KR20060092906A

KR20060092906A - 간섭 변조기에서의 다중 레벨 밝기를 위한 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20060092906A
Application number: KR1020050089442A
Authority: KR
Inventors: 클라렌스 추이
Original assignee: 아이디씨 엘엘씨
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2005-09-26
Publication date: 2006-08-23
Also published as: RU2005129944A; BRPI0504132A; JP4594200B2; US20090135465A1; US20080013154A1; US7787173B2; CA2520388A1; US20060067643A1; EP1640773A3; AU2005205831A1; US7492503B2; JP2006099103A; TWI411813B; TW200624863A; EP1640773A2; SG121166A1; CN1755493A; CN1755493B; MXPA05010096A; US7302157B2

Abstract

　　복수의 반사성 디스플레이 소자를 갖는 디스플레이. 일실시예에서, 디스플레이 소자가 복수의 활성 영역을 같는 적어도 하나의 전극을 포함한다. 일실시예에서, 활성 영역의 크기 중 적어도 두 개가 서로 다르다. 예컨대 그것들은 크기에 있어 균일하지 않다. 간섭 변조기는 복수의 상태를 가지고, 여기에서 간섭 변조기 중 선택된 것들은 간섭 변조기 내의 변화하는 정전기력에 따라 작동되도록 구성된다. 전극의 활성 영역의 크기가 변하기 때문에, 간섭 변조기 내의 정전기력이 적어도 부분적으로 다르다.

간섭 변조기, 래치 전극, 반사성 디스플레이 소자

Description

　　간섭 변조기에서의 다중 레벨 밝기를 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MULTI-LEVEL BRIGHTNESS IN INTERFEROMETRIC MODULATION}

　　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 3x3 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 5a는, 도 2의 3X3 간섭 변조기 디스플레이에서 디스플레이 데이터의 하나의 예시적인 프레임을 나타낸 것이다.

　　도 5b는 도 5a의 프레임을 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 7는 해방 특성을 결정하는 래치 전극이 없는 변조기의 광학적 특성에 대한 전극 영역 크기의 영향을 나타낸 도면이다.

　　도 8은 해방 특성을 결정하는 래치 전극이 있는 변조기의 광학적 특성에 대한 전극 영역 크기의 영향을 나태내는 도면이다.

　　도 9a는 도 1의 간섭 변조기의 일실시예의 상하 단면도(top down cutaway view)이다.

　　도 9b는 도 1의 간섭 변조기의 또 다른 실시예의 상하 단면도다.

　　도 10은 도 9a 및 9b의 간섭 변조기에 대한 광학적 응답 곡선을 나타낸 도면이다.

　　도 11은 간섭 변조기의 서브 어레이의 일례를 나타낸 도면이다.

　　도 12a는 도 9a 및 9b의 간섭 변조기에 대한 광학적 응답 곡선을 더 자세히 나타낸 도면이다.

　　도 12b는 도 9의 간섭 변조기의 인가된 접압 및 작동 및 해방을 설명하는 테이블을 나타낸 도면이다.

　　도 13a-13f는 도 11의 간섭 변조기를 구동하는 신호를 도시하는 타이밍도이다.

　　도 14는 간섭 변조기의 또 다른 실시예의 상하 단면도다.

　　도 15는 도 14의 간섭 변조기에 대한 광학적 응답 곡선을 나타낸 도면이다.

　　도 16a 및 16b는 복수의 간섭 변조기를 포함하여 구성되는 시각 디스플레이 기기의 실시예를 보여주는 시스템 블록도이다.

　　본 발명의 기술분야는 미소 기전 시스템(MEMS)에 관련된다.

　　미소 기전 시스템은 미소 기계 소자, 액추에이터, 및 전자 기기를 포함한다. 미소 기계 소자는 침적(deposition), 에칭, 및/또는, 기판 및/또는 침적된 재료 층의 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. 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.

　　본 발명은 간섭 변조기에서의 다중 레벨 밝기를 제공하기 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

　　본 발명에 따른 시스템, 방법 및 기기는 각각 여러 가지 실시태양을 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.

　　일실시예는 디스플레이 소자를 포함한다. 상기 디스플레이 소자는 복수의 간섭 변조기를 포함한다. 각 간섭 변조기는 상기 간섭 변조기 내의 정전기력(electrostatic forces)을 변화시켜 작동되도록 구성된다. 상기 디스플레이 소자는 복수의 활성 영역을 갖는 적어도 하나의 전극을 더 포함한다. 각 활성 영역은 상기 복수의 간섭 변조기 중 어느 하나에 대응한다. 상기 활성 영역 중 적어도 두 개는 서로 다른 크기를 갖는다. 상기 간섭 변조기 내의 상기 정전기력은, 상기 간섭 변조기 내의 전극의 상기 활성 영역의 상기 크기의 변동 때문에, 적어도 부분적으로 변화한다.

　　또 다른 실시예는 디스플레이 소자를 포함한다. 상기 디스플레이 소자는 복수의 광 변조 수단을 포함한다. 각 변조 수단은 상기 변조 수단 내의 정전기력을 변화시켜 작동되도록 구성된다. 상기 디스플레이 소자는 적어도 하나의 도전 수단을 더 포함한다. 상기 도전 수단은 복수의 활성 영역을 갖는다. 각 활성 영역은 상기 복수의 변조 수단 중 어느 하나에 대응한다. 상기 활성 영역 중 적어도 두 개 는 서로 다른 크기를 갖는다. 상기 변조 수단 내의 상기 정전기력은, 상기 변조 수단 내의 도전 수단의 상기 활성 영역의 상기 크기의 변동 때문에, 적어도 부분적으로 변화한다.

　　또 다른 실시예는 디스플레이를 포함한다. 상기 디스플레이는 복수의 반사성 디스플레이 소자를 포함한다. 상기 디스플레이 소자 각각은 제1 전극 및 제2 전극을 갖는다. 상기 제2 전극은 실질적으로 비(非)균일 폭을 가지며 적어도 두개의 디스플레이 소자에 걸쳐있다.

　　또 다른 실시예는 디스플레이를 포함한다. 상기 디스플레이는 광을 반사하는 복수의 수단을 포함한다. 상기 반사 수단 각각은 제1 도전 수단 및 제2 도전 수단을 포함한다. 상기 제2 도전 수단은 실질적으로 비균일 폭을 가지며 적어도 두 개의 반사 수단에 걸쳐있다.

　　또 다른 실시예는 디스플레이 소자를 포함한다. 상기 디스플레이 소자는 비균일 폭을 갖는 제1 전극을 포함한다. 상기 디스플레이 소자는 제2 전극을 더 포함한다. 상기 제1 전극은 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이의 전압차를 변화시킴에 따라 상기 디스플레이 소자의 선택된 부분을 작동시키도록 구성된다.

　　또 다른 실시예는 디스플레이 소자를 포함한다. 상기 디스플레이 소자는 제1 도전 수단을 포함한다. 상기 제1 도전 수단은 비균일 폭을 갖는다. 상기 디스플레이 소자는 제2 도전 수단을 포함한다. 상기 제1 도전 수단이 상기 제1 도전 수단과 상기 제2 도전 수단 사이의 전압차를 변화시킴에 따라 상기 디스플레이 소자의 선택된 부분을 작동시키도록 구성된다.

　　또 다른 실시예는 디스플레이 소자를 작동시키는 방법을 포함한다. 상기 방법은 복수의 간섭 변조기의 제공하는 단계를 포한다. 각 간섭 변조기는 상기 간섭 변조기 내의 정전기력에 의해 작동되도록 구성된다. 상기 방법은 복수의 활성 영역을 갖는 적어도 하나의 전극을 제공하는 단계를 더 포함한다. 각 활성 영역은 상기 복수의 간섭 변조기 중 어느 하나에 대응한다. 상기 활성 영역 중 적어도 두 개는 서로 다른 크기를 갖는다. 상기 방법은 상기 간섭 변조기 내의 상기 정전기력을 변화시키는 단계를 더 포함한다.

　　또 다른 실시예는 방법을 포함한다. 상기 방법은 실질적으로 균일하지 않는 폭을 가진 전극에 전압을 인가하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 인가된 전압에 따라 복수의 반사성 디스플레이 소자에서 선택된 것들을 작동시키는 단계를 더 포함한다.

　　또 다른 실시예는 디스플레이 소자를 작동시키는 방법을 포함한다. 상기 방법은 제1 전극과 제2 전극 사이의 전압차를 변화시키는 단계를 포함한다. 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 한 개는 비균일한 모양을 갖는다. 상기 변화된 전압차로 인해 간섭 변조기의 광학적 특성이 변화한다. 상기 방법은 상기 변화된 전압차에 따라 상기 디스플레이 소자의 일부분을 선택적으로 작동시키거나 비활성화시키는 단계를 포함한다.

　　이하의 상세한 설명은 본 발명의 구체적인 실시예에 관한 것이다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 다른 방법과 방식으로 구현될 수 있다. 이하의 설명에서, 도면 이 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, 한정되지는 않지만, 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 기기와 결합되어 구현될 수 있다. 또한, 여기서 개시한 미소 기전 시스템 기기와 유사한 구조의 기기를 전자 스위칭 기기와 같은 비(非)디스플레이 분야에 사용할 수도 있다.

　　일실시예는 간섭 변조기 어레이에 관한 것이다. 비균일 폭을 갖는 전극이 어레이 내의 소정 간섭 변조기를 선택적으로 작동시키기 위해 제공된다. 소정 간섭 변조기에 대한 전극의 활성 영역의 크기가 다른 간섭 변조기에 대한 전극의 활성 영역보다 크다. 이렇게 해서, 전극에 인가되는 전압 및 해당하는 정전기력을 변화시킴으로써, 작동되는 간섭 변조기의 숫자가 제어될 수 있다.

　　간섭계 미소 기전 시스템 디스플레이 소자를 포함하여 구성된 간섭 변조기 디 스플레이의 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 시스템 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 어레이을 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 인듐주석산화물(ITO)로 된 하나 이상의 층을 침적시킴으로써 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 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 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 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 응 용프로그램을 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 가진 디스플레이 어레이에서는, 수평열/수직열 구동 프로토콜은, 수평열 스트로브(row strobe)가 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 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 3x3 어레이 상에서 디스플레이 프레임을 생성하기 위한 하 나의 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 +ΔV로 설정한다. 각각의 전압은 -5볼트 및 +5볼트에 대응할 수 있다. 픽셀을 해방시키기 위해서는, 해당하는 수직열은 +V_bias로 설정하고 해당하는 수평열은 동일한 값의 +ΔV로 설정하여, 픽셀에 걸리는 전위차가 0(영)볼트가 되도록 한다. 수평열의 전압이 0(영)볼트로 되어 있는 수평열에서는, 수직열이 +V_bias이든 -V_bias이든 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 +V_bias로 설정하고 해당하는 수평열은 -ΔV로 설정할 수 있다. 본 실시예에서, 위 픽셀을 해방시키기 위해서는, 해당하는 수직열은 -V_bias로 설정하고, 해당하는 수평열은 동일한 값의 -ΔV로 설정하여, 픽셀에 걸리는 전위차가 0(영)볼트가 되도록 한다.

　　도 5b는 도 2의 3x3 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. 래치 전극(12)은 금속 재료(14)가 작동된 후에 그 작동 상태를 유지하도록 래치 전압을 유지하도록 구성된다. 일실시예에서, 도 9a 및 9b를 참조하여 아래 설명하는 바와 같이, 전극(16)은 서로 다른 간섭 변조기 내의 각각의 금속 재료(14) 아래의 활성 영역이 변화하는 크기를 갖도록 패터닝된다.

　　도 6b에서, 이동가능한 반사 재료(14)가 연결선(32)에 의해 그 코너에서만 지지대에 부착되어 있다. 도 6c에서, 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.

　　도 7은 도 6a의 변조기의 광학적 응답을 금속 재료(14)와 수평열 전극(16) 사이에 인가된 전압의 함수로 도시하고 있따. 이렇게 도시된 한 세트의 곡선에서는, 전압이 래치 전극(12)에 인가되지 않았다. 작동 전압 및 해방 전압은 전극(16)의 영역의 대한 함수이다. 전극(16)의 영역이 감소할수록, 광학적 응답 곡선은 바깥 쪽으로 이동한다. 히스테리시스 곡선(100)은 제1 영역 값에서 패터닝된 전극(16)을 가진 변조기의 광학적 응답을 나타낸다. 만일 전극(16)의 영역이 감소한다면, 변조기의 광학적 응답은 곡선(102)으로 나타난다. 만일 전극(16)의 영역이 더 감소한다면, 변소기의 광학적 응답은 곡선(104)으로 나타난다.

　　또한, 도 8은 변조기의 광학적 응답을 금속 재료(14)와 수평열 전극(16) 사이에 인가된 전위의 함수로서 도시하고 있다. 그러나 이 경우에, 래치 전압은 래치 전극(12)에 인가된다. 이 예에서, 작동 전압은 여전히 전극(16)의 영역의 함수로서 변화하지만, 해방 전압은 래치 전극(12)에 인가되는 전압에 의해 일정하게 유지된다. 이것은 주변 전위가 간섭 변조기의 해방 특성을 지배하기 때문이다. 이것이, 전극(16) 영역에 독립적인 공통(common) 해방 곡선(200)으로서, 도 8에 도시되어 있다. 그러나, 작동 곡선(202,204 및 206)은 전극(16)의 영역의 함수로서 변화될 수 있다. 전극의 활성 영역이 증가할수록, 전극(16)과 금속 재료(14) 사이의 대응하는 정전기력도 증가할다. 광학적 응답 곡선(202)는 제1 영역의 전극(16)을 가진 변조기에 대한 작동 곡선이다. 전극(16)의 영역이 증가할수록, 광학적 응답 곡선은 바깥쪽으로 이동한다. 전극(16)의 영역이 감소할수록 작동 곡선은 곡선(204)로 이동하고, 전극(16)의 영역이 더 감소하면 작동 곡선은 광학적 응답 곡선(206)으로 이동한다.

　　도 9는 간섭 변조기이 일실시예의 상하 배치도를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 수평열 전극(302a, 302b 및 302c)이 도시되어 있다. 각 전극(302a, 302b 및 302c)은 도 6a, 6b, 및 6c의 금속 재료(14)에 대응한다. 도 9a 및 9b의 전극(304) 은 도 6a, 6b 및 6c의 전극에 대응하고, 이 그림들에 도시된 실시예에 사용될 수 있다.

　　도시된 바와 같이, 전극(304)은 계단형이다. 실시예에 따라서는, 이 계단형에 추가적인 “단계”가 제공될 수 있고 추가적인 전극(302)가 추가적인 각 스텝에 대해 제공될 수 있다. 나아가, 일실시예에서, 복수의 전극이 이 계단형의 각 단계에 대해 제공될 수 있다. 게다가, 전극으로서 다른 구성이 사용될 수 있다. 도 9b에 도시된 바와 같이, 전극(304)은 비선형의 에지를 갖는다.

　　본 실시예에서, 세 개의 분리된 인가된 전압이 변조기(300)의 광학적 응답을 결정한다. 래치 전압이 래치 전극(306)에 인가되는데, 이것은 상술한 변조기(300)의 해방 특성을 제어하기 위해 제공된다. 제2 전압이 패터닝된 전극(304)에 제공되고 제3 전압 레벨이 수평열 전극(302)에 인가된다. 일실시예에서, 각 전극(302a, 302b, 및302c)은 공통 전압에 묶인다. 또 다른 실시예에서, 각 전극(302a, 302b, 및 302c)이 선택된 전압으로 개별적으로 구동될 수 있다. 도시된 예에서, 전극(302a)의 아래쪽의 전극(304)의 활성 영역이 전극(302a, 302b 및 302c)에 관하여 가장 크다. 그러므로, 전극(304)과 전극(302) 사이의 전압차가 증가할수록, 전극(302a)이 전극(304)쪽으로 끌어 당겨지는 최초의 전극이 되어, 결과적으로 최초로 휘도가 변화한다. 전극(302)과 전극(304) 사이의 전위차가 더 증가하면, 전극(302b)이 변조기(300)에서 두 번째로 작동되는 부분이 되고, 결과적으로 변조기(300) 내에서 두 번째로 휘도가 변화하여, 전극(302a)과 전극(302b)이 그것들과 가라앉은 전극(304) 사이에 캐비티를 가진 작동 영역에 있게 된다. 비슷하게, 만일 전위차가 더 증가한다면, 전극(302c)이 작동되는 수준까지 도달하여, 전극(302a, 302b 및 302c) 모두가 전극(304)과 접촉하여 3번째 광학적 변화상태에 이른다.

　　변조기(300)의 광학적 응답이 도 10에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 광학적 응답이 전극(302)과 전극(304) 사이의 전위차에 대한 함수로 도시되어 있다. 전극(302a, 302b 및 302c)과 전극(304) 사이에 전위차가 없을 때, 광학적 응답은 전극(302a, 302b 및 302c)과 전극(304) 사이의 캐비티가 오픈된 상태로써 최대로 밝은 상태가 된다. 즉, 다시 말하면 광의 강도 I가 높고 1/ I의 값은 작다. 전극(304)과 전극(302a, 302b 및 302c) 사이의 전위차가 증가하면, 전극(302a)이 제1 전압 V₁에서 작동될 것이다. 전극(302a)은 가장 큰 활성 영역을 갖는다. 전위차가 더 증가하면, 전극(302b)이 제2 전압 V₂에서 작동될 것이다. 그리고 나서, 전극(304)과 전극(302) 사이의 전위차가 더 증가하면, 전극(302c)이 제3 전압 V₃서 작동될 것이다.

　　도 11은 다중 레벨 변조기(400)의 3X3 어레이를 도시하는데, 각 변조기는 도 9 및 10에 관하여 설명된 바와 같이 4개의 전송상태를 가질 수 있다. 4개의 레벨 전압 데이터 신호가 수직열 C1, C2 및 C3에 제공되는 동시에, 스트로브 신호가 수평열 R1, R2 및 R3에 제공된다. 스트로브 신호가 존재할 때, 수직열 데이터 신호는 수평열의 변조기에 기록할 수 있다. 예컨대, 스트로브 펄스가 수평열 R1 에 존재하고 수평열 R2 및 R3에는 없을 때, 수직열(C1, C2 및 C3) 위에 제공된 신호는 변조기(402a, 402b 및 402c)의 광학적 응답을 변화시킬 수 있지만 수평열 R2 위의 변 조기(404a, 404b 및 404c) 또는 수평열 R3 위의 변조기(406a, 406b 및 406c)의 광학적 응답에는 영향을 주지 않는다.

　　도 12a는 도 9에 도시된 다중 레벨 변조기의 광학적 응답을 도시하고 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 어레이 내에 제공된 간섭 변조기의 일실시예에서, 수평열 전극(302)에 +V_B 또는 -V_B의 전압을 인가함으로써 하나의 수평열이 선택된다.

　　일실시예에서, 전극(302)에 -V_B의 전압을 인가함으로써 수평열이 선택될 때, 전극(304)은 다음 -V_B, V_B, V_B+Δ₁ 및 V_B+Δ₂의 유효한 전압 값을 가진다. 이로 인해 전극(302)과 전극(304) 사이의 전위차는 각각 0, 2V_B, 2V_B+Δ₁, 2V_B+Δ₂이라는 가능한 값을 가지게 된다. 각 전극쌍(예컨대, 전극(302a) 및 전극(304), 또는 전극(302b) 및 전극(304), 또는 전극(302c) 및 전극(304)) 사이의 전위차가 영(0)이면 전극 모두가 해방 위치에 있게 되고, 이 때 전극(302a, 302b, 302c)과 전극(304) 사이의 갭은 완전히 개방된다. 일실시예에서, 전극(302a)과 전극(304) 사이의 2V_B의 값을 갖는 전위차는 전극(302b 및 302c)이 해방 위치를 유지하는 동안 작동을 유발한다. 전극(302a)과 전극(304), 및 전극(302b 및 304) 사이의 2V_B+Δ₁의 값을 갖는 전위차는 전극(302c)이 해방 위치를 유지하는 동안 전극(302a 및 302b)이 작동되게 한다. 전극(302)과 전극(304) 사이의 2V_B+Δ₂의 값을 갖는 전위차는 전극(302a, 302b 및 302c)이 작동되게 한다. 이러한 광학적 응답 곡선의 대칭성을 이용하는 능력은, 전기장 변조기의 반복적 사용에 의해 구조 내에 영구적인 전하가 형성되는 결과를 막는 충전 균형(charge balancing)과 같은, 조작상의 이점을 제공한다.

　　일실시예에서, 수평열은 +V_B 전압을 전극(302a, 302b 또는302c) 중 하나에 인가함으로써 수평열이 선택될 때, 전극은 다음 +V_B, -V_B, -V_B-Δ₁ 및 -V_B-Δ₂의 유효한 전압 값을 가질 수 있다. 이로 인해 전극(302)과 전극(304) 사이의 전위차는 각각 0, -2V_B, -2V_B-Δ₁, -2V_B-Δ₂이라는 가능한 값을 가지게 된다. 각 전극쌍 사이의 전위차는 전극(302a, 302b 및 302c) 모두가 해방 위치에 있게 하는데, 이 때 전극(302a, 302b 및 302c)과 전극(304) 사이의 갭은 완전히 개방된다. 일실시예에서, 전극(302a)과 전극(304) 사이의 -2V_B의 값을 갖는 전위차는 전극(302b 및 302c)이 해방 위치를 유지하는 동안 전극(302a)이 작동되게 한다. 전극(302a)과 전극(304) 사이의 -2V_B-Δ₁의 값을 갖는 전위차는 전극(302c)이 해방 위치를 유지하는 동안 전극(302a 및302b)이 작동되게 한다. 전극(302)과 전극(304) 사이의 -2V_B-Δ₂의 값을 갖는 전위차는 전극(302a, 302b 및 302c)이 작동되게 한다. 수평열이 선택되지 않은 때, 전극(302a, 302b 및302c)에 저전압(예컨대, 영(0) 볼트)이 인가 된다. 이 경우, 일실시예에서, 전극(302)과 전극(304) 사이의 전위차는 결과적으로 -V_B, V_B, V_B+Δ₁, V_B+Δ₂, +V_B, -V_B, -V_B-Δ₁ 및 -V_B-Δ₂의 값을 가질 수 있다. 본 실시예에서, 이러한 전위는 전극(302)의 어떤 것도 작동시키거나 해방시키기에 충분하지 않은데, 이는 이러한 전위가 히스테리시스 영역에 있기 때문이다. 히스텔리시스 영역에 서는, 만일 변조기가 해방 상태에 있는 경우라면 해방된 전극으로 변조기가 오픈 상태를 유지하고, 만일 변조기가 작동 상태에 있다면 계속 작동 상태로 남아 있게된다. 도 12b는 위에 제시된 정보를 요약한 테이블이다. 도 12b에서, 선택된 수평열은 전극(302)과 전극(304) 사이의 전압차를 나타내고 따르는 수평열은 그 중 어떤 전극(예컨대, 전극 302a(M1), 전극 302b(M2), 전극 302c(M3))이 작동되는지를 나타낸다.

　　도 13a-13f는 변조기 어레이(400)를 구동하는 신호를 도시한 타이밍도이다. 시구간 t₁에서, 어레이의 수평열 1 내의 변조기(402a, 402b 및402c)가 선택되어 그것들의 광학적 응답이 수직열 라인(C1, C2 및 C3) 위에 제공된 데이터 신호에 의해 선택적으로 변경된다. t₁에서, -V_B 전위가 수평열 1에 인가된다. 수직열 C1에 인가된 데이터 전압은 -V_B이고, 따라서 변조기(402a)의 수평열 전극과 수직열 전극 사이의 전위차는 영(0)이고 3개의 전극(302a, 302b 및 302c)은 모두 해방 위치에 있게 된다. 수직열 C2에 인가된 데이터 전압은 V_B+Δ₂이고, 따라서 변조기(402b)의 수평열 전극과 수직열 전극 사이의 전위차는 2V_B+Δ₂이고 3개의 전극(302a, 302b 및 302c)은 모두 작동 위치에 있게 된다. 수직열 C3에 인가된 데이터 전압은 V_B+Δ₁이고, 따라서 변조기(402c)의 수평열 전극과 수직열 전극 사이의 전위차는 2V_B+Δ₁이고 전극(302a, 302b)은 작동 위치에 있게 되고, 전극(302c)은 해방 위치에 있게 된다.

　　시구간 t₂에서, 어레이의 수평열 2 내의 변조기(404a, 404b 및404c)가 선택되어 그것들의 광학적 응답이 수직열 라인(C1, C2 및 C3) 위에 제공된 데이터 신호에 의해 선택적으로 변경된다. t₂에서, -V_B 전위가 수평열 2에 인가된다. 수직열 C1에 인가된 데이터 전압은 V_B+Δ₂이고, 따라서 변조기(404a)의 수평열 전극과 수직열 전극 사이의 전위차는 2V_B+Δ₂이고 3개의 전극(302a, 302b 및 302c)은 모두 작동 위치에 있게 된다. 수직열 C2에 인가된 데이터 전압은 -V_B이고, 따라서 변조기(404b)의 수평열 전극과 수직열 전극 사이의 전위차는 영(0)이고 3개의 전극(302a, 302b 및 302c)은 모두 해방 위치에 있게 된다. 수직열 C3에 인가된 데이터 전압은 V_B이고, 따라서 변조기(404c)의 수평열 전극과 수직열 전극 사이의 전위차는 2V_B이고 전극(302a)은 작동 위치에 있게 되고, 전극(302b, 302c)은 해방 위치에 있게 된다.

　　시구간 t₃에서, 어레이의 수평열 3 내의 변조기(406a, 406b 및406c)가 선택되어 그것들의 광학적 응답이 수직열 라인(C1, C2 및 C3) 위에 제공된 데이터 신호에 의해 선택적으로 변경된다. t₃에서, -V_B 전위가 수평열 3에 인가된다. 수직열 C1에 인가된 데이터 전압은 V_B이고, 따라서 변조기(406a)의 수평열 전극과 수직열 전극 사이의 전위차는 2V_B이고 전극(302a)은 작동 상태에 있게 되고 전극(302b 및 302c)은 해방 위치에 있게 된다. 수직열 C2에 인가된 데이터 전압은 V_B이고, 따라서 변 조기(406b)의 수평열 전극과 수직열 전극 사이의 전위차는 2V_B이고 전극(302a)은 작동 상태에 있게 되고 전극(302b 및 302c)은 해방 위치에 있게 된다. 수직열 C3에 인가된 데이터 전압은 -V_B이고, 따라서 변조기(406c)의 수평열 전극과 수직열 전극 사이의 전위차는 영(0)이고 전극(302a, 302b 및 302c)은 해방 위치에 있게 된다.

　　시구간 t₄에서, 어레이의 수평열 1 내의 변조기(402a, 402b 및402c)가 선택되어 그것들의 광학적 응답이 수직열 라인(C1, C2 및 C3) 위에 제공된 데이터 신호에 의해 선택적으로 변경된다. t₄에서,+V_B 전위가 수평열 1에 인가된다. 수직열 C1에 인가된 데이터 전압은 -V_B-Δ₂이고, 따라서 변조기(402a)의 수평열 전극과 수직열 전극 사이의 전위차는 -2V_B-Δ₂이고 전극(302a, 302b 및 302c)은 모두 작동 위치에 있게 된다. 수직열 C2에 인가된 데이터 전압은 -V_B-Δ₁이고, 따라서 변조기(402b)의 수평열 전극과 수직열 전극 사이의 전위차는 -2V_B-Δ₁이고 전극(302a)은 작동 상태에 있게 되고 전극(302b 및 302c)은 해방 위치에 있게 된다. 수직열 C3에 인가된 데이터 전압은 V_B이고, 따라서 변조기(402c)의 수평열 전극과 수직열 전극 사이의 전위차는 영(0)이고 전극(302a, 302b 및 302c)은 해방 위치에 있게 된다.

　　시구간 t₅에서, 어레이의 수평열 2 내의 변조기(404a, 404b 및404c)가 선택되어 그것들의 광학적 응답이 수직열 라인(C1, C2 및 C3) 위에 제공된 데이터 신호에 의해 선택적으로 변경된다. t₅에서, +V_B 전위가 수평열 2에 인가된다. 수직열 C1에 인가된 데이터 전압은 V_B이고, 따라서 변조기(404a)의 수평열 전극과 수직열 전극 사이의 전위차는 -영(-0)이고 전극(302a, 302b 및 302c)은 모두 해방 위치에 있게 된다. 수직열 C2에 인가된 데이터 전압은 -V_B-Δ₂이고, 따라서 변조기(404b)의 수평열 전극과 수직열 전극 사이의 전위차는 -2V_B-Δ₁이고 전극(302a 및 302b)은 작동 위치에 있게 되고 전극(302c)은 해방 위치에 있게 된다. 수직열 C3에 인가된 데이터 전압은 -V_B-Δ₂이고, 따라서 변조기(404c)의 수평열 전극과 수직열 전극 사이의 전위차는 -2V_B-Δ₂이고 전극(302a, 302b 및 302c)은 작동 위치에 있게 된다.

　　시구간 t₆에서, 어레이의 수평열 3 내의 변조기(406a, 406b 및406c)가 선택되어 그것들의 광학적 응답이 수직열 라인(C1, C2 및 C3) 위에 제공된 데이터 신호에 의해 선택적으로 변경된다. t₆에서, +V_B 전위가 수평열 3에 인가된다. 수직열 C1에 인가된 전압은 -V_B-Δ₁이고, 따라서 변조기(406a)의 수평열 전극과 수직열 전극 사이의 전위차는 -2V_B-Δ₁이고 전극(302a 및 302b)은 작동 상태에 있게 되고 전극(302c)은 해방 위치에 있게 된다. 수직열 C2에 인가된 전압은 V_B이고, 따라서 변조기(406b)의 수평열 전극과 수직열 전극 사이의 전위차는 영(0)이고 전극(302a, 302b 및 302c)은 해방 상태에 있게 된다. 수직열 C3에 인가된 전압은 -V_B-Δ₂이고, 따라서 변조기(406c)의 수평열 전극과 수직열 전극 사이의 전위차는 -V_B-Δ₁이고 전 극(302a 및 302b)은 작동 위치에 있게 되고 전극(302c)은 해방 위치에 있게 된다.

　　도 14는 아날로그 변조기 구조의 일례를 도시하고 있다. 앞서 개시된 바와 같이, 변조기의 해방 특성을 설정하기 위해, 래치 전압이 래치 전극(506)에 인가된다. 아날로그 전압이 수직열 전극(504)과 수평열 전극(502) 사이에 인가된다. 수직열 전극(504)의 폭이 변화하도록 수직열 전극을 패터닝함으로써, 전극의 예측 가능한 부분이 수직열 전극(504)과 수평열 전극(502) 사이에 아날로그 전압을 인가함으로써 예측 가능한 방식으로 작동될 수 있다. 인식할 수 있듯이, 전위차가 증가함에 따라, 전극(504)의 가장 큰 부분(도 14의 전극(504)의 가장 위쪽 부분과 같은)이 전극(504)의 다른 부분이 작동되기 이전에, 전극(504)의 가장 큰 부분에 인접한 전극(502) 부분을 작동하게 할 것이다. 도 15는 아날로그 변조기(500)의 광학적 응답을 도시하고 있다.

　　도 15에서 보이듯이, 변조기 구조의 모든 바람직한 광학적 응답이 전극(502)과 전극(504) 사이의 정확한 아날로그 전위차를 제공함으로써 실현될 수 있다. 이 인가된 전압차가 전극(504) 및 전극(502)의 부분들이 서로 접촉하도록 유도한다. 도시된 바와 같이, 전압차 V₁이 인가된 후에, 간섭 변조기의 밝기는 전위차가 더 증가됨에 다라 점진적으로 어두워진다. 작동되는 간섭 변조기의 일부분이 반사되는 광량을 결정하고, 차례로 디스플레이된 픽셀의 밝기를 직접적으로 결정한다. 아날로그 변조기(500) 어레이는 상술한 다중 레벨 변조기 어레이와 같은 방식으로 처리될 수 있다. 한가지 다른 점은 이 경우의 데이터 전압이 아날로그이고 어떠한 값도 가질 수 있으며 어떠한 바람직한 광학적 응답을 제공할 수 있다는 것이다.

　　도 16a 및 16b는 디스플레이 기기(2040)의 일실시예를 도시하는 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 기기의 일실시예에서의 구성요소가 도 16b에 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 무방하 다. 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 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 재구성 된 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 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 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, 서로 다른 크기의 활성 영역을 구비하여 정전기력을 변화시키거나, 전압차를 변화킴으로써, 이에 따른 광학적 응답을 결정하여 다중 레벨의 밝기를 구현하는 시스템 및 방법을 얻을 수 있다.

Claims

　　복수의 간섭 변조기; 및

　　복수의 활성 영역을 가진 적어도 하나의 전극

　　을 포함하고,

　　상기 각각의 간섭 변조기는 상기 간섭 변조기 내의 정전기력을 변화시킴으로써 작동되도록 구성되고,

　　상기 각각의 활성 영역은 상기 복수의 간섭 변조기 중 하나에 대응하고,

　　상기 활성 영역 중 두 개 이상은 서로 다른 크기를 갖고,

　　상기 간섭 변조기 내의 상기 정전기력은 상기 간섭 변조기 내의 상기 활성 영역의 상기 크기의 변동 때문에 적어도 부분적으로 변화하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자.
　　제1항에 있어서,

　　상기 전극이 상기 디스플레이 소자의 관찰점에서 보았을 때 실질적으로 계단형인 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자.
　　제1항에 있어서,

　　상기 전극이 상기 디스플레이 소자의 관찰점에서 보았을 때 각뿔형인 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자.
　　제1항에 있어서,

　　상기 간섭 변조기 중 적어도 하나의 작동 전압 임계치를 조절하기 위한 래치 전극을 더 포함하는 디스플레이 소자.
　　제4항에 있어서,

　　상기 래치 전극이 상기 간섭 변조기의 작동 영역 말단에 인접하도록 배치된 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자.
　　복수의 광 변조 수단; 및

　　적어도 하나의 도전 수단

　　을 포함하고

　　각 변조 수단은 상기 변조 수단 내의 정전기력을 변화시킴으로써 작동되도록 구성되고,

　　상기 도전 수단은 복수의 활성 영역을 갖고,

　　각 활성 영역은 상기 복수의 변조 수단 중 어느 하나에 대응하고,

　　상기 활성 영역 중 적어도 두 개는 서로 다른 크기를 갖고,

　　상기 변조 수단 내의 상기 정전기력은, 상기 변조 수단 내의 도전 수단의 상기 활성 영역의 상기 크기의 변동 때문에, 적어도 부분적으로 변화하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자.
　　제6항에 있어서,

　　각각의 변조 수단이 간섭 변조기를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자.
　　제6항에 있어서,

　　상기 도전 수단이 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
　　제1 전극; 및

　　실질적으로 비균일 폭을 갖는 제2 전극

　　을 포함하고

　　상기 제2 전극은 두 개 이상의 디스플레이 소자에 걸쳐있는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
　　제9항에 있어서,

　　상기 제1 전극이 제1 방향을 따라 연장되고,

　　상기 제2 전극이 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
　　제9항에 있어서,

　　상기 디스플레이 소자가, 상기 제2 전극이 상기 제1 전극에 대해 비-작동 상태에 있을 때에, 제1 광학적 특성을 갖고,

　　상기 디스플레이 소자가, 상기 제2 전극이 상기 제1 전극에 대해 작동 상태에 있을 때에, 제2 광학적 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
　　제9항에 있어서,

　　상기 제2 전극이 상기 디스플레이의 관찰점에서 보았을 때 실질적으로 계단형인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
　　제9항에 있어서,

　　상기 제2 전극이 상기 디스플레이의 관찰점에서 보았을 때 각뿔형인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
　　제9항에 있어서,

　　상기 반사성 디스플레이 소자 중 적어도 하나의 작동 전압 임계치를 조절하기 위한 래치 전극을 더 포함하는 디스플레이 장치.
　　제9항에 있어서,

　　상기 래치 전극이 상기 반사성 디스플레이 소자의 활성 영역 말단에 인접하도록 배치된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
　　제9항에 있어서,

　　상기 제1 전극과 상기 제2 전극 중 적어도 하나와 전기적으로 연결되어 이미지 데이터를 처리하도록 구성된 프로세서; 및

　　상기 프로세서와 전기적으로 연결된 메모리 기기

　　를 더 포함하는 디스플레이 장치.
　　제16항에 있어서,

　　상기 제1 전극과 상기 제2 전극 중 적어도 하나에 하나 이상의 신호를 전송하도록 구성된 구동 회로를 더 포함하는 디스플레이 장치.
　　제17항에 있어서,

　　상기 드라이버 회로에 상기 이미지 데이터의 적어도 일부를 전송하도록 구성된 컨트롤러를 더 포함하는 디스플레이 장치.
　　제16항에 있어서,

　　상기 프로세서에 상기 이미지 데이터를 전송하도록 구성된 이미지 소스 모듈을 더 포함하는 디스플레이 장치.
　　제19항에 있어서,

　　상기 이미지 소스 모듈이 수신기, 송수신기, 및 송신기 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
　　제16항에 있어서,

　　입력 데이터를 수신하고, 상기 입력 데이터를 상기 프로세서에 전송하도록 구성된 입력 기기를 더 포함하는 디스플레이 장치.
　　제1 도전 수단; 및

　　제2 도전 수단

　　을 포함하고

　　상기 제2 도전 수단이 실질적으로 비균일 폭을 갖고,

　　상기 제2 도전 수단이 두 개 이상의 디스플레이 소자에 걸쳐있는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치. 　　
　　제22항에 있어서,

　　상기 제1 도전 수단이 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치
　　제22항에 있어서,

　　상기 제2 도전 수단이 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
　　비균일 폭을 갖는 제1 전극; 및

　　제2 전극

　　을 포함하고

　　상기 제1 전극은 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이의 전압차를 변화시킴에 따라 상기 디스플레이 소자의 선택된 부분을 작동시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자.
　　제25항에 있어서,

　　상기 제1 전극이 제1 방향을 따라 연장되고,

　　상기 제2 전극이 상기 제1 방향에 실질적으로 수직인 제2 방향을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
　　제25항에 있어서,

　　상기 디스플레이 소자 중 적어도 하나의 작동 전압 임계치를 조절하기 위한 래치 전극을 더 포함하는 디스플레이 장치.
　　제1 도전 수단; 및

　　제2 도전 수단

　　을 포함하고

　　상기 제1 도전 수단은 비균일 폭을 가지고,

　　상기 제1 도전 수단이 상기 제1 도전 수단과 상기 제2 도전 수단 사이의 전압차를 변화시킴에 따라 상기 디스플레이 소자의 선택된 부분을 작동시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자.
　　제28항에 있어서,

　　상기 제1 도전 수단이 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자.
　　제28항에 있어서,

　　상기 제2 도전 수단이 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자.
　　복수의 간섭 변조기의 제공하는 단계;

　　복수의 활성 영역을 갖는 하나 이상의 전극을 제공하는 단계; 및

　　상기 간섭 변조기 내의 상기 정전기력을 변화시키는 단계

　　를 포함하고

　　상기 각각의 간섭 변조기는 상기 간섭 변조기 내의 정전기력에 의해 작동되도록 구성되고,

　　상기 각각의 활성 영역은 상기 복수의 간섭 변조기 중 어느 하나에 대응하고,

　　상기 활성 영역 중 두 개 이상은 서로 다른 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 작동 방법.
　　실질적으로 비균일 폭을 가진 전극에 전압을 인가하는 단계; 및

　　상기 인가된 전압에 따라 복수의 반사성 디스플레이 소자에서 선택된 것들을 작동시키는 단계

　　를 포함하는 디스플레이 작동 방법.
　　제32항에 있어서,

　　하나 이상의 상기 반사성 디스플레이 소자의 작동 전압 임계치를 조절하기 위한 래치 전극을 제공하는 단계를 더 포함하는 디스플레이 작동 방법.
　　제32항에 있어서,

　　상기 전극이 상기 디스플레이의 관찰점에서 보았을 때 실질적으로 계단형인 것을 특징으로 하는 디스플레이 작동 방법.
　　제32항에 있어서,

　　상기 전극이 상기 디스플레이의 관찰점에서 보았을 때 각뿔형인 것을 특징으로 하는 디스플레이 작동 방법.
　　제1 전극과 제2 전극 사이의 전압차를 변화시키는 단계; 및

　　상기 변화된 전압차에 따라 상기 디스플레이 소자의 일부분을 선택적으로 작동시키거나 비활성화시키는 단계

　　를 포함하고

　　상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 하나는 비균일한 모양을 갖고,

　　상기 변화된 전압차로 인해 간섭 변조기의 광학적 특성이 변화하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자 작동 방법.
　　제36항에 있어서,

　　작동 상태에 있는 상기 디스플레이 소자의 상기 작동된 부분을 유지하기 위해 래치 전압을 제공하는 단계를 더 포함하는 디스플레이 소자 작동 방법.