KR20060091041A - 백라이트를 이용하여 간섭 변조기를 조명하는 시스템 및방법 - Google Patents

백라이트를 이용하여 간섭 변조기를 조명하는 시스템 및방법 Download PDF

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Abstract

백라이트를 갖는 간섭 변조기 어레이 기기가 개시된다. 간섭 변조기 어레이 기기는 복수의 간섭 변조기 소자를 구비하며, 간섭 변조기 소자의 각각은 광 캐비티를 구비한다. 간섭 변조기 어레이는 광학적 개구 영역을 포함하며, 적어도 하나의 반사 소자는 이 광학적 개구 영역을 통과하는 광을 수용하고, 이 수용된 광의 적어도 일부를 간섭 변조기 소자의 캐비티 내로 반사시키도록 위치하게 된다. 몇몇 실시예에서는, 간섭 변조기 소자는 서로 분리되어, 인접한 간섭 변조기 소자들 사이에 광학적 개구 영역이 형성되도록 한다.
광 변조 어레이, 백라이트, 간섭 변조기, 디스플레이 기기

Description

백라이트를 이용하여 간섭 변조기를 조명하는 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD OF ILLUMINATING INTERFEROMETRIC MODULATORS USING BACKLIGHTING}
도 1은 제1 간섭 변조기의 이동가능한 반사층이 해방 위치에 있고, 제2 간섭 변조기의 이동가능한 반사층은 작동 위치에 있는, 간섭 변조기 디스플레이의 일실시예의 일부를 도시한 등각투영도이다.
도 2는 3×3 간섭 변조기 디스플레이를 포함하는 전자 기기의 일실시예를 나타낸 시스템 블록도이다.
도 3은 도 1의 간섭 변조기의 일실시예에서, 인가된 전압에 대응한 이동가능한 미러의 위치를 나타낸 도면이다.
도 4는 간섭 변조기 디스플레이를 구동하기 위해 사용될 수 있는 한 세트의 수평열 및 수직열 전압을 나타낸 것이다.
도 5a 및 5b는 도 2의 3×3 간섭 변조기 디스플레이에 한 프레임의 디스플레이 데이터를 기록하기 위해 사용될 수 있는 수평열 및 수직열 신호에 대한 타이밍도의 일례를 나타낸 것이다.
도 6a는 도 1에 도시된 기기의 단면도이다.
도 6b는 간섭 변조기의 다른 실시예의 단면도이다.
도 6c는 간섭 변조기의 또 다른 실시예의 단면도이다.
도 7은 간섭 변조기를 구동하기 위한 전극을 나타내는 간섭 변조기 어레이의 평면도이다.
도 8a는 개구 영역에 의해 분리되어 있는 복수의 간섭 변조기 소자를 포함하는 간섭 변조기 어레이의 일실시예를 나타내는 평면도이다.
도 8b는 백라이트 조명 소자에 의한 조명을 나타내는, 도 8a의 간섭 변조기 어레이를 나타내는 단면도이다.
도 9a는 하나 이상의 재료를 포함하는 반사 소자의 일실시예를 나타내는 단면도이다.
도 9b는 캐비티에 형성되어 있는 볼록한 반사 소자의 일실시예를 나타내는 단면도이다.
도 9c는 캐비티에 형성되어 있는 오목한 반사 소자의 일실시예를 나타내는 단면도이다.
도 10은 반사 소자와 이 반사 소자를 관찰자가 보지 못하도록 구성한 마스크를 나타내는 단면도이다.
도 11은 광을 통과시키기 위한 복수의 광학적 개구 영역을 형성하기 위하여 패턴화된 상부의 전극 층을 나타내는 간섭 변조기 어레이를 나타내는 평면도이다.
도 12a 및 12b는 복수의 간섭 변조기를 포함하여 구성되는 시각 디스플레이 기기의 실시예를 보여주는 시스템 블록도이다.
본 발명은 일반적으로 디스플레이를 조명하는 시스템 및 방법에 관한 것이며, 더 상세하게는 백라이트 소자와 하나 이상의 반사 소자를 이용하여 디스플레이를 조명하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
미소 기전 시스템(MEMS)은 미소 기계 소자, 액추에이터, 및 전자 기기를 포함한다. 미소 기계 소자는 기판의 일부 및/또는 침적된 재료 층을 에칭으로 제거하거나 전기 및 기전 기기를 만들기 위해 층을 부가하는 침적, 에칭 및/또는 그 밖의 기타 미소 기계 가공 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 미소 기전 시스템 기기의 한 형태로서 간섭 변조기(interferometric modulator)가 있다. 간섭 변조기는 한 쌍의 도전성 플레이트를 포함하고, 이들 중 하나 또는 양자 모두는 전체적으로 또는 부분적으로 투명하거나 및/또는 반사성을 가지고 있을 수 있고, 적절한 전기 신호가 인가되면 상대적으로 이동할 수 있다. 하나의 플레이트는 기판 상에 배치된 고정층을 포함하여 구성되고, 다른 하나의 플레이트는 에어갭에 의해 상기 고정층으로부터 이격된 금속막을 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 기기는 그 응용분야가 넓고, 이러한 형태의 기기의 특성을 활용 및/또는 개조하여, 그 특성이 기존의 제품을 개선하고 아직까지 개발되지 않은 새로운 제품을 창출하는 데에 이용될 수 있도록 하는 것은 해당 기술분야에서 매우 유익할 것이다.
어떤 장치에서는, 간섭 변조기 기기를 어레이 구성으로 배치하여, 동작 및 성능 특성이 우수한 디스플레이 조립체를 제공할 수 있게 되어 있다. 예컨대, 이러한 디스플레이는 풍부한 컬러 특성과 저전력 소비를 가질 수 있다.
이러한 디스플레이의 간섭 변조기 기기는 광을 반사하여 광 간섭을 생성함으로써 동작한다. 간섭 변조기로 이루어진 어레이는 이 어레이로부터 반사되는 주변 광을 변조하여 동작할 수 있다. 주변 광을 이용할 수 없거나 이용하기에 충분하지 않은 경우에는, 백라이트에 의해 제공되는 보조광이 필요하게 된다. 따라서, 간섭 변조기를 조명하기 위한 시스템 및 방법이 요구된다.
본 발명은 하나 이상의 반사 소자를 디스플레이에 집적하여, 백라이트로부터 간섭 변조기 소자의 부근까지 조명할 수 있도록 함으로서, 백라이트 조명의 효율을 향상시키고, 광이 디스플레이의 전면으로 누출되는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 시스템, 방법 및 기기는 각각 여러 가지 실시 태양을 가지고 있고, 그들 중 하나가 단독으로 모든 바람직한 특성을 나타내는 것은 아니다. 이하에서 본 발명의 주요 특징을 설명하겠지만, 이것이 본 발명의 권리범위를 제한하는 것은 아니다. 이러한 점을 고려하여, "발명의 상세한 설명"을 읽고 나면, 본 발명의 특징적 구성이 어떻게 다른 디스플레이 기기에 비해 더 나은 장점을 제공하는지를 이해하게 될 것이다.
공간 광 변조기의 일실시예는 복수의 광 변조 소자를 구비하는 광 변조 어레이를 포함한다. 이들 광 변조 소자 각각은 제1 광학적 표면과 제2 광학적 표면에 의해 형성되는 캐비티를 가지고, 제2 광학적 표면은 제1 광학적 표면에 대해 이동 가능하게 되어 있다. 광 변조 어레이는 적어도 하나의 광학적 개구 영역을 포함한다. 광 변조 어레이 기기는 또한 기판과 복수의 광 변조 소자 사이에 형성되는 적어도 하나의 반사 소자도 포함하며, 이 반사 소자는 광학적 개구 영역을 통과하는 광을 수용하고, 이 수용된 광의 적어도 일부를 캐비티로 반사하도록 구성되어 있다. 따라서, 일부 실시예에서는 백라이트 조명(backlighting)이 이용된다.
적어도 하나의 반사 소자는 알루미늄, 은, 티타늄, 금 및 구리 중 하나 이상의 재료를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 반사 소자는 경사진 표면을 가질 수 있다.
반사 소자는 실질적으로 볼록한 형상 또는 실질적으로 오목한 형상을 가질 수 있다. 또한, 적어도 하나의 반사 소자는 복수의 광 변조 소자에 인접하여 연장하는 연속하는 단일의 구조체를 형성하기 위하여 상호 연결된 섹션을 포함할 수 있다.
공간 광 변조기는 또한 적어도 하나의 반사 소자를 적어도 부분적으로 차단하도록 하기 위하여, 적어도 하나의 반사 소자와 함께 정렬되는 마스크(mask)를 포함할 수 있다. 이 마스크는 적어도 에탈론의 일부를 포함할 수 있으며, 이 에탈론의 일부분은 부분적으로 반사성을 갖는 재료로 이루어진 하나 이상의 층과 하나 이상의 간격 유지를 위한 스페이스 층을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서는, 적어도 하나의 반사 소자가 소정의 형상으로 된 형상부와 이 형상화된 부분의 위에 위치하는 반사성을 갖는 재료를 적어도 포함한다.
광 변조 어레이의 기판은 적어도 하나의 캐비티를 포함할 수 있으며, 이 캐 비티에 적어도 하나의 반사 소자가 형성된다. 적어도 하나의 반사 소자는 실질적으로 투명한 재료에 현탁화된 실질적으로 미립자 형태를 갖는 반사성 재료를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 복수의 광 변조 소자는 금속층을 포함하며, 이 금속층은 광학적으로 투과성을 갖는 복수의 개구를 포함한다. 광 변조 소자의 적어도 몇 개는 분리될 수 있게 되어 있어서, 이들 분리된 소자 사이에 광학적 개구 영역을 형성할 수 있다.
공간 광 변조기를 제조하는 방법의 일실시예는 적어도 하나의 반사 소자를 기판 상에 형성하는 단계와, 기판 상에 형성한 적어도 하나의 반사 소자 위에 복수의 광 변조 소자를 형성하여 광 변조 어레이를 형성하는 단계를 포함한다. 각각의 광 변조 소자는 캐비티를 형성하는 제1 광학적 표면과 제2 광학적 표면을 구비하는데, 제2 광학적 표면은 제1 광학적 표면에 대해 이동가능하게 되어 있다. 광 변조 어레이는 적어도 하나의 광 투과 특성을 갖는 개구 영역을 갖는다. 적어도 하나의 반사 소자는 적어도 하나의 개구 영역을 통해 광을 수용하고, 이 수용한 광의 일부를 캐비티 내부로 반사하도록 구성되어 있다.
적어도 하나의 반사 소자를 형성하는 단계는 알루미늄, 은, 티타늄, 금 및 구리 중 적어도 하나를 침적하는 단계를 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 반사 소자를 형성하는 단계는 하나 이상의 재료를 침적하여 실질적으로 경사진 표면, 실질적으로 볼록한 형상 또는 실질적으로 오목한 형상을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 적어도 하나의 반사 소자를 형성하는 단계는 소정 형상의 기본 구조체를 기판 상에 형성하는 단계와, 소정 형상의 기본 구조체 상에 반사 특성을 갖는 재료를 침적하는 단계를 포함한다.
본 발명의 방법은 또한 캐비티를 기판에 형성하는 단계와, 적어도 하나의 반사 소자를 기판의 캐비티에 형성하는 단계도 포함할 수 있다. 적어도 하나의 반사 소자를 형성하는 단계는 반사 특성을 갖는 재료의 반사율 및/또는 산란율을 향상시키기 위하여, 반사 특성을 갖는 재료로 이루어진 층을 기판 상에 침적하는 단계와, 상기 반사 특성을 갖는 재료로 이루어진 층을 표면 처리하는 단계를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 본 발명의 방법은 또한 적어도 하나의 반사 소자가 보이지 않도록 하기 위하여, 적어도 하나의 반사 소자가 정렬된 기판 상에 은닉부(concealing feature)를 형성하는 단계도 포함한다. 이 은닉부는 흡수 특성을 갖는 재료, 반사 특성을 갖는 재료 및 투과 특성을 갖는 재료 중 적어도 하나로 이루어지는 마스크를 포함할 수 있다. 이 은닉부는 적어도 하나의 카본 블랙 재료, 염료, 크롬 및 몰리브덴 중 적어도 하나로 이루어지는 마스크 층을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 은닉부는 금속막과 적어도 하나의 반사 소자를 포함하는 에탈론을 형성하기 위하여 금속막을 포함한다. 에탈론은 소정의 컬러로서 관찰자에게 보여질 수 있도록 구성될 수 있다.
본 방법의 일실시예로서, 적어도 하나의 반사 소자를 형성하는 단계는 합성 재료(composite material)를 기판의 표면 상에 침적하는 단계를 포함하며, 여기서 합성 재료는 실질적으로 투명한 재료에 현탁화된 반사성을 갖는 미립자를 포함한 다. 합성 재료는 복수의 반사 소자를 형성하기 위하여 기판의 표면 상의 이산된 위치에 침적될 수 있으며, 또한 합성 재료는 기판의 표면 상에 연속되는 층으로서 침적되어, 단일의 반사 소자 구조체를 형성할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 광 변조 소자는 간섭 변조기 소자를 구비하며, 광 변조 어레이는 간섭 변조기 어레이를 구비한다. 다른 실시예에서는, 다른 형태의 미소 기전 시스템 구조체를 포함하는 다른 형태의 광 변조기를 채용할 수 있다.
간섭 변조기 어레이를 백라이트로 조명하는 방법의 일실시예는 간섭 변조기 어레이의 제1 면에 인접하게 광원을 위치시키는 단계와, 상기 광원으로부터 나오는 광을 제1 면의 반대측의 제2 면으로 반사하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에서는, 기판과 이 기판 상에 형성된 복수의 간섭 변조기 소자의 사이에 위치하는 하나 이상의 반사 소자에 의해 광이 반사된다. 또한, 본 방법은 반사 소자가 보이지 않도록 하기 위하여 하나 이상의 반사 소자를 마스킹하는 단계를 포함할 수 있으며, 이 마스킹하는 단계는 하나 이상의 반사 소자와 관찰자 사이에 에탈론의 적어도 일부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 방법의 일부 실시예에서, 광은 이산되어 있는 복수의 반사 소자에 의해 반사되며, 광은 경사진 표면을 갖는 하나 이상의 반사 소자에 의해 반사될 수 있다. 광은 하나 이상의 볼록한 형상의 반사 소자 또는 하나 이상의 오목한 형상의 반사 소자에 의해 반사될 수도 있다. 광은 알루미늄, 은, 티타늄, 금 및 구리 중 적어도 하나로 이루어지는 하나 이상의 반사 소자에 의해 반사될 수도 있다.
이하에서 더 구체적으로 설명하는 바와 같이, 몇 개의 바람직한 실시예에 의 하면, 하나 이상의 반사 소자를 디스플레이에 집적하여, 백라이트로부터 간섭 변조기 소자의 부근까지 조명할 수 있도록 하고 있다. 간섭 변조기 어레이는 백라이트의 광원에서 나오는 조명이 통과하는 하나 이상의 개구 영역을 포함할 수 있다. 이 개구 영역은 인접한 간섭 변조기 소자의 사이에 위치할 수도 있다. 하나 이상의 반사 소자는 기판과 간섭 변조기 어레이의 사이에 형성된다. 반사 소자는 개구 영역을 통과하는 광을 수용하고 이 수용한 광이 간섭 변조기의 광학 캐비티 내부로 반사되도록 위치시킬 수 있다. 반사 소자는 필요에 따라 광의 방향을 설정하는 곡선형 표면 또는 경사진 표면을 가질 수 있다. 반사 소자는 알루미늄이나 은 등의 반사 특성을 갖는 재료를 포함하여 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 반사 소자는 포토레지스트 등의 기본 재료와, 알루미늄이나 은 등의 반사성의 중첩가능한 재료를 포함하여 구성될 수 있다. 이들 반사 소자는 기판 상에 또는 기판 내에 형성될 수 있으며, 평탄화될 수 있다. 이러한 반사 소자에 의해 백라이트 조명의 효율이 향상될 수 있다. 이들 반사 소자는 광이 디스플레이의 전면으로 누출되는 것을 방지할 수도 있다.
이하의 상세한 설명은 본 발명의 구체적인 실시예에 관한 것이다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 다른 방법과 방식으로 구현될 수 있다. 이하의 설명에서, 도면이 참조되는데, 전체 도면에 걸쳐 동일한 부분에 대해 동일한 번호가 사용된다. 이하의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명은 동화상(예컨대, 비디오)이든 정지화상(예컨대, 스틸 이미지)이든, 또는 텍스트이든 그림이든, 이미지를 디스플레이하도록 구성된 것이라면 어떠한 기기에든 구현될 수 있다. 보다 상세하게는, 본 발명은 예컨대, 이동전화기, 무선 기기, 개인 휴대용 정보 단말기(PDA), 손에 들고 다니거나 휴대할 수 있는 컴퓨터, GPS 수신기/네비게이터, 카메라, MP3 플레이어, 캠코더, 게임 콘솔, 손목 시계, 시계, 계산기, 텔레비전 모니터, 평판 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 자동차 디스플레이(예컨대, 주행 거리계 디스플레이), 조종석 제어 장치 및/또는 디스플레이, 감시 카메라의 디스플레이(예컨대, 자동차에서의 후방 감시 카메라의 디스플레이), 전자 사진 액자, 전자 게시판 또는 전자 표시기, 프로젝터, 건축 구조물, 포장물, 및 미적 구조물(예컨대, 보석 상의 이미지 디스플레이) 등과 같은 다양한 전자 기기에 구현이 가능하며 또는 이들 전자 기기에 결합시켜서 구현하는 것도 가능한데, 다만 이들 기기에 한정되는 것은 아니다. 또한, 여기서 개시한 미소 기전 시스템 기기와 유사한 구조의 기기를 전자 스위칭 기기와 같은 비(非)디스플레이 분야에 사용할 수도 있다.
간섭계 미소 기전 시스템 디스플레이 소자를 포함하여 구성된 간섭 변조기 디스플레이의 일실시예가 도 1에 도시되어 있다. 이러한 기기에서, 픽셀은 밝은 상태 또는 어두운 상태 중 하나의 상태로 된다. 밝은 상태("온 상태" 또는 "개방 상태")에서는, 디스플레이 소자가 입사되는 가시광의 대부분을 사용자에게 반사한다. 어두운 상태("오프 상태" 또는 "폐쇄 상태")에서는, 디스플레이 소자가 입사되는 가시광을 사용자에게 거의 반사하지 않는다. 실시예에 따라서는, "온 상태"와 "오프 상태"의 광 반사 특성이 반대로 바뀔 수도 있다. 미소 기전 시스템의 픽셀은 선택된 컬러를 두드러지게 반사하여 흑백뿐 아니라 컬러 디스플레이도 가능하도록 구성될 수 있다.
도 1은 영상 디스플레이의 일련의 픽셀들에서 인접하는 두 개의 픽셀을 나타낸 등각투영도다. 여기서, 각 픽셀은 미소 기전 시스템의 간섭 변조기를 포함하여 구성된다. 일부 실시예에서, 간섭 변조기 디스플레이는 이들 간섭 변조기들의 행렬 어레이를 포함하여 구성된다. 각각의 간섭 변조기는, 적어도 하나의 치수가 가변적인 공진 광학 캐비티를 형성하도록 서로 가변적이고 제어가능한 거리를 두고 배치되어 있는 한 쌍의 반사층을 포함한다. 일실시예에서, 이 반사층들 중 하나가 두 개의 위치 사이에서 이동될 수 있다. 제1 위치에서(여기서는 "해방 상태"라고 한다), 이동가능한 층은 부분적으로 반사하는 고정된 층으로부터 상대적으로 먼 거리에 위치한다. 제2 위치에서, 이동가능한 층은 부분적으로 반사하는 층에 보다 가까이 인접하여 위치한다. 두 개의 층으로부터 반사되는 입사광은 이동가능한 반사층의 위치에 따라 보강적으로 또는 상쇄적으로 간섭하여, 각 픽셀을 전체적으로 반사 상태 또는 비반사 상태로 만든다.
도 1에 도시된 부분의 픽셀 어레이는 두 개의 간섭 변조기(12a, 12b)를 포함한다. 좌측에 있는 간섭 변조기(12a)에서는, 이동가능하고 반사성이 높은 층(14a)이 부분적으로 반사하는 고정된 층(16a)으로부터 소정의 거리를 두고 해방 위치에 있는 것이 도시되어 있다. 우측에 있는 간섭 변조기(12b)에서는, 이동가능하고 반사성이 높은 층(14b)이 부분적으로 반사하는 고정된 층(16b)에 인접한 작동 위치에 있는 것이 도시되어 있다.
고정된 층(16a, 16b)은 전기적으로 도전성을 가지고 있고, 부분적으로 투명하며, 부분적으로 반사성을 가지고 있고, 예컨대 투명 기판(20) 상에 크롬과 인듐 주석산화물(ITO)로 된 하나 이상의 층을 침적시킴으로써 제조될 수 있다. 이들 층을 병렬 스트립으로 패턴화하여, 이하에서 설명하는 바와 같이, 디스플레이의 수평열 전극(row electrodes)을 형성할 수 있다. 이동가능한 층(14a, 14b)은, 포스트(18)와 이 포스트들 사이에 개재된 희생 재료의 표면에 침적된 금속층(들)으로 된 일련의 병렬 스트립(수평열 전극(16a, 16b)에 수직하는)으로 형성될 수 있다. 희생 재료를 에칭하여 제거하면, 변형가능한 금속층이 에어갭(19)에 의해 고정된 금속층으로부터 이격된다. 변형가능한 층은 알루미늄과 같이 도전성과 반사성이 높은 재료를 이용하여 형성할 수 있고, 이것의 스트립은 디스플레이 기기의 수직열 전극(column electrodes)을 형성할 수 있다.
전압이 인가되지 않으면, 층(14a)과 층(16a) 사이에 캐비티(19)가 그대로 존재하게 되어, 변형가능한 층이 도 1의 픽셀(12a)로 도시된 바와 같이 기계적으로 해방된 상태로 있게 된다. 그러나, 선택된 행과 열에 전위차가 인가되면, 해당하는 픽셀에서 수평열 전극과 수직열 전극이 교차하는 지점에 형성된 커패시터가 충전되어, 정전기력이 이들 전극을 서로 당기게 된다. 만일 전압이 충분히 높다면, 이동가능한 층이 변형되어, 도 1에서 우측에 도시된 픽셀(12b)과 같이, 고정된 층에 대해 힘을 받게 된다(도 1에는 도시하지 않았지만, 단락을 방지하고 이격 거리를 제어하기 위해 고정된 층 상에 유전 재료를 배치할 수 있다). 이러한 양상은 인가된 전위차의 극성에 관계없이 동일하다. 이러한 방식으로, 반사와 비반사의 픽셀 상태를 제어할 수 있는 수평열/수직열 구동은 종래의 액정 디스플레이나 다른 디스플레이 기술에서 사용되었던 방식과 여러 가지 면에서 유사하다.
도 2 내지 5는 디스플레이 응용분야에서 간섭 변조기의 어레이를 이용하기 위한 방법 및 시스템의 일례를 보여준다. 도 2는 본 발명의 여러 측면을 포함할 수 있는 전자 기기의 일실시예를 나타낸 시스템 블록도이다. 본 실시예에서는, 전자 기기가 프로세서(21)를 포함한다. 이 프로세서(21)는 ARM, Pentium®, Pentium II®, Pentium III®, Pentium IV®, Pentium® Pro, 8051, MIPS®, Power PC®, ALPHA® 등과 같은 범용의 단일칩 또는 멀티칩 마이크로프로세서나, 또는 디지털 신호 처리기, 마이크로컨트롤러, 프로그래머블 게이트 어레이 등과 같은 특정 목적의 마이크로프로세서일 수 있다. 해당 기술 분야에서 알려진 바와 같이, 프로세서(21)는 하나 이상의 소프트웨어 모듈을 실행하도록 구성될 수 있다. 오퍼레이팅 시스템을 실행하는 것 외에도, 프로세서는 웹 브라우저, 전화 응용프로그램, 이메일 프로그램, 또는 임의의 다른 소프트웨어 응용프로그램을 포함하여 하나 이상의 소프트웨어 응용프로그램을 실행하도록 구성될 수 있다.
일실시예에서, 프로세서(21)는 또한 어레이 컨트롤러(22)와 통신하도록 구성된다. 일실시예에서, 어레이 컨트롤러(22)는 픽셀 어레이(30)에 신호를 제공하는 수평열 구동 회로(24) 및 수직열 구동 회로(26)를 포함한다. 도 2에서 1-1의 선을 따라 절단한 어레이의 단면도가 도 1에 도시되어 있다. 미소 기전 시스템의 간섭 변조기에 대한 수평열/수직열 구동 프로토콜은 도 3에 도시된 기기의 히스테리시스 특성을 이용할 수 있다. 이동가능한 층을 해방 상태에서 작동 상태로 변형시키기 위해, 예컨대, 10볼트의 전위차가 요구될 수 있다. 그러나, 전압이 그 값으로부터 감소할 때, 전압이 10볼트 이하로 떨어지더라도 이동가능한 층은 그 상태를 유지한다. 도 3의 실시예에서, 이동가능한 층은 전압이 2볼트 이하로 떨어질 때까지는 완전히 해방되지 않는다. 따라서, 기기가 해방 상태 또는 작동 상태 중 어느 하나의 상태로 안정되는 인가 전압 영역이 존재하는 전압의 범위가 있다. 도 3에서는 약 3~7볼트가 예시되어 있다. 이것을 여기서는 "히스테리시스 영역" 또는 "안정 영역"이라고 부른다. 도 3의 히스테리시스 특성을 갖는 디스플레이 어레이의 경우, 수평열/수직열 구동 프로토콜은 수평열 스트로브가 인가되는 동안에 스트로브가 인가된 수평열에 있는 픽셀들 중에 작동되어야 픽셀들은 약 10볼트의 전위차에 노출되고, 해방되어야 할 픽셀들은 0(영) 볼트에 가까운 전위차에 노출되도록 설계될 수 있다. 스트로브를 인가한 후에는, 픽셀들이 수평열 스트로브에 의해 어떠한 상태가 되었든지 간에 그 상태로 유지되도록 약 5볼트의 정상 상태 전압차(steady state voltage)를 적용받는다. 기록된 후에, 각 픽셀은 본 실시예에서는 3~7볼트인 "안정 영역" 내의 전위차를 가진다. 이러한 구성으로 인해, 도 1에 도시된 픽셀 구조가 동일한 인가 전압의 조건 하에서 작동 상태든 해방 상태든 기존의 상태로 안정되게 된다. 작동 상태로 있든 해방 상태로 있든, 간섭 변조기의 각 픽셀은 필연적으로 고정된 반사층과 이동하는 반사층에 의해 형성되는 커패시터이기 때문에, 이 안정된 상태는 히스테리시스 영역 내의 전압에서 거의 전력 낭비 없이 유지될 수 있다. 인가 전위가 고정되어 있으면, 필연적으로 픽셀에 유입되는 전류는 없다.
전형적인 응용예로서, 첫번째 수평열에 있는 소정 세트의 작동된 픽셀에 따 라 한 세트의 수직열 전극을 어서팅(asserting)함으로써 디스플레이 프레임을 만들 수 있다. 그런 다음, 수평열 펄스를 수평열 1의 전극에 인가하여, 어서트된 수직열 라인에 대응하는 픽셀들을 작동시킨다. 그러면, 수직열 전극의 어서트된 세트가 두번째 수평열에 있는 소정 세트의 작동된 픽셀에 대응하도록 변경된다. 그런 다음, 펄스를 수평열 2의 전극에 인가하여, 어서트된 수직열 전극에 따라 수평열 2에서의 해당하는 픽셀을 작동시킨다. 수평열 1의 픽셀들은 수평열 2의 펄스에 영향을 받지 않고, 수평열 1의 펄스에 의해 설정되었던 상태를 유지한다. 이러한 동작을 순차적으로 전체 수평열에 대해 반복하여 프레임을 생성할 수 있다. 일반적으로, 이러한 프레임들은 초당 소정 수의 프레임에 대해 이러한 처리를 계속해서 반복함으로써 리프레시(refresh)되거나, 및/또는 새로운 디스플레이 데이터로 갱신된다. 수평열 및 수직열 전극을 구동하여 디스플레이 프레임을 생성하는 많은 다양한 프로토콜이 잘 알려져 있고, 본 발명과 관련하여 사용될 수 있다.
도 4 및 5는 도 2의 3×3 어레이 상에서 디스플레이 프레임을 생성하기 위한 하나의 가능한 구동 프로토콜을 나타낸 것이다. 도 4는 도 3의 히스테리시스 곡선을 보여주는 픽셀들에 사용될 수 있는 수직열 및 수평열의 가능한 전압 레벨 세트를 보여준다. 도 4의 실시예에서, 픽셀을 작동시키기 위해, 해당하는 수직열은 -V bias로 설정하고 해당하는 수평열은 +△V로 설정한다. 각각의 전압은 -5볼트 및 +5볼트에 대응할 수 있다. 픽셀을 해방시키기 위해서는, 해당하는 수직열은 +Vbias로 설정하고 해당하는 수평열은 동일한 값의 +△V로 설정하여, 픽셀 양단의 전위차가 0( 영)볼트가 되도록 한다. 수평열의 전압이 0(영)볼트로 되어 있는 수평열에서는, 수직열이 +Vbias이든 -Vbias이든 관계없이 픽셀들이 원래의 상태로 안정된다.
도 5b는 도 2의 3×3 어레이에 인가되는 일련의 수평열 및 수직열 신호를 보여주는 타이밍도이며, 그 결과로서 작동된 픽셀들이 비반사성인 도 5a에 도시된 디스플레이 배열이 얻어진다. 도 5a에 도시된 프레임을 기록하기 전에, 픽셀들은 어떤 상태로 되어 있어도 무방하다. 본 예에서는, 모든 수평열들이 0(영)볼트이고, 모든 수직열들이 +5볼트이다. 이러한 인가 전압으로, 모든 픽셀들은 기존의 작동 상태 또는 해방 상태로 안정되어 있다.
도 5a의 프레임에서, (1,1), (1,2), (2,2), (3,2) 및 (3,3)의 픽셀들이 작동된다. 이를 구현하기 위해, 수평열 1에 대한 "라인 시간" 동안, 수직열 1과 2는 -5볼트로 설정되고, 수직열 3은 +5볼트로 설정된다. 이것은 어느 픽셀의 상태도 바꾸지 않는다. 왜냐하면, 모든 픽셀들이 3-7볼트의 안정영역 내에 있기 때문이다. 그런 다음, 수평열 1에 0볼트에서 5볼트로 상승한 후 다시 0볼트로 되는 펄스를 가진 스트로브를 인가한다. 이것은 (1,1) 및 (1,2)의 픽셀을 작동시키고 (1,3)의 픽셀을 해방시킨다. 어레이의 다른 픽셀들은 영향을 받지 않는다. 수평열 2를 원하는 대로 설정하기 위해, 수직열 2를 -5볼트로 설정하고, 수직열 1 및 3은 +5볼트로 설정한다. 동일한 스트로브를 수평열 2에 인가하면, (2,2)의 픽셀이 작동되고, (2,1) 및 (2,3)의 픽셀이 해방된다. 여전히, 어레이의 다른 픽셀들은 영향을 받지 않는다. 수직열 2 및 3을 -5볼트로 설정하고 수직열 1을 +5볼트로 설정함으로써, 수평열 3도 마찬가지의 방법으로 설정될 수 있다. 수평열 3에 대한 스트로브로 인해 수평열 3의 픽셀들도 도 5a에 도시된 바와 같이 설정된다. 프레임을 기록한 후에, 수평열 전위는 0(영)이고, 수직열 전위는 +5볼트 또는 -5볼트로 남아있으므로, 디스플레이는 도 5a의 배열로 안정된다. 수십 또는 수백의 수평열 및 수직열로 된 어레이에 대해 동일한 처리가 행해질 수 있다는 것은 잘 알 수 있을 것이다. 또한, 수평열 및 수직열의 구동을 위해 사용되는 전압의 타이밍, 순서 및 레벨은 위에서 설명한 전반적인 원리 내에서 다양하게 변경될 수 있고, 상술한 예는 예시에 불과하고, 임의의 구동 전압 방법을 본 발명에 적용하여도 무방하다.
위에서 설명한 원리에 따라 동작하는 간섭 변조기의 상세한 구조는 다양하게 변경될 수 있다. 예컨대, 도 6a 내지 6c는 이동하는 미러 구조의 세가지 다른 예를 보여준다. 도 6a는 도 1에 도시된 실시예의 단면도로서, 금속 재료로 된 스트립(14)이 직각으로 연장된 지지대(18) 상에 배치되어 있다. 도 6b에서, 이동가능한 반사성 재료(14)가 연결선(32)에 의해 그 코너에서만 지지대에 부착되어 있다. 도 6c에서, 이동가능한 반사성 재료(14)가 변형가능한 층(34)에 매달려 있다. 이 실시예는, 반사성 재료(14)에 대한 구조적 설계와 재료는 광학 특성에 대해 최적화 될 수 있고, 변형가능한 층(34)에 대한 구조적 설계와 재료는 원하는 기계적 특성에 대해 최적화될 수 있기 때문에 유용하다. 여러 가지 형태의 간섭 기기의 제조에 대해, 예컨대 미국특허공개 제2004/0051929호를 포함하여 여러 공개 문헌에 기술되어 있다. 일련의 재료 침적, 패터닝 및 에칭 단계들을 포함하여, 상술한 구조를 제조하기 위해 다양한 공지 기술이 사용될 수 있다.
공간 광 변조기를 형성하는 간섭 변조기의 어레이에 포함되는, 예컨대 "간섭 변조기"를 본 명세서에서는 "간섭 변조기 소자"라고도 한다.
도 7은 유리 등의 실질적으로 투명한 기판(554) 상에 있는 간섭 변조기 어레이(500)의 예를 나타내는 표면도이다. 상술한 바와 같은 공정에 있어서, 재료 층은 도 7에 도시된 바와 같이 하부의 수직열 전극(550A-C) 과 상부의 수평열 전극(552A-C)을 형성하도록 패턴화된다. 도 7에는 도시되어 있지 않지만, 상부 및 하부의 미러 표면(도시 안됨)에 의해 형성되는 광학 캐비티 또는 에탈론은 수평열 전극(552A-C)과 수직열 전극(550A-C) 의 교차점에 생성된다. 도시된 실시예에서는 9개의 간섭 변조기 소자(525)를 형성하는 3개의 수직열 전극(550A-C)과 3개의 수평열 전극(552A-C)이 도시되어 있지만, 더 많은 수의 어레이 또는 더 적은 수의 어레이(500)가 더 많은 수의 간섭 변조기 또는 더 적은 수의 간섭 변조기를 포함할 수 있다. 그 외의 다른 구성도 가능하다. 예컨대, 간섭 변조기 소자(525)는 동일한 크기와 형상을 가질 필요가 없으며, 수직열과 수평열로 배열될 필요도 없다. 수직열 전극과 수평열 전극의 소정의 교차점에 위치한 간섭 변조기 소자(525)가 점유하는 공간에, 도시된 간섭 변조기 소자를 대신하여 이 보다 치수가 작은 복수의 간섭 변조기 소자를 포함할 수도 있다.
또한, 간섭 변조기 어레이(500)는 예컨대 간섭 변조기 소자의 수평열을 가로질러 연장하는 단일의 전극(552) 대신에, 각 간섭 변조기 소자(525)에 대한 상부의 개별적인 기계 전극으로 제조될 수 있다. 상부의 개별적인 기계 전극은 예컨대 분리된 별개의 층을 통하여 전기적으로 접속될 수 있다. 또한, 개별적인 간섭 변조 기 소자(525)들이 수평열로 접속하는 전극 부분(예컨대, 상부의 기계 전극(552))은 감소된 폭을 가질 수 있다. 이러한 감소된 폭을 갖는 전극 부분들은 간섭 변조기 소자(525) 사이의 접속 부분이 도 7에 도시된 것보다 더 좁게 될 수 있다. 각각의 개별 변조기 소자를 접속하는, 더 좁은 폭을 갖는 전극 부분들은 예컨대 간섭 변조기 소자(525)의 코너에 위치할 수 있다. 이러한 실시예에 대해서는 뒤에 더 상세히 설명한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 각 수직열 전극(550A-C)은 접촉 패드(556A-C)에 전기적으로 접속된다. 각 수평열 전극(552A-C)도 접촉 패드(556D-F)에 전기적으로 접속된다. 접촉 패드(556)에는 타이밍 및 데이터 신호가 접속될 수 있어서, 간섭 변조기 어레이에 대한 어드레스 지정이 가능하다. 상술한 바와 같이, 본 실시예는 예시적이며 다른 구성이나 구조를 이용할 수도 있다. 예컨대 전기적 접촉부를 포함하지 않는 간섭 변조기 어레이도 가능하다.
일실시예로서, 도 8a에 도시된 것과 같은 적어도 하나의 간섭 변조기 어레이(500)를 포함하여 구성되는 디스플레이를 조명하기 위해, 백라이트 조명을 이용한다. 이러한 구성에 있어서, 간섭 변조기 어레이(500)는 뒤쪽, 즉 간섭 변조기 어레이의 안보이는 쪽에서 나오는 조명을 수용하도록 구성될 수 있다.
도 8a에 도시된 간섭 변조기 어레이(500)에서, 간섭 변조기 소자(525) 사이의 분리 부분(574)은 간섭 변조기 어레이(500)의 보이지 않는 쪽에 광학적 개구 영역을 형성한다. 간섭 변조기 소자(525)의 도 8a에 도시된 부분은 도 1 내지 도 6c와 관련하여 앞서 설명한 바와 같은 상부 미러(도시 안됨)를 지지하는 기계적인 층 (570)에 대응한다. 간섭 변조기 어레이(500)는 도 7에 도시된 바와 같이 간섭 변조기의 수평열을 가로질로 연장하는 단일의 전극 스트립을 대신하여, 각 간섭 변조기 소자(525)에 해당하는, 상부의 기계 전극의 독립된 또는 별개의 부분(570)으로 제조된다. 기계층의 이들 부분(570)은 이 부분들 사이에 광학적으로 투과할 수 있는 개구 영역 또는 스페이스(574)를 형성하기 위하여 분리된다. 상부의 개별적인 기계 전극(570)은 상술한 바와 같이, 예컨대 분리된 개별의 층을 통하여 전기적으로 접촉될 수 있다.
도 8a에 도시된 어레이(500)의 경우, 상부의 기계 전극(570)의 독립된 부분에 의해 간섭 변조기 소자(525)들 사이의 그리드형 간격이 형성된다. 상부의 전극 층(570)에 있는 광학적으로 투과가능한 개구 영역(574)은 실질적으로 재료가 없을 수 있으며, 및/또는 이들 광학적 개구 영역은 실질적으로 광을 투과할 수 있는 재료를 포함할 수도 있다.
간섭 변조기 어레이(500)의 스페이스 또는 개구 영역은 디스플레이의 픽셀 사이에 형성되는 것으로 한정되지 않으며, 예컨대 픽셀 내의 서브픽셀에 대응하는 복수의 간섭 변조기 소자 사이의 스페이스를 포함할 수 있다. 이들 서브픽셀은 멀티 컬러 또는 그레이 스케일형 디스플레이에서 증가된 컬러 또는 그레이 스케일 범위를 제공하는데 이용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 간섭 변조기 어레이는 하나 이상의 간섭 변조기 소자의 기계층과 미러 내에 하나 이상의 광학적으로 투과가능한 개구 영역을 포함하여 구성된다. 상술한 바와 같이, 하나 이상의 광학적으로 투과가능한 개구 영역은 실질적으로 재료가 없을 수 있으며, 및/또는 이들 광학적 개구 영역은 실질적으로 광을 투과할 수 있는 재료를 포함할 수도 있다.
일실시예에서, 간섭 변조기 어레이는 실질적으로 중앙에 위치한 광학적 투과성을 갖는 하나 이상의 개구 영역을 포함하여 구성될 수 있다. 간섭 변조기 기기의 일부 실시예에서는 인접한 간섭 변조기 소자들 사이에 그리고 하나 이상의 간섭 변조기 소자의 기계층과 미러 내의 광학적 투과성을 갖는 개구 영역과 같이, 상술한 위치와 구성을 조합하여 광학적으로 투과가능한 개구 영역을 포함할 수 있다.
일실시예에서, 광학적으로 투과가능한 개구 영역(574)의 폭 w는 통상적으로 일정하다. 개구 영역의 폭 w는 최소 미세 회로 선폭 또는 제조 공정의 다른 설계 규정에 의해 결정될 수 있다. 일반적으로, 상이한 간섭 변조기 소자(525)들에 대한 기계층(570)의 인접한 부분들 사이에 있는 스페이스(574)는 가능한 작게 해야 픽셀 면적이 낭비되는 것을 방지할 수 있다. 개구 영역의 폭 w는 디스플레이 기기의 사이즈와 설계 또는 그 밖의 요인에 따라 달라질 수 있으며, 본 명세서에서 설명하고 도시한 실시예에 한정되지 않는다. 예컨대, 기계층(570)의 개별적인 독립 부분들 사이에 있는 광학적 개구 영역(574)은 광학적 개구 영역(574)을 통과하여 간섭 변조기 소자(525)에 입사하는 광의 양을 증가시키기 위하여 최소 사이즈보다 더 크게 만들어질 수 있다. 여러 가지 실시예에서, 광학적 개구 영역(574)의 폭은 대략 2　mm 내지 15　mm 범위를 갖지만, 이 범위를 벗어나는 폭을 갖는 것도 가능하다. 또한, 광학적 개구 영역(574)의 길이는 대략 10 mm 내지 100　mm의 범위를 갖지만, 이 범위를 벗어나는 길이를 갖는 것도 가능하다. 광학적 개구 영역(574)의 폭과 길이는 일정하게 할 필요는 없으며, 예컨대 어레이(500) 내의 여러 위치에 서의 광 레벨을 제어하기 위하여 어레이 전체를 통해 가변적으로 할 수 있다. 따라서, 간섭 변조기 소자(525)와 기계층(570)의 이에 대응하는 부분의 크기 및 형상은 균일하게 할 필요가 없으며 가변적으로 할 수 있다. 예컨대, 임의의 실시예에서, 픽셀 내의 상이한 서브픽셀에 대한 갑섭 변조기 소자(525)의 사이즈는, 증가된 컬러 또는 그레이 스케일 레벨을 제공하도록 디더링 처리된다.
도 8b는 도 8a의 라인 8B-8B를 따라 절단한 면을 보여주는 간섭 변조기 어레이(500)의 단면도이다. 도　8b는 백라이트 광원(575)이 간섭 변조기 어레이(500)의 보이지 않는 제1 면(577)에 인접하여 위치해 있는 것을 나타낸다. 이 백라이트 광원(575)은 기계층(570)의 여러 부분에 광학적으로 투과가능한 개구 영역(574)을 통해 광을 확산시키도록 구성되어 있다. 일부 실시예에서, 이러한 백라이트 광원(575)은 두 개 이상을 사용할 수 있다. 도 8b에 도시한 백라이트 광원(575)은 예시적인 것이며, 다른 유형의 백라이트 광원을 이용할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 백라이트 광원(575)은 발광 다이오드 등의 개별적인 광원으로 구성될 수 있다. 백라이트 광원(575)은 도파관 등의 하나 이상의 발광 소자 및 광학 소자를 조합하여 구성될 수 있으며, 발광 소자로부터 간섭 변조기 어레이(500)로 광을 전달하도록 구성되어 있다. 광을 간섭 변조기 소자(525)에 결합시키기 위하여, 간섭 변조기 어레이(500)를 가로질러 연장하는 광학적으로 투과가능한 층을, 예컨대 도파관으로 이용할 수 있다. 발광 소자는 도파관의 에지 부분에 위치하여 광이 도파관으로 유입되도록 할 수 있다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 백라이트 광원(575)으로부터 나오는 광을 각 간 섭 변조기 소자(525) 내의 광학 캐비티(584)로 향하도록 하기 위하여, 디스플레이에 하나 이상의 광 반사 소자(572)가 포함된다. 이 반사 소자(572)는 백라이트 광원(575)으로부터 나오는 광을 반사하여 간섭 변조기 소자(525) 사이에 위치한 광학적으로 투과가능한 개구 영역(574)을 통과하도록 구성된다. 반사 소자는 광을 간섭 변조기 소자(525) 내의 광학 캐비티(574)로 향하게 하는 반사 표면(573)을 갖는다. 반사 소자(572)는 "산란 소자"라고도 하며, 반사 소자(572)는 또한 광을 광학 캐비티(574) 내로 산란 또는 편향시켜서 광이 캐비티 내에 채워지도록 구성된다.
반사 소자(572)는 예컨대 간섭 광학 소자(525)의 수직열 및 수평열 사이에 있는 광학적으로 투과가능한 개구 영역(574)과 함께 정렬되는 그리드형 반사 소자로 구성될 수 있다. 이러한 단일 구조체(572)는 예컨대 간섭 변조기 소자(525)의 수평열 및 수직열에 평행하게 정렬되는 수직으로 길게 되어 있는 또는 수평으로 길게 되어 있는 반사 특성을 갖는 부분으로 구성될 수 있다. 도 8b는 이러한 그리드형 반사 소자(572)의 일부분을 형성하는 수직으로 길게 되어 있는 또는 수평으로 길게 되어 있는 반사 특성을 갖는 부분을 나타내는 단면도이다. 도 8b는 광을 간섭 변조기 소자(525)의 광학 캐비티로 향하도록 구성된 반사 소자(572)의 반사 표면(573)을 나타낸다.
이와 다르게, 도트(dots) 또는 수평으로 길게 되어 있는 개별 부분과 같은 복수의 독립된 구조체를 구성하는 복수의 반사 소자(572)가 이용될 수도 있다. 이들 독립된 구조체는 반사 표면을 갖는 범프, 마운드 및 리지 등을 포함하여 구성될 수 있다. 반사 소자(572)는 규칙적으로(균일하게) 또는 불규칙하게(랜덤하게) 배 치될 수 있다. 반사 소자(572)는 더 복잡한 형상이나 기하학적 형상을 가질 수도 있다. 예컨대, 그리드형 패턴을 분할하여 수직열과 수평열이 아닌 다른 형상(예컨대, ＂+＂ 또는 ＂L＂자 형상의 소자)으로 만들 수 있다. 그리드형 패턴이 될 수도 있고 되지 않을 수도 있는 또 다른 형상도 가능하다. 상술한 바와 같이, 몇몇 실시예에서는 단일의 반사 소자(572)가 이용될 수 있다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 반사 소자(572)는 기판과 간섭 변조기 소자(525) 사이의 기판(554) 상에 배치된다. 반사 소자(572)는 기계층(570)의 여러 부분 사이에 있는 광학적으로 투과가능한 개구 영역(574)에 인접하여 위치한 부분을 가질 수 있다. 따라서, 반사 표면(573)에 대응하는 부분은 광학적으로 투과가능한 개구 영역(574)에 인접하게 된다. 일실시예에서, 반사 소자(572) 또는 이 반사 소자의 일부분은 개구 영역(574)과 함께 정렬되며, 도 8a에 도시된 바와 같이 보이지 않는 면(577)에서 관찰했을 때 개구 영역을 통해 볼 수 있도록 되어 있다.
반사 소자(572)는 간섭 변조기 어레이(500)의 보이지 않는 면, 즉 제1 면에 인접하여 위치한 백라이트 광원(575)으로부터 나오는 광을 수용하도록 구성되어 있다. 기계층은 광학적으로 투과가능한 개구 영역(574)을 통해, 수용된 광을 관찰자가 관찰가능한 간섭 변조기 어레이의 제2 면(579)으로 반사하도록 위치하고 있다(화살표 577로 표시). 관찰자가 관찰가능한 간섭 변조기 어레이의 제2 면(579)은 백라이트 광원(575)이 위치한 간섭 변조기 어레이의 제1 면에 대향하도록 되어 있다. 도 8b는 기계층(570)으로부터 연장하는 상부 미러(571a)와, 기판(554) 상에 형성된 예컨대 금속층(578)을 포함하여 구성되는 하부 미러(571b)의 사이에 형성되 는 각각의 간섭 변조기 소자(525) 내의 광학 캐비티(584)도 나타내고 있다. 상술한 바와 같이, 반사 소자(572) 상의 반사 표면(573)의 형상은 광을 광학 캐비티(584) 내로 반사 및/또는 산란시키도록 구성되어 있다.
도 8b에 도시된 실시예에서, 반사 소자(572)는 기판(554)에 대해 실질적으로 볼록한 단면을 가지고 있다. 따라서, 반사 소자의 단면은 양쪽 면이 경사져 있는데, 이 양쪽면은 인접한 광학 캐비티(584)를 향하고 있으며 개구 영역(574) 쪽으로 기울어져 있는 반사 표면(573)이다. 반사 표면(573)은 곡선 형상으로 도시되어 있다. 그러나, 반사 소자(572)의 형상은 본 명세서에서 설명하고 도시된 예에 한정되지 않으며 다른 형상도 가능하다. 예컨대, 반사 소자는 기판(554)에 대해 기울어져 있거나 기울어져 있지 않은 평판형 또는 평면형 부분을 가질 수 있다. 예컨대, 삼각형 형상의 단면을 가질 수 있다. 다른 형상도 가능하다. 단면은 예컨대 실질적으로 볼록한 형상이 될 수 있다. 상술한 바와 같이, 반사 소자의 부분이 길쭉하게 형성될 수 있다. 이와 다르게, 반사 소자의 부분은 일부 실시예에서 대체로 원형의 대칭이 될 수 있는 마운드, 범프 또는 도트의 경우에서와 같이 길게 연장되어 있을 필요는 없다. 이와 다르게, 반사 소자는 균일하지 않은 형상을 가질 수도 있다. 또한, 반사 표면(573)은 평탄한 것으로 도시되어 있지만, 반사 표면은 거칠게 될 수도 있다. 반사 표면은 계단 형상 또는 톱니 형상으로 될 수 있다. 상술한 바와 같이, 반사 표면(573)으로부터의 반사는 확산하듯이 반사되거나 정반사될 수 있다.
반사 소자는 반사 특성과 산란 특성을 증가시키도록 처리된 표면을 가질 수 있다. 예컨대, 반사 표면(573)은 광의 편향/산란을 증가시키기 위하여 더 많은 표면 영역, 거칠기 및/또는 리지를 형성하도록 미세 에칭될 수 있다. 이와 다르게, 반사 표면(573)은 반사 표면(573)을 평탄화하기 위하여 미세 에칭함으로써, 광의 집중을 증가시키고, 간섭 변조기 어레이의 백라이트 조명의 균일성을 증가시킬 수 있다.
일실시예에서, 하나 이상의 반사 소자는 실질적인 평탄 또는 평면 구조 및 미세 표면 거칠기를 갖는 재료를 포함하여 구성된다. 여기서, 반사 소자의 재료는 에칭, 열적 어닐링 및/또는 방사선 경화 등을 포함하는 처리 공정에 의해 하나 이상의 층에 침적 및 형성될 수 있다. 미세 표면 거칠기는 미세 에칭, 침적 공정의 제어 및/또는 재료의 속성에 의해 이루어질 수 있다.
다른 실시예에서, 하나 이상의 반사 소자(572)는 실질적으로 광학적 투과가능한 재료와 투과성 재료에 현탁화된 복수의 반사성 입자를 포함하여 구성된다. 반사성 입자는 입사 광을 반사 및/또는 산란시키도록 구성된 재료를 포함하여 구성된다. 상술한 바와 같이, 하나 이상의 반사 소자는 연속 층과 같은 단일 구조를 가질 수 있으며, 및/또는 복수의 개별적으로 위치한 독립된 구조체를 포함할 수도 있다. 반사 층은 일부 실시예에서는 실질적인 그리드형 패턴으로 구성될 수 있다.
반사 소자(572)의 위치와 구조(예컨대, 형상)는 광을 간섭 변조기의 캐비티(584)로 향하게 하는 효율을 최적화하도록 처리될 수 있다. 광 반사 소자(572)는 일부 실시예에서 광학적 개구 영역(574)의 바로 아래에 위치하는 것으로 되어 있지만, 다른 위치에 배치될 수도 있다.
일실시예에서, 반사 소자(572)는 충분한 폭을 가지고 있어서, 백라이트(575)로부터 나와 개구 영역(574)을 통과하는 실질적인 모든 광이 간섭 변조기 어레이의 소자(525)의 캐비티(584) 내부로 반사되도록 하는 형상을 갖는다. 몇몇 실시예에서, 반사 소자(572)의 폭은 백라이트(575)로부터 개구 영역(574)을 통과하는 광의 각 분포(angular distribution)의 사이즈에 기초하여 변경가능하다. 집속되지 않는(즉, 홀을 통해 넓은 각도로 광이 나오는) 백라이트 광원의 경우, 반사 소자(572)의 사이즈는 개구 영역으로부터 반사 소자(572)까지의 거리의 함수가 될 수 있다. 이 거리는 예컨대 상부 미러(571)의 두께 및, 미러(571)와 반사 소자(572) 사이의 스페이스에 의해 결정될 수 있다. 개구 영역(574)의 폭 (w)은 개구 영역을 통해 입사하는 광의 각도 범위와 비율이 될 수도 있다. 광이 개구 영역(574)을 통해 제한된 범위의 각도로 방출되는 되는 경우에는, 반소 소자를 더 작게 할 수 있다.
일실시예에서, 반사 소자(572)는 개구 영역(574)의 폭 w보다 실질적으로 더 큰 폭을 가질 수 있으며, 바람직하게는 3w이다. 일실시예에서, 반사 소자(572)는 이에 대응하는 개구 영역(574)의 한 쪽 면으로부터 적어도 w의 거리만큼 연장한다.
극단적으로 넓은 반사 소자(572)는 미광(stray light)을 차단하는 데는 효과적이지만, 반사 상태에서 이용가능한 픽셀 영역의 양은 줄어들 수 있다. 따라서, 더 많은 광을 편광시키기 위해 넓은 반사 소자를 선택하는 것과 간섭 변조기 소자(525)를 반사 상태에서 이용할 수 있는 픽셀 영역을 선택하는 것간에 절충이 있게 된다. 반사 소자(572)는 대략 1 mm 내지 대략 10 mm의 폭을 가질 수 있다. 반사 소자(572)는 다른 실시예에서 더 큰 폭 또는 더 작은 폭의 단면을 가질 수 있다.
반사 소자(572)는 대략 200 Å 내지 대략 1000 Å 범위의 높이를 가질 수 있지만, 이 범위를 벗어나는 값도 가능하다. 반사 소자의 높이는 간섭 변조기 소자(525) 주변의 여러 위치에 또는 상이한 높이를 갖는 어레이(500)에서의 여러 위치에 배치된 반사 소자(572)의 여러 부분에 따라 달라질 수 있다.
반사 소자(572)는 하나 이상의 반사성 재료를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하며, 예컨대 알루미늄, 은, 티타늄, 금 및 구리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다른 재료도 이용할 수 있다. 또한, 반사 소자(572)는 확산하듯이 반사하거나 또는 정반사하는 광학 소자가 될 수 있다.
상술한 바와 같이, 반사 소자(572)는 기판과 간섭 변조기 소자(525) 사이의 기판(554) 상에 형성된다. 기판(554)은 대략 200　mm 내지 대략 2　mm, 또는 대략 2　mm 내지 대략 5　mm의 범위를 가질 수 있으며, 예컨대 더 크게 또는 더 작게 만들 수 있다. 반사 소자(572)는 평탄화 재료(582) 등의 실질적으로 광 투과성인 재료로 이루어진 층으로 피복된다. 이 광 투과성인 재료로 이루어진 층은 예컨대 대략 1 ㎛의 두께를 갖는다. 미러(571)와 반사 소자(572) 사이의 스페이스는 상술한 바와 같이 평탄화 재료(582)의 두께와 관련된다. 다른 실시예에서는 다른 재료도 사용할 수 있다.
광학 캐비티(584)를 각각 포함하는 하나 이상의 간섭 변조기 소자(525)는 평탄화 재료(582)의 위에 형성된다. 이들 간섭 변조기 소자(525)는 평탄화 재료(582) 상에 형성된 광 스택(583)을 포함한다. 이 광 스택(583)은 전극층(580), 크 롬 등의 금속층(578), 및 유전체 또는 산화물 층(576)을 포함하여 구성된다. 전극층(580)은 예컨대 인듐산화주석(ITO), 산화아연 등의 도전성 재료를 포함하여 구성되며, 실질적인 광 투과성 또는 부분적인 투과성을 가질 수 있다. 금속층(578)은 크롬 등의 반사성 재료를 포함하여 구성될 수 있다. 그 밖의 다른 금속도 이용될 수 있다. 여러 가지 실시예에서, 전극층(580)은 도전 특성을 갖기에 충분한 두께를 가지며, 금속층(578)은 부분 반사 특성을 갖기에 충분한 두께를 가질 수 있다. 전극층(580)과 금속층(578)은 예컨대 대략 100 Å 내지 대략 1　mm의 두께를 가질 수 있으며, 유전체 층(576)은 대략 100 내지 2,000 Å의 두께를 가질 수 있다. 유전체 층은 일부 실시예에서 다층의 유전체 광 필름을 포함하여 구성될 수도 있다. 물론 다른 구성도 가능하다. 예컨대, 층을 제외하거나 추가의 층을 이용하는 것도 가능하다. 또한, 두께는 다른 실시예에서는 그 범위를 벗어나는 것도 가능하다.
상술한 바와 같이, 기계층(570)은 전극층(580), 금속층(578) 및 유전체 층(576)의 위에 있는 미러(571)를 지지하여, 캐비티(584)를 형성할 수 있다. 다른 구성도 물론 가능하다. 몇몇 실시예에서, 상술한 바와 같이 기계층(570)과 미러(571)는 광이 백라이트 광원(575)으로부터 대응하는 간섭 변조기 소자의 캐비티로 향하도록 구성된 하나 이상의 광학적으로 투과가능한 개구 영역을 포함하여 구성된다. 또한, 전극층(580) 및/또는 금속층(578)은 실질적으로 투과성인 재료를 포함하여 구성될 수 있으며, 및/또는 하나 이상의 반사 소자로부터 반사되는 광이 간섭 변조기 소자의 캐비티로 투과하도록 하기 위하여 실질적으로 투과성인 복수의 개구 를 포함하여 구성될 수 있다. 이들 특징에 대하여 이하 더 상세히 설명한다.
반사 소자(572)는 본 기술분야에서 공지된 여러 방법을 이용하여 형성될 수 있으며, 많은 예시적 방법들을 복수의 예시적인 반사 소자의 구조 및 구성을 나타내는 도 9a 내지 도 9c를 참조하여 이하 설명한다. 도 9a에 도시된 실시예에서, 반사 소자(572)는 폴리머 등의 기본 재료로 형성되는 형상화된 부분, 예컨대 범프(702)를 포함한다. 이 형상화된 부분(702)은 알루미늄 등의 반사성 재료를 포함하는 중첩가능한 층(704)에 의해 피복된다. 알루미늄으로 이루어진 층(704)은 예컨대 가시 영역의 파장을 갖는 광을 반사할 수 있다. 알루미늄 이외의 예컨대, 은, 티타늄, 금 또는 구리 등과 같은 다른 반사성 재료로 이용할 수 있다. 기본 재료로 이루어지는 층은 범프(702) 또는 다른 바람직한 형상을 갖는 부분을 형성하기 위하여 침적 및 패턴화될 수 있다. 반사성 재료(704)로 이루어지는 층은 반사성 중첩 층을 형성하기 위하여 폴리머의 기본 재료 상에 침적될 수 있다.
도 9b에 도시된 실시예에서, 기판(554)은 실질적으로 사각형인 단면을 갖는 캐비티(706)를 형성하기 위하여 에칭된다. 반사 소자(572)는 금속 등의 반사성 재료를 침적함으로써 캐비티(706) 내에 형성된다. 캐비티(706) 내에는 예컨대 실질적으로 볼록한 형상이 형성될 수 있다. 일실시예에서, 캐비티는 실질적으로 볼록한 표면을 가지며, 캐비티 내의 볼록한 표면의 위에 반사성 재료를 침적함으로써 실질적으로 볼록한 형상이 만들어진다. 다른 형상도 물론 가능하다.
도 9c에 도시한 실시예에서는, 기판(554)에 실질적으로 오목한 형상의 캐비티(708)가 형성되며, 캐비티(7078) 내에 반사성 재료로 된 층을 침적하여 실질적으 로 오목한 형상의 반사 소자(572)를 형성할 수 있다. 이와 달리, 예컨대 기판을 에칭함으로써 캐비티 내에 있지 않은 기판 상에 오목한 또는 볼록한 형상의 표면을 갖는 부분이 형성될 수 있으며, 반사성 재료가 이러한 형상을 갖는 부분 상에 침적될 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 명세서에서 설명하고 도시한 반사 소자의 구조, 형상 및 위치는 예시적인 것이며, 따라서 다른 구조, 형상 및 위치도 가능하다. 상술한 바와 같은 반사 소자를 형성하는 방법의 예에는 재료를 침적하는 공정과, 에칭하는 공정과, 열적 어닐링 처리하는 공정과, 방사선 경화하는 공정과, 이들을 조합한 공정이 포함될 수 있다.
도 8b와 관련하여 설명한 바와 같이, 반사 소자(572)는 평탄화 재료에 의해 피복될 수 있으며, 이러한 평탄화 재료는 예컨대 대략 1 ㎛의 두께를 갖는다. 평탄화 재료는 스핀온 증착(spin-on deposition) 등의 방법을 이용하여 도포될 수 있다. 광학적으로 투과성을 갖는 몇 개의 스핀온 증착 재료가 이용될 수 있다. 이들 많은 재료들은 투명한 실리콘 산화물 재료를 형성하도록 ＂가열＂시킬 수 있다. 이러한 스핀온 증착 재료는 미국 메사추세츠주 미드랜드에 소재한 다우 코닝사(Dow Corning, Inc.)와, 일본 도쿄에 소재한 클라리언트 라이프 사이언스 케이.케이.(Clariant Life Sciences K.K.)로부터 입수가능하다. 평탄화 재료는 포토레지스트 등의 재료도 가능하다. 평탄화 재료가 형성되었으면, 평탄화 재료의 표면을 평탄화하기 위하여 화학적 기계 연마(CMP) 등의 평탄화 공정이 이용될 수 있다. 이와 달리, 평탄화 재료 이외의 다른 재료도 이용할 수 있으며, 다중 층을 이용할 수도 있다.
도 10은 간섭 변조기 어레이에 대한 반사 재료(572)의 일실시예로서, 반사 소자(572)를 보이지 않도록 하기 위해 은닉부 또는 마스크가 이용되는 예를 나타내고 있다. 일실시예에서, 마스크(802)는 유리 기판(554)의 위에 형성되며, 실질적으로 투명한 층(804)으로 피복되어 있다. 반사 소자(572)는 투명한 마스크(802)의 위에 형성된다. 마스크(802)는 반사 소자(572)가 있는지를 볼 수 없도록 구성한 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 이 마스크(802)는 불투명 또는 반투명하게 될 수 있다. 이 마스크(802)는 흡수성 재료, 반사성 재료, 투과성 재료 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으며, 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 카본 블랙, 염료 등의 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 마스크(802)는 예컨대 포토레지스트 재료(예컨대, 스핀온 레지스트), 폴리이미드, 포토아미드, 무기 중합체, 및/또는 실질적으로 광에 대해 고유한 흡수 특성 또는 반사 특성을 갖거나, 기본 입자(예컨대, 카본 블랙), 금속 입자, 충진제 및/또는 염료 등이 포함된 재료를 갖는 폴리머 재료를 포함하여 구성될 수 있다. 이에 따라, 마스크(802)는 가시광 스펙트럼에서 실질적으로 광 흡수성 또는 반사성이 된다. 일부 실시예에 있어서, 재료는 실질적으로 광 흡수성 지지 구조체가 보이지 않도록 하기에 유효한 양만큼 선택되어 마스크(892)에 포함된다. 설계상의 변경도 가능하다.
일실시예에서, 마스크(802)는 에탈론 또는 에탈론의 일부를 포함한다. 구체적으로 말하면, 일실시예로서 마스크(802)는 크롬 등을 포함하는 금속층과 같은 부분적 반사성을 갖는 또는 부분적 투과성을 갖는 제1 층을 포함하고, 산화물 또는 평탄화 재료 등의 캐비티 또는 간격 형성 재료의 적어도 하나의 층을 포함하여, 제 1 반사(예컨대, 금속)층과 반사 소자(572)를 포함하여 구성되는 에탈론을 형성할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 마스크(802)는 스페이스(간격 형성) 재료와 반사 소자(572) 사이에 제2 반사층을 더 포함하며, 제1 및 제2 반사층에 의해 반사 소자(572)의 아래에 에탈론이 형성된다. 제1 에탈론 반사층 및/또는 제2 에탈론 반사층은 광 스택(583)의 금속층(578)과 동일한 재료를 포함하여 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 에탈론은 간섭 변조기 어레이의 보이는 쪽에 미리 정해진 컬러가 생기게 하며, 보기에 바람직하지 않은 형상이 생기는 것을 방지한다.
상술한 바와 같이, 간섭 변조기 어레이(500)는 백라이트 조명을 이용하여 효과적으로 조명시킬 수 있다. 몇몇 실시예에서, 광을 집광시키면 백라이트 광원(575)으로부터 나오는 광은 제한된 범위의 각도를 갖게 된다. 광은 백라이트 광원(575)과 간섭 변조기 어레이(500)의 사이에서 직선 방향을 갖는 것이 바람직하다. 허용가능한 각도의 범위는 구조적 치수를 조합하는 것에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, 개구의 폭(w)이 10 ㎛이고, 반소 소자의 폭이 30 ㎛인 경우, 그리고 미러(571)와 반사 소자(572)간의 거리가 1 ㎛인 경우, 경사가 급한 각도를 갖는 광은 차단되고 다른 광은 반사될 것이다. 광은 백라이트의 선택에 따라 여러 가지 방법으로 집광될 수 있다. 예컨대, 발광되는 광을 소정 범위의 각도 내로 제한하는 몇몇의 백라이트 구조가 제공될 수 있다. 렌즈나 그 밖의 다른 집광용 광학 소자가 이용될 수 있다. 백라이트(575)는 광을 최대의 각도로 제거하기 위하여 필터 또는 그 밖의 다른 광학 필름을 이용할 수도 있다.
반사 소자(572)는 백라이트(575)로부터 나오는 집광된 광을 인접한 간섭 변 조기로 확산시킬 것이다. 광은 반사 소자로부터 매우 다양한 각도로 반사할 것이기 때문에, 광은 단일의 반사 소자로부터 여러 개의 간섭 변조기에 제공될 것이다. 복수의 반사 소자로부터 단일의 간섭 변조기로 광이 제공될 수도 있다. 그러나 백라이트에 의해 제공되는 광이 반드시 집광된 광일 필요는 없다.
도 11에는 간섭 변조기 어레이의 다른 실시예에 해당하는 SEM 이미지가 도시되어 있다. 간섭 변조기 어레이(500)에서, 기계층(570)은 각각의 간섭 변조기 소자(525)를 둘러싸는 복수의 개구 영역(574)을 형성하도록 패턴화된다. 간섭 변조기 소자(525)의 코너에 있는 전극층(570)의 좁은 폭을 갖는 부분에 의해, 간섭 변조기 사이의, 예컨대 수평열을 따라 전기적 접속을 제공한다. 전극층(570)의 이러한 폭이 좁은 부분들은 도 11에 도시된 포스트 구조체(599)에 인접하여 위치하게 된다. 복수의 광학적으로 투과가능한 개구 영역(574)에 의해, 광은 상기 설명한 바와 같은 반사 소자(도시 안됨)로 전파할 수 있게 된다.
도 12a 및 도 12b는 디스플레이 기기(2040)의 실시예를 나타내는 시스템 블록도이다. 디스플레이 기기(2040)는, 예컨대, 휴대 전화기일 수 있다. 그러나, 텔레비전이나 휴대용 미디어 플레이어와 같이 디스플레이 기기(2040)와 동일한 구성품이나 약간 변형된 것도 디스플레이 기기의 여러 가지 형태의 예에 해당한다.
디스플레이 기기(2040)는 하우징(2041), 디스플레이(2030), 안테나(2043), 스피커(2045), 입력 기기(2048), 및 마이크(2046)를 포함한다. 하우징(2041)은 일반적으로 사출 성형이나 진공 성형을 포함하여 해당 기술분야에서 잘 알려진 여러 가지 제조 공정 중 어느 것에 의해서도 제조될 수 있다. 또한, 하우징(2041)은, 한정되는 것은 아니지만, 플라스틱, 금속, 유리, 고무, 및 세라믹 또는 이들의 조합을 포함하여 여러 가지 재료 중 어느 것으로도 만들어질 수 있다. 일실시예에서, 하우징(2041)은 분리가능한 부분(도시되지 않음)을 포함하고, 이 분리가능한 부분은 다른 색깔이나 다른 로고, 그림 또는 심볼을 가진 다른 분리가능한 부분으로 교체될 수 있다.
본 예의 디스플레이 기기(2040)의 디스플레이(2030)는, 여기서 개시한 쌍안정(bi-stable) 디스플레이를 포함하여, 여러 가지 디스플레이 중 어느 것이어도 무방하다. 다른 실시예에서, 디스플레이(2030)는, 상술한 바와 같은, 플라즈마, EL, OLED, STN LCD, 또는 TFT LCD 등과 같은 평판 디스플레이와, 해당 기술분야에서 당업자에게 잘 알려진 바와 같은, CRT나 다른 튜브 디스플레이 기기 등과 같은 비평판 디스플레이를 포함한다. 그러나, 본 실시예를 설명하기 위해, 디스플레이(2030)는 여기서 설명하는 바와 같이 간섭 변조기 디스플레이를 포함한다.
예시된 디스플레이 기기(2040)의 일실시예에서의 구성요소가 도 12b에 개략적으로 도시되어 있다. 도시된 예의 디스플레이 기기(2040)는 하우징(2041)을 포함하고, 적어도 부분적으로 하우징 내에 배치되어 있는 구성요소들을 추가로 포함할 수 있다. 예컨대, 일실시예에서, 본 예의 디스플레이 기기(2040)가 송수신기(2047)와 연결된 안테나(2043)를 포함하는 네트워크 인터페이스(2027)를 포함할 수 있다. 송수신기(2047)는 프로세서(2021)에 연결되어 있고, 프로세서(2021)는 컨디셔닝 하드웨어(conditioning hardware)(2052)에 연결되어 있다. 컨디셔닝 하드웨어(2052)는 신호를 고르게 하도록(예컨대, 신호를 필터링하도록) 구성될 수 있다. 컨디셔닝 하드웨어(2052)는 스피커(2045)와 마이크(2046)에 연결되어 있다. 프로세서(2021)는 입력 기기(2048)와 드라이버 컨트롤러(2029)에도 연결되어 있다. 드라이버 컨트롤러(2029)는 프레임 버퍼(2028)와 어레이 드라이버(2022)에 연결되어 있고, 어레이 드라이버는 디스플레이 어레이(2030)에 연결되어 있다. 전원(2050)은 예시된 디스플레이 기기(2040)의 특정 설계에 따라 요구되는 모든 구성요소에 전력을 공급한다.
네트워크 인터페이스(2027)는 예시된 디스플레이 기기(2040)가 네트워크를 통해 하나 이상의 기기들과 통신할 수 있도록 안테나(2043)와 송수신기(2047)를 포함한다. 일실시예에서, 네트워크 인터페이스(2027)는 프로세서(2021)의 부담을 경감하기 위해 어느 정도의 처리 능력을 가질 수도 있다. 안테나(2043)는 신호를 송수신하는 것으로서, 해당 기술분야의 당업자에게 알려진 어떠한 안테나라도 무방하다. 일실시예에서, 안테나는 IEEE 802.11(a), (b), 또는 (g)를 포함하여 IEEE802.11 표준에 따라 RF 신호를 송수신한다. 다른 실시예에서, 안테나는 블루투스 표준에 따라 RF 신호를 송수신한다. 휴대 전화기의 경우, 안테나는 CDMA, GSM, AMPS 또는 무선 휴대폰 네트워크를 통한 통신에 사용되는 공지의 다른 신호를 수신하도록 설계된다. 송수신기(2047)는 안테나(2043)로부터 수신한 신호를, 프로세서(2021)가 수신하여 처리할 수 있도록 전처리한다. 또한, 송수신기(2047)는 프로세서(2021)로부터 수신한 신호를, 안테나(2043)를 통해 본 예의 디스플레이 기기(2040)로부터 전송될 수 있도록 처리한다.
다른 실시예에서, 송수신기(2047)를 수신기로 대체할 수 있다. 또 다른 실 시예에서, 네트워크 인터페이스(2027)는 프로세서(2021)로 전송될 이미지 데이터를 저장하거나 생성할 수 있는 이미지 소스로 대체될 수 있다. 예컨대, 이미지 소스는 이미지 데이터를 담고 있는 DVD나 하드디스크 드라이브일 수도 있고, 이미지 데이터를 생성하는 소프트웨어 모듈일 수도 있다.
프로세서(2021)는 일반적으로 본 예의 디스플레이 기기(2040)의 전반적인 동작을 제어한다. 프로세서(2021)는 네트워크 인터페이스(2027)나 이미지 소스로부터 압축된 이미지 데이터 등을 수신하여, 이를 본래의 이미지 데이터 또는 본래의 이미지 데이터로 처리될 수 있는 포맷으로 가공한다. 그런 다음, 프로세서(2021)는 가공된 데이터를 드라이버 컨트롤러(2029)나 저장을 위한 프레임 버퍼(2028)로 보낸다. 전형적으로, 본래의 데이터는 이미지 내의 각 위치에 대한 이미지 특성을 나타내는 정보를 말한다. 예컨대, 그러한 이미지 특성은 컬러, 채도, 명도(그레이 스케일 레벨)를 포함할 수 있다.
일실시예에서, 프로세서(2021)는 마이크로컨트롤러, CPU, 또는 예시된 디스플레이 기기(2040)의 동작을 제어하는 논리 유닛을 포함한다. 일반적으로, 컨디셔닝 하드웨어(2052)는, 스피커(2045)로 신호를 보내고 마이크(2046)로부터 신호를 받기 위해, 증폭기와 필터를 포함한다. 컨디셔닝 하드웨어(2052)는 예시된 디스플레이 기기(2040) 내의 별도의 구성요소일 수도 있고, 또는 프로세서(2021)나 다른 구성요소 내에 통합되어 있을 수도 있다.
드라이버 컨트롤러(2029)는 프로세서(2021)에 의해 생성된 본래의 이미지 데이터를 이 프로세서(2021)로부터 직접 또는 프레임 버퍼(2028)로부터 받아서, 이를 어레이 드라이버(2022)에 고속으로 전송하기에 적합한 포맷으로 재구성한다. 구체적으로, 드라이버 컨트롤러(2029)는 디스플레이 어레이(2030)를 가로질러 스캐닝하기에 적합한 시간 순서를 가지도록 본래의 이미지 데이터를 래스터(raster)와 같은 포맷을 가진 데이터 흐름으로 재구성한다. 그런 다음, 드라이버 컨트롤러(2029)는 재구성된 정보를 어레이 드라이버(2022)로 보낸다. 종종 액정 디스플레이의 컨트롤러 등과 같은 드라이버 컨트롤러(2029)가 독립형 집적 회로(stand-alone IC)로서 시스템 프로세서(2021)와 통합되기도 하지만, 이러한 컨트롤러는 여러 가지 방법으로 구현될 수 있다. 이러한 컨트롤러는 프로세서(2021)에 하드웨어 또는 소프트웨어로서 내장될 수도 있고, 또는 어레이 드라이버(2022)와 함께 하드웨어로 완전히 통합될 수도 있다.
전형적으로, 어레이 드라이버(2022)는 드라이버 컨트롤러(2029)로부터 재구성된 정보를 받아서, 이 비디오 데이터를 디스플레이의 x-y 행렬의 픽셀들로부터 이어져 나온 수 백 때로는 수 천 개의 리드선에 초당 수 회에 걸쳐 인가되는 병렬의 파형 세트로 변환한다.
일실시예에서, 드라이버 컨트롤러(2029), 어레이 드라이버(2022), 및 디스플레이 어레이(2030)는 여기서 기술한 어떠한 형태의 디스플레이에 대해서도 적합하다. 예컨대, 일실시예에서, 드라이버 컨트롤러(2029)는 종래의 디스플레이 컨트롤러 또는 쌍안정 디스플레이 컨트롤러(예컨대, 간섭 변조기 컨트롤러)이다. 다른 실시예에서, 어레이 드라이버(2022)는 종래의 드라이버 또는 쌍안정 디스플레이 드라이버(예컨대, 간섭 변조기 디스플레이)이다. 일실시예에서, 드라이버 컨트롤러 (2029)는 어레이 드라이버(2022)와 통합되어 있다. 그러한 예는 휴대폰, 시계 및 다른 소형 디스플레이와 같은 고집적 시스템에서는 일반적인 것이다. 또다른 실시예에서, 디스플레이 어레이(2030)는 전형적인 디스플레이 어레이 또는 쌍안정 디스플레이 어레이(예컨대, 간섭 변조기 어레이를 포함하는 디스플레이)이다.
입력 기기(2048)는 사용자로 하여금 예시된 디스플레이 기기(2040)의 동작을 제어할 수 있도록 한다. 일실시예에서, 입력 기기(2048)는 쿼티(QWERTY) 키보드나 전화기 키패드 등의 키패드, 버튼, 스위치, 터치 스크린, 압력 또는 열 감지 막을 포함한다. 일실시예에서, 마이크(2046)는 예시된 디스플레이 기기(2040)의 입력 기기이다. 기기에 데이터를 입력하기 위해 마이크(2046)가 사용되는 경우에, 예시된 디스플레이 기기(2040)의 동작을 제어하기 위해 사용자는 음성 명령을 제공할 수 있다.
전원(2050)은 해당 기술분야에서 잘 알려진 다양한 에너지 저장 기기를 포함할 수 있다. 예컨대, 일실시예에서, 전원(2050)은 니켈-카드뮴 전지나 리튬-이온 전지와 같은 재충전가능한 전지이다. 다른 실시예에서, 전원(2050)은 재생가능한 에너지원, 커패시터, 또는 플라스틱 태양 전지와 태양 전지 도료를 포함하는 태양 전지이다. 다른 실시예에서, 전원(2050)은 콘센트로부터 전력을 공급받도록 구성된다.
몇몇 구현예에서는, 상술한 바와 같이, 전자 디스플레이 시스템 내의 여러 곳에 위치될 수 있는 드라이버 컨트롤러의 제어를 프로그래머블하게 구성할 수 있다. 어떤 경우에는, 어레이 드라이버(2022)의 제어를 프로그래머블하게 구성할 수 도 있다. 해당 기술분야의 당업자라면 임의의 수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 구성요소로도 상술한 최적화 상태를 구현할 수 있고, 또 여러 가지 다양한 구성으로 구현할 수도 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다.
공간 광 변조기가 간섭 변조기 소자의 어레이를 포함하여 구성되는 것으로 설명하였지만, 다른 실시예에서는 광 변조를 수행하는 어레이를 형성하는 다른 유형의 광 변조 소자를 이용할 수 있다. 예컨대, 다른 실시예에서는 다른 유형의 미소 기전 시스템(MEMS) 구조를 이용할 수 있다. 미소 기전 시스템(MEMS) 기술을 이용하지 않는 다른 유형의 구조를 몇몇 다른 실시예에서 이용할 수도 있다.
해당 기술분야의 당업자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양하고 많은 변형이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 형태는 예시일 뿐이며 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니라는 것을 알아야 한다.
본 발명은 하나 이상의 반사 소자를 디스플레이에 집적하여, 백라이트로부터 간섭 변조기 소자의 부근까지 조명할 수 있도록 하는 것으로서, 이에 의하면 백라이트 조명의 효율이 향상될 수 있으며, 광이 디스플레이의 전면으로 누출되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (56)

  1. 제1 광학적 표면과, 이 제1 광학적 표면에 대해 이동가능한 제2 광학적 표면에 의해 형성되는 캐비티를 각각 갖는 복수의 광 변조 소자를 포함하는 광 변조 어레이;
    상기 광 변조 어레이에 배치되는 하나 이상의 광학적 개구 영역; 및
    기판과 상기 복수의 광 변조 소자의 사이에 형성되며, 상기 광학적 개구 영역을 통과하는 광을 수용하고 이 수용된 광의 적어도 일부를 상기 캐비티 내부로 반사시키는 하나 이상의 반사 소자를 포함하는 기기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광학적 개구 영역이 상기 광 변조 어레이의 실질적으로 중앙 부위에 위치하는 것을 특징으로 하는 기기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 반사 소자가 알루미늄, 은, 티타늄, 금 및 구리 중에서 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 반사 소자가 경사진 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 기 기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 반사 소자가 실질적으로 볼록한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 기기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 반사 소자가 실질적으로 오목한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 기기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 반사 소자를 적어도 부분적으로 보이지 않도록 하기 위하여, 상기 하나 이상의 반사 소자와 함께 정렬되는 마스크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 마스크가 에탈론을 적어도 일부 포함하는 것을 특징으로 하는 기기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 마스크에 포함되는 상기 에탈론의 일부가, 부분 반사성 및 부분 투과성 인 재료로 이루어지는 하나 이상의 층과, 하나 이상의 스페이스 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 기기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 반사 소자가, 적어도 형상화된 부분과, 상기 형상화된 부분의 위에 놓이는 반사성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 기기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 광 변조 어레이의 기판이 하나 이상의 캐비티를 포함하고,
    상기 하나 이상의 반사 소자는 상기 기판의 캐비티 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 기기.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 반사 소자가, 복수의 광 변조 소자에 인접하여 연장하는 연속의 단일 구조체를 형성하기 위해 상호 연결되는 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 기기.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 광 변조 소자가 금속층을 포함하고,
    상기 금속층은 광학적으로 투과성을 갖는 복수의 개구를 포함하는 것을 특징 으로 하는 기기.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 광 변조 소자의 적어도 일부가 상기 광 변조 소자들 사이에 광학적 개구 영역을 형성하기 위하여 서로 분리되는 것을 특징으로 하는 기기.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 반사 소자가 실질적으로 투명한 재료에 현탁화된 실질적으로 미립자 형태로 된 반사성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 기기.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 광 변조 소자와 전기적으로 연결되어 신호를 주고 받으며, 이미지 데이터를 처리하는 프로세서; 및
    상기 프로세서와 전기적으로 연결되어 신호를 주고 받는 메모리 기기를 더 포함하는 기기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 복수의 광 변조 소자에 하나 이상의 신호를 전송하는 구동 회로를 더 포함하는 기기.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 이미지 데이터의 적어도 일부를 상기 구동 회로에 제공하는 컨트롤러를 더 포함하는 기기.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 이미지 데이터를 상기 프로세서에 제공하는 이미지 소스 모듈을 더 포함하는 기기.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 이미지 소스 모듈이 수신기, 송수신기 및 송신기 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기기.
  21. 제16항에 있어서,
    입력 데이터를 수신하고, 이 수신한 입력 데이터를 상기 프로세서와 통신하도록 구성된 입력 기기를 더 포함하는 기기.
  22. 공간 광 변조기를 제조하는 방법에 있어서,
    하나 이상의 반사 소자를 기판 상에 형성하는 단계; 및
    상기 기판 상의 상기 하나 이상의 반사 소자의 위에 복수의 광 변조 소자를 형성하여 광 변조 어레이를 형성하는 단계로서, 상기 광 변조 어레이가 광학적 투 과성을 갖는 하나 이상의 개구 영역을 가지고, 상기 광 변조 소자가 각각 캐비티를 형성하는 제1 광 표면 및 제2 광 표면을 포함하며, 상기 제2 광 표면이 상기 제1 광 표면에 대해 이동가능하게 되어 있는 광 변조 어레이를 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 하나 이상의 반사 소자는 상기 하나 이상의 개구 영역을 통해 광을 수용하고, 상기 수용된 광의 적어도 일부를 상기 캐비티로 반사시키는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기 제조 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 하나 이상의 반사 소자를 형성하는 단계가 알루미늄, 은, 티타늄, 금 및 구리 중에서 하나 이상을 침적하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기 제조 방법.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 하나 이상의 반사 소자를 형성하는 단계가 실질적으로 경사진 표면을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기 제조 방법.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 하나 이상의 반사 소자를 형성하는 단계가 실질적으로 볼록한 형상을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기 제조 방법.
  26. 제22항에 있어서,
    상기 하나 이상의 반사 소자를 형성하는 단계가 실질적으로 오목한 형상을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기 제조 방법.
  27. 제22항에 있어서,
    상기 하나 이상의 반사 소자가 상기 기판 상에 형성된 재료로 이루어진 층 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기 제조 방법.
  28. 제22항에 있어서,
    상기 반사 소자 중 하나 이상이 보이지 않도록 하기 위하여, 상기 하나 이상의 반사 소자가 정렬된 기판 상에 은닉부를 형성하는 단계를 더 포함하는 공간 광 변조기 제조 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 은닉부가 흡수성 재료와 반사성 재료 중 하나 이상으로 이루어진 마스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기 제조 방법.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 은닉부가 카본 블랙 재료, 염료, 크롬 및 몰리브덴 중 하나 이상으로 이루어진 마스크 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기 제조 방법.
  31. 제28항에 있어서,
    상기 은닉부가 금속막과 하나 이상의 반사 소자를 포함하여 구성되는 에탈론을 형성하기 위하여 금속막을 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기 제조 방법.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 에탈론이 컬러를 반사할 수 있을 정도의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기 제조 방법.
  33. 제22항에 있어서,
    상기 하나 이상의 반사 소자를 형성하는 단계가 상기 기판 상에 형상화된 기본 구조체를 형성하고, 상기 형상화된 기본 구조체 상에 반사성 재료를 침적하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기 제조 방법.
  34. 제22항에 있어서,
    상기 기판에 캐비티를 형성하는 단계, 및
    상기 기판의 캐비티에 실질적으로 하나 이상의 반사 소자를 형성하는 단계를 더 포함하는 공간 광 변조기 제조 방법.
  35. 제22항에 있어서,
    상기 하나 이상의 반사 소자를 형성하는 단계가 상기 기판 상에 반사성 재료로 이루어진 층을 침적하는 단계와, 상기 반사서 재료로 이루어진 층을 표면 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기 제조 방법.
  36. 제22항에 있어서,
    상기 하나 이상의 반사 소자를 형성하는 단계가 상기 기판의 표면 상에 합성 재료를 침적하는 단계를 포함하고,
    상기 합성 재료는 실질적으로 투명한 재료에 현탁화된 반사성 미립자를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기 제조 방법.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 합성 재료가 상기 기판의 표면 상의 이산된 위치에 침적되어, 복수의 반사 소자를 형성하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기 제조 방법.
  38. 제22항 내지 제37항 중 어느 한 항에 기재된 공간 광 변조기 제조 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  39. 간섭 변조기 어레이를 백라이트 조명하는 방법에 있어서,
    상기 간섭 변조기 어레이의 제1 면에 인접한 광원을 구동시키는 단계; 및
    상기 광원으로부터 나오는 광을 상기 간섭 변조기 어레이의 상기 제1 면에 대향하는 제2 면으로 반사시키는 단계
    를 포함하고,
    기판과 상기 기판 상에 형성된 복수의 간섭 변조기 소자의 사이에 하나 이상의 반사 소자가 배치되는 것을 특징으로 하는 간섭 변조기 어레이를 백라이트 조명하는 방법.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 광이 복수의 이산된 반사 소자에 의해 반사되는 것을 특징으로 하는 간섭 변조기 어레이를 백라이트 조명하는 방법.
  41. 제39항에 있어서,
    상기 광이 경사진 표면을 갖는 하나 이상의 반사 소자에 의해 반사되는 것을 특징으로 하는 간섭 변조기 어레이를 백라이트 조명하는 방법.
  42. 제39항에 있어서,
    상기 광이 하나 이상의 볼록한 형상의 반사 소자에 의해 반사되는 것을 특징으로 하는 간섭 변조기 어레이를 백라이트 조명하는 방법.
  43. 제39항에 있어서,
    상기 광이 하나 이상의 오목한 형상을 갖는 반사 소자에 의해 반사되는 것을 특징으로 하는 간섭 변조기 어레이를 백라이트 조명하는 방법.
  44. 제39항에 있어서,
    상기 광이 알루미늄, 은, 티타늄, 금 및 구리 중에서 하나 이상을 포함하는 하나 이상의 반사 소자에 의해 반사되는 것을 특징으로 하는 간섭 변조기 어레이를 백라이트 조명하는 방법.
  45. 제39항에 있어서,
    상기 광이 하나 이상의 반사 소자에 의해 반사되고,
    상기 반사 소자가 보이지 않도록 하기 위하여 상기 하나 이상의 반사 소자를 마스킹하는 단계를 더 포함하는 간섭 변조기 어레이를 백라이트 조명하는 방법.
  46. 제45항에 있어서,
    상기 마스킹을 수행하기 위해 상기 하나 이상의 반사 소자들 사이에 에탈론을 적어도 일부 형성하는 단계를 더 포함하여, 관찰자가 상기 마스킹을 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 간섭 변조기 어레이를 백라이트 조명하는 방법.
  47. 기판 상에 위치하여 광을 변조하는 수단;
    상기 광을 변조하는 수단의 제1 면에 인접하게 위치하여 광을 생성하는 수단; 및
    상기 광을, 기판과 상기 기판 상에 형성된 상기 광을 변조하는 수단 사이의 위치로부터 상기 광을 변조하는 수단의, 상기 제1 면에 대향하는 제2 면으로 반사시키는 수단
    을 포함하는 디스플레이
  48. 제47항에 있어서,
    상기 광을 변조하는 수단이 간섭 변조기 어레이의 적어도 일부를 형성하는 복수의 간섭 변조기 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  49. 제48항에 있어서,
    상기 광을 반사하는 수단이 복수의 이산된 반사 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  50. 제49항에 있어서,
    상기 반사 소자가 보이지 않도록 하기 위하여 상기 이산된 반사 수단을 마스킹하는 수단을 더 포함하는 디스플레이.
  51. 제50항에 있어서,
    상기 마스킹하는 수단이 상기 하나 이상의 반사 소자와 관찰자 사이에 에탈론의 적어도 일부를 형성하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  52. 제48항에 있어서,
    상기 광을 반사하는 수단이 경사진 표면을 갖는 하나 이상의 반사 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  53. 제48항에 있어서,
    상기 광을 반사하는 수단이 하나 이상의 볼록한 형상의 반사 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  54. 제48항에 있어서,
    상기 광을 반사하는 수단이 하나 이상의 오목한 형상의 반사 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  55. 제48항에 있어서,
    상기 광을 반사하는 수단이 알루미늄, 은, 티타늄, 금 및 구리 중 하나 이상을 포함하는 하나 이상의 반사 소자를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  56. 제47항에 있어서,
    상기 광을 생성하는 수단이 발광 다이오드, 형광 및 백열광 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
KR1020050084661A 2004-09-27 2005-09-12 백라이트를 이용하여 간섭 변조기를 조명하는 시스템 및방법 KR20060091041A (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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