KR100553474B1 - 간섭형 디스플레이 유니트의 제조 방법 - Google Patents

간섭형 디스플레이 유니트의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 간섭형 디스플레이 유니트의 제조 방법을 다음과 같이 제공한다.
제1플레이트와 희생층이 기판상에 정렬되어 형성되고, 적어도 두 개 이상의 개구가 상기 제1플레이트와 희생층상에 형성된다. 포토레지스트층이 상기 희생층상에 스핀-코팅되는 동시에 상기 개구에 채워지게 된다. 포토리소그래픽 공정에 의하여 암을 갖는 지지체를 규정하고자 상기 포토레지스트층이 패턴화된다. 제2플레이트가 상기 희생층 및 지주상에 형성된다. 상기 암의 하중은 열처리에 의하여 해제된다. 상기 암의 위치는 변위되고 상기 제1플레이트와 제2플레이트간의 거리가 정해진다. 최종적으로, 상기 희생층이 제거된다.
광간섭 디스플레이 유니트, 투명기판, 제1전극, 희생층, 개구, 지주, 암, 지지체, 캐비티

Description

간섭형 디스플레이 유니트의 제조 방법{A METHOD FOR MANUFACTURING AN INTERFERENCE DISPLAY UNIT}
도 1은 종래의 디스플레이 유니트를 나타내는 단면도;
도 2는 전압이 적용된 후, 종래의 디스플레이 유니트를 나타내는 단면도;
도 3a 내지 도 3c는 종래의 디스플레이 유니트를 제조하는 방법을 나타내며;
도 4는 종래의 매트릭스 칼라 평면 디스플레이를 나타내는 단면도;
도 5a 내지 도 5d는 종래의 매트릭스 칼라 평면 디스플레이를 제조하는 방법을 나타내는 단면도,
도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 일실시예로서, 광간섭 디스플레이 유니트의 제조 방법을 나타내며;
도 6d는 본 발명에 따른 일실시예로서, 광간섭 디스플레이 유니트의 단면도;
도 7a 내지 도 7d는 본 발명에 다른 실시예로서, 매트릭스 칼라 평면 디스플레이 구조를 제조하는 방법을 나타낸다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
501 : 투명기판 502 : 제1전극
506 : 희생층 508 : 개구
510 : 재료층 512 : 지주
5121,5122 : 암 516 : 캐비티
601 : 투명기판 602 : 제1전극
604 : 희생층 606,608,610,612 : 개구
614: 재료층 616,618,620,622 : 지주
6161,6181,6201,6221 : 지지체
6162,6182,6183,6202,6203,6222 : 암
624,626,628 : 광간섭 디스플레이 유니트
6241,6261,6281 : 캐비티
본 발명은 광간섭 디스플레이를 제조하는 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 암(arm) 일체형 지주(post)를 갖는 광간섭 디스플레이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
평면 디스플레이는 공간 제약형 및 휴대가 가능한 디스플레이로서, 경량이면서 크기가 작은 이유로 널리 보급되고 있다.
현재, 액정 디스플레이(LCD), 유기 전기-발광 디스플레이(OLED), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 뿐만아니라 광간섭 디스플레이 형태 등에 관심이 집중되고 있다.
미국특허 5,835,255에는 평면 디스플레이에 사용될 수 있는 시각적 빛에 대한 디스플레이 유니트 배열에 대하여 공개되어 있다. 도 1의 단면도를 참조로 종래의 디스플레이 유니트에 대하여 설명하면 다음과 같다.
광간섭 디스플레이 유니트(100)는 두 개의 벽(102),(104)을 포함한다. 지주(106)가 상기 두 개의 벽(102),(104)를 지지하여, 그 내부에는 캐비티(cavity: 108)가 형성된다. 상기 두 개의 벽(102),(104)간 거리 즉, 캐비티(108)의 길이는 D이다.
상기 벽(102),(104)중 하나는 부분적으로 빛을 흡수하는 흡수율을 갖는 반-전송(semi-transmissible)/반-반사(semi-reflective)층이고, 다른 하나는 전압이 가해지면 변형되는 광반사층이다.
상기 투시광이 상기 벽(102),(104)를 지나서, 모든 보여지는 광스펙트럼(light spectrum)으로서 상기 캐비티(108)에 도달하게 되면, 아래 식 1.1에 따른 파장을 갖는 시각광(visible light)이 구조적인 간섭을 발생시킬 수 있고, 생략될 수 있다.
2D = Nλ (1.1)
여기서, 상기 N은 자연수이다.
캐비티(108)의 길이(D)가 어떤 자연수에 파장을 곱한 값의 절반과 동일한 경우, 구조적인 간섭이 발생되고, 날카로운 광파가 생략된다. 관찰자가 입사광의 방향을 따르게 되면, 파장 λ1을 갖는 반사광을 관찰할 수 있다. 따라서, 상기 디스플레이 유니트(display unit : 100)가 "오픈(open)"상태가 된다.
제1벽(102)은 기판, 흡수층, 절연층으로 구성된 반-전송(semi-transmissible)/반-반사(semi-reflective) 전극이다. 상기 제1벽(102)을 지나는 입사광이 부분적으로 상기 흡수층에 의하여 흡수된다.
상기 기판은 ITO 글래스(glass) 또는 IZO 글래스(glass)와 같이 전도성이며 투명한 재료로 만들어진 것이다. 상기 흡수층은 알루미늄(aluminium), 크롬(chromium) 또는 은(silver) 등과 같은 금속으로 만들어진 것이다. 상기 절연층은 실리콘 옥사이드(silicon oxide), 실리콘 니트라이트(silicon nitride) 또는 메탈 옥사이드(metal oxide)로 만들어진다. 메탈 옥사이드는 상기 흡수층의 일부분이 산화되어 얻어질 수 있다.
상기 제2벽(104)은 변형 가능한 반사 전극이다. 전압에 따라 상하로 유동된다. 통상, 상기 제2벽(104)은 절연재/전도성의 투명재 또는 금속/전도성의 투명재로 만들어진다.
도 2는 전압이 적용된 후, 종래의 디스플레이 유니트를 나타내는 단면도이다. 도 2에서 보는 바와 같이, 전압에 의하여 구동되는 동시에 상기 전압(104)은 변형되는 동시에 정전기의 힘에 의하여 벽(102)를 향하여 하강하게 된다. 동시에, 상기 벽(102),(104)간의 거리, 즉 캐비티(108)의 거리는 정확하게 제로(zero)는 아니고 단지 d가 제로가 될 수 있다.
상기 식(1.1)에 D 대신 d를 대입하면, 식(1.1)를 만족하는 파장 λ2를 갖는 시각광은 구조적인 간섭을 발생시킬 수 있고, 벽(104)에 반사되는 동시에 벽(102)를 지나게 된다. 벽(102)이 파장 λ2를 갖는 광에 대하여 높은 광흡수율을 가지기 때문에, 시각적 광스펙트럼에서의 모든 입사광은 제거되고, 입사광의 방향에 있는 관찰자는 시각적 광스펙트럼에서의 어떤 반사광을 관찰할 수 없게 된다. 따라서 상기 디스플레이 유니트는 "닫힘(closed)"상태가 된다.
도 1을 참조하면, 디스플레이 유니트(100)의 지주(106)는 포토레지스트 재료(photoresist material)로 통상 만들어진다.
도 3a내지 도 3c를 참조로 하여 종래의 디스플레이 유니트를 제조하는 방법을 설명한다.
도 3a를 참조로 하면, 제1벽(102)과 희생층(110)이 투명기판(109)상에 형성된 다음, 개구(112)가 상기 벽(102)과 희생층(110)에 형성된다. 여기서 상기 개구(112)는 지주를 형성하는데 사용되어진다.
다음으로, 네가티브 포토레지스트층(111: nagative photoresist layer))이 상기 희생층(110)에 스핀 코팅(spin coated)되고, 개구(112)에 채워지게 된다. 상기 네가티브 포토레지스트층(111)을 형성하는 목적은 상기 제1벽(102)과 제2벽(미도시됨) 사이에 지주를 형성하는데 있다.
투명기판(109)에 화살표로 지시된 방향과 같이, 후면 노출 공정이 상기 개구(112)의 네가티브 포토레지스트층(111)에 실시된다. 상기 희생층(110)은 후면 노출 공정의 필요에 따라 금속성의 불투명한 재질로 만들어져야 한다.
도 3b를 참조로 하면, 비노출된 네가티브 포토레지스트층이 제거된 후, 지주(106)는 개구(112)에 남게 된다. 다음으로, 상기 벽(104)이 희생층(110)과 지주(106)상에 형성된다.
도 3c를 참조하면, 상기 희생층(110)이 캐비티(114)를 형성하기 위한 에칭 공정에 의하여 제거된다, 상기 캐비티(114)의 길이(D)는 상기 희생층(110)의 두께 가 된다. 따라서, 상기 희생층의 다른 두께는 다른 파장을 갖는 광반사를 조절하기 위한 다른 디스플레이 유니트의 다른 공정에 사용되어야 한다.
전압 작용에 의하여 제어되는 디스플레이 유니트(100)를 포함하는 배열은 흑백 평판 디스플레이에 적절하지만, 칼라 평판 디스플레이에는 적절치 않다.
종래의 방법은 도 4에 도시된 바와 같이 서로 다른 캐비티 길이를 갖는 3개의 디스플레이 유니트를 포함하는 픽셀(pixel) 제조에 있다.
상기 3개의 디스플레이 유니트(302,204,306)는 각각 기판(300)상에 배열을 이루며 형성된다. 상기 디스플레이 유니트(302,304,306)는 디스플레이 유니트(302,304,306)의 캐비티의 서로 다른 길이로 인하여 서로 다른 파장을 갖는 칼라광 예를들어, 적색(red), 녹색(green), 청색(blue) 라이트(light)로 입사광(308)을 반사시킨다. 상기 배열에서 디스플레이 유니트에 사용되는 서로 다른 반사미러는 필요치 않다. 모든 칼라광의 밝기(brightness)가 일정하게 하면서 최적의 솔루션(해상도)를 제공하는 것이 더 중요하다. 그러나, 서로 다른 길이의 캐비티를 갖는 상기 3개의 디스플레이 유니트는 분리하여 제조되어야 하는 점이 있다.
첨부한 도 5a 내지 도 5b는 종래의 매트릭스 칼라 평판 디스플레이를 제조하는 방법을 나타낸다.
도 5a에서, 제1벽(310)과 제1희생층(312)이 투명기판(300)에 정렬되어 형성된 다음, 디스플레이 유니트(302,304,306)가 형성되어질 위치를 미리 설정된 위치로 규정하기 위하여 개구(314,316,318,320)가 상기 희생층(312)과 제1벽(310)에 형성된다. 이어서, 제2희생층(322)이 제1희생층(312)과 개구(314,316,318,320)에 형 성된다.
도 5b를 참조로 하면, 제2희생층(322)이 개구(314)와 개구(316)간에, 그리고 개구(318)과 개구(320)간의 제2희생층(322)이 포토 리소그래픽(photolithographic) 에칭(etch) 절차에 의하여 제거된 후, 제3희생층(324)이 제1희생층(312)과 제2희생층(322) 그리고 개구(314,316,318,320)에 형성되어진다.
도 5c를 참조로 하면, 상기 개구(318,320)에 제3희생층(324)이 남아있지만, 제3희생층(324)의 나머지는 포토리소그래픽 에칭 공정에 의하여 제거된다. 다음으로, 네가티브 포토레지스트가 제1희생층(324), 제2희생층(322) 및 제3희생층의 표면, 그리고 상기 개구(314,316,318,320)내에 스핀 코팅되고, 포토레지스트층(326)을 형성하기 위하여 모든 개구에 채워지게 된다.
상기 네가티브 포토레지스트층(326)은 상기 제1벽과 제2벽(미도시됨) 사이에 지주(미도시됨)를 형성하는데 사용되어진다.
첨부한 도 5d를 참조로 하면, 후면 노출 공정이 상기 투명기판(300)의 방향을 따라 개구(314,316,318,320)내의 네가티브 포토레지스트층(326)상에 실시되는 것으로 보여주고 있다. 상기 희생층(110)은 후면 노출 공정의 소용에 따라 금속성의 불투명 재질로 만들어져야 한다. 비노출된 네가티브 포토레지스트층(326)을 제거한 후, 지주(328)가 개구(314,316,318,320)에 남게 된다. 결과적으로, 상기 제2벽(330)은 제1희생층(312), 제2희생층(322), 제3희생층(324) 및 지주(328)를 덮게 된다.
후공정으로서, 상기 제1희생층(312), 제2희생층(322), 제3희생층(324)은 도 4에 도시된 바와 같이, 디스플레이 유니트(302,304,306)를 형성하기 위하여 에칭 공정에 의하여 제거되고, 여기서 상기 3개의 디스플레이 유니트(302,304,306)의 길이(d1,d2,d3)는 각각 제1희생층(312), 제2희생층(322), 제3희생층(324)의 두께가 된다. 따라서, 서로 다른 광파의 반사도를 제어하기 위한 목적을 실현하기 위하여 서로 다른 두께의 희생층은 서로 다른 공정을 갖는 서로 다른 디스플레이 유니트에 사용되어야 한다.
디스플레이 유니트(302,304,306)의 캐비티 길이를 규정하기 위하여 종래의 매트릭스 칼라 평판 디스플레이를 제조하는데 적어도 3개 이상의 포토리소그래픽 공정이 요구된다. 또한 지주를 성형하기 위한 후면 노출 공정을 조합시키기 위하여 금속재가 희생층을 만드는데 사용되어야 한다. 이러한 복잡한 제조 공정의 비용은 많이 소요될 수 밖에 없고, 또한 생산량은 복잡한 제조 공정으로 인하여 증가될 수 없다.
따라서, 단순한 공정 및 높은 생산량을 달성하면서 고해상도, 고휘도를 갖는 칼라 광간섭 디스플레이를 제조하기 위하여 광간섭 디스플레이 유니트 구조를 제조하는 보다 단순한 방법의 제공이 요구된다.
본 발명은 광간섭 디스플레이 유니트 구조를 제조하는 방법, 고해상도, 고휘도를 갖는 칼라 광간섭 디스플레이를 제조하기 위한 적절한 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 광간섭 디스플레이 유니트 구조를 제조하는 방법, 단순하면서 손쉬운 제조 공정과 높은 생산성을 갖는 칼라 광간섭 디스플레이를 제조하기 위한 적절한 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광간섭 디스플레이 유니트 구조를 제조하는 방법, 지주를 갖는 칼라 광간섭 디스플레이를 제조하기 위한 적절한 방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일구현예는 광간섭 디스플레이 유니트 구조를 제조하는 방법을 제공한다. 제1벽과 희생층이 투명기판에 정렬되어 형성된 다음, 개구가 상기 제1벽과 희생층에 형성된다. 상기 개구는 지주를 형성하기 위한 수단이 된다. 다음으로, 포토레지스트층이 희생층상에 스핀-코팅되는 동시에 상기 개구에 충진된다. 암을 갖는 지지체를 형성하기 위하여 포토리소그래픽 공정으로 포토레지스트층이 패턴화된다. 상기 지지체와 암은 암의 길이를 규정하는 지주로 사용된다.
마스크의 보조와 함께 포토레지스트층의 노출로 인하여, 상기 희생층은 금속 및 동종물과 같은 불투명 재질로 더 이상 적용되지 않으며; 이에 통상 절연층 재료가 희생층을 제조하는데 사용되어진다.
상기 제2벽이 희생층과 지주상에 형성된 다음, 경화(baking) 공정이 상기 지주에 대하여 실시된다. 상기 암은 하중 작용에 의하여 발생된 지지체의 피봇 동작에 의하여 변위될 수 있다. 상기 지지체에 인접한 암의 끝단은 보다 작은 변위를 가지지만, 암의 다른 끝단은 더 많은 변위를 갖는다. 상기 암의 변위는 상기 제2 벽의 위치를 변화시킬 수 있다. 후에, 상기 희생층은 캐비티로 형성되도록 에칭 공정에 의하여 제거되고, 상기 캐비티의 길이(D)는 암의 변위로 인하여 상기 희생층의 두께와 동일하지 않게 된다.
두께에 대한 다양한 길이비율을 갖는 상기 암은 다양한 하중량을 가지고, 암에 의하여 발생된 변위와 방향은 경화공정중에 변화되어진다. 따라서, 두께에 대한 다양한 길이비율을 갖는 상기 암은 종래에 반사된 광의 여러 파장을 제어하기 위하여 디스플레이 유니트의 여러 공정에 사용되던 희생층의 여러 두께 대신에 캐비티의 길이를 조절하는데 사용될 수 있다.
상술한 방법에는 많은 장점이 있다. 무엇보다도, 비용을 크게 절감할 수 있다. 종래의 캐비티 두께는 희생층의 두께이고, 희생층은 후공정에서 제거되었지만, 본 발명에 따르면 암의 상방향 변위를 이용하여 캐비티의 길이를 증가시킬 수 있고, 이에 캐비티의 길이는 희생층의 두께보다 더 크며, 심지어는 상기 희생층의 두께는 캐비티를 동일한 길이로 형성하는 동시에 실질적으로 감소될 수 있다. 따라서, 상기 희생층을 제조하는데 사용되는 재료는 실질적으로 감소되어진다.
둘째, 공정 시간이 단축된다. 종래의 금속 희생층에 대한 에칭 공정은 에칭 가스가 지주간의 공간으로 침투되어 희생층이 제거되기 때문에 많은 시간이 소모된다. 본 발명은 정면 노출용 마스크를 사용하여, 상기 희생층이 종래에 사용된 금속 및 동종물의 불투명한 재질 대신에 투명재질의 적용을 가능하게 한다. 또한, 상기 희생층에 의하여 사용된 두께는 실질적으로 감소하여, 에칭 공정에서 필요로 하는 시간을 크게 감소시킬 수 있다.
셋째, 지주를 사용하여 형성된 칼라 광간섭 디스플레이는 복잡한 공정수를 감소시킬 수 있다. 지주의 암 두께에 대한 길이 비율간의 차이가 상기 암의 하중을 변화시키는데 사용된다. 경화 공정후, 다양한 광간섭 디스플레이 유니트는 암의 변위로 인하여 여러 길이의 캐비티를 갖고, 그에따라 반사된 광이 다양한 칼라광을 얻기 위하여 적색(red), 녹색(green), 청색(blue)과 같이 다양한 파장으로 변화된다.
상기한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구현예는 매트릭스 칼라 평면 디스플레이 구조를 제조하는 방법을 제공한다. 각 매트릭스 칼라 평면 디스플레이 유니트는 3개의 광간섭 디스플레이 유니트를 갖는다. 제1벽과 희생층이 투명기판에 정렬되어 형성된 다음, 개구가 상기 제1벽과 희생층에 형성된다. 이때, 상기 개구는 지주를 성형하는데 사용된다. 다음으로, 포토레지스트 공정으로 암을 갖는 지지체를 형성하기 위하여 포토레지스트층을 패턴화시킨다. 상기 지지체와 암은 암의 길이를 규정하면서 지주를 위하여 사용된다. 단독 포토리소그래픽 공정이 3개의 광간섭 디스플레이 유니트의 암을 얻을 수 있게 한다. 마스크의 사용과 함께 포토레지스트층의 노출로 인하여, 상기 희생층은 금속 및 동종물과 같은 불투명 재질로 더 이상 적용되지 않으며; 이에 통상 절연층 재료가 희생층을 제조하는데 사용되어진다.
상기 제2벽이 상기 희생층과 지주상에 형성된 다음, 경화공정이 상기 지주에 대하여 실시된다. 상기 암은 하중 작용에 의하여 발생된 지지체의 피봇과 함께 변위될 수 있다. 상기 지지체와 인접된 암의 끝단은 변위가 덜 발생하지만, 암의 타단에는 변위가 더 많이 발생하게 된다. 상기 암의 변위는 상기 제2벽의 위치를 변 화시킬 수 있다. 후에, 상기 희생층은 캐비티를 형성하기 위하여 에칭 공정에 의하여 제거되는 바, 상기 캐비티의 길이(D)는 상기 암의 변위로 인하여 상기 희생층의 두께와 동일하지 않게 된다.
상기 제1벽은 제1전극이고, 제2벽은 제2전극이다. T-형상을 갖는 광간섭 디스플레이 유니트의 각 암은 다양한 길이와 하중을 갖는다. 따라서, 경화 공정후 각 광간섭 디스플레이 유니트는 암의 다양한 변위로 인하여 다양한 캐비티 길이를 갖게 되어, 반사된 광이 레드, 그린, 블루와 같이 서로 다른 파장으로 변화된다. 이와 같이 매트릭스 칼라 평면 디스플레이 구조를 위하여 다양한 칼라광이 교대로 제공된다.
본 발명에 의한 광간섭 디스플레이 유니트의 배열로 구성되는 칼라 평면 디스플레이에 의하면, 종래에 따른 매트릭스 칼라 평면 디스플레이 유니트의 장점을 포함하면서 고해상도 및 고휘도의 장점을 제공하고, 뿐만아니라 높은 생산성과 단순한 공정을 갖는 멀티-층의 칼라 평면 디스플레이를 제공한다.
본 발명에 따른 광간섭 디스플레이 유니트는 고해상도, 고휘도, 단순한 공정 및 성형 배열에 대한 생산성 향상과 같은 기존의 광간섭 칼라 평면 디스플레이가 갖는 모든 장점을 갖을 뿐만아니라, 광간섭 칼라 평면 디스플레이의 생산성 향상 및 공정중 윈도우(window)를 증가시킬 수 있는 장점을 갖는다.
이하, 첨부도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
광간섭 디스플레이 유니트의 더 많은 정보를 제공하기 위한 목적으로, 제1실시예는 본 발명에서 광간섭 디스플레이 유니트를 설명하고자 한 것이고, 또한, 제2실시예는 광간섭 디스플레이 유니트의 배열을 갖도록 형성된 광간섭 칼라 평면 디스플레이를 설명하고자 한 것이다.
실시예1
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광간섭 디스플레이 유니트의 제조 방법을 나타내고 있다.
우선, 첨부한 도 6a를 참조로 하면, 제1전극(502)과 희생층(506)이 투명기판(501)상에 정렬되어 형성된다. 상기 희생층(506)은 절연재와 같은 투명재질 또는 금속재와 같은 불투명 재질로 구성된다. 개구(508)가 상기 제1전극(502)과 희생층(506)에 포토리소그래픽 에칭 공정에 의하여 형성된다. 여기서, 상기 개구(508)는 지주를 형성하는데 사용된다.
다음으로, 재료층(510)이 상기 희생층(506)에 형성되는 동시에 상기 개구(508)에 채워지게 된다. 상기 재료층(510)은 지주를 형성하는데 적절하고, 상기 재료층(510)은 대개 포토레지스트 또는 폴리에스터, 폴리아미드와 같은 비-포토센시티브 폴리머 재료를 사용한다. 만일, 상기 비-포토센시티브 재료(non-photosensitive materials)가 상기 재료층(510)을 형성하는데 사용되는 경우, 포토리소그래픽 에칭 공정이 상기 재료층(510)에 지주를 규정하는데 필요하게 된다. 이러한 실시예에서, 포토센시티브 재료(photosensitive materials)는 재료층(510)을 형성하는데 사용되는 바, 단지 포토리소그래픽 에칭 공정이 상기 재료층(510)을 패턴화시키는데 필요하게 된다.
첨부한 도 6b를 참조로 하면, 상기 지주(512)는 포토리소그래픽 공정중 재료층(510)을 패턴화시킴으로서 형성된다. 상기 지주(512)는 개구(508)에 배열된 지지체(514)를 가지고, 상기 지주(512)는 암(5121:arm),(5122)를 갖는다. 동일한 포토리소그래픽 공정으로 상기 암(5121),(5122)의 길이가 규정된다.
상기 암(5121),(5122)의 두께는 상기 재료층(510)을 형성하는 단계에서 결정된다. 이때, 제2전극(504)이 상기 희생층(506)과 지주(512)에 형성된다.
첨부한 도 6C를 참조로 하면, 경화공정과 같은 열처리 공정이 수행된다.
상기 지주(512)의 암(5121),(5122)은 하중 작용에 의해 발생된 지지체(514)의 피봇과 함께 변위되어진다, 상기 지지체(514)와 인접한 암(5121),(5122)의 끝단은 변위가 덜 발생하고, 암(5121),(5122)의 타단은 더 많은 변위가 발생하게 된다. 상기 암(5121),(5122)의 변위는 상기 제2전극(504)의 위치를 변화시킨다. 이후, 상기 희생층(506)은 캐비티(516)를 형성하기 위하여 에칭 공정에 의하여 제거된다.
도 6a 내지 도 6c의 공정에 의하여 제조된 광간섭 디스플레이 유니트는 본 발명의 일실시예로서 도 6d의 단면도에 도시된 바와 같다. 광간섭 디스플레이 유니트(500)는 변화 가능한 칼라 픽셀 유니트로서, 제1전극(502)과 제2전극(504)로 구성된다. 상기 제1전극(502)과 제2전극(504)은 서로에 대하여 평행한 상태이다. 상기 제1전극(502)과 제2전극(504)은 협대역 미러, 광대역 미러, 비-금속 미러 또는 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택되어진다.
지주(512)는 제1전극(502)과 제2전극(504)을 지지한다. 상기 지주(512)의 암(5121),(5122)는 상방향으로 상승하게 된다. 상기 캐비티의 길이는 종래의 광간섭 디스플레이 유니트 구조의 희생층의 두께이다. 상기 희생층의 두께를 D라 하면, 상기 캐비티의 길이 또한 D가 된다.
이러한 구현예에서 상기 캐비티(516)는 상기 지주(512)에 의하여 지지된 제1전극(502)과 제2전극(504) 사이에 형성된다. 상기 지주(512)는 암(5121),(5122)을 갖는다. 상기 암(5121),(5122)의 두께에 대한 길이비는 그것의 하중을 결정하고, 점선(5121'),(5122')은 상기 암(5121),(5122)에 대한 열처리 공정을 수행하기 이전 위치를 나타낸다. 이러한 열처리 공정을 수행한 후, 상기 암(5121),(5122)은 변위되어지고, 따라서, 제2전극(504)의 위치는 점선(504')로 나타낸 원래의 위치로부터 변화되고, 상기 제1전극(502)과 제2전극(504) 사이의 캐비티(516)의 길이(D')는 본래의 길이(D)로부터 변화된다.
상기 캐비티(516)의 길이가 변화됨에 따라, 반사광의 주파수는 캐비티(516)의 길이에 따라 변하게 된다. 일반적으로, 지주(512)는 폴리아미드 혼합물로 제조되는 바, 상기 암(5121),(5122)의 두께에 대한 길이비는 5에서 50이고, 상기 캐비티(516)의 길이(D')는 상기 희생층의 두께에 대한 길이(D)보다 약 1.5에서 3배 가량이 된다.
물론, 상기 암(5121),(5122)의 두께에 대한 길이비는 상기 희생층의 두께보다 작은 경화처리된 상기 캐비티(516)의 길이(D')를 구성하기 위하여 변화될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 지주(512)를 형성하기 위한 적절한 재료는 포지티브 포토레지스트, 네가티브 포토레지스트, 아크릴 수지, 에폭시 수지등과 같은 모든 종류의 폴리머를 포함한다.
실시예2
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 제2실시예로서, 매트릭스 칼라 평면 디스플레이 구조의 제조 방법을 나타낸다.
첨부한 도 7a를 참조로 하면, 제1전극(602)과 희생층(604)이 투명기판(601)에 정렬되어 형성된다. 상기 희생층(604)은 절연재와 같은 투명재질 또는 금속재와 같은 불투명 재질로 만들어질 수 있다. 개구(606),(608),(610),(612)는 제1전극(602)과 희생층(604)에 포토리소그래픽 에칭 공정에 의하여 형성되고, 여기서 상기 개구(606),(608),(610),(612)는 지주를 형성하는데 사용된다.
다음으로, 재료층(614)이 상기 희생층(614)상에 형성되는 동시에 상기 개구(606),(608),(610),(612)에 채워지게 된다. 상기 광간섭 디스플레이 유니트(624)는 개구(606),(608)에 의하여 규정되고, 상기 광간섭 디스플레이 유니트(628)은 개구(610),(612)에 의하여 규정되어진다. 상기 재료층(614)은 지주를 형성하는데 적절하게 사용되고, 통상 폴리에스터와 같은 포토센시티브 재료 또는 폴리에스터, 폴리아미드와 같은 비-포토센시티브 재료로 만들어진 것을 사용한다.
비-포토센시티브 재료가 재료층(614)을 형성하는데 사용되는 경우, 포토리소그래픽 에칭 공정이 재료층(614)에 지주를 형성하는데 필요로 하게 된다.
이러한 구현예에서, 상기 포토센시티브 재료는 재료층(614)을 형성하는데 사용되고, 이에 단독 포토리소그래픽 에칭 공정이 상기 재료층(614)을 패턴화시키는 데 적절하게 시행되어진다.
첨부한 도 7b를 참조로 하면, 포토리소그래픽 공정으로 상기 제1재료층(614)이 패턴화되는 바, 이는 지주(616),(618),(620),(622)를 형성하기 위함이다.
상기 지주(616),(618),(620),(622)는 개구(606),(608),(610),(612)에 배열되는 지지체(6161),(6181),(6201),(6221)를 갖는다.
상기 지주(616),(618),(620),(622)는 암(6162),(6182),(6183),(6202),(6203),(6222)을 갖는다.
상기 암(6162),(6182),(6183),(6202),(6203),(6222)은 동일한 길이를 갖는다. 제2전극(630)이 희생층(604), 지주(616),(618),(620),(622)상에 형성된다.
도 7c를 참조로 하면, 경화 처리와 같은 열처리 공정이 수행된다.
상기 지주(616),(618),(620),(622)의 암(6162),(6182),(6183),(6202),(6203),(6222)은 하중작용에 의하여 발생된 지지체(6161),(6181),(6201),(6221)의 피봇(pivot)에 의하여 변위되어진다.
상기 지지체(6161),(6181),(6201),(6221)와 인접된 암(6162),(6182),(6183),(6202),(6203),(6222)의 일끝단의 변위는 덜하지만, 상기 암(6162),(6182),(6183),(6202),(6203),(6222)의 타단의 변위는 많이 변하게 된다.
상기 암(6162),(6182)의 변위가 동일하고, 상기 암(6183),(6202)의 변위가 동일하며, 상기 암(6203),(6222)가 동일하다.
상기 암의 3쌍중에는 다양한 변위가 발생하게 된다. 따라서, 암(6162),(6182), 암(6183),(6202), 암(6203),(6222)에 의하여 발생된 제2전극(630)의 위치 변화가 일어나게 된다.
첨부한 도 7d를 참조로 하면, 상기 희생층(604)이 광간섭 디스플레이 유니트(624),(626),(628)의 캐비티(6241),(6261),(6281)를 형성하기 위하여 에칭 공정에 의하여 제거되어진다. 상기 캐비티(6241),(6261),(6281)은 각각 서로 다른 길이 d1,d2,d3를 갖는다.
상기 광간섭 디스플레이 유니트(624),(626),(628)은 상기 캐비티(6241),(6261),(6281)의 길이 d1,d2,d3를 설계하는 공식(1.1)에 나타낸 바와 같이 "오픈" 상태가 되고, 따라서 레드(R), 그린(G), 블루(B)광과 같이 서로 다른 파장을 갖는 반사된 광을 발생시킬 수 있다.
상기 캐비티(6241),(6261),(6281)의 서로 다른 길이 d1,d2,d3는 상기 희생층의 두께에 의하여 결정되지 않고, 각각의 상기 암 (6162),(6182),(6183),(6202),(6203),(6222)의 길이에 의하여 결정되어진다.
따라서, 희생층의 다양한 두께를 형성하기 위한 캐비티의 다양한 길이를 규정하기 위한 기존의 복잡한 포토리소그래픽 공정은 불필요하게 된다.
본 발명의 실시예 의한 광간섭 디스플레이 유니트의 배열로 구성되는 칼라 평면 디스플레이에 의하면, 종래에 따른 매트릭스 칼라 평면 디스플레이 유니트의 장점을 포함하면서 고해상도 및 고휘도의 장점을 제공하고, 뿐만아니라 높은 생산 성과 단순한 공정을 갖는 멀티-층의 칼라 평면 디스플레이를 제공한다.
기존의 매트릭스 칼라 평면 디스플레이에 비교하여, 본 발명에 따른 광간섭 디스플레이 유니트는 상기 희생층의 다양한 두께를 형성하여 캐비티의 길이를 규정하는 종래의 복잡한 포토리소그래픽 공정을 필요로 하지 않는다. 이에, 광간섭 디스플레이 유니트는 단순한 공정 및 높은 생산성을 갖는다.
종래의 매트릭스 칼라 평면 디스플레이와 비교하여, 본 발명의 광간섭 디스플레이 유니트는 반사된 칼라광을 발생시킬 수 있는 모든 광간섭 디스플레이 유니트가 동일한 평면에 위치하게 된다. 다시말해서, 입사광이 멀티-층 광간섭 디스플레이 유니트를 통과함없이 다양한 칼라광을 반사시킬 수 있다; 따라서 광간섭 디스플레이 유니트는 고해상도 및 고휘도를 갖는다. 또한, 종래의 멀티-층 광간섭 디스플레이에서, 입사광이 전자의 디스플레이 유니트를 통과하는 동시에 후자의 디스플레이 유니트에 도달되도록 그리고 전자의 디스플레이 유니트를 통과하여 후자의 디스플레이 유니트(그린 반사광 또는 블루 반사광 파장)에서의 광간섭 결과를 형성하기 위하여 디스플레이 유니트의 3종류의 제1전극 및 제2전극 두께와 조성은 서로 다르다. 이에 본 발명에 따른 광간섭 디스플레이 유니트의 배열을 위한 공정은 기존의 공정에 비하여 손쉽게 진행된다.
본 발명은 하나의 바람직한 실시예로 상세하게 설명되었지만, 다음 실시예로 가능하다. 따라서, 본 발명에 따른 청구범위의 범주와 정신은 바람직한 실시예에 국한되지 않는다. 상술한 바와 같이, 본 발명은 청구범위와 그 등가물의 범위내에서 수정 및 변형이 가능하다.

Claims (17)

  1. 기판상에 배열되는 광간섭 디스플레이 유니트를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 기판상에 제1전극을 형성하는 단계;
    상기 제1전극상에 희생층을 형성하는 단계;
    상기 광간섭 디스플레이 유니트의 위치를 규정하고자 상기 희생층과 제1전극에 적어도 두 개 이상의 개구를 형성하는 단계;
    상기 각 개구에 지지체를 형성하는 동시에 상기 지지체상에 적어도 하나 이상의 암을 형성하여, 상기 지지체와 적어도 하나의 암이 지주를 형성할 수 있도록 한 단계;
    상기 희생층과 적어도 하나의 암에 제2전극을 형성하는 단계;
    상기 지주에 대한 열처리 공정을 수행하는 단계;
    상기 희생층을 제거하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 간섭형 디스플레이 유니트의 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 지주를 형성하는 단계는 포토센시티브 재료층이 상기 개구에 채워지는 동시에 희생층을 덮는 단계;
    상기 각 개구에 지지체를 형성하는 동시에 상기 지지체에 적어도 하나의 암을 형성하기 위하여 상기 포토센시티브 재료층을 패턴화시켜서, 상기 지지체와 적 어도 하나의 암이 지주로 형성되는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 간섭형 디스플레이 유니트의 제조 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 포토센시티브 재료층은 포토레지스트(photoresist)인 것을 특징으로 하는 간섭형 디스플레이 유니트의 제조 방법.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 포토센시티브 재료층을 패턴화시키는 단계는 포토리소그래픽(photolithographic) 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭형 디스플레이 유니트의 제조 방법
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 지지체를 형성하는 단계는:
    비-포토센시티브 재료층을 상기 개구에 채우는 동시에 희생층을 덮어주는 단계;
    상기 각 개구에 지지체를 형성하는 동시에 포토리소그래픽 에칭 공정에 의하여 상기 지지체상에 적어도 하나의 암을 형성할 수 있도록 상기 비-포토센시티브 재료층을 패턴화시켜서, 상기 지지체와 적어도 하나의 암이 지주를 형성하도록 한 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭형 디스플레이 유니트의 제조 방법.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 열처리 공정은 경화처리 공정인 것을 특징으로 하는 간섭형 디스플레이 유니트의 제조 방법.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 열처리 공정은 상기 적어도 하나의 암에 하중에 의한 변위가 발생하도록 진행되는 것을 특징으로 하는 간섭형 디스플레이 유니트의 제조 방법.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 제1전극은:
    기판;
    흡수층; 및
    절연층으로 구성된 것을 특징으로 하는 간섭형 디스플레이 유니트의 제조 방법.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 기판은 투명재질인 것을 특징으로 하는 간섭형 디스플레이 유니트의 제조 방법.
  10. 청구항 8에 있어서, 상기 절연층은 실리콘 옥사이드, 실리콘 니트라이드 또는 금속 옥사이드로 만들어진 것을 특징으로 하는 간섭형 디스플레이 유니트의 제조 방법.
  11. 청구항 8에 있어서, 상기 흡수층은 금속재로 만들어진 것을 특징으로 하는 간섭형 디스플레이 유니트의 제조 방법.
  12. 청구항 8에 있어서, 상기 기판은 ITO 글래스 또는 IZO 글래스로 만들어진 것을 특징으로 하는 간섭형 디스플레이 유니트의 제조 방법.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 제1전극과 제2전극은 협대역 미러, 광대역 미러, 비-금속 미러, 금속 미러 및 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 간섭형 디스플레이 유니트의 제조 방법.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 제2전극은 변형 가능한 전극인 것을 특징으로 하는 간섭형 디스플레이 유니트의 제조 방법.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 제2전극은 움직임 가능한 전극인 것을 특징으로 하는 간섭형 디스플레이 유니트의 제조 방법.
  16. 청구항 1에 있어서, 상기 제2전극은 불투명 재질 또는 반-투명 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 간섭형 디스플레이 유니트의 제조 방법.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 반-투명 재질은 ITO 글래스 또는 IZO 글래스인 것을 특징으로 하는 간섭형 디스플레이 유니트의 제조 방법.
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