KR100189848B1

KR100189848B1 - 액정라이트 밸브

Info

Publication number: KR100189848B1
Application number: KR1019910019340A
Authority: KR
Inventors: 이재원
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1991-10-31
Filing date: 1991-10-31
Publication date: 1999-06-01
Also published as: KR930008499A

Abstract

본 발명은 액정라이트 밸브를 개시한다.

본 발명은 액정라이트 밸브의 후면기판을 SiO₂, LiNbO₃, LiTa₂O₅등과 같은 압전소자로 이루어진 것에 특징이 있이며, 이는 광이용효율을 향상시켜 스크린면에 주사되는 색의 휘도가 저하되는 것을 방지할 수 있으며, 나아가서는 이를 채용한 이미지 투과장치의 크기를 줄일 수 있는 이점이 있다.

Description

액정라이트밸브

제1도는 종래 액정라이트 밸브의 입단면도.

제2도는 본 발명에 따른 액정라이트 밸브의 입단면도.

제3도는 제2도에 도시된 투명압전소자를 발췌하여 도시한 일부절제 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 전면기판 12 : 후면기판

11a, 12a : 투면전극 13 : 광도전층

14 : 차광층 15 : 반사층

17 : 액정층

본 발명은 대형의 이미지 투사장치 및 광학데이타 프로세싱장치 등에 사용되는 영상소자인 액정라이트 밸브에 관한 것으로서, 더 상세하게는 투사광의 색을 선택할 수 있도록 후면기판이 개량된 액정라이트 밸브에 관한 것이다.

액정라이트 밸브(Liquid crystal Light Valve)는 주사되는 입력광의 유무 또는 광량에 따라 그 동작특성이 변화되는 액정(液晶)의 전기광학 특성을 이용하여 투사되는 출력광을 상기 액정을 통하여 변조하는 것으로서, 영상을 구성하는 빛을 증폭하기도 하고 빛의 파장을 변화시키는데도 응용된다. 제1도에는 이러한 종래 액정라이트 밸브의 일예를 나타내 보였다. 이것은 상호 평행하게 설치된 한쌍의 전후면기판(2), (3)의 내면에 AC 구동전압이 인가되는 투명한 전극(2a), (3a)이 피착 형성되며 상기 투명전극(2a), (3a)에는 가장자리에 개재되어 이들을 접합함으로써 액정(5)이 주입되는 폐쇄공간을 형성하는 스페이서(4)가 설치되고, 상기 전후면기판(2), (3)의 투명전극(2a), (3a)상에는 배향막(2b), (3b)이 형성된다. 그리고 입력광이 입사되는 측의 전극(2a)과 배향막(2b)의 사이에는 광도전층(6), 차광층(7), 반사층(8)이 전극(2a)으로부터 순차적으로 설치된다. 40, 50은 입력광과 출력광이다.

이와같이 구성된 액정라이트 밸브의 동작을 위해서는 화상신호를 가진 입력광(40)에 의해 여기되는 상기 광도전층(6)에 의해서 실제 화상을 실현하는 바 상기 출력광(50)을 복굴절시키는 액정을 동적으로 제어할 수 있도록 하기 위한 제어전압의 스위칭이 일어나야 한다.

그런데 상술한 바와 같은 액정라이트 밸브(1)는 그 자체에 투사광의 파장 즉, 색을 선별할 수 있는 장치가 부착되어 있지 않으므로 색을 선별하기 위해서는 액정라이트 밸브 전면에 별도의 광학계(dichroicmirror)를 설치하여야 하므로 액정라이트 밸브를 채용한 이미지투사장치, 광학데이타 프로세싱 장치등의 부피가 커지고 광효율이 낮아져 스크린에 투사된 광의 휘도가 저하되게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 그 자체에 광의 파장을 선별하는 소자를 설치하여 이를 채용한 화상표시장치의 부피를 대폭 줄일 수 있으며, 나아가서는 상품적 가치를 향상시킬 수 있는 액정라이트 밸브를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 화상신호를 담은 입력광에 의해 임피던스가 변화되는 광도전층과, 소정전위의 전압에 의해 입사된 출력광을 복굴절시키는 액정을 포함하는 복굴절수단층과, 상기 복굴절수단층과 상기 광도전층사이에 개재된 차광층 및 반사층과, 상기 복굴절수단의 구동전압을 제공하는 전극이 각각 형성되며 상기 광도전층과 복굴절수단을 감싸는 전후면기판을 구비하여된 액정라이트 밸브에 있어서,

상기 투사광측의 후면기판이 압전소자로 된 것을 그 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

제2도에 나타내 보인 본 발명에 따른 액정라이트 밸브는 상호 대향되도록 설치된 전후면기판(11), (12)의 내면에 각각 투명전극(11a), (12a)이 형성되고, 상기 전면기판(11)의 전극(11a)상에는 광도전층(13)과 차광층(14) 및 반사층(15)이 순차적으로 적층되고 상기 전면기판(11)과 후면기판(12)의 가장자리에는 이들을 접합하는 스페이서(16)가 설치되며 스페이서(16)에 의해 구획된 폐공간부에는 복굴절수단층을 이루는 액정층(17)이 주입된다. 그리고 상기 액정과 접촉되는 투명전극(12a)과 반사판(15)상에는 배향막(11b), (12b)이 형성된다. 여기에서 상기 투사광측의 후면기판(12)는 본 발명의 특징에 따라 압전소자로 이루어져 있는데, 이 압전소자는 석영(SiO₂), 리오산 리튬(LiNbO₃), 탄탈산리튬(LiTa₂O₅)중 적어도 하나를 사용함이 바람직하다. 그리고 상기 후면기판(12)에는 이에 고주파를 가하는 변환기가 더 구비된다. 미설명부호 60은 투사형 음극선관이다.

이와같이 구성된 액정라이트 밸브의 작용을 설명하면 다음과 같다. 먼저 음극선관등의 입력광(40)이 광도전층에 입사되게 되면 빛이 입사된 부분의 저항이 감소되게 된다. 그 결과 임피던스 매칭에 의해 광도전층(13)에 인가되는 전압이 감소되고 액정층에 인가되는 전압이 증가되어 액정을 구동하게 된다. 그리고 상기 후면기판(12)에 설치된 변환기가 외부전압신호에 의해 진동하게 되면 상기 후면기판에는 탄성파가 생기게 된다. 이 탄성파는 후면기판(12) 즉, 압전소자의 밀도를 높고 낮은 부분으로 구분하는 역할을 하여 회절격자를 형성한다. 따라서 상기 후면기판(12)에 소정의 각도로 입사되는 투사광은 회절되어 상기와 같이 구동된 액정층(17)을 통과한 후 반사층에서 반사되어 다시 소정각도로 회절되게 되는데, 이때에 상기 탄성파의 파장을 조절하여 소정파장의 투사광만 입사시킬 수 있다. 즉, 제3도에 나타내 보인 바와 같이 상기 액정라이트밸브(10)의 후면기판(12)에 투사광이 θ로 입사할때 θ의 간만큼 회절되어 수직으로 액정층(17) 및 반사층(15)에 입사되는 파장(λ)은 하기 식을 반복하게 된다.

식 : λ= hsinθ

(단, h는 압전소자의 밀도가 높은 부분의 피치(제3도 참조))

따라서 입사되는 투사광의 입사각 θ과 고정되어 있으면 상기 탄성파의 파장을 조절할때 특정한 파장 λ인 빛은 액정의 열려진 부분을 통해 반사층(15)에 반사된 후 후면기판(12)을 통해 나오면서 θ의 각도로 회절되어 투사렌즈를 통해 스크린에 화면을 형성한다. 만약 파장이 λ가 아닌 다른 파장이 입사되게 되면 반사층에서 수직반사가 되지 않기 때문에 액정층에서 차단되거나 투사렌즈에 접속되지 않아 스크린상에 상을 맺을 수 없으므로, 상기 스크린에는 항상 λ= hsinθ의 관계를 만족하는 파장의 빛이 상을 맺게 된다.

예를 들어 기판을 석영(SiO₂)으로 채용했을 경우 탄성파의 진행속도가 6000m/s이므로 탄성파의 파장 h=6000/ν이 된다(ν는 변화기의 진동수). 입사각 θ를 1。로부터 650nm파장의 빛만 수직입사시켜 스크린에 상을 맺게 할때는 λ= hsinθ로부터 650nm=(6000×10*9)/ν×sin 1。이므로 변환기를 ν=161㎒로 구동하면 된다. 동일한 방법으로 녹색인 550nm 투사광의 경우에는 190㎒, 청색인 450nm 파장에는 233㎒로 변환기를 구동하면 각 파장(색깔)의 빛이 스크린에 투사된다.

액정라이트 밸브의 경우 입사광신호인 투사형 음극선관(60)의 R, G, B신호가 순차적으로 각각 60㎒로 구동될때 동화상(TV신호)이 표현가능한데 이는 5.5ms의 간격으로 적, 녹, 청색신호가 순차적으로 반복됨을 의미한다. 따라서 투사광을 입력신호에 맞게 동기시키기 위해 액정라이트 밸브의 동작 지연시간(Time Delay) 만큼 늦게 변환기를 5.5ms의 간격으로 170㎒, 190㎒, 233㎒로 구동하고 백색광을 1。의 각도로 석영 기판에 입사하면 스크린에 적, 녹, 청색상의 화상을 순차적으로 형성할 수 있어 풀 칼라 화상을 형성할 수 있다. 이때에 압전소자나 석영기판의 동작 속도는 수 ㎲ 정도로 대단히 빠르므로 수 ms정도인 액정라이트 밸브에 비해 지연시간을 무시할 수 있다.

이와같이 본 발명 액정라이트밸브는 후면기판을 압전소자로 제작함으로써 광이용 효율을 향상시켜 종래와 같이 스크린면에 주사되는 색의 휘도가 저하되는 것을 방지할 수 있으며, 이를 채용한 이미지투사장치, 광학데이타 프로세싱장치의 외부광학계를 축소할 수 있어 시스템의 경박단소화가 가능한 이점이 있다.

Claims

화상신호를 담은 입력광에 의해 임피던스가 변화되는 광도전층과, 소정전위의 전압에 의해 입사된 출력광을 복굴절시키는 액정을 포함하는 복굴절수단층과, 상기 복굴절수단층과 상기 광도전층사이에 개재된 차광층 및 반사층과, 상기 복굴절수단의 구동전압을 제공하는 전극이 각각 형성되며 상기 광도전층과 복굴절수단을 감싸는 전후면기판을 구비하여 된 액정라이트 밸브에 있어서, 상기 투사광측의 후면기판(12)이 압전소자로 된 것을 특징으로 하는 액정라이트 밸브.
제1항에 있어서, 상기 압전소자가 SiO₂, LiNbO₃, LiTa₂O₅중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 액정라이트 밸브.