KR19990019659A - Thin film type optical path control device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 M×N(M, N은 정수)개의 화소에 대응하는 M×N개의 트랜지스터(도시안됨)가 매트릭스 형태로 내장되어 있는 구동기판의 상부에 형성된 보호층과 보호층의 상부에 형성되어 후속하는 공정 동안 보호층과 그 하부가 손상되는 것을 방지하는 식각 방지층과 식각 방지층의 상부에 화소마다 행(또는 열)방향으로 이웃하는 화소와 연결되는 브리지를 가지되, 브리지와 인접하는 영역이 식각 방지층과 접하고, 브리지에서 연장된 다른 영역은 식각 방지층과 소정 간격 이격되어 형성된 멤브레인과 멤브레인의 상부에 이웃하는 화소와 절연부를 개재하여 형성되어 화소마다 트랜지스터로부터 화상 신호를 제공받는 하부전극과 하부전극의 상부에 절연부를 개재하여 형성되어 전계의 크기에 비례하여 변형되는 변형층과 변형층의 상부에 절연부를 개재하여 형성되어 있는 상부전극과 화소마다 행(또는 열) 방향으로 이웃하는 화소와 연결되도록 절연부의 상부와 상부전극의 상부에 형성된 접속층을 구비한다.According to an embodiment of the present invention, a protective layer and a protective layer are formed on an upper portion of a driving substrate in which MxN transistors (not shown) corresponding to MxN (M and N are integers) pixels are formed in a matrix form. An etch stop layer that prevents damage to the protective layer and its lower portion during subsequent processing and a bridge that is connected to neighboring pixels in a row (or column) direction for each pixel on the top of the etch stop layer, wherein the region adjacent to the bridge is etched. The other region, which is in contact with the barrier layer and extends from the bridge, is formed through a membrane formed at a predetermined distance from the etch barrier layer and an adjacent pixel and an insulator on the top of the membrane to receive an image signal from a transistor for each pixel. The insulating layer is formed on the upper portion of the strained layer and the strained layer is deformed in proportion to the size of the electric field. Each pixel and the upper electrode are formed to connect with the neighboring pixels in the row (or column) direction and a connection layer formed on top of the insulation and the top of the upper electrode.
Description
본 발명은 박막형 광로 조절 장치와 그 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 액츄에이터의 브리지(bridge)상에 형성되어 있는 절연창의 단차로 인하여 변형층과 상부전극에 크랙(crack)이 발생하는 것을 방지할 수 있는 박막형 광로 조절 장치와 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film type optical path adjusting device and a method of manufacturing the same. In particular, cracks may be prevented in the strained layer and the upper electrode due to the step difference between the insulating windows formed on the bridge of the actuator. A thin-film optical path control device and its manufacturing method.
일반적으로, 광학 에너지(optical energy)를 스크린상에 투영하기 위한 장치인 공간적인 광 모듈레이터(spatial light modulator)는 광통신, 화상 처리 및 정보 디스플레이 장치등에 다양하게 응용될 수 있다. 이러한 장치들은 광원으로부터 입사되는 광속을 스크린에 투영하는 방법에 따라서 직시형 화상 표시 장치와 투사형 화상 표시 장치로 구분된다. 직시형 화상 표시 장치로는 CRT(Cathod Ray Tube)등이 있으며, 투사형 화상 표시 장치로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display:이하 'LCD'라 칭함), DMD(Deformable Mirror Device), 또는 AMA(Actuated Mirror Arrays)등이 있다.In general, a spatial light modulator, which is an apparatus for projecting optical energy onto a screen, may be variously applied to optical communication, image processing, and information display apparatus. Such devices are classified into a direct view type image display device and a projection type image display device according to a method of projecting a light beam incident from a light source onto a screen. The direct view image display device includes a CRT (Cathod Ray Tube), and the projection image display device includes a liquid crystal display (hereinafter referred to as an LCD), a DMD (deformable mirror device), or an AMA (Actuated). Mirror Arrays).
상술한 CRT장치는 평균 100ft-L(백색 표시) 이상인 휘도, 30:1 이상인 콘트라스트비, 1만시간 이상의 수명등이 보증된 우수한 표시 장치이다. 그러나, CRT는 중량 및 용적이 크고 높은 기계적인 강도를 유지하기 때문에 화면을 완전한 평면으로 하기가 곤란하여 주변부가 왜곡되는 문제점이 있었다. 또한, CRT는 전자빔으로 형광체를 여기해서 발광시키므로 화상을 만들기 위해 고전압을 필요로 하는 문제점이 있었다.The above-described CRT apparatus is an excellent display apparatus which is guaranteed an average brightness of 100 ft-L (white display) or more, a contrast ratio of 30: 1 or more, a lifetime of 10,000 hours or more. However, since the CRT has a large weight and volume and maintains high mechanical strength, it is difficult to make the screen completely flat, which causes distortion of the peripheral part. In addition, since CRTs excite phosphors with an electron beam to emit light, there is a problem that a high voltage is required to produce an image.
따라서, 상술한 CRT의 문제점을 해결하기 위해 LCD가 개발되었다. 이러한 LCD의 장점을 CRT와 비교하여 설명하면 다음과 같다. LCD는 저전압에서 동작하며, 소비 전력이 작고, 변형 없는 화상을 제공한다.Therefore, LCDs have been developed to solve the above-mentioned problems of CRT. The advantages of such LCDs are explained in comparison with CRTs. LCDs operate at low voltages, consume less power, and provide images without distortion.
그러나, 상술한 장점들에도 불구하고 LCD는 광속의 편광으로 인하여 1∼2%의 낮은 광효율을 가지며, 그 내부의 액정 물질의 응답 속도가 느린 문제점이 있었다.However, despite the above-mentioned advantages, the LCD has a low light efficiency of 1 to 2% due to the polarization of the light beam, and there is a problem that the response speed of the liquid crystal material therein is slow.
이에 따라, 상술바와 같은 LCD의 문제점들을 해결하기 위하여 DMD, 또는 AMA등의 장치가 개발되었다. 현재, DMD가 약 5% 정도의 광효율을 가지는 것에 비하여 AMA는 10% 이상의 광효율을 얻을 수 있다. 또한, AMA는 입사되는 광속의 극성에 의해 영향을 받지 않을 뿐만아니라 광속의 극성에 영향을 끼치지 않는다.Accordingly, in order to solve the problems of the LCD as described above, a device such as a DMD or an AMA has been developed. Currently, AMA can achieve a light efficiency of 10% or more, while DMD has a light efficiency of about 5%. In addition, the AMA is not only affected by the polarity of the incident luminous flux but also does not affect the polarity of the luminous flux.
통상적으로, AMA 내부에 형성된 각각의 액츄에이터들은 인가되는 화상 신호 및 바이어스 전압에 의하여 발생되는 전계에 따라 변형을 일으킨다. 이 액츄에이터가 변형을 일으킬 때, 액츄에이터의 상부에 장착된 각각의 거울들은 전계의 크기에 비례하여 경사지게 된다.Typically, the respective actuators formed inside the AMA cause deformation depending on the electric field generated by the applied image signal and bias voltage. When this actuator causes deformation, each of the mirrors mounted on top of the actuator is inclined in proportion to the magnitude of the electric field.
따라서, 이 경사진 거울들은 광원으로부터 입사된 빛을 소정의 각도로 반사시킬 수 있게 된다. 이 각각의 거울들을 구동하는 액츄에이터의 구성 재료로서 PZT(Pb(Zr, Ti)O3), 또는 PLZT((Pb, La)(Zr, Ti)O3)등의 압전 세라믹이 이용된다. 또한, 이 액츄에이터의 구성 재료로 PMN(Pb(Mg, Nb)O3)등의 전왜 세라믹을 이용할 수 있다.Thus, these inclined mirrors can reflect light incident from the light source at a predetermined angle. Piezoelectric ceramics such as PZT (Pb (Zr, Ti) O 3 ), or PLZT ((Pb, La) (Zr, Ti) O 3 ) are used as a constituent material of the actuator for driving the respective mirrors. As the constituent material of this actuator, electrodistorted ceramics such as PMN (Pb (Mg, Nb) O 3 ) can be used.
상술한 AMA는 벌크(bulk)형과 박막(thin film)형으로 구분된다. 현재 AMA는 박막형 광로 조절 장치가 주종을 이루는 추세이다.The AMA is classified into a bulk type and a thin film type. Currently, AMA is the main trend of the thin-film optical path control device.
도 1은 종래의 박막형 광로 조절 장치에 대한 평면도이다.1 is a plan view of a conventional thin film type optical path control device.
도 1을 참조하면, 액츄에이터(130)의 일측은 그 중앙부에 사각형 형상의 오목한 부분을 가지며, 이 오목한 부분이 양쪽 가장자리로 갈수록 계단형으로 넓어지는 형상으로 형성된다. 액츄에이터(130)의 타측은 오목한 부분에 대응하여 중앙부로 갈수록 계단형으로 좁아지는 사각형 형상의 돌출부를 갖는다. 그러므로, 액츄에이터(130)의 오목한 부분에는 인접한 액츄에이터의 사각형 형상의 돌출부가 끼워지고, 사각형 형상의 돌출부는 인접한 액츄에이터의 오목한 부분에 끼워지게 된다.Referring to FIG. 1, one side of the actuator 130 has a concave portion having a rectangular shape at a center thereof, and the concave portion is formed in a stepped shape toward both edges. The other side of the actuator 130 has a rectangular protrusion which narrows down stepwise toward the center portion corresponding to the concave portion. Therefore, the concave portion of the actuator 130 is fitted with a rectangular protrusion of the adjacent actuator, and the rectangular protrusion is fitted with the concave portion of the adjacent actuator.
액츄에이터(130)는 구동부(150)와 브리지(170)로 나뉜다. 구동부(150)는 도 2에 도시한 구동기판(10)의 식각 방지층(40)과 소정 거리 이격되어 형성되어 있으며 화상 신호가 인가될 때 변형되어 광학계를 통하여 입사되는 광속의 경로를 변경하여 슬릿에 반사한다. 이때, 구동부(150)가 변형되는 각도에 따라 슬릿을 통과하는 광속의 양이 변경되어 다양한 컬러 화면을 구현하게 된다.The actuator 130 is divided into a driver 150 and a bridge 170. The driving unit 150 is formed to be spaced apart from the etch stop layer 40 of the driving substrate 10 shown in FIG. 2 by a predetermined distance, and is deformed when an image signal is applied to change the path of the light beam incident through the optical system to the slit. Reflect. At this time, the amount of luminous flux passing through the slit is changed according to the angle at which the driving unit 150 is deformed to implement various color screens.
브리지(170)는 화소마다 행(또는 열) 방향으로 이웃하는 화소와 연결한다. 브리지(170)는 도 2에 도시한 구동기판(10)의 식각 방지층(40)과 접하며 브리지(170)에서 연장된 구동부(150)는 식각 방지층(40)과 소정 거리 이격되어 형성된다. 따라서, 브리지(170)는 화상 신호가 인가될 때 구동부(150)가 안정하게 동작하도록 한다. 또한, 브리지(170)의 소정 부분에는 이웃하는 액츄에이터와 전기적으로 분리하기 위하여 절연창(140)이 형성된다.The bridge 170 connects neighboring pixels in a row (or column) direction for each pixel. The bridge 170 is in contact with the etch stop layer 40 of the driving substrate 10 shown in FIG. 2, and the driving unit 150 extending from the bridge 170 is formed to be spaced apart from the etch stop layer 40 by a predetermined distance. Accordingly, the bridge 170 allows the driving unit 150 to operate stably when an image signal is applied. In addition, an insulating window 140 is formed at a predetermined portion of the bridge 170 to electrically separate the neighboring actuator.
도 2는 도 1에 도시한 장치를 A-A' 선으로 자른 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view of the apparatus shown in FIG. 1 taken along line A-A '.
도 2를 참조하면, 박막형 광로 조절 장치는 일측 상부에 드레인(drain:20)이 형성된 구동기판(10)과 그 상부에 형성된 액츄에이터(130)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the thin film type optical path control apparatus includes a driving substrate 10 having a drain 20 formed on one side thereof, and an actuator 130 formed thereon.
구동기판(130)의 내부에는 M×N(M, N은 정수)개의 트랜지스터가 매트릭스(matrix) 형태로 내장되어 있다. 또한, 구동기판(10)은 그 상부 및 드레인(20)의 상부에 형성된 보호층(30)과 그 상부에 형성된 식각 방지층(40)을 포함한다.M × N (M, N is an integer) transistors are built in a matrix form in the driving substrate 130. In addition, the driving substrate 10 includes a protective layer 30 formed on the upper portion and the drain 20 and an etch stop layer 40 formed on the upper portion.
액츄에이터(130)는 식각 방지층(40)중 그 하부에 드레인(20)이 형성된 부분에 일측이 접촉되며 타측이 에어갭(air gap:50)을 개재하여 식각 방지층(40)과 평행하도록 형성된 멤브레인(membrane:60)과, 멤브레인(60)의 상부에 형성된 하부전극(70)과, 하부전극(70)의 상부에 형성된 변형층(80)과, 변형층(80)의 상부에 형성된 상부전극(90)과, 상부전극(90)의 소정 부분에 형성된 스트라이프(100)와, 변형층(80)의 타측으로부터 하부전극(70), 멤브레인(60), 식각 방지층(40), 보호층(30)을 통하여 드레인(20)까지 수직하게 형성된 배전홀(110)과, 배전홀(110)내에 하부전극(70)과 드레인(20)이 서로 전기적으로 연결되도록 형성된 배전체(120)를 포함한다.The actuator 130 has a membrane formed on one side of the etch stop layer 40 in contact with the portion where the drain 20 is formed and the other side thereof is parallel to the etch stop layer 40 via an air gap 50. membrane: 60, the lower electrode 70 formed on the membrane 60, the strained layer 80 formed on the lower electrode 70, and the upper electrode 90 formed on the strained layer 80. ), The stripe 100 formed on a predetermined portion of the upper electrode 90, and the lower electrode 70, the membrane 60, the etch stop layer 40, and the protective layer 30 from the other side of the strained layer 80. The distribution hole 110 vertically formed to the drain 20 through the lower electrode 70 and the lower electrode 70 and the power distribution unit 120 is formed so that the drain electrode 20 is electrically connected to each other.
도 3은 도 1에 도시한 장치를 B-B' 선으로 자른 단면도이다.3 is a cross-sectional view of the apparatus shown in FIG. 1 taken along line B-B '.
도 3을 참조하면, 브리지(170)는 구동기판(10)과, 구동기판(10)의 상부에 형성된 보호층(30)과, 보호층(30)의 상부에 형성된 식각 방지층(40)과, 식각 방지층(40)의 상부에 형성된 멤브레인(60)과, 멤브레인(60)의 상부에 형성된 하부전극(70)과, 하부전극(70)의 소정 부분을 제거하여 형성된 절연창(140)과, 하부전극(70)과 절연창(140)의 상부에 형성된 변형층(80)과, 변형층(80)의 상부에 형성된 상부전극(90)을 포함한다.Referring to FIG. 3, the bridge 170 may include a driving substrate 10, a protection layer 30 formed on the driving substrate 10, an etch stop layer 40 formed on the protection layer 30, The membrane 60 formed on the etch stop layer 40, the lower electrode 70 formed on the membrane 60, the insulating window 140 formed by removing a predetermined portion of the lower electrode 70, and the lower part thereof. And a strained layer 80 formed on the electrode 70 and the insulating window 140, and an upper electrode 90 formed on the strained layer 80.
상술한 브리지(170)에서 하부전극(70)의 소정 부분이 제거된 절연창(140)은 액츄에이터(130)와 이웃하는 액츄에이터를 전기적으로 분리하여 트랜지스터로부터 개별적인 화상 신호가 제공된다. 따라서, 각 액츄에이터(130)들은 화상 신호가 개별적으로 제공되므로 독립적으로 구동된다.The insulating window 140 in which the predetermined portion of the lower electrode 70 is removed from the bridge 170 is electrically separated from the actuator 130 and the neighboring actuator to provide a separate image signal from the transistor. Therefore, each actuator 130 is driven independently since the image signal is provided separately.
그러나, 종래의 박막형 광로 조절 장치는 화소마다 개별적인 화상 신호를 제공하기 위하여 이웃하는 액츄에이터들과 전기적으로 분리시키는 절연창에 의해 발생하는 단차로 인하여 변형층과 상부전극에 크랙이 발생하는 문제점이 있었다.However, the conventional thin film type optical path adjusting device has a problem that cracks occur in the strained layer and the upper electrode due to a step generated by an insulating window electrically separating the neighboring actuators to provide individual image signals for each pixel.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 절연창의 내부에 절연부를 형성하여 단차를 제거함으로써 변형층과 상부전극에 발생하는 크랙을 방지할 수 있는 박막형 광로 조절 장치와 그 제조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, an object of the present invention is to form an insulating portion inside the insulating window to remove the step by removing the cracks generated in the strained layer and the upper electrode It is an object of the present invention to provide an optical path control device and a method of manufacturing the same.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, M×N(M, N은 정수)개의 화소에 대응하는 M×N개의 트랜지스터(도시안됨)가 매트릭스 형태로 내장되어 있는 구동기판의 상부에 형성된 보호층과 보호층의 상부에 형성되어 후속하는 공정 동안 보호층과 그 하부가 손상되는 것을 방지하는 식각 방지층과 식각 방지층의 상부에 화소마다 행(또는 열)방향으로 이웃하는 화소와 연결되는 브리지를 가지되, 브리지와 인접하는 영역이 식각 방지층과 접하고, 브리지에서 연장된 다른 영역은 식각 방지층과 소정 간격 이격되어 형성된 멤브레인과 멤브레인의 상부에 이웃하는 화소와 절연부를 개재하여 형성되어 화소마다 트랜지스터로부터 화상 신호를 제공받는 하부전극과 하부전극의 상부에 절연부를 개재하여 형성되어 전계의 크기에 비례하여 변형되는 변형층과 변형층의 상부에 절연부를 개재하여 형성되어 있는 상부전극과 화소마다 행(또는 열) 방향으로 이웃하는 화소와 연결되도록 절연부의 상부와 상부전극의 상부에 형성된 접속층을 구비한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an M x N transistor (not shown) corresponding to M x N (M, N is an integer) formed on the driving substrate in which the matrix is embedded. A bridge formed on the passivation layer and the upper portion of the passivation layer to prevent damage to the passivation layer and the lower portion of the passivation layer during the subsequent process, and a bridge connected to neighboring pixels in the row (or column) direction on each pixel on the etch stop layer. The region adjacent to the bridge is in contact with the etch stop layer, and the other region extending from the bridge is formed through the membrane formed by being spaced apart from the etch stop layer by a predetermined distance, and the pixel and the insulating part adjacent to the upper part of the membrane, and the image from the transistor for each pixel. It is formed in the upper part of the lower electrode and the lower electrode receiving the signal through an insulating part and is deformed in proportion to the magnitude of the electric field. And a connection layer formed on the upper portion of the upper-layer and the strain layer the upper electrode and the upper insulating portion for connection with the neighboring pixels in the row (or column) direction for the upper electrode and the pixel which is formed by sandwiching the insulation on.
본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 하기에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로 부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above objects and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the invention described below by those skilled in the art.
도 1은 종래의 박막형 광로 조절 장치에 대한 평면도,1 is a plan view of a conventional thin film type optical path control device,
도 2는 도 1의 장치를 A-A' 선으로 자른 단면도,FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of the apparatus of FIG. 1; FIG.
도 3은 도 1의 장치를 B-B' 선으로 자른 단면도,3 is a cross-sectional view taken along line B-B 'of the apparatus of FIG.
도 4는 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 평면도,4 is a plan view of a thin film type optical path control apparatus according to the present invention,
도 5는 도 4의 장치를 C-C' 선으로 자른 단면도,FIG. 5 is a cross-sectional view of the device of FIG. 4 taken along line C-C '; FIG.
도 6은 도 5의 장치를 D-D' 선으로 자른 단면도,6 is a cross-sectional view taken along line D-D 'of the apparatus of FIG. 5;
도 7a 내지 도 7c는 도 6에 도시한 장치의 제조 공정도.7A to 7C are manufacturing process diagrams of the apparatus shown in FIG. 6.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
510 : 구동기판 530 : 보호층510: driving substrate 530: protective layer
540 : 식각 방지층 560 : 멤브레인540: etch stop layer 560: membrane
570 : 하부전극 580 : 변형층570: lower electrode 580: strained layer
590 : 상부전극 640 : 절연창590: upper electrode 640: insulating window
645 : 절연부 650 : 구동부645: insulation 650: drive
660 : 접속층 670 : 브리지660: connection layer 670: bridge
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the thin-film optical path control apparatus according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 평면도이다.4 is a plan view of a thin film type optical path control apparatus according to the present invention.
도 4를 참조하면, 액츄에이터(630)의 일측은 그 중앙부에 사각형 형상의 오목한 부분을 가지며, 이 오목한 부분이 양쪽 가장자리로 갈수록 계단형으로 넓어지는 형상으로 형성된다. 액츄에이터(630)의 타측은 오목한 부분에 대응하여 중앙부로 갈수록 계단형으로 좁아지는 사각형 형상의 돌출부를 갖는다. 그러므로, 액츄에이터(630)의 오목한 부분에는 인접한 액츄에이터의 사각형 형상의 돌출부가 끼워지고, 사각형 형상의 돌출부가 인접한 액츄에이터의 오목한 부분에 끼워지게 된다.Referring to FIG. 4, one side of the actuator 630 has a concave portion having a rectangular shape at a center thereof, and the concave portion is formed to have a stepped shape toward both edges. The other side of the actuator 630 has a rectangular protrusion that narrows stepwise toward the center portion corresponding to the concave portion. Therefore, the concave portion of the actuator 630 is fitted with the rectangular protrusion of the adjacent actuator, and the rectangular protrusion is fitted with the concave portion of the adjacent actuator.
액츄에이터(630)는 구동부(650)와 브리지(670)로 나뉜다. 구동부(650)는 도 5에 도시한 구동기판(510)의 식각 방지층(540)과 소정 거리 이격되어 형성되며 화상 신호가 인가될 때 변형되어 광학계를 통하여 입사되는 광속의 경로를 변경하여 슬릿에 반사한다. 이때, 구동부(650)가 변형되는 각도에 따라 슬릿을 통과하는 광속의 양이 변경되어 다양한 컬러 화면을 구현하게 된다.The actuator 630 is divided into a driver 650 and a bridge 670. The driving unit 650 is formed to be spaced apart from the etch stop layer 540 of the driving substrate 510 of FIG. 5 by a predetermined distance, and is deformed when an image signal is applied to change the path of the light beam incident through the optical system to reflect the slit. do. At this time, the amount of luminous flux passing through the slit is changed according to the angle at which the driving unit 650 is deformed to implement various color screens.
브리지(670)는 화소마다 행(또는 열) 방향으로 이웃하는 화소와 연결된다. 브리지(670)는 구동기판(510)의 식각 방지층(540)과 접하며 브리지(670)에서 연장된 구동부(650)는 식각 방지층(540)과 소정 거리 이격되어 형성된다. 따라서, 브리지(670)는 화상 신호가 인가될 때 구동부(650)가 안정하게 동작하도록 한다. 또한, 브리지(670)의 소정 부분에는 이웃하는 액츄에이터들과 전기적으로 분리하기 위하여 브리지(670)상의 상부전극(590)으로부터 멤브레인(560)의 상부까지 수직하게 절연창(640)이 형성된다. 그리고, 절연창(640)의 내부에는 산화 실리콘 등의 절연물로 절연부(645)가 형성된다. 이러한 절연부(645)를 통하여 절연창(640)에 의해 발생한 단차가 제거되므로 변형층(580)과 상부전극(590)에는 크랙이 발생하지 않는다.The bridge 670 is connected to neighboring pixels in a row (or column) direction for each pixel. The bridge 670 is in contact with the etch stop layer 540 of the driving substrate 510, and the driving unit 650 extending from the bridge 670 is formed to be spaced apart from the etch stop layer 540 by a predetermined distance. Accordingly, the bridge 670 allows the driving unit 650 to operate stably when an image signal is applied. In addition, an insulating window 640 is formed in a predetermined portion of the bridge 670 vertically from the upper electrode 590 on the bridge 670 to the top of the membrane 560 so as to be electrically separated from neighboring actuators. The insulating part 645 is formed of an insulating material such as silicon oxide in the insulating window 640. Since the step generated by the insulating window 640 is removed through the insulating part 645, cracks do not occur in the deformation layer 580 and the upper electrode 590.
도 5는 도 4에 도시한 장치를 C-C' 선으로 자른 단면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view of the apparatus shown in FIG. 4 taken along line C-C '.
도 5를 참조하면, 박막형 광로 조절 장치는 일측 상부에 드레인(520)이 형성된 구동기판(510)과 그 상부에 형성된 액츄에이터(630)를 포함한다.Referring to FIG. 5, the thin film type optical path control apparatus includes a driving substrate 510 having a drain 520 formed on one side thereof, and an actuator 630 formed thereon.
구동기판(510)의 내부에는 M×N(M, N은 정수)개의 트랜지스터가 매트릭스 형태로 내장되어 있다. 또한, 구동기판(510)은 그 상부 및 드레인(520)의 상부에 보호층(530)과 식각 방지층(540)이 순차적으로 형성된다.Inside the driving substrate 510, M × N transistors (M and N are integers) are built in a matrix. In addition, the driving substrate 510 has a protective layer 530 and an etch stop layer 540 sequentially formed on the top and the drain 520.
액츄에이터(630)는 식각 방지층(540)중 그 하부에 드레인(520)이 형성된 부분에 일측이 접촉되며 타측이 에어갭(550)을 개재하여 식각 방지층(540)과 평행하도록 형성된 멤브레인(560)과, 멤브레인(560)의 상부에 형성된 하부전극(570)과, 하부전극(570)의 상부에 형성된 변형층(580)과, 변형층(580)의 일측 상부에 형성된 상부전극(590)과, 상부전극(590)의 소정 부분에 형성된 스트라이프(600)와, 변형층(580)의 타측으로부터 하부전극(570), 멤브레인(560), 식각 방지층(540), 보호층(530)을 통하여 드레인(520)까지 형성된 배전홀(610)과, 배전홀(610)내에 하부전극(570)과 드레인(520)이 서로 전기적으로 연결되도록 형성된 배전체(620)를 포함한다.The actuator 630 may have a membrane 560 formed to be in contact with a portion of the etch stop layer 540 formed at a lower portion thereof and to be parallel to the etch stop layer 540 through the air gap 550. The lower electrode 570 formed on the membrane 560, the strained layer 580 formed on the lower electrode 570, the upper electrode 590 formed on one side of the strained layer 580, and the upper portion The strip 600 formed on a predetermined portion of the electrode 590 and the drain 520 through the lower electrode 570, the membrane 560, the etch stop layer 540, and the protective layer 530 from the other side of the strained layer 580. The distribution hole 610 formed up to) and the lower electrode 570 and the drain 520 in the distribution hole 610 are formed to be electrically connected to each other.
도 6은 도 4에 도시한 장치를 D-D' 선으로 자른 단면도이다.FIG. 6 is a cross-sectional view of the apparatus shown in FIG. 4 taken along the line D-D '.
도 6을 참조하면, 브리지(670)는 구동기판(510)과, 구동기판(510)의 상부에 형성된 보호층(530)과, 보호층(530)의 상부에 형성된 식각 방지층(540)과, 식각 방지층(540)의 상부에 형성된 멤브레인(560)과, 멤브레인(560)의 상부에 형성된 하부전극(570)과, 하부전극(570)의 상부에 형성된 변형층(580)과, 변형층(580)의 상부에 형성된 상부전극(590)과, 상부전극(590)으로부터 멤브레인(560)의 상부까지 수직하게 형성된 절연창(640)과, 절연창(640)의 내부를 채우며 형성된 절연부(645)와, 절연창(640)과 절연부(645)에 의해 전기적으로 분리된 상부전극(590)을 연결하는 접속층(660)을 포함한다.Referring to FIG. 6, the bridge 670 may include a driving substrate 510, a protective layer 530 formed on the driving substrate 510, an etch stop layer 540 formed on the protective layer 530, The membrane 560 formed on the etch stop layer 540, the lower electrode 570 formed on the membrane 560, the strained layer 580 formed on the lower electrode 570, and the strained layer 580. The upper electrode 590 formed on the upper part of the upper part, the insulating window 640 vertically formed from the upper electrode 590 to the upper part of the membrane 560, and the insulating part 645 formed filling the inside of the insulating window 640. And a connection layer 660 that connects the insulating window 640 and the upper electrode 590 electrically separated by the insulating part 645.
도 7a 내지 도 7c는 도 6에 도시한 장치의 제조 공정도이다.7A to 7C are manufacturing process diagrams of the apparatus shown in FIG. 6.
도 7a를 참조하면, 구동기판(510)은 M×N(M, N은 정수)개의 트랜지스터(도시안됨)가 매트릭스 형태로 내장되어 있다.Referring to FIG. 7A, the driving substrate 510 includes M × N transistors (not shown) where M is an integer, and is formed in a matrix form.
보호층(530)은 구동기판(510)의 상부에 인 실리케이트 유리를 화학 기상 증착 방법으로 형성된다. 보호층(530)은 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께로 형성된다. 보호층(530)은 후속하는 공정동안 트랜지스터가 내장된 구동기판(510)이 손상되는 것을 방지한다.The protective layer 530 is formed on the driving substrate 510 by using a chemical vapor deposition method of the silicate glass. The protective layer 530 is formed to a thickness of about 0.1 to 1.0 μm. The protective layer 530 prevents the driving substrate 510 containing the transistor from being damaged during the subsequent process.
식각 방지층(540)은 보호층(530)의 상부에 형성된다. 식각 방지층(540)은 질화물을 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법으로 형성된다. 식각 방지층(540)은 1000∼2000Å의 두께로 형성된다. 식각 방지층(540)은 보호층(530) 및 그 하부가 후속하는 식각 공정동안 손상되는 것을 방지한다.The etch stop layer 540 is formed on the passivation layer 530. The etch stop layer 540 is formed by low pressure chemical vapor deposition (LPCVD). The etch stop layer 540 is formed to a thickness of 1000 ~ 2000Å. The etch stop layer 540 prevents the protective layer 530 and its bottom from being damaged during the subsequent etch process.
식각 방지층(540)의 상부에 멤브레인 물질층(560')을 적층한다. 멤브레인 물질층(560')은 질화물을 저압 화학 기상 증착방법으로 형성된다. 멤브레인 물질층(560')은 0.1∼1.0㎛의 두께로 형성된다.The membrane material layer 560 ′ is stacked on the etch stop layer 540. The membrane material layer 560 'is formed by low pressure chemical vapor deposition. The membrane material layer 560 'is formed to a thickness of 0.1 to 1.0 mu m.
멤브레인 물질층(560')의 상부에 하부전극 물질층(570')을 적층한다. 하부전극 물질층(570')은 백금 또는 백금-탄탈륨등의 전기 도전성이 우수한 금속을 스퍼터링 방법으로 1000∼1200Å 정도의 두께를 갖도록 형성된다.The lower electrode material layer 570 ′ is stacked on the membrane material layer 560 ′. The lower electrode material layer 570 ′ is formed to have a thickness of about 1000 to 1200 Å by sputtering a metal having excellent electrical conductivity such as platinum or platinum-tantalum.
하부전극 물질층(570')의 상부에는 PZT 또는 PLZT 등의 압전물질로 변형 물질층(580')이 형성된다. 변형 물질층(580')은 졸-겔법, 스퍼터링 방법 또는 화학 기상 증착 방법으로 0.1∼1.0㎛ 두께를 가지도록 형성된다. 이어서, 변형 물질층(580')을 급속 열처리(RAT)하여 상변이시킨다.A strained material layer 580 ′ is formed on the lower electrode material layer 570 ′ with a piezoelectric material such as PZT or PLZT. The deformable material layer 580 ′ is formed to have a thickness of 0.1 μm to 1.0 μm by a sol-gel method, a sputtering method, or a chemical vapor deposition method. Subsequently, the strained material layer 580 ′ is subjected to rapid thermal treatment (RAT) for phase transformation.
변형 물질층(580')의 상부에는 전기 도전성과 반사 특성이 우수한 금속, 예를 들어 알루미늄, 백금 또는 은등으로 상부전극 물질층(590')이 형성된다. 상부전극 물질층(590')은 스퍼터링 방법에 의해 형성된다.The upper electrode material layer 590 'is formed on the deformable material layer 580' of a metal having excellent electrical conductivity and reflective properties, for example, aluminum, platinum, or silver. The upper electrode material layer 590 'is formed by a sputtering method.
도 7b를 참조하면, 상부전극 물질층(590')의 소정 부분에서 변형 물질층(580'), 하부전극 물질층(570')을 수직으로 제거하여 절연창(640)을 형성한다. 절연창(640)은 각 화소의 액츄에이터(630)들이 개별 화상신호에 독립적으로 구동되도록 이웃하는 액츄에이터들과 전기적으로 분리시킨다. 이때, 절연창(640)은 멤브레인 물질층(560')이 노출되도록 형성된다.Referring to FIG. 7B, an insulating window 640 is formed by vertically removing the strained material layer 580 ′ and the lower electrode material layer 570 ′ from a predetermined portion of the upper electrode material layer 590 ′. The insulating window 640 electrically separates the neighboring actuators so that the actuators 630 of each pixel are driven independently of individual image signals. In this case, the insulating window 640 is formed to expose the membrane material layer 560 ′.
도 7c를 참조하면, 절연창(640)의 내부를 산화 실리콘 등의 절연물로 채워 절연부(645)를 형성한다. 절연부(645)는 노출된 멤브레인 물질층(560')의 상부로부터 상부전극 물질층(590')의 최상위까지 형성된다.Referring to FIG. 7C, an insulating part 645 is formed by filling an inside of the insulating window 640 with an insulating material such as silicon oxide. The insulating portion 645 is formed from the top of the exposed membrane material layer 560 'to the top of the upper electrode material layer 590'.
따라서, 절연부(645)는 절연창(640)에 의해 발생하는 단차를 제거하여 후술하는 변형층(580)과 상부전극(590)에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.Accordingly, the insulation unit 645 may prevent the cracks from occurring in the strained layer 580 and the upper electrode 590 to be described later by removing the step generated by the insulation window 640.
이때, 상부전극 물질층(590')은 절연창(640)과 절연부(645)에 의해 이웃하는 액츄에이터들과 전기적으로 분리된다. 그러나, 상부전극(590)은 공통전극이므로 이웃하는 액츄에이터들과 전기적으로 연결되어야 한다.In this case, the upper electrode material layer 590 ′ is electrically separated from neighboring actuators by the insulating window 640 and the insulating part 645. However, since the upper electrode 590 is a common electrode, it must be electrically connected to neighboring actuators.
그러므로, 절연창(640)과 절연부(645)에 의해 전기적으로 분리된 상부전극 물질층(590)의 상부에 접속층(660)을 형성한다. 접속층(660)은 전기 도전성이 우수한 물질인 백금을 리프트 오프에 의한 방법으로 형성된다.Therefore, the connection layer 660 is formed on the upper electrode material layer 590 electrically separated by the insulating window 640 and the insulating part 645. The connection layer 660 is formed by a method of lifting off platinum, which is a material having excellent electrical conductivity.
마지막으로, 상부전극 물질층(590'), 변형 물질층(580'), 하부전극 물질층(570') 및 멤브레인 물질층(560)을 화소 단위로 패터닝하여 상부전극(590), 변형층(580), 하부전극(570) 및 멤브레인(560)을 형성한다.Lastly, the upper electrode material layer 590 ', the modifying material layer 580', the lower electrode material layer 570 ', and the membrane material layer 560 are patterned in pixel units to form the upper electrode 590 and the modifying layer ( 580, the lower electrode 570, and the membrane 560 are formed.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치는 상부전극으로부터 멤브레인의 상부까지 절연창을 형성한 후 그 내부를 절연 물질로 채워 단차를 제거하므로 변형층과 상부전극이 단차로 인하여 크랙이 발생되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.As described above, the thin film type optical path adjusting device according to the present invention forms an insulating window from the upper electrode to the upper part of the membrane and then fills the inside with an insulating material to remove the step, so that the cracks are generated due to the step between the strained layer and the upper electrode. There is an effect that can be prevented.
상술한 바와 같이, 본 발명을 도면을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although the present invention has been described with reference to the drawings, those skilled in the art may variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. I can understand that you can.
Claims (7)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20040825 Year of fee payment: 5 |
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |