KR100257236B1 - Mirror for tma and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 박막형 광로 조절 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인가된 전계에 의해 형성되는 전기장에 의해 멤브레인을 변형시켜 액츄에이터를 구동시킴으로써 얻어지는 구동각에 의거하여 입사되는 빛을 소정의 각도로 반사시키는 광로 조절 장치용 거울 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film type optical path adjusting device, and more particularly, an optical path for reflecting light incident at a predetermined angle based on a driving angle obtained by driving an actuator by deforming a membrane by an electric field formed by an applied electric field. A mirror for an adjusting device and a manufacturing method thereof.
일반적으로, 광학 에너지(optical energy)를 스크린상에 투영하기 위한 장치인 공간적인 광 모듈레이터(spatial light modulator)는 광통신, 화상 처리 및 정보 디스플레이 장치 등에 다양하게 응용될 수 있다. 이러한 장치들은 광원으로부터 입사되는 광속을 스크린에 투영하는 방법에 따라서 직시형 화상 표시 장치와 투사형 화상 표시 장치로 구분된다.In general, a spatial light modulator, which is a device for projecting optical energy onto a screen, may be variously applied to optical communication, image processing, and information display devices. Such devices are classified into a direct view type image display device and a projection type image display device according to a method of projecting a light beam incident from a light source onto a screen.
이때, 직시형 화상 표시 장치의 일예로서는 CRT(Cathod Ray Tube) 등이 있으며, 투사형 화상 표시 장치로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display : 이하 LCD 라함), DMD(Deformable Mirror Device), AMA(Actuated Mirror Arrays) 등이 있다. 여기에서, 본 발명은 투사형 화상 표시 장치인 AMA 의 개선에 관련된다.At this time, an example of a direct view type image display device includes a CRT (Cathod Ray Tube), and a projection type image display device includes a liquid crystal display (hereinafter referred to as an LCD), a DMD (Deformable Mirror Device), and an AMA (Actuated Mirror). Arrays). Here, the present invention relates to the improvement of AMA which is a projection type image display apparatus.
상술한 투사형 화상 표시 장치중 LCD는, 중량 및 용적이 크고 높은 기계적인 강도로 인해 화면의 완전한 평면화가 어려워 화상의 주변부가 왜곡되며, 또한 전자빔에 의한 형광체의 발광을 위해 고전압을 필요로 하는 문제점을 갖는 CRT를 대신할 수 있는 대체 기술로써 개발되었다.Among the projection-type image display devices described above, LCD has a problem that it is difficult to completely planarize the screen due to its large weight and volume and high mechanical strength, which distorts the peripheral part of the image, and requires a high voltage for light emission of the phosphor by an electron beam. It was developed as an alternative technology to replace the CRT.
그러나, 상기한 LCD 또한 저전압에서 동작하고 소비 전력이 작으며 또한 변형없는 화상을 제공할 수 있다는 장점을 갖는 반면에, 광속의 편광으로 인하여 1∼2%의 낮은 광효율을 가지며, 그 내부의 액정물질의 응답속도가 느린 문제점을 여전히 내포하고 있다.However, the LCD also has the advantage of operating at a low voltage, having a low power consumption and providing an image without deformation, while having a low light efficiency of 1 to 2% due to the polarization of the light beam, and the liquid crystal material therein. The problem of slow response speed still holds.
한편, 상술한 바와같은 LCD의 단점을 해결하기 위하여 DMD, AMA 등의 화상 표시 장치가 개발되었으며, 현재로서 DMD는 대략 5% 정도의 광효율을 가지는 것에 비하여 AMA는 적어도 10% 이상의 광효율을 얻을 수 있는 화상 표시 장치인 것으로 알려져 있다. 또한, AMA는 입사되는 광속의 극성에 의해 영향을 받지 않을 뿐만 아니라 광속의 극성에 영향을 끼치지 않는다.On the other hand, image display devices such as DMD, AMA, etc. have been developed to solve the above-mentioned drawbacks of LCD, and at present, AMA can obtain at least 10% or more of light efficiency, while DMD has about 5% of light efficiency. It is known to be an image display device. In addition, the AMA is not only affected by the polarity of the incident luminous flux but also does not affect the polarity of the luminous flux.
통상적으로, AMA 내부에 형성된 각각의 액츄에이터들은 인가되는 화상 신호 및 바이어스 전압에 의하여 발생되는 전계에 따라 변형을 일으키는 데, 이 액츄에이터가 변형을 일으킬 때(즉, 액츄에이터가 구동될 때) 액츄에이터의 상부에 장착된 각각의 거울들은 전계의 크기에 비례하여 경사지게 되며, 이 경사진 거울들이 광원으로부터 입사된 빛(예를들면, R,G,B)을 소정의 각도로 반사시킴으로써 디스플레이를 목표로 하는 화소를 생성하게 된다.Typically, each of the actuators formed inside the AMA causes deformation in accordance with the electric field generated by the applied image signal and bias voltage, which is applied to the top of the actuator when this actuator causes deformation (i.e., when the actuator is driven). Each of the mounted mirrors is inclined in proportion to the magnitude of the electric field, and the inclined mirrors reflect the light incident from the light source (eg, R, G, B) at a predetermined angle to target the pixel targeted for display. Will be created.
이때, 각각의 거울들을 구동하는 액츄에이터의 구성 재료로서는 PZT(Pb(Zr, Ti)O3), PLZT((Pb, La)(Zr, Ti)O3) 등의 압전 세라믹이 이용된다. 또한, 액츄에이터의 구성 재료로서 PMN(Pb(Mg, Nb)O3) 등의 전왜 세라믹을 이용할 수도 있다.At this time, piezoelectric ceramics such as PZT (Pb (Zr, Ti) O 3 ), PLZT ((Pb, La) (Zr, Ti) O 3 ) are used as the constituent material of the actuator for driving the respective mirrors. As the constituent material of the actuator, electrodistorted ceramics such as PMN (Pb (Mg, Nb) O 3 ) may be used.
상술한 바와같이, 광원으로부터 입사되는 각 빛을 소정의 각도로 각각 반사시키는 다수의 액츄에이터들을 갖는 박막형 광로 조절 장치는, 본 출원인에 의해“박막형 광로 조절 장치 모듈의 제조 방법”이라는 명칭으로 대한민국 특허청에 1996년 12월 11일자로 특허출원한 출원번호 제 96-64447 호(이하, 첫번째 선행 출원이라 함)에 잘 개시되어 있다.As described above, the thin film type optical path control device having a plurality of actuators each reflecting each light incident from the light source at a predetermined angle, has been referred to the Korean Patent Office under the name of "Method of manufacturing a thin film type optical path control device module" by the present applicant. It is well disclosed in patent application No. 96-64447 (hereinafter referred to as first preceding application), filed December 11, 1996.
도 1은 상술한 첫번째 선행 출원의 박막형 광로 조절 장치 모듈의 단면도로써, 이해의 증진과 설명의 편의를 위해, M×N 개(예를들면, 640×480)의 화소수에 대응하는 다수의 광로 조절 장치를 갖는 AMA 패널에서 단지 하나의 광로 조절 장치에 대한 단면만을 도시하였다.1 is a cross-sectional view of a thin film type optical path control device module of the first prior application described above, and for the sake of understanding and convenience of description, a plurality of optical paths corresponding to the number of pixels of M × N (eg, 640 × 480). Only the cross section for one light path control device is shown in an AMA panel with control device.
도 1을 참조하면, 종래 박막형 광로 조절 장치는 크게 패널 베이스(110)와 드레인 패드(112)의 상부에 형성되는 지지부를 통해 접속된 액츄에이터(130) 및 액츄에이터(130)의 상부에 형성된 거울(160)로 구성되며, 패널 베이스(110)와 액츄에이터(130) 사이에는 에어갭(air gap : 120)이 개재된다.Referring to FIG. 1, the conventional thin film type optical path adjusting device has an
또한, 동도면에서의 상세한 도시는 생략되었으나, 구동 기판(111)의 내부에는 M×N(M, N은 정수)개의 트랜지스터가 매트릭스 형태로 내장되어 있다.In addition, although the detailed illustration in the same figure is abbreviate | omitted, MxN (M and N are integer) transistors are integrated in the
한편, 패널 베이스(110)는 일측 상부에 드레인 패드(112)가 형성된 구동 기판(111), 보호층(113) 및 식각 방지층(115)이 차례로 증착되어 형성되고, 또한 액츄에이터(130)는, 에어갭(120)의 형성을 위해 식각 방지층(115)의 상부에 증착된 희생층(즉, 현재 에어갭(120)이 존재하는 영역)의 일부, 즉 드레인 패드(112)의 상부측 희생층을 패터닝하여 형성한 지지부 영역에 일측이 접촉되며 타측이 에어갭(120)을 개재하여 식각 방지층(115)과 평행하도록 형성된 멤브레인(131), 멤브레인(131)의 상부에 형성된 하부 전극(133), 하부 전극(133)의 상부에 형성된 변형층(135), 변형층(135)의 상부에 형성된 상부 전극(137)을 포함한다.Meanwhile, the
이때, 공통 전극인 상부 전극(137)의 일측 상부에는 액츄에이터가 구동될 때 상부 전극(137)을 균일하게 동작시켜 도시 생략된 광원으로부터 입사되는 광속의 난반사를 방지하기 위해 소정 간격을 갖는 스트라이프(139)가 형성된다.In this case, when the actuator is driven, the
더욱이, 공통 전극인 상부 전극(137)의 일측 상부에는 도시 생략된 광원으로부터 입사되는 빛을 반사하는 거울(160)이 지지부(162)를 통해 형성되며, 상부 전극(137)과 거울(160) 사이에는 에어갭(150)이 개재된다.Furthermore, a
또한, 액츄에이터(130)에는 변형층(135)의 일측(측, 지지부측)으로부터 하부 전극(133), 멤브레인(131), 식각 방지층(115), 보호층(113)을 관통하여 구동 기판(111)내의 드레인 패드(112)까지 수직하게 배전홀(140)이 형성되어 있으며, 이러한 배전홀(140)내에는 하부 전극(133)과 드레인 패드(112)를 전기적으로 연결하는 배전체(141)가 형성되어 있다.In addition, the
상술한 바와같은 구성을 갖는 종래 광로 조절 장치는 공통 전극인 상부 전극(137)에 바이어스 전압을 인가하고, 드레인 패드(112) 및 배전체(141)를 통해 하부 전극(133)에 화상 신호를 인가할 때, 상부 전극(137)과 하부 전극(133) 사이에 전계가 발생하며, 여기에서 발생된 전계에 의해 상부 전극(137)과 하부 전극(133) 사이에 형성된 변형층(135)이 변형을 일으키므로서, 액츄에이터(130)가 소정의 각도로 구동되어 거울(160)이 경사지게 된다. 이때, 변형층(135)은 발생된 전계에 대하여 수직 방향으로 수축되는 데, 그 결과 거울(160)은 도 1의 화살표 Y 방향으로 Q 만큼의 각(예를들면, 대략 3 - 5 도)으로 구동된다.In the conventional optical path control apparatus having the above-described configuration, a bias voltage is applied to the
따라서, 액츄에이터(130)의 구동을 통해 상부 전극(137)의 상부에 형성된 거울(160)을 통해 광원으로부터 입사되는 빛(R,G 또는 B)이 소정의 각도로 반사되며, 이와같이 반사된 빛은 슬릿(도시 생략)을 통과하여 스크린상에 화소로써 맺어지게 될 것이다.Accordingly, the light R, G or B incident from the light source is reflected at a predetermined angle through the
그러나, 상술한 바와같은 종래의 광로 조절 장치에 있어서, 기설정된 구동 전압(예를들면, 0V 내지 17V)에 의해 작동하는 액츄에이터의 구동각 Q는, 일예로서 도 10a에 도시된 바와같이, 대략 3 - 5 도 정도의 범위를 갖는 데, 이러한 정도의 구동각은 좋은 콘트라스트를 얻기에 충분한 값을 갖지 못한다. 즉, 종래의 광로 조절 장치를 이용하여 화상을 디스플레이하는 경우, 화상의 고화질화에 한계를 가질 수밖에 없다.However, in the conventional optical path adjusting device as described above, the driving angle Q of the actuator operated by the predetermined driving voltage (for example, 0V to 17V) is approximately 3, as shown in FIG. 10A as an example. It has a range of about 5 degrees, which is not enough to obtain good contrast. That is, when displaying an image using a conventional optical path control device, there is no limit to the image quality.
한편, 상술한 바와같은 첫번째 선행출원의 문제점을 해결하기 위한 광로 조절 장치는, 본 발명자에 의해 제안되어 본 출원인에 의해“개선된 박막형 광로 조절 장치 및 그 제조 방법”이라는 명칭으로 대한민국 특허청에 1997년 11월 28일자로 특허출원한 두번째 선행 출원에 잘 개시되어 있다.On the other hand, the optical path control device for solving the problems of the first preceding application as described above, proposed by the present inventors in 1997 to the Korean Patent Office under the name of "improved thin film optical path control device and its manufacturing method" by the present applicant It is well disclosed in the second prior application filed Nov. 28.
상기한 두번째 선행출원에서는 광로 조절 장치를 이중 지지 구조, 즉 광원으로부터 입사되는 빛을 반사하는 거울(즉, 각 화소에 대응하는 거울)을 구동하는 액츄에이터를 거울 중심 지지부의 양단에서 상측 및 하측 방향으로 교차 구동되는 이중 지지 구조로 된 두 액츄에이터로 형성함으로써 큰 구동각을 실현하고 있다.In the second preceding application described above, the optical path control device is a dual support structure, that is, an actuator for driving a mirror (i.e., a mirror corresponding to each pixel) that reflects light incident from a light source, upward and downward from both ends of the mirror center support. A large driving angle is realized by forming two actuators having a dual support structure that is cross-driven.
즉, 두번째 선행출원은, 두 전극(하부 전극 및 상부 전극) 사이에 형성된 변형층을 중심으로하여 일측 액츄에이터는 변형층의 하부에 신호 전극을 형성하고 변형층의 상부에 공통 전극을 형성하며, 타측 액츄에이터는 변형층의 하부에 공통 전극을 형성하고 변형층의 상부에 신호 전극을 형성하도록 구성함으로써, 각 하부 전극과 상부 전극 사이에 전계가 발생할 때 이 발생된 전계에 의해 거울 중심의 지지부 일단에 접속된 일측 액츄에이터가 상측 방향으로 구동되고 거울 중심의 지지부 타단에 접속된 타측 액츄에이터가 하측 방향으로 구동되도록 하는 동작원리를 이용하여 보다 큰 구동각을 실현, 예를들어 전술한 첫번째 선행출원의 장치가 대략 3 - 5도의 구동각을 얻을 때 두번째 선행출원의 장치는 6 - 10도의 구동각을 실현하고 있다.That is, in the second preceding application, the actuator on one side forms a signal electrode on the lower side of the strained layer and a common electrode on the upper side of the strained layer, centering on the strained layer formed between the two electrodes (the lower electrode and the upper electrode). The actuator is configured to form a common electrode at the bottom of the strained layer and a signal electrode at the top of the strained layer, thereby connecting to one end of the mirror center by the generated electric field when an electric field occurs between each lower electrode and the upper electrode. A larger driving angle is realized by using the operating principle that the one actuator is driven upward and the other actuator connected to the other end of the mirror center is driven downward. For example, the first preceding device described above is approximately When obtaining a driving angle of 3 to 5 degrees, the device of the second preceding application realizes a driving angle of 6 to 10 degrees.
도 2는 상기한 두번째 선행출원에 따른 광로 조절 장치용 미러의 사시도로서, 본 사시도에서는 두번째 선행출원에서 이미 상세하게 도시하고 있는 이중 지지 구조를 갖는 두 액츄에이터 부분을 생략하였다.Figure 2 is a perspective view of the mirror for the optical path control apparatus according to the second preceding application described above, in which the two actuator portions having a dual support structure already shown in detail in the second preceding application are omitted.
도 2를 참조하면, 두 번째 선행출원에 채용되는 거울(500)은 대략 중심 부분에 위치하는 지지부(510)를 통해 도시 생략된 이중 지지 구조로 각 액츄에이터의 자유단측 돌출부(232, 332)의 종단 상부에 당접하여 대략 사각 형상으로 편평하게 형성되며, 이러한 거울(500)은 각 액츄에이터의 상부에 형성되는 상부 전극과 평행하게 형성된다.Referring to FIG. 2, the
도 3은 상기한 바와같은 형상으로 형성되는 거울의 단면 구조, 즉 도 2에 도시된 광로 조절 장치용 거울을 A - A′선에 따라 절단할 때 하부에 형성된 이중 지지 구조를 갖는 두 액츄에이터의 단면을 함께 보여주는 광로 조절 장치용 거울의 단면도이다.3 is a cross-sectional structure of a mirror formed in the shape as described above, that is, a cross-section of two actuators having a double support structure formed at the bottom when cutting the mirror for the optical path control device shown in Figure 2 along the line A-A ' Is a cross-sectional view of a mirror for an optical path control device.
도 3을 참조하면, 각 드레인 패드(212, 212′)를 갖는 구동 기판(211), 보호층(213) 및 식각 방지층(215)을 포함하는 패널 베이스(210)의 일측 및 타측 상부(즉, 각 드레인 패드(212, 212′)에 상부측)에는 지지부를 통해 각 액츄에이터(230, 330)가 형성되며, 이때 일측 액츄에이터(230)는 돌출부(232)를 갖는 멤브레인(231), 신호 전극(233), 변형층(235) 및 공통 전극(237)이 차례로 적층되어 형성되고, 타측 액츄에이터(330)는 돌출부(332)를 갖는 멤브레인(331), 공통 전극(333), 변형층(335) 및 신호 전극(337)이 차례로 적층되어 형성된다.Referring to FIG. 3, one side and the other side of the
또한, 각 돌출부(232, 332)의 자유단 종단 상부에는 지지부(510)를 통해 상부 전극(237) 및 신호 전극(337)과 평행하게 거울(500)이 형성되어 있다.In addition, a
따라서, 상기한 바와같은 구조를 갖는 두번째 선행출원의 광로 조절 장치는 두 전극(233, 237) 및 두 전극(333, 337) 사이에 각각 전계가 발생할 때, 일측 액츄에이터(230)가 상승 변형을 일으키는 반면에 타측 액츄에이터(330)가 하강 변형을 일으키므로써, 전술한 첫번째 선행출원에 비해 대략 두배 정도의 구동각, 예를들어 첫번째 선행출원의 장치가 대략 3 - 5도의 구동각을 실현할 때 두번째 선행출원은 대략 6 - 10도 정도의 구동각을 얻을 수 있게 된다.Therefore, in the optical path adjusting device of the second preceding application having the structure as described above, when the electric field is generated between the two
한편, 상술한 두번째 선행출원에서와 같이 두 액츄에이터(230, 330)로 된 이중 지지 구조를 갖는 광로 조절 장치에서의 거울 형성은, 두 액츄에이터(230, 330)의 제조가 완료된 후 희생층을 소정 두께로 도포하고 지지부가 형성될 부분을 패터닝을 통해 식각하는 공정과 희생층 및 식각된 영역에 걸쳐 거울 물질을 도포하고 패터닝을 통해 식각하여 거울(500)을 형성하는 공정을 통해 이루어지는 데, 이와같이 거울(500)의 형성이 완료된 후, 예를들면 플루오르화 수소(HF) 증기에 의해 희생층을 제거하여 각 에어갭(400)을 형성함으로서, 광로 조절 장치의 제조 공정이 완료된다.On the other hand, mirror formation in the optical path control device having a double support structure of two actuators (230, 330), as in the second preceding application described above, after the manufacture of the two actuators (230, 330) is completed, the sacrificial layer is a predetermined thickness And applying a mirror material over the sacrificial layer and the etched area and forming a
그러나, 광로 조절 장치를 이중 지지 구조로 형성하는 경우에 보다 큰 구동각을 얻기 위해서는 거울의 최대한 박막으로 형성할 필요가 있는 데, 이를 위해 거울(500)을 박막, 예를들어 0.1 ∼ 1.0㎛ 정도의 두께로 형성하는 경우, 희생층을 제거하는 거울의 가공 공정중에 미러의 변형, 즉 미러의 가장자리 부분이 상측 방향으로 휘어지는 변형이 야기된다는 문제가 있다.However, in the case of forming the optical path control device in a double supporting structure, it is necessary to form the thin film as much as possible to obtain a larger driving angle. For this purpose, the
따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 두 액츄에이터로 된 이중 지지 구조를 갖는 광로 조절 장치에 채용되는 거울의 각 모서리에서의 변형량을 억제하면서 박막화를 실현할 수 있는 박막형 광로 조절 장치용 거울을 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above problems of the prior art, the thin film type optical path control that can realize the thinning while suppressing the amount of deformation at each corner of the mirror employed in the optical path control device having a dual support structure of two actuators. The purpose is to provide a mirror for the device.
본 발명의 다른 목적은 두 액츄에이터로 된 이중 지지 구조를 갖는 광로 조절 장치에 있어서, 거울의 박막화 및 각 모서리에서의 변형량을 억제할 수 있는 박막형 광로 조절 장치용 거울의 제조 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a mirror for a thin film type optical path control device, in which an optical path control device having a double support structure composed of two actuators can be suppressed from thinning the mirror and the amount of deformation at each corner.
상기 목적을 달성하기 위한 일관점에 따른 본 발명은, 일측 상부에 드레인 패드가 형성된 구동 기판 및 상기 구동 기판상에 차례로 적층된 보호층 및 식각 방지층을 갖는 패널 베이스, 지지부를 통해 상기 패널 베이스상에 형성되어 입사되는 빛의 반사를 위한 거울의 구동각을 제공하는 액츄에이터를 포함하는 광로 조절 장치용 거울에 있어서, 상기 광로 조절 장치는, 상기 식각 방지층의 일측 상부에 고정단이 접속되고 자유단측 돌출부의 상부 일부가 거울 지지부의 일단에 접속되어 전계가 발생할 때 상승 변형을 일으키는 일측 액츄에이터와, 상기 식각 방지층의 타측 상부에 고정단이 접속되고 자유단측 돌출부의 상부 일부가 거울 지지부의 타단에 접속되어 전계가 발생할 때 하강 변형을 일으키는 타측 액츄에이터로 된 이중 지지 구조를 가지며, 상기 거울은, 각 가장자리에 상기 거울의 반사면보다 적어도 높게 형성된 보강테가 형성된 것을 특징으로 하는 광로 조절 장치용 거울을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a driving substrate having a drain pad formed on one side thereof, a panel base having a protective layer and an etch stop layer sequentially stacked on the driving substrate, and a support base on the panel base. In the mirror for the optical path control device comprising an actuator for providing a driving angle of the mirror for reflecting the incident light, the optical path control device, the fixed end is connected to the upper portion of the one side of the etch stop layer and the free end side projection The upper part is connected to one end of the mirror support part, and the actuator on one side causing the upward deformation when an electric field is generated, and the fixed end is connected to the other upper part of the etch stop layer, and the upper part of the free end side protrusion is connected to the other end of the mirror support part. Has a double support structure with the other side of the actuator causing a down strain when it occurs, The mirror provides a mirror for the optical path control device, characterized in that at each edge is formed a reinforcing frame formed at least higher than the reflective surface of the mirror.
상기 목적을 달성하기 위한 다른 관점에 따른 본 발명은, 일측 상부에 드레인 패드가 형성된 구동 기판 및 상기 구동 기판상에 차례로 적층된 보호층 및 식각 방지층을 갖는 패널 베이스, 지지부를 통해 상기 패널 베이스상에 형성되어 입사되는 빛의 반사를 위한 거울의 구동각을 제공하는 액츄에이터를 포함하는 광로 조절 장치용 거울을 제조하는 방법에 있어서, 상기 광로 조절 장치는, 상기 식각 방지층의 일측 상부에 고정단이 접속되고 자유단측 돌출부의 상부 일부가 거울 지지부의 일단에 접속되어 전계가 발생할 때 상승 변형을 일으키는 일측 액츄에이터와, 상기 식각 방지층의 타측 상부에 고정단이 접속되고 자유단측 돌출부의 상부 일부가 거울 지지부의 타단에 접속되어 전계가 발생할 때 하강 변형을 일으키는 타측 액츄에이터로 된 이중 지지 구조를 가지며, 상기 제조 방법은: 상기 일측 및 타측 액츄에이터의 각 상부 전면에 걸쳐 소정 두께의 희생층 물질을 도포하여 제 1 희생층을 형성하는 단계; 패터닝 및 식각을 통해 상기 일측 및 타측 액츄에이터의 각 자유단측 돌출부의 종단 상부 일부를 포함하는 상기 제 1 희생층의 일부를 제거하여 노출 영역을 형성하는 단계; 열을 가하여 상기 노출 영역을 갖는 상기 잔여 제 1 희생층을 경화시키는 단계; 상기 노출 영역 및 상기 제 1 희생층의 상부에 걸쳐 소정 두께의 희생층 물질을 도포하여 제 2 희생층을 형성하는 단계; 패터닝 및 식각을 통해 상기 노출 영역을 포함하는 제 2 희생층의 상부 일부를 제거하여 상기 노출 영역보다 적어도 넓은 노출 영역을 형성하는 단계; 열을 가하여 상기 노출 영역을 갖는 상기 잔여 제 2 희생층을 경화시키는 단계; 상기 노출 영역, 노출된 제 1 희생층의 상부 및 상기 제 2 희생층의 상부에 걸쳐 거울 물질을 도포하고, 패터닝 및 식각을 통해 상기 노출 영역의 상부, 노출된 제 1 희생층의 상부 및 상기 제 2 희생층의 상부 일부에 걸쳐 보강테를 갖는 상기 거울을 형성하는 단계; 및 상기 각 액츄에이터의 각 상부와 상기 거울 사이에 개재된 상기 제 1 및 제 2 희생층을 제거하여 에어갭을 형성하는 단계로 이루어진 광로 조절 장치용 거울의 제조 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a driving substrate having a drain pad formed on one side thereof, a panel base having a protective layer and an etch stop layer sequentially stacked on the driving substrate, and a support base on the panel base. In the method for manufacturing a mirror for the optical path control device comprising an actuator for providing a drive angle of the mirror for the reflection of the incident light, the optical path control device, a fixed end is connected to the upper side of one side of the etch stop layer The upper portion of the free end side projection is connected to one end of the mirror support to cause an upward deformation when an electric field is generated, and the fixed end is connected to the other upper portion of the etch stop layer, and the upper part of the free end side protrusion is connected to the other end of the mirror support. Dual actuator with other actuators connected and causing falling strain when an electric field occurs Having a support structure, the manufacturing method comprising: forming a first sacrifice layer by applying a sacrificial layer material of a predetermined thickness over the entire surface of the respective upper side and the other side the actuator; Removing a portion of the first sacrificial layer including a top end portion of each free end side protrusion of the one side and the other side through patterning and etching to form an exposed area; Applying heat to cure the remaining first sacrificial layer having the exposed area; Applying a sacrificial layer material of a predetermined thickness over the exposed area and the first sacrificial layer to form a second sacrificial layer; Removing an upper portion of the second sacrificial layer including the exposed area through patterning and etching to form an exposed area that is at least wider than the exposed area; Applying heat to cure the remaining second sacrificial layer having the exposed area; Applying a mirror material over the exposed area, the top of the exposed first sacrificial layer and the top of the second sacrificial layer, and by patterning and etching the top of the exposed area, the top of the exposed first sacrificial layer and the first 2 forming the mirror having a reinforcement frame over an upper portion of the sacrificial layer; And removing the first and second sacrificial layers interposed between each upper portion of the actuator and the mirror to form an air gap.
도 1은 종래의 박막형 광로 조절 장치의 단면도,1 is a cross-sectional view of a conventional thin film type optical path control device,
도 2는 본 발명의 선행출원에 따른 광로 조절 장치용 미러의 사시도,Figure 2 is a perspective view of a mirror for the optical path control device according to the prior application of the present invention,
도 3은 도 2에 도시된 광로 조절 장치용 거울을 A - A′선에 따라 절단할 때 하부에 형성된 이중 지지 구조를 갖는 두 액츄에이터의 단면을 함께 보여주는 광로 조절 장치용 거울의 단면도,3 is a cross-sectional view of the mirror for the optical path control device showing the cross-section of two actuators having a double support structure formed at the bottom when cutting the mirror for the optical path control device shown in Figure 2 along the line A-A ',
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박막형 광로 조절 장치용 거울의 사시도,4 is a perspective view of a mirror for a thin film type optical path control device according to an embodiment of the present invention,
도 5는 도 4에 도시된 광로 조절 장치용 거울을 B - B′선에 따라 절단할 때 하부에 형성된 이중 지지 구조를 갖는 두 액츄에이터의 단면을 함께 보여주는 광로 조절 장치용 거울의 단면도,5 is a cross-sectional view of the mirror for the optical path control device showing together the cross section of two actuators having a double support structure formed at the bottom when cutting the optical path control device mirror shown in FIG. 4 along the line B-B ',
도 6은 도 4에 도시된 광로 조절 장치용 거울의 평면도,6 is a plan view of the mirror for the optical path control device shown in FIG.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명에 따른 광로 조절 장치용 거울의 제조 과정을 도시한 공정도.7a to 7e is a process chart showing a manufacturing process of the mirror for the optical path control apparatus according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>
232, 332 : 돌출부 390, 392 : 희생층232, 332:
391, 393 : 노출 영역 400 : 에어갭391, 393: exposed area 400: air gap
500 : 거울 510 : 지지부500
520 : 보강테 a1, b1, c1, d1 : 보강부520: reinforcement frame a1, b1, c1, d1: reinforcement
본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시예로 부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above and other objects and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the present invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 본 발명에서는, 설명의 편의와 이해의 증진을 위해, 전술한 두번째 선행출원의 광로 조절 장치의 구성부재와 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 구성부재들에 대해서 동일한 참조번호로써 도시하였다. 따라서, 이러한 점을 고려하면, 본 발명의 거울과 종래 거울과의 구성상의 차이점을 보다 확실하게 인식할 수 있을 것이다.First, in the present invention, for the convenience of explanation and enhancement of understanding, the same reference numerals are used for components that perform substantially the same functions as those of the above-described second prior application of the optical path control apparatus. Therefore, in consideration of this point, it will be possible to more reliably recognize the difference in construction between the mirror of the present invention and the conventional mirror.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박막형 광로 조절 장치용 거울의 사시도이다.4 is a perspective view of a mirror for a thin film type optical path control apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
동도면에 도시된 바와같이, 본 발명에 따른 거울(500)은, 대략 중심 부분에 위치하는 지지부(510)를 통해 도시 생략된 이중 지지 구조로 각 액츄에이터의 자유단측 돌출부(232, 332)의 종단 상부에 당접하여 대략 사각 형상으로 편평하게 형성되며 또한 각 액츄에이터의 상부에 형성되는 상부 전극과 평행하게 형성된다는 관점에서 볼 때는 전술한 종래 거울과 거의 유사하지만, 거울(500)의 각 가장자리에 보강재, 예를들어 거울(500)의 중심부분을 기준으로 할 때 대략 ┏ 자 형상으로 거울에서 연장되는 보강테(520)를 형성한다는 점에서 큰 기술적인 특징을 갖는다.As shown in the figure, the
도 5는 도 4에 도시된 광로 조절 장치용 거울을 B - B′선에 따라 절단할 때 하부에 형성된 이중 지지 구조를 갖는 두 액츄에이터의 단면을 함께 보여주는 광로 조절 장치용 거울의 단면도를 나타낸다.FIG. 5 shows a cross-sectional view of the mirror for the optical path control device showing together the cross section of two actuators having a double support structure formed at the bottom when the mirror for the optical path control device shown in FIG. 4 is cut along the line B-B '.
도 5를 참조하면, 거울(500)의 형상 이외의 부분, 즉 패널 베이스(210), 각 돌출부(232, 332)와 패널 베이스(210) 사이에 에어갭(220)을 개재하여 패널 베이스(210)의 각 상부에 각각 형성된 일측 및 타측 액츄에이터(230, 330)의 구조는 도 3에서 동일한 참조번호로써 기재된 구조와 실질적으로 동일하다. 따라서, 하기에서는 불필요한 중복기재를 피하고 거울(500)의 구조적인 특징에 대해서만 주로 설명한다.Referring to FIG. 5, the
도 5와 전술한 도 3의 비교로부터 알 수 있는 바와같이, 본 발명의 광로 조절 장치용 거울(500)은, 그 상부면이 평편하게 형성된 종래 거울과는 달리, 각 가장자리에 거울(500)의 중심부분을 기준으로 할 때 대략 ┏ 자 형상으로 거울에서 연장되는 보강테(520)가 형성된다.As can be seen from the comparison between FIG. 5 and FIG. 3 described above, the
여기에서, 보강테(520)는 거울(500)을 박막으로 형성하여 가공할 때 도 형성하여 때 야기될 수 있는 거울(500)의 변형, 즉 거울(500)의 가장자리가 상측 방향으로 변형되는 현상을 억제하기 위한 보강재로써 기능한다.Here, the reinforcing
즉, 거울(500)의 상부 평면이 도 6에 도시된 바와같다고 할 때, 상하측의 두 가장자리 부분(a,b)이 상측 방향으로 휘어질려고 하는 현상은 좌우측의 두 보강부(c1,d1)에 의해 지지되어 억제되고, 좌우측의 두 가장자리 부분(c,d)이 상측 방향으로 휘어질려고 하는 현상은 상하측의 두 보강부(a1,b1)에 의해 지지되어 억제된다.That is, when the upper plane of the
이때, 각 가장자리에 형성된 보강테(520)의 재질은, 예를들면 거울(500)의 재질과 동일한 재질로써 동일한 공정에서 동시에 형성할 수 있다. 예를들면, 백금, 알루미늄 또는 은 등의 금속을 스퍼터링하여 거울 물질을 도포하고, 패터닝을 통해 식각하여 거울(500) 및 보강테(520)를 동시에 형성할 수 있다.At this time, the material of the reinforcing
따라서, 본 발명에 따른 광로 조절 장치용 거울은 거울(500)을 박막으로 형성할 때 거울(500)의 각 가장자리 부분에 일체로 형성된 보강테(520)를 이용하여 거울의 가장자리가 상측 방향으로 휘어지는 현상을 확실하게 억제, 즉 전술한 두번째 선행출원에 개시된 평편형 거울에서 야기될 수 있는 거울의 휘 현상을 확실하게 억제할 수 있다.Therefore, in the mirror for the optical path adjusting apparatus according to the present invention, when the
본 발명자가 종래의 평편형 거울과 본 발명에 따른 개선된 거울의 변형량을 실험한 결과, 본 발명의 거울에서는 가공시에 야기되는 변형량이 종래 거울의 그것에 비해 대략 50/1 내지 100/1 로 줄어듬을 알 수 있었다.As a result of the inventors experimenting with the conventional flat mirror and the deformation amount of the improved mirror according to the present invention, the amount of deformation caused during processing in the mirror of the present invention is reduced to approximately 50/1 to 100/1 compared to that of the conventional mirror. And it was found.
다음에, 상술한 바와같이 두 액츄에이터로 된 이중 지지 구조를 갖는 광로 조절 장치에 채용하는 데 적합한 본 발명에 따른 거울을 제조하는 과정에 대하여 순차적인 제조 공정을 보여주는 도 7a 내지 도 7e를 참조하여 상세하게 설명한다.Next, details are described with reference to FIGS. 7A to 7E showing a sequential manufacturing process for the process of manufacturing a mirror according to the present invention suitable for adoption in an optical path control device having a double support structure of two actuators as described above. Explain.
먼저, 거울(500)을 제조하는 공정을 제외한 공정, 즉 각 드레인 패드(212, 212′)를 갖는 구동 기판(211), 보호층(213) 및 식각 방지층(215)을 포함하는 패널 베이스(210)와 돌출부(232)를 갖는 멤브레인(231), 신호 전극(233), 변형층(235) 및 공통 전극(237)이 차례로 적층되어 패널 베이스(210)의 일측 상부에 형성되는 일측 액츄에이터(230)와 돌출부(332)를 갖는 멤브레인(331), 공통 전극(333), 변형층(335) 및 신호 전극(337)이 차례로 적층되어 패널 베이스(210)의 타측 상부에 형성되는 타측 액츄에이터와 각 배전체(241, 341)를 갖는 각 배전홀(240, 340)을 형성하는 과정은, 전술한 두번째 선행출원에서의 그것들과 동일하므로 여기에서의 상세한 설명은 생략한다.First, a
도 7a를 참조하면, 두 액츄에이터로 된 이중 지지 구조의 액츄에이터가 완성되면, 일측 및 타측 액츄에이터(230, 330)의 각 상부 전반에 걸쳐 희생층 물질, 즉 인(P)의 농도가 높은 인실리케이트 유리를 대기압 화학 기상 증착(Atmospheric Pressure CVD : APCVD) 방법으로 1.0 ∼ 2.0㎛ 정도의 두께로 희생층 물질을 도포한다.Referring to FIG. 7A, when the actuator of the dual support structure consisting of two actuators is completed, the silicate glass having a high concentration of the sacrificial layer material, that is, phosphorus (P), is formed over each upper portion of one and the
여기에서, 희생층(390)은 AMA 모듈의 거울을 형성하는 데 필요한 적층을 용이하게 하는 기능을 수행하는 것으로, 이러한 희생층(390)은 AMA 모듈의 적층이 완료된 후 플루오르화 수소(HF) 증기에 의해 제거되며, 이와같이 희생층(390)이 제거되는 공간은, 예를들면 도 5에 도시된 바와같은, 에어갭(400) 영역이 된다.Here, the
또한, 패터닝을 통해 식각하여 희생층 물질의 일부를 제거, 즉 도 7b에 도시된 바와같이, 각 액츄에이터(230, 330) 자유단측의 돌출부(232, 332)의 종단 상부 일부를 포함하는 희생층(390)의 일부를 제거하여 노출 영역(391)을 형성한다. 이때, 희생층 물질이 제거되는 노출 영역(391)은 각 돌출부(232, 332)의 종단 상부 일부에 당접하여 거울의 지지부 영역으로 이용된다.In addition, the sacrificial layer may be etched through patterning to remove a portion of the sacrificial layer material, that is, the sacrificial layer including a portion of the upper end portion of the
그런다음, 상기한 바와같이 희생층(390)의 일부가 제거된 상태에서 강한 열(hard baking)을 가하여 잔여 희생층(390)을 경화시킨다. 이때, 잔여 희생층(390)을 경화시키는 이유는 후술되는 바와같이 보강테(520)의 형성을 위해 다음 희생층(392)이 도포될 때 두 희생층 물질이 용해되는 현상을 억제하기 위해서이다.Then, as described above, hard baking is applied while a part of the
다음에, 도 7c에 도시된 바와같이, 희생층(390)과 노출 영역(391)에 결쳐 희생층 물질, 예를들면 상술한 희생층(390)에 이용된 희생층 물질과 동일한 희생층 물질을 소정 두께로 도포한다. 여기에서, 도포되는 희생층 물질의 두께는 실질적으로 본 발명에 따라 거울(500)의 각 가장자리 부분에 형성될 보강테(520)의 높이가 되며, 이러한 보강테(520)의 높이는 휨 방지를 위한 보강력 등을 고려하여 적절하게 결정할 수 있다.Next, as shown in FIG. 7C, the sacrificial layer material is bonded to the
또한, 패터닝을 통해 식각하여 희생층 물질의 일부를 제거, 즉 도 7d에 도시된 바와같이, 노출 영역(391) 및 희생층(392)의 상부 일부를 포함하는 희생층(392)의 일부를 제거하여 노출 영역(393)을 형성한다. 이때, 희생층 물질이 제거되는 노출 영역(393)은 후에 거울(500)이 형성되는 영역으로 이용된다.In addition, the portion of the sacrificial layer material is removed by patterning to remove a portion of the sacrificial layer material, that is, a portion of the
그런다음, 상기한 바와같이 희생층(392)의 일부가 제거된 상태에서 약한 열(soft baking)을 가하여 잔여 희생층(392)을 약경화시킨다. 이때, 잔여 희생층(392)을 약한 열로 약경화시키는 이유는 이미 강한 열로 경화된 희생층(390)과 각 돌출부(232, 332)의 하단에 형성된 희생층(217)이 더욱 경화되는 것을 억제하기 위해서이다. 즉, 각 희생층(390, 217)이 너무 단단하게 경화되므로써, 희생층 제거 공정에서의 희생층 제거가 원활하지 못하게 되는 현상을 방지하기 위해서이다.Then, soft baking is applied while a portion of the
한편, 상술한 바와같은 과정을 통해 노출 영역(391)을 갖는 희생층(390)과 노출 영역(393)을 갖는 희생층(392)의 형성이 완료되면, 노출 영역(391), 노출된 희생층(390)의 상부(즉, 노출 영역(393)) 및 희생층(392)의 상부에 걸쳐 거울 물질을 도포, 예를들면 백금, 알루미늄 또는 은 등의 금속을 스퍼터링하여 거울 물질을 도포하고 패터닝을 통해 식각하여, 도 7e에 도시된 바와같이, 노출 영역(301), 노출된 희생층(390)의 상부 및 희생층(392)의 상부 일부에 걸쳐 거울(500)을 형성한다.Meanwhile, when the
따라서, 중심축에 있는 지지부(510)가 각 돌출부(232, 332)의 종단 상부 일부에 각각 당접하고, 그 양측 자유단이 각 액츄에이터(230, 330)의 각 상부 전극(237, 337)과 평행하게 형성되며, 각 가장자리가 중심부분을 기준으로 할 때 대략 ┏ 자 형상으로 거울에서 연장되는 보강테(520)가 형성되는 거울(500)이 형성된다. 이때 형성되는 거울(500)은 바람직하게 0.1 ∼ 1.0㎛ 정도의 두께를 갖으며, 도시 생략된 광원으로부터 입사되는 빛을 소정의 반사각으로 반사한다.Thus, the
마지막으로, 각 상부 전극(237, 337)과 거울(500)에 개재된 희생층(390)과 각 액츄에이터(230, 330)의 멤브레인(231, 331) 하부와 식각 보호층(215) 사이에 개재된 희생층(217)을, 예를들면 플루오르화 수소(HF) 증기에 의해 각각 제거하여, 도 5에 도시된 바와같이, 각 에어갭(400, 220)을 각각 형성하고, 이어서 각 에어갭(400, 220)의 내부에 액상의 p-다이크로벤젠(p-dichlobenznen)을 채운다. 이때, 각 에어갭(400, 220)의 내부에 존재하는 수분은 외부로 배출된다. 다음에, 각 에어갭(400, 220)의 내부에 채워진 p-다이크로벤젠을 진공중에 승화시켜 박막형 광로 조절 장치용 거울을 완성, 즉 도 4에 도시된 바와같은 두 액츄에이터로 된 이중 지지 구조를 갖는 광로 조절 장치용 거울이 완성된다.Lastly, the
이상 설명한 바와같이 본 발명에 따르면, 큰 구동각을 얻기 위해 두 액츄에이터로 된 이중 지지 구조를 갖는 광로 조절 장치에 채용되는 거울의 가장자리에 휨 방지를 위한 보강테를 형성시킴으로써, 종래 거울에서 거울의 가공중에 야기되었던 박막으로 인한 거울의 휨 현상을 효과적으로 억제할 수 있다.As described above, according to the present invention, in order to obtain a large driving angle, by processing the mirror in the conventional mirror by forming a reinforcing frame for preventing bending at the edge of the mirror that is employed in the optical path control device having a double support structure of two actuators It is possible to effectively suppress the warpage of the mirror due to the thin film that has occurred during the process.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |