(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から第１信号を受けて前記第１信号を伝達する電気的な配線及び連結端子を含む基板と、
i）前記基板上の一側に形成されて、前記第１信号が印加される第１下部電極、ii）前記第１下部電極に対応して第２信号を受けて電気場を発生させる第１上部電極、及びiii）前記第１下部電極と前記第１上部電極の間に形成されて、前記電気場によって変形を起こす第１変形層を含む第１アクチュエーティング部と、
a）前記基板上の他側に形成されて、前記第２信号が印加される第２下部電極、b）前記第２下部電極に対応して前記第１信号を受けて電気場を発生させる第２上部電極、及びc）前記第１変形層と一体で形成されて前記電気場によって変形を起こす第２変形層を含んで前記第１アクチュエーティング部と反対に駆動する第２アクチュエーティング部と、
前記第１下部電極と前記第２上部電極を連結する第１連結手段と、
前記第２下部電極と前記第１上部電極を連結する第２連結手段を含むアクチュエータと、そして
前記第２アクチュエーティング部の上部に形成されて光を反射する反射手段を含み、前記第１連結手段は前記第１変形層を通じて前記第２上部電極から前記第１下部電極まで形成された第１ブァイアコンタクトであり、前記第２連結手段は前記第２変形層を通じて前記第１上部電極から前記第２下部電極まで形成された第２ブァイアコンタクトであり、前記第１信号及び前記第２信号にしたがって駆動する薄膜型光路調節装置。
【請求項２】
前記第１下部電極及び前記第２下部電極は電気伝導性を有する金属を使用して形成されて、前記第１変形層及び前記第２変形層は圧電物質、または電歪物質を使用して形成されて、前記第１上部電極及び前記第２上部電極は電気伝導性を有する金属を使用して形成されることを特徴とする請求の範囲１に記載の薄膜型光路調節装置。
【請求項３】
前記第１下部電極及び前記第２下部電極は白金（Ｐｔ）、タンタル（Ｔａ）、または白金-タンタル（Ｐｔ-Ｔａ）を使用して形成されて、前記第１変形層及び前記第２変形層はＰＺＴ、ＰＬＺＴ、またはＰＭＮを使用して形成されて、前記第１上部電極及び前記第２上部電極はアルミニウム、白金、または銀を使用して形成されることを特徴とする請求の範囲１に記載の薄膜型光路調節装置。
【請求項４】
前記第１変形層及び前記第２変形層はＺｎＯを使用して形成されることを特徴とする請求の範囲１に記載の薄膜型光路調節装置。
【請求項５】
前記第２アクチュエーティング部は、前記第２上部電極の一側上部に形成されて前記反射手段を支持するポストをさらに含んで、前記反射手段は反射性を有する金属を使用して形成されることを特徴とする請求の範囲１に記載の薄膜型光路調節装置。
【請求項６】
前記反射手段はアルミニウム、白金、または銀を使用して形成されることを特徴とする請求の範囲５に記載の薄膜型光路調節装置。
【請求項７】
前記第１下部電極は‘Ｌ’字の形状を有して前記第２下部電極は前記第１下部電極と共に‘Ｕ’字の形状をなすように逆立ちした‘Ｌ’字の形状を有することを特徴とする請求の範囲１に記載の薄膜型光路調節装置。
【請求項８】
前記第１変形層と前記第２変形層は連結して‘Ｕ’字の形状を有することを特徴とする請求の範囲１に記載の薄膜型光路調節装置。
【請求項９】
前記第１上部電極は‘Ｌ’字の形状を有して前記第２上部電極は前記第１上部電極より小さな左右が反対の‘Ｌ’字の形状を有することを特徴とする請求の範囲１に記載の薄膜型光路調節装置。
【請求項１０】
前記第１ブァイアコンタクト及び前記第２ブァイアコンタクトは電気伝導性を有する金属を使用して形成されることを特徴とする請求の範囲９に記載の薄膜型光路調節装置。
【請求項１１】
前記第１ブァイアコンタクト及び前記第２ブァイアコンタクトはタングステンまたはチタニウムを使用して形成されることを特徴とする請求の範囲１０に記載の薄膜型光路調節装置。
【請求項１２】
前記アクチュエータは‘Ｕ’字の形状を有することを特徴とする請求の範囲１に記載の薄膜型光路調節装置。
【請求項１３】
外部から第１信号を受けて前記第１信号を伝達する電気的な配線及び連結端子を含む基板と、
前記基板上の一側に形成されて前記第１信号が印加される第１下部電極、前記第１下部電極に対応して形成されて第２信号が印加されて電気場を発生させる第１上部電極、及び前記第１下部電極と前記第１上部電極の間に形成されて前記電気場によって変形を起こす第１変形層を含む第１アクチュエーティング部と、
前記基板上の他側に形成されて前記第１信号が印加される第２下部電極、前記第２下部電極に対応して形成されて前記第２信号が印加されて電気場を発生させる第２上部電極、及び前記第１変形層と一体で形成されて第２上部電極と前記第２下部電極の間に形成されて前記電気場によって変形を起こす第２変形層を含んで前記第１アクチュエーティング部と同じ方向に駆動する第２アクチュエーティング部と、
前記第１アクチュエーティング部及び前記第２アクチュエーティング部の間に形成されて前記第２信号が印加される第３下部電極、前記第３下部電極に対応して形成されて前記第１信号が印加されて電気場を発生する第３上部電極、及び前記第１変形層及び前記第２変形層と一体で形成されて前記電気場によって変形を起こす第３変形層を含んで、前記第１アクチュエーティング部とは反対方向で駆動する第３アクチュエーティング部と、
前記第１変形層を通じて前記第３上部電極から前記第１下部電極まで形成され、前記第１下部電極と前記第３上部電極を連結する第１ブァイアコンタクトと、
前記第２変形層を通じて前記第３上部電極から前記第２下部電極まで形成され、前記第２下部電極と前記第３上部電極を連結する第２ブァイアコンタクトと、
前記第３変形層を通じて前記第１上部電極から前記第３下部電極まで形成され、前記第１上部電極と前記第３下部電極を連結する第３ブァイアコンタクトと、
前記第３変形層を通じて前記第２上部電極から前記第３下部電極まで形成され、前記第２上部電極と前記第３下部電極を連結する第４ブァイアコンタクトを含むアクチュエータと、そして
前記第３アクチュエーティング部の上部に形成された反射手段を含んで、前記第１信号及び前記第２信号によって駆動する薄膜型光路調節装置。
【請求項１４】
前記第１下部電極、前記第２下部電極及び前記第３下部電極は電気伝導性を有する金属を使用して形成されて、前記第１変形層、前記第２変形層及び前記第３変形層は圧電物質、または電歪物質を使用して形成されて、前記第１上部電極、前記第２上部電極及び前記第３上部電極は電気伝導性を有する金属を使用して形成されることを特徴とする請求の範囲１３に記載の薄膜型光路調節装置。
【請求項１５】
前記第１下部電極、前記第２下部電極及び前記第３下部電極は白金（Ｐｔ）、タンタル（Ｔａ）、または白金-タンタル（Ｐｔ-Ｔａ）を使用して形成され、前記第１変形層、前記第２変形層及び前記第３変形層はＰＺＴ、ＰＬＺＴ、またはＰＭＮを使用して形成されて、前記第１上部電極、前記第２上部電極及び前記第３上部電極はアルミニウム、白金、または銀を使用して形成されることを特徴とする請求の範囲１４に記載の薄膜型光路調節装置。
【請求項１６】
前記第１下部電極、前記第２下部電極及び前記第３下部電極は直四角形形状を有してお互い平行するように形成されることを特徴とする請求の範囲１３に記載の薄膜型光路調節装置。
【請求項１７】
前記第１変形層、前記第２変形層及び前記第３変形層は連結して‘Ｅ’字の形状を有することを特徴とする請求の範囲１３に記載の薄膜型光路調節装置。
【請求項１８】
前記第１上部電極は逆さまになった‘Ｌ’字の形状を有して、前記第２上部電極は左右が反対の逆さまになった‘Ｌ’字の形状を有して、前記第３上部電極は‘Ｔ’字の形状を有することを特徴とする請求の範囲１３に記載の薄膜型光路調節装置。
【請求項１９】
前記第１ブァイアコンタクト、前記第２ブァイアコンタクト、前記第３ブァイアコンタクト及び前記第４ブァイアコンタクトは電気伝導性を有する金属を使用して形成することを特徴とする請求の範囲１３に記載の薄膜型光路調節装置。
【請求項２０】
前記第１ブァイアコンタクト、前記第２ブァイアコンタクト、前記第３ブァイアコンタクト及び前記第４ブァイアコンタクトはタングステンまたはチタニウムを使用して形成することを特徴とする請求の範囲１９に記載の薄膜型光路調節装置。
【請求項２１】
前記アクチュエータは‘Ｅ’字の形状を有することを特徴とする請求の範囲１３に記載の薄膜型光路調節装置。
【請求項２２】
外部から第１信号を受けて前記第１信号を伝達する電気的な配線及び連結端子を含む基板を提供する段階と、
前記基板上に下部電極層を形成して前記下部電極層をパターニングして前記第１信号が印加される第１下部電極及び前記第２信号が印加される第２下部電極を形成する段階と、
前記第１下部電極及び前記第２下部電極の上部に変形層を形成して前記変形層をパターニングして第１電気場によって変形される第１変形層及び前記第１電気場と反対方向に形成される第２電気場によって変形される第２変形層を形成する段階と、
前記第１変形層及び前記第２変形層の上部に上部電極層を形成して前記上部電極層をパターニングして前記第２信号が印加されて前記第１電気場を発生させる第１上部電極及び前記第１信号が印加されて前記第２電気場を発生させる第２上部電極を形成する段階と、
前記第１下部電極と前記第２上部電極を連結するための第１連結手段を形成する段階と、
前記第２下部電極と前記第１上部電極を連結するための第２連結手段を形成する段階と、そして
前記第２上部電極の上部に反射手段を形成する段階を含んで、前記第１連結手段は前記第１変形層を通じて前記第２上部電極から前記第１下部電極まで形成された第１ブァイアコンタクトであり、前記第２連結手段は前記第２変形層を通じて前記第１上部電極から前記第２下部電極まで形成された第２ブァイアコンタクトであり、前記下部電極層を形成する段階は、前記基板の上部に犠牲層を形成して前記犠牲層をパターニングして前記基板中前記連結端子が形成された部分を露出させた後に遂行され、前記第１信号及び前記第２信号によって駆動する薄膜型光路調節装置の製造方法。
【請求項２３】
前記犠牲層を形成する段階はリンシリカゲートガラス（ＰＳＧ）、金属または酸化物を大気圧化学気相蒸着（ＡＰＣＶＤ）方法、スパッタリング方法及び蒸着方法を利用して遂行されることを特徴とする請求の範囲２２に記載の薄膜型光路調節装置の製造方法。
【請求項２４】
前記犠牲層を形成する段階は、前記犠牲層の表面をスピンオングラス（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ：ＳＯＧ）を使用する方法、またはＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）方法を利用して平坦化させる段階をさらに含むことを特徴とする請求の範囲２２に記載の薄膜型光路調節装置の製造方法。
【請求項２５】
前記下部電極層を形成する段階は白金、タンタル、または白金-タンタルをスパッタリング方法または化学気相蒸着方法を使用して遂行されて、前記上部電極層を形成する段階はアルミニウム、白金、または銀をスパッタリング方法または化学気相蒸着方法を使用して遂行されて、前記反射手段を形成する段階はアルミニウム、白金、または銀をスパッタリング方法、または蒸着方法を使用して遂行されることを特徴とする請求の範囲２２に記載の薄膜型光路調節装置の製造方法。
【請求項２６】
前記変形層を形成する段階はＺｎＯ、ＰＺＴ、ＰＬＺＴ、またはＰＭＮをゾル-ゲル（Ｓｏｌ-ｇｅｌ）法、スパッタリング方法、または化学気相蒸着（ＣＶＤ）方法を使用して遂行されることを特徴とする請求の範囲２２に記載の薄膜型光路調節装置の製造方法。
【請求項２７】
前記第１連結手段を形成する段階は前記第２上部電極及び前記第１変形層を食刻して第１ブァイアホールを形成した後に遂行されて、前記第２連結手段を形成する段階は前記第１上部電極及び前記第２変形層を食刻して第２ブァイアホールを形成した後に遂行されることを特徴とする請求の範囲２２に記載の薄膜型光路調節装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
発明の分野
本発明は薄膜型光路調節装置及びその製造方法に関したものであり、より詳細には隣り合うアクチュエーティング部がお互い反対方向で駆動する複数個のアクチュエーティング部を含むアクチュエータを有することによって、アクチュエータの上部に装着された反射部材のティルティング（tilting）角度を大きくできる薄膜型光路調節装置及びその製造方法に関したものである。
従来技術
一般的に光束を調節して画像を形成できる光路調節装置は大きく二種類で区分される。その一種類は直視型画像表示装置でありCRT（Cathode Ray Tube）などがあって、他の一種類は投射型画像表示装置であり、液晶表示装置（Liquid Crystal Display：LCD）、またはDMD（Deformable Mirror Device）、AMA（Actuated Mirror Arrays）などがこれに該当する。前記CRT装置は画像の質は優秀だけれど画面の大型化によって装置の重量と容積が増加してその製造費用が上昇するようになる問題点がある。
これに比べて液晶表示装置（LCD）は光学的構造が簡単で薄く形成できてその重量及び容積を減らすことができる長所がある。しかし前記液晶表示装置（LCD）は入射される光束の偏光によって１〜２％の光効率を有する程で効率が低下されて、液晶物質の応答速度がのろくて内部が過熱されやすい問題点がある。
したがって前記問題点を解決するためにDMD、またはAMAなどの画像表示装置が開発された。現在、DMD装置が５％程度の光効率を有することに比べてAMA装置は１０％以上の光効率を得ることができる。またAMA装置はスクリーンに投影される画像（picture）のコントラスト（contrast）を向上させてより明るくて鮮明な画像を結ばれることができて、入射される光束の極性に影響を受けないだけでなく反射される光束の極性に影響をおよぼすこともない。このようなGregory Umによる米国特許第５，１２６，８３６号に開示されたAMAのエンジンシステムの概略図を第１図に図示した。
第１図を参照すれば、光源１から入射された光束は第１スリット３及び第１レンズ５をすぎながらR・G・B（Red・Green・Blue）表色界によって分光される。前記R・G・B別に分光された光束はそれぞれ第１鏡７、第２鏡９及び第３鏡１１によって反射されてそれぞれの鏡に対応して設置されたAMA素子ら１３，１５，１７に入射される。前記R・G・B別に形成されたAMA素子ら１３，１５，１７はそれぞれ内部に具備された鏡を所定の角度で傾斜するようにして入射された光束を反射させる。この時、前記鏡は鏡の下部に形成された変形層（active layer）の変形によって傾けるようになる。前記AMA素子ら１３，１５，１７から反射された光は第２レンズ１９及び第２スリット２１を通過した後、投影レンズ２３によってスクリーン（図示せず）に投影されて画像を結ぶようになる。
このような光路調節装置のAMAは大きくバルク（bulk）型と薄膜（thin film）型で区分される。前記バルク型光路調節装置はDae-Young Limによる米国特許第５，４６９，３０２号に開示されている。バルク型光路調節装置は多層セラミックを薄く切断して内部に金属電極が形成されたセラミックウェーハ（wafer）をトランジスターに内蔵されたアクティブマトリックス（active matrix）上に装着した後、ソーイング（sawing）方法で加工しその上部に鏡を設置してなされる。しかしバルク型光路調節装置は設計及び製造において高い精密度が要求されて変形層の応答速度が遅いという問題点がある。これにより半導体工程を利用して製造できる薄膜型光路調節装置が開発された。
前記薄膜型光路調節装置は本出願人が米国に出願した特許出願第０８/３３６，０２１号（発明の名称:薄膜型光路調節装置及びその製造方法（THIN FILM ACTU ATED MIRROR ARRAY FOR USE IN AN OPTICAL PROJECTION SYSTEM AND METHOD FOR THE MANUFACTURE THEREOF））に開示されている。
第２図は前記薄膜型光路調節装置の断面図を図示したものである。
第２図を参照すれば、前記薄膜型光路調節装置はアクティブマトリックス（active matrix）３１、前記アクティブマトリックス３１の上部に形成されたアクチュエータ（actuator）３３、そして前記アクチュエータ３３の上部に形成された鏡（mirror）３５を含む。
前記アクティブマトリックス３１は、基板（substrate）３７、基板３７の上部に形成されたM×N（M、Nは整数）個のトランジスター（図示せず）、そしてそれぞれのトランジスターの上部に形成されたM×N個の接続端子（connecting treminal）３９を含む。
前記アクチュエータ３３は、アクティブマトリックス３１の上部に前記接続端子３９を含んで形成された支持部（supporting member）４１、一側下端が支持部４１に付着されて他側がアクティブマトリックス３１と平行するように形成された第１電極（first electrode）４３、前記支持部４１の内部に前記接続端子３９と前記第１電極４３を連結するように形成された電導管（conduit）４９、第１電極４３の上部に形成された変形層（active layer）４５、変形層４５の上部に形成された第２電極（second electrode）４７、第２電極４７の一側上部に形成されたスペーシング部材（spacing member）５１、そしてスペーシング部材５１に一側下端が付着されて他側が第２電極４７と平行するように形成された支持層（supporting layer）５３を含む。
そして、鏡３５は支持層５３の上部に形成される。
以下前記薄膜型光路調節装置の製造方法を説明する。第３A図ないし第３D図は第２図に図示した装置の製造工程図である。第３A図ないし第３D図において、第２図と同じ部材らに対しては同じ参照番号を使用する。
第３A図を参照すれば、まず、M×N個のトランジスターら（図示せず）この上部に形成された基板３７と前記トランジスター等の上部に各々形成されたM×N個の接続端子３９を含むアクティブマトリックス３１を提供する。次に、アクティブマトリックス３１の上部に第１犠牲層（first sacrificial layer）５５を形成した後、第１犠牲層５５をパターニングしてアクティブマトリックス３１のうち上部にM×N個の接続端子３９が形成された部分を露出させる。第１犠牲層５５は後に、食刻（etching）、または化学薬品（chemicals）を使用して除去できる。
第３B図を参照すれば、前記露出されたM×N個の接続端子３９が形成された部分にスパッタリング（sputtering）方法、または化学気相蒸着（Chemical Vapor Deposition）方法を使用して支持部４１を形成する。続いて、支持部４１の内部にホール（hole）を作った後、前記ホールの内部に例えば、タングステン（W）などの伝導性物質（electrically conductive material）を満たして電導管（conduit）４９を形成する。電導管４９は後に形成される第１電極４３と接続端子３９とを電気的に連結する。
内部に電導管４９が形成された支持部４１の上部及び第１犠牲層５５の上部に例えば、金（Au）または銀（Ag）などの伝導性物質を使用して第１電極４３を形成する。続けて、第１電極４３の上部に例えば、PZT（lead zirconate titanate）などの圧電物質を使用して変形層４５を形成する。そして、前記変形層４５の上部に例えば、金または銀等の伝導性物質を使用して第２電極４７を形成する。アクティブマトリックス３１に内蔵されたトランジスターらは光源から入射される光による画像信号を信号電流に変換する。前記信号電流は接続端子３９及び電導管４９を通じて第１電極４３に印加する。同時に第２電極４７にはアクティブマトリックス３１の後面に形成された共通電極線（common line）（図示せず）から電流が印加されて、第２電極４７と第１電極４３との間に電気場（electric field）が発生する。この電気場によって第２電極４７と第１電極３９との間に形成された変形層４５がティルティング（tilting）するようになる。
第３C図を参照すれば、第２電極４７の上部に第２犠牲層（second sacrificial layer）５７を形成した後、第２犠牲層５７をパターニングして第２電極４７のうち下に支持部４１が形成された部分と隣接した部分を露出させる。前記第２電極４７の露出された部分にスペーシング部材５１を形成した後、第２犠牲層５７及びスペーシング部材５１の上部に支持層（supporting layer）５３を形成する。そして、支持層５３の上部に光源から入射される光を反射する鏡３５が形成される。
第３D図を参照すれば、鏡３５、支持層５３、第２電極４７、変形層４５、そして第１電極４３を順にパターニングしてM×N個の所定の形状を有する画素（pixel）を形成する。続いて、第２犠牲層５７及び第１犠牲層５５を除去した後、前記画素を洗浄及び乾燥して薄膜型光路調節装置を完成する。
しかし、前述した薄膜型光路調節装置において、一つの変形層を有するアクチュエータをティルティングさせて光源から入射される光をアクチュエータ上部に形成された鏡を使用して反射させるために、アクチュエータのティルティング角度（tilting angle）が制限される問題点がある。これにより、鏡によって反射される光の光効率が落ち、スクリーン投影される画像のコントラスト（contrast）が低下される。さらに、アクチュエータのティルティング角度が小さいために光源とスクリーンの間の間隔が狭くなることと同じシステムの設計にあっても問題点がある。
発明の要約
本発明の第１の目的は、隣り合うアクチュエーティング部がお互い反対方向に駆動する複数個のアクチュエーティング部を有するアクチュエータを形成して狭い面積内でもアクチュエータ上部に装着された反射部材のティルティング角度を大きくできる薄膜型光路調節装置を提供することにある。
本発明の第２の目的は、隣り合うアクチュエーティング部をお互い反対方向に駆動する複数個のアクチュエーティング部を有するアクチュエータを形成して狭い面積内でもアクチュエータ上部に装着された反射部材のティルティング角度を大きくできる薄膜型光路調節装置の製造方法を提供するにある。
前記目的を達成するために本発明は、基板、前記基板の上部に形成されたアクチュエータ、及び前記アクチュエータの上部に形成された反射部材を有して第１信号及び第２信号にしたがって駆動する薄膜型光路調節装置を提供する。
前記基板は、外部から第１信号を受けてこれを伝達する電気的な配線及び連結端子を含む。前記アクチュエータは第１アクチュエーティング部及び第２アクチュエーティングを含む。
第１アクチュエーティング部は前記基板の一側上部に形成されて、前記第１信号が印加される第１下部電極、前記第１下部電極に対応して第２信号を受けて電気場を発生させる第１上部電極、及び前記第１下部電極と前記第１上部電極の間に形成されて、前記電気場によって変形を起こす第１変形層を含む。
第２アクチュエーティング部は前記基板の他側上部に形成されて、前記第２信号が印加される第２下部電極、前記第２下部電極に対応して前記第１信号を受けて電気場を発生させる第２上部電極、及び前記第１変形層と一体で形成されて前記電気場によって変形を起こす第２変形層を含んで前記第１アクチュエーティング部は反対で駆動する。
前記アクチュエータはまた前記第１下部電極と前記第２上部電極を連結する第１連結部材及び、前記第２下部電極と前記第１上部電極を連結する第２連結部材を含む。
前記第２アクチュエーティング部は前記第１アクチュエーティング部と反対方向で駆動する。前記第２変形層は前記第１変形層と一体で形成される。
前記反射部材は前記第２アクチュエーティング部の上部に形成される。
前記第１下部電極及び前記第２下部電極は電気伝導性を有する金属を使用して形成されて、前記第１変形層及び前記第２変形層は圧電物質、または電歪物質を使用して形成される。前記第１上部電極及び前記第２上部電極は電気伝導性を有する金属を使用して形成される。
望ましくは、前記第１下部電極及び前記第２下部電極は白金（Pt）、タンタル（Ta）、または白金-タンタル（Pt-Ta）を使用して形成される。前記第１変形層及び前記第２変形層はPZT、PLZT、またはPMNを使用して形成されて、前記第１上部電極及び前記第２上部電極はアルミニウム、白金、または銀を使用して形成される。
望ましくは、前記第１変形層及び前記第２変形層はZnOを使用して形成される。
前記第２アクチュエーティング部は、前記第２上部電極の一側上部に形成されて前記反射部材を支持するポストをさらに含む。前記反射部材は反射性を有する金属、例えばアルミニウム、白金、または銀を使用して形成される。
前記第１下部電極は'L'字の形状を有して前記第２下部電極は鏡状（reverse；鏡像のような反転）の'L'字の形状を有して前記第１下部電極と前記第２下部電極は共に'U'字の形状を有する。
前記第１変形層と前記第２変形層は連結されて'U'字の形状を有する。
前記第１上部電極は'L'字の形状を有して前記第２上部電極は前記第１上部電極より小さい鏡状の'L'字の形状を有する。
望ましくは、前記第１連結部材は前記第１変形層を通じて前記第２上部電極から前記第１下部電極まで形成された第１ブァイアコンタクト（via contact）である。前記第２連結部材は前記第２変形層を通じて前記第１上部電極から前記第２下部電極まで形成された第２ブァイアコンタクトである。前記第１ブァイアコンタクト及び前記第２ブァイアコンタクトは電気伝導性を有する金属、例えばタングステンまたはチタニウムを使用して形成される。
望ましくは、前記アクチュエータは‘U’字の形状を有する。
また、前記目的を達成するために本発明は、第１信号及び第２信号によって駆動する薄膜型光路調節装置の製造方法を提供する。前記薄膜型光路調節装置の製造方法は、
外部から第１信号を受けて前記第１信号を伝達する電気的な配線及び連結端子を含む基板を提供する段階と、
前記基板上に下部電極層を形成して前記下部電極層をパターニングして前記第１信号が印加される第１下部電極及び前記第２信号が印加される第２下部電極を形成する段階と、
前記第１下部電極及び前記第２下部電極の上部に変形層を形成して前記変形層をパターニングして第１電気場によって変形される第１変形層及び前記第１電気場と反対方向に形成される第２電気場によって変形される第２変形層を形成する段階と、
前記第１変形層及び前記第２変形層の上部に上部電極層を形成して前記上部電極層をパターニングして前記第２信号が印加されて前記第１電気場を発生させる第１上部電極及び前記第１信号が印加されて前記第２電気場を発生させる第２上部電極を形成する段階と、
前記第１下部電極と前記第２上部電極を連結するための第１連結部材を形成する段階と、
前記第２下部電極と前記第１上部電極を連結するための第２連結部材を形成する段階と、そして
前記第２上部電極の上部に反射部材を形成する段階を含む。
前記下部電極層を形成する段階は、前記基板の上部に犠牲層を形成して前記犠牲層をパターニングして前記基板中前記連結端子が形成された部分を露出させた後に遂行される。前記犠牲層を形成する段階はリンシリケートガラス（PSG）、金属または酸化物を大気圧化学気相蒸着（APCVD）方法、スパッタリング方法及び蒸着方法を利用して遂行される。前記犠牲層を形成する段階は、前記犠牲層の表面をスピンオングラス（Spin On Glass：SOG）を使用する方法、またはCMP（Chemical Mechanical Polishing）方法を利用して平坦化させる段階をさらに含む。
前記下部電極層を形成する段階は白金、タンタル、または白金-タンタルをスパッタリング方法または化学気相蒸着方法を使用して遂行される。前記上部電極層を形成する段階はアルミニウム、白金、または銀をスパッタリング方法または化学気相蒸着方法を使用して遂行される。
前記変形層を形成する段階はZnO、PZT、PLZT、またはPMNをソル-ゲル（Sol-gel）法、スパッタリング方法、または化学気相蒸着（CVD）方法を使用して遂行される。
前記反射部材を形成する段階はアルミニウム、白金、または銀をスパッタリング方法、または蒸着方法を使用して遂行される。
前記第１連結部材を形成する段階は前記第２上部電極及び前記第１変形層を食刻して第１ブァイアホール（via hole）を形成した後に遂行されて、前記第２連結部材を形成する段階は前記第１上部電極及び前記第２変形層を食刻して第２ブァイアホールを形成した後に遂行される。
本発明による薄膜型光路調節装置において、第１下部電極には基板に形成された電気的な配線、連結端子及びプラグを通じて第１信号、すなわち画像電流信号が印加される。同時に第１上部電極には共通電極線を通じて第２信号、すなわちバイアス電流信号が印加される。したがって、第１上部電極と第１下部電極の間に電気場が発生する。このような電気場によって第１上部電極と第１下部電極の間に形成された第１変形層が変形を起こす。第１変形層は発生された電気場に対し垂直した方向に収縮する。この場合、第１変形層は第１下部電極が位置した方向と反対方向にアクチュエーティングする。すなわち、第１変形層は所定の角度で上方（upward）にアクチュエーティングする。
これと同時に、前記第１信号は第１連結部材を通じて第２上部電極に印加されて、前記第２信号は第２連結部材を通じて第２下部電極に印加される。したがって、第２上部電極と第２下部電極の間に電気場が発生する。この電気場は第１上部電極と第１下部電極の間に発生した電気場に対し逆電気場である。このような逆電気場によって第２上部電極と第２下部電極の間に形成された第２変形層が変形を起こす。第２変形層は電気場に対し垂直の方向に収縮する。この場合、第２変形層は第２上部電極が位置した方向と反対方向にアクチュエーティングする。すなわち、第２変形層は下方にアクチュエーティングする。第２変形層のティルティング角度は第１変形層のティルティング角度と同一である。
第１変形層のティルティング角度の大きさをθとする時、第１変形層を含む第１アクチュエーティング部はθの大きさのティルティング角度を有して上方にアクチュエーティングする。また、第２変形層を含む第２アクチュエーティング部はθの大きさのティルティング角度を有して下方にアクチュエーティングする。第１アクチュエーティング部が上方にアクチュエーティングすると、第１アクチュエーティング部と連結された第２アクチュエーティング部も共にθの大きさの角度を有して上方に傾くようになる。この状態で、第２変形層が下方にアクチュエーティングするために第２変形層を含む第２アクチュエーティング部はθの大きさのティルティング角度を有して下方にアクチュエーティングする。したがって、第２アクチュエーティング部の最終ティルティング角度は２θになる。光源から入射された光を反射する反射部材は第２アクチュエーティング部の上部に形成されているので、２θの大きさの角度で傾けるようになる。
したがって、前述した本発明による薄膜型光路調節装置は、隣り合うアクチュエーティング部がお互い反対方向に駆動する複数個のアクチュエーティング部を含むアクチュエータを形成することによって、制限された面積内でも従来の光路調節装置に比べて２倍のティルティング角度で反射部材を駆動させることができる。したがって、反射部材によって反射された光の光効率を高めることができて、スクリーンに投影される画像のコントラストを向上させて明るくて鮮明な画像を結ばれることができる。また反射部材のティルティング角度がより大きくなって光源とスクリーンとの間隔を広くできる。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の光路調節装置のエンジンシステムの概略図である。
第２図は本出願人の先行出願に記載された薄膜型光路調節装置の断面図である。
第３図Aないし第３図Dは第２図に図示した装置の製造工程図である。
第４図は本発明の第１実施例による薄膜型光路調節装置の平面図である。
第５図は第４図に図示した装置をA１-A２線で切った断面図である。
第６図は第４図に図示した装置をB１-B２線で切った断面図である。
第７図ないし第１０C図は本発明の第１実施例による前記装置の製造工程図である。
第１１図は本発明の第２実施例による薄膜型光路調節装置の平面図である。
第１２図は第１１図に図示した装置をC１-C２線で切った断面図である。
第１３図は第１１図に図示した装置をD１-D２線で切った断面図である。
第１４図は第１１図に図示した装置をE１-E２線で切った断面図である。
第１５図ないし第１８C図は本発明の第２実施例による前記装置の製造工程図である。
発明を実施するための最良の形態
以下本発明の望ましい実施例を中心に本発明を図面を参照して詳細に説明する。
実施例１
第４図は本発明の第１実施例による薄膜型光路調節装置の平面図を図示したものであり、第５図は前記装置をA１-A２線で切った断面図を図示したものであり、第６図は前記装置をB１-B２線で切った断面図を図示したものである。
第４図を参照すれば、本発明による薄膜型光路調節装置は基板（substrate）１００と基板１００の上部に形成されたアクチュエータ（actuator）１７０、そしてアクチュエータ１７０の上部に形成された反射部材（mirror）１８０を含む。
前記アクチュエータ１７０は、基板１００の一側上部に形成された第１アクチュエーティング部（first actuating portion）１７１及び基板１００の他側上部に形成された第２アクチュエーティング部（second actuating portion）１７２を含む。第２アクチュエーティング部１７２は第１アクチュエーティング部１７１と一体で形成される。第１アクチュエーティング部１７１及び第２アクチュエーティング部１７２を含むアクチュエータ１７０は‘U’字の形状を有する。
反射部材１８０は第２アクチュエーティング部１７２の一側上部に形成されたポスト（post）１７５によって支持されて前記アクチュエータ１７０を覆うように形成される。望ましくは、前記反射部材１８０は鏡（mirror）である。
第５図を参照すれば、電気的な配線（electrical wiring）（図示せず）が形成されている前記基板１００は前記電気的な配線の上部に形成された連結端子（connecting terminal）１０５、基板１００及び連結端子１０５の上部に積層された保護層（passivation layer）１１０、保護層１１０の上部に積層された食刻防止層（etch stop layer）１１５、そして食刻防止層１１５の表面から保護層１１０を通じて連結端子１０５まで形成されたプラグ（plug）１２０を含む。望ましくは、前記電気的な配線はスイッチング動作を遂行するMOS（Metal Oxide Semiconductor）トランジスター（transistor）を含む。
第１アクチュエーティング部１７１は食刻防止層１１５の中、下にプラグ１２０及び連結端子１０５が形成された部分に一側下端が付着されて他側が食刻防止層１１５と平行するように積層された第１下部電極（first bottom electrode）１４１、第１下部電極１４１の上部に積層された第１変形層（first active layer）１５１、そして第１変形層１５１の上部に積層された第１上部電極（first top electrode）１６１を含む。前記食刻防止層１１５と前記第１下部電極１４１の他側に第１エアーギャップ１３０が介在されている。
第６図を参照すれば、第２アクチュエーティング部１７２は食刻防止層１１５の上部に食刻防止層１１５と平行するように積層された第２下部電極（second bottom electrode）１４２、第２下部電極１４２の上部に積層された第２変形層（second active layer）１５２、そして第２変形層１５２の上部に積層された第２上部電極（second top electrode）１６２を含む。
前記食刻防止層１１５と前記第２下部電極１４２の他側に第１エアーギャップ１３０が介在されている。
第４図を参照すれば、第１アクチュエーティング部１７１の一側上部に前記第１アクチュエーティング部１７１の一側まで延長された第２上部電極と第１下部電極１４１とを連結するための第１ブァイアコンタクト１６５が形成されている。また、第２アクチュエーティング部１７２の一側上部に前記第２アクチュエーティング部１７２の一側まで延長された第１上部電極と第２下部電極１４２とを連結するための第２ブァイアコンタクト１６６が形成されている。第２アクチュエーティング部１７２の第２変形層１５２は第１アクチュエーティング部１７１の第１変形層１５１と一体で形成されている。第１下部電極１４１は'L'字の形状を有して第２下部電極１４２は鏡状の'L'字の形状を有する。したがって、前記第１下部電極１４１と前記第２下部電極１４２は共に'U'字の形状を有する。第１変形層１５１の一側は第２変形層１５２の一側と連結されて前記第１変形層１５１と前記第２変形層１５２は共に'U'字の形状を有する。第１上部電極１６１は'L'字の形状を有して、第２上部電極１６２は第１上部電極１６１よりは小さな鏡状の'L'字の形状を有する。
第２アクチュエーティング部１７２の第２上部電極１６２の一側上部にはポスト１７５が形成される。反射部材１８０はポスト１７５によって中央部が支持される。反射部材１８０の一側は第２上部電極１６２と平行するように形成される。前記第２上部電極１６２と前記反射部材１８０の一側の間には第２エアーギャップ（second air gap）１３５が介在される。反射部材１８０の他側は隣接したアクチュエータの上部一部分を覆う。望ましくは、反射部材１８０は四角形形状を有する。
以下本実施例による薄膜型光路調節装置の製造方法を図面を参照して詳細に説明する。
第７図ないし第１０C図は本実施例による薄膜型光路調節装置の製造工程図である。
第７図を参照すれば、外部から信号を受ける電気的な配線（図示せず）による連結端子１０５を基板１００の上部に形成する。望ましくは、前記電気的な配線はMOSトランジスターを含む。連結端子１０５は、例えば、タングステン（W）などの金属を使用して形成する。連結端子１０５は前記電気的な配線と電気的に連結する。前記電気的な配線及び連結端子１０５は外部から第１信号を印加され前記第１下部電極１４１に伝達する。前記第１信号は画像電流信号（picture current signal）である。
基板１００及び連結端子１０５の上部にはリンシリケートガラス（Phosphor-Silicate Glass：PSG）を使用して保護層１１０が積層される。保護層１１０は化学気相蒸着（Chemical Vapor Deposition：CVD）方法を利用して０．１〜１．０μm程度の厚さを有するように形成する。保護層１１０は後続する工程の間、前記電気的な配線及び連結端子１０５が形成された基板１００が損傷されることを防止する。
保護層１１０の上部には食刻防止層１１５が窒化物（nitride）を使用して１０００〜２０００Å程度の厚さを有するように積層される。食刻防止層１１５は低圧化学気相蒸着（Low Pressure CVD：LPCVD）方法を利用して形成する。食刻防止層１１５は後続する食刻工程の間保護層１１０及び基板１００が食刻されて損傷を受けるようになることを防止する。
続いて、食刻防止層１１５の中、下に連結端子１０５が形成されている部分から食刻防止層１１５及び保護層１１０を食刻した後、タングステン（W）またはチタニウム（Ti）などの伝導性金属を使用してプラグ１２０を形成する。プラグ１２０はスパッタリング（sputtering）方法、または化学気相蒸着方法（CVD）を利用して形成される。プラグ１２０は連結端子１０５と電気的に連結する。したがって、第１信号（first signal）は電気的な配線、連結端子１０５、そしてプラグ１２０を通じて後に形成される第１下部電極１４１に印加される。
食刻防止層１１５及びプラグ１２０の上部にはリンシリカゲートガラス（PSG）、金属、または酸化物（oxide）を使用して犠牲層１２５が積層される。犠牲層１２５は大気圧化学気相蒸着（Atmospheric PressureCVD：APCVD）方法、スパッタリング方法、または蒸着（evaporation）方法を利用して１．０〜２．０μm程度の厚さを有するように形成する。
この場合、犠牲層１２５は前記電気的な配線及び連結端子１０５が形成された基板１００の上部を覆っているのでその表面の平坦度が非常に不良である。したがって、犠牲層１２５の表面をスピンオングラス（Spin On Glass:SOG）を使用する方法、またはCMP（Chemical Mechanical Polishing）方法を利用して平坦化させる。続いて、犠牲層１２５の中、下に連結端子１０５が形成された部分をパターニングして、プラグ１２０に形成された部分周囲の食刻防止層１１５の一部を露出させる。
第８A図ないし第８C図を参照すれば、前記食刻防止層１１５の露出された部分及び犠牲層１２５の上部には下部電極層（bottom electrode layer）１４０が積層される。下部電極層１４０は電気伝導性（electrical conductivity）を有する金属の白金（Pt）、タンタル（Ta）、または白金-タンタル（Pt-Ta）などを使用して積層する。下部電極層１４０はスパッタリング（sputtering）方法または化学気相蒸着方法を利用して０．１〜１．０μm程度の厚さを有するように形成する。引続き、下部電極層１４０をパターニングして第１下部電極１４１及び第２下部電極１４２を形成する。同時に、第８C図に図示したように、前記第１下部電極１４１と前記第２下部電極１４２の間にiso-cutting１４５を遂行して前記第１下部電極１４１と前記第２下部電極１４２を電気的に短絡させる。したがって、前記第１下部電極１４１は'L'字の形状を有して前記第２下部電極１４２は鏡状の'L'字の形状を有するので前記第１下部電極１４１と前記第２下部電極１４２は共に'U'字の形状を有する。
第９A図ないし第９C図を参照すれば、第１下部電極１４１及び第２下部電極１４２の上部には変形層１５０が積層される。変形層１５０はZnO、PZT、またはPLZTなどの圧電物質を使用して０．１〜１．０μm程度の厚さを有するように形成する。また、変形層１５０はPMNなどの電歪物質を使用して形成できる。変形層１５０をZnOを使用して形成する場合、変形層１５０を３００℃〜６００℃の低温で形成できる。したがって、前記基板１００が蒸着で損傷されることを防止できる。変形層１５０はゾル-ゲル（Sol-gel）法、スパッタリング方法、または化学気相蒸着（CVD）方法を利用して形成した後、急速熱処理（Rapid Thermal Annealing：RTA）方法を利用して熱処理して状変移させる。続いて、変形層１５０を分極（poling）させる。また、ZnOを使用して変形層１５０を形成すれば、変形層１５０が第１信号及び第２信号によって形成される電気場によって分極されるために別の分極工程が必要でなくなる。第９C図に図示したように、変形層１５０をパターニングして第１変形層１５１及び第２変形層１５２を形成する。この時、第１変形層１５１及び第２変形層１５２は連結して'U'字の形状を有する。
上部電極層１６０は第１変形層１５１及び第２変形層１５２の上部に積層される。上部電極層１６０はアルミニウム（Al）、白金、または銀（Ag）などの電気伝導性を有する金属を使用して形成する。上部電極層１６０はスパッタリング方法、または化学気相蒸着方法を利用して０．１〜１．０μm程度の厚さを有するように形成する。続けて第９C図に図示したように、上部電極層１６０をパターニングして第１上部電極１６１及び第２上部電極１６２を形成することによって、第１アクチュエーティング部１７１及び第２アクチュエーティング部１７２が形成される。第１上部電極１６１は'L'字の形状を有して第２上部電極１６２は第１上部電極１６１より小さな鏡状の'L'字の形状を有する。第１上部電極１６１には共通電極線（common line）（図示せず）から第２信号が印加される。前記第２信号はバイアス電流信号である。
第１０A図ないし第１０C図を参照すれば、第１アクチュエーティング部１７１の一側まで延長できた第２上部電極１６２及び第１上部電極１５１を食刻して第１ブァイアホールを形成する。第１ブァイアコンタクト１６５はタングステンまたはチタニウムのような金属をスパッタリング方法を利用して前記第１ブァイアホール内に形成する。
第２ブァイアホール及び第２ブァイアコンタクト１６６は第１ブァイアホール及び第１ブァイアコンタクト１６５と同じ方法で形成する。第２ブァイアホールは第２アクチュエーティング部１７２の一側まで延長できた第１上部電極１６１及び第２変形層１５２を食刻して形成する。第２ブァイアコンタクト１６６はタングステンまたはチタニウムのような金属をスパッタリング方法を利用して前記第２ブァイアホール内に形成する。
第１下部電極１４１は第１ブァイアコンタクト１６５を通じて第１アクチュエーティング部１７１まで延長された第２上部電極１６２に連結する。また、第２下部電極１４２は第２ブァイアコンタクト１６６を通じて第２アクチュエーティング部１７２まで延長された第１上部電極１６１に連結する。
第１下部電極１４１には前記電気的な配線、連結端子１０５及びプラグ１２０を通じて第１信号が印加される。したがって、第１下部電極１４１に第１信号が印加されて、同時に第１上部電極１６１に第２信号が印加されれば、第１上部電極１６１と第１下部電極１４１の間に電気場が発生する。これと同時に、前記第１下部電極１４１に印加された第１信号は第１ブァイアコンタクト１６５を通じて前記第２上部電極１６２に印加される。また、前記第１上部電極１６１に印加された第２信号の第２ブァイアコンタクト１６６を通じて前記第２下部電極１４２に印加される。したがって、第２上部電極１６２と第２下部電極１４２の間に電気場が発生する。この電気場は前記第１上部電極１６１と第１下部電極１４１の間に発生した電気場に対し逆電気場である。したがって、第１変形層１５１及び第２変形層１５２はそれぞれ反対方向に変形を起こす。
続けて、犠牲層１２５をフルオル化水素（HF）蒸気を使用して食刻する。犠牲層１２５が除去されれば、第１エアーギャップ１３０が犠牲層１２５の位置に形成される。したがって、第１アクチュエーティング部１７１及び第２アクチュエーティング部１７２が完成される。
第１０C図を参照すれば、第１アクチュエーティング部１７１及び第２アクチュエーティング部１７２の上部にフォトレジスト（図示せず）をコーティングした後、前記フォトレジストをパターニングして第２上部電極１６２の一部を露出させる。前記第２上部電極１６２の露出された部分にポスト１７５が形成されて前記ポスト１７５及びフォトレジストの上部に反射部材１８０が形成される。ポスト１７５及び反射部材１８０はアルミニウム、白金、または銀等の反射性を有する金属を使用して形成する。反射部材１８０及びポスト１７５はスパッタリング方法、または蒸着（evaporation）方法を使用して形成する。反射部材１８０は５００〜１０００Å程度の厚さを有する。望ましくは、反射部材１８０は鏡である。続いて、前記フォトレジストを食刻して除去する。前記フォトレジストが除去されれば、フォトレジストが位置していた位置に第２エアーギャップ１３５が形成される。反射部材１８０は中央部がポスト１７５によって支持される平板の形状を有する。第２上部電極１６２と反射部材１８０との一側の間には第２エアーギャップ１３５が介在される。反射部材１８０は一側が第２上部電極１６２と平行するように形成されて、他側に隣接したアクチュエータの一部を覆うように形成される。これにより、上部に反射部材１８０が形成されたアクチュエータ１７０が完成される。
以下本実施例による薄膜型光路調節装置の動作を説明する。
本実施例による薄膜型光路調節装置において、第１下部電極１４１には電気的な配線、連結端子１０５及びプラグ１２０を通じて第１信号、すなわち画像電流信号が印加される。前記第１信号はまた第１ブァイアコンタクト１６５を通じて前記第２上部電極１６２に印加される。同時に、第１上部電極１６１には共通電極線を通じて第２信号、すなわちバイアス電流信号が印加される。前記第２信号は第２ブァイアコンタクト１６６を通じて前記第２下部電極１４２にも印加される。したがって、第１上部電極１６１と第１下部電極１４１との間及び第２上部電極１６２と第２下部電極１４２の間にそれぞれ電気場が発生する。このような電気場によって第１上部電極１６１と第１下部電極１４１の間に形成された第１変形層１５１及び第２上部電極１６２と第２下部電極１４２との間に形成された第２変形層１５２がそれぞれ変形を起こす。第１変形層１５１及び第２変形層１５２は発生された電気場に対し垂直した方向に収縮する。この場合、第１変形層１５１は第１下部電極１４１が位置した方向と反対方向にアクチュエーティングし、第２変形層１５２は第２上部電極１６２が位置した方向と反対方向にアクチュエーティングする。
すなわち、第１変形層１５１は上方（upward）にアクチュエーティングし、第２変形層１５２は下方（downward）にアクチュエーティングする。第１変形層１５１と第２変形層１５２とのティルティング角度は同一である。
第１変形層１５１のティルティング角度の大きさをθとする時、第１変形層１５１を含む第１アクチュエーティング部１７１はθの大きさのティルティング角度を有して上方にアクチュエーティングする。また、第２変形層１５２を含む第２アクチュエーティング部１７２はθの大きさのティルティング角度を有して下方にアクチュエーティングする。第１アクチュエーティング部１７１が上方にアクチュエーティングすると、第１アクチュエーティング部１７１と連結した第２アクチュエーティング部１７２も共にθの大きさの角度を有して上方に傾くようになる。この状態で、第２変形層１５２が下方にアクチュエーティングすると第２変形層１５２を含む第２アクチュエーティング部１７２はθの大きさのティルティング角度を有して下方にアクチュエーティングする。したがって、第２アクチュエーティング部１７２の最終ティルティング角度は２θとなる。光源から入射された光を反射する反射部材１８０は第２アクチュエーティング部１７２の上部に形成されているので、２θの大きさの角度で傾けるようになる。
実施例２
第１１図は本発明の第２実施例による薄膜型光路調節装置の平面図であり、第１２図は第１１図に図示した装置をC１-C２線で切った断面図であり、第１３図は第１１図に図示した装置をD１-D２線で切った断面図であり、第１４図は第１１図に図示した装置をE１-E２線で切った断面図である。
第１１図を参照すれば、本実施例による薄膜型光路調節装置は基板２００と基板２００の上部に形成されたアクチュエータ２７０、そしてアクチュエータ２７０の上部に形成できた反射部材２８０を含む。
アクチュエータ２７０は、基板２００の一側上部に形成された第１アクチュエーティング部２７１、基板２００の他側上部に形成された第２アクチュエーティング部２７２、及び第１アクチュエーティング部２７１及び第２アクチュエーティング部２７２のの間に第１アクチュエーティング部２７１及び第２アクチュエーティング部２７２と一体で形成された第３アクチュエーティング部（third actuating part）２７３を含む。
反射部材２８０は第３アクチュエーティング部２７３の一側上部に形成されたポスト２７５によって支持されて、アクチュエータ２７０を覆うように形成される。望ましくは、反射部材２８０は鏡（mirror）である。
第１２図を参照すれば、内部に電気的な配線（図示せず）の形成された基板２００は、前記電気的な配線の上部に形成された連結端子２０５、基板２００及び連結端子２０５の上部に形成された保護層２１０、保護層２１０の上部に形成された食刻防止層２１５、そして食刻防止層２１５の表面から保護層２１０を通じて連結端子２０５まで形成されたプラグ２２０aを含む。
望ましくは、前記電気的な配線はスイッチング動作を遂行するMOSトランジスターを含む。第１アクチュエーティング部２７１は、食刻防止層２１５の中、下にプラグ２２０a及び連結端子２０５が形成された部分に一側下端が付着されて他側に食刻防止層２１５と平行するように積層された第１下部電極２４１、第１下部電極２４１の上部に積層された第１変形層２５１、そして第１変形層２５１の上部にの積層された第１上部電極２６１を含む。食刻防止層２１５及び第１下部電極２４１の他側の間には第１エアーギャップ２３０が介在されている。
第２アクチュエーティング部２７２は第１アクチュエーティング部２７１と同じ形状を有する。第１３図を参照すれば、第２アクチュエーティング部２７２は、食刻防止層２１５の中、下にプラグ２２０b及び連結端子２０５が形成された部分に一側下端が付着されて他側に食刻防止層２１５と平行するように積層された第２下部電極２４２、第２下部電極２４２の上部に積層された第２変形層２５２、そして第２変形層２５２の上部に積層された第２上部電極２６２を含む。食刻防止層２１５及び第２下部電極２４２の他側の間には第１エアーギャップ２３０が介在されている。
第１４図を参照すれば、第３アクチュエーティング部２７３は、食刻防止層２１５と平行するように形成された第３下部電極（third bottom electrode）２５３、第３下部電極２４３の上部に積層された第３変形層（third active layer）２６３）、そして第３変形層２５３の上部に積層された第３上部電極（third top electrode）２７３を含む。第３アクチュエーティング部２７３の第３変形層２５３は第１変形層２５１及び第２変形層２５２と一体で形成される。食刻防止層２１５と第３下部電極２４３の間にも第１エアーギャップ２３０が介在されている。
第１１図を参照すれば、第１ブァイアコンタクト２６５は第１アクチュエーティング部２７１の一側まで延長された第３上部電極２６３と第１下部電極２４１を連結するために第１アクチュエーティング部２７１の一側に形成される。第２ブァイアコンタクト２６６は第２アクチュエーティング部２７２の一側まで延長された第３上部電極２６３と第２下部電極２４２を連結するために第２アクチュエーティング部２７２の一側に形成される。第３ブァイアコンタクト２６７は第３アクチュエーティング部２７３の一側まで延長された第１上部電極２６１と第３下部電極２４３とを連結するために第３アクチュエーティング部２７３の一側に形成される。第４ブァイアコンタクト２６８は第３アクチュエーティング部２７３の他側まで延長された第２上部電極２６２と第３下部電極２４３を連結するために第３アクチュエーティング部２７３の他側に形成される。第３アクチュエーティング部２７３の第３変形層２５３は第１変形層２５１及び第２変形層２５２と一体で形成される。
第３アクチュエーティング部２７３の第３上部電極２６３の一側にはポスト２７５が形成される。反射部材２８０は前記ポスト２７５によって中央部が支持される。反射部材２８０の一側は第３上部電極２６３と平行するように形成される。前記第３上部電極２６３と反射部材２８０の一側の間には第２エアーギャップ２３５が介在されている。反射部材２８０の他側は隣接したアクチュエータの一部分を覆う。望ましくは、反射部材２８０は四角形形状を有する。
第１下部電極２４１、第２下部電極２４２及び第３下部電極２４３はそれぞれお互い平行した四角形形状を有する。
第３変形層２５３の一側は第１変形層２５１の一側に連結して第３変形層２５３の他側は第２変形層２５２の一側に連結して第１変形層２５１、第２変形層２５２及び第３変形層２５３は'E'字の形状を有する。
第１上部電極２６１は逆にされた'L'字の形状を有して第２上部電極２６２は鏡状の逆にされた（reverse  upside-down）'L'字の形状を有する。第３上部電極２６３は前記第１上部電極２６１及び第２上部電極２６２の間に形成されて'T'字の形状を有する。したがって、第１アクチュエーティング部２７１、第２アクチュエーティング部２７２及び第３アクチュエーティング部２７３を含むアクチュエータ２７０は'E'字の形状を有する。
以下本発明の第２実施例による薄膜型光路調節装置の製造方法を詳細に説明する。
第１５図ないし第１８C図は本実施例による前記装置の製造工程図である。
第１５図を参照すれば、内部に電気的な配線（図示せず）の形成された基板２００の上部に前記電気的な配線によって連結端子２０５を形成する。連結端子２０５は、例えば、タングステン（W）などの金属を使用して形成する。連結端子２０５は前記電気的な配線と電気的に連結する。前記電気的な配線及び連結端子２０５は外部から第１信号を受けて前記第１下部電極２４１及び第２下部電極２４２に前記第１信号を伝達する。望ましくは前記第１信号は画像電流信号である。
基板２００及び連結端子２０５の上部にはリンシリカケートガラス（PSG）を使用して保護層２１０が積層される。保護層２１０は化学気相蒸着（CVD）方法を利用して０．１〜１．０μm程度の厚さを有するように形成する。保護層２１０は後続する工程の間前記電気的な配線及び連結端子２０５が形成された基板２００が損傷されることを防止する。
保護層２１０の上部には食刻防止層２１５が窒化物を使用して１０００〜２０００Å程度の厚さを有するように積層される。食刻防止層２１５は低圧化学気相蒸着（LPCVD）方法を利用して形成する。食刻防止層２１５は後続する食刻工程の間保護層２１０及び基板２００が食刻されて損傷を受けるようになることを防止する。
食刻防止層２１５の中、下に連結端子２０５が形成されている部分から食刻防止層２１５及び保護層２１０を食刻した後、タングステン（W）またはチタニウム（Ti）などの電気伝導性を有する金属を使用してプラグ２２０a，２２０bを形成する。プラグ２２０a，２２０bはスパッタリング方法、または化学気相蒸着方法を利用して形成される。プラグ２２０a，２２０bは連結端子２０５と電気的に連結する。したがって、前記第１信号は前記電気的な配線、連結端子２０５、そしてプラグ２２０を通じて後に形成される第１下部電極２４１及び第２下部電極２４２に印加される。
食刻防止層２１５及びプラグ２２０a，２２０bの上部にはリンシリカゲートガラス（PSG）、金属または酸化物を使用して犠牲層２２５が積層される。犠牲層２２５は大気圧化学気相蒸着（APCVD）方法、スパッタリング方法または蒸着方法を利用して０。５〜２。０μm程度の厚さを有するように形成する。この場合、犠牲層２２５は前記電気的な配線及び連結端子２０５が形成された基板２００の上部を覆っているのでその表面の平坦度が非常に不良である。したがって、犠牲層２２５の表面をスピンオングラス（SOG）を使用する方法、またはCMP方法を利用して平坦化させる。続いて、犠牲層２２５の中、下に連結端子２０５が形成された部分をパターニングして、プラグ２２０a，２２０bが形成された食刻防止層２１５の一部を露出させる。
第１６A図は第１下部電極２４１及び第２下部電極２４２の製造工程図であり、第１６B図は第３下部電極２４３の製造工程図である。
第１６A図ないし第１６C図を参照すれば、前記食刻防止層２１５の露出された部分及び犠牲層２２５の上部には下部電極層２４０が積層される。下部電極層２４０は白金（Pt）、タンタル（Ta）、または白金-タンタル（Pt-Ta）などの電気伝導性を有する金属を使用して積層する。下部電極層２４０はスパッタリング方法、または化学気相蒸着方法を利用して０．１〜１．０μm程度の厚さを有するように形成する。続けて下部電極層２４０をパターニングして第１下部電極２４１、第２下部電極２４２及び第３下部電極２４３を形成する。
これと同時に、第１６C図に図示したように、第１下部電極２４１及び第３下部電極２４３のの間そして第２下部電極２４２と第３下部電極２４３の間に電気的な短絡のためにiso-cutting２４５工程を遂行する。したがって、第１下部電極２４１、第２下部電極２４２及び第３下部電極２４３はお互い平行した四角形の形状を有する。
第１７A図ないし第１７C図を参照すれば、下部電極２４１、第２下部電極２４２及び第３下部電極２４３の上部には変形層２５０が積層される。変形層２５０はZnO、PZT、またはPLZTなどの圧電物質を使用して０．１〜１．０μm程度の厚さを有するように形成する。また、変形層２５０はPMNなどの電歪物質を使用して形成できる。変形層２５０はゾル-ゲル法、スパッタリング方法、または化学気相蒸着（CVD）方法を利用して形成した後、急速熱処理（RTA）方法を利用して熱処理して状変位させる。続いて、変形層２５０を分極（poling）させる。前記で変形層２５０をZnOを使用して形成する場合、変形層２５０を３００℃〜６００℃の低温で形成できる。また、ZnOを使用して変形層２５０を形成すれば、前記変形層２５０は第１信号及び第２信号によって発生する電気場によって分極されるために別の分極工程が必要でなくなる。変形層２５０は基板２００が蒸着損傷を受けることは減少できる。続けて、第１７C図に図示したように、前記変形層２５０をパターニングして第１変形層２５１、第２変形層２５２及び第３変形層２５３を形成する。この時、第１変形層２５１、第２変形層２５２及び第３変形層２５３）は'E'字の形状を有する。
上部電極層２６０は第１変形層２５１、第２変形層２５２及び第３変形層２５３の上部に積層される。上部電極層２６０はアルミニウム（Al）、白金、または銀（Ag）などの電気伝導性が優秀な金属を使用して形成する。上部電極層２６０はスパッタリング方法、または化学気相蒸着方法を利用して０．１〜１．０μm程度の厚さを有するように形成する。続けて、第１７C図に図示したように、上部電極層２６０をパターニングして第１上部電極２６１、第２上部電極２６２及び第３上部電極２６３を形成する。第１上部電極２６１は逆にされた'L'字の形状を有して第２上部電極２６２は鏡状の逆にされた'L'字の形状を有する。第３上部電極２６３は前記第１上部電極２６１及び第２上部電極２６２の間に形成されて'T'字の形状を有する。したがって、第１アクチュエーティング部２７１、第２アクチュエーティング部２７２及び第３アクチュエーティング部２７３を含むアクチュエータ２７０は'E'字の形状を有する。第１上部電極２６１及び第２上部電極２６２には共通電極線（図示せず）から第２信号が印加される。前記第２信号はバイアス電流信号である。
第１８A図ないし第１８C図を参照すれば、第１アクチュエーティング部２７１の一側まで延長できた第３上部電極２６３と第１変形層２５１を食刻して第１ブァイアホールを形成する。第１ブァイアコンタクト２６５はタングステンまたはチタニウムなどの金属をスパッタリング方法を利用して前記第１ブァイアホール内に形成する。
第２ブァイアホール、第３ブァイアホール及び第４ブァイアホールはそれぞれ前記第１ブァイアホールと同じ方法で形成される。また、第２ブァイアコンタクト２６６、第３ブァイアコンタクト２６７及び第４ブァイアコンタクト２６８はそれぞれ前記第２ブァイアコンタクト２６５と同じ方法で形成される。第２ブァイアホールは第２アクチュエーティング部２７２の一側まで延長された第３上部電極２６３と第２変形層２５２を食刻して形成する。第２ブァイアコンタクト２６６はタングステンまたはチタニウムなどの金属をスパッタリング方法を使用して前記第２ブァイアホール内に形成する。第３ブァイアホールは第３アクチュエーティング部２７３の一側まで延長された第１上部電極２６１と第３変形層２５３を食刻して形成する。第４ブァイアホールは第３アクチュエーティング部２７３の一側まで延長された第２上部電極２６２と第３変形層２５３を食刻して形成する。第３ブァイアコンタクト２６７はタングステンまたはチタニウムなどの金属を使用して前記第３ブァイアホール内に形成される。第４ブァイアコンタクト２６８はタングステンまたはチタニウムなどの金属を使用して前記第４ブァイアホール内に形成される。第３ブァイアコンタクト２６７及び第４ブァイアコンタクト２６８はすべてスパッタリング方法を使用して形成する。
第１下部電極２４１は第１ブァイアコンタクト２６５を通じて第１アクチュエーティング部２７１まで延長された第３上部電極２６３に連結する。第２下部電極２４２は第２ブァイアコンタクト２６６を通じて第２アクチュエーティング部２７２まで延長された第３上部電極２６３に連結する。
また、第３アクチュエーティング部２７３まで延長された第１上部電極２６１の一側は第３ブァイアコンタクト２６７を通じて第３下部電極２４３に連結する。そして第３アクチュエーティング部２７３まで延長された第２上部電極２６２の一側は第４ブァイアコンタクト２６８を通じて第３下部電極２４３に連結する。第１信号は電気的な配線、接続端子２０５及びプラグ２２０a、２２０bを通じて第１下部電極２４１及び第２下部電極２４２に印加される。したがって、第１下部電極２４１及び第２下部電極２４２に第１信号が印加されて、これと同時に第１上部電極２６１及び第２上部電極２６２に第２信号が印加される場合、第１下部電極２４１及び第２下部電極２４２の間にそして第１上部電極２６１及び第２上部電極２６２の間にそれぞれ電気場が発生する。このような電気場によって第１変形層２５１及び第２変形層２５２がそれぞれ変形を起こす。これと同時に、前記第１下部電極２４１に印加された第１信号は第１ブァイアコンタクト２６５を通じて前記第３上部電極２６３に伝達される。また、前記第１上部電極２６１に印加された第２信号は第３ブァイアコンタクト２６７を通じて第３下部電極２４３に伝達される。したがって、第３上部電極２６３と第３下部電極２４３の間には、第１上部電極２６１と第１下部電極２４１の間そして第２上部電極２６１と第２下部電極２４２の間に発生した電気場と反対の逆電気場が発生する。したがって、このような電気場によって第３変形層２５３は前記第１変形層２５１及び第２変形層２５２と反対方向で変形を起こす。
続けて、犠牲層２２５をフルオル化水素（HF）蒸気を使用して除去する。犠牲層２２５が除去されれば、第１エアーギャップ２３０が犠牲層２２５の位置に形成される。したがって、第１アクチュエーティング部２７１、第２アクチュエーティング部２７２及び第３アクチュエーティング部２７３が完成される。
第１８C図を参照すれば、第１アクチュエーティング部２７１、第２アクチュエーティング部２７２及び第３アクチュエーティング部２７３の上部にフォトレジスト（図示せず）をコーティングした後、前記フォトレジストをパターニングして第３上部電極２６３の一部を露出させる。第３上部電極２６３の露出された部分にポスト２７５が形成されて前記ポスト２７５及びフォトレジストの上部に反射部材２８０が形成される。ポスト２７５及び反射部材２８０はアルミニウム、白金、または銀等の反射性を有する金属を使用して形成する。反射部材２８０及びポスト２７５はスパッタリング方法または蒸着方法を使用して形成する。反射部材２８０は５００〜１０００Å程度の厚さを有する。望ましくは、反射部材２８０は鏡である。前記フォトレジストを除去する。前記フォトレジストが除去されれば、フォトレジストが位置した部分に第２エアーギャップ２３５が形成される。反射部材２８０は中央部がポスト２７５によって支持される平板の形状を有する。反射部材２８０は一側が前記第３上部電極２６３と平行して、他側に隣接したアクチュエータの一部を覆うように形成される。前記第３上部電極２６３と反射部材２８０の一側の間には第２エアーギャップ２３５が介在される。これによって、上部に反射部材２８０が形成されたアクチュエータ２７０が完成される。
以下本実施例による薄膜型光路調節装置の動作を説明する。
本実施例による薄膜型光路調節装置において、第１下部電極２４１及び第２下部電極２４２には基板２００に形成された電気的な配線、連結端子２０５及びプラグ２２０a，２２０bを通じて第１信号、すなわち画像電流信号が印加される。前記第１信号は第１ブァイアコンタクト２６５及び第２ブァイアコンタクト２６６を通じて第３上部電極２６３に印加される。これと同時に、第１上部電極２６１及び第２上部電極２６２には共通電極線（図示せず）を通じて第２信号、すなわちバイアス電流信号が印加される。前記第２信号は第３ブァイアコンタクト２６７及び第４ブァイアコンタクト２６８を通じて第３下部電極２４３にも印加される。したがって、第１上部電極２６１及び第１下部電極２４１の間、第２上部電極２６２及び第２下部電極２４２の間、そして第３上部電極２６３及び第３下部電極２４３の間にそれぞれ電気場が発生する。このような電気場によって第１上部電極２６１と第１下部電極２４１の間に形成された第１変形層２５１そして第２上部電極２６２と第２下部電極２４２の間に形成された第２変形層２５２がそれぞれ変形を起こす。第１変形層２５１及び第２変形層２５２は発生された電気場に対し垂直した方向に収縮する。この時、第１変形層２５１及び第２変形層２５２はそれぞれ第１下部電極２４１及び第２下部電極２４２が位置した方向と反対方向にアクチュエーティングする。第３上部電極２６３及び第３下部電極２４３の間に形成された第３変形層２５３は逆電気場によって変形を起こす。第３変形層も電気場に対し垂直した方向に収縮する。したがって、第３変形層２５３は第３上部電極２６３が位置した方向と反対方向にアクチュエーティングする。すなわち、第１変形層２５１及び第２変形層２５２は上方（upward）にアクチュエーティングし、第３変形層２５３は下方（downward）にアクチュエーティングする。第１変形層２５１のティルティング角度は第２変形層と同一である。また、第３変形層２５３のティルティング角度は第１変形層２５１と同一である。
第１変形層２５１のティルティング角度の大きさをθとする時、第１変形層２５１を含む第１アクチュエーティング部２７１はθの大きさのティルティング角度を有して上方にアクチュエーティングする。同時に、第２変形層２５２を含む第２アクチュエーティング部２７２はθの大きさのティルティング角度を有して上方にアクチュエーティングする。また、第３変形層２５３を含む第３アクチュエーティング部２７３はθの大きさのティルティング角度を有して下方にアクチュエーティングする。第１アクチュエーティング部２７１と第２アクチュエーティング部２７２が上方にアクチュエーティングすると、第１アクチュエーティング部２７１及び第２アクチュエーティング部２７２と連結した第３アクチュエーティング部２７３も共にθの大きさの角度を有して上方に傾くようになる。
この状態で、第３変形層２５３が下方にアクチュエーティングするために第３変形層２５３を含む第３アクチュエーティング部２７３はθの大きさのティルティング角度を有して下方にアクチュエーティングする。したがって、第３アクチュエーティング部２７３の最終ティルティング角度は２θとなる。光源から入射された光を反射する反射部材２８０は第３アクチュエーティング部２７３の上部に形成されているので、２θの大きさの角度で傾けるようになる。
したがって、前述した本発明による薄膜型光路調節装置は、隣り合うアクチュエーティング部がお互い反対方向に駆動する複数個のアクチュエーティング部を含むアクチュエータを有するために制限された面積内でも従来の光路調節装置に比べて２倍のティルティング角度で反射部材を駆動させることもできる。したがって、反射部材によって反射された光の光効率を高めることができて、スクリーンに投影される画像のコントラストを向上させることができる。また反射部材のティルティング角度がより大きいので光源とスクリーンとの間隔を広くできる。
以上、本発明を望ましい実施例によって詳細に説明及び図示したが、本発明はこれにより制限されることはなくて当分野で通常の知識を有するた者が通常的な範囲内でこれを変形することや改良することが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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