KR940009157B1 - Lcd light valve - Google Patents

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Abstract

The valve comprises a photo conductive layer (4) the impedance of which is varied by input light with image signals, a birefringence layer which has an LCD for refracting input light, a shading layer (5) and a reflecting layer (12) which are located between the birefringence layer and the photo conductive layer and are a dot type metallic film, and electrodes which provides the birefringence part with a driving voltage. The shading layer (5) consists of a first shading layer, a second shading layer, and a isolating layer located between the first and the second. The compositions of the shading layer and the reflecting layer have more than one among Al, Ag, Cu, and Au.

Description

액정라이트 밸브LCD Light Valve

제1도는 종래의 액정라이트 밸브의 개략적 단면도.1 is a schematic cross-sectional view of a conventional liquid crystal light valve.

제2도는 본 발명에 의한 액정라이트 밸브의 개략적 단면도.2 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal light valve according to the present invention.

제3도는 제2도에 도시된 본 발명에 의한 액정라이트 밸브의 금속반사층과 금속차광층을 나타낸 평면도.3 is a plan view showing a metal reflection layer and a metal light shielding layer of the liquid crystal light valve according to the present invention shown in FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 코팅층 2,2a : 투명기판1: coating layer 2,2a: transparent substrate

3,3a : 투명전극 4 : 광도전층3,3a: transparent electrode 4: photoconductive layer

5 : 차광층 6,6a : 유전체 반사층5: Light shielding layer 6, 6a: Dielectric reflective layer

7,7a : 배향막 8 : 스페이서7,7a: alignment layer 8: spacer

9 : 제1차광층 10 : 입력광9: first light shielding layer 10: input light

11 : 제2차광층 12 : 반사층11: second light shielding layer 12: reflective layer

13 : 절연층 20 : 출력광13 insulation layer 20 output light

LQ : 액정LQ: LCD

본 발명은 대형의 미이지 투사장치 및 광학 데이터 프로세싱 장치등에 사용되는 영상소자인 액정라이트 밸브에 관한 것으로서, 상세하게는 단층구조의 요소간의 정합 특성이 개선되도록 반사층을 개량한 액정라이트 밸브에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal light valve, which is an image element used in a large sized image projection apparatus, an optical data processing apparatus, and the like, and more particularly, to a liquid crystal light valve having an improved reflection layer to improve matching characteristics between elements of a single layer structure. .

액정라이트 밸브(Liquid cryatal light valve)는 주사되는 입력광의 유무 또는 광량에 따라 그 동작특성이 변화되는 액정(液晶)의 전기광학적 특성을 이용하여 투사되는 출력광을 상기 액정을 통하여 변조하는 것으로서 영상을 구성하는 빛을 증폭하기도 하고 빛의 파장을 변화시키는데도 응용된다. 이러한 액정라이트 밸브의 용도로는 광의 반사 및 전송투사 시스템과 광학적 자료처리 장치등을 들 수 있다.The liquid cryatal light valve modulates the projected output light through the liquid crystal by using the electro-optical characteristics of the liquid crystal whose operating characteristics change depending on the presence or absence of the input light to be scanned. It is also used to amplify the constituent light and to change the wavelength of light. Such liquid crystal light valves include light reflection and transmission projection systems and optical data processing devices.

종래의 액정라이트 밸브는 제1도에 도시된 바와 같은 구조를 가진다.The conventional liquid crystal light valve has a structure as shown in FIG.

두매의 평행한 투명기판(2)(2a)의 내면에 AC 구동전압이 인가되는 투명한 전극(3)(3a)이 피착 형성되며, 스페이서(8)(8a)에 의해 일정간격을 유지하는 상기 투명기판(2)(2a) 사이의 액정(LQ)은, 그 양측에 위치된 배향막(7)(7a)에 접촉된다. 그리고 입력광(10)이 입사되는 측의 투명기판(2)의 전극(3)과 이에 대향하는 상기 배향막(7)의 사이에는 광도전층(4), 차광층(5), 반사층(6)으로 된 샌드위치층이 개재된다. 도면중에 미설명된 부호 ‘1’은 코팅층, ‘20’은 출력광이다.The transparent electrodes 3 and 3a to which an AC driving voltage is applied are deposited on the inner surfaces of the two parallel transparent substrates 2 and 2a, and the transparent electrodes maintain a predetermined interval by the spacers 8 and 8a. The liquid crystal LQ between the substrates 2 and 2a is in contact with the alignment films 7 and 7a located on both sides thereof. The photoconductive layer 4, the light shielding layer 5, and the reflective layer 6 are disposed between the electrode 3 of the transparent substrate 2 on the side where the input light 10 is incident and the alignment layer 7 opposite thereto. Sandwich layer is interposed. In the drawings, reference numeral '1' denotes a coating layer and '20' denotes output light.

이와 같은 액정라이트 밸브의 동작을 위해서는, 화상신호를 가진 입력광(10)에 의해 여기(勵点)되는 상기 광도전층(光導電層 ; 4)에 의해서 실제 화상을 실현하는데 기여하는 상기 출력광을 복굴절시키는 액정(液晶)을 동적으로 제어할 수 있도록 하기 위한 제어전압의 스위칭이 일어나야 한다. 따라서 광이 없을때는 절연층의 임피던스가 액정보다 아주 크게 유지되고, 광이 있을 때에는 액정보다 아주 적어지도록(스위칭되도록)설계되어야 한다.For the operation of such a liquid crystal light valve, the output light which contributes to realizing an actual image by the photoconductive layer 4 excited by the input light 10 having an image signal is provided. The switching of the control voltage must occur in order to be able to dynamically control the birefringent liquid crystal. Therefore, in the absence of light, the impedance of the insulating layer is maintained to be much larger than that of the liquid crystal, and in the presence of the light should be designed to be much smaller (switched).

그러나 상기한 단층구조의 각 요소는 물리적으로 접합되어 있는데, 사실상 접합된 부위 마다의 정합 특성(예를 들어 전기적 접촉 저항 즉 임피던스)의 편차가 존재한다. 특히 상기한 단층구조의 각 요소에 있어서의 정합 특성은 각 층의 두께가 두꺼운 경우에 불리하게는 되는 바, 상기 반사층(6)의 경우는 굴절률이 높고 낮은 유전물질이 다중으로 적층형성된 것이기 때문에 전체 정합특성의 약화에 큰 영향을 미친다. 이러한 반사층은 대개가 SiO2와 TiO2또는 MgF2와 ZnS로 된 소재층이 10층 이상 적층 형성된 것으로 이를 통하여 약 95%의 높은 반사률을 얻을 수 있다. 그러나 완전반사가 일어나는 파장 영역은 특정한 기준 파장을 중심으로 두 물질의 굴절률 차에 따라 ±수십 ㎚에 불과하므로 전가시광 영역에 대한 완전반사를 기대할 수 없다. 이러한 문제를 해결하기 위하여는 여러기준 파장을 가지는 유전체 반사층을 다중으로 적층 형성해야 하므로 전체적인 두께의 증가는 필연적이다.However, each element of the single-layer structure described above is physically bonded, and in fact there is a variation in matching characteristics (for example, electrical contact resistance or impedance) for each bonded portion. In particular, the matching property of each element of the single layer structure is disadvantageous when the thickness of each layer is thick. In the reflective layer 6, since the dielectric material having a high refractive index and a low dielectric layer is formed in multiple layers, Greatly affect the weakening of matching characteristics. The reflective layer is usually formed by stacking 10 or more layers of material layers consisting of SiO 2 and TiO 2 or MgF 2 and ZnS, thereby obtaining a high reflectance of about 95%. However, the full reflection range is only ± 10s nm depending on the refractive index difference between the two materials with respect to a specific reference wavelength. In order to solve this problem, it is necessary to stack multiple dielectric reflective layers having multiple reference wavelengths, thereby increasing the overall thickness.

결과적으로 제조단가는 증가함은 물론 막의 두께가 증가함으로 반사층의 응력이 증가하여 인접된 다른층, 예를 들어 광도전층이나 차광층에 대한 접합특성이 매우 불량하게 되고, 이로 인해 제품의 신뢰성이 저하되게 된다. 이를 개선하는 방안으로서 미국 특허 4,799,773호를 통하여 별도의 접합층을 가지는 액정라이트 밸브가 공개된 바 있는데, 이와 같은 액정라이트 밸브는 임피던스 매칭을 위하여 광도전층의 두께가 더욱 두꺼워져야 하는 문제점을 내포하고 있어서, 제작 비용의 증대는 물론 생산성 저하의 결과를 초래한다. 더우기 반사층의 반사영역이 좁기 때문에 별도의 개선 수단으로서의 광원에 필터등을 부착해야 하는 등의 문제점을 가지고 있다.As a result, the manufacturing cost increases as well as the thickness of the film increases, so that the stress of the reflective layer increases, resulting in very poor bonding characteristics on other adjacent layers, for example, the photoconductive layer or the light shielding layer, and thus the reliability of the product is deteriorated. Will be. As a method of improving this problem, a liquid crystal light valve having a separate bonding layer has been disclosed through US Patent No. 4,799,773. Such a liquid crystal light valve has a problem that the thickness of the photoconductive layer must be thicker for impedance matching. As a result, the production cost increases as well as the productivity decreases. In addition, since the reflective region of the reflective layer is narrow, there is a problem that a filter or the like must be attached to the light source as an additional improvement means.

본 발명의 목적은 액정라이트 밸브의 구조와 제조 공정을 간단히 하여 제조비용이 저렴한 액정라이트 밸브를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a liquid crystal light valve having a low manufacturing cost by simplifying the structure and manufacturing process of the liquid crystal light valve.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 액정라이트 밸브는 화상신호를 담은 입력광에 의해 임피던스가 변화되는 광도전층과, 일정 전위의 전압에 의해 입사된 출력광을 복굴절시키는 액정을 포함하는 복굴절수단층과, 상기 복굴절수단층과 상기 광도전층 사이에 개재되는 차광층 및 반사층과, 상기 복굴절수단의 구동전압을 제공하는 전극을 구비한 액정라이트 밸브에 있어서, 상기 차광층 및 반사층이 돗트형태의 금속막으로 이루어지는 점에 특징이 있다.In order to achieve the above object, the liquid crystal light valve of the present invention includes a photoconductive layer whose impedance is changed by an input light containing an image signal, and a birefringence means layer including a liquid crystal which birefringes output light incident by a voltage having a constant potential. And a light shielding layer and a reflection layer interposed between the birefringence means layer and the photoconductive layer, and an electrode for providing a driving voltage of the birefringence means, wherein the light shielding layer and the reflection layer are dot-shaped metal films. It is characterized in that it consists of.

본 발명에서 사용된 상기 차광층은 종래의 특수재질의 차광층(5)을 사용하는 대신 절연층(13)으로 분리된 제1차광층(9)과 제2차광층(11)의 2층의 돗트(dot) 형태의 금속 차광층을 사용하였다. 그리고 상기 차광층(9, 11)과 반사층(12)의 소재로는 Al, Ag, Cu, Au등이 사용될 수 있고, 이들 금속원소중 Al이나 Ag는 높은 반사율과 균일한 반사특성을 가지므로 가장 바람직하다. 반사층의 기본단위인 금속성 박막단편은 질서정연하게 정렬된 동일한 크기를 가질 수도 있으나 무작위하게 배열된 불규칙한 크기를 가질 수도 있다. 이때 크기는 액정라이트 밸브가 광도전층(4)에 입사된 입사광에 의해 형성된 전류로 인하여 동작하므로 음극선관 등의 입사광에 의해 결정된 화소가 출력광에서도 유지되기 위해서는 입력광의 한 화소크기 보다 극히 작아야 바람직하다.The light shielding layer used in the present invention is composed of two layers of the first light shielding layer 9 and the second light shielding layer 11 separated by the insulating layer 13 instead of using a conventional light shielding layer 5. A dot light shielding layer was used. Al, Ag, Cu, Au, and the like may be used as materials of the light blocking layers 9 and 11 and the reflective layer 12. Al and Ag of these metal elements have high reflectivity and uniform reflection characteristics. desirable. The metallic thin film fragments, which are the basic units of the reflective layer, may have the same size orderly arranged but may have random sizes arranged randomly. In this case, since the liquid crystal light valve operates due to the current formed by the incident light incident on the photoconductive layer 4, the pixel determined by the incident light such as the cathode ray tube should be extremely smaller than one pixel size of the input light in order to be maintained in the output light. .

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제2도는 본 발명에 의한 액정라이트 밸브의 개략적 단면도를 나타낸 것이다.2 is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal light valve according to the present invention.

이 액정라이트 밸브는 통상적인 액정라이트 밸브와 대략 동일한 단층적 구조를 가지는 바, 두매의 평행한 투명기판(2)(2a)의 내면에 AC 구동전압이 인가되는 투명전극(3)(3a)이 피착 형성되며, 스페이서(8, 8a)에 의해 일정간격을 유지하는 상기 투명기판(2)(2a) 사이의 액정(LQ)은 그 양측의 배향막(7)(7a)에 접촉되게 된다. 그리고 입력광(10)이 입사되는 측의 투명기판(2)의 전극(3)과 이에 대향되는 상기 배향막(7)의 사이에는 광도전층(4), 제1차광층(9) 및 제2차광층(11), 반사층(12)으로 된 샌드 위치층이 개재된다.The liquid crystal light valve has a single layer structure which is substantially the same as a conventional liquid crystal light valve. The liquid crystal LQ between the transparent substrates 2 and 2a, which is formed to be deposited and maintains a predetermined distance by the spacers 8 and 8a, is brought into contact with the alignment films 7 and 7a on both sides thereof. The photoconductive layer 4, the first light blocking layer 9, and the second light blocking are disposed between the electrode 3 of the transparent substrate 2 on the side where the input light 10 is incident and the alignment layer 7 opposite thereto. The sand position layer which consists of the layer 11 and the reflection layer 12 is interposed.

상기 제1차광층(9) 및 제2차광층(11), 반사층(12)은 본 발명의 특징적 요소로서, Al, Ag, Cu, Au등이 스퍼터링법이나 진공증착법에 의해 형성된 후 통상의 반도체 제조공정에서 사용하는 사진식각법이나 리프트오프법에 의해 화소보다 극히 작은 미세한 조각으로 분리형성된 금속단편(9, 11, 12)들로 이루어지고, 여기에는 부분적으로 상기 배향막(7)의 소재가 침투되게 되어 제1차광층(9)과 제2차광층(11)에 직접 접촉되게 된다.The first light blocking layer 9, the second light blocking layer 11, and the reflective layer 12 are characteristic elements of the present invention, and after the formation of Al, Ag, Cu, Au, etc. by sputtering or vacuum deposition, a conventional semiconductor It consists of metal fragments (9, 11, 12) separated and formed into extremely small pieces smaller than pixels by a photolithography method or a lift-off method used in the manufacturing process, in which the material of the alignment layer 7 partially penetrates. The first light blocking layer 9 and the second light blocking layer 11 are in direct contact with each other.

제3도는 제2도에 도시된 본 발명에 의한 액정라이트 밸브의 금속반사층과 금속차광층을 나타낸 평면도로서, 돗트 형태의 금속차광층을 나타내었다. 이러한 본 발명의 액정라이트 밸브는 음극선관등에 의한 입력광(10)이 광도전층(4)에 입사되면 빛이 입사된 부분(화소)에서 광여기된 캐리어에 의해 이 부분의 저항이 감소하게 된다.FIG. 3 is a plan view showing a metal reflection layer and a metal light shielding layer of the liquid crystal light valve according to the present invention shown in FIG. 2, showing a dot-shaped metal light shielding layer. In the liquid crystal light valve of the present invention, when the input light 10 by the cathode ray tube or the like is incident on the photoconductive layer 4, the resistance of the portion is reduced by the carriers excited at the light incident portion (pixel).

그 결과 임피던스 매칭에 의해 광도전층에 인가되는 전압이 감소하게 되고 반대로 액정층(LQ)에 인가되는 전압이 증가되어 액정의 구동전압보다 높아지게 됨으로써 액정을 구동시키게 된다. 여기서 액정의 구동이란 액정이 투사광에 대해 셔터(또는 밸브) 역할을 하게 되는 것을 의미한다.As a result, the voltage applied to the photoconductive layer is decreased by impedance matching, and the voltage applied to the liquid crystal layer LQ is increased to be higher than the driving voltage of the liquid crystal, thereby driving the liquid crystal. Here, the driving of the liquid crystal means that the liquid crystal acts as a shutter (or a valve) with respect to the projection light.

따라서 입력광(10)이 입사된 화소부분에서는 출력광(20)이 액정층을 통과하여 반사층(6, 12)에서 반사된후 스크린에 화상을 형성하게 된다.Therefore, in the pixel portion where the input light 10 is incident, the output light 20 passes through the liquid crystal layer and is reflected by the reflective layers 6 and 12 to form an image on the screen.

한편 금속반사층(12)의 돗트 사이를 통과해 침투한 출력광은 금속차광층(9, 11)에 의해 차단되므로 광도전층(4)까지 도달되지 않는다.On the other hand, the output light penetrating through the dots of the metal reflection layer 12 is blocked by the metal light shielding layers 9 and 11 and thus does not reach the photoconductive layer 4.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 액정라이트 밸브는 구성요소중 반사층과 차광층이 돗트 형태의 금속막으로 이루어진 것으로서, 다음과 같은 효과를 갖는다.As described above, in the liquid crystal light valve of the present invention, the reflective layer and the light shielding layer are made of a dot-shaped metal film, and have the following effects.

1) 차광층 및 반사층의 소재로 무기재료인 유전체를 사용하지 않기 때문에 전체적인 임피던스 매칭이 용이하고 광도전층의 두께를 종래에 비해 현저히 낮출 수 있어 원가가 절감된다.1) Since the dielectric material, which is an inorganic material, is not used as the material of the light shielding layer and the reflective layer, the overall impedance matching is easy and the thickness of the photoconductive layer can be significantly lowered compared to the conventional one, thereby reducing the cost.

2) 금속반사층은 차광층을 포함하여 3층의 금속막, 2층의 절연층으로 되어 있으므로 공정수를 줄일 수 있다. 이는 생산성을 향상시킨다.2) Since the metal reflection layer is composed of three layers of metal films and two layers of insulating layers including the light shielding layer, the number of processes can be reduced. This improves productivity.

3) 전파장대에 걸쳐서 종래보다 높고 균일한 반사률을 가지므로 하나의 액정라이트 밸브로 천연색이 표현가능하였다. 이는 원가를 크게 절감시켰다.3) Natural color could be expressed by one liquid crystal light valve because it has higher and more uniform reflectivity over the radio wave length than before. This drastically reduced the cost.

4) 특수재질로 된 차광층 대신에 반사층과 같은 금속막을 차광층으로 사용함으로써 접합층 없이도 부착력이 우수하였다. 이는 신뢰성을 향상시켰다.4) By using a metal film such as a reflective layer as the light shielding layer instead of the light shielding layer made of a special material, the adhesion was excellent without the bonding layer. This improved reliability.

본 발명은 장차 공업적 이용가치가 큰 것으로 기대된다.The present invention is expected to be of great industrial use value in the future.

Claims (3)

화상신호를 담은 입력광에 의해 임피던스가 변화되는 광도전층과, 일정 전위의 전압에 의해 입사된 출력광을 복굴절시키는 액정을 포함하는 복굴절수단층과, 상기 복굴절수단층과 상기 광도전층 사이에 개재되는 차광층 및 반사층과, 상기 복굴절수단의 구동전압을 제공하는 전극을 구비한 액정라이트 밸브에 있어서, 상기 차광층 및 반사층이 돗트 형태의 금속막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정라이트 밸브.A birefringence means layer comprising a photoconductive layer whose impedance is changed by an input light containing an image signal, a liquid crystal which birefringes output light incident by a voltage of a predetermined potential, and interposed between the birefringence means layer and the photoconductive layer. A liquid crystal light valve having a light shielding layer and a reflecting layer and an electrode for providing a driving voltage of the birefringent means, wherein the light shielding layer and the reflecting layer are made of a dot-shaped metal film. 제1항에 있어서, 상기 차광층이 절연층으로 분리된 제1차광층 및 제2차광층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정라이트 밸브.The liquid crystal light valve of claim 1, wherein the light blocking layer comprises a first light blocking layer and a second light blocking layer separated by an insulating layer. 제1항에 있어서, 상기 차광층 및 반사층이 Al, Ag, Cu, Au중 적어도 1종 이상의 금속원소로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정라이트 밸브.The liquid crystal light valve of claim 1, wherein the light shielding layer and the reflective layer are formed of at least one metal element among Al, Ag, Cu, and Au.
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