KR100679095B1 - 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자 - Google Patents

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    • G—PHYSICS
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    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/02—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the intensity of light

Abstract

본 발명은 광효율을 높이도록 한 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자에 관한 것이다.
본 발명에 따른 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자는 제 1 및 제 2 투명기판과, 상기 제 1 투명기판 상에 스트라입(Stripe) 형태로 소정 간격을 두고 나란하게 형성되는 다수 개의 고정부재와, 상기 제 1 투명기판 상에 브릿지(bridge) 형태를 가져 상기 고정부재와 이격되며 양변이 중첩되게 형성된 가동부재와, 상기 제 2 투명기판의 상기 가동부재와 대응하는 부분에 인접하는 것과 이격되게 형성되어 상기 고정부재와 가동부재 사이의 광경로를 통과한 광을 상기 제 2 투명기판과 수직되게 진행하도록 반사시키는 광로조절부를 구비한다.
따라서, 광로조절부가 제 2 투명기판의 전 표면에 형성되지 않고 가동부재와 대응하는 부분에 소정 간격 이격되게 형성되므로 미세 기계 가공에 의한 공정이 쉽고 가공 시간이 감소된다.

Description

미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자{Transparent Type Display Device Using Micro Light Modulator}
도 1는 종래 기술에 따른 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자를 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자를 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자를 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자를 나타내는 단면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
11, 21 : 제 1 투명기판 13, 23 : 고정부재
15, 25 : 가동부재 16, 26, 36, 46 : 광로조절부
17, 27, 37, 47 : 제 2 투명기판
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 복잡한 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 종래 기술에 따른 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자를 도시한 단면도이다.
종래 기술에 따른 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) 형태를 가져 고정부재(13)와 이격되며 양변이 고정부재(13)와 중첩되게 형성된 가동부재(15)와, 제 2 투명기판(17)에 역삼각형의 구조가 고정부재(13) 및 가동부재(15)와 동일한 방향으로 길게 형성된 광로조절부(16)로 구성된다.
상기에서 고정부재(13)는 전극으로 이용되는 전도성 물질과 절연층으로 이용되는 절연물질 등의 다층 박막으로 형성되며 상부 표면이 절연되어야 한다.
가동부재(15)는 투명기판(11)에 양 끝단이 고정되며 중앙부분이 고정부재(13)로부터 소정 간격 만큼 부상된 브릿지(bridge) 형태로 형성되어 고정부재(13)와 이격된다. 가동부재(15)는 탄성이 양호한 탄성 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 위치하는 힘에 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 투과하지 못하고 차단되며, 이격되면 광경로가 형성되어 투과하게 된다.
광로조절부(16)는 제 2 투명기판(17)에 역삼각형의 구조가 연속되게 형성된다. 광로조절부(16)는 폴리머를 미세 기계가공에 의해 형성되는 것으로 굴절율이 1.58∼1.64 정도이고 제 2 투명기판(17)과 대칭인 정각이 45∼80°정도를 갖는다. 그러므로, 광로조절부(16)는 광원으로부터 60∼80°정도의 각도로 입사되어 고정부재(13) 및 가동부재(15) 사이의 광경로를 통과한 광을 제 1 투명기판(11)과 수직되게, 즉, 시청자 쪽으로 진행되도록 광의 경로를 변경시킨다.
그러나, 종래 기술에 따른 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자는 광로조절부를 필요하지도 않은 것을 포함하여 제 2 투명기판에 연속되게 기계 가공으로 형성하므로 공정이 어렵고 가공 시간이 증가되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 미세 기계 가공에 의한 공정이 쉽고 가공 시간이 감소되는 광로조절부를 갖는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자는 제 1 및 제 2 투명기판과, 상기 제 1 투명기판 상에 스트라입(Stripe) 형태로 소정 간격을 두고 나란하게 형성되는 다수 개의 고정부재와, 상기 제 1 투명기판 상에 브릿지(bridge) 형태를 가져 상기 고정부재와 이격되며 양변이 중첩되게 형성된 가동부재와, 상기 제 2 투명기판의 상기 가동부재와 대응하는 부분에 인접하는 것과 이격되게 형성되어 상기 고정부재와 가동부재 사이의 광경로를 통과한 광을 상기 제 2 투명기판과 수직되게 진행하도록 반사시키는 광로조절부를 구비한다.
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 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자를 도시한 단면도이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자는 제 1 투명기판(21) 상에 스트라입(Stripe) 형태로 소정 간격을 두고 나란하게 형성되는 다수 개의 고정부재(23)와, 브릿지(bridge) 형태를 가져 고정부재(23)와 이격되며 양변이 고정부재(23)와 중첩되게 형성된 가동부재(25)와, 제 2 투명기판(27)의 가동부재(25)와 대응하는 부분에 인접하는 것과 이격되게 역삼각형의 구조로 길게 형성된 광로조절부(26)로 구성된다.
상기에서 고정부재(23)는 전극으로 이용되는 전도성 물질과 절연층으로 이용되는 절연물질 등의 다층 박막으로 형성되며 상부 표면이 절연되어야 한다.
가동부재(25)는 제 1 투명기판(21)에 양 끝단이 고정되며 중앙부분이 고정부재(23)로부터 소정 간격 만큼 부상된 브릿지(bridge) 형태로 형성되어 고정부재(23)와 이격된다. 가동부재(25)는 탄성이 양호한 탄성 물질과, 전극으로 이용되는 전도성 물질과 절연층으로 이용되는 절연물질 등 다층 박막으로 형성되며 고정부재(23)와 마주하는 표면이 절연되어야 한다. 또한, 고정부재(23) 및 가동부재(25)의 표면은 불투명하여야 한다.
상기에서 고정부재(23)와 가동부재(25) 각각의 전극에 인가되는 전기적인 신호에 의한 전압 차에 따라 상호 작용하는 정전기력에 의해 접촉 또는 분리되어 광경로를 개폐시킨다. 즉, 고정부재(23)와 가동부재(25) 사이에 전압 차가 발생되면 가동부재(25)가 응력을 받아 고정부재(23) 쪽으로 이동하여 고정부재(23)와 소정 부분 중첩되게 접촉되고, 전압 차가 발생되지 않으면 가동부재(25)에 가해지는 응력이 해소되어 원 위치하는 힘에 의해 고정부재(23)와 이격되게 된다. 그러므로, 제 1 투명기판(21)의 배면에 설치된 광원(도시되지 않음)으로부터 입사되는 입사광은 고정부재(23) 및 가동부재(25)가 중첩되게 접촉되면 광경로가 폐쇄되어 투과하지 못하고 차단되며, 이격되면 광경로가 형성되어 투과하게 된다.
광로조절부(26)는 제 2 투명기판(27)의 가동부재(25)와 대응하는 부분에 역삼각형의 구조로 길게 형성되어 인접하는 것과 이격된다. 상기에서 광로조절부(26)는 미세 기계가공된 폴리머로 형성되며 굴절율이 1.58∼1.64 정도이고 제 2 투명기 판(27)과 대칭인 정각이 45∼80°정도를 갖는다.
상기에서 광로조절부(26)는 제 2 투명기판(27)에 굴절율이 1.58∼1.64 정도인 폴리머를 증착한 후 역삼각형으로 패터닝하거나, 또는, 역삼각형으로 패터닝된 폴리머가 부착된 투명테이프를 부착함으로써 형성될 수도 있다. 또한, 광로조절부(26)는 제 2 투명기판(27)을 역삼각형으로 패터닝함으로써 형성될 수도 있다.
광로조절부(26)는 광원으로부터 60∼80°정도의 각도로 입사되어 고정부재(23) 및 가동부재(25) 사이의 광경로를 통과한 광을 제 2 투명기판(27)과 수직되게, 즉, 시청자 쪽으로 진행되도록 광의 경로를 변경시킨다. 상기에서 광로조절부(26)는 제 2 투명기판(27)의 전 표면에 형성되지 않고 가동부재(25)와 대응하는 부분에 소정 간격 이격되게 형성되나 고정부재(23) 및 가동부재(25) 사이의 각각의 광경로를 통과한 광을 제 2 투명기판(27)과 수직되게 진행하도록 반사시킨다. 상기에서 광로조절부(26)가 제 2 투명기판(27)의 전 표면에 형성되지 않고 가동부재(25)와 대응하는 부분에 소정 간격 이격되게 형성되므로 미세 기계 가공에 의한 공정이 쉽고 가공 시간이 감소된다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자를 나타내는 단면도이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자는 제 1 투명기판(21) 상에 스트라입(Stripe) 형태로 소정 간격을 두고 나란하게 형성되는 다수 개의 고정부재(23)와, 브릿지(bridge) 형태를 가져 고정부재(23)와 이격 되며 양변이 고정부재(23)와 중첩되게 형성된 가동부재(25)를 구비하는 것은 본 발명의 제 1 실시예와 동일하다.
그러나, 광로조절부(36)는 도 2에 도시된 역삼각형 구조와 달리 제 2 투명기판(37)의 가동부재(25)와 대응하는 부분에 인접하는 것과 이격되게 역사다리꼴의 구조로 길게 형성된다. 상기에서 광로조절부(36)는 미세 기계가공된 폴리머로 형성되며 굴절율이 1.58∼1.64 정도이고 측면이 제 2 투명기판(37)의 수직에 대해 23∼40°정도의 각도를 갖는다.
상기에서 광로조절부(36)는 제 2 투명기판(37)에 굴절율이 1.58∼1.64 정도인 폴리머를 증착한 후 역사다리꼴로 패터닝하거나, 또는, 역사다리꼴로 패터닝된 폴리머가 부착된 투명테이프를 부착함으로써 형성될 수도 있다. 또한, 광로조절부(36)는 제 2 투명기판(37)을 역사다리꼴로 패터닝함으로써 형성될 수도 있다. 또한, 광로조절부(36)는 제2 투명기판(37) 상에 스프레이 형태로 분사 즉, 코팅시키므로써 형성될 수도 있다.
광로조절부(36)는 광원으로부터 60∼80°정도의 각도로 입사되어 고정부재(23) 및 가동부재(25) 사이의 광경로를 통과한 광을 제 2 투명기판(37)과 수직되게, 즉, 시청자 쪽으로 진행되도록 광의 경로를 변경시킨다. 상기에서 광로조절부(36)는 제 2 투명기판(37)의 전 표면에 형성되지 않고 가동부재(25)와 대응하는 부분에 소정 간격 이격되게 형성되므로 미세 기계 가공에 의한 공정이 쉽고 가공 시간이 감소된다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시 소자를 나타내는 단면도이다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자는 제 1 투명기판(21) 상에 스트라입(Stripe) 형태로 소정 간격을 두고 나란하게 형성되는 다수 개의 고정부재(23)와, 브릿지(bridge) 형태를 가져 고정부재(23)와 이격되며 양변이 고정부재(23)와 중첩되게 형성된 가동부재(25)를 구비하는 것은 본 발명의 제 1 실시예와 동일하다.
그러나, 광로조절부(46)는 제 2 투명기판(47)의 가동부재(25)와 대응하는 부분에 인접하는 것과 이격되도록 형성된다. 상기에서 광로조절부(46)는 미세 기계가공된 홀로그래픽 필름(holographic film)으로 형성된다.
광로조절부(46)는 굴절율이 주기적으로 반복되어 고정부재(23) 및 가동부재(25) 사이의 광경로를 통과한 광을 회절에 의해 경로를 변화시켜 제 2 투명기판(47)과 수직되게, 즉, 시청자 쪽으로 진행되도록 광의 경로를 변경시킨다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자는 광로조절부가 제 2 투명기판의 전 표면에 형성되지 않고 가동부재와 대응하는 부분에 소정 간격 이격되게 형성된다. 따라서, 광로조절부는 미세 기계 가공에 의한 공정이 쉽고 가공 시간이 감소되는 잇점이 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발 명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (13)

  1. 제 1 및 제 2 투명기판과,
    상기 제 1 투명기판 상에 스트라입(Stripe) 형태로 소정 간격을 두고 나란하게 형성되는 다수 개의 고정부재와,
    상기 제 1 투명기판 상에 브릿지(bridge) 형태를 가져 상기 고정부재와 이격되며 양변이 중첩되게 형성된 가동부재와,
    상기 제 2 투명기판의 상기 가동부재와 대응하는 부분에 인접하는 것과 이격되게 형성되어 상기 고정부재와 가동부재 사이의 광경로를 통과한 광을 상기 제 2 투명기판과 수직되게 진행하도록 반사시키는 광로조절부를 갖는 것을 특징으로 하는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정부재는 전극으로 이용되는 전도성 물질과 절연층으로 이용되는 절연물질의 다층 박막으로 형성되며 상부 표면이 절연되는 것을 특징으로 하는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가동부재는 탄성을 갖는 탄성 물질과, 전극으로 이용되는 전도성 물질과 절연층으로 이용되는 절연물질의 다층 박막으로 형성되며 상기 고정부재와 마주하는 표면이 절연되는 것을 특징으로 하는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 고정부재 및 가동부재의 표면이 불투명한 것을 특징으로 하는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광로조절부는 역삼각형의 구조로 길게 형성된 것을 특징으로 하는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 광로조절부는 상기 제 2 투명기판에 폴리머를 증착한 후 역삼각형으로 패터닝하거나, 역삼각형으로 패터닝된 폴리머가 부착된 투명테이프를 부착하거나 또는 폴리머를 스프레이 형태로 분사시켜 코팅함으로써 형성된 것을 특징으로 하는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 광로조절부는 상기 제 2 투명기판을 역삼각형으로 패터닝함으로써 형성된 것을 특징으로 하는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 광로조절부는 상기 제 2 투명기판과 대칭인 정각이 45∼80°인 것을 특징으로 하는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 광로조절부는 역사다리꼴의 구조로 길게 형성된 것을 특징으로 하는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 광로조절부는 상기 제 2 투명기판에 폴리머를 증착한 후 역사다리꼴로 패터닝하거나 역사다리꼴로 패터닝된 폴리머가 부착된 투명테이프를 부착 또는 폴리머를 스프레이 형태로 분사시켜 코팅함으로써 형성된 것을 특징으로 하는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 광로조절부는 상기 제 2 투명기판을 역사다리꼴로 패터닝함으로써 형성된 것을 특징으로 하는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 광로조절부는 측면이 상기 제 2 투명기판의 수직에 대해 23∼40°의 각 도를 갖는 것을 특징으로 하는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 광로조절부는 미세 기계가공된 홀로그래픽 필름(holographic film)으로 형성된 것을 특징으로 하는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자.
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