빗살 구동기를 이용한 아나로그 계조 표현용 마이크로 셔터 디스플레이에 대한 연구

Abstract

본 논문에서는 빗살 구동기를 이용하여 아나로그 계조 표현을 적용함으로써 생산성이 검증된 아몰포스 실리콘 기반의 TFT 공정을 적용할 수 있는 멤스 셔터 디스플레이를 제안하였다. 멤스 셔터 디스플레이는 컬러 필터, 편광판이 없어 투과율이 LCD에 비해 매우 높고, 빠른 응답속도, 넓은 시야각, 넓은 색재현성을 가져 디스플레이 소자로써 우수한 특성을 가지고 있다. 하지만 기존의 멤스 셔터 디스플레이는 디지털 계조 표현을 하기 때문에 이동도가 높은 폴리 실리콘 기반의 TFT 공정이 꼭 필요하다. LCD 디스플레이 산업에서 생산성이 검증된 아몰포스 실리콘 기반의 공정에 비해 폴리 실리콘 기반의 공정은 균일도 문제 등으로 생산성에 한계가 있다. 제안된 아나로그 셔터 디스플레이는 아나로그 계조 표현이 가능함으로 LCD 디스플레이에서 적용하는 아몰포스 실리콘 기반 공정이 가능하다. 본 논문에서는 새로운 형태의 마이크로 셔터를 설계 및 제작하였고, 광학 특성을 분석하였다. 제안된 아나로그 셔터 디스플레이는 SiOG(Silicon on Glass) 공정을 통하여 제작되었다. 빗살 구동기를 사용하여 인가되는 전압으로 빛이 투과되는 셔터 개구부의 개폐 정도를 조절하여 전압에 따라 휘도를 조정할 수 있다는 것을 보임으로써 디스플레이 소자로써 아나로그 계조 표현이 가능하다는 것을 확인하였다. 구동전압은 22 V이고, 이는 일반적인 LCD TV의 구동전압인 20 V와 동등 수준이다. 개구율은 8.4 %이고, 빛 재활용 백라이트를 적용하면 50 %까지 투과율을 높일 수 있다. 이는 일반적으로 LCD 디스플레이가 투과율은 8 % 수준인 것에 비교해서 매우 높다. 응답 속도는 상승시간 158 ㎲, 하강 시간 230 ㎲로 일반적인 LCD의 응답 속도인 6 ㎳에 비해 10배 이상 빠른 응답 특성을 가진다. 제안된 아나로그 셔터 디스플레이가 실제 적용될 경우 높은 투과율로 저소비전력의 친환경 디스플레이가 될 것으로 기대되고, 3D 디스플레이에 응용하면 현재 LCD의 느린 응답특성에 기인하는 3D 크로스톡의 화질 문제를 크게 개선할 수 있을 것으로 기대된다.