KR970003447B1 - 투사형화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법 - Google Patents

투사형화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법 Download PDF

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Abstract

내용없음.

Description

투사형화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법
제1도(a) 내지 (f)는 종래 방법에 따른 투사형화상표시장치용 광로조절장치의 제조공정도
제2도(a) 내지 (d)는 본 발명에 따른 투사형화상표시장치용 광로 조절장치의 제조공정도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
41 : 세라믹웨이퍼 43, 45 : 제1 및 제2변형부
47 : 신호자극 49, 51 : 제1 및 제2바이어스전극
53 : 액츄에이터 55 : 액츄에이터어레이
57 : 구동기판 59 : 절연층
61 : 홈 65 : 거울
본 발명은 투사형화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 다층 세라믹을 이용하지 않고 반도체 공정으로 단위 액츄에이터들의 크기를 작게 하여 집적도를 향상시킬 수 있는 투사형화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법에 관한 것이다.
화상표시장치는 표시방식에 따라 직시형 화상표시장치와 투사형 화상표시장치로 구분된다. 직사형 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 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 Aura 사에서 액츄에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Arrays : 이하 AMA라 칭함)를 이용한 투사형 화상표시장치가 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 투사 시키므로서 화상을 나타낸다. AMA는 구동방식에 따라 액츄에이터가 M x 1개인 1차원 AMA와 M x N 개인 2차원 AMA로 구분된다. 상기에 액츄에이터는 압전물질이나 전왜물질로 이루어지는 변형부와 전극들을 포함하며 전제발생시 변형되어 상부에 있는 거울을 기울어지게 한다.
제1도(a) 내지 (f)는 종래기술에 따른 투사형화상표시장치용 광로조절장치의 제조공정도이다.
제1도(a)는 통상의 적층형 세라믹 콘덴서를 제조하는 방법으로 한층의 두께가 t인 그린 시트(green sheet)들 사이에 신호 전극을 형성하기 위한 M개의 금속막(13)들을 갖도록 성형한 후 소결한 M + 1개의 세라믹층(11)들을 가지는 다층세라믹(10)을 도시한다. 다층세라믹(10)에 금속막(신호전극 : 13)들과 수직방향으로 수십 KV정도의 고전압을 인가하여 모든 세라믹층(11)들을 동일한 방향으로 분극(polarization)시킨다. 상기에서 세라믹층(11)들은 액츄에이터의 변형부를 형성하기 위한 것으로 압전세라믹으로 형성된다. 또한, 신호전극(13)들은 소결시 녹는 것을 방지하기 위해 팔라듐(Pd), 또는, 은(Ag)과 팔라듐의 합금등의 고융점금속으로 형성된다.
제1도(b)는 두께가 T인 세라믹 웨이퍼(15)를 도시한다. 세라믹웨이퍼(15)는 상기 다층세라믹(10)을 a-a선의 방향으로 자른 후 상부 및 하부 표면을 연마한 것이다. 상기에서 세라믹 웨이퍼(15)는 연마후에 표면조도는 ±5 μm정도가 되고 평탄도(flatness)는 ±10μm정도가 되어야 한다.
제1도(c)는 신호전극(13)들과 평행하도록 세라믹층(11)의 표면에 홈(16)들을 형성하고, 이 홈(16)들의 내부표면에 형성된 금속막들(19), (20)을 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 신호전극(13)들과 평행하도록 쏘잉(Sawing)등의 기계적 방법으로 M + 1회 가공하여 홈(16)들을 형성한다. 상기에서 신호전극(13)들을 중심으로 제거되지 않고 남아 있는 세라믹층(11)은 액츄에이터들의 제1 및 제2변형부들(17), (18)이 된다. 그 다음, 홈(16)들의 내부표면에 금속막을 도포하여 제1 및 제2 접지전극들(19), (20)을 형성한다. 이때, 중합체의 표면에도 금속막들이 형성되는데, 중합체를 제거할 때 같이 제거된다.
제1도(d)는 상술한 구조의 가공된 웨이퍼(15)를 지그(jig : 21)에 실장하고 홈(16)들과 수직방향으로 절단하여 완성된 M x N 개의 액츄에이터(23)들을 도시한다. 상기에서 제1 및 제2변형부들(17), (18)의 돌출부분의 표면이 지그(21)에 접착되게 실장하고, 제1 및 제2변형부들(17), (18)들을 지그(21)와 접촉되지 않은 하부 표면으로부터 쏘잉 등의 기계적방법으로 홈(16)들과 수직 되게 N-1회 절단하여 M x N개의 액츄에이터(23)들을 완성시킨다. 상기에서 지그(21)는 쏘잉공정에서 분리된 액츄에이터(23)들을 흐트러지는 것을 방지한다.
제1도(e)는 트랜지스터(도시되지 않음)들이 내장된 구동기판(25)에 액츄에이터(23)들이 실장된 것을 도시한다. 상기에서 액츄에이터(23)들은 지그(21)에 부착되지 않은 면이 구동기판(25)에 실장되고 접착제에 의해 부착된다. 이때, 액츄에이터(23)들은 신호 전극(13)들이 상기 트랜지스터들의 드레인 전극단자에 전기적으로 연결된 패드들(도시되지 않음)과 접촉되도록 전도성 접착제로 부착 시킨다. 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 제1 및 제2접지전극(19), (20)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 신호전극(13)들과 평행하게 연결하고 한쪽 끝을 공통으로 연결하여 공통접지시킨다. 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 알루미늄 등의 금속을 스퍼터링(sputtering) 또는 진공증착 등에 의해 소정 크기로 도포하여 형성된다. 또한, 거울(29)들을 액츄에이터(23)들의 돌출부분 표면에 정렬시키고 비전도성의 접착제에 의해 부착시켜 실정한 후 유리기판을 분리시킨다.
상술한 종래의 광로조절장치는 액츄에이터들이 2개의 변형부를 가지는 바이모프형(bimorph type)으로 이 신호전극들을 형성하기 위해 세라믹층들 사이에 금속막들을 가지는 다층 세라믹을 형성하고, 이 다층 세라믹을 쏘잉 등의 기계적 방법으로 가공하여 액츄에이터들을 형성한다.
그러나, 다층 세라믹을 형성하는 공정에서 소결시 신호 전극이 될 금속막들이 휘게되어 변형부들을 한정하기 위해 세라믹층들의 가운데 부분에 홈들을 형성하기 어려운 문제점이 있었다. 또한, 다층 세라믹을 기계적 가공하여 액츄에이터들을 형성하므로 생산성 및 수율이 낮으며, 소형화를 이루기 어려운 문제점이 있었다. 또한 액츄에이터들의 돌출부분 표면상에 거울들을 실장시킬 때 거울들을 유리기판과 잘 분리되지 않아 실장시키기 어려운 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 반도체 공정으로 액츄에이터들을 가공하여 소형화를 이루기가 쉬우며, 생산성 및 수율을 향상시킬 수 있는 투사형화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 다층세라믹을 사용하지 않고 낮은 전압으로 변형부들을 분극할 수 있는 투사형화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 거울들을 액츄에이터들에 직접 형성할 수 있는 투사형화상표시장치용 광로 조절장치의 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명의 목적들에 따른 투사형화상표시장치용 광로조절의 제조방법은 벌크상태의 세라믹을 얇게 가공하여 세라피웨이퍼를 만드는 제1공정과; 상기 세라믹웨이퍼의 하부표면에 M x N개의 신호전극들을 형성하고, 상기 세라믹웨이퍼를 M x N개의 트랜지스터들이 내장되고 표면에 상기 트랜지스터들과 전기적으로 연결되는 패드들을 가지는 구동패드의 상부에 상기 신호전극들이 패드들과 접촉되도록 실장하는 제2공정과; 상기 세라믹웨이퍼의 상부표면의 소정부분에 각각의 신호전극의 열들에 소정 부분들이 중첩되게 세로방향으로 길게 제1 및 제2바이어스 전극들을 형성하는 제3공정과; 상기 제1 및 제2바이어스 전극들이 노출되지 않도록 상부에 절연층들과 포토레지스트층들을 형성하고 상기 절연층들이 측방향으로 돌출되도록 상기 세라믹웨이퍼의 노출된 부분을 식각하여 홈들을 형성하는 제4공정과; 상기 절연층들의 측면에 하부가 부착 및 지지되도록 거울들을 형성하고 상기 포토레지스트층들을 제거하는 제5공정과 ; 상기 제1 및 제2바이어스 전극들이 각각 공통이 되도록 도선들로 연결하는 제6공정을 구비한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제2도(a) 내지 (d)는 본 발명에 따른 투사형화상표시장치용 광로조절장치의 제조공정도이다.
제2도(a)는 소정 두께로, 예를들면, 200∼500μm정도의 두께로 얇게 자른 세라믹웨이퍼(41)를 도시한다. 상기 세라믹웨이퍼(41)를 PMN등의 전왜세라믹으로 형성하는데, 먼저, 벌크(bulk)상태로 성형 및 소결한 후 얇게 자르고 상부 및 하부의 표면을 연마한다. 상기에서 세라믹웨이퍼(41)를 압전세라믹으로도 형성할 수 있다.
제2도(b)는 상부 및 하부의 표면에 제1 및 제2바이어스전극들(49), (51)과 신호전극(47)들이 형성된 세라믹웨이퍼(41)가 구동기판(57)의 상부에 실장된 것을 도시한다. 상기에서 세라믹웨이퍼(41)의 하부표면에 스퍼터링(sputtering) 또는 진공증착 등에 의해 알루미늄(Al), 구리(Cu) 또는 니켈(Ni)등의 도전성 금속을 0.5∼2μm정도 두께로 도포한 후 통상의 포토리쏘그래피(photolithography)방법에 의해 신호전극(47)들을 형성한다. 상기에서 신호전극(47)들은 매트릭스 형태로 MxN개를 형성한다. 그 다음, 신호전극(47)들이 형성된 세하믹웨이퍼(41)를 유리 또는 알루미나(Al2O3)등의 절연기판이나, 또는 실리콘 등의 반도체로 이루어지며 M x N개의 트랜지스터들(도시되지 않음)이 매트릭스 형태로 내장되고 상부에 이 트랜지스터들과 전기적으로 연결된 패드(도시되지 않음)들을 가지는 구동기판(57)의 상부에 실장한다. 이 때, 신호전극(47)들을 패드와 접촉시키고 전도성 접착제로 부착시킨다. 계속해서 세라믹웨이퍼(41)를 30∼50μm 정도의 두께가 되도록 연마하고, 이 세라믹웨이퍼(41)의 상부표면에 제1및 제2바이어스전극들(49), (51)을 형성한다. 제1 및 제2바이어스전극들(49), (51)을 세라믹웨이퍼(41)의 상부표면에 알루미늄, 크롬 또는 니켈 등의 금속을 도포한 후 포토리쏘그래피 방법으로 세로방향으로 배열된 신호전극(47)들끼리 분리되지 않고 신호전극(47)들에 중첩되도록 형성한다.
상기에서 광로조절장치(67)가 압전세라믹으로 형성된다면 제1 및 제2변형부들(43), (45)을 수직축을 따라 서로 반대방향으로 분극한다. 상기에서 제1변형부(43)들을 수직축의 상부 방향으로,제2변형부(45)들은 수직축의 하 부향으로 분극하기 위해서는, 먼저 신호전극(47)들에 (+)전압을 제1바이어스전극(49)들에 (-)전압을 가하고, 그 후, 신호전극(47)들에 (-)전압을 제2바이어스전극(51) 들에 (+)전압을 가한다. 이때, 전압차는 45∼60V정도가 되도록 한다.
제2도(c)는 제1 및 제2바이어스전극들(49), (51)의 상부에 절연층(59)을 형성하고, 이 제1및 제2바이어스전극들(49), (51)사이의 노출된 세라믹웨이퍼(41)에 U자의 홈(63)들을 형성한 것을 도시한다. 상기에서 제1 및 제2바이어스전극들(49), (51)이 형성된 세라믹웨이퍼(41)의 전표면에 산화막 또는 질화 막이 2∼4μm 정도의 두께로 이루어진 절연층(59)을 도포한다. 그 다음, 절연층(59)의 상부에 2∼4μm 정도 두께의 포토레지스트층(61)을 형성하고 사진공정에 의해 패턴을 형성한다. 그리고, 포토레지스트층(61)들을 마스크로 하여 노출된 절연층(59)을 식각한 후 세라믹웨이퍼(41)의 노출된 부분을 선택적으로 습식 등의 등방성 식각하여 폭과 깊이가 각각 10∼20μm정도인 U자 홈(63)들을 형성한다. 그러므로, 상기 절연층(59)들은 홈(63)들의 상부의 측방으로 돌출하게 된다.
제2도(d)는 절연층(59)들의 노출된 측면에 지지되도록 거울(65)들을 형성한 것이다. 상기에서 포토레지스트층(61)들의 상부표면에 알루미늄 등의 반사특성이 좋은 금속을 스퍼터링, 전자빔증착 또는 이온 플레이트(lon plating)등의 방법에 의해 2∼4μm 정도의 두께로 침적하고 통상의 포토리쏘그래피 방법에 의해 패터닝하여 거울(65)들을 형성한다. 상기에서 거울(65)들을 형성하기 위한 금속들이 절연층(59)의 노출된 측면에서 역(reverse)의 경사를 이루며 침적되어 절연층(59)과 포토레지스트층(61)에 의해 홈(63)들의 종횡비(aspect ratio)가 작으므로 결국에 역경사면들이 만나고, 그 후에는 평탄하게 침적된다. 또한, 거울(65)들을 분리할 때 마스크로 이용될 포토레지스트 층을 형성한 후 식각하며, 이 포토레지스트층을 제거할 때 상기 거울(65)들과 절연층(59)들 사이의 포토레지스트층(61)들도 동시에 제거한다. 그리고, 제1및 제2바이어스 전극들(49), (51)을 도선(도시되지 않음)들에 의해 각각 공통으로 만들어준다.
상술한 바와 같이 벌크 상태의 세라믹을 얇게 자르고 연막한 웨이퍼에 반도체 공정으로 홈들에 의해 제1 및 제2변형부들이 구분되고, 이 제1 및 제2변형부들의 상부에 홈들의 상부에 측방돌출된 절연층들을 가지는 액츄에이터들을 가공하고, 절연층들에 의해 지지되도록 상기 가공된 액츄에이터들에 직접 박막 기술로 거울들을 형성한다.
따라서, 본 발명은 벌크상태의 세라믹을 얇게 잘라 세라믹웨이퍼를 쉽게 가공할 수 있으며, 반도체 공정으로 액츄에이터들을 가공하므로 소형화하기 쉬울 뿐만 아니라 수율 및 생산성을 향상시킬 수 있는 잇점이 있다. 또한 액츄에이터의 변형부들을 압전세라믹으로 만들 경우 웨이퍼 상태에서 낮은 전압으로 분극할 수 있는 잇점이 있다. 그리고, 거울들을 박막형성 방법으로 액츄에이터들에 직접 형성하므로 실장하기 쉬운 잇점이 있다.
상술한 바와 같이 본 발명을 바람직한 실시예를 중심으로 설명되고 도시되었으나, 본 기술분야의 숙련자라면 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 다양하게 변형실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다.

Claims (9)

  1. 벌크상태의 세라믹을 얇게 가공하여 세라믹웨이퍼를 만드는 제1공정과 ; 상기 세라믹웨이퍼의 하부표면에 M x N개의 신호전극들을 형성하고, 상기 세라믹웨이퍼를 M x N개의 트랜지스터들이 내장되고표면에 상기 트랜지스터들과 전기적으로 연결되는 패드들을 가지는 구동패드의 상부에 상기 신호 전극들이 패드들과 접촉되도록 실장하는 제2공정과 ; 상기 세라믹웨이퍼의 상부표면의 소정부분에 각각의 신호전극의 열들에 소정 부분들이 중첩되게 세로방향으로 길게 제1 및 제2바이어스 전극들을 형성하는 제3공정과 ; 상기 제1 및 제2바이어스 전극들이 노출되지 않도록 상부에 절연층들과 포토레지스트층들을 형성하고 상기 절연층들이 측방향으로 돌출되도록 상기 세라믹웨이퍼의 노출된 부분을 식각하여 홈들을 형성하는 제4공정과 ; 상기 절연층들의 측면에 하부가 부착 및 지지되도록 거울들을 형성하고 상기 포토레지스트층을 제거하는 제5공정과 ; 상기 제1 및 제2바이어스전극들이 각각 공통이 되도록 도선들로 연결하는 제6공정을 구비하는 투사형화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 제1공정에서, 상기 세라믹웨이퍼를 200∼500μm 정도의 두께로 형성하는 투사형화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 세라믹웨이퍼를 PMN 등의 전왜세라믹으로 형성하는 투사형화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 세라믹웨이퍼를 BaTiO3, PZT 또는 PlZT 등의 압전세라믹으로 형성하는 투사형화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 제3공정에서, 상기 제1 및 제2바이어스 전극들을 형성하기 전에 세라믹웨이퍼를 연마하는 공정을 더 구비하는 투사형화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 세라믹웨이퍼를 30∼50μm 정도의 두께로 연마하는 투사형화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 절연층을 산화막 또는 질화막으로 형성하는 투사형화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 제5공정에서, 상기 절연층에서 역경사를 이루고 상부표면이 평탄하도록 상기 포토레지스트층의 표면에 반사특성이 좋은 금속을 침적하는 단계와, 상기 침적된 금속을 포토리쏘그래피 방법으로 분리하는 단계로 이루어져 있는 투사형화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 금속을 스퍼터링, 전자빔 또는 이온 플레이팅 방법으로 침적하는 투사형화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법.
KR1019930013842A 1993-07-21 1993-07-21 투사형화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법 KR970003447B1 (ko)

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