KR20110057197A - Light turning device with prismatic light turning features - Google Patents
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Abstract
도광장치는 도광체(182) 및 둘 이상의 복수개의 이간된 슬릿(100)을 포함한다. 상기 슬릿(100)들은 도광체(182) 내의 잘라낸 부분들에 의해 형성된다. 슬릿들의 측벽들은 파세트들을 형성하여, 해당 파세트들 상에 충돌하는 광을 방향변화시킨다. 몇몇 실시형태에서, 도광체는 광원(192)에 부착되어 있다. 상기 광원(192)은 광을 방출하고 해당 광은 도광체(182)에 도입되며, 슬릿(100)들은 상기 도광체(182)로부터의 광을 방향변화시켜 소망의 표적을 향하게 한다. 몇몇 실시형태에서, 상기 표적은 디스플레이이고, 제1의 복수개의 슬릿(100)은 광원(192)으로부터의 광을 도광체(182)를 가로질러 상기 디스플레이의 면 위로 향하게 한다. 제2의 복수개의 슬릿(100)은 도광체(182)로부터의 광을 디스플레이 쪽으로 향하게 한다.The light guide device includes a light guide 182 and two or more spaced apart slits 100. The slits 100 are formed by cutouts in the light guide 182. Sidewalls of the slits form facets to redirect light impinging on the facets. In some embodiments, the light guide is attached to the light source 192. The light source 192 emits light and the light is introduced into the light guide 182, and the slits 100 redirect the light from the light guide 182 to the desired target. In some embodiments, the target is a display, and the first plurality of slits 100 direct light from the light source 192 across the light guide 182 onto the face of the display. The second plurality of slits 100 direct light from the light guide 182 towards the display.
Description
관련 출원에 대한 참조Reference to Related Application
본 출원은 미국 가특허출원 제61/093,695호(출원일: 2008년 9월 2일)의 35 U. S. C. §119(e) 하의 우선권의 이득을 주장한다.This application claims the benefit of priority under 35 U. S. C. § 119 (e) of US provisional patent application 61 / 093,695 (filed September 2, 2008).
발명의 기술분야Technical Field of the Invention
본 발명은 일반적으로 광 방향전환 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 광을 도광하여 예를 들어 디스플레이를 조명하는 프리즘 형태의 구조를 이용하는 광 방향전환 장치에 관한 것이다. 또, 본 발명은 상기 장치의 이용방법 및 제조방법에 관한 것이다.The present invention generally relates to a light turning device. In particular, the present invention relates to a light turning device using a prism-like structure for guiding light to illuminate a display, for example. In addition, the present invention relates to a method of use and manufacturing method of the device.
마이크로전자기계 시스템(microelectromechanical systems: 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 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.Microelectromechanical systems (MEMS) include micromechanical elements, micro actuators and microelectronic devices. The micromechanical element may be formed using deposition, etching and / or other micromachining processes that etch a portion of the substrate and / or the deposited material layer or add layers to form an electromechanical device. have. One type of MEMS device is called an interferometric modulator. As used herein, the term interferometric modulator or interferometric light modulator means an apparatus that selectively absorbs and / or reflects light using the principles of optical interference. In certain embodiments, the interferometric modulator may comprise a pair of conductive plates, wherein either or both of the pair of conductive plates may be transmissive and / or reflective in whole or in part and may be suitable for If you do, you can do relative exercises. In certain embodiments, one conductive plate may comprise a pinned layer deposited on a substrate, and the other conductive plate may comprise a metal film separated by an air gap from the pinned layer. As will be explained in more detail herein, the optical interference of light incident on the interferometric modulator can be varied by the relative position of the conductive plate. The scope of application of these devices is extensive, and using and / or modifying the features of this type of device is such that these properties can be used to improve existing products and to create new products that have not yet been developed. It will be useful in the art.
몇몇 실시형태에서는, 도광장치(light guide apparatus)가 제공된다. 해당 장치는 도광체(light guide body)의 길이를 통한 광의 전파를 지지하는 광 전파 재료(light propagating material)로 형성된 당해 도광체를 포함한다. 상기 도광체는 복수개의 외면에 의해 규정된다. 상기 외면들 중 제1외면은 상기 도광체에 입사되는 광을 방향변화(redirect)시키도록 구성된 서로 이간되어 있는 제1의 복수개의 슬릿(slit)을 포함하되, 각 슬릿은 상기 제1외면 내의 잘라낸 부분(undercut)에 의해 형성된다. 상기 외면들 중 제2외면은 상기 도광체에 입사되는 광을 방향변화시키도록 구성된 서로 이간되어 있는 제2의 복수개의 슬릿을 포함하되, 각 슬릿은 상기 제2외면 내의 잘라낸 부분에 의해 형성된다.In some embodiments, a light guide apparatus is provided. The device comprises the light guide formed of a light propagating material that supports the propagation of light through the length of the light guide body. The light guide is defined by a plurality of outer surfaces. A first outer surface of the outer surfaces includes a plurality of spaced apart first slits configured to redirect light incident on the light guide, wherein each slit is cut out in the first outer surface It is formed by an undercut. A second outer surface of the outer surfaces includes a plurality of spaced apart second slits configured to redirect the light incident on the light guide, wherein each slit is formed by a cutout portion in the second outer surface.
몇몇 다른 실시형태에서는, 조명장치가 제공된다. 해당 장치는 광을 발생하여 해당 광을 광 방향전환체(light turning body)를 통해 전파되도록 안내하는 제1수단; 상기 광 방향전환체를 통해 전파 중인 광을 방향변화시키는 제2수단; 및 상기 광 방향전환체를 통해 전파 중인 광을 방향변화시키는 제3수단을 포함한다.In some other embodiments, an illumination device is provided. The apparatus comprises first means for generating light and guiding the light to propagate through a light turning body; Second means for redirecting light propagating through the light turning body; And third means for redirecting light propagating through the light turning body.
또 다른 실시형태에서는, 조명방법이 제공된다. 해당 방법은 광 방향전환체를 통해 광을 전파시키는 단계를 포함한다. 상기 도광체를 통해 전파 중인 광은 제1 및 제2의 복수개의 슬릿의 파세트들(facets) 상에 광을 충돌시킴으로써 방향변화된다. 상기 복수개의 슬릿은 상기 광 방향전환체의 두 면 내의 잘라낸 부분들에 의해 형성된다.In yet another embodiment, an illumination method is provided. The method includes propagating light through the light turning body. Light propagating through the light guide is redirected by impinging light on facets of the first and second plurality of slits. The plurality of slits are formed by cutouts in two surfaces of the light turning body.
몇몇 다른 실시형태에서는, 조명장치를 제조하는 방법이 제공된다. 해당 방법은 광 전파 재료의 본체의 길이를 통한 광의 전파를 지지하는 해당 광 전파 재료의 본체를 제공하는 단계를 포함한다. 상기 본체의 상이한 측면들에 제1 및 제2의 복수개의 이간된 잘라낸 부분이 형성된다. 몇몇 다른 실시형태에서, 이 방법에 의해 형성된 조명장치가 제공된다.In some other embodiments, a method of manufacturing a lighting device is provided. The method includes providing a body of light propagating material that supports propagation of light through the length of the body of light propagating material. First and second plural spaced cut out portions are formed on different sides of the body. In some other embodiments, an illumination device formed by this method is provided.
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 8은 표시장치의 단면도;
도 9는 도 8의 단면도의 일부의 확대도;
도 10a는 광 방향전환 구조부(light turning feature)의 일 실시형태의 단면도;
도 10b는 광 방향전환 구조부의 다른 실시형태의 단면도;
도 10c는 광 방향전환 구조부의 또 다른 실시형태의 단면도;
도 11a는 표시장치의 일 실시형태의 평면도;
도 11b는 도 11a의 표시장치의 단면도;
도 11c 내지 도 11e는 표시장치의 실시형태들의 평면도;
도 12a 및 도 12b는 표시장치의 실시형태들의 단면도;
도 13a 내지 도 13c는 표시장치의 실시형태들의 평면도.1 is an isometric view of a portion of an embodiment of an interferometric modulator display with a movable reflective layer of a first interferometric modulator in a relaxed position and a movable reflective layer of a second interferometric modulator in an operating position;
2 is a system block diagram illustrating one embodiment of an electronic device incorporating a 3x3 interferometric modulator display.
3 is a diagram showing the position of the movable mirror versus the applied voltage for one exemplary embodiment of the interferometric modulator of FIG. 1;
4 shows a set of row and column voltages that can be used to drive an interferometric modulator display;
5A illustrates one exemplary frame of display data in the 3x3 interferometric modulator display of FIG. 2;
FIG. 5B illustrates one exemplary timing diagram of the row and column signals that may be used to write the frame of FIG. 5A; FIG.
6A and 6B are system block diagrams illustrating one embodiment of a visual display device including a plurality of interferometric modulators.
7A is a cross-sectional view of the device of FIG. 1;
7B is a cross-sectional view of an alternative embodiment of an interferometric modulator;
7C is a cross-sectional view of another alternative embodiment of an interferometric modulator;
7D is a cross-sectional view of another alternative embodiment of an interferometric modulator;
7E is a sectional view of a further alternative embodiment of an interferometric modulator;
8 is a sectional view of a display device;
9 is an enlarged view of a portion of the cross-sectional view of FIG. 8;
10A is a cross-sectional view of one embodiment of a light turning feature.
10B is a cross-sectional view of another embodiment of a light turning structure.
10C is a cross-sectional view of another embodiment of a light turning structure.
11A is a plan view of one embodiment of a display device;
11B is a cross-sectional view of the display device of FIG. 11A;
11C-11E are plan views of embodiments of the display device;
12A and 12B are cross-sectional views of embodiments of the display device;
13A-13C are plan views of embodiments of the display device.
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.Although the following detailed description is directed to certain specific embodiments of the present invention, the present invention may be implemented in various ways. In this description, the same parts will be described with reference to the drawings denoted by the same reference numerals. Each embodiment may be any device that is configured to display an image depending on whether it is a moving image (e.g. video) or a still image (e.g. still image) and a character or a picture. Can be implemented. More specifically, each embodiment is a mobile phone, a wireless device, a personal data assistant (PDA), a mini or portable computer, a GPS receiver / navigator, a camera, an MP3 player, a camcorder, a game console, a wrist watch, a clock, Calculators, television monitors, flat panel displays, computer monitors, automotive displays (e.g. odometer displays, etc.), cockpit controls and / or displays, camera view displays (e.g. rear views of vehicles view) a variety of electronic devices, including but not limited to displays of cameras), electronic photographs, electronic billboards or signs, projectors, architectural structures, packages and art structures (e.g., display of images for jewelry). It is contemplated that this may be implemented or associated with the various electronic devices. MEMS devices of structures similar to those described herein may also be used for non-display applications such as in electronic switching (ie, switching) devices and the like.
본 명세서에 개시된 몇몇 실시형태는 본체 내에 잘라낸 부분들을 지니는 도광체를 포함한다. 상기 잘라낸 부분은 슬릿이라고도 불리는 프리즘 형태의 구조부를 형성하며, 이들은 도광체를 통해 전파 중인 광을 방향전환 혹은 방향변화시킨다. 예를 들어, 상기 잘라낸 부분들의 벽들은 소망의 방향으로 광을 방향변화시킨다. 몇몇 실시형태에서, 광원은 도광체에 접속되어 있다. 상기 광원으로부터의 광은 도광체 내에 도입되어, 해당 도광체를 통해 전파되어 상기 잘라낸 부분들의 파세트들과 접촉한다. 상기 슬릿의 파세트는 예컨대 상기 도광체로부터의 광을, 예컨대, 간섭계 변조기로 이루어진 디스플레이로 향하도록 방향변화시킨다. 몇몇 실시형태에서, 제1 및 제2의 복수개의 슬릿은 상기 도광체의 대향하는 주면(주된 표면 혹은 주된 측면) 상에 형성된다. 상기 슬릿은 공통의 주면으로부터의 광을 방향변화시키도록 구성되어 있다.Some embodiments disclosed herein include a light guide having portions cut into the body. The cutouts form prismatic structures, also called slits, which redirect or redirect light propagating through the light guide. For example, the walls of the cutouts redirect light in the desired direction. In some embodiments, the light source is connected to the light guide. Light from the light source is introduced into the light guide, propagates through the light guide and contacts the facets of the cut out portions. The facet of the slit, for example, redirects light from the light guide to a display, for example an interferometric modulator. In some embodiments, the first and second plurality of slits are formed on opposing major surfaces (main surface or major side) of the light guide. The slit is configured to redirect light from a common main surface.
몇몇 다른 실시형태에서, 복수개의 슬릿이 선 광원(line light source)에 형성되어 있다. 예를 들어, 상기 슬릿들은 해당 선 광원의 단부에서 점 발광체(point light emitter)로부터 상기 선 광원 내에 도입된 광을 방향전환시키도록 위치결정되고 기울어져 있다. 방향전환된 광은 예를 들어 선 광원으로부터 광원의 길이를 따라, 혹은 몇몇 다른 실시형태에서는 제2의 복수개의 슬릿을 포함하는 영역으로 방출될 수 있다. 상기 제2의 복수개의 슬릿은 디스플레이를 향하여 광의 방향을 전환시킨다.In some other embodiments, the plurality of slits are formed in a line light source. For example, the slits are positioned and tilted to redirect light introduced into the line light source from a point light emitter at the end of the line light source. The redirected light may be emitted, for example, from a line light source along the length of the light source, or in some other embodiments to an area comprising a second plurality of slits. The second plurality of slits redirect the light towards the display.
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("이완된" 또는 "열린") 상태에서, 표시소자는 입사되는 가시광의 많은 부분을 사용자에게 반사시킨다. 암("작동된" 또는 "닫힌") 상태에 있을 경우, 표시소자는 입사되는 가시광을 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.One embodiment of one reflective interferometric modulator display comprising an interferometer MEMS indicator is illustrated in FIG. 1. In these devices, the pixels are in a bright state (or bright state) or a dark state (dark state). In the bright ("relaxed" or "open") state, the display element reflects a large portion of the incident visible light to the user. When in the dark ("activated" or "closed") state, the display element reflects little incident visible light to the user. The light reflection characteristics of the "on" and "off" states may be reversed depending on the embodiment. MEMS pixels are configured to reflect preferentially in the selected color to enable color display in addition to black and white.
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 반사되는 입사광은 이동식 반사층의 위치에 따라서 보강(constructively) 간섭 또는 소멸(destructively) 간섭하여 각 화소에 대해 전체 반사 상태 또는 비반사 상태를 생성한다.1 is an isometric view showing two adjacent pixels in a series of pixels of a visual display, where each pixel comprises a MEMS interferometric modulator. In some embodiments, the interferometric modulator display includes a row / column array of these interferometric modulators. Each interferometric modulator includes a pair of reflective layers located at variable and controllable distances from each other to form a resonant optical cavity having at least one variable dimension. In one embodiment, one of the reflective layers may move between two positions. In a first position, also referred to herein as a relaxed position, the movable reflective layer is located relatively far from the fixed partial reflective layer. In a second position, also referred to herein as an operating position, the movable reflective layer is located closer to the stationary partially reflective layer. Incident light reflected from these two layers constructively or destructively interferes depending on the position of the movable reflective layer to produce an overall reflective state or non-reflective state for each pixel.
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.The illustrated portion of the pixel array in FIG. 1 includes two adjacent
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 반사성이며, 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.The
몇몇 실시형태에서, 이하에 더욱 설명되는 바와 같이, 광학적 적층부(16)의 층들은 평행 스트립들(strips)로 패턴화되고, 이하에 더욱 설명하는 바와 같은 디스플레이 장치(즉, 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. 단, 도 1은 일정 척도로 표시되어 있지는 않다. 몇몇 실시형태에서, 기둥부(18)들 사이의 간격은 10 내지 100㎛ 정도일 수 있지만, 간극(19)은 <1000Å 정도일 수 있다.In some embodiments, as will be described further below, the layers of the
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 전위(전압)차가 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.As illustrated by the
도 2 내지 도 5b는 디스플레이 적용에 있어서 간섭계 변조기들의 어레이를 사용하기 위한 하나의 예시적 과정 및 시스템을 예시한다.2-5B illustrate one exemplary process and system for using an array of interferometric modulators in display applications.
도 2는 간섭계 변조기들을 내포할 수 있는 전자 장치의 일 실시형태를 예시한 시스템 블록도이다. 해당 전자 장치는 프로세서(21)를 포함하는 데, 이 프로세서는 ARM(등록상표), 펜티엄(Pentium)(등록상표), 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.2 is a system block diagram illustrating one embodiment of an electronic device that may contain interferometric modulators. The electronic device includes a
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. 단, 도 2는 명확을 기하기 위하여 간섭계 변조기들의 3×3 어레이를 예시하고 있지만, 디스플레이 어레이(30)는 방대한 수의 간섭계 변조기를 포함할 수 있고, 열방향보다는 행방향으로 상이한 수(예컨대, 행당 300화소 × 열당 190화소)의 간섭계 변조기를 지닐 수 있다.In one embodiment, the
도 3은 도 1의 간섭계 변조기의 하나의 예시적인 실시형태에 대한 이동식 미러 위치 대 인가된 전압의 선도이다. MEMS 간섭계 변조기에 대해서, 행/열방향 작동 프로토콜은 도 3에 예시된 바와 같은 이들 장치의 히스테리시스 특성을 이용할 수도 있다. 상기 간섭계 변조기는, 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.3 is a diagram of movable mirror position versus applied voltage for one exemplary embodiment of the interferometric modulator of FIG. 1. For MEMS interferometric modulators, the row / column operation protocol may utilize the hysteresis characteristics of these devices as illustrated in FIG. 3. The interferometric modulator may, for example, require a potential difference of 10 volts to deform the movable layer from a relaxed state to an operating state. However, if the voltage decreases from this value, the movable layer remains in that state when the voltage drops back below 10 volts. In the illustrated embodiment of FIG. 3, the movable layer does not fully relax until the voltage drops below 2 volts. As such, in the example illustrated in FIG. 3 there is a voltage range of about 3 to 7 V, where there is a window of applied voltage in which the device is stable in a relaxed or operating state. This is referred to herein as a "hysteresis window" or "stability window." For the display array with the hysteresis characteristics of FIG. 3, the pixels to be operated in the strobe row during row strobing are exposed to a voltage difference of about 10 volts, and the pixels to be relaxed are close to zero volts. Row / column operating protocols can be designed to be exposed to After strobing, the pixels are exposed to a steady state or bias voltage difference of about 5 volts to maintain the state in which the row strobeing placed the pixels. In this example, each pixel, after being written, exhibits a potential difference within a "stable window" of 3 to 7 volts. This characteristic stabilizes the pixel design illustrated in FIG. 1 under the same applied voltage conditions in the existing state of operation or relaxation. Since each pixel of the interferometric modulator is essentially a capacitor formed by the fixed reflective layer and the movable reflective layer depending on whether it is operating or relaxed, this stable state can be maintained at the voltage in the hysteresis window with little power loss. If the applied potential is fixed, no current flows into the pixel.
이하에 더욱 설명하는 바와 같이, 전형적인 응용에 있어서, 제1행에 있는 원하는 세트의 작동 화소에 따라 열방향 전극 세트를 가로질러 한 세트의 데이터 신호(각각 소정의 전압 레벨을 지님)를 전송함으로써 화상의 프레임을 형성할 수도 있다. 다음에, 행방향 펄스가 제1행의 전극에 인가되어, 상기 데이터 신호의 세트에 대응하는 화소를 작동시킨다. 그 후, 상기 데이터 신호의 세트가 제2행에 있는 원하는 세트의 작동 화소에 대응하도록 변경된다. 이어서, 펄스가 제2행의 전극에 인가되어, 상기 데이터 신호에 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, 화상 프레임을 작성하는 화소 어레이의 행방향 전극 및 열방향 전극을 구동하기 위한 매우 다양한 프로토콜이 사용될 수도 있다.As described further below, in a typical application, an image is transmitted by transmitting a set of data signals (each having a predetermined voltage level) across a set of column electrodes according to the desired set of operating pixels in the first row. It can also form a frame. Next, a row pulse is applied to the electrodes of the first row to operate the pixels corresponding to the set of data signals. The set of data signals is then changed to correspond to the desired set of working pixels in the second row. A pulse is then applied to the electrodes of the second row to actuate the appropriate pixels in the second row in accordance with the data signal. The pixels in the first row remain unaffected by the pulses in the second row and remain as they were set during the pulses in the first row. This may be repeated sequentially for a whole series of rows to create a frame. In general, by repeating this process by the desired number of frames per second, the frames are refreshed and / or updated with new display data. In addition, a wide variety of protocols for driving the row electrodes and column electrodes of the pixel array for creating the image frame may be used.
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.4, 5A and 5B illustrate one possible operating protocol for generating display frames on the 3x3 array of FIG. FIG. 4 illustrates a possible set of row voltage levels and column voltage levels that may be used for the pixel representing the hysteresis curve of FIG. 3. In the embodiment of Figure 4, to operate the pixel it is necessary to set the appropriate column to -V bias and the appropriate row to + ΔV, where -V bias And + ΔV correspond to −5 volts and +5 volts, respectively. Pixel relaxation is accomplished by setting the appropriate rows with the same + ΔV, where the volt potential difference for the pixels is zero, and setting the appropriate columns with + V bias . In these rows where the row voltage remains at zero volts, the pixels are stable whatever their original state, regardless of whether the column is a -V bias or a + V bias . As also illustrated in FIG. 4, it will be appreciated that voltages of opposite polarity to those described above may be used. For example, turning on a pixel sets the appropriate column to + V bias This may involve setting the appropriate row to -ΔV. In this embodiment, pixel relaxation is performed by setting the appropriate row with the same -ΔV and the appropriate column with -V bias , which produce a zero volt potential difference for the pixel.
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 초기에 0볼트이고 모든 열들은 +5 볼트이다. 이들 인가 전압에 의하면, 화소는 모두 그들의 기존의 작동 또는 이완 상태에서 안정하다.FIG. 5B is a timing diagram illustrating a series of row and column signals applied to the 3x3 array of FIG. 2 in the display configuration illustrated in FIG. 5A, wherein the operational pixels are non-reflective. Prior to writing the frame illustrated in FIG. 5A, the pixels may be in any state, in this example, all rows are initially zero volts and all columns are +5 volts. According to these applied voltages, the pixels are all stable in their existing operating or relaxed state.
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.In the frame of Fig. 5A, (1,1), (1,2), (2,2), (3,2) and (3,3) pixels are operated. To accomplish this, the first and second columns are set to -5 volts and the third column is set to +5 volts during the "line time" for the first row. This does not change the state of any pixels because all the pixels remain in the 3 to 7 volt stability window. Next, the first row is strobe with pulses going from zero to five volts and back to zero volts. This operates the (1,1) pixel and the (1,2) pixel and relaxes the (1,3) pixel. Other pixels in the array are not affected. To set the second row as desired, set the second column to -5 volts and the first and third columns to +5 volts. Next, the same strobe applied to the second row will activate the (2,2) pixels and relax the (2,1) and (2,3) pixels. Again, other pixels of the array are not affected. The third row is similarly set by setting the second column and the third column to -5 volts and the first column to +5 volts. The strobe of the third row sets the pixels of the third row as shown in FIG. 5A. After writing the frame, the row potentials can be zero and the column potentials can be held at +5 volts or -5 volts, so that the display is stable in the configuration of FIG. 5A. It will be appreciated that the same process can be used for arrays with tens or hundreds of rows and columns. In addition, the timing, procedure, and voltage levels used to perform the row and column operations can vary widely within the general principles of the foregoing, the examples are merely illustrative, and other operating voltage methods are described herein. It will also be appreciated that it can be used with systems and methods.
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.6A and 6B are system block diagrams illustrating one embodiment of the
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.The
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.The
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, 일 실시형태에서, 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.Components of one embodiment of
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.The
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.In alternative embodiments, the
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.The
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.In one embodiment,
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.The
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.Typically,
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.In one embodiment,
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.The
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 에너지 원, 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 경우에, 제어 프로그램은 어레이 드라이버(22) 내에 존재한다. 전술한 최적화는 다수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 구성 요소들 및 다양한 형태로 구현될 수도 있다.In some embodiments, the control program resides in a driver controller that can be located at some point in the electronic display system as described above. In some cases, the control program is in the
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 코너부에서 지지부에 부착된다. 도 7c에 있어서, 이동식 반사층(14)은 정사각형 혹은 직사각형이며, 또한 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 접속부(혹은 연결부)는 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 실시형태는 도 7d에 의거한 실시형태이지만, 도 7a 내지 도 7c에 나타낸 실시형태의 어느 것뿐만 아니라 도시하지 않은 추가의 실시형태와도 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.The detailed structure of the interferometric modulator operated in accordance with the principles described above can vary widely. For example, FIGS. 7A-7E (hereinafter sometimes referred to collectively simply as "FIG. 7") represent five different embodiments of the movable
도 7에 나타낸 것과 같은 실시형태에 있어서, 간섭계 변조기는 직시형(direct-view) 장치로서 기능하는 데, 여기서 화상들은 투명한 기판(20)의 앞면 쪽으로부터 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. 예를 들어, 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 관하여 최적화되고, 변형가능한 층(34)에 사용되는 구조 설계 및 재질들이 원하는 기계적 특성에 관하여 최적화된다.In an embodiment as shown in FIG. 7, the interferometric modulator functions as a direct-view device, wherein the images are seen from the front side of the
간섭계 변조기에 입사하는 광은 광학적 적층부(16)와 반사층(14) 간의 거리에 따라서 보강 혹은 소멸 간섭으로 인해 반사되거나 흡수된다. 간섭계 변조기를 이용하는 디스플레이의 인지되는 휘도 및 품질은 디스플레이에 입사하는 광에 좌우되는 데, 그 이유는 해당 광이 반사되어 디스플레이에 화상을 형성하기 때문이다. 낮은 주변광 조건 등과 같은 몇몇 상황에서, 조명 시스템은 디스플레이를 조명하여 화상을 형성하는 데 이용될 수 있다.Light incident on the interferometric modulator is reflected or absorbed due to constructive or destructive interference depending on the distance between the
도 8은 디스플레이(81)에 인접하게 배치된 도광패널(80)을 포함하는 조명 시스템을 포함하는 표시장치의 단면도이다. 해당 도광패널(80)은 광 방향전환 구조부(82)들을 지닌 광 방향전환막(light turning film)(89)을 포함한다. 광원(92)은 상기 도광패널(80) 내로 광을 도입한다. 광 방향전환 구조부(82)들은 도광패널(80)을 통해 전파 중인 광을 디스플레이(81) 상으로 향하게 한다.8 is a cross-sectional view of a display device including a lighting system including a
도 9를 참조하면, 광 방향전환 구조부(82)들이 광 손실을 받기 쉬운 것으로 판명되었는 바, 이것은 디스플레이(81)로 방향변화된 광량을 저감시킬 수 있다. 상기 광 방향전환 구조부(82)들은, 각각 표면(83a), (83b)과 90°보다 큰 각도(θ1), (θ2)를 형성하는 파세트(82a), (82b)에 의해 형성된다. 전형적으로, 파세트(82a)에 입사하는 광은 디스플레이(81)를 향하여 반사되거나, 또는 전내부반사(total internal reflection)에 의해 도광패널(80)의 내부로 계속 전파될 수 있다. 그러나, 그 표면에 직각의 각도에 가깝게 파세트(82a)에 입사하는 광은 반사되지 않고, 도광패널(80)로부터 전파될 수 있고, 이에 의해, 광 손실을 초래한다. 디스플레이 광 응용에 있어서, 이 광 손실은 표시휘도 및/또는 균일성의 저감을 유발할 수 있다.Referring to FIG. 9, it has been found that the
도 10a를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시형태는 도광체(180)를 통해 전파 중인 광을 방향변화시키기 위한 슬릿(100)들을 제공하며, 상기 도광체는 광학적으로 투과성인 재료의 패널일 수 있다. 유리하게는, 슬릿(100)은 상기 패널(즉, 도광체)(180)로부터 전파되는 광을 재순환시킴으로써 광 손실을 저감시킨다. 예를 들어, 광선(103)은 상기 패널(180)로부터 전파되지만, 이어서 해당 패널(180) 속으로 재도입되어, 필요에 따라 파세트(104)와의 접촉에 의해 패널(180)로부터 방향변화될 때까지 계속 전파된다.Referring to FIG. 10A, some embodiments of the present invention provide
상기 슬릿(100)은 상기 도광체(180) 내의 잘라낸 부분이며, 파세트(104), (106)에 의해 규정되는 것임을 알 수 있을 것이다. "잘라낸 부분"에 의해 규정되는 용적은, 상기 표면(108)이 아래쪽으로 대면하여 위치결정될 경우, 도광체(180) 위에 적어도 부분적으로 직접 연장된다. 몇몇 실시형태에서, 파세트(106) 및 표면(108)은 90° 이하의 각도(110)를 규정하며 해당 각도를 통해 접촉하고 있다. 도광체(180)를 형성하는 재료가 없다면, 슬릿(100)은 상기 도광체(180) 내에서 전내부반사를 용이하게 하는 다른 재료로 충전될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 다른 실시형태에서, 슬릿(100)은 개방 공간을 지닐 수 있고 고형 재료가 전혀 없을 수 있다.It will be appreciated that the
파세트(104)들은 패널(180)을 통해 전파 중인 광을 소정 방향으로 향하게 하거나 반사시키도록 기울어져 있다. 몇몇 실시형태에서, 광은 광원(192)에 의해 도광체 내에 도입되어, 파세트(104) 상에 충돌하여 디스플레이(81)를 향해 방향변화된다.The
도 10b를 참조하면, 슬릿(100)은 몇몇 실시형태에서 반사방지 코팅(112)으로 라이닝(lining)되어 있다. 반사방지 코팅(112)은 원치 않는 광 반사를 저감시키기 위한 이점을 가진다. 예를 들어, 파세트(104)를 빠져나간 광에 대해서, 상기 코팅(112)은 파세트(106)로부터의 광의 반사를 최소화할 수 있고, 이에 따라, 패널(180) 내로 광의 재도입을 용이하게 한다. 반사방지코팅의 예로는, 실리콘 산화물(SiO2) 코팅, 실리콘 규화물(SiN4) 코팅 및 알루미늄 산화물(Al2O3) 코팅을 들 수 있지만, 이들로 제한되는 것은 아니다.Referring to FIG. 10B, the
몇몇 실시형태에서, 슬릿(100)은 표면(108)에 대해서 개방된 용적을 형성한다. 몇몇 다른 실시형태에서, 도 10c를 참조하면, 슬릿(100)은 도광체(180) 내에 완전히 배치되어 있을 수 있다. 예를 들어, 슬릿(100)은 표면(108) 아래쪽에 형성될 수 있고, 각 슬릿(100)의 단부에 있는 좁은 접속부(114)가, 예를 들어, 패널(180)을 형성하는 재료의 자연적 탄성에 의해 혹은 이들 부분의 밀봉제 혹은 접착제의 도포에 의해 밀봉될 수 있다. 상기 접속부(114)의 밀봉은 슬릿(100)의 파세트(104), (106)의 가장자리부 혹은 표면과 접촉할 수 있는 외부 대상체에 대해서 보호됨으로써 슬릿(100)의 오염이나 손상을 저감시킬 수 있다. 몇몇 다른 실시형태에서, 좁은 접속부(114)는 밀봉되어 있지 않고, 그 접속부에 의해 규정된 개구부가 슬릿(100)의 예시된 횡단면적에 비해서 비교적 좁으며, 이에 의해 슬릿(100)에 대한 보호를 제공한다.In some embodiments, the
예시된 슬릿(100)은 반드시 일정 척도로 그려져 있을 필요는 없고, 그들의 상대적인 크기는 상이할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 파세트(104), (106)의 상대각은 그 예시된 것과는 다를 수 있다. 예를 들어, 슬릿(100)의 단면적은 다양할 수 있고, 파세트(104), (106)에 의해 규정된 상대 배향 및 각도는 슬릿마다 다를 수 있다.It will be appreciated that the illustrated
도 10a 내지 도 10c를 참조하면, 몇몇 실시형태에서, 파세트(104), (106)는 서로 대향하여 실질적으로 평행할 수 있고, 또한, 표면(108)에 대해서 평행한 단일 슬릿 측벽(105)에 의해 접합될 수 있다. 슬릿(100)은 이와 같이 해서 평행사변형의 형상을 지니는 용적을 규정할 수 있다. 슬릿 측벽(105)의 평행한 배향은 유리하게는 본체(102) 내에서 광의 전내부반사를 용이하게 하는 바, 그 이유는 해당 평행한 측벽(105)이 표면(108)과 유사한 각도로 광을 반사시키기 때문이다.10A-10C, in some embodiments, the
슬릿(100)은 광 방향전환 혹은 방향변화가 요구되는 각종 장치에서 이용될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 슬릿(100)은 조명장치 내의 광 방향전환 구조부로서 이용된다. 이러한 조명장치는 실내 혹은 실외 이용을 위하여 넓은 면적의 광을 포함할 수 있다. 예를 들어, 조명장치는 방 및 기타 실내 공간용의 오버헤드 조명(overhead lighting)을 제공할 수 있다.The
도 11a는 슬릿(100)을 광 방향전환 구조부로서 활용하는 라이트 바(light bar)(190)를 포함하는 조명 시스템 및 도광체(180)를 포함하는 표시장치의 평면도이다. 도 11b는 표시장치의 단면도이다. 라이트 바(190)와 도광체(180)는 이들 구조부의 길이를 통한 광의 전파를 지지할 수 있는 실질적으로 광학적으로 투과성인 재료로 형성되어 있다. 예를 들어, 라이트 바(190)와 도광체(180)는 유리, 플라스틱 혹은 기타 고도로 투명한 재료로 형성될 수 있다.FIG. 11A is a plan view of a display system including a
도 11a 및 도 11b를 참조하면, 도광체(180)는 디스플레이(181)와 인접하게 배치되어 해당 디스플레이와 대면하고 있다. 슬릿(100)은 라이트 바(190)로부터의 광을 디스플레이(181) 쪽으로 방향전환시키도록 구성되어 있다. 몇몇 실시형태에서, 조명 시스템은 전면 라이트(front light)로서 작용한다. 디스플레이(181)로부터 반사된 광은 도광체(180)를 통해 도로 투과되어 해당 도광체로부터 나와 관찰자 쪽으로 향한다. 디스플레이(181)는 각종 표시소자, 예컨대, 복수개의 공간적 광변조기, 간섭계 변조기, 액정소자, 전기영동소자 등을 포함할 수 있고, 이들은 패널(180)의 주면과 평행하게 배열될 수 있다. 디스플레이(181)는 몇몇 실시형태에서는 디스플레이(30)(도 6a 및 도 6b)이다.11A and 11B, the
도 11a를 계속 참조하면, 라이트 바(190)는 발광체(light emitter)(192)로부터의 광을 수광하기 위한 제1단부(190a)를 지닌다. 라이트 바(190)와 발광체(192)는 함께 선 광원을 형성한다. 발광체(192)는 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있지만, 다른 발광 장치도 가능하다. 발광체(192)로부터 방출된 광은 라이트 바(190) 내로 전파된다. 이 광은 예를 들어 그의 측벽에서 전내부반사를 통해서 그 내부로 도광되어, 공기 혹은 몇몇 다른 주변 유체 혹은 고형 매체와의 계면을 형성한다. 예를 들어, 라이트 바(190)가 도광체(180)와 유사한 굴절률을 지니는 재료로 형성된 경우, 라이트 바(190)는 해당 라이트 바(190) 내의 전내부반사를 촉진시키기 위하여 공기, 유체 혹은 고형 매체에 의해 도광체(180)로부터 분리되어 있을 수 있다.With continued reference to FIG. 11A,
라이트 바(190)는 적어도 한 측면, 예를 들어, 도광체(180)에 실질적으로 대면하는 측면(190b) 상에 슬릿(100)을 포함한다. 상기 슬릿(100)은 상기 라이트 바(190)의 측면(190b)에 입사하는 광을 반향전환시켜, 그 광을 해당 라이트 바(190)로부터(예컨대, 측면(190c)으로부터) 도광체(180) 내로 향하게 하도록 구성되어 있다. 도 11a에 도시된 슬릿(100)은 개략적인 것으로 이해할 수 있을 것이다. 슬릿(100)의 크기, 형상, 밀도, 위치 등은 소망의 광 방향전환 효과를 얻도록 도시된 것과는 다를 수도 있다. 예를 들어, 몇몇 실시형태에서, 슬릿(100)은 측면(190a)으로부터의 거리가 증가함에 따라 더욱 라이트 바(190)의 본체 내로 연장된다.The
소정의 실시형태에서, 조명장치는 라이트 바(190)와 도광체(180) 사이에 결합 광학소자(coupling optic)(도시생략)를 추가로 포함한다. 예를 들어, 결합 광학소자는 라이트 바(190)로부터 전파 중인 광의 색을 변화시키거나 평행하게 하거나, 확대 혹은 확산시킬 수 있다.In certain embodiments, the illumination device further includes a coupling optic (not shown) between the
따라서, 광은 제1단부(190a)로부터 라이트 바(190)의 제2단부(190d)의 방향으로 주행하여, 해당 제1단부(190a) 쪽으로 재차 도로 반사될 수 있다. 이와 같이 해서, 슬릿(100)에 충돌하는 광은 인접한 도광체(180) 쪽으로 반향전환된다. 상기 도광체(180)는 슬릿에 의해 방향전환된 광을 수광하도록 라이트 바(190)에 관하여 배치되어 있다. 상기 도광체(180)는 이어서 해당 도광체(180)로부터의 광을 디스플레이(181) 쪽으로 방향변화시킨다.Accordingly, the light travels from the
논의 및 예시를 용이하게 하기 위하여 라이트 바(190)의 한쪽만을 도시하였지만(도 11a), 몇몇 실시형태에서는, 슬릿(100)은 라이트 바(190)의 다수의 면 상에 형성되어 있다. 도 11c를 참조하면, 상기 슬릿(100)은 라이트 바(190)의 측면(190b), (190c)을 따라 형성되어 있다. 슬릿(100)을 다수의 면 상에 형성하는 것은 라이트 바(190)의 단위 길이당 광을 더욱 효율적으로 방향전환시키는 이점을 지닐 수 있다. 또한, 각 측면(190b), (190c) 상의 슬릿(100)들 간의 간격은 라이트 바(190)의 단위 길이당의 슬릿(100)의 주어진 밀도를 증가시킬 수 있고, 이것은 치밀한 슬릿 패턴의 제조를 용이하게 하는 이점을 지닐 수 있다. 표면(108), (109) 내의 슬릿들은 전체 개수, 횡단면 형상, 치수 및 슬릿들과 주면 사이에 형성되는 각도의 하나 이상이 다를 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.Although only one side of the
도 11d를 참조하면, 라이트 바(190) 등과 같은 라이트 바는 도광체 내에 일체화될 수 있고, 이에 의해 단일의 도광체/라이트 바 구조체(182)를 형성할 수 있다. 이 일체화된 도광체/라이트 바 구조체(182)는 표시장치 내의 구성부품들의 개수를 줄여 제조하는 이점을 지닌다. 광 방향전환 구조부는 슬릿(100)(본 명세서에 더욱 논의됨) 등과 같은 프리즘 형상 구조부, 홀로그래픽 구조부 혹은 당업계에 공지된 각종 기타 광 방향전환 구조부를 비롯하여 각종 형태를 취할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.Referring to FIG. 11D, light bars such as
도광체(182) 또는 (180)(도 10a 내지 도 11c)는 대향하는 제1 및 제2가장자리부에 의해 규정되는 것임을 이해할 수 있을 것이다. 예시된 바와 같이, 슬릿(100)은 이들 가장자리부 중 하나에 형성되어 상기 대향하는 가장자리부를 향하는 방향으로 광의 방향변화시킬 수 있다. 제3 및 제4가장자리부는 도광체(182)를 더욱 규정하며, 이때, 광은, 예컨대, 제3가장자리부(도 11e에서의 하부 가장자리부)에 충돌함으로써 도광체 내로 진입한다. 도광체(182)는 또한 상부 및 하부 주면(주된 측면 혹은 주된 표면)(제1가장자리부로부터 제2가장자리부로 그리고 제3가장자리부로부터 제4가장자리부로부터 뻗는)을 포함한다.It will be appreciated that the
광은 발광체(192)로부터 도광체(182) 내로 진입된다. 해당 광은 평행하게 될 수 있고, 또한 표시영역(183)을 향하여 슬릿(100)에 의해 방향변화되고, 여기서, 광 방향전환 구조부는 디스플레이(도시 생략)를 향하여 광을 방향변화시킨다.Light enters the
도 11d를 계속 참조하면, 발광체(192)에 보다 가까운 슬릿(100)은 광이 발광체(192)로부터 더욱 먼 다른 슬릿(100)의 표면에 도달하는 것을 차단할 수 있다. Y축을 따른 발광체(192)로부터의 거리가 증가함에 따라, 슬릿(100)은 X축을 따라 더욱 연장되어, 발광체(192)로부터의 광과 접촉하게 된다. 몇몇 실시형태에서, 발광체(192)로부터 가장 먼 슬릿(100)은 X축을 따라 실질적으로 발광체(192)의 전체 길이에 미칠 수 있다.With continued reference to FIG. 11D, the
Y축을 따른 슬릿(100)의 피치 혹은 밀도, X축을 따른 슬릿(100)의 길이 및 슬릿(100)의 각도는 균일할 수 있거나 혹은 소망의 광 방향전환효과를 달성하기 위하여 변화될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 몇몇 실시형태에서, 광을 접촉시켜 방향전환시키기 위한 슬릿(100)의 노출된 표면적은 Y축을 따라 단위 길이당 실질적으로 동일하며, 이에 따라 Y축을 따라 단위 길이당 균일한 플럭스의 방향전환된 광을 용이하게 한다.It will be appreciated that the pitch or density of the
광 추출의 효율을 더욱 증가시키기 위하여(즉, 방출된 광의 표시영역(183) 쪽으로 방향전환되는 비율을 증가시키기 위하여), 발광체(192)로부터의 광은 예시된 도광체(182)의 가장자리부(184)를 향해 경사져 있고, 이를 따라 슬릿(100)이 형성된다. 광은, 예를 들어 소망의 방향으로 광을 향하게 하기 위하여 발광체(192)를 도광체(182)에 소정 각도로 부착함으로써, 혹은 적절한 광학 부품이나 막을 이용해서 경사질 수 있다. 유리하게는, 방향전환되지 않은 광이 재순환됨으로써, 슬릿(100)이 형성되어 있는 가장자리부를 따라서 광이 향하지 않는 구성에 비해서 광 추출 효율을 증가시킬 수 있다.In order to further increase the efficiency of light extraction (i.e., increase the rate at which light is diverted towards the display area 183), the light from the
도 11e를 참조하면, 전술한 바와 같이, 몇몇 실시형태에서, 추가의 슬릿(100)이 디스플레이에 대응하는 영역(182)에 형성되어 있다. 광은 발광체(192)로부터 방출되고, 이어서, 해당 광은 가장자리부(184) 상에 있는 슬릿(100)에 의해 방향전환되고, 그 방향전환된 광은 표시영역(182) 내의 슬릿(100)에 의해 디스플레이(도시 생략)를 향하여 방향전환된다.Referring to FIG. 11E, as described above, in some embodiments,
몇몇 다른 실시형태에서, 슬릿(100)은 라이트 바의 광 방향전환 구조부를 형성하는 슬릿(100) 없이도 도광체에 형성될 수 있다. 도 12a는 슬릿(100)을 구비한 도광체(180)를 포함하는 표시장치의 단면도를 도시하고 있다. 라이트 바(190)는 도광체(180)의 제1단부(180a) 속으로 광을 진입시킨다. 해당 광은 도광체(180)의 제2단부(180d)의 방향으로 제1단부(180a)로부터 주행하여, 전내부반사에 의해 제1단부(180a)를 향하여 재차 도로 반사될 수 있다. 도광체(180)를 통해 전파됨에 따라, 일부의 광은 슬릿(100)에 충돌하여 디스플레이(181)를 향하여 방향전환된다.In some other embodiments, the
도 12a를 계속 참조하면, 슬릿(100)은 주면(주된 측면 혹은 주된 표면)(180b)을 따라 형성되며, 이때 해당 주면은 디스플레이(181)와 대면한다. 몇몇 다른 실시형태에서, 도 12b를 참조하면, 슬릿(100)은 도광체(180)의 양 주면을 따라, 예컨대, 양 주면(180b), (180c)을 따라 배치될 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 다수의 면을 따라 슬릿(100)을 형성하는 것은, 고밀도의 슬릿이 도광체(180)의 단위 길이에 대해서 요망될 경우, 제조의 용이화를 위한 그리고 효율적으로 광을 방향전환하기 위한 이점을 지닌다. 도 12a 및 도 12b에서는 예시를 용이하게 하기 위하여 단면(180a)으로부터 분리된 것으로 도시하였지만, 라이트 바(190)는 도광체(180)와 일체화된 구조를 형성할 수 있거나 혹은 분리될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 도 12a 및 도 12b의 라이트 바(190)는 라이트 바(190) 및 도광체의 주면 내에 슬릿을 지니는 단일의 도광체를 형성할 수 있다.With continued reference to FIG. 12A, the
슬릿(100)은 소망의 광 방향전환 특성을 달성하기 위하여 각종 패턴으로 라이트 바(190), 광 방향전환용 도광체(180) 및 일체화된 도광체/라이트 바 구조체(182)에 분포되어 있을 수 있다. 면적당 전력의 균일성은 디스플레이(181)(도 11b, 도 12a 및 도 12b)를 균일하게 조명하는 많은 응용에 있어서 바람직한 것임을 이해할 수 있을 것이다. 슬릿(100)은 면적당 전력의 양호한 균일성을 달성하도록 배열되어 있을 수 있다.The
도 13a, 도 13b 및 도 13c를 참조하면, 슬릿(100)의 밀도는 라이트 바(190)(도 13a), 점 발광체(혹은 점 광원)(192)(도 13b) 혹은 가장자리부(184)(도 13c)로부터의 거리가 증가함에 따라 증가한다. 도 13a를 참조하면, 단위 면적당 슬릿(100)의 개수(도광체(180)의 상부 주면과 하부 주면 중 한쪽 혹은 양쪽 모두에서)는 라이트 바(190)에 직접 인접한 도광체(180)의 가장자리부로부터의 거리가 증가함에 따라 증가한다. 슬릿(100)은 라이트 바(190)에 대해서 평행한 실질적으로 직선 라이트 내에 뻗어 있다.13A, 13B and 13C, the density of the
도 13b를 참조하면, 단위 면적당 슬릿(100)의 개수(도광체(180)의 상부 주면과 하부 주면 중 한쪽 혹은 양쪽 모두에서)는 점 광원(192)으로부터의 거리에 따라 증가한다. 반원형 세그먼트용의 슬릿(100)이 점 광원(192)에 집중되어 있다.Referring to FIG. 13B, the number of
도 13c를 참조하면, 단위 면적당 슬릿(100)의 개수(도광체(180)의 상부 주면과 하부 주면 중 한쪽 혹은 양쪽 모두에서)는 가장자리부(184)로부터의 거리에 따라 증가한다. 그 가장자리부를 따른 추가의 슬릿(100)이 광을 방향전환시켜 도광체(182)의 그 측면이 선 광원으로서 기능하도록 허용한다.Referring to FIG. 13C, the number of
몇몇 실시형태에서, 슬릿(100)의 다양한 밀도는 단위 면적당 방향변화된 광의 플럭스가 디스플레이(181)에 대응하는 광 방향전환 도광체(180), (182)의 영역에 대해서 고도로 균일하게 되는 것을 허용한다. 광이 광 방향전환 도광체(180), (182)를 통해 전파되므로, 소정량의 광이 슬릿(100)과 접촉하여 해당 도광체(180), (182)로부터 방향변화된다. 이와 같이 해서, 더 많은 광이 슬릿(100)과의 접촉에 의해 방향전환되므로, 도광체(180), (182)를 통해 전파 중인 나머지 광은 광원으로부터의 거리에 따라 저감된다. 도광체(180), (182)를 통해 전파 중인 광량의 저감을 보상하기 위하여, 슬릿(100)의 밀도는 점 광원 혹은 선 광원으로부터의 거리에 따라 증가한다.In some embodiments, the various densities of the
슬릿의 밀도는 슬릿이 형성되어 있는 재료의 본체의 단위 면적당 슬릿(100)에 의해 점유되는 면적을 지칭한다. 주어진 영역 내에서의 단일의 대형 슬릿(100) 혹은 복수개의 소형 슬릿(100)은 동일한 밀도를 지닐 수 있다. 이와 같이 해서, 상기 밀도는 예컨대, 면적 당 슬릿(100)의 크기 및/또는 개수의 변화로 인해 변화될 수 있다.The density of the slit refers to the area occupied by the
슬릿(100)은 다양한 방법에 의해 형성될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 슬릿(100)은 광 전파 재료의 본체, 예컨대, 도광체 혹은 라이트 바 등으로서 형성된다. 예를 들어, 광 전파 재료의 본체는 도광체 혹은 라이트 바의 단면 형상에 대응하는 개구부를 지니고 또한 슬릿(100)에 대응하는 다이 내에 돌출부를 지니는 다이를 통한 압출에 의해 형성될 수 있다. 상기 본체를 형성하는 상기 재료는 슬릿(100)이 연장되는 방향으로 상기 다이를 통해 확장되고/되거나 인장됨으로써, 소망의 단면형상을 지니는 동시에 슬릿(100)을 지니는 재료의 길이를 형성한다. 상기 재료의 길이는 이어서 도광체 혹은 라이트 바용의 소망의 치수로 절단된다.The
다른 실시예에서, 광 전파 재료의 본체는 주조에 의해 형성될 수 있고, 이때 재료는 주형(mold) 내에 배치하여 경화시킨다. 주형은 슬릿에 대응하는 연장부를 포함한다. 광 전파 재료의 본체는, 일단 경화되면, 상기 주형으로부터 제거된다. 상기 주형은 단일의 도광체 혹은 라이트 바에 대응할 수 있으므로, 상기 제거된 광 전파 재료의 본체가 단일의 광 방향전환 도광체 혹은 라이트 바로서 이용될 수 있다. 다른 실시형태에서, 상기 주형은 커다란 시트 재료를 생성하며, 이것은 하나 이상의 광 방향전환 도광체 및/또는 라이트 바용의 소망의 크기로 절단된다.In another embodiment, the body of light propagating material may be formed by casting, where the material is placed in a mold and cured. The mold includes an extension corresponding to the slit. The body of light propagating material, once cured, is removed from the mold. Since the mold may correspond to a single light guide or light bar, the body of the removed light propagating material may be used as a single light redirecting light guide or light bar. In another embodiment, the mold produces large sheet material, which is cut to the desired size for one or more light redirecting light guides and / or light bars.
또 다른 실시예에서, 광 전파 재료의 본체는 사출 성형에 의해 형성되며, 이때, 유체 재료가 주형 내에 주입되고 나서 경화 후 해당 주형으로부터 방출된다. 주형이 단일의 도광체 혹은 라이트 바에 대응할 경우, 제거된 광 전파 재료의 본체는 단일의 광 방향전환 도광체 혹은 라이트 바로서 이용될 수 있다. 상기 주형은 또한 커다란 시트 재료를 생산하며, 해당 시트는 하나 이상의 광 방향전환 도광체 및/또는 라이트 바용의 소망의 크기로 절단된다.In another embodiment, the body of light propagating material is formed by injection molding, wherein the fluid material is injected into the mold and then released from the mold after curing. If the mold corresponds to a single light guide or light bar, the body of removed light propagating material may be used as a single light redirecting light guide or light bar. The mold also produces a large sheet material, which sheet is cut to the desired size for one or more light redirecting light guides and / or light bars.
몇몇 다른 실시형태에서, 상기 슬릿(100)은 광 방향전환체의 형성 후에 형성된다. 예를 들어, 슬릿(100)은 엠보싱 처리에 의해 형성될 수 있으며, 이때, 해당 슬릿(100)에 대응하는 돌출부를 지니는 다이가 광 전파 재료의 본체에 대해서 가압되어 해당 본체 내에 슬릿(100)을 형성하게 된다. 상기 본체는 가열되어, 해당 본체가 슬릿(100)의 형상을 취하기에 충분히 유연하게 될 수 있다.In some other embodiments, the
다른 실시예에서, 재료는 광 전파 재료의 본체로부터 제거되어 슬릿(100)을 형성한다. 예를 들어, 슬릿(100)은 상기 본체 내에 가열되거나 절삭됨으로써 형성될 수 있다. 다른 실시형태에서, 재료는 레이저 삭마(laser ablating)에 의해 상기 본체로부터 제거된다.In another embodiment, the material is removed from the body of light propagating material to form the
본 명세서에 개시된 방법은 라이트 바 및/또는 도광체를 형성하는 데 이용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 몇몇 실시형태에서, 라이트 바는 도광체의 형성 후에 형성될 수 있다. 예를 들어, (예를 들어, 압출, 주조, 사출 성형 혹은 광 전파 재료의 본체로부터 재료의 제거에 의해) 슬릿을 지니는 재료의 시트를 형성한 후, 해당 시트 재료가 소망의 형상으로 절단되거나 스탬프 처리될 수 있다. 이 절단 혹은 스탬프 처리에 있어서, 슬릿(100)은 도광체의 가장자리부에 형성될 수 있다.It will be appreciated that the methods disclosed herein may be used to form light bars and / or light guides. In some embodiments, the light bar can be formed after the formation of the light guide. For example, after forming a sheet of material having a slit (e.g., by extrusion, casting, injection molding or removal of the material from the body of the light propagating material), the sheet material is cut or stamped into the desired shape. Can be processed. In this cutting or stamping process, the
몇몇 다른 실시형태에서, 도광체는 나중에 배합되는 구역들 내에 형성되어 있다. 해당 구역들은 본 명세서에 개시된 방법을 이용해서 형성될 수 있다. 해당 구역들은 굴절률 정합 재료와 함께 접착되거나 혹은 다르게는 부착되어 단일의 도광체를 형성한다. 도광체의 연속된 구역 형성은, 특정 방법에 대해서 단일의 연속적 구조체로서 형성하는 것을 곤란하게 할 수도 있는 만곡된 슬릿(100)의 형성을 가능하게 한다.In some other embodiments, the light guide is formed in zones that are later compounded. Such zones can be formed using the methods disclosed herein. The zones are bonded or otherwise attached together with the refractive index matching material to form a single light guide. Consecutive zone formation of the light guide enables the formation of
몇몇 실시형태에서, 상기 도광체는 형성 후 디스플레이에 부착된다. 상기 도광체는 조명 시스템을 지닌 표시장치를 형성하도록 또한 광원에 부착된다.In some embodiments, the light guide is attached to the display after formation. The light guide is also attached to the light source to form a display with an illumination system.
당업자라면, 본 발명이 소정의 바람직한 실시형태 및 실시예의 정황에서 개시되어 있지만, 본 발명은 구체적으로 개시된 실시형태를 넘어 본 발명의 다른 실시형태 및/또는 용도 그리고 그의 명백한 변형 및 등가물에도 확대되는 것임을 이해할 것이다. 또한, 본 발명의 수개의 변형예가 상세히 도시되고 설명되어 있지만, 본 발명의 범위 내에 있는 기타 변형도 본 개시내용에 의거해서 당업자에게 용이하게 명백할 것이다. 또, 상기 실시형태들의 구체적인 형태나 측면들의 각종 조합 혹은 서브조합들이 행해질 수 있고 이들 또한 본 발명의 범위 내인 것으로 상정된다. 개시된 실시형태의 각종 특성과 측면들은 개시된 본 발명의 다양한 모드를 형성하기 위하여 서로 조합되거나 대체될 수 있다는 것을 이해할 필요가 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 본 발명의 범위는 전술한 특별히 개시된 실시형태에 의해 제한되지 않고 당연히 이하의 특허청구범위에 의해서만 결정되는 것으로 의도되어 있다.Those skilled in the art will recognize that the present invention is disclosed in the context of certain preferred embodiments and examples, but that the present invention extends beyond the specifically disclosed embodiments to other embodiments and / or uses of the present invention and obvious variations and equivalents thereof. I will understand. In addition, while several variations of the invention have been shown and described in detail, other variations that fall within the scope of the invention will be readily apparent to those skilled in the art based on the present disclosure. In addition, various combinations or sub-combinations of the specific forms or aspects of the above embodiments may be made and these are also contemplated as being within the scope of the present invention. It is to be understood that various features and aspects of the disclosed embodiments can be combined or replaced with one another to form various modes of the disclosed invention. Therefore, it is intended that the scope of the invention disclosed herein is not limited by the specifically disclosed embodiment described above but of course only determined by the following claims.
Claims (39)
상기 도광체는 복수개의 외면에 의해 규정되고,
상기 외면들 중 제1외면은 상기 도광체에 입사되는 광을 방향변화(redirect)시키도록 구성된 서로 이간되어 있는 제1의 복수개의 슬릿(slit)을 포함하되, 각 슬릿은 상기 제1외면 내의 잘라낸 부분(undercut)에 의해 형성되며,
상기 외면들 중 제2외면은 상기 도광체에 입사되는 광을 방향변화시키도록 구성된 서로 이간되어 있는 제2의 복수개의 슬릿을 포함하되, 각 슬릿은 상기 제2외면 내의 잘라낸 부분에 의해 형성되는 것인 도광장치(light guide apparatus).A light guide material formed of a light propagating material that supports propagation of light through the length of the light guide body,
The light guide is defined by a plurality of outer surfaces,
A first outer surface of the outer surfaces includes a plurality of spaced apart first slits configured to redirect light incident on the light guide, wherein each slit is cut out in the first outer surface Formed by an undercut,
A second one of said outer surfaces includes a plurality of spaced apart second slits configured to redirect light incident on said light guide, wherein each slit is formed by a cutout in said second outer surface Light guide apparatus.
디스플레이(display);
상기 디스플레이와 통신하도록 구성된 동시에, 화상 데이터를 처리하도록 구성된 프로세서; 및
상기 프로세서와 통신하도록 구성된 메모리 장치를 추가로 포함하는 도광장치.The method of claim 1,
Display;
A processor configured to communicate with the display and configured to process image data; And
And a memory device configured to communicate with the processor.
상기 광 방향전환체를 통해 전파 중인 광을 방향변화시키는 제2수단; 및
상기 광 방향전환체를 통해 전파 중인 광을 방향변화시키는 제3수단을 포함하는 조명장치.First means for generating light and guiding the light to propagate through a light turning body;
Second means for redirecting light propagating through the light turning body; And
And third means for redirecting light propagating through the light turning body.
제1 및 제2의 복수개의 슬릿의 파세트들(facets) 상에 상기 광을 충돌시킴으로써 해당 광을 방향변화시키는 단계를 포함하되,
상기 복수개의 슬릿은 상기 광 방향전환체의 두 면 내의 잘라낸 부분들에 의해 형성된 것인 조명방법.Propagating light through the light redirector; And
Redirecting the light by impinging the light on facets of the first and second plurality of slits,
And said plurality of slits are formed by cutouts in two surfaces of said light turning body.
상기 광을 전파시키는 단계는 상기 광 방향전환체의 상기 제3가장자리부 내로 광을 향하게 하는 단계를 포함하며,
상기 광을 방향변화시키는 단계는 상기 도광체를 가로지르는 방향에서 상기 제3가장자리부로부터 들어오는 광을 상기 제2가장자리부 쪽으로 방향변화시키는 단계를 포함하는 것인 조명방법.28. The device of claim 27, wherein the light guide extends between opposing first and second edge portions, opposing third and fourth edge portions, and between the first and second edge portions and the third and fourth edge portions. Defined by opposing first and second major surfaces, the first plurality of slits being disposed in the first edge portion,
Propagating the light includes directing light into the third edge of the light turning body;
Redirecting the light includes redirecting light coming from the third edge portion toward the second edge portion in a direction crossing the light guide.
상기 본체의 상이한 측면들에 제1 및 제2의 복수개의 이간된 잘라낸 부분을 형성하는 단계를 포함하되,
상기 재료는 상기 본체의 길이를 통한 광의 전파를 지지하는 것인, 조명장치의 제조방법.Providing a body of light propagating material; And
Forming first and second plurality of separated cutout portions on different sides of the body,
And the material supports propagation of light through the length of the body.
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