KR20060092929A - 기계적 응답의 조작을 이용한 디스플레이 메모리를 위한기기 및 방법 - Google Patents

기계적 응답의 조작을 이용한 디스플레이 메모리를 위한기기 및 방법 Download PDF

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클라렌스 추이
마니시 코타리
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아이디씨 엘엘씨
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Abstract

예시적인 미소 기전 시스템의 간섭 변조기의 실시예는 이동가능한 층 및 에어갭에 의해 분리된 고정된 층을 포함한다.
구동 기법은 "히스테리시스 영역" 또는 "안정 영역" 내에 미소 기전 시스템의 간섭 변조기를 위치시키는데 필요한 전압 범위보다 높거나 낮은 미소 기전 시스템의 간섭 변조기에 대한 전압을 유지하는 수평열/수직열 작동 프로토콜을 이용한다. 미소 기전 시스템의 간섭 변조기의 안정한 동작은 간섭 변조기의 작동 및 해방 시간을 최적화하는 기계적 설계 특징을 선택함으로써 달성된다. 해방 및 작동 시간에 영향을 주는 몇몇 특징으로는, 포스트 공간 변형, 이동가능한 층의 내부 스트레스 또는 응력의 변동, 이동가능한 층의 두께 또는 합성의 변동, 연결선의 벌키니스(bulkiness)의 변화, 이동가능한 층의 관통 및 고정된 층에 통로의 제공을 들 수 있다.
미소 기전 시스템, 간섭 변조기, 히스테리시스 영역, 안정 영역, 포스트 공간

Description

기계적 응답의 조작을 이용한 디스플레이 메모리를 위한 기기 및 방법{ DEVICE AND METHOD FOR DISPLAY MEMORY USING MANIPULATION OF MECHANICAL RESPONSE}
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 안정 영역 내에서 동작하는 도 1의 간섭 변조기의 예시적 일실시예에 있어서 이동가능한 미러 위치 대 인가된 전압에 대한 다이어그램.
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 예시적 일례를 나타낸 것이다.
도 5b는 도 5a의 프레임을 기록하는데 사용될 수 있는 수평열 신호와 수직열 신호에 대한 하나의 예시적 시간선도이다.
도 6a는 도 1에 도시된 기기의 단면도이다.
도 6b는 간섭 변조기의 다른 실시예의 단면도이다.
도 6c는 간섭 변조기의 또 다른 실시예의 단면도이다.
도 7은 변조기의 히스테리시스 특성을 이용하지 않고 동작하는 도 1의 간섭 변조기의 예시적 일실시예에 있어서 이동가능한 미러 위치 대 인가된 전압에 대한 다이어그램이다.
도 8은 수평열의 전압이 해방되었을 때 변조기가 해방 상태로 되는, 간섭 변조기 디스플레이를 구동하는데 사용될 수 있는 한 세트의 수평열 및 수직열의 전압을 나타낸 것이다.
도 9는 도 8의 수평열 및 수직열의 전압에 따라 구동되고 작동 시간이 긴 변조기의 동작 응답을 나타낸 것이다.
도 10은 도 8의 수평열 및 수직열에 따라 구동되고 해방 시간이 짧은 변조기의 동작 응답을 나타낸 것이다.
도 11a 및 11b는 변조기의 동작 응답을 향상시키기 위해 변조기의 작동 및 해방 시간에 영향을 미치는 포스트 공간의 기하학적 변동을 나타낸 것이다.
도 12a 및 12b는 변조기의 동작 응답을 향상시키기 위해 변조기의 작동 및 해방 시간에 영향을 미치는 이동가능한 층의 응력의 기하학적 변동을 나타낸 것이다.
도 13a 및 13b는 변조기의 동작 응답을 향상시키기 위해 변조기의 작동 및 해방 시간에 영향을 미치는 이동가능한 층의 두께의 기하학적 변동을 나타낸 것이다.
도 14a 및 14b는 변조기의 동작 응답을 향상시키기 위해 변조기의 작동 및 해방 시간에 영향을 미치는 이동가능한 층의 연결선(tether)의 크기의 기하학적 변동을 나타낸 것이다.
도 15a 및 15b는 변조기의 동작 응답을 향상시키기 위해 변조기의 작동 및 해방 시간에 영향을 미치는 이동가능한 층의 기하학적 변동을 나타낸 것이다.
도 16a 및 16b는 변조기의 동작 응답을 향상시키기 위해 변조기의 작동 및 해방 시간에 영향을 미치는 고정된 층의 표면의 기하학적 변동을 나타낸 것이다.
도 17은 수평열 선택이 제거되었을 때 해방 상태로 되도록 하기 위해 도 8의 수평열 및 수직열의 전압에 따라 구동된 변조기의 어레이에서 모션 비디오의 타이밍 효과를 나타낸 것이다.
도 18은 수평열 선택이 해방되었을 때 변조기가 작동 상태로 되는, 간섭 변조기 디스플레이를 구동하는데 사용될 수 있는 한 세트의 수평열 및 수직열의 전압을 나타낸 것이다.
도 19는 도 18의 수평열 및 수직열의 전압에 따라 구동되고 해방 시간이 긴 변조기의 동작 응답을 나타낸 것이다.
도 20은 도 18의 수평열 및 수직열의 전압에 따라 구동되고 작동 시간이 짧은 변조기의 동작 응답을 나타낸 것이다.
도 21은 수평열 선택이 제거되었을 때 작동 상태로 되도록 하기 위해 도 18의 수평열 및 수직열의 전압에 따라 구동된 변조기의 어레이에서 모션 비디오의 타이밍 효과를 나타낸 것이다.
도 22a 및 22b는 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.
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 기판상에 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 보다 안정되게 동작하는 미소 기전 시스템 기기 및 그 제조 방법과 구동 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 제1 전극을 포함하는 고정된 층, 상기 제1 전극에 가장 먼 제1 위치, 상기 제1 전극에 가장 먼 제1 위치와 상기 제1 전극에 가장 가까운 제2 위치 사이를 이동하도록 구성된 이동가능한 층으로서, 상기 이동가능한 층과 상기 고정된 층은 상기 이동가능한 층이 상기 제1 위치에 있을 때 캐비티를 형성하는, 상기 이동가능한 층, 및 상기 이동가능한 층에 접속된 제2 전극을 포함하는 미소 기전 시스템 기기(MEMS)를 포함한다. 상기 이동가능한 층의 이동은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 전압차에 기초하며, 상기 이동가능한 층은 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 제1 평균 속도로 이동하고 상기 제2 위치로부터 상기 제1 위치로 제2 평균 속도로 이동하도록 구성되어 있다. 상기 제1 및 제2 평균 속도는 서로 다르다.
또 다른 실시예는 제1 이동 수단에 가장 먼 제1 위치와 상기 제1 이동 수단에 가장 가까운 제2 위치 사이에서 이동가능한 층을 이동시키는 제1 이동 수단, 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이에서 상기 이동가능한 층을 이동시키되, 상기 이동가능한 층이 상기 제1 위치에 위치할 때 상기 이동가능한 층과 상기 제1 이동 수단은 캐비티를 형성하는, 제2 이동 수단, 및 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 제1 평균 속도로 상기 이동가능한 층을 이동시키고 상기 제2 위치로부터 상기 제1 위치로 제2 평균 속도로 상기 이동가능한 층을 이동시키는 제3 이동 수단을 포함한다. 상기 제1 및 제2 평균 속도는 서로 다르다.
또 다른 실시예는 단일 프레임의 데이터를 디스플레이하도록 간섭 변조기의 어레이를 복수 회 작동시키는 방법을 포함하며, 상기 방법은 단일 프레임에 대응하는 기간 동안 하나 이상의 간섭 변조기를 작동시키는 데이터 신호를 수신하는 단계, 상기 간섭 변조기가 제1 평균 속도로 작동된 상태로 이동할 수 있을 정도의 전위차로 상기 하나 이상의 간섭 변조기를 작동시키는 단계, 및 상기 간섭 변조기가 상기 제1 평균 속도와는 다른 제2 평균 속도로 상기 작동된 상태로부터 해방된 상태로 이동하도록 상기 하나 이상의 간섭 변조기를 해방하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시예는 데이터의 프레임을 디스플레이하기 위해 간섭 변조기 소자를 구동하는 방법을 포함한다. 상기 방법은 단일 프레임 디스플레이 주기에 대응하는 기간 동안 간섭 변조기에 의해 디스플레이용 데이터 신호를 수신하는 단계, 및 상기 단일 프레임 디스플레이 주기 동안 간섭 변조기 디스플레이 소자에 제1 전위차를 주기적으로 인가하는 단계를 포함한다. 간섭 변조기는 제1 전위차가 인가 될 때마다 작동 상태로부터 해방 상태로 이동하고 상기 간섭 변조기에 제2 전위차가 인가될 때 상기 해방 상태에 도달하기 전에 상기 작동 상태로 이동한다.
또 다른 실시예는 디스플레이 소자의 어레이 내의 간섭 변조기 디스플레이 소자의 수평열에 디스플레이 데이터를 기록하는 방법을 포함한다. 상기 방법은 간섭 변조기 소자의 적어도 일부를 작동 상태로 이동시키기 위해 전위차에 의해 어레이의 수평열에 제1 세트의 디스플레이 데이터를 기록하는 단계, 간섭 변조기 소자가 작동 상태로부터 해방 상태로 천천히 이동하도록 어레이의 수평열 내의 간섭 변조기 소자를 해방하는 단계, 및 간섭 변조기 소자가 해방 상태에 도달하기 전에 간섭 변조기 소자가 작동 상태로 복귀하도록 전위차에 의해 어레이의 수평열에 제1 세트의 디스플레이 데이터를 재기록하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시예는 단일 프레임의 데이터를 디스플레이하기 위해 간섭 변조기의 어레이를 복수 회 작동시키는 방법을 포함한다. 상기 방법은 단일 프레임에 대응하는 기간 동안 하나 이상의 간섭 변조기를 작동시키는 데이터 신호를 수신하는 단계, 간섭 변조기가 해방 상태로 이동하도록 전위차에 의해 간섭 변조기 디스플레이 소자를 해방하는 단계, 간섭 변조기가 해방 상태로부터 벗어나 작동 상태로 이동하도록 간섭 변조기 디스플레이 소자를 작동시키는 단계, 및 작동 상태에 도달하기 전에 간섭 변조기가 해방 상태로 복귀하도록 간섭 변조기 디스플레이 소자를 재해방시키는 단계를 포함한다.
또 다른 실시예는 데이터의 프레임을 디스플레이하기 위해 간섭 변조기 소자를 구동하는 방법을 포함한다. 상기 방법은 단일 프레임 디스플레이 주기에 대응 하는 기간 동안 간섭 변조기에 의해 디스플레이용 데이터 신호를 수신하는 단계, 및 상기 단일 프레임 디스플레이 주기 동안 간섭 변조기 디스플레이 소자에 제1 전위차를 주기적으로 인가하는 단계를 포함한다. 간섭 변조기는 제1 전위차가 인가될 때마다 해방 상태로부터 작동 상태로 이동하고 상기 간섭 변조기에 제2 전위차가 인가될 때 상기 작동 상태에 도달하기 전에 상기 해방 상태로 이동한다.
또 다른 실시예는 디스플레이 소자의 어레이 내의 간섭 변조기 디스플레이 소자의 수평열에 디스플레이 데이터를 기록하는 방법을 포함한다. 간섭 변조기 소자의 적어도 일부를 해방 상태로 이동시키기 위해 전위차에 의해 어레이의 수평열에 제1 세트의 디스플레이 데이터를 기록하는 단계, 간섭 변조기 소자가 해방 상태로부터 작동 상태로 이동하도록 어레이의 수평열 내의 간섭 변조기 소자를 작동시키는 단계, 및 간섭 변조기 소자가 작동 상태에 도달하기 전에 간섭 변조기 소자가 해방 상태로 복귀하도록 전위차에 의해 어레이의 수평열에 제1 세트의 디스플레이 데이터를 재기록하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시예는 미소 기전 시스템 기기(MEMS)를 제조하는 방법을 포함한다. 상기 방법은 제1 전극을 포함하는 고정된 층을 형성하는 단계, 상기 제1 전극에 가장 먼 제1 위치와 제1 전극에 가장 가까운 제2 위치 사이를 이동하도록 구성된 이동가능한 층을 형성하되, 상기 이동가능한 층과 상기 고정된 층은 상기 이동가능한 층이 상기 제1 위치에 있을 때 가스를 포함하는 캐비티를 형성하는, 상기 이동가능한 층을 형성하는 단계, 및 상기 이동가능한 층에 접속된 제2 전극을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 이동가능한 층의 이동은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 전압차에 기초하며, 상기 이동가능한 층은 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 제1 평균 속도로 이동하고 상기 제2 위치로부터 상기 제1 위치로 제2 평균 속도로 이동하도록 제조된다. 제1 및 제2 평균 속도는 서로 다르다.
또 다른 실시예는 단일 프레임의 데이터를 디스플레이하기 위해 간섭 변조기의 어레이를 복수 회 구동하는 장치를 포함한다. 상기 장치는 단일 프레임에 대응하는 기간 동안 상기 제1 및 제2 상태 사이로 하나 이상의 간섭 변조기를 이동시키는 데이터 신호를 수신하는 수신 수단, 상기 제1 상태로부터 상기 제2 상태로 전위차에 의해 간섭 변조기 디스플레이 소자를 이동시키는 제2 수단, 상기 제2 상태로부터 상기 제1 상태로 전위차에 의해 간섭 변조기 디스플레이 소자를 이동시키는 제2 수단, 및 상기 간섭 변조기가 제1 상태에 도달하기 전에 전위차에 의해 간섭 변조기 디스플레이 소자를 제2 상태로 이동시키는 제3 수단을 포함한다.
예시적인 미소 기전 시스템의 간섭 변조기는 에어 갭에 의해 분리된 이동가능한 층 및 고정된 층을 포함한다. 구동 기법은 "히스테리시스 영역" 또는 "안정 영역" 내에 미소 기전 시스템의 간섭 변조기를 위치시키는데 필요한 전압 범위보다 높거나 낮은 미소 기전 시스템의 간섭 변조기에 대한 전압을 유지하는 수평열/수직열 작동 프로토콜을 이용한다. 미소 기전 시스템의 간섭 변조기의 안정한 동작은 간섭 변조기의 작동 및 해방 시간을 향상시키는 기계적 설계 특징을 선택함으로써 달성된다. 일반적으로, 이동가능한 층을 더욱 순응하게 하는 특징에 의해 해방 시간은 증가하고 작동 시간은 감소한다. 수평열 전압이 해방되었을 때 천천히 해방 상태로 되는 이동가능한 층에 구동 기법이 적어도 부분적으로 의존할 때는 이동가 능한 층이 더 순응할수록 이롭다는 것이 밝혀졌다. 마찬가지로, 이동가능한 층을 덜 순응하게 하는 특징에 의해 작동 시간은 증가하고 해방 시간은 감소한다. 수평열 전압이 해방되었을 때 천천히 작동 상태로 되는 이동가능한 층에 구동 기법이 적어도 부분적으로 의존할 때는 이동가능한 층이 덜 순응할수록 이로울 수 있다. 해방 및 작동 시간에 영향을 주는 몇몇 특징으로는, 포스트 공간 변형, 이동가능한 층의 내부 스트레스 또는 응력의 변동, 이동가능한 층의 두께 또는 합성의 변동, 연결선의 벌키니스(bulkiness)의 변화, 이동가능한 층의 관통 및 고정된 층에 통로의 제공을 들 수 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 한정되지는 않지만, 예컨대, 이동전화기, 무선 기기, 개인 휴대용 정보 단말기(PDA), 손에 들고다니거나 휴 대할 수 있는 컴퓨터, GPS 수신기/내비게이터, 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 게시 판 또는 전자 표시기, 프로젝터, 건축 구조물, 포장물, 및 미적 구조물(예컨대, 보석 상의 이미지 디스플레이) 등과 같은 다양한 전자 기기에서 실현되거나 관련되는 것으로 고려된다. 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 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 등각투영도이다. 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 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 높 은 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 처리 기, 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 있어서, 수평열/수직열 구동 프로토콜은 도 3에 도시된 기기의 히스테리시스 특성을 이용할 수도 있고 이용하지 않을 수도 있다. 이러한 히스테리시스 특성을 이용하기 위해, 예컨대, 10볼트의 전위차가 요구될 수 있으며, 이 전위차에 의해 이동가능한 층은 해방 상태로부터 작동 상태로 변형된다. 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 어레이에 서는, 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 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, 첫 번째 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 두 번째 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 동작 을 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, 5a, 및 5b는 도 2의 3x3 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 -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, 픽셀에 걸리는 전위차가 0(영)볼트가 되도록 한다. 수평열의 전압이 0(영)볼트로 되어 있는 수평열에서는, 수직열이 +Vbias이든 -Vbias이든 관계없이 픽셀들이 원래의 상태로 안정된다. 또한, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 전술한 바와는 다른 반대 극성의 전압을 사용하여, 예컨대 픽셀을 작동시키기 위해 해당하는 수직열은 +Vbias로 설정하고 해당하는 수평열은 -ΔV로 설정하여 픽셀의 작동을 향상시킬 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본 실시예에서, 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 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 해방한다. 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. 예컨대, 제1 프레임에 대한 수평열 스트로브의 극성은 다음의 프레임에서 사용하기 위해 반전될 수 있다.
도 5a를 더 참조하면, 기록 동작은 수평열 1 내지 수평열에 걸쳐 각각의 수평열로 순서대로 진행하고 수평열 1에 새로운 데이터를 기록하기 위해 복귀한다. 수평 열 1의 변조기에 데이터를 기록하는 시간과 수평 열 1로 복귀하는데 걸리는 시간 또는 수평 열 1의 변조기에 이전의 데이터를 재기록하는데 걸리는 시간 사이의 시간 간격을 본 명세서에서는 갱신 시간 Tu라 한다. 디스플레이된 정보가 일정하게 유지되는 동안의 시간 간격을 프레임 주기 Tf라 한다. 예컨대, 동영상 비디오는 33.3 ms의 프레임 주기에 대응하는 30Hz의 프레임 속도로 상영될 수 있다. 일실시예에서, 갱신 시간 Tu 는 프레임 주기 Tf보다 높게 되도록 선택된다. 30Hz 로 상영되는 동영상 비디오의 예시적 실시예에서는, 갱신 속도를 150Hz로 선택하여, 어레이의 각각의 수평열을 동영상 비디오의 고유한 프레임마다 5회 갱신한다. 이러한 150Hz의 속도는 6.6 ms의 갱신 시간 Tu에 대응한다. 본 명세서에 설명된 시스템을 다른 프레임 주기 및 갱신 시간에 동등하게 적용할 수 있고 이것은 설명의 위한 예시라는 것을 당업자는 이해할 것이다.
위에서 설명한 원리에 따라 동작하는 간섭 변조기의 상세한 구조는 다양하게 변경될 수 있다. 예컨대, 도 6a 내지 6c는 이동하는 미러 구조의 세 가지 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 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 7 내지 21은 도 3 내지 도 5에 도시된 공정 및 시스템에 상기 간섭 변조기의 어레이를 사용하는 부가의 공정 및 시스템을 나타낸다. 도 7은 변조기의 히스테리시스 특성을 이용하지 않고 동작하는 도 1의 간섭 변조기에 있어서 이동가능한 미러 위치 대 인가된 전압에 대한 하나의 예시적인 다이어그램이다. 대신, 도 7 내지 21을 참조하여 설명되는 공정 및 시스템은 "히스테리시스 영역" 또는 "안정 영역"보다 항상 높거나 낮은, 그러나 그 안에 있지는 않은, 미소 기전 시스템의 간섭 변조기에 대한 전압을 유지하는 수평열/수직열 구동 프로토콜을 이용한다. 도 7을 참조하여 동작하는 예시적인 실시예를 도 8 내지 도 10 및 도 17, 및 도 18 내지 도 21을 참조하여 설명한다.
미소 기전 시스템의 간섭 변조기의 안정한 동작은 수평열/수직열 구동 프로토콜에 대한 작동 및 해방 시간을 최적화하는 간섭 변조기의 기계적 설계 특성을 선택함으로써 달성된다. 해방 시간 및 작동 시간이 변화하는 간섭 변조기의 특정한 구성 및 제조 방법에 대해 본 명세서에 서술한다. 일반적으로, 이동가능한 층을 더욱 순응하게 하는 특징에 의해 해방 시간은 증가하고 작동 시간은 감소한다. 마찬가지로, 이동가능한 층을 덜 순응하게 하는 특징에 의해 작동 시간은 증가하고 해방 시간은 감소한다.
도 8을 참조하여 설명되는 예시적인 수평열/수직열 구동 프로토콜은 수평열 스트로브들 사이에서 도 7의 해방 영역의 변조기를 동작시킨다. 도 18을 참조하여 설명되는 다른 예시적인 수평열/수직열 구동 프로토콜은 수평열 스트로브들 사이에서 도 7의 작동 영역의 변조기를 동작시킨다. 변조기 설계 및 구동 기법의 다른 조합을 이용하여 히스테리시스 영역에 의존하지 않고서도 도 7의 다른 영역 내의 변조기를 동작시킬 수도 있다.
도 7 내지 21을 참조하여 설명된 프로토콜은 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명된 공정 및 시스템에서 이용되는 전압보다 낮은 전압으로 미소 기전 시스템의 간섭 변조기를 이롭게 동작시킨다. 예컨대, 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명된 수평 열/수직열 구동 프로토콜은 0 볼트 내지 ±10 볼트의 예시적인 전압 범위를 이용한다. 대조적으로, 도 7 내지 도 21을 참조하여 설명되는 수평열/수직열 구동 프로토콜은 더 낮은 전압을 이용한다. 예컨대, 도 8 내지 도 10을 참조하여 설명되는 수평열/수직열 구동 프로토콜은 -2Vbias 볼트 내지 +2Vbias 볼트의 범위를 사용하고 여기서 Vbias = 1 볼트이다. 도 18 내지 도 21을 참조하여 설명되는 수평열/수직열 구동 프로토콜은 -4Vbias 볼트 내지 +4Vbias 볼트를 사용하고 여기서 Vbias = 0.5 볼트이다. 이러한 낮은 바이어스 전압을 이용하면, 히스테리시스 영역이 매우 좁기 때문에 히스테리시스 영역 내의 전압을 활용하지 않는 구동 방법이 이롭다.
전압 수평열/수직열 구동 프로토콜이 낮은 미소 기전 시스템의 간섭 변조기를 동작시키는 것은 미소 기전 시스템 기기를 이용하는 디스플레이 기기의 효율성을 증가시킨다. 이롭게도 휴대형 디스플레이 기기에 있어서는, 전지 전원의 저장 용량이 넓은 전압 범위에서 동작하는, 예컨대 20볼트에서 동작하는 디스플레이 기기에 비해, 디스플레이 기기의 동작 시간을 유지하는 동안 감소될 수 있다. 4 볼트의 전압 범위는 단지 예시에 불과하며 본 발명의 범주 내에서 통상적인 20볼트 전압 범위보다 낮은 다른 전압도 이용될 수 있다. 도 8을 참조하여 설명되는 실시예에 있어서, Vbias 는 도 7의 해방 영역 내에 있다. 도 18을 참조하여 설명되는 실시예에 있어서, Vbias 는 도 7의 작동 영역 내에 있다. 1 볼트 및 0.5 볼트와 같은 Vbias 대한 예시적인 값들을 설명하였지만 다른 값의 Vbias도 본 발명의 범위 내에 있 다. 이러한 실시예에서는, 히스테리시스 영역이 좁기 때문에 수평열/수직열 구동 프로토콜은 항상 히스테리시스 영역을 실질적으로 벗어나서 간섭 변조기를 동작시킨다.
도 7 내지 도 10을 참조하여 설명되는 실시예는 특성 간섭 변조기의 히스테리시스 특성에 의존하지 않고서 미소 기전 시스템의 간섭 변조기의 어레이를 동작시킨다. 도 7에는, 변조기의 수직열 전극과 수평열 전극 사이의 전압에 대한 강도의 반전이 도시되어 있다. 0에서 시작해서 수직열 전극과 수평열 전극 사이에 인가된 포지티브 전압의 오른쪽 방향으로 이동하면, 디스플레이된 광의 강도는 인가된 전압이 포인트(700)로 표시된 전압에 도달할 때까지 변조기 캐비티(19)가 완전히 개방된 최대에 있게 된다. 이 포인트에서는, 수직열 전극과 수평열 전극 사이의 전위가 변조기의 캐비티(19)의 붕괴를 시작하기에 충분하며, 그 결과 변조기는 흑색을 디스플레이하거나 광의 최소 강도를 반사하게 된다. 포인트(702)에서, 변조기는 흑색을 디스플레이한다. 이 전압은 포인트(702)로부터 감소하기 때문에, 변조기는 포인트(704)까지 계속해서 흑색을 디스플레이하게 되는데, 상기 포인트(704)에서는 변조기의 전기 기계력이 인가되는 전위를 압도하기 시작한다. 수직열 전극과 수평열 전극 사이의 전위가 계속하여 감소하면 포인트(706)에 도달할 때까지 디스플레이된 광의 강도는 증가하게 되고, 변조기의 캐비티(19)는 완전히 개방되며 디스플레이된 광은 최대 강도에 있게 된다.
수직열 전극과 수평열 전극 사이에 네거티브 전위가 인가되는 경우에는, 0에서부터 시작해서 수직열 전극과 수평열 전극 사이에 인가된 네거티브 전압의 왼쪽 방향으로 이동하여, 디스플레이된 광의 강도는 인가된 전압이 포인트(710)로 표시된 전압에 도달할 때까지 변조기 캐비티(19)가 완전히 개방되는 최대에 있게 된다. 이 포인트에서는, 수직열 전극과 수평열 전극 사이의 전위가 캐비티(19)의 붕괴를 시작하기에 충분하며, 그 결과 변조기는 흑색을 디스플레이하거나 광의 최소 강도를 반사하게 된다. 포인트(712)에서, 변조기는 흑색을 디스플레이한다. 이 전위는 (오른쪽으로 다시 이동하는) 포인트(712)로부터 감소하기 때문에, 변조기는 포인트(714)까지 계속해서 흑색을 디스플레이하게 되는데, 상기 포인트(714)에서는 변조기의 전기 기계력이 변조기에 인가되는 전위를 압도하기 시작한다. 수직열 전극과 수평열 전극 사이의 전위가 계속하여 감소하면 포인트(716)에 도달할 때 때까지 디스플레이된 광의 강도는 증가하게 되고, 변조기의 캐비티(19)는 완전히 개방되며 디스플레이된 광은 다시 최대 강도에 있게 된다.
도 8은 변조기가 수평열 스트로브 사이의 해방 상태로 되는 간섭 변조기 디스플레이를 구동하는데 사용될 수 있는 한 세트의 수평열 및 수직열의 전압을 나타낸다. 예시적인 실시예에서, 수평열 선택 신호는 수평열 스트로브 동안 +△V 또는 -△V의 값을 취하고 수평열 선택 신호는 수평열 스트로브들 사이에서 0의 값을 취한다. 수평열이 -△V 신호로 스트로브할 때, 데이터는 변조기로 하여금 캐비티(19)를 붕괴시키게 하기 위해 +Vbias 값을 취하거나 캐비티(19)를 개방시키는 변조기를 해방시키기 위해 -Vbias의 값을 취한다. 수평열이 +△V 신호에 의해 선택되면, 수직열은 변조기를 작동하게 하기 위해 -Vbias 의 값을 취하거나 변조기를 해방시키 기 위해 +Vbias 의 값을 취한다. 본 실시예에서는, 수평열 스트로브들 사이에서 수평열의 전압이 0으로 설정된다. 이러한 주기 동안, +Vbias 및 -Vbias의 값을 취하는 수직열 신호에 의해 변조기는 천천히 해방되게 된다.
도 9는 도 8의 수평열 및 수직열의 전압에 따라 구동되어 작동 시간이 긴 변조기의 동작 응답을 나타낸다. t=0에서, 간섭 변조기는 수직열 전극과 수평열 전극 사이에 표시된 전위에 의해 작동된다. 이 전압은 전술한 바와 같이 본 명세서에서 TS라 하는 인에이블링 전압이 수평열 전극에 인가되는 시간 동안에만 인가된다. 수평열 스트로브가 과도하게 되면, 그 수평열 내의 변조기는 이동 전극의 기계적 복원력에 의해 해방 위치로 점차적으로 이동한다. 도 9에 굵은 실선으로 표시된 경우에서와 같이 작동 시간 TA가 TS를 초과하게 되면, 변조기는 완전하게 작동하지 않고 수평열 전극으로부터 전압이 제거될 때 해방 위치로 복귀할 수도 있다. 바람직하게, 작동 시간 TA은 동작 응답이 라인(900)을 뒤따르도록 TS 와 동일하거나 그보다 낮다.
도 10은 도 8의 수평열 및 수직열의 전압에 따라 구동되고 해방 시간이 짧은 변조기의 동작 응답을 나타낸다. 해방 시간이 너무 짧은 경우, 변조기는 도 10에 도시된 바와 같이 완전하게 작동하게 된다. 그렇지만, 변조기는 기계력에 의해 급속도록 개방으로 되어 버리고 그 결과 갱신 기간 중 상당한 기간 동안 최대 강도가 부정확하게 디스플레이되어 버린다. 바람직하게, 해방 시간 TR 은 동작 응답이 라인(1000)을 뒤따르도록 갱신 시간 Tu와 같거나 그보다 크다.
도 11 내지 도 16은 간섭 변조기의 해방 시간 및 작동 시간을 최적화하는 방법 및 구조에 대해 도시한다. 도 11a 및 11b는 변조기의 동작 응답을 향상시키기 위해 변조기의 작동 및 해방 시간에 영향을 미치는 포스트(18) 공간의 기하학적 변동을 나타낸 것이다. 포스트들(18) 사이의 거리를 길게 함으로써, 변조기의 해방 시간은 길어지고 작동 시간은 짧아진다. 도 11a에서, 변조기의 포스트(18)는 서로 떨어진 거리 W로 설정된다. 도 11b에서, 포스트들(18) 사이의 거리를 W+Δ로 길게 함으로써, 해방 시간은 증가하고 작동 시간은 감소한다.
도 12a 및 12b는 변조기의 동작 응답을 향상시키기 위해 변조기의 작동 및 해방 시간에 영향을 미치는 이동가능한 층(14)의 응력의 기하학적 변동을 나타낸 것이다. 이동가능한 층(14)의 스트레스 또는 응력을 감소시킴으로써, 해방 시간은 증가하고 작동 시간은 감소한다. 이동가능한 층(14)의 스트레스는 사용된 재료나 온도 주기, 침착 방법 등에 따라 다양한 방식으로 유도된다. 예컨대, 이동가능한 층(14)의 응력은 이동가능한 층(14)을 형성하는 침적 공정 동안 전원 또는 가스 압력을 증가시키면 감소될 수도 있다. 도 12a에서, 이동가능한 층(14)은 스트레스 및 응력 하에 놓여 있다. 도 12b에서, 스트레스는 감소된다(이동가능한 층(14)의 파형 특성으로 나타난다). 이동가능한 층(14)의 응력이 감소하면 해방 시간은 증가하고 작동 시간은 감소한다.
도 13a 및 13b는 변조기의 동작 응답을 향상시키기 위해 변조기의 작동 및 해방 시간에 영향을 미치는 이동가능한 층(14)의 두께의 기하학적 변동을 나타낸 것이다. 상기 이동가능한 층(14)의 두께를 감소시키면 마찬가지로 변조기의 해방 시간은 증가하고 변조기의 작동 시간은 감소한다. 도 13a에서, 이동가능한 층(14)의 두께는 t이다. 도 13b에서, 이동가능한 층(14)의 두께는 t-Δ로 감쇄되고, 이에 변조기의 해방 시간은 증가하고 변조기의 작동 시간은 감소한다. 대안으로 또는 부가적으로, 이동가능한 층(14)의 재료 합성은 더욱 유연한 재료로 변화될 수 있고, 이에 마찬가지로 변조기의 해방 시간은 증가하고 변조기의 작동 시간은 감소한다. 예컨대, 알루미늄/알루미늄 합금, 금속 산화물, 크롬, 및 니켈 등의 재료는 유연성이 떨어지는 이후의 재료들과 함께 이동가능한 층(14)으로 사용될 수 있다.
도 14a 및 14b는 변조기의 동작 응답을 향상시키기 위해 변조기의 작동 및 해방 시간에 영향을 미치는 이동가능한 층의 연결선(32)(tether)의 크기의 기하학적 변동을 나타낸 것이다. 도 14a 및 14b는 이동가능한 층(14)의 상부를 위에서 본 것을 나타낸다. 전술한 바와 같이, 연결선(32)은 이동가능한 층(14)을 간섭 변조기의 포스트(18)에 연결한다. 연결선(32)의 두께를 감소시키면, 이동가능한 층(14)의 탄성력이 감소되고 이에 변조기의 해방 시간이 증가하고 변조기의 작동 시간은 감소한다. 도 14b에서 연결선(32)의 크기가 감소되어 변조기의 해방 시간은 증가하고 작동 시간은 감소한다.
도 15a 및 15b는 변조기의 동작 응답을 향상시키기 위해 변조기의 작동 및 해방 시간에 영향을 미치는 이동가능한 층(14)의 기하학적 변동을 나타낸 것이다. 변조기가 작동되어 캐비티(19)가 붕괴하는 경우에는 캐비티(19)의 밖으로 공기가 빠져나간다. 이동가능한 층(14)에 구멍이 생기면, 이동가능한 층(14)을 통해 캐비티(19) 밖으로 공기가 빠져나가게 되고 그 결과 작동 시간은 감소하게 된다. 도 15a에 고체의 이동가능한 층(14)이 도시되어 있다. 도 15b에서, 이동가능한 층(14)은 변조기의 작동 시간을 감소시키기 위해 하나 이상의 관통공(1500)을 포함한다. 이것은 붕괴된 이동가능한 층(14) 아래에 생긴 공기 압력이 방출되기 때문에 해방 시간을 증가시킨다.
도 16a 및 16b는 변조기의 동작 응답을 향상시키기 위해 변조기의 작동 및 해방 시간에 영향을 미치는 고정된 층(16)의 표면의 기하학적 변동을 나타낸 것이다. 도 16b는 캐비티에 의해 포착된 가스를 해방시키기 위해 캐비티 채널을 형성하는, 고정된 층(16) 내의 통로(1600 )를 나타낸다. 비아(1600)는 캐비티(19)가 붕괴되었을 때 캐비티(19) 내의 공기가 빠져나갈 공간을 제공하며, 그 결과 작동 시간이 감소된다. 또한, 붕괴된 캐비티(19) 내의 압축된 공기 이상의 압력이 감소되면 변조기의 해방 시간을 감소시킨다. 캐비티 가스 해방 채널은 또한 다른 층에서도 생성될 수 있다. 전술한 방법들의 어떠한 조합을 사용하여도 소망하는 결과를 얻을 수 있음은 물론이다.
도 17 은 수평열 선택이 제거되었을 때 해방 상태로 되도록 하기 위해 도 8의 수평열 및 수직열의 전압에 따라 구동된 변조기의 어레이에서 모션 비디오의 타이밍 효과를 나타낸 것이다. 본 예시적인 실시예에서, 동영상 비디오는 초(30Hz) 당 30 프레임으로 디스플레이되며, 그래서 프레임 시간은 33.3ms이다. 본 예시적인 실시예에서, 수평열은 150Hz (TU=6.6ms)의 속도로 프레임 당 5회 갱신된다. 본 예에서, 변조기는 도 11 내지 도 16을 참조하여 설명한 방법들 중 하나 또는 조합에 의해 초고속 작동 시간 및 긴 해방 시간을 갖도록 동조되어 있다. 특정한 변조 기에 대한 지령 형태로 된 서브프레임 갱신은 프레임 수 이상으로 제공된다. 이러한 지령들은 개방 및 해방 지령의 형태로 제공되는데, 변조기를 각각 해방 및 작동시키는 변조기의 수평열 전극과 수직열 전극에 인가된 전압들에 대응한다. 이러한 전압들은 도 17의 지령보다 낮게 제공된다. 캐비티(19) 크기는 동작 시 캐비티(19) 두께를 항상 나타내기 위해 서브프레임 바로 위에 도시되어 있다.
시퀀스는 프레임 0의 마지막 2개의 갱신 서브프레임으로부터 시작한다. 변조기는 최대 개구에서 캐비티(19)에 의해 정상 상태에 있다. 프레임 1의 시작에서, 변조기는 작동하도록 지시받는다. 캐비티(19)는 포인트(1700)에 붕괴된다. 수평열 펄스가 변조기로부터 제거되고 나머지 라인들이 스캐닝되면 캐비티(19)는 특정한 양으로 개방된다. TU (6.6 ms) 후, 작동의 상태로 변조기를 구동하는 작동 전압이 다시 인가된다. 이것은 1702, 1704, 1706, 1708 및 1710으로 라벨이 붙은 포인트에서 프레임의 1의 디스플레이 동안 5회 발생한다.
프레임 2 동안, 변조기는 수평열 스트로브 동안 약 0에 있는 수평열 전극과 수직열 전극 사이의 전위에 의해 개방 위치로 기록된다. 변조기는 포인트 1712에서 최대 개구 크기에 도달하기 위해 다음 30 ms 동안 해방한다. 프레임 3 역시 변조기를 개방 상태에서 디스플레이한다. 그러므로 개방 상태에 있는 변조기는 프레임 3에서와 같이 유지된다. 변조기가 프레임 4에서 작동되었다면, 프레임 1과 관련해서 설명한 공정이 반복될 것이다.
도 18은 변조기가 수평열 사이에서 작동 상태로 되는, 간섭 변조기 디스플레이를 구동하는데 사용될 수 있는 한 세트의 수평열 및 수직열의 전압을 나타낸 것 이다. 변조기가 해방 상태로 되는 도 8의 수평열/수직열 구동 프로토콜과는 대조적으로 변조기의 디스플레이 구동 전략, 작동 시간 및 해방 시간을 변경함으로써, 변조기의 자연 상태는 작동 상태이므로 변조기는 수평열 갱신 사이의 작동 조건쪽으로 된다. 구동 전략은 수평열에 스트로브가 인가되지 않은 때는 변조기가 작동 상태로 구동되고 수평열에 스트로브가 인가될 때는 그 수평열 내의 변조기가 해방 상태로 기록될 수 있도록 수평 전압 및 데이터 조합을 인가한다. 이 수평열/수직열 구동 프로토콜은 도 8-10 및 17을 참조하여 설명된 실시예에 제공된 것들과는 반대인 특성을 갖는다.
도 19는 도 18의 수평열 및 수직열의 전압에 따라 구동되고 해방 시간이 긴 변조기의 동작 응답을 나타낸 것이다. 도 19는 도 7에 도시된 것과 동일한 광학 응답을 가정한다. 도 19에서, 해방 시간이 너무 길면 변조기는 수평열이 인에이블링되는 기간 동안에는 해방되지 않을 것이다. 본 실시예에서는 변조기가 작동 상태쪽으로 되고 변조기 상태의 재기록 이전의 구간에 있는 작동 상태를 가정한다. 바람직하게, 해방 시간 TR은 TS 와 같거나 짧기 때문에 동작 응답은 라인(1900)을 뒤따른다.
도 20은 도 18의 수평열 및 수직열의 전압에 따라 구동되고 작동 시간이 짧은 변조기의 동작 응답을 나타낸 것이다. 도 20에서는, 작동 시간이 너무 짧고 변조기의 연속적인 해방이 뒤따르기 때문에 변조기는 신속하게 작동 상태로 될 수 없어 갱신 기간 중 수용불능의 기간 동안에는 부정확한 광학 응답을 디스플레이한다. 바람직하게, 작동 시간 TA 는 갱신 시간 Tu 와 같거나 길기 때문에 동작 응답은 라 인(2000)을 뒤따른다.
도 18의 수평열 및 수직열의 전압의 구동될 때 도 19 및 도 20에 도시된 광학 응답을 갖는 변조기에 있어서는 작동 시간은 증가하고 해방 시간은 감소하는 것이 바람직하다. 이것은 도 11 내지 도 16과 관련해서 설명된 방법들과는 반대로 행해진다. 구체적으로, 작동 시간의 증가 및 해방 시간의 감소는, 도 11a에 도시된 바와 같이 포스트 공간을 감소시키고, 도 12a에 도시된 바와 같이 이동가능한 층(14)의 응력을 증가시키고, 이동가능한 층(14)의 형성 시 덜 유연한 재료를 사용하여 도 14a에 도시된 바와 같이 연결선(32)의 벌키니스를 증가시키고, 도 15a에 도시된 바와 같이 이동가능한 층(14)의 형성 시 고체 재료를 사용하며, 고정된 층(16)에서 불규칙한 평판 고체층을 사용함으로써 달성될 수 있다. 전술한 방법들의 어떠한 조합을 사용하여도 소망하는 결과를 달성할 수 있음은 물론이다.
도 21은 수평열 선택이 제거되었을 때 작동 상태로 되도록 하기 위해 도 18의 수평열 및 수직열의 전압에 따라 구동된 변조기의 어레이에서 동영상 비디오의 타이밍 효과를 나타낸 것이다. 본 예시적인 실시예에서, 동영상 비디오는 초(30Hz) 당 30 프레임으로 디스플레이되며, 그래서 프레임 시간은 33.3ms이다. 본 예시적인 실시예에서, 수평열은150Hz (TU=6.6ms)의 속도로 프레임 당 5회 갱신된다. 본 예에서, 변조기는 도 11 내지 도 16을 참조하여 설명한 방법들 중 하나 또는 조합에 의해 초고속 해방 시간 및 긴 작동 시간을 갖도록 동조되어 있다. 특정한 변조기에 대한 지령 형태로 된 서브프레임 갱신은 프레임 수 이상으로 제공된다. 이러한 지령들은 개방 및 해방 지령의 형태로 제공되는데, 변조기를 각각 해 방 및 작동시키는 변조기의 수평열 전극과 수직열 전극에 인가된 전압들에 대응한다. 이러한 전압들은 도 21의 지령보다 낮게 제공된다. 캐비티(19) 크기는 동작 시 캐비티(19) 두께를 항상 나타내기 위해 서브프레임 바로 위에 도시되어 있다.
시퀀스는 프레임 0의 마지막 2개의 갱신 서브프레임으로부터 시작한다. 변조기는 최대 개구에서 캐비티(19)에 의해 정상 상태에 있다. 프레임 1의 시작에서, 변조기는 작동하도록 지시받는다. 캐비티(19)는 포인트(2100)에 붕괴된다. 수평열 펄스가 변조기로부터 제거되고 나머지 라인들이 스캐닝되면 캐비티(19)는 특정한 양으로 폐쇄된다. TU (6.6 ms) 후, 작동 상태로 변조기를 구동하는 작동 전압이 인가된다. 이것은 2102, 2104, 2106, 2108 및 2110으로 라벨이 붙은 포인트에서 프레임의 1의 디스플레이 동안 5회 발생한다. 이것은 어레이에 있어서 수평열 갱신 포인트에 대응한다.
프레임 2 동안, 변조기는 제거된 수평열 전극과 수직열 전극 사이의 전위에 의해 개방 위치로 기록된다. 변조기는 포인트(2112)에서 최대 개구 크기에 도달하기 위해 거의 모든 프레임 기간에 걸쳐 다음 30 ms 동안 해방한다. 프레임 3 역시 변조기를 작동된 상태에서 디스플레이한다. 그러므로 폐쇄 상태에 있는 변조기는 프레임 3 전체에서와 같이 유지된다. 변조기가 프레임 4에서 작동되었다면, 프레임 1과 관련해서 설명한 공정이 반복될 것이다.
도 22a및 22b는 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 구성품이 나 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 심벌을 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 22b에 개략적으로 도시되어 있다. 도시된 예의 디스플레이 기기(2040)는 하우징(2041)을 포함하고, 적어도 부분적으로 하우징 내에 배치되어 있는 구성요소들을 추가로 포함 할 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 IEEE802.11(a), (b), 또는 (g)를 포함하여 IEEE 802.11 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 수신 하도록 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 수백 때로는 수천 개의 리드선에 초당 수 회에 걸쳐 인가되는 병렬의 파형 세트로 변환한다.
일실시예에서, 드라이버 컨트롤러(2029), 어레이 드라이버(2022), 및 디스플 레이 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. 변조기가 프레임 4에서 해방되었다면, 프레임 1과 관련해서 설명한 공정이 반복될 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, 작동 상태와 해방 상태 사이의 이동을 안정적으로 제어함으로써 안정적으로 동작하는 기기 및 그 제조 방법, 그리고 이를 구동하는 방법 및 데이터를 기록하는 방법을 얻을 수 있다.

Claims (60)

  1. 미소 기전 시스템 기기에 있어서,
    제1 전극을 포함하는 고정된 층;
    상기 제1 전극에 가장 먼 제1 위치, 상기 제1 전극에 가장 먼 제1 위치와 상기 제1 전극에 가장 가까운 제2 위치 사이를 이동하도록 구성된 이동가능한 층; 및
    상기 이동가능한 층에 접속된 제2 전극
    을 포함하며,
    상기 이동가능한 층과 상기 고정된 층은 상기 이동가능한 층이 상기 제1 위치에 있을 때 캐비티를 형성하고,
    상기 이동가능한 층의 이동은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 전압차에 기초하며,
    상기 이동가능한 층은 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 제1 평균 속도로 이동하고 상기 제2 위치로부터 상기 제1 위치로 제2 평균 속도로 이동하도록 구성되며, 상기 제1 및 제2 평균 속도는 서로 다른 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 평균 속도는 상기 제2 평균 속도보다 빠른 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 평균 속도는 상기 제1 평균 속도보다 빠른 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이동가능한 층은 반사성인 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 캐비티는 광을 간섭적으로 변조하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이동가능한 층은 금속 산화물, 크롬, 및 니켈 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 이동가능한 층은 관통공을 포함하는 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 캐비티는 가스 해방 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 하나와 전기적으로 연결되고 이미지 데이터를 처리하도록 구성되어 있는 프로세서; 및
    상기 프로세서와 전기적으로 연결된 메모리 기기
    를 더 포함하는 미소 기전 시스템 기기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 하나에 하나 이상의 신호를 전송하도록 구성된 구동 회로를 더 포함하는 미소 기전 시스템 기기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 구동 회로에 상기 이미지 데이터의 적어도 일부를 전송하도록 구성된 컨트롤러를 더 포함하는 미소 기전 시스템 기기.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 프로세서에 상기 이미지 데이터를 전송하도록 구성된 이미지 소스 모듈 을 더 포함하는 미소 기전 시스템 기기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 이미지 소스 모듈이 수신기, 송수신기, 및 송신기 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기.
  14. 제9항에 있어서,
    입력 데이터를 수신하고, 상기 입력 데이터를 상기 프로세서에 전송하도록 구성된 입력 기기를 더 포함하는 미소 기전 시스템 기기.
  15. 미소 기전 시스템 기기에 있어서,
    제1 이동 수단에 가장 먼 제1 위치와 상기 제1 이동 수단에 가장 가까운 제2 위치 사이에서 이동가능한 층을 이동시키는 제1 이동 수단;
    상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이에서 상기 이동가능한 층을 이동시키는 제2 이동 수단; 및
    상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 제1 평균 속도로 상기 이동가능한 층을 이동시키고 상기 제2 위치로부터 상기 제1 위치로 제2 평균 속도로 상기 이동가능한 층을 이동시키는 제3 이동 수단
    을 포함하며,
    상기 이동가능한 층이 상기 제1 위치에 위치할 때 상기 이동가능한 층과 상 기 제1 이동 수단이 캐비티를 형성하고,
    상기 제1 속도와 상기 제2 속도는 서로 다른 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 이동 수단이 제1 전극을 포함하는 고정된 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제2 이동 수단이 상기 이동가능한 층에 접속된 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 제3 이동 수단이 상기 제1 및 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기.
  19. 제15항에 있어서,
    광을 간섭적으로 변조하는 변조 수단을 더 포함하는 미소 기전 시스템 기기.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 변조 수단이 캐비티를 포함하는 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 제1 평균 속도가 상기 제2 평균 속도보다 빠른 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기.
  22. 제15항에 있어서,
    상기 제2 평균 속도가 상기 제1 평균 속도보다 빠른 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기.
  23. 제15항에 있어서,
    상기 이동가능한 층이 반사성인 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기.
  24. 제15항에 있어서,
    상기 이동가능한 층이 알루미늄, 금속 산화물, 크롬, 및 니켈 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기.
  25. 제15항에 있어서,
    상기 이동가능한 층이 관통공을 포함하는 것을 특징으로 하는 미소 기전 시 스템 기기.
  26. 제15항에 있어서,
    상기 캐비티가 캐비티 가스 해방 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기.
  27. 단일 프레임의 데이터를 디스플레이하도록 간섭 변조기의 어레이를 복수 회 작동시키는 방법에 있어서,
    단일 프레임에 대응하는 기간 동안 하나 이상의 간섭 변조기를 작동시키는 데이터 신호를 수신하는 단계;
    상기 간섭 변조기가 제1 평균 속도로 작동된 상태로 이동할 수 있을 정도의 전위차로 상기 하나 이상의 간섭 변조기를 작동시키는 단계; 및
    　상기 간섭 변조기가 상기 제1 평균 속도와는 다른 제2 평균 속도로 상기 작동된 상태로부터 해방된 상태로 이동하도록 상기 하나 이상의 간섭 변조기를 해방하는 단계
    를 포함하는 간섭 변조기의 어레이 작동 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 해방 상태에 도달하기 전에 상기 간섭 변조기가 상기 작동 상태로 되돌아가도록 상기 간섭 변조기 디스플레이 소자를 재작동하는 단계를 더 포함하는 간 섭 변조기의 어레이 작동 방법.
  29. 제27항에 있어서,
    상기 간섭 변조기가 상기 작동 상태로부터 이동하는 동안 상기 간섭 변조기에 바이어스 전압을 인가하는 단계를 더 포함하는 간섭 변조기의 어레이 작동 방법.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 전위차가 상기 바이어스 전압에 실질적으로 2배인 것을 특징으로 하는 간섭 변조기의 어레이 작동 방법.
  31. 제29항에 있어서,
    상기 바이어스 전압의 절대값이 간섭 변조기 디스플레이 소자의 히스테리시스 영역에 대응하는 전압의 절대값에 미만인 것을 특징으로 하는 간섭 변조기의 어레이 작동 방법.
  32. 데이터의 프레임을 디스플레이하기 위해 간섭 변조기 소자를 구동하는 방법에 있어서,
    단일 프레임 디스플레이 주기에 대응하는 기간 동안 간섭 변조기에 의해 디스플레이용 데이터 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 단일 프레임 디스플레이 주기 동안 간섭 변조기 디스플레이 소자에 제1 전위차를 주기적으로 인가하는 단계
    를 포함하며,
    상기 간섭 변조기는 제1 전위차가 인가될 때마다 작동 상태로부터 해방 상태로 이동하고, 상기 간섭 변조기에 제2 전위차가 인가될 때 상기 해방 상태에 도달하기 전에 상기 작동 상태로 이동하는 것을 특징으로 하는 간섭 변조기 소자 구동 방법.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 간섭 변조기가 상기 작동 상태로부터 벗어나 이동하는 동안 상기 간섭 변조기에 바이어스 전압을 인가하는 단계를 더 포함하는 간섭 변조기 소자 구동 방법.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 전위차가 상기 바이어스 전압에 실질적으로 2배인 것을 특징으로 하는 간섭 변조기 소자 구동 방법.
  35. 제29항에 있어서,
    상기 바이어스 전압의 절대값이 간섭 변조기 디스플레이 소자의 히스테리시스 영역에 대응하는 전압의 절대값에 미만인 것을 특징으로 하는 간섭 변조기 소자 구동 방법.
  36. 디스플레이 소자의 어레이 내의 간섭 변조기 디스플레이 소자의 수평열에 디스플레이 데이터를 기록하는 방법에 있어서,
    간섭 변조기 소자의 적어도 일부를 작동 상태로 이동시키기 위해 전위차에 의해 어레이의 수평열에 제1 세트의 디스플레이 데이터를 기록하는 단계;
    간섭 변조기 소자가 작동 상태로부터 해방 상태로 천천히 이동하도록 어레이의 수평열 내의 간섭 변조기 소자를 해방하는 단계; 및
    간섭 변조기 소자가 해방 상태에 도달하기 전에 간섭 변조기 소자가 작동 상태로 복귀하도록 전위차에 의해 어레이의 수평열에 제1 세트의 디스플레이 데이터를 재기록하는 단계
    를 포함하는 디스플레이 데이터 기록 방법.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 간섭 변조기가 상기 작동 상태로부터 벗어나 이동하는 동안 상기 간섭 변조기에 바이어스 전압을 인가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 데이터 기록 방법.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 전위차가 상기 바이어스 전압에 실질적으로 2배인 것을 특징으로 하는 디스플레이 데이터 기록 방법.
  39. 제37항에 있어서,
    상기 바이어스 전압의 절대값이 간섭 변조기 디스플레이 소자의 히스테리시스 영역에 대응하는 전압의 절대값에 미만인 것을 특징으로 하는 디스플레이 데이터 기록 방법.
  40. 단일 프레임의 데이터를 디스플레이하기 위해 간섭 변조기의 어레이를 복수 회 작동시키는 방법에 있어서,
    단일 프레임에 대응하는 기간 동안 하나 이상의 간섭 변조기를 작동시키는 데이터 신호를 수신하는 단계;
    간섭 변조기가 해방 상태로 이동하도록 전위차에 의해 간섭 변조기 디스플레이 소자를 해방하는 단계;
    간섭 변조기가 해방 상태로부터 벗어나 작동 상태로 이동하도록 간섭 변조기 디스플레이 소자를 작동시키는 단계; 및
    작동 상태에 도달하기 전에 간섭 변조기가 해방 상태로 복귀하도록 간섭 변조기 디스플레이 소자를 재해방시키는 단계
    를 포함하는 간섭 변조기의 어레이 작동 방법.
  41. 제40항에 있어서,
    상기 간섭 변조기가 상기 작동 상태로부터 이동하는 동안 상기 간섭 변조기에 바이어스 전압을 인가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 변조기의 어레이 작동 방법.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 전위차가 상기 바이어스 전압에 실질적으로 2배인 것을 특징으로 하는 간섭 변조기의 어레이 작동 방법.
  43. 제41항에 있어서,
    상기 바이어스 전압의 절대값이 간섭 변조기 디스플레이 소자의 히스테리시스 영역에 대응하는 전압의 절대값보다 큰 것을 특징으로 하는 간섭 변조기의 어레이 작동 방법.
  44. 데이터의 프레임을 디스플레이하기 위해 간섭 변조기 소자를 구동하는 방법에 있어서,
    단일 프레임 디스플레이 주기에 대응하는 기간 동안 간섭 변조기에 의해 디스플레이용 데이터 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 단일 프레임 디스플레이 주기 동안 간섭 변조기 디스플레이 소자에 제1 전위차를 주기적으로 인가하는 단계
    를 포함하며,
    상기 간섭 변조기는 제1 전위차가 인가될 때마다 해방 상태로부터 작동 상태로 이동하고 상기 간섭 변조기에 제2 전위차가 인가될 때 상기 작동 상태에 도달하기 전에 상기 해방 상태로 이동하는 간섭 변조기 디스플레이 소자 구동 방법.
  45. 제44항에 있어서,
    상기 간섭 변조기가 상기 해방 상태로부터 벗어나 이동하는 동안 상기 간섭 변조기에 바이어스 전압을 인가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 변조기 소자 구동 방법.
  46. 제45항에 있어서,
    상기 전위차가 상기 바이어스 전압에 실질적으로 2배인 것을 특징으로 하는 간섭 변조기 소자 구동 방법.
  47. 제45항에 있어서,
    상기 바이어스 전압의 절대값이 간섭 변조기 디스플레이 소자의 히스테리시스 영역에 대응하는 전압의 절대값에 미만인 것을 특징으로 하는 간섭 변조기 소자 구동 방법.
  48. 디스플레이 소자의 어레이 내의 간섭 변조기 디스플레이 소자의 수평열에 디스플레이 데이터를 기록하는 방법에 있어서,
    간섭 변조기 소자의 적어도 일부를 해방 상태로 이동시키기 위해 전위차에 의해 어레이의 수평열에 제1 세트의 디스플레이 데이터를 기록하는 단계;
    간섭 변조기 소자가 해방 상태로부터 벗어나 작동 상태로 이동하도록 어레이의 수평열 내의 간섭 변조기 소자를 작동시키는 단계; 및
    간섭 변조기 소자가 작동 상태에 도달하기 전에 간섭 변조기 소자가 해방 상태로 복귀하도록 전위차에 의해 어레이의 수평열에 제1 세트의 디스플레이 데이터를 재기록하는 단계
    를 포함하는 디스플레이 데이터 기록 방법.
  49. 제48항에 있어서,
    상기 간섭 변조기 소자가 상기 해방 상태로부터 천천히 벗어나 이동하는 동안 상기 어레이의 수평열 내의 간섭 변조기 소자에 바이어스 전압을 인가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 데이터 기록 방법.
  50. 제49항에 있어서,
    상기 전위차는 상기 바이어스 전압에 실질적으로 2배인 것을 특징으로 하는 디스플레이 데이터 기록 방법.
  51. 제49항에 있어서,
    상기 바이어스 전압의 절대값은 간섭 변조기 소자의 히스테리시스 영역에 대 응하는 전압의 절대값보다 큰 것을 특징으로 하는 간섭 변조기 소자 구동 방법.
  52. 미소 기전 시스템 기기(MEMS)를 제조하는 방법에 있어서.
    제1 전극을 포함하는 고정된 층을 형성하는 단계;
    상기 제1 전극에 가장 먼 제1 위치와 제1 전극에 가장 가까운 제2 위치 사이를 이동하도록 구성된 이동가능한 층을 형성하는 단계; 및
    상기 이동가능한 층에 접속된 제2 전극을 형성하는 단계
    를 포함하며,
    상기 이동가능한 층과 상기 고정된 층은 상기 이동가능한 층이 상기 제1 위치에 있을 때 가스를 포함하는 캐비티를 형성하고,
    상기 이동가능한 층의 이동은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 전압차에 기초하며,
    상기 이동가능한 층은 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 제1 평균 속도로 이동하고 상기 제2 위치로부터 상기 제1 위치로 제2 평균 속도로 이동하도록 만들어져 있고, 상기 제1 속도와 제2 평균 속도는 서로 다른 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 제조 방법.
  53. 제52항에 있어서,
    상기 제1 평균 속도는 상기 제2 평균 속도보다 빠른 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기 제조 방법.
  54. 제52항에 있어서,
    상기 제2 평균 속도는 상기 제1 평균 속도보다 빠른 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기 제조 방법.
  55. 제52항에 있어서,
    상기 이동가능한 층은 반사층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기 제조 방법.
  56. 제52항에 있어서,
    상기 캐비티를 형성하는 단계는 간섭적으로 광을 변조하는 캐비티를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기 제조 방법.
  57. 제52항에 있어서,
    상기 이동가능한 층을 형성하는 단계는 알루미늄, 금속 산화물, 크롬, 및 니켈 중 적어도 하나를 포함하도록 상기 이동가능한 층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기 제조 방법
  58. 제52항에 있어서,
    상기 이동가능한 층을 형성하는 단계는 상기 이동가능한 층에 관통공을 형성 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기 제조 방법.
  59. 제52항에 있어서,
    상기 캐비티를 형성하는 단계는 상기 캐비티에 가스 해방 채널을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기 제조 방법.
  60. 제52항의 방법에 의해 제조된 미소 기전 시스템 기기.
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