KR0177250B1 - 광로 조절 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광로 조절 장치의 제조방법에 관한 것으로서, 일측은 요(凹)자의 형태를 이루는 2개의 레그로 이루어지고, 그 타측은 철(凸)자의 형태를 이루는 돌출부로 이루어지는 액츄에이터와, 상기 액츄에이터에 구비된 상기 돌출부가 이웃하는 액츄에이터에 구비된 2개의 레그 사이에 위치하는 상보적 형태를 이루는 다수 개의 액츄에이터를 구비한 광로 조절 장치에 있어서, 상기 액츄에이터(80)의 철(凸)자의 형태를 이루는 돌출부 끝단에 소정 형태로 형성되어 있는 팁(69)을 더 포함하고, 상기 액츄에이터의 요(凹)자의 형태를 이루는 2개의 레그 사이는 상기 팁(69)이 차지하는 공간만큼 제거된 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 광로 조절 장치를 제공하므로써, 광로 조절 장치의 제조 공정중 희생층의 제거할 때 발생되는 수분이 상기 팁(69)에 모일 수 있도록하여 수분의 표면 장력을 최소화하여, 상기 희생층의 제거후 수반되는 건조 공정시 상기 수분을 용이하게 제거할 수 있기 때문에 상기 수분으로 인해서 발생되는 스티킹 현상을 방지하여 제조 수율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

광로 조절 장치
본 발명은 투사형 화상 표시장치에 이용되는 광로 조절 장치에 관한 것으로서, 특히, 희생막을 제거한 후 세척(rinse) 공정에서, 액츄에이터가 표면장력으로 인하여 기울어져 구동기판과 상호간에 접촉되는 스티킹(sticking)을 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 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 액추에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Arrays:이하 'AMA'라 칭함)를 이용한 투사형 화상 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 변경시키는 것에 의해 광의 양을 조절하여 화면으로 투사시킨다. 그러므로, 화면에 화상이 나타나게된다. 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 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 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-a 선으로 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(17), 플러그(19), 하부전극(21), 변형부(23) 및 상부 전극(25)으로 이루어져 이웃하는 액츄에이터(도시되지 않음)와 분리되어 있다.
멤브레인(17)은 절연물질로 1-2μm 정도의 두께로 형성된다. 멤브레인(17)은 액츄에이터(30)의 중앙을 중심으로 일측에 2개의 레그(leg)가, 타측에 돌출부가 형성되는데, 레그는 타측이 액츄에이터(30)의 중앙에 일측 끝단과 일치되어 함께 '요(凹)'자의 형태를 이루고, 돌출부는 일측이 '철(凸)'자의 형태를 이룬다. 또한, 멤브레인(17)은 2개의 레그 사이의 오목한 부분에 일측에서 인접하는 액츄에이터의 돌출부가, 돌출부가 타측과 인접하는 액츄에이터의 레그들 사이의 오목한 부분에 끼어져 상보적으로 이루어진다.
플러그(19)는 구동기판(11)의 패드(13)위에 적층되어 있는 멤브레인(17)의 소정 부분에 텅스텐(W) 또는 티타늄(Ti) 등의 금속을 채워 패드(13)와 전기적으로 연결되는 플로그(19)를 형성한다.
하부전극(21)은 멤브레인(17)의 상부에 백금(Pt) 또는 백금/티타늄(Pt/Ti)등을 500∼2000Å 정도의 두께로 도포하여 형성된다.
변형부(23)는 하부전극(21) 상부에 적층된다. 변형부(23)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∼2μm 정도의 두께로 도포하여 형성된다.
상부전극(25)은 변형부(23)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(25)은 바이어스전극으로 사용되어 하부전극(21)과 함께 변형부(23)에 전계를 발생시킨다.
상술한 종래 기술에 따른 광로 조절 장치는 희생막을 제거한 후 에어갭을 형성하기 위하여 세척하는 공정에서 표면장력으로 인하여 액츄에이터가 기울어져 구동기판과 상호간에 접촉되는 스티킹(sticking)이 발생되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 희생막을 제거한 후 세척공정에서 구동기판과 액츄에이터사이에 발생되는 표면장력을 최소화하여 구동기판과 액츄에이터사이에 스티킹(sticking)을 방지할 수 있는 광로 조절 장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에서는, 일측은 요(凹)자의 형태를 이루는 2개의 레그로 이루어지고, 그 타측은 철(凸)자의 형태를 이루는 돌출부로 이루어지는 액츄에이터와, 상기 액츄에이터에 구비된 상기 돌출부가 이웃하는 액츄에이터에 구비된 2개의 레그 사이에 위치하는 상보적 형태를 이루는 다수 개의 액츄에이터를 구비한 광로 조절 장치에 있어서, 상기 액츄에이터(80)의 철(凸)자의 형태를 이루는 돌출부 끝단에 소정 형태로 형성되어 있는 팁(69)을 더 포함하고, 상기 액츄에이터의 요(凹)자의 형태를 이루는 2개의 레그 사이는 상기 팁(69)이 차지하는 공간만큼 제거된 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 광로 조절 장치를 제공한다.
제1도는 종래 발명에 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 실시예에 따른 광로 조절 장치의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
51 : 구동기판 53 : 패드
55 : 희생막 57 : 멤브레인
59 : 플러그 61 : 하부전극
63 : 변형부 65 : 상부전극
67 : 에어갭 69 : 팁
이하, 첨부된 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.
광로 조절 장치는 구동기판(51) 및 액츄에이터(80)를 포함한다.
구동기판(51)은 유리 또는 알루미나(Al2O3)등의 절연물질이나, 또는, 실리콘 등의 반도체로 이루어지며 M×N개의 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(57), 플러그(59), 하부전극(61), 변형부(63), 상부전극(65) 및 팁(69)으로 이루어져 이웃하는 액츄에이터(도시되지 않음)와 분리되어 있다.
멤브레인(57)은 절연물질로 1-2μm 정도의 두께로 형성된다. 멤브레인(57)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(57)은 2개의 레그 사이의 오목한 부분에 일측에서 인접하는 액츄에이터의 돌출부가, 돌출부가 타측과 인접하는 액츄에이터의 레그들 사이의 오목한 부분에 끼어져 상보적으로 이루어진다. 이때, 본원 발명에 따른 팁(69)은 액츄에이터(80)의 철(凸)자의 형태를 이루는 돌출부 끝단에 소정 형태로 형성되고, 그 액츄에이터의 요(凹)자의 형태를 이루는 2개의 레그 사이는 그 팁(69)이 차지하는 공간만큼 제거된 구조로 형성된다.
플러그(59)는 구동기판(51)의 패드(53)위에 적층되어 있는 멤브레인(57)의 소정 부분에 텅스텐(W) 또는 티타늄(Ti) 등의 금속을 채워 패드(53)와 전기적으로 연결되도록 형성된다.
하부전극(61)은 멤브레인(57)의 상부에 백금(Pt) 또는 백금/티타늄(Pt/Ti)등을 500∼2000Å 정도의 두께로 도포하여 형성된다.
변형부(63)는 하부전극(61) 상부에 적층된다. 변형부(63)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∼2μm 정도의 두께로 도포하여 형성된다.
상부전극(65)은 변형부(63)의 상부 표면에 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)등의 전기적 특성 빛 반사특성이 양호한 금속을 스퍼터링 또는 진공증착등에 의해 500∼2000Å 정도의 두께로 도포하여 형성된다. 상기에서, 상부전극(65)은 바이어스전극으로 사용되어 하부전극(61)과 함께 변형부(63)에 전계를 발생시킨다.
팁(69)은 상부전극(65), 변형부(63), 하부전극(61) 및 멤브레인(57)들을 구동기판(51)이 노출되도록 식각하여 액츄에이터와 이웃하는 액츄에이터들(도시되지 않음)이 분리될 때, 각각의 식각 마스크에 소정의 형태(예를 들면, ']')로 된다. 이 팁(69)은 에어갭(67)을 형성하기 위하여 희생막(도시되지 않음)이 제거된 후 세척하는 공정에서 발생되는 표면장력인하여 액츄에이터가 기울어져 구동기판과 접촉되는 스티킹(sticking)을 방지하기 위하여 표면장력을 최소화한다.
즉, 광로 조절 장치의 제조 공정에서는 패터닝된 희생막의 상부에 액츄에이터를 형성한 후, 액츄에이터의 일측을 구동 기판으로부터 이격시키기 위해서 희생막을 제거한다. 이때, 희생층 제거 공정은, 식각액으로 희생막을 제거하고, 희생막의 제거시 발생된 불순물을 탈이온수 등으로 세정한 후, 그 탈이온수를 회전 건조법(spin-dry)등으로 건조하는 순서로 이루어진다.
한편, 탈이온수는 외부에 노출되는 면적을 최소화하는 특성을 갖는 바, 불순물의 세정에 사용된 탈이온수는 본 발명에 따라 액츄에이터의 돌출부 끝단에 형성된 팁(69)에 모이게 된다. 이때, 팁(69)은 액츄에이터의 저면이 갖는 전체 면적에 비해 매우 작으므로, 팁(69)에 모인 탈이온수의 표면 장력은 액츄에이터 전체 면적과 팁의 면적 비율과 대응하는 정도로 감소될 것이다.
따라서, 탈이온수가 갖는 표면 장력이 팁(69)에 의해서 현저히 감소되므로 탈이온수의 건조 공정시 팁(69)에 모인 탈이온수는 용이하게 제거될 것이다.
상술한 구조의 광로 조절 장치는 구동기판(51)의 동일한 트랜지스터에 전기적으로 연결된 2개의 패드(53)와 플러그(59)를 통해 하부전극(61)에 동일한 화상신호가 인가되고, 상부전극(65)은 반사막 및 바이어스전극으로 이용되어 바이어스전압이 인가된다. 그러므로, 하부전극(61)과 상부전극(65) 사이에 개재되어 있는 변형부(63)에 전계가 발생되어, 변형부(63)가 전계와 수직방향으로 수축하게 되어 액츄에이터(80)가 휘어져 경사진다.
상술한 바와 같이 본 발명은 멤브레인, 하부전극, 변형부, 상부전극 및 보호막을 순차적으로 형성한 후 각각의 식각 마스크를 사용하여 액츄에이터를 분리하는 공정과 동시에 각각의 식각 마스크에 소정의 형태(예를 들면, ']')를 형성하여 희생막을 제거한 후 세척공정에서 발생되는 표면장력을 최소화하여 표면장력으로 인한 액츄에이터가 기울어져 구동기판과 접촉되는 스티킹(sticking)을 방지한다.
따라서, 본 발명에 따르면, 희생막의 제거후 세척공정시 액츄에이터가 기울어져 구동기판과 접촉되는 스티킹(sticking)을 유발하는 원인인 탈이온수의 표면장력을 팁(69)에 의해서 최소화 하므로써, 스티킹 현상을 방지하고, 그 결과, 광로 조절 장치의 단위 픽셀에서 발생하는 불량을 감소시켜 제조 수율을 증진시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 희생막의 제거후 세척공정시 표면장력으로 인한 액츄에이터가 기울어져 구동기판과 접촉되는 스티킹(sticking)을 방지하여 픽셀(pixel)의 불량율을 감소시켜 대량생산을 할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (2)

  1. 일측은 요(凹)자의 형태를 이루는 2개의 레그로 이루어지고, 그 타측은 철(凸)자의 형태를 이루는 돌출부로 이루어지는 액츄에이터와, 상기 액츄에이터에 구비된 상기 돌출부가 이웃하는 액츄에이터에 구비된 2개의 레그 사이에 위치하는 상보적 형태를 이루는 다수 개의 액츄에이터를 구비한 광로 조절 장치에 있어서, 상기 액츄에이터(80)의 철(凸)자의 형태를 이루는 돌출부 끝단에 소정 형태로 형성되어 있는 팁(69)을 더 포함하고, 상기 액츄에이터의 요(凹)자의 형태를 이루는 2개의 레그 사이는 상기 팁(69)이 차지하는 공간만큼 제거된 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 광로 조절 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 팁(69)이 ']'형태로 형성되는 광로 조절 장치.
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