KR19980046150A - 광효율을 향상시킬 수 있는 박막형 광로 조절 장치 - Google Patents

광효율을 향상시킬 수 있는 박막형 광로 조절 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR19980046150A
KR19980046150A KR1019960064443A KR19960064443A KR19980046150A KR 19980046150 A KR19980046150 A KR 19980046150A KR 1019960064443 A KR1019960064443 A KR 1019960064443A KR 19960064443 A KR19960064443 A KR 19960064443A KR 19980046150 A KR19980046150 A KR 19980046150A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
membrane
active matrix
mirror
lower electrode
upper electrode
Prior art date
Application number
KR1019960064443A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100209961B1 (ko
Inventor
이화선
Original Assignee
배순훈
대우전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 배순훈, 대우전자 주식회사 filed Critical 배순훈
Priority to KR1019960064443A priority Critical patent/KR100209961B1/ko
Publication of KR19980046150A publication Critical patent/KR19980046150A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100209961B1 publication Critical patent/KR100209961B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/015—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on semiconductor elements having potential barriers, e.g. having a PN or PIN junction

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Abstract

광효율을 향상시킬 수 있는 박막형 광로 조절 장치가 개시되어 있다. 상기 장치는, M×N개의 트랜지스터가 내장되고, 일측 상부에 드레인이 형성된 액티브 매트릭스, 상기 액티브 매트릭스 상의 중심선을 중심으로 액티브 매트릭스의 일측 상부에만 양측부가 직각으로 구부러져 연장된 사각기둥의 모양으로 형성된 제1 액츄에이팅부, 일측이 상기 제1 액츄에이팅부의 연장된 부분에 연결되며, 타측이 직각으로 구부러져 연장된 거울상의‘ㄹ’자 모양의 사각기둥의 형상을 가지며, 상기 제1 액츄에이팅부와 일체로 형성된 제2 액츄에이팅부, 그리고 일측이 상기 제2 액츄에이팅부의 연장된 부분에 연결되며, 상기 액티브 매트릭스 상의 중심선을 중심으로 상기 액티브 매트릭스의 타측 상부에 사각기둥의 형상을 가지며, 상기 제2 액츄에이팅부와 일체로 형성된 제3 액츄에이팅부를 포함한다. 상기 장치는, 거울의 중앙부 및 양측 하부에 포스트들을 설치하여 거울을 지지함으로써 거울의 수평도를 향상시켜 광원으로부터 입사되는 광속의 광효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 복 수개의 수평적 및 수직적으로 구동하는 액츄에이팅부들을 갖는 액츄에이터를 형성함으로써 액츄에이터의 초기 휘어짐을 최소화할 수 있으며, 액츄에이터의 구동 각도를 현저하게 증가시킬 수 있다.

Description

광효율을 향상시킬 수 있는 박막형 광로 조절 장치
본 발명은 박막형 광로 조절 장치인 AMA(Actuated Mirror Arrays)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복 수개의 수평적으로 구동하는 부분과 수직적으로 구동하는 부분을 갖는 액츄에이팅부들을 포함하는 액츄에이터를 형성함으로서 액츄에이터의 초기 휘어짐을 방지할 수 있고, 거울의 중앙부 및 양측 하부에 포스트(post)들을 설치하여 거울의 수평도를 향상시켜 입사되는 광속의 광효율을 향상시킬 수 있는 박막형 광로 조절 장치에 관한 것이다.
일반적으로 광속을 조절하여 화상을 형성할 수 있는 광로 조절 장치는 크게 두 종류로 구분된다. 그 한 종류는 직시형 화상 표시 장치로서 CRT(Cathode Ray Tube) 등이 있으며, 다른 한 종류는 투사형 화상 표시 장치로서 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display：LCD), 또는 DMD(Deformable Mirror Device), AMA 등이 이에 해당한다. 상기 CRT 장치는 화상의 질은 우수하지만 화면의 대형화에 따라 장치의 중량과 용적이 증가하며 그 제조 비용이 상승하게 되는 문제점이 있다. 이에 비하여 액정 표시 장치(LCD)는 광학적 구조가 간단하여 얇게 형성할 수 있어 그 중량 및 용적을 줄일 수 있는 장점이 있다. 그러나 상기 액정 표시 장치(LCD)는 입사되는 광속의 편광으로 인하여 1∼2％의 광효율을 가질 정도로 효율이 저하되며, 액정 물질의 응답 속도가 느리고 내부가 과열되기 쉬운 문제점이 있다.
따라서 상기 문제점들을 해결하기 위하여 DMD(Deformable Mirrors Device), 또는 AMA 등의 화상 표시 장치가 개발되었다. 현재, DMD 장치가 5％ 정도의 광효율을 가지는 것에 비하여 AMA 장치는 10％ 이상의 광효율을 얻을 수 있다. 또한 AMA 장치는 콘트라스트(contrast)를 향상시켜 보다 밝고 선명한 화상을 맺을 수 있으며, 입사되는 광속의 극성에 영향을 받지 않을 뿐만 아니라 광속의 극성에 영향을 끼치지도 않는다. 이러한 미합중국 특허 제5,126,836호(issued to Gregory Um)에 개시된 AMA의 엔진 시스템의 개략도를 도 1에 도시하였다.
도 1에 도시한 바와 같이, 광원(1)으로부터 입사된 광속은 제1 슬릿(3) 및 제1 렌즈(5)를 지나면서 R·G·B(Red·Green·Blue) 표색계에 따라 분광된다. 상기 R·G·B 별로 분광된 광속은 각기 제1 거울(7), 제2 거울(9) 및 제3 거울(11)에 의하여 반사되어 각각의 거울에 대응하여 설치된 AMA 소자들(13)(15)(17)로 입사된다. 상기 R·G·B 별로 형성된 AMA 소자들(13)(15)(17)은 각기 내부에 구비된 거울들을 소정의 각도로 경사지게 하여 입사된 광속을 반사시킨다. 이 때, 상기 거울은 거울의 하부에 형성된 변형부의 변형에 따라 기울게 된다. 상기 AMA 소자들(13)(15)(17)로부터 반사된 빛은 제2 렌즈(19) 및 제2 슬릿(21)을 통과한 후, 투영렌즈(23)에 의하여 스크린(도시되지 않음)에 투영되어 화상을 맺게 된다.
상기 변형부의 구성 물질로서는 대부분의 경우 산화아연(ZnO)이 사용된다. 그러나, PZT(lead zirconate titanate, Pb(Zr, Ti)O3)가 산화아연 보다 더 우수한 압전 특성을 가진다는 사실이 근래에 알려져왔다. 상기 PZT는 PbZrO3와 PbTiO3의 완전 고용체(solid solution)로서 고온에서는 결정 구조가 입방정(cubic)인 상유전상(paraelectric phase)으로 존재하며, 상온에서는 Zr과 Ti의 조성비에 따라 결정 구조가 사방정(orthorhombic)인 반강유전상(antiferroelectric phase), 능면체정(rhombohedral)인 강유전상(ferroelectric phase), 그리고 정방정(tetragonal)인 강유전상으로 존재한다.
이러한 PZT의 이원 상태도(binary phase diagram)을 도 2에 도시하였다. 도 2를 참조하면, Zr과 Ti의 조성비가 약 1：1인 조성에서 정방정상(tetragonal phase)과 능면체정상(rhombohedral phase)의 상경계(morphotropic phase boundary：MPB)가 있으며, PZT는 상기 상경계(MPB)의 조성에서 최대의 유전 특성(dielectric property) 및 압전 특성을 나타낸다. 상기 상경계는 특정 조성에 위치하지 않고 비교적 넓은 조성 범위에 걸쳐 정방정상과 능면체정상이 공존하는 영역으로 되어 있으며, 상공존 영역(phase coexistent region)은 연구자에 따라 2∼3mol％에서 15mol％에 이르기까지 각기 다르게 보고되어 있다. 이러한 상공존의 원인으로서는 열역학적 안정성(thermodynamic stability), 조성의 불균일성(compositional fluctuation), 내부 응력(internal stress) 등의 여러 가지 이론들이 제시되고 있다. 현재, PZT 박막은 스핀 코팅(spin coating) 방법, 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition：CVD) 방법, 스퍼터링(sputtering) 방법 등과 같은 다양한 공정을 이용하여 제조할 수 있다.
이러한 광로 조절 장치인 AMA는 크게 벌크(bulk)형과 박막(thin film)형으로 구분된다. 상기 벌크형 광로 조절 장치는 미합중국 특허 제5,085,497호(issued to Gregory Um et al.)에 개시되어 있다. 벌크형 광로 조절 장치는 다층 세라믹을 얇게 절단하여 내부에 금속 전극이 형성된 세라믹 웨이퍼(wafer)를 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(active matrix) 상에 장착한 후, 쏘잉(sawing) 방법으로 가공하고 그 상부에 거울을 설치하여 이루어진다. 그러나 벌크형 광로 조절 장치는 설계 및 제조에 있어서 높은 정밀도가 요구되고 변형부의 응답 속도가 느리다는 문제점이 있다. 이에 따라 반도체 공정을 이용하여 제조할 수 있는 박막형 광로 조절 장치가 개발되었다.
상기 박막형 광로 조절 장치는 본 출원인이 특허출원한 특허출원 제96-42197호(발명의 명칭：멤브레인의 스트레스를 조절할 수 있는 박막형 광로 조절 장치 및 그 제조 방법)에 개시되어 있다.
도 3은 상기 선행 출원에 기재된 박막형 광로 조절 장치의 평면도를 도시한 것이며, 도 4는 도 3에 도시한 장치를 A­A′선으로 자른 단면도를 도시한 것이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 박막형 광로 조절 장치는 일측 상부에 드레인(drain)(49)이 형성된 액티브 매트릭스(active matrix)(41)와 액티브 매트릭스(41)의 상부에 형성된 액츄에이터(43)를 포함한다.
상기 액티브 매트릭스(41)는 액티브 매트릭스(41) 및 드레인(49)의 상부에 적층된 보호층(51)과 보호층(51)의 상부에 적층된 식각 방지층(etch stop layer)(53)을 포함한다. 상기 액티브 매트릭스(41)의 내부에는 M×N개의 MOS(Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장되어 있다.
상기 액츄에이터(43)는 상기 식각 방지층(53) 중 아래에 드레인(49)이 형성된 부분에 일측이 접촉되며 타측이 에어 갭(air gap)(55)을 개재하여 상기 식각 방지층(53)과 평행하도록 적층된 멤브레인(membrane)(57), 멤브레인(57)의 상부에 적층된 하부전극(bottom electrode)(61), 하부전극(61)의 상부에 적층된 변형부(active layer)(63), 변형부(63)의 일측 상부에 적층된 상부전극(top electrode)(65), 변형부(63)의 타측으로부터 하부전극(61), 멤브레인(57), 식각 방지층(53) 및 보호층(51)을 통하여 상기 드레인(49)까지 형성된 비어 홀(via hole)(68), 그리고 비어 홀(68) 내에 상기 하부전극(61)과 드레인(49)이 서로 전기적으로 연결되도록 형성된 비어 컨택(via contact)(69)을 포함한다.
도 3을 참조하면, 멤브레인(57)의 일측은 그 중앙부에 사각형 형상의 오목한 부분을 가지며, 이러한 오목한 부분이 양쪽 가장자리로 갈수록 계단형으로 넓어지는 형상으로 형성된다. 또한, 상기 멤브레인(57)의 타측은 상기 오목한 부분에 대응하여 중앙부로 갈수록 계단형으로 좁아지는 사각형 형상의 돌출부를 가진다. 그러므로, 상기 멤브레인(57)의 오목한 부분에 인접한 액츄에이터의 멤브레인의 오목한 부분이 끼워지고, 상기 사각형 형상의 돌출부가 인접한 멤브레인의 오목한 부분에 끼워지게 된다.
이하 상술한 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 도면을 참조하여 설명한다.
도 5a 내지 도 5d는 도 4에 도시한 장치의 제조 공정도이다. 도 5a내지 도 5d에 있어서, 도 4와 동일한 부재들에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용한다.
도 5a를 참조하면, M×N개의 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장되고 일측 상부에 드레인(49)이 형성된 액티브 매트릭스(41)의 상부에 인 실리케이트 유리(Phospho-Silicate Glass：PSG)로 구성된 보호층(51)을 적층한다. 보호층(51)은 화학 기상 증착(CVD) 방법을 이용하여 1．0∼2．0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 보호층(51)은 후속하는 공정으로부터 액티브 매트릭스(41)를 보호한다.
상기 보호층(51)의 상부에는 질화물(nitride)로 구성된 식각 방지층(53)이 적층된다. 식각 방지층(53)은 저압 화학 기상 증착(Low Pressure CVD：LPCVD) 방법을 이용하여 1000∼2000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 식각 방지층(53)은 후속하는 식각 공정 동안 보호층(51) 및 액티브 매트릭스(41) 등이 식각되는 것을 방지한다. 식각 방지층(53)의 상부에는 희생층(56)이 적층된다. 희생층(56)은 인(P)의 농도가 높은 인 실리케이트 유리(PSG)를 대기압 화학 기상 증착(Atmospheric Pressure CVD：APCVD) 방법을 이용하여 1．0∼2．0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 이 경우, 희생층(56)은 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(41)의 상부를 덮고 있으므로 그 표면의 평탄도가 매우 불량하다. 따라서, 희생층(56)의 표면을 스핀 온 글래스(Spin On Galss：SOG)를 사용하는 방법, 또는 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 방법을 이용하여 평탄화시킨다. 이어서, 희생층(56) 중 아래에 드레인(49)이 형성되어 있는 부분을 식각하여 식각 방지층(53)의 일부를 노출시킨다.
도 5b를 참조하면, 멤브레인(57)은 상기 노출된 식각 방지층(53)의 상부 및 희생층(56)의 상부에 0．1∼1．0㎛ 정도의 두께로 적층된다. 상기 멤브레인(57)은 실리콘 카바이드(silicon carbide)를 PECVD(Plasma Enhanced CVD) 방법을 이용하여 200∼300℃의 온도에서 형성된다. 이 때, 상기 실리콘 카바이드는 액상(liquid) C6H18Si2로부터 발생한 실리콘(Si)과 탄소(C)를 증착시켜 제조한다. 또는, 상기 실리콘 카바이드는 SiH4와 CH4의 혼합체로부터 발생한 실리콘과 탄소를 증착시켜 제조할 수 있다. 계속하여, 멤브레인(57) 내의 스트레스(stress)를 조절하기 위하여 600℃ 이하의 온도에서 실리콘 카바이드로 구성된 멤브레인(57)을 열처리한다.
상기 멤브레인(57)의 상부에는 백금(Pt), 또는 탄탈륨(Ta) 등의 금속으로 구성된 하부전극(61)이 적층된다. 하부전극(61)은 스퍼터링(sputtering) 방법을 이용하여 500∼2000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 신호 전극인 하부전극(61)에는 액티브 매트릭스(41)에 내장된 트랜지스터로부터 발생한 화상 신호가 상기 드레인(49) 및 비어 컨택(69)을 통하여 인가된다. 그리고, 하부전극(61)을 각 픽셀(pixel)별로 분리하기 위하여 식각하여 패터닝한다.
도 5c를 참조하면, 상기 하부전극(61)의 상부에 PZT, 또는 PLZT로 구성된 변형부(63)를 형성한다. 변형부(63)는 졸-겔(Sol-gel)법을 이용하여 0．1∼ 1．0㎛, 바람직하게는 0．4㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한 후, 급속 열처리(Rapid Thermal Annealing：RTA) 방법으로 열처리하여 상변이시킨다. 변형부(63)는 상부전극(65)과 하부전극(61) 사이에 발생하는 전계에 의하여 변형을 일으킨다. 상부전극(67)은 변형부(63)의 일측 상부에 적층된다. 상부전극(67)은 알루미늄(Al), 또는 백금 등의 전기 전도성 및 반사성이 우수한 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 500∼2000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 공통 전극인 상부전극(57)에는 바이어스 전압이 인가되어 하부전극(61)과 상부전극(57) 사이에 전계가 발생하게 된다. 또한, 상부전극(57)은 광원으로부터 입사되는 광속을 반사하는 거울의 기능도 함께 수행한다. 이어서, 상부전극(65)을 패터닝하여 중앙부에 스트라이프(stripe)(67)를 형성한다. 스트라이프(67)는 상부전극(65)을 균일하게 작동시켜 입사되는 광속의 난반사를 방지한다.
도 5d를 참조하면, 상부전극(65)을 소정의 형상으로 패터닝(patterning)한 후, 변형부(63)의 타측 상부로부터 드레인(49)의 상부까지 변형부(63), 하부전극(61), 멤브레인(57), 식각 방지층(53) 및 보호층(51)을 순차적으로 식각하여 상기 변형부(63)로부터 드레인(49)까지 비어 홀(68)을 형성한다. 이어서, 텅스텐(W), 백금(Pt), 또는 티타늄(Ti) 등의 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 상기 드레인(49)과 하부전극(61)이 전기적으로 연결되도록 비어 컨택(69)을 형성한다. 따라서, 비어 컨택은(69)은 상기 비어 홀(68) 내에서 상기 하부전극(61)으로부터 드레인(49)의 상부까지 수직하게 형성된다. 그러므로, 액티브 매트릭스(41)에 내장된 트랜지스터로부터 발생한 화상 신호는 드레인(49) 및 비어 컨택(69)을 통하여 하부전극(61)에 인가된다. 계속해서, 상기 변형부(63), 하부전극(61), 멤브레인(57)을 차례로 패터닝한 후, 희생층(56)을 플루오르화 수소(HF) 증기로 식각하여 에어 갭(air gap)(55)을 형성한다. 상기와 같이 박막형 AMA 소자를 완성한 후, 백금-탄탈륨(Pt-Ta)을 스퍼터링 방법을 이용하여 액티브 매트릭스(41)의 하단에 증착시켜 저항 컨택(ohmic contact)(도시하지 않음)을 형성한다. 이어서, 액티브 매트릭스(41) 상부에 포토 레지스트(photo resist)(도시하지 않음)를 코팅한 후, 후속하는 공통 전극인 상부전극(65)에 바이어스 전압을 인가하는 동시에 신호 전극인 하부전극(61)에 화상 신호를 인가하기 위한 TCP(Tape Carrier Package) 본딩(bonding)을 대비하여 액티브 매트릭스(41)를 자른다. 이 때, 후속되는 공정을 위하여 액티브 매트릭스(41)를 소정의 두께까지만 잘라 낸다. 계속하여, TCP 본딩에 요구되는 AMA 패널(pannel)의 패드(pad)(도시하지 않음)를 노출시키기 위해 AMA 패널의 패드 부위를 건식 식각 방법을 이용하여 식각한다. 상기와 같이 박막형 AMA 소자가 형성된 액티브 매트릭스(41)를 소정의 형상으로 완전히 잘라낸 후, AMA 패널의 패드와 TCP를 연결하여 박막형 AMA 모듈(module)의 제조를 완성한다.
그러나, 상기 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 거울의 기능을 함께 수행하는상부 전극의 일부만을 구동하여 광원으로부터 입사되는 광속을 반사시킴으로서, 소자의 전체 면적에 비하여 거울의 면적이 작아서 광효율이 떨어지는 단점이 있다. 또한, 액츄에이터를 구성하는 각 층들 사이에 발생하는 응력의 불균형으로 인하여 액츄에이터의 초기 휘어짐(initial tilting)이 커지고 이에 따라 그 상부에 적층된 거울의 역할을 하는 상부전극도 초기에 함께 휘어지기 때문에, 액츄에이터가 변형을 일으킬 때 상부전극의 반사면이 평평하지 않게 되어 반사각이 일정해지지 않음으로서 광효율이 저하되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 일 목적은 복 수개의 수평적 및 수직적으로 구동하는 액츄에이팅부들을 갖는 액츄에이터를 형성함으로서 액츄에이터의 초기 휘어짐을 방지할 수 있는 박막형 광로 조절 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 거울의 중앙부 및 양측 하부에 포스트(post)들을 설치하여 거울의 초기 휘어짐을 최소화하고 입사되는 광속의 광효율을 향상시킬 수 있는 박막형 광로 조절 장치를 제공하는 데 있다.
도 1은 종래의 광로 조절 장치의 엔진 시스템의 개략도이다.
도 2는 PZT의 이원 상태도이다.
도 3은 본 출원인이 선행 출원한 박막형 광로 조절 장치의 평면도이다.
도 4는 도 3에 도시한 장치를 A­A′선으로 자른 단면도이다.
도 5a 내지 도 5d는 도 4에 도시한 장치의 제조 공정도이다.
도 6은 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 평면도이다.
도 7은 도 6에 도시한 장치의 사시도이다.
도 8은 도 6에 도시한 장치를 B­B′선으로 자른 단면도이다.
도 9 내지 도 13b는 도 6 및 도 8에 도시한 장치의 제조 공정도이다.
도 14는 도 6에 도시한 장치 중 제1 변형층, 제2 변형층 및 제3 변형층이 변형을 일으키는 상태를 나타내는 평면도이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
80 : 액티브 매트릭스 83 : 드레인
85 : 보호층 87 : 식각 방지층
89 : 희생층 91 : 에어 갭
92 : 제1 액츄에이팅부 93 : 제1 멤브레인
95 : 제1 하부전극 97 : 제1 변형층
99 : 제1 상부전극 101 : 비어 홀
103 : 비어 컨택 104 : 제2 액츄에이팅부
105 : 제2 멤브레인 107 : 제2 하부전극
109 : 제2 변형층 111 : 제2 상부전극
112 : 제3 액츄에이팅부 113 : 제3 멤브레인
115 : 제3 하부전극 117 : 제3 변형층
119 : 제3 상부전극 121 : 거울
123a : 제1 힌지 123b : 제2 힌지
125a : 제1 거울 포스트 125b : 제2 거울 포스트
125c : 제3 거울 포스트
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
M×N(M, N은 정수)개의 트랜지스터가 내장되고, 일측 상부에 드레인이 형성된 액티브 매트릭스;
상기 액티브 매트릭스 상의 중심선을 중심으로 액티브 매트릭스의 일측 상부에만 양측부가 직각으로 구부러져 연장된 사각기둥의 모양으로 형성된 제1 액츄에이팅부;
일측이 상기 제1 액츄에이팅부의 연장된 부분에 연결되며, 타측이 직각으로 구부러져 연장된 거울상의‘ㄹ’자 모양의 사각기둥의 형상을 가지며, 상기 제1 액츄에이팅부와 일체로 형성된 제2 액츄에이팅부; 그리고
일측이 상기 제2 액츄에이팅부의 연장된 부분에 연결되며, 상기 액티브 매트릭스 상의 중심선을 중심으로 상기 액티브 매트릭스의 타측 상부에 사각기둥의 형상을 가지며, 상기 제2 액츄에이팅부와 일체로 형성된 제3 액츄에이팅부를 포함하는 박막형 광로 조절 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 제1 상부전극의 일측, 제2 상부전극의 타측 및 제3 상부전극의 타측에는 TCP의 패드 및 AMA 패널의 패드를 통하여 바이어스 전압이 인가된다. 동시에, 상기 TCP의 패드 및 AMA 패널의 패드를 통하여 전달된 화상 신호는 상기 액티브 매트릭스에 내장된 트랜지스터와 드레인 및 비어 컨택을 통하여 제1 하부전극의 일측, 제2 하부전극의 타측 및 제3 하부전극의 타측에 인가된다. 따라서, 제1 상부전극의 일측와 제1 하부전극의 일측 사이, 제2 상부전극의 타측과 제2 하부전극의 타측 사이 및 제3 상부전극의 타측과 제3 하부전극의 타측 사이에 전계가 발생하며, 이 전계에 의하여 제1 변형층, 제2 변형층 및 제3 변형층이 변형을 일으킨다. 제1 변형층의 일측은 액티브 매트릭스 상의 중심선을 중심으로 수직한 방향으로 수축하며, 제1 변형층의 타측은 전계가 인가되지 않기 때문에 변형을 일으키지 않는다. 제2 변형층의 일측은 액티브 매트릭스 상의 중심선을 중심으로 수직한 방향으로 수축하며, 제2 변형층의 타측은 전계가 인가되지 않기 때문에 변형을 일으키지 않는다. 제3 변형층의 일측 역시 액티브 매트릭스 상의 중심선을 중심으로 수직한 방향으로 수축하며, 제3 변형층의 타측은 전계가 인가되지 않기 때문에 변형을 일으키지 않는다. 또한, 제1 변형층, 제2 변형층 및 제3 변형층이 각기 연결되는 부분들은 액티브 매트릭스 상의 중심선을 중심으로 수평한 방향으로 수축한다. 상기 수평 방향으로 수축하는 제1 변형층, 제2 변형층 및 제3 변형층이 각기 연결되는 부분들의 변형에 의하여 거울은 소정의 각도로 경사지게 된다. 이러한 액티브 매트릭스 상의 중심선을 중심으로 수평 방향으로 구동하는 부분들은 모두 4개이다. 각각의 부분들의 구동 각도를 θ라하면, 거울은 4θ의 각도로 경사진다. 거울에 의하여 반사된 광속은 슬릿을 통과하여 스크린에 투영되어 화상을 맺게 된다.
그러므로, 본 발명에 따른 상기 장치는, 액츄에이터를 구성하는 각 층들 사이에 발생하는 응력의 불균형으로 인한 액츄에이터의 초기 휘어짐이 있더라도 거울의 중앙부 및 양측 하부에 포스트들을 설치하여 거울을 지지함으로써, 거울의 수평도를 향상시켜 광원으로부터 입사되는 광속의 광효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 복 수개의 수평적 및 수직적으로 구동하는 액츄에이팅부들을 갖는 액츄에이터를 형성함으로써 액츄에이터의 초기 휘어짐을 최소화할 수 있으며, 액츄에이터의 구동 각도를 현저하게 증가시킬 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 평면도를 도시한 것이고, 도 7은 도 6에 도시한 장치의 사시도를 도시한 것이며, 도 8은 도 6에도시한 장치를 B­B′선으로 자른 단면도를 도시한 것이다.
도 6 및 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치는 액티브 매트릭스(80)와 액티브 매트릭스(80)의 상부에 형성된 제1 액츄에이팅부(92), 제2 액츄에이팅부(104) 및 제3 액츄에이팅부(112), 그리고 제3 액츄에이팅부(112)의 상부에 형성된 거울(121)을 포함한다.
내부에 M×N(M, N은 정수)개의 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장되고 일측 상부에 드레인(83)이 형성된 상기 액티브 매트릭스(80)는 액티브 매트릭스(80) 및 드레인(83)의 상부에 적층된 보호층(85)과 보호층(85)의 상부에 적층된 식각 방지층(etch stop layer)(87)을 포함한다.
상기 제1 액츄에이팅부(92)는 상기 식각 방지층(87) 중 아래에 드레인(83)이 형성된 부분에 일측이 접촉되며 타측이 에어 갭(91)을 개재하여 상기 식각 방지층(53)과 평행하도록 적층된 제1 멤브레인(93), 제1 멤브레인(93)의 상부에 적층된 제1 하부전극(95), 제1 하부전극(95)의 상부에 적층된 제1 변형층(active layer)(97), 제1 변형층(97)의 일측 상부에 적층된 제1 상부전극(99), 제1 변형층(97)의 타측으로부터 제1 하부전극(95), 제1 멤브레인(93), 식각 방지층(87) 및 보호층(85)을 통하여 상기 드레인(83)까지 수직하게 형성된 비어 홀(101), 그리고 비어 홀(101) 내에 상기 제1 하부전극(95)과 드레인(83)이 서로 전기적으로 연결되도록 형성된 비어 컨택(103)을 포함한다.
상기 제2 액츄에이팅부(104)는 제1 액츄에이팅부(92)의 제1 멤브레인(93), 제1 하부전극(95), 제1 변형층(97) 및 제1 상부전극(99)과 각기 일체로 형성된 제2 멤브레인(105), 제2 하부전극(107), 제2 변형층(109) 및 제2 상부전극(111)을 포함한다. 또한, 제3 액츄에이팅부(112)는 제 액츄에이팅부(104)의 제2 멤브레인(105), 제2 하부전극(107), 제2 변형층(109) 및 제2 상부전극(111)과 각기 일체로 형성된 제3 멤브레인(113), 제3 하부전극(115), 제3 변형층(117) 및 제3 상부전극(119)을 포함한다. 그리고, 상기 제3 상부전극(119)의 일측 상부에 제1 거울 포스트(post)(125a)를 통하여 중앙부가 접촉되며, 상기 제2 액츄에이팅부(104)의 일측 상부로부터 인접한 액츄에이팅부의 일부를 덮도록 거울(121)이 형성된다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 제1 액츄에이팅부(92)는 상기 액티브 매트릭스(80) 상의 중심선(B­B′선)을 중심으로 액티브 매트릭스(80)의 일측 상부에만 양측부가 직각으로 구부러져 연장된 사각기둥의 형상을 가진다. 제1 액츄에이팅부(92)의 중앙부에는 직사각형 형상의 개구부가 형성된다. 제2 액츄에이팅부(104)는 일측이 상기 제1 액츄에이팅부(92)의 연장된 부분에 연결되며, 타측이 직각으로 구부러져 연장된 거울상의‘ㄹ’자 모양의 사각기둥의 형상을 가진다. 즉, 상기 제2 액츄에이팅부(104)는 상기 액티브 매트릭스(80) 상의 중심선(B­B′선)을 중심으로 양측의 길이가 동일한 거울상의‘ㄹ’자 모양의 사각기둥의 형상을 갖는다.
제3 액츄에이팅부(112)는 상기 액티브 매트릭스(80) 상의 중심선(B­B′선)을 중심으로 액티브 매트릭스(80)의 타측 상부에 형성된다. 제3 액츄에이팅부(112)는 일측이 직각으로 구부러져 상기 제2 액츄에이팅부(104)의 연장된 부분에 연결되는 사각기둥의 형상을 갖는다. 상기 제1 액츄에이팅부(92)와 제3 액츄에이팅부(112)는 거울(121)을 중심으로 서로 반대쪽에 위치한다. 그러므로, 상기 제1 액츄에이팅부(92), 제2 액츄에이팅부(104) 및 상기 제3 액츄에이팅부(112)는 함께 동일 평면상에서 요철(凹凸)이 반복되는 형상을 가진다. 상기 제2 액츄에이팅부(104) 및 상기 제3 액츄에이팅부(112)의 중앙에도 직사각형 형상의 개구부가 형성된다. 따라서, 제1 액츄에이팅부(92), 제2 액츄에이팅부(104) 및 제3 액츄에이팅부(112)의 각각의 멤브레인, 하부전극, 변형층 및 상부전극은 상기 개구부들을 중심으로 일측과 타측의 2개 부분으로 나누어진다.
제3 액츄에이팅부(112) 중 상기 액티브 매트릭스(80) 상의 중심선까지 연장된 부분의 상부에는 제1 거울 포스트(125a)가 형성되고, 이러한 제1 포스트(125a)의 상부에는 상기 제2 액츄에이팅부(104)로부터 제3 액츄에이팅부(112) 및 인접한 액츄에이터의 제1 액츄에이팅부(도시되지 않음)를 덮도록 거울(121)이 형성된다. 상기 거울(121) 중 상기 액티브 매트릭스(80) 상의 중심선을 중심으로 양측부에는 각기 제1 힌지(hinge)(123a) 및 제2 힌지(123b)가 형성되며, 상기 제1 힌지(123a)를 지지하도록 제2 거울 포스트(125b)가 식각 방지층(87)으로부터 상기 제1 힌지(123a)의 측부에 연결되어 있다. 또한, 상기 제2 힌지(123b)를 지지하도록 제3 거울 포스트(125c)가 식각 방지층(87)으로부터 제2 힌지(123b)의 측부에 연결된다. 따라서, 상기 거울(121)은 제1 거울 포스트(125a), 제1 힌지(123a) 및 제2 거울 포스트(125b), 제2 힌지(123b) 및 제3 거울 포스트(125c)에 의하여 지지된다.
이하 상술한 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 9 내지 도 13b는 도 6 및 도 8에 도시한 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 제조 공정도를 도시한 것이다. 도 9 내지 도 13b에 있어서, 도 6 및 도 8과 동일한 부재들에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용한다.
도 9를 참조하면, M×N개의 MOS 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장되어 있고, 일측 상부에 드레인(83)이 형성되어 있는 액티브 매트릭스(80)의 상부에 보호층(85)을 적층한다. 보호층(85)은 인 실리케이트 유리(PSG)를 화학 기상 증착(CVD) 방법을 이용하여 0．1∼1．0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 보호층(85)은 후속하는 공정 동안 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(80)가 손상을 입게 되는 것을 방지한다.
상기 보호층(80)의 상부에는 식각 방지층(87)이 적층된다. 식각 방지층(87)은 질화물을 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법을 이용하여 1000∼2000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 식각 방지층(87)은 상기 액티브 매트릭스(80) 및 보호층(85)이 후속되는 식각 공정으로 인하여 식각되는 것을 방지한다.
상기 식각 방지층(87)의 상부에는 희생층(sacrificial layer)(89)이 적층된다. 희생층(89)은 인 실리케이트 유리(PSG)를 대기압 화학 기상 증착(APCVD) 방법으로 0．5∼2．0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 이어서, 상기 희생층(89) 중 아래에드레인(83)이 형성되어 있는 부분을 식각하여 상기 식각 방지층(87)의 일부를 노출시킴으로써 제1 액츄에이팅부(92)의 지지부가 형성될 곳을 만든다.
도 10을 참조하면, 상기 노출된 식각 방지층(87)의 상부 및 희생층(89)의 상부에 멤브레인(90)을 적층한다. 상기 멤브레인(90)은 질화물을 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법을 이용하여 0．1∼1．0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 멤브레인(90)은 후에 제1 멤브레인(93), 제2 멤브레인(105) 및 제3 멤브레인(113)으로 패터닝된다. 이어서, 백금, 또는 백금-탄탈륨 등의 금속으로 구성된 신호 전극인 하부전극(94)을 상기 멤브레인(90)의 상부에 적층한다. 상기 하부전극(94)은 스퍼터링 방법을 이용하여 0．1∼1．0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 하부전극(94)에는 화상 신호가 액티브 매트릭스(80)에 내장된 트랜지스터로부터 드레인(83)을 통하여 인가된다. 상기 하부전극(94)은 후에 제1 하부전극(95), 제2 하부전극(107) 및 제3 하부전극(115)으로 패터닝된다.
상기 하부전극(94)의 상부에는 변형층(96)이 적층된다. 변형층(96)은 PZT, 또는 PLZT 등의 압전 물질을 졸-겔(Sol-Gel)법, 또는 화학 기상 증착(CVD) 방법을 이용하여 0．1∼1．0㎛, 바람직하게는 0．4㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 이어서, 급속 열처리(RTA) 방법을 이용하여 상기 변형층(96)을 상변이시킨다. 상기 변형층(96)은 후에 제1 변형층(97), 제2 변형층(109) 및 제3 변형층(117)으로 패터닝된다.
상부전극(98)은 상기 변형층(96)의 상부에 적층된다. 상부전극(98)은 알루미늄, 또는 은 등을 스퍼터링 방법을 이용하여 0．1∼1．0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 공통 전극인 상기 상부전극(98)에는 바이어스 전압이 인가된다. 따라서, 상기 하부전극(94)에 화상 신호가 인가되고 상부전극(98)에 바이어스 전압이 인가되면, 상부전극(98)과 하부전극(94) 사이에 전계가 발생한다. 이 전계에 의하여 상부전극(98)과 하부전극(94) 사이의 변형층(96)이 변형을 일으키게 된다. 상기 상부전극(98)도 후에 제1 상부전극(99), 제2 상부전극(111) 및 제3 상부전극(119)으로 패터닝된다.
도 11a는 상부전극(98), 변형층(96) 및 하부전극(94)을 패터닝한 본 발명에 따른 상기 장치의 평면도를 도시한 것이며, 도 11b는 도 11a를 C­C′선으로 자른 단면도를 도시한 것이다. 도 11a 및 도 11b를 참조하면, 상기 상부전극(98)의 상부에 제1 포토 레지스트(photo resist)(도시되지 않음)를 스핀 코팅(spin conting) 방법으로 도포한 후, 상부전극(98)을 제1 상부전극(99), 제2 상부전극(111) 및 제3 상부전극(119)으로 패터닝한다. 제1 상부전극(99)은 일측이 거울상의‘ㄱ’자의 형상을 가지며, 타측이 상기 거울상의‘ㄱ’자 형상의 부분과 분리되어 상기 거울상의‘ㄱ’자 형상의 머리 부분과 다리 부분의 사이에 상기 다리 부분 보다 짧은 사각형의 형상을 갖도록 패터닝된다. 제2 상부전극(111)은 시계 방향으로 90°회전한 거울상의 ‘ㄱ’자 모양으로 형성된 부분과, 상기 거울상의‘ㄱ’자 형상의 부분과 분리되어 거울상의‘ㄱ’자 모양으로 형성된 부분의 사이에 사각형의 모양을 갖는 3개의 부분들을 갖도록 패터닝된다. 상기 제1 상부전극(99)의 거울상의‘ㄱ’자 형상의 머리 부분과 제2 상부전극(111)의 시계 방향으로 90°회전한 거울상의‘ㄹ’자 형상을 갖는 부분은 서로 연결된다. 상기 제2 상부전극(111) 중 사각형의 모양을 갖는 3개의 부분들은 각기 제1 상부전극(99) 중 짧게 형성된 부분 보다 2배의 길이를 갖고 평행하게 형성된다.
제3 상부전극(119)은 일측이 시계 방향으로 90°회전한‘ㄱ’자의 형상을 가지며, 타측이 상기 시계 방향으로 90°회전한‘ㄱ’자 형상의 부분과 분리되어 상기‘ㄱ’자 형상의 머리 부분과 다리 부분 사이에 상기 머리 부분 보다 짧은 직사각형의 형상을 갖도록 패터닝된다. 상기 제3 상부전극(119)의‘ㄱ’자 형상의 다리 부분과 상기 제2 상부전극(111)의 시계 방향으로 90°회전한 거울상의‘ㄹ’자 형상의 부분은 서로 연결된다. 그러므로, 상기 제1 상부전극(99)의 거울상의‘ㄱ’자 형상의 머리 부분, 제2 상부전극(111)의 시계 방향으로 90°회전한 거울상의‘ㄹ’자 형상의 부분 및 상기 제3 상부전극(119)의 시계 방향으로 90°회전한‘ㄱ’자 형상의 다리 부분은 서로 연결되어 함께 동일 평면상에서 요철이 반복되는 형상을 가진다.
변형층(96)은 상기 상부전극(98)을 패터닝한 후, 각기 상기 제1 상부전극(99), 제2 상부전극(111) 및 제3 상부전극(119)와 같은 형상을 갖는 제1 변형층(97), 제2 변형층(109) 및 제3 변형층(117)으로 패터닝된다. 또한, 하부전극(94)도 상기 변형층(98)을 패터닝한 후, 각기 상기 제1 상부전극(99), 제2 상부전극(111) 및 제3 상부전극(119)과 같은 형상을 갖는 제1 하부전극(95), 제2 하부전극(107) 및 제3 하부전극(115)으로 패터닝된다.
이어서, 상기 제1 변형층(97) 중 아래에 드레인(83)이 형성된 부분을 제1 변형층(97)으로부터 제1 하부전극(95), 제1 멤브레인(93), 식각 방지층(87) 및 보호층(85)을 차례로 식각하여 수직하게 비어 홀(101)을 형성한다. 그리고, 상기 비어 홀(101) 내에 텅스텐, 백금, 또는 티타늄 등의 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 상기 드레인(83)과 제1 하부전극(95)이 전기적으로 연결되도록 비어 컨택(103)을 형성한다. 따라서, 화상 신호는 액티브 매트릭스(80)에 내장된 트랜지스터로부터 드레인(83) 및 비어 컨택(103)을 통하여 제1 하부전극(95), 제2 하부전극(107) 및 제3 하부전극(115)에 인가된다. 이후에 상기 제1 포토 레지스트를 식각하여 제거한다.
도 12a는 멤브레인(90)을 패터닝한 본 발명에 따른 상기 장치의 평면도를 도시한 것이며, 도 12b는 도 12a를 D­D′선으로 자른 단면도를 도시한 것이다. 도 12a 및 도 12b를 참조하면, 상기 패터닝된 결과물의 상부에 제2 포토 레지스트(도시되지 않음)를 스핀 코팅 방법으로 도포한 후, 멤브레인(90)을 제1 멤브레인(93), 제2 멤브레인(105) 및 제3 멤브레인(113)으로 패터닝한다. 제1 멤브레인(93)은 액티브 매트릭스(80) 상의 중심선(D­D′선)을 중심으로 액티브 매트릭스(80)의 일측 상부에만 양측부가 직각으로 구부러져 연장된 사각형의 형상을 가지며, 제1 멤브레인(93)의 중앙부는 직사각형 형상의 개구부를 가지도록 패터닝된다. 상기 제1 멤브레인(93) 중 직각으로 구부러져 연장된 부분의 일측은 아래에 드레인(83)이 형성된 식각 방지층(87)에 접하며 내부에 비어 컨택(103)이 형성되어 있다.
제2 멤브레인(105)은 일측이 상기 제1 멤브레인(93)의 연장된 부분에 연결되며, 타측이 직각으로 구부러져 연장된 거울상의‘ㄹ’자 모양의 사각형의 형상을 가진다. 즉, 상기 제2 멤브레인(105)은 상기 액티브 매트릭스(80) 상의 중심선(D­D′선)을 중심으로 양측의 길이가 동일한‘ㄹ’자 모양의 사각형의 형상을 갖는다. 제2 멤브레인(105)의 중앙부는 직사각형 형상의 개구부를 가지도록 패터닝된다.
제3 멤브레인(113)은 상기 액티브 매트릭스(80) 상의 중심선(D­D′선)을 중심으로 액티브 매트릭스(80)의 타측 상부에 형성된다. 따라서, 제1 멤브레인(93)과 제3 멤브레인(113)은 상기 액티브 매트릭스(80) 상의 중심선(D­ D′선)을 중심으로 서로 반대쪽에 형성된다. 제3 멤브레인(113)은 일측이 직각으로 구부러져 상기 제2 멤브레인(105) 중 타측의 연장된 부분에 연결된 사각형의 형상을 갖는다. 상기 제3 멤브레인(113)의 중앙부는 직사각형 형상의 개구부를 가지도록 패터닝된다. 그러므로, 상기 제1 멤브레인(93), 제2 멤브레인(105) 및 제3 멤브레인(113)은 함께 동일 평면상에서 요철이 반복되는 형상을 가진다.
상기 제1 멤브레인(93)의 개구부를 중심으로 상기 제1 상부전극(99), 제1 변형층(97) 및 제1 하부전극(95)은 각기 일측과 타측의 2개의 부분으로 나누어진다. 제2 멤브레인(105)의 개구부들에 의해 제2 상부전극(111), 제2 변형층(109) 및 제2 하부전극(107)은 각기 일측과 타측의 2개의 부분으로 나누어지며, 제3 멤브레인(113)의 개구부를 중심으로 제3 상부전극(119), 제3 변형층(117) 및 제3 하부전극(115)도 각기 일측과 타측의 2개의 부분으로 나누어진다. 이후에, 상기 제2 포토 레지스트를 식각하여 제거한다.
도 13a는 거울(121)이 형성된 본 발명에 따른 상기 장치의 평면도를 도시한 것이며, 도 13b는 도 13a를 E­E′선으로 자른 단면도를 도시한 것이다. 도 13a 및 도 13b를 참조하면, 상기 결과물 전면에 제3 포토 레지스트(도시되지 않음)를 스핀 코팅 방법으로 도포한다. 이어서, 제1 거울 포스트(125a)를 형성하기 위하여 상기 제3 포토 레지스트의 일부를 패터닝하여 제3 상부전극(119)의 일측 상부가 노출되게 한다. 상기 노출된 제3 상부전극(119)의 일측 상부 및 제3 포토 레지스트의 상부에 은, 알루미늄, 또는 백금 등의 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 적층하고 패터닝하여 제1 포스트(125a) 및 거울(121)을 동시에 형성한다. 이 때, 상기 거울(121)은 액티브 매트릭스의 중심선(E­E′선)을 중심으로 양측에 제1 힌지(123a) 및 제2 힌지(123b)가 형성되도록 패터닝된다. 동시에 상기 제1 힌지(123a) 및 제2 힌지(123b)의 일측부의 제3 포토 레지스트를 상기 거울(121)로부터 식각 방지층(87)까지 식각한 후, 은, 알루미늄, 또는 백금 등의 금속을 리프트-오프 방법으로 채워 제2 거울 포스트(125b) 및 제3 거울 포스트(125c)를 각기 제1 힌지(123a) 및 제2 힌지(123b)의 일측에 접촉되게 형성한다. 따라서, 상기 거울(121)은 중앙부의 제1 거울 포스트(125a)와, 양측부의 제2 거울 포스트(125b) 및 제3 거울 포스트(125c)에 의해서 지지된다. 상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 거울(121)이 3개의 포스트들에 의하여 지지되므로 비록 각 액츄에이팅부들에 초기 휘어짐이 발생하더라도 거울(121)은 이에 따라영향을 받지 않고 수평한 각도를 유지할 것으로 생각된다.
그리고, 상기 제3 포토 레지스트 및 희생층(89)을 제거한 후, 세정 및 건조하여 제1 액츄에이팅부(92), 제2 액츄에이팅부(104) 및 제3 액츄에이팅부(112)를 완성한다. 계속하여, 크롬(Cr), 구리(Cu), 또는 금(Au) 등의 금속을 증착(evaporation), 또는 스퍼터링 방법을 이용하여 액티브 매트릭스(80)의 하단에 증착시켜 저항 컨택(도시하지 않음)을 형성한다. 그리고, 후속하는 공통 전극인 제1 상부전극(99), 제2 상부전극(111) 및 제3 상부전극(119)에 바이어스 전압을 인가하고 신호 전극인 제1 하부전극(95), 제2 하부전극(107) 및 제3 하부전극(115)에 화상 신호를 인가하기 위한 TCP 본딩을 대비하여 통상의 포토 리쏘그래피 방법을 이용하여 액티브 매트릭스(80)를 자른다. 이 경우, 후속되는 공정을 대비하여 액티브 매트릭스(80)를 소정의 두께까지만 잘라낸다. 이어서, AMA 패널(pannel)의 패드(도시되지 않음)와 TCP의 패드(도시되지 않음)를 연결하여 박막형 AMA 모듈의 제조를 완성한다.
상술한 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 제1 상부전극(99)의 일측, 제2 상부전극(111)의 타측 및 제3 상부전극(119)의 타측에는 TCP의 패드 및 AMA 패널의 패드를 통하여 바이어스 전압이 인가된다. 동시에, 상기 TCP의 패드 및 AMA 패널의 패드를 통하여 전달된 화상 신호는 상기 액티브 매트릭스(80)에 내장된 트랜지스터와 드레인(83) 및 비어 컨택(103)을 통하여 제1 하부전극(95)의 일측, 제2 하부전극(107)의 타측 및 제3 하부전극(115)의 타측에 인가된다. 이 때, 제1 상부전극(99)의 타측, 제2 상부전극(111) 일측의 사각형의 모양을 갖는 3개의 부분들, 그리고 제3 상부전극(119)의 일측은 분리되어 형성되어 있으므로 바이어스 전압이 인가되지 않는다. 따라서, 제1 상부전극(99)의 일측와 제1 하부전극(95)의 일측 사이, 제2 상부전극(111)의 타측과 제2 하부전극(107)의 타측 사이 및 제3 상부전극(119)의 타측과 제3 하부전극(115)의 타측 사이에 전계가 발생하며, 이 전계에 의하여 제1 변형층(97), 제2 변형층(109) 및 제3 변형층(117)이 변형을 일으킨다.
도 14는 상기 제1 변형층(97), 제2 변형층(109) 및 제3 변형층(117)이 변형을 일으키는 상태를 나타낸 평면도이다. 도 14를 참조하면, 제1 변형층(97)의 일측은 액티브 매트릭스(80) 상의 중심선(F-F′선)을 중심으로 수직한 방향으로 수축하며(화살표 참조), 제1 변형층(97)의 타측은 전계가 인가되지 않기 때문에 변형을 일으키지 않는다. 제2 변형층(109)의 타측은 액티브 매트릭스(80) 상의 중심선(F-F′선)을 중심으로 수직한 방향으로 수축하며(화살표 참조), 제2 변형층(109) 일측의 사각형의 모양을 갖는 3개의 부분들은 전계가 인가되지 않기 때문에 변형을 일으키지 않는다. 제3 변형층(117)의 타측 역시 액티브 매트릭스(80) 상의 중심선(F-F′선)을 중심으로 수직한 방향으로 수축하며(화살표 참조), 제3 변형층(117)의 일측은 전계가 인가되지 않기 때문에 변형을 일으키지 않는다. 또한, 제1 변형층(97), 제2 변형층(109) 및 제3 변형층(117)이 각기 연결되는 부분들은 액티브 매트릭스(80) 상의 중심선(F-F′선)을 중심으로 수평한 방향으로 수축한다(화살표 참조). 상기 수평 방향으로 수축하는 제1 변형층(97), 제2 변형층(109) 및 제3 변형층(117)이 각기 연결되는 부분들의 변형에 의하여 거울(121)은 소정의 각도로 경사지게 된다. 도 14에 도시한 바와 같이, 이러한 액티브 매트릭스(80) 상의 중심선(F-F′선)을 중심으로 수평 방향으로 구동하는 부분들은 모두 4개이다. 각각의 구동 각도를 θ라하면, 거울(121)은 4θ의 각도로 경사지게 된다. 거울(121)에 의하여 반사된 광속은 슬릿을 통과하여 스크린에 투영되어 화상을 맺게 된다.
본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치는, 액츄에이터를 구성하는 각 층들 사이에 발생하는 응력의 불균형으로 인하여 액츄에이터의 초기 휘어짐이 있더라도 거울의 중앙부 및 양측 하부에 포스트들을 설치하여 거울을 지지함으로써, 거울의 수평도를 향상시켜 광원으로부터 입사되는 광속의 광효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 복 수개의 수평적 및 수직적으로 구동하는 액츄에이팅부들을 갖는 액츄에이터를 형성함으로써 액츄에이터의 초기 휘어짐을 최소화할 수 있으며, 액츄에이터의 구동 각도를 현저하게 증가시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (11)

  1. M×N(M, N은 정수)개의 트랜지스터가 내장되고, 일측 상부에 드레인(83)이 형성된 액티브 매트릭스(80);
    상기 액티브 매트릭스(80) 상의 중심선을 중심으로 액티브 매트릭스(80)의 일측 상부에만 양측부가 직각으로 구부러져 연장된 사각기둥의 모양으로 형성된 제1 액츄에이팅부(92);
    일측이 상기 제1 액츄에이팅부(92)의 연장된 부분에 연결되며, 타측이 직각으로 구부러져 연장된 거울상의‘ㄹ’자 모양의 사각기둥의 형상을 가지며, 상기 제1 액츄에이팅부(92)와 일체로 형성된 제2 액츄에이팅부(104); 그리고
    일측이 직각으로 구부러져 상기 제2 액츄에이팅부(104)의 연장된 부분에 연결되며, 상기 액티브 매트릭스(80) 상의 중심선을 중심으로 상기 액티브 매트릭스(80)의 타측 상부에 사각기둥의 형상을 가지며, 상기 제2 액츄에이팅부(104)와 일체로 형성된 제3 액츄에이팅부(112)를 포함하는 박막형 광로 조절 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 액티브 매트릭스(80)는 상기 액티브 매트릭스(80) 및 상기 드레인(83)의 상부에 적층된 보호층(85)과, 상기 보호층(85)의 상부에 적층된 식각 방지층(87)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 액츄에이팅부(92)는 ⅰ) 상기 액티브 매트릭스(80) 상의 중심선을 중심으로 상기 액티브 매트릭스(80)의 일측 상부에만 양측부가 직각으로 구부러져 연장된 사각형의 형상을 가지며, 그 중앙에 직사각형 형상의 개구부가 형성된 제1 멤브레인(93), ⅱ) 상기 제1 멤브레인(93)의 상부에 적층되며, 상기 제1 멤브레인(93)의 개구부를 중심으로 각기 일측과 타측의 2개의 부분으로 구성된 제1 하부전극(95), ⅲ) 상기 제1 하부전극(95)의 상부에 적층되며, 상기 제1 멤브레인(93)의 개구부를 중심으로 각기 일측과 타측의 2개의 부분으로 구성된 제1 변형층(97), ⅳ) 상기 제1 변형층(97)의 상부에 적층되며, 상기 제1 멤브레인(93)의 개구부를 중심으로 각기 일측과 타측의 2개의 부분으로 구성된 제1 상부전극(99), ⅴ) 상기 제1 변형층(97)으로부터 제1 하부전극(95), 제1 멤브레인(93)을 통하여 상기 드레인(83)까지 수직하게 형성된 비어 홀(101), 그리고 ⅵ) 상기 비어 홀(101) 내에 상기 제1 하부전극(95)과 드레인(83)이 서로 전기적으로 연결되도록 형성된 비어 컨택(103)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 하부전극(95), 제1 변형층(97) 및 제1 상부전극(99)은 일측이 거울상의‘ㄱ’자의 형상을 가지며, 타측이 상기 거울상의‘ㄱ’자 형상의 부분과 분리되어 상기 거울상의‘ㄱ’자 형상의 머리 부분과 다리 부분의 사이에 상기 다리 부분 보다 짧은 사각형의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제2 액츄에이팅부(104)는 ⅰ) 일측이 상기 제1 멤브레인(93)의 연장된 부분에 연결되며, 타측이 직각으로 구부러져 연장된 거울상의‘ㄹ’자 모양의 사각형의 형상을 가지며, 중앙에 3개의 직사각형 형상의 개구부들이 일렬로 형성된 제2 멤브레인(105), ⅱ) 상기 제2 멤브레인(105)의 3개의 개구부들을 중심으로 4개의 부분으로 구성되며, 상기 제1 하부전극(95)과 일체로 형성되어 상기 제2 멤브레인(105)의 상부에 적층된 제2 하부전극(107), ⅲ) 상기 제2 멤브레인(105)의 개구부들을 중심으로 4개의 부분으로 구성되며, 상기 제1 변형층(97)과 일체로 형성되며, 상기 제2 하부전극(107)의 상부에 적층된 제2 변형층(109) 및 ⅳ) 상기 제2 멤브레인(105)의 개구부들을 중심으로 4개의 부분으로 구성되며, 상기 제1 상부전극(99)과 일체로 형성되어 상기 제2 변형층(109)의 상부에 적층된 제2 상부전극(111)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제2 하부전극(107), 상기 제2 변형층(109) 및 상기 제2 상부전극(111)은 시계 방향으로 90°회전한 거울상의‘ㄹ’자 모양으로 형성된 부분과, 상기 거울상의‘ㄹ’자 형상의 부분과 분리되어 거울상의‘ㄹ’자 모양으로 형성된 부분의 사이에 사각형의 모양을 갖는 3개의 부분들을 가지며, 상기 제1 하부전극(95), 상기 제1 변형층(97) 및 상기 제1 상부전극(99)의 거울상의‘ㄱ’자 형상의 머리 부분과 상기 제2 상부전극(111)의 시계 방향으로 90°회전한 거울상의‘ㄹ’자 형상을 갖는 부분은 서로 연결되며, 상기 제2 하부전극(107), 상기 제2 변형층(109) 및 상기 제2 상부전극(111) 중 사각형의 모양을 갖는 3개의 부분들은 각기 상기 제1 상부전극(99) 중 짧게 형성된 부분 보다 2배의 길이를 갖고 일렬로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치.
  7. 제3항에 있어서, 상기 제3 액츄에이팅부(112)는 ⅰ) 상기 액티브 매트릭스(80) 상의 중심선을 중심으로 상기 액티브 매트릭스(80)의 타측 상부에, 일측이 직각으로 구부러져 상기 제2 멤브레인(105) 중 타측의 연장된 부분에 연결되어 사각형의 형상을 가지며, 그 중앙에 직사각형 형상의 개구부가 형성된 제3 멤브레인(113), ⅱ) 상기 제3 멤브레인(113)의 개구부를 중심으로 일측과 타측의 2개의 부분으로 구성되며, 상기 제2 하부전극(107)과 일체로 형성되어 상기 제3 멤브레인(113)의 상부에 적층된 제3 하부전극(115), ⅲ) 상기 제3 멤브레인(113)의 개구부를 중심으로 일측과 타측의 2개의 부분으로 구성되며, 상기 제2 변형층(109)과 일체로 형성되어 상기 제3 하부전극(115)의 상부에 적층된 제3 변형층(117), ⅳ) 상기 제3 멤브레인(113)의 개구부를 중심으로 일측과 타측의 2개의 부분으로 구성되며, 상기 제2 상부전극(112)과 일체로 형성되어 상기 제3 멤브레인(113)의 상부에 적층된 제3 상부전극(119)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제3 하부전극(115), 상기 제3 변형층(117) 및 상기 제3 상부전극(119)은 각기 일측이 시계 방향으로 90°회전한‘ㄱ’자의 형상을 가지며, 타측이 상기 시계 방향으로 90°회전한‘ㄱ’자 형상의 부분과 분리되어 상기‘ㄱ’자 형상의 머리 부분과 다리 부분 사이에 상기 머리 부분 보다 짧은 직사각형의 형상을 가지며, 상기 제3 하부전극(115), 상기 제3 변형층(117) 및 상기 제3 상부전극(119)의‘ㄱ’자 형상의 다리 부분과 상기 제2 하부전극(107), 상기 제2 변형층(109) 및 상기 제2 상부전극(111)의 시계 방향으로 90°회전한 거울상의‘ㄹ’자 형상의 부분들은 각기 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제1 멤브레인(93)과 상기 제3 멤브레인(113)은 상기 액티브 매트릭스(80) 상의 중심선을 중심으로 서로 반대쪽에 형성되어 상기 제1 멤브레인(93), 상기 제2 멤브레인(105) 및 상기 제3 멤브레인(113)이 함께 동일 평면상에서 요철이 반복되는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 제3 액츄에이팅부(112)는 상기 제3 상부전극(119)의 일측 상부에 형성된 제1 거울 포스트(125a) 및 상기 제1 거울 포스트(125a)에 중앙부가 접촉되고, 양측부에 제1 힌지(123a) 및 제2 힌지(123b)가 형성된 사각형의 형상을 가지는 거울(121)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 거울(121)은 상기 액티브 매트릭스(80) 상으로부터 상기 제1 힌지(123a)의 일측까지 형성된 제2 거울 포스트(125b) 및 상기 액티브 매트릭스(80) 상으로부터 상기 제2 힌지(123b)의 일측까지 형성된 제3 거울 포스트(125c)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치.
KR1019960064443A 1996-12-11 1996-12-11 광효율을 향상시킬 수 있는 박막형 광로 조절 장치 KR100209961B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019960064443A KR100209961B1 (ko) 1996-12-11 1996-12-11 광효율을 향상시킬 수 있는 박막형 광로 조절 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019960064443A KR100209961B1 (ko) 1996-12-11 1996-12-11 광효율을 향상시킬 수 있는 박막형 광로 조절 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19980046150A true KR19980046150A (ko) 1998-09-15
KR100209961B1 KR100209961B1 (ko) 1999-07-15

Family

ID=19487293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019960064443A KR100209961B1 (ko) 1996-12-11 1996-12-11 광효율을 향상시킬 수 있는 박막형 광로 조절 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100209961B1 (ko)

Also Published As

Publication number Publication date
KR100209961B1 (ko) 1999-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6204080B1 (en) Method for manufacturing thin film actuated mirror array in an optical projection system
US5815305A (en) Thin film actuated mirror array in an optical projection system and method for manufacturing the same
US5815304A (en) Thin film actuated mirror array in a optical projection system and method for manufacturing the same
KR100209961B1 (ko) 광효율을 향상시킬 수 있는 박막형 광로 조절 장치
KR100209960B1 (ko) 광효율을 향상시킬 수 있는 박막형 광로 조절장치의 제조 방법
JP2000513460A (ja) 薄膜型光路調節装置及びその製造方法
KR100238803B1 (ko) 광효율을 향상시킬 수 있는 박막형 광로 조절 장치
RU2180158C2 (ru) Тонкопленочная матрица управляемых зеркал для оптической проекционной системы и способ ее изготовления
KR100238804B1 (ko) 광효율을 향상시킬 수 있는 박막형 광로 조절장치의 제조 방법
KR100251106B1 (ko) 박막형 광로 조절장치의 제조 방법
KR100265943B1 (ko) 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법
KR100225587B1 (ko) 박막형 광로 조절 장치
KR100244520B1 (ko) 박막형 광로 조절장치의 제조 방법
KR100244518B1 (ko) 박막형 광로 조절장치의 제조 방법
EP0966842B1 (en) Thin film actuated mirror array in an optical projection system and method for manufacturing the same
KR100230006B1 (ko) 박막형 광로 조절장치 및 그 제조 방법
KR100244513B1 (ko) 박막형 광로 조절장치 및 이의 제조 방법
KR100233370B1 (ko) 큰 구동 각도를 갖는 박막형 광로 조절 장치 및 그 제조 방법
KR100209945B1 (ko) 큰 변위를 가지는 박막형 광로 조절장치
KR100256869B1 (ko) 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법
KR19980054835A (ko) 액츄에이터의 초기 휘어짐을 방지 할 수 있는 박막형 광로 조절장치 및 그 제조 방법
JP2002512701A (ja) 薄膜型光路調節装置及びその製造方法
KR19980077658A (ko) 광전류를 차단할 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법
KR19980069195A (ko) 안정한 액츄에이터를 갖는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법
KR19980054845A (ko) 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20090401

Year of fee payment: 11

LAPS Lapse due to unpaid annual fee