KR20060089610A - 간섭 변조기용 포스트 구조 및 그 제조 방법 - Google Patents

간섭 변조기용 포스트 구조 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR20060089610A
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밍-하우 퉁
스리니바스 세투라만
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아이디씨 엘엘씨
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Abstract

간섭 변조기는 광학 소자를 포함하는 포스트 구조를 구비한다. 바람직한 실시예에서, 포스트 구조 내의 광학 소자는, 예를 들어 미러와 같은 반사 소자이다. 또 다른 실시예에서, 포스트 구조 내의 광학 소자는, 예를 들어 어두운 에탈론과 같은 에탈론이다. 포스트 구조 내의 광학 소자는 광량을 감소시킬 수 있는데, 이는 그렇지 않으면 포스트 구조로부터 역반사될 것이다. 여러 가지 실시예에서, 포스트 구조 내의 광학 소자는 광을 간섭 캐비티 내로 다시 향하게 함으로써 간섭 변조기의 휘도를 증가시킨다. 예컨대, 소정의 실시예에서, 포스트 구조 내의 광학 소자는 간섭 변조기의 백라이팅을 증가시킨다.
간섭 변조기, 광학 소자, 포스트 구조, 반사 소자, 간섭 캐비티

Description

간섭 변조기용 포스트 구조 및 그 제조 방법{METHOD AND POST STRUCTURES FOR INTERFEROMETRIC MODULATION}
이들 및 다른 본 발명의 실시태양이 이하의 설명 및 첨부된 도면에서 보여지겠지만, 이들은 본 발명을 예시적으로 나타내기 위한 것이지 본 발명을 한정하는 것이 아니다.
도 1은, 제1 간섭 변조기의 이동가능한 반사층이 해방 위치에 있고, 제2 간섭 변조기의 이동가능한 반사층은 작동 위치에 있는, 간섭 변조기 디스플레이의 일실시예의 일부를 도시한 등각투영도이다.
도 2는 3x3 간섭 변조기 디스플레이를 포함하는 전자 기기의 일실시예를 나타낸 시스템 블록도이다.
도 3은, 도 1의 간섭 변조기의 일실시예에서, 인가된 전압에 대응한 이동가능한 미러의 위치를 나타낸 도면이다.
도 4는 간섭 변조기 디스플레이를 구동하기 위해 사용될 수 있는 한 세트의 수평열 및 수직열 전압을 나타낸 것이다.
도 5a는, 도 2의 3 x3 간섭 변조기 디스플레이에서 디스플레이 데이터의 한 예시적인 프레임을 나타내는 도면이다.
도 5b는, 도 5a의 프레임을 기록하는데 사용될 수 있는 수평열 신호 및 수직 열 신호의 한 예시적인 타이밍도이다.
도 6a는 도 1에 도시된 기기의 단면도이다.
도 6b는 간섭 변조기의 다른 실시예의 단면도이다.
도 6c는 간섭 변조기의 또 다른 실시예의 단면도이다.
도 7a는 투명한 포스트 구조를 개략적으로 나타내는, 간섭 변조기의 단면도이다. 도 7b는 반사성인 포스트 구조를 개략적으로 나타내는, 간섭 변조기의 단면도이다.
도 8a는 금속 포스트를 가진 간섭 변조기 어레이의 현미경 사진 사본이다. 도 8b는 실리콘 산화물 포스트를 가진 간섭 변조기 어레이의 현미경 사진 사본이다.
도 9는, 일부가 에탈론을 형성하는 반사 소자를 포함하는 포스트 구조를 개략적으로 나타내는, 간섭 변조기의 단면도이다.
도 10은 광학 캐비티 내로 광을 직진시키는 반사 소자를 포함하는 포스트 구조를 나타내는, 백릿 간섭 변조기(backlit interferometric modulator)의 단면도이다.
도 11은 간섭 변조기의 휘도를 증가시키는 반사소자를 포함하는 포스트 구조를 나타내는, 프런트릿 간섭 변조기(frontlit interferometric modulator)의 단면도이다.
도 12는 광학 소자를 포함하는 포스트 구조를 구비한 간섭 변조기의 제조 공정을 나타내는 흐름도이다.
도 13a 및 13b는 복수의 간섭 변조기를 포함하여 구성되는 시각 디스플레이 기기의 실시예를 보여주는 시스템 블록도이다.
본 발명은 광학 변조기 기기 및 광학 변조기의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디스플레이에 사용되는 간섭 변조기에 관한 것이다.
여러 가지 형태의 공간 광 변조기(spatial light modulator)가 이미지 응용기기로 사용될 수 있다. 그 중 한 형태가 간섭 변조기(interferometric modulator)이다. 간섭 변조기 기기는 어레이 구성을 가질 수 있으며, 이에 의해 디스플레이 조립부품의 작동 및 실행 특성이 향상된다. 간섭 변조기 기기는 광 간섭을 이용해 작동하며, 디스플레이의 컬러 특성을 풍부하게 하고, 전력 소비를 감소시킨다. 간섭 변조기는 적어도 두 개의 상태를 가지며, 적어도 하나의 상태에서 입사광의 반사 및 간섭이 일어나 그에 상당하는 상이한 이미지를 관찰자에게 제공한다. 하나의 상태에서, 상대적으로 협대역 반사에 의해 별개의 컬러, 예를 들어 적색, 녹색, 청색 컬러를 관찰자에게 제공한다. 또 다른 상태에서, 간섭 변조기의 작용으로 입사광은 어두운 또는 흑색 이미지를 관찰자에게 제공한다.
여러 가지 표시 상태(viewing state)에서 명암 대비를 향상시키기 위하여, 간섭 기기의 어레이는 흑백 상태에서 보다 균일하게 어두운 또는 흑색의 이미지를 제공하는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 컬러 표시 상태에서도 풍부한 색감과 생 동감 있는 컬러를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명은 휘도를 증가시키는 간섭 변조기의 포스트 구조 및 이를 포함하는 간섭 변조기의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 명세서에 기재된 시스템, 방법 및 장치는 여러가지 실시 태양을 가지며, 그 중 어느 하나만이 단독으로 본원 발명의 바람직한 특성을 갖는 것은 아니다. 이하에서 본 발명의 주요 특징을 설명하겠지만, 이것이 본 발명의 권리범위를 제한하는 것은 아니다. 본 명세서를 검토하면, 특히 “발명의 상세한 설명” 부분을 숙독하면, 본원 발명의 시스템, 방법 및 장치가 가진 장점, 예를 들어 기기 실행 능력의 개선과 같은 특성을 이해할 수 있을 것이다.
한 실시예에서, 포스트 구조(post structure)를 포함하고, 이 포스트 구조가 광학 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기(예를 들어 간섭 변조기)가 제공된다. 바람직한 실시예에 의하면, 포스트 구조 내의 광학 소자는, 예를 들어 미러와 같은 반사 소자이다. 또 다른 실시예에서, 포스트 구조 내의 광학 소자는 예를 들어 어두운 에탈론(dark etalon)과 같은 에탈론이다. 또 다른 실시예에서, 포스트 구조는 반사 소자 및 어두운 에탈론을 포함한다.
포스트 구조 내의 광학 소자는 여러 가지 방법으로 형성될 수 있다. 예컨대, 소정의 실시예에서, 포스트 구조 내의 광학 소자는 광량을 감소시키는데, 그렇지 않으면 이 광이 포스트 구조로부터 역반사된다. 다른 실시예에서, 포스트 구조 내의 광학 소자는 간섭 변조기의 백라이팅(backlighting)을 증가시킨다. 여러 가지 실시예에서, 포스트 구조 내의 광학 소자는 광을 간섭 캐비티 내로 유도함으로써, 간섭 변조기의 휘도(brightness)를 증가시킨다.
또 다른 실시예는 간섭 변조기의 제조 방법을 개시한다. 이 제조 방법에서, 반사층이 기판 상에 침적되어 제1 미러를 형성한다. 제1 미러 상에는 희생층이 침적된다. 희생층에는 개구(aperture)가 형성되고, 이 개구 내로 포스트 재료가 침적된다. 광학 소자는 포스트 재료 상에 형성되며, 이동가능한 제2 미러가 희생층 및 광학 소자 상에 형성된다. 여기서, 희생층을 제거하여 간섭 캐비티를 형성한다.
또 다른 실시예는, 광을 반사하고 광 간섭을 일으키기 위한 제1 및 제2 반사 수단을 포함하는 간섭 변조기를 개시한다. 간섭 변조기는, 상기 제2 반사 수단을 지지하여 상기 제1 및 제2 반사 수단을 분리시키는 지지 수단을 추가로 포함한다. 상기 제2 반사 수단은 제1 반사 수단에 대하여 이동가능하다. 상기 지지 수단은 이 지지 수단으로 진입하는 광을 조작하는 수단을 그 내부에 포함한다.
또 다른 실시예는 광을 변조하는 방법을 포함한다. 이 방법에서, 제1 및 제2 반사 표면으로 전파된 광은 그 곳에서 반사되면서 광 간섭을 일으킨다. 이러한 제2 반사 표면은 적어도 하나의 포스트 구조로 지지된다. 포스트 구조 내로 진입한 광은 일정한 조작을 거치며, 제2 반사 표면은 제1 반사 표면에 대해 이동하여 광 간섭을 일으킨다.
이하에서, 여러 가지 실시예를 보다 상세하게 설명하겠다.
이하의 상세한 설명과 같이, 반사성의 광학 소자는 간섭 변조기 내에 포스트 구조를 포함할 수 있다. 소정의 실시예에서, 이러한 반사성의 광학 소자는 특정한 컬러 또는 파장 대역을 반사하는 에탈론을 형성할 수 있다. 그러한 에탈론은 관찰자의 시점에서 포스트 구조가 어두워 보이게할 수 있는데, 이 에탈론은 예컨대 어두운 에탈론을 포함할 수 있다. 이러한 광학 소자는, 간섭 변조기가 어두운 상태(dark state)에 있을 때 더욱 균일한 어두운 또는 흑색의 이미지를 제공함으로써(상대적으로 밝은 디스플레이 영역을 감소시킴으로써), 디스플레이의 명암 대비를 향상시킬수 있다. 마찬가지로, 간섭 변조기가 밝은 상태(bright state)에 있을 때, 밝은 부분에 의해 색이 희석되지 않은 더욱 밝고 생동감 있는 컬러를 얻을 수 있다. 또한, 반사소자는 간섭 변조기의 광학적 캐비티 내로 진입하는 직접 조명을 포함할 수 있으며, 이러한 직접 조명은 백라이팅(backlighting) 또는 프런트라이팅(front lighting) 중 임의의 것이다.
이하의 설명에서 명백한 바와 같이, 개시된 구조는 이미지를 디스플레이하는 모든 기기에 구현될 수 있으며, 여기서 이미지는 동적 이미지(예를 들어 비디오) 또는 정지 이미지(예를 들어 스틸 이미지)일 수 있고, 텍스트 또는 사진 이미지일 수도 있다. 보다 상세하게는, 개시된 구조 및 방법은 한정되지는 않지만, 예컨대, 이동전화기, 무선 기기, 개인 휴대용 정보 단말기(PDA), 손에 들고 다니거나 휴 대할 수 있는 컴퓨터, GPS 수신기/네비게이터, 카메라, MP3 플레이어, 캠코더, 게임 콘솔, 손목 시계, 시계, 계산기, 텔레비전 모니터, 평판 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 자동차 디스플레이(예컨대, 주행 거리계 디스플레이), 조종석 제어 장치 및/또 는 디스플레이, 감시 카메라의 디스플레이(예컨대, 자동차에서의 후방 감시 카메라의 디스플레이), 전자 사진, 전자 게시판 또는 표시기, 프로젝터, 건축 구조물(예를 들어, 레이 아웃), 패키징, 및 미적 구조물(예를 들어, 보석에의 이미지 디스플레이)과 관련하여 구현될 수 있다. 보다 일반적으로, 여기에 개시된 구조 및 방법은 전자 스위칭 기기, 그 제조 방법, 및 사용법에 이용될 수 있다.
이하의 상세한 설명은 본 발명의 구체적인 실시예에 관한 것이다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 다른 방법과 방식으로 구현될 수 있다. 이하의 설명에서, 도면이 참조되는데, 전체 도면에 걸쳐 동일한 부분에 대해 동일한 번호가 사용된다.
간섭계 미소 기전 시스템 디스플레이 소자를 포함하여 구성된 간섭 변조기 디스플레이의 일실시예가 도 1에 도시되어 있다. 이러한 기기에서, 픽셀은 밝은 상태 또는 어두운 상태 중 하나의 상태로 된다. 밝은 상태(“온 상태” 또는 “개방 상태”)에서는, 디스플레이 소자가 입사되는 가시광의 대부분을 사용자에게 반사한다. 어두운 상태(“오프 상태” 또는 “폐쇄 상태”)에서는, 디스플레이 소자가 입사되는 가시광을 사용자에게 거의 반사하지 않는다. 실시예에 따라서는, “온 상태”와 “오프 상태”의 광 반사 특성이 반대로 바뀔 수도 있다. 미소 기전 시스템 픽셀은 선택된 컬러를 두드러지게 반사하여 흑백뿐 아니라 컬러 디스플레이도 가능하도록 구성될 수 있다.
도 1은 영상 디스플레이의 일련의 픽셀들에서 인접하는 두 개의 픽셀을 나타낸 등각투영도다. 여기서, 각 픽셀은 미소 기전 시스템의 간섭 변조기를 포함하여 구성된다. 일부 실시예에서, 간섭 변조기 디스플레이는 이들 간섭 변조기들의 행 렬 어레이을 포함하여 구성된다. 각각의 간섭 변조기는, 적어도 하나의 치수가 가변적인 공진 광학 캐비티를 형성하도록 서로 가변적이고 제어가능한 거리를 두고 배치되어 있는 한 쌍의 반사층을 포함한다. 일실시예에서, 이 반사층들 중 하나가 두 개의 위치 사이에서 이동될 수 있다. 제1 위치에서(여기서는 “해방 상태”라고 한다), 이동가능한 층은 부분적으로 반사하는 고정된 층으로부터 상대적으로 먼 거리에 위치한다. 제2 위치에서, 이동가능한 층은 부분적으로 반사하는 층에 보다 가까이 인접하여 위치한다. 두 개의 층으로부터 반사되는 입사광은 이동가능한 반사층의 위치에 따라 보강적으로 또는 상쇄적으로 간섭하여, 각 픽셀을 전체적으로 반사 상태 또는 비반사 상태로 만든다.
도 1에 도시된 부분의 픽셀 어레이는 두 개의 간섭 변조기(12a, 12b)를 포함한다. 좌측에 있는 간섭 변조기(12a)에서는, 이동가능하고 반사성이 높은 층(14a)이 부분적으로 반사하는 고정된 층(16a)으로부터 소정의 거리를 두고 해방 위치에 있는 것이 도시되어 있다. 우측에 있는 간섭 변조기(12b)에서는, 이동가능하고 반사성이 높은 층(14b)이 부분적으로 반사하는 고정된 층(16b)에 인접한 작동 위치에 있는 것이 도시되어 있다.
고정된 층(16a, 16b)은 전기적으로 도전성을 가지고 있고, 부분적으로 투명하며, 부분적으로 반사성을 가지고 있고, 예컨대 투명 기판(20) 상에 크롬과 인듐주석산화물(ITO)로 된 하나 이상의 층을 침적시킴으로써 제조될 수 있다. 이들 층을 병렬 스트립으로 패턴화하여, 이하에서 설명하는 바와 같이, 디스플레이의 수평열 전극(row electrode)을 형성할 수 있다. 이동가능한 층(14a, 14b)은, 포스트 (18)와 이 포스트들 사이에 개재된 희생 재료의 표면에 침적된 금속층(들)으로 된 일련의 병렬 스트립(수평열 전극(16a, 16b)에 수직하는)으로 형성될 수 있다. 희생 재료를 에칭하여 제거하면, 변형가능한 금속층이 에어갭(19)에 의해 고정된 금속층으로부터 이격된다. 변형가능한 층은 알루미늄과 같이 도전성과 반사성이 높은 재료를 이용하여 형성할 수 있고, 이것의 스트립은 디스플레이 기기의 수직열 전극(column electrode)을 형성할 수 있다.
전압이 인가되지 않으면, 층(14a)과 층(16a) 사이에 캐비티(19)가 그대로 존재하게 되어, 변형가능한 층이 도 1의 픽셀(12a)로 도시된 바와 같이 기계적으로 해방된 상태로 있게 된다. 그러나, 선택된 행과 열에 전위차가 인가되면, 해당하는 픽셀에서 수평열 전극과 수직열 전극이 교차하는 지점에 형성된 커패시터가 충전되어, 정전기력이 이들 전극을 서로 당기게 된다. 만일 전압이 충분히 높다면, 이동가능한 층이 변형되어, 도 1에서 우측에 도시된 픽셀(12b)과 같이, 고정된 층에 대해 힘을 받게 된다(도 1에는 도시하지 않았지만, 단락을 방지하고 이격 거리를 제어하기 위해 고정된 층 상에 유전 재료를 배치할 수 있다). 이러한 양상은 인가된 전위차의 극성에 관계없이 동일하다. 이러한 방식으로, 반사와 비반사의 픽셀 상태를 제어할 수 있는 수평열/수직열 구동은 종래의 액정 디스플레이나 다른 디스플레이 기술에서 사용되었던 방식과 여러 가지 면에서 유사하다.
도 2 내지 5b는 디스플레이 응용장치에서 간섭 변조기 어레이에 사용하는 한 예시적인 공정 및 시스템을 나타낸다. 도 2는 본 발명의 여러 측면을 포함할 수 있는 전자 기기의 일실시예를 나타낸 시스템 블록도이다. 본 실시예에서는, 전자 기기가 프로세서(21)를 포함한다. 이 프로세서(21)는 ARM, Pentium®, Pentium II®, Pentium III®, Pentium IV®, Pentium® Pro, 8051, MIPS®, Power PC®, ALPHA® 등과 같은 범용의 단일칩 또는 멀티칩 마이크로프로세서나, 또는 디지털 신호 처리기, 마이크로컨트롤러, 프로그래머블 게이트 어레이 등과 같은 특정 목적의 마이크로프로세서일 수 있다. 해당 기술 분야에서 알려진 바와 같이, 프로세서(21)는 하나 이상의 소프트웨어 모듈을 실행하도록 구성될 수 있다. 오퍼레이팅 시스템을 실행하는 것 외에도, 프로세서는 웹 브라우저, 전화 응용프로그램, 이메일 프로그램, 또는 임의의 다른 소프트웨어 응용프로그램을 포함하여 하나 이상의 소프트웨어 응용프로그램을 실행하도록 구성될 수 있다.
일실시예에서, 프로세서(21)는 또한 어레이 컨트롤러(22)와 통신하도록 구성된다. 일실시예에서, 어레이 컨트롤러(22)는 픽셀 어레이(30)에 신호를 제공하는 수평열 구동 회로(24) 및 수직열 구동 회로(26)를 포함한다. 도 2에서 1-1의 선을 따라 절단한 어레이의 단면도가 도 1에 도시되어 있다. 미소 기전 시스템의 간섭 변조기에 대한 수평열/수직열 구동 프로토콜은 도 3에 도시된 기기의 히스테리시스 특성을 이용할 수 있다. 이동가능한 층을 해방 상태에서 작동 상태로 변형시키기 위해, 예컨대, 10볼트의 전위차가 요구될 수 있다. 그러나, 전압이 그 값으로부터 감소할 때, 전압이 10볼트 이하로 떨어지더라도 이동가능한 층은 그 상태를 유지한다. 도 3의 실시예에서, 이동가능한 층은 전압이 2볼트 이하로 떨어질 때까지는 완전히 해방되지 않는다. 따라서, 기기가 해방 상태 또는 작동 상태 중 어느 하나의 상태로 안정되는 인가 전압 영역이 존재하는 전압의 범위가 있다. 도 3에서는 약 3~7볼트가 예시되어 있다. 이것을 여기서는 “히스테리시스 영역” 또는 “안정 영역”이라고 부른다. 도 3의 히스테리시스 특성을 가진 디스플레이 어레이에서는, 수평열/수직열 구동 프로토콜은, 수평열 스트로브(row strobe)가 인가되는 동안에 스트로브가 인가된 수평열에 있는 픽셀들 중에 작동되어야 픽셀들은 약 10볼트의 전위차에 노출되고, 해방되어야 할 픽셀들은 0(영)볼트에 가까운 전위차에 노출되도록 설계될 수 있다. 스트로브를 인가한 후에는, 픽셀들이 수평열 스트로브에 의해 어떠한 상태가 되었든지 간에 그 상태로 유지되도록 약 5볼트의 정상 상태 전압차를 적용받는다. 기록된 후에, 각 픽셀은 본 실시예에서는 3-7볼트인 “안정 영역” 내의 전위차를 가진다. 이러한 구성으로 인해, 도 1에 도시된 픽셀 구조가 동일한 인가 전압의 조건 하에서 작동 상태든 해방 상태든 기존의 상태로 안정되게 된다. 작동 상태로 있든 해방 상태로 있든, 간섭 변조기의 각 픽셀은 필연적으로 고정된 반사층과 이동하는 반사층에 의해 형성되는 커패시터이기 때문에, 이 안정된 상태는 히스테리시스 영역 내의 전압에서 거의 전력 낭비 없이 유지될 수 있다. 인가 전위가 고정되어 있으면, 필연적으로 픽셀에 유입되는 전류는 없다.
전형적인 응용예로서, 첫번째 수평열에 있는 소정 세트의 작동된 픽셀에 따라 한 세트의 수직열 전극을 어서팅(asserting)함으로써 디스플레이 프레임을 만들 수 있다. 그런 다음, 수평열 펄스를 수평열 1의 전극에 인가하여 어서트된 수직열 라인에 대응하는 픽셀들을 작동시킨다. 그러면, 수직열 전극의 어서트된 세트가 두번째 수평열에 있는 소정 세트의 작동된 픽셀에 대응하도록 변경된다. 그런 다음, 펄스를 수평열 2의 전극에 인가하여 어서트된 수직열 전극에 따라 수평열 2에 서의 해당하는 픽셀을 작동시킨다. 수평열 1의 픽셀들은 수평열 2의 펄스에 영향을 받지 않고, 수평열 1의 펄스에 의해 설정되었던 상태를 유지한다. 이러한 동작을 순차적으로 전체 수평열에 대해 반복하여 프레임을 생성할 수 있다. 일반적으로, 이러한 프레임들은 초당 소정 수의 프레임에 대해 이러한 처리를 계속해서 반복함으로써 리프레시(refresh)되거나, 및/또는 새로운 디스플레이 데이터로 갱신된다. 수평열 및 수직열 전극을 구동하여 디스플레이 프레임을 생성하는 많은 다양한 프로토콜이 잘 알려져 있고, 본 발명과 관련하여 사용될 수 있다.
도 4, 5a 및 5b에는, 도 2의 3x3 어레이 상의 디스플레이 프레임을 만들어 내는 구동 프로토콜의 한 예가 도시되어 있다. 도 4는 도 3의 히스테리시스 곡선을 보여주는 픽셀들에 사용될 수 있는 수직열 및 수평열의 가능한 전압 레벨 세트를 보여준다. 도 4의 실시예에서, 픽셀을 작동시키기 위해, 해당하는 수직열은 -Vbias로 설정하고 해당하는 수평열은 +ΔV로 설정한다. 각각의 전압은 -5볼트 및 +5볼트에 대응할 수 있다. 픽셀을 해방시키기 위해서는, 해당하는 수직열은 +Vbias로 설정하고 해당하는 수평열은 동일한 값의 +ΔV로 설정하여, 픽셀을 걸리는 전위차가 0(영)볼트가 되도록 한다. 수평열의 전압이 0(영)볼트로 되어 있는 수평열에서는, 수직열이 +Vbias이든 -Vbias이든 관계없이 픽셀들이 원래의 상태로 안정된다.
도 5b는 도 2의 3x3 어레이에 인가되는 일련의 수평열 및 수직열 신호를 보여주는 타이밍도이며, 그 결과로서 작동된 픽셀들이 비반사성인 도 5a에 도시된 디스플레이 배열이 얻어진다. 도 5a에 도시된 프레임을 기록하기 전에, 픽셀들은 어 떤 상태로 되어 있어도 무방하다. 본 예에서는, 모든 수평열들이 0(영)볼트이고, 모든 수직열들이 +5볼트이다. 이러한 인가 전압으로, 모든 픽셀들은 기존의 작동 상태 또는 해방 상태로 안정되어 있다.
도 5a의 프레임에서, (1,1), (1,2), (2,2), (3,2) 및 (3,3)의 픽셀들이 작동된다. 이를 구현하기 위해, 수평열 1에 대한 “라인 시간” 동안, 수직열 1과 2는 -5볼트로 설정되고, 수직열 3은 +5볼트로 설정된다. 이것은 어느 픽셀의 상태도 바꾸지 않는다. 왜냐하면, 모든 픽셀들이 3-7볼트의 안정영역 내에 있기 때문이다. 그런 다음, 수평열 1에 0볼트에서 5볼트로 상승한 후 다시 0볼트로 되는 펄스를 가진 스트로브를 인가한다. 이것은 (1,1) 및 (1,2)의 픽셀을 작동시키고 (1,3)의 픽셀을 해방시킨다. 어레이의 다른 픽셀들은 영향을 받지 않는다. 수평열 2를 원하는 대로 설정하기 위해, 수직열 2를 -5볼트로 설정하고, 수직열 1 및 3은 +5볼트로 설정한다. 동일한 스트로브를 수평열 2에 인가하면, (2,2)의 픽셀이 작동되고, (2,1) 및 (2,3)의 픽셀이 해방된다. 여전히, 어레이의 다른 픽셀들은 영향을 받지 않는다. 수직열 2 및 3을 -5볼트로 설정하고 수직열 1을 +5볼트로 설정함으로써, 수평열 3도 마찬가지의 방법으로 설정될 수 있다. 수평열 3에 대한 스트로브로 인해 수평열 3의 픽셀들도 도 5a에 도시된 바와 같이 설정된다. 프레임을 기록한 후에, 수평열 전위는 0(영)이고, 수직열 전위는 +5볼트 또는 -5볼트로 남아있으므로, 디스플레이는 도 5a의 배열로 안정된다. 수십 또는 수백의 수평열 및 수직열로 된 어레이에 대해 동일한 처리가 행해질 수 있다는 것은 잘 알 수 있을 것이다. 또한, 수평열 및 수직열의 구동을 위해 사용되는 전압의 타이밍, 순서 및 레벨은 위 에서 설명한 전반적인 원리 내에서 다양하게 변경될 수 있고, 상술한 예는 예시에 불과하고, 임의의 구동 전압 방법을 본 발명에 적용하여도 무방하다.
위에서 설명한 원리에 따라 동작하는 간섭 변조기의 상세한 구조는 다양하게 변경될 수 있다. 예컨대, 도 6a 내지 6c는 이동하는 미러 구조의 세가지 다른 예를 보여준다. 도 6a는 도 1에 도시된 실시예의 단면도로서, 금속 재료로 된 스트립(14)이 직각으로 연장된 지지대(18) 상에 배치되어 있다. 도 6b에서, 이동가능한 반사 재료(14)가 연결선(32)에 의해 그 코너에서만 지지대에 부착되어 있다. 도 6c에서, 이동가능한 반사 재료(14)가 변형가능한 층(34)에 매달려 있다. 이 실시예는, 반사 재료(14)에 대한 구조적 설계와 재료는 광학 특성에 대해 최적화될 수 있고, 변형가능한 층(34)에 대한 구조적 설계와 재료는 원하는 기계적 특성에 대해 최적화될 수 있기 때문에 유용하다. 여러 가지 형태의 간섭 기기의 제조에 대해, 예컨대 미국특허공개 제2004/0051929호를 포함하여 여러 공개 문헌에 기술되어 있다. 일련의 재료 침적, 패터닝 및 에칭 단계들을 포함하여, 상술한 구조를 제조하기 위해 다양한 공지 기술이 사용될 수 있다.
전술한 바와 같이 일반적으로 설계된 간섭 변조기는 적어도 하나의 포스트 구조를 포함한다. (예를 들어, 도 1 및 6의 포스트(18) 참조)
“포스트” 또는 “포스트 구조”는, 전극(및/또는 미러)의 거리를 원하는 만큼 유지하는데 도움을 주고, 전극(및/또는 미러)을 지지하는 간섭 캐비티(또는 인접한 간섭 캐비티 사이)의 일측 또는 코너에 위치한다. 따라서, 포스트 구조는 개방된 영역에 인접할 수 있으며, 수직으로 연장된 지지부(예를 들어 지지부(18)) 일 수 있다. 전술한 바와 같이, 포스트 구조에 의해 지지되는 전극 또는 미러는, 캐비티에 전기장을 인가함에 따라 간섭 변조기의 개방된 영역 내에서 굴곡되는 가요성 부재(flexible member)를 포함할 수 있다. 일반적으로 포스트 구조의 폭은 약 3 내지 약 15 ㎛이며, 이 범위 밖일 수도 있다. 또한, 포스트 구조는 그 형상도 다양하게 될 수 있다. 포스트 구조의 높이는 대략 캐비티 높이(예를 들어, 상부 미러와 하부 미러 사이의 간격)와 일치한다. 그러나, 이보다 더 높을 수도 더 낮을 수도 있다. 예컨대, 포스트 구조는 재료층 상에 형성될 수도 있고, 받침대 상에 형성되어 하부 미러보다 위치가 더 높을 수도 있다. 마찬가지로, 상부 미러보다 더 높게 연장되어 있을수도 있고, 하부 미러보다 더 낮게 연장되어 있을 수도 있다. 도 6c에는, 포스트 구조에 의해 지지되는 전극에 부착된 상부 미러가 도시되어 있다.
포스트 구조는, 서로 상이한 광학적 속성을 갖는 여러 가지 재료(예를 들어, 금속, 실리콘 산화물, 금속 산화물, 폴리머 등)로 형성될 수 있다. 포스트 구조 및 포스트 구조를 구성하는 재료는 간섭 변조기의 성능에 큰 영향을 줄 수 있다. 예컨대, 도 7a는 투명한 포스트 구조(305) 및 간섭 캐비티(310)를 대략적으로 나타내는, 간섭 변조기의 단면도이다. 도 7a에서 일련의 화살표(325)로 나타낸 바와 같이, 기판(315)을 투과하고 포스트 구조(305)로 진입한 광은, 상부 미러 구조(320)에서 반사되어 다시 기판(315)으로 나갈 수 있다. 일련의 화살표(325)로 나타낸 반사광의 광학적 특성을 고려하지 않고 포스트(305)의 구조 및 포스트를 구성하는 재료를 선택하면, 포스트의 광학적 특성은 거의 제어되지 않으며, 유리한 결 과를 가져오지도 않는다.
또 다른 실시예로써, 도 7b는 반사성의 포스트 구조(350) 및 간섭 캐비티(355)를 개략적으로 나타내는, 간섭 변조기의 단면을 도시한다. 도 7b에서 일련의 화살표로 나타낸 바와 같이, 기판(360)을 통해 진입한 광은 포스트(350)의 기저에서 반사되어, 다시 기판(360)을 통해 나갈수 있다. 도 7a에서와 같이, 일련의 화살표(365)로 나타낸 반사광의 광학적 특성은 제어되지 않으며, 유리한 결과를 가져오지도 않는다.
또 다른 실시예로써, 도 8a에는 금속 포스트를 가진 간섭 변조기 어레이의 현미경 사진이 도시되어 있다. 밝은 부분(405)은 금속 포스트의 기저에서 반사된 광에 의한 것이다. 도 8b에는 이와 유사한 현미경 사진이 도시되어 있는데, 여기서 어두운 부분(410)은 투명한 실리콘 산화물 포스트를 통과한 광에 의한 것이다. 어두운 부분(410)의 컬러는 일반적으로 간섭 변조기에서 나가는 광과 상이하다.
광학 소자는 여러가지 바람직한 광학적 효과를 얻기 위해, 간섭 변조기의 포스트 구조와 결합될 수 있다. 일실시예에서, 광학 소자는 반사기(reflector)이다. 반사기는 여러가지 구성을 가질 수 있다. 예컨대, 도 9에는 광학 소자를 포함하는 포스트 구조를 개략적으로 나타내는, 간섭 변조기의 단면이 도시되어 있다. 도 9에서, 반사기(550)는 투명한 포스트 구조(555) 내에 가공되어 있다. 이 반사기(550)는 입사광을 반사하는 반사 표면을 가진다. 이 반사기(550)는 금속과 같은 반사성 재료를 포함할 수 있다. 반사기(550)는 반도체 제조 기술, 예컨대 하부 포스트부(555A)로 실리콘 산화물을 침적하고, 예를 들어 금속을 포함하는 반사기 (550)를 형성한 후, 상부 포스트부(555B)로 실리콘 산화물을 추가적으로 침적하여 형성될 수 있다. 또한, 포스트 구조 내의 광학 소자는 에탈론(패브리-페롯 간섭계(Fabry-perot interferometer)), 예를 들어 상부 금속 반사기 570 및 반사기 575로 형성된 에탈론(565)의 구성요소인 반사기일 수 있다. 에탈론(565)은, 예를 들어 실리콘 산화물과 같은 포스트 구조 재료를 포함하는 광학적 캐비티(Fabry-Perot 캐비티)를 형성한다. 포스트 구조(585) 내의 반사기(570)의 수직 위치(및 반사기 570와 반사기 575 사이의 재료)를 제어함으로서, 에탈론(565)에서 나가는 반사광(580)의 컬러가 제어될 수 있다. 반사기의 수직 위치를 조정하여, 실질적으로 모든 입사광 또는 가시 입사광이 흡수되도록 하거나 관찰자에게로 다시 반사되지 않도록 함으로써, 즉 어두운 에탈론을 만듦으로써, 반사광(580)의 컬러는 흑색 이미지를 얻도록 조정될 수 있다. 또한, 도 9에 도시된 바와 같이 두 개의 금속 반사기 층(590, 592)을 포스트 구조 내에 결합시킴으로써, 에탈론(588)(예를 들어, 어두운 또는 컬러 에탈론)이 포스트 구조 내로 결합될 수 있다. 에탈론(588)의 컬러는 반사기 층 사이의 포스트 재료(591)의 두께를 제어함으로써 조정될 수 있다.
도 9에 도시되어 있는 반사기(550, 570, 590, 592)는 반사기(575)에 실질적으로 평행한 반사 표면을 가진다. 반사기와 같은 광학 소자는 여러 가지 각도로 놓여 있을 수 있으며, 그 형상이 다양할 수 있다. 도 10은 간섭 변조기의 포스트 구조 내에 결합될 수 있는 광학 소자의 부가적인 예를 도시하고 있다. 도 10에서, 반사기(605, 610, 615, 620)는 반도체 제조 기술을 사용하여 포스트 구조(606, 611, 616, 621) 내에 가공되어 있다. 반사기(605, 610, 615, 620)의 표면은 다양 한 각도로 경사져 있다. 경사진 표면을 갖는 광학 소자는 당업자에게 공지된 여러 가지 기술을 사용하여 가공할 수 있다. 그러한 기술로는 예컨대, 테이퍼진 각도에칭(tapered angle etching)(예를 들어, 미국 특허 5,473,710 참조)이 있다. 도 10의 왼쪽에는, 상부 미러(625)가 상승 위치에 놓여 있다. 일련의 화살표(635)로 나타낸 바와 같이, 백라이트 소스(630)로부터의 광은 반사기(605, 610)의 경사면에서 상부 미러(625)로 반사된다. 따라서, 반사기(605, 610)는 간섭 캐비티 내로 광을 전달하는 광학 소자의 일례가 된다. 또한, 전달된 광은 상부 미러(625)에서 반사되어, 화살표(626) 방향으로 나가게 되어, 간섭 변조기의 휘도를 증가시킨다.
도 10의 오른쪽에는, 상부 미러(650)가 하강 위치에 놓여 있다. 일련의 화살표(665)로 나타낸 바와 같이, 백라이트 소스(660)로부터의 광은 반사기(615, 620)의 경사면에서 반사되어, 일반적으로 (포스트 구조를 투과하는 대신)백라이트 소스(660)로 되돌아간다. 또한 도 10에는, 반사기(620)가 포함되어 있는 포스트 구조(621) 내에 두 금속 반사기(671, 672)를 결합함으로써 형성되는 어두운 에탈론(673)이 도시되어 있다. 따라서, 도 10에는 백라이팅을 제어하는 포스트 구조 내의 광학 소자 및 동일한 포스트 구조 내로 복수의 광학 소자를 결합하는 사용예가 도시되어 있다. 도 10을 살펴보면, 포스트 구조 내의 광학 소자의 성능은 그와 근접한 간섭 변조기의 상태(예를 들어, 구동 또는 비구동 상태)에 따라 달라질 수 있음을 알 수 있다.
도 11에는, 간섭 변조기의 전방에서 입사되는 광을 간섭 캐비티 내로 진입시켜, 간섭 변조기의 휘도를 증가시키는 포스트 구조 내의 광학 소자의 일례가 도시 되어 있다. 도 11의 왼쪽에는, 상부 미러(705)가 상승 위치에 있다. 일련의 화살표(710)는, 전방 소스(702)에서 발생해 포스트 구조(715)로 입사되어, 경사진 반사기(720)에서 상부 미러(705)로 반사되고, 다시 소스의 일반적인 방향으로 간섭 캐비티(725)를 빠져나오는 광을 나타내며, 이로써 휘도가 증가낸다. 도 11의 오른쪽에는, 상부 미러(750)가 하강 위치에 있으며, 유사한 구성을 사용하여 일련의 화살표(755)로 나타낸 광을 소스(703)로부터 이격되도록 방향을 전환시킴으로써 흑색 레벨을 증가시킨다. 따라서, 전방 소스(703)로부터의 광은 반사기(760)의 경사면에서 반사되어, 일반적으로 소스(703)로부터 이격되는 방향으로 간섭 캐비티(765)의 후면으로 나가게 된다.
다양한 구성을 가진 여러 가지 광학 소자가 포스트 구조에 결합될 수 있다. 그러한 광학 소자의 예로는, 반사기, 에탈론, (미시 유리 입자와 같은)광산란 소자, 광회절 소자, 내부 전반사(total internal reflection:TIR) 소자, 및 굴절 소자 등이 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 렌즈 및 프리즘도 가능하다. 반사기의 표면과 같은 광학 소자의 표면은, 곡면(예컨대, 구면형 또는 포물선형)일 수도, 평면일 수도 있으며, 여러 가지 각도로 경사져 있을 수도 있다. 마찬가지로, 렌즈도 여러 가지 형상, 예를 들어 볼록형, 오목형 등의 형상을 가질 수 있으며, 또한, 포스트 구조 내에서 여러 가지 각도로 경사져 있을 수 있다. 대칭적인 형상 및 구성뿐 아니라 비대칭적인 형상 및 구성도 가능하다. 이와 같은 광학 소자의 표면은 거칠기가 좋을 수도 나쁠 수도 있다. 반사는 거울면 반사가 될 수도, 산란형 반사가 될 수도 있다. 광학 소자는 포스트 구조의 상이한 위치에 놓일 수 있 다. 광학 소자는 상이한 높이에 놓일 수 있으며, 포스트의 중심에서 벗어날 수도 있다. 광학 소자는 상이한 방향을 가질 수 있으며, 경사져 있을 수도 있다. 상이한 포스트 구조는 상이한 특성을 가진 광학 소자를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예는 간섭 변조기의 제조 방법을 개시한다. 그러한 제조 방법(800)의 단계(도 12)는, 당업자에게 공지된 기술을 사용하여 실행할 수 있다. 기판 상에 반사층을 침적하여 제1 미러를 형성하는 단계 805로부터 공정이 시작된다. 반사층의 침적은, 예를 들어 금속(예컨대, 인듐주석산화물 및/또는 크롬)과 같은 반-반사성 재료(semi-reflective material)를 화학 증착하는 방식으로 이루어질 수 있다. 단계 805에서 이루어지는 제1 미러의 형성은, 금속층 상에 유전 재료(예를 들어, 실리콘 산화물)를 침적하는 공정을 추가적으로 포함할 수 있다. 제1 미러는 광학적 스택(optical stack)일 수 있으며, 따라서 단계 805에서 제1 미러의 형성은 복수의 금속층(예를 들어, 크롬 및 인듐주석산화물)을 침적하는 공정을 포함할 수 있다.
이어지는 단계 810은, 제1 미러 상에 희생층을 침적하는 공정이다. 희생층의 침적은, 예를 들어 이후의 에칭 단계에서 선택적으로 제거될 재료를 화학적으로 증착함으로써 이루어질 수 있다. 그러한 희생 재료의 예로, 몰리브덴 및 실리콘이 있다. 이어지는 단계 815는, 당업자에게 공지된 마스킹 및 에칭 기술을 사용하여 개구를 형성하는 단계이다. 다음 단계 820은, 개구 내로 포스트 재료를 침적하는 공정이다. 포스트 재료로는 가시 광선을 투과시키는 재료가 사용될 수 있다. 적합한 포스트 재료로는 이산화규소, 포토레지스트(photoresist) 등이 있으며, 이러 한 재료는 예를 들어 공지된 스핀-온 기술 및 화학적 증착 기술에 의해 침적될 수 있다. 실시예에서, 침적된 포스트 재료는 포스트 내에 광학 소자의 원하는 수직 위치에 따라, 부분적으로 개구를 메운다. 후속하는 단계 825에서, 광학 소자를 형성하는 재료층이 개구 내의 포스트 재료 상에 침적된다. 광학 소자를 형성하기 위해, 다양한 공지의 침적 및/또는 패턴화 방법(예를 들어, 경사면에는 경사 에칭법)이 사용될 있다. 선택적으로, 개구 내의 광학 소자 상에 부가적인 포스트 재료가 침적될 수 있다.
이어지는 단계 830은, 희생층 및 광학 소자 상에 이동가능한 제2 미러를 형성하는 공정이다. 전술한 바와 같이, 원하는 미러 구성에 따라 여러 가지 방법으로 이동가능한 제1 미러를 형성할 수 있다. 후속하는 단계 835는 희생층을 제거하여 간섭 캐비티를 형성하는 공정이다. 희생층을 효율적으로 제거하기 위해 다양한 에칭 방법이 사용될 수 있으며, 예를 들어 몰리브덴 및 실리콘과 같은 희생 재료를 선택적으로 제거하는 XeF2와 같은 에칭제에 희생층을 노출시키는 방법이 사용될 수 있다. 여러 가지 구성을 가진 간섭 변조기를 제조하는데 있어, 필요한 경우 도 12에 도시된 공정은 변경될 수 있다.
포스트 구조는 복수의 광학 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전술한 제조 방법을 다소 수정함으로써, 둘 이상의 리프랙터가 포스트 구조 내에서 여러 가지 높이를 갖도록 가공될 수 있다. 이와 같이 포스트 구조 내에 복수의 광학 소자를 사용하면, 단일한 광학 소자를 사용하는 경우보다 더 다양한 컬러를 구현하는 등의 광학적으로 여러 가지 장점을 제공한다.
도 13a 및 13b는 디스플레이 기기(2040)의 실시예를 나타내는 시스템 블록도이다. 디스플레이 기기(2040)는, 예컨대, 휴대 전화기일 수 있다. 그러나, 텔레비전이나 휴대용 미디어 플레이어와 같이 디스플레이 기기(2040)와 동일한 구성품이나 약간 변형된 것도 디스플레이 기기의 여러 가지 형태의 예에 해당한다.
디스플레이 기기(2040)는 하우징(2041), 디스플레이(2030), 안테나(2043), 스피커(2045), 입력 기기(2048), 및 마이크(2046)를 포함한다. 하우징(2041)은 일반적으로 사출 성형이나 진공 성형을 포함하여 해당 기술분야에서 잘 알려진 여러 가지 제조 공정 중 어느 것에 의해서도 제조될 수 있다. 또한, 하우징(2041)은, 한정되는 것은 아니지만, 플라스틱, 금속, 유리, 고무, 및 세라믹 또는 이들의 조합을 포함하여 여러 가지 재료 중 어느 것으로도 만들어질 수 있다. 일실시예에서, 하우징(2041)은 분리가능한 부분(도시되지 않음)을 포함하고, 이 분리가능한 부분은 다른 색깔이나 다른 로고, 그림 또는 심볼을 가진 다른 분리가능한 부분으로 교체될 수 있다.
본 예의 디스플레이 기기(2040)의 디스플레이(2030)는, 여기서 개시한 쌍안정(bi-stable) 디스플레이를 포함하여, 여러 가지 디스플레이 중 어느 것이어도 무방하다. 다른 실시예에서, 디스플레이(2030)는, 상술한 바와 같은, 플라즈마, EL, OLED, STN LCD, 또는 TFT LCD 등과 같은 평판 디스플레이와, 해당 기술분야에서 당업자에게 잘 알려진 바와 같은, CRT나 다른 튜브 디스플레이 기기 등과 같은 비평판 디스플레이를 포함한다. 그러나, 본 실시예를 설명하기 위해, 디스플레이 (2030)는 여기서 설명하는 바와 같이 간섭 변조기 디스플레이를 포함한다.
예시된 디스플레이 기기(2040)의 일실시예에서의 구성요소가 도 13b에 개략적으로 도시되어 있다. 도시된 예의 디스플레이 기기(2040)는 하우징(2041)을 포함하고, 적어도 부분적으로 하우징 내에 배치되어 있는 구성요소들을 추가로 포함할 수 있다. 예컨대, 일실시예에서, 본 예의 디스플레이 기기(2040)가 송수신기(2047)와 연결된 안테나(2043)를 포함하는 네트워크 인터페이스(2027)를 포함할 수 있다. 송수신기(2047)는 프로세서(2021)에 연결되어 있고, 프로세서(2021)는 컨디셔닝 하드웨어(conditioning 하드웨어)(2052)에 연결되어 있다. 컨디셔닝 하드웨어(2052)는 신호를 고르게 하도록(예컨대, 신호를 필터링하도록) 구성될 수 있다. 컨디셔닝 하드웨어(2052)는 스피커(2045)와 마이크(2046)에 연결되어 있다. 프로세서(2021)는 입력 기기(2048)와 드라이버 컨트롤러(2029)에도 연결되어 있다. 드라이버 컨트롤러(2029)는 프레임 버퍼(2028)와 어레이 드라이버(2022)에 연결되어 있고, 어레이 드라이버는 디스플레이 어레이(2030)에 연결되어 있다. 전원(2050)은 예시된 디스플레이 기기(2040)의 특정 설계에 따라 요구되는 모든 구성요소에 전력을 공급한다.
네트워크 인터페이스(2027)는 예시된 디스플레이 기기(2040)가 네트워크를 통해 하나 이상의 기기들과 통신할 수 있도록 안테나(2043)와 송수신기(2047)를 포함한다. 일실시예에서, 네트워크 인터페이스(2027)는 프로세서(2021)의 부담을 경감하기 위해 어느 정도의 처리 능력을 가질 수도 있다. 안테나(2043)는 신호를 송수신하는 것으로서, 해당 기술분야의 당업자에게 알려진 어떠한 안테나라도 무방하 다. 일실시예에서, 안테나는 IEEE 802.11(a), (b), 또는 (g)를 포함하여 IEEE802.11 표준에 따라 RF 신호를 송수신한다. 다른 실시예에서, 안테나는 블루투스 표준에 따라 RF 신호를 송수신한다. 휴대 전화기의 경우, 안테나는 CDMA, GSM, AMPS 또는 무선 휴대폰 네트워크를 통한 통신에 사용되는 공지의 다른 신호를 수신하도록 설계된다. 송수신기(2047)는 안테나(2043)로부터 수신한 신호를, 프로세서(2021)가 수신하여 처리할 수 있도록 전처리한다. 또한, 송수신기(2047)는 프로세서(2021)로부터 수신한 신호를, 안테나(2043)를 통해 본 예의 디스플레이 기기(2040)로부터 전송될 수 있도록 처리한다.
다른 실시예에서, 송수신기(2047)를 수신기로 대체할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 네트워크 인터페이스(2027)는 프로세서(2021)로 전송될 이미지 데이터를 저장하거나 생성할 수 있는 이미지 소스로 대체될 수 있다. 예컨대, 이미지 소스는 이미지 데이터를 담고 있는 DVD나 하드디스크 드라이브일 수도 있고, 이미지 데이터를 생성하는 소프트웨어 모듈일 수도 있다.
프로세서(2021)는 일반적으로 본 예의 디스플레이 기기(2040)의 전반적인 동작을 제어한다. 프로세서(2021)는 네트워크 인터페이스(2027)나 이미지 소스로부터 압축된 이미지 데이터 등을 수신하여, 이를 본래의 이미지 데이터 또는 본래의 이미지 데이터로 처리될 수 있는 포맷으로 가공한다. 그런 다음, 프로세서(2021)는 가공된 데이터를 드라이버 컨트롤러(2029)나 저장을 위한 프레임 버퍼(2028)로 보낸다. 전형적으로, 본래의 데이터는 이미지 내의 각 위치에 대한 이미지 특성을 나타내는 정보를 말한다. 예컨대, 그러한 이미지 특성은 컬러, 채도, 명도(그레이 스케일 레벨)를 포함할 수 있다.
일실시예에서, 프로세서(2021)는 마이크로컨트롤러, CPU, 또는 예시된 디스플레이 기기(2040)의 동작을 제어하는 논리 유닛을 포함한다. 일반적으로, 컨디셔닝 하드웨어(2052)는, 스피커(2045)로 신호를 보내고 마이크(2046)로부터 신호를 받기 위해, 증폭기와 필터를 포함한다. 컨디셔닝 하드웨어(2052)는 예시된 디스플레이 기기(2040) 내의 별도의 구성요소일 수도 있고, 또는 프로세서(2021)나 다른 구성요소 내에 통합되어 있을 수도 있다.
드라이버 컨트롤러(2029)는 프로세서(2021)에 의해 생성된 본래의 이미지 데이터를 이 프로세서(2021)로부터 직접 또는 프레임 버퍼(2028)로부터 받아서, 이를 어레이 드라이버(2022)에 고속으로 전송하기에 적합한 포맷으로 재구성한다. 구체적으로, 드라이버 컨트롤러(2029)는 디스플레이 어레이(2030)를 가로질러 스캐닝하기에 적합한 시간 순서를 가지도록 본래의 이미지 데이터를 래스터(raster)와 같은 포맷을 가진 데이터 흐름으로 재구성한다. 그런 다음, 드라이버 컨트롤러(2029)는 재구성된 정보를 어레이 드라이버(2022)로 보낸다. 종종 액정 디스플레이의 컨트롤러 등과 같은 드라이버 컨트롤러(2029)가 독립형 집적 회로(stand-alone IC)로서 시스템 프로세서(2021)와 통합되기도 하지만, 이러한 컨트롤러는 여러 가지 방법으로 구현될 수 있다. 이러한 컨트롤러는 프로세서(2021)에 하드웨어 또는 소프트웨어로서 내장될 수도 있고, 또는 어레이 드라이버(2022)와 함께 하드웨어로 완전히 통합될 수도 있다.
전형적으로, 어레이 드라이버(2022)는 드라이버 컨트롤러(2029)로부터 재구 성된 정보를 받아서, 이 비디오 데이터를 디스플레이의 x-y 행렬의 픽셀들로부터 이어져 나온 수 백 때로는 수 천 개의 리드선에 초당 수 회에 걸쳐 인가되는 병렬의 파형 세트로 변환한다.
일실시예에서, 드라이버 컨트롤러(2029), 어레이 드라이버(2022), 및 디스플레이 어레이(2030)는 여기서 기술한 어떠한 형태의 디스플레이에 대해서도 적합하다. 예컨대, 일실시예에서, 드라이버 컨트롤러(2029)는 종래의 디스플레이 컨트롤러 또는 쌍안정 디스플레이 컨트롤러(예컨대, 간섭 변조기 컨트롤러)이다. 다른 실시예에서, 어레이 드라이버(2022)는 종래의 드라이버 또는 쌍안정 디스플레이 드라이버(예컨대, 간섭 변조기 디스플레이)이다. 일실시예에서, 드라이버 컨트롤러(2029)는 어레이 드라이버(2022)와 통합되어 있다. 그러한 예는 휴대폰, 시계 및 다른 소형 디스플레이와 같은 고집적 시스템에서는 일반적인 것이다. 또 다른 실시예에서, 디스플레이 어레이(2030)는 전형적인 디스플레이 어레이 또는 쌍안정 디스플레이 어레이(예컨대, 간섭 변조기 어레이를 포함하는 디스플레이)이다.
입력 기기(2048)는 사용자로 하여금 예시된 디스플레이 기기(2040)의 동작을 제어할 수 있도록 한다. 일실시예에서, 입력 기기(2048)는 쿼티(QWERTY) 키보드나 전화기 키패드 등의 키패드, 버튼, 스위치, 터치 스크린, 압력 또는 열 감지 막을 포함한다. 일실시예에서, 마이크(2046)는 예시된 디스플레이 기기(2040)의 입력 기기이다. 기기에 데이터를 입력하기 위해 마이크(2046)가 사용되는 경우에, 예시된 디스플레이 기기(2040)의 동작을 제어하기 위해 사용자는 음성 명령을 제공할 수 있다.
전원(2050)은 해당 기술분야에서 잘 알려진 다양한 에너지 저장 기기를 포함할 수 있다. 예컨대, 일실시예에서, 전원(2050)은 니켈-카드뮴 전지나 리튬-이온 전지와 같은 재충전가능한 전지이다. 다른 실시예에서, 전원(2050)은 재생가능한 에너지원, 커패시터, 또는 플라스틱 태양 전지와 태양 전지 도료를 포함하는 태양 전지이다. 다른 실시예에서, 전원(2050)은 콘센트로부터 전력을 공급받도록 구성된다.
몇몇 구현예에서는, 상술한 바와 같이, 전자 디스플레이 시스템 내의 여러 곳에 위치될 수 있는 드라이버 컨트롤러의 제어를 프로그래머블하게 구성할 수 있다. 어떤 경우에는, 어레이 드라이버(2022)의 제어를 프로그래머블하게 구성할 수도 있다.. 해당 기술분야의 당업자라면 임의의 수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 구성요소로도 상술한 최적화 상태를 구현할 수 있고, 또 여러 가지 다양한 구성으로 구현할 수도 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다.
이상의 설명에서는 여러 가지 실시예에 적용된 본 발명의 신규한 특징을 보여주고, 설명하고 또 지적하였지만, 본 발명의 사상으로부터 이탈하지 않는 범위 내에서 당업자가 예시된 기기 또는 공정의 상세한 구성이나 형태로부터 다양하게 생략하고 대체하고 변경하는 것이 가능하다는 것을 알아야 한다. 인식하고 있는 바와 같이, 몇몇 특징은 다른 특징들과 분리되어 사용되거나 실현될 수 있으므로, 본 발명은 여기에 개시된 특징과 장점을 모두 가지고 있지는 않은 형태로 구현될 수도 있다.
본 발명에 의하면, 광학 소자를 가진 포스트 구조를 포함하는 간섭 변조기를 얻을 수 있다. 특히, 포스트 구조 내의 광학 소자가 광을 간섭 캐비티 내로 다시 향하게 함으로써 간섭 변조기의 휘도를 증가시킨다.

Claims (29)

  1. 포스트 구조를 포함하며,
    상기 포스트 구조는 광학 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 변조기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광학 소자가 에탈론(etalon)의 한 미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 변조기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 에탈론이 어두운 에탈론(dark etalon)인 것을 특징으로 하는 간섭 변조기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광학 소자가 광을 편향시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 간섭 변조기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광학 소자가 광을 반사하도록 구성된 것을 특징으로 하는 간섭 변조기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광학 소자가 광을 산란시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 간섭 변조기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광학 소자가 반사 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 변조기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 반사 표면은, 광을 상기 간섭 변조기의 간섭 캐비티(interferometric modulator)로 향하도록 구성된 것을 특징으로 하는 간섭 변조기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 반사 표면은 상기 간섭 변조기의 백라이팅(backlighting)을 증가시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 간섭 변조기.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 포스트 구조가 어두운 에탈론을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 간섭 변조기.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 반사 표면이 상기 간섭 변조기의 휘도를 증가시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 간섭 변조기.
  12. 제1항에 있어서,
    광학적 캐비티를 이루는 제1 미러 및 이동가능한 제2 미러를 추가로 포함하며,
    상기 제1 미러 및 상기 제2 미러 중 적어도 하나는 상기 포스트 구조에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 간섭 변조기
  13. 간섭 변조기의 제조방법에 있어서,
    기판 상에 반사층을 침적하여 제1 미러를 형성하는 단계;
    상기 제1 미러 상에 희생층을 침적하는 단계;
    상기 희생층에 개구를 형성하는 단계;
    상기 개구 내로 포스트 재료를 침적하는 단계;
    상기 포스트 재료 위에 광학 소자를 형성하는 단계;
    상기 희생층 및 상기 광학 소자 위에 이동가능한 제2 미러를 형성하는 단계; 및
    상기 희생층을 제거하여 간섭 캐비티를 형성하는 단계
    를 포함하는 간섭 변조기의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 광학 소자를 형성하는 단계가, 테이퍼 에칭(tapered etching)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 변조기의 제조방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 광학 소자를 형성하는 단계가, 반사기(reflector), 에탈론, 또는 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 변조기의 제조방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 광학 소자 위에 포스트 재료를 부가적으로 침적하는 단계를 더 포함하는 간섭 변조기의 제조방법.
  17. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 의한 방법으로 제조된 간섭 변조기.
  18. 간섭 변조기에 있어서,
    광을 반사시키며, 광 간섭을 일으키는 제1 및 제2 반사 수단; 및
    상기 제1 및 제2 반사 수단이 분리되도록 상기 제2 반사 수단을 지지하는 지지 수단을 포함하며,
    상기 제2 반사 수단은 상기 제1 반사 수단에 대하여 이동가능하며,
    상기 지지 수단은 상기 지지 수단으로 입사된 광을 처리하는 처리 수단을 그 내부에 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 변조기.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 반사 수단은 적어도 일부가 반사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 변조기.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 지지 수단이 하나 이상의 포스트 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 변조기.
  21. 제18항, 제19항 또는 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리 수단이 광학 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 변조기.
  22. 제1항 내지 제12항, 또는 제17항 내지 제21항 중 어느 한 항에 의한 간섭 변조기를 포함하는 디스플레이 기기에 있어서,
    상기 간섭 변조기와 전기적으로 연결되고, 이미지 데이터를 처리하는 프로세서; 및
    상기 프로세서와 전기적으로 연결된 메모리 기기
    를 더 포함하는 디스플레이 기기.
  23. 제22항에 있어서,
    하나 이상의 신호를 하나 이상의 디스플레이로 전송하는 제1 컨트롤러; 및
    상기 이미지 데이터의 적어도 일부를 상기 제1 컨트롤러로 전송하는 제2 컨트롤러
    를 더 포함하는 디스플레이 기기.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 이미지 데이터를 상기 프로세서로 전송하는 이미지 소스 모듈을 더 포함하는 디스플레이 기기.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 이미지 소스 모듈이 수신기, 송수신기, 및 송신기 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 기기.
  26. 제22항에 있어서,
    입력 데이터를 수신하고, 상기 입력 데이터를 상기 프로세서로 전송하는 입력기기를 더 포함하는 디스플레이 기기.
  27. 광을 변조하는 방법에 있어서,
    제1 반사 표면 및 하나 이상의 포스트 구조에 의해 지지되는 제2 반사 표면으로 전파된 광을 반사하여 광 간섭을 일으키는 단계;
    상기 포스트 구조 내로 전파된 광을 변조하는 단계; 및
    상기 제2 반사 표면을 상기 제1 반사 표면에 대해 이동시켜 상기 광 간섭에 영향을 주는 단계
    를 포함하는 광 변조 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 광을 변조하는 단계는, 상기 광을 상기 제1 및 제2 반사 표면 중 하나 이상으로 향하게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 변조 방법.
  29. 제27항에 있어서,
    상기 광을 변조하는 단계는, 상기 광을 상기 제1 및 제2 반사 표면 중 하나 이상으로 반사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 변조 방법.
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