KR19980061491A - Thin film type optical path control device and its manufacturing method - Google Patents

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KR19980061491A
KR19980061491A KR1019960080862A KR19960080862A KR19980061491A KR 19980061491 A KR19980061491 A KR 19980061491A KR 1019960080862 A KR1019960080862 A KR 1019960080862A KR 19960080862 A KR19960080862 A KR 19960080862A KR 19980061491 A KR19980061491 A KR 19980061491A
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김성욱
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배순훈
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Abstract

2개의 지지부가 형성된 액츄에이터를 갖는 박막형 광로 조절 장치 및 그 제조 방법이 개시되어 있다. 상기 장치는, M×N개의 트랜지스터가 내장되고 일측 상부에 드레인 패드가 형성된 액티브 매트릭스, 그리고 i) 일측이 2개의 지지부를 통하여 상기 액티브 매트릭스의 상부에 접촉되며 타측이 제1 에어 갭을 개재하여 상기 액티브 매트릭스와 평행하게 적층되어 화상 신호가 인가되는 하부 전극, ii) 상기 하부 전극의 상부에 적층되어 전계에 따라 변형을 일으키는 변형층 및 iii) 상기 변형층의 상부에 형성되어 바이어스 전압이 인가되는 상부 전극을 갖는 액츄에이터를 포함한다. 본 발명에 따르면, 액티브 매트릭스의 상부에 2개의 지지부를 갖는 액츄에이터를 형성함으로써, 액츄에이터의 초기 기울어짐(initial tilting)을 최소화하여 액츄에이터의 수평도를 향상시키며, 광원으로부터 입사되는 광속의 광효율을 향상시킬 수 있다.Disclosed are a thin film type optical path adjusting device having an actuator having two supporting parts and a manufacturing method thereof. The device includes an active matrix having M × N transistors formed therein and a drain pad formed on one side thereof, and i) one side contacting an upper portion of the active matrix through two support parts, and the other side being interposed with a first air gap. A lower electrode stacked in parallel with the active matrix to which an image signal is applied, ii) a strained layer stacked on top of the lower electrode to cause deformation according to an electric field, and iii) an upper portion formed on top of the strained layer to which a bias voltage is applied. An actuator having an electrode. According to the present invention, by forming an actuator having two support portions on the top of the active matrix, it is possible to minimize the initial tilting of the actuator to improve the horizontality of the actuator, and to improve the light efficiency of the light beam incident from the light source. Can be.

Description

박막형 광로 조절 장치 및 그 제조 방법Thin film type optical path control device and its manufacturing method

본 발명은 박막형 광로 조절 장치인 AMA(Actuated Mirror Arrays) 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액티브 매트릭스의 상부에 2개의 지지부를 갖는 액츄에이터(actuator)를 형성함으로써, 광원으로부터 입사되는 광속의 광효율을 향상시킬 수 있는 박막형 광로 조절 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to Actuated Mirror Arrays (AMA), which is a thin film type optical path adjusting device, and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a method of manufacturing a light beam incident from a light source by forming an actuator having two support portions on top of an active matrix. The present invention relates to a thin film type optical path adjusting device capable of improving light efficiency and a method of manufacturing the same.

일반적으로 광원으로부터 입사되는 광속을 조정할 수 있는 광로 조절 장치, 또는 광 변조기는 광통신, 화상 처리, 그리고 정보 디스플레이 장치 등에 다양하게 응용될 수 있다. 일반적으로 그러한 장치는 광학적 특성에 따라 크게 두 종류로 분류된다.In general, an optical path adjusting apparatus or an optical modulator capable of adjusting a light beam incident from a light source may be variously applied to optical communication, image processing, and information display apparatus. In general, such devices are classified into two types according to their optical properties.

그 한 종류는 직시형 화상 표시 장치로서 CRT(Cathode Ray Tube) 등이 이에 해당하며, 다른 한 종류는 투사형 화상 표시 장치로서 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display : LCD), AMA 또는 DMD(Deformable Mirror Device) 등이 이에 해당한다. 상기 CRT 장치는 화질은 우수하나 화면의 대형화에 따라 장치의 중량과 용적이 증가하고 제조 비용이 상승하게 되는 문제점이 있다. 이에 비하여, 액정 표시 장치(LCD)는 광학적 구조가 간단하여 얇게 형성함으로서 장치의 중량을 가볍게 할 수 있으며 용적을 줄일 수 있는 이점이 있다. 그러나 상기 액정 표시 장치는 광의 편광으로 인하여 1∼2%의 광효율을 가질 정도로 효율이 떨어지고 액정 물질의 응답 속도가 느리며, 그 내부가 과열되기 쉬운 단점이 있다. 따라서, 상기의 문제점을 해결하기 위하여 AMA, 또는 DMD 등의 화상 표시 장치가 개발되었다. 현재, DMD 장치가 5% 정도의 광효율을 가지는 것에 비하여 AMA는 10% 이상의 광효율을 가진다.One type is a direct view type image display device, such as a CRT (Cathode Ray Tube), and the other type is a projection type image display device, a liquid crystal display (LCD), an AMA, or a deformable mirror device (DMD). And the like. Although the CRT device has excellent image quality, there is a problem that the weight and volume of the device increase and the manufacturing cost increases as the screen is enlarged. On the other hand, the liquid crystal display (LCD) has an advantage in that the optical structure is simple to form a thin layer so that the weight of the device can be reduced and the volume can be reduced. However, the liquid crystal display has a disadvantage in that the efficiency is low enough to have a light efficiency of 1 to 2% due to polarization of light, the response speed of the liquid crystal material is slow, and the inside thereof is easily overheated. Therefore, an image display device such as AMA or DMD has been developed to solve the above problem. Currently, AMA has a light efficiency of 10% or more, compared to a DMD device having a light efficiency of about 5%.

상기 AMA는 그 내부에 설치된 각각의 거울들이 광원으로부터 입사되는 빛을 소정의 각도로 반사하며, 상기 반사된 빛은 슬릿(slit)을 통과하여 스프린에 투영되어 화상을 맺도록 광속을 조절할 수 있는 장치이다. 따라서 그 구조와 동작 원리가 간단하며, 액정 표시 장치나 DMD 등에 비해 높은 광효율을 얻을 수 있다. 또한 콘트라스트(contrast)가 향상되어 밝고 선명한 화상을 얻을 수 있다. AMA에 내장된 거울들은 각기 슬릿에 대응하여 배열되어 발생하는 전계에 의하여 경사지게 된다. 따라서 광원으로부터 입사되는 광속을 소정의 각도로 조절하여, 스크린에 화상을 맺을 수 있도록 한다. 일반적으로 각각의 액츄에이터는 인가되는 전기적인 화상 신호 및 바이어스 전압에 의하여 발생되는 전계에 따라 변형을 일으킨다.The AMA reflects light incident from a light source at each of the mirrors installed therein, and the reflected light passes through a slit to be projected onto a sprinkler to adjust a light beam to form an image. Device. Therefore, the structure and operation principle thereof are simple, and high light efficiency can be obtained compared to a liquid crystal display device or a DMD. In addition, the contrast is improved to obtain a bright and clear image. The mirrors built into the AMA are inclined by the electric field generated in correspondence with the slits. Therefore, the luminous flux incident from the light source is adjusted at a predetermined angle to form an image on the screen. In general, each actuator causes deformation in accordance with the electric field generated by the applied electric image signal and the bias voltage.

상기 액츄에이터가 변형을 일으킬 때, 상기 액츄에이터의 상부에 장착된 각각의 거울들이 경사지게 된다. 따라서 상기 경사진 거울들은 광원으로부터 입사된 빛을 소정의 각도로 반사시킬 수 있게 된다. 상기 각각의 거울들을 구동하는 액츄에이터로서 PZT(Pb(Zr, Ti)O3), 또는 PLZT((Pb, La)(Zr, Ti)O3) 등의 압전 물질이 이용된다. 또한 PMN(Pb(Mg, Nb)O3) 등의 전왜 물질로서 상기 액츄에이터를 구성할 수 있다.When the actuator causes deformation, each of the mirrors mounted on top of the actuator is inclined. Accordingly, the inclined mirrors can reflect light incident from the light source at a predetermined angle. Piezoelectric materials such as PZT (Pb (Zr, Ti) O 3 ), or PLZT ((Pb, La) (Zr, Ti) O 3 ) are used as actuators for driving the respective mirrors. In addition, the actuator can be configured as a warping material such as PMN (Pb (Mg, Nb) O 3 ).

이러한 AMA를 이용한 광로 조절 장치는 크게 벌크형(bulk type)과 박막형(thin film type)으로 구분된다. 상기 벌크형 광로 조절 장치는, 예를 들면 미합중국 특허 제5,085, 497호(issued to Gregory Um, et al.), 제5, 159, 225호(issued to Gregory Um, et al.), 제5, 175, 465호(issued to Gregory Um, et al.) 등에 개시되어 있다. 벌크형 광로 조절 장치는 다층 세라믹을 얇게 절단하여 내부에 금속 전극이 형성된 세라믹 웨이퍼(ceramic wafer)를 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(active matrix)에 장착한 후 쏘잉(sawing) 방법으로 가공하고 상부에 거울을 설치하여 이루어진다. 그러나 벌크형 장치는 액츄에이터들을 쏘잉 방법에 의하여 분리하여야 하므로 설계 및 제조에 있어서 높은 정밀도가 요구되며, 변형부의 응답 속도가 느린 단점이 있다. 따라서 반도체 제조 공정을 이용하여 제조할 수 있는 박막형 광로 조절 장치가 개발되었다.The optical path control device using AMA is largely classified into a bulk type and a thin film type. The bulk optical path control device is described, for example, in US Pat. Nos. 5,085, 497 (issued to Gregory Um, et al.), 5, 159, 225 (issued to Gregory Um, et al.), 5, 175. , Issued to Gregory Um, et al. The bulk optical path control device cuts a thin layer of multilayer ceramic, mounts a ceramic wafer having a metal electrode therein in an active matrix including a transistor, and then processes it by sawing and mirrors on the top. It is done by installation. However, bulk devices require high precision in design and manufacture because the actuators must be separated by a sawing method, and the response speed of the deformation part is slow. Therefore, a thin film type optical path control apparatus that can be manufactured using a semiconductor manufacturing process has been developed.

이러한 박막형 광로 조절 장치는 본 출원인이 1995년 5월 26일에 특허 출원한 특허출원 제95-13353호(발명의 명칭 : 광로 조절 장치의 제조 방법)에 개시되어 있다. 도 1은 상기 선행 출원에 기재된 박막형 광로 조절 장치의 평면도를 도시한 것이며, 도 2는 도 1에 도시한 장치를 A-A' 선으로 자른 단면도를 도시한 것이다.Such a thin film type optical path control device is disclosed in Patent Application No. 95-13353 (name of the invention: a method of manufacturing the optical path control device), which the applicant has filed a patent on May 26, 1995. FIG. 1 is a plan view of the thin film type optical path adjusting device described in the preceding application, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of the device shown in FIG. 1.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 박막형 광로 조절 장치는 액티브 매트릭스(active matrix)(1)와 상기 액티브 매트릭스(1)의 상부에 설치된 액츄에이터(3)로 구성된다.As shown in Fig. 1 and Fig. 2, the thin film type optical path control device is composed of an active matrix 1 and an actuator 3 provided on the active matrix 1.

상기 액티브 매트릭스(1)는 실리콘(Si) 등의 반도체로 구성되며, 내부에 M×N(M, N은 정수)개의 MOS(Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장되어 있다. 또한, 상기 액티브 매트릭스(1)는 유리, 알루미나(alumina)(Al2O3) 등의 절연 물질로 구성할 수 있다. 액티브 매트릭스(1)의 일측 상부에는 패드(pad)(5)가 형성된다. 상기 패드(5)는 액티브 매트릭스(1)에 내장된 트랜지스터와 전기적으로 연결되어 있다.The active matrix 1 is composed of a semiconductor such as silicon (Si), and includes M × N (M, N is an integer) MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistors (not shown). In addition, the active matrix 1 may be formed of an insulating material such as glass, alumina (Al 2 O 3 ), or the like. A pad 5 is formed on one side of the active matrix 1. The pad 5 is electrically connected to a transistor embedded in the active matrix 1.

상기 액츄에이터(3)는 멤브레인(membrane)(7), 플러그(plug)(9), 하부 전극(bottom electrode)(11), 변형부(active layer)(15) 그리고 상부 전극(top electrode)(17)으로 구성된다.The actuator 3 comprises a membrane 7, a plug 9, a bottom electrode 11, an active layer 15 and a top electrode 17. It is composed of

도 1에 도시한 바와 같이, 상기 멤브레인(7)은 액츄에이터(3)의 중앙부를 중심으로 일측에는 사각형 형상의 오목한 부분이 형성되어 있으며, 타측에는 상기 오목한 부분에 대응하는 사각형 형상의 돌출부가 형성된다. 상기 멤브레인(7)의 오목한 부분에 인접하는 액츄에이터의 멤브레인의 돌출부가 끼워지고, 상기 멤브레인(7)의 돌출부가 인접하는 액츄에이터의 오목한 부분에 끼워진다. 또한 도 2를 참조하면, 상기 멤브레인(7)은 일측의 일부가 상기 패드(5)가 형성된 액티브 매트릭스(1)의 상부에 접하고, 타측이 에어 갭(air gap)(8)을 개재하여 상기 액티브 매트릭스(1)와 평행하도록 형성된다.As shown in FIG. 1, the membrane 7 has a rectangular concave portion formed at one side of a center portion of the actuator 3, and a quadrangular protrusion portion corresponding to the concave portion is formed at the other side thereof. . The protrusion of the membrane of the actuator adjacent to the concave portion of the membrane 7 is fitted, and the protrusion of the membrane 7 is fitted into the concave portion of the adjacent actuator. Also, referring to FIG. 2, a portion of one side of the membrane 7 is in contact with an upper portion of the active matrix 1 in which the pad 5 is formed, and the other side of the membrane 7 is disposed through an air gap 8. It is formed to be parallel to the matrix 1.

플러그(9)는 상기 멤브레인(7) 중 아래에 패드(5)가 형성된 부분에 수직하게 형성된다. 상기 플러그(9)는 패드(5)와 전기적으로 연결된다. 상기 하부 전극(11)은 상기 멤브레인(7)의 상부에 형성되며, 변형부(15)는 상기 하부 전극(11)의 상부에 형성된다. 상부 전극(17)은 상기 변형부(15)의 상부에 형성된다. 상기 상부 전극(17)은 전극의 기능 뿐만 아니라 광원으로부터 입사되는 광속을 반사하는 거울의 기능도 함께 수행한다.The plug 9 is formed perpendicular to the portion of the membrane 7 in which the pad 5 is formed. The plug 9 is electrically connected to the pad 5. The lower electrode 11 is formed on the membrane 7, and the deformable portion 15 is formed on the lower electrode 11. The upper electrode 17 is formed on the deformation part 15. The upper electrode 17 performs not only a function of the electrode but also a mirror reflecting a light beam incident from a light source.

이하 상기 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a manufacturing method of the thin film type optical path control device will be described with reference to the drawings.

도 3a 내지 도 3e는 도 2에 도시한 장치의 제조 공정도를 도시한 것이다. 도 3a를 참조하면, 일측 상부에 패드(5)가 형성된 액티브 매트릭스(1)의 상부에 인 실리케이트 유리(Phospho-Silicate Glass : PSG)로 구성된 희생층(2)을 적층한다. 상기 희생층(2)은 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition : CVD) 방법을 이용하여 1.0∼2.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 이어서, 상기 희생층(2)의 상부에 포토 레지스트(photo resist)(도시되지 않음)를 도포한 후 상기 희생층(2)의 일부를 식각하여 상기 액티브 매트릭스(1) 중 상부에 패드(5)가 형성되어 있는 부분을 노출시킨다.3A to 3E show a manufacturing process diagram of the apparatus shown in FIG. Referring to FIG. 3A, a sacrificial layer 2 made of Phospho-Silicate Glass (PSG) is stacked on an active matrix 1 having a pad 5 formed on one side thereof. The sacrificial layer 2 is formed to have a thickness of about 1.0 to 2.0 μm by using a chemical vapor deposition (CVD) method. Subsequently, a photo resist (not shown) is applied on the sacrificial layer 2, and then a portion of the sacrificial layer 2 is etched to pad the top 5 of the active matrix 1. Expose the part in which is formed.

도 3b를 참조하면, 상기 액티브 매트릭스(1)의 노출된 부분 및 상기 희생층(2)의 상부에 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 갖는 멤브레인(7)을 적층한다. 상기 멤브레인(7)은 질화실리콘(Si3N4)을 스퍼터링(sputtering), 또는 화학 기상 증착(CVD)방법을 이용하여 형성한다. 이어서, 통상의 포토리쏘래피(photolithography) 방법으로 상기 액티브 매트릭스(1)의 노출된 부분의 상부에 형성된 멤브레인(7)의 일부를 식각하여 개구부(6)를 형성한다. 계속하여, 상기 개구부(6)를 통해 텅스텐(W), 또는 티타늄(Ti) 등의 전기 전도성이 양호한 금속으로 구성된 플러그(9)를 형성한다. 플러그(9)는 리프트-오프(lift-off) 방법을 이용하여 형성하여 상기 패드(5)와 전기적으로 연결되도록 한다.Referring to FIG. 3B, a membrane 7 having a thickness of about 0.1 μm to about 1.0 μm is stacked on the exposed portion of the active matrix 1 and the sacrificial layer 2. The membrane 7 is formed by sputtering or chemical vapor deposition (CVD) of silicon nitride (Si 3 N 4 ). Subsequently, a portion of the membrane 7 formed on the exposed portion of the active matrix 1 is etched by the conventional photolithography method to form the opening 6. Subsequently, a plug 9 made of a metal having good electrical conductivity such as tungsten (W) or titanium (Ti) is formed through the opening 6. The plug 9 is formed using a lift-off method to be electrically connected to the pad 5.

하부 전극(11)은 개구부(6)가 형성된 멤브레인(7)의 상부에 적층된다. 상기 하부 전극(11)은 백금(Pt), 또는 백금-티타늄(Pt-Ti) 등의 금속을 진공 증착(vacuum evaporation), 또는 스퍼터링(sputtering) 방법을 이용하여 500∼2000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 하부 전극(11)은 상기 플러그(9)와 전기적으로 연결되며, 따라서 상기 패드(5), 플러그(9) 및 하부 전극(11)은 서로 전기적으로 연결된다.The lower electrode 11 is stacked on top of the membrane 7 in which the opening 6 is formed. The lower electrode 11 is formed to have a thickness of about 500 to 2000 Å by vacuum evaporation or sputtering of a metal such as platinum (Pt) or platinum-titanium (Pt-Ti). Form. The lower electrode 11 is electrically connected to the plug 9, so that the pad 5, the plug 9 and the lower electrode 11 are electrically connected to each other.

도 3c를 참조하면, 상기 하부 전극(11)의 상부에 변형부(15)를 적층한다. 상기 변형부(15)는 PZT, 또는 PLZT 등의 압전 물질이나 PMN 등의 전왜 물질을 사용하여 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 변형부(15)는 졸-겔(Sol-Gel)법, 또는 화학 기상 증착 방법(CVD)을 이용하여 형성한다.Referring to FIG. 3C, the deformation part 15 is stacked on the lower electrode 11. The deformable portion 15 is formed to have a thickness of about 0.1 μm to 1.0 μm using piezoelectric materials such as PZT or PLZT, or electrostrictive materials such as PMN. The deformable portion 15 is formed using a sol-gel method or a chemical vapor deposition method (CVD).

상기 변형부(15)의 상부에는 상부 전극(17)이 적층된다. 상기 상부 전극(17)은 알루미늄을 스퍼터링, 또는 진공 증착 방법을 이용하여 500∼1000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 이어서, 포토리쏘그래피 방법을 이용하여 상기 상부 전극(17), 변형부(15), 하부 전극(11) 및 멤브레인(7)을 상부로부터 차례로 식각하여 패터닝(patterning)한다. 이 때, 상기 상부 전극(17), 변형부(15) 및 하부 전극(11)은 각기 인접하는 액츄에이터의 상부 전극, 변형부 및 하부 전극과 분리되도록 식각한다. 동시에, 상기 멤브레인(7)은 인접하는 액츄에이터의 멤브레인과 연결되도록 식각한다. 그리고, 상기 상부 전극(17)의 상부 및 액츄에이터들을 분리할 때 생성되는 측면에 포토레지스트(photoresist)를 코팅(coating)하여 보호막(18)을 형성한다.The upper electrode 17 is stacked on the deformable portion 15. The upper electrode 17 is formed to have a thickness of about 500 to 1000 kPa by sputtering or vacuum deposition. Subsequently, the upper electrode 17, the deformable part 15, the lower electrode 11, and the membrane 7 are sequentially etched from the top by using a photolithography method to pattern the pattern. In this case, the upper electrode 17, the deformable part 15, and the lower electrode 11 are etched to be separated from the upper electrode, the deformable part, and the lower electrode of the adjacent actuator, respectively. At the same time, the membrane 7 is etched to be connected with the membrane of the adjacent actuator. In addition, a protective layer 18 is formed by coating a photoresist on a side surface generated when the upper electrode 17 and the actuators are separated from each other.

도 3d를 참조하면, 상기 희생층(2)을 불화 암모늄(NH4F)과 플로오르화 수소(HF)가 혼합된 산화물 완충 식각제(Buffered Oxide Etchant : BOE)를 사용하여 식각하여 에어 갭(air gap)(8)을 형성한다. 그리고, 상기 보호막(18)을 습식 식각 방법으로 제거하고 잔류하는 식각 용액을 탈이온수로 세정한다. 이어서, 상기 상부 전극(17)의 상부에 포토 레지스트를 코팅하여 마스크(19)를 형성한다.Referring to FIG. 3D, the sacrificial layer 2 is etched using an oxide buffered etchant (BOE) in which ammonium fluoride (NH 4 F) and hydrogen fluoride (HF) are mixed to form an air gap. gap) 8 is formed. In addition, the protective layer 18 is removed by a wet etching method, and the remaining etching solution is washed with deionized water. Subsequently, a photoresist is coated on the upper electrode 17 to form a mask 19.

도 3e를 참조하면, 상기 마스크(19)를 식각 마스크로 이용하여 상기 멤브레인(7) 중 인접한 액츄에이터의 멤브레인과 연결된 부분을 반응성 이온 식각(Reactive Ion Etching : RIE) 방법으로 식각한다. 그리고, 상기 마스크(19)를 산소(O2) 플라즈마(plasma) 방법으로 제거하여 AMA 소자를 완성한다.Referring to FIG. 3E, a portion of the membrane 7 connected to a membrane of an adjacent actuator is etched by using a reactive ion etching (RIE) method using the mask 19 as an etching mask. Then, the mask 19 is removed by an oxygen (O 2 ) plasma method to complete the AMA device.

상술한 구조의 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 액티브 매트릭스(1)에 내장된 MOS 트랜지스터로부터 발생한 화상 신호가 패드(5)와 플러그(9)를 통해 하부 전극(11)에 인가된다. 동시에, 상부 전극(17)에 바이어스 전압이 인가되어 상부 전극(17)과 하부 전극(11) 사이에 전계가 발생한다. 이 전계에 의하여 변형부(15)가 전계에 수직한 방향으로 수축한다. 이에 따라 액츄에이터(3)가 멤브레인(7)이 형성된 방향의 반대 방향으로 휘어지며(tilting), 액츄에이터(3) 상부의 상부 전극(17)이 광원으로부터 입사되는 광속을 반사한다. 상부 전극(17)에 의하여 반사된 광속은 슬릿을 통하여 스크린에 투영되어 화상을 맺게 된다.In the thin film type optical path adjusting device having the above-described structure, an image signal generated from the MOS transistor embedded in the active matrix 1 is applied to the lower electrode 11 through the pad 5 and the plug 9. At the same time, a bias voltage is applied to the upper electrode 17 to generate an electric field between the upper electrode 17 and the lower electrode 11. By this electric field, the deformation | transformation part 15 shrinks in the direction perpendicular | vertical to an electric field. Accordingly, the actuator 3 is bent in the direction opposite to the direction in which the membrane 7 is formed, and the upper electrode 17 on the actuator 3 reflects the light beam incident from the light source. The light beam reflected by the upper electrode 17 is projected onto the screen through the slit to form an image.

그러나 상기 선행 출원에 기재된 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 액츄에이터가 하나의 지지부에 의해 지지되어 있으므로, 지지되지 않은 액츄에이터 타측의 수평한 부분은 전계를 인가하지 않은 상태에서도 아래로 기울어져서 초기 기울어짐(initial tilting)을 갖게 된다. 그 결과 광원으로부터 입사되는 광속을 반사하는 거울의 반사각이 일정하지 않게 됨으로써 광효율이 저하되는 문제점이 있었다.However, in the thin film type optical path adjusting device described in the preceding application, since the actuator is supported by one support portion, the horizontal portion on the other side of the unsupported actuator is inclined downward even without applying an electric field, thereby causing initial tilting. tilting). As a result, the reflection angle of the mirror reflecting the light beam incident from the light source is not constant, which causes a problem of lowering the light efficiency.

따라서, 본 발명의 목적은 액티브 매트릭스의 상부에 2개의 지지부를 갖는 액츄에이터를 형성함으로써, 액츄에이터의 초기 기울어짐을 방지하여 액츄에이터의 편평도를 향상시키며, 광원으로부터 입사되는 광속의 광효율을 향상시킬 수 있는 박막형 광로 조절 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to form an actuator having two support portions on the top of the active matrix, thereby preventing the initial tilt of the actuator to improve the flatness of the actuator, and to improve the light efficiency of the light beam incident from the light source. It is to provide an adjusting device and a method of manufacturing the same.

도 1은 본 출원인의 선행 출원에 기재된 박막형 광로 조절 장치의 평면도이다.1 is a plan view of a thin film type optical path adjusting device described in the applicant's prior application.

도 2는 도 1에 도시한 장치를 A-A'선으로 자른 단면도이다.2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of the apparatus shown in FIG. 1.

도 3a 내지 도 3e는 도 2에 도시한 장치의 제조 공정도이다.3A to 3E are manufacturing process diagrams of the apparatus shown in FIG.

도 4는 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 사시도이다.Figure 4 is a perspective view of a thin film type optical path control apparatus according to the present invention.

도 5는 도 4의 장치를 B-B'선으로 자른 단면도를 도시한 것이다.FIG. 5 shows a cross-sectional view taken along line B-B 'of the device of FIG.

도 6a 내지 도 6d는 도 5에 도시한 장치의 제조 공정도이다.6A to 6D are manufacturing process diagrams of the apparatus shown in FIG. 5.

도 7은 도 4에 도시한 장치에 분극 처리를 한 후 상부 전극 및 하부 전극에 전계를 인가하였을 때, 변형층이 변형을 일으키는 상태를 나타내는 도면이다.7 is a view showing a state in which the strained layer causes deformation when an electric field is applied to the upper electrode and the lower electrode after the polarization treatment is performed on the apparatus shown in FIG. 4.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

131 : 액티브 매트릭스133 : 액츄에이터131: active matrix 133: actuator

135 : 드레인 패드137 : 보호층135: drain pad 137: protective layer

139 : 식각 방지층141 : 플러그139: etch stop layer 141: plug

143 : 희생층145 : 하부 전극143: sacrificial layer 145: lower electrode

147 : 변형층149 : 상부 전극147: strained layer 149: upper electrode

151 : 에어 갭151: air gap

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, M×N개의 트랜지스터가 내장되고 일측 상부에 드레인 패드가 형성된 액티브 매트릭스; 그리고 i) 일측이 2개의 지지부를 통하여 상기 액티브 매트릭스의 상부에 접촉되며 타측이 에어 갭을 개재하여 상기 액티브 매트릭스와 평행하게 적층되어 화상 신호가 인가되는 하부 전극, ii) 상기 하부 전극의 상부에 적층되어 전계에 따라 변형을 일으키는 변형층 및 iii) 상기 변형층의 상부에 형성되어 바이어스 전압이 인가되는 상부 전극을 갖는 액츄에이터를 포함하는 박막형 광로 조절 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an active matrix comprising an M × N transistor and a drain pad formed on one side thereof; I) a lower electrode on which one side is in contact with the upper portion of the active matrix through two support parts, and the other side is stacked in parallel with the active matrix via an air gap to apply an image signal, and ii) the upper electrode on the lower electrode. And a deformable layer that causes deformation according to an electric field, and iii) an actuator having an upper electrode formed on the deformable layer and to which a bias voltage is applied.

또한 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, M×N개의 트랜지스터가 내장되고 일측 상부에 드레인 패드가 형성된 액티브 매트릭스를 제공하는 단계; 그리고 상기 액티브 매트릭스의 상부에, i) 양측이 2개의 지지부를 통하여 상기 액티브 매트픽스의 상부에 접하며, 타측이 에어 갭을 개재하여 상기 액티브 매트릭스와 평행하도록 형성된 하부 전극, ii) 상기 하부 전극의 상부에 형성된 변형을 일으키는 변형층 및 iii) 상기 변형층의 상부에 형성된 상부 전극을 갖는 액츄에이터를 형성하는 단계를 포함하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method comprising: providing an active matrix having M × N transistors embedded therein and a drain pad formed on one side thereof; And i) a lower electrode formed on both sides of the active matrix, i) both sides of which are in contact with the top of the active matfix through two support parts, and the other side of which is parallel to the active matrix via an air gap, ii) an upper portion of the lower electrode. And iii) forming an actuator having an upper electrode formed on the deformable layer.

본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 화상 신호는 액티브 매트릭스에 내장된 트랜지스터로부터 드레인 패드 및 플러그를 통해 신호 전극인 하부 전극에 인가된다. 또한, 공통 전극인 상부 전극에는 바이어스 전압이 인가되어 상부 전극과 하부 전극 사이에 전계가 발생하게 된다. 이 전계에 의하여 상부 전극과 하부 전극 사이에 적층되어 있는 변형층이 변형을 일으킨다. 본 발명에서는 변형층을 구성하는 압전 물질의 전달 모드(shear mode) 압전(piezoelectric) 특성을 이용하여 액츄에이터를 구동시킨다. 즉, 상기 변형층에 액티브 매트릭스와 수평 방향으로 분극처리(poling)를 한 후, 상부 전극 및 하부 전극에 전계를 인가하면 상기 변형층은 분극 방향과 수평한 방향으로 전단 변형(shear strain)을 나타낸다. 상기 변형층을 포함하는 액츄에이터는 양측이 2개의 지지부에 의하여 지지되어 있으므로, 액티브 매트릭스에 지지되지 않은 상기 액츄에이터의 타측 부분이 소정의 각도로 휘어지고, 액츄에이터 상부의 상부 전극이 광원으로부터 입사되는 광속을 반사한다. 상부 전극에 의하여 소정의 각도로 반사된 광속은 슬릿을 통하여 스크린에 투영되어 화상을 맺는다.In the thin film type optical path adjusting device according to the present invention, an image signal is applied to a lower electrode which is a signal electrode through a drain pad and a plug from a transistor embedded in an active matrix. In addition, a bias voltage is applied to the upper electrode, which is a common electrode, to generate an electric field between the upper electrode and the lower electrode. By this electric field, the strained layer laminated between the upper electrode and the lower electrode causes deformation. In the present invention, the actuator is driven by using the shear mode piezoelectric characteristics of the piezoelectric material constituting the strained layer. That is, when the strained layer is polarized in the horizontal direction with the active matrix and an electric field is applied to the upper electrode and the lower electrode, the strained layer exhibits shear strain in the direction parallel to the polarization direction. . In the actuator including the deformable layer, both sides of the actuator are supported by two support parts, so that the other side of the actuator, which is not supported by the active matrix, is bent at a predetermined angle, and the upper electrode on the actuator receives the light beam incident from the light source. Reflect. The light beam reflected at a predetermined angle by the upper electrode is projected onto the screen through the slit to form an image.

그러므로 본 발명은, 액티브 매트릭스의 상부에 2개의 지지부를 갖는 액츄에이터를 형성함으로써, 액츄에이터의 초기 기울어짐을 방지하여 액츄에이터의 수평도를 향상시키며, 그 결과 광원으로부터 입사되는 광속의 광효율을 향상시킬 수 있다.Therefore, the present invention forms an actuator having two support portions on top of the active matrix, thereby preventing the initial tilt of the actuator, thereby improving the horizontality of the actuator, and consequently improving the light efficiency of the light beam incident from the light source.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a thin film type optical path control apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 사시도를 도시한 것이며, 도 5는 도 4의 장치를 B-B'선으로 자른 단면도를 도시한 것이다.Figure 4 is a perspective view of a thin film type optical path control apparatus according to the present invention, Figure 5 is a cross-sectional view taken along the line B-B 'of the apparatus of FIG.

도 4및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치는 일측 상부에 드레인 패드(drain pad)(135)가 형성된 액태브 매트릭스(131)와 상기 액티브 매트릭스(131)의 상부에 형성된 액츄에이터(133)를 포함한다.4 and 5, the thin film type optical path control apparatus according to the present invention includes an actuator matrix 131 having a drain pad 135 formed on one side and an actuator formed on the active matrix 131. 133.

상기 액티브 매트릭스(131)는 액티브 매트릭스(131) 및 드레인 패드(135)의 상부에 적층된 보호층(passivation layer)(137)과 보호층(137)의 상부에 적층된 식각 방지층(etch stop layer)(139)을 포함한다. 상기 액티브 매트릭스(131)의 내부에는 M×N(M, N은 정수)개의 MOS 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장되어 있다.The active matrix 131 includes a passivation layer 137 stacked on the active matrix 131 and the drain pad 135 and an etch stop layer stacked on the passivation layer 137. (139). In the active matrix 131, M x N (M and N are integers) MOS transistors (not shown) are embedded.

상기 액츄에이터(133)는 양측 하부에 2개의 지지부가 형성되어 상기 식각 방지층(139)과 접촉되며, 타측이 에어 갭(air gap)(151)을 개재하여 식각 방지층(139)과 평행하도록 적층된 하부 전극(bottom electrode)(145), 상기 하부 전극(145)의 상부에 적층된 변형층(active layer)(147), 상기 변형층(147)의 상부에 적층된 상부 전극(top electrode)(149), 그리고 상기 하부 전극(145)의 하부로부터 상기 식각 방지층(139), 보호층(137)을 통하여 상기 드레인 패드(135)까지 수직하게 형성된 플러그(141)를 포함한다.The actuator 133 has two support parts formed at both lower sides thereof and in contact with the etch stop layer 139, and the other side of the actuator 133 is stacked in parallel with the etch stop layer 139 through an air gap 151. A bottom electrode 145, an active layer 147 stacked on top of the lower electrode 145, and a top electrode 149 stacked on top of the deformation layer 147. And a plug 141 vertically formed from the lower portion of the lower electrode 145 to the drain pad 135 through the etch stop layer 139 and the protective layer 137.

또한 도 4를 참조하면, 상기 하부 전극(145)은 중앙부가 마름모 형상이며, 상기마름모 형상을 갖는 하부 전극(145)의 두 쌍의 대응각 중에서 한 쌍의 대응각 부분이 사각형 형상으로 돌출된 평판 형상으로 형성된다. 상기 하부 전극(145)의 사각형 형상으로 돌출된 부분과 일체로 형성된 양측부는 2개의 지지부를 통하여 상기 액티브 매트릭스(131)의 상부에 접한다.In addition, referring to FIG. 4, the lower electrode 145 has a rhombus shape in a central portion thereof, and a pair of corresponding angle portions of two pairs of corresponding angles of the lower electrode 145 having the rhombus shape protrude in a rectangular shape. Is formed. Both side portions formed integrally with the rectangular protruding portion of the lower electrode 145 contact the upper portion of the active matrix 131 through two support portions.

이하 상술한 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the above-described thin film type optical path control apparatus will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 6a 내지 도 6d는 도 4 및 도 5에 도시한 장치의 제조 공정도이다. 도 6a 내지 도 6d에 있어서, 도 4 및 도 5와 동일한 부재들에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용한다.6A to 6D are manufacturing process diagrams of the apparatus shown in FIGS. 4 and 5. In Figs. 6A to 6D, the same reference numerals are used for the same members as Figs. 4 and 5.

도 6a를 참조하면, M×N개의 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장되고 일측 상부에 드레인 패드(135)가 형성된 액티브 매트릭스(131)의 상부에 인 실리케이트 유리(PSG)를 사용하여 보호층(137)을 적층한다. 보호층(137)은 화학 기상 증착(CVD) 방법을 이용하여 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 보호층(137)은 후속하는 공정 동안 액티브 매트릭스(131)가 손상을 입는 것을 방지한다.Referring to FIG. 6A, a protective layer 137 is formed by using silicate glass PSG on an active matrix 131 having M × N transistors (not shown) and a drain pad 135 formed on one side thereof. )). The protective layer 137 is formed to have a thickness of about 0.1 μm to 1.0 μm using a chemical vapor deposition (CVD) method. The protective layer 137 prevents the active matrix 131 from being damaged during subsequent processing.

상기 보호층(137)의 상부에는 질화물로 구성된 식각 방지층(139)이 적층된다. 식각 방지층(139)은 저압 화학 기상 증착(Low Pressure CVD : LPCVD) 방법을 이용하여 1000∼2000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 식각 방지층(139)은 후속하는 식각 공정 동안 상기 보호층(137) 및 액티브 매트릭스(131)가 식각되는 것을 방지한다. 이어서, 상기 식각 방지층(139) 중 아래에 드레인 패드(135)가 형성되어 있는 부분으로부터 식각 방지층(139) 및 보호층(137)을 식각한 후, 플러그(141)를 형성한다. 플러그(141)는 텅스텐, 또는 백금 등을 리프트-오프 방법을 이용하여 상기 식각 방지층(139)으로부터 드레인 패드(135)까지 수직하게 형성된다. 따라서 화상 신호는 액티브 매트릭스(131)에 내장된 트랜지스터로부터 드레인 패드(135) 및 플러그(141)를 통하여 하부 전극(145)에 인가된다.An etch stop layer 139 made of nitride is stacked on the passivation layer 137. The etch stop layer 139 is formed to have a thickness of about 1000 to 2000 kPa using a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method. The etch stop layer 139 prevents the protective layer 137 and the active matrix 131 from being etched during the subsequent etching process. Subsequently, the etch stop layer 139 and the protective layer 137 are etched from the portion of the etch stop layer 139 where the drain pad 135 is formed below, and then the plug 141 is formed. The plug 141 is vertically formed from the etch stop layer 139 to the drain pad 135 using a tungsten, platinum, or the like lift-off method. Therefore, the image signal is applied to the lower electrode 145 through the drain pad 135 and the plug 141 from the transistor embedded in the active matrix 131.

도 6b를 참조하면, 상기 식각 방지층(139) 및 플러그(141)의 상부에는 희생층(143)이 적층된다. 희생층(143)은 인 실리케이트 유리(PSG)를 대기압 화학 기상증착(Atmospheric Pressure CVD : APCVD) 방법을 이용하여 0.5∼2.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 이 경우, 희생층(143)은 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(131)의 상부를 덮고 있으므로 그 표면의 평탄도가 매우 불량하다. 따라서, 희생층(143)의 표면을 스핀 온 글래스 (Spin On Glass : SOG)를 사용하는 방법, 또는 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 방법을 이용하여 평탄화시킨다.Referring to FIG. 6B, a sacrificial layer 143 is stacked on the etch stop layer 139 and the plug 141. The sacrificial layer 143 is formed to have a thickness of about 0.5 μm to 2.0 μm by using an silicate glass (PSG) method using an atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD) method. In this case, since the sacrificial layer 143 covers the upper portion of the active matrix 131 in which the transistor is embedded, the flatness of the surface thereof is very poor. Therefore, the surface of the sacrificial layer 143 is planarized by using a spin on glass (SOG) method or a chemical mechanical polishing (CMP) method.

상기 희생층(143)의 표면을 평탄화시킨 후, 후속하여 형성되는 액츄에이터(133)의 2개의 지지부를 형성하기 위하여 상기 희생층(143)을 패터닝한다. 즉, 아래에 플러그(141)가 형성된 식각 방지층(139)의 일부 및 플러그(141)가 형성되어 있지 않은 식각 방지층(139)의 타측 일부를 노출시켜 액츄에이터(133)의 지지부가 형성될 부분을 만든다.After the surface of the sacrificial layer 143 is planarized, the sacrificial layer 143 is patterned to form two support portions of the actuator 133 which is subsequently formed. That is, a portion of the support layer of the actuator 133 is formed by exposing a portion of the etch stop layer 139 having the plug 141 formed below and a portion of the other side of the etch stop layer 139 in which the plug 141 is not formed. .

도 6c를 참조하면, 신호 전극인 하부 전극(145)은 상기 노출된 식각 방지층(139)의 상부 및 희생층(143)의 상부에 적층된다. 상기 하부 전극(145)은 백금(Pt), 또는 백금-탄탈륨(Pt-Ta) 등의 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 하부 전극(145)은 표면의 평탄화를 수행한 희생층(143)의 상부에 형성되므로 평탄하게 적층된다. 신호 전극인 하부 전극(145)에는 액티브 매트릭스(131)에 내장된 트랜지스터로부터 화상 신호가 드레인 패드(135) 및 플러그(141)를 통하여 인가된다. 상기 하부 전극(145)은 선행 출원에 기재된 박막형 광로 조절 장치에 있어서의 멤브레인과 하부 전극의 기능을 동시에 수행한다. 따라서 멤브레인을 제조하는 공정이 필요 없게 되어 제조 공정이 간소화된다. 이어서, 상기 하부 전극(145)을 소정의 픽셀(pixel) 형상으로 분리하기 위하여 Iso-Cutting을 한다.Referring to FIG. 6C, the lower electrode 145, which is a signal electrode, is stacked on top of the exposed etch stop layer 139 and on the sacrificial layer 143. The lower electrode 145 is formed to have a thickness of about 0.1 μm to about 1.0 μm using a metal such as platinum (Pt) or platinum-tantalum (Pt-Ta) using a sputtering method. The lower electrode 145 is formed on the sacrificial layer 143 on which the surface is planarized, and thus is stacked evenly. An image signal is applied to the lower electrode 145, which is a signal electrode, from the transistor embedded in the active matrix 131 through the drain pad 135 and the plug 141. The lower electrode 145 simultaneously performs the functions of the membrane and the lower electrode in the thin film type optical path adjusting device described in the previous application. This eliminates the need for a membrane manufacturing process and simplifies the manufacturing process. Subsequently, Iso-Cutting is performed to separate the lower electrode 145 into a predetermined pixel shape.

계속하여, 상기 하부 전극(145)의 상부에 PZT, 또는 PLZT로 구성된 변형층(147)을 형성한다. 변형층(147)은 졸-겔법, 스퍼터링 방법, 또는 화학 기상 증착(CVD) 방법을 이용하여 0.1∼1.0㎛, 바람직하게는 0.4㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한 후, 급속 열처리(Rapid Thermal Annealing : RTA) 방법으로 열처리하여 상변이시킨다. 변형층(147)은 상부 전극(149)과 하부 전극(145) 사이에 발생하는 전계에 의하여 변형을 일으킨다. 상기 변형층(147) 역시 평탄하게 형성된 하부 전극(145)의 상부에 형성되므로 표면이 평탄하게 적층된다.Subsequently, a strain layer 147 formed of PZT or PLZT is formed on the lower electrode 145. The strained layer 147 is formed to have a thickness of about 0.1 to 1.0 μm, preferably about 0.4 μm, by using a sol-gel method, sputtering method, or chemical vapor deposition (CVD) method, and then rapid thermal annealing. : Phase change by heat treatment by RTA) method. The strained layer 147 is deformed by an electric field generated between the upper electrode 149 and the lower electrode 145. The strained layer 147 is also formed on the upper portion of the lower electrode 145, which is formed flat, so that the surface is stacked evenly.

상부 전극(149)은 상기 변형층(147)의 상부에 적층된다. 상부 전극(149)은 알루미늄(Al), 백금, 또는 은(Ag) 등의 전기 전도성이 우수한 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 계속하여 상기 상부 전극(149)의 상부로부터 상부 전극(149), 변형층(147), 그리고 하부 전극(145)을 순차적으로 패터닝하여 중앙부가 마름모 형상을 이루며 상기 마름모의 두쌍의 대응각 중에서 한 쌍의 대응각 부분이 사각형 형상으로 돌출된 형상으로 형성된다. 상기 하부 전극(145)은 원형, 또는 사각형 형상으로 형성될 수 있다.The upper electrode 149 is stacked on top of the strained layer 147. The upper electrode 149 is formed of a metal having excellent electrical conductivity such as aluminum (Al), platinum, or silver (Ag) to have a thickness of about 0.1 to 1.0 μm using a sputtering method. Subsequently, the upper electrode 149, the deformable layer 147, and the lower electrode 145 are sequentially patterned from the upper portion of the upper electrode 149 to form a center portion of a rhombus shape and a pair of pairs of corresponding angles of the rhombus. Corresponding angle portions are formed in a shape projecting in a rectangular shape. The lower electrode 145 may be formed in a circular or quadrangular shape.

도 6d를 참조하면, 상기 희생층(143)을 플루오르화 수소(HF) 증기를 사용하여 식각하여 에어 갭(151)을 형성한 후, 세정 및 건조하여 액츄에이터(133)를 완성한다. 이어서, 남아 있는 식각 용액을 제거하기 위하여 헹굼 및 건조(rinse and dry) 처리를 수행하여 AMA 소자를 완성한다.Referring to FIG. 6D, the sacrificial layer 143 is etched using hydrogen fluoride (HF) vapor to form an air gap 151, and then cleaned and dried to complete the actuator 133. Then, a rinse and dry treatment is performed to remove the remaining etching solution to complete the AMA device.

상술한 바와 같이 M×N개의 박막형 AMA 소자를 완성한 후, 크롬(Cr), 니켈(Ni), 또는 금(Au) 등의 금속을 스퍼터링 방법, 또는 증착(evaporation) 방법을 이용하여 액티브 매트릭스(131)의 하단에 증착시켜 저항 컨택(ohmic contact)(도시하지 않음)을 형성한다. 그리고, 후속하는 공통 전극인 상부 전극(149)에 바이어스 전압을 인가하고 신호 전극인 하부 전극(145)에 화상 신호를 인가하기 위한 TCP(Tape Carrier Package)(도시하지 않음) 본딩(bonding)을 대비하여 액티브 매트릭스(131)를 소정의 두께까지 자른다. 계속하여, TCP 본딩을 대비해 AMA 패널의 패드(도시하지 않음)가 충분한 높이를 가지기 위하여 AMA 패널의 패드 상부에 포토 레지스트층(도시하지 않음)을 형성한다. 이어서, 상기 포토 레지스트층 중 아래에 패드가 형성되어 있는 부분을 패터닝하여 AMA 패널의 패드를 노출시킨다. 이어서, 상기 포토레지스트층을 건식 식각 방법, 또는 습식 식각 방법을 이용하여 식각하고, 액티브 매트릭스(131)를 소정의 형상으로 완전히 잘라낸 후, AMA 패널의 패드와 TCP의 패드를 ACF(Anisotropic Conductive Film)(도시하지 않음)로 연결하여 박막형 AMA 모듈(module)의 제조를 완성한다.After completing the M × N thin film type AMA devices as described above, the active matrix 131 is formed by sputtering or evaporation of a metal such as chromium (Cr), nickel (Ni), or gold (Au). Is deposited at the bottom of the to form an ohmic contact (not shown). In addition, contrast is provided to a tape carrier package (TCP) (not shown) bonding for applying a bias voltage to a subsequent upper electrode 149 which is a common electrode and an image signal to a lower electrode 145 which is a signal electrode. The active matrix 131 is cut to a predetermined thickness. Subsequently, a photoresist layer (not shown) is formed on the pad of the AMA panel so that the pad of the AMA panel (not shown) has a sufficient height in preparation for TCP bonding. Subsequently, a portion of the photoresist layer on which the pad is formed is patterned to expose the pad of the AMA panel. Subsequently, the photoresist layer is etched using a dry etching method or a wet etching method, and the active matrix 131 is completely cut into a predetermined shape, and then the pad of the AMA panel and the pad of TCP are ACF (Anisotropic Conductive Film). (Not shown) to complete the manufacture of the thin film AMA module (module).

도 7은 도 4에 도시한 장치 중 변형층(147)을 구성하는 압전 물질을 분극 처리(poling)한 후 상부 전극(149) 및 하부 전극(145)에 전계를 인가하였을 때, 변형층(147)이 변형을 일으키는 상태를 나타내는 도면이다. 도 7을 참조하면, 상기 변형층(147)에 액티브 매트릭스(131)와 수평 방향으로 분극처리(poling)를 한 후(도면의 + - 방향 참조), 상기 액츄에이터(133)에 전계를 인가한 경우에는, 상기 변형층(147)은 분극 방향과 수평한 방향(화살표) 방향)으로 전단 변형(shear strain)을 나타낸다. 이 때, 상기 변형층(147)을 포함하는 액츄에이터(133)의 양측이 2개의 지지부에 지지되어 있으므로 액츄에이터(133) 중 지지되지 않은 타측 부분이 소정의 각도로 휘어지게 된다. 광원으로부터 입사된 광속은 상기 액츄에이터(133) 상부의 상부 전극(149)에 의하여 반사된 후 슬릿을 통하여 스크린에 투영되어 화상을 맺는다.FIG. 7 illustrates a strained layer 147 when an electric field is applied to the upper electrode 149 and the lower electrode 145 after polarizing the piezoelectric material constituting the strained layer 147 of FIG. 4. ) Shows a state in which deformation occurs. Referring to FIG. 7, when the strained layer 147 is polarized in the horizontal direction with the active matrix 131 (see + -direction in the drawing), an electric field is applied to the actuator 133. The strained layer 147 exhibits shear strain in a polarization direction and a direction parallel to the direction of the arrow (arrow). At this time, since both sides of the actuator 133 including the deformable layer 147 are supported by two support parts, the other side of the actuator 133 which is not supported is bent at a predetermined angle. The light beam incident from the light source is reflected by the upper electrode 149 on the actuator 133 and then is projected onto the screen through the slit to form an image.

상술한 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치에 있어서, TCP의 패드 및 AMA 패널의 패드를 통하여 전달된 화상 신호는 액티브 매트릭스(131)에 내장된 트랜지스터, 드레인 패드(135) 및 플러그(141)를 통해 신호 전극인 하부 전극(145)에 인가된다. 동시에, 공통 전극인 상부 전극(149)에는 바이어스 전압이 인가되어 상기 상부 전극(149)과 하부 전극(145) 사이에 전계가 발생하게 된다. 이 전계에 의하여 상부 전극(149)과 하부 전극(145) 사이의 변형층(147)이 변형을 일으킨다.In the above-described thin film type optical path control apparatus according to the present invention, the image signal transmitted through the pad of the TCP and the pad of the AMA panel is transmitted through the transistor, the drain pad 135 and the plug 141 built in the active matrix 131. It is applied to the lower electrode 145 which is a signal electrode. At the same time, a bias voltage is applied to the upper electrode 149, which is a common electrode, to generate an electric field between the upper electrode 149 and the lower electrode 145. The strained layer 147 between the upper electrode 149 and the lower electrode 145 causes deformation by this electric field.

종래에는 변형층이 하나의 지지부에 지지되어 있으므로, 전계를 인가하는 경우 변형층이 전계에 대하여 수직한 방향으로 수축하면서 액츄에이터가 소정의 각도로 휘어지는(tilting) 작동 원리에 의해 액츄에이터 상부의 상부 전극이 광원으로부터 입사되는 광속을 반사하였다. 그리고 상부 전극에 의하여 반사된 광속은 슬릿을 통하여 스크린에 투영되어 화상을 맺게 된다. 이에 비하여, 본 발명에서는, 변형층(147)을 구성하는 압전 물질의 전단 모드(shear mode) 압전(piezoelectric) 특성을 이용하여 액츄에이터(133)를 구동시킨다. 즉, 상기 변형층(147)에 액티브 매트릭스(131)와 수평 방향으로 분극처리(poling)를 한 후, 상기 장치에 전계를 인가하면 상기 변형층(147)은 분극 방향과 수평한 방향으로 전단 변형(shear strain)을 나타낸다. 이 때, 상기 변형층(147)의 양측이 2개의 지지부에 지지되어 있으므로, 변형층(147)의 전단 변형에 의해 변형층(147)을 포함하는 액츄에이터(133)의 지지되지 않은 타측 부분이 소정의 각도로 휘어지게 된다. 광원으로부터 입사되는 광속은 상기 액츄에이터(133) 상부의 상부 전극(149)에 의하여 반사된 후 슬릿을 통하여 스크린에 투영되어 화상을 맺는다.Conventionally, since the strained layer is supported on one support, when the electric field is applied, the upper electrode of the upper part of the actuator is operated by the operating principle of tilting the actuator at a predetermined angle while the strained layer contracts in a direction perpendicular to the electric field. The light beam incident from the light source was reflected. The light beam reflected by the upper electrode is projected onto the screen through the slit to form an image. In contrast, in the present invention, the actuator 133 is driven using a shear mode piezoelectric characteristic of the piezoelectric material constituting the strained layer 147. That is, after polarizing the active matrix 131 to the strained layer 147 in the horizontal direction, and applying an electric field to the device, the strained layer 147 shears the strain in the direction parallel to the polarization direction. (shear strain). At this time, since both sides of the deformable layer 147 are supported by two supporting portions, the other unsupported portion of the actuator 133 including the deformable layer 147 is predetermined by shear deformation of the deformable layer 147. Will be bent at an angle. The light beam incident from the light source is reflected by the upper electrode 149 on the actuator 133 and then is projected onto the screen through the slit to form an image.

본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치 및 그 제조 방법에 있어서, 액티브 매트릭스의 상부에 2개의 지지부를 갖는 액츄에이터를 형성함으로써, 액츄에이터의 초기 기울어짐을 최소화하여 액츄에이터의 수평도를 향상시키며, 그 결과 광원으로부터 입사되는 광속의 광효율을 향상시킬 수 있다.In the thin film type optical path control apparatus and its manufacturing method according to the present invention, by forming an actuator having two support portions on the top of the active matrix, the initial tilt of the actuator is minimized to improve the horizontality of the actuator, and as a result, incident from the light source The light efficiency of the luminous flux can be improved.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. And can be changed.

Claims (9)

M×N개의 트랜지스터가 내장되고 일측 상부에 드레인 패드(135)가 형성된 액티브 매트릭스(131); 그리고An active matrix 131 having M × N transistors embedded therein and a drain pad 135 formed on one side thereof; And i) 양측이 2개의 지지부를 통하여 상기 액티브 매트릭스(131)의 상부에 접촉되며 타측이 에어 갭(151)을 개재하여 상기 액티브 매트릭스(131)와 평행하게 적층되어 화상 신호가 인가되는 하부 전극(145), ii) 상기 하부 전극(145)의 상부에 적층되어 전계에 따라 변형을 일으키는 변형층(147) 및 iii) 상기 변형층(147)의 상부에 형성되어 바이어스 전압이 인가되는 상부 전극(149)을 갖는 액츄에이터(133)를 포함하는 박막형 광로 조절 장치.i) The lower electrode 145 on which both sides contact the upper portion of the active matrix 131 through two support parts, and the other side is stacked in parallel with the active matrix 131 via the air gap 151 to which an image signal is applied. ), ii) a strained layer 147 stacked on top of the lower electrode 145 to cause deformation according to an electric field, and iii) an upper electrode 149 formed on the strained layer 147 and applied with a bias voltage. Thin film type optical path control device comprising an actuator (133) having a. 제1항에 있어서, 상기 액티브 매트릭스(131)는 상기 액티브 매트릭스(131)와 상기 드레인 패드(135)의 상부에 형성된 보호층(137), 상기 보호층(137)의 상부에 형성된 식각 방지층(139), 그리고 상기 식각 방지층(139) 및 상기 보호층(137)을 통하여 상기 드레인 패드(135)까지 수직하게 형성된 플러그(141)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치.The method of claim 1, wherein the active matrix 131 includes a passivation layer 137 formed on the active matrix 131 and the drain pad 135, and an etch stop layer 139 formed on the passivation layer 137. And a plug (141) vertically formed through the etch stop layer (139) and the protective layer (137) to the drain pad (135). 제1항에 있어서, 상기 하부 전극(145)은 중앙부가 마름모 형상이며, 상기 마름모 형상을 갖는 하부 전극의 두 쌍의 대응각 중에서 한 쌍의 대응각 부분이 사각형 형상으로 돌출된 평판 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치.The lower electrode 145 has a center portion having a rhombus shape, and a pair of corresponding angle portions of two pairs of corresponding angles of the lower electrode having the rhombus shape have a flat plate shape protruding in a quadrangular shape. Thin film type optical path control device. 제1항에 있어서, 상기 하부 전극(145)은, 중앙부가 사각형의 형상 또는 원형의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치.The thin film type optical path control device according to claim 1, wherein the lower electrode (145) has a central shape or a circular shape. M×N개의 트랜지스터가 내장되고 일측 상부에 드레인 패드가 형성된 액티브 매트릭스를 제공하는 단계; 그리고Providing an active matrix having M × N transistors and a drain pad formed on one side thereof; And 상기 액티브 매트릭스의 상부에, i) 양측이 2개의 지지부를 통하여 상기 액티브 매트릭스의 상부에 접하며, 타측이 에어 갭을 개재하여 상기 액티브 매트릭스와 평행하도록 형성된 하부 전극, ii) 상기 하부 전극의 상부에 형성된 변형을 일으키는 변형층 및 iii) 상기 변형층의 상부에 형성된 상부 전극을 갖는 액츄에이터를 형성하는 단계를 포함하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.On the upper part of the active matrix, i) a lower electrode formed on both sides of the active matrix in contact with the upper part of the active matrix through two supporting parts, the other side is parallel to the active matrix via an air gap, ii) formed on the upper part of the lower electrode And iii) forming an actuator having an upper electrode formed on top of the strained layer. 제5항에 있어서, 상기 액츄에이터를 형성하는 단계는 i) 상기 드레인 패드 및 상기 액티브 매트릭스의 상부에 보호층을 형성하는 단계, ii) 상기 보호층의 상부에 식각 방지층을 형성하는 단계, iii) 상기 식각 방지층 및 상기 보호층을 통하여 상기 드레인 패드까지 수직하게 플러그를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.The method of claim 5, wherein forming the actuator comprises: i) forming a protective layer on top of the drain pad and the active matrix, ii) forming an etch stop layer on top of the protective layer, iii) And forming a plug vertically through the etch stop layer and the passivation layer to the drain pad. 제5항에 있어서, 상기 하부 전극을 형성하는 단계는, i) 상기 식각 방지층 및 상기 플러그의 상부에 희생층을 형성하는 단계, ii) 상기 희생층의 표면을 스핀온 글래스(SOG)를 사용하는 방법, 또는 CMP 방법을 이용하여 평탄화시키는 단계, 및 iii) 상기 희생층을 식각하여 패터닝하여 아래에 플러그가 형성된 식각 방지층의 일부 및 플러그가 형성되어 있지 않은 식각 방지층의 타측 일부를 노출시켜 2개의 액츄에이터의 지지부가 형성될 부분을 형성하는 단계 후에 수행되는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.The method of claim 5, wherein the forming of the lower electrode comprises: i) forming a sacrificial layer on top of the etch stop layer and the plug, and ii) using spin-on glass (SOG) on the surface of the sacrificial layer. Planarization using a method, or a CMP method, and iii) etching and patterning the sacrificial layer to expose two portions of an etch stop layer having a plug formed thereon and a portion of the other side of the etch stop layer having no plug formed thereon, thereby providing two actuators. The manufacturing method of the thin film type optical path control apparatus, characterized in that is performed after the step of forming a portion to be formed of the support portion. 제5항에 있어서, 상기 액츄에이터를 형성하는 단계는, 상기 변형층을 액티브 매트릭스에 대하여 수평 방향으로 분극 처리(poling)를 수행하는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.6. The method of claim 5, wherein the forming of the actuator comprises polarizing the strain layer in a horizontal direction with respect to an active matrix. 7. 제8항에 있어서, 상기 분극 처리된 변형층은, 상기 하부 전극과 상기 상부 전극 사이에 발생하는 전계에 의해 분극 방향과 수평한 방향으로 전단 변형(shear strain)을 나타내는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.The thin film type optical path control method according to claim 8, wherein the polarized strain layer exhibits shear strain in a direction parallel to the polarization direction by an electric field generated between the lower electrode and the upper electrode. Method of manufacturing the device.
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