KR0159417B1 - 광로 조절 장치 - Google Patents

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KR0159417B1 KR1019950013358A KR19950013358A KR0159417B1 KR 0159417 B1 KR0159417 B1 KR 0159417B1 KR 1019950013358 A KR1019950013358 A KR 1019950013358A KR 19950013358 A KR19950013358 A KR 19950013358A KR 0159417 B1 KR0159417 B1 KR 0159417B1
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Abstract

본 발명은 광로 조절 장치에 관한 것으로서, 트랜지스터가 매트릭스 형태로 내장되고 표면에 각각의 트랜지스터에 전기적으로 연결된 패드를 갖는 구동기판과, 상기 패드가 형성된 상기 구동기판의 상부에 일측이 접촉되고 에어갭에 의해 이격되어 형성된 멤브레인과, 상기 멤브레인의 표면에 형성되어 스트라이프를 갖는 하부전극과, 상기 패드와 하부전극을 전기적으로 연결하도록 상기 멤브레인을 관통하여 형성된 플러그와, 상기 하부전극의 상부와 스트라이프를 채우도록 형성된 변형부와, 상기 변형부의 상부에 형성되며 반사막으로도 사용되는 상부전극으로 이루어진 액츄에이터를 포함한다. 따라서, 본 발명은 하부전극에 스트라이프를 형성하여 반사층을 균일하게 작동시키므로 상부전극에 입사되는 광이 난반사되는 것을 방지하여 광효율이 향상된다.

Description

광로 조절 장치
제1도는 종래 기술에 따른 광로 조절 장치의 평면도.
제2도는 제1도를 a-a선으로 자른 광로 조절 장치의 단면도.
제3도는 본 발명에 따른 광로 조절 장치의 평면도.
제4도는 제3도를 b-b선으로 자른 본 발명의 실시 예에 따른 광로 조절 장치의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
51 : 구동기판 53 : 패드
55 : 지지부 57 : 멤브레인
59 : 플러그 60 : 스트라이프
61 : 하부전극 63 : 변형부
65 : 상부전극 67 : 에어갭
80 : 액츄에이터
본 발명은 투사형 화상 표시장치에 이용되는 광로 조절 장치에 관한 것으로서, 특히, 반사층이 균일하게 동작하게 하는 스트라이프를 하부전극에 형성하여 입사되는 광의 난반사를 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 Aura 사에 의해 액추에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Arrays : 이하 'AMA'라 칭함)를 이용한 투사형 화상 표시장치가 개발되었다. AMA를 이용한 투사형 화상 표시장치는 광원에서 발광된 백색 광을 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 변경시키는 것에 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 AMA는 거울들이 M×1 어레이로 배열되고, 2차원 AMA는 거울들이 M×N 어레이로 배열되고 있다. 따라서, 1차원 AMA를 이용한 투사형 화상 표시장치는 주사거울을 이용하여 M×1개 광속들을 선주사시키고, 2차원 AMA를 이용하는 투사형 화상 표시장치는 M×N개의 광속들을 투사시켜 화상을 나타내게 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(ceramic wafer)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 평면도이고, 제2도는 제1도를 a-a선으로 자른 단면도이다.
광로 조절 장치는 구동기판(11) 및 액츄에이터(30)를 포함한다. 구동기판(11)은 유리 또는 알루미나(Al2O3)등의 절연물질이나, 또는, 실리콘 등의 반도체로 이루어지며 M×N개의 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(30)는 멤브레인(15), 플러그(17), 하부전극(19), 변형부(21), 상부전극(23) 및 그루브(25)로 이루어져 이웃하는 액츄에이터(도시되지 않음)와 분리되어 있다.
멤브레인(15)은 절연물질로 1~2㎛ 정도의 두께로 구동기판(11) 상부의 소정부분이 접촉되도록 형성된다. 멤브레인(15)은 액츄에이터(30)의 중앙을 중심으로 일측에 2개의 레그(leg)가, 타측에 돌출부가 형성되는 데, 레그는 타측이 액츄에이터(30)의 중앙에 일측 끝단과 일치되어 함께 '요(凹)' 자의 형태를 이루고, 돌출부는 일측이 '철(凸)' 자의 형태를 이룬다. 또한, 멤브레인(15)은 2개의 레그 사이의 오목한 부분에 일측에서 인접하는 액츄에이터의 돌출부가, 돌출부가 타측과 인접하는 액츄에이터의 레그들 사이의 오목한 부분에 끼어져 상보적으로 이루어진다.
플러그(17)는 구동기판(11)의 패드(13)위에 적층되어 있는 멤브레인(15)의 소정 부분에 텅스텐(W) 또는 티타늄(Ti) 등의 금속을 채워 패드(13)와 전기적으로 연결되어 형성된다.
하부전극(19)은 멤브레인(15)의 상부에 백금(Pt) 또는 백금/티타늄(Pt/Ti)등을 500~2000Å 정도의 두께로 도포하여 형성된다.
변형부(21)는 하부전극(19)의 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 전왜세라믹을 0.7~2㎛ 정도의 두께로 도포하여 형성된다.
상부전극(23)은 변형부(21)의 상부 표면에 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)등의 전기적 특성 및 반사특성이 양호한 금속을 스퍼터링 또는 진공증착등에 의해 500~2000Å 정도의 두께로 도포하여 형성된다. 상기에서, 상부전극(23)은 하부전극(19)과 함께 변형부(21)에 전계를 발생시킨다. 또한, 변형부(21)에 전계가 발생하여 형태가 변동될 때 상부전극(23)이 불균일하게 동작되어, 입사되는 광을 난반사하여 광효율을 저하시키는 것을 방지하기 위하여 변형부(21)가 노출되도록 스트라이프(stripe:25)가 형성된다.
그러나, 상술한 종래 기술에 따른 광로 조절 장치는 상부전극에 형성된 스트라이프에 입사된 광이 난반사되어 광효율이 저하되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 상부전극에 스트라이프를 형성하지 않고, 하부전극에 형성하여 상부전극에 입사된 광의 난반사를 방지하여 광효율을 향상시킬 수 있는 광로 조절 장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광로 조절 장치는 트랜지스터가 매트릭스 형태로 내장되고 표면에 각각의 트랜지스터에 전기적으로 연결된 패드를 갖는 구동기판과, 상기 패드가 형성된 상기 구동기판의 상부에 일측이 접촉되고 에어갭에 의해 이격되어 형성된 멤브레인과, 상기 멤브레인의 표면에 형성되어 스트라이프를 갖는 하부전극과, 상기 패드와 하부전극을 전기적으로 연결하도록 상기 멤브레인을 관통하여 형성된 플러그와, 상기 하부전극의 상부와 스트라이프를 채우도록 형성된 변형부와, 상기 변형부의 상부에 형성되며 반사막으로도 사용되는 상부전극으로 이루어진 액츄에이터를 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제3도는 본 발명에 따른 광로 조절 장치의 평면도이고, 제4도는 제3도를 b-b선으로 자른 본 발명에 따른 광로 조절 장치의 단면도이다.
상기 광로 조절 장치는 구동기판(51) 및 액츄에이터(80)를 포함한다.
구동기판(51)은 유리 또는 알루미나(Al2O3)등의 절연물질 이나, 또는, 실리콘 등의 반도체로 이루어지며 M×N 개의 트랜지스터(도시되지 않음)가 매트릭스 형태로 내장되어 있다. 또한, 구동기판(51)의 표면에 트랜지스터와 전기적으로 연결된 패드(53)가 형성되어 있는데, 각 트랜지스터마다 패드(53)가 연결되도록 형성되어 있다.
액츄에이터(80)는 멤브레인(55), 플러그(57), 하부전극(59), 스트라이프(60), 변형부(61) 및 상부전극(63)으로 이루어져 이웃하는 액츄에이터(도시되지 않음)와 분리되어 있다.
멤브레인(55)은 절연물질로 1~2㎛ 정도의 두께로 구동기판(51)의 상부에 형성된다. 멤브레인(55)은 액츄에이터(80)의 중앙을 중심으로 일측에 2개의 레그(leg)가, 타측에 돌출부가 형성되는데, 레그는 타측이 액츄에이터(80)의 중앙에 일측 끝단과 일치되어 함께 '요(凹)'자의 형태를 이루고, 돌출부는 일측이 '철(凸)' 자의 형태를 이룬다. 또한, 멤브레인(55)은 2개의 레그 사이의 오목한 부분에 일측에서 인접하는 액츄에이터의 돌출부가, 돌출부가 타측과 인접하는 액츄에이터의 레그들 사이의 오목한 부분에 끼어져 상보적으로 이루어진다.
플러그(57)는 구동기판(51)의 패드(53)위에 적층되어 있는 멤브레인(55)의 소정 부분에 텅스텐(W) 또는 티타늄(Ti) 등의 금속을 채워 패드(53)와 전기적으로 연결되도록 형성된다.
하부전극(59)은 멤브레인(55) 및 플러그(57)의 표면에 백금(Pt) 또는 백금/티타늄(Pt/Ti) 등을 500~2000Å 정도의 두께로 도포되어 형성된다. 또한, 하부전극(59)에 멤브레인(55)이 노출되도록 스트라이프(60)을 형성한다. 변형부(61)는 하부전극(59)의 상부와 스트라이프(60)을 채우도록 형성된다.
변형부(61)는 BaTiO3, PZT(Pb(Zr, Ti)O3) 또는 PLZT(Pb, La)(Zr, Ti) O3)등의 압전세라믹이나, 또는 PMN(Pb(Mg, Nb)O3) 등의 전왜세라믹을 0.7~2㎛ 정도의 두께로 도포되어 형성된다.
상부전극(63)은 변형부(61)의 상부 표면에 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)등의 전기적 특성 및 반사특성이 양호한 금속을 스퍼터링 또는 진공증착등에 의해 500~2000Å 정도의 두께로 도포하여 형성된다. 상기에서, 상부전극(63)은 하부전극(59)과 함께 변형부(61)에 전계를 발생시킨다.
상술한 구조의 광로 조절 장치는 구동기판(51)의 동일한 트랜지스터에 전기적으로 연결된 패드(53)와 플러그(57)를 통해 하부전극(59)에 동일한 화상신호가 인가되고, 상부전극(63)은 반사막으로도 사용된다. 그러므로, 하부전극(59)과 상부전극(63) 사이에 개재되어 있는 변형부(61)에 전계가 발생되어, 변형부(61)가 전계와 수직방향으로 수축하게 되어 액츄에이터(80)가 휘어져 경사진다. 그리고, 하부전극(59)에 스트라이프(60)가 형성되어 상부전극(63)을 균일하게 작동시켜 상부전극(63)에 입사되는 광이 난반사되는 것을 방지한다.
따라서, 본 발명은 하부전극에 스트라이프를 형성하여 반사층이 균일하게 작동시키므로 상부전극에 입사되는 광이 난반사되는 것을 방지하여 광효율이 향상되는 잇점이 있다.

Claims (1)

  1. 트랜지스터가 매트릭스 형태로 내장되고 표면에 각각의 트랜지스터에 전기적으로 연결된 패드(53)를 갖는 구동기판(51)과, 상기 패드(53)가 형성된 상기 구동기판(51)의 상부에 일측이 접촉되고 에어갭(65)에 의해 이격되어 형성된 멤브레인(55)과, 상기 멤브레인(57)의 표면에 형성되어 스트라이프(60)를 갖는 하부전극(59)과, 상기 패드(53)와 하부전극(59)을 전기적으로 연결하도록 상기 멤브레인(55)을 관통하여 형성된 플러그(57)와, 상기 하부전극(59)의 상부와 스트라이프(60)를 채우도록 형성된 변형부(61)와, 상기 변형부(61)의 상부에 형성되며 반사막으로도 사용되는 상부전극(63)으로 이루어진 액츄에이터(80)를 포함하는 광로 조절 장치.
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