KR20090033171A

KR20090033171A - 광대역 특성을 지닌 간섭계 광학 표시 시스템

Info

Publication number: KR20090033171A
Application number: KR1020087027146A
Authority: KR
Inventors: 예프게니 고세프; 강 쑤; 마렉 미엔코
Original assignee: 퀄컴 엠이엠스 테크놀로지스, 인크.
Priority date: 2006-04-10
Filing date: 2007-04-02
Publication date: 2009-04-01
Also published as: RU2452987C2; JP4723670B2; RU2012101843A; JP5215431B2; CN101443691B; EP2005237A1; KR101344484B1; TW200827768A; JP2011180604A; WO2007120464A8; CN101443691A; US20120075313A1; TWI443372B; JP2009533712A; BRPI0710270A2; US7643203B2; US20070236774A1; CA2647634A1; CN102759794A; US8077379B2

Abstract

MEMS(microelectromechanical system) 표시장치에서는, 간섭계 조절기의 작동 광학 범위 내에서 광의 파장의 역치 이하의 소광 계수(k)를 지니는 재료를 편입시킴으로써 광대역 백색이 달성될 수 있다. 일 실시형태는 투명 기판(20)의 적어도 일부 위에 상기 재료(23)를 증착시키는 단계, 상기 재료의 층 위에 유전체층(24)을 형성하는 단계, 상기 유전체층 위에 희생층을 형성하는 단계, 상기 희생층 위에 전기 전도층(14)을 증착시키는 단계 및 상기 희생층의 적어도 일부를 제거함으로써 공동부(19)를 형성하는 단계를 포함하는 MEMS 표시장치의 제조방법을 제공한다. 적절한 재료는 게르마늄, 각종 조성의 게르마늄 합금, 도핑된 게르마늄 또는 도핑된 게르마늄-함유 합금을 포함할 수 있고, 해당 재료는 상기 투명 기판 위에 증착될 수 있으며, 상기 재료는 투명 기판 혹은 유전체층 내에 편입된다.

MEMS 표시장치, 간섭계 조절기의 어레이, 희생층, 전기 전도층

Description

광대역 특성을 지닌 간섭계 광학 표시 시스템{INTERFEROMETRIC OPTICAL DISPLAY SYSTEM WITH BROADBAND CHARACTERISTICS}

본 발명은 간섭계 조절기(interferometric modulator: iMoD)로서 이용하기 위한 마이크로 전자 기계 시스템(microelectromechanical system: MEMS)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 간섭계 조절기의 제조를 향상시키기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

마이크로 전자 기계 시스템(MEMS)은 마이크로 기계 부품, 액추에이터 및 전자 기기를 포함한다. 마이크로 기계 부품은 기판 및/또는 증착된 재료층의 일부를 에칭해내거나 층들을 추가하여 전기 및 전자 기계 장치를 형성하는 침착 혹은 증착(deposition: 이하 간단히 "증착"이라 칭함), 에칭 및/또는 다른 미세기계가공(micromachining) 공정들을 이용하여 형성될 수도 있다. MEMS 장치의 한 형태로는 간섭계 조절기가 있다. 본 명세서에서 사용된 것처럼, 간섭계 조절기 또는 간섭계 광 조절기(interferometric light modulator)라는 용어는 광학적 간섭의 원리를 이용하여 광을 선택적으로 흡수 및/또는 반사하는 장치를 의미한다. 소정의 실시형태에 있어서, 간섭계 조절기는 1쌍의 도전판을 포함할 수도 있는 데, 상기 1쌍의 도전판의 어느 하나 또는 양쪽 모두가 전체 또는 부분적으로 투과형 및/또는 반 사형일 수도 있고 적절한 전기 신호의 인가시 상대 운동을 할 수 있다. 특별한 실시형태에 있어서, 하나의 도전판은 기판에 증착된 고정층을 포함할 수도 있고, 다른 하나의 도전판은 공기 간극(air gap)에 의해 고정층과 분리된 금속막을 포함할 수도 있다. 본 명세서에서 보다 더 상세히 설명하는 바와 같이, 도전판의 상대적 위치에 의해서 간섭계 조절기로 입사되는 광의 광학적 간섭은 변경될 수 있다. 이러한 장치들의 적용 범위는 광범위한데, 기존의 제품들을 향상시키는 데 있어서, 그리고 아직 개발되지 않은 새로운 제품들을 만들어내는 데 있어서 이러한 유형의 장치 특성들이 사용될 수 있도록 이들 장치들의 특징들을 이용 및/또는 변경하는 것은 해당 기술 분야에서 유용할 것이다.

발명의 개요

본 발명의 시스템, 방법 및 장치는 각각 수개의 측면을 가지며, 그들 측면의 하나가 단독으로 그의 바람직한 속성을 담당하는 것은 아니다. 이하, 본 발명의 범위를 제한하는 일없이, 그의 더욱 주된 특성들을 간략하게 설명한다. 당업자라면 이 논의를 고려한 후, 특히 "[실시예]"란 식별항목의 부분을 읽은 후에, 본 발명의 특성이 어떻게 다른 표시 장치보다 우수한 이점을 제공하는지를 이해할 수 있을 것이다.

일 실시형태는 투명 기판을 제공하는 단계; 및 상기 투명 기판상에 간섭계 조절기의 어레이를 형성하는 단계를 포함하되, 상기 간섭계 조절기는 해당 간섭계 조절기의 작동 광학 범위(operative optical range) 내의 광의 파장에 대해서 역치(threshold value) 이하의 소광 계수(k)를 지니는 재료를 포함하는 것인 MEMS 표시장치의 제조방법을 제공한다.

다른 실시형태는 투명 기판상에 광학 적층부를 형성하는 단계; 상기 광학 적층부 위에 희생층을 증착시키는 단계; 상기 희생층 위에 전기 전도층을 형성하는 단계; 및 상기 희생층의 적어도 일부를 제거해서 상기 기판과 전기 전도층 사이에 공동부(cavity)를 형성하는 단계를 포함하는, 간섭계 조절기의 어레이를 형성하는 방법을 제공한다.

또 다른 실시형태는 투명 기판을 제공하는 단계; 및 상기 투명 기판상에 간섭계 조절기의 어레이를 형성하는 단계를 포함하되, 상기 간섭계 조절기가 파장이 증가함에 따라 증가하는 굴절률을 지닌 재료를 포함하는 것인 방법에 의해 제조된 MEMS 표시장치를 제공한다.

다른 실시형태는 광을 투과시키는 투과 수단; 및 상기 투과 수단을 통해 광을 간섭적으로 반사하는 반사 수단을 포함하되, 상기 반사 수단이 간섭계 조절기의 상기 작동 광학 범위 내의 광의 파장에 대해서 역치 이하의 소광 계수(k)를 지니는 재료를 포함하는 것인 간섭계 표시장치(interferometric display device)를 제공한다.

또 다른 실시형태는 기판; 및 상기 기판 위에 증착된 간섭계 조절기의 어레이를 포함하되, 상기 어레이가 간섭계 조절기의 작동 광학 범위 내의 광의 파장에 대해서 역치 이하의 소광 계수(k)를 지닌 재료를 포함하는 것인 MEMS 표시장치를 제공한다. 본 실시형태의 표시장치는 상기 어레이와 전기 통신되고 이미지 데이터를 처리하는 프로세서; 및 상기 프로세서와 전기 통신되는 메모리 장치를 추가로 포함한다.

도 1은 제1간섭계 조절기의 이동가능한(movable) 반사층이 이완 위치에 있고, 제2간섭계 조절기의 이동가능한 반사층이 작동 위치에 있는 간섭계 조절기 표시장치의 일 실시형태의 일부를 나타낸 등각 투상도;

도 2는 3×3 간섭계 조절기 표시장치를 내장한 전자 장치의 일 실시형태를 예시한 시스템 블록도;

도 3은 도 1의 간섭계 조절기의 예시적인 일 실시형태에 대해 이동가능한 미러(movable mirror)의 위치 대 인가된 전압을 나타낸 선도;

도 4는 간섭계 조절기 표시장치를 구동하는 데 사용될 수 있는 1세트의 행방향(row) 전압 및 열방향(column) 전압을 나타낸 도면;

도 5a는 도 2의 3×3 간섭계 조절기 표시장치에 있어서의 표시 데이터의 하나의 예시적인 프레임(frame)을 예시한 도면;

도 5b는 도 5a의 프레임을 기록하는(write) 데 이용될 수 있는 행방향 신호 및 열방향 신호의 하나의 예시적인 타이밍 선도를 나타낸 도면;

도 6a 및 도 6b는 복수개의 간섭계 조절기를 포함하는 비쥬얼 표시 장치(visual display device)의 일 실시형태를 나타낸 시스템 블록도;

도 7a는 도 1의 장치의 단면도;

도 7b는 간섭계 조절기의 대안적인 실시형태의 단면도;

도 7c는 간섭계 조절기의 다른 대안적인 실시형태의 단면도;

도 7d는 간섭계 조절기의 또 다른 대안적인 실시형태의 단면도;

도 7e는 간섭계 조절기의 추가의 대안적인 실시형태의 단면도;

도 8은 간섭계 조절기의 제조방법의 일 실시형태에 있어서의 소정의 단계들을 예시한 순서도;

도 9a는 간섭계 조절기의 일 실시형태의 단면도;

도 9b는 간섭계 조절기의 다른 실시형태의 단면도;

도 9c는 간섭계 조절기의 다른 대안적인 실시형태의 단면도;

도 9d는 간섭계 조절기의 또 다른 대안적인 실시형태의 단면도;

도 9e는 간섭계 조절기의 추가의 실시형태의 단면도;

도 10은 간섭계 조절기의 작동 광학 범위 내에서 파장이 증가함에 따라 굴절률이 증가하고 소광 계수(k)가 감소하는 재료(예를 들어, Ge)를 포함하는 분산 곡선;

도 11a는 밝은 상태에서의 스펙트럼 응답 시뮬레이션에 사용되는 간섭계 조절기의 일 실시형태의 단면도;

도 11b는 어두운 상태에서의 스펙트럼 응답 시뮬레이션에 사용되는 간섭계 조절기의 일 실시형태의 단면도;

도 12는 광대역 백색 특성을 나타내는 흡수재로서 Ge를 지닌 도 11의 모형화된 간섭계 조절기의 시뮬레이션된 스펙트럼 응답을 나타낸 도면;

도 13a는 밝은 상태에서의 공개된(released) 간섭계 조절기에 대응하는 미공 개된(unreleased) 간섭계 조절기의 일 실시형태의 단면도;

도 13b는 어두운 상태에서의 공개된 간섭계 조절기에 대응하는 미공개된 간섭계 조절기의 일 실시형태의 단면도;

도 14는 기판상에 증착된 90Å Ge 층의 실험 분산 곡선을 나타낸 도면;

도 15는 도 13의 미공개된 간섭계 조절기의 실험 및 스펙트럼 응답의 비교를 나타낸 도면;

도 16은 도 13의 실험 및 스펙트럼 응답의 다른 비교를 나타낸 도면;

도 17은 2개의 간섭계 조절기의 스펙트럼 응답을 나타낸 도면으로, (A)는 Ge를 포함하는 간섭계 조절기에 대한 것이고, (B)는 분산 없이 Ge의 평균 n 및 k의 값인 n:k 비가 4:1.6인 흡수재를 포함하는 간섭계 조절기에 대한 것임;

도 18은 2개의 간섭계 조절기의 스펙트럼 응답을 나타낸 도면으로, (A)는 CuO를 포함하는 간섭계 조절기에 대한 것이고, (B)는 분산 없이 CuO의 평균 n 및 k의 값인 n:k 비가 2.5:0.8인 흡수재를 포함하는 간섭계 조절기에 대한 것임;

도 19는 n:k 비가 7:2.4인 부분 반사 재료를 포함하는 간섭계 조절기의 시뮬레이션된 스펙트럼 응답을 나타낸 도면;

도 20은 n:k 비가 4:1인 부분 반사 재료를 포함하는 간섭계 조절기의 시뮬레이션된 스펙트럼 응답을 나타낸 도면.

이하의 상세한 설명은 본 발명의 어떤 특정 실시형태들에 관한 것이지만, 본 발명은 다양한 방법들로 구현될 수 있다. 본 설명에 있어서, 전체적으로 동일한 구성 요소들은 동일한 참조 번호들로 표기된 도면을 참조한다. 이하의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 실시형태들은 동영상(예를 들어, 비디오)인지 또는 정지 영상(예를 들어, 스틸 이미지(still image))인지, 그리고 문자인지 그림인지의 여부에 따라 영상을 표시하도록 구성되는 장치이면 어떠한 장치에서도 구현될 수도 있다. 더욱 상세하게는, 실시형태들은 휴대폰, 무선 장치, PDA(personal data assistant), 초소형 또는 휴대용 컴퓨터, GPS 수신기/네비게이션, 카메라, MP3 플레이어, 캠코더, 게임 콘솔(game console), 손목 시계, 시계, 계산기, 텔레비젼 모니터, 평판형 표시 장치, 컴퓨터 모니터, 자동차 표시 장치(예를 들어, 주행 기록계 디스플레이 등), 콕핏 제어기(cockpit control) 및/또는 디스플레이, 카메라 뷰 디스플레이(예를 들어, 차량의 리어 뷰(rear view) 카메라의 디스플레이), 전자 사진, 전자 광고판 또는 간판, 프로젝터, 건축 구조물, 포장물 및 미술 구조물(예를 들어 보석류에 대한 이미지의 디스플레이)을 포함하지만 이들로 한정되지는 않는 다양한 전자 장치들로 구현될 수 있거나 또는 그 다양한 전자 장치들과 관련될 수 있는 것을 고려할 수 있다. 본 명세서에서 설명하는 것들과 유사한 구조체의 MEMS 장치는 또한 전자 스위치 장치에서와 같이 표시 장치가 아닌 응용품에 사용될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태는 간섭계 조절기의 작동 광학 범위 내의 광의 파장에 대해서 역치 이하의 소광 계수(k)를 지니는 재료를 이용하는 표시장치이다. 다른 실시형태는 작동 광학 범위 내에서 파장이 증가함에 따라 증가하는 굴절률(n) 및/또는 감소하는 소광 계수(k)를 지니는 재료를 사용할 수 있다. 일례로서, 상기 재 료는 게르마늄 또는 게르마늄계 합금(예컨대, Si_xGe_1-x 등)일 수 있다. 이 재료를 포함하는 표시장치는, "어두운" 상태에 있을 경우 장치의 흑화도(darkness) 레벨에 영향을 미치는 일없이 "밝은" 상태인 경우 광대역 백색을 반사할 수 있는 능력을 가진다. 일 실시형태에 있어서, 게르마늄 층은 뷰어(viewer)에 대해서 광대역 백색광을 반사하는 장치를 제공하도록 간섭계 장치의 흡수재 층 내에 사용된다. 다른 실시형태에 있어서, 상기 재료는 적층된 층형상 구조체에 있어서 금속과 조합된다. 해당 금속은 표시장치의 광학 성능의 추가적인 미세 튜닝(fine-tuning)을 허용한다. 특히, 상기 재료에 인접한 금속층의 추가는 어두운 상태에서 감소된 반사율(흑화도)을 허용하므로, 표시장치의 콘트라스트비를 향상시킨다. 물론, 본 발명의 실시형태는 이들, 혹은 임의의 특정 두께의 층으로 제한되는 것이 아님을 알 수 있을 것이다.

간섭계 MEMS 표시 소자를 포함하는 간섭계 조절기 표시장치의 일 실시형태가 도 1에 예시되어 있다. 이들 장치에 있어서, 화소들은 밝은 상태 또는 어두운 상태이다. 밝은("온(on) 또는 "열린") 상태에서, 표시 소자는 입사되는 가시 광선의 많은 부분을 사용자에게 반사시킨다. 어두운("오프(off)" 또는 "닫힌") 상태에서, 표시 소자는 입사되는 가시 광선을 사용자에게 거의 반사하지 않는다. 본 실시형태에 따르면, "온" 및 "오프" 상태의 광 반사 특성은 역전될 수도 있다. MEMS 화소들은 선택된 색깔에서 우선적으로 반사하도록 구성되어 흑백 표시 외에도 컬러 표시를 가능하게 한다.

도 1은 비쥬얼 표시장치의 일련의 화소에 있어서 두 개의 인접한 화소들을 나타낸 등각 투상도인 데, 여기서 각 화소는 MEMS 간섭계 조절기를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 간섭계 조절기 표시장치는 이들 간섭계 조절기의 행/열 어레이를 포함한다. 각각의 간섭계 조절기는 서로 간에 가변적이고 제어 가능한 거리에 위치된 1쌍의 반사층을 포함하여 적어도 하나의 가변 치수를 가진 공진 광학 공동부(resonant optical cavity)를 형성한다. 일 실시형태에 있어서, 반사층들 중 하나는 두 위치 사이에서 움직일 수도 있다. 여기서 이완 위치라고도 칭해지는 제1위치에서, 이동가능한 반사층은 고정된 부분 반사층으로부터 상대적으로 먼 거리에 위치한다. 여기서 작동 위치라고도 칭해지는 제2위치에서, 이동가능한 반사층은 상기 부분 반사층에 더 가까이 인접하여 위치한다. 두 반사층에서 반사된 입사광은 이동가능한 반사층의 위치에 따라서 보강 간섭 또는 소멸 간섭하여 각 화소에 대해 전체 반사 상태 또는 비반사 상태를 생성한다.

도 1에 있어서 화소 어레이의 도시된 부분은 2개의 인접한 간섭계 조절기(12a), (12b)를 포함한다. 왼쪽에 위치한 간섭계 조절기(12a)에는 부분 반사층을 포함하는 광학 적층부(optical stack)(16a)로부터 소정 거리 떨어진 이완 위치에 이동가능한 반사층(14a)이 예시되어 있다. 오른쪽에 위치한 간섭계 조절기(12b)에는 광학 적층부(16b)에 인접한 작동 위치에 이동가능한 반사층(14b)이 예시되어 있다.

여기서 참조기호로 표시된 광학 적층부(16a), (16b)(일괄해서 광학 적층부(16)라 표기함)는 전형적으로 수 개의 융합층(fused layer)을 포함하는 데, 이들 융합층은 인듐 주석 산화물(indium tin oxide: ITO)과 같은 전극층, 크롬과 같은 부분 반사층 및 투명 유전체를 포함할 수 있다. 따라서, 광학 적층부(16)는 전기 전도성이고, 부분적으로 투명하며, 부분적으로 반사성이고, 예를 들어 하나 이상의 상기 층들을 투명 기판(20) 위에 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 층들은 평행한 스트립(strip)으로 패턴화되고, 이하에 더욱 설명하는 바와 같이 표시장치 내에 행방향 전극을 형성할 수 있다. 이동가능한 반사층(14a), (14b)은 기둥(18) 사이에 증착된 중재 희생 재료 및 기둥(18)의 상부에 증착되어 있는 증착된 금속층 혹은 층들((16a), (16b)의 행방향 전극에 직교함)의 일련의 평행한 스트립으로서 형성될 수 있다. 상기 희생 재료를 에칭하여 제거한 경우, 이동가능한 반사층(14a), (14b)은 광학 적층부(16a), (16b)로부터 규정된 간극(19)만큼 분리된다. 알루미늄과 같은 고도의 전도성·반사성 재료는 반사층(14)에 사용될 수 있고, 이들 스트립들은 표시장치 내에서 열방향 전극을 형성할 수도 있다.

도 1에 있어서 화소(12a)로 표시된 바와 같이, 전압이 인가되지 않을 경우, 이동가능한 반사층(14a)은 기계적으로 이완 상태인 채로, 간극, 즉 공동부(19)가 이동가능한 반사층(14a)과 광학 적층부(16a) 사이에서 유지된다. 그러나, 선택된 행 및 열에 전위차가 인가될 경우, 대응하는 화소의 행방향 전극과 열방향 전극의 교차점에 형성된 커패시터는 충전되고, 정전기력은 전극들을 함께 당긴다. 전압이 충분히 높다면, 이동가능한 반사층(14)은 변형이 일어나 광학 적층부(16)에 대해서 힘을 가한다. 도 1의 오른쪽에 위치한 화소(12b)로 표시된 바와 같이, 광학 적층 부(16) 내의 유전체 층(이 도면에서는 도시 생략)은 단락이 방지되어 층(14)과 층(16) 간의 이격 거리를 조절한다. 이러한 거동은 인가된 전위차의 극성에 상관없이 동일하다. 이와 같이 해서, 반사 화소 상태 대 비 반사 화소 상태를 조절할 수 있는 행/열방향 작동은 종래의 LCD 및 다른 표시장치 기술에서 사용되는 것과 여러 면에서 유사하다.

도 2 내지 도 5b는 표시장치 적용에 있어서 간섭계 조절기들의 어레이를 사용하기 위한 하나의 예시적 과정 및 시스템을 예시한다.

도 2는 본 발명의 측면들을 포함할 수도 있는 전자 장치의 일 실시형태를 예시한 시스템 블록도이다. 예시적 실시형태에 있어서, 전자 장치는 프로세서(21)를 포함하는 데, 이 프로세서는 ARM, 펜티엄(Pentium)(등록상표), 펜티엄 II(등록상표), 펜티엄 III(등록상표), 펜티엄 IV(등록상표), 펜티엄(등록상표) Pro, 8051, MIPS(등록상표), Power PC(등록상표), ALPHA(등록상표)와 같은 범용 단일 칩 프로세서 또는 멀티 칩 마이크로 프로세서, 또는 디지털 신호 프로세서, 마이크로제어기와 같은 특수 목적의 마이크로 프로세서, 또는 프로그래밍 가능한 게이트 어레이일 수도 있다. 종래 기술에서와 같이, 상기 프로세서(21)는 하나 이상의 소프트웨어 모듈을 실행하도록 구성될 수도 있다. 오퍼레이팅 시스템(operating system)의 실행과 더불어, 상기 프로세서는 웹 브라우저(web browser), 전화 애플리케이션(application), 이메일 프로그램 또는 기타 임의의 소프트웨어 애플리케이션을 비롯한 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 실행하도록 구성될 수도 있다.

일 실시형태에 있어서, 프로세서(21)는 또한 어레이 드라이버(22)와 통신 (즉, 연결)하도록 구성된다. 일 실시형태에 있어서, 어레이 드라이버(22)는 디스플레이 어레이 또는 패널(30)에 신호들을 제공하는 행방향 드라이버 회로(24) 및 열방향 드라이버 회로(26)를 포함한다. 도 1에 예시된 어레이의 단면은 도 2의 선 1-1로 도시된다. MEMS 간섭계 조절기에 대해서, 행/열방향 작동 프로토콜은 도 3에 도시된 이들 장치의 히스테리시스(hysteresis) 특성을 이용할 수도 있다. 예를 들어, 이완 상태에서부터 작동 상태로 이동가능한 층을 변형시키기 위해 10 볼트 전위차가 필요할 수도 있다. 그러나, 이러한 값으로부터 전압이 감소될 경우, 전압이 10 볼트 미만으로 다시 떨어질 때에 이동가능한 층은 그 상태를 유지한다. 도 3의 예시적 실시형태에 있어서, 전압이 2 볼트 미만으로 떨어질 때까지 이동가능한 층은 완전히 이완되지 않는다. 이와 같이 해서, 도 3에 예시된 예에서 약 3 볼트 내지 7 볼트의 전압 범위가 있고, 여기서는, 장치가 이완 또는 작동 상태에서 안정적인 인가 전압 창이 존재한다. 이것을 여기서는 "히스테리시스 창" 또는 "안정성 창"이라고 칭한다. 도 3의 히스테리시스 특성을 가지는 디스플레이 어레이에 대해서, 행방향 스트로빙(strobing) 동안 스트로빙된 행에 있는 작동될 화소들이 약 10 볼트의 전압차에 노출되고, 이완될 화소들이 0 볼트에 근접한 전압차에 노출되도록 행/열방향 작동 프로토콜을 설계할 수 있다. 스트로빙 후에, 화소들은 약 5 볼트의 정상 상태 전압차에 노출되므로, 이들은 행방향 스트로빙이 화소들을 어떤 상태에 두었던지 그 상태를 유지하게 된다. 이러한 예에서, 각 화소는, 기록된 후에, 3 볼트 내지 7 볼트의 "안정성 창" 내에서 전위차를 보인다. 이러한 특성으로 작동 또는 이완의 기존 상태에서 동일한 인가 전압 조건하에서 도 1에 예시된 화소 설계는 안정화된다. 간섭계 조절기의 각 화소는 작동 상태인지 혹은 이완 상태인지에 따라 본질적으로 고정 반사층 및 이동가능한 반사층에 의해 형성된 커패시터이기 때문에, 이러한 안정한 상태는 전력 손실이 거의 없이 히스테리시스 창 내의 전압에서 유지될 수 있다. 인가된 전위가 고정되어 있다면 화소로 들어가는 전류 흐름은 실질적으로 없다.

전형적인 응용에 있어서, 제1행에 있는 원하는 세트의 작동 화소에 따라 열방향 전극 세트를 어서트(assert)함으로써 표시 프레임을 생성할 수도 있다. 다음에, 행방향 펄스가 제1행의 전극에 인가되어 어서트된 열방향 라인에 대응하는 화소를 작동시킨다. 그 후, 어서트된 세트의 열방향 전극은 제2행에 있는 원하는 세트의 작동 화소에 대응하도록 변경된다. 이어서, 펄스가 제2행의 전극에 인가되어, 어서트된 열방향 전극들에 따라서 제2행에 있는 적절한 화소들을 작동시킨다. 제1행의 화소들은 제2행의 펄스의 영향을 받지 않고 제1행의 펄스 동안 그들이 설정되었던 상태로 유지된다. 이것은 프레임을 작성하기 위하여 일련의 전체 행들에 대해서 순차적으로 반복될 수도 있다. 일반적으로, 이러한 과정을 초당 원하는 프레임 수만큼 계속적으로 반복함으로써 프레임들은 새로운 표시 데이터로 리프레시(refresh) 및/또는 갱신된다. 더불어, 표시 프레임을 작성하는 화소 어레이의 행방향 전극 및 열방향 전극을 구동하기 위한 매우 다양한 프로토콜은 잘 알려져 있고 본 발명과 관련하여 사용될 수도 있다.

도 4, 도 5a 및 도 5b는 도 2의 3×3 어레이 위에 표시 프레임을 생성하기 위한 하나의 가능한 작동 프로토콜을 예시한다. 도 4는 도 3의 히스테리시스 곡선 을 나타내는 화소를 위해 사용될 수도 있는 가능한 세트의 행방향 전압 레벨들 및 열방향 전압 레벨들을 예시한다. 도 4의 실시형태에서, 화소를 작동시키기 위해서는 적절한 열을 -V_bias로 설정하고 적절한 행을 +ΔV로 설정하는 것이 필요한데, -V_bias및 +ΔV는 각각 -5 볼트 및 +5 볼트에 대응한다. 화소에 대한 볼트 전위차가 0이 되는 동일한 +ΔV로 적절한 행을 설정하고 +V_bias로 적절한 열을 설정함으로써 화소의 이완을 수행한다. 행방향 전압이 0볼트로 유지되는 이들 행에서, 열이 -V_bias이거나 +V_bias인 것에 상관없이, 화소들은 그들의 원래 상태가 어떠하든 안정하다. 도 4에 또한 예시된 바와 같이, 앞서 설명한 것과 반대 극성의 전압이 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것고, 예를 들어, 화소를 작동시키는 것은 적절한 열을 +V_bias로 설정하고적절한 행을 -ΔV로 설정하는 것을 수반할 수 있다. 본 실시형태에 있어서, 화소에 대한 0 볼트 전위차를 생성하는 동일한 -ΔV로 적절한 행을 설정하고 -V_bias로 적절한 열을 설정함으로써 화소의 해제를 수행한다.

도 5b는 도 5a에 예시된 표시장치 구성으로 되는 도 2의 3×3 어레이에 인가되는 일련의 행방향 신호들 및 열방향 신호들을 나타낸 타이밍도로서, 여기서 작동 화소들은 비반사적이다. 도 5a에 예시된 프레임을 기록하기에 앞서, 화소들은 임의의 상태에 있을 수 있고, 이 예에서, 모든 행들은 0볼트이고 모든 열들은 +5 볼트이다. 이들 인가 전압에 의하면, 화소는 모두 그들의 기존의 작동 또는 이완 상태에서 안정하다.

도 5a의 프레임에서, (1,1), (1,2), (2,2), (3,2) 및 (3,3) 화소들이 작동된다. 이것을 달성하기 위해서, 제1행에 대한 "라인 시간"(line time) 동안 제1열과 제2열은 -5볼트로 설정되고, 제3열은 +5볼트로 설정된다. 이것은 임의의 화소들의 상태를 변화시키지 않는 데, 그 이유는 모든 화소들이 3볼트 내지 7볼트 안정성 창에 유지되기 때문이다. 다음에, 제1행은 0볼트에서 5볼트까지 가고 다시 0볼트로 가는 펄스로 스트로빙된다. 이것은 (1,1) 화소 및 (1,2) 화소를 작동시키고 (1,3) 화소를 이완시킨다. 어레이의 다른 화소들은 영향을 받지 않는다. 원하는 제2행을 설정하기 위하여, 제2열을 -5볼트로 설정하고 제1열 및 제3열을 +5볼트로 설정한다. 다음에, 제2행에 인가된 동일한 스트로브(strobe)는 (2,2) 화소를 작동시키고 (2,1) 및 (2,3) 화소를 이완시킬 것이다. 재차, 어레이의 다른 화소들은 영향받지 않는다. 제3행은 제2열 및 제3열을 -5볼트로 설정하고 제1열을 +5볼트로 설정함으로써 마찬가지로 설정된다. 제3행의 스트로브는 도 5a에 도시된 바와 같이 제3행의 화소들을 설정한다. 프레임을 기록한 후에, 행방향 전위들은 0이고 열방향 전위들은 +5볼트 또는 -5볼트로 유지될 수 있게 되어 표시장치는 도 5a의 구성에서 안정하다. 수십 또는 수백 개의 행과 열들을 가진 어레이들에 대해서 동일한 과정을 이용할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 행 및 열을 작동시키는 데 사용되는 타이밍, 수순 및 전압 레벨들은 상기의 일반적인 원리 범위 안에서 매우 다양할 수 있고, 상기 예는 다만 예시적인 것에 불과하며, 다른 작동 전압 방법이 여기에서 설명되는 시스템 및 방법과 함께 사용될 수 있다는 것을 또한 이해할 수 있을 것이다.

도 6a 및 도 6b는 표시 장치(40)의 일 실시형태를 예시한 시스템 블록도이다. 예를 들어, 표시 장치(40)는 이동 전화기 또는 휴대 전화기일 수 있다. 그러나, 표시 장치(40)의 동일한 구성 요소들 또는 그것의 약간의 변형으로는 또한 텔레비전 및 휴대용 미디어 플레이어와 같은 다양한 유형의 표시장치를 들 수 있다.

표시장치(40)는 하우징(housing)(41), 디스플레이(30), 안테나(43), 스피커(45), 입력 장치(48) 및 마이크(46)를 포함한다. 일반적으로 하우징(41)은 사출 성형 및 진공 성형을 비롯한 당업자들에게 잘 알려진 다양한 제조 과정들 중의 어떤 것으로 형성된다. 또한, 하우징(41)은 플라스틱, 금속, 유리, 고무 및 세라믹, 또는 이들의 조합을 포함하지만, 이들로 한정되지 않는 다양한 재료 중의 어떤 것으로 만들어질 수도 있다. 일 실시형태에 있어서, 하우징(41)은 다른 색깔을 가지거나 다른 로고, 그림 또는 기호를 포함하는 분리 가능한 부분들과 호환될 수도 있는 분리 가능한 부분(도시 생략)을 포함한다.

예시적인 표시장치(40)의 디스플레이(30)는, 여기에서 설명되는 바와 같이, 쌍안정(bi-stable) 디스플레이를 비롯한 다양한 디스플레이들 중의 어떤 것일 수도 있다. 다른 실시형태에 있어서, 당업자들에게 잘 알려진 바와 같이, 디스플레이(30)는 앞서 설명한 바와 같은 TFT LCD, 플라즈마, EL, OLED, 또는 STN LCD와 같은 평면 패널 디스플레이, 또는 CRT나 다른 종류의 관(tube) 장치와 같은 비평면 패널 디스플레이를 포함한다. 그러나, 본 실시형태를 설명할 목적으로, 상기 디스플레이(30)는 여기에서 설명하는 바와 같이 간섭계 조절기를 포함한다.

예시적 표시장치(40)의 일 실시형태의 구성 요소들은 도 6b에 개략적으로 도 시되어 있다. 도시된 예시적 표시장치(40)는 하우징(41)을 포함하고 적어도 그 속에 부분적으로 수용된 추가적인 구성 요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에 있어서, 예시적 표시장치(40)는 트랜스시버(transceiver)(47)에 결합된 안테나(43)를 포함하는 네트워크 인터페이스(27)를 포함한다. 트랜스시버(47)는 컨디셔닝 하드웨어(conditioning hardware)(52)에 연결된 프로세서(21)에 접속된다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 신호를 조절(예를 들어, 신호를 필터링)하도록 구성될 수도 있다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 스피커(45) 및 마이크(46)에 연결된다. 프로세서(21)는 입력 장치(48) 및 드라이버 제어기(29)에도 연결된다. 드라이버 제어기(29)는 프레임 버퍼(frame buffer)(28)에 그리고 어레이 드라이버(22)에 결합되고, 어레이 드라이버(22)는 이어서 디스플레이 어레이(30)에 결합된다. 전력 공급 장치(50)는 특정한 예시적 표시장치(40) 설계에 요구되는 바와 같이 모든 구성 요소들에 전력을 제공한다.

네트워크 인터페이스(27)는 예시적 표시장치(40)가 네트워크를 통해 하나 이상의 장치와 통신할 수 있도록 안테나(43) 및 트랜스시버(47)를 포함한다. 일 실시형태에 있어서, 네트워크 인터페이스(27)는 프로세서(21)의 요건을 경감할 수 있는 몇몇 처리 능력도 가질 수 있다. 안테나(43)는 신호들을 송수신하기 위해, 당업자들에게 알려진 소정의 안테나이다. 일 실시형태에 있어서, 안테나는 IEEE 802.11(a), (b) 또는 (g)를 비롯한 IEEE 802.11 표준에 따라서 RF 신호들을 송수신한다. 다른 실시형태에 있어서, 안테나는 블루투스(BLUETOOTH) 표준에 따라서 RF 신호들을 송수신한다. 이동 전화기의 경우, 안테나는 CDMA, GSM, AMPS 또는 무선 이동 전화 네트워크 내에서 통신하기 위해 사용되는 기타 공지된 신호들을 수신하도록 설계되어 있다. 트랜스시버(47)는 안테나(43)로부터 수신된 신호들을 미리 처리하여 이들 신호가 프로세서(21)에 의해 수신되고 더욱 조작될 수도 있다. 트랜스시버(47)는 프로세서(21)로부터 수신된 신호들도 처리하여 이들 신호가 안테나(43)를 경유하여 예시적 표시장치(40)로부터 전송될 수 있게 한다.

대안적인 실시형태에 있어서, 트랜스시버(47)는 수신기로 대체될 수 있다. 또 다른 대안적인 실시형태에 있어서, 네트워크 인터페이스(27)는 프로세서(21)에 보내질 이미지 데이터를 저장하고 생성할 수 있는 이미지 소스(image source)로 대체될 수 있다. 예를 들어, 이미지 소스는 이미지 데이터를 포함하는 디지털 비디오 디스크(DVD: digital video disc)나 하드 디스크 드라이브, 또는 이미지 데이터를 생성하는 소프트웨어 모듈일 수 있다.

프로세서(21)는 일반적으로 예시적 표시장치(40)의 전체적인 동작을 제어한다. 프로세서(21)는 네트워크 인터페이스(27) 또는 이미지 소스로부터의 압축된 이미지 데이터와 같은 데이터를 수신하고, 해당 데이터를 원천 이미지 데이터(raw image data)로 또는 원천 이미지 데이터로 즉시 처리할 수 있는 포맷으로 처리한다. 그 후, 프로세서(21)는 처리된 데이터를 드라이버 제어기(29)로 또는 저장을 위해 프레임 버퍼(28)로 보낸다. 원천 데이터는 전형적으로 이미지 내의 각각의 위치에서 이미지 특성들을 식별하는 정보를 의미한다. 예를 들어, 이러한 이미지 특성들은 색깔, 색의 순도(saturation), 계조 레벨(gray scale level)을 포함할 수 있다.

일 실시형태에서, 프로세서(21)는 마이크로 제어기, CPU, 또는 예시적 표시장치(40)의 동작을 제어하는 논리 유닛을 포함한다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 일반적으로 신호들을 스피커(45)에 전송하기 위해, 그리고 마이크(46)로부터 신호들을 수신하기 위해 증폭기들 및 필터들을 포함한다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 예시적 표시장치(40) 내에 있는 별도의 구성 요소일 수도 있거나 프로세서(21) 혹은 기타 구성 요소들 내에 내장되어 있을 수도 있다.

드라이버 제어기(29)는 프로세서(21)에서 생성된 원천 이미지 데이터를 프로세서(21)로부터 혹은 프레임 버퍼(28)로부터 직접 취하여 어레이 드라이버(22)로 고속 전송하기 위해 원천 이미지 데이터를 적절하게 재포맷한다. 특히, 드라이버 제어기(29)는 원천 이미지 데이터를 래스터 유사 포맷(raster like format)을 가진 데이터 흐름으로 재포맷하여 디스플레이 어레이(30)에 걸쳐 스캐닝하기에 적합한 시간 순서를 가진다. 다음에, 드라이버 제어기(29)는 포맷된 정보를 어레이 드라이버(22)에 보낸다. 비록 LCD 제어기와 같은 드라이버 제어기(29)가 독립형 집적 회로(stand-alone Integrated Circuit(IC))로서 시스템 프로세서(21)와 종종 관련되지만, 이러한 제어기들은 다양한 방법들로 구현될 수도 있다. 이들은 프로세서(21) 내에 하드웨어로서 삽입될 수 있거나, 소프트웨어로서 프로세서(21) 내에 삽입될 수도 있거나, 또는 어레이 드라이버(22)와 함께 하드웨어에 완전히 일체화될 수도 있다.

전형적으로, 어레이 드라이버(22)는 포맷된 정보를 드라이버 제어기(29)로부터 입수하고 디스플레이의 x-y 매트릭스 화소들로부터 나온 수백, 때로는 수천개의 인출선에 초당 여러번 인가되는 병렬 세트의 파형들로 비디오 데이터를 재포맷한다.

일 실시형태에 있어서, 드라이버 제어기(29), 어레이 드라이버(22) 및 디스플레이 어레이(30)는 여기서 설명하는 디스플레이들의 유형 중 어느 것에나 적합하다. 예를 들어, 일 실시형태에 있어서, 드라이버 제어기(29)는 종래의 디스플레이 제어기 또는 쌍안정 디스플레이 제어기(예를 들어, 간섭계 조절기 제어기)이다. 다른 실시형태에 있어서, 어레이 드라이버(22)는 종래의 드라이버 또는 쌍안정 디스플레이 드라이버(예를 들어, 간섭계 조절기 드라이버)이다. 일 실시형태에 있어서, 드라이버 제어기(29)는 어레이 드라이버(22)와 일체형이다. 이러한 일 실시형태는 이동 전화기, 시계 및 기타 소형 디스플레이와 같은 고집적 시스템에 있어서 일반적이다. 또 다른 실시형태에 있어서, 디스플레이 어레이(30)는 전형적인 디스플레이 어레이 또는 쌍안정 디스플레이 어레이(예를 들어, 간섭계 조절기들의 어레이를 포함하는 디스플레이)이다.

입력 장치(48)는 사용자로 하여금 예시적 표시장치(40)의 동작을 제어가능하게 한다. 일 실시형태에 있어서, 입력 장치(48)는 QWERTY 키보드 또는 전화기 키패드와 같은 키패드, 버튼, 스위치, 터치 센스 스크린, 또는 감압 또는 감열 막을 포함한다. 일 실시형태에 있어서, 마이크(46)는 예시적 표시장치(40)에 대한 입력 장치이다. 이 장치에 데이터를 입력하기 위해 마이크(46)가 사용되는 경우, 음성 명령들이 사용자들에 의해 제공되어 예시적 표시장치(40)의 동작들을 제어할 수도 있다.

전력 공급 장치(50)는 당업계에 잘 알려져 있는 다양한 에너지 저장 장치들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에 있어서, 전력 공급 장치(50)는 니켈-카드뮴 배터리 또는 리듐 이온 배터리와 같은 충전용 배터리이다. 다른 실시형태에 있어서, 전력 공급 장치(50)는 재생 가능 에너지 원, 커패시터, 또는 플라스틱 태양 전지, 태양 전지 페인트를 비롯한 태양 전지이다. 다른 실시형태에 있어서, 전력 공급 장치(50)는 벽에 붙은 콘센트에서 전력을 받도록 구성된다.

몇몇 실시형태에 있어서, 제어 프로그램은 앞서 설명한 바와 같이 전자 표시 시스템 안의 몇몇 장소에 위치될 수 있는 드라이버 제어기 내에 존재한다. 몇몇 경우에 있어서, 제어 프로그램은 어레이 드라이버(22) 내에 존재한다. 당업자들은 앞서 설명한 최적화가 다수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 구성 요소들 및 다양한 형태로 구현될 수도 있음을 인식할 것이다.

앞서 설명한 원리들에 따라서 작동되는 간섭계 조절기의 상세한 구조는 매우 다양할 수 있다. 예를 들어, 도 7a 내지 도 7e는 이동가능한 반사층(14) 및 그의 지지 구조체들의 다섯 개의 서로 다른 실시형태를 나타낸다. 도 7a는 도 1의 실시형태의 단면도인데, 여기서 금속 재료(14)의 스트립은 직교 방향으로 연장된 지지 구조체(18)("기둥" 혹은 "지지 기둥"이라고도 칭함) 상에 증착된다. 도 7b에 있어서, 이동가능한 반사층(14)은 줄(tether)(32) 상에 단지 가장자리에서 지지부에 부착된다. 도 7c에 있어서, 이동가능한 반사층(14)은 가요성 금속을 포함할 수도 있는 변형가능한 층(34)으로부터 매달려 있다. 변형가능한 층(34)은 해당 변형가능한 층(34) 주변의 기판(20)에 직접적으로 혹은 간접적으로 연결된다. 여기서, 이 들 연결부를 지지 기둥이라 칭할 경우도 있다. 도 7d에 나타낸 실시형태는 변형가능한 층(34)이 안착되는 지지 기둥 플러그(42)를 포함하는 지지 구조체(18)를 가진다. 이동가능한 반사층(14)은 도 7a 내지 도 7c에 있어서와 마찬가지로 공동부 위에 매달린 채 유지되지만, 변형가능한 층(34)은 해당 변형가능한 층(34)과 광학 적층부(16) 사이의 구멍들을 채움으로써 지지 기둥(18)을 형성하지 않는다. 오히려, 지지 기둥(18)은 평탄화 재료로 형성되고, 이것은 지지 기둥 플러그(42)를 형성하는 데 이용된다. 도 7e에 나타낸 실시형태는 도 7d에 나타낸 실시형태에 의거한 것이지만, 도 7a 내지 도 7c에 나타낸 실시형태뿐만 아니라 도시하지 않은 추가적인 실시형태의 어느 것과 함께 작용하도록 적합화될 수도 있다. 도 7e에 나타낸 실시형태에 있어서, 금속 또는 기타 전도성 재료의 필요 이상의 층은 버스 구조체(44)를 형성하는 데 이용되어왔다. 이것에 의해 신호가 간섭계 조절기의 이면을 따라 송신될 수 있고, 그렇지 않으면 기판(20) 상에 형성될 수도 있는 다수의 전극을 제거할 수 있다.

도 7a 내지 도 7e에 나타낸 것과 같은 실시형태에 있어서, 간섭계 조절기는 직시형(direct-view) 장치로서 기능하는 데, 여기서 이미지들은 투명 기판(20)의 앞면 쪽으로부터 보이고 그 반대편에는 조절기들이 배열되어 있다. 이들 실시형태에 있어서, 반사층(14)은 변형가능한 층(34) 및 버스 구조체(44)(도 7e)를 비롯한, 기판(20)의 반대편의 반사층 쪽에 있는 간섭계 조절기의 일부를 광학적으로 차단한다. 이것에 의해 차단된 영역은 화질에 나쁜 영향을 미치는 일없이 구성되고 작동될 수 있게 된다. 이 분리 가능한 조절기 구조체로 인해 해당 조절기의 광학적 측 면들 및 전자 기계적 측면들에 대해 사용되는 재질들 및 구조 설계가 선택되어 서로 독립적으로 기능하게 된다. 더욱이, 도 7c 내지 도 7e에 도시된 실시형태는 변형가능한 층(34)에 의해 수행되는, 기계적 특성들로부터 반사층(14)의 광학적 특성들을 분리함으로써 얻어지는 추가적인 장점들을 가진다. 이로 인해 반사층(14)에 사용되는 구조 설계 및 재질들이 광학적 특성에 대해서 최적화되고, 변형가능한 층(34)에 사용되는 구조 설계 및 재질들이 원하는 기계적 특성에 대해서 최적화된다.

일 실시형태는 투명 기판을 제공하는 단계; 및 투명 기판상에 간섭계 조절기의 어레이를 형성하는 단계를 포함하되, 상기 간섭계 조절기는 해당 간섭계 조절기의 작동 광학 범위 내의 광의 파장에 대해서 역치 이하의 소광 계수(k)를 지닌 재료를 포함하는 것인 MEMS 표시장치의 제조방법을 제공한다. 간섭계 조절기의 어레이를 형성하는 단계는 상기 투명 기판상에 광학 적층부를 형성하는 단계; 상기 광학 적층부 위에 희생층을 증착시키는 단계; 상기 희생층 위에 전기 전도층을 형성하는 단계; 및 상기 희생층의 적어도 일부를 제거해서 상기 기판과 전기 전도층 사이에 공동부를 형성하는 단계를 포함한다.

도 8은 광대역 백색광을 반사하는 간섭계 조절기의 제조 공정(800)의 일 실시형태에서의 소정의 단계들을 나타내고 있다. 이러한 단계는 예를 들어 도 8에는 표시되어 있지 않은 다른 단계와 함께 도 1, 도 7 및 도 9에 예시된 일반적인 유형의 간섭계 조절기를 제조하는 공정에서 존재할 수 있다. 도 8 및 도 9a를 참조하면, 상기 공정(800)은 투명 기판이 제공되는 단계(805)에서 시작된다. 몇몇 실시 형태에 있어서, 상기 투명 기판(20)은 광에 대해서 투명하지만(즉, 투과성이지만) 간섭계 조절기 어레이의 제조를 지원할 수 있는 유리, 플라스틱 혹은 기타 재료이다. 당업자라면, 본 명세서에 사용되고 있는 바와 같은 "투명"이란 용어는 간섭계 조절기의 작동 파장(들)에 대해서 실질적으로 투명한 재료를 망라하는 것임을 이해할 필요가 있고, 따라서, 투명 기판은 모든 광의 파장을 투과할 필요는 없고 간섭계 조절기의 작동 파장(들)에서 광의 일부를 흡수할 수도 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 투명 기판(20)은 대면적 디스플레이일 수 있다.

상기 공정(800)은 단계(810)에서 투명 기판(20) 위에 광학 적층부(16)의 형성으로 속행된다. 전술한 바와 같이, 광학 적층부(16)는 전기 전도성이고, 부분적으로 투명하며, 부분적으로 반사성이고, 예를 들어, 투명 기판(20) 위에 1개 이상의 층을 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 상기 층은 부분적인 스트립으로 패턴화되며, 표시 장치 내에 행방향 전극을 형성할 수도 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 상기 광학 적층부(16)는 부분 반사 재료(23)(예를 들어, 상기 재료)의 1개 이상의 층 위에 증착된 유전체층(24)을 포함한다.

일 실시형태의 일례로서 도 9a를 참조하면, 상기 광학 적층부(16)를 형성하는 단계는 기판(20)의 적어도 일부 위에 부분 반사 재료(23)(예를 들어, 상기 재료)를 증착시키는 단계와 상기 부분 반사 재료(23) 위에 유전체층(24)을 증착시키는 단계를 포함한다. 전형적으로, 유전체층의 두께는 약 100 내지 약 800 옹스트롬(Å)이다. 상기 부분 반사 재료(23)(예를 들어, 상기 재료)는 간섭계 조절기의 상기 작동 광학 범위 내의 광의 파장에 대해서 역치 이하의 소광 계수(k)를 지닌 다. 일 실시형태에 있어서, k의 역치는 약 2.5이다. 몇몇 실시형태에 있어서, 상기 부분 반사 재료(23)는 간섭계 조절기의 작동 광학 범위 내의 광의 파장에 대해서 실질적으로 일정하게 유지되는 k 값을 지닐 수 있다. 또 다른 몇몇 실시형태에 있어서, 부분 반사 재료(23)의 k값은 간섭계 조절기의 작동 광학 범위 내에서 광의 파장이 증가함에 따라 감소될 수 있다. 몇몇 실시형태는 또한 간섭계 조절기의 작동 광학 범위 내에서 광의 파장이 증가함에 따라 증가하는 굴절률(n)을 지닌 부분 반사 재료를 구비할 수도 있다. 간섭계 조절기의 작동 광학 범위는 약 300㎚ 내지 약 800㎚ 파수일 수 있고, 바람직하게는 약 350㎚ 내지 약 750㎚, 더욱 바람직하게는 약 400㎚ 내지 약 700㎚일 수 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 상기 부분 반사 재료(23)(예를 들어, 상기 재료)는 실리콘 게르마늄 합금(예를 들어, SixGei-x)을 포함한다. 다른 실시형태에 있어서, 상기 부분 반사 재료(23)(예를 들어, 상기 재료)는 게르마늄일 수 있다. 부분 반사층의 두께는 약 20 내지 약 400Å일 수 있고, 바람직하게는 약 50 내지 약 200Å일 수 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, Si_xGe_i-x(x = 0-1)의 각종 조성은 x값 및 y값을 변화시킴으로써 얻어질 수 있고, 이 변화는 n 및 k 파라미터의 "미세 튜닝"을 위해 이용될 수 있고, 그 결과, 고강도의 반사된 광대역 백색광의 스펙트럼 특성을 튜닝하는 능력으로 될 것이다. 다른 실시형태에 있어서, 부분 반사 재료(23)(예를 들어, 상기 재료)의 n 및 k 특성은 약 0.01% 내지 약 10%의 범위의 농도의 불순물로 게르마늄 또는 게르마늄-함유 합금(예를 들어, Si_xGe_1-x)을 도핑함으로써 튜닝될 수 있다. 상기 불순물은 B, P, As, C, In, Al 또는 Ga일 수 있지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 일 실시형태에 있어서, 부분 반사 재료(23)의 n/k 비는 약 2.5 내지 약 6이다. 다른 실시형태에 있어서, 부분 반사 재료(23)의 n/k 비는 약 3이다.

다른 실시형태는 게르마늄 풍부층 위에 SiO₂-유사층을 가지면서, 투명 기판상에 해당 게르마늄 풍부층을 형성하는 것에 관한 것이다. 본 실시형태에 있어서, 광학 적층부를 형성하는 단계는 기판 상에 게르마늄-함유 합금(예를 들어, Si_xGe_1-x)을 증착시키는 단계, 및 상기 증착된 Si_xGe_1-x 합금을 O₂, N₂O, O₃ 또는 NO 등의 산화 분위기 중에서 열적으로 산화시키는 단계로서, 이때 Si는 우선적으로 산화되어 투명한 산화 규소 유전체를 형성하며, 이 유전체는 소망의 n 및 k 특성을 지닌 게르마늄 풍부 부분 반사 재료층 밑에 남게 되는 단계를 포함한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 증착된 게르마늄-함유 합금의 두께는 약 20 내지 약 500 Å이다.

다른 실시형태에 있어서, 상기 부분 반사 재료(23)는 적층된 층형상 구조체 중에서 금속과 조합된다. 상기 금속층은 크롬, 몰리브덴, 굴절성 재료 및 반사성 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함한다. 상기 금속은 표지장치의 광학 성능의 추가의 미세 튜닝을 가능하게 한다. 특히, 상기 재료에 인접한 금속층의 첨가는 어두운 상태에서 감소된 반사율(흑화도)을 가능하게 하고, 따라서, 표시장치의 콘트라스트비를 향상시킨다. 일 실시형태에 있어서, 크롬 층의 두께는 1 내지 50Å, 10 내지 40Å 또는 25 내지 35Å이다. 다른 실시형태에 있어서, 상기 금속층의 두께는 1 내지 50, 10 내지 40 또는 25 내지 35Å이다.

도 8에 나타낸 공정(800)은 단계 (815)에서 계속되어 광학 적층부(16) 위에 희생층의 증착을 실시한다. 이어서, 희생층을 제거하여(예를 들어, 단계 (830))에서 후술하는 공동부(19)를 형성하고, 이와 같이 해서, 희생층은 도 1, 도 7 및 도 9에 나타낸 결과적으로 얻어지는 간섭계 조절기(12)에는 도시되어 있지 않다. 광학 적층부(16) 위에의 희생층의 형성은, 후속의 제거 후에 소망의 크기를 지니는 공동부(19)를 제공하도록 선택된 두께로, 몰리브덴, 텅스텐 또는 비정질 실리콘 등의 XeF₂-에칭가능한 재료의 증착을 포함할 수 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 상기 희생층은 가열 기화가능한 재료(예를 들어, 유기 중합체)일 수 있다. 가열 기화가능한 재료는 기화 온도까지 가열시 기화하는 고형 재료이므로, 실질적으로 상기 중합체의 모두(예를 들어, > 95중량%)가 기화된다. 기화 온도 범위는 가열 기화가능한 재료가 통상의 제작 온도에서 그대로 유지되도록 충분히 높지만, 기화 동안 다른 재료의 손상을 피하도록 충분히 낮은 것이 바람직하다. 일 실시형태에 있어서, 가열 기화가능한 재료는 가열 기화가능한 중합체이다. 각종 가열 기화가능한 중합체가 사용될 수 있다. 예를 들어, 이러한 가열 기화가능한 재료의 하나는 폴리(사이클로헥센 카보네이트) 등의 가열-탈중합가능한 폴리카보네이트(HDP: heat-depolymerizable polycarbonate)이고, CO₂ 및 에폭사이드로 이루어질 수 있는 지방족 폴리카보네이트는 미국 특허 제6,743,570 B2호 공보를 참조할 수 있다. 다른 HDP들도 또한 사용될 수 있다.

광학 적층부 및 희생 재료의 증착은 물리적 기상 증착(PVD: physical vapor deposition, 예컨대, 스퍼터링), 플라즈마-증강 화학적 기상 증착(PECVD: plasma-enhanced chemical vapor deposition), 열 화학적 기상 증착(열 CVD), 분자선 증착, 스핀 코팅, 이온 주입, 이온빔 원조 증착, 전기도금 혹은 펄스 레이저 증착(PLD: pulse laser deposition) 등의 통상의 증착수법을 이용해서 수행될 수 있다. 희생층은 예컨대 인쇄 수법에 의해 선택된 위치에 증착될 수 있고, 인쇄 수법의 하나로는 인쇄 증착이 있다. 일 실시형태에 있어서, 희생층은 기둥형상 구조체 위치(이미 증착된 기둥 형상 구조체 혹은 증착될 기둥형상 구조체 위치)에 인접한 위치 상에 인쇄된다.

몇몇 실시형태에 있어서, 지지 구조체 형성 단계(도 9에는 표시되어 있지 않음)는 단계 (815) 후에, 또한 단계 (820)에서의 전기 전도층(14)의 형성 전에 일어날 수 있다. 도 1, 도 7 및 도 9에 나타낸 바와 같은 기둥(18)의 형성은 희생층을 패턴화하여 지지 구조체 개구부를 형성하는 패턴화 단계, 이어서, PECVD, 열 CVD, 스핀 코팅, 이온 주입, 이온빔 증착 또는 PLD 등의 비전도성 재료(예를 들어, 중합체)를 증착시켜 기둥(18)을 형성시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 패턴화 단계는 예컨대 전자빔 리소그래피 및 상 전사 등의 수법을 포함할 수 있다. 단계 (820)에서는 이어서 희생층 위에 그리고 기둥 위에 전기 전도층(14)을 형성할 수 있으므로, 이 기둥은 단계 (825)에서의 희생층의 제거 후에 전기 전도층(14)을 지지할 것이다.

몇몇 실시형태에 있어서, 상기 희생층 내에 형성된 지지 구조체 개구부는 희생층과 광학 적층부(16)의 양쪽 모두를 통해서 하부의 기판(20)까지 뻗으므로, 기 둥(18)의 하단부는 도 7a에 나타낸 바와 같이 기판(20)과 접촉한다. 다른 실시형태에 있어서, 희생층 내에 형성된 개구부는 광학 적층부(16)를 통해서가 아니가 희생층을 통해 뻗어 있다. 예를 들어, 도 7c는 광학 적층부(16)와 접촉하는 지지 기둥 플러그(42)의 하단부를 예시한다. 일 실시형태에 있어서, XeF₂-에칭가능한 재료는 기둥형상 구조체의 적어도 일부를 형성하는 데 이용될 수 있다. 기둥 형상 구조체에 적합한 XeF₂-에칭가능한 재료로는 몰리브덴 및 실리콘-함유 재료, 예컨대 실리콘 자체(비정질 실리콘, 폴리실리콘 및 결정성 실리콘을 포함함)뿐만 아니라 실리콘 게르마늄, 실리콘 질화물 등을 들 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 기둥 혹은 기둥 형상 구조체는 중합체일 수 있다.

도 8에 예시된 공정(800)은 단계 (820)에서 계속되어 이동가능한 반사층, 예컨대 도 1, 도 7 및 도 9에 예시된 이동가능한 반사층(14)의 형성을 행한다. 해당 이동가능한 반사층(14)은, 하나 이상의 패턴화, 마스킹 및/또는 에칭 단계와 함께, 하나 이상의 증착 단계, 예를 들어, 반사층(예를 들어, 알루미늄, 알루미늄 합금) 증착 단계를 이용해서 형성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 이동가능한 반사층(14)은 전형적으로는 전기 전도성이며, 여기서는 전기 전기 전도층이라 칭해질 수도 있다. 희생층은 공정(800)의 단계 (820)에서 형성된 부분적으로 제작된 간섭계 조절기 내에 여전히 존재함로, 상기 이동가능한 반사층(14)은 전형적으로 이 단계에서 제거될 수 없다. 희생층을 포함하는 부분적으로 제작된 간섭계 조절기는 여기서는 "미공개된" 간섭계 조절기라 칭해질 수도 있다.

도 8에 예시된 공정(800)은 단계 (825)에서 계속되어 공동부, 예컨대, 도 1, 도 7 및 도 9에 나타낸 바와 같은 공동부(19)의 형성을 행한다. 공동부(19)는 희생 재료(단계 (815)에서 증착됨)를 에칭제에 노출시킴으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 몰리브덴 또는 비정질 실리콘과 같은 에칭가능한 희생 재료는 건식 화학 에칭에 의해, 예컨대, 고체 이불화제논(XeF₂)으로부터 유래된 증기와 같은 기체 혹은 증기 에칭제에 희생층을 해당 재료의 원하는 양이 공동부(19) 주변의 구조체에 대해서 전형적으로 선택적으로 제거되는 데 유효한 기간 동안 노출시킴으로써 제거될 수 있다. 기타 에칭 방법, 예컨대, 습식 에칭 및/또는 플라즈마 에칭도 사용될 수 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 기화 단계 (825)는 가열을 포함한다. 이 가열은 가열판 위에서, 오븐 속에서, 가마 속에서 수행될 수 있거나, 또는 실질적으로 모든 희생 재료가 기화되는 충분히 긴 시간 동안 가열 기화가능한 재료를 기화시키는 데 충분한 온도를 달성·유지할 수 있는 소정의 가열장치를 이용해서 수행될 수 있다. 희생층은 공정(800)의 단계 (825) 동안 제거되므로, 이동가능한 반사층(14)은 전형적으로 이 단계에서 제거가능하다. 상기 희생 재료의 제거 후, 얻어지는 전체적으로 혹은 부분적으로 제작된 간섭계 조절기는 본 명세서에서는 "공개된" 간섭계 조절기라 칭해질 수도 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 공정(800)은 추가의 단계들을 포함할 수 있고, 이들 단계들은 도 8의 도면으로부터 재배열될 수 있다.

도 9a 내지 도 9e는 MEMS 표시장치의 각종 실시형태를 예시하며, 이 표시장치는 기판(20) 및 해당 기판(20) 위에 증착된 간섭계 조절기의 어레이를 포함하되, 상기 어레이는 간섭계 조절기의 상기 작동 광학 범위 내의 광의 파장에 대해서 역치 이하의 소광 계수(k)를 지니는 재료(23)를 포함한다. 상기 기판(20)은 유리, 플라스틱 혹은 광에 대해서 투명한 기타 재료 등의 대면적 투명 기판일 수 있다. 따라서, 투명 기판은 광을 투과시키는 수단이기도 하다. 간섭계 조절기는 투과 수단(예를 들어, 투명 기판)을 통해 광을 간섭적으로 반사하는 수단이기도 하다. 간섭계 조절기는 광학 적층부(16), 전기 전도층(14)(예를 들어, 이동가능한 층), 지지 구조체(예를 들어, 기둥 혹은 기둥 형상 구조체(18)), 및 전기 전도층으로부터 광학 적층부를 이격시키는 공동부(19)를 포함할 수 있다. 재료(23)(예를 들어, 부분 반사층)는 전형적으로 절연 혹은 유전체층 및 공동부 내의 공기의 파장 변화를 보상할 수 있는 분산/소광 계수 거동을 가진다. 일 실시형태에 있어서, 상기 재료는 도 10에 예시된 바와 같은 분산/소광 계수를 지닌다. 도 10은 파장이 작동 광학 범위 내에서 증가함에 따라 굴절률이증가하고 소광 계수가 감소하는 게르마늄의 분산/소광 계수를 보인다. 유사한 분산 및/또는 소광 계수 거동을 지닌 재료는 어두운/오프 상태에서 바람직한 높은 수준의 가시광 흡수를 떨어뜨리는 일없이 높은 전반사를 가능하게 한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 전반사는 작동 광학 범위 내에서 약 30% 내지 약 70%일 수 있다. 재료층(23)(예를 들어, 게르마늄, 게르마늄 합금, 도핑된 게르마늄 또는 도핑된 게르마늄-함유 합금 층)의 전형적인 두께는 약 50 내지 약 200Å의 범위 내일 수 있다.

몇몇 실시형태에 있어서, 부분 반사 재료(23)(예를 들어, 상기 재료)는 투명 기판(20) 위에 증착될 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 투명 전도성 재료(25)(예 를 들어, ITO 또는 기타 투명 전도성 산화물, 예컨대 ZnO)는 부분 반사 재료(23) 위에 증착될 수 있다(도 9a 참조). 다른 실시형태에 있어서, 부분 반사 재료(23)(예를 들어, 상기 재료)는 투명 전도성 재료(25) 위에 증착될 수 있다(도 9b 참조). 이 경우, 투명 전도성 재료(25)는 부분 반사 재료(23)(예를 들어, 상기 재료)를 증착시키기 전에 기판의 적어도 일부 위에 증착될 수 있다. 투명 전도성 재료(25)는 임의의 광학적으로 투명 도전성 재료일 수 있고, 전형적인 두께는 약 100 내지 약 800Å이다. 투명 전도성 재료(25)의 두께는 층의 위치 및 바람직한 공동부 크기에 의해 결정된다. 몇몇 실시형태에 있어서, 투명 전도성 재료(25)는 주석계 산화물, 안티몬계 산화물 혹은 인듐계 산화물을 포함한다. 도 9c에 나타낸 다른 실시형태에 있어서, 투명 전도성 재료(25)(예를 들어, ITO)는, 특히 제III족 원소(예를 들어, B, Al 또는 Ga) 혹은 제V족 원소(예를 들어, P, As 또는 Sb)에 의해 도핑될 경우, 게르마늄 또는 게르마늄-함유 합금 층 자체가 전도층으로서 기능하도록 구성될 수도 있으므로, 생략될 수 있다.

도 9d에 예시된 다른 실시형태에 있어서, 부분 반사 재료(23)(예를 들어, 상기 재료)는 투명 기판(20) 내에 집적될 수 있다. 해당 투명 기판(20)에는 부분 반사 재료(23)로 도핑될 수도 있다. 이것은 상기 재료를 기판(20)에 이온 주입함으로써 수행될 수 있고, 이것에 의해 임의의 공지된 반도체 처리 수법을 이용해서 상기 재료가 기판 내에 부분 반사 재료(23)의 층 혹은 띠(band)를 형성할 수 있도록 한다. 본 실시형태에 있어서, 상기 재료를 포함하는 기판의 일부는 광학 적층부(16)의 일부인 것으로 생각될 수도 있다. 도 9e에 나타낸 또 다른 실시형태에 있어서, 부분 반사 재료(23)의 띠는 유전체층(24)(예를 들어, 절연층) 내에 집적될 수 있다. 예를 들어, 얇은 유전체층(예를 들어, SiO₂)이 먼저 증착되고, 이어서, 부분 반사 재료(23)가 그 위에 증착되며, 최종적으로 상기 부분 반사 재료(23) 위에 더 많은 SiO₂가 증착된다. 임의적으로, 투명 전도성 재료(25)(예를 들어, ITO)는 절연 혹은 유전체층(24)을 증착시키기 전에 전기 전도체로서 기판 위에 증착될 수 있다.

실시예 1

간섭계 조절기 장치 시뮬레이션은 도 11에 도시된 미공개된 간섭계 조절기의 일 실시형태에 의거해서 모형화되었다. 이 모형화된 구조체는 유리 기판(20), 해당 유리 기판(20) 위에 있는 광학 적층부(16), 및 상기 광학 적층부(16)와 Al 반사층(14)을 이격시키는 공동부(19)를 포함하고 있었다. 상기 광학 적층부(16)는 기판(20) 위에 ITO 층(102)을, ITO 층(102) 위에 부분 반사 재료(23)를, 그리고, 부분 반사 재료(23) 위에 유전체층(24)을 포함한다. 본 실시예에 대해서는, Ge는 부분 반사 재료(23)로서 이용되었다. ITO 층, Ge 및 유전체층의 두께를 변화시킴으로써, 간섭계 조절기의 특성, 예컨대, 콘트라스트, 반사율, 백색 밸런스 혹은 이들의 조합을 최적화시킬 수 있었다. PC 소프트웨어 프로그램인 박막센터사(Thin Film Center Inc.: 미국 애리조나주의 손(Tucson)시에 소재함)로부터의 에센셜 맥클레오드(Essential Macleod)를 이용해서, 각 층의 두께, 굴절률(n) 및 소광 계수(k)에 의거한 파장의 함수로서 상기 적층부의 반사율 및 투과율을 산출하였다.

본 시뮬레이션에 있어서의 층들의 최적 입력 두께는, ITO 층(102)이 330Å, 부분 반사 재료(23)의 Ge가 99Å, 유전체층(24) 중의 SiO₂가 119Å 그리고 Al₂O₃가 80Å, Al 반사층(14)이 300Å이었다. 상기 공동부(19)는 밝은 상태에서 1900Å의 간격을 가지며(도 11a), 어두운 상태에서는 0Å의 간격을 가진다(도 11b). 부분 반사층(예를 들어, 흡수재)으로서 Ge를 이용하는 광대역 백색 간섭계 조절기의 시뮬레이션된 스펙트럼 응답은 그의 밝은 상태에서 50% 이상의 반사율을 보였고, 밝은 상태와 어두운 상태 사이의 콘트라스트는 100:1이었다(도 12).

실시예 2

다른 간섭계 조절기 장치 시뮬레이션은 도 11에 도시된 미공개된 간섭계 조절기의 일 실시형태에 의거해서 모형화되어 있었다. 이 모형화된 구조체는 유리 기판(20), 해당 유리 기판(20)상에 있는 광학 적층부(16), 및 상기 광학 적층부(16)와 Al 반사층(14)을 이격시키는 공동부(19)를 포함하고 있었다. 상기 광학 적층부(16)는 기판(20) 위에 ITO 층(102), ITO 층(102) 위에 부분 반사 재료(23) 및 부분 반사 재료(23) 위에 유전체층(24)을 포함한다. 그러나, 금속층(예를 들어, Cr 또는 Mo)은 본 실시예에 있어서 부분 반사 재료(23) 위에 혹은 밑에 모형화되어 있었다. ITO, Ge, 금속층 및 유전체층의 두께를 변화시킴으로써, 간섭계 조절기의 특성, 예컨대, 콘트라스트, 반사율, 백색 밸런스 혹은 이들의 조합을 최적화시킬 수 있었다. 박막센터사(미국 애리조나주의 손(Tucson)시에 소재함)로부터의 에센셜 맥클레오드 소프트웨어 프로그램을 이용해서, 각 층의 두께, 굴절률(n) 및 소광 계수(k)에 의거한 파장의 함수로서 상기 적층부의 반사율 및 투과율을 산출하였다.

본 시뮬레이션에 있어서의 층들의 최적 입력 두께는, ITO 층이 330Å, Ge 층이 100Å, Cr이 10 내지 40Å, 유전체층 중의 SiO₂가 119Å 그리고 Al₂O₃가 80Å, Al 층이 300Å이었다. 상기 공동부(19)는 밝은 상태에서 1850Å 간격을 가지며, 어두운 상태에서는 0Å의 간격을 가진다. 흡수재로서 금속(예를 들어, Cr 또는 Mo)과 Ge와의 조합은 콘트라스트를 약 25% 만큼 향상시킬 수 있다.

실시예 3

도 13에 도시된 바와 같은 미공개된 간섭계 조절기는 다음과 같이 해서 제조되었다. 즉, 유리 기판(20) 위에 부분 반사층(23)으로서 Ge를 90Å 증착시키고, 이 Ge 층 위에 SiO₂ 절연층(101)을 증착시키고 나서, 해당 SiO₂ 절연층(101) 위에 300Å보다 두꺼운 두께를 가진 Al 반사층(14)을 증착시켰다. 미공개된 간섭계 조절기에 있어서의 SiO₂ 절연층(101)은 공개된 간섭계 조절기에 있어서의 공동부를 나타낸다. SiO₂ 절연층(101)의 두께는 부분 반사층(23)과 Al 반사층(14) 사이(즉, 공개된 간섭계 조절기에 있어서의 이동가능한 층)의 간격의 거리와 동일하다. 이와 같이 해서, 450Å SiO₂층과 1080Å SiO₂층을 모두 구비한 장치가 제조되었다. 450Å의 SiO₂ 층을 구비한 장치(도 13b)는 어두운 상태에서 공개된 간섭계 조절기에 상당하는 한편, 1080Å의 SiO₂ 장치(도 13a)는 밝은 상태에서의 공개된 간섭계 조절기 에 상당한다. 상기 두 장치의 스펙트럼 응답을 측정하고, 박막센터사(미국 애리조나주의 손시에 소재함)로부터의 에센셜 맥클레오드 소프트웨어 프로그램을 이용해서 생성된 시뮬레이션 데이터와 비교하였다.

도 14는 스퍼터링에 의해 증착된 90Å의 Ge 층의 실험 분산 곡선을 나타내고, 이것은 작동 광학 범위(즉, 400 내지 700㎚) 내에서 파장이 증가함에 따라 증가하는 굴절률(n) 및/또는 감소하는 소광 계수(k)를 지닌 재료의 하나인 것을 확인해준다.

도 15는 부분 반사층으로서 90Å의 Ge를 가진 이들 미공개된 간섭계 조절기의 스펙트럼 응답을 나타내고 있다. 시뮬레이션 데이터와 실험 데이터는 양쪽 모두 밝은 상태에서(1080Å의 SiO₂층을 지님) 30 내지 70% 범위로, 400 내지 700㎚ 파장 사이의 어두운 상태에서(예를 들어, 450Å의 SiO₂ 층을 지님) 10% 이하로 전반사를 보였다.

실시예 4

도 13에 도시된 바와 같은 일련의 미공개된 간섭계 조절기는 다음과 같이 해서 제조되었다. 즉, 유리 기판(20) 위에 부분 반사층(23)으로서 Ge를 70Å 증착시키고, 이 Ge 층 위에 SiO₂ 절연층(101)을 증착시키고 나서, 해당 SiO₂ 절연층(101) 위에 300Å보다 두꺼운 두께를 가진 Al 반사층(14)을 증착시켰다. 미공개된 간섭계 조절기에 있어서의 SiO₂ 절연층(101)은 공개된 간섭계 조절기에 있어서의 공동부 를 나타낸다. SiO₂ 절연층(101)의 두께는 부분 반사층(23)과 Al 반사층(14) 사이(즉, 공개된 간섭계 조절기에 있어서의 이동가능한 층)의 간격의 거리와 동일하다. 4개의 상이한 두께의 SiO₂ 절연층(101)을 이용해서 본 실시예에서의 4개의 장치를 구성하였다. 하나의 장치에 있어서는, Ge 층 위에 SiO₂ 절연층(101)을 증착시켜, 어두운 상태에서 공개된 간섭계 조절기에 상당하는 장치를 형성하였다(도 13b). 3개의 다른 장치는 상이한 공동부 크기를 가진 채 밝은 상태에서 스펙트럼 응답 계측치를 위해서 상이한 두께의 SiO₂로 제조되었다(도 13a). 이들 장치의 각각의 SiO₂ 두께는 1084Å, 1277Å 및 1488Å이었다. 도 16은 부분 반사층으로서 70Å의 Ge를 가진 이들 미공개된 간섭계 조절기의 스펙트럼 응답을 나타낸다. 시뮬레이션 데이터 및 실험 데이터는 양쪽 모두 상이한 밝은 상태에서 30% 내지 70% 범위로, 어두운 상태에서 20% 이하로 전반사를 보인다.

실시예 5

다른 간섭계 조절기 장치 시뮬레이션은 도 11에 도시된 미공개된 간섭계 조절기의 일 실시형태에 의거해서 모형화되어 있다. 이 모형화된 구조체는 유리 기판(20), 해당 유리 기판(20) 위에 있는 광학 적층부(16), 해당 광학 적층부(16)를 분리시키는 공동부(19) 및 Al 반사층(14)을 포함하고 있었다. 상기 광학 적층부(16)는 ITO 층 위에 부분 반사 재료층(23)을, 그리고 해당 부분 반사 재료층(23) 위에 유전체층을 포함한다. 이 시뮬레이션에 있어서의 층들의 입력 두께는, Ge 층 이 90Å, 유전체층의 SiO₂층이 250Å, Al 층이 300Å이었다. 상기 공동부(19)는 밝은 상태에서 1700Å 간격을 가지며(도 11a), 어두운 상태에서는 100Å의 간격을 가진다(도 11b).

n:k 비가 상이한 부분 반사 재료(23)(예를 들어, 흡수재)는 n 및 k 파라미터를 튜닝하는 효과를 나타내도록 시뮬레이션되어 있다. 도 17은 2개의 간섭계 조절기의 스펙트럼 응답을 나타낸 도면으로, (A)는 Ge를 포함하는 간섭계 조절기에 대한 것이고, (B)는 분산 없이 Ge의 평균 n 및 k의 값인 n:k 비가 4:1.6인 흡수재를 포함하는 간섭계 조절기에 대한 것이다. 또, 도 18은 2개의 간섭계 조절기의 스펙트럼 응답을 나타낸 도면으로, (A)는 CuO를 포함하는 간섭계 조절기에 대한 것이고, (B)는 분산 없이 CuO의 평균 n 및 k의 값인 n:k 비가 2.5:0.8인 흡수재를 포함하는 간섭계 조절기에 대한 것이다. 소정의 부분 반사 재료의 평균 n 및 k값을 이용하는 시뮬레이션은 실제의 재료가 어떻게 간섭계 조절기의 작동 광학 범위 내에서 응답할 수 있는 지를 예측할 수 있다. 도 19는 n:k 비가 7:2.4인 부분 반사 재료를 포함하는 간섭계 조절기의 시뮬레이션된 스펙트럼 응답을 나타낸다. 도 20은 n:k 비가 4:1인 부분 반사 재료를 포함하는 간섭계 조절기의 시뮬레이션된 스펙트럼 응답을 나타낸다. 이들 시뮬레이션의 결과는, 바람직한 n/k 비가 약 2.5 내지 약 6, 더욱 바람직하게는 약 3인 것을 시사한다.

Claims

투명 기판을 제공하는 단계; 및

상기 투명 기판상에 간섭계 조절기(interferometric modulator)의 어레이를 형성하는 단계를 포함하되,

상기 간섭계 조절기는 해당 간섭계 조절기의 작동 광학 범위(operative optical range) 내의 광의 파장에 대해서 역치(threshold value) 이하의 소광 계수(k)를 지니는 재료를 포함하는 것인, MEMS(microelectromechanical system) 표시장치의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 역치는 약 2.5인 것인, MEMS 표시장치의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 간섭계 조절기의 어레이를 형성하는 단계는

상기 투명 기판상에 광학 적층부를 형성하는 단계;

상기 광학 적층부 위에 희생층을 증착시키는(deposit) 단계;

상기 희생층 위에 전기 전도층을 형성하는 단계; 및

상기 희생층의 적어도 일부를 제거해서 상기 기판과 전기 전도층 사이에 공동부(cavity)를 형성하는 단계를 포함하는 것인, MEMS 표시장치의 제조방법.
제3항에 있어서, 상기 광학 적층부는 투명 도전성 재료를 추가로 포함하는 것인, MEMS 표시장치의 제조방법.
제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 광학 적층부는 유전체층을 추가로 포함하는 것인, MEMS 표시장치의 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 재료는 상기 유전체층 내에 집적되는(integrated) 것인, MEMS 표시장치의 제조방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 투명 기판 내에 상기 재료를 집적시키는 단계를 추가로 포함하는, MEMS 표시장치의 제조방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소광 계수(k)는 상기 간섭계 조절기의 상기 작동 광학 범위 내에서 광의 파장이 증가함에 따라 감소하거나 혹은 실질적으로 일정하게 유지되는 것인, MEMS 표시장치의 제조방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 재료의 굴절률(n)은 상기 간섭계 조절기의 상기 작동 광학 범위 내에서 광의 파장이 증가함에 따라 증가하는 것인, MEMS 표시장치의 제조방법.
제9항에 있어서, 상기 재료의 n/k 비는 약 2.5 내지 약 6인 것인, MEMS 표시장치의 제조방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작동 광학 범위는 약 400㎚ 내지 약 700㎚인 것인, MEMS 표시장치의 제조방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 의한 방법에 의해 제조된 MEMS 표시장치.
광을 투과시키는 투과 수단; 및

상기 투과 수단을 통해 광을 간섭적으로 반사하는 반사 수단을 포함하되,

상기 반사 수단은 간섭계 조절기의 작동 광학 범위 내의 광의 파장에 대해서 역치 이하의 소광 계수(k)를 지니는 재료를 포함하는 것인 간섭계 표시장치(interferometric display device).
제13항에 있어서, 상기 역치는 약 2.5인 것인 간섭계 표시장치.
제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 재료의 층은 상기 투과 수단 내에 집적되는 것인 간섭계 표시장치.
제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투과 수단은 투명 기판을 포함하는 것인 간섭계 표시장치.
제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소광 계수(k)는 상기 간섭계 조절기의 상기 작동 광학 범위 내에서 광의 파장이 증가함에 따라 실질적으로 일정하거나 감소하는 것인 간섭계 표시장치.
제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 재료의 굴절률(n)은 상기 간섭계 조절기의 상기 작동 광학 범위 내에서 광의 파장이 증가함에 따라 증가하는 것인 간섭계 표시장치.
제18항에 있어서, 상기 재료의 n/k 비는 약 2.5 내지 약 6인 것인 간섭계 표시장치.
기판; 및

상기 기판 위에 증착된 간섭계 조절기의 어레이를 포함하되,

상기 어레이는 간섭계 조절기의 작동 광학 범위 내의 광의 파장에 대해서 역치 이하의 소광 계수(k)를 지닌 재료를 포함하는 것인 MEMS 표시장치.
제20항에 있어서, 상기 역치는 약 2.5인 것인 MEMS 표시장치.
제20항 또는 제21항에 있어서, 상기 재료는 상기 투명 기판 내에 집적되는 것인 MEMS 표시장치.
제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소광 계수(k)는 상기 간섭계 조절기의 상기 작동 광학 범위 내에서 광의 파장이 증가함에 따라 실질적으로 일정하거나 감소하는 것인 MEMS 표시장치.
제20항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 재료의 굴절률(n)은 상기 간섭계 조절기의 상기 작동 광학 범위 내에서 광의 파장이 증가함에 따라 증가하는 것인 MEMS 표시장치.
제24항에 있어서, 상기 재료의 n/k 비는 약 2.5 내지 약 6인 것인 MEMS 표시장치.
제20항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작동 광학 범위는 약 400㎚ 내지 약 700㎚인 것인 MEMS 표시장치.
제20항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 MEMS 표시장치는 휴대폰을 포함하는 것인 MEMS 표시장치.
제20항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 어레이와 전기 통신되고 이미지 데이터를 처리하는 프로세서; 및

상기 프로세서와 전기 통신되는 메모리 장치를 추가로 포함하는 MEMS 표시장치.
제28항에 있어서, 상기 어레이에 하나 이상의 신호를 보내는 드라이버 회로를 추가로 포함하는 MEMS 표시장치.
제29항에 있어서, 상기 이미지 데이터의 적어도 일부를 상기 드라이버 회로로 보내는 제어기를 추가로 포함하는 MEMS 표시장치.
제28항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 데이터를 상기 프로세서에 보내는 이미지 소스 모듈을 추가로 포함하는 MEMS 표시장치.
제31항에 있어서, 상기 이미지 소스 모듈은 수신기, 트랜스시버(transceiver) 및 송신기 중 하나 이상을 포함하는 것인 MEMS 표시장치.
제28항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입력 데이터를 수신해서 해당 입력 데이터를 상기 프로세서에 전달하는 입력 장치를 추가로 포함하는 MEMS 표시장치.