KR20060092890A - 미소기전 시스템 기기 내 재생 보호 코팅 제공 시스템 및방법 - Google Patents

미소기전 시스템 기기 내 재생 보호 코팅 제공 시스템 및방법 Download PDF

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KR20060092890A
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제프리 비. 샘프셀
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아이디씨 엘엘씨
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Abstract

본 발명의 다양한 실시예에서, 재생 보호 코팅은 MEMS 기기(80)의 내부 캐비티의 하나이상의 표면에 형성된다. 특정한 실시예에서, iMoD로도 알려져 있는, 간섭 광 변조 기기의 하나 이상의 미러 표면 상에 재생 보호 코팅(170)이 제공된다. 상기 보호 코팅은, 열 또는 에너지를 상기 보호 코팅에 부가함에 의해 재생될 수 있다.
MEMS, 재생 보호 코팅

Description

미소기전 시스템 기기 내 재생 보호 코팅 제공 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD OF PROVIDING A REGENERATING PROTECTIVE COATING IN A MEMS DEVICE}
도 1은, 제1간섭 변조기의 이동가능한 반사층이 해방위치(released position)에 있고, 제2간섭 변조기의 이동가능한 반사층은 작동위치(actuated position)에 있는, 간섭 변조기 디스플레이의 일실시예의 일부를 도시한 등각 투영도이다.
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 미러(mirror)의 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 3×3간섭 변조기 디스플레이에 한 프레임의 디스플레이 데이터를 기록하기 위해 사용될 수 있는 수평열 및 수직열 신호에 대한 타이밍도의 일례를 나타낸 것이다.
도 6a는 디스플레이 기기의 일실시예를 도시한 시스템 블록도이다.
도 6b는 디스플레이 기기의 일실시예의 몇몇 구성부품을 도시한 시스템 블록 도 이다.
도 7a는 도 1에 도시된 기기의 단면도이다.
도 7b는 간섭 변조기의 대안적 실시예의 단면도이다.
도 7c는 간섭 변조기의 다른 대안적 실시예의 단면도이다.
도8a 내지 8c는 간섭 변조기를 위한 기본 패키지 구조의 모식도이다.
도 9는 간섭 광 변조기의 상세 측면도이다.
도 10은, 본 발명의 일실시예에 따라 보호 재료로 코팅된 간섭변조기를 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따라 보호재료로 코팅된 간섭 변조기를 도시한 것이다.
도12a, 12b 및 12c는 본 발명의 다른 실시예에 따라 보호 재료로 코팅된 간섭 변조기를 도시한 것이다.
도13a 및 13b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 보호 재료로 코팅된 간섭 변조기를 도시한 것이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 간섭 변조기를 위한 보호 코팅 시스템을 도시한 것이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 MEMS 기기에 보호 코팅을 제공하는 방법의 흐름도이다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 간섭 광 변조기에 보호 코팅을 제공하는 방법의 흐름도이다.
도 17은 보호 코팅을 포함하는 간섭 변조기 소자의 개개의 캐비티를 위한 도전체 구성의 다른 실시예를 도시한 측면도이다.
도 18a는 간섭 변조기 어레이를 위한 패키지 구조의 일실시예를 도시한 측면도이다.
도 18b는 도 4a의 패키지 구조를 도시한 평면도이다.
도 18c는 기판 상에 구동회로가 위치한 실시예를 도시하는 평면도이다.
도 18d는 보호 코팅을 재생하기 위한 방법의 일실시예의 흐름도이다.
도 19는 단층 재생 히터 소자를 포함하는, 패키지화된 간섭 변조기 어레이의 일실시예를 도시하는 평면도이다.
도 20a는 간섭 변조기 어레이의 도전체 표면에 형성된 단층을 재생하기 위한 시스템의 일실시예를 도시하는 평면도이다.
도 20b는 도 20a의 시스템에서 사용되기 위한 MEMS 스위치의 일실시예를 도시한 사시도이다.
도 21a는 간섭 변조기 어레이의 도전체 표면 상에 형성된 단층을 재생하기 위한 시스템의 또 다른 실시예를 도시한 측면도이다.
도 21b는 도 21a의 히터 그리드 시스템(heater grid system)을 도시한 평면도이다. 다른 실시예에서, 도 21b는 가열 소자가 제2 도전체와 동일한 평면에 위치한 히터 그리드를 도시한 평면도이다.
도 22는 히터로서 다른 목적을 가질 수 있는 간섭 변조기 상의 버스 구조를 도시한 측면도이다.
도 23a 및 23b는 복수의 간섭 변조기를 포함하여 구성되는 시각 디스플레이 기기의 실시예를 보여주는 시스템 블록도이다.
본 발명의 기술분야는 미소 기전 시스템 (MEMS: Micro Electro-Mechanical System)에 관련된다. 특히, 본 발명은 간섭 변조기에서 보호 코팅을 재생하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
미소 기전 시스템은 미소 기계 소자, 액추에이터 및 전자 기기를 포함한다. 미소 기계 소자는 증착(deposition), 에칭 및/또는, 기판 및/또는 증착된 재료층의 일부를 에칭으로 제거하거나 전기 기기 및 기전 기기를 만들기 위해 층을 부가하는 그 밖의 기타 미소 기계 가공 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 미소 기전 시스템 기기의 한 형태로서 간섭 변조기가 있다. 본 명세서에서, 간섭 변조기 또는 간섭 광 변조기라는 용어는 광간섭 원리를 이용하여 선택적으로 광을 흡수 및/또는 반사하는 기기를 지칭하는 것이다. 간섭 변조기는 한 쌍의 도전성 플레이트를 포함할 수 있으며, 이들 중 하나 또는 양자는 부분적으로 투명할 수 있고 적절한 전기적 신호의 인가시 상대적 움직임이 가능하다. 특정 실시예에서, 하나의 플레이트는 기판 상에 증착된 고정층(stationary layer)을 포함할 수 있고, 이 고정층과 에어갭(air gap)에 의해 분리된 금속막을 포함할 수 있다. 이하, 상세 기술하는 바와 같이, 다른 플레이트에 대한 한 플레이트의 위치는 간섭 변조기 상에서 입사광선의 광간섭을 변화시킨다. 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.
간섭 변조기는 2개의 소자들 또는 층들 간의 거리를 변화시킴에 의해 작동하며, 이러한 거리변화는 다른 층에 보다 가까운 한 층을 이동시킴에 의해 달성된다. 2개의 층들 움직임 이외에도 2개의 층들간의 접촉에 의해 이들 2개의 층들의 표면이 손상될 수 있으며, 이러한 손상에 의해 바람직하지 못한 작동 특성이 발생할 수 있다.
본 발명은 반사층과 투과층의 사이에 배치되는 보호 코팅을 포함하는 미소 기전 시스템 기기에서 상기 보호 코팅을 재생할 수 있도록 구성된 기기 및 그 제조 방법을 제공하는 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.
본 발명의 한 실시 태양은 미소 기전 시스템(MEMS) 기기 상에 보호 코팅을 재생하는 시스템과 방법에 관한 것이다. 이 방법은, MEMS 기기 상에서, 자기정렬형 단층(self-aligned monolayer)과 같은 보호층(protective layer)의 온도를 주기적으로 상승시켜, MEMS 기기의 소망하는 표면 상에 보호층이 실질적으로 균일하게 재분배되도록 하는 것을 포함한다.
다른 실시 태양에서, 본 발명은 투명 기판; 이 투명 기판상에 배치되고 투과층과 반사층을 포함한 간섭 변조기 어레이 간섭; 이 투과층과 이 반사층의 적어도 일부 사이에 배치된 보호 코팅; 및 보호 코팅의 온도를 상승시키기 위한 히터를 포함한 간섭 광 변조 기기에 대한 것이다.
몇몇 실시예에서는, 투명 기판은 백플레이트로 밀봉되어 패키지를 형성하고, 간섭 변조기 어레이는 이 패키지 내에 위치한다. 몇몇 실시예에서는, 보호 코팅는 자기정렬형 단층을 포함한다. 몇몇 실시예에서는, 자기정렬형 단층은 다음의 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 퍼플루오로데칸 카르복시산, 옥타데실트리클로로실란 (OTS) 또는 디클로로디메틸실란 중 하나를 포함한다. 몇몇 실시예에서는, 패키지에는 적어도 하나의 구멍이 존재한다. 몇몇 실시예에서는, 투과층 또는 반사층 상에 있지 않은, 보호 코팅 재료 저장소(reservoir)가 있으며, 이 보호 코팅 재료의 저장소는 재생 공정 중 패키지 내에서 추가의 보호 코팅을 위한 공급원으로서의 역할을 한다. 몇몇 실시예에서는, 보호 코팅은 투과층의 적어도 일부에 제공된다. 몇몇 실시예에서는, 보호 코팅은 반사층의 적어도 일부에 제공된다. 몇몇 실시예에서는, 히터는 패키지 내에 포함된다. 몇몇 실시예에서는, 히터는 패키지 내에서 표면에 금속층을 포함한다. 몇몇 실시예에서는, 금속층은 열 발생을 위한 회로의 일부이다. 몇몇 실시예에서는, 금속층 내의 금속은 크롬 또는 니켈을 포함한다. 몇몇 실시예에서는, 히터는 투과층과 함께 루프를 이루는 리드(looped lead)를 포함하며, 이 루프를 이루는 리드는 접지 전위에 단락(short)된다. 이러한 실시예에서, 루프를 이루는 리드는 접지 전위에 스위칭 가능하게 단락되도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 루프를 이루는 리드를 스위칭 가능하게 하기 위해 미소기전 시스템(MEMS)이 사용된다. 몇몇 실시예에서는, 히터는 반사층과 연결된 기계층과 함께 루프를 이루는 리드를 포함하며, 루프를 이루는 리드는 접지 전위에 단락된다. 몇몇 실시예에서는, 한류 저항기(current limiting resistor)가 리드와 접지 사이에 포함된다. 몇몇 실시예에서는, 가열 소자는 패키지 내의 포스트(post) 상에 위치한다. 몇몇 실시예에서는, 히터는 미구동 상태(undriven state)에서 반사층과 동일 평면에 있다. 몇몇 실시예에서는, 포스트 상의 히터는 반사층 위 및 기판 위에 위치한다. 몇몇 실시예에서는, 히터는 지지체 최상부 및 반사층 위에 위치하는 버스 구조이다.
임의의 실시 태양에서, 본 발명은 미소 기전 시스템(MEMS) 기기의 하나 이상의 층 상에 형성된 자기정렬형 단층을 재생하기 위한 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은, 투과층, 반사층 및 자기정렬형 단층을 포함한 MEMS 기기와, 이 MEMS 기기에 근접하여 배치된 히터를 포함한다. 히터로부터 나오는 열은 자기정렬형 단층의 온도를 상승시키기에 충분하다.
어떤 실시 태양에서, 본 발명은, 투과층과 반사층을 포함하는 MEMS기기를 지 지하기 위한 수단을 포함한 전자 기기이다
이 기기는, 유리하게는, 투과층과 반사층의 적어도 일부 사이에 배치된 보호 코팅을 제공하기 위한 수단과 보호 코팅을 재생하기 위한 수단을 포함한다.
어떤 실시 태양에서, 본 발명은 MEMS 기기 내에서 단층을 재생하기 위한 방법에 관한 것이다. 이 방법은 간섭 변조기와 히터를 포함하는 MEMS 기기를 제공하는 단계를 포함한다. 간섭 변조기는 단층을 포함한다. 본 발명의 방법은 추가로 히터를 작동시켜 단층의 온도를 증가시켜 이 단층을 재생하는 단계를 포함한다.
어떤 실시 태양에서, 본 발명은 간섭 변조기 기기 상에서 보호 코팅을 재생하기 위한 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 특정 파장의 광이 선택적으로 제1층을 통과하도록 하기 위한 수단, 특정 파장의 광을 선택적으로 반사하기 위한 수단 및 보호 코팅을 포함한 간섭 변조기; 및, 보호 코팅을 가열하기 위한 수단을 포함한다.
몇몇 실시 태양에서, 본 발명은 간섭 변조 기기의 투과층 또는 반사층 상에서 한번 이상 재생된 보호 코팅을 구비한 간섭 변조기 기기에 관한 것이다.
몇몇 실시 태양에서, 본 발명은 미소 기전 시스템(MEMS) 기기의 하나 이상의 층에 형성된 자기정렬형 단층을 재생하기 위한 시스템을 제조하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 투과층, 반사층 및 자기정렬형 단층을 포함하는 MEMS 기기를 제공하는 단계 및; 히터로부터 발생되는 열이 자기정렬형 단층의 온도를 상승시키기에 충분하도록 MEMS 기기에 근접하여 히터를 배치시키는 단계를 포함한다.
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 모든 기기에 실현 가능하다. 보다 상세하게는, 본 발명은, 다양한 전자 기기에서, 또는 이 전자 기기들과 연관되어 실시될 수 있으며, 이들 전자 기기의 예로서 이동 전화기, 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, 클락(clock), 계산기, 텔레비전 모니터, 평판 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 자동차 디스플레이(예컨대, 주행 거리계 디스플레이), 조종석 제어 장치 및/또는 디스플레이, 감시 카메라(camera view)의 디스플레이(예컨대, 자동차에서의 후방 감시 카메라의 디스플레이), 전자 사진, 전자 게시판 또는 전자 표시기, 프로젝터, 아키텍쳐 구조(예컨대, 타일 레이아웃), 패키징, 및 미학적 구조물들(예컨대, 보석에의 이미지 디스플레이)을 들 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에서 개시한 것과 유사한 구조의 MEMS 기기는 전자 스위칭 기기와 같은 비(非)디스플레이 분야에 사용할 수도 있다.
본 발명의 일실시예는 간섭 변조기의 소자 또는 층들 위에 증착된 보호 코팅을 재생하기 위한 방법과 기기에 대한 것이다. 몇몇 실시예에서, 보호 코팅을 재생하기 위하여 보호 코팅을 가열한다. 소자 또는 층들의 표면의 보호 코팅을 재생 하기 위해, 보호 코팅을 포함한 기기의 한 영역에 열이 적용될 수 있다. 따라서, 일실시예에서, 간섭 변조기 소자 또는 층 위의 보호 코팅을 구성하는 재료를 재분배하기 위해 열을 사용한다. 이 공정은 보호 코팅 내의 갭이 복구되어 가열된 보호 코팅이 이러한 갭을 채우고 이어서 냉각되어 고체층을 형성하도록 된다. 당업자에게 이해되는 바와 같이, 열 공급원, 가열 기기 또는 히터는 간섭 변조기를 포함할 수 있는 패키지의 외부 또는 내부에 있을 수 있다.
전술한 바와 같이, 간섭기기의 반복적 사용으로 인해 반사 또는 투과 소자 또는 층들에 손상이 초래될 수 있다. 이는, 소자들의 굴곡 또는 소자들 사이의 반복된 접촉에 기인한 것일 수 있다. 이러한 성능 저하를 통해 발생할 수 있는 손상을 감소시키기 위해, 보호 코팅을 투과 또는 반사 소자 상에 증착시켜 마모 손상을 감소시키도록 한다. 보호 코팅은, 예컨대, 기기의 도전체층 또는 절연층 위에 있을 수 있다. 또한, 보호 코팅은 소자들이 서로 점착되는 것을 방지하는 점착 방지 코팅(anti-stiction coating)과 같이 추가의 기능을 가질 수 있다. 보호 코팅은 그들이 덮고 있는 것을 보호하지만, 사용 시 이들도 손상을 입을 수 있다. 본 명세서에서는, 보호 코팅을 재생하기 위한 방법과 조성물을 제공한다.
몇몇 실시예에서, 보호 코팅의 온도를 상승시키는 히터는, 밀봉된 간섭 변조 기기 내에 포함될 수 있는 저항 히터(resistive heater)이다. 몇몇 실시예에서, 히터는 디스플레이 기기 내에 위치한, 예를 들어, 기판 상에 위치한 가열 소자 또는 필라멘트이다. 다른 실시예에서, 간섭 변조기의 다른 회로들 또는 와이어 소자는, 예를 들어 반사 또는 투과 소자 중 하나의 루프를 이루는 리드를 단락하고 이 로써 그 소자가 히터로 전환됨으로써 열을 발생하도록 하기 위해 사용된다. 예컨대, 루프를 이루는 리드는 투과층 또는 기계층 내에 사용되는 충분한 저항 특성을 가지는 재료를 포함할 수 있다.
다른 실시예들에서 히터는 간섭 변조 기기 내 하나 이상의 포스트 상에 위치하고, 이 히터는 기판 위로 상승되어 있으며 반사 소자에 가깝게 위치한다. 몇몇 실시예에서는, 히터는 반사 소자와 동일한 평면 상에 위치한다. 다른 실시예에서, 히터는 반사 소자 및 기판 상에 위치한다. 몇몇 실시예에서는, 히터는 실질적으로 반사 소자의 표면을 커버하거나 중첩(overlapping)한다.
몇몇 실시예에서는, 기기 내에 포함된 보호 코팅 재료의 저장소가 있다. 이러한 실시예에서, 재생 공정이 시작되는 때, 재료의 저장소는 재구성된 보호 코팅을 보다 효과적으로 제공(lay down)할 수 있다. 일실시예에서, 보호 코팅은 단층(monolayer)이다.
다른 실시 태양에서, 간섭 변조기에서의 보호 코팅의 재생 방법이 제공된다. 이 방법은 그 상태가 온도에 민감한 구성물을 가진 보호 코팅을 사용하고, 간섭 변조기 기기의 온도를 상승시켜 소망하는 표면에 걸쳐 그 자체로서 재분배되도록 하는 것을 포함한다.
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 반사한 다. 어두운 상태("오프 상태" 또는 "패쇄 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 시스템 픽셀은 선택된 컬러를 두드러지게 반사하여 흑백뿐만 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 어레이을 포함하여 구성된다. 각각의 간섭 변조기는, 적어도 하나의 치수가 가변적인 공진 광학 캐비티를 형성하도록 서로 가변적이고 제어가능한 거리를 두고 배치되어 있는 한 쌍의 반사층(반사층 및 투과층이라고도 함)을 포함한다. 일실시예에서, 이 반사층들 중 하나가 두 개의 위치 사이에서 이동될 수 있다. 제1 위치에서(여기서는 "해방 상태"라고 한다), 이동가능한 층은 고정된 투과층으로부터 상대적으로 먼 거리에 위치한다. 제2 위치에서, 이동가능한 층은 투과층에 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, 이동가능한 반사층(14a)이 고정된 투과층(16a)으로부터 소정의 거리를 두고 해방 위치에 있는 것이 도시되어 있다. 우 측에 있는 간섭 변조기(12b)에서는, 이동가능하고 반사층(또는 "반사성이 높은 층")(14b)이 고정된 층(또는 부분 반사층)(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 인듐주석산화물(ITO)로 된 하나 이상의 층을 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 이들 층을 병렬 스트립으로 패턴화하여, 이하에서 설명하는 바와 같이, 디스플레이의 수평열 전극(row electrode)을 형성할 수 있다. 이동가능한 층(14a, 14b)은, 포스트(18)와 이 포스트들 사이에 개재된 희생 재료(sacrificial material)의 표면에 침적된 금속층(들)으로 된 일련의 병렬 스트립(수평열 전극(16a, 16b)에 수직하는)으로 형성될 수 있다. 희생 재료가 에칭되면, 변형 가능한 금속층 (14a, 14b)은 형성된 갭(19)에 의해, 고정된 금속층으로부터 분리된다. 변형가능한 층은 알루미늄과 같이 도전성과 반사성이 높은 재료를 이용하여 형성할 수 있고, 이것의 스트립은 디스플레이 기기의 수직열 전극(column electrode)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 층 에 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 디스플레이(LCD)나 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 구성 된다. 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 가진 디스플레이 어레이에서, 수평열/수직열 구동 프로토콜은, 수평열 스트로브 인가 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 전압차를 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 따라 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 세트 를 보여준다. 도 4의 실시예에서, 픽셀을 작동시키기 위해, 해당하는 수직열은 -Vbias로 설정하고 해당하는 수평열은 +ΔV로 설정한다. 각각의 전압은 -5볼트 및 +5볼트에 대응할 수 있다. 픽셀을 해방시키기 위해서는, 해당하는 수직열은 +Vbias로 설정하고 해당하는 수평열은 동일한 값의 +ΔV로 설정하여, 픽셀을 걸리는 전위차가 0(영)볼트가 되도록 한다. 수평열의 전압이 0(영)볼트로 되어 있는 수평열에서는, 수직열이 +Vbias이든 -Vbias이든 관계없이 픽셀들이 원래의 상태로 안정된다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 위에 개시된 전압과 반대 극성의 전압을 사용해도 무방하다. 예를 들어 한 픽셀을 작동시키기 위해, 해당하는 수직열은 +Vbias로 설정하고 해당하는 수평열은 -ΔV로 설정할 수 있다. 본 실시예에서, 위 픽셀을 해방시키기 위해서는, 해당하는 수직열은 -Vbias로 설정하고, 해당하는 수평열은 동일한 값의 -ΔV로 설정하여, 픽셀에 걸리는 전위차가 0(영)볼트가 되도록 한다.
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 작동 된다. 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.
도 6a 및 6b는 디스플레이 기기(40)의 실시예를 도시한 시스템 블록도이다. 디스플레이 기기(40)는, 예컨대, 휴대 전화기일 수 있다. 그러나, 텔레비전이나 휴대용 미디어 플레이어와 같이 디스플레이 기기(40)와 동일한 구성품이나 약간 변형된 것도 디스플레이 기기의 여러 가지 형태의 예에 해당한다.
디스플레이 기기(40)는 하우징(41), 디스플레이(30), 안테나(43), 스피커(45), 입력 기기(48), 및 마이크(46)를 포함한다. 하우징(41)은 일반적으로 사출 성형이나 진공 성형을 포함하여 해당 기술분야에서 잘 알려진 여러 가지 제조 공정 중 어느 것에 의해서도 제조될 수 있다. 또한, 하우징(41)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(41)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(40)의 디스플레이(30)는, 여기서 개시한 쌍안정(bi-stable) 디스플레이를 포함하여, 여러 가지 디스플레이 중 어느 것이어도 무방하다. 다른 실시예에서, 디스플레이(30)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(30)는 여기서 설명하는 바와 같이 간섭 변조기 디스플레이를 포함한다.
예시된 디스플레이 기기(40)의 일실시예에서의 구성요소가 도 6b에 개략적으로 도시되어 있다. 도시된 예의 디스플레이 기기(40)는 하우징(41)을 포함하고, 적어도 부분적으로 하우징 내에 배치되어 있는 구성요소들을 추가로 포함할 수 있 다. 예컨대, 일실시예에서, 본 예의 디스플레이 기기(40)가 송수신기(47)와 연결된 안테나(43)를 포함하는 네트워크 인터페이스(27)를 포함할 수 있다. 송수신기(47)는 프로세서(21)에 연결되어 있고, 프로세서(21)는 컨디셔닝 하드웨어(conditioning 하드웨어)(52)에 연결되어 있다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 신호를 고르게 하도록(예컨대, 신호를 필터링하도록) 구성될 수 있다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 스피커(45)와 마이크(46)에 연결되어 있다. 프로세서(21)는 입력 기기(48)와 드라이버 컨트롤러(29)에도 연결되어 있다. 드라이버 컨트롤러(29)는 프레임 버퍼(28)와 어레이 드라이버(22)에 연결되어 있고, 어레이 드라이버는 디스플레이 어레이(30)에 연결되어 있다. 전원(50)은 예시된 디스플레이 기기(40)의 특정 설계에 따라 요구되는 모든 구성요소에 전력을 공급한다.
네트워크 인터페이스(27)는 예시된 디스플레이 기기(40)가 네트워크를 통해 하나 이상의 기기들과 통신할 수 있도록 안테나(43)와 송수신기(47)를 포함한다. 일실시예에서, 네트워크 인터페이스(27)는 프로세서(21)의 부담을 경감하기 위해 어느 정도의 처리 능력을 가질 수도 있다. 안테나(43)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(47)는 안테나(43)로부터 수신한 신호를, 프로세서(21)가 수신하여 처리할 수 있도록 전처리한다. 또한, 송수신기(47)는 프로세서(21)로부터 수신한 신호를, 안테나(43)를 통해 본 예의 디스플레이 기기(40)로부터 전송될 수 있도록 처리한다.
다른 실시예에서, 송수신기(47)를 수신기로 대체할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 네트워크 인터페이스(27)는 프로세서(21)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(21)는 일반적으로 본 예의 디스플레이 기기(40)의 전반적인 동작을 제어한다. 프로세서(21)는 네트워크 인터페이스(27)나 이미지 소스로부터 압축된 이미지 데이터 등을 수신하여, 이를 본래의 이미지 데이터 또는 본래의 이미지 데이터로 처리될 수 있는 포맷으로 가공한다. 그런 다음, 프로세서(21)는 가공된 데이터를 드라이버 컨트롤러(29)나 저장을 위한 프레임 버퍼(28)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(21)는 마이크로컨트롤러, CPU, 또는 예시된 디스플레이 기기(40)의 동작을 제어하는 논리 유닛을 포함한다. 일반적으로, 컨디셔닝 하드웨어(52)는, 스피커(45)로 신호를 보내고 마이크(46)로부터 신호를 받기 위해, 증폭기와 필터를 포함한다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 예시된 디스플레이 기기(40) 내의 별도의 구성요소일 수도 있고, 또는 프로세서(21)나 다른 구성요소 내에 통합되어 있을 수도 있다.
드라이버 컨트롤러(29)는 프로세서(21)에 의해 생성된 본래의 이미지 데이터를 이 프로세서(21)로부터 직접 또는 프레임 버퍼(28)로부터 받아서, 이를 어레이 드라이버(22)에 고속으로 전송하기에 적합한 포맷으로 재구성한다. 구체적으로, 드라이버 컨트롤러(29)는 디스플레이 어레이(30)를 가로질러 스캐닝하기에 적합한 시간 순서를 가지도록 본래의 이미지 데이터를 래스터(raster)와 같은 포맷을 가진 데이터 흐름으로 재구성한다. 그런 다음, 드라이버 컨트롤러(29)는 재구성된 정보를 어레이 드라이버(22)로 보낸다. 종종 액정 디스플레이의 컨트롤러 등과 같은 드라이버 컨트롤러(29)가 독립형 집적 회로(stand-alone IC)로서 시스템 프로세서(21)와 통합되기도 하지만, 이러한 컨트롤러는 여러 가지 방법으로 구현될 수 있다. 이러한 컨트롤러는 프로세서(21)에 하드웨어 또는 소프트웨어로서 내장될 수도 있고, 또는 어레이 드라이버(22)와 함께 하드웨어로 완전히 통합될 수도 있다.
전형적으로, 어레이 드라이버(22)는 드라이버 컨트롤러(29)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(29), 어레이 드라이버(22), 및 디스플레이 어레이(30)는 여기서 기술한 어떠한 형태의 디스플레이에 대해서도 적합하다. 예컨대, 일실시예에서, 드라이버 컨트롤러(29)는 종래의 디스플레이 컨트롤러 또는 쌍안정 디스플레이 컨트롤러(예컨대, 간섭 변조기 컨트롤러)이다. 다른 실시예에서, 어레이 드라이버(22)는 종래의 드라이버 또는 쌍안정 디스플레이 드라이버(예컨대, 간섭 변조기 디스플레이)이다. 일실시예에서, 드라이버 컨트롤러(29)는 어레이 드라이버(22)와 통합되어 있다. 그러한 예는 휴대폰, 시계 및 다른 소형 디스플레이와 같은 고집적 시스템에서는 일반적인 것이다. 또 다른 실시예에서, 디스플레이 어레이(30)는 전형적인 디스플레이 어레이 또는 쌍안정 디스플레이 어레이(예컨대, 간섭 변조기 어레이를 포함하는 디스플레이)이다.
입력 기기(48)는 사용자로 하여금 예시된 디스플레이 기기(40)의 동작을 제어할 수 있도록 한다. 일실시예에서, 입력 기기(48)는 쿼티(QWERTY) 키보드나 전화기 키패드 등의 키패드, 버튼, 스위치, 터치 스크린, 압력 또는 열 감지 막을 포함한다. 일실시예에서, 마이크(46)는 예시된 디스플레이 기기(40)의 입력 기기이다. 기기에 데이터를 입력하기 위해 마이크(46)가 사용되는 경우에, 예시된 디스플레이 기기(40)의 동작을 제어하기 위해 사용자는 음성 명령을 제공할 수 있다.
전원(50)은 해당 기술분야에서 잘 알려진 다양한 에너지 저장 기기를 포함할 수 있다. 예컨대, 일실시예에서, 전원(50)은 니켈-카드뮴 전지나 리튬-이온 전지와 같은 재충전가능한 전지이다. 다른 실시예에서, 전원(50)은 재생가능한 에너지원, 커패시터, 또는 플라스틱 태양 전지와 태양 전지 도료를 포함하는 태양 전지이다. 다른 실시예에서, 전원(50)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 있 다. 어떤 경우에는, 어레이 드라이버(22)의 제어를 프로그래머블하게 구성할 수도 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.
위에서 설명한 원리에 따라 동작하는 간섭 변조기의 상세한 구조는 다양하게 변경될 수 있다. 예컨대, 도 7a 내지 7c는 이동하는 미러 구조의 세가지 다른 예를 보여준다. 도 7a는 도 1에 도시된 실시예의 단면도로서, 금속 재료로 된 스트립(14)이 직각으로 연장된 지지대(18) 상에 배치되어 있다. 도 7b에서, 이동가능한 반사 재료(14)가 연결선(32)에 의해 그 코너에서만 지지대에 부착되어 있다. 도 7c에서, 이동가능한 반사 재료(14)가 변형가능한 층(34)에 매달려 있다. 이 실시예는, 반사 재료(14)에 대한 구조적 설계와 재료는 광학 특성에 대해 최적화될 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.
전술한 간섭 변조기 기기는 패키지 내에서 통합될 수 있다
다양한 패키지가 고안될 수 있으며, 당업자는 패키지의 특정한 특성은 간섭 변조기를 위한 특정한 용도에 따라 달라지는 것을 이해한다.
도 8a 내지 8c는 간섭 변조기를 위한 기본 패키지 구조의 모식도이다. 도 8a에 나타낸 바와 같이, 기본 패키지 구조(40)는 투명 기판(41) (예를 들어, 유리) 및 백플레이트 또는 "캡" (42)을 포함한다. 도 8a-8c에 도시된 바와 같이, 간섭 광 변조기 어레이(43)는 패키지 구조(40) 내에서 캡슐화(encapsulation)되어 있다. 백플레이트(42)는 임의의 적합한 재료, 예를 들어 유리, 금속, 호일, 폴리머, 플라스틱, 세라믹 또는 반도체 재료 (예를 들어, 실리콘)로 형성될 수 있다.
밀봉재(seal)(44)는 전형적으로 투명 기판(41) 및 백플레이트(42)를 합쳐서 패키지 구조(40)를 형성하도록 제공된다. 실시예에 따라서는, 밀봉재(44)가 비밀폐성, 반밀폐성 또는 밀폐성 밀봉재일 수 있다. 밀폐성 밀봉 공정의 한 예는 미국특허 제6,589,625호에 개시되어 있다.
일실시예에서, 건조제(46)는 패키지 구조(40)내에 제공되어, 패키지 구조(40) 내의 습도를 감소시킨다. 일실시예에서, 건조제(46)는 어레이(43)과 백플레이트(42) 사이에 위치한다. 밀폐성 또는 반밀폐성 밀봉을 가지는 패키지의 경우, 건조제가 사용될 수 있다. 적절한 건조제 재료는, 제올라이트, 분자체(molecular sieve), 표면 흡착제(surface adsorbent), 벌크 흡착제 및 화학적 반응물을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 건조제(46)는 게터(getter) 재료라 불리울 수 있거나, 혹은 게터 재료가 산소 또는 입자들과 같은 기타 재료를 제거하는 경우, 게터 재료에 추가하여 사용될 수 있다. 일실시예에서, 패키지(40)내부에 사용된 건조제의 양은, 기기의 사용기간 중 밀봉재에 침투하는 수증기를 흡수하도록 사용된다.
일반적으로, 패키징 공정은 진공, 진공 내지 상압의 압력 또는 상압보다 높 은 압력하에서 수행될 수 있다. 패키징 공정은 밀봉 공정 중, 변화하는 환경 또는 제어된 높거나 낮은 압력하에서 수행될 수 있다.
도 8b 는 패키지(40)로 도입되는 수증기 흐름과 건조제(46)에 의한 침투 수증기의 흡수를 도시한 것이다. 도 8b를 참조하면, 건조제(46)는 패키지가 밀봉된 때, 패키지(40)의 내부에 존재하는 수분 또는 수증기를 흡수한다. 나아가, 건조제(46)는, 도 8b에 나타낸 바와 같이, 패키지가 밀봉된 후 패키지 내부로 침투하는 수분 또는 수증기(47)를 흡수한다.
일실시예에서, 패키지 구조(50)는 도 8c에 나타낸 바와 같이 건조제를 사용할 필요를 없앨 수 있다. 이러한 실시예에서, 밀봉재(44)는 바람직하게는 밀폐성 밀봉재로서, 대기로부터 패키지 내부로 습기 이동을 방지하거나 최소화한다. 또 다른 실시예에서, 별개의 백플레이트(42)를 투명 기판(41)에 밀봉하는 대신, 박막 (도시하지 않음)을 투명 기판(41) 상에 증착시켜 패키지 구조(50) 내부의 어레이(43) 를 캡슐화할 수 있다. 따라서, 백플레이트의 기능은 캡슐화층에 의해 달성될 수 있다.
당업자에게 이해될 수 있는 바와 같이, 건조제의 존재는, 패키지의 수증기 양을 감소시키는데에 이로운 한편, 투과 및 반사층 간에 존재하는 수분의 양을 보다 감소시킬 수 있다. 수분의 감소는, 투과 및 반사층 간에 축적될 수 있는 점착력(stiction force)을 감소시키는데에 도움이 되므로, 유리할 수 있다. 그러나, 접착력의 감소를 위해서는, 다른 대안적 접근 방법도 가능하다. 예컨대, 이하 상세히 설명하는, 보호 코팅의 사용은, 점착 방지 코팅일 뿐만 아니라, 반사 및 투과 층들과 연결된 다른 층들과 구조적 통합성을 제공한다. 보호 코팅을 이하 상세히 기술한다.
도 9는 고정된 투과층(102)와 이동가능한 반사층(106) 간에 광 공진이 일어나는 광변조 캐비티 (108)를 포함한 간섭 광 변조 기기(80)의 측면 상세도이다. 반사층(102)은 광을 투과하며, 부분적으로 반사성일 수 있다. 이동가능한 반사층(106)은 광을 반사하며, 부분적으로 투과성일 수 있다. 당업자라면, 이들2개의 층을 기술하기 위해 다양한 용어들이 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 고려해야 할 주요 요소는, 기기가 간섭 변조기로서 기능을 한다는 것과, 두 층들 간에 "반사성" 또는 "투과성"이라는 용어는 상대적이라는 사실이다. 투과층을 지칭하는 대안적 용어에는, 고정된 층, 부분적으로 반사하는 층, 투과성 소자 및 제1 도전체(primary conductor) 등이 포함된다. 반사층을 지칭하는 대안적 용어에는, 이동가능한 층 또는 변형가능한(deformable) 층, 반사성이 높은 층, 반사 소자, 및 제2 도전체(secondary conductor) 등이 포함된다.
투과층(102)은 MEMS 기기가 장착될 수 있는 모든 투명 기판(100)일 수 있다. 이러한 투명 재료는, 유리, 플라스틱 및 투명한 폴리머를 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 반사층(102)은, 복수의 서브-층(sublayer)의 박막 스택으로서 예시되며, 이는 전극 서브-층(110) 및 제1 미러 서브-층(또는 투과성 서브-층)(120)을 포함한다. 제1 미러 서브-층(120)은 금속 필름으로 제조될 수 있다. 몇몇 실시예에서 절연성 서브-층(130)은 제1 미러 서브-층(120)위에 놓이며, 절연체로서의 역할을 하면서 반사층(102)으로부터의 반사를 강화한다. 복수개의 서브-층들의 막으 로서 예시된 이동가능한 반사층(106)은, 전형적으로 제2 미러 서브-층(140) 및 전극 서브-층(150)을 포함한다. 제2 미러 서브-층(140)은 금속 필름일 수 있다. 지지체(104)는 이동성 반사층(106)을 지지하도록 형성된다. 일실시예에서, 지지체(104)는 절연체이다. 전극층(110) 및 (150)은 도 1에 나타낸 전압 소스 (V) 에 연결되어 2개의 층들 (102) 및 (106)에 걸쳐 전압 (V)이 인가될 수 있다. 다른 간섭 변조기 구성 및 조작 모드는 미국특허 제5,835,255호에 개시되어 있다.
본 명세서에서 사용된, "반사층 및 투과층"이라는 용어는 그들이 가지고 있는 광의의 일반적인 의미로 이해되어야 한다. 반사층은 광을 반사하고, 부분적으로는 광을 투과할 수도 있는 하나 이상의 층을 포함한다. 반사층이라는 용어는, 본 명세서에 있어, 반사층(106) 및 제2 미러 서브-층(140)과 같은 층들을 지칭할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 투과층은, 광을 투과하고, 부분적으로는 광을 반사할 수도 있는 하나 이상의 층이다. 투과층이라는 용어는, 본 명세서에 있어, 투과층(102) 또는 제1 미러 서브-층을 지칭할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. "소자"라는 용어가 사용된 경우, 일반적으로다른 층들 중 하나와 연관된, 기기의 보다 큰 섹션 (혹은 이 섹션의 일부)를 지칭하고자 하는 것이다. 따라서, 도 9에 나타낸 바와 같이, 층 (106)은 반사 소자로서 일컬어질 수 있다. 도 9에 있어 "반사층"과 같이, "층"이라는 용어는 전체 반사층(106) 또는 반사성을 가진 특정한 층(제2 미러 또는 서브-층) (140)을 기술하기 위해 사용될 수 있다. "서브-층(sublayer)" or "서브-소자(subelement)" 라는 용어는 일반적으로 특정 특성을 가지는 특정층 (예를 들어, 아이템140)을 지칭한다.
도 9를 참조하면, 간섭 광 변조 기기(80)의 구동 상태에서, 막(membrane)으로 묘사된 반사층(106)은 박막 스택으로 묘사된 투과층102과 접촉할 수 있다. 층(102) 및 (106)사이에 전위차가 형성된 경우, 커패시터가 이들 두 층 사이에 형성되고, 이는 반사층(106)을 투과층(102)로 당기는 정전기력을 발생시킨다. 이는 캐비티(108)의 붕괴를 가져온다. 만일 전압이 충분히 높다면, 반사층(106)은 변형되어 투과층(102)에 대해 힘을 가하여 캐비티(108)를 완전히 붕괴시킬 수 있다. 그러나, 전위차가 인가되지 않은 경우, 반사층(106)과 그를 둘러싼 구조물의 기계적 복원력이 층(106)을 원래의 위치로 복귀시켜 캐비티(108)가 복원된다. 그러나, 심지어 비구동 상태에서도, 층 106 및 102는 서로 가까이, 예를 들어 약 0.2㎛ 의 간격을 두고 위치한다. 따라서, 이동가능하고 반사성이 높은 층(106)의 기계적 복원력은 이 층(106)과 투과층(102) 사이에 생성된 정전기력과 조심스럽게 균형을 이루어 간섭 광 변조 기기(80)의 적절한 동작 및 반응을 보장하도록 한다.
보호 코팅
시간이 경과함에 따라, 다양한 층들은 마모와 통상의 사용으로 인한 결함을 일으킬 수 있다. 층들이 결함을 일으킬 위험을 감소시키기 위해, 투과층 상의 절연층 표면에 또는 반사층의 표면 상에 보호 코팅을 도포할 수 있다.
층들의 물리적 보호에 부가하여, 보호 코팅의 다른 용도 및 이점들이 있다. 예컨대, 전술한 힘들의 균형을 방해할 수 있는 추가의 인력이 있다. 이러한 추가적 인력은, 각각의 기기 상의 수분 응축 또는 2개의 층을 함께 유지하는 반 데르 발스힘에 기인한 것이다. 간섭 광 변조 기기의 사용기간 중, 수증기 (또는 수분)는 연속적으로 (도 8b에 묘사된) 기기의 내부로 침투하며, 침투된 수증기는 층들 (102) 및 (106) 사이의 각각의 표면 상에 존재하게 된다. 이러한 수증기는 수분 응축으로 인해, 층들 (102) 및 (106)으로 하여금, 이들 간에 추가의 모세관 인력을 가지도록 할 수 있다. 또한, 반 데르 발스힘은 인접하는 재료가 분자 수준에서 인력을 가지도록 하는 짧은 범위의 힘으로서, 이 힘은 층들 (102) 및 (106)이 이들 사이에 추가의 인력을 가지도록 할 수 있다. 간섭 광 변조 기기(80)에 있어, 제2 미러 서브-층(140)을 포함한 이동가능한 반사층(106)은, 동작 상태에 따라, 제1 미러 서브-층(120)을 포함한 고정된 투과층(102)을 향하여 이로부터 이동한다. 이들 층 (102) 및 (106) 사이에 추가적 인력이 있는 경우, 기기(80)는 적절히 작동하지 않을 수 있으며, 심지어, 층들이 함께 접착될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 있어, 층 (102) 및 층(106) 사이의 인력을 감소시키기 위한 수단은, 간섭 광 변조 기기(80)의 층 표면(또는 서브-층 포면) 중 하나 이상에 적용된 보호 코팅을 포함하며, 이 경우, 물 응축 모세관력 또는 반데르 발스힘으로 인한 인접한 표면 간의 추가적 인력이 최소화되거나 제거될 수 있다.
본 명세서에서, "보호" 코팅이라는 용어는, 최광의의 의미를 가지는 것으로서, 표면들간의 인력을 감소시키는 재료 및/또는 그를 피복하는 층들의 브레이트 다운(breakdown)을 감소시키는 재료일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 보호 코팅이라는 용어는, 자기정렬형 단층(self-aligned monolayer: "SAM" 자기 조립층이라고도 불리운다)을 칭할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 실시 예에서는, 보호 코팅의 예는 하기 중 하나 이상과 같은 자기정렬형층을 포함하나 이에 제한되는 것을 아니다: 플루오로실란, 클로로-플루오로실란, 메톡시 실란, 트리클로로실란, 퍼플로데카노익 카르복시산, 옥타데실트리클로로실란(OTS) 또는 디클로로디메틸실란. 몇몇 실시예에서는, 보호 코팅의 예는 하기 중 하나 이상과 같은 고분자 재료를 포함하나 이에 제한되는 것을 아니다: 테프론, 실리콘(silicone), 폴리스티렌, (표준 및 자외선 경화성)폴리우레탄, 소수성 부분 (예를 들어, 폴리-메틸-메타아크릴레이트)을 포함한 블록 공중합체, 또는 (특히, 폴리실록산을 포함한) 폴리실라잔. 몇몇 실시예에서, 보호 코팅의 하기 중 하나 이상과 같은 무기 재료를 포함하나 이에 제한되는 것을 아니다: 그래파이트, 다이아몬드 유사 탄소 (DLC), 실리콘 카바이드 (SiC), 수소화 다이아몬드 코팅 또는 불화 DLC.
몇몇 실시예에서는, 보호 코팅은 광학적 캐비티(108)의 광학 응답 또는 특성, 예를 들어, 층(102) 또는 (106)의 광학응답 및/또는 특성에 현저하게 좋지 않은 영향을 미치지 않는다. 보호 코팅의 존재로 인한 광학적 캐비티의 특성 변화는 층 및 서브-층들의 인자를 조절함에 의해 보상될 수 있다. 당업자는, 이들 보호 코팅 모두가 다른것과 마찬가지로 쉽게 재생되지는 않을 수 있음을 이해한다. 재생성 보호 코팅 재료는, 예컨대, 폴리테트라플로오로에틸렌(PTFE), 옥타데실트리클로로실란(OTS), 퍼플루오로데카노익 카르복시산과 같은 자기정렬형단층을 포함하지만, 본 명세서에 기재된 바에 따라, 당업자들은 대안적인 재료도 선택할 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 재생성 보호 코팅으로서 사용 가능한 재료는 그들의 증착 시 자기-구속적이고 자기정렬형성인 것이어서, 재료의 단독 단일층이 피복될 노출 영 역상에 증착된다. 또한, 재생 공정이 온도에 의존성일 수 있으므로, 충분히 낮은 온도에서 고체로부터 액체 또는 기체로 변화할 수 있는 재료가 이상적일 수 있다.
도 10은, 본 발명의 일실시예에 따라, 광변조 캐비티(108) 내에서 층(102) 및 층(106)의 일부가 보호 코팅(160) 및 (170)으로 피복된 간섭 광 변조 기기(80) 를 도시한 것이다. 다른 실시예에서, 광 변조 캐비티(108) 내의 모든 표면 중 적어도 일부가, 지지체(104)를 포함하여 보호재료로 코팅되어 있다. 또 다른 실시예에서, 기기 중 하나의 표면만이 보호 코팅으로 코팅되어 있다. 당업자는, 때때로, 많은 이점들이, 단지 하나의 표면을 도포함에 의해 달성될 수 있음을 이해한다.
앞서 언급한 바와 같이, 도전체층 위에 절연층이 형성될 수 있으며, 절연층 상에 보호 코팅 (예를 들어, 자기정렬형 단층)이 형성될 수 있다. 그러나, 절연층은, 간섭 변조기의 통상적인 제조 중, 포토그래픽하게 패턴화될 수 있으므로, 임의의 소망하는 층으로부터 선택적으로 제거될 수 있다. 따라서, 이하 설명에 있어, 전도층 상에 보호 코팅이 존재하는 것이 가장 편리하고 효율적인 경우, 그렇게 된다고 추정할 수 있다. 보호 코팅이 절연층상에 존재하는 것이 가장 편리하고 효율적인 경우, 그러하다고 추정할 수 있다. 그러나, 당업자는 다른 변형도 가능하다는 것을 이해한다. 보호 코팅이 "소자" 또는 "층"상에 존재하는 경우, 이 코팅은 층 또는 소자 (예를 들어, 절연체, 도전체, 제1 보호 코팅 등)와 관련된 층들 중 임의의 것일 수 있다. 보호 코팅이 서브-층 상에 있거나, 층 에 "직접" 존재하는 경우, 이 코팅은 명명된 특정 층에 대하여 바로 인접한다.
도 11 은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 층(102) 및 층(106)이 보호 재 료로 코팅된 간섭 광 변조 기기(80)의 대안적 실시예를 도시한 것이다. 본 실시예에서, 보호 코팅(160) 및 (170)은 캐비티(108)의 내부의 층106 및 층(102) 표면 상에 형성된다. 본 실시예에서, 이동가능한 반사층(106)은, 2개의 층(106) 및 (102) 사이에 별도의 포스트(104)가 형성된 도 10의 실시예와 달리, 돔 형상(domed shape)를 통해 그 자신의 수직 지지 메커니즘을 포함한다. 도 10 및 11은 보호 코팅(160) 및 (170)이 광 변조 캐비티(108) 내의 층(102) 및 층(106)의 전체 표면을 커버링한 것을 도시하지만, 층(102) 및/또는 층(106)의 일부만을 코팅하는 것도 고려될 수 있다. 예컨대, 일실시예에서, 층 102의 일부만이 보호 코팅을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 층(106)의 일부만이 보호 코팅을 포함한다. 당업자는, 반사층이 (예를 들어, 돔 이외의) 다른 형상을 가질 수 있음을 이해한다. 예컨대, 다중-반경 형상(multi-radius shape) 또는 코너가 곡선화된 형상이 사용될 수 있다. 본 발명의 청구범위에 기재된 기기는 반사층의 형상에 의해 제한되지는 않는다.
도 12a, 12b 및 12c는 본 발명의 실시예에 따른 하나 이상의 선택 코팅을 구비한 간섭 광변조 기기(80) 를 도시한 것이다. 도 12a에서, 보호 코팅 160은, 고정된 투과층(102)가 아닌, 이동가능한 반사층(106)의 표면에 제공된다. 대조적으로, 도 12b에서, 보호 코팅(170)은 층(106)이 아니라, 층(102)의 표면에 제공된다. 몇몇 실시예에서는, 보호층은 특정 재료 위에 선택적으로 제공된다. 다른 실시예에서, 보호층은 특정층과, 근위적으로 공동-평탄한(co-planar) 모든 재료 상에 제공된다. 다른 실시예에서, 보호층은 기기의 전체 패키지에 적용된다. 몇몇 실시예에서는, 단일의 반사 또는 투과층 상에 다중층의 보호 코팅이 존재한다. 예컨 대, 단일의 반사층에 2개의 코팅이 있을 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 소망하는 화학종(species) 만을 소망하는 표면에 접착시키는 것이 어려울 수 있다. 이 경우, 단층의 "접착 증진제"를 적용하여 표면을 개질하고, 이어서 항-접착성 또는 보호성 코팅을 제공할 수 있다.
도 12c에서 묘사된 바와 같이, 도 12a 및 12c에서 도시된 선택 코팅을 달성하기 위한 하나의 방법은 커버링 소자(175)를 사용하는 것이다. 코팅 공정 중, 여기서 도시된 고정 투과층(102)과 같이, 코팅하지 않을 표면은, 희생 재료와 같은 커버링 소자(175)로 커버하여, 커버링 소자에 의해 도포된 표면상에는 보호 코팅이 형성되지 않도록 할 수 있다. 다른 실시예에서, 커버링 소자(175)는, 예를 들어, 캐비티(108) 내의 포스트(104)의 표면 등, 캐비티(108) 내에 보호 코팅이 요구되지 않는 모든 표면 상에 제공될 수 있다.
도 13a 및 13b는 본 발명의 다른 실시예에 따라 보호 재료로 코팅된 층(102) 및 층(106)을 포함한 간섭 광 변조 기기 패키지(85)를 도시한 것이다. 이들 실시예에서, 층 (102) 및 (106)은 패키지(85) 내에서 인캡술화되고, 보호 코팅의 도포는 패키지 제작 후에 수행된다. 일실시예에서, 백플레이트(42) 는 리세스 구조(recessed structure) 또는 형태화된 구조 (formed structure)를 가지지만, 패키지(85) 내의 건조제 (도 13a 및 13b에는 도시하지 않음) 양이 감소되거나 제거된다면, 반드시 그럴 필요는 없다. 본 실시예에서, 리세스 깊이에 대한 요구조건은 감소되거나 제거될 수 있다. 일실시예에서, 보호 코팅(160) 및 (170) (예를 들어, 자기정렬형 단층)의 사용에 의해, 변경된 캡 (백플레이트)의 구조가, 건조제를 사 용하는 경우 필요한 리세스에 비교하여 요구되는 리세스를 감소될 수 있다.
도 13a 및 13b에서 묘사된 실시예에 있어, 오리피스(orifice: 176)가 상기 패키지 내, 즉, 도 13a 또는 13b에서 도시한 바와 같은 밀봉재(44) 내에, 형성된다. 이러한 실시예에 있어, 보호 코팅 재료는 오리피스(176)를 통하여 패키지의 내부로 공급될 수 있다. 다른 실시예에서, 도 13b에 나타낸 바와 같이, 보호 재료의 운반을 위해, 2개의 오리피스(176 및 177)는 패키지(85) 내에, 예를 들어, 밀봉재(44) 및 (45) 내에, 생성된다. 또 다른 실시예에서는, 2개 이상의 오리피스(도시하지 않음)가 패키지(85) 내에 형성되고 보호 코팅 재료가 상기 오리피스를 통해 패키지(20)의 내부로 공급된다. 다른 실시예에서, 오리피스(들)은 기판(100) 또는 백플레이트(42) 에 형성될 수 있다. 따라서, 보호 코팅의 운반을 위해 밀봉재(44), 기판(100), 및/또는 백플레이트(42) 내에 오리피스를 가지는 것은 본 발명의 범위에 속한다.
이들 실시예에서, 패키지(85) 내에 형성된 오리피스는 패키지(85)의 내부로부터 수증기를 제거하기 위해 사용될 수 있다. 오리피스(들)가 더 이상 필요하지 않게 된 다음에는, 오리피스(들)의 본래의 속성에 따라, 이들을 플러깅(plugging), 웰딩(welding) 또는 실링(sealing)한다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따라, 간섭 광 변조 기기(80)의 코팅 시스템을 도시한 것이다. 도 14를 참조하면, 시스템(180)은 챔버(181), 코팅 재료 컨테이너(182), 밸브(184) 및 캐리어 가스 저장소(186)를 포함한다. 당업자는, 시스템(180) 은 단지 예시적인 것으로, 시스템(180)의 일부 소자 또는 층들을 배제하고/ 하거나 추가의 소자를 포함한 다른 코팅 시스템도 사용될 수 있음을 이해한다. 일실시예에서, 시스템(180)은 도 12a, 12b 및 12c에 도시한 바와 같이, 제작된 패키지를 위한 보호 코팅을 수행할 수 있다.
밸브(184) 는 챔버(181) 내로 코팅 재료를 공급한다. 일실시예에서, 밸브(184) 는 컴퓨팅 기기에 의해 제어된다. 일실시예에서, 밸브(184) 는 보호 코팅 공정에 적합한 모든 밸브일 수 있다. 다른 실시예에서, 밸브(184) 는 에칭제 가스, 예를 들어, XeF2 와 캐리어 가스를 적절히 혼합 및 조절(mix and time)하기 위해 사용될 수 있다.
컨테이너(182)는 보호 코팅 재료를 포함한다. 여러 가지 실시예에서, 전술한 바와 같이, 보호 코팅의 예는 OTS, 디클로로메틸실란 등의 자기정렬형(또는 자기-조립) 단층, 테플론, 폴리스티렌 등과 같은 폴리머 재료, 그래파이트, DLC 등의 무기 재료를 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또 다른 실시예에서, 코팅 재료는 광학적 캐비티(108)의 광 응답 또는 특성, 예를 들어, 층(102) 또는 층(106)의 광응답 또는 특성에 현저하게 악영향을 미치지 않는 모든 재료를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 보호 코팅 재료는 비교적 낮은 용융점 또는 기화점을 가진 자기정렬형 단층을 포함한다. 이 때문에, 간섭 변조기 기기를 포함하는 장치는, 비교적 저온에서 조립된 후, 재생될 수 있다.
일실시예에서, 캐리어 가스 저장소(186)는, 공지된 펌핑 메커니즘에 의해 보호 재료를 챔버(181)로 운반하는데 사용되는, 질소(N2) 또는 아르곤과 같은 캐리어 가스를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 캐리어 가스는, 간섭 광 변조 기기(80)의 성능에 현저하게 나쁜 영향을 주지 않는 한, 다른 종류의 게터 재료(getter material) 또는 화합물(chemistries)을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 캐리어 가스는 에칭제 가스 XeF2의 방출의 화합물로 통합될 수 있다.
도 15는, 본 발명의 일실시예에 따른 코팅 공정을 기술하는 예시적 흐름도이다. 당업자는, 실시예에 따라서는, 추가적 단계들이 추가되거나 제거되거나, 이들 단계의 순서가 바뀔 수 있다는 것을 이해한다. 도 15는 도 8 내지 13에 나타낸 바와 같은, 본 발명의 코팅공정을 도시하는 것이다.
보호 코팅 재료는 단계 90에서 제공된다. 그의 표면, 예를 들어 층(102) 및/또는 층(106)에 코팅된, 간섭 광변조 기기(80)를, 단계 92에서 챔버(181)내에 위치시킨다. 단계 94에서, 표면에 보호 코팅이 적용된다. 일실시예에서, 층(102) 및/또는 (106)의 표면, 예를 들어, 절연체 표면의 미러 표면이 가열되어, 코팅 대상 표면에 존재하는 수분들이, 보호 코팅 수행 전 제거되도록 할 수 있다. 일 실시예에서, 절연 서브-층(130)이 제공되지 않으며, 보호 코팅은 제1 미러 서브-층(120) (도 9에서 묘사됨)의 표면에 형성된다. 다른 실시예에서, 보호 코팅은 제2 미러 서브-층(도 9에서 도시됨)의 표면에 형성된다. 다른 실시예에서, 보호 코팅은 절연 서브-층(130) 및 제2 미러 서브-층(140)의 표면 상에 형성된다.
보호 코팅 공정의 일실시예에서, 보호 코팅은 간섭 광 변조 기기 제조 공정 중에 형성된다. 예컨대, 보호 코팅은 "릴리스(release)" 공정에 통합될 수 있다. 릴리스 공정에서, 간섭 광 변조 기기(180)의 희생층(175)(도 12c로 도시됨)은 기체, 예컨대, XeF2 를 사용하여 에칭으로 제거된다. 일실시예에서, 보호 코팅 재료 및 XeF2 의 혼합물이 챔버(181)로 펌프에 의해 공급될 수 있다. 다른 실시예에서, 보호 코팅은 XeF2 에칭이 완료된 후에 적용될 수 있다. 전형적으로, 릴리스 공정은 MEMS 에칭 시스템에 의해, 예를 들어, 미국의 XACIX사의 X3 Series Xetch 및 싱가폴의 Penta Vacuum사의 MEMS ETCHER에 의해 수행된다.
보호 코팅 공정의 또 다른 실시예에서, 보호 코팅은 그 두께에서 균일하다. 또 다른 실시예에서, 보호 코팅의 두께는 균일하지 않다. 일반적으로, 자기정렬형단층과 같은 보호 코팅은 박막 코팅이기 때문에, 보호 코팅이 균일하지 않은 경우에도, 미러(120) 및 (140) (도 9에 도시됨)를 포함한 층(102) 또는 층(106)의 광학 특성(또는 응답)에 현저한 영향을 주지는 않는다.
일실시예에서, 보호 코팅은, 예를 들어, Journal of Microelectromechanical Systems의 "Dichlorodimethylsilane as an Anti-Stiction Monolayer for MEMS", Vol. 10, No. 1, March 2001 및 미국특허 제6,335,224호에 개시된 공정을 사용하여 수행될 수 있다. 다른 실시예에서, 보호 코팅은 화학 기상 증착 또는 물리적 증착과 같은 증착공정을 사용하여 수행된다. 또 다른 실시예에서, 당업자에게 공지되었거나, 혹은 개발중인 미러 또는 절연체 표면 상의 적합한 보호 코팅 방법에 사용될 수 있다. 보호 코팅 공정은, 이어서, 단계 96에서 완성되고, 간섭 광 변조 기기(80)는 단계 98에서 챔버(181)로부터 제거된다.
도 16은, 본 발명의 일실시예에 따른 간섭 광 변조 기기를 위한 보호 코팅을 적용하기 위한 방법을 기술하는 흐름도이다. 본 도면은 광 변조 기기 들 내에서 층들간의 인력을 감소시키는 또 다른 방법을 도시하는 것이다. 본 방법에 따라 도 8 내지 13을 참조하여 기술된 기기를 포함하여 본 명세서에 기술된 간섭 광 변조 기기가 제조될 수 있다. 본 방법에서, 투과 소자는 단계 200에서 제조된다. 투과 소자는 기판상에 투과층을 형성함에 의해 제공된다. 투과 소자는, 예컨대, 전체 투과 소자(102) 또는 그의 서브-층 중 임의의 층, 예를 들어, 제1 미러 서브-층(투과 서브-층) 120, 절연 서브-층(130) 또는, 도 9에서 기술된 전극 서브-층(110) 일 수 있다. 단계 210에서 반사 소자가 제공된다. 반사 소자는 투과 소자 위의 박막 스택을 형성함에 의해 제공될 수 있다. 반사 소자는, 예컨대, 이동가능한 반사층(106) 또는 그의 서브-층 중 임의의 층, 예를 들어, 도 9에 도시된, 제2 미러 서브-층(140) 또는 전극 서브-층(150)일 수 있다. 이어서, 단계 220에서, 보호 코팅이 제공되며, 이 때, 이 보호 코팅은 반사층과 투과층의 적어도 일부 사이에 위치한다. 보호 코팅은 도 12-15를 참조하여 본 명세서에서 기술된 바와 같이 제공될 수 있다. 당업자는, 도 16에 기술된 방법은 단지 예시적인 것으로서, 예를 들어 묘사된 방법에서 소자 또는 단계의 일부를 배제하거나 소자, 층 또는 단계를 추가한 다른 방법도 사용될 수 있음을 이해한다.
예컨대, 또 다른 실시예에서, 반사 소자는 투과 소자가 제공되기 전에 제공될 수 있다. 또한, 다른 실시예에서, 보호 코팅은 반사 소자 또는 투과 소자가 제공된 후에 제공될 수 있다. 또한, 다른 실시예에서, 희생층과 같은 커버링 소자 가, 보호 코팅이 필요하지 않은 간섭 광 변조 기기의 일부에, 제공될 수 있다. 이어서, 필요한 경우, 보호 코팅이 제공된 후, 다른 소자가 코팅된 커버링 소자(들)와 접촉하여, 트랜스퍼 접촉에 의해 보호 코팅을 제공한다. 커버링 소자 및/또는 희생층은 이어서 에칭될 수 있다. 다른 실시예에서, 희생층이 반사 소자와 투과 소자 사이에 제공되고, 이 희생층은 이어서, 보호 코팅의 제공 전에 에칭된다. 다른 실시예에서, 투과 소자와 반사 소자는, 보호 코팅의 제공 전, 간섭 광 변조 기기 패키지, 예를 들어, 도 13a 및 13b에서 묘사된 것과 같이 패키지화된다. 다른 실시예에서 보호 코팅이 패키징 전에 제공된다.
보호 코팅의 재생
도 17 은 MEMS 구성에서 사용될 수 있는 소자 또는 층(102)의 다른 실시예의 간략화 및 확대된 측면도이다. 투과 소자는, 절연층(904) 상에 증착된, 보호 코팅, 예를 들어, 단층(908)을 포함한다. 절연층(904)은 기판(900) 상에 있는 투과층(902) 위에 존재한다. 예를 들어, 도 9에 나타낸 바와 같이, 전극층이 층(902)와 기판(900) 사이에 제공된다. 절연층(904)이, 예를 들어, 산화에 의해 형성될 수 있으며, 만일 산소 플라즈마내에서 알루미늄이 사용된 경우, 알루미늄 산화물의 얇은 층이 형성된다.
도 18a는, 도 17에 도시된 투과 소자(102)를 포함할 수 있는 간섭 변조기 어레이를 위한 패키지 구조(340)의 실시예를 도시한 측면도이다. 전술한 구조와 유사하게, 패키지 구조(340)는, 예를 들어, 유리와 같이 실질적으로 투명한 기판 (344)상에 형성된 간섭 변조기 어레이(342)와, 어레이를 봉지(enclose)하는 백플레이트 커버 혹은 "캡" (346) 를 포함한다. 나아가, 패키지 구조(340)는, 백플레이트(346)과 기판(344) 의 마주보는 표면 사이에 형성 또는 적용된 밀봉재(348)을 구비한다. 일실시예에서, 제1 밀봉재(348)는 종래의 에폭시계 접착제와 같이 비-밀폐성 밀봉재이다. 전술한 여러 가지 패키징 시스템뿐 아니라 다른 시스템도 적용될 수 있다. 전술한 패키징 시스템과 달리, 도 18a의 기기는, 이하에서 상세히 기술하는 바와 같이, 보호 코팅을 재생하기 위해 사용될 수 있는, 선택적 히터(350)을 추가로 포함한다.
도 18b는 도 18a의 패키지 구조(340) 이다. 도 18b에 나타낸 바와 같이, 복수의 도전성 리드(352) (부분적으로 도시됨)는, 기판(344)위에 위치하며 간섭 변조기 어레이(342)의 소자에 드라이버 회로(도시하지 않음)를 전기적으로 연결시키도록 구성될 수 있다. 패키지 구조(340)는 기판(344) 의 한 면 이상에 형성된 도전성 리드(352)를 포함하며, 이 도전성 리드는 편의상 구성 내에서 기판의 한쪽 면에만 도시되어 있다.
구동 회로는 간섭 변조기 어레이(342)의 소자의 작동을 제어하도록 구성된다. 당업자는, 도전성 리드(352)가 복수개의 구성으로 기판(344) 상에 위치하며, 도시된 구성은 단지 예시적인 것임을 이해한다. 몇몇 실시예에서, 히터를 제어하기 위해 구동 회로가 사용된다. 다른 실시예에서는, 히터를 제어하기 위해, 별개의 기기 또는 소자가 사용된다.
당업자는, 구동 회로가 패키지의 다양한 영역에 위치할 수 있음을 이해한다. 몇몇 실시예에서는, 구동 회로(353)는 도 18c에 나타낸 바와 같이, 기판 상에 위치한다. 본 실시예에서, 구동 회로는, 특히 히터가 기판상에 위치하는 경우, 히터를 제어하기 위해 용이하게 사용될 수 있다. 당업자는, 몇몇 실시예에서, 이 회로가 구동 회로 이외의 기기를 통해 제어될 수 있음을 이해한다. 예컨대, 히터 또는 히터 리드가 기판으로부터 떨어져 있는 경우의 실시예에서는, 히터를 제어하기 위해 다른 별개의 부품이 사용될 수 있다. 예컨대, 파워 트랜지스터가 히터를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 본 명세서에서 개시된 바를 참조하면, 당업자는 히터에 전원을 공급하거나 제어하는 대안적 수단을 쉽게 구할 수 있을 것이다.
전술한 보호 코팅은 많은 가능한 장점을 가지지만, 간섭 변조기 소자의 동작 중, 보호 코팅 (160), (170) 또는 (908)은 투과 소자 및 반사 소자로부터 반복되는 접촉으로 인해 러빙되거나 깍여져 나갈 수 있다. 이러한 러빙 또는 깍여 나감(chipping)은 코팅의 표면 상에서 균일하거나 균일하지 않게 일어날 수 있다. 보호 코팅은 시간 경과 시 절연층으로부터 플레이크 제거(flake away)될 수 있다. 따라서, 이러한 보호 코팅을 기기의 사용 연한 중 수차례 보수하는 것이 유리할 수 있다. 보호 코팅이 재생될 수 있는 다양한 방법들에 대하여 이하에 개시한다.
보호 코팅 (예를 들어, 자기정렬형 단층), 예컨대 도시된 보호 코팅 (908), (170) 또는 (160)을 재생하거나 재분배하는 방법 중 하나는, 보호 코팅 재료가 고체에서 액체로 변화하는 온도까지 이 보호 코팅 (908), (170) 또는 (160)을 가열하는 단계를 포함한다. 이 단계에 의해, 심지어 코팅이 패키지 (예를 들어, 도 13a, 13b, 18a 또는 18b) 내에 여전히 포함되어 있는 경우에도, 보호 코팅이 보수 및 재 생될 수 있다. 이는 여러가지 기기들에 의해 달성될 수 있다. 예컨대, 도 18a에 나타낸 바와 같이, 선택적 히터(350)가 패키지 내에 포함된다.
도 18d는 본 방법의 일실시예를 나타낸 것이다. 우선 단계 300에서, 간섭 변조기 기기에 보호 코팅, 바람직하게는 손상되거나 손상이 의심되는 코팅을 제공한다. 이어서, 단계310에서, 보호 코팅의 재료 온도를 상승시켜 보호 코팅이 표면 전반에 걸쳐 재분배되도록 한다. 가열된 보호 코팅 재료는 보호 코팅 자체 (즉, 반사 소자 또는 투과 소자 상의 코팅) 의 재료 일 수 있거나, 혹은, 보호 코팅 재료의 저장소로부터의 것일 수 있다. 일단 온도를 일정 기간에 걸쳐 승온시켜 보호 코팅 재료를 재분배되도록 한 다음, 기기를 냉각(320) 시켜 보호 코팅이 고체화되도록 하여 보호 코팅을 재생한다. 당업자는 도 18d에 개시된 방법이, 도 15 및 16에 설명된 방법 이후, 혹은, 만일 초기에 단층을 구축하는 것이 유용한 경우에는 심지어 선공정 중에, 수행될 수 있음을 이해한다.
당업자는, 기기 내의 온도 상승은 다양한 방법으로, 예컨대 가열 소자의 온도에서 또는 가열될 기기의 어떤 시점에서의 온도에서 측정될 수 있다는 것을 이해한다. 온도의 상한선에 대하여 논의하자면, 이는, 가열소자 그 자체라기보다는, 일반적으로 가열된 아이템의 온도이다. 당업자는, 가열 소자 그 자체는, 일반적적으로 기기 보다, 임의의 실시예에 있어 실질적으로 보다 높은 온도까지 가열될 수 있음을 이해한다. 바람직한 실시예에서, 특정 히터를 통한 공지된 시간동안 공지된 전류를 흘림에 의해 소망하는 열의 양을 얻을 수 있다. 본 명세서에서 개시된 바에 따라, 전류 및 시간은 통상적인 실험을 통해 정해질 수 있다.
발명의 한 실시 태양에서, 본 발명은, 기기의 조립 후, 보호 코팅의 재생을 허용하는 재료를 보호 코팅으로서 사용한다. 따라서, 일실시예에서, 비교적 낮은 온도에서는 주로 고체이고 높은 온도에서 비교적 높은 휘발성을 나타내고, 따라서 시스템 내에서 가열에 의해 재분배될 수 있는 보호 코팅을 고려해볼 수 있다. 예컨대, 22-50, 50-85, 85-100, 100-250, 100-110, 110-120, 120-150, 150-200, 200-225, 225-250 ℃ 등 이상으로 가열된 경우 그 자체로 재분배될 수 있는 보호 코팅을 사용하여, 재생능을 구비한 보호 코팅을 가진 기기를 제조할 수 있다.
당업자에게 이해될 수 있는 바와 같이, 보호 코팅은 기기의 전형적 사용 동안 상대적으로 고체 형태를 유지해야 하므로, 보다 낮은 온도에서 보다 높은 안정성을 가지는 보호 코팅은, 전형적인 작업 조건하에서 유리하다.
다양한 보호 코팅이 앞서 논의되었다. 바람직한 실시예에서, 보호 코팅용 재료는 자기정렬형 단층 (SAM)를 형성할 수 있다. 바람직하게는, 표준 동작 조건에서 고체인 재료는, 열과 같은 에너지의 부가에 의해 쉽게 용융되거나 증기화된다. 따라서, SAM을 형성하고, 온도에서 분해 및 재생되며, 간섭 변조기 기기의 부품, 패키지 및/또는 이들 아이템을 포함한 기기를 손상하지 않는 재료가 특히 바람직하다. 보호 코팅을 재생하기 위한 예시적 재료는, 예컨대, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 옥타데실트리클로로실란(OTS) 와 같은 자기정렬형 단층을 포함한다.
재료는, 추가로, 예컨대, 장쇄 지방족 할로겐화 극성 화합물, 예를 들어, 일반식이 F3C(CF2)XCOOH[식 중, X는 10 이상 (예를 들어, 10, 12, 14, 16 또는 18)]인 퍼플루오로알칸산을 포함한다. COOH 잔기는 투과 또는 반사 소자의 표면에 우수한 "앵커"를 제공하며, 각각의 분자 내의 자유 말단 또는 나머지는 낮은 표면 에너지를 제공하여 2개의 소자가 접착되는 것을 억제한다. COOH 잔기의 부착은 반사 또는 투과층의 적절한 예비처리에 의해 강화될 수 있다. 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 이들 분자는 전형적인 작동 조건하에서 안정한 보호 코팅을 형성할 수 있게 선택되며, 보호 코팅의 이동 및 재생을 허용하도록 가열되는 경우 충분히 불안정하게 된다. 당업자는, 본 명세서에 개시된 바에 의해, 이러한 단분자층을 선택 또는 개질하는 것을 인식할 수 있다. 예컨대, 장쇄에서 탄소의 수 또는 장쇄에서의 이중결합의 수는 생성되는 보호 코팅의 안정성을 변화시킬 수 있다. 추가로, 보호 코팅의 융점을 조정하기 위해 첨가제가 추가될 수 있다.
몇몇 실시예에서는, 보호 코팅 재료의 다양한 형태가 한번에 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 재생하기 어려운 (TeflonTM 과 같은) 최초 보호 코팅이 제공되고, 용이하게 재생되는 제2형태의 보호 코팅 재료가 기기에 부가된다. 몇몇 실시예에서, 제2형태의 보호 코팅 재료는 Teflon 코팅 내의 임의의 갭에 바인딩될 수 있도록 선택하여 완전한 보호 코팅을 재구축한다. 몇몇 실시예에서는, "하부(underneathe)" 코팅은 다른 파라미터, 예를 들어, 접착성 및 온도차를 조절하기 위해 선택된다.
본 명세서에서, 패키지의 내부인 열의 공급원을 사용하는 방법과 조성에 대한 실시예들에 대해 중점적으로 기술하였으나, 몇몇 실시예는, 에너지 공급원이 패 키지(85)의 외부에 위치할 수 있다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 외부의 가열 공급원이 전체 패키지 또는 기기의 일부 (예를 들어, 반사 및/또는 투과 소자만)를 가열할 수 있다. 이는, 여러 가지 방법으로, 예컨대, 레이저와 같은 복사(radiation) 또는 기기 주변 대기의 가열 등에 의해 이루어질 수 있다. 이러한 열은 기판(344)을 통해, 혹은 예를 들어, 백플레이트(346)를 관통하여 전해진다. 이러한 열은 복사, 전도 또는 대류에 의해서 제공될 수 있다.
도 19는, 간섭 변조기 어레이(342)의 표면상에 형성된 보호 코팅을 재생하기 위한 시스템의 또 다른 실시예를 도시한 평면도이다. 도 19에 도시된 시스템은 히터, 예를 들어, 간섭 변조기 어레이(342)의 근위부에 위치한 히터 소자(355)를 포함한다. 히터소자(355)는 간섭 변조기 구조의 제조 중 증착된 하나 이상의 금속층을 포토 리소그라피로 패터닝함에 의해 제조될 수 있다. 히터소자(355) 는 도전성 리드 356A 및 356B에 소정의 전류를 인가함에 의해 발생하는 전류에 반응하여 열을 방출하도록 구성되어 있으며, 여기서 히터 소자(355)로부터 방출되는 열의 양은, 코팅이 도전체 층 전반에 걸쳐 재분배되도록 보호 코팅의 온도를 올리기에 충분하다.
도전성 리드 356A 및 356B에 대한 전류의 적용은, 예컨대, 구동 회로 (도시하지 않음) 에 의해 제어될 수 있으며, 이는 또한 도전성 리드 352를 경유해 간섭 변조기 어레이(342)의 소자의 동작을 제어하도록 구성된다. 구동회로는, 전자 기기 내에서 실현될 경우, 간섭 변조기 어레이(342)의 사용기간 동안 히터 소자(355)에 미리 정해진 전류를 인가하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 소정의 전 압의 인가가 사용된다. 당업자에게 이해되는 바와 같이, 구동 회로 그 자체는 유리 위에 위치할 수 있다. 그러나, 몇몇 실시예에서, 히터가 유리 위에 존재하지 않는 경우, 구동회로는 유리 위에 있을 필요가 없다. 몇몇 실시예에서는, 구동회로는 히터를 제어하기 위해 사용되지 않으며, 다른 전류/전압 공급원이 사용된다.
일실시예에서, 히터 소자(355)는 기판(344) 상에 위치한다. 다른 실시예에서, 다중 히터 소자는 예컨대 간섭 변조기 어레이 (342)의 각 에지에 근접하여 실현될 수 있다. 당업자에게 이해되는 바와 같이, 히터소자(355)의 구성은 도시 또는 기술된 바에 제한되지 않으며, 추가의 구성도 고려된다. 히터의 실제 구성과 위치는 소망하는 적용에 따라 변화하며, 당업자는, 본 명세서에 개시된 바로부터, 적절한 위치 및 구성을 정할 수 있을 것이다. 예컨대, 구할 수 있는 공간의 너비, 다른 열-민감성 기기에 대한 가열 소자의 근접도, 실질적으로 보호 코팅을 증기화 또는 재생하기 위해 요구되는 열의 양, 보호 코팅 재료의 열에 대한 불안정성(volatility), 가열 소자의 조성 및 저항 및 기판의 조성 등을 몇몇의 예로 들 수 있다.
"히터", "히터 기기", "히터 소자" 라는 용어 및 다른 유사한 용어는 상호 교환적으로 적절하게 사용된다. 일반적으로, "히터 소자"는 전류 또는 다른 수단에 의해 가열되는 실제 재료를 가리키는 반면, 히터는 전체 가열 기기 또는 소자 그자체에 대한 일반적 개념을 지칭한다.
다른 실시예에서, 히터는 기판 상에 위치하지 않으며, 패키지 내 임의의 장소에 위치한다. 예컨대, 히터는 백플레이트 또는 캡(346) 위에 위치할 수 있다. 예컨대, 일실시예에서, 도 18a내의 아이템 (350)은 히터이고, 따라서, 히터는 몇몇 실시예에서 백플레이트에 부착될 수 있다.
당업자에게 이해될 수 있는 바와 같이, 필요한 열의 양 및 열의 적용기간은 다양한 방법으로 결정될 수 있다. 예컨대, 손상된 보호 코팅 (테스트를 위해 일부러 손상시킬 수 있음)을 포함하는 주어진 패키지 내에서, 임의의 양의 열이 기기에 적용되고 기기가 냉각된다. 이어서, 보호 코팅의 표면과 순응성을 기능적으로 또는 직접 (예를 들어, 현미경 등을 통해) 시험할 수 있다. 이러한 공정은, 특정 패키지 내에서 특정 히터에 대해 보호 코팅을 재생하기에 충분한 양의 열을 발생시키는 전류 및 인가 기간을 결정하기 위해 동일하거나 상이한 기기 내에서 반복될 수 있다. 다양한 양의 재생, 예를 들어, 그의 원래 상태로 돌아오는, 1-10, 10-20, 20-30, 30-40, 40-50, 50-60, 60-70, 70-80, 80-90, 90-99, 및 99-100 퍼센트의 표면 재생이 고려된다. 몇몇 실시예에서, 최대 기간 동안의 최대 전류가 사용된다. 바람직한 실시예에서, 상기로부터의 데이터는 소정의 전류가 층의 재생을 위해 소정의 시간 동안 가열 기기를 통과하는 가열 방법을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 층의 통합성의 어떠한 검증(verification)도 요구되지 않는다
몇몇 실시예에서는, 패키지 내에서 사용가능한, 보호 코팅 재료의 추가적 저장소를 가지는 것이 유용할 수 있다. 이는, 보호 코팅이 단층인 상황에서 특히 유리할 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 반사층의 노출된 표면과 투과층의 노출된 표면은 보호 코팅으로 코팅된다. 몇몇 실시예에서는, 패키지 내에 보호 코팅 재료의 저장소가 있으며, 이는 투과 및 반사층 중 어느 하나 또는 양쪽 모두에 추가하는 양이다. 몇몇 실시예에 있어, 저장소는 단층 두께 이상이다. 저장소는, 과량의 보호 코팅 재료가 패키지 전체에 걸쳐, 그리고 간섭 변조기 기기 어레이를 둘러싸고 어디서나 사용될 수 있도록 패키지 전체에 걸쳐 분배되어 있을 수 있다. 저장소는 가열 소자의 최상부 또는 소자 근처에 위치할 수 있다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 저장소의 보호재료가 그 자체로 재분배 될 수 있기 위해서는 매우 낮은 수준의 열이 적용될 필요가 있을 뿐이다. 몇몇 실시예에서는, 저장소는 단순히 투과 또는 반사층의 한 표면을 코팅하기 위해 필요한 더 많은 보호 코팅 재료의 존재이다.
당업자에게 이해될 수 있는 바와 같이, 저장소를 사용하는 실시예에서, 패키지 또는 간섭 변조기 기기 내의 모든 구조물은, 여러가지 포스트, 지지체 및 패키지 표면을 포함하여, 패키지 재료의 저장소를 부가하기 위한 표면으로서 사용될 수 있다. 당업자는, 보호 코팅을 패키지 내부로 또는 간섭 변조 기기를 거쳐 부동(wafting)시킴에 의해 보호 코팅을 부가하는 것은, 패키지 내에 또는 간섭 변조 기기 상에 과량의 보호 코팅 재료를 야기시켜 저장소를 구축하게 됨을 이해할 것이다. 패키지 내의 구멍을 통해 코팅 재료를 부동하게 하여 보호 코팅을 부가하는 실시예의 경우, 보호 코팅 재료는 패키지의 다양한 표면 전반에 걸쳐 위치할 수 있다. 패키지 내에 기계를 밀봉하기 전에, 보호 코팅을 간섭 변조기 기기 상에 부동시키는 실시예에 있어서, 간섭 변조기 기기 만을 보호 코팅으로 코팅할 수 있다. 당업자는, 모든 종류의 보호 코팅이 가능한 모든 표면에 접착될 수 있음을 이해한 다. 보호 코팅 재료의 종류는, 이전 언급된 특성뿐만 아니라, 최종 기기에 있어, 어디에 얼마나 많은 보호 코팅이 요구되는지 등에 따라 선택될 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 추가적 보호재료는 그것이 사용된 후, 기기에 부가될 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 보호 코팅의 구축은 그의 의도된 목적을 위해 기기의 제1 사용 전에 수행된다. 다른 실시예에서, 보호 코팅의 균일한 코팅을 구축하는 돕기 위해, 본 명세서에서의 가열 또는 히터는 보호 코팅이 우선 구축되는 경우 사용된다.
몇몇 실시예에서는, 재생성 부품 및 방법은 게터(getter) 또는 건조제를 구비한 간섭 변조 기기와 함께 사용된다. 당업자는, 게터의 온도가 일반적으로 흡수된 수분을 상실하는 점까지 올라가서는 안된다는 것을 이해한다. 이는, 히터 시스템으로부터 게터를 열적으로 고립시키거나, 히터의 온도를 특정 온도 이하로 유지시킴으로써 달성될 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 히터가 사용된 경우, 건조제 또는 게터가 사용되지 않는다.
몇몇 실시예에서, 단지 하나의 보호 코팅이 투과 및 반사층 사이에 요구된다. 따라서, 하나 이상의 표면 영역이 커버된 경우, 추가의 재료가 저장소로서 고려될 수 있다. 당업자는, 저장소가 서브-층인 경우, 기기의 가열은 하나의 층으로부터 다른 층으로 보호 코팅을 이동시키는 것을 초래한다. 하나의 층은 보호 코팅을 느슨하게 하여 다른층이 그 보호 코팅을 재생할 수 있다.
당업자는, 몇몇 실시예에서, 보호 코팅이 "완전히"는 재생되지 않음을 이해한다. 그 보다는, 몇몇 실시예에서, 손상된 코팅의 섹션이 재생되는 반면, 코팅의 다른 섹션이 노출된다. 이는, 그로부터 보호 코팅 재료가 취해지는 섹션이, 다른 층과 접촉하지 않는 층의 일부로부터인 경우, 기기의 동작에 악영향을 주지 않으면서 일어날 수 있다. 이는, 예컨대, 지지체(18)사이에 있고, 반사층(14b)이 투과층(16b)과 접촉하는 곳에 있는, 반사층 (14b)의 부분의 섹션을 포함한다. 당업자는, 어느 정도까지는, 보호 코팅 재료의 이러한 재배치는, 보호 코팅에 대한 손상 위치가 예를 들어 2개의 층들 사이의 접촉이 발생하는 곳이어서 그곳에서 재료의 농도가 상대적으로 낮아지게 되고, 보호 코팅의 재분배가, 무작위적이나, 손상된 지점에서의 보호 코팅 재료의 증가를 가져오고 미손상 영역에서는 농도 감소를 초래한다는 사실에 기인한다는 것을 이해한다. 이는, 그 분자가 층 전반에 걸쳐 자체로 재분배하는 자기정렬형 단층을 사용함에 의해 용이하게 달성될 수 있다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 단지 보호 코팅의 접촉 영역 (다른 소자와 접촉하는 소자의 영역)만 재생되거나 부분적으로 재생된다.
간섭 변조기 어레이(342)의 보호 코팅을 재생하기 위한 시스템(362)의 또 다른 실시예를 도 20a에 나타내었다. 본 실시예에서, 도전성 리드(352)는 소정의 전압의 인가에 반응하여 보호 코팅을 재분배하기 위해 충분한 열을 발생시키도록 재목적화할 수 있다. 일실시예에서, 이미 간섭 변조기 기기내 있는 소자 또는 층은 히터로서 재목적화된다.
전형적으로, 도전성 리드는 구동회로로부터 간섭변조기 어레이를 통해 연장되고, 이 어레이의 먼쪽에서 개방 말단으로 종결된다. 몇몇 실시예에서는, 복수개의 이들 도전성 리드는 다시 돌아올 수 있거나, 혹은 어레이의 주위를 둘러싸고 구동회로로 "루프화(looped)" 될 수 있다. 통상 작동 중, 루프화된 리드는, (예를 들어) 구동회로 내에서 트랜지스터 스위치에 의해 접지 전위로부터 고립된다. 보호 코팅의 재분배가 필요한 경우, 트랜지스터는 루프화된 리드를 그라운드 전위로 단락시켜 작동되고, 소정의 전류 또는 전압의 인가는 하나 이상의 루프화된 리드가, 간섭 변조기 어레이(342)의 보호 코팅을 재분배하기에 충분한 열을 발산하도록 한다. 몇몇 실시예에서는, 한류 저항기(current limiting resistor)는 리드와 접지부 사이의 루프 내에 있다.
일실시예에서, 열 발산 전류는 투과층을 통해 루프를 이룬다. 바람직한 실시예에서, 열 발산 전류는 비교적 고저항을 가지는 회로를 통해 루프를 이루어 소망하는 열을 발산할 수 있다. 전술한 바와 같이, 투과층은 크롬과 같은 비교적 고저항 재료를 포함한다. 보호 코팅이 투과층에 직접적으로 또는 간접적으로 부착된 실시예에 있어, 열이 추가의 코팅 보호 재료 또는 이 재료의 재분배가 필요한 부분에서 발생되므로, 이러한 구성은 유리할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 열 발생 전류는, (크롬 또는 니켈을 구비한 층과 같이) 비교적 고저항을 가지는 또 다른 전도층, 예를 들어, 기기 내의 기계층 (또는 이동가능한 층)(34)을 통해 루프를 이룬다.
당업자는, 몇몇 실시예에 있어, 전류가 흐를 경우 열을 발산하는 간섭 변조기 기기 또는 패키지의 임의의 물질 또는 부분이 사용될 수 있음을 이해한다. 당업자는, 간섭 변조기 기기가 재생 단계 중 작동할 필요가 없으므로, 심지어, 간섭 변조기 기기의 동작을 위해 통상 요구되는 기기 또는 소자도 히터로 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 당업자에게 이해되는 바와 같이, 여기서, 복구되어야 할 표 면 상의 비교적 적은 양의 공간이 바람직한데, 이는 보다 효율적인 공정이 가능하기 때문이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 반사 소자 및 투과 소자는 재생 공정 동안 서로 비교적 멀리 떨어져 있다.
몇몇 실시예에서, 도 20a에 도시된 바와 같이, 본 실시예를 위한 고립화 스위치는 MEMS 스위치(365)로서 기판상에 구현되며, 이 경우, MEMS 스위치는 구동기의 통상적 접지 연결 또는 다른 곳에 결합된다. 도 20b 는 예시적 MEMS 스위치 366를 도시하는 사시도이다. MEMS 스위치(366)는 그 위에 형성된 제1 도전체층을 포함한다. 절연층은 제1도전체층(372) 상에 형성될 수 있다. 그러나, 절연층은 편의상 도20b에는 도시하지 않으며, 제1 도전체층 (372)에 대한 언급은 도전체층(372) 및 그 위에 형성된 절연층의 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
MEMS 스위치(366)는 추가로, 도 1에 도시한 반사층 (또는 도전체층) (14b)에 유사하게, 전압의 인가에 대한 응답에 있어 제1 도전체층(372) 에 대하여 변형하도록 구성되어 있는 제2 도전체 층 374를 포함한다. MEMS 스위치(366)는 예컨대, 미국특허 제5,835,255호에서 도 26 a 내지 k를 참조하여 설명한 바와 같이 제조될 수 있다. MEMS 스위치(366)는, 제1 도전체층(372) 상에 형성된 하나 이상의 스위치 도전체 376 를 포함한다. 조작 중, 제2도전체 층(374)은 전압V의 인가에 대한 응답에 있어 제1 도전체층(372) 를 향해 변형한다. (참조: 예를 들어, 도 1). 제2 도전체 층(374)이 스위치 도전체(376)와 접촉하는 경우, MEMS 스위치(366)는 도전체(376) 사이에 전류가 흐르도록 한다. 따라서, MEMS 스위치(366)는, 제1 및 제2 도전체 (372) 및 (374)에 소정의 전압을 인가함에 대한 응답으로 작동될 수 있다.
몇몇 실시예에서는, 히터 또는 히터 소자는 반사층에 비교적 가까이 위치한다. 이는 여러 가지 방법에 의해 달성될 수 있다. 예컨대, 전술한 바와 같이, 히터는 패키지의 백플레이트 상에서 위치할 수 있다.
도 21a는, 히터가 반사층에 비교적 근접하게 위치한 다른 실시예를 도시한 것이다. 도 21a는 간섭변조기 어레이를 위한 자기정렬형 단층을 재생하기 위한 시스템 380의 또 다른 실시예의 측면도를 나타낸 것이다.
도 1에 도시한 간섭 변조기 소자와 유사하게, 시스템(80)은 기판(500) 상에 형성된 투과층(520) 및, 절연 지지체(504)에 의해 지지된 반사층(506)을 포함한다. 절연층(382)은, 절연층(904) (도 17)과 유사하게, 투과층 상에 형성되며, 도 17에서의 보호 코팅(908)과 유사하게, 절연층(382) 상에 형성된, 자기정렬형-단층과 같은 보호 코팅 384 또한 존재한다. 특정 실시예에서, 보호 코팅은 복수개의 표면 상에 분배되어 있고, 절연층(382)의 최상부에의 형성에 제한되지 않는다.
도 21a에 도시한 바와 같이, 시스템(380)은, 추가로, 인접하는 반사층들 (506) 사이에서 절연층(384) 상에 형성된 하나 이상의 포스트(386)를 포함한다. 포스트(386)는 절연층(384)으로부터 먼쪽으로 연장되어 반사층(506)의 높이 이상으로 연장될 수 있다. 포스트(386)는 가열 그리드(388) 또는 개개의 가열 소자를 지지하도록 구성될 수 있다. 히터 그리드(388) 는, 소정의 전압 또는 전류에 대한 응답에 있어 열을 발산하도록 구성된다. 발산된 열은 보호 코팅의 온도를 상승시키기에 충분하여 보호 코팅 또는 추가의 보호 코팅이 실질적으로 균일하게 절연층(382) 상에 재분배 되거나 이들 중 임의의 층을 보호 코팅이 커버링한다. 일실시 예에서, 보호 코팅은 임의의 정도까지, 층(384)를 가열하지 않고 재분배된다. 예컨대, 보호 코팅 재료의 추가적 양은 히터 그리드 상에 위치할 수 있고, 따라서, 단지 히터 그리드만이 임의의 유의적 수준까지 가열될 필요가 있다.
도 21b는 도 21a의 시스템(380)을 도시한 평면도이다. 포스트(386)의 최상부는 도시의 목적으로만 나타낸 것이다. 기판(500)은, 히터 그리드(388) 와 간섭 변조기 어레이의 구동회로(도시하지 않음)간의 연결을 위해 도전성 리드 (도시하지 않음) 를 포함할 수 있다. 구동회로는 히터 그리드(388)에 대한 전류 또는 전압의 인가를 조절하여 보호 코팅(384)의 재생을 제어하도록 구성되어 있다. 당업자는, 전류는 구동기 IC에 의해 제공될 필요가 없으며, 다른 전압/전류 공급원도 히터를 위해 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 히터 리드가 유리로부터 떨어진 경우에는, 대안적인 전압/전류 공급원을 통해 전압/전류를 용이하게 공급할 수도 있다.
당업자는, 본 명세서에 개시된 바로부터, 히터 또는 히터 그리드(388)가 다양한 수준에 위치할 수 있음을 이해한다. 예컨대, 히터 그리드(388)가 반사층 또는 소자(506)위에 나타나 있지만, 반사층 또는 소자(506)과 동일 평면에 있을 수 있으며, 혹은, 반사층 소자(506)의 아래 혹은 부분적으로 아래에 위치할 수 있다. 추가로, 보호 코팅의 위치는 변할 수 있으며, 보호 코팅은 전체 간섭 변조기 기기 또는 전체 패키지에 걸쳐 제공될 수 있다. 당업자는, 본 실시예에서는 히터 그리드(388)에 근접해 있는 반사층(506) 상에 보호 코팅을 위치시켜, 히터 그리드로부터의 적은 열량으로도 층 전반에 걸쳐 보호 코팅을 충분히 재분배할 수 있도록 한다.
몇몇 실시예에서는, 전술한 여러 가지 실시예를 조합한다. 예컨대, 몇몇 실시예에서, 다양한 종류의 히터를 조합하거나, 혹은 기기의 가열 및 재생에 다양한 방법을 동시에 수행한다. 예컨대, 열의 외부 공급원은 내부 히터의 사용과 동시에 적용될 수 있는데, 이 경우, 높은 효율의 재생이 이루어질 수 있다.
몇몇 실시예에서는, 도 22에 나타낸 바와 유사하게, 반사 소자 위에 위치한 버스 시스템을, 보호 코팅의 가열을 위해 사용할 수 있다. 본 실시예에서, 간섭 변조기 기기(600) 는 다른 간섭 변조기 기기 (이는, 캐비티 (660) 및 반사층/투과층을 구비함)와 유사하나, 지지체의 최상부에 위치한 버스 구조 (671)를 추가로 구비한다. 버스 구조는 전술한 바와 같이 (예를 들어, 특정 MEMS 스위치 또는 트랜지스터와 같이) 다른 목적으로 사용될 수 있다. 상기 구조의 다른 이점은 히터 또는 가열 소자가 간섭 변조기 기기로부터 추가의 간격을 차지할 필요가 없으며, 따라서, 기기의 해상도(resolution)에 손실이 없다는 점이다. 추가로, 버스 구조(671)가 반사층의 최상부에 위치하는 경우, 히터 지지를 위한 추가의 지지체를 부가할 필요가 없다. 버스 구조와 그 제조 방법은, 미국특허 제 10/644,312호 (출원일: 2003. 8 19)에 상세히 기술되어 있다.
이상은, 본 발명의 특정 실시예에 대한 상세 기술이었다. 그러나, 글로써 상세기술이 매우 상세히 기재된 경우에도, 본 발명은 다양한 방법으로 실시될 수 있다. 본 발명의 특징 또는 실시 태양을 기술하는데에 사용된 특정 용어는, 그 용어와 관련된 본 발명의 임의의 특정한 특징 및 본 발명의 실시 태양을 포함하는 것으로 한정된다는 것을 암시하지는 않는다.
도 23a 및 23b는 디스플레이 기기(2040)의 실시예를 도시한 시스템 블록도이다. 디스플레이 기기(2040)는, 예컨대, 휴대 전화기일 수 있다. 디스플레이 기기(2040)의 동일한 구성요소 또는 이들의 변형물은 텔레비전 및 휴대용 미디어 플레이어와 같은 다양한 형태의 디스플레이 디바이스의 예시이다.
디스플레이 기기(2040)는 하우징(2041), 디스플레이(2030), 안테나(2043), 스피커(2045), 입력 기기(2048) 및 마이크 (2046)를 포함한다. 하우징(2041)은 일반적으로 사출성형이나 진공성형을 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 기호를 가진 다른 분리 가능한 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 플랫-패널 디스플레이, 예를 들어, 플라즈마, EL, OLED, STN LCD, 또는 TFT LCD 와 같은 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 23b에 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 하드웨어)(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 실시예에서, 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 하드웨어로서 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. 또 다른 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 포함 할 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 실시예에서는, 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 수도 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.
이상의 설명에서는 여러 가지 실시예에 적용된 본 발명의 신규한 특징을 보여주고, 설명하고 또 지적하였지만, 본 발명의 사상으로부터 이탈하지 않는 범위 내에서 당업자가 예시된 기기 또는 공정의 상세한 구성이나 형태로부터 다양하게 생략하고 대체하고 변경하는 것이 가능하다는 것을 알아야 한다. 인식하고 있는 바와 같이, 몇몇 특징은 다른 특징들과 분리되어 사용되거나 실현될 수 있으므로, 본 발명은 여기에 개시된 특징과 장점을 모두 가지고 있지는 않은 형태로 구현될 수도 있다.
본 발명에 의하면, 반사층과 투과층의 사이에 배치된 보호 코팅을 재생할 수 있기 때문에, 기기의 사용에 따른 손상을 제거하여 수명을 더욱 연장시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (47)

  1. 투명 기판;
    상기 투명 기판 상에 위치하고, 투과층 및 반사층을 포함한 간섭 변조기 어레이;
    상기 투과층과 상기 반사층의 적어도 일부 사이에 위치한 보호 코팅; 및
    상기 보호 코팅의 온도을 상승시키도록 구성된 히터를 포함하는 전자 기기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투명 기판은 백플레이트에 밀봉되어 패키지를 형성하고,
    상기 간섭변조기 어레이는 상기 패키지 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 보호 코팅이 자기-정렬형 단층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 자기정렬형 단층은, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 퍼플루오로데카노익 카르복시산, 옥타데실트리클로로실란(OTS) 및 디클로로디메틸실란 중 어느 하 나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 패키지 내에 하나 이상의 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 투과층 또는 상기 반사층 위가 아닌 곳에 배치된 보호 코팅 재료의 저장소를 추가로 포함하고,
    상기 보호 코팅 재료의 저장소는 재생 공정 중 상기 패키지 내에서 추가의 보호 코팅을 위한 공급원으로서 기능하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  7. 제1항에 잇어서,
    상기 보호 코팅이 상기 투과층의 적어도 일부에 제공되는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 보호 코팅이 상기 반사층의 적어도 일부에 제공되는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 히터가 상기 패키지 내에 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 히터가 상기 패키지 내에서 표면 상의 금속층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 금속층이 열을 발생시키기 위한 회로의 일부인 것을 특징으로 하는 전자기기.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 금속층의 금속이 크롬 또는 니켈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 히터가 상기 투과층을 포함하여 루프를 이루는 리드를 포함하고,
    상기 루프를 이루는 리드는 접지 전위에 단락되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 리드가 상기 접지 전위에 스위칭 가능하게 단락되도록 구성된 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 리드를 스위칭 가능하게 만들기 위해 미소 기전 시스템(MEMS)이 사용되는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 히터가 상기 반사층과 연결된 기계층(mechanical layer)을 포함하여 루프를 이루는 리드를 포함하고,
    상기 리드는 접지 전위에 단락되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  17. 제2항에 있어서,
    상기 가열 소자가 상기 패키지 내의 포스트 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  18. 제2항에 있어서,
    상기 포스트 상의 히터가 상기 반사층 위 및 상기 기판 위에 위치하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 히터가 상기 지지체의 최상부에, 그리고, 상기 반사층 위에 위치하는 버스 구조인 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  20. 미소 기전 시스템(MEMS) 기기 내에서 단층을 재생하는 방법으로서,
    단층(monolayer)을 포함한 간섭 변조기 어레이와 히터를 포함하는 미소 기전 시스템 기기를 제공하는 단계; 및,
    상기 단층의 온도를 상승시켜 상기 단층을 재생하기 위해 상기 히터를 작동시키는 단계
    를 포함하는 단층 재생 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 미소 기전 시스템 기기는 백 플레이트에 밀봉되어 패키지를 형성하는 투명 기판을 포함하고, 상기 간섭 변조기 어레이는 상기 패키지 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 단층 재생 방법.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 단층은 자기정렬형 단층을 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 재생 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 자기정렬형 단층은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 퍼플루오로데카노익 카르복시산, 옥타데실트리클로로실란(OTS) 및 디클로로디메틸실란 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 단층 재생 방법.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 간섭 변조기 어레이는 단층 재료의 저장소를 포함하고,
    상기 보호 코팅 재료의 저장소는 재생 공정 중 상기 패키지 내에서 추가의 보호 코팅을 위한 공급원으로서 기능하는 것을 특징으로 하는 단층 재생 방법.
  25. 투과층 및 반사층을 포함하는 미소 기전 시스템 기기를 지지하기 위한 수단;
    상기 투과층 및 상기 반사층 사이의 적어도 일부에 위치한 보호 코팅을 제공하는 수단; 및,
    상기 보호 코팅을 재생하는 수단
    을 포함하는 전자 기기.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 지지하는 수단이 투명 기판인 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 제공하는 수단이 자기정렬형 단층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 자기정렬형 단층이, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 퍼플루오로데카노익 카르복시산, 옥타데실트리클로로실란(OTS) 및 디클로로디메틸실란 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  29. 제25항에 있어서,
    상기 재생하는 수단이 가열 기기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  30. 제25항에 있어서:
    상기 미소 기전 시스템 기기와 전기적으로 연결되어, 이미지 데이터를 처리하도록 구성된 프로세서; 및,
    상기 프로세서와 전기적으로 연결된 메모리 기기
    를 더 포함하는 전자 기기.
  31. 제25항에 있어서,
    상기 디스플레이에 하나 이상의 신호를 보내도록 구성된 구동회로를 더 포함 하는 전자기기.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 구동회로에 상기 이미지 데이터의 적어도 일부를 전송하도록 구성된 컨트롤러를 더 포함하는 전자기기.
  33. 제25항에 있어서,
    상기 프로세서에 상기 이미지 데이터를 보내도록 구성된 이미지 소스 모듈을 더 포함하는 전자기기.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 이미지 소스 모듈이 수신기, 송수신기 및 송신기 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  35. 제25항에 있어서,
    입력 데이터를 수신하고, 상기 입력 데이터를 상기 프로세서에 전달하도록 구성된 입력 기기를 더 포함하는 전자기기.
  36. 전자 기기 제조 방법으로서,
    투명 기판을 제공하는 단계;
    투과층 및 반사층을 포함한 미소 기전 시스템 기기의 어레이를 상기 투명 기판 상에 형성하는 단계; 및,
    상기 투과층과 상기 반사층 사이의 적어도 일부에 재생성 보호 코팅을 제공하는 단계
    를 포함하는 전자 기기의 제조 방법.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 투명 기판이 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기의 제조 방법.
  38. 제36항에 있어서,
    상기 미소 기전 시스템 기기가 간섭 변조기인 것을 특징으로 하는 전자 기기의 제조 방법.
  39. 제36항에 있어서,
    상기 재생성 보호 코팅이 자기정렬형 단층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기의 제조 방법.
  40. 제36항에 있어서,
    상기 재생성 보호 코팅이, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 퍼플루오로데카 노익 카르복시산, 옥타데실트리클로로실란(OTS) 및 디클로로디메틸실란 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기의 제조 방법.
  41. 제36항에 있어서,
    상기 보호 코팅이 온도의 상승에 응하여 재생되는 것을 특징으로 하는 전자 기기의 제조 방법.
  42. 제36항에 있어서,
    상기 보호 코팅이 상기 투과층 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 전자 기기의 제조 방법.
  43. 제36항에 있어서,
    상기 보호 코팅이 상기 반사층 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 전자 기기의 제조 방법.
  44. 제36항에 따른 방법에 의해 제조된 미소 기전 시스템 기기.
  45. 제44항에 있어서,
    상기 미소 기전 시스템 기기는, 백 플레이트에 밀봉되어 패키지를 형성하는 투명 기판을 포함하고,
    상기 미소 기전 시스템 기기는 상기 상기 패키지 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기.
  46. 제44항에 있어서,
    상기 보호 코팅이 자기정렬형 단층인 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기.
  47. 제46항에 있어서,
    상기 자기정렬형 단층이, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 퍼플루오로데카노익 카르복시산, 옥타데실트리클로로실란(OTS) 및 디클로로디메틸실란 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기.
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