KR20140109398A - 간섭측정 변조기를 구동시키기 위한 시스템들, 디바이스들 및 방법들 - Google Patents
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Abstract
본 개시내용은 아날로그 간섭측정 변조기의 작동을 제어하기 위한 시스템들, 방법들 및 장치를 제공한다. 일 양상에서, 전압을 감지 전극으로부터 결정될 수 있다. 전극들의 하나 이상의 전극사이의 거리는 전압에 기초하여 결정될 수 있다. 감지 전극은 다른 전극에 용량성 커플링될 수 있으며, 간섭측정 변조기의 이동가능 층의 미러로 구현될 수 있거나 또는 간섭측정 변조기의 플로팅 고정층으로 구현될 수 있다.
Description
본 개시내용은 아날로그 간섭측정 변조기들을 위한 그리고 2개의 다른 전도체들 사이에 배치된 이동가능 전도체의 위치를 검출하기 위한 구동 방식들 및 교정 방법들에 관한 것이다.
전기기계 시스템(EMS)들은 전기 및 기계 엘리먼트들, 액추에이터들, 트랜스듀서들, 센서들, 광학 컴포넌트들(예를들어, 미러들) 및 전자 기기들을 가지는 디바이스들을 포함한다. 전기기계 시스템들은 마이크로스케일(microscale) 및 나노스케일(nanoscale)을 포함하는 (그러나, 이에 제한되지 않음) 다양한 스케일들로 제조될 수 있다. 예를 들어, 마이크로전기기계 시스템(MEMS: microelectromechanical system) 디바이스들은 약 1마이크론 내지 수백마이크론 또는 그 초과의 범위의 크기들을 가지는 구조물들을 포함할 수 있다. 나노전기기계 시스템(NEMS: nanoelectromechanical system) 디바이스들은, 예를 들어, 수백 나노미터들보다 더 작은 크기들을 포함하는, 1 마이크론보다 더 작은 크기들을 가지는 구조물들을 포함할 수 있다. 전기기계 엘리먼트들은 증착, 에칭, 리소그래피, 및/또는 증착된 물질층들 및/또는 기판들의 일부들을 에칭하거나, 또는 층들을 추가하여 전기 및 전기기계 디바이스들을 형성하는 다른 마이크로머시닝 프로세스들을 사용하여 생성될 수 있다.
EMS 디바이스의 한가지 타입은 간섭측정 변조기(IMOD: interferometric modulator)로 명명된다. 여기에서 사용된 바와 같이, 용어 간섭측정 변조기 또는 간섭측정 광 변조기는 광학적 간섭의 원리들을 사용하여 광을 선택적으로 흡수 및/또는 반사하는 디바이스를 지칭한다. 일부 구현들에서, 간섭측정 변조기는 한 쌍의 전도성 플레이트들을 포함할 수 있는데, 전도성 플레이트들 중 하나 또는 둘 모두는 완전히 또는 부분적으로 투명하고 그리고/또는 반사성일 수 있으며, 적절한 전기 신호의 인가 시에 상대적 모션(motion)이 가능할 수 있다. 일 구현에서, 하나의 플레이트는 기판 상에 증착된 고정층을 포함할 수 있고, 다른 플레이트는 에어 갭에 의해 고정층으로부터 분리된 반사성 막(membrane)을 포함할 수 있다. 하나의 플레이트에 대한 다른 플레이트의 위치(position)은 간섭측정 변조기 상에 입사하는 광의 광학적 간섭을 변경시킬 수 있다. 간섭측정 변조기 디바이스들은 광범위한 응용들을 가지며, 기존의 제품들을 개선하고, 새로운 제품들, 특히, 디스플레이 능력들을 가지는 물건들을 생성할 시에 사용될 것으로 예상된다.
본 발명의 시스템, 방법 및 디바이스들은 각각 여러 양상들을 가지며, 그 중 어떠한 단일의 양상도 본원에 개시된 바람직한 속성들을 단독으로 담당하지 않는다.
본 개시내용에 설명된 요지의 하나의 혁신적인 양상은 광을 변조하기 위한 디바이스로 구현될 수 있다. 이러한 양상에서, 디바이스는 제 1 전압 소스에 커플링된 제 1 전극, 제 2 전극 및 제 1 전극 및 제 2 전극사이에 배치되고 제 1 전극 및 제 2 전극으로부터 이격된 이동가능 전극을 포함한다. 이동가능 전극은 제 3 전극 및 제 4 전극을 포함하며, 제 3 전극 및 제 4 전극은 용량성 커플링되며, 제 3 전극 및 제 4 전극은 갭에 의해 분리된 2개의 상이한 평행 평면들에 배치된다. 전압 센서는 제 3 전극에 커플링될 수 있으며, 제 2 전압 소스는 제 4 전극에 커플링될 수 있다. 제 2 전극은 제 3 전압 소스에 커플링될 수 있다. 일부 양상들에서, 전압 센서는 제 2 전압 소스에 대한 피드백을 제공한다.
또 다른 혁신적인 양상에서, 광을 변조하기 위한 디바이스를 구동시키기 위한 방법은 제 1 전극 및 제 2 전극 양단에 제 1 전압을 인가하는 단계 및 이동가능 전극의 부분으로서 구성된 제 1 평면의 제 3 전극에 제 2 전압을 인가하는 단계를 포함한다. 이동가능 전극은 제 1 전극 및 제 2 전극사이에 배치되며 제 1 전극 및 제 2 전극으로부터 이격되며 제 3 전극에 용량성 커플링되는 제 4 전극을 포함하며, 제 4 전극은 제 3 전극과 상이한 제 2 및 평행 평면에 배치되며 갭 만큼 제 3 전극으로부터 분리된다. 본 방법은 제 4 전극의 전압을 감지하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 혁신적인 양상에서, 광을 변조하기 위한 디바이스는 제 1 전극 및 제 2 전극 양단에 제 1 전압을 인가하기 위한 수단, 및 이동가능 전극의 부분으로서 구성된 제 1 평면의 제 3 전극에 제 2 전압을 인가하기 위한 수단을 포함한다. 이동가능 전극은 제 1 전극 및 상기 제 2 전극사이에 배치되며 제 1 전극 및 제 2 전극으로부터 이격되며 제 3 전극에 용량성 커플링되는 제 4 전극을 포함하며, 제 4 전극은 상기 제 3 전극과 상이한 제 2 및 평행 평면에 배치되며 갭 만큼 상기 제 3 전극으로부터 분리된다. 디바이스는 제 4 전극의 전압을 감지하기 위한 수단을 더 포함할 수 있다.
또 다른 혁신적인 양상에서, 광을 변조하기 위한 디바이스는 제 1 전압 소스에 커플링된 제 1 전극, 커패시터에 커플링된 제 2 전극, 및 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 배치되며 제 1 전극 및 제 2 전극으로부터 이격되는 이동가능 전극을 포함하며, 이동가능 전극은 제 3 전극을 포함한다. 전압 센서는 제 2 전극에 커플링될 수 있으며, 제 2 전압 소스는 이동가능 전극에 커플링될 수 있다.
또 다른 혁신적인 양상에서, 광을 변조하기 위한 디바이스를 구동하기 위한 방법은 제 1 전극에 제 1 전압을 인가하는 단계, 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 배치된 이동가능 전극에 제 2 전압을 인가하는 단계 ― 제 2 전극은 커패시터에 커플링됨 ―, 및 제 2 전극의 전압을 감지하는 단계를 포함한다.
또 다른 혁신적인 양상에서, 광을 변조하기 위한 디바이스는 제 1 전극에 제 1 전압을 인가하기 위한 수단, 및 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 배치된 이동가능 전극에 제 2 전압을 인가하기 위한 수단을 포함하며, 제 2 전극은 커패시터에 커플링된다. 디바이스는 제 2 전극의 전압을 감지하기 위한 수단을 더 포함할 수 있다.
이 명세서에 설명된 요지의 하나 이상의 구현들의 세부사항들은 첨부 도면들 및 하기의 설명에서 제시된다. 이 개시내용에 제공된 예들이 전기기계 시스템(EMS) 및 마이크로전기기계 시스템(MEMS)-기반 디스플레이들의 측면에서 주로 설명되지만, 여기에서 제공된 개념들은 액정 디스플레이들, 유기 발광 다이오드("OLED") 디스플레이들 및 전계 방출 디스플레이들과 같은 다른 타입들의 디스플레이들에 대해 적용할 수 있다. 다른 특징들, 양상들 및 장점들은 상세한 설명, 도면들 및 청구항들로부터 명백해질 것이다. 후속하는 도면들의 상대적 치수들이 실제대로 도시되지 않을 수 있다는 점에 유의한다.
도 1a 및 도 1b는 2개의 상이한 상태들의 간섭측정 변조기(IMOD) 디스플레이 디바이스의 픽셀을 도시하는 사시도들의 예들을 도시한다.
도 2는 광학 MEMS 디스플레이 디바이스에 대한 구동 회로 어레이를 예시하는 개략적인 회로도의 예를 도시한다.
도 3은 도 2의 구동 회로 및 연관된 디스플레이 엘리먼트의 구조의 일 구현을 예시하는 개략적 부분 단면도의 예이다.
도 4는 간섭측정 변조기 어레이 및 회로소자가 매립된 백플레이트를 가진 광학적 MEMS 디스플레이 디바이스의 확대 부분 투시도의 예이다.
도 5는 2개의 고정된 층들 및 이동가능 제 3 층을 가진 간섭측정 변조기의 구현의 단면도이다.
도 6은 도 5의 구조를 가진 광학 MEMS 디스플레이 디바이스에 대한 구동 회로 어레이를 예시하는 개략적 회로도의 예를 도시한다.
도 7a-도 7c는 물질들의 스택들을 예시하는, 도 5의 간섭측정 변조기의 이동가능 층 및 2개의 고정 층들의 단면도들을 도시한다.
도 8은 도 5에 예시된 간섭측정 변조기 및 전압 소스들의 개략적 표현을 도시한다.
도 9는 위치 감지를 위하여 사용되는 격리된 전극 부분을 가진 간섭측정 변조기의 개략적 표현을 도시한다.
도 10은 위치 감지를 위하여 사용되는 격리된 전극 부분을 가진 다른 간섭측정 변조기의 개략적 표현을 도시한다.
도 11은 이동가능 중간 층상에서 격리된 전압 감지 전극을 가진 간섭측정 변조기의 개념적 투시도를 도시한다.
도 12는 2개의 다른 전극들 사이에 배치된 전극의 위치를 결정하기 위한 프로세스의 흐름도를 도시한다.
도 13은 고정층상의 격리된 전압 감지 전걱을 가진 간섭측정 변조기의 개념적 투시도를 도시한다.
도 14는 원하는 위치에 2개의 다른 전극들 사이에 배치된 전극을 배치하기 위한 프로세스의 흐르도를 도시한다.
도 15는 전압 감지를 통합한 도 13에 예시된 설계의 간섭측정 변조기들의 어레이를 예시한 다이어그램이다.
도 16은 전압 감지를 통합한 도 13에 예시된 설계의 간섭측정 변조기들의 어레이를 예시한 다이어그램이다.
도 17a 및 도 17b는 복수의 간섭측정 변조기들을 포함하는 디스플레이 디바이스를 예시하는 시스템 블록 다이어그램들의 예들을 도시한다.
도 18은 광학 MEMS 디스플레이를 가진 전자 디바이스의 개략적 확대 투시도의 예를 도시한다.
다양한 도면들에서 유사한 참조 부호들 및 표기들은 동일한 엘리먼트들을 표시한다.
도 2는 광학 MEMS 디스플레이 디바이스에 대한 구동 회로 어레이를 예시하는 개략적인 회로도의 예를 도시한다.
도 3은 도 2의 구동 회로 및 연관된 디스플레이 엘리먼트의 구조의 일 구현을 예시하는 개략적 부분 단면도의 예이다.
도 4는 간섭측정 변조기 어레이 및 회로소자가 매립된 백플레이트를 가진 광학적 MEMS 디스플레이 디바이스의 확대 부분 투시도의 예이다.
도 5는 2개의 고정된 층들 및 이동가능 제 3 층을 가진 간섭측정 변조기의 구현의 단면도이다.
도 6은 도 5의 구조를 가진 광학 MEMS 디스플레이 디바이스에 대한 구동 회로 어레이를 예시하는 개략적 회로도의 예를 도시한다.
도 7a-도 7c는 물질들의 스택들을 예시하는, 도 5의 간섭측정 변조기의 이동가능 층 및 2개의 고정 층들의 단면도들을 도시한다.
도 8은 도 5에 예시된 간섭측정 변조기 및 전압 소스들의 개략적 표현을 도시한다.
도 9는 위치 감지를 위하여 사용되는 격리된 전극 부분을 가진 간섭측정 변조기의 개략적 표현을 도시한다.
도 10은 위치 감지를 위하여 사용되는 격리된 전극 부분을 가진 다른 간섭측정 변조기의 개략적 표현을 도시한다.
도 11은 이동가능 중간 층상에서 격리된 전압 감지 전극을 가진 간섭측정 변조기의 개념적 투시도를 도시한다.
도 12는 2개의 다른 전극들 사이에 배치된 전극의 위치를 결정하기 위한 프로세스의 흐름도를 도시한다.
도 13은 고정층상의 격리된 전압 감지 전걱을 가진 간섭측정 변조기의 개념적 투시도를 도시한다.
도 14는 원하는 위치에 2개의 다른 전극들 사이에 배치된 전극을 배치하기 위한 프로세스의 흐르도를 도시한다.
도 15는 전압 감지를 통합한 도 13에 예시된 설계의 간섭측정 변조기들의 어레이를 예시한 다이어그램이다.
도 16은 전압 감지를 통합한 도 13에 예시된 설계의 간섭측정 변조기들의 어레이를 예시한 다이어그램이다.
도 17a 및 도 17b는 복수의 간섭측정 변조기들을 포함하는 디스플레이 디바이스를 예시하는 시스템 블록 다이어그램들의 예들을 도시한다.
도 18은 광학 MEMS 디스플레이를 가진 전자 디바이스의 개략적 확대 투시도의 예를 도시한다.
다양한 도면들에서 유사한 참조 부호들 및 표기들은 동일한 엘리먼트들을 표시한다.
후속하는 상세한 설명은 본 개시내용의 혁신적 양상들을 설명할 목적들의 특정 구현들에 관한 것이다. 그러나, 당업자는 여기의 교시들이 다수의 상이한 방식들에 적용될 수 있음을 쉽게 인식할 것이다. 설명된 구현들은 움직이는지(예를 들어, 비디오) 또는 정지해 있는지(예를 들어, 스틸 이미지)간에 그리고 텍스트, 그래프 또는 그림으로 표시하던지 간에 이미지를 디스플레이하도록 구성될 수 있는 임의의 디바이스 또는 시스템에서 구현될 수 있다. 더 구체적으로, 설명된 구현들이 모바일 전화들, 멀티미디어 인터넷 인에이블 셀룰러 전화들, 모바일 텔레비전 수신기들, 무선 디바이스들, 스마트폰들, 블루투스® 디바이스들, 개인 데이터 보조 단말(PDA)들, 무선 전자 메일 수신기들, 핸드헬드 또는 휴대용 컴퓨터들, 넷북들, 노트북들, 스마트북들, 태블릿들, 프린터들, 복사기들, 스캐너들, 팩시밀리 디바이스들, GPS 수신기들/내비게이터들, 카메라들, MP3 플레이어들, 캠코더들, 게임 콘솔들, 손목 시계들, 시계들, 계산기들, 텔레비전 모니터들, 평판 디스플레이들, 전자 판독 디바이스들(즉, e-리더기들), 컴퓨터 모니터들, 자동차 디스플레이들(주행기록계 및 속도계 디스플레이들 등을 포함함), 조종석 제어들 및/또는 디스플레이들, 카메라 뷰 디스플레이들(예를 들어, 차량의 후방 뷰 카메라의 디스플레이), 전자 사진들, 전자 게시판들 또는 간판(sign)들, 프로젝터들, 건축(architectural) 구조들, 마이크로파들, 냉장고들, 스테레오 시스템들, 카세트 레코더들 또는 플레이어들, DVD 플레이어들, CD 플레이어들, VCR들, 라디오들, 휴대용 메모리 칩들, 세척기들, 건조기들, 세척기/건조기들, 주차요금 정수기(parking meter)들, (예를 들어, 전기기계 시스템들(EMS), 마이크로전기기계 시스템(MEMS)들 및 비-MEMS 애플리케이션들에서) 패키징, 심미적 구조들(보석 위의 이미지들의 디스플레이) 및 다양한 EMS 디바이스들과 같은 (그러나, 이들에 제한되지 않음) 다양한 전자 디바이스들 내에 포함되거나 또는 이들과 연관될 수 있다는 점이 참작된다. 여기의 교시들은 또한 전자 스위칭 디바이스들, 라디오 주파수 필터들, 센서들, 가속계들, 자이로스코프들, 모션 감지 디바이스들, 자력계들, 가전제품들에 대한 관성 컴포넌트들, 가전제품들의 부품들, 버랙터들, 액정 디바이스들, 전기영동 디바이스들, 구동 방식들, 제조 프로세스들 및 전자 시험 장비와 같은 (그러나, 이들에 제한되지 않음) 비-디스플레이 애플리케이션들에서 사용될 수 있다. 따라서, 교시들은 도면들에 단독으로 도시된 구현들로 제한되는 것으로 의도되지 않고 대신, 당업자에게 쉽게 명백할 바와 같이, 넓은 응용가능성을 가진다.
여기에 설명된 특정 방법들 및 디바이스들은 증가된 정확도로 간섭측정 변조기를 구동시키는 것과 관련된다. 픽셀-레벨 교정은 에이징 또는 제조 특징들과 관계 없이, 간섭측정 변조기의 갭 거리가 정확하게 제어되도록 각각의 간섭측정 변조기에 대하여 수행될 수 있다. 일부 구현들에서, 이동가능 층은 2개의 고정 층들 사이에 배치된다. 이동가능 층은 갭에 의해 분리된 상이한 평면들에서 2개의 전극들을 포함할 수 있다. 전압은 2개의 고정 층들 사이에서 이동가능 층의 위치를 결정하기 위하여 층들 중 하나의 층 상에서 감지된다. 다른 구현들에서, 고정층들 중 하나는 고정 커패시터에 커플링된다. 전압은 이동가능 층의 위치를 결정하기 위하여 이러한 고정층상에서 감지된다.
본 개시내용에 설명된 요지의 특정 구현들은 이하의 잠재적인 장점들 중 하나 이상의 장점을 달성하도로 구현될 수 있다. 여기에 개시된 시스템들 및 방법들은 빠르고 정확한 변조기 포지셔닝을 가능하게 하고, 어레이의 변조기들의 물리적 특성들이 제조 허용오차들과 관련된 성능 차이들을 포함할때 조차 디스플레이 디바이스에서 변조기들의 고성능 어레이를 산출하는 능력을 증가시킬 수 있다. 게다가, 이러한 시스템들은 복잡성이 거의 추가되지 않거나 또는 추가되지 않고 그리고 충전 인자를 거의 손실하지 않거나 또는 손실하지 않고 생산될 수 있다.
설명된 구현들이 적용될 수 있는 적절한 EMS들 또는 MEMS 디바이스의 예는 반사성 디스플레이 디바이스이다. 반사성 디스플레이 디바이스들은 광학 간섭의 원리들을 사용하여 자신에 입사되는 광을 선택적으로 흡수하고 그리고/또는 반사하는 간섭측정 변조기(IMOD)들을 포함할 수 있다. IMOD들은 흡수기, 흡수기에 대해 이동가능 반사기, 및 흡수기와 반사기 사이에 정의되는 광학 공진 공동을 포함할 수 있다. 반사기는 2개 이상의 상이한 위치들로 이동될 수 있는데, 이는 광학 공진 공동의 크기를 변경시키고 이에 의해 간섭측정 변조기의 반사성에 영향을 줄 수 있다. IMOD들의 반사율 스펙트럼들은 상이한 색들을 생성하기 위해 가시 파장들에 걸쳐 시프트될 수 있는 다소 넓은 스펙트럼 대역들을 생성할 수 있다. 스펙트럼 대역의 위치는 광학 공진 공동의 두께를 변경시킴으로써 조절될 수 있다. 광학 공진 공동을 변경시키기 위한 한 방식은 반사기의 위치를 변경시키는 것이다.
도 1a 및 도 1b는 간섭측정 변조기(IMOD) 디스플레이 디바이스의 픽셀(pixel)을 2개의 상이한 상태들로 도시하는 사시도들의 예들을 도시한다. IMOD 디스플레이 디바이스는 하나 이상의 간섭측정 MEMS 디스플레이 엘리먼트들을 포함한다. 이들 디바이스들에서, MEMS 디스플레이 엘리먼트들의 픽셀들은 밝은 또는 어두운 상태일 수 있다. 밝은("릴렉스(relax)된", "개방된(open)" 또는 "온(on)") 상태에서, 디스플레이 엘리먼트는 입사 가시광의 많은 부분을 예를 들어, 사용자에게 반사한다. 역으로, 어두운("작동된(actuated)", "폐쇄된(closed)" 또는 "오프(off)") 상태에서, 디스플레이 엘리먼트는 입사 가시광을 거의 반사하지 않는다. 일부 구현들에서, 온 및 오프 상태들의 광 반사율 특성들은 서로 뒤바뀔 수 있다. MEMS 픽셀들은 흑백 뿐만 아니라 칼라 디스플레이를 허용하는 특정 파장들에서 우세하게 반사하도록 구성될 수 있다.
IMOD 디스플레이 디바이스는 IMOD들의 행/열 어레이를 포함할 수 있다. 각각의 IMOD는 에어 갭(또한, 광학 갭 또는 공동으로서 지칭됨)을 형성하기 위해 서로로부터 가변적이고 제어가능한 거리에 위치된 한 쌍의 반사 층들, 즉 이동가능 반사 층 및 고정된 부분적 반사 층을 포함할 수 있다. 이동가능 반사 층은 적어도 2개의 위치들 사이에서 이동될 수 있다. 제 1 위치, 즉 릴렉스 위치에서, 이동가능 반사 층은 고정된 부분적 반사 층으로부터 상대적으로 먼 거리에 위치될 수 있다. 제 2 위치, 즉 작동 위치에서, 이동가능 반사 층은 부분적 반사 층에 더 가깝게 위치될 수 있다. 2개의 층들로부터 반사하는 입사광은 이동가능 반사 층의 위치에 따라 보강적으로(constructively) 또는 상쇄적으로(destructively) 간섭하여, 각각의 픽셀에 대한 전반사(overall reflective) 또는 무반사(non-reflective) 상태를 산출할 수 있다. 일부 구현들에서, IMOD는 비작동될 때 가시 스펙트럼 내의 광을 반사하는 반사 상태에 있을 수 있고, 비작동될 때 가시 범위 내의 광을 흡수 및/또는 상쇄적으로 간섭하는 어두운 상태에 있을 수 있다. 그러나, 일부 다른 구현들에서, IMOD는 비작동될 때 어두운 상태에 있을 수 있고, 작동될 때 반사 상태에 있을 수 있다. 일부 구현들에서, 전압의 인가는 픽셀들을 구동하여 상태들을 변경시킬 수 있다. 일부 다른 구현들에서, 인가된 전하가 픽셀들을 구동하여 상태들을 변경시킬 수 있다.
도 1a 및 도 1b에서 도시된 픽셀들은 IMOD(12)의 2개의 상이한 상태들을 도시한다. 도 1a의 IMOD(12)에서, 이동가능 반사 층(14)은 부분적 반사 층을 포함하는 광학 스택(16)으로부터 미리 결정된 거리에 있는 릴렉스 위치에 예시되어 있다. 도 1a의 IMOD(12)에 전압이 인가되지 않기 때문에, 이동가능 반사 층(14)은 릴렉스 또는 비작동 상태로 남는다. 도 1b의 IMOD(12)에서, 이동가능 반사 층(14)은 광학 스택(16)에 인접한 작동 위치에 예시되어 있다. 도 1b의 IMOD(12)에 인가된 전압 Vactuate는 이동가능 반사 층(14)을 작동 위치로 작동시키기에 충분하다.
도 1에서, 픽셀들(12)의 반사 특성들은 픽셀들(12) 상에 입사하는 광(13)을 표시하는 화살표들, 및 좌측의 픽셀(12)로부터 반사하는 광(15)을 통해 일반적으로 예시된다. 당업자는 픽셀들(12) 상에 입사하는 광(13)의 대부분이 투명 기판(20)을 통해 광학 스택(16)을 향해 투과될 것임을 용이하게 인식할 것이다. 광학 스택(16)상에 입사하는 광의 일부는 광학 스택(16)의 부분적 반사 층을 통해 투과될 것이고, 일부는 투명 기판(20)을 통해 다시 반사될 것이다. 광학 스택(16)을 통해 투과되는 광(13)의 일부는 다시 투명 기판(20)을 향해(그리고 이를 통해), 이동가능 반사 층(14)에서 반사될 것이다. 광학 스택(16)의 부분적 반사 층으로부터 반사된 광 및 이동가능 반사 층(14)으로부터 반사된 광 사이의 간섭(보강적 또는 상쇄적)이 픽셀들(12)로부터 반사된 광(15)의 파장(들)을 결정할 것이다.
광학 스택(16)은 단일 층 또는 여러 층들을 포함할 수 있다. 층(들)은 전극 층, 부분적 반사 및 부분적 투과층, 및 투명 유전체 층 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 광학 스택(16)은 전기적으로 전도성이고, 부분적으로 투명하고 부분적으로 반사성이며, 예를 들어, 위의 층들 중 하나 이상을 투명 기판(20) 상에 증착함으로써 제조될 수 있다. 전극 층은 다양한 금속들, 예를 들어, 인듐 주석 산화물(ITO)과 같은 다양한 물질들로 형성될 수 있다. 부분적 반사 층은 다양한 금속들과 같이 부분적으로 반사성인 다양한 물질들, 예를 들어, 크롬(Cr), 반도체들 및 유전체들로 형성될 수 있다. 부분적 반사 층은 물질들의 하나 이상의 층들로 형성될 수 있고, 층들 각각은 단일 물질 또는 물질들의 조합으로 형성될 수 있다. 일부 구현들에서, 광학 스택(16)은 흡광기 및 전도체 모두로서 역할을 하는 금속 또는 반도체의 단일 반-투명 두께를 가질 수 있는 반면, (예를 들어, 광학 스택(16)의 또는 IMOD의 다른 구조물들의) 상이한, 전기적으로 더욱 전도성인 층들 또는 부분들은 IMOD 픽셀들 사이에 신호들을 버싱(bus)하는 역할을 할 수 있다. 광학 스택(16)은 또한 하나 이상의 전도성 층들 또는 전기적 전도성/광학적 흡수성 층을 커버하는 하나 이상의 절연 또는 유전체 층들을 포함할 수 있다.
일부 구현들에서, 하부 전극(16)은 각각의 픽셀에서 접지된다. 일부 구현들에서, 이는 기판상에 연속적인 광학 스택(16)을 증착하고 증착된 층들의 주변에 전체 시트를 접지시킴으로써 달성될 수 있다. 일부 구현들에서, 알루미늄(Al)과 같은 고전도성 및 반사성 물질은 이동가능 반사 층(14)을 위해 사용될 수 있다. 이동가능 반사 층(14)은 포스트(post)들(18)의 최상부에 증착된 금속 층 또는 층들 및 포스트들(18) 사이에 증착된 중간 희생물질로서 형성될 수 있다. 희생물질이 에칭될 때, 정의된 갭(19) 또는 광학 공동은 이동가능 반사 층(14) 및 광학 스택(16) 사이에 형성될 수 있다. 일부 구현들에서, 포스트들(18) 사이의 이격은 대략 1-1000 um일 수 있는 반면, 갭(19)은 대략 10,000 옹스트롬(Å) 미만일 수 있다.
일부 구현들에서, 작동 상태이든 또는 릴렉스 상태이든 간에, IMOD의 각각의 픽셀은 본질적으로, 고정된 그리고 이동가능 반사 층들에 의해 형성된 커패시터이다. 전압이 인가되지 않을 때, 이동가능 반사 층(14a)은, 도 1a의 픽셀(12)에 의해 예시된 바와 같이, 이동가능 반사 층(14) 및 광학 스택(16) 사이의 갭(19)을 가지고, 기계적으로 릴렉스 상태로 유지된다. 그러나, 전위차, 예를들어 전압이 이동가능 반사 층(14) 및 광학 스택(16) 중 적어도 하나에 인가될 때, 대응하는 픽셀에형성된 커패시터가 충전되고, 정전기력(electrostatic force)이 전극들을 함께 끌어당긴다. 인가된 전압이 임계치를 초과하는 경우, 이동가능 반사 층(14)은 변형되어 광학 스택(16) 근처로 또는 광학 스택(16)의 반대 방향으로 이동할 수 있다. 도 1b의 작동된 픽셀(12)에 의해 예시된 바와 같이, 광학 스택(16) 내의 유전체 층(도시안됨)은 층들(14 및 16) 간의 단락을 방지하고 층들(14 및 16)간의 분리 거리를 제어할 수 있다. 동작은, 인가된 전위차의 극성과는 무관하게 동일하다. 어레이 내의 일련의 픽셀들이 일부 경우들에서 "행들" 또는 "열들"로서 지칭될 수 있지만, 당업자는 한 방향을 "행"으로 그리고 또 다른 방향을 "열"로 지칭하는 것이 임의적이라는 것을 쉽게 이해할 것이다. 재언급하자면, 일부 배향들에서, 행들은 열들로 간주될 수 있고, 열들은 행들로 간주될 수 있다. 또한, 디스플레이 엘리먼트들은 직교하는 행들 및 열들("어레이")로 균일하게 배열되거나, 또는 예를 들어, 서로에 대해 특정한 위치적 오프셋들을 가지는 비-선형 구성들("모자이크(mosaic)")로 배열될 수 있다. 용어들 "어레이" 및 "모자이크"는 어느 한 구성을 지칭할 수 있다. 따라서, 디스플레이가 "어레이" 또는 "모자이크"를 포함하는 것으로서 지칭됨에도 불구하고, 엘리먼트들 자체는 임의의 경우, 서로 직교적으로 배열되거나, 또는 균일한 분포로 배치될 필요가 없고, 비대칭적 형상들 및 불균일하게 분포된 엘리먼트들을 가지는 배열들을 포함할 수 있다.
일부 구현들에서, IMOD들의 시리즈 또는 어레이에서의 광학 스택(16)은 디스플레이 디바이스의 IMOD들의 한 측면에 공통 전압을 제공하는 공통 전극으로서 역할을 할 수 있다. 이하에서 추가로 설명된 바와같이, 이동가능 반사 층들(14)은 예를 들어 행렬 형태로 배열된 개별 플레이트들의 어레이로서 형성될 수 있다. 개별 플레이트들은 IMOD들을 구동하기 위한 전압 신호들이 인가될 수 있다.
위에서 제시된 원리들에 따라 동작하는 간섭측정 변조기들의 구조의 세부사항들은 광범위하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 각각의 IMOD의 이동가능 반사 층들(14)은 코너들에, 예를들어 테더(tether)들상의 지지부들에 부착될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 평탄하고, 비교적 단단한 이동가능 반사 층(14)은 플렉시블 금속으로 형성될 수 있는 변형가능 층(34)으로부터 현수될 수 있다. 이러한 아키텍처는 변조기의 전기기계적 양상들 및 광학적 양상들을 위하여 사용된 구조적 설계 및 물질들이 선택되어 서로 독립적으로 기능을 하도록 한다. 따라서, 이동가능 반사 층(14)을 위하여 사용되는 구조적 설계 및 물질들은 광학적 특성들에 대하여 최적화될 수 있고, 변형가능 층(34)을 위하여 사용되는 구조적 설계 및 물질들은 원하는 기계적 특성들에 대하여 최적화될 수 있다. 예를 들어, 반사 층(14) 부분은 알루미늄일 수 있고, 변형가능 층(34) 부분은 니켈일 수 있다. 변형가능 층(34)은 변형가능 층(34)의 주변의 둘레에서 기판(20)에 직접적으로 또는 간접적으로 연결할 수 있다. 이들 연결부들은 지지 포스트들(18)을 형성할 수 있다.
도 1a 및 1b에 도시된 것들과 같은 구현들에서, IMOD들은, 이미지들이 투명 기판(20)의 전방 측면, 즉 변조기가 형성되는 측의 반대측으로부터 보여지는, 다이렉트 뷰(direct-view) 디바이스로서 기능한다. 이들 구현들에서, 디바이스의 후방 부분들(즉, 예를 들어, 도 6c에 예시된 변형가능층(34)을 포함하는 이동가능 반사 층(14) 뒤의 디스플레이 디바이스의 임의의 부분)은, 디스플레이 디바이스의 이미지 품질에 영향을 끼치거나(impact) 부정적으로 영향을 주지 않게 구성되고 동작될 수 있는데, 왜냐하면, 반사 층(14)이 디바이스의 해당 부분들을 광학적으로 차폐하기 때문이다. 예를 들어, 일부 구현들에서, 이동가능 반사 층(14) 뒤에 버스 구조물(예시되지 않음)이 포함될 수 있으며, 이는 전압 어드레싱 및 이러한 어드레싱으로부터 초래되는 움직임들과 같은, 변조기의 전기기계적 특성들로부터 변조기의 광학적 특성들을 분리하기 위한 능력을 제공한다.
도 2는 광학 MEMS 디스플레이 디바이스를 위한 구동 회로 어레이(200)를 예시하는 개략적 회로도의 예를 도시한다. 구동 회로 어레이(200)는 디스플레이 어레이 어셈블리의 디스플레이 엘리먼트들(D11-Dmn)로 이미지 데이터를 제공하기 위한 활성 행렬 어드레싱 방식을 구현하기 위해 사용될 수 있다.
구동 회로 어레이(200)는 데이터 드라이버(210), 게이트 드라이버(220), 제 1 내지 제 m 데이터 라인들(DL1-DLm), 제 1 내지 제 n 게이트 라인들(GL1-GLn) 및 스위치들 또는 스위칭 회로들(S11-Smn)의 어레이를 포함한다. 데이터 라인들(DL1-DLm) 각각은 데이터 드라이버(210)로부터 연장되며, 스위치들(S11-S1n, S21-S2n,...,Sm1-Smn)의 각 열에 전기적으로 연결된다. 게이트 라인들(GL1-GLn) 각각은 게이트 드라이버(220)로부터 연장되며, 스위치들(S11-Sm1, S12-Sm2,...,S1n-Smn)의 각 행에 전기적으로 연결된다. 스위치들(S11-Smn)은 데이터 라인들(DL1-DLm) 중 하나와 디스플레이 엘리먼트들(D11-Dmn)의 개별 엘리먼트 사이에 전기적으로 커플링되며, 게이트 라인들(GL1-GLn) 중 하나의 라인을 통해 게이트 드라이버(220)로부터 스위칭 제어 신호를 수신한다. 스위치들(S11-Smn)은 단일 FET 트랜지스터로서 예시되나,(양 방향들로의 전류 흐름을 위한) 2개의 트랜지스터 전송 게이트들 또는 심지어 기계적 MEMS 스위치들과 같은 다양한 형태들을 취할 수 있다.
데이터 드라이버(210)는 디스플레이의 외부로부터 이미지 데이터를 수신할 수 있으며, 데이터 라인들(DL1-DLm)을 통해 스위치들(S11-Smn)에 전압 신호들의 형태로 행 단위(on a row by row basis)로 이미지 데이터를 제공할 수 있다. 게이트 드라이버(220)는 디스플레이 엘리먼트들(D11-Dm1, D12-Dm2,...,D1n-Dmn)의 선택된 행과 연관된 스위치들(S11-Sm1, S12-Sm2,...,S1n-Smn)을 턴온함으로써 디스플레이 엘리먼트들(D11-Dm1, D12-Dm2,...,D1n-Dmn)의 특정 행을 선택할 수 있다. 선택된 행의 스위치들(S11-Sm1, S12-Sm2,...,S1n-Smn)이 턴온될때, 데이터 드라이버(210)로부터의 이미지 데이터는 디스플레이 엘리먼트들(D11-Dm1, D12-Dm2,...,D1n-Dmn)의 선택된 행으로 패스(pass)된다.
동작 동안, 게이트 드라이버(220)는 게이트 라인들(DL1-GLn) 중 하나를 통해, 선택된 행의 스위치들(S11-Smn)의 게이트들에 전압 신호를 제공하여, 스위치들(S11-Smn)을 턴온시킬 수 있다. 데이터 드라이버(210)가 데이터 라인들(DL1-DLm) 모두에 이미지 데이터를 제공한 이후에, 선택된 행의 스위치들(S11-Smn)은 디스플레이 엘리먼트들(D11-Dm1, D12-Dm2,...,D1n-Dmn)의 선택된 행에 이미지 데이터를 제공하기 위하여 턴온되어 이미지의 일부분이 디스플레이될 수 있다. 예를들어, 행에서 작동될 픽셀들과 연관되는 데이터 라인들(DL)은 예를들어 10볼트(양 또는 음일 수 있음)로 세팅될 수 있으며, 행에서 릴리스될 픽셀들과 연관되는 데이터 라인들(DL)은 예를들어 0볼트로 세팅될 수 있다. 이후, 주어진 행에 대한 게이트 라인(GL)은 어서트(assert)되어, 그 행의 스위치들을 턴온시키고 그 행의 각각의 픽셀에 선택된 데이터 라인 전압을 인가한다. 이는 10볼트가 인가된 픽셀들을 충전하고 작동시키며 0볼트가 인가된 픽셀들을 방전시키고 릴리스한다. 이후, 스위치들(S11-Smn)은 턴오프될 수 있다. 디스플레이 엘리먼트들(D11-Dm1, D12-Dm2,...,D1n-Dmn)은, 절연체들을 통한 일부 누설과 오프 상태 스위치를 제외하고, 스위치가 오프될때 작동 픽셀들상에 전하가 유지될 것이기 때문에 이미지 데이터를 홀딩할 수 있다. 일반적으로, 이러한 누설은 데이터의 다른 세트가 행에 기록될때까지 픽셀들상에 이미지 데이터를 유지하기에 충분히 낮다. 이들 단계들은 행들의 모두가 선택되고 이미지 데이터가 이에 제공될때까지 각각의 연속 행에 대해 반복될 수 있다. 도 2의 구현에서, 하부 전극(16)은 각각의 픽셀에 접지된다. 일부 구현들에서, 이는 기판상에 연속 광학 스택(16)을 증착하고 증착된 층들의 주변에 전체 시트를 접지시킴으로써 달성될 수 있다. 도 3은 도 2의 구동 회로 및 연관된 디스플레이 엘리먼트의 구조의 일 구현을 예시하는 개략적 부분 단면도의 예이다.
도 3은 도 2의 구동 회로 및 연관된 디스플레이 엘리먼트의 구조의 일 구현을 예시하는 개략적 부분 단면도의 예이다. 구동 회로 어레이(200)의 부분(201)은 제 2 열 및 제 2 행의 스위치(S22) 및 연관된 디스플레이 엘리먼트(D22)를 포함한다. 예시된 구현에서, 스위치(S22)는 트랜지스터(80)를 포함한다. 구동 회로 어레이(200)의 다른 스위치들은 스위치(S22)와 동일한 구성을 가질 수 있다.
도 3은 또한 디스플레이 어레이 어셈블리(110)의 일부분 및 백플레이트(120)의 일부분을 포함한다. 디스플레이 어레이 어셈블리(110)의 일부분은 도 2의 디스플레이 엘리먼트(D22)를 포함한다. 디스플레이 엘리먼트(D22)는 전방 기판(20)의 일부분, 전방 기판(20)상에 형성된 광학 스택(16)의 일부분, 광학 스택(16)상에 형성된 지지부들(18), 지지부들(18)에 의해 지지되는 이동가능 전극(14/34) 및 백플레이트(120)의 하나 이상의 컴포넌트들에 이동가능 전극(14/34)을 전기적으로 연결하는 인터커넥트(interconnect)(126)를 포함한다.
백플레이트(120)의 일부분은 백플레이트(120)에 매립되는, 도 2의 제 2 데이터 라인(DL2) 및 스위치(S22)를 포함한다. 백플레이트(120)의 일부분은 또한 그 내부에 적어도 부분적으로 매립된, 제 1 인터커넥트(128) 및 제 2 인터커넥트(124)를 포함한다. 제 2 데이터 라인(DL2)은 백플레이트(120)를 통해 실질적으로 수평으로 연장한다. 스위치(S22)는 소스(82), 드레인(84), 소스(82)와 드레인(84) 사이의 채널(86), 및 채널(86) 위에 놓인 게이트(88)를 포함하는 트랜지스터(80)를 포함한다. 트랜지스터(80)는 박막 트랜지스터(TFT) 또는 금속-산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)일 수 있다. 트랜지스터(80)의 게이트는 데이터 라인(DL2)에 수직하게 백플레이트(120)를 통해 연장하는 게이트 라인(GL2)에 의해 형성될 수 있다. 제 1 인터커넥트(128)는 트랜지스터(80)의 소스(82)에 제 2 데이터 라인(DL2)을 전기적으로 커플링한다.
트랜지스터(80)는 백플레이트(120)를 통과하는 하나 이상의 비아(160)를 통해 디스플레이 엘리먼트(D22)에 커플링된다. 비아들(160)은 디스플레이 어레이 어셈블리(110)의 컴포넌트들(예를들어, 디스플레이 엘리먼트(D22))와 백플레이트(120)의 컴포넌트들 사이에 전기 연결을 제공하기 위하여 전도성 물질로 충전된다. 예시된 구현에서, 제 2 인터커넥트(124)는 비아(160)를 통해 형성되며, 트랜지스터(80)의 드레인(84)을 디스플레이 어레이 어셈블리(110)에 전기적으로 커플링한다. 백플레이트(120)는 또한 구동 회로 어레이(200)의 전술한 컴포넌트들을 전기적으로 절연시키는 하나 이상의 절연층들(129)을 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와같이, 디스플레이 엘리먼트(D22)는 트랜지스터(80)에 커플링된 제 1 단자 및 광학 스택(16)의 적어도 일부분에 의해 형성될 수 있는 공통 전극에 커플링된 제 2 단자를 가지는 간섭측정 변조기일 수 있다. 도 3의 광학 스택(16)은 3개의 층들, 즉 앞서 설명된 상부 유전체층, 앞서 또한 설명된 중간 부분적 반사층(예를들어, 크롬) 및 투명 전도체(예를들어, 인듐-주석-산화물(ITO))을 포함하는 하부층으로서 예시된다. 공통 전극은 ITO 층에 의해 형성되며, 디스플레이의 주변의 접지에 커플링된다.
도 4는 간섭측정 변조기 어레이 및 회로소자가 매립된 백플레이트를 가진 광학적 MEMS 디스플레이 디바이스(30)의 확대 부분 투시도의 예이다. 디스플레이 디바이스(30)는 디스플레이 어레이 어셈블리(110) 및 백플레이트(120)를 포함한다. 일부 구현들에서, 디스플레이 어레이 어셈블리(110) 및 백플레이트(120)는 함께 부착되기 전에 개별적으로 사전에 형성될 수 있다. 일부 다른 구현들에서, 디스플레이 디바이스(30)는 임의의 적절한 방식으로, 예를들어 증착에 의해 디스플레이 어레이 어셈블리(110)위에 백플레이트(120)의 컴포넌트들을 형성함으로써 제조될 수 있다.
디스플레이 어레이 어셈블리(110)는 전방 기판(20), 광학 스택(16), 지지부들(18), 이동가능 전극들(14), 및 인터커넥트들(126)을 포함할 수 있다. 백플레이트(120)는 그 내부에 적어도 부분적으로 매립된 백플레이트 컴포넌트들(122) 및 하나 이상의 백플레이트 인터커넥트들(124)을 포함한다.
디스플레이 어레이 어셈블리(110)의 광학 스택(16)은 전방 기판(20)의 적어도 어레이 영역을 커버하는 실질적으로 연속 층일 수 있다. 광학 스택(16)은 접지에 전기적으로 연결된 실질적으로 투명한 전도성 층을 포함할 수 있다. 이동가능 전극들(14/34)은 예를들어 직사각형 또는 정사각형을 가진 개별 플레이트들일 수 있다. 이동가능 전극들(14/34)은 이동가능 전극들(14/34) 각각이 디스플레이 엘리먼트의 부분을 형성할 수 있도록 행렬 형태로 배열될 수 있다. 도 4의 구현에서, 이동가능 전극들(14/34)은 4개의 코너들의 지지부들(18)에 의해 지지된다.
디스플레이 어레이 어셈블리(110)의 인터커넥트들(126) 각각은 하나 이상의 백플레이트 컴포넌트들(122)에 이동가능 전극들(14/34)의 개별 전극을 전기적으로 커플링하는 역할을 한다. 예시된 구현들에서, 디스플레이 어레이 어셈블리(110)의 인터커넥트들(126)은 이동가능 전극들(14/34)으로부터 연장되며, 백플레이트 인터커넥트들(124)과 접촉하도록 배치된다. 또 다른 구현에서, 디스플레이 어레이 어셈블리(110)의 인터커넥트들(126)은 지지부들(18)의 최상부 표면들을 통해 노출되는 동안 지지부들(18)에 적어도 부분적으로 매립될 수 있다. 이러한 구현에서, 백플레이트 인터커넥트들(124)은 디스플레이 어레이 어셈블리(110)의 인터커넥트들(126)의 노출된 부분들과 접촉하도록 배치된다. 또 다른 구현에서, 백플레이트 인터커넥트들(124)은 도 4의 인터커넥트들(126)과 같이 이동가능 전극들(14)에 사실상 부착되지 않고 이동가능 전극들(14)로 연장되어 이 이동가능 전극들(14)에 전기적으로 연결될 수 있다.
릴렉스 상태 및 작동 상태를 가지는, 앞서 설명된 쌍안정 간섭측정 변조기들 외에, 간섭측정 변조기들은 복수의 상태들을 가지도록 설계될 수 있다. 예를들어, 아날로그 간섭측정 변조기(AIMOD)는 색 상태들의 범위를 가질 수 있다. AIMOD 구현에서, 단일 간섭측정 변조기는 예를들어 적색 상태, 청색 상태, 흑색 상태 또는 백색 상태로 작동될 수 있다. 따라서, 단일 간섭측정 변조기는 넓은 범위의 광 스펙트럼에 걸쳐 상이한 광 반사율 특성들을 가진 다양한 상태들을 가지도록 구성될 수 있다. AIMOD의 광학 스택은 앞서 설명된 쌍안정 디스플레이 엘리먼트들과 상이할 수 있다. 이들 차이들은 상이한 광학 결과들을 산출할 수 있다. 예를들어, 앞서 설명된 쌍안정 엘리먼트들에서, 폐쇄 상태는 쌍안정 엘리먼트에 흑색 반사 상태를 부여한다. 그러나, 아날로그 간섭측정 변조기는 전극들이 쌍안정 엘리먼트의 폐쇄 상태와 유사한 위치에 있을 때 백색 반사 상태를 가질 수 있다.
도 5는 2개의 고정층들 및 이동가능 제 3층을 가진 간섭측정 변조기의 단면을 도시한다. 특히, 도 5는 고정 제 1층(802), 고정 제 2층(804), 및 고정 제 1 층(802)과 고정 제 2층(804)사이에 배치된 이동가능 제 3층(806)을 가진 아날로그 간섭측정 변조기의 구현을 도시한다. 층들(802, 804 및 806)의 각각은 전극 또는 다른 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를들어, 제 1 층(802)은 금속으로 만들어진 플레이트를 포함할 수 있다. 층들(802, 804 및 806) 각각은 개별 층상에 형성되거나 또는 개별 층상에 증착된 보강층을 사용하여 보강될 수 있다. 일 구현에서, 보강층은 유전체를 포함한다. 보강층은 자신이 부착된 층을 단단하게(rigid) 그리고 실질적으로 평탄하게 유지하기 위하여 사용될 수 있다. 변조기(800)의 일부 구현들은 3-단자 간섭측정 변조기로서 지칭될 수 있다.
3개의 층들(802, 804 및 806)은 절연 포스트들(810)에 의해 전기적으로 절연된다. 이동가능 제 3층(806)은 절연 포스트들(810)로부터 현수된다. 이동가능 제 3층(806)은 이동가능 제 3층(806)이 제 1층(802) 쪽에 일반적으로 상향 방향으로 배치될 수 있거나 또는 제 2층(804) 쪽에 일반적으로 하향 방향으로 배치될 수 있도록 변형될 수 있게 구성된다. 일부 구현들에서, 제 1층(802)은 또한 최상부 층 또는 최상부 전극으로서 지칭될 수 있다. 일부 구현들에서, 제 2층(804)은 최하부 층 또는 최하부 전극으로서 지칭될 수 있다. 간섭측정 변조기(800)는 기판(820)으로부터 현수될 수 있다.
도 5에서, 이동가능 제 3층(806)은 실선들을 사용한 평형 위치에 있는 것으로 예시된다. 도 5에 예시된 바와같이, 고정 전압차는 제 1층(802)와 제 2층(804)사이에 인가될 수 있다. 이러한 구현에서, 전압 V0은 층(802)에 인가되며, 층(804)은 접지된다. 만일 가변 전압 Vm이 이동가능 제 3층(806)에 인가되면, 그 전압 Vm이 V0에 접근함에 따라, 이동가능 제 3층(806)은 접지층(804) 쪽으로 정전기적으로 당겨질 것이다. 그 전압 Vm이 접지에 접근함에 따라, 이동가능 제 2층(806)은 층(802) 쪽으로 정전기적으로 당겨질 것이다. 만일 이들 2개의 전압들의 중간의 전압(본 구현에서 V0/2)이 이동가능 제 3 층(806)에 인가되면, 이동가능 제 3층(806)은 도 5에서 실선들로 표시된 자신의 평형 위치에서 유지될 것이다. 외부층들(802 및 804) 상의 전압들 사이에 있는 가변 전압을 이동가능 제 3층(806)에 인가함으로써, 이동가능 제 3층(806)은 외부층들(802 및 804) 사이의 원하는 위치에 배치되어 원하는 광학 응답을 산출할 수 있다. 외부층들 사이의 전압차 V0는 디바이스의 물질들 및 구성에 따라 광범위하게 변화할 수 있으며, 많은 구현들에서 약 5-20볼트의 범위에 있을 수 있다. 이동가능 제 3층(806)이 이 평형 위치로부터 멀리 이동함에 따라 이동가능 제 3층(806)은 변형되거나 또는 구부러질 것이라는 것에 또한 유의해야 한다. 이러한 변형된 또는 구부러진 구성에서, 탄성 스프링력은 이동가능 제 3층(806)을 평형 위치쪽으로 기계적으로 바이어싱한다. 이러한 기계력은 또한 전압 V이 이동가능 제 3층(806)에 인가될 때 이동가능 제 3층(806)이 최종 위치에 기여한다.
이동가능 제 3층(806)은 기판(802)을 통해 간섭측정 변조기(800)에 들어가는 광을 반사하는 미러를 포함할 수 있다. 미러는 금속 물질을 포함할 수 있다. 제 2층(804)은 제 2층(804)이 흡수층으로서 작용하도록 부분적 흡수 물질을 포함할 수 있다. 미러로부터 반사된 광이 기판(820)의 측면으로부터 보여질때, 뷰어는 반사된 광을 특정 색으로 인지할 수 있다. 이동가능 제 3층(806)의 위치를 조절함으로써, 광의 특정 파장들이 선택적으로 반사될 수 있다.
도 6은 도 5의 구조를 가진 광학 EMS 디스플레이 디바이스에 대한 구동 회로 어레이를 예시하는 개략적 회로도의 예를 도시한다. 전체 장치는 쌍안정 간섭측정 변조기들을 사용하는 도 2의 구조와 많은 유사성들을 공유한다. 그러나, 도 6에 도시된 바와같이, 추가 상부층(802)은 각각의 디스플레이 엘리먼트에 대하여 제공된다. 이러한 상부층(802)은 도 3 및 도 4에 도시된 백플레이트(120)의 밑면상에 증착될 수 있다. 이들 개선들은, 데이터 라인들(DL1-DLn)상에 제공된 전압들이 단지 2개의 상이한 전압들 중 하나 보다 오히려, V0와 접지 사이의 전압들의 범위에 놓일 수 있다는 점을 제외하고, 도 2를 참조로 하여 앞서 설명된 것과 유사한 방식으로 구동된다. 이러한 방식에서, 행 각각을 따르는 디스플레이 엘리먼트들의 이동가능 제 3층(806)은 행이 그 특정 행에 대한 게이트 라인을 어서트함으로써 기록될 때 상부층과 하부층 사이의 임의의 특정 원하는 위치에 독립적으로 배열될 수 있다.
도 7a-7c는 물질들의 스택들을 예시하는 도 5의 간섭측정 변조기의 이동가능 층 및 2개의 고정층들의 단면도들을 도시한다.
도 7a 및 도 7b에 예시된 구현에서, 이동가능 제 3층(806) 및 제 2층(804)은 각각 물질들의 스택을 포함한다. 예를들어, 이동가능 제 3층(806)은 실리콘 옥시나이트라이드(SiON), 알루미늄-구리(AlCu) 및 이산화 티타늄(TiO2)을 포함한다. 제 2층(804)은 예를들어 실리콘 옥시나이트라이드(SiON), 알루미늄 산화물(Al2O3), 몰리브덴-크롬(MoCr) 및 이산화실리콘(SiO2)을 포함한다.
예시된 구현에서, 이동가능 제 3층(806)은 AlCu 층(1004a)이 위에 증착된 SiON 기판(1002)을 포함한다. 이러한 구현에서, AlCu 층(1004a)은 전도성이며, 전극으로서 사용될 수 있다. 일부 구현들에서, AlCu 층(1004a)은 그 위에 입사하는 광에 대한 반사율을 제공한다. 일부 구현들에서, SiON 기판(1002)은 두께가 대략 500nm이며, AlCu 층(1004a)은 두께가 대략 50nm이다. TiO2 층(1006a)은 AlCu 층(1004a) 상에 증착되며, 일부 구현들에서 TiO2 층(1006a)은 두께가 대략 26nm이다. SiON 층(1008a)은 TiO2 층(1006a)상에 증착되며, 일부 구현들에서, SiON 층(1008a)은 두께가 대략 52nm이다. TiO2 층(1006a)의 굴절률은 SiON 층(1008a)의 굴절률 보다 크다. 이러한 방식으로, 높은 및 낮은 굴절률들로 교번하여 물질들의 스택을 형성하는 것은 스택상에 입사되는 광이 반사되도록 하여, 실질적으로 미러로서 작용할 수 있다.
도 7b에서 볼 수 있는 바와같이, 이동가능 제 3층(806)은 일부 구현들에서 AlCu 층(1004a), TiO2 층(1006a) 및 SiON 층(1008a) 맞은편의 SiON 기판(1002)의 측면상에 형성된, 추가 AlCu 층(1004b), 추가 TiO2 층(1006b) 및 추가 SiON 층(1008b)을 포함한다. 층들(1004b, 1006b 및 1008b)을 형성하는 것은 SiON 기판(1002)의 각 측면상에 대략 동일하게 이동가능 제 3층(806)의 무게를 더할 수 있으며, 이는 이동가능 제 3층(806)을 옮길때 이동가능 제 3층(806)의 위치 정확성 및 안정성을 증가시킬 수 있다. 이러한 구현들에서, 비아(1009) 또는 다른 전기 연결부는 2개의 AlCu 층들(1004a 및 1004b)이 실질적으로 동일하게 유지되도록 AlCu 층들(1004a 및 1004b)사이에 형성될 수 있다. 이러한 방식에서, 전압이 이들 2개의 층들 중 하나에 인가될 때, 이들 2개의 층들 중 다른 하나는 동일한 전압을 수신할 것이다. 추가 비아들(도시안됨)은 AlCu 층들(1004a 및 1004b) 사이에 형성될 수 있다.
도 7a에 예시된 구현에서, 제 2층(804)은 MoCr 층(1012)이 위에 형성된 SiO2 기판(1010)을 포함한다. 이러한 구현에서, MoCr 층(1012)은 축적된 전하를 방전시키기 위한 방전층으로서 작용할 수 있으며, 방전을 선택적으로 실행하기 위하여 트랜지스터에 커플링될 수 있다. MoCr 층(1012)은 또한 흡광기로서 역할을 할 수 있다. 일부 구현들에서, MoCr 층(1012)은 두께가 대략 5nm이다. Al2O3 층(1014)은 MoCr 층(1012)상에 형성되며, 그에 입사하는 광의 일부 반사율을 제공할 수 있으며, 일부 구현들에서 버싱 층으로서 역할을 할 수 있다. 일부 구현들에서, Al2O3 층(1014)은 두께가 대략 9nm이다. 하나 이상의 SiON 정지부들(1016a 및 1016b)은 Al2O3 층(1014)의 표면상에 형성될 수 있다. 이들 정지부들(1016)은 이동가능 제 3층(806)이 제 2층(804) 쪽으로 완전히 편향될 때 이동가능 제 3층(806)이 제 2층(804)의 Al2O3 층(1014)에 접촉하는 것을 기계적으로 방지한다. 이는 디바이스의 정지마찰 및 스냅-인을 감소시킬 수 있다. 게다가, 도 7에 도시된 바와같이, 전극층(1018)은 SiO2 기판(1010)상에 형성될 수 있다. 전극층(1018)은 임의의 수의 실질적으로 투명한 전기적 전도성 물질들을 포함할 수 있으며, 여기서 인듐 주석 산화물이 하나의 적절한 물질이다.
도 7c에 예시된 층(802)은 자신의 충족해야 하는 광학적 및 기계적 요건들을 거의 가지지 않은 단순한 구조로 만들어질 수 있다. 이러한 층은 AlCu의 전도성 층(1030) 및 절연 Al2O3 층(1032)을 포함할 수 있다. 층(804)에서 처럼, 하나 이상의 SiON 정지부들(1036a 및 1036b)은 Al2O3 층(1032)의 표면상에 형성될 수 있다.
도 8은 도 5에 예시된 간섭측정 변조기 및 전압 소스들의 개략적 표현을 도시한다. 이러한 도시에서, 변조기는 전압 소스들 V0 및 Vm에 커플링된다. 당업자는 제 1층(802)과 이동가능 제 3층(806) 사이의 갭이 가변 커패시턴스를 가진 커패시터 C1을 형성하는 반면에, 이동가능 제 3층(806)과 제 2층(804) 사이의 갭은 가변 커패시턴스를 또한 가진 커패시터 C2를 형성한다. 따라서, 도 8에 예시된 개략적 표현에서, 전압 소스 V0은 직렬로 커플링된 가변 커패시터들 C1 및 C2 양단에 연결되는 반면에, 전압 소스 Vm은 2개의 가변 커패시터들 C1 및 C2 사이에 연결된다.
그러나, 앞서 설명된 바와같이 전압 소스들 V0 및 Vm를 사용하여 이동가능 제 3층(806)을 상이한 위치들에 정확하게 구동시키는 것은 간섭측정 변조기(800)에 인가된 전압과 이동가능 제 3층(806)의 위치 간의 관계가 매우 비선형적일 수 있기 때문에 간섭측정 변조기(800)의 많은 구성들로 인해 곤란할 수 있다. 게다가, 상이한 간섭측정 변조기들의 이동가능 층들에 동일한 전압 Vm을 인가하는 것은 제조 차이들, 예를들어 전체 디스플레이 표면 위에서의 이동가능 제 3층들(806)의 두께 또는 탄성의 변화들로 인해 개별 이동가능 층들이 각각의 변조기의 최상부 및 최하부 층들에 대하여 동일한 위치로 이동하지 않도록 할 수 있다. 앞서 논의된 바와같이, 간섭측정 변조기로부터 어느 색이 반사되는지를 이동가능 층의 위치가 결정하기 때문에, 이동가능 층의 위치를 검출하고 이동가능 층을 원하는 위치들에 정확하게 구동시킬 수 있는 것이 유리하다. 도 9 및 도 10은 이러한 감지 및 제어를 허용하는 변조기 설계들의 개략적 표현들을 도시한다.
도 9는 위치 감지를 위하여 사용되는 격리된 전극 부분을 가진 간섭측정 변조기의 개략적 표현을 도시한다. 도 9의 디바이스에서, 고정 커패시터 C0는 이동가능 제 3 층상에 배치된 2개의 분리된 플레이트들에 의해 형성된다. 구동 전압 Vm은 플레이트들 중 하나에 인가되며, 감지 전압 Vs는 다른 플레이트상에서 검출된다. 도 8의 개략도에서 예시된 디바이스에서 처럼, 변조기는 상부 및 하부 층들(802 및 804)에 걸린 V0에 커플링된다. 제 1층(802)과 이동가능 제 3층(806)의 하나의 플레이트 사이의 갭은 가변 커패시턴스를 가진 커패시터 C1를 형성하는 반면에, 이동가능 제 3층(806)의 다른 플레이트와 제 2층(804) 사이의 갭은 가변 커패시턴스를 또한 가변 커패시터 C2를 형성한다. 이러한 구현은 도 11, 도 12 및 도 15를 참조로하여 이하에서 더 설명된다.
도 10은 위치 감지를 위하여 사용되는 격리된 전극 부분을 가진 다른 간섭측정 변조기의 개략적 표현을 도시한다. 이러한 구현에서, 고정 커패시터 C0는 간섭측정 변조기 구조에 외부에서 제공될 수 있으며, 감지 전압 Vs는 층(804)으로부터 검출될 수 있으며, 여기서 층(804)은 외부 커패시터 C0의 한 측면에 연결된다. 도 10의 구현에서, 전압 소스 V0는 상부 층(802) 및 외부 커패시터의 다른 측면 양단에 연결된다. 이러한 구현은 도 13, 도 14 및 도 16을 참조로 하여 이하에서 더 설명된다.
도 11은 이동가능 중간층상에서 격리된 전압 감지 전극을 가진 간섭측정 변조기의 개념적 투시도를 도시한다. 도 11에 도시된 구현은 도 9에 도시된 바와같은 개략적 표현을 가진다. 특히, 도 11은 도 5(및 도 1a)에 예시된 바와같이 고정 제 2층(804)(또는 16)과 이동가능 제 3층(806)(또는 14)를 가진 간섭측정 변조기의 구현을 도시한다. 그러나, 도 11은 제 1 전극(902) 및 제 2 전극(904)으로 분리된 것으로 이동가능 층(806)을 도시하며, 이들 전극들은 서로 용량성 커플링된다. 일부 양상들에서, 제 1 전극(902) 및 제 2 전극(904)은 제 1 전극(902)과 제 2 전극(904) 사이의 유전체(906)를 통해 용량성 커플링된다. 일부 양상들에서, 예를들어 변조기(900)가 아날로그 간섭측정 변조기를 가질때, 고정층(802)이 또한 포함될 수 있다.
도 11에 도시된 이동가능 층(806)은 비아들(1009)이 생략되는 것을 제외하고 도 7b에 예시된 이동가능 층(806)과 유사하게 형성될 수 있다. 이러한 방식에서, 제 1 전극(902)은 AlCu 층(1004b)에 의해 형성될 수 있으며, 제 2 전극(904)은 AlCu 층(1004a)에 의해 형성될 수 있다. 유사하게, 유전체(906)는 SiON 기판(1002)에 의해 형성될 수 있다. 추가적인 물질들은 도 7b에 예시된 바와같이 이동가능 층(806)상에 증착될 수 있다.
도 11에 예시된 바와같이, 제 1 전극(902)이 제 2 전극(904)에 기계적으로 커플링되기 때문에, 전압 소스 Vm로 제 1 전극(902)을 구동시키는 것은 제 2 전극(904)이 이동가능 층(806)의 나머지와 함께 이동하도록 할 것이다. 제 2 전극(904)이 이동되는 상이한 위치 마다 제 2 전극(904)에서 상이한 전압이 유도될 것이다. 이와같이 유도된 전압은 전압 Vs으로서 감지되거나 또는 검출될 수 있다.
도 11에 예시된 이동가능 층(806)의 위치는 전압 Vs를 측정함으로써 결정될 수 있다. 도 9에 예시된 회로는 분압기로서 동작하며, 전압 Vs은 이하의 수식에 따리 생성될 것이다.
수식(1)에서 Vm은 전압 소스 Vm 및 C2에 의해 인가된 전압을 나타내기 위하여 사용되며, 수식(1)에서 C0는 커패시터들 C2 및 C0의 커패시턴스를 각각 나타내기 위하여 사용된다. C2의 커패시턴스는 다음과 같이, 제 2 전극(904)과 고정층(804) 사이의 갭의 거리 G를 사용하여 결정될 수 있다.
여기서 A는 고정층(804)과 중첩하는 제 1 전극(902)의 영역이며, ε0는 유전상수이다. 따라서, 감지된 전압은 하기의 수식을 따른다.
따라서, 갭 거리 G 및 따라서 이동가능 층(806)의 위치는 감지된 전압 Vs, 인가된 전압 Vm, 이동가능 층(806)상의 2개의 층들의 커패시턴스 및 이동가능 층(806)의 영역으로부터 결정될 수 있다. 일부 양상들에서, 감지된 전압 Vs 및/또는 결정된 위치는 원하는 위치에 이동가능 층(806)을 배치하기 위하여 구동 전압 Vm를 조절하기 위하여 피드백으로서 사용될 수 있다. 예를들어, 감지된 전압 Vs은 제 1 전극(902)의 위치 및 따라서 이동가능 제 3층(806)의 위치를 보정하기 위하여, 인가된 전압 Vm을 조절하는데 감지된 전압을 사용할 수 있는 피드백 회로(902)에 입력될 수 있다. 일부 양상들에서, 측정된 갭은 원하는 또는 의도된 갭과 주기적으로 또는 연속적으로 비교될 수 있다.
도 12는 2개의 다른 전극들 사이에 배치된 전극의 위치를 결정하기 위한 프로세스의 흐름도를 도시한다. 당업자는 프로세스가 도 12에 예시된 것 보다 더 많거나 또는 더 적은 단계들을 포함할 수 있다.
블록(1202)에서, 제 1 전압은 제 1 전극 및 제 2 전극 양단에 인가된다. 이는 도 11의 층들(802 및 804) 양단의 V0의 인가에 대응한다. 블록(1204)에서, 제 2 전압은 제 3 전극에 인가되며, 여기서 제 3 전극은 이동가능 전극의 부분으로서 구성된다. 예를들어, 전압 소스 Vm는 간섭측정 변조기의 전극(902)에 전압을 인가하기 위하여 사용될 수 있다. 이는 이동가능 층(806)이 고정 전극들(802 및 804)에 대하여 이동하도록 할 수 있다. 단계(1206)에서, 전압은 이동가능 전극의 부분으로서 또한 구성되는 제 4 전극에서 감지된다. 예를들어, 전압 Vs은 전극(904)으로부터 감지된다. 앞서 설명된 바와같이, 이동가능 층의 위치는 감지된 전압에 적어도 부분적으로 기초하여 결정될 수 있다. 전압 Vs은 원하는 위치에 이동가능 층(806)의 포지셔닝을 위한 일부 구현들에서 제 2 전압을 제어하기 위하여 피드백 회로에 사용될 수 있다. 게다가, 피드백 루프를 폐쇄하는 것외에, 감지된 전압들은 후속 데이터 기록 동작들을 위하여 디스플레이 디바이스를 교정하는 것을 가능하게 하기 위한 측정 데이터로서 수집될 수 있다. 예를들어, 원하는 위치, 인가된 전압 및 도달 위치에 대한 데이터가 수집될 수 있다. 더 많은 데이터가 수집됨에 따라, 디바이스의 실제 위치 대 전압에 대한 정보가 이용가능하게 되며, 그 후에 디스플레이 디바이스의 후속 동작을 위한 보정된 전압들을 인가하기 위하여 사용될 수 있다.
도 13은 고정층상에서 격리된 전압 감지 전극을 가진 간섭측정 변조기의 개념적인 투시도를 도시한다. 특히, 도 13은 고정 제 1층(802), 고정 제 2층(806)(또는 16), 및 이동가능 제 3층(806)(또는 14)을 가진 간섭측정 변조기의 예를 도시한다. 도 11와 대조적으로, 이동가능 제 3층(806)은 2개의 개별 평행 전극들이 아니라 단일 전극(예를들어, 비아들(1009)이 존재하는 것으로 도 7b에 도시됨)이다. 이동가능 제 3 층(806)의 전극은 도 13에서 전압 소스 Vm에 커플링된다. 도 13에서, 외부 커패시터 C0는 고정층(804)과 접지사이에 전기적으로 연결된다. 일부 양상들에서, 커패시터 C0는 플로팅 흡수체 층과 직렬이다. 예를들어, 커패시터 C0은 도 7a에 예시된 MoCr층(1012)에 커플링될 수 있다.
앞서 논의된 바와같이, 이동가능 층(806)과 고정층(804) 사이의 갭은 가변 커패시터 C2를 형성한다. 따라서, 커패시터 C2는 커패시터 C0와 직렬로 연결된다. 이동가능 층(806)이 배치될 때, 전압 Vs는 앞서 논의된 바와같이 고정층(804)에서, 예를들어 고정층(804)의 플로팅 흡수체에서 감지될 수 있다.
도 13에 예시된 이동가능 층(806)의 위치는 전압 Vs를 측정함으로써 결정될 수 있다. 도 13에 예시된 회로는 분압기로서 동작하며, 전압 Vs은 이하의 수식에 따라 생성될 것이다.
수식(4)에서 Vm은 전압 소스 Vm에 의해 인가된 전압을 나타내기 위하여 사용되며, 수식(4)에서 C0는 도 10 및 도 13의 커패시터들 C2 및 C0의 커패시턴스들을 나타내기 위하여 사용된다.
앞서 논의된 바와같이, C2의 커패시턴스는 수식(2)에 따라 이동가능 층(806)과 고정층(804) 사이의 갭의 거리 G를 사용하여 결정될 수 있다. 따라서, 감지된 전압은 이하의 수식에 의해 결정될 수 있다.
따라서, 이동가능 층(806)의 위치는 감지된 전압 Vs, 인가된 전압 Vm, 고정 커패시터 C0의 커패시턴스 및 이동가능 층(806)의 영역으로부터 결정될 수 있다. 일부 양상들에서, 감지된 전압 Vs 및/또는 결정된 위치는 도 11과 관련하여 앞서 설명된 바와같이 구동 전압 Vm을 조절하기 위하여 피드백 루프(920)에 대한 입력으로서 사용될 수 있다.
도 14는 원하는 위치에 2개의 다른 전극들 사이에 배치된 전극을 배치하기 위한 프로세스의 흐름도를 도시한다. 블록(1402)에서, 제 1 전압이 제 1 전극에 인가된다. 이는 도 13의 층(802)에의 V0의 인가에 대응할 수 있다. 블록(1404)에서, 제 2 전압은 고정 커패시터에 커플링된 제 2 전극과 제 1 전극 사이에 배치된 이동가능 전극에 인가된다. 예를들어, 전압 소스 Vm는 간섭측정 변조기의 이동가능 층(806)을 형성하는 전극에 전압을 인가하기 위하여 사용될 수 있다. 제 2 전극은 전극(804)에 대응할 수 있으며, 전극(804)은 커패시터 C0의 한 측면에 커플링된다. 일부 구현들에서, 커패시터 C0는 고정 커패시터이다. 단계(1406)에서, 전압은 제 2 전극에서 감지된다. 예를들어, 전압 Vs은 전극(804)으로부터 감지되 수 있다. 앞서 설명된 바와같이, 이동가능 층의 위치는 감지된 전압에 적어도 부분적으로 기초하여 결정될 수 있다. 전압 Vs은 원하는 위치에 이동가능 층(806)의 포지셔닝을 위한 일부 구현들에서 제 2 전압을 제어하기 위하여 피드백 회로에서 사용될 수 있으며, 또한 앞서 설명된 바와같은 교정 목적들을 위하여 데이터를 수집하기 위하여 사용될 수 있다.
도 15는 전압 감지를 통합한 도 11에 예시된 설계의 간섭측정 변조기들의 어레이를 예시하는 다이어그램이다. 도 15에 예시된 양상에서, 간섭측정 변조기들 각각은 도 11에 예시된 간섭측정 변조기와 유사하게 구성된 디스플레이 엘리먼트들 D11-Dmn로서 예시된다. 도 2 및 도 6과 관련하여 앞서 설명된 바와같이, 데이터 드라이버 회로(도시안됨)는 데이터 전압들 Vm1 내지 Vmn의 행을 인가한다. 게이트 드라이버 회로(도시안됨)는 디스플레이 엘리먼트들의 선택된 행에 데이터 전압들의 세트를 인가하는 행 선택 전압 GL1 내지 GLn을 제공한다. 도 15에 예시된 양상에서, 열에서 각각의 간섭측정 변조기의 전극(904)은 행에 대한 개별 행 게이트 라인에 커플링된 게이트를 가진 트랜지스터(912)를 통해 버스(1102)에 연결된다. 버스(1102)는 위치 검출 유닛/피드백 모듈(1104) 내의 전압 센서에 전극(904)에서 유도된 전압을 전달하기 위하여 구성된다. 예시된 양상에서, 위치 검출 유닛/피드백 모듈(1104)은 전압 센서를 포함한다. 위치 검출 유닛/피드백 모듈(1104)은 예를들어 앞서 논의된 수식들 (1)-(3)에 따라 이동가능 층(806)과 고정층(804) 사이의 갭 크기를 결정하도록 구성될 수 있다.
행 1에서 디스플레이 엘리먼트들의 위치를 세팅하기 위하여, 예를들어 Vm1 내지 Vmn 출력들은 행을 따르는 각각의 이동가능 층(806)의 원하는 위치에 따라 세팅된다. 행에 대한 각각의 Vm가 적절하게 세팅될때, 게이트 라인 GL1은 어서트되어, 이동가능 층들(806)의 개별 전극들(902)에 데이터 라인들에 인가된 전압 Vm을 연결함으로써 이동가능 층들(806)이 세팅되도록 한다. 게이트 라인 GL1 어서션은 또한 제 1 행을 따르는 각각의 디스플레이 엘리먼트에 대한 감지된 전압 Vs이 게이트 라인에 연결된 자신의 게이트를 또한 가진 트랜지스터(921)를 통해 전압 센서(1104)에 공급되도록 한다. 일부 양상들에서, 위치 검출 유닛/피드백 모듈(1104) 내의 전압 센서는 이동가능 층(806)의 위치를 조절하기 위하여 Vm1 내지 Vmn 출력들 중 하나 이상의 출력을 생성하는 드라이버 회로(예를들어, 도 2의 드라이버 회로(210))에 오프셋 전압을 다시 공급한다. 일부 양상들에서, 드라이버 회로(210)는 위치 검출 유닛/피드백 모듈(1104) 내의 전압 센서로부터 수신되는 이동가능 층(806)의 추정된 위치에 기초하여 Vm1 내지 Vmn 출력들 중 하나 이상의 출력을 조절한다. 조절은 행 1을 따르는 디스플레이 엘리먼트들이 계속 세팅되는 동안 수행될 수 있거나 또는 행 1이 세팅될때 다음 기간 동안 공급될 수 있다. 디스플레이 엘리먼트들 D11-Dmn을 세팅하는 프로세스는 이미지 데이터의 최대 프레임을 기록하는 프로세스를 완료하기 위하여 각각의 행에 대하여 반복된다.
앞서 논의된 바와같이, 구동 트랜지스터들 S11 내지 Smn은 도 3에 도시된 백플레이트(120)내에 통합될 수 있다. 유사하게, 위치 검출 유닛/피드백 모듈(1104) 내의 전압 센서 또는 이의 위치는 백플레이트(120)내에 통합된다. 일부 양상들에서, 전압 센서(1104)는 백플레이트로부터 분리되어 구현된다. 당업자는 모든 간섭측정 변조기들이 공통 전압 센서를 공유할 필요가 없다는 것을 인식할 것이다. 일부 양상들에서, 복수의 전압 센서들이 사용된다. 예를들어, 각각의 열은 자기 자신의 전압 센서를 가질 수 있거나 또는 어레이(1100)의 하나 이상의 간섭측정 변조기들은 자기 자신의 전압 센서를 가질 수 있다.
도 16은 전압 감지를 통합하는 도 13에 예시된 설계의 간섭측정 변조기들의 어레이를 예시하는 다이어그램이다. 도 16에 예시된 양상에서, 간섭측정 변조기들 각각은 도 13에 예시된 간섭측정 변조기와 유사하게 구성된 디스플레이 엘리먼트 D11-Dmn로서 예시된다. 도 2 및 도 6과 관련하여 앞서 설명된 바와같이, 데이터 드라이버 회로는 데이터 전압들 Vm1 내지 Vmn의 행을 공급한다. 게이트 드라이버 회로는 디스플레이 엘리먼트들의 선택된 행에 데이터 전압들의 세트를 인가하는 행 선택 전압들 GL1 내지 GLn을 제공한다. 도 16에 예시된 양상에서, 열에서 각각의 간섭측정 변조기의 고정층(804)은 행에 대한 개별 행 게이트 라인에 커플링된 게이트를 가진 트랜지스터(914)를 통해 버스(1502)에 연결된다. 버스(1502)는 전극(804)에서 유도된 전압을 전압 센서(1504)에 전달하도록 구성된다. 전극(804)은 접지에 연결된 자신의 다른 단자를 가지는 외부 고정 커패시터(916)의 한 단부에 연결된다. 예시된 양상에서, 위치 검출 유닛/피드백 모듈(1504)은 예를들어 앞서 논의된 수식들(4)-(5)에 따라 이동가능 층(806)과 고정층(8040 사이의 갭 크기를 결정하도록 구성될 수 있다.
어레이(1500)에서 각각의 행의 간섭측정 변조기들은 도 15와 관련하여 앞서 설명된 바와같이 세팅될 수 있다. 전압 센서(1504)는 Vm1 내지 Vmn 출력들 중 하나 이상의 출력에 오프셋 전압을 다시 공급할 수 있으며 그리고/또는 이동가능 층(806)의 추정된 위치를 드라이버(210)에 제공할 수 있다.
전압 센서(1504)는 전압 센서(1104)와 유사하게, 도 3에 도시되거나 또는 백플레이트(120)로부터 분리된 백플레이트(120)상에서 구현될 수 있다. 게다가, 다수의 전압 센서들은 단일 전압 센서 대신에 사용될 수 있다.
도 17a 및 17b는 복수의 간섭측정 변조기들을 포함하는 디스플레이 디바이스(40)를 예시하는 시스템 블록도들의 예들을 도시한다. 디스플레이 디바이스(40)는, 예를 들어, 스마트폰, 셀룰러 또는 모바일 전화일 수 있다. 그러나, 디스플레이 디바이스(40)의 동일한 컴포넌트들 또는 이들의 약간의 변형들이 또한 텔레비전들, 태블릿들, e-리더기들, 핸드-헬드 디바이스들 및 휴대용 미디어 플레이어들과 같은 다양한 타입들의 디스플레이 디바이스들을 예시한다.
디스플레이 디바이스(40)는, 하우징(41), 디스플레이(30), 안테나(43), 스피커(45), 입력 디바이스(48) 및 마이크로폰(46)을 포함한다. 하우징(41)은, 사출 성형 및 진공 성형을 포함하는 다양한 제조 프로세스들 중 임의의 프로세스로부터 형성될 수 있다. 추가로, 하우징(41)은 플라스틱, 금속, 유리, 고무 및 세라믹, 또는 이들의 조합을 포함하는 (그러나, 이들에 제한되지 않음) 다양한 물질들 중 임의의 물질로 만들어질 수 있다. 하우징(41)은 상이한 칼라의 다른 제거가능한 부분들과 상호교환될 수 있거나, 또는 상이한 로고들, 그림들 또는 심볼들을 포함하는 제거가능한 부분들(도시안됨)을 포함할 수 있다.
디스플레이(30)는, 여기에 설명된 바와 같이, 쌍안정 또는 아날로그 디스플레이를 포함하는 다양한 디스플레이들 중 임의의 디스플레이일 수 있다. 디스플레이(30)는 또한, 플라즈마, EL, OLED, STN LCD, 또는 TFT LCD와 같은 평판 디스플레이, 또는 CRT 또는 다른 튜브 디바이스와 같은 비-평판 디스플레이를 포함하도록 구성될 수 있다. 더욱이, 여기에 설명된 바와 같이, 디스플레이(30)는 간섭측정 변조기 디스플레이를 포함할 수 있다.
디스플레이 디바이스(40)의 컴포넌트들은 도 17b에 개략적으로 예시된다. 디스플레이 디바이스(40)는 하우징(41)을 포함하고, 하우징 내에 적어도 부분적으로 넣어진(enclosed) 추가 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 디바이스(40)는 트랜시버(47)에 커플링된 안테나(43)를 포함하는 네트워크 인터페이스(27)를 포함한다. 트랜시버(47)는 컨디셔닝 하드웨어(52)에 연결되는 프로세서(21)에 연결된다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 신호를 컨디셔닝(예를 들어, 신호를 필터링)하도록 구성될 수 있다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 스피커(45) 및 마이크로폰(46)에 연결된다. 프로세서(21)는 또한 입력 디바이스(48) 및 드라이버 제어기(29)에 연결된다. 드라이버 제어기(29)는 프레임 버퍼(28)에, 그리고 어레이 드라이버(22)에 커플링되며, 어레이 드라이버(22)는 차례로 디스플레이 어레이(30)에 커플링된다. 일부 구현들에서, 전원(50)은 특정 디스플레이 디바이스(40) 설계에서 실질적으로 모든 컴포넌트들에 전력을 제공할 수 있다.
네트워크 인터페이스(27)는 안테나(43) 및 트랜시버(47)를 포함하고, 따라서 디스플레이 디바이스(40)가 네트워크를 통해 하나 이상의 디바이스들과 통신할 수 있다. 네트워크 인터페이스(27)는 또한 예를 들어, 프로세서(21)의 데이터 프로세싱 요건들을 완화시키기 위한 일부 프로세싱 능력들을 가질 수 있다. 안테나(43)는 신호들을 전송 및 수신할 수 있다. 일부 구현들에서, 안테나(43)는 IEEE 16.11(a), (b), 또는 (g)를 포함하는 IEEE 16.11 표준, 또는 IEEE 802.11a, b, g, n 및 이들의 추가 구현들을 포함하는 IEEE 802.11 표준에 따라 RF 신호들을 전송 및 수신한다. 일부 다른 구현들에서, 안테나(43)는 블루투스 표준에 따라 RF 신호들을 전송 및 수신한다. 셀룰러 전화의 경우, 안테나(43)는 코드 분할 다중 액세스(CDMA), 주파수 분할 다중 액세스(FDMA), 시분할 다중 액세스(TDMA), 모바일 통신들을 위한 글로벌 시스템(GSM), GSM/범용 패킷 라디오 서비스(GPRS), 향상된 데이터 GSM 환경(EDGE), TETRA(Terrestrial Trunked Radio), 광대역-CDMA(W-CDMA), EV-DO(Evolution Data Optimized), 1xEV-DO, EV-DO Rev A, EV-DO Rev B, 고속 패킷 액세스(HSPA), 고속 다운링크 패킷 액세스(HSDPA), 고속 업링크 패킷 액세스(HSUPA), 이벌브드 고속 패킷 액세스(HSPA+), 롱 텀 에벌루션(LTE), AMPS, 또는 3G 또는 4G 기술을 활용하는 시스템과 같은 무선 네트워크 내에서 통신하기 위해 사용되는 다른 공지된 신호들을 수신하도록 설계된다. 트랜시버(47)는 안테나(43)로부터 수신되는 신호들을 사전-프로세싱할 수 있고, 따라서, 신호들은 프로세서(21)에 의해 수신되어 추가로 조작될 수 있다. 트랜시버(47)는 또한 프로세서(21)로부터 수신되는 신호들을 프로세싱할 수 있고, 따라서, 신호들은 디스플레이 디바이스(40)로부터 안테나(43)를 통해 전송될 수 있다.
일부 구현들에서, 트랜시버(47)는 수신기에 의해 대체될 수 있다. 더욱이, 일부 구현들에서, 네트워크 인터페이스(27)는, 프로세서(21)에 송신될 이미지 데이터를 저장하거나 생성할 수 있는, 이미지 소스에 의해 대체될 수 있다. 프로세서(21)는 디스플레이 디바이스(40)의 전체 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(21)는, 네트워크 인터페이스(27) 또는 이미지 소스로부터 압축된 이미지 데이터와 같은 데이터를 수신하고, 데이터를 미가공(raw) 이미지 데이터로 또는 미가공 이미지 데이터로 용이하게 프로세싱될 포맷으로 프로세싱한다. 프로세서(21)는 프로세싱된 데이터를 드라이버 제어기(29)에 또는 저장을 위해 프레임 버퍼(28)에 송신할 수 있다. 미가공 데이터는 통상적으로, 이미지 내의 각각의 위치에서의 이미지 특징들을 식별하는 정보를 지칭한다. 예를 들어, 이러한 이미지 특징들은, 색상(color), 채도(saturation) 및 그레이-스케일(gray-scale) 레벨을 포함할 수 있다.
프로세서(21)는 디스플레이 디바이스(40)의 동작을 제어하기 위하여 마이크로제어기, CPU, 또는 논리 유닛을 포함할 수 있다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 스피커(45)에 신호들을 전송하기 위한, 그리고 마이크로폰(46)으로부터 신호들을 수신하기 위한 증폭기들 및 필터들을 포함할 수 있다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 디스플레이 디바이스(40) 내의 이산 컴포넌트들일 수 있거나, 또는 프로세서(21) 또는 다른 컴포넌트들 내에 통합될 수 있다.
드라이버 제어기(29)는 직접 프로세서(21)로부터 또는 프레임 버퍼(28)로부터 프로세서(21)에 의해 생성된 미가공 이미지 데이터를 취할 수 있고, 어레이 드라이버(22)로의 고속 전송을 위해 미가공 이미지 데이터를 적절하게 재포맷팅할 수 있다. 일부 구현들에서, 드라이버 제어기(29)는 미가공 이미지 데이터를 래스터-형 포맷을 가지는 데이터 흐름으로 재포맷팅할 수 있는데, 따라서, 이는 디스플레이 어레이(30)에 걸쳐 스캐닝하기에 적절한 시간 순서를 가진다. 이후, 드라이버 제어기(29)는 포맷팅된 정보를 어레이 드라이버(22)로 송신한다. 비록 LCD 제어기와 같은 드라이버 제어기(29)가 종종 독립형 집적 회로(IC)로서 시스템 프로세서(21)와 연관될지라도, 이러한 제어기들은 다수의 방식들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제어기들은 하드웨어로서 프로세서(21)에 내장되고, 소프트웨어로서 프로세서(21)에 내장되거나, 또는 어레이 드라이버(22)와 함께 하드웨어로 완전히 통합될 수 있다.
어레이 드라이버(22)는 포맷팅된 정보를 드라이버 제어기(29)로부터 수신할 수 있고, 디스플레이의 x-y 픽셀들의 행렬로부터 오는 수백 개들, 및 가끔은 수천 개들(또는 그 초과)의 리드(lead)들에 초당 여러 번 인가되는 파형들의 평행 세트로 비디오 데이터를 재포맷팅할 수 있다.
일부 구현들에서, 드라이버 제어기(29), 어레이 드라이버(22) 및 디스플레이 어레이(30)는 여기에서 설명된 디스플레이들의 타입들 중 임의의 타입에 대해 적합하다. 예를 들어, 드라이버 제어기(29)는 종래의 디스플레이 제어기 또는 쌍안정 디스플레이 제어기(예를 들어, IMOD 제어기)일 수 있다. 부가적으로, 어레이 드라이버(22)는 종래의 드라이버 또는 쌍안정 디스플레이 드라이버(예를 들어, IMOD 디스플레이 드라이버)일 수 있다. 또한, 디스플레이 어레이(30)는 종래의 디스플레이 어레이 또는 쌍안정 디스플레이 어레이(예를 들어, IMOD들의 어레이를 포함하는 디스플레이)일 수 있다. 일부 구현들에서, 드라이버 제어기(29)는 어레이 드라이버(22)와 통합될 수 있다. 이러한 구현은 고집적 시스템들, 예를 들어, 모바일 폰들, 휴대용-전자 디바이스들, 시계들 또는 작은-영역 디스플레이들에서 유용할 수 있다.
일부 구현들에서, 입력 디바이스(48)는 예를 들어, 사용자로 하여금 디스플레이 디바이스(40)의 동작을 제어하게 하도록 구성될 수 있다. 입력 디바이스(48)는, 키패드, 예를 들어 QWERTY 키보드 또는 전화 키패드, 버튼, 스위치, 락커, 터치-감지 스크린, 디스플레이 어레이(30)가 통합된 터치-감지 스크린 또는 압력- 또는 열-감지막을 포함할 수 있다. 마이크로폰(46)은 디스플레이 디바이스(40)에 대한 입력 디바이스로서 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 마이크로폰(46)을 통한 음성 커맨드들이 디스플레이 디바이스(40)의 동작들을 제어하기 위해 사용될 수 있다.
전원(50)은 다양한 에너지 저장 디바이스들을 포함할 수 있다. 예를들어, 전원(50)은 니켈-카드뮴 배터리 또는 리튬-이온 배터리와 같은 재충전가능한 배터리일 수 있다. 재충전가능한 배터리를 사용하는 구현들에서, 재충전가능한 배터리는, 예를들어, 벽 소켓 또는 광전지(photovoltaic) 디바이스 또는 어레이로부터 나오는 전력을 사용하여 충전가능할 수 있다. 대안적으로, 재충전가능한 배터리는 무선으로 충전가능할 수 있다. 전원(50)은 또한, 재생 에너지원, 커패시터, 또는 플라스틱 태양 전지 또는 태양 전지 페인트를 포함하는 태양 전지일 수 있다. 전원(50)은 또한 벽 콘센트로부터 전력을 수신하도록 구성될 수 있다.
일부 구현들에서, 제어 프로그램가능성(control programmability)이 전자 디스플레이 시스템 내의 몇몇 장소들에 위치될 수 있는 드라이버 제어기(29)에 상주한다. 일부 다른 구현들에서, 제어 프로그램가능성은 어레이 드라이버(22)에 상주한다. 전술된 최적화는 임의의 개수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 컴포넌트들로 그리고 다양한 구성들로 구현될 수 있다.
도 18은 광학 MEMS 디스플레이를 가진 전자 디바이스의 개략적인 확장 투시도의 예이다. 예시된 전자 디바이스(40)는 디스플레이(30)에 대한 리세스(41a)를 가지는 하우징(41)을 포함한다. 전자 디바이스(40)는 또한 하우징(41)의 리세스(41a)의 바닥상에서 프로세서(21)를 포함한다. 프로세서(21)는 디스플레이(30)와 데이터 통신하기 위한 커넥터(21a)를 포함할 수 있다. 전자 디바이스(40)는 또한 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있으며, 이들 컴포넌트들 중 적어도 일부분은 하우징(41)내에 있다. 도 16b와 관련하여 앞서 설명된 바와같이, 다른 컴포넌트들은 네트워킹 인터페이스, 드라이버 제어기, 입력 디바이스, 전원, 컨디셔닝 하드웨어, 프레임 버퍼, 스피커 및 마이크로폰을 포함할 수 있으나 이들에 제한되지 않는다.
디스플레이(30)는 디스플레이 어레이 어셈블리(110), 백플레이트(120) 및 플렉시블 전기 케이블(130)을 포함할 수 있다. 디스플레이 어레이 어셈블리(110) 및 백플레이트(120)는 예를들어 밀폐제를 사용하여 서로 부착될 수 있다.
디스플레이 어레이 어셈블리(110)는 디스플레이 영역(101) 및 주변 영역(102)을 포함할 수 있다. 주변 영역(102)은 디스플레이 어레이 어셈블리(110) 위로부터 보았을 때 디스플레이 영역(101)을 둘러싼다. 디스플레이 어레이 어셈블리(110)는 또한 디스플레이 영역(101)을 통해 이미지들을 디스플레이하도록 배치 및 배향된 디스플레이 엘리먼트들의 어레이를 포함한다. 디스플레이 엘리먼트들은 행렬 형태로 배열될 수 있다. 일 구현에서, 디스플레이 엘리먼트들 각각은 간섭측정 변조기일 수 있다. 일부 구현들에서, 용어 "디스플레이 엘리먼트"는 "픽셀"로서 지칭될 수 있다.
백플레이트(120)는 실질적으로 디스플레이 어레이 어셈블리(110)의 전체 후방 표면을 커버할 수 있다. 백플레이트(120)는 다른 유사한 물질들 외에, 예를들어 유리, 중합 물질, 금속 물질, 세라믹 물질, 반도체 물질 또는 전술한 물질들 중 2개 이상의 물질의 조합으로 형성될 수 있다. 백플레이트(120)는 동일한 또는 상이한 물질들의 하나 이상의 층들을 포함할 수 있다. 백플레이트(120)는 또한 내부에 적어도 부분적으로 매립되거나 또는 자신 위에 장착된 다양한 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 이러한 컴포넌트들의 예들은 드라이버 제어기, 어레이 드라이버들(예를들어, 데이터 드라이버 및 스캔 드라이버), 라우팅 라인들(예를들어, 데이터 라인들 및 게이트 라인들), 스위칭 회로들, 프로세서들(예를들어, 이미지 데이터 프로세싱 프로세서) 및 인터커넥트들을 포함하나, 이들에 제한되지 않는다.
플렉시블 전기 케이블(130)은 디스플레이(30)와 전자 디바이스(40)의 다른 컴포넌트들(예를들어, 프로세서(21)) 사이에 데이터 통신 채널들을 제공하는 역할을 한다. 플렉시블 전기 케이블(130)은 디스플레이 어레이 어셈블리(110)의 하나 이상의 컴포넌트들로부터 또는 백플레이트(120)로부터 연장될 수 있다. 플렉시블 전기 케이블(130)은 서로 평행로 연장되는 복수의 전도성 와이어들 및 프로세서(21)의 커넥터(21a) 또는 전자 디바이스(40)의 임의의 다른 컴포넌트에 연결될 수 있는 커넥터(130a)를 포함한다.
여기에서 개시된 구현들과 관련하여 설명되는 다양한 예시적인 로직들, 로직 블록들, 모듈들, 회로들 및 알고리즘 단계들은 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 이들 둘의 조합들로서 구현될 수 있다. 하드웨어 및 소프트웨어의 상호 교환 가능성은 일반적으로 기능성의 측면에서 설명되어 있고, 위에서 설명된 다양한 예시적 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 단계들로 예시되어 있다. 이러한 기능성이 하드웨어로 구현되는지 또는 소프트웨어로 구현되는지는 특정 애플리케이션 및 전체 시스템에 부과되는 설계 제약들에 의존한다.
여기에서 개시된 양상들에 관련하여 설명된 다양한 예시적인 로직들, 로직 블록들, 모듈들, 및 회로들을 구현하는데 사용되는 하드웨어 및 데이터 프로세싱 장치는 범용 단일-칩 또는 다중-칩 프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 주문형 집적 회로(ASIC), 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA) 또는 다른 프로그램 가능 로직 디바이스, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트들, 또는 여기에서 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 이들의 임의의 조합으로 구현되거나 수행될 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서 또는, 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 머신일 수 있다. 또한, 프로세서는 컴퓨팅 디바이스들의 조합, 예를 들면, DSP 및 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 협력하는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 이러한 구성으로서 구현될 수 있다. 일부 구현들에서, 특정한 단계들 및 방법들이 주어진 기능에 대해 특정한 회로에 의하여 수행될 수 있다.
하나 이상의 양상들에서, 설명된 기능들은 본 명세서에서 개시된 구조들 및 이 개시된 구조들과의 구조적 균등물들을 포함한 하드웨어, 디지털 전자 회로, 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어로, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 설명된 요지의 구현들은 또한, 데이터 프로세싱 장치에 의한 실행을 위해, 또는 그 장치의 동작을 제어하기 위해 컴퓨터 저장 매체들 상에 인코딩된, 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들, 즉, 컴퓨터 프로그램 명령들의 하나 이상의 모듈들로서 구현될 수 있다.
본 개시내용에서 설명된 구현들에 대한 다양한 수정들은 당업자들에게 용이하게 명백할 것이고, 여기에서 정의된 일반적인 원리들은 본 개시내용의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 다른 구현들에 적용될 수 있다. 따라서, 개시내용은 여기에서 도시된 구현들로 제한되도록 의도되지 않고, 여기에서 개시된 청구항들, 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위에 따른다. 부가적으로, 당업자는 용어들 "상부" 및 "하부" 가 때때로 도면들의 설명을 용이하게 하기 위해 이용되며, 적합하게 배향된 페이지 상의 도면의 배향에 대응하는 상대적인 위치들을 표시하고, 구현된 바와 같은 IMOD의 적합한 배향을 반영하지 않을 수 있다는 것을 용이하게 이해할 것이다.
개별적인 구현들의 맥락에서 이 명세서에서 설명되는 특정 특징들은 또한 결합되어 단일 구현으로 구현될 수 있다. 반대로, 단일 구현의 맥락에서 설명되는 다양한 특징들은 또한 개별적으로 다수의 구현들로 또는 임의의 적절한 서브-조합으로 구현될 수 있다. 아울러, 특징들이 특정한 조합들로 동작하는 것으로 앞서 설명되거나 심지어 초기에 이와 같이 청구될지라도, 몇몇 경우들에서, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 그 조합으로부터 제거될 수 있고, 청구된 조합은 서브-조합 또는 서브-조합의 변화에 관련될 수 있다.
유사하게, 동작들은 도면들에서 특정한 순서로 도시되지만, 당업자는 바람직한 결과들을 달성하기 위해, 이러한 동작들이 도시된 특정한 순서 또는 순차적 순서로 수행될 필요가 없거나 또는 모든 예시된 동작들이 수행될 필요가 없다는 점을 용이하게 인식할 것이다. 특정한 환경들에서, 멀티태스킹 및 평행적 프로세싱이 유리할 수 있다. 아울러, 앞서 설명된 구현들에서 다양한 시스템 컴포넌트들의 분리는 모든 구현들에서 이러한 분리를 요구하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 설명된 프로그램 컴포넌트들 및 시스템들이 일반적으로 단일 소프트웨어 물건으로 함께 통합되거나 또는 다수의 소프트웨어 물건들로 패키징될 수 있음이 이해되어야 한다. 추가적으로, 다른 구현들은 하기 청구항들의 범위 내에 있다. 일부의 경우들에서, 청구항들에서 나열되는 동작들은 상이한 순서로 수행될 수 있고, 바람직한 결과들을 여전히 달성할 수 있다.
Claims (37)
- 광을 변조하기 위한 디바이스로서,
제 1 전압 소스에 커플링된 제 1 전극;
제 2 전극;
상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극사이에 배치되고 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극으로부터 이격된 이동가능 전극 ― 상기 이동가능 전극은 제 3 전극 및 제 4 전극을 포함하며, 상기 제 3 전극 및 상기 제 4 전극은 용량성 커플링되며, 상기 제 3 전극 및 상기 제 4 전극은 갭에 의해 분리된 2개의 상이한 평행 평면들에 배치됨 ―;
상기 제 3 전극에 커플링된 전압 센서; 및
상기 제 4 전극에 커플링된 제 2 전압 소스를 포함하며, 상기 제 2 전극은 제 3 전압 소스에 커플링되는, 광을 변조하기 위한 디바이스. - 제 1항에 있어서, 상기 전압 센서는 상기 제 2 전압 소스에 대한 피드백을 제공하는, 광을 변조하기 위한 디바이스.
- 제 1항에 있어서, 상기 이동가능 전극은 미러층을 포함하는, 광을 변조하기 위한 디바이스.
- 제 3항에 있어서, 상기 제 2 전극은 부분적 반사층을 포함하는, 광을 변조하기 위한 디바이스.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1 전압 소스는 실질적으로 고정된 전압 소스를 포함하며, 상기 제 3 전압 소스는 접지되는, 광을 변조하기 위한 디바이스.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 2 전압 소스는 가변 전압 소스를 포함하는, 광을 변조하기 위한 디바이스.
- 제 6항에 있어서, 상기 제 2 전압 소스에 의해 인가된 전압을 변화시킴으로써 상기 이동가능 전극의 위치를 조절하도록 구성된 구동 회로를 더 포함하는, 광을 변조하기 위한 디바이스.
- 제 7항에 있어서, 상기 구동 회로는 광을 변조하기 위한 다른 디바이스들의 하나 이상의 전압 센서들에 연결된 제 1 버스에 커플링되는, 광을 변조하기 위한 디바이스.
- 제 1항에 있어서, 디스플레이;
상기 디스플레이와 통신하도록 구성된 프로세서 ― 상기 프로세서는 이미지 데이터를 프로세싱하도록 구성됨 ―; 및
상기 프로세서와 통신하도록 구성되는 메모리 디바이스를 더 포함하는, 광을 변조하기 위한 디바이스. - 제 9항에 있어서, 상기 디스플레이에 적어도 하나의 신호를 송신하도록 구성된 드라이버 회로; 및
상기 드라이버 회로에 상기 이미지 데이터의 적어도 일부분을 송신하도록 구성된 제어기를 더 포함하는, 광을 변조하기 위한 디바이스. - 제 9항에 있어서, 상기 프로세서에 상기 이미지 데이터를 송신하도록 구성된 이미지 소스 모듈을 더 포함하는, 광을 변조하기 위한 디바이스.
- 제 11항에 있어서, 상기 이미지 소스 모듈은 수신기, 트랜시버 및 송신기 중 적어도 하나를 포함하는, 광을 변조하기 위한 디바이스.
- 제 9항에 있어서, 입력 데이터를 수신하고 상기 프로세서에 상기 입력 데이터를 통신하도록 구성된 입력 디바이스를 더 포함하는, 광을 변조하기 위한 디바이스.
- 광을 변조하기 위한 디바이스를 구동시키기 위한 방법으로서,
제 1 전극 및 제 2 전극 양단에 제 1 전압을 인가하는 단계;
이동가능 전극의 부분으로서 구성된 제 1 평면의 제 3 전극에 제 2 전압을 인가하는 단계 ― 상기 이동가능 전극은 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극사이에 배치되며 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극으로부터 이격되며 상기 제 3 전극에 용량성 커플링되는 제 4 전극을 포함하며, 상기 제 4 전극은 상기 제 3 전극과 상이한 제 2 평행 평면에 배치되며 갭 만큼 상기 제 3 전극으로부터 분리됨 ―; 및
상기 제 4 전극의 전압을 감지하는 단계를 포함하는, 광을 변조하기 위한 디바이스를 구동시키기 위한 방법. - 제 14항에 있어서, 상기 이동가능 전극은 상기 제 2 전압을 인가하는 것에 응답하여 변위되는, 광을 변조하기 위한 디바이스를 구동시키기 위한 방법.
- 제 15항에 있어서, 상기 감지된 전압은 상기 이동가능 전극의 오프셋이 원하는 오프셋과 실질적으로 동일할때까지 인가된 제 2 전압을 조절하기 위하여 사용되는, 광을 변조하기 위한 디바이스를 구동시키기 위한 방법.
- 광을 변조하기 위한 디바이스로서,
제 1 전극 및 제 2 전극 양단에 제 1 전압을 인가하기 위한 수단;
이동가능 전극의 부분으로서 구성된, 제 1 평면의 제 3 전극에 제 2 전압을 인가하기 위한 수단 ― 상기 이동가능 전극은 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극사이에 배치되며 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극으로부터 이격되며 상기 제 3 전극에 용량성 커플링되는 제 4 전극을 포함하며, 상기 제 4 전극은 상기 제 3 전극과 상이한 제 2 평행 평면에 배치되며 갭 만큼 상기 제 3 전극으로부터 분리됨 ―; 및
상기 제 4 전극의 전압을 감지하기 위한 수단을 포함하는, 광을 변조하기 위한 디바이스. - 제 17항에 있어서, 상기 감지된 전압에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 이동가능 전극의 위치를 결정하기 위한 수단을 추가적으로 포함하는, 광을 변조하기 위한 디바이스.
- 광을 변조하기 위한 디바이스로서,
제 1 전압 소스에 커플링된 제 1 전극;
커패시터에 커플링된 제 2 전극;
상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이에 배치되며 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극으로부터 이격되는 이동가능 전극 ― 상기 이동가능 전극은 제 3 전극을 포함함 ―;
상기 제 2 전극에 커플링된 전압 센서; 및
상기 이동가능 전극에 커플링된 제 2 전압 소스를 포함하는, 광을 변조하기 위한 디바이스. - 제 19항에 있어서, 상기 전압 센서는 상기 제 2 전압 소스에 대한 피드백을 제공하는, 광을 변조하기 위한 디바이스.
- 제 19항에 있어서, 상기 이동가능 전극은 미러층을 포함하는, 광을 변조하기 위한 디바이스.
- 제 21항에 있어서, 상기 제 2 전극은 부분적 반사층을 포함하는, 광을 변조하기 위한 디바이스.
- 제 19항에 있어서, 상기 제 1 전압 소스는 실질적으로 고정된 전압 소스를 포함하는, 광을 변조하기 위한 디바이스.
- 제 19항에 있어서, 상기 제 2 전압 소스는 가변 전압 소스를 포함하는, 광을 변조하기 위한 디바이스.
- 제 24항에 있어서, 상기 제 2 전압 소스에 의해 인가된 전압을 변화시킴으로써 상기 이동가능 전극의 위치를 조절하도록 구성된 구동 회로를 더 포함하는, 광을 변조하기 위한 디바이스.
- 제 25항에 있어서, 상기 구동 회로는 광을 변조하기 위한 다른 디바이스들의 하나 이상의 전압 소스들에 연결된 제 1 버스에 커플링되는, 광을 변조하기 위한 디바이스.
- 제 20항에 있어서,
디스플레이;
상기 디스플레이와 통신하도록 구성되는 프로세서 ― 상기 프로세서는 이미지 데이터를 프로세싱하도록 구성됨 ―; 및
상기 프로세서와 통신하도록 구성되는 메모리 디바이스를 더 포함하는, 광을 변조하기 위한 디바이스. - 제 27항에 있어서, 상기 디스플레이에 적어도 하나의 신호를 송신하도록 구성된 드라이버 회로를 더 포함하는, 광을 변조하기 위한 디바이스.
- 제 28항에 있어서, 상기 드라이버 회로에 상기 이미지 데이터의 적어도 일부분을 송신하도록 구성된 제어기를 더 포함하는, 광을 변조하기 위한 디바이스.
- 제 27항에 있어서, 상기 프로세서에 상기 이미지 데이터를 송신하도록 구성된 이미지 소스 모듈을 더 포함하는, 광을 변조하기 위한 디바이스.
- 제 30항에 있어서, 상기 이미지 소스 모듈은 수신기, 트랜시버, 및 송신기 중 적어도 하나를 포함하는, 광을 변조하기 위한 디바이스.
- 제 27항에 있어서, 입력 데이터를 수신하고 상기 입력 데이터를 상기 프로세서 통신하도록 구성된 입력 디바이스를 더 포함하는, 광을 변조하기 위한 디바이스.
- 광을 변조하기 위한 디바이스를 구동하기 위한 방법으로서,
제 1 전극에 제 1 전압을 인가하는 단계;
상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치된 이동가능 전극에 제 2 전압을 인가하는 단계 ― 상기 제 2 전극은 커패시터에 커플링됨 ―; 및
상기 제 2 전극의 전압을 감지하는 단계를 포함하는, 광을 변조하기 위한 디바이스를 구동하기 위한 방법. - 제 33항에 있어서, 상기 이동가능 전극은 상기 제 2 전압을 인가하는 것에 응답하여 변위되는, 광을 변조하기 위한 디바이스를 구동하기 위한 방법.
- 제 34항에 있어서, 상기 감지된 전압은 상기 이동가능 전극의 오프셋이 원하는 오프셋과 실질적으로 동일할때까지 상기 인가된 제 2 전압을 조절하기 위하여 사용되는, 광을 변조하기 위한 디바이스를 구동하기 위한 방법.
- 광을 변조하기 위한 디바이스로서,
제 1 전극에 제 1 전압을 인가하기 위한 수단;
상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치된 이동가능 전극에 제 2 전압을 인가하기 위한 수단 ― 상기 제 2 전극은 커패시터에 커플링됨 ―; 및
상기 제 2 전극의 전압을 감지하기 위한 수단을 포함하는, 광을 변조하기 위한 디바이스. - 제 36항에 있어서, 상기 감지된 전압에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 이동가능 전극의 위치를 결정하기 위한 수단을 더 포함하는, 광을 변조하기 위한 디바이스.
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