KR100257239B1 - Advanced tma and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 박막형 광로 조절 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인가된 전계에 의해 형성되는 전기장에 의해 멤브레인을 변형시켜 액츄에이터를 구동시킴으로써 큰 액츄에이터 구동각을 확보하는 데 적합한 개선된 광로 조절 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thin-film optical path control device, and more particularly, to an improved optical path control device suitable for securing a large actuator driving angle by deforming a membrane by an electric field formed by an applied electric field to drive an actuator. It is about a method.
일반적으로, 광학 에너지(optical energy)를 스크린상에 투영하기 위한 장치인 공간적인 광 모듈레이터(spatial light modulator)는 광통신, 화상 처리 및 정보 디스플레이 장치 등에 다양하게 응용될 수 있다. 이러한 장치들은 광원으로부터 입사되는 광속을 스크린에 투영하는 방법에 따라서 직시형 화상 표시 장치와 투사형 화상 표시 장치로 구분된다.In general, a spatial light modulator, which is a device for projecting optical energy onto a screen, may be variously applied to optical communication, image processing, and information display devices. Such devices are classified into a direct view type image display device and a projection type image display device according to a method of projecting a light beam incident from a light source onto a screen.
이때, 직시형 화상 표시 장치의 일예로서는 CRT(Cathod Ray Tube) 등이 있으며, 투사형 화상 표시 장치로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display : 이하 LCD 라함), DMD(Deformable Mirror Device), AMA(Actuated Mirror Arrays) 등이 있다. 여기에서, 본 발명은 투사형 화상 표시 장치인 AMA 의 개선에 관련된다.At this time, an example of a direct view type image display device includes a CRT (Cathod Ray Tube), and a projection type image display device includes a liquid crystal display (hereinafter referred to as an LCD), a DMD (Deformable Mirror Device), and an AMA (Actuated Mirror). Arrays). Here, the present invention relates to the improvement of AMA which is a projection type image display apparatus.
상술한 투사형 화상 표시 장치중 LCD는, 중량 및 용적이 크고 높은 기계적인 강도로 인해 화면의 완전한 평면화가 어려워 화상의 주변부가 왜곡되며, 또한 전자빔에 의한 형광체의 발광을 위해 고전압을 필요로 하는 문제점을 갖는 CRT를 대신할 수 있는 대체 기술로써 개발되었다.Among the projection-type image display devices described above, LCD has a problem that it is difficult to completely planarize the screen due to its large weight and volume and high mechanical strength, which distorts the peripheral part of the image, and requires a high voltage for light emission of the phosphor by an electron beam. It was developed as an alternative technology to replace the CRT.
그러나, 상기한 LCD 또한 저전압에서 동작하고 소비 전력이 작으며 또한 변형없는 화상을 제공할 수 있다는 장점을 갖는 반면에, 광속의 편광으로 인하여 1∼2%의 낮은 광효율을 가지며, 그 내부의 액정물질의 응답속도가 느린 문제점을 여전히 내포하고 있다.However, the LCD also has the advantage of operating at a low voltage, having a low power consumption and providing an image without deformation, while having a low light efficiency of 1 to 2% due to the polarization of the light beam, and the liquid crystal material therein. The problem of slow response speed still holds.
한편, 상술한 바와같은 LCD의 단점을 해결하기 위하여 DMD, AMA 등의 화상 표시 장치가 개발되었으며, 현재로서 DMD는 대략 5% 정도의 광효율을 가지는 것에 비하여 AMA는 적어도 10% 이상의 광효율을 얻을 수 있는 화상 표시 장치인 것으로 알려져 있다. 또한, AMA는 입사되는 광속의 극성에 의해 영향을 받지 않을 뿐만 아니라 광속의 극성에 영향을 끼치지 않는다.On the other hand, image display devices such as DMD, AMA, etc. have been developed to solve the above-mentioned drawbacks of LCD, and at present, AMA can obtain at least 10% or more of light efficiency, while DMD has about 5% of light efficiency. It is known to be an image display device. In addition, the AMA is not only affected by the polarity of the incident luminous flux but also does not affect the polarity of the luminous flux.
통상적으로, AMA 내부에 형성된 각각의 액츄에이터들은 인가되는 화상 신호 및 바이어스 전압에 의하여 발생되는 전계에 따라 변형을 일으키는 데, 이 액츄에이터가 변형을 일으킬 때(즉, 액츄에이터가 구동될 때) 액츄에이터의 상부에 장착된 각각의 거울들은 전계의 크기에 비례하여 경사지게 되며, 이 경사진 거울들이 광원으로부터 입사된 빛(예를들면, R,G,B)을 소정의 각도로 반사시킴으로써 디스플레이를 목표로 하는 화소를 생성하게 된다.Typically, each of the actuators formed inside the AMA causes deformation in accordance with the electric field generated by the applied image signal and bias voltage, which is applied to the top of the actuator when this actuator causes deformation (i.e., when the actuator is driven). Each of the mounted mirrors is inclined in proportion to the magnitude of the electric field, and the inclined mirrors reflect the light incident from the light source (eg, R, G, B) at a predetermined angle to target the pixel targeted for display. Will be created.
이때, 각각의 거울들을 구동하는 액츄에이터의 구성 재료로서는 PZT(Pb(Zr, Ti)O3), PLZT((Pb, La)(Zr, Ti)O3) 등의 압전 세라믹이 이용된다. 또한, 액츄에이터의 구성 재료로서 PMN(Pb(Mg, Nb)O3) 등의 전왜 세라믹을 이용할 수도 있다.At this time, piezoelectric ceramics such as PZT (Pb (Zr, Ti) O 3 ), PLZT ((Pb, La) (Zr, Ti) O 3 ) are used as the constituent material of the actuator for driving the respective mirrors. As the constituent material of the actuator, electrodistorted ceramics such as PMN (Pb (Mg, Nb) O 3 ) may be used.
상술한 바와같이, 광원으로부터 입사되는 각 빛을 소정의 각도로 각각 반사시키는 다수의 액츄에이터들을 갖는 박막형 광로 조절 장치의 일예로서는 도 1에 도시된 바와같은 형태의 것이 있다.As described above, one example of the thin film type optical path control device having a plurality of actuators for reflecting each light incident from the light source at a predetermined angle is one of the type shown in FIG.
도 1은 상술한 종래 박막형 광로 조절 장치 모듈의 단면도로써, 이해의 증진과 설명의 편의를 위해, M×N 개(예를들면, 640×480)의 화소수에 대응하는 다수의 광로 조절 장치를 갖는 AMA 패널에서 단지 하나의 광로 조절 장치에 대한 단면만을 도시하였다.1 is a cross-sectional view of the above-described conventional thin film type optical path control device module. For convenience of understanding and convenience of explanation, a plurality of optical path control devices corresponding to the number of pixels of M × N (eg, 640 × 480) are provided. The cross section for only one optical path control device is shown in the AMA panel having.
도 1을 참조하면, 종래 박막형 광로 조절 장치는 크게 패널 베이스(110)와 드레인 패드(112)의 상부에 형성되는 지지부를 통해 접속되는 액츄에이터(130)로 구성되며, 패널 베이스(110)와 액츄에이터(130) 사이에는 에어갭(air gap : 120)이 형성된다.Referring to FIG. 1, the conventional thin film type optical path adjusting apparatus includes an
또한, 동도면에서의 상세한 도시는 생략되었으나, 구동 기판(111)의 내부에는 M×N(M, N은 정수)개의 트랜지스터가 매트릭스 형태로 내장되어 있다.In addition, although the detailed illustration in the same figure is abbreviate | omitted, MxN (M and N are integer) transistors are integrated in the
한편, 패널 베이스(110)는 일측 상부에 드레인 패드(112)가 형성된 구동 기판(111), 보호층(113) 및 식각 방지층(115)이 차례로 증착되어 형성되고, 또한 액츄에이터(130)는, 에어갭(120)의 형성을 위해 식각 방지층(115)의 상부에 증착된 희생층(즉, 현재 에어갭(120)이 존재하는 영역)의 일부, 즉 드레인 패드(112)의 상부측 희생층을 패터닝하여 형성한 지지부 영역에 일측이 접촉되며 타측이 에어갭(120)을 개재하여 평행하도록 형성된 멤브레인(131), 멤브레인(131)의 상부에 형성된 하부 전극(133), 하부 전극(133)의 상부에 형성된 변형층(135), 변형층(135)의 상부에 형성되어 거울로써 기능하는 상부 전극(137)을 포함한다.Meanwhile, the
이때, 공통 전극인 상부 전극(137)의 일측 상부에는 액츄에이터가 구동될 때 상부 전극(137)을 균일하게 동작시켜 도시 생략된 광원으로부터 입사되는 광 속의 난반사를 방지하기 위해 소정 간격을 갖는 스트라이프(139)가 형성된다.In this case, the
또한, 액츄에이터(130)에는 변형층(135)의 일측(측, 지지부측)으로부터 하부 전극(133), 멤브레인(131), 식각 방지층(115), 보호층(113)을 관통하여 구동 기판(111)내의 드레인 패드(112)까지 수직하게 배전홀(140)이 형성되어 있으며, 이러한 배전홀(140)내에는 하부 전극(133)과 드레인 패드(112)를 전기적으로 연결하는 배전체(142)가 형성되어 있다.In addition, the
따라서, 상술한 바와같은 구성을 갖는 종래 광로 조절 장치는 상부 전극(137)에 바이어스 전압을 인가하고, 드레인 패드(112) 및 배전체(142)를 통해 하부 전극(133)에 화상 신호를 인가할 때, 상부 전극(137)과 하부 전극(133) 사이에 전계가 발생하며, 여기에서 발생된 전계에 의해 상부 전극(137)과 하부 전극(133) 사이에 형성된 변형층(135)이 변형을 일으키므로서, 액츄에이터(130)가 소정의 각도로 구동된다. 이때, 변형층(135)은 발생된 전계에 대하여 수직 방향으로 수축되는 데, 그 결과 액츄에이터(130)는 도 1의 화살표 Y 방향으로 Q 만큼의 각(예를들면, 대략 3 - 5 도)으로 구동된다.Accordingly, the conventional optical path control apparatus having the above-described configuration applies a bias voltage to the
따라서, 액츄에이터(130)의 구동을 통해 거울로써 기능하는 상부 전극(137)의 상부를 통해 광원으로부터 입사되는 빛(R,G 또는 B)이 소정의 각도로 반사되며, 이와같이 반사된 빛은 슬릿(도시 생략)을 통과하여 스크린상에 화소로써 맺어지게 될 것이다.Therefore, the light R, G or B incident from the light source is reflected at a predetermined angle through the upper portion of the
그러나, 종래의 전형적인 광로 조절 장치에 있어서, 기설정된 구동 전압(예를들면, 0V 내지 17V)에 의해 작동하는 액츄에이터의 구동각 Q는, 일예로서 도 4a에 도시된 바와같이, 대략 3 - 5 도 정도의 범위를 갖는 데, 이러한 정도의 구동각은 좋은 콘트라스트를 얻기에 충분한 값을 갖지 못한다. 즉, 종래의 광로 조절 장치를 이용하여 화상을 디스플레이하는 경우, 화상의 고화질화에 한계를 가질 수밖에 없다.However, in a typical typical optical path adjusting device, the driving angle Q of an actuator operated by a predetermined driving voltage (for example, 0 V to 17 V) is approximately 3 to 5 degrees, as shown in FIG. 4A as an example. It has a range of degrees, but the driving angle of this degree does not have a value sufficient to obtain good contrast. That is, when displaying an image using a conventional optical path control device, there is no limit to the image quality.
따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 거울의 양단을 각각 지지하는 두 액츄에이터를 대향하는 상하 방향으로 동시에 교차 구동시킴으로써 큰 구동각을 얻을 수 있는 개선된 광로 조절 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above problems of the prior art, to provide an improved optical path control device that can obtain a large driving angle by simultaneously cross-drive two actuators respectively supporting both ends of the mirror in the vertical direction opposite to each other. Its purpose is to.
본 발명의 다른 목적은 거울의 양단을 각각 지지하는 두 액츄에이터를 대향하는 상하 방향으로 동시에 교차 구동 가능한 이중 지지 구조를 갖는 개선된 액츄에이터 제조 방법을 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide an improved actuator manufacturing method having a dual support structure capable of simultaneously cross-driving two actuators, each supporting both ends of a mirror, in opposing up and down directions.
상기 목적을 달성하기 위한 일관점에 따른 본 발명은, 일측 상부에 드레인 패드가 형성된 구동 기판 및 상기 구동 기판상에 차례로 적층된 보호층 및 식각 방지층을 갖는 패널 베이스, 지지부를 통해 상기 패널 베이스상에 형성되어 입사되는 빛의 반사를 위한 거울의 구동각을 제공하는 액츄에이터를 포함하는 광로 조절 장치에 있어서, 상기 광로 조절 장치는, 일단이 노출된 상기 패널 베이스 일측 상부의 지지부를 통해 상기 드레인 패드의 상부에 접속되고 타단이 자유단인 일측 액츄에이터가 상기 거울의 일단에 접속되며, 일단이 노출된 상기 패널 베이스 다른 일측 상부의 지지부를 통해 상기 드레인 패드의 상부에 접속되고 상기 일측 액츄에이터의 자유단에 대향하는 타단이 자유단인 타측 액츄에이터가 상기 일측 액추에이터와 평행하게 상기 거울의 타단에 접속된 이중 지지 구조를 가지며, 상기 일측 액츄에이터가: 상기 식각 방지층과의 사이에 에어갭이 개재되어 상기 패널 베이스와 평행하게 멤브레인, 하부 전극, 변형층, 상부 전극이 순차 형성되고; 상기 변형층, 하부 전극, 멤브레인, 식각 방지층, 및 보호층을 관통하여 상기 드레인 패드에 접속되며 그 내부에 신호 인가용 배전체를 갖는 배전홀을 포함하며, 상기 타측 액츄에이터가: 상기 식각 방지층과 사이의 에어갭이 개재되어 상기 패널 베이스와 평행하게 하부 전극, 변형층, 상부 전극 및 멤브레인이 순차 형성되고; 상기 멤브레인, 변형층, 하부 전극, 식각 방지층 및 보호층을 관통하여 상기 드레인 패드에 접속되며 그 내부에 신호 인가용 배전체를 갖는 배전홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 개선된 광로 조절 장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a driving substrate having a drain pad formed on one side thereof, a panel base having a protective layer and an etch stop layer sequentially stacked on the driving substrate, and a support base on the panel base. An optical path adjusting device including an actuator for providing a driving angle of a mirror for reflecting incident light, wherein the optical path adjusting device includes an upper part of the drain pad through a support part on one side of the panel base where one end is exposed. One end of the actuator connected to one end of the mirror, the one end of which is connected to an upper portion of the drain pad through a support of an upper portion of the other side of the panel base, which is opposite to the free end of the one side actuator. The other actuator having the other end free is parallel to the one actuator Has a double support structure connected to the other end of the bowl, the said one actuator: the etched air gap is the panel base and parallel to the membranes, the lower electrode interposed between the barrier layer, a strained layer, and an upper electrode sequentially formed; And a distribution hole penetrating through the strain layer, the lower electrode, the membrane, the etch stop layer, and the protective layer and connected to the drain pad and having a signal applying distributor therein, wherein the other actuator includes: an etch stop layer between the etch stop layer and the etch stop layer; An air gap of the lower electrode, the strain layer, the upper electrode, and the membrane are sequentially formed in parallel with the panel base; And a distribution hole connected to the drain pad through the membrane, the deforming layer, the lower electrode, the etch stop layer, and the protective layer, the distribution hole having a distribution for signal application therein. .
상기 목적을 달성하기 위한 다른 관점에 따른 본 발명은, 일측 상부에 드레인 패드가 형성된 구동 기판 및 상기 구동 기판상에 차례로 적층된 보호층 및 식각 방지층을 갖는 패널 베이스, 지지부를 통해 상기 패널 베이스상에 형성되어 입사되는 빛의 반사를 위한 거울의 구동각을 제공하는 액츄에이터를 포함하는 광로 조절 장치를 제조하는 방법에 있어서, 상기 식각 방지층의 상부에 소정 두께의 희생층을 형성하고, 상기 드레인 패드의 상부에 형성된 상기 희생층의 일부를 제거함으로써, 상기 식각 방지층의 일부를 노출시키는 단계; 노출된 식각 방지층의 상부와 양단된 두 희생층의 상부에 멤브레인 물질을 적층하고, 패터닝을 통해 식각하여 상기 노츨된 식각 방지층 일부의 상부와 상기 일측 희생층의 상부에 멤브레인을 형성하는 단계; 상기 희생층의 상부, 상기 노출된 식각 방지층의 다른 일부의 상부 및 상기 멤브레인의 상부에 하부 전극 물질을 적층하고, 패터닝을 통해 식각하여 상기 희생층 상부의 하부 전극 및 멤브레인 상부의 하부 전극을 형성하는 단계; 상기 각 하부 전극상에 변형 물질을 적층하고, 패터닝을 통해 식각하여 소정 두께의 각 변형층을 형성하는 단계; 상기 각 변형층의 상부에 상부 전극 물질을 적층하고, 패터닝을 통해 식각하여 각 상부 전극을 형성하는 단계; 상기 각 상부 전극의 상부에 멤브레인 물질을 적층하고, 패터닝을 통해 식각하여 상기 노출된 식각 방지층의 다른 일부의 상부에서부터 상기 상부 전극의 상부상에 걸쳐 멤브레인을 형성하는 단계; 상기 드레인 패드에 대응하는 수직 방향에서, 변형층, 하부 전극, 멤브레인, 식각 방지층 및 보호층의 일부를 순차적으로 식각하여 배전체를 갖는 배전홀을 형성하고, 상기 멤브레인, 변형층, 하부 전극, 식각 방지층 및 보호층의 일부를 순차적으로 식각하여 배전체를 갖는 배전홀을 형성하는 단계; 및 상기 멤브레인 및 상기 하부 전극과 상기 식각 방지층 사이에 각각 개재된 상기 각 희생층을 제거하여 각 에어갭을 형성하는 단계로 이루어진 광로 조절 장치의 제조 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a driving substrate having a drain pad formed on one side thereof, a panel base having a protective layer and an etch stop layer sequentially stacked on the driving substrate, and a support base on the panel base. A method of manufacturing an optical path control apparatus including an actuator for providing a driving angle of a mirror for reflecting incident light, the method comprising: forming a sacrificial layer having a predetermined thickness on the etch stop layer and an upper part of the drain pad. Exposing a portion of the etch stop layer by removing a portion of the sacrificial layer formed on the substrate; Stacking a membrane material on top of the exposed etch stop layer and on both sacrificial layers, and etching through patterning to form a membrane on top of a portion of the exposed etch stop layer and on top of the one sacrificial layer; Depositing a lower electrode material on top of the sacrificial layer, on top of the other part of the exposed etch stop layer, and on top of the membrane, and etching through patterning to form a bottom electrode on top of the sacrificial layer and a bottom electrode on top of the membrane step; Stacking a strain material on each of the lower electrodes and etching through patterning to form each strain layer having a predetermined thickness; Stacking upper electrode materials on top of each of the strained layers and etching through patterning to form respective upper electrodes; Stacking a membrane material on top of each top electrode and etching through patterning to form a membrane over the top of the top electrode from the top of another portion of the exposed etch stop layer; In a vertical direction corresponding to the drain pad, a portion of the strained layer, the lower electrode, the membrane, the etch stop layer, and the protective layer is sequentially etched to form a distribution hole having a distributor, and the membrane, the strained layer, the lower electrode, and the etching Sequentially etching a portion of the protective layer and the protective layer to form a distribution hole having a power distribution; And removing each of the sacrificial layers interposed between the membrane, the lower electrode, and the etch stop layer to form respective air gaps.
도 1은 종래의 박막형 광로 조절 장치의 단면도,1 is a cross-sectional view of a conventional thin film type optical path control device,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개선된 박막형 광로 조절 장치의 단면도,2 is a cross-sectional view of an improved thin film type optical path control device according to a preferred embodiment of the present invention;
도 3a 내지 도 3f는 본 발명에 따른 개선된 광로 조절 장치의 제조 과정을 도시한 공정도,3a to 3f is a process diagram showing the manufacturing process of the improved optical path control apparatus according to the present invention,
도 4는 종래 박막형 광로 조절 장치에 따른 구동각과 본 발명의 개선된 박막형 광로 조절 장치에 따른 구동각의 비교예를 도시한 도면.4 is a view showing a comparative example of a driving angle according to a conventional thin film type optical path adjusting device and a driving angle according to the improved thin film type optical path adjusting device of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>
220 : 패널 베이스 221 : 구동 기판220: panel base 221: driving substrate
222 : 드레인 패드 223 : 보호층222: drain pad 223: protective layer
225 : 식각 방지층 227, 229 : 희생층225:
230, 260 : 에어갭 240, 270 : 액츄에이터230, 260:
241, 277 : 멤브레인 243, 271 : 하부 전극241, 277:
245, 273 : 변형층 247, 275 : 상부 전극245, 273,
250, 280 : 배전홀 252, 282 : 배전체250, 280:
본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시예로 부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above and other objects and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the present invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 본 발명의 가장 큰 핵심 기술요지는, 본 발명에 따른 광로 조절 장치가 이중 지지 구조, 즉 도시 생략된 광원으로부터 입사되는 빛을 반사하는 거울(즉, 각 화소에 대응하는 거울)을 구동하는 액츄에이터를 거울의 양단에서 상측 또는 하측 방향으로 교차 구동되는 T자 형상의 두 액츄에이터로 된 이중 지지 구조로 형성한다는 것으로, 이러한 T자형 이중 지지 구조의 두 액츄에이터를 이용하여 본 발명에서 얻고자 하는 목적을 달성할 수 있다.First and foremost, the main core technical aspect of the present invention is that the optical path adjusting device according to the present invention drives a double supporting structure, that is, a mirror (that is, a mirror corresponding to each pixel) that reflects light incident from a light source not shown. The actuator is formed of a double support structure consisting of two T-shaped actuators which are cross-driven in an upward or downward direction at both ends of the mirror. The purpose of the present invention is achieved by using two actuators having such a T-shaped double support structure. Can be achieved.
즉, 본 발명의 광로 조절 장치는, 예를들어 발생된 전계에 의해 거울의 일단에 접속된 일측의 액츄에이터가 상측 방향으로 구동될 때 거울의 타단에 접속된 타측의 액츄에이터가 하측 방향으로 구동되는 동작원리를 이용하여 보다 큰 구동각, 예를들어 전술한 종래 장치가 대략 3 - 5도의 구동각을 얻을 때 본 발명의 장치는 6 - 10도의 구동각을 얻을 수 있다.That is, in the optical path adjusting device of the present invention, when the actuator of one side connected to one end of the mirror is driven upward by, for example, the generated electric field, the actuator of the other side connected to the other end of the mirror is driven downward. Using the principle, the device of the present invention can achieve a drive angle of 6-10 degrees when a larger drive angle, for example the above-mentioned conventional apparatus, obtains a drive angle of approximately 3-5 degrees.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개선된 박막형 광로 조절 장치를 대략 중심부분에서 절단한 단면도를 나타낸다.2 is a cross-sectional view of an improved thin film type optical path control device according to a preferred embodiment of the present invention cut at approximately the center portion.
도 2를 참조하면, 본 발명의 광로 조절 장치는 두 개의 액츄에이터(240, 270)로 구성, 즉 도시 생략된 거울의 일단에 접속되는 하나의 액츄에이터(240)와 거울의 타단에 접속되는 다른 하나의 액츄에이터(270)가 서로 대향하는 방향으로 T자 형태로 형성된다.2, the optical path adjusting device of the present invention is composed of two
여기에서, 상부측 일부에 드레인 패드(222)를 갖는 구동 기판(221), 이 구동 기판(221)의 상부에 형성된 보호층(223), 보호층(223)의 상부에 형성된 식각 방지층(225)을 포함하는 패널 베이스(220)는, 드레인 패드(222)의 폭이 전술한 종래 장치의 그것에 비해 넓다는 점을 제외하고는 실질적으로 종래 장치에 채용되는 패널 베이스의 동일한 적층 구조를 갖는다. 따라서, 하기에서는 패널 베이스(220)의 적층 구조에 대한 상세한 설명을 생략한다.Here, the driving
이때, 본 발명의 광로 조절 장치에서 드레인 패드(222)의 폭을 크게하는 이유는 대향하는 T자 형상으로 형성되는 두 액츄에이터(240, 270)를 동시에 수용(즉, 화상 신호가 동시 인가)할 수 있도록 하기 위해서이다.In this case, the reason why the width of the
다음에, 도시 생략된 거울의 일단에 접속되는 일측 액츄에이터(240)는 멤브레인(241), 하부 전극(243), 변형층(245) 및 상부 전극(247)이 상측 방향으로 차례로 적층되어 지지부를 통해 패널 베이스(220)의 상부에 형성되는 데, 이러한 일측 액츄에이터(240)의 적층 구조는 실질적으로 도 1에 도시된 종래 장치에서의 적층 구조와 동일하다.Next, one
이때, 일측 액츄에이터(240)측 지지부에 수직하는 하부측에는 구동 기판(221)내의 드레인 패드(222)가 형성되어 있다. 또한, 일측 액츄에이터(240)에는 변형층(245), 하부 전극(243), 멤브레인(241), 식각 방지층(225) 및 보호층(223)을 관통하여 구동 기판(221)내 드레인 패드(222)에 연결되는 배전홀(250)이 형성되며, 배전홀(250)의 일부에는 하부 전극(243)으로의 신호 전달을 배전체(252)가 형성되어 있다.At this time, the
따라서, 상기한 바와같은 구조를 갖는 일측 액츄에이터(240)는, 드레인 패드(222) 및 배전체(252)를 통해 하부 전극(243)에 화상 신호가 인가되어 하부 전극(243)과 상부 전극(247) 사이에 전계가 발생할 때 변형층(245)이 변형되므로써, 도 2에서 도시된 바와같이, 일측 액츄에이터(240)의 자유단(배전홀(250)을 갖는 지지부측을 고정단이라 할 때 이에 대향하는 측)이 화살표 Y의 방향으로 올라가는 상승 변형을 일으키게 된다.Accordingly, in one
한편, 거울의 타단에 접속되는 타측 액츄에이터(270)는 하부 전극(271), 변형층(273), 상부 전극(275) 및 멤브레인(277)이 상측 방향으로 차례로 적층되어 지지부를 통해 패널 베이스(220)의 상부에 형성된다. 이때, 타측 액츄에이터(270)측 지지부에 수직하는 하부측에는, 상술한 일측 액츄에이터(240)에서와 마찬가지로, 구동 기판(221)내의 드레인 패드(222)가 형성되어 있다.On the other hand, the
또한, 타측 액츄에이터(270)측 지지부에 수직하는 하부측에는 구동 기판(221)내의 드레인 패드(222)가 형성되어 있다. 또한, 타측 액츄에이터(270)에는 멤브레인(277), 변형층(273), 하부 전극(271), 식각 방지층(225) 및 보호층(223)을 관통하여 구동 기판(221)내 드레인 패드(222)에 연결되는 배전홀(280)이 형성되며, 배전홀(280)의 일부에는 하부 전극(271)으로의 신호 전달을 배전체(282)가 형성되어 있다.In addition, a
따라서, 상기한 바와같은 구조를 갖는 타측 액츄에이터(270)는, 드레인 패드(222) 및 배전체(252)를 통해 하부 전극(271)에 화상 신호가 인가되어 하부 전극(271)과 상부 전극(275) 사이에 전계가 발생할 때 변형층(273)이 변형되므로써, 도 2에서 도시된 바와같이, 타측 액츄에이터(270)의 자유단(배전홀(280)을 갖는 지지부측을 고정단이라 할 때 이에 대향하는 측)이 화살표 Y′의 방향으로 내려가는 하강 변형을 일으키게 된다.Accordingly, in the
즉, 상술한 바로부터 알 수 있는 바와같이, 본 발명의 광로 조절 장치는, 일측 액츄에이터(240)는 최하단에 멤브레인(241)이 형성되고 최상단에 상부 전극(247)이 형성되는 적층 구조를 갖는 반면에 타측 액츄에이터(270)는 최하단에 하부 전극(271)이 형성되고 최상단에 멤브레인(277)이 형성되는 적층 구조를 갖도록 형성함으로써, 각 하부 전극(243, 271)과 상부 전극(247, 275) 사이에 전계가 발생할 때, 일예로서 도 4b에 도시된 바와같이, 일측 액츄에이터(240)의 자유단이 상측 방향(Y 방향)으로 +Q 만큼 변형되고, 타측 액츄에이터(270)의 자유단이 하측 방향(Y′방향)으로 -Q 만큼 변형되므로써, 결과적으로 Q 만큼의 구동각을 얻을 수 있었던 전술한 종래 장치와는 달리, 2Q 만큼의 큰 구동각을 얻을 수 있다. 일예로서, 전술한 종래 장치가 대략 3 - 5도의 구동각을 가질 때 본 발명의 광로 조절 장치는 대략 6 - 10도 정도의 큰 구동각을 실현할 수 있다.That is, as can be seen from the above, in the optical path control device of the present invention, one
다음에, 상술한 바와같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 개선된 광로 조절 장치의 제조 과정에 대하여 상세하게 설명한다.Next, the manufacturing process of the improved optical path control apparatus according to the present invention having the structure as described above will be described in detail.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명에 따른 개선된 광로 조절 장치의 제조 과정을 도시한 공정도이다.3A to 3F are process diagrams illustrating the manufacturing process of the improved optical path control apparatus according to the present invention.
여기에서, 지지부를 통해 두 액츄에이터(240, 270)의 하부에 연결되는 패널 베이스(220)의 구조 및 제조 공정은 전술한 도 1에 도시된 전술한 종래 장치에서의 그것과 실질적으로 동일하다. 따라서, 이러한 패널 베이스(220)의 구조 및 제조 공정은 전술한 선행 출원에 상세하게 개시되어 있으므로 여기에서의 상세한 설명은 생략하며, 이하에서는 본 발명에 따른 개선된 광로 조절 장치에 채용되는 T자 형상의 이중 지지 구조를 갖는 액츄에이터의 제조 공정을 중심으로하여 설명하고자 한다.Here, the structure and manufacturing process of the
먼저, 식각 방지층(225), 보호층(223) 및 드레인 패드(222)를 갖는 구동 기판(221)이 아래 방향으로 차례로 적층된 패널 베이스(220)의 상부, 즉 식각 방지층(225)의 상부에 희생층이 증착된 상태, 즉 인(P)의 농도가 높은 인실리케이트 유리를 대기압 화학 기상 증착(Atmospheric Pressure CVD : APCVD) 방법으로 1.0 ∼ 2.0㎛ 정도의 두께로 희생층이 형성된 상태에서, 희생층 영역중 그 하부에 드레인 패드(222)가 형성되어 있는 두 액츄에이터(240, 270)의 지지부 형성부분을 패터닝을 통해 식각하여, 일예로서 도 3a에 도시된 바와같이, 식각 방지층(225)의 상부측 일부를 노출시킨다.First, the driving
여기에서, 노출층의 양단간에 형성된 희생층(227, 229)은 AMA 모듈을 형성하는 데 필요한 적층을 용이하게 하는 기능을 수행하는 것으로, 이러한 희생층(227, 229)은 AMA 모듈의 적층이 완료된 후 플루오르화 수소(HF) 증기에 의해 제거되며, 이와같이 희생층(227, 229)이 제거되는 공간은, 예를들면 도 2에 도시된 바와같이, 에어갭(230, 260) 영역이 된다.Here, the
다음에, 노출된 식각 방지층(225)의 상부 및 희생층(227, 229)의 상부에 멤브레인 물질을 적층한다. 이러한 멤브레인 물질은 질화 실리콘을 저압 화학 기상 증착 방법으로 0.1 ∼ 1.0㎛ 정도의 두께를 갖도록 형성된다.Next, a membrane material is deposited on top of the exposed
그런다음, 패터닝을 통해 식각하여 노출된 식각 방지층(225)의 일부 및 희생층(227)의 상부에 적층된 멤브레인 물질만을 남기고, 나머지 영역의 멤브레인 물질을 제거함으로써, 일예로서 도 3b에 도시된 바와같이, 일측 액츄에이터(240)의 멤브레인(241)을 형성한다. 따라서, 현재 공정이 완료되면 광로 조절 장치는 단지 일측 액츄에이터(240)측에만 멤브레인(241)이 형성되는 적층 구조로 된다.Then, by etching through patterning, only a portion of the exposed
또한, 일측 액츄에이터(240)의 멤브레인(241)의 상부, 노출된 식각 방지층(225)의 나머지 상부 및 희생층(229)의 상부에, 예를들면 스퍼터링 기법을 이용하여 백금/탄탈륨(Pt/Ta) 등과 같이 전기 도전성이 우수한 물질로 된 하부 전극 물질을 적층한 다음 패터닝을 통해 식각함으로써, 도 3c에 도시된 바와같이, 노출된 식각 방지층(225)의 다른 일부의 상부 및 희생층(229)의 상부에 걸쳐 분포하는 타측 액츄에이터(270)의 하부 전극(271)과 멤브레인(241)의 상부에 분포하는 일측 액츄에이터(240)의 하부 전극(243)을 각각 형성한다. 여기에서, 형성되는 각 하부 전극(243, 261)의 두께는 500 ∼ 2000Å 정도가 바람직하다.In addition, platinum / tantalum (Pt / Ta) is used on the upper side of the
다시, 각 하부 전극(243, 271)의 상부 및 노출된 식각 방지층(225)의 나머지 일부에, 예를들면 졸-겔(Sol-Gel)법을 이용하여 압전물질인 PZT 또는 PLZT 등의 변형 물질을 적층하고 패터닝을 통해 식각함으로써, 도 3d에 도시된 바와같이, 각 하부 전극(243, 271)의 상부에 각 변형층(245, 273)을 형성하며, 이때 형성되는 변형층(245, 273)의 두께는 대략 0.1 ∼ 1.0㎛ 정도가 바람직하다. 이어서, 급속 열처리(Rapid Thermal Annealing : RTA) 기법에 의거하여 열처리를 적용함으로써 변형층(245, 273)을 상변이 시킨다.Again, a modified material such as PZT or PLZT, which is a piezoelectric material, is formed on the upper part of each
다음에, 변형층(245, 273)의 상부에, 전기 도전성 및 반사성이 우수한 알루미늄(Al), 백금(Pt) 등의 금속을 스퍼터링하고, 각 화소별로 패터닝하여, 도 3e에 도시된 바와같이, 각 변형층(245, 273)의 상부에 상부 전극(247, 275)을 각각 형성하며, 이때 형성되는 각 상부 전극(247, 275)의 두께는 대략 500 ∼ 2000Å 정도가 바람직하다.Next, metals such as aluminum (Al) and platinum (Pt), which are excellent in electrical conductivity and reflectivity, are sputtered on each of the deformation layers 245 and 273, and patterned for each pixel, as shown in FIG. 3E.
한편, 상술한 바와같은 과정을 통해 일측 액츄에이터(240) 및 타측 액츄에이터(260)의 상부에 각 상부 전극(247, 275)을 형성시킨 다음, 형성된 각 상부 전극(247, 275)의 상부에 멤브레인 물질을 적층한다. 이러한 멤브레인 물질은 질화 실리콘을 저압 화학 기상 증착 방법으로 0.1 ∼ 1.0㎛ 정도의 두께를 갖도록 형성된다. 그런다음, 패터닝을 통해 식각하여, 제 3f에 도시된 바와같이, 타측 액츄에이터(270)의 상부 전극(275)의 상부에 멤브레인(277)을 형성한다. 이때, 타측 액츄에이터(270)에 형성되는 멤브레인(277)은 그 자유단측을 에워싸는 형태로 형성된다. 이때, 타측 액츄에이터(270)의 자유단을 멤브레인 물질로 에워싸는 것은 층을 가지고 형성되는 하부 전극(271)과 변형층(273) 사이에서의 증착력 저하를 방지하기 위해서이다.Meanwhile, the
따라서, 제조 공정이 완료될 때 일측 액츄에이터(240)는 지지부를 통해 패널 베이스(220) 사이에 희생층(227)을 개재하여 패널 베이스(220)와 평행하게 멤브레인(241), 하부 전극(243), 변형층(245) 및 상부 전극(247)이 차례로 적층된 형상으로 되는 반면에, 타측 액츄에이터(270)는 지지부를 통해 패널 베이스(220) 사이에 희생층(229)을 개재하여 하부 전극(271), 변형층(273), 상부 전극(275) 및 멤브레인(277)이 차례로 적층된 형상으로 된다.Accordingly, when the manufacturing process is completed, one
다음에, 포토리소그래피(photolithography) 공정을 이용하여, 일측 액츄에이터(240)의 변형층(245)의 일측으로부터 변형층(245), 하부 전극(243), 멤브레인(241), 식각 방지층(225) 및 보호층(223)을 순차적으로 식각(즉, 도 3f에서 화살표 n의 방향에서 수직으로 순차 식각)함으로써, 변형층(245)으로부터 드레인 패드(222)에 걸쳐 수직하게 배전홀(250)(도 2에 도시됨)을 형성함과 동시에 타측 액츄에이터(270)의 멤브레인(277)의 일측으로부터 멤브레인(277), 변형층(273), 하부 전극(271), 식각 방지층(225) 및 보호층(223)을 순차적으로 식각(즉, 도 3f에서 화살표 n′의 방향에서 수직으로 순차 식각)함으로써, 멤브레인(277)으로부터 드레인 패드(222)에 걸쳐 수직하게 배전홀(280)(도 2에 도시됨)을 형성한다.Next, by using a photolithography process, the
이어서, 각 배전홀(250, 280)의 내부를 텅스텐, 백금 또는 티타늄 등의 금속으로 채워 배전체(252, 282)를 각각 형성한다. 이때, 각 배전체(252, 282)는 스퍼터링 방법으로 형성되며 드레인 패드(222)와 하부 전극(243, 271)을 전기적으로 연결한다. 따라서, 배전체(252, 282)는 배전홀(250, 280)내에서 하부 전극(243, 271)으로부터 드레인 패드(222)의 상부까지 수직하게 형성된다.Subsequently, the inside of each of the distribution holes 250 and 280 is filled with a metal such as tungsten, platinum or titanium to form the
마지막으로, 각 액츄에이터(240, 270)의 지지부 내측에 있는 식각 방지층(225)의 양단 상부에 형성된 각 희생층(227, 229)을, 예를들면 플루오르화 수소(HF) 증기에 의해 제거하여 각 에어갭(230, 260)을 형성하여 개선된 박막형 광로 조절 장치를 완성, 즉 각 액츄에이터가 전술한 도 2에 도시된 바와같은 단면을 갖는 T자 형태의 이중 지지 구조로 된 광로 조절 장치를 완성한다.Finally, each
한편, 본 실시예에서는 광로 조절 장치를 이루는 두 액츄에이터가 각각 형성된 배전홀을 갖는 구조로하여 설명하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상술한 실시예와는 달리, 지지부를 중심으로하여 양측에 자유단을 갖는 T자 형상의 액츄에이터에서 단지 하나의 배전홀만을 형성하여 신호 인가를 공유하도록 함으로써, 발생된 전계에 의해 일측 자유단이 상승 변형될 때 타측 자유단이 하강 변형되도록 하더라도 전술한 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있을 것이다.On the other hand, in the present embodiment has been described as a structure having a distribution hole formed in each of the two actuators constituting the optical path control device, the present invention is not necessarily limited thereto, unlike the above-described embodiment, both sides of the support portion By forming only one distribution hole in the T-shaped actuator having a free end to share the signal application, the other free end is deformed downward when the one free end is deformed by the generated electric field. You will get the same effect as the example.
이상 설명한 바와같이 본 발명에 따르면, 광원으로부터 입사되는 빛을 반사하는 거울을 구동하는 광로 조절 장치의 액츄에이터를 거울의 양단에서 대향하는 상측 및 하측 방향으로 교차 구동하는 이중 지지 구조로 형성하여 거울의 일단에 접속된 일측 액츄에이터가 상측 방향으로 구동될 때 거울의 타단에 접속된 타측 액츄에이터가 하측 방향으로 구동되도록 함으로써, 종래 장치에서의 구동각에 비해 보다 큰 구동각을 실현할 수 있어 디스플레이되는 화상의 고화질화를 도모할 수 있다.As described above, according to the present invention, one end of the mirror is formed by forming an actuator of an optical path adjusting device for driving a mirror that reflects light incident from a light source into a dual support structure that cross-drives in opposite upper and lower directions at both ends of the mirror. When one actuator connected to the other side is driven in the upper direction, the other actuator connected to the other end of the mirror is driven in the lower direction, so that a larger driving angle can be realized compared to the driving angle in the conventional apparatus, thereby improving the image quality of the displayed image. We can plan.
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