KR100229782B1 - 광로조절장치의 구조 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 투사형 화상 표시 장치에 사용되는 광로 조절 장치의 구조 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 종래의 기술에 있어서는 세라믹(2)(3)과 거울(4)사이의 접착 부위가 쉽게 변형되기 때문에, 거울(4)이 경사를 이루는 동작 신뢰성이 저하한다. 또한, 세라믹(2)(3)을 원하는 형상으로 다이싱(dicing)하기가 어려워 제품으로의 양산성이 저하한다. 이에, 본 발명에서는 박막 공정을 이용하여 광로 조절 장치의 동작이 자기력을 이용하여 실현되도록한다. 따라서, 광로 조절 장치의 고집적화가 용이하며 제품으로의 신뢰성 및 양산성이 향상되는 효과가 있는 것이다.

Description

광로 조절 장치의 구조 및 그 제조 방법

제1도는 종래 광로 조절 장치의 일 실시예를 나타낸 단면도.

제2도는 본 발명에 따른 광로 조절 장치의 구조의 일 실시예를 나타낸 사시도.

제3도(a)(c)(e)(g)(i)는 제2도에 따른 공정 평면도.

제3도(b)(d)(f)(h)(j)(k)는 제2도의 "A-A"선을 절단하여 나타낸 공정 단면도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

11 : 금속 12, 26 : 도선

13, 27 : 제1전극 14, 28 : 제2전극

20 : 구동 기판

21, 25, 32, 34, 35 : 제1내지 제5금속

22, 23, 29 : 제1내지 제3폴리이미드

24, 30, 31 : 비아 홀 33 : 희생막

본 발명은 광로 조절 장치의 구조 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 투사형 화상 표시 장치에 사용되는 광로 조절 장치의 구조 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 화상 표시 장치는 표시 방법에 따라 직시형 화상 표시 장치와 투사형 화상 표시 장치로 구분된다.

직시형 화상 표시 장치로는 음극선관(Cathode Ray Tube : CRT) 등이 있는데, 이러한 음극선관은 화질은 좋으나, 화면이 커짐에 따라 중량 및 두께의 증대와 원가가 비싸지는 결점이 있다.

투사형 화상 표시 장치로는 대화면 액정 디스플레이(Active Matrix Liquid Crystal Display : AMLCD)등이 있다. 이러한 대화면 액정 디스플레이는 박형화가 가능하여 중량을 작게할 수는 있으나, 편광판에 의한 광 손실이 크고 액정 디스플레이를 구동하기 위한 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)가 각 화소마다 형성되어 있기 때문에, 개구율(광의 투과 면적)을 높이는데 한계가 있으므로 광의 효율이 매우 낮다.

따라서, 그 액정 디스플레이의 상기와 같은 단점을 해결하기 위하여 미합중국 Aura사에 의해 광로 조절 장치중의 하나인 AMA(Actuated Mirror Arrays)를 이용한 투사형 화상 표시 장치가 개발되었다. AMA는 구동 방식에 따라 액츄에이터가 M×1의 매트릭스로 된 1차원 AMA와 액츄에이터가 M×N의 매트릭스로된 2차원 AMA로 구분된다. 이때, M과 N은 임의의 정수이다.

상기 AMA를 구성하는 각 액츄에이터는 압전 소자나 전왜 소자를 구성하고 있다. 이 압전 소자나 전왜 소자는 전압이 인가될 경우 전계의 발생에 의해 변형되어 상부에 장착된 거울을 기울어지게 한다. 이 거울에 반사되는 빛이 해당 렌즈(lens) 등을 통해 화면의 일정 부분에 도달하게 됨에 따라 원하는 영상을 디스플레이시킨다.

본 발명에서는 압전 소자나 전왜 소자를 이용하지 않고 두개의 외팔보(cantilever)를 엇갈리게 형성해서 보다 높은 측의 외팔보 표면에 걸쳐 픽셀(pixel)영역에 거울을 형성한다. 이 외팔보에 영상 신호에 따른 자기장을 인가함으로써 외팔보가 경사지도록한다. 따라서, 상부의 거울이 보다 높은 측의 외팔보에 연동하여 경사져서 결국, 거울이 영상 신호에 따라 기울어져 최종적으로 영상을 형성하기 위한 광의 광로가 조절되도록한다.

제1도는 종래 투사형 화상 표시 장치의 광로 조절 장치의 일 실시예를 나타낸 단면도로, 구동 기판(1)위에 "L"자 형태의 세라믹(2)(3)이 서로 맞대어 형성되며, 세라믹(2)(3)상부에 거울(4)이 형성되어 이루어진다.

여기서, 구동 기판(1)과 세라믹(2)(3) 사이, 세라믹(2)(3) 사이 그리고 세라믹(2)(3)과 거울(4) 사이에는 접착제가 각각 형성되어 각 부위가 접착되도록한다.

동 도면에 있어서, 구동 기판(1)은 화상을 형성하기 위한 영상 신호를 신호전극(도면 중에 도시되지 않음)을 통해 출력한다.

세라믹(2)(3)은 각 양측에 형성된 전극(도면 중에 도시되지 않음)으로 구동기판(1)의 영상 신호를 인가 받음에 따라 해당 방향으로 경사를 이룬다.

거울(4)은 세라믹(2)(3)의 경사에 따라 연동하여 표면에 입사되는 빛을 해당방향으로 반사시켜 이후의 광학계(도면 중에 도시되지 않음)에 의해 광량이 조절되고, 최종적으로 스크린에 도달함으로써 해당 영상이 디스플레이된다.

따라서, 세라믹(2)(3)과 거울(4) 사이의 접착 부위가 쉽게 변형되기 때문에, 거울(4)이 경사를 이루는 동작 신뢰성이 저하한다. 또한, 세라믹(2)(3)을 원하는 형상으로 다이싱(dicing)하기가 어려워 제품으로의 양산성이 저하한다.

본 발명은 이와 같은 종래의 결점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 자기력을 이용하여 구동하는 광로 조절 장치를 실현하도록하는 광로 조절 장치의 구조 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 두개의 외팔보를 엇갈리게 형성해서 보다 높은 측의 외팔보 표면에 걸쳐 필셀 영역에 거울을 형성하여 그 외팔보에 영상 신호에 따른 자기장을 인가함으로써 외팔보가 경사지도록하므로 상부의 거울이 보다 높은 측의 외팔보에 연동하여 경사져서 결국, 거울이 영상 신호에 따라 기울어져 최종적으로 영상을 형성하기 위한 광의 광로가 조절되도록함을 특징으로 한다.

이하, 이와 같은 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제2도는 본 발명에 따른 광로 조절 장치의 구조의 일 실시예를 나타낸 사시도로, 양측이 일정 주기를 갖는 펄스 형상을 갖으면서 루프 라인(loop line)형태로 이루어지되, 그 펄스 형상이 없는 양측에 각 외팔보가 엇갈려 접속된 금속(니켈 : 철이 81 : 19의 비율로 형성된 합금)(11)이 형성되고, 펄스 형상의 금속(11) 부분의 내측과 외측을 번갈아 지나면서 도선(알루미늄, 구리 등의 금속)(12)이 개회로 형태로 형성되며, 도선(12)의 시작점과 끝점에 제1전극(알루미늄, 구리 등의 금속)(13)및 제2전극(알루미늄, 구리 등의 금속)(14)이 각각 접속되고, 상측의 외팔보 표면에 걸쳐 픽셀 영역에 거울(금속)(도면 중에 도시되지 않음)이 형성되어 이루어진다.

제3도(a)(c)(e)(g)(i)는 제2도에 따른 공정 평면도이고, 제3도(b)(d)(f)(h)(j)(k)는 제2도의 "A-A"선을 절단하여 나타낸 공정 단면도이다.

제3도 (a)(b)와 같이 구동 기판(결정 방향이 (100)인 실리콘 기판)(20)의 전표면에 0.6㎛ 두께로 산화막(도면 중에 도시되지 않음)을 형성하고, 산화막 표면에 "E"자가 마주보는 형태와 그 각 "E"자의 위/아래 부분의 사이에 일정 간격으로 제1금속(니켈 : 철이 81 : 19의 비율로 형성된 합금)(21)을 패터닝(Patterning)한 후 제1 폴리 이미드(22)를 형성한다.

제3도 (c)(d)와 같이 드러난 전표면에 제2폴리 이미드(23)를 형성하고, 일측의 "E"자 형상의 제1금속(21)의 돌출된 부분의 끝부분에 건식 식각(dry etching)방법으로 비아 홀(via hole)(24)을 형성한 후 비아 홀(24) 및 반대편 "E"자 형상의 제1금속(21)의 돌출된 부분 쪽으로 제2금속(니켈 : 철이 81 : 19의 비율로 형성된 합금)(25)을 형성한다.

제3도 (e)(f)와 같이 "E"자 형상의 제1금속(21)영역을 제외한 제1금속(21) 영역 및 그 영역 사이를 교대로 지나는 펄스 형태로 도선(알루미늄, 구리 등의 금속)(26)을 패터닝한다.

도선(26)의 시작점과 끝점에 제1전극(알루미늄, 구리 등의 금속)(27)과 제2전극(알루미늄, 구리 등의 금속)(28)을 각각 접속시키고, 드러난 전표면에 제3폴리 이미드(29)를 형성한다.

제3도 (g)(h)와 같이 제1금속(21)의 각 끝부분에 건식 식각 방법으로 비아 홀(30)(31)을 각각 형성하고, 각 비아 홀(30)(31)에 제3금속(니켈 : 철이 81 : 19의 비율로 형성된 합금)(32)을 채운다.

제3도 (i)(j)와 같이 제2금속(25)영역의 제3폴리이미드(29)를 제거하고, 그 제거된 부분에 희생막(PSG, p-Si 등)(33)을 채워넣은 후 상기 비아 홀(30)영역 사이 및 제3금속(32) 영역을 포함하는 제2금속(25) 영역에 제5금속(니켈 : 철이 81 : 19의 비율로 형성된 합금)(35)을 형성한다.

제5금속(35)표면에 걸쳐 픽셀 영역에 거울(도면 중에 도시되지 않음)을 형성한 후 제3k도와 같이 상기 희생막(33)을 제거한다.

이와 같이 이루어진 본 발명을 보면, 먼저 제2전극(14)을 회로적으로 접지시키고 제1전극(13)에 화상 신호를 인가한다.

화상 신호가 도선(12)을 통해 흐름으로써 금속(11)에 그 화상 신호의 크기에 비례하는 자기장이 발생함으로써 하측 외팔보 및 상측 외팔보 사이에 자기력 유도 현상이 발생하므로 상측 외팔보의 경사가 이루어진다. 이때, 금속(11)에 발생하는 자기장의 방향은 제1전극(13)에 인가되는 화상 신호의 레벨이 제2전극 (14)의 레벨보다 높거나 낮거나에 따라 결정된다.

따라서, 상측 외팔보 위에 형성된 거울이 그 상측 외팔보와 연동하여 경사지게 됨으로써 화상을 형성하기 위한 광이 거울의 표면에 반사되어 해당 광학계(도면중에 도시되지 않음)를 거쳐 최종적으로 스크린에 도달하므로 해당 영상이 디스플레이된다.

여기서, 하측 외팔보는 물리적으로 고정되어 있고 상측 외팔보는 물리적으로 고정되어 있지않은 상태이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 박막 공정을 이용하여 광로 조절 장치의 동작이 자기력을 이용하여 실현되도록한다. 따라서, 광로 조절 장치의 고집적화가 용이하며 제품으로의 신뢰성 및 양산성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 루프 라인 형태로 이루어지되 그 도중에 각 외팔보가 엇갈려 접속돈 금속(11)이 형성되고, 금속(11) 부분의 내측과 외측을 번갈아 지나면서 도선(12)이 개회로 형태로 형성되며, 도선(12)의 시작점과 끝점에 제1전극(13) 및 제2전극(14)이 각각 접속되고, 상측의 외팔보 표면에 걸쳐 필셀 영역에 거울이 형성되어 이루어지는 광로 조절 장치의 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 금속(11)은 니켈과 철의 합금인 것을 특징으로 하는 광로 조절 장치의 구조.
3. 구동 기판(20)의 전표면에 산화막을 형성하고, 일정 간격마다 제1금속(21)을 패터닝한 후 제1폴리이미드(22)를 형성하는 제1단계; 드러난 전표면에 제2폴리 이미드(23)를 형성하고, 일측의 "E"자 형상의 제1금속(21)의 돌출된 부분의 끝부분에 비아홀(24)을 형성한 후 비아 홀(24) 및 반대편 "E"자 형상의 제1금속(21)의 돌출된 부분 쪽으로 제2금속(25)을 형성하는 제2단계; 상기 "E"자 형상의 제1금속(21)영역을 제외한 제1금속(21) 영역 및 그 영역 사이를 교대로 지나는 펄스 형태로 도선(26)을 패터닝하는 제3단계; 상기 도선(26)의 시작점과 끝점에 제1전극(27)과 제2전극(28)을 각각 접속시키고, 드러난 전표면에 제3폴리이미드(29)를 형성하는 제4단계; 상기 제1금속(21)의 각 끝부분에 비아 홀(30)(31)을 각각 형성하고, 각 비아홀(30)(31)에 제3금속(32)을 채우는 제5단계; 상기 제2금속(25)영역의 제3폴리이미드(29)를 제거하고, 그 제거된 부분에 희생막(33)을 채워넣은 후 상기 비아 홀(30)영역 사이 및 제3금속(32)영역을 포함하는 제2금속(25)영역에 제5금속(35)을 형성하는 제6단계; 제5금속(35)표면에 걸쳐 픽셀 영역에 거울을 형성하고 상기 희생막(33)을 제거하는 제7단계를 포함하는 광로 조절 장치의 제조 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 제1금속(21), 제2금속(25), 제3금속(32), 및 제5금속(35)중에 적어도 하나는 니켈과 철의 합금인 것을 특징으로 하는 광로 조절 장치의 제조 방법.