KR20160065906A - 측벽 빔 제조 기술을 이용한 마이크로기계적 플렉셔 설계 - Google Patents

측벽 빔 제조 기술을 이용한 마이크로기계적 플렉셔 설계 Download PDF

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타일러 던
마크 앤더슨
앤드류 윌리엄 스파크스
조이시 우
히데키 나카가와
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픽스트로닉스 인코포레이티드
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Abstract

본 개시내용은 디스플레이에서 플렉셔들(flexures)을 활용하는 시스템들, 방법들 및 장치를 제공한다. 일부 구현들에서, EMS(electromechanical systems) 디바이스는, 광 변조기의 이동 축을 따라 낮은 강도를 갖고 다른 방향들에서는 높은 강도를 갖는 플렉셔들을 포함할 수 있다. 플렉셔들은 앵커에 MEMS 구조를 기계적으로 커플링하는 하나 또는 그 초과의 빔들을 포함할 수 있다. 빔들은 힌지 부분에 커플링될 수 있으며, 힌지 부분은 MEMS 구조 및 플렉셔들에 의해 평면외 이동을 억제하도록 구성된다. 플렉셔들은 또한 보강 부분을 사용하여 평면외 이동을 억제할 수 있다. 보강 부분은 힌지 부분에 또는 플렉셔의 적어도 하나의 빔에 기계적으로 커플링될 수 있다. 보강 부분의 단면 기하학적 구조를 변화시킴으로써, 평면외 방향으로 플렉셔를 이동시키는데 요구되는 힘을 증가시키도록 보강 부분의 강도가 제어될 수 있다.

Description

측벽 빔 제조 기술을 이용한 마이크로기계적 플렉셔 설계{MICROMECHANICAL FLEXURE DESIGN USING SIDEWALL BEAM FABRICATION TECHNOLOGY}
[001] 본 특허 출원은, "MICROMECHANICAL FLEXURE DESIGN USING SIDEWALL BEAM FABRICATION TECHNOLOGY"란 명칭으로 2014년 8월 5일자로 출원된 미국 특허출원 14/451,663호 및 "METHODS OF MICROMECHANICAL FLEXURE DESIGN USING SIDEWALL BEAM FABRICATION TECHNOLOGY"란 명칭으로 2013년 9월 30일자로 출원된 미국 가특허 출원 번호 61/884,687호를 우선권으로 청구하며, 이 출원 둘다 인용에 의해 본원에 포함된다.
[002] 본 개시내용은 디스플레이들의 분야에서의 전자기계 시스템들 및 디바이스들에 관한 것으로, 특히 MEMS 컴플라이언트 빔(compliant beam) 구조들을 갖는 디스플레이들 및 이를 설계 및 제조하기 위한 방법들에 관한 것이다.
[003] EMS(electromechanical systems)은 전기 및 기계 엘리먼트들, 액추에이터들, 트랜스듀서들, 센서들, 광학 컴포넌트들(예컨대, 미러들 및 광학 필름들) 및 전자기기들을 가지는 디바이스들을 포함한다. EMS 디바이스들 또는 엘리먼트들은 마이크로스케일(microscale)들 및 나노스케일(nanoscale)들을 포함하는 (그러나, 이에 제한되지 않음) 다양한 스케일들로 제조될 수 있다. 예를 들어, MEMS(microelectromechanical systems) 디바이스들은 약 1 마이크론 내지 수백 마이크론 또는 그 초과의 범위의 크기들을 가지는 구조들을 포함할 수 있다. NEMS(nanoelectromechanical systems) 디바이스들은, 예를 들어, 수백 나노미터들보다 더 작은 크기들을 포함하는, 1 마이크론보다 더 작은 크기들을 가지는 구조들을 포함할 수 있다. 전기기계 엘리먼트들은 증착, 에칭, 리소그래피, 및/또는 증착된 물질 층들 및/또는 기판들의 일부들을 에칭하거나, 또는 층들을 추가하여 전기 및 전기기계 디바이스들을 형성하는 다른 마이크로머시닝 프로세스들을 사용하여 생성될 수 있다.
[004] 특정 MEMS 셔터-기반 광 변조기 디스플레이들은, 픽셀의 어퍼처에 대해 셔터-기반 광 변조기들을 이동시키기 위해 기계적 마이크로구조들, 예컨대, 플렉셔(flexure)들을 활용한다. 플렉셔들은 특정한 이동 평면에서 광 변조기들을 이동시키기 위한 스프링들로서 동작한다. 광 변조기들은 평면내(in-plane) 이동 방향에 순응하도록(낮은 강도를 갖도록) 설계된다. 그러나 진동, 병진운동, 회전 또는 꼬임으로 인한 평면외(out-of-plane) 이동은 MEMS 마이크로구조로 하여금 손상(fail)되게 할 수 있다. 손상은 이웃 피처(feature)들로의 MEMS 마이크로구조 크래싱(crashing)으로 비롯되는 정지마찰(stiction) 및 마이크로구조의 파손을 야기할 수 있다.
[0005] 본 개시내용의 시스템들, 방법들 및 디바이스들 각각은 몇 가지 혁신적인 양상들을 가지며, 그 중 어떠한 단일의 양상도 본원에 개시된 바람직한 속성들을 단독으로 담당하지 않는다.
[006] 본 개시내용에 설명된 청구대상의 하나의 혁신적 양상은, MEMS(microelectromechanical systems) 플렉셔를 포함하는 전자기계 디바이스로 구현될 수 있다. 디바이스는, 제 1 빔, 제 1 빔에 실질적으로 평행하게 포지셔닝되는 제 2 빔―제 1 빔 및 제 2 빔은 제 1 방향으로 연장됨―, 및 제 1 빔의 제 1 단부에 위치되며 제 1 빔을 제 2 빔에 커플링하는 힌지를 가지며, 힌지는 제 1 및 제 2 빔을 가로지르며 제 2 방향으로 연장되는 제 1 힌지 빔, 및 제 1 위치에서 제 1 힌지 빔에 커플링되는 보강 부분(stiffened portion)을 가지며, 보강 부분은 제 1 평면에 실질적으로 평행한 평면으로 연장되는 2차원 표면을 포함한다.
[007] 일부 구현들에서, 보강 부분의 단면은 가변적일 수 있다. 일부 구현들에서, 보강 부분은 z-방향으로 리세스될 수 있다. 일부 구현들에서, 보강 부분의 매스(mass)는 z-방향에 걸쳐 변할 수 있다. 일부 구현들에서, 제 1 위치는 가변적일 수 있다. 일부 구현들에서, 제 1 빔은 앵커에 커플링될 수 있고 앵커는 기판에 부착될 수 있다. 일부 구현들에서, 제 2 빔은 광 변조기에 커플링될 수 있다. 일부 구현들에서, 힌지는 보강 부분에 커플링되는 4개-세그먼트 부분을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 전자기계 디바이스는 제 2 빔을 제 3 빔에 커플링하는 제 2 힌지를 포함할 수 있다.
[008] 본 개시내용에 설명된 청구대상의 다른 혁신적 양상은, 기판에 커플링되는 앵커를 포함하는 전자기계 디바이스로 구현될 수 있다. 디바이스는, 제 1 방향으로 연장되며 앵커에 커플링되는 제 1 빔, 제 2 방향으로 연장되며 제 1 빔에 커플링되는 제 2 빔, 및 제 1 방향으로 연장되며 제 2 빔과 광 변조기 사이에 커플링되는 제 3 빔을 포함하며, 제 1 빔, 제 2 빔 및 제 3 빔 중 적어도 하나는 보강 부분에 커플링된다. 일부 구현들에서, 보강 부분의 단면은 가변적일 수 있다. 일부 구현들에서, 보강 부분은 z-방향으로 리세스될 수 있다. 일부 구현들에서, 보강 부분의 매스는 z-방향에 걸쳐 변할 수 있다. 일부 구현들에서, 보강 부분은 앵커에 커플링될 수 있다. 일부 구현들에서, 보강 부분은 광 변조기에 커플링될 수 있다. 일부 구현들에서, 광 변조기는 제 1 방향으로 그리고 기판에 실질적으로 평행하게 이동할 수 있다.
[009] 본 개시내용에 설명된 청구대상의 다른 혁신적 양상은 전자기계 디바이스로 구현될 수 있으며, 이 전자기계 디바이스는, 기판 수단에 커플링되는 앵커 수단, 제 1 방향으로 연장되며 앵커 수단에 커플링되는 제 1 빔 수단, 제 2 방향으로 연장되며 제 1 빔 수단에 커플링되는 제 2 빔 수단, 및 제 1 방향으로 연장되며 제 2 빔 수단과 광 변조기 수단 사이에 커플링되는 제 3 빔 수단을 포함하며, 제 1 빔 수단, 제 2 빔 수단 및 제 3 빔 수단 중 적어도 하나는 보강 수단에 커플링된다. 일부 구현들에서, 보강 수단의 단면은 가변적일 수 있다. 일부 구현들에서, 보강 수단은 z-방향으로 리세스될 수 있다. 일부 구현들에서, 보강 수단의 매스는 z-방향에 걸쳐 변할 수 있다.
[0010] 본 개시내용에 설명된 청구대상의 하나 또는 그 초과의 구현들의 세부사항들은 첨부 도면들 및 하기의 설명에서 제시된다. 다른 특징들, 양상들 및 장점들은 상세한 설명, 도면들 및 청구항들로부터 명백해질 것이다. 하기의 도면들의 상대적 치수들은 실척대로 도시되지 않을 수 있다는 점에 유의한다.
[0011] 도 1a는 예시적인 직시형(direct-view) MEMS(microelectromechanical systems)-기반 디스플레이 장치의 개략도를 도시한다.
[0012] 도 1b는 예시적인 호스트 디바이스의 블록도를 도시한다.
[0013] 도 2a 및 도 2b는 예시적 듀얼 액추에이터 셔터 어셈블리의 도면들을 도시한다.
[0014] 도 3은 셔터-기반 디스플레이 플렉셔를 도시한다.
[0015] 도 4는 보강 부분을 포함하는 힌지를 갖는 예시적 셔터-기반 디스플레이 플렉셔의 평면도를 도시한다.
[0016] 도 5는 힌지 부분들의 단면들을 포함하는 예시적 셔터-기반 디스플레이 플렉셔의 예시적 모델을 도시한다.
[0017] 도 6은 예시적 MEMS 디스플레이 장치의 투시도를 도시한다.
[0018] 도 7은 예시적 MEMS 디스플레이 장치의 또 다른 투시도를 도시한다.
[0019] 도 8 및 도 9는 복합(complex) 단면들을 갖는 예시적 빔들의 예시적 모델들을 도시한다.
[0020] 도 10a-10d는 셔터-기반 디스플레이의 플렉셔들에 사용될 수 있는 예시적 단면들의 예시적 모델들을 도시한다.
[0021] 도 11a 및 11b는 복수의 디스플레이 엘리먼트들을 포함하는 예시적 디스플레이 디바이스의 시스템 블록도들을 도시한다.
[0022] 다양한 도면들에서의 동일한 참조 번호들 및 표시들은 동일한 엘리먼트들을 표시한다.
[0023] 이하의 상세한 설명은 본 개시내용의 혁신적 양상들을 설명하기 위한 특정 구현들에 관한 것이다. 그러나, 당업자는 본원의 교시들이 다수의 상이한 방식들에 적용될 수 있음을 쉽게 인식할 것이다. 설명된 구현들은, 동화상(예를 들어, 비디오) 또는 정지 화상(예를 들어, 스틸 이미지들)이든지 간에, 그리고 텍스트, 그래픽 또는 그림이든지 간에, 이미지를 디스플레이할 수 있는 임의의 디바이스, 장치 또는 시스템에서 구현될 수 있다. 본 개시내용에 제공되는 개념들 및 예들은, 하나 또는 그 초과의 디스플레이 기술들로부터의 피처들을 포함하는 디스플레이들 외에, 다양한 디스플레이들, 예컨대 LCD(liquid crystal display)들, OLED(organic light-emitting diode) 디스플레이들, 전계 방출 디스플레이들, 및 EMS(electromechanical systems) 및 MEMS(microelectromechanical)-기반 디스플레이들에 적용가능할 수 있다.
[0024] 설명된 구현들은 모바일 전화들, 멀티미디어 인터넷 인에이블 셀룰러 전화들, 모바일 텔레비전 수신기들, 무선 디바이스들, 스마트폰들, Bluetooth® 디바이스들, 개인 휴대 단말(PDA)들, 무선 전자 메일 수신기들, 핸드-헬드 또는 휴대용 컴퓨터들, 넷북들, 노트북들, 스마트북들, 태블릿들, 프린터들, 복사기들, 스캐너들, 팩시밀리 디바이스들, 글로벌 포지셔닝 시스템(GPS) 수신기들/내비게이터들, 카메라들, 디지털 미디어 플레이어들(예를 들어, MP3 플레이어들), 캠코더들, 게임 콘솔들, 손목 시계들, 웨어러블 디바이스들, 시계들, 계산기들, 텔레비전 모니터들, 평판 디스플레이들, 전자 판독 디바이스들(예를 들어, e-리더기들), 컴퓨터 모니터들, 자동차 디스플레이들(예컨대, 주행기록계 및 속도계 디스플레이들), 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 징수기(parking meter)들, (예를 들어, 마이크로전기기계 시스템(MEMS) 애플리케이션들 뿐만아니라 비-EMS 애플리케이션들을 포함하는 전기기계 시스템(EMS) 애플리케이션들의) 패키징, 심미적 구조들(예를 들어, 보석류 또는 의류에 대한 이미지들의 디스플레이) 및 다양한 EMS 디바이스들과 같은 (그러나, 이들에 제한되지 않음) 다양한 전자 디바이스들 내에 포함되거나 또는 이들과 연관될 수 있다는 점이 참작된다.
[0025] 본원의 교시들은 또한 전자 스위칭 디바이스들, 라디오 주파수 필터들, 센서들, 가속계들, 자이로스코프들, 이동-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 명백한 바와 같은 넓은 응용가능성을 가진다.
[0026] 일부 구현들에서, EMS 디바이스는, 광 변조기의 이동 축을 따라 낮은 강도를, 그리고 다른 방향들에서는 높은 강도를 갖는 플렉셔들을 포함할 수 있다. 플렉셔들은 EMS 디바이스 내의 MEMS 구조의 평면외 이동을 억제하고, 이로써 충격 및 진동에 대한 MEMS 구조의 민감도를 억제할 수 있다. 부가적으로, 플렉셔들은 MEMS 구조의 크래싱 및 추후의 손상을 방지할 수 있다. 플렉셔들은 MEMS 구조(예컨대, 광 변조기)를 앵커에 기계적으로 커플링하는 하나 또는 그 초과의 빔들을 포함할 수 있다. 빔들은 힌지 부분에 의해 커플링될 수 있으며, 힌지 부분은 플렉셔들 및 MEMS 구조의 평면외 이동을 억제할 수 있다.
[0027] 플렉셔들은 또한 보강 부분을 이용하여 평면외 이동을 억제할 수 있다. 보강 부분은 힌지 부분 또는 플렉셔의 적어도 하나의 빔에 기계적으로 커플링될 수 있다. 보강 부분의 단면의 기하학적 구조를 변경함으로써, 보강 부분의 강도는 보강 부분의 기하학적 구조의 함수로써 제어될 수 있다. 따라서, 평면외 방향으로 플렉셔를 이동시키는데 요구되는 힘은 보강 부분의 기하학적 구조의 결과로서 증가된다. 또한, MEMS 구조의 이동 평면에 직교하는 평면을 따라 보강 부분의 매스를 변경함으로써, 실질적으로 과도한 매스 추가를 요구하지 않고도 세기 및 강도가 보강 부분에 부가될 수 있다.
[0028] 본 개시내용에 설명되는 청구대상의 특정 구현들은 하기의 잠재적 장점들 중 하나 또는 그 초과의 것을 실현하도록 구현될 수 있다. 본원에 설명된 디바이스들, 시스템들 및 방법들은, MEMS 구조가 손상되게 야기할 수 있는 진동, 병진운동, 회전 또는 꼬임을 감소시킴으로써 MEMS 구조의 평면외 이동을 감소시킬 수 있다. 본원에 설명된 시스템들 및 방법들은, 셔터-기반 디스플레이 제조 프로세스내에서 플렉셔들의 설계가 MEMS 구조에 연결되는 플렉셔의 부분에 대한 강도를 제어하여, MEMS 구조의 평면외 이동을 감소시키는 것을 허용한다. 통상적인 수직 측벽 빔 프로파일과 비교할 때, 본원에 설명된 플렉셔 빔들은 관성 및 비틀림 상수들의 큰 모멘트들을 제공하는 단면들을 가지며, 이로써 평면외 이동이 억제된다. 게다가, 앵커 부근의 플렉셔를 보강함으로써, 플렉셔는 스트레스로 인한 휨(bowing)으로부터 방지된다. 플렉셔의 휨을 감소시키거나 소거시킴으로써, 액추에이터의 길이를 따른 셔터 스프링과 드라이브 전극 간의 갭이 더 잘 제어될 수 있다.
[0029] 도 1a는 예시적인 직시형 MEMS-기반 디스플레이 장치(100)의 개략도를 도시한다. 디스플레이 장치(100)는 행들 및 열들로 배열되는 복수의 광 변조기들(102a-102d)(일반적으로 광 변조기들(102))을 포함한다. 디스플레이 장치(100)에서, 광 변조기들(102a 및 102d)은 광이 통과하도록 하는 개방 상태에 있다. 광 변조기들(102b 및 102c)은 광의 통과를 차단하는 폐쇄상태에 있다. 광 변조기들(102a-102d)의 상태들을 선택적으로 세팅함으로써, 램프 또는 램프들(105)에 의해 조명되는 경우, 백릿(backlit) 디스플레이에 대한 이미지(104)를 형성하는데 디스플레이 장치(100)가 활용될 수 있다. 다른 구현에서, 장치(100)는 장치의 전방으로부터 발생하는 주변 광의 반사에 의해 이미지를 형성할 수 있다. 다른 구현에서, 장치(100)는 디스플레이의 전방에 포지셔닝된 램프 또는 램프들로부터의 광의 반사에 의해, 즉 프런트 라이트(front light)의 사용에 의해 이미지를 형성할 수 있다.
[0030] 일부 구현들에서, 각각의 광 변조기(102)는 이미지(104)의 픽셀(106)에 대응한다. 일부 다른 구현들에서, 디스플레이 장치(100)는 이미지(104)의 픽셀(106)을 형성하기 위해 복수의 광 변조기들을 활용할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(100)는 3개의 컬러-특정 광 변조기들(102)을 포함할 수 있다. 특정 픽셀(106)에 대응하는 컬러-특정 광 변조기들(102) 중 하나 또는 그 초과의 것을 선택적으로 개방함으로써, 디스플레이 장치(100)는 이미지(104)에서 컬러 픽셀(106)을 생성할 수 있다. 다른 예에서, 디스플레이 장치(100)는 이미지(104)의 휘도 레벨을 제공하기 위해 픽셀(106) 당 2개 이상의 광 변조기들(102)을 포함한다. 이미지에 대하여, 픽셀은 이미지의 해상도에 의해 정의되는 최소 화상 엘리먼트(picture element)에 대응한다. 디스플레이 장치(100)의 구조적 컴포넌트들에 대하여, 용어 픽셀은 이미지의 단일 픽셀을 형성하는 광을 변조시키기 위해 활용되는 기계 및 전기 복합 컴포넌트들을 지칭한다.
[0031] 디스플레이 장치(100)는 그것이 프로젝션 애플리케이션들에서 전형적으로 발견되는 이미징 광학계들을 포함하지 않을 수 있다는 점에서 직시형 디스플레이이다. 프로젝션 디스플레이에서, 디스플레이 장치의 표면상에 형성되는 이미지는 스크린상에 또는 벽 상에 투사된다. 디스플레이 장치는 투사된 이미지보다 실질적으로 더 작다. 직시형 디스플레이에서, 디스플레이상에서 보여지는 밝기(brightness) 및/또는 콘트라스트(contrast)를 향상시키기 위하여 광 변조기들 및 선택적으로 백라이트 또는 프런트 라이트를 포함하는 디스플레이 장치를 직접 봄으로써 이미지가 보여질 수 있다.
[0032] 직시형 디스플레이들은 투과 모드 또는 반사 모드로 동작할 수 있다. 투과 디스플레이에서, 광 변조기들은 디스플레이 뒤에 포지셔닝되는 램프 또는 램프들로부터 발생하는 광을 필터링하거나 또는 선택적으로 차단한다. 램프들로부터의 광은 각각의 픽셀이 균일하게 조명될 수 있도록 광가이드 또는 백라이트에 선택적으로 주입된다. 투과 직시형 디스플레이들은 광 변조기들을 포함하는 하나의 기판이 백라이트의 위에 포지셔닝되는 샌드위치 어셈블리 어레인지먼트를 가능하게 하기 위해 투명 기판들상에 종종 구축된다. 일부 구현들에서, 투명 기판은 유리 기판(때로 유리 플레이트 또는 패널로 지칭됨), 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 유리 기판은, 예를 들어, 보로실리케이트 유리, 와인 유리, 용융된 실리카, 소다 석회 유리, 석영, 인조 석영, 파이렉스, 또는 다른 적당한 유리 물질일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다.
[0033] 각각의 광 변조기(102)는 셔터(108) 및 어퍼처(aperture)(109)를 포함할 수 있다. 이미지(104)의 픽셀(106)을 조명하기 위해, 셔터(108)는 광이 어퍼처(109)를 통과하도록 포지셔닝된다. 픽셀(106)을 미조명 상태(unlit)로 유지하기 위해, 셔터(108)는 어퍼처(109)를 통한 광의 통과를 차단하도록 포지셔닝된다. 어퍼처(109)는 각각의 광 변조기(102)의 반사 또는 광-흡수 물질을 통해 패터닝되는 개구부에 의해 정의된다.
[0034] 디스플레이 장치는 또한 셔터들의 이동을 제어하기 위해 기판 및 광 변조기들에 커플링되는 제어 매트릭스를 포함한다. 제어 매트릭스는 픽셀들의 행 당 적어도 하나의 기록-인에이블 인터커넥트(110)(또한 스캔-라인 인터커넥트로 지칭됨), 픽셀들의 각각의 열에 대한 하나의 데이터 인터커넥트(112), 및 디스플레이 장치(100)의 모든 픽셀들에 또는 적어도 다수의 열들 및 다수의 행들 모두로부터의 픽셀들에 공통 전압을 제공하는 하나의 공통 인터커넥트(114)를 포함하는, 일련의 전기적 인터커넥트들(예컨대, 인터커넥트들(110, 112 및 114))을 포함한다. 적절한 전압(기록-인에이블 전압, Vwe)의 인가에 응답하여, 픽셀들의 정해진 행에 대한 기록-인에이블 인터커넥트(110)는 새로운 셔터 이동 명령들을 받아들이도록 행의 픽셀들을 준비시킨다. 데이터 인터커넥트들(112)은 데이터 전압 펄스들의 형태로 새로운 이동 명령들을 통신한다. 일부 구현들에서, 데이터 인터커넥트들(112)에 인가되는 데이터 전압 펄스들은 셔터들의 정전기 이동에 직접적으로 기여한다. 일부 다른 구현들에서, 데이터 전압 펄스들은, 통상적으로 데이터 전압들보다 크기가 더 큰 개별 구동 전압들의 광 변조기들(102)로의 인가를 제어하는 스위치들, 예컨대 트랜지스터들 또는 다른 비-선형 회로 엘리먼트들을 제어한다. 이들 구동 전압들의 인가는 셔터들(108)의 정전기 구동 이동을 발생시킨다.
[0035] 제어 매트릭스는 또한, 제한 없이, 회로, 예컨대 각각의 셔터 어셈블리와 연관된 커패시터 및 트랜지스터를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 각각의 트랜지스터의 게이트는 스캔 라인 인터커넥트에 전기적으로 연결될 수 있다. 일부 구현들에서, 각각의 트랜지스터의 소스는 해당 데이터 인터커넥트에 전기적으로 연결될 수 있다. 일부 구현들에서, 각각의 트랜지스터의 드레인은 해당 커패시터의 전극에 그리고 해당 액추에이터의 전극에 병렬로 전기적으로 연결될 수 있다. 일부 구현들에서, 각각의 셔터 어셈블리와 연관된 액추에이터 및 커패시터의 다른 전극은 공통 또는 접지 전위에 연결될 수 있다. 일부 다른 구현들에서, 트랜지스터는 반도체 다이오드, 또는 금속-절연체-금속 스위칭 엘리먼트로 교체될 수 있다.
[0036] 도 1b는 예시적인 호스트 디바이스(120)(즉, 셀 폰, 스마트 폰, PDA, MP3 플레이어, 태블릿, e-리더, 넷북, 노트북, 시계, 웨어러블 디바이스, 랩톱, 텔레비전, 또는 다른 전자 디바이스 등)의 블록도를 도시한다. 호스트 디바이스(120)는 디스플레이 장치(128)(예컨대, 도 1a에 도시된 디스플레이 장치(100)), 호스트 프로세서(122), 환경 센서들(124), 사용자 입력 모듈(126) 및 전원을 포함한다.
[0037] 디스플레이 장치(128)는 복수의 스캔 드라이버들(130)(또한 기록 인에이블 전압 소스들로 지칭됨), 복수의 데이터 드라이버들(132)(또한 데이터 전압 소스들로 지칭됨), 제어기(134), 공통 드라이버들(138), 램프들(140-146), 램프 드라이버들(148) 및 도 1a에 도시된 광 변조기들(102)과 같은 디스플레이 엘리먼트들(150)의 어레이를 포함한다. 스캔 드라이버들(130)은 스캔-라인 인터커넥트들(131)에 기록 인에이블 전압들을 인가한다. 데이터 드라이버들(132)은 데이터 인터커넥트들(133)에 데이터 전압들을 인가한다.
[0038] 디스플레이 장치의 일부 구현들에서, 데이터 드라이버들(132)은 특히 이미지의 휘도 레벨이 아날로그 방식으로 유도되어야 하는 경우에, 디스플레이 엘리먼트들(150)의 어레이에 아날로그 데이터 전압들을 제공할 수 있다. 아날로그 동작에서, 디스플레이 엘리먼트들은 다양한 중간 전압들이 데이터 인터커넥트들(133)을 통해 인가될 때, 결과로 생성되는 이미지에 다양한 중간 조명 상태들 또는 휘도 레벨들이 발생하도록 설계된다. 일부 다른 구현들에서, 데이터 드라이버들(132)은 데이터 인터커넥트들(133)에 예컨대 2개, 3개 또는 4개의 디지털 전압 레벨들의 감소된 세트만을 인가할 수 있다. 디스플레이 엘리먼트들이 도 1a에 도시된 광 변조기들(102)과 같은 셔터-기반 광 변조기들인 구현들에서, 이들 전압 레벨들은 디지털 방식으로, 셔터들(108) 각각에 개방 상태, 폐쇄 상태 또는 다른 개별 상태를 세팅하도록 설계된다. 일부 구현들에서, 드라이버들은 아날로그 모드와 디지털 모드 사이에서 스위칭하는 것이 가능하다.
[0039] 스캔 드라이버들(130) 및 데이터 드라이버들(132)은 디지털 제어기 회로(134)(또한 제어기(134)로 지칭됨)에 연결된다. 제어기(134)는, 일부 구현들에서 행들 및 이미지 프레임들로 그룹화된, 미리 결정될 수 있는 시퀀스들로 편성되는 데이터를 주로 직렬 방식으로 데이터 드라이버들(132)에 송신한다. 데이터 드라이버들(132)은 직렬-대-병렬(series to parallel) 데이터 컨버터들, 레벨 시프팅 및 일부 애플리케이션들에 대해서는 디지털-대-아날로그 전압 컨버터들을 포함할 수 있다.
[0040] 디스플레이 장치는, 공통 전압 소스들로 또한 지칭되는, 공통 드라이버들(138)의 세트를 선택적으로 포함한다. 일부 구현들에서, 공통 드라이버들(138)은 예를 들어, 일련의 공통 인터커넥트들(139)에 전압을 공급함으로써, 디스플레이 엘리먼트들(150)의 어레이 내의 모든 디스플레이 엘리먼트들에 DC 공통 전위(potential)를 제공한다. 일부 다른 구현들에서, 제어기(134)로부터의 커맨드들에 따라, 공통 드라이버들(138)은 예를 들어 어레이의 다수의 행들 및 열들의 모든 디스플레이 엘리먼트들의 동시적 작동을 구동 및/또는 개시시킬 수 있는 글로벌 구동 펄스들인, 전압 펄스들 또는 신호들을 디스플레이 엘리먼트들(150)의 어레이에 공급(issue)한다.
[0041] 상이한 디스플레이 기능들을 위한 각각의 드라이버들(예컨대, 스캔 드라이버들(130), 데이터 드라이버들(132) 및 공통 드라이버들(138)) 모두는 제어기(134)에 의해 시간-동기화될 수 있다. 제어기(134)로부터의 타이밍 커맨드들은 램프 드라이버들(148)을 통한 적색, 녹색, 청색과 백색 램프들(각각, 140, 142, 144 및 146)의 조명, 디스플레이 엘리먼트들(150)의 어레이 내의 특정 행들의 기록-인에이블 및 시퀀싱, 데이터 드라이버들(132)로부터의 전압들의 출력, 및 디스플레이 엘리먼트 작동을 위해 제공하는 전압들의 출력을 조정한다. 일부 구현들에서, 램프들은 발광 다이오드들(LED들)이다.
[0042] 제어기(134)는 시퀀싱 또는 어드레싱 방식을 결정하는데, 이 시퀀싱 또는 어드레싱 방식에 의해, 디스플레이 엘리먼트들 각각은 새로운 이미지(104)에 적절한 조명 레벨들로 재-세팅될 수 있다. 새로운 이미지들(104)은 주기적 간격들로 세팅될 수 있다. 예를 들어, 비디오 디스플레이들에 대해, 비디오의 프레임들 또는 컬러 이미지들은 10 내지 300 헤르츠(Hz) 범위의 주파수들로 리프레시된다(refreshed). 일부 구현들에서, 디스플레이 엘리먼트들(150)의 어레이에 대한 이미지 프레임의 세팅은, 교번하는 이미지 프레임들이 교번하는 일련의 컬러들, 예를 들어 적색, 녹색, 청색 및 백색으로 조명되도록, 램프들(140, 142, 144 및 146)의 조명과 동기화된다. 각각의 개별 컬러에 대한 이미지 프레임들은 컬러 서브프레임들로 지칭된다. 필드 순차 컬러 방법으로서 지칭되는 이 방법에서, 컬러 서브프레임들이 20 Hz를 초과한 주파수들에서 교번되는 경우에, HVS(human visual system)은 이미지가 광범위하고 연속적인 범위의 컬러들을 갖는다는 인식으로, 교번하는 프레임 이미지들을 평균화할 것이다. 일부 다른 구현들에서, 램프들은 적색, 녹색, 청색 및 백색 이외의 원색들을 사용할 수 있다. 일부 구현들에서, 원색들을 사용하는 4개 보다 적은 또는 4개를 초과하는 램프들이 디스플레이 장치(128)에서 사용될 수 있다.
[0043] 디스플레이 장치(128)가 셔터들, 예컨대 도 1a에 도시된 셔터들(108)을 개방 상태와 폐쇄 상태 사이에서 디지털 스위칭하도록 설계되는 일부 구현들에서, 제어기(134)는, 시분할 그레이 스케일의 방법에 의해 이미지를 형성한다. 일부 다른 구현들에서, 디스플레이 장치(128)는 픽셀 당 다수의 디스플레이 엘리먼트들의 사용을 통해 그레이 스케일을 제공할 수 있다.
[0044] 일부 구현들에서, 이미지 상태에 대한 데이터는 또한 스캔 라인들로 지칭되는 개별 행들의 순차적인 어드레싱에 의해 제어기(134)에 의해 디스플레이 엘리먼트(150)의 어레이에 로딩된다. 시퀀스의 각각의 행 또는 스캔 라인에 대해, 스캔 드라이버(130)는 디스플레이 엘리먼트들(150)의 어레이의 해당 행에 대한 기록 인에이블 인터커넥트(131)에 기록-인에이블 전압을 인가하고, 후속하여 데이터 드라이버(132)는 어레이의 선택된 행의 각각의 열에 대해, 원하는 셔터 상태들에 대응하는 데이터 전압들을 공급한다. 이 어드레싱 프로세스는 데이터가 디스플레이 엘리먼트들(150)의 어레이의 모든 행들에 대해 로딩될 때까지 반복될 수 있다. 일부 구현들에서, 데이터 로딩을 위해 선택된 행들의 시퀀스는 선형적이어서, 디스플레이 엘리먼트들(150)의 어레이의 최상부로부터 최하부로 진행한다. 일부 다른 구현들에서, 선택된 행들의 시퀀스는 잠재적인 시각적 아티팩트(visual artifact)들을 완화시키기 위해 의사-랜덤화된다. 그리고, 일부 다른 구현들에서, 시퀀싱은 블록들로 편성되며, 여기서 블록에 대해, 이미지의 단지 특정한 부분(certain fraction)에 대한 데이터가 디스플레이 엘리먼트들(150)의 어레이로 로딩된다. 예를 들어, 시퀀스는 시퀀스에서 디스플레이 엘리먼트들(150)의 어레이의 매 5 번째 행만을 어드레싱하도록 구현될 수 있다.
[0045] 일부 구현들에서, 이미지 데이터를 디스플레이 엘리먼트들(150)의 어레이에 로딩하기 위한 어드레싱 프로세스는 디스플레이 엘리먼트들을 작동하는 프로세스로부터 시간적으로 분리된다. 이들 구현들에서, 디스플레이 엘리먼트들(150)의 어레이는 각각의 디스플레이 엘리먼트에 대한 데이터 메모리 엘리먼트들을 포함할 수 있으며, 제어 매트릭스는 메모리 엘리먼트들에 저장되는 데이터에 따라 디스플레이 엘리먼트들의 동시 작동을 개시하기 위해, 공통 드라이버(138)로부터의 트리거 신호들을 전달하기 위한 글로벌 작동 인터커넥트(global actuation interconnect)를 포함할 수 있다.
[0046] 일부 구현들에서, 디스플레이 엘리먼트들의 어레이(150) 어레이 및 디스플레이 엘리먼트들을 제어하는 제어 매트릭스는 직사각형 행들 및 열들이 아닌 구성들로 배열될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 엘리먼트들은 6각형 어레이들 또는 곡선형 행들 및 열들로 배열될 수 있다.
[0047] 호스트 프로세서(122)는 일반적으로 호스트 디바이스(120)의 동작들을 제어한다. 예를 들어, 호스트 프로세서(122)는 휴대용 전자 디바이스를 제어하기 위한 범용 또는 특수 목적 프로세서일 수 있다. 호스트 디바이스(120) 내에 포함된 디스플레이 장치(128)에 관하여, 호스트 프로세서(122)는 이미지 데이터 뿐만 아니라 호스트 디바이스(120)에 대한 추가 데이터를 출력한다. 이러한 정보는 주변 광 또는 온도와 같은, 환경 센서들(124)로부터의 데이터; 예를 들어, 호스트 디바이스의 전원에 남아있는 전력량 또는 호스트의 동작 모드를 비롯한, 호스트 디바이스(120)에 관한 정보; 이미지 데이터의 콘텐츠에 관한 정보; 이미지 데이터의 타입에 대한 정보; 및/또는 이미징 모드를 선택하는데 사용하기 위한 디스플레이 장치(128)에 대한 명령들을 포함할 수 있다.
[0048] 일부 구현들에서, 사용자 입력 모듈(126)은, 직접적으로 또는 호스트 프로세서(122)를 통해, 제어기(134)로의 사용자의 개인 선호도들의 전달을 가능하게 한다. 일부 구현들에서, 사용자 입력 모듈(126)은 소프트웨어에 의해 제어되며, 상기 소프트웨어에, 사용자는 개인 선호도들, 예를 들어, 컬러, 콘트라스트, 전력, 밝기, 콘텐츠 및 다른 디스플레이 세팅들 및 파라미터 선호도들을 입력한다. 일부 다른 구현들에서, 사용자 입력 모듈(126)은 하드웨어에 의해 제어되며, 상기 하드웨어에, 사용자는 개인 선호도들을 입력한다. 일부 구현들에서, 사용자는 음성 커맨드들, 하나 또는 그 초과의 버튼들, 스위치들 또는 다이얼들을 통해 또는 터치-능력(touch-capability)으로 이들 선호도들을 입력할 수 있다. 제어기(134)로의 복수의 데이터 입력들은 최적의 이미징 특징들에 대응하는 데이터를 다양한 드라이버들(130, 132, 138 및 148)에 제공하도록 제어기에 지시한다.
[0049] 환경 센서 모듈(124)은 또한 호스트 디바이스(120)의 일부로서 포함될 수 있다. 환경 센서 모듈(124)은 온도 및/또는 주변 조명(lighting) 조건들과 같은 주변 환경에 대한 데이터를 수신할 수 있다. 센서 모듈(124)은, 예를 들어, 디바이스가 실내 또는 사무실 환경에서 동작하고 있는지, 밝은 대낮에 실외 환경에서 동작하고 있는지, 그리고 야간에 실외 환경에서 동작하고 있는지를 구별하도록 프로그래밍될 수 있다. 센서 모듈(124)은 이 정보를 디스플레이 제어기(134)에 통신하여, 제어기(134)는 주변 환경에 응답하여 보는 조건들을 최적화할 수 있다.
[0050] 도 2a 및 도 2b는 예시적 듀얼 액추에이터 셔터 어셈블리(200)의 도면들을 도시한다. 듀얼 액추에이터 셔터 어셈블리(200)는, 도 2a에 도시된 것처럼, 개방 상태에 있다. 도 2b는 폐쇄 상태에 있는 듀얼 액추에이터 셔터 어셈블리(200)를 도시한다. 셔터 어셈블리(200)는 셔터(206) 양측에 액추에이터들(202 및 204)을 포함한다. 각각의 액추에이터(202 및 204)는 독립적으로 제어된다. 제 1 액추에이터인 셔터-개방 액추에이터(202)는 셔터(206)를 개방하는 역할을 한다. 제 2 대향 액추에이터인 셔터-폐쇄 액추에이터(204)는 셔터(206)를 폐쇄하는 역할을 한다. 액추에이터들(202 및 204) 각각은 컴플라이언트 빔 전극 액추에이터들로서 구현될 수 있다. 액추에이터들(202 및 204)은, 어퍼처 층(207)(이 어퍼처 층(207) 위에 셔터가 부유됨)에 실질적으로 평행한 평면에서 셔터(206)를 구동함으로써 셔터(206)를 개폐한다. 셔터(206)는 액추에이터들(202 및 204)에 부착되는 앵커들(208)에 의해 어퍼처 층(207) 위에서 짧은 거리를 두고 부유된다. 셔터(206)의 이동축을 따라 셔터(206)의 마주하는 단부들에 액추에이터들(202 및 204)이 부착되게 하는 것은, 셔터(206)의 평면외 이동을 감소시키며 실질적으로 기판(도시되지 않음)에 평행한 평면으로 이동을 제한시킨다.
[0051] 도시된 구현들에서, 셔터(206)는 광이 통과할 수 있는 2개의 셔터 어퍼처들(212)을 포함한다. 어퍼처 층(207)은 3개의 어퍼처들(209)의 세트를 포함한다. 도 2a에서, 셔터 어셈블리(200)가 개방 상태에 있으며, 따라서 셔터-개방 액추에이터(202)가 작동되었으며, 셔터-폐쇄 액추에이터(204)가 자신의 릴렉스 포지션(relaxed position)에 있으며, 셔터 어퍼처들(212)의 중심라인들은 어퍼처 층 어퍼처들(209) 중 2개의 어퍼처들의 중심라인들과 일치한다. 도 2b에서, 셔터 어셈블리(200)가 폐쇄 상태로 이동되었고, 따라서 셔터-개방 액추에이터(202)는 자신의 릴렉스 포지션에 있으며, 셔터-폐쇄 액추에이터(204)는 작동되었으며, 셔터(206)의 광 차단 부분들은 이제 (점선들로 도시되는) 어퍼처들(209)을 통한 광의 투과를 차단하는 포지션에 있게 된다.
[0052] 각각의 어퍼처는 자신의 주변부에서 적어도 하나의 에지를 갖는다. 예를 들어, 직사각형 어퍼처들(209)은 4개의 에지들을 갖는다. 원형, 타원형, 계란형 또는 다른 만곡형 어퍼처들이 어퍼처 층(207)에 형성되는 일부 구현들에서, 각각의 어퍼처는 단지 단일 에지만을 가질 수 있다. 일부 다른 구현들에서, 어퍼처들은 수학적인 의미에서 나뉘거나 또는 분리될 필요는 없지만, 대신에 연결될 수 있다. 다시 말해서, 어퍼처의 일부들 또는 성형된 섹션들이 각각의 셔터에 대해 대응성을 유지할 수 있는 한편, 이들 섹션들 중 여러 섹션들은 어퍼처의 단일 연속 둘레가 다수의 셔터들에 의해 공유되도록 연결될 수 있다.
[0053] 다양한 출구 각도들을 갖는 광이 개방 상태의 어퍼처들(212 및 209)을 통과하도록 하기 위해서, 셔터 어퍼처들(212)에 대한 대응 폭 또는 크기는 어퍼처 층(207)의 어퍼처들(209)의 폭 또는 크기보다 더 크게 설계될 수 있다. 광이 폐쇄 상태에서 빠져나가는 것을 효과적으로 차단하기 위해, 셔터(206)의 광 차단 부분들은 어퍼처들(209)의 에지들과 오버랩(overlap)하게 설계될 수 있다. 도 2b는, 일부 구현들에서, 셔터(206)의 광 차단 부분들의 에지와 어퍼처 층(207)에 형성되는 어퍼처(209)의 하나의 에지 사이에 미리 정의될 수 있는 오버랩(216)을 도시한다.
[0054] 정전형 액추에이터들(202 및 204)은 그들의 전압-변위(voltage-displacement) 동작이 셔터 어셈블리(200)에 쌍안정 특성을 제공하도록 설계된다. 셔터-개방 및 셔터-폐쇄 액추에이터들의 각각에 대해 작동 전압 미만의 다양한 전압들이 존재하며, 이들 전압들은 (셔터가 개방되거나 폐쇄된 채로) 액추에이터가 폐쇄 상태에 있는 동안 인가되는 경우에, 심지어 구동 전압이 대향 액추에이터에 인가된 후에도, 액추에이터를 폐쇄 상태로 그리고 셔터를 제위치에 홀딩할 것이다. 이러한 대항력에 대해 셔터의 포지션을 유지하기 위해 필요한 최소 전압은 유지 전압 Vm으로 지칭된다.
[0055] 셔터-기반 디스플레이 플렉셔 제조 프로세스는 플렉셔를 구성하는 하나 또는 그 초과의 빔들을 형성하기 위해 측벽 증착을 채용한다. 도 3은 셔터-기반 디스플레이 플렉셔(300)를 도시한다. 플렉셔(300)는 길이(314) 및 폭(310)을 갖는 빔(302)을 포함한다. 플렉셔(300)는 또한 빔(302)에 커플링되며, 길이(316) 및 폭(312)을 갖는 빔(304)을 포함한다. 빔(302)은 연결 포인트(308)에서 매스(mass)에(예를 들어, MEMS 구조에) 연결되며 전체 플랙셔는 앵커(306)에 커플링된다. 플렉셔(300)는 y-방향을 따라 순응하도록 설계되어, y-방향으로 평면내(in-plane) 이동(320)을 생성한다. 셔터-기반 디스플레이 측벽 빔 제조 프로세스는 빔 폭의 제어를 허용하지 않기 때문에, 각각의 빔의 폭(310 및 312)은 동일하며 제조 프로세스에 의해 고정된다. 결과적으로, 플렉셔(300)에서, 플렉셔(300)의 설계 두께(312)는 제조 프로세스에 의해 제한되며, 강도(stiffness)를 증가시켜 평면외 이동(즉, x-방향 또는 z-방향으로의 이동)을 감소시키도록 두껍게 만들어질 수 없다.
[0056] 도 4는 2개의 힌지 부분들을 갖는 예시적인 셔터-기반 디스플레이 플렉셔(400)의 평면도를 도시한다. 셔터-기반 디스플레이 플렉셔(400)가 2개의 힌지 부분들을 갖는 것으로 도시되지만, 일부 구현들에서, 셔터-기반 디스플레이 플렉셔들은 2개보다 많은 또는 2개보다 적은 힌지 부분들을 가질 수도 있다. 힌지 부분(402)은 보강 부분(404)를 포함한다. 셔터-기반 디스플레이 플렉셔(400)는 도 2a 및 도 2b에 도시된 것처럼, 광 변조기(200)에 대해 설명된 플렉셔(202) 또는 전극 플렉셔(204)로 사용될 수 있는 예시적인 플랙셔이다. 셔터-기반 디스플레이 플렉셔(400)는 5개의 연결 빔들(412, 414, 418, 420 및 422)을 갖는 것으로 도시되지만, 더 많은 수의 또는 더 적은 수의 빔들이 플렉셔를 생성하는데 이용될 수 있다. 셔터-기반 디스플레이 플렉셔(400)는 제 1 방향(예컨대, x-방향)으로 연장되는 제 1 빔(412) 및 제 1 빔(412)에 실질적으로 평행하며 제 1 방향으로 연장되는 제 2 빔(418)을 포함한다. 셔터-기반 디스플레이 플렉셔(400)는 또한 2개의 힌지 부분들(402 및 424)을 갖는 것으로 도시되지만, 더 많은 수의 또는 더 적은 수의 힌지 부분들이 플랙셔를 생성하는데 사용될 수 있다. 힌지 부분(402)은, 빔들(412 및 418)을 가로지르며 제 2 방향(예컨대, y-방향)으로 연장되며 빔들(412 및 418)을 커플링하는 힌지 빔(414)을 포함한다. 빔(412)은 연결 포인트(408)에서 매스(예컨대, MEMS 구조)에 커플링될 수 있다. 전체 플렉셔(400)는 앵커(406)에 커플링될 수 있고 이로써 기판에 앵커링될 수 있다.
[0057] 셔터-기반 디스플레이 플렉셔(400)에서, 도 3에 도시된 것처럼, 플렉셔(300)의 빔(304)은, 대안적인 기하학적 구조의 단면을 갖는 힌지 세그먼트(402)로 교체된다. 대안적인 기하학적 구조의 단면은 여러 차수들(multiple orders)의 더 복합적인 멀티-세그먼트 단면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 4는, 보강 부분(404) 및 이 보강 부분(404)에 커플링되는 4개-세그먼트 부분(416)을 포함하여 5개의 세그먼트들을 갖는 힌지(402)를 갖춘 플렉셔(400)를 예시한다. 일부 구현들에서, 힌지 부분(402)은 5개 보다 더 많은 수의 또는 더 적은 수의 세그먼트들을 가질 수도 있다. 5개-세그먼트 힌지 섹션(402)에 의해 생성되는 더 큰 비틀림 상수(torsion constant)는, y-방향으로 MEMS 구조의 평면내 이동(410)을 계속해서 허용하면서, z-방향으로의 이동에 대한 강한 억제를 야기할 수 있다. 힌지 부분(402)의 5개의 세그먼트들은 또한, 평면외 이동시 플렉셔(400)의 꼬임 및 병진운동을 방지할 수 있다. 도 3에 도시된 것과 같은 플렉셔(300)의 빔(304)을 추가 세그먼트들로 교체함으로써, y-축에 대한 관성 모멘트가 증가할 수 있다. 멀티-세그먼트 힌지 섹션(402)에 의해 생성되는 y-축에 대한 증가된 관성 모멘트는 평면외 MEMS 구조 모멘트를 유도할 수 있는 회전을 억제할 수 있다.
[0058] 플렉셔(400)의 5개-세그먼트 힌지 부분(402)은 힌지 빔(414)에 커플링되는 보강 부분(404)을 포함한다. 도 4에 도시된 것처럼, 보강 부분(404)은 대략 힌지 빔(414)의 중심에서 힌지 빔(414)에 커플링되지만, 일부 구현들에서, 힌지 빔(414)에 커플링되는 보강 부분(404)의 위치는 가변적이다. 보강 부분(404)은, 플렉셔의 적어도 하나의 다른 빔(예컨대, 빔(416))에 제 1 힌지 빔(414)을 기계적으로 커플링하며 xy-평면에 실질적으로 평행한 평면으로 연장되는 2-차원 표면을 포함할 수 있다. 보강 부분(404)의 단면에 대한 기하학적 구조는 가변적이다. 보강 부분(404)은 z-방향으로(예컨대, 페이지 안쪽으로) 리세스될 수 있거나 또는 대안적으로 z-방향으로(예컨대, 페이지 바깥쪽으로) 융기되는 융기부일 수 있거나, 또는 이 둘의 조합일 수 있다. 게다가, 보강 부분(404)의 매스는 z-방향에서 변할 수 있다. 보강 부분(404)의 매스 및 기하학적 구조를 변경함으로써, 플렉셔(400)의 평면외 강도가 증가될 수 있다. 도 5는 플렉셔(500)의 보강 부분들의 단면들(550 및 555)을 포함하는 예시적인 셔터-기반 디스플레이 플렉셔(500)의 예시적 모델을 도시한다. 셔터-기반 디스플레이 플렉셔(500)는 도 4의 플렉셔(400)처럼 사용될 수 있는 예시적인 플렉셔이다. 플렉셔(500)는 힌지 부분들(502 및 510)을 포함한다. 2개의 힌지 부분들이 도시되지만, 셔터-기반 디스플레이 플렉셔(500)는 더 많은 수의 또는 더 적은 수의 힌지 부분들을 포함할 수 있다. 힌지 부분(502)은 보강 부분(504)을 포함한다. 힌지 부분(510)은 보강 부분(512)을 포함한다. 각각의 힌지 부분(502 및 510)은 하나의 보강 부분을 포함하지만, 힌지 부분들(502 및 510)은 하나보다 많은 보강 부분을 포함할 수 있거나, 또는 일부 구현들에서, 어떠한 보강 부분도 전혀 포함하지 않을 수도 있다. 일부 구현들에서, 보강 부분의 형상은 보강 부분들(504 및 512)과 상이할 수 있다. 예를 들어, 도 10은 보강 부분의 상이한 형상들의 다양한 예들을 도시한다.
[0059] 보강 부분들(504 및 512)의 매스는 z-방향에 걸쳐 변하며, 플렉셔에 상당히 많은 매스를 부가하지 않고도, (예컨대, z-방향으로의) 평면외 이동을 감소시키기 위한 더 높은 강도를 생성할 수 있다. 보강 부분(504)의 기하학적 구조는 z-방향에서 변할 수 있다. 단면들(550 및 555)에 도시된 것처럼, 보강 부분들(506 및 508)을 포함하는 셔터-기반 디스플레이 플렉셔(500)는 기판(514) 위에 부유된다. 일부 구현들에서, 보강 부분(504)은 z-방향으로(즉, 페이지 안쪽으로) 리세스된다. 라인(506)을 따른 보강 부분(504)의 단면(555)을 볼 때, 보강 부분(504)이 기판(514)을 향해 리세스되는 것이 도시된다. 보강 부분(512)은 또한 z-방향으로(즉, 페이지 바깥쪽으로) 융기될 수 있다. 라인(508)을 따른 단면(550)을 볼 때, 보강 부분(512)이 기판(514)으로부터 멀어지게 융기되는 것이 도시된다. 힌지 부분들(502 및 510)은 또한 여전히 셔터-기반 디스플레이 제조 프로세스를 사용하여 제조되면서 평면외 방향들로 더 많은 강도를 제공할 수 있다.
[0060] 도 6은 예시적인 MEMS 디스플레이 장치(600)의 사시도를 도시한다. 디스플레이 장치(600)는 도 2b에 도시된 타입의 MEMS 셔터(614)를 포함한다. 도 6의 디스플레이 장치(600)는 도 1a에 도시된 광 변조기 어셈블리들(102A-102D)로서 사용될 수 있다. MEMS 셔터(614)는 플렉셔들(602 및 604)에 커플링된다. 플렉셔들(602 및 604)은 각각, 힌지 부분들(610 및 612)을 포함한다. 플렉셔들(602 및 604)은 도 4 및 도 5와 관련하여 설명된 것과 동일한 타입의 플렉셔들일 수 있다.
[0061] 도 2a 및 도 2b의 광 변조기 어셈블리(200)와 유사하게, 플렉셔들(602 및 604)은 각각 전극(606 및 616) 맞은편에 있다. 플렉셔들(602 및 604)은, 컴플라이언트하며 MEMS 셔터(614)가 자신의 이동 평면(608)에서 이동할 때 이동한다. 전극들(606 및 616)은 한쪽 단부가 고정되며, 맞은편 단부는 플렉셔들(602 및 604)을 향해 자유롭게 이동한다. 따라서, 전극들(606 및 616)은 전위차가 인가될 때 셔터를 향해 자유롭게 이동하며 갭을 폐쇄시킨다. 이는 작동력(actuation force)을 증가시킬 수 있고 MEMS 셔터(614)의 더 낮은 전압 동작을 허용한다. MEMS 셔터(614)를 이동시키기 위해, 전극들(606 및 616) 중 적어도 하나의 전극과 대응하는 플렉셔(602 및 604) 사이에 전위차가 인가되어, 원하는 방향으로 셔터가 이동하게 된다. 예를 들어, 플렉셔들(602)가 전극(606)에 끌리도록, 전극(606)과 플렉셔(602) 사이에 전위차가 인가되는 경우, 플렉셔(602)는 전극(606)으로 "구부러지고(flex)" "집(zip)"업되어, y-?향으로 MEMS 셔터(614)가 병진운동한다. 플렉셔(602)가 전극(606)으로 집업될 경우, 플렉셔(604)는 전극(616)으로부터 멀어지게 구부러진다. 플렉셔들(602 및 604)은 전도성이기 때문에, 플렉셔들(602 및 604)과 전극들(606 및 616) 사이에 커패시턴스가 생성된다. 커패시턴스는 전하를 보유하여 정전기력을 생성하고 포지션에 셔터(614)를 보유할 수 있다. 이 구현에서, 제어기, 예컨대 도 1b에 도시된 제어기(156)는 이동 평면(608)을 따라 셔터(614)가 이동하도록 각각의 전극-플렉셔 결합의 동작을 제어할 수 있고, 도 1a, 도 2a 및 도 2b와 관련하여 설명되는 것처럼, 어퍼처를 통하는 광을 차단하거나 또는 광이 어퍼처를 통과하게 허용한다.
[0062] 힌지 부분들(610 및 612)의 강도의 결과로서, 셔터(614)의 평면외 이동은 이동 평면(608)에서 셔터(614)의 이동에 대한 최소 영향력을 가지면서 감소될 수 있다. 힌지 부분들(610 및 612)은 또한, 도 4 및 도 5와 관련하여 설명된 것처럼, 보강 부분을 포함할 수 있다. 플렉셔들(602 및 604)은 임의의 적합한 물질로 만들어질 수 있는데, 예를 들면, 플렉셔들(602 및 604)은 금속들(예컨대, Al, Ti, Cr, Mo, Ni) 또는 반도체들(예컨대, Si, Ge GaAs) 또는 다수의 물질들의 스택들로 만들어질 수 있다. 일부 구현들에서, 하나 또는 그 초과의 유전체들(예컨대, Al2O3, SiO2, Si3N4)이 플렉셔 물질을 코팅할 수 있다. 전극들(606 및 616)은 임의의 적절한 물질로 만들어질 수 있으며, 예를 들면, 반도체 물질 예컨대 비정질 실리콘(a-Si) 또는 에피텍셜 실리콘으로 만들어질 수 있다. 전극들(606 및 616)은 또한, 금속들(예컨대, Al, Ti, Cr, Mo, Ni) 또는 반도체들(예컨대, Si, Ge GaAs) 또는 다수의 물질들의 스택들로 만들어질 수 있다. 일부 구현들에서, 하나 또는 그 초과의 유전체들(예컨대, Al2O3, SiO2, Si3N4)이 전극 물질을 코팅할 수 있다.
[0063] 도 7은 예시적인 MEMS 디스플레이 장치(700)의 또 다른 사시도를 도시한다. 디스플레이 장치(700)는 도 2b에 도시된 타입의 MEMS 셔터(716)를 포함한다. 디스플레이 장치(700)는 도 1a에 도시된 광 변조기 어셈블리들(102A-102D)로서 이용될 수 있다. MEMS 셔터(716)는 어퍼처(718)를 포함하며, 플렉셔들(710 및 712)에 커플링된다. 플렉셔(710)는 연결 빔(706)과 빔(726) 사이에 커플링되며, 플렉셔(712)는 연결 빔(708)에 커플링된다. 연결 빔(706)은, 기판에 연결될 수 있는 앵커(702)에 커플링된다. 연결 빔(708)은, 기판에 커플링될 수 있는 앵커(704)에 커플링된다. 디스플레이 장치(700)의 각각의 플렉셔는 힌지 부분을 포함한다. 일부 구현들에서, 하나 또는 그 초과의 플렉셔들은 하나 보다는 많은 힌지 부분을 포함하거나 또는 어떠한 힌지 부분도 전혀 포함하지 않을 수도 있다. 플렉셔(710)는 힌지 부분(714)을 포함한다. 힌지 부분(714)은 MEMS 셔터(716)에 커플링되는 보강 부분(724)을 포함한다. 단면(750)은 단면 라인(720)을 따른 보강 부분(724)의 복합 단면을 도시한다. 단면(750)은, 보강 부분의 기하학적 구조가 z-방향에서 변하는 것을 도시한다. 플렉셔의 힌지 부분들의 기하학적 구조를 변경시키는 것에 부가하여, 연결 로드들(706 및 708)의 단면들 또한 변할 수 있다. 예를 들어, 단면(755)은 단면 라인(722)을 따른 연결 로드(708)의 단면을 도시한다. 단면(755)에 도시된 것처럼, 연결 로드(708)의 기하학적 구조는 또한 z-방향에서 변한다. 특정 기하학적 구조의 단면이 단면들(750 및 755)에 도시되지만, 당업자들은 MEMS 디스플레이 장치(700)의 플렉셔들 및 연결 로드들에 임의의 적절한 기하학적 구조의 단면 형상이 사용될 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 연결 빔들(706 및 708)의 가변적 기하학적 구조의 단면뿐 아니라 플렉셔들(710 및 712)의 가변적 기하학적 단면들은, 플렉셔들 및 연결 로드들의 강도를 증가시킬 수 있고 MEMS 셔터(716)의 평면외 이동을 감소시킬 수 있다.
[0064] 도 8 및 도 9는 복합 단면들을 갖는 예시적 빔들의 예시적 모델들을 도시한다. 도 8 및 도 9는 플렉셔들의 강도를 증가시키기 위해 사용될 수 있는 다수의 타입들의 복합 단면들 중 하나의 예들을 예시한다. 도 8은 보강 부분(826)을 포함하는 플렉셔 빔(824)을 예시한다. 단면(830)은 단면 라인(828)을 따른 보강 부분의 단면(826)을 도시한다. 보강 부분(826)은 z-방향으로 융기되는 기하학적 구조를 포함하는 5개-세그먼트 부분이다. 도 8에 도시된 것처럼, 보강 부분(826)은 플렉셔(824)의 제 2 빔(848)에 제 1 빔(846)을 기계적으로 커플링시킨다. 또한, 보강 부분(826)은 MEMS 셔터 또는 앵커와 구조적으로 독립적이다. 일부 구현들에서, 보강 부분은 5개보다 더 많은 수의 또는 더 적은 수의 세그먼트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 9는 3개의 세그먼트들(938, 940 및 942)을 가지며 플렉셔 빔(932)에 커플링되는 보강 부분(934)을 예시한다. 도 8 및 도 9의 보강 부분들(826 및 934) 각각은, 도 7과 관련하여 설명된 것처럼, 힌지 부분 또는 플렉셔의 일부로서 또는 연결 로드의 일부로서 사용될 수 있다.
[0065] 도 10a-10d는 셔터-기반 디스플레이의 플렉셔들에서 사용될 수 있는 예시적 단면들의 예시적 모델들을 도시한다. 도 10a-10d에 예시된 단면은 도 6 및 도 7의 광 변조기 어셈블리들(600 및 700)에 사용될 수 있다. 도 10a는, 보강 부분(1062)을 포함하여 6개의 세그먼트들(1002-1012)을 갖는 플렉셔를 도시한다. 도 10b는, 보강 부분(1063)을 포함하여 7개의 세그먼트들(1014-1026)을 갖는 플렉셔를 도시한다. 도 10c는, 보강 부분(1064)을 포함하여 8개의 세그먼트들(1028-1042)을 갖는 플렉셔를 도시한다. 도 10d는, 보강 부분(1068)을 포함하여 9개의 세그먼트들(1044-1060)을 갖는 플렉셔를 도시한다. 일부 구현들에서, 플렉셔는 9개보다 많은 세그먼트들 또는 6개보다 적은 세그먼트들을 포함할 수 있다. 단면의 특정 구현의 선택은 상이한 방향들에서 요구되는 강도에 의해 좌우될 수 있다. 도 11a 및 도 11b는 복수의 디스플레이 엘리먼트들을 포함하는 예시적 디스플레이 디바이스(1140)의 시스템 블록도를 도시한다. 디스플레이 디바이스(1140)는, 예를 들어, 스마트폰, 셀룰러 또는 모바일 전화일 수 있다. 그러나, 디스플레이 디바이스(1140)의 동일 컴포넌트들 또는 이들의 약간의 변형들 또한, 다양한 타입들의 디스플레이 디바이스들, 예컨대, 텔레비전, 컴퓨터들, 테블릿들, e-리더기들, 핸드-헬드 디바이스들 및 휴대용 미디어 디바이스들을 예시한다.
[0066] 디스플레이 디바이스(1140)는 하우징(1141), 디스플레이(1130), 안테나(1143), 스피커(1145), 입력 디바이스(48) 및 마이크로폰(1146)을 포함한다. 하우징(1141)은 사출 성형 및 진공 성형(vacuum forming)을 포함하는, 다양한 제조 프로세스들 중 임의의 것으로부터 형성될 수 있다. 더욱이, 하우징(1141)은 플라스틱, 금속, 유리, 고무 및 세라믹 또는 이들의 조합을 포함하는(그러나 이들로 제한되지 않음) 다양한 물질들 중 임의의 물질로 만들어질 수 있다. 하우징(1141)은 상이한 컬러의 다른 제거가능한 부분들과 상호교환될 수 있거나, 또는 서로 다른 로고들, 사진들 또는 심볼들을 포함하는 제거가능한 부분들(도시안됨)을 포함할 수 있다.
[00067] 디스플레이(1130)는 본원에 설명된 바와 같은, 쌍안정 또는 아날로그 디스플레이를 포함하는 다양한 디스플레이들 중 임의의 것일 수 있다. 디스플레이(1130)는 또한, 플라즈마, EL(electroluminescent) 디스플레이들, OLED, STN(super twisted nematic) 디스플레이, LCD 또는 TFT(thin film transistor) LCD와 같은 평판-패널 디스플레이 또는 CRT(cathode ray tube) 또는 다른 튜브 디바이스와 같은 비-평판 패널 디스플레이를 포함할 수 있다. 또한, 디스플레이(1130)는 본원에서 설명된 기계적 광 변조기-기반 디스플레이를 포함할 수 있다.
[0068] 디스플레이 디바이스(1140)의 컴포넌트들은 도 11b에 개략적으로 예시된다. 디스플레이 디바이스(1140)는 하우징(1141)을 포함하며, 하우징 내에 적어도 부분적으로 포함된(enclosed) 추가 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 디바이스(1140)는 트랜시버(1147)에 커플링될 수 있는 안테나(1143)를 포함하는 네트워크 인터페이스(1127)를 포함한다. 네트워크 인터페이스(1127)는 디스플레이 디바이스(1140) 상에 디스플레이될 수 있는 이미지 데이터에 대한 소스일 수 있다. 따라서, 네트워크 인터페이스(1127)는 이미지 소스 모듈의 일례이지만, 프로세서(1121) 및 입력 디바이스(1148) 또한 이미지 소스 모듈의 역할을 할 수 있다. 트랜시버(1147)는 프로세서(1121)에 연결되며, 프로세서(1121)는 컨디셔닝 하드웨어(1152)에 연결된다. 컨디셔닝 하드웨어(1152)는 (신호를 필터링하거나 또는 그렇지 않은 경우 신호를 조작하는 것과 같이) 신호를 컨디셔닝하도록 구성될 수 있다. 컨디셔닝 하드웨어(1152)는 스피커(1145) 및 마이크로폰(1146)에 연결될 수 있다. 프로세서(1121)는 또한 입력 디바이스(1148) 및 드라이버 제어기(1129)에 연결될 수 있다. 드라이버 제어기(1129)는 프레임 버퍼(1128) 및 어레이 드라이버(1122)에 커플링될 수 있으며, 어레이 드라이버(1122)는 차례로 디스플레이 어레이(1130)에 커플링될 수 있다. 도 11a에 구체적으로 도시되지 않는 엘리먼트들을 포함하는, 디스플레이 디바이스(1140)의 하나 또는 그 초과의 엘리먼트들은 메모리 디바이스로서 기능할 수 있으며 프로세서(1121)와 통신할 수 있다. 일부 구현들에서, 전원(1150)은 특정 디스플레이 디바이스(1140) 설계의 실질적으로 모든 컴포넌트들에 전력을 제공할 수 있다.
[0069] 네트워크 인터페이스(1127)는, 디스플레이 디바이스(1140)가 네트워크를 통해 하나 또는 그 초과의 디바이스들과 통신할 수 있도록, 안테나(1143) 및 트랜시버(1147)를 포함한다. 네트워크 인터페이스(1127)는 또한 예를 들어, 프로세서(1121)의 데이터 프로세싱 요건들을 완화시키기 위한 일부 프로세싱 능력들을 가질 수 있다. 안테나(1143)는 신호들을 전송 및 수신할 수 있다. 일부 구현들에서, 안테나(1143)는 IEEE 16.11 표준들 중 임의의 것, 또는 IEEE 802.11 표준들 중 임의의 것에 따라 RF 신호들을 전송 및 수신한다. 일부 다른 구현들에서, 안테나(1143)는 Bluetooth®표준에 따라 RF 신호들을 전송 및 수신한다. 셀룰러 전화의 경우, 안테나(1143)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), 강화된 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, 4G 또는 5G 또는 이들의 추가 구현들의 기술을 활용하는 시스템과 같은 무선 네트워크 내에서 통신하기 위해 사용되는 다른 공지된 신호들을 수신하도록 설계될 수 있다. 트랜시버(1147)는 안테나(1143)로부터 수신되는 신호들이 프로세서(1121)에 의해 수신되고 추가로 조작될 수 있도록 이들을 사전-프로세싱할 수 있다. 트랜시버(1147)는 또한, 프로세서(1121)로부터 수신되는 신호들이 안테나(1143)를 통해 디스플레이 디바이스(1140)로부터 전송될 수 있도록 이들을 프로세싱할 수 있다.
[0070] 일부 구현들에서, 트랜시버(1147)는 수신기에 의해 대체될 수 있다. 더욱이, 일부 구현들에서, 네트워크 인터페이스(1127)는, 프로세서(1121)에 송신될 이미지 데이터를 저장하거나 생성할 수 있는 이미지 소스에 의해 대체될 수 있다. 프로세서(1121)는 디스플레이 디바이스(1140)의 전체 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(1121)는, 네트워크 인터페이스(1127) 또는 이미지 소스로부터의 압축된 이미지 데이터와 같은 데이터를 수신하고, 데이터를 미가공(raw) 이미지 데이터로 또는 미가공 이미지 데이터로 용이하게 프로세싱될 수 있는 포맷으로 프로세싱한다. 프로세서(1121)는 프로세싱된 데이터를 드라이버 제어기(1129)에 또는 저장을 위한 프레임 버퍼(1128)에 송신할 수 있다. 미가공 데이터는 통상적으로, 이미지 내의 각각의 위치에서의 이미지 특징들을 식별하는 정보를 지칭한다. 예를 들어, 이러한 이미지 특징들은, 색상(color), 포화도(saturation) 및 그레이-스케일(gray-scale) 레벨을 포함할 수 있다.
[0071] 프로세서(1121)는 디스플레이 디바이스(1140)의 동작을 제어하기 위하여 마이크로제어기, CPU, 또는 논리 유닛을 포함할 수 있다. 컨디셔닝 하드웨어(1152)는 스피커(1145)에 신호들을 전송하기 위한, 그리고 마이크로폰(1146)으로부터 신호들을 수신하기 위한 증폭기들 및 필터들을 포함할 수 있다. 컨디셔닝 하드웨어(1152)는 디스플레이 디바이스(1140) 내의 이산 컴포넌트들일 수 있거나, 또는 프로세서(1121) 또는 다른 컴포넌트들 내에 통합될 수 있다.
[0072] 드라이버 제어기(1129)는 프로세서(1121)에 의해 생성된 미가공 이미지 데이터를 프로세서(1121)로부터 직접 또는 프레임 버퍼(1128)로부터 받아서, 어레이 드라이버(1122)로의 고속 전송을 위해 미가공 이미지 데이터를 적절하게 재포맷팅할 수 있다. 일부 구현들에서, 드라이버 제어기(1129)는 미가공 이미지 데이터를 래스터-형 포맷을 가지는 데이터 흐름으로 재포맷팅할 수 있으며, 이에 따라 데이터 흐름은 디스플레이 어레이(1130)에 걸쳐 스캐닝하기에 적절한 시간 순서를 가진다. 이후, 드라이버 제어기(1129)는 포맷팅된 정보를 어레이 드라이버(1122)로 송신한다. 비록 드라이버 제어기(1129)가 종종 독립형 집적 회로(IC)로서 시스템 프로세서(1121)와 연관될지라도, 이러한 제어기들은 다수의 방식들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제어기들은 하드웨어로서 프로세서(1121)에 임베디드(embedded)되거나, 소프트웨어로서 프로세서(1121)에 임베디드되거나, 또는 어레이 드라이버(1122)와 함께 하드웨어로 완전히 통합될 수 있다.
[0073] 어레이 드라이버(1122)는 포맷팅된 정보를 드라이버 제어기(1129)로부터 수신할 수 있고, 디스플레이 엘리먼트들의 디스플레이의 x-y 매트릭스로부터 오는 수백 개, 및 가끔은 수천 개(또는 그 초과)의 리드(lead)들에 초당 여러 번 인가되는 파형들의 병렬 세트로 비디오 데이터를 재포맷팅할 수 있다. 일부 구현들에서, 어레이 드라이버(1122) 및 디스플레이 어레이(1130)는 디스플레이 모듈의 일부이다. 일부 구현들에서, 드라이버 제어기(1129), 어레이 드라이버(1122) 및 디스플레이 어레이(1130)는 디스플레이 모듈의 일부이다.
[0074] 일부 구현들에서, 드라이버 제어기(1129), 어레이 드라이버(1122) 및 디스플레이 어레이(1130)는 본원에서 설명된 디스플레이들의 타입들 중 임의의 타입에 대해 적합하다. 예를 들어, 드라이버 제어기(1129)는 종래의 디스플레이 제어기 또는 쌍안정 디스플레이 제어기(예컨대, 기계적 광 변조기 디스플레이 엘리먼트 제어기)일 수 있다. 부가적으로, 어레이 드라이버(1122)는 종래의 드라이버 또는 쌍안정 디스플레이 드라이버(예컨대, 기계적 광 변조기 디스플레이 엘리먼트 제어기) 일 수 있다. 또한, 디스플레이 어레이(1130)는 종래의 디스플레이 어레이 또는 쌍안정 디스플레이 어레이(예컨대, 기계적 광 변조기 디스플레이 엘리먼트들의 어레이를 포함하는 디스플레이)일 수 있다. 일부 구현들에서, 드라이버 제어기(1129)는 어레이 드라이버(1122)와 통합될 수 있다. 이러한 구현은 고집적 시스템들, 예를 들어, 모바일 폰들, 휴대용-전자 디바이스들, 시계들 또는 소화면(small-area) 디스플레이들에서 유용할 수 있다.
[0075] 일부 구현들에서, 입력 디바이스(1148)는 예를 들어, 사용자로 하여금 디스플레이 디바이스(1140)의 동작을 제어하게 하도록 구성될 수 있다. 입력 디바이스(1148)는, 키패드, 예를 들어 QWERTY 키보드 또는 전화 키패드, 버튼, 스위치, 락커, 터치-감지 스크린, 디스플레이 어레이(1130)와 통합된 터치-감지 스크린 또는 압력- 또는 열-감지 멤브레인을 포함할 수 있다. 마이크로폰(1146)은 디스플레이 디바이스(1140)에 대한 입력 디바이스로서 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 마이크로폰(1146)을 통한 음성 커맨드들이 디스플레이 디바이스(1140)의 동작들을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 부가적으로, 일부 구현들에서, 음성 커맨드들이 디스플레이 파라미터들 및 셋팅들을 제어하기 위해 사용될 수 있다.
[0076] 전원(1150)은 다양한 에너지 저장 디바이스들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전원(1150)은 니켈-카드뮴 배터리 또는 리튬-이온 배터리와 같은 재충전가능한 배터리일 수 있다. 재충전가능한 배터리를 사용하는 구현들에서, 재충전가능한 배터리는, 예를 들어, 벽 소켓 또는 광전지(photovoltaic) 디바이스 또는 어레이로부터 나오는 전력을 사용하여 충전가능할 수 있다. 대안적으로, 재충전가능한 배터리는 무선으로 충전가능할 수 있다. 전원(1150)은 또한, 재생 에너지원, 커패시터, 또는 플라스틱 태양 전지 또는 태양 전지 페인트를 포함하는 태양 전지일 수 있다. 전원(1150)은 또한 벽 콘센트로부터 전력을 수신하도록 구성될 수 있다.
[0077] 일부 구현들에서, 제어 프로그래머빌리티(control programmability)는 전자 디스플레이 시스템의 몇몇 장소들에 위치될 수 있는 드라이버 제어기(1129)에 상주한다. 일부 다른 구현들에서, 제어 프로그래머빌리티는 어레이 드라이버(1122)에 상주한다. 전술된 최적화는 임의의 개수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 컴포넌트들로 그리고 다양한 구성들로 구현될 수 있다.
[0078] 본원에서 사용되는 것처럼, 아이템들의 리스트 중 "적어도 하나"로 지칭되는 구절은 단일 멤버들을 비롯하여, 이들 아이템들의 임의의 조합을 지칭한다. 예를 들어, "a, b 또는 c 중 적어도 하나"는 a, b, c, a-b, a-c, b-c, 및 a-b-c를 커버하도록 의도된다.
[0079] 본원에 개시된 구현들과 관련하여 설명되는 다양한 예시적인 로직들, 논리 블록들, 모듈들, 회로들 및 알고리즘 프로세스들은 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 이들 둘의 조합들로서 구현될 수 있다. 하드웨어 및 소프트웨어의 상호 교환 가능성은 일반적으로 기능의 측면에서 설명되었으며, 위에서 설명된 다양한 예시적 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 프로세스들로 예시되었다. 이러한 기능이 하드웨어로 구현되는지 또는 소프트웨어로 구현되는지는 특정 애플리케이션 및 전체 시스템에 부과되는 설계 제약들에 의존한다.
[0080] 본원에 개시된 양상들에 관련하여 설명된 다양한 예시적인 로직들, 논리 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 본원에서 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 들어, DSP 및 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 결합된 하나 또는 그 초과의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 이러한 구성으로서 구현될 수 있다. 일부 구현들에서, 특정한 프로세스들 및 방법들이 주어진 기능에 대해 특정한 회로소자에 의하여 수행될 수 있다.
[0081] 하나 또는 그 초과의 양상들에서, 설명된 기능들은 본 명세서에서 개시된 구조들 및 이 개시된 구조들의 구조적 균등물들을 포함한 하드웨어, 디지털 전자 회로소자, 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어로, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 설명된 청구대상의 구현들은 또한, 데이터 프로세싱 장치에 의한 실행을 위해, 또는 그 장치의 동작을 제어하기 위해 컴퓨터 저장 매체들 상에 인코딩된, 하나 또는 그 초과의 컴퓨터 프로그램들, 즉 컴퓨터 프로그램 명령들의 하나 또는 그 초과의 모듈들로서 구현될 수 있다.
[0082] 본 개시내용에서 설명된 구현들에 대한 다양한 수정들은 당업자들에게 용이하게 명백할 것이고, 본원에서 정의된 일반적인 원리들은 본 개시내용의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 다른 구현들에 적용될 수 있다. 따라서, 청구항들은 본원에서 제시된 구현들로 제한되도록 의도되는 것이 아니라, 본원에 개시된 이러한 개시내용, 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 따른다.
[0083] 부가적으로, 당업자는 용어들 "상부" 및 "하부" 가 때때로 도면들의 설명을 용이하게 하기 위해 이용되며, 적절하게 배향된 페이지 상의 도면의 배향에 대응하는 상대적인 포지션들을 표시하고, 구현된 바와 같은 임의의 디바이스의 적절한 배향을 반영하지 않을 수 있다는 것을 용이하게 인식할 것이다.
[0084] 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 서브조합으로 구현될 수 있다. 아울러, 특징들이 특정한 조합들로 작용하는 것으로 앞서 설명되고 심지어 초기에 이와 같이 청구될지라도, 일부 경우들에서, 청구된 조합으로부터의 하나 또는 그 초과의 특징들은 그 조합으로부터 제거될 수 있고, 청구된 조합은 서브조합 또는 서브조합의 변화에 관련될 수 있다.
[0085] 유사하게, 동작들은 도면들에서 특정한 순서로 도시되지만, 이는, 바람직한 결과들을 달성하기 위해, 이러한 동작들이 도시된 특정한 순서로 또는 순차적 순서로 수행되어야 하거나 또는 모든 예시된 동작들이 수행되어야 한다는 것을 요구하는 것으로 이해되지 않아야 한다. 추가로, 도면들은 하나 또는 그 초과의 예시적인 프로세스들을 흐름도의 형태로 개략적으로 도시할 수 있다. 그러나, 도시되지 않은 다른 동작들이, 개략적으로 예시된 예시적인 프로세스들에 통합될 수 있다. 예를 들어, 하나 또는 그 초과의 추가적인 동작들이, 예시된 동작들 중 임의의 동작 이전에, 이 임의의 동작 이후에, 이 임의의 동작과 동시에, 또는 이 임의의 동작들 사이에서 수행될 수 있다. 특정한 환경들에서, 멀티태스킹 및 병렬적 프로세싱이 유리할 수 있다. 아울러, 앞서 설명된 구현들에서 다양한 시스템 컴포넌트들의 분리는 모든 구현들에서 이러한 분리를 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 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 인용되는 동작들은 상이한 순서로 수행될 수 있고, 그럼에도 불구하고 바람직한 결과들을 달성할 수 있다.

Claims (20)

  1. 전자기계 디바이스로서,
    제 1 빔(412), 상기 제 1 빔(412)과 실질적으로 평행하게 포지셔닝된 제 2 빔(418) 및 상기 제 1 빔(412)의 제 1 단부에 위치되고 상기 제 1 빔(412)을 상기 제 2 빔(418)에 커플링시키는 힌지(402)를 갖는 MEMS(microelectromechanical systems) 플렉셔(flexure)(400)
    를 포함하며, 상기 제 1 빔(412) 및 상기 제 2 빔(418)은 제 1 방향으로 연장되며, 상기 힌지(402)는,
    상기 제 1 빔 및 상기 제 2 빔을 가로지르며(transverse) 제 2 방향으로 연장되는 제 1 힌지 빔(414); 및
    제 1 위치에서 상기 제 1 힌지 빔(412)에 커플링되는 보강 부분(stiffened portion)(404)
    를 가지며, 상기 보강 부분(404)은 제 1 평면에 실질적으로 평행한 평면으로 연장되는 2차원 표면을 포함하는, 전자기계 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보강 부분의 단면(cross-section)은 가변적인, 전자기계 디바이스.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 보강 부분은 상기 z-방향으로 리세스되는, 전자기계 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 보강 부분의 매스(mass)는 z-방향에 걸쳐 변하는, 전자기계 디바이스.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 빔은 앵커에 커플링되고 상기 앵커는 기판에 부착되는, 전자기계 디바이스.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 빔은 광 변조기에 커플링되는, 전자기계 디바이스.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 힌지는 상기 보강 부분에 커플링되는 4개-세그먼트 부분을 더 포함하는, 전자기계 디바이스.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 빔을 제 3 빔에 커플링하는 제 2 힌지를 더 포함하는, 전자기계 디바이스.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 방향은 x-방향에 해당하고, 상기 제 2 방향은 y-방향에 해당하고, 그리고 상기 제 1 평면은 xy-평면에 해당하는, 전자기계 디바이스.
  10. 전자기계 디바이스로서,
    기판에 커플링되는 앵커(702);
    제 1 방향으로 연장되며 상기 앵커(702)에 커플링되는 제 1 빔(706);
    제 2 방향으로 연장되며 상기 제 1 빔(706)에 커플링되는 제 2 빔(710); 및
    상기 제 1 방향으로 연장되며 상기 제 2 빔(710)과 광 변조기(716) 사이에 커플링되는 제 3 빔(726)
    을 포함하며, 상기 제 1 빔(706), 상기 제 2 빔(710) 및 상기 제 3 빔(726) 중 적어도 하나는 보강 부분(724)에 커플링되는, 전자기계 디바이스.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 보강 부분의 단면은 가변적인, 전자기계 디바이스.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 보강 부분은 상기 z-방향으로 리세스되는, 전자기계 디바이스.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 보강 부분의 매스는 z-방향에 걸쳐 변하는, 전자기계 디바이스.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 보강 부분은 상기 앵커에 커플링되는, 전자기계 디바이스.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 보강 부분은 상기 광 변조기에 커플링되는, 전자기계 디바이스.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 광 변조기는 상기 제 1 방향으로 이동하며 실질적으로 상기 기판에 평행한, 전자기계 디바이스.
  17. 전자기계 디바이스로서,
    기판 수단에 커플링되는 앵커 수단;
    제 1 방향으로 연장되며 상기 앵커 수단에 커플링되는 제 1 빔 수단;
    제 2 방향으로 연장되며 상기 제 1 빔 수단에 커플링되는 제 2 빔 수단;
    상기 제 1 방향으로 연장되며 상기 제 2 빔 수단과 광 변조기 수단에 커플링되는 제 3 빔 수단
    을 포함하며, 상기 제 1 빔 수단, 상기 제 2 빔 수단 및 상기 제 3 빔 수단 중 적어도 하나는 보강 수단에 커플링되는, 전자기계 디바이스.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 보강 수단의 단면은 가변적인, 전자기계 디바이스.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 보강 수단은 z-방향으로 리세스되는, 전자기계 디바이스.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 보강 수단의 매스는 상기 z-방향에 걸쳐 변하는, 전자기계 디바이스.
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