KR20180004608A - Mems 디스플레이 - Google Patents
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Abstract
효율적이며 저렴한 고성능 디스플레이를 제공하는 전기기계 광 변조기 및 백라이트.
Description
관련된 미국 특허 문서
2009 년 9 월 3 일에 출원되고 현재 미국 특허 제 7,995,261 B2 인 미국 출원 번호 제 12/584,465 호, 2015 년 1 월 5 일에 출원되는 미국 출원 번호 제 14/589,699 호, 2015 년 1 월 5 일에 출원된 미국 출원 번호 제 14/589,634 호, 2015 년 1 월 5 일에 출원된 미국 출원 번호 제 14/589,434 호, 2015 년 1 월 5 일에 출원된 미국 출원 번호 제 14/589,551 호, 2015 년 1 월 5 일에 출원된 미국 출원 번호 제 14/589,715 호가 관련되는데, 이들은 원용에 의하여 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 일반적으로 디스플레이 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 전기기계 픽쳐 엘리먼트를 포함하는 디스플레이에 관한 것이다.
현재, 액정 디스플레이가 평판 패널 디스플레이 시장의 대부분을 차지하고 있다.
전기기계 광 변조기에 기초한 디스플레이가 LCD에 대한 대안으로서 가능하다고 제안되어 왔다. 본 발명은 픽쳐 성능, 광 효율 및 비용 측면에서 LCD와 경쟁할 수 있는 전기기계 광 변조기 및 디스플레이를 개시한다.
후속하는 내용은 본 발명의 예시적인 실시예들의 요약 설명이다. 이것은, 본 발명을 구체적으로 드러내기 위하여, 후술되며 어떠한 경우에도 본 명세서에 첨부된 청구범위의 범위를 한정하는 의도가 아닌 상세한 설계 논의를 당업자들이 이해하도록 돕기 위한 서론으로서 제공된다.
본 명세서는 여러 전기기계 광 변조기들을 개시한다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 변조기는 하나 또는 두 개의 정전기 액츄에이터, 셔터의 제 1 및 제 2 단부에서 셔터에 부착된 복수 개의 서포트에 의해 기판의 표면 상에 지지되는 광 셔터를 포함한다. 동작 시에, 액츄에이터는 셔터에 힘을 인가한다. 셔터 서포트는 힘의 방향으로의 셔터의 움직임을 제한하고, 셔터가 힘에 대하여 실질적으로 측방향으로 이동하게 한다. 셔터는 정지된 부분 또는 표면과의 물리적 접촉이 없이 제 1 포지션과 제 2 포지션 사이에서 측방향으로 이동한다. 각각의 정전기 액츄에이터는 실질적으로 평행하게 그리고 서로 근접 거리에 포지셔닝되는 두 개의 전극을 포함한다. 몇 가지 실시예들에서, 셔터는 도전성이고 액츄에이터 전극 중 하나로서의 역할을 수행한다. 다른 설계형태에서, 셔터는 직각으로 셔터의 에지로부터 연장되는 플랜지를 포함하고, 고정된 전극과 정전기 액츄에이터를 형성한다. 고정된 전극은 플랜지에 매우 가깝게 포지셔닝되어 효율적인 정전기 액츄에이터를 형성할 수 있다.
셔터 서포트는 셔터와 표면 사이에 위치되기 때문에, 디스플레이 내에서 셔터는 서로 매우 가깝게 포지셔닝되어 셔터의 움직임이 가능한 공간만을 그들 사이에 허용할 수 있다. 몇 가지 변조기에서, 셔터는 캔틸레버 빔에 의해 표면 상에 지지된다. 본 발명은 캔틸레버 빔 및 캔틸레버 빔에 의하여 지지되는 셔터를 제조하는 방법을 개시한다. 본 발명은, 광 투과 영역을 가지는 광 흡수층, 광을 상기 광 흡수층을 향해 반사하기 위한 백라이트, 및 상기 백라이트와 광 흡수층 사이에 포지셔닝되는 셔터를 각각 포함하는 복수 개의 변조기를 포함하고, 상기 셔터는 상기 백라이트로부터 방출된 광을 재활용하기 위하여 상기 백라이트를 바라보는 광 투과 영역 및 광 반사면을 가지며, 상기 백라이트로부터 나와 상기 셔터의 상기 광 투과 영역에 충돌하는 광은, 상기 셔터가 상기 제 1 포지션에 있는 경우 상기 광 흡수층의 광 투과 영역을 통과하여 투과하고, 상기 셔터가 상기 제 2 포지션에 있는 경우 상기 광 흡수층 내에 흡수되는, 디스플레이를 더 개시한다.
본 발명은, 광 투과 영역을 가지는 셔터를 각각 포함하는 복수 개의 변조기, 및 표면 및 복수 개의 임베딩된 광 반사기를 가지는 기판을 포함하고, 상기 임베딩된 광 반사기는 광이 기판의 상기 표면으로부터 상기 기판을 빠져나오고 상기 셔터의 각각의 광 투과 영역에 수렴하게 하는, 다른 디스플레이를 더 개시한다.
본 발명의 앞서 설명된 목적 및 다른 목적들은 첨부 도면에 예시되고 후속하는 상세한 설명에서 기술된다.
도 1a 는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 셔터 어셈블리의 사시도이다.
도 1b 는 도 1a 에 도시되는 셔터 어셈블리의 정면도이다.
도 2a 는 도 1a 에 도시되는 셔터 어셈블리를 제작하기 위한 예시적인 몰드의 상면도이다.
도 2b 는 도 2a 의 선분 2B를 따라 취해진 단면도이다.
도 3a 는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 광 변조기의 사시도이다.
도 3b 는 도 3a 의 광 변조기의 정면도이다.
도 3c 는 제 1 포지션에 위치된 셔터를 도시하는, 도 3a 의 광 변조기의 정면도이다.
도 3d 는 제 2 포지션에 위치된 셔터를 도시하는, 도 3a 의 광 변조기의 정면도이다.
도 4a 는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 광 변조기의 사시도이다.
도 4b 는 도 4a 의 광 변조기의 정면도이다.
도 5a 는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 광 변조기의 사시도이다.
도 5b 는 도 5a 의 광 변조기의 정면도이다.
도 6a 는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 광 변조기의 사시도이다.
도 6b 는 도 6a 의 광 변조기의 측면도이다.
도 6c 는 도 6a 에 도시된 광 변조기에서 셔터 서포트를 도시하는 사시도이다.
도 6d 는 도 6a 에 도시된 광 변조기의 상면도이다.
도 6e 는 제 1 포지션에 위치된 셔터를 도시하는, 도 6a 의 광 변조기의 상면도이다.
도 6f 는 제 2 포지션에 위치된 셔터를 도시하는, 도 6a 의 광 변조기의 상면도이다.
도 7a 는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 광 변조기의 상면도이다.
도 7b 는 도 7a 의 광 변조기의 측면도이다.
도 7c 는 도 7a 에 도시된 광 변조기에서 셔터 서포트를 도시하는 상면도이다.
도 7d 는 제 1 포지션에 위치된 셔터를 도시하는, 도 7a 의 광 변조기의 상면도이다.
도 8a 는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 셔터 서포트의 사시도이다.
도 8b 는 도 8a 에 도시되는 셔터 서포트를 제조하기 위한 몰드의 사시도이다.
도 8c 는 도 8a 에 도시된 셔터 서포트를 제조하는 단계를 예시하는, 도 8b 의 선분 C-C를 따라 취해진 단면도이다.
도 8d 는 도 8a 에 도시되는 셔터 서포트를 제조하는 단계를 예시하는 상면도이다.
도 8e 는 도 8a 에 도시되는 셔터 서포트를 제조하는 단계를 예시하는 정면도이다.
도 8f 는 도 8a 에 도시되는 셔터 서포트를 제조하는 단계를 예시하는 정면도이다.
도 8g 는 도 8a 에 도시되는 셔터 서포트를 제조하는 단계를 예시하는 상면도이다.
도 8j 는 도 8a 에 도시되는 셔터 서포트를 제조하는 단계를 예시하는 측면도이다.
도 9a 는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 셔터의 사시도이다.
도 9b 는 도 9a 에 도시되는 셔터를 제조하기 위한 몰드의 사시도이다.
도 9c 는 도 9a 에 도시된 셔터를 제조하는 단계를 예시하는, 도 9b 의 선분 C-C를 따라 취해진 단면도이다.
도 9d 는 도 9a 에 도시되는 셔터를 제조하는 단계를 예시하는 사시도이다.
도 9e 는 도 9a 에 도시된 셔터를 제조하는 단계를 예시하는, 도 9d 의 선분 E-E를 따라 취해진 단면도이다.
도 9f 는 도 9a 에 도시된 셔터를 제조하는 단계를 예시하는, 도 9d 의 선분 F-F를 따라 취해진 단면도이다.
도 10a 는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 디스플레이 백라이트의 사시도이다.
도 10b 는 도 10a 의 디스플레이 백라이트의 측면도이다.
도 10c 는 도 10b 에서 10C로 표시되는 영역의 확대도이다.
도 11a 내지 도 11d 는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 임베딩된 광 반사기가 있는 광학층을 제조하는 단계들을 예시하는 단면도들이다.
도 12a 내지 도 12c 는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 임베딩된 광 반사기가 있는 기판을 제조하는 단계들을 예시하는 단면도들이다.
도 13a 는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 디스플레이 커버 어셈블리의 평면도이다.
도 13b 는 도 13a 의 선분 13B를 따라 취해진 단면도이다.
도 14a 는 제 1 포지션에 위치된 셔터를 예시하는, 본 발명의 예시적인 실시예에 따르는 디스플레이의 단면도이다.
도 14b 는 제 2 포지션에 위치된 셔터를 예시하는, 도 14a 에 도시되는 디스플레이의 단면도이다.
도 15a 는 제 1 포지션에 위치된 셔터를 예시하는, 본 발명의 예시적인 실시예에 따르는 디스플레이의 단면도이다.
도 15b 는 제 2 포지션에 위치된 셔터를 예시하는, 도 15a 에 도시되는 디스플레이의 단면도이다.
도 16 은 참조용 전면 페이지 뷰이다.
도 1b 는 도 1a 에 도시되는 셔터 어셈블리의 정면도이다.
도 2a 는 도 1a 에 도시되는 셔터 어셈블리를 제작하기 위한 예시적인 몰드의 상면도이다.
도 2b 는 도 2a 의 선분 2B를 따라 취해진 단면도이다.
도 3a 는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 광 변조기의 사시도이다.
도 3b 는 도 3a 의 광 변조기의 정면도이다.
도 3c 는 제 1 포지션에 위치된 셔터를 도시하는, 도 3a 의 광 변조기의 정면도이다.
도 3d 는 제 2 포지션에 위치된 셔터를 도시하는, 도 3a 의 광 변조기의 정면도이다.
도 4a 는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 광 변조기의 사시도이다.
도 4b 는 도 4a 의 광 변조기의 정면도이다.
도 5a 는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 광 변조기의 사시도이다.
도 5b 는 도 5a 의 광 변조기의 정면도이다.
도 6a 는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 광 변조기의 사시도이다.
도 6b 는 도 6a 의 광 변조기의 측면도이다.
도 6c 는 도 6a 에 도시된 광 변조기에서 셔터 서포트를 도시하는 사시도이다.
도 6d 는 도 6a 에 도시된 광 변조기의 상면도이다.
도 6e 는 제 1 포지션에 위치된 셔터를 도시하는, 도 6a 의 광 변조기의 상면도이다.
도 6f 는 제 2 포지션에 위치된 셔터를 도시하는, 도 6a 의 광 변조기의 상면도이다.
도 7a 는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 광 변조기의 상면도이다.
도 7b 는 도 7a 의 광 변조기의 측면도이다.
도 7c 는 도 7a 에 도시된 광 변조기에서 셔터 서포트를 도시하는 상면도이다.
도 7d 는 제 1 포지션에 위치된 셔터를 도시하는, 도 7a 의 광 변조기의 상면도이다.
도 8a 는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 셔터 서포트의 사시도이다.
도 8b 는 도 8a 에 도시되는 셔터 서포트를 제조하기 위한 몰드의 사시도이다.
도 8c 는 도 8a 에 도시된 셔터 서포트를 제조하는 단계를 예시하는, 도 8b 의 선분 C-C를 따라 취해진 단면도이다.
도 8d 는 도 8a 에 도시되는 셔터 서포트를 제조하는 단계를 예시하는 상면도이다.
도 8e 는 도 8a 에 도시되는 셔터 서포트를 제조하는 단계를 예시하는 정면도이다.
도 8f 는 도 8a 에 도시되는 셔터 서포트를 제조하는 단계를 예시하는 정면도이다.
도 8g 는 도 8a 에 도시되는 셔터 서포트를 제조하는 단계를 예시하는 상면도이다.
도 8j 는 도 8a 에 도시되는 셔터 서포트를 제조하는 단계를 예시하는 측면도이다.
도 9a 는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 셔터의 사시도이다.
도 9b 는 도 9a 에 도시되는 셔터를 제조하기 위한 몰드의 사시도이다.
도 9c 는 도 9a 에 도시된 셔터를 제조하는 단계를 예시하는, 도 9b 의 선분 C-C를 따라 취해진 단면도이다.
도 9d 는 도 9a 에 도시되는 셔터를 제조하는 단계를 예시하는 사시도이다.
도 9e 는 도 9a 에 도시된 셔터를 제조하는 단계를 예시하는, 도 9d 의 선분 E-E를 따라 취해진 단면도이다.
도 9f 는 도 9a 에 도시된 셔터를 제조하는 단계를 예시하는, 도 9d 의 선분 F-F를 따라 취해진 단면도이다.
도 10a 는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 디스플레이 백라이트의 사시도이다.
도 10b 는 도 10a 의 디스플레이 백라이트의 측면도이다.
도 10c 는 도 10b 에서 10C로 표시되는 영역의 확대도이다.
도 11a 내지 도 11d 는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 임베딩된 광 반사기가 있는 광학층을 제조하는 단계들을 예시하는 단면도들이다.
도 12a 내지 도 12c 는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 임베딩된 광 반사기가 있는 기판을 제조하는 단계들을 예시하는 단면도들이다.
도 13a 는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 디스플레이 커버 어셈블리의 평면도이다.
도 13b 는 도 13a 의 선분 13B를 따라 취해진 단면도이다.
도 14a 는 제 1 포지션에 위치된 셔터를 예시하는, 본 발명의 예시적인 실시예에 따르는 디스플레이의 단면도이다.
도 14b 는 제 2 포지션에 위치된 셔터를 예시하는, 도 14a 에 도시되는 디스플레이의 단면도이다.
도 15a 는 제 1 포지션에 위치된 셔터를 예시하는, 본 발명의 예시적인 실시예에 따르는 디스플레이의 단면도이다.
도 15b 는 제 2 포지션에 위치된 셔터를 예시하는, 도 15a 에 도시되는 디스플레이의 단면도이다.
도 16 은 참조용 전면 페이지 뷰이다.
도 1a 는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 셔터 어셈블리(100)의 사시도이고 도 1b 는 정면도이다. 셔터 어셈블리(100)는 서포트(104 및 105)에 의해 투명 기판(102)의 표면(103) 상에 지지되는 광 셔터(101)를 포함한다. 서포트(104)는 셔터(101)의 제 1 단부(106)에 부착되고, 서포트(105)는 셔터(101)의 제 2 단부(107)에 부착된다. 서포트(104 및 105)는 실질적으로 직선형이고 서로에 대하여 그리고 표면(103)에 대하여 경사져 있고 표면(103)과 70 내지 85 도 사이의 각도(113)를 이룬다. 서포트(104 및 105)는 셔터(101) 상의 서포트(104 및 105)의 부착점들 사이의 거리(115) 보다 더 큰 거리(114)로 패드(109)를 통해 기판(102)의 표면(103)에 부착된다. 셔터 어셈블리(100)는 서로에 대하여 경사져 있고 거리(115)보다 작은 거리(114)에서 표면(103)에 부착되는 서포트(104 및 105)를 가지도록 구성될 수 있다. 서포트(104 및 105) 및 패드(109)는 얇은 도전성 재료로 제조되고, 표면(103)으로부터 셔터(101)까지 전기적 연결을 제공한다. 셔터(101)도 역시 도전층을 포함하는 얇은 도전성 재료 또는 다중층 필름으로 제조된다. 셔터(101)는 광 투과 영역(108) 및 광 방해 또는 차단 영역(110)을 포함한다. 광 차단 영역(110)은 광 투과 영역(108)보다 더 크다(더 넓고 더 길다). 광 투과 영역(108)은 광 투과 영역(108)에 충돌하는 90% 이상의 광을 투과하고, 광 차단 영역(110)은 광의 적어도 99%를 차단한다.
셔터(101)의 외부 에지 또는 모든 에지는 셔터(101)가 휘지 않도록 비스듬하다(beveled). 셔터 어셈블리(100)는 알루미늄 및 실리콘 합금과 같은 금속으로 제조된 몰드 상에 제작될 수 있다. 일 구현형태에서, 셔터(101)의 모든 표면은 광 흡수 마감을 가질 수 있다. 다른 구현형태에서, 셔터(101)는 광을 반사하는 제 1 면(120) 및 광을 흡수하는 제 2 면(121)을 가질 수 있다. 광 반사면(120)은 80% 이상의 광을 반사하고, 광 흡수면(121)은 80% 이상의 광을 흡수한다.
알루미늄층을 몰드의 표면에 증착시키면 셔터(101)에 미러와 유사한 제 1 면(120)이 생길 것이고, 블랙 산화물층이 양극처리에 의하여 제 2 면(121) 상에 형성될 수 있다. 광 투과 영역(108)의 내부 에지가 블랙 산화물층으로 덮이도록 블랙 산화물층은 광 투과 영역(108)을 에칭한 이후에 형성될 수 있다.
광 흡수면을 형성하도록 크롬 또는 니오븀 산화물이 증착될 수 있거나, 블랙 유기 수지가 셔터(101)에 적용될 수 있다.
제한이 없이, 셔터 어셈블리(100)의 일부는 다음의 치수를 가질 것이다. 셔터(101)는 50 내지 1000 마이크로미터 사이의 폭(115)과 0.5 내지 5 마이크로미터의 두께를 가질 수 있다. 광 투과 영역(108)은 2 내지 50 마이크로미터의 폭(122)을 가질 수 있다. 서포트(104 및 105)는 2 내지 20 마이크로미터의 폭 및 0.5 내지 5 마이크로미터의 두께를 가질 수 있다. 서포트(104 및 105)는 광 투과 영역(108)의 폭(122) 보다 1.5 배 내지 3 배인 길이(112)를 가질 수 있다.
도 2a 및 도 2b 는 셔터 어셈블리(100)를 제조하기 위한 몰드(200)를 도시한다. 도 2a 는 몰드(200)의 상면도이고 도 2b 는 도 2a 에서 선분 2B를 따라 취해진 단면도이다.
몰드(200)는 그레이스케일 또는 다수의 마스크 포토리소그래피를 사용하여 기판(102)의 표면(103) 상에 구성된다. 희생 재료(201)의 층이 표면(103)이 상에 증착된다. 홈(203) 및 함몰 영역(206)이 층(201)의 표면(205)에 형성된다. 셔터 어셈블리(100)는 몰드(200)의 표면에 도전성 필름의 얇은 층을 증착시키고 선택적으로 에칭함으로써 구성된다. 서포트(104 및 105)는 홈(203)의 측벽(204)에 형성된다. 측벽(204)은 서포트(104 및 105)와 동일한 표면(103)에 대한 경사각(113)을 가진다. 함몰 영역(206)은 비스듬한 에지가 있는 셔터(101)를 구성하도록 제공된다. 비스듬한 에지는 셔터(101)가 굽거나(bowing) 휘는(bending) 것을 방지하도록 돕는다. 도전성 재료를 방향성 증착시키는 것과 등각 증착(conformal deposition)시키는 것의 조합은 서포트(104 및 105) 및 셔터(101)의 상대적인 두께를 제어하기 위하여 사용될 수도 있다.
도 3a 내지 도 3d 는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 광 변조기(300)를 도시한다.
도 3a 및 도 3b 를 참조하면, 변조기(300)는 도 1a 의 셔터 어셈블리(100)와 커버 어셈블리(303)를 포함한다. 커버 어셈블리(303)는 스페이서(306 및 307)에 의해 기판(102)의 표면(103) 상에 지지되는 투명 기판(304)을 포함한다. 두 개의 전극(308 및 309)은 기판(304)의 내면(305)에 형성된다.
전극(308)과 도전성 셔터(101)가 제 1 정전기 액츄에이터(311)를 형성하고, 전극(309)과 도전성 셔터(101)는 제 2 정전기 액츄에이터(312)를 형성한다. 동작 시에, 전극(308)과 셔터(101) 사이에 인가된 전압 포텐셜은 셔터(101)의 제 1 단부(106)에 부착된 서포트(104)를 표면(103)에 대하여 거의 직립 포지션으로 끌어당기고, 셔터(101)를 제 1 포지션으로 측방(도 3c) 이동시키는 정전기력(도 3c)을 생성하고, 전극(309)과 셔터(101) 사이에 인가된 전압 포텐셜은 셔터(101)의 제 2 단부(107)에 부착된 서포트(105)를 표면(103)에 대하여 거의 직립 포지션으로 끌어당기고, 셔터(101)를 제 2 포지션으로 측방(도 3d) 이동시키는 정전기력(도 3d)을 생성한다.
서포트(104 및 105) 내의 저장된 기계력이 셔터(101)를 제 1 또는 제 2 포지션으로부터 도 3b 에 도시된 바와 같이 기계적 휴식 또는 중립 포지션으로 복원시킨다.
변조기(300)에서, 제 1 액츄에이터(311) 및 제 2 액츄에이터(312) 각각은 실질적으로 동일한 방향으로 셔터(101)에 힘을 인가하고, 셔터(101)를 반대 방향에서 측방향으로 이동시킨다.
도 3c 에서 화살표(314)는 제 1 액츄에이터(311)에 의하여 셔터(101)에 인가된 힘의 방향을 표시하고, 화살표(315)는 기계적 휴식 포지션에서 제 1 포지션으로의 셔터(101)의 측방향 운동의 방향을 표시한다. 셔터(101)는 제 1 액츄에이터(311)에 의하여 셔터(101)에 인가된 힘의 방향에서 보다 적어도 5 배 더 많이 기계적 휴식 포지션으로부터 제 1 포지션으로 측방향 이동한다.
도 3d 에서 화살표(316)는 제 2 액츄에이터(312)에 의하여 셔터(101)에 인가된 힘의 방향을 표시하고, 화살표(317)는 제 2 포지션으로의 셔터(101)의 측방향 운동의 방향을 표시한다.
전압을 액츄에이터(311)에 인가하고 증가시키며 액츄에이터(312)에 인가되는 전압을 감소시키면 셔터를 제 1 포지션과 제 2 포지션 사이에서 점진적으로 이동시킬 것이고, 또는 고정된 전압을 액츄에이터(311)에 인가하고 가변 전압을 액츄에이터(312)에 인가하는 것도 역시 제 1 포지션과 제 2 포지션 사이에서 셔터를 점진적으로 이동시킬 것이다.
디스플레이에서, 전극(308 및 309)은 더 넓게 형성되고 연속적인 행 또는 열에 포지셔닝되는 셔터 어셈블리들에 의하여 공유될 수 있다.
도 4a 및 도 4b 는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 광 변조기(400)를 도시한다. 변조기(400)는 셔터 어셈블리(401) 및 커버 어셈블리(418)를 포함한다. 셔터 어셈블리(401)는 서포트(406 및 407)에 의해 투명 기판(402)의 표면(403) 상에 지지되는 셔터(410)를 포함한다. 서포트(407)는 셔터(410)의 제 1 단부(408)에 부착되고, 서포트(406)는 셔터(410)의 제 2 단부(409)에 부착된다. 셔터(410)는 전기적 절연체 또는 유전체 재료로 형성되고, 광 투과 영역(411) 및 광 차단 영역(412)을 포함한다. 셔터(410)는 제 1 전극(405) 및 제 2 전극(404)을 더 포함한다. 서포트(407)는 표면(403)으로부터 전극(405)까지의 전기적 연결을 제공하고, 서포트(406)는 표면(403)으로부터 전극(404)까지의 전기적 연결을 제공한다.
커버 어셈블리(418)는 스페이서(416 및 417)에 의해 표면(403) 상에 지지되는 투명 기판(413)을 포함한다. 커버 어셈블리(418)는 기판(413)의 내면(414) 상에 인듐 주석 산화물과 같은 재료로 형성되는 투명 도전층(415)을 더 포함한다.
변조기(400)에서, 제 1 전극(405)과 도전층(415)은 제 1 정전기 액츄에이터(418)를 형성하고, 제 2 전극(404)과 도전층(415)은 제 2 정전기 액츄에이터(419)를 형성한다.
동작 시에, 제 1 액츄에이터는 서포트(407)를 표면(403)에 대하여 거의 직립 포지션으로 끌어당기고, 셔터(410)를 제 1 포지션으로 측방향으로 이동시키고, 제 2 액츄에이터는 서포트(406)를 표면(403)에 대하여 거의 직립 포지션으로 끌어당기고, 셔터(410)를 제 2 포지션으로 측방향으로 이동시킨다. 서포트(406 및 407) 내의 저장된 기계력이 셔터(410)를 제 1 또는 제 2 포지션으로부터 도 4b 에 도시된 바와 같이 기계적 휴식 또는 중립 포지션으로 복원시킨다.
도 5a 및 도 5b 는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 광 변조기(500)를 도시한다. 변조기(500)는 폴리머로 기판(501)의 표면(502) 상에 형성된 스페이서(508 및 509) 및 셔터 어셈블리(503)를 포함한다. 셔터 어셈블리(503)는 셔터(507), 및 도전성 재료로 형성되고 도전성 패드(512 및 513)에 의해 스페이서(508 및 509)에 부착되는 셔터 서포트(505 및 506)를 포함한다.
변조기(500)는 기판(501)의 표면(502) 상에 형성되는 두 개의 전극(510 및 511)을 더 포함한다. 전극(510)과 도전성 셔터(507)가 제 1 정전기 액츄에이터(514)를 형성하고, 전극(511)과 도전성 셔터(507)는 제 2 정전기 액츄에이터(515)를 형성한다.
셔터 어셈블리(503)는 셔터 어셈블리(401)와 유사하게 구성되고, 두 개의 전극(510 및 511)은 투명 도전층으로 대체될 수 있다.
도 6a 내지 도 6f 는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 광 변조기(600)를 도시한다. 도 6a 내지 도 6c 를 참조하면, 변조기(600)는 도전성 재료로 구성되고 광 투과 영역(602) 및 광 차단 영역(603)을 포함하는 광 셔터(601)를 포함한다.
셔터(601)는 셔터(601)와 표면(605) 사이에 그리고 실질적으로 셔터(601)의 경계 내에 형성되는 4 개의 캔틸레버 빔(606 및 607)에 의해 기판(604)의 표면(605) 상에 지지된다(도 6c). 각각의 캔틸레버 빔(606 및 607)의 제 1 단부는 포스트(609) 및 도전성 패드(610)에 의해 표면(605)에 부착되고, 제 2 단부는 포스트(608)에 의해 셔터(601)에 부착된다. 캔틸레버 빔(606)은 셔터(601)의 제 1 단부(618)에 부착되고, 캔틸레버 빔(607)은 셔터(601)의 제 2 단부(617)에 부착된다. 빔(606 및 607)은 표면(605)에 실질적으로 평행하게 포지셔닝되고, 표면(605)으로부터 제 1 갭(619) 만큼 이격된다. 또한 빔(606 및 607)은 셔터(601)에 실질적으로 평행하게 포지셔닝되고 셔터(601)로부터 제 2 갭(620) 만큼 이격된다. 캔틸레버 빔(606 및 607)은 큰 힘이 필요없이 휘거나 구부러질 수 있도록 얇고 길게 형성될 수 있다. 또한 빔(606 및 607)은 셔터(601)의 하중을 지지하도록 표면(605)에 수직으로 지향된 충분한 높이를 가지도록 형성될 수 있다.
셔터(601)는 셔터(601)의 제 1 단부 또는 에지(618)로부터 표면(605)을 향하여 표면(605)의 법선으로부터 5 도 이내로 연장되는 제 1 플랜지(613)를 더 포함한다. 셔터(601)는 제 2 에지(617)로부터 표면(605)을 향하여 표면(605)의 법선으로부터 5 도 이내로 연장되는 제 2 플랜지(615)를 더 포함한다.
빔(606 및 607)은 플랜지(613)의 표면(629)에 대하여 경사지고, 70 내지 89 도의 각도(628)를 형성한다(도 6d).
변조기(600)는 표면(605)으로부터 직각에 가깝게 연장되는 두 개의 전극(614 및 616)을 더 포함한다. 전극(614)은 도전성 패드(611)에 의해 표면(605)에 부착되고, 전극(616)은 도전성 패드(612)에 의해 표면(605)에 부착된다. 전극(614) 및 플랜지(613)는 제 1 정전기 액츄에이터(622)를 형성하고, 전극(616) 및 플랜지(615)는 제 2 정전기 액츄에이터(621)를 형성한다.
동작 시에, 액츄에이터(622)는 제 1 힘(625)을 셔터(601)에 인가하고, 셔터(601)의 제 1 단부(618)에 부착된 빔(606)을 끌어당기며, 셔터(601)를 제 1 힘(625)에 대해 실질적으로 측방향(626)으로 제 1 포지션을 향해 이동시키고(도 6e), 액츄에이터(621)는 제 2 힘(627)을 셔터(601)에 인가하고, 셔터(601)의 제 2 단부(617)에 부착된 빔(607)을 끌어당기며, 셔터(601)를 제 2 힘(627)에 대해 실질적으로 측방향(628)으로 제 2 포지션을 향해 이동시킨다(도 6f). 셔터(601)는 제 1 힘(625)의 방향에서보다 적어도 5 배 더 많이 측방향(626)으로 이동한다.
빔(606 및 607) 내의 저장된 기계력이 셔터(601)를 제 1 또는 제 2 포지션으로부터 도 6d 에 도시된 바와 같이 기계적 휴식 또는 중립 포지션으로 복원시킨다. 셔터(601)는 표면(605)에 대해 실질적으로 평행한 면에서 제 1 포지션과 제 2 포지션 사이에서 이동한다.
셔터(601)가 기계적 휴식 포지션(도 6d)으로부터 제 1 포지션(도 6e)으로 이동하는 경우, 빔(607)의 단부들에 부착된 포스트들(608 및 609) 사이의 직선 거리가 증가한다. 이러한 이유로, 빔(607)은 포스트들(608 및 609) 사이의 직선 거리 증가를 보상하도록 다소 휘어지게 형성된다.
도 7a 내지 도 7d 는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 광 변조기(700)를 도시한다. 변조기(700)는 도전성 재료로 구성되고 광 투과 영역(702) 및 광 차단 영역(703)을 포함하는 광 셔터(701)를 포함한다. 셔터(701)는 제 1 단부(706)에서 셔터(701)에 부착되는 제 1 플랜지(708)를 더 포함한다. 셔터(701)는 4 개의 캔틸레버 빔(712 및 714)에 의해 기판(705)의 표면(704) 상에 지지된다(도 7c).
각각의 캔틸레버 빔(712 및 714)의 제 1 단부는 포스트(716) 및 도전성 패드(717)에 의해 표면(704)에 부착되고, 제 2 단부는 포스트(715)에 의해 셔터(701)에 부착된다. 캔틸레버 빔(714)은 셔터(701)의 제 1 단부(706)에 부착되고, 캔틸레버 빔(712)은 셔터(701)의 제 2 단부(707)에 부착된다. 캔틸레버 빔(712 및 714)은 실질적으로 직선형이다. 캔틸레버 빔(714)은 플랜지(708)에 대하여 경사져 있고 70 내지 89 도의 각도(730)를 형성하며, 캔틸레버 빔(712)은 플랜지(708)와 거의 90 도의 각도(731)를 형성한다.
변조기(700)는 표면(704)으로부터 수직으로 연장되고 도전성 패드(710)에 의해 표면(704)에 부착되는 전극(709)을 더 포함한다. 셔터(701)의 전극(709) 및 플랜지(708)가 정전기 액츄에이터(711)를 형성한다.
동작 시에, 액츄에이터(711)는 셔터(701)의 제 1 단부(706)에 부착된 빔(714)을 방향(720)으로 끌어당기고, 셔터(701)를 방향(720)에 대해 실질적으로 측방향(721)으로 제 1 포지션을 향해 이동시킨다(도 7d). 빔(712 및 714) 내의 저장된 기계력이 셔터(701)를 제 1 포지션으로부터 기계적 휴식 또는 중립 포지션으로 복원시킨다(도 7a). 셔터(701)는 표면(704)에 대해 실질적으로 평행한 면에서 포지션들 사이에서 이동한다.
변조기(700)는 제 2 단부(707)에서 셔터(701)에 부착된 제 2 플랜지(722) 및 표면(704)으로부터 수직으로 연장되고 도전성 패드(724)에 의해 표면(704)에 부착되는 제 2 전극(723)에 의하여 형성되는 제 2 정전기 액츄에이터(725)를 더 포함할 수 있다. 변조기(700)에서, 서포트(712)는 셔터(701) 및 제 2 플랜지(722)가 제 2 전극(723)에 더 가깝게 이동하게 제한하고, 따라서 제 2 전극(723)은 제 2 플랜지(722)로부터 가까운 거리에 포지셔닝되어 효율적인 액츄에이터를 형성할 수 있다.
디스플레이에서, 셔터(701)를 기계적 중립 포지션에서 선택적으로 홀딩하기 위하여 픽셀 어드레싱 전압이 제 2 액츄에이터(725)에 인가될 수 있다.
도 8a 내지 도 8f 는 변조기(600 및 700) 내의 서포트와 유사한, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 셔터 서포트(800)의 제작 단계를 도시한다. 도 8a 는 캔틸레버 빔(803)을 포함하는 셔터 서포트(800)를 도시한다. 빔(803)의 제 1 단부는 빔(803)을 패드(805)를 통해 기판(802)의 표면(801)에 연결시키는 제 1 포스트(804)에 부착되고, 빔(803)의 제 2 단부는 추후 셔터에 연결되는 제 2 포스트(806)에 부착된다. 제 1 포스트(804) 및 제 2 포스트(806)는 각각 3 개의 측면과 하나의 상단을 가진다.
서포트(800)는 몰드(807) 상에 형성된다. 제 1 제조 단계는, 기판(802)의 표면(801) 상에 희생 재료로 몰드(807)를 형성하는 것이다(도 8b). 몰드(807)는 직사각형 프리즘의 형상으로 형성되고 4 개의 측벽(808, 809, 810 및 811) 및 하나의 상단(812)을 가진다. 측벽들은 법선에 대하여 +/- 5 도 내에서 표면(801)에 대해 수직으로 지향된다. 다음 단계들은, 마그네트론 스퍼터링에 의하여 몰드(807)의 표면 및 표면(801) 상에 등각의 도전성 재료(814)를 증착시키는 것과, 전기영동 증착 또는 분사에 의하여 도전층(814) 상에 양의 포토레지스트의 등각층(conformal layer; 815)을 적용시키는 것이다(도 8c).
다음 단계는 제 1 포토마스크(816)를 몰드(807)(도 8d) 상에 포지셔닝하고 2 도 미만의 발산각과 표면(801)에 대하여 측벽(808 및 809)의 방향으로부터 45 내지 75 도의 경사각(817)을 가지는 UV 광원으로 포토레지스트 층(815)을 조명하는 것이다(도 8e 및 도 8f). 몰드(807) 및 제 1 포토마스크(816)는, 캔틸레버 빔(803), 제 1 포스트(804), 제 2 포스트(806) 및 패드(805)의 기하학적 형상을 규정하는 포토레지스트 층(815) 상의 영역으로부터 UV 광을 차단한다. 다음 단계는 몰드(807)상에 제 2 포토마스크(818)를 포지셔닝하고(도 8g) 측벽(811)의 방향으로부터 포토레지스트 층(815)을 조명하는 것이다(도 8j). 그러면 측벽(811)의 하부에 적용된 포토레지스트 층(815)이 조명될 것이다. 도 8g 및 도 8j 에 도시되는 단계들은, 제 2 포스트(806)가 몰드(807)의 측벽(808 및 809) 상에 형성된 오직 두 개의 측면과 및 상단면을 가지고 형성되는 경우에는 생략될 수 있다.
모든 3 개의 방향으로부터 조명한 이후에, 포토레지스트 층(815)은 현상되고 도전층(814)의 비보호 영역은 에칭에 의하여 제거된다. 몰드(807) 상에 형성된 캔틸레버 빔(803)은 도전층(814)의 두께와 동일한 너비를 갖는다.
도전층(814)이 UV 광을 반사할 수 있는 알루미늄과 같은 재료로 형성되는 경우에, 포토레지스트 층(815)을 적용시키기 이전에 도전층(814) 상에 광 흡수층이 적용되거나 형성될 수 있다. 그러면 수평면 및 수직면으로부터의 UV 광의 반사가 감소될 것이다. 포토레지스트 층(815)의 표면으로부터의 반사를 감소시키기 위하여, 몰드 및 마스크는 포토레지스트 층(815)과 유사한 굴절률을 가지는 액체 내에 담가질 수 있다.
도 9a 내지 도 9f 는 변조기(600 및 700)와 유사한, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 셔터(900) 및 전극(905)의 제작 단계를 도시한다.
도 9a 는 광 투과 영역(901) 및 플랜지(902)를 포함하는 셔터(900)를 도시한다. 셔터(900)는 위에서 설명된 서포트(800)의 포스트(806)에 연결된다. 도 9a 는 패드(904)에 의해 기판(802)의 표면(801)에 부착된 전극(905)을 더 도시한다.
제 1 제조 단계는 두 개의 직사각형 프리즘(911 및 912)을 포함하는 몰드(910)를 희생 재료를 사용해서 기판(802)의 표면(801) 상에 형성하는 것이다. 프리즘(911)은 4 개의 측벽(914, 915, 916, 917)과 하나의 상단면(918)을 가진다. 프리즘(912)은 4 개의 측벽(920, 921, 923, 924)과 하나의 상단면(925)을 가진다. 측벽은 법선으로부터 +/- 5 도 내에서 표면(801)에 대해 수직으로 지향된다. 셔터(900)를 서포트(800)의 포스트(806)에 연결시키기 위하여 프리즘(911)의 상단(918)에 비아 홀(926)이 형성된다.
다음 단계들은, 몰드(910)의 표면 및 표면(801) 상에 등각의 도전성 재료(930)를 증착시키는 것과, 도전층(930) 상에 음의 포토레지스트의 등각층(conformal layer; 931)을 증착시키는 것이다(도 9c).
후속하는 단계는 몰드(910) 상에 포토마스크(932)를 포지셔닝하고(도 9d) 시준되고 측벽(916 및 924)의 방향으로부터 경사진 광선을 가지는 UV 광원으로써 포토레지스트 층(931)을 조명하는 것이다(도 9e 및 도 9f).
마스크(932)는 측벽(915, 916, 917, 920 및 923)의 표면, 및 셔터(900)의 광 투과 영역(901)이 형성되는 상단면(918)의 영역에 적용되는 포토레지스트 층(931)의 UV 광 조명을 차단한다. 몰드는 플랜지(902) 및 전극(905)이 형성되는 측벽(914 및 921)의 표면의 하부 및 측벽들(914 및 921) 사이의 표면(801)의 부분을 차단한다.
모든 3 개의 방향으로부터 조명한 이후에, 포토레지스트 층(931)은 현상되고 도전층(930)의 비보호 영역은 에칭된다.
다음 단계는 희생층을 제거하고 셔터(900) 및 서포트(800)를 릴리스하는 것이다.
셔터(900)는 셔터(900)의 모든 4 개의 에지 상에 플랜지(902)와 같은 플랜지를 포함하도록 형성될 수 있다. 이러한 플랜지들은 부유 광이 디스플레이를 벗어나는 것을 효과적으로 차단하여 콘트라스트를 개선할 수 있다.
도 10a, 도 10b 및 도 10c 는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 디스플레이 백라이트(1000)를 도시한다. 도 10a 는 백라이트(1000)의 사시도이고, 도 10b 는 백라이트(1000)의 측면도이며, 도 10c 는 도 10b 에서 10C라고 지정된 영역의 확대도이다.
백라이트(1000)는 아크릴 또는 1.45 내지 1.6 의 값을 가지는 굴절률 n1을 가진 다른 투명 재료로 구성되는 일반적으로 평면형인 광 가이드(1001)를 포함한다. 광 가이드(1001)는 상단면(1002), 하단면(1003), 마주보는 측면(1004 및 1005) 및 광 입력단(1006)을 포함한다.
하단면(1003)은 상단면(1002)에 대하여 경사져 있고 약 0.1 도 내지 2.0 도의 값을 가지는 각도(1009)(도 10b)를 형성한다. 하단면(1003)은 광 입력단(1006)으로부터 멀어지는 방향에서 상단면(1002)에 가까워진다.
백라이트(1000)는 광 가이드(1001)의 하단면(1003)에 근접하게 포지셔닝된 광 흡수막(1010) 및 광 입력단(1006)에 근접하게 포지셔닝된 복수 개의 광원(1011)을 더 포함한다.
백라이트(1000)는 약 1.45 내지 1.6 의 값을 가지는 굴절률 n2 을 가진 실질적으로 투명한 재료로 구성되는 제 1 광학층(1015)을 더 포함한다. 제 1 광학층(1015)은 광 출사면(1016), 광 입력면(1017), 및 광 입력면(1017)과 광 출사면(1016) 사이에 위치된 복수 개의 임베딩된 광 반사기(1018)를 포함한다. 광 반사기(1018)는 알루미늄 또는 은과 같은 얇은 광 반사 재료로 형성된다. 광 반사기(1018)는 실질적으로 평평한 표면 또는 약 20 내지 80 마이크론의 곡률 반경을 가지는 곡선형 표면을 가질 수 있다. 광 반사기(1018)는 광 가이드(1001)의 상단면(1002)에 대하여 경사져 있고 약 20 도 내지 40 도의 값의 각도(1026)를 형성한다.
백라이트(1000)는 제 1 광학층(1015)의 광 입력면(1017)과 광 가이드(1001)의 상단면(1002) 사이에 형성되는 제 2 광학층(1020)을 더 포함한다. 제 2 광학층(1020)은 불소중합체로 또는 약 1.3 내지 1.4 의 값의 굴절률 n3 을 가지는 다른 실질적으로 투명한 재료로 구성된다.
동작 시에, 광 가이드(1001)의 광 입력단(1006)로부터 진입하는 광선(1023)은 상단면(1002) 및 하단면(1003)으로부터 반사하고 상단면(1002)에 대한 법선을 향한 각도를 변경시킨다. 광선(1023)은, 상단면(1002)에 대한 입사각이 광 가이드(1001)의 굴절률 n1 및 제 2 광학층(1020)의 굴절률 n3 에 의하여 규정되는 임계각(1024)(도 10c) 보다 적은 경우에 광 가이드(1001)를 빠져나온다. 제 2 광학층(1020)을 통과하여 지나가는 광선(1023)은 광 입력면(1017)으로부터 제 1 광학층(1015)에 진입하고, 제 1 광학층(1015)의 굴절률 n2 에 의하여 규정되는 각도를 변경시킨다. 제 1 광학층(1015)에 진입하는 거의 모든 광선(1023)은 광 출사면(1016)으로부터 내부적으로 반사된다. 광선은 임베딩된 광 반사기(1018)로부터의 반사에 의하여 광 출사면(1016)으로부터 제 1 광학층(1015)을 벗어난다. 곡선형 광 반사기(1018)로부터 반사되는 광선은 광 출사면(1016)으로부터 제 1 광학층(1015)을 벗어나고, 광 출사면(1016)으로부터의 소정 거리(1025)에 수렴한다.
백라이트(1000)는 유리 기판과 같은 투명 기판 및 제 1 광학층(1015)과 제 2 광학층(1020) 사이에 개재된 이색성 필터층을 더 포함할 수 있다.
임베딩된 광 반사기 또는 광 반사 면(1106)을 가지는 광학층(1108)의 제조 단계가 도 11a 내지 도 11d 에 도시된다. 단계(A)에서, 포토리소그래피를 사용하여 기판(1103) 상에 투명 UV 경화 액체 폴리머로 마이크로-프리즘(1101)이 구성된다. 단계(B)에서, 기판(1103)은 각도(1105)(도 11b) 정도 틸팅되고, 마이크로-프리즘(1101)의 연장부(1104)가 동일한 액체 폴리머로 형성된다. 연장부(1104)를 가지는 마이크로-프리즘(1101)도 역시 몰딩될 수 있다. 단계(C)에서, 반사성 미러 필름이 연장부(1104)의 각각의 면에 증착되어 광 반사면(1106)을 형성한다. 단계(D)에서, 홈(1107)에는 동일한 UV 경화 액체 폴리머가 충진된다. 도 11d 는 임베딩된 광 반사면(1106)이 있는 광학층(1108)을 도시한다.
광학층(1108)은 위에 개시된 변조기(300 및 400) 내의 셔터 어셈블리(100 또는 401)와 결합될 수 있다. 광학층(1108)은, 셔터 어셈블리(100 또는 401)를 구성하기 이전에 기판 상에 구성되고 셔터 서포트들 사이에 포지셔닝될 수 있다. 기판의 표면으로부터의 근접 거리에 위치된 셔터를 가지는 변조기(500, 600 또는 700)에 대하여, 임베딩된 광 반사기가 기판 내에 구성될 수 있다.
도 12a, 도 12b 및 도 12c 는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 임베딩된 광 반사기(1205)를 가지는 유리 기판(1200)의 제작 단계들을 도시한다. 제 1 단계는 유리 기판(1200)에 홈(1203)을 에칭하는 것이다. 다음 3 개의 단계들은 위에서 설명된 단계 B, C 및 D와 유사하다. 제 2 단계는 기판(1200)을 틸팅하고 각각의 홈 내에 UV 경화 액체 폴리머로 연장부(1204)를 형성하는 것이다. 제 3 단계는 연장부(1204) 상에 반사성 미러 필름을 증착시켜 광 반사면(1205)을 형성하는 것이다. 제 4 단계는 홈을 동일한 UV 경화 액체 폴리머로 충진하는 것이다. 도 12c 는 임베딩된 광 반사기(1205)를 가지고 구성되는 유리 기판(1200)을 도시한다. 경화된 폴리머는 유리 기판(1200)과 실질적으로 동일한 굴절률을 가지는 것이 바람직하다. 백라이트(1000)에서, 제 1 광학층(1015)은 유리 기판(1200)으로 대체될 수 있고 변조기(500, 600 또는 700)는 유리 기판(1200) 상에 구성될 수 있다.
도 13a 및 도 13b 는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 디스플레이 커버 어셈블리(1400)를 도시한다. 커버 어셈블리(1400)는 제 1 면(1402) 및 제 2 면(1403)을 가지는 투명 기판(1401)을 포함한다. 커버 어셈블리(1400)는 제 1 면(1402)에 형성된 광 확산층(1404) 및 광 확산층(1404) 상에 형성된 광 흡수층(1405)을 더 포함한다. 200 마이크로미터 이하의 두께를 가진 얇은 기판들의 경우에, 확산층(1404)은 제 2 또는 외부 표면(1403)에 형성될 수 있고, 광 흡수층(1405)은 기판(1401)의 내면(1402)에 형성될 수 있다. 광 흡수층(1405)은 광 투과 영역(1407) 및 불투명한 광 흡수 영역(1406)을 포함한다. 커버 어셈블리(1400)는 광 반사 미러면을 가지는 광 흡수층(1405)의 불투명한 광 흡수 영역(1406) 상에 형성된 변조기(300)의 전극(308 및 309)과 같은 전극들 또는 변조기(400)내의 전극(415)과 같은 투명 도전층을 더 포함할 수 있다.
광 흡수층(1405)은 도전성 재료로 형성될 수 있다. 도전성 광 흡수층(1405)은 디스플레이 내의 EMI 또는 정전기 쉴드 또는 변조기(400) 내의 액츄에이터와 같은 액츄에이터용 전극으로서의 역할을 할 수 있다.
광 흡수층(1405)은 불투명한 광 흡수 영역(1406)에 충돌하는 80% 이상의 광을 흡수하고 1% 미만의 광을 투과시킬 수 있다.
전기기계 광 변조기에 기초한 디스플레이는 행 및 열로 정렬되는 많은 수의 변조기를 포함할 수 있다. 디스플레이 내의 각각의 픽쳐 엘리먼트 또는 픽셀은 하나 이상의 변조기를 포함할 수 있다. 예시를 위하여 후속하는 도면들은 오직 하나의 변조기를 가지는 디스플레이를 예시한다.
도 14a 및 도 14b 는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 디스플레이(1500)의 단면도를 도시한다. 디스플레이(1500)는 커버 어셈블리(1501), 변조기(1502) 및 후면 반사기(1504)를 포함하는 백라이트(1503)를 포함한다. 커버 어셈블리(1501)는 투명 기판(1505), 기판(1505)의 제 1 면(1507)에 형성된 광 확산층(1506) 및 광 확산층(1506) 상에 형성된 광 흡수층(1508)을 포함한다. 광 흡수층(1508)은 광 투과 영역(1509) 및 불투명한 광 흡수 영역(1510)을 포함한다. 변조기(1502)는 광 투과 영역(1514) 및 광 차단 영역(1515)을 가지는 셔터(1511)를 포함한다. 백라이트(1503)를 바라보는 셔터(1511)의 표면이 광 반사면이고 광 흡수층(1508)을 바라보는 표면이 광 흡수면이다. 광 흡수층(1508)의 광 투과 영역(1509)은 셔터(1511)의 광 투과 영역(1514) 보다 더 크고, 셔터(1511)의 광 차단 영역(1515)보다 더 작다. 도 14a 에서 셔터(1511)는 제 1 포지션 또는 온 포지션에 있으며, 도 14b 에서 셔터(1511)는 제 2 포지션 또는 오프 포지션에 있다. 백라이트(1503)로부터 셔터(1511)의 광 투과 영역(1514)에 충돌하는 광(1520)은, 셔터(1511)가 제 1 포지션에 있는 경우 광 흡수층(1508)의 광 투과 영역(1509)을 통해 투과되고(도 14a) 및 셔터가 제 2 포지션에 있는 경우 광 흡수층(1508)에서 흡수된다(도 14b). 셔터(1511)의 광 차단 영역(1515)에 충돌하는 광은 백라이트(1503)로 다시 반사되고 후면 반사기(1504)로부터 반사됨으로써 재활용된다. 변조기(1502)는 위에 개시된 변조기들 또는 백라이트(1503)로부터 방출된 광을 재활용하기 위하여 백라이트(1503)를 바라보는 광 반사면을 가지는 셔터를 포함하는 변조기 중 임의의 하나일 수 있다.
셔터 서포트가 셔터에 의해서 요구되는 디스플레이 표면보다 훨씬 더 많은 공간을 차지하지 않아서 셔터들이 서로 매우 가깝게 포지셔닝되어 셔터의 움직임과 그들 사이에 몇 가지 도체들이 들어갈 만한 공간만을 허용하도록 변조기를 설계하는 것이 중요하다.
위의 개시된 셔터 어셈블리는 이러한 요구 사항들을 만족시킨다. 셔터 서포트들이 셔터의 옆에 포지셔닝되어 디스플레이 표면의 50 %가 넘게 차지하는 몇 가지 선행 기술 셔터 어셈블리와 비교할 때, 위에 개시된 셔터 어셈블리에서 셔터 서포트들은 셔터와 그 셔터가 그 위에 지지되는 표면 사이에 위치되고, 제 1 포지션과 제 2 포지션 사이에의 셔터 이동을 포함하는 셔터의 경계 내에 실질적으로 포지셔닝된다.
이것은 디스플레이 표면에 상대적으로 총 광 투과 면적을 증가시킴으로써 광 효율을 증가시키고, 디스플레이의 행과 열 사이의 간격을 감소시킨다.
디스플레이(1500)에서, 광 흡수층(1508)은 도전성 재료로 형성될 수 있고, 위에 개시된 변조기(400) 내의 전극(415)을 대체할 수 있다.
변조기(300)의 전극(308 및 309)은 백라이트(1503)를 바라보는 광 반사면을 가지는 광 흡수층(1508) 상에 형성될 수 있고, 셔터(101)는 기판(1521)의 표면(1522) 상에 지지될 수 있다. 변조기(600)의 셔터(601) 및 변조기(700)의 셔터(701)도 역시 기판(1521)의 표면(1522) 상에 지지될 수 있다. 변조기(500)의 스페이서(508 및 509)는 광 흡수층(1508)에 형성될 수 있고 셔터(503)는 스페이서(508 및 509)로부터 매달릴 수 있다.
디스플레이(1500)에서, 백라이트(1503)는 표면 광을 방출하고, LCD 디스플레이에서 알려진 에지 발광형(edge lit) 또는 직광식(direct lit) 백라이트일 수 있다.
도 15a 및 도 15b 는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 디스플레이(1700)의 단면도를 도시한다. 디스플레이(1700)는 커버 어셈블리(1701), 변조기(1702) 및 백라이트(1703)를 포함한다. 커버 어셈블리(1701)는 투명 기판(1705), 기판(1705)의 제 1 면(1707)에 형성된 광 확산층(1706) 및 광 확산층(1706) 상에 형성된 광 흡수층(1708)을 포함한다. 광 흡수층(1708)은 광 투과 영역(1709) 및 광 흡수 영역(1710)을 포함한다. 변조기(1702)는 광 투과 영역(1714) 및 광 차단 영역(1715)을 가지는 셔터(1711)를 포함한다. 백라이트(1703)를 바라보는 셔터(1711)의 표면은 광 반사면 또는 광 흡수면일 수 있고, 광 흡수층(1708)을 바라보는 표면은 광 흡수면이다. 광 흡수층(1708)의 광 투과 영역(1709)은 셔터(1711)의 광 투과 영역(1714) 보다 더 크고, 셔터(1711)의 광 차단 영역(1715)보다 더 작다. 변조기(1702)는 광 출사면(1721) 및 임베딩된 광 반사면(1717)을 가지는 기판(1716)을 더 포함한다. 면들(facets; 1717)은 곡선형이고, 백라이트(1703)로부터의 광(1720)이 기판(1716)을 벗어나서 셔터(1711)의 광 투과 영역(1714)에 수렴하게 한다. 셔터(1711)는 기판(1716)의 표면(1721) 상에 지지된다. 백라이트(1703)는 광 가이드(1719) 및 광 가이드(1719)와 기판(1716) 사이에 포지셔닝되는 광학층(1718)을 포함한다. 백라이트(1703)는 도 10a 내지 도 10c 의 백라이트(1000)와 유사하다. 백라이트(1703)는 부유 광 또는 셔터(1711)로부터 반사되는 광을 흡수하기 위한, 광 가이드(1719) 뒤에 포지셔닝된 광 흡수층(1704)을 더 포함한다.
도 15a 에서 셔터(1711)는 제 1 포지션 또는 온 포지션에 있으며, 도 15b 에서 셔터(1711)는 제 2 포지션 또는 오프 포지션에 있다. 기판(1716)으로부터 방출된 광(1720)은 셔터(1711)가 제 1 포지션에 있는 경우 셔터(1711)의 광 투과 영역(1714) 및 광 흡수층(1708)의 광 투과 영역(1709)에 의하여 투과되고(도 15a), 셔터(1711)가 제 2 포지션에 있는 경우 셔터(1711)의 광 차단 영역(1715)에 의하여 차단된다(도 15b). 셔터(1711)의 광 차단 영역(1715)으로부터 다시 반사되는 광은 광 흡수층(1704) 내에서 흡수된다.
디스플레이(1700)에서, 곡선형 반사기(1717)는 디스플레이의 시야각을 증가시키고 평평한 반사기와 비교할 때 ON 포지션과 OFF 포지션 사이에서의 셔터(1711)의 요구되는 이동 거리를 감소시킨다.
위에서 설명된 디스플레이는 기판들, 기판 중 하나 또는 두 개 모두에 형성되는 행 및 열 도체 사이의 정밀한 거리를 유지하기 위한 스페이서, 디스플레이 픽셀에 어드레싱하기 위한 하나 이상의 박막 트랜지스터 및 스토리지 커패시터, 접지면 또는 전력면, 디스플레이 픽셀을 리셋하기 위한 공통 상호연결, 이색성 또는 컬러 필터 및 반사 반지 코팅을 더 포함할 수 있다.
위에서 설명된 디스플레이는 전기기계, 마이크로기계, 마이크로-전기기계 또는 마이크로-전기-기계 시스템(MEMS) 디스플레이라고 명명될 수 있다. 위에서 설명된 디스플레이는 흑백 디스플레이, 컬러 디스플레이 또는 색순차식(color sequential) 디스플레이일 수 있다.
이제 특허 법규의 요건에 따라 본 발명이 상세히 설명되었으므로, 당업자는 특정 요건 또는 조건을 만족시키기 위하여 개별 부분 또는 그들의 상대적인 어셈블리 또는 제조 방법에 변형 및 변경을 가하는 데 곤란함을 느끼지 않을 것이다. 이러한 변화 및 변경은 후속하는 청구항에서 진술되는 바와 같은 본 발명의 범위 및 사상에서 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있다.
Claims (15)
- 디스플레이로서,
광 투과 영역을 가지는 셔터를 각각 포함하는 복수 개의 변조기, 및
표면 및 복수 개의 임베딩된 광 반사기를 가지는 기판을 포함하고,
상기 임베딩된 광 반사기는 광이 상기 기판의 상기 표면으로부터 상기 기판을 빠져나오고 상기 셔터의 각각의 광 투과 영역에 수렴하게 하는, 디스플레이. - 제 1 항에 있어서,
상기 디스플레이는 복수 개의 광 투과 영역을 가지는 광 흡수층을 더 포함하고,
상기 셔터의 광 투과 영역을 통해 투과하는 광은 상기 광 흡수층의 각각의 광 투과 영역을 통해 투과하는, 디스플레이. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판은, 광 가이드의 굴절률 보다 작은 굴절률을 가지는 광학층을 통하여 상기 광 가이드에 광학적으로 커플링된 광 입력면을 더 포함하는, 디스플레이. - 제 1 항에 있어서,
상기 임베딩된 광 반사기는 20 내지 80 마이크로미터의 곡률 반경을 가지는 단면을 가지는 곡선형 표면을 가지는, 디스플레이. - 제 1 항에 있어서,
상기 셔터는 상기 제 1 및 제 2 단부에 부착된 복수 개의 서포트에 의해 표면 상에 지지되는 제 1 및 제 2 단부를 가지고,
상기 제 1 및 제 2 단부에 부착된 상기 서포트는 서로에 대하여 경사져 있고 상기 표면에 대하여 경사져 있는, 디스플레이. - 제 1 항에 있어서,
상기 셔터는 상기 셔터와 상기 표면 사이에 위치된 복수 개의 캔틸레버 빔에 의해 상기 표면 상에 지지되고,
상기 캔틸레버 빔은 상기 셔터로부터 제 1 갭만큼 이격되고, 상기 표면으로부터 제 2 갭만큼 이격되는, 디스플레이. - 제 1 항에 있어서,
상기 셔터는 상기 제 1 및 제 2 단부에 부착된 복수 개의 서포트에 의해 표면 상에 지지되는 제 1 및 제 2 단부를 가지고,
상기 제 1 단부에 부착된 상기 서포트는 실질적으로 직선형이고, 상기 제 2 단부에 부착된 상기 서포트는 곡선형인, 디스플레이. - 제 1 항에 있어서,
상기 셔터는 상기 셔터의 에지로부터 연장되는 플랜지를 포함하고,
상기 셔터는 상기 표면에 실질적으로 평행하고 상기 플랜지의 표면에 대하여 경사져 있는 복수 개의 서포트에 의해 표면 상에 지지되는, 디스플레이. - 제 1 항에 있어서,
각각의 상기 변조기는 제 1 힘을 상기 셔터로 인가하고 상기 셔터를 상기 기판의 표면에 실질적으로 평행한 평면에서 상기 제 1 힘에 대하여 실질적으로 측방향으로 이동시키는 액츄에이터를 더 포함하는, 디스플레이. - 제 1 항에 있어서,
상기 디스플레이는 광 투과 영역을 가지는 광 흡수층을 더 포함하고,
상기 셔터는 광 차단 영역을 가지며,
상기 광 흡수층의 광 투과 영역은 상기 셔터의 광 투과 영역보다 크고 상기 셔터의 광 차단 영역보다 작은, 디스플레이. - 제 1 항에 있어서,
각각의 상기 변조기는 제 1 및 제 2 전극을 더 포함하고,
상기 제 1 및 제 2 전극은 상기 셔터 상에 형성되는, 디스플레이. - 제 1 항에 있어서,
상기 디스플레이는 광 확산층 및 상기 광 확산층 상에 형성된 광 흡수층을 더 포함하고,
상기 광 흡수층은 광 투과 영역 및 광 차단 영역을 가지는, 디스플레이. - 제 1 항에 있어서,
상기 디스플레이는 상기 셔터로부터 반사된 광을 흡수하기 위한 후면 광 흡수기를 포함하는 백라이트를 더 포함하는, 디스플레이. - 제 1 항에 있어서,
상기 디스플레이는 도전성 재료로 형성된 광 흡수층을 더 포함하는, 디스플레이. - 제 1 항에 있어서,
상기 디스플레이는 도전성 재료로 제조된 상기 광 흡수층을 더 포함하고,
상기 셔터는 제 1 및 제 2 전극을 포함하며,
각각의 상기 제 1 및 제 2 전극은 도전성 광 흡수층과 정전기 액츄에이터를 형성하는, 디스플레이.
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|---|---|---|---|
| KR1020160084400A KR102590788B1 (ko) | 2016-07-04 | 2016-07-04 | Mems 디스플레이 |
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| JP2010517072A (ja) * | 2007-01-19 | 2010-05-20 | ピクストロニクス，インコーポレイテッド | Ｍｅｍｓディスプレイ装置 |
| KR20110017349A (ko) * | 2009-08-13 | 2011-02-21 | 에드워드 파크얀 | 도파관, 마이크로 프리즘 및 미소 기계 광변조기를 포함하는 디스플레이 장치 |
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-
2016
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