KR970003004B1 - 투사형 화상표시장치용 광로조절장치 - Google Patents
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Abstract
내용없음
Description
제1도는 종래의 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 단면도.
제2도는 본 발명에 따른 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
50 : 광로조절장치 51 : 는동매트릭스기판
53 : 단결성 실리콘 웨이퍼 55,56 : 소오스 및 드레인 영역
57 : 게이트산화막 59 : 게이트 전
61,65 : 절연막 63,64 :소오스 및 드레인 전극
67 : 접촉단자 71 : 액츄에이터
본 발명은 투사형 화상표시장치용 광로조절장치에 관한 것으로서, 특히, 액츄에이터들을 고속으로 구동시킬 수 있으며 수율(yield)을 향상 시킬 수 있는 투사형 화상표시장치용 광로조절장치에 관한 것이다.
화상표시장치는 표시방식에 따라 직시형 화상표시장치와 투사형 화상표시장치로 구분된다. 직시형 화상표시장치는 CRT(Cathode Ray Tube)등이 있는데, 이러한 CRT 화상표시장치는 화질이 좋으나 화면이 커짐에 따라 중량 및 두께의 증가와, 가격이 비싸지는 문제점이 있어 대화면을 구현하는데 한계가 있다. 투사형 화상표시장치는 대화면 액정 표시장치(Liquid Crystal Display:이하 LCD라 칭함)등이 있는데, 이러한 대화면 LCD는 박형화가 가능하여 중량을 작게할 수 있다. 그러나, 이러한 LCD는 편광판에 의한 광의 손실이 크고, LCD를 구동하기 위한 박막 트랜지스터가 화소마다 형성되어 있어 개구율(광의 투과 면적)을 높이는데 한계가 있으므로 광의 효율이 매우 낮다.
이러한, LCD의 단점을 보완하고자 미합중국 Aura사에서 액츄에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Arrays:이하 AMA라 칭함)를 이용한 투사형 화상표시장치가 개발되었다. AMA를 이용한 투사형 화상표시장치는 광원에서 발광된 백색광을 적색, 녹색 및 청색의 광속(lignt beam)등으로 분리한 후, 이 광속들을 화소들이 되는 액츄에이터들의 변형에 의해 기울어지는 반사경들에 각각 반사시켜 광로(light path)들을 조절하고, 이 광속들의 광량을 조절하여 화면으로 투사시키므로서 화상을 나타낸다. AMA는 구동방식에 따라 액츄에이터가 M×1개인 1차원 AMA와 M×N개인 2차원 AMA로 구분된다. 상기에서 액츄에이터는 압전물질이나 전왜물질로 이루어지는 변형부와 전극들을 포함하며 전계발생시 변형되어 상부에 있는 거울을 기울어지게 한다.
제1도는 종래의 투사형 화상표시장치용 광로조절장치(10)의 단면도이다.
광로조절장치(10)는 능동매트릭스기판(active matrix substrate:11), 액츄에이터(31) 및 거울(41)을 구비한다.
능동매트릭스기판(11)은 유리로 이루어진 절연기판(13)의 표면에 형성된 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)를 포함한다. 박막트랜지스터는 게이트 전극(15), 소오스 및 드레인 전극들(23),(24), 게이트 절연막(17), 비정질 실리콘층(19), n+ 비정질 실리콘층(21) 및 보호막층(25)으로 형성되어 있다. 게이트 전극(15)은 절연기판(13)의 표면에 알루미늄등으로 형성되어 있으며, 게이트 절연막(17)은 게이트 전극(15)을 절열시키는 것으로 Al2O3의 양극 산화막과 SiaNb(a,b는 자연수)의 이중막으로 도포되어 있다. 게이트 전극(15) 상부의 게이트 절연막(17)의 표면에 비정질 실리콘층(19) 및 n+ 비정질 실리콘층(21)에 형성되어 있다. n+ 비정질 실리콘층(21)은 소오스 및 드레인 영역으로 이용되는 것으로 좌우로 분리되어 있으며, 비정질 실리콘층(19)은 채널 영역으로 이용되는 것으로 소정부분이 n+ 비정질 실리콘층(21)이 형성되어 있지 않아 노출되어 있다. 그리고, 소오스 및 드레인 전극들(23),(24)이 n+ 비정질 실리콘층(21)의 표면에 형성되어 게이트절연막(17)의 표면에 길게 연장되어 있다. 보호막층(25)은 소오스 및 드레인 전극들(23),(24)의 노출된 부분의 표면에 도포되어 있다. 또한, 드레인 전극(24)의 표면에 알루미늄등으로 이루어진 접촉단자(27)들이 형성되어 있다.
액츄에이터(31)는 제1 및 제2 변형부들(33),(35)과 신호 및 공통접지전극들(37),(39)로 이루어진다. 제1 및 제2 변형부들(33),(35)은 'L'자의 형상을 가지는 압전세라믹으로 형성되며 거울상으로 배치되어 '철(凸)'자 형상을 갖는다. 제1 및 제2 변형부들(33),(35)의 사이에 신호전극(37)이 형성되어 있으며, 이 신호전극(37)과 대향하는 제1 및 제2 변형부들(33),(35)의 측면들에 공통접지전극들(37),(39)이 형성되어 있다. 상기에서 제1및 제2 변형부들(33),(35)은 신호전극(37)과 직각을 이루는 동일한 방향으로 분극되어 있다. 상술한 액츄에이터(31)는 신호전극(37)이 접촉단자(27)와 접촉되도록 전도성 접착제에 의해 능동매트릭스기판(11)의 상부에 부착 및 실장되어 있다.
거울(41)은 액츄에이터(31)의 돌출부 표면에 부착 및 실장되어 있으며, 액츄에이터(31)의 변형에 연동되어 기울어지게 된다.
상술한 광로조절장치(10)는 박막트랜지스터의 게이트 전극(15)에 동기 신호가, 소오스 전극(23)에 화상신호가 동시에 인가되면, 동기신호에 의해 n+ 비정질 실리콘층(21)들 사이의 비정질 실리콘층(19)에 채널이 형성되어 화상신호를 드레인 전극(24)으로 전달한다. 드레인 전극(24)으로 전달된 화상신호는 접촉단자(27)를 통해 액츄에이터(31)의 신호전극(37)에 입력된다. 상기에서 공통접지전극(39)들은 접지되어 있으므로 화상신호가 입력되는 신호전극(37)에 의해 제1 및 제2 변형부들(33),(35)에 서로 반대방향의 전계가 발생된다. 제1 및 제2 변형부들(33),(35)에서 분극방향과 전계방향이 동일한 것은 수직축을 따라 축소되고, 분극방향과 전계방향이 반대인 것은 수직축을 따라 신장된다. 그러므로, 액츄에이터(31)는 수직축을 따라 축소되는 변형부쪽으로 휘어지고 표면이 동일한 방향으로 기울어지게 된다. 액츄에이터(31)의 표면에 실장되어 있는 겅울(41)도 연동되어 기울어지게 된다.
그러나, 상술한 투사형 화상표시장치용 광로조절장치는 액츄에이터를 구동시키는 박막트랜지스터가 비정질 실리콘으로 이루어지므로 캐리어의 이동도가 낮은 문제점이 있었다. 또한, 박막트랜지스터의 비정질 실리콘은 제조 공정상 입자들의 결함이 발생되어 생산 수율이 낮아지는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 액츄에이터를 구동시키기 위한 트랜지스터의 캐리어 이동도를 증가시켜 고주파 동작을 할 수 있는 투사형 화상표시장치용 광로조절장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 액츄에이터들을 구동시키기 위한 트랜지스터에서 입자 결함의 발생을 방지하여 수율을 향상시킬 수 있는 투사형 화상표시장치용 광로조절장치를 제공함에 있다.
상기 목적들을 달성하기 위한 투사형 화상표시장치용 광로조절장치는 능동매트릭스기판과, 압전세람믹으로 이루어진 변형부와 신호전극 및 공통접지전극들을 가지는 화소가 되는 M×N개의 액츄에이터를 구비하는 투사형 화상표시장치용 광로조절장치에 있어서 상기 능동매트릭스기판은 M×N개의 제2도전형의 모스트랜지스터가 내장되고, 상기 제2도전형의 모스트랜지스터의 드레인 전극이 접촉단자에 의해 액츄에이터의 신호전극과 전기적으로 연결한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제2도는 본 발명의 일실시예에 따른 투사형 화상표시장치용 광로조절장치(50)의 단면도이다.
광로조절장치(50)는 능동매트릭스기판(51), 액츄에이터(71) 및 거울(81)을 포함한다.
능동매트릭스기판(51)은 N형의 단결정 실리콘웨이퍼(53)에 형성된 P형 모스트랜지스터(metal Oxide Silicon Transistor)를 포함한다. P형 모스트랜지스터는 N형의 단결정 실리콘웨이퍼(53)에 P형의 소오스 및 드레인영역들(55),(56), 게이트 전극(59), 소오스 및 드레인 전극들(63),(64)과 게이트 산화막(57)을 포함한다. P형모스트랜지스터는 인(phosphorus) 또는 비소(Arsenic)등의 N형 불순물이 도핑된 단결정 실리콘웨이퍼(53) 표면에 게이트 산화막(57)을 개개시켜 다결정실리콘의 게이트 전극(59)이 형성되어 있다. 게이트 전극(59)의 양측의 단결정 실리콘웨이퍼(53)에는 붕소(Boron)등의 P형 불순물의 고농도로 도핑된 소오스 및 드레인 영역들(55),(56)이 형성되어 있다. 그리고 SiO2의 층간 절연막(61)이 게이트 전극(59)을 에워싸고 있다. 또한, 소오스 및 드레인 영역들(55),(56)의 상부에 알루미늄으로 소오스 및 드레인 전극들(63),(64)이 형성되어 있다. 드레인 전극(64)은 층간 절연막(61)의 표면에 길게 연장되어 있다. 그리고, 드레인 전극(64)의 소정부분을 제외한 소오스 및 드레인 전극들(63),(64)의 표면에 보호막(65)이 도포되어 있으며, 노출된 드레인 전극(64)의 표면에 알루미늄등으로 이루어진 접촉단자(67)가 형성되어 있다. 상술한 N형 단결정 실리콘웨이퍼(53)에 P형 모스트랜지스터는 매트릭스 형태로 M×N개가 형성되어 있다.
액츄에이터(71)는 제1 및 제2 변형부들(73),(75)과 신호 및 공통접지전극들(77),(79)로 이루어진다. 제1 및 제2 변형부들(73),(75)은 'L'자의 형상을 가지는 BaTiO3, PZT(Pb(Zr, Ti)O3) 또는 PLZT ((Pb, La),(Zr, Ti)O3)등의 압전세라믹으로 형성되며 거울상으로 배치되어 '철(凸)'자의 형상을 갖는다. 제1 및 제2 변형부들(73),(75)의 사이에 신호전극(77)이 형성되어 있으며, 이 신호전극(77)들과 대향하는 제1 및 제2 변형부들(73),(75)의 측면들에 공통접지전극(79)들이 형성되어 있다. 상기에서 제1 및 제2 변형부들(73),(75)은 신호전극(77)과 직각을 이루는 동일한 방향으로 분극되어 있다. 상술한 액츄에이터(71)는 신호전극(77)이 접촉단자(67)와 접촉되도록 전도성 접착제에 의해 능동매트릭스기판(51)의 상부에 부착 및 실장되어 있다. 상술한 액츄에이터(71)는 M×N개가 배열되는데, 가로방향의 M개의 액츄에이터들이 분리되지 않고 연결되어 있고 공통접지전극은 이웃하는 액츄에이터들의 공통접지전극들과 연결되어 있다. 또한, 세로방향으로 M개의 연결된 액츄에이터들이 N개의 줄(line)로 이격되게 배열되어 있다. 그리고, 공통접지전극들은 도선들(도시되지 않음)로 세로방향으로 연결되어 공통으로 접지되어 있다.
거울(81)은 액츄에이터(71)의 돌출부 표면에 부착 및 실장되어 있으며, 액츄에이터(71)의 변형에 연동되어 기울어지게 된다. 상기 거울(81)도 M×N개가 배열되어 있다.
상술한 광로조절장치(50)는 P형 모스트랜지스터의 게이트 전극(59)과 소오스 전극(63)에 동기신호와 화상신호가 동시에 인가되면, 인가되는 동기신호에 의해 소오스 및 드레인 영역들(55),(56) 사이의 N형의 단결정 실리콘웨이퍼(53) 표면에 P채널이 형성되어 소오스 영역(55)의 화상신호를 드레인 영역(56)으로 전달한다. 드레이 영역(56)으로 전달된 화상신호는 드레인 전극(64)과 접촉단자(67)를 통해 액츄에이터(71)의 신호전극(77)으로 입력된다. 상기에서 공통접지전극(79)들이 접지되어 있으므로 신호전극(77)에 인가되는 화상신호에 의해 제1 및 제2 변형부들(73),(75)에 이 화상신호의 크기에 비례하고 방향이 서로 반대인 전계가 발생된다. 상기 제1 및 제2 변형부들(73),(75)에서 분극된 방향과 전계의 방향이 일치하는 것은 수직축을 따라 수축되고, 반대인 것은 수직축을 따라 신장된다. 그러므로, 액츄에이터(71)는 수직축을 따라 축소되는 변형부쪽으로 휘어지고 표면이 동일한 방향으로 기울어지게 되어 표면에 실장되어 있는 거울(81)을 시계 또는 반시계방향으로 경사지게 한다. 상기에서, 거울(81)의 경사되는 정도는 신호전극(77)으로 입력되는 화상신호의 크기에 비례하게 된다.
상술한 바와 같이 단결정 실리콘웨이퍼로 이루어지며 액츄에이터를 구동시키기 위한 모스트랜지스터가 매트릭스 형태로 내장된 능동매트릭스 기판상에 액츄에이터를 신호전극이 접촉단자를 통해 모스트랜지스터의 드레인 전극과 전기적으로 접속되도록 실장한다. 따라서, 본 발명은 캐리어의 이동도가 큰 단결정 실리콘에 내장된 모스트랜지스터에 의해 액츄에이터를 고속으로 구동시킬 수 있는 잇점이 있다. 또한, 단결정실리콘 웨이퍼에 입자 결함이 매우 적으므로 모스트랜지스터가 균일한 특성을 갖게 되어 수율을 향상시킬수 있는 잇점이 있다.
상기에서 본 발명을 바람직한 실시예를 중심으로 설명되고 도시되었으나, 본 기술분야의 숙련자라면 본발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 다양한 변형실시됨을 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 본 발명에서 액츄에이터를 구동시키기 위한 모스트랜지스터를 P형으로 보였으나 N형으로 형성할 수도 있으며, 액츄에이터는 바이모프형(bimorph type)으로 보였으나 다른 형태의 바이오프형, 유니모프형(unimorph type), 모노모프형(monomoph type) 또는 전단 모드(shear mode)등 다양하게 변형할 수 있다.
Claims (3)
- 능동매트릭스기판과, 압전세라믹으로 이루어진 변형부화 신호전극 및 공통접지전극을 가지는 화소가 되는 M×N개의 액츄에이터와 거울을 구비하는 투사형 화상표시장치용 광로조절장치에 있어서, 상기 능등매트릭스기판은 제1도전형의 단결정 실리콘웨이퍼로 이루어진 기판에 매트릭스형태로 M×N개의 제2 도전형의 모스트랜지스가 내장되고, 상기 제2도전형의 모스트랜지스터의 드레인 전극이 접촉단자에 의해 액츄에이터의 신호전극과 전기적으로 연결되는 투사형 화상표시장치용 광로조절장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1도전형이 N형이고, 제2도전형이 P형인 투사형 화상표시장치용 광로조절장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제2도전형 모스트랜지스터는 게이트전극에 동기신호가 입력되고, 소오스전극에 화상신호가 입력되며 드레인 전극에 접촉단자를 통해 액츄에이터의 신호전극이 접속되는 투사형 화상표시장치용 광로조절장치.
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