KR940009158B1 - Lcd light valve - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 종래 액정라이트 밸브의 개략적 단면도.1 is a schematic cross-sectional view of a conventional liquid crystal light valve.
제2도는 본 발명의 일실시예에 의한 액정라이트 밸브의 개략적 단면도.2 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal light valve according to an embodiment of the present invention.
제3도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 액정라이트 밸브의 개략적 단면도.3 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal light valve according to another embodiment of the present invention.
* 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 5a : 본딩층5 shading layer 5a bonding layer
5b : 폴리이미드층 6 : 반사층5b: polyimide layer 6: reflective layer
7,7a : 배향막 8,8a : 스페이서7,7a: alignment layer 8,8a: spacer
10 : 입력광 20 : 출력광10: input light 20: output light
LC : 액정LC: Liquid Crystal
본 발명은 대화면,고화질의 비디오 프로젝터,광증폭기 및 이미지 프로세서등에 사용되는 영상소자인 액정라이트 밸브에 관한 것으로서, 상세하게는 제품의 양산성과 수율이 향상되도록 차광층을 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 device used for a large screen, a high definition video projector, an optical amplifier, an image processor, and the like, and more particularly, to a liquid crystal light valve having an improved light shielding layer to improve productivity and yield of a product. .
일반적으로 비디오 프로젝터는 영상을 렌즈를 통해 스크린에 확대 투사시킴으로써 대화면의 구현이 비교적 용이하기 때문에 정보매체의 발달과 함께 새로운 디스플레이로 각광을 받고 있다. 그 가운데에서도 액정라이트 밸브 방식은 높은 휘도와 해상도를 동시에 얻을 수 있는 유망한 방식이나 현재까지는 단지 고가의 산업용 프로젝터로만 상품화되고 있어, 향후 양산화 및 가격화에 따라 가정용 기기에의 응용이 기대되고 있다.In general, a video projector is being spotlighted as a new display with the development of an information medium because it is relatively easy to implement a large screen by projecting an image to a screen through a lens. Among them, the liquid crystal light valve method is a promising method to obtain high brightness and resolution at the same time, but it is commercialized only as an expensive industrial projector until now, and it is expected to be applied to home appliances according to mass production and price.
이러한 액정라이트 밸브(Liquid Crystal light valve)는 인가되는 전압에 따라 광투과율이 변화되는 액정의 전기광학적 특성을 이용하여, 입력 영상 정보에 따라 출력광을 상기 액정을 통하여 변조하는 것으로서 영상을 구성하는 빛을 증폭하기도 하고 빛의 파장을 변화시키는 데도 응용된다. 이와 같은 액정라이트 밸브는 광의 반사와 전송투사 시스템 및 광학적 자료처리장치 등에 사용된다.The liquid crystal light valve is configured to modulate the output light through the liquid crystal according to input image information by using the electro-optical characteristics of the liquid crystal whose light transmittance changes according to the applied voltage. It is also used to amplify and change the wavelength of light. Such liquid crystal light valves are used for light reflection and transmission projection systems and optical data processing devices.
종래의 액정라이트 밸브는 제1도에 도시된 바와 같이, 두매의 평행한 투명기판(2)(2a)의 내면에 AC 구동전압이 인가되는 투명한 전극(3)(3a)이 피착형성되며, 스페이서(8)(8a)에 의해 일정간격을 유지하는 상기 투명기판(2)(2a) 사이의 액정(LC)은 그 양측에 위치된 배향막(7)(7a)에 접촉된다. 그리고 입력광(10)이 입사되는 쪽의 투명기판(2)의 전극 (3)과 이에 대향하는 상기 배향막(7)사이에는 광도전층(4), 본딩층(5a), 차광층(5), 반사층(6)으로 된 샌드위치층이 개재된다. 도면중에 미설명된 부호‘1’은 코팅층, ‘20’은 출력광이다.In the conventional liquid crystal light valve, as shown in FIG. 1, transparent electrodes 3 and 3a to which an AC driving voltage is applied are deposited on an inner surface of two parallel transparent substrates 2 and 2a, and a spacer is formed. The liquid crystal LC between the transparent substrates 2 and 2a, which maintains a constant interval by (8) and 8a, is in contact with the alignment films 7 and 7a located on both sides thereof. The photoconductive layer 4, the bonding layer 5a, the light shielding layer 5, and the electrode 3 between the electrode 3 of the transparent substrate 2 on which the input light 10 is incident and the alignment layer 7 opposite thereto are provided. The sandwich layer which consists of the reflection layer 6 is interposed. In the drawing, reference numeral '1' denotes a coating layer and '20' denotes output light.
상기 본딩층(5a)은 제1SiO2층, 제2SiO2층, 제1CdTe 및 제2CdTe층의 순으로 적층되어 이루어져 있다. 상기 제1SiO2층은 아르곤(Ar) 분위기하에서, 제2SiO2층은 Ar＋O2의 분위기하에서 스퍼터링법으로 형성되고, 제1CdTe층은 Ar＋O2의 분위기하에서, 제2CdTe층은 Ar 분위기하에서 스퍼터링법으로 형성된다.The bonding layer 5a is formed by stacking the first SiO 2 layer, the second SiO 2 layer, the first CdTe, and the second CdTe layer in this order. Under the first 1SiO 2 layer is an argon (Ar) atmosphere, the 2SiO 2 layer is formed by sputtering in an atmosphere of Ar + O 2, the 1CdTe layer is in an atmosphere of Ar + O 2, the 2CdTe layer is formed by sputtering under Ar atmosphere. do.
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 없을 때는 광도전층(4)의 임피던스가 액정보다 아주 크게 유지되고, 광이 있을 때는 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 photoconductive layer 4 should be designed to be much larger than that of the liquid crystal, and to be much smaller (switched) than the liquid crystal when there is light.
그러나 상기한 단층구조의 각 요소는 물리적으로 접합되어 있는데, 사실상 접합된 부위마다의 정합 특성(예를 들어 전기적 저항 즉 임피던스)의 편차가 존재한다. 특히 상기한 단층구조의 각 요소에 있어서의 정합 특성은 각 층의 두께가 두꺼운 경우에 불리하게 되는 바, 상기 반사층(6)의 경우는 굴절률이 높고 낮은 유전물질이 다중으로 적층형성된 것이기 때문에 전체 정합 특성의 약화에 큰 영향을 미친다. 이러한 반사층은 TiO2와 SiO2로 된 박막이 24층 적층형성된 것으로 이를 통해 높은 반사율을 얻을 수 있다.However, each element of the above-described monolayer structure is physically bonded, and in fact, there is a variation in matching characteristics (for example, electrical 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 material is formed in multiple layers, the overall matching is performed. Greatly affect the weakening of properties. The reflective layer is formed by stacking 24 layers of thin films of TiO 2 and SiO 2 , thereby obtaining high reflectance.
이와 같이 동작되는 액정라이트 밸브에 있어서, 광도전층(4) 제조후 광도전층 표면의 거칠기 및 편평도를 개선하기 위해 그 표면을 연마하는 연마공정이 수반된다. 이러한 연마공정이 수반되는 경우에는 연마후 세척공정이 필요하고 차광층(5)과 광도전층(4)과의 접합력을 향상시키기 위한 본딩층(5a)이 필요하게 된다.In the liquid crystal light valve thus operated, a polishing process for polishing the surface in order to improve the roughness and flatness of the surface of the photoconductive layer after manufacturing the photoconductive layer 4 is involved. When such a polishing process is involved, a post-polishing washing process is required and a bonding layer 5a for improving the bonding force between the light shielding layer 5 and the photoconductive layer 4 is required.
따라서, 상기 연마공정은 반사층(6) 표면에서의 난반사를 막아 액정라이트 밸브에서의 광손실을 감소시키고, 액정층의 간극을 균일하게 하여 화상의 균일도를 향상시키기 위해 반드시 필요한 공정이다. 그러나, 연마공정은 공정시간이 다른 공정에 비해 길어서 양산성을 저하시킬 뿐 아니라, 광도전층 표면에 긁힘, 얼룩짐등을 만들어 수율을 감소시키는 문제가 있다.Therefore, the polishing step is necessary to prevent the diffuse reflection on the surface of the reflective layer 6 to reduce the light loss in the liquid crystal light valve, to make the gap of the liquid crystal layer uniform, and to improve the uniformity of the image. However, the polishing process has a long process time compared to other processes, which not only lowers productivity, but also causes scratches and stains on the surface of the photoconductive layer, thereby reducing yield.
본 발명의 목적은 상기 문제를 감안하여 연마공정을 대신하여 양산성 및 수율을 향상시킬 수 있고 제조가 공이 용이하고 신규한 구조로 이루어진 액정라이트 밸브를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a liquid crystal light valve which can improve mass productivity and yield in place of the polishing process in consideration of the above problems, and is easy to manufacture and has a novel structure.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 액정라이트 밸브는 화상신호를 담은 입력광에 의해 임피던스가 변화되는 광도전층과, 일정전위의 전압에 의해 입사된 출력광을 복굴절시키는 액정을 포함하는 복굴절수단층과, 상기 복굴절수단층과 상기 광도전층 사이에 개재되는 차광층 및 반사층과, 상기 광도전층과 상기 차광층과의 접합력을 향상시키는 본딩층과, 상기 복굴절수단의 구동전압을 제공하는 전극을 구비한 액정라이트 밸브에 있어서, 상기 본딩층이 내열성 고분자재료로 이루어진 점에 특징이 있다.In order to achieve the above object, the liquid crystal light valve of the present invention includes a birefringent means layer including a photoconductive layer whose impedance is changed by an input light containing an image signal, and a liquid crystal which birefringes output light incident by a voltage of a constant potential; And a light shielding layer and a reflective layer interposed between the birefringence means layer and the photoconductive layer, a bonding layer for improving the bonding force between the photoconductive layer and the light shielding layer, and an electrode for providing a driving voltage of the birefringence means. The light valve is characterized in that the bonding layer is made of a heat resistant polymer material.
본 발명에서는 내열성 고분자재료로 폴리이미드를 사용하였으며, 이것은 액정 배향막으로 상품화된 도레이사제 LP-72(상품명)이었다. 또한 광도전층(4)을 평활화하기 위해 폴리이미드층에 카본블랙을 분산시켜 카본블랙-폴리이미드 복합물을 차광층으로 사용하였다.In the present invention, polyimide was used as the heat resistant polymer material, which was LP-72 (trade name) manufactured by Toray Industries, Inc., commercialized as a liquid crystal alignment film. In addition, in order to smooth the photoconductive layer 4, carbon black was dispersed in the polyimide layer, and a carbon black-polyimide composite was used as the light shielding layer.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
제2도는 본 발명의 일실시예에 의한 액정라이트 밸브의 개략적 단면도이다. 제2도에 도시된 액정라이트 밸브는 종래의 액정라이트 밸브와 거의 동일한 구조를 가지며, 두매의 평행한 투명기판(2)(2a)의 내면에 AC 구동전압이 인가되는 투명전극(3)(3a)이 피착형성되고, 스페이서(8)(8a)에 의해 일정간격을 유지하는 상기 투명기판(2)(2a) 사이의 액정(LC)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), 차광층(5), 반사층(6)으로 된 샌드 위치층이 개재되어 있고, 상기 광도전층(4)과 차광층(5)과의 접합력을 향상시키기 위해 폴리이미드층(5a)이 개재되어 있다. 그리고 상기한 광도전층(4)를 제조한 후 연마공정을 생략하고, 액체상태의 내열성 고분자를 코팅하여 경화시킴으로써 광도전층 표면보다 평활한 표면을 얻었다. 상기 내열성 고분자 재료로는 폴리이미드를 사용하였고, 그 중에서 액정 배향막으로 상품화된 도레이사제 LP-72(상품명)를 사용하였다. 이때 폴리이미드는 용액 형태로 스핀코팅법 또는 프린팅법에 의해 코팅된다. 코팅 후 240℃에서 1시간동안 경화시킨다. 경화된 폴리이미드막은 충분한 비저항 및 내열성을 가지므로 액정라이트 밸브의 다른 제조공정과, 동작성에 문제가 없었다. 더우기, 적절한 인장응력으로 광도전층(4)과 차광층(5)을 매개시킴으로써 4층으로 된 본딩층이 불필요하게 되었다.2 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal light valve according to an embodiment of the present invention. The liquid crystal light valve shown in FIG. 2 has a structure substantially the same as that of a conventional liquid crystal light valve, and the transparent electrodes 3 and 3a to which an AC driving voltage is applied to an inner surface of two parallel transparent substrates 2 and 2a. ) Is deposited, and the liquid crystal LC between the transparent substrates 2 and 2a maintained at a constant interval 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 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. The sandwich position layer is interposed, and the polyimide layer 5a is interposed in order to improve the bonding force between the photoconductive layer 4 and the light shielding layer 5. After the photoconductive layer 4 was prepared, the polishing step was omitted, and the surface of the liquid conductive polymer was coated and cured to obtain a smoother surface than the photoconductive layer surface. Polyimide was used as the heat resistant polymer material, and LP-72 (trade name) manufactured by Toray Industries, Inc., commercialized as a liquid crystal alignment film was used. The polyimide is then coated in a solution form by spin coating or printing. After coating it is cured at 240 ° C. for 1 hour. Since the cured polyimide film had sufficient specific resistance and heat resistance, there was no problem in other manufacturing processes and operability of the liquid crystal light valve. In addition, by bonding the photoconductive layer 4 and the light shielding layer 5 with an appropriate tensile stress, a four-layer bonding layer becomes unnecessary.
제3도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 액정라이트 밸브의 개략적 단면도이다. 제3도에 도시된 액정라이트 밸브는 광도전층(4)을 평활화하기 위한 폴리이미드층에 안료를 분산시켜 차광층(5)을 대신한 것이다. 상기 폴리이미드층에 차광효과를 부여하기 위해 폴리이미드에 카본블랙을 분산시켜 카본블랙-폴리이미드 복합물을 얻었다. 이 방법을 사용하면, 폴리이미드의 내열성 및 절연성을 유지하면서 효과적으로 광을 흡수시킬 수 있다. 얻어진 카본블랙-폴리이미드 복합물의 비저항을 크게하여 절연성을 유지하기 위해서는 전기 전도도가 작은 카본블랙을 사용하고 카본블랙을 폴리이미드에 고르게 분산시켜야 한다. 통상적으로 상기에서 사용된 카본블랙은 입자의 크기, 밀도 및 산소함량이 작을수록, 그리고 구조, 표면적 및 다공성이 클수록 전기전도도가 크다. 이와 같은 카본블랙을 폴리이미드에 고르게 분산시키는 데에는 볼밀을 이용하여 카본블랙 덩어리를 분쇄하고, 분쇄된 입자를 믹서로 분산시키는 방법이 효과적이다.3 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal light valve according to another embodiment of the present invention. The liquid crystal light valve shown in FIG. 3 replaces the light shielding layer 5 by dispersing a pigment in a polyimide layer for smoothing the photoconductive layer 4. In order to impart a light shielding effect to the polyimide layer, carbon black was dispersed in the polyimide to obtain a carbon black-polyimide composite. Using this method, it is possible to effectively absorb light while maintaining the heat resistance and insulation of the polyimide. In order to increase the specific resistance of the obtained carbon black-polyimide composite to maintain insulation, carbon black having low electrical conductivity must be used and the carbon black must be uniformly dispersed in the polyimide. In general, the carbon black used above has a higher electrical conductivity as the particle size, density and oxygen content are smaller, and the structure, surface area and porosity are larger. In order to evenly disperse such carbon black in polyimide, a ball mill is used to pulverize the carbon black lumps and disperse the pulverized particles with a mixer.
차광효과를 얻기위한 안료로서 백색안료로 널리 사용되는 이산화티타늄도 효과적이다. 카본블랙이 빛을 흡수하는 것에 반해 이산화티타늄은 빛을 반사시킴으로써 차광효과를 낼 수 있다.Titanium dioxide, widely used as a white pigment as a pigment for obtaining a light shielding effect, is also effective. Whereas carbon black absorbs light, titanium dioxide reflects light to provide a light shielding effect.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 액정라이트 밸브는 차광층을 폴리이미드로 구성한 것으로서 다음과 같은 효과를 갖는다.As described above, the liquid crystal light valve of the present invention is composed of a light blocking layer made of polyimide and has the following effects.
1) 종래의 연마공정을 생략함으로써 액정라이트 밸브 제조공정의 수율과 생산성을 대폭 향상시킴과 동시에 제조비용을 크게 감소시켰다.1) By eliminating the conventional polishing process, the yield and productivity of the liquid crystal light valve manufacturing process are greatly improved and the manufacturing cost is greatly reduced.
2) 내열성 고분자용액을 코팅하는데 소요되는 비용은 연마공정에 소요되는 비용에 비해 훨씬 저렴하므로 제반 비용을 크게 감소시켰다.2) The cost of coating the heat-resistant polymer solution is much cheaper than the cost of the polishing process, which greatly reduces overall costs.
3) 본 발명의 내열성 고분자층은 제조공정에 있어서 복잡하고 고가의 제조설비가 필요한 본딩층을 대신함으로써 생산성과 제조비용을 크게 절감시켰다.3) The heat-resistant polymer layer of the present invention significantly reduced productivity and manufacturing cost by replacing the bonding layer requiring a complicated and expensive manufacturing equipment in the manufacturing process.
4) 고분자층을 검게하여 차광층을 대신하는 경우, 맹독성의 CdTe 차광층 제조공정을 생략하여 생산성 및 제조 비용을 크게 줄일 수 있으며, 차광층 제조에 필요한 고가의 설비투자도 불필요하게 되었다.4) In case of replacing the light shielding layer by blackening the polymer layer, productivity and manufacturing cost can be greatly reduced by omitting the highly toxic CdTe light shielding layer manufacturing process, and the expensive facility investment required for manufacturing the light shielding layer is also unnecessary.
따라서 본 발명의 액정라이트 밸브는 장차 공업적 이용가치가 큰 것으로 기대된다.Therefore, the liquid crystal light valve of the present invention is expected to have a high industrial use value in the future.
Claims (8)
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