KR970003465B1

KR970003465B1 - 광로조절장치의 제조방법

Info

Publication number: KR970003465B1
Application number: KR1019930020259A
Authority: KR
Inventors: 지정범
Original assignee: 대우전자 주식회사; 배순훈
Priority date: 1993-09-28
Filing date: 1993-09-28
Publication date: 1997-03-18
Also published as: US5862002A; KR950010595A; JPH07159707A

Abstract

내용없음.

Description

광로조절장치의 제조방법

제1도(a) 내지 (c)는 종래의 광로조절장치의 제조공정도

제2도(a) 내지 (d)는 본 발명의 실시예에 따른 광로조절장치의 제조공정도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21 : 세라믹웨이퍼 23 : 제1홈

25 : 신호전극 27 : 접촉패드

29 : 구동기판 31 : 유전체충

33 : 바이어스 전극 35 : 포토레지스트층

37 : 제2홈 39 : 구동전달부

41 : 거울

본 발명은 투사형 화상표시장치에 이용되는 광로조절장치의 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 두꺼운 세라믹웨이퍼를 이용하여도 구동능력을 저하시키지 않도록 하부표면에 홈들을 형성하여 전도성 접착제를 채우므로 연마공정이 용이한 광로조절장치의 제조방법에 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. 상기에서 액츄에이터는 압전물질이나 전왜물질로 이루어지는 변형부와 전극들을 포함하며 전계발생시 변형되어 상부에 있는 거울을 기울어지게 한다.

제1도(a) 내지 (c)는 광로조절기의 제조공정도이다.

제1도(a)를 참조하면, BaTiO₃, PZT(Pb(Zr, Ti)O₃) 또는 PLZT((Pb, La)(Zr, Ti)O₃)등의 압전 세라믹을 벌크(bulk) 상태로 성형 및 소결한 후 200∼500㎛ 정도의 두께로 얇게 자르고 분극하여 세라믹웨이퍼(1)를 형성한다. 상기에서, 세라믹웨이퍼(1)를 압전세라믹으로 형성하였으나 PMN(Pb(Mg, Nb)O₃)등의 전왜 세라믹으로 형성할 수도 있다.

제1도(b)를 참조하면, 세라믹웨이퍼(1)의 하부표면에 신호전극(3)들을 형성한다. 신호전극(3)들은 알루미늄(Al)등의 도전성 금속을 스퍼터링(sputtering)등에 의해 0.5∼21㎛ 정도의 두께로 도포한 후 포토리쏘그래피(photo lithography) 방법에 의해 M×N개가 매트릭스(matrix) 형태로 형성된다. 그 다음, 상기 세라믹웨이퍼(1)를 구동기판(9)에 실장한다. 구동기판(9)은 트랜지스터들(도시되지 않음)이 M×N개가 내장되고, 상부에 이 트랜지스터들과 전기적으로 연결된 접촉패드(7)들을 갖는 것으로, 세라믹웨이퍼(1)는 신호전극(3)들이 접촉패드(7)들과 접촉되도록 실장된다. 그리고, 세라믹웨이퍼(1)의 상부에 알루미늄(Al)등의 도전성 금속막을 증착하고, 이 금속막의 표면에 포토레지스트층(11)을 형성한다. 그 다음, 포토레지스터층(11)을 패터닝(patterning)하여 상기 신호전극(3)들의 중간부분과 대응하는 부분의 금속막을 노출시킨다. 그리고, 상기 포토레지스트층(11)을 식각마스크를 이용하여 금속막의 노출부분을 제지하여 바이어스전극(5)들을 형성하고, 계속해서, 세라믹웨이퍼(1)의 노출된 부분을 건조식각하여 홈(13)들을 형성한다.

제1도(c)를 참조하면, 포토레지스트층(11)의 상부에 하부가 홈(13)들에 끼워져 지지되고 화소단위별로 분리되는 구동전달부(15)를 형성하고 포토레지스트층(13)을 제거한다. 그리고, 상기 구동전달부(15)의 표면에 알루미늄등의 반사특성이 좋은 금속을 증착하여 거울(17)들을 형성한다. 그 다음, 바이어스전극(5)들을 금속도선들(도시되지 않음)에 의해 도선패턴들(도시되지 않음)과 연결한다.

그러나, 상술한 종래의 광로조절장치의 제조방법은 세라믹웨이퍼를 30∼50㎛ 정도의 두께로 얇게 연마하기 어려운 문제점이 있었다. 또한, 세라믹웨이퍼를 얇게 연마하여도 기계적 특성이 저하되어 이후의 공정을 어렵게 하는 문제점이 있었다. 그리고, 세라믹웨이퍼를 구동기판에 설장할때 신호전극과 접촉단자를 기계 및 전기적으로 연결하는 전도성 접착제가 퍼지게 되어 이웃하는 액츄에이터들끼리 단락되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 두꺼운 세라믹웨이퍼를 사용하여도 구동력이 저하되는 것을 방지할 수 있는 광로조절장치의 제조방법을 제공함에 있다. 본 발명의 다른 목적은 두꺼운 세라믹웨이퍼를 사용하여 기계적 특성이 저하되는 것을 방지하여 이후의 공정을 쉽게 할 수 있는 광로조절장치의 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 두꺼운 세라믹웨이퍼를 구동기판에 실장할때 이웃하는 액츄에이터들끼리 전기적으로 단락되는 것을 방지할 수 있는 광로조절장치의 제조방법을 제공함에 있다.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광로조절장치의 제조방법은 벌크상태의 세라믹을 가공하여 세라믹웨이퍼를 만드는 공정과, 상기 세라믹웨이퍼의 일측 표면에 제1홈들을 형성하는 공정과, 상기 제1홈들의 내부에 도전성 물질을 채워 신호전극들을 형성하는 공정과, 상기 세라믹웨이퍼의 일측 표면에 유전체층을 형성하고 구동기판에 실장하는 공정과, 상기 세라믹웨이퍼의 타측 표면에 금속막과 포토레지스트층을 형성하는 공정과, 상기 세라믹웨이퍼 타측면의 상기 신호전극들의 중간부분과 대응하는 부분에 제2홈들을 형성하는 공정과, 상기 제2홈들에 하부가 끼워져 지지되는 구동전달을 형성하는 공정과, 상기 구동전달부들의 표면에 거울들을 형성하는 공정을 구비한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제2도(a) 내지 (d)는 본 발명의 실시예에 따른 광로조절장치의 제조공정이다.

제2도(a)를 참조하면, BaTiO₃, P2T 또는 PLZT 등의 압전세라믹이나, 또는, PMN 등의 전왜세라믹을 덩어리 상태로 성형 및 소결한 후 얇게 자르고 연마하여 100∼150㎛ 정도 두께의 세라믹웨이퍼(21)를 만든다. 그리고, 세라믹웨이퍼(21)의 일측 표면을 탄화실리콘(SiC)등을 이용한 샌드블레스핑(Sand Blasting) 혹은 파우더빔블레스팅(power beam blasting)등의 입자가공에 의해 화소들과 대응하도록 M×M개의 제1홈(23)들을 형성한다. 상기 제1홈(23)들은 가로 및 세로가 50∼70㎛ 정도이고, 싶이는 50∼110㎛ 정도로 형성한다. 또한, 제1홈(23)들을 레이저 빔(laser beam)을 쪼이면서 습식식각하여 형성할 수 있다. 상기 방법은 세라믹웨이퍼(21)의 일측표면에 식각할 부분을 제외한 부분에 포토마스크(도시되지 않음)을 형성한다. 그리고 세라믹웨이퍼(21)를 식각용액에 담그고 식각할 부분에 레이저 빔을 쪼이면서 제1홈(23)들을 형성한다. 이때, 레이저 빔에 의해 세라믹웨이퍼(21)가 식각 속도가 향상된다. 그리고 포토마스크를 제거한다.

제2도(b)를 참조하면, 제1홈(23)들에 액상의 전도성접착제를 채우고 고화시켜 신호전극(25)들을 형성시킨다. 상기에서 제1홈(23)들을 전도성접착제로 채울 때 세라믹웨이퍼(21)의 일측 표면에 제1홈(23)들이 형성되지 않은 부분에도 전도성접착제를 도포하여 표면장력이나, 또는, 고화시킬 때 수축되는 것을 방지한다. 그리고, 제1홈(23)들 이외의 부분에 도포된 전도성접착제를 연마하여 제거한다. 그 다음, 세라믹웨이퍼(21)의 일측 표면에 ABO₃, 페로브스카이트(perovskite)형의 강유전성 세라믹의, 예를 들면, PMN, PZT, PLZT 또는 BaTiO₃등의 분말을 포함하는 액상의 비전도성 접착제를 도포하여 유전층(31)을 형성한다. 그리고, 구동기판(29)에 세라믹웨이퍼(21)를 일측표면이 접촉되도록 실장 및 부착시킨다.

상기 구동기판(29)은 M×M개의 트랜지스터들(도시되지 않음)이 내장되고, 상부에 이 트랜지스터들과 전기적으로 연결되는 접촉단자(27)들을 갖는 유리 또는 알루미나(Al₂O₃)등의 절연기관이나, 또는, 실리콘등의 반도체로 이루어진다. 그러므로, 구동기판(29)에 세라믹웨이퍼(21)를 신호전극(25)들이 접촉단자(27)들과 대응되도록 실장한다. 따라서, 구동기판(29)에 내장된 트랜지스터와 접촉단자(27)들을 통해 외부로부터 입력되는 화상신호는 고유전층(31)에 의해 전압이 강하되지 않고 신호전극(25)들로 전달된다.

제2도(c)를 참조하면, 세라믹웨이퍼(21)의 타측 표면에 알루미늄, 티타늄 또는 구리등으로 금속막을 형성한다. 그리고, 포토레지스터층(35)을 도포한 후, 사진공정(photo processing)에 의해 신호전극(25)들의 가운데 부분과 대응하는 금속막의 소정부분을 노출시킨다. 그 다음, 상기 포토레지스트층(35)을 식각마스크로 이용하여 상기 금속막의 노출된 부분을 제거하여 바이어스전극(33)들을 형성한다. 계속해서 건식식각방법, 레이저 빔을 이용한 습식식각방법, 또는 엑시머레이저(excimer laser)에 의한 절단방법에 의해 폭이 5∼10㎛ 정도이고, 깊이가 15∼40㎛ 정도인 제2홈(37)들을 형성한다. 또한, 상기에서 제2홈(37)들을 신호전극(25)들이 노출되도록 형성할 수도 있다.

제2도(d)를 참조하면, 포토레지스트층(33)의 상부에 하부가 제2홈(37)들에 끼워져 지지되는 구동전달부(39)를 형성한다. 상기 구동전달부(39)들은 포토레지스트층(35)의 표면에 자외선경화접착제 또는 에폭시등을 2∼3㎛ 정도의 두께로 형성하고 화소들과 대응되게 분리하여 형성한다. 이때, 자외선경화제 또는 에폭시가 제2홈(37)들에 채워져 구동전달부(39)들이 하부가 된다. 상기에서, 구동전달부(39)들이 자외선 경화 접착제로 형성되면 마스크를 이용하여 화소들과 대응하는 부분만을 경화시키고 경화되지 않은 부분을 제거하고, 에폭시로 형성되면 통상의 포토리쏘그래피방법으로 분리된다. 그 다음, 구동전달부(39)들의 상부 표면에 알루미늄등의 반사특성이 좋은 금속을 0.5∼1㎛ 정도의 두께로 증착하여 거울(41)들을 형성한다. 그리고, 바이어스전극(33)들은 금속도선들(도시되지 않음)에 의해 도선패턴들(도시되지 않음)과 연결한다.

상술한 바와 같이 두꺼운 세라믹웨이퍼의 일측 표면에 제1홈들을 형성하고, 이 제1홈들에 전도성접착제를 채워 신호전극을 형성하고, PMN 등의 분말을 포함하는 비전도성 접착제를 전 표면에 도포한다. 그리고, 상기 세라믹웨이퍼를 구동기판에 실장하고, 이 세라믹웨이퍼의 타측에 제2홈들을 형성한다.

따라서, 본 발명은 세라믹웨이퍼를 두껍게 가공하므로 연마하기 쉬우며, 기계적 특성이 향상되어 공정을 쉽게 하는 이점이 있다. 또한, 두꺼운 세라믹웨이퍼를 사용함에도 불구하고 제1홈들내에 형성된 신호전극들에 의해 변형되는 부분이 얇아지므로 구동능력이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 세라믹웨이퍼를 구동기관에 실장할 때 유전체층으로 부착시키므로 이웃하는 액츄에이터들끼리 전기적으로 단락되는 것을 방지할 수 있다.

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

Claims

벌크상태의 세라믹을 가공하여 세라믹웨이퍼를 만드는 공정과, 상기 세라믹웨이퍼의 일측 표면에 제1홈들을 형성하는 공정과, 상기 제1홈들의 내부에 도전성 물질을 채워 신호전극을 형성하는 공정과, 상기 세라믹웨이퍼의 일측 표면에 유전체층을 형성하고, 구동기판에 실장하는 공정과, 상기 세라믹웨이퍼의 타측 표면에 금속막과 포토레지스트층을 형성하는 공정과, 상기 세라믹웨이퍼 타측면의 상기 신호전극들의 중간부분과 대응하는 부분에 제2홈들을 형성하는 공정과, 상기 제2홈들에 하부가 끼워져 지지되는 구동전달들을 형성하는 공정과, 상기 구동전달부들의 표면에 거울들을 형성하는 공정을 구비하는 광로조절장치의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 세라믹웨이퍼를 100∼150㎛ 정도의 두께로 형성하는 광로조절장치의 제조방법.
제2항에 있어서, 상기 제1홈들을 가로 및 세로가 50∼70㎛ 정도로 형성하는 광로조절장치의 제조방법.
제3항에 있어서, 상기 제1홈들을 50∼110㎛ 정도의 깊이로 형성하는 광로조절장치의 제조방법.
제4항에 있어서, 상기 제1홈들을 레이저빔을 쪼이면서 습식식각하여 형성하는 광로조절장치의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 신호전극을 전도성접착제로 형성하는 광로조절장치의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 유전체층을 ABO₃페포브스카이트형 세라믹의 분말을 포함하는 비전도성 접착제로 형성하는 광로조절장치의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 제2홈들을 건식식각 또는 레이저빔을 쪼이면서 습식식각하여 형성하는 광로조절장치의 제조방법.
제8항에 있어서, 상기 제2홈들을 상기 신호전극들이 노출되도록 형성하는 광로조절장치의 제조방법.