KR101352532B1 - 3차원 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR101352532B1
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영-펑 왕
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롱-창 리앙
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델타 일렉트로닉스 인코포레이티드
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Abstract

고해상도를 가지는 3D 이미지 디스플레이 장치가 개시된다. 장치는 좌안 및 우안 이미지를 뷰어(viewer)의 좌안 및 우안에 빗나가게 할 수도 있다. 따라서, 뷰어(viewer)는 3D 이미지를 볼 수도 있다. 3D 이미지 디스플레이 장치는 두 개의 비상용성(incompatible) 광 조절 매체를 포함하는 복수의 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀(electrically switchable light modulating cell)을 포함한다. 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀(electrically switchable light modulating cell)의 전극에 전압이 적용되면, 비상용성(incompatible) 광 조절 매체 사이의 계면이 전기습윤(electrowetting) 또는 정전기(electrostatic) 개념에 대응하여 비수평적으로(non-horizontally) 변한다. 전압이 적용되는 동안 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀(electrically switchable light modulating cell)의 격벽의 기하학적인 형상, 크기 및 물질이 비상용성(incompatible) 광 조절 매체의 부정합(misplacement)을 감소시키거나 없앨 수도 있다. 또한, 3D 이미지 디스플레이 장치의 제조방법이 개시된다.

Description

3차원 디스플레이 장치{THREE-DIMENSIONAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 3차원(3D) 이미지 디스플레이 장치에 관한 것이며, 특히 육안(naked-eye) 유형 3D 이미지 디스플레이 장치, 및 이미지 디스플레이 장치 및 그것의 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀(electrically switchable light modulating cell)에 관한 것이다.
Nature 425, 383 (2003)에서, Hayes 등은 착색된 오일(colored oil)을 제어하기 위해 전기습윤(electrowetting) 원리를 적용하는, 신규한 온/오프 스위치 방법을 개시한다. 종래 기술에 비하여, 이 기술은 양호한 색 포화도(color saturation), 빠른 이미지 반응속도(image response speed) 및 낮은 에너지 소비와 같은 몇몇 이점을 가진다. 그 후 전기습윤(electrowetting)이 디스플레이 기술 분야에서 곧 적용되었다.
US 공개특허 2009/0257111에서, 조정가능한 광학 어레이 장치는 도 1에 도시된 것처럼, 상부 층을 구성하는 셀 어레이를 제어하기 위해 TFT 조정 회로(TFT tuning circuitry)가 배치된 기질을 포함한다. 다른 극성을 가지는 2개의 비상용성(incompatible) 유체가 셀 어레이의 셀에 채워지고, 유체 사이의 계면의 형상은 하부 층을 구성하는 TFT 조정 회로에 의해 제어된다. 그러므로, 셀 어레이를 통과하여 이동하는 광선의 위상 변조(phase modulation) 및 빔 편향(beam deflection)이 제어될 수도 있다. 또한 TFT 조정 회로의 구동방법이 개시되어 있다. 그러나, TFT 구동 메커니즘을 이용하면 극적으로 디스플레이의 개구율(aperture ratio)을 감소시킬 수도 있다. 상호접속 층(interconnect layer)이 또한 개시되어 있으며, 디스플레이의 밝기(brightness)는 상호접속 층의 다층-구조에 의해 감소한다. 다수 셀을 가지는 전기습윤(electrowetting) 디스플레이는 홀로그래픽 재구성 시스템(holographic reconstruction system)에 적용된다. 전기습윤 셀을 통해서 광선의 간섭 무늬(interference fringe)가 생성된다. 전기습윤(electrowetting) 디스플레이는 뷰어(viewer)의 눈을 통과하여 이동하는 광선의 방향을 바꾸게 할 수도 있다. 전기습윤 디스플레이가 광선의 방향을 바꿀 수 있더라도, 시간 다중화(time-multiplexing)의 개념이 결여되어 있다. 전기습윤 장치는 재귀반사 패널(retro-reflective panel), 이미지 투사 장치(image projection device) 및 홀로그래픽 재구성 장치(holographic projection reconstructing equipment)에 적용될 수도 있다.
"광을 재배향(redirect)하는 장치 및 방법"이라는 제목의 US 특허 7474470은 도 2에 도시된 것처럼, 디스플레이 요소 및 복수의 재배향 요소(redirecting element)를 포함하는 광 재배향 장치(light redirecting device)를 개시한다. 재배향 요소의 내면(106a~c)에 특별한 구조 또는 친수성 층이 없어서, 액체 L1 및 L2가 부정합될 수도 있다. 액체 L1 및 L2가 비상용성(incompatible)이여서, 액체 사이의 계면 형상은 상부 전극(110)에 의해 제어될 수도 있다. 전극을 전환해서, 디스플레이 3D 이미지를 위해 광을 재배향하기 위하여 액체 계면(interface)이 일부 형상을 형성한다. 또한, 전압이 광 재배향 요소에 적용되는 동안 액체의 접촉각이 틀릴 수도 있다는 사실 때문에 광 방향이 정확하게 제어되지 않을 수도 있다.
"전기습윤 렌즈(electrowetting lens)"라는 제목의 US 특허 7817343은 다른 극성의 두 유체를 포함하는, 전기습윤 렌즈를 개시한다. 제1 및 제2 전극에 동일한 전압을 적용해서 액체 표면을 각각 제어할 수도 있다. 에너지 절약을 위해, (모든 전극이 아닌) 액체 표면 근처의 전극에서만 전압에 의해 구동된다. 그러나, 이 디자인은 각 전극을 개별적으로 제어하기 위해 특정한 회로 배치(circuit layout)를 필요로 하며, 이는 디자인 복잡성을 증가시킬 수도 있다.
관련 기술에서, 미세전자기계시스템(micro-electro-mechanical system; MEMS) 과정에 의해 소형 모세관 어레이(mini-scaled capillary array) 장치로 형성된 액체 렌즈가 제조되었다. 모세관 표면은 가스와 액체 또는 2개의 액체 사이의 계면(interface)일 수도 있고, 계면의 형상은 액체의 표면장력에 의해 결정된다. Applied Physics Letters 87, pp. 134102(2005)에서, Hirsa 등은 "전기화학적으로 활성화된 조정 액체 렌즈(Electrochemically Activated Adaptive Liquid Lens)"라는 제목의 논문을 발행했고, 낮은 에너지 소비를 가지는 가역 모세관 스위치(reversible capillary switch)를 단일 칩에 형성했다.
"고정-접촉 진동 액체 렌즈 및 이미지 시스템(Pinned-contact oscillating liquid lens 및 image system)"이라는 제목의 U.S. 공개특허 2009/0316003는 액적(liquid droplet) 및 액적을 지지하는 액체 렌즈의 채널 사이의 모세관력(capillary force)을 이용하는, 진동 액체 렌즈(oscillating liquid lens)를 개시한다. 챔버 압력을 변화시켜 액체 렌즈를 구동시키고, 그로 인하여 액적의 제1 부분 및 액적의 제2 부분을 변형시킨다. 따라서, 챔버를 통해서 이동하는 입사광은 집중되거나 확산될 수도 있다.
입체 이미지(stereoscopic image) 또는 애니메이션을 보여줄 수 있는 디스플레이를 3차원 (3D) 이미지 디스플레이라고 부른다. 3D 디스플레이 필드의 중요한 발달은 2가지 유형의 기술로 이끌어냈다: 편광유리(polarized glass) 유형 및 육안(naked-eye) 유형. 그 중에서, 홀로그래피(holography)를 이용해서 3D 디스플레이 효력을 이론적으로 달성할 수도 있다. 그러나, 홀로그래피는 작은 픽셀 및 거대한 메모리/계산 속도를 필요로 한다. 디스플레이의 바로 앞의, 배리어 층(barrier layer) 또는 렌티큘라 렌즈(lenticular lens)와 같은, 빔 제어 요소만 위치하는 사실 때문에 육안(naked-eye) 유형은 3D 디스플레이 방법에 더 용이하다. 따라서, 육안(naked-eye) 유형에 의해 광선의 편향 방향이 변하거나 제어될 수 있어서, 우안 이미지 및 좌안 이미지가 각각 뷰어(viewer)의 우안 및 좌안으로 편향될 수 있다.
"가변 초점을 가지는 렌즈(Lens with variable focus)"라는 제목의 US 특허 6,369,954에서, 조정가능한 초점 거리를 가지는 렌즈가 개시된다. 렌즈는 제1 유체 및 제2 유체로 채워진 챔버를 포함하고, 액적 형태의 제2 유체가 챔버 표면에 접한다. 제1 및 제2 유체는 굴절률이 다른 투명한 유체이고, 서로 비상용성(incompatible)이다. 챔버 표면을 접촉하고 둘러싸기 위해 챔버 표면에 전극이 둘러져 있다. 제1 및 제2 유체가 다른 유동성(fluid property)을 가지기 때문에, 외부 전압을 적용해서 제1 및 제2 유체 사이의 계면 곡율비(interface curvature ratio)를 변경시킬 수 있다. 제1 및 제2 유체 사이의 계면 곡율비를 변경하여 입사광의 초점 거리를 조정할 수도 있다.
"자동입체 디스플레이(AUTOSTEREOSCOPIC DISPLAY)"라는 제목의, US 특허 7,688,509는, 3D 이미지를 디스플레이하기 위하여, 분할 화면(splitting screen)으로 배치된, 액체 렌즈를 개시한다. 전기습윤 셀(electrowetting cell)의 전극은 측면 전극 및 하부 전극을 포함한다. 측면 전극 및 하부 전극에 다른 전압을 적용하여 전기습윤 렌즈를 작동할 수 있어서, 거기를 통과하여 이동하는 광선의 방출 방향을 조절하기 위해 두 비상용성(incompatible) 유체의 계면 곡률비 또는 경사비(tilt ratio)가 조정된다.
관련 기술분야에 따르면, 전기습윤 개념으로 제조된 광 조절 요소는 하기와 같은 문제를 가진다. 광 조절 요소에 주입된 극성 및 비극성 용매는 유사한 밀도를 가진다. 액체 및 광 조절 요소의 표면 사이의 접착력(adhesive force)이 부족하면, 제1 및 제2 액체가 부정합될 수도 있다. 게다가, 전압이 적용될 때 제1 유체 표면이 용이하게 변형되면, 액체 및 광 조절 요소의 표면 사이의 접착력(adhesive force)이 부족하기 때문에 제1 및 제2 유체는 용이하게 부정합된다. 전압 적용을 멈추어도, 극성 액체와 주위 사물 사이의 장력(tension)이 너무 작아서 극성 액체를 본래 형상/위치로 되돌릴 수 없다.
개시된 일 구체예는 제1 기질, 제1 기질에 배치된 제1 및 제2 전극, 제1 기질에 형성되고 제1 및 제2 전극을 덮는 유전층, 격벽(partition wall) 및 격벽에 베치되고 제3 전극을 가지는 제2 기질을 포함하는, 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀(electrically switchable light modulating cell)을 제공한다. 유전층, 제2 기질 및 격벽에 의해 형성된 격실(compartment)에 제1 및 제2 광 조절 매체(light modulating media)가 채워지고, 제1 및 제2 광 조절 매체는 실질적으로 혼합할 수 없고 굴절률이 다르다. 제2 기질 및 격벽 중 적어도 하나는 제1 및 제2 광 조절 매체 중 적어도 하나에 의해 젖을 수 있다. 제1 및 제2 광 조절 매체가 제1, 제2 및 제3 전극에 걸친 전위차(electric potential difference)에 따라 제1 기질에서 제2 기질까지 이동하는 광선의 방향을 조정할 수 있어서, 광선이 뷰어(viewer)의 좌안 또는 뷰어(viewer)의 우안에 번갈아 도착한다.
개시된 일 구체예는 복수의 기술한 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀을 포함하는 광 조절 장치(light modulating device)를 제공한다. 각 셀은 제1 기질, 제1 기질에 배치된 제1 및 제2 전극, 제1 기질에 형성되고 제1 및 제2 전극을 덮는 유전층, 격벽(partition wall) 및 격벽에 증착되고 제3 전극을 가지는 제2 기질을 포함한다. 유전층, 제2 기질 및 격벽에 의해 형성된 격실(compartment)에 제1 및 제2 광 조절 매체(light modulating media)가 채워진다. 제1 및 제2 광 조절 매체는 실질적으로 혼합할 수 없고 굴절률이 다르며, 한 층이 적어도 하나의 제2 기질 및 격벽에 형성되며, 그 층은 적어도 하나의 제1 및 제2 광 조절 매체에 의하여 젖을 수 있다.
개시된 일 구체예는 복수의 기술한 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀을 포함하는 광 조절 장치(light modulating device)를 포함하는 3차원 디스플레이 장치를 제공한다.
개시된 일 구체예는 복수의 기술한 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀(electrically switchable light modulating cell)을 포함하는 광 조절 장치(light modulating device)를 포함하는 이미지 디스플레이 시스템(image display system)을 제공한다.
개시된 일 구체예는 제1 기질, 제1 기질에 배치된 제1 및 제2 전극, 제1 기질에 형성되고 제1 및 제2 전극을 덮는 유전층, 유전층에 배치된 격벽(partition wall) 및 접촉각이 작은 물질층(low-contact-angle material layer)을 포함하는 제2 기질, 제2 기질에 배치된 제3 전극 및 격실(compartment)에 채워지는 제1 및 제2 광 조절 매체(light modulating medium)를 포함하는, 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀(electrically switchable light modulating cell)을 제공한다. 유전층, 제2 기질, 격벽이 격실(compartment)을 형성하고, 제1 및 제2 광 조절 매체는 실질적으로 혼합할 수 없고 굴절률이 다르며, 제1 및 제2 광 조절 매체는 제1, 제2 및 제3 전극에 걸친 전위차(electric potential difference)에 따라 제1 기질에서 제2 기질까지 이동하는 광선의 방향을 조정할 수 있어서, 광선이 뷰어(viewer)의 좌안 또는 뷰어(viewer)의 우안에 번갈아 도착한다.
개시된 일 구체예는 기질을 제공하고; 상기 기질 위에 투명한 전도층(transparent conductive layer)을 형성하며; 투명한 전도층에 패턴을 형성하고; 패턴이 형성된 투명한 전도층에 유전층을 형성하며; 유전층에 접촉각이 큰 물질층(high-contact-angle material layer)을 형성하고; 복수의 셀을 형성하기 위해 접촉각이 큰 물질층(high-contact-angle material layer)에 분할층(partition layer)을 형성하며; 복수의 셀을 광 조절 매체로 채우고; 및 복수의 셀을 밀봉하기 위하여 제2 기질을 분할층(partition layer)에 부착하는, 광 조절 장치(light modulating device)의 제조방법을 제공한다.
개시된 일 구체예는 제1 투명 기질을 제공하고; 상기 제1 투명 기질 위에 분할층(partition layer)을 형성하고; 분할층에 패턴을 형성하여 제1 투명 기판의 일부를 노출시키고 복수의 셀을 형성하며; 패턴이 형성된 분할층에 투명한 전도층(transparent conductive layer)을 형성하며; 유전층을 형성하여 투명한 전도층(transparent conductive layer) 및 노출된 제1 투명 기판의 일부를 덮고; 복수의 셀을 광 조절 매체로 채우고; 및 복수의 셀을 밀봉하기 위하여 제2 투명 기질을 유전층에 부착하는, 광 조절 장치(light modulating device)의 제조방법을 제공한다.
개시된 일 구체예는 제1 기질, 제1 기질에 배치되고 제1 및 제2 전극을 포함하는 격벽(partition wall), 제1 기질, 제1 및 제2 전극에 형성된 유전층, 유전층에 인접하게 격벽(partition wall)에 배치된 제2 기질 및 제1 및 제2 전극을 포함하는 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀(electrically switchable light modulating cell)을 제공한다. 제2 기질 및 유전층은 격실(compartment)을 형성하고, 제1 및 제2 광 조절 매체(light modulating media)가 격실에 채워진다. 제1 및 제2 광 조절 매체는 실질적으로 혼합할 수 없고 굴절률이 다르다.
개시된 일 구체예는 제1 기질, 제1 기질에 배치된 격벽(partition wall), 격벽의 일부 및 제1 기질의 일부에 배치되고 서로 엇갈린(interlaced) 두 부분을 포함하는 제1 전극, 격벽의 다른 일부 및 제1 기질의 다른 일부에 배치되고 서로 엇갈린(interlaced) 두 부분을 포함하는 제2 전극, 제1 및 제2 전극에 적합하게 형성된 유전층, 및 제2 기질을 포함하는 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀(electrically switchable light modulating cell)을 제공한다. 제2 기질 및 유전층은 격실(compartment)을 형성하고, 제1 및 제2 광 조절 매체(light modulating media)가 격실에 채워진다. 제1 및 제2 광 조절 매체는 실질적으로 혼합할 수 없고 굴절률이 다르다.
개시된 일 구체예는 제1 투명 기질을 제공하고; 제1 투명 기질 위에 제1 및 제2 전극을 형성하며; 제1 기질 위에 유전층을 형성하여 제1 및 제2 전극을 덮고; 유전층에 격벽(partition wall)을 형성하며; 접촉각이 큰 물질층(high-contact-angle material layer)을 격벽(partition wall)에 형성하고 적어도 일부의 격벽(partition wall) 위에 배치하고; 유전층, 제2 기질, 접촉각이 큰 물질층(high-contact-angle material layer) 및 격벽에 의해 형성된 격실(compartment)에 제1 및 제2 광 조절 매체로 채우는, 광 조절 장치(light modulating device)의 제조방법을 제공한다. 제1 및 제2 광 조절 매체는 실질적으로 혼합할 수 없고 굴절률이 다르며.
첨부된 도면을 참조하여 다음의 구체예에서 상세히 설명한다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 이어진 상세한 설명 및 예를 판독하여 더 완전히 이해될 수도 있다:
도 1은 관련 기술분야의 조정 가능한 광학 어레이 장치를 도시한다;
도 2는 관련 기술분야의 광 재편향 장치(light redirecting device)를 도시한다;
도 3a~3p는 개시된 구체예의 격벽 구조의 평면도이다;
도 4a~4h는 개시된 일 구체예의 3차원 이미지 디스플레이 장치의 제조방법을 도시한다;
도 5a~5g는 개시된 일 구체예의 3차원 이미지 디스플레이 장치의 제조방법을 도시한다;
도 6a~6e는 개시된 일 구체예의 3차원 이미지 디스플레이 장치의 제조방법을 도시한다;
도 7a~7e는 개시된 일 구체예의 격벽의 형성방법을 도시한다;
도 8a~8e는 개시된 일 구체예의 격벽의 형성방법을 도시한다;
도 9a~9e는 개시된 일 구체예의 격벽의 형성방법을 도시한다;
도 10a~10f는 개시된 일 구체예의 유연한(flexible) 3차원 이미지 디스플레이 장치의 제조방법을 도시한다; 및
도 11a~11d, 12a~12b, 13a~13c, 14, 15a~15e, 16a~16d, 17 및 18은 개시된 구체예의 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀(electrically switchable light modulating cell)을 도시한다.
다음의 설명은 본 발명을 실행하는 가장 심사숙고된 형태이다. 이 설명은 본 발명의 일반 이론을 설명할 목적으로 이루어지고 제한하는 의미로 받아들여서는 안 된다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항을 참조하여 가장 잘 결정된다.
극성 광 조절 매체(polar light modulating medium)는 소수성 물질 표면(hydrophobic material surface)에서 접촉각이 큰 (>90°) 액적을 형성하므로, 이런 소수성 물질이 극성 광 조절 매체에 있어 접촉각이 큰 물질(high-contact-angle material)이다. 또한, 비극성 광 조절 매체(non-polar light modulating medium)는 소수성 물질 표면에서 접촉각이 작은 액적을 형성하므로, 이런 소수성 물질이 비극성 광 조절 매체에 있어 접촉각이 작은 물질(low-contact-angle material)이다.
극성 광 조절 매체는 친수성 물질 표면(hydrophilic material surface)에서 접촉각이 작은 (>90°) 액적을 형성하므로, 그런 친수성 물질이 극성 광 조절 매체에 있어 접촉각이 작은 물질(low-contact-angle material)이다. 더욱, 비극성 광 조절 매체는 친수성 물질 표면에 접촉각이 큰 액적을 형성하므로, 이런 친수성 물질이 비극성 광 조절 매체에 있어서 접촉각이 큰 물질(high-contact-angle material)이다.
종래의 렌티큘라 렌즈(lenticular lens)는 정적 수동장치(static passive device)이여서, 광선의 방향을 동적으로 조절할 수 없다. 종래의 렌티큘라 렌즈(lenticular lens)는 또한 디스플레이의 가시 영역에 제한이 있다. 개시된 3D 이미지 디스플레이 장치는 종래의 렌티큘라 렌즈(lenticular lens)를 대체하기 위하여 이용될 수도 있다. 일 구체예에서, 전기습윤(electrowetting) 원리에 의해 디스플레이 장치의 광 조절 매체의 계면(interface)을 제어하여, 광선 방출의 방향을 동적으로 조절할 수도 있다. 디스플레이 장치 및 3D 광 조절 장치는 시분할(time-sharing) 및 동기화(synchronization)를 할 수 있도록 형성되고, 그로 인하여 뷰어(viewer)에게 3D 이미지를 디스플레이할 수 있다. 현재, 1㎜ 전기습윤 디스플레이는 3ms 내지 10ms의 리프레쉬 타임(refresh time)을 가지며, 100㎛ 전기습윤 디스플레이는 1kHz 내지 3kHz의 리프레쉬 주파수(refresh frequency)를 가진다. 일반적으로, 사이즈가 작을수록 구동 속도가 빠르다. 디스플레이가 120Hz 이상의 리프레쉬 주파수(refresh frequency)를 가지면, 디스플레이는 시분할 모드(time-sharing mode)로 작동할 수도 있다.
개시된 구체예에 따르면, 3D 광 조절 장치는 특정한 형상, 크기 및 종횡비(aspect ratio)의 복수의 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀(electrically switchable light modulating cell)을 가진다. 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀은 어레이에 배열되고 적어도 하나의 광 조절 매체를 포함한다. 전기습윤 원리에 따라, 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀에 전압이 적용되면, 광 조절 매체의 계면이 오목(concaved), 볼록(convex) 또는 비스듬한(slanted) 프로파일(profile)과 같은 비수형 프로파일(non-horizontal profile)로 변할 수도 있고, 그로 인하여 이미지의 광선의 방향 및 또는 초점에 영향을 준다.
상기 구체예에 따르면, 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀을 채우기 위하여 2개의 광 조절 매체가 채택될 때, 이에 제한되는 것은 아니지만 하나는 물, 식염수 등과 같은 친수성 (극성) 광 조절 매체이다. 극성 광 조절 매체의 전도도(conductivity)를 증가시키기 위하여, 극성 광 조절 매체는 염화리튬 용액(lithium chloride solution) 또는 염화칼륨 용액(potassium chloride solution)과 같은 저분자 염 용액일 수 있다. 또 이에 제한되는 것은 아니지만, 다른 광 조절 매체는 실리콘 오일(silicone oil), 실리콘 오일 및 테트라브로모 메탄(tetrabromo methane)의 혼합물, 무기 오일(mineral oil), 및 헥사데칸(hexadecane) 등과 같은 소수성 (비극성) 광 조절 매체이다. 개시된 일 구체예에서, 비극성 광 조절 매체의 점도는 1000×10-6㎡·S-1 이하이다. 개시된 다른 구체예에서, 점도를 낮추기 위해 실리콘 오일에 톨루엔이 첨가될 수 있다. 다른 구체예에서, 극성 광 조절 매체 및 비극성 광 조절 매체 중 적어도 하나는 (트리플루오로에탄(trifluoroethanol) 또는 나트륨 트리플루오로아세테이트(sodium trifluoro acetate) 등과 같은) 할로겐화 유기 화합물(halogenated organic compound)과 같은 계면활성제를 포함한다.
개시된 광 조절 장치는 능동 매트릭스(active matrix), 또는 수동 매트릭스(passive matrix)에 의해 구동될 수도 있다. 수동 매트릭스(passive matrix)는 멀티-라인 어드레싱(multi-line addressing), 로우-바이-로우 어드레싱(row-by-row addressing), 컬럼-바이-컬럼 어드레싱(column-by-column addressing) 또는 멀티-도메인 어드레싱(multi-domain addressing)을 수행하여, 더 간단한 어드레싱 모드로 3D 디스플레이 효력을 용이하게 달성한다. 광 조절 장치는 TFT 없이 간단한 수동 매트릭스(passive matrix)에 의해 구동될 수 있고, 그로 인하여 3D 이미지 디스플레이 시스템(image display system)의 개구율(aperture ratio)이 증가한다. 수동 매트릭스(passive matrix)는 멀티-라인 어드레싱(multi-line addressing) 또는 멀티-도메인 어드레싱(multi-domain addressing)에 의해 구동되어서, 그 전도성 라인의 디자인이 간단하다. 예를 들면, 디자인은 복잡한 레이아웃 없이 단지 2개의 층이 된 연결부(예를 들면, ITO)만 필요로 할 수도 있고, 복잡한 레이아웃에 의해 3D 이미지 디스플레이 시스템(image display system)의 밝기(brightness)가 감소하지 않는다.
개시된 일 구체예에서, 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀(electrically switchable light modulating cell)에서의 격벽의 기하학적인 형상, 크기 및 물질이 극성 광 조절 매체 및 격벽 사이의 모세관력(capillary force)을 결정할 수도 있다. 극성 광 조절 매체 및 격벽 사이의 모세관력(capillary force)이 더 크면 다른 광 조절 매체의 부정합(misplacement)을 감소시키거나 없앨 수도 있고, 광 조절 매체의 회귀성(homing ability)이 더 향상된다.
개시된 3차원 디스플레이 장치는 전자 종이(electronic paper) 및 전자 리더(electronic reader), ELD(Electroluminescent display), OELD(Organic electroluminescent display), VFD(Vacuum fluorescent display), LED(Light emitting diode display), CRT(Cathode ray tube), LCD(Liquid crystal display), PDP(Plasma display panel), DLP(Digital light processing) 디스프레이, LCoS(Liquid crystal on silicon), OLED(Organic light-emitting diode), SED(Surface-conduction electron-emitter display), FED(Field emission display), Laser TV(Quantum dot laser; Liquid crystal laser), FLD(Ferro liquid display), iMoD(Interferometric modulator display), TDEL(Thick-film dielectric electroluminescent), QD-LED(Quantum dot display), TPD(Telescopic pixel display), OELT(Organic light-emitting transistor), 전기변색 디스플레이(Electrochromic display) 및 LPD(Laser phosphor display)와 함께 배열할 수 있다.
개시된 3차원 디스플레이 장치는 투명도(transparency)가 높고 그 사이에서 요소를 전달하는 상부 및 하부 투명 기질을 포함한다. 적당한 기질은 중합체 시트, 금속 시트 및 무기 시트일 수도 있다. 중합체 시트는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide) 또는 아크릴(acryl)을 포함한다. 금속 시트는 유연한(flexible) 물질에서 선택될 수도 있다. 무기 시트는 유리, 석영, 또는 다른 비유연(non-flexible) (잘 휘지 않는(rigid)) 물질을 포함한다. 일 구체예에서, 기질의 두께는 2㎛ 내지 5000㎛ 및 바람직하게 5㎛ 내지 2000㎛일 수도 있다. 지나치게 얇은 기질은 충분한 강도 및 평균 두께를 가지지 않는다. 예를 들면 5000㎛ 이상의 지나치게 두꺼운 기질은 박막 유형(thin-type) 디스플레이의 디스플레이 효력에 있어 바람직하지 않을 것이다.
개시된 3차원 디스플레이 장치는 하전된 이온 드리프팅(drifting) (예를 들면, 극성 광 조절 매체에서의 이온 이동도(ion mobility)) 때문에 작동하는 전극의 누출 전류(leakage current)를 전기적으로 절연하기 위한 유전층을 포함한다. 유전층은 무기물, 유기물, 또는 그들의 복합물일 수도 있다. 일 구체예에서, 유전층의 두께는 1㎚ 내지 10000㎚일 수도 있다. 유전층은 다른 물질에 대응하는 다른 적당한 두께를 가질 수도 있다. 예를 들면, 일반적인 무기 유전층의 두께는 10㎚ 내지 500㎚이고, 일반적인 유기 유전층의 두께는 1000㎚ 내지 10000㎚이다. 완전히 조밀한 구조로서 유전층의 두께가 지나치게 얇게 형성되지 않을 것이며, 만일 그렇다면, 절연 및 그 용량이 유지되기 어려울 것이다. 지나치게 두꺼운 유전층은 작동 전압(working voltage)을 증가시키고 유전 감수율(dielectric susceptibility)을 감소시켜서 광 조절 매체의 접촉각 응답(contact angle response)이 비교적 낮다. 무기 유전층은 실리콘 니트라이드(silicon nitride) 및 전형적인 산화물(MOx)을 포함한다. 산화물 MOx의 금속 M는 금속, 전이 금속, 또는 반도체 요소일 수 있고 아래 첨자 x는 1 내지 10이며, 정수가 아닐 수도 있다. 금속은 Mg, Ca, Sr, 또는 Al일 수도 있다. 전이 금속은 Sc, Nb, Gd, Ti, Y, Ta, Hf, Zr, La, Zn, Cu, Ag, 또는 Au일 수도 있다. 반도체 요소는 Si일 수도 있다. 또한, 유전층은 기술된 산화물 또는 그 합성물의 단층 구조 또는 다층 구조일 수도 있다. 다른 구체예에서, 유기 유전층은 그것으로 파릴렌 C(Parylene C), 아크릴레이트(acrylate), 에폭시(epoxy), 에폭시아민(epoxyamine), 실록산(siloxane), 실리콘(silicone), 실리콘 옥시카바이드(silicon oxycarbide), 그들의 합성물, 또는 그들의 다층 구조일 수 있다. 증착된 무기 물질은 높은 잔류 응력과 취성(brittleness)을 가지기 때문에, 증착된 무기 물질의 전기 절연제가 거의 영향을 받지 않는 결점을 가질 것이다. 압력 버퍼 층(strain buffer layer)으로 역할을 하는 유기 물질이 무기 물질과 배열될 수도 있다. 유기 물질, 무기 물질, 그들의 합성물, 또는 다층 구조는 바람직하게 102 내지 10-6 g/㎡의 물/수증기 전송률(transmission rate)을 가진다.
스퍼터링(sputtering), 진공 증착(vacuum vapor deposition), 화학 증착(chemical vapor deposition; CVD), 플라즈마 중합(plasma polymerization), 또는 코팅 과정(coating processes)에 의해 유전층이 형성될 수도 있다. 코팅은 스핀 코팅(spin coating), 슬릿 다이 코팅(slit die coating), 다이 코팅(die coating), 딥 코팅(dip coating) 또는 제트 인쇄 과정(jet printing processes)을 포함한다. 유전층의 제조 방법은 시트-투-시트 방법(sheet to sheet method) 또는 롤-투-롤 방법(roll-to-roll method)일 것이다.
표면 에너지를 줄이고 연잎 효과(lotus effect)를 가지는 초-소수성 표면을 형성하기 위해 유전 표면을 화학적으로 처리할 수도 있다. 화학 처리는 소수성 물질의 직접 코팅, 유전 표면에 플루오로화 관능기(fluorinated functional group)의 드래프팅(grafting), 실리콘 플루오라이드 중합체(silicon fluoride polymer)의 나노젤(nanogel)과 유전 표면의 화학적 결합, 실리콘 물질과 유전 표면의 화학적 결합, 또는 유전층이 증발하는 동안 선택적으로 블소-함유 물질(fluorine-containing material) 및 실리콘을 함께 혼합하는 것을 포함한다. 표면 에너지를 줄이기 위해 유전 표면 구조는 (10㎚ 내지 100㎚의 구조 크기를 가지는) 평면 내지 톱 같은 구조(saw-like structure)로 변경될 수 있다. 유사하게, 표면 에너지를 줄이기 위해 유전 표면을 거칠게 할 수 있다(거칠기(roughness) Ra가 10㎚ 내지 1000㎚이다).
소수성 층은 극성 광 조절 매체에 있어서 낮은 표면 에너지를 가진다. 소수성 층은 Asahi 사의 상업화된 Cytop, Cytonix 사의 상업화된 Fluoropel 또는 Dupont 사의 상업화된 Teflon AF 또는 탄소-함유 및 소수성 중합체를 포함한다. 기술한 소수성 층의 두께는 1㎚ 내지 1000㎚, 바람직하게 5㎚ 내지 150㎚일 수도 있다. 지나치게 얇은 소수성 층은 충분한 절연성 및 용량으로 형성될 수 없다. 지나치게 두꺼운 소수성 층, 예를 들면 1000㎚ 이상의 두께를 가지면, 용량이 너무 작고 전체 디스플레이 장치를 구동하기에 너무 높은 전압이 요구되는 단점을 가진다.
예를 들면, 소수성 층은 하기 표 1에 나타낸 성질을 가진다:
　 DuPont AF 1601 Asahi CYTOP-809M
초기 접촉각(Initial contact angle) ~110° ~105°
유전 상수(Dielectric constant) ~1.93 ~2.0-2.1
유전 세기(Dielectric Strength)
(50㎚ SiO2 포함)		 2.4 V/㎚ 2.0 V/㎚
EW 작동 범위(EW working range) 0~60V *
0~95V **		 0~20V *
0~60V **
최대 각 차이(MAX. angle difference) 55.11°*
3.75°**		 48.52°*
36.55°**
전송률(Transmission rate) 92.13% *
91.28% **		 92.49% *
91.20% **
*: 50㎚ SiO2; **: 200㎚ SiO2
스퍼터링(sputtering), 진공 증착(vacuum vapor deposition), CVD, 또는 코팅 과정(coating processes)에 의해 소수성 층을 형성할 수도 있다. 코팅은 스핀 코팅(spin coating), 슬릿 다이 코팅(slit die coating), 다이 코팅(die coating), 딥 코팅(dip coating) 또는 제트 인쇄 과정(jet printing processes)을 포함한다. 유전층의 제조 방법은 시트-투-시트 방법(sheet to sheet method) 또는 롤-투-롤 방법(roll-to-roll method)일 것이다.
전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀(electrically switchable light modulating cell)의 전극은 금속, 전도성 금속 산화물, 또는 전도성 중합체와 같은 높은 전도도 및 높은 투명도를 가질 수도 있다. 금속은 Au, Ag, Cu, Al, 또는 Ni일 수도 있다. 전도성 금속 산화물은 인듐 주석 산화물(indium tin oxide; ITO), 안티모니 주석 산화물(antimony tin oxide; ATO), 알루미늄-도핑 산화아연(aluminum-doped zinc oxide; AZO), 인듐 갈륨 산화아연(indium gallium zinc oxide; IGZO), 또는 산화아연(ZnO)일 수도 있다. 전도성 중합체는 폴리아닐린(polyaniline), 폴리프로피롤(polypropyrrole), 또는 폴리티오펜(polythiophene)일 수도 있다. 다른 구체예에서, 전극은 80% 이상의 투명도(transparency)를 가질 수도 있다. 스퍼터링(sputtering), 진공 증착(vacuum vapor deposition), CVD, 또는 코팅 과정(coating processes)에 의해 전극이 형성될 수 있다.
전극은 n-유형 또는 p-유형 도핑 반도체 요소일 수도 있다. 실리콘이 P, As, 또는 Sb으로 도핑되는 경우, 도핑 실리콘은 n-유형일 수도 있다. 실리콘이 B 또는 Al로 도핑되는 경우, 도핑 실리콘은 p-유형일 수도 있다. 다이오드를 형성하기 위하여 n-유형 및 p-유형 전극이 결합할 수도 있다. 바이어스 전압(bias voltage)이 전극에 적용되면, 전극 사이의 누화(크로스토크; crosstalk)를 피하기 위하여 문턱 전압(threshold voltage)이 생성될 수도 있다. n-유형 또는 p-유형 도펀트(dopant)가 높은 농도로 (예를 들면 1012/cm-3 내지 1021/cm-3로) 도핑된 반도체 물질은 금속과 같은 높은 전도도를 가질 수도 있다.
이에 한정되는 것은 아니지만, 포토레지스트(photoresist)를 포함하는 격벽 은 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀(electrically switchable light modulating cell)을 지지하고 각각의 스위칭 가능한 광 조절 셀을 분리할 수도 있다. 포토레지스트(photoresist)는 MicroChem 사의 상업화된 SU-8 2100, JSR 사의 상업화된 JSR-151N, KMPR 포토레지스트, 또는 PerMX 포토레지스트일 수 있다. 격벽은 폴리(메틸메타크릴레이트)(poly(methylmethacrylate); PMMA), 폴리(디메틸실리콘)(poly(dimethylsilicone)), 건조 필름 등과 같은 다른 물질일 수도 있다. 다른 구체예에서, 격벽의 높이는 약 10㎛ 내지 200㎛ 및 바람직하게 50㎛ 내지 150㎛일 수도 있다. 구부러지거나(flexed) 프레스가 적용될 때 변형 없이, 격벽 구조가 400 N/㎟ 이상의 압력을 지탱해야 한다. 두께가 약 50㎛인 격벽 구조가 유리 기질 위에 형성되고, 그 세기를 측정하기 위해 2000 N/㎟의 압력을 격벽 구조에 가한다. 도 3a~3o는 개시된 몇몇 구체예의 격벽 구조의 평면도를 도시한다. 각 둘러싸인 영역은 하나의 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀이다. 다른 구체예에서, 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀은 (위에서 본) 원형(도 3c 및 3d), 원통형 (도 3m~3p), 삼각형(도 3i~3k), 다이아몬드형(도 3h), 정사각형 (도 3e~3g), 직사각형 (3l) 또는 육각형(도 3a~3b)의 단면을 가질 수 있다. 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀은 벌통-형상(hive-shaped) (도 3a 및 3b), 및 델타-형상(delta-shaped) (도 3j), 또는 삼각형의 어레이(도 3i~3k), 직사각형의 어레이(도 3l), 타원형의 어레이(도 3m~3p), 원형의 어레이(도 3c~3d), 정사각형의 어레이(도 3e~3g), 다이아몬드의 어레이(도 3h), 또는 트렌치(trench)의 어레이(도 3h)와 같이 격자, 벌통, 메시, 또는 델타 같은 형상으로 배열될 수도 있다. 격벽은 포토레지스트 층을 형성하고, 포토레지스트 층을 노출시키고, 그 후 포토레지스트 층을 현상(developing)해서 형성할 수 있다. 임프린팅(imprinting), 엠보싱(embossing) 및 메시 프린팅(mesh printing) 방법 등과 같은 다른 방법으로 형성될 수도 있다. 격벽 제조방법은 시트-투-시트 방법(sheet to sheet method) 또는 롤-투-롤 방법(roll-to-roll method)일 것이다.
전기습윤 개념을 기반으로, 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀의 극성 광 조절 매체에 전압이 적용될 때 변형될 수도 있다. 일반적으로, 공간 표면과 광 조절 매체 사이의 접착력(adhesive force)이 지나치게 작기 때문에 극성 및 비극성 광 조절 매체는 용이하게 부정합(misplacement)될 수 있다. 적용되는 전압이 꺼진 후, 극성 및 비극성 광 조절 매체가 고유한 표면 장력으로 복귀하기 어렵다. 개시된 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀에서, 특정한 격벽 구조는 효율적으로 극성 및 비극성 광 조절 매체의 부정합(misplacement)를 감소시키거나 없앨 수도 있다. 유사한 밀도를 가지는 극성 및 비극성 광 조절 매체가 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀로 주입되면, 그 사이에서 생성된 모세관력(capillary force)을 가짐으로써 격벽 구조의 특정한 기하학적인 형상의 내면이 이익을 얻는다. 따라서, 극성 및 비극성 광 조절 매체는 부정합(misplacement)되지 않고 서로 분리될 수도 있다. 상술한 대로, 부정합(misplacement)은 광 조절 매체의 배열이 거꾸로 된 것이다. 기술한 모세관력(capillary force) 때문에 광 조절 매체는 더 잘 귀소(homing)한다.
개시에 따르면, 적용되는 전압이 꺼진 후, 광 조절 매체의 회귀성(homing ability)을 증가하도록 또한 부정합(misplacement) 현상을 감소시키거나 없애기 위하여 격벽 구조 형상, 크기 및/또는 비율, 및 극성 광 조절 매체의 유형이 변경될 수도 있다.
표 2에 나타난 것처럼, (상부에서 본 단면에서) 정사각형 셀은 격벽 및 극성 광 조절 매체 사이에서 큰 모세관력(capillary force) (및 높은 구동 전압)을 유발하는 큰 높이를 가진다. 즉, 높이가 작은 셀은 격벽 및 극성 광 조절 매체 사이의 더 작은 모세관력(capillary force) (및 낮은 구동 전압)을 유발한다.
1㎜
(너비)		 2㎜
(너비)		 3㎜
(너비)		 4㎜
(너비)		 5㎜
(너비)		 6㎜
(너비)		 7㎜
(너비)
정사각형 셀 6㎜ (높이) 4V 3V 1.7V 1.6V 0.9V 0.35V 0.25V
정사각형 셀 3㎜ (높이) 2V 0.5V 0.3V 0.2V 0.17V 0.13V 0.1V
주의: 오일/수용액의 충진율(filling ratio)은 1:1이며, 오일은 실리콘 오일(Acros 17466)이고, 수용액은 0.1중량% KCl 수용액이다.
표 3은 측면에서 본 다른 단면 형상의 셀 종횡비(cell aspect ratio)에 대응하는 구동 전압을 나타낸다.
1㎜
(너비)		 2㎜
(너비)		 3㎜
(너비)		 4㎜
(너비)		 5㎜
(너비)		 6㎜
(너비)		 7㎜
(너비)
정사각형 셀 6㎜ (높이) 4V 3V 1.7V 1.6V 0.9V 0.35V 0.25V
원통형 셀 6㎜ (높이) 4V 3V 1.8V 1.7V 1.6 0.8V 0.5V
역 사다리꼴 셀 6㎜ (높이) 3V 2V 1.3V 1V 0.6 0.3V 0.25V
주의: 오일/수용액의 충진율(filling ratio)은 1:1이며, 오일은 실리콘 오일(Acros 17466)이고, 수용액은 0.1중량% KCl 수용액이다.
극성 광 조절 매체가 쉽게 공(ball)을 형성하기 때문에, 공 같은 극성 광 조절 매체는 정사각형 셀의 평면 표면보다 원통형 셀의 곡면을 가지는 더 큰 접촉 지역을 가진다. 따라서, 표 3에 나타난 것처럼, 정사각형 셀에 비하여 극성 광 조절 매체 및 원통형 셀의 격벽 사이의 모세관력(capillary force) (및 구동 전압)이 더 크다. 역 사다리꼴 셀은 큰 상부 개구 및 작은 하부 개구를 가지기 때문에, 공 같은 극성 광 조절 매체가 격벽 표면에 부착하기 어렵다. 따라서, 정사각형 셀 및 원통형 셀에 비하여, 역 사다리꼴 셀의 극성 광 조절 매체 및 격벽은 최소 모세관력(capillary force) (및 구동 전압)을 가진다.
표 4는 다른 종횡비(aspect ratio) 및 단면 형태를 가지는 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀에서 (동일한 전압이 적용되는) 극성 광 조절 매체의 변형 정도를 나타낸다. 격벽 높이가 작으면, 공간 표면과 극성 광 조절 매체 사이의 모세관력(capillary force)이 더 약해진다. 극성 광 조절 매체에 적용된 전압은 극성 광 조절 매체를 변형시킬 수도 있다. 지나치게 높은 전압은 쉽게 극성 광 조절 매체를 너무 많이 변형시킬 수도 있다.
1㎜(너비) 2㎜(너비) 3㎜(너비) 4㎜(너비) 5㎜(너비) 6㎜(너비) 7㎜(너비)
정사각형 셀 6㎜
(높이)		 변형없음 변형없음 변형없음 변형없음 적당한 변형 과변형 과변형
정사각형 셀 3㎜
(높이)		 적당한 변형 과변형 과변형 과변형 과변형 과변형 과변형
주의: 오일/수용액의 충진율(filling ratio)은 1:1이며, 오일은 실리콘 오일(Acros 17466)이고, 수용액은 0.1중량% KCl 수용액이다.
표 5는 다른 종횡비(aspect ratio) 및 단면 형태를 가지는 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀에서 (동일한 전압이 적용되는) 극성 광 조절 매체의 변형 정도를 나타낸다. 표 4와 표 5의 극성 광 조절 매체는 서로 다르다.
1㎜(너비) 2㎜(너비) 3㎜(너비) 4㎜(너비) 5㎜(너비) 6㎜(너비) 7㎜(너비)
정사각형 셀 6㎜
(높이)		 변형없음 변형없음 변형없음 변형없음 적당한 변형 과변형 과변형
원통형 셀 6㎜
(높이)		 변형없음 변형없음 변형없음 변형없음 변형없음 과변형 과변형
역 사다리꼴 셀 6㎜
(높이)		 변형없음 변형없음 변형없음 적당한 변형 과변형 과변형 과변형
주의: 오일/수용액의 충진율(filling ratio)은 1:1이며, 오일은 실리콘 오일(Acros 17466)이고, 수용액은 물(80중량%), 글리세린(20중량%) 및 KCl (0.1중량%)의 혼합물이다.
표 6은 다른 극성 광 조절 매체에 대응하는 구동 전압을 나타낸다. 물이 글리세린과 더 혼합되면, 극성 광 조절 매체의 응집력(분자내 상호 작용)이 감소하고, 그로 인하여 격벽 표면과 극성 광 조절 매체 사이의 모세관력(capillary force)이 감소한다.
너비 전압 1㎜ 2㎜ 3㎜ 4㎜ 5㎜ 6㎜ 7㎜
정사각형 셀 0.1중량% KCl 수용액 4V 3V 1.7V 1.6V 0.9V 0.35V 0.25V
정사각형 셀 물(80중량%), 글리세린(20중량%), 및 KCl(0.1중량%)의 혼합물 2V 2V 1.5V 1V 0.4V 0.3V 0.2V
주의: 오일/수용액의 충진율(filling ratio)은 1:1이며, 오일은 실리콘 오일(Acros 17466)이고, 수용액(극성 광 조절 매체)은 표 6 나타나 있다.
도 4a-4h는 개시된 일 구체예의 3차원 이미지 디스플레이 장치의 제조방법을 도시한다.
도 4a에 도시된 것처럼, 유리 기질(40) 위의 ITO 필름(41)을 아세톤에서 5 분 동안 초음파 진동 하에 놓고, 이소프로필 알코올에서 5분 동안 초음파 진동 하에 놓고, 그 후에 탈이온수에서 5 분 동안 초음파 진동 하에 놓는다. 그러고 나서, 기질을 질소로 블로우-드라이하고(blow-dried), 20분 동안 120℃에서 선굽기(prebake)를 한다. 포토레지스트 층(43)을 ITO 필름(41) 위에 스핀-코팅하고 나서 2분 내지 10분 동안 100℃의 가열판에서 굽는다.
도 4b에 도시된 것처럼, 포토레지스트 층(43)을 35초 동안 포토마스크(EVG620, 21mW/c㎡)에 노출시키고 나서, 120초 동안 2.38중량%의 트리메틸암모늄 수산화물(trimethylammonium hydroxide; TMAH)로 현상하여 포토레지스트 패턴(43')을 형성한다. 포토레지스트 패턴(43')을 5분 동안 탈이온수로 세척하고, 질소로 블로우-드라이(blow-dried)한다.
도 4c에 도시된 것처럼, 습윤 에칭(eSolv EG-418)으로 60초 동안 55℃에서 ITO 필름(41)을 에칭하여 ITO 패턴(41')을 형성한다. 이후, 포토레지스트 패턴(43')을 제거한다. ITO 패턴(41')을 질소로 블로우-드라이하고(blow-dried), 현미경으로 분석하여 결점을 검사한다.
도 4d에 도시된 것처럼, 유리 기질(40) 및 ITO 패턴(41')을 아세톤에서 5분 동안 초음파 진동 하에 놓고, 이소프로필 알코올에 5분 동안 초음파 진동 하에 놓고, 탈이온수에서 5분 동안 초음파에 놓고 나서, 질소로 블로우-드라이한다(blow-dried). 그 후, 350℃에서 PECVD에 의하여 5㎚ 내지 1000㎚의 SiO2 또는 Al2O3와 같은 유전층(45)을 유리 기질(40) 및 ITO 패턴(41') 위에 증착한다.
도 4e에 도시된 것처럼, 소수성 층(47)이 유전층(45) 위에서 스핀 코팅된다. 소수성 층(47)은 Dupont사의 상업화된 AF 1601 또는 Asahi사의 상업화된 CYTOP-809M일 수 있다. 소수성 층(47)의 두께는 5㎚ 내지 1000㎚이다. Teflon AF 1601의 소수성 층(47)을 가열판에 놓고 20분 동안 200℃에서 굽고, CYTOP-809M의 소수성 층(47)을 가열판에 놓고 60분 동안 180℃에서 굽을 수도 있다.
도 4f에 도시된 것처럼, 격벽 물질을 소수성 층(47)에 스핀 코팅하여 10㎛ 내지 500㎛의 분할층(partition layer)을 형성한다. 분할층(partition layer)을 적당한 포토마스크에 노출시키고 나서 현상하여 격벽(48) 및 격실(compartment; 49)을 형성한다. 또는, 분할층(partition layer)을 임프린팅하여 격벽(48) 및 격실(49)을 형성한다. 그 후, 격벽(48) 및 격실(49)을 질소로 블로우-드라이하고(blow-dried), 가열판에 놓고 (격벽(48)이 SU-8 2100일 때) 15분 동안 95℃에서 굽고, 또는 (격벽(48)이 JSR-151N일 경우) 30분 동안 115℃에서 굽는다.
도 4g에 도시된 것처럼, 극성 광 조절 매체(1) 및 비극성 조절 매체(2)를 유체 주입기(Fujitsu 사의 상업화된 Dimatix DMP-2800)로 격실(49)로 주입한다. 비극성 광 조절 매체(2)의 점도는 50cP(centriPoises)보다 작을 수도 있다. 또는, 비극성 광 조절 매체(2)가 공기일 수 있어서, 광 조절 매체의 조합은 극성 광 조절 매체(1)(예를 들면, 물) 및 공기일 수도 있다.
도 4h에 도시된 것처럼, 다른 유리 기질(40)에 도 4g의 구조를 결합시키기 위하여 접착층(46)이 도포된다. 접착층(46)은 UV 경화 또는 열 경화에 의해 경화되는 에폭시 접착제(LETBOND)일 수도 있다. 이 결합 과정의 부정합(misplacement)은 10㎛ 이하일 수 있다.
스크린 프린팅 또는 주입 프린팅 방법과 같은 다른 방법으로 ITO 패턴(41')을 형성할 수도 있다. 또는, ITO 패턴(41')은 은 젤(silver gel), 구리 젤(copper gel) 또는 탄소 젤(carbon gel)의 5㎚ 내지 5000㎚ 필름과 같은 다른 전도성 물질로 대체될 수도 있다. 스크린 프린팅 방법은 패턴을 형성하기 위해 스크린을 이용하고, 주입 프린팅 방법은 패턴을 형성하기 위해 주입 경로(inject path)를 이용한다.
전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀의 전극(ITO 패턴(41'))에 전압이 적용될 때, 극성 광 조절 매체(1) 및 비극성 광 조절 매체(2) 사이의 계면 프로파일(profile)은 비수평적으로(non-horizontally) 변형할 수 있어서, 하부 유리 기질(40)부터 상부 유리 기질(40)로 이동하는 광이 뷰어(viewer)의 우안 또는 좌안에 빗나가게 될 수도 있다. 따라서, 뷰어(viewer)는 3차원 이미지를 볼 수도 있다.
도 5a-5g는 개시된 일 구체예의 3차원 이미지 디스플레이 장치의 제조방법을 도시한다.
도 5a에 도시된 것처럼, 스핀 코팅 또는 다이 코팅에 의해 두께가 10㎛ 내지 500㎛인 분할층(partition layer)을 제1 캐리어(50) 위에 형성하고 나서, 가열판에 놓고 5분 동안 100℃에서 소프트 베이크(soft-bake)한다. 격벽(51)을 형성하기 위해 분할층(partition layer)을 임프린팅하고 (또는 적당한 포토마스크에 노출시킨 후 현상하고) 탈이온수로 세척하며, 질소로 블로우-드라이하고(blow-dried), 가열판에 놓고 (격벽(51)이 SU-8 2100일 때) 15분 동안 95℃에서 굽고 또는 (격벽(51)이 JSR-151N일 경우) 30분 동안 115℃에서 굽는다. 그 후, 물리적 증착(physical vapor deposition; PVD)에 의해 전도성 층을 제1 캐리어(50) 및 격벽(51) 위에 증착시킨다. 전도성 층의 두께는 5㎚ 내지 5000㎚일 수 있다. 전도성 층은 구리, ITO, AZO, 또는 IGZO일 수도 있다. 그러고 나서, 리소그래피(lithography) 등으로 전도성 층을 패턴화하여 전극(53)을 형성한다.
도 5b에 도시된 것처럼, PVD에 의해 5㎚ 내지 9000㎚의 파릴렌 C(Parylene C) 또는 5㎚ 내지 1000㎚의 SiO2 또는 Al2O3와 같은 유전층(55)을 도 5a의 구조 위에 증착한다. 그 후, 유전층(55) 위에 소수성 층(57)을 스핀 코팅 또는 딥 코팅한다. 소수성 층(57)은 Dupont 사의 상업화된 Teflon AF 1601 또는 Asahi 사의 상업화된 CYTOP-809M일 수 있다. 소수성 층(57)의 두께는 5㎚ 내지 1000㎚이다. Teflon AF 1601의 소수성 층(57)을 가열판에 놓고 5분 내지 30분 동안 200℃에서 굽거나, 또는 CYTOP-809M의 소수성 층(57)을 가열판에 놓고 60분 동안 180℃에서 굽을 수 있다.
도 5c에 도시된 것처럼, 다음의 과정을 수행하기 위해 도 5b의 구조 위에 제2 캐리어(59)를 트랜스퍼 프린팅(transfer print)한다.
도 5d에 도시된 것처럼, 유리 기질(40)에 도 5c의 구조를 결합시키기 위하여 (미도시된) 접착층이 도포된다. 이 결합 과정의 부정합(misplacement)은 10㎛ 이하여야 한다. 제2 캐리어(59)는 접합 과정 후에 제거된다.
도 5e에 도시된 것처럼, 극성 광 조절 매체(1) 및 비극성 조절 매체(2)를 유체 인젝터(Fujitsu에서 상업화된 Dimatix DMP-2800)에 의해 격실(compartment; 59)로 주입한다. 비극성 광 조절 매체(2)의 점도는 50cP(centriPoises) 이하일 수도 있다. 또는, 비극성 광 조절 매체(2)가 공기여서, 광 조절 매체의 조합이 극성 광 조절 매체(1)(예를 들면, 물) 및 공기일 수도 있다.
도 5f에 도시된 것처럼, 다른 유리 기질(40)에 도 5e의 구조를 결합시키기 위하여 접착층(56)이 도포된다. 이 결합 과정의 부정합(misplacement)은 10㎛ 이하일 수도 있다. 그 결과, 3차원 이미지 디스플레이 장치가 도 5g에 도시된 것처럼, 완성된다.
전극(53)이 스크린 프린팅 또는 주입 프린팅 방법과 같은 다른 방법으로 형성될 수도 있다. 예를 들면, 전극(53)은 은 젤, 구리 젤, 또는 탄소 젤의 5㎚ 내지 5000㎚ 필름일 수도 있다.
전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀의 전극(53)에 전압이 적용될 때, 극성 광 조절 매체(1) 및 비극성 광 조절 매체(2) 사이의 계면 프로파일(profile)이 비수평적으로(non-horizontally) 변형될 수 있어서, 하부 유리 기질(40)에서 상부 유리 기질(40)로 이동하는 광이 뷰어(viewer)의 우안 또는 좌안에서 빗나가게 될 수도 있다. 따라서, 뷰어(viewer)는 3차원 이미지를 볼 수도 있다.
도 6a~6e는 개시된 일 구체예의 3차원 이미지 디스플레이 장치의 제조방법을 도시한다.
도 6a에 도시된 것처럼, 스핀 코팅 또는 다이 코팅에 의해 두께가 10㎛ 내지 500㎛인 분할층(partition layer)이 유리 기질(40) 위에 형성되고, 가열판에 놓고 5분 동안 100℃에서 소프트 베이크(soft-bake)한다. 격벽(51)을 형성하기 위해 분할층(partition layer)을 임프린팅하고 (또는 적당한 포토마스크에 노출시킨 후 현상하고) 탈이온수로 세척하며, 질소로 블로우-드라이하고(blow-dried), 가열판에 놓고 (격벽(51)이 SU-8 2100일 때) 15분 동안 95℃에서 굽고 또는 (격벽(51)이 JSR-151N일 경우) 30분 동안 115℃에 굽는다. 그 후, 전도성 층을 물리적 증착(physical vapor deposition; PVD) 및 섀도 마스크(shadow mask; 61)에 의해 전극(53)을 증착시킨다. 전극(53)의 두께는 5㎚ 내지 5000㎚일 수 있다. 전극(53)은 구리, ITO, AZO, 또는 IGZO일 수도 있다.
도 6b에 도시된 것처럼, PVD에 의해 5㎚ 내지 9000㎚의 파릴렌 C(Parylene C) 또는 5㎚ 내지 1000㎚의 SiO2 또는 Al2O3와 같은 유전층(55)을 도 6a의 구조 위에 증착한다. 그 후, 유전층(55) 위에 소수성 층(57)을 스핀 코팅 또는 딥 코팅한다. 소수성 층(57)은 Dupont 사의 상업화된 Teflon AF 1601 또는 Asahi 사의 상업화된 CYTOP-809M일 수 있다. 소수성 층(57)의 두께는 5㎚ 내지 1000㎚이다. Teflon AF 1601의 소수성 층(57)을 가열판에 놓고 5분 내지 30분 동안 200℃에서 굽거나, 또는 CYTOP-809M의 소수성 층(57)을 가열판에 놓고 60분 동안 180℃에서 굽을 수도 있다.
도 6c에 도시된 것처럼, 극성 광 조절 매체(1) 및 비극성 조절 매체(2)를 유체 인젝터(Fujitsu에서 상업화된 Dimatix DMP-2800)에 의해 격실(compartment; 63)로 주입한다. 비극성 광 조절 매체(2)의 점도는 50cP(centriPoises) 이하일 수도 있다. 또는, 비극성 광 조절 매체(2)가 공기여서, 광 조절 매체의 조합이 극성 광 조절 매체(1)(예를 들면, 물) 및 공기일 수도 있다.
도 6d에 도시된 것처럼, 다른 유리 기질(40)에 도 6c의 구조를 결합시키기 위하여 접착층(56)이 도포된다. 이 결합 과정의 부정합(misplacement)은 10㎛ 이하일 수도 있다. 그 결과, 3차원 이미지 디스플레이 장치가 도 6e에 도시된 것처럼, 완성된다.
전극(53)이 스크린 프린팅 또는 주입 프린팅 방법과 같은 다른 방법으로 형성될 수도 있다. 예를 들면, 전극(53)은 은 젤, 구리 젤, 또는 탄소 젤의 5㎚ 내지 5000㎚ 필름일 수도 있다.
전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀의 전극(53)에 전압이 적용될 때, 극성 광 조절 매체(1) 및 비극성 광 조절 매체(2) 사이의 계면 프로파일(profile)이 비수평적으로(non-horizontally) 변형될 수 있어서, 하부 유리 기질(40)에서 상부 유리 기질(40)로 이동하는 광이 뷰어(viewer)의 우안 또는 좌안에서 빗나가게 될 수도 있다. 따라서, 뷰어(viewer)는 3차원 이미지를 볼 수도 있다.
도 7a-7e는 개시된 일 구체예의 격벽의 형성방법을 도시한다. 도 7a에서 도시된 것처럼. 시트형 몰드(71A) 또는 원통형 몰드(71B)가 도 7c의 임프린팅 몰드(71)로서 역할을 한다. 임프린팅 몰드(71)는 구리, 알루미늄, 실리콘 웨이퍼 등과 같은 가공가능한 물질일 수도 있다. 격벽 물질층(73)이 유리 기질(40) 위에 스핀 코팅된다. 유리 기질(40)의 두께는 0.7㎜이고, 격벽 물질층(73)의 두께는 10㎛ 내지 500㎛이다.
도 7d에 도시된 것처럼, 임프린팅 몰드(71)에 평균 압력을 적용하여 격벽 물질층(73)을 프레스한다. 그 사이에, 임프린팅된 격벽 물질층(73)을 열 경화 또는 UV 경화하여 격벽(73')을 형성한다. UV 경화가 채택될 때, UV 광은 유리 기질(40)을 통해서 전달된다.
도 7e에 도시된 것처럼, 격벽(73')이 유리 기질(40) 위에 형성되고, 임프린팅 몰드(71)를 제거한다(de-mold). 몰드 제거 과정(de-molding process)의 속도, 온도, 각도 및/또는 다른 요소를 제어하여 격벽(73')은 다른 격벽 물질 잔여물이 없는 최적 프로파일(profile)을 가질 수 있다.
도 8a-8e는 개시된 일 구체예의 격벽의 형성방법을 도시한다.
도 8c에 도시된 것처럼, 스크레이퍼(scraper; 83)로 몰드(80)의 공동에 격벽 물질(81)을 채운다. 몰드(80)는 도 8a에 도시된 것과 같은 시트형 또는 도 8b에 도시된 것과 같은 원통형일 수도 있다. 몰드(80)는 구리, 알루미늄, 실리콘 웨이퍼 등과 같은 가공가능한 물질일 수도 있다.
도 8d에 도시된 것처럼, 공동에 격벽 물질(81)이 채워진 몰드(80)는 유리 기질(40)에 프레스된 플립(flip)이다. 평균 압력으로 플립 프레싱 과정(flip pressing process)을 실행한다. 유리 기질(40)의 두께는 0.7㎜이다. 그 사이에, 격벽 물질(81)을 열 경화 또는 UV 경화하여 격벽(81')을 형성한다. UV 경화가 채택될 때, UV 광은 유리 기질(40)을 통과하여 전달되지만 불투명한 몰드(80)는 통과하지 않는다.
도 8e에 도시된 것처럼, 격벽(81')이 유리 기질(40)에 형성되고, 몰드(80)가 제거된다(de-mold). 몰드 제거 과정(de-molding process)의 속도, 온도, 각도 및/또는 다른 요소를 제어하여 격벽(81')은 다른 격벽 물질 잔여물이 없는 최적 프로파일(profile)을 가질 수 있다.
도 9a-9e는 개시된 일 구체예의 격벽의 형성방법을 도시한다.
도 9c에 도시된 것처럼, 스크레이퍼(scraper; 93)에 의해 몰드(90)의 표면에 격벽 물질(91)이 형성된다. 격벽 물질(91)의 두께는 10㎛ 내지 500㎛이고, 이 두께는 스크레이퍼(scraper; 93) 및 몰드(90) 사이의 빈 공간에 의해 제어된다. 몰드(90)는 도 9a에 도시된 것과 같은 시트형 또는 도 9b에 도시된 것과 같은 원통형일 수도 있다. 몰드(90)는 구리, 알루미늄, 실리콘 웨이퍼 등과 같은 가공가능한 물질일 수도 있다.
도 9d에 도시된 것처럼, 표면에 형성된 격벽 물질(91)을 가지는 몰드(90)는 유리 기질(40)에 프레스된 플립(flip)이다. 평균 압력으로 플립 프레싱 과정(flip pressing process)을 실행한다. 유리 기질(40)의 두께는 0.7㎜이다. 그 사이에, 격벽 물질(91)을 열 경화 또는 UV 경화하여 격벽(91')을 형성한다. UV 경화가 채택될 때, UV 광은 유리 기질(40)을 통과하여 전달된다.
도 9e에 도시된 것처럼, 격벽(91')이 유리 기질(40)에 형성되고, 몰드(90)가 제거된다(de-mold). 몰드 제거 과정(de-molding process)의 속도, 온도, 각도 및/또는 다른 요소를 제어하여 격벽(91')은 다른 격벽 물질 잔여물이 없는 최적 프로파일(profile)을 가질 수 있다.
도 10a-10f는 개시된 일 구체예의 유연한(flexible) 3차원 이미지 디스플레이 장치의 제조방법을 도시한다.
도 10a에 도시된 것처럼, 슬릿 다이 코팅(slit die coating)에 의해 투명하고 유연한(flexible) 기질(101) 위에 격벽 물질(103)을 형성한다. 소위 롤-투-롤 과정(roll-to-roll process)이라고 불리는, 롤러(105)에 의해 투명하고 유연한(flexible) 기질(101)을 이송(transfer)하면서 캐리어(100)를 형성한다. 두께가 20㎛ 내지 500㎛인 격벽 물질(103)을 가열판에 놓고 5분 내지 10분 동안 적당한 온도에서 소프트 베이크(soft-bake)한다.
도 10b에 도시된 것처럼, 격벽 물질(103) 위에서 프레스되도록 몰드(107)에 평균 압력을 적용한다. 임프린팅 과정은 엠보싱(embossing) 또는 평면 프레싱 과정(planar pressing process)일 수도 있다. 몰드(107)는 구리, 알루미늄, 실리콘 웨이퍼 등과 같은 가공가능한 물질일 수도 있다. 그 사이에, 임프린팅된 격벽 물질(103)을 열 경화 또는 UV 경화하여 격벽(103')을 형성한다. UV 경화가 채택될 때, UV 광은 캐리어(100) 및 투명하고 유연한(flexible) 기질(101)을 통하여 전달된다.
도 10c에 도시된 것처럼, 격벽(103')을 형성한 후에 몰드(107)를 제거한다. 그 후, 물리적 증착(physical vapor deposition; PVD) 및 섀도 마스크(shadow mask; 106)에 의하여 격벽(103') 위에 전극(104)을 증착한다. 전극(104)의 두께는 5㎚ 내지 5000㎚일 수도 있다. 전극(104)은 Ag, ITO, AZO, 또는 IGZO일 수도 있다.
도 10d에 도시된 것처럼, PVD에 의해 5㎚ 내지 3000㎚의 파릴렌 C(Parylene C) 또는 5㎚ 내지 1000㎚의 SiO2 또는 Al2O3와 같은 유전층(108)을 도 10c의 구조 위에 증착한다. 그 후, 유전층(108) 위에 소수성 층(109)을 스핀 코팅 또는 딥 코팅한다. 소수성 층(109)은 Dupont 사의 상업화된 Teflon AF 1601 또는 Asahi 사의 상업화된 CYTOP-809M일 수 있다. 소수성 층(109)의 두께는 50㎚ 내지 1000㎚이다.
도 10e에 도시된 것처럼, 극성 광 조절 매체(1) 및 비극성 조절 매체(2)를 유체 인젝터(Fujitsu에서 상업화된 Dimatix DMP-2800)에 의해 격실(compartment; 103')로 주입한다. 비극성 광 조절 매체(2)의 점도는 50cP(centriPoises) 이하일 수도 있다. 또는, 비극성 광 조절 매체(2)가 공기여서, 광 조절 매체의 조합이 극성 광 조절 매체(1)(예를 들면, 물) 및 공기일 수도 있다.
도 10f에 도시된 것처럼, 다른 투명하고 유연한(flexible) 기질(101)에 도 10e의 구조를 결합시키기 위하여 층(102)이 도포된다. 이 결합 과정의 부정합(misplacement)은 10㎛ 이하일 수도 있다. 그 후, 캐리어(100)가 제거된다.
전극(104)이 스크린 프린팅 또는 주입 프린팅 방법과 같은 다른 방법으로 형성될 수도 있다. 예를 들면, 전극(104)은 은 젤, 구리 젤, 또는 탄소 젤의 5㎚ 내지 5000㎚ 필름일 수도 있다.
전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀의 전극(104)에 전압이 적용될 때, 극성 광 조절 매체(1) 및 비극성 광 조절 매체(2) 사이의 계면 프로파일(profile)이 비수평적으로(non-horizontally) 변형될 수 있어서, 하부의 투명하고 유연한(flexible) 기질(101)에서 상부의 투명하고 유연한(flexible) 기질(101)로 이동하는 광이 뷰어(viewer)의 우안 또는 좌안에서 빗나가게 될 수도 있다. 따라서, 뷰어(viewer)는 3차원 이미지를 볼 수도 있다.
도 11a는 하부 기질(7B), 상부 기질(7A), 왼쪽 전극(5A), 오른쪽 전극(5B), 유전층(4), 격벽(8), 상부 전극(6U), 극성 광 조절 매체(1), 및 비극성 광 조절 매체(2)를 포함하는, 개시된 일 구체예의 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀(10)을 도시한다. 왼쪽 전극(5A) 및 오른쪽 전극(5B)은 하부 기질(7B) 위에 증착되고, 유전층(4)이 하부 기질(7B) 위에 증착되어 왼쪽 및 오른쪽 전극(5A, 5B)을 덮는다. 격벽(8)은 유전층(4) 위에 증착되고, 상부 기질(7A)은 하부 기질(7B)의 반대쪽의 격벽(8) 위에 증착되고, 상부 전극(6U)은 상부 기질(7A) 위에 증착된다. 유전층(4), 상부 전극(6U), 및 격벽(8)이 특정한 크기를 가지는 격실(9)을 형성하여, 모세관 현상이 촉진된다. 격실(9)에 채워진 극성 광 조절 매체(1) 및 비극성 광 조절 매체(2)는 서로 비상용성(incompatible)이다. 즉, 극성 광 조절 매체(1) 및 비극성 광 조절 매체(2)는 실질적으로 혼합할 수 없고 굴절률이 다르다. 극성 광 조절 매체(1) 및 비극성 광 조절 매체(2) 중 하나는 기체 매체이다. 왼쪽 및 오른쪽 전극(5A, 5B) 및 상부 전극(6U)에 적용된 전압에 대응하여 극성 및 비극성 광 조절 매체(1, 2)가 변형할 수 있어서 격실(9)을 통과해서 이동하는 광이 뷰어(viewer)의 우안 또는 좌안에 빗나가게 될 수도 있다. 따라서, 뷰어(viewer)는 3차원 이미지를 볼 수도 있다. 이에 한정되는 것은 아니지만 CCFL(cold cathode fluorescent lamps) 백라이트 모듈 또는 OLED(organic light emitting diode) 백라이트 모듈을 포함하는 광원에서 도 12a 및 12b에 도시된 것처럼 광이 방출된다. 특히, 격벽(8)의 크기 및 기하학적 구조는 격벽(8) 및 극성 광 조절 매체(1) 사이의 모세관력(capillary force)을 강제한다. 따라서, 강제된(enforecd) 모세관력 때문에 극성 광 조절 매체(1)가 비극성 광 조절 매체(2)와 용이하게 혼합 및/또는 부정합되지 않을 것이다. 하부 기질(7B) 및 격벽(8) 중 적어도 하나는 극성 광 조절 매체(1) 및 비극성 광 조절 매체(2) 중 적어도 하나에 의하여 젖을 수 있다. 도 12a와 12b에 도시된 것처럼, 상부 전극(6U)에 인접하도록 친수성 층(3A, 3B)(접촉각이 높은 물질층(high-contact-angle material layer))이 격벽(8)의 일부 위에 증착될 수도 있다. 친수성 층(3A, 3B)의 친수성이 극성 광 조절 매체(1)를 끌어당길 수도 있고, 그로 인하여 극성 및 비극성 광 조절 매체(1, 2)의 부정합(misplacement) 발생을 감소 또는 없앨 수 있다. 게다가, 도 12a에 도시된 것처럼, 상부 전극(6U)은 공동 전극(common electrode)이고 격벽(8) 및 친수성 층(3A, 3B) 위에 증착되어 있다. 도 12a와 달리, 도 12b는 상부 전극(6U)은 분할 전극(segmented electrode)이고 상부 기질(7A)이 격벽(8)에 및 친수성 층(3A, 3B)에 인접하여 증착된다는 것을 도시한다.
도 11b~11d는 도 11a의 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀(10)의 광 편향 메커니즘을 도시한다. 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀(10)에 전압이 적용되지 않을 때, 극성 및 비극성 광 조절 매체 사이의 계면은 수평이다. 그러므로, 격실(9)을 통과해서 이동하는 광은 빗나가지 않을 수도 있다. 왼쪽 전극(5A) 및 상부 전극(6U) 사이에 전압차가 적용될 때, 도 11d에 도시된 것처럼, 극성 광 조절 매체(1)는 왼쪽 전극(5A)으로 기울고 비극성 광 조절 매체(2)를 접근하지 못하게 할 수도 있다. 극성 및 비극성 광 조절 매체(1, 2) 사이의 계면이 비수평적으로(non-horizontally) 변형된다. 따라서, 격실(9)을 통과해서 이동하는 광은 오른쪽으로 빗나가게 될 수도 있다. 유사하게, 오른쪽 전극(5B) 및 상부 전극(6U) 사이에 전압차가 적용될 때, 도 11c에 도시된 것처럼, 극성 광 조절 매체(1)가 오른쪽 전극(5A)으로 기울고 비극성 광 조절 매체(2)를 접근하지 못하게 할 수도 있다. 극성 및 비극성 광 조절 매체(1, 2) 사이의 계면이 비수평적으로(non-horizontally) 변한다. 따라서, 격실(9)을 통과해서 이동하는 광은 왼쪽으로 빗나가게 될 수도 있다.
극성 및 비극성 광 조절 매체(1, 2)의 부정합(misplacement)을 피하기 위하여 격벽(8)의 표면은 특히 극성 및 비극성 광 조절 매체(1, 2) 사이의 계면에 인접하여, 비유선형(non-streamline)일 수도 있다. 이 디자인은 전극에 전압이 적용되지 않을 때 극성 및 비극성 광 조절 매체(1, 2)를 부정합 상태(상부-하부 반전 또는 정면-후면 반전)보다 균형된 상태를 유지하게 한다.
도 13a의 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀(10)의 격실(9)은 상부(9A) 및 하부(9B)로 구성된 단차형 구조(stepped structure)를 가진다. 도 13a의 상부(9A)의 단면은 직사각형이다. 도 13a의 하부(9B)의 단면은 직사각형이고, 상부(9A)가 하부(9B)보다 넓다. 도 13b 및 13c에 도시된 것처럼, 변형된 극성 광 조절 매체(1)는 하부(9B)에서 벗어나지 않고, 상부(9A)에 포함될 수도 있다. 그 결과, 극성 및 비극성 광 조절 매체(1, 2)의 부정합(misplacement)을 피할 수도 있다.
도 14는 극성 광 조절 매체(1), 비극성 광 조절 매체(2), 친수성 층(접촉각이 큰 층)(3A), 유전층(4), 왼쪽 전극(5A), 오른쪽 전극(5B), 상부 전극(6U), 하부 기질(7B), 상부 기질(7A), 및 격벽(8)을 포함하는 개시된 일 구체예의 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀(10)을 도시한다. 왼쪽 전극(5A) 및 오른쪽 전극(5B)은 하부 기질(7B) 위에 증착되고, 유전층(4)이 하부 기질(7B) 위에 증착되어 왼쪽 및 오른쪽 전극(5A, 5B)을 덮는다. 격벽(8)은 유전층(4) 위에 증착된다. 친수성 층(3A)은 하부 기질(7B)의 반대쪽에 위치하도록 격벽(8) 위에 증착되고, 상부 전극(6U)은 친수성 층(3A)으로 둘러싸이도록 상부 기질(7A) 위에 증착된다. 유전층(4), 상부 전극(6U), 친수성 층(3A) 및 격벽(8)이 격실(9)을 형성한다. 격실(9)에 채워진 극성 광 조절 매체(1) 및 비극성 광 조절 매체(2)는 서로 비상용성(incompatible)이다. 다시 말하면, 극성 광 조절 매체(1) 및 비극성 광 조절 매체(2)는 혼합할 수 없고 및 실질적으로 굴절률이 다르고, 격실(9)은 모세관 현상을 촉진하도록 크기가 정해진다. 극성 및 비극성 광 조절 매체(1, 2)는 왼쪽 및 오른쪽 전극(5A, 5B) 및 상부 전극(6U)에 적용된 전압에 대응하여 변형할 수도 있어서, 격실(9)을 통과해서 이동하는 광이 뷰어(viewer)의 우안 또는 좌안에 빗나가게 될 수도 있다. 따라서, 뷰어(viewer)는 3차원 이미지를 볼 수도 있다. 이 구체예에서, 극성 광 조절 매체(1)는 친수성 층(3A)에 의해 쉽게 흡착된다. 이것은 극성 광 조절 매체(1)가 격실(9)의 상부로 쉽게 제한되며, 비극성 광 조절 매체는 격실(9)의 하부로 제한된다는 것을 의미한다. 그 결과, 극성 및 비극성 광 조절 매체(1, 2)의 부정합(misplacement)을 피할 수도 있고, 격벽은 극성 및 비극성 광 조절 매체(1, 2) 중 적어도 하나에 의하여 젖을 수 있다.
도 15a는 극성 광 조절 매체(1), 비극성 광 조절 매체(2), 유전층(4), 왼쪽 전극(5A1, 5A2), 오른쪽 전극(5B1, 5B2), 하부 기질(7B), 상부 기질(7A) 및 격벽(8)을 포함하는, 개시된 일 구체예의 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀(10)을 도시한다. 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀(10)은 측면에서 본 단면이 역 사다리꼴 형태이다. 왼쪽 전극(5A1, 5A2) 및 오른쪽 전극(5B1, 5B2)은 두 격벽(8)에 각각 증착된다. 왼쪽 전극(5A1, 5A2), 오른쪽 전극(5B1, 5B2), 및 하부 기질(7B)을 덮도록 유전층(4)이 증착된다. 게다가, 도 15a에 도시된 것처럼 소수성 층(3)이 유전층(4) 위에 증착될 수도 있다. 상부 기질(7A)이 소수성 층(3) 위에 증착되어서 상부 기질(7A)이 소수성 층(3) 및 유전층(4)에 의해 격벽(8)에서 분리된다. 상부 기질(7A)은 격벽(8), 유전층(4), 왼쪽 전극(5A1, 5A2), 및 오른쪽 전극(5B1, 5B2)에 인접하도록 소수성 층(3)에 증착된다. 따라서, 상부 기질(7A) 및 소수성 층(3)은 극성 광 조절 매체(1) 및 비극성 광 조절 매체(2)를 포함하는 격실(9)을 또한 형성한다. 또한, 극성 광 조절 매체(1) 및 비극성 광 조절 매체(2)는 실질적으로 혼합할 수 없고 굴절률이 다르다. 격벽(8)은 노출, 현상, 에칭 및 증발 과정과 같은 반도체 과정에 의해 상술한 대로 제조될 수도 있다.
도 15a에서, 측면도(도 15b) 및 평면도(도 15d)에 도시된 것처럼 전극(5A1, 5A2)은 서로 엇갈려 있고 손가락형 부분을 포함한다. 유사하게, 도 15a의 오른쪽 전극은 측면도(도 15c) 및 평면도(도 15e)에 도시된 것처럼 서로 엇갈려 있는 전극(5B1, 5B2)에 전기적으로 연결되도록 분리되어 있다. 또는, 전극(5A, 5B)은 나선형으로, 도 15f에 도시된 것처럼 서로에게 연결되어 엇갈려 있다. 이 디자인은 극성 및 비극성 광 조절 매체(1, 2) 사이의 계면 위치를 정확하게 제어할 수도 있다. 특히, 전극(5A1, 5A2)을 교류 전류 변압기(alternate current transformer)로 제어하고, 전극(5B1, 5B2)을 다른 교류 전류 변압기로 제어한다. 즉, 엇갈려 있는 전극(5A1, 5A2) 및 엇갈려 있는 전극(5B1, 5B2)은 두 개의 독립적인 AC 변압기로 각각 제어된다. 바이어스 전압(bias voltage)이 전극(5A1, 5A2)에 적용되면, 극성 및 비극성 광 조절 매체(1, 2) 사이의 계면이 접촉각 θ1로 소수성 층(3)에 접촉한다. 바이어스 전압(bias voltage)이 전극(5B1, 5B2)에 적용되면, 극성 및 비극성 광 조절 매체(1, 2) 사이의 계면(interface)이 접촉각 θ2로 소수성 층(3)에 접촉한다. 전극(5A, 5B)가 엇갈려 있기 때문에, 극성 및 비극성 광 조절 매체(1, 2) 사이의 계면이 전극에 대응하지 않은 위치에 있을 수 없다. 그러므로, 극성 및 비극성 광 조절 매체(1, 2) 사이의 계면(interface)은 한 전극에 대응하는 위치로 제어되고, 위치 및 그 각은 정확하게 제어될 수도 있다. 그 결과, 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀(10)은 정확하게 셀을 통과하여 이동하는 광의 편향각(deflection angle)을 제어할 수도 있다. 다른 구체예에서, 30°내지 90°의 각으로 기우는 격벽(8)이 엇갈려 있는 전극의 제작을 간단하게 할 수도 있다.
도 15a의 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀(10)은 도 16a에 도시된 것처럼 상부 기질(7A) 위의 상부 전극(6U)을 더 포함할 수도 있다. 상부 전극(6U)은 극성 광 조절 매체(1)에 전압을 적용하기 위하여 이용된다. 도 16a의 왼쪽 전극은 측면도(도 16b) 및 평면도 (도 16d)에 도시된 것처럼 서로 평행한, 전극(5A1, 5A2)으로 분리된다. 도 16a의 오른쪽 전극은 측면도(도 16c) 및 평면도(도 16d)에 도시된 것처럼 서로 평행한 전극( 5B1, 5B2)으로 분리된다. 도 6d에 도시된 것처럼, 전극(5A1)은 전극(5B1)에 전기적으로 연결되고, 전극(5A2)은 전극(5B2)에 전기적으로 각각 연결된다. 인접한 전극(5A1, 5A2) (또는 5B1, 5B2)은 동일 거리 또는 다른 거리로 분리된다. 극성 및 비극성 광 조절 매체(1, 2) 사이의 계면은 한 전극에 대응하는 위치로 제어되고, 위치 및 그 각은 정확하게 제어될 수도 있다. 특히, 상부 전극(6U) 및 전극(5A1, 5B1) (또는 전극(5A2, 5B2)) 사이의 바이어스 전압(bias voltage)은 극성 및 비극성 광 조절 매체(1, 2) 사이의 계면을 대칭적으로 기울도록 만들 수도 있다. 이 구체예에서, 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀(10)은 초점을 조절할 수도 있고, 극성 및 비극성 광 조절 매체 사이의 계면을 오른쪽으로 또는 왼쪽으로 기울 수도 있다. 전극(5A1, 5A2) (및 5B1 및 5B2)가 엇갈려 있기 때문에, 극성 및 비극성 광 조절 매체(1, 2) 사이의 계면은 전극이 없는 위치에 있을 수 없다. 따라서, 극성 및 비극성 광 조절 매체(1, 2) 사이의 계면의 위치 및 각이 정확하게 제어될 수도 있다.
도 17은 극성 광 조절 매체(1), 비극성 광 조절 매체(2), 소수성 층(3), 유전층(4), 왼쪽 전극(5A), 오른쪽 전극(5B), 하부 기질(7B), 상부 기질(7A), 및 격벽(8)을 포함하는 개시된 일 구체예의 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀(10)을 도시한다. 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀(10)은 측면에서 본 단면이 역 사다리꼴 형태이다. 두 격벽(8) 위에 증착된 왼쪽 전극(5A) 및 오른쪽 전극(5B)이 하부 기질(7B)의 오른쪽 부분 및 왼쪽 부분에 길게 형성된다. 유전층(4)이 왼쪽 전극(5A), 오른쪽 전극(5B), 및 하부 기질(7B)에 적합하게 증착된다. 소수성 층(3)은 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀(10)의 유전층(4) 위에 증착될 수도 있다. 상부 기질(7A)이 유전층(4) 위에 증착되어서 상부 기질(7A)이 왼쪽 전극(5A), 오른쪽 전극(5B), 및 유전층(4)에 의해 격벽(8)에서 분리된다. 게다가, 소수성 층(3)이 극성 및 비극성 광 조절 매체(1, 2) 사이의 계면을 이동하는 것을 돕고, 그로 인하여 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀(10)의 작동 전압(working voltage)을 감소시킨다. 상부 기질(7A) 및 소수성 층(3)은 극성 광 조절 매체(1) 및 비극성 광 조절 매체(2)를 포함하도록 격실(9)을 형성한다.
도 17에서, 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀(10)은 상부 기질(7A) 위에 상부 전극(6U)을 더 포함할 수도 있다. 바이어스 전압(bias voltage)이 전극에 적용되면, 극성 및 비극성 광 조절 매체(1, 2) 접촉 사이의 계면이 접촉각 θ2로 소수성 층(3)에 접촉한다. 전극(5A, 5B)이 엇갈려 있기 때문에, 극성 및 비극성 광 조절 매체(1, 2) 사이의 계면은 전극에 대응하지 않는 위치에 있을 수 없다. 그러므로, 극성 및 비극성 광 조절 매체(1, 2) 사이의 계면은 한 전극에 대응하는 위치로 제어되고, 위치 및 그 각은 정확하게 제어될 수도 있다. 따라서, 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀(10)은 셀을 통과하여 이동하는 광의 편향각(deflection angle)을 제어할 수도 있다. 다른 구체예에서, 30°내지 90°의 각으로 기우는 격벽(8)이 얽힌 전극의 제작을 간단하게 할 수도 있다.
도 18은 극성 광 조절 매체(1), 비극성 광 조절 매체(2), 소수성 층(3), 유전층(4), 왼쪽 전극(5A), 오른쪽 전극(5B), 하부 전극(6D), 하부 기질(7B), 상부 기질(7A), 및 격벽(8)을 포함하는 개시된 일 구체예의 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀(10)을 도시한다. 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀(10)은 측면에서 본 단면이 역 사다리꼴 형태이다. 두 격벽(8) 위에 증착된 왼쪽 전극(5A) 및 오른쪽 전극(5B)은 하부 기질(7B)의 오른쪽 부분 및 왼쪽 부분에 길게 형성된다. 하부 전극(6D)은 하부 기질(7B) 위에 증착된다. 유전층(4)은 왼쪽 전극(5A), 오른쪽 전극(5B), 하부 기질(7B)의 일부, 격벽(8)의 일부, 및 하부 전극(6D)의 일부에 증착된다. 상부 기질(7A)이 유전층(4) 위에 증착되어서, 상부 기질(7A)은 격벽(8), 왼쪽 전극(5A), 및 유전층(4)에 의해 오른쪽 전극(5B)에서 분리된다. 상부 기질(7A) 및 하부 전극(6D), 및 유전층(4)은 극성 광 조절 매체(1) 및 비극성 광 조절 매체(2)를 포함하는 격실(9)을 형성한다. 또한, 극성 광 조절 매체(1) 및 비극성 광 조절 매체(2)는 실질적으로 혼합할 수 없고 굴절률이 다르다. 유전층(4)을 물리적 방법으로 처리된 표면일 수도 있어서, 표면 에너지를 줄이기 위해 유전층(4) 표면은 거칠기(roughness)를 가질 수도 있다. 유사하게, 소수성 표면을 가지도록 유전층(4)은 화학적 방법으로 처리한 표면일 수 있다.
본 발명을 예 및 바람직한 구체예의 측면에서 기술하고 있지만, 본 발명이 개시된 구체예로 제한되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 그와 반대로, (기술분야의 숙련자에게 명백한 것과 같이) 각종 수정안 및 유사한 배열을 포함하는 것으로 예정된다. 그러므로, 첨부된 청구항의 범위는 그런 수정안 및 유사한 배열을 전부 포함하도록 가장 넓게 해석해야 한다.

Claims (56)

  1. 제1 기질;
    상기 제1 기질 위에 배치된 제1 및 제2 전극;
    상기 제1 기질 위에 형성되고, 상기 제1 및 제2 전극을 덮는 유전층(dielectric layer);
    격벽(a partition wall);
    상기 격벽 위에 배치되고, 제3 전극을 포함하는 제2 기질;
    상기 유전층, 상기 제2 기질 및 상기 격벽에 의해 형성되는 격실(compartment)에 채워지고, 실질적으로 혼합되지 않고(immiscible) 굴절이 다른 제1 및 제2 광 조절 매체(light modulating media); 및
    상기 격벽의 적어도 일부를 덮도록 형성된 접촉각이 큰 물질층(high-contact-angle material layer); 을 포함하고,
    상기 격실은 모세관(capillarity)을 형성하도록 크기가 결정되는, 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀(electrically switchable light modulating cell).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 격벽은 상기 제1 및 제2 광 조절 매체 중 적어도 하나에 의해 젖을 수 있는, 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 격실은 단차형 구조(stepped structure)를 포함하는, 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 격실은 단면이 다른 적어도 두 부분을 포함하는, 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극은 상기 제1 기질의 상부 표면 위에 배치되는, 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극은 상기 제1 기질과 같은 높이에 배치되는, 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀.
  7. 복수의 제1항의 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀을 포함하는 광 조절 장치(light modulating device).
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀은 벌통형(hive-shaped), 델타형(delta-shaped) 형상, 삼각형의 어레이, 직사각형의 어레이, 타원형의 어레이, 원형의 어레이, 정사각형의 어레이, 다이아몬드형의 어레이 또는 트렌치(trench)의 어레이로 배열되는, 광 조절 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극은 시트 전도성 물질( sheet conductive material)을 포함하는 , 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극은 다른 하나의 제1 및 제2 전극에 의해 둘러싸여 있는, 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극은 나선형(spiral-shaped) 및 서로 엇갈려 있는(interlaced) , 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 격실의 단면은 원형, 원통형, 삼각형, 다이아몬드형, 정사각형, 직사각형 또는 육각형인, 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 격벽은 굴뚝 형상(funnel-shaped)인, 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀.
  14. 복수의 제1항의 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀을 포함하는 광 조절 장치를 포함하는 3차원 디스플레이 장치(three-dimensional display device).
  15. 복수의 제1항의 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀을 포함하는 광 조절 장치를 포함하는, 이미지 디스플레이 시스템(image display system).
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광 조절 매체는 액적(droplet)을 형성하도록 맞춰지며, 상기 액적의 초점 길이는 상기 제1, 제2 및 제3 전극에 걸친 전위차에 따라 조정가능한, 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀.
  17. 기질을 제공하며;
    상기 기질 위에 투명 전도층을 형성하고;
    상기 투명 전도층에 패턴을 형성하며;
    상기 패턴이 형성된 투명 전도층 위에 유전층(dielectric layer)을 형성하고;
    상기 유전층 위에 접촉각이 큰 물질층(high-contact-angle material)을 형성하며;
    상기 접촉각이 큰 물질(high-contact-angle material) 위에 분할층(partition layer)을 형성하여 복수의 셀을 형성하고;
    상기 복수의 셀을 광 조절 매체로 채우며; 및
    상기 분할층에 제2 기질을 부착하여 상기 복수의 셀을 밀봉하는 것;을 포함하는 광 조절 장치(light modulating device)의 제조방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 분할층에 제2 기질을 부착하여 상기 복수의 셀을 밀봉하기 전에, 상기 복수의 셀을 다른 광 조절 매체로 채우는 것을 더 포함하며, 두 상기 광 조절 매체는 실질적으로 혼합되지 않고 굴절률이 다른, 광 조절 장치의 제조방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 분할층을 형성하는 것은 분할 물질(partition material)을 복수의 돌출부(protrusion)로 성형하는 것을 포함하는, 광 조절 장치의 제조방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 기질 위에 투명 전도층을 형성하는 것은 투명 전도층을 잉크젯 프린팅(inkjet printing) 또는 스크린 프린팅(screen printing)하는 것을 포함하는, 광 조절 장치의 제조방법.
  21. 제1 투명 기질을 제공하고;
    상기 제1 투명 기질 위에 분할층(partition layer)을 형성하며;
    상기 분할층에 패턴을 형성하여 상기 제1 기질의 일부를 노출시키고 복수의 셀을 형성하며;
    상기 패턴이 형성된 분할층 위에 투명 전도층을 형성하고;
    유전층을 형성하여 상기 투명 전도층 및 상기 제1 투명 기질의 노출된 일부를 덮으며;
    상기 복수의 셀을 광 조절 매체로 채우고;
    상기 유전층에 제2 투명 기질을 부착하여 상기 복수의 셀을 밀봉하는 것;을 포함하는, 광 조절 장치의 제조방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 유전층에 제2 투명 기질을 부착하여 상기 복수의 셀을 밀봉하기 전에, 상기 복수의 셀을 다른 광 조절 매체로 채우고, 두 상기 광 조절 매체는 실질적으로 혼합되지 않고 굴절율이 다른, 광 조절 장치의 제조방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 패턴화된 분할층 위에 투명 전도층을 형성하는 것은 섀도 마스킹(shadow masking)에 의해 투명 전도층을 코팅하는 것을 포함하는, 광 조절 장치의 제조방법.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 제1 투명 기질은 유연하며(flexible) 및 롤-투-롤 방식(roll-to-roll manner)으로 이송가능한, 광 조절 장치의 제조방법.
  25. 제1 기질;
    상기 제1 기질 위에 배치되고, 제1 및 제2 전극을 포함하는 격벽(partition wall);
    상기 제1 기질 및 상기 제1 및 제2 전극 위에 형성된 유전층(dielectric layer);
    상기 유전층, 상기 제1 및 제2 전극에 인접하도록 상기 격벽 위에 배치되며, 상기 유전층과 함께 격실(compartment)을 형성하는 제2 기질;
    상기 격실에 채워지고, 실질적으로 혼합되지 않으며 굴절률이 다른 제1 및 제2 광 조절 매체(light modulating media); 및
    상기 유전층 위에 형성된 접촉각이 큰 물질층(high-contact-angle material layer);를 포함하는, 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀(electrically switchable light modulating cell).
  26. 제25항에 있어서,
    상기 제2 기질 위에 배치된 제3 전극을 더 포함하는, 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀.
  27. 제25항에 있어서,
    각 상기 제1 및 제2 전극은 적어도 두 개의 엇갈린(interlaced) 손가락형 부분(finger-shaped portion)을 포함하며, 상기 엇갈린 손가락형 부분은 교류전원(AC power supply) 또는 직류전원(DC power supply)에 전기적으로 연결되는, 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀.
  28. 제27항에 있어서,
    각 상기 손가락형 부분은 복수의 손가락부를 포함하고, 두 인접한 손가락부 사이의 공간은 균일하지 않은, 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀.
  29. 제27항에 있어서,
    상기 제1 전극은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하며, 상기 제2 전극은 제3 부분 및 제4 부분을 포함하고, 상기 제1 및 제3 부분은 한 수평선 위에 배치되며, 상기 제2 부분 및 제4 부분은 다른 수평선 위에 배치되고, 상기 제1 부분은 상기 제4 부분과 전기적으로 연결되며, 상기 제2 부분은 상기 제3 부분과 전기적으로 연결되는, 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀.
  30. 제29항에 있어서,
    각 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 부분은 서로 간격을 두는 복수의 하부 부분(sub-portion)을 포함하며, 상기 제1 부분의 복수의 하부 부분은 상기 제2 부분의 복수의 하부 부분과 엇갈려 있고(interlaced), 상기 제3 부분의 복수의 하부 부분은 상기 제4 부분의 복수의 하부 부분과 엇갈려 있는(interlaced), 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 복수의 하부 부분은 균일하지 않은 거리로 서로 간격을 두고 있는, 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀.
  32. 제1 기질;
    상기 제1 기질 위에 배치된 격벽;
    상기 격벽의 일부 및 상기 제1 기질의 일부 위에 배치되고, 서로 엇갈려 있는(interlaced) 두 부분을 포함하는 제1 전극;
    상기 격벽의 다른 일부 및 상기 제1 기질의 다른 일부 위에 배치되고, 서로 엇갈려 있는(interlaced) 두 부분을 포함하는 제2 전극;
    상기 제1 및 제2 전극 위를 덮도록 형성된 유전층;
    상기 유전층과 함께 격실(compartment)을 형성하는 제2 기질; 및
    상기 격실에 채워지고, 서로 혼합되지 않으며 굴절률이 다른 제1 및 제2 광 조절 매체;를 포함하는, 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀(electrically switchable light modulating cell).
  33. 제32항에 있어서,
    상기 제2 기질 위에 형성된 제3 전극을 더 포함하는, 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀.
  34. 제32항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 광 조절 매체는 제1 및 제2 전극에 걸친 전위차(electric potential difference)에 따라 상기 제1 기질에서 상기 제2 기질로 이동하는 광선의 방향을 조정할 수 있는, 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 광선은 번갈아 뷰어(viewer)의 좌안 또는 뷰어의 우안에 도달하여 뷰어가 지각할 수 있는 자동입체 이미지(autostereoscopic image)를 형성하는, 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀.
  36. 제32항에 있어서,
    상기 유전층 위에 형성된 접촉각이 큰 물질층(high-contact-angle material layer)을 더 포함하는, 전기적으로 스위칭 가능한 광 조절 셀.
  37. 제1 투명 기질을 제공하고;
    상기 제1 투명 기질 위에 제1 및 제2 전극을 형성하며;
    상기 제1 기질 위에 형성된 유전층을 형성하여 상기 제1 및 제2 전극을 덮고;
    상기 유전층 위에 격벽(partition wall)을 형성하며;
    상기 격벽 위에서 상기 격벽의 적어도 일부에 배치되는 접촉각이 큰 물질층(high-contact-angle material layer)을 형성하고;
    상기 격벽에 제3 전극을 포함하는 제2 기질을 형성하며;
    상기 유전층, 상기 제2 기질, 상기 접촉각이 큰 물질층(high-contact-angle material layer)에 의해 형성된 격실(compartment)에 실질적으로 혼합되지 않으며 굴절률이 다른 제1 및 제2 광 조절 매체를 채우는 것;을 포함하는 광 조절 장치의 제조방법.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 광 조절 매체 중 하나는 기체 매체인, 광 조절 장치의 제조방법.
  39. 제37항에 있어서,
    상기 제3 전극은 공동 전극(common electrode)을 포함하는, 광 조절 장치의 제조방법.
  40. 제37항에 있어서,
    상기 제3 전극은 분할 전극(segmented electrode)을 포함하는, 광 조절 장치의 제조방법.
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Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013101308A (ja) * 2011-10-17 2013-05-23 Panasonic Corp 表示装置及びその制御方法
TW201342423A (zh) * 2012-04-13 2013-10-16 Nation Chiao Tung University 散熱基板與其製作方法
US9594461B1 (en) * 2013-06-06 2017-03-14 Isaac S. Daniel Apparatus and method of hosting or accepting hologram images and transferring the same through a holographic or 3-D camera projecting in the air from a flat surface
CN103792669A (zh) * 2013-10-01 2014-05-14 友达光电股份有限公司 立体显示器
JP2017510824A (ja) 2013-12-20 2017-04-13 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． オートステレオスコピックディスプレイデバイス
JP5800114B1 (ja) * 2014-03-04 2015-10-28 Jsr株式会社 表示素子、感光性組成物およびエレクトロウェッティングディスプレイ
US9207450B1 (en) * 2014-06-27 2015-12-08 Amazon Technologies, Inc. Insulated notch design for pixels in an electrowetting device
US10018828B2 (en) * 2014-12-22 2018-07-10 Amazon Technologies, Inc. Electrowetting display device with stable display states
TWI600917B (zh) * 2015-05-25 2017-10-01 超金光學有限公司 一種光變焦方法與模組及其應用
EP3317710B1 (en) * 2015-06-30 2020-08-05 Amazon Technologies Inc. Electrowetting pixel with two electrowetting elements
US9746663B2 (en) 2015-06-30 2017-08-29 Amazon Technologies, Inc. Electrowetting pixel with two electrowetting elements
JP6088012B1 (ja) * 2015-09-02 2017-03-01 日本写真印刷株式会社 能動素子、および能動素子の製造方法
US10538056B2 (en) * 2015-09-11 2020-01-21 Himax Display, Inc. Assembly structure, method to form assembly structure and method to form close-loop sealant structure
WO2018126173A1 (en) * 2016-12-30 2018-07-05 Commscope Technologies Llc Electro-wetting on dielectric (ewod) activated optical switch using capillary liquid control
US10244230B2 (en) * 2017-03-01 2019-03-26 Avalon Holographics Inc. Directional pixel for multiple view display
US10268036B1 (en) * 2017-12-14 2019-04-23 Abl Ip Holding Llc Electrowetting cell with stepped lateral wall electrodes
CN110068939B (zh) * 2018-01-22 2021-11-26 京东方科技集团股份有限公司 一种眼镜
TWI681555B (zh) * 2018-05-29 2020-01-01 友達光電股份有限公司 可撓曲微發光二極體顯示裝置
CN109407350A (zh) * 2019-01-02 2019-03-01 京东方科技集团股份有限公司 一种调光模组及其工作方法、调光玻璃和显示装置
CN109652287B (zh) * 2019-01-03 2021-04-30 京东方科技集团股份有限公司 一种微控基板及其制作方法和微流控芯片
CN110557535A (zh) * 2019-09-02 2019-12-10 Oppo广东移动通信有限公司 摄像模组及终端设备
CN110661952A (zh) * 2019-09-30 2020-01-07 Oppo广东移动通信有限公司 移动终端及其图像采集模块
JP2024530410A (ja) * 2021-07-21 2024-08-21 コーニング インコーポレイテッド スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が化学的に結合した変性ポリマー、その製造方法、変性ポリマーを絶縁層として組み込んだ液体レンズ、並びに直流電流下でも使用可能な高い品質係数を有する絶縁層を備えた液体レンズ
CN113878866B (zh) * 2021-09-08 2022-10-14 煤炭科学研究总院有限公司 一种基于电场调控的三维薄膜成型方法
US11906767B2 (en) 2021-09-21 2024-02-20 Honeywell International Inc. Light control system with hexagonal-shaped tunable optics
WO2023076153A2 (en) * 2021-10-27 2023-05-04 Corning Incorporated Dielectrowetting-based liquid lens
CN114220357B (zh) * 2022-02-10 2023-08-18 珠海华萃科技有限公司 一种led显示屏、显示器及控制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070081736A (ko) * 2006-02-13 2007-08-17 삼성전자주식회사 디스플레이 장치
KR20080096677A (ko) * 2006-02-27 2008-10-31 노키아 코포레이션 조정가능한 효율을 가지는 회절 격자
KR20110071276A (ko) * 2009-12-21 2011-06-29 엘지디스플레이 주식회사 전기습윤을 이용한 표시패널 및 그 제조방법

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2769375B1 (fr) 1997-10-08 2001-01-19 Univ Joseph Fourier Lentille a focale variable
EP1597907A2 (en) 2003-02-21 2005-11-23 Koninklijke Philips Electronics N.V. Autostereoscopic display
CN100451724C (zh) * 2004-06-23 2009-01-14 皇家飞利浦电子股份有限公司 双稳态电浸润光学元件及其驱动方法
US7221514B2 (en) * 2005-04-15 2007-05-22 Asml Netherlands B.V. Variable lens and exposure system
US7474470B2 (en) 2005-12-14 2009-01-06 Honeywell International Inc. Devices and methods for redirecting light
JP4442580B2 (ja) * 2006-03-28 2010-03-31 ソニー株式会社 光学素子および撮像装置
US7791813B2 (en) * 2006-10-12 2010-09-07 Honeywell International Inc. Microfluidic imaging array
KR100818281B1 (ko) 2006-10-26 2008-04-01 삼성전자주식회사 전기습윤 렌즈
TWI354113B (en) * 2007-12-28 2011-12-11 Ind Tech Res Inst Display and fabricating method thereof
US7898740B2 (en) 2008-04-09 2011-03-01 Seereal Technologies S.A. Tunable optical array device comprising liquid cells
US8148706B2 (en) 2008-06-18 2012-04-03 Rensselaer Polytechnic Institute Pinned-contact oscillating liquid lens and imaging system
JP5552804B2 (ja) * 2008-12-12 2014-07-16 ソニー株式会社 立体画像表示装置、その製造方法及び立体画像表示方法
TWI422858B (zh) * 2009-09-04 2014-01-11 Wintek Corp 電濕潤畫素結構

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070081736A (ko) * 2006-02-13 2007-08-17 삼성전자주식회사 디스플레이 장치
KR20080096677A (ko) * 2006-02-27 2008-10-31 노키아 코포레이션 조정가능한 효율을 가지는 회절 격자
KR20110071276A (ko) * 2009-12-21 2011-06-29 엘지디스플레이 주식회사 전기습윤을 이용한 표시패널 및 그 제조방법

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Publication number Publication date
CN102967932A (zh) 2013-03-13
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