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KR0128728B1 - 액정셀 - Google Patents

액정셀

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KR0128728B1
KR0128728B1 KR1019880006016A KR880006016A KR0128728B1 KR 0128728 B1 KR0128728 B1 KR 0128728B1 KR 1019880006016 A KR1019880006016 A KR 1019880006016A KR 880006016 A KR880006016 A KR 880006016A KR 0128728 B1 KR0128728 B1 KR 0128728B1
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루 썬
호크범 아하론
Original Assignee
조셉 씨이. 카밀루스
사이콜러 인코포레이티드
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Publication date
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Abstract

내용없음

Description

액정셀
제1도는 본 발명에 따른 액정셀 일부의 단면도.
제2도는 본 발명의 변경 실시예를 도시하는 액정셀 일부의 단면도.
제3도는 본 발명의 다른 변경 실시예를 도시하는 액정셀 일부의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 셀, 12 : 액정층,
14,16 : 투명성 기판층, 28 : 흡수층,
30 : 스페이서층
본 발명은 영상 투영용 광변조기로서 사용되는 액정장치에 관한 것으로, 특히 연속 투영용 레이지빔에 의해 정보를 기록할 수 있는 액정셀에 관한 것이다. 셀은 전송모드에서 작동함으로서, 셀을 통해 직접 투영을 실시할 수 있다.
액정재료를 사용하는 장치는 과거 수십년간 상당한 주목을 받아왔다. 이들 액정장치의 대부분은 네마틱종류(nematic class)의 액정을 사용한다. 이러한 장치는 데이터를 기억할 수 없으므로 연속적으로 어드레스 또는 리푸레쉬되어야 한다. 그러나, 이러한 것은 희망 디스플레이가 동적이고 거의 연속적으로 갱신을 하는 경우에는 단점이 아니다.
스메틱(smectic)액정으로 알려진 제2종류의 액정물질은 영상정보가 단지 한 번만 액정셀내에 기록될수 있는 기억용량을 갖는다. 그런 후 기록된 정보를 삭제할 때까지는 실제로 영구적이다.
레이저 어드레스된 액정광변조기가 고해상도 투영 디스플레이장치로서 이들 스메틱 물질을 이용하여 개발되어져 있다. 이들 장치에서는 기록 메카니즘은 주로 열(thermal)이다. 집속된 적외선 레이지빔은 스메틱 액정물질을 등방성 상태로 가열하는데 사용된다. 이후, 액정은 스메틱 상태로 다시 냉각되어 광산란 영역을 형성한다. 기록된 산란영역은 특정 액정물질의 스메틱온도 범위내에서 안정하여, 기록된 정보를 보존할 것이다. 셀은 104v/cm의 전계 또는 가열과 인가된 전계의 조합된 효과에 의하여 삭제될수 있다.
셀을 통해 가시광을 투영함으로서, 셀을 기록하게 되고, 그리고 나서, 기록된 영상을 디스플레이스크린, 광감지 재료 등에 투영할 수 있다. 여러종류의 이러한 디스플레이 장치가 듀웨이의 광 엔지니어링 23(3)책자, 230 내지 240 페이지(1984년 5/6월)에서 ''레이저 어드레스된 액정표시에 기술되어 있다.
두가지 형태의 레이저 어드레스된 액정 광변조기 장치는 적외선 다이오드 레이저와 함께 사용하도록 개발되어져 왔다. 상기 두 형태는 상술한 듀웨이에 의해 공개되어 있다. 이러한 장치중 하나로 알려진 반사형 장치는 액정셀의 기판중 하나상에 제조된 박막 적외선 흡수기를 사용하는 것이다. 적외선 빔을 흡수기층을 횡단하여 주사하면, 방사선은 열로 변환되어 셀내에서 산란영역을 만든다. 그러나, 박막 적회선 흡수기는 적외선 방사선 뿐만 아니라 완성된 영상을 투영하는데 사용된 가시방사선도 통과시키지 않는다. 따라서, 액정셀상에 기록된 영상은 셀의 가시방사선을 반사시킴으로써 투영되어진다. 따라서,이러한 방식은 비교적 복잡한 방사형 광 시스템의 사용을 필수적으로 한다.
제2형태의 장치는 통상 전송형 장치(transmissive device)로서 알려져 있다. 일반적으로, 레이저 파장에서 피크 흡수를 갖는 적외선 흡수 다이(dye)는 액정물질로 도핑된다. 기록빔을 셀에 주사하면, 다이는 레이지 방사선을 흡수하여 이것을 열로 변환시킨다. 다이는 가시파장의 광에 전혀 또는 거의 영향을 받지 않는다. 따라서, 이러한 장치상에 기록된 영상은 통상의 슬라이드 투영기에서 사용된 것과 동일한 방법으로 장치를 통해 투사광을 통과시킴으로써 간단히 투영될 수 있다. 필요한 투영 시스템은 그러므로 반사형 장치의 경우보다 간단하며 경제적이다. 그러나, 이러한 장치에서 사용된 적외선 흡수 다이는 반복사용후에 표백되어 여러번 사용할 경우에는 부적당하다.
그러므로 필요한 것은 상술된 전송형 및 반사형 장치의 단점을 극복하는 레이저 어드레스된 액정 광변조기이다. 특히, 이러한 장치는 상술한 전송형 장치 만큼 간단한 광 시스템을 사용할 수 있어야 한다. 그러나, 성능을 감소하지 않고 장기간 유용하게 사용해야만 한다.
상기 요구조건에 부응하기 위해서, 본 발명은 레이저 어드레스된 액정셀을 제공한다. 셀은 셀의 외부표면을 한정하는 제1 및 제2투명성 기판층을 포함한다. 제1 및 제2전극층을 각각 투명성 전기 도전 물질로 구성한다. 제1전극층은 제1기판층에 인접 배치되며, 제2전극층은 제2기판층에 인접하게 배치된다. 스메틱 액정층은 전극층 사이에 배치된다. 액정층과 제2전극층 사이에는 가시 방사선을 통과 시키지만 적외선 방사선을 흡수하는 수단이 배치된다.
적외선 흡수수단은 3-부분구조이다. 이 구조는 방사선 흡수 물질층, 적외선 방사선에 선택적으로 반사하고 가시방사선을 통과시키는 층 및 이들간에 배치된 유전체 물질로된 스페이서층을 포함한다.
액정셀은 제1기판층을 통해 레이저 어드레스될 수 있다. 변경적으로, 셀은 제2기판층을 통해 레이저 어드레스될 수 있다.
방사선 흡수 물질층은 금속물질로 제조될 수 있다. 적합하게는 방사선 흡수물질층은 니켈로 제조된다. 스페이서층은 이산화실리콘일 수 있다.
선택적 반사층은 다수의 제1 및 제2유전체 물질의 교대층을 구비하며, 제1물질은 제2물질에 대하여 고굴절율을 갖는다. 교대층의 전체수는 기수이며, 교대층 각각은 적외선 방사선의 파장의 4분지 1인광 두께를 갖는다. 적합하게는 제 1물질은 이산화티타늄이며 제2물질은 이산화실리콘이다.
본 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면을 참조로 하기에 설명하겠다.
본 발명은 셀에 데이터를 기록하기 위하여 적외선 레이저빔으로 어드레스되는 액정 광 변조기 셀을 제공한다. 기록 다음에, 가시광은 전송모드로 셀을 통과하여 적절한 디스플레이 또는 광감지 매체상에 영상을 투영한다.
셀을 어드레스하는데 사용된 적외선 레이저는 적합하게는 830nm의 파장을 갖는 빔을 발생하는 다이오드 레이저이다. 빔은 적절한 주사수단에 의해 전체 셀을 횡단주사하여 영상 데이터를 셀상에 기록한다. 셀을 레이저에 의해 어드레스하는 특정수단과 투영광을 셀로 전달하는 특정수단은 본 발명에서는 중요치 않다. 그러나, 이러한 수단을 알고 싶으면 US-A-4,564853을 참조하기 바란다.
지금부터 제1도를 참조하면, 본 발명에 따라 구성된 액정 광 변조기 셀의 단면도가 도시되어 있다. 셀(10)은 액정층(12)을 포함한다. 스메틱-A종류중 적당한 액정물질이 사용될 수 있으며, 적합한 예로는 CBOA을 들 수 있다.
셀(10)은 한 쌍의 투명성 기판총(14,16)으로 지지된다. 이러한 층은 적합하게는 유리로 제조된다. 기판층(14)과 액정물질(12)사이에는 투명성의 전기 전도 물질층(18)이 위치된다. 이러한 물질(20)의 제2층은 기판층(16)에 인접하여 제공된다. 이들 투명성 도전층은 적합하게는 산화 인듐-주석으로 제조된다. 층(18,20)은 함께 액정셀을 지우는데 사용하기 위한 도체로서 작용한다. 따라서, 액정을 전체적으로 비산란 상태로 재정렬하도록 층(18)과 층(20)사이에 전계를 발생할 수 있다.
레이저 다이오드와 같은 적당한 소스(도시되지 않음)로부터 나온 적외선 레이저 방사선은 일반적으로 제1도의 화살표(22)로 표시된 방향으로부터 셀로 전달된다. 투영광은 양방향에서부터 셀로 전달될수 있다.
액정물(12)과 도체층(20)사이에는 가시적으로 투명한 적외선 흡수기(24)가 위치된다. 이러한 흡수기는 레이저지 다이오드 파장에서 강한 흡수력을 제공하며, 적합한 실시예에 따라 구성될 때는 830nm에서 90% 이상의 흡수를 달성할 수 있다. 상기 흡수기는 또한 가시 스펙트럼에서 고전송을 제공한다. 적합한 실시예에 따라 구성될 때, 셀은 약 40 내지 50%의 가시범위에 거쳐서 전송을 달성할 수 있다.
레이저 방사선을 흡수하면, 흡수기(24)에서 열이 발생된다. 이러한 열은 층(12)내의 액정물질에 작용하여 기록되어질 영상정보에 상응하는 산란영역을 발생시킨다.
투명성 적외선 흡수기는 유전체와 금속박막으로 된 3층 적층체로 이루어진다. 제1도에 도시한 바와같이, 흡수기는 유전체 레이저 미러(26), 흡수층(28) 및 이들간에 위치된 스페이서층(30)을 포함한다. 이들 3층은 함께 적절히 조절될 때 입사 레이저광에 대해 상당히 흡수할 수 있는 간섭공동을 형성한다.
3층 적외선 흡수기(24)에 있어서, 흡수층(28)은 입력 적외선 방사선을 수신하도록 스페이서(30)와 함께 동작한다. 흡수층(28)과 액정물질(12)사이의 인터페이스에서, 약간의 광이 반사될 수 있다. 나머지광은 흡수층(28)을 통해 스페이서층(30)내로 통과된다. 이러한 광은 다음으로 레이저 미러(26)에서 반사되며, 후에, 흡수층/액정 인터페이스로 복귀되어 이 인터페이스에 의해 반사된 광을 간섭한다. 순수히 반사된 광량은 스페이서층(30)의 광 두께를 조절함으로써 최소화될 수 있다. 이러한 방법으로, 입사 적외선 방사선의 90% 이상을 흡수할 수 있다.
흡수층은 적합하게는 매우 박막인 금속층으로 형성된다. 이 층의 두께는 단일 통과 광전송을 높게하기 위해서 두껍게 해야한다. 이것은 투영빔이 셀을 통해 통과되는 곳에서 필요하다. 이 층의 적합한 두께는 5 내지 10nm, 적합하게는 75nm이다. 적합한 실시예에 있어서, 흡수층은 니켈로 형성되며, 크롬 또는 망간 등과 같은 다수의 다른 적합한 물질이 사용될 수 있다.
스페이서층(30)은 투명성 유전체층이다. 주지된 바와 같이, 이 층의 두께는 적외선 레이저 방사선의 반사를 최소화하거나 또는 적외선 레이저 방사선의 흡수를 최대화하도록 선택된다. 이 층의 적합한 두께는 180 내지 220nm, 가장 적합하게는 200nm이다. 적합한 실시예에 있어서, 이 층은 이산화실리콘으로 형성될 수 있으며 불화 마그네슘도 사용될 수 있다.
3-층 흡수고조에 관한 보다 상세한 설명은 벨 및 스퐁에 의한 양자 전자 공학의 1EEE 잡지의 QE-14(7), 487 내지 495페이지(1976년 7월)의 광 기록을 위한 반-반사형 구조에서 참조할 수 있다. 상기 장치에서 반사층은 스페이서층/반사층 인터페이스에서 적외선 방사선의 완전한 반사를 제공하는 비투명성의 금속층이다. 물론, 이러한 방법은 전송형 액정 광변조기에서 사용불가능한데, 이것은 이러한 층이 완전한 영상을 투영하는데 필요한 가시광의 통과를 차단하기 때문이다.
본 발명에 있어서, 레이저 미러(26)는 유전체층의 적층체를 갖는 다층구조로서 형성된다. 이러한 미러는 95 내지 99% 정도로 적외선 방사선에 높은 반사도를 제공하지만, 가시광에 대해서는 거의 통과시킨다. 미러층은 다른 두 물질로 형성되며, 교대방식으로 적층된다. 적합한 실시예에 있어서, 적층체의 기수층은 고굴절율을 갖는 물질로 형성된다. 한 예로서, 이들층에 대한 적당한 물질은 XO2이며, 여기서 X는 Ti, Hf, 또는 Zr를 포함하는 그룹에서 선택되며 이중에서 Ti가 적합하다. 서수층 각각에는 고굴절 지수를 갖는 뭍질로 형성된다. 이러한 물질의 적합한 예가 이산화실리콘 SiO2이며 불화마그네슘 MgF2도 사용될 수 있다. 적층체의 각 층은 레이저광의 1/4파장과 동일한 광두께를 갖도록 형성된다. 이러한 방법으로, 레이저 미러는 특별히 입력방사선으로 조절된다.
적합하게는, 레이저 미러내의 유전체층의 전체수는 적어도 7이상이다. 한 예로서, 7층이 사용되면, 미러는 830nm에서 거의 99%반사를 나타내며 가시스펙트럼에 대해 95% 이상의 평균전송을 나타낸다.
이러한 레이저 미러를 제조하는 방법은 본 기술분야에서는 공지된 사실이다. 이러한 장치에 대한 이론에 관한 보다 상세한 것은 바우마이스테르의 응용광학 및 광엔지니어링 285 내지 323 페이지(1965년 킹슬레이크 편집)에서 간섭 및 광 간접 코팅''을 참조하여 알 수 있다.
제1도에서 도시된 셀의 실시예에 대한 변형을 제2도를 참조하여 설명하겠다. 또한, 제2도에서의 셀은 레이저 미러(26)의 각각의 층이 보여질 수 있는 정도로 보다 상세히 도시되어 있다. 이러한 실시예에 있어서, 부가절연층(32)이 액정셀(12)과 흡수층(28)사이에 배치되어 있다. 이 절연층(32)은 두 층을 포함하는데, 한 층(34)은 액정분사를 배열하는 일산화실리콘 물질로 형성되며, 다른 층(36)은 이산화실리콘 물질로 형성된다. 층(32)이 DC전류차단을 위해 제공되며 흡수구조의 광 특성에 심한 영향을 주지않은 정도의 두께를 갖도록 선택된다. 적합한 실시예에 있어서, 이 층은 115nm의 두께일 수 있다.
다른 변경 실시예가 제3도에 도시되어 있다. 여기에 도시된 셀(40)에서는, 투명성 전극층(42)이 상부 유리기판층(44)아래에 위치되어 있다. 적외선 흡수기(46)는 전극(42)에 인접위치되며 다시 흡수층(48), 스페이서층(50) 및 레이저 미러(52)를 포함한다. 액정물질(54)은 레이저 미러(52)아래에 위치되며 제2전극층(56) 및 하부 기판(58)이 후속된다. 적외선 레이저 기록빔은 화살표(60)로 표시된 방향에서 셀로 전달된다. 가시투영광은 양방향에서 셀로 전달될 수 있다. 이 실시예에 있어서, 전극층(42)과 흡수층(48)에서 적외선 방사선의 흡수에 의해 충분한 열이 발생되어 액정물질(54)내에 산란영역을 생성한다.
적합하게는, 셀(40)은 제1도의 셀(10)에 대응하는 층과 동일한 물질 및 두께의 층으로 형성된다.

Claims (14)

  1. 액정셀의 외면을 형성하기 위한 제1 및 제2투명성 기판층(14,16)과, 각각 투명성 전기 도전물질로 형성되며, 상기 제1기판층(14)에 인접하게 배치된 제1전극층(18)과, 상기 제2기판층(16)에 인접하게 배치된 제2전극층(20)과, 상기 전극층들 사이에 배치된 스메틱 액정층(12)과, 상기 액정층과 상기 제2전극층 사이에 가시방사선을 통과시키지만 적외선 방사선을 흡수하기 위해 배치된 수단(24 : 흡수기)을 포함하는 레이저 어드레스 가능한 액정셀에 있어서, 상기 적외선을 흡수하기 위해 배치된 수단(24)은 방사선 물질 흡수층(28)과, 적외선 방사선을 선택적으로 반사하고 가시방사선을 통과하는 층(26)과, 상기 층(28,26)사이에 배치된 유전체 물질로된 스페이서층(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정셀.
  2. 제1항에 있어서, 상기 셀은 상기 제1기판층(14)을 통해 레이저 어드레스되는 것을 특징으로 하는 액정셀.
  3. 제1항에 있어서, 상기 셀은 상기 제2기판층(16)을 통해 레이저 어드레스되는 것을 특징으로 하는 액정셀.
  4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 방사선 흡수 물질층(28)은 금속재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정셀.
  5. 제4항에 있어서, 상기 방사선 흡수 물질층(28)은 니켈로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정셀.
  6. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 스페이서 층(30)은 이산화실리콘 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정셀.
  7. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 스페이서 층(30)은 불화마그네슘 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정셀.
  8. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 선택적 반사층(26)은 유전체 미러인 것을 특징으로 하는 액정셀.
  9. 제1형, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 선택적 반사층(26)은 제1과 제2유전체 물질로된 다수의 교대층을 포함하며, 상기 제1물질은 상기 제2물질에 대해 비교적 고굴절율을 가지는 것을 특징으로 하는 액정셀.
  10. 제9항에 있어서, 상기 교대층 각각은 상기 적외신 방사선의 파장의 1/4의 광 두께인 것을 특징으로 하는 액정셀.
  11. 제9항에 있어서, 상기 제1물질은 XO2이며, 여기서 X는 Ti, Hf 및 Zr를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 액정셀.
  12. 제9항에 있어서, 상기 제2물질은 이산화 실리콘인 것을 특징으로 하는 액정셀.
  13. 제9항에 있어서, 상기 제2물질은 불화마그네슘인 것을 특징으로 하는 액정셀.
  14. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2전극층(18,20)은 산화인듐-주석물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정셀.
KR1019880006016A 1987-05-22 1988-05-21 액정셀 KR0128728B1 (ko)

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