KR101941169B1 - 광 스위칭 소자, 이를 포함한 영상 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

광 스위칭 소자, 이를 포함한 영상 표시 장치 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

광 스위칭 소자, 이를 포함한 영상 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공한다. 본 광 스위칭 소자는, 기판, 기판상에 배치되며, 복수 개의 개구로 구성된 제1 개구 어레이를 포함하는 하부 전극 및 하부 전극과 이격 배치되며, 상기 제1 개구 어레이와 중첩되지 않는 제2 개구 어레이를 포함하는 상부 전극를 포함한다.

Description

광 스위칭 소자, 이를 포함한 영상 표시 장치 및 그 제조 방법{Micro optical switch device, Image display apparatus comprising micro optical switch device and Methed of manufacturing micro optical switch device }
본 개시는 광 스위칭 소자 이를 포함한 영상 표시 장치 및 광 스위칭 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
표시 장치는 기존의 음극선관을 이용한 CRT(cathode ray tube) 방식에서 발전하여LCD(liquid crystaldisplay), PDP(plasma display panel) 등이 평면 표시 장치로 발전하고 있다. CRT 방식의 표시 장치는 전자빔을 형광물질과 충돌하도록 하여 화상을 표시한다. CRT 방식의 표시 장치는 대형화될수록 그 폭도 크게 증가하여 표시 장치를 대형화하기 어렵다는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 다수의 평면 표시 장치가 개발되었다.
한편, 평판 표시 장치의 전력 사용량 중에서 표시 패널이 차지하는 비중이 계속 증가하고 있음에도 불구하고, 표시 패널의 광 효율은 매우 낮다. 특히, 화소의 크기가 작아질수록 광 효율은 급격히 떨어진다.
그리하여, 광 효율을 높이면서 공정이 간단한 표시 장치용 광 스위칭 소자의 개발이 강구되고 있다.
본 개시는 광 효율이 좋은 광 스위칭 소자를 제공한다.
그리고, 광 효율이 높은 영상 표시 장치를 제공한다.
또한, 공정이 용이한 광 스위칭 소자의 제조 방법을 제공한다
본 발명의 일 유형에 따른 광 스위칭 소자는, 기판; 상기 기판상에 배치되며, 복수 개의 개구로 구성된 제1 개구 어레이를 포함하는 하부 전극; 및 상기 하부 전극과 이격 배치되며, 상기 제1 개구 어레이와 중첩되지 않는 제2 개구 어레이를 포함하는 상부 전극;를 포함한다.
그리고, 상기 상부 전극이 상기 하부 전극과 이격 배치되도록 지지하는 지지 부재;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 지지 부재는, 상기 기판상에 배치되며 상기 하부 전극의 두께보다 큰 두께를 갖는 제1 지지 부재; 및 상기 제1 지지 부재상에 배치되며 상기 상부 전극 연결된 제2 지지 부재;를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 지지 부재는 상기 상부 전극과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 지지 부재는 탄성 중합체로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 상부 전극은, 전압 인가에 따라 상하로 움직일 수 있다.
또한, 전압이 인가되면 상기 상부 전극은 하방향으로 이동하고, 전압 인가가 중단되면 상기 상부 전극은 원래의 위치로 복원될 수 있다.
그리고, 상기 하부 전극 및 상부 전극은 광 차단성 물질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 하부 전극 및 상부 전극에는 반사 물질이 도포될 수 있다.
그리고, 상기 하부 전극과 상기 상부 전극 사이에 배치되며, 상기 하부 전극과 상기 상부 전극간의 전기적 통전을 방지하는 스페이서;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 스페이서는 상기 하부 전극과 상기 상부 전극이 중첩되는 영역에 배치될 수 있다.
그리고, 상기 스페이서는 상기 하부 전극의 상면 및 상기 하부 전극의 하면 중 적어도 하나의 영역에 배치될 수 있다.
또한, 상기 스페이서는, 제1 면이 상기 하부 전극의 하면 또는 상기 하부 전극의 상면 중 어느 하나에 배치되는 제1 면과 상기 하부 전극 또는 상기 상부 전극과의 점착을 방지하는 물질이 도포되는 상기 제1 면과 대면하는 제2 면을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 상부 전극 또는 상기 하부 전극 중 전압의 인가 여부에 따라 상기 스페이서와 탈착되는 면에는 요철이 형성될 수 있다.
또한, 상기 개구는 원형, 타원형, 다각형 중 적어도 하나의 형태일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 유형에 따른 따른 영상 표시 장치는, 광을 출광하는 백라이트 유닛; 및 앞서 기술한 광 스위칭 소자를 복수 개 포함하며, 상기 광원으로부터 출광된 광의 투과량을 조절하여 영상을 형성하는 표시 패널;을 포함한다.
그리고, 상기 백라이트 유닛과 상기 표시 패널 사이에는 상기 백라이트 유닛으로부터 출광된 광을 확산시키는 확산판;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 표시 패널은 상기 광 스위칭 소자를 투과한 광의 진행 경로를 변경시키는 광학 필름;을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 유형에 따른 광 스위칭 소자의 제조 방법은, 기판 상에 복수 개의 개구로 구성된 제1 개구 어레이를 포함하는 하부 전극을 형성하는 단계; 상기 기판상에 상기 하부 전극을 덮는 희생층을 형성하는 단계; 상기 희생층상에 상기 제1 개구 어레이와 중첩되지 않는 제2 개구 어레이를 포함하는 상부 전극을 형성하는 단계; 및 상기 희생층을 제거하는 단계;를 포함한다.
그리고, 상기 하부 전극 및 상기 상부 전극은 광 차단성이 있는 전도성 물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판이 노출되도록 상기 희생층의 일부 영역을 제거하는 단계; 및 상기 희생층의 제거된 영역을 포함하는 영역에 상기 상부 전극을 지지하는 지지 부재를 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 하부 전극을 형성하기 전에 상기 기판상에 제1 반사층을 형성하는 단계; 및 상기 상부 전극을 형성하기 전에 상기 희생층상에 제2 반사층을 형성하는 단계; 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 희생층을 형성하기 전에 상기 하부 전극과 상기 상부 전극의 접촉을 방지하는 스페이서를 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 절연층은 상기 하부 전극과 상기 상부 전극이 중첩되는 영역에 형성될 수 있다.
또한, 상기 희생층을 제거한 후 상기 하부 전극과 상기 상부 전극의 접촉을 방지하는 스페이서를 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 개시에 따르면 광 스위칭 소자는 전극의 상하 이동에 따라 광의 투과량을 조절할 수 있다.
또한 광 스위칭 소자에서 투과되지 않는 광은 재반사되어 입사되기 때문에 광 효율을 향상시킬 수 있다.
그리고, 광 효율의 향상으로 인해 전력 소모를 줄이는 영상 표시 장치를 제공할 수 있다.
뿐만 아니라, 간단한 공정으로 광 스위칭 소자를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 스위칭 소자의 평면도이다.
도 2는 도 1의 광 스위칭 소자가 오프된 상태일 때의 단면도이다.
도 3은 도 1의 광 스위칭 소자가 온 상태일 때의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 스위칭 소자를 포함하는 영상 표시 장치의 단면도이다.
도 5a 내지 도 5i는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 스위칭 소자를 제조하는 방법을 순서대로 도시한 도면이다.
도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 스위칭 소자를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 스위칭 소자를 도시한 도면이다
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 첨부된 도면에 도시된 층이나 영역들의 폭 및 두께는 명세서의 명확성을 위해 다소 과장되게 도시될 수 있다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소들을 나타낸다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 스위칭 소자(100)의 평면도이고, 도 2는 도 1의 광 스위칭 소자(100)가 오프된 상태일 때의 단면도이며, 도 3은 도 1의 광 스위칭 소자(100)가 온 상태일 때의 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 광 스위칭 소자(100)는 기판(10)상에 배치되는 하부 전극(30) 및 하부 전극(30)과 이격 배치되는 상부 전극(50)을 포함할 수 있다. 기판(10) 은 광이 투과될 수 있도록 투명한 비정질 물질, 예를 들어, 유리 등으로 이루어질 수 있다.
하부 및 상부 전극(30, 50)은 광 차단성이 있는 전도성 물질로 형성될 수 있다. 하부 및 상부 전극(30, 50)은 불투명하고, 반사율이 높은 전도성 물질로 형성될 수 있다. 상기한 하부 및 상부 전극(30, 50)은 예를 들어, CNT (carbone nanotube), 그래핀(graphene) 등의 탄소 나노구조체, 폴리피롤(polypyrrole), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리시오펜(polythiophene), 폴리페닐린 비닐렌(polyphnylene vinylene), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리 피-페닐렌(poly p-phenylene), 폴리헤테로사이클 비닐렌(polyheterocycle vinylene)과 같은 많은 도전성 폴리머, ITO(indium tin oxide), AZO(Aluminium Zinc Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), SnO2(Tin oxide) 또는 In2O3 등의 금속산화물, Al, Cu, Au, Ag등의 금속 나노입자 분산 박막등으로 형성될 수 있다. 하부 및 상부 전극(30, 50)은 광 차단성을 갖기 위해 광을 차단시키는 검은색 등의 유색 물질이 추가될 수 있다. 또한, 하부 전극(30) 및 상부 전극(50)의 하면에 반사 물질이 도포될 수 있다.
하부 전극(30)은 복수 개의 개구(32)를 포함하는 제1 개구 어레이를 포함하고, 상부 전극(50)도 복수 개의 개구(52)를 포함하는 제2 개구 어레이를 포함할 수 있다. 상기한 제1 개구 어레이와 제2 개구 어레이는 서로 중첩되지 않게 배치되어, 상부 전극(50)의 상하 운동으로 광 스위칭 소자(100)가 광을 차단 또는 투과시킨다. 그리고, 도 1에서는 제1 개구 어레이 및 제2 개구 어레이 각각에 포함된 개구가 사각형으로 도시되어 있으나 이에 한정되지 않는다. 개구의 형태는 원형, 타원형 및 다각형 중 적어도 하나일 수도 있다. 그리고, 크기가 동일할 수 도 있고, 다를 수 도 있다.
또한, 광 스위칭 소자(100)는 하부 전극(30)과 상부 전극(50)간의 전기적 통전을 방지하는 스페이서(70)를 더 포함할 수 있다. 스페이서(70)도 광 차단성이 있는 물질일 수 있으며, ZrO2, TiO2, MgO, CeO2, Al2O3, HfO2, NbO, SiO2, Si3N4중 적어도 하나를 포함하는 절연 물질로 형성될 수 있다. 스페이서(70)는 하부 전극(30)과 상부 전극(50) 사이에 배치되며, 하부 전극(30) 및 상부 전극(50)이 중첩되는 영역에 배치될 수 있다. 스페이서(70)는 도 2 및 3에 도시된 바와 같이 하부 전극(30)의 상면에 배치될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 상부 전극(50)의 하면에 배치될 수도 있다.
그리고, 광 스위칭 소자(100)는 상부 전극(50)이 하부 전극(30)으로부터 소정 간격 떠 있을 수 있도록 상부 전극(50)을 지지하는 지지 부재(90)를 더 포함할 수 있다. 지지 부재(90)는 상부 전극(50)으로부터 연장되어 기판(10)과 연결될 수 있다. 예를 들어, 지지 부재(90)는 기판(10)상에서 하부 전극(30)과 이격 배치되는 제1 지지 부재(92) 및 상기 제1 지지 부재(92)상에 배치되어 있으면서 상부 전극(50)와 연장된 제2 지지 부재(94)를 포함할 수 있다. 제1 지지 부재(92)의 두께는 하부 전극(30) 및 상부 전극(50)에 인가되는 전압의 크기에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 인가 전압의 크기가 클수록 제1 지지 부재(92)의 두께는 클 수 있다. 그리고, 제1 지지 부재(92)의 두께는 하부 전극(30)의 두께 및 스페이서(70)의 두께의 합보다 커야 한다. 그리하여 지지 부재(90)에 의해 상부 전극(50)이 하부 전극(30)으로부터 소정 간격 떠 있을 수 있다.
지지 부재(90)는 하부 및 상부 전극(50)의 외측에 배치되며, 복수 개의 지지 부재(90)가 상부 전극(50)을 지지할 수 있다. 지지 부재(90)가 복수 개인 경우, 복수 개의 지지 부재(90)는 상부 전극(50)의 중심을 기준으로 대칭되게 배치될 수 있다.
지지 부재(90)는 탄성력이 있는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 지지 부재(90)는 탄성력이 있는 전도성 물질로 형성될 수도 있고, 탄성력이 있는 탄성 중합체로 형성될 수 있다. 제조의 편의를 도모하기 위해 지지 부재(90)는 상부 전극(50)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않는다. 지지 부재(90)는 탄성력이 큰 탄성중합체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 지지 부재(90)는 실리콘, 폴리실록사인(polysiloxanes), 폴리우레탄(polyurethanes), 폴리실리콘-폴리우레탄, 고무, 에틸렌-비닐 아세테이트 코폴리머(ethylene-vinyl acetate copolymer), 페놀릭 나이트릴 고무(phnolic nitrile rubber), 스티렌 부타디엔 고무(syrene butadiene rubber), 폴리에테르-블럭-아미드(polyrther-block-amides), 및 폴리올레핀(polyolefins) 뿐만 아니라 다양한 겔(gels)과 기타 유사한 물질 등을 포함할 수 있다.
상기한 광 스위칭 소자(100)는 전압의 인가에 따라 다음과 같이 동작한다.
먼저 전압이 인가되지 않은 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 광 스위칭 소자(100)의 상부 전극(50)은 지지 부재(90)의 고유의 탄성력에 의해 하부 전극(30)으로부터 떠 있다. 그리하여, 기판(10)을 통해 입사된 광은 하부 전극(30)의 제1 개구 어레이 및 상부 전극(50)의 제2 개구 어레이를 통해 외부로 출사된다. 제1 개구 어레이와 제2 개구 어레이가 중첩되지 않게 배치되어 있다. 그리하여, 입사된 광의 일부는 제1 개구 어레이 및 제2 개구 어레이를 직접 투과할 수도 있고, 하부 전극(30) 및 상부 전극(50) 중 적어도 하나에 반사되어 외부로 출사될 수 있다.
그러나, 전압이 인가되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 광 스위칭 소자(100)의 상부 전극(50)은 하측으로 이동하여 스페이서(70)상에 배치되고, 지지 부재(90)는 상부 전극(50)의 이동에 따라 팽창하게 된다. 제1 개구 어레이와 제2 개구 어레이는 중첩되지 않게 배치되기 때문에 기판(10)을 통해 입사된 광은 하부 전극(30) 및 상부 전극(50)에 반사되어 투과되지 않는다.
그리고, 전압의 인가가 중단되면, 다시 도 2에 도시된 바와 같이, 지지 부재(90)는 원래의 상태로 복원된다. 이와 같이, 전압의 인가로 상부 기판(10)이 상하로 이동하여 입사된 광이 투과되도록 하거나 입사된 광을 차단시킨다.
도 2 및 도 3에서는 상부 전극(50)의 상하 이동으로 광이 투과 또는 차단된다고 하였으나, 이에 한정되지 않는다. 인가 전압의 크기에 따라 상부 전그의 상하 이동의 두께도 조절되기 때문에 광의 투과량이 조절될 수도 있다.
상기한 광 스위칭 소자(100)는 광을 차단하거나 투과하여 영상을 표시하는 표시 패널(2)의 구성요소가 될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 스위칭 소자를 포함하는 영상 표시 장치의 단면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 영상 표시 장치는 하부 표시판(200)과 상부 표시판(500)으로 둘러싸인 표시 패널(2)과 표시 패널(2)의 하부에 위치하는 백라이트 유닛(1)을 포함한다.
우선, 백라이트 유닛(1) 은 표시 패널(2)에 빛을 제공하기 위한 구성 요소로 광원 및 도광판을 포함할 수 있다. 표시 패널은 백라이트 유닛(1)에서 출사된 광을 확산시키는 확산판(300)을 포함시킬 수 있다.
한편, 표시 패널(2)은 백라이트 유닛(1)으로부터 제공되는 빛을 차단하거나 투과하도록 하여 화상을 표시할 수 있다. 표시 패널(2)은 광 스위칭 소자(100)에 의하여 빛의 투과량을 조절하는 구조를 가진다.
표시 패널(2)은 하부 표시판(200)과 상부 표시판(500)으로 둘러싸여 있으며, 상부 표시판(210)과 하부 표시판(110)은 유리등으로 만들어져 빛을 투과시킨다. 그리고, 하부 표시판(200)과 상부 표시판(500) 사이에는 광 스위칭 소자(100) 및 광학 필름(400)을 포함할 수 있다.
광 스위칭 소자(100)는 하나의 화소마다 하나씩 배치될 수 있다. 광 스위칭 소자(100)는 다양한 전압이 인가될 수 있으며, 인가되는 전압에 따라서 상부 전극(50)이 상하로 이동하여 투과되는 광량이 조절된다.
백라이트 유닛(1)으로부터 입사된 광은 하부 전극(30)의 제1 개구 어레이 및 상부 전극(50)의 제2 개구 어레이를 통해 광 스위칭 소자(100)를 투과할 수도 있지만, 일부의 광은 하부 전극(30) 또는 상부 전극(50)으로부터 반사될 수 있다. 반사된 광은 백라이트 유닛(1)으로 입사되고, 백라이트 유닛(1)으로부터 재반사되어 광 스위칭 소자(100)로 입사되어 재활용된다. 상기와 같이 광 스위칭 소자(100)를 투과하지 않은 광은 백라이트 유닛(1)으로부터 재반사되어 광 스위칭 소자(100)로 입사되기 때문에 본 광 스위칭 소자(100)를 이용하면 전력 소모를 줄일 수 있고, 광 효율을 높일 수 있다.
광학 필름은 광 스위칭 소자(100)로부터 입사된 광의 진행 경로를 변경시켜 상부 표시반으로 인가한다. 광학 필름은 프리즘, 확산판, 편광판 등이 있을 수 있다.
도면에서는 도시하고 있지 않으나, 하부 표시판(200) 또는 상부 표시판(500)에는 광 스위칭 소자(100)에 신호를 인가하기 위한 배선이 형성되어 있다. 예를 들어, 하부 표시판(200)을 통하여 광 스위칭 소자(100)에 전압이 인가될 수 있는데, 이 때, 게이트선, 데이터선 및 신호를 광 스위칭하는 광 스위칭 소자(100)를 통하여 게이트 신호로 선택된 행에 대하여만 광 스위칭 소자(100)가 열려서 데이터 신호가 광 스위칭 소자(100)에 흐르도록 형성할 수도 있다.
또한, 상부 표시판(500)에는 블랙 매트릭스 및 컬러 필터를 포함할 수 있다. 블랙 매트릭스는 화상을 표시하는데 사용되는 빛 이외의 빛이 상측 방향으로 진행되지 못하도록 하는 역할을 한다. 그리고, 컬러 필터는 화상을 표시하는 단위인 화소 단위로 배치되고, 화소를 구분하도록 컬러 필터 사이에 블랙 매트릭스가 배치된다. 컬러 필터(230)는 백라이트 유닛(1)으로부터 제공되는 빛에 색감을 추가하는 기능을 하며, 일반적으로 적색, 녹색, 청색의 컬러 필터를 사용한다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 광 스위칭 소자(100)를 제조하는 방법에 대해 설명한다.
도 5a 내지 도 5i는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 스위칭 소자(100)를 제조하는 방법을 순서대로 도시한 도면이다.
먼저, 도 5a에 도시된 바와 같이, 투명 기판(10)상에 광 차단성이 있는 제1 전도성 물질층(20)을 형성한다. 제1 전도성 물질층(20)은 불투명하고, 광의 투과율이 낮고 반사율이 높은 전도성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, CNT (carbone nanotube), 그래핀(graphene) 등의 탄소 나노구조체, 폴리피롤(polypyrrole), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리시오펜(polythiophene), 폴리페닐린 비닐렌(polyphnylene vinylene), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리 피-페닐렌(poly p-phenylene), 폴리헤테로사이클 비닐렌(polyheterocycle vinylene)과 같은 많은 도전성 폴리머, ITO(indium tin oxide), AZO(Aluminium Zinc Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), SnO2(Tin oxide) 또는 In2O3 등의 금속산화물, Al, Cu, Au, Ag등의 금속 나노입자 분산 박막 등이 투명 기판(10)상에 형성될 수 있다.
그리고, 도 5b에 도시된 바와 같이, 제1 전도성 물질층(20)을 패터닝하여 복수 개의 개구(32)로 구성된 제1 개구 어레이를 포함한 하부 전극(30)층을 형성할 수 있다. 그리고 나서, 도 5c에 도시된 바와 같이, 하부 전극(30) 및 투명 기판(10) 상에 절연층(60)을 형성한다. 절연층(60)도 광 차단성이 있는 물질일 수 있으며, ZrO2, TiO2, MgO, CeO2, Al2O3, HfO2, NbO, SiO2, Si3N4중 적어도 하나를 포함하는 절연 물질로 형성될 수 있다. 그 후, 도 5d에 도시된 바와 같이, 절연층(60)을 패터닝하여 하부 전극(30)의 일 영역상에 스페이서(70)를 형성한다. 스페이서(70)는 하부 전극(30)의 상면 전체에 형성될 수도 있으나, 일부 영역에 형성될 수도 있다.
그리고, 도 5e에 도시된 바와 같이, 투명 기판(10)에 하부 전극(30) 및 스페이서(70)를 덮는 희생층(80)을 형성한다. 희생층(80)은 감광 물질 예를 들어, 희생층은 광과 화학 반응하는 특성을 갖는 고형분(solid powder)과 휘발되는 솔벤트로 형성될 수 있다. 그리고 나서, 도 5f에 도시된 바와 같이, 희생층을 패터닝하여 투명 기판(10)의 일부를 노출시키는 제2 개구(82)를 형성한다. 상기한 제2 개구는 하부 전극(30)의 외측에 형성되며, 하부 전극(30)과 이격되게 형성될 수 있다.
그리고 나서, 도 5g에 도시된 바와 같이, 투명 기판(10) 상에 희생층을 덮는 제2 전도성 물질층(40)을 형성한다. 제2 전도성 물질층(40)은 제1 전도성 물질층(20)과 동일할 수도 있고, 다를 수도 있다. 그리고, 제2 전도성 물질층(40)은 탄성력이 있는 전도성 물질로 형성될 수 있다. 또한, 제2 전도성 물질층(40)을 패터닝하여, 도 5h에 도시된 바와 같이, 상부 전극(50) 및 지지 부재(90)를 형성한다. 제1 개구 어레이와 중첩되지 않는 복수 개의 개구(52)를 포함하는 제2 개구 어레이가 형성되도록 제2 전도성 물질층(40)의 가운데 영역을 패터닝하여 상부 전극(50)을 형성한다. 또한, 상부 전극(50) 형성시, 상부 전극(50)의 제2 전도성 물질층(40)과 하부 전극(30)의 제1 전도성 물질층(20) 사이에 스페이서(70)가 배치되도록 제2 전도성 물질층(40)의 가운데 영역을 패터닝한다. 그리고, 제2 전도성 물질층(40)의 나머지를 패터닝하여 지지 부재(90)를 형성하는데, 지지 부재(90)는 제2 전도성 물질층(40)의 가장 자리 영역을 패터닝하여 형성된다. 제2 전도성 물질층(40)의 가장 자리 영역은 제2 개구(82)내에 형성된 제2 전도성 물질층(40)을 포함한다. 제2 개구(82)내에 형성된 제2 전도성 물질층(40)의 일부는 제1 지지 부재(92)가 되고, 제2 개구(82) 위와 그 주변에 있는 제2 전도성 물질층(40)의 일부가 제2 지지 부재(94)가 된다.
마지막으로, 희생층(80)을 제거함으로써, 도 5i에 도시된 바와 같이, 광 스위칭 소자(100)가 완성된다. 예를 들어, 희생층(80)은 에싱 공정에 의해 제거될 수 있다.
본 실시예에서는 하부 전극(30)을 형성한 후 스페이서(70)를 형성한다고 하였으나, 이에 한정되지 않는다. 스페이서(70)는 희생층을 제거한 후, 하부 전극(30)의 상면 또는 상부 전극(50)의 하면에 형성될 수도 있다. 또한, 본 실시예에서는 지지 부재(90)를 상부 전극(50)과 동일한 물질인 제2 전도성 물질층(40)로 형성한다고 하였으나 이에 한정되지 않는다. 지지 부재(90)는 제2 전도성 물질층(40)과 다른 물질로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 탄성중합체층으로 형성될 수도 있다. 이와 같이, 지지 부재(90)가 상부 전극(50)과 다른 물질로 형성되는 경우, 지지 부재(90)를 형성한 후 상부 전극(50)을 형성할 수도 있고, 상부 전극(50)을 형성한 후 지지 부재(90)를 형성할 수도 있다.
한편, 본 광 스위칭 소자의 상부 전극은 전압의 인가 여부에 따라 스페이서와 탈착된다. 그리하여, 스페이서와 상부 전극간의 탈착이 용이하도록 상부 전극과 스페이서 사이에 점착을 방지하는 물질이 도포되거나 상부 전극의 하면에 요철이 형성될 수 있다.
도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 스위칭 소자(110)를 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 스위칭 소자(120)를 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 스페이서(70)의 하면이 하부 전극(30)의 상면에 배치되는 경우, 스페이서(70)의 상면에는 점착을 방지하는 물질층(70a)이 도포될 수 있다. 도 6에서는 점착을 방지하는 물질층(70a)이 스페이서(70)상에 배치된다고 하였으나, 이에 한정되지 않는다. 점착을 방지하는 물질층은 상부 전극(50)의 하면에 배치될 수 있다. 또는 스페이서(70)가 상부 전극(50)의 하면에 배치되는 경우, 점착을 방지하는 물질층(70a)은 스페이서(70)의 하면 또는 하부 전극(30)의 상면에 배치될 수도 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 광 스위칭 소자(120)의 상부 전극(50)에는 스페이서(70)와 상부 전극(50)간의 접촉면적을 최소화하는 요철(50a)이 형성될 수 있다. 또는 요철(50a)은 스페이서(70)의 상면에 형성될 수 있다. 요철(50a)는 상부 전극(50)의 하면 전체에 형성될 수도 있고, 상부 전극(50)의 하면 중 스페이서(70)와 대응되는 영역에 형성될 수도 있다. 또는 요철(50a)은 스페이서(70)의 상면에 형성될 수 있다. 또는 스페이서(70)가 상부 전극(50)의 하면에 배치되는 경우, 요철(50a)은 스페이서(70)의 하면 또는 하부 전극(30)의 상면에 형성될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
1 : 백라이트 유닛 2 : 표시 패널
10 : 기판 20 : 제1 전도성 물질층
30 : 하부 전극 40 : 제2 전도성 물질층
50 : 상부 전극 60 : 절연층
70 : 스페이서 80 : 희생층
90 : 지지 부재 100, 110, 120 : 광 스위칭 소자

Claims (25)

  1. 기판;
    상기 기판상에 배치되며, 2차원으로 배열된 복수 개의 개구로 구성된 제1 개구 어레이를 포함하는 하부 전극;
    상기 하부 전극과 이격 배치되며, 상기 제1 개구 어레이와 중첩되지 않으면서 2차원으로 배열된 복수 개의 개구로 구성된 제2 개구 어레이를 포함하는 상부 전극;
    상기 하부 전극 중 상기 상부 전극과 중첩되는 영역상에 배치되며, 상기 하부 전극과 상기 상부 전극간의 전기적 통전을 방지하는 스페이서;
    상기 기판상에 배치되며, 상기 하부 전극의 두께보다 큰 두께를 가지는 제1 지지 부재; 및
    상기 제1 지지 부재 상에 배치되며 상기 상부 전극과 동일한 두께를 가지면서 상기 상부 전극과 연결된 제2 지지 부재;를 포함하고,
    상기 제1 지지 부재와 상기 제2 지지 부재는 상기 상부 전극과 동일한 물질로 형성되며,
    상기 상부 전극 및 상기 하부 전극에 전압이 인가되지 않으면, 상기 상부 전극과 상기 제2 지지 부재는 동일 평면상에 나란하게 배열되고,
    상기 하부 전극 및 상기 상부 전극에는 반사 물질이 도포되어 있으며,
    상기 스페이서는, 상기 하부 전극의 상면에 배치되는 제1 면과 상기 상부 전극과의 점착을 방지하는 물질이 도포되는 상기 제1 면과 대면하는 제2 면을 포함하는 광 스위칭 소자.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 상부 전극은, 전압 인가에 따라 상하로 움직이는 광 스위칭 소자.
  7. 제 1항에 있어서,
    전압이 인가되면 상기 상부 전극은 하방향으로 이동하고, 전압 인가가 중단되면 상기 상부 전극은 원래의 위치로 복원되는 광 스위칭 소자.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 하부 전극 및 상부 전극은 광 차단성 물질로 형성된 광 스위칭 소자.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 상부 전극 중 상기 스페이서와 탈착되는 면에는 요철이 형성되는 광 스위칭 소자.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 개구는 원형, 타원형, 다각형 중 적어도 하나의 형태인 광 스위칭 소자.
  16. 광을 출광하는 백라이트 유닛;
    제 1항, 제 6항 내지 제 8항, 제 14항 내지 제 15항 중 어느 하나의 광 스위칭 소자를 복수 개 포함하며, 상기 백라이트 유닛으로부터 출광된 광의 투과량을 조절하여 영상을 형성하는 표시 패널;을 포함하는 영상 표시 장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛과 상기 표시 패널 사이에는 상기 백라이트 유닛으로부터 출광된 광을 확산시키는 확산판;를 더 포함하는 영상 표시 장치.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 표시 패널은
    상기 광 스위칭 소자를 투과한 광의 진행 경로를 변경시키는 광학 필름;을 포함하는 영상 표시 장치.
  19. 기판 상에 복수 개의 개구로 구성된 제1 개구 어레이를 포함하는 하부 전극을 형성하는 단계;
    상기 하부 전극 상에 절연층을 형성하는 단계;
    상기 절연층을 패터닝하여 하부 전극의 일부 영역상에 스페이서를 형성하는 단계;
    상기 기판상에 상기 하부 전극 및 상기 스페이서를 덮는 희생층을 형성하는 단계;
    상기 기판이 노출되도록 상기 희생층의 일부 영역을 제거하는 단계; 및
    상기 기판상에 상기 희생층을 덮는 전도성 물질층을 형성하는 단계;
    상기 전도성 물질층을 패터닝하여, 상부 전극 및 지지 부재를 형성하는 단계;
    상기 희생층을 제거하는 단계;를 포함하고,
    상기 상부 전극은 상기 제1 개구 어레이와 중첩되지 않는 제2 개구 어레이를 포함하고,
    상기 제1 개구 어레이 및 상기 제2 개구 어레이 각각에 포함된 복수 개의 개구는 2차원으로 배열되고,
    상기 지지 부재는 상기 하부 전극의 두께보다 큰 두께를 가지는 제1 지지 부재; 및 상기 제1 지지 부재 상에 배치되며 상기 상부 전극과 동일한 두께를 가지면서 상기 상부 전극과 연결된 제2 지지 부재;를 포함하며,
    상기 상부 전극 및 상기 하부 전극에 전압이 인가되지 않으면, 상기 상부 전극과 상기 제2 지지 부재는 동일 평면상에 나란하게 배열되고,
    상기 하부 전극 및 상부 전극에는 반사 물질이 도포되어 있으며,
    상기 스페이서는, 상기 하부 전극의 상면에 배치되는 제1 면과 상기 상부 전극과의 점착을 방지하는 물질이 도포되는 상기 제1 면과 대면하는 제2 면을 포함하는 광 스위칭 소자의 제조 방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 하부 전극 및 상기 상부 전극은 광 차단성이 있는 전도성 물질을 포함하는 광 스위칭 소자의 제조 방법.
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  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
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