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KR100253107B1 - 광학 시스템의 동작 제어 방법 및 그 제어 회로 - Google Patents

광학 시스템의 동작 제어 방법 및 그 제어 회로 Download PDF

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KR100253107B1
KR100253107B1 KR1019920012396A KR920012396A KR100253107B1 KR 100253107 B1 KR100253107 B1 KR 100253107B1 KR 1019920012396 A KR1019920012396 A KR 1019920012396A KR 920012396 A KR920012396 A KR 920012396A KR 100253107 B1 KR100253107 B1 KR 100253107B1
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photosensitive
gate
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비. 샘프셀 제프리
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윌리엄 비. 켐플러
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Abstract

본 발명은 광학 디바이스 또는 시스템을 위한 동작 윈도우의 조명을 제어하는 방법에 관한 것이다. 2개의 감광 디바이스(46a 및 46b) 즉, 하나(46a)는 감도가 매우 좋고 다른 하나(46b)는 감도가 중간 정도인 것을 함께 접속시킴으로써, 중요한 신호(38)이 디바이스 또는 시스템을 통과할 수 있는 경우를 정할 수 있다. 2개의 디바이스의 출력들은 출력을 결정하는 논리 회로(52 및 54)를 통해 피드된다. 논리 회로는 동작 윈도우가 선택됨에 따라 선택된다. 그 다음에, 논리 디바이스의 출력은 제어 신호에 접속된다.

Description

광학 시스템의 동작 제어 방법 및 그 제어 회로
제1도는 광선이 기판 내로 입사하는 상태를 도시한 도면.
제2도는 신호 동작을 제어하기 위한 디바이스를 도시한 도면.
제3a도는 신호 동작을 제어하기 위한 대체 디바이스를 도시한 도면.
제3b도는 제3a도에 도시된 디바이스의 논리 테이블을 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 디바이스 기판 12 : 드레인
14 : 소오스 16 : 게이트 산화물
18a,18b : 금속 접촉부 24,30a,30b : 비아
26 : 전극 42 : 로드 트랜지스터
44 : 포토트랜지스터 48 : 트랜지스터
54 : NOR 게이트
본 발명은 광학 시스템에 관한 것으로, 특히 이러한 시스템의 동작을 제어하기 위한 방법 및 이 시스템의 동작을 제어하기 위한 회로에 관한 것이다.
광학 시스템을 동작시키는 어떤 광선 레벨을 제어해야 한다는 것은 여러가지 이유 때문에 제어할 필요성이 있었다. 이러한 이유들 중 2가지 이유는 디바이스의 침해를 방지하고, 시스템의 내구성을 보존하는 것이다. 제조업자는 시스템의 사이즈에 따라 3가지 다른 상품으로 광학 시스템을 생산할 수 있다. 예를 들면, 디스플레이에 있어서, 3가지 가능한 상품은 상용 프로젝션 시스템, 대형 스크린 텔레비젼[30인치 (76.2cm) 이상] 및 소형 스크린 텔레비젼이다. 동일 디바이스, 광학 메모리, 공간 광선 변조기 또는 다른 감광 디바이스는 상기 각각의 디스플레이에 사용될 수 있다. 소비자들이 점차로 소형이면서 저렴한 텔레비젼을 선호하고 대형 스크린 텔레비젼 또는 프로젝션 시스템을 이루는 부분이 침해받는 것을 방지할 수가 없다.
시스템에 있어서의 공통 요소는 광선을 사용한다는 것이다. 그러나, 사이즈나 복잡성에 있어서, 시스템의 각 레벨은 상이한 광선 레벨을 요구한다. 대형 프로젝션 시스템은 하이 레벨의 조명을 필요로 하고 텔레비젼은 로우 레벨의 조명을 필요로 한다. 제조업자에게는 각 시스템 내의 디바이스의 조명을 시스템이 동작할 수 있는 특정 윈도우의 조명으로 제한하는 것이 유리하다.
동작을 제어하는 또 다른 주 요인은 시스템 부분에 대한 손상을 방지한다. 시스템이 단지 특정 레벨의 조명에서만 효율적으로 동작하면, 비효율적으로 동작하는 경우의 레벨에서는 시스템을 동작시키는 불필요한 소모만을 발생시킨다는 것을 의미한다. 더욱이, 개별 디바이스는 매우 높은 하이 레벨의 조명에서 손상될 수 있다. 다량의 광선이 디바이스 상에 출돌하는 경우에, 시스템 내에 문제가 있다면, 디바이스는 차단되어 손상을 방지할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 목적 및 장점은 명료해지고 부분적으로는 추후에 설명되어지며, 광학 회로의 동작 조명 윈도우를 제어하는 방법 및 회로를 제공함으로써 달성된다.
이 방법은 2개의 감광 소자를 결합시키는데, 하나는 광선에 대해 감도가 매우 민감하고 다른 하나는 감도가 둔하다. 다음에, 2개의 디바이스 출력은 선택된 동작 윈도우의 적절한 출력을 결정하는 논리 회로 내로 통과된다. 그다음에, 이 출력이 시스템 제어 회로에 접속됨으로써 동작이 필요할 경우에 신호를 시스템으로 통과시키고 동작이 필요하지 않으면 통과시키지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세하게 설명하고자 한다.
제1도는 광학 시스템의 동작을 제어하는 한 실시예를 도시한다. 디바이스가 제조되면 갭이 상부층 및 후속 하부층에 남을 수 있어서 광선을 기판 내로 통과시킨다. 이 예는 변형 미러 디바이스(DMD)로 구성되지만, 상기 방법은 다른 감광 디바이스에도 사용될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에서, 이 디바이스는 기판(10) 내에 트랜지스터들을 갖고 있는데, 그들 중 한 트랜지스터에 대해 설명하고자 한다. 드레인(12) 및 소오스(14)는 기판에 형성된다. 다음에, 이 위에 게이트 산화물(16)의 층이 피복된다. 게이트(20)은 통상적으로 폴리실리콘으로 형성된다. 금속 접촉부(18a 및 18b)는 게이트 산화물 위에 형성된다. 평면화가 요구되면, 층(22)는 피착되고 에칭되어 플래트 층을 형성할 수 있다. 비아(24)는 통상적으로 BPSG와 같은 유리종류인 평면층(22) 내에 에칭된다. 다음에, 금속층은 피착되어 에칭된다. 금속은 비아(24)를 채운다. 그 다음에, 금속은 패턴되고 에칭되어 전극(26)을 형성한다.
DMD 내에 미러 소자를 형성하기 위해서, 층(28)은 전극(26) 위에 피착되어 스페이서로 사용된다. 비아(30a 및 30b)는 포스트용 스페이서 내에 에칭된다. 힌지 금속(32)의 층은 비아를 채우는 스페이서 위에 피착되어 지지 포스트 및 힌지를 형성한다. 다음에, 스페이서는 미러 하부로부터 외부까지 에칭되어 갭을 남긴다. 전극이 배치된 저부에서 최종 디바이스는 에어 갭 위에 얇은 힌지에 의해 지지되어 있는 넓은 미러 소자로 구성된다.
이 디바이스가 제조 중에 정확히 정렬되면, 경로(36a 및 36b)는 디바이스에 남아 있게 된다. 다음에, 광선은 에어 갭과, 기판 내의 평면층을 통해 얇은 힌지 주위를 통과함으로써 기판에 입사될 수 있다. 광선이 기판에 입사하면, 포토캐리어를 생성하고, 순서대로 트랜지스터 내에 높은 누설 전류를 발생시켜, 디바이스가 차단된다. 따라서, 다량의 광선에 대한 디바이스의 감도는 하이 레벨의 조명에서 디바이스를 차단시키는데 사용될 수 있다.
이러한 방식에도 문제점은 있다. 한가지 가능한 문제점은 디바이스가 특정한 광로 정렬에 의해 제조되어야 한다는 점이다. 누군가가 디바이스를 이동시켜 기하학적으로 상이한 광로에서 사용할 경우, 이 효과를 방지하는 것이 가능하다. 더욱이, 이 방법만이 하이 레벨의 조명에서 디바이스의 사용을 제한할 수 있다.
다른 접근 방식이 제2도에 도시된다. 해당 디바이스의 측면에 제조될 수 있는 회로가 도시된다. 시스템 클럭(38)은 디바이스를 구동시키는 클럭으로 간주되지만, 시스템 또는 디바이스에 실질적인 신호를 사용하는 것이 가능하다. 전압원(40)은 로드 트랜지스터(42)를 통해 포토트랜지스터(44)에 접속된다. 시스템이 로우 레벨의 조명에서 동작하면, 포토트랜지스터(44)는 턴 오프되고, 로드 트랜지스터로부터의 라인(46)은 하이 상태로 유지된다. 트랜지스터(48)로 인입되는 라인(46)이 하이 상태이면, 트랜지스터(48)은 턴 온되는데, 이것은 시스템 클럭(38)의 클럭 신호가 라인(50)을 통해 시스템으로 통과할 수 있다는 것을 의미한다. 초과 레벨의 조명이 발생하면, 포토레지스터(44)는 턴 온되고, 라인(46)을 로우상태로 만든다. 라인(46)이 로우 상태이면, 트랜지스터(48)은 턴 오프되고, 클럭신호(38)은 라인(50)을 통과하지 못하며, 해당 디바이스가 클럭을 갖지 못하기 때문에 차단된다. 이러한 방식은 광학 시스템이 독자적이라는 장점을 갖지만, 초과레벨 이상의 레벨의 조명으로 제어하지는 못한다. 또한, 이러한 기술을 앞지르기는 매우 쉽다. 어두워서 아무런 효과가 없으면 포토레지스터는 턴 오프되기 때문에, 밝은 곳에 있는 윈도우 하부의 디바이스 부분은 조명받지 않은 부분에 의해 커버되어야 한다.
또 다른 방식이 제3a도에 도시되어 있다. 이러한 시스템에서는 2개의 포토레지스터가 사용된다. 포토다이오드와 같이, 논리 게이트를 통과하는 신호 라인에 영향을 끼칠 수 있는 감광 소자가 사용될 수 있다. 약한 트랜지스터로 불리우는 트랜지스터(44a)는 로우 레벨의 광선에서 활성화된다. 강한 트랜지스터로 불리우는 다른 트랜지스터(44b)는 하이 레벨의 광선에서 활성화된다. 이 트랜지스터들은 로드 트랜지스터(42a 및 42b)를 통해 전압원(40)에 의해 충전된다. 시스템이 어두우면, 트랜지스터는 둘 다 턴 오프된다. 약한 트랜지스터로부터의 출력라인(46a)는 논리 게이트[이 실시예에서는, NOR 게이트(54)] 내로 피드된다. 강한 트랜지스터로부터의 출력 라인(46b)는 NOR 게이트(54) 내로 피드되기 전에 인버터(52)에서 반전된다. 다음에, 게이트의 출력은 트랜지스터(48)을 통해 클럭 라인(38)에 접속된다.
제3b도의 논리 테이블에 도시된 바와 같이, 시스템이 어두우면 트랜지스터는 둘 다 턴 오프된다. 라인(46a 및 46b)는 하이 상태이다. 그러나, 라인(46b)가 반전되면, NOR 게이트의 2개의 입력은 각각 하이 및 로우 상태가 된다. 다음에, NOR 게이트와 트랜지스터(48) 사이의 라인은 로우 상태이고, 클럭 신호는 통과되지 못하며, 디바이스는 작동되지 않는다. 로우 레벨의 조명에서, 약한 트랜지스터는 턴 온된다. 이것은 라인(46a)를 로우 상태로 만든다. 광선이 트랜지스터(44b)를 턴 온 시킬 정도로 충분히 강하지 못하기 때문에 라인(46b)는 영향을 받지 않는다. NOR 게이트의 2개의 로우 상태의 입력은 트랜지스터(48)에 하이 상태의 신호를 발생시킨다. 이로 인해, 클럭 신호는 라인(50) 상으로 및 시스템으로부터 통과된다.
하이 레벨의 조명에서, 2개의 트랜지스터는 턴 온된다. 2개의 라인(46a 및 46b)는 로우 상태로 된다. 이로 인해, NOR 게이트(54) 내에서 하이 및 로우상태가 발생되어, 로우 상태의 신호를 발생시킨다. 트랜지스터(48)은 오프 상태로 유지되고 클럭은 시스템에 도달하지 못한다.
논리 게이트는 선택되어 소정의 윈도우에서 동작을 제어할 수 있다. 예를들면, 인버터를 제거함으로써 시스템은 하이 레벨의 조명에서만 동작한다. 동작의 윈도우는 논리 게이트가 사용됨에 따라 고정될 수 있다. 입력과 가능한 출력의 조합은 회로에 대한 설계자의 의도에 의해서만 제한된다. 2개의 입력이 상이할 경우에만, 즉 XOR 기능으로만 동작하도록 게이트는 정렬될 수 있다. 또한, NOR 게이트를 사용함으로써, 약한 트랜지스터로부터의 라인이 하이 상태이고, 강한 트랜지스터로부터의 라인이 로우 상태일 경우에만 동작하도록 시스템은 고정될 수 있다. 예를 들어, 약한 트랜지스터가 고장나서, 약한 트랜지스터가 오프 상태이고 강한 트랜지스터가 턴 온되면, 시스템은 동작하지 않는다.
트랜지스터(48)은 안전 회로의 제어 신호로부터의 단점을 제거한다. 안전회로에 대한 연결을 제거시킴으로써 레이저로 트레이스를 번(burn)시키는 것이 가능하다. 트랜지스터(48)은 입력 라인이 하이 상태일 경우에만 동작하기 때문에, 이 경우에 있어서는 트레이스를 번시키는 것이 불가능하다. 라인이 전체적으로 번되면, 제어 신호는 트랜지스터를 통해서 시스템으로 전달되지 못한다. 커트(cut)로부터의 플로팅 라인에 대한 문제점으로 인해, 싱글 트랜지스터 대신에 AND 게이트와 같은 논리 게이트가 사용된다. 이로 인해, 안전 회로로부터의 라인 및 클럭 신호는 클럭이 시스템을 통과하도록 하이 상태이어야 한다.
따라서, 광학 시스템의 동작을 제어하는 방법에 대한 특정 실시예가 설명되었더라도, 그것은 본 발명의 범위를 제한하려는 의도가 아니고, 다양한 변형 및 대체가 가능하다.

Claims (10)

  1. (정정) 광학 시스템의 동작을 제어하기 위한 방법에 있어서,
    a. 적어도 하나의 감광 디바이스가 다른 감광 디바이스들보다 감광성이 우수하도록 구성된 적어도 2개의 감광 디바이스들에 출력들을 제공하는 단계;
    b. 적어도 2개의 상기 감광 디바이스들의 출력들을 논리 디바이스로 입력하는 단계; 및
    c. 상기 논리 디바이스의 출력에 응답하여 동작에 필수적인 신호를 선택적으로 저지시키는 단계를 포함하는 광학 시스템 동작 제어 방법.
  2. (정정) 제1항에 있어서, 상기 입력 단계는 상기 적어도 2개의 감광 디바이스 출력들 중 적어도 하나의 출력을 반전시키는 단계를 포함하는 광학 시스템 동작 제어 방법.
  3. (정정) 제1항에 있어서, 상기 저지 단계는 상기 논리 디바이스의 상기 출력을 트랜지스터의 게이트에 접속시키는 단계 및 상기 신호를 상기 트랜지스터의 입력라인에 접속시키는 단계를 포함하는 광학 시스템 동작 제어 방법.
  4. (정정) 광학 시스템의 동작을 제어하기 위한 회로에 있어서,
    a. 적어도 하나의 감광 디바이스가 다른 감광 디바이스들보다 감광성이 우수하도록 구성된 적어도 2개의 감광 디바이스들;
    b. 적어도 2개의 상기 감광 디바이스들에 접속된 논리 디바이스; 및
    c. 상기 논리 디바이스의 출력에 접속되어, 동작에 필수적인 신호를 상기 신호가 상기 광학 시스템으로 전달될 수 있는 때에 선택적으로 저지하기 위한 회로를 포함하는 광학 시스템 동작 제어 회로.
  5. (정정) 제1항에 있어서, 상기 감광 디바이스들은 포토트랜지스터들인 광학 시스템 동작 제어 방법.
  6. (정정) 제1항에 있어서, 상기 감광 디바이스들은 포토다이오드들인 광학 시스템 동작 제어 방법.
  7. (정정) 제1항에 있어서, 상기 논리 디바이스는 NOR 게이트인 광학 시스템 동작 제어 방법.
  8. (정정) 제1항에 있어서, 상기 논리 디바이스는 XOR 게이트인 광학 시스템 동작 제어 방법.
  9. (정정) 제1항에 있어서, 상기 논리 디바이스는 AND 게이트인 광학 시스템 동작 제어 방법.
  10. (정정) 제1항에 있어서, 상기 논리 디바이스는 인버터를 포함하는 광학 시스템 동작 제어 방법.
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