KR970003005B1 - 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법 - Google Patents

Abstract

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Description

투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법

제1도(a) 내지 (f)는 종래 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조공정도.

제2도(a) 내지 (d)는 본 발명에 따른 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조공정도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

40 : 세라믹 웨이퍼 41,43 : 제1 및 제2왁스층

45,51,55 : 제1, 제2 및 제3 홈 47,57 : 제1 및 제2도전막

49,58 : 제1및 제2전도성 접착제 53 : 비전도성 접착제

59 : 기판 61 : 반사막

63 : 액츄에이터 64 : 금속도선

65 : 광로조절장치

본 발명은 투사형 화상표시장치용 광로를 조절하는데 사용되는 광로조절장치의 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 액츄에이터들의 상부 표면에 도포에 의해 거울들을 형성하여 실장이 쉽고, 액츄에이터들과 거울들이 자기정렬을 이룰 수 있는 투사형 화상표시장치용 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 작게할 수 있다. 그러나, 이러한 LCD는 편광판에 의한 광의 손실이 크고, LCD를 구동하기 위한 박막 트랜지스터가 화소마다 형성되어 있어 개구율(광의 투과 면적)을 높이는데 한계가 있으므로 광의 효율이 매우 낮다.

이러한, LCD의 단점을 보완하고자 미합중국 Aura사에서 엑츄에이티드 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(lignt 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 (f)는 종래의 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조공정도이다.

제1도(a)는 통상의 적층형 세라믹 콘덴서를 제조하는 방법으로 한층의 두께가 t인 그린 시트(green sheet)들 사이에 M개의 제1금속막(13)들을 갖도록 성형한 후 소결한 M+1개의 세라믹층(11)들을 가지는 다층세라믹(10)을 도시한다. 다층세라믹(10)에 제1금속막(13)들과 수직방향으로 모든 세라믹층들이 동일한 방향으로 분극(polarization)되도록 수십 KV 정도의 고전압을 인가한다. 상기에서 세라믹층(11)들은 액츄에이터의 변형부를 형성하기 위한 것으로 압전세라믹으로 형성된다. 또한, 제1금속막(13)들은 액츄에이터의 내부전극(또는 신호전극)을 형성하기 위한 것으로 팔라듐(Pd) 또는 은(Ag)과 팔라듐 합금등의 고융점금속으로 형성된다.

제1도(b)는 두께가 T인 세라믹 웨이퍼(15)를 도시한다. 세라믹 웨이퍼(15)는 상기 다층세라믹(10)을 a-a선의 방향으로 자른 후 상부 및 하부 표면을 연마한 것이다. 상기에서 세라믹 웨이퍼(15)는 연마후에 표면조도는 ±5㎛ 정도가 되고 평탄도(flatness)는 ±10㎛ 정도가 되어야 한다.

제1도(c)는 제1금속막(13)들과 평행하게 세라믹층(11)의 표면에 홈(17)들을 형성하고, 이 홈(17)들의 내부표면에 형성된 제2도전막(19)들을 도시한다. 상기에서 웨이퍼(15)의 상부표면에 회전도포(spin coating)등의 방법으로 포토레지스트(photoresist)와 같은 중합체(polymer)를 얇게 도포한 후, 세라믹층(11)의 가운데를 제1금속막(13)들과 평행하게 쏘잉(sawing) 등의 기계적 방법으로 M+1회 가공하여 홈(17)들을 형성한다. 상기에서 제1금속막(13)들을 중심으로 제거되지 않고 남아 있는 세라믹층(13)들은 액츄에이터의 변형부가 된다. 그 다음, 홈(17)들의 내부표면에 외부전극(또는 공통접지전극)이 되는 제2금속막(19)들을 형성한다. 이때, 중합체의 표면에도 제2금속막(19)들이 형성되는데, 중합체를 제거할 때 같이 제거된다.

제1도(d)는 상술한 구조의 가공된 웨이퍼(15)를 지그(jig:21)에 실장하고 홈(17)들과 수직방향으로 절단하여 완성된 M×N개의 액츄에이터(23)들을 도시한다. 상기에서 세라믹층(11)들의 돌출부분의 표면이 지그(21)에 접착되게 실장하고, 이 세라믹층(11)들을 접착되지 않는 표면으로부터 쏘잉등의 기계적방법으로 홈(17)들과 수직되게 N-1회 절단하여 M×N개의 액츄에이터(23)들을 완성시킨다. 상기에서 지그(21)는 쏘잉공정에서 분리된 액츄에이터(23)들이 흐트러지는 것을 방지한다.

제1도(e)는 트랜지스터(도시되지 않음)들이 내장된 능동매트릭스의 기판(25)에 액츄에이터(23)가 실장된는 것을 도시한다. 상기에서 액츄에이터(2)들은 지그(21)에 부착되지 않은 면이 기판(25)에 실장되고 접착제에 의해 부착된다. 이때, 액츄에이터(23)들은 제1도전막(13)들을 상기 트랜지스터들의 드레인 전극단자에 전기적으로 연결되도록 전도성 접착제로 부착시킨다. 상기에서 트랜지스터들의 게이트에는 동기신호가 인가되는 단자와 접속되고, 소오스에는 화상신호가 인가되는 단자와 접속되게 한다. 그 다음, 지그(21)를 액츄에이터(23)들과 분리한다.

제1도(f)는 액츄에이터(23)들의 제2금속막(19)들이 M+1개의 도선(27)들로 연결되어 공통 접지되고, 이 액츄에이터(23)들의 돌출부분에 거울(29)들이 실장된 광로조절수단(31)을 도시한다. 상기에서 도선(27)들을 각 액츄에이터(23)들의 제1금속막(13)들과 평행하게 연결하고 한쪽 끝을 하나로 연결하여 공통접지 시킨다. 도선(27)들을 알루미늄등의 금속선이나, 또는, 전도성 접착제로 형성할 수 있다. 그리고, 거울(29)들을 액츄에이터(23)들의 돌출부분 표면에 실장한다. 상기에서 거울(29)들은 평탄한 표면을 가지는 유리기판상에 스퍼터링(sputtering) 또는 진공증착등에 의해 알루미늄 등의 금속을 소정 크기로 도포한 후, 이 금속의 표면을 액츄에이터(23)들의 돌출부분 표면에 정렬시켜 부착시키고 유리기판을 분리시키므로 완성된다.

상술한 종래의 광로조절수단은 액츄에이터들의 내부에 신호전극들을 가지는 바이모프형(bimorph type)으로 이 신호전극들을 형성하기 위해 세라믹층들 사이에 제1금속막들을 가지는 다층세라믹을 형성한다.

그러나, 다층 세라믹을 형성하는 공정에서 소결시 신호전극이 될 제1금속막들이 휘게되어 변형부들을 한정하기 위해 세라믹층들의 가운데 부분에 홈들을 형성하기 어려운 문제점이 있었다. 또한, 액츄에이터들의 돌출부분 표면상에 거울들을 실장시킬 때 거울들이 유리기판과 잘 분리되지 않아 실장시키기 어려운 문제점이 있었다. 그리고 액츄에이터들과 거울들은 정렬시켜 부착시켜야 하므로 오차에 의한 오정렬 및 평탄하게 되지 않는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 웨이퍼 소결시 액츄에이터 내부에 전극을 형성하지 않고 나중에 형성하여 세라믹 웨이퍼의 가공 및 액츄에이터들의 제조가 용이한 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 액츄에이터들의 상부표면에 금속을 도표하여 거울들로 이용되는 반사막을 형성할 수 있는 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 액츄에이터들과 반사막이 자기정렬을 이루도록 할 수 있는 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법을 제공함에 있다.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법은 세라믹웨이퍼를 만드는 공정과; 상기 세라믹 웨이퍼의 상부 및 하부의 표면에 제1 및 제2 왁스층을 도포하는 공정과; 상기 세라믹 웨이퍼의 하부에 세로방향으로 제1홈들을 형성하고, 제1홈들의 내부에 지도전막들을 도포하고 하부부터 사아기 웨이퍼의 중간 정도의 깊이까지 제1전도성 접착제를 채우는 공정과; 상기 세라믹 웨이퍼의 하부에 가로방향으로 제1홈들과 직각을 이루도록 제2홈들을 형성하고 그 내부에 하부로부터 상기 깊이까지 비전도성 접착체를 채우는 공정과; 상기 세라믹 웨이퍼의 하부에 가로방향으로 제1홈들 사이에 제3홈들을 형성하고, 제3홈들의 내부에 제2도전막들을 도포하고 하부로부터 상기 깊이까지 제2전도성접착제를 채우는 공정과; 상기 제1왁스층을 제거하고 트랜지스터들이 내장되어 도선 패턴들이 형성된 기판의 표면에 상기 세라믹웨이퍼를 실장하는 공정과; 상기 제2왁스층을 제거하고 세라믹 웨이퍼의 표면에 반사막을 도포하는 공정과; 상기 세라믹 웨이퍼를 상기 제2 및 제3홈들을 따라 잘라 M×N개의 액츄에이터들을 한정하고 상기 제2도선막들을 금속도선으로 공통접지시키는 공정을 구비한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제2도(a) 내지 (d)는 본 발명의 일실시예에 따른 투사형 화상표시장치용 광로조절장치(65)의 제조공정도이다.

제2도(a)는 소정두께로 얇게 자른 세라믹웨이퍼(40)를 도시한다. 상기에서 BaTiO₃, PT(Pb(Zr, Ti)O₃) 또는 PLZT((Pb, La),(Zr, Ti) O₃)등의 압전세라믹을 벌크(bulk) 상태로 성형 및 소결한 후 수십 kV정도의 고전압으로 분극을 한다. 그 다음, 벌크상태의 세라믹을 분극 방향과 수직 또는 수평하게 얇게 자르고 상부 및 하부의 표면을 연마하여 세라믹웨이펴(40)를 형성한다.

제2도(b)는 세라믹 웨이퍼(40)의 하부에 y방향의 제1홈(45)들이 형성되고, 제1홈(45)들은 내부표면에 제1도전막(47)들이 도포되며 하부표면으로부터 소정의 중간깊이까지 제1전도성 접착제(49)가 채워진 것을 도시한다. 상기에서 세라믹 웨이퍼(40)의 상부 및 하부표면에 제1 및 제2 왁스층들(41)(43)을 도포한 후 하부에 다이아몬드톱(diamond saw) 등으로 제1홈(45)들을 형성한다. 그리고, 제1홈(45)들의 내부표면에 금(Au), 니켈(Ni) 또는 금/니켈 등을 스퍼터링 또는 진공증작하여 신호전극들로 이용될 제1도전막(47)들을 도포한다. 계속해서, 하부표면으로부터 세라믹 웨이퍼(40)의 중간정도의 소정 깊이까지 제1홈(45)들을 제1전도성 접착제(49)로 채운다. 그러므로, 제1도전막(47)과 제1전도성 접착제(49)가 접촉되어 전기적으로 연결된다.

제2도(c)는 제1홈(45)들과 직각을 이루도록 x방향으로 형성된 제2홈(51)들과, 제1홈(45)들의 사이에 평행하고 내부표면에 제2도전막(57)들이 도포된 제3홈(55)들에 하부표면으로부터 소정의 중간 깊이까지 각기 제2전도성 접착제(58) 및 비전도성 접착제(53)가 채워지고, 이 제2전도성 접착제(58)에 의해 비 전도성 접착제(53)가 분리된 것을 도시한다. 상기에서 먼저, 제2홈(51)들을 제1홈(45)들과 동일한 방법으로 형성하고 비전도성 접착제(53)를 채운다. 그 다음, 제1홈(45)들 사이에 이 제1홈(45)들 및 제1도전막(47)들과 동일한 방법으로 제3홈(55)들 및 제2도전막(57)들을 형성하고, 하부표면으로부터 세라믹 웨이퍼(40)의 중간 정도의 소정깊이까지 제2비전도성 접착제(58)를 채운다.

제2도(d)는 제1 및 제2왁스층들(41(43)이 제거된 채로 기판(59)상에 실장되고 세라믹 웨이퍼(40)의 상부가 분리되어 이루어진 액츄에이터(63)들 각각의 상부표면에 반사막(61)들이 형성된 광로조절장치(65)를 도시한다. 상기에서 제2왁스층(43)을 제거한 후 상기와 같이 가공된 세라믹 웨이퍼(40)를 하부 표면이 접촉되도록 트랜지스터들(도시되지 않음)이 내장되고 도선패턴(도시되지 않음)이 형성된 능동매트릭스 기판(59)에 실장한다. 상기에서 전도성 제1접착제(49)와 도선패턴들을 접촉시켜 전기적으로 연결되도록 한다. 그 다음, 세라믹 웨이퍼(40)의 상부표면에 도포되어 있던 제1왁스층(41)을 제거하고 알루미늄(Al)등을 스퍼터링 또는 진공증착하여 거울로 이용될 반사막(61)을 형성한다. 계속해서, 세라믹 웨이퍼(40)의 상부를 제2 및 제3홈들(51)(55)을 따라 잘라 M×N개의 분리된 액츄에이터(63)들을 한정한다. 상기 세라믹 웨이퍼(40)를 레이저(laser), 이방성 에칭 또는 다이아몬드 톱 등으로 자르는데, 제1 및 제2도전막들(47)(57)도 분리되어 인접해 액츄에이터(63)들을 독립적으로 구동될 수 있다. 그리고, 반사막(61)들도 분리되어 별도의 공정없이 액츄에이터(63)들과 정력(align)된다. 그 다음, 제2전도성 접착제(58)를 금속도선(64)들로 연결하여 광로조절장치(65)를 완성한다.

상술한 바와 같이 벌크 상태의 세라믹을 얇게 자른 세라믹 웨이퍼의 하부에 y방향으로 제1홈들을 평행하게 형성하여 제1도전막들을 도포하고 제1전도성 접착제를 채우며, 이 제1홈들과 직각을 이루도록 x방향으로 제2홈들을 형성하고 비전도성 접착제를 채우며, 이 제1홈들 사이에 제3홈들을 형성하여 제2도전막들을 도포하고 제2전도성 접착제를 채운다. 그리고, 상기와 같이 가공된 세라믹웨이퍼 기판에 실장한 후 상부표면에 반사막을 도포하고 제2 및 제3홈들을 따라 잘라 M×N개의 액츄에이터들을 갖는 광로조절장치를 완성한다.

따라서, 본 발명은 세라믹을 벌크상태로 성형 및 소성을 한 다음 얇게 잘라 세라믹 웨이퍼를 만드므로 가공이 간단한 잇점이 있다. 또한 거울로 이용될 반사막을 세라믹 웨이퍼의 상부 표면에 금속을 도포하여 형성하므로 실장이 쉬운 잇점이 있다. 또한, 액츄에이터들을 한정할 때 반사막들로 한정되어 자기 정렬을 이루는 잇점이 있다.

Claims (6)

1. 세라믹 웨이퍼를 만드는 공정과; 상기 세라믹 웨이퍼의 상부 및 하부의 표면에 제1 및 제2 왁스층을 도포하는 공정과; 상기 세라믹 웨이퍼의 하부에 세로방향으로 제1홈들을 형성하고, 제1홈들의 내부에 제1도 전막들을 도포하고 하부부터 상기 웨이퍼의 중간 정도의 깊이까지 제1전도성 접착제를 채우는 공정과; 상기 세라믹 웨이퍼의 하부에 가로방향으로 제1홈들과 직각을 이루도록 제2홈들을 형성하고 그 내부에 하부로부터 상기 깊이까지 비전도성 접착제를 채우는 공정과; 상기 세라믹 웨이퍼의 하부에 가로방향으로 제1홈들 사이에 제3홈들을 형성하고, 제3홈들의 내부에 제2도전막들을 도포하고 하부로부터 상기 깊이까지 제2전도성접착제를 채우는 공정과; 상기 제1왁스층을 제거하고 트랜지스터들이 내장되어 도선패턴들이 형성된 기판의 표면에 상기 세라믹 웨이퍼를 실장하는 공정과 상기 제2왁스층을 제거하고 세라믹 웨이퍼의 표면에 반사막을 도포하는 공정과; 상기 세라믹 웨이퍼를 상기 제2 및 제3홈들을 따라 잘라 M×N개의 액츄에이터들을 한정하고 상기 제2도선막들을 금속도선으로 공통접지시키는 공정을 구비하는 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법.
2. 제1항에 았어서, 상기 제1 및 제2도전막들을 금, 니켈 또는 금/니켈로 형성하는 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2도전막들을 스퍼터링 또는 진공증착의 방법으로 형성하는 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 반사막을 알루미늄으로 형성하는 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 반사막을 스퍼터링 또는 진공증착의 방법으로 형성하는 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법.
6. 제4항에 있어서, 상기 세라믹 웨이퍼를 레이저, 이방성식각 또는 다이아몬드 톱에 의한 절단으로 액츄에이터들을 한정하는 투사형 화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법.