JPH06222290A - 平面ディスプレイ装置及びその製造方法 - Google Patents

平面ディスプレイ装置及びその製造方法

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JPH06222290A
JPH06222290A JP5281526A JP28152693A JPH06222290A JP H06222290 A JPH06222290 A JP H06222290A JP 5281526 A JP5281526 A JP 5281526A JP 28152693 A JP28152693 A JP 28152693A JP H06222290 A JPH06222290 A JP H06222290A
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signal
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Sin-Chong Park
晨鐘 朴
Dong-Goo Kim
東球 金
Hyung-Jin Yoon
亨鎭 尹
Chul-Sun Park
▲哲▼淳 朴
Min-Kyu Song
敏圭 宋
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KANKOKU DENSHI TSUSHIN KENKYUSHO
Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
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Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体工程のみで製作されたマイクロ静電アク
チュエーターを利用した光開閉器を用いて静的又は動的
な映像を表わすことができる微細画素平面ディスプレイ
を提供。 【構成】選択電極３と信号電極２に共通電極４の電圧に
対して各々正と負の電圧が印加して、フレーム１５内の
任意の位置にあるシャッター移動子１４を、帯状に帯電
される。平衡状態に到達した時、順次的に選択線の印加
電圧極性を変換すれば、選択電極３の電荷は、瞬間的に
変化するが、移動子１４側に帯電された電荷は、抵抗の
妨げに因り直ちには移動できない。これにより、移動子
１４と選択電極３の間に反発力と共に、移動子１４を右
側に動かせる駆動力が生じ、シャッター移動子１４は、
右側に移動する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、平面ディスプレイ装置
に関するもので、より具体的には、各画素に対応して設
けられた複数のマイクロシャッター（ｍｉｃｒｏ ｓｈ
ｕｔｔｅｒ）を備えて、各マイクロシャッターが静電気
力（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｆｏｒｃｅ）により
開閉されることにより静的又は動的映像を示すことがで
きる平面ディスプレイ装置の光開閉装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】光を遮断又は通過させる光開閉器（ｌｉ
ｇｈｔ ｖａｌｖｅ）の中で最も代表的なものとして、
液晶（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ）を用いる液晶表
示装置が有る。このように液晶を利用した液晶表示装置
においては、光の開閉時に所要する電力消耗が少なく、
数多くの微細画素（ｐｉｘｃｅｌ）が各々独立的に駆動
されることができるため、そのような液晶表示装置がデ
ィスプレイのような表示装置において主に応用されてい
る。
【０００３】最近、平面ディスプレイ装置としては最も
多く用いられている液晶ディスプレイ装置（ＬＣＤ）
は、既存のＣＲＴ（ｃａｔｈｏｄ ｒａｙ ｔｕｂｅ）
ディスプレイに比べて低い電圧により駆動されることが
でき、且つ薄く又軽く製造することができるという長所
が有る。特に、薄膜トランジスター液晶ディスプレイ装
置（ＴＦＴ ＬＣＤ）は、種々の色相の高画質の画面具
現が可能であるために、多くの平面ディスプレイの中で
最も多く用いられているディスプレイ装置中の一つであ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、液晶ディスプ
レイ装置は、現行技術上、次のように幾つかの問題点が
有る。
【０００５】第１に、画素数が多くなるにより、画素の
設計及びその製造工程が難しくなる。第２に、薄膜トラ
ンジスター液晶ディスプレイ装置（ＴＦＴ ＬＣＤ）の
場合、大画面ディスプレイ装置を製造する工程の遂行が
難しいので、画面が大きくなる程急激な歩留り低下を招
く。第３に、液晶を媒介体として用いるので、液晶注
入、液晶の整列、そして二つのガラス板の間の液晶が詰
められる空間の間隔を正確に節約しなければならない等
の組立工程に難しいことが多い。第４に、上記の理由に
因り、ディスプレイの価格が非常に高い。第５に、ＣＲ
Ｔに比べて視野角度（ｖｉｅｗ ａｎｇｌｅ）が小さ
い。第６に、偏光板を用いなければならないため光の損
失が大きい。
【０００６】一方、最近開発されている機械的な光シャ
ッターにおいては、一般的に電力消耗が多く、遠い動作
が難しいばかりではなく、微細光開閉器を製作すること
が困難である。
【０００７】しかし、最近、半導体工程技術の発達によ
り、機械的な動作の可能な数十ミクロン大きさの微小な
アクチュエーター（ｍｉｃｒｏ ａｃｔｕａｔｏｒ）の
製作が可能になった。このような半導体工程技術を利用
して、機械的なシャッターの大きさを非常に小さく製造
するならば、微小な力をもっても遠い開閉が可能にする
ことができるのであろう。
【０００８】現在、用いられている液晶ディスプレイ装
置の一つの画素の大きさは、約１００μｍ×１００μｍ
であるが、一つの画素がこの大きさ以下である場合に
は、低い電圧においても運動体に作用する重力に比べて
静電気力が著しく大いに作用する。従って、運動体の摩
擦問題のみ解決することができるならば、強い静電気力
で一つの画素の大きさが１００μｍ×１００μｍ以下の
シャッターの機械的な作動を速やかにすることができ
る。これは、数十ミクロン大きさの静電モーター（ｅｌ
ｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｍｏｔｏｒ）の実現を通じて
既に明らかになった。
【０００９】本発明は、上述した液晶ディスプレイの短
所を克服するためになされたもので、半導体工程のみで
製作されたマイクロ静電アクチュエーターを利用した光
開閉器を用いて静的又は動的な映像を表わすことができ
る微細画素平面ディスプレイおよびその製造方法を提供
することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明では、前記目的を
達成するために、平面ディスプレイ装置の構成要素であ
るマイクロ光開閉器（光シャッター）は、マイクロミシ
ン分野において多く使用される表面マイクロミシニング
技法を用いて製作され、各光開閉器は、左右直線運動を
することができる平板型のマイクロ移動子と、この移動
子を駆動するための三つの電極（選択電極、共通電極、
信号電極）、移動子と各電極の間に形成された絶縁体
等、そして移動子の運動ガイド及び、液晶ディスプレイ
のブラックマトリックス（ｂｌａｃｋ ｍａｔｒｉｘ）
役割をするフレーム（ｆｒａｍｅ）で構成され、３相
（ｔｈｒｅｅ ｐｈａｓｅ）の駆動電極に適切な駆動信
号電圧を印加して光開閉器の移動子を望む方向へ動くよ
うにすることにより開口を開閉する方式を用いる。
【００１１】このようなマイクロシャッターは、２次元
アレイの構成が可能で、従来の液晶ディスプレイと類似
する駆動方式を用いてマイクロシャッターアレイを駆動
することができるようにしたので、微細画素平面ディス
プレイの具現が可能である。
【００１２】本発明の一特徴に依れば、例えば、図２１
に示すように、平面ディスプレイ装置は、ｍ×ｎマトリ
ックスで配置された複数の選択線１７−１〜１７−ｍ及
び複数の信号線１９−１〜１９−ｎと、前記複数の信号
線１９−１〜１９−ｎ各々に信号電極のビアホール（ｖ
ｉａ ｈｏｌｅ）接合が連結され、前記複数の選択線１
７−１〜１７−ｍに選択電極が連結されて、前記信号電
極及び前記選択電極に提供される駆動信号によりシャッ
ター移動子がフレーム内で動いて光を各々通過させ、ま
たは、遮断させる複数の静電アクチュエーター光開閉器
ＬＶ1 〜ＬＶnと、前記複数の選択線１７−１〜１７−
ｍと連結され前記複数の静電アクチュエーター光開閉器
ＬＶ1 〜ＬＶn 各々へ所定の選択信号を提供する選択線
駆動手段２２−１〜２２−ｍと、前記複数の信号線１９
−１〜１９−ｎと連結され前記複数の静電アクチュエー
ター光開閉器ＬＶ1 〜ＬＶn 各々へ所定のデータ信号を
与える信号線駆動手段２１−１〜２１−ｎを含む。
【００１３】本発明の他の特徴によれば、平面ディスプ
レイ装置の製造方法は、基板１を準備する工程と、前記
基板１上に、所定のパターンを有する信号電極である透
明電極と選択電極及び共通電極を互いに平行に形成する
電極形成工程と、電極等が形成された基板上に絶縁層
５，１３を形成する工程と、前記絶縁層上に第１犠牲層
６を形成する工程と、前記第１犠牲層６上に所定パター
ンの移動子層を形成する工程と、前記移動子層が形成さ
れた基板上に所定パターンの第２犠牲層を形成し前記積
層された第１及び第２犠牲層の一部分を除去してフレー
ム接触部分を形成する工程と、前記フレーム接触部分と
前記第２犠牲層の一部分の上に所定パターンを有するフ
レーム層を形成する工程と、前記第１及び第２犠牲層等
を除去する工程を含む。
【００１４】前記電極形成工程は、前記基板１上に所定
パターンの透明電極を形成する工程と、所定パターンの
クローム層を形成して選択電極と共通電極を形成する工
程を含む。前記絶縁層形成工程は、窒化シリコンを２回
繰り返して形成する。
【００１５】なお、前記製造方法において、前記基板１
はガラス基板であり、前記透明電極はＩＴＯ膜であり、
選択電極と共通電極は全部クローム膜である。
【００１６】さらに、前記第１犠牲層６と第２犠牲層
は、アルミニウムで形成され、前記移動子層は、前記第
１犠牲層６上に、所定のパターンで積層された窒化シリ
コンと非晶質シリコンとで形成され、前記フレーム層
は、積層された窒化シリコンと非晶質シリコンとで形成
される。
【００１７】本発明のまた他の特徴によれば、平面ディ
スプレイ装置の製造方法は、基板１を準備する工程と、
前記基板１上に所定のパターンを有する信号電極である
透明電極と選択電極及び共通電極を互いに平行に形成す
る電極形成工程と、電極等が形成された基板上に絶縁層
５を形成した後、前記透明電極上にのみビアホール（ｖ
ｉａ ｈｏｌｅ）を形成する工程と、前記絶縁層５及び
ビアホール（ｖｉａｈｏｌｅ）上にクローム層１２を形
成し、この上に第２絶縁層を形成する工程と、前記第２
絶縁層上に第１犠牲層６を形成する工程と、前記第１犠
牲層６上に所定パターンの移動子層を形成する工程と、
前記移動子層が形成された基板上に所定パターンの第２
犠牲層を形成し、前記積層された第１及び第２犠牲層の
一部分を除去してフレーム接触部分を形成する工程と、
前記フレーム接触部分と前記第２犠牲層の一部分の上に
所定のパターンを有するフレーム層を形成する工程と、
前記第１及び第２犠牲層等を除去する工程を含む。
【００１８】本発明において用いた工程技法である表面
マイクロミシニングとは、多くの構造層（ｓｔｒｕｃｔ
ｕｒａｌ ｌａｙｅｒ）と犠牲層（ｓａｃｒｉｆｉｃｉ
ａｌｌａｙｅｒ）等を蒸着、エッチングして複雑な微細
構造を形成するプロセスを言う。ここで、犠牲層は、蒸
着された層等の中で運動する部材を分離独立させるた
め、後にエッチングにより除去される層である。
【００１９】
【作用】本発明による平面ディスプレイは、半導体工程
のみで製作されたマイクロ静電アクチュエータを利用し
た光開閉器を用いて製造する。これにより、液晶ディス
プレイの製作に伴う困難な組立工程が不要となり、高い
画素密度のディスプレイも歩留まりよく製作することが
可能になる。
【００２０】
【実施例】以下図面を参照して、本発明を詳細に説明す
れば次の通りである。
【００２１】図１から図８は本発明の一実施例により静
電アクチュエーター（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ａ
ｃｔｕａｔｏｒ）を用いる光開閉装置の製造工程を示し
た断面図であり、これを参照して光開閉装置の製造方法
を説明すれば次の通りである。 図１は信号線（ｄａｔ
ａ ｌｉｎｅ）の透明電極を形成する工程を示した図面
である。図１で、高温状態下に、ガラス基板１の上に、
ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎ Ｏｘｉｄｅ）層がスパッ
タリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）方法により、２００
０Å程度の厚さを有して蒸着される。
【００２２】次いで、フォトレジストを前記ＩＴＯ層上
に塗布した後、パターン工程で、信号線のための透明電
極又は信号電極２を定義する（輪郭を明確にする）。こ
の時、信号電極の幅は、３０μｍ程度の大きさに定義さ
れる。
【００２３】図２で図示されたように、選択（ｓｅｌｅ
ｃｔｉｏｎ）電極と共通（ｃｏｍｍｏｎ）電極を形成す
る工程が例示されている。
【００２４】図２で、透明電極２の厚さと同一にガラス
基板１上に電極ビーム蒸着方法でクローム層（Ｃｒ）を
２０００Å程度の厚さを有するように蒸着する。次い
で、所定パターンのフォトレジストを前記クローム層上
に塗布した後、前記クローム層をエッチングして、選択
電極３の幅と共通電極４の幅が各々３０，２０μｍにな
るように形成する。この時、各電極間の間隔は２０μｍ
程度になるようにする。
【００２５】図３では、絶縁層蒸着工程を例示してい
る。図３で、ＬＰＣＶＤ（低圧ＣＶＤ）方法で、絶縁層
５として窒化シリコンを前記基板１及び電極等２，３，
４上に５０００Å程度の厚さを有するように蒸着する。
次いで、この絶縁層５上に、第２絶縁層である窒化シリ
コン層１３がＬＰＣＶＤ方法で５０００Åの厚さを有す
るように形成される。
【００２６】図４は下層犠牲層を蒸着する工程を示して
いる。図４で、この工程は、次いで続けられる工程で形
成されるシャッターの第１犠牲層（ｓａｃｒｉｆｉｃｉ
ａｌｌａｙｅｒ）６として用いられるアルミニウム層
（Ａｌ）を、電子ビーム蒸着方法で、３μｍの厚さを有
するように、前記絶縁層１３上に蒸着する。
【００２７】図５はシャッターの移動子である抵抗体の
形成工程を例示している。図５に図示されたように、ま
ず、ＬＰＣＶＤ方法で前記アルミニウム層上に窒化シリ
コン７を１μｍ程度の厚さで蒸着した後、その上に、非
晶質シリコン８を２μｍ程度の厚さで蒸着する。一般的
に、非晶質シリコンは、低い温度において蒸着すること
ができるし、可視光線に対する吸収度が十分に大きいの
で、２μｍ程度の厚さだけでも、光を遮断することがで
きる長所がある。非晶質シリコン膜の板（シート）抵抗
値は、非晶質シリコン蒸着時１０9 〜１０10Ω／□にな
るようにする。
【００２８】次いで、所定パターンのフォトレジストを
塗布した後、このパターン化されたフォトレジストをマ
スクとして、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｒｅ Ｉｏｎ Ｅｔ
ｃｈｉｎｇ、反応性イオンエッチング）方法により前記
非晶質シリコンと窒化シリコンを順次除去して、シャッ
ター移動子７，８を形成する。
【００２９】図６は上層犠牲層を形成する工程を示して
いる。上述した工程で形成されたアルミニウム層である
第１犠牲層６と共に、シャッターの第２犠牲層９として
用いられるアルミニウム層を、電子ビーム蒸着方法で２
μｍ程度の厚さで前記基板上に蒸着する。所定パターン
のフォトレジストを塗布して、シャッター移動子が動く
ことができるガイドとなるフレームを定義した後、下層
と上層犠牲層であるＡｌ膜を６０℃の純粋なＨ3 ＰＯ4
溶液で腐蝕する。
【００３０】図７はフレーム形成工程を示している。図
７で、ＬＰＣＶＤ方法で窒化シリコン層１０を１μｍ厚
さで蒸着した後、その上に非晶質シリコン層１１を３μ
ｍ程度蒸着する。次いで、フォトレジストを塗布してパ
ターン化した後、このパターン化されたフォトレジスト
をマスクとして、非晶質シリコン膜１１と窒化シリコン
膜１０をＲＩＥ方法でエッチングしてフレームを形成す
る。
【００３１】本工程で形成されたフレームは、シャッタ
ー移動子の運動ガイドとなるだけでなく、既存液晶ディ
スプレイにおいてのブラックマトリックスと同様な役割
をする。
【００３２】図８は第１及び第２犠牲層６，９をＡｌエ
ッチングする工程を示している。即ち、図８に図示され
たように、上層の第２犠牲層９と下層の第１犠牲層６が
除去され、フレーム内でシャッター移動子が動くことが
できるように、移動子ガイドが形成される。この時、前
記上層及び下層の犠牲層の除去に用いられる腐蝕液は、
６０℃の純粋なＨ3 ＰＯ4 溶液を使用する。
【００３３】図９から図１８は、本発明の他の実施例
の、静電アクチュエーター（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉ
ｃ ａｃｔｕａｔｏｒ）を用いる光開閉装置の製造工程
を示した断面図である。これらの図により、選択線と信
号線が交差する場合の光開閉装置の製造方法を説明す
る。
【００３４】即ち、この実施例では、選択線と信号線が
交差する光開閉装置を製造する場合、前記一実施例にお
いて絶縁層５を形成する工程でＩＴＯ透明電極上にビア
ホール（ｖｉａ ｈｏｌｅ）（Ｖｉａ）を形成して前記
基板上にクローム層１２を形成した後、その上に第２絶
縁層１３を形成することを除いては、前記一実施例の工
程と同様である。
【００３５】図９では、信号線（ｄａｔａ ｌｉｎｅ）
の透明電極を形成する工程を示す図面である。
【００３６】図９で、高温状態下において、ガラス基板
１の上に、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄ
ｅ）層がスッパタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）方法
により、２０００Å程度の厚さを有して蒸着される。次
いで、フォトレジストを前記ＩＴＯ層上に塗布した後、
パターン工程で信号線のための透明電極又は信号電極２
を定義する。この時、信号電極の幅は３０μｍ程度の大
きさに定義される。
【００３７】図１０に、選択（ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ）電
極と共通（ｃｏｍｍｏｎ）電極を形成する工程が例示さ
れている。図１０で、透明電極２の厚さと同一に、ガラ
ス基板１上に、電子ビーム蒸着方法でクローム層（Ｃ
ｒ）を２０００Å程度の厚さを有するように蒸着する。
次いで、所定パターンのフォトレジストを前記クローム
層上に塗布した後、前記クローム層をエッチングして、
選択電極３の幅と共通電極４の幅が各々３０，２０μｍ
になるように形成する。この時、各電極間の間隔は２０
μｍ程度になるようにする。
【００３８】図１１では、絶縁層蒸着工程を例示してい
る。図１１で、ＬＰＣＶＤ方法で、絶縁層５として、窒
化シリコンを前記基板１及び電極等２，３，４上に５０
００Å程度の厚さを有するように蒸着する。
【００３９】なお、前記選択線と信号線が交差する光開
閉器を製造するためには、前記ＩＴＯ透明電極と信号線
の電気的接続のため、前記ＩＴＯ透明電極上にビアホー
ル（ｖｉａ ｈｏｌｅ）（Ｖｉａ：５ａ）をＲＩＥ方法
で形成する。
【００４０】図１２に図示されたように、前記のように
ビアホール（ｖｉａ ｈｏｌｅ）５ａが形成された基板
１上に、クローム層１２を形成する。次いで、この絶縁
層５上に、第２絶縁層である窒化シリコン層１３がＬＰ
ＣＶＤ方法で５０００Åの厚さを有するように形成され
る。
【００４１】図１４は下層犠牲層を蒸着する工程を示し
ている。図１４で、この工程は次に続けられる工程で形
成されるシャッターの第１犠牲層（ｓａｃｒｉｆｉｃｉ
ａｌｌａｙｅｒ）６として用いられるアルミニウム層
（Ａｌ）を、電子ビーム蒸着方法で、３μｍの厚さを有
するように、前記絶縁層１３上に蒸着する。
【００４２】図１５は、シャッターの移動子である抵抗
体の形成工程を例示している。図１５は図示されたよう
に、先ず、ＬＰＣＶＤ方法で、前記アルミニウム層上に
窒化シリコン７を１μｍ程度の厚さで蒸着した後、その
上に、非晶質シリコン８を２μｍ程度の厚さで蒸着す
る。
【００４３】一般的に、非晶質シリコンは、低い温度に
おいて蒸着することができるし、可視光線に対する吸収
度が十分に大きいので、２μｍ程度の厚さだけでも光を
遮断することができる長所がある。非晶質シリコン膜の
板抵抗値は、非晶質シリコン蒸着時１０9 〜１０10Ω／
□になるようにする。次いで、所定パターンのフォトレ
ジストを塗布した後、このパターン化されたフォトレジ
ストをマスクとして、ＲＩＥ方法により前記非晶質シリ
コンと窒化シリコンを順次除去して、シャッター移動子
７，８を形成する。
【００４４】図１６は上層犠牲層を形成する工程を示し
ている。上述した工程で形成されたアルミニウムである
第１犠牲層６と共にシャッターの第２犠牲層９として用
いられるアルミニウム層を、電子ビーム蒸着方法で、２
μｍ程度の厚さで前記基板上に蒸着する。所定パターン
のフォトレジストを塗布して、シャッター移動子が動く
ことができるガイドとなるフレームを定義した後、下層
と上層犠牲層であるＡｌ膜を６０℃の純粋なＨ3 ＰＯ4
溶液で腐蝕する。
【００４５】図１７はフレーム形成工程を示している。
図１７で、ＬＰＣＶＤ方法で窒化シリコン層１０を１μ
ｍ厚さに蒸着した後、その上に、非晶質シリコン層１１
を３μｍ程度蒸着する。次いで、フォトレジストを塗布
してパターン化した後、このパターン化されたフォトレ
ジストをマスクとして非晶質シリコン膜１１と窒化シリ
コン膜１０をＲＩＥ方法でエッチングしてフレームを形
成する。
【００４６】本工程で形成されたフレームは、シャッタ
ー移動子の運動ガイドとなるだけでなく、既存液晶ディ
スプレイにおいてのブラックマトリックスと同様の役割
をする。
【００４７】図１８は第１及び第２犠牲層６，９をＡｌ
エッチングする工程を示している。即ち、図１８に図示
されたように上層の第２犠牲層９と下層の第１犠牲層６
が除去されて、フレーム内でシャッター移動子が動ける
ように、移動子ガイドが形成される。この時、前記上層
及び下層の犠牲層の除去に用いられる腐蝕液は、６０℃
の純粋なＨ3 ＰＯ4 溶液を使用する。
【００４８】以上で説明された本発明の一実施例による
製造方法により製造された光開閉装置は、図１９と図２
０に図示された構造を有する。
【００４９】図１９で、参照番号１４は移動子を、ま
た、参照番号１５はフレームを示す。
【００５０】このマイクロ静電アクチュエーター光開閉
器をディスプレイの単位画素として、図２１のような光
開閉器アレイで構成されたディスプレイ装置を具現する
ことができる。
【００５１】図２１は、ｍ×ｎ画素の平面ディスプレイ
の構成を示したもので、参照番号１７−１から１７−ｍ
で各々示したものは選択線（ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｌｉ
ｎｅ）であり、参照番号１８−ｌから１８−ｍで各々示
したものは共通電極線、１９−１から１９−ｎで各々示
したものは信号線、２０−１から２０−ｋで各々示した
ものはビアホール（ｖｉａ ｈｏｌｅ）接合、２１−１
から２１−ｎで各々示したものは信号線駆動回路、２２
−ｌ乃至２２−ｍで各々示したものは選択線駆動回路で
ある。
【００５２】図２１でわかるように、ｍ×ｎマトリック
スには、複数のマイクロ光開閉器（ＬＶl 〜ＬＶn ）が
２次元で配列される。
【００５３】次に、本発明によるマイクロ光開閉器を駆
動する原理に対して詳細に説明する。
【００５４】先ず、選択電極３と信号電極２に、共通電
極４の電圧に対して各々正と負の電圧が印加されると、
フレーム１５内の任意の位置にあるシャッター移動子１
４は、抵抗体内で電荷が動いて、図２２のように帯状に
帯電される。十分な時間が経過して、平衡状態に到達し
た時、順次的に選択線１７−１〜１７−ｎの印加電圧極
性を変換すれば、選択電極の電荷は、瞬間的に変化する
が、移動子側に帯電された電荷は、抵抗の妨げに因り直
ちに移動することができないので、シャッター移動子
は、図２３のように位置する。この状態では、移動子１
４と選択電極３の間に反発力と共に、移動子１４を右側
に動かせる駆動力が生じるので、図２４のようにシャッ
ターの状態で閉じた状態に替わる。
【００５５】このようなシャッターの構造において、抵
抗体である移動子に電荷が帯電されるとか弛緩されるの
にかかる時間τは、τ＝ＲＣ／２で示される。ここで、
Ｒは抵抗体移動子の両端間の抵抗で、Ｃは移動子と電極
とで構成されるキャパシタ（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）の容
量を示す。
【００５６】図２４のようなシャッターの配置におい
て、Ｃ値は、ほぼ２×１０~14 Ｆの値を有する。この場
合、Ｒ＝１０9 Ωの時、τはほぼτ＝１０μｓｅｃの値
を有する。
【００５７】閉じた状態のシャッターを開けるとか、開
けた状態のシャッターを閉めようとする時には、図２５
のように、選択電極３と信号電極２に同時に正（＋）の
電圧を印加する。
【００５８】一方、図２６のように、選択電極３の信号
がＯＮ（＋）の時、信号電極２へ提供されるデータ信号
値が負（−）の値を保っているか、データ信号にかかわ
りなく選択電極３の信号がＯＦＦ（−）の状態の場合に
は、シャッターの状態は以前の状態そのままを保つ。即
ち、選択電極の信号と信号電極のデータ信号が同時にＯ
Ｎ（＋）にならない場合には、何時でもシャッターは以
前の状態を維持しなければならない。
【００５９】この時、シャッターの駆動を正確にするた
めには、次のような三つの条件を満たすべきである。 条件１）駆動信号の立上がり時間は、抵抗体移動子の電
荷緩和時間（ｃｈａｒｇｅ ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ ｔ
ｉｍｅ）に比べて十分に短くあるべきで、信号電極のデ
ータ信号と選択電極の信号がＯＮ（＋）になっている時
間が抵抗体移動子の電荷緩和時間に比べて長くてはなら
ない。即ち、図２５と図２６においてｔ D が、ｔD ＜τ
の条件を満たさなければならない。
【００６０】条件２）データ信号の一周期において、デ
ータ信号をＯＦＦ（−）状態に維持させるべき時間は電
荷緩和時間に比べて長くなければならない。即ち、図２
５と図２６においてのｔD がｔD ＜τの条件を満たさな
ければならない。これは、図２７のような安定した初期
条件を得るためである。
【００６１】条件３）選択ライン信号の立下がり時間
（ｔF ）は抵抗体内の電荷緩和時間程度に長くなければ
ならない。即ち、ｔ F ＞γの条件を満たさなければなら
ない。
【００６２】具体的なシャッターの駆動方法及び駆動信
号の印加状態による各時間においてのシャッター状態に
対して添付された図２７から図３０及び図３１から図３
４を参照して詳細に説明する。
【００６３】図２５は、閉じた状態のシャッターを開け
るとか、開けた状態のシャッターを閉めようとする時に
印加される信号電圧の波形を示したものである。図２７
から図３０は、シャッター移動子の閉じた状態から開け
た状態への変換を示したもので、図２５のような印加電
圧に対して各時間別シャッターの状態を示したものであ
る。
【００６４】図２７は、図２５のｔ＝ｔ1 時間において
のシャッター状態を示したもので、閉じた状態での初期
状態を示す。図２８は、図２５のｔ＝ｔ2 時間において
のシャッター状態を示したものである。
【００６５】信号電極２の印加電圧極性が瞬間的に替っ
たが、移動子側に帯状に帯電された電荷は、移動子１４
の抵抗に因り直ちに反応することができないため、シャ
ッター移動子１４は図示されたような状態に位置する。
この状態で、移動子と電極の間に反撥力と共に移動子１
４を左側に動かせる駆動力が生じるので、図示されたよ
うに、シャッターの状態を替える運動をすることにな
る。この場合、移動子と電極の間の反撥力に因り、運動
摩擦力を大幅的に減少させることができる。
【００６６】シャッターの運動は、電荷の緩和時間以内
に大部分なされなければならない。この時、静電気力に
より移動子に与えられる加速度は、重力加速度の１００
００倍以上である。
【００６７】図２９は、図２５のｔ＝ｔ3 時間において
のシャッター状態を示したものである。この時間には、
データ信号が再びＯＦＦ（−）状態になっているけれど
も選択電極３と移動子１４の間の引力に因り、図２９に
図示されたような状態を維持する。
【００６８】図３０は、図２５のｔ＝ｔ4 時間において
のシャッター状態を示したものである。選択線の信号印
加電圧が、ｔ3 とｔ4 時間の間にゆっくり下がるので、
移動子１４の位置は変わらないまま、電荷の再分布がな
されて、図示されたように帯電状態から平衡状態をな
す。
【００６９】図３１から図３４は、シャッター移動子１
４の開けた状態から閉じた状態への変換を示したもの
で、図２５に示すような信号印加電圧に対して各時間別
シャッターの状態を示したものである。
【００７０】図３１は図２５のｔ＝ｔ1 時間においての
シャッター状態を示したもので、開けた状態での初期状
態を示す。一信号周期（ＴS ）が始まる時点においての
初期状態は、何時でも図２７と図３１の状態の中の一つ
でなければならない。
【００７１】図３２は、図２５のｔ＝ｔ2 時間において
のシャッター状態を示したものである。この時にも、図
２８と同様に、電極の印加電圧極性が瞬間的に替わった
けれども、移動子１４側に帯状に帯電された電荷は移動
子の抵抗に因り直ちに反応することができないので、シ
ャッター移動子は、図示されたような状態に位置する。
この状態で、移動子と電極の間の反撥力と共に移動子を
右側に動かす駆動力が生じるので、図示されたように、
シャッターの状態を替える運動をすることになる。
【００７２】図３３は、図２５のｔ＝ｔ3 時間において
のシャッター状態を示したものである。
【００７３】データ信号が再びＯＦＦ（−）状態になっ
たけれども、選択電極３と移動子１４の間の斥力に因
り、シャッターは閉じた状態を維持することになる。
【００７４】図３４は、図２５のｔ＝ｔ4 時間において
のシャッター状態を示したものである。選択電極３の信
号印加電圧が、ｔ3 とｔ4 時間の間にゆっくり下がるの
で、移動子１４の位置は変わらず、電荷の再分布がなさ
れて帯電状態から平衡状態をなす。
【００７５】一方、選択電極３の信号がＯＮ（＋）状態
になった時、データ信号がＯＦＦ（−）状態であれば、
以前の状態をそのまま維持しなければならないし、選択
電極３がＯＦＦ（−）状態になっている時には、データ
信号にかかわらず以前の状態を維持しなければならな
い。
【００７６】図２６は、シャッターの状態を変化させな
いようとする時の信号の印加電圧波形を示したものであ
る。図２６のような信号印加電圧に対して、各時間別シ
ャッターの状態を、図３５から図４１及び図４２から図
４８を参照して詳細に説明する。
【００７７】図３５から図４１は元来初期状態が閉じた
状態においての各時間別状態を示したもので、図４２か
ら図４８は開けた状態においての各時間別状態を示した
ものである。
【００７８】図３５は、図２６のｔ＝ｔ1 時間において
の閉じた状態で、初期シャッター状態を示したものであ
る。
【００７９】図３６は、図２６のｔ＝ｔ2 時間において
のシャッター状態を示したものである。
【００８０】この場合、選択電極３の信号がＯＮ状態に
なっているが信号電極２のデータ信号がＯＦＦ状態を維
持しているので、移動子１４は動かない。図３７は図２
６のｔ＝ｔ3 時間においてのシャッター状態を示す。こ
の状態は、図３６と同一な状態である。図３８は、図２
６のｔ＝ｔ4 時間においてのシャッター状態を示したも
のである。ｔ＝ｔ1 においての初期シャッター状態と同
一な状態に戻る。
【００８１】図３９は、図２６のｔ＝ｔ5 時間において
のシャッター状態を示したもので、選択電極３がＯＦＦ
（−）状態の時、データ信号がＯＮ（＋）になる場合を
示したものである。データ信号がＯＮ状態になっていて
も、選択線がＯＦＦ状態を維持しているので、移動子１
４が動かない。
【００８２】図４０は、図２６のｔ＝ｔ6 時間において
のシャッター状態を示したものである。データ信号がＯ
Ｎされている時間ｔD が、抵抗体移動子内においての電
荷緩和時間に比べて短いので、電荷の再配置が十分にな
されていない状態でデータ信号が再びＯＦＦされたた
め、図示されたように帯電された電荷量は少ないが初期
状態に近い状態になっている。
【００８３】図４１は、図２６のｔ＝ｔ7 時間において
のシャッター状態を示したもので、ｔ＝ｔ1 ，又はｔ＝
ｔ4 においての状態と全く同一な状態である。この場合
に、信号周期内でｔL がτより長いため、抵抗体内にお
いての電荷が十分に動き、帯電された状態で平衡をなし
ている。
【００８４】図４２から４３は、図２６の信号電圧印加
波形に対して開けた状態での初期状態を維持することを
示したものである。
【００８５】図４２は、図２６のｔ＝ｔ1 時間において
の開けた状態での初期シャッター状態を示したものであ
る。
【００８６】図４３は、図２６のｔ＝ｔ2 時間において
のシャッター状態を示したものである。選択電極３の信
号が瞬間的にＯＮ状態に変わり、移動子１４と電極３の
間に反撥力が生じるが、信号電極２と移動子１４の間に
も斥力が作用するので、移動子１４は右側に動かない。
【００８７】図４４は、図２６のｔ＝ｔ3 時間において
のシャッター状態を示す。移動子１４内においての電荷
が、ｔ2 とｔ3 の間の時間に再分布される過程を引き起
こすが、ｔD が電荷の緩和時間より短いため、十分な電
荷の再配置がなされていない状態である。
【００８８】図４５は、図２６のｔ＝ｔ4 時間において
のシャッター状態を示したものである。ｔ＝ｔ1 におい
ての初期シャッター状態と同一な状態に戻る。
【００８９】図４６は、図２６のｔ＝ｔ5 時間において
のシャッター状態を示したもので、選択電極３がＯＦＦ
（−）状態になっている時、信号電極２のデータ信号が
ＯＮ（＋）になる場合を示したものである。この場合に
は、データ信号の変化が移動子状態の変化に何等の影響
も及ぼさない。
【００９０】図４７は、図２６のｔ＝ｔ6 時間において
のシャッター状態を示したものである。
【００９１】この場合にも、データ信号に影響を及ぼさ
ない配置であるから、初期状態と同一な状態を示す。
【００９２】図４８は、図２６のｔ＝ｔ7 時間において
のシャッター状態を示したもので、ｔ＝ｔ1 ，又はｔ＝
ｔ4 においての状態と全く同一な状態である。
【００９３】以上のような駆動方式により、表面マイク
ロミシニング技法で製作したシャッター移動子を左右直
線運動させて、光を遮断又は通過させることができる。
したがって、このようなマイクロ光開閉器を利用して、
平面ディスプレイ装置を具現することができる。
【００９４】
【発明の効果】本発明によるディスプレイは、従来の半
導体工程のみで製作が可能で、現在、液晶ディスプレイ
の問題点である液晶を詰めるべき二つのガラス板の間の
空間間隔の調節、液晶整列のための配向膜工程等の難し
い組立工程が不要であるため、高い画素密度のディスプ
レイも高い歩留りに製作することが容易である。また、
液晶のような媒介体を用いないので、画面の質が非常に
優れて、光の効率が良いのみならず、上述した駆動方式
を用いて、動的な画面も表わすことができる卓越な効果
を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施例による平面ディスプレ
イ装置のマイクロ光開閉器の製造方法を示す工程断面
図。
【図２】図２は本発明の一実施例による平面ディスプレ
イ装置のマイクロ光開閉器の製造方法を示す工程断面
図。
【図３】図３は本発明の一実施例による平面ディスプレ
イ装置のマイクロ光開閉器の製造方法を示す工程断面
図。
【図４】図４は本発明の一実施例による平面ディスプレ
イ装置のマイクロ光開閉器の製造方法を示す工程断面
図。
【図５】図５は本発明の一実施例による平面ディスプレ
イ装置のマイクロ光開閉器の製造方法を示す工程断面
図。
【図６】図６は本発明の一実施例による平面ディスプレ
イ装置のマイクロ光開閉器の製造方法を示す工程断面
図。
【図７】図７は本発明の一実施例による平面ディスプレ
イ装置のマイクロ光開閉器の製造方法を示す工程断面
図。
【図８】図８は本発明の一実施例による平面ディスプレ
イ装置のマイクロ光開閉器の製造方法を示す工程断面
図。
【図９】図９は本発明の他の実施例による平面ディスプ
レイ装置のマイクロ光開閉器の製造方法を示す工程断面
図。
【図１０】図１０は本発明の他の実施例による平面ディ
スプレイ装置のマイクロ光開閉器の製造方法を示す工程
断面図。
【図１１】図１１は本発明の他の実施例による平面ディ
スプレイ装置のマイクロ光開閉器の製造方法を示す工程
断面図。
【図１２】図１２は本発明の他の実施例による平面ディ
スプレイ装置のマイクロ光開閉器の製造方法を示す工程
断面図。
【図１３】図１３は本発明の他の実施例による平面ディ
スプレイ装置のマイクロ光開閉器の製造方法を示す工程
断面図。
【図１４】図１４は本発明の他の実施例による平面ディ
スプレイ装置のマイクロ光開閉器の製造方法を示す工程
断面図。
【図１５】図１５は本発明の他の実施例による平面ディ
スプレイ装置のマイクロ光開閉器の製造方法を示す工程
断面図。
【図１６】図１６は本発明の他の実施例による平面ディ
スプレイ装置のマイクロ光開閉器の製造方法を示す工程
断面図。
【図１７】図１７は本発明の他の実施例による平面ディ
スプレイ装置のマイクロ光開閉器の製造方法を示す工程
断面図。
【図１８】図１８は本発明の他の実施例による平面ディ
スプレイ装置のマイクロ光開閉器の製造方法を示す工程
断面図。
【図１９】図１９は本発明の製造方法により製造された
マイクロ光開閉器の構造を示す図面。
【図２０】図２０は図１９に図示された光開閉器の平面
図。
【図２１】図２１は図１９に図示された光開閉器を用い
て平面デイスプレイ装置を駆動する回路図。
【図２２】図２２は図１９に図示された光開閉器におい
て電極の極性変化によるシャッターの位置変化を示す図
面。
【図２３】図２３は図１９に図示された光開閉器におい
て電極の極性変化によるシャッターの位置変化を示す図
面。
【図２４】図２４は図１９に図示された光開閉器におい
て電極の極性変化によるシャッターの位置変化を示す図
面。
【図２５】図２５は図１９に図示された光開閉器のシャ
ッターの位置を変化させるための駆動信号の波形図。
【図２６】図２６は図１９に図示された光開閉器のシャ
ッターの位置を以前の位置そのまま保持させるための駆
動信号の波形図。
【図２７】図２７は図２５の駆動信号変化による各時間
別シャッターの位置変化を示したもので、閉じた状態か
ら開けた状態への位置変換を示した図面。
【図２８】図２８は図２５の駆動信号変化による各時間
別シャッターの位置変化を示したもので、閉じた状態か
ら開けた状態への位置変換を示した図面。
【図２９】図２９は図２５の駆動信号変化による各時間
別シャッターの位置変化を示したもので、閉じた状態か
ら開けた状態への位置変換を示した図面。
【図３０】図３０は図２５の駆動信号変化による各時間
別シャッターの位置変化を示したもので、閉じた状態か
ら開けた状態への位置変換を示した図面。
【図３１】図３１は図２５の駆動信号変化による各時間
別シャッターの位置変化を示したもので、開けた状態か
ら閉じた状態への位置変換を示した図面。
【図３２】図３２は図２５の駆動信号変化による各時間
別シャッターの位置変化を示したもので、開けた状態か
ら閉じた状態への位置変換を示した図面。
【図３３】図３３は図２５の駆動信号変化による各時間
別シャッターの位置変化を示したもので、開けた状態か
ら閉じた状態への位置変換を示した図面。
【図３４】図３４は図２５の駆動信号変化による各時間
別シャッターの位置変化を示したもので、開けた状態か
ら閉じた状態への位置変換を示した図面。
【図３５】図３５は図２６の駆動信号変化による各時間
別シャッターの位置変化を示したもので、閉じた状態を
保持する場合を示す図面。
【図３６】図３６は図２６の駆動信号変化による各時間
別シャッターの位置変化を示したもので、閉じた状態を
保持する場合を示す図面。
【図３７】図３７は図２６の駆動信号変化による各時間
別シャッターの位置変化を示したもので、閉じた状態を
保持する場合を示す図面。
【図３８】図３８は図２６の駆動信号変化による各時間
別シャッターの位置変化を示したもので、閉じた状態を
保持する場合を示す図面。
【図３９】図３９は図２６の駆動信号変化による各時間
別シャッターの位置変化を示したもので、閉じた状態を
保持する場合を示す図面。
【図４０】図４０は図２６の駆動信号変化による各時間
別シャッターの位置変化を示したもので、閉じた状態を
保持する場合を示す図面。
【図４１】図４１は図２６の駆動信号変化による各時間
別シャッターの位置変化を示したもので、閉じた状態を
保持する場合を示す図面。
【図４２】図４２は図２６の駆動信号変化による各時間
別シャッターの位置変化を示したもので、開けた状態を
保持する場合を示す図面。
【図４３】図４３は図２６の駆動信号変化による各時間
別シャッターの位置変化を示したもので、開けた状態を
保持する場合を示す図面。
【図４４】図４４は図２６の駆動信号変化による各時間
別シャッターの位置変化を示したもので、開けた状態を
保持する場合を示す図面。
【図４５】図４５は図２６の駆動信号変化による各時間
別シャッターの位置変化を示したもので、開けた状態を
保持する場合を示す図面。
【図４６】図４６は図２６の駆動信号変化による各時間
別シャッターの位置変化を示したもので、開けた状態を
保持する場合を示す図面。
【図４７】図４７は図２６の駆動信号変化による各時間
別シャッターの位置変化を示したもので、開けた状態を
保持する場合を示す図面。
【図４８】図４８は図２６の駆動信号変化による各時間
別シャッターの位置変化を示したもので、開けた状態を
保持する場合を示す図面。
【符号の説明】
１ ガラス基板 ２ 透明電極（信号電極） ３ 選択電極 ４ 共通電極 ５，１３ 絶縁層 ６ 第１犠牲層 ７，１０ 窒化シリコン ８，１１ 非晶質シリコン ９ 第２犠牲層 １２ 信号電極（Ｃｒ） １４ 移動子 １５ フレーム １６ ビアホール（ｖｉａ ｈｏｌｅ） １７ 選択線 １８ 共通電極線 １９ 信号電極線 ２０ ビアホール（ｖｉａ ｈｏｌｅ）接合 ２１ 信号線駆動回路 ２２ 選択線駆動回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尹 亨鎭 大韓民国大田直轄市中区太平洞393サンブ ーアパート407ー156 (72)発明者 朴 ▲哲▼淳 大韓民国大田直轄市儒城区新城洞ハヌルア パート110ー1604 (72)発明者 宋 敏圭 大韓民国大田直轄市中区吾柳洞サムスンア パート30ー206

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ｍ×ｎマトリックスに配置された複数の選
    択線（１７−１〜１７−ｍ）及び複数の信号線（１９−
    １〜１９−ｎ）と、 前記複数の信号線（１９−１〜１９−ｎ）各々に信号電
    極のビアホール（ｖｉａ ｈｏｌｅ）接合が連結され、
    前記複数の選択線（１７−１〜１７−ｍ）に選択電極が
    連結されて、前記信号電極及び前記選択電極に与えられ
    る駆動信号によりシャッター移動子がフレーム内で動い
    て、光を各々通過させ、または、遮断させる、複数の静
    電アクチュエーター光開閉器（ＬＶ1 〜ＬＶn ）と、 前記複数の選択線（１７−１〜１７−ｍ）と連結され
    て、前記複数の解電アクチュエーター光開閉器（ＬＶ1
    〜ＬＶn ）各々に所定の選択信号を与える選択線駆動手
    段（２２−１〜２２−ｍ）と、 前記複数の信号線（１９−１〜１９−ｎ）と連結され、
    前記複数の静電アクチュエーター光開閉器（ＬＶ1 〜Ｌ
    Ｖn ）各々に、所定のデータ信号を与える信号線駆動手
    段（２１−１〜２１−ｎ）を含む平面ディスプレイ装
    置。
  2. 【請求項２】基板（１）を準備する工程と、 前記基板（１）上に、所定パターンを有する信号電極で
    ある透明電極と選択電極及び共通電極を互いに平行に形
    成する電極形成工程と、 電極等が形成された基板上に、絶縁層（５，１３）を形
    成する工程と、 前記絶縁層上に、第１犠牲層（６）を形成する工程と、 前記第１犠牲層（６）上に、所定パターンの移動子層を
    形成する工程と、 前記移動子層が形成された基板上に、所定パターンの第
    ２犠牲層を形成して、前記積層された第１及び第２犠牲
    層の一部分を除去して、フレーム接触部分を形成する工
    程と、 前記フレーム接触部分と前記第２犠牲層の一部分の上
    に、所定パターンを有するフレーム層を形成する工程
    と、 前記第１及び第２犠牲層等を除去する工程を含む液晶デ
    ィスプレイ装置の製造方法。
  3. 【請求項３】基板（１）を準備する工程と、 前記基板（１）上に、所定パターンを有する信号電極で
    ある透明電極と選択電極及び共通電極を互いに平行に形
    成する電極形成工程と、 電極等が形成された基板上に、絶縁層（５）を形成した
    後前記透明電極上にのみビアホール（ｖｉａ ｈｏｌ
    ｅ）を形成する工程と、 前記絶縁層（５）及びビアホール（ｖｉａ ｈｏｌｅ）
    上に、クローム層（１２）を形成し、この上に第２絶縁
    層を形成する工程と、 前記第２絶縁層上に、第１犠牲層（６）を形成する工程
    と、 前記第１犠牲層（６）上に、所定パターンの移動子層を
    形成する工程と、 前記移動子層が形成された基板上に、所定パターンの第
    ２犠牲層を形成して前記積層された第１及び第２犠牲層
    の一部分を除去して、フレーム接触部分を形成する工程
    と、 前記フレーム接触部分と前記第２犠牲層の一部分の上
    に、所定パターンを有するフレーム層を形成する工程
    と、 前記第１及び第２犠牲層等を除去する工程を含む液晶デ
    ィスプレイ装置の製造方法。
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