KR970003008B1 - 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법 - Google Patents

투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법 Download PDF

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Abstract

내용없음

Description

투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법
제1도 a 내지 f는 종래 무사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조공정도.
제2도 a 내지 e는 본 발명에 따른 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조공정도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
40 : 세라믹 웨이퍼 41,43 : 신호 및 공통접지전극
45 : 포토제지스터 47 : 홈
49 : 구동기판 51 : 접촉단자
53 : 구동전달부 55 : 거울
57 : 금속도선 59 : 도선패턴
61 : 광로조절장치
본 발명은 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 액츄에이터들과 거울들을 자기정렬을 이룰 수 있는 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법에 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(Acturated Mirror Arrays:이하 AMA라 칭함)를 이용한 투사형 화상표시장치가 개발되었다. AMA를 이용한 투사형 화상표시장치는 광원에서 발광된 백색광을 적색, 녹색 및 청색의 광속(light beam)등으로 분리한 후, 이 광속들을 액츄에이터들의 변형에 의해 기울어지는 반사경들에 각각 반사시켜 광로(light beam)들을 조절하고, 이 광속들의 광량을 조절하여 화면으로 투사시키므로서 화상을 나타낸다. AMA는 구동방식에 따라 액츄에이터가 M×1개인 1차윈 AMA와 M×N개인 2차원 AMA로 구분된다. 상기에서 액츄에이터는 압전물질이나 전왜물질로 이루어지는 변형부와 전극들을 포함하며 전계발생시 변형되어 상부에 있는 거울을 기울어지게 한다.
제1도 a 내지 f는 종래의 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조공정도이다.
제1도 a는 통상의 적층형 세라믹 콘덴서를 제조하는 방법으로 한층의 두께가 t인 그린 시트(green sheet)들 사이에 M개의 제1금속막(13)들을 갖도록 성형한 후 소결한 M+1개의 세라믹층(11)들을 가지는 다층세라믹(10)을 도시한다. 다층세라믹(10)에 제1금속막(13)들과 수직방향으로 모든 세라믹층들이 동일한 방향으로 분극(polarization)되도록 수십 KV 정도의 고전압을 인가한다. 상기에서 세라믹층(11)들은 액츄에이터의 변형부를 형성하기 위한 것으로 압전세라믹으로 형성된다. 또한, 제1금속막(13)들은 액츄에이터의 내부전극(또는 신호전극)을 형성하기 위한 것으로 팔라듐(Pd) 또는 은(Ag)과 팔라듐 합금등의 고융점금속으로 형성된다.
제1도(B)는 두께가 T인 세라믹 웨이퍼(15)를 도시한다. 세라믹 웨이퍼(15)는 상기 다층세라믹(10)을 a-a선의 방향으로 자른 후 상부 및 하부 표면을 연마한 것이다. 상기에서 세라믹 웨이퍼(15)는 연마후에 표면조도는 ±5μm 정도가 되고 평탄도(flatness)는 ±10μm 정도가 되어야 한다.
제1도(C)는 제1금속막(13)들과 평행하게 세라믹층(11)의 표면에 홈(17)들을 형성하고, 이 홈(17)들의 내부표면에 형성된 제2도전막(19)들을 도시한다. 상기에서 웨이퍼(15)의 상부표면에 회전도포(spin coating)등의 방법으로 포토레지스트(photoresist)와 같은 중합체(polymer)를 얇게 도포한 후, 세라믹층(11)의 가운데를 제1금속막(13)들과 평행하개 쏘잉(sawing) 등의 기계적 방법으로 M+1회 가공하여 홈(17)들을 형성한다. 상기에서 제1금속막(13)들을 중심으로 제거되지 않고 남아 있는 세라믹층(13)들은 액츄에이터의 변형부가 된다. 그 다음, 홈(17)들의 내부표면에 외부전극(또는 공동접지전극)이 되는 제2금속막(19)들을 형성한다. 이때, 중합체의 표면에도 제2금속막(19)들이 형성되는데, 중합체를 제거할 때 같이 제거된다.
제1도(D)는 상술한 구조의 가공된 웨이퍼(15)를 지그(jig:21)에 실장하고 홈(17)들과 수직방향으로 절단하여 완성된 M×N개의 액츄에이터(23)들을 도시한다. 상기에서 세라믹층(11)들의 돌출부분의 표면이 지그(21)에 접착되게 실장하고, 이 세라믹층(11)들을 접착되지 않는 표면으로부터 쏘잉등의 기계적방법으로 홈(17)들과 수직되게 N-1회 절단하여 M×N개의 액츄에이터(23)들을 완성시킨다. 상기에서 지그(21)는 쏘잉공정에서 분리된 액츄에이터(23)들이 흐트러지는 것을 방지한다.
제1도(E)는 트랜지스터(도시되지 않음)들이 내장된 능동매트릭스의 기판(25)에 액츄에이터(23)가 실장된는 것을 도시한다. 상기에서 액츄에이터(23)들은 지그(21)에 부착되지 않은 면이 기판(25)에 실장되고 접착제에 의해 부착된다. 이때, 액츄에이터(23)들은 제1도전막(13)들을 상기 트랜지스터들의 드레인 전극단자에 전기적으로 연결되도록 전도성 접착제로 부착시킨다. 상기에서 트랜지스터들의 게이트에는 동기신호가 인가되는 단자와 접속되고, 소오스에는 화상신호가 인가되는 단자와 접속되게 한다. 그 다음, 지그(21)를 액츄에이터(23)들과 분리한다.
제1도(F)는 액츄에이터(23)들의 제2금속막(19)들이 M+1개의 도선(27)들로 연결되어 공통 접지되고, 이 액츄에이터(23)들의 돌출부분에 거울(29)들이 실장된 광로조절수단(31)을 도시한다. 상기에서 도선(27)들을 각 액츄에이터(23)들의 제1금속막(13)들과 평행하게 연결하고 한쪽 끝을 하나로 연결하여 공통접지 시킨다. 도선(27)들을 알루미늄등의 금속선이나, 또는, 전도성 접착제로 형성할 수 있다. 그리고, 거울(29)들을 액츄에이터(23)들의 돌출부분 표면에 실장한다. 상기에서 거울(29)들은 평탄한 표면을 가지는 유리기판상에 스퍼터링(sputtering) 또는 진공증착등에 의해 소정 크기로 도포하여 형성된다. 또한, 거울(27)들을 액츄에이터(23)들의 돌출부분 표면에 정렬 및 부착시켜 실장한 후 유리기판을 분리시킨다.
상술한 종래의 광로조절장치는 액츄에이터들이 2개의 변형부를 가지는 바이모프형(bimorph type)으로 내부에 신호전극들을 가지므로 이 신호전극들을 형성하기 위해 세라믹층들 사이에 제1금속막들을 가지는 다층세라믹을 형성하고, 이 다층세라믹을 쏘잉등의 기계적 방법으로 가공하여 액츄에이터들을 형성한다.
그러나, 다층 세라믹을 형성하는 공정에서 소결시 신호전극이 될 제1금속막들이 휘게되어 변형부들을 한정하기 의해 세라믹층들의 가운데 부분에 홈들을 형성하기 어려우며 높은 전압으로 분극하여야 하는 문제점이 있었다. 또한, 다층 세라믹을 기계적으로 가공하여 액츄에이터들을 형성하므로 생산성 및 수율이 낮으며, 소형화를 이루기 어려운 문제점이 있었다. 또한 액츄에이터들의 돌출부분 표면상에 거울들을 실장시킬때 거을들이 유리기판과 잘 분리되지 않아 실장시키기 어려운 문제점이 있었다. 그리고 액츄에이터들과 거울들은 정렬시켜 부착시켜야 하므로 오차에 의한 오정렬 및 평탄하게 되지 않는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 세라믹 소결시 액츄에이터 내부에 전극을 형성하지 않고 나중에 형성하여 세라믹 웨이퍼의 가공이 쉬운 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 반도체 공정으로 액츄에이터들을 가공하여 생산성 및 수율을 향상시키고 소형화하기 쉬운 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 낮은 전압으로 변형부들을 분극할 수 있는 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 구동전달부들과 반사막이 자기정렬을 이루도록 할 수 있는 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법을 제공함에 있다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법은 벌크상태의 세라믹을 얇게 가공하여 세라믹 웨이퍼를 만드는 공정과, 상기 세라믹 웨이퍼의 하부의 표면에 M×N개의 신호전극들을, 상부표면에 세로방향으로 연장되고 상기 신호전극들의 각각의 열들에 2개의 소정부분들 M+1개의 공통접지전극들을 형성하되, 상기 각각의 신호전극들 열들에 2개의 공통접지전극들의 소정부분들이 겹치며, 상기 2개의 공통접지전극들의 겹치지 않는 나머지 부분들은 상기 신호전극들의 열과 인접하는 열들의 신호전극들과 겹치도록 형성하는 공정과, 상기 세라믹 웨이퍼를 트랜지스터들이 매트릭스 형태로 내장되고 표면에 접촉단자를 갖는 구동기판에 상기 신호전극들이 상기 접촉단자들과 접촉되도록 실장하고 상기 공통접지전극들의 상부에 포토레지스트를 도포하여 공통접지전극들이 세로방향으로 연결되게 지느러미 형태를 가지는 M개의 홈들을 형성하는 공정과, 상기 포토레지스트의 상부에 상기 신호전극들과 대응하며 하부가 상기 홈들에 부착되는 구동전달부들을 형성하는 공정과, 상기 구동전달부들의 표면에 거울들을 형성하고 포토레지스트를 제거하는 공정과, 상기 공통접지전극들을 금속 도선들에 의해 접지되어 있는 도선 패턴과 전기적으로 연결하는 공정을 구비한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제2도 a 내지 e는 본 발명의 일실시예에 따른 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조공정도이다.
제2도 a는 소정두께로, 예를 들면, 30 내지 50μm정도의 두께로 얇게 자른 세라믹웨이퍼(40)를 도시한다. 세라믹 웨이퍼(40)를 BaTiO3, PZT(Pb(Zr, Ti)O3) 또는 PLZT((Pb, La),(Zr, Ti)O3)등의 압전세라믹(piezoelectric ceramic)으로 형성하는데, 벌크(bulk) 상태로 성형 및 소결한 후 얇게 자르고 상부 및 하부의 표면을 연마한다. 상기에서, 세라믹 웨이퍼(40)를 압전세라믹으로 형성하였으나 전외세라믹으로 형성할 수 있다.
제2도(B)는 세라믹 웨이퍼(40)의 상부 및 하부 표면에 신호 및 공통접지전극들(41)(43)을 형성하고, 이 세라믹 웨이퍼(40)를 분극한 것을 도시한다. 상기에서 세라믹 웨이퍼(40)의 상부 및 하부표면에 스퍼터링(sputtering) 또는 진공증착등에 의해 알루미늄(Al), 구리(Cu) 또는 니켈(Ni)등의 도전성 금속을 도포한 후 통상의 포트리소그래피(photolithography) 방법에 의해 신호 및 공동접지전극들(43)(41)들 형성한다. 신호전극(41)들은 세라믹 웨이퍼(40)의 하부에 매트릭스 형태로 M×N개가 형성되며, 공통접지전극(43)들을 세라믹(40)의 상부에 y축을 따라 M+1개가 길게 형성된다. 상기에서 신호전극(41)들의 열(row) 등과 공통접지전극(41)들은 서로 하나의 열에 두개의 열이 소정부분 겹치게 형성된다.
그 다음, 세라믹 웨이퍼(40)가 압전세라믹으로 형성되어 있는 경우에, 이 세라믹 웨이퍼(40)를 Z축을 따라 분극한다. 세라믹 웨이퍼(40)의 분극은 2단계에 걸쳐 실시하는데, 1단계 분극은 공통접지전극(43)들에 30∼60V 정도의 분극 전압을 교호적으로 인가하고 신호전극(41)들을 접지시키고, 2단계 분극은 신호전극(41)들에 30∼60V 정도의 분극 전압을 인가하고 상기 1단계 분극시 전압이 인가되지 않은 공동접지전극(43)들을 접지시킨다. 그러므로, 세라믹 웨이퍼(40)는 1단계 분극시에 분극전압이 인가되는 공통접지전극(43)들과 신호전극(41)들 사이의 부분이 -Z방향으로 분극되고, 2단계 분극시에 분극전압이 인가되는 신호전극(41)들과 접지되는 공통접지전극(43)들 사이의 부분이 +Z방향으로 분극된다. 상기에서 분극시 1단계와 2단계를 바꿔 실시하여도 무방하다. 또한 세라믹 웨이퍼(40)가 전왜세라믹으로 형성되어 있는 경우에는 분극하는 공정을 생략한다.
제2도 c는 신호 및 공동접지전극들(4l)(43)이 형성되고 분극된 세라믹 웨이퍼(40)를 구동기판(49)에 실장하고, 이 세라믹 웨이퍼(40)에 홈(47)들을 형성한 것을 도시한다. 상기에서 구동기판(49)은 트랜지스터들(도시되지 않음)이 매트릭스 형태로 내장되고 상부에 이 트랜지스터들과 전기적으로 연결되는 접속단자(51)들을 가지며 유리 또는 알루미나(Al2O3) 등의 절연기판이나, 또는, 실리콘등의 반도체기판으로 이루어진다. 그러므로, 세라믹 웨이퍼(40)를 신호전극(41)들이 접촉단자(51)들과 접촉되도록 실장하고 전도성접착제를 부착시킨다.
그 다음, 세라믹 웨이퍼(40)의 상부에 공동접지전극(43)들이 덮혀지도록 식각마스크(etching mask)로 이용되는 포토레지스트(45)를 도포하고 노출된 공통접지전극(43)들과 세라믹 웨이퍼(40)를 건식 또는 습식시각하여 3 내지 5μm 정도의 폭을 가지는 M개의 홈(47)들을 10 내지 20μm 정도의 깊이로 형성한다. 상기에서 홈(47)들은 평면에서 볼 때 세로방향으로 공통접지전극(43)들이 연결되게 지느러미(fin) 형태를 갖는데, 세로방향으로는 공통접지전극(43)들 사이와, 가로방향으로 신호전극(41)들 사이의 세라믹 웨이퍼(40)의노출된 부분과 대응하도록 형성한다.
제2도 d는 포토레지스트(45)상에 하부가 홈(47)들에 끼워져 부착되는 구동전달부(53)들을 형성하는 것을 도시한다. 상기에서 포토레지스트(45)의 표면에 홈(47)들이 채워지도록 자외선에 고화되는 수지를 도포하고 신호전극(41)들과 대응하는 부분만 자외선으로 고화시키고 나머지는 제거하여 구동전달부(53)들을 형성한다.
제2도 e는 구동전달부(53)들의 표면에 거울(55)들을 형성하고 포토레지스트(45)를 제거한 후 금속도선(57)들로 공통접지전극(43)들을 접지시켜 완성된 광로조절장치(61)를 도시한다. 상기에서 구동전달부(53)들의 상부표면에 스퍼터링 또는 진공증착 등의 방법으로 알루미늄등을 도포하여 거울(55)들을 형성하고 포토레지스트(45)를 제거한다. 상기에서 구동전달부(53)들 상부의 측면에 거울이 형성되어 구동시 광이 난반사되는 것을 방지하기 위해 노출된 포토레지스트(45)의 상부에 수용성의 이형제를 채운후에 거울(5)들을 형성하고 이 이형제를 제거할 수도 있다. 그 다음, 공통접지전극(43들을 금속도선(57)들에 의해 접지되어 있는 도선패턴(59)과 접속시켜 광로조절장치(61)를 완성시킨다.
상술한 바와 같이 본 발명은 다층 세라믹이 아닌 벌크 상태의 세라믹을 얇게 자른 세라믹 웨이퍼를 전계의 방향이 서로 다르게 2차례 분극하고 반도체 제조기술로 가공하여 신호전극들과 대응하며 하부가 세라믹 웨이퍼에 삽입 및 부착되는 구동전달부들의 표면에 거울들을 도포한다.
따라서, 본 발명은 벌크상태의 세라믹을 얇게 잘라 쉽게 가공할 수 있으며, 액츄에이터들을 기계적 방법이 아닌 반도체 공정으로 가공하므로 수율 및 생산성의 향상과 소형화하기 쉬운 잇점이 있다. 또한, 세라믹 웨이퍼상태에서 분극하므로 낮은 전압으로 분극이 가능하고 거울들을 구동전달부들의 표면에 금속을 도포하여 형성하므로 실장하기 쉽고, 이 거울들과 구동전달부들이 자기 정렬을 이루는 잇점이 있다.
상술한 바와 같이 본 발명을 바람직한 실시예를 중심으로 설명되고 도시되었으나, 본 기술분야의 숙련자라면 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 다양하게 변형 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 벌크상태의 세라믹을 얇게 가공하여 세라믹 웨이퍼를 만드는 공정과; 상기 세라믹 웨이퍼의 하부표면에 M×N개의 신호전극들을, 상부표면에 세로방향으로 연장되고 상기 신호전극들의 각각의 열들에 2개의 열들이 소정부분들 M+1개의 공통접지전극들을 형성하되, 상기 각각의 신호전극들 열들에 2개의 공통접지전극들의 소정부분들이 겹치며, 상기 2개의 공통접지전극들의 겹치지 않는 나머지 부분들은 상기 신호전극들의 열과 인접하는 열들의 신호전극들과 겹치도록 형성하는 공정과; 상기 세라믹 웨이퍼를 트랜지스터들이 매트릭스 형태로 내장되고 표면에 접촉단자들을 갖는 구동기판에 상기 신호전극들이 상기 접촉단자들과 접촉되도록 실장하고 상기 공동접지전극들의 상부에 포토레지스트를 도포하여 공동접지전극들이 세로방향으로 연결되게 지느러미 형태를 가지는 N개의 홈들을 형성하는 공정과; 상기 포토레지스트의 상부에 상기 신호전극들과 대응하며 하부가 상기 홈들에 부착되는 구동전달부들을 형성하는 공정과; 상기 구동전달부의 표면에 거울들을 형성하고 포토레지스트를 제거하는 공정과; 상기 공동접지전극들을 금속 도선들에 의해 접지되어 있는 도선패턴과 전기적으로 연결하는 공정을 구비하는 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 신호 및 공통접지전극을 세라믹 웨이퍼의 상부 및 하부 표면에 도전성금속을 도포한 후 포토리쏘그래피의 방법으로 형성하는 투사형 화상표시장치용 광로조절광치의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 세라믹 웨이퍼를 압전세라믹으로 형성하는 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 신호 및 공통접지전극들을 형성한 후 세라믹 웨이퍼를 수직방향으로 분극하는 공정을 더 구비하는 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 세라믹 웨이퍼를 분극하는 공정은, 상기 신호전극들을 접지시키고 공통접지전극들에 교호적으로 소정세기의 분극전압을 인가하는 1단계와, 상기 1단계의 이용되지 않는 공통접지전극들을 접지시키고 신호전극들에 상기 소정세기의 분극전압을 인가하는 2단계로 이루어지는 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 분극 전압에 30 재지 60V 정도인 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 세라믹 웨이퍼를 전왜세라믹으로 형성하는 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 홈들을 건식 또는 습식식각방법으로 형성하는 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 구동전달부를 자외선에 고화되는 수지로 형성하는 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 거울들을 형성하기 전에 상기 구동전달부가 형성되어 있지 않은 포토레지스트의 상부에 수용성 이형체를 채우는 공정을 더 구비하는 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법.
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