KR0137584B1 - 광로조절장치와그제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광로조절장치와 그 제조방법에 관한 것으로, 다수의 화소구동트랜지스터소자가 매트릭스 어레이형태로 내재됨과 더불어 표면에 각 트랜지스터와 전기적으로 접속된 신호전극패드를 갖춘 액티브 매트릭스기판과, 그 액티브 매트릭스상에서 상기 신호전극패드와 대응하도록 형성된 구동부와 그 구동부와 일정한 단차를 갖고서 연장형성된 반사부를 갖추어 구성된 광로조절장치에서 상기 구동부와 그 구동부로부터 일정한 단차를 갖고서 연장형성된 반사부의 경계부분(단차부분)에 완충공은 형성된 것이고, 상기 완충공은 상기 구동부와 반사부의 경계부분에서 상부전극부분으로부터 멤브레인을 관통하도록 최소한 1이상으로 천공형성된 것이다.

Description

광로조절장치와 그 제조방법

제 1도(a)와 (b)는 종래의 일예에 따른 광로조절장치의 구조를 설명하는 평면도와 단면도,

제 2도(a)와 (b)는 본 발명에 따른 광로조절장치의 구조를 설명하는 평면도와 제 2도(a)의 A-A'선을 따르는 단면도,

제 3도(a) 내지 (d)는 본 발명에 따른 광고조절장치의 제조방법을 설명하는 공정도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10---액티브 매트릭스기판,12---신호전극패드,

20---액츄에이터,20a---구동부,

20b---변형부,22--- 지지부재,

24--- 멤브레인,26--- 하부전극,

28--- 변형부재,30--- 상부전극,

32--- 플러그,34---희생막,

40---완충공,42---소자분리 간극.

본 발명은 광로조절장치와 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 투사형 화상표시시스템에 채용가능하면서 구동부와 반사부가 단차를 갖는 형태의 액츄에이터구조에서 구동부와 반사부에 연계되는 단차부분에 최소한 1이상의 완충공 구조를 형성하여 구동부의 구동시 반사부에서 휘어짐이나 뒤틀림과 같은 변형을 방지하도록 된 광로조절장치와 그 제조방법에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 화상표시장치로서는 CRT장치로서 대표되는 직시형 표시장치와 LCD장치로서 대표되는 투사형 표시장치로 대별되는 바, 그 중 직시형 표시장치인 CRT장치는 형광패널상에 R·G·B 형광점이 형성되어 전자비임이 그 R·G·B형광점에 집광되는 경우 해당하는 형광점이 발광되어 컬러화상의 표시가 가능하게 되지만, 그러한 CRT장치에서는 1화소에 대해 R·G·B형광점이 형성되어야만 되므로, 대형화에 제한을 받게될 뿐만 아니라 제조공정이 복잡하여 제조단가도 상승된다.

이에 대해, 투사형 표시장치인 LCD장치에서는 액정의 균일한 배열로부터 화상신호에 대응하는 전압을 액정구동전압으로서 인가하여 편광판에 의해 액정의 배열방향을 조절함으로써 목표로하는 화상의 표시를 행하게 되므로 비교적 경량박형화(輕量박形化)가 가능하게 되지만, 그러한 LCD장치에서는 전체의 입사광량에 대한 투광량을 조절하기 위한 편광판에 의해 광손실이 증대되는 불리함이 초래된다.

이러한 점을 고려하여, 최근에는 미합중국 Aura사에 의해 제안된 AMA(Actuated mirror array)를 사용하는 투사형 화상표시장치가 제안되었는 바, 그 AMA를 사용한 화상표시장치는 AMA를 1차원으로 배열한 상태에서 스캐닝 미러(Scanning mirrir)를 이용하여 M x 1개의 광속을 선주사시키는 1차원 구조, 또는 M x N개의 광속을 투사시켜 M x N화소의 어레이를 갖는 영상을 나타내는 2차원 구조로 구성된다.

제 1도(a)와 (b)는 종래의 일예에 따른 투사형 화상표시장치에 적용되는 AMA의 광로조절장치를 설명하는 평면도와 단면도로서, 참조부호 10은 1차원 또는 2차원 구조의 AMA를 구동하기 위해 예컨대 구동대상의 화소의 수에 대응하는 수량의 트랜지스터가 매트릭스 어레이형태로 내장된 액티브 매트릭스기판을 나타내고, 그 액티브 매트릭스기판(10)상에는 AMA의 액츄에이터를 구동하기 위한 신호를 인가하기 위해 트랜지스터어레이에서 도출되는 다수의 신호전극패드(12)가 형성된다.

또, 20은 그 액티브 매트릭스기판(10)의 신호전극패드(12)에 대응하게 접속되어 광로를 조절하기 위한 구동부(20a)와 반사부(20b)로 이루어진 액츄에이터를 나타내는 바, 그 액츄에이터(20)의 구동부(20a)는 상기 액티브 매트릭스기판(10)의 신호전극패드(12)를 에워싸도록 형성된 지지부재(22)와, 그 지지부재(22)상에서 일정한 길이로 연장되도록 예컨대 Si₃N₄로 형성되는 멤브레인(24), 그 멤브레인(24)의 상측에 하부전극(26)과압전재료(PZT)로 형성된 변형부재(28) 및 상부전극(30)을 갖추어 구성된다.

또, 상기 신호전극(12)와 상기 하부전극(26)의 사이는 그 신호전극패드(12)로부터 상기 지지부재(22)를 관통하여 연장되는 플러그(32)에 의해 전기적으로 접속되어 신호전극패드(12)상에 나타나는 상기 트랜지스터에 의한 구동전압이 상기 하부전극(26)에 전달됨에 따라 그 액츄에이터(20)의 구동부(20a)의 기울기가 결정되어 상기 상부전극(30)에 입사되는 광의 경로조절이 가능하게 된다.

그리고, 액츄에이터(20)의 변형부(20b)는 구동부(20a)를 구성하는 상부전극(30)과 멤브레인(24)으로 구성되어 상기 구동부(20a)의 구동각도에 따라 입사광을 반사하게 되는 데, 제 1도(a)와 (b)에 예시된 구조에 따르면 구동부(20a)에대해 일정한 레벨의 단차(d)를 갖고서 연장되어 형성된다.

그런데, 그러한 제 1도에 도시된 구동부(20a)와 반사부(20b)에 단차(d)가 주어진 구조의 액츄에이터(20)에 따르면, 액티브 메트릭스기판(10)의 신호전극패드(12)에서 액츄에이터구동전압이 플러그(32)를 매개하여 하부전극(26)에 인가되는 경우, 그 하부전극(26)을 포함하는 구동부(20a)가 일정한 각도, 즉 상기 신호전극패드(12)에 인가되는 신호전압의 세기에 대응하는 정도로 휘어지게 되고, 그 휘어짐이 반사부(20b)와 연계되는 부분(제 1도의 A - A)에 전달되며, 그에 따라 반사부(20b)에 휘어짐이나 뒤틀림과 같은 영향을 주게 된다. 통상적으로, 반사부(20b)에 대해서는 반사효율이 양호하면서 적정한 평탄도가 요구되기 때문에 구동부(20a)의 휘어짐상태가 반사부(20b)에 영향을 주게 되면 반사광의 조절이 불균일하게 되고, 그에 따라 최종적인 화상의 표시가 불안정하게 되는 등의 문제가 초래된다.

따라서, 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 주 목적은 구동부와 반사부가 일정한 단차를 갖고서 형성되는 액츄에이터에서 그 구동부와 반사부의 경계부분(단차부분)에 일정한 길이의 완충공을 형성하여 구동부의 휘어짐구동시 반사부에서의 휘어짐이나 뒤틀림의 영향이 저감되도록 한 광로조절장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 구동부와 반사부가 일정한 단차를 갖고서 형성되는 광로조절장치의 액츄에이터의 제조시 희생층의 제거과정에서 그 구동부와 반사부의 경계부분(단차부분)에 일정한 길이의 완충공을 형성하여 구동부의 구동시 반사부에서의 휘어짐이나 뒤틀림의 영향이 저감되도록 한 광로조절장치의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시양태에 따르면 다수의 화소구동 트랜지스터소자가 매트릭스 어레이형태로 내재됨과 더불어 표면에 각 트랜지스터와 전기적으로 접속된 신호전극패드를 갖춘 액티브 매트릭스기판과, 그 액티브 매트릭스상에서 상기 신호전극패드와 대응하도록 형성된 구동부와 그 구동부와 일정한 단차를 갖고서 연장형성된 반사부를 갖추어 구성된 광로조절장치에서 상기 구동부와 그 구동부로부터 일정한 단차를 갖고서 연장형성된 반사부의 경계부분(단차부분)에 최소한 1이상의 완충공이 형성된 광로 조절장치가 제공된다.

바람직하게, 상기 완충공은 상부전극부분으로부터 멤브레인에 이르도록 천공된 형태 또는 멤브레인을 관통하는 형태로 형성되고, 그 완충공은 최소한 하나 또는 그 이상의 수로 형성된다.

또, 본 발명의 다른 실시양태에 따르면, 다수의 화소구동 트랜지스터소자가 매트릭스 어레이형태로 내재됨과 더불어 표면상에 그 트랜지스터와 전기적으로 접속된 신호전극패드를 갖춘 액티브 매트릭스기판상에 희생층을 형성하는 단계와, 상기 신호전극패드의 상측에서 그 신호전극패드가 노출되도록 희생층을 제거하여 지지부재를 형성하는 단계, 그 지지부재와 상기 희생층상에 멤브레인층과 하부전극, 변형부를 순차적으로 적층하여 구동부를 형성하는 단계, 상기 구동부에서 일정한 거리로 유지되는 멤브레인상의 변형부와 하부전극의 일부를 제거하여 상기 구동부와 일정한 단차를 갖는 반사부를 정의하는 단계, 상기 구동부의 변형부와 상기 정의된 반사부의 멤브레인상에 상부전극을 형성하는 단계, 인접한 액츄에이터소자와의 분리를 행하여 희생층을 제거함과 더불어 상기 구동부와 반사부의 경계를 이루는 단차부에 완충공을 형성하는 단계로 이루어진 광로조절장치의 제조방법이 제공된다.

상기 완충공은 상기 희생층의 제거시에 적용되는 에칭공정에 의해 형성되고, 그 완충공을 상기 반사부의 멤브레인에 도달되는 깊이 또는 그 멤브레인을 관통하는 형태로 형성되고, 그 완충공은 최소한 하나 또는 그 이상의 수로 형성된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 광로조절장치와 그 제조방법에 의하면, 액츄에이터구조에서 구동부와 반사부가 일정한 단차를 갖고 형성되는 경우 그 구동부와 반사부의 경계를 이루는 단차부에 깊이방향으로 완충공을 형성하여 구동부의 경사변형시 반사부의 영향이 완충공에 의해 최소화되고, 그에 따라 반사부의 휘어짐이나 뒤틀림에 의한 광효율에 의한 광효율의 저하가 방지된다.

이하, 본 발명에 대해 제 1도(a)와 (b)에 도시된 구성요소와 동일 또는 유사한 부분에는 동일한 참조부호로 표기한 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

제 2도(a)와 (b)는 본 발명에 따른 광로조절장치의 구조를 설명하는 평면도와 그 제 2도(a)의 A-A'선을 따르는 단면도로서, 제 1도를 참조하여 설명한 바와 같이 액티브 매트릭스기판(10)상에는 AMA의 액츄에이터를 구동하기 위한 신호를 인가하기 위해 액티브 매트릭스기판(10)의 트랜지스터어레이에서 도출되는 다수의 신호전극패드(12)가 형성된다. 또, 액츄에이터(20)의 구동부(20a)는 상기 액티브 매트릭스기판(10)의 신호전극패드(12)를 에워싸도록 형성된 지지부재(22)와, 그 지지부재(22)상에서 일정한 길이로 연장되도록 예컨대 Si₃N₄로 형성되는 멤브레인(24), 그 멤브레인(24)의 상측에 하부전극(26)과 압전재료(PZT)로 형성된 변형부재(28) 및 상부전극(30)을 갖추어 구성된다.

또, 상기 신호전극(12)과 상기 하부전극(26)의 사이는 그 신호전극패드(12)로부터 상기 지지부재(22)를 관통하여 연장되는 플러그(32)에 의해 전기적으로 접속되어 신호전극패드(12)상에 나타나는 상기 트랜지스터에 의한 구동전압이 상기 하부전극(26)에 전달됨에 따라 그 액츄에이터(20)의 기울기가 결정되어 상기 상부전극(30)에 입사되는 광의 경로조절을 행하게 된다.

그리고, 액츄에이터(20)의 변형부(20b)는 구동부(20a)를 구성하는 상부전극(30)과 멤브레인(24)으로 정의되고, 구동부(20a)에 대해 일정한 레벨의 단차를 갖고서 연장되어 형성된다.

본 발명에 따르면, 상기 액츄에이터(20)의 구동부(20a)와 반사부(20b)의 단차부분에는 그 반사부(20b)의 최저층인 멤브레인(24)에 이르도록 형성되거나 그 멤브레인(24)을 관통하도록 형성되는 완충공(40)이 형성되는 바, 그 완충공(40)은 상기 신호전극패드(12)에 인가되는 신호전압에 의해 구동부(20a)가 반응하여 일정한 각도로 경사지는 경우 그 구동부(20a)의 경사작용에 의해 반사부(20b)가 휘어지거나 뒤틀리게 되는 현상을 완충시키기 위한 작용을 행하도록 최소한 하나 또는 그 이상의 수로 형성된다.

그러한 광로조절장치의 제조방법에 따르면, 제 3도(a)에 도시된 바와 같이 액티브 매트릭스기판(10)의 신호전극패드(12)상에 희생막(34)을 형성하고, 그 희생막(34)의 소정부분(즉, 신호전극패드(12)의 상측부분)을 예컨대 주지의 포토리소그래피(Photolithograpy)방법으로 제거하여 그 신호전극패드(12)와 주변의 액티브 매트릭스기판(10)을 노출시키게 된다. 이어, 그 전체 면상에 예컨대 Si₃N₄와 같은 규화물을 적층시킨 다음 주지의 포토리소그래피방법에 의해 상기 희생막(34)상에 적층된 규화물층을 제거하여 상기 신호전극패드(12)를 에워싸는 지지부재(22)를 형성하게 된다.

이어, 제 3도(b)에 도시된 바와 같이 상기 지지부재(22)와 상기 희생막(34)상에 상기 지지부재(22)와 동일한 재료를 적용하여 멤브레인층(24)을 형성한 다음, 상기 지지부재(22)와 상기 멤브레인층(24)에서 상기 신호전극패드(12)에 관통하도록 완충공을 형성하게 되고, 그 완충공(40)내에 도전성(導電性) 금속재를 충전시켜 상기 신호전극패드(12)와 전기적으로 접속되는 플러그(32)를 형성하게 된다. 그 후, 멤브레인(24)의 표면에는 상기 플러그(32)를 매개하여 상기 신호전극패드(12)와 접속되는 신호전극으로서의 도전성 하부전극(26)을 형성하게 된다.

그리고나서, 제 3도(c)에 도시된 바와 같이 상기 하부전극(26)의 표면에 예컨대 압전재료(PZT)로 이루어진 변형부재(28)를 적층한 다음, 구동부(20a)의 형성영역상에 레지스트층(도시 생략)을 도포하게 된다. 이어,그 레지스트층이 도포된 자체표면상에 예컨대 선택적 에칭공정에 의해 변형부재(28)와 하부전극(26)의 일부를 제거하여 상기 구동부(20a)와 단차를 갖는 변형부(20b)를 정의하게 되고, 그 전체면에 상부전극(30)을 형성하기 위해 예컨대 알루미늄층을 적층하게 된다.

이어, 제 3도(d)에 도시된 바와 같이 인접한 광로조절장치의 액츄에이터(20)와 소자간 분리를 실행하기 위해 예컨대 에칭공정에 의해 소자분리 간극(42)을 형성하게 되고, 그 소자분리 간극(42)을 이용하여 습식에칭(Wet Etching)을 실행하여 희생층(34)을 제거하게 된다.

그리고, 본 발명에 따르면 상기한 소자분리 간극(42)에 의한 인접 액츄에이터간의 소자분리를 실행하는 과정에서 예컨대 구동부(20a)와 변형부(20b)사이의 단차부분이 노출되는 형태로 레지스트층(도시 생략)을 도포한 다음 선택적인 에칭공정에 의해 그 단차부분의 깊이방향, 바람직하게는 메브레인(24)에 도달되는 깊이 또는 그 멤브레인(24)을 관통하는 형태로 완충공(40)을 형성하게 된다. 여기서, 상기 단차부분에서는 그 단차부분을 따라 장홈형태로 단일의 완충공(40)이 형성(제 2도(a)에 예시)되도록 하거나 다수의 완충공(40)이 형성되도록 해도 좋다.

따라서, 상기한 본 발명에 따른 광로조절장치와 그 제조방법에 의하면, 구동부와 변형부가 일정한 단차를 갖고서 형성된 액츄에이터에서 그 구동부와 변형부사이의 단차부분에 대해 예컨대 소자분리과정에서 최소한 1이상의 완충공을 형성함으로써, 구동부의 구동시 변형부의 뒤틀림이나 휘어짐현상이 그 완충요부에 의해 저감되게 되므로, 반사부에서의 광반사효율이 현저하게 개선될 수 있다.

Claims (7)

1. 다수의 화소구동 트랜지스터소자가 매트릭스 어레이형태로 내재됨과 더불어 표면에 각 트랜지스터와 전기적으로 접속된 신호전극패드를 갖춘 액티브 매트릭스기판과, 그 액티브 매트릭스기판상에서 상기 신호전극패드와 대응하도록 형성된 구동부와 그 구동부와 일정한 단차를 갖고서 연장형성된 반사부를 갖추어 구성된 광로조절장치에서 상기 구동부와 그 구동부로부터 일정한 단차를 갖고서 연장형성된 반사부의 경계부분(단차부분)에 완충공이 형성된 것을 특징으로 하는 광로조절장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 완충공은 상기 구동부와 반사부의 경계부분에서 상부전극부분으로부터 멤브레인에 이르도록 천공된 형태로 최소한 하나 이상이 형성된 것을 특징으로 하는 광로조절장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 완충공은 상기 구동부와 반사부의 경계부분에서 상부 전극부분으로부터 멤브레인을 관통하는 형태로 최소한 하나 이상이 형성된 것을 특징으로 하는 광로조절장치.
4. 다수의 화소구동 트랜지스터소자가 매트릭스 어레이형태로 내재됨과 더불어 표면상에 그 트랜지스터와 전기적으로 접속된 신호전극패드를 갖춘 액티브 매트릭스기판상에 희생층을 형성하는 단계와, 상기 신호전극패드의 상측에서 그 신호전극패드가 노출되도록 희생층을 제거하여 지지부재를 형성하는 단계, 그 지지부재와 상기 희생층상에 멤브레인층과 하부전극, 변형부를 순차적으로 적층하여 구동부를 형성하는 단계, 상기 구동부에서 일정한 거리로 유지되는 멤브레인상의 변형부와 하부전극을 제거하여 상기 구동부와 일정한 단차를 갖는 반사부를 정의하는 단계, 상기 구동부의 변형부와 상기 정의된 반사부의 멤브레인상에 상부전극 및 반사층을 형성하는 단계, 인접한 액츄에이터소자와의 분리를 행하여 희생층을 제거함과 더불어 상기 구동부와 반사부의 경계를 이루는 단차부에 완충공을 형성하는 단계로 이루어진 광로조절장치의 제조방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 완충공은 상기 희생층의 제거시에 적용되는 에칭공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 광로조절장치의 제조방법.
6. 제 4항에 있어서, 상기 완충공은 상기 구동부와 반사부의 경계부분에서 상부전극으로부터 멤브레인 에 도달되는 깊이로 최소한 하나 이상이 형성되는 것을 특징으로 하는 광로조절장치의 제조방법.
7. 제 4항에 있어서, 상기 완충공은 상기 구동부와 반사부의 경계부분에서 상부전극으로부터 멤브레인을 관통하는 형태로 최소한 하나 이상이 형성되는 것을 특징으로 하는 광로조절장치의 제조방법.