KR970003459B1

KR970003459B1 - 광로조절장치의 제조방법

Info

Publication number: KR970003459B1
Application number: KR1019930017224A
Authority: KR
Inventors: 민용기
Original assignee: 대우전자 주식회사; 배순훈
Priority date: 1993-08-31
Filing date: 1993-08-31
Publication date: 1997-03-18
Also published as: KR950007488A

Abstract

내용없음.

Description

광로조절장치의 제조방법

제1도(a) 내지 (e)는 종래의 광로조절장치의 제조공정도.

제2도(a) 내지 (e)는 본 발명에 따른 광로조절장치의 제조공정도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

41 : 세라믹웨이퍼 43 : 신호전극

45 : 제1홈 47 : 변형부

49 : 구동기판 51 : 접촉단자

53 : 금속막 55 : 측벽

57 : 금속층 59 : 공통바이어스전극

61 : 제2홈 63 : 제3홈

65 : 분리층 71 : 금속도선

73 : 도선 패턴 73 : 광로조절장치

본 발명은 투사형화상 표시장치에 사용되는 광로조절장치의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히, 액츄에이터(actuator)와 열들을 다이싱(dicing)에 의해 쉽게 분리할 수 있는 광로조절장치의 제조방법에 관한 것이다.

화상표시장치는 표시방식에 따라 직시형 화상표시장치와 투사형 화상표시장치로 구분된다. 직시형 화상표시장치는 CRT(Cathode Ray Tube)등이 있는데, 이러한 CRT화상표시장치는 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 LCD 라 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 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 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.

제1도 (a) 내지 (e)는 종래의 광로조절장치의 제조공정도이다.

제1도 (a)는 소정 두께로, 예를 들면, 30 내지 50㎛ 정도의 두께로 얇게 자른 세라믹웨이퍼(10)를 도시한다. 세라믹 웨이퍼(10)를 압진세라믹 (piezoelectric ceramic), 또는 전왜세라믹으로 형성하는데, 벌크 (bulk) 상태로 성형 및 소결한 후 얇게 자르고 상부 및 하부표면을 연마한다.

제1도 (b)는 세라믹웨이퍼 (10)의 상부 및 하부표면에 신호 및 공통 바이어스 전극들(11), (13)을 형성하고, 이 세라믹웨이퍼(10)를 분극한 것을 도시한다. 상기에서 세라믹웨이퍼(10)의 상부 및 하부표면에 스퍼터링(sputtering) 또는 진공증착등에 의해 도전성 금속을 도포한 후 통상의 포토리소그래피(photolithography)방법에 의해 신호 및 공통 바이어스 전극들(11), (13)을 형성한다. 신호전극(11)들은 세라믹웨이퍼(10)의 하부에 매트릭스 형태로 M N개가 형성되며, 공통 바이어스 전극(13)들을 세라믹웨이퍼(10)의 상부에 y축을 따라 M + N개가 형성된다. 그 다음, 세라믹웨이퍼(10)가 압전세라믹으로 형성되어 있는 경우에, 이 세라믹웨이퍼(10)를 2축을 따라 분극한다. 세라믹웨이퍼(10)의 분극은 2단계에 걸쳐 실시하는데, 1단계 분극은 공통 바이어스 전극(13)들에 30∼60V 정도의 분극 전압을 교호적으로 인가하고 신호전극(11)들을 접지시키고, 2단계 분극은 신호전극(11)들에 30∼60V 정도의 분극 전압을 인가하고 상기 1단계 분극시 전압이 인가되지 않은 공통 바이어스 전극(13)들을 접지시킨다. 그러므로, 세라믹웨이퍼(10)는 소정부분이 -2 방향으로 분극되고, 나머지 부분이 +2 방향으로 분극된다. 또한, 세라믹웨이퍼(10)가 전왜세라믹으로 형성되어 있는 경우에는 분극하는 공정을 생략한다.

제1도(c)는 신호 및 공통 바이어스 전극들(11), (13)이 형성되고 분극된 세라믹웨이퍼(10)를 구동기판(19)에 실장하고, 이 세라믹웨이퍼(10)에 홈(17)들을 형성한 것을 도시한다. 상기에서 구동 기판(19)은 트랜지스터들(도시되지 않음)이 매트리스 형태로 내장 되고 상부에 이 트랜지스터들과 전기적으로 연결되는 접촉단자(21)들을 가지며 유리 또는 알루미나(Al₂O₃)등의 절연기판이나, 또는, 실리콘등의 반도체기판으로 이루어진다. 그러므로, 세라믹웨이퍼(10)를 신호전극(11)들이 접촉단자(21)들과 접촉되도록 실장하고 전도성접착제를 부착시킨다.

그 다음, 세라믹웨이퍼(10)의 상부에 공통 바이이스 전극(13)들이 덮혀지도록 식각마스크(etching mask)로 이용되는 포토레지스트(15)를 도포하고 노출된 공통 바이어스 전극(13)들과 세라믹웨이퍼(10)를 건식식각하여 3 내지 5㎛ 정도의 폭을 가지는 M개의 홈 (17)들을 10 내지 20㎛ 정도의 깊이로 형성한다.

제1도(d)는 포토레지스트(15)상에 하부가 홈(17)들에 끼워져 부착되는 구동전달부(23)들을 형성하는 것을 도시한다.

상기에서 포토레지스트(15)의 표면에 홈(17)들이 채워지도록 자외선에 고화되는 수지를 도포하고 신호전극(11)들과 대응하는 부분만 자외선으로 고화시키고 나머지는 제거하여 구동전달부(23)들을 형성한다.

제1도(e)는 구동전달부(23)들의 표면에 거울(25)들을 형성하고 포토레지스트(15)를 제거한 후 금속도선(27)들로 공통 바이어스 전극(13)들을 접지시켜 완성된 광로조절장치(31)를 도시 한다. 상기에서 구동전달부(23)들의 상부표면에 스퍼터링 또는 진공증착 등의 방법으로 알루미늄등을 도포하여 거울(25)들을 형성하고 포토레지스트(15)를 제거한다. 그 다음, 공통 바이어스 전극(13)들을 금속도선(27)들에 의해 접지되어 있는 도선패턴(29)과 접속시켜 광로조절장치(31)를 완성시킨다.

상술한 바와 같이 다층세라믹이 아닌 벌크 상태의 세라믹을 얇게 자른 세라믹웨이퍼를 전계의 방향이 서로 다르게 2차례 분극하고 반도체 제조기술로 가공하여 신호 전극들과 대응하며 하부가 세라믹웨이퍼에 삽입 및 부착되는 구동전달부들의 표면에 거울들을 도포한다.

그러나, 구동전달부를 끼우기 위한 홈들을 식각에 의해 형성하므로 공정시간이 길며, 또한, 홈들은 폭이 좁고 깊으므로 형성하기 어려운 문제점이 있었다. 또한, 이웃하는 액츄에이터들이 분리되지 않으므로 동작시 서로 간섭하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 이웃하는 액츄에이터를 분리하여 동작시 간섭이 발생하는 것을 방지할 수 있는 광로조절장치의 제조 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 구동전달부를 끼우기 위한 홈들을 쉽게 형성할 수 있는 광로조절장치의 제조 방법을 제공함에 있어서, 상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광로조절장치의 제조방법은 벌크 상태의 세라믹을 소정 두께로 가공하여 세라믹웨이퍼를 만드는 공정과, 상기 세라믹웨이퍼의 일측표면에 신호전극들을 형성하고 세로방향으로 다이싱하여 제1홈들을 형성하는 공정과, 상기 세라믹웨이퍼를 트랜지스터들이 내장되고 표면에 접촉 단자들을 가지며 세로방향으로 소정폭의 금속막들을 갖는 구동기판에 실장하는 공정과, 상기 세라믹웨이퍼의 타측을 변형부들만 남도록 연마하는 공정과, 상기 변형부들의 측면에 측벽들을 형성하고 상기 금속막의 상부에 제1홈들을 채워지도록 금속층을 형성하는 공정과, 상기 변형부들의 상부에 공통 바이어스 전극을 형성하고 변형부들을 화소 단위로 구별하는 제2홈들을 형성하는 공정과, 상기 측벽들을 제거하여 제3홈들을 형성하고 변형부들 및 금속층들의 표면에 분리층을 형성하는 공정과, 상기 분리층의 상부에 하부가 상기 제3홈들내에 끼워져 지지되는 전달구동부를 형성하고, 이 전달구동부의 표면에 거울들을 형성하는 공정을 구비한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 제2도(a) 내지 (e)는 본 발명의 일실시예에 따른 광로조절장치의 제조공정도이다.

제2도(a)는 세라믹웨이퍼(41)의 일측 표면에 신호전극(43)들을 형성하고 y 방향으로 다이싱하여 제1홈(groove: 45)들을 형성한 것을 도시한다. 상기 세라믹웨이퍼(41)는 BaTiO₃, PZT(Pb (Zr, Ti)O₃), PLZT ((Pb, La) (Zr,Ti)O₃)등의 압진세라믹이나, 또는 PMN 등의 전왜세라믹으로 형성되는데, 이 세라믹을 벌크 상태로 성형 및 소결한 후 소정두께, 예를들면 130∼ -170㎛ 정도의 두께로 얇게 자른 후 양측 표면을 연마한다. 그 다음, 상기 세라믹웨이퍼(41)의 일측 표면에 스퍼터링 또는 진공증착에 의해 알루미늄(Al), 구리(Cu) 또는 니켈(Ni)등의 도전성 금속막을 형성한 후 통상의 포토쏘리그래피 공정(photolighography process) 에 의해 신호전극(43)들을 형성한다. 상기 신호전극(43)들은 구동기판의 접촉단자들과 접촉되는 것으로 각각 분리되어있다. 계속해서, 세라믹웨이퍼(41)의 일측표면을 y방향으로 다이싱하여 깊이가 80∼120㎛, 폭이 60∼80㎛ 정도인 제1홈(45)들을 형성한다. 상기에서, 제1홈(45)들 사이의 돌출부분들은 변형 후 (47)들로 사용되는 것으로, 이 변형부(47)들의 폭은 50∼70㎛ 정도가 된다.

제2도(b)는 상기 세라믹웨이퍼(41)를 구동기판(49)에 실장하고, 이 세라믹웨이퍼(41)의 타측을 연마하여 변형부(47)들만 남긴 것을 도시한다. 상기에 구동기판(49)은 트랜지스터(도시하지 않음)이 매트릭스 형태로 내장되고 상부에 이 트랜지스터들과 전기적으로 연결되는 전촉단자(51)들을 가지는 유리 또는 알루미나(Al₂O₃) 등의 절연기판이나 또는, 실리콘 등의 반도체기판으로 이루어진다. 또한, 구동기판(49)의 표면에 y방향으로 길게 전해 도금을 하기위해 금속막(53)들이 형성되어 있다. 그러므로, 세라믹웨이퍼(41)를 구동기판(49)에 실장할 때 신호전극(43)들이 접촉단자 (51)들과 접촉되고 제1홈(45)들이 금속막(53)들과 일치되도록 한다. 그 다음, 상기 세라믹웨이퍼(41)의 타측을 연마하여 두께가 30∼50㎛ 정도인 변형부(47)들만을 남긴다.

제2도(c)는 변형부(47)들의 측면에 측벽(55)들을 제1홈(45)들내의 금속막(53)들의 상부에 금속층(57)들을 형성한 것을 도시한다. 상기 측벽(55)들은 포토레지스트나 자외선 경화 접착제로 두께가 5∼10㎛ 정도로 형성된다. 상기 금속층(57)들은 크롬 (Cr) 또는 니켈을 전해도금하여 형성되는 것으로 상기 변형부(47)들과 동일한 두께로 형성되어 제1홈(45)들을 채운다. 상기에서, 금속층(57)들이 변형부(47)들의 두께보다 두껍게 형성되면 동일한 두께를 갖도록 연마한다.

제2도(d)는 상기 변형부(47)들의 표면에 공통 바이어스 전극(59)들과, 제2및 제3홈들(61), (63)을 형성한 것을 도시한다. 상기에서, 구동 기판(49)을 통해 외부회로(도시되지 않음)로 부터 신호 전극(43)들에 인가되는 화상신호에 의한 전계가 집중되도록 공통바이어스 전극(59)들의 폭을 좁게 형성한다. 이때, 공통 바이어스 전극(50)들 사이는 전기적으로 연결시켜야 한다. 그다음, y방향으로 길게 형성된 변형부(47)들을 화소별로 분리하기 위해 제2홈(61)들을 형성한다. 상기에서 제2홈(61)들은 통상의 습식 또는 건식 식각 방법이나, 레이저 절단 등의 방법에 의해 5∼10㎛ 정도의 폭과 10∼20㎛ 정도의 깊이로 형성된다. 계속해서, 측벽(55)들을 제거하여 폭이 5∼10㎛ 정도인 제3개구(63)들을 형성한다. 그리고, 변형부(47)들과 공통 바이어스 전극(59)들의 상부에 NaCl 또는 포토레지스트등으로 분리층(65)을 형성한다.

제2도(e)는 제3개구(63)들에 끼워져 지지되는 구동전달부(67)들과, 구동전달부(67)들의 표면에 거울(69)들을 형성하고 금속도선(71)들로 공통바이어스 전극(59)들을 접지시켜 완성된 광로 조절장치(75)를 도시한다. 상기에서 구동전달부(67)들은 자외선경화 접착제 또는 에폭시 등으로 2∼3㎛ 정도의 두께로 형성되는데 하부가 제3개구(63)들에 의해 지지된다. 구동전달부(67)가 자외선경화 접착제로 형성되면 마스크를 이용하여 화소들과 대응하는 부분만을 경화시키고 경화되지 않는 것을 제거한다. 또한, 구동전달부(67)가 에폭시로 형성되면 통상으로 포토리쏘그래피 공정으로 분리한다. 그 다음, 구동전달부(67)의 표면에 알루미늄 등을 0.5∼1㎛ 정도의 두께로 도포하여 거울(69)들을 형성하고 분리층(65)을 제거한다. 그리고, 공통 바이어스 전극(59)들을 금속도선(71)들에 의해 도선패턴(73)들과 연결하여 광로조절장치(75)를 완성시킨다.

상술한 바와 같이 세라믹웨이퍼의 일측표면에 신호전극들을 형성하고 다이싱하여 제1홈들을 형성한 후 전해도금을 위한 금속막이 형성된 구동기판에 금속막과 제1홈들이 일치되도록 실장하고 세라믹 웨이퍼의 타측을 연마하여 변형부들만 남긴다. 그리고, 변형부들의 측면들에 측벽들을 형성한 후 금속막의 상부에 금속층을 형성하고, 이측벽들을 제거하여 홈들을 형성하여 이 홈에 하부가 끼워져 지지되는 구동전달부를 형성한다.

따라서, 본 발명은 다이싱에 의해 엑츄에이터들을 분리하므로 동작시 간섭이 발생되지 않은 이점이 있다. 또한, 전해도금 하기 위한 금속막이 형성된 구동기판에 실장되고 분리된 액츄에이터 들의 측면에 측벽들을 형성하고 금속막의 상부에 금속층을 형성한 후 이 측벽들을 제거하여 구동전달부를 끼우기 위한 홈들을 쉽게 형성할 수 있는 이점이 있다.

상술한 바와 같이 본 발명을 바람직한 실시예를 중심으로 설명 및 도시되었으나, 이 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 변형 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다.

Claims

벌크 상태의 세라믹을 소정 두께로 가공하여 세라믹웨이퍼를 만드는 공정과 , 상기 세라믹웨이퍼의 일측 표면에 신호전극들을 형성하고 세로방향으로 다이싱하여 제1홈들을 형성하는 공정과, 상기 세라믹웨이퍼를 트랜지스터들이 내장되고 표면에 접촉 단자들을 가지며 세로방향으로 소정폭의 금속막들을 갖는 구동기판에 실장하는 공정과, 상기 세라믹웨이퍼의 타측을 변형부들만 변형부들만 남도록 연마하는 공정과, 상기 변형부들의 측면에 측벽들을 형성하고 상기 금속막의 상부에 제1홈들을 채워지도록 금속층을 형성하는 공정과, 상기 변형부들의 상부에 공통 바이어스 전극을 형성하고 변형부들을 화소 단위로 구별하는 제2홈들을 형성하는 공정과, 상기 측벽들을 제거하여 제3홈들을 형성하고 변형부들 및 금속층들의 분리층을 형성하는 공정과, 상기 분리층의 상부에 하부가 상기 제3홈들내에 끼워져 지지되는 전달구동부를 형성하고, 이 전달구동부의 표면에 거울들을 형성하는 공정을 구비하는 광로조절장치의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 금속층을 전해도금 방법으로 형성하는 광로조절장치의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 제2홈들을 건식 식각, 습식 식각 또는 레이저 절단 등으로 형성하는 광로조절장치의 제조방법.