KR0154928B1 - 광로 조절 장치 - Google Patents

광로 조절 장치

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KR0154928B1 KR1019950010583A KR19950010583A KR0154928B1 KR 0154928 B1 KR0154928 B1 KR 0154928B1 KR 1019950010583 A KR1019950010583 A KR 1019950010583A KR 19950010583 A KR19950010583 A KR 19950010583A KR 0154928 B1 KR0154928 B1 KR 0154928B1
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Abstract

본 발명은 광로 조절 장치에 관한 것으로서, 액츄에이터가 구동기판의 상부에 패드와 전기적으로 연결되도록 제1전극, 변형부 및 제2전극이 순차적으로 적층되어 소정 폭(w)을 갖고 길게 형성되며, 반사판이 인접하는 반사판과 전기적으로 연결되어 공통 접지되게 구동기판의 상부에 일측이 부착되며 타측 끝부분의 하부가 액츄에이터의 제2전극에 전기적으로 연결되도록 형성되어 화상신호인가시 제1전극과 제2전극의 전압 차이에 의해 변형부에 전계가 발생되고, 이 전계에 의해 변형부가 수직 방향으로 팽창하므로써 반사판이 경사지도록 한다. 따라서, 반사막이 자체 응력을 가져도 타측이 액츄에이터와 부착되므로 휨을 방지하여 광의 반사를 정확히 제어할 수 있으며, 또한, 희생막을 제거한 용제를 제거하기 위한 세정 및 건조시 스티킹 현상을 방지할 수 있다.

Description

광로 조절 장치
제1도는 종래 기술에 따른 광로 조절 장치의 단면도.
제2도는 본 발명에 따른 광로 조절 장치의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
31 : 구동기판 33 : 패드
35 : 액츄에이터 37 : 제1전극
39 : 변형부 41 : 제2전극
43 : 반사판
본 발명은 투사형 화상 표시장치에 이용되는 광로 조절 장치에 관한 것으로서, 특히, 멤브레인의 하부와 상부의 밀도 차이에 의해 발생되는 응력에 의한 액츄에이터의 휨과 스티킹을 방지할 수 있는 광로 조절 장치에 관한 것이다.
화상 표시장치는 표시방법에 따라, 직시형 화상 표시장치와 투사형 화상 표시장치로 구분된다.
직시형 화상 표시장치는 CRT(Cathode Ray Tube)등이 있는데, 이러한 CRT 화상 표시장치는 화질은 좋으나 화면이 커짐에 따라 중량 및 두께의 증대와, 가격이 비싸지는 등의 문제점이 있어 대화면을 구비하는데 한계가 있다.
투사형 화상 표시장치는 대화면 액정표시장치(Liquid Crystal Display : 이하 `LCD'라 칭함)등이 있는데, 이러한 대화면 LCD의 박형화가 가능하여 중량을 작게 할 수 있다. 그러나, 이러한 LCD는 편광판에 의한 광의 손실이 크고 LCD를 구동하기 위한 박막 트랜지스터가 화소마다 형성되어 있어 개구율(광의 투과면적)을 높이는데 한계가 있으므로 광의 효율이 매우 낮다.
따라서, 미합중국 Aura사에 의해 액츄에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Arrays : 이하 `AMA'라 칭함)를 이용한 투사형 호상 표시장치가 개발되었다. AMA를 이용한 투사형 화상 표시장치는 광원에서 발광된 백색광을 적색, 녹색 및 청색의 광으로 분리한 후, 이 광을 액츄에이터들로 이루어진 광로 조절 장치의 구동에 의해 광로를 변경시킨다. 즉, 액츄에이터들에 실장되어 이 액츄에이터들이 개별적으로 구동되는 것에 의해 기울어지는 거울들에 각각 반사시켜 광로(light path)를 변경시키는것에 의해 광의 양을 조절하여 화면으로 투사시킨다. 그러므로, 화면에 화상이 나타나게 된다. 상기에서, 액츄에이터는 압전 또는 전왜세라믹으로 이루어진 변형부가 인가되는 전압에 의해 전계가 발생되어 변형되는 것을 이용하여 거울을 기울게 한다. AMA는 구동방식에 따라 1차원 AMA와 2차원 AMA로 구별된다. 1차원 AMA는거울들이 M×1 어레이로 배열되고, 2차원 AMA는 거울 들이 M×N 어레이로 배열되고 있다. 따라서, 1차원 AMA를 이용한 투사형 화상표시장치는 주사거울을 이용하여 M×1개 광속들을 선주사시키고, 2차원 AMA를 이용하는 투사형 화상표시장치는 M×N개의 광속들을 투사시켜 화상을 나타나게 된다.
또한, 액츄에이터는 변형부의 형태에 따라 벌크형(bulk type)과 박막형(thin film type)으로 구분된다. 상기 벌크형은 다층 세라믹을 얇게 잘라 내부에 금속전극이 형성된 세라믹웨이퍼(ceramicwafer)를 구동기판에 실장한 후 쏘잉(sawing)등으로 가공하고 거울을 실장한다. 그러나, 벌크형 액츄에이터는 액츄에이터들을 쏘잉에 의해 분리하여야 하므로 긴 공정시간이 필요하며, 또한, 변형부의 응답 속도가 느린 문제점이 있었다. 따라서, 반도체공정을 이용하여 제조할 수 있는 박막형의 액츄에이터가 개발되었다.
제1도는 종래 기술에 따른 광로 조절 장치의 단면도이다.
상기 광로 조절 장치는 구동기판(11) 및 액츄에이터(25)를 포함한다.
상기 구동기판(11)은 유리 또는 알루미나(Al2O3) 등의 절연물질이나, 또는, 실리콘 등의 반도체로 이루어지며 M×N 개의 트랜지스터(도시되지 않음)가 매트릭스 형태로 내장되어 있다. 또한,구동기판(11)의 표면에 트랜지스터와 전기적으로 연결된 패드(13)가 형성되어 있는데, 각 트랜지스터마다 패드(13)가 연결되도록 형성되어 있다.
액츄에이터(25)는 멤브레인(15), 플러그(17), 제1전극(19), 변형부(21) 및 제2전극(23)으로 이루어져 이웃하는 액츄에이터(도시되지 않음)와 분리되어 있다.
상기에서 멤브레인(15)은 산화실리콘 또는 질화실리콘 등의 절연물질을 화학기상침적법에 의해 1~2㎛ 정도의 두께로 일측이 구동기판(11)에 부착되어 패드(13)를 덮으며 타측이 구동기판(11)과 부착되지 않아 구동이 가능하도록 침적하여 형성된다.
플러그(17)는 구동기판(11)에 형성된 멤브레인(15)의 일측 소정 부분에 형성된 구멍에 텅스텐(W) 또는 티타늄(Ti) 등의 금속이 채워져 형성되어 패드(13)와 전기적으로 연결된다.
제1전극(19)은 구동기판(11)의 상부에 상기 플러그(17)와 접촉되도록 백금(Pt) 또는 백금/티타늄(Pt/Ti)등이 500~2000Å 정도의 두께로 도포되어 형성된다. 그러므로, 제1전극(19)은 트랜지스터 및 플러그(17)를 통해 외부의 구동회로(도시되지 않음)로부터 화상신호인 구동전압이 인가된다.
변형부(21)는 제1전극(19) 상부에 적층된다. 변형부(21)는 BaTiO3, PZT(Pb(Zr, Ti)O3) 또는 PLZT(Pb, La)(Zr, Ti)O3) 등의 압전세라믹이나, 또는 PMN(Pb(Mg, Nb)O3) 등의 전왜세라믹이 0.7~2㎛ 정도의 두께로 도포되어 형성된다.
제2전극(23)은 변형부(21)의 상부 표면에 알루미늄(Al) 또는 은(Ag) 등의 전기적 특성 및 반사특성이 양호한 금속이 500~2000Å 정도의 두께로 증착되어 형성된다. 상기에서, 제2전극(23)은 인접하는 액츄에이터의 제2전극과 공통으로 접지되어 제1전극(19)과의 전압 차이에 의해 변형부(21)에 전계를 발생시킨다. 또한, 제2전극(23)은 반사특성이 좋으므로 거울면으로도 사용된다.
상술한 종래 기술에 따른 광로 조절 장치는 멤브레인의 침적 특성에 의해 상부의 밀도가 하부의 밀도 보다 크게 되어 자체 응력을 갖게되고, 이에 의해, 액츄에이터가 상부 방향으로 휨이 발생되어 광의 반사를 정확히 제어하기 어려움 문제점이 있었다. 또한, 용제에 의해 희생막을 제거하고, 이 용제가 제거되도록 세정한 후 세정액을 건조할 때 표면 장력에 의해 멤브레인의 하부가 구동기판에 부착되는 스티킹 현상이 발생되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 액츄에이터의 휨을 방지하여 광의 반사를 정확히 제어할 수 있는 광로 조절 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 희생막을 제거한 용제를 제거하기 위한 세정 및 건조시 스티킹 현상을 방지할 수 있는 광로 조절 장치의 제조방법을 제공함에 있다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광로 조절 장치는 트랜지스터가 매트릭스 형태로 내장되고 표면에 각각의 트랜지스터에 전기적으로 연결된 패드를 갖는 구동기판과, 상기 구동기판의 상부에 패드와 전기적으로 접촉되며 제1전극, 변형부 및 제2전극이 순차적으로 적층되어 소정 폭(w)을 갖고 길게 형성된 액츄에이터와, 상기 구동기판의 상부에 일측이 부착되며 타측 끝부분의 하부가 액츄에이터의 제2전극에 전기적으로 연결되도록 형성된 반사판을 포함하되, 상기 반사판이 인접하는 액츄에이터의 반사판과 전기적으로 연결되어 공통 접지된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제2도는 본 발명의 일 실시예에 따른 광로 조절 장치의 단면도이다.
광로 조절 장치는 구동기판(31), 액츄에이터(35) 및 반사판(43)을 포함한다.
상기 구동기판(31)은 유리 또는 알루미나(Al2O3) 등의 절연물질이나, 또는, 실리콘 등의 반도체로 이루어지며 M×N개의 트랜지스터(도시되지 않음)가 매트릭스 형태로 내장되어 있다. 또한, 구동기판(31)의 표면에 트랜지스터와 전기적으로 연결된 패드(33)가 형성된다.
액츄에이터(35)는 변형부(39)의 양측면에 제1전극(37) 및 제2전극(41)이 형성되며, 인접하는 액츄에이터(도시되지 않음)과 분리된다.
제1전극(37)은 구동기판(31)의 상부에 패드(33)와 전기적으로 연결되도록 백금(Pt) 또는 백금/티타늄(Pt/Ti) 등을 500~2000Å 정도의 두께로 스퍼터링 또는 진공증착하므로써 형성된다. 상기 제1전극(37)은 패드(33)와 접촉되며 소정 폭(w)을 갖고 길게 형성된다. 그러므로, 제1전극(37)은 트랜지스터 및 패드(33)를 통해 외부회로(도시되지 않음)로 부터 화상신호인 구동전압이 인가된다.
변형부(39)는 제1전극(37)의 상부에 BaTiO3, PZT(Pb(Zr, Ti)O3) 또는 PLZT(Pb, La)(Zr, Ti) O3) 등의 압전세라믹이나, 또는 PMN(Pb(Mg, Nb)O3) 등의 전왜세라믹이 0.7~2㎛ 정도의 두께로 도포하여 형성된다. 상기 변형부(39)는 닥터브레이드법, Sol-Gel법, 스퍼터링 또는 화학기상침적법 등에 의해 형성되는데, 얇게 형성되므로 별도의 분극을 하지 않RH도 구동시 인가되는 구동전압에 의해 분극되도록 한다.
제2전극(41)은 변형부(39)의 상부 표면에 백금(Pt), 백금/티타늄(Pt/Ti) 또는 알루미늄 등을 500~2000Å 정도의 두께로 스퍼터링 또는 진공증착 하므로써 형성된다. 상기 제2전극(41)은 접지되어 화상신호가 인가되는 제1전극(37)과의 전압 차이에 의해 상기 변형부(39)에 전계가 발생되도록 한다.
반사판(43)은 일측이 구동기판(31)의 상부에 부착되어 형성되며 타측 끝부분의 하부가 상기 액츄에이터(35)의 제2전극(41)에 전기적으로 연결되도록 부착된다. 그러므로, 상기 반사판(43)은 자체 응력을 갖게되어도 상부 방향으로 휘어지지 않게 되며, 또한, 세정 및 건조 공정시 스티킹이 방지된다. 상기 반사판(43)은 반사 특성 뿐만 아니라 전기적 특성이 양호한 알루미늄 등으로 형성된다. 그러므로, 반사판(43)은 인접하는 액츄에이터의 반사판과 공통으로 연결되어 접지된다. 상기에서 반사판(43)의 부착된 부분과 액츄에이터(35)는 소정 폭(W)이 이격되며 W ≫ 의 관계를 만족하여야 한다.
상술한 구조의 광로 조절 장치는 트랜지스터 및 패드(33)를 통해 외부회로로 부터 제1전극(37)에 화상신호가 인가되고 공통으로 접지되는 반사막(43)과 연결되어 제2전극(41)이 접지되면 변형부(39)에 수직방향의 전계가 발생된다. 그러므로, 변형부(39)는 전계와 수직하는 방향으로 수축되고 동일한 방향으로 팽창되어 반사판(43)의 타측을 동일한 방향으로 휘어져 경사지도록 한다.
상기에서 본 발명의 일 실시예는 액츄에이터가 단일 층의 변형부, 제1 및 제2전극으로 이루어졌으나, 다른 실시예에서는 액츄에이터가 다층의 변형부, 제1 및 제2전극으로 형성될 수도 잇다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 광로 조절 장치는 액츄에이터가 구동기판의 상부에 패드와 전기적으로 연결되도록 제1전극, 변형부 및 제2전극이 순차적으로 적층되어 소정 폭(w)을 갖고 길게 형성되며, 반사판이 인접하는 반사판과 전기적으로 연결되어 공통 접지되게 구동기판의 상부에 일측이 부착되며 타측 끝부분의 하부가 액츄에이터의 제2전극에 전기적으로 연결되도록 형성되어 화상신호 인가시 제1전극과 제2전극의 전압 차이에 의해 변형부에 전계가 발생되고, 이 전계에 의해 변형부가 수직 방향으로 팽창함로써 반사판이 경사지도록 한다.
따라서, 본 발명에 따른 광로 조절 장치는 반사판이 자체 응력을 가져도 타측이 액츄에이터와 부착되므로 휨을 방지하여 광의 반사를 정확히 제어할 수 있는 잇점이 있다. 또한, 희생막을 제거한 용제를 제거하기 위한 세정 및 건조시 반사판이 구동기판에 부착되는 스티킹 현상을 방지할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (4)

  1. 트랜지스터가 매트릭스 형태로 내장되고 표면에 각각의 트랜지스터에 전기적으로 연결된 패드(33)를 갖는 구동기판(31)과 ; 상기 구동기판(31)의 상부에 패드(33)와 전기적으로 접촉되며 제1전극(37), 변형부(39) 및 제2전극(41)이 순차적으로 적층되어 소정 폭(w)을 갖고 길게 형성된 액츄에이터(35)와, 상기 구동기판(31)의 상부에 일측이 부착되며 타측 끝부분의 하부가 액츄에이터(35)의 제2전극(41)에 전기적으로 연결되도록 형성된 반사판(43)을 포함하되, 상기 반사판(43)이 인접하는 액츄에이터의 반사판과 전기적으로 연결되어 공통 접지되는 광로 조절 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 변형부(39)가 BaTiO3, PZT(Pb(Zr, Ti)O3), PLZT(Pb, La)(Zr, Ti) O3) 또는 PMN(Pb(Mg, Nb)O3)으로 형성된 광로 조절 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 변형부(39)가 닥터브레이드법, Sol-Gel법, 스퍼터링 또는 화학기상침적법으로 형성된 광로 조절 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 반사판(43)이 알루미늄으로 형성된 광로 조절 장치.
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