KR100230004B1 - Thin film actuated mirror arrays having large deformable actuators and a method thereof - Google Patents

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Abstract

액츄에이터의 구동 각도를 보다 크게 할 수 있는 박막형 광로 조절 장치 및 그 제조 방법이 개시되어 있다. 상기 장치는, 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스의 상부에 하부전극, 변형부 및 상부전극을 포함하며 복수 개의 시계방향으로 90°회전한 'ㄹ'자가 결합한 형상의 굴곡부를 갖는 액츄에이터를 제공한다. 상기 장치는 좁은 면적 내에서도 액츄에이터가 일정한 간격으로 수직방향의 굴곡을 갖도록하여 종래의 광로 조절 장치에 비해 액츄에이터 상부의 거울의 구동 각도를 3∼4배, 또는 그 이상으로 증가시켜 구동시킬 수 있다. 이에 의하여, 광원으로부터 입사되는 광속의 광효율을 높일 수 있으며, 콘트라스트(contrast)를 향상시켜 선명한 화상을 맺을 수 있다.A thin film type optical path adjusting device capable of increasing the driving angle of an actuator and a manufacturing method thereof are disclosed. The apparatus includes a lower electrode, a deformed portion, and an upper electrode on an active matrix with a built-in transistor, and has a plurality of bent portions formed by being rotated by 90 degrees in a clockwise direction. The device has a vertical bending at regular intervals even within a narrow area, so that the driving angle of the mirror on the upper part of the actuator can be increased to 3 to 4 times or more as compared with the conventional optical path adjusting device. Thus, the light efficiency of the light flux incident from the light source can be increased, and the contrast can be improved, so that a clear image can be formed.

Description

큰 구동 각도를 가지는 박막형 광로 조절 장치 및 그 제조 방법Thin film type optical path adjusting device having a large driving angle and manufacturing method thereof

본 발명은 박막형 광로 조절 장치인 AMA(Actuated Mirror Arrays) 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 좁은 면적 내에서 거울의 구동 각도를 크게 할 수 있는 박막형 광로 조절 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to AMA (Actuated Mirror Arrays) as a thin film optical path adjusting device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a thin film optical path adjusting device capable of increasing a driving angle of a mirror within a narrow area and a manufacturing method thereof.

광속을 조정할 수 있는 광로 조절 장치 또는 광 변조기는 광통신, 화상 처리, 그리고 정보 디스플레이 장치 등에 다양하게 응용될 수 있다. 일반적으로 그러한 장치는 광학적 특성에 따라 크게 두 종류로 분류된다. 그 한 종류는 직시형 화상 표시 장치로서 CRT(Cathode Ray Tube) 등이 이에 해당하며, 다른 한 종류는 투사형 화상 표시 장치로서 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display : LCD), DMD(Deformable Mirror Device), AMA 등이 이에 해당한다. 상기 CRT 장치는 화질은 우수하나 화면의 대형화에 따라 그 중량과 용적이 증가하여 제조 비용이 상승하게 되는 문제점이 있다. 이에 비하여, 액정 표시 장치(LCD)는 광학적 구조가 간단하여 얇게 형성하여 중량을 가볍게 할 수 있으며, 용적을 줄이는 것이 가능하다. 그러나 상기 액정 표시 장치는 광의 편광으로 인하여 1∼2%의 광효율을 가질 정도로 효율이 떨어지고, 액정 물질의 응답 속도가 느리며 그 내부가 과열되기 쉬운 단점이 있다.An optical path adjusting device or optical modulator capable of adjusting the light flux can be applied to various applications such as optical communication, image processing, and information display devices. Generally, such devices are roughly classified into two types according to their optical characteristics. One type is a direct-view type image display device, such as a CRT (Cathode Ray Tube), and the other type is a liquid crystal display (LCD), a DMD (Deformable Mirror Device) And so on. The CRT device is excellent in image quality, but its weight and volume increase with an increase in screen size, which increases manufacturing cost. On the other hand, a liquid crystal display (LCD) has a simple optical structure and can be made thin so that the weight can be lightened and the volume can be reduced. However, the liquid crystal display device is inefficient to have a light efficiency of 1 to 2% due to the polarization of light, has a slow response speed of the liquid crystal material, and is easily overheated.

따라서, 상기의 문제점을 해결하기 위하여 AMA, 또는 DMD 등의 화상 표시 장치가 개발되었다. 현재, DMD가 5% 정도의 광효율을 가지는 것에 비하여 AMA는 10% 이상의 광효율을 얻을 수 있다. 상기의 AMA는 그 내부에 설치된 각각의 거울들이 광원으로부터 유입되는 빛을 소정의 각도로 반사하며, 상기 반사된 빛은 슬릿(slit)을 통과하여 스크린에 화상을 맺도록 광속을 조절할 수 있는 장치이다. 따라서 그 구조와 동작 원리가 간단하며, 액정 표시 장치나 DMD 등에 비해 높은 광효율을 얻을 수 있다. 또한 콘트라스트를 향상시켜 밝고 선명한 화상을 얻을 수 있으며, 입사되는 광속의 극성에 영향을 받지 않을 뿐만 아니라 반사되는 광속의 극성에도 영향을 미치지 않는다. AMA에 내장된 거울들은 각기 슬릿에 대응하도록 배열되며, 액츄에이터(actuator) 내부에 발생하는 전계에 의해 거울이 경사지게 된다. 따라서 광원으로부터 입사되는 광속을 소정의 각도로 조절하여, 스크린에 화상을 맺을 수 있도록 한다. 일반적으로 각각의 액츄에이터는 인가되는 전기적인 화상 신호 및 바이어스 전압에 의하여 발생되는 전계에 따라 변형을 일으킨다. 상기 액츄에이터가 변형을 일으킬 때, 상기 액츄에이터의 상부에 장착된 각각의 거울들이 경사지게 된다. 따라서 상기 경사진 거울들은 광원으로부터 입사된 빛을 소정의 각도로 반사시킬 수 있게 된다. 상기 각각의 거울들을 구동하는 변형부의 구성 물질로서 PZT(Pb(Zr, Ti)O3) 나 PLZT((Pb, La)(Zr, Ti)O3)등의 압전 물질이 이용된다. 또한 PMN(Pb(Mg, Nb)O3) 등의 전왜 물질을 상기 변형부의 구성 재료로서 사용할 수 있다.Therefore, an image display device such as AMA or DMD has been developed to solve the above problems. At present, AMA has a light efficiency of 10% or more, compared to DMD having a light efficiency of about 5%. Each of the mirrors installed in the AMA reflects the light incident from the light source at a predetermined angle and the reflected light can control the light flux to pass through the slit and form an image on the screen . Therefore, the structure and operation principle are simple, and a higher optical efficiency can be obtained compared to a liquid crystal display device or a DMD. In addition, it is possible to obtain a bright and clear image by improving the contrast, and it is not affected by the polarity of the incident light beam and does not affect the polarity of the reflected light beam. The mirrors incorporated in the AMA are arranged so as to correspond to the slits, and the mirror is inclined by an electric field generated inside the actuator. Accordingly, the light flux incident from the light source is adjusted to a predetermined angle so that an image can be formed on the screen. Generally, each of the actuators is deformed in accordance with an electric image signal to be applied and an electric field generated by a bias voltage. When the actuator causes deformation, each of the mirrors mounted on the upper portion of the actuator is inclined. Accordingly, the inclined mirrors can reflect light incident from the light source at a predetermined angle. Piezoelectric materials such as PZT (Pb (Zr, Ti) O 3 ) and PLZT ((Pb, La) (Zr, Ti) O 3 ) are used as constituent materials of the deformed parts for driving the respective mirrors. Further, an electrostriction substance such as PMN (Pb (Mg, Nb) O 3 ) can be used as a constituent material of the deformed portion.

이러한 광로 조절 장치인 AMA는 크게 벌크(bulk)형 장치와 박막(thin film)형 장치로 구분된다. 상기 벌크형 광로 조절 장치는 예를 들면 미합중국 특허 제5,085,497호(issued to Gregory Um, et al.), 제5,159,225호(issued to Gregory Um), 제5,175,465호(issued to Gregory Um, et al.)에 개시되어 있다. 상기 벌크형 광로 조절 장치는, 다층 세라믹을 얇게 절단하여 내부에 금속 전극이 형성된 세라믹 웨이퍼(ceramic wafer)를 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(active matrix)에 장착한 후 쏘잉(sawing) 방법으로 가공하고 상부에 거울을 설치하여 구성된다. 그러나 벌크형 광로 조절 장치는 액츄에이터들을 쏘잉 방법에 의하여 분리하여야 하므로 설계 및 제조에 있어서 높은 정밀도가 요구되며, 변형부의 응답 속도가 느린 단점이 있다. 따라서 반도체 제조 공정을 이용하여 제조할 수 있는 박막형 광로 조절 장치가 개발되었다. 이러한 박막형 광로 조절 장치는 본 출원인이 대한민국 특허청에 특허출원한 특허출원 제95-13353호(발명의 명칭 : 광로 조절 장치의 제조 방법)에 개시되어 있다.AMA, which is an optical path control device, is divided into a bulk type device and a thin film type device. The bulk optical path control device is disclosed, for example, in US Pat. No. 5,085,497 issued to Gregory Um, et al., Issued to Gregory Um, issued to Gregory Um, et al. . In the bulk optical path adjusting device, a ceramic wafer having a multilayer ceramic thinly cut and having metal electrodes formed therein is mounted on an active matrix with a built-in transistor, and then processed by a sawing method. And a mirror is installed. However, since the bulk optical path adjusting device is required to separate the actuators by the sawing method, high precision is required in design and manufacture, and the response speed of the deformed part is slow. Therefore, a thin film type optical path adjusting device capable of being manufactured using a semiconductor manufacturing process has been developed. Such a thin-film type optical path adjusting device is disclosed in Patent Application No. 95-13353 (a method of manufacturing an optical path adjusting device) in which the present applicant has applied for a patent to the Korean Intellectual Property Office.

도 1은 상기 선행 출원에 기재된 박막형 광로 조절 장치의 평면도를 도시한 것이며, 도 2는 도 1에 도시한 장치를 A­A′선으로 자른 단면도를 도시한 것이며, 도 3A 내지 도 3E는 도 2에 도시한 장치의 제조 공정도를 도시한 것이다.FIG. 1 is a plan view of the thin-film type optical path adjusting device described in the above-mentioned prior application, FIG. 2 is a cross-sectional view of the device shown in FIG. 1 taken along line AA ' 1 shows a manufacturing process of a device.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 박막형 광로 조절 장치는 액티브 매트릭스(1)와 상기 액티브 매트릭스(1)의 상부에 설치된 액츄에이터(3)로 구성된다.As shown in Figs. 1 and 2, the thin film type optical path adjusting apparatus is composed of an active matrix 1 and an actuator 3 provided on the active matrix 1.

상기 액티브 매트릭스(1)는 실리콘(Si) 등의 반도체로 구성되며, 내부에 M×N(M, N은 정수)개의 MOS 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장되어 있다. 또한, 상기 액티브 매트릭스(1)는 유리, 알루미나(Al2O3) 등의 절연 물질로 구성할 수 있다. 액티브 매트릭스(1)의 일측 상부에는 패드(5)가 형성된다. 상기 패드(5)는 액티브 매트릭스(1)에 내장된 트랜지스터와 전기적으로 연결되어 있다.The active matrix 1 is made of a semiconductor such as silicon (Si), and M × N (M, N is an integer) MOS transistors (not shown) are built therein. The active matrix 1 may be formed of an insulating material such as glass or alumina (Al 2 O 3 ). A pad 5 is formed on one side of the active matrix 1. The pad 5 is electrically connected to a transistor incorporated in the active matrix 1.

상기 액츄에이터(3)는 멤브레인(7), 플러그(9), 하부전극(11), 변형부(15) 그리고 상부전극(17)으로 구성된다.The actuator 3 is composed of a membrane 7, a plug 9, a lower electrode 11, a deformed portion 15 and an upper electrode 17.

도 1에 도시한 바와 같이, 상기 멤브레인(7)은 액츄에이터(3)의 중앙부를 중심으로 일측에는 사각형 형상의 오목한 부분이 형성되어 있으며, 타측에는 상기 오목한 부분에 대응하는 사각형 형상의 돌출부가 형성된다. 상기 멤브레인(7)의 오목한 부분에 인접하는 액츄에이터의 멤브레인의 돌출부가 끼워지고, 상기 멤브레인(7)의 돌출부가 인접하는 액츄에이터의 오목한 부분에 끼워진다. 또한 도 2를 참조하면, 상기 멤브레인(7)은 일측의 일부가 상기 패드(5)가 형성된 액티브 매트릭스(1)의 상부에 접하고, 타측이 에어 갭(air gap)(8)을 개재하여 상기 액티브 매트릭스(1)와 평행하도록 형성된다.As shown in FIG. 1, the membrane 7 has a quadrangular concave portion formed at one side of the central portion of the actuator 3, and a rectangular protrusion corresponding to the concave portion is formed at the other side . The protrusion of the membrane of the actuator adjacent to the concave portion of the membrane 7 is fitted and the protrusion of the membrane 7 is fitted to the concave portion of the adjacent actuator. 2, a part of the membrane 7 is in contact with the upper part of the active matrix 1 on which the pad 5 is formed, and the other side is in contact with the active matrix 1 via an air gap 8, And is formed parallel to the matrix 1.

플러그(9)는 상기 멤브레인(7) 중 하부에 패드(5)가 형성된 부분에 수직하게 형성된다. 상기 플러그(9)는 패드(5)와 전기적으로 연결되도록 한다. 상기 하부전극(11)은 상기 멤브레인(7)의 상부에 형성되며, 변형부(15)는 상기 하부전극(11)의 상부에 형성된다. 상부전극(17)은 상기 변형부(15)의 상부에 형성된다. 상기 상부전극(17)은 전극의 기능뿐만 아니라 입사되는 광속을 반사하는 거울의 기능도 함께 수행한다.The plug 9 is formed perpendicular to the portion of the membrane 7 where the pad 5 is formed. The plug (9) is electrically connected to the pad (5). The lower electrode 11 is formed on the upper portion of the membrane 7 and the deformed portion 15 is formed on the lower electrode 11. [ An upper electrode (17) is formed on the upper portion of the deformed portion (15). The upper electrode 17 functions not only as an electrode but also as a mirror for reflecting an incident light beam.

이하 상기 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the thin film type optical path adjusting apparatus will be described with reference to the drawings.

도 3A를 참조하면, 일측 상부에 패드(5)가 형성된 액티브 매트릭스(1)의 상부에 인 실리케이트 유리(Phospho-Silicate Glass:PSG)로 구성된 희생층(2)을 적층한다. 상기 희생층(2)은 스핀 코팅(spin coating) 방법을 이용하여 1.0∼2.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 이어서, 상기 희생층(2)의 일부를 식각하여 상기 액티브 매트릭스(1) 중 상부에 패드(5)가 형성되어 있는 부분을 노출시킨다.3A, a sacrificial layer 2 made of phosphoric-silicate glass (PSG) is stacked on an active matrix 1 having pads 5 formed on one side thereof. The sacrificial layer 2 is formed to have a thickness of about 1.0 to 2.0 탆 by a spin coating method. Then, a part of the sacrificial layer 2 is etched to expose a portion of the active matrix 1 on which the pad 5 is formed.

도 3B를 참조하면, 상기 액티브 매트릭스(1)의 노출된 부분 및 상기 희생층(2)의 상부에 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 갖는 멤브레인(7)을 적층한다. 상기 멤브레인(7)은 질화실리콘(Si3N4)을 스퍼터링, 또는 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition:CVD) 방법을 이용하여 형성한다. 이어서, 통상의 포토리쏘래피(photolithography) 방법으로 상기 액티브 매트릭스(1)의 노출된 부분의 상부에 형성된 멤브레인(7)의 일부를 식각하여 개구부(6)를 형성한다.Referring to FIG. 3B, a membrane 7 having a thickness of about 0.1 to 1.0 μm is laminated on the exposed portion of the active matrix 1 and the sacrificial layer 2. The membrane 7 is formed of silicon nitride (Si 3 N 4 ) by sputtering or chemical vapor deposition (CVD). Then, a portion of the membrane 7 formed on the exposed portion of the active matrix 1 is etched by a conventional photolithography method to form an opening 6.

상기 개구부(6)를 통해 텅스텐(W), 또는 티타늄(Ti) 등의 전기 전도성이 양호한 금속으로 구성된 플러그(9)를 형성한다. 플러그(9)는 리프트-오프(lift-off) 방법을 이용하여 형성하여 상기 패드(5)와 전기적으로 연결되도록 한다.A plug 9 made of a metal having good electrical conductivity such as tungsten (W) or titanium (Ti) is formed through the opening 6. The plug 9 is formed using a lift-off method and is electrically connected to the pad 5.

하부전극(11)은 개구부(6)가 형성된 멤브레인(7)의 상부에 적층된다. 상기 하부전극(11)은 백금(Pt), 또는 백금-티타늄(Pt-Ti) 등을 진공 증착, 또는 스퍼터링 방법을 이용하여 500∼2000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 하부전극(11)은 상기 플러그(9)와 전기적으로 연결되며, 따라서 상기 패드(5), 플러그(9) 및 하부전극(11)은 서로 전기적으로 연결된다.The lower electrode 11 is stacked on top of the membrane 7 on which the opening 6 is formed. The lower electrode 11 is formed to have a thickness of about 500 to 2000 Å by vacuum deposition or sputtering using platinum (Pt) or platinum-titanium (Pt-Ti). The lower electrode 11 is electrically connected to the plug 9 so that the pad 5, the plug 9 and the lower electrode 11 are electrically connected to each other.

도 3C를 참조하면, 상기 하부전극(11)의 상부에 변형부(15)를 적층한다. 상기 변형부(15)는 PZT, 또는 PLZT 등의 압전 물질이나 PMN 등의 전왜 물질을 사용하여 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 변형부(15)는 졸-겔(Sol-Gel)법 또는 화학 기상 증착 방법(CVD)을 이용하여 형성한다.Referring to FIG. 3C, the deformation part 15 is laminated on the lower electrode 11. The deformed portion 15 is formed to have a thickness of about 0.1 to 1.0 mu m by using a piezoelectric material such as PZT or PLZT or an electrostriction material such as PMN. The deformed portion 15 is formed by a sol-gel method or a chemical vapor deposition method (CVD).

상기 변형부(15)의 상부에는 상부전극(17)이 적층된다. 상기 상부전극(17)은 알루미늄을 스퍼터링, 또는 진공 증착 방법을 이용하여 500∼1000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 이어서, 포토리쏘그래피 방법을 이용하여 상기 상부전극(17), 변형부(15), 하부전극(11) 및 멤브레인(7)을 상부로부터 차례로 식각하여 패터닝(patterning)한다. 이 때, 상기 상부전극(17), 변형부(15) 및 하부전극(11)은 인접하는 액츄에이터의 상부전극, 변형부 및 하부전극과 분리되도록 식각한다. 동시에, 상기 멤브레인(7)은 인접하는 액츄에이터의 멤브레인과 연결되도록 식각한다. 그리고, 상기 상부전극(17)의 상부 및 액츄에이터들을 분리할 때 생성되는 측면에 포토레지스트(photoresist)를 코팅(coating)하여 보호막(18)을 형성한다.An upper electrode 17 is laminated on the upper portion of the deformed portion 15. The upper electrode 17 is formed to have a thickness of about 500 to 1000 angstroms by sputtering or vacuum deposition. Subsequently, the upper electrode 17, the deformed portion 15, the lower electrode 11, and the membrane 7 are sequentially etched and patterned by using a photolithography method. At this time, the upper electrode 17, the deformed portion 15, and the lower electrode 11 are etched so as to separate from the upper electrode, the deformed portion, and the lower electrode of the adjacent actuator. At the same time, the membrane 7 is etched to be connected to the membrane of the adjacent actuator. A protective film 18 is formed by coating photoresist on the upper surface of the upper electrode 17 and the side surface formed when the actuators are separated.

도 3D를 참조하면, 상기 희생층(2)을 플루오르화 수소(HF) 증기로 식각하여 에어 갭(air gap)(8)을 형성한다. 그리고, 상기 보호막(18)을 습식 식각 방법으로 제거하고 잔류하는 식각 용액을 탈이온수로 세정한다. 이어서, 상기 상부전극(17)의 상부에 포토레지스트를 코팅하여 마스크(19)를 형성한다.Referring to FIG. 3D, the sacrificial layer 2 is etched with hydrogen fluoride (HF) vapor to form an air gap 8. Then, the protective film 18 is removed by a wet etching method, and the remaining etching solution is rinsed with deionized water. Then, a photoresist is coated on the upper electrode 17 to form a mask 19.

도 3E를 참조하면, 상기 마스크(19)를 식각 마스크로 이용하여 상기 멤브레인(7) 중 인접한 액츄에이터의 멤브레인과 연결된 부분을 반응성 이온 식각(Reactive Ion Etching:RIE) 방법으로 식각한다. 그리고, 상기 마스크(19)를 산소 플라즈마(plasma) 방법으로 제거하여 AMA 소자를 완성한다.Referring to FIG. 3E, the portion of the membrane 7 connected to the membrane of the adjacent actuator is etched by a reactive ion etching (RIE) method using the mask 19 as an etching mask. Then, the mask 19 is removed by an oxygen plasma method to complete the AMA device.

상술한 구조의 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 액티브 매트릭스(1)에 내장된 MOS 트랜지스터로부터 발생한 화상 신호가 패드(5)와 플러그(9)를 통해 하부전극(11)에 인가된다. 동시에, 상부전극(17)에 바이어스 전압이 인가되어 상부전극(17)과 하부전극(11) 사이에 전계가 발생한다. 이 전계에 의하여 변형부(15)가 전계에 수직한 방향으로 수축한다. 이에 따라 액츄에이터(3)가 멤브레인(7)이 형성된 방향의 반대 방향으로 휘어지며, 액츄에이터(3) 상부의 상부전극(17)이 광원으로부터 입사되는 광속을 반사한다. 상부전극(17)에 의하여 반사된 광속은 슬릿을 통하여 스크린에 투영되어 화상을 맺게 된다.An image signal generated from the MOS transistor incorporated in the active matrix 1 is applied to the lower electrode 11 through the pad 5 and the plug 9. In the thin film type optical path adjusting apparatus having the above structure, At the same time, a bias voltage is applied to the upper electrode 17, so that an electric field is generated between the upper electrode 17 and the lower electrode 11. The deformed portion 15 contracts in the direction perpendicular to the electric field due to this electric field. The actuator 3 is bent in the direction opposite to the direction in which the membrane 7 is formed and the upper electrode 17 on the actuator 3 reflects the light beam incident from the light source. The light flux reflected by the upper electrode 17 is projected on the screen through the slit to form an image.

그러나, 상기 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 상부전극의 일부만을 구동하여 광속을 반사시킴으로서 상부전극의 구동 각도가 작아지고 광효율이 떨어지는 단점이 있었다. 또한, 변형부의 변형에 의한 액츄에이터의 변위가 작기 때문에 거울로 이용되는 상부전극의 구동 각도가 작아서 콘트라스트가 저하되며, 광원과 스크린 사이의 간격이 좁아지는 등과 같은 시스템의 설계에 있어서도 문제점이 있었다.However, in the above-mentioned thin film type optical path adjusting apparatus, there is a drawback that only a part of the upper electrode is driven to reflect the light flux, the driving angle of the upper electrode is reduced and the light efficiency is lowered. Further, since the displacement of the actuator due to the deformation of the deformed portion is small, the driving angle of the upper electrode used as the mirror is small, so that the contrast is lowered, and there is also a problem in the design of the system such as narrowing the space between the light source and the screen.

따라서 본 발명의 목적은 좁은 면적 내에서도 액츄에이터가 최대의 길이를 갖도록 형성함으로서 거울의 구동 각도를 보다 크게 할 수 있는 박막형 광로 조절 장치 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a thin film type optical path adjusting apparatus and a method of manufacturing the same, which can increase a driving angle of a mirror by forming an actuator so as to have a maximum length even in a small area.

도 1은 본 출원인의 선행 출원에 기재된 박막형 광로 조절 장치의 평면도이다.1 is a plan view of the thin-film type optical path adjusting apparatus described in the prior application of the present applicant.

도 2는 도 1에 도시한 장치를 A­A′선으로 자른 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view of the device shown in FIG. 1 taken along line AA '.

도 3A 내지 도 3E는 도 2에 도시한 장치의 제조 공정도이다.Figs. 3A to 3E are a manufacturing process diagram of the apparatus shown in Fig. 2. Fig.

도 4는 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a thin film type optical path adjusting apparatus according to the present invention.

도 5A 내지 도 5E는 도 4에 도시한 박막형 광로 조절 장치의 제조 공정도이다.FIGS. 5A to 5E are a manufacturing process diagram of the thin film type optical path adjusting apparatus shown in FIG.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉Description of the Related Art

21:액티브 매트릭스23:보호층21: active matrix 23: protective layer

25:식각 방지층 27:제1 에어 갭25: etching prevention layer 27: first air gap

29 : 제1 희생층 31 : 제2 희생층29: first sacrificial layer 31: second sacrificial layer

33:하부전극 35 : 변형부33: lower electrode 35:

37 : 상부전극 39 : 액츄에이터37: upper electrode 39: actuator

41 : 제2 에어갭 43 : 거울41: second air gap 43: mirror

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,According to an aspect of the present invention,

M×N(M, N은 정수)개의 트랜지스터가 내장되고 일측 상부에 패드가 형성된 액티브 매트릭스; 그리고An active matrix in which M x N (M, N is an integer) transistors are built in, and pads are formed on one side of the active matrix; And

ⅰ) 상기 패드가 형성된 액티브 매트릭스의 상부에 일측이 접촉되며 타측이 제1 에어 갭을 개재하여 복수 개의 시계방향으로 90°회전한 'ㄹ'자가 결합한 형상의 굴곡을 갖는 하부전극, ⅱ) 상기 하부전극의 상부에 적층된 변형부 및 ⅲ) 상기 변형부의 상부에 적층된 상부전극을 포함하며, 상기 하부전극의 형상에 따라서 복수 개의 시계방향으로 90°회전한 'ㄹ'자가 결합한 형상의 굴곡을 갖는 액츄에이터를 포함하는 박막형 광로 조절 장치를 제공한다.I) a lower electrode having one side thereof being in contact with an upper portion of the active matrix on which the pad is formed and having the other side being bent in a plurality of clockwise directions through the first air gap by 90 °, and ii) Iii) an upper electrode stacked on top of the deformed portion, wherein the lower electrode has a plurality of bent portions of a shape that is rotated by 90 ° clockwise according to the shape of the lower electrode A thin film type optical path adjusting device including an actuator is provided.

상기 액티브 매트릭스는 상기 액티브 매트릭스 및 상기 패드의 상부에 적층된 보호층, 상기 보호층의 상부에 적층된 식각 방지층, 그리고 상기 식각 방지층으로부터 상기 보호층을 통하여 상기 패드까지 수직하게 형성된 플러그를 더 포함한다. 또한, 상기 상부전극은 상기 상부전극의 일측 상부에 중앙부가 접촉되며 타측이 제2 에어 갭을 개재하여 상기 상부전극과 평행하게 형성된 거울을 더 포함한다. 상기 거울은 중앙부가 하부로 돌출되어 상기 상부전극의 일측 상부에 접한 평판의 형상을 가진다.The active matrix further includes a protective layer stacked on the active matrix and the pad, an etch stop layer stacked on the protective layer, and a plug vertically formed from the etch stop layer to the pad through the passivation layer . The upper electrode may further include a mirror having a central portion contacting an upper portion of one side of the upper electrode and a second electrode formed parallel to the upper electrode through a second air gap. The mirror has a central portion protruding downward and has the shape of a flat plate contacting one upper side of the upper electrode.

또한 상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,According to another aspect of the present invention,

M×N(M, N은 정수)개의 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스의 일측 상부에 패드를 형성하는 단계; 그리고Forming a pad on one side of an active matrix having M x N (M, N is an integer) transistors; And

ⅰ) 상기 패드가 형성된 액티브 매트릭스의 하부전극을 형성하는 단계, ⅱ) 상기 하부전극의 상부에 변형부를 형성하는 단계 및 ⅲ) 상기 변형부의 상부에 상부전극을 형성하는 단계를 포함하며, 복수 개의 시계방향으로 90°회전한 'ㄹ'자가 결합한 형상의 굴곡을 갖는 액츄에이터를 형성하는 단계를 포함하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 제공한다.The method comprising the steps of: i) forming a lower electrode of the active matrix having the pad formed therein, ii) forming a deformation portion on the upper electrode, and iii) forming an upper electrode on the deformation portion, And a step of forming an actuator having a curved shape in which a "? &Quot;

상기 패드를 형성하는 단계는 상기 액티브 매트릭스 및 상기 패드의 상부에 보호층을 형성하는 단계, 상기 보호층의 상부에 식각 방지층을 형성하는 단계, 그리고 상기 보호층 및 상기 식각 방지층의 일부를 식각하여 상기 식각 방지층으로부터 상기 패드까지 수직하게 플러그를 형성하는 단계를 더 포함한다.The forming of the pad may include forming a protective layer on the active matrix and the pad, forming an etch stop layer on the protective layer, and etching a part of the passivation layer and the etch stop layer, Forming a plug vertically from the etch stop layer to the pad.

바람직하게는, 상기 하부전극은 상기 식각 방지층 및 상기 플러그의 상부에 제1 희생층을 적층한 후 상기 플러그가 형성된 부분이 노출되도록 식각하여 패터닝하는 단계 및 상기 제1 희생층의 상부에 제2 희생층을 적층한 후 상기 플러그가 노출되도록 식각하여 패터닝하는 단계 후에 형성된다. 상기 제2 희생층은 네가티브 레지스트(negative resist)를 사용하여 패터닝하여 형성한다.Preferably, the lower electrode is formed by laminating a first sacrificial layer on the etch stop layer and the plug, etching and patterning the exposed portion of the plug to expose the plug-formed portion, and forming a second sacrificial layer on the first sacrificial layer, Layer is stacked and then etched and patterned to expose the plug. The second sacrificial layer is formed by patterning using a negative resist.

바람직하게는, 상기 제2 희생층은 복수 개의 시계방향으로 90°회전한 'ㄹ'자가 결합한 형상의 굴곡을 갖도록 형성된다.Preferably, the second sacrificial layer is formed so as to have a curvature of a shape in which a plurality of magnetizations are rotated by 90 ° in the clockwise direction.

상기 액츄에이터의 상부전극을 형성하는 단계는 상기 상부전극의 일측 상부에 중앙부가 접촉되며 타측이 제2 에어 갭을 개재하여 상기 상부전극과 평행하게 거울을 형성하는 단계를 더 포함한다. 상기 거울은 은(Ag), 또는 알루미늄(Al) 등의 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 형성된다.The step of forming the upper electrode of the actuator may further include the step of forming a mirror parallel to the upper electrode through the second air gap on the other side in contact with the upper part of one side of the upper electrode. The mirror is formed of a metal such as silver (Ag) or aluminum (Al) by a sputtering method.

상기 액츄에이터를 형성하는 단계는 상기 상부전극, 상기 변형부 및 상기 하부전극을 상부로부터 순차적으로 패터닝하여 소정 형상의 픽셀을 형성하는 단계 및 세정 및 건조하는 단계를 더 포함한다.The step of forming the actuator may further include the step of sequentially patterning the upper electrode, the deformed part, and the lower electrode from above to form pixels of a predetermined shape, and cleaning and drying.

본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 액티브 매트릭스에 내장된 트랜지스터로부터 발생한 화상 신호는 상기 패드 및 플러그를 통해 상기 하부전극에 인가된다. 동시에, 상기 상부전극에는 바이어스 전압이 인가되어 상기 상부전극과 하부전극 사이에 전계가 발생하게 된다. 이 전계에 의하여 상부전극과 하부전극 사이의 변형부가 변형을 일으킨다. 상기 변형부는 전계와 수직한 방향으로 수축하게 되며, 이에 따라 상기 액츄에이터가 하부전극이 형성되어 있는 방향의 반대 방향으로 휘게 된다. 따라서 상기 상부전극의 상부에 형성된 거울은 변형부의 변형에 따라서 소정의 각도를 가지고 같은 방향으로 경사진다. 이 때, 상기 액츄에이터를 복수 개의 시계방향으로 90°회전한 'ㄹ'자가 결합한 형상의 굴곡을 가지도록 형성함으로서 좁은 면적에서도 액츄에이팅부가 최대의 길이를 갖도록 하여 거울의 구동 각도를 보다 크게 할 수 있다.In the thin film type optical path adjusting apparatus according to the present invention, an image signal generated from the transistor incorporated in the active matrix is applied to the lower electrode through the pad and the plug. At the same time, a bias voltage is applied to the upper electrode to generate an electric field between the upper electrode and the lower electrode. The deformation between the upper electrode and the lower electrode causes deformation due to this electric field. The deformed portion is contracted in a direction perpendicular to the electric field, so that the actuator is bent in the direction opposite to the direction in which the lower electrode is formed. Therefore, the mirror formed on the upper electrode is inclined in the same direction with a predetermined angle in accordance with the deformation of the deformed portion. In this case, since the actuator is formed to have a curved shape in which the actuator is rotated by 90 degrees in a plurality of clockwise directions, the actuating part has a maximum length so that the driving angle of the mirror can be increased even in a narrow area have.

그러므로, 상술한 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치는 액츄에이터가 복수 개의 굴곡을 갖도록하여 좁은 면적 내에서도 최대의 구동 각도로 거울을 구동시킬 수 있다. 이에 의하여, 광원으로부터 입사되는 광속의 광효율을 높일 수 있으며, 반사되는 광속에 의해 형성되는 화상의 콘트라스트를 향상시켜 선명한 화상을 맺을 수 있다. 또한 시스템의 설계에 있어서도 광원과 스크린과의 간격을 넓게 하여 시스템의 설계를 용이하게 할 수 있다.Therefore, in the thin film optical path adjusting apparatus according to the present invention, the actuator has a plurality of curvatures so that the mirror can be driven at a maximum driving angle even within a narrow area. Thereby, the light efficiency of the light flux incident from the light source can be increased, and the contrast of the image formed by the reflected light flux can be improved and a clear image can be formed. In addition, the design of the system can be facilitated by increasing the distance between the light source and the screen.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 박막형 광로 조절 장치 및 그 제조 방법을 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a thin film optical path adjusting apparatus and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 단면도를 도시한 것이며, 도 5A 내지 도 5E는 도 4에 도시한 장치의 제조 공정도이다.FIG. 4 is a cross-sectional view of a thin film type optical path adjusting apparatus according to the present invention, and FIGS. 5A to 5E are process diagrams of the apparatus shown in FIG.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치는 액티브 매트릭스(21)와 액티브 매트릭스(21)의 상부에 형성된 액츄에이터(39)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the thin film type optical path adjusting apparatus according to the present invention includes an active matrix 21 and an actuator 39 formed on the active matrix 21.

도 4에 도시한 바와 같이, 상기 액티브 매트릭스(21)는 액티브 매트릭스(21)의 일측 상부에 형성된 패드(22), 액티브 매트릭스(21) 및 패드(22)의 상부에 적층된 보호층(23), 상기 보호층(23)의 상부에 적층된 식각 방지층(25), 그리고 상기 식각 방지층(25)으로부터 상기 패드(22)까지 수직하게 형성된 플러그(24)를 포함한다.4, the active matrix 21 includes a pad 22 formed on one side of the active matrix 21, a protective layer 23 stacked on the active matrix 21 and the pad 22, An etch stopper layer 25 stacked on top of the protective layer 23 and a plug 24 formed vertically from the etch stopper layer 25 to the pad 22.

상기 액츄에이터(39)는, 일측이 상기 식각 방지층(25) 중 플러그(24)가 형성된 부분에 접촉되며 타측이 제1 에어 갭(27)을 개재하여 복수 개의 시계방향으로 90° 회전한 'ㄹ'자가 결합한 형상의 굴곡을 가지며 상기 식각 방지층(25)의 상부에 적층된 하부전극(33), 상기 하부전극(33)의 상부에 적층된 변형부(35), 상기 변형부(35)의 상부에 적층된 상부전극(37)을 포함한다.One side of the actuator 39 is in contact with a portion of the etching preventing layer 25 where the plug 24 is formed and the other side is rotated by 90 ° in a plurality of clockwise directions through the first air gap 27, A lower electrode 33 laminated on the etch stop layer 25 having a self-coupled shape and a deformation part 35 stacked on the lower electrode 33, And includes a stacked upper electrode 37.

또한, 상기 액츄에이터(39)의 상부전극(37)의 일측 상부에는, 중앙부가 접촉되며 양측이 제2 에어갭(41)을 개재하여 상기 상부전극(37)과 평행하도록 거울(43)이 형성되어 있다. 상기 거울(43)은 그 중앙부가 하부로 돌출되어 상기 상부전극(37)의 일측 상부에 접하는 평판의 형상이며, 일측이 상기 상부전극(37)을 덮고, 타측이 인접한 액츄에이터를 덮도록 형성된다.A mirror 43 is formed at an upper portion of one side of the upper electrode 37 of the actuator 39 such that the middle portion is in contact with the upper portion of the upper electrode 37 and the both sides of the actuator 39 are parallel to the upper electrode 37 via the second air gap 41 have. The mirror 43 is formed in a flat plate shape having a central portion projecting downward and in contact with an upper portion of one side of the upper electrode 37, one side covering the upper electrode 37 and the other side covering an adjacent actuator.

이하 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 제조 공정을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a manufacturing process of the thin film type optical path adjusting apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 5A 내지 도 5E는 도 4에 도시한 박막형 광로 조절 장치의 제조 공정도이다. 도 5A 내지 도 5E에서 도 4와 동일한 부재들에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용한다.FIGS. 5A to 5E are a manufacturing process diagram of the thin film type optical path adjusting apparatus shown in FIG. 5A to 5E, the same reference numerals are used for the same members as those in Fig.

도 5A를 참조하면, 먼저 M×N(M, N은 정수)개의 MOS 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장된 액티브 매트릭스(21)의 상부에 패드(22)를 형성한다. 패드(22)는 텅스텐 등으로 구성되며 액티브 매트릭스(21)에 내장된 트랜지스터와 전기적으로 연결된다. 상기 패드(22) 및 액티브 매트릭스(21)의 상부에 인 실리케이트 유리(PSG)를 사용하여 보호층(23)을 적층한다. 상기 보호층(23)은 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition:CVD) 방법을 이용하여 1.0 ∼ 2.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 보호층(23)은 후속하는 공정 동안 액티브 매트릭스(21)가 손상을 입게되는 것을 방지한다.5A, a pad 22 is formed on an active matrix 21 in which M × N (M, N is an integer) MOS transistors (not shown) are embedded. The pad 22 is made of tungsten or the like and is electrically connected to a transistor incorporated in the active matrix 21. [ A protective layer 23 is laminated on the pad 22 and the active matrix 21 using phosphorous silicate glass (PSG). The protective layer 23 is formed to have a thickness of about 1.0 to 2.0 탆 by using a chemical vapor deposition (CVD) method. The protective layer 23 prevents the active matrix 21 from being damaged during subsequent processing.

식각 방지층(25)은 질화물을 저압 화학 기상 증착(Low Pressure CVD:LPCVD) 방법을 이용하여 상기 보호층(23)의 상부에 1000∼2000Å 정도의 두께를 가지도록 적층한다. 상기 식각 방지층(25)은 제1 희생층(29)을 식각할 때, 상기 액티브 매트릭스(21) 및 보호층(23)이 식각되어 손상을 입는 것을 방지한다. 이어서, 식각 방지층(25) 및 보호층(23) 중 하부에 패드(22)가 형성되어 있는 부분을 식각한 후, 텅스텐 또는 티타늄 등으로 구성된 플러그(24)를 형성한다. 플러그(24)는 리프트-오프 방법에 의해 식각 방지층(25)으로부터 패드(22)까지 수직하게 형성된다. 따라서, 플러그(24)는 패드(22)와 전기적으로 연결되어 상기 액티브 매트릭스에 내장된 트랜지스터로부터 발생한 화상 신호를 하부전극(33)에 전달한다.The etch stop layer 25 is formed by depositing nitride on the protective layer 23 to a thickness of about 1000 to 2000 ANGSTROM using a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method. The etch stop layer 25 prevents the active matrix 21 and the passivation layer 23 from being etched and damaged when the first sacrifice layer 29 is etched. Subsequently, a portion of the etching preventing layer 25 and the protective layer 23 where the pad 22 is formed is etched, and then a plug 24 made of tungsten, titanium or the like is formed. The plug 24 is formed vertically from the etch stop layer 25 to the pad 22 by a lift-off method. Thus, the plug 24 is electrically connected to the pad 22 and transfers the image signal generated from the transistor incorporated in the active matrix to the lower electrode 33. [

상기 식각 방지층(25) 및 플러그(24)의 상부에 인 실리케이트 유리(PSG) 등을 대기압 화학 기상 증착(Atmospheric Pressure CVD:APCVD) 방법을 이용하여 1.0 ∼ 2.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 제1 희생층(29)을 적층한다. 이 경우, 인 실리케이트 유리로 구성된 제1 희생층(29)은 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(21)의 표면을 덮고 있으므로 그 표면의 평탄도가 매우 불량하다. 따라서, 상기 제1 희생층(29)의 표면을 스핀 온 글래스(Spin On Glass:SOG)를 사용하는 방법, 또는 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 방법을 이용하여 평탄화시킨다. 이어서, 상기 제1 희생층(29)의 일부를 식각하여 상기 식각 방지층(25) 중 하부에 플러그(24)가 형성된 부분을 노출시킨다.A phosphorus silicate glass (PSG) or the like is formed on the etching preventing layer 25 and the plug 24 by an atmospheric pressure CVD (APCVD) method to have a thickness of about 1.0 to 2.0 μm The first sacrificial layer 29 is laminated. In this case, since the first sacrificial layer 29 made of the silicate glass covers the surface of the active matrix 21 in which the transistor is embedded, the flatness of the surface is very poor. Therefore, the surface of the first sacrificial layer 29 is planarized by a method using spin on glass (SOG) or a chemical mechanical polishing (CMP) method. Then, a portion of the first sacrificial layer 29 is etched to expose a portion of the etch stopper layer 25 where the plug 24 is formed.

상기 제1 희생층(29)의 상부에는 인 실리케이트 유리(PSG) 등을 대기압 화학 기상 증착 방법을 이용하여 1.0 ∼ 2.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 제2 희생층(31)을 적층한다. 이어서, 상기 제2 희생층(31)의 표면을 스핀 온 글래스(SOG)를 사용하는 방법, 또는 CMP 방법을 이용하여 평탄화시킨다. 그리고, 상기 제2 희생층(31)을 네가티브 레지스트(negative resist)를 이용하여 패터닝하여 상기 제2 희생층이 일정한 간격으로 '철(凸)'자가 반복되는 형상의 굴곡을 가지도록 한다.A second sacrificial layer 31 is deposited on the first sacrificial layer 29 to a thickness of 1.0 to 2.0 탆 by using atmospheric pressure chemical vapor deposition (PSG) do. Then, the surface of the second sacrificial layer 31 is planarized by using a spin-on-glass (SOG) method or a CMP method. Then, the second sacrificial layer 31 is patterned using a negative resist so that the second sacrificial layer has a curved shape in which 'convex' is repeated at regular intervals.

도 5B를 참조하면, 상기 식각 방지층(25)의 노출된 부분 및 상기 제1 희생층(29) 및 제2 희생층(31)의 상부에 하부전극(33)을 적층한다. 상기 하부전극(33)은 백금, 또는 탄탈륨(Ta)등의 금속을 스퍼터링(sputtering) 방법을 이용하여 500∼2000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 하부전극(33), 플러그(24) 및 패드(22)는 서로 전기적으로 연결된다. 따라서 하부전극(33)은 상기 제 1 희생층(29) 및 제2 희생층(31)의 상부에 증착됨으로서 복수 개의 '철(凸)'자가 수평면을 따라서 반복되는 형상을 가진다. 상기 하부전극(33)에는 화상 신호가 인가되는 동시에 하부전극(33)은 변형부(35)가 변형을 일으킬 때, 멤브레인의 역할도 수행하므로 선행 출원에 기재된 박막형 광로 조절 장치에 있어서 멤브레인 및 하부전극의 기능을 동시에 수행한다. 따라서 멤브레인을 제조하는 공정이 필요 없게 되어 제조 공정이 간소화 된다. 이어서 상기 하부전극(33)을 각 픽셀(pixel) 별로 분리하기 위하여 식각하여 패터닝한다.Referring to FIG. 5B, the lower electrode 33 is stacked on the exposed portion of the etch stop layer 25 and on the first sacrificial layer 29 and the second sacrificial layer 31. The lower electrode 33 is formed of a metal such as platinum or tantalum using a sputtering method to have a thickness of about 500 to 2000 angstroms. The lower electrode 33, the plug 24, and the pad 22 are electrically connected to each other. Accordingly, the lower electrode 33 is deposited on the first sacrificial layer 29 and the second sacrificial layer 31 to have a plurality of 'convex' shapes repeated along the horizontal plane. The image signal is applied to the lower electrode 33 and the lower electrode 33 also acts as a membrane when the deformed portion 35 is deformed. Therefore, in the thin film type optical path adjusting device described in the prior application, . Therefore, a process for manufacturing a membrane is not required, and the manufacturing process is simplified. Subsequently, the lower electrode 33 is etched and patterned to separate each pixel.

도 5C를 참조하면, 상기 패터닝된 하부전극(33)의 상부에 ZnO를 구성된 변형부(35)를 적층한다. 상기 변형부(35)는 스퍼터링 방법, 또는 화학 기상 증착(CVD) 방법을 이용하여 300∼400℃의 온도에서 0.1∼1.0㎛, 바람직하게는 0.4㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 따라서 상기 변형부(35)는 상기 하부전극(33)의 형상에 따라 복수 개의 시계방향으로 90°회전한 'ㄹ'자가 결합한 형상의 굴곡을 가진다. 상기와 같이 변형부(35)를 ZnO를 사용하여 형성할 경우, 일반적인 변형부의 구성 물질인 PZT, 또는 PLZT는 650℃ 이상의 온도에서 열처리를 하여 상변이시키므로 PZT, 또는 PLZT 등에 비하여 저온에서 변형부를 형성할 수 있다. 그러므로 액티브 매트릭스(21)가 고온 공정으로 인하여 손상을 받는 것을 최소화할 수 있다.Referring to FIG. 5C, a deformed portion 35 composed of ZnO is stacked on the upper portion of the patterned lower electrode 33. The deformed portion 35 is formed to have a thickness of about 0.1 to 1.0 탆, preferably about 0.4 탆 at a temperature of 300 to 400 캜 by a sputtering method or a chemical vapor deposition (CVD) method. . Therefore, the deformed portion 35 has a curved shape in which a plurality of clockwise '90' -rotated shapes are coupled with each other according to the shape of the lower electrode 33. When the deformed portion 35 is formed using ZnO as described above, PZT or PLZT, which is a constituent material of a general deformed portion, is heat-treated at a temperature of 650 ° C or more to form a phase, thereby forming a deformed portion at a lower temperature than PZT or PLZT can do. Therefore, it is possible to minimize the damage of the active matrix 21 due to the high-temperature process.

이어서 상기 변형부(35)를 각각의 픽셀로 분리하기 위하여 건식 식각 방법으로 식각한다. 그리고 상기 변형부(35)의 상부에 상기 하부전극(33)과 동일한 재료인 백금 또는 탄탈륨(Ta) 등의 금속을 사용하여 상부전극(37)을 적층한다. 상기 상부전극(37)은 스퍼터링 방법으로 500∼1000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 상부전극(37)에는 바이어스 전압이 인가된다. 계속하여 상기 상부전극(37)의 상부로부터 순차적으로 상부전극(37), 변형부(35), 그리고 하부전극(33)을 픽셀 형상으로 식각하여 패터닝한다.The deformations 35 are then etched by dry etching to separate them into individual pixels. The upper electrode 37 is laminated on the upper portion of the deforming portion 35 using a metal such as platinum or tantalum (Ta), which is the same material as the lower electrode 33. The upper electrode 37 is formed to have a thickness of about 500 to 1000 ANGSTROM by a sputtering method. A bias voltage is applied to the upper electrode 37. Subsequently, the upper electrode 37, the deformed portion 35, and the lower electrode 33 are patterned in a pixel shape sequentially from the upper portion of the upper electrode 37.

도 5D를 참조하면, 상기 상부전극(37)의 일측 상부에 거울(43)을 형성하여 액츄에이터(39)를 완성한다. 상기 거울(43)은 알루미늄, 은 등의 금속을 통상의 포토리쏘그래피(photolithography) 방법 및 스퍼터링 방법을 이용하여 500∼1000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 거울(43)은 중앙부가 하부로 돌출되어 상기 상부전극(37)의 일측 상부에 접촉되며, 양측이 제2 에어갭(41)을 개재하여 상기 상부전극(37)과 수평하도록 형성된 평판의 형상을 갖는다.Referring to FIG. 5D, a mirror 43 is formed on one side of the upper electrode 37 to complete the actuator 39. The mirror 43 is formed to have a thickness of 500 to 1000 angstroms by using a conventional photolithography method and a sputtering method. The mirror 43 has a central portion protruding downward to be in contact with an upper portion of one side of the upper electrode 37 and a flat plate shape formed on both sides of the mirror 43 to be parallel to the upper electrode 37 via a second air gap 41. [ Respectively.

도 5E를 참조하면, 상기 제1 희생층(29) 및 제2 희생층(31)을 플루오르화 수소(HF) 증기를 사용하여 식각한 후, 세정 및 건조하여 AMA 소자를 완성한다. 이 때, 상기 하부전극(33) 아래의 제 1 희생층(29) 및 제2 희생층(31)이 식각됨으로서 하부전극(33)이 복수 개의 시계방향으로 90°회전한 'ㄹ'자가 결합한 형상의 굴곡을 가진다.Referring to FIG. 5E, the first sacrificial layer 29 and the second sacrificial layer 31 are etched using hydrogen fluoride (HF) vapor, followed by washing and drying to complete the AMA device. At this time, the first sacrificial layer 29 and the second sacrificial layer 31 under the lower electrode 33 are etched to form a shape in which the lower electrode 33 is rotated by 90 ° in the clockwise direction .

상술한 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 액티브 매트릭스(21)에 내장된 트랜지스터로부터 발생한 화상 신호는 패드(22) 및 플러그(24)를 통해 신호 전극인 상기 하부전극(33)에 인가된다. 동시에, 공통전극인 상기 상부전극(37)에는 바이어스 전압이 인가되어 상기 상부전극(37)과 하부전극(33) 사이에 전계가 발생하게 된다. 이 전계에 의하여 상부전극(37)과 하부전극(33) 사이의 변형부(35)가 변형을 일으킨다. 상기 변형부(35)는 전계와 수직한 방향으로 수축하게 되며, 이에 따라 상기 액츄에이터(39)가 하부전극(33)이 형성되어 있는 방향의 반대 방향으로 휘게 된다. 이때 액츄에이터(39)의 길이가 길어질수록 액츄에이터(39) 상부의 거울(43)의 구동 각도는 커지게 된다. 그러므로, 도 4에 도시한 바와 같이, 식각 방지층(25)에 가까운 하부전극(33)의 수평한 부분을 플러그(24)에서 가까운 곳으로부터 각각 t1, t2, t3라 하면, t1에서의 변형부(35)는 전계와 수직한 방향으로 수축하게 되며, 이에 따라 t1에서의 액츄에이터(39)는 θ 크기의 구동 각도를 가지고 변형을 일으키면서 하부전극(33)이 형성된 방향의 반대쪽으로 휘어진다. t2에서의 변형부(35) 역시 전계에 수직한 방향으로 수축하고 이에 따라 t2에서의 액츄에이터(39)도 θ 크기의 구동 각도를 가지고 같은 방향으로 변형을 일으킨다. 따라서 t1과 t2에서 액츄에이터(39)의 구동 각도의 합은 2θ가 된다. 또한, t3에서의 변형부(35)도 전계와 수직한 방향으로 수축하게 되며, 이에 따라 t3에서의 액츄에이터(39)도 θ크기의 구동 각도를 가지고 변형을 일으킨다. 이때, t1, t2, t3에서의 액츄에이터(39)의 구동 각도와 구동 방향은 서로 같다. 따라서 상기 t1, t2, 및 t3에서의 액츄에이터(39)의 구동 각도의 합은 3θ가 된다. 광원으로부터 입사된 광속을 반사하는 거울(43)은 액츄에이터(39)의 상부에 형성되어 있으므로 3θ 크기의 구동 각도를 가지고 구동하게 된다.The image signal generated from the transistor incorporated in the active matrix 21 is applied to the lower electrode 33 which is the signal electrode through the pad 22 and the plug 24 . At the same time, a bias voltage is applied to the upper electrode 37, which is a common electrode, to generate an electric field between the upper electrode 37 and the lower electrode 33. The deformation portion 35 between the upper electrode 37 and the lower electrode 33 is deformed by this electric field. The deformed portion 35 contracts in a direction perpendicular to the electric field so that the actuator 39 is bent in a direction opposite to the direction in which the lower electrode 33 is formed. At this time, as the length of the actuator 39 becomes longer, the driving angle of the mirror 43 on the upper part of the actuator 39 becomes larger. Therefore, as shown in Fig. 4, if the horizontal portion of the etching stop layer a lower electrode 33 is close to 25 d each of t 1, t 2, t 3 from the close to the plug 24, from t 1 deformable portion 35 of the to the other end of the field and are perpendicular to the shrinkage direction, so that t the actuator (39) at 1, causing the deformation has a driving angle θ size of the lower electrode 33 is formed in the direction Bend. the deformation portion 35 at t 2 also contracts in a direction perpendicular to the electric field, so that the actuator 39 at t 2 also deforms in the same direction with a driving angle of theta magnitude. Therefore, the sum of the driving angles of the actuator 39 at t 1 and t 2 is 2 ?. Further, the deformed portion 35 at t 3 also contracts in a direction perpendicular to the electric field, so that the actuator 39 at t 3 also deforms with a driving angle of theta size. At this time, the driving angle and the driving direction of the actuator 39 at t 1 , t 2 , and t 3 are equal to each other. Therefore, the sum of the driving angles of the actuator 39 at t 1 , t 2 , and t 3 becomes 3?. Since the mirror 43 that reflects the light beam incident from the light source is formed on the upper portion of the actuator 39, the mirror 43 is driven with a driving angle of 3?

이와 같이, 복수 개의 시계방향으로 90°회전한 'ㄹ'자가 결합한 형상의 굴곡을 갖는 액츄에이터(39)를 형성함으로서 AMA 모듈 크기가 소형화된다고 하더라도 좁은 면적 내에서도 액츄에이터(39)의 길이를 증가시킬 수 있다. 액츄에이터(39)의 굴곡의 수가 3∼4개, 또는 그 이상으로 증가할수록 구동 각도 역시 3∼4배, 또는 그 이상으로 증가한다.By thus forming the actuator 39 having a plurality of bends in the form of a combination of a plurality of clockwise rotation of the actuator 39, the length of the actuator 39 can be increased even if the size of the AMA module is small, even within a small area . As the number of bends of the actuator 39 increases by 3 to 4 or more, the driving angle also increases by 3 to 4 times or more.

본 발명에 따른 일 실시예에 있어서는, 3개의 굴곡을 갖는 액츄에이터를 형성함으로서 3θ의 구동 각도를 가지는 박막형 광로 조절 장치가 제공되었지만, 4개의 굴곡을 갖는 액츄에이터를 형성함으로서 4θ의 구동 각도를 가지는 박막형 광로 조절 장치도 제조할 수 있으며, 상기와 같은 방법으로 더욱 많은 굴곡을 형성함으로서 더욱 큰 구동 각도를 가지는 박막형 광로 조절 장치를 제조할 수 있을 것이다.In the embodiment of the present invention, a thin film type optical path adjusting device having a driving angle of 3 [theta] is formed by forming an actuator having three deflections. However, by forming an actuator having four deflections, A thin film type optical path adjusting device having a larger driving angle can be manufactured by forming more bends by the above-described method.

그러므로, 상술한 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치는, 좁은 면적 내에서도 복수 개의 굴곡을 갖는 액츄에이터를 형성하여 종래의 광로 조절 장치에 비해 거울의 구동 각도를 3배 이상으로 증가시킬 수 있다. 따라서 광원으로부터 입사되는 광속의 광효율을 높일 수 있으며, 광로 조절 장치에 의해 반사되는 광속에 의하여 형성되는 화상의 콘트라스트를 향상시켜 밝고 선명한 화상을 맺을 수 있다. 또한 시스템의 설계에 있어서도 광원과 스크린과의 간격을 넓게 하여 시스템의 설계를 용이하게 할 수 있다.Therefore, the thin film type optical path adjusting apparatus according to the present invention can form an actuator having a plurality of bends even in a narrow area, so that the driving angle of the mirror can be increased to three times or more as compared with the conventional optical path adjusting apparatus. Therefore, the light efficiency of the light flux incident from the light source can be increased, and the contrast of the image formed by the light flux reflected by the light path adjustment device can be improved, so that a bright and clear image can be formed. Also, in the design of the system, the interval between the light source and the screen can be widened to facilitate the design of the system.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예에 의하여 상세하게 설명 및 도시하였지만, 본 발명은 이에 의해 제한되는 것은 아니고 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적인 범위 내에서 이를 변형하는 것이나 개량하는 것이 가능하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to preferred embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited thereto and those skilled in the art may change or modify it within the ordinary skill of the art.

Claims (12)

M×N(M, N은 정수)개의 트랜지스터가 내장되고 일측 상부에 패드(22)가 형성된 액티브 매트릭스(21); 그리고An active matrix 21 in which M × N (M, N is an integer) transistors are embedded and a pad 22 is formed on one side of the active matrix 21; And ⅰ) 상기 패드(22)가 형성된 액티브 매트릭스(21)의 상부에 일측이 접촉되며 타측이 제1 에어 갭(27)을 개재하여 복수 개의 시계방향으로 90°회전한 'ㄹ'자가 결합한 형상의 굴곡을 갖는 하부전극(33), ⅱ) 상기 하부전극(33)의 상부에 적층된 변형부(35) 및 ⅲ) 상기 변형부(35)의 상부에 적층된 상부전극(37)을 포함하며, 상기 하부전극(33)의 형상에 따라서 복수 개의 시계방향으로 90°회전한 'ㄹ'자가 결합한 형상의 굴곡을 갖는 액츄에이터(39)를 포함하는 박막형 광로 조절 장치.(I) one side of the active matrix 21 on which the pad 22 is formed is in contact with one side, and the other side is bent in a plurality of clockwise directions through the first air gap 27, A deformed portion 35 stacked on the lower electrode 33 and an upper electrode 37 stacked on the deformed portion 35, And an actuator (39) having a curved shape formed by a plurality of clockwise '90' rotations according to the shape of the lower electrode (33). 제1항에 있어서, 상기 액티브 매트릭스(21)는 상기 액티브 매트릭스(21) 및 상기 패드(22)의 상부에 적층된 보호층(23), 상기 보호층(23)의 상부에 적층된 식각 방지층(25), 그리고 식각 방지층(25)으로부터 상기 보호층(23)을 통하여 상기 패드(22)까지 수직하게 형성된 플러그(24)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치.The method according to claim 1, wherein the active matrix (21) comprises a protective layer (23) laminated on the active matrix (21) and the pad (22), an etch stop layer 25), and a plug (24) formed vertically from the etch stop layer (25) to the pad (22) through the protective layer (23). 제1항에 있어서, 상기 상부전극(37)은 상기 상부전극(37)의 일측 상부에 중앙부가 접촉되며 타측이 제2 에어 갭(41)을 개재하여 상기 상부전극(37)과 평행하게 형성된 거울(43)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치.The upper electrode (37) according to claim 1 or 2, wherein the upper electrode (37) is a mirror formed in parallel with the upper electrode (37) via a second air gap (41) (43). ≪ / RTI > 제3항에 있어서, 상기 거울(43)은 중앙부가 하부로 돌출되어 상기 상부전극(37)의 일측 상부에 접한 형상의 평판인 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치.The apparatus of claim 3, wherein the mirror (43) is a flat plate having a central portion protruding downward and in contact with an upper portion of one side of the upper electrode (37). M×N(M, N은 정수)개의 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스의 일측 상부에 패드를 형성하는 단계; 그리고Forming a pad on one side of an active matrix having M x N (M, N is an integer) transistors; And ⅰ) 상기 패드가 형성된 액티브 매트릭스의 하부전극을 형성하는 단계, ⅱ) 상기 하부전극의 상부에 변형부를 형성하는 단계 및 ⅲ) 상기 변형부의 상부에 상부전극을 형성하는 단계를 포함하며, 복수 개의 시계방향으로 90°회전한 'ㄹ'자가 결합한 형상의 굴곡을 갖는 액츄에이터를 형성하는 단계를 포함하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.The method comprising the steps of: i) forming a lower electrode of the active matrix having the pad formed therein, ii) forming a deformation portion on the upper electrode, and iii) forming an upper electrode on the deformation portion, And forming an actuator having a curved shape in which a "? &Quot; 제5항에 있어서, 상기 패드를 형성하는 단계는 상기 액티브 매트릭스 및 상기 패드의 상부에 보호층을 형성하는 단계, 상기 보호층의 상부에 식각 방지층을 형성하는 단계, 그리고 상기 보호층 및 상기 식각 방지층의 일부를 식각하여 상기 식각 방지층으로부터 상기 패드까지 수직하게 플러그를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.6. The method of claim 5, wherein forming the pad comprises: forming a passivation layer over the active matrix and the pad; forming an etch stop layer over the passivation layer; Further comprising forming a plug vertically from the etch stop layer to the pad by etching a part of the etch stop layer. 제6항에 있어서, 상기 하부전극은 상기 식각 방지층 및 상기 플러그의 상부에 제1 희생층을 적층한 후 상기 플러그가 형성된 부분이 노출되도록 식각하여 패터닝하는 단계 및 상기 제1 희생층의 상부에 제2 희생층을 적층한 후 상기 플러그가 노출되도록 식각하여 패터닝하는 단계 후에 형성되는 것을 특징으로하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.7. The method of claim 6, wherein the lower electrode is formed by stacking a first sacrificial layer on the etch stop layer and the plug, etching and patterning the exposed portion to expose the plug, Wherein the second sacrificial layer is formed by stacking two sacrificial layers, and then etching and patterning the plug so as to expose the plug. 제7항에 있어서, 상기 제2 희생층은 네가티브 레지스트(negative resist)를 사용하여 패터닝하여 형성하는 것을 특징으로하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.The method according to claim 7, wherein the second sacrificial layer is formed by patterning using a negative resist. 제7항에 있어서, 상기 제2 희생층은 복수 개의 시계방향으로 90°회전한 'ㄹ'자가 결합한 형상의 굴곡을 갖도록 형성되는 것을 특징으로하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.[8] The method of claim 7, wherein the second sacrificial layer is formed to have a plurality of curved shapes that are rotated by 90 ° in a clockwise direction. 제5항에 있어서, 상기 액츄에이터의 상부전극은 상기 상부전극의 일측 상부에 중앙부가 접촉되며 타측이 제2 에어 갭을 개재하여 상기 상부전극과 평행하게 거울을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.[6] The method of claim 5, wherein the upper electrode of the actuator further comprises forming a mirror parallel to the upper electrode via the second air gap, Wherein the thin film-type optical path adjusting device comprises: 제10항에 있어서, 상기 거울은 은(Ag), 또는 알루미늄(Al) 등의 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 형성하는 것을 특징으로하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.The method according to claim 10, wherein the mirror is formed of a metal such as silver (Ag) or aluminum (Al) using a sputtering method. 제5항에 있어서, 상기 액츄에이터를 형성하는 단계는 상기 상부전극, 상기 변형부 및 상기 하부전극을 상부로부터 순차적으로 패터닝하여 소정 형상의 픽셀을 형성하는 단계 및 세정 및 건조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.6. The method of claim 5, wherein the step of forming the actuator further comprises: sequentially patterning the upper electrode, the deformed portion, and the lower electrode from above to form pixels having a predetermined shape, and cleaning and drying Wherein the thin film-type optical path adjustment device comprises:
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