KR20020077380A - 액정 디스플레이 장치를 위한 애퍼쳐 프레임 - Google Patents

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KR20020077380A
KR20020077380A KR1020027008943A KR20027008943A KR20020077380A KR 20020077380 A KR20020077380 A KR 20020077380A KR 1020027008943 A KR1020027008943 A KR 1020027008943A KR 20027008943 A KR20027008943 A KR 20027008943A KR 20020077380 A KR20020077380 A KR 20020077380A
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케빈 케이. 데이
앤드류 알. 슬래터
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쓰리-파이브 시스템즈, 인크.
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Abstract

개선된 블랙 프레임을 갖는 디스플레이 스크린을 구비한 액정 디스플레이 장치가 제공된다. LCD의 마이크로디스플레이는 실리콘 기판의 상부 표면에 배치된 픽셀 매트릭스와, 글래스층과, 실리콘 기판과 글래스층사이에 배치된 반사 재료층, 바람직하게는 알루미늄으로 구성된다. 반사 재료층은 픽셀 매트릭스 주변에 프레임을 형성하는 패턴을 가지며, 디스플레이 스크린에서 사용자에 의해 관찰될 때 블랙 프레임을 발생시키는데 관련된다. 반사 재료는 광을 광 발생원으로 반사시키도록 기능하고, 따라서 사용자에게 순수 블랙 이미지를 표시한다. 다른 실시예에서, 픽셀 매트릭스 주변에 프레임을 형성하기 위해 패터닝된 반사 재료층, 바람직하게는 블랙 크롬이 글래스의 상부 표면에 배치된다. 글래스 상부의 반사 재료층은 개선된 블랙 프레임을 발생시키기 위해 글래스의 바닥의 반사 재료층의 위치에, 또는 그것에 더하여 사용될 수 있다.

Description

액정 디스플레이 장치를 위한 애퍼쳐 프레임{APERTURE FRAMES FOR LIQUID CRYSTAL-DISPLAY DEVICES}
마이크로디스플레이 장치는 일종의 액정 디스플레이(LCD)이다. LCD 장치는 사용자에게 정보를 표시하기 위해 일반적으로 휴대용 텔레비젼, 휴대용 컴퓨터, 및 휴대폰에 사용된다. LCD 장치는 효과에 있어서 광 밸브로서 작용하며, 즉 이것은 제 1 상태에서 빛을 전달하고 제 2 상태에서 빛의 전송을 차단한다. 본 발명의 응용에서와 같이 LCD 장치가 고분해능 정보 디스플레이로서 사용될 때, LCD 장치는 전형적으로, 독립적으로 액세스가능한 픽셀과 도트 매트릭스 배열을 이루면서 배열된다. 각각의 개별 픽셀은 백라이트로부터(투과 모드), 반사기로부터(반사 모드), 또는 두 가지의 결합으로부터(투과반사 모드)의 광을 선택적으로 조절하도록 제어된다. 픽셀들의 매트릭스는 반도체 웨이퍼, 또는 다이위에 배열되며, 다이는 반도체 웨이퍼 또는 실리콘 웨이퍼와 같은 다른 적절한 기판으로 만들어진다. 다중 다이는 단일 웨이퍼 또는 기판으로부터 생성될 수 있다.
전형적으로, 마이크로디스플레이 장치의 이미지 발생부는 도 1에 예시된 바와 같이 한 개의 글래스 또는 투명 재료 G을 반도체상에 제조된 전기회로 또는 다른 적절한 기판칩 S에 부착함으로써 구성된다. 글래스 또는 투명 재료 G는, 일반적으로 에폭시 또는 유사 밀봉형 재료로 형성된 주변 밀봉재(perimeter seal:PS)에 의해 실리콘 S에 유지된다. 액정 LC은 도 1에 나타낸 것과 같이 글래스 또는 투명 재료 G와 반도체 기판 또는 실리콘 S 사이 주변 밀봉재 PS 안쪽 영역에 채워진다. 주변 밀봉재의 안쪽은 일반적으로 디스플레이의 뷰잉 또는 활성 영역으로서 이용가능하며, 즉 이것은 픽셀 및 액정이 위치되는 영역이다.
이것에 대한 단점은 이미지가 스크린에 표시되거나, 마이크로디스플레이로부터 직접적으로 보여질 때, 주변 밀봉재 PS, 및 주변 밀봉재 PS의 안쪽과 픽셀의 외부 주변사이의 어떤 공간이 보여질 수 있다는 것이다. 투사되거나 보여지는 이미지에 있어서, 이 디스플레이 영역은 시각적으로 어필되지 못한다. 다른 단점은 스트레이 라이트가 주변 밀봉재 PS 및 주변 밀봉재 PS 부근 표면에서 바운드된다는 것이다. 이것은 바람직하지 못한, 디스플레이의 대비율이 감소할 수 있게 한다.
종래 기술의 상술한 문제점에 대한 하나의 해결책으로 블랙 프레임 BF이 글래스 G의 상부 표면에 배치시킨다. 이 해결책의 하나의 실시예에서, 프레임은 블랙 코팅된 금속 조각을 원하는 패턴으로 절단함으로써 형성한다. 그리고, 금속 프레임은 글래스 G의 상부 표면에 부착된다. 대안적으로, 프레임은 원하는 패턴의 글래스 G 상부 표면에 검은색 잉크를 침착하여 형성된다. 코팅 또는 잉크의 검은색은 도 2에 나타낸 것과 같이 스트레이 라이트 SL를 흡수함으로써, 주변 밀봉재 PS의 이미지가 보여지지 않도록 한다. 픽셀 P로의 어떠한 다른 광 L도 반사될 것이다. 따라서, 주변 밀봉재 PS (및 투사되길 원치 않는 이미지의 어떠한 다른 측면)이 입사광으로부터 보호되기 위해 프레임에 개구가 만들어지는 한 보호된 이미지는 마스크될 것이다.
그러나, 블랙 프레임 및 블랙 잉크 해결책에는 많은 문제점이 있다. 하나는 인입광의 시차이다. 다른 하나는 스넬의 법칙이다. 시차는 글래스로 들어오는 광파가 글래스 표면에 수직이 아닌 현상에 관련된다. 이 광선은 각도로 글래스의 안쪽 및 바깥면과 제조된 반도체의 픽셀에 맞고 여각으로 글래스에서 반사된다.
스넬의 법칙에 의해 기술된 현상으로, 광파는 각 방향으로 글래스를 통해 대기로 및 글래스를 통해 LC 유체 경계로, 글래스로 및 글래스에서 진행하기 때문에 구부러진다.
광파는 픽셀 어레이에 맞기전에 글래스 G의 두께를 통해 진행해야하기 때문에, 시차와 스넬의 법칙의 충돌은 설명되어야 한다. 도 3은 디스플레이를 통해 진행할 때의 이러한 충돌을 나타낸다.
시차 문제의 주된 측면은 블랙 프레임 BF의 에지와 광이 글래스 G를 통해 진행해야 하는 거리에 의한 제 1 조광 픽셀 P사이에 약간의 유한 거리 D가 있다는 사실에 기인한다(도 3참조). 이 거리를 계산함으로써, 적절한 디스플레이 영역이 조광되어 주변 밀봉재 PS가 커버되지만 픽셀은 열려 있게 하는 블랙 프레임 BF의 개구 사이즈를 개발할 수 있다. 그러나, 각각의 상이한 렌즈 시스템의 입사각 및 f#때문에 종종 그러한 가장 바깥쪽 광선의 입사각이 변화하면, 조광된 디스플레이 영역이 변한다.
두가지 상이한 종래 기술의 해결책은 이 후자의 문제를 다루기 위해 개발되었다. 하나는 각각의 상이한 광렌즈 시스템에 대한 주문형 블랙 프레임 개구 및 위치를 만드는 것을 포함한다. 이러한 해결책의 단점은 제품 비용 및 복잡성을 증가시키는, 무엇이 표준 제품인지의 주문화가 필요하다는 것이다. 이 후자의 문제점에 대한 다른 해결책은 실리콘상의 픽셀 수를 증가시키는 것을 포함한다. 이러한 구성에 있어서, 주변 밀봉재 또는 블랙 프레임 부근의 "비사용" 픽셀은 블랙으로 조종된다. 이러한 해결책의 문제점은 각 실리콘 다이의 사이즈가 증가되기 때문에 각각의 웨이퍼로부터 만들어질 수 있는 디스플레이 수를 감소시킨다는 것이다. 이러한 후자의 해결책의 다른 단점은 "블랙" 픽셀 BP가 실제로 검지 않다는 것이다. 이것은 디스플레이의 대비율 때문이다. 따라서, 이러한 후자의 해결책으로, 그레이 영역 GR은 블랙 프레임 BF과 투사된 픽셀 PP사이에 투사된다. 이러한 효과가 도 4에 도시되어 있다.
글래스 상부 표면에 블랙 프레임 또는 프린팅 블랙 잉크를 사용하는 해결책의 주된 단점은 블랙 프레임 개구 사이즈의 오차이다. 블랙 프레임의 위치설정은 이러한 불정확성을 보상하기 위해 디스플레이의 각 면에 20개 또는 그 이상의 부가적인 픽셀을 필요로 하는 부가적인 문제를 일으킨다. 이러한 부가 픽셀은 각 웨이퍼로부터의 수율을 감소시킬 뿐만 아니라 마이크로디스플레이 응용에 따라 상술한 투사 또는 관측 이미지에 표시될 그레이 링을 만들 수도 있다.
이러한 해결책의 또 다른 단점은 블랙 프레임이 광 시스템의 초점면의 외부에 있기 때문에(초점면은 실리콘 다이의 표면에 있음), 에지가 약간 희미하다는 것이다.
블랙 프레임의 사용에 따른 다른 문제점은 열적 관리이다. 블랙 프레임은 에너지를 흡수하기 때문에 뜨겁다. 액정에 손상을 주지 않고, 마이크로디스플레이를 사용하는, 특히 고에너지 광 투사 시스템의 에너지 제거는 문제가 많다.
글래스의 상부 표면에 부착된 블랙 프레임의 사용에 따른 또 다른 단점은 그러한 장치의 제조에 비용이 많이 든다는 것이다. 각 프레임은 한번에 하나씩 마이크로디스플레이에 부가되어야 한다. 정렬 오차는 중요하기 때문에, 따라서 이 단계는 많은 시간과 특별한 장치를 필요로 한다.
본 발명과 관련된 마이크로디스플레이 장치의 다른 측면은 VCOM 또는 ITO 신호로서 알려진 것의 연결에 관련된다. 이것은 글래스 G의 안쪽 표면에 코팅된 투명 금속, ITO(인듐 틴 옥사이드)의 박막이 있는 전압이다. 이 전압은 액정간의 전위차를 설정한다. 이것은 실리콘 S의 픽셀 전압에 대한 기준 전압을 제공한다. 저전력 소비와 고대비 디스플레이를 제공하기 위해 ITO와의 연결물이 저저항이라는 것은 중요하다.
전형적으로, 글래스 안쪽 측면의 ITO층 I과의 연결성은 도 5에 나타낸 것과 같이 글래스의 노출된 레지의 ITO층 I에 (일반적으로 플렉스 회로 또는 인쇄 회로 기판) 회로 C에 연결하는 도전 땝납 또는 에폭시 E를 사용하여 얻어진다. 도전 에폭시 E를 통해 ITO층 I으로 직접적으로 가는 전기적 경로의 저항은 비교적 크다.이것은 도전 에폭시가 ITO층 I과의 주변 전기 부착 능력을 가지기 때문이다. ITO 코팅의 저항은 타입 및 두께를 변화하지만 일반적인 경향은 광학적으로 잘된 ITO 코팅은 고저항값을 가지는 경향이 있다는 것이다. 마이크로디스플레이가 이러한 광학적으로 잘된 코팅을 사용하기 때문에, 접촉 저항은 더 증가될 것이다. 이 증가된 접촉 저항은, 차례로 고가의 전자 및/또는 휴대 장치의 배터리 수명을 짧게 하는, VCOM 신호에 대한 큰 구동 전압을 필요로 한다. 비쥬얼 디스플레이 패널의 블랙 프레임의 발생을 증가시키기 위해 제안된 어떠한 해결책도 ITO층 I과 회로 상호접속 C사이의 접촉 저항을 증가시키지 않는다는 것이 중요하다.
본 발명은 일반적으로 마이크로디스플레이 장치와 같은 액정 디스플레이 장치에 관한 것이며, 특히 디스플레이 스크린 또는 접안식 쌍안용 응용 마이크로디스플레이 장치에 표시되는 이미지 주위에 정확하며 시각적으로 어필하는 블랙 프레임을 발생시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 디스플레이 장치의 기본 구성요소를 나타낸 종래 기술의 마이크로디스플레 장치의 단면도.
도 2는 디스플레이 장치의 글래스 구성요소의 상부 표면에 배치된 블랙 프레임을 갖는 도 1에 나타낸 종래 기술의 마이크로디스플레이 장치의 단면도.
도 3은 시차 현상을 나타낸 도 2에 도시한 종래 기술의 마이크로디스플레이 장치의 단면도.
도 4는 부가적인 픽셀 구동 블랙을 갖는 도 3에 나타낸 종래 기술의 마이크로디스플레이 장치의 단면도.
도 5는 도전 에폭시가 플록스 회로 또는 PCB 기판을 어떻게 ITO 도전 금속에 연결하는 지를 나타낸 종래 기술의 마이크로디스플레이 장치의 단면도.
도 6은 본 기술에서 공지된 액정 디스플레이 장치를 사용하는 투사 구성의 기본 구성요소의 예를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 마이크로디스플레이 장치의 단면도.
도 8은 도 7에 나타낸 마이크로디스플레이 장치에 사용되는 글래스층과 관련 ITO 도전층(들)과 반사층(들)의 단면도.
도 9는 본 발명에 따른 LCD 장치의 디스플레이 스크린에 투사되는 개선된 블랙 프레임을 발생시키는데 사용되는 반사 또는 흡수층(들)을 형성하는데 사용되는 마스크 패턴을 나타낸 도면.
도 10은 도 7에 나타낸 마이크로디스플레이 장치에 사용되는 글래스층과 관련 ITO 도전층(들)과 반사층(들)의 다른 실시예의 단면도.
도 11은 도 10에 나타낸 마이크로디스플레이에 사용되는 글래스층과 관련 ITO 도전층(들)과 반사층(들)의 또 다른 실시예의 단면도.
본 발명은 종래 기술의 액정 디스플레이 장치의 결점을 극복하거나 적어도 최소화하는 것이다.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 개선된 블랙 프레임을 갖는 LCD가 제공된다. 본 발명에 따른 LCD의 마이크로디스플레이는 실리콘 기판의 상부 표면에 배치된 픽셀 매트릭스를 갖는다. 이것은 또한 상부 표면과 바닥 표면을 갖는 투명 재료층, 바람직하게는 글래스를 포함한다. 투명 재료층의 바닥 표면은 실리콘 기판의 상부 표면 부근에 배치된다. 밀봉재는 실리콘 기판과 투명 재료층사이에 배치된다. 밀봉재는 픽셀 매트릭스 부근의 주변을 형성하도록 배열된다. 원환은 실리콘 기판의 상부 표면과, 투명 재료층의 바닥 표면과, 밀봉재에 의해 형성된 주변부 안쪽의 영역에 의해 경계지어진 영역에 의해 형성된다. 원환은 액정으로 채워진다. 활성화(전압에 노출)될 때 두 배가 되는 액정은 그것으로의 어떠한 광의 극성도 바꾼다.
본 발명의 이 실시예는 반도체 기판의 상부 표면 또는 후면과 투명 재료층의 바닥 표면사이에 배치된 반사재료층을 더 포함한다. 반사 재료층은 픽셀 매트릭스 주변에 프레임을 형성하기 위해 패터닝된다. 반사 재료층은 바람직하게는 금속 또는 금속 합금, 예를 들어 알루미늄, 백금, 크롬, 구리, 은 등의 적어도 97%의 반사도를 갖는 금속 또는 금속 합금을 포함한다. 본 발명의 이 실시예는 투명 재료층의 바닥 표면에 배치된 도전 재료층도 포함한다. 반사 재료층은 바람직하게는 도전재료층에 배치된다. 이 실시예는 원환에 배치된 다수의 투명 구슬을 더 포함한다. 다수의 구슬은 반도체 기판의 상부 표면이 글래스 또는 투명 재료의 바닥의 도전재료층과 접촉하지 않도록 스페이서로서 작용한다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 흡광층은 투명 재료층의 상부 표면위에 배치된다. 이 실시예의 흡광층은 또한 픽셀 매트릭스 주변에 프레임을 형성하기 위해 패터닝된다.
바람직하게는, 이 흡광층은 블랙 크롬 잉크 등의 적절한 코팅된 구조 또는 재료로 이루어진다. 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 흡광층은 투명 재료의 상부 표면에 배치되고 반사층은 투명 재료의 바닥 표면에 배치된다.
본 발명은 많은 측면에서 종래 기술의 해결책과 다르다. 먼저, 바람직한 실시예에 있어서, 이것은 프레임을 광시스템의 초점면에 있는 액정 표면에 놓는다. 이로써 시차가 제거되고, 이것은 많은 상이한 광학 시스템에서 작용하는 단일 디스플레이가 만들어질 수 있다는 것을 의미한다. 이것은 필요한 픽셀 수를 감소시키고, 다이 사이즈를 줄여 디스플레이의 비용을 감소시킨다. 또한, 본 발명에 사용되는 반사 프레임이 빛을 흡수하기 보다는 반사하기 때문에, 장치에서 열을 발생시키지 않음으로써, 문제점인 열 관리를 제거한다.
또한, 프레임이 글래스 안쪽 표면에 배치되어 있기 때문에, 본 발명으로 포토리소그라피 프로세스가 프레임을 만드는데 사용될 수 있게 한다. 이것에 의해 금속 또는 패드 프린팅된 프레임으로 얻을 수 있는 것보다 엄격한 오차를 가능케 하고 또한 다이 사이즈를 작게 할 수 있다. 또한, 제조동안, 블랙 프레임을 만드는데 사용된 반사 패턴을 형성하기 위해 본 발명에서 사용되는 마스크는 단번에 여러 디스플레이에 배치될 수 있다. 글래스의 단일 시트는 50 내지 100개의 디스플레이 스크린을 만드는데 사용된다. 이것은 생산량에 있어 현저한 개선을 가져오기 때문에 제조 비용이 절감된다.
본 발명의 그 밖의 목적 및 장점이 아래의 상세한 설명과 첨부한 도면을 참조함으로써 명백해질 것이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 기술한다. 먼저 도 6을 참조하면, 공지된 단색 투사 시스템(monochrome projection system)의 구성요소들이, 본 발명의 배경 및 본 발명에의 결합의 목적으로서 기술될 것이다. 단색 투사시스템은 참조 부호(10)로 나타낼 것이다. 시스템(10)은 광원(12)과, 빔 분할기 큐브(beam splitter cube:14)와, 마이크로디스플레이(16)와, 투사 렌즈(projection lens:18)를 포함한다.
광원(12)은 두 가지 타입의 편광, 즉 A 타입 및 B 타입 편광을 가지는 광 빔/반사기(20)를 빔 분할기 큐브(14)에 투사하는 종래의 할로겐 텅스텐 램프이다. 빔 분할기 큐브(14)는 한 타입의 편광의 광, 예를 들어 A 타입의 편광의 광을 반사하고, 다른 타입의 편광, 예를 들어 B 타입의 광을 투과한다. A 타입 편광의 광은 도 6의 "A"로 식별되고, B 타입 편광의 광은 문자 "B"로 식별된다. 픽셀(22)이 선택되지 않은 것으로서 도 6에 도시되어 있으며, 따라서 A 타입 편광의 광을 광원(12)으로 다시 편광의 변경없이 반사한다. 픽셀(24)이 선택된 것으로서, 도 6에 도시되어 있으며, 따라서 A 타입 광의 편광을 B 타입광의 편광으로 변경한다. 픽셀(24)은, 이제 B 타입 편광의 광을 빔 분할기 큐브(14)로 반사시키고, 빔 분할기 큐브(14)는 이 광을 투사 렌즈(18)로 투과시키고, 이어서 투사 렌즈(18)는 이 광을 디스플레이 스크린(도시하지 않음)으로 투과시킨다.
본 발명에 따른 디스플레이 스크린에 투사를 위한 개선된 블랙 프레임을 발생시키는 마이크로디스플레이 장치(16)가 도 7을 참조하여 기술될 것이다. 마이크로디스플레이 장치(16')는, 바람직하게는 두께가 대략 0.5㎜ 내지 1.1㎜인 글래스층 (26)으로 형성된다. 그렇지만 기술이 발전함에 따라 마이크로디스플레이 장치의 사이즈가 작아지기 때문에, 보다 작은 기하학적 치수도 가능하다. 또한, 이 기술분야의 당업자는 알 수 있듯이 글래스층(26)은 다른 투명 재료로 형성될 수 있다.
마이크로디스플레이(16')는 또한 반도체 또는 실리콘 기판층(28)을 포함한다. 집적 회로(도시하지 않음)는 이 기술 분야에 잘 알려진 증착 및 에칭 기술을 사용하여 실리콘 기판(28)의 상부 표면에 형성된다. 집적 회로는 전극 매트릭스를 포함하며, 전극 매트리스는 비쥬얼 디스플레이를 발생시키는데 사용되는 픽셀을 형성한다. 디스플레이 스크린상의 특정 위치를 조광하려 할 때, 그 위치에 해당하는 집적 회로의 개개의 픽셀이 공지된 어드레싱 기술을 사용하여, 활성화(선택)된다.
바람직하게는 에폭시 재료로 형성된 밀봉재(30)는 글래스층(26)과 실리콘 기판층(28)의 바깥 가장자리를 따라 배치된다. 밀봉재(30)는 글래스층(26)과 실리콘 기판층(28)사이, 그리고 픽셀 매트릭스 주변에 밀봉을 형성한다. 글래스층(26)과, 실리콘 기판층(28)과, 둘레의 밀봉재에 의해 경계지어진 영역은 대략 3.7 미크론 두께인 원환(annulus:32)을 형성한다. 원환(32)은 액정으로 채워진다. 다수의 구슬(beads:34)은 글래스층(26)과 실리콘 기판층(28)사이에 배치되어 이 두개의 층사이의 간격을 유지한다. 구슬(34)은 바람직하게는 글래스 또는 폴리실리콘 재료로 형성되고 바람직하게는 3 내지 4 미크론사이의 두께를 갖는다.
본 발명에 따른 개선된 블랙 프레임을 발생시키는데 사용되는 ITO 도전층 및 반사층(들)을 이루고 있는 글래스층(26)위에 형성된 재료층들의 상세한 설명이 도 8을 참조하여 기술될 것이다. 먼저, ITO 도전층은 글래스층(26)의 바닥 표면에 폴리실리콘층(36), 바람직하게는 SiO2층을 증착하여 형성된다. 그리고, 도전층(38), 바람직하게는 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide:ITO)와 같은 투명 금속이 제 1폴리실리콘층(36)위에 증착된다. 하나의 대안적인 실시예에 있어서, 제 2 폴리실리콘층(40), 바람직하게는 SiO2층이 도전 금속층(38)위에 증착되고, 제 2 도전 금속층(42)이, 바람직하게는 ITO로 형성된 제 2 도전 금속층(42)이 제 2 폴리실리콘층위에 증착되어, 폴리실리콘과 도전 금속 재료의 2개의 계층화된 샌드위치를 형성한다. 폴리실리콘층(36 및 40)과 도전 금속층(38 및 42)은 공지된 증착 기술을 사용하여 글래스층(26)의 바닥 표면에 증착된다. 이들 재료층은 또한 이 기술에서 잘 알려진 두께로 증착된다.
도전 금속층(38 및 42)은 사실상 커패시터에서 한 쌍의 판중 하나의 판을 형성한다. 각 픽셀의 각 전극과 그와 관련된 도전층들의 부근 영역은 픽셀 커패시터를 형성한다. 도전 금속층(38 및 42)은 픽셀을 형성하는 개개의 전극들에 인가되는 전압에 대한 기준 전압을 제공한다. 따라서, 그것들은 액정을 가로질러 전위차를 설정하며, 액정은 전위차에 감응하여 비틀린다.
다음, 반사층(44)이 형성된다. 특히, 반사층(44)은 ITO층위에 증착된다. 반사층(44)이 바람직하게는 알루미늄을 포함하지만, 백금, 구리, 및 은과 같은 반사 금속을 포함할 수 있다. 입사된 광의 97% 이상을 반사하는 어떠한 금속도 사용될 수 있다. 반사층(44)은 바람직하게는 대략 500 내지 1600 옹스트롬의 두께로 증착된다. 반사층(44)은, 예를 들어 스퍼터링 공정, PVD 공정, 스핀 코팅 공정, 리소그라피 공정, 포토 에칭 리프트 오프 공정, 레이저 커팅 또는 레이저 스크라이브드 공정, 또는 전기 증착 또는 전기 도금 공정을 포함하는 많은 프로세스중 어느 하나의 공정에 의해 도전 금속층(42)에 부착될 수 있다. 바람직하게는, 포토-리소그라피 또는 포토-에치 리프트 오프 공정이 사용된다. 본 발명의 대안적인 실시예에 있어서, 폴리실리콘 재료(46), 예를 들어 SiO2의 부가층이 도전 금속층(42)과 반사층(44)사이에 증착될 수 있고, 다시 폴리실리콘 재료(48), 예를 들어 SiO2의 또 하나의 층이 반사층(44)위에 증착될 수 있다. 폴리실리콘층의 샌드위치에서의 반사층(44)의 캡슐화는 금속 위스커 성장(metal wisker growth)로서 알려진 현상을 방지하는 이점이 있다.
반사층(44)이 픽셀의 매트릭스를 커버하지 않아야 한다. 따라서, 픽셀 부근의 도전 금속층(들)(38,42)의 부분위에 증착된 반사 재료는 바람직하게는 에칭 공정에 의해 제거되어야 한다. 바람직하게는 도 9에 나타낸 패턴을 갖는 마스크 (50)는 이러한 목적을 위하여 사용되어야 한다. 그러나, 이 기술 분야의 당업자는 알 수 있듯이 다른 패턴을 갖는 마스크도 사용될 수 있다. 바람직하게는, 마스크 (50)는 도 9에 나타낸 패턴의 그리드(52)를 갖는다. 그리드(52)는 개개의 다이를 만드는데 사용된 실리콘 웨이퍼에 글래스(26)를 정렬시키기 위하여 제공되며, 개개의 다이는 실리콘 기판(28)을 형성한다. 도전 금속층(38 및 42)상에 증착된 어떠한 비도전층도 크로스오버 에폭시 부근의 영역에서 에칭된다는 것도 중요하며, 여기서 크로스오버 에폭시는 플렉스 회로 또는 PCB를 도전성 ITO층에 연결시킨다. 이것은 저항을 최소화하는데 필요하다.
반사층(44)은 층에 부딪히는 어떠한 광도 반사시킨다. 이러한 광은 빔 분할기 큐브(14)에 반사되고, 이어서 광을 광원(12)으로 다시 반사시킨다. 따라서, 반사층(44)이 증착된 영역이 완전한 어둠 영역으로서 디스플레이 스크린에 투사된다. 이것이 관찰자에게 블랙 프레임으로 보여진다.
대안적인 실시예에서, 반사층(44)은 도 10에 나타낸 것과 같이 글래스층(26)과 제 1 폴리실리콘층(36)사이에 배치된다. 이 실시예는 알루미늄 금속층(44)이 ITO층(42)과 접촉하는 것을 피하는 구성이기 때문에 바람직하다. 일부 경우들에는, 알루미늄 금속층은 ITO층과 역 전해반응을 할 수 있다. 일종의 부식이 일어나 ITO층을 전기적으로 비기능적으로 만든다. 또한, 이 부식이 애퍼쳐 안쪽에 발생하면, ITO층이 광학 특성을 열화시켜, 여러가지 색으로된 내부 에지로 표시될 수 있다. 제 1 SiO2의 증착전에 알루미늄 금속층이 글래스층에 바로 증착되면, 제 1 SiO2층은 제 1 ITO층에서 떨어져 알루미늄 금속을 밀봉할 것이다.
또 다른 실시예에 있어서, 배리어 금속층(43)은 도 11에 나타낸 것과 같이 ITO층(42)과 알루미늄 반사층(44)사이에 형성될 수 있다. 배리어 금속층(43)은 바람직하게는 텅스텐, 티타늄, 크롬 또는 그 밖의 유사한 합금이다. 배리어 금속의 사용에 따른 장점은 이것이 ITO와 작용하지 않는 금속 또는 금속 합금이라는 것이다. 전기화학에 있어서 전해 반응이 알루미늄에 비하여 아주 적거나 존재하지 않는다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 이 경우에는, 반사 또는 흡수 재료 부가층(54)이 글래스층(26)의 상부 표면위에 증착된다. 반사 또는 흡수재료 부가층(54)은, 실제적으로는 안티 반사 코팅층(56)위에 증착되며, 여기서안티 반사 코팅층(56)은 글래스층(26)의 상부 표면 직상에 증착된다는 것을 주시하여야 된다. 흡수 재료 부가층(54)은 바람직하게는 블랙 크롬 금속으로 형성되지만 다른 흡수 재료가 사용될 수도 있다. 반사재료 부가층(54)은 아마도 반사층(44)으로서 알루미늄, 크롬 또는 그 밖의 적절한 금속 또는 합금으로 형성된다. 반사 또는 흡수재료 부가층(54)은 바람직하게는 반사층(44)을 형성하는데 사용되는 공정과 유사한 공정으로 증착 및 에칭된다. 또한, 이 기술분야의 당업자는 알 수 있듯이, 폴리실리콘 재료층(들)은 글래스층 (26)의 상부 표면에 형성된 층들에 그리고 이 층들 사이에 부착될 수 있다.
마이크로디스플레이(16')는 바람직하게는 다음과 같이 구성된다. 먼저, ITO 도전층(들)(38,42) 및 반사층(들)(44,54)이 글래스층(26)에 형성된다. 별도의 단계에서, 집적 회로가 실리콘 기판층(28)에 형성된다. 그리고 나서, 글래스층(26)과 실리콘 기판층(28)은 폴리이미드층과 같은 비도전층으로 코팅된다. 폴리이미드층은 바람직하게는 대략 1000 옹스트롬이하의 두께이다. 그리고, 글래스 구슬(34)은 글래스층 (26) 또는 실리콘 기판층(28)에, 정전기 스프레잉 또는 증착 기술을 사용하여 스프레이된다. 에폭시링(30)은 스크린 프린팅 또는 제팅 공정(jetting process) 사용하여 글래스층 (26) 또는 실리콘 기판층(28)의 바깥 가장자리 주변에 배치된다. 그리고, 글래스층 (26)과 실리콘 기판층(28)이 결합된다. 다음, 원환(32)이 개구를 통해 액정으로 채워지고 나서 메워진다.이 기술분야의 당업자는 알 수 있듯이 이러한 단계 수행의 정확한 순서는 중요하지 않다. 예를 들면, 에폭시 링(30)을 적용하는 단계는 글래스 구슬(34)을 스프레잉하는 단계 이전에 수행될 수 있다.
본 발명이 다양한 수정물 및 대안 형태에 영향을 받기 쉽지만, 특정 실시예가 도면에 예시로써 도시되었으며 여기서 상세하게 기술되었다. 그러나, 특정 실시예의 설명은 개시된 특정 형태에 본 발명을 한정하려는 것이 아니고, 반대로, 첨부된 청구범위에 의해 한정되는 본 발명의 정신과 범위내에서 모든 수정물, 동등물, 및 대안물을 커버하려는 것이다.

Claims (23)

  1. (a)기판의 상부 표면에 배치된 픽셀 매트릭스와;
    (b)상부 표면과 바닥 표면을 갖는 투명 재료층과;
    상기 투명 재료층의 바닥 표면은 상기 기판의 상부 표면 부근에 배치되고,
    (c)상기 기판과 상기 투명 재료층사이에 배치된 밀봉재와;
    상기 밀봉재는 상기 픽셀 매트릭스 부근에 주변부를 형성하기 위해 배열되고,
    (d)상기 기판의 상부 표면과, 상기 투명 재료층의 바닥 표면과, 상기 밀봉재에 의해 형성된 주변부의 안쪽에 의해 경계지어진 영역에 의해 형성된 원환과;
    상기 원환은 액정으로 채워지며,
    (e)상기 기판의 상부 표면과 상기 투명 재료층의 바닥 표면사이에 배치된 반사 재료층을 포함하고, 상기 반사 재료층은 상기 픽셀 매트릭스 주변에 프레임을 형성하기 위해 패터닝되는 마이크로디스플레이 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 픽셀 매트릭스 주변에 프레임을 형성하기 위해 패터닝된, 상기 투명 재료층의 상부 표면에 배치된 반사 또는 흡수 재료층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로디스플레이 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 투명 재료층의 바닥 표면위에 배치된 도전 재료층을더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로디스플레이 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 반사 재료층은 상기 도전 재료층위에 배치된 것을 특징으로 하는 마이크로디스플레이 장치.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 도전 재료층은 상기 반사 재료층위에 배치된 것을 특징으로 하는 마이크로디스플레이 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 폴리실리콘 재료층은 상기 도전 재료층과 상기 반사 재료층사이에 배치된 것을 특징으로 하는 마이크로디스플레이 장치.
  7. 제 3항에 있어서, 상기 기판의 상부 표면이 상기 도전 재료층과 접촉하지 않도록 스페이서로서 작용하는, 상기 원환에 배치된 다수의 투명 구슬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로디스플레이 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 반사 재료는 알루미늄, 백금, 크롬, 구리, 및 은으로 구성된 그룹에서 선택된 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로디스플레이 장치.
  9. 제 3항에 있어서, 상기 반사 재료층과 상기 도전 재료층사이에 배치된 배리어 금속층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로디스플레이 장치.
  10. (a)기판에 배치된 픽셀 매트릭스;
    (b)상기 기판 부근에 배치된 투명 재료층; 및
    (c)상기 기판과 상기 투명 재료층사이에 배치되고, 상기 픽셀 매트릭스 주변에 프레임을 형성하기 위해 패터닝된 반사 재료층을 포함하는 마이크로디스플레이 장치.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 픽셀 매트릭스 주변에 프레임을 형성하기 위해 패터닝된, 상기 투명 재료의 상부 표면에 배치된 반사 또는 흡수 재료층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로디스플레이 장치.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 투명 재료층과 상기 기판사이에 배치되며, 상기 픽셀 매트릭스 부근에 주변부를 형성하기 위해 배열된 밀봉재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로디스플레이 장치.
  13. 제 12항에 있어서, 원환은 상기 기판과, 상기 투명 재료층과, 상기 밀봉재에 의해 경계지어진 영역에 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로디스플레이 장치.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 원환을 채우는 액정을 더 포함하는 것을 특징으로하는 마이크로디스플레이 장치.
  15. 제 14항에 있어서, 인듐 틴 옥사이드를 포함하며, 상기 투명 재료층위에 배치된 도전 재료층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로디스플레이 장치.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 기판이 상기 도전 재료층과 접촉하지 않도록 스페이서로서 작용하는, 상기 구환에 배치된 다수의 투명 구슬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로디스플레이 장치.
  17. 제 10항에 있어서, 상기 반사 재료층은 알루미늄, 백금, 크롬, 구리, 및 은으로 구성된 그룹에서 선택된 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로디스플레이 장치.
  18. (a)기판에 배치된 픽셀 매트릭스;
    (b)상기 기판 부근에 배치된 투명 재료층; 및
    (c)상기 투명 재료층의 상부 표면에 배치된 반사 또는 흡수 재료층을 포함하며, 상기 반사 재료층은 상기 픽셀 매트릭스 부근에 프레임을 형성하기 위해 패터닝된 마이크로디스플레이 장치.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 투명 재료층과 상기 기판사이에 배치되며, 상기 픽셀 매트릭스 부근에 프레임을 형성하기 위해 패터닝된 반사 재료층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로디스플레이 장치.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 투명 재료층의 바닥 표면과 상기 반사 재료층사이에 배치된 도전 재료층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로디스플레이 장치.
  21. 제 19항에 있어서, 상기 반사 또는 흡수 재료층은 블랙 크롬 재료를 포함하고, 상기 반사 재료층은 알루미늄, 백금, 크롬, 구리, 및 은으로 이루어진 그룹에서 선택된 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로디스플레이 장치.
  22. 제 20항에 있어서, 다수의 폴리실리콘 재료층사이에 샌드위치된 다수의 도전 재료층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로디스플레이 장치.
  23. 제 20항에 있어서, 상기 도전 재료층은 인듐 틴 옥사이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로디스플레이 장치.
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