KR20100066452A

KR20100066452A - 간섭계 변조기의 색 변이를 증강시키는 장치

Info

Publication number: KR20100066452A
Application number: KR1020107004062A
Authority: KR
Inventors: 매니쉬 코타리; 가우라브 세티; 조나단 씨. 그리피스; 에릭 워싱턴
Original assignee: 퀄컴 엠이엠스 테크놀로지스, 인크.
Priority date: 2007-07-31
Filing date: 2008-07-29
Publication date: 2010-06-17
Also published as: EP2183623A1; US7813029B2; US20110026095A1; CN101809471A; US20090080058A1; US20120092749A1; US8736949B2; WO2009018287A1; CN101809471B; US8081373B2; JP2010538306A; JP2014160267A

Abstract

간섭계 변조기에 의해 반사된 색은 시야각의 함수로서 변화할 수 있다. 따라서, 색의 범위는 관측자에 대하여 간섭계 변조기를 회전시킴으로써 볼 수 있게 된다. 관측자와 간섭계 변조기 사이에 텍스처 층을 배치함으로써, 상기 색의 범위를 포함하는 패턴이 관측자에 의해 보일 수 있고, 이에 따라 해당 색의 범위는 단일 시야각에서 볼 수 있게 된다.

Description

간섭계 변조기의 색 변이를 증강시키는 장치{DEVICES FOR ENHANCING COLOUR SHIFT OF INTERFEROMETRIC MODULATORS}

관련 출원에 대한 교차 참조

본 출원은 미국 가출원 제60/962,796호(출원일: 2007년 7월 31일)의 우선권의 이득을 주장하며, 이 기초 출원은 참조로 그의 전문이 본원에 원용된다.

발명의 기술분야

본 발명의 기술분야는 마이크로전자기계 시스템(MEMS: microelectromechanical systems), 및 정적 간섭계 장치(static interferometric devices) 등과 같은 그 유사 장치에 관한 것이다.

마이크로전자기계 시스템은 마이크로기계 소자, 작동기 및 전자 기기를 포함한다. 마이크로기계 소자는 기판 및/또는 증착(혹은 침착(deposition); 이하 본 명세서에서는 "증착"이라 표기함)된 재료층의 일부를 에칭해내거나 층들을 추가하여 전기 및 전자기계 장치를 형성하는 증착, 에칭 및/또는 기타 미세기계가공(micromachining) 공정들을 이용하여 형성될 수도 있다. MEMS 장치의 한 유형은 간섭계 변조기라 불린다. 본 명세서에서 이용되는 바와 같이, 간섭계 변조기(interferometric modulator) 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 있는데, 상기 1쌍의 도전판의 어느 하나 또는 양쪽 모두가 전체 또는 부분적으로 투과형 및/또는 반사형일 수도 있고 적절한 전기 신호의 인가 시 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 고정층과는 분리된 금속막을 포함할 수도 있다. 본 명세서에서 보다 더 상세히 설명하는 바와 같이, 도전판의 상대적 위치에 의해서 간섭계 변조기에 입사되는 광의 광학적 간섭은 변화될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 두 도전판은 서로에 대해서 고정되어 간섭계 적층부(interferometric stack)를 형성한다. 이러한 장치들의 적용 범위는 광범위하며, 기존의 제품들을 개선시키는 데 있어서, 그리고 아직 개발되지 않은 새로운 제품들을 만들어내는 데 있어서 이러한 유형의 장치 특성들이 사용될 수 있도록 이들 장치의 특징들을 이용 및/또는 변경하는 것은 해당 기술 분야에서 유용할 것이다.

본 발명의 목적은 간섭계 변조기 적층부 등을 구비한 조립체(assembly), 광학적 구조체 및 표시소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

일 실시형태에 있어서, 입사광에 대해서 적어도 부분적으로 투과성인 흡수재층(absorber layer), 상기 흡수재층에 대하여 고정된 반사층 및 상기 흡수재층과 반사층 사이에 배치되어 간섭계 변조기 적층부(interferometric modulator stack) 내에 간섭계 간극(interferometric gap)을 규정하는 스페이서 층을 포함하는 간섭계 변조기 적층부; 및 상기 반사층과 대향하는 상기 흡수재층 측상에 배치된 텍스처 층(textured layer)을 포함하는 조립체가 제공된다.

다른 실시형태에 있어서, 표시소자; 및 실질적으로 랜덤한 텍스처를 지닌 텍스처 면(textured surface)을 포함하는 상부층을 포함하되, 상기 표시소자에 의해 반사된 광의 파장은 시야각의 함수이고, 상기 텍스처 면은 제1굴절률을 지닌 제1재료와 제2굴절률을 지닌 제2재료 사이에 경계를 형성하고, 상기 표시소자에 의해 반사된 광은 상기 텍스처 면에서 굴절되어 해당 표시소자에 대한 유효 시야각을 변화시키는 것인 광학적 구조체가 제공된다.

또 다른 실시형태에 있어서, 흡수재와 해당 흡수재층 밑에 위치된 반사재(reflector)를 포함하는 간섭계 변조기; 및 적어도 하나의 광학적 특성부를 포함하는 부가층을 포함하되, 상기 부가층은 상기 간섭계 변조기의 균일한 부분 위에 놓여 있고, 이때, 상기 흡수재층은 실질적으로 균일한 거리만큼 상기 반사재로부터 이간되어 있으며, 상기 균일한 부분 내의 제1지점으로부터 관찰자(viewer)까지 반사된 광은 제1피크 파장의 광을 포함하고, 상기 균일한 부분 내의 제2지점으로부터 상기 관찰자까지 반사된 광은 제2피크 파장의 광을 포함하며, 상기 제1피크 파장은 상기 제2피크 파장과는 상이하며, 상기 제1 혹은 제2피크 파장의 광의 어느 쪽도 다른 쪽의 고조파(harmonic)를 포함하지 않는 것인 표시소자가 제공된다.

일 실시형태에 있어서, 광을 간섭계측적으로 변조시키는(interferometrically modulating) 변조수단으로서, 해당 변조수단에 의해 반사된 색이 시야각의 함수로서 변화되는 것인 변조수단; 및 상기 변조수단에 의해 반사된 광을 굴절시켜 해당 변조수단에 대한 유효 시야각을 변화시키는 굴절수단을 포함하는 광학적 구조체가 제공된다.

도 1은 제1간섭계 변조기의 이동식 반사층이 이완 위치에 있고, 제2간섭계 변조기의 이동식 반사층이 작동 위치에 있는 간섭계 변조기 디스플레이(표시장치)의 일 실시형태의 일부를 나타낸 등각 투상도;
도 2는 3×3 간섭계 변조기 디스플레이를 내장하는 전자 장치의 일 실시형태를 예시한 시스템 블록도;
도 3은 도 1의 간섭계 변조기의 예시적인 일 실시형태에 대해 이동식 미러(movable mirror)의 위치 대 인가된 전압을 나타낸 선도;
도 4는 간섭계 변조기 디스플레이를 구동하는 데 사용될 수 있는 한 세트의 행방향 전압(row voltage) 및 열방향 전압(column voltage)을 나타낸 도면;
도 5a는 도 2의 3×3 간섭계 변조기 디스플레이에 있어서의 표시 데이터의 하나의 예시적인 프레임을 예시한 도면;
도 5b는 도 5a의 프레임을 기록하는(write) 데 이용될 수 있는 행방향 신호 및 열방향 신호의 하나의 예시적인 타이밍 선도를 나타낸 도면;
도 6a 및 도 6b는 복수개의 간섭계 변조기를 포함하는 비쥬얼 표시장치(visual display device)의 일 실시형태를 나타낸 시스템 블록도;
도 7a는 도 1의 장치의 단면도;
도 7b는 간섭계 변조기의 대안적인 실시형태의 단면도;
도 7c는 간섭계 변조기의 다른 대안적인 실시형태의 단면도;
도 7d는 간섭계 변조기의 또 다른 대안적인 실시형태의 단면도;
도 7e는 간섭계 변조기의 추가의 대안적인 실시형태의 단면도;
도 8은 기판에 접합된 텍스처 적층체(textured laminate)를 포함하는 간섭계 변조기 적층부의 단면도;
도 9a는 기판에 증착된 간섭계 변조기 적층부의 단면도;
도 9b 및 도 9c는 상이한 두 시야각에서의 도 9a의 구조체의 분광 응답을 나타낸 도면;
도 9d는 시야각이 변화될 경우 도 9a의 구조체에 의해 반사된 색을 나타낸 색도도(chromaticity diagram);
도 10a는 텍스처 적층체가 접합된 간섭계 변조기 적층부의 단면도로서, 여기서 텍스처 적층체는 프리즘 구조를 포함함;
도 10b는 도 10a의 구조체의 위에서 본 도면;
도 11은 프리즘 구조체가 접합된 적층체를 지닌 간섭계 변조기 적층부의 대안적인 실시형태의 단면도;
도 12a는 구면 렌즈 구조체가 접합되어 있는 적층체를 지닌 간섭계 변조기 적층부의 단면도;
도 12b는 도 12a의 구조를 위에서 본 도면;
도 12c는 2개의 구면 렌즈가 접합되어 있는 적층체를 지닌 간섭계 변조기 적층부의 대안적인 실시형태의 단면도;
도 13a 내지 도 13d는 간섭계 변조기 어레이와 텍스처 층을 포함하는 조립체의 대안적인 실시형태의 단면도;
도 14a는 스페이서의 높이가 변화됨에 따른 도 9a의 것과 유사한 구조체용의 1차 색과 2차 색의 변화를 나타낸 색도도;
도 14b는 시야각의 함수로서의 2차 색의 색 변화를 나타낸 색도도;
도 14c는 시야각의 함수로서의 1차 색의 색 변화를 나타낸 색도도;
도 14d는 스페이서 재료의 굴절률이 도 14b에서 이용된 스페이서에 비해서 증가될 경우의 도 9a의 적층부의 색 변화를 나타낸 색도도;
도 15a 및 도 15b는 반투과성인 간섭계 변조기 적층부의 실시형태를 나타낸 도면;
도 15c는 도 15a의 구조체의 흡수재 측상에서의 투과광과 반사광을 도시한 색도도;
도 15d는 도 15a의 구조체의 반사재 측상에서의 투과광과 반사광을 도시한 색도도;
도 16은 간섭계 변조기 어레이의 어느 한쪽면상에 텍스처 층을 포함하는 양면 조립체(dual sided assembly)의 단면도;
도 17a 및 도 17b는 대상체가 접착제층 내에 부상되어 있는(suspended) 조립체의 단면도;
도 18a는 통합된 정면광(integrated frontlight)을 포함하는 조립체의 단면도
도 18b는 별도의 배면광(backlight)을 포함하는 조립체의 단면도;
도 18c는 통합된 배면광을 포함하는 조립체의 단면도;
도 19는 간섭계 변조기와 관찰자 사이에 위치된 텍스처 층을 포함하는 간섭계 변조기 장치를 설계하기 위한 예시적인 방법을 나타낸 순서도;
도 20은 간섭계 변조기가 상부에 형성된 변조기 기판 위에 놓인 텍스처 유리층의 오버헤드 컬러 사진(overhead color photograph);
도 21은 상이한 각도에서 촬영한 도 20의 텍스처 유리층과 간섭계 변조기 기판의 컬러 사진;
도 22는 경사진 변조기 기판 위에 놓인 텍스처 유리층의 오버헤드 컬러 사진.

이하의 상세한 설명은 본 발명의 임의의 특정 실시형태들에 관한 것이지만, 본 발명은 다양한 방법들로 구현될 수 있다. 본 설명에 있어서, 도면 전체에 걸쳐서 동일한 구성 요소들은 동일한 참조 번호들로 표기된 도면을 참조한다. 이하의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 각 실시형태는 동화상(예를 들어, 비디오)인지 또는 정지화상(예를 들어, 스틸 이미지(still image))인지, 그리고 문자인지 그림인지의 여부에 따라 화상을 표시하도록 구성되는 장치이면 어떠한 장치에서도 구현될 수도 있다. 특히, 각 실시형태는 타일 혹은 기타 장식 패널, 또는 코팅 등과 같은 건축 혹은 미학적 구조물을 포함하지만 이들로 한정되지는 않는 다양한 장치 혹은 구성 부품들로 구현되거나 또는 이들과 관련될 수 있는 것을 고려할 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 이들은 무선 장치, 소형 혹은 휴대형 컴퓨터, 손목 시계, 시계, 전자 광고판 혹은 전자 간판 등을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는 표시장치와 연관하여 이용될 수도 있다.

소정의 실시형태에 있어서, 소정의 광학적 출력을 제공하기 위하여 간섭계 변조기의 색 변이 특성(color shift properties)를 이용하는 것이 미학적으로 바람직하다. 이 광학적 출력은 관측자(observer)와 간섭계 변조기 사이에 텍스처 층의 위치결정을 통해서 변경될 수 있다. 소정의 실시형태에서는 정적 간섭계 변조기가 이용될 수도 있다.

간섭계 MEMS 표시 소자를 포함하는 간섭계 변조기 디스플레이의 일 실시형태가 도 1에 예시되어 있다. 이들 장치에 있어서, 화소들은 명 상태(bright state) 또는 암 상태(dark state)이다. 명("온(on) 또는 "열린") 상태에서, 표시 소자는 입사되는 가시 광선의 많은 부분을 사용자에게 반사시킨다. 암("오프(off)" 또는 "닫힌") 상태에 있을 경우, 표시 소자는 입사되는 가시 광선을 사용자에게 거의 반사하지 않는다. "온" 및 "오프" 상태의 광 반사 특성은 실시형태에 따라서 반대로 되어 있을 수도 있다. MEMS 화소들은 선택된 색에서 우선적으로 반사하도록 구성되어 흑색 및 백색에 부가해서 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. 소정의 실시형태에서, 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 광학적 간극(resonant optical gap)을 형성한다. 일 실시형태에 있어서, 반사층들 중 하나는 두 위치 사이에서 움직일 수도 있다. 여기서 이완 위치라고도 지칭되는 제1위치에서, 이동식 반사층은 고정된 부분 반사층으로부터 상대적으로 먼 거리에 위치된다. 여기서 작동 위치라고도 지칭되는 제2위치에서, 이동식 반사층은 상기 부분 반사층에 더 가까이 인접하여 위치된다. 이들 두 층에서 반사된 입사광은 이동식 반사층의 위치에 따라서 보강(constructively) 간섭 또는 소멸(destructively) 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 광학적 적층부(optical stack)(16a)로부터 소정 거리 떨어진 이완 위치에 이동식 반사층(14a)이 예시되어 있다. 오른쪽에 위치한 간섭계 변조기(12b)에는 광학적 적층부(16b)에 인접한 작동 위치에 이동식 반사층(14b)이 예시되어 있다.

여기서 참조 기호로 표시되는 바와 같은 광학적 적층부(16a), (16b)(일괄해서 광학적 적층부(16)라 표기함)는 전형적으로 수 개의 융합층(fused layer)을 포함하는 데, 이들 융합층은 인듐 주석 산화물(indium tin oxide: ITO)과 같은 전극층, 크롬과 같은 부분 반사층 및 투명 유전체를 포함할 수 있다. 따라서, 광학적 적층부(16)는 전기 전도성이고, 부분적으로 투명하며, 부분적으로 반사성이고, 예를 들어 하나 이상의 상기 층들을 투명한(혹은 투과성) 기판(20) 위에 증착함으로써 제조될 수 있다. 부분적으로 반사성인 층(이하, 간단히 "부분 반사층"이라 칭함)은 각종 금속, 반도체 및 유전체 등과 같이 부분적으로 반사성인 각종 재료로부터 형성될 수 있다. 이 부분 반사층은 하나 이상의 재료의 층으로 형성될 수 있고, 이들 층의 각각은 단일 재료 혹은 이들 재료의 조합으로 형성될 수 있다.

몇몇 실시형태에 있어서, 이하에 더욱 설명되는 바와 같이, 광학적 적층부(16)의 층들은 평행 스트립들로 패턴화되고, 표시장치 내에서 행방향 전극들을 형성할 수도 있다. 이동식 반사층(14a), (14b)은 기둥부(혹은 지지부)(18) 사이에 증착되는 중재 희생 재료 및 기둥부(18)의 상부면에 증착된 증착 금속층 또는 증착 금속층들(광학적 적층부(16a), (16b)의 행방향 전극에 직교)로 이루어진 일련의 평행 스트립들로서 형성될 수도 있다. 희생 재료를 에칭하여 제거하면, 이동식 반사층(14a), (14b)은 광학적 적층부(16b), (16b)로부터 소정의 간극(19)만큼 분리되게 된다. 알루미늄과 같은 고 전도성·반사성 재료가 반사층(14)에 사용될 수 있고, 이들 스트립들은 표시장치에서 열방향 전극들을 형성할 수도 있다.

도 1에 있어서 화소(12a)로 예시된 바와 같이, 전압이 인가되지 않을 경우, 이동식 반사층(14a)이 기계적으로 이완된 상태에서, 간극(19)이 이동식 반사층(14a)과 광학적 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, 이동식 반사층(14)은 변형이 일어나 광학적 적층부(16)에 대해서 힘을 가한다. 도 1의 오른쪽에 위치한 화소(12b)로 표시된 바와 같이, 광학적 적층부(16) 내의 유전체 층(도 1에서는 도시 생략)은 단락이 방지되어 상기 반사층(14)과 광학적 적층부(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 양상들을 내포할 수도 있는 전자 장치의 일 실시형태를 예시한 시스템 블록도이다. 예시적 실시형태에 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, 마이크로제어기와 같은 소정의 특수 목적의 마이크로프로세서, 또는 프로그래밍가능한 게이트 어레이일 수도 있다. 당업계에 있어서 통상적인 바와 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 실시형태에 있어서, 프로세서(21)는 또한 어레이 드라이버(22)와 통신하도록 구성된다. 일 실시형태에 있어서, 어레이 드라이버(22)는 디스플레이 어레이 혹은 패널(30)에 신호를 제공하는 행방향 드라이버 회로(24) 및 열방향 드라이버 회로(26)를 포함한다. 도 1에 예시된 어레이의 단면은 도 2의 1-1선에 의해 표시된다. MEMS 간섭계 변조기에 대해서, 행/열방향 작동 프로토콜은 도 3에 도시된 이들 장치의 히스테리시스 특성을 이용할 수도 있다. 예를 들어, 이완 상태에서 작동 상태로 이동식 층을 변형시키기 위해 10 볼트의 전위차가 필요할 수도 있다. 그러나, 이러한 값으로부터 전압이 감소될 경우, 전압이 10 볼트 미만으로 다시 떨어질 때에 이동식 층은 그 상태를 유지한다. 도 3의 예시적 실시형태에 있어서, 전압이 2 볼트 미만으로 떨어질 때까지 이동식 층은 완전히 이완되지 않는다. 이와 같이 해서, 도 3에 예시된 예에서 약 3 내지 7 V의 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 내지 7 볼트의 "안정성 창" 내에서 전위차를 보인다. 이러한 특성으로 작동 또는 이완의 기존 상태에서 동일한 인가 전압 조건 하에서 도 1에 예시된 화소 설계가 안정화된다. 간섭계 변조기의 각 화소는 작동 상태인지 혹은 이완 상태인지에 따라 본질적으로 고정식 반사층 및 이동식 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 실시형태에서, 화소를 작동시키기 위해서는 적절한 열을 -V_bias로 설정하고 적절한 행을 +ΔV로 설정하는 것이 필요한데, -V_bias 및 +ΔV는 각각 -5 볼트 및 +5 볼트에 대응한다. 화소에 대한 볼트 전위차가 0이 되는 동일한 +ΔV로 적절한 행을 설정하고 +V_bias로 적절한 열을 설정함으로써 화소의 이완을 수행한다. 행방향 전압이 0볼트로 유지되는 이들 행에서, 열이 -V_bias이거나 +V_bias인 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 +V_bias로 설정하고적절한 행을 -ΔV로 설정하는 것을 수반할 수 있다. 본 실시형태에 있어서, 화소에 대한 0 볼트 전위차를 생성하는 동일한 -ΔV로 적절한 행을 설정하고 -V_bias로 적절한 열을 설정함으로써 화소의 이완을 수행한다.

도 5b는 도 5a에 예시된 디스플레이 구성으로 되는 도 2의 3×3 어레이에 인가되는 일련의 행방향 신호 및 열방향 신호를 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. 어레이 내의 다른 화소들은 영향을 받지 않는다. 원하는 바와 같이 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. 또, 행 및 열 작동을 수행시키는 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 표시장치(40)의 일 실시형태를 예시한 시스템 블록도이다. 예를 들어, 표시장치(40)는 이동 전화기 또는 휴대 전화기일 수 있다. 그러나, 표시장치(40)의 동일한 구성 요소들 또는 그것의 약간의 변경으로는 또한 텔레비전 및 휴대용 미디어 플레이어와 같은 다양한 유형의 표시장치를 들 수 있다. 이러한 표시장치는 예를 들어 스피커, 마이크 혹은 컨디셔닝 하드웨어(conditioning hardware)를 포함하지 않을 수 있고, 후술하는 기타 구성 부품의 몇몇을 이용해서 무선으로 제어가능할 수 있다.

표시장치(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 실시형태에 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 표시장치(40)의 디스플레이(30)는, 여기에서 설명되는 바와 같이, 쌍안정 디스플레이를 비롯한 다양한 디스플레이들 중의 어떤 것일 수도 있다. 다른 실시형태에 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 실시형태를 설명할 목적으로, 상기 디스플레이(30)는 여기에서 설명하는 바와 같이 간섭계 변조기 디스플레이를 포함한다.

예시적 표시장치(40)의 일 실시형태의 구성 요소들은 도 6b에 개략적으로 도시되어 있다. 도시된 예시적 표시장치(40)는 하우징(41)을 포함하고 적어도 그 속에 부분적으로 수용된 추가적인 구성 요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에 있어서, 예시적 표시장치(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 표시장치(40) 설계에 요구되는 바와 같이 모든 구성 요소들에 전력을 제공한다.

네트워크 인터페이스(27)는 예시적 표시장치(40)가 네트워크를 통하여 하나 이상의 장치와 연통할 수 있도록 안테나(43) 및 트랜스시버(47)를 포함한다. 일 실시형태에 있어서, 네트워크 인터페이스(27)는 프로세서(21)의 요건을 완화시킬 수 있는 몇몇 처리 능력도 가질 수 있다. 안테나(43)는 신호를 송수신하기 위해, 당업자들에게 알려진 소정의 안테나이다. 일 실시형태에 있어서, 안테나는 IEEE 802.11(a), (b) 또는 (g)를 비롯한 IEEE 802.11 표준에 따라서 RF 신호를 송수신한다. 다른 실시형태에 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 표시장치(40)로부터 전송될 수 있게 한다.

대안적인 실시형태에 있어서, 트랜스시버(47)는 수신기로 대체될 수 있다. 또 다른 대안적인 실시형태에 있어서, 네트워크 인터페이스(27)는 프로세서(21)에 전송될 화상 데이터를 저장하거나 생성할 수 있는 이미지 소스(즉, 화상 공급원(image source))로 대체될 수 있다. 예를 들어, 화상 공급원은 화상 데이터를 포함하는 디지털 비디오 디스크(DVD: digital video disc)나 하드 디스크 드라이브, 또는 화상 데이터를 생성하는 소프트웨어 모듈일 수 있다.

프로세서(21)는 일반적으로 예시적 표시장치(40)의 전체적인 동작을 제어한다. 프로세서(21)는 네트워크 인터페이스(27) 또는 화상 공급원으로부터의 압축된 화상 데이터와 같은 데이터를 수신하고, 해당 데이터를 원천 화상 데이터(raw image data)로 또는 원천 화상 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 전송한다. 원천 데이터는 전형적으로 화상 내의 각각의 위치에서 화상 특성들을 식별하는 정보를 의미한다. 예를 들어, 이러한 화상 특성들은 색깔, 채도(saturation) 및 계조 레벨(gray-scale level)을 포함할 수 있다.

일 실시형태에서, 프로세서(21)는 예시적 표시장치(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 표시장치(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 화상 데이터를 프로세서(21)로부터 혹은 프레임 버퍼(28)로부터 직접 취하여 어레이 드라이버(22)로 고속 전송하기 위해 원천 화상 데이터를 적절하게 재포맷한다. 특히, 드라이버 제어기(29)는 원천 화상 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 전송한다. 비록 LCD 제어기와 같은 드라이버 제어기(29)가 자립형 집적 회로(stand-alone Integrated Circuit(IC))로서 시스템 프로세서(21)와 종종 연관되지만, 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 여러 번 인가되는 병렬 세트의 파형들로 비디오 데이터를 재포맷한다.

일 실시형태에 있어서, 드라이버 제어기(29), 어레이 드라이버(22) 및 디스플레이 어레이(30)는 여기서 설명하는 디스플레이들의 유형 중 어느 것에나 적합하다. 예를 들어, 일 실시형태에 있어서, 드라이버 제어기(29)는 종래의 디스플레이 제어기 또는 쌍안정 디스플레이 제어기(예를 들어, 간섭계 변조기 제어기)이다. 다른 실시형태에 있어서, 어레이 드라이버(22)는 종래의 드라이버 또는 쌍안정 디스플레이 드라이버(예를 들어, 간섭계 변조기 디스플레이)이다. 일 실시형태에 있어서, 드라이버 제어기(29)는 어레이 드라이버(22)와 일체형이다. 이러한 일 실시형태는 이동 전화기, 시계 및 기타 소형 디스플레이와 같은 고집적 시스템에 있어서 일반적이다. 또 다른 실시형태에 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 표시장치(40)의 동작을 제어하도록 한다. 일 실시형태에 있어서, 입력 장치(48)는 QWERTY 키보드 또는 전화기 키패드와 같은 키패드, 버튼, 스위치, 터치 센스 스크린, 감압막 또는 감열막을 포함한다. 일 실시형태에 있어서, 마이크(46)는 예시적 표시장치(40)에 대한 입력 장치이다. 이 장치에 데이터를 입력하기 위해 마이크(46)가 사용되는 경우, 음성 명령들이 사용자에 의해 제공되어 예시적 표시장치(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 실시형태에 있어서, 전력 공급 장치(50)는 니켈-카드뮴 배터리 또는 리튬 이온 배터리와 같은 충전용 배터리이다. 다른 실시형태에 있어서, 전력 공급 장치(50)는 재생 가능 에너지 원, 커패시터, 또는 플라스틱 태양 전지, 태양 전지 도료를 비롯한 태양 전지이다. 다른 실시형태에 있어서, 전력 공급 장치(50)는 벽에 붙은 콘센트에서 전력을 받도록 구성된다.

소정의 실시형태에 있어서, 제어 프로그램은 앞서 설명한 바와 같이 전자 디스플레이 시스템 안의 몇몇 장소에 위치될 수 있는 드라이버 제어기 내에 존재한다. 소정의 실시형태에 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 있다는 것을 인식할 것이다.

앞서 설명한 원리들에 따라서 작동되는 간섭계 변조기의 상세한 구조는 매우 다양할 수 있다. 예를 들어, 도 7a 내지 도 7e는 이동식 반사층(14) 및 그의 지지 구조체의 다섯 개의 서로 다른 실시형태를 나타낸다. 도 7a는 도 1의 실시형태의 단면도인데, 여기서 금속 재료(14)의 스트립은 직교 방향으로 연장된 지지부(18) 상에 증착된다. 도 7b에 있어서, 이동식 반사층(14)은 줄(tether)(32) 상에 단지 모서리에서 지지부에 부착된다. 도 7c에 있어서, 이동식 반사층(14)은 가요성 금속을 포함할 수도 있는 변형가능한 층(34)으로부터 매달려 있다. 이 변형가능한 층(34)은 해당 변형가능한 층(34) 주변의 기판(20)에 직접적으로 혹은 간접적으로 접속된다. 이들 접속부(혹은 연결부)는 여기서는 지지 기둥부라고도 칭한다. 도 7d에 나타낸 실시형태는 변형가능한 층(34)이 안착되는 지지 기둥 플러그(42)를 가진다. 이동식 반사층(14)은 도 7a 내지 도 7c에 있어서와 마찬가지로 간극부 위에 매달린 채 유지되지만, 변형가능한 층(34)은 해당 변형가능한 층(34)과 광학적 적층부(16) 사이의 구멍들을 채움으로써 지지 기둥부를 형성하지 않는다. 오히려, 지지 기둥부는 평탄화 재료로 형성되고, 이것은 지지 기둥 플러그(42)를 형성하는 데 이용된다. 도 7e에 나타낸 실시형태는 도 7d에 나타낸 실시형태에 의거한 것이지만, 도 7a 내지 도 7c에 나타낸 실시형태뿐만 아니라 도시하지 않은 추가적인 실시형태의 어느 것과 함께 작용하도록 적합화될 수도 있다. 도 7e에 나타낸 실시형태에 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 실시형태에 있어서, 간섭계 변조기는 직시형(direct-view) 장치로서 기능하는 데, 여기서 화상들은 투명한 기판(20)의 앞면 쪽으로부터 보이고 그 반대편에는 변조기들이 배열되어 있다. 이들 실시형태에 있어서, 반사층(14)은 변형가능한 층(34)을 비롯한, 기판(20)의 반대편의 반사층 쪽에 있는 간섭계 변조기의 일부를 광학적으로 차단한다. 이것에 의해 상기 차단된 영역은 화질에 부정적으로 영향을 미치는 일없이 구성되고 작동될 수 있게 된다. 이러한 차단은 도 7e에서 버스 구조체(44)를 허용하며, 이것은 어드레싱 및 그 어드레싱으로부터 기인하는 이동 등과 같은, 상기 변조기의 전자기계 특성으로부터 해당 변조기의 광학적 특성을 분리시키는 능력을 제공한다. 이 분리가능한 변조기 구조체로 인해 해당 변조기의 광학적 측면들 및 전자기계적 측면들에 대해 사용되는 재질들 및 구조 설계가 선택되어 서로 독립적으로 기능하게 된다. 더욱이, 도 7c 내지 도 7e에 도시된 실시형태는 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.

상기 설명된 간섭계 변조기의 실시형태들은 이동식 층을 구비한 간섭계 변조기에 관한 것이지만, 다른 실시형태도 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 특히, 제1의 부분 반사층과 적어도 부분적으로 반사성인 제2의 반사층을 예를 들어, 유전체 재료 등과 같은 광-투과성 재료에 의해 규정된 간섭계 간극만큼 이간된 상태로 포함하는 정적 간섭계 변조기가 제공될 수 있다. 상기 제2의 반사층은 실시형태에 따라서 부분적으로 반사성일 수 있거나 혹은 완전히 반사성일 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 편의상, 반사층이란 용어의 사용은 부분적으로 반사성인 층을 배제하도록 의도되어 있지 않지만, 제1의 부분 반사층은 여기서 부분 반사층이라 지칭할 것이고, 제2의 반사층은 반사층이라 지칭할 것이며, 이들 두 층은 함께 일괄적으로 반사층으로 지칭될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 마찬가지로, 부분 반사층은 대안적으로 흡수재로서 지칭될 수도 있다.

이러한 정적 간섭계 변조기에 있어서, 정적 간섭계 변조기가 정전기적으로 작동가능하도록 의도되어 있지 않으므로, 전극으로서 사용하기 위한 전도성 재료를 선택하거나 포함할 필요는 없다. 마찬가지로, 두 층에 대해 전압이 인가될 필요가 없으므로, 반사층은 서로 전기적으로 단열되어 있을 필요는 없다. 이와 같이 해서, 비전도성 재료가 반사층을 형성하는데 이용될 수 있고, 전도성 재료는 간섭계 간극을 규정하는데 이용될 수 있다. 대안적인 실시형태에 있어서, 정적 간섭계 변조기는 광-투과성 층 대신에 공기 간극을 포함할 수 있다. 추가의 실시형태에 있어서, 정적 간섭계 변조기는 작동가능한 간섭계 변조기와 동일할 수 있고, 단순히 작동되지 않을 수 있다. 그러나, 공기 간극을 규정하는 고형 재료의 사용은, 후술하는 추가의 가능한 이점 외에도, 추가의 안정성을 제공할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

특정 간섭계 변조기에 의해 반사된 파장은 광이 입사되는 제1반사층과 제2반사층 사이의 광로 길이의 함수이다. 따라서, 광로 길이가 법선에 대한 각도가 증가함에 따라 커지고 있는 상태에서, 해당 법선에 대한 각도에서 보았을 때 광로가 증가할 것이므로, 이 광로는 입사각과 시야각의 함수로서 변화될 것이다. 이와 같이 해서, 정적 간섭계 변조기에 대해서도, 반사된 파장은 시야각의 변화에 대해서 관측자에 대한 간섭계 변조기를 경사지게 함으로써 변경될 수 있다.

도 8은 적층체 재료(laminate material)(120)에 접합된 기판(102) 상에 형성된 간섭계 변조기 적층부(이하, 간단히 "간섭계 적층부" 혹은 "변조기 적층부"라고도 칭함)(110)를 포함하는 예시적인 정적 간섭계 변조기 구조체(100)를 예시하고 있다. 간섭계 적층부(110)는 흡수재(112), 반사재(116), 및 상기 흡수재(112)와 반사재(116) 사이의 간섭계 간극의 크기를 제어하는 스페이서(114)를 포함하는 정적 간섭계 변조기 구조체를 포함한다.

예시된 실시형태에 있어서, 간섭계 변조기 적층부는 기판(102)을 통해서 보이도록 구성되어 있다. 기판(102)은 이와 같이 해서 유리, 폴리카보네이트 혹은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등과 같은 광-투과성 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 소정의 실시형태에 있어서, 흡수재(112)는, 이를 통해서 입사광의 일부를 반사하고 입사광의 일부를 투과하도록 적절한 두께로 몰리브덴, 크롬 혹은 티탄 등의 재료를 포함할 수 있지만, 기타 재료도 이용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 스페이서(114)는 소정 두께의 이산화규소, 이산화아연 혹은 산화알루미늄 등의 유전체층을 포함할 수 있고, 그 두께는 부분적으로 반사성이거나 완전 반사성이 되는 정도일 수 있지만, 기타 재료도 이용될 수 있다. 반사재(116)는, 예를 들어, 알루미늄 혹은 금을 포함할 수 있지만, 기타 적절한 재료도 이용될 수 있다.

예시된 실시형태는 기판 측에서 볼 수 있도록 구성되어 있지만, 반사재(116)의 위치와 흡수재(112)의 위치가 역전되어 있다면, 간섭계 변조기 적층부(110)가 반대쪽에서 볼 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 실시형태에 있어서, 반사재(116)와 기판(102)은 충분한 기계적 강도를 지니는 단일 반사층을 포함할 수 있다.

반사재가 흡수재를 향해서 정전기적으로 작동가능하거나 혹은 그 반대일 수 있는 전술한 활성 간섭계 변조기와 대조적으로, 변조기 적층부(110) 등의 정적 간섭계 변조기는 정전기적으로 구동되지 않을 수 있다. 따라서, 보다 광범위한 재료가 활성 간섭계 변조기에 비해서 정적 간섭계 변조기에서 이용하기에 적합할 수 있다. 예를 들어, 스페이서 층(114)은 유전체 재료를 포함할 필요는 없고, 흡수재(112)와 반사재(116)는 전도성 재료를 포함할 필요는 없다. 반사재(116)의 층과 흡수재(112)의 층은 또한 그들의 기계적 가요성과 관련없이 선택될 수도 있다.

간섭계 변조기 적층부(110)에 의해 반사된 광은 광선(130a), (130b), (130c)으로 표시되어 있다. 광에 의해 취해지는 다양한 경로는 광이 통과하는 각종 층의 굴절률에 의거한다. 광선(130a)은 간섭계 변조기로부터 반사되어, N1의 굴절률을 지니는 기판(102)을 통과하는 법선에 대한 각도(132a)로 주행한다. 기판(102)과 N2의 굴절률을 지닌 적층체(120) 간의 경계선에 도달하면, 광은 각도(132b)에서 광선(130b)를 따라 굴절되어 주행한다. 마찬가지로, 상기 구조체(100)가 보이게 되는 굴절률이 N3인 공기 혹은 기타 매질과 적층체(120) 사이의 경계선에 도달하면, 광은 재차 반사되어 광선(130c)을 따라 관찰자에게 주행한다.

하나의 매질로부터 다음 매질로 통과할 때의 굴절량은 다음과 같은 스넬의 법칙(Snell's Law)에 의해 결정될 수 있다:

N_x sin(θ_x) = N_y sin(θ_y)

이것은, 광이 매질 x에서 매질 y로 통과할 때, 두 재료의 굴절률 N_x, N_y와 입사각 θ_x와 굴절각 θ_y 간의 관계를 기술하는 것이다. 이들 각은 입사 지점에서 법선으로부터 측정되고, 해당 법선은 두 매질 사이의 경계선에 직교한다. 이와 같이 해서, 광은 보다 높은 굴절률을 지닌 매질로부터 보다 낮은 굴절률을 지닌 매질 속으로 통과하고, 굴절각은 입사각보다 클 것이다. 입사각 혹은 두 굴절률 간의 차이가 충분히 높다면, 광은 전내부 반사될 것이고, 보다 낮은 굴절률을 지닌 매질 속으로 통과하지 않는다.

정적 간섭계 변조기 구조체, 즉, 간섭계 구조체(interferometric structure)(100)가 보이게 되는 각도는 관찰자를 향하여 반사되는 광의 광로를 변화시킬 것이고, 법선으로부터의 각도가 증가함에 따라 광로, 따라서 간섭계 공동부(interferometric cavity)의 유효 높이가 증가할 것이다. 광로 길이의 이 변화는 피크 반사된 파장에 영향을 미쳐, 관찰자가 보는 가시광의 색을 변화시킨다. 간섭계 변조기의 유효 시야각은 이 굴절에 의해 변화될 것이다. 따라서, 적층부 재료와 두께, 기판 재료 및 적층체 재료와 설계의 선택은 인지되는 색을 변경하는데 이용될 수 있다.

도 9a는 기판(102) 상에 형성된 예시적인 간섭계 변조기 적층부(110)를 예시하고 있다. 간단하게 하기 위하여, 본 실시형태에서는 어떠한 적층체(120)도 이용되지 않는다. 이 특정 실시형태에 있어서, 기판(102)은 굴절률이 1.61인 PET를 포함하고, 흡수재(112)는 80Å의 몰리브덴층을 포함하며, 스페이서(114)는 4200Å의 이산화규소층을 포함하고, 반사재(116)는 500Å의 알루미늄층을 포함한다. 광선(130d)은 간섭계 변조기 적층부(110)로부터 각도(132d)에서 보이게 된다. 상기 간섭계 변조기 적층부가 법선을 따라 보일 때(132d = 0°), 2차 반사율 피크는 약 640㎚(적색광)에 있고, 3차 반사율 피크는 약 430㎚(청색광)에 있어, 마젠타색이 인지되게 된다. 분광 응답은 도 9b에 예시되어 있다.

도 9a의 장치를 영이 아닌 각도(non-zero angle)에서 기판 내로부터 볼 때, 반사율 피크는 변이될 것이다. 각도(132d)가 증가함에 따라, 반사율 피크는 보다 짧은 파장으로 변이된다. 도 9c는 법선에 대해 25°의 각도(132d = 25°)에서 보았을 때 도 9a의 장치의 분광 응답을 예시하고 있다. 도 9d는, 각도(132d)가 지점(134a)에서의 0°부터 지점(134b)에서의 50°로 변화될 경우, CIE 1931 색 공간 색도도 상에 표시된, 기판 내로부터 관찰자에 의해 보이게 되는 각종 색을 예시하고 있다. 이 색도도는, 그들의 휘도와는 별도로, 그들의 색도의 함수로서 색을 표시하고 있다. 도 9d는 또한 가시광의 유효 경계선(136)뿐만 아니라 sRGB 공간의 경계선도 표시하고 있다.

도시된 바와 같이, 예컨대 관찰자에 대해서 장치를 비스듬하게 함으로써 혹은 장치에 대해서 이동하는 시야에 의해서, 시야각(132d)이 증가함에 따라, 관찰자에 의해 보이는 인지된 색은 유의하게 변화할 것이다. 마젠타 색으로서 시작하고, 마젠타 색을 통해서 흑색으로 순환하지만, 관찰자에 의해 인지된 색은 마젠타로부터, 녹색 및 청색 등의 색을 통해 이동할 것이다.

간섭계 변조기 적층부에서 재료의 두께와 조성을 변화시킴으로써, 특정 시야각에서 볼 때 특정 색이 발생될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 이하에 더욱 상세히 설명하는 바와 같이, 반사재는 적어도 부분적으로 투과성일 수 있고, 분광 응답은 어느 한쪽에서 보았을 때 시야각의 함수로서 변화할 수 있다.

또, 관찰자와 간섭계 변조기 적층부(110) 사이에 적층체(120)의 적용은 시야각에 의해 색 변이의 범위를 변경하는데 이용될 수 있다. 특정 실시형태에 있어서, 적층체는 실질적으로 평탄하고, 해당 적층체는 각도적인 색 변이의 범위를 제한하는데 이용될 수 있다. 기판(102)과 적층체(120)가 1.61의 굴절률을 지닌 PET를 포함하는 도 8의 구조체(100) 등과 같은 구조체에 있어서, 해당 구조체(100)를 45°의 각도(즉, 132c = 45°)에서 볼 경우, 각도(132a), (132b)는 대략 26.1°로 될 것이다. 각도가 평탄한 구조체(100)에 대한 최대 각도인 거의 90°로 증가한다면, 각도(132a), (132b)는 단지 대략 38.4°까지 증가할 것이다. 이것은 시야각이 변화할 때 인지되는 잠재적인 색의 범위를 제한할 뿐만 아니라, 시야각이 변화함에 따른 분광 응답의 변화율을 상당히 저감시킬 수 있다.

다른 실시형태에 있어서, 적층체(120)와 기판(102)의 굴절률은 상이할 수 있다. 이러한 실시형태에 있어서, 각도(132a), (132b)는 적층체(120)와 기판(102) 사이의 경계선에서 굴절로 인해 달라질 것이다. 일 실시형태에 있어서, 적층체는 굴절률이 1.61인 PET를 포함할 수 있고, 기판은 굴절률이 1.54인 유리를 포함할 수 있다. 이러한 실시형태에 있어서, 두 층 중 하나와 동일한 굴절률을 지니는 굴절률이 정합하는 접착제의 사용을 가정할 때, 각도(132c)가 45°이면, 각도(132b)는 26.1°이고, 각도(132a)는 27.4°이다. 적층체(120)의 굴절률이 밑에 있는 기판(102)의 굴절률보다 크기 때문에, 광은 기판으로부터 적층체로 통과할 때 법선 방향으로 굴절되고, 또한, 적층체로부터 외부 매질, 예컨대 공기로 통과할 때 법선으로부터 멀리 굴절될다.

소정의 실시형태에 있어서, 이 색 변이는 심미적으로 바람직할 수 있고, 간섭계 변조기의 색 변이 특성은 각종 방식으로 활용될 수 있다. 특히, 소정의 실시형태에 있어서, 간섭계 변조기로부터 반사된 광의 적어도 일부의 경로를 변경하도록, 비평탄면을 지닌 적층체 등의 텍스처 면이 관측자와 간섭계 변조기 사이에 위치되어 있는 조립체가 제공될 수 있다. 특히, 이하에 더욱 상세히 설명되어 있는 바와 같이, 관찰자로부터 떨어진 방향으로 통상 반사되는 광이 이제 텍스처 면의 형상으로 인해 관찰자를 향해서 반사될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 관찰자는 텍스처 면의 형상과 관련된 패턴으로 색의 범위를 관찰할 수 있다.

소정의 실시형태에 있어서, 적층체(220)는 간섭계 변조기에 대해서 영이 아닌 각도로 배향된 표면을 포함할 수 있다. 도 10a는 이러한 면을 포함하는 간섭계 구조체(200)의 일 실시형태를 예시하고 있다. 이러한 구조체(200)는 상기 간섭계 변조기 적층부(110)에 대해서 영이 아닌 각도로 배향된 면(222a)을 지니는 프리즘 스트립(prismatic strip)(222)의 형태의 광학적 특성부를 포함하는 적층체(220)에 접합된 간섭계 변조기 적층부(110)를 포함한다. 간편하게 하기 위하여, 예시된 실시형태는 기판을 포함하지 않지만, 다른 실시형태에서는 기판(102)(도 8 참조) 등과 같은 기판이 적층체(120b)와 간섭계 변조기 적층부(110) 사이에 배치될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다..

제1광선(230a)은 간섭계 변조기 적층부(110)에 대해서 각도(232a)에서 해당 적층부(110)를 떠나 적층체(220)의 평탄한 부분에서 관찰자를 향해 해당 적층체를 통과하며, 이때 광은 굴절되어 법선에 대해서 각도(232b)에서 광선(230b)을 따라 관찰자를 향해 진행한다. 제2광선(230c)은 간섭계 변조기 적층부(110)에 대해서 각도(232c)에서 해당 적층부(110)를 떠나 프리즘 스트립(222)의 각진 표면(222a)을 통해 관찰자를 향하여 해당 적층체로부터 통과하며, 이때 광은 굴절되어 법선에 대해서 각도(232d)에서 광선(230d)을 따라 관찰자를 향해 진행한다. 관찰자에게 도달하는 2개의 광선(230c), (230d)은 평행한 경로를 따라 주행하지만, 광선(230a), (230d)으로 표시된 2개의 광선의 초기 경로는 평행하지 않은 것을 알 수 있다.

이와 같이 해서, 구조체(200)를 도 8에 도시된 위치와 각도에서 볼 때, 광선(230b)은 적층되지 않은 간섭계 변조기 적층부(110)를 법선에 대해서 각도(232a)에서 볼 경우 보이게 되는 색으로서 관찰자에게 인지될 것이고, 광선(230d)은 상기 적층부(110)를 법선에 대해서 각도(232c)에서 볼 때 보이게 되는 색으로서 인지될 것이다. 도 10b는 관찰자에 의해 보이게 되는 패턴을 예시하고 있고, 여기서, 프리즘 스트립(222)은 제1색으로 보이고, 프리즘 스트립(222) 사이에 있는 적층체(220)의 부분은 제2색으로 보인다.

특정 실시형태에 있어서, 상기 적층부(110)는 도 9a와 관련해서 이미 설명된 적층부를 포함할 수 있고, 이때 흡수재(112)는 80Å의 몰리브덴을 포함하고, 스페이서(114)는 4200Å의 이산화규소를 포함하며, 반사재(116)는 500Å의 알루미늄을 포함한다. 적층체(220)는 굴절률이 1.61인 PET 층을 포함하고, 또 PET를 포함하는 기판(102)(도시 생략)은 적층체(220)와 적층부(110) 사이에 배치될 수 있다. 적층체(220)의 상부면은 폭이 10㎜이고 10㎜ 간격으로 떨어져 있는 프리즘 스트립들을 포함하며, 이때 각진 표면(222a)은 적층체(220)의 평탄한 부분에 대해서 30°각도에서 배향된다. 구조체(200)를 45°의 각도(즉, 각도(232b), (232d)가 45°임)에서 볼 때, 각도(232a)는 26.1°일 것이고, 각도(232c)는 39.3°일 것이다. 이와 같이 해서, 스트립(222)들은 대략 470㎚의 피크 파장을 지닌 청색으로 보일 것이고, 스트립(222)들 사이의 간격은 대략 560㎚의 피크를 지닌 녹색으로 보일 것이다.

이 특정 적층부는 도 9d에 도시된 분광 응답을 지니므로, 임의의 주어진 위치에서 관찰자에 의해 보이는 색은, 해당 적층부의 시야각이 변화될 경우 보이는 색의 범위를 나타내는 색 경로를 따라 점들에 의해 부여된다. 이 특정 실시형태 및 배향에 있어서, 스트립(222)들의 색은 색도도 상의 지점(134c)에서의 색에 의해 부여되고, 스트립들 간의 영역에서의 적층체의 색은 지점(134c)에서의 색에 의해 부여된다. 구조체(200)의 시야각이 변화됨에 따라, 스트립들의 색과 이들 스트립들 간의 간격이 도 9d에 도시된 색 경로를 따라 변화될 것이다.

소정의 실시형태에 있어서, 프리즘 스트립(222) 등의 특징부는 소정의 거리에 서있는 관찰자에 의해 식별될 수 있으므로, 특정 패턴이 관찰될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 상기 특징부의 일부 혹은 모두는, 개별의 특징부가 개별적으로 식별될 수 없도록 하는 크기 혹은 밀도로 되어 있을 수 있다. 이러한 실시형태에 있어서, 이들 영역은, 원색의 화소와 같은 다수의 성분 화소를 이용해서 특정 색을 표시하도록 컬러 표시장치에 이용되는 것 등과 같은 혼색 혹은 확산 효과를 일으킬 수 있다.

이들 실시형태에 있어서, 관찰자를 향해 반사된 광은 단독으로 서있는 간섭계 변조기 적층부에 의해 발생될 수 없는 파장 조성을 지닐 수 있다. 예를 들어, 상기 설명된 특성부가 훨씬 적은 척도 상에 형성되었을 경우, 혹은 관찰자가 구조체로부터 충분히 멀리 위치결정되었을 경우, 얻어지는 광은 구조체의 각종 부분으로부터 오는 청색 파장과 녹색 파장의 조합일 것이다. 특히, 광은 470㎚와 560㎚의 양쪽 모두에 피크를 지닐 것이다. 이러한 파장 조성을 지닌 광은 전술한 특정 적층부만을 이용해서 형성될 수 없지만, 적층체 상에 혹은 적층체 내에 광학적 특성부의 내포가 이러한 파장 조합을 가능하게 한다.

도 11은 프리즘 스트립(222) 형태로 광학적 특성부를 포함하는 구조체(200b)의 다른 실시형태를 예시하고 있다. 프리즘 스트립(222)의 표면 중 하나가 간섭계 변조기 적층부(110)에 대해서 실질적으로 수직인 도 10a의 실시형태와 대조적으로, 도 11의 실시형태는 간섭계 변조기 적층부(110)에 대해서 비교적 얕은 각도에서 배향된 다른 평탄면(222b)을 지닌 프리즘 스트립을 포함한다. 각도(232e)에서 적층부(110)를 떠나는 광선(230e)은 면(222b)에서 반사되어, 법선에 대한 각도(232f)에서 광선(230f)을 따라 적층체(220)를 떠난다. 면(222a), (222b)이 기판에 대해서 배향된 비교적 얕은 각도 때문에, 이들 면은 모두 넓은 범위의 각도에 걸쳐 보일 수 있어, 넓은 범위의 각도에서 볼 때 3색의 혼색이 얻어진다.

다른 실시형태에 있어서, 곡면을 포함하거나 혹은 그렇지 않으면 연속적으로 변화하는 면을 포함하는 광학적 특성부가 이용될 수 있다. 도 12a는 구면 렌즈 구조체(322) 등의 곡면의 형태로 광학적 특성부를 포함하는 적층체(320) 및 간섭계 변조기 적층부(110)를 포함하는 구조체(300)를 예시하고 있다. 광선(330a)은 각도(332a)에서 간섭계 변조기 적층부(110)를 떠나 구면 렌즈 구조체(322)의 에지부에서 굴절되어, 관찰자를 향하여 법선에 대한 각도(332b)에서 광선(330b)을 따라 주행하는 것을 알 수 있다. 각도(332)와는 다른 각도(332c)에서 적층부(110)를 떠나는 광선(330c)은 구면 렌즈 구조체(322)의 다른 부분을 통과하여, 관찰자를 향해서 각도(332d)에서 광선(330d)을 따라 주행하도록 굴절되며, 이때 각도(332d)는 각도(332b)에 대해서 실질적으로 평행하다.

실질적으로 일정한 색의 이산된 영역으로서 나타날 수 있는 각진 평탄면을 포함하는 프리즘 구조체와 대조적으로, 곡면 혹은 연속적으로 변화가능한 면이 색의 구배(gradient)로서 나타날 것이다. 도 12b는 정의(positive) 구면 렌즈 구조체(322)를 포함하는 구조체(300)를 위에서 본 도면을 예시하고 있다. 이러한 실시형태에 있어서, 각도에서 볼 때, 관찰자에 인접한 정의 구면 렌즈 구조체(322)의 부분들이 관찰자로부터 떨어진 렌즈 구조체(322) 측상의 것보다 더욱 각진 색 변이의 증거가 될 것이다.

렌즈 구조체의 높이(또는 적층체의 둥글게 된 움푹 패인 부분의 형태를 취할 수 있는 부의(negative) 렌즈 구조체의 경우에는, 깊이)는 또한 색 변이도에 영향을 미친다. 도 12c는 구면 렌즈 특성부(322), (324)를 포함하는 구조체(300b)의 다른 실시형태를 예시하고 있고, 여기서 렌즈(324)는 렌즈(322)보다 얕다. 광선(330e)이 적층부(100)를 떠나는 각도(332e)와 광선(320f)이 적층부(110)를 떠나는 각도(332f) 간의 차이가 각도(332a)와 (332c) 간의 차이보다 적고, 얕은 렌즈 구조체(324)에 대한 각도 색 변이는 렌즈(322)에 의해 표시되는 것 미만으로 될 것임을 알 수 있을 것이다.

다른 실시형태에 있어서, 파세트(faceted) 특성부가 프리즘 혹은 곡선 구조체 대신에 이용될 수 있고, 이러한 특성부의 임의의 조합도 이용될 수 있다. 예를 들어, 단일의 광학적 특성부는 평탄면과 곡면을 모두 포함할 수 있다. 프리즘 구조체는 서로에 대해서 상이한 각도로 배향될 수 있으므로, 상이한 면은 상이한 시야각과 상이한 장소에서 볼 수 있다. 임의의 유형의 광학적 특성부는 분리되어 있거나, 렌즈 형상일 수 있거나, 패턴으로 혹은 미리 규정된 형상이나 화상으로 배열되거나 또는 심미적 효과를 위해 랜덤하게 배열되어 있을 수 있다.

이러한 조합체는 각종 광범위한 용도에서 이용될 수 있다. 소정의 용도에 있어서, 조립체는 건축, 설계 및 구조 분야에서 이용될 수 있고, 건축 재료 속에 통합되거나 설계 요소로서 이용될 수 있다. 예를 들어, 이러한 조립체를 포함하는 타일은 건축에서 이용될 수 있다. 이러한 조립체를 포함하는 벽 패널은 또한 건축 혹은 설계에서 이용될 수 있다. 이러한 조립체는 골조의 배경에서와 같이, 많은 설계 요소 속에 통합될 수 있다. 소정의 형상의 간섭계 변조기는 심미적으로 즐거움과 이목을 끄는 로고를 제공하도록 이러한 조립체에 이용될 수 있다. 광범위한 기타 용도가 상정되고 가능하다.

도 13a 내지 도 13d는 간섭계 변조기 어레이를 지지하는 기판에 인접하여 위치된 텍스처 유리의 층을 포함하는 잠재적인 구조체의 단면도를 예시하고 있다. 도 13a에서는, 조립체(400a)가 간섭계 변조기 어레이 혹은 적층부(410)를 지지하는 변조기 기판(102)을 포함하는 것을 볼 수 있다. 전술한 적층체 등과 같은 텍스처 층(420a)은 간섭계 변조기 어레이(410)로부터 접착제(408)를 개재해서 기판(102)의 반대쪽에 고정되어 있다. 랜덤한 텍스처를 지닌 것으로서 표시되어 있지만, 여기에 기재된 광학적 특성부를 이용하는 직사각형 패턴도 이용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 소정의 실시형태에 있어서, 텍스처 층은 실질적으로 랜덤한 패턴을 지닐 수 있으므로, 해당 텍스처 내에 존재할 수 있는 패턴은 모두 관측자에 의해 즉시 인지될 수 없다.

도 13a에 예시된 실시형태에 있어서, 텍스처 층(420a)은 한쪽면 상에만 텍스처가 형성되어 있고, 이 한쪽면은 예시된 실시형태에서 간섭계 변조기 어레이로부터 멀리 떨어져 위치된 쪽이지만, 다른 실시예에서, 텍스처 층(420a)은 굴절의 변동이 간섭계 변조기 어레이(410)에 의해 반사된 광의 유효 광로를 변경하도록 역전되어 있을 수 있다. 도 13b에 있어서, 조립체(400b)는 층(420b)의 텍스처 층이 변조기 기판(102)과 대면하는 측상에 텍스처 형성되어 있는 지점에서 도 13a의 조립체(400a)와 상이하다는 것을 알 수 있다. 도 13c에 있어서는, 텍스처 층(420c)이 양면 상에 텍스처 형성되어 있는 것을 알 수 있다. 도 13d에서는, 층(420d)의 텍스처가 대체로 평탄하게 보이는 마이크로 텍스처일 수 있고, 대안적인 실시형태에서는, 예컨대, 층(420d) 내에 공기 혹은 기타 기포의 내포를 통한 방법 등과 바와 같이, 해당 층 내에 텍스처를 포함할 수 있다.

이러한 텍스처 층의 효과는, 실질적으로 랜덤하든지 혹은 규칙적인 패턴을 포함하든지간에, 조립체에 의해 반사된 색의 패턴을 제공하도록 될 수 있다. 소정의 실시형태에 있어서는, 시야각의 함수로서 색 변이를 최소화하거나 균일한 색을 제공하도록 설계된 보정된 층과는 대조적으로, 만족스러운 광학적 효과를 제공하도록 이들 색 패턴이 관측자에 의해 용이하게 식별될 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 이들 색 패턴은 프리즘 특성부의 경우에, 색의 개별의 구역을 포함할 수 있거나, 또는 곡면 특성부 혹은 실질적으로 랜덤한 텍스처의 경우에는 색 구배를 포함할 수도 있다.

텍스처 층(420a)과 기타 텍스처 층은 유리 및 폴리머를 포함하지만 이들로 제한되지는 않는 각종 재료의 어느 것이라도 포함할 수 있다. 본 출원 명세서의 어느 곳에서인가 기술된 광학적 특성부에 부가해서, 이러한 층은 또한 서브층들(sublayers) 혹은 줄무늬(striation)도 포함할 수 있고, 또, 소정의 실시형태에서는, 액체 혹은 반액체일 수 있으며, 또한, 부가층에 의해 제자리에 유지되어 있을 수도 있다. 상기 텍스처 층(420a)과 기타 텍스처 층은, 소정의 실시형태에서는, 텍스처 재료의 에지부로부터 예술성을 이용하도록 전체 간섭계 변조기 어레이 혹은 전체 간섭계 변조기를 덮지 않을 수 있다.

소정의 실시형태에 있어서는, 별도의 텍스처 층과 접착제 대신에 단지 텍스처 접착제 층만이 제공될 수 있다. 이와 같이 해서, 광-투과성 접착제 층이 제공되어 엠보싱될 수 있고, 이어서 경화되어 원하는 소정의 형상을 형성할 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 접착제 층은 기판(102)과 텍스처 층(420a), (420b) 사이의 전체 영역에 대해서 연장되지 않고, 상기 기판과 텍스처 층의 부분 사이에 위치된 공기 간극이 있을 수 있다. 특정 실시형태에 있어서, 특히 텍스처 층이 기판에 인접한 텍스처 층을 포함할 경우(도 13b 참조), 접착제는 텍스처 층이 기판과 접촉하거나 기판에 근접하여 올 경우에만 배치될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 클립 혹은 기타 패스너 등의 기계적 구성 요소가 변조기 기판에 대해서 텍스처 면을 고정시키기 위해 이용될 수 있거나, 이들 두 요소는 서로에 대해 독립적으로 제 위치를 유지할 수 있다.

소정의 실시형태에 있어서, 이하에 더욱 상세히 설명되어 있는 바와 같이, 접착제와 반사면 중 어느 한쪽 혹은 양쪽 모두 등과 같은 구성체 내의 층들의 일부는 이들을 통해 비치는 광의 파장에 더욱 영향을 미치도록 염색되거나 착색되어 있을 수 있다. 이와 같이 해서, 조립체의 색 변이 특징은, 관측자에 의해 보이는 색이 간섭계 변조기 어레이의 것에 부가해서 텍스처 층과 접착제의 색에 의해서 영향을 받으므로, 부가적인 방식으로 증강되거나 변화될 수 있다. 일례로서, 녹색 텍스처 유리와 함께 이용되는 마젠타 간섭계 변조기는 얻어진 패턴의 일부에서 백색을 생성할 것이다.

소정의 실시형태에 있어서, 텍스처 층의 텍스처는 기포를 포함한 "레인 글라스"(rain glass) 혹은 건축 유리 등과 같이 실질적으로 랜덤하다. 다른 실시형태에 있어서, 전술한 바와 같이, 텍스처는 플룻 글라스(fluted glass) 등과 같이, 특정 패턴이나 특수한 광학적 특성을 지닐 수 있다. 특정 실시형태에 있어서, 텍스처는, 예를 들어, 전술한 유형의 렌즈 구조체 등과 같은 렌즈 디자인을 포함할 수 있다. 소정의 실시형태에 있어서, 이 렌즈 디자인은 플래터(flatter) 텍스처 층이 이용될 수 있도록 전통적인 렌즈 혹은 프레넬 렌즈(Fresnel lens)일 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 렌즈는 소정의 각도에서 특정 색 변이를 일으키거나 혹은 색 변이의 범위를 제어하도록 설계되어 있을 수 있다. 상기 렌즈는 특정 시야각에서 화상 혹은 패턴을 형성하도록 설계되어 있을 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 프리즘 혹은 홀로그램 구조체는 텍스처 층으로서 혹은 텍스처 층에 부가해서 사용될 수 있다.

전술한 바와 같이, 소정의 실시형태에서, 접착제는 접착제 층과 굴절률 합치된 인접층 간의 경계선에서 굴절률을 최소화하도록 인접층에 대해서 굴절률 합치되어 있을 수 있다. 그러나, 다른 실시형태에 있어서, 접착제 층은 인접층의 굴절률과는 상이한 굴절률을 포함하여 각 경계선에서 굴절을 일으킬 수 있다. 소정의 실시형태에 있어서, 접착제는, 간섭계 변조기 어레이를 향하는 광의 전내부 반사를 방지하거나 최소화하기 위하여, 변조기 기판의 굴절률보다 낮은 굴절률을 지니도록 선택된다. 그러나, 접착제 층의 굴절률 및 얻어지는 전내부 반사각을 변화시킴으로써, 조립체의 색 변이 특징이 소정의 방식으로 변화될 수 있다. 전내부 반사각을 제어함으로써, 간섭계 변조기에 의해 반사된 광의 최대 광로가 제어됨으로써 색 변이를 제어할 수도 있다.

소정의 실시형태에 있어서, 간섭계 변조기 어레이는 텍스처 층의 이면 상에 배치되어 있을 수 있다. 그러나, 텍스처 면과는 별도로 변조기 기판을 설치함으로써, 텍스처 면을 위해 이용가능한 재료의 관점에서 보다 큰 유연성을 이용할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 특히, 텍스처 면은, 유리 층의 경우에, 추가의 구조적 강도를 제공하도록, 간섭계 변조기를 파괴하거나 해를 끼치는 온도에서 템퍼링(tempering)될 수 있다. 소정의 실시형태에 있어서, 텍스처 층은 조립체에 대해서 주된 구조적 지지체일 수 있다. 소정의 적절한 기성품의 텍스처 유리는 이와 같이 해서 조립체를 제조하는 데 이용될 수 있다. 또한, 양면에서 텍스처 처리된 층의 경우에, 간섭계 변조기 어레이를 형성하기 위하여 텍스처 면을 피복하는 것은 곤란하다. 소정의 실시형태에 있어서, 텍스처 층은 약 2.3㎜ 이상의 두께인 유리층을 포함할 수 있지만, 층의 크기는 조립체의 의도된 용도와 조성에 유의하게 좌우되어 변화될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 텍스처 층이 기판에 접합된 적층체를 포함하는 실시형태에 있어서, 텍스처 층 혹은 기판 중 하나는 기계적 강도를 제공하는 비교적 두꺼운 층을 포함할 수 있어, 보다 얇은 층이 다른 층으로서 사용될 수 있도록 할 수 있다.

위에서는 어레이로서 기재되었지만, 기판의 일부 혹은 모두에 대해서 뻗어 있는 단일의 간섭계 변조기와 같이 적은 수를 비롯한 소정 개수의 간섭계 변조기 요소가 기판 상에 설치될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 간섭계 변조기 어레이(104)는 텍스처 면 및 접착제와는 기판(102)의 반대쪽상에 있는 것처럼 도시되어 있지만, 정적 간섭계 변조기 어레이(104)가 텍스처 면과 동일한 쪽의 기판 상에 설치될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 정적 간섭계 변조기 구조체의 강성으로 인해 텍스처 층이 간섭계 변조기 어레이에 직접 부착되는 것을 허용할 수 있다. 이러한 실시형태에 있어서, 부분 반사층이 반사층과 텍스처 면 사이에 위치되도록 해당 부분 반사층과 반사층의 위치를 역전시킬 수 있는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 이러한 실시형태에 있어서, 변조기 기판은 광에 대해서 반사성일 필요는 없고, 임의의 적절한 투과성 혹은 반투명성 재료를 포함할 수 있다.

소정의 실시형태에 있어서, 단일의 간섭계 변조기 구조체가 기판의 일부 혹은 전부에 걸쳐서 뻗도록 제공될 수 있다. 다른 실시형태에서는, 상이한 광학적 간극을 지닌 정적 간섭계 변조기의 경사진 구조체가 제공될 수 있고, 텍스처 유리는 다양한 색을 함께 배합시켜 타일의 에지부에 얼룩지게 할 수도 있다. 대안적인 실시형태에 있어서, 다양한 두께를 지닌 유전체 스페이서 층의 증착을 통하는 방법 등에 의해 다양한 광학적 간극을 지닌 단일의 간섭계 변조기 구조체가 제공될 수 있다. 이러한 가변성 두께의 간섭계 변조기의 두께의 편차 범위는 원하는 색을 제공하도록 제어될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 상이한 간섭계 변조기는 동일한 광학적 간극을 지닐 수 있지만, 상이한 간섭계 변조기 간에 상이한 색 특성(직각 및 직각을 벗어난 각에서 명백한 색)을 제공하도록, 재료 선택에서 다양할 수도 있다.

그러나, 본 명세서에 기재된 실시형태는 주로 정적 간섭계 변조기 구조체에 대해서 주로 논의되어 있지만, 도 1의 간섭계 변조기(16) 등과 같은 활성 간섭계 변조기 구조체와 함께 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러나, 소정의 측면에 있어서, 이들 실시형태는 간섭계 변조기 디스플레이 등의 장치와는 상이할 수 있다.

예를 들어, 장치가 건축 유리 혹은 유사한 장식 구성 요소로서 이용되고 있는 경우, 장치는 표시장치와 동일한 해상도를 지닐 필요는 없다. 소정의 실시형태에 있어서, 화소는 매우 크게 제작될 수 있고, 소정의 실시형태에 있어서는 다수의 혹은 심지어 모든 화소가 동시에 구동될 수도 있다. 특정 실시형태에 있어서, 전체 어레이는 제1상태와 제2상태 사이에서 동시에 구동될 수 있다. 리프레시 속도는 또한 표시장치에서보다 장식 용도에서 유의하게 느릴 수도 있어, 덜 복잡한 드라이버 회로의 이용뿐만 아니라, 표시장치에서 받아들여질 수 없는 정도까지 간섭계 변조기의 작동을 늦출 수 있는 재료의 이용도 가능해진다.

관찰자가 패턴의 구성 요소를 식별할 수 있는 것이 바람직하지 않은 실시형태에서도, 해당 구성 요소 혹은 화소는 디스플레이(즉, 표시장치)에서보다 상당히 크게 만들어질 수 있다. 이것은, 실시형태가 표시장치인 경우보다 건축 유리 등의 실시형태로부터 상당히 훨씬 멀리 관찰자가 서있을 수 있기 때문에, 그리고 텍스처 유리가 균일한 색의 영역 혹은 화소 간의 경계를 희미하게 할 수 있기 때문에 두 경우 모두에서 수행될 수 있다. 20-20 비전(twenty-twenty vision)은 원호의 1분의 각도만큼 이간된 공간적 패턴을 해석하는 능력으로서 규정되어 있다. 5m 거리에서, 20-20 비전을 가진 관찰자는 1인치당 대략 17화소 혹은 1.5㎜의 특성 간격을 보는 것이 가능할 수 있지만, 50㎝의 거리에서는 가시 간격이 1인치당 대략 175화소 혹은 0.15㎜이다.

또한, 어레이의 보다 큰 부분이 동시에 어드레스될 수 있기 때문에, 드라이버 시스템, 버싱(bussing) 시스템 및 어드레싱 시스템의 복잡성은 저감될 수 있다. 버싱 층 혹은 지지 구조체 등의 마스킹되지 않은 구성 요소가 대규모의 실시형태에서 덜 인지될 수 있기 때문에, 층을 마스킹하는 것은 덜 필요할 수도 있다. 착색 상태와 암 상태 간을 전환하는 간섭계 변조기가 이러한 실시형태에서 이용될 수 있지만, 상이한 두 색 간을 전환하는 이색성 간섭계 변조기는 어떤 용도에서는 더욱 바람직할 수도 있다.

가능한 색의 범위가 공기 간극에 의존하므로, 관찰자가 볼 수 있는 패턴 내에서 반사된 색의 잠재적인 범위를 규정하도록 간섭계 간극의 두께가 변경될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 같이 해서, 패턴 내에서 볼 수 있는 특정의 바람직한 색 범위를 규정하기 위해 특정 치수가 이용될 수 있다. 광범위한 색 범위가 바람직한 특정 실시형태에서는, 1차 적색 혹은 2차 혹은 고차의 색을 제공하기 위해 간섭계 간극의 두께가 선택될 수 있다. 2차 색은 일반적으로 장치에 걸쳐서 보다 넓은 색 변이의 범위, 또한 소정의 실시형태에서는 바람직할 수도 있는 더욱 채색된 색을 제공할 것이다.

도 14a는 900Å 내지 4500Å의 스페이서 층의 편차의 함수로서 도 9b의 적층부의 축상(on-axis) 1차 색(502)과 2차색(504)의 양쪽 모두에서의 변화를 표시한 색도도(500)를 나타내고 있다. 스페이서 층의 두께의 변화에 기인하는 축상 색 변이는 소정의 스페이서 두께에 대한 시야각의 변화로 인해 광로의 증가를 초래하는 색의 변화와 등가이다. 색도도의 외부 상의 2차 색(504)이 해당 색도도의 내부 근방의 1차 색(502)보다 큰 채도를 나타내는 것을 알 수 있다. 또한, 경로 길이의 짧은 변화에 걸친 신속한 혹은 인지가능한 색 전이 영역이 시야각의 함수로서 더욱 시각적으로 예민한 색 변이를 제공할 수 있고, 또 관찰자에 의해 관찰될 수 있는 보다 넓은 범위의 색을 제공할 수 있다는 것도 알 수 있다. 예를 들어, 스페이서 두께가 얻어지는 2차색이 색(506)으로 부여되도록 선택된다면, 시야각의 증가에 상당하는 스페이서층의 증가가 신속하고 뚜렷한 색 변화를 얻어 시각적으로 두드러진 효과를 제공할 것이다.

도 14b 및 도 14c는 보다 상세히 고차 색에 대한 증가된 효과를 비교하여 도시한 것으로, 시야각이 0°(축상) 내지 25°에서 변화함에 따라 상이한 두 적층부에 대해서 가시적인 색의 범위를 나타내고 있다. 구체적으로, 도 14b는 3400Å의 이산화규소층을 포함하는 스페이서 층을 지닌 적층부에 대한 색도도를 나타내며, 2차 녹색의 축상 피크색(525㎚)을 얻고 있다. 이에 대해서, 도 14c는 1620Å의 이산화규소층을 포함하는 스페이서 층을 지닌 적층부에 대한 색도도를 나타내며, 1차 녹색의 축상 피크 색(525㎚)을 나타내고 있다. 시야각의 동일한 편차에 비해서, 2차 녹색 적층부는 1차 녹색 적층부의 색 변이(512)보다 유의하게 많은 색 변이(510)를 제공하는 것을 알 수 있다.

간섭계 변조기 적층부(110)의 특성은 또한 그 안에 내포된 층들의 조성을 변화시킴으로써 변화될 수도 있다. 예를 들어, 도 14b의 스페이서 층이 이산화규소보다 높은 굴절률을 지닌 이산화아연의 층 2500Å을 포함하는 스페이서 층으로 교체된다면, 도 14b의 적층부(525㎚에서 2차 녹색)와 동일한 축상 색을 지니는 적층부가 얻어진다. 그러나, 시야각이 0°(축상) 내지 25에서 변화할 경우, 색(514)의 편차는 스페이서 층이 도 14b에서 이산화규소로 이루어진 경우보다 적은 것을 알 수 있다. 이와 같이 해서, 소정의 실시형태에 있어서, 시야각의 함수로서의 색 변이는 스페이서 층의 굴절률을 증가시킴으로써 저감될 수 있다. 흡수재, 반사재 및 기판을 비롯한 다양한 층에 대한 기타 변형예가 광학적 적층부의 특성을 변화시키도록 제조될 수 있고, 다층 혹은 다수 공동(multicavity) 구조체도 간섭계 변조기 적층부의 분광 출력을 변경시키는데 이용될 수 있다.

또한, 두 층의 반사율은 적어도 반투과성인 간섭계 변조기를 제공하도록 선택될 수 있다. 투과도는 원하는 용도에 따라 변경될 수 있다. 특정 실시형태에 있어서, 간섭계 변조기 어레이의 일부만이 투명할 수 있고, 반사부가 소정의 형상을 형성할 수 있거나, 그 반대일 수도 있다.

도 15a는 투과성 간섭계 변조기 구조체로서 제공될 수 있는 구조체(600)의 일 실시형태를 나타내고 있다. 해당 구조체(600)는 상부에 형성된 간섭계 적층부(610)와 어느 한쪽면상에 형성된 텍스처 적층체(620a), (620b)를 구비한 기판(102)을 포함한다. 상기 적층부는 80Å의 몰리브덴 흡수재(612), 4200Å의 이산화규소 스페이서(614), 및 부분적으로 투명한 두께의 알루미늄으로 이루어지고 소정의 실시형태에서는 약 30Å 내지 120Å일 수 있는 반사재(616)를 포함한다. 특정 실시형태에 있어서, 반사재(616)는 80Å의 알루미늄층을 포함할 수 있고, 이것은 대략 20% 내지 25%의 피크 투과율을 지닐 것이다. 도 15b는 적층부(610)가 반사재(616)와 텍스처 적층체(620b) 사이에 추가의 스페이서 층(618)을 포함하는 약간 변형된 구조체(600b)를 예시하고 있다. 소정의 실시형태에 있어서, 이 부가층(618)은 장치에 대한 추가의 색 제어를 제공할 수 있거나, 혹은, 인접한 적층부에 물리적 보호를 제공하도록 반투명 간섭계 변조기 적층부와 반사성 간섭계 변조기 적층부의 양쪽 모두에 대해 이용될 수 있다.

구조체(600) 등과 같은 반투과성 간섭계 변조기 구조체는 흡수재 측과 반사재 측의 양쪽 모두로부터 특정 색을 반사한다. 반사재(616)의 두께가 감소함에 따라, 흡수재 측으로부터 반사된 색의 채도가 감소하고, 반사재 측으로부터 반사된 색의 채도가 증가한다. 반사된 색에 부가해서, 색은 또한 간섭계 적층부(610)를 통해 투과될 것이다. 상기 실시형태에 있어서, 투과된 색은 흡수재 측으로부터 반사된 색과 유사한 반면, 반사재 측으로부터 반사된 색은 대략 상보적일 것이다. 소정의 실시형태에 있어서, 반투과성 간섭계 변조기 구조체는 양쪽으로부터 실질적으로 동일한 색을 반사하도록 구성될 수 있다. 이것은, 예를 들어, 대칭적인 변조기 적층부의 사용을 통해 행해질 수 있고, 이때 흡수재와 반사재는 동일한 두께의 동일한 재료로 이루어진다. 예를 들어, 하나의 변조기 적층부는 스페이서 층의 한쪽면상에 30Å 내지 120Å의 두께를 지닌 알루미늄층을 포함한다. 이러한 실시형태에 있어서, 실질적으로 동일한 색이 양쪽면으로부터 반사될 것이고, 투과된 색은 대략 상보적일 것이다.

도 15c는 스페이서 층(614)이 2000Å 내지 3700Å으로 변화될 경우 도 15a의 장치의 흡수재 측상의 투과색(630)과 반사색(632)을 나타낸 색도도이다. 흡수재 측상의 투과색(630)과 반사색(632)의 변화는 유사한 것을 알 수 있다. 도 15d는 장치의 반사재 측상의 투과색(630)과 반사색(634)을 나타낸 색도도로, 이때 이들 색은 서로 대략 상보적이다.

제1의 부분반사 혹은 흡수재층, 제1간섭계 간극을 규정하는 제1스페이층, 반사층, 제2간섭계 간극을 규정하는 제2스페이서 층 및 제2의 부분 반사 혹은 흡수재층을 포함하는 양면 간섭계 변조기가 제공될 수 있다. 이와 같이 해서, 양면 간섭계 변조기는, 어느 한쪽면으로부터, 단면 간섭계 변조기에 대해서 전술한 바와 같이 기능한다. 재료와 두께는 양쪽면상에서 유사한 광학적 응답을 제공하도록 유사하거나 동일할 수 있지만, 다른 실시형태에서는, 두께 혹은 재료가 어느 한쪽면상에서 상이한 광학적 응답을 제공하도록 상이할 수도 있다. 또한, 이러한 양면 간섭계 변조기의 한쪽면 혹은 양쪽면은 전술한 바와 같은 텍스처 층을 포함할 수 있다.

소정의 실시형태에 있어서, 도 16에 도시된 조립체(700) 등과 같이, 변조기 기판(102), 및 해당 변조기 기판(102)의 어느 한쪽면에 접착제 층(108)을 개재해서 부착된 텍스처 층(720)을 포함하는 양면 조립체가 제공될 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 변조기 기판은 변조기 기판의 한쪽면상에 위치된 양면 간섭계 변조기를 지닌 광-투과성 기판을 포함할 수도 있다. 다른 실시형태에 있어서, 변조기 기판은 해당 변조기 기판의 어느 한쪽면상에 간섭계 변조기 어레이(도시 생략)를 포함할 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 상기 변조기 어레이는 변조기 기판의 한쪽면상에 단일의 반투과성 간섭계 변조기 어레이를 포함할 수 있다. 도 13a의 것과 설계 및 배향에 있어서 유사한 텍스처 층을 포함하는 것처럼 도시되어 있지만, 도 13a 내지 도 13d 중 어느 하나의 텍스처 층과 배향뿐만 아니라 기타 임의의 적절한 텍스처 층도 본 실시형태 및 이하의 실시형태와 관련하여 이용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

다른 실시형태에 있어서, 하나 이상의 대상체가 간섭계 변조기의 앞쪽에 부상되어 있을 수 있다. 도 17a의 조립체(800a) 및 도 17b의 조립체(800b) 등과 같은 특정 실시형태에 있어서, 이러한 대상체(804)는 접착제 층(들)(108) 내에 부상되어 있을 수 있거나, 혹은 텍스처 층(들)(820)의 내부면에 대항해서 부상되어 있을 수도 있다. 특정 실시형태에 있어서, 이들 대상체는 반투명할 수 있으므로, 이들은 간섭계 변조기 어레이에 의해 반사된 광에 의해 뒤쪽으로부터 조명될 수 있다. 특정 실시형태에 있어서, 이들 대상체는 장식적이거나, 반투명하거나 투명할 수 있고, 또한, 이들로 제한되지는 않지만, 미세구(microsphere) 혹은 장식 잎(decorative leaves) 혹은 장식지(decorative paper) 등을 비롯한 광범위한 대상체의 어느 것일 수도 있다. 이러한 실시형태에 있어서, 대상체(804)의 조명은 시야각과는 독립적일 수 있으므로, 대상체는 광의 비교적 일정한 색으로 조명되는 한편, 주변 영역의 색은 시야각의 함수로서 변화한다.

소정의 실시형태에 있어서, 조명은 간섭계 변조기 어레이에 제공될 수 있다. 도 18a 내지 도 18c는 각종 조립체 구조체와 함께 이용될 수 있는 조명 시스템의 각종 실시형태를 나타내고 있다. 도 18a에 있어서, 조립체(900a)는 접착제 층(108)과 변조기 기판(102) 사이에 위치된 정면광 도광층(light guiding layer)(904)을 포함하며, 이것은 기판의 어느 한쪽면상에 위치되어 정면광으로부터 산란되거나 반사된 광이 간섭계 변조기 혹은 적층부에 의해 변조되어 관찰자에게 반사되거나 투과되도록 구성된 간섭계 변조기 혹은 적층부를 포함할 수 있는 것을 알 수 있다. 예시된 실시형태에 있어서, 도광층(904)은 텍스처 층(920)이 정면광의 동작을 저해하지 않도록 해당 텍스처 층 밑에 위치되어 있다. 다른 실시형태에 있어서, 정면광은 기판(102)으로부터 광학적으로 격리될 수 있다. 소정의 실시형태에 있어서는, 전술한 바와 같이, 기판(102)의 어느 한쪽면 상에 정면광 도광층(904)을 구비한 양면 장치가 제공될 수 있다.

이해할 수 있는 바와 같이, 정면광 도광층(904)은 해당 층(904)의 길이를 따라 광을 투과하도록 구성될 수 있고, 간섭계 변조기 어레이를 향하여 광을 반사하도록 구성된, 잉크 도트, 확산기, 프리즘 필름 혹은 홀로그램 필름 등의 구조체를 포함할 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 정면광은 간섭계 변조기 어레이로부터 광을 반사하여 상이한 효과를 제공하도록 구성될 수 있다. 접착제 층(108)은, 바람직하게는, 전내부 반사를 통해서 정면광 도광층(904) 아래쪽으로 광의 전파를 용이하게 하도록, 해당 정면광 도광층(904)보다 낮은 굴절률을 지니는 재료를 포함한다. 소정의 실시형태에 있어서, 이것은 저굴절률의 감압(pressure sensitive) 접착제일 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 텍스처 층(920)은 저굴절률 재료를 포함할 수 있다.

도 18b는 변조기 기판(102)이 적어도 부분적으로 반투과성이고, 간섭계 변조기 어레이 혹은 적층부(도시 생략)가 반투명한 대안적인 조립체(900b)를 예시하고 있다. 이러한 실시형태에 있어서, 간섭계 변조기를 통해서 광을 제공하여 조립체를 조명하는 간섭계 변조기 어레이 혹은 적층부 뒤에 배치된 광원(914)이 제공될 수 있다.

마찬가지로, 도 18c는 반투명 변조기 적층부 혹은 어레이와 함께 이용하는데 적합한 다른 조립체를 예시하고 있다. 도 18c에 있어서, 조립체(900c)는, 배면광이 도 18a의 정면광 도광층(904)과 유사한 배면광 도광층(916)의 형태를 취하는 것을 제외하고, 도 18b의 조립체(900b)의 구조체와 유사한 것을 알 수 있다. 배면광 도광층(916)은 변조기 기판 및 반투명 간섭계 변조기 어레이를 통해서 광을 반사하도록 구성되어 있다. 배면광은 또한 해당 배면광에 인접한 측상의 간섭계 변조기 혹은 적층부에 의해 반사된 광을 증가시는 역할을 할 수 있으므로, 상기 배면광은 실질적으로 간섭계 변조기 혹은 적층부를 통해 광을 투과하는 배면광과 적층부 혹은 어레이의 인접한 측면을 조명하는 정면광의 양쪽 모두로서 역할한다.

소정의 실시형태에 있어서, 전술한 조명 구성요소는 전색(panchromatic)(백색) 광을 출력하도록 구성될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 상기 조명 구성요소는 단색(착색) 광을 출력하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 소정의 실시형태에 있어서, 광원은 간섭계 적층부 혹은 변조기의 축상 피크 파장에 상당하는 파장을 지니는 광을 출력하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시형태에 있어서, 간섭계 적층부 혹은 변조기에 의해 반사된 광량은, 시야각이 증가하고 피크 반사된 파장이 광원의 파장으로부터 멀리 이동함에 따라 점차 작아진다. 다른 실시형태에 있어서, 관찰자가 법선으로부터 멀리 이동함에 따라 휘도가 증가하도록, 특정 축외 시야각에서의 피크에 대응하는 파장 등과 같은 간섭계 변조기 혹은 적층부의 축상 피크 이외의 파장이 사용될 수 있다.

다른 실시형태에 있어서, 혹은 상기 실시형태와 관련하여, 착색된 혹은 연한 색을 띤 층이 유사한 효과를 제공하도록 이용될 수 있다. 예를 들어, 다른 파장의 광 이상의 소정의 파장의 광을 투과시키는 층이 특정 시야각에서 반사된 색을 강조하거나 최소화하는데 이용될 수 있다.

소정의 실시형태에 있어서, 간섭계 변조기 어레이를 포함하는 변조기 기판은 최종 사용자에 의해 소망의 접착제 및 텍스처 층과 통합될 성분으로서 제공될 수 있다. 조립체에 의해 반사될 색 및 패턴은 다른 구성 요소의 조성, 크기 및 형상에 의해 유의하게 영향받을 수 있으므로, 최종 사용자는 원하는 광학적 출력을 제공하도록 조립체의 형상의 자유도를 크게 다룰 수 있다. 추가의 실시형태에 있어서, 변조기 기판은 조립체를 조립하기 위한 지시뿐만 아니라 조립체를 완성하기 위해 적절한 구성 요소에 관한 정보와 함께 패키지로 제공될 수 있다. 제공된 정보는, 예를 들어, 특정 접착제 혹은 텍스처 층과 함께 얻어질 수 있는 더욱 제한된 범위에 관한 정보뿐만 아니라 고체로서 변조기 기판에 의해 반사될 수 있는 잠재적인 색의 범위를 포함할 수 있다. 부상되어 있는 대상체에 제공될 수 있는 실질적으로 일정한 조명의 조성이 이 정보에 포함될 수도 있다. 또한, 예를 들어, 실외 사용의 혹독함에 더욱 적합할 수 있는 접착제 혹은 텍스처 층에 관한 정보 등과 같이, 주어진 용도를 위한 특정 구성 요소의 적합성에 관한 정보도 포함될 수 있다.

다른 실시형태에 있어서, 제공된 패키지는 이용될 접착제를 포함할 수 있다. 이 접착제는 별도로 포장될 수 있거나 혹은 변조기 기판에 미리 도포되어 있을 수 있거나, 또한 예를 들어, 박리가능한 층 혹은 기타 보호 패키지에 의해 보호되어 있을 수 있다. 미리 도포된 접착제 이외에 별도로 포장된 접착제의 사용은 유의한 텍스처 층이 이용되는 실시형태에서 바람직할 수 있고, 텍스처 층과 기판 사이에 공기 간극이 없는 것이 바람직하다. 또 다른 실시형태에 있어서, 이 변조기 기판은 정면광 혹은 배면광 도광층 등의 통합된 조명을 포함할 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 적절한 텍스처 층이 제공될 수도 있다.

장식성 간섭계 변조기 장치를 설계하기 위한 공정 흐름(1000)의 일 실시형태는 다음과 같이 진행될 수 있다. 이 공정은 스텝 1010에서 시작하여, 축상 색이 선택될 수 있다. 축상 색이 간섭계 변조기 적층부(혹은 붕괴된 간섭계 변조기)의 가장 짧은 광로를 나타내므로, 해당 축상 색은 간섭계 변조기 구조체에 의해 발생된 가능한 색의 하나의 경계를 규정할 것이고, 각종 층의 적절한 조성과 두께를 규정하는데 이용될 수 있다. 그러나, 이하에 더욱 상세히 설명되어 있는 바와 같이, 후속의 설계의 고려사항은 축상 색의 선택이 재고되거나 변경될 수 있게 한다.

상기 공정은 이어서 스텝 1020으로 진행하여, 간섭계 변조기 구조체의 종류를 결정한다. 장치가 배면 광원형이면, 반투명 간섭계 변조기가 이용될 것이다. 또한, 장치가 다수의 측면으로부터 보이게 된다면, 반투명 간섭계 변조기 혹은 양면 간섭계 변조기가 이용될 것이다. 장치가 단지 단일 측면으로부터 보이게 되어 배면광원을 필요로 하지 않는다면, 단면 간섭계 변조기가 전형적으로 이용되지만, 양면 혹은 반투명 간섭계 변조기도 이용될 수 있다.

상기 공정은 이어서 스텝 1030으로 진행하여, 소정의 색 채도를 결정한다. 보다 적은 색 채도가 요망된다면, 선택된 축상 색의 1차 색이 이용될 것이다. 보다 큰 색 채도가 요망된다면, 선택된 축상 색의 2차 혹은 고차 색이 이용된다.

상기 공정은 이어서 스텝 1040으로 진행하여, 원하는 색 변이량을 결정한다. 다량의 색 변이를 원한다면, 간섭계 적층부 혹은 변조기에 대해서 가파른 각도의 면 및 높은 프로파일을 지닌 표면 텍스처 특성부가 이용될 수 있고, 개별적으로 볼 수 있는 텍스처 특성부가 이용될 수도 있다. 또한, 저굴절률을 지닌 스페이서 재료가 이용될 수도 있다. 색 변이가 매우 중요하다면, 시야각 혹은 스페이서 두께에 의한 최대의 색 편차 부근에 있는 색을 선별하도록 선택된 색의 수정이 이용될 수 있다. 적은 색 변이량이 바람직하다면, 대향하는 설계 선택은, 낮은 프로파일과 낮은 각도를 지닌 광학적 특성부를 이용하고 고굴절률을 지닌 스페이서 재료를 이용하며 색편차의 최소치 부근의 값을 이용해서 이루어질 수 있다. 또한, 표면 특성부보다는 오히려 적층체 혹은 다른 텍스처 층 내에 매립된 특성부를 이용하는 것이 바람직할 수도 있다.

최종적으로, 상기 공정은 이어서 스텝 1050으로 진행하여, 원하는 색 편차 효과를 제공하도록 텍스처 혹은 광학적 특성부를 선택한다. 실질적으로 일정한 색의 별개의 영역이 요망된다면, 전술한 프리즘 스트립 등과 같은 평탄한 면을 지닌 특성부가 이용될 수 있다. 점차적인 색 변화가 요망된다면, 전술한 구면 렌즈 특성부 등의 특성부가 이용될 수 있거나 둥글게 된 랜덤한 패턴을 이용될 수도 있다.

상기 공정 흐름은 장식적 특성부의 설계에 있어서의 예시적인 단계들을 설명하였지만, 다른 단계들 및 설계 결정이 이루어질 수 있고, 상기 단계들의 일부는 생략될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 활성 간섭계 변조기 구조체의 사용은 이러한 구조의 상세에 따라 상정될 수도 있다.

도 20 내지 도 22는 전술한 색 변이 특징을 나타낸 컬러 사진이다. 도 20은 간섭계 변조기가 상부에 형성된 변조기 기판 위에 놓인 텍스처 유리층의 오버헤드 컬러 사진이며, 이 사진은 변조기 기판의 법선에 대해서 실질적으로 평행한 각도에서 촬영한 것이다. 본 실시형태에 있어서, 간섭계 변조기는 2차 적색과 3차 청색을 조합하여 형성한다. 도 21은 간섭계 변조기 기판에 대해서 대략 평행한 각도에서 촬영한 도 20의 텍스처 유리층과 간섭계 변조기 기판의 컬러 사진이다. 단, 인지되는 색은 텍스처 유리층의 표면과 간섭계 변조기의 표면에 대한 관찰자의 각도뿐만 아니라 관찰자에 대한 광의 각도에도 의존한다. 예를 들어, 텍스처 유리의 에지부로부터의 반사는 황색으로 나타나고, 해당 텍스처 유리의 에지부를 통해 보이는 색은 녹색과 자색의 혼색을 나타내는 한편, 텍스처 유리의 상부면으로부터 보이는 색은 황색, 금색, 적색, 녹색 및 자색의 다양한 음영을 나타낸다. 도 22는 경사진 변조기 기판 위에 놓인 텍스처 유리층의 오버헤드 컬러 사진으로, 간섭계 변조기 타일의 경계의 흐릿함을 나타내고 있다.

이상의 상세한 설명이 다양한 실시예에 적용되는 본 발명의 새로운 특징들을 도시하고, 묘사하고, 지적하고 있지만, 예시된 장치 또는 방법의 형태나 상세한 설명에 있어서 다양한 생략, 대체 및 변화들이 본 발명의 정신으로부터 벗어나는 일 없이 당업자에 의해 이루어질 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 전술한 유형의 텍스처 층은 반사된 색이 시야각의 함수로서 변화되는 표시장치라면 어떠한 표시장치와도 협력하여 이용될 수 있다. 인지할 수 있는 바와 같이, 본 발명은 본 명세서에 기재된 특성과 이점의 모두를 제공하지 않는 형태 내에서 구현될 수도 있고, 그중 몇몇 특성은 다른 것과 별도로 이용되거나 실시될 수 있다.

100: 정적 간섭계 변조기 구조체 102: 기판
120: 적층체 재료 110: 간섭계 변조기 적층부
112: 흡수재 114: 스페이서
116: 반사재 408: 접착제
410: 간섭계 변조기 어레이
420a, 420b, 420c, 720, 820, 920: 텍스처 층
904: 정면광 도광층 916: 배면광 도광층

Claims

입사광에 대해서 적어도 부분적으로 투과성인 흡수재층;
상기 흡수재층에 대하여 고정된 반사층; 및
상기 흡수재층과 반사층 사이에 배치되어 간섭계 변조기 적층부(interferometric modulator stack) 내에 간섭계 간극(interferometric gap)을 규정하는 스페이서 층
을 포함하는 간섭계 변조기 적층부; 및
상기 반사층과 대향하는 상기 흡수재층 측상에 배치된 텍스처 층(textured layer)을 포함하는 조립체.
제1항에 있어서, 상기 텍스처 층은 상기 조립체가 다수의 색의 패턴을 반사하도록 구성되어 있는 것인 조립체.
제2항에 있어서, 상기 조립체에 의해 반사된 색의 패턴은 관측자(observer)에 의해 식별가능한 것인 조립체.
제2항에 있어서, 상기 색의 패턴은 시야각의 함수로서 변화하는 것인 조립체.
제1항에 있어서, 상기 스페이서 층은 실질적으로 일정한 두께를 지니는 것인 조립체.
제1항에 있어서, 상기 텍스처 층은 상기 간섭계 변조기 적층부의 적어도 일부의 유효 시야각을 변경하도록 구성된 광학적 특성부(optical feature)를 포함하는 것인 조립체.
제6항에 있어서, 상기 광학적 특성부는 프리즘 구조를 포함하는 것인 조립체.
제6항에 있어서, 상기 광학적 특성부는 구면 렌즈(spherical lens)를 포함하는 것인 조립체.
제6항에 있어서, 상기 간섭계 변조기 적층부에 인접하여 위치된 제1면과 상기 간섭계 변조기 적층부로부터 기판의 반대쪽에 위치된 제2면을 포함하는 기판을 추가로 포함하고, 상기 기판의 제1면은 상기 광학적 특성부를 포함하는 것인 조립체.
제6항에 있어서, 상기 간섭계 변조기 적층부에 인접하여 위치된 제1면과 상기 간섭계 변조기 적층부로부터 기판의 반대쪽에 위치된 제2면을 포함하는 기판을 추가로 포함하고, 상기 기판의 제2면은 상기 광학적 특성부를 포함하는 것인 조립체.
제6항에 있어서, 상기 텍스처 층은 평탄한 외면을 포함하고, 상기 광학적 특성부는 상기 텍스처 층 내에 배치되어 있는 것인 조립체.
제1항에 있어서, 상기 텍스처 층과 흡수재층 사이에 배치된 기판을 추가로 포함하고, 해당 기판은 접착제를 개재해서 상기 텍스처 층에 접합되어 있는 것인 조립체.
제12항에 있어서, 상기 접착제는 인접층과 실질적으로 동일한 굴절률을 지니는 재료를 포함하는 것인 조립체.
제12항에 있어서, 상기 접착제는 해당 접착제 내에 배치된 광학적 구조체(optical structure)를 포함하는 것인 조립체.
제1항에 있어서, 상기 조립체 내의 층들 중 적어도 하나는 착색되어 있는 것인 조립체.
제1항에 있어서, 상기 반사층은 입사광에 대해서 적어도 부분적으로 투과성인 것인 조립체.
제16항에 있어서, 상기 흡수재층과 반사층은 실질적으로 동일한 재료와 두께로 이루어진 것인 조립체.
제16항에 있어서, 상기 반사층에 인접한 간섭계 변조기 적층부 측상에 배치된 제2텍스처 층을 추가로 포함하는 조립체.
제16항에 있어서, 상기 반사층에 인접한 간섭계 변조기 적층부 측상에 배치된 도광층(light guiding layer)을 추가로 포함하되, 해당 도광층은 상기 간섭계 변조기 적층부를 향하여 광을 반사하도록 구성된 것인 조립체.
제1항에 있어서, 상기 텍스처 층과 흡수재 층 사이에 배치된 도광층을 추가로 포함하되, 해당 도광층은 상기 흡수재층을 향하여 광을 반사하도록 구성된 것인 조립체.
제1항에 있어서, 상기 간섭계 변조기 적층부는 해당 간섭계 변조기 적층부에 대해서 직각인 각도에서 보았을 경우 가시 영역(visible range) 내에서 적어도 2차색을 반사하도록 구성된 것인 조립체.
표시소자; 및
실질적으로 랜덤한 텍스처를 지닌 텍스처 면(textured surface)을 포함하는 상부층을 포함하되,
상기 표시소자에 의해 반사된 광의 파장은 시야각의 함수이고, 상기 텍스처 면은 제1굴절률을 지닌 제1재료와 제2굴절률을 지닌 제2재료 사이에 경계를 형성하고, 상기 표시소자에 의해 반사된 광은 상기 텍스처 면에서 굴절되어 해당 표시소자에 대한 유효 시야각을 변화시키는 것인 광학적 구조체.
제22항에 있어서, 상기 표시소자는 시야각이 증가함에 따라 해당 시야각의 증가가 유의한 색 변이(color shift)를 초래하도록 구성된 것인 광학적 구조체.
제22항에 있어서, 상기 텍스처 면은 상기 표시소자에 대해 영이 아닌 각도(non-zero angle)로 배향된 실질적으로 평탄한 영역을 포함하는 광학적 구조체.
제22항에 있어서, 상기 텍스처 면은 곡선 영역을 포함하는 것인 광학적 구조체.
제22항에 있어서, 상기 텍스처 면은 관측자에 의해 즉시 식별될 수 있는 패턴을 포함하지 않는 것인 광학적 구조체.
흡수재와 해당 흡수재층 밑에 위치된 반사재(reflector)를 포함하는 간섭계 변조기; 및
적어도 하나의 광학적 특성부를 포함하는 부가층을 포함하되,
상기 부가층은 상기 간섭계 변조기의 균일한 부분 위에 놓여 있고, 이때, 상기 흡수재층은 실질적으로 균일한 거리만큼 상기 반사재로부터 이간되어 있으며, 상기 균일한 부분 내의 제1지점으로부터 관찰자(viewer)까지 반사된 광은 제1피크 파장의 광을 포함하고, 상기 균일한 부분 내의 제2지점으로부터 상기 관찰자까지 반사된 광은 제2피크 파장의 광을 포함하며, 상기 제1피크 파장은 상기 제2피크 파장과는 상이하며, 상기 제1 혹은 제2피크 파장의 광의 어느 쪽도 다른 쪽의 고조파(harmonic)를 포함하지 않는 것인 표시소자.
제27항에 있어서, 상기 제1피크 파장은 제1시야각에서 상기 간섭계 변조기에 의해 반사된 피크 파장에 상당하고, 상기 제2피크 파장은 제2시야각에서 상기 간섭계 변조기에 의해 반사된 피크 파장에 상당하며, 상기 제1시야각은 상기 제2시야각과는 다른 것인 표시소자.
광을 간섭계측적으로 변조시키는(interferometrically modulating) 변조수단으로서, 해당 변조수단에 의해 반사된 색이 시야각의 함수로서 변화되는 것인 변조수단; 및
상기 변조수단에 의해 반사된 광을 굴절시켜 해당 변조수단에 대한 유효 시야각을 변화시키는 굴절수단을 포함하는 광학적 구조체.
제29항에 있어서,상기 변조수단은 간섭계 변조기를 포함하는 것인 광학적 구조체.
제29항에 있어서, 상기 굴절수단은 실질적으로 랜덤한 텍스처를 지닌 면을 포함하는 것인 광학적 구조체.