KR20120105549A - 금속화된 광 방향 전환 특징부를 갖는 조명 장치 - Google Patents

금속화된 광 방향 전환 특징부를 갖는 조명 장치 Download PDF

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스티븐 피. 다넨스
이브게니 피. 고우세브
콜렌고데 에스. 나라야난
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퀄컴 엠이엠에스 테크놀로지스, 인크.
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Abstract

이 개시 내용은 금속화된 광 방향 전환 특징부들을 갖는 전방 조명 장치를 위한 시스템들, 방법들 및 장치를 제공한다. 일 양태에서, 터치 센서 능력이 통합된 조명 장치가 금속화된 광 방향 전환 특징부를 갖는 도광체, 및 전극 시스템을 포함하고, 전극 시스템은 사람의 손가락과 같은 전기 도전성 바디의 근접에 의해 유도된 전극 시스템 내의 전극들 사이의 커패시턴스의 변화를 감지하기 위한 것이다. 금속화된 광 방향 전환 특징부들은 전극 시스템에 및/또는 그의 일부에 전기적으로 연결될 수 있다.

Description

금속화된 광 방향 전환 특징부를 갖는 조명 장치{ILLUMINATION DEVICE WITH METALIZED LIGHT-TURNING FEATURES}
<관련출원의 상호참조>
이 개시 내용은 "FRONT ILLUMINATION DEVICE WITH TOUCH SENSOR FUNCTIONALITY"라는 명칭으로, 2009년 12월 29일자로 출원된 미국 가특허 출원 번호 61/290,868의 우선권을 주장한다. 이 선행 출원의 개시 내용은 이 개시 내용의 일부로 간주되고, 이 개시 내용에 참고 문헌으로 통합된다.
이 개시 내용은 일반적으로 전기기계 시스템 및 이미지를 액티브하게 디스플레이하기 위한 디스플레이 장치에 관한 것이다. 더 구체적으로, 일부 구현들은 디스플레이 장치를 위한 조명 장치에 관한 것이다. 일부 구현들은 터치 스크린 센서 장치 및 전극에 관한 것이다. 일부 구현들에서는, 조명 장치 및 터치 스크린 센서 장치가 터치 센서 능력이 통합된 단일 조명 장치에 통합된다.
전기기계 시스템은 전기 및 기계 소자, 액추에이터, 트랜스듀서, 센서, 광학 컴포넌트(예를 들어, 미러) 및 전자 회로를 갖는 장치들을 포함한다. 전기기계 시스템은 마이크로스케일 및 나노스케일을 포함하지만 이에 제한되지 않는 각종 스케일로 제조될 수 있다. 예를 들어, 마이크로전기기계 시스템(microelectromechanical system; MEMS) 장치는 약 1 마이크로미터 내지 수백 마이크로미터 또는 그 이상에 이르는 크기를 갖는 구조들을 포함할 수 있다. 나노전기기계 시스템(nanoelectromechanical system; NEMS) 장치는, 예를 들어, 수백 나노미터 미만의 크기를 포함하여 1 마이크로미터 미만의 크기를 갖는 구조들을 포함할 수 있다. 전기기계 소자들은 퇴적, 에칭, 리소그래피, 및/또는 기판 및/또는 퇴적된 재료층의 일부를 에칭 제거하거나, 전기 및 전기기계 장치를 형성하기 위해 층들을 추가하는 다른 미세가공(micromachining) 공정들을 이용하여 생성될 수 있다.
전기기계 시스템의 한 유형은 간섭계 변조기(interferometric modulator; IMOD)라고 한다. 본 명세서에서 사용될 때, 간섭계 변조기 또는 간섭계 광 변조기라는 용어는 광 간섭의 원리를 이용하여 광을 선택적으로 흡수 및/또는 반사하는 장치를 지칭한다. 일부 구현들에서, 간섭계 변조기는 한 쌍의 도전성 플레이트를 포함할 수 있고, 이들 중 하나 또는 양쪽 모두는, 전체적으로 또는 부분적으로, 투명하거나 및/또는 반사할 수 있고, 적절한 전기 신호의 인가시에 상대적 운동이 가능할 수 있다. 일 구현에서, 하나의 플레이트는 기판 상에 퇴적된 정지층(stationary layer)을 포함할 수 있고 다른 하나의 플레이트는 공극(air gap)에 의해 상기 정지층으로부터 분리된 금속막(metallic membrane)을 포함할 수 있다. 다른 플레이트에 대한 하나의 플레이트의 위치는 간섭계 변조기에 입사하는 광의 광 간섭을 변화시킬 수 있다. 간섭계 변조기 장치들은 매우 다양한 응용을 가지며, 기존의 제품들을 개선하고 새로운 제품들, 특히 디스플레이 능력을 갖는 것들을 생성하는 데 사용될 것으로 예상된다.
반사된 주변광(ambient light)은 일부 디스플레이 장치들, 예를 들어 간섭계 변조기들에 의해 형성된 픽셀들을 이용하는 것들에서 이미지들을 형성하는 데 사용된다. 이들 디스플레이들의 인지되는 밝기는 관찰자를 향하여 반사되는 광의 양에 의존한다. 낮은 주변광 상황에서는, 인공 광원으로부터의 광이 반사성 픽셀들을 조명하기 위해 사용되고, 이어서 반사성 픽셀들은 관찰자를 향하여 광을 반사하여 이미지를 생성한다. 시장 수요 및 설계 기준을 만족시키기 위해, 반사형 및 투과형 디스플레이들을 포함한, 디스플레이 장치들의 요구를 만족시키기 위해 새로운 조명 장치들이 끊임없이 개발되고 있다.
이 개시 내용의 시스템들, 방법들 및 장치들은 각각 몇몇의 혁신적인 양태들을 가지며, 그 중 단 하나도 단독으로 본 명세서에 개시된 바람직한 속성들의 원인이 되지 않는다.
이 개시 내용에서 기술된 내용의 하나의 혁신적인 양태는 광 방향 전환 특징부(light-turning feature) 상에 형성된 도체를 갖는 도광체(light guide)를 포함하는 터치 센서 능력이 통합된 조명 장치에서 구현될 수 있다. 이 조명 장치는 또한 사람의 손가락과 같은 전기 도전성 바디의 근접에 의해 유도되는 도체의 커패시턴스의 변화를 감지할 수 있는 터치 감지 전극 시스템을 포함한다. 어떤 구현들에서는, 도광체가 반사형 디스플레이 위에 배치된다. 어떤 구현들에서는, 도광체가 기판 상에 형성된 광 방향 전환층을 포함할 수 있고 이 광 방향 전환층에 광 방향 전환 특징부가 형성된다. 어떤 구현들에서는, 터치 감지 전극 시스템이 단일 표면 상에 형성된 제1 전극 및 제2 전극을 포함할 수 있다. 제1 전극은 한 방향으로 연장하고 제2 전극은 상기 방향과 평행하지 않은(non-parallel) 다른 방향으로 연장하고, 제1 전극은 제1 및 제2 전극들의 교차를 막기 위해 형성된 2개의 측면을 갖는 갭을 갖고 이 갭은 제1 전극을 제1 측면 및 제2 측면으로 분할한다. 어떤 구현들에서는, 제1 전극이 갭의 양쪽 측면들 상에 형성된 비아들 및 도전성 브리지를 통하여 갭을 가로질러 제1 전극의 제2 측면에 전기적으로 연결된다. 어떤 구현들에서는, 도전성 브리지가 제1 및 제2 전극들의 표면보다 아래의 레벨에 형성된다.
이 개시 내용에서 기술된 내용의 또 다른 혁신적인 양태는 광의 방향을 전환하기 위한 방향 전환 수단 상에 형성된 전기를 전도하기 위한 전도 수단을 갖는 광을 인도하기 위한 인도 수단(guiding means) 및 전기 도전성 바디의 근접에 의해 유도되는 전도 수단의 커패시턴스의 변화를 감지하기 위한 감지 수단을 포함하는 터치 센서 능력이 통합된 조명 장치에서 구현될 수 있다. 어떤 구현들에서는, 인도 수단이 도광체를 포함하거나, 전도 수단이 도체를 포함하거나, 방향 전환 수단이 광 방향 전환 특징부를 포함하거나, 감지 수단이 터치 감지 전극 시스템을 포함한다.
이 개시 내용에서 기술된 내용의 또 다른 혁신적인 양태는 도광체 내의 광 방향 전환 특징부의 표면들 상에 도체를 배치하는 단계 및 도전성 바디의 근접에 의해 유도되는 도체의 커패시턴스의 변화를 감지할 수 있는 전극 시스템에 도체를 전기적으로 연결하는 단계를 포함하는 터치 감지 능력이 통합된 조명 장치를 제조하는 방법에서 구현될 수 있다. 어떤 구현들은 도광체 상의 광 방향 전환 특징부를 테이퍼 에칭(taper etching)하여 면(facet)을 형성하는 단계 및 이 면 상에 반사성 도체를 퇴적하는 단계를 포함할 수 있다. 어떤 구현들은 기판 상에 굴절률 정합된 방향 전환층(index-matched turning layer)을 퇴적하는 단계 및 이 방향 전환층에 광 방향 전환 특징부를 테이퍼 에칭하는 단계를 포함할 수 있다. 어떤 구현들은 방향 전환층 상에 한 방향으로 연장하는 제1 전극 및 상기 방향과 평행하지 않은 다른 방향으로 연장하는 제2 전극을 패터닝하는 단계 및 제1 및 제2 전극들의 교차를 막기 위해 형성된 2개의 측면을 갖는 갭을 제1 전극에 패터닝하는 단계를 포함할 수 있고, 이 갭은 제1 전극을 제1 측면 및 제2 측면으로 분할한다. 어떤 구현들에서는 제1 전극의 제1 및 제2 측면들 중 하나에 전기적으로 연결하기 위해 광 방향 전환 특징부가 에칭될 수 있다. 어떤 구현들에서는, 광 방향 전환 특징부 상에 도체가 형성될 수 있고 방향 전환층보다 아래의 층에 도전성 브리지가 퇴적될 수 있고 이로써 광 방향 전환 특징부 상에 형성된 도체 및 도전성 브리지를 통하여 제1 전극의 제1 및 제2 측면을 전기적으로 교락(bridge)한다.
이 개시 내용에서 기술된 내용의 또 다른 혁신적인 양태는 광 방향 전환면(light-turning facet) 상에 형성된 도체를 갖는 도광체를 포함하는 조명 장치에서 구현될 수 있고, 광 방향 전환면 상에 형성되어 있는 도체는 전자 시스템에 전기적으로 연결된다. 어떤 구현들에서는, 전자 시스템이 터치 센서 시스템이다.
이 개시 내용에서 기술된 내용의 하나 이상의 구현들의 상세한 기술이 첨부 도면들 및 아래의 설명에서 제시된다. 이 설명, 도면들, 및 청구항들로부터 다른 특징들, 양태들, 및 이점들이 명백해질 것이다. 다음의 도면들의 상대 치수들은 일정한 비례로 그려져 있지 않을 수 있다는 것에 유의한다.
도 1은 간섭계 변조기(IMOD) 디스플레이 장치의 일련의 픽셀들 중의 2개의 인접 픽셀들을 도시하는 등각도의 예를 보여주고 있다.
도 2는 3x3 간섭계 변조기 디스플레이를 포함하는 전자 장치를 예시하는 시스템 블록도의 예를 보여주고 있다.
도 3a는 도 1의 간섭계 변조기에 대한 가동 반사층 위치 대 인가 전압을 예시하는 도의 예를 보여주고 있다.
도 3b는 다양한 공통 전압 및 세그먼트 전압이 인가될 때의 간섭계 변조기의 다양한 상태들을 예시하는 표의 예를 보여주고 있다.
도 4a는 도 2의 3x3 간섭계 변조기 디스플레이에서의 디스플레이 데이터의 프레임을 예시하는 도의 예를 보여주고 있다.
도 4b는 도 4a에 예시된 디스플레이 데이터의 프레임을 기록하기 위해 사용될 수 있는 공통 신호 및 세그먼트 신호에 대한 타이밍도의 예를 보여주고 있다.
도 5a는 도 1의 간섭계 변조기 디스플레이의 부분 단면의 예를 보여주고 있다.
도 5b-5e는 간섭계 변조기의 다양한 구현들의 단면의 예를 보여주고 있다.
도 6은 간섭계 변조기에 대한 제조 공정을 예시하는 흐름도의 예를 보여주고 있다.
도 7a-7e는 간섭계 변조기를 제조하는 방법의 다양한 단계들의 단면의 개략 예시들의 예를 보여주고 있다.
도 8a는 조명 장치에 의해 조명되고 있는 디스플레이의 예시의 예이다.
도 8b는 조명 장치 및 터치 센서를 갖는 디스플레이의 예시의 예이다.
도 8c는 터치 센서가 통합된 조명 장치를 갖는 디스플레이의 구현의 예시의 예이다.
도 9a는 도광체의 구현의 예시의 예이다.
도 9b는 금속화된 광 방향 전환 특징부들을 갖는 도광체의 구현의 예시의 예이다.
도 9c는 터치 센서가 통합된 금속화된 광 방향 전환 특징부들을 갖는 도광체의 구현의 단면도의 예이다.
도 9d는 금속화된 광 방향 전환 특징부들 및 터치 감지 전극들을 갖는 구현의 단면도의 예시의 예이다.
도 10a는 터치 센서의 구현의 예시의 예이다.
도 10b-10c는 터치 센서가 통합된 조명 장치들의 구현의 예시의 예이다.
도 11a는 터치 센서가 통합된 금속화된 광 방향 전환 특징부들을 갖는 도광체의 구현의 예시의 예이다.
도 11b는 광 방향 전환 특징부들의 표면 상에 퇴적된 재료층들 및 광 방향 전환 특징부들의 밖에 형성된 그 층들로 구성된 구조물들을 갖는 도광체의 구현의 예시의 예이다.
도 12a-12b는 터치 센서가 통합된 금속화된 광 방향 전환 특징부들을 갖는 도광체들의 구현의 예시의 예이다.
도 13a 및 13b는 복수의 간섭계 변조기들을 포함하는 디스플레이 장치를 예시하는 시스템 블록도들의 예를 보여주고 있다.
다양한 도면들에서 같은 참조 번호들 및 명칭들은 같은 요소들을 지시한다.
다음의 상세한 설명은 혁신적인 양태들을 기술하기 위하여 특정 구현들에 지향되고 있다. 그러나, 본 명세서의 교시 내용은 다수의 상이한 방식으로 적용될 수 있다. 기술된 구현들은 이미지를 디스플레이하도록 구성되어 있는 임의의 장치에서 구현될 수 있고, 이미지는 움직이는 것(예를 들어, 비디오)이든 정지해 있는 것(예를 들어, 정지 이미지)이든, 텍스트이든, 그래픽이든, 그림이든 상관없다. 더 상세하게는, 그 구현들은 각종의 전자 장치에서 구현되거나 각종의 전자 장치와 관련될 수 있고, 그 전자 장치로는 이동 전화, 멀티미디어 인터넷이 가능한 휴대 전화, 이동 텔레비전 수신기, 무선 장치, 스마트폰, 블루투스 장치, PDA(personal data assistant), 무선 전자 메일 수신기, 핸드헬드 또는 휴대용 컴퓨터, 넷북, 노트북, 스마트북, 프린터, 복사기, 스캐너, 팩시밀리 장치, GPS 수신기/내비게이터, 카메라, MP3 플레이어, 캠코더, 게임 콘솔, 손목 시계, 시계, 계산기, 텔레비전 모니터, 평판 다스플레이, 전자 읽기 장치(예를 들어, e-reader), 컴퓨터 모니터, 자동차 디스플레이(예를 들어, 주행 기록계 디스플레이 등), 조종석 컨트롤 및/또는 디스플레이, 카메라 뷰 디스플레이(예를 들어, 자동차의 후방 카메라의 디스플레이), 전자 사진, 전자 게시판 또는 간판, 프로젝터, 건축 구조물, 전자레인지, 냉장고, 스테레오 시스템, 카세트 리코더 또는 플레이어, DVD 플레이어, CD 플레이어, VCR, 라디오, 휴대용 메모리 칩, 세탁기, 건조기, 세탁기/건조기, 포장(예를 들어, MEMS 및 비-MEMS), 심미적 구조물(예를 들어, 한 점의 보석 상의 이미지의 디스플레이) 및 각종 전기기계 시스템 장치와 같은 것이 있지만 이들에 제한되지 않는다. 본 명세서의 교시 내용은 또한 비-디스플레이 응용에서 사용될 수 있고, 그 응용으로는 전자 스위칭 장치, 라디오 주파수 필터, 센서, 가속도계, 자이로스코프, 운동 센싱 장치, 자력계, 소비자 가전 제품을 위한 관성 컴포넌트, 소비자 가전 제품의 부품, 버랙터, 액정 장치, 전기 영동 장치, 구동 방식, 제조 공정, 전자 테스트 장비와 같은 것이 있지만 이들에 제한되지 않는다. 따라서, 이 교시 내용은 도면들에 도시된 구현들에만 제한되지 않을 것이고, 대신 통상의 숙련된 당업자라면 곧 알 수 있을 광범위한 응용성을 갖는다.
본 명세서에 개시된 다양한 구현들은 도광체의 광 방향 전환 특징부들에 도전성 특징부들이 통합된 도광체를 갖는 조명 장치와 관련이 있다. 도전성 특징부들은 전자 시스템에 전기적으로 연결된다. 일부 구현들에서, 전자 시스템은 조명 장치들이 터치 센서 능력을 제공할 수 있게 하는 터치 감지 시스템의 일부이다. 터치 센서 능력이 통합된 조명 장치는 하나 이상의 금속화된 광 방향 전환 특징부를 갖는 도광체를 포함한다. 이 장치는 또한 사람의 손가락과 같은 전기 도전성 바디의 근접에 의해 유도되는 전극 시스템 내의 전극들 사이의 커패시턴스의 변화를 감지하는 전극 시스템을 포함한다. 일부 구현들에서는, 금속화된 광 방향 전환 특징부들을 형성하는 도체들이 터치 감지 전극 시스템과 전기 통신한다.
이 개시 내용에서 기술된 내용의 특정 구현들은 다음의 잠재적인 이점들 중 하나 이상을 실현하기 위해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 기술된 조명 장치의 일부 구현들은 금속화된 광 방향 전환 특징부들을 포함하고 이것은 금속화 없이 발생할 수 있는 것보다 더 넓은 범위의 각도로부터 광 방향 전환 특징부들에 입사하는 광을 반사하는 것에 의해 광 방향 전환 특징부들의 기능을 향상시킬 수 있다. 이와 동시에, 이 조명 장치는 또한 전기 도전성 바디의 근접을 검출하기 위해 전극, 도전성 트레이스, 또는 다른 전기 구조물들을 이용하는 터치 감지 전극 또는 전자 시스템이 통합되어 있는 전극들 또는 도체들을 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 도전성 바디의 검출을 돕기 위해 사용되는 전기 구조물들은 금속화된 광 방향 전환 특징부들을 포함할 수 있다. 다른 구현들에서, 금속화된 광 방향 전환 특징부들은 어떤 전자 회로에도 전기적으로 연결되지 않을 수 있다. 어느 경우에나, 전기 구조물들 및 금속화된 광 방향 전환 특징부들은 동일한 퇴적 및 리소그래피 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 이런 식으로, 전기 구조물들 및 금속화된 광 방향 전환 특징부들을 개별적으로 제조하는 데 필요한 것보다 더 적은 수의 단계로 터치 감지 능력을 갖는 통합된 조명 장치가 제조될 수 있다. 또한, 전기 구조물들과 광 방향 전환 특징부들을 통합하는 것에 의해 광 방향 전환 특징부들 및 전기 구조물에 상이한 재료층들이 사용되는 경우에 가능한 것보다 더 얇은 장치의 형성이 가능해진다.
기술된 구현이 적용될 수 있는 적당한 MEMS 장치의 일례는 반사형 디스플레이 장치이다. 반사형 디스플레이 장치는 광 간섭의 원리를 이용하여 그 위에 입사하는 광을 선택적으로 흡수 및/또는 반사하는 간섭계 변조기(IMOD)들을 포함할 수 있다. IMOD들은 흡수체, 이 흡수체에 관하여 움직일 수 있는 반사체, 및 흡수체와 반사체 사이에 정의된 광학 공진 공동(optical resonant cavity)을 포함할 수 있다. 반사체는 둘 이상의 상이한 위치들로 이동될 수 있고, 이는 광학 공진 공동의 크기를 변화시키고 그에 따라 간섭계 변조기의 반사율에 영향을 줄 수 있다. IMOD들의 반사율 스펙트럼은 가시 파장들에 걸쳐 시프트되어 상이한 컬러들을 생성할 수 있는 상당히 넓은 스펙트럼 대역들을 생성할 수 있다. 스펙트럼 대역의 위치는 광학 공진 공동의 두께를 변화시키는 것에 의해, 즉, 반사체의 위치를 변화시키는 것에 의해 조절될 수 있다.
도 1은 간섭계 변조기(IMOD) 디스플레이 장치의 일련의 픽셀들 중의 2개의 인접 픽셀들을 도시하는 등각도의 예를 보여주고 있다. IMOD 디스플레이 장치는 하나 이상의 간섭계 MEMS 디스플레이 소자들을 포함한다. 이들 장치들에서, MEMS 디스플레이 소자들의 픽셀들은 밝은 상태 또는 어두운 상태 중 어느 하나에 있을 수 있다. 밝은("완화된", "열린" 또는 "온") 상태에서, 디스플레이 소자는 입사한 가시광의 대부분을 예를 들어 사용자에게 반사한다. 반대로, 어두운("작동된", "닫힌" 또는 "오프") 상태에서, 디스플레이 소자는 입사한 가시광을 거의 반사하지 않는다. 일부 구현들에서, 온 상태 및 오프 상태의 광 반사율 특성들은 반대로 될 수 있다. MEMS 픽셀들은 특정 주파수들에서 우세하게 반사하여 흑백 외에도 컬러 디스플레이를 허용하도록 구성될 수 있다.
IMOD 디스플레이 장치는 IMOD들의 행/열 어레이를 포함할 수 있다. 각각의 IMOD는 공극(광학 갭 또는 공동이라고도 함)을 형성하도록 서로로부터 가변적이고 제어 가능한 거리에 배치된, 한 쌍의 반사층들, 즉, 가동 반사층 및 고정된 부분 반사층을 포함할 수 있다. 가동 반사층은 적어도 2개의 위치 사이에 이동될 수 있다. 제1 위치, 즉, 완화된 위치에서, 가동 반사층은 고정된 부분 반사층으로부터 비교적 먼 거리에 배치될 수 있다. 제2 위치, 즉, 작동된 위치에서, 가동 반사층은 부분 반사층에 더 가깝게 배치될 수 있다. 이 2개의 층으로부터 반사하는 입사 광은 가동 반사층의 위치에 따라 보강 또는 상쇄 간섭하여, 각각의 픽셀에 대하여 전체 반사 상태 또는 비반사 상태 중 어느 하나를 생성할 수 있다. 일부 구현들에서, IMOD는 작동되지 않을 때는 반사 상태에 있어, 가시 스펙트럼 내의 광을 반사할 수 있고, 작동될 때는 어두운 상태에 있어, 가시 범위 밖의 광(예를 들어, 적외선 광)을 반사할 수 있다. 그러나, 일부 다른 구현들에서는, IMOD가 작동되지 않을 때 어두운 상태에 있고, 작동될 때 반사 상태에 있을 수 있다. 일부 구현들에서, 인가 전압의 도입이 픽셀들을 상태를 변화시키도록 구동할 수 있다. 일부 다른 구현들에서는, 인가 전하가 픽셀들을 상태를 변화시키도록 구동할 수 있다.
도 1의 픽셀 어레이의 도시된 부분은 2개의 인접한 간섭계 변조기(12)를 포함한다. (예시된 바와 같이) 왼쪽에 있는 IMOD(12)에서는, 가동 반사층(14)이 부분 반사층을 포함하는 광학 적층물(16)로부터 미리 결정된 거리에 있는 완화된 위치에 예시되어 있다. 왼쪽에 있는 IMOD(12)를 가로질러 인가된 전압 V0는 가동 반사층(14)의 작동을 일으키기에는 불충분하다. 오른쪽에 있는 IMOD(12)에서는, 가동 반사층(14)이 광학 적층물(16)의 가까이에 또는 인접한 작동된 위치에 예시되어 있다. 오른쪽에 있는 IMOD(12)를 가로질러 인가된 전압 Vbias는 가동 반사층(14)을 작동된 위치에 유지하기에 충분하다.
도 1에서, 픽셀들(12)의 반사 특성은 픽셀들(12)에 입사하는 광을 나타내는 화살표(13), 및 왼쪽에 있는 픽셀(12)로부터 반사하는 광(15)으로 일반적으로 예시되어 있다. 상세히 예시되지는 않았지만, 통상의 숙련된 당업자는 픽셀들(12)에 입사하는 광(13)의 대부분이 투명 기판(20)을 통하여, 광학 적층물(16) 쪽으로 투과될 것이라는 것을 이해할 것이다. 광학 적층물(16)에 입사하는 광의 일부가 광학 적층물(16)의 부분 반사층을 통하여 투과될 것이고, 일부가 투명 기판(20)을 통하여 다시 반사될 것이다. 광학 적층물(16)을 통하여 투과되는 광(13)의 부분은 가동 반사층(14)에서, 다시 투명 기판(20) 쪽으로(및 그를 통하여) 반사될 것이다. 광학 적층물(16)의 부분 반사층으로부터 반사된 광과 가동 반사층(14)으로부터 반사된 광 사이의 간섭(보강 또는 상쇄)이 픽셀(12)로부터 반사된 광(15)의 파장(들)을 결정할 것이다.
광학 적층물(16)은 단일 층 또는 몇 개의 층을 포함할 수 있다. 층(들)은 전극층, 부분 반사 또는 부분 투과층 및 투명 유전체층 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 광학 적층물(16)은 전기적으로 도전성이고, 부분적으로 투명하고 부분적으로 반사성이고, 예를 들어, 투명 기판(20) 상에 상기 층들 중 하나 이상을 퇴적하는 것에 의해 제조될 수 있다. 전극층은 다양한 금속들, 예를 들어 인듐 주석 산화물(ITO) 등의 각종 재료로부터 형성될 수 있다. 부분 반사층은 다양한 금속들, 예를 들어, 크롬(Cr), 반도체, 및 유전체 등의 부분적으로 반사성인 각종 재료로부터 형성될 수 있다. 부분 반사층은 하나 이상의 재료층으로 형성될 수 있고, 그 층들 각각은 단일 재료 또는 재료들의 조합으로 형성될 수 있다. 일부 구현들에서, 광학 적층물(16)은 광학 흡수체와 도체 둘 다로서 역할하는 단일의 반투명 두께의 금속 또는 반도체를 포함할 수 있지만, 상이한 더 많은 도전층들 또는 부분들(예를 들어, 광학 적층물(16)의 또는 IMOD의 다른 구조물들의)이 IMOD 픽셀들 사이에 신호들을 버싱(bussing)하도록 역할할 수 있다. 광학 적층물(16)은 또한 하나 이상의 도전층들 또는 도전/흡수층을 덮는 하나 이상의 절연 또는 유전체층을 포함할 수 있다.
일부 구현들에서, 광학 적층물(16)의 층(들)은 평행한 스트립들로 패터닝될 수 있고, 아래에 더 기술되는 바와 같이 디스플레이 장치 내의 행 전극들을 형성할 수 있다. 숙련된 당업자라면 이해할 수 있는 바와 같이, "패터닝된"이라는 용어는 본 명세서에서 마스킹뿐만 아니라 에칭 공정들을 지칭하기 위해 사용된다. 일부 구현들에서, 알루미늄(Al)과 같은, 도전성 및 반사성이 높은 재료가 가동 반사층(14)에 사용될 수 있고, 이 스트립들은 디스플레이 장치 내의 열 전극들을 형성할 수 있다. 가동 반사층(14)은 포스트들(18)의 위에 퇴적된 열들 및 포스트들(18) 사이에 퇴적된 개재하는 희생 재료를 형성하도록 퇴적된 금속층 또는 층들의 일련의 평행한 스트립들(광학 적층물(16)의 행 전극들에 직교함)로서 형성될 수 있다. 희생 재료가 에칭 제거될 때, 정의된 갭(19), 즉 광학 공동이 가동 반사층(14)과 광학 적층물(16) 사이에 형성될 수 있다. 일부 구현들에서, 포스트들(18) 사이의 간격은 1-1000 ㎛ 정도일 수 있고, 갭(19)은 10,000 옹스트롬(Å)보다 작은 정도일 수 있다.
일부 구현들에서, IMOD의 각각의 픽셀은, 작동된 상태에 있든 완화된 상태에 있든 상관없이, 본질적으로 고정된 반사층과 이동하는 반사층으로 형성된 커패시터이다. 전압이 인가되지 않을 때, 가동 반사층(14a)은, 도 1에서 왼쪽에 있는 픽셀(12)에 의해 예시된 바와 같이, 기계적으로 완화된 상태에 유지되고, 가동 반사층(14)과 광학 적층물(16) 사이에 갭(19)이 있다. 그러나, 전위차, 예를 들어, 전압이 선택된 행과 열 중 적어도 하나에 인가될 때, 대응하는 픽셀에서 행 전극과 열 전극의 교차부에 형성된 커패시터는 충전되고, 정전기력이 전극들을 서로 끌어당긴다. 인가된 전압이 임계값을 초과하는 경우, 가동 반사층(14)은 변형되어 광학 적층물(16)에 가깝게 또는 그에 접하여 이동할 수 있다. 도 1에서 오른쪽에 있는 작동된 픽셀(12)에 의해 예시된 바와 같이, 광학 적층물(16) 내의 유전체층(도시되지 않음)이 층들(14 및 16) 사이의 단락을 방지하고 그 사이의 분리 거리를 제어할 수 있다. 그 거동은 인가된 전위차의 극성에 관계없이 동일하다. 어레이 내의 일련의 픽셀들이 일부 경우에 "행들" 또는 "열들"로 지칭될 수 있지만, 통상의 숙련된 당업자는 한 방향을 "행"으로 다른 방향을 "열"로 지칭하는 것이 임의적이라는 것을 곧 이해할 것이다. 다시 말해서, 일부 방위들에서, 행들은 열들로 간주되고, 열들은 행들로 간주될 수 있다. 또한, 디스플레이 소자들은 직교 행들 및 열들에 고르게 배열될 수 있거나("어레이"), 예를 들어, 서로에 관하여 소정의 위치 오프셋을 가지고 비선형 구성으로 배열될 수 있다("모자이크"). "어레이" 및 "모자이크"라는 용어들은 어느 한쪽의 구성을 지칭할 수 있다. 따라서, 디스플레이가 "어레이" 또는 "모자이크"를 포함하는 것으로 지칭된다 하더라도, 어떤 경우에도, 소자들 자신은 서로에 직교로 배열되거나, 고른 분포로 배치될 필요가 없고, 비대칭 형상들 및 고르지 않게 분포된 소자들을 갖는 배열들을 포함할 수 있다.
도 2는 3x3 간섭계 변조기 디스플레이를 포함하는 전자 장치를 예시하는 시스템 블록도의 예를 보여주고 있다. 전자 장치는 하나 이상의 소프트웨어 모듈을 실행하도록 구성될 수 있는 프로세서(21)를 포함한다. 운영 체제를 실행하는 것 외에도, 프로세서(21)는, 웹 브라우저, 전화 애플리케이션, 이메일 프로그램, 또는 어떤 다른 소프트웨어 애플리케이션을 포함하여, 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 실행하도록 구성될 수 있다.
프로세서(21)는 어레이 드라이버(22)와 통신하도록 구성될 수 있다. 어레이 드라이버(22)는, 예를 들어, 디스플레이 어레이 또는 패널(30)에 신호를 제공하는 행 드라이버 회로(24) 및 열 드라이버 회로(26)를 포함할 수 있다. 도 1에 예시된 IMOD 디스플레이 장치의 단면이 도 2에서 라인들 1-1에 의해 도시되어 있다. 도 2는 명료함을 위하여 IMOD들의 3x3 어레이를 예시하고 있지만, 디스플레이 어레이(30)는 매우 많은 수의 IMOD들을 포함할 수 있고, 열들에서보다 행들에서 상이한 수의 IMOD들을 가질 수 있고, 그 반대도 마찬가지이다.
도 3a는 도 1의 간섭계 변조기에 대한 가동 반사층 위치 대 인가 전압을 예시하는 도의 예를 보여주고 있다. MEMS 간섭계 변조기에서, 행/열(즉, 공통/세그먼트) 기록 절차는 도 3a에 예시된 바와 같이 이들 장치들의 히스테리시스 특성을 이용할 수 있다. 간섭계 변조기는 가동 반사층, 또는 미러가 완화된 상태에서 작동된 상태로 변화하게 하기 위해, 예를 들어, 약 10 볼트 전위차를 필요로 할 수 있다. 그러나, 전압이 그 값에서 감소되는 경우, 가동 반사층은 전압이, 예를 들어, 10 볼트 아래로 다시 떨어질 때 그의 상태를 유지하고, 전압이 2 볼트 아래로 떨어질 때까지는 완전히 완화되지 않는다. 따라서, 도 3a에 도시된 바와 같이, 장치가 완화된 상태 또는 작동된 상태 중 어느 하나에서 안정되는 인가 전압의 윈도우가 있는 전압 범위(대략 3 내지 7 볼트)가 존재한다. 이것을 본 명세서에서는 "히스테리시스 윈도우" 또는 "안정성 윈도우"라고 한다. 도 3a의 히스테리시스 특성을 갖는 디스플레이 어레이(30)의 경우, 행/열 기록 절차는, 소정의 행의 어드레싱 동안에, 작동되어야 하는 어드레싱된 행 내의 픽셀들이 약 10 볼트의 전압차에 노출되고, 완화되어야 하는 픽셀들이 거의 0 볼트의 전압차에 노출되도록, 하나 이상의 행을 동시에 어드레싱하도록 설계될 수 있다. 어드레싱 후에, 픽셀들은 이전의 스트로빙 상태에 유지되도록 대략 5 볼트의 정상 상태(steady state) 또는 바이어스 전압차에 노출된다. 이 예에서, 어드레싱된 후에, 각각의 픽셀은 약 3-7 볼트의 "안정성 윈도우" 내의 전위차를 경험한다. 이 히스테리시스 특성 특징은, 예를 들어, 도 1에 예시된 픽셀 설계가 동일한 인가 전압 조건 하에서 작동된 또는 완화된 기존 상태에서 여전히 안정될 수 있게 한다. 각각의 IMOD 픽셀은, 작동된 상태에 있든 완화된 상태에 있든 상관없이, 본질적으로 고정된 반사층과 움직이는 반사층으로 형성된 커패시터이므로, 이 안정된 상태는 실질적으로 전력을 소비하거나 잃지 않고 히스테리시스 윈도우 내의 정상 전압에서 유지될 수 있다. 또한, 인가 전압 전위가 실질적으로 고정된 상태로 유지되는 경우 IMOD 픽셀 내로 본질적으로 거의 또는 전혀 전류가 흐르지 않는다.
일부 구현들에서는, 소정의 행 내의 픽셀들의 상태에 대한 원하는 변화(만약 있다면)에 따라서, 열 전극들의 세트를 따라 "세그먼트" 전압들의 형태로 데이터 신호를 인가하는 것에 의해 이미지의 프레임이 생성될 수 있다. 어레이의 각각의 행은 차례로 어드레싱될 수 있고, 따라서 프레임은 한번에 하나의 행씩 기록된다. 제1 행 내의 픽셀들에 원하는 데이터를 기록하기 위해, 제1 행 내의 픽셀들의 원하는 상태에 대응하는 세그먼트 전압들이 열 전극들 상에 인가될 수 있고, 특정의 "공통" 전압 또는 신호의 형태로 제1 행 펄스가 제1 행 전극에 인가될 수 있다. 그 후 세그먼트 전압들의 세트는 제2 행 내의 픽셀들의 상태에 대한 원하는 변화(만약 있다면)에 대응하도록 변경될 수 있고, 제2 공통 전압이 제2 행 전극에 인가될 수 있다. 일부 구현들에서, 제1 행 내의 픽셀들은 열 전극들을 따라 인가된 세그먼트 전압들의 변화에 의해 영향을 받지 않고, 제1 공통 전압 행 펄스 동안에 설정되었던 상태에 유지된다. 이 공정은 이미지 프레임을 생성하기 위해 순차적인 방식으로 일련의 행들, 또는 대안적으로, 열들 전체에 대해 반복될 수 있다. 프레임들은 초당 어떤 원하는 수의 프레임들로 이 공정을 계속 반복하는 것에 의해 새로운 이미지 데이터로 리프레시되고 및/또는 업데이트될 수 있다.
각각의 픽셀을 가로질러 인가되는 세그먼트 신호 및 공통 신호의 조합(즉, 각각의 픽셀을 가로지르는 전위차)이 각각의 픽셀의 결과 상태를 결정한다. 도 3b는 다양한 공통 전압 및 세그먼트 전압이 인가될 때의 간섭계 변조기의 다양한 상태들을 예시하는 표의 예를 보여주고 있다. 통상의 숙련된 당업자라면 곧 이해할 수 있는 바와 같이, "세그먼트" 전압들은 열 전극들 또는 행 전극들 중 어느 한쪽에 인가될 수 있고, "공통" 전압들은 열 전극들 또는 행 전극들 중 다른 한쪽에 인가될 수 있다.
도 3b에서(뿐만 아니라 도 4b에 도시된 타이밍도에서) 예시된 바와 같이, 공통 라인을 따라 릴리스 전압(release voltage) VCREL이 인가되는 경우, 세그먼트 라인들을 따라 인가되는 전압, 즉, 하이 세그먼트 전압 VSH 및 로우 세그먼트 전압 VSL에 관계없이, 공통 라인을 따라 있는 모든 간섭계 변조기 소자들이 완화된 상태(대안적으로 릴리스된 또는 작동되지 않은 상태라고 함)에 놓일 수 있다. 특히, 공통 라인을 따라 릴리스 전압 VCREL이 인가되는 경우, 변조기를 가로지르는 전위 전압(대안적으로 픽셀 전압이라고 함)은 해당 픽셀에 대한 대응하는 세그먼트 라인을 따라 하이 세그먼트 전압 VSH 및 로우 세그먼트 전압 VSL이 인가되는 경우 모두 완화 윈도우(도 3a 참조, 릴리스 윈도우라고도 함) 내에 있다.
공통 라인 상에 하이 유지 전압 VCHOLD _H 또는 로우 유지 전압 VCHOLD _L과 같은 유지 전압이 인가되는 경우, 간섭계 변조기의 상태는 일정하게 유지될 것이다. 예를 들어, 완화된 IMOD가 완화된 위치에 유지될 것이고, 작동된 IMOD가 작동된 위치에 유지될 것이다. 유지 전압들은 대응하는 세그먼트 라인을 따라 하이 세그먼트 전압 VSH 및 로우 세그먼트 전압 VSL이 인가되는 경우 모두 픽셀 전압이 안정성 윈도우 내에 유지되도록 선택될 수 있다. 따라서, 세그먼트 전압 스윙(swing), 즉, 하이 세그먼트 전압 VSH와 로우 세그먼트 전압 VSL 사이의 차이는 양의 안정성 윈도우 또는 음의 안정성 윈도우 중 어느 한쪽의 폭보다 작다.
공통 라인 상에 하이 어드레싱 전압 VCADD _H 또는 로우 어드레싱 전압 VCADD _L과 같은 어드레싱, 즉 작동 전압이 인가되는 경우, 각각의 세그먼트 라인들을 따라 세그먼트 전압들을 인가하는 것에 의해 해당 라인을 따라 있는 변조기들에 데이터가 선택적으로 기록될 수 있다. 세그먼트 전압들은 작동이 인가되는 세그먼트 전압에 의존하도록 선택될 수 있다. 공통 라인을 따라 어드레싱 전압이 인가되는 경우, 하나의 세그먼트 전압을 인가하면 픽셀 전압이 안정성 윈도우 내에 있을 것이고, 따라서 그 픽셀이 작동되지 않은 상태에 유지되게 될 것이다. 이와 다르게, 또 하나의 세그먼트 전압을 인가하면 픽셀 전압이 안정성 윈도우의 범위를 넘을 것이고, 그 결과 픽셀이 작동될 것이다. 작동을 일으키는 특정 세그먼트 전압은 어느 어드레싱 전압이 사용되는지에 따라 변할 수 있다. 일부 구현들에서, 공통 라인을 따라 하이 어드레싱 전압 VCADD _H가 인가되는 경우, 하이 세그먼트 전압 VSH를 인가하면 변조기가 그것의 현재 위치에 유지될 수 있는 반면, 로우 세그먼트 전압 VSL을 인가하면 변조기가 작동될 수 있다. 결과로서, 세그먼트 전압들의 효과는 로우 어드레싱 전압 VCADD _L이 인가되는 경우 정반대일 수 있다 - 하이 세그먼트 전압 VSH를 인가하면 변조기가 작동되고, 로우 세그먼트 전압 VSL은 변조기의 상태에 아무 영향도 미치지 않음(즉, 안정된 상태에 유지됨).
일부 구현들에서는, 언제나 변조기들을 가로질러 동일한 극성의 전위차를 생성하는 유지 전압, 어드레싱 전압, 및 세그먼트 전압이 사용될 수 있다. 일부 다른 구현들에서는, 변조기들의 전위차의 극성을 교대시키는 신호들이 사용될 수 있다. 변조기들을 가로지르는 극성의 교대(즉, 기록 절차들의 극성의 교대)는 단일 극성의 반복된 기록 동작 후에 나타날 수 있는 전하 축적을 감소시키거나 억제할 수 있다.
도 4a는 도 2의 3x3 간섭계 변조기 디스플레이에서의 디스플레이 데이터의 프레임을 예시하는 도의 예를 보여주고 있다. 도 4b는 도 4a에 예시된 디스플레이 데이터의 프레임을 기록하기 위해 사용될 수 있는 공통 신호 및 세그먼트 신호에 대한 타이밍도의 예를 보여주고 있다. 신호들은 예를 들어 도 2의 3x3 어레이에 인가될 수 있고, 이로 인해 결국 도 4a에 예시된 라인 시간(60e) 디스플레이 배열이 얻어질 것이다. 도 4a에서 작동된 변조기들은 어두운 상태에 있다(즉, 반사된 광의 상당 부분이 가시 스펙트럼의 밖에 있어, 예를 들어, 관찰자에게 어두운 외관이 나타난다). 도 4a에 예시된 프레임을 기록하기 전에, 픽셀들은 임의의 상태에 있을 수 있지만, 도 4b의 타이밍도에 예시된 기록 절차는 제1 라인 시간(60a) 전에 각각의 변조기가 릴리스되었고 작동되지 않는 상태에 있다고 가정한다.
제1 라인 시간(60a) 동안에는, 공통 라인 1 상에 릴리스 전압(70)이 인가되고; 공통 라인 2 상에 인가된 전압은 하이 유지 전압(72)에서 시작하여 릴리스 전압(70)으로 이동하고; 공통 라인 3을 따라 로우 유지 전압(76)이 인가된다. 따라서, 공통 라인 1을 따라 있는 변조기들 (공통 1, 세그먼트 1), (1,2), 및 (1,3)은 제1 라인 시간(60a)의 지속 기간 동안 완화된, 즉 작동되지 않는 상태에 유지되고, 공통 라인 2를 따라 있는 변조기들 (2,1), (2,2), 및 (2,3)은 완화된 상태로 이동할 것이고, 공통 라인 3을 따라 있는 변조기들 (3,1), (3,2), (3,3)은 그들의 이전 상태에 유지될 것이다. 도 3b를 참조하면, 세그먼트 라인들 1, 2 및 3을 따라 인가되는 세그먼트 전압들은 간섭계 변조기들의 상태에 아무런 영향도 미치지 않을 것인데, 그 이유는 공통 라인들 1, 2 또는 3의 어느 것도 라인 시간(60a) 동안에 작동을 일으키는 전압 레벨들에 노출되지 않기 때문이다(즉, VCREL - 완화 및 VCHOLD _L - 안정).
제2 라인 시간(60b) 동안에는, 공통 라인 1 상의 전압이 하이 유지 전압(72)으로 이동하고, 공통 라인 1을 따라 있는 모든 변조기들이 인가되는 세그먼트 전압에 관계없이 완화된 상태에 유지되는데, 그 이유는 공통 라인 1 상에 아무런 어드레싱, 즉 작동 전압도 인가되지 않았기 때문이다. 공통 라인 2를 따라 있는 변조기들은 릴리스 전압(70)의 인가로 인해 완화된 상태에 유지되고, 공통 라인 3을 따라 있는 변조기들 (3,1), (3,2) 및 (3,3)은 공통 라인 3을 따른 전압이 릴리스 전압(70)으로 이동할 때 완화될 것이다.
제3 라인 시간(60c) 동안에는, 공통 라인 1 상에 하이 어드레스 전압(74)을 인가하는 것에 의해 공통 라인 1이 어드레싱된다. 이 어드레스 전압의 인가 동안에 세그먼트 라인들 1 및 2를 따라 로우 세그먼트 전압(64)이 인가되기 때문에, 변조기들 (1,1) 및 (1,2)를 가로지르는 픽셀 전압은 그 변조기들의 양의 안정성 윈도우의 상한(high end)보다 크고(즉, 전압차가 미리 정의된 임계값을 초과), 변조기들 (1,1) 및 (1,2)가 작동된다. 반대로, 세그먼트 라인 3을 따라 하이 세그먼트 전압(62)이 인가되기 때문에, 변조기 (1,3)을 가로지르는 픽셀 전압은 변조기들 (1,1) 및 (1,2)의 픽셀 전압보다 작고, 변조기의 양의 안정성 윈도우 내에 유지되고; 따라서 변조기 (1, 3)이 완화된 상태에 유지된다. 또한 라인 시간(60c) 동안에, 공통 라인 2를 따른 전압이 로우 유지 전압(76)으로 감소하고, 공통 라인 3을 따른 전압이 릴리스 전압(70)에 유지되어, 공통 라인들 2 및 3을 따라 있는 변조기들을 완화된 위치에 있게 한다.
제4 라인 시간(60d) 동안에는, 공통 라인 1 상의 전압이 하이 유지 전압(72)으로 복귀하여, 공통 라인 1을 따라 있는 변조기들을 그들 각각의 어드레싱된 상태에 있게 한다. 공통 라인 2 상의 전압이 로우 어드레스 전압(78)으로 감소한다. 세그먼트 라인 2를 따라 하이 세그먼트 전압(62)이 인가되기 때문에, 변조기 (2,2)를 가로지르는 픽셀 전압이 그 변조기의 음의 안정성 윈도우의 하한(lower end)보다 낮아, 변조기 (2,2)가 작동된다. 반대로, 세그먼트 라인들 1 및 3을 따라 로우 세그먼트 전압(64)이 인가되기 때문에, 변조기들 (2,1) 및 (2,3)이 완화된 위치에 유지된다. 공통 라인 3 상의 전압이 하이 유지 전압(72)으로 증가하여, 공통 라인 3을 따라 있는 변조기들을 완화된 상태에 있게 한다.
마지막으로, 제5 라인 시간(60e) 동안에는, 공통 라인 1 상의 전압이 하이 유지 전압(72)에 유지되고, 공통 라인 2 상의 전압이 로우 유지 전압(76)에 유지되어, 공통 라인들 1 및 2를 따라 있는 변조기들을 그들 각각의 어드레싱된 상태에 있게 한다. 공통 라인 3 상의 전압이 하이 어드레스 전압(74)으로 증가하여 공통 라인 3을 따라 있는 변조기들을 어드레싱한다. 세그먼트 라인들 2 및 3 상에 로우 세그먼트 전압(64)이 인가되기 때문에, 변조기들 (3,2) 및 (3,3)은 작동되는 반면, 세그먼트 라인 1을 따라 인가된 하이 세그먼트 전압(62)은 변조기 (3,1)을 완화된 위치에 유지되게 한다. 따라서, 제5 라인 시간(60e)의 끝에는, 3x3 픽셀 어레이가 도 4a에 도시된 상태에 있고, 다른 공통 라인들(도시되지 않음)을 따라 있는 변조기들이 어드레싱되고 있을 때 일어날 수 있는 세그먼트 전압의 변동에 관계없이, 공통 라인들을 따라 유지 전압들이 인가되는 한 그 상태에 유지될 것이다.
도 4b의 타이밍도에서는, 소정의 기록 절차(즉, 라인 시간들(60a-60e))가 하이 유지 및 어드레스 전압들, 또는 로우 유지 및 어드레스 전압들 중 어느 한쪽의 사용을 포함할 수 있다. 일단 소정의 공통 라인에 대해 기록 절차가 완료되면(그리고 공통 전압이 작동 전압과 동일한 극성을 가진 유지 전압으로 설정되면), 픽셀 전압이 소정의 안정성 윈도우 내에 유지되고, 그 공통 라인 상에 릴리스 전압이 인가될 때까지 완화 윈도우를 통과하지 않는다. 또한, 각각의 변조기가 그 변조기를 어드레싱하기 전에 기록 절차의 일부로서 릴리스되기 때문에, 릴리스 시간보다는, 변조기의 작동 시간이 필요한 라인 시간을 결정할 수 있다. 구체적으로, 변조기의 릴리스 시간이 작동 시간보다 더 큰 구현들에서는, 도 4b에 도시된 바와 같이, 릴리스 전압이 단일 라인 시간보다 더 긴 시간 동안 인가될 수 있다. 일부 다른 구현들에서는, 공통 라인들 또는 세그먼트 라인들을 따라 인가되는 전압들이 상이한 컬러의 변조기들과 같은 상이한 변조기들의 작동 전압 및 릴리스 전압의 변동으로 인해 변화할 수 있다.
위에 설명된 원리들에 따라 동작하는 간섭계 변조기들의 구조의 상세는 광범위하게 변화할 수 있다. 예를 들어, 도 5a-5e는 가동 반사층(14) 및 그의 지지 구조물들을 포함하는, 간섭계 변조기들의 다양한 구현들의 단면의 예를 보여주고 있다. 도 5a는 도 1의 간섭계 변조기 디스플레이의 부분 단면의 예를 보여주고 있는데, 금속 재료의 스트립, 즉, 가동 반사층(14)이 기판(20)으로부터 직교로 연장하는 지지물들(18) 상에 퇴적되어 있다. 도 5b에서, 각각의 IMOD의 가동 반사층(14)은 형상이 대체로 정사각형 또는 직사각형이고 코너들에서 또는 그 근처에서 테더(tether)(32)로 지지물에 부착되어 있다. 도 5c에서, 가동 반사층(14)은 형상이 대체로 정사각형 또는 직사각형이고, 연성 금속을 포함할 수 있는 변형가능층(34)으로부터 매달려 있다. 변형가능층(34)은 가동 반사층(14)의 주변부의 주위에서 기판(20)에 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 이들 연결부를 본 명세서에서는 지지 포스트라고 한다. 도 5c에 도시된 구현은 가동 반사층(14)의 광학적 기능을 변형가능층(34)에 의해 수행되는 그것의 기계적 기능으로부터 분리하는 것에서 얻어지는 추가 이익들을 갖는다. 이러한 분리는 반사층(14)에 사용되는 구조적 설계 및 재료와 변형가능층(34)에 사용되는 구조적 설계 및 재료가 서로 독립적으로 최적화될 수 있게 한다.
도 5d는 IMOD의 다른 예를 보여주고 있는데, 가동 반사층(14)이 반사성 부분층(14a)을 포함한다. 가동 반사층(14)은 지지 포스트(18)와 같은 지지 구조물에 얹혀 있다. 지지 포스트(18)는, 예를 들어 가동 반사층(14)이 완화된 위치에 있을 때 가동 반사층(14)과 광학 적층물(16) 사이에 갭(19)이 형성되도록, 가동 반사층(14)과 하부의 정지 전극(즉, 예시된 IMOD에서 광학 적층물(16)의 일부) 사이의 분리를 제공한다. 가동 반사층(14)은 또한 전극으로 역할하도록 구성될 수 있는 도전층(14c), 및 지지층(14b)을 포함할 수 있다. 이 예에서, 도전층(14c)은 기판(20)으로부터 먼 쪽에 있는 지지층(14b)의 한 측면 상에 배치되어 있고, 반사 부분층(14a)은 기판(20)에 가까운 쪽에 있는 지지층(14b)의 다른 한 측면 상에 배치되어 있다. 일부 구현들에서, 반사 부분층(14a)은 도전성일 수 있고 지지층(14b)과 광학 적층물(16) 사이에 배치될 수 있다. 지지층(14b)은 유전체 재료, 예를 들어, 실리콘 산질화물(SiON) 또는 실리콘 이산화물(SiO2)의 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 지지층(14b)은 층들의 적층물, 예를 들어, SiO2/SiON/SiO2 3층 적층물과 같은 것일 수 있다. 반사 부분층(14a) 및 도전층(14c) 중 어느 한쪽 또는 양쪽 모두가, 예를 들어, 약 0.5% Cu와의 Al 합금, 또는 다른 반사성 금속 재료를 포함할 수 있다. 유전체 지지층(14b) 위에 또는 아래에 도전층들(14a, 14c)을 사용하는 것은 응력의 균형을 맞추고 강화된 도전성을 제공할 수 있다. 일부 구현들에서, 반사 부분층(14a) 및 도전층(14c)은, 가동 반사층(14) 내에서 특정의 응력 프로파일을 달성하는 것과 같은, 다양한 설계 목적으로 상이한 재료들로 형성될 수 있다.
도 5d에 예시된 바와 같이, 일부 구현들은 또한 블랙 마스크 구조물(23)을 포함할 수 있다. 블랙 마스크 구조물(23)은 주변광(ambient light) 또는 미광(stray light)을 흡수하기 위해 광학적으로 비활성인 영역들(예를 들어, 픽셀들 사이 및 포스트들(18) 아래)에 형성될 수 있다. 블랙 마스크 구조물(23)은 또한 광이 디스플레이의 비활성 부분들로부터 반사되거나 그를 통하여 투과되지 못하게 하여, 명암비를 증가시킴으로써 디스플레이 장치의 광학 특성을 개선할 수 있다. 또한, 블랙 마스크 구조물(23)은 도전성일 수 있고 전기 버싱층(electrical bussing layer)으로서 기능하도록 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 행 전극들이 블랙 마스크 구조물(23)에 연결되어, 연결된 행 전극의 저항을 감소시킬 수 있다. 블랙 마스크 구조물(23)은 퇴적 및 패터닝 기법들을 포함하여 각종 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 블랙 마스크 구조물(23)은 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 구현들에서, 블랙 마스크 구조물(23)은 광학 흡수체로서 역할하는 몰리브덴-크롬(MoCr)층, SiO2 층, 및 반사체 및 버싱층으로서 역할하는 알루미늄 합금을 포함하고, 각각, 약 30-80 Å, 500-1000 Å, 및 500-6000 Å의 범위의 두께를 갖는다. 하나 이상의 층은, 예를 들어, MoCr 및 SiO2 층에 대해서는 CF4 및 O2 그리고 알루미늄 합금층에 대해서는 Cl2 및/또는 BCl3를 포함하여, 포토리소그래피 및 건식 에칭을 포함하는 각종 기법들을 이용하여 패터닝될 수 있다. 일부 구현들에서, 블랙 마스크(23)는 에탈론(etalon) 또는 간섭계 적층 구조물일 수 있다. 그러한 간섭계 적층 블랙 마스크 구조물(23)에서, 도전성 흡수체들이 각 행 및 열의 광학 적층물(16) 내의 하부 정지 전극들 사이에 신호들을 전송하거나 버싱하는 데 사용될 수 있다. 일부 구현들에서는, 스페이서 층(35)이 일반적으로 흡수체층(16a)을 블랙 마스크(23) 내의 도전층들로부터 전기적으로 절연시키도록 역할할 수 있다.
도 5e는 IMOD의 다른 예를 도시하는 것으로, 가동 반사층(14)이 자체 지지하고 있다(self supporting). 도 5d와 대조적으로, 도 5e의 구현은 지지 포스트들(18)을 포함하지 않는다. 대신, 가동 반사층(14)은 다수의 위치들에서 밑에 있는 광학 적층물(16)과 접촉하고, 가동 반사층(14)의 곡률은 간섭계 변조기를 가로지르는 전압이 작동을 일으키기에 불충분한 경우에 가동 반사층(14)이 도 5e의 비작동된 위치로 돌아가는 충분한 지지를 제공한다. 복수의 몇몇 상이한 층들을 포함할 수 있는 광학 적층물(16)은 본 명세서에서 명료함을 위해 광학 흡수체(16a), 및 유전체(16b)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 일부 구현들에서, 광학 흡수체(16a)는 고정 전극으로서 및 부분 반사층으로서 둘 다로서 역할할 수 있다.
도 5a-5e에 도시된 것들과 같은 구현들에서, IMOD들은, 투명 기판(20)의 정면, 즉, 변조기가 배열되어 있는 측면의 반대편에 있는 측면으로부터 이미지들이 관찰되는, 다이렉트-뷰 장치들로서 기능한다. 이들 구현들에서, 장치의 후방 부분들(즉, 예를 들어 도 5c에 예시된 변형가능층(34)을 포함하여, 가동 반사층(14)의 배후의 디스플레이 장치의 임의의 부분)은 디스플레이 장치의 이미지 품질에 강한 영향을 주거나 부정적으로 영향을 미치지 않고 구성되고 조작될 수 있는데, 그 이유는 반사층(14)이 장치의 그 부분들을 광학적으로 차폐하기 때문이다. 예를 들어, 일부 구현들에서는, 전압 어드레싱 및 그러한 어드레싱의 결과로 생기는 움직임들과 같은, 변조기의 전기기계 특성으로부터 변조기의 광학 특성을 분리하는 능력을 제공하는 버스 구조물(도시되지 않음)이 가동 반사층(14)의 배후에 포함될 수 있다. 또한, 도 5a-5e의 구현들은 예를 들어 패터닝과 같은 공정을 간략화할 수 있다.
도 6은 간섭계 변조기에 대한 제조 공정(80)을 예시하는 흐름도의 예를 보여주고 있고, 도 7a-7e는 그러한 제조 공정(80)의 대응하는 단계들의 단면의 개략 예시들의 예를 보여주고 있다. 일부 구현들에서, 제조 공정(80)은, 도 6에 도시되지 않은 다른 블록들에 더하여, 예를 들어, 도 1 및 5에 예시된 일반 유형의 간섭계 변조기들을 제조하기 위해 구현될 수 있다. 도 1, 5 및 6에 관하여, 공정(80)은 기판(20) 위에 광학 적층물(16)을 형성하는 블록(82)에서 시작될 수 있다. 도 7a는 기판(20) 위에 형성된 그러한 광학 적층물(16)을 예시한다. 기판(20)은 유리 또는 플라스틱과 같은 투명 기판일 수 있고, 그것은 유연하거나 비교적 뻣뻣하고 구부러지지 않을 수 있고, 광학 적층물(16)의 효율적인 형성을 용이하게 하기 위해 이전의 준비 공정들(예를 들어, 클리닝)을 겪었을 수 있다. 전술한 바와 같이, 광학 적층물(16)은 전기적으로 도전성이고, 부분적으로 투명하고 부분적으로 반사성일 수 있고, 예를 들어, 투명 기판(20) 위에 원하는 특성을 갖는 하나 이상의 층을 퇴적시키는 것에 의해 제조될 수 있다. 도 7a에서, 광학 적층물(16)은 부분층들(16a 및 16b)을 갖는 다층 구조물을 포함하지만, 일부 다른 구현들에서는 더 많은 또는 더 적은 부분층들이 포함될 수 있다. 일부 구현들에서, 부분층들(16a, 16b) 중 하나는, 결합된 도체/흡수체 부분층(16a)과 같이, 광학적으로 흡수성 및 도전성 특성을 모두 갖도록 구성될 수 있다. 또한, 부분층들(16a, 16b) 중 하나 이상이 평행 스트립들로 패터닝될 수 있고, 디스플레이 장치에서 행 전극들을 형성할 수 있다. 그러한 패터닝은 마스킹 및 에칭 공정 또는 이 기술에 공지된 다른 적합한 공정에 의해 수행될 수 있다. 일부 구현들에서, 부분층들(16a, 16b) 중 하나는, 하나 이상의 금속층(예를 들어, 하나 이상의 반사층 및/또는 도전층) 위에 퇴적되는 부분층(16b)과 같은, 절연층 또는 유전체층일 수 있다. 또한, 광학 적층물(16)은 디스플레이의 행들을 형성하는 개별 및 평행 스트립들로 패터닝될 수 있다.
공정(80)은 광학 적층물(16) 위에 희생층(25)을 형성하는 블록(84)에서 계속된다. 희생층(25)은 공동(19)를 형성하기 위해 나중에 제거되고(예를 들어, 블록(90)에서) 따라서 도 1에 예시된 결과로서의 간섭계 변조기들(12)에는 희생층(25)이 도시되어 있지 않다. 도 7b는 광학 적층물(16) 위에 형성된 희생층(25)을 포함하는 부분적으로 제조된 장치를 예시한다. 광학 적층물(16) 위에 희생층(25)을 형성하는 것은, 차후의 제거 후에, 원하는 설계 사이즈를 갖는 갭 또는 공동(19)(도 1 및 7e을 또한 참조)을 제공하도록 선택된 두께로, 몰리브덴(Mo) 또는 비정질 실리콘(Si)과 같은 크세논 디플루오라이드(XeF2)로 에칭 가능한 재료를 퇴적시키는 것을 포함할 수 있다. 희생 재료의 퇴적은 물리 기상 증착(PVD, 예를 들어, 스퍼터링), 플라스마 강화 화학 기상 증착(PECVD), 열 화학 기상 증착(열 CVD), 또는 스핀-코팅과 같은 퇴적 기법들을 이용하여 수행될 수 있다.
공정(80)은 지지 구조물, 예를 들어, 도 1, 5 및 7c에 예시된 것과 같은 포스트(18)를 형성하는 블록(86)에서 계속된다. 포스트(18)의 형성은 희생층(25)을 패터닝하여 지지 구조물 개구를 형성하고, 그 후 PVD, PECVD, 열 CVD, 또는 스핀-코팅과 같은 퇴적 방법을 이용하여, 개구 안에 재료(예를 들어, 중합체 또는 무기 재료, 예를 들어, 실리콘 산화물)를 퇴적시켜 포스트(18)를 형성하는 것을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 희생층에 형성된 지지 구조물 개구는 희생층(25) 및 광학 적층물(16) 모두를 통하여 밑에 있는 기판(20)까지 연장하여, 도 5a에 예시된 바와 같이 포스트(18)의 하단부가 기판(20)과 접촉하게 될 수 있다. 대안적으로, 도 7c에 도시된 바와 같이, 희생층(25)에 형성된 개구는 광학 적층물(16)은 통하지 않고, 희생층(25)을 통하여 연장할 수 있다. 예를 들어, 도 7e는 지지 구조물들(18)의 하단부가 광학 적층물(16)의 상면과 접촉하고 있는 것을 예시한다. 포스트(18), 또는 다른 지지 구조물은 희생층(25) 위에 지지 구조물 재료의 층을 퇴적시키고 희생층(25) 내의 개구들로부터 떨어져 위치하는 지지 구조물 재료의 부분들을 패터닝하는 것에 의해 형성될 수 있다. 지지 구조물들은 도 7c에 예시된 바와 같이 개구들 내에 위치할 수 있지만, 적어도 부분적으로, 희생층(25)의 일부 위로 연장할 수도 있다. 전술한 바와 같이, 희생층(25) 및/또는 지지 포스트들(18)의 패터닝은 패터닝 및 에칭 공정에 의해 수행될 수 있지만, 대안적인 에칭 방법들에 의해 수행될 수도 있다.
공정(80)은 도 1, 5 및 7d에 예시된 가동 반사층(14)과 같은 가동 반사층 또는 막을 형성하는 블록(88)에서 계속된다. 가동 반사층(14)은 하나 이상의 퇴적 단계들, 예를 들어, 반사층(예를 들어, 알루미늄, 알루미늄 합금) 퇴적과 함께, 하나 이상의 패터닝, 마스킹, 및/또는 에칭 공정들을 이용하는 것에 의해 형성될 수 있다. 가동 반사층(14)은 전기적으로 도전성이어서, 전기 도전층이라고 불릴 수 있다. 일부 구현들에서, 가동 반사층(14)은 도 7d에 도시된 것과 같은 복수의 부분층들(14a, 14b, 14c)을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 부분층들(14a, 14c)과 같은, 부분층들 중 하나 이상은 그들의 광학 특성을 위해 선택된 높은 반사성의 부분층들을 포함할 수 있고, 다른 부분층(14b)은 그의 기계적 특성을 위해 선택된 기계적 부분층을 포함할 수 있다. 블록(88)에서 형성된 부분적으로 제조된 간섭계 변조기에 희생층(25)이 여전히 존재할 수 있으므로, 가동 반사층(14)은 통상적으로 이 단계에서는 움직일 수 있는 것이 아니다. 희생층(25)을 포함하는 부분적으로 제조된 IMOD는 본 명세서에서 "릴리스되지 않은(unreleased)" IMOD라고 불릴 수도 있다. 도 1에 관련하여 전술한 바와 같이, 가동 반사층(14)은 디스플레이의 열들을 형성하는 개별 및 평행 스트립들로 패터닝될 수 있다.
공정(80)은 도 1, 5 및 7e에 예시된 것과 같은 공동, 예를 들어, 공동(19)을 형성하는 블록(90)에서 계속된다. 공동(19)은 희생 재료(25)(블록(84)에서 퇴적된 것)를 에칭제에 노출시키는 것에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, Mo 또는 비정질 Si와 같은 에칭 가능한 희생 재료가 건식 화학 에칭에 의해, 예를 들어, 희생층(25)을 고체 XeF2로부터 유도된 증기와 같은 기체 또는 기상 에칭제에, 원하는 양의 재료(통상적으로 공동(19)을 둘러싸는 구조물들에 대해 선택적으로 제거됨)를 제거하기에 효과적인 시간 동안 노출시키는 것에 의해 제거될 수 있다. 다른 에칭 방법들, 예를 들어, 습식 에칭 및/또는 플라스마 에칭이 이용될 수도 있다. 블록(90) 동안에 희생층(25)이 제거되므로, 가동 반사층(14)은 통상적으로 이 단계 후에 움직일 수 있다. 희생 재료(25)의 제어 후에, 결과로서의 완전히 또는 부분적으로 제조된 IMOD는 본 명세서에서 "릴리스된" IMOD라고 불릴 수 있다.
도 7e에 도시된 구현과 같은 간섭계 변조기들을 포함하는 반사형 디스플레이들과 같은 반사형 디스플레이들은 주변광을 관찰자 쪽으로 반사하여 디스플레이된 이미지를 관찰자에게 제공할 수 있다. 그러나, 일부 경우에, 도 8a에 도시된 디스플레이(810)와 같은 반사형 디스플레이들은 이미지를 정확히 디스플레이하기 위해 추가 조명을 필요로 할 수 있다. 도 8a는 조명 장치에 의해 조명되고 있는 디스플레이의 예시이다. 간섭계 변조기 디스플레이 또는 다른 반사형 디스플레이와 같은 반사형 디스플레이는 관찰자에게 이미지가 보이게 하기 위해 디스플레이(810)를 조명할 조명 장치(820)를 필요로 할 수 있다. 이것은 주변광(비록 존재할지라도)이 디스플레이를 충분히 조명하기에 충분하지 않은 경우에 바람직할 수 있다. 일부 구현들에서, 조명 장치(820)는 도광체 내에서 인도된 광을 디스플레이(810) 쪽으로 방향 전환하여 방향 전환된 광이 디스플레이(810)에서 관찰자 쪽으로 반사하게 하는 방향 전환 특징부들을 갖는 전방 라이트(front light)를 포함할 수 있다. 광은 조명 장치(820)에 연결된 하나 이상의 LED(LED(들)는 도시되지 않음)에 의해 도광체(820) 내로 도입될 수 있다. 대안적으로, 일부 다른 구현들에서는, LED가 에지 바(edge bar)(도시되지 않음) 내로 결합될 수 있고, 그 후 에지 바가 도광체(820)의 폭을 따라 광을 확산시켜 도광체(820) 내에서 인도되고 그 후 디스플레이(810) 쪽으로 배출되어 디스플레이(810)를 조명하게 할 수 있다.
일부 구현들에서는, 도 8b의 구현에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(800)에 대한 터치 센서 능력을 추가로 포함시키는 것이 바람직할 수 있다. 도 8b는 조명 장치 및 터치 센서를 갖는 디스플레이의 예시의 예이다. 도 8b의 구현에 도시된 바와 같이, 디스플레이(810)는 조명 장치(820)로 조명된다. 조명 장치 위에 터치 센서(830)가 적층되어 있다. 터치 센서(830)는 터치 센서(830)에 형성된 도체의 커패시턴스의 변화를 감지함으로써 터치의 위치를 결정할 수 있는데, 도체의 커패시턴스의 변화는 사람의 손가락(835)의 근접에 의해 유도된다. 터치 센서(830)를 조명 장치(820)와 함께 사용하면 사용자 손가락과 디스플레이 장치(800)의 유용한 상호 작용이 가능하다. 예를 들어, 스크린을 상이한 위치들에서 터치하는 것에 의해, 사용자는 그의 손가락(835)을 사용하여 디스플레이 장치(800)의 디스플레이(810)에 디스플레이된 소정 아이콘(837)을 선택할 수 있다. 일부 구현들에서는, 조명 장치(820)가 터치 센서(830)와 통합되지 않는다. 따라서, 조명 장치(820)와 터치 센서(830)는 다른 하나의 위에 기계적으로 적층된다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 터치 센서(830)가 조명 장치(820)의 위에 적층되어 있지만, 다른 구현들에서는, 조명 장치(820)가 터치 센서(830)의 위에 적층될 수 있다. 도시된 바와 같이, 터치 센서(830)는 디스플레이(810)를 관찰하는 사용자에게 더 가까이 있다. 또 다른 구현들에서는, 터치 센서(830)가 디스플레이(810)의 배후에 있을 수 있다.
도 8c를 참조하면, 터치 센서가 통합된 조명 장치를 갖는 디스플레이의 구현의 예시의 예가 도시되어 있다. 도 8c는 디스플레이(810) 위에 형성된 터치 센서가 통합된 조명 장치(840)를 보여주고 있는데, 터치 센서가 통합된 조명 장치(840)는 이미지를 디스플레이하는 디스플레이(810)의 측면, 즉, 이미지 디스플레이 측면에 있는 디스플레이(810)보다 관찰자에 더 가까이 있다. 터치 센서가 통합된 조명 장치(840)는 반사형 디스플레이(810)를 동시에 조명하여 조명을 제공하면서도 터치 센서 능력을 허용할 수 있다. 다양한 구현들에서, 터치 센서가 통합된 조명 장치(840)의 하나 이상의 컴포넌트가 조명뿐만 아니라 터치 감지 기능을 동시에 갖는다. 예를 들어, 터치 센서가 통합된 조명 장치(840)에 형성된 도체들이 조명 능력들뿐만 아니라 터치 감지 능력들을 제공할 수 있는데 이에 대해서는 아래에 더 상세히 설명될 것이다. 예시된 바와 같이, 터치 센서가 통합된 조명 장치(840)가 하나의 유닛 또는 층을 포함한다. 그러나, 터치 센서가 통합된 조명 장치(840)가 다수의 층들 및 컴포넌트들을 포함할 수 있다고 생각되고 있다.
일부 구현들에서, 터치 센서가 통합된 조명 장치(840)는 터치 센서가 통합된 조명 장치(840)에 그 중 적어도 하나가 형성되어 있는 도체들의 커패시턴스에 영향을 주도록 사람의 손가락(835)이 터치 센서가 통합된 조명 장치(840)를 터치하거나 그것과 충분히 가까이 접촉하였는지 여부를 결정하는 능력이 있을 수 있다. 다양한 구현들에서, 터치 센서가 통합된 조명 장치(840)는 사람의 손가락(835)에 의한 터치 센서가 통합된 조명 장치(840) 상의 하나 이상의 터치들의 x-y 좌표들의 위치를 결정하는 능력이 있다. 사람의 손가락(835)에 의한 터치 센서가 통합된 조명 장치(840) 상의 하나 이상의 터치는 동시에 일어나거나 시간적으로 격리될 수 있다. 도 8c에 예시된 구현을 형성하기 위해 도 8b의 조명 장치(820) 및 터치 센서(830)를 통합하는 한 가지 방법은 조명 장치(820) 내의 금속화된 방향 전환 특징부들을 사용하면서 동시에 조명 장치의 금속화된 광 방향 전환 특징부들을 터치 감지 전극 시스템과 전기 통신하는 도체들로서 사용하는 것이다. 터치 감지 전극 시스템은 사람의 손가락(835)의 근접에 의해 유도된 도체의 커패시턴스의 변화를 감지하는 능력이 있을 수 있다.
도 9a를 참조하면, 도광체의 구현의 예시의 예가 도시되어 있다. 도 9a는 광 방향 전환 특징부들(901a, 901b, 901c)을 포함하는 조명 장치(820)의 예시를 도시한다. 그러한 특징부들은 도광체(820) 내에서 전파하는 광을 도광체 밖으로 디스플레이(810) 쪽으로 "방향 전환"할 수 있다. 도 9a에 도시된 바와 같이, 광 방향 전환 특징부들(901a, 901b, 901c)은 광을 반사하거나 방향 전환할 수 있는 면들(facets)(905)을 포함한다. 또한 도 9a에 도시된 바와 같이, 광 방향 전환 특징부들(901a, 901b, 901c)은 다수의 상이한 형상들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광 방향 전환 특징부들(901a, 901b, 901c)은 특징부(901a)에서 예시된 바와 같이 한 방향, 예를 들어, x 방향으로 세로로 연장할 수 있다. 다른 구현들에서, 광 방향 전환 특징부들(901a, 901b, 901c)은 901b 및 901c와 같이 분리된 특징부를 포함할 수 있다. 또한 광 방향 전환 특징부들(901a, 901b, 901c)은 피라미드, 원뿔 또는 사다리꼴 특징부들 또는 디스플레이(810) 쪽으로 광선(902a, 902b, 902c)을 배출할 수 있는 다른 특징부들 또는 단면 프로파일들을 포함할 수 있다. 조명 장치(820)와 유사한 조명 장치들이 디스플레이(810)를 전방으로부터 조명하는 데 유용할 수 있고 종종 "전방 라이트"라고 불린다.
일부 구현들에서는, 광 방향 전환 특징부들(901a, 901b, 901c) 상에 금속 도체들을 형성하는 것이 유용할 수 있다. 통상의 기술을 가진 당업자는 광 방향 전환 특징부들이 광을 방향 전환하는 다양한 유형의 구조물들, 예를 들어, 회절성 및 반사성 구조물들을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 일부 구현들에서, 광 방향 전환 특징부들은 반사성이고, 광 방향 전환 특징부들의 표면들 상에서 반사가 일어난다. 이들 표면들은 통상적으로 면들이라고 불린다. 일부 구현들에서, 광 방향 전환 특징부들(901a, 901b, 또는 901c)은 도광체(820) 내의 리세스(recess)에 의해 정의될 수 있고, 그 리세스의 표면들이 하나 이상의 면들(905)을 구성한다. 면(905)에 부딪치는 광이 그 광의 입사 각도에 따라서 반사될 수 있거나 면을 통과할 수 있다. 예를 들어, 광선(902a)에 의해 도시된 바와 같이, 조명 장치(820)에서 전파하는 광선이 때때로 광 방향 전환 특징부(901a, 901b, 901c)의 면(905)의 표면에 대해, 광이 입사하는 면에 대한 법선에 관하여 측정할 때, 임계 각도(도 9a에서 θc로서 도시됨)보다 작은 각도로 입사할 수 있다. 숙련된 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 그 경우 광선(902a)은 탈출 광선(904)으로 도시된 바와 같이 조명 장치(820)에서 나갈 수 있다. 그러한 광은 디스플레이(810) 쪽으로 향해지지 않고 따라서 디스플레이(810)를 조명하는 데 사용되지 않으므로 허비된다. 사실, 그러한 광은 디스플레이(810)의 이미지를 열화시킬 수 있다. 따라서 광선(902a)이 임계 각도보다 작은 각도로 광 반사면(905)에 입사할지라도 광을 반사할 광 방향 전환 특징부(901a, 901b, 901c)를 구성하는 것이 바람직하다. 그러한 광 방향 전환 특징부는 면(905)의 표면 상에 금속 도체를 형성하여 면(905)의 표면을 "금속화"하는 것에 의해 형성될 수 있다.
도 9b를 참조하면, 금속화된 광 방향 전환 특징부들을 갖는 도광체의 구현의 예시의 예가 도시되어 있다. 도 9b에서, 조명 장치(910)는 금속화된 광 방향 전환 특징부들(920)을 형성하도록 광 방향 전환 특징부의 면 상에 형성된 도체(915)를 포함하는 도광체를 포함한다. 도 9b에서 금속화된 광 방향 전환 특징부들(920) 전부가 완전히 금속화된 것으로 도시되어 있지만, 금속화된 광 방향 전환 특징부(920)가 완전히 금속화될 필요는 없다고 생각되고 있다. 예를 들어, 긴 홈으로서 연장하는 광 방향 전환 특징부(예를 들어, 도 9a에서 광 방향 전환 특징부(901a))이 홈을 따라(즉, x 방향) 소정 지점들에서만 금속화되고, 홈의 전체를 따라 금속화되지 않을 수 있다. 또한, 일부 광 방향 전환 특징부들이 부분적으로 및/또는 완전히 금속화될 수 있는 반면 다른 것들은 금속화되지 않는다. 일부 구현들에서, 도체(915)는 반사성 또는 정반사성(specular) 금속 도체이다. 전술한 바와 같이, 금속화된 광 방향 전환 특징부들(920)은 금속화되지 않은 광 방향 전환 특징부들에 비하여 소정의 이점들을 부여할 수 있다. 숙련된 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 임계 각도 미만의 각도로 광 방향 전환 특징부의 면에 입사하는 광선에 대하여 도 9a에 관련하여 위에 설명한 문제는 유리 또는 다른 고굴절률 도광체 위에 (공기보다 높은 굴절률을 가진) 추가의 층들이 적층될 때 악화되는데, 그 이유는 저굴절률 층들이 내부 전반사를 위해 임계 각도를 증가시킬 것이기 때문이다. 임계 각도의 이러한 증가는 금속화되지 않은 광 방향 전환 특징부들에 의해 배출되는 광선들의 범위를 감소시킬 것이다.
도 9c를 참조하면, 터치 센서가 통합된 금속화된 광 방향 전환 특징부들을 갖는 도광체의 구현의 단면도의 예이다. 도 9c는 금속화된 광 방향 전환 특징부들(920)에 도전성 특징부들이 통합된 조명 장치의 구현을 도시한다. v형 단면을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 금속화된 광 방향 전환 특징부들(920)은 예를 들어 도 9a의 참조 번호들(901a, 901b 및 901c)에 의해 지시된 바와 같이, 광을 아래쪽으로 향하게 하도록 기울어진 면들을 갖는 가늘어지는 원통(tapered cylinder) 또는 다른 형상과 같은 다양한 형상들을 가질 수 있다고 생각되고 있다. 조명 장치는 광 방향 전환 특징부 상에 형성된 광 반사 도체들(915)을 갖는 금속화된 광 방향 전환 특징부들(920)을 포함하는 도광체(910)를 포함한다. 조명 장치는 또한 광 반사 도체들(915) 및 전극들(950)에 전기적으로 연결되어 있는 터치 감지 전자 회로(930)를 포함한다. 일부 구현들에서, 광 반사 도체들(915)은 광 방향 전환 특징부(920)의 전체 길이에 걸쳐 광 방향 전환 특징부(920)의 일부일 수 있고, 또는 광 방향 전환 특징부들(920)의 길이의 일부만을 연장할 수 있고, 또는 광 방향 전환 특징부들(920)의 길이보다 더 멀리 연장할 수 있다. 터치 감지 전자 회로(930)는 광 반사 도체들(915)의 일부에 연결될 수 있지만, 다른 광 반사 도체들(915)은 터치 감지 전자 회로(930)에 전기적으로 연결되지 않을 수 있다. 일부 다른 구현들에서는, 예시된 바와 같이, 이웃하는 광 반사 도체들(915)이 터치 감지 전자 회로(930)에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 도 9c는 도광체(910) 위에 형성된 추가 층들을 도시한다. 전술한 바와 같이 금속화되지 않은 광 방향 전환 특징부들과 관련된 문제들을 극복하는 것에 더하여, 광 방향 전환 특징부(920)의 면들(905) 위에 형성된 도체들(915)은 전자 시스템과 전기 통신하는 것에 의해 추가로 활용될 수 있다. 도체들(915)은 디스플레이 표면을 가로질러 부분적으로 또는 완전히, 예를 들어, 디스플레이의 관찰 가능한 표면(viewable surface)을 가로질러 완전히 연장할 수 있다. 일부 구현들에서, 전자 시스템은 터치 감지 전자 회로(930)를 포함하고 도체들(915)은 터치 감지 전극 시스템의 일부를 형성한다. 터치 감지 전극 시스템은 금속화된 광 방향 전환 특징부들의 일부인 복수의 도체들(915) 및 터치 감지 전자 회로(930)와 전기 통신하는 임의의 광 방향 전환 특징부의 일부가 아닌 복수의 도체들(집합적으로 "전극들"이라고 불릴 수 있음)을 포함할 수 있지만 이들을 반드시 포함하는 것은 아니다. 터치 감지 전자 회로(930)는 도전성 바디, 예를 들어, 사람의 손가락(835)의 근접에 의해 유도된 도체(915)의 커패시턴스의 변화를 검출하는 능력이 있을 수 있고, 전체로서 전자 시스템은 사람의 손가락(835)의 근접에 의해 유도된 도체(915)의 커패시턴스의 변화를 검출하는 능력이 있다. 광 방향 전환 특징부 상에 형성된 도체들(915)을 또한 용량성 터치 센서의 일부로서 이용하면 터치 센서 능력과 도광체를 통합하는 것이 가능하다.
도 9c에 예시된 구현에서, 터치 센서 능력이 통합된 조명 장치(840)는 도광체(910)의 위에, 즉, 디스플레이(810)로부터 도광체(910)의 반대편에 층들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 층(940)은 도체들(915)을 전극(950)(전극(950)은 y 방향을 따라 연장함)으로부터 전기적으로 절연시키는 유전체층일 수 있다. 도 9c의 단면도에는 하나의 전극(950)만이 도시되어 있지만, 일부 구현들은 도체들(915)에 직교하는 y 방향을 따라 평행으로 연장하는 전극(950) 같은 다수의 전극들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서 층(940)은 실리콘 또는 다른 비-부식성 유전체를 포함할 수 있다. 도체들(915)을 열화시키거나 변질시키지 않도록 비-부식성 재료들이 선호된다. 일부 구현들에서 층(940)은 도광체(910) 상에 또는 위에 압착되는 감압 접착제(pressure sensitive adhesive; PSA)일 수 있다. 층(940)은 다른 목적에, 예를 들어, 전극들(950)이 없는 구현들(예를 들어, 도 10c의 구현 참조)에서 도움이 될 수 있다. 층(940)은 공기의 굴절률보다 더 높지만 약 1.5보다 낮은, 또는 약 1.4보다 낮은, 또는 약 1.35보다 낮은 굴절률을 가질 수 있고, 따라서 도광체(910) 위에 형성된 층(940)은 도광체(910)에서 인도된 광에 대한 임계 각도를 증가시킬 수 있다. 일부 구현들에서, 층(940)은 예를 들어 1.2 또는 1.3의 굴절률을 가질 수 있다. 전술한 바와 같이, 이것은 광 방향 전환 특징부들(금속화되지 않은 것)의 방향 전환 능력에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 그러나, 반사성 도체들(915)은 이러한 불리점들을 감소시키는 데 도움이 될 수 있고, 따라서 도광체(910) 위의 층들을 설계하는 데 있어 더 큰 융통성을 허용할 수 있다. 또한, 터치 센서 능력이 통합된 조명 장치(840)는 패시베이션 층(960)과 같은 다른 층들을 포함할 수 있다.
도 9d를 참조하면, 금속화된 광 방향 전환 특징부들 및 터치 감지 전극들을 갖는 구현의 단면도의 예시의 예가 도시되어 있다. 도 9d의 구현은 터치 감지 전자 회로(930)가 금속화된 광 방향 전환 특징부들(920)에 전기적으로 연결되어 있지 않은 것을 제외하면 도 9c의 구현과 유사하다. 그러한 구현에서, 터치 감지는 전극들(950)(y 방향으로 연장함) 및 전극들(955)(x 방향으로, 페이지 밖으로 연장함) 같은 전극들의 그리드를 이용하여 달성될 수 있다. 대안적으로, 터치 감지 전극은, 예를 들어, 도 10c의 구현에서와 같이 그리드가 아닐 수 있고, 따라서 전극들(950) 없이 전극들(955)(이 경우 전극들(955)은 개별 전극들을 포함할 수 있음)만을 포함할 수 있다고 생각되고 있다. 그러한 구현은 비교적 적은 수의 단계들을 이용하여 제조될 수 있는데, 이 경우 아래에 더 설명된 바와 같이, 전극들(955) 및 금속화된 광 방향 전환 특징부들(920)이 동일한 공정을 이용하여 퇴적되고 에칭된다. 일부 다른 구현들에서는, 터치 감지 전자 회로(930)가 전극들(950)에 전기적으로 연결되는 것에 더하여, 또는 전극들(950)에 전기적으로 연결되지 않고, 금속화된 광 방향 전환 특징들(920) 및 전극들(955) 양쪽 모두에 전기적으로 연결될 수 있다. 일부 구현들에서는, 금속화된 광 방향 전환 특징부들(920) 중 일부만이 터치 감지 전자 회로(930)에 연결된다.
도 10a를 참조하면, 터치 센서의 구현의 예시의 예가 도시되어 있다. 터치 센서는 용량성 터치 센서일 수 있다. 일반적으로, 그리고 도 10a의 구현에서 도시된 바와 같이, 용량성 터치 센서는 전극들(1010, 1020)로서 역할하는 도체들을 포함한다. 도 10a의 구현에서 도시된 바와 같이, 전극들(1010)은 x 방향으로 연장하지만, 전극들(1020)은 y 방향으로 연장한다. 전극들(1010) 또는 전극들(1020) 중 하나에서 전류가 지나가면, 도 10a에서 필드 라인들(1030)로 예시된, 전계가 전극들(1010)과 전극들(1020) 사이에 형성될 수 있다. 전극들(1010 및 1020) 사이에 형성된 전계들은 상호 커패시턴스(1035a 및 1035b)와 관련된다. 사람의 손가락(835), 또는 임의의 다른 도전성 바디 또는 물체가 전극들(1010 또는 1020)에 근접하게 될 때, 손가락의 조직들 및 혈액에 존재하는 전하들이 전극들(1010 및 1020) 사이에 형성된 전계를 변화시키거나 그 전계에 영향을 줄 수 있다. 이러한 전계의 교란은 상호 커패시컨스에 영향을 줄 수 있고 상호 커패시턴스(1035a, 1035b)의 변화로 측정될 수 있고, 그것은 터치 감지 전자 회로(930)에 의해 감지될 수 있다. 도 9c의 도체들(915)은 동시에 본 명세서의 어떤 다른 곳에서 기술된 광학 기능들에 이바지할 수 있고 도 10a 및 10b에 도시된 전극들(1010 또는 1020) 또는 도 10c의 전극들(1040)로서 역할할 수 있다. 도 10b-10c는 터치 센서가 통합된 조명 장치들의 구현의 예시의 예이다.
도 10b를 참조하면, 터치 센서가 통합된 조명 장치(840)에서, 층(1050 및 1052)은, 일부 구현들에서, 전극들(1020 또는 1010) 중 몇몇 또는 그의 일부를 포함하는 금속화된 광 방향 전환 특징부들을 갖는 도광체를 포함할 수 있다고 생각되고 있다. 층(1052)이 도광체인 구현들에서, 층(1052) 아래에, 즉, 층(1052)과 디스플레이(810) 사이에 형성된 전극들(1020)은 투명하거나 반투명일 수 있고 투명한 도체를 포함한다. 유사하게, 일부 구현들에서, 층(1053)은 전극들(1010) 중 몇몇 또는 그의 일부를 포함하는 금속화된 광 방향 전환 특징부들을 갖는 도광체를 포함할 수 있다.
도 10b를 참조하면, 일부 구현들에서, 층(1050)은 도광체를 포함하고 전극들(1020) 중 적어도 몇몇 또는 그의 일부가 층(1050)에 형성된 적어도 일부 금속화된 광 방향 전환 특징부들을 포함한다. 금속화된 광 방향 전환 특징부들을 포함하는 전극들(1020)이 퇴적 및 패터닝 공정에 의해 형성될 수 있다. 일부 구현들에서, 제조의 편의 및 용이함을 위해 층(1052) 상에 형성된 전극들(1010)이 층(1050) 상에 라미네이트되거나 접합될 수 있다.
전극들이 알려진 x-y 위치들에 있다면, 터치 센서(830) 상의 손가락에 의한 터치의 x-y 위치도 결정될 수 있다. 예를 들어, 터치 센서는, 도 10b에 도시된 바와 같이, x 방향으로 연장하는 다수의 전극들 및 y 방향으로 세로로 연장하는 및/또는 x 방향으로 주기적인 다수의 전극들을 포함할 수 있다. 터치 감지 전자 회로(930)는 그것들의 상호 커패시턴스들의 변화를 나타내는 x 방향 전극들 및 y 방향 전극들을 구분하거나 발견하거나 결정하고 그에 의해 터치의 x-y 좌표들을 결정하는 능력이 있을 수 있다. "터치"는 단일 터치 또는 동시에 일어나는 것이든 상이한 시간에 일어나는 것이든 관계없이 다수의 터치들을 포함할 수 있다고 생각되고 있다. "터치"는 또한 스트로크들을 포함할 수 있다. 터치 스크린을 터치하기 위해 손가락 외에 사람의 바디의 다른 부분들이 사용될 수 있다고 생각되고 있다. 도전성 바디가 상호 또는 자기 커패시턴스에 영향을 줄 수 있는 것과 같이, 임의의 전극 시스템에 근접하게 되는 것에 의해 그 시스템의 상호 또는 자기 커패시턴스에 영향을 줄 수 있는 스타일러스 또는 임의의 도구가 또한 사용될 수 있다. 그러한 도구는 디스플레이 장치를 출력으로서 및 입력 장치로서 동시에 사용하는 기계에 데이터를 전달하거나 입력하기 위해 디스플레이 장치를 터치하는 데 사용될 수 있다.
도 10a 및 10b의 구현에서, 감지 전자 회로(930)는 x 방향으로 연장하는 전극들(1010) 및 y 방향으로 연장하는 전극들(1020) 사이의 상호 커패시턴스를 감지할 수 있다. 그러나, 다른 구현들에서는, 도 10c에 예시된 바와 같이, 도체들 또는 전극들의 하나의 레벨만이 사용될 수 있다. 그러한 구현에서, 터치 감지 전자 회로(930)는 터치 센서 상의 일련의 도체들(도 10c의 전극들(1040))과 전기 통신할 수 있고 터치 센서 내의 도체들의 자기 커패시턴스를 측정하는 능력이 있을 수 있다. 자기 커패시턴스는 절연된 도체에 추가되어 그것의 전위를 1 볼트만큼 올리는 전기 전하의 양이다. 사람의 손의 근접은 이 자기 커패시턴스에 영향을 줄 수 있다. 터치 감지 전자 회로(930)는 자기 커패시턴스의 변화를 감지하도록 구성될 수 있다. 따라서, 일부 구현들에서는, 터치 센서가 X 및 Y 전극들의 그리드를 필요로 하지 않을 수 있고 단지 X 및 Y 방향 양쪽 모두에서 알려진 x-y 좌표들에 분산된 개별 전극들(1040)(도체들)의 어레이를 필요로 할 수 있다. 도 10b에 관련하여 전술한 바와 같이, 터치 센서가 통합된 조명 장치(840)에서, 층(1050)은, 일부 구현들에서, 전극들(1040) 중 몇몇 또는 그의 일부를 포함하는 금속화된 광 방향 전환 특징부들을 갖는 도광체를 포함할 수 있다고 생각되고 있다. 유사하게, 일부 구현들에서, 층(1053)은 전극들(1040)의 일부를 포함하는 금속화된 광 방향 전환 특징부들을 갖는 도광체를 포함할 수 있다. 예시된 구현에서는, 터치 센서가 통합된 조명 장치(840)가 디스플레이(810)의 전방에 배치되어 전방 라이트로서 기능한다.
도 11a를 참조하면, 터치 센서가 통합된 금속화된 광 방향 전환 특징부들을 갖는 도광체의 구현의 예시의 예가 도시되어 있다. 도 11a는 도광체(910)에서 전파하는 광을 디스플레이(810) 쪽으로 향하게 하는 능력이 있는 광 방향 전환 특징부들(901)을 갖는 도광체를 도시한다. 도 11a에 도시된 바와 같이, 일부 광 방향 전환 특징부들(901)은 금속화되지 않은 상태로 남겨지는 반면 다른 것들은 금속화된 광 방향 전환 특징부들(920a, 920b)이다. 금속화된 광 방향 전환 특징부(920b)는 그 특징부의 광 방향 전환 능력을 최대화하기 위해 완전히 금속화된 것으로 예시되어 있는 반면, 일부 구현들은 완전히 금속화되지 않은 표면들 또는 면들을 갖는 광 방향 전환 특징부들을 포함할 수 있다는 것에 유의한다. 또한 도 11a의 구현에서 도시된 바와 같이, 보조 구조물(1105)이 금속화된 광 방향 전환 특징부들(920a, 920b)과 동일한 레벨에 형성될 수 있다. 도 11a에 도시된 바와 같이, 보조 구조물(1105)은 도전성 라인을 포함한다. 더 일반적으로, 예를 들어, 도광체(910)의 표면 상에 금속화물을 퇴적하고나서 퇴적된 재료의 층을 패터닝하여 동시에 금속화된 광 방향 전환 특징부들(920a, 920b)의 금속화물을 한정하고 보조 구조물(1105)을 형성하는 것에 의해 보조 구조물들이 금속화된 광 방향 전환 특징부들(920)의 금속화물과 동일한 재료로 형성될 수 있다. 일부 구현들에서, 보조 구조물(1105)은 도전성 라인이고 금속화된 광 방향 전환 특징부(920b)는 도전성 라인에 의해 터치 감지 전극 시스템에 연결된다(즉, 다른 전극들 및 도체들에 및 터치 감지 전자 회로(930)에 전기적으로 연결된다). 도전성 라인(1105)은 금속화된 광 방향 전환 특징부(920b)의 도체를 사람의 손가락의 근접에 의해 유도된 도체의 커패시턴스의 변화를 감지할 수 있는 전극 시스템과 연결하는 반사성 금속 라인을 포함할 수 있다. 다른 구현들에서, 도전성 라인(1105)은 인듐 주석 산화물(ITO)과 같은 투명한 도체를 포함할 수 있다. 도 11a에 도시된 바와 같이, 금속화된 광 방향 전환 특징부들 모두가 다 터치 감지 전극 시스템과 통합되거나 그와 전기 통신할 필요는 없다. 예를 들어, 디스플레이(810)의 원하는 조명을 달성하기 위하여, 소정 사이즈 및/또는 밀도의 광 방향 전환 특징부들이 유리할 수 있다. 예를 들어, 약 3-30 ㎛ 사이즈의 광 방향 전환 특징부에 대해, 일부 구현들에서, 도광체의 평방 센티미터당 약 1,000-100,000개의 특징부들이 사용될 수 있다. 그러나, 사람의 손가락의 치수를 고려해볼 때, 터치 감지 전극 시스템과 전기 통신하는 도체들의 밀도는 훨씬 더 작을 수 있다. 예를 들어, 전극 시스템의 일부인 금속화된 광 방향 전환 특징부들을 포함하여, 전극들 사이의 간격은 대략 평방 센티미터당 1개보다 클 수 있다. 그러나, 전극들 사이의 간격은 정밀도가 덜 중요한 애플리케이션들에서는 더 작을 수 있다. 유사하게, 전극들 사이의 간격은 높은 정밀도가 중요한 다른 애플리케이션들에서는 더 클 수 있다. 금속화된 광 방향 전환 특징부들의 밀도에 따라서, 일부 구현들에서, 10개 중 1개, 또는 그 미만의, 금속화된 광 방향 전환 특징부들이 터치 감지 전극 시스템과 전기 통신할 수 있다. 따라서, 일부 구현들에서, 터치 감지 전극 시스템과 전기 통신하는 금속화된 광 방향 전환 특징부들(920)의 수는 금속화된 광 방향 전환 특징부들(920)의 수보다 훨씬 더 적을 수 있다. 또한, 도 11a에 도시된 바와 같이, 광 방향 전환 특징부들 모두가 다 금속화될 필요는 없다. 또한, 도 11a에 도시된 바와 같이, 일부 광 방향 전환 특징부들(920a)은 완전히 금속화되지만, 다른 것들(예를 들어, 금속화된 광 방향 전환 특징부(920b))은 부분적으로만 금속화된다.
도전성 라인(1105)이 반사성 금속 라인을 포함하는 구현들에서는, 디스플레이(810) 상에 형성된 이미지를 열화시킬 수 있는 주변광의 반사들이 일어날 수 있다. 예를 들어, 도 11a에 도시된 바와 같이, 주변광선(1110)이 도전성 라인(1105)에 입사할 수 있고, 관찰자 쪽으로 다시 반사할 수 있다. 주변광의 이들 반사들은 디스플레이 상에 디스플레이된 이미지를 열화시킬 수 있는데, 그 이유는 반사된 백색광이 도 11a에서 광선들(1115)로서 예시된, 디스플레이로부터 반사되는 (유색) 광을 희게 만들 수 있기 때문이다. 금속화된 광 방향 전환 특징부들(920)로부터의 유사한 반사들이 디스플레이(810) 상에 디스플레이된 이미지를 유사하게 열화시킬 수 있다. 주변광의 이들 반사들은, 숙련된 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 명암비 감소를 초래할 수 있다. 따라서, 금속화된 광 방향 전환 특징부들(920) 또는 금속 도전성 라인들(1105)과 같은 금속 표면들에 의한 반사들을 마스킹하는 것이 바람직하다. 이를 달성하는 한 가지 방법은 명암비 감소를 초래할 반사들을 감소 또는 제거하기 위해 박막 간섭계 구조물(thin film interferometric structure)을 금속 표면들에 덮는 것이다.
도 11b를 참조하면, 광 방향 전환 특징부들의 표면 상에 퇴적된 재료층들 및 광 방향 전환 특징부들의 밖에 형성된 그 층들로 구성된 구조물들을 갖는 도광체의 구현의 예시의 예가 도시되어 있다. 도 11b는 금속화된 광 방향 전환 특징부(920)를 생성하도록 광 방향 전환 특징부 상에 형성된 도체를 도시하고 있지만, 추가로, 금속화된 광 방향 전환 특징부는 박막 간섭계 구조물(1120)을 이용하여 주변광의 반사들을 감소 또는 제거하도록 마스킹되어 있다. 반사성 도체가 간섭계 효과에 기여할 수 있으므로, 박막 간섭계 구조물(1120)은 도체(915)(또는 도전성 라인(1105))를 포함한다고 할 수도 있다. 박막 간섭계 구조물(1120)은, 일부 구현들에서 유전체 또는 도전성 라인일 수 있는, 스페이서 층(1130), 및 얇은 금속 또는 금속 합금 흡수체(1135)를 포함한다. 스페이서 층(1130)은 두께를 갖고, "광학 공진 공동"을 형성하기 위한 다양한 적당한 투명 재료를 포함할 수 있다. 스페이서 층(1130)("광학 공진 공동")은 도체(915)(또는 도전성 라인(1105))와 흡수체(1135) 사이에 형성될 수 있다. 스페이서 층(1130)은 공기(예를 들어, 흡수체층(1135)을 지탱하기 위해 포스트들을 이용함), Al2O3, SiO2, TiO2, ITO, Si3N4, Cr2O3, ZnO, 또는 그의 혼합물들과 같은 재료들을 포함할 수 있다. 스페이서 층(1130)의 두께에 따라, 간섭계 구조물(1120)은 적색, 청색, 또는 녹색과 같은 컬러를 반사할 수 있고, 다른 구현들에서는, 스페이서 층(1130)의 두께가 반사를 거의 또는 전혀 없게(예를 들어, 흑색) 하도록 조정될 수 있다. 간섭계 암(dark) 또는 블랙 효과를 생성하기 위해 스페이서 층(1030)(공기 외)에 대한 적당한 두께는 300 Å과 1000 Å 사이이다. CVD뿐만 아니라 다른 방법들을 포함하여, 유전체층을 퇴적시키거나 형성하는 방법들이 이 기술에 공지되어 있다. 스페이서 층(1030)이 유전체 또는 절연체인, 다른 구현들에서는, 스페이서 층(1030)이 공극(air gap) 또는 다른 투명한 유전체 재료로 형성될 수 있다. 간섭계 암 또는 블랙 효과를 생성하기 위해 공극 유전체층(1030)에 대한 적당한 두께는 450 Å과 1600 Å 사이이다. 예를 들어, 적색, 청색, 또는 녹색과 같은 다른 컬러들을 달성하기 위해, 다른 두께 범위들이 사용될 수 있다.
또한 도 11b에 도시된 바와 같이, 스페이서 층(1130) 위에 금속 흡수체(1135)가 형성되어 있다. 간섭계 구조물(1120)이 금속화된 광 방향 전환 특징부(920) 또는 도전성 라인(1105) 상에 형성된 본래 반사성의 도체(915)의 외관을 간섭계적으로 어둡게 하도록 설계되어 있는 예시된 구현에서, 흡수체(1135)는, 예를 들어, 반투명한 두께의 금속 또는 반도체 층들을 포함할 수 있다. 흡수체(1135)는 또한 0이 아닌 n*k, 즉, 굴절률(n)과 흡광 계수(k)의 0이 아닌 곱을 갖는 재료들을 포함할 수 있다. 특히, 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 티탄(Ti), 규소(Si), 탄탈(Ta), 및 텅스텐(W) 모두가 적당한 층들을 형성할 수 있다. 다른 재료들이 사용될 수도 있다. 일 구현에서, 흡수체(1135)의 두께는 20 Å과 300 Å 사이이다. 일 구현에서, 흡수체(1135)는 500 Å 미만이지만, 이들 범위 밖의 두께가 사용될 수도 있다. 도 11b에 도시된 바와 같이, 일부 구현들에서는, 간섭계 구조물(1120)이 도전성 라인(1105) 위에 형성될 수도 있다.
도전성 라인(1105) 또는 금속화된 광 방향 전환 특징부(920) 위에 형성된 간섭계 구조물(1120)은 주변광을 관찰자 쪽으로 거의 또는 전혀 반사하지 않지만, 도광체(910) 내에서 전파하는 광에 대해, 도체들의 반사성 금속화 표면은 도광체 내에서 인도되는 광을 원하는 대로 반사할 수 있다. 예를 들어, 도광체 내에서 이동하는 광이, 광선들(1140a 및 1140b)에 의해 도시된 바와 같이, 도광체(910) 내에서 계속 인도되는 방식으로 도전성 라인(1105)의 금속 표면에서 반사할 수 있다. 금속층(1105)은 일부 구현들에서 두께가 약 30-100 nm일 수 있다. 금속층(1105)에 대한 고반사율 재료들의 예는 Al, Al 합금, Ag 등을 포함한다. 유사하게, 도광체 내에서 인도된 광은 조명될 디스플레이(810) 쪽으로 반사되도록 금속화된 광 방향 전환 특징부(920)에서 반사할 수 있다. 예를 들어, 광선(1143a 및 1146a)이 금속화된 광 방향 전환 특징부(920)를 포함하는 반사성 도체에 입사하여 광선들(1143b 및 1146b)에 의해 도시된 바와 같이 조명될 디스플레이(810) 쪽으로 반사된다. 도 11b의 구현에서는 금속화된 광 방향 전환 특징부들(920) 또는 도전성 라인(1105)으로부터의 주변광의 반사를 막는 것으로 예시되어 있지만, 간섭계 구조물(1120)이 관찰자의 전방에, 즉, 디스플레이(810)의 이미지 디스플레이 측면 상에 또는 그보다 관찰자에 더 가까이 형성된 임의의 반사성 표면 위에 형성될 수 있다고 생각되고 있다. 따라서, 조명 장치, 용량성 터치 센서, 또는 디스플레이의 전방에 형성된 다른 디바이스 상에 형성된 임의의 반사성 표면에 대하여, 간섭계 구조물(1120)이 디스플레이 상의 이미지를 열화시키지 않도록 주변광의 반사를 감소시키는 데 이용될 수 있다. 그러한 반사성 도체들은 디스플레이의 이미지 디스플레이 측면 상에 배치되도록 구성된 임의의 컴포넌트, 예를 들어, 디스플레이 위에 형성된 전방 라이트, 디스플레이 위에 형성된 터치 센서, 또는 디스플레이의 전방에 형성된 다른 디바이스 상에 형성될 수 있다.
도 11b에 도시된 바와 같이, 도전성 라인일 수 있는, 보조 구조물(1105)이 도광체(910)의 표면, 예를 들어 상면 상에 형성될 수 있는 반면, 도체(915)가 광 방향 전환 특징부에 형성된다. 예시된 바와 같이, 광 방향 전환 특징부는 도광체(910)의 상면 상에 형성된 리세스를 포함하고 도광체(910) 내로 아래로 연장한다. 리세스는 광을 방향 전환하기 위한 깎은 면이 있는 표면들(faceted surfaces)을 가질 수 있다. 광 방향 전환 특징부에 형성된 도체(915)는 그에 의해 금속화된 광 방향 전환 특징부(920)를 형성한다. 도전성 라인(1105) 및 금속화된 광 방향 전환 특징부(920)는 도광체(910)의 상면 상에 반사성의 도전성 재료, 예를 들어, 금속을 퇴적시키고(그 상면 상에 형성된 광 방향 전환 특징부들의 리세스들에 그 재료를 컨포멀하게 퇴적시키는 것을 포함함) 그 재료를 에칭하여 도전성 라인(1105)을 형성하고 광 방향 전환 특징부의 리세스에 그 재료의 일부를 남겨 금속화된 광 방향 전환 특징부(920)를 형성하는 것에 의해 효율적으로 제조될 수 있다. 바꾸어 말하면, 도전성 라인(1105)과 같은 보조 구조물 및 광 방향 전환 특징부들을 형성하는 리세스 내의 금속화물은 단일의 패터닝 단계에서 동시에 형성될 수 있다; 도전성 라인(1105)과 금속화된 광 방향 전환 특징부(920)를 개별 단계들에서 형성하는 것이 필요하지 않을 수 있다. 이것은 기판을 포함하는 도광체, 또는 광학적으로 투명한 기판 상에 형성된 굴절률 정합된 방향 전환막을 포함하는 도광체 상에서 이루어질 수 있다.
더 일반적으로는, 도 11b에 예시된 도전성 라인(1105)은 수동 및/또는 능동 전자 장치들의 일부를 형성할 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 라인(1105)은 전극과 같은 도전성 라인(1105)일 수 있다. 다른 구현들에서는, 도광체의 상면 상에 금속 외에 다수의 상이한 종류의 재료들을 퇴적시키는 것이 가능하다. 예를 들어, 퇴적 재료는 고반사성의 반도전성 재료를 포함하는 반도체 재료, 또는 유전체, 또는 상이한 전기 특성들을 갖는 재료들의 조합을 포함할 수 있다. 그러한 방식으로, 도광체의 상면 상에 보조 구조물(도 11b에서 도전성 라인(1105)으로서 도시됨)을 형성할 뿐만 아니라 그 상면 상에 형성된 광 방향 전환 특징부의 리세스를 코팅하기 위해 특정 재료의 단일 퇴적이 이용될 수 있다. 유사하게, 그 재료를 에칭하여 보조 구조물을 형성하고 동시에 광 방향 전환 특징부들의 리세스들에 그 재료의 일부를 남겨 재료 충전된 또는 코팅된 광 방향 전환 특징부들을 형성하는 것은 프로리소그래피 공정과 같은 단일 패터닝 공정을 이용하여 이루어질 수 있다. 그러한 보조 구조물은 도전성 전기 트레이스 또는 다른 수동 전기 장치를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 보조 구조물은 2개 이상의 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 보조 구조물은, 일부 구현들에서, 층들(1105, 1130, 및 1135)을 포함할 수 있다. 결과로서, 예를 들어, 간섭계 구조물(1120)이 보조 구조물로 간주될 수 있다. 보조 구조물이 2개 이상의 층을 포함하는 경우, 보조 구조물의 모든 층이 다 광 방향 전환 특징부를 코팅하는 데 사용될 필요도 없다. 더 일반적으로는, 광 방향 전환 특징부를 코팅하는 데 사용되는 하나 이상의 층이 보조 구조물을 형성하는 데 사용될 수도 있지만, 보조 구조물은 코팅된 광 방향 전환 특징부에 포함되어 있지 않은 층들을 포함할 수 있고, 그 반대도 마찬가지라고 생각되고 있다. 보조 구조물이 다수의 층을 포함하는 구현들에서는, 보조 구조물을 형성하고 광 방향 전환 특징부의 리세스를 코팅하기 위해 도광체 상에 다수의 재료층이 퇴적될 수 있고, 그 후 퇴적된 층(들)이 보조 구조물 및 코팅된 광 방향 전환 특징부를 형성하도록 에칭될 수 있다. 다양한 구현들에서, 퇴적된 재료를 에칭한 후에, 광 방향 전환 특징부들의 리세스들에 형성되지 않은 추가의 층들이 보조 구조물 상에 퇴적될 수 있고, 그 반대도 마찬가지이다. 따라서, 더 일반적으로는, 보조 구조물은 리세스들의 적어도 일부를 코팅하는 재료로 적어도 부분적으로 형성된다.
도 11b의 구현에서 예시된 바와 같이, 도전성 라인(1105)은 금속화된 광 방향 전환 특징부(920)에 전기적으로 연결된다. 그러나, 그러한 전기 연결은 선택적이라고 생각되고 있다. 따라서, 일부 구현들에서, 금속화된 광 방향 전환 특징부들의 모두가 다 도전성 바디의 근접을 감지할 수 있는 전극 시스템(터치 감지 전자 회로(930))의 일부는 아니다. 이것은 광 방향 전환 특징부들은 매우 밀집할 수 있는 반면(즉, 주어진 면적에 대해 다수의 광 방향 전환 특징부들), 터치 감지 전극들은 그렇게 밀집할 필요가 없기 때문이다. 예를 들어, 터치 감지 전극들은 수평으로 약 1-10 mm, 약 3-7 mm, 또는 약 5 mm 떨어져 배치될 수 있다. 사실, 일부 구현들에서는(도 9d에서와 같이), 어떠한 금속화된 광 방향 전환 특징부들도 터치 감지 전자 회로(930)에 전기적으로 연결되지 않을 수 있다. 전술한 바와 같이, 그러한 전극들의 그리드를 제조할 뿐만 아니라 광 방향 전환 특징부의 리세스를 컨포멀하게 코팅하기 위해 단일 재료 퇴적이 이용될 수 있다.
도 11b에 예시된 바와 같이, 디스플레이(810)가 반드시 도광체(910)에 바로 인접하는 것은 아니다. 그러나, 일부 구현들에서는 디스플레이(810)가 디스플레이(810)를 조명하는 조명 장치를 포함하는 도광체(910)에 바로 인접할 수 있다고 이해해야 한다. 다른 구현들에서는, 도광체(910)와 디스플레이(810) 사이에 공극이 형성될 수 있다. 또한, 다른 구현들에서는, 도광체(910)와 디스플레이(810) 사이에 하나 이상의 층이 있을 수 있다. 그러한 구현들에서, 하나 이상의 층은 공극을 포함할 수 있거나 포함하지 않을 수 있다.
도 10a 및 10b에서 전술한 바와 같이, 터치 센서의 일부 구현들은 유전체층에 의해 분리되고 y 방향으로 연신(elongate)된 복수의 전극들 위에 적층된 x 방향을 따라 연신된 복수의 연신된 전극들을 포함한다. 그러나, 일부 구현들에서는, 단일 평면 또는 표면에 X 및 Y 전극들의 그리드를 형성하는 것이 유리할 수 있다. 바꾸어 말하면, X 및 Y 전극들의 그리드는 동일 표면 상에 형성될 수 있다. 그러한 구현들에서는, 한 방향, 예를 들어, x 방향으로 연신된 전극들이 다른 방향, 예를 들어, y 방향으로 연신된 전극들과 전기적으로 절연된다. 도 12a-12b는 단일 평면 또는 표면에 형성된 X 및 Y 전극들을 보여주는 터치 센서가 통합된 금속화된 광 방향 전환 특징부들을 갖는 도광체들의 구현의 예시의 예이다.
예를 들어, 도 12a에 도시된 구현에서, 전극(1010)은 x 방향을 따라 연장하고 전극(1020)은 y 방향을 따라 연장한다. 전극(1010) 및 전극(1020)은 단일 평면에 형성될 수 있다. 도 12a의 예시된 구현에서, 전극들(1010) 및 전극들(1020)은 유리 또는 다른 광학적으로 투명한 기판(1210)의 표면 상에 형성되어 있다. 일부 구현들에서, 전극들(1010, 1020)은 도 11b에 관하여 전술한 바와 같이 도전성 라인(1105)의 방식과 유사한 방식으로 형성된 보조 구조물들일 수 있다. 광학 기판(1210) 위에 방향 전환층(1215)이 형성되어 있다. 광학 기판(1210) 및 방향 전환층(1215)이 함께 도광체(910)를 구성한다. 설명의 용이함을 위해, 방향 전환층(1215)이 기판(1210)보다 훨씬 더 두꺼운 것으로 도시되어 있지만, 다양한 구현들에서 기판(1210)은 비교적 얇은 방향 전환층(1215)보다 더 두꺼울 수 있다. 도 12a의 구현에서 도시된 바와 같이, 전극(1020)은 전극(1010)과 전극(1020)을 분리시키도록 전극(1020)의 방향에 수직인 방향으로 전극(1010)이 전극(1020)을 가로지르게 하기 위해 갭(1220)을 제공하도록 패터닝된다. 도 12a는 전극들(1010 및 1020)이 서로 수직인 것으로 예시하고 있지만, 그것들은 비평행이지만 반드시 수직은 아닐 수 있다. 전극(1020)의 2개의 측면들은 방향 전환층에 비아들(1240)을 형성하는 것에 의해 도전성 브리지(1230)를 통하여 전극(1010) 위로 교락된다. 비아들(1240)은 도광체(910)에서 인도된 광을 방향 전환하기 위해 적절히 기울어질 수 있는 면들을 포함한다. 비아들(1240)은 갭(1220)의 양쪽 측면들 상에 형성된 것으로 도시되어 있다. 예시된 바와 같이, 비아들(1240)은 원뿔형이지만, 그것들은 피라미드 또는 다른 프로파일(도 9a의 광 방향 전환 특징부들(901a 및 901b)과 유사한 라인 또는 라인 세그먼트 같은 것)과 같은, 도광체(910)에서 나오는 광을 방향 전환할 수 있는 면을 제공하는 임의의 형상으로 형성될 수 있다고 생각되고 있다. 일 구현에서, 비아들(1240)은 전극(1020)을 노출시키는, 비아들(1240) 내의 도전성 브리지(1230)의 컨포멀 퇴적에 의해 금속화될 수 있다. 그러나, 비아들(1240)은 역시 반사성일 수 있는 도전성 재료로 개별적으로 채워질 수 있다. 일 구현에서, 비아들(1240)은 기판(1210)의 평면에 평행한 평면에 관하여 45°각도인 면을 제공한다.
비아들(1240)은 방향 전환층(1215)에서 금속화된 광 방향 전환 특징부(920)로서 역할할 수도 있다. 방향 전환층(1215)은 비아들(1240) 외에 금속화된 또는 금속화되지 않은 광 방향 전환 특징부들을 포함할 수 있다. 도 12a에 도시된 바와 같이, 전극(1010)의 대향 측면들 상에 한 쌍의 금속화된 광 방향 전환 특징부들(920)이 형성되어 있다. 금속화된 광 방향 전환 특징부들(920)은 전극(1020)의 한 측면을 y 방향을 따라 전극(1020)의 다른 측면과 연결하는 도전성 비아들(1240)로서 역할한다. 금속화된 광 방향 전환 특징부들(920)은 디스플레이 장치를 조명하기 위해 디스플레이 쪽으로 광을 반사하는 동시에 또한 전극(1020)을 교락하는 전기 비아들(1240)로서 역할할 수 있다. 따라서, 금속화된 광 방향 전환 특징부들(920)에 형성된 도체들은 조명 장치에서의 광학 기능과 터치 센서에서의 전기 기능 모두를 수행하여 터치 센서 능력이 "통합된" 조명 장치(840)를 제공한다. 따라서, 금속화된 광 방향 전환 특징부들(920)은 사람의 손가락의 근접에 의해 유도된 금속화된 광 방향 전환 특징부들(920) 내의 도체들의 커패시턴스의 변화를 감지할 수 있는 터치 감지 전극 시스템인 더 큰 전극 시스템과 전기 통신할 수 있다.
전극들(1010 및 1020)뿐만 아니라 브리지(1230)는 도전성이고 반사성 금속 도체들 또는 ITO와 같은 투명한 도체들을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 전극들(1010 및 1020)은 투명한 반면, 브리지(1230)는 반사성이다. 그러한 구현에서는, 브리지(1230)로부터의 주변광의 반사들이 도 11b의 간섭계 구조물과 유사한 간섭계 구조물로 마스킹될 수 있다. 비아들(1240), 전극들(1010 및 1020) 및 브리지(1230)는 일정한 비례로 그려져 있지 않을 수 있다고 생각되고 있다. 전극들(1010 및 1020)(그리고 더 작은 정도로 브리지(1230))은 도광체(910)에서 전파하는 광에 대한 임의의 영향을 최소화하도록 작은 풋프린트를 갖도록 패터닝될 수 있다. 따라서, 전극들(1010 및 1020) 및 브리지(1230)는, 일부 구현들에서, 비아(1240)보다 더 작은 폭을 가질 수 있다. 도 12a의 구현은 전극들(1010 및 1020)을 퇴적시키고 패터닝하는 것에 의해 형성될 수 있다. 전극들(1010 및 1020) 및 갭(1220)은 상업적으로 그리고 쉽게 입수할 수 있는 표준의 사전 코팅된 ITO-코팅된 유리 기판를 패터닝하는 것에 의해 형성될 수 있다. 갭(1220)은 폭이 대략 50 ㎛일 수 있지만, 예를 들어, 약 10-1000 ㎛, 또는 약 20-500 ㎛ 사이의 갭들과 같이, 더 폭이 넓은 또는 더 폭이 좁은 설계들이 사용될 수 있다. 그러한 구현들에서는, ITO-코팅된 유리가 전극 라인들의 교차를 막기 위해 하나 또는 다른 하나의 방향으로 갭들(1220)을 갖도록 패터닝된 x 방향으로 전극들(1010) 및 y 방향으로 전극들(1020)을 형성하도록 패터닝될 수 있다. 그러한 구현에서는, 유리 기판이 도광체(910)의 기판으로서 역할할 수 있다. 그 후 기판(1210) 위에 방향 전환층(1215)이 퇴적될 수 있다. 일부 구현들에서, 층(1215)은 기판(1210)과 굴절률 정합되는 SiON 층일 수 있다. 그 후 테이퍼 에칭 공정을 이용하여 방향 전환층(1215)에 광 방향 전환 특징부들 및 비아들(1240)을 정의할 수 있다. 비아들은 폭이 대략 5 ㎛일 수 있다. 일부 구현들에서는, 더 폭이 넓은 또는 더 폭이 좁은 비아들이 사용될 수 있는데, 예를 들어, 비아들은 폭이 약 2-50 ㎛, 또는 약 3-30 ㎛일 수 있다. 그 후, 반사성 도체층이 퇴적되고 에칭되어 도체 충전된 비아들(1240)을 제공할 수 있고, 이것은 또한 금속화된 광 방향 전환 특징부(920)로서 역할할 수 있다.
도 12b를 참조하면, 단일 평면에 형성된 x 및 y 방향의 전극들(1010, 1020)을 포함하는 전극 시스템의 다른 구현이 도시되어 있다. 일부 구현들에서, 전극들(1010, 1020)은 도 11b에 관하여 전술한 바와 같이 도전성 라인(1105)의 방식과 유사한 방식으로 형성된 보조 구조물들일 수 있다. 도 12a에 도시된 구현들에서와 같이, 도광체(910)는 유리 기판(1210) 및 광 방향 전환층(1215)을 포함한다. 그러나, 본 구현에서 전극들(1010 및 1020) 및 갭(1220)은 광 방향 전환층(1215) 위에 형성되어 있다. 이 구현에서는, 브리지(1230)가 전극들(1010 및 1020) 아래에 및 기판(1210) 위에 형성되어 있다. 도 12b의 소정 구현들에서는, 도전성 브리지(1230)가 투명한 도체로 형성될 수 있는 반면 전극들(1010 및 1020)은 반사성 금속으로 형성될 수 있고, 따라서 전술한 바와 같이 간섭계 구조물에 의해 마스킹될 수 있다. 비아들(1240), 전극들(1010 및 1020) 및 브리지(1230)는 일정한 비례로 그려져 있지 않을 수 있다고 생각되고 있다. 일부 구현들에서, 브리지(1230)(그리고 더 작은 정도로 전극들(1010 및 1020))는 비아(1240)의 표면에서 반사된 광에 대한 브리지(1230)의 영향을 감소시키도록 비아들(1240)의 직경보다 더 작은 폭을 갖도록 패터닝될 수 있다. 브리지(1230)가 비아들(1240)보다 더 폭이 넓은 구현들에서는, 그것은 비아들(1240)에서 반사되는 광이 밑에 있는 디스플레이로 아래쪽으로 전파하는 것을 막을 수 있다. 비아들(1240)은 금속화된 광 방향 전환 특징부들을 포함할 수 있고 비아들(1240) 내로 연장하는 전극(1230)의 컨포멀 퇴적에 의해 금속화될 수 있다. 일부 구현들에서, 비아들은 대략 수 마이크로미터 정도의 치수를 가질 수 있는 반면, 전극(1230)(뿐만 아니라 비아(1240)의 컨포멀 코팅)은 대략 1/10 마이크로미터 정도의 두께를 가질 수 있다. 도전성 재료가 기판(1210) 상에 퇴적되고 패터닝되어 도전성 브리지(1230)를 형성할 수 있다. 일부 구현들에서 도전성 재료는 투명한 도체를 포함할 수 있다. 도전성 브리지(1230)는 또한 상업적으로 그리고 쉽게 입수할 수 있는 표준의 사전 코팅된 ITO-코팅된 유리 기판을 패터닝하는 것에 의해 형성될 수 있다. 그 후 방향 전환층(1215), 방향 전환층(1215) 내의 광 방향 전환 특징부들, 및 비아들(1240)이 모두, 예를 들어, 도 12a에 관하여 전술한 바와 같이 형성될 수 있다. 일부 구현들에서, 도 12b의 구현에서 갭(1220) 및 비아들(1240)에 대한 치수들은 도 12a에 관하여 전술한 것들과 유사할 수 있다. 소정의 구현들에서, 도 12a의 구현의 도전성 브리지(1230) 및 도 12b의 구현의 전극들(1010 및 1020)은 라미네이트될 수 있다. 그러한 방법의 일례에서는, 브리지(1230) 또는 전극들(1010, 1020)이 라미네이션 층(도 12a 및 12b에 도시되지 않음)의 바닥면 상에 형성될 수 있고, 그 층은 그 후 방향 전환층(1215) 위에 라미네이트되어 브리지(1230) 또는 전극들(1010, 1020)을 도전성 비아들(1240)과 연결할 수 있다.
도 13a 및 13b는 복수의 간섭계 변조기들을 포함하는 디스플레이 장치(40)를 예시하는 시스템 블록도들의 예를 보여주고 있다. 디스플레이 장치(40)는, 예를 들어, 셀룰러 또는 모바일 폰일 수 있다. 그러나, 디스플레이 장치(40)의 동일 컴포넌트들 또는 그의 약간의 변형들은 또한 텔레비전, 전자 리더(e-reader) 및 휴대용 미디어 플레이어와 같은 다양한 유형의 디스플레이 장치의 예증이 된다.
디스플레이 장치(40)는 하우징(41), 디스플레이(30), 안테나(43), 스피커(45), 입력 장치(48), 및 마이크(46)를 포함한다. 하우징(41)은 사출 성형, 및 진공 성형을 포함하는, 각종 제조 공정들 중 임의의 것으로부터 형성될 수 있다. 또한, 하우징(41)은 플라스틱, 금속, 유리, 고무, 및 세라믹, 또는 그의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 각종 재료들 중 임의의 것으로부터 만들어질 수 있다. 하우징(41)은 상이한 컬러의, 또는 상이한 로고, 그림, 또는 기호를 포함하는 다른 제거가능한 부분들과 교체될 수 있는 제거가능한 부분들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
디스플레이(30)는 본 명세서에 기술된 바와 같이 쌍안정 또는 아날로그 디스플레이를 포함하는 각종 디스플레이들 중 임의의 것일 수 있다. 디스플레이(30)는 또한 플라스마, EL, OLED, STN LCD, 또는 TFT LCD와 같은 평판 디스플레이, 또는 CRT 또는 다른 튜브 장치와 같은 비평판 디스플레이를 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 디스플레이(30)는 본 명세서에서 기술된 것과 같은 간섭계 변조기 디스플레이를 포함할 수 있다.
디스플레이 장치(40)의 컴포넌트들이 도 13b에 개략적으로 예시되어 있다. 디스플레이 장치(40)는 하우징(41)을 포함하고 그 안에 적어도 부분적으로 에워싸인 추가의 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(40)는 트랜스시버(47)에 연결되는 안테나(43)를 포함하는 네트워크 인터페이스(27)를 포함한다. 트랜스시버(47)는 프로세서(21)에 연결되고, 프로세서(21)는 컨디셔닝 하드웨어(52)에 연결된다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 신호를 조절(예를 들어, 신호를 필터링)하도록 구성될 수 있다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 스피커(45) 및 마이크(46)에 연결된다. 프로세서(21)는 또한 입력 장치(48) 및 드라이버 컨트롤러(29)에 연결된다. 드라이버 컨트롤러(29)는 프레임 버퍼(28)에, 그리고 어레이 드라이버(22)에 연결되고, 어레이 드라이버(22)는 디스플레이 어레이(30)에 연결된다. 전원(50)이 특정 디스플레이 장치(40) 설계가 요구하는 모든 컴포넌트들에 전력을 제공할 수 있다.
네트워크 인터페이스(27)는 디스플레이 장치(40)가 네트워크를 통해 하나 이상의 장치들과 통신할 수 있도록 안테나(43) 및 트랜스시버(47)를 포함한다. 네트워크 인터페이스(27)는 또한, 예를 들어, 프로세서(21)의 데이터 처리 요구사항을 경감하는 일부 처리 능력들을 가질 수 있다. 안테나(43)는 신호를 송수신할 수 있다. 일부 구현들에서, 안테나(43)는 IEEE 16.11(a), (b), 또는 (g)를 포함하는 IEEE 16.11 표준, 또는 IEEE 802.11a, b, g 또는 n을 포함하는 IEEE 802.11 표준에 따라 RF 신호를 송수신한다. 일부 다른 구현들에서, 안테나(43)는 블루투스 표준에 따라 RF 신호를 송수신한다. 셀룰러 폰의 경우에, 안테나(43)는 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), GSM(Global System for Mobile communications), GSM/GPRS(General Packet Radio Service), EDGE(Enhanced Data GSM Environment), TETRA(Terrestrial Trunked Radio), W-CDMA(Wideband-CDMA), EV-DO(Evolution Data Optimized), 1xEV-DO, EV-DO Rev A, EV-DO Rev B, HSPA(High Speed Packet Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), HSPA+(Evolved High Speed Packet Access), LTE(Long Term Evolution), AMPS, 또는 3G 또는 4G 기술을 이용하는 시스템과 같은 무선 네트워크 내에서 통신하는 데 사용되는 다른 공지된 신호를 수신하도록 설계될 수 있다. 트랜스시버(47)는 안테나(43)로부터 수신된 신호가, 프로세서(21)에 의해 수신되고 그에 의해 더 조작될 수 있도록, 그 신호를 전처리할 수 있다. 트랜스시버(47)는 또한 프로세서(21)로부터 수신된 신호가, 안테나(43)를 통해 디스플레이 장치(40)로부터 송신될 수 있도록, 그 신호를 처리할 수 있다.
일부 구현들에서, 트랜스시버(47)는 수신기로 대체될 수 있다. 또한, 네트워크 인터페이스(27)는 이미지 소스로 대체될 수 있고, 이미지 소스는 프로세서(21)에 송신될 이미지 데이터를 저장하거나 생성할 수 있다. 프로세서(21)는 디스플레이 장치(40)의 전체 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(21)는 네트워크 인터페이스(27) 또는 이미지 소스로부터 압축된 이미지 데이터와 같은 데이터를 수신하고, 그 데이터를 원시 이미지 데이터로 처리하거나 원시 이미지 데이터로 쉽게 처리되는 형식으로 처리한다. 프로세서(21)는 처리된 데이터를 드라이버 컨트롤러(29)에 또는 저장을 위해 프레임 버퍼(28)에 송신할 수 있다. 원시 데이터는 전형적으로 이미지 내의 각 위치에서 이미지 특성들을 식별하는 정보를 지칭한다. 예를 들어, 그러한 이미지 특성들은 컬러, 채도, 그레이 스케일 레벨을 포함할 수 있다.
프로세서(21)는 디스플레이 장치(40)의 동작을 제어하는 마이크로컨트롤러, CPU, 또는 로직 유닛을 포함할 수 있다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 스피커(45)에 신호를 송신하고, 마이크(46)로부터 신호를 수신하기 위한 증폭기 및 필터를 포함할 수 있다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 디스플레이 장치(40) 내의 개별 컴포넌트들을 포함할 수 있고, 또는 프로세서(21) 또는 다른 컴포넌트들 내에 통합될 수 있다.
드라이버 컨트롤러(29)는 프로세서(21)에 의해 생성된 원시 이미지 데이터를 프로세서(21)로부터 직접 또는 프레임 버퍼(28)로부터 획득할 수 있고 어레이 드라이버(22)로의 고속 전송에 알맞게 원시 이미지 데이터를 다시 포맷할 수 있다. 일부 구현들에서, 드라이버 컨트롤러(29)는 원시 이미지 데이터를, 디스플레이 어레이(30)를 가로질러 스캐닝하기에 적합한 시간 순서를 갖도록, 래스터 같은 포맷을 갖는 데이터 플로우로 다시 포맷할 수 있다. 그 후 드라이버 컨트롤러(29)는 포맷된 정보를 어레이 드라이버(22)에 송신한다. LCD 컨트롤러와 같은 드라이버 컨트롤러(29)가 종종 독립형 집적 회로(IC)로서 시스템 프로세서(21)와 관련되지만, 그러한 컨트롤러는 다수의 방법으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러들은 하드웨어로서 프로세서(21)에 내장되거나, 소프트웨어로서 프로세서(21)에 내장되거나, 어레이 드라이버(22)와 함께 하드웨어에 완전히 통합될 수 있다.
어레이 드라이버(22)는 드라이버 컨트롤러(29)로부터 포맷된 정보를 수신할 수 있고 그 비디오 데이터를 디스플레이의 x-y 행렬의 픽셀들로부터 오는 수백 개, 또는 때때로 수천 개(또는 그보다 많은)의 도선들에 초당 여러 번 인가되는 파형들의 병렬 세트로 다시 포맷할 수 있다.
일부 구현들에서, 드라이버 컨트롤러(29), 어레이 드라이버(22), 및 디스플레이 어레이(30)는 본 명세서에 기술된 디스플레이들의 유형들 중 어느 것에나 적당하다. 예를 들어, 드라이버 컨트롤러(29)는 종래의 디스플레이 컨트롤러 또는 쌍안정 디스플레이 컨트롤러(예를 들어, IMOD 컨트롤러)일 수 있다. 또한, 어레이 드라이버(22)는 종래의 드라이버 또는 쌍안정 디스플레이 드라이버(예를 들어, IMOD 디스플레이 드라이버)일 수 있다. 또한, 디스플레이 어레이(30)는 종래의 디스플레이 어레이 또는 쌍안정 디스플레이 어레이(예를 들어, IMOD들의 어레이를 포함하는 디스플레이)일 수 있다. 일부 구현들에서, 드라이버 컨트롤러(29)는 어레이 드라이버(22)와 통합될 수 있다. 그러한 구현은 셀룰러 폰, 시계 및 다른 소면적 디스플레이와 같은 고도로 집적된 시스템들에서 일반적이다.
일부 구현들에서, 입력 장치(48)는, 예를 들어, 사용자가 디스플레이 장치(40)의 동작을 제어하게 하도록 구성될 수 있다. 입력 장치(48)는 쿼티(QWERTY) 키보드 또는 전화 키패드와 같은 키패드, 버튼, 스위치, 로커(rocker), 터치 감응 스크린(touch-sensitive screen), 압력 감응 막 또는 열 감응 막을 포함할 수 있다. 마이크(46)는 디스플레이 장치(40)에 대한 입력 장치로서 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 마이크(46)를 통한 음성 명령들이 디스플레이 장치(40)의 동작을 제어하기 위해 이용될 수 있다.
전원(50)은 이 기술에 공지되어 있는 각종 에너지 저장 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전원(50)은 니켈-카드뮴 배터리 또는 리튬-이온 배터리와 같은 충전식 배터리일 수 있다. 전원(50)은 또한 재생 가능 에너지 소스, 커패시터, 또는 플라스틱 태양 전지 또는 태양 전지 페인트를 포함하는 태양 전지일 수 있다. 전원(50)은 또한 벽 콘센트로부터 전력을 받도록 구성될 수 있다.
일부 구현들에서는, 전자 디스플레이 시스템 내의 몇몇 장소들에 위치할 수 있는 드라이버 컨트롤러(29)에 제어 프로그램 능력(control programmability)이 상주한다. 일부 다른 구현들에서는, 제어 프로그램 능력이 어레이 드라이버(22)에 상주한다. 전술한 최적화는 임의의 수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 컴포넌트에서 그리고 다양한 구성들에서 구현될 수 있다.
본 명세서에 개시된 구현들과 관련하여 기술된 다양한 예시적인 로직들, 논리 블록들, 모듈들, 회로들 및 알고리즘 단계들은 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어와 소프트웨어의 호환성이, 기능 면에서, 일반적으로 기술되었고, 전술한 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 단계들에서 예시되었다. 그러한 기능이 하드웨어에서 구현되는지 소프트웨어에서 구현되는지는 전체 시스템에 과해진 특정의 응용 및 설계 제한들에 의존한다.
본 명세서에 개시된 양태들과 관련하여 기술된 다양한 예시적인 로직들, 논리 블록들, 모듈들 및 회로들을 구현하는 데 사용되는 하드웨어 및 데이터 처리 장치는 본 명세서에 기술된 기능들을 수행하도록 설계된 범용 단일 또는 멀티칩 프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), ASIC(application specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array) 또는 기타 PLD(programmable logic device), 개별 게이트 또는 트랜지스터 로직, 개별 하드웨어 컴포넌트들, 또는 이들의 조합을 이용하여 구현되거나 수행될 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서, 또는 임의의 종래의 프로세서, 컨트롤러, 마이크로컨트롤러, 또는 상태 기계일 수 있다. 프로세서는 또한 컴퓨팅 장치들의 조합, 예를 들어, DSP와 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서, DSP 코어와 함께하는 하나 이상의 마이크로프로세서, 또는 임의의 다른 그러한 구성으로서 구현될 수 있다. 일부 구현들에서, 주어진 기능에 특유한 회로에 의해 특정의 단계들 및 방법들이 수행될 수 있다.
하나 이상의 양태들에서, 기술된 기능들은 이 명세서에서 개시된 구조들 및 그의 구조상 등가물들을 포함하여, 하드웨어, 디지털 전자 회로, 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어에서, 또는 그의 임의의 조합에서 구현될 수 있다. 이 명세서에서 기술된 내용의 구현들은 또한 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들, 즉, 데이터 처리 장치에 의한 실행을 위해, 또는 데이터 처리 장치의 동작을 제어하기 위해 컴퓨터 저장 매체 상에 인코딩된, 컴퓨터 프로그램 명령어들의 하나 이상의 모듈들로서 구현될 수 있다.
이 개시 내용에서 기술된 구현들에 대한 다양한 수정들이 숙련된 당업자들에게 곧 명백할 수 있고, 본 명세서에서 정의된 일반 원리들은 이 개시 내용의 사상 및 범위에서 벗어나지 않고 다른 구현들에 적용될 수 있다. 따라서, 이 개시 내용은 본 명세서에서 도시된 구현들에 제한되어서는 안 되고, 청구항들, 원리들 및 본 명세서에 개시된 새로운 특징들과 일관되는 가장 넓은 범위가 부여되어야 한다. "예시적인"이라는 말은 오로지 본 명세서에서만 "예, 사례, 또는 예시로서 역할하는"을 의미하도록 사용된다. 본 명세서에서 "예시적인"으로서 기술된 어떤 구현이라도 반드시 다른 구현들에 비하여 선호되거나 유리한 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 통상의 기술을 가진 당업자는 "상부" 및 "하부"라는 용어들은 때때로 도면 묘사의 편의를 위해 사용되고, 적절히 배향된 페이지 상의 도면의 배향에 대응하는 상대적 위치들을 나타내며, 구현된 IMOD의 적절한 배향을 반영하지 않을 수 있다는 것을 곧 알 것이다.
개별 구현들에 관련하여 이 명세서에서 기술되어 있는 소정의 특징들이 단일 구현에서 조합으로 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 구현에 관련하여 기술되어 있는 다양한 특징들이 다수의 구현들에서 개별적으로 또는 임의의 적당한 부분 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 특징들이 위에서는 소정의 조합으로 작용하는 것으로 기술되고 심지어 처음에는 그와 같이 청구될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들이 일부 경우에는 그 조합으로부터 삭제될 수 있고, 청구된 조합은 부분 조합 또는 부분 조합의 변형으로 지향될 수 있다.
유사하게, 동작들이 도면들에서는 특정 순서로 도시될지라도, 이것은 그러한 동작들이 도시된 특정 순서로 또는 순차적 순서로 수행될 것, 또는 바람직한 결과들을 달성하기 위해 모든 예시된 동작들이 수행될 것을 요구하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 어떤 상황에서는, 멀티태스킹 및 병렬 처리가 유리할 수 있다. 또한, 전술한 구현들에서 다양한 시스템 컴포넌트들의 분리는 모든 구현들에서 그러한 분리를 요구하는 것으로 이해되어서는 안 되고, 기술된 프로그램 컴포넌트들 및 시스템들은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품에 함께 통합되거나 다수의 소프트웨어 제품들로 패키징될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 다른 구현들이 다음의 청구항들의 범위 내에 있다. 일부 경우에, 청구항들에서 언급된 동작들은 상이한 순서로 수행되고도 바람직한 결과들을 달성할 수 있다.

Claims (43)

  1. 터치 감지 능력이 통합된 조명 장치로서,
    광 방향 전환 특징부(light-turning feature) 상에 형성된 도체를 갖는 도광체(light guide); 및
    전기 도전성 바디(electrically conductive body)의 근접에 의해 유도된 상기 도체의 커패시턴스의 변화를 감지할 수 있는 터치 감지 전극 시스템
    을 포함하는 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 도체는 상기 도광체의 표면 상의, 깎은 면이 있는 특징부(faceted feature) 상에 형성되는 조명 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 도체는 상기 도체로부터의 주변광(ambient light)의 반사들을 감소시키기 위해 마스킹되어 있는 조명 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 도체는 간섭계 구조물(interferometric structure)로 마스킹되어 있는 조명 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 간섭계 구조물은 상기 간섭계 구조물의 상면에 부딪치는 광보다 상기 간섭계 구조물의 하면에 부딪치는 광을 더 반사하도록 구성되어 있는 조명 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 전극 시스템은 상기 전기 도전성 바디의 근접에 의해 유도된 커패시턴스의 변화의 x-y 평면에서의 위치를 결정할 수 있는 조명 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 도광체에 의해 조명될 수 있는 디스플레이;
    상기 디스플레이와 통신하도록 구성되고, 이미지 데이터를 처리하도록 구성되어 있는 프로세서; 및
    상기 프로세서와 통신하도록 구성되어 있는 메모리 장치
    를 더 포함하는 조명 장치.
  8. 제7항에 있어서, 적어도 하나의 신호를 상기 디스플레이에 송신하도록 구성된 드라이버 회로를 더 포함하는 조명 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 이미지 데이터의 적어도 일부를 상기 드라이버 회로에 송신하도록 구성된 컨트롤러를 더 포함하는 조명 장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 이미지 데이터를 상기 프로세서에 송신하도록 구성된 이미지 소스 모듈을 더 포함하는 조명 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 이미지 소스 모듈은 수신기, 트랜스시버, 및 송신기 중 적어도 하나를 포함하는 조명 장치.
  12. 제7항에 있어서, 입력 데이터를 수신하고 상기 입력 데이터를 상기 프로세서에 전달하도록 구성된 입력 장치를 더 포함하는 조명 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 도광체는 기판 상에 형성된 광 방향 전환층을 포함하고;
    상기 광 방향 전환 특징부는 상기 광 방향 전환층에 형성되어 있는 조명 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 터치 감지 전극 시스템은 한 방향으로 연장하는 제1 전극 및 상기 방향과 평행하지 않은 다른 방향으로 연장하는 제2 전극을 포함하고;
    상기 제1 전극은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 교차를 막기 위해 형성된 2개의 측면을 갖는 갭을 갖고, 상기 갭은 상기 제1 전극을 제1 측면 및 제2 측면으로 분할하고;
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 단일 표면 상에 형성되어 있는 조명 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1 전극의 상기 제1 측면은 상기 갭의 양쪽 측면들 상에 형성된 비아들 및 도전성 브리지를 통하여 상기 갭을 가로질러 상기 제1 전극의 상기 제2 측면에 전기적으로 연결되어 있는 조명 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전극들은 투명한 도체들을 포함하는 조명 장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 도전성 브리지는 상기 제1 및 제2 전극들의 표면보다 아래의 레벨에 형성되어 있는 조명 장치.
  18. 제15항에 있어서, 상기 도전성 브리지는 반사성 도체를 포함하는 조명 장치.
  19. 제15항에 있어서, 상기 비아들은 반사성 도체를 포함하는 조명 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 비아들은 상기 도광체 외부의 아래쪽으로 광을 인도하도록 구성된 광 방향 전환 특징부들인 조명 장치.
  21. 제1항에 있어서, 상기 전기 도전성 바디는 사람의 손을 포함하는 조명 장치.
  22. 제1항에 있어서, 상기 터치 감지 전극 시스템은 2개의 상이한 층들에 형성된 전극들을 포함하는 조명 장치.
  23. 제1항에 있어서, 상기 터치 감지 전극 시스템은 상호 커패시턴스(mutual capacitance)의 변화를 감지할 수 있는 조명 장치.
  24. 제1항에 있어서, 상기 터치 감지 전극 시스템은 자기 커패시턴스(self capacitance)의 변화를 감지할 수 있는 조명 장치.
  25. 제1항에 있어서, 상기 도광체는 상기 터치 감지 전극 시스템과 전기 통신하지 않는 광 방향 전환 특징부들을 갖는 조명 장치.
  26. 제1항에 있어서, 상기 도광체는 반사형 디스플레이 위에 배치되어 있는 조명 장치.
  27. 제26항에 있어서, 상기 반사형 디스플레이는 간섭계 변조기들을 포함하는 디스플레이 요소들을 포함하는 조명 장치.
  28. 터치 센서 능력이 통합된 조명 장치로서,
    광의 방향을 전환하기 위한 방향 전환 수단 상에 형성되고 전기를 전도하기 위한 전도 수단을 갖는, 광을 인도하기 위한 인도 수단(guiding means); 및
    전기 도전성 바디의 근접에 의해 유도된 상기 전도 수단의 커패시턴스의 변화를 감지하기 위한 감지 수단
    을 포함하는 조명 장치.
  29. 제28항에 있어서, 상기 감지 수단은 터치 감지 전극 시스템을 포함하는 조명 장치.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 인도 수단이 도광체를 포함하거나;
    상기 전도 수단이 도체를 포함하거나;
    상기 방향 전환 수단이 광 방향 전환 특징부를 포함하거나;
    상기 감지 수단이 터치 감지 전극 시스템을 포함하는 조명 장치.
  31. 터치 감지 능력이 통합된 조명 장치를 제조하는 방법으로서,
    도광체 내의 광 방향 전환 특징부의 표면들 상에 도체를 배치하는 단계; 및
    전기 도전성 바디의 근접에 의해 유도된 상기 도체의 커패시턴스의 변화를 감지할 수 있는 전극 시스템에 상기 도체를 전기적으로 연결하는 단계
    를 포함하는 방법.
  32. 제31항에 있어서, 상기 도광체 상의 상기 광 방향 전환 특징부를 테이퍼 에칭(taper etching)하여 면(facet)을 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  33. 제32항에 있어서, 상기 면 상에 반사성 도체를 퇴적하는 단계를 더 포함하는 방법.
  34. 제33항에 있어서, 기판 상에 굴절률 정합된 방향 전환층(index-matched turning layer)을 퇴적하는 단계 및 상기 방향 전환층에 상기 광 방향 전환 특징부를 테이퍼 에칭하는 단계를 더 포함하는 방법.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 방향 전환층을 퇴적하기 전에 상기 기판 상에 한 방향으로 연장하는 제1 전극 및 상기 방향과 평행하지 않은 다른 방향으로 연장하는 제2 전극을 패터닝하는 단계;
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 교차를 막기 위해 형성된 2개의 측면(sides)을 갖는 갭을 상기 제1 전극에 패터닝하는 단계 - 상기 갭은 상기 제1 전극을 제1 측면 및 제2 측면으로 분할함 -; 및
    상기 제1 전극의 상기 제1 및 제2 측면들 중 하나에 전기적으로 연결하기 위해 상기 광 방향 전환 특징부를 에칭하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 광 방향 전환 특징부 상에 도체를 형성하는 단계; 및
    상기 방향 전환층보다 위의 층에 도전성 브리지를 퇴적하여, 상기 광 방향 전환 특징부 상에 형성된 상기 도체 및 상기 도전성 브리지를 통하여 상기 제1 전극의 상기 제1 측면 및 상기 제2 측면을 전기적으로 교락(bridge)하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  37. 제34항에 있어서,
    상기 방향 전환층 상에 한 방향으로 연장하는 제1 전극 및 상기 방향과 평행하지 않은 다른 방향으로 연장하는 제2 전극을 패터닝하는 단계;
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 교차를 막기 위해 형성된 2개의 측면을 갖는 갭을 상기 제1 전극에 패터닝하는 단계 - 상기 갭은 상기 제1 전극을 제1 측면 및 제2 측면으로 분할함 -; 및
    상기 제1 전극의 상기 제1 및 제2 측면들 중 하나에 전기적으로 연결하기 위해 상기 광 방향 전환 특징부를 에칭하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 광 방향 전환 특징부 상에 도체를 형성하는 단계; 및
    상기 방향 전환층보다 아래의 층에 도전성 브리지를 퇴적하여, 상기 광 방향 전환 특징부 상에 형성된 상기 도체 및 상기 도전성 브리지를 통하여 상기 제1 전극의 상기 제1 측면 및 상기 제2 측면을 전기적으로 교락하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  39. 조명 장치로서,
    광 방향 전환면(light-turning facet) 상에 형성된 도체를 갖는 도광체를 포함하고,
    상기 광 방향 전환면 상에 형성된 상기 도체는 전자 시스템에 전기적으로 연결되어 있는 조명 장치.
  40. 제39항에 있어서, 상기 전자 시스템은 전기 도전성 바디의 근접을 검출할 수 있는 조명 장치.
  41. 제40항에 있어서, 상기 도체는 용량성 터치 센서 시스템 내의 전극들을 형성하는 조명 장치.
  42. 제39항에 있어서, 상기 도체는 반사를 감소시키기 위한 간섭계 구조물을 형성하는 재료들의 적층물 내의 층을 구성하는 조명 장치.
  43. 제39항에 있어서, 상기 도체는 디스플레이 표면 전체를 가로질러 연장하는 조명 장치.
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