KR0185926B1 - 미세거울표시소자 및 그 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프로젝션 티브이, 모니터, 프린터 등의 화상표시기기에 화상을 표시하기 위한 미세거울표시소자 및 그 제작방법에 관한 것으로, 특히 단층 구조를 갖고 굽힙(Bending)에 의해 거울의 반사면을 움직여 구동하는 미세거울표시소자 및 그 제작방법에 관한 것이다.

본 장치는 단층으로 제작되므로 구조를 단순화할 수 있으며, 제작비를 절감할 수 있다. 특히, 필펙터가 증가하도록 단층구조를 형성함과 아울러 제작공정을 단순화시켜 공정수를 줄이므로서 수율을 향상할 수 있는 효과를 갖는다.

Description

미세거울표시소자 및 그 제작방법

제1도는 종래의 디스플레이용 미세거울소자인 DMD의 구조도.

제2도는 본 발명에 따른 미세거울소자의 제작방법을 설명하기 위한 제작공정도.

제3도는 제2도의 제작공정을 거쳐 제작된 미세거울표시소자의 구조도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 실리콘기판 21 : 전극

22 : 후막PR 23 : 중심홈

30 : 알루미늄 31 : PR

32 : 지지부

본 발명은 프로젝션 티브이, 모니터, 프린터 등의 화상표시기기에 화상을 표시하기 위한 미세거울표시소자 및 그 제작방법에 관한 것으로, 특히 단층구조를 갖고 굽힘(Bending)에 의해 거울의 반사면을 움직여 구동하는 미세거울표시소자 및 그 제작방법에 관한 것이다.

프로젝션 텔레비젼(Projection Television; 이하 PTV라 함)은 아직까지 음극선관(Cathode-Ray Tube;이하 CRT라 함)을 이용한 화상표시수단에 의해 주도되고 있다. 그러나, 1990년대 후반에 들어서면서 PTV가 고품질 디지털화됨에 따라 CRT는 그 한계에 도달하고 있다. 따라서, CRT를 대체하기 위한 새로운 화상표시수단으로 액정표시소자(Liquid Crystal Display Device; 이하 LCD라 함)와 디지털 마이크로미러 디바이스(Digital Micromirror Device ; 이하 DMD라 함)가 빠르게 연구 진척되어 성능이 급속도로 향상되고 있다. 그럼에도 불구하고, LCD는 DMD에 비하여 광효율이 좋지 못하여 밝기의 문제점을 안고 있으나, DMD는 차세대의 화상표시수단으로 그 전망이 밝다. 이에 대한 일예가 제1도에 도시되어 있다.

제1도는 종래의 디스플레이용 미세거울소자인 DMD의 구조도로서, TI(Texas Instruments)사에서 개발한 것이다. 이 DMD는 넓은 의미의 스페이셜 라이트 모듈레이터(Spatial Light Modulator; 이하 SLM이라 함)에 속하며, 빛의 위치나 세기를 조절할 수 있는 장치이다. 한편, 전술한 SLM은 입력된 영상정보를 광센서로 보내거나 사람이 볼 수 있는 실제의 영상으로 바꾸어주는 장치이다.

DMD는 도시한 바와 같이, 실리콘기판(10)에 전극(11a, 11b)을 형성한 다음, 그 위에 포스트(12a)와 포스트(12b)에 연설된 힌지연결부들(13a,13b)로 힌지(hinge, 14)를 좌우양측에서 지지고정한다. 그리고, 힌지(14)의 중심부상에 포스트(15)를 다시 세우고 미세거울(16)을 고정하여 하나의 미세거울구조를 형성한다. 이상 설명한 구조는 화면상에서 하나의 화소에 해당하는 것으로, 이와 같은 미세거울구조를 규칙적으로 무수히 배열하여 DMD가 구성된다. 특히, 이 거울들은 알루미늄으로 제작되며, 그 크기는 대략 16μmX16㎛정도이다. 이러한 미세거울들은 전류에 의해 그 반사각이 변경되므로서(즉, 거울들이 기울어지므로서) 입사된 빛의 광로를 변경시켜 화상을 형성한다.

이와 같은 종래의 TI사에서 제작한 DMD는 필펙터(Fill Factor)를 개선하기 위해 2층의 구조체로 형성되었는 데, 제작시 복잡난해한 반도체공정으로 인해 수율(제작시 하나의 웨어퍼당 불량이 발생하지 않고 완제품을 이룬 것의 비)이 현격히 저하되는 문제점을 안고 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 문제점을 극복하기 위해서 안출한 것으로, 미세거울구조물의 구조를 단순화시켜 제작공정을 줄이므로서, 수율을 향상하고 제작비를 절감할 수 있는 미세거울표시소자를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 미세거울표시소자의 제작공정을 간소화하여 수율을 향상시키는 미세거울표시소자 제작방법을 제공함에 있다.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 미세거울표시소자는, 기판상부면에 증착 및 식각에 의해 소정간격 이격되어 형성된 다수개의 전극들을 갖는 실리콘기판을 구비하고 있다. 상기 실리콘기판으로부터 일정높이를 갖도록 전극들 사이에 지지부가 형성된다. 그리고 이 지지부 상부에는, 상기 전극 구동원에 의한 굽힘으로 반사면이 조정되어 입사광의 반사경로를 변경하도록 독립구동되는 미세거울들로 구성된 미세거울군을 구비하고 있다.

또, 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 미세거울표시소자 제작방법은 실리콘기판위에 금속을 증착한 후 식각하여 전극을 형성하는 단계를 구비하고 있다. 상기 전극 상부면에 후막PR을 입히고, 그 위에 알루미늄을 증착하는 단계를 구비하고 있다. 상기 알루미늄과 후막PR을 식각하여 지지부를 형성하기 위한 중심홈을 형성하는 단계를 구비하고 있다. 증착된 알루미늄을 다수의 미세거울로 구획하고 분리하는 단계를 구비하고 있다. 이후 상기 단계의 공정까지 진행된 미완성구조물을 일정한 각도로 기울인후 제작물질을 증착하여 지지부를 형성하는 단계가 진행된다. 이후, 후막PR을 식각시켜 알루미늄 구조물들을 전극으로부터 분리시키는 단계가 구비된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명에 따른 미세거울표시소자의 제작방법을 설명하기 위한 제작공정도로서, 제2(a)∼제2(h)도는 제작공정 순서에 따라 도시한 것이다. 이제, 이 도면들을 참조하여 본 미세거울표시소자의 제작공정에 대해 상세히 설명한다.

실리콘기판(20)위에 금속을 증착한 후 식각하여 전극(21)을 형성한다.

이때, 전극(21)은 기판(20)상에 금속을 스퍼터링(Sputtering)또는 에베포레이션(Evaporation)에 의해 입힌 다음, 그 위에 포토레지스트(Photo Resist; 이하 PR이라 함)을 입힌 후 마스크를 통해 광을 조사하고 식각시켜 형성된다. 이로 인해 전극들(21)은 기판(20)상에 소정의 기능을 수행하기 위해서 여러 조각으로 분리된다.(제2(a)도) 이와같이 형성된 전극(21) 상부면에 후막 PR(22)을 입힌 다음, 그 위에 알루미늄(30)을 증착한다. PR(22)로는 아크릴수지의 일종인 폴리메타크릴산 메틸아크릴(PMMA)이나 폴리이미드(Polyimide)가 사용된다. 그리고, 알루미늄(30)과 후막PR(22)을 식각시켜 지지부를 형성하기 위한 중심홈(23)을 형성한다. (제2(d)도). 이때, 중심홈(23)은 RIE(Reative Ion Etching)기법에 의해 형성된다. 이와 같이 형성된 알루미늄(30)을 구획하고 분리하여 다수의 미세거울을 형성한다. 물론, 알루미늄(30)을 소정의 크기로 구획분리하기 위해서는 알루미늄(30) 위에 PR(31)을 증착한 후, 마스크를 통해 광을 조사하여 알루미늄(30)과 PR(31)을 식각하는 과정을 거치게 된다.(제2(e)도 및 (f)도)이후 상기 과정까지 진행된 미완성의 소자구조물을 일정한 각도로 기울인후, 다시 그 위에 알루미늄을 증착하여 지지부(32)를 형성한다. (제2(g)도)이후, 지지부(32)상부에 알루미늄(30)거울을 형성하고, 알루미늄(30)거울과 전극(21) 사이에 형성되어 있는 후막PR(22)을 식각시켜 각각의 알루미늄들(30)을 전극(21)으로부터 분리시키므로써 미세거울을 형성하게 된다.(제2(h)도) 물론, 본 실시예에서는 하나의 미세거울이 형성되는 과정을 들어 설명하였으나, 본래는 이와같은 공정을 거쳐 제작되는 미세거울들은 무수히 많은 갯수로 화면의 화소수만큼의 미세거울군을 갖게 된다.

제3도는 제2(h)도를 위에서 본 평면도로서, 제2도의 제작공정을 거쳐 제작된 미세거울표시소자의 구조를 나타낸 것이다. 이제, 제2(h)도 및 제3도를 참조하여 미세거울표시소자의 구조 및 동작에 대해 상세히 설명하기로 한다.

실리콘기판(20)상에는 분리된 다수의 전극들(21a, 21b)이 배열되어 있다.

이 전극들(21a, 21b)중 지지부(32)와 근접한 좌우한쌍의 전극들은 알루미늄거울(30)을 구동시키기 위한 어드레스전극(21a)이고, 어드레스전극(21a)의 외부에 위치한 한쌍의 전극들은 랜딩전극(21b)이다. 즉, 어드레스전극들(21a)사이에는 지지부(32)가 형성되어 있으며, 이 지지부(32)에 의해 알루미늄거울(30)이 전극(21)으로부터 일정간격 이격되어 떠 있게 된다.

이때, 좌우측의 어드레스전극(21a)중 어느 일측에 전류가 공급되면 알루미늄거울(30)은 전류가 공급된 어드레스전극(21a)측으로 휘어지면서 기정된 각도만큼 좌 또는 우로 기울어지므로써 거울로 입사된 광의 경로를 변환시키게 된다. 물론, 각각의 거울들(30)은 그 하부에 위치한 전극들(21a, 21b)에 의해 독립적으로 구동된다. 이와같은 미세거울군은 그 각각이 화면상의 화소에 해당되며, 각각 입사광을 반사하여 전체적으로 화상을 형성하게 된다. 한편, 본 장치의 구동원으로는 정전기나 압전소자에 의한 압전기가 이용된다.

이상 서술한 바와 같이, 본 장치는 단층으로 제작되므로 구조를 단순화할 수 있으며, 제작비를 절감할 수 있다. 특히, 거울이 지지부만으로 지지구동되는 단층구조를 가지므로 필펙터가 증대됨과 아울러 제작공정이 단순화되어 공정수가 줄어들므로써, 수율이 향상되는 효과를 갖는다.

Claims (6)

1. 입사광을 개별적으로 구동반사하여 화상을 형성하는 미세거울들로 구성된 미세거울표시소자에 있어서, 상부면에 소정간격 이격되어 형성된 다수개의 전극들을 갖는실리콘기판; 상기 실리콘기판으로부터 일정높이를 가지며 상기 전극들 사이에 수직으로 형성된 지지부; 및, 상기 지지부상부에 상기 지지부와 직각으로 형성되고, 상기 실리콘기판의 전극과의 인력에 의해 각각 독립적으로 구동하여 입사광의 반사경로를 변경하는 미세거울들을 구성된 미세거울군을 포함하는 미세거울표시소자.
2. 제1항에 있어서, 상기 전극들은 지지부의 좌우에 한쌍 형성돼서 전류 공급시 상기 거울을 좌 또는 우로 끌어당겨 반사각을 변경시키는 어드레스전극과, 상기 어드레스전극 양측 외부에 구성되어 기판과 거울의 전위차를 갖게하여 복원을 용이하게 하는 좌우 한쌍의 랜딩전극으로 구성됨을 특징으로 하는 미세거울표시소자.
3. 개별적으로 구동하여 입사광을 소정각도로 반사해서 화상을 형성하는 미세거울군으로 구성된 미세거울표시소자의 제작방법에 있어서, 실리콘기판위에 금속을 증착한 후 식각하여 전극을 형성하는 단계; 상기 전극 상부면에 후막PR을 입히고, 그 위에 알루미늄을 증착하는 단계; 상기 알루미늄과 후막PR을 식각하여 지지부를 형성하기 위한 중심홈을 형성하는 단계; 상기 증착된 알루미늄을 다수로 구획하고 분리하는 단계; 상기 알루미늄 구획 및 분리단계의 공정을 마친 미완성 소자구조물을, 소정의 각도로 기울인후 지지부 제작물질을 증착하여 지지부를 형성하는 단계; 및 상기 후막PR을 식각시켜 상기 단계에서 형성된 각각의 알루미늄 구조물들을 상기 전극으로부터 분리시키는 단계를 포함하는 미세거울표시소자 제작방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 전극형성단계는 기판상에 금속을 스퍼터링 또는 에베포레시션에 의해 입히는 단계와, 상기 금속위에 PR을 입힌후 마스크를 통해 광을 조사하고 식각시켜 전극들을 분리하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 미세거울표시소자 제작방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 후막PR로는 PMMA나 폴리이미드(Polyimide)를 사용하는 것을 특징으로 하는 미세거울표시소자 제작방법.
6. 제3항에 있어서, 상기 알루미늄을 미세거울들로 구획분리하는 단계는 알루미늄 위에 PR을 증착하는 단계와, 마스크를 통해 광을 조사하여 알루미늄과 PR을 식각하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 미세거울표시소자 제작방법.