이터 인터커넥트(112), 및 모든 픽셀들에 또는 적어도 디스플레이 장치(100)의 다수의 열들 및 다수의 행들 모두로부터의 픽셀들에 공통 전압을 제공하는 하나의 공통 인터커넥트(114)를 포함하는, 일련의 전기적 인터커넥트들(이를테면, 인터커넥트들(110, 112 및 114))을 포함한다. 적절한 전압("기록-인에이블 전압, Vwe")의 인가에 응답하여, 픽셀들의 정해진 행에 대한 기록-인에이블 인터커넥트(110)는 새로운 셔터 이동 명령들을 받아들이도록 행의 픽셀들을 준비시킨다. 데이터 인터커넥트들(112)은 데이터 전압 펄스들의 형태로 새로운 이동 명령들을 통신한다. 일부 구현들에서, 데이터 인터커넥트들(112)에 인가되는 데이터 전압 펄스들은 셔터들의 정전기 이동에 직접적으로 기여한다. 일부 다른 구현들에서, 데이터 전압 펄스들은, 통상적으로 데이터 전압들보다 크기가 더 큰 개별 작동 전압들의 광 변조기들(102)로의 인가를 제어하는 스위치들, 이를테면 트랜지스터들 또는 다른 비-선형 회로 엘리먼트들을 제어한다. 그 후에, 이들 작동 전압들의 인가는 셔터들(108)에 대한 정전기 구동 이동을 발생시킨다.
[0044] 도 1b는 호스트 디바이스(120)(즉, 셀 폰, 스마트 폰, PDA, MP3 플레이어, 태블릿, e-리더, 넷북, 노트북 등)의 블록도의 예를 도시한다. 호스트 디바이스(120)는 디스플레이 장치(128), 호스트 프로세서(122), 환경 센서들(124), 사용자 입력 모듈(126) 및 전원을 포함한다.
[0045] 디스플레이 장치(128)는 복수의 스캔 드라이버들(130)(또한 "기록 인에이블 전압 소스들"로 지칭됨), 복수의 데이터 드라이버들(132)(또한 "데이터 전압 소스들"로 지칭됨), 제어기(134), 공통 드라이버들(138), 램프들(140-146), 램프 드라이버들(148) 및 디스플레이 엘리먼트들의 어레이(150), 이를테면 도 1a에 도시된 광 변조기들(102)을 포함한다. 스캔 드라이버들(130)은 스캔-라인 인터커넥트들(110)에 기록 인에이블 전압들을 인가한다. 데이터 드라이버들(132)은 데이터 인터커넥트들(112)에 데이터 전압들을 인가한다.
[0046] 디스플레이 장치의 일부 구현들에서, 데이터 드라이버들(132)은 특히 이미지(104)의 휘도 레벨이 아날로그 방식으로 유도되어야 하는 경우에, 디스플레이 엘리먼트들의 어레이(150)에 아날로그 데이터 전압들을 제공하도록 구성된다. 아날로그 동작에서, 광 변조기들(102)은 다양한 중간 전압들이 데이터 인터커넥트들(112)을 통해 인가될 때, 셔터들(108)에서 다양한 중간 개방 상태들이 발생하고 이에 따라 이미지(104)에서 다양한 중간 조명 상태들 또는 휘도 레벨들이 발생하도록 설계된다. 다른 경우들에서, 데이터 드라이버들(132)은 데이터 인터커넥트들(112)에 2개, 3개 또는 4개의 디지털 전압 레벨들의 감소된 세트만을 인가하도록 구성된다. 이들 전압 레벨들은 디지털 방식으로, 셔터들(108) 각각에 개방 상태, 폐쇄 상태 또는 다른 개별 상태를 세팅하도록 설계된다.
[0047] 스캔 드라이버들(130) 및 데이터 드라이버들(132)은 디지털 제어기 회로(134)(또한 "제어기(134)"로 지칭됨)에 연결된다. 제어기는, 행들에 의해 및 이미지 프레임들에 의해 그룹핑된 (일부 구현들에서 미리 결정될 수 있는) 시퀀스들로 편성되는 데이터 드라이버들(132)에 데이터를 주로 직렬 방식으로 송신한다. 데이터 드라이버들(132)은 직렬-대-병렬(series to parallel) 데이터 컨버터들, 레벨 시프팅 및 일부 애플리케이션들에 대해서는 디지털-대-아날로그 전압 컨버터들을 포함할 수 있다.
[0048] 디스플레이 장치는, 공통 전압 소스들로 또한 지칭되는, 공통 드라이버들(138)의 세트를 선택적으로 포함한다. 일부 구현들에서, 공통 드라이버들(138)은 예를들어, 일련의 공통 인터커넥트들(114)에 전압을 인가함으로써, 디스플레이 엘리먼트들의 어레이(150) 내의 모든 디스플레이 엘리먼트들에 DC 공통 전위(potential)를 제공한다. 일부 다른 구현들에서, 제어기(134)로부터의 커맨드들에 따라, 공통 드라이버들(138)은 예를들어 디스플레이 엘리먼트들의 어레이(150)의 다수의 행들 및 열들의 모든 디스플레이 엘리먼트들의 동시적 작동을 구동 및/또는 개시시킬 수 있는 글로벌 작동 펄스들인, 전압 펄스들 또는 신호들을 디스플레이 엘리먼트들의 어레이(150)에 이슈(issue)한다.
[0049] 상이한 디스플레이 기능들을 위한 드라이버들(이를테면, 스캔 드라이버들(130), 데이터 드라이버들(132) 및 공통 드라이버들(138)) 모두는 제어기(134)에 의해 시간-동기화된다. 제어기로부터의 타이밍 커맨드들은 램프 드라이버들(148)을 통한 적색, 녹색 및 청색과 백색 램프들(각각, 140, 142, 144 및 146)의 조명, 디스플레이 엘리먼트들의 어레이(150) 내의 특정 행들의 기록-인에이블 및 시퀀싱, 데이터 드라이버들(132)로부터의 전압들의 출력, 및 디스플레이 엘리먼트 작동을 위해 제공하는 전압들의 출력을 조정한다. 일부 구현들에서, 램프들은 발광 다이오드들(LED들)이다.
[0050] 제어기(134)는 시퀀싱 또는 어드레싱 방식을 결정하는데, 이 시퀀싱 또는 어드레싱 방식에 의해, 셔터들(108) 각각은 새로운 이미지(104)에 적절한 조명 레벨들로 재-세팅될 수 있다. 새로운 이미지들(104)은 주기적 간격들로 세팅될 수 있다. 예를들어, 비디오 디스플레이들에 대해, 비디오의 프레임들 또는 컬러 이미지들(104)은 10 내지 300 헤르츠(Hz) 범위의 주파수들에서 리프레시된다(refreshed). 일부 구현들에서, 어레이(150)에 이미지 프레임의 세팅은, 교번하는 이미지 프레임들이 교번하는 일련의 컬러들, 예를들어 적색, 녹색 및 청색으로 조명되도록, 램프들(140, 142, 144 및 146)의 조명과 동기화된다. 각각의 개별 컬러에 대한 이미지 프레임들은 컬러 서브프레임으로 지칭된다. 필드 순차 컬러 방법으로서 지칭되는 이 방법에서, 컬러 서브프레임들이 20 Hz를 초과한 주파수들에서 교번되는 경우에, 인간의 뇌는 이미지가 광범위하고 연속적인 범위의 컬러들을 갖는다는 인식으로, 교번하는 프레임 이미지들을 평균화할 것이다. 대안적인 구현들에서, 원색들을 사용하는 4개 또는 그 초과의 램프들이, 적색, 녹색 및 청색 이외의 원색들을 사용하는 디스플레이 장치(100)에서 사용될 수 있다.
[0051] 디스플레이 장치(100)가 셔터들(108)을 개방 상태와 폐쇄 상태 사이에서 디지털 스위칭하도록 설계되는 일부 구현들에서, 제어기(134)는 이전에 설명된 바와 같이, 시분할 그레이 스케일의 방법에 의해 이미지를 형성한다. 일부 다른 구현들에서, 디스플레이 장치(100)는 픽셀 당 다수의 셔터들(108)의 사용을 통해 그레이 스케일을 제공할 수 있다.
[0052] 일부 구현들에서, 이미지 상태(104)에 대한 데이터는 또한 스캔 라인들로 지칭되는 개별 행들의 순차적인 어드레싱에 의해 제어기(134)에 의해 디스플레이 엘리먼트 어레이(150)에 로딩된다. 시퀀스의 각각의 행 또는 스캔 라인에 대해, 스캔 드라이버(130)는 어레이(150)의 해당 행에 대한 기록 인에이블 인터커넥트(110)에 기록-인에이블 전압을 인가하고, 후속하여 데이터 드라이버(132)는 선택된 행의 각각의 열에 대해, 원하는 셔터 상태들에 대응하는 데이터 전압들을 공급한다. 이 프로세스는 데이터가 어레이(150)의 모든 행들에 대해 로딩될 때까지 반복된다. 일부 구현들에서, 데이터 로딩을 위해 선택된 행들의 시퀀스는 선형적이어서, 어레이(150)의 최상부로부터 최하부로 진행한다. 일부 다른 구현들에서, 선택된 행들의 시퀀스는 시각적 아티팩트(visual artifact)들을 최소화하기 위해 의사-랜덤화된다. 그리고, 일부 다른 구현들에서, 시퀀싱은 블록들로 편성되며, 여기서 블록에 대해, 예를들어 시퀀스에서 어레이(150)의 매 5 번째 행만을 어드레싱함으로써, 이미지 상태(104)의 단지 특정한 부분(certain fraction)에 대한 데이터가 어레이(150)로 로딩된다.
[0053] 일부 구현들에서, 이미지 데이터를 어레이(150)에 로딩하기 위한 프로세스는 어레이(150)의 디스플레이 엘리먼트들을 작동하는 프로세스로부터 시간적으로 분리된다. 이들 구현들에서, 디스플레이 엘리먼트 어레이(150)는 어레이(150)의 각각의 디스플레이 엘리먼트에 대한 데이터 메모리 엘리먼트들을 포함할 수 있으며, 제어 매트릭스는 메모리 엘리먼트들에 저장되는 데이터에 따라 셔터들(108)의 동시 작동을 개시하기 위해, 공통 드라이버(138)로부터의 트리거 신호들을 전달하기 위한 글로벌 작동 인터커넥트(global actuation interconnect)를 포함할 수 있다.
[0054] 대안적인 구현들에서, 디스플레이 엘리먼트의 어레이(150) 및 디스플레이 엘리먼트들을 제어하는 제어 매트릭스는 직사각형 행들 및 열들이 아닌 구성들로 배열될 수 있다. 예를들어, 디스플레이 엘리먼트들은 6각형 어레이들 또는 곡선형 행들 및 열들로 배열될 수 있다. 일반적으로, 본원에 사용되는 용어 스캔-라인은 기록-인에이블 인터커넥트를 공유하는 임의의 복수의 디스플레이 엘리먼트들을 지칭할 것이다.
[0055] 호스트 프로세서(122)는 일반적으로 호스트의 동작들을 제어한다. 예를들어, 호스트 프로세서(122)는 휴대용 전자 디바이스를 제어하기 위한 범용 또는 특수 목적 프로세서일 수 있다. 호스트 디바이스(120) 내에 포함된 디스플레이 장치(128)에 관하여, 호스트 프로세서(122)는 이미지 데이터 뿐만 아니라 호스트에 대한 추가 데이터를 출력한다. 이러한 정보는 주변 광 또는 온도와 같은, 환경 센서들로부터의 데이터; 예를들어, 호스트의 전원에 남아있는 전력량 또는 호스트의 동작 모드를 비롯한, 호스트에 관한 정보; 이미지 데이터의 콘텐츠에 관한 정보; 이미지 데이터의 타입에 대한 정보; 및/또는 이미징 모드를 선택하는데 사용하기 위한 디스플레이 장치에 대한 명령들을 포함할 수 있다.
[0056] 사용자 입력 모듈(126)은 사용자의 개인 선호도들을 직접적으로 또는 호스트 프로세서(122)를 통해 제어기(134)에 전달한다. 일부 구현들에서, 사용자 입력 모듈(126)은, "더 짙은 컬러", "더 양호한 콘트라스트", "더 낮은 전력", "증가된 밝기", "스포츠", "라이브 액션" 또는 "애니메이션"과 같은 개인적 선호도들을 사용자가 프로그램하는 소프트웨어에 의해 제어된다. 일부 다른 구현들에서, 이들 선호도들은 스위치 또는 다이얼과 같은 하드웨어를 이용하여 호스트에 입력된다. 제어기(134)에 대한 복수의 데이터 입력들은 최적의 이미징 특성들에 대응하는 다양한 드라이버들(130, 132, 138 및 148)에 데이터를 제공할 것을 제어기에 지시한다.
[0057] 환경 센서 모듈(124)은 또한 호스트 디바이스(120)의 일부로서 포함될 수 있다. 환경 센서 모듈(124)은 온도 및 또는 주변 조명(lighting) 조건들과 같은 주변 환경에 대한 데이터를 수신한다. 센서 모듈(124)은 디바이스가 실내 또는 사무실 환경에서 동작하고 있는지, 밝은 대낮에 실외 환경에서 동작하고 있는지, 그리고 야간에 실외 환경에서 동작하고 있는지를 구별하도록 프로그래밍될 수 있다. 센서 모듈(124)은 이 정보를 디스플레이 제어기(134)에 통신하여, 제어기(134)는 주변 환경에 응답하여 보는 조건들을 최적화할 수 있다.
[0058] 도 2는 예시적인 셔터-기반 광 변조기(200)의 예시적인 사시도를 도시한다. 셔터-기반 광 변조기(200)는 도 1a의 직시형 MEMS-기반 디스플레이 장치(100)에 통합되기에 적합하다. 광 변조기(200)는 액추에이터(204)에 커플링되는 셔터(202)를 포함한다. 액추에이터(204)는 2개의 개별 컴플라이언트 전극 빔 액추에이터들(205)("액추에이터들(205)")로 형성될 수 있다. 셔터(202)는 일 측이 액추에이터들(205)에 커플링된다. 액추에이터들(205)은 기판(203)과 실질적으로 평행한 이동 평면에서 기판(203) 위에서 가로방향으로(traversely) 셔터(202)를 이동시킨다. 셔터(202)의 대향 측은 액추에이터(204)에 의해 가해지는 힘들에 대항하는 복원력을 제공하는 스프링(207)에 커플링된다.
[0059] 각각의 액추에이터(205)는 로드 앵커(anchor)(208)에 셔터(202)를 연결시키는 컴플라이언트 로드 빔(206)을 포함한다. 컴플라이언트 로드 빔들(206)과 함께 로드 앵커들(208)은 기계적 지지부들의 역할을 하여, 셔터(202)가 기판(203)에 근접하게 계속 부유되게 한다. 기판(203)은 광의 통과를 허용하기 위한 하나 이상의 어퍼처 홀들(211)을 포함한다. 로드 앵커들(208)은 기판(203)에 컴플라이언트 로드 빔들(206) 및 셔터(202)를 물리적으로 연결하고, 로드 빔들(206)을 바이어스 전압, 일부 경우들에서는, 접지에 전기적으로 연결한다.
[0060] 기판(203)이 실리콘과 같이 불투명한 경우에, 어퍼처 홀들(211)은 기판(203)을 관통하게 홀들의 어레이를 에칭함으로써 기판(203)내에 형성된다. 기판(203)이 유리 또는 플라스틱과 같이 투명한 경우에, 어퍼처 홀들(211)은 기판(203)상에 증착되는 광-차단 물질의 층에 형성된다. 어퍼처 홀들(211)은 일반적으로 원형, 타원형, 다각형, 나선형(serpentine) 또는 불규칙한 형상일 수 있다.
[0061] 각각의 액추에이터(204)는 또한, 각각의 로드 빔(206) 근처에 포지셔닝된 컴플라이언트 구동 빔(216)을 포함한다. 구동 빔들(216)은 일단에서, 구동 빔들(216) 사이에 공유되는 구동 빔 앵커(218)에 커플링된다. 각각의 구동 빔(216)의 타단은 이동이 자유롭다. 각각의 구동 빔(216)은, 로드 빔(206)의 앵커링된(anchored) 단부 및 구동 빔(216)의 자유 단부 근처에서 로드 빔(206)에 가장 근접하도록 만곡된다.
[0062] 동작시에, 광 변조기(200)를 통합한 디스플레이 장치는 구동 빔 앵커(218)를 통해 구동 빔들(216)에 전위(electric potential)를 인가한다. 제 2 전위가 로드 빔들(206)에 인가될 수 있다. 구동 빔들(216)과 로드 빔들(206) 사이의 결과적인 전위차는 로드 빔들(206)의 앵커링된 단부들을 향해 구동 빔들(216)의 자유 단부들을 끌어당기며, 구동 빔들(216)의 앵커링된 단부들을 향해 로드 빔들(206)의 셔터 단부들을 끌어당겨서, 그에 의해 구동 빔 앵커(218)를 향해 가로방향으로 셔터(202)를 구동시킨다. 컴플라이언트 로드 빔들(206)이 스프링들로서 작용하여, 빔들(206 및 216) 전위 양단의 전압이 제거될 때, 로드 빔들(206)은 셔터(202)를 그의 초기 포지션으로 다시 밀어, 로드 빔들(206)에 축적된(stored) 응력을 릴리스한다.
[0063] 광 변조기(200)와 같은 광 변조기는 전압들이 제거된 후에 셔터를 그의 정지 포지션으로 복귀시키기 위해, 스프링과 같은 수동 복원력을 통합한다. 다른 셔터 어셈블리들은, 개방 상태 또는 폐쇄 상태로 셔터를 이동시키기 위한 "개방" 및 "폐쇄" 전극들의 개별 세트들 및 "개방" 및 "폐쇄" 액추에이터들의 듀얼 세트를 통합할 수 있다.
[0064] 셔터들 및 어퍼처들의 어레이가, 적절한 휘도 레벨들로 이미지들, 많은 경우들에서는 움직이는 이미지들을 생성하기 위해 제어 매트릭스를 통해 제어될 수 있게 하는 다양한 방법들이 존재한다. 일부 경우들에서, 디스플레이의 주변부 상에서 드라이버 회로들에 연결되는 행 및 열 인터커넥트들의 수동 매트릭스 어레이에 의해 제어가 달성된다. 다른 경우들에서 디스플레이의 속도, 휘도 레벨 및/또는 전력 소모 성능을 개선하기 위해 어레이(소위 능동 매트릭스)의 각각의 픽셀 내에 스위칭 및/또는 데이터 저장 엘리먼트들을 포함시키는 것이 적절하다.
[0065] 도 3a는 제어 매트릭스(300)의 예시적인 개략도를 도시한다. 제어 매트릭스(300)는 도 1a의 MEMS-기반 디스플레이 장치(100)에 통합되는 광 변조기들을 제어하는데 적합하다. 도 3b는 도 3a의 제어 매트릭스(300)에 연결되는 셔터-기반 광 변조기들의 어레이(320)의 예시적인 사시도를 도시한다. 제어 매트릭스(300)는 픽셀들의 어레이(320)("어레이(320)")를 어드레싱할 수 있다. 각각의 픽셀(301)은 액추에이터(303)에 의해 제어되는, 도 2의 셔터 어셈블리(200)와 같은 탄성 셔터 어셈블리(302)를 포함할 수 있다. 각각의 픽셀은 또한 어퍼처들(324)을 포함하는 어퍼처층(322)을 포함할 수 있다.
[0066] 제어 매트릭스(300)는 셔터 어셈블리들(302)이 형성되는 기판(304)의 표면상에, 확산된 또는 박막-증착된 전기 회로로서 제조된다. 제어 매트릭스(300)는 제어 매트릭스(300)의 픽셀들(301)의 각각의 행에 대한 스캔-라인 인터커넥트(306) 및 제어 매트릭스(300)의 픽셀들(301)의 각각의 열에 대한 데이터-인터커넥트(308)를 포함한다. 각각의 스캔-라인 인터커넥트(306)는 기록-인에이블 전압 소스(307)를 픽셀들(301)의 대응하는 행의 픽셀들(301)에 전기적으로 연결한다. 각각의 데이터 인터커넥트(308)는 데이터 전압 소스(309)("Vd 소스")를 픽셀들의 대응하는 열의 픽셀들(301)에 전기적으로 연결한다. 제어 매트릭스(300)에서, Vd 소스(309)는 셔터 어셈블리들(302)의 작동을 위해 사용될 에너지의 대부분을 제공한다. 따라서, 데이터 전압 소스, 즉 Vd 소스(309)는 또한 작동 전압 소스로서 역할을 한다.
[0067] 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 픽셀들의 어레이(320)의 각각의 셔터 어셈블리(302)에 대해 또는 각각의 픽셀(301)에 대해, 제어 매트릭스(300)는 트랜지스터(310) 및 커패시터(312)를 포함한다. 각각의 트랜지스터(310)의 게이트는 픽셀(301)이 위치되는 어레이(320)의 행의 스캔-라인 인터커넥트(306)에 전기적으로 연결된다. 각각의 트랜지스터(310)의 소스는 그의 대응하는 데이터 인터커넥트(308)에 전기적으로 연결된다. 각각의 셔터 어셈블리(302)의 액추에이터들(303)은 2개의 전극들을 포함한다. 각각의 트랜지스터(310)의 드레인은 대응하는 커패시터(312)의 하나의 전극에 그리고 대응하는 액추에이터(303)의 전극들 중 하나의 전극에 병렬로 전기적으로 연결된다. 셔터 어셈블리(302)의 액추에이터(303)의 다른 전극 및 커패시터(312)의 다른 전극은 공통 또는 접지 전위에 연결된다. 대안적인 구현들에서, 트랜지스터들(310)은 반도체 다이오드들 및/또는 금속-절연체-금속 샌드위치 타입 스위칭 엘리먼트들로 교체될 수 있다.
[0068] 동작시, 이미지를 형성하기 위해, 제어 매트릭스(300)는 각각의 스캔-라인 인터커넥트(306)에 차례로 Vwe를 인가함으로써 어레이(320)의 각각의 행을 순차적으로 기록-인에이블 한다. 기록-인에이블된 행에 대해, 행의 픽셀들(301)의 트랜지스터들(310)의 게이트들에 대한 Vwe의 인가는 데이터 인터커넥트들(308) 및 트랜지스터들(310)을 통해 전류를 흐르게 하여, 셔터 어셈블리(302)의 액추에이터(303)에 전위를 인가한다. 행이 기록-인에이블되는 동안, 데이터 전압들 Vd은 데이터 인터커넥트들(308)에 선택적으로 인가된다. 아날로그 그레이 스케일을 제공하는 구현들에서, 각각의 데이터 인터커넥트(308)에 인가되는 데이터 전압은 기록-인에이블된 스캔-라인 인터커넥트(306) 및 데이터 인터커넥트(308)의 교차 지점에 위치되는 픽셀(301)의 원하는 밝기에 따라 변화된다. 디지털 제어 방식들을 제공하는 구현들에서, 데이터 전압은 상대적으로 낮은 크기 전압(즉, 접지에 가까운 전압)인 것으로 선택되거나 또는 Vat(작동 임계 전압)를 만족하거나 또는 이를 초과하도록 선택된다. 데이터 인터커넥트(308)에 대한 Vat의 인가에 응답하여, 대응하는 셔터 어셈블리에서의 액추에이터(303)가 작동하여, 그 셔터 어셈블리(302)의 셔터를 개방한다. 데이터 인터커넥트(308)에 인가되는 전압은 제어 매트릭스(300)가 행에 Vwe를 인가하는 것을 중단한 후에도 픽셀(301)의 커패시터(312)에 저장된 채로 유지된다. 따라서, 전압 Vwe는 셔터 어셈블리(302)가 작동하기에 충분히 긴 시간들 동안 행에서 대기하고 유지될 필요가 없으며; 이러한 작동은 기록-인에이블 전압이 행으로부터 제거된 이후에 계속될 수 있다. 커패시터들(312)은 또한 어레이(320) 내의 메모리 엘리먼트들로서 기능을 하여, 이미지 프레임의 조명을 위한 작동 명령들을 저장한다.
[0069] 어레이(320)의 제어 매트릭스(300) 뿐만 아니라 픽셀들(301)은 기판(304) 상에 형성된다. 어레이(320)는 어레이(320)의 개별 픽셀들(301)에 대한 어퍼처들(324)의 세트를 포함하는, 기판(304) 상에 배치된 어퍼처층(322)을 포함한다. 어퍼처들(324)은 각각의 픽셀에서 셔터 어셈블리들(302)과 정렬된다. 일부 구현들에서, 기판(304)은 유리 또는 플라스틱과 같은 투명 물질로 만들어진다. 일부 다른 구현들에서, 기판(304)은 불투명한 물질로 만들어지지만, 어퍼처들(324)을 형성하기 위해 기판(304)에서 홀들이 에칭된다.
[0070] 액추에이터(303)와 함께 셔터 어셈블리(302)는 쌍안정상태(bi-stable)로 만들어질 수 있다. 즉, 셔터들은 어느 한 포지션에 셔터들을 홀딩(holding)하는데 전력이 거의 요구되지 않거나 또는 전력이 전혀 요구되지 않는 적어도 2개의 평형 포지션들(이를테면, 개방 위치 또는 폐쇄 포지션)에 존재할 수 있다. 더 구체적으로, 셔터 어셈블리(302)는 기계적으로 쌍안정상태일 수 있다. 일단 셔터 어셈블리(302)의 셔터가 제위치에 세팅되면, 그 셔터의 포지션을 유지하기 위해 어떠한 전기적 에너지나 홀딩 전압(holding voltage)도 요구되지 않는다. 셔터 어셈블리(302)의 물리적 엘리먼트들에 대한 기계적 응력들은 셔터를 제자리에 홀딩할 수 있다.
[0071] 액추에이터(303)와 함께 셔터 어셈블리(302)는 또한 전기적으로 쌍안정상태로 만들어질 수 있다. 전기적으로 쌍안정상태인 셔터 어셈블리에서, 셔터 어셈블리의 작동 전압 미만의 다양한 전압들이 존재하는데, 이들 전압들은 (셔터가 개방 또는 폐쇄된 채) 폐쇄 액추에이터에 인가되는 경우, 심지어 대항력(opposing force)이 셔터에 대해 가해지는 경우에도, 액추에이터를 폐쇄 상태로 그리고 셔터를 제 위치에 홀딩한다. 대항력은 도 2에 도시된 셔터-기반 광 변조기(200)의 스프링(207)과 같은 스프링에 의해 가해질 수 있거나, 또한, 대항력은 "개방" 또는 "폐쇄" 액추에이터와 같은 대향 액추에이터에 의해 가해질 수 있다.
[0072] 광 변조기 어레이(320)는 픽셀 당 단일 MEMS 광 변조기를 갖는 것으로 도시된다. 다수의 MEMS 광 변조기들이 각각의 픽셀에 제공되어, 각각의 픽셀에서 오직 2진 "온(on)" 또는 "오프(off)" 광학 상태들보다 더 많은 상태들을 제공할 수 있는 다른 구현들이 가능하다. 픽셀에 다수의 MEMS 광 변조기들이 제공되는 경우 그리고 광 변조기들의 각각과 연관되는 어퍼처들(324)이 동일하지 않은 영역들을 갖는 경우, 특정 형태들의 코딩 영역 분할 그레이 스케일(coded area division gray scale)이 가능하다.
[0073] 도 4a 및 도 4b는 듀얼 액추에이터 셔터 어셈블리(400)의 예시적인 도면들을 도시한다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 듀얼 액추에이터 셔터 어셈블리(400)는 개방 상태에 있다. 도 4b는 폐쇄 상태의 듀얼 액추에이터 셔터 어셈블리(400)를 도시한다. 셔터 어셈블리(200)와 대조적으로, 셔터 어셈블리(400)는 셔터(406)의 양쪽에서 액추에이터들(402 및 404)을 포함한다. 각각의 액추에이터(402 및 404)는 독립적으로 제어된다. 제 1 액추에이터, 즉 셔터-개방 액추에이터(402)는 셔터(406)를 개방하는 역할을 한다. 제 2 대향 액추에이터, 즉 셔터-폐쇄 액추에이터(404)는 셔터(406)를 폐쇄하는 역할을 한다. 액추에이터들(402 및 404)의 양자 모두는 컴플라이언트 빔 전극 액추에이터들이다. 액추에이터들(402 및 404)은 어퍼처층(407)(이 어퍼처층(407) 위에 셔터가 부유됨)에 실질적으로 평행한 평면에서 셔터(406)를 구동함으로써 셔터(406)를 개폐한다. 셔터(406)는 액추에이터들(402 및 404)에 부착되는 앵커들(408)에 의해 어퍼처층(407) 위에서 짧은 거리를 두고 부유된다. 셔터(406)의 이동축을 따라 셔터(406)의 양쪽 단부들에 지지부들을 부착하면, 셔터(406)의 평면 외 이동을 감소시키며 실질적으로 기판에 평행한 평면으로 이동을 제한시킨다. 도 3a의 제어 매트릭스(300)와 유사하게, 셔터 어셈블리(400)와 함께 사용하기에 적합한 제어 매트릭스는 대향하는 셔터-개방 및 셔터-폐쇄 액추에이터들(402 및 404)의 각각에 대하여 하나의 트랜지스터 및 하나의 커패시터를 포함할 수 있다.
[0074] 셔터(406)는 광이 통과할 수 있는 2개의 셔터 어퍼처들(412)을 포함한다. 어퍼처층(407)은 3개의 어퍼처들(409)의 세트를 포함한다. 도 4a에서, 셔터 어셈블리(400)가 개방 상태에 있으며, 따라서 셔터-개방 액추에이터(402)가 작동되었으며, 셔터-폐쇄 액추에이터(404)가 자신의 릴렉스 포지션(relaxed position)에 있으며, 셔터 어퍼처들(412)의 중심라인들은 어퍼처층 어퍼처들(409) 중 2개의 어퍼처들의 중심라인들과 일치한다. 도 4b에서, 셔터 어셈블리(400)가 폐쇄 상태로 이동되었고, 따라서 셔터-개방 액추에이터(402)는 자신의 릴렉스 포지션에 있으며, 셔터-폐쇄 액추에이터(404)는 작동되었으며, 셔터(406)의 광 차단 부분들은 이제 (점선들로 도시되는) 어퍼처들(409)을 통한 광의 투과를 차단하는 포지션에 있게 된다.
[0075] 각각의 어퍼처는 자신의 주변부에서 적어도 하나의 에지를 갖는다. 예를들어, 직사각형 어퍼처들(409)은 4개의 에지들을 갖는다. 원형, 타원형, 계란형 또는 다른 만곡형 어퍼처들이 어퍼처층(407)에 형성되는 대안적인 구현들에서, 각각의 어퍼처는 단지 단일 에지만을 가질 수 있다. 일부 다른 구현들에서, 어퍼처들은 수학적인 의미에서 나뉘거나 또는 분리될 필요는 없지만, 대신에 연결될 수 있다. 다시 말해서, 어퍼처의 일부들 또는 성형된 섹션들이 각각의 셔터에 대해 대응성을 유지할 수 있는 한편, 이들 섹션들 중 여러 섹션들은 어퍼처의 단일 연속 둘레가 다수의 셔터들에 의해 공유되도록 연결될 수 있다.
[0076] 다양한 출구 각도들을 갖는 광이 개방 상태의 어퍼처들(412 및 409)을 통과하도록 하기 위해서, 어퍼처층(407)의 어퍼처들(409)의 폭 또는 크기보다 더 큰 셔터 어퍼처들(412)에 대한 대응 폭 또는 크기를 제공하는 것이 유리하다. 광이 폐쇄 상태에서 빠져나가는 것을 효과적으로 차단하기 위해 셔터(406)의 광 차단 부분들이 어퍼처들(409)과 오버랩(overlap)하는 것이 바람직하다. 도 4b는 셔터(406)의 광 차단 부분들의 에지와 어퍼처층(407)에 형성되는 어퍼처(409)의 하나의 에지 사이의 미리 정의될 수 있는 오버랩(416)을 도시한다.
[0077] 정전형 액추에이터들(402 및 404)은 그들의 전압-변위(voltage-displacement) 동작이 셔터 어셈블리(400)에 쌍안정 특성을 제공하도록 설계된다. 셔터-개방 및 셔터-폐쇄 액추에이터들의 각각에 대해 작동 전압 미만의 다양한 전압들이 존재하며, 이들 전압들은 (셔터가 개방되거나 폐쇄된 채로) 액추에이터가 폐쇄 상태에 있는 동안 인가되는 경우에, 심지어 작동 전압이 대향 액추에이터에 인가된 후에도, 액추에이터를 폐쇄 상태로 그리고 셔터를 제위치에 홀딩할 것이다. 이러한 대항력에 대해 셔터의 포지션을 유지하기 위해 필요한 최소 전압은 유지 전압 Vm으로 지칭된다.
[0078] 도 5는 셔터-기반 광 변조기들(셔터 어셈블리들)(502)을 통합한 디스플레이 장치(500)의 예시적인 단면도를 도시한다. 각각의 셔터 어셈블리(502)는 셔터(503) 및 앵커(505)를 통합한다. 앵커들(505)과 셔터들(503) 사이에 연결될 때, 표면위 짧은 거리에 셔터들(503)을 부유시키는 것을 돕는 컴플라이언트 빔 액추에이터들은 도시되지 않는다. 셔터 어셈블리들(502)은 플라스틱 또는 유리로 만들어진 기판과 같은 투명 기판(504)상에 배치된다. 기판(504) 상에 배치되는 후방-대면 반사 층(rear-facing reflective layer) 또는 반사막(506)은 셔터 어셈블리들(502)의 셔터들(503)의 폐쇄 포지션들 아래에 위치하는 복수의 표면 어퍼처들(508)을 정의한다. 반사막(506)은 디스플레이 장치(500)의 후방을 향해 표면 어퍼처들(508)을 통과하지 않는 광을 다시 반사시킨다. 반사막(506)은 스퍼터링, 증발, 이온 도금, 레이저 삭마(ablation) 또는 화학 기상 증착(CVD)을 포함하는 다수의 기상 증착 기술들에 의해 박막 형식으로 형성된 개재물(inclusion)들이 없는 미세 결정립(fine-grained) 금속 막일 수 있다. 일부 다른 구현들에서, 반사막(506)은 유전체 미러와 같은 미러로 형성될 수 있다. 유전체 미러는 높은 그리고 낮은 굴절률의 물질들 사이에서 교번하는 유전체 박막들의 스택으로서 제조될 수 있다. 반사막(506)으로부터 셔터들(503)을 분리하는 수직 갭(이 갭 내에서, 셔터는 자유롭게 움직임)은 0.5 내지 10 마이크론의 범위를 가진다. 수직 갭의 크기는 바람직하게는 도 4b에 도시된 오버랩(416)과 같은, 폐쇄 상태의 어퍼처들(508)의 에지와 셔터들(503)의 에지 사이의 측면 오버랩보다 작다.
[0079] 디스플레이 장치(500)는 평면형 광 가이드(516)로부터 기판(504)을 분리하는 선택적 밝기 강화막(514) 및/또는 선택적 확산기(512)를 포함한다. 광 가이드(516)는 투명한 물질, 즉 유리 또는 플라스틱 물질을 포함한다. 광 가이드(516)는 백라이트)를 형성하는 하나 이상의 광원들(518)에 의해 조명된다. 광원들(518)은 예를들어 백열 램프들, 형광 램프들, 레이저들 또는 발광 다이오드(LED)들일 수 있으나 이들에 제한되지 않는다. 반사기(519)는 램프(518)로부터의 광을 광 가이드(516)쪽으로 보내는 것을 돕는다. 전방-대면 반사막(front-facing reflective film)(520)은 백라이트(516) 뒤에 배치되어, 셔터 어셈블리들(502)을 향해 광을 반사시킨다. 셔터 어셈블리들(502) 중 하나를 통과하지 않는, 백라이트로부터의 광선(521)과 같은 광선들은 백라이트로 되돌아가서 막(520)으로부터 다시 반사될 것이다. 이러한 방식에서, 첫번째 통과시 이미지를 형성하기 위해 디스플레이 장치(500)를 벗어나지 못한 광은 재순환될 수 있어서 셔터 어셈블리들(502)의 어레이에서의 다른 개방 어퍼처들을 통한 투과에 이용가능하게 만들어진다. 이러한 광 재순환은 디스플레이의 조명 효율성을 증가시키는 것으로 증명되었다.
[0080] 광 가이드(516)는 램프(518)로부터의 광을 어퍼처들(508) 쪽으로 그리고 이에 따라 디스플레이의 전방 쪽으로 다시 보내는 기하학적 형태의 광 리디렉터(light redirector)들 또는 프리즘들(517)의 세트를 포함한다. 광 리디렉터들(517)은 번갈아 가며 삼각형 형상, 사다리꼴 형상, 또는 단면이 만곡된 형상일 수 있는 형상들을 갖는 광 가이드(516)의 플라스틱 몸체내에 몰딩될 수 있다. 프리즘들(517)의 밀도는 일반적으로 램프(518)로부터의 거리에 따라 증가한다.
[0081] 일부 구현들에서, 반사막(506)은 광 흡수 물질로 만들어질 수 있으며, 대안적인 구현들에서 셔터(503)의 표면들은 광 흡수 또는 광 반사 물질로 코팅될 수 있다. 일부 다른 구현들에서, 반사막(506)은 광 가이드(516)의 표면상에 직접 증착될 수 있다. 일부 구현들에서, 반사막(506)은 (예를들어, 아래에 설명되는 MEMS-다운 구성에서) 셔터들(503) 및 앵커들(505)과 동일한 기판상에 배치될 필요가 없다.
[0082] 일부 구현들에서, 광원들(518)은 상이한 컬러들 예를들어 적색, 녹색 및 청색 컬러들의 램프들을 포함할 수 있다. 컬러 이미지는 인간의 뇌가 상이한 컬러 이미지들을 단일 멀티-컬러 이미지로 평균화하기에 충분한 레이트로, 상이한 컬러들의 램프들로 이미지들을 순차적으로 조명함으로써 형성될 수 있다. 다양한 컬러-특정 이미지들이 셔터 어셈블리들(502)의 어레이를 사용하여 형성된다. 다른 구현에서, 광원(518)은 4개 이상의 상이한 컬러들을 갖는 램프들을 포함한다. 예를들어, 광원(518)은 적색, 녹색, 청색 및 백색 램프들 또는 적색, 녹색, 청색 및 황색 램프들을 가질 수 있다. 일부 다른 구현들에서, 광원(518)은 청록색(cyan), 자주색(magenta), 황색 및 백색 램프들, 적색, 녹색, 청색 및 백색 램프들을 포함할 수 있다. 일부 다른 구현들에서, 추가 램프들이 광원(518)에 포함될 수 있다. 예를들어, 5개의 컬러들을 이용하는 경우에, 광원(518)은 적색, 녹색, 청색, 청록색 및 황색 램프들을 포함할 수 있다. 일부 다른 구현들에서, 광원(518)은 백색, 오렌지색, 청색, 보라색 및 녹색 램프들 또는 백색, 청색, 황색, 적색 및 청록색 램프들을 포함할 수 있다. 6개의 컬러들을 이용하는 경우에, 광원(518)은 적색, 녹색, 청색, 청록색, 자주색 및 황색 램프들 또는 백색, 청록색, 자주색, 황색, 오렌지색 및 녹색 램프들을 포함할 수 있다.
[0083] 커버 플레이트(522)는 디스플레이 장치(500)의 전방을 형성한다. 커버 플레이트(522)의 후방 면은 콘트라스트를 높이기 위해 블랙 매트릭스(524)로 커버될 수 있다. 대안적인 구현들에서, 커버 플레이트는, 예를들어 셔터 어셈블리들(502) 중 서로 다른 어셈블리들에 대응하는 컬러 필터들, 예를들어 개별 적색, 녹색 및 청색 필터들을 포함한다. 커버 플레이트(522)는 셔터 어셈블리들(502)로부터 떨어진 미리 결정된 거리(일부 구현들에서 미리 결정될 수 있음)에서 지지되어, 갭(526)을 형성한다. 갭(526)은 기계적 지지부들 또는 스페이서들(527)에 의해 그리고/또는 커버 플레이트(522)를 기판(504)에 부착하는 접착 시일(seal)(528)에 의해 유지된다.
[0084] 접착 시일(528)은 유체(530)로 시일링된다. 유체(530)는 바람직하게는 약 10 센티푸아즈(centipoise) 미만의 점도들 및 바람직하게는 약 2.0 초과의 비유전율(relative dielectric constant) 및 약 104 V/cm 초과의 유전체 파괴 강도들로 가공된다. 유체(530)는 또한 윤활유로서 역할을 할 수 있다. 일부 구현들에서, 유체(530)는 높은 표면 웨팅 능력(high surface wetting capability)을 갖는 소수성 액체이다. 대안적인 구현들에서, 유체(530)는 기판(504)의 굴절률보다 크거나 작은 굴절률을 갖는다.
[0085] 기계적 광 변조기들을 통합한 디스플레이들은 수백개, 수천개 또는 일부 경우들에서 수백만개의 이동 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 일부 디바이스들에서, 엘리먼트의 모든 각각의 이동은 엘리먼트들 중 하나 이상의 엘리먼트를 디스에이블하기 위한 정지 마찰의 기회를 제공한다. 이러한 이동은 모든 부분들을 유체(또한 유체(530)로 지칭됨)에 담금으로써 그리고 MEMS 디스플레이 셀의 유체 공간 또는 갭 내에 (이를테면, 접착제로) 유체를 시일링함으로써 가능하게 된다. 유체(530)는 보통 장기간에 걸쳐 낮은 마찰 계수들, 낮은 점도 및 최소 저하 효과들을 갖는 유체이다. MEMS-기반 디스플레이 어셈블리가 유체(530)를 위한 액체를 포함할 때, 액체는 적어도 부분적으로 MEMS-기반 광 변조기의 이동 부분들 중 일부를 둘러싼다. 일부 구현들에서, 작동 전압들을 감소시키기 위해, 액체는 70 센티푸아즈 미만의 점도를 갖는다. 일부 다른 구현들에서, 액체는 10 센티푸아즈 미만의 점도를 갖는다. 70 센티푸아즈 미만의 점도들을 갖는 액체들은 낮은 분자량들: 4000 gram/mole 미만 또는 일부 경우들에서 400 gram/mole 미만의 물질들을 포함할 수 있다. 또한, 이러한 구현들에 대해 적합할 수 있는 유체들(530)은, 제한 없이, 탈이온수(de-ionized water), 메탄올, 에탄올 및 다른 알콜들, 파라핀들, 올레핀들, 에테르들, 실리콘 오일들, 플루오르화 실리콘 오일들 또는 다른 자연 또는 복합 용매들 또는 윤활유들을 포함한다. 유용한 유체들은 헥사메틸디실록산(hexamethyldisiloxane) 및 옥타메틸트리실록산(octamethyltrisiloxane)과 같은 폴리디메틸실록산(PDMS: polydimethylsiloxane)들, 또는 헥실펜타메틸디실록산(hexylpentamethyldisiloxane)과 같은 알킬 메틸 실록산(alkyl methyl siloxane)들일 수 있다. 유용한 유체들은 옥탄(octane) 또는 데칸(decane)과 같은 알칸(alkane)들일 수 있다. 유용한 유체들은 나이트로메탄(nitromethane)과 같은 나이트로알칸(nitroalkane)들일 수 있다. 유용한 유체들은 톨루엔(toluene) 또는 디에틸벤젠(diethylbenzene)과 같은 방향족 화합물들일 수 있다. 유용한 유체들은 부탄온(butanone) 또는 메틸 이소부틸 케톤(methyl isobutyl ketone)과 같은 케톤들일 수 있다. 유용한 유체들은 클로로벤젠(chlorobenzene)과 같은 클로로카본들일 수 있다. 유용한 유체들은 디클로로플루오로에탄(dichlorofluoroethane) 또는 클로로트리플루오로에틸렌(chlorotrifluoroethylene)과 같은 클로로플루오로카본(chlorofluorocarbon)들일 수 있다. 이들 디스플레이 어셈블리들에 대해 고려되는 다른 유체들은 부틸 아세테이트(butyl acetate) 및 디메틸포름아미드(dimethylformamide)를 포함한다. 이들 디스플레이들에 대한 또 다른 유용한 유체들은 하이드로플루오로 에테르(hydro fluoro ether)들, 퍼플루오로폴리에테르(perfluoropolyether)들, 하이드로 플로오로 폴리 에테르(hydro fluoro poly ether)들, 펜탄올(pentanol) 및 부탄올(butanol)을 포함한다. 예시적인 적합한 하이드로 플루오로 에테르(hydro fluoro ether)들은 에틸 나노플루오로부틸 에테르(ethyl nonafluorobutyl ether) 및 2-트리플루오로메틸-3-에톡시도데카플루오로헥산(2-trifluoromethyl-3-ethoxydodecafluorohexane)을 포함한다.
[0086] 시트 금속 또는 몰딩된 플라스틱 어셈블리 브라켓(532)은 커버 플레이트(522), 기판(504), 백라이트 및 에지들 주위를 함께 둘러싸는 다른 컴포넌트 부분들을 홀딩한다. 어셈블리 브라켓(532)은 나사(screw)들 또는 압입 탭(indent tab)들로 체결되어, 결합된 디스플레이 장치(500)에 강성을 부가한다. 일부 구현들에서, 광원(518)은 에폭시 폿팅 화합물(epoxy potting compound)에 의해 적소에 몰딩된다. 반사기들(536)은 광 가이드(516)의 에지들로부터 빠져나가는 광을 광 가이드(516)내로 다시 되돌아가는 것을 돕는다. 제어 신호들 뿐아니라 전력을 셔터 어셈블리들(502) 및 램프들(518)에 제공하는 전기 인터커넥트들은 도 5에 도시되지 않는다.
[0087] 일부 다른 구현들에서, 도 2a-도 2d에 도시된 바와 같은 롤러-기반 광 변조기(220), 광 탭(250), 또는 전기습윤-기반 광 변조 어레이(270)뿐만 아니라 다른 MEMS-기반 광 변조기들이 디스플레이 장치(500) 내의 셔터 어셈블리들(502)을 대신할 수 있다.
[0088] 디스플레이 장치(500)는 MEMS-업 구성으로 지칭되며, 여기서 MEMS-기반 광 변조기들은 기판(504)의 전방 표면, 즉 뷰어 쪽으로 향하는 표면상에 형성된다. 셔터 어셈블리들(502)은 반사막(506)의 최상부 바로 위에 구축된다. MEMS-다운 구성으로 지칭되는 대안적인 구현에서, 셔터 어셈블리들은 반사 어퍼처층이 형성되는 기판으로부터 분리된 기판상에 배치된다. 복수의 어퍼처들을 정의하는 반사 어퍼처층이 형성되는 기판은 본원에서 어퍼처 플레이트로 지칭된다. MEMS-다운 구성에서, MEMS-기반 광 변조기들을 보유하는 기판은 디스플레이 장치(500)에서 커버 플레이트(522)를 대신하며, MEMS-기반 광 변조기들이 최상부 기판의 후방 표면, 즉 뷰어와 등지며 광 가이드(516)를 향하는 표면상에 배치되도록 배향된다. 이로써, MEMS-기반 광 변조기들은 반사막(506)에 직접 대향 하면서 반사막(506)으로부터의 갭을 가로질러 포지셔닝된다. 갭은 MEMS 변조기들이 형성되는 기판 및 어퍼처 플레이트를 연결하는 일련의 스페이서 포스트(spacer post)들에 의해 유지될 수 있다. 일부 구현들에서, 스페이서들은 어레이의 각각의 픽셀 내에 또는 그 사이에 배치된다. MEMS 광 변조기들을 그들의 대응하는 어퍼처들로부터 분리하는 갭 또는 거리는 바람직하게는 10 마이크론보다 작거나, 오버랩(416)과 같은, 셔터들과 어퍼처들 사이의 오버랩 미만의 거리이다.
[0089] 도 6a-6e는, 예시적인 복합 셔터 어셈블리의 구성의 스테이지들의 단면도들을 도시한다. 도 6a는, 완성된 복합 셔터 어셈블리(600)의 예시적인 단면도를 도시한다. 셔터 어셈블리(600)는, 셔터(601), 2개의 컴플라이언트 빔들(602), 및 기판(603)과 어퍼처 층(606) 상에 구축된 앵커 구조물(604)을 포함한다. 복합 셔터 어셈블리(600)의 엘리먼트들은, 제 1 기계적 층(605), 전도체 층(607), 제 2 기계적 층(609) 및 캡슐화 유전체(611)를 포함한다. 기계적 층들(605 또는 609) 중 적어도 하나는 기계적 층들(605 또는 609) 중 하나 또는 둘 다가 셔터 어셈블리(600)에 대한 주요 로드 베어링 및 기계적 작동 부재로서 역할을 하기 때문에 0.15 마이크론을 초과하는 두께로 증착될 수 있지만, 일부 구현들에서는 기계적 층들(605 및 609)이 더 얇게 될 수 있다. 기계적 층들(605 및 609)에 대한 후보 물질들은, 제한없이, 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 니오븀(Nb), 네오디뮴(Nd), 또는 이들의 합금들과 같은 금속들; 알루미늄 산화물(Al2O3), 실리콘 산화물(SiO2), 탄탈륨 펜토사이드(Ta2O5) 또는 실리콘 질화물(SiN4)과 같은 유전체 물질들; 또는 다이아몬드-형 탄소, 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 갈륨 비소(GaAs), 카드뮴 텔루라이드(CdTe) 또는 이들의 합금들과 같은 반도체 물질들을 포함한다. 전도체 층(607)과 같은 층들 중 적어도 하나는, 작동 엘리먼트들 상으로 그리고 그로부터 전하를 운반하기 위해 전기 전도되어야 한다. 후보 물질들은, 제한없이, Al, Cu, Ni, Cr, Mo, Ti, Ta, Nb, Nd 또는 이들의 합금들, 또는 다이아몬드-형 탄소, Si, Ge, GaAs, CdTe 또는 이들의 합금들과 같은 반도체 물질들을 포함한다. 반도체 층들을 사용하는 일부 구현들에서, 반도체들은 인(P), 비소(As), 붕소(B) 또는 Al과 같은 불순물들로 도핑된다. 도 6a는, 유사한 두께들 및 기계적 특성들을 갖는 기계적 층들(605 및 609)이 전도체 층(607)의 양쪽 면상에 증착되는 복합 물질의 샌드위치 구성을 도시한다. 일부 구현들에서, 샌드위치 구조물은, 증착 이후 남아 있는 응력들 및/또는 온도 변화들에 의해 부과된 응력들이 셔터 어셈블리(600)의 벤딩(bending), 와핑(warping) 또는 다른 변형을 초래하게 작용하지 않도록 보장하는 것을 돕는다.
[0090] 일부 구현들에서, 셔터 어셈블리(600)의 외측이 전도체 층으로 형성되는 한편 셔터 어셈블리(600)의 내측이 기계적 층으로 형성되도록 복합 셔터 어셈블리(600)의 층들의 순서가 거꾸로 될 수 있다.
[0091] 셔터 어셈블리(600)는 캡슐화 유전체(611)를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 유전체 코팅들은 셔터(601), 앵커(604) 및 빔들(602)의 모든 노출된 바닥부, 최상부 및 측면 표면들이 균일하게 코팅되도록 컨포멀 형식(conformal fashion)으로 적용될 수 있다. 이러한 박막들은 열 산화에 의해 그리고/또는 Al2O3, 크롬(III) 산화물(Cr2O3), 티타늄 산화물(TiO2), 하프늄 산화물(HfO2), 바나듐 산화물(V2O5), 니오븀 산화물(Nb2O5), Ta2O5, SiO2, 또는 Si3N4와 같은 절연체의 컨포멀 CVD에 의해, 또는 원자층 증착을 통해 유사한 물질들을 증착시킴으로써 성장될 수 있다. 유전체 코팅층은 10 nm 내지 1 마이크론의 범위의 두께로 도포될 수 있다. 일부 구현들에서, 유전체 코팅을 측벽들상에 증착하기 위해, 스퍼터링 및 증발이 사용될 수 있다.
[0092] 도 6b-6e는 도 6a에 도시된 셔터 어셈블리(600)를 형성하기 위해 사용되는 예시적인 프로세스의 특정한 중간 제조 스테이지들의 결과들에 대한 예시적인 단면도들을 도시한다. 일부 구현들에서, 셔터 어셈블리(600)는 기존의 제어 매트릭스, 예를들어, 도 3a 및 3b에 도시된 제어 매트릭스들과 같은 박막 트랜지스터들의 능동 매트릭스 어레이의 최상부에 구축된다.
[0093] 도 6b는 셔터 어셈블리(600)를 형성하는 예시적인 프로세스의 제 1 스테이지의 결과들에 대한 단면도를 도시한다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 희생층(613)이 증착되어 패터닝된다. 일부 구현들에서, 희생층 물질로서 폴리이미드가 사용된다. 다른 후보 희생층 물질들은, 제한없이, 폴리아미드, 플루오로폴리머, 벤조시클로부텐, 폴리페닐퀴녹실렌, 페릴렌 또는 폴리노보넨과 같은 폴리머 물질들을 포함한다. 이러한 물질들은 거친 표면들을 평탄화하고 250 ℃를 초과하는 프로세싱 온도들에서 기계적 무결성을 유지하는 능력, 및 제거 동안 에칭 및/또는 열 분해의 용이성으로 인해 선택된다. 다른 구현들에서, 희생층(613)은 포토레지스트, 예를들어 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 에틸렌, 및 페놀 또는 노볼락 수지들로 형성된다. 일부 구현들에서 사용되는 대안적인 희생층 물질은 SiO2이고, SiO2는 SiO2의 제거에 사용되는 불화수소산 용액들에 대해 다른 전자 또는 구조 층들이 내성이 있는 한 우선적으로 제거될 수 있다. 하나의 이러한 적절한 내성 물질은 Si3N4이다. 다른 대안적인 희생층 물질은 Si이고, Si는 대부분의 금속들 및 Si3N4와 같이, Si의 제거에 사용되는 플루오린 플라즈마들 또는 크세논 디플루오린(XeF2)에 대해 전자 또는 구조 층들이 내성이 있는 한 우선적으로 제거될 수 있다. 또 다른 대안적인 희생층 물질은 Al이고, Al는 농축 수산화나트륨(NaOH) 용액들과 같은 강염기성 용액들에 대해 다른 전자 또는 구조 층들이 내성이 있는 한 우선적으로 제거될 수 있다. 적절한 물질들은 예를들어 Cr, Ni, Mo, Ta 및 Si를 포함한다. 또 다른 대안적인 희생층 물질은 Cu이고, Cu는 질산 또는 황산 용액들에 대해 다른 전자 또는 구조 층들이 내성이 있는 한 우선적으로 제거될 수 있다. 이러한 물질들은 예를들어 Cr, Ni 및 Si를 포함한다.
[0094] 다음으로, 희생층(613)은 패터닝되어 앵커 영역들(604)의 홀들 또는 비아들을 노출시킨다. 폴리이미드 또는 다른 비-광활성 물질들을 희생층 물질로 사용하는 구현들에서, 희생층 물질은 광활성제들을 포함하도록 포뮬레이트(formulate)되어, UV 포토마스크를 통해 노출된 영역들이 현상액으로 우선적으로 제거되도록 한다. 다른 물질들로 형성된 희생층들은, 포토레지스트의 추가층에 희생층(613)을 코팅하고, 포토레지스트를 포토패터닝하고, 마지막으로 포토레지스트를 에칭 마스크로서 사용함으로써, 패터닝될 수 있다. 희생층(613)은 대안적으로, 희생층(613)을 하드 마스크로 코팅함으로써 패터닝될 수 있고, 하드 마스크는, Cr과 같은 금속 또는 SiO2의 얇은 층일 수 있다. 그 다음, 포토패턴은 포토레지스트 및 습식 화학 에칭을 사용하여 하드 마스크로 전사된다. 하드 마스크로 현상되는 패턴은, 깊고 좁은 앵커 홀들을 희생층(613)에 전달하기 위해 사용될 수 있는 건식 화학, 이방성 또는 플라즈마 에칭 기술들에 내성이 있을 수 있다.
[0095] 앵커 영역들(604)이 희생층(613)에서 개방된 후, 노출되고 아래에 있는 전도성 표면(614)은, 임의의 표면 산화물층들을 제거하기 위해, 화학적으로 또는 플라즈마의 스퍼터링 효과들을 통해 에칭될 수 있다. 이러한 접촉 에칭 스테이지는 기저 전도성 표면(614)과 셔터 물질 사이의 옴 접촉을 개선시킬 수 있다. 희생층(613)의 패터닝 이후, 용제 세정 또는 산성 에칭의 사용을 통해 임의의 포토레지스트 층들 또는 하드 마스크들이 제거될 수 있다.
[0096] 다음으로, 도 6c에 도시된 바와 같이, 셔터 어셈블리(600)를 구축하기 위한 프로세스에서 셔터 물질들이 증착된다. 셔터 어셈블리(600)는 다수의 박막들, 즉 제 1 기계적 층(605), 전도체 층(607) 및 제 2 기계적 층(609)으로 구성된다. 일부 구현들에서, 제 1 기계적 층(605)은 비정질 실리콘(a-Si) 층이고, 전도체 층(607)은 Al이고, 제 2 기계적 층(609)은 a-Si이다. 제 1 기계적 층(605), 전도체 층(607) 및 제 2 기계적 층(609)은, 희생층(613)에 대해 물리적 저하(physical degradation)가 발생하는 온도 미만의 온도에서 증착된다. 예를들어, 폴리이미드는 약 400 ℃보다 높은 온도에서 분해된다. 따라서, 일부 구현들에서, 제 1 기계적 층(605), 전도체 층(607) 및 제 2 기계적 층(609)은 약 400 ℃보다 낮은 온도에서 증착되어, 희생층 물질로서 폴리이미드의 사용을 허용한다. 일부 구현들에서, 수소화 비정질 실리콘(a-Si:H)이 제 1 및 제 2 기계적 층들(605 및 609)에 대한 유용한 기계적 물질인데, 이는 수소화 비정질 실리콘이 약 250 내지 350 ℃의 범위의 온도들에서 플라즈마-강화 화학 기상 증착(PECVD)에 의해 실란 가스로부터 비교적 응력 없는 상태로, 약 0.15 내지 약 3 마이크론의 범위의 두께로 성장될 수 있기 때문이다. 이러한 구현들 중 일부에서, 포스핀 가스(PH3)가 도펀트로서 사용되어, a-Si는 약 1 옴-cm 미만의 저항률로 성장될 수 있다. 대안적인 구현들에서, 제 1 기계적 층(605)으로서 Si3N4, 실리콘-풍부(rich) Si3N4, 또는 SiO2 물질들의 증착을 위해 또는 다이아몬드-형 탄소, Ge, SiGe, CdTe, 또는 제 1 기계적 층(605)에 대한 다른 반도체 물질들의 증착을 위해 유사한 PECVD 기술이 사용될 수 있다. PECVD 증착 기술의 장점은, 증착이 매우 컨포멀할 수 있다는 점, 즉 다양한 기울어진 표면들 또는 좁은 비아 홀들의 내측 표면들을 코팅할 수 있다는 점이다. 비록 희생층 물질내로 절단되는 앵커 또는 비아 홀들이 거의 수직인 측벽들을 제공할지라도, PECVD 기술은 앵커의 최하부 및 최상부 수평 표면들 사이에서 실질적으로 연속적인 코팅을 제공할 수 있다.
[0097] PECVD 기술 외에, 제 1 및 제 2 기계적 층들(605 및 609)의 성장을 위해 이용가능한 대안적인 적절한 기술들은 RF 또는 DC 스퍼터링, 금속-유기 CVD, 증발, 전기도금 또는 무전해 도금을 포함한다.
[0098] 전도체 층(607)의 경우, 일부 구현들에서, 금속 박막, 예를들어 Al이 활용된다. 일부 다른 구현들에서, 대안적인 금속들, 예를들어 Cu, Ni, Mo, 또는 Ta가 선택될 수 있다. 이러한 전도성 물질을 포함시키는 것을 2가지 목적들을 만족시킨다. 이러한 전도성 물질은 셔터(601)의 전체 시트 저항을 감소시키고, 셔터(601)를 통한 가시광의 통과를 차단하는 것을 돕는데, 이는 셔터(601)의 일부 구현들에서 사용될 수 있는 a-Si가 약 2 마이크론 미만의 두께이면 어느 정도의 가시광을 투과시킬 수 있기 때문이다. 전도성 물질은 스퍼터링에 의해 또는 더 컨포멀한 방식으로 CVD 기술들, 전기도금 또는 무전해 도금에 의해 증착될 수 있다.
[0099] 도 6d는 셔터 어셈블리(600)의 형성에서 사용되는 프로세싱 스테이지들의 다음 세트에 대한 결과들을 도시한다. 제 1 기계적 층(605), 전도체 층(607) 및 제 2 기계적 층(609)은 포토마스크되고 에칭되는 한편, 희생층(613)은 여전히 기판(603) 상에 있다. 먼저, 포토레지스트 물질이 적용되고, 그 다음 포토마스크를 통해 노출되고, 그 다음 현상되어 에칭 마스크를 형성한다. 그 다음, 비정질 실리콘, Si3N4 및 SiO2가 플루오린-기반 플라즈마 케미스트리(fluorine-based plasma chemistry)들로 에칭될 수 있다. SiO2 기계적 층들은 또한 HF 습식 화학물질들을 사용하여 에칭될 수 있고; 전도체 층(607)의 임의의 금속들은 습식 화학물질들 또는 염소-기반 플라즈마 케미스트리들로 에칭될 수 있다.
[0100] 포토마스크를 통해 적용되는 패턴 형상들은 기계적 특성들, 예를들어 셔터 어셈블리(600)의 액추에이터 및 셔터(601)의 전압 응답, 컴플라이언스 및 강성도에 영향을 미칠 수 있다. 셔터 어셈블리(600)는 단면으로 도시된 컴플라이언트 빔들(602)을 포함한다. 각각의 컴플라이언트 빔(602)은 폭이 셔터 물질의 총 높이 또는 두께 미만이도록 성형된다. 일부 구현들에서, 빔 치수비는 약 1.4:1 이상으로 유지되고, 컴플라이언트 빔들(602)은 폭보다 높이 또는 두께가 더 크다.
[0101] 셔터 어셈블리(600)를 구축하기 위한 예시적인 제조 프로세스의 후속 스테이지들의 결과들은 도 6e에 도시된다. 희생층(613)이 제거되어, 앵커 포인트들에서를 제외하고 모든 이동 부분들은 기판(603)으로부터 자유롭게 한다. 일부 구현들에서, 폴리이미드 희생 물질들은 산소 플라즈마로 제거된다. 희생층(613)에 사용된 다른 폴리머 물질들은 또한 산소 플라즈마로 또는 일부 경우들에서는 열분해에 의해 제거될 수 있다. 일부 희생층 물질들(예를들어, SiO2)은 습식 화학 에칭에 의해 또는 기상 에칭에 의해 제거될 수 있다.
[0102] 그 결과들이 도 6a에 도시되는 최종 프로세스에서, 캡슐화 유전체(611)가 셔터 어셈블리(600)의 모든 노출된 표면들 상에 증착된다. 일부 구현들에서, 캡슐화 유전체(611)는 컨포멀 형식으로 적용되어, 셔터(601) 및 빔들(602)의 모든 최하부, 최상부 및 측면 표면들은 CVD를 사용하여 균일하게 코팅된다. 일부 다른 구현들에서는, 셔터(601)의 오직 최상부 및 측면 표면들만이 코팅된다. 일부 구현들에서, Al2O3가 캡슐화 유전체(611)를 위해 사용되고, 원자층 증착에 의해 약 10 내지 약 100 나노미터 범위의 두께로 증착된다.
[0103] 마지막으로, 셔터(601) 및 빔들(602)의 표면들에 마찰 방지 코팅들이 적용될 수 있다. 이러한 코팅들은 액추에이터의 2개의 독립적인 빔들 사이에 원치않는 점착성 또는 접착성을 방지한다. 적절한 코팅들은 탄소 막들(그라파이트 및 다이아몬드-형 둘 모두) 뿐만 아니라 플루오로폴리머들 및/또는 저 증기압 윤활제들, 뿐만 아니라 클로로실란들, 하이드로카본 클로로실란들, 플로오로카본 클로로실란들, 예를들어 메톡시-종단되는 실란들, 퍼플루오로네이티드, 아미노-실란들, 실록산들 및 카르복시산-기반 모노머들 및 종들을 포함한다. 이러한 코팅들은 분자 증기에의 노출에 의해 또는 CVD를 사용한 프리커서 화합물들의 분해에 의해 적용될 수 있다. 마찰 방지 코팅들은 또한 셔터 표면들의 화학적 변경에 의해, 예를들어, 절연 표면들의 불소화(fluoridation), 실란화(silanization), 실록시데이션(siloxidation), 또는 수소화(hydrogenation)에 의해 생성될 수 있다.
[0104] MEMS-기반 셔터 디스플레이들에 사용하기에 적절한 한 종류의 액추에이터들은 디스플레이 기판에 대해 또는 디스플레이 기판의 평면 내에서 횡단하는 셔터 이동을 제어하기 위한 컴플라이언트 액추에이터 빔들을 포함한다. 이러한 셔터 어셈블리들의 작동을 위해 사용되는 전압은 액추에이터 빔들이 더 컴플라이언트(compliant)하게 됨에 따라 감소된다. 작동된 이동의 제어는 또한 평면 내 이동이 평면 외 이동에 비해 선호되거나 촉진되도록 빔들이 성형되는 경우에 개선된다. 따라서, 일부 구현들에서, 컴플라이언트 액추에이터 빔들은 직사각형 단면을 가지며, 따라서 빔들은 폭보다 높이 또는 두께가 더 크다.
[0105] 특정 평면 내의 벤딩에 대한 긴 직사각형 빔의 강성도는, 제 3의 파워에 대한 그 평면내의 그 빔의 가장 얇은 치수에 따라 스케일링된다. 따라서, 평면 내 이동에 대한 작동 전압들을 감소시키기 위해, 컴플라이언트 빔들의 폭을 감소시키는 것이 유리하다. 그러나, 셔터 및 액추에이터 구조물들을 정의 및 제조하기 위해 통상적인 포토리소그래피 장비를 사용하는 경우, 빔들의 최소 폭은 옵틱스(optics)의 해상도로 제한될 수 있다. 그리고, 비록 좁은 피처들을 갖는 포토레지스트의 패턴들을 정의하기 위해 포토리소그래피 장비가 개발되었을지라도, 이러한 장비는 고가이고, 단일 노출로 패터닝이 달성될 수 있는 면적들이 제한된다. 유리 또는 다른 투명 기판들의 큰 패널들에 대한 경제적인 포토리소그래피를 위해, 패터닝 해상도 또는 최소 피처 크기는 통상적으로 수 마이크론으로 제한된다.
[0106] 도 7a-7d는 좁은 측벽 빔들을 갖는 예시적인 셔터 어셈블리(700)의 구성의 스테이지들의 등각투영도들을 도시한다. 이 대안적인 프로세스는 컴플라이언트 액추에이터 빔들(718 및 720) 및 컴플라이언트 스프링 빔(716)(총괄적으로 "측벽 빔들(716, 718 및 720)"로 지칭됨)을 산출하고, 이들 빔들은 대형 유리 패널들에 대한 통상적인 리소그래피 제한들보다 훨씬 아래의 폭을 갖는다. 도 7a-7d에 도시된 프로세스에서, 셔터 어셈블리(700)의 컴플라이언트 빔들은 희생 물질로 형성된 몰드 상에서 측벽 피처들로서 형성된다. 이 프로세스는 측벽 빔 프로세스로 지칭된다.
[0107] 측벽 빔들(716, 718 및 720)을 갖는 셔터 어셈블리(700)를 형성하는 프로세스는 도 7a에 도시된 바와 같이, 제 1 희생 물질(701)의 증착 및 패터닝으로 시작한다. 제 1 희생 물질(701)에 정의된 패턴은 개구부들 또는 비아들(702)을 만들고, 그 안에 셔터 어셈블리(700)에 대한 앵커들이 최종적으로 형성될 것이다. 제 1 희생 물질(701)의 증착 및 패터닝은 도 6a-6e와 관련하여 설명된 증착 및 패터닝에 대해 설명된 것들과 유사한 물질들 및 기술들을 사용하고 이들과 개념이 유사하다.
[0108] 측벽 빔들(716, 718 및 720)을 형성하는 프로세스는 제 2 희생 물질(705)의 증착 및 패터닝으로 계속된다. 도 7b는, 제 2 희생 물질(705)의 패터닝 이후 만들어지는 몰드(703)의 형상을 도시한다. 몰드(703)는 또한 이전에 정의된 비아들(702)을 갖는 제 1 희생 물질(701)을 포함한다. 도 7b의 몰드(703)는 2개의 개별수평 레벨들을 포함한다. 몰드(703)의 최하부 수평 레벨(708)은 제 1 희생 물질층(701)의 최상부 표면에 의해 설정되고, 제 2 희생 물질(705)이 에칭된 영역들에서 액세스가능하다. 몰드(703)의 최상부 수평 레벨(710)은 제 2 희생 물질(705)의 최상부 표면에 의해 설정된다. 도 7b에 도시된 몰드(703)는 또한 실질적으로 수직인 측벽들(709)을 포함한다. 제 1 및 제 2 희생 물질들(701 및 705)로서 사용하기 위한 물질들은 도 6a-6e의 희생층(613)에 대해 앞서 설명되었다.
[0109] 측벽 빔들(716, 718 및 720)을 형성하는 프로세스는, 도 7c에 도시된 바와 같이, 희생 몰드(703)의 노출된 표면들 모두 상에 셔터 물질의 증착 및 패터닝으로 계속된다. 셔터(712)를 형성하는데 사용하기에 적합한 물질들은 도 6a-6e의 제 1 기계적 층(605), 전도체 층(607) 및 제 2 기계적 층(609)에 대해 앞서 설명되었다. 셔터 물질은 약 2 마이크론 미만의 두께로 증착된다. 일부 구현들에서, 셔터 물질은 약 1.5 마이크론 미만의 두께를 갖도록 증착된다. 일부 다른 구현들에서, 셔터 물질은 약 1.0 마이크론 미만 및 약 0.10 마이크론만큼 얇은 두께를 갖도록 증착된다. 증착 이후, 셔터 물질(앞서 설명된 몇몇 물질들의 복합 물질일 수 있음)는 도 7c에 도시된 바와 같이 패터닝된다. 먼저, 포토레지스트가 셔터 물질 상에 증착된다. 그 다음, 포토레지스트가 패터닝된다. 포토레지스트로 현상된 패턴은 셔터 물질이 후속 에칭 스테이지 이후 셔터(712)의 영역들내에 뿐만 아니라 앵커(714)들에도 남아 있도록 설계된다.
[0110] 제조 프로세스는 이방성 에칭을 적용하여 도 7c에 도시된 구조물을 초래하는 것으로 계속된다. 셔터 물질의 이방성 에칭은, 기판(726) 또는 기판(726)에 근접한 전극에 전압 바이어스가 인가되면서 플라즈마 분위기에서 수행된다. (기판(726)의 표면에 수직인 전기장으로) 바이어스된 기판(726)은 기판(726)에 거의 수직인 각도로 기판(726)쪽으로의 이온들의 가속을 초래한다. 에칭 화학물질들과 커플링된 이러한 가속되는 이온들은 기판(726)에 평행한 방향들에 비해, 기판(726)의 평면에 수직인 방향에서 훨씬 더 빠른 에칭 레이트들을 초래한다. 그에 따라, 포토레지스트에 의해 보호되는 영역들에서의 셔터 물질의 언더컷-에칭(undercut-etching)이 실질적으로 제거된다. 가속된 이온들의 트랙에 실질적으로 평행한 몰드(703)의 수직 측벽들(709)을 따라, 셔터 물질은 또한 이방성 에칭으로부터 실질적으로 보호된다. 이러한 보호되는 측벽 셔터 물질은, 셔터(712)를 지지하기 위한 측벽 빔들(716, 718 및 720)을 형성한다. 최상부 수평 표면(710) 또는 최하부 수평 표면(708)과 같은 몰드(703)의 다른(포토레지스트로 보호되지 않는) 수평 표면들을 따라, 셔터 물질은 에칭에 의해 실질적으로 완전히 제거되었다.
[0111] 측벽 빔들(716, 718 및 720)을 형성하기 위해 사용되는 이방성 에칭은 기판(726) 또는 기판(726)에 매우 근접한 전극에 전기 바이어스가 인가되는 동안 RF 또는 DC 플라즈마 에칭 디바이스에서 실현될 수 있다. RF 플라즈마 에칭의 경우, 기판 홀더를 여기 회로의 접지 플레이트들로부터 분리시킴으로써 등가 자체-바이어스가 획득되어, 기판 전위가 플라즈마에서 플로팅되게 할 수 있다. 일부 구현들에서, 탄소 및 수소 둘 모두 및/또는 탄소 및 플루오린이 에칭 가스의 성분들인 트리플루오르메탄(CHF3), 퍼플루오로부텐(C4F8), 또는 클로로포름(CHCl3)과 같은 에칭 가스를 제공하는 것이 가능하다. 기판(726)의 전압 바이어싱을 통해 또한 달성되는 방향성 플라즈마와 커플링되는 경우, 유리된 탄소(C), 수소(H) 및/또는 플루오린(F) 원자들은 수직 측벽들(709)로 이동하여, 이들 수동 또는 보호 의사-폴리머 코팅을 구축할 수 있다. 이러한 의사-폴리머 코팅은 측벽 빔들(716, 718 및 720)을 에칭 또는 화학물질 공격으로부터 추가로 보호한다.
[0112] 측벽 빔들(716, 718 및 720)을 형성하는 프로세스는 제 1 희생 물질(701) 및 제 2 희생 물질(705)의 나머지의 제거를 포함한다. 결과가 도 7d에 도시된다. 희생 물질을 제거하는 프로세스는 도 6e에 대해 설명된 프로세스와 유사하다. 몰드(703)의 수직 측벽들(709) 상에 증착된 물질은 측벽 빔들(716, 718 및 720)로서 남는다. 측벽 빔(716)은 앵커들(714)을 셔터(712)에 기계적으로 연결시키는 스프링의 역할을 하고, 또한 컴플라이언트 빔들(718 및 720)로부터 형성되는 액추에이터에 의해 인가된 힘들에 대항하기 위한 수동 복원력을 제공한다. 앵커들(714)은 어퍼처 층(725)에 연결된다. 측벽 빔들(716, 718 및 720)은 높고 좁다. 몰드(703)의 표면으로부터 형성되는 측벽 빔들(716, 718 및 720)의 폭은 증착되는 셔터 물질의 두께와 유사하다. 일부 구현들에서, 측벽 빔(716)의 폭은 셔터(712)의 두께와 동일할 것이다. 일부 다른 구현들에서, 빔 폭은 셔터(712) 두께의 약 1/2일 것이다. 측벽 빔들(716, 718 및 720)의 높이는 제 2 희생 물질(705)의 두께에 의해 결정되거나, 달리 말하면 도 7b와 관련하여 설명된 패터닝 동작 동안 생성되는 몰드(703)의 깊이에 의해 결정된다. 증착된 셔터 물질의 두께가 약 2 마이크론 미만으로 선택되는 한, 도 7a-7d에 도시된 프로세스는 좁은 빔들의 생성에 매우 적합하다. 실제로, 많은 애플리케이션들의 경우, 0.1 내지 2.0 마이크론의 두께 범위가 매우 적합하다. 통상적인 포토리소그래피는 도 7a, 7b 및 7c에 도시된 패터닝된 피처들을 훨씬 더 큰 치수들로 제한하여, 예를들어 2 마이크론 또는 5 마이크론 만큼 큰 최소 분해 피처(minimum resolved feature)들을 가능하게 할 것이다.
[0113] 도 7d는 고에스펙트 비들의 단면들을 갖는 컴플라이언트 빔들을 산출하는 앞서 설명된 프로세스의 릴리스 동작 이후에 형성되는 셔터 어셈블리(700)의 등각투영도를 도시한다. 제 2 희생 물질(705)의 두께가 예를들어 셔터 물질의 두께보다 약 4배 초과 더 큰 한, 빔 높이 대 빔 폭의 결과적 비는 유사한 비, 즉, 약 4:1보다 큰 비로 생성될 것이다.
[0114] 앞서 예시되지 않았지만 도 7c로 이어지는 프로세스의 일부로서 포함되는 선택적인 스테이지는 측벽 빔 물질을 등방성 에칭하여 컴플라이언트 로드 빔들(720)을 컴플라이언트 드라이브 빔들(718)로부터 분리 또는 디커플링시키는 것을 수반한다. 예를들어, 포인트(724)의 셔터 물질은 등방성 에칭의 사용을 통해 측벽으로부터 제거되었다. 등방성 에칭은 에칭 레이트가 모든 방향에서 실질적으로 동일하여 포인트(724)와 같은 영역들의 측벽 물질이 더 이상 보호되지 않는 에칭이다. 등방성 에칭은 기판(726)에 바이어스 전압이 인가되지 않는 한 통상적인 플라즈마 에칭 장비에서 달성될 수 있다. 등방성 에칭은 또한 습식 화학 또는 기상 에칭 기술을 사용하여 달성될 수 있다. 이러한 선택적인 제 4 마스킹 및 에칭 스테이지 이전에, 측벽 빔 물질은 몰드(703)의 리세스 형상 피처(recessed feature)들 둘레 주위에서 본질적으로 연속적으로 존재한다. 제 4 마스크 및 에칭 스테이지는 측벽 물질을 분리 및 분할하여 개별 빔들(718 및 720)을 형성하기 위해 사용된다. 포인트(724)에서의 빔들(718 및 720)의 분리는 포토레지스트 디스펜스(dispense)의 제 4 프로세스 및 마스크를 통한 노출을 통해 달성된다. 이러한 경우 포토레지스트 패턴은, 분리 포인트(724)를 제외한 모든 포인트들에서 측벽 빔 물질을 등방성 에칭으로부터 보호하도록 설계된다.
[0115] 측벽 프로세스의 최종 스테이지로서, 캡슐화 유전체가 측벽 빔들(716, 718 및 720)의 외측 표면들 주위에 증착된다.
[0116] 몰드(703)의 수직 측벽들(709) 상에 증착되는 셔터 물질을 보호하고 실질적으로 균일한 단면의 측벽 빔들(716, 718 및 720)을 생성하기 위해, 일부 특정 프로세스 가이드라인들을 따를 수 있다. 예를들어, 도 7b에서, 측벽들(709)은 가능한 한 수직으로 형성될 수 있다. 수직 측벽들(709) 및/또는 노출된 표면들의 기울기들은 이방성 에칭에 취약하게 된다. 일부 구현들에서, 수직 측벽들(709)은 이방성 방식으로 제 2 희생 물질(705)의 패터닝과 같은, 도 7b의 패터닝 동작에 의해 생성될 수 있다. 제 2 희생 물질층(705)의 패터닝과 함께 하드 마스크 또는 추가적인 포토레지스트 코팅의 사용은, 포토레지스트의 과도한 마모를 완화시키면서, 제 2 희생 물질(705)의 이방성 에칭에서 공격적 플라즈마들 및/또는 높은 기판 바이어스의 사용을 허용한다. 수직 측벽들(709)은 또한 UV 노출 동안 포커스의 깊이를 신중하게 제어하고 레지스트의 최종 경화 동안 과도한 수축이 회피되는 한, 포토이미지 가능한 희생 물질들에서 생성될 수 있다.
[0117] 측벽 빔 프로세싱 동안 보조하는 다른 프로세스 가이드라인은 셔터 물질 증착의 컨포머티(conformality)와 관련된다. 몰드(703)의 표면들은 표면들의 배향이 수직이든 수평이든지 상관 없이 셔터 물질의 유사한 두께들로 커버될 수 있다. 이러한 컨포머티는, CVD에 의한 증착의 경우 달성될 수 있다. 특히, 하기 컨포멀 기술들, 즉 PECVD, 저압 화학 기상 증착(LPCVD), 및 원자 또는 자체-제한 층 증착(ALD)이 사용될 수 있다. 상기 CVD 기술들에서, 박막의 성장 레이트는, 소스 원자들의 방향성 플럭스에 표면을 노출시키는 것과 반대로, 표면 상의 반응 레이트들에 의해 제한될 수 있다. 일부 구현들에서, 수직 표면들 상에서 성장하는 물질의 두께는, 수평 표면들 상에서 성장하는 물질의 두께의 적어도 50%이다. 대안적으로, 셔터 물질들은 도금 이전에 표면들을 코팅하는 금속 시드 층이 제공된 후 무전해 도금 또는 전기도금에 의해 용액으로부터 컨포멀 증착될 수 있다.
[0118] 도 8a-도 8c는 제 1 팁-갭 조정 특징(TGAF)을 갖는 예시적인 셔터 어셈블리(800)의 다양한 도면들을 도시한다. 특히, 도 8a는 셔터 어셈블리(800)의 상면도를 도시하고, 도 8b는 제 1 TGAF의 단면도를 도시하며, 도 8c는 TGAF의 결과로서 팁-갭의 감소를 예시하는, 릴리스 이후에 셔터 어셈블리(800)의 상면도를 도시한다.
[0119] 도 8a는 제 1 TGAF(802)를 갖는 셔터 어셈블리(800)를 도시한다. 특히, 도 8a는 셔터 어셈블리(800)의 릴리스에 앞서지만 셔터 어셈블리(800)가 패터닝된 스테이지 이후인 제조 스테이지에서의 셔터 어셈블리(800)를 도시한다. 셔터 어셈블리(800)는 희생 몰드(804)에 의해서 지지된다. 희생 몰드(804)는 위에서 도 7b와 관련하여 논의된 제 2 희생 몰드(703)와 유사할 수 있다. 이로써, 희생 몰드(804)는 또한 도 7b에 또한 도시된 제 1 희생층(701) 및 제 2 희생 물질(705)과 유사한 둘 이상의 희생 물질 층들을 포함할 수 있다. 희생 몰드(804)는 좁은 구동 및 로드 빔들을 형성하기 위해 활용되는 실질적으로 수직인 측벽들을 갖는 상승된 몰드 메사들을 형성하도록 패터닝된다.
[0120] 희생 몰드(804)는 제 1 몰드 메사(806) 및 제 2 몰드 메사(808)로서 지칭되는 상승된 부분들을 포함한다. 길쭉한 루프형 구동 빔(807)이 제 1 몰드 메사(806)의 측벽들 상에 형성되는데 반해, 로드 빔(809), 셔터(810) 및 스프링 빔(812)은 제 2 몰드 메사(808)의 상단 표면 및 측벽들 상에 형성된다. 주변 빔(813)이 또한 로드 빔(809), 스프링 빔(812) 및 주변 빔(813) 사이의 제 2 몰드 메사(808)를 밀폐시키기 위해서 제공된다. 주변 빔(813)의 일 단부는 로드 앵커(822)에 커플링되는데 반해, 다른 단부는 스프링 엥커(824)에 커플링된다.
[0121] 제 1 몰드 메사(806)의 측벽들 상에 형성되는 루프형 구동 빔(807)은 제 1 부분(814), 제 2 부분(816), 및 제 1 부분(814)을 제 2 부분(816)에 연결하는 연결 부분(818)을 포함한다. 제 1 부분(814)은 로드 빔(809)에 인접한 구동 앵커(820)로부터 멀리 연장한다. 로드 빔(809)에 대해 제 1 부분(814) 뒤에 위치되는 제 2 부분(816)도 또한 구동 앵커(820)로부터 멀리 연장한다. 연결 부분(818)은 루프형 구동 빔(807)을 완성하기 위해서 제 1 부분(814)과 제 2 부분(816)을 연결하는 만곡된 부분이다.
[0122] 제 2 몰드 메사(808)의 측벽 상에 형성되는 로드 빔(809)은 로드 앵커(822)로부터 멀리 연장하고, 셔터(810)에 연결한다. 로드 빔(809)은 루프형 구동 빔(807)의 가까운 부근에 위치된다. 셔터(810)의 다른 단부는 스프링 앵커(824)로부터 멀리 연장하는 스프링 빔(812)에 연결된다.
[0123] 루프형 구동 빔(807)은 제 1 몰드 메사(806)에 의해 형성되는 공간의 경계를 완전히 밀폐시킨다. 마찬가지로, 주변 빔(813)의 통합은 로브 빔(809), 스프링 빔(812) 및 주변 빔(813)의 결합으로 하여금 함께 제 2 몰드 메사(808)에 의해 형성되는 공간의 경계를 완전히 밀폐시키도록 허용한다. 이는 몰드(703)의 어떤 부분도 완전히 밀폐시키지 않는 도 7c에 도시된 구동 빔(718)과 대조적이다. 대신에, 원하는 동작을 달성하기 위해서, 구동 빔(718)은 종단 영역(724)에서 앵커(714)로부터의 분리를 필요로 하는데, 이 모두는 도 7c에 도시되어 있다. 분리는 비용이 많이 들 수 있는 추가적인 포토리소그래피 프로세스에 의해서 통상 달성된다. 그러나, 도 8a의 셔터 어셈블리(800)는 자신의 원하는 동작을 수행하기 위해서 루프형 구동 빔(807)의 어떤 이러한 분리도 필요로 하지 않는다. 따라서, 셔터 어셈블리(800)의 특징들이 몰드(804)에 의해 형성되는 공간들의 경계들을 완전히 밀폐시키도록 하는 방식으로 셔터 어셈블리(800)를 제작함으로써, 추가적인 비용이 많이 드는 포토리소그래피 프로세스들이 회피된다.
[0124] 루프형 구동 빔(807) 및 로드 빔(809)은 앵커(826)를 형성하고, 그 앵커(826)는 작동될 경우 셔터 어셈블리(800)의 정상 동작 동안에, 루프형 구동 빔(807) 쪽으로 로드 빔(809)을 끌어당기는 정전기력들을 유도한다. 이는 셔터(810)로 하여금 기판에 실질적으로 평행하면서 루프형 구동 빔(807) 쪽으로 이동하게 한다. 액추에이터(826)가 릴렉스될 때, 스프링 빔(812)은 셔터(810)를 반대 방향으로 다시 끌어 당긴다.
[0125] 일부 구현들에서, 셔터 어셈블리(800)는 도 8a에 도시된 액추에이터(826) 외에도 제 2 액추에이터를 포함할 수 있다. 이러한 구현들에서는, 스프링 빔(812)을 대신하여 제 2 액추에이터가 제 1 액추에이터(826)가 셔터(810)를 끌어당기는 방향과 반대인 방향으로 셔터(810)를 끌어당기기 위해 활용될 수 있다. 제 2 액추에이터도 또한 로드 빔(809)이 셔터에 커플링되는 반대 측면 상에서 셔터(810)에 커플링되는 로드 빔과 루프형 구동 빔을 포함한다는 점에서, 제 2 액추에이터는 액추에이터(826)와 유사할 수 있다. 더욱이, 제 2 액추에이터의 루프형 구동 빔은 또한 루프형 구동 빔(807) 상에 도시된 TGAF(802)와 유사한 TGAF를 포함할 수 있다. 제 2 액추에이터의 루프형 구동 빔은 루프형 구동 빔(807)이 그 위에 형성되는 몰드 메사(806)와 유사한 몰드 메사 상에 형성될 수 있는데 반해, 제 2 액추에이터의 로드 빔은 제 1 몰드 메사(808)의 측벽들 상에 형성될 수 있다. 액추에이터(826)의 작동 및 릴렉스에이션과 공조하는 제 2 액추에이터의 적합한 작동 및 릴렉스에이션이 셔터(810)를 원하는 위치로 이동시키는데 사용될 수 있다.
[0126] 액추에이터(826)는 루프형 구동 빔(807) 및 로드 빔(809)에 걸쳐 작동 전압을 적용함으로써 작동된다. 셔터 어셈블리(800)를 효과적으로 동작시키는데 요구되는 작동 전압의 크기는, 부분적으로는, 로드 빔(809)과 루프형 구동 빔(807)의 팁 간의 거리(팁-갭으로도 알려짐)의 함수이다. 특히, 요구되는 작동 전압은 팁-갭의 감소에 따라 감소한다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 루프형 구동 빔(807)과 로드 빔(808) 간의 팁-갭은 제 1 팁-갭(TG1)에 의해 표시된다.
[0127] 루프형 구동 빔(807)의 제 2 부분(816)은 제 1 팁-갭(TG1)을 감소시키는데 활용되는 제1 TGAF(802)를 포함한다. 제 1 TGAF(802)는 제 1 몰드 메사(806)로부터 연장하는 다수의 프로젝션들(806a)의 측벽들 상에 형성되는 다수의 U-형상 빔 영역들을 포함한다. 더 상세하게는, TGAF(802)는 프로젝션들(806a) 사이에 위치된 좁은 채널들 내에 형성되는 일반적 U-형상 빔 영역들(816a) 및 가장 바깥쪽 프로젝션들(806a)의 외부 상에 형성되는 외부 빔 영역들(816b)을 포함한다. TGAF(802)의 일부 예시적인 치수들 및 프로젝션들(806a)과 외부 빔 영역들(816b) 사이의 좁은 채널들이 도 8b의 아래 논의에서 제공된다.
[0128] 도 8b는 도 8a에 도시된 제 1 TGAF(802)의 축 A-A을 따른 단면도를 도시한다. 단면도는 제 1 희생층(861)이 그 위에 증착되는 기판(860)을 도시한다. 기판(860) 및 제 1 희생층(861)은 도 7a 및 도 7b와 관련하여 위에서 논의된 기판(726) 및 제 1 희생층(701)과 유사할 수 있다. 도 8b는 또한 루프형 구동 빔(807)의 제 2 부분(816)의 외부 빔 영역들(816b), U-형상 빔 영역들(816a), 및 제 1 몰드 메사(806)의 프로젝션들(806a)의 단면들을 도시한다. 위에서 언급된 바와 같이, U-형상 빔 영역들(816a)은 프로젝션들(806a) 사이의 좁은 채널들 내의 프로젝션들(806a)의 측벽들 상에 형성되는데 반해, 외부 빔 영역들(816b)은 도 8a에 도시된 바와 같이 가장 바깥쪽 프로젝션들(806a)의 외부 상에 형성된다.
[0129] 인접한 프로젝션들(806a)의 대향 벽들 간의 갭들(du)은 비교적 좁아서, 그 프로젝션들(806a) 사이에 깊고 좁은 채널들을 유도한다. 그러한 지오메트리를 통해, 빔 물질이 프로젝션들(806a)의 측벽들 상에 증착될 때는, 증착 물질의 더 적은 증착 이온들이 이러한 깊고 좁은 채널들 내의 프로젝션들(806a)의 측벽들에 도달하여 이를 코팅한다. 그 결과로서, 이러한 채널들 내에서 U-형상 빔 영역들(816a)의 두께(t1)는 그 채널들의 외부에 그리고 루프형 구동 빔(807)의 제 2 부분(816)의 나머지 위에 형성되는 외부 빔 영역들(816b)의 두께(t2)보다 작다.
[0130] 더 얇은 U-형상 빔 영역들(816a)은, 그들의 지오메트리 및 두께의 변동들로 인해, 특정 양의 응력 또는 응력 기울기를 발생시킨다. 셔터 어셈블리(800)가 릴리스될 때, 즉, 희생 몰드(804)가 제거될 때, 이러한 응력 또는 응력 기울기는 일반적 U-형상 빔 영역들(816a)로 하여금 넓어지게 한다. 도 8c는 희생 몰드(804)로부터 릴리스된 이후의 셔터 어셈블리(800)를 도시한다. 제 1 TGAF(802)에서의 응력은 제 1 TGAF(802)로 하여금 넓어지게 한다. 이러한 넓어짐의 결과로서, 루프형 구동 빔(807)이 로드 빔(809) 쪽으로 더 가깝게 휘어져서, TG2로의 팁-갭의 감소를 유도한다. 비교를 위해, 릴리스 이전의 루프형 구동 빔(807)의 본래 위치는 점선들로 도시된다.
[0131] 일부 구현들에서, 팁-갭의 감소는 약 O.1 내지 2 마이크론, 또는 TGAF가 없는 경우 팁-갭의 약 50%이다. 팁-갭의 감소는 셔터 어셈블리(800)를 동작시키기 위해 액추에이터(826)에 의해 요구되는 작동 전압의 감소를 유도한다. 예를 들어, 3 마이크론으로부터 2 마이크론으로의 팁 갭의 감소는 약 25V로부터 약 15V로의 작동 전압의 감소(또는 약 50%까지의 감소)를 유도한다.
[0132] 일부 구현들에서, 제 1 TGAF(802)의 U-형상 빔 영역들(816a) 간의 채널 폭(dc로 도 8b에 표시됨)은 대략 3 내지 6 마이크론일 수 있다. 포토리소그래피 프로세스들이 개선됨에 따라, 이러한 채널 폭들은 더욱 감소할 수 있다. 일부 구현들에서, 기판에 평행한 평면 내에서 U-형상 빔 영역들(816a)의 길이(도 8a에서 L로 표시됨)는 대략 4 내지 8 마이크론일 수 있다.
[0133] 일부 구현들에서, 제 1 TGAF(802)의 U-형상 빔 영역들(816a)은 도 8a에 도시된 바와 같이 서로 인접하지 않을 수 있다. 대신에, U-형상 빔 영역들(816a)은 루프형 구동 빔(807)의 제 2 부분(816)의 길이에 걸쳐 분산될 수 있다. 일부 구현들에서, 이는 제 1 몰드 메사(806)로부터 연장하는 프로젝션들 사이를 대신하여 제 1 몰드 메사(806)의 본체로의 좁은 채널들을 형성함으로써 달성될 수 있다. 좁은 채널들 내에서 제 1 몰드 메사(806)의 측벽들 상에 증착되는 빔 물질은 루프형 구동 빔(807)의 제 2 부분(816)의 나머지보다 얇은 U-형상 빔 영역들을 형성한다. 이러한 구현들에서, 분산된 U-형상 빔 영역들의 결합된 액션은 루프형 구동 빔(807)으로 하여금 로드 빔(809) 쪽으로 휘어지게 한다. 이러한 구현들에서, U-형상 빔 영역들을 따라 제 2 부분(816)의 두께들은 루프형 구동 빔(807)의 제 2 부분(816)의 나머지의 두께보다 작을 것이다.
[0134] 도 8d는 제 1 TGAF(802)를 포함하는 다른 예시적인 셔터 어셈블리(850)의 상면도를 도시한다. 셔터 어셈블리(850)는 루프형 구동 빔(807)의 제 2 부분(816)에 통합되는 제 1 TGAF(802) 외에도 루프형 구동 빔(807)의 제 1 부분(814) 내의 일반적 U-형상 세그먼트(828)를 포함한다. 일부 구현들에서, U-형상 세그먼트(828)는 제 1 TGAF(802)의 단일 U-형상 빔 영역(816a)의 치수들보다 상대적으로 더 작은 치수들을 가질 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 제 1 TGAF(802)의 넓어짐은 루프형 구동 빔(807)으로 하여금 로드 빔(809) 쪽으로 휘어지게 한다. 루프형 구동 빔(807)의 휘어짐은 또한 제 1 부분(814)으로 하여금 로드 빔(809) 쪽으로 휘어지게 한다. U-형상 세그먼트(828)는 제 1 부분(814)으로 하여금 U-형상 세그먼트(828)에서 더 쉽게 휘어지게 허용한다. 이로써, U-형상 세그먼트(828)는 힌지로서 기능할 수 있는데, 그 힌지를 따라 제 1 부분(814)이 휘어질 수 있다. 따라서, 제 1 부분(814)이 더 쉽게 휘어지게 허용함으로써, U-형상 세그먼트(828)는 제 1 부분(814)의 강성도를 감소시킨다. 제 1 부분(814)의 이러한 감소된 강성도는 루프형 구동 빔(807)으로 하여금 로드 빔(809) 쪽으로 더욱더 휘어지게 허용할 수 있고, 따라서 팁 갭(TG2)을 더욱 감소시킨다. 일부 구현들에서, 제 1 부분(814)은 하나 초과의 U-형상 세그먼트(828)를 포함할 수 있다.
[0135] 도 9a-도 9h는 제 2 팁-갭 조정 특징(TGAF)(902)을 갖는 예시적인 셔터 어셈블리(900)의 다양한 도면들을 나타낸다. 특히, 도 9a는 셔터 어셈블리(900)의 상면도를 나타내고, 도 9b-도 9g는 몰드(904) 및 셔터 어셈블리(900)의 단면도들을 나타내고, 도 9h는 TGAF(902)로 인한 팁-갭의 감소를 예시하는, 릴리스 이후의 셔터 어셈블리(900)의 상면도를 나타낸다.
[0136] 도 8a와 마찬가지로, 도 9a는 희생 몰드(904)로부터 셔터 어셈블리(900)의 릴리스에 선행하는 제조 스테이지에서의 셔터 어셈블리(900)를 도시한다. 셔터 어셈블리(900)는 루프형 구동 빔(907) 및 로드 빔(909)을 포함하는 액추에이터(926)를 포함한다. 루프형 구동 빔(907)은 구동 앵커(920)에 커플링되고, 제 1 몰드 메사(906)를 둘러싼다. 루프형 구동 빔(907)은 제 1 부분(914), 제 2 부분(916) 및 연결 부분(918)을 포함한다. 로브 빔(909)은 로드 앵커(922)에 커플링되는 일 단부 및 셔터(910)에 커플링되는 다른 단부를 갖는다. 루프형 구동 빔(907) 및 로드 빔(909)은 TG3로 표시되는 팁-갭을 갖는다.
[0137] 몰드(904)는 또한 로드 빔(909), 스프링 빔(912) 및 주변 빔(913)이 그 위에 형성되는 측벽들을 갖는 제 2 몰드 메사(908)를 포함한다. 스프링 빔(912)은 셔터(910)에 커플링된 일 단부 및 스프링 앵커(924)에 커플링된 다른 단부를 갖는다. 셔터(910)는 제 2 몰드 메사(908)의 상단 표면 상에 형성된다. 주변 빔(913)은 로드 앵커(922)에 커플링되는 일 단부 및 스프링 앵커(924)에 커플링되는 다른 단부를 갖는다. 도 8a에 도시된 셔터 어셈블리(800)와 마찬가지로, 셔터 어셈블리(900)는 셔터 어셈블리(900)가 그 위에 제작되는 몰드 메사를 완전히 둘러싼다. 예를 들어, 루프형 구동 빔(907)은 제 1 몰드 메사(906)를 완전히 둘러싸고, 로드 빔(909), 스프링 빔(912) 및 주변 빔(913)의 결합은 제 2 몰드 메사(908)를 완전히 둘러싸서, 셔터 어셈블리(900)를 제작하는데 요구되는 포토리소그래피 단계들의 수를 감소시킨다.
[0138] 루프형 구동 빔(907)은 제 2 TGAF를 포함한다. 특히, 루프형 구동 빔(907)의 제 2 부분(916)은 제 2 부분(916)과 구동 앵커(920) 사이에 낮은 각도의 세그먼트(902)를 포함한다. 낮은 각도의 세그먼트(902)는 앵커(920) 부근에 있는 제 1 몰드 메사(906)의 부분(906a)(이후로는 "근부 메사 부분(906a)"으로서 지칭됨)을 부분적으로 둘러싼다. 낮은 각도의 세그먼트(902)는 제 2 부분(916)의 적어도 일부보다 더 얇게 되도록 구성된다. 낮은 각도의 세그먼트(902)와 제 2 부분(916)의 나머지 간의 두께의 이러한 변동은, 릴리스 이후에 루프형 구동 빔(907)의 팁이 로드 빔(909) 쪽으로 휘어져서 팁-갭(TG3)을 감소시키도록, 루프형 구동 빔(907) 내에 응력 또는 응력 기울기를 유도한다.
[0139] 일부 구현들에서, 더 얇은 작은 각도의 세그먼트(902)는 루프형 구동 빔(907)의 제 2 부분(916)의 나머지를 형성하는 빔 물질의 에칭과 비교해서 낮은 각도의 세그먼트(902)를 형성하는 빔 물질의 불균형적인 에칭의 결과이다. 낮은 각도의 세그먼트(902)는 부근 메사 부분(906a)의 측벽들 상에 형성된다. 이러한 근부 메사 부분(906a)은 제 1 몰드 메사(906)의 말단 메사 부분(906b)보다 영역에 있어 상대적으로 더 크다. 일부 구현들에서, 몰드 메사의 일부 부분들은 빔 물질의 증착 이전에 몰드를 경화시키는 프로세스 동안 수축한다. 부분이 수축하는 정도는, 부분적으로는, 그 부분의 영역의 함수이다. 예를 들어, 더 큰 영역을 갖는 부분들은 상대적으로 더 작은 영역을 갖는 부분들보다 더 수축할 수 있다. 따라서, 제 1 몰드 메사(906)의 경화 처리 동안에는, 말단 메사 부분(906b)보다 더 큰 영역을 갖는 근부 메사 부분(906a)이 말단 메사 부분(906b)보다 더 수축한다. 더욱이, 제 1 몰드 메사(906)가 밑에 있는 몰드층(도 9b-도 9d에 도시된 제 1 희생층(961))에 커플링되기 때문에, 제 1 몰드 메사(906)의 하단에서 몰드 물질이 수축할 능력은 제약된다. 따라서, 근부 메사 부분(906a)은 자신의 하단 표면에서보다는 자신의 상단 표면에서 더 수축한다. 이는 근부 메사 부분(906a)의 측벽들이 말단 메사 부분(906b)의 측벽들보다 기판에 대해 더 낮은 각도를 갖게 유도한다.
[0140] 도 9b-도 9g는 축 B-B 및 C-C(도 9a에 도시됨)를 따른 제 1 몰드 메사(906)의 단면도들을 도시한다. 특히, 도 9b, 도 9d 및 도 9f는 근부 메사 부분(906a)의 단면도들을 도시하고, 도 9c, 도 9e 및 도 9g는 말단 메사 부분(906b)의 단면도들을 도시한다. 도 9b 및 도 9c는, 몰드(904)가 패터닝 및 경화된 이후에, 근부 메사 부분(906a) 및 말단 메사 부분(906b)의 단면도들을 각각 도시한다. 말단 메사 부분(906b) 및 근부 메사 부분(906a)을 포함하는 제 1 몰드 메사(906)가 제 1 희생층(961) 및 기판(960) 위에 형성된다. 제 1 희생층(961)은 도 8b의 셔터 어셈블리(800)에 관해 위에서 논의된 제 1 희생층(861)과 유사할 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 근부 메사 부분(906a)은 말단 메사 부분(906b)보다 기판에 대해 더 낮은 각도를 형성한다. 이는 도 9b 및 도 9c에 도시되어 있는데, 여기서 근부 메사 부분(906a)의 측벽들은 말단 메사 부분(906b)의 측벽들에 의해 형성되는 각도와 비교해서 기판에 대해 더 낮은 각도를 형성한다. 이어서, 도 9d 및 도 9e에 도시된 바와 같이, 빔 물질(950)이 CVD 또는 PECVD와 같은 방법들을 사용하여 전체 제 1 몰드 메사(906) 위에 증착된다. 그 결과로서, 근부 메사 부분(906a) 및 말단 메사 부분(906b) 둘 모두의 측벽들 위에 빔 물질(950)이 증착된다. 빔 물질(950)의 증착 이후에, 빔 물질(950)은 루프형 구동 빔(907)을 형성하도록 패터닝된다. 통상, 이방성 에칭 프로세스가 빔 물질(950)을 패터닝하기 위해 사용된다. 예시적인 이방성 에칭 프로세스들은 도 7c와 관련하여 위에서 논의되었다. 이방성 에칭 프로세스는 기판에 실질적으로 수직하는 방향으로 빔 물질(950)을 에칭한다. 근부 메사 부분(906a)의 측벽을 따른 빔 물질(950)이 말단 메사 단부(906b)의 측벽을 따른 빔 물질(950)의 기판에 대한 각도(도 9e에 도시된 바와 같이)보다 기판에 대해 더 낮은 각도(도 9d에 도시된 바와 같이)로 있기 때문에, 근부 메사 부분(906a)을 따른 빔 물질이 더 큰 정도로 에칭될 것이다. 그 결과로서, 도 9f 및 도 9g에 도시된 바와 같이, 낮은 각도의 세그먼트(902)의 두께 및 근부 메사 부분(906a) 상에 형성된 제 1 부분(914)의 두께는 말단 메사 부분(906b) 위에 형성된 제 1 부분(914) 및 제 2 부분(916)의 두께보다 작다.
[0141] 도 9h는 몰드(904)로부터 릴리스된 이후의 셔터 어셈블리(900)를 나타낸다. 특히, 도 9h는 루프형 구동 빔(907)의 낮은 각도의 세그먼트(902)가 그 루프형 구동 빔(907)으로 하여금 로드 빔(909)에 얼마나 더 가깝게 휘어지는지를 도시한다. 이는 도 9a에 도시된 팁-갭(TG3)보다 작은 TG4의 팁-갭을 유도한다. 팁-갭의 이러한 감소는 액추에이터(926)를 작동시키는데 요구되는 작동 전압의 감소를 제공한다.
[0142] 일부 구현들에서, 근부 메사 부분(906a)은 도 9a에 도시된 비교적 정사각형 코너들과 반대로 만곡되거나 둥근 코너들을 가질 수 있다. 이는 루프형 구동 빔(907)의 제 2 부분(916)에서 만곡되거나 둥근 낮은 각도의 세그먼트를 유도할 것이다.
[0143] 일부 구현들에 있어서, 셔터 어셈블리(900)는 도 8d에 도시된 셔터 어셈블리(800)의 루프형 구동 빔(807)의 제 1 부분(814) 상의 U-형상 세그먼트(828)와 유사한 루프형 구동 빔(907)의 제 1 부분(914) 상의 일반적 U-형상 세그먼트를 또한 포함할 수 있다. 제 1 부분(914) 상의 U-형상 세그먼트는 제 1 부분(914)의 강성도를 감소시키고, 루프형 구동 빔(907)으로 하여금 로드 빔(909) 쪽으로 더욱더 휘어지게 허용하여 팁-갭을 더욱더 감소시킬 수 있다.
[0144] 일부 구현들에서, 셔터 어셈블리(900)의 스프링 빔(912)은 액추에이터(926)와 대향하는 제 2 액추에이터에 의해서 대체될 수 있다. 이러한 구현들에서, 셔터(910)는 액추에이터(926) 및 대향하는 제 2 액추에이터의 결합된 액션에 기초하여 개방 및 밀폐 위치들 사이에서 이동하도록 동작될 수 있다. 제 2 액추에이터는 또한 셔터(910)에 부착되는 로드 빔 및 루프형 구동 빔을 포함할 수 있다. 제 2 액추에이터의 루프형 구동 빔은 루프형 구동 빔(907)이 그 위에 형성되는 제 1 몰드 메사(906)와 유사한 몰드 메사 상에 형성될 수 있다. 더욱이, 제 2 액추에이터의 루프형 구동 빔은 도 9a에 도시된 제 2 TGAF(902)와 유사한 TGAF를 또한 포함할 수 있다.
[0145] 도 10a-도 10c는 제 3 팁-갭 조정 특징(TGAF)(1002)을 갖는 예시적인 셔터 어셈블리(1000)의 다양한 도면들을 도시한다. 특히, 도 10a는 셔터 어셈블리(1000)의 상면도를 도시하고, 도 10b는 제 3 TGAF(1002)의 등축도를 도시하며, 도 10c는 제 3 TGAF(1002)의 결과로서 팁-갭의 감소를 표시하는, 릴리스 이후의 셔터 어셈블리(1000)의 상면도를 도시한다.
[0146] 도 10a의 셔터 어셈블리(1000)는, 그 셔터 어셈블리(1000)가 몰드(1004)와 같은 몰드를 사용하여 측벽 빔 프로세스를 사용하여 또한 형성된다는 점에서, 도 8a 및 도 9a에 도시된 셔터 어셈블리들(800 및 900)과 유사하다. 도 10a는 셔터 어셈블리(1000)의 릴리스에 선행하는 제조 스테이지에서의 셔터 어셈블리(1000)를 도시한다. 즉, 도 10a는 셔터 또는 빔 물질이 몰드(1004) 위에 패터닝되어진 이후의 스테이지를 도시한다. 셔터 어셈블리(1000)는 액추에이터(1026)를 포함하고, 이서 그 액추에이터(1026)는 루프형 구동 빔(1007) 및 로드 빔(1009)을 포함한다. 루프형 구동 빔(1007)은 구동 앵커(1020)에 커플링되고, 제 1 몰드 메사(1006)를 둘러싼다. 루프형 구동 빔(1007)은 제 1 부분(1014), 제 2 부분(1016) 및 연결 부분(1018)을 포함한다. 로드 빔(1009)은 로드 앵커(1022)에 커플링된 일 단부 및 셔터(1010)에 커플링된 다른 단부를 갖는다. 루프형 구동 빔(1007) 및 로드 빔(1009)은 TG5에 의해 표시되는 팁-갭을 갖는다.
[0147] 몰드(1004)는 또한, 로드 빔(1009), 스프링 빔(1012) 및 주변 빔(1013)이 그 위에 형성되는 제 2 몰드 메사(1008)를 포함한다. 스프링 빔(1012)은 셔터(1010)에 커플링되는 일 단부 및 스프링 앵커(1024)에 커플링되는 다른 단부를 갖는다. 셔터(1010)는 제 2 몰드 메사(1008)의 상단 표면 상에 형성된다. 주변 빔(1013)은 로드 앵커(1022)에 커플링되는 일 단부 및 스프링 앵커(1024)에 커플링되는 다른 단부를 갖는다. 주변 빔(1013)은 도 8a 및 도 9a에 각각 도시되는 주변 빔들(813 및 913)과 동일한 목적을 제공한다. 특히, 주변 빔(1013)의 통합은 셔터 어셈블리로 하여금 제 2 몰드 메사(1008)를 완전히 밀폐하도록 허용하여, 추가적인 비용이 많이 드는 포토그래피 프로세스들을 사용함으로써 액추에이터 컴포넌트들의 분리에 대한 어떠한 요구도 회피한다.
[0148] 루프형 구동 빔(1007)은 제 3 TGAF(1002)를 포함한다. 특히, 루프형 구동 빔(1007)의 제 2 부분(1016)은 선반 구조(1002)를 포함한다. 선반 구조는 제 1 선반 엘리먼트(1002a) 및 제 2 선반 엘리먼트(1002b)를 포함한다. 아래에서 논의되는 바와 같이, 선반 엘리먼트들(1002a 및 1002b)은 임의의 양의 응력 또는 응력 기울기를 가질 수 있다. 일부 구현들에서는, 응력은 대략 +/- 100 MPa 내지 대략 +/- 200 MPa의 범위에 있을 수 있다. 일부 구현들에서, 응력 기울기는 대략 +/- 400 MPa/마이크론일 수 있다. 이러한 응력 또는 응력 기울기는 로드 빔(1008) 쪽으로 루프형 구동 빔(1007)의 휘어짐에 기여한다. 이러한 휘어짐은 루프형 구동 빔(1007) 및 로드 빔(1008) 간의 팁-갭이 감소하게 하고, 이는 그로 인해서 셔터 어셈블리(1000)를 동작시키는데 요구되는 작동 전압의 감소를 유도한다.
[0149] 도 10b는 선반 구조(1002)의 등축도를 도시한다. 루프형 구동 빔(1007)의 제 2 섹션(1016)은 제 1 몰드 섹션(1006)의 측벽 상에 형성된다. 제 1 선반 엘리먼트(1002a) 및 제 2 선반 엘리먼트(1002b) 둘 모두는 셔터 어셈블리(1000)가 그 위에 제작되는 기판과 실질적으로 수평하거나 평행한 실질적으로 평탄한 구조들이다. 제 1 선반 엘리먼트(1002a)는 제 2 섹션(1016)의 수직 표면의 베이스에 위치되는데 반해, 제 2 선반 엘리먼트(1002b)는 제 2 섹션(1016)의 수직 표면의 상단에 위치된다. 선반 구조(1002)는 몰드(904) 위에 증착되는 셔터 및 빔 물질의 패터닝 동안에 형성될 수 있다.
[0150] 일부 제조 프로세스들에서, 밑에 있는 기판에 실질적으로 평행한 표면 상에 증착되는 물질은 표면의 면 내에서 기계적 응력 또는 응력 기울기를 발생시킬 수 있다. 따라서, 셔터 어셈블리(1002)가 그 위에 제작되는 기판에 실질적으로 평행한 제 1 및 제 2 선반 엘리먼트들(1002a 및 1002b)은 그들의 증착 동안에 응력 또는 응력 기울기를 발생시킬 수 있다. 이러한 응력 또는 응력 기울기는, 셔터 어셈블리(1000)의 릴리스 시에, 기판에 평행한 방향으로 선반 엘리먼트들(1002a 및 1002b)의 확장을 야기할 수 있다. 선반 엘리먼트들(1002a 및 1002b)의 이러한 확장은 루프형 구동 빔(1007)의 휘어짐을 야기할 수 있어서, 팁(1018)을 로드 빔(1009)에 더 가깝게 되도록 한다.
[0151] 도 10c는 셔터 어셈블리가 릴리스된 이후에 도 10a의 셔터 어셈블리(1000)의 상면도를 도시한다. 즉, 제 1 몰드 메사(1006) 및 제 2 몰드 메사(1008)를 포함하는 몰드(1004)가 제거된다. 셔터 어셈블리(1000)가 릴리스된 이후에, 선반 구조(1002)에서의 응력 또는 응력 기울기들은 루프형 구동 빔(1007)을 로드 빔(1009) 쪽으로 휘게 할 수 있다. 루프형 구동 빔(1007)의 휘어짐으로 인해, 팁-갭은 TG6에 의해 표시된 것처럼 감소된다. 도 10c에 도시된 바와 같이, TG6은 어떤 팁-갭 조정도 없을 경우 루프형 구동 빔이 가질 TG5 팁-갭보다 작다.
[0152] 일부 구현들에서, 루프형 구동 빔(1007)의 제 2 부분(1016)은 두 개의 선반 엘리먼트들 대신에 단지 하나의 선반 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 일부 다른 구현들에서, 루프형 구동 빔(1007)의 제 2 부분(1016)은 둘 초과의 선반 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 루프형 구동 빔(1007)의 제 2 부분(1016)은 하나 초과의 선반 구조들(1002)을 포함할 수 있는데, 그 선반 구조들 각각은 하나 이상의 선반 엘리먼트들을 갖는다.
[0153] 일부 구현들에서, 셔터 어셈블리(1000)는 또한 도 8d에 도시된 셔터 어셈블리(800)의 루프형 구동 빔(807)의 제 1 부분(814) 상의 U-형상 세그먼트(828)와 유사한 루프형 구동 빔(1007)의 제 1 부분(1014) 상의 일반적 U-형상 세그먼트를 포함할 수 있다. 제 1 부분(1014)의 U-형상 세그먼트는 제 1 부분(1014)의 강성도를 감소시키고, 루프형 구동 빔(1007)으로 하여금 로드 빔(1009) 쪽으로 더욱더 휘도록 허용하여, 팁-갭(TG6)을 더욱더 감소시킬 수 있다.
[0154] 일부 구현들에서, 셔터 어셈블리(1000)의 스프링 빔(1012)은 액추에이터(1026)에 대향하는 제 2 액추에이터에 의해서 대체될 수 있다. 이러한 구현들에서, 셔터(1010)는 액추에이터(1026) 및 대향하는 제 2 액추에이터의 결합된 액션에 기초하여 개방 및 밀폐 위치들 사이에서 이동하도록 동작될 수 있다. 제 2 액추에이터는 또한 셔터(1010)에 부착되는 로드 빔 및 루프형 구동 빔을 포함할 수 있다. 제 2 액추에이터의 루프형 구동 빔은 루프형 구동 빔(1007)이 그 위에 형성되는 제 1 몰드 메사(1006)와 유사한 몰드 메사 상에 형성될 수 있다. 더욱이, 제 2 액추에이터의 루프형 구동 빔은 도 10a에 도시된 제 3 TGAF(1002)와 유사한 TGAF를 또한 포함할 수 있다.
[0155] 일부 구현들에서, 셔터 어셈블리의 구동 빔은 제 1 TGAF(802)(도 8a에 도시된 바와 같은), 제 2 TGAF(902)(도 9a에 도시된 바와 같은), 제 3 TGAF(1002)(도 10a에 도시된 바와 같은) 및 U-형상 세그먼트(828)(도 8d에 도시된 바와 같은) 중 둘 이상의 결합을 포함할 수 있다.
[0156] 도 11은 팁-갭 조정 특징을 갖는 셔터 어셈블리를 형성하기 위한 예시적인 프로세스(1100)의 흐름도를 도시한다. 특히, 프로세스(1100)는 기판 위에 몰드를 형성하는 단계(스테이지 1102), 몰드의 표면 위에 광 변조기를 형성하는 단계(스테이지 1104), 몰드의 제 1 측벽 상에서 광 변조기에 커플링되는 로드 빔을 형성하는 단계(스테이지 1106), 제 1 측벽에 마주하는 몰드의 제 2 측벽 상에 루프형 구동 빔의 제 1 부분을 형성하는 단계(스테이지 1108), 및 제 1 측벽에 등지는 제 3 측벽 상에 구동 빔의 제 2 부분을 형성하여, 제 2 부분의 두께가 그 제 2 부분의 길이를 따라 변하는 단계(스테이지 1110)를 포함한다.
[0157] 프로세스(1100)는 기판 상에 몰드를 형성하는 단계(스테이지 1102)로 시작한다. 기판 상에 몰드를 형성하는 단계는 기판 위에 희생 물질을 증착하고 패터닝하는 단계를 포함한다. 이러한 프로세스 스테이지(스테이지 1102)의 일 예가 도 8a 및 도 8b에 대해 위에서 논의되었고, 그 도면들에서는 희생 물질의 층들이 기판(860) 위에 증착된다. 희생 물질의 층이 이어서 제 1 몰드 메사(806) 및 제 2 몰드 메사(808)를 형성하도록 패터닝된다. 이러한 프로세스 스테이지(스테이지 1102)의 다른 예가 도 9a 및 도 9b에 관련하여 위에서 논의되었고, 그 도면들에서는 희생 물질들의 층들이 기판(960) 위에 증착된다. 희생 물질의 층들이 이어서 제 1 몰드 메사(906) 및 제 2 몰드 메사(908)를 형성하도록 패터닝된다.
[0158] 프로세스(1100)는 또한 몰드 위에 광 변조기를 형성하는 단계(스테이지 1104)를 포함한다. 몰드 위에 형성되는 광 변조기의 예는 도 8a에 도시되어 있고, 그 도면에서는 셔터(810)가 제 2 몰드 메사(808)의 상단 표면 위에 형성된다. 프로세스(1100)는 또한 몰드의 제 1 측벽 상에서 광 변조기에 커플링되는 로드 빔을 형성하는 단계(스테이지 1106)를 포함한다. 이는 예를 들어 위에서 논의된 도 8a에 도시되어 있다. 더 상세하게는, 도 8a는 제 2 몰드 메사(808)의 측벽 상에 형성되는 로드 빔(809)을 도시한다. 로드 빔은 또한 셔터(810)에 커플링된다. 몰드 위에 형성되는 광 변조기(스테이지 1104) 및 제 1 측벽 상에 형성되는 로드 빔(스테이지 1106)의 다른 예가 도 9a에 관련하여 위에서 논의되었다. 도 9a에 도시된 바와 같이, 셔터(910) 및 로드 빔(909)이 제 2 몰드 메사(908)의 상단 표면 및 측벽들 위에 각각 형성된다. 도 9a는 또한 로드 빔(909)이 셔터(910)에 커플링되는 것을 도시한다.
[0159] 더욱이, 프로세스(1100)는 제 1 측벽에 마주하는 몰드의 제 2 측벽 상에 구동 빔의 제 1 부분을 형성하는 단계(스테이지 1108)를 포함한다. 이러한 프로세스 스테이지(스테이지 1108)의 예들이 도 8a 및 도 9a에 도시되어 있다. 도 8a에서, 루프형 구동 빔(807)의 제 1 부분(814)은 제 1 몰드 메사(806)의 측벽 상에 형성된다. 제 1 부분(814)이 형성되는 측벽은 로드 빔(809)이 형성되는 측벽에 마주한다. 마찬가지로, 도 9a는 로드 빔(909)이 형성되는 측벽에 마주하는 제 1 몰드 메사(906)의 측벽 상에 형성되는 루프형 구동 빔(907)의 제 1 부분(914)을 도시한다.
[0160] 마지막으로, 프로세스(1100)는 제 1 측벽에 등지는 제 3 측벽 상에 구동 빔의 제 2 부분을 형성하여서, 제 2 부분의 두께가 그 제 2 부분의 길이를 따라 변하는 단계(스테이지 1110)를 포함한다. 이러한 프로세싱 스테이지(스테이지 1110)의 예가 도 8a에 도시되어 있다. 더 상세하게, 도 8a는 로드 빔(809)이 형성되는 제 2 몰드 메사(808) 상의 측벽에 등지는 제 1 몰드 메사(806)의 측벽 상에 형성되는 루프형 구동 빔(807)의 제 2 부분(816)을 도시한다. 더욱이, 루프형 구동 빔(807)의 제 2 부분(816)은 제 1 TGAF(802)를 포함하고, 여기서 루프형 구동 빔(807)의 두께는 루프형 구동 빔(807)의 제 2 부분(816)의 나머지의 두께보다 작다. 도 8a에 관련해 위에서 논의된 바와 같이, TGAF(802)는 제 1 몰드 메사(806)로부터 연장하는 다수의 프로젝션들(806a)의 측벽들 위에 형성되는 U-형상 빔 영역들(816a)을 포함하고, 그 프로젝션들은 그들 사이에 좁은 채널들을 갖는다. 이러한 좁은 채널들 내에 형성되는 U-형상 빔 영역들(816a)은 도 8b에 도시된 바와 같이 루프형 구동 빔(807)의 제 2 부분(816)의 나머지보다 얇다. 이러한 프로세싱 스테이지(스테이지 1110)의 다른 예가 도 9a에 도시되어 있고, 그 도면에서는 루프형 구동 빔(907)의 제 2 부분(916)이 로드 빔(909)이 형성되는 제 2 몰드 메사(908) 상의 측벽에 등지는 제 1 몰드 메사(906)의 측벽 상에 형성된다. 더욱이, 루프형 구동 빔(907)의 제 2 부분(916)은 그 제 2 부분(916)의 나머지보다 얇은 낮은 각도의 세그먼트(902)를 포함한다. 도 9a에 관련하여 위에서 논의된 바와 같이, 낮은 각도의 세그먼트(902)는 제 1 몰드 메사(906)의 근부 메사 부분(906a) 위에 형성된다. 근부 메사 부분(906a)의 측벽들이 경화될 때는, 빔 물질의 증착 이전에, 이러한 측벽들이 도 9b 및 도 9c에 도시된 바와 같이 말단 메사 부분(906b)의 측벽들보다 기판에 대해 더 낮은 각도를 형성할 수 있다. 이러한 더 낮은 각도의 측벽들 상에 증착되는 빔 물질을 이방적으로 에칭하는 것은 도 9f에 도시된 바와 같이 더 얇은 낮은 각도의 세그먼트(902)를 유도한다.
[0161] 도 12a 및 도 12b는 디스플레이 엘리먼트들의 세트를 포함하는 디스플레이 디바이스(40)를 예시하는 시스템 블록도들이다. 디스플레이 장치(40)는 예를들어, 스마트 폰, 셀룰러 또는 모바일 전화일 수 있다. 그러나, 디스플레이 디바이스(40)의 동일한 컴포넌트들 또는 이들의 약간의 변형들이 또한 텔레비전들, 컴퓨터들, 태블릿들, e-리더들, 핸드-헬드 디바이스들 및 휴대용 매체 디바이스들과 같은 다양한 타입들의 디스플레이 디바이스들을 예시한다.
[0162] 디스플레이 디바이스(40)는 하우징(41), 디스플레이(30), 안테나(43), 스피커(45), 입력 디바이스(48) 및 마이크로폰(46)을 포함한다. 하우징(41)은 사출 성형 및 진공 성형(vacuum forming)을 포함하는, 다양한 제조 프로세스들 중 임의의 것으로부터 형성될 수 있다. 더욱이, 하우징(41)은 플라스틱, 금속, 유리, 고무 및 세라믹 또는 이들의 조합을 포함하는(그러나 이들로 제한되지 않음) 다양한 물질들 중 임의의 물질로 만들어질 수 있다. 하우징(41)은 상이한 컬러의 다른 제거가능한 부분들과 상호교환될 수 있거나, 또는 서로 다른 로고들, 사진들 또는 심볼들을 포함하는 제거가능한 부분들(도시안됨)을 포함할 수 있다.
[0163] 디스플레이(30)는 본원에 설명된 바와 같은, 쌍안정 또는 아날로그 디스플레이를 포함하는 다양한 디스플레이들 중 임의의 것일 수 있다. 디스플레이(30)는 또한, 플라즈마, EL(electroluminescent) 디스플레이들, OLED, STN(super twisted nematic) 디스플레이, LCD 또는 TFT(thin-film transistor) LCD와 같은 평판-패널 디스플레이, 또는 CRT(cathode ray tube) 또는 다른 튜브 디바이스와 같은 비-평판 패널 디스플레이를 포함하도록 구성될 수 있다. 게다가, 디스플레이(30)는 본원에 설명된 바와 같이 기계 광 변조기-기반 디스플레이를 포함할 수 있다.
[0164] 디스플레이 디바이스(40)의 컴포넌트들은 도 12a에 개략적으로 예시된다. 디스플레이 디바이스(40)는 하우징(41)을 포함하며, 하우징 내에 적어도 부분적으로 넣어진(enclosed) 추가 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를들어, 디스플레이 디바이스(40)는 트랜시버(47)에 커플링될 수 있는 안테나(43)를 포함하는 네트워크 인터페이스(27)를 포함한다. 네트워크 인터페이스(27)는 디스플레이 디바이스(40) 상에 디스플레이될 수 있는 이미지 데이터에 대한 소스일 수 있다. 따라서, 네트워크 인터페이스(27)는 이미지 소스 모듈의 일례이지만, 프로세서(21) 및 입력 디바이스(48)는 또한 이미지 소스 모듈의 역할을 할 수 있다. 트랜시버(47)는 프로세서(21)에 연결되며, 프로세서(21)는 컨디셔닝 하드웨어(52)에 연결된다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 (신호를 필터링하거나 또는 그렇지 않은 경우 신호를 조작하는 것과 같이) 신호를 컨디셔닝하도록 구성될 수 있다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 스피커(45) 및 마이크로폰(46)에 연결될 수 있다. 프로세서(21)는 또한 입력 디바이스(48) 및 드라이버 제어기(29)에 연결될 수 있다. 드라이버 제어기(29)는 프레임 버퍼(28) 및 어레이 드라이버(22)에 커플링될 수 있으며, 어레이 드라이버(22)는 차례로 디스플레이 어레이(30)에 커플링될 수 있다. 도 12a에 구체적으로 도시되지 않는 엘리먼트들을 포함하는, 디스플레이 디바이스(40)의 하나 이상의 엘리먼트들은 메모리 디바이스로서 기능을 하도록 구성될 수 있으며 프로세서(21)와 통신하도록 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 전원(50)은 특정 디스플레이 디바이스(40) 설계의 실질적으로 모든 컴포넌트들에 전력을 제공할 수 있다.
[0165] 네트워크 인터페이스(27)는 안테나(43) 및 트랜시버(47)를 포함하고, 따라서 디스플레이 디바이스(40)가 네트워크를 통해 하나 이상의 디바이스들과 통신할 수 있다. 네트워크 인터페이스(27)는 또한 예를들어, 프로세서(21)의 데이터 프로세싱 요건들을 완화시키기 위한 일부 프로세싱 능력들을 가질 수 있다. 안테나(43)는 신호들을 전송 및 수신할 수 있다. 일부 구현들에서, 안테나(43)는 IEEE 16.11(a), (b), 또는 (g)를 포함하는 IEEE 16.11 표준, 또는 IEEE 802.11a, b, g, n 및 이들의 추가 구현들을 포함하는 IEEE 802.11 표준에 따라 RF 신호들을 전송 및 수신한다. 일부 다른 구현들에서, 안테나(43)는 Bluetooth®표준에 따라 RF 신호들을 전송 및 수신한다. 셀룰러 전화의 경우, 안테나(43)는 코드 분할 다중 액세스(CDMA), 주파수 분할 다중 액세스(FDMA), 시분할 다중 액세스(TDMA), 모바일 통신들을 위한 글로벌 시스템(GSM), GSM/범용 패킷 라디오 서비스(GPRS), 강화된 데이터 GSM 환경(EDGE), TETRA(Terrestrial Trunked Radio), 광대역-CDMA(W-CDMA), EV-DO(Evolution Data Optimized), 1xEV-DO, EV-DO Rev A, EV-DO Rev B, 고속 패킷 액세스(HSPA), 고속 다운링크 패킷 액세스(HSDPA), 고속 업링크 패킷 액세스(HSUPA), 이벌브드 고속 패킷 액세스(HSPA+), 롱 텀 에벌루션(LTE), AMPS, 또는 3G, 4G 또는 5G 기술을 활용하는 시스템과 같은 무선 네트워크 내에서 통신하기 위해 사용되는 다른 공지된 신호들을 수신하도록 설계된다. 트랜시버(47)는 안테나(43)로부터 수신되는 신호들을 사전-프로세싱할 수 있고, 따라서, 신호들은 프로세서(21)에 의해 수신되어 프로세서(21)에 의해 추가로 조작될 수 있다. 트랜시버(47)는 또한 프로세서(21)로부터 수신되는 신호들을 프로세싱할 수 있고, 따라서, 신호들은 디스플레이 디바이스(40)로부터 안테나(43)를 통해 전송될 수 있다.
[0166] 일부 구현들에서, 트랜시버(47)는 수신기에 의해 대체될 수 있다. 더욱이, 일부 구현들에서, 네트워크 인터페이스(27)는, 프로세서(21)에 송신될 이미지 데이터를 저장하거나 생성할 수 있는 이미지 소스에 의해 대체될 수 있다. 프로세서(21)는 디스플레이 디바이스(40)의 전체 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(21)는, 네트워크 인터페이스(27) 또는 이미지 소스로부터의 압축된 이미지 데이터와 같은 데이터를 수신하고, 데이터를 미가공(raw) 이미지 데이터로 또는 미가공 이미지 데이터로 용이하게 프로세싱될 수 있는 포맷으로 프로세싱한다. 프로세서(21)는 프로세싱된 데이터를 드라이버 제어기(29)에 또는 저장을 위한 프레임 버퍼(28)에 송신할 수 있다. 미가공 데이터는 통상적으로, 이미지 내의 각각의 위치에서의 이미지 특징들을 식별하는 정보를 지칭한다. 예를들어, 이러한 이미지 특징들은, 색상(color), 포화도(saturation) 및 그레이-스케일(gray-scale) 레벨을 포함할 수 있다.
[0167] 프로세서(21)는 디스플레이 디바이스(40)의 동작을 제어하기 위하여 마이크로제어기, CPU, 또는 논리 유닛을 포함할 수 있다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 스피커(45)에 신호들을 전송하기 위한, 그리고 마이크로폰(46)으로부터 신호들을 수신하기 위한 증폭기들 및 필터들을 포함할 수 있다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 디스플레이 디바이스(40) 내의 이산 컴포넌트들일 수 있거나, 또는 프로세서(21) 또는 다른 컴포넌트들 내에 통합될 수 있다.
[0168] 드라이버 제어기(29)는 프로세서(21)에 의해 생성된 미가공 이미지 데이터를 프로세서(21)로부터 직접 또는 프레임 버퍼(28)로부터 받아서, 어레이 드라이버(22)로의 고속 전송을 위해 미가공 이미지 데이터를 적절하게 재포맷팅할 수 있다. 일부 구현들에서, 드라이버 제어기(29)는 미가공 이미지 데이터를 래스터-형 포맷을 가지는 데이터 흐름으로 재포맷팅할 수 있으며, 따라서, 미가공 이미지 데이터는 디스플레이 어레이(30)에 걸쳐 스캐닝하기에 적절한 시간 순서를 가진다. 이후, 드라이버 제어기(29)는 포맷팅된 정보를 어레이 드라이버(22)로 송신한다. 비록 LCD 제어기와 같은 드라이버 제어기(29)가 종종 독립형 집적 회로(IC)로서 시스템 프로세서(21)와 연관될지라도, 이러한 제어기들은 다수의 방식들로 구현될 수 있다. 예를들어, 제어기들은 하드웨어로서 프로세서(21)에 임베디드(embedded)되거나, 소프트웨어로서 프로세서(21)에 임베디드되거나, 또는 어레이 드라이버(22)와 함께 하드웨어로 완전히 통합될 수 있다.
[0169] 어레이 드라이버(22)는 포맷팅된 정보를 드라이버 제어기(29)로부터 수신할 수 있고, 디스플레이 엘리먼트들의 디스플레이의 x-y 매트릭스로부터 오는 수백 개, 및 가끔은 수천 개(또는 그 초과)의 리드(lead)들에 초당 여러 번 인가되는 파형들의 병렬 세트로 비디오 데이터를 재포맷팅할 수 있다.
[0170] 일부 구현들에서, 드라이버 제어기(29), 어레이 드라이버(22) 및 디스플레이 어레이(30)는 본원에서 설명된 디스플레이들의 타입들 중 임의의 타입에 대해 적합하다. 예를들어, 드라이버 제어기(29)는 종래의 디스플레이 제어기 또는 쌍안정 디스플레이 제어기일 수 있다. 부가적으로, 어레이 드라이버(22)는 종래의 드라이버 또는 쌍안정 디스플레이 드라이버일 수 있다. 또한, 디스플레이 어레이(30)는 종래의 디스플레이 어레이 또는 쌍안정 디스플레이 어레이일 수 있다. 일부 구현들에서, 드라이버 제어기(29)는 어레이 드라이버(22)와 통합될 수 있다. 이러한 구현은 고집적 시스템들, 예를들어, 모바일 폰들, 휴대용-전자 디바이스들, 시계들 또는 소화면(small-area ) 디스플레이들에서 유용할 수 있다.
[0171] 일부 구현들에서, 입력 디바이스(48)는 예를들어, 사용자로 하여금 디스플레이 디바이스(40)의 동작을 제어하게 하도록 구성될 수 있다. 입력 디바이스(48)는, 키패드, 예를들어 QWERTY 키보드 또는 전화 키패드, 버튼, 스위치, 락커, 터치-감지 스크린, 디스플레이 어레이(30)가 통합된 터치-감지 스크린 또는 응력- 또는 열-감지 멤브레인을 포함할 수 있다. 마이크로폰(46)은 디스플레이 디바이스(40)에 대한 입력 디바이스로서 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 마이크로폰(46)을 통한 음성 커맨드들이 디스플레이 디바이스(40)의 동작들을 제어하기 위해 사용될 수 있다.
[0172] 전원(50)은 다양한 에너지 저장 디바이스들을 포함할 수 있다. 예를들어, 전원(50)은 니켈-카드뮴 배터리 또는 리튬-이온 배터리와 같은 재충전가능한 배터리일 수 있다. 재충전가능한 배터리를 사용하는 구현들에서, 재충전가능한 배터리는, 예를들어, 벽 소켓 또는 광전지(photovoltaic) 디바이스 또는 어레이로부터 나오는 전력을 사용하여 충전가능할 수 있다. 대안적으로, 재충전가능한 배터리는 무선으로 충전가능할 수 있다. 전원(50)은 또한, 재생 에너지원, 커패시터, 또는 플라스틱 태양 전지 또는 태양 전지 페인트를 포함하는 태양 전지일 수 있다. 전원(50)은 또한 벽 콘센트로부터 전력을 수신하도록 구성될 수 있다.
[0173] 일부 구현들에서, 제어 프로그래머빌리티(control programmability)는 전자 디스플레이 시스템의 몇몇 장소들에 위치될 수 있는 드라이버 제어기(29)에 상주한다. 일부 다른 구현들에서, 제어 프로그래머빌리티는 어레이 드라이버(22)에 상주한다. 전술된 최적화는 임의의 개수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 컴포넌트들로 그리고 다양한 구성들로 구현될 수 있다.
[0174] 본원에 사용된 바와 같이, 아이템들의 리스트 "중 적어도 하나"를 지칭하는 문구는 단일 멤버들을 비롯해서 그러한 아이템들의 임의의 결합을 지칭한다. 예로서, "a, b 또는 c 중 적어도 하나"는 a, b, c, a-b, a-c, b-c 및 a-b-c를 커버하도록 의도된다.
[0175] 본원에 개시된 구현들과 관련하여 설명되는 다양한 예시적인 로직들, 논리 블록들, 모듈들, 회로들 및 알고리즘 프로세스들은 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 이들 둘의 조합들로서 구현될 수 있다. 하드웨어 및 소프트웨어의 상호 교환 가능성은 일반적으로 기능의 측면에서 설명되었으며, 위에서 설명된 다양한 예시적 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 프로세스들로 예시되었다. 이러한 기능이 하드웨어로 구현되는지 또는 소프트웨어로 구현되는지는 특정 애플리케이션 및 전체 시스템에 부과되는 설계 제약들에 의존한다.
[0176] 본원에 개시된 양상들에 관련하여 설명된 다양한 예시적인 로직들, 논리 블록들, 모듈들, 및 회로들을 구현하는데 사용되는 하드웨어 및 데이터 프로세싱 장치는 범용 단일-칩 또는 다중-칩 프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 주문형 집적 회로(ASIC), 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA) 또는 다른 프로그램 가능 로직 디바이스, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트들, 또는 본원에서 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 이들의 임의의 조합으로 구현되거나 수행될 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서 또는 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 머신일 수 있다. 또한, 프로세서는 컴퓨팅 디바이스들의 조합, 이를테면, DSP 및 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 결합된 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 이러한 구성으로서 구현될 수 있다. 일부 구현들에서, 특정한 프로세스들 및 방법들이 주어진 기능에 대해 특정한 회로소자에 의하여 수행될 수 있다.
[0177] 하나 이상의 양상들에서, 설명된 기능들은 본 명세서에서 개시된 구조들 및 이 개시된 구조들의 구조적 균등물들을 포함한 하드웨어, 디지털 전자 회로소자, 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어로, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 설명된 요지의 구현들은 또한, 데이터 프로세싱 장치에 의한 실행을 위해, 또는 그 장치의 동작을 제어하기 위해 컴퓨터 저장 매체들 상에 인코딩된, 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들, 즉 컴퓨터 프로그램 명령들의 하나 이상의 모듈들로서 구현될 수 있다.
[0178] 소프트웨어로 구현되는 경우, 상기 기능들은 컴퓨터-판독가능 매체 상에 하나 이상의 명령들 또는 코드로서 저장되거나 또는 이들을 통해 전송될 수 있다. 본원에 개시된 알고리즘 또는 방법의 단계들은 컴퓨터-판독가능 매체상에 상주할 수 있는 프로세서-실행가능 소프트웨어 모듈로 구현될 수 있다. 컴퓨터-판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체, 및 한 위치로부터 다른 위치로의 컴퓨터 프로그램을 이전하도록 인에이블될 수 있는 임의의 매체를 포함하는 통신 매체 모두를 포함한다. 저장 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용가능한 매체일 수 있다. 제한이 아닌 예로서, 이러한 컴퓨터-판독가능 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 저장소, 자기 디스크 저장 또는 다른 자기 저장 디바이스들, 또는 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 원하는 프로그램 코드를 저장하는데 사용될 수 있고, 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 또한, 임의의 연결수단은 컴퓨터-판독가능 매체로서 적절하게 지칭될 수 있다. 본원에서 사용되는 디스크(disk 및 disc)는 컴팩트 disc(CD), 레이저 disc , 광 disc, DVD(digital versatile disc), 플로피 disk, 및 블루-레이 disc를 포함하며, 여기서 disk들은 보통 데이터를 자기적으로 재생하지만, disc들은 레이저들을 사용하여 광학적으로 데이터를 재생한다. 앞의 것들의 조합들은 또한 컴퓨터-판독가능 매체의 범위내에 포함되어야 한다. 부가적으로, 방법 또는 알고리즘의 동작들은 컴퓨터 프로그램 물건에 통합될 수 있는 기계 판독가능 매체 및 컴퓨터-판독가능 매체상에 코드들 및 명령들 중 하나 또는 임의의 조합 또는 세트로서 상주할 수 있다.
[0179] 본 개시내용에서 설명된 구현들에 대한 다양한 수정들은 당업자들에게 용이하게 명백할 것이고, 본원에서 정의된 일반적인 원리들은 본 개시내용의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 다른 구현들에 적용될 수 있다. 따라서, 청구항들은 본원에서 제시된 구현들로 제한되도록 의도되는 것이 아니라, 본원에 개시된 이러한 개시내용, 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 따른다.
[0180] 부가적으로, 당업자는 용어들 "상부" 및 "하부" 가 때때로 도면들의 설명을 용이하게 하기 위해 이용되며, 적절하게 배향된 페이지 상의 도면의 배향에 대응하는 상대적인 포지션들을 표시하고, 구현된 바와 같은 임의의 디바이스의 적절한 배향을 반영하지 않을 수 있다는 것을 용이하게 인식할 것이다.
[0181] 개별적인 구현들의 맥락에서 이 명세서에서 설명되는 특정 특징들은 또한 결합되어 단일 구현으로 구현될 수 있다. 반대로, 단일 구현의 맥락에서 설명되는 다양한 특징들은 또한 개별적으로 다수의 구현들로 또는 임의의 적절한 서브-조합으로 구현될 수 있다. 아울러, 특징들이 특정한 조합들로 작용하는 것으로 앞서 설명되고 심지어 초기에 이와 같이 청구될지라도, 일부 경우들에서, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 그 조합으로부터 제거될 수 있고, 청구된 조합은 서브-조합 또는 서브-조합의 변화에 관련될 수 있다.
[0182] 유사하게, 동작들은 도면들에서 특정한 순서로 도시되지만, 이는, 바람직한 결과들을 달성하기 위해, 이러한 동작들이 도시된 특정한 순서로 또는 순차적 순서로 수행되어야 하거나 또는 모든 예시된 동작들이 수행되어야 한다는 것을 요구하는 것으로 이해되지 않아야 한다. 추가로, 도면들은 하나 이상의 예시적인 프로세스들을 흐름도의 형태로 개략적으로 도시할 수 있다. 그러나, 도시되지 않은 다른 동작들이, 개략적으로 예시된 예시적인 프로세스들에 통합될 수 있다. 예를들어, 하나 이상의 추가적인 동작들이, 예시된 동작들 중 임의의 동작 이전에, 이 임의의 동작 이후에, 이 임의의 동작과 동시에, 또는 이 임의의 동작들 사이에서 수행될 수 있다. 특정한 환경들에서, 멀티태스킹 및 병렬적 프로세싱이 유리할 수 있다. 아울러, 앞서 설명된 구현들에서 다양한 시스템 컴포넌트들의 분리는 모든 구현들에서 이러한 분리를 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명된 프로그램 컴포넌트들 및 시스템들이 일반적으로 단일 소프트웨어 물건으로 함께 통합되거나 또는 다수의 소프트웨어 물건들로 패키징될 수 있음이 이해되어야 한다. 추가적으로, 다른 구현들은 하기 청구항들의 범위 내에 있다. 일부의 경우들에서, 청구항들에서 인용되는 동작들은 상이한 순서로 수행될 수 있고, 그럼에도 불구하고 바람직한 결과들을 달성할 수 있다.

Claims (23)

  1. 디스플레이 장치로서,
    기판; 및
    상기 기판에 기계적으로 커플링되고 광 변조기를 상기 기판의 표면에 평행한 방향으로 이동시키도록 구성되는 전기기계 시스템(EMS) 정전형 액추에이터(actuator)를 포함하고,
    상기 EMS 정전형 액추에이터는,
    상기 광 변조기에 기계적으로 커플링되는 제 1 단부 및 로드 빔 앵커(anchor)에 기계적으로 커플링되는 제 2 단부를 갖는 로드 빔 전극 ― 상기 로드 빔 앵커는 상기 기판에 기계적으로 커플링됨 ―; 및
    구동 빔 전극을 포함하고,
    상기 구동 빔 전극은,
    상기 로드 빔에 인접하게 위치되는 제 1 부분 ― 상기 제 1 부분의 제 1 단부는 구동 빔 앵커에 기계적으로 커플링되고, 상기 구동 빔 앵커는 상기 기판에 기계적으로 커플링됨 ―;
    상기 로드 빔에 대해 상기 제 1 부분 뒤에 위치되는 제 2 부분 ― 상기 제 2 부분의 제 1 단부는 상기 구동 빔 앵커에 기계적으로 커플링 됨 ―; 및
    상기 제 1 부분의 제 2 단부를 상기 제 2 부분의 제 2 단부에 연결하는 단부 부분을 갖고,
    상기 제 2 부분은 복수의 채널들을 정의하는 복수의 U-형상 세그먼트들을 가지고, 상기 복수의 채널들 내의 빔 영역들은, 상기 기판의 상기 표면에 평행한 방향으로 측정되고 상기 채널들의 바깥으로 형성되는 외부 빔 영역들의 두께보다 작은 두께를 갖고, 그리고 상기 채널들은 3 내지 6 마이크론의 너비를 갖는, 디스플레이 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 구동 빔 전극의 제 1 부분은 상기 복수의 U-형상 세그먼트들의 제 1 U-형상 세그먼트보다 상대적으로 작은 치수(dimension)를 갖는 제 2 일반적 U-형상 세그먼트를 포함하는, 디스플레이 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 구동 빔의 상기 제 1 부분, 상기 단부 부분 및 상기 제 2 부분은 루프를 형성하는, 디스플레이 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    디스플레이;
    상기 디스플레이와 통신하도록 구성되는 프로세서 ― 상기 프로세서는 이미지 데이터를 프로세싱하도록 구성됨 ―; 및
    상기 프로세서와 통신하도록 구성되는 메모리 디바이스를 더 포함하는, 디스플레이 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 디스플레이에 적어도 하나의 신호를 송신하도록 구성되는 드라이버 회로; 및
    상기 드라이버 회로에 상기 이미지 데이터의 적어도 일부를 송신하도록 구성되는 제어기를 더 포함하는, 디스플레이 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 프로세서에 상기 이미지 데이터를 송신하도록 구성되는 이미지 소스 모듈을 더 포함하고,
    상기 이미지 소스 모듈은 수신기, 트랜시버 및 전송기 중 적어도 하나를 포함하는, 디스플레이 장치.
  7. 제 4항에 있어서,
    입력 데이터를 수신하고 상기 입력 데이터를 상기 프로세서에 통신하도록 구성되는 입력 디바이스를 더 포함하는, 디스플레이 장치.
  8. 디스플레이 엘리먼트로서,
    기판; 및
    상기 기판에 커플링되는 전기기계 시스템(EMS) 정전형 액추에이터를 포함하고,
    상기 EMS 정전형 액추에이터는,
    광 변조기에 커플링되는 로드 빔 전극; 및
    상기 기판에 커플링되는 구동 빔 전극을 포함하고,
    상기 구동 빔 전극은,
    상기 로드 빔 전극에 인접하게 위치되는 제 1 부분,
    상기 로드 빔 전극에 대해서 상기 제 1 부분 뒤에 위치되는 제 2 부분,
    상기 제 1 부분을 상기 제 2 부분에 연결하는 단부 부분, 및
    상기 기판 위에서 상기 구동 빔을 지지하는 앵커로부터 분리되는 선반 구조를 포함하고,
    상기 선반 구조는 상기 구동 빔의 상기 제 2 부분을 따라 위치되고 상기 제 2 부분에 기계적으로 커플링 되며, 상기 기판에 실질적으로 평행한 제 1 평면 표면을 갖는, 디스플레이 엘리먼트.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1 평면 표면은 상기 기판에 실질적으로 수직하는 상기 구동 빔의 제 2 부분의 일 측 상에 위치되는, 디스플레이 엘리먼트.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1 평면 표면은 상기 기판에 등지는 상기 구동 빔의 제 2 부분의 에지 상에 위치되는, 디스플레이 엘리먼트.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 선반 구조는, 상기 기판에 실질적으로 평행하고 상기 구동 빔의 제 2 부분에 커플링되는 제 2 평면 표면을 포함하고, 상기 제 2 평면 표면은 상기 구동 빔의 제 2 부분을 따라 위치되고 상기 제 2 부분에 기계적으로 커플링되는, 디스플레이 엘리먼트.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1 평면 표면 및 상기 제 2 평면 표면은 상기 기판에 관해 실질적으로 수직하는 상기 제 2 부분의 일 측의 대향 단부들 상에 위치되는, 디스플레이 엘리먼트.
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 선반 구조는 상기 구동 빔의 제 1 부분으로부터 물리적으로 분리되는, 디스플레이 엘리먼트.
  14. 제 8항에 있어서,
    상기 구동 빔의 상기 제 1 부분, 상기 단부 부분 및 상기 제 2 부분은 루프를 형성하는, 디스플레이 엘리먼트.
  15. 셔터 어셈블리를 형성하기 위한 방법으로서,
    기판 위에 몰드(mold)를 형성하는 단계;
    상기 몰드의 표면 위에 광 변조기를 형성하는 단계;
    상기 몰드의 제 1 측벽 상에서 상기 광 변조기에 커플링되는 로드 빔을 형성하는 단계;
    상기 제 1 측벽에 마주하는 상기 몰드의 제 2 측벽 상에 구동 빔의 제 1 부분을 형성하는 단계; 및
    상기 구동 빔의 제 2 부분이 복수의 채널들을 정의하는 복수의 U-형상 세그먼트들을 갖도록, 상기 제 1 측벽에 등지는 제 3 측벽 상에 상기 제 2 부분을 형성하는 단계 ― 상기 복수의 채널들 내의 빔 영역들은, 상기 기판의 상기 표면에 평행한 방향으로 측정되고 상기 채널들의 바깥으로 형성되는 외부 빔 영역들의 두께보다 작은 두께를 갖고, 그리고 상기 채널들은 3 내지 6 마이크론의 너비를 가짐 ― 를 포함하는, 셔터 어셈블리를 형성하기 위한 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 제 3 측벽은 복수의 U-형상 부분들을 포함하고, 그리고
    상기 제 2 부분을 형성하는 단계는 복수의 U-형상 세그먼트들을 따르는 제 2 부분의 두께가 상기 복수의 U-형상 세그먼트들에 인접한 제 2 부분의 두께와 상이하도록, 상기 제 3 측벽의 복수의 U-형상 부분들을 따라 상기 제 2 부분에 상기 복수의 U-형상 세그먼트들을 형성하는 단계를 더 포함하는, 셔터 어셈블리를 형성하기 위한 방법.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 몰드를 형성하는 단계는 상기 기판에 대해서 각도를 이루게 상기 제 3 측벽의 부분을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 각도는 상기 제 2 측벽에 의해 형성되는 각도보다 더 낮은, 셔터 어셈블리를 형성하기 위한 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    더 낮은 각도를 갖는 상기 제 3 측벽의 부분 위에 형성되는 상기 제 2 부분의 세그먼트는 상기 제 2 부분의 나머지보다 더 얇은, 셔터 어셈블리를 형성하기 위한 방법.
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