KR101878719B1 - 광 차폐 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
광 차폐 장치와 이의 제조 방법이 개시된다. 광 차폐 장치는 하부 전극을 포함하는 베이스판(base plate), 베이스판 상에 형성된 적어도 하나의 물질층(insulating layer), 베이스판의 광 투과 영역과 상응되게 배치되어 있고 상부 전극을 포함하는 롤업 블레이드(rollup blade), 및 하부 전극 및 상부 전극과 전기적으로 연결되어 있는 구동부(driving unit)를 포함한다. 그리고 광 차폐 장치는 롤업 블레이드와 물질층 사이의 점착을 방지하기 위한 점착 방지 구조(sticking prevention structure)가 구비되어 있다. 점착 방지 구조는 롤업 블레이드 자체의 표면 구조(거친 표면 또는 울퉁불퉁한 표면)를 가리키거나 또는 롤업 블레이드의 외주면 상에 추가된 점착 방지층 또는 점착 방지 패턴일 수 있다.
Description
광학 장치(optical apparatus)에 관한 것으로, 보다 구체적으로 광 차폐 장치(light screening apparatus)에 관한 것이다.
광 차폐 장치는 빛의 통과를 차단하는 장치를 총칭한다. 광 차폐 장치의 하나인 광 셔터(optical shutter)는 선택적으로 빛이 통과되도록 할 수 있는 장치이다. 예를 들어, 카메라에 구비되는 광 셔터는 카메라의 렌즈를 통과하여 이미지 센서에 도달하는 빛을 차단하거나 개방할 수 있다. 그리고 광 셔터의 동작 속도 및/또는 카메라 렌즈를 차단하는 면적(즉, 개방되는 카메라 렌즈의 면적)을 변화시킴으로써, 광 셔터는 이미지 센서로 광이 수신되는 시간 및/또는 수신되는 광량 등을 조절할 수 있다. 광 셔터 등과 같은 광 차폐 장치는 카메라 이외에도 일시적인 또는 영구적인 광 차폐 기능이나 또는 선택적인 광의 차폐와 통과가 요구되는 다른 전자 기기(예컨대, 광 스위칭 소자(optical switching device))에도 이용될 수 있다.
광 셔터로는 기계적으로 작동하는 기계식 광 셔터와 전자식 광 셔터가 있다. 전자식 광 셔터는 이미지 센서의 온(on)/오프(off)를 제어함으로써, 이미지 센서가 빛을 수신하는 것 자체 및/또는 수신 시간을 제어할 수 있다. 이러한 전자식 광 셔터는 회로적인 방법으로 동작을 하므로, 카메라 모듈의 크기에 제약이 있는 휴대용 디지털 카메라의 광 셔터로서 널리 이용되고 있다. 그런데 전자식 광 셔터는 카메라 모듈의 화소수가 증가하면서 이미지 끌림 현상이 나타나는 단점을 보이고 있다.
최근 모바일 기기에 장착되는 카메라 모듈의 화소수가 높아 지면서, 기계적 광 셔터에 대한 관심이 다시 높아지고 있다. 디지털 카메라를 비롯하여 카메라 모듈을 구비한 전자 기기들이 소형화 및 박형화되고 있으므로, 전자 기기에 채용되기 위해서는 기계적 광 셔터 또한 그 크기나 두께를 작게 하여 제조될 수 있어야 하고 아주 빠른 응답(셔터링) 속도를 지원할 수 있어야 한다. 본 출원의 출원인과 동일한 출원인에 의하여 출원되어 2009년 6월 30일자로 공개된 한국공개특허 제2009-0055996호, "셔터 및 이를 구비한 마이크로 카메라 모듈"에는 복수 개의 롤업 블레이드를 이용하여 빠른 응답 속도를 얻을 수 있는 기계적 광 셔터의 일례가 개시되어 있다.
이러한 기계적 광 셔터는 정전력에 의하여 구동될 수 있다. 보다 구체적으로, 기계적 광 셔터는 구동 전압이 인가되지 않으면 롤업 블레이드가 롤업된 상태로 있으며, 이 때 기판의 투광부를 통해 광이 통과할 수 있다. 그리고 하부 전극(예컨대, 투명 기판)과 상부 전극(예컨대, 롤업 블레이드) 사이에 구동 전압을 인가하면 정전력에 의하여 롤업 블레이드가 펴진다. 펴진 롤업 블레이드는 기판의 투광부를 가리므로 이를 통해 광이 통과하는 것을 차단할 수 있다.
롤업 블레이드의 장기 구동시에 발생하는 점착(sticking) 현상을 방지하거나 또는 감소시킬 수 있는 정전 구동 방식의 광 차폐 장치와 이를 제조하는 방법을 제공한다.
일 실시예에 따른 광 차폐 장치는 하부 전극을 포함하는 베이스판(base plate), 베이스판 상에 형성된 적어도 하나의 물질층, 베이스판의 광 투과 영역에 상응하게 배치되어 있고, 상부 전극을 포함하는 롤업 블레이드(rollup blade), 및 하부 전극 및 상부 전극과 전기적으로 연결되어 있는 구동부(driving unit)를 포함하고, 롤업 블레이드와 물질층 사이의 점착을 방지하기 위한 점착 방지 구조(sticking prevention structure)가 구비되어 있다. 점착 방지 구조는 롤업 블레이드 자체의 표면 구조(거친 표면 또는 울퉁불퉁한 표면)를 가리키거나 또는 롤업 블레이드의 외주면 상에 추가된 점착 방지층 또는 점착 방지 패턴일 수 있다.
일 실시예에 따른 광 차폐 장치의 제조 방법에서는 먼저 광 투과 영역을 갖는 베이스판을 준비하고, 준비된 베이스판 상에 절연층을 형성한다. 그리고 절연층 상에 적어도 광 투과 영역을 덮는 희생층을 형성한 다음, 희생층의 표면 거칠기를 증가시키거나 또는 희생층에 돌출부 및/또는 함몰부를 형성한다. 그리고 희생층 층 상에 롤업 블레이드를 형성하고, 희생층을 제거한다. 이러한 광 차폐 장치의 제조 방법에 의하면, 희생층의 표면 구조(거친 표면 또는 울퉁불퉁한 표면)가 롤업 블레이드에 전사되므로, 롤업 블레이드의 외주면은 거친 표면을 갖거나 울퉁불퉁한 표면을 가질 수 있다.
다른 실시예에 따른 광 차폐 장치의 제조 방법에서는 먼저 광 투과 영역을 갖는 베이스판을 준비하고, 준비된 베이스판 상에 적어도 하나의 물질층을 형성한다. 그리고 물질층 상에 적어도 광 투과 영역을 덮는 희생층을 형성한 다음, 희생층 상에 박막을 형성한다. 그리고 박막의 표면 거칠기를 증가시키는 공정을 수행하여 거친 표면을 갖는 박막을 형성하거나 또는 플라즈마 처리 등을 수행하여 박막을 다공성 구조의 점착 방지층 또는 아일랜드 형태의 점착 방지 패턴으로 변형시킬 수 있다. 그리고 거친 표면을 갖는 박막이나 점착 방지층/점착 방지 패턴 상에 롤업 블레이드를 형성하고, 희생층을 제거한다. 이러한 광 차폐 장치의 제조 방법에 의하면, 점착 방지 구조로서 기능하는 거친 표면을 갖는 박막이나 점착 방지층/점착 방지 패턴이 롤업 블레이드의 외주면에 부착되어 있다.
정전 구동 방식의 광 차폐 장치가 장기간 구동하더라도 롤업 블레이드가 절연층에 점착되는 현상을 방지함으로써 광 차폐 장치의 수명을 연장시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 광 차폐 장치의 구성을 보여 주는 사시도로서, 광을 차단시키는 상태이다.
도 2는 도 1의 광 차폐 장치에 대한 측면도로서, 광을 통과시키는 상태이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 광 차폐 장치의 구성을 보여 주는 측면도이다.
도 4a는 또 다른 실시예에 따른 광 차폐 장치의 구성을 보여 주는 사시도로서, 광을 차단시키는 상태이다.
도 4b는 또 다른 실시예에 따른 광 차폐 장치의 구성을 보여 주는 사시도로서, 광을 통과시키는 상태이다.
도 5는 광 차폐 장치를 포함하는 일 실시예에 따른 촬상 장치의 구성을 개략적으로 보여 주는 단면도이다.
도 6a 내지 도 6e는 일 실시예에 따른 광 차폐 장치의 제조 방법의 일례를 보여 주는 공정 순서에 따라 보여 주는 도면이다.
도 7a 내지 도 7f는 다른 실시예에 따른 광 차폐 장치의 제조 방법의 일례를 보여 주는 공정 순서에 따라 보여 주는 도면이다.
도 8a 내지 도 8f는 또 다른 실시예에 따른 광 차폐 장치의 제조 방법의 일례를 보여 주는 공정 순서에 따라 보여 주는 도면이다.
도 9는 도 8d 이후에 열 처리 공정을 추가적으로 수행한 경우를 보여 주는 도면이다.
도 2는 도 1의 광 차폐 장치에 대한 측면도로서, 광을 통과시키는 상태이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 광 차폐 장치의 구성을 보여 주는 측면도이다.
도 4a는 또 다른 실시예에 따른 광 차폐 장치의 구성을 보여 주는 사시도로서, 광을 차단시키는 상태이다.
도 4b는 또 다른 실시예에 따른 광 차폐 장치의 구성을 보여 주는 사시도로서, 광을 통과시키는 상태이다.
도 5는 광 차폐 장치를 포함하는 일 실시예에 따른 촬상 장치의 구성을 개략적으로 보여 주는 단면도이다.
도 6a 내지 도 6e는 일 실시예에 따른 광 차폐 장치의 제조 방법의 일례를 보여 주는 공정 순서에 따라 보여 주는 도면이다.
도 7a 내지 도 7f는 다른 실시예에 따른 광 차폐 장치의 제조 방법의 일례를 보여 주는 공정 순서에 따라 보여 주는 도면이다.
도 8a 내지 도 8f는 또 다른 실시예에 따른 광 차폐 장치의 제조 방법의 일례를 보여 주는 공정 순서에 따라 보여 주는 도면이다.
도 9는 도 8d 이후에 열 처리 공정을 추가적으로 수행한 경우를 보여 주는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 사용되는 용어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 후술하는 실시예들에서 사용된 용어의 의미는, 본 명세서에 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 당업자들이 일반적으로 인식하는 의미로 해석되어야 할 것이다. 그리고 제1 물질층이 제2 물질층 상에 형성된다고 할 경우에, 그것은 제1 물질층이 제2 물질층의 바로 위(directly on)에 형성되는 경우는 물론, 명시적으로 이를 배제하는 기재가 없는 한, 다른 제3의 물질층이 제2 물질층과 제1 물질층 사이에 개재되어 있는 것도 모두 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 광 차폐 장치(100)의 구성을 보여 주는 사시도이고, 도 2는 도 1의 광 차폐 장치(100)에 대한 측면도이다. 다만, 도 1은 광 차폐 장치(100)가 구동되어 광을 차단시키는 상태를 도시한 것이지만, 도 2는 도 1의 광 차폐 장치(100)가 광을 통과시키는 상태를 도시한 것이다. 그리고 도 1에서는 설명의 편의를 위하여 롤업 블레이드(130)를 다른 구성요소, 베이스판(110) 및 물질층(120)과는 분리하여 도시하였다. 광 차폐 장치(100)는 그 자체가 하나의 광 셔터로 기능하거나 또는 광 셔터를 구성하는 일 부분일 수도 있다(도 4a 및 도 4b 참조).
도 1 및 도 2를 참조하면, 광 차폐 장치(100)는 베이스판(base plate, 110), 물질층(material layer, 120), 롤업 블레이드(rollup blade, 130), 및 구동부(driving unit, 140)를 포함한다. (참고로, 도시의 편의를 위하여 도 2에서는 구동부에 대한 도시는 생략하였다). 그리고 광 차폐 장치(100)는 롤업 블레이드(130)가 물질층(120)에 점착되는 것을 방지하기 위한 점착 방지 구조(150, sticking prevention structure)를 더 구비한다. 점착 방지 구조(150)는 물질층(120) 및/또는 롤업 블레이드(130) 자체의 표면 특성을 가리키거나 또는 물질층(120) 및/또는 롤업 블레이드(130) 상에 부가적으로 형성되는 다른 물질층 또는 물질 패턴일 수 있는데, 이에 대해서는 뒤에서 상세히 설명한다.
베이스판(110)은 광이 통과할 수 있는 광 투과 영역(light transmitting portion, 110a)을 갖는데, 광 투과 영역(110a)은 투명(transparent)하거나 또는 반투명(translucent)할 수 있다. 광 투과 영역(110a)은 롤업 블레이드(130)가 도 2에 도시된 것과 같이 위로 말려 있는 상태, 즉 롤업된 상태(rolled-up state)에서 빛이 통과할 수 있는 부분이다. 예를 들어, 광 차폐 장치(100)가 촬상 장치의 광 셔터(optical shutter)로 기능하는 경우(도 5 참조)에는 베이스판(110)의 광 투과 영역(110a)은 촬상 장치의 광 경로 상에 위치하며, 따라서 광 투과 영역(110a)을 통과한 광은 광학 렌즈를 거쳐서 이미지 센서에 도달할 수 있다. 그리고 도 1에 도시된 바와 같이 롤업 블레이드(130)가 구동되면, 펴진 롤업 블레이드(130)에 의해서 광 투과 영역(110a)은 일부 또는 전부가 가려지므로 광 투과 영역(110a)을 통해 통과하는 광의 양을 조절하는 것이 가능하다. 광 투과 영역(110a)이 아닌 베이스판(110)의 영역은 광학적으로 투명하거나 또는 불투명할 수 있다.
베이스판(110)의 형상은 도 1에 도시한 일 예와 같이 평평(flat)한 모양을 가질 수 있는데, 이것은 단지 예시적인 것이다. 베이스판(110)은 필요에 따라 제한 없이 여러 가지 다른 형태(일 예로, 휜(curved), 굽은(banded), 또는 굴곡을 가진 모양)를 가질 수도 있다. 그리고 광 투과 영역(110a)의 모양도 특별한 제한이 없는데, 사각형, 원형, 타원형, 다각형, 부채꼴 등이 될 수 있다.
베이스판(110)은 기판(substrate, 112)과 하부 전극(lower electrode, 114)을 포함한다. 기판(112)은 전체가 투명 또는 반투명한 재질로 형성되거나 또는 적어도 광 투과 영역(110a)을 포함하는 일부 영역만 투명 또는 반투명한 재질로 형성될 수도 있다. 기판(112)은 유리 기판(glass substrate)일 수 있으나 여기에만 한정되는 것은 아니며, 투명 또는 반투명한 다른 물질, 예컨대 석영(quartz), 플라스틱(plastic), 또는 실리카(silica) 등의 물질로 형성될 수도 있다.
하부 전극(114)은 투명 또는 반투명하고 또한 전기 전도성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 하부 전극(114)은 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide, ITO)이나 투명 또는 반투명한 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO2), 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT), 전도성 폴리머(conductive polymer) 등으로 형성될 수 있다. 하부 전극(114)은 구동부(140)와 전기적으로 연결되어서 광 차폐 장치(100), 보다 구체적으로는 롤업 블레이드(130)를 구동시키기 위한 구동 전극의 하나로 기능한다.
하부 전극(114)은 기판(112)의 상면에 형성되어 있을 수 있다. 그리고 하부 전극(114)은 광 투과 영역(110a)의 전면을 덮도록 형성되거나 또는 광 투과 영역(110a) 내에서 소정의 패턴을 갖도록 일 부분에만 형성될 수도 있다. 후자의 경우보다 전자의 경우에 하부 전극(114)은 롤업 블레이드(120)와의 사이에 보다 큰 인력을 발생시킬 수 있으므로, 롤업 블레이드(120)는 보다 빠른 구동이 가능할 수도 있다. 하지만, 본 실시예가 여기에만 한정되는 것은 아니며, 하부 전극(114)은 광 투과 영역(110a)의 일부 영역에만 형성되거나 또는 광 투과 영역(110a)과 그 주변 영역에 걸쳐서 형성될 수도 있다. 하부 전극(114)은 약 1000 내지 3000Å, 예컨대 약 2000Å의 두께를 가질 수 있는데, 이것은 단지 예시적인 것이다.
도 1 및 도 2에 예시적으로 도시된 바와 같이, 베이스판(110) 상에는 하나 이상의 물질층(120)이 형성될 수도 있다. 물질층(120)은 투광성 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 물질층(120)은 투명하거나 반투명한 실리콘 산화물(SiO), 실리콘 질화물(SiN), 알루미늄 질화물(AlN) 등으로 형성될 수 있다. 물질층(120)은 베이스판(110)의 하부 전극(114)을 보호하는 기능 외에 하부 전극(114)과 롤업 블레이드(130)가 서로 물리적으로 접촉하여 전기적으로 도통되는 것을 방지한다. 이를 위하여, 물질층(120)은 예컨대, 적어도 하나의 절연층(insulating layer)을 포함할 수 있다. 물질층(120)은 약 1000 내지 2000Å, 예컨대 약 1500Å의 두께를 가질 수 있는데, 이것은 단지 예시적인 것이다.
롤업 블레이드(130)는 베이스판(110)의 상측에 배치되어 있다. 롤업 블레이드(130)는 베이스판(110)과의 사이에 구동력이 가해지지 않으면 소정의 곡률을 가지고 위로 말려 있는 상태(rolled-up state)로 존재한다(도 2 참조). 이 상태에서는 적어도 베이스판(110)의 광 투과 영역(110a)은 노출되며, 외부로부터 입사되는 광은 광 투과 영역(110a)을 통과할 수 있다. 그리고 구동부(140)로부터 롤업 블레이드(130)와 베이스판(110)과의 사이에 소정의 구동력이 가해지면, 롤업 블레이드(130)는 펴지게 된다(도 1 참조). 롤업 블레이드(130)가 펴진 상태(flattened state)에서는 베이스판(110)의 광 투과 영역(110a) 전체가 롤업 블레이드(130)에 의하여 가려진다. 하지만, 도 1에 도시된 것과 달리, 필요에 따라 롤업 블레이드(130)의 펴진 정도를 조정하여 광 투과 영역의 일부 만이 가려질 수도 있다(미도시).
도 1에서와 같이 펴진 롤업 블레이드(130)는 광 투과 영역(110a)을 통해 광이 통과하는 것을 차단한다. 이를 위하여, 롤업 블레이드(130)는 광이 통과하지 못하는 특성을 갖는 하나 또는 그 이상의 물질층을 포함할 수 있다. 그리고 광 차폐 장치(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 광 투과 영역(110a)을 전부 커버할 수 있는 크기를 갖는 하나의 롤업 블레이드(130)만을 가지거나 또는 광 투과 영역(110a)을 면적 분할하여 커버하도록 복수 개의 롤업 블레이드를 포함할 수도 있다(도 4a 및 도 4b 참조).
롤업 블레이드(130)는 고정부(fixing portion, 130a)와 가동부(moving portion, 130b)로 구분될 수 있다. 롤업 블레이드(130)의 고정부(130a)는 물질층(120) 상에 부착되어 베이스판(110), 보다 구체적으로 베이스판(110)의 일 측부(광 투과 영역(110a)의 바깥쪽)에 고정될 수 있다. 이와는 달리, 고정부(130a)는 베이스판(110)의 외부나 광 차폐 장치(100)에 포함되는 다른 구조물(도시하지 않음)에 고정될 수도 있다. 고정부(130a)를 제외한 롤업 블레이드(130)의 나머지 부분은 구동부(140)의 제어에 따라서 펴지거나 또는 위로 말리는 가동부(130b)이다.
구동부(140)에 의하여 구동 전압이 인가되어 베이스판(110)과 롤업 블레이드(130) 사이, 보다 구체적으로는 하부 전극(114)과 상부 전극으로 기능하는 롤업 블레이드(130) 사이에 서로 반대되는 전위가 형성되면, 베이스판(110)과 롤업 블레이드(130) 사이에는 인력이 작용한다. 이 인력에 의하여 롤업 상태로 있던 가동부(130b)는 광 투과 영역(110a)을 커버하도록 펴지게 된다. 인력이 작용할 수 있도록, 롤업 블레이드(130)는 도전성 단일 물질이나 두 가지 이상의 도전성 물질의 다층막으로 형성된 상부 전극을 포함할 수 있다. 전자의 경우에, 롤업 블레이드(130)를 형성하는 단일 물질의 박막은 단일층으로 구성되거나 또는 복수 개의 층으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 롤업 블레이드(130)는 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 금(Au), 구리(Cu) 등과 같은 불투명 금속 물질이나 이들의 합금을 이용하여 단일층으로 형성하거나 또는 두 개의 층 또는 그 이상의 층을 갖는 다층막으로 형성될 수도 있다.
그리고 구동부(140)로부터 인가된 구동 전압이 해제되면, 롤업 블레이드(130)의 가동부(130b)는 다시 롤업된 상태(rolled-up state)로 복원된다. 이를 위하여, 단일막으로 형성된 롤업 블레이드(130)는 내부의 응력 구배가 박막의 상부에 집중되도록 하여, 롤업 블레이드(130)가 자발적으로 소정의 곡률로 롤업 상태가 되도록 할 수 있다. 또는, 롤업 블레이드(130)가 복수의 박막으로 형성되는 경우에는, 상측에 위치한 박막과 하측에 위치한 박막은 서로 다른 잔류 응력(residual stress)을 가지도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상측 박막이 인장 잔류 응력을 갖도록 형성한 경우에, 하측 박막은 압축 잔류 응력을 갖거나 잔류 응력을 갖지 않거나 또는 인장 잔류 응력을 갖지만 상측 박막보다 그 크기가 작은 인장 잔류 응력을 갖도록 형성할 수 있다.
광 차폐 장치(100)는 또한 롤업 블레이드(130)가 물질층(120)에 점착되는 것을 방지하기 위한 점착 방지 구조(150)를 더 구비한다. 정전 구동 방식의 광 차폐 장치(100)에서는 하부 전극(114)과 롤업 블레이드(130) 사이의 물리적인 접촉을 방지하기 위하여 절연층을 포함하는 물질층(120)이 필요하다. 그런데, 광 차폐 장치(100)가 반복적으로 구동하게 되면 절연층에 전하가 포획되는 유전체 차징(dielectric charging) 현상이 일어날 수가 있다. 또한, 이러한 유전체 차징 현상이 오랜 기간 동안 지속되면 절연층에 축적되는 전하량은 증가하게 된다. 그 결과, 구동 전압이 해제되더라도 롤업 블레이드(130)는 절연층을 포함하는 물질층(120)에 달라 붙어서 원상태로 복원되지 않는 점착(sticking) 현상이 생길 수가 있다. 이러한 점착 현상은 광 차폐 장치(100)의 수명(life-time)을 단축시키는 주요한 요인이 될 수 있는데, 점착 방지 구조(150)는 이러한 점착 현상을 방지하여 롤업 블레이드(100)의 수명을 증가시키는 기능을 수행할 수 있다.
도 1 및 도 2에는 점착 방지 구조(150)의 일례로서 롤업 블레이드(130)의 외주면(132, outer circumference surface)이 거친 표면(rough surface)을 갖는 경우가 도시되어 있다. 여기서, '거친 표면'은 마이크로 스케일의 관점에서 표면의 특성을 나타내는 것으로서, 표면의 단차가 약 수십nm 이하인 '미세 표면(fine surface)' 또는 '매끈한 표면(smooth surface)'에 대립되는 개념이다. 거친 표면을 갖는 외주면(132)의 표면 단차는 약 30nm 이상, 바람직하게는 50~1,000nm 정도일 수 있는데, 이것은 단지 예시적인 것이다. 롤업 블레이드(130)의 외주면(132)이 거친 표면을 가지면 롤업 블레이드(130)와 물질층(120)의 실질적인 접촉 면적이 감소하므로, 비록 물질층(120)의 절연층에 많은 전하가 축적되어 있다고 하더라도 롤업 블레이드(120)가 물질층(120)에 점착되는 현상을 방지하거나 또는 감소시킬 수가 있다.
롤업 블레이드(130)의 외주면(132)이 거친 표면을 가지면, 롤업된 롤업 블레이드(130)의 외주면(132)에서 발생하는 난반사도 줄일 수 있는 효과가 있다. 만일, 롤업 블레이드(130)의 외주면(312)이 매끈한 표면을 가지면, 롤업되어 있는 롤업 블레이드(130)의 외주면(132)으로 입사된 광의 상당 부분은 외주면(132)에서 반사된다. 반사광 중의 일부는 외부로 다시 반사되어 나갈 수도 있지만 다른 일부의 광, 특히 롤업된 롤업 블레이드(130)의 측면(광 투과 영역(110a)에 대하여 수직인 롤업 블레이드(130)의 일 부분)에서 반사되는 광은 광 투과 영역(110a)을 통과할 수도 있다. 광 투과 영역(110a)을 통과하는 반사광은 원하지 않는 광 성분이다. 예를 들어 광 차폐 장치(110)가 촬상 장치의 광 셔터로 사용되면, 이러한 반사광은 이미지 센서로 수신되므로 촬영 영상에 잡음 패턴(ghost image)이 생기게 하는 원인이 될 수도 있다.
반사광이 광 투과 영역(110a)을 통과하지 않도록 하는 하나의 방법은 롤업 블레이드(130)를 광 투과 영역(110a)으로부터 상대적으로 멀리 배치하는 것이다. 다만, 이 경우에는 개구 크기(aperture size)가 증가하므로 롤업 블레이드(130)의 크기(길이)도 이에 따라서 증가해야 하는데, 롤업 블레이드(130)의 응답 속도는 그 길이에 반비례할 수 밖에 없다. 하지만, 본 실시예와 같이 롤업 블레이드(130)의 외주면(132)이 거친 표면을 가질 경우에는, 구동 속도의 감소 없이도 잡음 패턴이 생기는 것을 방지할 수가 있다.
광 차폐 장치(100)는 롤업 블레이드(130)의 외주면(132)이 거친 표면을 갖는 것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 물질층(120)의 상면(122)이 거친 표면을 갖거나 또는 롤업 블레이드(130)의 외주면(132)과 물질층(120)의 상면(122)이 모두 거친 표면을 가질 수도 있다. 다만, 물질층(122)의 상면(122)이 거친 표면을 갖는 경우에는 광 투과 영역(110a)을 통과하는 광이 산란되는 현상이 발생할 수가 있으므로, 촬상 장치 등과 같이 이미지의 퀄리티가 중요한 어플리케이션에서는 롤업 블레이드(130)의 외주면(132)만이 거친 표면을 갖는 것이 보다 바람직하다.
이와 같이, 점착 방지 구조(150)는 롤업 블레이드(130) 및/또는 물질층(120) 자체의 표면 특성을 가리킬 수 있다. 도 3은 롤업 블레이드 등의 표면 특성이 점착 방지 구조로서 기능하는 다른 예를 보여 주는 측면도인데, 설명의 편의를 위하여 펴진 상태가 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 롤업 블레이드(130')는 전체적으로 평평하지가 않으며 돌출부(A)를 갖는다. 이러한 돌출부를 갖는 롤업 블레이드(130')의 표면이 점착 방지 구조(150)로서 기능할 수 있는데, 돌출부(A)에 의하여 롤업 블레이드(130')와 물질층(120) 사이의 접촉 면적이 감소될 수 있기 때문이다.
도 3에 도시된 롤업 블레이드(130')는 외주면(132')이 울퉁불퉁한 표면(bumpy surface)을 갖는 경우의 일례이다. 도 3을 참조하면, 롤업 블레이드(130')는 외주면(132')에 돌출부(A)가 형성되어 있다. 도 3에 도시된 것과는 달리 외주면(132')에 함몰부가 형성되어 있거나 또는 외주면(132')에 돌출부와 함몰부(예컨대, 엠보싱과 딤플)가 동시에 형성되어 있을 수도 있는데, 이러한 예들도 롤업 블레이드(130')의 외주면(132')이 울퉁불퉁한 표면을 갖는 것에 포함될 수 있다. 전술한 실시예와 마찬가지로, 울퉁불퉁한 표면은 반드시 롤업 블레이드(130')의 외주면에 형성되는 것으로 한정되지 않으며, 물질층(120)의 상면이 울퉁불퉁한 표면을 갖거나 또는 양쪽 표면 모두 울퉁불퉁한 표면을 가질 수도 있다.
롤업 블레이드(130')의 외주면(132')에 돌출부(A) 및/또는 함몰부(미도시)가 형성되어 있으면, 롤업 블레이드(130)와 물질층(120, 도 1 참조) 사이의 실질적인 접촉 면적이 감소될 수 있다. 따라서 유전체 차징으로 인한 롤업 블레이드(130')의 점착 현상이 방지될 수도 있다. 이러한 돌출부(A) (또는 함몰부)는 도트 타입으로서 롤업 블레이드(130')의 외주면(132')에 전체 또는 일부에 고르게 분산되어 있거나 또는 랜덤하게 분산되어 있을 수 있다. 이 경우에, 돌출부(A)의 크기가 반드시 일정할 필요가 없다. 이와는 달리, 필요에 따라 돌출부(A)는 라인(직선이나 곡선) 타입으로서 롤업 블레이드(130')의 외주면(132')에 물결 주름 형태를 포함한 다양한 모양으로 형성되어 있을 수도 있다.
롤업 블레이드 및/또는 물질층 자체의 표면 형상이 점착 방지 구조로서 기능하는 전술한 실시예들과는 달리, 광 차폐 장치(100)의 점착 방지 구조는 롤업 블레이드의 외주면 및/또는 물질층의 상면에 추가로 구비되는 소정의 다른 물질층(점착 방지층)이거나 또는 물질 패턴(점착 방지 패턴)일 수 있다. 이 경우에, 롤업 블레이드의 외주면이나 물질층의 상면 자체가 점착 방지 구조일 필요가 없다. '점착 방지 패턴'은 상대적으로 넓은 면적을 갖는 '점착 방지층'에 대비되는 것으로서, 양자의 구분은 상대적인 것이다. 예를 들어, 점착 방지층은 롤업 블레이드 및/또는 물질층의 전면(entire surface)이나 베이스판의 광 투과 영역에 대응하는 소정의 영역에 걸쳐 형성될 수 있지만, 점착 방지 패턴은 롤업 블레이드 및/또는 물질층의 상면에 아일랜드 형태(도트 타입)나 라인 타입으로 복수 개가 형성될 수 있다.
점착 방지 구조로 추가되는 점착 방지층 또는 점착 방지 패턴은 전기 절연성 물질로 형성될 수 있다. 그리고 롤업 블레이드의 외주면에 형성되는 점착 방지층 또는 점착 방지 패턴은 불투명한 물질로 형성될 수 있으나, 여기에만 한정되는 것은 아니다. 다만, 물질층의 상면에 형성되는 점착 방지층이나 점착 방지 패턴은 투명하거나 또는 반투명 물질로 형성될 수 있다. 전술한 특성을 만족하는 한 점착 방지층 또는 점착 방지 패턴을 구성하는 물질의 종류에는 특별한 제한이 없는데, 다만 제조 공정의 관점에서 제조 비용을 절감할 수 있는 물질이 보다 바람직하다. 예를 들어, 점착 방지층 또는 점착 방지 패턴은 산화은(AgO) 또는 염화구리(CuClx)로 형성될 수 있는데, 이에 대해서는 후술한다(도 8a 내지 도 8f 및 도 9 참조).
추가되는 점착 방지층 또는 점착 방지 패턴은 점착 방지 구조로 기능할 수 있도록 도 1 내지 도 3을 참조하여 전술한 롤업 블레이드의 외주면과 동일한 표면 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 점착 방지층이나 점착 방지 패턴은 거친 표면을 가질 수 있다(도 7e 참조). 또는, 점착 방지층은 마이크로 관점에서는 매끈한 표면을 갖지만 그 표면에 돌출부 및/또는 함몰부가 형성되어 있는 구조, 즉 울퉁불퉁한 표면을 가질 수도 있다. 또는, 평평한 표면을 갖는 롤업 블레이드의 외주면에 형성된 점착 방지 패턴은 돌출부가 될 수도 있다(도 9 참조). 이와는 달리, 추가되는 점착 방지층은 다공성 구조를 가질 수도 있는데, 다공성 구조를 갖는 점착 방지층에 의하여 실질적인 접촉 면적이 감소될 수 있기 때문이다(도 8f 참조).
계속해서 도 1 및 도 2를 참조하면, 구동부(140)는 베이스판(110)의 하부 전극(114) 및 롤업 블레이드(130)에 포함된 상부 전극과 전기적으로 연결된다. 그리고 구동부(140)는 하부 전극(114)과 롤업 블레이드(130)의 상부 전극에 서로 반대되는 전위의 구동 전압을 인가하여, 롤업 블레이드(130)의 가동부(130a)가 펴지도록 제어할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 다른 실시예에 따른 광 차폐 장치(200)를 보여 주는 사시도로서, 도 4a는 광 차폐 장치(200)가 광을 차단시키는 상태를 도시한 것이고 도 4b는 광 차폐 장치(200)가 광을 통과시키는 상태를 도시한 것이다. 도 4a 및 도 4b의 광 차폐 장치(200)는 디지털 카메라 등과 같은 촬상 장치를 위한 기계적 광 셔터(mechanical optical shutter)로 사용될 수 있는데, 이것은 단지 예시적인 것이다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 광 차폐 장치(200)는 복수 개의 롤업 블레이드(230)를 포함하며, 또한 복수 개의 롤업 블레이드(230) 각각의 가동부가 광 투과 영역(210a)의 중심에서 방사상으로 연장 형성되는 모양으로 베이스판(210)의 광 투과 영역(210a)의 면적을 분할하여 덮을 수 있도록, 복수 개의 롤업 블레이드(230) 각각의 고정부가 광 투과 영역(210a)의 둘레에 고정되어 있다. 이 경우에, 도 1 및 도 2b의 광 차폐 장치(100)는 도 4a 및 도 4b에 도시된 광 차폐 장치(200)를 구성하는 하나의 롤업 블레이드만을 확대하여 보여 주는 것일 수도 있다. 이하에서는 전술한 광 차폐 장치(100)와의 차이점을 중심으로 광 차폐 장치(200)에 관해서 설명한다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 광 차폐 장치(200)는 광 투과 영역(210a)을 갖는 베이스판(210)을 포함한다. 광 투과 영역(210a)의 형상은 원형이거나 또는 타원형, 정다각형 등일 수 있다. 베이스판(210)은 투명 기판(212) 및 투명 기판(212) 상에 형성되어 있는 하부 전극(214)을 포함한다. 베이스판(210) 상에는 물질층(220)이 형성되어 있는데, 물질층(220)은 적어도 광 투과 영역(210a)을 커버할 수 있다. 물질층(220)은 예컨대, 전기 절연 물질로 형성되는 절연층을 포함할 수 있다.
그리고 광 차폐 장치(200)는 복수 개의 롤업 블레이드(230)를 포함할 수 있다. 복수 개의 롤업 블레이드(230) 각각은 그 외주면(232)이 점착 방지 구조를 형성할 수 있다. 다만, 도 4b에는 도시의 편의를 위하여 점착 방지 구조를 갖는 외주면(232)의 구체적인 형상에 대한 도시는 생략하였다. 예를 들어, 복수 개의 롤업 블레이드(230) 각각은 그 외주면(232)이 거친 표면을 갖거나 또는 울퉁불퉁한 표면을 가질 수 있다. 또는, 복수 개의 롤업 블레이드(230) 각각의 외주면(232)에 점착 방지층이나 점착 방지 패턴이 추가로 형성될 수도 있다.
복수 개의 롤업 블레이드(230) 각각의 고정부는 광 투과 영역(210a)의 바깥쪽 둘레에 원형, 타원형 또는 정다각형을 형성하도록 베이스판(210) 또는 물질층(220) 상에 고정되어 있다. 그리고 복수 개의 롤업 블레이드(230)가 구동되어 각각의 가동부가 펴진 경우에, 각각의 가동부는 광 투과 영역(210a)의 중심에서 방사상으로 연장 형성되는 모양(예컨대, 광 투과 영역(210a)의 중심에서 각각의 롤업 블레이드(230)가 소정 크기의 중심각을 갖는 부채꼴 모양 또는 소정 크기의 꼭지각을 갖는 삼각형 모양 등)으로 광 투과 영역(210a)을 면적 분할하여 덮을 수 있다. 이 경우에, 인접한 롤업 블레이드들(230) 사이, 적어도 인접한 롤업 블레이드(230)의 적어도 가동부 사이에는 소정의 간극이 형성되어 있을 수 있다. 또한, 인접한 롤업 블레이드(230)들 사이에 기계적인 커플링이 이루어질 수 있도록, 고정부에 인접한 가동부의 일 부분은 간극 없이 서로 일체가 될 수도 있다.
또한, 광 차폐 장치(200)는 베이스판(210) 및 복수 개의 롤업 블레이드(230)와 전기적으로 접속되어, 복수 개의 롤업 블레이드(230) 각각의 가동부가 펴지도록 제어하는 구동부(240)를 포함한다. 이 때, 구동부(240)는 복수 개의 롤업 블레이드(240)가 동시에 펴지도록 구동시키거나 또는 개별적으로 펴지도록 구동시킬 수 있다. 또한, 구동부(240)는 복수 개의 롤업 블레이드(240)가 펴지는 정도를 제어하여, 광 투과 영역(210a)이 개방되는 정도를 조절할 수도 있다.
이와 같은 구조의 광 차폐 장치(200)는 구동부(230)로부터 구동 전압이 가해지지 않으면, 도 4b에 도시되어 있는 바와 같이, 각각의 롤업 블레이드(230)의 가동부는 물질층 내부의 잔류 응력 차이 또는 물질층들 사이의 잔류 응력 차이로 인하여 말려 있는 상태가 된다. 즉, 각각의 롤업 블레이드(230)의 가동부는 광 투과 영역(210a)의 중심에서부터 바깥쪽 방향으로 말려 올라가서 베이스판(210)의 광 투과 영역(210a)을 노출시켜 광의 통과가 가능할 수 있다. 그리고 베이스판(210)과 롤업 블레이드(230) 사이에 구동 전압이 가해지면, 도 4a에 도시된 바와 같이 각각의 롤업 블레이드(230)의 가동부는 펴져서 광 투과 영역(210a)을 가리므로 광의 통과가 차단된다.
도 5는 광 차폐 장치를 구비하는 일 실시예에 따른 촬상 장치의 구성을 개략적으로 보여 주는 단면도이다. 도 5를 참조하면, 촬상 장치(C)는 광 차폐 장치(310), 렌즈 유닛(320), 및 이미지 센서(330)를 포함한다.
광 차폐 장치(310)는 예를 들어, 도 4a 및 도 4b에 도시되어 있는 광 차폐 장치(200)와 동일할 수 있으나, 여기에만 한정되는 것은 아니다. 다만, 도 5에서는 광 차폐 장치(310)의 구동부에 대한 도시는 생략하였는데, 이는 단지 도시의 편의를 위한 것이다. 그리고 롤업 블레이드(314)의 외주면(314a)은 자체가 거친 표면 또는 울퉁불퉁한 표면을 갖거나 또는 점착 방지층이나 점착 방지 패턴(도시하지 않음)이 추가로 롤업 블레이드(314)의 외주면(314a) 상에 형성되어 있을 수 있다.
광 차폐 장치(310)의 베이스판(312), 보다 구체적으로 롤업 블레이드(314)가 배치되어 있지 않는 베이스판(312)의 주변 영역 상에는 롤업 블레이드(314)를 보호하기 위한 스페이서 프레임(316)이 배치되어 있을 수 있다. 또는, 스페이서 프레임(316) 대신에 베이스판(312)의 전체를 가릴 수 있는 투명한 커버(도시되지 않음)가 베이스판(312) 상에 설치되어 있을 수도 있다. 그리고 광 차폐 장치(310)의 베이스판(312)에는 광 투과 영역을 통과한 광을 조절하는데 사용되는 필터, 렌즈 등과 같은 광학 부품(318)이 추가로 구비되어 있을 수 있다.
렌즈 유닛(320)은 광 차폐 장치(310), 보다 구체적으로 베이스판(312)의 광 투과 영역을 통과한 광이 이미지 센서(330)에서 결상되도록 하는 결상 광학계이다. 렌즈 유닛(320)은 하나 또는 복수의 렌즈로 구성될 수 있으며, 촬상 장치(C)의 초점 거리를 조절할 수 있는 수단을 포함할 수도 있다. 도면에 도시되어 있지는 않지만, 광 차폐 장치(310)의 상측에도 다른 렌즈 유닛이 추가로 구비되어 있을 수 있다.
이미지 센서(330)는 베이스판(312)의 광 투과 영역을 통과하는 광을 수신하여 이미지를 생성하는 소자로서, 수많은 화소(pixel)을 가질 수 있다. 이미지 센서(330)의 종류에는 특별한 제한이 없는데, 예를 들어 씨모스 이미지 센서(CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor)나 전하결합소자(Charge Coupled Device, CCD)일 수 있다. 그리고 복수의 롤업 블레이드(314)가 구동되어 펴지면, 광 투과 영역을 통해서 광이 통과하지 않으므로 이미지 센서(330)에는 광이 수신되지 않는다.
다음으로 전술한 광 차폐 장치의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 6a 내지 도 6e는 롤업 블레이드의 외주면 자체가 점착 방지 구조로서 기능하는 광 차폐 장치, 예컨대 도 1 및 도 2에 도시된 광 차폐 장치(100)나 도 3에 도시된 광 차폐 장치(200)의 제조 방법의 일례를 보여 주는 측면도일 수 있다. 이하에서는 전자의 경우를 중심으로 광 차폐 장치의 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 6a를 참조하면, 먼저 베이스판(110)을 준비한다. 베이스판(110)을 형성하는 방법에는 특별한 제한이 없는데, 예컨대 투명 또는 반투명한 광 투과 영역을 갖는 기판(112) 상에 하부 전극(114)을 형성하여 베이스판(110)을 준비할 수 있다. 예를 들어, 기판(112)은 전체가 투명한 유리 기판일 수 있다. 그리고 하부 전극(114)은 ITO 등과 같은 투명한 도전성 물질이나 반투명한 도전성 물질로 형성될 수 있다. 기판(112) 상에 하부 전극(114)을 형성하는 방법에는 특별한 제한이 없으며, 물리기상증착(Physical Vapor Deposition, PVD)이나 이베포레이션(evaporation) 등과 같은 통상적인 반도체 제조 공정이 적용될 수 있다. 하부 전극(114)은 약 1000~3000Å, 예컨대 약 2000Å 정도의 두께로 형성될 수 있다.
그리고 하부 전극(114) 상에는 물질층(120), 예컨대 절연층을 형성한다. 필요에 따라, 절연층을 형성하기 이전이나 절연층을 형성한 이후에 하나 또는 그 이상의 물질층(미도시)을 더 형성할 수도 있다. 절연층은 투명하거나 반투명한 재질의 물질로 형성되나 절연성 물질로 형성된다. 예를 들어, 절연층은 실리콘 산화물(SiO), 실리콘 질화물(SiN), 실리콘 산화질화물(SiON), 알루미늄 질화물(AlN) 등과 같은 물질로 형성될 수 있다. 절연층을 포함하는 물질층(120)을 형성하는 방법에도 특별한 제한이 없는데, 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition, CVD) 등과 같은 통상적인 반도체 제조 공정이 적용될 수 있다. 물질층(120)은 약 1000~4000Å, 예컨대 약 1500Å 정도의 두께로 형성될 수 있다. 이러한 물질층(120)의 형성 공정 이전에, 하부 전극(114)을 외부(예컨대, 도 1의 구동부(140))와 전기적으로 연결하기 위한 전극 패드(도시하지 않음)가 하부 전극(114)의 일 단부(예컨대, 광 투과 영역 이외의 영역) 상에 추가로 형성될 수도 있다.
도 6b를 참조하면, 물질층(120) 상에 희생층(sacrificial layer)(160)을 형성한다. 희생층(160)은 상부에 형성될 롤업 블레이드(130)와 열 팽창 계수(Coefficient of Thermal Expansion, CTE) 차이가 큰 물질로 형성할 수 있다. 그리고 희생층(160)은 롤업 블레이드(130)를 형성한 이후에 제거하는 물질층이므로, 베이스판(110), 물질층(120) 및 추후에 형성될 롤업 블레이드(130)에 대하여 식각 선택비가 우수한 물질이나 또는 제거가 용이한 물질로 형성할 수 있다. 예를 들어, 희생층(160)은 애슁(ashing) 공정을 이용하여 손쉽게 제거할 수 있고, 또는 도전성 금속 물질보다 CTE가 상대적으로 큰 파릴렌(parylene) 계열의 폴리머, 아크릴레이트(acrylate) 계열의 포토레지스터(photoresistor), 또는 노볼락(novolak) 계열의 포토레지스터 등으로 형성할 수 있다.
희생층(160)은 적어도 베이스판(110)의 광 투과 영역을 가리도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 6b에 도시된 바와 같이 물질층(120)의 일 부분 상에만 희생층(160)이 형성되고, 광 투과 영역의 바깥쪽, 즉 그 상부에 롤업 블레이드(130)의 고정부가 위치(도 6d 참조)하게 되는 물질층(120)의 나머지 부분에는 희생층(160)이 형성되지 않을 수 있다. 통상적은 반도체 제조 공정, 예컨대 물질층(120)의 전면에 다른 물질층을 형성한 다음 일 부분만 제거하는 식각 공정을 수행하거나 또는 일 부분에만 선택적으로 희생층(160)이 증착 또는 도포되도록 하는 등의 방법으로 물질층(120)의 일 부분 상에만 희생층(130)을 형성할 수 있다.
도 6c를 참조하면, 희생층(160)에 대한 표면 거칠기 증가 공정을 수행한다. 이것은 희생층(160)이 거친 표면(160a)을 갖도록 하기 위해서이다. 희생층(160)의 표면을 거칠게 만드는 방법에는 특별한 제한이 없다. 예를 들어, 아르곤 플라즈마 등과 같은 플라즈마 상태의 불활성 가스를 이용한 물리적 식각(physical etch)을 이용하여 희생층(160)의 표면 거칠기를 증가시킬 수 있는데, 표면을 거칠게 만드는 방법은 여기에만 한정되는 것은 아니다.
도 6d를 참조하면, 도 6c의 결과물, 보다 구체적으로 노출된 물질층(120)과 희생층(160) 상에 롤업 블레이드(130)를 형성한다. 롤업 블레이드(130)는 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 금(Au), 구리(Cu), 또는 이들의 합금 등과 같은 불투명 금속 물질의 단일층으로 형성하거나 또는 잔류 응력이 다른 복수의 물질층으로 형성할 수 있다. 그리고 롤업 블레이드(130)가 복수 개의 집합으로 구성된 경우(도 4a 및 도 4b 참조)에, 금속 물질의 단일층 박막을 형성한 이후에 통상적인 반도체 식각 공정, 일례로 건식 식각(dry etching)을 이용하여 박막을 패터닝할 수도 있다.
이와 같이, 롤업 블레이드(130)는 희생층(160) 상에 형성된다. 따라서 롤업 블레이드(130)의 일 표면, 보다 구체적으로 롤업 블레이드의 하면의 특성은 희생층(160)의 상면이 갖는 표면 특성이 그대로 전사될 수 있다. 본 실시예에서는 희생층(160)의 상면은 도 6c의 공정 결과 거친 표면을 가지므로, 이에 대응하여 롤업 블레이드(130)의 하면(즉, 외주면)도 거친 표면을 가질 수 있다. 만일, 롤업 블레이드(130)의 일 표면에 돌출부(및/또는 함몰부)를 형성하고자 할 경우(도 3 참조)에는, 도 6c의 단계에서 희생층(160)의 상면에 함몰부(및/또는 돌출부)를 형성한 다음 롤업 블레이드의 형성 공정을 수행하여, 돌출부 (및/또는 함몰부)를 롤업 블레이드(130)에 형성할 수 있다. 희생층(160)의 상면에 함몰부나 돌출부를 형성하는 방법에는 특별한 제한이 없다.
그리고 롤업 블레이드(130)의 하부에 형성되어 있는 희생층(160)의 CTE나 두께 등을 제어하면, 롤업 블레이드(130) 박막 내부의 잔류 응력 및 이에 따른 응력 구배를 제어할 수 있다. 이러한 롤업 블레이드(130) 내부의 응력 구배에 의하여, 희생층(160)을 제거한 후에 롤업 블레이드가 자발적으로 롤업되는 정도를 나타내는 롤업 블레이드(130)의 곡률을 제어할 수 있다. 또는, 롤업 블레이드(130)가 복수의 층으로 형성된 경우에는, 롤업 블레이드(130)를 구성하는 각 층의 두께나 공정 조건 등을 조절함으로써 각 층의 잔류 응력을 조절할 수 있다.
계속해서 도 6e를 참조하면, 도 6d의 결과물에서 희생층(160)만을 선택적으로 제거한다. 희생층(160)을 제거하는 방법에는 특별한 제한이 없으며, 애슁 등과 같은 폴리머 제거 공정이나 습식 식각 등과 같은 반도체 식각 공정을 이용할 수 있다. 희생층(160)이 제거되면, 내부에 존재하는 응력 구배에 의하여 롤업 블레이드(130)는 자발적으로 롤업 상태가 된다. 그리고 롤업 블레이드(130)의 외주면(132)은 거친 표면을 갖는데, 이러한 거친 표면은 점착 방지 구조로서 기능한다.
이와 같이, 본 실시예에서는 희생층(160)의 표면 거칠기를 증가시킨 다음, 그 상면에 롤업 블레이드(130)를 형성함으로써 롤업 블레이드(130)의 외주면(132)이 거친 표면을 갖도록 한다. 또는, 희생층의 상면에 함몰부 및/또는 돌출부를 형성하여, 롤업 블레이드(130)의 외주면(132)이 희생층과는 반대로 돌출부 및/또는 함몰부를 갖도록 할 수도 있다는 것은 전술한 바와 같다.
롤업 블레이드(133)의 외주면(132)이 거친 표면을 갖도록 하기 위한 다른 한 가지 방법은 도 6a의 단계에서 물질층(120)을 형성한 이후에, 물질층(120)의 상면을 거칠게 하는 공정을 추가적으로 수행하는 것이다. 보다 구체적으로, 도 6a 단계 이후에 물질층(120)의 상면의 표면 거칠기를 증가(또는 함몰부나 돌출부 형성)시키는 공정을 수행하고 그 상면에 희생층(160)을 형성한다(도 6b 참조). 그리고 도 6c의 단계 없이 바로 희생층(160) 상에 롤업 블레이드(130)를 형성하는데, 이 경우에도 물질층(120)의 거친 표면이 전사되어 희생층(160)이 거친 표면(또는 함몰부나 돌출부)을 가지므로, 희생층(160) 상에 형성되는 롤업 블레이드(130)도 그 외주면(132)이 거친 표면(또는 돌출부나 함몰부)을 가지도록 할 수 있다.
도 7a 내지 도 7f는 광 차폐 장치의 제조 방법의 다른 예를 보여 주는 단면도이다. 도 7a 내지 도 7f는 롤업 블레이드의 외주면에 추가로 점착 방지 구조가 형성되는 광 차폐 장치의 제조 방법의 일례일 수 있는데, 이하 전술한 제조 방법과의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 7a를 참조하면, 먼저 베이스판(410)을 준비한다. 베이스판(410)을 형성하는 방법에는 특별한 제한이 없는데, 예컨대 투명 또는 반투명한 광 투과 영역을 갖는 기판(412) 상에 하부 전극(414)을 형성하여 베이스판(410)을 준비할 수 있다. 그리고 베이스판(410) 상에는 절연층을 포함하는 물질층(420)을 형성한다. 물질층(420)에 포함되는 절연층은 투명하거나 반투명한 재질의 물질로 형성되나 절연성 물질로 형성될 수 있다. 그리고 도 7b를 참조하면, 물질층(420) 상에 희생층(460)을 형성한다.
도 7c를 참조하면, 희생층(460)에 대한 표면 거칠기 증가 공정을 수행한다. 이것은 거친 표면을 갖는 희생층(460)을 형성하기 위해서이다. 희생층(460)의 표면을 거칠게 만드는 방법에는 특별한 제한이 없다. 아르곤 플라즈마 등과 같은 플라즈마 상태의 불활성 가스를 이용한 물리적 식각(physical etch)을 이용하여 희생층(460)의 표면 거칠기를 증가시킬 수 있는데, 여기에만 한정되는 것은 아니다.
그리고 도 7d를 참조하면, 거친 표면을 갖는 희생층(460) 상에 점착 방지 구조로서 기능할 소정의 다른 물질층, 즉 점착 방지층(450)을 형성한다. 점착 방지층(450)은 희생층(460)의 표면 거칠기가 그대로 전사되므로 역시 거친 표면을 가질 수 있다. 점착 방지층(450)은 전기 절연성 물질로 형성될 수 있는데, 여기에만 한정되는 것은 아니다. 다만, 점착 방지층(450)은 공정이 완료된 이후에도 롤업 블레이드(430)의 외주면에 그대로 부착되어 있으므로, 점착 방지층(450)에 의한 롤업 블레이드(430)의 동작 속도 감소가 최소화될 수 있도록 가능한 얇은 두께로 형성하는 것이 바람직하다. 이와는 달리, 희생층(460) 상에 돌출부 등과 같은 점착 방지 패턴(도시하지 않음)을 추가로 형성할 수 있으며, 이 경우에는 희생층(460)을 제거한 이후에는 점착 방지 패턴이 롤업 블레이드(430)의 외주면에 잔류한다.
도 7e를 참조하면, 도 7d의 결과물, 보다 구체적으로 점착 방지층(450) 상에 롤업 블레이드(430)를 형성한다. 그리고 도 7f를 참조하면, 도 7e의 결과물에서 희생층(460)만을 선택적으로 제거한다. 희생층(460)을 제거하는 방법에는 특별한 제한이 없으며, 애슁 등과 같은 폴리머 제거 공정이나 습식 식각 등과 같은 반도체 식각 공정을 이용할 수 있다. 희생층(460)이 제거되면, 도시된 바와 같이, 롤업 블레이드(430)는 내부에 존재하는 응력 구배에 의하여 자발적으로 롤업 상태가 되고, 이러한 롤업 블레이드(430)의 외주면에는 거친 표면을 갖는 점착 방지층(450) 또는 점착 방지 패턴이 추가로 형성되어 있다.
도 8a 내지 도 8f는 광 차폐 장치의 제조 방법의 또 다른 예를 보여 주는 단면도이다. 도 8a 내지 도 8f도 롤업 블레이드의 외주면에 추가로 점착 방지 구조가 형성되는 광 차폐 장치의 제조 방법의 일례일 수 있다.
도 8a를 참조하면, 먼저 베이스판(510)을 준비한다. 베이스판(510)을 형성하는 방법에는 특별한 제한이 없으며, 예컨대 투명 또는 반투명한 광 투과 영역을 갖는 기판(512) 상에 하부 전극(514)을 형성하여 베이스판(510)을 준비할 수 있다. 그리고 베이스판(510) 상에는 절연층을 포함하는 물질층(520)을 형성한다. 물질층(520)의 절연층은 투명하거나 반투명한 재질의 물질로 형성되나 절연성 물질로 형성된다. 그리고 도 8b를 참조하면, 물질층(520) 상에 희생층(560)을 형성한다. 희생층(560)은 적어도 베이스판(510)의 광 투과 영역을 가리도록 형성될 수 있다. 그리고 임의적인 공정이지만 필요한 경우에는 희생층(560)에 대한 표면 거칠기 증가 공정을 추가로 수행할 수도 있다.
도 8c를 참조하면, 희생층(560) 상에 금속 박막(552)을 형성한다. 금속 박막(552)은 은(Ag)이나 구리(Cu) 등으로 형성될 수 있는데, 이에 대해서는 뒤에서 상세히 설명한다. 이러한 금속 박막(552)은 롤업 블레이드의 구동 속도가 감소하는 것을 최소화하고 또한 플라즈마 처리에 의하여 다공성 구조로 변형될 수 있도록 가능한 얇은 두께를 갖도록 형성하는 것이 바람직한데, 후자에 대해서는 후술한다.
그리고 도 8d를 참조하면, 도 8c의 금속 박막(552)에 대한 소정의 플라즈마 표면 처리를 수행하여 희생층(560) 상에 점착 방지 구조가 형성되도록 한다. 여기서, 점착 방지 구조는 플라즈마 처리에 의하여 표면의 거칠기가 증가한 금속 박막일 수 있다. 또는, 점착 방지 구조는 산소 플라즈마 처리 또는 염소 플라즈마 처리 등에 의하여 다공성 구조로 변한 점착 방지층(550)일 수 있다. 다공성 구조의 점착 방지층(550)도 거친 표면을 가질 수 있다.
금속 박막(552)이 산소 플라즈마나 염소 플라즈마 처리에 의하여 거친 표면을 갖는 점착 방지층 또는 다공성 구조의 점착 방지층(550)으로 변형될 수 있도록, 금속 박막(552)은 산소나 염소 등과 같은 가스에 대하여 높은 반응성을 가지는 금속 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 금속 박막(552)은 은(Ag)이나 구리(Cu) 등으로 형성될 수 있는데, 은(Ag)으로 형성된 금속 박막(552)은 산소와 반응하여 산화은(AgO)이 형성되고 또한 구리(Cu)로 형성된 금속 박막(552)은 염소와 반응하여 염화구리(CuCl)가 생성될 수 있다. 그리고 은이나 구리로 형성된얇게 형성된 금속 박막(552)은 산화은(AgO)이나 염화구리(CuCl)로 생성되는 과정에서 다공성 구조를 갖도록 그 구조가 변형될 수 있다.
그리고 다공성 구조를 갖는 점착 방지층(550), 예컨대 산화은(AgO)으로 형성된 점착 방지층(550)에 대하여 추가적으로 열처리를 더 수행할 수도 있다. 산화은(AgO)에 대하여 열처리는 은(Ag)을 사용하여 수행할 수 있다. 이와 같이 다공성 구조의 점착 방지층(550)에 대한 열처리가 수행되면, 점착 방지층(550)은 도 9에 도시된 바와 같은 아일랜드 형태의 점착 방지 패턴(550')으로 변형될 수 있다. 점착 방지 패턴(550')은 희생층(560)의 전면에 랜덤하게 분포될 수 있다. 본 발명의 실시예들의 점착 방지 구조는 롤업 블레이드 또는 희생층의 일면의 전체에 균일 또는 램덤하게 분포될 수도 있다. 하지만, 필요에 따라 점착 방지 구조는 롤업 블레이드 또는 희생층의 일면의 선택된 부분에만 균일 또는 랜덤하게 분포될 수도 있다.
도 8e를 참조하면, 도 8d의 결과물, 보다 구체적으로 다공성 구조를 갖는 점착 방지층(550)(또는 도 9에 도시된 것과 같은 아일랜드 형태의 점착 방지 패턴(550')이 형성된 희생층(560)) 상에 롤업 블레이드(530)를 형성한다. 그리고 도 8f를 참조하면, 도 8e의 결과물에서 희생층(560)만을 선택적으로 제거한다. 희생층(560)이 제거되면, 도시된 바와 같이, 롤업 블레이드(530)는 내부에 존재하는 응력 구배에 의하여 자발적으로 롤업 상태가 된다. 그리고 롤업 블레이드(530)의 외주면에는 다공성 구조를 갖는 점착 방지층(550) 또는 점착 방지 패턴(550')이 추가로 형성되어 있다. 이러한 실시예에 의하면, 추가적으로 포토리스그라피 공정을 수행하지 않고서도 점착 방지층(550)이나 점착 방지 패턴(550')을 형성할 수 있으므로, 제조 비용을 절감할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 실시예에 불과할 뿐, 이 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 기술 사상은 특허청구범위에 기재된 발명에 의해서만 특정되어야 한다. 따라서 본 발명의 기술 사상을 벗어나지 않는 범위에서 전술한 실시예는 다양한 형태로 변형되어 구현될 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다.
100, 200, 310: 광 차폐 장치
110, 210, 312, 410, 510: 베이스판
112, 212, 412, 512: 기판
114, 214, 414, 514: 하부 전극
120, 220, 420, 520: 물질층
130, 230, 314, 430, 530: 롤업 블레이드
140, 240 : 구동부
320 : 렌즈 유닛
330 : 이미지 센서
150, 450, 550: 점착 방지 구조(점착 방지층 또는 점착 방지 패턴)
552 : 금속 박막
550' : 점착 방지 패턴
110, 210, 312, 410, 510: 베이스판
112, 212, 412, 512: 기판
114, 214, 414, 514: 하부 전극
120, 220, 420, 520: 물질층
130, 230, 314, 430, 530: 롤업 블레이드
140, 240 : 구동부
320 : 렌즈 유닛
330 : 이미지 센서
150, 450, 550: 점착 방지 구조(점착 방지층 또는 점착 방지 패턴)
552 : 금속 박막
550' : 점착 방지 패턴
Claims (26)
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 하부 전극을 포함하는 베이스판(base plate);
상기 베이스판 상에 형성된 적어도 하나의 물질층;
상기 베이스판의 광 투과 영역에 상응되게 배치되어 있고, 상부 전극을 포함하는 롤업 블레이드(rollup blade); 및
상기 하부 전극 및 상기 상부 전극과 전기적으로 연결되어 있는 구동부(driving unit)를 포함하고,
상기 롤업 블레이드와 상기 물질층 사이의 점착을 방지하기 위한 점착 방지 구조(sticking prevention structure)가 구비되어 있고,
상기 점착 방지 구조는 상기 롤업 블레이드의 외주면에 추가로 형성된 점착 방지층을 포함하고,
상기 점착 방지층은 상기 롤업 블레이드의 외주면 상에 형성된 거친 표면을 갖는 다공성 물질층을 포함하고,
상기 점착 방지 구조는 상기 롤업 블레이드의 외주면에서 선택된 영역에만 분포되는 광 차폐 장치. - 삭제
- 제7항에 있어서,
상기 점착 방지 패턴은 상기 롤업 블레이드의 외주면 상에 분산 형성되어 있는 복수의 돌출부를 포함하는 광 차폐 장치. - 제9항에 있어서,
상기 복수의 돌출부는 산화은(AgO) 또는 염화구리(CuCl)로 형성된 광 차폐 장치. - 삭제
- 삭제
- 제7항에 있어서,
상기 롤업 블레이드는 고정부(fixing portion)와 가동부(moving portion)를 포함하고,
상기 고정부는 상기 광 투과 영역의 바깥쪽에 고정되고, 상기 가동부는 상기 고정부 쪽으로 롤업된 광 차폐 장치. - 제7항에 있어서,
상기 구동부는 상기 롤업 블레이드를 구동하여 상기 광 투과 영역을 통해 통과하는 광의 양을 조절하는 광 차폐 장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 이미지 센서(image sensor);
상기 이미지 센서의 상측에 배치되어 있고, 하부 전극을 포함하는 베이스판(base plate);
상기 베이스판 상에 형성된 적어도 하나의 물질층;
상기 베이스판의 광 투과 영역과 상응되게 배치되어 있고, 각각 상부 전극을 포함하는 복수의 롤업 블레이드(rollup blade); 및
상기 하부 전극 및 상기 상부 전극과 전기적으로 연결되어 있는 구동부(driving unit)를 포함하고,
상기 복수의 롤업 블레이드와 상기 물질층 사이의 점착을 방지하기 위한 점착 방지 구조(sticking prevention structure)가 구비되어 있고,
상기 점착 방지 구조는 상기 롤업 블레이드의 외주면에 추가로 형성된 점착 방지층을 포함하고,
상기 점착 방지층은 상기 롤업 블레이드의 외주면 상에 형성된 거친 표면을 갖는 다공성 물질층을 포함하고,
상기 점착 방지 구조는 상기 롤업 블레이드의 외주면에서 선택된 영역에만 분포되는 촬상 장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 광 투과 영역을 갖는 베이스판을 준비하는 단계;
상기 베이스판 상에 적어도 하나의 물질층을 형성하는 단계;
상기 물질층 상에 적어도 상기 광 투과 영역을 덮는 희생층을 형성하는 단계;
상기 희생층 상에 금속 박막을 형성하는 단계;
상기 금속 박막에 플라즈마 처리를 수행하여 다공성 구조의 점착 방지층을 형성하는 단계;
상기 점착 방지층 상에 롤업 블레이드를 형성하는 단계; 및
상기 희생층을 제거하는 단계를 포함하고,
상기 점착 방지층은 상기 롤업 블레이드의 외주면 상에 형성된 거친 표면을 갖는 다공성 물질층을 포함하고,
상기 점착 방지층은 상기 롤업 블레이드의 외주면에서 선택된 영역에만 형성되는 광 차폐 장치의 제조 방법. - 제23항에 있어서,
상기 금속 박막은 은(Ag)으로 형성하고,
산소 플라즈마를 이용하여 상기 점착 방지층 형성 단계를 수행하는 광 차폐 장치의 제조 방법. - 제24항에 있어서,
상기 다공성 구조의 점착 방지층에 열처리를 수행하여 점착 방지 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 광 차폐 장치의 제조 방법. - 제23항에 있어서,
상기 금속 박막은 구리(Cu)로 형성하고,
염소 플라즈마를 이용하여 상기 점착 방지층 형성 단계를 수행하는 광 차폐 장치의 제조 방법.
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