KR100213179B1 - Liquid crystal display device light valve - Google Patents

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    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
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Abstract

본 발명은 쇼트키 접합을 형성하 광도전체 표면에서 쇼트키금속을 증착하지 않은 부분을 식각해 냄으로써 전장의 밀도을 쇼트키 접합부 쪽으로 접속시켜 해상력을 높인 액정 라이트 밸브를 기술하고 있다. 본 발명의 액정 라이트 밸브는 변조빔을 발생하기 위해 극회전에 의해 빔을 국부적으로 변조하기 위한 액정과, 제2빔을 수광하기 위해 상기 액적에 인접하여 위치된 광도전층, 및 상기 광도전층의 양측에 각각 위치된 쇼트키 접합부를 포함하여 구성되며, 특히 상기 쇼트키 접합부를 제외한 접합어레이사이의 광도전층을 에칭하여 오목한 구조로 형성한 것을 특징으로 하고 있다. 그 결과, 전자에 의한 집속효과로 광전하의 이용효율이 높아져 입사광의 강도를 낮출 수 있으며 이에 의해 해상력이 증가되고 광센서부의 신뢰성을 증대시킬 수 있으며, 전장에 의해 이동하는 전하가 이동중에 확산되는 것을 감소시켜 표시화면의 해상력이 높아지게 된다.The present invention describes a liquid crystal light valve having a high resolution by connecting an electric field density toward a Schottky junction by etching a portion where a Schottky junction is not deposited on the photoconductor surface to form a Schottky junction. The liquid crystal light valve of the present invention has a liquid crystal for locally modulating a beam by polar rotation to generate a modulated beam, a photoconductive layer positioned adjacent to the droplet for receiving a second beam, and both sides of the photoconductive layer. Each of the Schottky junctions is positioned, and the photoconductive layer between the junction arrays except for the Schottky junction is etched to form a concave structure. As a result, the efficiency of photocharge can be increased due to the focusing effect of electrons, which can lower the intensity of incident light, thereby increasing the resolution and increasing the reliability of the optical sensor unit. This decreases the resolution of the display screen.

Description

쇼트키 접합형 액정 라이트 밸브Schottky Junction Liquid Crystal Light Valve

제 1 도는 종래 쇼트키 접합형 액정 라이트 밸브의 단면도.1 is a cross-sectional view of a conventional Schottky junction type liquid crystal light valve.

제 2 도는 본 발명에 따른 쇼트키 접합형 액정 라이트 밸브의 단면도.2 is a cross-sectional view of a Schottky junction type liquid crystal light valve according to the present invention.

제 3 도는 제1도에 도시한 종래 액정 라이트 밸브에 전압의 인가시 전장의 분포도를 설명하기 위한 도면.3 is a view for explaining the distribution of the electric field when the voltage is applied to the conventional liquid crystal light valve shown in FIG.

제 4 도는 제2도에 도시한 본 발명에 따른 액정 라이트 밸브의 전압이 인가되었을때 전장의 분포를 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining the distribution of the electric field when the voltage of the liquid crystal light valve according to the present invention shown in FIG.

제 5 도는 액정층에 인가되는 전압과 투과도와의 관계를 설명하기 위한 그래프이다.5 is a graph for explaining the relationship between the voltage and transmittance applied to the liquid crystal layer.

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

1 : 배면유리 2 : 투명유리1: back glass 2: transparent glass

3, 6 : 배향층 4 : 액정3, 6: alignment layer 4: liquid crystal

5a, 5b : 스페이서 7, 7a : 쇼트키 배리어 형성금속5a, 5b: spacer 7, 7a: Schottky barrier forming metal

8, 8a : 차광층 9 : 광도전층8, 8a: light shielding layer 9: photoconductive layer

10 : 투명전극 11 : 광학접착제10 transparent electrode 11 optical adhesive

12 : 기판유리 100 : 입력광12: substrate glass 100: input light

200 : 투사광200: projection light

본 발명은 대형의 이미지 투사장치 및 광학데이터 프로세싱 장치등에 채용되는 액정 라이트 밸브에 관한 것으로서, 특히 그 적층 굿조가 개선된 액정 라이트 밸브에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a liquid crystal light valve employed in a large image projection apparatus, an optical data processing apparatus, and the like, and more particularly, to a liquid crystal light valve having improved lamination goodness.

액정 라이트 밸브(Liquid crystal light valve)는 인가되는 전압에 따라 동적특성이 변화되는 액정(液晶)의 전기광학적 특성을 이용하여 투사되는 출력광을 변조하는 것으로서 영상을 구성하는 빛을 증폭하기도 하고 빛의 파장을 변화시키는데도 응용된다.Liquid crystal light valve modulates the output light by using the electro-optical characteristics of the liquid crystal whose dynamic characteristics change according to the applied voltage. The liquid crystal light valve amplifies the light constituting the image and It is also applied to changing the wavelength.

이러한 액정 라이트 밸브의 용도로는 광의 반사 및 전송투사 시스템과 광학적 자료 처리장치등을 들 수 있다. 이와 같은 액정 밸브의 동작을 위해서는, 화상신호를 가진 입력광(入力光)에 의해 여기(勵起)되는 광도전층(光導電層)에 의해서, 출력광을 복굴절시키는 액정(液晶)을 동적으로 제어할 수 있도록 하기 위한 제어전압의 스위칭이 일어나야 한다. 따라서 광이 없을때는 광도전층과 절연층의 임피던스가 액정보다 아주 크게 유지되고, 광이 있을때에는 액정보다 아주 적어지도록(스위칭되도록)설계되어야 한다. 즉, 제5도와 같이 액정층에 걸리는 전압이 V1~V2값 사이를 유지하여 액정의 투과도를 변조할 수 있게 되어야 한다.Such liquid crystal light valves include light reflection and transmission projection systems and optical data processing devices. In order to operate such a liquid crystal valve, a liquid crystal that birefringes output light is dynamically controlled by a photoconductive layer excited by input light having an image signal. Switching of the control voltage must occur to enable this. Therefore, in the absence of light, the impedance of the photoconductive layer and the insulating layer should be designed to be much larger than the liquid crystal, and to be much smaller (switched) than the liquid crystal when there is light. That is, as shown in FIG. 5, the voltage applied to the liquid crystal layer must be maintained between V 1 and V 2 values to modulate the transmittance of the liquid crystal.

이와 같은 액정 라이트 밸브는 동작상 특성때문에 그에 내재된 광도전층의 임피던스를 액정과 잘 정합되도록 만들어 주어야 한다. 이와 같은 액정 라이트밸브의 구조에 대한 전형적인 예로는 미국특허 3, 824, 002호에 개시된 기술을 들 수 있다.Such liquid crystal light valve has to be made to match the impedance of the photoconductive layer inherent with the liquid crystal due to its operational characteristics. A typical example of the structure of such a liquid crystal light valve may be a technique disclosed in US Patent No. 3,824, 002.

한편, 1989년 6월 27일 폴오브라아츠에 부여된 미국특허 제4, 842, 376호는 상기 미국특허 3,824,002에 비해 향상된 출력의 균일성, 고해상도 및 고수율을 갖는 이중 쇼트키 다이오드 액정 라이트 밸브를 개시하고 있다. 상기 미국특허 제4, 842, 376호는 제1도에 도시된 바와 같이, 광도전층(9)의 양측에 배치된 한쌍의 쇼트키 다이오드를 포함하고 있다. 즉, 상기 한쌍의 쇼트키 다이오드는 제1도에서 쇼트키 배리어 형성금속(7)과 광도전층(9), 및 전극(10)과 광도전층(9)으로 이루어진다.On the other hand, US Patent Nos. 4,842, 376 issued to Paul Obraarts on June 27, 1989, have a dual Schottky diode liquid crystal light valve having improved output uniformity, high resolution, and high yield compared to US Patent 3,824,002. It is starting. U.S. Patent Nos. 4,842,376 include a pair of Schottky diodes disposed on both sides of the photoconductive layer 9, as shown in FIG. That is, the pair of Schottky diodes are made up of the Schottky barrier forming metal 7 and the photoconductive layer 9 and the electrode 10 and the photoconductive layer 9 in FIG.

제3도는 상기와 같이 구성된 액정 라이트 밸브에 전압이 인가 되었을때의 전장(field)의 분포를 나타낸다. 제3도에서 화살표로 나타낸 바와 같이, 광도전층(9)내의 전장은 기판유리(12)로부터 쇼트키금속(7)과 차광층(8)에 걸쳐 고르게 형성되어 각 부위에 따른 강약의 변화를 나타내지 않는다. 이때, 입력광에 의한 전하는 광도전층(9)의 표면에서 발생되어 전장에 의해 쇼트키금속(7) 및 차광층(8)으로 이끌리게 되며, 쇼트키 접합층은 쇼트키금속(7)층으로 들어오는 전하를 포획하여 액정(4)의 인가전압을 변화시켜 투사광의 강도를 제어하게 된다.3 shows the distribution of the field when a voltage is applied to the liquid crystal light valve configured as described above. As indicated by the arrows in FIG. 3, the electric field in the photoconductive layer 9 is formed evenly from the substrate glass 12 to the Schottky metal 7 and the light shielding layer 8, indicating a change in strength and weakness according to each part. Do not. At this time, the charge by the input light is generated on the surface of the photoconductive layer 9 and is led to the Schottky metal 7 and the light shielding layer 8 by the electric field, and the Schottky bonding layer is the Schottky metal 7 layer. The incoming charge is captured to change the applied voltage of the liquid crystal 4 to control the intensity of the projection light.

그러나, 제3도에 화살표 B로 도시된 바와 같이 광전하는 쇼트키금속(7)에 의해 흡수되나, 차광층(8)부위에서 발생하는 전하(화살표 A로 표시)는 그대로 전장에 의해 진행되어 좌우로 퍼짐현상이 일어나게 되며, 결과적으로 액정 라이트 밸브의 해상도를 저하시키게 된다. 또한, 화살표 B의 전하도 접합부에 도달하게 전에 화살표 A 쪽으로의 확산이 일어나게 되어 광전하의 손실이 야기되게 된다.However, as shown by the arrow B in FIG. 3, the photoelectric charge is absorbed by the Schottky metal 7, but the electric charges (indicated by the arrow A) generated at the light shielding layer 8 portion are advanced by the electric field as they are. As a result, the spreading phenomenon occurs, and as a result, the resolution of the liquid crystal light valve is reduced. Further, the charge of arrow B also diffuses toward arrow A before reaching the junction, causing loss of photocharge.

따라서, 본 발명의 목적은 쇼트키 접합을 형성한 광도전체 표면에서 쇼트키금속을 증착하지 않은 부분을 식각해 냄으로써 전장의 밀도를 쇼트키 접합부쪽으로 집속시켜 해상력을 높인 액정 라이트 밸브를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid crystal light valve having a high resolution by focusing the density of the electric field toward the Schottky junction by etching the portion of the photoconductor on which the Schottky junction is formed without depositing the Schottky metal.

이하, 본 발명에 의한 액정 라이트 밸브의 일 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다. 제2도는 본 발명에 따른 액정 라이트 밸브의 단면도를 나타낸다.Hereinafter, an embodiment of a liquid crystal light valve according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 2 shows a cross-sectional view of a liquid crystal light valve according to the present invention.

제4도에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 라이트 밸브는 쇼트키금속층(7a)을 제외하고, 광도전층(9)과 접하고 있는 그리드패턴의 차광층(8a)을 에칭하여 오목한 구조로 형성하고 있다. 즉, 쇼트키 접합쌍을 이루고 있는 쇼트키금속(7a)과 실리콘 웨이퍼의 광도전층(9)사이의 접합부는 그대로 두고, 그리드패턴을 이루고 있는 차광층(8a)과 광도전층(9)사이의 접합부에서 상기 광도전층(9)을 식각함으로써, 쇼트키금속(7a)과 광도전층(9) 접합부의 형상을 형으로 하고 있다. 상기 쇼트키 형성금속과 광도전층에 제1쇼트키접합부가 마련되고, 상기 투명전극과 광도전층에 의해 제2 쇼트키 접합부가 마련된다.As shown in FIG. 4, the liquid crystal light valve according to the present invention is formed into a concave structure by etching the light shielding layer 8a of the grid pattern in contact with the photoconductive layer 9, except for the Schottky metal layer 7a. Doing. That is, the junction between the schottky metal 7a forming the Schottky junction pair and the photoconductive layer 9 of the silicon wafer is left as it is, and the junction between the light shielding layer 8a and the photoconductive layer 9 forming a grid pattern. The photoconductive layer 9 is etched to form a shape of the junction between the Schottky metal 7a and the photoconductive layer 9. A first Schottky junction is provided on the Schottky-forming metal and the photoconductive layer, and a second Schottky junction is provided by the transparent electrode and the photoconductive layer.

이에 따라, 쇼트키금속(7a)과 차광층(8a)에 걸리는 전장의 모양이 제4도에 도시한 바와 같이 된다. 즉, 제4도를 참조하면, 화살표 A로 표시한 차광층(8a)을 향한 전하가 쇼트키금속(7a)쪽으로 이끌리게 되어 차광층(8a)부위의 전하밀도가 낮아지게 되고, 이에따라 전하가 쇼트키금속부위로 집속되게 된다. 이를 보다 상세히 설명하면, 쇼트키금속(7a)에서 발생하는 전하는 곧바로 이 쇼트키금속쪽으로 이끌리게 되고, 차광층(8a)부위에서 발생한 전하도 그 주위의 접합부로 집속되어 광전하의 확산이 크게 줄어든다. 이와 같이 광전하의 확산이 줄어들면 입력광이 있는 부분과 없는 부분의 차이가 명확해져 해상력이 증가하는 효과가 나타난다.As a result, the shape of the electric field applied to the Schottky metal 7a and the light shielding layer 8a becomes as shown in FIG. That is, referring to FIG. 4, the charge toward the light shielding layer 8a indicated by the arrow A is attracted toward the Schottky metal 7a, so that the charge density of the area of the light shielding layer 8a is lowered. It is concentrated to the Schottky metal part. In more detail, the charge generated in the Schottky metal 7a is directly directed to the Schottky metal, and the charge generated in the light shielding layer 8a is also concentrated at the junction around it, so that the diffusion of the photocharge is greatly reduced. As such, when the diffusion of the photocharges is reduced, the difference between the portion with and without the input light becomes clear, resulting in an increase in resolution.

이와 같은 본 발명에 의한 구조의 액정 라이트 밸브는 쇼트키 금속의 에칭 혹은 리프트 오프에 이어 광도전층으로 쓰이는 Si 이나 GaAs를 에칭함에 의해 용이하게 형성할 수 있다. 따라서, 이는 별도의 마스크공정없이 제작이 가능하다.The liquid crystal light valve having the structure according to the present invention can be easily formed by etching Si or GaAs used as the photoconductive layer following the etching or lift-off of the Schottky metal. Therefore, it can be manufactured without a separate mask process.

따라서, 상기와 같이 구성된 본 발명의 액정 라이트 밸브에 의하면, 필드에 의한 집속효과로 광전하의 이용효율이 높아져 입사광의 강도를 낮출 수 있으며 이에 의해 해상력이 증가되고 광센서부의 신뢰성을 증대시킬 수 있으며, 피일드에 의해 이동하는 전하가 이동중에 확산되는 것을 감소시켜 표시화면의 해상력이 높아지게 된다.Therefore, according to the liquid crystal light valve of the present invention configured as described above, the utilization efficiency of the photocharge can be increased due to the focusing effect by the field, thereby reducing the intensity of incident light, thereby increasing the resolution and increasing the reliability of the optical sensor unit. As the charges moved by the shield are reduced from being diffused during the movement, the resolution of the display screen is increased.

Claims (1)

변조빔을 발생하기 위해 극회전에 의해 빔을 국부적으로 변조하기 위한 액정과, 제2빔을 수광하기 위해 상기 액정에 인접하여 위치된 광도전층 및 상기 광도전층의 양측에 각각 위치되고, 쇼트키 배리어 형성금속과 광도전층에 의한 제1쇼트키접합부 및 투명전극과 광도전층에 의한 제2쇼트키 접합부를 포함하는 쇼트키 접합형 액정 라이트 밸브에 있어서, 상기 광도전층들과 인접한 차광층부위를 요형과 철형으로 에칭하여 쇼트키금속 및 차광층에 인가되는 전장의 밀도가 쇼트키 금속쪽으로 집속되도록 한 것을 특징으로 하는 쇼트키 접합형 액정 라이트 밸브.A liquid crystal for locally modulating the beam by polar rotation to generate a modulated beam, a photoconductive layer positioned adjacent to the liquid crystal to receive a second beam, and located on both sides of the photoconductive layer, respectively, and forming a Schottky barrier A Schottky-junction type liquid crystal light valve comprising a first Schottky junction formed by a metal and a photoconductive layer and a second Schottky junction formed by a transparent electrode and a photoconductive layer, wherein the light blocking layer adjacent to the photoconductive layers is formed in a concave shape and an iron form. A Schottky junction type liquid crystal light valve characterized in that the density of the electric field applied to the schottky metal and the light shielding layer is etched toward the schottky metal.
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