KR970003442B1 - 투사형화상표시장치의 광로조절기 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

투사형화상표시장치의 광로조절기

제1도는 종래의 투사형화상표시장치의 광로조절기의 단면도

제2도는 본 발명의 일실시예에 따른 투사형화상표시장치의 광로조절기의 단면도

제3도는 제2도에 도시된 공로조절기의 동작을 나타내는 개략도

제4도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 투사형화상표시장치의 광로조절기의 단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

30 : 광로조절기 31 : 구동기판

33, 34 : 제1 및 제2변형부 35 : 액츄레이터어레이

37 : 완충부 39 : 신호전극

40, 41 : 제1 및 제2바이어스 전극 43 : 절연층

45 : 거울

본 발명은 투사형화상표시장치의 광로조절기에 관한 것으로서, 특히, 구조가 매우 간단한 투사형화상표시장치의 광로조절기에 관한 것이다.

화상표시장치는 표시방식에 따라 직시형 화상표시장치와 투사형화상표시장치로 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. 투사형화상표시장치는 대화면 액정 표시장치(Liquid Crystal Display 이하 LCD라 칭함)등이 있는데, 이러한 대호만 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 Aura 사에서 액츄에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Arrays : 이하 AMA라 칭함)를 이용한 투사형화상표시장치가 개발되었다. AMA를 이용한 투사형화상표시장치는 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 투과시키므로서 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 투사형화상표시장치의 광로조절기(10)의 단면도이다.

상기 광로조절기(10)는 구동기판(11), 액츄에이터어레이(13) 및 거울(23)등을 포함한다.

상기 구동기판(11)은 M×N개의 트랜지스터들(도시되지 않음)이 매트릭스 형태로 형성된 유리 또는 알루미나(Al₂O₃)등의 절연물질이나 또는 단결성 실리콘(Si)등의 반도체로 이루어진다. 또한, 구동기판(11)은 표면에 트랜지스터들과 전기적으로 연결된 패드들(도시된지 않음)을 갖는다.

액츄에이터어레이(13)는 M×N개의 단위 액츄에이터들로 이루어진다. 상기 단위 액츄에이터는 제1 및 제2변형부들(15), (17), 신호전극(19)와 제1 및 제2바이어스전극들(20), (21)로 이루어진다. 제1 및 제2변형부들(15), (17)은 'L'자 모양을 가지며 철( )자 형성을 이루도록 사이에 신호전극(19)을 개재시켜 거울상으로 배치되어 있다. 제1 및 제2변형부들(15), (17)은 압전세라믹으로 형성되어 인접하는 액츄에이터들의 제2 및 제1변형부들(17), (15)과 연결되어 있으며 신호전극(19)과 마주하는 표면들에 제1 및 제2바이어스 전극들(20), (21)이 형성되어 있다. 상기 신호전극(19)들은 구동기판(11)의 패드들과 접촉되어 전기적으로 연결되는데 이웃하는 액츄에이터들의 신호전극(19)들과는 분리되어 있다.

거울(23)들은 알루미늄등의 박막으로 이루어져 단위 액츄에이터들의 상부에 부착되어 있다. 상기에서, 거울(23)들에 의해 신호전극(19)들과 제1 및 제2바이어스 전극들(20), (21)이 전기적으로 연결되는 것을 방지하기 위해 액츄에이터들의 상부표면과 거울(23)들이 비전도성 접착제로 부착되어 있다.

상술한 광로조절기(13)는 신호전극(19)들을 형성하기 위한 금속 도전막들과 압전세라믹등이 교호하는 다수의 층으로 적층하며, 한쪽 방향으로 분극하고, 적층방향에 대해 수직으로 절단하여 구동기판(11)에 실장한다. 그 다음, 금속도전막 사이의 압전세라믹등을 쏘잉(sawing)등의 기계적 절삭 가공에의해 제1 및 제2변형부들(15), (17)상부의 두께 및 높이를 한정하고, 스퍼터링등에 의해 제1 및 제2변형부들(15), (17)의 외부표면에 제1 및 제2바이어스 전극들(20), (21)을 형성하여 M×N 액츄에이터를 만들고, 이 액츄에이터들의 상부표면에 거울들을 실장한다.

상술한 광로조절기(10)의 동작을 설명한다. 상기 제1 및 제2변형부들(15), (17)이 압전세라믹으로 형성되어 있다면 상기 제2바이어스 전극들(20), (21)은 접지전위의 바이어스 전압이 인가된다. 상기에서 제2 및 제2변형부들(15), (17)은 수평축을 따라 서로 같은 방향으로 분극(polarization)되어 있는데, 신호전극(19)에 소정 전위를 가지는 화상 신호를 입력시키면 제1 및 제2변형부들(15), (17)에 서로 반대방향으로 전계가 발생된다. 그러므로 제1 및 제2변형부들(15), (17)중 어느 하나의 전계방향이 분극방향과 일치하고 나머지 하나는 일치하지 않게 된다. 상기에서 전계방향이 분극방향과 일치하는 것은 수평방향으로 신장되어 수직방향으로 수축되게 하고, 일치하지 않는 것은 수평방향으로 수축되어 수직방향으로 수축되는 쪽으로 기울어져 상부 표면에 부착된 거울(23)을 경사지게 한다.

그러나, 상술한 광로조절기는 M×N개의 액츄에이터들을 만들기 위해 다층 세라믹사이의 금속도전막을 형성하여야 제조공정이 어려워 생산성이 저하되고 불량율이 커지는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 구조 및 제조공정이 간단하여 생산성을 향상시키고 불량률을 저하시킬 수 있는 투사형화상표시장치의 광로조절기를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 투사형화상표시장치의 광로조절기는 트랜지스터들이 내장되고 표면에 상기 트랜지스터들과 전기적으로 연결된 패드들을 가지는 구동기판과, 세라믹 웨이퍼의 하부표면의 소정부분에 신호전극과, 상부표면에 상기 신호전극의 중간부분과 대응하여 형성된 절연층에 의해 분리된 제1 및 제2바이어스 전극들이 형성되어 상기 세라믹 웨이퍼를 제1 및 제2바이어스 전극들 하부를 제1 및 제2변형부들로, 절연층 하부를 완충부로 한정시킨 액츄에이터가 매트릭스 형태로 다수개가 배열되어 상기 신호전극들이 패드들과 접촉되게 구동기판에 실장된 액츄에이터어레이와, 상기 절연층의 상부표면에 부착된 거울들을 구비한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명의 일실시예에 따른 투사형화상표시장치의 광로조절기(30)의 단면도이다.

상기 광로조절기(30)는 구동기판(31), 액츄에이터어레이(33) 및 거울(45)들을 구비한다.

상기 구동기판(31)은 M×N개의 트랜지스터들(도시되지 않음)이 매트릭스 형태로 형성된 유리 또는 알루미나등의 절연물질이나 또는 단결성실리콘등의 반도체로 이루어진다. 또한, 구동기판(31)은 표면이 트랜지스터들과 전기적으로 연결된 패드들(도시되지 않음)이 형성되어 있다.

액츄에이터어레이(35)는 M×N개의 단위 액츄에이터들로 이루어진다. 상기 단위 액츄에이터들은 제1 및 제2변형부들(33), (34), 완충부(37)들, 신호전극(39)들, 제1 및 제2바이어스 전극들(40), (41)과 절연층(43)으로 이루어진다. 제1 및 제2변형부들(33), (34)은 수직축을 따라 반대방향으로 분극된 PZT(Pb(Zr, Ti)O₃), PLZT((Pb, La), (Zr, Ti)O₃) 또는 BsTiO₃등의 압전세라믹이나, 또는 PMN(Pb(Mg, Nb)O₃)등의 전왜세라믹으로 이루어진다. 상기 제1 및 제2변형부들(33), (34)은 평탄하게 형성되어 압전하는 액츄에이터들의 제2 및 제1변형부들(34), (33)과 연결되어 있으면, 하부에 신호전극(39)들이, 상부에 제1 및 제2바이어스전극들(40), (41)이 형성되어 있다. 상기 신호전극(39)들과 제1 및 제2바이어스 전극들(40), (41)은 알루미늄, 구리 또는 니켈등의 도전성 금속으로 형성되는데, 제1 및 제2바이어스 전극들(40), (41)은 절연성 세라믹, 포토레지스트 또는 비전도성 접착제로 형성된 절연층(43)들에 의해 이격된다. 상기에서 절연층(43)들은 신호전극(39)들의 가운데 부분과 대응하도록 형성되어 있으며 양측에 제1 및 제2바이어스 전극들(40), (41)이 이격되어 있다. 또한, 제1 및 제2바이어스 전극들(40), (41)은 인접한 액츄에이터들의 제2 및 제1바이어스 전극들(40), (41)과 이격되어 있다. 상기 제1 및 제2변형부들(33), (34)사이의 세라믹은 제1 및 제2변형부들(33), (34)의 변형시 응력을 감소시키는 완충부(37)가 된다. 상기 절연층(43)들의 상부에 거울(45)들이 부착되어 있다. 상기 거울(45)들은 알루미늄등의 반사특성이 양호한 금속의 박막으로 형성되어 액츄에이터들을 구동시키면 제1 또는 제2변형부들(33), (34)쪽으로 경사지게 되어 입사되는 광속을 광로를 변화시켜 반사시킨다. 상기 거울(45)들이 경사져 양 끝단들이 제1 및 제2바이어스 전극들(40), (41)과 접촉되어 결합이 발생되는 것을 상기 절연층(43)들의 두께를 조절하여 방지한다.

제3도는 상기 광로조절기(30)의 동작을 나타내는 개략도이다.

상기 광로조절기(30)은 제1 및 제2변형부들(33), (34)이 각각 수직축을 따라 (+)방향과 (-)방향으로 분극된 압전세라믹으로 형성된다면 제1 및 제2바이어스 전극들(40), (41)은 접지되고, 신호전극(31)들은 트랜지스터들과 패드들을 통해 외부회로(도시되지 않음)로부터 회사인호(Vp)가 인가된다. 상기 화상신호(Vp)는 (-Vp)보다 같거나 크고, (+Vp)보다 작거나 같다. 상기에서 신호전극(39)에 음의 화상신호(-Vp)가 입력되면 제1 및 제2바이어스 전극들(40), (41)에서 신호전극(39) 방향으로 전계가 발생되고, 양의 화상신호(+Vp)가 입력되면 이와 반대방향으로 전계가 발생된다. 상기에서 분극방향과 전계방향이 제1변형부(33)에서 일치되고 제2변형부(34)에서 반대가 되면 제1변형부(33)는 수직방향으로 신장되고, 제2변형부(34)는 수직방향으로 수축된다. 그러므로 제1 및 제2변형부들(33), (34)의 표면에 높이의 차가 발생되어 절연층(43)하부의 완충부(37)의 상부표면이 제2변형부(34)쪽으로 경사지게 된다. 이에 의해, 상기 절연층(43)의 상부표면에 부착된 거울(45)도 제2변형부(34)쪽으로 소정각도(△θ)정도 경사지게 되는데, 이 거울(45)의 경사되는 정도는 화상신호(Vp)의 크기에 제어된다.

또한, 상기 분극방향과 전계방향이 제1변형부(33)에서 반대이고, 제2변형부(34)에서 일치하면 거울(45)은 제1변형부(33)쪽으로 경사지게 된다.

또한, 상기 광로조절기(30)의 제1 및 제2변형부들(33), (34)이 전왜세라믹으로 형성되면 제1 및 제2바이어스 전극들(40), (41)은 크기가 동일하고 위상이 반대인 바이어스전압들(+Vb) (-Vb)이 각각 바이어스되고, 신호전극(39)은 -Vb≤Vp≤+Vb의 화상신호(Vp)가 입력된다. 상기에서 제1 및 제2변형부들(33), (34)은 바이어스전압(+Vb), (-Vb)과 화상신호(Vp)의 전위차에 비례하여 수직방향으로 팽창되는데, 상기 제1 및 제2변형부들(33), (34)은 전위차가 큰 쪽이 작은 쪽보다 더 많이 신장된다. 즉, 상기 화상신호(Vp)가 OV보다 작으면 제1변형부(33)가 제2변형부(34)보다 전위차가 크게 되므로 완충부(37)의 상부 표면 및 거울(45)을 제1변형부(33)에서 제2변형부(34)쪽으로 경사지게 된다.

제4도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 투사형화상표시장치의 광로조절기(30)의 단면도이다.

상기 광로조절기(30)는 제1 및 제2변형부들(33), (34)중 어느 하나의 상부 표면에만 바이어스 전극들(42)들이 형성된다. 상기에서, 제1변형부(33)들의 상부표면에 바이어스전극(42)들이 형성되면, 상기 바이어스전극(42)들을 바이어스시키고 신호전극(39)에 소정의 화상신호(Vp)를 인가시켜 상기 제1변형부(33)들을 수축 또는 신장시켜 거울(45)들을 경사지게 한다. 즉, 상기에서 제1 및 제2변형부들(33), (34)이 상기 언급된 수직축을 따라 (+)방향으로 분극된 압전세라믹으로 형성되고 상기 신호전극(39)에 (+)전위의 화상신호(Vp)가 입력되면 바이어스전극(42)과 신호전극(39)사이에 전계가 발생되어 제1변형부(33)들은 분극방향과 전계방향이 일치된다. 따라서, 제1변형부(33)들이 신장되어 절연층(43)들에 부착된 거울(45)들을 바이어전극(42)이 없는 제2변형부(34)쪽으로 경사지게 된다.

또한, 상기에서 제1 및 제2변형부들(33), (34)이 수직축을 따라 (-)방향으로 분극되어 있거나, 또는 화상신호(Vp)가 (-)전위이면 제1변형부(33)들은 분극방향과 전계방향이 반대가 되어 수직축을 따라 수축된다. 따라서, 상기 절연층(43)들에 부착된 거울(45)들은 제1변형부(33)들 쪽으로 경사지게 된다.

또한, 상기 제1 및 제2변형부들(33), (34)이 전왜세라믹으로 형성되면 바이어스 전극(42)들에 소정의 바이어스전압(Vp)을 인가시켜 신호전극(39)에 입력되는 화상신호(Vp)와의 전위차에 비례하도록 제1변형부(33)들을 수직축을 따라 신장시킨다. 따라서, 절연층43(들을 상부표면에 부착한 거울(45)들을 경사시키는데, 상기 신호전극(39)과 바이어스전극(42) 사이에 전위차가 발생되면 제1변형부(33)들이 수직축을 따라 수축되지 않고 신장되므로 상기 거울(45)들은 제2변형부(34)쪽으로만 경사지게 된다.

상술한 바와 같이 압전 또는 전왜세라믹 웨이퍼의 소정부분의 하부표면에 신호전극들이 형성되고, 상부표면에 상기 신호전극들의 중심과 대응하는 절연층들에 의해 분리된 제1 및 제2바이어스전극들이 형성되어 화상신호 입력시 제1 및 제2변형부들이 신장 또는 수축되어 절연층들의 상부표면에 부착된 거울들을 양방향으로 경사지게 한다.

따라서, 본 발명은 압전 또는 전왜세라믹 웨이퍼의 표면에 신호전극들과 제1 및 제2바이어스 전극들이 형성되어 구조 및 제조가 간단하여 생산성을 향상시키고 불량을 최소화할 수 있는 잇점이 있다.

상술한 바와 같이 본 발명을 바람직한 실시예를 중심으로 설명 및 도시하였으나, 본 기술분야의 숙련자라면 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 다양하게 변형실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다.

Claims (5)

1. 트랜지스터들이 내장되고 표면에 상기 트랜지스터들과 전기적으로 연결된 패드들을 가지는 구동기판과; 세라믹 웨이퍼의 하부표면의 소정부분에 신호전극과, 상부표면에 상기 신호전극의 중간부분과 대응하여 형성된 절연층에 의해 분리된 제1 및 제2바이어스 전극들이 형성되어 상기 세라믹 웨이퍼를 제1 및 제2바이어스전극들 하부를 제1 및 제2변형부들로, 절연층 하부를 완충부로 한정시킨 액츄에이터가 매트릭스 형태로 다수개가 배열되어 상기 신호전극들이 패드들과 접촉되게 구동기판에 실장된 액츄에이터어레이와; 상기 절연층의 상부표면에 부착된 거울들을 구비하는 투사형화상표시장치의 광로조절기.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2바이어스전극들을 인접하는 액츄에이터들의 제2 및 제1바이어스전극들과 전기적으로 분리된 투사형화상표시장치의 광로조절기.
3. 제1항에 있어서, 상기 절연층이 절연성 세라믹, 포토레지스트 또는 비전도성 접착제로 형성된 투사형화상표시장치의 광로조절기.
4. 제3항에 있어서, 상기 절연층은 상기 거울이 최대로 경사질때 양단이 상기 제1 및 제2바이어스 전극과 접촉되지 않을 두께로 형성된 투사형화상표시장치의 광로조절기.
5. 트랜지스터들이 내장되고 표면에 상기 트랜지스터들과 전기적으로 연결된 패드들을 가지는 구동기판과; 세라믹 웨이퍼의 하부표면의 소정부분에 신호전극과, 상부표면에 상기 신호전극의 중간부분과 대응하여 형성된 절연층의 일측에 바이어스 적극이 형성되어 상기 세라믹 웨이퍼를 절연층 하부가 완충부로, 상기 완충부의 양측을 제1 및 제2변형부들로 한정시킨 액츄에이터가 매트릭스 형태로 다수개가 배열되어 상기 신호전극들이 패드들과 접촉되게 구동기판에 실장된 액츄에이터어레이와; 상기 절연층의 상부표면에 부착된 거울들을 구비하는 투사형화상표시장치의 광로조절기.