KR100257602B1 - Projection type image display apparatus - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An image display device is to reduce optical noise caused by an initial tilt angle by forming an actuator of an AMA(actuated mirror array) module in a structure that a lower electrode, a deforming layer, an upper electrode and a supporting layer are sequentially stacked. CONSTITUTION: Beam is generated in a light source. A projection lens projects an image on a screen. An AMA module(118) has a pixel array comprising a mirror(300) and an actuator(290) formed below the mirror for deforming the mirror. When a maximum signal is applied to the actuator, the mirror reflects an incident beam out of the projection lens. The actuator comprises a lower electrode(260) to which an image signal is applied, a deforming layer(265) deposited on the lower electrode, an upper electrode(270) deposited on the deforming layer to which a bias signal is applied and a supporting layer(275) deposited on the upper electrode. The mirror is mounted on the supporting layer through a post(295). When a signal is applied to the actuator, the mirror arranged on the supporting layer tilts in a direction opposite to a direction in which the supporting layer is formed.

Description

투사형 화상 표시 장치Projection type image display device

본 발명은 투사형 화상 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화상을 스크린 상에 투영하는데 사용되는 액츄에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Array : AMA) 모듈을 포함하는 투사형 화상 표시 장치에 있어서, 상기 AMA 모듈의 초기 경사각(initial tilting angle)에 의한 광학 노이즈(noise)를 줄일 수 있는 투사형 화상 표시 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a projection type image display device, and more particularly, to a projection type image display device including an Actuated Mirror Array (AMA) module used to project an image onto a screen. The present invention relates to a projection type image display device capable of reducing optical noise due to an initial tilting angle of the device.

일반적으로, 광학 에너지(optical energy)를 스크린 상에 투영하기 위한 장치인 공간적인 광 변조기(spatial light modulator)는 광통신, 화상 처리, 및 정보 디스플레이 장치와 같은 다양한 분야에 응용될 수 있다. 통상적으로 이러한 장치들은 광학 에너지를 스크린 상에 표시하는 방법에 따라 직시형 화상 표시 장치(direct-view image display device)와 투사형 화상 표시 장치(projection-type image display device)로 구분된다.In general, spatial light modulators, which are devices for projecting optical energy onto a screen, can be applied to various fields such as optical communication, image processing, and information display devices. Typically, such devices are classified into a direct-view image display device and a projection-type image display device according to a method of displaying optical energy on a screen.

직시형 화상 표시 장치의 예로서는 CRT(Cathode Ray Tube)를 들 수 있는데, 이러한 CRT 장치는 소위 브라운관으로 불리는 것으로서 화질은 우수하나 화면의 대형화에 따라 그 중량과 용적이 증가하여 제조 비용이 상승하게 되는 문제가 있다. 투사형 화상 표시 장치로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display : LCD), 디포머블 미러 디바이스(Deformable Mirror Device : DMD), 및 액츄에이티드 미러 어레이(AMA)를 들 수 있다. 이러한 투사형 화상 표시 장치는 다시 그들의 광학적 특성에 따라 2 개의 그룹으로 나뉠 수 있다. 즉, LCD와 같은 장치는 전송 광 변조기(transmissive spatial light modulators)로 분류될 수 있는데 반하여, DMD 및 AMA는 반사 광 변조기(reflective spatial light modulators)로 분류될 수 있다.An example of a direct-view image display device is a CRT (Cathode Ray Tube). The CRT device is called a CRT, which has excellent image quality but increases in weight and volume as the screen is enlarged, leading to an increase in manufacturing cost. There is. Examples of the projection image display apparatus include a liquid crystal display (LCD), a deformable mirror device (DMD), and an actuated mirror array (AMA). Such projection image display devices can be further divided into two groups according to their optical characteristics. That is, devices such as LCDs can be classified as transmissive spatial light modulators, while DMD and AMA can be classified as reflective spatial light modulators.

LCD와 같은 전송 광 변조기는 광학적 구조가 매우 간단하므로, 얇게 형성하여 중량을 가볍게 할 수 있으며 용적을 줄이는 것이 가능하다. 그러나, 빛의 극성으로 인하여 광효율이 낮으며, 액정 재료에 고유하게 존재하는 문제, 예를 들면 응답 속도가 느리고 그 내부가 과열되기 쉬운 단점이 있다. 또한, 현존하는 전송 광 변조기의 최대 광효율은 1 내지 2 % 범위로 한정되며, 수용 가능한 디스플레이 품질을 제공하기 위해서 암실 조건을 필요로 한다.Transmission optical modulators, such as LCDs, have a very simple optical structure, which makes them thinner, lighter in weight, and smaller in volume. However, due to the polarity of the light, the light efficiency is low, there is a problem inherent in the liquid crystal material, for example, there is a disadvantage that the response speed is slow and the inside is easy to overheat. In addition, the maximum light efficiency of existing transmission light modulators is limited to a range of 1-2%, requiring dark room conditions to provide acceptable display quality.

DMD 및 AMA와 같은 광 변조기는 전술한 LCD 타입의 광 변조기가 갖고 있는 문제점들을 해결하기 위하여 개발되었다. DMD는 5% 정도의 비교적 양호한 광효율을 나타내지만, DMD에 채용된 힌지 구조물에 의해서 심각한 피로 문제가 발생한다. 또한, 매우 복잡하고 값비싼 구동 회로가 요구된다는 단점이 있다.Optical modulators such as DMD and AMA have been developed to solve the problems of the aforementioned LCD type optical modulators. DMD shows a relatively good light efficiency of about 5%, but serious fatigue problems are caused by the hinge structure employed in the DMD. In addition, there is a disadvantage that a very complicated and expensive driving circuit is required.

AMA는 그 내부에 설치된 각각의 미러들이 광원으로부터 입사되는 빛을 소정의 각도로 반사하고, 상기 반사된 빛이 슬릿(slit)이나 핀홀(pinhole)과 같은 개구(aperture)를 통과하여 스크린에 투영되어 화상을 맺도록 광속을 조절할 수 있는 장치이다. 따라서, 그 구조와 동작 원리가 간단하며, LCD나 DMD에 비해 높은 광효율(10% 이상의 광효율)을 얻을 수 있다. 또한, 스크린에 투영되는 화상의 콘트라스트(contrast)가 향상되어 보다 밝고 선명한 화상을 얻을 수 있다.The AMA reflects the light incident from the light source at each of the mirrors installed therein, and the reflected light is projected on the screen through an aperture such as a slit or a pinhole. It is a device that can adjust the speed of light to form an image. Therefore, its structure and operation principle are simple, and high light efficiency (more than 10% light efficiency) can be obtained compared to LCD or DMD. In addition, the contrast of the image projected on the screen is improved to obtain a brighter and clearer image.

AMA의 각 액츄에이터는 인가되는 전기적인 화상 신호 및 바이어스 신호에 의하여 발생되는 전기장에 따라 변형을 일으킨다. 상기 액츄에이터가 변형을 일으킬 때 그 상부에 장착된 각각의 미러들이 경사지게 된다. 따라서, 상기 경사진 미러들은 광원으로부터 입사된 빛을 소정의 각도로 반사시켜 스크린 상에 화상을 맺을 수 있도록 한다. 상기 각각의 미러들을 구동하는 액츄에이터로서 PZT(Pb(Zr, Ti)O3) 또는 PLZT((Pb, La)(Zr, Ti)O3) 등의 압전 물질이 이용된다. 또한, PMN(Pb(Mg, Nb)O3) 등의 전왜 물질을 사용하여 상기 액츄에이터를 구성할 수도 있다.Each actuator of the AMA generates a deformation in accordance with the electric field generated by the applied electric picture signal and the bias signal. As the actuator deforms, each of the mirrors mounted thereon is tilted. Accordingly, the inclined mirrors reflect light incident from the light source at a predetermined angle to form an image on the screen. Piezoelectric materials such as PZT (Pb (Zr, Ti) O 3 ) or PLZT ((Pb, La) (Zr, Ti) O 3 ) are used as actuators for driving the respective mirrors. Further, the actuator may be configured by using a warping material such as PMN (Pb (Mg, Nb) O 3 ).

이러한 AMA는 크게 벌크형(bulk type)과 박막형(thin film type)으로 구분된다. 상기 벌크형 AMA는 Gregory Um 등에게 허여된 미합중국 특허 제5,085,497호에 개시되어 있다. 벌크형 AMA는 다층 세라믹을 얇게 절단하여 내부에 금속 전극이 형성된 세라믹 웨이퍼를 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(active matrix)에 장착한 후, 쏘잉 방법으로 가공하고 그 상부에 미러를 설치함으로써 이루어진다. 그러나, 벌크형 AMA는 설계 및 제조에 있어서 매우 높은 정밀도가 요구되며, 변형층의 응답이 느리다는 단점이 있다. 이에 따라, 최근에는 반도체 제조 공정을 이용하여 제조할 수 있는 박막형 AMA가 개발되었다. 예를 들면, 본 출원인이 대한민국 특허청에 특허 출원한 특허출원 제95-13353호(발명의 명칭 : 광로 조절 장치의 제조 방법)에 이러한 박막형 AMA가 개시되어 있다.These AMAs are largely divided into bulk type and thin film type. Such bulk AMA is disclosed in US Pat. No. 5,085,497 to Gregory Um et al. The bulk AMA is made by thinly cutting a multilayer ceramic to mount a ceramic wafer having a metal electrode formed therein in an active matrix in which a transistor is built, and then processing by a sawing method and installing a mirror thereon. However, bulk AMA requires very high precision in design and manufacture, and has a disadvantage of slow response of the strained layer. Accordingly, recently, a thin film type AMA that can be manufactured using a semiconductor manufacturing process has been developed. For example, such a thin film type AMA is disclosed in Korean Patent Application No. 95-13353 filed by the applicant of the Korean Patent Office.

상기 박막형 AMA는 현미경적인 미러들과 관련하여 박막 압전 액츄에이터(thin film piezoelectric actuator)를 이용하는 반사형 광 변조기로서, 단판식으로 이루어진 미러의 300,000 개 이상의 화소(pixel)에 결쳐서 대규모 집적의 균등도를 갖도록 개발되어 왔다. 이러한 박막형 AMA는 각각 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)을 나타내는 640×480 화소의 판(panel)들로 구성된다. 상기 화소들은 광효율을 높이도록 미러 표면적을 최대화하기 위해서 컨틸레버(cantilever) 구조물로 고안된다. 컨틸레버 구조물은 화상 신호가 인가되는 액티브 매트릭스 및 인가된 신호에 의해 작동되는 미러를 포함한다.The thin film type AMA is a reflective type light modulator using a thin film piezoelectric actuator in connection with microscopic mirrors. It has been developed to have. The thin film type AMA is composed of 640x480 pixels representing red (R), green (G), and blue (B), respectively. The pixels are designed as a cantilever structure to maximize the mirror surface area to increase the light efficiency. The container structure includes an active matrix to which an image signal is applied and a mirror operated by the applied signal.

단판식(Single panel) 박막형 AMA 모듈을 포함하는 종래의 투사형 화상 표시 장치가 도 1에 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 종래의 투사형 화상 표시 장치(10)는 광선을 방출하기 위한 170W 내지 250W의 할로겐 금속 램프(metal halide lamp)(11), 상기 램프(11)로부터 광선을 반사시키기 위한 반사경(reflector)(15), 상기 램프(11)로부터 방출된 광선을 집광시키기 위한 소오스 렌즈(12), 광선을 통과시키기 위한 개구(aperture)를 갖고 화상을 형성하는 광선의 양을 결정하는 소오스 스톱(13), 상기 소오스 스톱(13)을 통과한 광선의 경로를 1차적으로 변경시키기 위한 소오스 미러(14), 상기 소오스 스톱(13)의 이미지를 프로젝션 스톱(20)에 1:1로 대응시키기 위한 필드 렌즈(16), 미러 화소들의 어레이(array)로 구성되며 상기 필드 렌즈(16)로부터 조사되는 광선의 세기를 변조시키기 위한 AMA 모듈(18), 광선을 통과시키기 위한 개구를 가지며 상기 변조된 광선의 플럭스를 집중시키기 위한 프로젝션 스톱(20), 그리고 상기 프로젝션 스톱(20)을 통과한 광선을 스크린(도시되지 않음) 상에 투사하기 위한 프로젝션 렌즈(22)를 포함한다.A conventional projection type image display device including a single panel thin film type AMA module is shown in FIG. Referring to FIG. 1, a conventional projection type image display apparatus 10 includes a metal halide lamp 11 of 170 W to 250 W for emitting light, and a reflector for reflecting light from the lamp 11. reflector 15, a source lens 12 for condensing the light rays emitted from the lamp 11, a source stop 13 for determining the amount of light rays forming an image with apertures for passing the light rays ), A source mirror 14 for primarily changing the path of the light ray passing through the source stop 13, and a field for mapping the image of the source stop 13 to the projection stop 20 at 1: 1. Lens 16, an array of mirror pixels, an AMA module 18 for modulating the intensity of the light emitted from the field lens 16, an aperture for passing the light and having an aperture for To concentrate the flux The stop projection (20) to, and includes a projection lens 22 for projecting a light beam passing through the stop projection (20) on a screen (not shown).

상술한 구조를 갖는 종래의 투사형 화상 표시 장치(10)의 동작 원리를 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The operation principle of the conventional projection type image display apparatus 10 having the above-described structure will be described with reference to FIGS. 1 and 2 as follows.

먼저, 할로겐 금속 램프(11)로부터 방출되는 광선이 소오스 렌즈(12)에 의해 집광된 후, 소오스 스톱(13)의 개구를 통과하여 소오스 미러(14)로 조사되어 그 광로가 1차적으로 변경된다. 상기 소오스 미러(14)에 의해 반사된 광선은 필드 렌즈(16)를 통해 평행광으로 AMA 모듈(18) 상에 조사된다. 상기 AMA 모듈(18)의 각각의 미러는 그 아래에 구비된 액츄에이터에 인가된 신호에 따라서 진동하거나 기울어지거나 또는 구부러진다. 이에 따라, 필드 렌즈(16)를 통과한 광선은 상기 미러들로부터 반사된 후 프로젝션 스톱(20)의 개구를 통과하여 프로젝션 렌즈(22)를 통해 스크린 상에 투사됨으로써 화상을 형성한다.First, light rays emitted from the halogen metal lamp 11 are collected by the source lens 12, and then irradiated through the opening of the source stop 13 to the source mirror 14 so that the optical path is primarily changed. . The light reflected by the source mirror 14 is irradiated onto the AMA module 18 with parallel light through the field lens 16. Each mirror of the AMA module 18 vibrates, tilts or bends according to a signal applied to an actuator provided thereunder. Accordingly, light rays passing through the field lens 16 are reflected from the mirrors and then passed through the opening of the projection stop 20 to be projected on the screen through the projection lens 22 to form an image.

예를 들어, 상기 AMA 모듈(18)의 각 액츄에이터에 신호가 인가되지 않으면(즉, 0V 상태), 그에 대응되는 미러가 진동하거나 기울어지거나 또는 구부러지지 않는다. 그 결과, 도 2a에 도시한 바와 같이, 광선은 프로젝션 스톱(20)에서 벗어나서 상을 맺게 되므로 스크린(도시되지 않음) 상에 도달되지 못한다. 따라서, 초기 상태에서는 스크린에 블랙(black) 화상이 표시된다.For example, if a signal is not applied to each actuator of the AMA module 18 (ie, 0V state), the corresponding mirror does not vibrate, tilt or bend. As a result, as shown in FIG. 2A, the light beam is imaged out of the projection stop 20 and thus cannot reach the screen (not shown). Thus, in the initial state, a black image is displayed on the screen.

만일, 상기 AMA 모듈(18)의 각 액츄에이터에 최대 신호보다 적은 신호를 인가하면, 그에 대응되는 미러가 어느 정도 기울어지게 되어 입사되는 광선 중의 일부가 프로젝션 스톱(20)의 개구를 통과한다. 따라서, 도 2b에 도시한 바와 같이, AMA 모듈(18)의 각 미러에 의해 반사된 광선 중의 일부는 프로젝션 스톱(20)의 전면에 의해 반사되고, 그 나머지의 광선이 프로젝션 스톱(20)의 개구를 통과하여 스크린 상에 화상을 표시한다.If a signal smaller than the maximum signal is applied to each actuator of the AMA module 18, the mirror corresponding thereto is inclined to some extent so that some of the incident light beams pass through the opening of the projection stop 20. Thus, as shown in FIG. 2B, some of the light rays reflected by each mirror of the AMA module 18 are reflected by the front surface of the projection stop 20, and the remaining light rays are the openings of the projection stop 20. Display an image on the screen by passing through it.

만일, 상기 AMA 모듈(18)의 각 액츄에이터에 최대 신호를 인가하면, 그에 대응되는 미러가 완전히 기울어져서 입사된 광선이 모두 프로젝션 스톱(20)의 개구를 통과하도록 조준된다. 그 결과, 도 2c에 도시한 바와 같이, AMA 모듈(18)의 각 미러에 의해 반사된 광선은 모두 프로젝션 스톱(20)의 개구를 통과한 후 프로젝션 렌즈(22)에 의해 스크린 상에 투사되어 백색(white) 화상을 표시한다. 이때, 각각의 미러들로부터 반사되는 광선의 경로는 프로젝션 스톱(20)의 개구를 통과하는 광선의 세기를 결정한다. 즉, 프로젝션 스톱(20)의 개구를 통과하는 광선의 플럭스는 프로젝션 스톱(20)에 대한 AMA 모듈(18)의 미러의 방향에 의해서 제어된다.If the maximum signal is applied to each actuator of the AMA module 18, the mirror corresponding thereto is tilted completely so that all incident rays are directed through the opening of the projection stop 20. As a result, as shown in Fig. 2C, the light rays reflected by each mirror of the AMA module 18 are all projected onto the screen by the projection lens 22 after passing through the opening of the projection stop 20 and are white. (white) Displays an image. At this time, the path of the light beam reflected from each mirror determines the intensity of the light beam passing through the opening of the projection stop 20. That is, the flux of the light rays passing through the opening of the projection stop 20 is controlled by the direction of the mirror of the AMA module 18 with respect to the projection stop 20.

도 3은 상기 AMA 모듈(18)의 단면도이다. 도 2를 참조하면, 상기 AMA 모듈(18)은 액티브 매트릭스(30)와 액티브 매트릭스(30)의 상부에 형성된 컨틸레버 구조의 액츄에이터(90)를 포함한다. 상기 액티브 매트릭스(30)는 액티브 매트릭스(30) 및 드레인 패드(35)의 상부에 적층된 보호층(40)과 보호층(40)의 상부에 적층된 식각 방지층(45)을 포함한다.3 is a cross-sectional view of the AMA module 18. Referring to FIG. 2, the AMA module 18 includes an active matrix 30 and an actuator 90 having a container structure formed on the active matrix 30. The active matrix 30 includes a protective layer 40 stacked on the active matrix 30 and the drain pad 35, and an etch stop layer 45 stacked on the protective layer 40.

상기 액츄에이터(90)는, 일측이 상기 식각 방지층(45) 중 아래에 드레인 패드(35)가 형성되어 있는 부분에 접촉되며 타측이 에어 갭(50)을 개재하여 수평하게 형성된 멤브레인(55), 멤브레인(55)의 상부에 적층된 하부 전극(60), 하부 전극(60)의 상부에 적층된 변형층(65), 변형층(65)의 상부에 적층된 상부 전극(70), 그리고 상기 변형층(65)의 일측으로부터 변형층(65), 하부 전극(60), 멤브레인(55), 식각 방지층(45) 및 보호층(40)을 통하여 상기 드레인 패드(35)까지 형성된 비어 홀(80) 내에 하부 전극(60)과 드레인 패드(35)가 서로 연결되도록 형성된 비어 컨택(85)을 포함한다.The actuator 90 has one side in contact with a portion of the etch stop layer 45 in which the drain pad 35 is formed, and the other side has a membrane 55 and a membrane formed horizontally through the air gap 50. Lower electrode 60 stacked on top of 55, strained layer 65 stacked on top of lower electrode 60, upper electrode 70 stacked on top of strained layer 65, and the strained layer. In the via hole 80 formed from the one side of the 65 to the drain pad 35 through the strained layer 65, the lower electrode 60, the membrane 55, the etch stop layer 45, and the protective layer 40. The via electrode 85 includes a lower electrode 60 and a drain pad 35 connected to each other.

상술한 구조를 갖는 AMA 모듈(18)에 있어서, 외부로부터 전달된 제1 신호 (화상 신호)는 액티브 매트릭스(30)에 내장된 트랜지스터, 드레인 패드(35) 및 비어 컨택(85)을 통하여 하부 전극(60)에 인가된다. 또한, 상부 전극(70)에는 제2 신호 (바이어스 신호)가 인가되어 상부 전극(70)과 하부 전극(60) 사이에 형성된 변형층(65)이 변형을 일으키며, 이에 따라 변형층(65)을 포함하는 액츄에이터(90)는 상방으로 휘게 된다. 그러므로, 액츄에이터(90) 상부의 상부 전극(70)도 같은 방향으로 휘어진다. 광원으로부터 입사되는 광선은 소정의 각도로 휘어진 상부 전극(70)에 의해 반사된 후, 스크린에 투영되어 화상을 맺는다.In the AMA module 18 having the above-described structure, the first signal (image signal) transmitted from the outside is connected to the lower electrode through the transistor, the drain pad 35 and the via contact 85 embedded in the active matrix 30. Is applied to 60. In addition, a second signal (bias signal) is applied to the upper electrode 70 to deform the strained layer 65 formed between the upper electrode 70 and the lower electrode 60, thereby deforming the strained layer 65. The actuator 90 to be included is bent upwards. Therefore, the upper electrode 70 on the actuator 90 is also bent in the same direction. Light rays incident from the light source are reflected by the upper electrode 70 bent at a predetermined angle, and then are projected onto a screen to form an image.

그러나, 도 3에 도시한 바와 같은 컨틸레버 구조를 갖는 액츄에이터(90)는 순차적으로 적층된 하부 전극(60), 변형층(65) 및 상부 전극(70)에 존재하는 압축 잔류 응력에 의해 아래로 볼록하게 휘게 되므로, 신호가 인가되지 않는 상태에서도 항상 약 3°∼ 5°의 초기 경사각을 가지게 된다. 일반적으로, AMA 모듈(18)의 단위 미러는 10V의 최대 전압이 인가될 때 3°의 경사각을 갖는다. 따라서, 상기 AMA 모듈(18)을 이용하는 광학계는 6°∼ 9°정도의 경사각을 처리할 수 있도록 구성되어야 하는데, 이와 같이 '초기 경사각과 구동 경사각(drive tilting angle)의 합'이 클수록 광학계의 설계가 어려워지고 광학 노이즈가 심해진다.However, the actuator 90 having the tilter structure as shown in FIG. 3 is convex downward due to the compressive residual stress present in the lower electrode 60, the strained layer 65, and the upper electrode 70 which are sequentially stacked. Since it is bent so much, there is always an initial inclination angle of about 3 ° to 5 ° even when no signal is applied. In general, the unit mirror of the AMA module 18 has an inclination angle of 3 ° when a maximum voltage of 10V is applied. Therefore, the optical system using the AMA module 18 should be configured to handle an inclination angle of about 6 ° to 9 °, such that the 'sum of the initial inclination angle and the drive tilting angle' is larger, the design of the optical system. Becomes difficult and the optical noise becomes severe.

따라서, 본 발명의 목적은 AMA 모듈을 이용하는 투사형 화상 표시 장치에 있어서, 상기 AMA 모듈의 초기 경사각에 의한 광학 노이즈를 줄일 수 있는 투사형 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a projection image display apparatus which can reduce optical noise due to the initial tilt angle of the AMA module in the projection image display apparatus using the AMA module.

도 1은 종래의 투사형 화상 표시 장치를 나타내는 개략도이다.1 is a schematic diagram showing a conventional projection type image display apparatus.

도 2a 및 도 2c는 도 1에 도시한 장치에 의한 광 투사 방법을 설명하기 위한 개략도들이다.2A and 2C are schematic views for explaining a light projection method by the apparatus shown in FIG.

도 3은 도 1에 도시한 장치에 사용되는 AMA의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of the AMA used in the apparatus shown in FIG. 1.

도 4는 본 발명에 의한 투사형 화상 표시 장치를 나타내는 개략도이다.4 is a schematic diagram showing a projection image display device according to the present invention.

도 5는 도 4에 도시한 장치에 사용되는 액츄에이티드 미러 어레이 모듈의 단면도이다.FIG. 5 is a sectional view of an actuated mirror array module used in the apparatus shown in FIG. 4. FIG.

도 6a 내지 도 6d는 도 5에 도시한 액츄에이티드 미러 어레이 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.6A through 6D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the actuated mirror array module shown in FIG. 5.

도 7a 내지 도 7c는 도 4에 도시한 장치에 의한 광 투사 방법을 설명하기 위한 개략도들이다.7A to 7C are schematic views for explaining a light projection method by the apparatus shown in FIG.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

100 : AMA 광학계 111 : 램프100: AMA optical system 111: lamp

112 : 소오스 렌즈 113 : 소오스 스톱112: source lens 113: source stop

114 : 소오스 미러 115 : 반사경114: source mirror 115: reflector

116 : 필드 렌즈 118 : AMA 모듈116: field lens 118: AMA module

120 : 프로젝션 스톱 122 : 프로젝션 렌즈120: projection stop 122: projection lens

200 : 액티브 매트릭스 215 : 드레인 패드200: active matrix 215: drain pad

220 : 보호층 225 : 식각 방지층220: protective layer 225: etching prevention layer

255 : 에어 갭 260 : 하부 전극255: air gap 260: lower electrode

265 : 변형층 270 : 상부 전극265 strain layer 270 upper electrode

275 : 지지층 280 : 비어 홀275 support layer 280 beer hole

285 : 비어 컨택 300 : 미러285: via contact 300: mirror

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 광선을 발생하기 위한 광원, 화상을 스크린 상에 투사하기 위한 프로젝션 렌즈, 그리고 미러와 상기 미러의 하부에 형성되어 인가되는 신호에 따라 상기 미러를 변형시키기 위한 액츄에이터로 구성된 화소들의 어레이를 가지며, 상기 액츄에이터에 최대 신호를 인가하면 상기 미러가 입사되는 광선을 상기 프로젝션 렌즈를 벗어나도록 반사하는 AMA 모듈을 포함하는 투사형 화상 표시 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a light source for generating light beams, a projection lens for projecting an image on a screen, and an actuator for deforming the mirror according to a mirror and a signal formed under and applied to the mirror. And an AMA module having an array of pixels, the AMA module reflecting light rays incident on the mirror out of the projection lens when a maximum signal is applied to the actuator.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, AMA 모듈의 액츄에이터를 하부 전극, 변형층, 상부 전극 및 지지층이 순차적으로 적층된 구조로 형성함으로써, 상기 하부 전극에 제1 신호를 인가하고 상기 상부 전극에 제2 신호를 인가하면, 상부 전극과 하부 전극 사이에 형성된 변형층이 변형을 일으키고, 이에 따라 변형층을 포함하는 액츄에이터가 하방으로 휘게 된다. 액츄에이터에 신호를 인가하지 않는 초기 상태에서는 상기 액츄에이터 자체의 초기 경사각(즉, 3°∼ 5°의 경사각)으로 인하여 상방으로 기울어진 미러에 의해 반사되는 광선이 프로젝션 스톱을 통과하여 스크린 상에 백색(white) 화상을 표시하게 되고, 액츄에이터에 최대 신호를 인가한 상태에서는 약 -3°의 경사각으로 하방으로 기울어진 미러에 의해 반사되는 광선이 프로젝션 스톱을 벗어나 결상되므로 스크린 상에 블랙(black) 화상이 표시된다.As described above, according to the present invention, the actuator of the AMA module is formed in a structure in which a lower electrode, a deformation layer, an upper electrode, and a support layer are sequentially stacked, thereby applying a first signal to the lower electrode and a second to the upper electrode. When the signal is applied, the strained layer formed between the upper electrode and the lower electrode causes the strain, thereby causing the actuator including the strained layer to bend downward. In the initial state where no signal is applied to the actuator, due to the initial tilt angle of the actuator itself (i.e., the tilt angle of 3 ° to 5 °), the light reflected by the mirror tilted upwards passes through the projection stop and the white ( white) When the maximum signal is applied to the actuator, the light reflected by the mirror tilted downward at an inclination angle of about -3 ° forms an image beyond the projection stop, and thus a black image is displayed on the screen. Is displayed.

따라서, 광학계는 '3°∼ 5°의 초기 경사각+약 -3°의 구동 경사각=약 0°∼ 2°'의 각도를 처리하면 되므로, 종래의 구조에 비하여 설계가 용이해지고 광학 노이즈를 줄일 수 있다.Therefore, the optical system only needs to process an angle of '3 ° to 5 ° initial inclination angle + about -3 ° driving inclination angle = about 0 ° to 2 °', making it easier to design and reduce optical noise as compared with the conventional structure. have.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 의한 단판식 박막형 AMA 모듈을 포함하는 투사형 화상 표시 장치를 나타내는 개략도로서, 단판식 단색(monochrome) 시스템을 예시한다.Fig. 4 is a schematic diagram showing a projection type image display apparatus including a single plate type thin film type AMA module according to the present invention, illustrating a single plate type monochrome system.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 투사형 화상 표시 장치(100)는 광선을 방출하기 위한 램프(111), 소오스 렌즈(112), 소오스 스톱(113), 반사경(115), 필드 렌즈(116), AMA 모듈(118), 프로젝션 스톱(120), 그리고 프로젝션 렌즈(122)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the projection image display apparatus 100 according to the present invention includes a lamp 111 for emitting light rays, a source lens 112, a source stop 113, a reflector 115, and a field lens 116. , AMA module 118, projection stop 120, and projection lens 122.

광선을 방출하기 위한 상기 램프(111)는 바람직하게는, 170W 내지 250W의 할로겐 금속 램프로서 스펙트럼에서 장파장의 적외선(LWIR) 내지 자외선(UV)을 방출한다. 상기 반사경(115)은 소오스 렌즈(112)에 대해 반대 방향으로 램프(111)로부터 방출되는 광선을 반사시켜 다시 소오스 렌즈(112)로 향하게 하는 역할을 한다.The lamp 111 for emitting light is preferably a 170W to 250W halogen metal lamp that emits long wavelength infrared (LWIR) to ultraviolet (UV) light in the spectrum. The reflector 115 serves to reflect the light emitted from the lamp 111 in the opposite direction with respect to the source lens 112 so as to be directed back to the source lens 112.

상기 소오스 렌즈(112)는 상기 램프(111)로부터 방출되는 광선을 집광시키는 역할을 한다. 상기 소오스 스톱(113)은 광학적으로 불투명한 부재이며, 광선을 통과시키도록 형성된 개구를 갖는다. 상기 소오스 스톱(113)은 화상을 형성하는 광선의 양을 결정한다.The source lens 112 collects light rays emitted from the lamp 111. The source stop 113 is an optically opaque member and has an opening formed to allow light to pass therethrough. The source stop 113 determines the amount of light that forms the image.

상기 필드 렌즈(116)는 상기 소오스 스톱(113)의 이미지가 프로젝션 스톱(120)에 1:1로 대응되도록 하기 위하여, 상기 소오스 스톱(113)을 통과한 각각의 광선을 광 손실 없이 AMA 모듈(118)로 조사하는 역할을 한다.The field lens 116 transmits each ray passing through the source stop 113 without light loss so that the image of the source stop 113 corresponds to the projection stop 120 at 1: 1. 118).

상기 AMA 모듈(118)은 조사된 광선을 반사시키기 위한 미러와 상기 미러의 하부에 형성되어 인가되는 신호에 따라 상기 미러를 변형시키기 위한 액츄에이터로 구성된 화소들의 어레이를 갖는다. 본 발명에 의한 AMA 모듈(118)은 도 3에 도시한 종래의 것과 달리, 액츄에이터를 하부 전극, 변형층, 상부 전극 및 지지층이 순차적으로 적층된 구조로 형성함으로써, 상기 하부 전극에 제1 신호를 인가하고 상기 상부 전극에 제2 신호를 인가하면, 상부 전극과 하부 전극 사이에 형성된 변형층이 변형을 일으키고, 이에 따라 변형층을 포함하는 액츄에이터가 하방으로 휘게 된다.The AMA module 118 has an array of pixels consisting of a mirror for reflecting the irradiated light rays and an actuator for modifying the mirror according to a signal formed under and applied to the mirror. Unlike the conventional method shown in FIG. 3, the AMA module 118 according to the present invention forms an actuator in a structure in which a lower electrode, a deformation layer, an upper electrode, and a support layer are sequentially stacked, thereby providing a first signal to the lower electrode. When the second signal is applied to the upper electrode, the strained layer formed between the upper electrode and the lower electrode causes deformation, and thus the actuator including the strained layer is bent downward.

도 5는 상기 AMA 모듈(118)의 단면도이다. 도 5를 참조하면, 상기 AMA 모듈(118)은 액티브 매트릭스(200), 액츄에이터(290), 그리고 미러(300)를 포함한다. 내부에 M×N(M, N은 정수)개의 MOS 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장되고 상기 트랜지스터의 드레인으로부터 연장되는 드레인 패드(215)가 형성된 상기 액티브 매트릭스(200)는, 상기 액티브 매트릭스(200) 및 드레인 패드(215)의 상부에 적층된 보호층(220)과 보호층(220)의 상부에 적층된 식각 방지층(225)을 포함한다.5 is a cross-sectional view of the AMA module 118. Referring to FIG. 5, the AMA module 118 includes an active matrix 200, an actuator 290, and a mirror 300. The active matrix 200 in which an M × N (M, N is an integer) MOS transistor (not shown) is formed therein and a drain pad 215 extending from the drain of the transistor is formed. ) And a protective layer 220 stacked on the drain pad 215 and an etch stop layer 225 stacked on the protective layer 220.

상기 액츄에이터(290)는, 상기 식각 방지층(225) 중 아래에 드레인 패드(215)가 형성된 부분에 일측이 접촉되며 타측이 에어 갭(255)을 개재하여 수평하게 형성된 하부 전극(260), 하부 전극(260)의 상부에 형성된 변형층(265), 변형층(265)의 상부에 형성된 상부 전극(270), 상부 전극(270)의 상부에 형성된 지지층(275), 그리고 변형층(265)의 일측으로부터 변형층(265), 하부 전극(260), 식각 방지층(225) 및 보호층(220)을 통하여 상기 드레인 패드(215)까지 수직하게 형성된 비어 홀(280) 내에 상기 하부 전극(260)과 드레인 패드(215)가 서로 연결되도록 형성된 비어 컨택(285)을 포함한다.The actuator 290 may have one side contacting a portion of the etch stop layer 225 in which a drain pad 215 is formed and a lower electrode 260 and a lower electrode formed horizontally through the air gap 255. The strained layer 265 formed on the upper portion of the 260, the upper electrode 270 formed on the strained layer 265, the support layer 275 formed on the upper electrode 270, and one side of the strained layer 265. The lower electrode 260 and the drain in the via hole 280 formed perpendicularly to the drain pad 215 through the strained layer 265, the lower electrode 260, the etch stop layer 225, and the protective layer 220. The pad 215 includes a via contact 285 formed to be connected to each other.

상기 미러(300)는 지지층(275)의 일측에 형성된 포스트(post)(295)에 의하여 그 하부가 지지되며 양측이 수평하게 형성된 사각형의 평판의 형상을 갖는다.The mirror 300 is supported by a post 295 formed on one side of the support layer 275, and has a rectangular flat plate shape formed on both sides of the mirror 300.

도 6a 내지 도 6d는 상기 AMA 모듈의 제조 공정도이다. 도 6a를 참조하면, M×N 개의 MOS 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장되고 드레인 패드(215)가 형성된 액티브 매트릭스(200)의 상부에 인 실리케이트 유리(PSG)를 사용하여 보호층(220)을 적층한다. 보호층(220)은 화학 기상 증착(CVD) 방법을 이용하여 1.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 보호층(220)은 후속하는 공정 동안 상기 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(200)를 보호한다.6A to 6D are manufacturing process diagrams of the AMA module. Referring to FIG. 6A, a protective layer 220 is formed by using an silicate glass (PSG) on top of an active matrix 200 having M × N MOS transistors (not shown) and a drain pad 215 formed thereon. Laminated. The protective layer 220 is formed to have a thickness of about 1.0 μm using a chemical vapor deposition (CVD) method. The protective layer 220 protects the active matrix 200 in which the transistor is embedded during a subsequent process.

상기 보호층(220)의 상부에 질화물로 구성된 식각 방지층(225)을 적층한다. 식각 방지층(225)은 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법을 이용하여 1000∼2000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 식각 방지층(225)은 후속하는 식각 공정 동안 보호층(220) 및 액티브 매트릭스(200) 등이 식각되는 것을 방지한다. 상기 식각 방지층(225)의 상부에는 제1 희생층(230)을 적층한다. 제1 희생층(230)은 인(P)의 농도가 높은 인 실리케이트 유리(PSG)를 대기압 화학 기상 증착(APCVD) 방법을 이용하여 1.0∼3.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 이 경우, 제1 희생층(230)은 상기 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(200)의 상부를 덮고 있으므로 그 표면의 평탄도가 매우 불량하다. 따라서, 제1 희생층(230)의 표면을 스핀 온 글래스(SOG)를 사용하는 방법 또는 화학 기계적 연마(CMP) 방법을 이용하여 평탄화시킨다. 이어서, 제1 희생층(230) 중 아래에 드레인 패드(215)가 형성되어 있는 부분을 식각하여 상기 식각 방지층(225)의 일부를 노출시킴으로써 액츄에이터(290)의 지지부인 앵커(anchor)가 형성될 위치를 만든다.An etch stop layer 225 made of nitride is stacked on the passivation layer 220. The etch stop layer 225 is formed to have a thickness of about 1000 to 2000 kPa using a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method. The etch stop layer 225 prevents the protective layer 220, the active matrix 200, and the like from being etched during the subsequent etching process. The first sacrificial layer 230 is stacked on the etch stop layer 225. The first sacrificial layer 230 is formed of phosphorous silicate glass (PSG) having a high concentration of phosphorus (PG) to have a thickness of about 1.0 to 3.0 μm by using an atmospheric chemical vapor deposition (APCVD) method. . In this case, since the first sacrificial layer 230 covers the upper portion of the active matrix 200 in which the transistor is embedded, the flatness of the surface is very poor. Accordingly, the surface of the first sacrificial layer 230 is planarized by using spin on glass (SOG) or chemical mechanical polishing (CMP). Subsequently, an anchor, which is a support part of the actuator 290, may be formed by etching a portion of the first sacrificial layer 230 in which the drain pad 215 is formed below to expose a portion of the etch stop layer 225. Make a location.

도 6b를 참조하면, 상기 노출된 식각 방지층(225)의 상부 및 제1 희생층(230)의 상부에 백금(Pt), 탄탈륨(Ta), 또는 백금-탄탈륨(Pt-Ta) 등의 금속으로 구성된 하부 전극(260)을 적층한다. 하부 전극(260)은 스퍼터링 방법을 이용하여 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 하부 전극(260)에는, 외부로부터 액티브 매트릭스(200)에 내장된 트랜지스터를 통하여 제1 신호(화상 신호)가 인가된다.Referring to FIG. 6B, a metal such as platinum (Pt), tantalum (Ta), or platinum-tantalum (Pt-Ta) is disposed on the exposed etch stop layer 225 and on the first sacrificial layer 230. The configured lower electrode 260 is stacked. The lower electrode 260 is formed to have a thickness of about 0.01 to 1.0 µm using a sputtering method. The first electrode (image signal) is applied to the lower electrode 260 through a transistor built in the active matrix 200 from the outside.

상기 하부 전극(260)의 상부에는 PZT 또는 PLZT 등의 압전 물질로 구성된 변형층(265)을 적층한다. 변형층(265)은 졸-겔법을 이용하여 0.1∼1.0㎛, 바람직하게는 0.4㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한 후, 급속 열처리(RTA) 방법으로 열처리하여 상변이시킨다. 변형층(265)은 상부 전극(270)에 제2 신호(바이어스 신호)가 인가되고 하부 전극(260)에 제1 신호가 인가되어 상부 전극(270)과 하부 전극(260) 사이의 전위차에 따라 발생하는 전기장에 의하여 변형을 일으킨다.A strained layer 265 made of a piezoelectric material such as PZT or PLZT is stacked on the lower electrode 260. The strained layer 265 is formed to have a thickness of about 0.1-1 .0 μm, preferably about 0.4 μm by using a sol-gel method, followed by heat-treatment using a rapid heat treatment (RTA) method to phase change. . In the strained layer 265, a second signal (bias signal) is applied to the upper electrode 270, and a first signal is applied to the lower electrode 260 according to a potential difference between the upper electrode 270 and the lower electrode 260. It is deformed by the generated electric field.

상부 전극(270)은 변형층(265)의 상부에 적층한다. 상부 전극(270)은 알루미늄 또는 백금 등의 전기 전도성이 우수한 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상부 전극(270)에는 외부로부터 공통 전극선(도시되지 않음)을 통하여 제2 신호가 인가된다.The upper electrode 270 is stacked on the strained layer 265. The upper electrode 270 is formed of a metal having excellent electrical conductivity such as aluminum or platinum so as to have a thickness of about 0.01 to 1.0 탆 using a sputtering method. The second signal is applied to the upper electrode 270 through a common electrode line (not shown) from the outside.

상기 상부 전극(270)의 상부에는 지지층(275)을 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께로 적층한다. 상기 지지층(275)은 질화물을 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법을 이용하여 형성된다. 이 때, 저압의 반응 용기 내에서 반응 가스의 비(ratio)를 변화시키면서 상기 지지층(275)을 형성하여 지지층인(275) 내의 응력(stress)을 조절한다.On the upper electrode 270, a support layer 275 is stacked to a thickness of about 0.01 to 1.0 mu m. The support layer 275 is formed using low pressure chemical vapor deposition (LPCVD). At this time, the support layer 275 is formed while changing the ratio of the reaction gas in the low pressure reaction vessel to adjust the stress in the support layer 275.

도 6c를 참조하면, 상기 지지층(275), 상부 전극(270), 변형층(265), 그리고 하부 전극(260)을 각기 소정의 화소 형상을 갖도록 패터닝한 후, 변형층(265)의 일측으로부터 드레인 패드(215)까지 변형층(265), 하부 전극(260), 식각 방지층(225), 및 보호층(220)을 순차적으로 식각하여 상기 변형층(265)으로부터 드레인 패드(215)까지 수직하게 비어 홀(280)을 형성한다. 이어서, 상기 비어 홀(280) 내에 텅스텐, 백금, 또는 티타늄 등의 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 상기 드레인 패드(215)와 하부 전극(260)이 전기적으로 연결되도록 비어 컨택(285)을 형성한다. 따라서, 비어 컨택(285)은 상기 비어 홀(280) 내에서 상기 하부 전극(260)으로부터 드레인 패드(215)까지 수직하게 형성된다. 그러므로, 제1 신호는 외부로부터 액티브 매트릭스(200)에 내장된 MOS 트랜지스터, 드레인 패드(215) 및 비어 컨택(285)을 통하여 하부 전극(260)에 인가된다.Referring to FIG. 6C, the support layer 275, the upper electrode 270, the strain layer 265, and the lower electrode 260 are each patterned to have a predetermined pixel shape, and then, from one side of the strain layer 265. The strained layer 265, the lower electrode 260, the etch stop layer 225, and the protective layer 220 are sequentially etched up to the drain pad 215 so as to be perpendicular from the strained layer 265 to the drain pad 215. The via hole 280 is formed. Subsequently, a via contact 285 is formed in the via hole 280 to electrically connect the drain pad 215 and the lower electrode 260 by sputtering a metal such as tungsten, platinum, or titanium. Thus, the via contact 285 is formed vertically from the lower electrode 260 to the drain pad 215 in the via hole 280. Therefore, the first signal is applied from the outside to the lower electrode 260 through the MOS transistor, the drain pad 215, and the via contact 285 embedded in the active matrix 200.

이어서, 백금-탄탈륨(Pt-Ta)을 스퍼터링 방법을 이용하여 액티브 매트릭스(200)의 하단에 증착시켜 백사이드 메탈층(도시되지 않음)을 형성한다. 계속하여, 제1 희생층(230)을 플루오르화 수소(HF) 증기로 식각하여 제1 희생층(230)의 위치에 에어 갭(255)을 형성함으로서 액츄에이터(290)를 완성한다.Subsequently, platinum-tantalum (Pt-Ta) is deposited on the bottom of the active matrix 200 using a sputtering method to form a backside metal layer (not shown). Subsequently, the first sacrificial layer 230 is etched with hydrogen fluoride (HF) vapor to form an air gap 255 at the position of the first sacrificial layer 230 to complete the actuator 290.

도 6d를 참조하면, 전술한 바와 같이 에어 갭(255)을 형성한 후, 상기 결과물 전면에 제2 희생층(292)을 형성한다. 제2 희생층(292)은 유동성이 좋은 폴리머 등을 스핀 코팅 방법을 이용하여 형성하며, 상기 에어 갭(255)을 완전히 채우면서 액츄에이터(290)를 완전히 덮도록 형성된다. 이어서, 사진 식각 공정을 이용하여 상기 제2 희생층(292)을 패터닝함으로서 상기 지지층(275)의 일측에 미러(300)가 형성될 포스트(295)를 만든다. 계속하여, 상기 제2 희생층(292) 및 노출된 지지층(275)의 상부에 스퍼터링 방법을 이용하여 반사도가 좋은 알루미늄(Al)이나 은(Ag)을 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께로 증착시켜 미러(300)를 형성한다. 상기와 같이 미러(300)를 형성한 후, 제2 희생층(292)을 산소 플라즈마(O2plasma)를 사용하여 제거하고 헹굼 및 건조 처리를 수행하여 도 5에 도시한 바와 같은 AMA 모듈을 완성한다.Referring to FIG. 6D, after forming the air gap 255 as described above, the second sacrificial layer 292 is formed on the entire surface of the resultant. The second sacrificial layer 292 is formed using a spin coating method such as a polymer having good fluidity, and is formed to completely cover the actuator 290 while completely filling the air gap 255. Subsequently, the second sacrificial layer 292 is patterned using a photolithography process to form a post 295 in which the mirror 300 is to be formed on one side of the support layer 275. Subsequently, aluminum (Al) or silver (Ag) having good reflectivity is formed on the second sacrificial layer 292 and the exposed support layer 275 by a sputtering method to a thickness of about 0.01 to 1.0 µm. Deposition to form a mirror 300. After the mirror 300 is formed as described above, the second sacrificial layer 292 is removed using an oxygen plasma (O 2 plasma), and rinsing and drying are performed to complete the AMA module as shown in FIG. 5. do.

상술한 AMA 모듈에 있어서, 하부 전극(260)에 제1 신호를 인가하고 상부 전극(270)에 제2 신호를 인가하면, 상부 전극(270)과 하부 전극(260) 사이에 전위차에 따른 전기장이 발생하게 된다. 이러한 전기장에 의하여 상부 전극(270)과 하부 전극(260) 사이에 형성된 변형층(265)이 변형을 일으키게 되며, 변형층(265)은 상기 전기장에 직교하는 방향으로 수축하게 된다. 이에 따라, 변형층(265)을 포함하는 액츄에이터(290)가 지지층(275)이 형성되어 있는 방향의 반대쪽, 즉 도면에서 아래쪽으로 휘어진다. 상기 지지층(275)의 상부에 장착된 미러(300)는 휘어진 지지층(275)에 의해 그 축이 움직여서 하방으로 틸팅됨으로써 광원으로부터 입사되는 광을 반사한다. 광원으로부터 입사되는 광선은 소정의 각도로 틸팅된 미러(300)에 의해 반사된 후, 스크린에 투영되어 화상을 맺는다.In the above-described AMA module, when the first signal is applied to the lower electrode 260 and the second signal is applied to the upper electrode 270, an electric field according to a potential difference between the upper electrode 270 and the lower electrode 260 is applied. Will occur. Due to the electric field, the strained layer 265 formed between the upper electrode 270 and the lower electrode 260 causes deformation, and the strained layer 265 shrinks in a direction perpendicular to the electric field. Accordingly, the actuator 290 including the deformation layer 265 is bent downward in the direction opposite to the direction in which the support layer 275 is formed, that is, in the figure. The mirror 300 mounted on the upper portion of the support layer 275 reflects light incident from the light source by being tilted downward by moving its axis by the bent support layer 275. Light rays incident from the light source are reflected by the tilted mirror 300 at a predetermined angle and then projected onto a screen to form an image.

다시, 도 4를 참조하면, 프로젝션 스톱(120)은 광학적으로 불투명한 부재이며, 광학적으로 반사면인 전면 및 광선을 통과시키도록 형성된 개구를 구비한다. 바람직하게는, 상기 개구는 핀홀 또는 슬릿이다. 상기 프로젝션 스톱(120)의 개구를 통과하는 광선의 플럭스는 AMA 모듈(118)의 각 미러로 반사된 광선의 세기를 제어한다. 프로젝션 렌즈(122)는 프로젝션 스톱(120)의 개구를 통과한 광선을 스크린(도시되지 않음) 상에 투사하여 그에 상응되는 화상을 표시하는 기능을 수행한다.Referring again to FIG. 4, the projection stop 120 is an optically opaque member and has an optically reflective surface and an opening formed to pass a light beam. Preferably, the opening is a pinhole or slit. The flux of light rays passing through the opening of the projection stop 120 controls the intensity of the light rays reflected by each mirror of the AMA module 118. The projection lens 122 projects a ray passing through the opening of the projection stop 120 on a screen (not shown) to display a corresponding image.

상술한 구조를 갖는 본 발명에 따른 투사형 화상 표시 장치(100)의 작동 원리를 도 4 및 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The operation principle of the projection image display apparatus 100 according to the present invention having the above-described structure will be described with reference to FIGS. 4 and 7 as follows.

먼저, 할로겐 금속 램프(111)로부터 방출되는 광선이 소오스 렌즈(112)에 의해 집광된 후, 소오스 스톱(113)의 개구를 통과하여 소오스 미러(114)로 조사되어 그 광로가 1차적으로 변경된다. 상기 소오스 미러(114)에 의해 반사된 광선은 필드 렌즈(116)를 통해 평행광으로 AMA 모듈(118) 상에 조사된다.First, light rays emitted from the halogen metal lamp 111 are collected by the source lens 112, and then irradiated through the opening of the source stop 113 to the source mirror 114 so that the optical path is primarily changed. . The light reflected by the source mirror 114 is irradiated onto the AMA module 118 through parallel light through the field lens 116.

만일, 상기 AMA 모듈(118)의 각 액츄에이터에 신호를 인가하지 않으면(즉, 0V 상태), 그에 대응되는 미러가 진동하거나 기울어지거나 또는 구부러지지 않는다. 그러나, 각각의 액츄에이터들은 3°∼ 5°의 초기 경사각을 갖고 있으므로, 신호를 인가하지 않는 초기 상태에서도 AMA 모듈(118)의 각 미러는 상기한 초기 경사각을 갖고 상방으로 틸팅되어 있다. 그 결과, 도 7a에 도시한 바와 같이, AMA 모듈(118)의 각 미러로부터 반사된 광선은 그 전량이 프로젝션 스톱(120)의 개구를 통과한 후 프로젝션 렌즈(122)에 의해 스크린 상에 투사됨으로써, 백색(white) 화상을 표시한다.If a signal is not applied to each actuator of the AMA module 118 (ie, 0V state), the corresponding mirror does not vibrate, tilt or bend. However, since each of the actuators has an initial inclination angle of 3 ° to 5 °, each mirror of the AMA module 118 is tilted upward with the initial inclination angle described above even in the initial state where no signal is applied. As a result, as shown in FIG. 7A, the light rays reflected from each mirror of the AMA module 118 are projected onto the screen by the projection lens 122 after all of the light passes through the opening of the projection stop 120. , A white image is displayed.

만일, 상기 AMA 모듈(118)의 각 액츄에이터에 최대 신호보다 적은 신호를 인가하면, 그에 대응되는 미러가 하방으로 소정의 경사각을 가지고 틸팅됨으로써 입사되는 광선 중의 일부만이 프로젝션 스톱(120)의 개구를 통과한다. 따라서, 도 7b에 도시한 바와 같이, AMA 모듈(118)의 각 미러에 의해 반사된 광선 중의 일부는 프로젝션 스톱(120)의 전면에 의해 반사되고, 그 나머지의 광선이 프로젝션 스톱(120)의 개구를 통과하여 스크린 상에 화상을 표시한다.If a signal less than the maximum signal is applied to each actuator of the AMA module 118, only a part of the light rays incident by the mirror corresponding thereto is tilted downward with a predetermined inclination angle passes through the opening of the projection stop 120. do. Thus, as shown in FIG. 7B, some of the light rays reflected by each mirror of the AMA module 118 are reflected by the front surface of the projection stop 120, and the remaining light rays are the openings of the projection stop 120. Display an image on the screen by passing through it.

만일, 상기 AMA 모듈(118)의 각 액츄에이터에 최대 신호를 인가하면, 그에 대응되는 미러가 -3°의 경사각을 가지고 하방으로 완전히 틸팅된다. 그 결과, 도 7c에 도시한 바와 같이, AMA 모듈(118)의 각 미러에 의해 반사된 광선은 프로젝션 스톱(120)에서 벗어나서 상을 맺게 되므로 스크린(도시되지 않음) 상에 도달되지 못한다. 따라서, 최대 신호가 인가될 때 스크린에는 블랙(black) 화상이 표시되므로, 기존의 구동 회로에서 반전된 신호를 사용하여 본 발명의 투사형 화상 표시 장치를 구동시킬 수 있다.If the maximum signal is applied to each actuator of the AMA module 118, the mirror corresponding thereto is fully tilted downward with an inclination angle of -3 °. As a result, as shown in FIG. 7C, the light rays reflected by each mirror of the AMA module 118 are imaged out of the projection stop 120 and thus cannot reach the screen (not shown). Therefore, since a black image is displayed on the screen when the maximum signal is applied, the projection type image display device of the present invention can be driven using the signal inverted by the existing driving circuit.

여기서, AMA 모듈(118)의 각각의 미러는 스크린 상에 표시되는 다수의 화소들 중에서 대응되는 하나의 화소의 세기에 상응하는 변형 크기로 변형되며, 각각의 미러들로부터 반사되는 광선의 경로는 프로젝션 스톱(120)의 개구를 통과하는 광선의 세기를 결정한다. 즉, 프로젝션 스톱(120)의 개구를 통과하는 광선의 플럭스는 프로젝션 스톱(120)에 대한 AMA 모듈(118)의 미러의 방향에 의해서 제어된다.Here, each mirror of the AMA module 118 is deformed to a deformation size corresponding to the intensity of the corresponding one pixel among the plurality of pixels displayed on the screen, and the path of the light rays reflected from each mirror is projected. The intensity of the light rays passing through the opening of the stop 120 is determined. That is, the flux of the light rays passing through the opening of the projection stop 120 is controlled by the direction of the mirror of the AMA module 118 relative to the projection stop 120.

여기서, 도 4는 단판식 AMA를 사용한 단색 시스템을 예시하고 있으나, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의하면, 적색 투과 필터(transmission filters), 녹색 투과 필터 및 청색 투과 필터의 일련의 색 단편들로 이루어진 컬러 휠(color wheel)을 사용하여 순차적으로 적색, 녹색 및 청색 광을 단판식(single panel) AMA에 조사함으로써 적색, 녹색 및 청색 화상들을 표시할 수 있는 단판식 컬러 시스템에 본 발명을 적용할 수 있다.Here, FIG. 4 illustrates a monochromatic system using a single-plate AMA, but in accordance with another preferred embodiment of the present invention, a series of color segments of a red transmission filter, a green transmission filter and a blue transmission filter The invention can be applied to a single-plate color system capable of displaying red, green and blue images by sequentially illuminating red, green and blue light to a single panel AMA using a color wheel. have.

또한, 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 의하면, 3판식(three panel) AMA를 사용하는 다판식 컬러 시스템에 본 발명을 적용할 수 있다.In addition, according to another preferred embodiment of the present invention, the present invention can be applied to a multi-panel color system using a three panel AMA.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, AMA 모듈의 액츄에이터를 하부 전극, 변형층, 상부 전극 및 지지층이 순차적으로 적층된 구조로 형성함으로써, 상기 하부 전극에 제1 신호를 인가하고 상기 상부 전극에 제2 신호를 인가하면, 상부 전극과 하부 전극 사이에 형성된 변형층이 변형을 일으키고, 이에 따라 변형층을 포함하는 액츄에이터가 하방으로 휘게 된다. 액츄에이터에 신호를 인가하지 않는 초기 상태에서는 상기 액츄에이터 자체의 초기 경사각(즉, 3°∼ 5°의 경사각)으로 인하여 상방으로 기울어진 미러에 의해 반사되는 광선이 프로젝션 스톱을 통과하여 스크린 상에 백색 화상을 표시하게 되고, 액츄에이터에 최대 신호를 인가한 상태에서는 약 -3°의 경사각으로 하방으로 기울어진 미러에 의해 반사되는 광선이 프로젝션 스톱을 벗어나 결상되므로 스크린 상에 블랙 화상이 표시된다.As described above, according to the present invention, the actuator of the AMA module is formed in a structure in which a lower electrode, a deformation layer, an upper electrode, and a support layer are sequentially stacked, thereby applying a first signal to the lower electrode and a second to the upper electrode. When the signal is applied, the strained layer formed between the upper electrode and the lower electrode causes the strain, thereby causing the actuator including the strained layer to bend downward. In the initial state when no signal is applied to the actuator, the light reflected by the mirror tilted upward due to the initial tilt angle of the actuator itself (i.e., the tilt angle of 3 ° to 5 °) passes through the projection stop and the white image is displayed on the screen. In the state where the maximum signal is applied to the actuator, the light reflected by the mirror tilted downward at an inclination angle of about -3 ° is imaged beyond the projection stop, and a black image is displayed on the screen.

따라서, 광학계는 "3°∼ 5°의 초기 경사각+약 -3°의 구동 경사각=약 0°∼ 2°"의 각도를 처리하면 되므로, 종래의 구조에 비하여 설계가 용이해지고 광학 노이즈를 줄일 수 있다.Therefore, the optical system can handle an angle of "initial inclination angle of 3 degrees to 5 degrees + driving inclination angle of about -3 degrees = about 0 degrees to 2 degrees", so that the design is easier and the optical noise can be reduced as compared with the conventional structure. have.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.

Claims (3)

광선을 발생하기 위한 광원(111);A light source 111 for generating light rays; 화상을 스크린 상에 투사하기 위한 프로젝션 렌즈(122); 그리고A projection lens 122 for projecting an image onto the screen; And 미러(300) 및 상기 미러(300)의 하부에 형성되어 인가되는 신호에 따라 상기 미러(300)를 변형시키기 위한 액츄에이터(290)로 구성된 화소들의 어레이를 가지며, 상기 액츄에이터(290)에 최대 신호를 인가하면 상기 미러가 입사되는 광선을 상기 프로젝션 렌즈(122)를 벗어나도록 반사하는 액츄에이티드 미러 어레이(AMA) 모듈(118)을 포함하는 것을 특징으로 하는 투사형 화상 표시 장치.It has an array of pixels consisting of a mirror 300 and an actuator 290 for deforming the mirror 300 according to the signal formed and applied to the lower portion of the mirror 300, the maximum signal to the actuator 290 And an actuated mirror array (AMA) module (118) that, when applied, reflects an incident ray of the mirror out of the projection lens (122). 제1항에 있어서, 상기 액츄에이터(290)는 화상 신호가 인가되는 하부 전극(260), 상기 하부 전극(260)의 상부에 적층된 변형층(265), 상기 변형층(265)의 상부에 적층되며 바이어스 신호가 인가되는 상부 전극(270), 및 상기 상부 전극(270)의 상부에 적층된 지지층(275)으로 이루어지고, 상기 미러(300)는 상기 지지층(275)의 상부에 포스트(295)를 개재하여 장착된 것을 특징으로 하는 투사형 화상 표시 장치.2. The actuator 290 of claim 1, wherein the actuator 290 is stacked on the lower electrode 260 to which an image signal is applied, the strained layer 265 stacked on the lower electrode 260, and the strained layer 265. And an upper electrode 270 to which a bias signal is applied, and a support layer 275 stacked on the upper electrode 270, and the mirror 300 has a post 295 on the support layer 275. Projection type image display device characterized in that mounted via. 제2항에 있어서, 상기 액츄에이터(290)에 신호를 인가하면, 상기 지지층(275)의 상부에 장착된 상기 미러(300)가 상기 지지층(275)이 형성되어 있는 방향의 반대쪽으로 틸팅되는 것을 특징으로 하는 투사형 화상 표시 장치.The method of claim 2, wherein when a signal is applied to the actuator 290, the mirror 300 mounted on the support layer 275 is tilted in a direction opposite to the direction in which the support layer 275 is formed. Projection type image display device.
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