KR20020034875A - 마이크로 전기 기계 구조의 광 변조기 및 광 디스플레이시스템 - Google Patents

마이크로 전기 기계 구조의 광 변조기 및 광 디스플레이시스템 Download PDF

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Abstract

MEMS 광 디스플레이 시스템은, 조명광을 제공하는 광원, 상기 조명광을 수신하여 이로부터 시준된 조명광을 형성하는 시준렌즈, 및 상기 시준된 조명광을 수렴시키는 소렌즈 어레이를 구비한 광 수렴 마이크로렌즈 어레이를 포함한다. 상기 광 수렴 마이크로렌즈 어레이는 상기 조명광을 MEMS 광 변조기로 지향시킨다. MEMS 광 변조기는, 예컨대, 복수의 픽셀 개구가 전개된 평면기판, 및 상기 개구 위의 MEMS 셔터를 지지하고 선택적으로 위치시키는 복수의 MEMS 액추에이터를 포함한다. MEMS 액추에이터 및 MEMS 셔터는 대응하는 개구와 함께 픽셀에 대응한다. 광 수렴 마이크로렌즈 어레이로부터의 상기 광은 상기 개구를 통해 포커싱되고 MEMS 액추에이터에 의한 MEMS 셔터의 위치에 따라 선택적으로 변조되고, 이에 의해 상기 조명광에 대한 화상정보를 부여한다. 그후 상기 광은 투사 마이크로렌즈 어레이에 의해 확산된 트랜스미시브 디스플레이 스크린으로 전달된다.

Description

마이크로 전기 기계 구조의 광 변조기 및 광 디스플레이 시스템{MICROELECTRICAL MECHANICAL STRUCTURE OPTICAL MODULATOR AND OPTICAL DISPLAY SYSTEM}
본 발명은 광 디스플레이 시스템에 관한 것으로, 특히 마이크로 전기 기계 시스템(MEMS: microelectrical mechanical system) 광 변조기를 채용하는 디스플레이 시스템에 관한 것이다.
액정 디스플레이와 같은 평판 광 디스플레이 시스템은 잘 알려져 있고 널리 이용되고 있다. 많은 이러한 디스플레이(예컨대, 액정 디스플레이)는 편광된 조명광을 필요로 한다. 전형적으로, 조명광의 편광은 광을 크게 감쇠시켜 디스플레이의 휘도가 감소되거나, 비교적 고가의 광 소자를 필요로 한다. 또한, 이러한 디스플레이는 통상 비교적 낮은 명암비를 가지므로, 화상의 선명도와 전체적인 화질을 떨어뜨린다. 또한, 이러한 디스플레이는 전형적으로 복잡하거나 어려운 제조공정을 필요로 한다.
이러한 단점을 해결하기 위해, 본 발명은 마이크로 전기 기계 시스템(MEMS) 액추에이터(actuator)를 채용하여 광을 변조하는 마이크로 전기 기계 광 디스플레이 시스템을 포함한다. 당해 기술분야에서 공지된 바와 같이, MEMS 액추에이터는종래의 반도체(예컨대, CMOS) 제조공정에 의해 반도체 기판상에 형성된 초소형 소자의 제어를 제공한다. MEMS 시스템 및 액추에이터는 때로 마이크로머신 시스템 온 칩(micromachined systems-on-a-chip)이라 불린다.
일실시예에서는, 본 발명에 따른 MEMS 광 디스플레이 시스템은 조명광(illumination light)을 제공하는 조명원(illumination source), 상기 조명광을 수신하여 이로부터 시준된 조명광을 형성하는 시준렌즈(collimating lens), 및 상기 시준된 조명광을 수렴시키는(converging) 소렌즈 어레이(array of lenslets)를 구비한 광 수렴 마이크로렌즈 어레이(converging microlens array)를 포함한다. 상기 광 수렴 마이크로렌즈 어레이는 상기 조명광을 MEMS 광 변조기(MEMS optical modulator)로 배향시킨다.
MEMS 광 변조기는, 예컨대, 복수의 픽셀 개구(aperture)가 전개된 평면기판, 및 상기 개구 상에 MEMS 셔터(MEMS shutter)를 지지하고 선택적으로 위치시키는 복수의 MEMS 액추에이터를 포함한다. MEMS 액추에이터 및 MEMS 셔터는 대응하는 개구와 함께 픽셀에 대응한다. 광 수렴 마이크로렌즈 어레이로부터의 광은 개구를 통해 포커싱되고 MEMS 액추에이터에 의한 MEMS 셔터의 위치에 따라 선택적으로 변조되고, 이에 의해 조명광에 대한 화상정보를 부여한다. 그후 상기 광은 투사 마이크로렌즈 어레이에 의해 확산 투과성 디스플레이 스크린(diffused transmissive display screen)으로 전달된다.
대안의 실시예에서는, MEMS 광 장치 모듈은 적어도 예컨대 광 수렴 마이크로렌즈 어레이, MEMS 광 변조기, 및 투사 마이크로렌즈 어레이(projection microlensarray)로 형성될 수 있다. 본 발명에 따른 MEMS 광 디스플레이 시스템은, 복수의 이러한 모듈이 어레이로 배열되고, 광원, 시준렌즈, 및 디스플레이 스크린과 결합된 형태로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 MEMS 광 디스플레이 시스템은 편광된 조명광 없이 동작가능하고, 이에 의해 광 감쇠나 편광 조명광의 비용을 제거한다. 또한, 광은 불투명한 MEMS 셔터에 의해 완전히 차단되거나 변조될 수 있고, 이에 의해 디스플레이 화상에 매우 높은 명암비를 제공한다. 또한, 이러한 MEMS 광 변조기는 종래의 CMOS 회로 제조공정에 의해 제조될 수 있다.
도 1-15는 마이크로 전기 기계 장치를 제조하기 위한 종래의 공지의 일반적인 다중 사용자 MEMS 공정(multi-user MEMS process)의 단면도로서, 종래기술의 구조 및 공정을 분명하게 도시하기 위해 그물모양의 음영(cross-hatching)을 생략하고 도시한 도면.
도 16은 본 발명에 따른 MEMS 광 디스플레이 시스템의 일실시예의 측면도.
도 17은 MEMS 광 장치 모듈의 측면도.
도 18은 도 17의 복수의 MEMS 광 장치 모듈의 어레이를 포함하는 모듈러 광 장치의 측면도.
도 19는 본 발명에 따른 MEMS 광 디스플레이 시스템의 다른 실시예.
도 20 및 도 21은 MEMS 셔터를 제어하는 활성상태 및 이완상태 각각의 전형적인 MEMS 액추에이터의 정면도.
도 22는 본 발명에 따른 MEMS 광 디스플레이 시스템의 또다른 실시예.
도 23은 마이크로 전기 기계 평면외(out-of-plane) 써멀 버클빔 액추에이터(thermal buckle-beam actuator)의 평면도.
도 24는 이완상태에 있는 도 23의 액추에이터의 측면도.
도 25는 활성상태에 있는 도 23의 액추에이터의 측면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
50, 120, 150 : MEMS 광 디스플레이 시스템
52, 126 : 광원
54, 128, 154 : 반사기
58 : 시준렌즈
60 : 마이크로렌즈 어레이
62, 82 : 소렌즈
70, 202 : MEMS 광 변조기
72, 204 : MEMS 셔터
74, 208 : 개구
76 : MEMS 기판
80 : 투사 마이크로렌즈 어레이
84 : 배면
78, 134, 158 : 디스플레이 제어기
88 : 관측자
86 : 트랜스미시브 디스플레이 스크린
100 : MEMS 광장치 모듈
102 : 프레임
104 : 전기적 접속기
170 : MEMS 액추에이터
190, 280 : 전류원
본 발명의 추가적인 목적 및 장점은, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명의 이해를 돕기 위해, 도 1-15를 참조하여 MUMP 공정(multi-user MEMS process)을 이용한 마이크로 기계 장치의 일반적인 제조공정에 대해 설명한다.
MUMP 공정은 원하는 물리적 구조를 생성하도록 식각된(etched) 3층의 컨포멀(conformal) 폴리실리콘을 제공한다. 제 1 층인 POLY 0은 지지 웨이퍼에 접속되고, 각각 제 2 층과 제 3 층인 POLY 1과 POLY 2는, 층들을 분리하고 공정동안에 제거되는 희생층(sacrificial layers)을 이용하여 하부 구조로부터 분리될 수 있는 기계층(mechanical layers)이다.
첨부도면은 MEMS Technology Applications Center(3021 Cornwallis Road,Research Triangle Park, North Carolina)에 의해 제공된 것으로서 마이크로 모터를 형성하는 일반적인 공정을 도시한다.
MUMP 공정은 100mm의 n형 실리콘 웨이퍼(10)로 시작한다. 이 웨이퍼 표면은 POCl3를 도펀트 소스(dopant source)로서 사용하여 표준 확산로(standard diffusion furnace)에서 인(phosphorus)으로 다량 도핑(doped)된다. 이는 상기 웨이퍼상에 뒤이어서 장착되는 정전장치로부터 실리콘으로의 전하 피드스루(charge feed-through)를 감소시킨다. 다음에, 600nm의 저 응력(low-stress) LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition) 질화실리콘층(12)이 전기적 격리층으로서 실리콘상에 증착된다. 상기 실리콘 웨이퍼와 질화실리콘층은 기판을 형성한다.
다음에, 500nm의 LPCVD 폴리실리콘막(POLY 0(14))이 상기 기판상에 증착된다. 그후 POLY 0 층(14)은 포토리소그래피, 즉 POLY 0 층을 포토레지스트(16)로 코팅하는 단계, 이 포트레지스트를 마스크(도시되지 않음)로 노출시키는 단계, 및 노출된 포트레지스트를 현상하여 POLY 0 층으로의 차후의 패턴 전사를 위해 원하는 에치 마스크를 생성하는 단계를 포함하는 공정에 의해 패터닝된다(도 2). 포토레지스트를 패터닝한 후, POLY 0 층(14)은 RIE(Reactive Ion Etch) 시스템에서 식각된다(도 3).
도 4를 참조하면, 2.0㎛의 PSG(phosphosilicate glass) 희생층(18)이 LPCVD에 의해 POLY 0 층(14) 및 질화층(12)의 노출부 상에 증착된다. 여기서 제 1 산화층이라 불리는 이 PSG층은 공정의 끝에서 제거되어 폴리실리콘의 제 1 기계층인POLY 1(이하에서 설명됨)을 그 하부 구조, 즉 POLY 0 및 질화실리콘층으로부터 자유롭게 한다. 이 희생층은 DIMPLES 마스크로 리소그래피에 의해 패터닝되어 750nm의 깊이로 RIE(도 5)에 의해 제 1 산화층에서 딤플(dimple)(20)을 형성한다. 그후 이 웨이퍼는 제 3 마스크층인 ANCHOR1로 패터닝되고 식각되어(도 6) 제 1 산화층을 통해 POLY 0 층까지 연장하는 앵커 홀(22)을 제공한다. ANCHOR 1 홀은 다음 단계에서 POLY 1 층(24)에 의해 충전될 것이다.
ANCHOR1 에치 후에, 폴리실리콘의 제 1 구조층(POLY 1)(24)이 2.0㎛의 두께로 증착된다. 그후 얇은 200nm의 PSG 층(26)이 POLY 1 층(24) 상에 증착되고 웨이퍼가 어닐링되어(도 7) POLY 1 층을 PSG 층으로부터 인으로 도핑한다. 이 어닐링은 또 POLY 1 층에서 응력을 감소시킨다. POLY 1 및 PSG 마스킹층(24, 26)은 리소그래피에 의해 패터닝되어 POLY 1 층의 구조를 형성한다. POLY 1 층을 식각한 후(도 8), 포토레지스트가 제거되고 잔여 산화 마스크가 RIE에 의해 제거된다.
POLY 1 층(24)이 식각된 후, 제 2 PSG 층(이하, "제 2 산화층")(28)이 증착된다(도 9). 제 2 산화층은 상이한 목적물로 두개의 상이한 에치 마스크를 이용하여 패터닝된다.
먼저, POLY1_POLY2_VIA 에치(부재번호 30)는 제 2 산화층에서 POLY 1 층(24)까지 에치 홀을 제공한다. 이 에치는 POLY 1 층과 다음의 POLY 2 층 사이의 기계적 및 전기적 접속을 제공한다. POLY1_POLY2_VIA 층은 리소그래피에 의해 패터닝되고 RIE에 의해 식각된다(도 10).
두번째로, ANCHOR2 에치(부재번호 32)가 제 1 및 제 2 산화층(18, 28)과POLY 1 층(24)을 한 단계에서 식각하도록 제공된다(도 11). ANCHOR2 에치를 위해, 제 2 산화층은 POLY1_POLY2_VIA 에치에서와 동일한 방식으로 리소그래피에 의해 패터닝되고 RIE에 의해 식각된다. 도 11은 POLY1_POLY2_VIA 및 ANCHOR2 에치가 완료된 후의 웨이퍼 단면을 도시한다.
그후 제 2 구조층인 POLY 2(34)가 1.5㎛의 두께로 증착된 다음에 200nm의 PSG가 증착된다. 그후 웨이퍼가 어닐링되어 POLY 2 층을 도핑하고 그 잔여 막 응력을 감소시킨다. 다음에, POLY 2 층은 제 7 마스크로 리소그래피에 의해 패터닝되고 PSG와 POLY 2 층은 RIE에 의해 식각된다. 그후 포토레지스트가 제거될 수 있고 마스킹 산화물이 제거된다(도 13).
MUMP 공정에서의 최종 증착층은 프로빙, 본딩, 전기적 라우팅, 및 고 반사 미러면을 제공하는 0.5㎛의 금속층(36)이다. 이 웨이퍼는 제 8 마스크로 리소그래피에 의해 패터닝되고 상기 금속이 리프트 오프(lift-off) 기술을 이용하여 증착되고 패터닝된다. 최종적인 미제거의 전형적인 구조가 도 14에 도시된다.
최종적으로, 웨이퍼에 대해 공지의 방법을 이용하여 희생층 제거 및 테스트를 수행한다. 도 15는 희생 산화층이 제거된 후의 장치를 도시한다.
바람직한 실시예에서, 본 발명의 장치는 상술한 단계에 따라 MUMP 공정에 의해 제조된다. 그러나, 본 발명의 장치는 도 1-15의 일반적인 공정에서 도시된 특정 마스크를 채용하지 않고 본 발명의 구조에 특정한 마스크를 채용한다. 또한, MUMP 공정에 대한 상기 단계들은 MEMS Technology Applications Center의 지시에 따라 변경될 수도 있다. 상기 제조공정은 본 발명의 일부가 아니고 본 발명을 구성하는 데 사용될 수 있는 몇가지 공정 중의 하나일 뿐이다.
도 16은 본 발명에 따른 MEMS 광 디스플레이 시스템(50)의 측면도이다. 디스플레이 시스템(50)은 광원(52), 및 조명광(illumination light)을 시준렌즈(58)로 지향시키는 반사기(54)를 포함한다. 2차원 어레이의 소렌즈(lenslet)(62)(1차원만 도시됨)를 구비한 광 수렴 마이크로렌즈 어레이(60)는 상기 시준된 광을 수신하여 이를 MEMS 광 변조기(70) 쪽으로 포커싱한다. 마이크로렌즈 어레이(60)는 플라스틱 렌즈의 몰딩 어레이(molded array) 또는 홀로렌즈(hololense)라고도 불리는 홀로그래픽 렌즈의 어레이로서 형성될 수 있고, 또는 종래의 유리 렌즈의 조합 어레이일 수도 있다.
MEMS 광 변조기(70)는 MEMS 기판(76)을 통해 대응하는 개구(apertures)(74)에 인접하여 위치한 MEMS 셔터(MEMS shutter)(72)의 2차원 어레이를 구비하는데, 이에 대해서는 이하에 상술한다. 각 MEMS 셔터(72)는 픽셀에 대응하고 디스플레이 제어기(78)에 의해 개별적으로 제어되어 화상제어신호(도시되지 않음)에 따라 조명광을 차단 또는 통과시키고, 이에 의해 디스플레이 화상을 형성한다. 예를 들면, 각 MEMS 셔터(72)는 주어진 픽셀기간동안 상기 대응하는 픽셀의 휘도(brightness)에 역비례하여 그 개구(74)를 차단시킬 수 있고, 또는 각 MEMS 셔터(72)는 대응하는 픽셀의 휘도에 역비례하는 차단기간동안 그 개구(74)를 차단시킬 수 있다.
2차원 어레이의 소렌즈(82)(1차원만 도시됨)를 구비한 투사 마이크로렌즈 어레이(80)는 디스플레이 화상 광을 수신하여 이를 관측자(88)가 관측하는 트랜스미시브 디스플레이 스크린(86)의 배면(84) 쪽으로 투사한다. 투사 마이크로렌즈 어레이(80)는 마이크로렌즈 어레이(60)와 유사한 구조일 수 있고, 제조비용을 최소화하기 위해 동일한 것일 수도 있다. 대안으로, 투사 마이크로렌즈 어레이(80)는 트랜스미시브 디스플레이 스크린(86) 상에 원하는 화상크기를 제공하도록 광 필드를 확대 또는 축소할 수 있다.
MEMS 광 디스플레이 시스템(50)은 흔히 사용하는 액정 디스플레이에 비해 많은 장점이 있다. 예를 들면, 액정셀의 전형적인 동작과 대조적으로, MEMS 광 변조기(70)는 조명광이 편광될 것을 요구하지 않는다. 이는 전형적으로 편광에 수반하는 광 감쇠와 비용을 감소시킨다. 또한, MEMS 광 변조기(70)는 실질적으로 감쇠없이 변조되지 않은 광을 통과시킬 수 있는 반면, 전형적인 액정셀은 광을 상당히 감쇠시킨다. 마찬가지로, MEMS 광 변조기(70)는 액정셀보다 훨씬 더 큰 명암비를 제공할 수 있는데, 그 이유는 MEMS 셔터(72)는 불투명하여 광의 완전한 변조를 제공할 수 있기 때문이다. 마지막으로, MEMS 광 변조기(70)는 액정 디스플레이에 전형적으로 요구되는 복잡한 공정을 필요로 하지 않고서 종래의 CMOS 회로기술에 의해 제조될 수 있다.
예를 들어, 일실시예에서, MEMS 광 변조기(70)는 200×200 어레이의 개구(74)를 통과하는 광을 제어하기 위해 대응하는 200×200 어레이의 MEMS 셔터(72)를 포함할 수 있다. 예컨대, 이 실시예에서는, 광 수렴 마이크로렌즈 어레이(60)는 각각이 약 1mm의 초점길이를 갖는 200×200 소렌즈(62)를 포함할 수 있고, 개구(74)가 각각의 사이에 약 50㎛의 간격을 두고 똑바로 규칙적인 어레이 로 위치될 수도 있다. 이러한 실시예에서의 MEMS 광 변조기(70)는 1cm × 1cm의 크기와 약 200㎛의 기판(76) 두께를 가질 수 있다. 투사 마이크로렌즈 어레이(80)의 소렌즈(82)가 약 2.5의 배율을 제공하면, 디스플레이 스크린(86)은 약 2.5cm × 2.5cm, 또는 1 인치 × 1 인치의 크기를 가질 수도 있다.
도 17은 2차원 어레이의 소렌즈(62)(1차원만 도시됨)를 갖는 광 수렴 마이크로렌즈 어레이(60), MEMS 광 변조기(70), 및 2차원 어레이의 소렌즈(82)(1차원만 도시됨)를 갖는 투사 마이크로렌즈 어레이(80)를 구비한 MEMS 광 장치모듈(100)의 측면도이다. MEMS 광 장치모듈(100)은 전형적인 디스플레이 응용 또는 모듈(100)의 사용을 보여주기 위해 광원, 시준렌즈, 및 디스플레이 스크린(대시선으로 도시)과 관련하여 도시된다.
MEMS 광 장치모듈(100)은 광 수렴 마이크로렌즈 어레이(60), MEMS 광 변조기(70), 및 투사 마이크로렌즈 어레이(80)를 포함하는 장착구조(예컨대, 프레임 또는 하우징(housing))(102)를 포함한다. 장착구조(102)는, 밀폐된 포장 장치로 또는 서로 확실하게 맞물려서, MEMS 광 장치모듈(100)이 이러한 다른 모듈과 맞도록 한다. 전기적 접속기(104)(예컨대, 플러그, 소켓, 리드 등)은 MEMS 셔터(72)를 제어하는 디스플레이 제어신호를 제공하기 위해 디스플레이 제어기(도시되지 않음)가 MEMS 광 변조기(70)에 접속되게 한다. 다른 실시예에서는, 본 발명의 MEMS 광 장치모듈은 광원, 시준렌즈, 및 디스플레이 스크린 중 임의의 것을 포함할 수 있음이 이해될 것이다.
도 18은 복수의 MEMS 광 장치모듈(100)의 1차원 또는 2차원 어레이(122)(1차원만 도시됨)를 포함하는 MEMS 광 디스플레이 시스템(120)의 측면도이다. 일실시예에서, 모든 MEMS 광 장치모듈(100)은 동일하다. 모듈러 디스플레이 하우징(124)은 MEMS 광 장치모듈(100)의 어레이(122)를 지지하고 포함한다.
모듈러 디스플레이 하우징(124)은 시준된 조명을 복수의 MEMS 광 장치모듈(100)에 제공하기 위해 광원(126), 반사기(128), 및 시준렌즈(130)를 포함한다. 얇은 평판 폼 팩터를 지지하기 위해, 광원(126) 및 반사기(128)는 랩탑 컴퓨터 평판 디스플레이에서 사용되는 것과 유사한 것일 수 있고, 시준렌즈(130)는 일반적으로 평평한 마이크로렌즈 어레이 또는 프레넬(Fresnel) 렌즈일 수 있다.
일체형 디스플레이 제어기(134)는 MEMS 광 장치모듈(100)의 전기적 접속기(104)에 전기적으로 접속되어 단일의 디스플레이인 모듈(100)의 통합된 제어를 제공한다(전기적인 접속관계에 대해서는 도시되지 않음). 트랜스미시브, 확산 디스플레이 스크린(136)은 어레이(122)의 MEMS 광 장치모듈(100)에 대한 일체형 디스플레이 스크린으로서 기능한다.
전형적인 실시예에서, 각 MEMS 광 장치모듈(100)은 2.5cm × 2.5cm의 영역에 대해 200 픽셀 × 200 픽셀 디스플레이를 제공한다. MEMS 광 장치모듈(100)의 6×8 어레이(122)를 포함하는 MEMS 광 디스플레이 시스템(120)은 15cm × 20cm의 영역에 대해 1200 픽셀 × 1600 픽셀 디스플레이를 제공할 것이다.
설명의 목적상, MEMS 광 디스플레이 시스템(50) 및 MEMS 광 장치모듈(100)은 각각 도식적인 광원(52)으로 도시된다. 단색 (예컨대, 흑백) 실시예에서, 광원(52)은 단일 (예컨대, 명목상 백색) 광원(예컨대, 램프)에 해당할 수도 있다. 다색의 실시예에서는, 광원(52)은 다색 또는 모든 컬러의 화상을 제공하도록 협동하는 하나 이상의 별개의 제어된 광원을 포함할 수도 있다.
도 19는 다색의 광원(152) 및 연관된 반사기(154)의 일실시예를 도시하는 MEMS 광 디스플레이 시스템(150)의 측면도이다. 일반적으로 디스플레이 시스템(50)의 구성요소와 동일한 MEMS 광 디스플레이 시스템(150)의 구성요소는 동일한 부재번호로 표시된다.
광원(152)은 일반적으로 일렬로 위치하여 각각 적색, 녹색, 및 청색 광을 발생하는 복수의 (예컨대, 세개) 컬러성분 광원(예컨대, 램프) 156R, 156G, 및 156B를 포함한다. MEMS 셔터(72)를 별도로 제어하는 디스플레이 제어기(158)는 컬러성분 광원 156R, 156G, 및 156B를 각각 활성화시킨다. 컬러성분 광원 156R, 156G, 및 156B를 연속적으로 활성화하는 시간동안, 디스플레이 제어기(158)는 적색, 녹색, 및 청색 화상요소에 대응하는 MEMS 셔터(72)에 제어신호를 인가하고, 이에 의해 필드 순차 방식으로 컬러성분 화상을 형성한다.
예를 들면, 180Hz의 레이트로 생성된 컬러성분 화상은 60Hz의 화상 프레임 레이트를 제공할 수 있다. 전형적인 일실시예에서, 200×200 다중컬러 픽셀의 디스플레이는, 디스플레이 전체 영역(display gamut)을 형성하는 광의 상이한 컬러성분에 의해 취해진 상이한 광 경로를 보상하기 위해, 각각 204×204 어레이의 소렌즈(62, 72)를 갖는 마이크로렌즈 어레이(60, 70)를 채용할 수도 있다. 대안의 실시예로서, 종래기술에서 알려진 바와 같이, 복수의 연속적인 컬러의 조명은 회전 컬러 휠 및 백색광원에 의해 얻어질 수 있음이 이해될 것이다.
도 20 및 21은 MEMS 셔터(72)를 제어하는 활성상태 및 이완상태 각각에서의전형적인 MEMS 액추에이터(170)의 정면도이다. 이 전형적인 실시예에서, MEMS 셔터(72)는 MEMS 액추에이터(170)가 이완상태에 있을 때에 MEMS 기판(76)을 통해 연장하는 그와 연관된 개구(74) 위에서 유지된다. MEMS 셔터(72)는 MEMS 액추에이터(170)가 활성상태에 있을 때에 그와 연관된 개구(74)를 차단하지 않도록 이동된다. MEMS 액추에이터(170)는 MEMS 셔터(72)를 제어하는 데 사용될 수 있는 다양한 MEMS 액추에이터 중의 하나이다.
MEMS 액추에이터(170)는 때로 히추에이터(heatuator)라 불리는 써멀(thermal) 액추에이터의 일실시예로서, 이는 의사 바이모르프(pseudo-bimorph)로서 기능한다. 액추에이터(170)는 기판(예컨대, 기판(10) 또는 질화층(12), 도시되지 않음)에 확실히 고정된 한쌍의 구조 앵커(172, 174)를 포함한다. 폭이 좁은 반도체(예컨대, 폴리실리콘) 아암(178)은 앵커(172)에 확실히 고정되고, 폭이 넓은 반도체(예컨대, 폴리실리콘) 아암(180)은 폭이 좁은 연장부(182)를 통해 앵커(174)에 확실히 고정된다. 아암(178, 180)은 교차부재(184)에 의해 함께 접속된다. 앵커(172, 174)에 대한 부착을 제외하고, 아암(178, 180), 연장부(182), 및 교차부재(184)는 이 기판에 부착되어 있지 않다.
액추에이터(170)의 구성요소는 전기적으로 반도전성이며 양의 열팽창특성계수를 갖는다. 예를 들어, 액추에이터(170)는 실리콘으로 형성된다. 액추에이터(170)는 전류가 픽셀 제어신호원과 같은 전류원(190)으로부터 아암(178, 180)을 통과할 때에 활성화된다. 인가된 전류는 아암(178, 180)의 오옴 또는 줄열을 유도하여, 이들이 실리콘의 양의 온도팽창계수에 기인하여 길이방향으로 팽창하게 한다. 크기가 작은 아암(178)은 이로 인해 아암(180)보다 더 팽창하게 된다.
액추에이터(170)는 상이한 크기의 아암(178, 180)의 차등 열팽창을 이용하여 기판에 평행한 원호(arc)로 굴절하는 의사 바이모르프를 생성한다. 도 21에 도시된 바와 같이, 액추에이터(170)가 이완상태에 있으면, MEMS 셔터(72)는 개구(74) 위에 위치되고 이를 통해 지향되는 광을 차단한다. 도 20에 도시된 바와 같이, 액추에이터(170)가 활성상태에 있으면, MEMS 셔터(72)가 이동하여 개구(74)를 통해 광이 통과한다.
도 22는, MEMS 광 변조기(202)가 개구(208)에 인접한 수광측(light-receiving side)(206)에 위치한 MEMS 셔터(204)의 2차원 어레이를 포함한다는 점을 제외하고는, MEMS 광 디스플레이 시스템(50)과 동일한 MEMS 광 디스플레이 시스템(200)의 측면도이다. MEMS 셔터(204)는, 도 20 및 21을 참조하여 상술된 바와 같이, 광 변조기(202)에 평행한 평면내에서 이동하는 MEMS 액추에이터(도시되지 않음)에 의해 제어될 수도 있다.
다른 실시예에서는, MEMS 광 변조기(70, 202)의 MEMS 셔터(72, 204)는 각각 변조기(70, 202)에 대해 횡단(예컨대, 수직)하는 평면에서 셔터(72, 204)를 이동시키는 MEMS 액추에이터에 의해 제어될 수도 있다. 이러한 실시예에서는, 셔터(72, 204)는 대략 소렌즈(62)의 초점에서 광차단 위치를 가질 것이다. 셔터(72, 204)는 일반적으로 이 초점으로부터 멀리 있지만 여전히 광의 광경로 내에 있는 광 전달위치를 가질 것이다.
도 23은, 상술된 바와 같이, 셔터(72, 204)의 횡단면 이동을 제공할 수 있는마이크로 전기 기계 평면외(out-of-plane) 써멀 버클빔 액추에이터(thermal buckle-beam actuator)(250)의 평면도이다. 액추에이터(250)는 기판(예컨대, 기판(10) 또는 질화층(12), 도시되지 않음)에 확실히 고정된 한쌍의 구조 앵커(252, 254)와, 그 베이스 단(260, 262)에서 각각 앵커(252, 254)에 확실히 고정된 하나 이상의 써멀 버클빔(256)(다수 도시됨)을 포함한다. 버클 빔(buckle beams)(256)은 실질적으로 동일하고 실질적으로 기판과 평행하게 연장하며 기판으로부터 이격되어 있고 앵커(anchors)(252, 254)에 부착된 것을 제외하고는 기판에 부착되어 있지 않다.
피봇 프레임(pivot frame)(264)은, 일실시예에서 버클 빔 중간지점(대시선(270)으로 표시)과 앵커(252, 254) 중 하나(예컨대, 앵커(254)) 사이에 위치한 접속점(268)에서 버클빔(256)에 확실히 고정된 프레임 베이스(266)를 포함한다. 피봇 프레임(264)은 일단에서 프레임 베이스(frame base)(266)에 접속되고 액추에이터(250)가 활성화될 때에 평면외로 선회하는 자유단(free end)(274)으로 연장하는 하나 이상의 피봇 아암(pivot arm)(272)(두개 도시됨)을 더 포함한다. 피봇 프레임(264)은 프레임 베이스(266)가 접속점(268)에 확실히 고정된 것을 제외하고는 자유롭게 이동한다. 도 24는 피봇 프레임(264)이 대체로 버클빔(256)과 평행하거나 동일평면에 있는 상태를 보여주는 이완상태에서의 액추에이터(250)의 측면도이다.
구조 앵커(structural anchors)(252, 254) 및 버클빔(buckle beams)(256)은 전기적으로 반도전성이고 양의 열팽창특성계수를 갖는다. 예를 들어, 버클빔(256)은 실리콘으로 형성된다. 액추에이터(250)는 전류가 전류원(280)으로부터 각각 전기적 도전 접속(282, 284) 및 구조 앵커(252, 254)를 경유하여 버클빔(256)을 통과할 때에 활성화된다. 인가된 전류는 버클빔(256)의 오옴(ohmic) 또는 줄(Joule) 열(heating)을 유도하고, 이에 의해 이들이 실리콘의 양의 온도팽창계수에 기인하여 길이 방향으로 팽창하게 한다. 앵커(252, 254)가 버클빔(256)의 베이스단(260, 262)을 제한하면, 팽창하는 버클빔(256)은 결국 기판으로부터 휘어진다. 일실시예에서, 버클빔(256)은 두께(기판에 수직방향)보다 큰 폭(기판에 평행한 방향)을 갖는 넓어진 애스펙트비(aspect ratio)를 갖도록 형성되어 기판에 평행하기 보다는 기판으로부터 휘어지는 경향을 제공한다. 도 25는 버클빔(256)의 평면외 휘어짐을 도시한 활성상태에서의 액추에이터(250)의 측면도이다.
액추에이터(250)의 활성상태에서의 기판으로부터 버클빔(256)의 휘어짐은 피봇 프레임(264)의 자유단(274)이 기판으로부터 떨어져 선회하게 한다. 피봇 프레임(264)은 프레임 베이스(266)에 대해 회전하고, 이것은 또 버클빔(256)에 의해 기판으로부터 들어올려진다. 그 결과, 자유단(274)은 이동하고 기판으로부터 떨어져 외부로 피봇 또는 회전력을 미친다. 활성화 전류가 중지되면, 버클빔(256)은 냉각되어 수축하고, 이로 인해 피봇 프레임(264)의 자유단(274)이 상기 작동력과 동일하지만 반대의 회전 및 병진(transitional) 방향으로 그 초기 위치로 복귀한다. 피봇 프레임(264)의 이러한 회전 굴절은, 마이크로 광 장치에서 사용되는 것처럼, 다른 마이크로 기계 구조의 평면외 전개를 제공하는 것을 포함하여, 다양한 응용에서 이용될 수 있다. 예컨대, 도 23-25에서 도시된 실시예에서는, 셔터(286)는 자유단(free end)(274)에 확실히 고정되어 피봇 프레임(264)과 함께 선회하여 액추에이터(250)가 그 이완 또는 활성상태에 있는지에 따라 선택적으로 광을 굴절시킨다.
도 24는 버클빔(256)의 중간 부근에서 기판(10)(예컨대, 질화층(12))에 부착되어 연장된 이격 패드(spacing pad)(290) 위에 이완상태의 버클빔(256)이 연장된 도면이다. 도 25는 활성상태의 버클빔(256)을 도시한다. 예를 들면, 이격패드(290)는 0.5㎛의 두께를 갖는 P0 층으로 형성될 수 있고, 버클빔(256)은 상이한(고정되지 않은) 층으로 형성될 수 있다. 이격패드(290)는 구조물의 컨포멀한 성질에 기인하여 각각의 버클빔(256)에 있는 작은(예컨대, 0.5㎛) 혹 또는 굴절부(294)를 밀어낸다. 또한, 딤플(dimple)(292)은 버클빔(256)의 각 말단 근처에 형성된다. 딤플(292)은, 도시된 바와 같이, 버클빔(256)의 바닥면으로부터 연장된 돌출부 또는 딤플로서, 또는 그 상단면으로의 오목부로서, 또는 두가지 모두로서 형성될 수도 있다. 예컨대, MUMP 실시예에서는, 딤플(292)은 2㎛의 poly 1 층에서 0.5㎛ 오목하고 기판에는 접촉하지 않은 형상으로 형성될 수도 있다.
이격패드(290) 및 딤플(292)은 버클빔(256)이 기판으로부터 휘어지게 하고 버클빔(256)과 기판(예컨대, 질화층(12)) 사이의 스틱션(stiction)을 감소시킨다. 전형적인 액추에이터(250)에서의 복수의 버클빔(256)에 대해, 별개의 이격패드(290)가 각 버클빔(256)을 위해 형성될 수도 있고 또는 이격패드(290)가 모든 버클빔(256) 아래에 연장된 단일의 연속패드로서 형성될 수도 있음이 이해될 것이다. 이격패드(290) 및 딤플(292)은, 개별적으로 또는 함께, 버클빔(256)에 대해 홀로 사용되거나 넓어진 애스펙트비로 사용되어 버클빔이 기판으로부터 휘어지는 경향을 제공할 수 있다.
상술한 바와 같이, 몇몇 실시예는 써멀 MEMS 액추에이터(thermal MEMS actuators)를 채용한다. 몇몇 써멀 MEMS 액추에이터는 활성화될 때(예컨대, 10 mA) 상당한 전력을 필요로 할 수 있어서, 많은 이러한 액추에이터의 동시 동작을 위한 전류요구량이 과도할 수 있다. 따라서, 적어도 감소된 전력요구량을 갖는 정전 액추에이터 및 써멀 액추에이터를 포함하여, 다른 MEMS 액추에이터가 전체 시스템 전력요구량을 감소시키기 위해 다른 실시예에서 사용될 수도 있음이 이해될 것이다. 또한, 상기에서 설명된 응용은 주로 광 디스플레이 응용에 관한 것이다. 그러나, MEMS 광 변조기(70) 및 MEMS 광 장치모듈(100)을 포함하여, 본 발명의 다양한 태양이 변조된 스캐너, 검출기 등과 같은 다른 광 변조 응용에서 사용될 수 있음이 이해될 것이다. 이러한 응용에서, 예컨대 MEMS 광 변조기(70) 및 MEMS 광 장치모듈(100)은 일차원 어레이의 광 소자를 채용할 수도 있다.
상기에서 설명된 일실시예에서는, MEMS 광 변조기(MEMS optical modulator)(70)의 MEMS 기판(MEMS substrate)(76)은 약 200㎛의 두께를 갖는다. MEMS 광 변조기(70)를 그 가장자리에 의해 지지할 때에, 이러한 두께는 MEMS 광 변조기(70)에 적당한 구조적 강도를 제공한다. 개구(74)가 약 20㎛의 직경을 갖는다면, 광 수렴 마이크로렌즈 어레이(60)의 소렌즈(62)는 비교적 큰 초점깊이를 필요로 할 수 있다. 이러한 큰 초점깊이를 피하기 위해, 도 22의 MEMS 광 변조기(202)와 같은 MEMS 광 변조기의 다른 실시예는 개구 대신에 반사패드를 채용하여 이 반사패드로부터 디스플레이 스크린, 스캐너, 센서 등으로 조명광을 선택적으로 반사시킬 수 있다.
바람직한 실시예에 대한 설명부분은 상술된 MUMP 제조공정의 단계들에 관한 것이다. 그러나, 상술한 바와 같이, MUMP는 광범위한 MEMS 장치 설계를 수용하는 일반적인 제조공정이다. 결과적으로, 본 발명에 대해 특정적으로 설계된 제조공정은 상이한 단계, 추가의 단계, 상이한 크기 및 두께, 및 상이한 재료를 포함할 수도 있을 것이다. 이러한 특정 제조공정은 포토리소그래픽 공정분야의 당업자의 지식범위내에 속한 것으로 본 발명의 일부가 아니다.
본 발명의 원리가 적용될 수 있는 많은 가능한 실시예의 관점에서, 상기 상세한 실시예는 설명을 위한 것일 뿐이며 본 발명의 범위를 제한하는 것으로서 해석되어서는 안된다는 것이 인식되어야 한다. 그보다는, 다음의 특허청구범위 및 그 동등물의 사상 및 범위내에 포함될 수 있는 그러한 모든 실시예들을 본 발명으로서 주장한다.
본 발명에 따른 MEMS 광 디스플레이 시스템은 편광된 조명광 없이 동작가능하므로 광 감쇠나 편광 조명광의 비용을 줄일 수 있고, 또한 불투명한 MEMS 셔터에 의해 광을 완전히 차단함으로써 디스플레이 화상에 매우 높은 명암비를 제공할 수 있다.

Claims (45)

  1. 마이크로 전기 기계 광 디스플레이 시스템에 있어서,
    조명광(illumination source)을 제공하는 조명원(illumination source);
    상기 조명광을 수신하여 이로부터 시준된 조명광을 형성하는 시준 렌즈(collimating lens);
    상기 시준된 조명광을 수렴시키는 복수의 소렌즈 어레이를 구비한 광 수렴 마이크로렌즈;
    복수의 픽셀 개구가 전개된 평면 기판, 및 상기 개구 위의 복수의 마이크로 전기 기계 셔터를 지지하고 선택적으로 위치시키는 복수의 마이크로 전기 기계 액추에이터를 포함하는 마이크로 전기 기계 광 변조기로서, 상기 마이크로 전기 기계 광 변조기는 상기 픽셀 개구가 상기 광 수렴 마이크로렌즈 어레이로부터 상기 조명광을 수신하도록 위치하고, 상기 조명광은 상기 셔터의 상기 선택적인 위치에 따라 선택적으로 상기 마이크로 전기 기계 광 변조기를 통과하는 마이크로 전기 기계 광 변조기; 및
    상기 마이크로 전기 기계 광 변조기를 통과하는 상기 조명광을 수신하는 디스플레이 스크린
    을 포함하는 마이크로 전기 기계 광 디스플레이 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로 전기 기계 광 변조기와 상기 디스플레이스크린 사이에 위치하고, 상기 조명광을 상기 디스플레이 스크린으로 투사하는 복수의 소렌즈 어레이를 구비한 투사 마이크로렌즈 어레이를 더 포함하는 마이크로 전기 기계 광 디스플레이 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로 전기 기계 광 변조기의 마이크로 전기 기계 액추에이터는 써멀 마이크로 전기 기계 액추에이터인 마이크로 전기 기계 광 디스플레이 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 조명원은 단 하나의 광원을 포함하는 마이크로 전기 기계 광 디스플레이 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 조명원은 상이한 컬러의 복수의 광원을 포함하는 마이크로 전기 기계 광 디스플레이 시스템.
  6. 제 6 항에 있어서, 상기 복수의 광원을 교대로 동작시키고 상기 광원과 협동하여 셔터를 필드 순차방식으로 제어하는 필드 순차 제어기를 더 포함하는 마이크로 전기 기계 광 디스플레이 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 디스플레이 스크린은 트랜스미시브 디스플레이 스크린인 마이크로 전기 기계 광 디스플레이 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 다른 디스플레이 모듈과 맞거나 맞물릴 수 있는 디스플레이 모듈을 형성하기 위해 상기 디스플레이 시스템을 포함하는 하우징을 더 포함하는 마이크로 전기 기계 광 디스플레이 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 조명원은 단색인 마이크로 전기 기계 광 디스플레이 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,상기 조명원은 다색인 마이크로 전기 기계 광 디스플레이 시스템.
  11. 마이크로 전기 기계 다중 픽셀 광 변조기(microoelectrical mechanical multi-pixel optical modulator)에 있어서,
    복수의 픽셀 영역을 갖는 평면 기판; 및
    상기 픽셀 영역에서 지향된 광을 선택적으로 변조하기 위해 복수의 마이크로 전기 기계 셔터를 지지하고 선택적으로 위치시키는 복수의 마이크로 전기 기계 액추에이터
    를 포함하는 마이크로 전기 기계 다중 픽셀 광 변조기.
  12. 제 11 항에 있어서, 각 픽셀 영역은 상기 평면 기판을 통해 전개된 개구를포함하는 마이크로 전기 기계 다중 픽셀 광 변조기.
  13. 제 11 항에 있어서, 각 픽셀 역은 상기 평면 기판 상에 반사기를 포함하는 마이크로 전기 기계 다중 픽셀 광 변조기.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 액추에이터는 써멀 액추에이터인 마이크로 전기 기계 다중 픽셀 광 변조기.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 액추에이터는 대체로 상기 기판에 평행한 평면에서 상기 셔터의 선택적인 위치(positioning)를 제공하는 마이크로 전기 기계 다중 픽셀 광 변조기.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 액추에이터는 대체로 상기 기판에 대해 횡단하는 평면에서 상기 셔터의 선택적인 위치를 제공하는 마이크로 전기 기계 다중 픽셀 광 변조기.
  17. 마이크로 전기 기계 광 모듈에 있어서,
    조명광을 수렴시키는 복수의 소렌즈 어레이를 구비한 광 수렴 마이크로렌즈 어레이;
    복수의 픽셀 영역을 갖는 평면 기판, 및 상기 광 수렴 마이크로렌즈 어레이로부터의 광을 선택적으로 변조하기 위해 상기 픽셀 영역 위의 복수의 마이크로 전기 기계 셔터를 지지하고 선택적으로 위치시키는 복수의 마이크로 전기 기계 액추에이터를 포함하는 마이크로 전기 기계 광 변조기; 및
    복수의 소렌즈 어레이를 구비하고 상기 광 변조기로부터 변조된 광을 수신하여 상기 변조된 광을 투사하도록 위치된 투사 마이크로렌즈 어레이
    를 포함하는 마이크로 전기 기계 광 모듈.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 광 수렴 마이크로렌즈 어레이, 상기 마이크로 전기 기계 광 변조기, 및 상기 투사 마이크로렌즈 어레이를 포함하는 장착구조로서, 다른 장착구조와 잘 맞도록 구성되는 상기 장착구조를 더 포함하는 마이크로 전기 기계 광 모듈.
  19. 제 17 항에 있어서, 각 픽셀 영역은 상기 평면 기판을 통해 전개된 개구를 포함하는 마이크로 전기 기계 광 모듈.
  20. 제 17 항에 있어서, 상기 액추에이터는 써멀 액추에이터인 마이크로 전기 기계 광 모듈.
  21. 제 17 항에 있어서, 상기 액추에이터는 대체로 상기 기판에 평행인 평면에서 상기 셔터의 선택적인 위치를 제공하는 마이크로 전기 기계 광 모듈.
  22. 제 17 항에 있어서, 상기 액추에이터는 대체로 상기 기판에 대해 횡단하는 평면에서 상기 셔터의 선택적인 위치를 제공하는 마이크로 전기 기계 광 모듈.
  23. 마이크로 전기 기계 광 디스플레이에 있어서,
    조명광을 제공하는 조명원;
    상기 조명광을 수신하여 이로부터 시준된 조명광을 형성하는 시준렌즈;
    각각이, 조명광을 수렴시키는 복수의 소렌즈 어레이를 구비한 광 수렴 마이크로렌즈 어레이, 복수의 픽셀영역을 갖는 평면 기판과 상기 광 수렴 마이크로렌즈 어레이로부터의 광을 선택적으로 변조하기 위해 상기 픽셀영역 위의 복수의 마이크로 전기 기계 셔터를 지지하고 선택적으로 위치시키는 복수의 마이크로 전기 기계 액추에이터를 포함하는 마이크로 전기 기계 광 변조기, 복수의 소렌즈 어레이를 구비하고 상기 광 변조기로부터 변조된 광을 수신하여 상기 변조된 광을 투사하도록 위치한 투사 마이크로렌즈 어레이, 및 다른 장착구조와 잘 맞도록 구성된 장착구조를 포함하는 복수의 마이크로 전기 기계 광 모듈; 및
    상기 마이크로 전기 기계 광 변조기를 통과하는 상기 조명광을 수신하는 디스플레이 스크린
    을 포함하는 마이크로 전기 기계 광 디스플레이.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 복수의 광 모듈은 2차원 어레이로 배열되는 마이크로 전기 기계 광 디스플레이.
  25. 제 23 항에 있어서, 상기 조명원은 모든 광 모듈에 대해 조명광을 제공하는 마이크로 전기 기계 광 디스플레이.
  26. 제 23 항에 있어서, 각 픽셀 영역은 상기 평면 기판을 통해 전개된 개구를 포함하는 마이크로 전기 기계 광 디스플레이.
  27. 제 23 항에 있어서,상기 액추에이터는 써멀 액추에이터인 마이크로 전기 기계 광 디스플레이.
  28. 제 23 항에 있어서, 상기 액추에이터는 대체로 상기 기판에 평행인 평면에서 상기 셔터의 선택적인 위치를 제공하는 마이크로 전기 기계 광 디스플레이.
  29. 제 23 항에 있어서, 상기 액추에이터는 대체로 상기 기판에 대해 횡단하는 평면에서 상기 셔터의 선택적인 위치를 제공하는 마이크로 전기 기계 광 디스플레이.
  30. 마이크로 전기 기계 광 모듈에 있어서,
    조명광을 수렴시키는 광 수렴 마이크로렌즈 어레이 수단;
    복수의 픽셀 영역을 갖는 평면 기판, 및 상기 픽셀 영역 위의 복수의 마이크로 전기 기계 셔터를 지지하고 선택적으로 위치시키는 복수의 마이크로 전기 기계 액추에이터를 포함하여 상기 광 수렴 마이크로렌즈 어레이로부터의 광을 선택적으로 변조하는 마이크로 전기 기계 광 변조기 수단; 및
    상기 변조된 광을 투사하기 위해 상기 광 변조기로부터 변조된 광을 수신하도록 위치한 투사 마이크로렌즈 어레이 수단
    을 포함하는 마이크로 전기 기계 광 모듈.
  31. 제 30 항에 있어서, 상기 광 수렴 마이크로렌즈 어레이 수단은 복수의 소렌즈 어레이를 포함하는 마이크로 전기 기계 광 모듈.
  32. 제 30 항에 있어서, 상기 마이크로 전기 기계 광 변조기 수단은, 복수의 픽셀영역을 갖는 평면기판, 및 상기 픽셀영역 위의 복수의 마이크로 전기 기계 셔터를 지지하고 선택적으로 위치시키는 복수의 마이크로 전기 기계 액추에이터를 포함하는 마이크로 전기 기계 광 모듈.
  33. 제 30 항에 있어서, 상기 투사 마이크로렌즈 어레이 수단은 복수의 소렌즈 어레이를 포함하는 마이크로 전기 기계 광 모듈.
  34. 마이크로 전기 기계 광 변조 방법에 있어서,
    평면 기판을 통해 전개된 복수의 픽셀 개구를 향해 시준된 조명광을 수렴하는 단계; 및
    상기 복수의 픽셀 개구 위에 복수의 마이크로 전기 기계 셔터를 선택적으로 위치시켜 선택적으로 변조된 광의 픽셀 배열을 형성하는 단계
    를 포함하는 마이크로 전기 기계 광 변조 방법.
  35. 제 34 항에 있어서, 상기 선택적으로 변조된 광의 픽셀 배열을 디스플레이 스크린 상으로 지향시키는 단계를 더 포함하는 마이크로 전기 기계 광 변조 방법.
  36. 제 34 항에 있어서, 시준된 조명광을 제공하기 위해 시준렌즈를 통해 조명광을 지향시킨 후에 상기 시준된 조명광을 상기 복수의 픽셀 개구 쪽으로 수렴하는 단계를 더 포함하는 마이크로 전기 기계 광 변조 방법.
  37. 제 34 항에 있어서, 상기 복수의 픽셀 개구 쪽으로 상기 시준된 조명광을 수렴하는 단계는 광 수렴 마이크로렌즈 어레이를 통해 시준된 조명광을 지향시키는 단계를 포함하는 마이크로 전기 기계 광 변조 방법.
  38. 제 34 항에 있어서, 상기 복수의 마이크로 전기 기계 셔터의 각각은 마이크로 전기 기계 액추에이터에 의해 제어되고 상기 복수의 픽셀 개구 위에 상기 복수의 마이크로 전기 기계 셔터를 선택적으로 위치시키는 단계는 상기 마이크로 전기기계 액추에이터를 선택적으로 작동시키는 단계를 포함하는 마이크로 전기 기계 광 변조 방법.
  39. 제 38 항에 있어서, 상기 마이크로 전기 기계 액추에이터를 작동시키는 단계는 이들을 열적으로 작동시키는 단계를 포함하는 마이크로 전기 기계 광 변조 방법.
  40. 제 34 항에 있어서, 상기 복수의 픽셀 개구 위에 상기 복수의 마이크로 전기 기계 셔터를 선택적으로 위치시키는 단계는 상기 픽셀 개구를 통해 상이한 광량을 상이한 픽셀 휘도로서 통과시키는 단계를 포함하는 마이크로 전기 기계 광 변조 방법.
  41. 제 40 항에 있어서, 상기 픽셀 개구를 통해 상이한 광량을 통과시키는 단계는 대응하는 상이한 양의 시간동안 상기 복수의 픽셀 개구 위에 상기 복수의 마이크로 전기 기계 셔터를 위치시키는 단계를 포함하는 마이크로 전기 기계 광 변조 방법.
  42. 제 40 항에 있어서, 상기 픽셀 개구를 통해 상이한 광량을 통과시키는 단계는 상기 복수의 픽셀 개구의 대응하는 상이한 부분 위에 상기 복수의 마이크로 전기 기계 셔터를 위치시키는 단계를 포함하는 마이크로 전기 기계 광 변조 방법.
  43. 제 34 항에 있어서, 상기 시준된 조명광은 시준된 조명광의 복수의 별개의 컬러 성분을 포함하는 마이크로 전기 기계 광 변조 방법.
  44. 제 43 항에 있어서, 상기 복수의 픽셀 개구 쪽으로 상기 복수의 별개의 컬러 성분의 시준된 조명광을 동시에 수렴하는 단계를 더 포함하는 마이크로 전기 기계 광 변조 방법.
  45. 제 43 항에 있어서, 상기 복수의 픽셀 개구 쪽으로 상기 복수의 별개의 컬러 성분의 시준된 조명광을 순차적으로 수렴하는 단계를 더 포함하는 마이크로 전기 기계 광 변조 방법.
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