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KR20090094241A - 박형 라이트 바 및 그 제조방법 - Google Patents

박형 라이트 바 및 그 제조방법

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Publication number
KR20090094241A
KR20090094241A KR1020097009266A KR20097009266A KR20090094241A KR 20090094241 A KR20090094241 A KR 20090094241A KR 1020097009266 A KR1020097009266 A KR 1020097009266A KR 20097009266 A KR20097009266 A KR 20097009266A KR 20090094241 A KR20090094241 A KR 20090094241A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
display device
film layer
light bar
bar
Prior art date
Application number
KR1020097009266A
Other languages
English (en)
Inventor
마렉 미엔코
강 수
러셀 웨인 그루흘케
이온 비타
Original Assignee
퀄컴 엠이엠스 테크놀로지스, 인크.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 퀄컴 엠이엠스 테크놀로지스, 인크. filed Critical 퀄컴 엠이엠스 테크놀로지스, 인크.
Publication of KR20090094241A publication Critical patent/KR20090094241A/ko

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Abstract

본 명세서에 개시된 각종 실시형태는 복수개의 공간적 광 변조기 및 조명장치를 포함하는 표시 장치를 포함한다. 상기 조명장치는 그의 길이를 따라 광을 도광하는 라이트 바(100) 및 상기 라이트 바의 상부 혹은 하부에 배치된 전환 미세구조체를 포함한다. 상기 전환 미세구조체는 상기 라이트 바의 한쪽으로부터 광을 유도한다. 상기 조명장치는 상기 라이트 바로부터의 광이 도광 패널에 결합되도록 상기 라이트 바의 상기 한쪽에 대해서 배치된 도광 패널(88)을 추가로 포함한다. 상기 도광 패널은 해당 도광 패널로부터 그 안에 결합된 상기 광을 유도하도록 구성되어 있다. 또, 상기 도광 패널로부터 유도된 광을 입수하기 위하여 상기 도광 패널에 대해서 복수개의 광 변조기(81a)가 배치되어 있다.

Description

박형 라이트 바 및 그 제조방법{THIN LIGHT BAR AND METHOD OF MANUFACTURING}
본 발명은 마이크로전자기계 시스템(MEMS: microelectromechanical system)에 관한 것이다.
마이크로전자기계 시스템(MEMS)은 마이크로기계 부품, 액추에이터 및 전자 기기를 포함한다. 마이크로기계 부품은 기판 및/또는 증착된 재료층의 일부를 에칭해내거나 층들을 추가하여 전기 및 전자기계 장치를 형성하는 증착, 에칭 및/또는 다른 미세기계가공(micromachining) 공정들을 이용하여 형성될 수도 있다. MEMS 장치의 한 형태는 간섭계 변조기(interferometric modulator)라 불린다. 본 명세서에서 사용된 것처럼, 간섭계 변조기 또는 간섭계 광 변조기(interferometric light modulator)라는 용어는 광학적 간섭의 원리를 이용하여 광을 선택적으로 흡수 및/또는 반사하는 장치를 의미한다. 소정의 실시형태에 있어서, 간섭계 변조기는 1쌍의 도전판을 포함할 수도 있는 데, 상기 1쌍의 도전판의 어느 하나 또는 양쪽 모두가 전체 또는 부분적으로 투과형 및/또는 반사형일 수도 있고 적절한 전기 신호의 인가시 상대 운동을 할 수 있다. 특별한 실시형태에 있어서, 하나의 도전판은 기판에 증착된 고정층을 포함할 수도 있고, 다른 하나의 도전판은 공기 간극(air gap)에 의해 고정층과 분리된 금속막을 포함할 수도 있다. 본 명세서에서 보다 더 상세히 설명하는 바와 같이, 도전판의 상대적 위치에 의해서 간섭계 변조기로 입사되는 광의 광학적 간섭은 변화될 수 있다. 이러한 장치들의 적용 범위는 광범위한데, 기존의 제품들을 향상시키는 데 있어서, 그리고 아직 개발되지 않은 새로운 제품들을 만들어내는 데 있어서 이러한 유형의 장치 특성들이 사용될 수 있도록 이들 장치들의 특징들을 이용 및/또는 변경하는 것은 해당 기술 분야에서 유용할 것이다.
도 1은 제1간섭계 변조기의 이동 반사층(movable reflective layer)이 이완 위치에 있고, 제2간섭계 변조기의 이동 반사층이 작동 위치에 있는 간섭계 변조기 디스플레이의 일 실시예의 일부를 나타낸 등각 투상도;
도 2는 3×3 간섭계 변조기 디스플레이를 내장한 전자 장치의 일 실시예를 예시한 시스템 블록도;
도 3은 도 1의 간섭계 변조기의 예시적인 일 실시예에 대해 이동 미러(movable mirror)의 위치 대 인가된 전압을 나타낸 선도;
도 4는 간섭계 변조기 디스플레이를 구동하는 데 사용될 수 있는 1세트의 행방향 전압(row voltage) 및 열방향 전압(column voltage)을 나타낸 도면;
도 5a 및 도 5b는 도 2의 3×3 간섭계 변조기 디스플레이에 표시 데이터의 프레임을 기록하는(write) 데 이용될 수 있는 행방향 전압 및 열방향 전압의 하나의 예시적인 타이밍 선도를 나타낸 도면;
도 6a 및 도 6b는 복수개의 간섭계 변조기를 포함하는 비쥬얼 표시 장치(visual display device)의 일 실시예를 나타낸 시스템 블록도;
도 7a는 도 1의 장치의 단면도;
도 7b는 간섭계 변조기의 대안적인 실시예의 단면도;
도 7c는 간섭계 변조기의 다른 대안적인 실시예의 단면도;
도 7d는 간섭계 변조기의 또 다른 대안적인 실시예의 단면도;
도 7e는 간섭계 변조기의 추가의 대안적인 실시예의 단면도;
도 8은 공간적 광 변조기 어레이의 전방에 배치된 조명 시스템의 일 실시예의 전개 사시도;
도 9는 라이트 바 및 도광 패널을 포함하는 조명장치의 평면도;
도 10 및 도 11은 라이트 바의 상부면 및/또는 하부면 상에 미세구조체를 구비한 라이트바의 실시예의 평면도;
도 12는 도 10의 라이트 바의 측면입면도.
일 실시예에 있어서, 표시장치는 2개 이상의 별개의 층을 지니고, 길이방향(즉, 길이)을 따라 광을 도광하는 라이트 바(light bar); 상기 라이트 바의 상하부 중 적어도 하나에 배치되어, 상기 라이트 바의 한쪽 밖으로 상기 광을 유도하도록 구성된 전환 미세구조체(turning microstructure); 상기 라이트 바로부터의 상기 광이 도광 패널에 결합되도록 상기 라이트 바의 상기 한쪽에 대해서 배치되어, 해당 도광 패널로부터 그 안에 결합된 상기 광을 유도하도록 구성된 도광 패널; 및 상기 도광 패널로부터 유도된 상기 광을 입수하기 위하여 상기 도광 패널에 대해서 배치된 복수개의 광 변조기를 포함한다.
일 실시형태에 있어서, 표시장치는 길이를 따라 광을 도광하는 제1도광수단; 상기 제1도광수단의 상하부 중 적어도 한쪽에 배치되어, 상기 제1도광수단에 도광된 상기 광을 전환시켜 상기 제1도광수단의 한쪽으로부터 상기 광을 유도하는 광 전환수단; 상기 제1도광수단으로부터의 상기 광이 내부에서 결합되도록 상기 제1도광수단의 상기 한쪽에 대해서 배치된, 상기 광을 도광하는 제2도광수단; 및 상기 제2도광수단으로부터 유도된 상기 광을 입수하기 위하여 상기 제2도광수단에 대해서 배치된, 상기 광을 변조하는 변조수단을 포함하되, 상기 제2도광수단은 해당 제2도광수단으로부터 그 내부에 결합된 상기 광을 유도하도록 구성되어 있다.
일 실시형태에 있어서, 표시장치의 제조방법은 길이를 따라 광을 도광하는 라이트 바를 제공하는 단계로서, 상기 라이트 바는 그의 상부 혹은 하부 상에 배치된 전환 미세구조체를 포함하고, 상기 전환 미세구조체는 상기 라이트 바의 한쪽으로부터 상기 광을 유도하도록 구성된 것인 라이트 바의 제공 단계; 상기 라이트 바로부터의 광이 도광 패널에 결합되도록 상기 라이트 바의 상기 한쪽에 대해서 해당 도광 패널을 배치하는 단계로서, 상기 도광 패널은 해당 도광 패널로부터 그 안에 결합된 상기 광을 유도하도록 구성되어 있는 것인 상기 도광 패널의 배치단계; 및 상기 도광 패널로부터 유도된 상기 광을 입수하기 위하여 상기 도광 패널에 대해서 복수개의 광 변조기를 배치하는 단계를 포함한다.
일 실시형태에 있어서, 라이트 바는 표시장치와 광학적으로 연통해서 정면을 지니며, 상기 라이트 바는 그의 길이를 따라 광을 도광하도록 구성되어 있고, 이때, 상기 라이트 바는 복수개의 파세트 부분(faceted features)(즉, 자른 면 부분)을 상부에 지니는 제1막층(first film layer); 복수개의 파세트 부분을 상부에 지니는 제2막층; 및 상기 제1막층과 상기 제2막층 사이에 위치되어 해당 제1막층과 제2막층을 결합하여, 광을 전파시키도록 구성된 광 결합층을 포함하되, 상기 제1막층 및 상기 제2막층 상의 파세트 부분은 상기 표시장치를 향하여 상기 라이트 바의 정면으로부터 광을 유도하도록 구성되어 있다.
일 실시형태에 있어서, 표시장치에 광을 전달하기 위한 라이트 바 재료를 제조하는 방법은 제1막층 위에 제1의 복수개의 파세트 부분을 엠보싱하는 단계; 제2막층 위에 제2의 복수개의 파세트 부분을 엠보싱하는 단계; 및 상기 제1막층과 상기 제2막층을 결합시켜 복합막을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 제1막층과 상기 제2막층 상의 파세트 부분은 상기 라이트 바 재료로부터 광을 유도하도록 구성되어 있다.
일 실시형태에 있어서, 조명장치는 2개 이상의 별개의 층을 지니고, 길이를 따라 광을 도광하는 라이트 바; 및 상기 라이트 바의 상하부 중 적어도 하나에 배치되어, 상기 라이트 바의 한쪽 밖으로 상기 광을 유도하도록 구성된 전환 미세구조체를 포함한다.
이하의 상세한 설명은 본 발명의 임의의 특정 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명은 다양한 방법들로 구현될 수 있다. 본 설명에 있어서, 전체 도면에 걸쳐서 동일한 구성 요소들은 동일한 참조 번호들로 표기된 도면을 참조한다. 이하의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 실시예들은 동화상(예를 들어, 비디오)인지 또는 정지화상(예를 들어, 스틸 이미지(still image))인지, 그리고 문자인지 그림인지의 여부에 따라 이미지(즉, 화상)를 표시하도록 구성되는 장치이면 어떠한 장치에서도 구현될 수도 있다. 더욱 상세하게는, 휴대폰, 무선 장치, PDA(personal data assistant), 초소형 또는 휴대용 컴퓨터, GPS 수신기/네비게이션, 카메라, MP3 플레이어, 캠코더, 게임 콘솔(game console), 손목 시계, 시계, 계산기, 텔레비젼 모니터, 평판형 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 자동차 디스플레이(예를 들어, 주행 기록계 디스플레이 등), 콕핏 제어기(cockpit control) 및/또는 디스플레이, 카메라 뷰 디스플레이(예를 들어, 차량의 리어 뷰(rear view) 카메라의 디스플레이), 전자 사진, 전자 광고판 또는 간판, 프로젝터, 건축 구조물, 포장물 및 미술 구조물(예를 들어, 보석류에 대한 이미지의 디스플레이)을 포함하지만 이들로 한정되지는 않는 다양한 전자 장치들로 또는 그 다양한 전자 장치들과 관련되어 구현될 수 있는 것을 고려할 수 있다. 본 명세서에서 설명하는 것들과 유사한 구조의 MEMS 장치는 또한 전자 스위칭 장치 등에서와 같이 표시장치(즉, 디스플레이)가 아닌 응용품에도 사용될 수 있다.
본 발명에 개시된 각종 실시예는 복수개의 공간적 광 변조기와 조명장치를 구비하는 표시장치를 포함한다. 상기 조명장치는 그의 길이를 따라 광을 도광하는 라이트 바 및 해당 라이트 바의 상부 혹은 하부에 배치된 전환 미세구조체를 포함한다. 상기 전환 미세구조체는 상기 라이트 바의 한쪽으로부터 광을 유도한다. 상기 조명장치는 상기 라이트 바로부터의 광이 도광 패널에 결합되도록 상기 라이트 바의 상기 한쪽에 대해서 배치된 해당 도광 패널을 추가로 포함한다. 상기 도광 패널은 해당 도광 패널로부터 그 안에 결합된 상기 광을 유도하도록 구성되어 있다. 또, 상기 도광 패널로부터 유도된 광을 입수하기 위하여 상기 도광 패널에 대해서 복수개의 광 변조기가 배치되어 있다.
소정의 실시예에 있어서, 상기 광 변조기는 반사형 공간적 광 변조기를 포함한다. 몇몇 실시예에 있어서, 상기 광 변조기는 MEMS 장치를 포함한다. 각종 실시예에 있어서, 상기 광 변조기는 간섭계 변조기를 포함한다.
간섭계 MEMS 표시 소자를 포함하는 간섭계 변조기 디스플레이의 일 실시예가 도 1에 예시되어 있다. 이들 장치에 있어서, 화소들은 밝은 상태 또는 어두운 상태이다. 밝은("온(on) 또는 "열린") 상태에서, 표시 소자는 입사되는 가시 광선의 많은 부분을 사용자에게 반사시킨다. 어두운("오프(off)" 또는 "닫힌") 상태에서, 표시 소자는 입사되는 가시 광선을 사용자에게 거의 반사하지 않는다. 본 실시예에 따르면, "온" 및 "오프" 상태의 광 반사 특성은 반대로 되어 있을 수도 있다. MEMS 화소들은 선택된 색깔에서 우선적으로 반사하도록 구성되어 흑백 표시 외에도 컬러 표시를 가능하게 한다.
도 1은 비쥬얼 디스플레이의 일련의 화소에 있어서 두 개의 인접한 화소들을 나타낸 등각 투상도인 데, 여기서 각 화소는 MEMS 간섭계 변조기를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 간섭계 변조기 디스플레이는 이들 간섭계 변조기의 행/열 어레이를 포함한다. 각각의 간섭계 변조기는 서로 간에 가변적이고 제어 가능한 거리에 위치된 1쌍의 반사층을 포함하여 적어도 하나의 가변 치수를 가진 공진 광학 공동부(resonant optical cavity)를 형성한다. 일 실시예에 있어서, 반사층들 중 하나는 두 위치 사이에서 움직일 수도 있다. 여기서 이완 위치라고도 칭해지는 제1위치에서, 이동 반사층은 고정된 부분 반사층으로부터 상대적으로 먼 거리에 위치한다. 여기서 작동 위치라고도 칭해지는 제2위치에서, 이동 반사층은 상기 부분 반사층에 더 가까이 인접하여 위치한다. 두 반사층에서 반사된 입사광은 이동 반사층의 위치에 따라서 보강 간섭 또는 소멸 간섭하여 각 화소에 대해 전체 반사 상태 또는 비반사 상태를 생성한다.
도 1에 있어서 화소 어레이의 도시된 부분은 두 개의 인접한 간섭계 변조기(12a), (12b)를 포함한다. 왼쪽에 위치한 간섭계 변조기(12a)에는 부분 반사층을 포함하는 광학 적층부(optical stack)(16a)로부터 소정 거리 떨어진 이완 위치에 이동 반사층(14a)이 예시되어 있다. 오른쪽에 위치한 간섭계 변조기(12b)에는 광학 적층부(16b)에 인접한 작동 위치에 이동 반사층(14b)이 예시되어 있다.
여기서 참조 기호로 표시되는 바와 같은 광학 적층부(16a), (16b)(일괄해서 광학 적층부(16)라 표기함)는 전형적으로 수 개의 융합층(fused layer)을 포함하는 데, 이들 융합층은 산화인듐주석(indium tin oxide: ITO)과 같은 전극층, 크롬과 같은 부분 반사층 및 투명 유전체를 포함할 수 있다. 따라서, 광학 적층부(16)는 전기 전도성이고, 부분적으로 투명하며, 부분적으로 반사성이고, 예를 들어 하나 이상의 상기 층들을 투명 기판(20) 위에 증착함으로써 제조될 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 이하에 더욱 설명되는 바와 같이, 상기 층들은 평행 스트립(strip)들로 패터닝되고, 표시 장치 내에서 행방향 전극들을 형성할 수도 있다. 이동 반사층(14a), (14b)은 기둥(즉, 지지부)(18) 사이에 증착되는 중재 희생 재료 및 기둥(18)의 상부면에 증착된 증착 금속층 또는 증착 금속층들(광학 적층부(16a), (16b)의 행방향 전극에 직교)로 이루어진 일련의 평행 스트립들로서 형성될 수도 있다. 희생 재료를 에칭하여 제거했을 때, 이동 반사층(14a), (14b)은 광학 적층부(16b), (16b)로부터 소정의 간극(19)만큼 이격된다. 알루미늄과 같은 고 전도성·반사성 재료가 반사층(14)으로 사용될 수 있고, 이들 스트립들은 표시 장치에서 열방향 전극들을 형성할 수도 있다.
도 1에 있어서 화소(12a)로 예시된 바와 같이, 전압이 인가되지 않을 경우, 이동 반사층(14a)은 기계적으로 이완 상태인 채로, 간극, 즉 공동부(19)가 이동 반사층(14a)과 광학 적층부(16a) 사이에서 유지된다. 그러나, 선택된 행 및 열에 전위차가 인가될 경우, 대응하는 화소에서 행방향 전극과 열방향 전극의 교차점에 형성된 커패시터는 충전되고, 정전기력은 전극들을 함께 당긴다. 전압이 충분히 높다면, 이동 반사층(14)은 변형이 일어나 광학 적층부(16)에 대해서 힘을 가한다. 도 1의 오른쪽에 위치한 화소(12b)로 표시된 바와 같이, 광학 적층부(16) 내의 유전체 층(이 도면에서는 도시 생략)은 단락이 방지되어 층(14)과 층(16) 간의 이격 거리를 조절한다. 이러한 거동은 인가된 전위차의 극성에 상관없이 동일하다. 이와 같이 해서, 반사 화소 상태 대 비반사 화소 상태를 제어할 수 있는 행/열방향 작동은 종래의 LCD 및 다른 디스플레이 기술에서 사용되는 것과 여러 면에서 유사하다.
도 2 내지 도 5b는 디스플레이 적용에 있어서 간섭계 변조기들의 어레이를 사용하기 위한 하나의 예시적 과정 및 시스템을 예시한다.
도 2는 본 발명의 측면들을 포함할 수도 있는 전자 장치의 일 실시예를 예시한 시스템 블록도이다. 예시적 실시예에 있어서, 전자 장치는 프로세서(21)를 포함하는 데, 이 프로세서는 ARM, 펜티엄(Pentium)(등록상표), 펜티엄 II(등록상표), 펜티엄 III(등록상표), 펜티엄 IV(등록상표), 펜티엄(등록상표) Pro, 8051, MIPS(등록상표), Power PC(등록상표), ALPHA(등록상표)와 같은 범용 단일 칩 프로세서 또는 멀티 칩 마이크로 프로세서, 또는 디지털 신호 프로세서, 마이크로 제어기와 같은 특수 목적의 마이크로 프로세서, 또는 프로그래밍 가능한 게이트 어레이일 수도 있다. 종래 기술에서와 같이, 상기 프로세서(21)는 하나 이상의 소프트웨어 모듈을 실행하도록 구성될 수도 있다. 오퍼레이팅 시스템(operating system)의 실행과 더불어, 상기 프로세서는 웹 브라우저(web browser), 전화 애플리케이션(application), 이메일 프로그램 또는 기타 임의의 소프트웨어 애플리케이션을 비롯한 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 실행하도록 구성될 수도 있다.
일 실시예에 있어서, 프로세서(21)는 또한 어레이 드라이버(22)와 연통하도록 구성된다. 일 실시예에 있어서, 어레이 드라이버(22)는 패널 또는 디스플레이 어레이(디스플레이)(30)에 신호를 제공하는 행방향 드라이버 회로(24) 및 열방향 드라이버 회로(26)를 포함한다. 도 1에 예시된 어레이의 단면은 도 2의 1-1선으로 도시된다. MEMS 간섭계 변조기에 대해서, 행/열방향 작동 프로토콜은 도 3에 도시된 이들 장치의 히스테리시스 특성을 이용할 수도 있다. 예를 들어, 이완 상태에서부터 작동 상태로 이동층을 변형시키기 위해 10 볼트의 전위차가 필요할 수도 있다. 그러나, 이러한 값으로부터 전압이 감소될 경우, 전압이 10 볼트 미만으로 다시 떨어질 때에 이동층은 그 상태를 유지한다. 도 3의 예시적 실시예에 있어서, 전압이 2 볼트 미만으로 떨어질 때까지 이동층은 완전히 이완되지 않는다. 이와 같이 해서, 도 3에 예시된 예에서 약 3 볼트 내지 7 볼트의 전압 범위가 있고, 여기에서 인가된 전압의 창이 존재하고, 이 범위 내에서 장치가 이완 또는 작동 상태에서 안정적이다. 이것을 여기서는 "히스테리시스 창" 또는 "안정성 창"이라고 칭한다. 도 3의 히스테리시스 특성을 가지는 디스플레이 어레이에 대해서, 행방향 스트로빙(strobing) 동안 스트로빙된 행에 있는 작동될 화소들이 약 10 볼트의 전압차에 노출되고, 이완될 화소들이 0 볼트에 근접한 전압차에 노출되도록 행/열방향 작동 프로토콜을 설계할 수 있다. 스트로빙 후에, 화소들은 약 5 볼트의 정상 상태 전압차에 노출되므로, 이들은 행방향 스트로빙이 화소들을 어떤 상태에 두었던지 그 상태를 유지하게 된다. 이러한 예에서, 각 화소는, 기록된 후에, 3 볼트 내지 7 볼트의 "안정성 창" 내에서 전위차를 보인다. 이러한 특성으로 작동 또는 이완의 기존 상태에서 동일한 인가 전압 조건하에서 도 1에 예시된 화소 설계는 안정화된다. 간섭계 변조기의 각 화소는 작동 상태인지 혹은 이완 상태인지에 따라 본질적으로 고정 반사층 및 이동 반사층에 의해 형성된 커패시터이기 때문에, 이러한 안정한 상태는 전력 손실이 거의 없이 히스테리시스 창 내의 전압에서 유지될 수 있다. 인가된 전위가 고정되어 있다면 화소로 들어가는 전류 흐름은 실질적으로 없다.
전형적인 응용에 있어서, 제1행에 있는 원하는 세트의 작동 화소에 따라 열방향 전극 세트를 어서트(assert)함으로써 표시 프레임을 생성할 수도 있다. 다음에, 행방향 펄스가 제1행의 전극에 인가되어 어서트된 열방향 라인에 대응하는 화소를 작동시킨다. 그 후, 어서트된 세트의 열방향 전극은 제2행에 있는 원하는 세트의 작동 화소에 대응하도록 변경된다. 이어서, 펄스가 제2행의 전극에 인가되어, 어서트된 열방향 전극들에 따라서 제2행에 있는 적절한 화소들을 작동시킨다. 제1행의 화소들은 제2행의 펄스의 영향을 받지 않고 제1행의 펄스 동안 그들이 설정되었던 상태로 유지된다. 이것은 프레임을 작성하기 위하여 일련의 전체 행들에 대해서 순차적으로 반복될 수도 있다. 일반적으로, 이러한 과정을 초당 원하는 프레임 수만큼 계속적으로 반복함으로써 프레임들은 새로운 표시 데이터로 리프레시(refresh) 및/또는 갱신된다. 더불어, 표시 프레임을 작성하는 화소 어레이의 행방향 전극 및 열방향 전극을 구동하기 위한 매우 다양한 프로토콜은 잘 알려져 있고, 이것은 본 발명과 관련하여 사용될 수도 있다.
도 4, 도 5a 및 도 5b는 도 2의 3×3 어레이 위에 표시 프레임을 생성하기 위한 하나의 가능한 작동 프로토콜을 예시한다. 도 4는 도 3의 히스테리시스 곡선을 나타내는 화소를 위해 사용될 수도 있는 가능한 세트의 행방향 전압 레벨들 및 열방향 전압 레벨들을 예시한다. 도 4의 실시예에서, 화소를 작동시키기 위해서는 적절한 열을 -Vbias로 설정하고 적절한 행을 +ΔV로 설정하는 것이 필요한데, -Vbias 및 +ΔV는 각각 -5 볼트 및 +5 볼트에 대응한다. 화소에 대한 볼트 전위차가 0이 되는 동일한 +ΔV로 적절한 행을 설정하고 +Vbias로 적절한 열을 설정함으로써 화소의 이완을 수행한다. 행방향 전압이 0볼트로 유지되는 이들 행에서, 열이 -Vbias이거나 +Vbias인 것에 상관없이, 화소들은 그들의 원래 상태가 어떠하든 안정하다. 도 4에 또한 예시된 바와 같이, 앞서 설명한 것과 반대 극성의 전압이 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 화소를 작동시키는 것은 적절한 열을 +Vbias로 설정하고 적절한 행을 -ΔV로 설정하는 것을 수반할 수 있다. 본 실시예에 있어서, 화소에 대한 0 볼트 전위차를 생성하는 동일한 -ΔV로 적절한 행을 설정하고 -Vbias로 적절한 열을 설정함으로써 화소의 이완을 수행한다.
도 5b는 도 5a에 예시된 디스플레이 구성으로 되는 도 2의 3×3 어레이에 인가되는 일련의 행방향 전압 및 열방향 전압을 나타낸 타이밍도로서, 여기서 작동 화소들은 비반사형이다. 도 5a에 예시된 프레임을 기록하기에 앞서, 화소들은 임의의 상태에 있을 수 있고, 이 예에서, 모든 행들은 0볼트이고 모든 열들은 +5 볼트이다. 이들 인가 전압에 의하면, 화소는 모두 그들의 기존의 작동 또는 이완 상태에서 안정하다.
도 5a의 프레임에서, (1,1), (1,2), (2,2), (3,2) 및 (3,3) 화소들이 작동된다. 이것을 달성하기 위해서, 제1행에 대한 "라인 시간"(line time) 동안 제1열과 제2열은 -5볼트로 설정되고, 제3열은 +5볼트로 설정된다. 이것은 임의의 화소들의 상태를 변화시키지 않는 데, 그 이유는 모든 화소들이 3 내지 7볼트 안정성 창에 유지되기 때문이다. 다음에, 제1행은 0볼트에서 5볼트까지 가고 다시 0볼트로 가는 펄스로 스트로빙된다. 이것은 (1,1) 화소 및 (1,2) 화소를 작동시키고 (1,3) 화소를 이완시킨다. 어레이의 다른 화소들은 영향을 받지 않는다. 원하는 제2행을 설정하기 위하여, 제2열을 -5볼트로 설정하고 제1열 및 제3열을 +5볼트로 설정한다. 다음에, 제2행에 인가된 동일한 스트로브(strobe)는 (2,2) 화소를 작동시키고 (2,1) 및 (2,3) 화소를 이완시킬 것이다. 재차, 어레이의 다른 화소들은 영향받지 않는다. 제3행은 제2열 및 제3열을 -5볼트로 설정하고 제1열을 +5볼트로 설정함으로써 마찬가지로 설정된다. 제3행의 스트로브는 도 5a에 도시된 바와 같이 제3행의 화소들을 설정한다. 프레임을 기록한 후에, 행방향 전위들은 0이고 열방향 전위들은 +5볼트 또는 -5볼트로 유지될 수 있게 되어, 디스플레이는 도 5a의 구성에서 안정적이다. 수십 또는 수백 개의 행과 열들을 가진 어레이들에 대해서 동일한 과정을 이용할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 행 및 열을 작동시키는 데 사용되는 타이밍, 수순 및 전압 레벨들은 상기의 일반적인 원리 범위 안에서 매우 다양할 수 있고, 상기 예는 다만 예시적인 것에 불과하며, 다른 작동 전압 방법이 본 명세서에 기재된 시스템 및 방법과 함께 사용될 수 있다는 것을 또한 이해할 수 있을 것이다.
도 6a 및 도 6b는 표시 장치(40)의 일 실시예를 예시한 시스템 블록도이다. 예를 들어, 표시 장치(40)는 이동 전화기 또는 휴대 전화기일 수 있다. 그러나, 표시 장치(40)의 동일한 구성 요소들 또는 그것의 약간의 변경으로는 또한 텔레비전 및 휴대용 미디어 플레이어와 같은 다양한 유형의 표시 장치를 들 수 있다.
표시 장치(40)는 하우징(housing)(41), 디스플레이(30), 안테나(43), 스피커(45), 입력 장치(48) 및 마이크(46)를 포함한다. 일반적으로 하우징(41)은 사출 성형 및 진공 성형을 비롯한 당업자들에게 잘 알려진 다양한 제조 과정들 중의 어떤 것으로 형성된다. 또한, 하우징(41)은 플라스틱, 금속, 유리, 고무 및 세라믹, 또는 이들의 조합을 포함하지만, 이들로 한정되지 않는 다양한 재료 중의 어떤 것으로 만들어질 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 하우징(41)은 다른 색깔을 가지거나 다른 로고, 그림 또는 기호를 포함하는 분리 가능한 부분들과 호환될 수도 있는 분리 가능한 부분(도시 생략)을 포함한다.
예시적인 표시 장치(40)의 디스플레이(30)는 여기에서 설명되는 바와 같이, 쌍안정 디스플레이를 비롯한 다양한 디스플레이들 중의 어떤 것일 수도 있다. 다른 실시예에 있어서, 당업자들에게 잘 알려진 바와 같이, 디스플레이(30)는 앞서 설명한 바와 같은 플라즈마, EL, OLED, STN LCD 또는 TFT LCD와 같은 평판형 디스플레이, 또는 CRT나 다른 종류의 관(tube) 장치와 같은 비평판형(non-flat-panel) 디스플레이를 포함한다. 그러나, 본 실시예를 설명할 목적으로, 상기 디스플레이(30)는 여기에서 설명하는 바와 같이 간섭계 변조기 디스플레이를 포함한다.
예시적 표시 장치(40)의 일 실시예의 구성 요소들은 도 6b에 개략적으로 도시되어 있다. 도시된 예시적 표시 장치(40)는 하우징(41)을 포함하고 적어도 그 속에 부분적으로 수용된 추가적인 구성 요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 예시적 표시 장치(40)는 트랜스시버(transceiver)(47)에 결합된 안테나(43)를 포함하는 네트워크 인터페이스(27)를 포함한다. 트랜스시버(47)는 컨디셔닝 하드웨어(conditioning hardware)(52)에 연결된 프로세서(21)에 접속된다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 신호를 조절(예를 들어, 신호를 필터링)하도록 구성될 수도 있다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 스피커(45) 및 마이크(46)에 연결된다. 프로세서(21)는 입력 장치(48) 및 드라이버 제어기(29)에도 연결된다. 드라이버 제어기(29)는 프레임 버퍼(frame buffer)(28)에 그리고 어레이 드라이버(22)에 결합되고, 어레이 드라이버(22)는 이어서 디스플레이 어레이(30)에 결합된다. 전력 공급 장치(50)는 특정한 예시적 표시 장치(40) 설계에 요구되는 바와 같이 모든 구성 요소들에 전력을 제공한다.
네트워크 인터페이스(27)는 예시적 표시 장치(40)가 네트워크를 통하여 하나 이상의 장치와 연통할 수 있도록 안테나(43) 및 트랜스시버(47)를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 네트워크 인터페이스(27)는 프로세서(21)의 요건을 경감할 수 있는 몇몇 처리 능력도 가질 수 있다. 안테나(43)는 신호를 송수신하기 위해, 당업자들에게 알려진 소정의 안테나이다. 일 실시예에 있어서, 안테나는 IEEE 802.11(a), (b) 또는 (g)를 비롯한 IEEE 802.11 표준에 따라서 RF 신호를 송수신한다. 다른 실시예에 있어서, 안테나는 블루투스(BLUETOOTH) 표준에 따라서 RF 신호를 송수신한다. 이동 전화기의 경우, 안테나는 CDMA, GSM, AMPS 또는 무선 이동 전화 네트워크 내에서 연통하기 위해 사용되는 기타 공지된 신호를 수신하도록 설계되어 있다. 트랜스시버(47)는 안테나(43)로부터 수신된 신호를 미리 처리하여 이 신호가 프로세서(21)에 의해 수신되고 나아가 조작될 수도 있다. 또, 트랜스시버(47)는 프로세서(21)로부터 수신된 신호도 처리하여 이 신호가 안테나(43)를 거쳐서 예시적 표시 장치(40)로부터 전송될 수 있게 한다.
대안적인 실시예에 있어서, 트랜스시버(47)는 수신기로 대체될 수 있다. 또 다른 대안적인 실시예에 있어서, 네트워크 인터페이스(27)는 프로세서(21)에 전송될 이미지 데이터를 저장하고 생성할 수 있는 이미지 소스 혹은 이미지 공급원(image source)으로 대체될 수 있다. 예를 들어, 이미지 공급원은 이미지 데이터를 포함하는 디지털 비디오 디스크(DVD: digital video disc)나 하드 디스크 드라이브, 또는 이미지 데이터를 생성하는 소프트웨어 모듈일 수 있다.
프로세서(21)는 일반적으로 예시적 표시 장치(40)의 전체적인 동작을 제어한다. 프로세서(21)는 네트워크 인터페이스(27) 또는 이미지 공급원으로부터의 압축된 이미지 데이터와 같은 데이터를 수신하고, 해당 데이터를 원천 이미지 데이터(raw image data)로 또는 원천 이미지 데이터로 즉시 처리할 수 있는 포맷으로 처리한다. 그 후, 프로세서(21)는 처리된 데이터를 드라이버 제어기(29)로 또는 저장을 위해 프레임 버퍼(28)로 보낸다. 원천 데이터는 전형적으로 이미지 내의 각각의 위치에서 이미지 특성들을 식별하는 정보를 의미한다. 예를 들어, 이러한 이미지 특성들은 색깔, 색의 순도(saturation), 계조 레벨(gray scale level)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 프로세서(21)는 예시적 표시 장치(40)의 동작을 제어하는 마이크로 제어기, CPU, 또는 논리 유닛을 포함한다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 일반적으로 신호를 스피커(45)에 전송하기 위해, 그리고 마이크(46)로부터 신호를 수신하기 위해 증폭기들 및 필터들을 포함한다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 예시적 표시 장치(40) 내에 있는 별도의 구성 요소일 수도 있거나 프로세서(21) 혹은 기타 구성 요소들 내에 내장되어 있을 수도 있다.
드라이버 제어기(29)는 프로세서(21)에서 생성된 원천 이미지 데이터를 프로세서(21)로부터 혹은 프레임 버퍼(28)로부터 직접 취하여 어레이 드라이버(22)로 고속 전송하기 위해 원천 이미지 데이터를 적절하게 재포맷한다. 특히, 드라이버 제어기(29)는 원천 이미지 데이터를 래스터 유사 포맷(raster like format)을 가진 데이터 흐름으로 재포맷하여 디스플레이 어레이(30)에 걸쳐 스캐닝하기에 적합한 시간 순서를 가진다. 다음에, 드라이버 제어기(29)는 포맷된 정보를 어레이 드라이버(22)에 보낸다. 비록 LCD 제어기와 같은 드라이버 제어기(29)가 독립형 집적 회로(stand-alone Integrated Circuit(IC))로서 시스템 프로세서(21)와 종종 관련되지만, 이러한 제어기들은 다양한 방법들로 구현될 수도 있다. 이들은 프로세서(21) 내에 하드웨어로서 삽입될 수 있거나, 소프트웨어로서 프로세서(21) 내에 삽입될 수도 있거나, 또는 어레이 드라이버(22)와 함께 하드웨어에 완전히 일체화될 수도 있다.
전형적으로, 어레이 드라이버(22)는 포맷된 정보를 드라이버 제어기(29)로부터 수신하고 디스플레이의 x-y 매트릭스 화소들로부터 나온 수백, 때로는 수천개의 인출선에 초당 여러번 인가되는 병렬 세트의 파형들로 비디오 데이터를 재포맷한다.
일 실시예에 있어서, 드라이버 제어기(29), 어레이 드라이버(22) 및 디스플레이 어레이(30)는 여기서 설명하는 디스플레이들의 유형 중 어느 것에나 적합하다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 드라이버 제어기(29)는 종래의 디스플레이 제어기 또는 쌍안정 디스플레이 제어기(예를 들어, 간섭계 변조기 제어기)이다. 다른 실시예에 있어서, 어레이 드라이버(22)는 종래의 드라이버 또는 쌍안정 디스플레이 드라이버(예를 들어, 간섭계 변조기 디스플레이)이다. 일 실시예에 있어서, 드라이버 제어기(29)는 어레이 드라이버(22)와 일체형이다. 이러한 일 실시예는 이동 전화기, 시계 및 기타 소형 디스플레이와 같은 고집적 시스템에 있어서 일반적이다. 또 다른 실시예에 있어서, 디스플레이 어레이(30)는 전형적인 디스플레이 어레이 또는 쌍안정 디스플레이 어레이(예를 들어, 간섭계 변조기들의 어레이를 포함하는 디스플레이)이다.
입력 장치(48)는 사용자로 하여금 예시적 표시 장치(40)의 동작을 제어하도록 한다. 일 실시예에 있어서, 입력 장치(48)는 QWERTY 키보드 또는 전화기 키패드와 같은 키패드, 버튼, 스위치, 터치 센스 스크린, 또는 감압 또는 감열 막을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 마이크(46)는 예시적 표시 장치(40)에 대한 입력 장치이다. 이 장치에 데이터를 입력하기 위해 마이크(46)가 사용되는 경우, 음성 명령들이 사용자에 의해 제공되어 예시적 표시 장치(40)의 동작들을 제어할 수도 있다.
전력 공급 장치(50)는 당업계에 잘 알려져 있는 다양한 에너지 저장 장치들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 전력 공급 장치(50)는 니켈-카드뮴 배터리 또는 리튬 이온 배터리와 같은 충전용 배터리이다. 다른 실시예에 있어서, 전력 공급 장치(50)는 재생 가능 에너지 원, 커패시터, 또는 플라스틱 태양 전지, 태양 전지 페인트를 비롯한 태양 전지이다. 다른 실시예에 있어서, 전력 공급 장치(50)는 벽에 붙은 콘센트에서 전력을 받도록 구성된다.
몇몇 실시예에 있어서, 제어 프로그램은 앞서 설명한 바와 같이 전자 디스플레이 시스템 안의 몇몇 장소에 위치될 수 있는 드라이버 제어기 내에 존재한다. 몇몇 실시예에 있어서, 제어 프로그램은 어레이 드라이버(22) 내에 존재한다. 당업자들은 앞서 설명한 최적화 조건들을 다수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 구성 요소들 및 다양한 형태로 구현할 수도 있음을 인식할 것이다.
앞서 설명한 원리들에 따라서 작동되는 간섭계 변조기의 상세한 구조는 매우 다양할 수 있다. 예를 들어, 도 7a 내지 도 7e는 이동 반사층(14) 및 그의 지지 구조체들의 다섯 개의 서로 다른 실시예를 나타낸다. 도 7a는 도 1의 실시예의 단면도인데, 여기서 금속 재료(14)의 스트립은 직교 방향으로 연장된 지지부(18) 상에 증착된다. 도 7b에 있어서, 이동 반사층(14)은 줄(tether)(32) 상에 단지 모서리에서 지지부에 부착된다. 도 7c에 있어서, 이동 반사층(14)은 가요성 금속을 포함할 수도 있는 변형가능한 층(34)으로부터 매달려 있다. 변형가능한 층(34)은 해당 변형가능한 층(34) 주변의 기판(20)에 직접적으로 혹은 간접적으로 접속된다. 여기서, 이들 접속부를 지지 기둥이라 칭한다. 도 7d에 나타낸 실시예는 변형가능한 층(34)이 안착되는 지지 기둥 플러그(42)를 가진다. 이동 반사층(14)은 도 7a 내지 도 7c에 있어서와 마찬가지로 공동부 위에 매달린 채 유지되지만, 변형가능한 층(34)은 해당 변형가능한 층(34)과 광학 적층부(16) 사이의 구멍들을 채움으로써 지지 기둥을 형성하지 않는다. 오히려, 지지 기둥은 평탄화 재료로 형성되고, 이것은 지지 기둥 플러그(42)를 형성하는 데 이용된다. 도 7e에 나타낸 실시예는 도 7d에 나타낸 실시예에 의거한 것이지만, 도 7a 내지 도 7c에 나타낸 실시예뿐만 아니라 도시하지 않은 추가적인 실시예의 어느 것과 함께 작용하도록 적합화될 수도 있다. 도 7e에 나타낸 실시예에 있어서, 금속 또는 기타 전도성 재료의 여분의 층은 버스 구조체(44)를 형성하는 데 이용되어왔다. 이것에 의해 신호가 간섭계 변조기의 이면을 따라 송신될 수 있고, 그렇지 않으면 기판(20) 상에 형성될 수도 있는 다수의 전극을 제거할 수 있다.
도 7a 내지 도 7e에 나타낸 것과 같은 실시예에 있어서, 간섭계 변조기는 직시형(direct-view) 장치로서 기능하는 데, 여기서 이미지들은 투명 기판(20)의 앞면 쪽으로부터 보이고 그 반대편에는 변조기들이 배열되어 있다. 이들 실시예에 있어서, 반사층(14)은 변형가능한 층(34) 및 버스 구조체(44)를 비롯한, 기판(20)의 반대편의 반사층 쪽에 있는 간섭계 변조기의 일부를 광학적으로 차단한다. 이것에 의해 상기 차단된 영역은 화질에 나쁜 영향을 미치는 일없이 구성되고 작동될 수 있게 된다. 분리가능한 변조기 구조체로 인해 해당 변조기의 광학적 측면들 및 전자 기계적 측면들에 대해 사용되는 재질들 및 구조 설계가 선택되어 서로 독립적으로 기능하게 된다. 더욱이, 도 7c 내지 도 7e에 도시된 실시예는 변형가능한 층(34)에 의해 수행되는, 기계적 특성들로부터 반사층(14)의 광학적 특성들을 분리함으로써 얻어지는 추가적인 장점들을 가진다. 이로 인해 반사층(14)에 사용되는 구조 설계 및 재질들이 광학적 특성에 대해서 최적화되고, 변형가능한 층(34)에 사용되는 구조 설계 및 재질들이 원하는 기계적 특성에 대해서 최적화된다.
전술한 바와 같이, 간섭계 변조기에 입사하는 광은 반사면들 중 하나의 작동 상태에 따라 보강 간섭 또는 소멸 간섭을 통해 반사되거나 흡수된다. 이러한 간섭 현상은 입사광의 입사각 및 파장의 양쪽 모두에 고도로 의존한다. 이것은 간섭계 변조기 혹은 그의 어레이를 구비한 표시장치에 인위적인 조명을 제공하는 조명장치의 설계를 복잡하게 한다. 그러나, 각종 실시예에 있어서, 조명장치는 낮은 조명 조건 동안 디스플레이를 효과적으로 조명할 수 있다. 게다가, 몇몇 실시예에 있어서, 간섭계 표시장치와 함께 이용되는 조명 시스템은 표시장치 내의 변조기의 독특한 특징을 위해 설계되어 있다.
도 8은 복수개의 광 변조 소자(81a)를 포함하는 광 변조 어레이(81)의 전방에 배치된 조명 시스템(80)의 일 실시예의 사시도를 나타내고 있다. 소정의 실시예에 있어서, 광 변조 소자(81a)는 그 위에 입사하는 광을 반사하는 반사형이다. 상기 광 변조 어레이(81)는, 예를 들어, 간섭계 변조기의 어레이를 포함할 수 있다. 도 8에 도시한 실시예에 있어서, 광 변조 어레이(81)는 (예컨대, x 방향 및 y 방향을 따라 뻗어 있는) 행방향 및 열방향 광 변조 소자를 포함한다. 조명 시스템(80)의 적어도 일부는 그의 정면 조명을 제공하기 위하여 광 변조 어레이(81)의 전방에(예컨대, z 방향으로) 배치되어 있다.
도 8의 실시예에 있어서, 조명 시스템은 광원(82), 반사기(84), 라이트 바(86) 및 도광 패널(88)을 포함한다. 도 8에 있어서, 이들 구성 요소들은 전개도로 예시되어 있다. 일반적으로, 광선은 광원(82)으로부터 라이트 바(86)로 방출되어 전내부반사(TlR: total internal reflection)에 의해 라이트 바(86) 내로 반사된다. 이와 같이 해서, 광선은 후술하는 전환 부재(turning features)에 의해 임계각 이하로 기울어져 라이트 바(86)로부터 방출될 때까지 라이트 바(86)를 통해 전파된다. 유리한 일 실시예에 있어서, 라이트 바(86)의 정면쪽(86f)으로부터 방출된 광은 증가하거나 최대로 된다.
도 8의 실시예에 있어서, 일부의 광선은 정면쪽(86f) 이외의 면으로부터 해당 라이트 바로부터 빠져나갈 것이므로, 조명 시스템은 라이트 바(86)의 적어도 일부, 가능하게는 광원(82)을 빠져나가도록 구성된 반사기(84)를 추가로 포함한다. 이와 같이 해서, 일 실시예에 있어서, 광원(82)의 발광부는 반사기(84)의 단부(84A)에서 적어도 부분적으로 빠져나가고, 라이트 바(86)의 일부는 반사기(84)의 일부분(84B)에 의해 둘러싸인다. 일 실시예에 있어서, 반사기(84)는, 예를 들어, 광원(82)용의 개구부 및 광이 그곳으로부터 빠져나갈 수 있는 라이트 바(86)의 정면쪽(86f)을 제외한 라이트 바(86)의 모든 측면을 실질적으로 둘러싼다. 그와 같이 해서 라이트 바(86) 둘레에 반사기(84)를 위치결정함으로써, 라이트 바(86)로부터 상부, 하부 혹은 배면쪽(86r)으로부터 빠져나간 광은 반사기(84)에 의해 라이트 바(86)로 도로 반사되어, 결과적으로 라이트 바(86)의 정면쪽(86f)으로부터 방출될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 광원(82)은 효과적으로는 라이트 바(86)의 단부, 예컨대, 라이트 바(86)의 단부(86A)로 광을 발광시키는 점광원(예컨대, LED)인 반면, 라이트 바(86) 자체는 효과적으로는 선광원이다. 예를 들어, 광원(82)으로부터의 주입된 광은 라이트 바(86)의 길이의 적어도 일부를 따라 안내된다. 전술한 바와 같이, 광선은 전내부반사(TIR)로 인해 라이트 바(86)의 상부, 하부, 배면(86R) 및 정면(86F) 등과 같은 라이트 바(86)의 면들로부터 반사된다. 광선은 배면(86R) 상의 1개 이상의 전환 구조체로부터 반사된 후 라이트 바(86)의 정면(86F)으로부터 그의 길이를 횡단하여 방출된다. 이와 같이 해서, 라이트 바(86)는 표시된 x 방향으로(예컨대, 라이트 바(86)의 길이를 따라) 광선을 확산시켜 y 방향으로(예컨대, 정면(86F)으로부터 도광 패널(88)을 향하여) 광을 전환시키도록 구성되어 있다. 이어서, 도광 패널(88)은 y 방향으로 광을 확산시키고 나서 해당 광을 z 방향으로 전환시키므로, 광이 그 아래의 1개 이상의 표시소자를 향하여 방출된다. 일 실시예에 있어서, 도광 패널(88)은 도광 패널(88)을 통해 전파 중인 광을 1개 이상의 표시소자를 향하여 유도시키는 전환 막(turning film)을 포함한다. 이 프리즘 전환 막은 도광 패널(88)의 배면으로부터 광 변조 어레이(81)로 하향 혹은 뒤쪽으로 광을 반사시키는 복수개의 홈(89)이 그 내부에 분산되어 있는 막을 포함할 수 있다. 도광 패널(88) 내의 홈(89)은 몇몇 실시예에 있어서 전내부반사에 의거해서 작용할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 도광 패널 내에 도광된 광을 광 변조 소자(81a)로 반사, 산란 혹은 방향 전환시키기 위하여, 도광 패널(88) 내에 다른 유형의 부재가 포함되어 있을 수 있다.
예를 들어, 간섭계 변조기를 포함하는 표시장치에 대해서, 도광 패널(88) 속으로의 방출 특성은 간섭계 변조기의 최적 성능을 위해서 중요하다. 예를 들어, 광은 도광 패널(88) 및 복수개의 표시소자를 가로 질러 x 방향 및 y 방향의 양쪽 모두로 균일하게 분배된다.
라이트 바(86) 내의 전환 부재는 도광 패널(88) 내에 광을 분배시키는 데 사용될 수 있다. 이하에 더욱 충분히 설명하는 바와 같이, 라이트 바(86) 내의 전환 부재의 위치 및 배향(혹은 방위)에 대한 제어는 도광 패널(88) 내의 광의 분배 및 그 결과로서의 표시소자의 어레이의 조명(예컨대, x 방향으로)에 대한 제어를 가능하게 한다.
도 9는 라이트 바 내에서 도광 패널(88) 속으로 전파 중인 광을 전환시키는 전환 부재를 더욱 상세히 도시한, 라이트 바(90) 및 도광 패널(88)을 포함하는 조명장치의 평면도이다. 도 9의 실시예에 있어서, 라이트 바(90)는 광원(92)으로부터 광을 입수하기 위한 제1단부(90A)를 지닌다. 전술한 바와 같이, 광원(92)은 발광 다이오드 (LED) 또는 기타 임의의 적절한 광원을 포함할 수 있다. 본 실시예에 있어서, 라이트 바(90)는 해당 라이트 바(90)의 길이를 따른 광의 전파를 지지하는 재료를 포함한다.
도 9의 실시예에 있어서, 라이트 바(90)는 정면(90F)과 실질적으로 반대쪽에 있는 배면(90R) 상에 혹은 그에 인접하여 전환 미세구조체를 또 포함한다. 일 실시예에 있어서, 전환 미세구조체는 라이트 바(90)의 배면(90R)에 입사하는 광의 적어도 실질적인 부분을 전환시켜, 라이트 바(90)로부터 도광 패널(88)로 상기 광의 그 부분을 유도시키도록 구성되어 있다. 라이트 바(90)의 전환 미세구조체는 복수개의 파세트 부분(91)을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 전환 미세구조체는 라이트 바(90)와 일체화되어 있다. 예를 들어, 전환 미세구조체를 지닌 라이트 바는 사출 성형에 의해 형성될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 전환 막은 라이트 바(90)의 배면쪽에 배치될 수 있다. 전환 막은 예를 들어 엠보싱에 의해 형성될 수 있고, 상기 막은 라이트 바(90)의 배면쪽 상에 적층될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 반사기(96), (97)는 이들로부터 새나오는 광을 라이트 바에 도로 반사하기 위하여 상기 라이트 바(90)에 대해서 배치될 수 있다. 이러한 반사기(96), (97)는, 예를 들어, 라이트 바(90)의 홈(91)과 정합하는 윤곽을 이루는 형상을 지닐 수 있다. 반사기(96), (97)는 또한 몇몇 실시예에 있어서 레트로-반사기를 포함할 수도 있다.
또한, 일 실시예에 있어서, 광 결합 소자(도시 생략)는 라이트 바(90)와 도광 패널(88) 사이에 배치될 수 있다. 이 광 결합 소자는 예를 들어 라이트 바(90)로부터 나온 광을 적어도 부분적으로 시준시켜 도광 패널(88)에 유도하는 시준기(collimator)를 포함할 수 있다. 이 광 결합 소자는 테이퍼 형상으로 되어 있을 수 있고; 예를 들어, 광 결합 소자는 라이트 바에 가깝게 있는 보다 큰 제1측면과 도광 패널에 보다 가깝게 있는 보다 작은 제2측면을 지닐 수 있다. 이러한 테이퍼 형상 기하 구조는 증가된 시준성을 제공할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 광 결합 소자는 제외되며, 라이트 바(90)가 테이퍼 형상으로 되어 있다. 도광 패널(88)로부터 가장 멀리 있는 라이트 바(90)의 배면쪽(90r)은 보다 크게 되어 있을 수 있고, 도광 패널에 가장 가깝게 있는 정면쪽(90f)은 보다 작게 되어 있을 수 있다. 이에 따라, 라이트 바(90)로부터 나와서 도광 패널(88)로 진입하는 광은 시준될 수 있다. 다른 실시예에 있어서는, 라이트 바(90)와 도광 패널(88) 사이에는 광 결합 소자가 배치되어 있지 않다.
광선의 일례가 도 9에도 예시되어 있다. 광원(92)으로부터 방출된 광선은 라이트 바(90) 속으로 전파되고, 여기서 공기 혹은 몇몇 기타 매질에 인접한 정면(90F)에서 전내부반사(TIR)를 받는다. 이어서, 광선은 배면(90R)으로부터 반사된다. 특히, 광선은 라이트 바(90)의 길이에 평행하나 반사형 표면 부분으로부터, 그리고 이어서, 전환 부재를 형성하는 경사진 표면 부분으로부터 반사된다. 이 광선은 1개 이상의 전환 미세구조체에 의해 전환되어, 라이트 바(90)로부터 유도된다. 도시된 광선은 라이트 바의 길이에 대해서 거의 직각으로 유도된다.
도 10, 도 11 및 도 12는 전환 부재의 방위, 위치 및 형태가 어떻게 라이트 바로부터 도광 패널(88)로 광의 전파를 제어하도록 조정될 수 있는지를 나타내고 있다. 도 10 및 도 11은 라이트 바(10OA), (100B)를 비롯한 라이트 바(100)의 실시예의 평면도이고, 이때, 각각의 라이트 바(100)는 해당 라이트 바(100)의 상부면 및/또는 하부면 상에 미세구조체를 포함한다. 도 12는 도 10의 라이트 바(100A)의 측면입면도이다. 도 10, 도 11 및 도 12의 실시예에 있어서, 라이트 바(100)는 해당 라이트 바(100)로부터 도광 패널(88) 상으로 광을 선택적으로 전환시키도록 적합화된 1개 이상의 전환 부재를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 전환 부재는 도광 패널 속으로의 광의 주입을 제어하기 위하여, 라이트 바의 길이와 폭에 대해서 기울어진 긴 구조체를 포함한다.
예를 들어, 도 10, 도 11 및 도 12의 실시예에 있어서, 전환 부재는 도광 패널(88)을 향해서 광선의 방향을 바꾸도록 구성된 1개 이상의 전환 부재(102)를 포함한다. 도 10, 도 11 및 도 12의 실시예에 있어서, 파세트 부분(102)은 라이트 바(100)의 상부층(104)(도 12) 및/또는 하부층(106)(도 12)에 V자형 홈을 포함한다. 이 V자형 홈은 경사진 측면 혹은 자른 면(파세트)을 포함한다. 경사진 측벽 혹은 파세트는 라이트 바(100)의 길이, 폭 및/또는 높이에 대해서 기울어진 법선을 지닌다. 다른 실시예에 있어서, 전환 부재는 라이트 바로부터 광을 전환시키는 데 적합한 임의의 다른 구조체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 홈들은 반드시 V자 형상일 필요는 없고, 그 대신에 하나의 경사진 측벽과 하나의 직선 측벽을 지닐 수도 있다. 경사진 면 부분은 직선 대신에 만곡되어 있을 수 있다. 상기 긴 부재는 라이트 바의 배면쪽으로부터 정면쪽으로 연속해서 연장되어 있을 필요는 없고, 중단되어 있을 수도 있다. 또한, 상기 긴 부재는 라이트 바의 배면쪽으로부터 정면쪽으로 크기, 형상 혹은 기타 특성이 변할 수도 있다. 또, 다른 변형도 가능하다.
일 실시예에 있어서, 상부층(104) 및/또는 하부층(106)은 예컨대 파세트 부분(102) 등과 같은 전환 부재로 각인된 1개 이상의 박막을 포함할 수 있다. 도 10 및 도 11의 예시에 있어서, 라이트 바(10OA), (100B)의 상부면은 그 상부면에 파세트 부분(102)을 지니는 것이 예시되어 있다. 라이트 바(10OA), (100B)는 각각 파세트 부분(102)을 또 포함하는 하부면을 추가로 포함할 수 있다. 박막을 포함하는 전환 막은 함께 접착되어 있을 수 있거나, 또는 1개 이상의 전환 막은 박막 캐리어에 접착되어, 종래의 라이트 바와 비교해서 감소된 두께를 지닌 박막의 적층체로 될 수 있다. 따라서, 도 10, 도 11 및 도 12의 라이트 바(100)는 유리하게는 예컨대 도 9의 라이트 바(90) 등과 같은 기타 라이트 바보다 적은 두께를 지닐 수 있다. 또한, 얇은 전환 막의 한쪽 또는 양쪽 모두는 필터 등과 같은 광학 기능을 지닌 캐리어에 접착될 수 있다. 예를 들어, 이러한 광학 소자(108)는 도 10, 도 11 및 도 12에 나타낸 라이트 바(100)의 중앙부에 위치결정될 수 있다.
전술한 바와 같이, 광원(92)으로부터 라이트 바(100) 속으로 광이 주입된 후, 광은 라이트 바 내부로 전내부반사(TIR)에 의해 전파되어, 해당 광선이 도 12에 도시된 실시예에 있어서 상부면(104) 혹은 하부면(106) 상에 엠보싱되어 있는 파세트 부분(102)에 충돌할 때 도광 패널(88)을 향하여 방향이 바뀐다. 상기 긴 전환 부재의 방위를 나타내는 각도(φ)는 입사 광선에 대해서 얼마나 많은 전환이 요망되는 지에 따라 설정될 수 있다. (도 10 및 도 11에 있어서, 각도(φ)는 긴 부재(102)의 길이방향과 라이트 바에 대한 법선 사이의 각도이지만, 라이트 바(100)의 상부와 하부 상의 상기 긴 부재의 방위를 특정화하는 데는 다른 각도도 이용될 수 있다.)
각종 바람직한 실시예에 있어서, 각도(φ)는 도광 패널(88)에 대해서 광 분포의 방위의 전환을 허용하도록 선택될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 각도(φ)는, 파세트 부분(102)에 대한 입사각의 90 ° 회전이 일어나서, 도 10 및 도 11의 예시적인 경로(93a), (93b), (93c) 등과 같이 도광 패널(88)을 향하여 광선을 향하게 하도록 45°로 설정된다. 도 10의 예시적인 실시예에 있어서, 각도(φ)는 약 45°로 설정되는 한편, 도 11의 실시예에서는 각도(φ)는 약 60°로 설정된다. 따라서, 예시적인 경로(93a), (93b)는 (φ)가 약 45°로 되도록 위치결정되어 있는 라이트 바(100A)의 파세트 부분(102)으로부터의 반사로 인해 약 90°의 회전을 나타낸다(도 10). 이들 도면에 예시된 바와 같이, (φ)의 각도가 증가함에 따라, (도광 패널(88)의 중심선이나 폭 또는 입력 면(88A)에 대한 법선에 대해서) 라이트 바(100)로부터 방출되는 각도도 증가한다. 따라서, (φ)는 라이트 바(100)로부터 방출된 광의 각도를 최적화하기 위하여 광원(92)으로부터 광의 각도 분포에 따라 조정될 수 있다. 또한, (φ)는 도광 패널(88) 내로의 바람직한 광 투입 각도를 얻기 위하여 조정될 수 있다. 이 제어는 표시소자의 어레이에 대해 바람직한 조명을 생성하기 위하여 이용될 수 있다. 예를 들어, 전환 부재는 도광 패널 내에 그리고 표시소자의 어레이 상에 증가된 균일성을 생성하도록 구성되어 있을 수 있다. 또한, 전환 부재는 광 변조 어레이(81)의 최적 시야를 바람직한 시야각에서 제공하도록 조정될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 파세트 부분(102)은 라이트 바의 길이를 따라 실질적으로 균일하게 이간되어 있을 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 도 10, 도 11 및 도 12의 것들과 같이, 인접한 파세트 부분(102) 간의 간극은 광원(92)으로부터의 거리가 증가함에 따라 감소한다. 본 실시예에 있어서, 파세트 부분(102)은 도광 패널(88)의 전체 입력면(88A)을 가로질러 투입된 광을 균일하게 분포시키기 위하여 라이트 바(100)로부터 방출된 나머지 광의 비율을 증가시키기 위해서 함께 더욱 밀접하게 이간되어 있다. 다른 실시예에 있어서, 파세트의 심도는 해당 파세트로부터 방출된 광의 비율을 증가시키기 위하여 증가될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 파세트 부분(102)의 심도는 광원(92)으로부터의 거리가 증가함에 따라 증가할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 파세트 부분(102)의 간극 및 방위는 도광 패널(88)의 입력면(88A)의 전체 길이에 걸친 실질적으로 균등한 혹은 다른 바람직한 광의 방출을 얻기 위하여, 다른 방식으로 라이트 바의 길이를 따라 변화시킬 수 있다.
도 12의 실시예에 있어서, 라이트 바(100C)는 상부층(104)과 하부층(106) 사이에 커플링층(108)을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 커플링층(108)은 상기 층(104), (106)을 함께 접합하는 광학적 등급의 접착제를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 이들 층(104), (106)은 커플링층(108) 상에 직접 캐스팅된다. 실시예에 따라서, 커플링층(108)은 예컨대 필터 등과 같은 1개 이상의 광학 부품을 포함할 수 있다. 접착제는 막, 막 적층체 및/또는 구성 부품을 함께 접착하는 데 이용될 수 있다. 따라서, 라이트 바(100C)는 라이트 바(100C)의 외측에 소망의 광학 부품을 위치결정하기보다는 오히려 소정의 광학 부품을 포함하는 것이 유리할 수 있다. 1개 이하의 층이 사용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 라이트 바(100C)는 파세트 부분(102)을 지닌 상하부층(104), (106)의 양쪽 모두와 함께 예시되어 있지만, 다른 실시예에 있어서, 라이트 바는 단일 층, 예컨대 상하부면 중 한쪽에 혹은 양쪽 모두에 파세트를 지닌 층(104) 또는 (106) 등의 단일층만을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 파세트 부분(102)은 박막 기판의 표면 요철 기하 형태를 각인시키기 위하여 제작될 수 있다. 예를 들어, 막 상에 파세트 부분(102)을 각인시키기 위하여 롤-투-롤 엠보싱(roll-to-roll embossing)(예컨대, 핫(hot) 혹은 UV) 또는 캐스팅 방식을 이용할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 라이트 바(100) 등의 파세트 라이트 바를 형성하는 방법은 막층에 파세트 부분(102)을 엠보싱하는 단계, 상기 엠보싱된 막층으로부터 층(104), (106)을 절삭해내는 단계 및 상기 층(104), (106)을 이들 사이에 임의선택적으로 커플링 층을 개재해서 함께 적층하는 단계를 포함한다. 실시예에 따라서, 박막의 대형 시트는 파세트 부분으로 엠보싱되고, 함께 적층된 후, 라이트 바로서 사용하기 적합한 크기로 상기 적층된 막층을 절단한다. 일 실시예에 있어서, 예를 들어, 상기 적층된 박막은 길이 약 30 내지 80㎜, 폭 약 1 내지 5㎜로 절삭될 수 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 엠보싱된 박막의 두께로 규정된 두께를 지니면서 치수가 약 40㎜×3㎜인 라이트 바를 작성하기 위하여, 상기 적층된 박막은 절삭된다. 상기 층(104), (106)이 파세트로 엠보싱되어 있는 실시예에 있어서, 상기 층들은 예를 들어 5 내지 60 ㎛ 등과 같이 매우 얇을 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 막층은 예를 들어, 25 내지 350㎛ 등과 같이 다른 두께를 지닐 수 있다. 따라서, 예를 들어 10 내지 30㎛의 커플링층과 10㎛의 라이트 바를 2개 지닌 라이트 바는 총 두께가 50㎛ 이하로 된다. 이에 대해서, 사출성형에 의해 제조된 유사한 파세트 부분을 지닌 라이트 바는 전형적으로 200㎛ 이상의 두께를 지닌다. 따라서, 엠보싱에 의해 형성된 파세트를 지닌 라이트 바(파세트 라이트 바)가 차지하는 공간(footprint)은 예컨대 사출 성형 등의 다른 방법에 의해 형성된 파세트를 지닌 라이트바가 차지하는 공간보다 적을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 파세트 라이트 바는 단일 막층을 포함한다. 이러한 라이트 바는, 예를 들어, 파세트를 지닌 막의 상부층 및 하부층의 양쪽 모두를 엠보싱함으로써 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 막의 상부쪽은 초기에 엠보싱될 수 있고, 이어서, 해당 막은 뒤집어질 수 있고, 그 후, 하부면이 엠보싱될 수 있다. 대안적으로, 양쪽면 모두가 동시에 엠보싱될 수도 있다. 실시예에 따라서, 본 명세서에서 설명된 방법들 중 어느 하나에 의해 엠보싱된 막은 단일 라이트 바용의 크기로 미리 형성될 수 있고, 예컨대, 층(104), (106)의 크기로 절단될 수 있거나, 또는 보다 큰 막층을 엠보싱하고 나서 개별의 라이트 바에 필요한 크기, 예컨대, 층(104), (106)의 크기로 절단할 수도 있다. 대안적으로, 2개의 커다란 막층이 엠보싱되고, 예컨대 광 결합층을 통해서 함께 결합되고 나서, 개별의 라이트 바에 이용하기 위한 적정한 크기로 절단될 수도 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 막은 약 10㎛ 내지 300㎛ 범위의 두께를 지닌다. 다른 실시예에 있어서, 상기 막은 약 50㎛ 내지 60㎛ 범위의 두께를 지닌다. 다른 실시예에 있어서, 다른 두께의 막도 이용가능하다. 전술한 바와 같이, 일 실시예에 있어서, 보다 큰 시트의 막을 예를 들어 엠보싱 프로세스 등에 의해 파세트 부분(102)을 형성하는 표면 요철 기하 형태로 각인하고, 이어서, 해당 막을 원하는 크기로 절단한다. 막의 절단 후, 해당 막의 2개를 라이트 바의 상부층과 하부층, 예컨대, 도 3의 층(104), (106)으로서 이용할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 커플링층(108)은, 예를 들어, 해당 커플링층과 상하부층(104), (106) 사이의 프레넬 반사(Fresnel reflection)를 저감시키기 위하여, 상부충(104) 및/또는 하부층(106)에 지수-일치된 광학적 품질의 접착제 재료를 포함한다. 몇몇 실시예에 있어서, 커플링층(108)의 굴절률은 상부층(104)과 하부층(106)의 굴절률보다 작거나 동일하게 하는 것이 허용가능하지만, 상기 층(104), (106)의 굴절률 중 어느 한쪽보다 크지 않게 하는 것이 바람직하다. 이러한 실시예는 방출 효율의 임의의 손실을 저감시킬 수 있다. 그러나, 커플링층(108)이 실질적으로 손실이 없는 경우 등과 같은 다른 실시예에 있어서는, 커플링층(108)의 굴절률은 층(104), (106)의 굴절률보다 클 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 커플링층은 1개 이상의 접착 재료 외에 혹은 이에 대한 대체품으로서 다른 재료, 예컨대, 필터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 커플링층(108)은 파세트 부분(102)을 지닌 1개 이상의 막층(104), (106)에 접착시키기 위하여 광학 접착제로 도포된 광학 부품을 포함할 수 있다. 각종 실시예에 있어서, 부분적으로는 커플링층(108)에 포함된 광학 부품 혹은 부품들에 따라, 커플링층(108)의 두께는 예를 들어 10㎛ 내지 100㎛ 이상의 범위일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상부막층(1004)과 하부막층(106)의 파세트 부분(102)은 대응하는 파세트가 직접 중첩되지 않도록 공간적으로 오프셋되어 있다. 예를 들어, 도 12의 실시예에 있어서, 상부막층(1004)과 하부막층(106) 위의 파세트 부분(102)은 수평방향으로 정렬되어 있다. 그러나, 일 실시예에 있어서, 상기 면 중 하나 위의 파세트 부분(102)은 상부막 위의 파세트 부분(102)이 하부막층(106) 위의 대응하는 파세트 부분(102)과 수평방향으로 정렬되지 않도록 오프셋되어 있을 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상부막층(1004)과 하부막층(106) 위의 파세트를 오프셋시키는 것은 라이트 바(100)로부터 광선을 방출시키는 효율을 유리하게 제어할 수 있다.
전술한 방법에 따르면, 파세트를 지닌 막의 가능한 대규모 제조로 인해, 이러한 파세트 막을 포함하는 라이트 바는, 종래의 사출 성형된 라이트 바와 비교할 때 높은 체적 및 가능하게는 저감된 비용으로 제조될 수 있다.
전술한 바와 같이, 일 실시예에 있어서 반사기(96), (97)는 이들로부터 새나오는 광을 라이트 바에 도로 반사하기 위하여 상기 라이트 바(90)에 대해서 배치될 수 있다. 이러한 반사기(96), (97)는 예를 들어 라이트 바(100)의 홈(102)과 정합하는 윤곽을 이루는 형상을 지닐 수 있다. 반사기(96), (97)는 또한 몇몇 실시예에 있어서 레트로-반사기를 포함할 수도 있다.
또한, 일 실시예에 있어서, 광 결합 소자(도시 생략)는 라이트 바(100)와 도광 패널(88) 사이에 배치될 수 있다. 이 광 결합 소자는 예를 들어 라이트 바(100)로부터 나온 광을 적어도 부분적으로 시준시켜 도광 패널(88)에 유도하는 시준기를 포함할 수 있다. 이 광 결합 소자는 테이퍼 형상으로 되어 있을 수 있고; 예를 들어, 광 결합 소자는 라이트 바에 가깝게 있는 보다 큰 제1측면과 도광 패널에 보다 가깝게 있는 보다 작은 제2측면을 지닐 수 있다. 이러한 테이퍼 형상 기하 구조는 증가된 시준성을 제공할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 광 결합 소자는 제외되며, 라이트 바(100)가 테이퍼 형상으로 되어 있다. 도광 패널(88)로부터 가장 멀리 있는 라이트 바(100)의 쪽은 보다 크게 되어 있을 수 있고, 도광 패널에 가장 가깝게 있는 쪽은 보다 작게 되어 있을 수 있다. 이와 같이 해서, 라이트 바(100)를 나와서 도광 패널(88)로 입사하는 광은 시준될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 라이트 바(100)와 도광 패널(88) 사이에는 광 결합 소자가 배치되어 있지 않다.
각종 다른 변형도 가능하다. 막, 층, 구성 부품 및/또는 요소들이 추가, 제거 혹은 재배열될 수 있다. 또한, 처리 단계도 추가, 제거 혹은 재배열될 수 있다. 또, 막 혹은 층이란 용어가 본 명세서에서 이용되었지만, 이러한 용어는 막 적층체 및 다층체를 포함한다. 이러한 막 적층체 및 다층체는 접착제를 이용해서 다른 구조체에 접착될 수 있거나, 또는 증착을 이용하거나 혹은 다른 방법으로 다른 구조체 상에 형성될 수 있다.
또한, 당업자라면 전자 기기에서 이용되는 프론트라이트 및 백라이트가 보다 얇아짐에 따라, 사출 성형된 라이트 바를 지닌 보다 얇은 도광 패널로 광을 효율적으로 투입하는 것이 더욱 어려워진다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 특히, 현재 이용가능한 라이트 바는 전형적으로 사출 성형되어 있기 때문에, 사출 성형의 물리적 및 프로세스적 한계는 이러한 라이트 바의 최소 두께를 제한할 수 있다. 따라서, 본 명세서에 기재된 라이트 바, 예컨대, 라이트 바(100)는 1개 이상의 박막을 이용해서 제작될 수 있기 때문에, 라이트 바의 두께는 사출 성형된 라이트 바와 비교할 때 저감될 수 있다. 그러므로, 박막 라이트 바는 저감된 두께 패키지에서 광의 효율적인 방출을 허용하므로 유리하다.
이상의 설명은 본 발명의 소정의 실시예를 상세히 설명하고 있지만, 비록 본문에 이상의 설명이 상세히 설명되어 있더라도, 본 발명은 많은 방법으로 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또, 전술한 바와 같이, 본 발명의 소정의 특성 혹은 측면들을 설명할 때 특정 용어를 이용하는 것은 그 용어가 관련되어 있는 본 발명의 상기 특성 혹은 측면들의 어떠한 구체적인 특징을 포함하는 것으로 제한하도록 여기서 다시 규정되어 있는 것을 의미하는 것으로 고려해서는 안된다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구의 범위 및 그의 소정의 등가물에 따라 추론될 필요가 있다.

Claims (57)

  1. 2개 이상의 별개의 층을 지니고, 길이를 따라 광을 도광하는 라이트 바(light bar);
    상기 라이트 바의 상하부 중 적어도 하나에 배치되어, 상기 라이트 바의 한쪽 밖으로 상기 광을 유도하도록 구성된 전환 미세구조체(turning microstructure);
    상기 라이트 바로부터의 광이 도광 패널에 결합되도록 상기 라이트 바의 상기 한쪽에 대해서 배치되어, 해당 도광 패널로부터 그 안에 결합된 상기 광을 유도하도록 구성된 도광 패널; 및
    상기 도광 패널로부터 유도된 상기 광을 입수하기 위하여 상기 도광 패널에 대해서 배치된 복수개의 광 변조기를 포함하는 표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전환 미세구조체는 하나의 막층(film layer) 상에 엠보싱되어 있는 복수개의 파세트 부분(faceted features)을 포함하는 것인 표시장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 막층은 상기 2개 이상의 별개의 층 중 하나인 것인 표시장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 막층의 두께의 범위는 약 25 내지 350 ㎛인 것인 표시장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 막층의 두께의 범위는 약 50 내지 60 ㎛인 것인 표시장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 라이트 바의 입력 단부에 배치되어 해당 라이트 바 내에 광을 주입시키는 광원을 추가로 포함하는 표시장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 광원은 발광 다이오드를 포함하는 것인 표시장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 전환 미세구조체는 상기 라이트 바의 상부 및 하부의 양쪽 모두에 배치되어 있는 것인 표시장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 전환 미세구조체는 상기 라이트 바의 상부에 있는 제1막층과 상기 라이트 바의 하부에 있는 제2막층 상에 엠보싱되어 있는 복수개의 파세트 부분을 포함하는 것인 표시장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 2개 이상의 별개의 층은 상기 제1막층 및 상기 제2막층을 포함하는 것인 표시장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 전환 미세구조체는 상기 라이트 바 내에 복수개의 파세트 부분을 포함하는 것인 표시장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 전환 미세구조체는 복수개의 긴 홈을 포함하는 것인 표시장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 전환 미세구조체는 실질적으로 삼각형 단면을 지닌 복수개의 삼각형 홈을 포함하는 것인 표시장치.
  14. 제6항에 있어서, 상기 전환 미세구조체는 상기 라이트 바의 입력 단부로부터 멀어짐에 따라 밀도가 증가하는 것인 표시장치.
  15. 제6항에 있어서, 상기 전환 미세구조체는 상기 라이트 바의 입력 단부로부터 멀어짐에 따라 심도(depth)가 증가하는 것인 표시장치.
  16. 제6항에 있어서, 상기 전환 미세구조체는 상기 라이트 바의 입력 단부로부터 멀어짐에 따라 간극 혹은 각도가 변화하는 것인 표시장치.
  17. 제1항에 있어서, 상기 전환 미세구조체는 상기 라이트 바 위의 하나의 막 내에 배치되어 있는 것인 표시장치.
  18. 제1항에 있어서, 상기 라이트 바는 캐리어(carrier) 상에 배치된 하나의 막을 포함하고, 해당 막의 내부에는 상기 전환 미세구조체가 배치되어 있는 것인 표시장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 캐리어는 광학 소자를 포함하는 것인 표시장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 광학 소자는 편광기 또는 필터를 포함하는 것인 표시장치.
  21. 제1항에 있어서, 상기 라이트 바는 캐리어의 대향면들 상에 배치된 제1막과 제2막을 포함하고, 상기 광 전환 미세구조체는 상기 제1막과 제2막 내에 배치되어 있는 것인 표시장치.
  22. 제1항에 있어서, 상기 도광 패널은 상기 도광 패널 내에 결합된 상기 광을 전환시켜 그의 외부로 상기 광을 유도하는 전환 부재(turning feature)를 포함하는 것인 표시장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 전환 부재는 하나의 막 내에 배치된 홈을 포함하는 것인 표시장치.
  24. 제22항에 있어서, 상기 도광 패널은 해당 도광 패널의 하부면으로부터 상기 복수개의 광 변조기 상에 상기 광을 유도하도록 구성된 것인 표시장치.
  25. 제1항에 있어서, 상기 복수개의 광 변조기는 반사형 광 변조기 어레이를 포함하는 것인 표시장치.
  26. 제1항에 있어서, 상기 복수개의 광 변조기는 복수개의 마이크로전자기계 시스템(MEMS: microelectromechanical system)을 포함하는 것인 표시장치.
  27. 제1항에 있어서, 상기 복수개의 광 변조기는 복수개의 간섭계 변조기(interferometric modulator)를 포함하는 것인 표시장치.
  28. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 광 변조기 중 적어도 하나와 전기적으로 연통하여, 이미지 데이터를 처리하도록 구성된 프로세서; 및
    상기 프로세서와 전기적으로 연통하는 메모리 장치를 추가로 포함하는 표시장치.
  29. 제28항에 있어서, 상기 복수개의 광 변조기 중 적어도 하나에 적어도 1개의 신호를 전송하도록 구성된 드라이버 회로를 추가로 포함하는 표시장치.
  30. 제29항에 있어서, 상기 이미지 데이터의 적어도 일부를 상기 드라이버 회로로 보내는 제어기를 추가로 포함하는 표시장치.
  31. 제28항에 있어서, 상기 이미지 데이터를 상기 프로세서에 전송하도록 구성된 이미지 소스 모듈을 추가로 포함하는 표시장치.
  32. 제31항에 있어서, 상기 이미지 소스 모듈은 수신기, 트랜스시버(transceiver) 및 송신기 중 적어도 하나를 포함하는 표시장치.
  33. 제28항에 있어서, 상기 입력 데이터를 수신해서 해당 입력 데이터를 상기 프로세서에 전달하는 입력 장치를 추가로 포함하는 표시장치.
  34. 제1항에 있어서, 상기 라이트 바와 상기 도광 패널 사이에 광 결합 소자를 추가로 포함하는 표시장치.
  35. 제33항에 있어서, 상기 광 결합 소자는 시준기(collimator)인 것인 표시장치.
  36. 제33항에 있어서, 상기 광 결합 소자는 테이퍼(taper) 형상인 것인 표시장치.
  37. 제1항에 있어서, 상기 라이트 바는 테이퍼 형상인 것인 표시장치.
  38. 길이를 따라 광을 도광하는 제1도광수단;
    상기 제1도광수단의 상하부 중 적어도 한쪽에 배치되어, 상기 제1도광수단에 도광된 상기 광을 전환시켜 상기 제1도광수단의 한쪽으로부터 상기 광을 유도하는 광 전환수단;
    상기 제1도광수단으로부터의 상기 광이 내부에서 결합되도록 상기 제1도광수단의 상기 한쪽에 대해서 배치된, 상기 광을 도광하는 제2도광수단; 및
    상기 제2도광수단으로부터 유도된 상기 광을 입수하기 위하여 상기 제2도광수단에 대해서 배치된, 상기 광을 변조하는 변조수단을 포함하되,
    상기 제2도광수단은 해당 제2도광수단으로부터 그 내부에 결합된 상기 광을 유도하도록 구성된 것인 표시장치.
  39. 제38항에 있어서, 상기 제1도광수단은 라이트 바를 포함하는 것인 표시장치.
  40. 제39항에 있어서, 상기 광 전환수단은 광전환 미세구조체를 포함하는 것인 표시장치.
  41. 제40항에 있어서, 상기 제2도광수단은 도광 패널을 포함하는 것인 표시장치.
  42. 제41항에 있어서, 상기 변조수단은 복수개의 광 변조기를 포함하는 것인 표시장치.
  43. 제42항에 있어서, 상기 복수개의 광 변조기는 간섭계 변조기의 어레이를 포함하는 것인 표시장치.
  44. 길이를 따라 광을 도광하는 라이트 바를 제공하는 단계로서, 상기 라이트 바는 그의 상부 혹은 하부 상에 배치된 전환 미세구조체를 포함하고, 상기 전환 미세구조체는 상기 라이트 바의 한쪽으로부터 상기 광을 유도하도록 구성된 것인 라이트 바의 제공 단계;
    상기 라이트 바로부터의 광이 도광 패널에 결합되도록 상기 라이트 바의 상기 한쪽에 대해서 해당 도광 패널을 배치하는 단계로서, 상기 도광 패널은 해당 도광 패널로부터 그 안에 결합된 상기 광을 유도하도록 구성되어 있는 것인 상기 도광 패널의 배치단계; 및
    상기 도광 패널로부터 유도된 상기 광을 입수하기 위하여 상기 도광 패널에 대해서 복수개의 광 변조기를 배치하는 단계를 포함하는 표시장치의 제조방법.
  45. 제44항에 있어서, 상기 복수개의 광 변조기는 복수개의 MEMS를 포함하는 것인 표시장치의 제조방법.
  46. 제45항에 있어서, 상기 복수개의 광 변조기는 복수개의 간섭계 변조기를 포함하는 것인 표시장치의 제조방법.
  47. 제44항의 방법을 이용해서 제조된 조명장치.
  48. 길이를 따라 광을 도광하도록 구성되고, 표시장치와 광학적으로 연통해서 정면을 지니는 라이트 바에 있어서,
    복수개의 파세트 부분을 상부에 지니는 제1막층;
    복수개의 파세트 부분을 상부에 지니는 제2막층; 및
    상기 제1막층과 상기 제2막층 사이에 위치되어 해당 제1막층과 제2막층을 결합하여, 광을 전파시키도록 구성된 광 결합층을 포함하되,
    상기 제1막층 및 상기 제2막층 상의 파세트 부분은 상기 표시장치를 향하여 상기 라이트 바의 정면으로부터 광을 유도하도록 구성된 것인 라이트 바.
  49. 제48항에 있어서, 상기 제1막층과 상기 제2막층은 각각 약 350 ㎛ 이하의 두께를 지니는 것인 라이트 바.
  50. 제48항에 있어서, 상기 파세트 부분의 적어도 일부는 엠보싱에 의해 형성되어 있는 것인 라이트 바.
  51. 표시장치에 광을 전달하기 위한 라이트 바 재료를 제조하는 방법에 있어서,
    제1막층 위에 제1의 복수개의 파세트 부분을 엠보싱하는 단계;
    제2막층 위에 제2의 복수개의 파세트 부분을 엠보싱하는 단계; 및
    상기 제1막층과 상기 제2막층을 결합시켜 복합막을 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 제1막층과 상기 제2막층 상의 파세트 부분은 상기 라이트 바 재료로부터 광을 유도하도록 구성된 것인 라이트 바의 제조방법.
  52. 제51항에 있어서, 상기 제1막층과 상기 제2막층은 광 결합층에 의해 결합되는 것인 라이트 바의 제조방법.
  53. 제51항에 있어서, 상기 제1막층과 상기 제2막층은 접착제에 의해 결합되는 것인 라이트 바의 제조방법.
  54. 제51항에 있어서, 각각의 표시장치에 대해서 라이트 바로서 이용하기 위하여 상기 복합막을 장방형 단편으로 절단하는 단계를 추가로 포함하는 것인 라이트 바의 제조방법.
  55. 2개 이상의 별개의 층을 지니고, 길이를 따라 광을 도광하는 라이트 바; 및
    상기 라이트 바의 상하부 중 적어도 하나에 배치되어, 상기 라이트 바의 한쪽 밖으로 상기 광을 유도하도록 구성된 전환 미세구조체를 포함하는 조명장치.
  56. 제55항에 있어서, 상기 전환 미세구조체는 상기 라이트 바의 상부에 있는 제1막층 및 상기 라이트 바의 하부에 있는 제2막층 상에 각각 엠보싱되어 있는 복수개의 파세트 부분을 포함하는 것인 조명장치.
  57. 제56항에 있어서, 상기 2개 이상의 별개의 층은 상기 제1막층과 상기 제2막층을 포함하는 것인 조명장치.
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