KR100610607B1 - 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자 - Google Patents

미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자에 관한 것으로서 투명기판과, 상기 투명기판의 표면 상에 다수 개가 나란하게 형성된 스트라입(Stripe) 형태의 고정부재와, 상기 투명기판 상에 소정 폭(W)을 갖는 브릿지(bridge) 형태로 인접하는 것과 소정 간격(L)을 갖도록 형성되며 상기 고정부재와 소정 간격(D)을 갖도록 이격된 가동부재를 구비하는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자에 있어서, 상기 가동부재의 상기 소정 폭(W)에 따라 상기 가동부재와 고정부재 사이의 상기 소정 간격(D)과 상기 가동부재 사이의 상기 소정 간격(L)이 D/L인 조건에 의해 광투과율이 조절되는 것을 특징한다.
따라서, 가동부재가 소정의 폭을 갖는 경우 이 가동부재 사이의 간격과 고정부재와 가동부재 사이의 간격을 조절하여 투과되는 광의 효율을 원하는 만큼으로 조절할 수 있다.

Description

미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자{Transparent Type Display Device Using Micro Light Modulator}
도 1는 통상적인 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자를 나타내는 단면도.
도 2는 가동부재의 폭(W)이 90㎛일 때 D/L에 따른 광의 투과율을 나타내는 그래프
도 3은 가동부재의 폭(W)이 40㎛일 때 D/L에 따른 광의 투과율을 나타내는 그래프
도 4는 가동부재의 폭(W)이 20㎛일 때 D/L에 따른 광의 투과율을 나타내는 그래프
도 5는 가동부재의 폭(W)이 15㎛일 때 D/L에 따른 광의 투과율을 나타내는 그래프
도 6은 가동부재의 폭(W)이 12㎛일 때 D/L에 따른 광의 투과율을 나타내는 그래프
도 7은 가동부재의 폭(W)이 10㎛일 때 D/L에 따른 광의 투과율을 나타내는 그래프
도 8은 가동부재의 폭(W)이 8㎛일 때 D/L에 따른 광의 투과율을 나타내는 그래프
도 9는 가동부재의 폭(W)이 6㎛일 때 D/L에 따른 광의 투과율을 나타내는 그래프
도 10은 가동부재의 폭(W)이 4㎛일 때 D/L에 따른 광의 투과율을 나타내는 그래프
도 11은 가동부재의 폭(W)이 19㎛일 때 D/L에 따른 광의 투과율을 나타내는 그래프
도 12는 가동부재의 폭(W)이 16㎛일 때 D/L에 따른 광의 투과율을 나타내는 그래프
도 13은 가동부재의 폭(W)이 14㎛일 때 D/L에 따른 광의 투과율을 나타내는 그래프
도 14는 가동부재의 폭(W)이 12㎛일 때 D/L에 따른 광의 투과율을 나타내는 그래프
도 15는 가동부재의 폭(W)이 10㎛일 때 D/L에 따른 광의 투과율을 나타내는 그래프
도 16은 가동부재의 폭(W)이 8㎛일 때 D/L에 따른 광의 투과율을 나타내는 그래프
도 17은 가동부재의 폭(W)이 6㎛일 때 D/L에 따른 광의 투과율을 나타내는 그래프
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
11 : 제 1 투명기판 13 : 고정부재
15 : 가동부재 W : 가동부재의 폭
L : 가동부재 사이의 간격
D : 가동부재와 고정부재 사이의 간격
본 발명은 광빔을 변조하여 화상을 표시하기 위한 표시소자에 관한 것으로서, 특히, 극초미세 가공기술인 마이크로 일렉트로메커니컬 시스템(Micro Electromechanical System : MEMS)을 이용한 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자에 관한 것이다.
차세대 표시장치로서 각종 평판 표시소자(Flat Panel Display Device)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이러한 평판 표시소자에는 이미 일반화된 액정디스플레이(Liquid Crystal Display : 이하 "LCD"라 함)와, 가스방전을 이용하는 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : 이하 "PDP"라 함) 등이 있다. LCD는 시야각이 좁고 응답속도가 느릴뿐 아니라 반도체 제조공정으로 스위치소자인 박막트랜지터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)와 전극 등을 형성하게 되므로 제조공정이 복 잡한 단점이 있다. PDP는 제조공정이 단순하여 대면적화에 유리하지만 방전 및 발광효율이 낮고 고가인 단점이 있다.
이에 따라, 평판 표시장치의 문제점들을 해결할 수 있는 새로운 표시소자에 대한 개발이 진행되고 있다. 최근에는 극초미세 가공기술인 마이크로 일렉트로메커니컬 시스템(Micro Electromechanical System : 이하 "MEMS"라 함)을 이용하여 화소셀(Pixel)마다 미세한 광변조기를 형성하여 화상을 표시할 수 있는 투과형 표시소자가 제안된 바 있다.
도 1은 통상적인 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자를 도시한 단면도이다.
통상적인 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자는 제 1 투명기판(11) 상에 스트라입(Stripe) 형태로 소정 간격을 두고 나란하게 형성되는 다수 개의 고정부재(13)와, 브릿지(bridge) 형태로 고정부재(13)와 이격되며 양측 끝면이 고정부재(13)와 중첩되게 형성된 가동부재(15)로 구성된다.
상기에서 고정부재(13)는 투명기판(11) 표면 상에 소정 폭(W)을 가지며 인접하는 것과 소정 간격(L)을 갖도록 형성된다. 상기에서 고정부재(13)는 전극으로 이용되는 전도성 물질과 절연층으로 이용되는 절연물질 등의 다층 박막을 가지며 상부 표면이 절연되게 형성되이야 한다.
가동부재(15)는 투명기판(11)에 양 끝단이 고정되며 중앙부분이 고정부재(13)로부터 소정 간격 만큼 부상된 브릿지(bridge) 형태를 가져 고정부재(13)와 소정 거리(D) 만큼 이격되게 형성된다. 가동부재(15)는 탄성이 양 호한 물질과, 전극으로 이용되는 전도성 물질과 절연층으로 이용되는 절연물질 등 다층 박막으로 형성되며 고정부재(13)와 마주하는 표면이 절연되어야 한다. 또한, 고정부재(13) 및 가동부재(15)의 표면은 불투명하여야 한다.
상기에서 고정부재(13)와 가동부재(15) 각각의 전극에 인가되는 전기적인 신호에 의한 전압 차에 따라 상호 작용하는 정전기력에 의해 접촉 또는 분리되어 광경로를 개폐시킨다. 즉, 고정부재(13)와 가동부재(15) 사이에 전압 차가 발생되면 가동부재(15)가 응력을 받아 고정부재(13) 쪽으로 이동하여 고정부재(13)와 소정 부분 중첩되게 접촉되고, 전압 차가 발생되지 않으면 가동부재(15)에 가해지는 응력이 해소되어 원 위치되는 탄성력에 의해 고정부재(13)와 이격되게 된다. 그러므로, 제 1 투명기판(11)의 배면에 설치된 광원(도시되지 않음)으로부터 입사되는 입사광은 고정부재(13) 및 가동부재(15)가 중첩되게 접촉되면 광경로가 폐쇄되어 광이 투과하지 못하고, 이격되면 광경로가 형성되어 광이 투과하게 된다.
상술한 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자는 가동부재 사이의 간격 뿐만 아니라 고정부재와 가동부재 사이의 간격에 의해 광의 투과율이 변하게 된다.
따라서. 본 발명의 목적은 가동부재 사이의 간격과 고정부재와 가동부재 사이의 간격을 조절하여 광의 투과율을 원하는 만큼으로 변화시킬 수 있는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자는 투명기판과, 투명기판과, 상기 투명기판의 표면 상에 다수 개가 나란하게 형성된 스트라입(Stripe) 형태의 고정부재와, 투명기판 상에 소정 폭(W)을 가지며, 소정 간격(L)으로 브릿지(bridge) 형태를 가지고, 상기 고정부재와 소정 간격(D)을 갖도록 이격된 가동부재를 구비하는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자에 있어서, 상기 가동부재의 상기 소정 폭(W)에 따라 상기 가동부재와 고정부재 사이의 상기 소정 간격(D)과 상기 가동부재 사이의 상기 소정 간격(L)이 D/L인 조건에 의해 광투과율이 조절되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1에 도시된 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자는 가동부재(15)가 소정 폭(W)을 가질 때 가동부재(15)와 고정부재(13) 사이의 거리(D)와 가동부재(15)들 사이 간격(L)의 관계, 즉, D/L에 따라 광 투과율이 변한다.
통상적인 LCD는 6% 정도의 광투과율을 갖는다. 그러므로, 상술한 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자도 6% 이상의 광투과율을 가져야 하며, 또한, 이 표시소자에서는 고휘도를 달성하기 위해 10% 이상의 광투과율을 갖도록 할 수도 있다.
도 2 내지 도 10은 본 발명의 하나의 실시예로서 미세 광변조기를 이용한 투 과형 표시소자에서 고정부재(13)와 가동부재(15)가 중첩되지 않을 때 소정 폭(W)을 갖는 각각 가동부재(15)과 D/L에 따른 광투과율을 도시하는 그래프이다.
도 2는 가동부재(15)의 폭(W)이 90㎛일 때 D/L에 따른 광의 투과율을 나타내는 그래프이다.
상기 그래프에서 광투과율이 20% 정도일 때 효율이 가장 크다. 그러나, 6% 이상의 광투과율을 갖기 위해서는 D/L는 0.1∼1.7 정도가 되어야 한다. 또한, 10% 이상의 광투과율을 갖기 위해서는 D/L는 0.2∼1.4 정도가 되어야 한다.
도 3은 가동부재(15)의 폭이 40㎛일 때 D/L에 따른 광의 투과율을 나타내는 그래프이다.
상기 그래프에서 광투과율이 25% 정도일 때 효율이 가장 크다. 그러나, 6% 이상의 광투과율을 갖기 위해서는 D/L는 0.09∼4.5 정도가 되어야 한다. 또한, 10% 이상의 광투과율을 갖기 위해서는 D/L는 0.18∼2.9 정도가 되어야 한다.
도 4는 가동부재(15)의 폭이 20㎛일 때 D/L에 따른 광의 투과율을 나타내는 그래프이다.
상기 그래프에서 광투과율이 25% 정도일 때 효율이 가장 크다. 그러나, 6% 이상의 광투과율을 갖기 위해서는 D/L는 0.09∼8.0 정도가 되어야 한다. 또한, 10% 이상의 광투과율을 갖기 위해서는 D/L는 0.18∼5.5 정도가 되어야 한다.
도 5는 가동부재(15)의 폭이 15㎛일 때 D/L에 따른 광의 투과율을 나타내는 그래프이다.
상기 그래프에서 광투과율이 27% 정도일 때 효율이 가장 크다. 그러나, 6% 이상의 광투과율을 갖기 위해서는 D/L는 0.08∼11.4 정도가 되어야 한다. 또한. 10% 이상의 광투과율을 갖기 위해서는 D/L는 0.15∼7.3 정도가 되어야 한다.
도 6은 가동부재(15)의 폭이 12㎛일 때 D/L에 따른 광의 투과율을 나타내는 그래프이다.
상기 그래프에서 광투과율이 30% 정도일 때 효율이 가장 크다. 그러나, 6% 이상의 광투과율을 갖기 위해서는 D/L는 0.08∼14.2 정도가 되어야 한다. 또한, 10% 이상의 광투과율을 갖기 위해서는 D/L는 0.17∼10.0 정도가 되어야 한다.
도 7은 가동부재(15)의 폭이 10㎛일 때 D/L에 따른 광의 투과율을 나타내는 그래프이다.
상기 그래프에서 광투과율이 30% 정도일 때 효율이 가장 크다. 그러나, 6% 이상의 광투과율을 갖기 위해서는 D/L는 0.1∼17.0 정도가 되어야 한다. 또한, 10% 이상의 광투과율을 갖기 위해서는 D/L는 0.18∼14.0 정도가 되어야 한다.
도 8은 가동부재(15)의 폭이 8㎛일 때 D/L에 따른 광의 투과율을 나타내는 그래프이다.
상기 그래프에서 광투과율이 30% 정도일 때 효율이 가장 크다. 그러나, 6% 이상의 광투과율을 갖기 위해서는 D/L는 0.1∼25.0 정도가 되어야 한다. 또한, 10% 이상의 광투과율을 갖기 위해서는 D/L는 0.18∼15.0 정도가 되어야 한다.
도 9는 가동부재(15)의 폭이 6㎛일 때 D/L에 따른 광의 투과율을 나타내는 그래프이다.
상기 그래프에서 광투과율이 30% 정도일 때 효율이 가장 크다. 그러나, 6% 이상의 광투과율을 갖기 위해서는 D/L는 0.1∼26.7 정도가 되어야 한다. 또한, 10% 이상의 광투과율을 갖기 위해서는 D/L는 0.18∼20.0 정도가 되어야 한다.
도 10은 가동부재(15)의 폭이 4㎛일 때 D/L에 따른 광의 투과율을 나타내는 그래프이다.
상기 그래프에서 광투과율이 25% 정도일 때 효율이 가장 크다. 그러나, 6% 이상의 광투과율을 갖기 위해서는 D/L는 0.07∼45.0 정도가 되어야 한다. 또한, 10% 이상의 광투과율을 갖기 위해서는 D/L는 0.15∼30.0 정도가 되어야 한다.
표 1은 상술한 도 2 내지 도 10의 내용을 정리한 것이다.
표 1에서 가동부재(15)가 4∼90㎛의 폭을 갖고 고정부재(13)와 중첩되지 않을 때 6% 이상의 광투과율을 얻기 위한 D/L은,
0.07 < D/L < 45.0
정도가 되어야 한다.
또한, 상기에서 10% 이상의 광투과율을 얻기 위한 D/L은,
0.15 < D/L < 30.0
정도가 되어야 한다.
상기에서 가동부재(15)의 폭이 작을수록 소정 광투과율을 얻기 위한 D/L의 여유도가 증가된다. 그러므로, 가동부재(15)가 인접하는 것끼리의 간격(L)이 폭(W)과 근사하다면 고정부재(13)와 가동부재(15)의 이격 거리(D)를 최소화할 수 있어 가동부재(15)의 제작 및 구동이 용이할 뿐만 아니라 열화도 방지할 수 있다.
Figure 111999543887319-pat00001
도 11 내지 도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자에서 고정부재(13)와 가동부재(15)가 2㎛ 정도 중첩되었을 때 소정 폭(W)을 갖는 각각 가동부재(15)과 D/L에 따른 광투과율을 도시하는 그래프이다.
도 11은 가동부재(15)의 폭(W)이 19㎛일 때 D/L에 따른 광의 투과율을 나타내는 그래프이다.
상기 그래프에서 광투과율이 20% 정도일 때 효율이 가장 크다. 그러나, 6% 이상의 광투과율을 갖기 위해서는 D/L는 0.2∼8.0 정도가 되어야 한다. 또한, 10% 이상의 광투과율을 갖기 위해서는 D/L는 0.3∼5.7 정도가 되어야 한다.
도 12는 가동부재(15)의 폭이 16㎛일 때 D/L에 따른 광의 투과율을 나타내는 그래프이다.
상기 그래프에서 광투과율이 20% 정도일 때 효율이 가장 크다. 그러나, 6% 이상의 광투과율을 갖기 위해서는 D/L는 0.2∼13.4 정도가 되어야 한다. 또한 10% 이상의 광투과율을 갖기 위해서는 D/L는 0.3∼8.4 정도가 되어야 한다.
도 13은 가동부재(15)의 폭이 14㎛일 때 D/L에 따른 광의 투과율을 나타내는 그래프이다.
상기 그래프에서 광투과율이 21% 정도일 때 효율이 가장 크다. 그러나, 6% 이상의 광투과율을 갖기 위해서는 D/L는 0.2∼14.0 정도가 되어야 한다. 또한, 10% 이상의 광투과율을 갖기 위해서는 D/L는 0.3∼9.0 정도가 되어야 한다.
도 14는 가동부재(15)의 폭이 12㎛일 때 D/L에 따른 광의 투과율을 나타내는 그래프이다.
상기 그래프에서 광투과율이 21% 정도일 때 효율이 가장 크다. 그러나, 6% 이상의 광투과율을 갖기 위해서는 D/L는 0.2∼17.5 정도가 되어야 한다. 또한, 10% 이상의 광투과율을 갖기 위해서는 D/L는 0.4∼10.7 정도가 되어야 한다.
도 15는 가동부재(15)의 폭이 10㎛일 때 D/L에 따른 광의 투과율을 나타내는 그래프이다.
상기 그래프에서 광투과율이 15% 정도일 때 효율이 가장 크다. 그러나, 6% 이상의 광투과율을 갖기 위해서는 D/L는 0.4∼18.4 정도가 되어야 한다. 또한, 10% 이상의 광투과율을 갖기 위해서는 D/L는 0.5∼9.2 정도가 되어야 한다.
도 16은 가동부재(15)의 폭이 8㎛일 때 D/L에 따른 광의 투과율을 나타내는 그래프이다.
상기 그래프에서 광투과율이 14% 정도일 때 효율이 가장 크다. 그러나, 6% 이상의 광투과율을 갖기 위해서는 D/L는 0.4∼25.0 정도가 되어야 한다. 또한, 10% 이상의 광투과율을 갖기 위해서는 D/L는 0.5∼5.0 정도가 되어야 한다.
도 17은 가동부재(15)의 폭이 6㎛일 때 D/L에 따른 광의 투과율을 나타내는 그래프이다.
상기 그래프에서 광투과율이 8% 정도일 때 효율이 가장 크다. 그러므로, 10% 이상의 광투과율을 갖을 수 없다. 그러나, 6% 이상의 광투과율을 갖기 위해서는 D/L는 0.9∼10.0 정도가 되어야 한다.
표 2은 상술한 도 11 내지 도 17의 내용을 정리한 것이다.
도 2에서 가동부재(15)이 6∼19㎛의 폭을 갖고 고정부재(13)와 2㎛ 정도 중첩되어 있을 때 6% 이상의 광투과율을 얻기 위한 D/L은,
0.2 < D/L < 25.0
정도가 되어야 한다.
또한, 상기에서 10% 이상의 광투과율을 얻기 위한 D/L은,
0.3 < D/L < 10.7
정도가 되어야 한다.
표 2에서도 표 1과 같이 가동부재(15)의 폭이 작을수록 소정 광투과율을 얻기 위한 D/L의 여유도가 증가된다. 그러나, 고정부재(13)와 가동부재(15)가 2㎛ 정도 중첩되면 중첩되지 않는 경우 보다 D/L의 여유도는 감소된다.
Figure 111999543887319-pat00002
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자는 가동부재가 소정의 폭을 갖는 경우 이 가동부재 사이의 간격과 고정부재와 가동부재 사이의 간격을 조절하여 투과되는 광의 효율을 원하는 만큼으로 조절할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (3)

  1. 투명기판과, 상기 투명기판의 표면 상에 다수 개가 나란하게 형성된 스트라입(Stripe) 형태의 고정부재와, 상기 투명기판 상에 소정 폭(W)을 가지며, 소정 간격(L)으로 브릿지(bridge) 형태를 가지고, 상기 고정부재와 소정 간격(D)을 갖도록 이격된 가동부재를 구비하는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자에 있어서,
    상기 가동부재의 상기 소정 폭(W)에 따라 상기 가동부재와 고정부재 사이의 상기 소정 간격(D)과 상기 가동부재 사이의 상기 소정 간격(L)이 D/L인 조건에 의해 광투과율이 조절되는 것을 특징으로 하는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가동부재가 상기 고정부재와 중첩되지 않게 형성된 것을 특징으로 하는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 D/L이 0.07∼45.0인 것을 특징으로 하는 미세 광변조기를 이용한 투과 형 표시소자.
KR1019990067558A 1999-10-08 1999-12-30 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자 KR100610607B1 (ko)

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