KR20010054281A - 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광효율을 높이도록 한 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자에 관한 것이다.
본 발명에 따른 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자는 각각 제 1 및 제 2 표면을 갖는 제 1 및 제 2 투명기판과, 상기 제 1 투명기판의 제 1 표면 상에 스트라입(Stripe) 형태로 소정 간격을 두고 나란하게 형성되는 다수 개의 고정부재와, 상기 제 2 투명기판의 제 1 표면 상에 양 끝단이 고정되고 중앙부분이 소정 간격 만큼 부상된 브릿지(bridge) 형태를 가지며 상기 제 1 투명기판의 상기 고정부재가 형성되지 않은 부분과 대응되게 형성된 다수 개의 가동부재와, 상기 고정부재과 상기 가동부재 사이의 간격을 일정하게 유지하도록 상기 제 1 투명기판의 제 1 표면과 상기 제 2 투명기판의 제 1 표면이 마주하게 가장자리에 형성된 스페이서(spacer)를 구비한다. 따라서, 고정부재와 가동부재 사이의 간격이 일정하도록 용이하게 조절할 수 있게 된다.
Description
본 발명은 광빔을 변조하여 화상을 표시하기 위한 표시소자에 관한 것으로, 특히 광효율을 높이도록 한 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자에 관한 것이다.
차세대 표시장치로서 각종 평판 표시소자(Flat Panel Display Device)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 평판 표시소자에는 이미 일반화된 액정디스플레이(Liquid Crystal Display : 이하 "LCD"라 함)와, 가스방전을 이용하는 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : 이하 "PDP"라 함) 등이 있다. LCD는 시야각이 좁고 응답속도가 느릴뿐 아니라 반도체 제조공정으로 스위치소자인 박막트랜지터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)와 전극 등을 형성하게 되므로 제조공정이 복잡한 단점이 있다. PDP는 제조공정이 단순하여 대면적화에 유리하지만 방전 및 발광효율이 낮고 고가인 단점이 있다.
이에 따라, 평판 표시장치의 문제점들을 해결할 수 있는 새로운 표시소자에 대한 개발이 진행되고 있다. 최근에는 극초미세 가공기술인 마이크로 일렉트로메커니컬 시스템(Micro Electromechanical System : 이하 "MEMS"라 함)을 이용하여 화소셀(Pixel)마다 미세한 광변조기를 형성하여 화상을 표시할 수 있는 투과형 표시소자가 제안된 바 있다.
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자를 도시한 개략도로, 도 1a은 단면도이고, 도 1b는 측면도이다.
종래 기술에 따른 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자는 투명기판(11) 상에 스트라입(Stripe) 형태로 소정 간격을 두고 나란하게 형성되는 다수 개의 고정부재(13)와, 브릿지(bridge) 형태를 가져 고정부재(13)와 이격되며 양변이 고정부재(13)와 중첩되게 형성된 가동부재(15)를 구비한다.
상기에서 브릿지(bridge) 형태로 형성된 가동부재(15)는 투명기판(11)에 양 끝단이 고정되며 중앙부분이 투명기판(13)으로부터 소정 간격 만큼 부상되어 고정부재(13)와 이격된다. 고정부재(13)는 전극으로 이용되는 전도성 물질과 절연층으로 이용되는 절연물질 등 다층 박막으로 형성되고, 가동부재(15)는 탄성이 양호한 물질과, 전극으로 이용되는 전도성 물질과 절연층으로 이용되는 절연물질 등 다층 박막으로 형성된다. 또한, 고정부재(13) 및 가동부재(15)의 표면은 불투명하여야 한다.
가동부재(15)를 형성하는 방법은 고정부재(13)가 형성된 투명기판(11)에 희생층(도시되지 않음)을 증착하고, 이 희생층 상에 투명기판(11)과 접촉되게 가동부재(15)를 형성하는 탄성이 양호한 물질, 전극으로 이용되는 전도성 물질 및 절연층으로 이용되는 절연물질 등을 증착하고 패터닝한 후 희생층을 제거하므로써 형성된다.
상술한 구성의 투과형 표시장치는 고정부재(13)와 가동부재(15)는 전기적인 신호에 의해 제어되어 화면의 표시상태와 비표시상태를 나타낸다. 즉, 고정부재(13)와 가동부재(15)는 각각의 전극에 인가되는 전기적인 신호에 따라 상호 작용하는 정전기력에 의해 접촉 또는 분리되어 광경로를 개폐시키는 것에 의해 화면을 나타낸다.
도 2a 및 도 2b는 종래 기술에 따른 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자의 구동시 단면도이다.
도 2a는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자의 비표시상태를 도시하는 것으로 스위치(S1)를 '온(on)'시키면 고정부재(13)와 가동부재(15) 각각의 전극에는 소정 레벨의 전압이 인가된다. 이 때, 고정부재(13)와 가동부재(15) 사이에 정전기력에 의한 인력이 작용되어 가동부재(15)가 응력을 받아 고정부재(13) 쪽으로 이동한다. 이에 의해, 고정부재(13)와 가동부재(15)는 중첩된 부분이 접촉된다. 그러므로, 투명기판(11)의 배면에 설치된 배면 광원(도시되지 않음)으로부터 입사되는 입사광은 고정부재(13) 및 가동부재(15)에 의해 반사되어 입사광은 표시장치를 투과하지 못하고 차단된다.
이와 반대로 도 2b는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자의 표시상태를 도시하는 것으로 스위치(S1)를 '오프(off)'시키면 고정부재(13)와 가동부재(15)에 전압이 인가되지 않는다. 이 때, 가동부재(15)는 자신의 탄성력에 의해 원래의 상태로 복귀하게 되어 고정부재(13)와 분리되므로 고정부재(13)와 가동부재(15) 사이에 틈이 형성된다. 이에 의해, 고정부재(13)와 가동부재(15) 사이에는 광경로가 형성된다. 이 광경로를 통하여 배면 광원(도시되지 않음)으로부터 입사되는 입사광이 표시면(도시되지 않음) 쪽으로 투과되어 화상 또는 영상을 표시하게 된다.
그러나, 종래 기술에 따른 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자는 희생층을 이용하여 고정부재과 가동부재 사이의 간격을 유지시키는 데, 이는 희생층을 일정한 두께로 형성하기 어려워 고정부재와 가동부재 사이의 간격을 유지시키기 어렵다.
따라서, 본 발명의 목적은 고정부재와 가동부재 사이가 일정한 간격을 갖도록 용이하게 조절할 수 있는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자를 제공하는데 있다.
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자를 도시한 개략도.
도 2a 및 도 2b는 종래 기술에 따른 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자의 구동시 단면도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자를 도시한 개략도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자의 구동시 단면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
21 : 제 1 투명기판 23 : 고정부재
25 : 제 2 투명기판 27 : 가동부재
29 : 스페이서
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자는 각각 제 1 및 제 2 표면을 갖는 제 1 및 제 2 투명기판과, 상기 제 1 투명기판의 제 1 표면 상에 스트라입(Stripe) 형태로 소정 간격을 두고 나란하게 형성되는 다수 개의 고정부재와, 상기 제 2 투명기판의 제 1 표면 상에 양 끝단이 고정되고 중앙부분이 소정 간격 만큼 부상된 브릿지(bridge) 형태를 가지며 상기 제 1 투명기판의 상기 고정부재가 형성되지 않은 부분과 대응되게 형성된 다수 개의 가동부재와, 상기 고정부재과 상기 가동부재 사이의 간격을 일정하게 유지하도록 상기 제 1 투명기판의 제 1 표면과 상기 제 2 투명기판의 제 1 표면이 마주하게 가장자리에 형성된 스페이서(spacer)를 구비한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자를 도시한 개략도로, 도 3a은 단면도이고, 도 3b는 측면도이다.
본 발명에 따른 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자는 제 1 및 제 2 투명기판(21)(25)과, 제 1 투명기판(21)의 제 1 표면 상에 스트라입(Stripe) 형태로 소정 간격을 두고 나란하게 형성되는 다수 개의 고정부재(23)와, 제 1 투명기판(21)의 고정부재(23)가 형성되지 않은 부분과 대응되며 제 2 투명기판(25)의 제 1 표면 상에 양 끝단이 고정되고 중앙부분이 소정 간격 만큼 부상된 브릿지(bridge) 형태로 형성된 가동부재(27)와, 제 1 투명기판(21)의 제 1 표면과 제 2 투명기판(25)의 제 1 표면이 마주하도록 가장자리에 형성되어 고정부재(23)과 가동부재(27) 사이의 간격을 일정하게 하는 스페이서(spacer : 29)를 구비한다.
상기에서 고정부재(23)는 제 1 투명기판(21)의 제 1 표면 상에 전극으로 이용되는 전도성 물질과 절연층으로 이용되는 절연물질 등 다층 박막으로 10∼15㎛ 정도의 폭을 가지며, 5∼10㎛ 정도의 폭 만큼 이격되게 형성된다. 그리고, 가동부재(27)는 제 1 투명기판(21)의 고정부재(23) 사이 부분과 대응되게 제 2 투명기판(25)의 제 1 표면 상에 양 끝단이 고정된 브릿지 형태를 갖는 것으로 탄성이 양호한 물질과, 전도성 물질과 절연층으로 이용되는 절연물질 등 다층 박막으로 10∼15㎛ 정도의 폭을 가지며, 5∼10㎛ 정도의 폭 만큼 이격되게 형성된다. 상기에서 고정부재(23) 및 가동부재(27)의 구조에서 전극으로 이용되는 전도성 물질은알루미늄, 구리, 크롬, 티타늄, 몰리브덴 또는 텅스텐 등의 금속으로 형성되며, 절연층으로 이용되는 절연물질은 산화실리콘 또는 질화실리콘 등으로 형성된다. 그리고, 가동부재(27)를 구성하는 탄성이 양호한 물질은 질화실리콘 등으로 형성된다. 또한, 고정부재(23) 및 가동부재(27)의 표면은 불투명하여야 한다.
상기에서 가동부재(27)를 형성하는 방법은 제 2 투명기판(25)의 제 1 표면 상에 희생층(도시되지 않음)을 증착하고, 이 희생층 상에 제 2 투명기판(25)의 제 1 표면과 접촉되게 가동부재(27)를 형성하는 탄성이 양호한 물질, 전극으로 이용되는 전도성 물질 및 절연층으로 이용되는 절연물질 등을 순차적으로 증착하고 포토리쏘그래피 방법으로 패터닝한 후 희생층을 제거하므로써 형성된다.
스페이서(spacer : 29)는 고정부재(23)와 가동부재(27)가 형성된 제 1 투명기판(21)의 제 1 표면과 제 2 투명기판(25)의 제 1 표면이 마주하도록 부착한다. 상기에서 스페이서(29)는 가동부재(27)가 구동되는 공간이 필요하므로 고정부재(23)와 2.5∼3.5㎛ 정도의 간격을 갖도록 형성된다. 또한, 제 1 투명기판(21)과 제 2 투명기판(25)은 빛샘을 방지하기 위해 고정부재(23)와 가동부재(27)가 3∼5㎛ 정도 중첩되게 형성된다. 상기에서 고정부재(23)와 가동부재(27) 사이를 스페이서(29)에 의해 2.5∼3.5㎛ 정도의 간격으로 유지시키므로 이 고정부재(23)와 가동부재(27) 사이 간격을 일정하게 유지하기 용이하다.
상술한 구성의 투과형 표시장치는 고정부재(23)와 가동부재(27)는 전기적인 신호에 의해 제어되어 화면의 표시상태와 비표시상태를 나타낸다. 즉, 고정부재(23)와 가동부재(27)는 각각의 전극에 인가되는 전기적인 신호에 따라 상호 작용하는 정전기력에 의해 접촉 또는 분리되어 광경로를 개폐시키는 것에 의해 화면을 나타낸다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자의 구동시 단면도이다.
도 4a는 본 발명에 따른 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자의 비표시상태를 도시하는 것으로 스위치(S2)를 '온(on)'시키면 고정부재(23)와 가동부재(27) 각각의 전극에는 소정 레벨의 전압이 인가된다. 이 때, 고정부재(23)와 가동부재(27) 사이에 정전기력에 의한 인력이 작용되어 가동부재(27)가 고정부재(23) 쪽으로 이동된다. 이에 의해, 고정부재(23)와 가동부재(27)는 중첩된 부분이 접촉된다. 그러므로, 제 1 투명기판(21)의 제 2 표면 쪽에 설치된 광원(도시되지 않음)으로부터 입사되는 입사광은 고정부재(23) 및 가동부재(27)에 의해 반사되어 제 2 투명기판(25)의 제 2 표면 쪽으로 진행하지 못하므로 입사광은 표시장치를 투과하지 못하고 차단된다. 이 때, 고정부재(23)와 가동부재(27)는 단락되는 것을 방지하기 위해 각각의 표면에 절연층이 형성되어 서로 접촉되도록 한다.
상기에서 제 1 투명기판(21)의 제 2 표면 쪽에 설치된 광원으로부터 입사되는 입사광이 70∼80°정도의 입사각을 갖고 고정부재(23)와 가동부재(27)의 중첩된 부분을 가지므로 고정부재(23)와 가동부재(27)가 0.4∼0.8㎛ 정도 이하의 간격만 되면 제 1 투명기판(21)의 제 2 표면 쪽으로 입사되는 입사광이 제 2 투명기판(25)의 제 2 표면 쪽으로 진행하지 못하여 표시장치는 차광 상태가 된다.
이와 반대로 도 4b는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자의 비표시상태를 도시하는 것으로 스위치(S2)를 '오프(off)'시키면 고정부재(23)와 가동부재(27)에 전압이 인가되지 않는다. 이 때, 가동부재(27)는 자신의 탄성력에 의해 원래의 상태, 즉, 제 2 투명기판(25)의 제 1 표면 쪽으로 복귀하게 된다. 그러므로, 고정부재(23)와 가동부재(27)은 분리되어 이 고정부재(23)와 가동부재(27) 사이에 틈이 형성되어 광경로가 형성된다. 이 광경로를 통하여 제 1 투명기판(21)의 제 2 표면 쪽으로 입사되는 입사광이 제 2 투명기판(25)의 제 2 표면 쪽으로 투과되어 화상 또는 영상을 표시하게 된다.
상술한 구성의 본 발명에 따른 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자는 가동부재가 형성된 제 2 투명기판의 제 2 표면 쪽에 광원을 설치하여 입사되는 광을 제 1 투명기판의 제 2 표면 쪽으로 투과시킬 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자는 고정부재가 제 1 투명기판의 제 1 표면 상에 형성되고 가동부재가 제 2 투명기판에 형성되며, 스페이서(spacer)에 의해 고정부재와 가동부재 사이의 간격이 일정하도록 제 1 투명기판의 제 1 표면과 제 2 투명기판의 제 1 표면이 마주하게 부착된다.
따라서, 본 발명에 따른 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자는 고정부재와 가동부재 사이의 간격이 일정하도록 용이하게 조절할 수 있게 된다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.
Claims (16)
- 각각 제 1 및 제 2 표면을 갖는 제 1 및 제 2 투명기판과,상기 제 1 투명기판의 제 1 표면 상에 스트라입(Stripe) 형태로 소정 간격을 두고 나란하게 형성되는 다수 개의 고정부재와,상기 제 2 투명기판의 제 1 표면 상에 양 끝단이 고정되고 중앙부분이 소정 간격 만큼 부상된 브릿지(bridge) 형태를 가지며 상기 제 1 투명기판의 상기 고정부재가 형성되지 않은 부분과 대응되게 형성된 다수 개의 가동부재와,상기 고정부재과 상기 가동부재 사이의 간격을 일정하게 유지하도록 상기 제 1 투명기판의 제 1 표면과 상기 제 2 투명기판의 제 1 표면이 마주하게 가장자리에 형성된 스페이서(spacer)를 구비하는 것을 특징으로 하는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 고정부재가 전도성 물질층과 절연층을 포함하는 등 다층 박막으로 형성된 것을 특징으로 하는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자.
- 제 2 항에 있어서,상기 전도성 물질층이 알루미늄, 구리, 크롬, 티타늄, 몰리브덴 또는 텅스텐의 금속으로 형성된 것을 특징으로 하는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자.
- 제 2 항에 있어서,상기 절연층이 산화실리콘 또는 질화실리콘으로 형성된 것을 특징으로 하는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자.
- 제 2 항에 있어서,상기 고정부재가 10∼15㎛의 폭을 가지며, 5∼10㎛의 폭 만큼 이격되게 형성된 것을 특징으로 하는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 가동부재가 탄성이 양호한 물질층, 전도성 물질층과 절연층을 포함하는 다층 박막으로 형성된 것을 특징으로 하는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자.
- 제 6 항에 있어서,상기 탄성이 양호한 물질층이 질화실리콘으로 형성된 것을 특징으로 하는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자.
- 제 6 항에 있어서,상기 전도성 물질층이 알루미늄, 구리, 크롬, 티타늄, 몰리브덴 또는 텅스텐의 금속으로 형성된 것을 특징으로 하는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자.
- 제 6 항에 있어서,상기 절연층이 산화실리콘 또는 질화실리콘으로 형성된 것을 특징으로 하는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자.
- 제 6 항에 있어서,상기 고정부재가 10∼15㎛의 폭을 가지며, 5∼10㎛의 폭 만큼 이격되게 형성된 것을 특징으로 하는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 가동부재가 상기 고정부재와 3∼5㎛ 정도 중첩되게 형성된 것을 특징으로 하는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 고정부재 및 상기 가동부재의 표면이 불투명한 것을 특징으로 하는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 가동부재는 상기 고정부재와의 전압 차에 의해 발생되는 정전기력에 의한 인력으로 상기 고정부재와 접촉되는 것을 특징으로 하는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 가동부재는 상기 고정부재와의 전압 차가 없어짐에 따라 자신의 탄성력에 의해 상기 고정부재와 분리되는 것을 특징으로 하는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 투명기판의 제 2 표면 쪽에 광원을 설치하여 입사되는 광을 제 2 투명기판의 제 2 표면 쪽으로 투과시키는 것을 특징으로 하는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 2 투명기판의 제 2 표면 쪽에 광원을 설치하여 입사되는 광을 제 1 투명기판의 제 2 표면 쪽으로 투과시키는 것을 특징으로 하는 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자.
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