KR0132004B1 - 광로조절장치의 제조방법 - Google Patents

광로조절장치의 제조방법

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KR0132004B1
KR0132004B1 KR1019940009768A KR19940009768A KR0132004B1 KR 0132004 B1 KR0132004 B1 KR 0132004B1 KR 1019940009768 A KR1019940009768 A KR 1019940009768A KR 19940009768 A KR19940009768 A KR 19940009768A KR 0132004 B1 KR0132004 B1 KR 0132004B1
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Abstract

본 발명은 광로조절장치(100)의 제조방법에 관한 것으로, 패터닝(patterning)이 되어 있는 유리 또는 실리콘 웨이퍼 재질의 패턴기판(800)상에 염화계열의 분리층(700)을 형성하는 공정과, 분리층(700)상에 반사특성이 양호하고 전도성의 금속재질을 도포하여 거울(600)을 형성하는 공정과, 거울(600)상에 전왜 세라믹 또는 압전 세라믹의 재질을 도포하여 변형부(560)을 형성하는 공정과, 변형부(560)상에 전도성의 금속 재질로 이루어진 멤브레인(520)을 형성하는 공정과 유리 또는 실리콘의 반도체 재질로 이루어지며 다수의 트랜지스터들이 매트릭스(matrix) 형태로 내장하는 구동기판(100)상에 전도성의 금속재질을 접합하여 지지부(300)를 형성하는 공정과, 지지부(300)와 멤브레인(520)을 저융점 금속을 이용한 융착법으로 접합하는 공정과 분리층(700)을 용제를 사용하여 제거하는 공정을 수행함으로써, 제조공정이 용이하다. 그러므로 간단하고 안정된 공정을 이용하여 양산성이 있고 신뢰성이 높은 광로조절장치를 구현할 수 있다.

Description

광로조절장치의 제조방법
제 1도는 종래의 투사형 화상표시장치의 광로조절장치 구조를 나타낸 단면도
제 2도는 본 발명의 투사형 화상표시 장치의 광로조절장치 구조를 나타낸 단면도
제 3도는 본 발명의 실시예에 따라 형성된 광로조절장치의 단면도
제 4도는 본 발명의 실시예에 따라 광로조절장치의 제조 과정을 도시한 단면도
＊ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100 : 광로조절장치 200 : 구동기판
300 : 지지부 500 : 액츄에이터
520 : 멤브레인 560 : 변형부
600 : 거울 700 : 분리층
800 : 패턴기판
본 발명은 투사형화상표시장치에 이용되는 광로조절장치의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 간단하고 안정된 공정을 이용하여 양산성이 있고 신뢰성이 높은 광로조절장치의 제조방법에 관한 것이다. 화상표시장치는 표시방식에 따라 직시형 화상표시장치와 투사형 화상표시장치로 구분된다. 직시형 화상표시장치는 CRT(Cathode Ray Tube)등이 있는데, 이러한 CRT 화상표시장치는 화질이 좋으나 화면이 커짐에 따라 중량 및 두께의 증가와 가격이 비싸지는 문제점이 있어 대화면을 구현하는데 한계가 있다. 투사형 화상표시장치는 대화면 액정장치(Liquid Crystal Display : 이하 'LCD' 라 칭함) 등이 있는데, 이러한 대화면 LCD는 박형화가 가능하여 중량을 작게 할 수 있다. 그러나, 이러한, LCD는 평광판에 의한 광의 손실이 크고, LCD를 구동하기 위한 박막 트랜지스터가 화소마다 형성되어 있어 개구율(광의 투과면적)을 높이는 데 한계가 있으므로 광의 효율이 매우 낮다. 이러한, LCD의 단점을 보완하고자 미합중국 Aura사에서 액츄에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Arrays : 이하 'AMA' 라 칭함)를 이용한 투사형 화상표시장치가 개발되었다. AMA를 이용한 투사형 화상표시장치는 광원에서 발광된 백색광을 적색, 녹색 및 청색의 광속(light beam)등으로 분리한 후, 이 광속들을 액츄에이터들의 변형에 의해 기울어지는 반사경들에 각각 반사시켜 광로(light path)들을 조절하고, 이 광속들의 광량을 조절하여 화면으로 투사시킴으로써 화상을 나타낸다. AMA는 구동방식에 따라 액츄에이터가 M×1 개인 1차원 AMA와 M×N 개인 2차원 AMA로 구분된다. 상기에서 액츄에이터는 압전물질이나 전왜물질로 이루어지는 변형부와 전극들을 포함하여 전계발생시 상부에 있는 거울을 기울어지게 한다.
제 1도는 종래의 광로조절장치(10)의 단면도이다. 종래의 광로조절장치(10)는 구동기판(20), 액츄에이터 지지부(30), 액츄에이터(50) 및 거울(60)들을 포함한다. 구동기판(20)은 유리 또는 알루미나(Al2O3)등의 절연물질이나 실리콘등의 반도체로 이루어지며 M×N개의 트랜지스터들(도시되지 않음)이 매트릭스(matrix)형태로 내장되어 있으며, 구동기판(20)내에 내장된 트랜지스터(도시되지 않음)들은 플러그(35)와 하부전극(54)와 전기적으로 접속된다. 액츄에이터(50)는 멤브레인(52), 하부전극(54), 변형부(56), 및 플러그(35)로 이루어져 있다. 변형부(56)는 전왜세라믹 또는 수직축을 따라 서로 반대 방향으로 분극(polarization)된 압전 세라믹으로 형성되어 있으며, 변형부(56)의 하부표면에 하부전극(54)과 상부 표면에 거울(60)이 형성되어 있다. 하부전극(54)은 구동기판(20)의 플러그(35)와 전기적으로 접속되며 인접한 액츄에이터들의 하부전극들과 이격되어 트랜지스터들과 플러그(35)를 통해 외부회로(도시되지 않음)로부터 화상신호가 입력된다. 그리고, 멤브레인(52)은 상부 표면에 하부전극(54)과 하부 일측면의 액츄에이터 지지부(30) 사이에 형성된다. 액츄에이터 지지부(30)는 제 1도에 도시된 바와 같이, 액츄에이터(50) 하부의 한쪽 일측면과 구동기판(20) 사이에 고착되어 있다. 거울(60)은 반사특성이 양호하고 전도성이 양호한 금속으로 형성되며 입사되는 광의 경로를 바꾸어 반사시킨다. 거울(60)에 의해 반사된 광에 의해 화상을 형성할 때 색의 연속성을 유지하여 자연스러운 화상을 형성하기 위해 인접하는 액츄에이터들은 경사 각도의 차가 있더라도 동일한 방향으로 구동되어야 한다. 그러므로 액츄에이터(50)와 인접하는 액츄에이터들에 위상이 서로 다른 화상신호들을 입력시킨다. 이와 같이 이루어지는 종래의 투사형 화상표시장치의 광로조절장치의 제조과정을 보면 구동기판(20)상에 액츄에이터 지지부(30), 플러그(35), 멤브레인(52), 하부전극(54), 변형부(56), 및 거울 (60)의 막들은 스퍼터링(sputtering), 화학기상침적법(chemical vapor deposion), 포토리소그래피 공정(photolithography process) 및 식각(etching)등의 공정에 의해 각 픽셀(pixel)을 패터닝(patterning)하고 희생충(sacrificial layer)을 제거하므로써 형성된다. 하지만, 종래의 광로조절장치의 제조공정 중에서 희생충을 제거하거나 픽셀을 패너닝할 때 가공상 많은 어려운 문제점이 있다. 본 발명은 이와 같은 종래의 제조공정상의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 간단하고 안정된 공정을 이용하여 양산성이 있고 신뢰성이 높은 광로조절장치의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. 이하, 이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부된 도면의 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 제 2도는 본 발명의 실시예에 다른 광로조절장치(100)의 단면도이다. 본 발명의 광로조절장치(100)는 구동기판(200), 지지부(300), 액츄에이터(500) 및 거울(600)을 포함한다.
구동기판(100)은 유리 또는 알루미나(Al2O3)등의 절연물질이나 실리콘등의 반도체로 이루어지며 M×N개의 트랜지스터들(도시되지 않음)이 매트릭스(matrix)형태로 내장되어 있으며, 구동기판(100)에 내장된 트랜지스터들은 지지부(300)와 전기적으로 연결된다. 지지부(300)는 액츄에이터(500) 하부의 한쪽 일측면과 구동기판(200) 사이에 고착되어 있으며, 전도성이 양호한 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr)의 금속재질을 사용한다.
액츄에이터(500)는 멤브레인(membrane)(520)과 변형부(560)로 이루어져 있다. 멤브레인(520)은 상부 표면에 변형부(560)와 하부 일측면의 지지부(300)사이에 형성되며, 그 성분은 전도성이 양호한 백금(Pt) 또는 크롬(Cr)의 금속 재질이다. 따라서, 멤브레인(520)은 구동기판(200)에 내장된 트랜지스터와 전기적으로 접속되며, 인접한 액츄에이터들의 멤브레인들과 이격되어 전기적으로 접속된 트랜지스터를 통해 외부회로(도시되지 않음)로부터 화상신호가 입력된다.
변형부(560)는 전왜세라믹 또는 수직축을 따라 서로 반대 방향으로 분극된 압전 세라믹으로 형성되어 있으며, 변형부(560)의 하부 표면에 멤브레인(520)과 상부 표면에 거울(600)이 형성되어 있다. 거울(600)은 반사특성이 양호하고 전도성이 양호한 금속으로 형성(예를 들어, 백금(Pt))되며 입사되는 광의 경로를 바꾸어 반사시킨다. 거울(600)에 의해 반사된 광에 의해 화상을 형성할 때 색의 연속성을 유지하여 자연스러운 화상을 형성하기 위해 인접하는 액츄에이터들은 경사 각도의 차가 있더라도 동일한 방향으로 구동되어야 한다. 그러므로, 액츄에이터(500)와 인접하는 액츄에이터들에 위상이 서로 다른 화상신호들을 입력시킨다. 종래의 일반적인 광로조절장치(10)의 제조공정은 희생층(sacrificial layer)의 제거와 픽셀의 패터닝시 가공상의 어려움이 많은 데, 본 발명의 광로조절장치(100)의 제조공정은 Bulk AMA의 제조와 동일한 방법으로 분리층(Separation Later)을 이용한 것으로, 제 2도내지 제 4도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제 3도 및 4도 (A)에 도시된 바와같이, 패터닝이 되어 있는 유리나 실리콘 웨이퍼를 패턴기판(800)으로 하여 염화나트륨(NaCl)등의 염화계열의 재질로 이루어진 분리층(700)을 코팅한다. 이어, 형성된 염화계열의 분리층(700)상에 제 4도에 도시된 (B)와 같이, 반사특성이 양호하고 전도성이 양호한 금속재질인 백금(Pt)을 도포하여 거울(600)을 형성한다. 제 3도 및 4도 (B)에 도시된 바와 같이, 거울(600)상에 전왜 세라믹 또는 수직축을 따라 서로 반대 방향으로 분극된 압전 세라믹의 재질로 이루어진 변형부(560)를 도포한다.
한편, 제 3도 및 4도(C)에 도시된 바와 같이, 변형부(560)상에 구동기판(200)에 내장된 트랜지스터(도시되지 않음)와 전기적으로 접속하기 위해 전도성이 양호한 백금(Pt) 또는 크롬(Cr)의 금속 재질을 도포하여 멤브레인(520)을 형성한다. 이렇게 형성된 멤브레인(520)은 각 픽셀 마다 독립적으로 동작하기 위해 패터닝을 해야하고 또한 광효율을 위해 각 픽셀의 간의 중간 부위에도 패터닝을 수행한다. 이때 패터닝의 수행은 레이저 절단(Laser Cutting) 또는 건식식각(Dry etching)으로 이루어진다. 한편, 패터닝을 수행한 결과의 각 픽셀의 중간부위는 제 4도의 (C)의 P부분에 나타나 있다. 한편, 제 4도의 (D)에 도시된 바와 같이, 라인 형상으로 전해 도금하여 지지부(300)상에 크롬(Cr) 또는 니켈(Ni)을 5-10㎛정도의 두께로 도포하여 지지부(300)를 형성한다. 제 4도의 (E)에 도시된 바와 같이, 저융점 금속등을 이용한 융착법으로 지지부(300)와 멤브레인(520)을 접착한다. 이어, 거울(600)상부에 있는 염계통(예를 들어, 염화나트륨(NaCl))의 분리층(600)을 수성의 용제로 용해시켜 제거한 다음 패턴기판(800)과 분리시킨다. 그러면, 제 2도에 도시된 바와 같이 , 광로조절장치(100)가 형성된다. 한편, 본 발명의 다른 실시예는 멤브레인(520)과 변형부(560)의 위치가 바뀐 구조로 형성된다. 즉, 변형부(560)의 상부면에 멤브레인(520)이 형성하는 것으로, 멤브레인(520)의 재질은 산화물 또는 질화물의 세라믹을 사용한다.
상기한 바와 같은 제조공정 과정을 수행한 본 발명의 광로조절장치(100)는 픽셀 패터닝이 용이하고, 또한 본 발명은 종래의 제조공정 과정중 희생층의 형성 및 제거과정이 없으므로 제조공정이 용이하다. 그러므로, 간단하고 안정된 공정을 이용하여 양산성이 있고 신뢰성이 높은 광로조절장치를 구현할 수 있다.

Claims (8)

  1. 패터닝(patterning)이 되어 있는 유리 또는 실리콘 웨이퍼 재질의 패턴기판(800)상에 염화계열의 분리층(700)을 형성하는 제 1공정과; 상기 분리층(700)상에 반사특성이 양호하고 전도성의 금속재질을 도포하여 거울(600)을 형성하는 제 2공정과; 상기 거울(600)상에 전왜 세라믹 또는 압전 세라믹의 재질을 도포하여 변형부(560)를 형성하는 제 3공정과; 상기 변형부(560)상에 전도성의 금속 재질로 이루어진 멤브레인(520)을 형성하는 제 4공정과; 유리 또는 실리콘의 반도체 재질로 이루어지며 다수의 트랜지스터들이 매트릭스(matrix) 형태로 내장하는 구동기판(100)상에 전도성의 금속재질을 도포하여 지지부(300)를 형성하는 제 5공정과; 상기 지지부(300)와 상기 멤브레인(520)을 저융점 금속을 이용한 융착법으로 접합하는 제 6공정과; 상기 분리층(700)을 용제를 사용하여 제거하는 제 7공정을 수행하는 광로조절장치의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1공정은 염화나트륨(NaCl)의 재질을 사용하여 상기 분리층(700)을 형성하는 광로조절장치의 제조 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 4공정은 백금(Pt) 또는 크롬(Cr)의 재질을 사용하여 상기 멤브레인(520)을 형성하는 광로조절장치의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제 7공정은 H2O의 용제를 사용하여 상기 분리층(700)을 제거하는 광로조절장치의 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제 4공정은 상기 멤브레인(520)의 각 픽셀마다 전극을 독립적으로 수행하기 위해 패터닝을 더욱 수행하는 것을 특징으로 하는 광로조절장치의 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 제 5공정은 상기 지지부(300)가 5-10 m의 두께를 도포하여 형성된 광로조절장치의 제조방법.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 제 4공정은 상기 멤브레인(520)이 레이저 절단(laser cutting)또는 건식식각 (dry ceching)으로 상기 패터닝을 수행하여 형성하는 광로조절장치의 제조방법.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 변형부(560)을 형성하는 상기 제 4공정을 바꾸어 상기 멤브레인(520)과 상기 변형부(560)의 위치가 바뀌는 것을 더욱 포함하는 광로조절장치의 제조방법.
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