KR970003464B1 - 광로조절장치 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

광로조절장치

제1도는 종래의 광로조절장치의 단면도

제2도는 본 발명에 따른 광로조절장치의 단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

30 : 광로조절장치 31 : 구동기관

33 : 접촉패드 35 : 금속막

37 : 홈 39 : 변형부

41 : 신호전극 43 : 바이어스전극

44 : 액츄에이터 45 : 거울

46 : 액츄에이터 어레이 47 : 절연층

49 : 마이크로 렌즈 51 : 투명기판

53 : 측벽

본 발명은 투사형화상표시장치에 사용되는 광로조절장치에 관한 것으로서, 특히, 마이크로 렌즈(micro lens)들을 부착하여 휘도와 생산성을 향상시킬 수 있는 광로조절장치에 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 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 투사시킴으로써 화상을 나타낸다. AMA는 구동방식에 따라 액츄에이터가 M×1개인 1차원 AMA와 M×N개인 2차원 AMA로 구분된다. 상기에 액츄에이터는 압전물질이나 전왜물질로 이루어지는 변형부와 전극들을 포함하며 전계발생시 변형되어 상부에 있는 거울을 기울어지게 한다.

제1도는 종래의 광로조절기(10)의 단면도이다.

상기 광로조절기(10)는 구동기판(11), 액츄에이터 어레이(26) 및 거울(25)들을 포함한다.

상기 구동기판(11)은 유리 또는 알루미나(Al2O3)등의 전연물질, 또는 실리콘 등의 반도체 물질로 이루어지며 M×N개의 트랜지스터들(도시되지 않음)이 매트릭스(matrix) 형태로 내장되고 표면에 이 트랜지스터들과 전기적으로 연결된 접촉 패드(13)들이 형성되어 있다.

액츄에이터 어레이(26)는 구동기판(11)에 실장되어 있으며, X축의 한 방향으로 분극(polarization)된 압전세라믹(piezo electric ceramic) 또는 전왜세라믹으로 형성된 변형부(19)들을 포함한다. 변형부(19)들은 이웃하는 액츄에이터(24)들의 변형부(19)들과 요(凹)자 형태의 홈(17)들을 가지며 한 몸체를 이룬다. 동일한 액츄에이터(24)들을 이루는 변형부(17)들 사이에 신호전극(21)들이 형성되어 있으며, 변형부(19)들의 홈(17)들 내부표면에 공통 바이어스 전극(23)들이 형성되어 있다. 상기 액츄에이터 어레이(26)의 하부표면에 내부전극(21)들과 전기적으로 연결된 금속막(15)들이 형성되어 있다. 상기 금속막(15)들은 액츄에이터 어레이(26)의 신호전극(21)들과 구동기판(11)의 접촉단자(13)들이 접촉되지 않아 전기적으로 연결되지 않는 것을 방지한다.

거울(25)들은 액츄에이터(24)들 상부의 표면에 실장되어 입사되는 광을 반사시킨다.

상술한 광로조절장치(10)는 외부회로(도시되지 않음)로부터 트랜지스터들 및 접촉단자(13)들을 통해 입력되는 화상 신호가 금속막(15)을 통해 신호전극과 인가되면 변형부(19)들에 공통 바이어스 전극(23)들 쪽으로 전계가 발생된다. 그러므로, 변형부(19)들 임의의 것은 전계가 분극방향과 일치되게 발생되고, 이 변형부(19)들에 인접하는 변형부(19)들은 서로 반대가 된다. 따라서, 변형부(19)들은 일측의 분극방향과 전계 방향이 일치되는 것은 y축을 따라 수축되고, 타측의 반대되는 것은 y축을 따라 신장되어 거울(25)들이 기울어지게 된다. 상기에서 거울(25)들의 기울어짐은 신호전극(21)들에 인가되는 화상신호의 크기에 비례한다.

또한, 상기 광로조절장치(10)에서 거울(25)들은 별도의 분리층이 형성된 평탄한 기판위에 금속막을 형성하여 각 액츄에이터(24)들의 상부에 부착시킨다. 그리고, 분리층을 제거하여 금속층과 기판을 이격시키고 이 금속층을 식각 또는 엑시머레이저 등에 의해 화소와 대응하도록 분리시켜 거울을 완성한다.

그러나, 상술한 종래의 광로조절장치는 거울을 형성하기 위한 금속막을 기판과 분리할 때 분리층이 잘 제거되지 않아 거울의 평탄도 및 균일도를 저하시키며 수율이 낮아지는 문제점이 있었다. 또한, 거울들을 형성하기 위하여 금속막을 식각 또는 엑시머레이저로 절단하여야 하므로 제조가 복잡한 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 거울들을 액츄에이터의 상부표면에 직접 형성하여 거울들의 평탄도 및 균일도의 증가와 수율을 향상시킬 수 있는 광로조절장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 거울들을 분리하는 공정을 생략하여 제조공정이 간단한 광로조절장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광로조절장치는 M×N개의 트랜지스터들이 내장되고 표면에 이 트랜지스터들과 전기적으로 연결된 접촉패드들을 갖는 절연물질이나 반도체로 이루어진 구동기판과, 상기 구동기판에 실장되며 변형부들, 이 변형부들 사이의 신호전극, 변형부들 상부에 형성된 홈들의 내부표면의 바이어스 전극들, 변형부들 하부에 상기 신호전극과 전기적으로 연결된 금속막으로 이루어진 M×N개의 액츄에이터로 형성되고, 이 액츄에이터들의 상부표면에 절연층들과 거울들을 갖는 액츄에이터 어레이와, 상기 구동 기판에 측벽들에 의해 지지되어 실장되며 투명기판에 소정의 곡률 반경을 갖고 상기 액츄에이터들과 대응되도록 형성된 마이크로 렌즈들을 구비한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명의 일실시예에 따른 광로조절장치(30)의 단면도이다.

상기 광로조절장치(30)는 구동기판(31), 액츄에이터 어레이(26) 및 마이크로 렌즈(49)들을 포함한다.

상기 구동기판(31)은 유리 또는 알루미나 등의 절연물질, 또는 실리콘 등의 반도체 물질로 이루어지며 M×N개의 트랜지스터들(도시되지 않음)이 내장되어 있다. 또한, 구동기판(31)의 표면에 트랜지스터들과 전기적으로 연결된 접촉패드(33)들이 형성되어 있다.

액츄에이터 어레이(46)는 변형부(39)들과 이웃하는 변형부(39)들이 사이에 신호전극(41)들을 개지시키고 변형부(39)들의 표면에 바이어스 전극(43)들을 갖는 액츄에이터(44)들이 M×N개로 이루어져 구동기판(31)에 실장된다.

상기 변형부(39)들은 PZT, PLZT 또는 BaTiO₃등의 압전 세라믹으로 이루어지는데, 신호전극(41)들 및 바이어스 전극(43)들과 수직을 이루도록 X축의 임의의 동일한 방향으로 분극된다. 또한, 액츄에이터(44)들의 일측 변형부(39)들은 인접하는 액츄에이터(44)들의 타측변형부(39)들과 요(凹)자 형태의 홈(37)들을 가지며 한 몸체를 이룬다. 그러므로, 액츄에이터(44)들의 타측 변형부(39)들이 표면에 형성된 바이어스 전극(43)들과 공통으로 연결된다. 상기 바이어스 전극(43)들은 알루미늄 또는 금등의 전도성이 좋고 반사특성이 양호한 금속을 진공증착 또는 스퍼터링(sputtering)등에 의해 변형부(39)들의 표면에 금속막을 도포함으로써 형성된다. 상기에서 변형부(39)들의 표면에 도포된 금속막들은 거울(45)들이 된다. 변형부(39)들의 상부표면에 거울(45)들과의 사이에 절연층(47)이 형성된다. 상기 절연층(47)은 산화실리콘(SiO₂) 또는 질화실리콘(Si₃N₄)등의 절연물질로 이루어지는 것으로 거울(45)들이 신호전극(41)들과 접촉되어 바이어스 전극(43)들과 전기적으로 연결되는 것을 방지한다. 상기에서, 변형부(39)들은 압전 세라믹으로 형성하였으나 PMN 등의 전왜 세라믹으로 형성할 수 있다.

마이크로 렌즈(49)들은 유리등의 투명한 기판(51)에 소정의 곡률 반경을 갖고 상기 액츄에이터(44)들과 대응하도록 형성된다. 상기에서 투명한 기판(51)은 측벽(53)에 의해 지지되어 구동기판(31)에 실장된다. 마이크로 렌즈(49)들은 입사되는 광을 거울(45)들로 접속시키는 것으로 액츄에이터(44)들과 소정거리 이격된다. 마이크로 렌즈(49)들은 입사되는 광이 손실되지 않고 거울(45)들에 접속되도록 이웃하는 것들끼리 하부가 접촉되도록 한다.

상기 광로조절장치(30)의 액츄에이터 어레이(46)는 종래의 액츄에이터 어레이와 동일하게 구동한다. 그러나, 본 발명에 따른 광로조절장치는 입사되는 광을 마이크로 렌즈(49)들에 의해 액츄에이터(44)들의 상부에 도포된 금속막으로 이루어진 거울(45)들에 집속시킨다. 상기에서, 거울(45)들은 바이어스 전극(43)들을 형성할 때 동시에 형성되는데, 거울(45)들이 액츄에이터(44)들의 상부에만 형성되어 면적이 작아도 입사되는 광이 마이크로 렌즈(49)들에 의해 집속되므로 충분히 반사시킬 수 있다. 또한, 마이크로 렌즈(49)들이 이웃하는 것들끼리 하부가 접촉되므로 입사되는 광이 손실 되지 않고 거울(45)들로 집속된다.

상술한 바와 같이 바이어스 전극들이 형성될 때 액츄에이터들의 상부에 절연층을 개재시켜 거울들이 동시에 형성되고, 이 액츄에이터들과 소정거리 이격되어 거울들과 대응하여 입사되는 광을 집속시키는 마이크로 렌즈들을 이웃하는 것들끼리 하부가 접촉되도록 형성된다.

따라서, 본 발명은 거울들이 액츄에이터들의 상부 표면에 직접 형성되므로 거울들을 분리하는 공정을 생략할 수 있어 제조가 간단하며, 평탄도 및 균일도가 증가되고 수율을 향상시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명을 바람직한 실시예를 중심으로 도시 및 설명되었으나, 본 기술분야의 숙련자라면 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 다양하게 변형시킬 수 있음을 알아야 한다.

Claims (5)

1. M×N개의 트랜지스터들이 내장되고 표면에 이 트랜지스터들과 전기적으로 연결된 접촉패드들을 갖는 절연물질이나 반도체로 이루어진 구동기판과, 상기 구동기판에 실장되며 변형부들, 이 변형부들 사이의 신호전극, 변형부들 상부에 형성된 홈들의 내부표면의 바이어스 전극들, 변형부들 하부에 상기 신호전극과 전기적으로 연결된 금속막으로 이루어진 M×N개의 액츄에이터로 형성되고, 이 액츄에이터들의 상부 표면에 절연층들과 거울들을 갖는 액츄에이터 어레이와, 상기 구동기판에 측벽들에 의해 지지되어 실장되며 투명기판에 소정의 곡률반경을 갖고 상기 액츄에이터들과 대응되도록 형성된 마이크로 렌즈들을 구비하는 광로조절장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 절연층이 산화실리콘 또는 질화실리콘으로 이루어진 광로조절장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 거울이 알루미늄등의 반사특성이 좋은 전도성 금속으로 이루어진 광로조절장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 거울이 상기 바이어스 전극들과 동시에 형성되는 광로조절장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 마이크로 렌즈들은 이웃하는 마이크로 렌즈들과 하부가 접촉되도록 형성된 광로조절장치.