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KR0159387B1 - 광로 조절 장치 - Google Patents

광로 조절 장치 Download PDF

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KR0159387B1
KR0159387B1 KR1019950018672A KR19950018672A KR0159387B1 KR 0159387 B1 KR0159387 B1 KR 0159387B1 KR 1019950018672 A KR1019950018672 A KR 1019950018672A KR 19950018672 A KR19950018672 A KR 19950018672A KR 0159387 B1 KR0159387 B1 KR 0159387B1
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Abstract

본 발명은 광로조절장치에 관한 것으로서, 구동기판의 상부에 z축을 따라 소정 거리 이격되어 단위 액추에이터에 2개가 형성되고, 그중 어느 하나가 패드와 전기적으로 접촉되게 형성된 지지부의 상부에 양 끝단이 걸쳐 지지부와 전기적으로 연결된 하부 전극, 변형부 및 상부전극이 순차적으로 형성되며, 상기 상부전극 상부의 지지부와 접촉되지 않은 상부 방향으로 휘어짐이 가장 큰 중간 부분에 상부전극과 전기적으로 연결된 구동전달부로 이루어진 액츄에이터와, 일측이 구동기판의 상부에 부착되며 인접하는 액츄에이터에 구동되는 반사판과 전기적으로 연결되고, 타측 끝부분의 하부가 상기 액츄에이터의 구동전달부에 전기적으로 연결되게 부착된 계단 형상을 갖는 반사판으로 이루어진다. 따라서, 희생막 제거시 액츄에이터에 의해 반사판이 고정되므로 스티킹 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

Description

광로 조절 장치
제1도는 종래 기술에 따른 광로 조절 장치의 단면도.
제2도는 본 발명에 따른 광로 조절 장치의 사시도.
제3도는 제2도를 a-a선으로 자른 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
41 : 구동기판 43 : 패드
45 : 지지부 47 : 하부전극
49 : 변형부 51 : 상부전극
53 : 구동전달부 55 : 액츄에이터
57 : 반사판
본 발명은 투사형 화상 표시장치에 이용되는 광로 조절 장치에 관한 것으로서, 특히, 희생막(도시되지 않음) 제거시 세정 및 건조공정에서 스티킹(sticking)을 방지할 수 있는 광로 조절 장치에 관한 것이다.
화상표시장치는 표시방법에 따라, 직시형 화상표시장치와 투사형 화상표시장치로 구분된다.
직시형화상표시장치는 CRT(Cathode Ray Tube)등이 있는데, 이러한 CRT 화상표시장치는 화질은 좋으나 화면이 커짐에 따라 중량 및 두께의 증대와, 가격이 비싸지는 등의 문제점이 있어 대화면을 구비하는데 한계가 있다.
투사형화상표시장치는 대화면 액정표시장치(Liquid Crystal Display : 이하 LCD라 칭함)등이 있는데, 이러한 대화면 LCD의 박형화가 가능하여 중량을 작게 할 수 있다. 그러나, 이러한 LCD는 편광판에 의한 광의 손실이 크고 LCD를 구동하기 위한 박막트랜지스터가 화소 마다 형성되어 있어 개구율(광의 투과면적)을 높이는데 한계가 있으므로 광의 효율이 매우 낮다.
따라서, 미합중국 Aura사에 의해 액추에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Arrays : 이하 AMA라 칭함)를 이용한 투사형 화상표시장치가 개발되었다. AMA를 이용한 투사형 화상표시장치는 광원에서 발광된 백색광을 적색, 녹색 및 청색의 광으로 분리한 후, 이 광을 액츄에이터들로 이루어진 광로 조절 장치의 구동에 의해 광로를 변경시킨다. 즉, 액츄에이터들에 실장되어 이 액츄에이터들이 개별적으로 구동되는 것에 의해 기울어지는 거울들에 각각 반사시켜 광로(light path)를 변경시키는 것에 의해 광의 양을 조절하여 화면으로 투사시킨다. 그러므로 화면에 화상이 나타나게 된다. 상기에서, 액츄에이터는 압전 또는 전왜세라믹으로 이루어진 변형부가 인가되는 전압에 의해 전계가 발생되어 변형되는 것을 이용하여 거울을 기울게한다. AMA는 구동방식에 따라 1차원 AMA와 2차원 AMA로 구별된다. 1차원 AMA는 거울들이 M×1 어레이로 배열되고, 2차원 AMA는 거울들이 M×N 어레이로 배열되고 있다. 따라서, 1차원 AMA를 이용한 투사형 화상표시장치는 주사거울을 이용하여 M×1개 광속들을 선주사시키고, 2차원 AMA를 이용하는 투사형 화상표시장치는 M×N개의 광속들을 투사시켜 화상을 나타나게 된다.
또한, 액츄에이터는 변형부의 형태에 따라 벌크형(bulk type)과 박막형(thin film type)으로 구분된다. 상기 벌크형은 다층세라믹을 얇게 잘라 내부에 금속전극이 형성된 세라믹웨이퍼(ceramic wafer)를 구동기판에 실장한 후 쏘잉(sawing)등으로 가공하고 거울을 실장한다. 그러나, 벌크형 액츄에이터는 액츄에이터들을 쏘잉에 의해 분리하여야 하므로 긴 공정시간이 필요하며, 또한, 변형부의 응답속도가 느린 문제점이 있었다. 따라서, 반도체공정을 이용하여 제조할 수 있는 박막형의 액츄에이터가 개발되었다.
제1도는 종래 기술에 따른 광로 조절 장치의 단면도이다.
상기 광로 조절 장치는 구동기판(11) 및 액츄에이터(30)를 포함한다.
상기 구동기판(11)은 유리 또는 알루미나(Al2O3)등의 절연물질이나, 또는, 실리콘 등의 반도체로 이루어지며 M×N개의 트랜지스터(도시되지 않음)가 매트릭스 형태로 내장되어 있다. 또한, 구동기판(11)의 표면에 트랜지스터와 전기적으로 연결된 패드(13)가 형성되어 있는데, 각 트랜지스터마다 패드(13)가 연결되도록 형성되어 있다.
액츄에이터(30)는 멤브레인(17), 플러그(19), 하부전극(21), 변형부(23) 및 상부전극(25)으로 이루어져 이웃하는 액츄에이터와 분리되어 있다.
상기에서 멤브레인(17)은 산화실리콘 또는 질화실리콘 등의 절연물질을 화학기상침적법에 의해 1-2㎛ 정도의 두께로 일측이 구동기판(11)에 부착되어 패드(13)를 덮으며 타측이 구동기판(11)과 부착되지 않아 구동이 가능하도록 침적하여 형성된다.
플러그(19)는 구동기판(11)에 형성된 멤브레인(17)의 일측소정 부분에 형성된 구멍(18)에 텅스텐(W) 또는 티타늄(Ti) 등의 금속이 채워져 형성되어 패드(13)와 전기적으로 연결된다. 하부전극(21)은 구동기판(11)의 상부에 상기 플러그(19)와 접촉되도록 백금(Pt) 또는 백금/티타늄(Pt/Ti)등이 500~2000Å 정도의 두께로 도포되어 형성된다. 그러므로, 하부전극(21)은 트랜지스터 및 플러그(19)를 통해 외부의 구동회로(도시되지 않음)로 부터 화상신호인 구동전압이 인가된다.
변형부(23)는 하부전극(21)의 상부에 적층된다. 변형부(23)는 BaTiO3, PZT(Pb(Zr, Ti)O3) 또는 PLZT(Pb, La)(Zr, Ti) O3)등의 압전세라믹이나, 또는 PMN(Pb(Mg, Nb)O3)등의 전왜세라믹이 0.7~2㎛ 정도의 두께로 도포되어 형성된다.
상부전극(25)은 변형부(23)의 상부 표면에 알루미늄(Al) 또는 은(Ag) 등의 전기적 특성 및 반사특성이 양호한 금속이 500~2000Å 정도의 두께로 증착되어 형성된다. 상기에서, 상부전극(25)은 인접하는 액츄에이터의 상부전극과 공통으로 접지되어 하부전극(21)과의 전압차이에 의해 변형부(23)에 전계를 발생시킨다. 또한, 상부전극(25)은 반사특성이 좋으므로 반사막으로 사용된다.
그러나, 상술한 종래의 광로 조절 장치는 희생막을 용제에 의해 제거하고, 이 용제가 제거되도록 세정한 후 세정액을 건조할 때 세정액의 표면 장력에 의해 멤브레인의 하부가 구동기판에 부착되는 스티킹 현상이 발생되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 희생막 제거시 구동기판과 멤브레인간의 스티킹 현상을 방지할 수 있는 광로 조절 장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광로 조절 장치는 트랜지스터들을 매트릭스 상태로 내장하고 표면에 상기 트랜지스터들과 전기적으로 연결된 패드들을 갖는 구동기판과, 상기 구동기판 상부의 단위 액츄에이터에 2개가 소정 거리 이격되게 형성되며, 그중 하나가 패드와 전기적으로 접촉되게 형성된 지지부와, 상기 지지부의 상부에 양 끝단이 걸치도록 순차적으로 형성된 하부전극, 변형부 및 상부전극과, 상기 상부전극 상부의 지지부와 접촉되지 않은 상부방향으로 휘어짐이 가장 큰 중간 부분에 전기적으로 연결되도록 형성된 구동전달부로 이루어진 액츄에이터와, 상기 구동기판의 상부에 일측이 부착되며 상기 액츄에이터의 구동전달부에 타측의 끝 부분의 하부가 전기적으로 연결되도록 부착된 계단 형상으로 이루어진 반사판을 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제2도는 본 발명에 따른 광로 조절 장치의 사시도이고, 제3도 제2도를 a-a선으로 자른 단면도이다.
광로 조절 장치는 구동기판(41), 액츄에이터(55) 및 반사막(57)을 포함한다.
상기 구동기판(41)은 유리 또는 알루미나(Al2O3)등의 절연물질이나, 또는, 실리콘등의 반도체로 이루어지며 M×N 개의 트랜지스터(도시되지 않음)가 매트릭스 형태로 내장되어 있다. 또한, 구동기판(41)의 표면에 트랜지스터와 전기적으로 연결된 패드(43)가 형성된다.
액츄에이터(55)는 소정 거리 이격된 2개의 지지대(45)와, 이 지지대(45)의 상부에 양 끝단이 걸치도록 순차적으로 형성된 하부전극(47), 변형부(49), 상부전극(51) 및 구동전달부(53)로 형성되며, 인접하는 액츄에이터(도시하지 않음)와 분리된다.
상기 지지부(45)는 백금(Pt) 또는 백금/티타늄(Pt/Ti) 등의 고융점 금속이 z축을 따라 소정 거리 이격되어 단위 액츄에이터에 2개가 형성된다. 상기 지지부(45)들 중 어느 하나는 패드(43)와 전기적으로 접촉되어 트랜지스터 및 패드(43)를 통해 외부회로(도시되지 않음)로 부터 화상신호인 구동전압이 인가된다.
하부전극(47)은 양끝단이 상기 지지부(45)에 걸쳐 전기적으로 연결되도록 백금(Pt) 또는 백금/티타늄(Pt/Ti) 등의 고윰점 금속이 500~2000Å 정도의 두께로 형성된다. 상기에서 하부전극(47)은 상기 지지부(47)와 접촉되지 않은 중간 부분의 하부가 노출된다.
변형부(49)는 하부전극(47)의 상부에 BaTiO3, PZT(Pb(Zr, Ti)O3) 또는 PLZT(Pb, La)(Zr, Ti) O3)등의 압전세라믹이나, 또는, PMN(PB(Mg, Nb)O3) 등의 전왜세라믹이 0.7~2㎛ 정도의 두께로 도포하여 형성된다. 상기 변형부(49)는 Sol-Gel법, 스퍼터링 또는 화학기상침적법 등에 의해 형성되는 데, 얇게 형성되므로 별도의 분극을 하지 않고도 구동시 인가되는 구동전압에 의해 분극되도록 한다.
상부전극(51)은 변형부(49)의 상부 표면에 알루미늄 또는 구리등의 도전성 금속이 0.7~2㎛ 정도의 두께로 형성된다. 상기 상부전극(51)은 인접하는 액츄에이터의 상부전극과 공통으로 접지되어 화상신호가 인가되는 하부전극(47)과의 전압 차이에 의해 상기 변형부(49)에 전계가 발생되도록 한다. 그러므로, 변형부(49)는 전계의 방향과 동일한 방향으로 팽창하고 수직하는 방향으로 수축하게 된다. 상기에서, 상부전극(51)이 변형부(49) 정도의 두께로 형성되므로 멤브레인으로도 이용되어 상기 변형부(49)가 전계의 방향과 수직하는 방향으로 수축될 때 응력에 의해 지지부(47)와 접촉되지 않은 중간부분이 상부 방향으로 휘어진다.
구동전달부(53)는 상기 상부전극(51) 상부에 위치하는데 지지부(47)와 접촉되지 않은 상부 방향으로 휘어짐이 가장 큰 중간 부분에 위치하여 알루미늄 또는 구리 등의 도전성 금속이 0.7~2㎛ 정도의 두께로 형성되어 상부전극(51)과 전기적으로 연결된다.
반사판(57)은 일측이 구동기판(41)의 상부에 부착되며 타측 끝부분의 하부가 상기 액츄에이터(55)의 구동전달부(53)에 전기적으로 연결되게 부착된 계단 형상을 갖는다. 상기 반사판(57)은 타측이 구동전달부(53)에 의해 전달되는 상부 방향의 휨에 따라 구동되어 상부면이 경사지게 되어 입사되는 광을 경로를 변환시켜 반사시키는 것으로 반사특성 뿐만 아니라 전기적 특성이 양호한 알루미늄 또는 구리 등으로 형성된다. 그리고, 상기 반사판(57)은 인접하는 액츄에이터의 반사판과 공통으로 접지되어 상부전극(51)을 공통으로 접지시킨다.
상술한 구조의 광로 조절 장치는 트랜지스터 및 패드(43)를 통해 외부회로로 부터 하부전극(47)에 화상신호가 인가되고 공통으로 접지되는 반사판(57)에 의해 상부전극(51)이 접지되면 변형부(49)에 수직방향의 전계가 발생된다. 그러므로, 변형부(49)는 전계와 수직하는 방향으로 수축되고 동일한 방향으로 팽창되어 상기 상부전극(51)과의 응력에 의해 지지부(45)에 부착되지 않은 중간 부분이 상부방향으로 휘어지게 된다. 상기 휨은 구동전달부(53)에 의해 반사판(57)에 전달되는 데, 구동전달부(53)가 휨이 가장 큰 중간 부분에 형성되므로 반사판(57)의 경사각도를 최대로 할 수 있다.
따라서, 본 발명은 희생막 제거시 액츄에이터에 의해 반사판이 고정되므로 스티킹 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (9)

  1. 트랜지스터들을 매트릭스 상태로 내장하고 표면에 상기 트랜지스터들과 전기적으로 연결된 패드(43)들을 갖는 구동기판(41)과, 상기 구동기판(41) 상부의 단위 액츄에이터(55)에 2개가 소정거리 이격되게 형성되며 그 중 하나가 패드(43)와 전기적으로 접촉되게 형성된 지지부(45)와, 상기 지지부(45)의 상부에 양 끝단이 걸치도록 순차적으로 형성된 하부전극(47), 변형부(49) 및 상부전극(51)과, 상기 상부전극(51) 상부의 지지부(47)와 접촉되지 않은 상부방향으로 휘어짐이 가장 큰 중간 부분에 전기적으로 연결되도록 형성된 구동전달부(53)로 이루어진 액츄에이터와, 상기 구동기판(41)의 상부에 일측이 부착되며 상기 액츄에이터(55)의 구동전달부(53)에 타측의 끝 부분의 하부가 전기적으로 연결되도록 부착된 계단 형상으로 이루어진 반사판(57)을 포함하는 광로 조절 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 지지부(45)가 백금 및 백금/티타늄을 포함하는 고융점 금속 중에서 선택되는 것으로 형성된 광로 조절 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 변형부(49)가 BaTiO3, PZT(Pb(Zr, Ti)O3) 또는 PLZT(Pb, La)(Zr, Ti)O3)의 압전세라믹으로 형성된 광로 조절 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 변형부(49)가 PMN(Pb(Mg, Nb)O3)의 전왜세라믹으로 형성된 광로 조절 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 상부전극(51)이 알루미늄 또는 구리를 포함하는 도전성 금속 중에서 선택되는 것으로 형성된 광로 조절 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 상부전극(51)이 0.7~2㎛ 두께로 형성된 광로 조절 장치.
  7. 제1항에 있어서, 구동전달부(53)는 알루미늄 또는 구리를 포함하는 도전성 금속중에서 선택된 것으로 형성된 광로 조절 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 구동전달부(53)가 0.7~2㎛ 두께로 형성된 광로 조절 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 반사판(57)이 알루미늄 및 구리를 포함하는 전기적 특성이 양호한 금속 중에서 선택된 것으로 형성된 광로 조절 장치.
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