KR0178193B1 - Lightpath modulation device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광로조절장치에 관한 것으로서, 트랜지스터가 매트릭스 형태로 내장되고 표면에 각각의 트랜지스터에 전기적으로 연결된 접속단자를 2개씩 갖는 구동기판과; 상기 구동기판에 상기 접속단자를 각각 에워싸도록 분리되어 형성된 지지부와, 상기 지지부의 상부에 일측의 소정부분이 접촉되도록 실장되며 상기 지지부의 대향하는 면과 일치되도록 타측 방향으로 소정길이 만큼 절단된 멤브레인과, 상기 멤브레인의 상부에 상기 지지부와 중첩되는 부분을 포함하여 상기 타측 방향으로 상기 소정 길이 만큼 절단된 부분까지 형성된 열팽창부와, 상기 멤브레인의 상부의 상기 열팽창부가 형성되지 않은 부분에 형성된 반사막과, 상기 열팽창부의 상부에 형성된 열선박막과, 상기 지지부, 멤브레인 및 열팽창부를 관통하도록 형성되어 상기 패드와 열선박막을 전기적으로 연결하는 플러그로 이루어진 액츄에이터를 구비한다. 따라서, 본 발명은 압전박막으로 이루어지는 변형부가 형성되지 않으므로 희생막을 제거할 때 변형부가 식각용액에 의해 식각되지 않으며, 또한, 고온 공정시 출현가능한 문제의 발생을 방지할 수 있다.The present invention relates to an optical path control apparatus, comprising: a driving substrate having transistors embedded in a matrix and having two connection terminals electrically connected to respective transistors on a surface thereof; A membrane formed by separating a support part formed to surround each of the connection terminals on the driving substrate, and a predetermined portion of one side contacting the upper part of the support part, and a membrane cut by a predetermined length in the other direction to coincide with an opposite surface of the support part; A thermal expansion portion formed up to a portion cut by the predetermined length in the other direction, including a portion overlapping with the support portion on the membrane, a reflective film formed on a portion where the thermal expansion portion on the upper portion of the membrane is not formed; And an actuator made of a thermal thin film formed on the thermal expansion part and a plug formed to penetrate the support, the membrane, and the thermal expansion part to electrically connect the pad and the thermal thin film. Therefore, in the present invention, since the deformation portion formed of the piezoelectric thin film is not formed, the deformation portion is not etched by the etching solution when the sacrificial film is removed, and it is possible to prevent the occurrence of problems that may appear during the high temperature process.
Description
제1도는 본 발명에 따른 광로조절장치의 평면도.1 is a plan view of an optical path control apparatus according to the present invention.
제2도는 제1도를 a-a선으로 자른 단면도.2 is a cross-sectional view taken along the line a-a of FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
11 : 구동기판 13 : 패드11: driving substrate 13: pad
15 : 지지부 19 : 멤브레인15 support 19 membrane
21 : 플러그 23 : 열팽창부21: plug 23: thermal expansion
25 : 반사막 27 : 열선박막25 reflection film 27 hot wire thin film
30 : 액츄에이터30: actuator
본 발명은 광로조절장치에 관한 것으로서, 특히, 제조가 용이한 광로조절장치에 관한 것이다.The present invention relates to an optical path control device, and more particularly, to an optical path control device that is easy to manufacture.
화상표시장치는 표시방법에 따라, 직시형 화상표시장치와 투사형 화상표시장치로 구분된다.An image display apparatus is classified into a direct view type image display apparatus and a projection type image display apparatus according to a display method.
직시형 화상표시장치는 CRT(Cathode Ray Tube)등이 있는데, 이러한 CRT 화상표시장치는 화질을 좋으나 화면이 커짐에 따라 중량 및 두께의 증대와, 가격이 비싸지는 등의 문제점이 있어 대화면을 구비하는데 한계가 있다.The direct view type image display device includes a CRT (Cathode Ray Tube), but the CRT image display device has good image quality but has a problem such as an increase in weight and thickness as the screen is enlarged, and a price is expensive. There is.
투사형 화상표시장치는 대화면 액정표시장치(Liquid Crystal Display: 이하 LCD라 칭함)등이 있는데, 이러한 대화면 LCD의 박형화가 가능하여 중량을 작게 할 수 있다. 그러나, 이러한 LCD는 편광판에 의한 광손실이 크고 LCD를 구동하기 위한 박막트랜지스터가 화소마다 형성되어 있어 개구율(광의 투과면적)을 높이는데 한계가 있으므로 광의 효율이 매우 낮다.Projection type image display apparatuses include a large crystal display (hereinafter referred to as an LCD), and such a large-screen LCD can be thinned to reduce the weight. However, the LCD has a high light loss due to the polarizing plate, and a thin film transistor for driving the LCD is formed for each pixel, so that there is a limit in increasing the aperture ratio (light transmission area).
따라서, 미합중국 Aura 사에 의해 액츄에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Arrays: 이하 AMA라 칭함)를 이용한 투사형 화상표시장치가 개발되었다.Accordingly, a projection type image display apparatus using Actuated Mirror Arrays (hereinafter referred to as AMA) has been developed by Aura, United States.
투사형 화상표시장치는 1차원 AMA를 이용하는 것과 2차원 AMA를 이용하는 것으로 구별된다. 1차원 AMA는 거울면들이 M × 1 어레이로 배열되고, 2차원 AMA는 거울면이 M × N 어레이로 배열되고 있다. 따라서 1차원 AMA를 이용하는 투사형 화상표시장치는 주사거울을 이용하여 M × 1 개의 광속들을 선주사시키고, 2차원 AMA를 이용하는 투사형 화상표시장치는 M × N 개의 광속들을 투사시켜 M × N 화소의 어레이를 가지는 영상을 나타내게 된다.Projection type image display apparatuses are classified into one-dimensional AMA and two-dimensional AMA. The one-dimensional AMA has mirror surfaces arranged in an M × 1 array, and the two-dimensional AMA has mirror surfaces arranged in an M × N array. Therefore, a projection image display device using a one-dimensional AMA pre-scans M × 1 beams using a scanning mirror, and a projection image display device using a two-dimensional AMA projects M × N beams to produce an array of M × N pixels. Branches represent images.
종래의 박막의 액츄에이터를 이용한 광로조절장치의 제조방법은 본 출원인이 대한민국 특허청에 1993년 12월 30일에 특허 출원한 특허 제 93-31717호(발명의 명칭: 투사형화상표시장치의 광로조절장치의 제조방법)에 개시되어 있다. 상기 방법은 구동기판 상부의 소정 부분에 한 화소당 2개의 지지부를 이격되도록 선택적으로 형성하고 이 지지부들의 상부에 일측의 소정부분이 걸치도록 각 화소의 영역에 멤브레인을 형성한다. 그 다음, 멤브레인 상부의 지지부들과 중첩되는 부분을 포함하여 타측으로 소정 부분 신장된 신호전극을 선택적으로 형성한 후 전면에 변형부와 바이어스전극으로도 이용되는 반사막을 순차적으로 형성한다. 그리고, 반사막부터 멤브레인까지 식각하여 각 화소단위로 분리함과 동시에 지지부들 사이의 멤브레인이 움직일 수 있도록 일측으로 부터 타측 방향으로 신장된 신호전극까지 전달한다.The conventional method for manufacturing an optical path control device using a thin-film actuator is disclosed in Korean Patent No. 93-31717, filed with the Korean Intellectual Property Office on December 30, 1993 (name of the invention: of the optical path control device of the projection image display device). Manufacturing method). The method selectively forms two support portions per pixel on a predetermined portion of the drive substrate, and forms a membrane in the region of each pixel so that a predetermined portion on one side is placed over the support portions. Thereafter, a signal electrode that is partially extended to the other side is selectively formed, including a portion overlapping with the supporting portions of the upper portion of the membrane, and then a reflective film, which is also used as a deformation portion and a bias electrode, is sequentially formed on the front surface. Then, the membrane is etched from the reflective film to the membrane and separated by each pixel unit, and at the same time, the membrane is transferred from one side to the signal electrode extending in the other direction so that the membrane between the supporting parts can move.
상술한 종래의 방법에 의해 제조된 광로조절장치는 신호전극에 화상신호와 반사막에 바이어스전압이 인가되면 변형부는 신호전극과 반사막이 중첩되는 부분에서만 전계가 발생되어 휘어진다.In the optical path control apparatus manufactured by the above-described conventional method, when a bias voltage is applied to an image signal and a reflective film to a signal electrode, the deformation part is generated and bent only at a portion where the signal electrode and the reflective film overlap.
상기에서 신호전극이 형성되어 있지 않은 부분은 변형부가 휘어지지 않지만 휘어진 부분에 의해 평탄하게 경사지게 되어 광효율이 크게 된다.The portion where the signal electrode is not formed is not deformed, but is inclined flat by the bent portion, thereby increasing the light efficiency.
그러나, 상술한 종래의 광로조절장치는 변형부가 압전박막으로 형성되므로 고온 공정시 Pb가 휘발되어 조성이 불균일해지며 기판과의 열팽창계수 차이에 의한 힐록등이 발생되며, 또한, 희생막을 제거할 때 변형부가 식각용액에 의해 식각손상되는 문제점이 있었다.However, in the above-described conventional optical path control apparatus, since the deformable portion is formed of a piezoelectric thin film, Pb is volatilized at a high temperature process so that the composition becomes uneven and a heellock due to a difference in thermal expansion coefficient with the substrate is generated. There was a problem that the deformation portion is etched by the etching solution.
따라서, 본 발명의 목적은 압전박막을 사용하지 않아 고온 공정시 힐록의 발생을 방지할 수 있는 광로조절장치를 제공함에 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an optical path control apparatus capable of preventing the occurrence of hillock during a high temperature process without using a piezoelectric thin film.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광로조절장치는 트랜지스터가 매트릭스 형태로 내장되고 표면에 각각의 트랜지스터에 전기적으로 연결된 접속단자를 2개씩 갖는 구동기판과; 상기 구동기판에 상기 접속단자를 각각 에워싸도록 분리되어 형성된 지지부와, 상기 지지부의 상부에 일측의 소정부분이 접촉되도록 실장되며 상기 지지부의 대향하는 면과 일치되도록 타측 방향으로 소정길이 만큼 절단된 멤브레인과, 상기 멤브레인의 상부에 상기 지지부와 중첩되는 부분을 포함하여 상기 타측 방향으로 상기 소정 길이 만큼 절단된 부분까지 형성된 열팽창부와, 상기 멤브레인의 상부의 상기 열팽창부가 형성되지 않은 부분에 형성된 반사막과, 상기 열팽창부의 상부에 형성된 열선박막과, 상기 지지부, 멤브레인 및 열팽창부를 관통하도록 형성되어 상기 패드와 열선박막을 전기적으로 연결하는 플러그로 이루어진 액츄에이터를 구비한다.An optical path control device according to the present invention for achieving the above object is a drive substrate having a transistor is built in a matrix form and has two connection terminals electrically connected to each transistor on the surface; A membrane formed by separating a support part formed to surround each of the connection terminals on the driving substrate, and a predetermined portion of one side contacting the upper part of the support part, and a membrane cut by a predetermined length in the other direction to coincide with an opposite surface of the support part; A thermal expansion portion formed up to a portion cut by the predetermined length in the other direction, including a portion overlapping with the support portion on the membrane, a reflective film formed on a portion where the thermal expansion portion on the upper portion of the membrane is not formed; And an actuator made of a thermal thin film formed on the thermal expansion part and a plug formed to penetrate the support, the membrane, and the thermal expansion part to electrically connect the pad and the thermal thin film.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명은 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1도는 본 발명에 따른 광로조절장치의 평면도이고, 제2도는 제1도를 a-a선으로 자른 단면도이다.1 is a plan view of an optical path control apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line a-a of FIG.
광로조절장치는 구동기판(11) 및 액츄에이터(30)를 포함한다.The optical path control device includes a driving substrate 11 and an actuator 30.
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 2개의 패드(13)가 연결되도록 형성되어 있다.The driving substrate 11 is made of an insulating material such as glass or alumina (Al 2 O 3), or a semiconductor such as silicon, and M × N transistors (not shown) are embedded in a matrix form. In addition, a pad 13 electrically connected to a transistor is formed on the surface of the driving substrate 11, and two pads 13 are formed to be connected to each transistor.
액츄에이터(30)는 지지부(15), 멤브레인(19), 플러그(plug: 21), 열팽창부(23), 열선박막(27)과 반사막(29)으로 이루어져 이웃하는 액츄에이터(도시되지 않음)와 분리되어 있다.The actuator 30 is composed of a support 15, a membrane 19, a plug 21, a thermal expansion 23, a thermal thin film 27 and a reflective film 29 to be separated from a neighboring actuator (not shown). It is.
지지부(15)는 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(Si3N4)으로 이루어져, 구동기판(11)의 상부에 동일한 트랜지스터에 전기적으로 연결된 2개의 패드(13)를 각각 분리되어 덮도록 형성된다.The support part 15 is made of silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (Si 3 N 4 ), and is formed to separately cover two pads 13 electrically connected to the same transistor on an upper portion of the driving substrate 11. do.
멤브레인(19)은 열팽창 계수가 작은 질화실리콘(Si3N4) 등의 물질로 이루어지며 지지부(15)의 상부에 하부표면의 소정부분만 접촉되고 지지부(15) 사이를 포함하는 나머지 부분은 공간에 노출되게 형성된다. 멤브레인(19)은 각기 분리되어 있는 지지부(15)의 대향면과 일치되도록 X축을 따라 소정 길이 만큼 절단되어 있다.The membrane 19 is made of a material such as silicon nitride (Si 3 N 4 ) having a small coefficient of thermal expansion, and only a predetermined portion of the lower surface contacts the upper portion of the support 15, and the remaining portion including the support 15 is spaced. It is formed to be exposed to. The membrane 19 is cut by a predetermined length along the X-axis so as to coincide with the opposing surfaces of the separate supporting parts 15.
그리고, 멤브레인(19)의 상부에 열팽창부(23) 및 반사막(25)이 형성되어 있다. 상기에서 열팽창부(23)는 지지부(15) 상부를 포함하여 X축을 따라 절단된 부분까지 형성된다. 열팽창부(23)는 상기 지지부(15)를 형성하는 물질과 동일한 절연특성이 우수하고 열팽창계수와 열전도도가 큰 실리콘 등의 재료로 이루어진다. 그리고, 반사막(25)은 열팽창부(23)가 형성된 부분을 제외한 나머지 부분의 멤브레인(19)의 상부에 형성된다. 상기 반사막(25)은 알루미늄, 금 또는 은 등의 반사특성이 우수한 물질로 형성된다.Then, the thermal expansion portion 23 and the reflective film 25 are formed on the membrane 19. In the above, the thermal expansion part 23 is formed up to a portion cut along the X axis, including the upper part of the support part 15. The thermal expansion portion 23 is made of a material such as silicon having the same excellent insulating properties as the material forming the support portion 15 and having a high thermal expansion coefficient and high thermal conductivity. The reflective film 25 is formed on the upper portion of the membrane 19 except for the portion where the thermal expansion portion 23 is formed. The reflective film 25 is formed of a material having excellent reflective properties such as aluminum, gold, or silver.
플러그(21)는 지지부(15), 멤브레인(19) 및 열팽창부(23)를 관통하여 패드(13)와 전기적으로 연결되는 것으로 텅스텐(W) 또는 티타늄(Ti)으로 형성된다.The plug 21 is formed of tungsten (W) or titanium (Ti) to be electrically connected to the pad 13 through the support part 15, the membrane 19, and the thermal expansion part 23.
열선박막(27)은 NiFe 또는 NiCr 등의 저항성금속으로 형성되어 트랜지스터를 통해 외부회로로 부터 인가되는 화상신호에 의해 발열되어 열팽창부(23)를 가열시킨다.The heat thin film 27 is formed of a resistive metal such as NiFe or NiCr, and is heated by an image signal applied from an external circuit through a transistor to heat the thermal expansion unit 23.
상술한 구조의 광로조절장치는 외부회로(도시되지 않음)로 부터 구동기판(11)의 트랜지스터 및 패드(13)를 통해 열선박막(27)에 화상신호(교류전압)이 전달된다. 이에 의해, 열선박막(27)은 발열한다. 상기에서 열팽창부(23)를 형성하고 있는 실리콘의 열팽창계수가 2.33∼4.56×10-6/℃로 멤브레인(19)을 형성하고 있는 질화실리콘의 열팽창계수인 0.8×10-1/℃ 보다 훨씬 크다. 그러므로, 열선박막(27)에서 발생된 열이 열팽창부(23) 및 멤브레인(19)을 가열시키는 데, 상기에서 열팽창부(23)가 멤브레인(19)보다 열팽창계수가 훨씬 크므로 더 많이 팽창된다. 따라서, 열팽창부(23)와 멤브레인(19) 사이의 계면에서 응력(stress)이 발생되어 열팽창부(23)와 멤브레인(19)이 아래 방향으로 휘어지게 된다. 이때, 반사막(25)은 열선박막(27)에서 발생된 열이 직접 전달되지 않고, 또한, 절연체인 열팽창부(23)에 의해 화상신호가 전달되지 않으므로, 반사막(25)은 전달되는 열이 거의 없으며, 또한, 열을 자체적으로 발생하지 못한다. 그러므로, 반사막(25)과 멤브레인(19) 사이의 계면에서는 응력이 발생되지 않아 반사막(25)이 휘어지지 않고 평탄하게 아래 방향으로 경사지게 된다.In the optical path control device having the above-described structure, an image signal (alternating voltage) is transmitted from the external circuit (not shown) to the thermal thin film 27 through the transistor and the pad 13 of the driving substrate 11. As a result, the heat ray thin film 27 generates heat. The thermal expansion coefficient of the silicon forming the thermal expansion portion 23 is much larger than the thermal expansion coefficient of 0.8 × 10 −1 / ° C., which is the thermal expansion coefficient of the silicon nitride forming the membrane 19 at 2.33 to 4.56 × 10 −6 / ° C. . Therefore, the heat generated in the thermal thin film 27 heats the thermal expansion portion 23 and the membrane 19, where the thermal expansion portion 23 is much larger than the membrane 19 and thus expands more. . Therefore, stress is generated at the interface between the thermal expansion portion 23 and the membrane 19 so that the thermal expansion portion 23 and the membrane 19 are bent downward. At this time, since the heat generated from the thermal thin film 27 is not directly transmitted to the reflective film 25, and the image signal is not transmitted by the thermal expansion part 23, which is an insulator, the reflective film 25 has almost no heat transmitted thereto. It also does not generate heat itself. Therefore, no stress is generated at the interface between the reflecting film 25 and the membrane 19 so that the reflecting film 25 is inclined in a downward direction without bending.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 광로조절장치는 압전박막으로 이루어지는 변형부가 형성되지 않고 열선박막에 의해 발생된 열이 열팽창계수가 서로 다른 멤브레인과 열팽창부 사이에서 응력을 발생시켜 반사막을 기울게 하므로서 광로를 조절할 수 있다.As described above, in the optical path control apparatus according to the present invention, the deformed portion formed of the piezoelectric thin film is not formed, and the heat generated by the hot-wire thin film causes stress between the membrane and the thermal expansion portion having different thermal expansion coefficients, thereby inclining the reflective film. I can regulate it.
따라서, 본 발명은 압전박막으로 이루어지는 변형부가 형성되지 않으므로 희생막을 제거할 때 변형부가 식각용액에 의해 식각되지 않으며, 또한, 고온 공정시 가능한 문제의 발생을 방지할 수 있는 잇점이 있다.Therefore, in the present invention, since the deformation portion formed of the piezoelectric thin film is not formed, the deformation portion is not etched by the etching solution when the sacrificial film is removed, and further, there is an advantage in that it is possible to prevent possible problems during the high temperature process.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019940017570A KR0178193B1 (en) | 1994-07-21 | 1994-07-21 | Lightpath modulation device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019940017570A KR0178193B1 (en) | 1994-07-21 | 1994-07-21 | Lightpath modulation device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR0178193B1 true KR0178193B1 (en) | 1999-05-01 |
Family
ID=19388441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019940017570A KR0178193B1 (en) | 1994-07-21 | 1994-07-21 | Lightpath modulation device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR0178193B1 (en) |
-
1994
- 1994-07-21 KR KR1019940017570A patent/KR0178193B1/en not_active IP Right Cessation
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