JP2000513460A - 薄膜型光路調節装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 薄膜型光路調節装置及びその製造方法を提供する。前記装置は、電気的な配線及び連結端子が形成された基板１００、基板１００の上部に形成された支持要素１３０、支持要素１３０の上部に形成され下部電極１３５、変形層１４０及び上部電極１４５を含み、‘Ａ’字の形状を有するアクチュエータ１７０、そしてアクチュエータ１７０の上部に形成された反射部材１６０を含む。アクチュエータ１７０が最大長さを有して曲がることによりアクチュエータ１７０の上部に形成された反射部材１６０が最大の角度を有して傾斜になる。従って、光源から入射される光の光効率を高くすることができ、スクリーンに投影される画像の画質を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 薄膜型光路調節装置及びその製造方法 技術分野 本発明は薄膜型光路調節装置及びその製造方法に関するものであり、より詳細 には大きな駆動角度を得るためにアクチュエータの長さを長く形成することによ りスクリーンに投影される画像の画質を向上させることができる薄膜型光路調節 装置及びその製造方法に関する。 背景技術 一般に、光束を調節して画像を形成できる光路調節装置は２種類に大別される 。その１種類は直視型画像表示装置であってＣＲＴ（Cathode Ray Tube）などが あり、他の１種類は投射型画像表示装置であって液晶表示装置（Liquid Crysta l Display：ＬＣＤともいう）、またはＤＭＤ（Deformable Mirror Device）、 ＡＭＡなどがそれに当たる。前記ＣＲＴ装置は画像の質において優れるが、画面 の大型化により装置の重量と容積が増加し、その製造コストが上昇するという問 題点がある。これに比べて、液晶表示装置（ＬＣＤ）は光学的な構造が簡単であ って薄く形成することができてその重量及び容積を減らせるという利点がある。 しかしながら、前記液晶表示装置（ＬＣＤ）は入射される光束の偏光により１〜 ２％の光効率を有する程度に効率が低下し、液晶物質の応答速度が遅くて内部が 加熱しやすいという問題点があった。 従って、前記問題点を解決するために、ＤＭＤまたはＡＭＡなどの画像表示装 置が開発された。現在、ＤＭＤ装置が５％程度の光効率を有することに比べてＡ ＭＡ装置は１０％以上の光効率を得ることができる。また、ＡＭＡ装置はスクリ ーンに投影される画像のコントラストを向上させてより明るくて鮮やかな画像を 結ぶことができ、入射される光束の極性に影響されないだけでなく反射される拘 束の極性に影響しない。このようなGregory Umによる米国特許第５，１２６，８ ３６号に開示されたＡＭＡのエンジンシステムの概略図を図１に示す。 図１を参照すると、光源１から入射された光束は第１スリット３及び第１レン ズ５を過ぎながらＲ・Ｇ・Ｂ表色系に応じて分光される。前記Ｒ・Ｇ・Ｂ別に分 光された光束はそれぞれ第１ミラー７、第２ミラー９及び第３ミラー１１により 反射されてそれぞれのミラーに対応して設けられたＡＭＡ素子１３，１５，１７ に入射される。前記Ｒ・Ｇ・Ｂ別に形成されたＡＭＡ素子１３，１５，１７はそ れぞれ内部に備えられたミラーを所定の角度に傾斜させて入射された光束を反射 させる。この際に、前記ミラーはミラーの下部に形成された変形層の変形に応じ て傾く。前記ＡＭＡ素子１３，１５，１７から反射された光は第２レンズ１９及 び第２スリット２１を通過した後、投影レンズ２３によりスクリーン（図示せず ）に投影されて画像を結ぶ。 前記変形層の構成物質としてほとんどの場合酸化亜鉛（ＺｎＯ）が使用される 。しかし、ＰＺＴ（lead zirconate titanate）Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ₃）が酸化 亜鉛より優れた特性を有することが最近知られている。前記ＰＺＴはＰｂＺｒＯ₃ とＰｂＴｉＯ₃の完全固溶体(solid solution)として高温では結晶構造が立方 の常誘電性として存在し、常温ではジルコンとチタンの組成比により結晶構造が 斜方の半強誘電体、菱面体である強誘電体、正方である強誘電体に存在する。 ＰＺＴはジルコンＺｒとチタンＴｉの組成比がほぼ１：１である組成から正方 状と菱面体状のＭＰＢ(morphotropic phase boundary)があり、ＰＺＴは前記Ｍ ＰＢの組成で最大の誘電特性及び圧電特性を示す。前記ＭＰＢは特定組成に位置 せずに比較的広い組成範囲にわたって正方状と菱面体状が共存する領域になって おり、状共存領域は研究者により２〜３ｍｏｌ％から１５ｍｏｌ％に至るまでそ れぞれ異なって報告されている。このような状共存の原因としては熱力学的安定 性、組成の不均一性、内部応力などの様々な理論が提示されている。現在ＰＺＴ 薄膜はスピンコーティング方法、化学気相蒸着方法またはスパッタリング方法の ような多様の工程を利用して製造できる。 このような光路調節装置であるＡＭＡはバルク(bulk)型と薄膜型に大別される 。前記バルク型光路調節装置はDae-Young Limによる米国特許第５，４６９，３ ０２号に開示されている。バルク型光路調節装置は多層セラミックを薄く切断し て内部に金属電極が形成されたセラミックウェーハをトランジスタが内蔵された アクチブマトリックス上に装着した後、ソーイング(sawing)方法で加工し、その 上部にミラーを設けてなされる。しかしながら、バルク型光路調節装置は設計及 び製造において高い精密度が要求され変形層の応答速度が遅いという問題点があ った。これにより半導体工程を利用して製造できる薄膜型光路調節装置が開発さ れた。 前記薄膜型光路調節装置は本出願人が米国に出願した特許出願第０８／３３６ ，０２１号（発明の名称：薄膜型光路調節装置及びその製造方法（THIN FILM ACTUATED MIRROR ARRAY FOR USE IN AN OPTICAL PROJECTION SYSTEM AN D METHOD FOR THE MANUFACTURE THEREOF））に開示されている。 図２は前記薄膜型光路調節装置の断面図を示す。図２を参照すると、前記薄膜 型光路調節装置はアクチブマトリックス３１、該アクチブマトリックス３１の上 部に形成されたアクチュエータ３３、そしてアクチュエータ３３の上部に形成さ れた反射部材３５を有する。 前記アクチブマトリックス３１はＭ×Ｎ（Ｍ，Ｎは整数）個のトランジスタ（ 図示せず）が内蔵された基板３７、それぞれのトランジスタの上部に形成された Ｍ×Ｎ個の接続端子３９を有する。 前記アクチュエータ３３はアクチブマトリックス３１の上部のうち接続端子３ ９が形成された部分の上部に形成された支持部４１、一側下端が支持部４１に取 り付けられ他側がアクチブマトリックス３１と平行に形成された第１電極４３、 支持部４１の内部に接続端子３９と第１電極４３を連結するように形成された電 導管(conduit)４９、第１電極４３の上部に形成された変形層４５、そして変形 層４５の上部に形成された第２電極４７を含む。 ミラー３５は第２電極４７の上部に形成され光源から入射される光を反射する 。 以下、前記薄膜型光路調節装置の製造方法を説明する。図３Ａないし図３Ｄは 図２に示す装置の製造工程図である。図３Ａないし図３Ｄにおいて、図２と同一 の部材に対しては同一の参照番号を使用する。 図３Ａを参照すると、まずＭ×Ｎ個のトランジスタ（図示せず）が上部に形成 された基板３７と前記トランジスタの上部にそれぞれ形成されたＭ×Ｎ個の接続 端子３９を含むアクチブマトリックス３１を提供する。次に、アクチブマトリッ クス３１の上部に犠牲層５５を形成した後、犠牲層５５をパターニングしてアク チブマトリックス３１のうち上部にＭ×Ｎ個の接続端子３９が形成された部分を 露出させる。犠牲層は後で、食刻、または化学薬品を使用して除去することがで きる。 図３Ｂを参照すると、前記露出されたＭ×Ｎ個の接続端子３９が形成された部 分にスパッタリング方法、または化学気相蒸着方法を使用して支持部４１を形成 する。続いて、支持部４１の内部にホールを作った後、前記ホールの内部に例え ば、タングステンＷなどの伝導性物質を入れて電導管４９を形成する。電導管４ ９は後で形成される第１電極４３と接続端子３９を電気的に連結する。 内部に電導管４９が形成された支持部４１の上部及び犠牲層５５の上部に例え ば、金Ａｕまたは銀Ａｇなどの伝導性物質を使用して第１電極４３を形成する。 続いて、第１電極４３の上部に例えば、ＰＺＴなどの圧電物質を使用して変形層 ４５を形成する。そして、変形層４５の上部に例えば、金または銀などの伝導性 物質を使用して第２電極４７を形成する。画像信号電流はアクチブマトリックス ３１に内蔵されたトランジスタ、接続端子３９及び電導管４９を通して第１電極 ４３に印加する。同時に第２電極４７にはアクチブマトリックス３１の後面に形 成された共通電極線（図示せず）からバイアス電流が印加され、第２電極４７と 第１電極４３との間に電気場が発生する。この電気場により第１電極４３と第２ 電極４７との間に電気場が発生する。この電気場により第１電極４３と第２電極 ４７との間に形成された変形層４５がティルティングされる。 第２電極４７の上部には光源から入射される光を反射するミラー３５が形成さ れる。 図３Ｃを参照すると、ミラー３５、第２電極４７、変形層４５、第１電極４３ を順にパターニングしてＭ×Ｎ個の所定の形状を有する画素を形成する。続いて 、犠牲層５５を除去した後、前記画素を洗滌及び乾燥して薄膜形光路調節装置を 完成する。 しかしながら、前述した薄膜型光路調節装置において、アクチュエータが短い 長さを有することによりアクチュエータのティルティング角度が小さくなる問題 点があった。従って、アクチュエータの上部に形成されたミラーにより反射され る光の効率が低下されスクリーンに投影される画像のコントラストも低下される 。その結果スクリーンに投影される画像の画質が落ちる。また、光源とスクリー ンとの間の間隔が狭くなるようなシステムの設計においても問題点があった。 発明の開示 本発明は以上のような従来技術の問題点を解決するためのものであり、本発明 の目的は、制限された面積内でも十分に長い長さを有するアクチュエータを形成 することによりアクチュエータの上部に形成されたミラーのティルティング角度 を増加させスクリーンに投影される画像の画質を向上させられる薄膜形光路調節 装置を提供することにある。 本発明の他の目的は、前述した薄膜型光路調節装置を製造するのに特に適合の 薄膜型光路調節装置の製造方法を提供することにある。 前記目的を達成するため本発明は、基板と、前記基板の上部に形成された支持 要素、前記支持要素の上部に形成されたアクチュエータ、そしてアクチュエータ の上部に形成された反射部材を含む。前記基板は外部から第１信号を受けて前記 第１信号を伝達する電気的な配線及び連結端子を含む。前記支持要素は前記基板 のうち前記連結端子が形成された部分の上部に形成された支持部材及び一側下部 が前記支持部材に接触され他側が前記基板に対して水平に形成された支持層を含 む。前記アクチュエータは、i)前記支持層の上部に形成され前記第１信号が印加 される下部電極と、ii）前記下部電極に対応して形成され、第２信号が印加され 電気場を発生させる上部電極と、及びiii)前記上部電極と前記下部電極との間に 形成され前記電気場により変形を起こす変形層を含む。望ましくは、前記アクチ ュエータは‘Ａ’字の形状を有する。前記上部電極、前記変形層、前記下部電極 、そして前記支持層はそれぞれ‘Ａ’字の形状を有する。 前記変形層は前記上部電極より広い面積を有し、前記下部電極は前記変形層よ り広い面積を有し、そして前記支持層は前記下部電極より広い面積を有する。 前記アクチュエータは、前記変形層の一側から前記連結端子まで形成されたブ ァイア(via)ホール内部に形成され前記連結端子から前記下部電極に前記第１信 号を印加するブァイアコンタクトをさらに含む。 前記支持要素は、硬質の物質を使用して形成され、前記下部電極は電気伝導性 を有する物質を使用して形成され、前記変形層は圧電物質または電歪物質を使用 して形成され、前記上部電極は電気伝導性を有する物質を使用して形成されるこ とを特徴とする薄膜型光路調節装置である。 前記上部電極は、アルミニウムＡｌ、白金Ｐｔ、またはタンタルＴａを使用し て形成され、前記下部電極は白金、タンタルまたは白金−タンタルを使用して形 成される。 前記アクチュエータは前記上部電極の一側上部と前記反射手段の間に形成され 前記反射手段を支持するポストをさらに含み、前記反射手段は四角形の形状を有 する。 望ましくは、前記反射手段は前記アクチュエータの１／２の長さを有する。 また、本発明の別の目的を達成するために本発明は、 外部から第１信号を受けて前記第１信号を伝達する電気的配線及び連結端子が 形成された基板を提供する工程と、 前記基板の上部に第１犠牲層を形成した後、前記第１犠牲層をパターニングし て前記基板のうち前記連結端子が形成された部分を露出させる工程と、 前記露出された基板の上部及び前記第１犠牲層の上部に第１層を形成する工程 と、 前記第１層の上部に下部電極層、第２層及び上部電極層を形成する工程と、 前記上部電極層をパターニングして第２信号が印加され電気場を発生させ、‘ Ａ’字の形状を有する上部電極を形成する工程と、前記第２層をパターニングし て前記電気場により変形を起こし、前記上部電極より広い‘Ａ’字の形状を有す る変形層を形成する工程、及び前記下部電極層をパターニングして前記第１信号 が印加され、前記変形層より広い‘Ａ’字の形状を有する下部電極を形成する工 程と、 前記第１層をパターニングして前記アクチュエータを支持する支持要素を形成 する工程と、そして 前記アクチュエータの上部に光を反射する反射手段を形成する工程を含むこと を特徴とする薄膜型光路調節装置の製造方法を提供する。 前記第１層を形成する工程は低圧化学気相蒸着方法を使用して遂行され、前記 下部電極層を形成する工程は化学気相蒸着方法を使用して前記下部電極層が０． １〜１．０μｍの厚さを有するように遂行され、前記第２層を形成する工程はゾ ル−ゲル法を使用して前記第２層が０．１〜１．０μｍの厚さを有するように遂 行され、前記上部電極層を形成する工程は化学気相蒸着方法を使用して前記上部 電極層が０．１〜１．０μｍの厚さを有するように遂行される。 前記下部電極層を形成する工程はスパッタリング方法を使用して遂行され、前 記第２層を形成する工程は化学気相蒸着方法またはスパッタリング方法を使用し て遂行され、前記上部電極層を形成する工程はスパッタリング方法を使用して遂 行され、前記上部電極層を形成する工程はスパッタリング方法を使用して遂行さ れる。 前記アクチュエータを形成する工程は、前記変形層の一側から前記変形層、前 記下部電極及び前記支持要素を通して前記連結端子まで形成されたブァイアホー ルを形成する工程と、及び前記ブァイアホールの内部に前記下部電極と前記連結 端子を連結するブァイアコンタクトを形成する工程をさらに含む。 前記ブァイアコンタクトを形成する工程は白金、タンタル、タングステン、ま たは白金−タンタルを化学気相蒸着方法を使用して遂行される。前記支持要素を 形成する工程は、前記基板のうち前記連結端子が形成された部分の上部に支持部 材を形成する工程と、及び一側下部が前記支持部材に接触され他側が前記基板に 水平に形成され、前記下部電極より広い‘Ａ’字の形状を有する支持層を形成す る工程をさらに含む。 前記反射手段を形成する工程は、前記第１犠牲層を除去する工程と、前記アク チュエータの上部に流動性を有する物質をスピンコーティング方法を使用して第 ２犠牲層を形成する工程と、そして前記第２犠牲層の一部を除去して前記上部電 極の一部を露出させる工程後に遂行される。 前記反射手段を形成する工程は、反射性を有する金属をスパッタリング方法ま たは化学気相蒸着方法を使用して遂行される。 前述した本発明による薄膜型光路調節装置において、上部電極には外部から共 通電極線を通して第２信号（バイアス信号）が印加される。同時に第１信号（画 像信号）が前記基板に形成された電気的配線、連結端子及びブァイアコンタクト を通して下部電極に印加される。従って、上部電極と下部電極との間に電位差に よる電気場が発生し、このような電気場により上部電極と下部電極との間に形成 された変形層が変形を起こす。 変形層は前記電気場に対して直交する方向に収縮し、これにより変形層を含む アクチュエータは所定の角度を有して上方に曲がる。光源から入射される光を反 射する反射部材はポストにより支持されアクチュエータの上部に形成されている ためにアクチュエータと同じ角度を有してティルティングされる。それで、反射 部材は光源から入射される光を所定の角度で反射し、反射された光はスリットを 通過してスクリーンに投影され画像を結ぶ。このとき、アクチュエータの長さが 長くなるほどアクチュエータのうち駆動する部分の角度は大きくなる。本発明で は、アクチュエータが最大長さを有して曲がるようにすることによりアクチュエ ータの上部に形成された反射部材が最大の角度を有して傾斜になる。このとき、 前記反射部材は前記アクチュエータの駆動に影響を及ばないながら最大の面積を 有するために前記アクチュエータの１／２の長さを有する。従って、光源から入 射される光の光効率を高くすることができ、スクリーンに投影される画像のコン トラストを向上させることができる。 図面の簡単な説明 図１は従来の光路調節装置のエンジンシステムの概略図である。 図２は本出願人の先行出願した薄膜型光路調節装置の断面図である。 図３ＡないしＤは図２に示す装置の製造工程図である。 図４は本発明による薄膜型光路調節装置の平面図である。 図５は図４に示す装置をＡ₁−Ａ₂線で切り取った断面図である。 図６ＡないしＤは本発明による薄膜型光路調節装置の製造工程図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、添付図面に基づいて本発明の好適実施例をより詳細に説明する。 図４は本発明による薄膜型光路調節装置の平面図であり、図５は図４に示す装 置をＡ₁−Ａ₂線で切り取った断面図である。 図４及び図５を参照すると、本発明による薄膜形光路調節装置は基板１００、 基板１００の上部に形成された支持要素１３０、支持要素の上部に形成されたア クチュエータ１７０、そしてアクチュエータ１７０の上部に形成された反射部材 １６０を含む。 図５を参照すると、前記基板１００は外部から第１信号（画像信号）を印加さ れ前記第１信号を伝達する電気的配線（図示せず）、前記電気的配線の上部に形 成され前記電気的配線と連結された連結端子１１５、前記電気的配線と前記連結 端子１１５の上部に形成された保護層１０５、そして前記保護層１０５の上部に 形成された食刻防止層１１０を含む。 前記保護層１０５は前記電気的配線及び連結端子１１５を保護し、前記食刻防 止層１１０は前記保護層１０５及び前記基板１００が後続する食刻工程の間食刻 されることを防止する。望ましくは、前記電気的配線はスイッチング動作を遂行 するためにＭＯＳ(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタを含む。前記電気 的配線及び連結端子１１５は外部から第１信号（画像信号）を印加され前記第１ 信号を伝達する。 前記食刻防止層１１０の上部にはアクチュエータ１７０を支持する支持要素１ ３０が形成される。前記支持要素１３０は前記食刻防止層１１０のうち下に連結 端子１１５が形成された部分上に形成された支持部材１３０ａと一側下部が前記 支持部材１３０ａ上に取り付けられ他側がエアギャップ１２５を介在して前記食 刻防止層１１０上に水平に形成された支持層１３０ｂを含む。 前記支持要素１３０の上部にはアクチュエータ１７０が形成される。前記アク チュエータ１７０は前記支持層１３０ｂの上部に形成された下部電極１３５、下 部電極１３５の上部に形成された変形層１４０、変形層１４０の上部に形成され た上部電極１４５、前記変形層１４０の一側から変形層１４０、下部電極１３５ 、支持層１３０ｂ、支持部材１３０ａ、食刻防止層１１０及び保護層１０５を通 して前記連結端子１１５まで垂直に形成されたブァイアホール１５０、そしてブ ァイアホール１５０の内部に前記下部電極１３５と連結端子１１５が連結される ように形成されたブァイアコンタクト１５５を含む。 従って、前記下部電極１３５には外部から前記電気的配線、連結端子１１５、 そしてブァイアコンタクト１５５を通して第１信号、すなわち画像電流信号が印 加される。同時に上部電極１４５に外部から共通電極線（図示せず）を通して第 ２信号、すなわちバイアス電流信号が印加されると、上部電極１４５と下部電極 １３５との間に電気場が発生し、このような電気場により上部電極１４５と下部 電極１３５との間に形成された変形層１４０が変形を起こす。 望ましくは、前記アクチュエータ１７０は薄膜型光路調節装置が制限された面 積を有しても最大の駆動角度を有するために‘Ａ’字の形状を有する。前記アク チュエータ１７０の駆動する部分及び駆動角度はアクチュエータ１７０の長さが 長くなるほど増加する。それで、アクチュエータ１７０が最大の長さを有すると き、アクチュエータ１７０のティルティング角度は最大になる。前記下部電極１ ３５は前記支持層１３０ｂより小さい面積を有し、前記変形層１４０は下部電極 １３５より小さい面積を有し、前記上部電極１４５は変形層１４０より小さい面 積を有する。 前記上部電極１４５の上部には形成されたポスト１６５が形成され、前記反射 部材１６０は前記ポスト１６５により支持される。ポスト１６５は前記反射部材 １６０の中央下端に取り付けられる。望ましくは、前記反射部材１６０はアクチ ュエータ１７０の長さに比べて１／２の長さを有する。従って、前記反射部材１ ６０はアクチュエータ１７０を部分的に覆う。望ましくは、前記反射部材１６０ はアクチュエータ１７０を部分的に覆う。望ましくは、前記反射部材１６０は四 角形の形状を有するミラーである。 以下、本発明による薄膜形光路調節装置の製造方法を図面を参照して詳細に説 明する。図６Ａないし図６Ｄは図５に示す装置の製造工程図である。図６Ａない し図６Ｄにおいて、図５と同一の部材に対して同一の参照番号を使用する。 図６を参照すると、まず、外部から第１信号を受けて前記第１信号を下部電極 １３５に伝達するために電気的配線（図示せず）及び連結端子１１５が形成され た基板１００が提供される。望ましくは、前記基板１００はシリコンＳｉなどの ような半導体で構成され、前記電気的配線はスイッチング動作を遂行するための ＭＯＳトランジスタを含む。前記連結端子１１５は、例えば、タングステンなど のような金属を使用して形成する。前記電気的配線及び連結端子１１５は外部か ら第１信号を印加され前記第１信号を下部電極１３５に伝達する。 前記基板１００及び連結端子１１５の上部には保護層１３０が形成される。保 護層１３０はリンシリケートガラス（ＰＳＧ）を化学気相蒸着（ＣＶＤ）方法を 用いて０．１〜１．０μｍ程度の厚さを有するように形成する。前記保護層１０ ５は後続する工程の間前記電気的配線及び連結端子１１５が形成された基板１０ ０が損傷されることを防止する。 前記保護層１０５の上部には食刻防止層１１０が形成される。食刻防止層１１ ０は窒化物を低圧化学気相蒸着ＬＰＣＶＤ方法を利用して１０００〜２０００Å 程度の厚さを有するように形成する。前記食刻防止層１１０は後続する食刻工程 の間前記保護層１０５及び電気的な配線及び連結端子１１５が形成された基板１ ００が食刻され損傷を受けることを防止する役割をする。 前記食刻防止層１１０の上部には第１犠牲層１２０が形成される。前記第１犠 牲層１２０はリンシリケートガラスＰＳＧを使用して１．０〜３．０μｍ程度の 厚さを有するように形成する。第１犠牲層１２０は大気圧化学気相蒸着ＡＰＣＶ Ｄ方法を利用して形成される。この場合、第１犠牲層１２０は前記電気的配線及 び連結端子１１５が形成された基板１００の上部を覆っているために、その表面 の平坦度が大変不良である。従って、スピンオンガラスＳＯＧを利用するかＣＭ Ｐ(Chemical Mechanical Polishing)方法を利用して第１犠牲層１２０の表面を 研磨することにより平坦化させる。望ましくは、ＣＭＰ工程を利用して第１犠牲 層１２０の表面を平坦化させる。続いて、第１犠牲層１２０をパターニングして 前記食刻防止層１１０のうち下に前記連結端子１１５が形成された部分を露出さ せる。 図６Ｂを参照すると、前記食刻防止層１１０の露出された部分及び第１犠牲層 １２０の上部に第１層１２９を形成する。第１層１２９は硬質の物質、例えば、 窒化物または金属などを使用して０．１〜１．０μｍ程度の厚さを有するように 形成する。第１層１２９は低圧化学気相蒸着ＬＰＣＶＤ方法を利用して形成する 。第１層１２９は後でパターニングされ支持部材１３０ａ及び支持層１３０ｂを 含む支持要素１３０が形成される。前記支持部材１３０ａ及び支持層１３０ｂは 共にアクチュエータ１７０を支持する。 前記第１層１２９の上部には下部電極層１３４が形成される。下部電極層１３ ４が形成される。下部電極層１３４は電気伝導性を有する金属である白金Ｐｔ、 タンタルＴａまたは白金−タンタル（Ｐｔ−Ｔａ）を使用して０．１〜１．０μ ｍ程度の厚さを有するように形成する。前記下部電極層１３４は化学気相蒸着方 法またはスパッタリング方法を使用して形成される。下部電極層１３４は後で前 記電気的配線から連結端子１１５及びブァイアコンタクト１５５を通して第１信 号が印加される下部電極１３５でパターニングされる。 前記下部電極層１３４の上部には第２層１３９が形成される。第２層１３９は ゾル−ゲル法、スパッタリング方法または化学気相蒸着（ＣＶＤ）方法を利用し て０．１〜１．０μｍ程度の厚さを有するように形成する。第２層１３９は圧電 セラミックまたは電歪セラミックを使用して形成する。例えば、圧電物質である ＺｎＯ、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ₃）またはＰＬＺＴ（（Ｐｂ，Ｌａ）（ Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ₃）などの圧電物質を使用して第２層１３９を形成したり、電歪 物質であるＰＭＮ（Ｐｂ（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ₃）を使用して第２層１３９を形成す る。望ましくは第２層１３９はＰＺＴをゾル−ゲル法を利用して０．４μｍ程度 の厚さを有するように形成する。続いて、前記第２層１３９を急速熱処理（ＲＴ Ａ:Rapid Thermal Annealing）工程を利用して熱処理して相変位させる。第２層 １３９は後で上部電極１４５と下部電極１３５との間で発生する電気場により変 形を起こす変形層１４０でパターニングされる。 第２層１３９の上部には上部電極層１４４が形成される。上部電極層１４４は 電気伝導性を有する金属であるアルミニウムＡｌ、白金Ｐｔ、またはタンタルＴ ａを使用して形成する。上部電極層１４４は化学気相蒸着方法またはスパッタリ ング方法を利用して０．１〜１．０μｍ程度の厚さを有するように形成する。上 部電極層１４４は後で外部から共通電極線（図示せず）を通して第２信号が印加 される上部電極１４５にパターニングされる。 図６Ｃを参照すると、前記上部電極層１４４の上部に第１フォトレジスタ（図 示せず）をスピンコーティング方法でコーティングした後、前記第１フォトレジ スタを食刻マスクにして上部電極層１４４を‘Ａ’字の形状を有する上部電極１ ４５でパターニングする。続いて、前記第１フォトレジスタを除去する。第２層 １３９は上部電極層１４４をパターニングする方法と同一の方法を使用して変形 層１４０にパターニングする。すなわち、上部電極１４５及び第２層１３９の上 部に第２フォトレジスタ（図示せず）をスピンコーティング方法でコーティング した後、前記第２フォトレジスタを食刻マスクにして第２層１３９をパターニン グして上部電極１４５より大きな面積を有する‘Ａ’字の形状を有する変形層１ ４０を形成する。そして前記第２フォトレジスタを除去する。下部電極層１３４ も上部電極層１４４をパターニングする方法と同一の方法でパターニングする。 すなわち、上部電極１４５、変形層１４０及び下部電極層１３４の上部に第３フ ォトレジスタ（図示せず）をスピンコーティング方法でコーティングした後、前 記第３フォトレジスタを食刻マスクにして下部電極層１３４をパターニングして 変形層１４０より広い面積を有する‘Ａ’字の形状を有する下部電極１３５を形 成する。 前記下部電極層１３４をパターニングするために前記第３フォトレジスタをパ ターニングするとき、前記変形層１４０のうち下に前記連結端子１１５が形成さ れた部分の一部を露出させる。続いて、前記変形層１４０から下部電極１３５、 第１層１２９、食刻防止層１１０及び保護層１０５を食刻して前記連結端子１１ ５まで垂直にブァイアホール１５０を形成した後、ブァイアホール１５０の内部 に前記連結端子１１５の上部から下部電極１３５までブァイアコンタクト１５５ を形成する。従って、前記ブァイアコンタクト１５５は前記連結端子１１５と下 部電極１３５を連結する。前記ブァイアコンタクト１５５は電気伝導性を有する 金属である白金、タンタル、タングステンまたは白金−タンタルをスパッタリン グ方法または化学気相蒸着方法を使用して形成する。それで、外部から前記電気 的配線、連結端子１１５及びブァイアコンタクト１５５を通して下部電極１３５ に第１信号が印加される。 第１層１２９も上部電極層１４４と同様の方法で支持部材１３０ａ及び支持層 １３０ｂを含む支持要素１３０でパターニングされる。支持層１３０ｂは下部電 極１３５のより広い面積の‘Ａ’字の形状を有し、支持部材１３０ａは前記支持 層１３０ｂの一側下部に形成される。前記支持層１３０ｂの他側は前記犠牲層１ ２０がフルオル化水素蒸気により除去されると、前記食刻防止層１１０に水平に 位置する。 図６Ｄを参照すると、前記第１犠牲層１２０をフルオル化水素ＨＦ蒸気を使用 して除去した後、前記アクチュエータ１７０の上部に流動性が優れたポリマーな どを使用して第２犠牲層１７５を形成する。第２犠牲層１７５は上部電極１４５ を完全に覆うようにスピンコーティング方法を使用して形成する。続いて、前記 第２犠牲層１７５をパターニングして上部電極１４５の一部を露出させる。前記 露出された上部電極１４５の一部及び第２犠牲層１７５の上部に反射性を有する 金属であるアルミニウム、白金または銀などを使用してポスト１６５及び反射部 材１６０を同時に形成する。ポスト１６５及び反射部材１６０はスパッタリング 方法または化学気相蒸着方法を使用して形成する。望ましくは、光源（図示せず ）から入射される光を反射する前記反射部材１６０は四角形の形状を有するミラ ーであり、０．１〜１．０μｍ程度の厚さを有する。また、望ましくは前記反射 部材１６０は前記アクチュエータ１７０の１／２の長さを有する。 前記のように第２犠牲層１７５を形成した後、第２犠牲層１７５の上部に反射 部材１６０を形成することにより反射部材１６０の水平度を向上させることがで きる。続いて、前記第２犠牲層１７５を食刻して除去することにより図４及び図 ５に示すように、上部に反射部材１６０が形成され‘Ａ’字の形状を有するアク チュエータ１７０が完成される。 以下、本発明による薄膜形光路調節装置の動作を説明する。 前記した本発明による薄膜形光路調節装置において、第１信号（画像信号）は 前記基板１００に形成された電気的配線、連結端子１１５及びブァイアコンタク ト１５５を通して下部電極１３５に印加される。上部電極１４５には外部から共 通電極線を通して第２信号（バイアス信号）が印加される。従って、上部電極１ ４５と下部電極１３５との間に電位差による電気場が発生し、このような電気場 により上部電極１４５と下部電極１３５との間に形成された変形層１４０が変形 を起こす。 変形層１４０は前記電気場に対して直交する方法に収縮し、これにより変形層 １４０を含むアクチュエータ１７０は所定の角度を有して上方に曲がる。光源か ら入射される光を反射する反射部材１６０はポスト１６５により支持されアクチ ュエータ１７０の上部に形成されているためにアクチュエータ１７０と同じ角度 を有してティルティングされる。それで、反射部材１６０は光源から入射される 光を所定の角度で反射し、反射された光はスリットを通過してスクリーンに投影 され画像を結ぶ。このとき、アクチュエータ１７０の長さが長くなるほどアクチ ュエータ１７０のうち駆動する部分の駆動角度は大きくなる。それで、図４に示 すように、本発明による薄膜形光路調節装置はアクチュエータ１７０の最大長さ を次のように決定することができる。 図４を参照すると、ピクセルの横及び縦の長さがそれぞれｌであり、アクチュ エータ１７０の最小線幅がｂであり、隣接したアクチュエータ間の間隔がｔであ り、アクチュエータ１７０が水平面に対してθの傾斜角を有し、アクチュエータ １７０の最大長さがＬであるとき、 ｌ＝２×Ｌ×sinθ＋ｂ＋ｔ及び ｌsinθ＝ｂ＋ｔになる。 前記二つの式でsinθを消去すると、アクチュエータ１７０の最大長さＬは下 の式により決定される。 例えば、ｌ＝５０μｍであり、ｂ＋ｔ＝１０μｍであるとき、 以上で説明したように、本発明による薄膜型光路調節装置において、アクチュ エータが最大長さを有して曲がることによりアクチュエータの上部に形成された 反射部材が最大の角度を有して傾斜になる。このとき、前記反射部材は前記アク チュエータの駆動に影響を及ばないながら最大の面積を有するために前記アクチ ュエータの１／２の長さを有する。従って、光源から入射される光の効率を高め ることができ、スクリーンに投影される画像の画質を向上させることができる。 さらに光源とスクリーン間の間隔を広くすることができシステムの設計において も利点がある。 なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の思想を逸脱し ない範囲内において種々の改変をなし得ることは無論である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．外部から第１信号を受けて前記第１信号を伝達する電気的な配線及び連結端 子が形成された基板と、 前記基板のうち前記連結端子が形成された部分の上部に形成された支持部材 及び一側下部が前記支持部材に接触され他側が前記基板に対して水平に形成さ れた支持層を含む支持要素と、 i)前記支持層の上部に形成され前記第１信号が印加される下部電極と、ii) 前記下部電極に対応して形成され、第２信号が印加され電気場を発生させる上 部電極と、及びiii)前記上部電極と前記下部電極との間に形成され前記電気場 により変形を起こす変形層を含み、‘Ａ’字の形状を有するアクチュエータと 、そして 前記アクチュエータの上部に形成され光を反射する反射手段を含み、前記第 １信号及び前記第２信号により駆動することを特徴とする薄膜型光路調節装置 。 ２．前記上部電極、前記変形層、前記下部電極、そして前記支持層はそれぞれ‘ Ａ’字の形状を有することを特徴とする請求の範囲１に記載の薄膜型光路調節 装置。 ３．前記変形層は前記上部電極より広い面積を有し、前記下部電極は前記変形層 より広い面積を有し、そして前記支持層は前記下部電極より広い面積を有する ことを特徴とする請求の範囲２に記載の薄膜型光路調節装置。 ４．前記アクチュエータは、前記変形層の一側から前記連結端子まで形成された ブァイアホール内部に形成され前記連結端子から前記下部電極に前記第１信号 を印加するブァイアコンタクトをさらに含むことを特徴とする請求の範囲１に 記載の薄膜型光路調節装置。 ５．前記支持要素は、硬質の物質を使用して形成され、前記下部電極は電気伝導 性を有する物質を使用して形成され、前記変形層は圧電物質または電歪物質を 使用して形成され、前記上部電極は電気伝導性を有する物質を使用して形成さ れることを特徴とする請求の範囲１に記載の薄膜型光路調節装置。 ６．前記上部電極は、アルミニウムＡｌ、白金Ｐｔ、またはタンタルＴａを使用 して形成され、前記下部電極は白金、タンタルまたは白金−タンタルを使用し て形成されることを特徴とする請求の範囲５に記載の薄膜型光路調節装置。 ７．前記アクチュエータは前記上部電極の一側上部と前記反射手段の間に形成さ れ前記反射手段を支持するポストをさらに含み、前記反射手段は四角形の形状 を有することを特徴とする請求の範囲１に記載の薄膜型光路調節装置。 ８．前記反射手段は前記アクチュエータの１／２の長さを有することを特徴とす る請求の範囲１に記載の薄膜型光路調節装置。 ９．外部から第１信号を受けて前記第１信号を伝達する電気的な配線及び連結端 子が形成された基板と、 前記基板の上部に形成された支持部材と一側下部が前記支持部材に接触され 他側が前記基板に対して水平に形成され‘Ａ’字の形状を有する支持層を含む 支持要素と、 i)前記支持層の上部に形成され前記第１信号が印加され前記支持層より狭い 面積の‘Ａ’字の形状を有する下部電極と、ii）前記下部電極に対応して形成 され、第２信号が印加され電気場を発生させ、前記下部電極より狭い面積の‘ Ａ’字の形状を有する上部電極と、及びiii)前記上部電極と前記下部電極との 間に形成され前記電気場により変形を起こし、前記上部電極よりは広く前記下 部電極よりは狭い‘Ａ’字の形状を有する変形層を含るアクチュエータと、そ して 前記アクチュエータの上部に形成され光を反射する反射手段を含み、前記第 １信号及び前記第２信号により駆動することを特徴とする薄膜型光路調節装置 。 １０．前記アクチュエータは、前記変形層の一側から前記連結端子まで形成され たブァイアホール内部に形成され前記連結端子から前記下部電極に前記第１信 号電流を印加するブァイアコンタクトをさらに含むことを特徴とする請求の範 囲９に記載の薄膜型光路調節装置。 １１．前記支持要素は、硬質の物質を使用して形成され、前記下部電極は電気伝 導性を有する物質を使用して形成され、前記変形層は圧電物質または電歪物質 を使用して形成され、前記上部電極は電気伝導性を有する物質を使用して形成 されることを特徴とする請求の範囲９に記載の薄膜型光路調節装置。 １２．前記アクチュエータは前記上部電極の一側上部と前記反射手段の間に形成 され前記反射手段を支持するポストをさらに含み、前記反射手段は前記アクチ ュエータの１／２の長さを有する正方形の形状を有することを特徴とする請求 の範囲９に記載の薄膜型光路調節装置。 １３．外部から第１信号を受けて前記第１信号を伝達する電気的配線及び連結端 子が形成された基板を提供する工程と、 前記基板の上部に第１犠牲層を形成した後、前記第１犠牲層をパターニング して前記基板のうち前記連結端子が形成された部分を露出させる工程と、 前記露出された基板の上部及び前記第１犠牲層の上部に第１層を形成する工 程と、 前記第１層の上部に下部電極層、第２層及び上部電極層を形成する工程と、 前記上部電極層をパターニングして第２信号が印加され電気場を発生させ、 ‘Ａ’字の形状を有する上部電極を形成する工程と、前記第２層をパターニン グして前記電気場により変形を起こし、前記上部電極より広い‘Ａ’字の形状 を有する変形層を形成する工程、及び前記下部電極層をパターニングして前記 第１信号が印加され、前記変形層より広い‘Ａ’字の形状を有する下部電極を 形成する工程を含むアクチュエータを形成する工程と、 前記第１層をパターニングして前記アクチュエータを支持する支持要素を形 成する工程と、そして 前記アクチュエータの上部に光を反射する反射手段をを形成する工程を含む ことを特徴とする薄膜型光路調節装置の製造方法。 １４．前記第１層を形成する工程は低圧化学気相蒸着方法を使用して遂行され、 前記下部電極層を形成する工程は化学気相蒸着方法を使用して前記下部電極層 が０．１〜１．０μｍの厚さを有するように遂行され、前記第２層を形成する 工程はゾル−ゲル法を使用して前記第２層が０．１〜１．０μｍの厚さを有す るように遂行され、前記上部電極層を形成する工程は化学気相蒸着方法を使用 して前記上部電極層が０．１〜１．０μｍの厚さを有するように遂行されるこ とを特徴とする請求の範囲１０に記載の薄膜型光路調節装置の製造方法。 １５．前記下部電極層を形成する工程はスパッタリング方法を使用して遂行され 、前記第２層を形成する工程は化学気相蒸着方法またはスパッタリング方法を 使用して遂行され、前記上部電極層を形成する工程はスパッタリング方法を使 用して遂行され、前記上部電極層を形成する工程はスパッタリング方法を使用 して遂行されることを特徴とする請求の範囲１３に記載の薄膜型光路調節装置 の製造方法。 １６．前記アクチュエータを形成する工程は、前記変形層の一側から前記変形層 、前記下部電極及び前記支持要素を通して前記連結端子まで形成されたブァイ アホールを形成する工程と、及び前記ブァイアホールの内部に前記下部電極と 前記連結端子を連結するブァイアコンタクトを形成する工程をさらに含むこと を特徴とする請求の範囲１３に記載の薄膜型光路調節装置の製造方法。 １７．前記ブァイアコンタクトを形成する工程は白金、タンタル、タングステン 、または白金−タンタルを化学気相蒸着方法を使用して遂行されることを特徴 とする請求の範囲１６に記載の薄膜型光路調節装置の製造方法。 １８．前記支持要素を形成する工程は、前記基板のうち前記連結端子が形成され た部分の上部に支持部材を形成する工程と、及び一側下部が前記支持部材に接 触され他側が前記基板に水平に形成され、前記下部電極より広い‘Ａ’字の形 状を有する支持層を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求の範囲１ ３に記載の薄膜型光路調節装置の製造方法。 １９．前記反射手段を形成する工程は、前記第１犠牲層を除去する工程と、前記 アクチュエータの上部に流動性を有する物質をスピンコーティング方法を使用 して第２犠牲層を形成する工程と、そして前記第２犠牲層の一部を除去して前 記上部電極の一部を露出させる工程後に遂行されることを特徴とする請求の範 囲１３に記載の薄膜型光路調節装置の製造方法。 ２０．前記反射手段を形成する工程は、反射性を有する金属をスパッタリング方 法または化学気相蒸着方法を使用して遂行されることを特徴とする請求の範囲 １３に記載の薄膜型光路調節装置の製造方法。