KR19990061432A - 박막형 광로 조절 장치의 구동 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소정 전압을 갖는 구동 신호를 인가하는 M×N(M, N은 양의 정수) 개의 구동 소자와, 접지 전압을 유지하는 접지 전압부와, 상기 구동 신호가 인가되는 동안 상기 구동 신호와 접지 전압간의 전위차에 대응하여 구동 전압을 충전하고, 상기 충전된 구동 전압에 의하여 소정 각도록 틸팅하는 M×N(M, N은 자연수) 개의 액츄에이터를 구비하는 박막형 광로 조절 장치에 관한 것으로서, 상기 구동 소자에서 상기 액츄에이터에 구동 신호를 인가하는 동안에는 단락되고, 상기 구동 소자에서 상기 액츄에이터에 구동 신호의 인가를 중단하면 개방되는 스위칭 소자를 더 포함하는 박막형 광로 조절 장치의 구동 회로를 제공하므로써, 박막형 광로 조절 장치의 화질이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

Description

박막형 광로 조절 장치의 구동 회로

본 발명은 박막형 광로 조절 장치(Actuated Mirror Arrays; AMA)의 구동 회로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 구동 신호의 신호 레벨을 일정하게 유지할 수 있도록 구성한 박막형 광로 조절 장치의 구동 회로에 관한 것이다.

AMA란, 투사형 화상 표시 장치의 일종으로서, M×N(M, N은 자연수) 개의 각 픽셀별로 광원으로부터 입사된 빛을 소정의 각도로 반사시켜 소정 화상을 표시하는 장치를 말하며, 이와 같은 AMA는 직시형 화상 표시 장치를 대표하는 CRT에 비해 저전압에서 동작하고, 소비 전력이 작으며, 변형 없는 화상을 제공할 수 있을 뿐만아니라, 같은 투사형 화상 표시 장치의 일종인 LCD(Liquid Crystal Display), DMD(Deformable Mirror Device)에 비해 광효율이 높은 장점을 지니고 있어, 현재 그 개발이 활발히 진행중이다.

상술한 AMA는 도 1에 도시된 바와 같은 단면을 가지는 단위 픽셀들이 M×N 구조를 이루어 도 2에 도시된 바와 같은 AMA 모듈(350)을 구성하고, 이와 같이 구성된 AMA 모듈(350)은 도 2에 도시된 바와 같은 구동 회로에 의해 동작하게 되는바, 도 1 내지 도 4를 참조하여 종래의 기술에 따른 M×N 박막형 광로 조절 장치의 동작 과정에 대하여 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 M×N 박막형 광로 조절 장치를 구성하는 단위 픽셀의 단면을 도시한 단면도이고, 도 2는 일반적인 M×N 박막형 광로 조절 장치를 구동하기 위한 구동 회로를 도시한 블록 구성도이며, 도 3은 일반적인 M×N 박막형 광로 조절 장치를 구성하는 단위 픽셀에 대응하는 구동 회로를 도시한 회로도이다. 또한, 도 4 는 종래의 기술에 따라 M×N 박막형 광로 조절 장치를 구동하는 구동 신호를 도시한 파형도이다.

이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해, M×N 박막형 광로 조절 장치를 AMA 모듈이라 칭하고, M×N 박막형 광로 조절 장치를 구성하는 각각의 단위 픽셀을 AMA 픽셀이라 칭한다.

먼저, 외부로부터 동기 신호 및 화상 데이터가 시스템 제어부(310)에 인가되면, 시스템 제어부(320)는 외부로부터 인가된 화상 신호에 대응되게 AMA 모듈 내의 M×N AMA 픽셀을 구동하기 위하여, 공통 전극부(320), 게이트 구동부(330), 소오스 구동부(340)를 구동 제어한다. 이때, 시스템 제어부(310)는 외부로부터 인가된 동기 신호에 의거하여 게이트 구동부(330)와 소오스 구동부(340)로부터 각 AMA 픽셀에 구동 신호가 인가되는 타이밍을 포함하여 제어할 것이다.

시스템 제어부(330)의 구동 제어에 의해, 게이트 구동부(300)는 소오스 구동부(340)에서 제공되는 구동 신호가 AMA 모듈을 구성하는 M×N 박막형 광로 조절 장치에 순차적으로 인가될 수 있도록 게이트 신호를 발생하고, 소오스 구동부(330)는 외부로부터 인가된 화상 데이터에 대응하는 구동 신호를 발생한다. 이때, 소오스 구동 부(330)에서 발생되는 구동 신호는 소정 레벨의 전압일 것이다.

또한, 공통 전극부(320)는 시스템 제어부(310)의 제어에 의해, AMA 픽셀의 상부 전극(240)에 접지 전압과 같은 공통 전압을 제공한다.

이후, 게이트 구동부(330)에서 발생된 게이트 신호가 도 3에 도시된 게이트 라인을 따라 AMA 픽셀의 게이트 전극(120)에 제공되면, 게이트 전극(120)은 턴온 되고, 그에 따라 소오스 구동부(340)에서 발생된 구동 신호는 드레인 전극(115)에 인가 된다.

한편, 드레인 전극(115)은 도전성 금속으로 이루어진 금속층(140)과 배전체(270)를 통해서 하부 전극(220)과 전기적 접속을 이루므로, 드레인 전극(115)에 인가된 구동 신호는 금속층(140)과 배전체(270)를 경유하여 하부 전극(220)에 인가된다.

이때, 상부 전극(240)에는 공통 전극부(320)에서 제공되는 공통 전압이 인가되고 있으므로, 하부 전극(220)에 인가된 구동 신호와 상부 전극(240)에 인가된 공통 전압간의 전위차가 발생하고, 따라서, 하부 전극(220)과 상부 전극(240) 사이에는 구동 신호와 공통 전압간의 전위차에 대응하는 전계가 발생한다.

한편, 하부 전극(220)과 상부 전극(240) 사이에는 형성되는 변형부(230)는 PZT(Pb(Zr, Ti)O3), 또는 PLZT((Pb, La)(Zr, Ti)O3)등의 압전 세라믹 또는 PMN(Pb(Mg, Nb)O3)등의 전왜 세라믹으로 형성되는 바, 이와 같은 물질은 전계에 비례하여 변형되는 특성을 지니고 있다.

따라서, 변형부(230)는 하부 전극(220)과 상부 전극(240) 사이의 전위차에 의해 발생된 전계에 비례하게 변형되어, 액츄에이터(240) 전체를 인가된 전계에 비례하는 소정 각도로 경사지게 한다.

상술한 동작 과정에 의해, 액츄에이터(200)가 소정 각도로 경사진 상태에서, 광원으로부터 입사된 빛은 상부 전극(240)의 표면에서 경사각에 대응하는 소정 각도록 반사된다. 이때, 상부 전극(230)은 알루미늄(Al) 등의 광반사 효율이 좋은 도전체로 구성하여, 공통 전극 및 거울의 역할을 동시에 수행할 것이다.

상술한 과정에 의하여, AMA 모듈(350)을 구성하는 M×N 개의 AMA 픽셀 각각은 광원으로부터 입사된 빛을 소정 각도로 반사하므로써, 입력된 화상 데이터에 대응하는 소정 화상을 형성하게 된다.

한편, 종래 기술에 의해 소오스 구동부(340)에서 발생하는 구동 신호는 도 4에 도시된 바와 같이, 1 프레임에 대응하는 33ms의 시간중 63.5μs의 1 수평 주기의 초반 약 4ms 동안 프리차아지(Pre-charge)하는 프리차아지 신호와, 나머지 시간동안 방전에 의해 외부로부터 인가되는 화상 데이타에 대응하는 소정 전압 레벨을 유지하는 홀딩(Holding) 신호로 이루어졌다.

그러나, 종래 기술에 따른 박막형 광로 조절 장치의 구동 회로에서는, 액츄에이터에 충전된 전압이 점차로 방전되므로해서, 구동 신호의 신호 레벨이 저하되기 때문에, 액츄에이터의 틸팅각 감소로 인한 화질 저하의 원인이 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 액츄에이터의 구동 시간동안 액츄에이터에 충전된 전압이 방전되는 것을 방지하므로써, 액츄에이터가 구동 시간 동안 일정한 틸팅각을 유지할 수 있도록 구성한 박막형 광로 조절 장치의 구동 회로를 제공하는 데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는, 소정 전압을 갖는 구동 신호를 인가하는 M×N(M, N은 양의 정수) 개의 구동 소자와, 접지 전압을 유지하는 접지 전압부와, 상기 구동 신호가 인가되는 동안 상기 구동 신호와 접지 전압간의 전위차에 대응하여 구동 전압을 충전하고, 상기 충전된 구동 전압에 의하여 소정 각도록 틸팅하는 M×N(M, N은 자연수) 개의 액츄에이터를 구비하는 박막형 광로 조절 장치에 있어서,

상기 구동 소자에서 상기 액츄에이터에 구동 신호를 인가하는 동안에는 단락되고, 상기 구동 소장에서 상기 액츄에이터에 구동 신호의 인가를 중단하면 개방되는 스위칭 소자를 더 포함하는 박막형 광로 조절 장치의 구동 회로를 제공한다.

도 1은 일반적인 M×N 박막형 광로 조절 장치를 구성하는 단위 픽셀의 단면을 도시한 단면도,

도 2는 일반적인 M×N 박막형 광로 조절 장치를 구동하기 위한 구동 회로를 도시한 블록 구성도,

도 3은 일반적인 M×N 박막형 광로 조절 장치를 구성하는 단위 픽셀에 대응하는 구동 회로를 도시한 회로도,

도 4는 종래의 일 실시예에 따라 M×N 박막형 광로 조절 장치를 구동하는 구동 신호를 도시한 파형도,

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박막형 광로 조절 장치의 개별 구동 회로를 도시한 블록 구성도,

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박막형 광로 조절 장치의 개별 등가 회로를 도시한 등가 회로도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100 : 구동 기판 110 : 반도체 기판

115 : 드레인 전극 120 : 소오스 전극

125 : 게이트 전극 130 : 필드 산화막

135 : 절연층 140 : 금속층

145 : 보호층 150 : 식각 방지층

160 : 에어 갭 200 : 액츄에이터

210 : 멤브레인 220 : 하부 전극

230 : 변형층 240 : 상부 전극

250 : 스트라이프 260 : 배전홀

270 : 배전체 310 : 시스템 제어부

320 : 공통 전극부 330 : 게이트 구동부

340 : 소오스 구동부 350 : AMA 모듈

T1 : 구동 소자 T2 : 방전 방지 소자

본 발명의 장점 및 기타 다른 목적과 장점은 첨부된 도 5 및 도 6을 참조한 하기의 설명에 의해 더욱 명확히 이해될 것이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박막형 광로 조절 장치의 개별 구동 회로를 도시한 블록 구성도이고, 도 6a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박막형 광로 조절 장치의 개별 구동 회로에 대한 등가 회로를 도시한 등가 회로도이다. 이때, 도 5 및 도 6은 M×N(M, N은 양의 정수)개의 단위 픽셀에 대한 구동 회로로서, 이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 단위 픽셀에 대한 개별 구동 회로로 설명하기로 한다.

도5를 참조하면, 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 구동 회로에 따른 개별 구동 회로는 구동 소자(T1), 공통 전극부(320')를 포함한 종래의 개별 구동 회로에 스위칭 소자(T2)를 더 포함한다.

구동 소자(T1) 및 공통 전극부(320')의 기능에 대해서는 상술하 바 있으므로, 이하, 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 구동 회로에 더 구비되는 스위칭 소자(T2)의 구성 및 기능에 대해서 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 바람직한 실시 예에서는 MOS 트랜지스터를 스위칭 소자(T2)로 이용하는 바, 도 5에 도시된 바와 같이, 액츄에이터(200)와 공통 전극부(320) 사이에 형성하며, 그 게이트 전극(G2)은 구동 소자(T1)의 게이트 전극과 접속하여 구동 소자(T1)의 게이트 전극(G1)에 인가되는 게이트 신호와 동일한 신호를 인가하고, 소오스 전극(S2)은 액츄에이터(200)에 접속하며, 드레인 전극(D2)은 공통 전극부(320')에 접속한다.

상술한 바와 같이 형성한 스위칭 소자(T2)를 포함하는 박막형 광로 조절 장치의 개별 구동 회로의 동작 과정은 다음과 같다.

먼저, 구동 소자(T1)로부터 액츄에이터(200)에 구동 신호가 인가될 때, 스위칭 소자(T2)가 어떻게 동작하는 가에 대하여 설명한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 구동 소자(T1)의 게이트 전극(G1)에 게이트 신호가 액티브 펄스로 인가되면, 스위칭 소자(T2)의 게이트 전극(G2)에도 액티브 펄스가 인가된다.

액티브 펄스를 갖는 게이트 신호가 구동 소자(T1)의 게이트 전극(G)에 인가됨에 따라, 구동 소자(T1)의 소오스 전극(S1)과 드레인 전극(D1) 사이에는 채널이 형성되고, 그에 따라 소오스 전극(S1)에 인가되는 구동 신호는 드레인 전극(D1)을 경유하여 액츄에이터(200)에 인가된다.

또한, 스위칭 소자(T2)의 게이트 전극(G2)에도 액티브 펄스가 인가되므로, 스위칭 소자(T1)의 소오스 전극(S2)과 드레인 전극(D2)에도 채널이 형성되어, 스위칭 소자(T2)는 단락 상태(Short)가 된다.

한편, 구동 신호는 소정 전압 레벨을 가지므로, 구동 소자는 도 6a에 되시된 바와 같이, 소정 전압을 갖는 전압원으로 표시할 수 있을 것이고, 스위칭 소자(T2)는 단락 상태로 표시할 수 있을 것이다.

따라서, 액츄에이터(200)는 구동 소자(T1)에서 제공되는 구동 신호의 전압 레벨과 공통 전극부(320')의 공통 전압 사이의 전위차에의해 소정 구동 전압이 충전될 것이다.

한편, 구동 소자(T1)로부터 액츄에이터(200)로의 구동 신호 인가가 종료되었을 때, 스위칭 소자(T2)의 동작 과정은 다음과 같다.

도 5에 도시된 바와 같이, 구동 소자(T1)의 게이트 전극(G1)에 게이트 신호가 논액티브(Non_Active) 펄스로 인가되면, 스위칭 소자(T2)의 게이트 전극(G2)에도 논액티브 펄스가 인가된다.

논액티브 펄스를 갖는 게이트 신호가 구동 소자(T1)의 게이트 전극(G)에 인가됨에 따라, 구동 소자(T1)의 소오스 전극(S1)과 드레인 전극(D1) 사이에 형성된 채널은 소멸되고, 그에 따라 소오스 전극(S1)에 인가되는 구동 신호는 액츄에이터(200)에 인가되지 목한다.

또한, 스위칭 소자(T2)의 게이트 전극(G2)에도 논액티브 펄스가 인가되므로, 스위칭 소자(T2)의 소오스 전극(S2)과 드레인 전극(D2)에 형성된 채널이 소멸되어, 스위칭 소자(T2)는 개방 상태(Open)가 된다.

따라서, 게이트 전극에 논액티브 펄스가 인가되면, 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 개별 구동 회로는 도 6b에 도시된 바와 같이 표시할 수 있을 것이다.

즉, 스위칭 소자(T2)가 개방 되므로 인해, 스위칭 소자(T2)가 개방 상태일 때, 액츄에이터(200)에 충전된 전압이 공통 전극부(320')를 통해 유출되지 않고, 액츄에이터(200)에 잔존하게된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 구동 방법에 의거하여 박막형 광로 조절 장치를 구동하면, 액츄에이터(200)에 충전된 구동 전압을 다음 구동 신호가 인가될 때 까지 유지할 수 있어, 액츄에이터(200)의 틸팅각이 감소되는 것을 방지하므로써, 박막형 광로 조절 장치의 화질이 향상되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 소정 전압을 갖는 구동 신호를 인가하는 M×N(M, N은 양의 정수) 개의 구동 소자와, 접지 전압을 유지하는 접지 전압부와, 상기 구동 신호가 인가되는 동안 상기 구동 신호와 접지 전압간의 전위차에 대응하여 구동 전압을 충전하고, 상기 충전된 구동 전압에 의하여 소정 각도록 틸팅하는 M×N(M, N은 자연수) 개의 액츄에이터를 구비하는 박막형 광로 조절 장치에 있어서,

   상기 구동 소자에서 상기 액츄에이터에 구동 신호를 인가하는 동안에는 단락되고, 상기 구동 소자에서 상기 액츄에이터에 구동 신호의 인가를 중단하면 개방되는 스위칭 소자를 더 포함하는 박막형 광로 조절 장치의 구동 회로.