KR20110020913A - 표시장치의 패키지화 방법 및 그에 의해 얻어진 장치 - Google Patents

표시장치의 패키지화 방법 및 그에 의해 얻어진 장치 Download PDF

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KR20110020913A
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제프리 비. 샘프셀
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퀄컴 엠이엠스 테크놀로지스, 인크.
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Abstract

표시장치를 패키지화하는 방법 및 그에 의해 얻어진 장치가 개시되어 있다. 일 측면에서, 상기 방법은 기판을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 기판의 배면 상에 표시소자들의 어레이를 제작하는 단계를 추가로 포함하되, 상기 어레이는 상기 표시소자들 사이에 위치되어 상기 표시소자들의 전극들을 접속하는 복수개의 기둥부를 포함한다. 상기 방법은 배면판을 제공하는 단계를 추가로 포함한다. 상기 방법은 상기 기판의 배면에 상기 배면판을 봉합시키는 단계를 추가로 포함하되, 상기 기판의 배면에 상기 배면판을 봉합한 후 하나 이상의 상기 기둥부가 상기 배면판과 접촉한다.

Description

표시장치의 패키지화 방법 및 그에 의해 얻어진 장치{A METHOD FOR PACKAGING A DISPLAY DEVICE AND THE DEVICE OBTAINED THEREBY}
본 발명은 마이크로전자기계 시스템(microelectromechanical systems: MEMS)에 관한 것이다.
마이크로전자기계 시스템(MEMS)은 마이크로 기계 소자, 마이크로 작동기 및 마이크로 전자 기기를 포함한다. 마이크로기계 소자는 기판 및/또는 증착된 재료층의 일부를 에칭해내거나 층들을 추가하여 전기 및 전자기계 장치를 형성하는 증착, 에칭 및/또는 기타 미세기계가공(micromachining) 공정들을 이용하여 형성될 수도 있다. MEMS 장치의 한 유형은 간섭계 변조기(interferometric modulator)라 불린다. 본 명세서에서 이용되는 바와 같이, 간섭계 변조기 또는 간섭계 광 변조기(interferometric light modulator)라는 용어는 광학적 간섭의 원리를 이용하여 광을 선택적으로 흡수, 투과 및/또는 반사하는 장치를 의미한다. 소정의 실시형태에 있어서, 간섭계 변조기는 1쌍의 도전판을 포함할 수도 있는데, 상기 1쌍의 도전판 중 어느 하나 또는 양쪽 모두가 전체 또는 부분적으로 투과형 및/또는 반사형일 수도 있고 적절한 전기 신호의 인가 시 상대 운동을 할 수 있다. 특정 실시형태에 있어서, 하나의 도전판은 기판에 증착된 고정층을 포함할 수도 있고, 다른 하나의 도전판은 상기 고정층으로부터 공기 간극에 의해 분리된 금속 막을 포함할 수도 있다. 본 명세서에서 보다 더 상세히 설명하는 바와 같이, 도전판의 상대적 위치에 의해서 간섭계 변조기에 입사되는 광의 광학적 간섭은 변화될 수 있다. 이러한 장치들의 적용 범위는 광범위하며, 기존의 제품들을 개선시키는 데 있어서, 그리고 아직 개발되지 않은 새로운 제품들을 만들어내는 데 있어서 이들 특성들이 사용될 수 있도록 이러한 유형의 장치의 특징들을 이용 및/또는 변경하는 것은 해당 기술 분야에서 유용할 것이다.
본 명세서의 시스템, 방법 및 장치는 각각 수개의 측면들을 지니고 있으며, 이들 각각의 어느 하나만이 단독으로 그것의 목적으로 하는 속성을 담당하지는 않는다. 본 발명의 범위를 한정하는 일없이, 본 발명의 더욱 뛰어난 특징들이 지금부터 간단하게 논의될 것이다. 당업자라면, 이 논의를 고려한 후에, 그리고 특히 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 부분을 읽은 후에, 본 발명의 특성들이 어떻게 다른 디스플레이 장치(즉, 표시장치)에 비해 장점을 제공하는지 이해할 수 있을 것이다.
일 측면에서, 표시장치를 패키지화(packaging)하는 방법이 개시되어 있다. 해당 방법은 기판을 제공하는 단계; 상기 기판의 배면(back side) 상에 표시소자들의 어레이를 제작하는 단계; 배면판을 제공하는 단계; 및 상기 기판의 배면에 상기 배면판을 봉합(즉, 밀봉)(sealing)시키는 단계를 포함하되, 상기 어레이는 상기 표시소자들 사이에 위치되어 상기 표시소자들의 전극들을 접속하는 복수개의 기둥부를 포함하며, 상기 기판의 배면에 상기 배면판을 봉합한 후 하나 이상의 상기 기둥부가 상기 배면판과 접촉한다.
다른 측면에서, 표시장치를 패키지화하는 방법이 개시되어 있다. 해당 방법은 기판을 제공하는 단계; 상기 기판의 배면 상에 표시소자들의 어레이를 제작하는 단계로서, 상기 어레이는 상기 표시소자들 사이에 있는 적절한 랜딩 영역(landing area)들과, 상기 표시소자들 사이에 위치되어 상기 표시소자들의 전극들을 접속하는 복수개의 기둥부를 포함하는 것인 어레이의 제작단계; 복수개의 지지 기둥부를 포함하는 배면판을 제공하는 단계; 및 상기 지지 기둥부를 상기 랜딩 영역과 정렬(aligning)시킴으로써 상기 기판의 배면에 상기 배면판을 봉합하는 단계를 포함한다.
또 다른 측면에서, 표시장치를 패키지화하는 방법이 개시되어 있다. 해당 방법은 기판을 제공하는 단계; 상기 기판의 배면 상에 표시소자들의 어레이를 제작하는 단계로서, 상기 어레이는 상기 표시소자들 사이에 있는 복수개의 지지 기둥부와, 상기 표시소자들 사이에 위치되어 상기 표시소자들의 전극들을 접속하는 복수개의 접속 기둥부를 포함하는 것인 어레이의 제작단계; 배면판을 제공하는 단계; 및 상기 기판의 배면에 상기 배면판을 봉합시키는 단계를 포함한다.
다른 측면에서, 표시장치가 개시되어 있다. 해당 장치는 기판의 배면 상에 표시소자들의 어레이를 포함하는 전면 패널(front panel); 및 상기 기판의 배면에 봉합된 배면판을 포함하되, 상기 어레이는 상기 표시소자들 사이에 위치되어 상기 표시소자들의 전극들을 접속하는 복수개의 기둥부를 포함하며, 상기 기둥부들 중 적어도 하나는 상기 배면판과 접촉한다.
또 다른 측면에서, 표시장치가 개시되어 있다. 해당 장치는 기판의 배면 상에 표시소자들의 어레이를 포함하는 전면 패널; 및 상기 기판의 배면에 봉합된 배면판을 포함하되, 상기 어레이는 상기 표시소자들 사이에 있는 적절한 랜딩 영역들과, 상기 표시소자들 사이에 위치되어 상기 표시소자들의 전극들을 접속하는 복수개의 기둥부를 포함하며, 상기 배면판은 복수개의 지지 기둥부를 포함한다.
다른 측면에서, 표시장치가 개시되어 있다. 해당 장치는 기판의 배면 상에 표시소자들의 어레이를 포함하는 전면 패널; 및 상기 기판의 배면에 봉합된 배면판을 포함하되, 상기 어레이는 상기 표시소자들 사이에 있는 복수개의 지지 기둥부와, 상기 표시소자들 사이에 위치되어 상기 표시소자들의 전극들을 접속하는 복수개의 접속 기둥부를 포함한다.
또 다른 측면에서, 표시장치가 개시되어 있다. 해당 장치는 지지수단을 통해 투과된 광을 변조시키는 변조수단; 상기 변조수단을 지지하는 상기 지지수단; 상기 변조수단을 둘러싸는 포위수단(enclosing means); 및 패키지를 형성하도록 상기 포위수단이 상기 지지수단에 연결(즉, 접합)될 경우 상기 포위수단에 대한 지지를 제공하기 위한 제공수단을 포함한다.
도 1은 제1간섭계 변조기의 이동식 반사층이 이완 위치에 있고, 제2간섭계 변조기의 이동식 반사층이 작동 위치에 있는 간섭계 변조기 디스플레이의 일 실시형태의 일부를 나타낸 등각 투상도;
도 2는 3×3 간섭계 변조기 디스플레이를 내장하는 전자 장치의 일 실시형태를 예시한 시스템 블록도;
도 3은 도 1의 간섭계 변조기의 예시적인 일 실시형태에 대한 이동식 미러의 위치 대 인가된 전압을 나타낸 선도;
도 4는 간섭계 변조기 디스플레이를 구동하는 데 사용될 수 있는 한 세트의 행방향 전압(row voltage) 및 열방향 전압(column voltage)을 나타낸 도면;
도 5a는 도 2의 3×3 간섭계 변조기 디스플레이 내의 표시 데이터의 하나의 예시적인 프레임을 나타낸 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 변조기를 포함하는 비쥬얼 표시장치(visual display device)의 일 실시형태를 나타낸 시스템 블록도;
도 7a는 도 1의 장치의 단면도;
도 7b는 간섭계 변조기의 대안적인 실시형태의 단면도;
도 7c는 간섭계 변조기의 다른 대안적인 실시형태의 단면도;
도 7d는 간섭계 변조기의 또 다른 대안적인 실시형태의 단면도;
도 7e는 간섭계 변조기의 추가의 대안적인 실시형태의 단면도;
도 8a 및 도 8b는 패키지 내에 간섭계 변조기들의 어레이를 포함하는 디스플레이의 일 실시형태의 측면도;
도 9a 및 도 9b는 패키지 내에 간섭계 변조기들의 어레이를 포함하는 디스플레이의 일 실시형태의 측면도;
도 10a 및 도 10b는 패키지 내에 간섭계 변조기들의 어레이를 포함하는 디스플레이의 일 실시형태의 측면도.
이하의 상세한 설명은 본 발명의 소정의 구체적인 실시형태들에 관한 것이지만, 본 발명은 다양한 방법들로 구현될 수 있다. 이 설명에서는, 동일한 부분은 동일한 참조 부호로 표기된 도면을 참조하여 설명을 행한다. 각 실시형태는 동화상(예를 들어, 비디오)인지 또는 정지화상(예를 들어, 스틸 이미지(still image))인지, 그리고 문자인지 그림인지의 여부에 따라 화상을 표시하도록 구성되는 장치이면 어떠한 장치에서도 구현될 수 있다. 더욱 상세하게는, 각 실시형태는 휴대폰, 무선 장치, PDA(personal data assistant), 초소형 또는 휴대용 컴퓨터, GPS 수신기/네비게이터, 카메라, MP3 플레이어, 캠코더, 게임 콘솔(game console), 손목 시계, 시계, 계산기, 텔레비전 모니터, 플랫 패널 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 자동차 디스플레이(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 화상의 디스플레이)을 포함하지만 이들로 한정되지는 않는 다양한 전자 장치들로 구현되거나 또는 그 다양한 전자 장치들과 관련될 수 있는 것을 고려할 수 있다. 본 명세서에 기재된 것과 마찬가지 구조체의 MEMS 장치는 또한 전자 전환(즉, 스위칭) 장치 등에서와 같은 디스플레이가 아닌 용도에도 이용될 수 있다.
이하에 설명되는 소정의 실시형태는 MEMS 표시장치를 패키지화하는 방법 및 이에 의해 얻어진 장치에 관한 것이다. 일 실시형태에서, 상기 장치는 간섭계 변조기들의 어레이를 상부에 포함하는 기판에 배면판을 연결시킴으로써 형성된다. 다양한 구조가 배면판과 기판 사이에 최소의 거리를 유지하도록 패키지 내에 포함된다.
간섭계 MEMS 표시소자를 포함하는 하나의 반사형 간섭계 변조기 디스플레이의 일 실시형태가 도 1에 예시되어 있다. 이들 장치에 있어서, 화소들은 명 상태(혹은 밝은 상태)(bright state) 또는 암 상태(암흑 상태)(dark state)이다. 명("온" 또는 "열린") 상태에서, 표시소자는 입사되는 가시광의 많은 부분을 사용자에게 반사시킨다. 암("오프" 또는 "닫힌") 상태에 있을 경우, 표시소자는 입사되는 가시 광선을 사용자에게 거의 반사시키지 않는다. "온" 및 "오프" 상태의 광 반사 특성은, 실시형태에 따라서는 반대로 되어 있을 수도 있다. MEMS 화소들은 선택된 색에서 우선적으로 반사시키도록 구성되어 흑색 및 백색에 부가해서 컬러 표시를 가능하게 한다.
도 1은 비쥬얼 디스플레이의 일련의 화소에 있어서 두 개의 인접한 화소들을 나타낸 등각 투상도인 데, 여기서 각 화소는 MEMS 간섭계 변조기를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 간섭계 변조기 디스플레이는 이들 간섭계 변조기의 행/열 어레이를 포함한다. 각각의 간섭계 변조기는 서로 간에 가변적이고 제어 가능한 거리에 위치된 1쌍의 반사층을 포함하여 적어도 하나의 가변 치수를 가진 공진 광학적 공동부(resonant optical cavity)를 형성한다. 일 실시형태에서, 반사층들 중 하나는 두 위치 사이에서 움직일 수도 있다. 여기서 이완 위치라고도 지칭되는 제1위치에서, 이동식 반사층은 고정식 부분 반사층으로부터 상대적으로 먼 거리에 위치된다. 여기서 작동 위치라고도 지칭되는 제2위치에서, 이동식 반사층은 상기 고정식 부분 반사층에 더 가까이 인접하여 위치된다. 이들 두 층에서 반사된 입사광은 이동식 반사층의 위치에 따라서 보강(constructively) 간섭 또는 소멸(destructively) 간섭하여 각 화소에 대해 전체 반사 상태 또는 비반사 상태를 생성한다.
도 1에 있어서 화소 어레이의 도시된 부분은 두 개의 인접한 간섭계 변조기(12a), (12b)를 포함한다. 왼쪽에 위치한 간섭계 변조기(12a)에는 부분 반사층을 포함하는 광학적 적층부(optical stack)(16a)로부터 소정 거리 떨어진 이완 위치에 이동식 반사층(14a)이 예시되어 있다. 오른쪽에 위치한 간섭계 변조기(12b)에는 광학적 적층부(16b)에 인접한 작동 위치에 이동식 반사층(14b)이 예시되어 있다.
여기서 말하는 광학적 적층부(16a), (16b)(일괄해서 "광학적 적층부(16)"라 칭함)는 전형적으로 수 개의 융합층(fused layer)을 포함하는 데, 이들 융합층은 인듐 주석 산화물(indium tin oxide: ITO)과 같은 전극층과, 크롬과 같은 부분 반사층, 및 투명 유전체를 포함할 수 있다. 따라서, 광학적 적층부(16)는 전기 전도성이고, 부분적으로 투명하며, 부분적으로 반사성이고, 예를 들어 하나 이상의 상기 층들을 투명 기판(20) 위에 증착함으로써 제조될 수 있다. 부분적으로 반사성인 층(즉, 부분 반사층)은 각종 금속, 반도체 및 유전체 등과 같이 부분적으로 반사성인 각종 재료로 형성될 수 있다. 상기 부분 반사층은 하나 이상의 재료의 층으로 형성될 수 있고, 이들 각 층은 단일 재료 혹은 재료들의 조합으로 형성될 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 이하에 더욱 설명되는 바와 같이, 광학적 적층부(16)의 층들은 평행 스트립들(strips)로 패턴화되고, 이하에 더욱 설명하는 바와 같은 표시장치 내에서 행방향 전극들을 형성할 수도 있다. 이동식 반사층(14a), (14b)은 기둥부(18) 사이에 증착되는 중재 희생 재료 및 기둥부(18)의 상부면에 증착된 증착 금속층 또는 증착 금속층들(광학적 적층부(16a), (16b)의 행방향 전극에 직교)로 이루어진 일련의 평행 스트립들로서 형성될 수도 있다. 희생 재료를 에칭하여 제거하면, 이동식 반사층(14a), (14b)은 광학적 적층부(16b), (16b)로부터 소정의 간극(19)만큼 분리되게 된다. 알루미늄과 같은 고 전도성·반사성 재료가 반사층(14)에 사용될 수 있고, 이들 스트립들은 표시장치에서 열방향 전극들을 형성할 수도 있다.
도 1에 있어서 화소(12a)로 예시된 바와 같이, 전압이 인가되지 않을 경우, 이동식 반사층(14a)이 기계적으로 이완된 상태에서, 이동식 반사층(14a)과 광학적 적층부(16a) 사이에서 간극(19)이 유지된다. 그러나, 선택된 행 및 열에 전위차가 인가될 경우, 대응하는 화소에서 행방향 전극과 열방향 전극의 교차점에 형성된 커패시터는 충전되고, 정전기력은 전극들을 함께 당긴다. 전압이 충분히 높다면, 이동식 반사층(14)은 변형이 일어나 광학적 적층부(16)에 대해서 힘을 가한다. 광학적 적층부(16) 내의 유전체 층(이 도면에서는 도시 생략)은 단락이 방지되어, 도 1의 오른쪽에 작동 화소(12b)로 표시된 바와 같이, 층(14)과 층(16) 간의 이격 거리를 조절한다. 이러한 거동은 인가된 전위차의 극성에 상관없이 동일하다. 이와 같이 해서, 반사성 화소 상태와 비반사성 화소 상태를 제어할 수 있는 행/열방향 작동은 종래의 LCD 및 기타 디스플레이 기술에서 이용되는 것과 많은 방식에서 유사하다.
도 2 내지 도 5b는 디스플레이 적용에 있어서 간섭계 변조기들의 어레이를 사용하기 위한 하나의 예시적 과정 및 시스템을 예시한다.
도 2는 본 발명의 측면들을 내포할 수 있는 전자 장치의 일 실시형태를 예시한 시스템 블록도이다. 예시된 실시형태에서, 해당 전자 장치는 프로세서(21)를 포함하는 데, 이 프로세서는 ARM(등록상표), 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 소정의 특수 목적의 마이크로프로세서, 또는 프로그래밍가능한 게이트 어레이일 수도 있다. 당업계에 있어서 통상적인 바와 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 통신하도록 구성된다. 일 실시형태에 있어서, 어레이 드라이버(22)는 디스플레이 어레이 혹은 패널(30)에 신호를 제공하는 행방향 드라이버 회로(24)와 열방향 드라이버 회로(26)를 포함한다. 도 1에 예시된 어레이의 단면은 도 2의 1-1선에 의해 표시된다. MEMS 간섭계 변조기에 대해서, 행/열방향 작동 프로토콜은 도 3에 도시된 바와 같은 이들 장치의 히스테리시스 특성을 이용할 수도 있다. 이것은, 예를 들어, 이완 상태에서 작동 상태로 이동식 층을 변형시키기 위해 10 볼트의 전위차가 필요할 수도 있다. 그러나, 이러한 값으로부터 전압이 감소될 경우, 전압이 10볼트 미만으로 다시 떨어질 때에 이동식 층은 그 상태를 유지한다. 도 3의 예시된 실시형태에 있어서, 전압이 2볼트 미만으로 떨어질 때까지 이동식 층은 완전히 이완되지 않는다. 이와 같이 해서, 도 3에 예시된 예에서 약 3 내지 7V의 전압의 범위가 있고, 여기서, 장치가 이완 또는 작동 상태에서 안정적인 인가 전압의 창이 존재한다. 이것을 여기서는 "히스테리시스 창"(hysteresis window) 또는 "안정성 창"(stability window)이라고 칭한다. 도 3의 히스테리시스 특성을 지니는 디스플레이 어레이에 대해서, 행방향 스트로빙(strobing) 동안 스트로빙된 행에 있는 작동될 화소들이 약 10볼트의 전압차에 노출되고, 이완될 화소들이 0볼트에 근접한 전압차에 노출되도록 행/열방향 작동 프로토콜을 설계할 수 있다. 스트로빙 후에, 화소들은 행방향 스트로빙이 화소들을 어떤 상태에 두었던지 그 상태를 유지하도록 약 5볼트의 정상 상태 혹은 바이어스 전압차에 노출된다. 이러한 예에서, 각 화소는, 기록된 후에, 3 내지 7볼트의 "안정성 창" 내에서 전위차를 보인다. 이러한 특성으로 작동 또는 이완의 기존 상태에서 동일한 인가 전압 조건 하에서 도 1에 예시된 화소 설계가 안정화된다. 간섭계 변조기의 각 화소는 작동 상태인지 혹은 이완 상태인지에 따라 본질적으로 고정식 반사층 및 이동식 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 전혀 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, 이것은 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 곡선을 나타내는 화소를 위해 사용될 수도 있는 가능한 세트의 행방향 전압 레벨들 및 열방향 전압 레벨들을 예시한다. 도 4의 실시형태에서, 화소를 작동시키기 위해서는 적절한 열을 -Vbias로 설정하고 적절한 행을 +ΔV로 설정하는 것이 필요한데, 여기서 -Vbias 및 +ΔV는 각각 -5 볼트 및 +5 볼트에 대응한다. 화소에 대한 볼트 전위차가 0이 되는 동일한 +ΔV로 적절한 행을 설정하고 +Vbias로 적절한 열을 설정함으로써 화소의 이완을 수행한다. 행방향 전압이 0볼트로 유지되는 이들 행에서, 열이 -Vbias이거나 +Vbias인 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 것이다. 예를 들어, 화소를 작동시키는 것은 적절한 열을 +Vbias로 설정하고 적절한 행을 -ΔV로 설정하는 것을 수반할 수 있다. 본 실시형태에 있어서, 화소에 대한 0 볼트 전위차를 생성하는 동일한 -ΔV로 적절한 행을 설정하고 -Vbias로 적절한 열을 설정함으로써 화소의 이완을 수행한다.
도 5b는 도 5a에 예시된 디스플레이 구성으로 되는 도 2의 3×3 어레이에 인가되는 일련의 행방향 신호 및 열방향 신호를 나타낸 타이밍도로서, 여기서 작동 화소들은 비반사형이다. 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 3 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. 어레이 내의 다른 화소들은 영향을 받지 않는다. 원하는 바와 같이 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, 디스플레이는 도 5a의 구성에서 안정적이다. 수십 또는 수백 개의 행과 열들을 가진 어레이들에 대해서 동일한 과정을 이용할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또, 행 및 열 작동을 수행시키는 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 본 명세서에 기재된 시스템 및 방법과 함께 사용될 수 있다는 것을 또한 이해할 수 있을 것이다.
도 6a 및 도 6b는 표시장치(40)의 일 실시형태를 예시한 시스템 블록도이다. 예를 들어, 표시장치(40)는 이동 전화기 또는 휴대 전화기일 수 있다. 그러나, 표시장치(40)의 동일한 구성 요소들 또는 그것의 약간의 변경으로는 또한 텔레비전, 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. 하우징(41)은 일반적으로 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 디스플레이를 비롯한 다양한 디스플레이들 중의 어떤 것일 수도 있다. 다른 실시형태에 있어서, 디스플레이(30)는 앞서 설명한 바와 같은 플라즈마, EL, OLED, STN LCD 또는 TFT LCD와 같은 평판형 디스플레이, 또는 CRT나 다른 종류의 관(tube) 장치와 같은 비평판형(non-flat-panel) 디스플레이를 포함한다. 그러나, 본 실시형태를 설명할 목적으로, 상기 디스플레이(30)는 여기에서 설명하는 바와 같이 간섭계 변조기 디스플레이를 포함한다.
예시적인 표시장치(40)의 일 실시형태의 구성 요소들은 도 6b에 개략적으로 도시되어 있다. 도시된 예시적인 표시장치(40)는 하우징(41)을 포함하고 적어도 그 속에 부분적으로 수용된 추가적인 구성 요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 예시적인 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(즉, 전원)(50)는 특정한 예시적인 표시장치(40) 설계에 요구되는 바와 같이 모든 구성 요소들에 전력을 제공한다.
네트워크 인터페이스(27)는 예시적인 표시장치(40)가 네트워크를 통하여 하나 이상의 장치와 통신할 수 있도록 안테나(43) 및 트랜스시버(47)를 포함한다. 일 실시형태에서, 네트워크 인터페이스(27)는 프로세서(21)의 요건을 완화시킬 수 있는 몇몇 처리 능력도 가질 수 있다. 안테나(43)는 신호를 송수신하기 위한 안테나이면 어느 것이라도 된다. 일 실시형태에 있어서, 안테나는 IEEE 802.11(a), (b) 또는 (g)를 비롯한 IEEE 802.11 표준에 따라서 RF 신호를 송수신한다. 다른 실시형태에 있어서, 안테나는 블루투스(BLUETOOTH) 표준에 따라서 RF 신호를 송수신한다. 이동 전화기의 경우, 안테나는 CDMA, GSM, AMPS 또는 무선 이동 전화 네트워크 내에서 통신하기 위해 사용되는 기타 공지된 신호를 수신하도록 설계되어 있다. 트랜스시버(47)는 안테나(43)로부터 수신된 신호를 미리 처리하여 이 신호가 프로세서(21)에 의해 수신되고 나아가 조작될 수도 있다. 또, 트랜스시버(47)는 프로세서(21)로부터 수신된 신호도 처리하여 이 신호가 안테나(43)를 거쳐서 예시적인 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 전송될 화상 데이터를 저장하거나 생성할 수 있는 이미지 소스(즉, 화상 공급원(image source))로 대체될 수 있다. 예를 들어, 화상 공급원은 화상 데이터를 포함하는 디지털 비디오 디스크(DVD: digital video disc)나 하드 디스크 드라이브, 또는 화상 데이터를 생성하는 소프트웨어 모듈일 수 있다.
프로세서(21)는 일반적으로 예시적인 표시장치(40)의 전체적인 동작을 제어한다. 프로세서(21)는 네트워크 인터페이스(27) 또는 화상 공급원으로부터의 압축된 화상 데이터와 같은 데이터를 수신하고, 해당 데이터를 원천 화상 데이터(raw image data)로 또는 원천 화상 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 전송한다. 원천 데이터는 전형적으로 화상 내의 각각의 위치에서 화상 특성들을 식별하는 정보를 의미한다. 예를 들어, 이러한 화상 특성들은 색깔, 채도(saturation) 및 그레이 스케일(계조) 레벨(gray-scale level)을 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, 프로세서(21)는 예시적인 표시장치(40)의 동작을 제어하는 마이크로 제어기, CPU 또는 논리 유닛을 포함한다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 일반적으로 신호를 스피커(45)에 전송하기 위해, 그리고 마이크(46)로부터 신호를 수신하기 위해 증폭기들 및 필터들을 포함한다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 예시적인 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 화상 데이터를 프로세서(21)로부터 혹은 프레임 버퍼(28)로부터 직접 취하여 어레이 드라이버(22)로 고속 전송하기 위해 원천 화상 데이터를 적절하게 재포맷한다. 특히, 드라이버 제어기(29)는 원천 화상 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 전송한다. 비록 LCD 제어기와 같은 드라이버 제어기(29)가 자립형 집적 회로(stand-alone Integrated Circuit(IC))로서 시스템 프로세서(21)와 종종 연관되지만, 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 수신하고 디스플레이의 x-y 매트릭스 화소들로부터 나온 수백, 때로는 수천개의 인출선에 초당 여러 번 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 실시형태에서, 드라이버 제어기(29)는 종래의 디스플레이 제어기 또는 쌍안정 디스플레이 제어기(예를 들어, 간섭계 변조기 제어기)이다. 다른 실시형태에서, 어레이 드라이버(22)는 종래의 드라이버 또는 쌍안정 디스플레이 드라이버(예를 들어, 간섭계 변조기 디스플레이)이다. 일 실시형태에서, 드라이버 제어기(29)는 어레이 드라이버(22)와 일체형이다. 이러한 실시형태는 이동 전화기, 시계 및 기타 소형 디스플레이와 같은 고집적 시스템에 있어서 일반적이다. 또 다른 실시형태에서, 디스플레이 어레이(30)는 전형적인 디스플레이 어레이 또는 쌍안정 디스플레이 어레이(예를 들어, 간섭계 변조기들의 어레이를 포함하는 디스플레이)이다.
입력 장치(48)는 사용자로 하여금 예시적인 표시장치(40)의 동작을 제어하도록 한다. 일 실시형태에서, 입력 장치(48)는 QWERTY 키보드 또는 전화기 키패드와 같은 키패드, 버튼, 스위치, 터치 센스 스크린, 감압막 또는 감열막을 포함한다. 일 실시형태에서, 마이크(46)는 예시적인 표시장치(40)에 대한 입력 장치이다. 이 장치에 데이터를 입력하기 위해 마이크(46)가 사용되는 경우, 음성 명령들이 사용자에 의해 제공되어 예시적인 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 실시형태에서, 전력 공급 장치(50)는 니켈-카드뮴 배터리 또는 리튬 이온 배터리와 같은 충전용 배터리이다. 다른 실시형태에서, 전력 공급 장치(50)는 재생 가능 에너지원, 커패시터, 또는 플라스틱 태양 전지, 태양 전지 도료를 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 디스플레이 시스템 내의 몇몇 개소에 위치될 수 있는 드라이버 제어기 내에 존재한다. 몇몇 실시형태에서, 제어 프로그램은 어레이 드라이버(22) 내에 존재한다. 당업자라면 전술한 최적화가 다수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 구성 요소들 및 다양한 형태로 구현될 수도 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다.
앞서 설명한 원리들에 따라서 작동되는 간섭계 변조기의 상세한 구조는 매우 다양할 수 있다. 예를 들어, 도 7a 내지 도 7e(이하, 일괄해서 간단히 "도 7"이라 지칭할 경우도 있음)는 이동식 반사층(14) 및 그의 지지 구조체의 다섯 개의 서로 다른 실시형태를 나타낸다. 도 7a는 도 1의 실시형태의 단면도인데, 여기서 금속 재료(14)의 스트립은 직교 방향으로 연장된 지지부(18) 상에 증착된다. 도 7b에 있어서, 이동식 반사층(14)은 줄(tether)(32) 상에 단지 모서리에서 지지부에 부착된다. 도 7c에 있어서, 이동식 반사층(14)은 가요성 금속을 포함할 수도 있는 변형가능한 층(deformable layer)(34)으로부터 매달려 있다. 이 변형가능한 층(34)은 해당 변형가능한 층(34) 주변의 기판(20)에 직접적으로 혹은 간접적으로 접속된다. 이들 접속부는 여기서는 지지 기둥부라고도 칭한다. 도 7d에 나타낸 실시형태는 변형가능한 층(34)이 안착되는 지지 기둥 플러그(42)를 가진다. 이동식 반사층(14)은 도 7a 내지 도 7c에 있어서와 마찬가지로 간극부 위에 매달린 채 유지되지만, 변형가능한 층(34)은 해당 변형가능한 층(34)과 광학적 적층부(16) 사이의 구멍들을 채움으로써 지지 기둥부를 형성하지 않는다. 오히려, 지지 기둥부는 평탄화 재료로 형성되고, 이것은 지지 기둥 플러그(42)를 형성하는 데 이용된다. 도 7e에 나타낸 장치는 도 7d에 의거한 것이지만, 도 7a 내지 도 7c에 나타낸 실시형태의 어느 것과도 함께 작용하도록 적합화될 수 있다. 도 7e에 나타낸 실시형태에서, 금속 또는 기타 전도성 재료의 여분의 층은 버스 구조체(44)를 형성하는 데 이용되어 왔다. 이것에 의해 신호가 간섭계 변조기의 이면을 따라 송신될 수 있고, 그렇지 않으면 기판(20) 상에 형성될 수도 있는 다수의 전극을 제거할 수 있다.
도 7에 나타낸 것과 같은 실시형태에 있어서, 간섭계 변조기는 직시형(direct-view) 장치로서 기능하는 데, 여기서 화상들은 투명한 기판(20)의 전면(front side)으로부터 보이고 그 반대편에는 변조기들이 배열되어 있다. 이들 실시형태에 있어서, 반사층(14)은 변형가능한 층(34)을 비롯한, 기판(20)의 반대편의 반사층 쪽에 있는 간섭계 변조기의 일부를 광학적으로 차단한다. 이것에 의해 상기 차단된 영역은 화질에 부정적으로 영향을 미치는 일없이 구성되고 작동될 수 있게 된다. 이러한 차단은 도 7e에서 버스 구조체(44)를 허용하며, 이것은 어드레싱 및 그 어드레싱으로부터 기인하는 이동 등과 같은, 상기 변조기의 전자기계 특성으로부터 해당 변조기의 광학적 특성을 분리시키는 능력을 제공한다. 이 분리가능한 변조기 구조체로 인해 해당 변조기의 광학적 측면들 및 전자기계적 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.
이상 설명된 바와 같은 간섭계 변조기는 이동식 반사층(이하 간단히 "이동식 층"이라고도 칭함)(14)을 포함한다. 해당 이동식 반사층(14)은 전형적으로 얇으며, 대상체와 사고로 물리적인 접촉에 의해 유발되는 외력에 의해 손상될 수 있다. 간섭계 변조기를 적절하게 작동시키는 것을 확실하게 하기 위하여, 이동식 반사층(14)을 외력으로부터 보호하는 것이 바람직하다.
도 8a 내지 도 10b에 관하여 이하에 설명되는 바와 같은 소정의 실시형태는 MEMS 표시장치를 패키지화하는 방법 및 이에 이해 얻어진 장치에 관한 것이다. 일 실시형태에서, 배면판은 간섭계 변조기들의 어레이를 상부에 포함하는 기판에 연결되어 있다. 상기 기판은 상기 이동식 층보다 높은 기둥부를 포함한다. 조립 시, 상기 배면판은 이동식 층이 아니라 상기 기둥부와 접촉한다. 상기 배면판, 기판 및 기둥부는 함께 간섭계 변조기를 외력으로부터 보호한다. 다른 실시형태에서, 상이한 구조체가 기판 및 배면판 상에 형성되어 해당 배면판과 기판 사이에 최소 거리를 유지하여, 배면판이 이동식 층과 접촉하는 것을 방지한다.
도 8a 및 도 8b는 패키지 내에 간섭계 변조기들의 어레이를 포함하는 디스플레이의 일 실시형태의 측면도를 도시하고 있다. 이 실시형태에서, 배면판은 간섭계 변조기들의 어레이를 상부에 포함하는 기판에 연결되어 있다. 간섭계 변조기들의 어레이는 이동식 층들을 접속하는 기둥부들을 포함한다. 조립 시, 상기 배면판은 이동식 층이 아니라 기둥부들과 접촉한다. 상기 배면판, 기판 및 기둥부들은 함께 간섭계 변조기를 외력으로부터 보호한다.
도시된 바와 같이, 패키지는 투명한 기판(20)과 배면판(62)을 포함한다. 상기 배면판(62)은 유리, 금속, 박(foil), 폴리머, 플라스틱 및 세라믹 혹은 실리콘 등의 반도체 재료일 수 있다. 상기 투명한 기판(20)은 박막을 지닐 수 있고 그 위에 MEMS 장치가 설치되는 투명한 기판이면 어느 것이라도 가능하다. 그 예로는 유리, 플라스틱 및 투명한 폴리머를 들 수 있다.
간섭계 변조기들의 어레이는 기판(20)의 배면 상에 형성된다. 해당 기판의 배면이란 표시장치의 관찰자로부터 멀리 있는 기판(20)의 측면을 가리킨다.
도 8a 및 도 8b에 있어서의 어레이의 도시된 부분은 두 인접한 간섭계 변조기(12b), (12b)(본 명세서에서는 "화소"라고도 칭해짐)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 각 간섭계 변조기는 적어도 하나의 가변 치수를 지니는 공진 광학적 간극을 형성하도록 광학적 적층부(16)로부터 가변적이고 제어가능한 거리에 위치결정된 이동식 반사층(14)을 포함한다. 이동식 반사층(14)은 도 7a 내지 도 7e에 도시된 바와 같은 각종 방식으로 지지 구조체에 접속될 수 있다. 예를 들어, 이동식 반사층(14)은 도 8a에 도시된 바와 같이 줄(32) 상에서 지지부(18)에 부착될 수 있다.
여기서 말하는 광학적 적층부(16)는 전형적으로 수 개의 융합층을 포함하는 데, 이들 융합층은 인듐 주석 산화물(ITO)과 같은 전극층과, 크롬과 같은 부분 반사층, 및 투명 유전체를 포함할 수 있다. 따라서, 광학적 적층부(16)는 전기 전도성이고, 부분적으로 투명하며, 부분적으로 반사성이고, 예를 들어 하나 이상의 상기 층들을 투명 기판(20) 위에 증착함으로써 제조될 수 있다.
도 1과 관련하여 설명된 바와 같이, 몇몇 실시형태에서, 광학적 적층부(16)는 행방향 전극을 형성할 수 있다. 알루미늄 등과 같은 고도로 도전성이고 반사성인 재료가 이동식 반사층(14)에 이용될 수 있고, 표시장치에서 열방향 전극을 형성할 수 있다. 기둥부(18)는 이동식 반사층(14)의 전극에 접속되고, 따라서, 표시장치의 열방향 전극에 접속된다.
상기 배면판(62)은 기판(20)의 배면에 연결되어 패키지를 형성한다. 일 실시형태에서, 상기 배면판(62)은 기밀 밀봉부(도시 생략)를 개재해서 상기 기판(20)에 연결되어 있다. 상기 배면판(62)은 해당 배면판(62)이 그들의 기능과 간섭하지 않도록 또는 화소(12a), (12b)의 구조체를 손상시키지 않도록 적어도 소정의 최소 거리에 대해서 기판(20)으로부터 분리되어 있을 필요가 있다.
도 8b는 기판(20)에 연결된 배면판(62)을 구비한 예시적인 디스플레이를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 배면판(62)이 기판(20)에 연결된 후 적어도 하나의 기둥부(18)가 배면판(62)과 접촉하고, 따라서, 배면판(62)을 기판(20)으로부터 이격시키고 있다. 이와 같이 해서, 배면판(62)에 대한 기계적 지지는 이동식 반사층(16)을 접속하는 데 이용되는 적어도 하나의 기둥부(18)로부터 나온다. 예시적인 실시형태에서, 기둥부(18)는 배면판(62)이 이동식 층(16)이 아니라 기둥부(18)와 접촉하도록 이동식 반사층(16)보다 높다.
일 실시형태에서, 기둥부(18)는 대략 동일한 높이를 지니도록 설계되어 있다. 따라서, 대략 모든 기둥부(18)가 배면판(62)과 접촉하고, 따라서, 배면판(62)에 기계적 지지를 제공한다. 다른 실시형태에서, 몇몇 기둥부(18)는 다른 것보다 높게 되도록 설계되어 있다. 모든 기둥부 중에서 가장 높은 기둥부(18) 중 일부만이 배면판(62)과 접촉한다.
MEMS 표시장치를 패키지화하는 예시적인 방법은 다음과 같이 설명된다. 투명한 기판(20)이 제공된다. MEMS 표시소자(예컨대, 간섭계 변조기(12a), (12b))들의 어레이가 기판(20)의 배면 상에 제작된다. 이어서 배면판(62)이 제공된다. 해당 배면판(62)은 기판(20)의 배면에 연결된다. 패키지 내의 얻어지는 MEMS 표시장치는 도 8b에 도시되어 있다.
도 9a 및 도 9b는 패키지 내에 간섭계 변조기들의 어레이를 포함하는 디스플레이의 다른 실시형태를 도시하고 있다. 도 9a 및 도 9b는 상기 실시형태의 측면도를 도시하고 있다. 배면판(62)은 지지 기둥부(64)들을 포함한다. 배면판(62)은, 기판(20)에 연결되어 있는 경우, 각 지지 기둥부(64)가 기판(20) 상의 화소들 사이의 적절한 랜딩 영역(66)과 정렬되도록 기판(20)과 정렬되어 있다. 조립 시, 배면판(62)은 이동식 반사층(14)이 아니라 지지 기둥부(64)들과 접촉한다. 상기 배면판, 기판 및 지지 기둥부(64)들은 함께 간섭계 변조기를 외력으로부터 보호한다.
도 9b는 기판(20)에 연결된 배면판(62)을 구비한 예시적인 디스플레이를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 지지 기둥부(64)들은 기판(20) 상의 랜딩 영역(66)들과 접촉하고, 따라서, 배면판(62)을 기판(20)으로부터 이격시키고 있다. 기둥부(18)들은 배면판(62)과 접촉하지 않고, 따라서 배면판(62)으로부터 어떠한 기계적 힘도 받지 않는다.
패키지 내에서, 지지 기둥부(64)들과 대응하는 랜딩 영역(66)들은, 조립 시, 지지 기둥부(64)들이 화소(12a), (12b)의 기능을 저해하지 않도록 채택된다. 지지 기둥부(64)들은 전형적으로 동일한 높이를 지니도록 설계된다. 몇몇 실시형태에서, 지지 기둥부(64)들은 제작 공정을 간단화하기 위하여 동일하게 되도록 설계되어 있다. 또한, 지지 기둥부(64)들은 기판(20) 상의 기둥부(18)가 조립 시 배면판(62)과 접촉하지 않게끔 적절한 높이를 지니도록 설계되어 있다.
일 실시형태에서, 각 랜딩 영역(66)은 기판(20)의 표면에 구멍을 포함한다. 배면판(62)을 기판(20)에 연결할 때, 각 지지 기둥부(64)는 대응하는 랜딩 영역(66)의 구멍과 정렬되어 해당 구멍 속으로 들어간다.
도 10a 및 도 10b는 패키지 내에 간섭계 변조기들의 어레이를 포함하는 디스플레이의 또 다른 실시형태의 측면도를 도시하고 있다. 이 실시형태에서, 지지 기둥부(64)들이 도 9a 및 도 9b의 이전의 실시형태에 도시된 바와 같은 배면판(62) 대신에 기판(20) 상에 제작된다. 조립 시, 배면판은 이동식 층과 접촉하지 않는다. 배면판과 기판은 함께 간섭계 변조기를 외력으로부터 보호한다.
도 10b는 기판(20)에 연결된 배면판(62)을 구비한 예시적인 디스플레이를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 지지 기둥부(64)들은 배면판(62)이 기판(20)에 연결된 후 해당 배면판(62)과 접촉하며, 따라서 상기 배면판(62)을 기판(20)으로부터 이격시킨다. 이와 같이 해서, 배면판(62)에 대한 기계적 지지는 지지 기둥부(64)로부터 나온다. 기둥부(18)는 이제 배면판(62)과 접촉하지 않고, 따라서 배면판(62)으로부터 어떠한 기계적 힘도 받지 않는다.
지지 기둥부(64)들은 해당 지지 기둥부(64)들이 화소(12a), (12b)의 기능을 저해하지 않도록 화소(12a), (12b) 사이의 적절한 영역에 위치되어 있다. 지지 기둥부(64)들은 전형적으로 동일한 높이를 지니도록 설계되어 있다. 몇몇 실시형태에서, 지지 기둥부(64)들은 제작 공정을 간단화하기 위하여 동일하게 되도록 설계되어 있다. 또한, 지지 기둥부(64)들은 기판(20) 상의 기둥부(18)가 조립 시 배면판(62)과 접촉하지 않게끔 적절한 높이를 지니도록 설계되어 있다.
일 실시형태(도시 생략)에서, 지지 기둥부들은 배면판과 기판의 양쪽 모두에 위치되어 있다. 해당 지지 기둥부들은 동일한 높이를 지닐 수 있고, 각 기판과 배면판은 지지 기둥부를 입수하도록 위치결정된 구멍을 지닐 수 있다.
상기 실시형태들은 표시장치를 패키지화하는 방법 및 그에 의해 얻어진 표시장치에 관한 것이다. 예시적인 실시형태는 간섭계 변조기들의 어레이를 일례로서 이용해서 기술되어 있지만, 각 실시형태는 간섭계 변조기로 제한되지 않는다. 이들 실시형태는 임의의 적절한 MEMS 표시소자 및 기타 유형의 표시소자에도 적용가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 소정의 실시형태를 상세히 기술하고 있다. 그러나, 위에서 본문에 나타나 있다고 하더라도, 본 발명은 많은 방식으로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 소정의 특성이나 양상들을 기술할 때 특정 용어의 이용은, 해당 용어가 연관된 본 발명의 특성이나 양상들의 소정의 구체적인 특징을 포함하게끔 제한하기 위하여 여기서 재차 정의되어 있는 것을 의미하는 것은 아니라는 점에 유의할 필요가 있다.

Claims (43)

  1. 표시장치를 패키지화(packaging)하는 방법으로서,
    기판을 제공하는 단계;
    상기 기판의 배면(back side) 상에 표시소자들의 어레이를 제작하는 단계;
    배면판을 제공하는 단계; 및
    상기 기판의 배면에 상기 배면판을 봉합(sealing)시키는 단계를 포함하되,
    상기 어레이는 상기 표시소자들 사이에 위치되어 상기 표시소자들의 전극들을 접속하는 복수개의 기둥부를 포함하며,
    상기 기판의 배면에 상기 배면판을 봉합한 후 하나 이상의 상기 기둥부가 상기 배면판과 접촉하는 것인 표시장치의 패키지화 방법.
  2. 제1항에 있어서, 각 표시소자는 MEMS 표시소자를 포함하는 것인 표시장치의 패키지화 방법.
  3. 제2항에 있어서, 각 MEMS 표시소자는 간섭계 변조기(interferometric modulator)를 포함하는 것인 표시장치의 패키지화 방법.
  4. 제3항에 있어서, 각 간섭계 변조기는
    상기 기판 상에 증착된 고정식 제1층으로 규정된 공동부(cavity) 및 상기 기판에 접속된 이동식 제2층을 포함하되, 상기 제1 및 제2층은 각각 전극을 포함하며;
    상기 간섭계 변조기에 입사하는 광은 상기 제1층과 제2층에 의해 간섭계측적으로 변조되는 것인 표시장치의 패키지화 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2층은 제1위치와 제2위치 사이에서 이동가능한 것인 표시장치의 패키지화 방법.
  6. 제5항에 있어서, 각 간섭계 변조기는 상당한 양의 가시광을 투과하거나 흡수하도록 구성된 한편, 상기 제2층은 제2위치에 있는 것인 표시장치의 패키지화 방법.
  7. 제5항에 있어서, 각 간섭계 변조기는 특정 파장 범위의 광을 반사하도록 구성된 한편, 상기 제2층은 제1위치에 있는 것인 표시장치의 패키지화 방법.
  8. 제1항에 기재된 방법에 의해 패키지화된 표시장치.
  9. 표시장치를 패키지화하는 방법으로서,
    기판을 제공하는 단계;
    상기 기판의 배면 상에 표시소자들의 어레이를 제작하는 단계로서, 상기 어레이가 상기 표시소자들 사이에 있는 적절한 랜딩 영역(landing area)들과, 상기 표시소자들 사이에 위치되어 상기 표시소자들의 전극들을 접속하는 복수개의 기둥부를 포함하는 것인 어레이의 제작단계;
    복수개의 지지 기둥부를 포함하는 배면판을 제공하는 단계; 및
    상기 지지 기둥부를 상기 랜딩 영역과 정렬(aligning)시킴으로써 상기 기판의 배면에 상기 배면판을 봉합하는 단계를 포함하는 표시장치의 패키지화 방법.
  10. 제9항에 있어서, 각 표시소자는 MEMS 표시소자를 포함하는 것인 표시장치의 패키지화 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 지지 기둥부들은 실질적으로 동일한 것인 표시장치의 패키지화 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 지지 기둥부는 상기 어레이 상의 기둥부가 상기 배면판과 접촉하지 않도록 적절한 높이를 지니는 것인 표시장치의 패키지화 방법.
  13. 제10항에 있어서, 각 랜딩 영역은 구멍으로서 형성되고, 상기 배면판의 봉합은 해당 랜딩 영역의 상기 구멍 속으로 상기 지지 기둥부를 집어넣는 단계를 포함하는 것인 표시장치의 패키지화 방법.
  14. 제9항에 기재된 방법에 의해 패키지화된 표시장치.
  15. 표시장치를 패키지화하는 방법으로서,
    기판을 제공하는 단계;
    상기 기판의 배면 상에 표시소자들의 어레이를 제작하는 단계로서, 상기 어레이는 상기 표시소자들 사이에 있는 복수개의 기둥부와, 상기 표시소자들 사이에 위치되어 상기 표시소자들의 전극들을 접속하는 복수개의 접속 기둥부를 포함하는 것인 어레이의 제작단계;
    배면판을 제공하는 단계; 및
    상기 기판의 배면에 상기 배면판을 봉합시키는 단계를 포함하는 표시장치의 패키지화 방법.
  16. 제15항에 있어서, 각 표시소자는 MEMS 표시소자를 포함하는 것인 표시장치의 패키지화 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 지지 기둥부들은 실질적으로 동일한 것인 표시장치의 패키지화 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 지지 기둥부는 상기 어레이 상의 접속 기둥부가 상기 배면판과 접촉하지 않도록 적절한 높이를 지니는 것인 표시장치의 패키지화 방법.
  19. 제15항에 기재된 방법에 의해 패키지화된 표시장치.
  20. 기판의 배면 상에 표시소자들의 어레이를 포함하는 전면 패널(front panel); 및
    상기 기판의 배면에 봉합된 배면판을 포함하되,
    상기 어레이는 상기 표시소자들 사이에 위치되어 상기 표시소자들의 전극들을 접속하는 복수개의 기둥부를 포함하며,
    상기 기둥부들 중 적어도 하나는 상기 배면판과 접촉하는 것인 표시장치.
  21. 기판의 배면 상에 표시소자들의 어레이를 포함하는 전면 패널; 및
    상기 기판의 배면에 봉합된 배면판을 포함하되,
    상기 어레이는 상기 표시소자들 사이에 있는 적절한 랜딩 영역들과, 상기 표시소자들 사이에 위치되어 상기 표시소자들의 전극들을 접속하는 복수개의 기둥부를 포함하며,
    상기 배면판은 복수개의 지지 기둥부를 포함하고,
    상기 지지 기둥부들 중 적어도 하나는 상기 랜딩 영역들 중 하나와 접촉하는 것인 표시장치.
  22. 제21항에 있어서, 각 표시소자는 MEMS 표시소자를 포함하는 것인 표시장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 지지 기둥부는 상기 랜딩 영역과 정렬되는 것인 표시장치.
  24. 제22항에 있어서, 상기 지지 기둥부들은 실질적으로 동일한 것인 표시장치.
  25. 제22항에 있어서, 상기 지지 기둥부는 상기 어레이 상의 기둥부가 상기 배면판과 접촉하지 않도록 적절한 높이를 지니는 것인 표시장치.
  26. 제22항에 있어서, 각 랜딩 영역은 구멍으로서 형성되고, 상기 지지 기둥부는 해당 랜딩 영역의 상기 구멍 속에 들어가 있는 것인 표시장치.
  27. 기판의 배면 상에 표시소자들의 어레이를 포함하는 전면 패널; 및
    상기 기판의 배면에 봉합된 배면판을 포함하되,
    상기 어레이는 상기 표시소자들 사이에 있는 복수개의 지지 기둥부와, 상기 표시소자들 사이에 위치되어 상기 표시소자들의 전극들을 접속하는 복수개의 접속 기둥부를 포함하며,
    상기 지지 기둥부들 중 적어도 하나는 상기 배면판과 접촉하는 것인 표시장치.
  28. 제27항에 있어서, 각 표시소자는 MEMS 표시소자를 포함하는 것인 표시장치.
  29. 제28항에 있어서, 상기 지지 기둥부들은 실질적으로 동일한 것인 표시장치.
  30. 제28항에 있어서, 상기 지지 기둥부는 상기 어레이 상의 접속 기둥부가 상기 배면판과 접촉하지 않도록 적절한 높이를 지니는 것인 표시장치.
  31. 제28항에 있어서,
    디스플레이(display);
    상기 디스플레이와 통신하도록 구성된 동시에, 화상 데이터를 처리하도록 구성된 프로세서; 및
    상기 프로세서와 통신하도록 구성된 메모리 장치를 추가로 포함하는 표시장치.
  32. 제31항에 있어서, 상기 디스플레이에 적어도 하나의 신호를 전송하도록 구성된 드라이버 회로를 추가로 포함하는 표시장치.
  33. 제32항에 있어서, 상기 화상 데이터의 적어도 일부를 상기 드라이버 회로로 전송하도록 구성된 제어기를 추가로 포함하는 표시장치.
  34. 제31항에 있어서, 상기 화상 데이터를 상기 프로세서에 전송하도록 구성된 화상 공급원 모듈(image source module)을 추가로 포함하는 표시장치.
  35. 제34항에 있어서, 상기 화상 공급원 모듈은 수신기, 트랜스시버 및 송신기 중 적어도 하나를 포함하는 것인 표시장치.
  36. 제31항에 있어서, 입력 데이터를 수신하여 해당 입력 데이터를 상기 프로세서에 전달하도록 구성된 입력 장치를 추가로 포함하는 표시장치.
  37. 표시소자들의 어레이를 포함하는, 광을 변조시키는 변조수단;
    상기 변조수단을 지지하는 지지수단;
    상기 변조수단을 둘러싸는 포위수단; 및
    패키지를 형성하도록 상기 포위수단이 상기 지지수단에 연결될 경우 상기 포위수단에 대한 지지를 제공하기 위한 제공수단을 포함하되,
    상기 변조수단은 상기 지지수단을 통해 투과된 광을 변조시키도록 구성된 것인 표시장치.
  38. 제37항에 있어서, 상기 지지수단은 투명한 기판을 포함하는 것인 표시장치.
  39. 제37항에 있어서, 상기 변조수단은 간섭계 변조기들의 어레이를 포함하는 것인 표시장치.
  40. 제37항에 있어서, 상기 포위수단은 배면판을 포함하는 것인 표시장치.
  41. 제39항에 있어서, 상기 제공수단은 상기 포위수단 상에 복수개의 지지 기둥부를 포함하며, 해당 지지 기둥부는 상기 간섭계 변조기들 사이의 랜딩 영역과 정렬되어 있는 것인 표시장치.
  42. 제39항에 있어서, 상기 제공수단은 상기 간섭계 변조기들 사이에 복수개의 기둥부를 포함하는 것인 표시장치.
  43. 제42항에 있어서, 상기 기둥부는 간섭계 변조기의 전극을 접속시키도록 추가로 구성된 것인 표시장치.
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