KR970003010B1 - 광로조절장치의 구동방법 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

광로조절장치의 구동방법

제1도는 종래의 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 단면도.

제2도 (a) 내지 (c)는 광로조절장치의 종래 구동방법을 도시한 개략도.

제3도 (a) 내지 (c)는 광로조절장치의 본 발명에 따른 구동방법을 도시한 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 광로조절장치 11 : 구동기판

14 : 액츄에이터 15,17 : 제1 및 제2변형부

19 : 내부전극 20,21 : 제1 및 제2부 외부 전극

23 : 반사경

본 발명은 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 그 구동방법에 관한 것으로서, 특히, 화상신호가 입력되는 신호전극의 갯수를 적게한 전왜세라믹을 이용한 바이모프형(bimorph type) 액츄에이터(actuator)를 가지는 광로조절장치 구동방법에 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 액정표시장치(Liquid Crystal Display:이하 LCD라 칭함) 등이 있는데, 이러한 대화면 LCD는 박형화가 가능하여 중량을 작게 할 수 있다. 그러나, 이러한 LCD는 편광판에 의한 광의 손실이 크고, LCD를 구동하기 위한 박막 트랜지스터가 화소마다 형성되어 있어 개구율(광의 투과면적)을 높이는데 한계가 있으므로 광의 효율이 매우 낮다.

이러한, LCD의 단점을 보완하고자 미합중국 Aura사에서 액츄에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Array:이하 AMA라 칭함)을 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 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 일반적인 투사형 화상표시장치용 광로조절장치(10)의 단면도이다.

상기 광로조절장치(10)는 구동기판(11), 액츄에이터(14) 및 반사경(23)을 포함한다.

상기 구동기판(11)은 유리 또는 Al₂O_#등의 절연물질로 이루어지며 화소들마다 트랜지스터들(도시되지않음)을 가지고 표면에 매트릭스(matrix) 형태의 접촉단자(도시되지 않음)가 형성되어 있다. 또한, 구동기판(11)은 단결정 실리콘 웨이퍼로 형성될 수 있다.

액츄에이터(14)는 상기 제1 및 제2 변형부들(15)(17), 내부전극(19)과 제1 및 제2 외부전극들(20)(21)로 이루어진다. 상기에서 제1 및 제2 변형부들(15)(17)은 "L"자 모양을 가지며 거울상으로 배치되어 철()모양으로 구동기판(11)상에 실장되어 있다. 상기 제1 및 제2 변형부들(15)(17)은 전왜세라믹으로 이루어져 있으며, 상부에 반사경(23)이 위치되어 있다. 제1 및 제2 변형부들(15)(17)은 사이에 내부전극이, 이 내부전극(19)과 마주보는 표면에 제1 및 제2 외부전극들(20)(21)이 형성되어 있다.

또한, 내부전극(19)과 제1 및 제2 외부전극들(20)(21)은 금속등의 도전성 물질로 형성되며 화상신호가 입력되면 제1 및 제2 변형부들(15)(17)을 변형시킨다. 상기에서 액츄에이터(14)에 화상신호를 입력하면 제1및 제2 변형부들(15)(17)중 전위차가 있는 것은 x방향으로 신장되어 y방향으로는 수축된다. 또한 전위차가 없는 것은 변형되지 않으므로 액츄에이터(14)의 상부표면은 전위차가 있는 변형부쪽으로 기울어진다. 따라서, 반사경(23)은 액츄에이터(14)와 연동되어 전위차가 없는 변형부쪽으로 기울어져 경사각을 갖는다. 상기에서 반사경(23)의 경사각은 제1 및 제2 변형부들(15)(17)의 상부의 길이에 비례하고, 두께의 제곱에 반비례한다. 그러므로, 반사경(23)의 경사각을 크게 하여 광로조절범위를 크게하기 위해서는 제1 및 제2 변형부들(15)(17)상부의 두께를 작게 하거난 높이를 크게해야 한다.

상술한 광로조절수단(10)은 내부전극(19)를 형성하기 위한 금속 도전막들과 전왜세라믹등이 교호하는 다수의 층으로 적층하며, 적층방향에 대해 수직으로 절단하여 기판(21)에 실장한다. 드 다음 금속도전막 사이의 전왜세라믹등을 쏘잉(sawing)등의 기계적 절살가공에 의해 제1 및 제2 변형부들(15)(17) 상부의 두께 및 높이를 한정하고, 스퍼터링등에 의해 제1 및 제2 변형부들(15)(17)의 외부표면에 제1 및 제2 외부전극들(20)(21)을 형성하여 M×N 액츄에이터를 만들고, 이 액츄에이터들의 상부표면에 반사경들을 부착시킨다.

제2도 (a) 내지 (c)는 상술한 광로조절장치(10)의 종래의 구동방법을 도시한 개략도이다. 상기에서 내부전극(19)은 접지되어 공통접지전극으로, 제1 및 제2 외부전극들(20)(21)은 화상신호가 입력되는 신호전극들로 이용된다.

제2도 (a)에서 제1 및 제2 외부전극들(20)(21)에 OV의 화상신호(Vp)가 입력되면 내부전극(l9)과 전위차가 없게 되어 제1 및 제2 변형부들(15)(17)에 전계가 발생되지 않는다. 그러므로 액츄에이터(14)는 구동되지 않는다.

제2도 (b)에서 제1 외부전극(20)에 양(+V)의 화상신호(Vp)가 입력되고 제2 외부전극(21)에 OV의 화상신호(Vp)가 입력되면, 제1 변형부(15)는 제1 외부전극(20)과 내부전극(19)의 전위차에 의해 x방향으로 신장되어 y방향으로 수축된다. 이때, 제2 변형부(l7)는 제2 외부전극(21)과 내부전극(19)의 사이에 전위차가 발생되지 않으므로 변형되지 않는다. 그러므로, 액츄에이터(14)는 상부표면이 제1변형부(15)쪽으로 기울어지게된다.

제2도(c)에서 제1 외부전극920)에 OV의 화상신호(Vp)가 입력되고 제2 외부전극(21)에 양(+V)의 화상신호(Vp)가 입력되면 제2도(b)와 반대로 동작되어 액츄에이터(14)는 제2 변형부(17)쪽으로 기울어지게 된다.

상술한 광로조절장치의 구동방법은 제1 및 제2 외부전극들을 화상신호가 입력되는 신호전극으로, 내부전극을 공통접지전극을 이용하여 제1 및 제2 외부전극들중 하나에 양의 화상신호를 입력시키고 나머지 하나에 OV 전위의 신호를 입력시켜 액츄에이터를 제1 및 제2 변형부들의 양쪽으로 경사지게 한다.

그러나, 상술한 광로조절장치의 구동방법은 화상신호가 입력되는 신호전극의 갯수가 많게되어 어레이 구성시 구동회로가 복잡해지는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 화상신호가 입력되는 신호전극의 갯수를 최소화하여 간단한 구동회로로 구동시킬 수 있는 광로조절장치의 구동방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광로조절장치의 구동방법은 다수의 트렌지스터들과 접속단자들을 가지는 구동기판과, 상기 구동기판의 상부에 실장되며 전왜세라믹으로 이루어진 제1 및 제2 변형부들,상기 제1 및 제2 변형부들 사이에 개제되어 있는 내부전극, 상기 내부전극과 대향하는 상기 제1 및 제2 변형부들의 측면에 도포되어 있는 제1 및 제2 외분전극 이루어진 액츄에이터들과, 상기 액츄에이터들의 상부표면에 실장된 반사경들을 가지는 광로조절장치의 구동방법에 있어서, 상기 내부전극에 접촉단자와 접속시켜 화상신호로 입력하고 상기 제1 및 제2외부전극들에 위상이 서로 다른 소정의 전압을 인가하여 상기 내부전극과 제1 및 제2외부전극들 사이의 전압차에 의해 상기 제1 및 제2 변형부들에 발생되는 전계의 세기가 큰 변형부쪽으로 상기 액츄에이터의 상부표면을 기울게 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제3도(a) 내지 (c)는 광로조절장치(10)의 본 발명에 따른 구동방법을 도시한 개략도이다. 상기에서 내부전극(19)은 접촉단자들과 전기적으로 연결되어 화상신호(Vp)가 입력되는 신호전극으로, 제1 및 제2 외부전극들(20)(21)은 소정의 바이어스 전압들(+Vb)(-Vb)이 각기 인가되는 바이어스전극으로 이용된다. 제1 및 제2 외부전극들(20)(21)은 각각 인접하는 액츄에이터들의 제1 및 제2 외부전극들과 공통으로 바이어스전압들(+Vb)(-Vb)이 바이어스되고, 내부전극(19)은 인접하는 액츄에이터들의 내부전극들과 분리되어 각각의 화상신호(Vp)만이 입력된다.

상기에서 내부전극(19)에 OV의 화상신호(Vp)가 입력되면 제1 및 제2 외부전극들(20)(21)에 각각 바이어스되고 전압들(+Vb)(-Vb)에 의해 제1 외부전극(20)과 내부전극(19)의 사이와, 내부전극(19)과 제2 외부전극(21)의 사이에 각각 전압(Vb)의 차가 발생되어 제1 및 제2 변형부들(15)(17)은 x축을 따라 동일한 방향으로 동일한 세기의 전계가 발생된다. 그러므로, 제1 및 제2 변형부들(15)(17)은 X방향을 신장되어 y방향으로 수축되는 것이 동일하므로 액츄에이터(14)의 상부표면은 기울어지지 않는다(제3도(a)).

그러나 내부전극(19)에 OV 보다 크로 제1 외부전극(20)에 바이어스되는 전압(+Vb)과 같거나 작은 화상신호(Vb), 즉, OV<Vp≤+Vb가 입력되면 제1 외부전극(20)과 내부전극(19)의 사이에는 Vb-Vp의 전압차가, 내부전극(19)과 제2 외부전극(21)의 사이에는 Vp+Vp의 전압차가 발생된다. 제1 및 제2 변형부들(15)(17)은 x축을 따라 서로 다른 세기의 전계가 발생되어 변위량이 다르게 된다. 즉, 제2 변형부(17)에 발생되는 전계가 제1 변형부(15)에서 발생되는 것보다 전압(2Vp)에 해당하는 것 만큼 더 크므로, 제2 변형부(17)는 제1 변형부(15) x방향으로 더 많이 신장되어 y방향으로 더 많이 수축된다. 따라서, 액츄에이터(14)는 상부표면이 제2 변형부(17)쪽으로 기울어진다(제3도(b)).

또한, 내부전극(19)에 제2 외부전극(21)에 바이어스되는 전압(-Vb)와 같거나 큰 화상신호(Vp), 즉 -Vb≤Vp≤OV가 입력되면, 액츄에이터(14)는 내부전극(19)에 OV<Vp≤+Vb가 입력될 때와 반대로 구동되어 상부표면이 제1 변형부(15)쪽으로 기울어진다(제3도(c)).

상술한 바와 같이 전왜세라믹으로 이루어진 바이모프(Bimorph)형 액유에이터를 제1 및 제2 외부전극들에 소정 바이어스 전압들(+Vb)(-Vb))을 인가한 상태에서 신호전극으로 이용되는 내부전극에 입력되는 화상신호에 의해 상부표면이 제1 또는 제1변형부쪽으로 기울어지게 한다.

따라서, 본 발명은 화상신호가 입력되는 신호전극의 갯수를 줄여 간단한 회로로 구동시킬 수 있는 잇점이 있다.

상술한 바와 같이 본 발명을 바람직한 실시예를 중심으로 설명되고 도시되었으나, 본 기술분야의 숙련자라면 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 다양한 변형실시가 가능함을 알 수 있을 것이다.

Claims (1)

1. 다수의 트랜지스터들과 접촉단자들을 가지는 구동기판과, 상기 구동기판의 상부에 실장되며 전왜세라믹으로 이루어진 제1 및 제2변형부들, 상기 제1 및 제2 변형부들 사이에 개재되어 있는 내부전극, 상기 내부전극전극과 대향하는 상게 제1 및 제2 변형부들의 측면에 도포되어 있는 제1 및 제2 외부전극 이루어진 액츄에이터들과, 상기 액츄에이터들의 상부표면에 실장된 반사경들을 가지는 광로조절장치의 구동방법에 있어서, 상기 내부전극에 접촉단자와 접촉시켜 화상신호를 입력하고 상기 제1 및 제2 외부전극들에 위상이 서로 다른 소정의 전압을 인가하여 상기 내부전극과 제1 및 제2 외부전극들 사이의 전압차에 의해 상기 제1 및 제2 변형부들에 발생되는 전계의 세기가 큰 변형부쪽으로 상기 액츄에이터의 상부표면을 기울게하는 광로조절장치으 구동방법.