KR20120066063A - 하나의 패널을 후방 조명하고 다른 패널을 전방 조명하기 위한 조명용 어셈블리를 구비하는 듀얼 디스플레이 - Google Patents

하나의 패널을 후방 조명하고 다른 패널을 전방 조명하기 위한 조명용 어셈블리를 구비하는 듀얼 디스플레이 Download PDF

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제프리 비. 셈프셀
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퀄컴 엠이엠에스 테크놀로지스, 인크.
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Abstract

디스플레이를 조명하는 다양한 기기와 방법을 개시한다. 일실시예에서, 디스플레이 기기는, 후면을 통해 조명되도록 구성된 투과형 디스플레이와 전면을 통해 조명되도록 구성된 광 반사형 디스플레이를 포함한다. 광원은, 후면을 통해 광 투과형 디스플레이를 조명하기 위해, 광 투과형 디스플레이의 후방에 배치된다. 광 파이프는 광원으로부터 방사되는 광을 수용하도록 배치되며, 광을 전파시켜서, 광 반사형 디스플레이의 전방을 조명하도록 구성되어 있다.

Description

하나의 패널을 후방 조명하고 다른 패널을 전방 조명하기 위한 조명용 어셈블리를 구비하는 듀얼 디스플레이{DUAL DISPLAY WITH ILLUMINATING ASSEMBLY FOR BACKLIGHTING ONE PANEL AND FOR FRONTLIGHTING THE OTHER PANEL}
본 발명은 미소 기전 시스템(MEMS: microelectromechanical systems)에 관한 것이다.
미소 기전 시스템(MEMS)은 미소 기계 소자, 액추에이터, 및 전자 기기를 포함한다. 미소 기계 소자는 기판의 일부 및/또는 침적된 재료 층을 에칭으로 제거하거나 전기 및 기전 기기를 만들기 위해 층을 부가하는 침적, 에칭 및/또는 그 밖의 기타 미소 기계 가공 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 미소 기전 시스템 기기의 한 형태로서 간섭계 변조기(interferometric modulator)가 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 간섭계 변조기 또는 간섭계 광 변조기라는 용어는 광학적 간섭의 원리를 이용하여 광을 선택적으로 흡수 및/또는 반사하는 기기를 말한다. 소정의 실시예에서, 간섭계 변조기는 한 쌍의 도전성 플레이트를 포함할 수 있으며, 이들 플레이트 중 하나 또는 양자는, 전체적으로 또는 부분적으로 투명성 또는 반사성, 또는 투명성과 반사성 모두를 가지고 있을 수 있고, 적절한 전기 신호가 인가되면 상대적 이동이 가능하다. 소정의 실시예에서, 플레이트 중 하나는 기판상에 배치된 고정 층을 포함하여 구성되고, 다른 하나의 플레이트는 상기 고정 층으로부터 에어갭에 의해 분리되어 있는 금속 막을 포함하여 구성될 수 있다. 더 상세하게 말하면, 하나의 플레이트에 대한 다른 플레이트의 위치에 의해, 간섭계 변조기에 입사하는 광의 광학적 간섭이 변화할 수 있다. 이러한 미소 기전 시스템 기기는 그 응용분야가 넓고, 이러한 형태의 기기의 특성을 활용 및/또는 개조하여, 그 특성이 기존의 제품을 개선하고 개발될 새로운 제품을 창출하는 데에 이용될 수 있도록 하는 것이 해당 기술분야에 매우 유익할 것이다.
본 발명에 따른 시스템, 방법 및 기기는 각각 여러 가지 실시 형태가 있고, 이들 중 하나가 단독으로 바람직한 속성을 나타내는 것은 아니다. 이하에서 본 발명의 주요 특징을 설명하겠지만, 이것이 본 발명의 권리범위를 제한하는 것은 아니다. 이러한 점을 고려하여, "발명의 상세한 설명"을 읽고 나면, 본 발명의 특징적 구성이 어떻게 종래의 디스플레이 기기에 비해 더 나은 장점을 제공하는지를 이해하게 될 것이다.
본 발명은, 디스플레이를 조명하는 디스플레이 시스템 및 방법을 포함한다. 일실시예는, 전면(front surface) 및 후면(back surface)을 구비하며, 후면을 통해 조명되도록 구성되어 있는 투과형 디스플레이, 전면 및 후면을 구비하며, 전면을 통해 조명되도록 구성되어 있는 반사형 디스플레이, 투과형 디스플레이의 후방에 배치되어, 후면을 통해 투과형 디스플레이를 조명하는 광원, 및 광원으로부터 나오는 광을 수용하도록 배치되어 있으며, 광이 반사형 디스플레이의 전방에 조명을 제공하도록 광을 전파시키는 광 파이프를 포함하는 디스플레이 기기를 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 반사형 디스플레이, 투과형 디스플레이, 및 광원을 포함하며, 반사형 디스플레이와 투과형 디스플레이가 서로 반대쪽을 향해 배치되어 있는 디스플레이 기기를 제조하는 방법으로서, 본 발명의 방법은, 투과형 디스플레이의 후면부를 통해 투과형 디스플레이를 조명하도록 광원을 배치하는 단계, 광원으로부터 나오는 광을 수용하도록 광 파이프를 배치하는 단계, 광 파이프로부터 나오는 광이 반사형 디스플레이를 전방 조명하도록 반사형 디스플레이를 배치하는 단계를 포함한다. 또 다른 실시예에서는 이러한 방법에 의해 제조된 디스플레이 기기를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 가시면(viewable surface) 및 후면을 구비하는 제1 반사형 디스플레이, 가시면 및 후면을 구비하는 제2 반사형 디스플레이로서, 제1 반사형 디스플레이의 후면이, 제2 반사형 디스플레이의 후면을 실질적으로 향하도록 배치되며, 제2 반사형 디스플레이의 후면의 부근에 위치하는, 제2 반사형 디스플레이, 광원, 및 광원에 광학적으로 결합되며, 제1 및 제2 디스플레이의 에지부 또는 표면에 광학적으로 결합되고, 광원으로부터 방사되는 광을, 제1 및 제2 디스플레이의 가시면의 일부로 전달하여, 제1 및 제2 디스플레이를 조명하도록 되어 있는 광 파이프를 포함하는 디스플레이 기기를 제공한다.
본 발명의 다른 실시예는, 전면 및 후면을 구비하며, 후면을 통해 조명되도록 구성되어 있고, 이미지를 표시하기 위한 제1 디스플레이 수단, 제1 디스플레이 수단의 후면을 통해 제1 디스플레이 수단을 조명하기 위한 수단, 전면 및 후면을 구비하며, 전면을 통해 조명되도록 구성되어 있고, 이미지를 표시하기 위한 제2 디스플레이 수단, 제2 디스플레이 수단의 전면을 통해 제2 디스플레이 수단을 조명하기 위한 수단을 포함하며, 제2 디스플레이 수단을 조명하기 위한 수단이 제1 디스플레이 수단을 조명하기 위한 수단으로부터 제공되는 광을 사용하는 디스플레이 기기를 제공한다.
본 발명의 다른 실시예는, 이미지를 형성하는 방법을 제공한다. 본 방법에서, 이미지는 전면 및 후면을 구비하는 투과형 디스플레이 상에 표시된다. 투과형 디스플레이는 광원을 이용하여 후면을 통해 조명된다. 이미지는 또한, 전면 및 후면을 구비하는 반사형 디스플레이 상에 표시된다. 이 반사형 디스플레이는 광원을 이용하여 전면으로 통해 조명된다.
본 발명의 다른 실시예는, 제1 및 제2 반사형 디스플레이, 광원 및 광 파이프를 구비하는 디스플레이 기기를 제공한다. 제1 반사형 디스플레이는 가시면과 후면을 포함한다. 제2 반사형 디스플레이도 또한 가시면과 후면을 포함한다. 제1 반사형 디스플레이의 후면은, 제2 반사형 디스플레이의 후면을 실질적으로 향하도록 배치되며, 제2 반사형 디스플레이의 후면의 부근에 위치된다. 광 파이프는, 광원에 광학적으로 결합되며, 제1 및 제2 디스플레이의 에지부 또는 표면에 광학적으로 결합되고, 광원으로부터 방사되는 광을, 제1 및 제2 디스플레이의 가시면의 일부로 전달하여, 제1 및 제2 디스플레이를 조명하도록 되어 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 디스플레이 기기를 제조하는 방법을 제공한다. 이 방법에서, 가시면 및 후면을 구비하는 제1 반사형 디스플레이가 형성된다. 또한, 가시면 및 후면을 구비하는 제2 반사형 디스플레이가 형성된다. 제1 반사형 디스플레이의 후면은, 제2 반사형 디스플레이의 후면을 실질적으로 향하도록 배치되며, 제2 반사형 디스플레이의 후면의 부근에 위치된다. 추가적으로, 광원과 광 파이프가 형성된다. 광 파이프는, 광원에 광학적으로 결합되며, 제1 및 제2 디스플레이의 에지부 또는 표면에 광학적으로 결합되고, 광원으로부터 방사되는 광을, 제1 및 제2 디스플레이의 가시면의 일부로 전달하여, 제1 및 제2 디스플레이를 조명하도록 되어 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 가시면 및 후면을 구비하는 제1 반사형 디스플레이와, 가시면 및 후면을 구비하는 제2 반사형 디스플레이를 구비하는 기기를 조명하는 방법을 제공한다. 제1 반사형 디스플레이의 후면은, 제2 반사형 디스플레이의 후면을 실질적으로 향하도록 배치되며, 제2 반사형 디스플레이의 후면의 부근에 위치한다. 본 방법은, 광원으로부터 광을 방사하는 단계, 광원으로부터 방사된 광을 수용하는 단계, 및 수용된 광을, 제1 및 제2 디스플레이의 가시면의 일부에 제공하여, 제1 및 제2 디스플레이를 조명하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예는, 가시면 및 후면을 구비하는 반사성의 제1 디스플레이 수단, 가시면 및 후면을 구비하는 반사성의 제2 디스플레이 수단으로서, 제1 디스플레이 수단의 후면이, 제2 디스플레이 수단의 후면을 실질적으로 향하도록 배치되며, 제2 디스플레이 수단의 후면의 부근에 위치하는, 제2 디스플레이 수단, 광을 제공하기 위한 수단, 및 광을 제공하기 위한 수단으로부터 제1 디스플레이 수단 및 제2 디스플레이 수단으로 광을 전파하여, 제1 디스플레이 수단 및 상기 제2 디스플레이 수단을 조명하기 위한 수단을 포함하는 디스플레이 기기를 제공한다.
도 1은 간섭계 변조기 디스플레이의 일실시예의 일부를 나타내는 등각 투상도로서, 여기서는 제1 간섭계 변조기의 이동가능한 반사성 층이 해제 위치에 있고, 제2 간섭계 변조기의 이동가능한 반사성 층이 동작 위치에 있는 것을 나타낸다.
도 2는 3×3 간섭 변조기 디스플레이를 구비하는 전자 기기의 일실시예를 나타내는 시스템 블록도이다.
도 3은 도 1의 간섭 변조기의 일실시예에서 인가되는 전압에 대한 이동가능한 미러의 위치를 나타내는 도면이다.
도 4는 간섭 변조기 디스플레이를 구동시키는데 이용될 수 있는 일련의 수평열 전압 및 수직열 전압을 나타내는 도면이다.
도 5a는 도 2의 3×3 간섭 변조기 디스플레이에 디스플레이 데이터의 프레임의 예를 나타낸다.
도 5b는 도 5a의 프레임을 기록하는데 이용될 수 있는 수평열 신호 및 수직열 신호의 타이밍도의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 다수의 간섭계 변조기를 구비하는 영상 디스플레이 기기의 실시예를 나타내는 시스템 블록도이다.
도 7a는 도 1에 도시한 간섭 변조기 디스플레이 기기의 단면도이다.
도 7b는 간섭 변조기의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 7c는 간섭 변조기의 또 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 7d는 간섭 변조기의 또 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 7e는 간섭 변조기의 또 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 8은 클램쉘의 외부면 상에 배치되는 서브 디스플레이를 포함하는 클렘쉘 형태의 구조를 갖는 모바일 전화기를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 클램쉘의 내부면 상에 배치되는 메인 디스플레이를 포함하는 클렘쉘 형태의 구조를 갖는 모바일 전화기를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 메인 디스플레이와 서브 디스플레이 사이에 배치되는 백라이트의 단면을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 11은 백라이트의 표면상의 광 방출 영역을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 12는 투과성의 메인 디스플레이와 반사성의 서브 디스플레이를 조명하도록 구성된 백라이트를 포함하는 디스플레이 기기를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 13a는 서브 디스플레이의 모든 면에 광을 제공하는 환형의 광 파이프를 통해 백라이트에 의하여 조명되는 서브 디스플레이를 포함하는 디스플레이 기기에 관한 일실시예를 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 13b는 도 13a의 환형의 광 파이프, 백라이트, 및 서브 디스플레이를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 13c는 도 13a의 환형의 광 파이프를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 14는 광 파이프를 이용하여 반사형 디스플레이를 조명하는 백라이트를 구비하는 디스플레이 기기의 실시예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 15는 광 파이프로서 구성된 백플레이트를 통해 서브 디스플레이에 조명을 제공하는 백라이트를 포함하는 디스플레이 기기의 실시예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 16은 광 파이프 및 광 결합 재료로서 구성된 백플레이트를 통해 서브 디스플레이에 조명을 제공하는 백라이트를 포함하는 디스플레이 기기의 실시예를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 17은 반사형 디스플레이의 전방에 배치된 실질적인 투과성 컴포넌트를 포함하는 디스플레이 기기의 실시예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 18은 디스플레이의 전면 상에 분산된 광에 의해 조명되는 디스플레이 기기의 실시예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 19는 디스플레이의 전면 상에 제어되어 분산된 광에 의해 조명되는 디스플레이 기기의 실시예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 20은 제1 및 제2 반사형 디스플레이에 광을 각각 안내하는 제1 및 제2 백플레이트를 구비하는 디스플레이 기기의 실시예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 21은 산란 요소 또는 조명 도트를 구비하는 공간 광 변조기의 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 22는 백라이트에서 이용하는 조명 도트 패턴의 실시예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 23은 조명 도트의 어레이에 대해 이용될 수 있는 가능한 부분의 실시예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 24는 조명 도트를 가진 공간 광 변조기를 제조하기 위한 다른 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하의 상세한 설명은 본 발명의 구체적인 실시예에 관한 것이다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 다른 방법과 방식으로 구현될 수 있다. 이하의 설명에서, 도면이 참조되는데, 전체 도면에 걸쳐 동일한 부분에 대해 동일한 번호가 사용된다. 이하의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명은, 동화상(예컨대, 비디오)이든 정지화상(예컨대, 스틸 이미지)이든, 또는 텍스트이든 그림이든, 이미지를 디스플레이하도록 구성된 것이라면 어떠한 기기에도 구현될 수 있다. 더 상세하게 말하면, 본 발명은, 예컨대, 이동전화기, 무선 기기, 개인 휴대용 정보 단말기(PDA), 손에 들고다니거나 휴대할 수 있는 컴퓨터, GPS 수신기/네비게이터, 카메라, MP3 플레이어, 캠코더, 게임 콘솔, 손목 시계, 시계, 계산기, 텔레비전 모니터, 평판 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 자동차 디스플레이(예컨대, 주행 거리계 디스플레이), 조종석 제어 장치 및/또는 디스플레이, 감시 카메라의 디스플레이(예컨대, 자동차에서의 후방 감시 카메라의 디스플레이), 전자 사진, 전자 게시판 또는 전자 표시기, 프로젝터, 건축 구조물, 포장물, 및 미적 구조물(예컨대, 보석의 이미지 디스플레이) 등과 같은 다양한 전자 기기에 또는 이와 결합하여 구현될 수 있으며, 상기 언급한 예에 한정되지 않는다. 또한, 여기서 개시한 미소 기전 시스템 기기와 유사한 구조의 기기를 전자 스위칭 기기와 같은 비(非)디스플레이 분야에 사용할 수도 있다.
본 명세서에 개시된 다양한 실시예는 광원과 광 파이프(light pipe)를 사용하여 디스플레이를 조명하는 기기 및 방법을 포함한다. 일실시예에서, 예컨대, 디스플레이는, 후면(back surface)을 통해 조명되도록 구성된 투과형 디스플레이(transmissive display)와, 전면(front surface)을 통해 조명되도록 구성된 반사형 디스플레이(reflective display)를 포함한다. 디스플레이는 투과형 디스플레이와 반사형 디스플레이 사이에 개재된 단일의 광원을 포함한다. 광원은 자신의 후면을 통해 투과형 디스플레이를 조명한다. 광 파이프는, 광원으로부터 광을 받아들여 전파시킴으로써, 광이 전면을 통해 반사형 디스플레이 또는 디스플레이의 에지부를 조명하도록 한다. 디스플레이의 응용에 따라, 광 파이프와 광원의 다양한 실시예가 가능하다.
미소 기전 시스템(MEMS) 기기가 디스플레이에 사용될 수 있는 제품으로서 셀룰러 폰을 예로 들 수 있다. 클램쉘 형태(claimshell-like)의 구조를 갖는 셀룰러 폰은, 사용하지 않고 있을 때는 통상적으로 닫아 두다가, 전화 호출을 수신하기 위해서 열게 되어 있다. 이러한 셀룰러 폰은, 전화기가 닫혀 있을 때는, 클램쉘의 내부 면 상에 위치하는 메인 디스플레이를 볼 수 없게 되어 있다. 따라서, 전화기가 닫혀 있을 때 볼 수 있는 클램쉘의 외부 면 상에, 사용자가 전화기를 열 필요 없이, "미리 보기"(quick-look) 정보를 제공하기 위해, 보다 작고 보다 정교한 또 하나의 디스플레이(본 명세서에서는 이를 "서브 디스플레이"라고 함)를 제공할 수 있다. 메인 디스플레이와 서브 디스플레이는, 후방 조명(backside illumination)을 사용하는 투과성 LCD 또는 투명반사형(transflective) LCD가 될 수 있다. 셀룰러 폰의 가격과 복잡도를 낮추고, 클램쉘의 두께를 가능한 얇게 유지하기 위하여, 메인 디스플레이와 서브 디스플레이 사이에 배치되는 단일의 백라이트(backlight)가, 메인 디스플레이와 서브 디스플레이를 모두 조명하는데 사용될 수 있다. 일실시예에서, 백라이트는 메인 디스플레이의 배면(rear suface)을 통해 메인 디스플레이를 조명한다. 백라이트는, 서브 디스플레이의 영역에 대응하는, 메인 디스플레이의 배면 상의 하나 이상의 광 누설(light-leaking) 영역을 포함하여 구성되어 있다. 광 제어 패턴, 예컨대 백라이트에 부착된 막 상에 형성되는 패턴 또는 백라이트 자체에 직접 형성되는 패턴은, 백라이트의 전면으로부터 방사되는 광의 균일도(uniformity)가 서브 디스플레이의 배면으로부터 누출되는 광의 손실에 의해 영향을 받지 않도록 하는데 사용될 수 있다.
투과성 또는 투명반사형의 서브 디스플레이를 대신하여 반사형 디스플레이, 예컨대 전방 조명(frontside illumination)을 사용하는 간섭계 변조기(MEMS 기기)를 사용하면, 백라이트를 효율적으로 이용하는 것이 더 어렵게 되는데, 이는 백라이트의 배면으로부터 방출되는 광이 반사형 디스플레이의 불투명한 후면에 닿게 되어, 효과적인 조명을 제공할 수 없게 되기 때문이다. 이에 대한 한가지 해결책은 프론트라이트(frontlight)를 포함하는 반사형 디스플레이를 제공하는 것이다. 이 방법은, 효과적이기는 하지만, 몇 가지 바람직하지 않은 문제점이 있다. 첫째, 광이 추가로 필요하게 되어 제품의 비용과 복잡도가 늘어난다. 둘째, 프론트라이트의 공간만큼 디스플레이 및 디스플레이를 구비하는 셀폰의 두께가 증가하게 되어, 제품의 시장성이 감소하게 된다.
본 명세서에서 개시하고 있는 방법 및 시스템은, 프론트라이트를 추가로 구비하는 것과 관련하여 문제가 되는 크기 및 비용을 감소시키기 위해, 단일의 백라이트를 사용하여 반사형 디스플레이를 조명하는 기술을 포함한다. 백라이트로부터 방사되는 광은, 광 파이프를 이용하여, 디스플레이의 에지 또는 디스플레이의 전면부 등과 같은 반사형 디스플레이의 일부분까지 전달될 수 있다. 예를 들어, 듀얼 디스플레이를 갖춘 클램쉘 형태의 셀룰러 폰의 경우에, 백라이트에 의해, 클램쉘의 하나의 면 또는 그 일부에 위치하고 있는 투과형 디스플레이가 후방 조명을 제공할 수 있으며, 이와 동시에, 광 파이프 구조를 이용하여, 클램쉘의 대향 면상에 위치하고 있는 간섭계 변조기 디스플레이 등의 반사형 디스플레이가 전방 조명을 제공할 수 있다. 광 파이프는, 몇몇 실시예에서, 반사형 디스플레이의 백플레이트에 적어도 부분적으로 결합될 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 기기의 양면에 반사형 디스플레이를 조명하기 위하여, 단일의 광원이 하나 이상의 광 파이프를 구비할 수 있다.
간섭계 미소 기전 시스템(MEMS) 디스플레이 소자를 구비하는 간섭계 변조기 디스플레이의 일례를 도 1에 나타낸다. 이러한 디스플레이 기기에서, 픽셀은 밝은 상태 또는 어두운 상태 중 하나의 상태로 된다. 밝은 상태("온 상태" 또는 "개방 상태")에서는, 디스플레이 소자가, 입사되는 가시광의 대부분을 사용자에게 반사한다. 어두운 상태("오프 상태" 또는 "폐쇄 상태")에서는, 디스플레이 소자가, 입사되는 가시광을 사용자에게 거의 반사하지 않는다. 실시예에 따라서는, "온 상태"와 "오프 상태"의 광 반사 특성이 반대로 바뀔 수도 있다. 미소 기전 시스템(MEMS) 픽셀은, 흑백뿐 아니라, 선택된 컬러를 두드러지게 반사하여 컬러 디스플레이도 가능하도록 구성될 수 있다.
도 1은 영상 디스플레이의 일련의 픽셀 중 인접하는 두 개의 픽셀을 나타내는 등각 투영도이다. 이들 픽셀은 각각 미소 기전 시스템(MEMS) 간섭계 변조기를 포함하여 구성된다. 몇몇 실시예에서, 간섭계 변조기 디스플레이는 이들 간섭계 변조기들의 행렬 어레이를 포함하여 구성된다. 각각의 간섭계 변조기는, 적어도 하나의 치수가 가변적인 공진(resonant)용의 광학 캐비티를 형성하도록 서로 가변적이고 제어가능한 거리를 두고 배치되어 있는 한 쌍의 반사층을 포함한다. 일실시예에서, 이 반사층들 중 하나가 두 개의 위치 사이에서 이동이 가능하다. 본 명세서에서 해방 상태라고 하는 제1 위치에서, 이동가능한 반사층은, 부분적으로 반사하는 고정된 층으로부터 비교적 멀리 떨어져서 위치한다. 본 명세서에서 작동 상태라고 하는 제2 위치에서, 이동가능한 반사층은 부분적으로 반사하는 고정된 반사층에 보다 가까이 인접하여 위치한다. 두 개의 층으로부터 반사되는 입사광은, 이동가능한 반사층의 위치에 따라, 보강적으로 또는 상쇄적으로 간섭하여, 각 픽셀을 전체적으로 반사 상태 또는 비반사 상태로 만든다.
도 1에 도시된 부분의 픽셀 어레이는 인접한 두 개의 간섭계 변조기(12a, 12b)를 포함한다. 좌측에 있는 간섭계 변조기(12a)에서는, 이동가능한 반사층(14a)이 부분적으로 반사하는 반사층을 포함하는 광학 스택(16a)으로부터 소정의 거리를 두고 배치된 해방 위치에 있는 것이 도시되어 있다. 우측에 있는 간섭계 변조기(12b)에서는, 이동가능한 반사층(14b)이 광학 스택(16b)에 인접한 작동 위치에 있는 것이 도시되어 있다.
광학 스택(16a, 16b)[이를 총괄하여 표현할 때는 "광학 스택(16)"이라고 한다]은, 본 명세서에서 언급하고 있는 바와 같이, 통상적으로 몇 개의 층을 결합시킨 것이며, 이러한 층에는 인듐 주석 산화물(ITO) 등의 전극층, 크롬 등의 부분 반사 특성을 갖는 층, 및 투명 유전체 등이 포함될 수 있다. 따라서, 광학 스택(16)은, 전기적으로 도전성을 띠며, 부분적으로 투명하고, 부분 반사 특성을 가지고 있으며, 예컨대 투명 기판(20) 상에 상기 언급한 층들 중 하나 이상을 침적시킴으로써 제조될 수 있다. 본 발명의 일실시예에서는, 이들 층을 패턴화하여 평행한 스트립으로 만들고, 이하에서 설명하는 바와 같이, 디스플레이 기기의 수평 전극(row electrodes)을 형성해도 된다. 이동가능한 반사층(14a, 14b)은, 포스트(18)와 이 포스트들 사이에 개재된 희생 재료의 표면에 침적된 하나 또는 둘 이상의 금속층[광학 스택(16a, 16b)의 수평 전극에 직교]으로 된 일련의 평행한 스트립으로 형성될 수 있다. 희생 재료를 에칭하여 제거하면, 이동가능한 반사층(14a, 14b)이 광학 스택(16a, 16b)으로부터 미리 정해진 갭(19)에 의해 분리된다. 이동가능한 반사층(14)은 알루미늄과 같이 도전성과 반사성이 높은 재료를 이용하여 형성할 수 있고, 이것의 스트립은 디스플레이 기기의 수직 전극(column electrodes)을 형성할 수 있다.
전압이 인가되지 않으면, 이동가능한 반사층(14a)과 광학 스택(16a)의 사이에 캐비티(19)가 그대로 유지되어, 도 1의 픽셀(12a)로서 나타낸 바와 같이, 기계적으로 해방된 상태로 있게 된다. 그러나, 선택된 수평열과 수직열에 전위차가 인가되면, 해당하는 픽셀에서 수평 전극과 수직 전극이 교차하는 지점에 형성되는 커패시터가 충전되고, 이에 의하여 생기는 정전기력에 의해 이들 전극이 서로 끌어당기게 된다. 전압이 충분히 높다면, 이동가능한 반사층(14)이 변형되어, 광학 스택(16)에 접촉할 정도로 밀고 들어가게 된다. 광학 스택(16) 내의 유전체 층(도 1에는 도시하지 않음)에 의해, 도 1의 우측에 있는 픽셀(12b)에서 나타낸 바와 같이, 단락을 방지하고, 이동가능한 반사층(14)과 광학 스택(16) 사이의 이격 거리를 제어할 수 있다. 이러한 작용은 인가된 전위차의 극성에 관계없이 동일하다. 이러한 방식으로, 픽셀의 반사 상태와 비반사 상태를 제어할 수 있는 수평열/수직열 작동은, 종래의 액정 디스플레이(LCD) 등의 디스플레이 기술에서 사용되었던 방식과 여러 가지 면에서 유사하다.
도 2 내지 도 5b는 디스플레이 응용분야에서 간섭계 변조기의 어레이를 이용하기 위한 방법 및 시스템의 일례를 보여준다.
도 2는 본 발명의 여러 특징을 구현할 수 있는 전자 기기의 일실시예를 나타낸 시스템 블록도이다. 본 실시예에서는, 전자 기기가 프로세서(21)를 포함한다. 이 프로세서(21)는, ARM, Pentium(등록상표), Pentium II(등록상표), Pentium III(등록상표), Pentium IV(등록상표), Pentium Pro(등록상표), 8051, MIPS(등록상표), Power PC(등록상표), ALPHA(등록상표) 등과 같은 범용의 단일 칩 또는 멀티 칩 마이크로프로세서, 또는 디지털 신호 처리기, 마이크로컨트롤러, 프로그래머블 게이트 어레이 등과 같은 특정 목적의 마이크로프로세서로 할 수 있다. 해당 기술 분야에서 알려진 바와 같이, 프로세서(21)는 하나 이상의 소프트웨어 모듈을 실행하도록 구성될 수 있다. 프로세서는, 운영 체제를 실행시키는 것 외에도, 웹 브라우저, 전화 응용프로그램, 이메일 프로그램, 또는 임의의 다른 소프트웨어 응용프로그램을 포함하여, 하나 이상의 소프트웨어 응용프로그램을 실행하도록 구성될 수 있다.
일실시예에서, 프로세서(21)는 또한 어레이 드라이버(22)와 통신하도록 구성되어 있다. 일실시예에서, 어레이 드라이버(22)는 패널 또는 디스플레이 어레이(디스플레이)(30)에 신호를 제공하는 수평열 구동 회로(24) 및 수직열 구동 회로(26)를 포함한다. 도 2에서 선 1-1을 따라 절단한 어레이의 단면도를 나타낸 것이 도 1이다. 미소 기전 시스템(MEMS)의 간섭계 변조기에 대한 수평열/수직열 작동 프로토콜은, 도 3에 도시된 기기의 히스테리시스(hysteresis) 특성을 이용할 수 있다. 이동가능한 층을 해방 상태에서 작동 상태로 변형시키기 위해, 예컨대 10볼트의 전위차를 필요로 할 수 있다. 그러나, 전압이 그 값으로부터 감소하는 경우, 전압이 10볼트 이하로 떨어지더라도 이동가능한 층은 그 상태를 유지한다. 도 3의 실시예에서, 이동가능한 층은 전압이 2볼트 밑으로 떨어질 때까지는 완전히 해방되지 않는다. 따라서, 기기가 해방 상태 또는 작동 상태 중 어느 하나의 상태에서 안정되는 인가 전압 영역이 존재하는 전압의 범위가 있다. 도 3에서는 약 3~7볼트가 예시되어 있다. 이것을 본 명세서에서는 "히스테리시스 영역" 또는 "안정 영역"이라고 한다. 도 3의 히스테리시스 특성을 갖는 디스플레이 어레이의 경우, 수평열/수직열 작동 프로토콜은, 수평열 스트로브가 인가되는 동안에 스트로브가 인가된 수평열에 있는 픽셀들 중에서, 작동되어야 픽셀은 약 10볼트의 전압차를 받고, 해방되어야 할 픽셀은 0(영) 볼트에 가까운 전압차를 받도록 설계될 수 있다. 스트로브를 인가한 후에는, 픽셀이 수평열 스트로브에 의해 어떠한 상태가 되었든지 간에 그 상태가 유지되도록 약 5볼트의 정상 상태 전압차(steady state voltage difference)를 받는다. 각각의 픽셀은, 기록된 후에, 본 실시예에서 전위차가 3~7볼트인 "안정 영역"의 범위 내에 있는 것으로 판단한다. 이러한 구성으로 인해, 기존의 작동 상태 또는 해방 상태 중 어느 하나의 상태에서 동일하게 인가된 전압 조건하에서, 도 1에 도시된 픽셀 설계가 안정적으로 된다. 간섭계 변조기의 각 픽셀은, 작동 상태로 있든 해방 상태로 있든, 본질적으로 고정된 반사층과 이동하는 반사층에 의해 형성되는 커패시터이기 때문에, 이 안정된 상태는 히스테리시스 영역 내의 전압에서 거의 전력 낭비 없이 유지될 수 있다. 인가 전위가 일정하면, 기본적으로 전류는 픽셀에 유입되지 않는다.
전형적인 응용예로서, 첫 번째 수평열에 있는 작동된 픽셀의 소정 세트의 픽셀에 따라 수직열 전극의 세트를 어서팅(asserting)함으로써 디스플레이 프레임이 생성될 수 있다. 그런 다음, 수평열 펄스를 수평열 1의 전극에 인가하여, 어서트된 수직열 라인에 대응하는 픽셀들을 작동시킨다. 그 후, 수직열 전극의 어서트된 세트가 두 번째 수평열에 있는 작동된 픽셀의 소정 세트에 대응하도록 변경된다. 그런 다음, 펄스를 수평열 2의 전극에 인가하여, 어서트된 수직열 전극에 따라 수평열 2에서의 해당하는 픽셀을 작동시킨다. 수평열 1의 픽셀들은 수평열 2의 펄스에 영향을 받지 않고, 수평열 1의 펄스 기간 동안 설정되었던 상태를 유지한다. 이러한 동작을 일련의 수평열 전체에 대해 순차적으로 반복하여 프레임을 생성할 수 있다. 일반적으로, 이러한 프레임은 초당 소정 수의 프레임에 대해 상기 처리를 연속적으로 반복함으로써 새로운 디스플레이 데이터로 리프레시(refresh) 및/또는 갱신된다. 픽셀 어레이의 수평열 전극 및 수직열 전극을 구동하여 디스플레이 프레임을 생성하기 위한 많은 다양한 프로토콜이 잘 알려져 있고, 이것들을 본 발명과 관련하여 사용할 수 있다.
도 4, 도 5a 및 도 5b는 도 2의 3×3 어레이에서 디스플레이 프레임을 생성하기 위한 작동 프로토콜의 예를 나타낸 것이다. 도 4는 도 3의 히스테리시스 곡선을 나타내는 픽셀에 사용될 수 있는 수직열 전압 레벨 및 수평열 전압 레벨 세트의 예를 보여준다. 도 4의 실시예에서, 픽셀을 작동시키기 위해, 해당 수직열은 -Vbias로 설정하고 해당 수평열은 +ΔV로 설정하며, 이들 수직열과 수평열의 전압은 각각 -5볼트와 +5볼트로 할 수 있다. 픽셀을 해방시키기 위해서는, 해당 수직열은 +Vbias로 설정하고 해당 수평열은 동일한 값의 +ΔV로 설정하여, 픽셀에 걸리는 전위차가 0(영)볼트가 되도록 한다. 수평열의 전압이 0(영)볼트로 유지되는 수평열에서는, 수직열이 +Vbias이든 -Vbias이든 관계없이, 픽셀이 원래 어떤 상태이었든지 간에 그 상태에서 안정된다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 언급한 것과 반대의 극성을 갖는 전압을 이용할 수 있다는 것도 알 수 있을 것이다. 예컨대, 픽셀의 작동은, 해당 수직열을 +Vbias로 설정하고, 해당 수평열을 -ΔV로 설정하는 과정을 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 픽셀을 해방시키기 위해서는, 해당 수직열을 -Vbias로 설정하고, 해당 수평열을 동일한 -ΔV로 설정하여, 픽셀에 걸리는 전위차가 0볼트가 되도록 한다.
도 5b는 도 2의 3×3 어레이에 부여되는 일련의 수평열 신호 및 수직열 신호를 타이밍도로 나타낸 것이며, 도 2의 3×3 어레이는, 결과적으로, 작동된 픽셀이 비반사성인 것을 나타내는 도 5a의 디스플레이 배열이 될 것이다. 도 5a에 도시된 프레임을 기록하기 전에, 픽셀은 어떤 상태로 되어 있어도 무방하다. 본 예에서는, 모든 수평열이 0(영)볼트이고, 모든 수직열이 +5볼트이다. 이러한 인가 전압으로, 모든 픽셀은 자신들의 원래의 작동 상태 또는 해방 상태로 안정되어 있다.
도 5a의 프레임에서, (1,1), (1,2), (2,2), (3,2) 및 (3,3)의 픽셀이 작동된다. 이를 구현하기 위해, 수평열 1에 대한 "라인 시간" 동안, 수직열 1과 수평열 2는 -5볼트로 설정되고, 수직열 3은 +5볼트로 설정된다. 모든 픽셀들이 3~7볼트의 안정 영역 내에 있기 때문에, 어떤 픽셀의 상태도 변경되지 않는다. 그런 다음, 수평열 1에 대하여, 0볼트에서 최대 5볼트까지 상승한 후 다시 0볼트로 되돌아가는 펄스를 가진 스트로브가 인가된다. 이것은 (1,1) 및 (1,2)의 픽셀을 작동시키고, (1,3)의 픽셀을 해방시킨다. 어레이의 다른 픽셀들은 영향을 받지 않는다. 수평열 2를 원하는 대로 설정하기 위해, 수직열 2를 -5볼트로 설정하고, 수직열 1 및 수직열 3은 +5볼트로 설정한다. 동일한 스트로브를 수평열 2에 인가하면, (2,2)의 픽셀이 작동되고, (2,1) 및 (2,3)의 픽셀이 해방된다. 여전히, 어레이의 다른 픽셀들은 영향을 받지 않는다. 수직열 2 및 수직열 3을 -5볼트로 설정하고 수직열 1을 +5볼트로 설정함으로써, 수평열 3도 마찬가지의 방법으로 설정될 수 있다. 수평열 3에 대한 스트로브로 인해 수평열 3의 픽셀들도 도 5a에 도시된 바와 같이 설정된다. 프레임을 기록한 후에, 수평열 전위는 0(영)이고, 수직열 전위는 +5볼트 또는 -5볼트로 유지될 수 있으므로, 디스플레이는 도 5a의 배열로 안정된다. 동일한 과정이 수십 또는 수백 개의 수평열 및 수직열로 된 어레이에 대해서도 적용될 수 있다는 것은 잘 알 수 있을 것이다. 또한, 수평열 및 수직열의 작동을 위해 사용되는 전압의 타이밍, 순서 및 레벨은 위에서 설명한 전반적인 원리 내에서 다양하게 변경될 수 있고, 상술한 예는 예시에 불과하고, 임의의 구동 전압 방법을 본 발명에 적용하여도 무방하다.
도 6a 및 도 6b는 디스플레이 기기(40)의 실시예를 나타내는 시스템 블록도이다. 디스플레이 기기(40)는, 예컨대 셀룰러폰 또는 모바일 전화기일 수 있다. 그러나, 디스플레이 기기(40)와 동일한 구성품이나 약간 변형된 것도, 텔레비전이나 휴대용 미디어 플레이어와 같은 여러 가지 형태의 디스플레이 기기의 예에 해당한다.
디스플레이 기기(40)는, 하우징(41), 디스플레이(30), 안테나(43), 스피커(45), 입력 기기(48), 및 마이크로폰(46)을 포함한다. 하우징(41)은 일반적으로 사출 성형이나 진공 성형을 포함하여 해당 기술분야에서 잘 알려진 여러 가지 제조 공정 중 어느 것에 의해서도 제조될 수 있다. 또한, 하우징(41)은, 한정되는 것은 아니지만, 플라스틱, 금속, 유리, 고무, 및 세라믹 또는 이들의 조합을 포함하여 여러 가지 재료 중 어느 것으로도 만들어질 수 있다. 일실시예에서, 하우징(41)은 분리가능한 부분(도시되지 않음)을 포함하고, 이 분리가능한 부분은 다른 색깔이나 다른 로고, 그림 또는 심볼을 가진 다른 분리가능한 부분으로 교체될 수 있다.
본 예의 디스플레이 기기(40)의 디스플레이(30)는, 여기서 개시하는 바와 같이, 쌍안정(bi-stable) 디스플레이를 포함하여, 여러 가지 디스플레이 중 어느 것이어도 무방하다. 다른 실시예에서, 디스플레이(30)는, 상술한 바와 같은, 플라즈마, EL, OLED, STN LCD, 또는 TFT LCD 등과 같은 평판 디스플레이와, 해당 기술분야에서 당업자에게 잘 알려진 바와 같은, CRT나 다른 튜브 디스플레이 기기 등과 같은 비평판 디스플레이(non-flat-panel display)를 포함한다. 그러나, 본 실시예를 설명하기 위해, 디스플레이(30)는 여기서 설명하는 바와 같이 간섭계 변조기 디스플레이를 포함한다.
예시된 디스플레이 기기(40)의 일실시예에서의 컴포넌트가 도 6b에 개략적으로 도시되어 있다. 도시된 예의 디스플레이 기기(40)는 하우징(41)을 포함하고, 적어도 부분적으로 하우징 내에 배치될 수 있는 컴포넌트들을 추가로 포함할 수 있다. 예컨대, 일실시예에서, 본 예의 디스플레이 기기(40)가 송수신기(47)와 연결된 안테나(43)를 구비하는 네트워크 인터페이스(27)를 포함할 수 있다. 송수신기(47)는 프로세서(21)에 연결되어 있고, 프로세서(21)는 컨디셔닝 하드웨어(conditioning hardware)(52)에 연결되어 있다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 신호를 고르게 하도록(예컨대, 신호를 필터링하도록) 구성될 수 있다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 스피커(45)와 마이크로폰(46)에 연결되어 있다. 프로세서(21)는 입력 기기(48)와 드라이버 컨트롤러(29)에도 연결되어 있다. 드라이버 컨트롤러(29)는 프레임 버퍼(28)와 어레이 드라이버(22)에 연결되어 있고, 어레이 드라이버는 디스플레이 어레이(30)에 연결되어 있다. 전원(50)은 예시된 디스플레이 기기(40)의 특정 설계에 따라 요구되는 모든 컴포넌트에 전력을 공급한다.
네트워크 인터페이스(27)는 예시된 디스플레이 기기(40)가 네트워크를 통해 하나 이상의 기기들과 통신할 수 있도록 하기 위한 안테나(43)와 송수신기(47)를 포함한다. 일실시예에서, 네트워크 인터페이스(27)는 프로세서(21)의 부담을 경감하기 위해 어느 정도의 처리 능력을 가질 수도 있다. 안테나(43)는 신호를 송수신하는 것으로서, 해당 기술분야의 당업자에게 알려진 어떠한 안테나라도 무방하다. 일실시예에서, 안테나는 IEEE 802.11(a), (b), 또는 (g)를 포함하여 IEEE 802.11 표준에 따라 RF 신호를 송수신한다. 다른 실시예에서, 안테나는 블루투스 (BLUETOOTH) 표준에 따라 RF 신호를 송수신한다. 셀 방식의 휴대 전화기의 경우, 안테나는 CDMA, GSM, AMPS 또는 무선 셀폰(cell phone) 네트워크를 통한 통신에 사용되는 공지의 다른 신호를 수신하도록 설계된다. 송수신기(47)는 안테나(43)로부터 제공되는 신호를 수신하여 전처리함으로써, 프로세서(21)가 이 신호를 수신하여 처리할 수 있도록 한다. 또한, 송수신기(47)는 프로세서(21)로부터 수신한 신호를, 안테나(43)를 통해 본 예의 디스플레이 기기(40)로부터 전송될 수 있도록 처리한다.
다른 실시예에서, 송수신기(47)는 수신기로 대체할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 네트워크 인터페이스(27)는, 프로세서(21)에 전송할 이미지 데이터를 저장 또는 생성할 수 있는 이미지 소스로 대체될 수 있다. 예컨대, 이미지 소스는 이미지 데이터를 담고 있는 DVD나 하드디스크 드라이브도 가능하고, 이미지 데이터를 생성하는 소프트웨어 모듈도 가능하다.
프로세서(21)는 일반적으로 본 예의 디스플레이 기기(40)의 전반적인 동작을 제어한다. 프로세서(21)는, 네트워크 인터페이스(27)나 이미지 소스로부터, 압축된 이미지 데이터 등을 수신하고, 이 수신한 이미지 데이터를, 본래의 이미지 데이터로 처리하거나, 또는 본래의 이미지 데이터로 용이하게 처리될 수 있는 포맷으로 가공한다. 그런 다음, 프로세서(21)는 처리된 데이터를 드라이버 컨트롤러(29) 또는 저장을 위한 프레임 버퍼(28)로 보낸다. 전형적으로, 본래의 데이터는 이미지 내의 각 위치에 대한 이미지 특성을 나타내는 정보를 말한다. 예컨대, 그러한 이미지 특성은 컬러, 채도, 그레이 스케일 레벨을 포함할 수 있다.
일실시예에서, 프로세서(21)는, 마이크로컨트롤러, CPU 또는 논리 유닛을 포함하여, 예시된 디스플레이 기기(40)의 동작을 제어한다. 일반적으로, 컨디셔닝 하드웨어(52)는, 스피커(45)로 신호를 보내고 마이크로폰(46)으로부터 신호를 받기 위해, 증폭기와 필터를 포함한다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 예시된 디스플레이 기기(40) 내의 별도의 컴포넌트일 수도 있고, 또는 프로세서(21)나 다른 컴포넌트 내에 통합되어 있을 수도 있다.
드라이버 컨트롤러(29)는 프로세서(21)에 의해 생성된 본래의 이미지 데이터를 이 프로세서(21)로부터 직접 또는 프레임 버퍼(28)로부터 받아서, 이를 어레이 드라이버(22)에 고속으로 전송하기에 적합한 포맷으로 재구성한다. 구체적으로 말하면, 드라이버 컨트롤러(29)는, 디스플레이 어레이(30)의 전역에 걸쳐 스캐닝하기에 적합한 시간 순서를 가지도록 본래의 이미지 데이터를 래스터(raster)와 같은 포맷을 가진 데이터 흐름으로 재구성한다. 그런 다음, 드라이버 컨트롤러(29)는 재구성된 정보를 어레이 드라이버(22)로 보낸다. 종종 액정 디스플레이의 컨트롤러 등과 같은 드라이버 컨트롤러(29)가 독립형 집적 회로(stand-alone IC)로서 시스템 프로세서(21)와 통합되기도 하지만, 이러한 컨트롤러는 여러 가지 방법으로 구현될 수 있다. 이러한 컨트롤러는 프로세서(21)에 하드웨어로서 또는 소프트웨어로서 내장될 수도 있고, 또는 어레이 드라이버(22)와 함께 하드웨어로 완전히 통합될 수도 있다.
전형적으로, 어레이 드라이버(22)는 드라이버 컨트롤러(29)로부터 재구성된 정보를 받아서, 비디오 데이터를, 디스플레이의 x-y 행렬의 픽셀들로부터 이어져 나오는 수백 때로는 수천 개의 리드선에 초당 수 회에 걸쳐 인가되는 병렬의 파형 세트로 변환한다.
일실시예에서, 드라이버 컨트롤러(29), 어레이 드라이버(22), 및 디스플레이 어레이(30)는 여기서 기술한 어떠한 형태의 디스플레이에 대해서도 적합하다. 예컨대, 일실시예에서, 드라이버 컨트롤러(29)는 종래의 디스플레이 컨트롤러 또는 쌍안정 디스플레이 컨트롤러(예컨대, 간섭계 변조기 컨트롤러)이다. 다른 실시예에서, 어레이 드라이버(22)는 종래의 드라이버 또는 쌍안정 디스플레이 드라이버(예컨대, 간섭계 변조기 디스플레이)이다. 일실시예에서, 드라이버 컨트롤러(29)는 어레이 드라이버(22)와 통합되어 있다. 그러한 예는 셀룰러폰, 시계 및 다른 소형 디스플레이와 같은 고집적 시스템에서는 일반적인 것이다. 또 다른 실시예에서, 디스플레이 어레이(30)는 전형적인 디스플레이 어레이 또는 쌍안정 디스플레이 어레이(예컨대, 간섭계 변조기 어레이를 포함하는 디스플레이)이다.
입력 기기(48)는 사용자로 하여금 예시된 디스플레이 기기(40)의 동작을 제어할 수 있도록 한다. 일실시예에서, 입력 기기(48)는 쿼티(QWERTY) 키보드나 전화기 키패드 등의 키패드, 버튼, 스위치, 터치 스크린, 압력 또는 열 감지 멤브레인을 포함한다. 일실시예에서, 마이크로폰(46)은 예시된 디스플레이 기기(40)의 입력 기기이다. 기기에 데이터를 입력하기 위해 마이크로폰(46)이 사용되는 경우에, 사용자가 음성 명령을 제공하여 예시된 디스플레이 기기(40)의 동작을 제어하는 것이 가능하다.
전원(50)은 해당 기술분야에서 잘 알려진 다양한 에너지 저장 기기를 포함할 수 있다. 예컨대, 일실시예에서, 전원(50)은 니켈-카드뮴 전지나 리튬-이온 전지와 같은 재충전가능한 전지이다. 다른 실시예에서, 전원(50)은 재생가능한 에너지원, 커패시터, 또는 플라스틱 태양 전지와 태양 전지 도료를 포함하는 태양 전지이다. 다른 실시예에서, 전원(50)은 콘센트로부터 전력을 공급받도록 구성된다.
몇몇 구현예에서는, 상술한 바와 같이, 전자 디스플레이 시스템 내의 여러 곳에 위치될 수 있는 드라이버 컨트롤러의 제어를 프로그래머블하게 구성할 수 있다. 어떤 경우에는, 어레이 드라이버(22)의 제어를 프로그래머블하게 구성할 수도 있다. 해당 기술분야의 당업자라면 임의의 수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 컴포넌트로도 상술한 최적화 상태를 구현할 수 있고, 또 여러 가지 다양한 구성으로 구현할 수도 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다.
상기 설명한 원리에 따라 동작하는 간섭계 변조기의 구조에 대한 상세는 매우 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 도 7a-7e는 이동가능한 반사층(14)과 이 반사층을 지지하는 구조체에 관한 5개의 실시예를 나타낸다. 도 7a는 도 1의 실시예로서, 금속 재료(14)의 스트립이, 이 스트립에 대해 직각으로 연장되어 있는 지지대(18)상에 형성된 실시예를 나타내는 단면도이다. 도 7b에서는, 이동가능한 반사층(14)이 연결부(32)에 의해 그 코너에서만 지지대에 부착되어 있다. 도 7c에서, 이동가능한 반사층(14)은, 구부러지기 쉬운 금속으로 이루어질 수 있는 변형가능한 층(34)에 매달려 있다. 이 변형가능한 층(34)은, 이 층(34)의 주위 둘레에 있는 투명 기판(20)에 직접 또는 간접으로 연결되어 있다. 변형가능한 층과 투명 기판 간의 연결부를, 본 명세서에서는 지지 포스트(support post)라고 한다. 도 7d에 도시한 실시예는 지지 포스트 플러그(42)를 구비하고 있는데, 이 지지 포스트 플러그상에 변형가능한 층(34)이 위치한다. 이동가능한 반사층(14)은, 도 7a-7c에 도시된 바와 같이, 캐비티의 위에 매달려 있는 상태를 유지하고 있지만, 변형가능한 층(34)은 광학 스택(16)과의 사이에 있는 틈을 채우고 있기 때문에, 지지 포스트를 형성하지 않는다. 그 대신에, 지지 포스트는 지지 포스트 플러그(42)를 형성하는데 이용되는 평탄화 재료로 이루어진다. 도 7e에 도시된 실시예는, 도 7d에 도시된 실시예에 기초하고 있지만, 도 7a-7c에 도시된 실시예뿐만 아니라 도시되지 않은 다른 실시예의 어떤 것과 동일한 작용을 하도록 구성될 수 있다. 도 7e에 도시된 실시예에서는, 금속 또는 그외 다른 도전성 재료로 된 여분의 층을 이용하여, 버스 구조체(44)를 형성하고 있다. 이러한 구성에 의하여, 신호가 간섭계 변조기의 후면을 통해 이동할 수 있게 되어, 그렇지 않았다면 기판(20)상에 형성했어야 하는 많은 전극을 제거할 수 있다.
도 7a-7e에 도시된 것과 같은 실시예에서, 간섭계 변조기는 직시형 기기(direct-view devices)로서 작용한다. 이러한 직시형 기기에서는, 이미지를 투명 기판(20)의 정면에서 보게 되고, 그 반대쪽 면에 간섭계 변조기가 배치된다. 이러한 실시예에서, 반사층(14)은, 이 반사층의 기판(20)과 대향하는 쪽의 면에 있는 간섭계 변조기의 몇몇 부분을 광학적으로 차폐시킨다. 이러한 몇몇 부분에는 변형가능한 층(34)과 버스 구조체(44)가 포함된다. 이러한 구성에 의하면, 차폐된 영역이 이미지의 품질에 부정적인 영향을 미치지 않도록 구성되어 동작할 수 있다. 이러한 분리가능한 변조기 구조에 의해, 광학 변조기의 전기 기계적 특징 및 광학적 특징을 발휘하도록 이용되는 구조적인 설계 및 재료가, 서로 영향을 미치지 않도록 선택되어 기능하도록 한다. 또한, 도 7c-7e에 도시된 실시예는, 반사층(14)의 광학적 특성을 반사층의 기계적 특성으로부터 분리시킴으로써 추가의 장점을 갖는다. 이러한 분리는 변형가능한 층(34)에 의해 이루어진다. 이러한 구성에 의하면, 반사층(14)에 이용되는 구조적 설계 및 재료를 반사층의 광학적 특성에 대해 최적화되도록 할 수 있으며, 변형가능한 층(34)에 대해 이용되는 구조적 설계 및 재료를 바람직한 기계적 특성에 대해 최적화되도록 할 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, "클램쉘" 형태를 갖는 셀폰(82) 등과 같은 많은 모바일 기기는, 클램쉘을 이루는 2개의 부분 중 한 부분의 안쪽 면에 있는 메인 디스플레이(84)와, 상기 메인 디스플레이(84)가 있는 부분의 바깥쪽 면에 있는 서브 디스플레이(80)를 포함하고 있다. 메인 디스플레이(84)와 서브 디스플레이(80)로서 사용될 수 있는 반사형 기기의 예로는, LCD와 간섭계 변조기가 있다. 본 명세서에 개시하고 있는 실시예에서, 메인 디스플레이(84) 및/또는 서브 디스플레이(80)는 간섭계 변조기를 포함하여 구성될 수 있다. 메인 디스플레이(84) 및 서브 디스플레이(80)는, 이들이 모두 반사형 기기라면, 주변 광이 표시된 정보를 볼 정도로 충분하지 않은 경우에, 추가의 조명을 수용하는 장점을 가질 수 있다. 추가의 조명을 제공하기 위한 기기의 일례로는, 발광 다이오드(LED), 백열 전구, 및 형광 램프 등이 있다. 메인 디스플레이(84)에 광을 제공하기 위한 것으로서 본 명세서에 개시되어 있는 기술은, 서브 디스플레이(80)에 광을 제공하는데에도 이용할 수 있으며, 반대로 서브 디스플레이에 광을 제공하는 기술을, 메인 디스플레이에 광을 제공하는데에도 이용할 수 있다.
도 10은 듀얼 디스플레이(100)의 일례를 나타낸다. 이 듀얼 디스플레이(100)에서는, 백라이트 광원(90)이 메인 디스플레이(84) 및 서브 디스플레이(80)에 광을 제공하는데 사용된다. 본 실시예에서, 메인 디스플레이(84) 및 서브 디스플레이(80)는 모두, 백라이트(90)로부터 방출되는 광이, 디스플레이의 후방을 통해 메인 디스플레이(84) 및 서브 디스플레이(80)로 들어가도록 된 LCD 기기가 될 수 있다. 이 경우, LCD 기기로 광이 누설되는 구성을 이용한다. 공통의 백라이트(90)로부터 2개의 디스플레이에 조명을 제공하는 것은, 광이 기기의 후방, 예를 들면 디스플레이 기기의 백패널의 일부를 통해 기기로 들어갈 수 있도록 구성될 수 있는 디스플레이의 경우에 효과적이다. 이들 디스플레이(84, 80)는 반사형 기기로 할 수 있다. 디스플레이가 반사형 기기인 경우의 실시예에서, 백라이트(90)는, 광이 백라이트(90)로부터 디스플레이(80, 84)의 전면으로 직접 전달되도록 하여, 디스플레이(84, 80)를 전방 조명하는 프론트라이팅(front lighting)이 가능하도록 설계된 광 누설 영역 또는 채널을 포함할 수 있다. 디스플레이(84, 80)를 조명하기 위한 광원을 하나 이상의 포함하는 실시예도 가능하다.
도 11 및 도 12는, 제1 및 제2 광 파이프(112, 114)를 통해 메인 디스플레이(84) 및 서브 디스플레이(80)에 광을 제공하는 백라이트(90)를 포함하는 듀얼 디스플레이(100)의 실시예를 나타낸다. 백라이트에 형성되는 광 누설 영역(102, 104)의 구멍은 그 크기나 형태를 다르게 할 수 있다. 일실시예에서, 광 누설 영역은, 서브 디스플레이(80)의 영역 크기와 실질적으로 일치하도록 하거나, 서브 디스플레이(80)의 형태와 실질적으로 일치하도록 하거나, 또는 서브 디스플레이(80)의 외주 사이즈보다 크게 할 수 있다. 이에 대해서는 도 13을 참조해서 설명한다. 또한, 백라이트(90)에 형성되는 광 누설 영역(102, 104)의 개수를 다르게 할 수 있다. 광 누설 영역은, 예컨대 구멍을 형성하기 위해 백라이트 뒤쪽의 반사형 배면 판의 일부를 제거함으로써 형성될 수 있다. 일실시예에서는, 광 누설 영역(102, 104)의 구멍에, 광 투과성 재료를 적용할 수 있다. 광 누설 영역(102, 104)은, 그 형성 위치가 백라이트의 뒤쪽만으로 한정되지 않으며, 메인 디스플레이(84)의 조명이나 관찰을 방해하지 않는 위치이면, 백라이트의 어떤 위치라도 가능하다. 예를 들어, 일실시예에서, 광 누설 영역(102, 104)은 서브 디스플레이의 후방 영역의 백라이트(90) 상에 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 광 누설 영역은, 서브 디스플레이의 바로 뒤의 백라이트 상에 및/또는 서브 디스플레이 바로 뒤쪽 영역의 위, 아래 또는 하나의 측면이나 둘 이상의 측면에 배치될 수 있다(도 11 참조). 일실시예에서, 광은, 백라이트(90)의 측면(도시 안됨)을 통해 또는 메인 디스플레이(84)와 마주하고 있지만 메인 디스플레이에 의해 가려지지 않은 백라이트(90)의 면의 일부를 통해, 백라이트에서 방사될 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 광 누설 영역(102, 104)으로부터 나오는 광은, 제1 광 파이프(112) 및 제2 광 파이프(114)와 같은 광학적 매체를 통해 서브 디스플레이(80)에 제공될 수 있다. 도 12에 도시된 듀얼 디스플레이 기기(100)는, 메인 디스플레이(84) 및 서브 디스플레이(80)를 조명하는 백라이트(90)를 포함한다. 메인 디스플레이(84)는 백라이트(90)의 한쪽 면상에 배치되며, 서브 디스플레이(80)는 백라이트(90)의 반대쪽 면상에 배치되어 있다. 도 12에 도시된 서브 디스플레이(80)는, 백플레이트(116)를 구비하고 있으며, 광 파이프(112, 144)와 광학적으로 연결되어 있다. 광 누설 영역(102, 104)(도 11 참조)은, 서브 디스플레이(80)를 향해 있는 백라이트(90)의 면이면서, 서브 디스플레이(80)에 의해 가려지지 않은 백라이트의 영역에 배치되며, 광 파이프(112, 114)(도 12 참조)에 의해 덮여지도록 함으로써, 광이 백라이트(90)로부터 광 파이프(112, 114)로 전파될 수 있도록 되어 있다. 광 파이프(112, 114)는 또한, 서브 디스플레이(80)의 전면 에지에 연결되어 있다. 일실시예에서, 광 파이프(112, 114)는, 폴리카보네이트 또는 아크릴 플라스틱 재료 등과 같은 실질적인 광 투과성을 갖는 재료로 이루어질 수 있다. 광 파이프(112, 114)는 내부 전반사(TIR)를 통해 광을 안내하는 입방 구조의 광 도파로를 포함할 수 있다. 일실시예에서, 광 파이프(112, 114)는 광섬유 다발 등의 광섬유를 포함할 수 있다. 일실시예에서, 광 파이프(112, 114)는, 속이 비어 있는 구조(hollow)로도 할 수 있고, 이러한 속이 비어 있는 영역을 통해 광이 전파되도록 하는 반사 특성을 가진(예컨대, 금속화된) 면을 가질 수 있다. 물론 광 파이프의 다른 설계도 가능하다.
광원(90)으로부터 나오는 광은 광 파이프(112, 114)의 내부로 직접 결합될 수 있다. 광원(90)의 방사 면은, 결합 효율(coupling efficiency)을 증가시키기 위하여, 광 파이프(112, 114)의 입구(111)에 인접하여 또는 가능한 가까이 접하도록 배치될 수 있다. 도시된 실시예에서, 입구(111)는 백라이트(90)의 평면상에서, 백라이트(90)의 광 누설 영역(104)에 대응하도록 형성되어 있다. 다른 실시예에서, 광원(90)으로부터 나오는 광은 매개 요소 또는 매개 재료를 통해 광 파이프(112, 114)에 결합될 수 있다.
이러한 광 투과성의 광 파이프(112, 114)는 광이 백라이트 광원(90)으로부터 서브 디스플레이(80), 예컨대 서브 디스플레이(80)의 측면 또는 측면의 일부, 또는 서브 디스플레이(80)의 표면 또는 표면의 일부까지 전파되도록 구성되어 있다. 광 파이프는 또한, 광 파이프(114)로부터 서브 디스플레이(80)로 결합 및 전달된 광이 방출되는 방출 영역(118)을 구비한다.
서브 디스플레이(80)는 광 투과성 기판[예컨대, 도 1의 기판(20)]을 포함할 수 있다. 도 17과 관련하여 이하 상세하게 설명하는 바와 같이, 일실시예에서, 서브 디스플레이(80)는 기판의 정면에 배치되는 프론트 플레이트[예컨대, 도 17의 광학 플레이트(152)]를 구비할 수 있다. 다양한 실시예에서, 광 파이프는 기판 및/또는 프론트 플레이트에 광학적으로 연결될 수 있다.
도 12에 도시된 실시예에서, 방출면 또는 개구(118)는 입구 면 또는 구멍(111)에 대해 거의 수직으로 배향되어 있다. 이 방출구(118)는 서브 디스플레이(80)의 프론트 플레이트 및/또는 기판의 에지에 인접하여 배치될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 백라이트(90)로부터 누설되는 광이, 프론프 플레이트 및/또는 기판의 에지로 출력되고, 이들 프론트 플레이트 또는 기판 중 하나 또는 이들 모두가 광을 내부로 광학적으로 안내할 수 있게 된다.
일실시예에서, 단일의 광 파이프(112)가 서브 디스플레이(80)에 광을 제공한다. 다른 실시예에서, 2개 이상의 광 파이프(112, 114)가 서브 디스플레이(80)에 광을 제공한다. 일실시예에서, 광이 서브 디스플레이(80)의 특정 지점으로 입사하게 할 수 있다. 이하 더 상세하게 설명하는 바와 같이, 다양한 확산 또는 분산 기술을 이용하여, 광이 디스플레이(80)의 전체로 확산되도록 할 수 있다. 하나 이상의 광 파이프(112, 114)를 서브 디스플레이(80)의 에지부의 일부 또는 모두를 따라 서브 디스플레이(80)에 접촉하도록 구성함으로써, 서브 디스플레이(80)의 하나 이상의 에지부를 따라 서브 디스플레이(80)에 광이 제공되도록 할 수 있다.
상기 설명한 바와 같이, 광 파이프는 백라이트(90)로부터 나오는 광을, 기판 또는 기판의 전방에 위치하고 있는 프론트 플레이트에 결합시키도록 구성될 수 있다. 일실시예에서, 기판 또는 프론트 플레이트는 서브 디스플레이(80)의 광 변조 소자로 향하는 광의 방향을 재설정하는데 도움을 주는 광학적 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판이나 프론트 플레이트 표면상의 광학적 요소, 또는 기판이나 프론트 플레이트 내의 광학적 요소에 의해, 기판이나 프론트 플레이트를 통해 안내되는 광의 방향을 재설정할 수 있다. 기판이나 프론트 플레이트의 표면으로 광이 확산되는 다른 실시예에서, 기판상의 광학적 요소 또는 기판이나 프론트 플레이 내의 광학적 요소에 의해, 광 방향의 재설정이 없었다면 프론트 플레이트나 기판을 통해 디스플레이의 광 변조 소자로 전달되지 않았을, 기판이나 프론트 플레이트 상에 비스듬히 입사하는 광의 방향이 재설정될 수 있다. 이러한 광학적 요소에는, 광의 방향을 재설정하는 마이크로 렌즈, 미니 프리즘 등을 포함하는 마이크로 광학 소자 또는 광을 산란시키는 산란 요소가 포함될 수 있다. 광학적 요소는 몰딩된 광학 소자를 포함할 수 있다. 따라서, 광학적 요소는, 광에 대해서 결정적 방식 또는 비결정적(non-deterministic) 방식으로 동작할 수 있다. 이러한 광학적 요소는, 광 변조 소자 쪽으로 광의 방향을 재설정하기 위하여 광을 반사 또는 회절시키는 하나 이상의 면[예컨대, 프레넬 렌즈 또는 모서리가 구부러져 있는 필름인 코너 터닝 필름(corner turning film)에 있는 면과 유사함]을 포함할 수 있다. 광학적 소자는 대칭적 또는 비대칭으로 될 수 있으며, 주기적 및/또는 비주기적으로 될 수 있다. 광학적 소자와 함께, 예컨대 홀로그램, 회절성 광학 소자, 또는 확산판을 형성할 수 있다. 이러한 광학적 소자는 표면 요소에만 한정할 필요는 없으며, 대형 확산판이나 홀로그램에서와 같은 크기가 있는 요소를 포함할 수도 있다. 따라서, 광은 반사, 굴절, 회절, 확산, 랜덤 또는 의사랜덤 확산 기술, 또는 이들을 임의로 조합한 것을 이용하여 방향이 재설정될 수 있다. 물론 다른 구성이나 방법도 가능하다.
광 파이프(112, 114)가 광을 기판에 결합시키는 실시예에서, 광 결합부(optical coupling)는, 광 파이프와 기판 사이의 계면(interface)에서의 반사를 감소시키기 위하여, 굴절률 정합(index matching)을 제공할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 광 파이프(112, 114)의 출구는, 기판의 개구수(NA: numerical aperture) 또는 엔텐듀(entendue)와 실질적으로 일치하는 개구수 또는 엔텐듀를 갖는다. 일실시예에서, 광 결합부는 기판의 개구수 또는 엔텐듀과 일치하는 개구수 또는 엔텐듀를 제공한다. 이 광 결합부는, 예컨대 기판의 개구수 또는 엔텐듀과 실질적으로 일치하도록, 광 파이프(112, 114)의 개구수 또는 엔텐듀를 변경시킬 수 있다. 이러한 개구수 또는 엔텐듀의 변경을 달성하기 위하여, 예컨대 이미지 또는 비이미지화(non-imaging) 광학 요소가 이용될 수 있다. 일실시예에서, 광 파이프(112, 114)의 단부는 이러한 변환을 제공하기 위한 형태로 구성되어 있다.
마찬가지로, 이하 설명하는 바와 같이, 광 파이프(112, 114)가 광학 플레이트, 시트, 층 또는 필름에 광을 결합시키는 실시예에서, 광 결합부는 굴절률 정합을 제공하여 반사를 감소시킬 수 있다. 이와 마찬가지로, 처리율을 증가시키거나 최대로 하기 위해, 광 파이프의 엔텐듀가 실질적으로 일치되도록 구성할 수 있다. 광 파이프(112, 114)가 기판과 하나 이상의 광학 플레이트, 시트, 층 또는 필름에 모두 결합되는 일실시예에서, 처리율을 증가시키기 위해, 광 파이프의 엔텐듀가 실질적으로 일치되도록 할 수 있다.
도 13a-13c는, 환형의 광 파이프(122)가 백라이트(90)로부터 서브 디스플레이(80)로 광을 제공하는 디스플레이 기기(120)의 다른 실시예를 나타낸다. 도 13a는, 환형의 광 파이프(122)가 백라이트(90)의 위에 설치되어 있으며, 이 환형의 광 파이프(122)의 중심에 서브 디스플레이(80)가 삽입되어 있는 실시예의 정면을 개략적으로 나타내고 있다. 이 구성에서, 광은, 백라이트(90)에 의해, 환형의 광 파이프(122)를 통해 서브 디스플레이의 모든 면에 제공된다. 도 13b는 도 13a의 환형의 광 파이프와 백라이트를 개략적으로 나타내는 사시도로서, 서브 디스플레이(80)가 환형의 광 파이프(122)에 삽입되어 있다. 도 13c는 도 13a에 도시한 환형의 광 파이프를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 서브 디스플레이(80)를 도시하고 않고, 환형의 광 파이프의 출구(118)를 나타내고 있다.
환형의 광 파이프(122)는 크기 또는 위치의 변경이 가능한 광 입구(도시 안됨)을 구비한다. 일실시예에서, 광 파이프(122)의 입구는, 서브 디스플레이(80)의 외형과 거의 동일한 형태와 크기 또는 그보다 약간 크거나 작은 내부 치수를 갖는다. 또한, 환형의 광 파이프(122)의 입구 영역은, 백라이트(90) 상의 광 누설 영역의 형태 및 크기에 대응하게 할 수 있다. 도 13a 및 도 13b에 도시된 실시예에서, 환형의 광 파이프(122)는, 서브 디스플레이(80)의 4개의 에지부에 부합하는 형태를 가지며, 이들 에지부에 광을 제공하기 위한 형태를 갖는다. 환형의 광 파이프(122)는, 이 환형의 광 파이프의 출구(118)가 서브 디스플레이(80)의 에지부의 일부로 광을 전파할 수 있도록 구성된다. 광 파이프의 출구의 크기는, 변경할 수 있으며, 광 파이프의 출구의 단면 영역과 같거나 이보다 큰 또는 작은 단면 영역을 가질 수 있다. 광 파이프의 입구 및 출구는, 광이, 감소된 또는 최소의 광 손실로, 광 파이프(122)로 효과적으로 입사하도록, 광 파이프를 통해 효과적으로 전파하도록, 또는 광 파이프로부터 효과적으로 방사되도록 구성되는 것이 바람직하다. 그러나, 백라이트(90)로부터 누설되는 모든 광이 광 파이프(122)의 출구(118)로부터 방사되어야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 처음에 광 파이프의 출구를 통해 광 파이프로부터 방사되지 않은 광은 광 파이프를 통해 백라이트(90)로 다시 되돌아 올 수 있다. 이처럼 되돌아 온 광은, 백라이트(90)를 통과하여, 메인 디스플레이를 조명하거나 광 파이프(122)에 재입사함으로써, 결국 서브 디스플레이(80)를 조명하게 된다. 앞서 설명한 바와 같이, 광 파이프(122)는 속이 비어 있는 또는 속이 꽉 찬 광학 파이프, 광 섬유, 또는 광 섬유 다발을 포함하여 구성될 수 있으며, 물론 다른 변형 구성도 가능하다. 광 파이프는, 예컨대 사출 성형에 의해 형성될 수 있는 폴리머 재료를 포함하여 이루어질 수 있다. 환형의 광 파이프(122)를 제조하기 위한 다른 방법을 이용할 수도 있다. 일실시예에서, 환형의 광 파이프(122)는, 서브 디스플레이(80)를 디스플레이 기기(120) 내에 고정시키는 고정용 연결 기기로서 구성할 수도 있으며, 서브 디스플레이(80)에 광학적으로 결합된다.
단일의 백라이트를 구비하는 듀얼 디스플레이를 조명하기 위한 많은 다른 변형 실시예의 구현이 가능하다. 예를 들어, 도 14는, 메인 디스플레이(84)의 후면이 서브 디스플레이(80)의 후면을 향하고 있는 듀얼 디스플레이의 조명 방법을 나타내고 있다. 도 14에서, 메인 디스플레이(84)는, 광원(191)으로부터 메인 디스플레이(84)의 에지부가 조명을 받는다. 서브 디스플레이(80)는 광 파이프(193)를 통해 광원(191)으로부터 디스플레이의 에지부가 조명을 받는다. 광 파이프(193)는, 서브 디스플레이(80)의 전체에 균일하게 광을 분산시키기 위하여, 서브 디스플레이(80)의 에지부에 광학적으로 결합된다. 본 실시예에서, 광 결합부(154)는 광 파이프(193)를 서브 디스플레이(80)에 결합시킨다. 메인 디스플레이(84)는, 디스플레이의 에지부에 조명될 수 있도록 구성된 것이라면 어떠한 종류의 디스플레이라도 가능하다. 일실시예에서, 서브 디스플레이(80) 및/또는 메인 디스플레이(84)는 디스플레이의 위에 또는 앞에, 예컨대, 서브 디스플레이(80) 또는 메인 디스플레이(84)의 반사성 광 변조부와 관찰자 사이의 면 상에 배치되는 산란 요소 또는 그외 다른 광학적 구조체를 구비할 수 있다.
또한, 서브 디스플레이의 백플레이트를 광 파이프의 일부 또는 전부로서 이용할 수 있다. 일실시에에서, 백라이트로부터의 광 누설은 서브 디스플레이의 영역에 의해 형성되는, 예컨대 실질적으로 정사각형 또는 직사각형의 영역을 포함할 수 있다. 광 전파 영역이 광 입구(132)에서 해칭 표시되어 있는 예가 도 15 및 도 16에 도시되어 있다. 도 15를 참조하면, 서브 디스플레이(80)의 백플레이트(134)는 광 파이프로서 동작하도록 변경될 수 있다. 백플레이트(134)가 광 파이프로서 기능하는 실시예에서, 백플레이트는, 상기 언급한 광 파이프(112, 114) 및 환형의 광 파이프(122)와 유사한 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 백플레이트(134)는 광이 전파될 수 있도록 하는 광 투과성 재료를 포함하여 구성될 수 있다. 백플레이트(134)는, 서브 디스플레이(80)를 둘러싸서 유지하면서, 광 누설 영역(132)에 광학적으로 결합되도록 하기 위한 적절한 형태로 몰딩 또는 형성된 폴리머 재료를 포함하여 구성될 수 있다. 일실시예에서, 백플레이트는 광을 전파시키도록 하는 속이 비어 있는 영역(hollow region)을 포함할 수 있다. 또한, 백플레이트는, 예컨대 광학적 접합제(optical cement)를 통해, 서브 디스플레이(80)에 광학적으로 결합되거나, 디스플레이에 인접한 시트, 플레이트 또는 필름에 광학적으로 결합될 수 있다.
백플레이트(134)는, 디스플레이(80)의 둘레에 배치되어, 디스플레이와 백플레이트 사이에 캐비티를 형성할 수 있다. 서브 디스플레이(80)의 백플레이트(134)는, 광 입구(132)를 통해 광을 수용하고, 서브 디스플레이(80)의 전면 에지부로 광을 전파시키는 광 파이프로서 구성된다. 이 서브 플레이의 전면 에지부에서, 광은 광 출구(136, 138)를 통해 백플레이트/광 파이프(134)를 빠져 나와 서브 디스플레이(80)로 입사한다. 도 12 및 도 13에 도시된 광 파이프(114)와 유사하게, 백플레이트(134)는 서브 디스플레이(80)의 에지부의 일부 또는 에지부 전체에 광을 제공할 수 있는 여러 가지 방법으로 구성될 수 있다.
도 16에 있어서, 백플레이트(134)는, 서브 디스플레이(80)의 에지부를 넘어 연장될 수 있으며, 백플레이트(134)의 광 출구 영역은 서브 디스플레이(80)의 에지부 부근에 배치될 수 있다. 일실시예에서, 광 결합부(142, 144)는 백플레이트(134)의 광 출구 영역과 서브 디스플레이(80)의 사이에 존재하는 임의의 갭을 광학적으로 연결시키는데 사용될 수 있다. 광 결합부(142, 144)는, 예컨대 소형의 광 파이프 또는 광 결합용 접착부가 될 수 있다. 광 결합부(142, 144)는, 광을 백플레이트(134)로부터 디스플레이로 향하게 하기 위한 반사 표면을 포함할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 백플레이트(134)와 광 결합부(142, 144)를 조합한 구성이, 광을 백플레이트(90)로부터 서브 디스플레이(80)에 제공하도록 하는 광 파이프로서 기능하게 된다.
도 17은 서브 디스플레이(80)의 전방에 배치된, 실질적인 광 투과성을 갖는 컴포넌트(152)를 나타낸다. 일실시예에서, 이 실질적인 광 투과성을 갖는 컴포넌트는 광학 플레이트가 될 수 있으며, 이하의 실시예에 관한 설명에서는, 이 실질적인 광 투과성을 갖는 컴포넌트를 광학 플레이트(152)라고 한다. 다른 실시예에서, 이 실질적인 광 투과성을 갖는 컴포넌트는 광학 시트, 필름 또는 층이 될 수 있다. 일실시예에서, 실질적인 광 투과성을 갖는 컴포넌트는 광 도파로를 포함하여 이루어질 수 있다. 따라서, 여기에 광학 플레이트(152)에 관하여 기재하고 있는 설명은, 광학 시트, 필름 및 층에도 적용될 수 있다.
광 파이프(112, 114)는, 백라이트(90)에서 나오는 광을, 서브 디스플레이(80)의 전방[예컨대, 서브 디스플레이(80)와 서브 디스플레이(80)를 보는 관찰자 사이]에 배치된 광학 플레이트(152)에 결합시키도록 구성될 수 있다. 일실시예에서, 광학 플레이트(152)는 광이 서브 디스플레이(80)의 광 변조 소자를 향하도록 설정하는데 도움이 되는 광학적 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 플레이트(152)의 표면 또는 광학 플레이트(152) 내의 광학적 요소는, 예컨대 내부 전반사에 의하여, 광학 플레이트(152)를 통해 안내되는 광의 방향을 재설정할 수 있다. 광이 광학 플레이트(152)의 표면으로 방출되는 실시예의 경우, 광학 플레이트의 표면 또는 광학 플레이트(152) 내부의 광학적 요소는, 광학 플레이트(152)에 비스듬히 입사하는 광의 방향을 재설정할 수 있다. 방향이 재설정되지 않았다면 광학 플레이트(152)를 통해 전송되지 않았을, 이러한 방향이 재설정된 광은, 디스플레이의 광 변조 소자에 제공되어, 광 변조 소자를 조명하도록 된다. 이러한 광학적 요소는, 예컨대 광의 방향을 재설정하는 마이크로 렌즈 및 미니 프리즘 등을 포함하는 마이크로 광학 소자 또는 광을 산란시키는 산란 요소를 포함할 수 있다. 이 광학적 요소는 성형된 광학 소자를 포함하여 이루어질 수 있다. 따라서, 광학적 요소는 광에 대하여 결정적 방식 또는 비결정적(non-deterministic) 방식으로 동작할 수 있다. 이러한 광학적 요소는 광 변조 소자 쪽으로 광의 방향을 재설정하기 위하여 광을 반사 또는 회절시키는 하나 이상의 면[예컨대, 프레넬 렌즈, 또는 코너 터닝 필름(corner turning film), 예컨대 3M에서 만든 쿼터 터닝 필름(quarter turning film)의 변형물에 있는 면과 유사함]을 포함할 수 있다. 광학적 소자는 대칭적 또는 비대칭으로 될 수 있으며, 주기적 및/또는 비주기적으로 될 수 있다. 광학적 소자와 함께, 예컨대 홀로그램, 회절성 광학 소자, 또는 확산판을 형성할 수 있다. 이러한 광학적 소자는 표면 요소에만 한정할 필요는 없으며, 대형 확산판이나 홀로그램에서와 같은 크기가 있는 요소를 포함할 수도 있다. 따라서, 광은 반사, 굴절, 회절, 확산, 랜덤 또는 의사랜덤 확산 기술, 또는 이들을 임의로 조합한 것을 이용하여 방향이 재설정될 수 있다. 물론 다른 구성이나 방법도 가능하다.
광학 플레이트(152)는, 예컨대 유리, 플라스틱 또는 실질적으로 광 투과성을 갖는(즉, 투명한) 임의의 재료를 포함하여 이루어질 수 있다. 일실시예에서, 광학 플레이트(152)는 광학 시트, 필름 또는 층을 포함하여 이루어질 수 있다. 이러한 광학 시트, 필름 또는 층은, 예컨대 유리, 폴리머 또는 그외 다른 실질적으로 광 투과성인 재료를 포함하여 이루어질 수 있다. 일실시예에서, 광학 필름(152)은, 공간 광 변조기 소자가 하나 이상의 층상에 형성되는 기판에 적층되어 있다. 다른 실시예에서, 광학 필름(152)은, 성장될 수 있으며, 예컨대 광학적 구조체가 영구 광학 필름 또는 제거가능한 광학 필름으로서 서브 디스플레이에 직접 몰딩하는 방법으로 형성될 수 있다.
광학 플레이트(152)는 다양한 기술을 이용하여 광 파이프(112, 114)에 광학적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 광학적 접착제 또는 다른 결합용 재료가 광 결합부(154, 156)로서 이용될 수 있으며, 또는 광 파이프(112, 114)가 광학 플레이트(152)에 인접하여 또는 접촉할 수 있다. 광 결합부(154, 156)는, 광 파이프(112, 114)와 광학 플레이트(152) 사이의 계면에서의 반사를 감소시키기 위해 굴절률 정합을 제공할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 광 파이프(112, 114)의 출구는, 광학 플레이트(152)의 개구수(NA: numerical aperture) 또는 엔텐듀(entendue)와 실질적으로 일치하는 개구수 또는 엔텐듀를 갖는다. 일실시예에서, 광 결합부(154, 156)는 광학 플레이트(152)의 개구수 또는 엔텐듀와 일치하는 개구수 또는 엔텐듀를 제공한다. 이 광 결합부는, 예컨대 광학 플레이트(152)의 개구수 또는 엔텐듀와 실질적으로 일치하도록, 광 파이프의 개구수 또는 엔텐듀를 변경시킬 수 있다. 이러한 개구수 또는 엔텐듀의 변환을 달성하기 위하여, 예컨대 이미지 또는 비이미지화(non-imaging) 광학 요소가 이용될 수 있다. 일실시예에서, 광 파이프(112, 114)의 단부는 이러한 변환을 제공하기 위한 형태로 구성되어 있다.
광학 플레이트(152)는, 광 파이프(112, 114)로부터 나오는 광이 서브 디스플레이 표면 전체에 균일하게 분산되도록 구성될 수 있다. 일실시예에서, 백플레이트(116)는 광을 광학 플레이트(152)에 결합시키는 광 파이프를 포함한다.
도 18은, 광 파이프(112, 114)가, 서브 디스플레이(80) 또는 도 17에 도시된 광학 플레이트(152)와 같은 광학 플레이트(시트, 필름 또는 층 등)에 광을 제공하는 실시예를 나타낸다. 광 파이프의 형태와 출구 영역의 형태는 광을 제어하면서 분산시키도록 조정이 가능하다. 일실시예에서, 서브 디스플레이(80) 또는 광학 플레이트(152)는 광이 디스플레이 전체에 분산되도록 구성될 수 있다. 광학적 요소는, 앞서 설명한 바와 같이, 광을 광 변조 소자 쪽으로 향하게 광의 방향을 설정하는데 이용될 수 있다. 도 17과 관련한 설명을 참고하라.
도 19는, 광의 분산을 제어하도록, 예컨대 광을 미리 정해진 패턴으로 서브 디스플레이(80)에 분산시키도록 구성된 말단부(164, 166)를 광 파이프(112, 114)가 구비하는 실시예를 나타낸다. 일실시예에서, 광 파이프(112, 114)의 말단부(164, 166)는 LED를 조명하는 에지부와 유사한 구조로 구성될 수 있다. 구조화된 광 누설의 패턴을 이용함으로써, 서브 디스플레이(80)를, 예컨대 디스플레이 내의 광학적 요소, 즉 도 17과 관련하여 설명한 것과 같은 하나 이상의 광학 플레이트(152)(또는 시트, 필름, 층)를 가진 디스플레이 전체에 광이 균일하게 분산되도록 구성할 수 있다. 광 파이프(112, 114)의 말단부(164, 166)는 광 파이프(112, 114)에 광학적으로 결합되는 개별 컴포넌트가 될 수 있으며, 또는 말단부(164, 166)가 광 파이프(112, 114)의 일부로서 일체화되어 있을 수도 있다.
본 명세서에서 개시하고 있는 실시예는, 듀얼 디스플레이의 광원에 의해 서브 디스플레이를 조명하는 것뿐만 아니라, 메인 디스플레이에 광을 조명하는 기술에 관한 것이다. 예를 들어, 메인 디스플레이가 백라이트를 향하고 있는 후면을 통해 광을 수용할 수 없는 반사형 디스플레이인 경우, 상기 설명한 서브 디스플레이용의 광 파이프 및 백플레이트 구성은, 메인 디스플레이를 조명하는데 이용할 수 없다. 예컨대, 도 20은, 서브 디스플레이(80)와 메인 디스플레이(182) 사이에 배치된 제1 광원(192) 및 제2 광원(194)을 구비하는 듀얼 디스플레이를 나타낸다. 광파이프(181, 183, 185, 187)는, 광원(192, 194)을 백플레이트(116, 117)에 광학적으로 결합시키며, 또는 광을 안내하는 기능을 행한다. 추가의 광 파이프(186, 188, 196, 198)에 의해 디스플레이(80, 84)에 광이 수렴된다. 도 20에서, 추가의 광 파이프(186, 188, 196, 198)는 디스플레이(80, 84)에서 전방에 배치된 광학 필름 또는 광학 플레이트(174, 184)에 광학적으로 결합된다. 광학 필름 또는 광학 플레이트(174, 184)는, 상기 설명한 바와 같은 광 변조 소자 쪽으로 광의 방향을 설정하기 위한 광학적 요소를 포함할 수 있다. 또한, 상기 설명한 바와 같이, 광 파이프(186, 188, 196, 198)와 광학 플레이트(152, 184)는 광의 전달을 증가시키는 방식으로 광학적으로 결합될 수 있다. 그러나, 일실시예에서, 추가의 광 파이프(181, 183, 185, 187, 186, 188, 196, 198) 및/또는 광학 플레이트 또는 광학 필름(174, 184)은 사용하지 않을 수 있으며, 백플레이트(116, 117)는 광원(192, 194)으로부터 디스플레이(80, 182)를 통해, 또는 산란 요소를 포함할 수 있는 디스플레이의 에지부에 광을 전파시키도록 구성되어 있다. 마찬가지로, 광은, 광학 필름 또는 광학 플레이트(174, 184)에 추가로 또는 이를 대신해서, 광 파이프에 의해 기판에 결합될 수 있다. 상기 설명한 바와 같이, 구성 및 설계에 있어서 넓은 범위의 변형이 가능하며, 여기에 개시된 것 이외의 구성이나 변형도 채택될 수 있다. 예를 들어, 청구범위의 디스플레이 기기에서는, 광 파이프가 제1 및 제2 디스플레이에 광을 제공하는 단일의 백플레이트를 포함하고 있다. 그외 다른 변형도 물론 가능하다.
상기 설명한 바와 같이, 듀얼 디스플레이 기기는 광의 방향을 반사형 디스플레이 쪽으로 설정하는(예컨대, 산란시키는) 요소를 포함할 수 있다. 이러한 요소는, 예컨대 발명의 명칭이 "통합된 변조기 조명"(Integrated Modulator Illumination)이며, 공유 특허 출원된 미국 특허출원 제10/794,825호에 개시되어 있는, 조명 도트(illumination dots)를 포함할 수 있다.
조명 도트를 구비하는 공간 광 변조기를 구비하는 순수한 반사형 디스플레이의 실시예가 도 21에 도시되어 있다. 본 예에서의 공간 광 변조기는 상기 설명한 바와 같이 듀얼 디스플레이 기기의 일부로서 사용되는 간섭계 변조기를 포함하여 이루어져 있다. 이 공간 광 변조기의 전방에 확산판(206)이 배치되어 있다. 도 21에 도시된 간섭계 변조기는 광 투과성 기판(200) 상에 형성되어 있다. 공간 광 변조기 어레이의 각각의 소자(204)는, 개별적으로 활성화되어, 확산판(206)과 기판(200)을 통해 이동하여 소자(204)까지 도달하는 광을 변조시킬 수 있다. 각각의 변조기 소자는, 활성화되면, 기판(200)의 반대편에 있는 관찰자(214)에게로 변조된 광 또는 변조되지 않은 광을 향하게 하는데 이용될 수 있다. 본 실시예는, 불투명하게 될 수 있는 변조기용의 백플레이트(202)를 포함할 수 있는데, 이러한 종류의 변조기는 백라이팅을 이용하는 것이 어렵다. 소자(204)는 자체적으로 불투명하기 때문에, 백라이팅을 이용하는 것이 훨씬 더 어렵다.
듀얼 디스플레이 장치용으로 본 명세서에 개시된 것과 같은 에지 조명 구조의 응용으로서, 확산판(206)과 기판(200) 사이의 계면에 형성되는 조명 도트(208)는 디스플레이를 위한 조명을 제공할 수 있다. 각각의 도트(208)는, 변조기 어레이를 향해 배치된 반사성의 제1 층(210)과, 관찰자(214)를 향해 배치된 흡수성의 제2 층(212)을 포함하여 이루어져 있다. 조명 도트는, 다양한 종류의 인쇄 또는 박막 증착 기술을 이용하여, 광 투과성 기판(200)의 표면 또는 확산판(206)[또는, 그 위에 형성되거나 결합된 하나 이상의 층, 예컨대 광학 플레이트(152)] 상에 형성될 수 있다. 광학적 요소를 형성하는 다른 방법도 채택할 수 있다.
조명 도트는, 디스플레이와 관련된 광원과 함께, 주변 광을 보충하여, 디스플레이의 밝기를 증가시킨다. 완전히 어두운 곳에서, 조명 도트와 광원은 디스플레이를 위해 필요한 모든 조명을 제공할 수 있다. 도 21은, 광 투과성 기판(200)의 하나의 에지부에 위치하는, 음극선 형광관 또는 발광 다이오드(LED) 등의 광원(216)을 나타낸다. 일실시예에서, 광원(216) 대신에, 예컨대 LED에 의해 조명되는 에지 방사형(edge emitting) 광 파이프가 광원으로서 사용될 수 있다. 광원(216)에 의해 발광되며, 기판으로 적절하게 삽입되는 광은, 내부 전반사에 의하여 기판을 통해 그 내부로 전파된다. 도시된 바와 같이, 조명 도트에 부딪치는 광은, 몇 개의 다른 방향으로 반사되는데, 이에 대해서는, 예컨대, 도트 220과 도트 222를 참조하라. 상기 설명한 바와 같이, 일실시예에서, 도 21의 광원(216)은 디스플레이의 에지부를 조명하는 광 파이프가 될 수 있으며, 디스플레이 전방의 광학 플레이트, 시트, 필름 또는 층을 조명하는 광 파이프가 될 수 있다.
조명 도트는, 간섭계 변조기가, 예컨대 공간 광 변조기의 설계로서도 사용될 수 있는 환경 및 조명의 종류와 분포에 따라, 구성 및 배치될 수 있다. 도 22는 균일하지 않은 도트 패턴의 예를 나타낸다. 여러 실시예에서, 도트의 배치는, 다양하게, 예컨대 불규칙하게 변경될 수 있다. 조명 도트의 배치에 관한 규칙적인 정도는, 완전히 랜덤한 것에서부터 부분적으로 랜덤한 것과 부분적으로 규칙적이고 균일 및 주기적인 것까지의 범위를 가질 수 있다. 도트의 배치는 변조기 어레이 내의 광 변조 소자의 주기성에 의해 생기는 무아레 효과(Moire effects)를 감소시키거나 고정된 패턴 노이즈를 감소시키도록 선택될 수 있다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이, 조명 도트는 광을 특정의 방식으로, 예컨대 소정의 조명 구성에 대해 디스플레이의 전체에 균일하게 분산되도록 배치될 수 있다. 이러한 도트 패턴의 도트, 예컨대 도트(302)는, 소자(304a, 304b) 등의 변조기 소자에 후속해서 부딪치는 광을 편향 또는 산란시킨다. 도트(302)로부터 편향 또는 산란된 광은, 도트(302)에 부딪쳐서 편향 또는 산란되기 전에, 기판(200) 내에서 여러 번 내부 반사될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 광 투과성 기판(200)에 삽입된 광은 기판(200) 내에서 내부 반사된다. 도트 또는 그외 다른 방해가 되는 구조체가 없으면, 이러한 광은 기판(200)을 계속해서 통과할 것이다. 조명 도트는, 광이 공간 광 변조기 소자(304)의 내부로 산란시키는 기판(200) 내에서의 광의 전파를 차단 또는 방해한다. 이 조명 도트는, 공간 광 변조기 어레이 상에 특정적으로 광을 분산시키기 위한 패턴으로 배치될 수 있다. 일실시예에서, 예컨대, 도트 패턴은 공간 광 변조기 소자의 어레이에 균일한 조명을 제공할 수 있다.
여러 실시예에서, 조명 도트는 정상적인 관찰 거리에서는 관찰자가 디스플레이를 볼 수 없을 정도로 작은 사이즈로 할 수 있다. 개별적으로 인식할 수 없는 요소를 갖는 어레이에 의해 바람직하지 않은 아티팩트가 생기는 경우가 있을 수 있다. 이 패턴은 이러한 바람직하지 않은 아티팩트를 감소 또는 제거시키는 것이 될 수 있다. 상기 설명한 바와 같이, 이 패턴은 공간 광 변조기에서의 광의 분산을 제어할 수도 있다. 도트 패턴화의 변형에 추가하여, 도트가 위치하는 표면이 변경될 수도 있다. 도 23에서는 도트가, 확산판(502)과 광 투과성 기판(500) 사이의 계면에 도시되어 있다. 확산판(502)은, 일실시예에서 광 투과성 기판(500)과 한쌍을 이룬다. 도 23에서는, 확산판이 기판(500)으로부터 위쪽에 이격되어 있다. 도트(504) 등의 조명 도트는 기판(500)의 표면상에 패턴화되어 있다. 도트(504)는, 도시되지 않은 변조기 어레이를 향해 있는 반사부(508)와, 관찰자(214)를 향해 있는 흡수부(506)를 구비한다.
다른 실시예에서, 도트(예컨대, 510)는 확산판(502)의 표면상에 배치될 수 있다. 이 도트는, 확산판(502) 또는 기판(500)상의 하나 이상의 층에 형성될 수 있으며, 또는 그외 다른 위치(예컨대, 반사 디스플레이와 디스플레이의 관찰자 사이에 배치된 광학 플레이트 상)에 형성될 수 있다. 도트의 위치를 변경함으로써, 도트 처리 순서를 바꿀 수 있다. 기판의 표면상에 있는 도트(예컨대, 504)는, 침적되어, 흡수 재료로 된 "오버코팅"(506)에 의해 덮여진 제1 반사성 재료(508)를 구비할 수 있다. 만일 도트(예컨대, 510)가 확산판(502)의 표면상에 배치되어 있다면, 반사성 재료(514)에 이어서 아래로 떨어질 수 있다. 이 방법은 변조기와 관찰자(214)에 대하여 층의 적절한 배향을 유지한다.
광학적 요소는 어느 곳에든 배치될 수 있다. 예를 들어, 광학적 요소는 광학 플레이트(시트, 필름 또는 층)의 표면상에 배치될 수 있다. 광학적 요소는 기판이나 광학 플레이트(시트, 필름 또는 층) 내에 배치될 수도 있다. 그외 다른 변형도 가능하다.
특정의 형태와 구성을 갖는 도트가 도 21 내지 도 23에 도시되어 있지만, 다른 종류의 요소가, 서브 디스플레이의 기판 또는 서브 디스플레이의 전방의 광학 플레이트, 시트 또는 필름에 사용될 수 있다. 이러한 요소는, 미세 구조체 또는 예컨대 범프, 도트 또는 피트를 구비하는 미세 구조체를 포함할 수 있다. 요소는 오목한 표면 또는 볼록한 표면(예컨대, 렌즈 또는 렌즈구멍을 형성)을 포함할 수 있다. 일실시예에서, 요소는, 길게 연장되어 형성될 수 있으며, 리브, 리지 또는 그루브 등을 포함할 수 있고, 반드시 직선형으로 될 필요는 없다. 물론 비스듬한 그리고 구부러진 표면도 이용할 수 있다. 다른 넓은 범위의 형태, 모양 및 구성이 가능하다. 일실시예에서, 형상은 광의 방향을 디스플레이를 향하도록 결정적으로 설정할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 예컨대, 마이크로 렌즈, 프리즘 및 코너 터닝 필름 등의 마이크로 광학 소자가 사용될 수 있다. 요소는, 예컨대 적절한 조명을 위해 디스플레이에 폴딩되도록 디스플레이의 표면상의 임의의 각도로 광의 방향을 설정할 수 있다. 비결정적인 방법을 사용할 수도 있다. 광학적 요소는 확산판, 회절성 광학 소자 또는 홀로그램을 형성하는 요소를 포함하여 이루어질 수 있다.
이러한 요소는, 규칙적인 형태 또는 불규칙적인 형태를 가질 수 있으며, 치수를 다르게 할 수도 있다. 요소는 불투명 재료 또는 실질적인 광투과성 재료를 포함하여 이루어질 수 있다. 요소는 반사성, 투과성 및/또는 흡수성을 일부 또는 전부 가질 수 있다. 요소는, 금속을 포함하여 이루어질 수도 있고, 유전체를 포함하여 이루어질 수도 있다. 요소는, 이 요소가 형성되는 표면과 동일한 또는 상이한 굴절률 지수를 갖는 유전체를 포함하여 이루어질 수 있다. 몇몇 미세 구조체 어레이는 미크론 단위의 치수를 가질 수 있다.
요소는 여러 가지 상이한 방식으로 제조될 수 있다. 요소는, 인쇄 또는 리소그래픽으로, 사출 성형 또는 레이저 에칭에 의해 형성될 수 있다. 요소는 표면상에 박막으로서 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 광 산란용 및/또는 광 방향 설정용 미세 구조체는, 예컨대 자외선-경화 수지(ultraviolet-setting resin)를 이용하여, 원하는 미세 구조체를 형성하기 위해 성형 및 경화된 수지를 이용하여 디스플레이의 표면, 광학 필름 또는 플레이트 상에 제조 및 접착될 수 있다. 산란용 요소를 제조하는 다른 방법도 가능하다.
다양한 디스플레이 표면상의 광학적 요소를 형성하는데 있어서의, 광학적 요소가 형성되는 패턴과 조밀도에 관한 유연성에 추가하여, 광학적 요소가 형성되는 제조 과정에서의 시점에 상당한 유연성이 부여될 수 있다. 조명 도트를 구비하는 공간 광 변조기 어레이를 제조하기 위한 방법의 예를 도 24에 나타낸다.
일실시예에서, 제조 과정은 단계 600에서 실질적인 광 투과성의 기판을 설치하는 것으로 개시된다. 단계 602에서, 조명 도트는 디스플레이의 전방에 있는 광 투과성 기판 또는 임의의 광학 플레이트, 시트 또는 필름(152)에 형성된다. 단계 604에서, 공간 광 변조기가 제조된다. 단계 606에서, 백플레이트를 부착하는 작업 등을 포함하는 변조기의 제조 과정이 완료된다. 단계 608에서, 조명 도트의 위에, 디스플레이의 전방에 있는 기판 또는 임의의 광학 플레이트(152)에 확산판이 형성된다. 다른 컴포넌트가 포함될 수도 있다.
다른 실시예에서, 공간 광 변조기는, 단계 610에서, 실질적인 광 투과성 기판의 "후면"(관찰자로부터 먼 쪽에 있는 면)상에 제조된다. 단계 612에서, 공간 광 변조기의 제조가 완료된다. 일실시예에서, 단계 614에서는 기판의 전면에 조명 도트가 형성되고, 단계 616에서는 확산판이 형성된다.
다른 실시예에서는, 단계 618에서, 단계 612에서의 변조기의 제조가 완료된 후 또는 변조기의 제조 및 완료 과정과 병행하여, 확산판이 제공된다. 단계 620에서, 조명 도트가 확산판에 부착되고, 단계 622에서 기판에 확산판이 부착된다.
다른 방법을 이용할 수도 있다. 본 처리 과정의 순서에 의미가 있는 것은 아니며, 실시예에 따라 순서는 변경될 수 있다. 또한, 소정의 처리 단계가 추가 또는 제거될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 광학적 요소는, 예컨대 리소그래픽 인쇄, 잉크젯 인쇄, 스크린 인쇄, 임의의 다른 인쇄 기술을 포함하는 많은 인쇄 처리 과정 중 하나로 형성될 수 있다. 인쇄를 이용하지 않는 방법도 사용할 수 있다. 광학적 요소는 표면상에 엠보싱 처리 또는 몰딩될 수 있다. 광학적 요소는, 기판이나 광학 플레이트 또는 그외 다른 층에 적층 또는 접착되는 표면상에 형성될 수 있다. 본 기술분야의 당업자뿐만 아니라 아직 고안되지 않은 또 다른 기술을 사용할 수도 있다. 광학적 요소의 형태와 구성은 효율을 증가 또는 극대화하기 위해 조정될 수 있다. 상기 설명한 바와 같이, 광학적 요소는, 관찰자가 봤을 때의 이미지 품질에 영향을 미치는 것을 피하기 위해 인간의 눈의 해상도 이하의 해상도로 제조될 수 있다.
본 발명의 특징이 다양한 실시예에 적용되는 것으로 도시, 설명, 및 개시하고 있지만, 당업자라면, 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 예시된 기기 또는 공정의 형태 및 상세에 다양한 생략, 대체 및 변경이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명은 본 명세서에 개시하고 있는 특징 및 장점을 전부 제공하지 않은 형태 내에서 구현될 수 있으며, 몇몇 특징은 다른 것과 분리해서 사용 및 구현할 수 있다.

Claims (42)

  1. 반사성을 갖는 제1 디스플레이;
    상기 제1 디스플레이의 후방에 배치된 광원;
    상기 광원으로부터의 광을 수광하기 위해 상기 제1 디스플레이의 후방에 배치된 하나 이상의 제1 광 도파로(light guide); 및
    상기 제1 디스플레이의 전방에 배치된 제2 광 도파로
    를 포함하며,
    상기 하나 이상의 제1 광 도파로가 상기 제2 광 도파로에 광학적으로 결합되어, 상기 하나 이상의 제1 광 도파로에 의해 방출되는 광이 상기 제2 광 도파로로 향하도록 하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 기기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 기기는 제2 디스플레이를 더 포함하고,
    상기 광원이 상기 제2 디스플레이의 후방에 배치되도록 상기 제2 디스플레이를 위치시키며, 상기 광원은 상기 제2 디스플레이를 조명하는, 디스플레이 기기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 제1 광 도파로는 상기 제1 디스플레이의 후방에 배치된 백플레이트를 포함하는, 디스플레이 기기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 광 도파로는 광 플레이트, 시트, 또는 필름을 포함하는, 디스플레이 기기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 광 도파로는 상기 제1 디스플레이의 기판을 포함하는, 디스플레이 기기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 디스플레이는 다수의 미소 기전 시스템(MEMS: microelectromechanical system)을 포함하는, 디스플레이 기기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 디스플레이는 다수의 간섭계 변조기를 포함하는, 디스플레이 기기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 광 도파로는 상기 제2 광 도파로에 결합된 상기 광을 상기 제1 디스플레이로 방향을 재설정하도록 구성된 광학적 특징부를 포함하는, 디스플레이 기기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 광학적 특징부는 상기 제2 광 도파로로부터의 광을 상기 제1 디스플레이 전체에 실질적으로 균일하게 분산시키도록 구성된, 디스플레이 기기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 디스플레이와 전기적으로 연결되어 있으며, 이미지 데이터를 처리하도록 구성된 프로세서; 및
    상기 프로세스와 전기적으로 연결된 메모리 기기를 더 포함하는 디스플레이 기기.
  11. 제10항에 있어서,
    하나 이상의 신호를 상기 제1 디스플레이에 전송하도록 구성된 구동 회로를 더 포함하는 디스플레이 기기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 이미지 데이터의 적어도 일부를 상기 구동 회로에 전송하도록 구성된 컨트롤러를 더 포함하는 디스플레이 기기.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 이미지 데이터를 상기 프로세서에 전송하도록 구성된 이미지 소스 모듈을 더 포함하는 디스플레이 기기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 이미지 소스 모듈은 수신기, 송수신기, 및 송신기 중 하나 이상을 포함하여 이루어지는, 디스플레이 기기.
  15. 제10항에 있어서,
    입력 데이터를 수신하여 상기 프로세서에 제공하도록 구성된 입력 기기를 더 포함하는 디스플레이 기기.
  16. 이미지를 표시하기 위한 반사성을 갖는 디스플레이 수단;
    상기 디스플레이 수단의 후방에 배치되어 광을 제공하기 위한 광 제공 수단;
    상기 광 제공 수단으로부터의 광을 수광하기 위해 상기 디스플레이 수단의 후방에 배치되어 광을 전파하기 위한 제1 광 전파 수단; 및
    상기 디스플레이 수단의 전방에 배치되어 광을 전파하기 위한 제2 광 전파 수단
    을 포함하며,
    상기 제1 광 전파 수단은 상기 제2 광 전파 수단에 광학적으로 결합되어, 상기 제1 광 전파 수단에 의해 방출되는 광이 상기 제2 광 전파 수단으로 향하도록 된, 디스플레이 기기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 디스플레이 기기는 이미지를 표시하기 위한 제2 디스플레이 수단을 더 포함하며,
    상기 제2 디스플레이 수단은 상기 광 제공 수단이 상기 제2 디스플레이 수단의 후방에 배치되도록 위치하고, 상기 광 제공 수단은 상기 제2 디스플레이 수단을 조명하는, 디스플레이 기기.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제1 광 전파 수단은 하나 이상의 광 도파로 또는 상기 디스플레이 수단의 후방에 위치한 백플레이트를 포함하는, 디스플레이 기기.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 디스플레이 수단은 반사형 디스플레이를 포함하는, 디스플레이 기기.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 광 제공 수단은 광원을 포함하는, 디스플레이 기기.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 제2 광 전파 수단은, 광 도파로, 광 플레이트, 시트, 또는 필름을 포함하는, 디스플레이 기기.
  22. 제16항에 있어서,
    상기 제2 광 전파 수단은 상기 디스플레이 수단의 기판을 포함하는, 디스플레이 기기.
  23. 제16항에 있어서,
    상기 디스플레이 수단은 다수의 미소 기전 시스템(MEMS)을 포함하는, 디스플레이 기기.
  24. 제16항에 있어서,
    상기 디스플레이 수단은 다수의 간섭계 변조기를 포함하는, 디스플레이 기기.
  25. 제16항에 있어서,
    상기 제2 광 전파 수단은 상기 제2 광 전파 수단에 결합된 광이 상기 디스플레이 수단을 향하도록 방향을 재설정하도록 구성된 광학적 특징부를 포함하는, 디스플레이 기기.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 광학적 특징부는 상기 제2 광 도파로로부터의 광을 상기 제1 디스플레이 전체에 실질적으로 균일하게 분산시키도록 구성된, 디스플레이 기기.
  27. 제16항에 있어서,
    상기 제1 광 전파 수단은 광 도파로의 제1 부분을 포함하고, 상기 제2 광 전파 수단은 상기 광 도파로의 제2 부분을 포함하는, 디스플레이 기기.
  28. 디스플레이 기기를 제조하는 방법으로서,
    반사형 디스플레이를 제공하는 단계;
    상기 반사형 디스플레이의 후방에 배치되는 광원을 제공하는 단계;
    상기 광원으로부터의 광을 수광하기 위해 상기 반사형 디스플레이의 후방에 배치되는 하나 이상의 제1 광 도파로를 제공하는 단계; 및
    상기 반사형 디스플레이의 전방에 제2 광 도파로를 제공하는 단계
    를 포함하며,
    상기 하나 이상의 광 도파로는 상기 제2 광 도파로에 광학적으로 결합되어, 상기 하나 이상의 제1 광 도파로에 의해 방출된 광이 상기 제2 광 도파로로 향하도록 구성된, 디스플레이 기기의 제조 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    제2 디스플레이를 제공하는 단계를 더 포함하며,
    상기 광원은 상기 제2 디스플레이의 후방에 배치되고, 상기 광원은 상기 제2 디스플레이를 조명하는, 디스플레이 기기의 제조 방법.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 하나 이상의 제1 광 도파로는 상기 반사형 디스플레이의 후방에 배치된 백플레이트를 포함하는, 디스플레이 기기의 제조 방법.
  31. 제28항에 있어서,
    상기 제2 광 도파로는 광 플레이트, 시트 또는 필름을 포함하는, 디스플레이 기기의 제조 방법.
  32. 제28항에 있어서,
    상기 제2 광 도파로는 상기 반사형 디스플레이의 기판을 포함하는, 디스플레이 기기의 제조 방법.
  33. 제28항에 있어서,
    상기 반사형 디스플레이는 다수의 미소 기전 시스템(MEMS)을 포함하는, 디스플레이 기기의 제조 방법.
  34. 제28항에 있어서,
    상기 반사형 디스플레이는 다수의 간섭계 변조기를 포함하는, 디스플레이 기기의 제조 방법.
  35. 제28항에 있어서,
    상기 제2 광 도파로는 상기 제2 광 도파로에 결합된 광의 방향이 상기 반사형 디스플레이를 향하도록 재설정하는 광학적 특징부를 포함하는, 디스플레이 기기의 제조 방법.
  36. 반사형 디스플레이를 조명하는 방법으로서,
    전면 및 후면을 갖는 반사형 디스플레이를 제공하는 단계;
    상기 반사형 디스플레이의 후방에 배치되는 광원으로부터 광을 방출시키는 단계;
    상기 광원으로부터 방출되는 광을, 상기 반사형 디스플레이의 후방에 배치된 하나 이상의 제1 광 도파로에 수렴(collect)하는 단계; 및
    상기 하나 이상의 제1 광 도파로를, 상기 반사형 디스플레이의 전방에 배치된 제2 광 도파로에 결합시켜서, 상기 반사형 디스플레이의 전면을 조명하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 디스플레이의 조명 방법.
  37. 제36항에 있어서,
    광학적 특징부를 사용해서, 상기 제2 광 도파로에 결합된 광이 상기 반사형 디스플레이 쪽을 향하도록 방향을 재설정하는 단계를 더 포함하는 반사형 디스플레이의 조명 방법.
  38. 가시면 및 후면을 구비하는 반사성의 제1 디스플레이 수단;
    가시면 및 후면을 구비하는 반사성의 제2 디스플레이 수단으로서, 상기 제1 디스플레이 수단의 후면이 상기 제2 디스플레이 수단의 후면을 실질적으로 향하도록 배치되고, 상기 제1 디스플레이 수단의 후면이 상기 제2 디스플레이 수단의 후면의 부근에 위치하는, 제2 디스플레이 수단;
    광을 제공하기 위한 수단; 및
    상기 광을 제공하기 위한 수단으로부터 상기 제1 디스플레이 수단 및 상기 제2 디스플레이 수단으로 광을 전파하여, 상기 제1 디스플레이 수단 및 상기 제2 디스플레이 수단을 조명하기 위한 수단
    을 포함하는 디스플레이 기기.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 광을 제공하기 위한 수단은 광원을 포함하여 이루어져 있는, 디스플레이 기기.
  40. 제38항에 있어서,
    상기 광을 전파하는 수단은, 상기 광을 제공하는 수단에 광학적으로 결합되며, 상기 제1 및 제2 디스플레이 수단의 에지 또는 표면에 광학적으로 결합되고, 상기 광을 제공하는 수단으로부터 방사되는 광을, 상기 제1 및 제2 디스플레이 수단의 가시면의 일부로 전달하여, 상기 제1 및 제2 디스플레이 수단을 조명하도록 되어 있는 광 파이프를 포함하는, 디스플레이 기기.
  41. 제38항에 있어서,
    상기 제1 디스플레이 수단 및 상기 제2 디스플레이 중 하나 또는 모두는, 복수 개의 간섭계 변조기를 포함하여 이루어져 있는, 디스플레이 기기.
  42. 제38항에 있어서,
    상기 광을 제공하기 위한 수단은 상기 제1 디스플레이의 후방과 상기 제2 디스플레이의 후방 사이에 배치되어 있는, 디스플레이 기기.
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