KR100207371B1 - 광로조절장치의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광로조절장치(500)의 제조방법에 관한 것으로, 전기적으로 연결된 접속단자(150)를 갖는 구동기판(130)상에 제1희생층(200)을 형성하는 공정과, 질화물 또는 산화물로 지지부(120)를 형성하는 공정과, 상기 지지부(120)의 홈에 텅스텐 또는 티타늄 재질로 이루어져 플러그(115)를 형성하는 공정과, 구동기판(130)상의 접속단자(150)와 전기적으로 이루어져 신호전극(160)을 형성하는 공정과, 세라믹 재질로 변형부(170)를 형성하는 공정과, 구동기판 상의 접속단자(150)와 전기적으로 접속되어 바이어스 전극(190)을 형성하는 공정과, 제1희생층(200)과 동일한 재질로 제2희생층(300)을 형성하는 공정과, 질화물 또는 산화물을 도포하여 탄성부(180)를 형성하는 공정과, 반사특성이 양호한 금속으로 거울(110)을 형성하는 공정과, 상기 거울(110)의 픽셀 패턴을 위해 포토레지스트 및 에칭을 수행하여 소정의 홈을 형성하는 공정과, 지지부(120) 사이의 공간(air gap)을 위해 상기 희생층(200,300)을 제거하는 공정을 수행하여, 안정된 구조의 광로조절장치를 제공하고 구동시 응답속도가 빠른 광로조절장치를 제공한다.
Description
제1도는 종래의 광로조절장치의 평면도.
제2도는 종래의 광로조절장치의 단면도.
제3도는 본 발명의 실시예에 따른 광로조절장치의 평면도.
제4도는 제3도의 실시예에 따른 광로조절장치의 사시도.
제5도는 본 발명의 실시예에 따른 광로조절장치의 제조공정의 흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
110 : 거울 115 : 플러그
120 : 지지부 130 : 구동기판
150 : 접속단자 160 : 신호전극
170 : 변형부 180 : 탄성부
190 : 바이어스 전극 200,300 : 희생층
400 : 액츄에이터 500 : 광로조절장치
본 발명은 투사형 화상표시장치에 이용되는 광로조절장치의 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 변형부가 박막의 세라믹으로 이루어진 광로조절장치의 제조방법에 관한 것이다.
화상표시장치는 표시방식에 따라 직시형 화상표시장치와 투사형 화상표시장치로 구분된다. 직시형 화상표시장치는 CRT(Cathode Ray Tube)등이 있는데, 이러한 CRT 화상표시장치는 화질이 좋으나 화면이 커짐에 따라 중량 및 두께의 증가와, 가격이 비싸지는 문제점이 있어 대화면을 구비하는데 한계가 있다. 투사형 화상표시장치는 대화면 액정표시장치(Liquid Crystal Display:이하 LCD라 칭함)등이 있는데, 이러한 대화면 LCD는 박형화가 가능하여 중량을 작게 할 수 있다. 그러나, 이러한 LCD는 편광판에 의한 광의 손실이 크고, LCD를 구동하기 위한 박막 트랜지스터가 화소마다 형성되어 있어 개구율(광의 투과면적)을 높이는데 한계가 있으므로 광의 효율이 매우 낮다.
이러한, LCD의 단점을 보완하고자 미합중국 Aura사에서 액추에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Arrays:이하 AMA라 칭함)를 이용한 투사형 화상표시장치가 개발되었다. AMA를 이용한 투사형 화상표시장치 광원에서 발광된 백색광을 적색, 녹색 및 청색의 광속(light beam)등으로 분리한 후, 이 광속들을 액츄에이터들의 변형에 의해 기울어지는 반사경들에 각각 반사시켜 광로(light path)들을 조절하고, 이 광속들의 광량을 조절하여 화면으로 투사시킴으로써 화상을 나타낸다. AMA는 구동방식에 따라 액츄에이터가 M×1개인 1차원 AMA와 M×N개인 2차원 AMA로 구분된다. 상기에 액츄에이터는 압전물질이나 전왜물질로 이루어지는 변형부와 전극들을 포함하여 전계발생시 변형되어 상부에 있는 거울을 기울어지게 한다.
제1도는 종래의 광로조절장치(50)의 평면도이다.
제2도는 종래의 광로조절장치(50)의 단면도이다.
상기 종래의 광로조절장치(50)는 구동기판(11), 지지부(27), 액츄에이터(30) 및 거울(29)들을 포함한다.
구동기판(11)은 유리 또는 알루미나(Al2O3) 등이 절연물질이나 실리콘 등의 반도체로 이루어지며 M×N개의 트랜지스터들(도시되지 않음)이 매트릭스(matrix) 형태로 내장되어 있으며 표면에 상기 트랜지스터들과 전기적으로 연결된 접속단자(13)들이 형성되어 있다.
액츄에이터(30)는 변형부(17), 신호전극(19), 플러그(15), 바이어스 전극(23) 및 탄성부(25)로 이루어져 있다.
변형부(17)는 전왜 세라믹 또는, 수직 축을 따라 서로 반대 방향으로 분극(polarization)된 압전 세라믹으로 형성되어 있으며, 변형부(17)의 하부 표면에 신호전극(19)과 상부 표면에 바이어스 전극(23)이 형성되어 있다. 신호전극(19)은 구동기판(11)의 접속단자(13)와 전기적으로 접속되며 인접한 액츄에이터들의 신호전극들과 이격되어 트랜지스터들과 접속단자(13)를 통해 외부회로(도시되지 않음)로 부터 화상신호가 입력된다. 그리고, 탄성부(25)는 상부 표면에 신호전극(19)과 하부 일측면의 지지부(27) 사이에 형성된다.
거울(29)은 반사 특성이 양호한 금속으로 형성되며 입사되는 광의 경로를 바꾸어 반사시킨다. 상기에서 거울(29)에 의해 반사된 광에 의해 화상을 형성할 때 색의 연속성을 유지하여 자연스러운 화상을 형성하기 위해 인접하는 액츄에이터들은 경사각도의 차가 있더라도 동일한 방향으로 구성되어야 한다. 그러므로, 상기 액츄에이터(30)와 인접하는 액츄에이터들에 위상이 서로 다른 화상신호들을 입력시킨다. 그리고, 지지부(27)는 제2도에 도시된 바와 같이, 액츄에이터(30)의 한쪽 일측면과 구동기판(11) 사이에 고착되어 있다.
그러나, 종래의 광로조절장치(10)는 지지부(27)가 액츄에이터(30)의 안쪽 일측면에 고착되어 있으므로 액츄에이터(30)의 자중이나 응력에 의해 액츄에이터(30)의 휨이 발생하는 구조적인 문제점이 있다.
그리고, 액츄에이터(30)의 구동시 거울(29)면이 편평하지 않아 광효율이 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 종래의 광로조절장치(10)는 제2도에 도시된 바와 같이, 지지부(27)가 액츄에이터(30)의 한쪽 일측면에 고착되어 있으므로 구동시 강성이 떨어져 응답속도가 느린 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 응력이나 자중에 의해 거울의 처짐을 방지하기 위해 일체화된 거울에 픽셀을 둘로 나누어 구동하는 안정된 구조의 광로조절장치의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 거울의 반사면을 평평한 상태로 유지하는 광로조절장치의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 구동시 빠른 응답속도의 광로조절장치의 제조방법을 제공하는데 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제3도는 본 발명의 실시예에 따른 광로조절장치의 평면도이다.
제4도는 본 발명의 실시예에 따른 광로조절장치의 사시도로서, 제3도의 X축을 절단하여 도시한 도면이다. 제4도에 도시된 본 발명의 광로조절장치(500)는 구동기판(130), 액츄에이터(400) 및 거울(110)을 포함한다.
제5도는 본 발명의 실시예에 따른 광로조절장치의 제조공정을 도시한 단면도이다.
제4도에 도시된 구동기판(130)은 유리, 알루미나(Al2O3)등의 절연물질이거나, 또는 실리콘 등의 반도체로 이루어지며 M×N개의 트랜지스터들(도시되지 않음)이 매트릭스 형태로 내장되어 있다. 또한, 구동기판(130)의 표면에 트랜지스터들과 전기적으로 신호전극(160) 및 바이어스 전극(190)과도 접속되어 있다.
액츄에이터(400)는 바이어스 전극(190), 지지부(120), 변형부(170), 신호전극(160), 접속단자(150) 및 탄부(180)로 이루어져 있으며, 이웃하는 액츄에이터(도시되지 않음)들과는 분리되어 있다.
한편, 지지부(120)는 구동기판(130) 상부에 바이어스 전극(190)을 덮도록 형성되고, 재질은 보통 질화물(Nitride) 또는 산화물(Oxide)의 세라믹으로 도포되어 있다. 바이어스 전극(190)은 백금, 은 또는 알루미늄 재질로 사용하여 지지부(120)상에 형성된다.
접속단자(150)는 구동기판(130)에 고착되어 있으며 구동시 신호전극(160)과 바이어스 전극(190)에 전기적으로 접속시키는 역할을 한다. 그리고, 접속단자(150)의 전극단자분리부(155)는 신호전극(160)과 바이어스 전극(190)을 전기적으로 분리하는 절연체이다.
신호전극(160)은 지지부(120)의 상부 표면에 형성되며, 접속단자(150)와 전기적으로 접속되며 전도성이 좋은 백금, 은, 알루미늄등으로 형성된다.
변형부(170)는 신호전극(160)의 상부 표면에 형성되고 압전세라믹이나 전왜세라믹으로 이루어지며 전계 발생시 변형되어 상부에 있는 거울(110)을 기울어지게 한다.
바이어스 전극(190)은 변형부(170) 상부면에 박막으로 형성되며, 구동기판(130)상의 접속단자(150)와 전기적으로 접속된다. 그리고, 바이어스 전극(190)은 백금, 은, 알루미늄 등의 재질로 이루어진다.
탄성부(180)는 바이어스 전극(190)과 거울(110) 사이에 스퍼터링 또는 화학기상침적법(Chemical Vapor Deposion:이하 CVD라 칭함)에 의해 지지부(120)와 동일한 재질인 질화물 또는 산화물 특히, 질화규소(Si3N4)를 도포하여 형성된다.
거울(110)은 탄성부(180)의 상부 표면에 알루미늄, 은 등의 반사특성이 양호한 금속을 사용하여 스퍼터링(sputtering) 또는 CVD 방법에 의해 500∼2000Å 정도의 두께로 도포하여 형성된다. 한편, 변형부(170)가 전계 발생시 변형되면 거울(110)도 기울어지게 된다.
한편, 본 발명의 광로조절장치(500)의 제조공정을 제5도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
단계 1. 희생층(200) 형성 및 지지부(120) 가공
먼저, 제5도의 (a)에 도시된 바와 같이, 독립된 접속단자(150)가 있는 구동기판(130)상에 액츄에이터(400) 및 거울(110)의 형성을 위해 PSG, 산화규소, 저온 산화물, 규소, 몰리브덴, 구리, 철, 크롬 니켈 등의 재질을 사용하여 희생층(200)을 형성한다. 희생층(200)이 형성되었으면 지지부(120)를 형성할 곳에 포토레지스트(photoresist) 및 에칭(etching)공정을 수행한다.
단계 2. 지지부(120) 플러그(115) 및 신호전극(160) 형성
① 제5도의 (b)에 도시된 바와 같이, 스퍼터링(sputtering) 또는 CVD 등의 방법에 의해 질화물(예를 들어, 질화규소(Si3N4)) 또는 산화물의 세라믹 재질로 지지부(120)가 형성된다.
② 지지부(120)가 형성되었으면 플러그(115)는 신호전극(160)과 바이어스 전극(190)의 전기적 접속을 위해 텅스텐 또는 티타늄을 증착시켜 구동기판(130)상의 접속단자(150)와 전기적으로 각기 접속시켜 형성된다. 그리고 나서, 에치백(etch back) 또는 SOG(spin on glass) 방법으로 표면을 평탄화시키고 불필요 전극물질을 제거한다.
③ 신호전극(160)은 희생층(200) 및 지지부(120)상에 스퍼터링 또는 CVD 방법으로 백금 또는 티타늄을 도포하여 형성되는데, 바이어스 전극(190)을 보호하기 위해 리프트오프 포토레지스트(liftoff photoresist) 방법으로 제5도의 (b)에 도시된 바와 같이 형성된다.
단계 3. 변형부(170) 및 바이어스 전극(190) 형성
① 제5도의 (c)에 도시된 바와 같이, 변형부(170)는 신호전극(160)상에 BaTiO3, PZT(Pb(Zr1,Ti)O3) 또는 PLZT((Pb,La)(Zr,Ti)O3) 등의 압전세라믹이나, 또는 PMN(Pb(Mg,Nb)O3)등의 전왜세라믹을 솔젤법(Sol-gel), 스퍼터링 또는 CVD에 의해 0.7∼2μm 정도의 두께로 형성된다.
② 그러면, 바이어스 전극(190)의 전기적 연결을 위해 포토레지스트 공정과 에칭(etching)을 수행하여 변형부(170)사이에 있는 플러그(115)를 바이어스 전극(190)과 접속시킨다.
③ 바이어스 전극(190)은 변형부(170) 상부 표면에 스퍼터링 또는 CVD 방법에 의해 전도성의 금속 예를 들어, 금, 백금, 은 또는 알루미늄을 도포하여 형성된다.
단계 4. 제2희생층(300), 탄성부(180) 및 거울(110) 형성
① 제5도의 (d)에 도시된 바와 같이, 바이어스 전극(190)이 형성되고 난 후 액츄에이터(400)의 패턴화를 위해 포토레지스트 공정과 바이어스 전극(190)에서 제1희생층(200) 상부면까지 에칭을 수행한 다음 탄성부(180) 및 거울(110)의 형성을 위해 제2희생층(300)을 형성한다. 제2희생층(300)은 제1희생층(200)과 동일한 재질로 PSG, 산화규소, 저온 산화물, 규소, 몰리브덴, 구리, 철, 크롬, 니켈 등의 재질을 사용한다.
② 탄성부(180)는 제5도의 (d)에 도시된 바와 같이, 바이어스 전극(190) 상부 표면에 스퍼터링 또는 CVD 등의 방법에 의해 질화물 또는 산화물을 도포하여 형성한다.
③ 거울(110)은 제5도의 (d)에 도시된 바와 같이, 탄성부(180) 상부 표면에 알루미늄 또는 은 등의 반사 특성이 양호한 금속을 스퍼터링 또는 CVD 방법에 의해 형성된다. 이후, 형성된 거울(110)의 상부 표면을 평탄화한다.
단계 4. 포토레지스트 및 에칭 수행과 희생층(200,300) 제거
① 상기 거울(110)이 형성되면, 거울(110)의 픽셀 패턴을 위해 제2희생층(300)의 상부면까지 소정의 홈을 형성하기 위해 포토레지스트 및 에칭을 수행한다.
② 이어, 지지부(120) 사이에 제5도의 (e)에 도시된 바와 같이, 공간(air gap)을 위해 용제(예를 들어, 불화수소(HF))를 사용하여 희생층(200,300)을 제거하면 광로조절장치(500)의 모든 제조공정이 완료된다.
상기한 바와 같은 제조공정 과정을 수행한 본 발명의 광로조절장치(500)는 지지부(120)가 액츄에이터(400) 중앙에 위치하므로 거울(110)의 반사면을 편평한 상태로 사용가능하고, 또한, 구동시 강성이 크므로 응답속도가 빠르다. 그리고, 한 거울(110)의 픽셀이 둘로 나누어 구동하므로 구조적으로 안정하다.
Claims (10)
- 트랜지스터들이 내장되고 전기적으로 연결된 접속 단자를 갖는 구동기판상에 산화규소 몰리브덴, 저온 산화물, 구리, 철, 크롬 니켈중 어느 하나에 재질을 사용하여 제1희생층(200)을 형성하는 제1공정과; 상기 전기적으로 연결된 접속단자를 갖는 구동기판상에 질화물 또는 산화물로 지지부(120)를 형성하는 제2공정과; 상기 구동기판상에 접속단자와 전기적으로 접속되며, 상기 지지부0(120)의 홈에 텅스텐 또는 티타늄 재질로 이루어져 플러그(115) 형성하는 제3공정과; 상기 제1희생층(200)과 상기 지지부(120)상에 스퍼터링(sputtering) 또는 화학기상침적법(Chemical Vapor Deposion:이하 CVD라 칭함)에 의해 금속을 도포하여 상기 구동기판상에 접속단자와 전기적으로 이루어져 신호전극(160)을 형성하는 제4공정과; 상기 신호전극(160)상에 세라믹 재질을 도포하여 변형부(170)를 형성하는 제5공정과; 상기 플러그(115)를 통해 상기 구동기판상의 접속단자와 전기적으로 접속되며, 전도성의 박막의 금속으로 바이어스 전극(190)을 형성하는 제6공정과; 포토레지스트(photoresist)공정을 수행한 다음 상기 바이어스 전극(190)에서 상기 제1희생층(200)의 상부 표면까지 에칭(etching)을 수행하여 제2희생층(300)을 형성하는 제7공정과; 상기 바이어스 전극(190) 및 상기 제2희생층(300) 상부 표면에 질화물 또는 산화물을 도포하여 탄성부(180)를 형성하는 제8공정과; 상기 탄성부(180) 상부 표면에 반사특성이 양호한 금속을 상기 스퍼터링 또는 CVD에 의해 거울(110)을 형성하는 제9공정과; 상기 거울(110)의 픽셀 패턴을 위해 상기 제2희생층(300)의 상부면까지 포토레지스트 및 에칭을 수행하는 제10공정과; 상기 지지부(120) 사이의 공간(air gap)을 위해 용제를 사용하여 상기 희생층(200,300)을 제거하는 제11공정을 수행하는 광로조절장치의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제2공정은, 스퍼터링(sputtering) 또는 CVD 방법에 의해 상기 지지부(120)를 형성하는 광로조절장치의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제3공정은, 에치백(etch back) 또는 SOG(spin on glass) 방법을 더욱 수행하여 상기 플러그(115)를 형성하는 광로조절장치의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제4공정은, 백금 또는 티타늄의 금속의 재질로 이루어진 상기 신호전극(160)을 형성하는 광로조절장치의 제조방법.
- 제4항에 있어서, 상기 제4공정은, 리프트오프(liftoff) 및 포토레지스트(photoresist) 방법을 더욱 수행하여 상기 신호전극(160)을 형성하는 광로조절장치의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제5공정은, 솔젤법(Sol-Gel), 스퍼터링(sputtering) 또는 CVD 방법에 의해 압전 세라믹 또는 전왜 세라믹의 재질을 도포하여 상기 변형부(170)를 형성하는 광로조절장치의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제6공정은, 스퍼터링 또는 CVD에 의해 금, 백금, 은 또는 알루미늄중 어느 하나의 재질을 도포하여 상기 바이어스 전극(190)을 형성하는 광로조절장치의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제7공정은, 상기 제1희생층(200)과 동일한 재질로 제2희생층(300)을 형성하는 광로조절장치의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제8공정은, 스퍼터링 또는 CVD(Chemical Vapor Deposion) 방법에 의해 상기 탄성부(180)를 형성하는 광로조절장치의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제9공정은, 은 또는 알루미늄 재질로 상기 거울(110)을 형성하는 광로조절장치의 제조방법.
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| KR1019940000797A KR100207371B1 (ko) | 1994-01-18 | 1994-01-18 | 광로조절장치의 제조방법 |
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| KR1019940000797A KR100207371B1 (ko) | 1994-01-18 | 1994-01-18 | 광로조절장치의 제조방법 |
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1994
- 1994-01-18 KR KR1019940000797A patent/KR100207371B1/ko not_active IP Right Cessation
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| KR950024549A (ko) | 1995-08-21 |
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