KR20060046844A - Light valve having movable thin film and display apparatus using thereof - Google Patents

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KR20060046844A KR1020040092330A KR20040092330A KR20060046844A KR 20060046844 A KR20060046844 A KR 20060046844A KR 1020040092330 A KR1020040092330 A KR 1020040092330A KR 20040092330 A KR20040092330 A KR 20040092330A KR 20060046844 A KR20060046844 A KR 20060046844A
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Abstract

본 발명은 광 밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 불투명한 가동 박막과 경사 벽면으로 이루어진 도광로를 이용한 광 밸브에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light valve, and more particularly, to a light valve using a light guide consisting of an opaque movable thin film and an inclined wall surface.

본 발명에 따른 광 밸브는 경사면으로 형성된 벽면을 포함하는 도광로가 형성된 기판과, 상기 도광로가 형성된 기판에 대향하여 형성된 상부전극과, 상기 도광로의 경사 벽면 위에 형성된 하부전극과, 상기 기판 위에 일단이 부착되고, 상기 상부전극과 하부전극 사이에 형성된 가동박막과, 상기 하부전극과 가동 박막간에 전기적 단락을 방지하기 위해 형성된 제1 절연막과, 상기 상부전극과 가동 박막간에 전기적 단락을 방지하기 위해 형성된 제2 절연막을 포함하고, 상기 하부전극과 가동 박막 간 또는 상부전극과 가동 박막 간의 인가 전압에 따라 상기 상부전극측 또는 하부전극측으로 이동되어 상기 도광로를 개폐하는 특징을 갖는다.The light valve according to the present invention includes a substrate on which a light guide path including a wall surface formed as an inclined surface is formed, an upper electrode formed to face the substrate on which the light guide path is formed, a lower electrode formed on an inclined wall surface of the light guide path, and on the substrate. One end is attached, the movable thin film formed between the upper electrode and the lower electrode, the first insulating film formed to prevent an electrical short between the lower electrode and the movable thin film, and to prevent an electrical short between the upper electrode and the movable thin film And a second insulating film formed to move to the upper electrode side or the lower electrode side according to an applied voltage between the lower electrode and the movable thin film or between the upper electrode and the movable thin film to open and close the light guide path.

평판, 디스플레이, 가동 박막, 경사 벽면, 도광로, 광 밸브, 배열, 백라이트, Flat panel, display, movable thin film, inclined wall, light guide, light valve, array, backlight,

Description

가동 박막을 갖는 광 밸브 및 이를 이용한 디스플레이 장치{Light valve having movable thin film and display apparatus using thereof} Light valve having movable thin film and display apparatus using             

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가동 박막을 갖는 광 밸브의 개폐상태를 도시한 것이다.1 shows an open / closed state of a light valve having a movable thin film according to a first embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가동 박막을 갖는 광 밸브의 개폐상태를 도시한 것이다.2 shows an open / closed state of a light valve having a movable thin film according to a second embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 가동 박막을 갖는 광 밸브의 개폐상태를 도시한 것이다.3 shows an open / closed state of a light valve having a movable thin film according to a third embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 가동 박막을 갖는 광 밸브의 개폐상태를 도시한 것이다.4 shows an open / closed state of a light valve having a movable thin film according to a fourth embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 가동 박막을 갖는 광 밸브의 개폐상태를 도시한 것이다.FIG. 5 shows an open / closed state of a light valve having a movable thin film according to a fifth embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가동 박막을 갖는 광 밸브의 빛이 입사하는 개구부에 렌즈를 형성하여 빛의 이용 효율을 높인 예를 도시한 것이다.6 illustrates an example in which a lens is formed in an opening through which light is incident on an optical valve having a movable thin film according to an exemplary embodiment of the present invention to increase light utilization efficiency.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 가동 박막을 갖는 광 밸브의 빛이 출사하는 개구부에도 렌즈를 형성하여 빛의 출사하는 부분에서 평행 광선을 얻기 위한 예를 도시한 것이다.FIG. 7 illustrates an example of obtaining a parallel ray at a portion of light emitted by forming a lens in an opening through which light is emitted from a light valve having a movable thin film according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 가동 박막을 갖는 광 밸브를 2차원의 배열 형태로 배치하여 도시한 것이다.FIG. 8 illustrates a light valve having a movable thin film according to an exemplary embodiment of the present invention in a two-dimensional arrangement.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

10 : 기판 20 : 도광로10: substrate 20: light guide

30 : 하부전극 40 : 상부전극30: lower electrode 40: upper electrode

50 : 가동 박막 60 : 블랙 매트릭스부50: movable thin film 60: black matrix portion

70 : 절개부 80, 81 : 렌즈70: incision 80, 81: lens

본 발명은 광 밸브 및 평판 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 불투명한 가동 박막과 경사 벽면으로 이루어진 도광로를 이용한 광 밸브 및 그 응용 디바이스로 특히, 수광형 평판 표시기의 대표격인 액정 표시기에 있어서 액정의 역할을 대신할 수 있는 새로운 구조의 광 개폐 수단을 제공하는 가동 박막 광 밸브 및 이를 이용한 평판 디스플레이 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light valve and a flat panel display device, and more particularly, to a light valve using a light guide consisting of an opaque movable thin film and an inclined wall, and an application device thereof. The present invention relates to a movable thin film light valve providing a light opening / closing means having a new structure that can replace the role of a flat panel display device using the same.

잘 알려진 바와 같이 액정디스플레이(liquid crystal display)는 자기발광성이 없어 백라이트(Back light)가 필요하지만 동작 전압이 낮아 소비 전력이 적고, 휴대용으로 널리 쓰이고 있는 평판 디스플레이의 일종으로 STN(Super Twisted Nematic) LCD, 박막트랜지스터(TFT;Thin Film Transistor) LCD, 유기EL(유기 전계발광소자) 등이 있다.As is well known, liquid crystal displays require backlight because they do not emit light, but they have low power consumption and low power consumption, and are widely used as portable portable displays. STN (Super Twisted Nematic) LCD Thin film transistor (TFT) LCD, organic EL (organic electroluminescent device), and the like.

이와 같은 LCD의 동작 원리는 LCD 셀에 의해 온/오프되는 백라이트 광원의 빛을 이용한다. 즉, 빛은 일정한 방향으로 파동을 가지고 있어, 이 파동이 수직으로 편광판에 도달하면 빛이 통과하지 못하고, 수평으로 도달할 경우에만 빛이 통과한다. 따라서, LCD는 전계에 의해 일정한 방향으로 액정 분자 배열이 이루어지고, 이 경우 일정한 방향의 파동을 가진 빛을 선택적으로 통과시킨다. The operation principle of the LCD uses the light of the backlight light source that is turned on / off by the LCD cell. In other words, the light has a wave in a certain direction, and when the wave reaches the polarizer vertically, the light does not pass, but only when the wave reaches horizontally. Therefore, the LCD arranges liquid crystal molecules in a constant direction by an electric field, and in this case, selectively passes light having a wave in a constant direction.

분자구조 특성상 액정은 전계에 의해 선형으로 배열되고, 기계적인 특성으로 인해 다시 레이어 간에 90도 단위로 회전이 가능하다. 이러한 90도 단위 회전 배열을 TN(Twisted Nematic)이라고 하고, 270도 단위 회전배열은 STN(Super Twisted Nematic)이라고 한다. 레이어 2장을 사이에 놓고 이러한 막대 모양의 액정에 전계가 걸리면 전계의 방향에 따라 이러한 액정이 재배열되면서 통과하는 광량이 변한다. Due to the molecular structure, the liquid crystal is linearly arranged by an electric field, and due to mechanical properties, the liquid crystals can be rotated in increments of 90 degrees between layers. This 90 degree unit rotation array is called TN (Twisted Nematic), 270 degree unit rotation array is called STN (Super Twisted Nematic). When two layers of layers are interposed between the liquid crystals in the shape of rods, the amount of light passing through the liquid crystals is rearranged according to the direction of the electric fields.

액정 표시기는 CRT나 플라즈마 디스플레이 등과 같은 발광형 표시기와 비교하여 뛰어난 점을 많이 가지고 있으나, 발광형 디스플레이에 비교하여 열세하다고 인정되는 성능들을 개선해 나가는 것이 과제이다.The liquid crystal display has many advantages compared to a light emitting display such as a CRT or a plasma display, but it is a problem to improve performances that are considered inferior to a light emitting display.

차세대 디스플레이는 고화질, 3D영상 등을 표현하기 위해 처리할 정보량이 급격히 증가할 것으로 예상되는데 반응 속도가 느린 LCD를 사용할 경우 좋은 성능을 기대하기가 어렵다. 따라서, 기존의 디스플레이 소자를 대체하기 위한 차세대 디스플레이에 관하여 활발히 연구되고 있다.Next-generation displays are expected to rapidly increase the amount of information to be processed to express high-definition, 3D images, etc. It is difficult to expect good performance when using a slow response LCD. Therefore, the next generation display for replacing the existing display device is actively researched.

이하 개선이 요구되는 액정 표시기의 백라이트 에너지의 이용 효율, 동작 특성(동화 특성), 시야각, 암실 콘트라스트, 휘도 등의 문제점들을 차례로 설명하도록 하겠다.Hereinafter, problems such as utilization efficiency of backlight energy, operating characteristics (moving characteristics), viewing angles, darkroom contrast, and luminance of the liquid crystal display that require improvement will be described in order.

액정 표시기의 백라이트 에너지의 이용 효율은 10% 이하로 매우 낮다. 그 이유는 백라이트로부터 나온 빛이 편광판, 액정, 배향막, 컬러 필터 등에 의해 흡수되어 손실되기 때문이다. The utilization efficiency of the backlight energy of the liquid crystal display is very low, 10% or less. This is because the light emitted from the backlight is absorbed and lost by the polarizing plate, the liquid crystal, the alignment film, and the color filter.

액정 표시기가 대형 디스플레이 시장을 잠식해 들어가고 있는 시점에서 대형 액정 화면을 밝게 하기 위해서 소비전력을 증대시키는 것은 액정 표시기가 대형화 될수록 문제점으로 대두된다. 따라서, 백라이트의 이용 효율 향상과 액정 표시기의 투과율 향상이 대형 액정 표시기 실현을 위해 풀어야 할 과제로 남게 된다. Increasing the power consumption in order to brighten a large liquid crystal screen at a time when the liquid crystal display is encroaching on the large display market becomes a problem as the liquid crystal display becomes larger. Therefore, improving the utilization efficiency of the backlight and improving the transmittance of the liquid crystal display remain a problem to be solved in order to realize a large liquid crystal display.

동작 특성(동화 특성)에 관해서는 우선 응답시간이 모든 계조에서 1프레임을 끊는 것이다. 이것은 기술적으로는 이미 도달해 있는 수준이다. Regarding the operation characteristic (motion picture characteristic), the response time first cuts one frame in every gradation. This is technically already reached.

그러나, 홀드 모드 그대로라면 전 계조에서의 응답시간을 1프레임의 반인 8ms이하로 해 본들 그렇게 극적인 동화 특성의 향상은 가져올 수 없다. 이것은 홀드 모드 고유의 문제이다. 이것을 해결하기 위해서는 백라이트의 점멸구동, 프레임 사이에 흑신호를 넣는 것 등의 해결책이 이미 제안되어 있다. 그러나 이것에는 소비전력의 증대, 램프 개수의 증가에 따른 가격 상승, 콘트라스트의 저하, 그리고 깜빡임이 동반된다. 인간의 눈에 순한 액정 표시의 장점을 잃게 된다. 또한 정면에서 본 화질이 저하한다. 종래의 액정 표시기의 장점을 훼손하면서까지 동화 성능을 개선하는 것은 바람직하지 못하다. 보다 다른 방향에서 성능을 만족시켜야 할 필요성이 대두되고 있다. However, if the hold mode is used, the response time of the entire gray level is less than 8ms, which is half of one frame, and thus the dramatic assimilation can not be improved. This is a problem specific to hold mode. In order to solve this problem, a solution such as driving a backlight and a black signal between frames has already been proposed. However, this is accompanied by an increase in power consumption, a price increase due to an increase in the number of lamps, a decrease in contrast, and flickering. The advantages of a mild liquid crystal display in the human eye are lost. Also, the image quality seen from the front side is reduced. It is undesirable to improve the assimilation performance while compromising the advantages of conventional liquid crystal displays. There is a need to meet performance in other directions.

또한, 액정 표시기는 시야각 특성을 갖는 것이 가장 큰 문제 중의 하나이다. 수준의 차는 있지만 VA, IPS, OCB 의 모든 액정에 공통된 과제이며 유감스럽게도 이것은 현재의 기술로서는 해결할 수가 없다. 시야각의 문제에 대해서는 신기술의 등장이 절실히 요구된다고 말할 수 있다.In addition, it is one of the biggest problems that the liquid crystal display has a viewing angle characteristic. Although there is a level difference, it is a common problem for all liquid crystals of VA, IPS, and OCB, and unfortunately this cannot be solved by current technology. On the issue of viewing angle, it can be said that the emergence of new technology is urgently required.

액정 표시기의 암실 콘트라스트는 현재로는 500:1이다. 한편, 명실 콘트라스트는 다른 어떠한 디스플레이보다도 우수한 수준에 이미 와 있다. 액정 표시기의 암실 콘트라스트가 CRT의 그것에 비교하여 손색이 없게 되려면 800:1 정도까지의 콘트라스트가 요구된다. 콘트라스트를 높이는 것으로서 처음으로 컬러 필터의 색을 짙게 하는 것이 살아나게 된다. 암실 콘트라스트가 800:1정도가 되면 색을 포함해서 암실 시에 있어서의 표시 품위라는 의미에서도 CRT에 필적하게 된다. 암실 콘트라스트 면에서 살펴보면 각종의 액정의 모드 중에서 현재 VA가 가장 유리하지만 800:1의 수준이 되려면 새로운 돌파구가 요구된다.The darkroom contrast of the liquid crystal display is currently 500: 1. Clear contrast is already at a level above any other display. Contrast up to about 800: 1 is required for the darkroom contrast of the liquid crystal display to be comparable to that of the CRT. For the first time, increasing the contrast, darkening the color of the color filter comes to life. When the darkroom contrast is about 800: 1, it is comparable to the CRT in terms of display quality in the darkroom including color. In terms of darkroom contrast, VA is the most advantageous among various liquid crystal modes, but a new breakthrough is required to reach the 800: 1 level.

액정 표시기의 휘도는 현재 450 ~ 500cd/m2 이지만 이것을 CRT의 피크 휘도에 필적하는 800cd/m2으로 높이려면 상당한 노력이 요구된다. 그러나, 밝게 하기 위해서 소비전력을 증대시키는 것은 바람직하지 못하다. 소비전력 증대 문제는 액정 표시기가 대형이 되면 될 수록 아주 치명적인 문제로 대두된다. 액정과 CRT의 소비전력을 비교해 보면 20형이하의 액정은 CRT의 1/2이하의 소비전력이라 할 수가 있지만 대형이 되면 될 수록 그 차이는 줄어드는 경향에 있다. The luminance of the liquid crystal display is currently 450-500 cd / m 2, but considerable effort is required to increase it to 800 cd / m 2 , comparable to the peak luminance of the CRT. However, it is not desirable to increase the power consumption to make it brighter. The problem of increased power consumption becomes a fatal problem as the liquid crystal display becomes larger. Comparing the power consumption of liquid crystals and CRTs, liquid crystals of type 20 or less can be said to be less than half the power consumption of CRTs, but as the size becomes larger, the difference tends to decrease.

이러한 경향에 비추어, 요구되는 것이 액정 패널의 투과율 향상과 백라이트 에너지의 이용 효율 향상이다. 현재의 액정 중에서 TN의 투과율이 가장 높으며, 이것에 비해 투과율이 가장 낮은 것이 IPS이며 TN의 50%이하이다. VA도 TN에 비교하면 60~80%, OCB도 60%정도로 낮다. 이것들은 적어도 TN와 동등한 정도의 투과율을 앞으로는 요구될 것이다. TN과 동등한 투과율을 실현할 수가 있다면 앞으로의 백라이트의 효율 개선과 더불어 사이즈에 관계없이 CRT의 1/2이하의 소비전력을 항상 기대할 수가 있다. In view of this tendency, what is required is an improvement in the transmittance of the liquid crystal panel and an improvement in utilization efficiency of backlight energy. Among the current liquid crystals, TN has the highest transmittance. Compared with this, the lowest transmittance is IPS, which is 50% or less of TN. VA is also 60 ~ 80% lower than TN and OCB is about 60% lower. These will require a transmission of at least on the order of TN in the future. If the transmittance equivalent to TN can be realized, the efficiency of the backlight and the power consumption of less than 1/2 of the CRT can always be expected regardless of the size.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 불투명한 가동 박막과 경사 벽면으로 이루어진 도광로를 이용한 광 밸브 및 이들을 배열한 구조의 디스플레이 수단을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention for solving the above problems is to provide a light valve using a light guide path made of an opaque movable thin film and an inclined wall surface, and a display means having a structure in which the light valves are arranged.

본 발명의 다른 목적은, 백라이트 에너지의 낮은 이용 효율과, 느린 동작 속도, 좁은 시야각, 낮은 휘도 등을 해결하기 위한 가동 박막 광 밸브 및 이를 이용한 디스플레이 장치를 제공하는 데 있다.
Another object of the present invention is to provide a movable thin film light valve and a display device using the same to solve a low utilization efficiency of backlight energy, a slow operation speed, a narrow viewing angle, a low luminance, and the like.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 구동 박막을 갖는 광 밸브는 경사면으로 형성된 벽면을 포함하는 도광로가 형성된 기판과, 상기 도광로가 형성된 기판에 대향하여 형성된 상부전극과, 상기 도광로의 경사 벽면 위에 형성된 하 부전극과, 상기 기판 위에 일단이 부착되고, 상기 상부전극과 하부전극 사이에 형성된 가동박막과, 상기 하부전극과 가동 박막간에 전기적 단락을 방지하기 위해 형성된 제1 절연막과, 상기 상부전극과 가동 박막간에 전기적 단락을 방지하기 위해 형성된 제2 절연막을 포함하고, 상기 하부전극과 가동 박막 간 또는 상부전극과 가동 박막 간의 인가 전압에 따라 상기 상부전극측 또는 하부전극측으로 이동되어 상기 도광로를 개폐하는 것을 특징으로 한다.The light valve having the driving thin film according to the present invention for solving the above problems is a substrate having a light guide path including a wall surface formed with an inclined surface, an upper electrode formed to face the substrate on which the light guide path is formed, A lower electrode formed on the inclined wall surface, one end attached to the substrate, a movable thin film formed between the upper electrode and the lower electrode, a first insulating film formed to prevent an electrical short between the lower electrode and the movable thin film; A second insulating film formed between the upper electrode and the movable thin film to prevent an electrical short circuit, and is moved to the upper electrode side or the lower electrode side according to an applied voltage between the lower electrode and the movable thin film or between an upper electrode and the movable thin film to guide the light; It is characterized by opening and closing the furnace.

또한, 본 발명에 따른 구동 박막을 갖는 광 밸브는, 경사면으로 형성된 벽면을 포함하는 도광로가 형성된 기판과, 상기 도광로가 형성된 기판에 대향하여 형성된 상부전극과, 상기 도광로의 경사 벽면 위에 형성된 하부전극과, 상기 상부전극 위에 일단이 부착되고, 상기 상부전극과 하부전극 사이에 형성되며 불투명한 재질로 형성된 가동 박막과, 상기 상부전극과 가동 박막간에 전기적 단락을 방지하기 위해 형성된 제1 절연막과, 상기 하부전극과 가동 박막간에 전기적 단락을 방지하기 위해 형성된 제2 절연막을 포함하고, 상기 하부전극과 가동 박막 간 또는 상부전극과 가동 박막 간의 인가 전압에 따라 상기 상부전극측 또는 하부전극측으로 이동되어 상기 도광로를 개폐하는 특징을 가진다.In addition, a light valve having a driving thin film according to the present invention includes a substrate on which a light guide path including a wall surface formed as an inclined surface is formed, an upper electrode formed opposite to the substrate on which the light guide path is formed, and formed on an inclined wall surface of the light guide path. A movable thin film having one end attached to the lower electrode, the upper electrode and formed between the upper electrode and the lower electrode and formed of an opaque material, a first insulating film formed to prevent an electrical short between the upper electrode and the movable thin film; And a second insulating film formed to prevent an electrical short between the lower electrode and the movable thin film, and moved to the upper electrode side or the lower electrode side according to an applied voltage between the lower electrode and the movable thin film or between the upper electrode and the movable thin film. It has a characteristic of opening and closing the light guide path.

또한, 본 발명에 따른 가동 박막 광 밸브를 이용한 디스플레이 장치는, 경사면으로 형성된 벽면을 포함하는 도광로가 형성된 기판과, 상기 도광로가 형성된 기판에 대향하여 형성된 상부전극과, 상기 도광로의 경사 벽면 위에 형성된 하부전극과, 상기 기판 위에 일단이 부착되고, 상기 상부전극과 하부전극 사이에 형성되며 불투명한 재질로 형성된 가동박막과, 상기 하부전극과 가동 박막간에 전기적 단락 을 방지하기 위해 형성된 제1 절연막과, 상기 상부전극과 가동 박막간에 전기적 단락을 방지하기 위해 형성된 제2 절연막을 포함하고, 상기 하부전극과 가동 박막 간 또는 상부전극과 가동 박막 간의 인가 전압에 따라 상기 상부전극측 또는 하부전극측으로 이동되어 상기 도광로를 개폐하는, 가동 박막을 갖는 광 밸브를 포함하며, 상기 다수개의 가동 박막을 갖는 광 밸브가 수평 배열 형태로 기판 위에 형성되고, 상기 하부전극과 상기 상부전극의 전압 인가 상태에 따라 각각 상기 하부전극측 또는 상기 상부전극측으로 이동 흡착되어 상기 도광로를 개폐하도록 하여 상기 백라이트를 통과 또는 차단시키는 것을 특징으로 한다.In addition, a display apparatus using a movable thin film light valve according to the present invention includes a substrate having a light guide path including a wall surface formed as an inclined surface, an upper electrode formed to face the substrate on which the light guide path is formed, and an inclined wall surface of the light guide path. A lower electrode formed thereon, one end attached to the substrate, a movable thin film formed between the upper electrode and the lower electrode and formed of an opaque material, and a first insulating film formed to prevent an electrical short between the lower electrode and the movable thin film. And a second insulating film formed to prevent an electrical short between the upper electrode and the movable thin film, and move to the upper electrode side or the lower electrode side according to an applied voltage between the lower electrode and the movable thin film or between the upper electrode and the movable thin film. And a light valve having a movable thin film to open and close the light guide path, wherein the plurality of temporary The light valve having the copper thin film is formed on the substrate in a horizontal arrangement, and is moved and adsorbed to the lower electrode side or the upper electrode side according to the voltage applied state of the lower electrode and the upper electrode to open and close the light guide path. Characterized by passing or blocking the backlight.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 가동 박막을 갖는 광 밸브의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of a light valve having a movable thin film according to the present invention.

<제1 실시예><First Embodiment>

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가동 박막을 갖는 광 밸브의 개폐상태를 도시한 것으로, (a)는 본 발명의 제1 실시예에 의한 광 밸브가 열린 상태를 나타내는 평면도이고 (b)는 이때의 a-a'의 수직 단면도이고, (c)는 본 발명의 제1 실시예에 의한 광 밸브가 닫힌 상태를 나타내는 평면도이고 (d)는 이때의 b-b'의 수직 단면도이다.1 is a view showing an open / closed state of a light valve having a movable thin film according to a first embodiment of the present invention, (a) is a plan view showing an open state of the light valve according to the first embodiment of the present invention (b ) Is a vertical sectional view of a-a 'at this time, (c) is a plan view showing a closed state of the light valve according to the first embodiment of the present invention, and (d) is a vertical sectional view of b-b' at this time.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가동 박막을 갖는 광 밸브는 기판(10), 도광로(20), 하부전극(30), 절연막(30a), 상부전극(40) 및 가동 박막 (50)을 포함한다.As shown, the light valve having the movable thin film according to the first embodiment of the present invention is the substrate 10, the light guide path 20, the lower electrode 30, the insulating film 30a, the upper electrode 40 and the movable Thin film 50.

여기서, 기판(10)은 절연성(절연체), 반도전성(반도체) 또는 도전성(금속이나 도전성 폴리머)을 갖는 물질로 구성하는 것이 가능하며, 기판(10)이 반도전성 또는 도전성을 갖는 물질인 경우에는 기판(10)과 하부전극(30) 간에는 전기적 단락 방지를 위한 절연막(도시되지 않음)이 형성되어진다. 또한, 하부전극(30)과 가동 박막(50)간에는 전기적 단락 방지를 위한 절연막(30a)이 형성되며, 상부전극(40)과 가동 박막(50)간에는 전기적 단락 방지를 위한 절연막(도시되지 않음)이 형성됨은 물론이다. Here, the substrate 10 may be made of a material having insulation (insulator), semiconductivity (semiconductor), or conductivity (metal or conductive polymer), and when the substrate 10 is a material having semiconductivity or conductivity, An insulating film (not shown) is formed between the substrate 10 and the lower electrode 30 to prevent electrical shorts. In addition, an insulating film 30a for preventing an electrical short is formed between the lower electrode 30 and the movable thin film 50, and an insulating film for preventing an electrical short between the upper electrode 40 and the movable thin film 50 (not shown). This is of course formed.

기판(10)에는, (a) 및 (b)에 도시된 것으로 알 수 있는 바와 같이, 기판(10)에 수평하게 자른 단면이 직사각형이고 그 직사각형의 가로 또는 세로 중심선을 따라 기판에 수직으로 자른 단면이 각각 도면처럼 완만하게 굴곡진 좌우 양쪽 변들을 갖는 사다리꼴 형태이고, 상단의 개구부는 하단의 개구부에 비해 넓이가 넓은 직사각형이나 상하단 개구부들 각각의 중심이 동일 수직선상에 있어서 위로 갈수록 점점 굵어지는 직사각기둥 형태의 관통 구멍이 뚫려 빛이 통과할 수 있는 도광로(20)가 형성된다.As shown in (a) and (b), the substrate 10 has a rectangular cross section cut horizontally to the substrate 10 and is cut vertically to the substrate along a horizontal or vertical centerline thereof. Each of these is a trapezoidal shape having both sides of the left and right smoothly curved as shown in the drawing, and the upper opening is a rectangle that is wider than the opening at the bottom, but the center of each of the upper and lower openings is on the same vertical line and becomes thicker and thicker upwards. A light guide path 20 through which light passes through is formed by a through hole of a shape.

도광로(20)는 벽면이 경사면으로 형성되고, 각각의 경사면에 대응하여 가동 박막(50)이 형성된다.The light guide path 20 has a wall surface formed as an inclined surface, and a movable thin film 50 is formed corresponding to each inclined surface.

하부전극(30)은 경사 벽면들과 모양이 각각 같고 크기가 작거나 같으며 그들 끼리는 서로 전기적으로 절연되고, 가능한한 넓게 경사 벽면들 각각의 위에 형성된다. 여기서, 하부전극(30)은 도광로(20)의 경사 벽면들 각각에 가능한한 넓게 형 성되는 것이 바람직하다. 또한, 하부전극(30)은 전압인가를 위한 외부 구동회로와의 연결을 위해 기판(10) 상부의 수평한 일부분까지 연장되어 형성되는 것이 바람직하다.The lower electrode 30 has the same shape as each of the inclined wall surfaces and is smaller or equal in size, and they are electrically insulated from each other, and are formed on each of the inclined wall surfaces as broadly as possible. Here, the lower electrode 30 is preferably formed as wide as possible on each of the inclined wall surfaces of the light guide path 20. In addition, the lower electrode 30 is preferably formed to extend to a horizontal portion of the upper portion of the substrate 10 for connection with an external driving circuit for voltage application.

상부전극(40)은 도광로(20)의 넓은 직사각형 개구부 바로 위에 기판(10) 상부의 수평한 면과 평행하게 형성되며, 유리 또는 폴리머 등의 투명기판에 ITO, SnO2, ZnO 등의 투명 전극으로 형성되고, 절연체로 이루어진 지지체(도시되지 않음)에 의해 지지된다.The upper electrode 40 is formed in parallel with the horizontal plane of the upper portion of the substrate 10 directly above the wide rectangular opening of the light guide path 20, and the transparent electrode such as ITO, SnO 2 , ZnO, or the like on a transparent substrate such as glass or polymer. And is supported by a support (not shown) made of an insulator.

가동 박막(50)은 하부전극(30) 위에 형성되며, 하부전극(30)의 형상에 따라 그 모양이 같게 형성되고, 지지 및 외부 구동회로와의 연결을 위해 경사 벽면의 넓은 쪽 개구부의 가장자리를 넘은 기판 위에 그 일단이 부착되고, 타단(경사벽면 즉, 하부전극의 형상과 같은 나머지 부분)은 경사 벽면과 이격 분리되어 움직임이 가능하도록 형성된다.The movable thin film 50 is formed on the lower electrode 30, and has the same shape according to the shape of the lower electrode 30, and the edge of the wide opening of the inclined wall surface for the support and the connection with the external driving circuit. One end is attached to the over substrate, and the other end (the inclined wall surface, that is, the remaining portion such as the shape of the lower electrode) is formed to be separated from the inclined wall surface to allow movement.

여기서, 도시하지는 않았지만, 가동 박막(50)은 유리 기판 또는 폴리머 등의 투명기판 위에 도광로를 개폐할 수 있도록 형성될 수도 있다.Here, although not shown, the movable thin film 50 may be formed to open and close the light guide path on a glass substrate or a transparent substrate such as a polymer.

이와 같이 구성된 본 발명의 제1 실시예에 따른 구동 박막을 갖는 광 밸브의 동작 원리를 설명하면 다음과 같다.The operation principle of the light valve having the driving thin film according to the first embodiment of the present invention configured as described above is as follows.

가동 박막(50)과 하부전극(30) 또는 가동 박막(50)과 상부전극(40) 간에인가 전압에 따라 각각 하부전극(30)측 또는 상부전극(40)측으로 이동되어 도광로(20)를 개폐하도록 한다. The movable thin film 50 and the lower electrode 30 or between the movable thin film 50 and the upper electrode 40 are moved to the lower electrode 30 side or the upper electrode 40 side, respectively, depending on the applied voltage to guide the light guide path 20. Open and close.

하부전극(30)과 가동 박막(50) 간에 전압이 인가되면 가동 박막(50)이 하부전극(30)측으로 이동되어 도광로(20)가 열린 상태가 되고, 상부전극(40)과 가동 박막(50) 간에 전압이 인가되면 가동 박막(50)이 상부전극(40)측으로 이동되어 도광로(20)가 닫힌 상태가 된다.When a voltage is applied between the lower electrode 30 and the movable thin film 50, the movable thin film 50 moves to the lower electrode 30 to open the light guide path 20, and the upper electrode 40 and the movable thin film ( When the voltage is applied between the 50 and the movable thin film 50 is moved to the upper electrode 40 side, the light guide path 20 is closed.

즉, 하부전극(30)들과 이에 대응되는 가동 박막(50)들 사이에 전압이 인가될 경우에 이들 사이에 작용하는 정전기력에 의해 가동 박막(50)들이 도광로(20)의 경사 벽면에 흡착되어 도광로(20)가 열린 상태 즉, 빛이 통과할 수 있는 '개(開)'상태가 된다. 이때, 하부전극(30)과 가동 박막(50)들 간에는 동시에 전압을 인가하는 것이 바람직하다.That is, when a voltage is applied between the lower electrodes 30 and the corresponding movable thin films 50, the movable thin films 50 are adsorbed on the inclined wall surface of the light guide path 20 by an electrostatic force acting therebetween. As a result, the light guide path 20 is opened, that is, a state in which light can pass. In this case, it is preferable to simultaneously apply a voltage between the lower electrode 30 and the movable thin film 50.

한편, 상부전극(40)들과 이에 대응되는 가동 박막(50)들 간에 전압을 순차적으로 인가하여, 이들 사이에 작용하는 정전기력에 의해 가동 박막(50)들이 대응되는 상부전극(40)에 순차적으로 각각 흡착되고, 가동 박막(50)들의 가장자리 부분들이 서로 겹쳐져서 도광로(20)가 완전히 닫힌 상태 즉, 빛이 완벽하게 차단되는 '폐(閉)'상태가 된다. 또한, 각각의 상부전극들(40)과 가동 박막들(50) 간에 동시에 전압이 인가되더라도, 전압 인가를 위한 회로선이나 다른 지연수단을 이용하거나 좌우와 앞뒤의 경사면들을 비대칭으로 형성함으로써, 구동 박막(50)이 순차적으로 흡착되어 도광로(20)가 '폐(閉)'상태가 되도록 하는 것도 가능하다. Meanwhile, voltage is sequentially applied between the upper electrodes 40 and the movable thin films 50 corresponding thereto, and the movable thin films 50 are sequentially applied to the corresponding upper electrodes 40 by electrostatic force acting therebetween. Each is adsorbed, and the edge portions of the movable thin films 50 overlap each other so that the light guide path 20 is completely closed, that is, a 'closed' state in which light is completely blocked. In addition, even when a voltage is simultaneously applied between each of the upper electrodes 40 and the movable thin films 50, the driving thin film is asymmetrically formed by using circuit lines or other delay means for voltage application or by forming asymmetrical surfaces of the left and right sides. It is also possible for 50 to be adsorbed sequentially so that the light guide path 20 may be in a "closed" state.

이러한 구성에 의하면, 완만하게 경사진 벽면을 갖는 도광로(20)와 그 벽면 위에 형성된 하부전극(30)에 의해 가동 박막(50)을 구동하기 위한 전압을 수직 벽면을 갖는 경우와 비교하여 현저하게 낮출 수 있다는 장점이 있다. 그리고 빛의 입사 방향은 상기 도광로(20)의 넓은 개구부 쪽이든 또는 좁은 개구부 쪽이든 상관이 없다는 특징이 있다. According to this configuration, the voltage for driving the movable thin film 50 by the light guide path 20 having the gently inclined wall surface and the lower electrode 30 formed on the wall surface is remarkably compared with the case having the vertical wall surface. It can be lowered. In addition, the direction of incidence of light is characterized in that it does not matter whether a wide opening side or a narrow opening side of the light guide path 20.

또한, 여기서는 기판(10)에 수평하게 자른 단면이 직사각형인 경우를 예를 들어 설명하였지만 기판(10)에 수평하게 자른 단면이 정사각형인 경우에도 구성요소 및 동작 원리는 동일하므로 이하, 설명은 생략한다.In addition, although the cross section cut horizontally on the board | substrate 10 was demonstrated here as an example here, although the cross section cut horizontally on the board | substrate 10 is square, since a component and an operation principle are the same, the description is abbreviate | omitted hereafter. .

<제2 실시예>Second Embodiment

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가동 박막 광 밸브의 개폐상태를 도시한 것으로서, (a)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가동 박막 광 밸브가 열린 상태를 나타내는 평면도이고, (b)는 이때의 a-a'의 수직 단면도이다. (c)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가동 박막 광 밸브가 닫힌 상태를 나타내는 평면도이고, (d)는 이때의 b-b'의 수직 단면도이다.2 is a view showing an open / closed state of a movable thin film light valve according to a second embodiment of the present invention, (a) is a plan view showing an open state of a movable thin film light valve according to a second embodiment of the present invention, ( b) is a vertical cross section of a-a 'at this time. (c) is a top view which shows the closed state of the movable thin-film light valve which concerns on 2nd Example of this invention, (d) is a vertical sectional view of b-b 'at this time.

본 발명의 제2 실시예에서는, 가동 박막(50)들이 (c) 및 (d)에 도시된 바와 같이, 닫힌 상태에서 가동 박막(50)들의 가장자리 부분들이 서로 겹치지 않고 틈새 없이 맞닿는 구조를 갖는다. In the second embodiment of the present invention, as shown in (c) and (d), the movable thin films 50 have a structure in which the edge portions of the movable thin films 50 are in contact with each other without gaps without overlapping each other.

따라서, 상부전극(40)들과 가동 박막(50)들 사이에 동시에 전압을 인가함으로써, 가동 박막(50)들을 '폐(閉)'상태를 실현할 수 있게 된다.Accordingly, by simultaneously applying a voltage between the upper electrodes 40 and the movable thin films 50, the movable thin films 50 can be in a 'closed' state.

본 발명의 제2 실시예에 따른 가동 박막을 갖는 광 밸브는 제1 실시예와 비교하여 '폐(閉)'상태에서 구동 박막이 겹쳐지는 형태인가 맞닿는 형태인가의 차이만이 있으므로, 상세한 구조 및 동작원리는 제1 실시예와 유사하므로 이하 설명은 생략한다.The light valve having the movable thin film according to the second embodiment of the present invention has only a difference between the overlapping or abutting shape of the driving thin film in the 'closed' state as compared with the first embodiment. Since the operation principle is similar to that of the first embodiment, the following description is omitted.

<제3 실시예>Third Embodiment

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 가동 박막 광 밸브의 개폐상태를 도시한 것이다.3 shows an open / closed state of the movable thin film light valve according to the third embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 제1 실시예와 달리 앞뒤의 가동 박막 날개들을 생략하여 그 개수를 1/2로 줄이는 대신 앞뒤 경사 벽면 구조를 수직 벽면 구조로 한 것이다.As shown, unlike the first embodiment, the front and rear inclined wall structures are vertical wall structures instead of omitting the front and rear movable thin film blades to reduce the number to 1/2.

여기서, (a)는 본 발명의 구동 박막을 갖는 광 밸브가 열린 상태를 나타내는 평면도이고 (b)는 이때의 a-a'의 수직 단면도이다. (c)는 본 발명의 구동 박막을 갖는 광 밸브가 닫힌 상태를 나타내는 평면도이고 (d)는 이때의 b-b'의 수직 단면도이다. Here, (a) is a top view which shows the open state of the light valve which has the drive thin film of this invention, (b) is a vertical sectional view of a-a 'at this time. (c) is a top view which shows the closed state of the light valve which has the drive thin film of this invention, and (d) is a vertical sectional view of b-b 'at this time.

도시된 바와 같이, 기판(10)에 수평하게 자른 단면이 직사각형이고 직사각형의 가로 중심선을 따라 기판(10)에 수직으로 자른 단면이 경사진 좌우 변을 갖는 역사다리꼴 형태이고, 직사각형의 세로 중심선을 따라 기판에 수직으로 자른 단면이 직사각형 형태이다.As shown, the cross section cut horizontally on the substrate 10 is rectangular, and the cross section cut perpendicularly to the substrate 10 along the rectangular horizontal centerline has an inverted trapezoidal shape with inclined left and right sides, and along the vertical longitudinal center line of the rectangle. The cross section perpendicular to the substrate is rectangular in shape.

상단의 개구부는 하단의 개구부에 비해 좌우 폭이 넓은 직사각형이나 상하단 개구부들 각각의 중심이 동일 수직선상에 있어서 위로 갈수록 좌우의 옆면이 점점 벌어지는 날이 잘린 쐐기와 닮은 사각기둥 형태의 관통 구멍이 뚫려 빛이 통과할 수 있는 도광로(20)가 형성된다.The upper opening is rectangular with wider left and right widths than the lower opening, but the center of each of the upper and lower openings is on the same vertical line. The light guide path 20 which can pass through is formed.

하부전극(30)은 좌우의 경사 벽면들과 모양이 각각 같고 크기가 작으면서 거 의 같으며 그들끼리는 서로 전기적으로 절연된다. 여기서, 하부전극(30)은 가능한한 넓게 경사 벽면들 각각의 위에 형성되는 것이 바람직하다.The lower electrode 30 has the same shape and small size as the left and right inclined walls, respectively, and they are electrically insulated from each other. Here, the lower electrode 30 is preferably formed on each of the inclined wall surfaces as wide as possible.

상부전극(40)은 도광로(20)의 넓은 직사각형 개구부 바로 위에 기판(10) 상부의 수평한 면과 평행하게 형성되며, 유리 또는 폴리머 등의 투명기판에 ITO, SnO2, ZnO 등의 투명 전극으로 형성되고, 절연체로 이루어진 지지체(도시되지 않음)에 의해 지지된다.The upper electrode 40 is formed in parallel with the horizontal plane of the upper portion of the substrate 10 directly above the wide rectangular opening of the light guide path 20, and the transparent electrode such as ITO, SnO 2 , ZnO, or the like on a transparent substrate such as glass or polymer. And is supported by a support (not shown) made of an insulator.

2개의 가동 박막(50)은 하부전극(30) 위에 형성되며, 하부전극(30)의 형상에 따라 그 모양이 같게 형성되고, 지지 및 외부 구동회로와의 연결을 위해 경사 벽면의 넓은 쪽 개구부의 가장자리 일부에 그 일단이 부착되고, 타단(경사 벽면 즉, 하부전극의 형상과 같은 나머지 부분)은 경사 벽면과 이격 분리되어 움직임이 가능하도록 형성된다. The two movable thin films 50 are formed on the lower electrode 30, and have the same shape according to the shape of the lower electrode 30, and are formed at the wide side openings of the inclined wall for connection with the support and the external driving circuit. One end is attached to a part of the edge, and the other end (the inclined wall surface, that is, the remaining portion such as the shape of the lower electrode) is formed to be separated from the inclined wall surface to allow movement.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 앞뒤의 수직 벽면들과 가동 박막(50)들 사이에 생기는 틈새로 빛이 새는 것을 막을 수 있게끔 앞뒤의 틈새 바로 위 기판(10) 또는 상부전극(40)에 블랙 매트릭스부(60)가 설치되는 것이 바람직하다.In addition, as shown in FIG. 4, the substrate 10 or the upper electrode 40 immediately above the gap between the front and rear vertical walls and the movable thin film 50 to prevent light leakage. It is preferable that the black matrix part 60 is provided.

이하, 본 발명의 제3 실시예에 따른 가동 박막을 갖는 광 밸브의 동작원리는 제1 실시예와 동일하므로 생략한다.Hereinafter, since the operation principle of the light valve having the movable thin film according to the third embodiment of the present invention is the same as that of the first embodiment, it is omitted.

<제4 실시예>Fourth Example

도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 가동 박막을 갖는 광 밸브의 개폐상태 를 도시한 것으로서, (a)는 본 발명의 가동 박막을 갖는 광 밸브가 열린 상태를 나타내는 평면도이고 (b)는 이때의 a-a'의 수직 단면도이다. (c)는 본 발명의 가동 박막을 갖는 광 밸브가 닫힌 상태를 나타내는 평면도이고 (d)는 이때의 b-b'의 수직 단면도이다.4 is an open / closed state of a light valve having a movable thin film according to a fourth embodiment of the present invention, (a) is a plan view showing an open state of the light valve having a movable thin film of the present invention, and (b) It is a vertical cross section of a-a 'at this time. (c) is a top view which shows the closed state of the light valve which has a movable thin film of this invention, and (d) is a vertical sectional view of b-b 'at this time.

본 발명의 제4 실시예에 따른 가동 박막을 갖는 광 밸브는 제1 실시예에서 앞뒤의 가동 박막들과 우측(또는 좌측) 가동 박막 하나를 생략하여 가동 박막의 개수를 하나로 줄이고, 앞뒤 및 우측(또는 좌측) 벽면 구조를 수직 벽면으로 형성하고, 좌측(또는 우측) 벽면 구조를 경사 벽면으로 형성하여 좌우측 벽면을 비대칭 구조로 한 실시예이다. The light valve having the movable thin film according to the fourth embodiment of the present invention reduces the number of movable thin films to one by omitting the front and rear movable thin films and the right (or left) movable thin film in the first embodiment, and the front and rear and right ( Alternatively, the left) wall structure is formed as a vertical wall surface, and the left (or right) wall structure is formed as an inclined wall surface, thereby making the left and right wall surfaces an asymmetrical structure.

다만, 제4 실시예에서는 좌측(또는 우측)이 경사 벽면이고, 우측(또는 좌측)이 수직 벽면인 경우를 예로 들었지만, 수직 벽면이 경사 벽면 구조인 경우에도 본 발명의 기술적 사상을 벗어나는 것이 아님은 당연하다.In the fourth embodiment, the left (or right) side is an inclined wall surface, and the right (or left side) is a vertical wall surface, but the vertical wall surface does not depart from the technical spirit of the present invention. Of course.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예는, 도광로(20) 좌우의 벽면들을 비대칭으로 형성하여 경사면이 완만한 쪽 부분에 가동 박막(50)과 하부전극(30)을 각각 형성하고, 닫힘 상태에서 가동 박막(50) 가장자리와 수직 벽면이 거의 맞닿는 구조로 형성된다. As shown, according to the fourth embodiment of the present invention, the wall surfaces on the right and left side of the light guide path 20 are formed asymmetrically to form the movable thin film 50 and the lower electrode 30 on the side of the inclined surface, respectively. In the closed state, the edge of the movable thin film 50 and the vertical wall are almost in contact with each other.

이때, 가동 박막(50) 가장자리와 도광로(20)의 수직 벽면 사이에서 생기는 틈새로 새어 나오는 미약한 빛을 막기 위해 틈새 위를 지나 가동 박막(50) 끝 쪽 가장자리 위로 블랙 매트릭스부(60)를 연장하여 형성한다. 또한, 이 블랙 매트릭스부(60)도 상부전극(40)에 형성될 수도 있다. At this time, the black matrix portion 60 is placed over the edge of the movable thin film 50 through the gap to prevent the weak light leaking into the gap generated between the edge of the movable thin film 50 and the vertical wall of the light guide path 20. To extend. The black matrix portion 60 may also be formed on the upper electrode 40.

이하, 본 발명의 제4 실시예에 따른 가동 박막을 갖는 광 밸브의 동작원리는 제1 실시예와 동일한 방법에 의하므로 설명은 생략한다.Hereinafter, since the operation principle of the light valve having the movable thin film according to the fourth embodiment of the present invention is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted.

<제5 실시예>Fifth Embodiment

도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 가동 박막 광 밸브의 개폐상태를 도시한 것으로서, (a)는 본 발명의 가동 박막을 갖는 광 밸브가 열린 상태를 나타내는 평면도이고 (b)는 본 발명의 가동 박막을 갖는 광 밸브가 닫힌 상태를 나타내는 평면도이다. 5 is a view showing an open / closed state of a movable thin film light valve according to a fifth embodiment of the present invention, (a) is a plan view showing an open state of a light valve having a movable thin film of the present invention, and (b) is a present invention It is a top view which shows the state in which the light valve which has a movable thin film of the closed state.

본 발명의 제5 실시예는 제1 실시예 보다 낮은 전압으로 가동 박막(50)들을 구동하기 위해서, 가동 박막(50)들의 부착 부분을 부분적으로 절개한 절개부(70)를 형성한 것이다.In the fifth embodiment of the present invention, in order to drive the movable thin films 50 at a lower voltage than the first embodiment, the cutout portion 70 is formed by partially cutting the attachment portions of the movable thin films 50.

이렇게 형성함으로써, 가동 박막(50)의 부착 부분이 작아지게 하여 동작시 구동 전압을 낮출 수 있게 된다. By forming in this way, the attachment part of the movable thin film 50 becomes small, and it becomes possible to lower the drive voltage at the time of operation.

이 때, 절개부(70)로부터 빛이 새는 것을 막기 위해 도 4에 도시된 블랙 매트릭스부(60)를 절개된 부분 위로 연장 설치하는 것이 바람직하다. At this time, in order to prevent light leakage from the cutout 70, it is preferable to extend the black matrix part 60 shown in FIG. 4 over the cutout.

도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 가동 박막 광 밸브에 렌즈를 형성한 예를 도시한 것이다. 6 and 7 show an example in which a lens is formed in the movable thin film light valve according to the present invention.

빛이 입사하는 쪽 개구부(20)에 렌즈를 설치하여 빛의 이용효율을 높이는 경우를 도시한 것이며, 도 6의 (a) 및 (b)는 넓은 개구부 쪽 입사를, (c) 및 (d)는 좁은 개구부 쪽 입사를 나타내고, 도 7은 빛이 출사하는 개구부 앞에도 렌즈를 설치하여 출사 쪽에서 평행 광선을 얻는 경우를 나타낸 것이다.6 illustrates a case in which a lens is installed in the opening 20 through which light is incident to increase light utilization efficiency, and FIGS. 6A and 6B show incidences of wide openings in FIGS. 6A and 6D. Fig. 7 shows the incidence on the narrow opening side, and Fig. 7 shows the case where a lens is provided in front of the opening through which light is emitted to obtain parallel rays from the exit side.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명은 빛이 입사하는 쪽의 개구부 앞에 렌즈(80)를 설치하여 입사광을 집속함으로써 도광로를 통과하는 빛의 강도를 높일 수 있다. 즉, 광 이용효율을 높이는 것이 가능하게 된다. As shown in FIG. 6, the present invention can increase the intensity of light passing through the light guiding path by concentrating incident light by installing a lens 80 in front of the opening of the light incident side. That is, the light utilization efficiency can be improved.

또한, 도 7은 도 6에 있어서, 빛이 출사하는 쪽의 개구부 앞에도 렌즈(81)를 설치하여 출사되는 빛을 평행 광선으로 집속하는 것을 나타낸다.In addition, in FIG. 6, in FIG. 6, the lens 81 is also provided in front of the opening part of the light exit side, and it shows that the emitted light is focused by parallel rays.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 가동 박막을 갖는 광 밸브의 배열 상태를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 광 밸브를 2 차원의 배열 형태로 배치하여 디스플레이 장치에 응용하고자 할 경우, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 한 화소에 내에 형성하여 컬러 표시가 가능하도록 제작하고자 할 때의 응용예를 평면도(a)와 수직 단면도(b)를 나타낸 것이다.8 illustrates an arrangement of a light valve having a movable thin film according to an embodiment of the present invention. As shown in the drawing, when the light valves of the present invention are arranged in a two-dimensional arrangement and applied to a display device, red (R), green (G), and blue (B) are formed in one pixel to display color. An example of application when it is intended to be made is shown in a plan view (a) and a vertical cross-sectional view (b).

또한, 본 발명에 따른 가동 박막을 갖는 광 밸브를 이용한 디스플레이 장치는, 백라이트를 이용하는 평판 디스플레이 장치에 있어서, 다수개의 가동 박막 광 밸브가 수평 배열 형태로 기판 위에 형성되고, 하부전극과 가동박막간 또는 상부전극과 가동박막간의 인가전압에 따라 각각 하부전극측 또는 상부전극측으로 이동 흡착되어 도광로를 개폐하도록 하여 백라이트를 통과 또는 차단시키게 된다.In addition, a display device using a light valve having a movable thin film according to the present invention, in a flat panel display device using a backlight, a plurality of movable thin film light valves are formed on the substrate in a horizontal arrangement, between the lower electrode and the movable thin film or In accordance with the applied voltage between the upper electrode and the movable thin film is moved to the lower electrode side or the upper electrode side, respectively, to open and close the light guide path to pass or block the backlight.

이상에서와 같이 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니며 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형과 조합이 가능하다.As described above, the technical idea of the present invention has been described with reference to the accompanying drawings. However, the exemplary embodiments of the present invention are described by way of example and are not intended to limit the present invention, but do not depart from the scope of the technical idea of the present invention. Many variations and combinations are possible.

본 발명에 따르면, 빛을 완벽하게 차단하는 것이 가능하고, 경사 벽면 상에 전극을 형성하기 때문에 구동전압을 매우 낮출 수가 있으며, 동작속도가 수 내지 수십 ㎲(sec) 정도로 매우 빠른 광 밸브를 제공하는 것이 가능하게 된다.According to the present invention, it is possible to completely block the light, and because the electrode is formed on the inclined wall, it is possible to lower the driving voltage very much, and to provide a light valve which is very fast operating speed of several to several tens of seconds (sec) It becomes possible.

또한, 아날로그 구동뿐만 아니라 디지털 구동도 가능하며, 빛의 다양한 계조 표현이 가능해지고, 렌즈를 사용하여 집광하면 입사하는 빛 에너지 이용 효율을 증대시킬 수 있으며, 사용 온도에 구애 받지 않는 광 밸브를 제공하게 된다.In addition, not only analog driving but also digital driving is possible, and various gray scales of light can be expressed, and when light is collected using a lens, the efficiency of incident light energy can be increased, and a light valve can be provided regardless of the operating temperature. do.

또한, 종래의 액정과는 달리 액정이나 편광판, 배향막 등이 필요하지 않아 빛 에너지의 이용 효율이 매우 높으며, 컬러 필터를 사용할 경우에 이 필터에 의한 빛의 손실이 발생하기는 하지만, 액정 표시기에 비해 상대적으로 밝은 컬러 표시가 가능한 평판 표시기를 제작하는 것이 가능하게 된다.In addition, unlike conventional liquid crystals, liquid crystals, polarizing plates, alignment films, and the like are not required, and thus the use efficiency of light energy is very high. It is possible to fabricate a flat panel display capable of relatively bright color display.

또한, 액정 표시기에 비해 매우 넓은 시야각을 가진 평판 표시기 제작이 가능하며, 빛이 출사하는 개구부에 렌즈를 사용하여 빛을 평행하게 집광할 경우에 투사형 표시기 제작도 가능하고, 가동 박막의 개폐 속도가 ㎲(10-6sec) 정도로 매우 빠르고 디지털로 구동 가능하기 때문에 초 고정세한 화면 및 초고속 동화상의 실현이 가능하게 된다. In addition, it is possible to manufacture a flat panel display having a much wider viewing angle than a liquid crystal display, and to produce a projection type display when the light is condensed in parallel by using a lens in the light exiting aperture. It is very fast (10 -6 sec) and can be driven digitally, enabling ultra-high definition screens and ultra-fast moving images.

또한, 기존의 반도체 공정 기술과 액정 표시기 제작 설비 및 공정 기술들을 그대로 활용할 수 있는 장점이 있게 된다.In addition, there is an advantage that can utilize the existing semiconductor process technology and the liquid crystal display manufacturing equipment and process technology as it is.

Claims (21)

경사면으로 형성된 벽면을 포함하는 도광로가 형성된 기판과,A substrate on which a light guide path including a wall surface formed as an inclined surface is formed; 상기 도광로가 형성된 기판에 대향하여 형성된 상부전극과, An upper electrode formed to face the substrate on which the light guide path is formed; 상기 도광로의 경사 벽면 위에 형성된 하부전극과,A lower electrode formed on the inclined wall surface of the light guide path; 상기 기판 위에 일단이 부착되고, 상기 상부전극과 하부전극 사이에 형성되며 불투명한 재질로 형성된 가동 박막과,A movable thin film having one end attached to the substrate and formed between the upper electrode and the lower electrode and formed of an opaque material; 상기 하부전극과 가동 박막간에 전기적 단락을 방지하기 위해 형성된 제1 절연막과,A first insulating film formed between the lower electrode and the movable thin film to prevent an electrical short circuit; 상기 상부전극과 가동 박막간에 전기적 단락을 방지하기 위해 형성된 제2 절연막을 포함하고,A second insulating film formed between the upper electrode and the movable thin film to prevent an electrical short circuit; 상기 하부전극과 가동 박막 간 또는 상부전극과 가동 박막 간의 인가 전압에 따라 상기 상부전극측 또는 하부전극측으로 이동되어 상기 도광로를 개폐하는, 가동 박막을 갖는 광 밸브.And a movable thin film which is moved to the upper electrode side or the lower electrode side according to an applied voltage between the lower electrode and the movable thin film or between the upper electrode and the movable thin film to open and close the light guide path. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 도광로는 단면 형상이 상부가 넓고 하부가 좁은 역사다리꼴로 형성되는, 가동 박막을 갖는 광 밸브.And the light guide path is formed in an inverted trapezoid having a wide upper cross section and a lower narrow cross section. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 도광로의 경사면은 경사곡면인, 가동 박막을 갖는 광 밸브.An inclined surface of the light guide path is a light valve having a movable thin film. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 도광로의 수평 단면은 직사각형이고,The horizontal cross section of the light guide is rectangular, 상기 가동 박막은 상기 도광로의 개폐가 가능하도록 4개로 구성되며, 상기 4개의 가동 박막은 전압의 인가에 따라 순차적으로 개폐되며, 상기 도광로의 '폐' 상태에서 서로 겹쳐지도록 형성되는, 가동 박막을 갖는 광 밸브.The movable thin film is composed of four to enable the opening and closing of the light guide path, and the four movable thin films are sequentially opened and closed according to the application of a voltage, and formed to overlap each other in the 'closed' state of the light guide path, Light valve having a. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 도광로의 수평 단면은 정사각형이고,The horizontal cross section of the light guide is square, 상기 가동 박막은 상기 도광로의 개폐가 가능하도록 4개로 구성되며, 상기 4개의 가동 박막은 전압의 인가에 따라 순차적으로 개폐되며, 상기 도광로의 '폐' 상태에서 서로 겹쳐지도록 형성되는, 가동 박막을 갖는 광 밸브.The movable thin film is composed of four to enable the opening and closing of the light guide path, and the four movable thin films are sequentially opened and closed according to the application of a voltage, and formed to overlap each other in the 'closed' state of the light guide path, Light valve having a. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 도광로의 수평 단면은 직사각형이고,The horizontal cross section of the light guide is rectangular, 상기 가동 박막은 상기 도광로의 개폐가 가능하도록 4개로 구성되며, 상기 도광로의 '폐' 상태에서 서로 맞닿게 형성되는, 가동 박막을 갖는 광 밸브.The movable thin film is composed of four to enable the opening and closing of the light guide path, the light valve having a movable thin film formed in contact with each other in the 'closed' state of the light guide path. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 도광로의 '폐' 상태에서 상기 가동 박막이 서로 맞닿는 부분에 미세 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스부가 형성되는, 가동 박막을 갖는 광 밸브.And a black matrix portion for blocking fine light in a portion where the movable thin films abut each other in a 'closed' state of the light guide path. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 도광로의 수평 단면은 정사각형이고,The horizontal cross section of the light guide is square, 상기 가동 박막은 상기 도광로의 개폐가 가능하도록 4개로 구성되며, 상기 도광로의 '폐' 상태에서 서로 맞닿게 형성되는, 가동 박막을 갖는 광 밸브.The movable thin film is composed of four to enable the opening and closing of the light guide path, the light valve having a movable thin film formed in contact with each other in the 'closed' state of the light guide path. 제8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 도광로의 '폐' 상태에서 상기 가동 박막이 서로 맞닿는 부분에 미세 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스부가 형성되는, 가동 박막을 갖는 광 밸브.And a black matrix portion for blocking fine light in a portion where the movable thin films abut each other in a 'closed' state of the light guide path. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 도광로의 수평 단면은 직사각형이며, 상하면은 수직 벽면에 의해 폐쇄되고 좌우면은 개방된 상태이고,The horizontal section of the light guide is rectangular, the upper and lower surfaces are closed by the vertical wall surface and the left and right surfaces are open, 상기 가동 박막은 상기 도광로의 개폐가 가능하도록 상기 도광로의 좌우면에 2개로 구성되며, 상기 2개의 가동 박막은 전압의 인가에 따라 순차적으로 개폐되며, 상기 도광로의 '폐' 상태에서 서로 겹쳐지도록 형성되는, 가동 박막을 갖는 광 밸브.Two movable thin films are formed on the left and right sides of the light guide path to enable opening and closing of the light guide path, and the two movable thin films are sequentially opened and closed according to the application of a voltage, and in the 'closed' state of the light guide path. A light valve having a movable thin film, which is formed to overlap. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 도광로의 수평 단면은 직사각형이며, 상하면은 수직 벽면에 의해 폐쇄되고 좌우면은 개방된 상태이고,The horizontal section of the light guide is rectangular, the upper and lower surfaces are closed by the vertical wall surface and the left and right surfaces are open, 상기 가동 박막은 상기 도광로의 개폐가 가능하도록 상기 도광로의 좌우면에 2개로 구성되며, 상기 2개의 가동 박막은 전압의 인가에 따라 순차적으로 개폐되며, 상기 도광로의 '폐' 상태에서 서로 맞닿도록 형성되는, 가동 박막을 갖는 광 밸브.Two movable thin films are formed on left and right sides of the light guide path to enable opening and closing of the light guide path, and the two movable thin films are sequentially opened and closed according to the application of a voltage, and in the 'closed' state of the light guide path. A light valve having a movable thin film formed to abut. 제11항에 있어서, The method of claim 11, 상기 도광로의 '폐' 상태에서 상기 가동 박막이 서로 맞닿는 부분에 미세 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스부가 형성되는, 가동 박막을 갖는 광 밸브.And a black matrix portion for blocking fine light in a portion where the movable thin films abut each other in a 'closed' state of the light guide path. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 도광로의 수평 단면은 직사각형이며, 상하면은 수직 벽면에 의해 폐쇄되고, 좌우면 중 어느 한면은 수직 벽면에 의해 폐쇄되며, 좌우면 중 수직 벽면에 의해 폐쇄되지 않은 다른 한면은 개방된 상태이고,The horizontal section of the light guide is rectangular, the upper and lower surfaces are closed by the vertical wall surface, one of the left and right surfaces is closed by the vertical wall surface, the other side of the left and right surfaces which are not closed by the vertical wall surface is open, 상기 가동 박막은 상기 도광로의 개폐가 가능하도록 상기 도광로의 좌우면 중 개방된 면 쪽에 1개만으로 구성되며, 상기 가동 박막은 전압의 인가에 따라 개폐되며, 상기 도광로의 '폐' 상태에서 대향되는 수직 벽면과 맞닿도록 형성되는, 가동 박막을 갖는 광 밸브.The movable thin film is composed of only one on the open side of the left and right sides of the light guide path to enable the opening and closing of the light guide path, the movable thin film is opened and closed according to the application of a voltage, in the 'closed' state of the light guide path A light valve having a movable thin film formed to abut against an opposite vertical wall surface. 제13항에 있어서, The method of claim 13, 상기 도광로의 '폐' 상태에서 대향되는 수직 벽면과 맞닿는 부분에 미세 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스부가 형성되는, 가동 박막을 갖는 광 밸브.And a black matrix portion formed to block fine light at a portion of the light guide path that is in contact with the opposite vertical wall in the 'closed' state of the light guide path. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 도광로는 일측의 벽면이 경사면으로 형성되고, 타측의 벽면이 수직면으로 형성되고, The light guide path is formed with a wall surface on one side of the inclined surface, the wall surface on the other side is formed of a vertical surface, 상기 가동 박막이 상기 도광로의 벽면이 경사면인 부분에 형성되는, 가동 박막을 갖는 광 밸브.And the movable thin film is formed in a portion where the wall surface of the light guide path is an inclined surface. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 도광로의 상측 및/또는 하측에 빛을 집속하는 렌즈가 더 형성되는, 가동 박막을 갖는 광 밸브.And a lens for focusing light on the upper side and / or the lower side of the light guide path. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 하부전극 및 가동 박막은 외부 구동 회로와 연결하기 위한 고정 패드부를 더 포함하는, 가동 박막을 갖는 광 밸브.And the lower electrode and the movable thin film further include a fixing pad portion for connecting with an external driving circuit. 제17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 가동 박막의 고정 패드부에 하나 이상의 절개부가 연속 또는 비연속적으로 형성되는, 가동 박막을 갖는 광 밸브.At least one cutout is formed continuously or discontinuously in the fixed pad portion of the movable thin film. 경사면으로 형성된 벽면을 포함하는 도광로가 형성된 기판과,A substrate on which a light guide path including a wall surface formed as an inclined surface is formed; 상기 도광로가 형성된 기판에 대향하여 형성된 상부전극과, An upper electrode formed to face the substrate on which the light guide path is formed; 상기 도광로의 경사 벽면 위에 형성된 하부전극과,A lower electrode formed on the inclined wall surface of the light guide path; 상기 상부전극 위에 일단이 부착되고, 상기 상부전극과 하부전극 사이에 형성되며 불투명한 재질로 형성된 가동 박막과,One end is attached to the upper electrode, a movable thin film formed between the upper electrode and the lower electrode and formed of an opaque material, 상기 상부전극과 가동 박막간에 전기적 단락을 방지하기 위해 형성된 제1 절연막과,A first insulating film formed to prevent an electrical short between the upper electrode and the movable thin film; 상기 하부전극과 가동 박막간에 전기적 단락을 방지하기 위해 형성된 제2 절연막을 포함하고,A second insulating film formed between the lower electrode and the movable thin film to prevent an electrical short circuit; 상기 하부전극과 가동 박막 간 또는 상부전극과 가동 박막 간의 인가 전압에 따라 상기 상부전극측 또는 하부전극측으로 이동되어 상기 도광로를 개폐하는, 가동 박막을 갖는 광 밸브.And a movable thin film which is moved to the upper electrode side or the lower electrode side according to an applied voltage between the lower electrode and the movable thin film or between the upper electrode and the movable thin film to open and close the light guide path. 백라이트를 이용하는 디스플레이 장치에 있어서,In a display device using a backlight, 경사면으로 형성된 벽면을 포함하는 도광로가 형성된 기판과, 상기 도광로가 형성된 기판에 대향하여 형성된 상부전극과, 상기 도광로의 경사 벽면 위에 형성된 하부전극과, 상기 기판 위에 위치되고, 상기 상부전극과 하부전극 사이에 형성되며 불투명한 재질로 형성된 가동박막과, 상기 하부전극과 가동 박막간에 전기적 단락을 방지하기 위해 형성된 제1 절연막과, 상기 상부전극과 가동 박막간에 전기적 단락을 방지하기 위해 형성된 제2 절연막을 포함하고, 상기 하부전극과 가동 박막 간 또는 상부전극과 가동 박막 간의 인가 전압에 따라 상기 상부전극측 또는 하부전극측으로 이동되어 상기 도광로를 개폐하는, 가동 박막을 갖는 광 밸브를 포함하며,A substrate having a light guide path including a wall surface formed as an inclined surface, an upper electrode formed to face the substrate on which the light guide path is formed, a lower electrode formed on the inclined wall surface of the light guide path, and positioned on the substrate, A movable thin film formed between the lower electrode and an opaque material, a first insulating film formed to prevent an electrical short between the lower electrode and the movable thin film, and a second formed to prevent an electrical short between the upper electrode and the movable thin film It includes an insulating film, and includes a light valve having a movable thin film, which is moved to the upper electrode side or the lower electrode side according to the applied voltage between the lower electrode and the movable thin film or between the upper electrode and the movable thin film, opening and closing the light guide path, 상기 다수개의 가동 박막을 갖는 광 밸브가 수평 배열 형태로 기판 위에 형성되고, 상기 다수개의 가동 박막을 갖는 광 밸브 각각의 하부전극과 가동 박막간에 또는 상부전극과 가동 박막간에 전압의 인가 상태에 따라 상기 도광로를 개폐하여 백라이트를 통과 또는 차단시키는, 가동 박막을 갖는 광 밸브를 이용한 디스플레이 장치.The light valve having the plurality of movable thin films is formed on a substrate in a horizontal arrangement, and the light valve having the plurality of movable thin films is disposed between the lower electrode and the movable thin film or between the upper electrode and the movable thin film. A display apparatus using a light valve having a movable thin film, which opens and closes the light guide path to pass or block a backlight. 제19항에 있어서, The method of claim 19, 특정 프레임 시간당 상기 가동 박막의 열림과 닫힘의 동작수의 비율로 빛의 밝기를 조절하는, 가동 박막 광 밸브를 이용한 디스플레이 장치.A display device using a movable thin film light valve which adjusts the brightness of light at a ratio of the number of operations of opening and closing of the movable thin film per specific frame time.
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