KR20180004613A

KR20180004613A - Light modulator for mems display

Info

Publication number: KR20180004613A
Application number: KR1020160084415A
Authority: KR
Inventors: 에드워드 파크얀
Original assignee: 에드워드 파크얀
Priority date: 2016-07-04
Filing date: 2016-07-04
Publication date: 2018-01-12
Also published as: KR102657488B1

Abstract

The present invention relates to an electromechanical optical modulator and a backlight for providing an efficient, cost-effective high-performance display. An electromechanical display device includes a first actuator, a second actuator, and a shutter including a first end and a second end. The shutter is supported on a surface by a plurality of supports attached to the first end and the second end.

Description

[0001] LIGHT MODULATOR FOR MEMS DISPLAY [0002]

관련된 미국 특허 문서Related US Patents

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.US Application No. 12 / 584,465, filed September 3, 2009 and now U.S. Patent No. 7,995,261 B2, U.S. Serial No. 14 / 589,699, filed January 5, 2015, filed January 5, 2015 U.S. Application Serial No. 14 / 589,634, filed January 5, 2015, U.S. Serial No. 14 / 589,434, filed January 5, 2015, U.S. Serial No. 14 / 589,551, filed January 5, 2015, U.S. Serial No. 14 / 589,715, filed on May 5, which is hereby incorporated by reference.

본 발명은 일반적으로 디스플레이 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 전기기계 픽쳐 엘리먼트를 포함하는 디스플레이에 관한 것이다.The present invention relates generally to the field of displays. In particular, the invention relates to a display comprising an electromechanical picture element.

현재, 액정 디스플레이가 평판 패널 디스플레이 시장의 대부분을 차지하고 있다.Currently, liquid crystal displays occupy the majority of the flat panel display market.

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.It has been proposed that displays based on electromechanical optical modulators are possible as alternatives to LCDs. The present invention discloses electromechanical optical modulators and displays that can compete with LCDs in terms of picture performance, light efficiency and cost.

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.The following is a summary description of exemplary embodiments of the invention. This is provided as an introduction to help those skilled in the art understand the detailed design discussions, which are described below and in no way are intended to limit the scope of the claims appended hereto, in order to disclose the present invention specifically.

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.The present disclosure discloses various electromechanical light modulators. According to an exemplary embodiment of the invention, the modulator comprises one or two electrostatic actuators, an optical shutter supported on the surface of the substrate by a plurality of supports attached to the shutter at the first and second ends of the shutter. In operation, the actuator applies a force to the shutter. The shutter support limits the movement of the shutter in the direction of the force and allows the shutter to move substantially laterally with respect to the force. The shutter moves laterally between the first position and the second position without physical contact with the stationary portion or surface. Each electrostatic actuator includes two electrodes that are positioned substantially parallel and proximate to each other. In some embodiments, the shutter is conductive and serves as one of the actuator electrodes. In another design, the shutter includes a flange extending from the edge of the shutter at a right angle, forming a stationary electrode and an electrostatic actuator. The fixed electrode can be positioned very close to the flange to form an efficient electrostatic actuator.

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.Since the shutter support is positioned between the shutter and the surface, the shutters in the display are positioned very close to each other, allowing only a space between them to allow movement of the shutter. In some modulators, the shutter is supported on the surface by a cantilever beam. The present invention discloses a method of manufacturing a shutter supported by a cantilever beam and a cantilever beam. The present invention includes a plurality of modulators each including a light absorbing layer having a light transmitting region, a backlight for reflecting light toward the light absorbing layer, and a shutter positioned between the back light and the light absorbing layer, Wherein the light having a light transmissive area and a light reflective surface facing the backlight to recycle light emitted from the backlight, the light impinging on the light transmissive area of the shutter from the backlight, And transmits the light through the light transmitting region of the light absorbing layer, and is absorbed in the light absorbing layer when the shutter is in the second position.

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.The present invention includes a plurality of modulators each including a shutter having a light transmitting region, and a substrate having a surface and a plurality of embedded optical reflectors, wherein the embedded optical reflector reflects light from the surface of the substrate Exit and converge to respective light transmitting regions of the shutter.

본 발명의 앞서 설명된 목적 및 다른 목적들은 첨부 도면에 예시되고 후속하는 상세한 설명에서 기술된다.The foregoing and other objects of the present invention are illustrated in the accompanying drawings and described in the following detailed description.

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.1A is a perspective view of a shutter assembly in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.
1B is a front view of the shutter assembly shown in FIG. 1A.
2A is a top view of an exemplary mold for making the shutter assembly shown in FIG. 1A.
FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line 2B in FIG. 2A.
3A is a perspective view of an optical modulator according to an exemplary embodiment of the present invention.
3B is a front view of the optical modulator of FIG. 3A.
3C is a front view of the optical modulator of FIG. 3A, showing the shutter positioned in the first position.
FIG. 3D is a front view of the optical modulator of FIG. 3A, showing the shutter positioned in the second position.
4A is a perspective view of an optical modulator according to an exemplary embodiment of the present invention.
4B is a front view of the optical modulator of FIG. 4A.
5A is a perspective view of an optical modulator according to an exemplary embodiment of the present invention.
5B is a front view of the optical modulator of FIG. 5A.
6A is a perspective view of an optical modulator according to an exemplary embodiment of the present invention.
6B is a side view of the optical modulator of FIG. 6A.
6C is a perspective view showing a shutter support in the optical modulator shown in Fig. 6A. Fig.
6D is a top view of the optical modulator shown in FIG. 6A.
6E is a top view of the optical modulator of FIG. 6A showing the shutter positioned in the first position.
6F is a top view of the optical modulator of FIG. 6A, showing the shutter positioned in the second position.
7A is a top view of an optical modulator according to an exemplary embodiment of the present invention.
7B is a side view of the optical modulator of FIG. 7A.
7C is a top view showing the shutter support in the optical modulator shown in Fig. 7A. Fig.
7D is a top view of the optical modulator of FIG. 7A, showing the shutter positioned in the first position.
8A is a perspective view of a shutter support according to an exemplary embodiment of the present invention.
8B is a perspective view of the mold for manufacturing the shutter support shown in Fig. 8A.
8C is a cross-sectional view taken along line CC of FIG. 8B illustrating the step of manufacturing the shutter support shown in FIG. 8A.
8D is a top view illustrating the step of manufacturing the shutter support shown in FIG. 8A.
8E is a front view illustrating a step of manufacturing the shutter support shown in Fig. 8A.
8F is a front view illustrating the step of manufacturing the shutter support shown in Fig. 8A.
FIG. 8G is a top view illustrating the step of manufacturing the shutter support shown in FIG. 8A.
8J is a side view illustrating the step of manufacturing the shutter support shown in Fig. 8A.
9A is a perspective view of a shutter according to an exemplary embodiment of the present invention.
Fig. 9B is a perspective view of a mold for manufacturing the shutter shown in Fig. 9A.
9C is a cross-sectional view taken along line CC of FIG. 9B, illustrating the step of manufacturing the shutter shown in FIG. 9A.
FIG. 9D is a perspective view illustrating a step of manufacturing the shutter shown in FIG. 9A.
9E is a cross-sectional view taken along line EE in Fig. 9D, illustrating the step of manufacturing the shutter shown in Fig. 9A.
FIG. 9F is a cross-sectional view taken along line FF of FIG. 9D, illustrating the step of manufacturing the shutter shown in FIG. 9A.
10A is a perspective view of a display backlight in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.
10B is a side view of the display backlight of FIG. 10A.
10C is an enlarged view of a region indicated by 10C in Fig. 10B.
11A-11D are cross-sectional views illustrating steps of fabricating an optical layer with an embedded optical reflector in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.
12A-12C are cross-sectional views illustrating steps for fabricating a substrate with an embedded light reflector in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.
13A is a top view of a display cover assembly in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.
13B is a sectional view taken along line segment 13B in Fig. 13A. Fig.
14A is a cross-sectional view of a display according to an exemplary embodiment of the present invention, illustrating a shutter positioned in a first position;
14B is a cross-sectional view of the display shown in FIG. 14A illustrating the shutter positioned in the second position.
15A is a cross-sectional view of a display according to an exemplary embodiment of the present invention, illustrating a shutter positioned in a first position;
15B is a cross-sectional view of the display shown in FIG. 15A illustrating a shutter positioned in the second position.
16 is a front page view for reference.

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.FIG. 1A is a perspective view of a shutter assembly 100 in accordance with an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a front view. The shutter assembly 100 includes an optical shutter 101 supported by the supports 104 and 105 on the surface 103 of the transparent substrate 102. The support 104 is attached to the first end 106 of the shutter 101 and the support 105 is attached to the second end 107 of the shutter 101. [ Supports 104 and 105 are substantially straight and are inclined with respect to each other and with respect to surface 103 and form an angle 113 between surface 103 and 70 to 85 degrees. Supports 104 and 105 are spaced apart at a distance 114 greater than the distance 115 between the attachment points of supports 104 and 105 on the shutter 101 through the pad 109, . The shutter assembly 100 may be configured to have supports 104 and 105 that are tilted relative to one another and attached to the surface 103 at a distance 114 that is less than the distance 115. [ The supports 104 and 105 and the pad 109 are made of a thin conductive material and provide electrical connection from the surface 103 to the shutter 101. The shutter 101 is also made of a thin conductive material or multilayer film that also includes a conductive layer. The shutter 101 includes a light transmitting region 108 and a light interfering or blocking region 110. The light blocking area 110 is larger (wider and longer) than the light transmitting area 108. The light transmitting region 108 transmits at least 90% of the light impinging on the light transmitting region 108, and the light blocking region 110 blocks at least 99% of the light.

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.The outer edge or all edges of the shutter 101 are beveled so that the shutter 101 does not warp. The shutter assembly 100 may be fabricated on a mold made of a metal such as aluminum and a silicon alloy. In one implementation, all surfaces of the shutter 101 may have a light absorption finish. In other implementations, the shutter 101 may have a first surface 120 that reflects light and a second surface 121 that absorbs light. The light reflecting surface 120 reflects 80% or more of light, and the light absorbing surface 121 absorbs 80% or more of light.

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.Depositing an aluminum layer on the surface of the mold will result in a mirror-like first surface 120 in the shutter 101 and a black oxide layer can be formed on the second surface 121 by anodic treatment. The black oxide layer may be formed after etching the light transmitting region 108 so that the inner edge of the light transmitting region 108 is covered with the black oxide layer.

광 흡수면을 형성하도록 크롬 또는 니오븀 산화물이 증착될 수 있거나, 블랙 유기 수지가 셔터(101)에 적용될 수 있다.Chromium or niobium oxide may be deposited to form a light absorbing surface, or a black organic resin may be applied to the shutter 101.

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. Without limitation, a portion of the shutter assembly 100 will have the following dimensions. The shutter 101 may have a width 115 between 50 and 1000 micrometers and a thickness between 0.5 and 5 micrometers. The light transmissive region 108 may have a width 122 of 2 to 50 micrometers. The supports 104 and 105 may have a width of 2 to 20 micrometers and a thickness of 0.5 to 5 micrometers. The supports 104 and 105 may have a length 112 that is 1.5 to 3 times the width 122 of the light transmissive area 108.

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.2A and 2B illustrate a mold 200 for manufacturing the shutter assembly 100. As shown in FIG. FIG. 2A is a top view of the mold 200, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line 2B in FIG. 2A.

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.The mold 200 is configured on the surface 103 of the substrate 102 using gray scale or multiple mask photolithography. A layer of sacrificial material 201 is deposited on the surface 103. A groove 203 and a recessed region 206 are formed in the surface 205 of the layer 201. The shutter assembly 100 is constructed by depositing and selectively etching a thin layer of a conductive film on the surface of the mold 200. The supports 104 and 105 are formed in the side wall 204 of the groove 203. The side wall 204 has an inclination angle 113 with respect to the surface 103 that is the same as the supports 104 and 105. The depression area 206 is provided to constitute a shutter 101 having a beveled edge. The beveled edge helps prevent the shutter 101 from bowing or bending. The combination of directional deposition of the conductive material and conformal deposition may be used to control the relative thickness of the supports 104 and 105 and the shutter 101.

도 3a 내지 도 3d 는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 광 변조기(300)를 도시한다.3A-3D illustrate an optical modulator 300 according to an exemplary embodiment of the present invention.

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.Referring to FIGS. 3A and 3B, the modulator 300 includes the shutter assembly 100 and the cover assembly 303 of FIG. 1A. The cover assembly 303 includes a transparent substrate 304 supported on the surface 103 of the substrate 102 by spacers 306 and 307. The two electrodes 308 and 309 are formed on the inner surface 305 of the substrate 304.

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.The electrode 308 and the conductive shutter 101 form the first electrostatic actuator 311 and the electrode 309 and the conductive shutter 101 form the second electrostatic actuator 312. The voltage potential applied between the electrode 308 and the shutter 101 pulls the support 104 attached to the first end 106 of the shutter 101 in a substantially upright position relative to the surface 103 And the voltage potential applied between the electrode 309 and the shutter 101 is applied to the second end of the shutter 101 to generate the electrostatic force (FIG. 3C) to move the shutter 101 to the first position The support 105 attached to the end portion 107 is pulled in the substantially upright position with respect to the surface 103 and an electrostatic force (FIG. 3D) is generated to move the shutter 101 to the side in the second position (FIG. 3D).

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.The stored mechanical forces in the supports 104 and 105 restore the shutter 101 from the first or second position to a mechanical rest or neutral position as shown in Figure 3b.

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.In the modulator 300, each of the first actuator 311 and the second actuator 312 applies a force to the shutter 101 in substantially the same direction and moves the shutter 101 in the lateral direction in the opposite direction.

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.3C, the arrow 314 indicates the direction of the force applied to the shutter 101 by the first actuator 311 and the arrow 315 indicates the direction of the force applied to the side of the shutter 101 from the mechanical rest position to the first position Direction Indicates the direction of movement. The shutter 101 moves laterally from the mechanical rest position to the first position by at least five times more than in the direction of the force applied to the shutter 101 by the first actuator 311. [

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.The arrow 316 in Figure 3d indicates the direction of the force applied to the shutter 101 by the second actuator 312 and the arrow 317 indicates the direction of the lateral movement of the shutter 101 to the second position .

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.Applying and increasing the voltage to the actuator 311 and decreasing the voltage applied to the actuator 312 will progressively move the shutter between the first position and the second position or alternatively apply a fixed voltage to the actuator 311 And applying a variable voltage to the actuator 312 will also cause the shutter to gradually move between the first position and the second position.

디스플레이에서, 전극(308 및 309)은 더 넓게 형성되고 연속적인 행 또는 열에 포지셔닝되는 셔터 어셈블리들에 의하여 공유될 수 있다.In the display, electrodes 308 and 309 may be shared by shutter assemblies that are formed wider and positioned in successive rows or columns.

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.4A and 4B illustrate an optical modulator 400 according to an exemplary embodiment of the present invention. The modulator 400 includes a shutter assembly 401 and a cover assembly 418. The shutter assembly 401 includes a shutter 410 supported on the surface 403 of the transparent substrate 402 by supports 406 and 407. The support 407 is attached to the first end 408 of the shutter 410 and the support 406 is attached to the second end 409 of the shutter 410. [ The shutter 410 is formed of an electrically insulating material or a dielectric material, and includes a light transmitting region 411 and a light blocking region 412. The shutter 410 further includes a first electrode 405 and a second electrode 404. The support 407 provides an electrical connection from the surface 403 to the electrode 405 and the support 406 provides electrical connection from the surface 403 to the electrode 404. [

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.The cover assembly 418 includes a transparent substrate 413 supported on the surface 403 by spacers 416 and 417. The cover assembly 418 further includes a transparent conductive layer 415 formed on the inner surface 414 of the substrate 413 with a material such as indium tin oxide.

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.The first electrode 405 and the conductive layer 415 form a first electrostatic actuator 418 and the second electrode 404 and the conductive layer 415 form a second electrostatic actuator 419. In the modulator 400, .

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.In operation, the first actuator pulls the support 407 in an approximately upright position relative to the surface 403, moves the shutter 410 laterally to the first position, and the second actuator supports the support 406 And pulls the shutter 410 in the substantially upright position with respect to the surface 403, and moves the shutter 410 laterally to the second position. The stored mechanical forces within the supports 406 and 407 restore the shutter 410 from the first or second position to a mechanical rest or neutral position as shown in Figure 4b.

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.5A and 5B illustrate an optical modulator 500 in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. The modulator 500 includes spacers 508 and 509 and a shutter assembly 503 formed on the surface 502 of the substrate 501 as a polymer. The shutter assembly 503 includes a shutter 507 and shutter supports 505 and 506 formed of a conductive material and attached to the spacers 508 and 509 by conductive pads 512 and 513.

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.The modulator 500 further includes two electrodes 510 and 511 formed on the surface 502 of the substrate 501. The electrode 510 and the conductive shutter 507 form the first electrostatic actuator 514 and the electrode 511 and the conductive shutter 507 form the second electrostatic actuator 515.

셔터 어셈블리(503)는 셔터 어셈블리(401)와 유사하게 구성되고, 두 개의 전극(510 및 511)은 투명 도전층으로 대체될 수 있다.The shutter assembly 503 is configured similarly to the shutter assembly 401, and the two electrodes 510 and 511 can be replaced with a transparent conductive layer.

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.6A-6F illustrate an optical modulator 600 in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. 6A to 6C, the modulator 600 includes an optical shutter 601 composed of a conductive material and including a light transmitting region 602 and a light blocking region 603. [

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.The shutter 601 is placed on the surface 605 of the substrate 604 by the four cantilever beams 606 and 607 formed between the shutter 601 and the surface 605 and substantially within the boundary of the shutter 601 (Fig. 6C). The first end of each cantilever beam 606 and 607 is attached to the surface 605 by a post 609 and a conductive pad 610 and the second end is attached to the shutter 601 by a post 608 do. The cantilever beam 606 is attached to the first end 618 of the shutter 601 and the cantilever beam 607 is attached to the second end 617 of the shutter 601. Beams 606 and 607 are positioned substantially parallel to surface 605 and are spaced apart from first surface 615 by a first gap 619. The beams 606 and 607 are also positioned substantially parallel to the shutter 601 and spaced apart from the shutter 601 by a second gap 620. The cantilever beams 606 and 607 can be formed thin and long so that they can bend or bend without requiring a large force. The beams 606 and 607 may also be formed to have a sufficient height vertically directed to the surface 605 to support the load of the shutter 601. [

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.The shutter 601 further includes a first flange 613 extending from the first end or edge 618 of the shutter 601 toward the surface 605 within 5 degrees from the normal of the surface 605. [ The shutter 601 further includes a second flange 615 extending from the second edge 617 toward the surface 605 within 5 degrees from the normal of the surface 605. [

빔(606 및 607)은 플랜지(613)의 표면(629)에 대하여 경사지고, 70 내지 89 도의 각도(628)를 형성한다(도 6d). The beams 606 and 607 are inclined with respect to the surface 629 of the flange 613 and form an angle 628 of 70 to 89 degrees (Fig. 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.The modulator 600 further includes two electrodes 614 and 616 that extend from the surface 605 at a right angle. The electrode 614 is attached to the surface 605 by a conductive pad 611 and the electrode 616 is attached to the surface 605 by a conductive pad 612. The electrode 614 and the flange 613 form the first electrostatic actuator 622 and the electrode 616 and the flange 615 form the second electrostatic actuator 621.

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.In operation, the actuator 622 applies a first force 625 to the shutter 601, pulls the beam 606 attached to the first end 618 of the shutter 601, and the shutter 601 6E), the actuator 621 applies a second force 627 to the shutter 601, and the second force 627 is applied to the shutter 601, Pulls the beam 607 attached to the second end 617 of the shutter 601 and moves the shutter 601 toward the second position substantially in the lateral direction 628 with respect to the second force 627 (Fig. 6F). The shutter 601 moves in the lateral direction 626 by at least 5 times greater than in the direction of the first force 625. [

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.The stored mechanical forces within the beams 606 and 607 restore the shutter 601 from the first or second position to a mechanical rest or neutral position as shown in Figure 6D. The shutter 601 moves between the first position and the second position in a plane substantially parallel to the surface 605. [

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.When the shutter 601 moves from the mechanical rest position (Fig. 6D) to the first position (Fig. 6E), the straight distance between the posts 608 and 609 attached to the ends of the beam 607 increases. For this reason, the beam 607 is formed to be somewhat curved to compensate for the increase in the linear distance between the posts 608 and 609.

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).7A-7D illustrate an optical modulator 700 in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. The modulator 700 includes an optical shutter 701 made of a conductive material and including a light transmitting region 702 and a light blocking region 703. [ The shutter 701 further includes a first flange 708 attached to the shutter 701 at the first end 706. The shutter 701 is supported on the surface 704 of the substrate 705 by four cantilever beams 712 and 714 (Fig. 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.The first end of each of the cantilever beams 712 and 714 is attached to the surface 704 by a post 716 and a conductive pad 717 and the second end is attached to the shutter 701 by a post 715 do. The cantilever beam 714 is attached to the first end 706 of the shutter 701 and the cantilever beam 712 is attached to the second end 707 of the shutter 701. The cantilever beams 712 and 714 are substantially straight. The cantilevered beam 714 is angled with respect to the flange 708 and forms an angle 730 of 70 to 89 degrees and the cantilevered beam 712 forms an angle 731 of approximately 90 degrees with the flange 708.

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. The modulator 700 further includes an electrode 709 extending vertically from the surface 704 and attached to the surface 704 by a conductive pad 710. The electrode 709 of the shutter 701 and the flange 708 form the electrostatic actuator 711. [

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.The actuator 711 pulls the beam 714 attached to the first end 706 of the shutter 701 in the direction 720 and moves the shutter 701 substantially toward the side 720 with respect to the direction 720. In operation, Direction 721 toward the first position (Fig. 7D). The stored mechanical forces in beams 712 and 714 restore shutter 701 from the first position to a mechanical rest or neutral position (Fig. 7A). The shutter 701 moves between the positions in a plane substantially parallel to the surface 704. [

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.The modulator 700 includes a second flange 722 attached to the shutter 701 at the second end 707 and a second flange 722 extending vertically from the surface 704 and attached to the surface 704 by a conductive pad 724. [ And a second electrostatic actuator 725 formed by the two electrodes 723. The support 712 limits the shutter 701 and the second flange 722 to move closer to the second electrode 723 so that the second electrode 723 is moved to the second flange 722 So that an efficient actuator can be formed.

디스플레이에서, 셔터(701)를 기계적 중립 포지션에서 선택적으로 홀딩하기 위하여 픽셀 어드레싱 전압이 제 2 액츄에이터(725)에 인가될 수 있다.In the display, a pixel addressing voltage may be applied to the second actuator 725 to selectively hold the shutter 701 in the mechanically neutral position.

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.Figures 8A-8F illustrate the fabrication steps of a shutter support 800 in accordance with an exemplary embodiment of the present invention, similar to the support in modulators 600 and 700. [ 8A shows a shutter support 800 that includes a cantilever beam 803. As shown in FIG. The first end of the beam 803 is attached to a first post 804 that connects the beam 803 to the surface 801 of the substrate 802 via a pad 805, Is attached to a second post 806 which is later connected to the shutter. The first post 804 and the second post 806 each have three sides and one top.

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).The support 800 is formed on the mold 807. The first manufacturing step is to form the mold 807 with a sacrificial material on the surface 801 of the substrate 802 (Fig. 8B). The mold 807 is formed in the shape of a rectangular prism and has four side walls 808, 809, 810 and 811 and one top 812. The sidewalls are oriented perpendicular to the surface 801 within +/- 5 degrees with respect to the normal. The following steps are performed by depositing conformal conductive material 814 on the surface and surface 801 of the mold 807 by magnetron sputtering and depositing a conformal photoresist 814 on the conductive layer 814 by electrophoretic deposition or spraying. To apply a conformal layer 815 of resist (Figure 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. The next step is to position the first photomask 816 on the mold 807 (Fig. 8D) and adjust the divergence angle to less than 2 degrees and the inclination angle 45 to 75 degrees from the direction of the sidewalls 808 and 809 with respect to the surface 801 817 to illuminate the photoresist layer 815 with a UV light source (Figs. 8E and 8F). The mold 807 and the first photomask 816 are patterned to form a photoresist layer 815 defining the geometry of the cantilever beam 803, the first post 804, the second post 806, Shields the UV light from the area on the image. The next step is to position the second photomask 818 on the mold 807 (FIG. 8G) and illuminate the photoresist layer 815 from the direction of the side wall 811 (FIG. 8J). The photoresist layer 815 applied to the bottom of the side wall 811 will then be illuminated. The steps shown in Figures 8G and 8J can be omitted if the second post 806 is formed with only two sides and a top surface formed on the sidewalls 808 and 809 of the mold 807 .

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.After illumination from all three directions, the photoresist layer 815 is developed and the unprotected area of the conductive layer 814 is removed by etching. The cantilever beam 803 formed on the mold 807 has the same width as the thickness of the conductive layer 814.

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.A light absorbing layer may be applied or formed on the conductive layer 814 prior to applying the photoresist layer 815 when the conductive layer 814 is formed of a material such as aluminum that can reflect UV light . The reflection of UV light from the horizontal and vertical planes will then be reduced. To reduce reflections from the surface of the photoresist layer 815, the mold and the mask may be immersed in a liquid having a refractive index similar to that of the photoresist layer 815.

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.9A-9F illustrate the fabrication steps of a shutter 900 and an electrode 905, according to an exemplary embodiment of the present invention, similar to modulators 600 and 700. FIG.

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.9A shows a shutter 900 including a light transmitting region 901 and a flange 902. As shown in FIG. The shutter 900 is connected to the post 806 of the support 800 described above. Figure 9A further illustrates an electrode 905 attached to the surface 801 of the substrate 802 by a pad 904. [

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.The first manufacturing step is to form a mold 910 including two rectangular prisms 911 and 912 on the surface 801 of the substrate 802 using a sacrificial material. The prism 911 has four side walls 914, 915, 916, and 917 and one upper end surface 918. The prism 912 has four side walls 920, 921, 923, and 924 and one top surface 925. [ The sidewalls are oriented perpendicular to the surface 801 within +/- 5 degrees from the normal. A via hole 926 is formed in the upper end 918 of the prism 911 so as to connect the shutter 900 to the post 806 of the support 800. [

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).The following steps are performed by depositing conformal conductive material 930 on the surface and surface 801 of the mold 910 and depositing a conformal layer 931 of negative photoresist on the conductive layer 930 (Fig. 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).The subsequent step is to position the photomask 932 on the mold 910 (FIG. 9D) and illuminate the photoresist layer 931 with a UV light source having a beam of light that is collimated from the direction of the side walls 916 and 924 (Figs. 9E and 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.The mask 932 has a photoresist layer 931 applied to the surface of the side walls 915, 916, 917, 920 and 923 and the top surface 918 of the shutter 900 where the light-transmitting region 901 is formed ) Of UV light. The mold blocks the portion of the surface 801 between the bottom of the surface of the side walls 914 and 921 where the flange 902 and the electrode 905 are formed and the side walls 914 and 921.

모든 3 개의 방향으로부터 조명한 이후에, 포토레지스트 층(931)은 현상되고 도전층(930)의 비보호 영역은 에칭된다.After illumination from all three directions, the photoresist layer 931 is developed and the unprotected area of the conductive layer 930 is etched.

다음 단계는 희생층을 제거하고 셔터(900) 및 서포트(800)를 릴리스하는 것이다.The next step is to remove the sacrificial layer and release the shutter 900 and the support 800.

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.The shutter 900 may be formed to include a flange such as the flange 902 on all four edges of the shutter 900. [ These flanges can effectively prevent the floating light from escaping from the display and improve the contrast.

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.10A, 10B, and 10C illustrate a display backlight 1000 in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. 10A is a perspective view of the backlight 1000, FIG. 10B is a side view of the backlight 1000, and FIG. 10C is an enlarged view of the area designated by 10C in FIG. 10B.

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.The backlight 1000 includes a generally planar light guide 1001 made of acrylic or another transparent material having a refractive index n1 having a value of 1.45 to 1.6. The light guide 1001 includes a top surface 1002, a bottom surface 1003, opposite sides 1004 and 1005, and a light input end 1006.

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.The bottom surface 1003 is angled with respect to the top surface 1002 and forms an angle 1009 (FIG. 10B) having a value of between about 0.1 degrees and 2.0 degrees. The lower surface 1003 approaches the upper surface 1002 in the direction away from the light input end 1006. [

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.The backlight 1000 further includes a light absorbing film 1010 positioned proximate the lower end face 1003 of the light guide 1001 and a plurality of light sources 1011 positioned proximate to the light input end 1006.

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.The backlight 1000 further includes a first optical layer 1015 that is comprised of a substantially transparent material having a refractive index n2 that has a value between about 1.45 and 1.6. The first optical layer 1015 includes a plurality of embedded optical reflectors 1018 located between the light exit surface 1016 and the light input surface 1017 and between the light input surface 1017 and the light exit surface 1016 . The light reflector 1018 is formed of a thin light reflecting material such as aluminum or silver. The light reflector 1018 may have a substantially flat surface or a curved surface with a radius of curvature of about 20 to 80 microns. The light reflector 1018 is inclined with respect to the top surface 1002 of the light guide 1001 and forms an angle 1026 of a value between about 20 degrees and 40 degrees.

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.The backlight 1000 further includes a second optical layer 1020 formed between the light input surface 1017 of the first optical layer 1015 and the top surface 1002 of the light guide 1001. The second optical layer 1020 is composed of a fluoropolymer or other substantially transparent material having a refractive index n3 of a value of about 1.3 to 1.4.

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.The light rays 1023 entering from the light input end 1006 of the light guide 1001 are reflected from the top face 1002 and the bottom face 1003 and are changed in angle to the normal to the top face 1002 . The light ray 1023 is incident on the upper surface 1002 when the incident angle is smaller than the critical angle 1024 (FIG. 10C) defined by the refractive index n1 of the light guide 1001 and the refractive index n3 of the second optical layer 1020 And exit the light guide 1001. A light ray 1023 passing through the second optical layer 1020 enters the first optical layer 1015 from the light input surface 1017 and forms an angle defined by the refractive index n2 of the first optical layer 1015 as Change it. Almost all the light rays 1023 entering the first optical layer 1015 are internally reflected from the light exit surface 1016. The light rays exit the first optical layer 1015 from the light exit surface 1016 by reflection from the embedded light reflector 1018. [ The light beam reflected from the curved light reflector 1018 goes out of the first optical layer 1015 from the light exit surface 1016 and converges at a predetermined distance 1025 from the light exit surface 1016. [

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.The backlight 1000 may further include a transparent substrate such as a glass substrate and a dichroic filter layer sandwiched between the first optical layer 1015 and the second optical layer 1020.

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.The steps of manufacturing an optical layer 1108 having an embedded optical reflector or light reflecting surface 1106 are shown in Figures 11A-11D. In step (A), a micro-prism 1101 is constructed of a transparent UV curable liquid polymer on a substrate 1103 using photolithography. In step (B), the substrate 1103 is tilted at an angle 1105 (Fig. 11B) and the extension 1104 of the micro-prism 1101 is formed of the same liquid polymer. The micro-prism 1101 with the extension 1104 can also be molded. In step (C), a reflective mirror film is deposited on each side of the extension 1104 to form a light reflective surface 1106. [ In step (D), the groove 1107 is filled with the same UV curable liquid polymer. 11D shows the optical layer 1108 with the embedded light reflecting surface 1106. FIG.

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.The optical layer 1108 may be coupled to the shutter assembly 100 or 401 in the modulators 300 and 400 described above. The optical layer 1108 may be configured on the substrate and positioned between the shutter supports before the shutter assembly 100 or 401 is constructed. For a modulator (500, 600 or 700) having a shutter located at a close distance from the surface of the substrate, an embedded optical reflector may be configured in the substrate.

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.12A, 12B, and 12C illustrate fabrication steps of a glass substrate 1200 having an embedded optical reflector 1205 according to an exemplary embodiment of the present invention. The first step is to etch the grooves 1203 on the glass substrate 1200. The following three steps are similar to steps B, C and D described above. The second step is to tilt the substrate 1200 and form extensions 1204 with UV curable liquid polymer in each of the grooves. The third step is to form a light reflecting surface 1205 by depositing a reflective mirror film on the extension 1204. [ The fourth step is filling the grooves with the same UV curable liquid polymer. 12C shows a glass substrate 1200 constructed with an embedded optical reflector 1205. FIG. The cured polymer preferably has substantially the same refractive index as the glass substrate 1200. In the backlight 1000, the first optical layer 1015 can be replaced by a glass substrate 1200 and the modulator 500, 600 or 700 can be configured on a glass substrate 1200.

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.13A and 13B illustrate a display cover assembly 1400 in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. The cover assembly 1400 includes a transparent substrate 1401 having a first side 1402 and a second side 1403. The cover assembly 1400 further includes a light diffusion layer 1404 formed on the first surface 1402 and a light absorption layer 1405 formed on the light diffusion layer 1404. [ The diffusion layer 1404 may be formed on the second or outer surface 1403 and the light absorbing layer 1405 may be formed on the inner surface 1402 of the substrate 1401. In the case of thin substrates having a thickness of 200 micrometers or less, . The light absorbing layer 1405 includes a light transmitting region 1407 and an opaque light absorbing region 1406. The cover assembly 1400 includes electrodes such as electrodes 308 and 309 of the modulator 300 formed on the opaque light absorbing region 1406 of the light absorbing layer 1405 having a light reflecting mirror surface, And may further include a transparent conductive layer such as the electrode 415.

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.The light absorbing layer 1405 may be formed of a conductive material. The conductive light absorbing layer 1405 may serve as an electrode for an actuator such as an EMI in a display or an electrostatic shield or an actuator in the modulator 400. [

광 흡수층(1405)은 불투명한 광 흡수 영역(1406)에 충돌하는 80% 이상의 광을 흡수하고 1% 미만의 광을 투과시킬 수 있다.The light absorbing layer 1405 can absorb 80% or more of the light impinging on the opaque light absorbing region 1406 and transmit less than 1% of the light.

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. Displays based on electromechanical optical modulators can include a large number of modulators arranged in rows and columns. Each picture element or pixel in the display may comprise one or more modulators. The following figures illustrate a display with only one modulator for illustrative purposes.

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.14A and 14B show cross-sectional views of a display 1500 according to an exemplary embodiment of the present invention. Display 1500 includes a backlight 1503 that includes a cover assembly 1501, a modulator 1502 and a back reflector 1504. The cover assembly 1501 includes a transparent substrate 1505, a light diffusion layer 1506 formed on the first surface 1507 of the substrate 1505 and a light absorption layer 1508 formed on the light diffusion layer 1506. The light absorbing layer 1508 includes a light transmitting region 1509 and an opaque light absorbing region 1510. The modulator 1502 includes a shutter 1511 having a light transmitting area 1514 and a light blocking area 1515. [ The surface of the shutter 1511 facing the backlight 1503 is a light reflecting surface and the surface facing the light absorbing layer 1508 is a light absorbing surface. The light transmitting region 1509 of the light absorbing layer 1508 is larger than the light transmitting region 1514 of the shutter 1511 and smaller than the light blocking region 1515 of the shutter 1511. [ In Fig. 14A, the shutter 1511 is in the first position or the on position, and in Fig. 14B, the shutter 1511 is in the second position or the off position. The light 1520 impinging on the light transmission area 1514 of the shutter 1511 from the backlight 1503 is transmitted through the light transmission area 1509 of the light absorption layer 1508 when the shutter 1511 is in the first position (Fig. 14A) and absorbed in the light absorbing layer 1508 when the shutter is in the second position (Fig. 14B). The light impinging on the light shielding area 1515 of the shutter 1511 is reflected back to the backlight 1503 and is recycled by being reflected from the rear reflector 1504. [ The modulator 1502 may be any one of the modulators described above or a modulator including a shutter having a light reflecting surface looking back at the backlight 1503 for recycling the light emitted from the backlight 1503. [

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.It is important to design the modulator so that the shutters do not occupy much more space than the display surface required by the shutter so that the shutters are positioned very close to each other so that only the space of the shutter movement and the space in which some conductors fit between them .

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.The shutter assembly disclosed above satisfies these requirements. The shutter supports in the shutter assembly disclosed above are positioned between the shutter and the surface on which the shutter is supported, as compared to some prior art shutter assemblies where shutter supports are positioned beside the shutter and occupy more than 50% of the display surface, And is substantially positioned within the boundary of the shutter including the shutter movement between the first position and the second position.

이것은 디스플레이 표면에 상대적으로 총 광 투과 면적을 증가시킴으로써 광 효율을 증가시키고, 디스플레이의 행과 열 사이의 간격을 감소시킨다.This increases the light efficiency by increasing the total light transmission area relative to the display surface and reduces the spacing between rows and columns of the display.

디스플레이(1500)에서, 광 흡수층(1508)은 도전성 재료로 형성될 수 있고, 위에 개시된 변조기(400) 내의 전극(415)을 대체할 수 있다.In the display 1500, the light absorbing layer 1508 can be formed of a conductive material and can replace the electrode 415 in the modulator 400 described above.

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.The electrodes 308 and 309 of the modulator 300 may be formed on the light absorbing layer 1508 having a light reflecting surface facing the backlight 1503 and the shutter 101 may be formed on the surface 1522 of the substrate 1521, Lt; / RTI > The shutter 601 of the modulator 600 and the shutter 701 of the modulator 700 may also be supported on the surface 1522 of the substrate 1521. [ The spacers 508 and 509 of the modulator 500 may be formed in the light absorbing layer 1508 and the shutter 503 may be suspended from the spacers 508 and 509. [

디스플레이(1500)에서, 백라이트(1503)는 표면 광을 방출하고, LCD 디스플레이에서 알려진 에지 발광형(edge lit) 또는 직광식(direct lit) 백라이트일 수 있다.In display 1500, backlight 1503 emits surface light and may be a known edge lit or direct lit backlight in an LCD display.

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.15A and 15B illustrate cross-sectional views of a display 1700 in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. The display 1700 includes a cover assembly 1701, a modulator 1702, and a backlight 1703. The cover assembly 1701 includes a transparent substrate 1705, a light diffusion layer 1706 formed on the first surface 1707 of the substrate 1705, and a light absorption layer 1708 formed on the light diffusion layer 1706. The light absorbing layer 1708 includes a light transmitting region 1709 and a light absorbing region 1710. The modulator 1702 includes a shutter 1711 having a light transmitting region 1714 and a light blocking region 1715. The surface of the shutter 1711 facing the backlight 1703 may be a light reflecting surface or a light absorbing surface, and the surface facing the light absorbing layer 1708 is a light absorbing surface. The light transmitting region 1709 of the light absorbing layer 1708 is larger than the light transmitting region 1714 of the shutter 1711 and smaller than the light intercepting region 1715 of the shutter 1711. The modulator 1702 further includes a substrate 1716 having a light exit surface 1721 and an embedded light reflecting surface 1717. The facets 1717 are curved and allow light 1720 from the backlight 1703 to escape from the substrate 1716 and converge to the light transmissive region 1714 of the shutter 1711. The shutter 1711 is supported on the surface 1721 of the substrate 1716. The backlight 1703 includes a light guide 1719 and an optical layer 1718 positioned between the light guide 1719 and the substrate 1716. The backlight 1703 is similar to the backlight 1000 of FIGS. 10A-10C. The backlight 1703 further includes a light absorbing layer 1704 positioned behind the light guide 1719 for absorbing the light reflected from the shutter 1711 or floating light.

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.In Fig. 15A, the shutter 1711 is in the first position or the on position, and in Fig. 15B, the shutter 1711 is in the second position or the off position. The light 1720 emitted from the substrate 1716 is transmitted through the light transmitting region 1714 of the shutter 1711 and the light transmitting region 1709 of the light absorbing layer 1708 when the shutter 1711 is in the first position (Fig. 15A), and is blocked by the light blocking area 1715 of the shutter 1711 when the shutter 1711 is in the second position (Fig. 15B). Light reflected back from the light shielding region 1715 of the shutter 1711 is absorbed in the light absorbing layer 1704.

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.In the display 1700, the curved reflector 1717 increases the viewing angle of the display and reduces the required travel distance of the shutter 1711 between the ON position and the OFF position when compared with a flat reflector.

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.The display described above includes a substrate, spacers for maintaining a precise distance between the row and column conductors formed on one or both of the substrates, one or more thin film transistors and storage capacitors for addressing the display pixels, A common interconnect for resetting the display pixels, a dichroic or color filter, and a reflective ring coating.

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.The display described above can be termed an electromechanical, micromechanical, micro-electromechanical or micro-electro-mechanical system (MEMS) display. The display described above may be a monochrome display, a color display or a color sequential display.

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.Now that the present invention has been described in detail in accordance with the requirements of the patent regulations, those skilled in the art will not feel embarrassed to apply modifications and variations to the individual parts or their relative assemblies or manufacturing methods to meet the particular requirements or conditions. Such variations and modifications may be made without departing from the scope and spirit of the invention as set forth in the following claims.

Claims

As an electromechanical display element,
The first and second actuators, and
And a shutter having first and second ends,
Wherein the shutter is supported on a surface by a plurality of supports attached to the first and second ends,
Wherein the supports attached to the first and second ends are inclined with respect to each other and tilted with respect to the surface.

The method according to claim 1,
Wherein the first force applied by the shutter causes the shutter to move laterally with respect to the first force.

The method according to claim 1,
Wherein the electromechanical display element further comprises first and second electrodes,
Wherein the first electrode and the shutter form a first electrostatic actuator, and wherein the second electrode and the shutter form a second electrostatic actuator.

The method according to claim 1,
Wherein the shutter comprises a first and a second electrode,
Each of said first and second electrodes forming a electrostatic actuator with a third electrode.

The method according to claim 1,
Wherein the shutter comprises a first and a second electrode,
Wherein a support attached to the first end of the shutter provides a first electrical connection from the surface to the first electrode and a support attached to the second end of the shutter extends from the surface to the second electrode And provide a second electrical connection.

The method according to claim 1,
Wherein the support is substantially straight, the support attached to the first end is substantially parallel, and the support attached to the second end is substantially parallel.

The method according to claim 1,
Wherein the shutter comprises a light absorbing surface.

The method according to claim 1,
Wherein the shutter comprises a first surface that absorbs light and a second surface that reflects light.

The method according to claim 1,
Each of said supports forming an angle of 70 to 85 degrees with the surface.

The method according to claim 1,
Wherein the shutter comprises a beveled edge.

The method according to claim 1,
Wherein the electromechanical display element further comprises first and second actuators,
Wherein each of the first and second actuators applies a force to the shutter in substantially the same direction and moves the shutter in a direction laterally opposite to the applied force.

As an electromechanical display element,
The first and second actuators, and
A shutter having first and second ends supported on a surface by a plurality of supports attached to said first and second ends,
The first actuator pulls the support attached to the first end closer to the upright position relative to the surface and moves the shutter to the first position,
The second actuator pulls the support attached to the second end closer to the upright position relative to the surface and moves the shutter to the second position.

13. The method of claim 12,
Each of said first and second actuators being an electrostatic actuator.

13. The method of claim 12,
Wherein the shutter comprises an oblique edge.

As an electromechanical display element,
The first and second actuators, and
A shutter having first and second ends supported on a surface by a plurality of supports attached to said first and second ends,
Wherein the first and second actuators each apply a force to the shutter in substantially the same direction and move the shutter in a direction laterally opposite to the applied force.