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KR950010659B1 - 마이크로 광개폐 장치 및 그 제조방법 - Google Patents

마이크로 광개폐 장치 및 그 제조방법 Download PDF

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KR950010659B1
KR950010659B1 KR1019920020984A KR920020984A KR950010659B1 KR 950010659 B1 KR950010659 B1 KR 950010659B1 KR 1019920020984 A KR1019920020984 A KR 1019920020984A KR 920020984 A KR920020984 A KR 920020984A KR 950010659 B1 KR950010659 B1 KR 950010659B1
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박신종
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재단법인한국전자통신연구소
양승택
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Abstract

내용 없음.

Description

마이크로 광개폐 장치 및 그 제조방법
제1a도 내지 제1h도는 본 발명에 따른 마이크로 광개폐기의 제조방법을 나타낸 공정 단면도.
제2a도 내지 제2c도는 전극의 극성변화에 따른 샷터의 위치변화를 나타낸 도면.
제 3 도는 샷터의 위치를 변화시키기 위한 구동신호의 파형도.
제 4 도는 샷터의 위치가 이전의 위치 그대로 유지시키기 위한 구동신호의 파형도.
제5a도 내지 제 5d도는 제 3 도의 구동신호 변화에 따른 각 시간별 샷터의 위치변화를 나타낸 것으로, 닫힌 상태에서 열린 상태로의 위치변화를 나타낸 도면.
제6a도 내지 제6d도는 제 3 도의 구동신호 변화에 따른 각 시간별 샷터의 위치변화를 나타낸 것으로, 열린 상태에서 닫힌 상태로의 위치변화를 나타낸 도면.
제7A도 내지 제7G도는 제 4 도의 구동신호 변화에 따른 각 시간별 샷터의 위치변화를 나타낸 것으로, 닫힌 상태를 유지하는 경우를 나타낸 도면.
제8A도 내지 제8G도는 제 4 도의 구동신호 변화에 따른 각 시간별 샷터의 위치변화를 나타낸 것으로, 열린 상태를 유지하는 경우를 나타낸 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 유리기판 2 : 투명전극(신호전극)
3 : 선태전극 4 : 공통전극
5 : 절연층 6 : 제 1 희생층
7, 10 : 질화실리콘 8, 11 : 비정질 실리콘
9 : 제 2 희생층 12 : 이동자
13 : 프레임
본 발명은 빛을 차단 또는 통과시키는 광개폐기(light valve)에 관한 것으로, 특히 정전 액튜에이터(electrostatic actuator)를 이용한 마이크로 광개폐기에 관한 것이다.
빛을 차단 하거나 통과시키는 광개폐기 가운데 가장 대표적인 것은 액정(liquid crystal)을 사용하는 방식이다. 액정을 이용한 빛의 개폐는 전력소모가 작으며, 많은 수의 미세화소를 각각 독립적으로 구동할 수 있으므로 디스플레이(display)와 같은 표시장치에서 주로 응용되고 있다. 액정을 사용한 광개폐기는 상대적으로 낮은 전압에서 구동되며 전력소모가 작은 장점이 있으나, 응시각도(凝視角度)에 따라 콘트라스트(contrast)가 심하게 변하며 빛의 효율이 낮은 결점이 있다.
그리고 이 방식은 액정주입, 액정정렬을 위한 별도의 조립공정이 요구되는데, 실제 광개폐기를 제작하는 공정에 비해 조립공정이 차지하는 비중이 더 큰 문제가 있었다.
한편, 기계적인 광샷터는 일반적으로 전력소모가 많으며 빠른 동작이 어려울 뿐 아니라 미세한 광개폐기를 제작하는 것이 어렵다.
그러나 오늘날 반도체 공정기술의 발달로 인하여 기계적인 동작이 가능한 수십 마이크론 크기의 미소한 액튜에이터의 제작이 가능하게 되는데, 이 기술을 이용하면 기계적인 샷터의 경우에도 만일 그 크기가 아주 작다면 미소한 힘으로 빠른 개폐가 가능하도록 할 수 있을 것이다. 현재의 디스플레이의 한 화소크기인 100μm×100μm정도 이하의 크기에서는 작은 전압에서도 운동체에 작용하는 중력에 비하여 정전기력이 현저하게 크므로 마찰문제만 해결할 수 있다면 강한 정전기력으로 샷터의 빠른 기계적인 작동을 가능하게 할 수 있다.
이는 수십 마이크론 크기의 정전모터의 실현을 통해 이미 증명된 바 있다.
일본의 히쿠치 등은 이동자에 저항체를 이요한 정전 리니어 액튜에이터(electrostatic linear actuator)를 고안하고, 이 액튜에어터로 종이를 움직이는데 응용한 바 있다.
이동자에 저항체를 이용한 정전 액튜에이터는 이동자측에 전극이 불필요하며, 구동력과 함께 반발력을 발생시키므로 마찰력을 대폭적으로 감소시킬 수 있는 특징이 있다. 히쿠치 등의 제안한 정전 액튜에어터는 반도체 공정을 사용하지 않았으므로 전극간의 피치(pitch)가 크고 절연체의 두께가 두꺼워서 수백 볼트의 구동전압이 필요하며 이동자의 빠른 이동이 불가능하다.
따라서, 본 발명은 반도체 공정만으로 제작한 마이크로 정전 액튜에어터를 이용한 고속의 광개폐기를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 정적 또는 동적인 영상을 구현할 수 있는 미세화소 평면 디스플레이 등에 응용할 수 있는 광개폐기를 제공하는 것이다.
상기한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명에서는 마이크로 머신(mocro machine)분야에서 주로 사용되는 표면 마이크로 머시닝 기법으로 좌우 직선운동이 가능한 박막저항체 이동자를 제작하고 절연체에 매립되어 있는 3상의 구동전극(또는, 고정자)에 적절한 전압을 가하여 이 이동자를 원하는 방향으로 움직이게 함으로써 개구를 개폐하는 방식을 사용한다. 이러한 마이크로 샷터(micro shutter)는 2차원 어레이의 구성이 가능하고 기존의 액정 디스플레이와 유사한 구동방식을 사용하여 마이크로 샷터 어레이를 구동할 수 있도록 하였으므로 미세화소 평면 디스플레이의 응용이 가능하게 된다.
본 발명에서 사용하는 공정기법인 표면 마이크로머시닝이란 여러 구조층(structural layer)과 희생층(sacrificial layer)들을 증착, 에칭하여 복잡한 미세구조를 형성하는 프로세스(process)를 말한다.
여기서, 희생층은 중착된 여러층들 가운데 운동하는 부재를 분리 독립시키기 위여 후에 제거되는 층을 말한다.
본 발명에 따른 공개폐장치의 특징은 저항체 박막으로 형성되는 샷터 이동자와, 유리기판 위에 형성되고 상기 샷터 이동자를 직선운동 시키기 위한 3상의 고정자와, 상기 3상의 고정자 위에 도포된 절연막 및, 상기 절연막(5b)위에 형성되고 상기 샷터 이동자의 운동 가이드가 되는 프레임을 포함하는 것이다.
본 발명의 다른 특징에 의하여, 상기 3상의 고정자는 상기 유리기판 위에 각각 소정의 폭으로 형성되는 신호선을 위한 신호전극과 선택선을 위한 선택전극 및 공통전극을 포함하는 것이다.
본 발명의 따라 광개폐장치를 제조하는 방법의 특징은, 고온의 유리기판 상에 대이타 신호가 제공되는 신호선을 위한 신호전극을 형성하는 단계와, 상기 유리가판 상에 선택신호가 제공되는 선택전극과 공통전극을 각각 형성한 후 제 1 및 제 2 절연층을 순차로 증착하는 단계와, 운동하는 부재를 분리독립 시키기 위해 제거될 제 1 희생층을 상기 제 2 절연층 상에 증착하고 샷터 이동자를 형성한 후 제 2 희생층을 증착하는 단계와, 상기 제 1 및 제 2 희생층의 소정영역을 순차로 부식시켜 들어나는 상기 제 2 절연층 상에 상기 샷터 이동자의 직선운동 가이드를 위한 프레임을 형성하는 단계 및, 상기 제 1 및 제 2 희생층을 제거하는 단계를 포함하는 것이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 상세히 설명하면 다음과 같다.
제 1 공정(제1a도)은 신호선(data kline)의 투명전극을 형성하는 공정으로, 고온의 유리기판(1)위에 1TO(Indium Tin Oxide)를 스퍼터링(sputtering)방법으로 50nm~10μm(바람직하게는 2000Å)정도의 두께로 증착한다. 이어 포토레지스터를 도포한 후 신호선을 위한 투명전극 또는 신호전극(2)을 정의한다.
이때 전극의 폭은 5~100μm(바람직하게는 30μm)정도의 크기로 정의된다.
제 2 공정(제1b도)은 선택(selection)전극과 공통(common)전극을 형성하는 공정으로, 투명전극(2)과 동일하게 유리기판(1)상에 전자빔 증착방법으로 Cr을 50nm~10μm바람직하게는 2000Å)정도의 두께로 증착한다.
이어 포토레지스터를 도포한 후 선택전극(3) 및 공통전극(A)의 폭을 5~100μm(바람직하게는 각각 30, 20μm)로 정의한다.
이때 각 전극간의 간격은 20μm정도가 되도록 한다.
제 3 공정(제1c도)은 절연층 증착공정으로, LPCVD방법으로 절연층(5a)으로서 질화실리콘을 50rm~10μm(바람직하게는 5000Å)정도의 두께로 증착한다.
선택선과 신호선이 교차하는 경우에는 ITO투명전극(2)과 신호선의 전기적 연결을 위하여 비아(via)를 RIE방법으로 형성한 후 Cr을 전자빔 증착방법으로 3000~5000Å정도 증착하고, 포토레지스트를 도포한 후 20μm정도의 폭으로 신호선을 정의하고 그 위에 제 2 의 절연층(5b)으로서 질화실리콘을 LPCVD방법으로 5000Å정도 증착한다.
제 4 공정(제1d도)은 하부 희생층(또는 제 1 희생층)을 증착하는 공정으로 이는 다음에 이어지는 공정에서 형성될 샷카의 희생층(sacrificial layer) (6)으로서 A1을 전자빔 증착방법으로 0.5~10μm(바람직하게는 3μm)의 두께로 증착한다.
제 5 공정(제1e도)은 샷터 이동자인 저항체의 형성공정으로, 먼저 LPVCD방법으로 제 1 희생층(6)위에 질화실리콘(7)을 0.25~5μm(바람직하게는 1μm)정도의 두께로 증착한 후 비정질 실리콘(8)을 0.25~5μm(바람직하게는 2μm)정도의 두께로 증착한다. 비정질 실리콘은 낮은 온도에서 증착이 가능하고 가시광선에 대한 흡수도가 충분히 크므로 2μm 정도의 두께만으로 빛을 차단할 수 있는 장점이 있다.
비정질 실리콘막의 판저항값은 비정질 실리콘 증칙시 109~100 /□가 되도록 한다.
이어 포토레지스트를 도포한 후 포토레지스트를 마스크로 하여 RIE방법을 이용, 샷터 이동자를 정의한다.
제 6 공정(제1f도)은 상부 희생층(또는 제 2 희생층)을 형성하는 공정으로, 상술한 제 4 공정에서 형성된 제 1 희생층(6)과 함께 샷터의 제 2 희생층(9)으로서 전자빔 증착방법으로 2μm정도의 두께로 A1을 증착한다.
샷터 이동자가 움직일 수 있는 가이드(guide)가 되는 프레임(frame)을 정의하기 위해 하층과 상층의 A1막을 60℃의 순수한 H3PO4용액으로 부식한다.
제 7 공정(제1g도)은 프레임(frame)을 형성하는 공정으로, LPCVD방법으로 질화실리콘(10)을 0.1~3μm(바람직하게는 1μm)정도의 두께로 증착한 후 비정질 실리콘(11)을 0.4~7μm(바람직하게는 3μm)정도의 두께로 증착한다. 이어, 포토레지스트를 도포 정의한 후 포토레지스트를 마스크로 하여 비정질 실리콘막(11)과 질화실리콘막(10)을 RIE방법으로 식각한다.
본 공정에서 형성된 프레임은 샷터 이동자의 운동가이드가 될 뿐 아니라 기존 액정 디스플레이에서의 블랙 매트릭스와 같은 역할을 한다.
제 8 공정(제1h도)은 희생층인 A1식각공정으로, 상층의 제 2 희생층(9)과 하층의 제 1 희생층(6)을 식각함으로써 샷터이동자가 프레임 안에서 움직일 수 있게 된다.
이때, 희생층의 부식액은 60℃의 순수한 H3PO4용액을 사용한다.
이상에서 설명된 공정에 따라서 제1h도와 같은 구조의 마이크로 광개폐기를 구현할 수 있게 된다.
이제부터 본 발명에 따른 마이크로 광개폐기를 구동하는 원리에 대해 상세히 설명하겠다.
먼저 선택전극과 신호전극에 공통전극의 전압에 대하여 각각 양과 음의 전압을 인가하면 프레임내의 임의이 위치에 있는 샷터 이동자는 저항체 내에서 전하가 움직여 제2a도와 같이 띠모양으로 대전된다. 충분한 시간이 지나 평형상태에 도달했을 때 순차적으로 선택선의 인가전압 극성을 변한하면 전극의 전하는 순간적으로 변화시킬 수 있으나, 이동자측에 대전된 전하는 저항의 방해로 인하여 곧바로 이동할 수 없으므로 샷터 이동자는 제2B도와 같이 위치한다.
이 상태에서는 이동자와 선택전극 사이에 반발력과 함께 이동자를 오른쪽으로 움직이려는 구동력이 발생하므로 제2C도와 같이 샷타의 상태가 닫힌 상태로 바뀌게 된다. 이러한 샷터의 구조에서 저항체 이동자에 전하가 대전되거나 이완되는데 걸리는 시간 τ는τ=RC/2로 표시된다. 여기서, R은 저항체 이동자의 양단간의 저항이며, C는 이동자와 전극으로 이루어지는 캐패시터(capacitor)의 용량을 나타낸다. 제2C도와 같은 샷터의 배치에서 C값은 대략 2×10-14F의 값을 갖는다. 이 경우 R=109 일때, τ는 대략 τ=10μsec의 값을 갖는다. 닫힌 상태에 있는 샷터를 열거나, 열린 상태에 있는 샷터를 닫으려고 할 때에는 제 3 도와 같이 선택전극과 신호전극에 동시에 양의 전압을 인가한다.
한편, 제 4 도와 같이 선택전극의 신호가 ON(+)될 때 신호 전극으로 제공되는 데이타 신호값이 음의 값을 유지하고 있거나, 데이타 신호에 관계없이 선택전극의 신호가 OFF(-)상태로 있으면 샷타의 상태를 이전상태 그대로 유지된다. 즉, 선택전극의 신호와 신호전극의 데이타 신호가 동시에 ON(+)되지 않을 경우에는 언제나 샷터는 이전상태를 유지하여야 한다.
이때 샷터의 구동을 정확히 하기 위해서는 다음과 같은 세가지 조건이 충족되어야 한다.
조건 1) 구동신호의 상승시간은 저항체 이동자의 전하 완하시간(charge relaxation time)에 비하여 충분히 짧아야 하며, 신호전극의 데이타 신호와 선택전극의 신호가 ON(+)되어 있는 시간이 저항체 이동자의 전하완하 시간에 비하여 길지 않아야 한다.
즉, 제 3 도와 제 4 도에서의 tD가 tD＜ τ의 조건을 만족하여야 하다.
조건 2) 데이타 신호의 한 주기에서 데이타 신호를 OFF(-)상태로 유지해 주어야 하는 시간은 전하완하 시간에 비하여 길어야 한다.
즉, 제 3 도와 제 4 도에서의 tD가 tD＞ τ의 조건을 만족하여야 하다.
이는 제5a도와 같은 안정된 초기조건을 얻기 위함이다.
조건 3) 선택라인 신호의 하강시간(tF)은 저항체내의 전하 완하시간 정도로 길어야 한다.
즉, tF≥τ의 조건을 만족하여야 한다.
구체적인 샷터의 구동방법 및 구동신호의 인가상태에 따른 각 시간에서의 샷터상태에 대해 첨부된 제 3 도 내지 제 8 도를 참조하여 상세히 설명하겠다.
제 3 도는 닫힌 상태에 있는 샷터를 열거나, 열린상태에 있는 샷터를 닫으려고 할때에 가해지는 신호전압의 파형을 나타낸 것으로, A는 신호선의 데이타 신호 파형을 나타낸 것이고, B는 선택선의 선택신호 파형을 나타낸 것이다.
제5a도 내지 제5d도는 샷터 이용자의 닫힌상태에서 열린 상태로의 변환을 나타낸 것으로, 제 3 도와 같은 신호 인가전압에 대하여 각 시간별 샷터의 상태를 보인 것이다.
제5a도는 제 3 도의 t=t1시간에서의 샷터상태를 나타낸 것으로 닫힌상태로서의 초기상태를 나타낸다.
제5b도는 제 3 도의 t=t2시간에서의 샷터상태를 나타낸 것이다. 전극의 인가전압 극성이 순간적으로 바뀌었으나 이동자측에 띠모양으로 대전된 전하는 이동자의 저항으로 인하여 곧바로 반응할 수 없으므로 샷터 이동자는 도시된 바와같은 상태로 위치한다.
이 상태에서 이동자와 전극사이에 반발력과 함께 이동자를 왼쪽으로 움직이려는 구동력이 발생하므로 도시된 바와같이 샷터의 상태를 바꾸는 운동을 하게 된다.
이 경우 이동자와 전극사이의 반발력으로 인하여 운동마찰력의 대폭적인 감소를 기대할 수 있다.
샷터의 운동은 전하의 완하시간 이내에 대부분 이루어져야 한다.
이때 정전기력에 의해 이동자에 가해지는 가속도는 중력가속도의 100000배 이상이다.
제5c도는 제 3 도의 t=t3시간에서의 샷터상태를 나타낸 것이다.
이 시간에서는 데이타 신호가 다시 OFF(-) 상태로 되었으나 선택전극과 이동자간의 인력으로 인하여 제5C도에 도시된 바와같은 상태를 유지한다.
제5d도는 제 3 도의 t=t4시간에서의 샷터상태를 나타낸 것이다.
선택선의 신호인가 전압이 t3와 t4시간 사이에서 천천히 떨어지므로 이동자의 위치는 변하지 않은 채 전하의 재분포가 이루어져 도시된 바와같이 대전상태에서 평형 상태를 이룬다.
제6a도는 내지 제6d도는 샷터 이동자의 열린 상태에서 닫힌 상태로의 변환을 나타낸 것으로, 제 3 도와 같은 신호인가전압에 대하여 각 시간별 샷터의 상태를 보인 것이다.
제6a도는 제 3 도의 t=t1시간에서의 샷터상태를 나타낸 것으로 열린 상태로서의 초기상태를 나타낸다. 한 신호주기(TS)가 시작하려는 시점에서의 초기상태는 언제나 제5a도와 제6a도의 상태중 하나라야 한다.
제6b도는 제 3 도의 t=t2시간에서의 샷터상태를 나타낸 것이다.
이때에도 제5b도와 마찬가지로 전극의 인가전압 극성이 순간적으로 바뀌었으나 이동자측에 띠모양으로 대전된 전하는 이동자의 저항으로 인하여 곧바로 반응할 수 없으므로 샷터이동자는 도시된 비와같은 상태로 위치한다.
이 상태에서 이동자와 전극사이에 반발력과 함께 이동자를 오른쪽으로 움직이려는 구동력이 발생하므로 도시된 바와같이 샷터의 상태를 바꾸는 운동을 하게 된다.
제6c도는 제도의 t=t3시간에서의 샷터상태를 나타낸 것이다.
데이타 신호가 다시 OFF(-)상태로 되었으나 선택전극과 이동자 간의 척력으로 인하여 샷터는 닫힌 상태를 유지하게 된다.
제6d도는 제 3 도의 t=t4시간에서의 샷터상태를 나타낸 것이다. 선택전극의 신호인가 전압이 t3와 t4시간 사이에서 천천히 이동자의 위치는 변하지 않은채 전하의 재분포가 이루어져 대전상태에서 평형상태를 이룬다.
한편, 선택전극 신호가 ON(+)되었을 때 데이타 신호가 OFF(-)상태로 있으면 이전의 상태를 그대로 유지하여야 하며, 선택전극이 OFF(-)상태로 있을 때는 데이타 신호에 관계없이 이전의 상태를 유지하여야 한다.
제 4 도는 샷터의 상태를 변화시키지 않고자 할 때의 신호의 인가전압 파형을 나타낸 것으로, A는 신호선의 데이타 신호 파형을 나타낸 것이고, B는 선택선의 선택신호 파형을 나타낸 것이다.
제 4 도와 같은 신호 인가전압에 대하여 각 시간별 샷터의 상태를 제 7 도 및 제 8 도를 참조하여 상세히 설명하겠다.
제7a도 내지 제7g도는 원래 초기상태가 닫힌 상태에서의 각 시간별 상태를 나타낸 것이고, 제8a도 내지 제8g도는 열린 상태에서의 각 시간별 상태를 나타낸 것이다.
제7a도는 제 4 도의 t=t1시간에서의 닫힌 상태로의 초기 샷터상태를 나타낸 것이다.
제7b도는 제 4 도의 t=t2시간에서의 닫힌 상태를 나타낸 것이다.
이 경우, 선택전극의 신호가 ON 상태가 되었지만 신호전극의 데이타 신호가 OFF 상태를 유지하고 있으므로 이동자는 움직이지 못한다.
제7c도는 제 4 도의 t=t3시간에서의 샷터상태를 나타낸다.
이 상태는 제7b도와 동일한 상태이다.
제7d도는 제 4 도의 t=t4시간에서의 샷터상태를 나타낸 것이다. t=t1에서의 초기 샷터상태와 동일한 상태로 복귀된다.
제7e도는 제 4 도의 t=t5시간에서의 샷터상태를 나타낸 것으로 선택전극이 OFF(-) 상태로 있을 때 데이타 신호가 ON(+)되는 경우를 보인 것이다.
데이타 신호가 ON상태가 되었지만 선택선이 OFF상태를 유지하고 있으므로 이동자가 움직이지 못한다.
제7f도는 제 4 도의 t=t5시간에서의 샷터상태를 나타낸 것으로 선택전극이 OFF(-) 상태로 있을 때 데이타 신호가 ON(+)되는 경우를 보인 것이다.
데이타 신호가 ON상태가 되었지만 선택선이 OFF상태를 유지하고 있으므로 이동자가 움직이지 못한다.
제7f도는 제 4 도의 t=t6시간에서의 샷터상태를 나타낸 것이다.
데이타 신호가 ON되어 있는 시간 tD가 저항체 이동자내에서의 전하 완하시간에 비하여 짧으므로 전하의 재배치가 충분히 일어나지 않는 상태에서 데이타 신호가 다시 OFF되었으므로 도시된 바와같이 대전된 전하량은 작으나 초기상태에 가까운 상태로 되어 있다.
제7g도는 제 4 도의 t=t7시간에서의 샷터상태를 나타낸 것으로 t=t1, 또는 t=t4에서의 상태와 완전히 동일한 상태이다.
이 경우에 신호주기 내에서 t1이 τ보다 길기 때문에 저항체 내에서의 전하가 충분히 움직여 대전된 상태로 평형을 이루고 있다.
제8a도 내지 제8g도는 제 4 도의 신호 전압인가 파형에 대해서 열린 상태로서의 초기 상태를 유지하는 것을 보인 것이다.
제8a도는 제 4 도의 t=t1시간에서의 열린 상태로의 초기 샷터 상태를 나타낸 것이다.
제8b는 제 4 도의 t=t2시간에서의 샷터 상태를 나타낸 것이다.
선택전극 신호가 순간적으로 ON상태로 변하여 이동자와 전극사이에 반발력이 발생하나 신호전극과 이동자 사이에도 척력이 작용하므로 이동자는 오른쪽으로 움직이지 못한다.
제8c도는 제 4 도의 t=t3시간에서의 샷터상태를 나타낸다.
이동자내에서의 전하가 t2와 t3사이의 시간에 재분포 되는 과정을 일으키지만 tD가 전하의 완화시간 보다 짧으므로 충분한 전하의 재배치가 일어나지 못한 상태이다.
제8d도는 제 4 도의 t=t4시간에서의 샷터 상태를 나타낸 것이다.
t=t1에서의 초기 샷터상태와 동일한 상태로 복귀된다.
제8e도는 제 4 도의 t=t5시간에서의 샷터 상태를 나타낸 것으로 선택전극이 OFF(-)상태로 있을 때 신호전극의 데이타 신호가 ON(+)되는 경우를 보인 것이다. 이 경우에는 데이타 신호의 변화가 이동자 상태의 변화에 아무런 영향을 주지 못한다.
제8f도는 제 4 도의 t=t6시간에서의 샷터 상태를 나타낸 것이다. 이 경우도 데이타 신호에 영향을 받지 않은 위치이므로 초기상태와 동일한 상태를 나탄내다.
제8g도는 제 4 도의 t=t7시간에서의 샷터 상태를 나타낸 것으로 t=t1,또는 t=t4에서의 상태와 완전히 동일한 상태이다.
이상에서 설명된 바와같이 본 발명은 표면 마이크로 머시닝 기법으로 제작한 샷터 이동자를 좌우직선운동시켜 빛을 차단 또는 통과시킬 수 있는 마이크로 광개폐기를 제조하는 방법으로서 기존의 반도체 공정만으로 제작이 가능하고 별도의 조립공정이 필요하지 않아 많은 수의 마이크로 샷터로 구성된 2차원 샷터 어레이의 제작이 용이하며, 전술한 구동방식을 사용하여 2차원 샷터 어레이의 구동이 가능하므로 화소밀도가 높은 평면 디스플레이와 2차원 광모듈레이터가 필요한 광전 신경회로망 등에 직접 응용할 수 있는 장점이 있다.

Claims (11)

  1. 빛을 차단하거나 통과시키는 광개폐장치에 있어서, 저항체 박막으로 형성되는 샷터 이동자(12)와, 유리기판(1)위에 형성되고 상기 샷터 이동자(12)를 직선운동 시키기 위한 3상의 고정자와, 상기 3상의 고정자위에 도포된 절연막(5a, 5b) 및, 상기 절연막(5b)위에 형성되고 상기 샷터 이동자(12)의 운동 가이드가 되는 프렘임(13)을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 광개폐장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 3상의 고정자는 상기 유리기판(1)위에 각각 소정의 폭으로 형성되는 신호선을 위한 신호전극(2)과, 선택선을 위한 선택전극(3) 및, 공통전극(4)을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 광개폐장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 신호전극(2)과 상기 선택전극(3) 및 상기 공통전극(4)은 각각 30, 30, 20μm정도의 폭을 갖고 상호간 약 20μm정도의 간격을 두고 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 광개폐장치.
  4. 광개폐장치를 제조하는 방법에 있어서, 고온의 유리기판(1)상에 데이타 신호가 제공되는 신호선을 위한 신호전극(2)을 형성하는 단계와, 상기 유리기판(1)상에 선택신호가 제공되는 선택전극(3)과 공통전극(4)을 각각 형성한 후 제 1 및 제 2 절연층(5a, 5b)을 순차로 증착하는 단계와, 운동하는 부재를 분리독립 시키기 위해 제거될 제 1 희생층(6)을 상기 제 2 절연층(5b)상에 증착하고 샷터이동자(12)를 형성한 후 제 2 희생층(9)을 증착하는 단계와, 상기 제 1 및 제 2 희생층(6, 9)의 소정영역을 순차로 부식시켜 드러나는 상기 제 2 절연층(5b)상에 상기 샷터 이동자(12)의 직선운동 가이드를 위한 프레임(13)을 형성하는 단계 및, 상기 제 1 및 제 2 희생층(6, 9)을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 광개폐장치의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 신호전극(2)을 형성하는 단계는 스퍼터링 방법으로 상기 유리기판(1)상에 50nm~10μm의 두께로 ITO를 증착하고 5~100μm정도의 폭으로 정의하는 것을 특징으로 하는 마이크로 광개폐장치의 제조방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 선택전극(3) 및 상기 공통전극(4)을 형성하는 단계는 전자빔 증착방법으로 상기 유리기판(1)상에 50nm~10μm의 두께로 Cr을 증착하는 것을 특징으로 하는 마이크로 광개폐장치의 제조방법.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 절연층(5a, 5b)은 질화실리콘인 것을 특징으로하는 마이크로 광개폐장치의 제조방법.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 절연층(5a, 5b)의 증착단계는 선택선과 신호선이 교차하는 경우 상기 제 1 절연층(5a)에 상기 신호전극(2)과 상기 신호선의 전기적 연결을 위해 RIE방법으로 비아를 형성하고, 전자빔 증착방법으로 Cr을 50nm~10μm의 두께로 증착하고 포토레지스트를 도포한 후 상기 신호선을 정의하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 광개폐장치의 제조방법.
  9. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 희생층(6, 9)은 A1으로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 광개폐장치의 제조방법.
  10. 제 4 항에 있어서, 상기 샷터 이동자(12)를 형성하는 단계는 LPCVD방법으로 상기 제 1 희생층(6)상에 질화실리콘(7) 및 비정질 실리코(8)을 순차로 증착하는 단계와, 포토레지스트를 도포한 후 포토레지스트를 마스크로 사용하여 상기 샷터 이동자(12)를 정의하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 광개폐장치의 제조방법.
  11. 제 4 항에 있어서, 상기 프레임 형성 단계는 LPCVD방법으로 0.1~3μm 정도 두께의 질화실리콘(10)과 0.4~7μm정도 두께의 비정질 실리콘(10)을 순차로 증착하는 단계와, 포토레지스트를 도포한 후 포토레지스트를 마스크로서 사용하여 상기 비정질 실리콘(11)과 상기 질화실리콘(10)을 순차로 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로하는 마이크로 광개폐장치의 제조방법.
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