KR20130058677A - 광학적 가변 장치, 광학 조립체 및 이 장치의 제조방법 - Google Patents

광학적 가변 장치, 광학 조립체 및 이 장치의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 빛의 전파를 조절하는 광학적 가변 장치에 관한 것으로서, 빛의 전파를 조절하는 광학 특성을 갖는 액정 소자; 및 액정 소자의 각 측면에 있는 두 기층 판으로서, 각각 제1 제어 전극 및 제2 제어 전극으로 덮여 있고, 각각의 전극은 광학 개구인 중앙의 구멍을 갖고 있는 두 기층 판;을 포함하고, 상기 광학적 가변 장치는 전극 사이에 배치되어 광학 개구를 채우는 물질의 층을 더 포함한다. 물질은 시트저항이 10 kΩ/□ 내지 10 GΩ/□이고, 적어도 상기 제1 전극과 제2 전극은 복수의 부분으로 나누어져, 동시에 상이한 전위를 수용하는 하위 전극을 형성한다.

Description

광학적 가변 장치, 광학 조립체 및 이 장치의 제조방법{OPTICAL VARIATION DEVICE, OPTICAL ASSEMBLY AND METHOD FOR MANUFACTURING SUCH A DEVICE}
본 발명은 빛의 전파를 조절할 수 있는 광학 가변 장치에 관한 것으로서, 이 광학 가변 장치를 포함하는 유닛이 표시하는 이미지의 광학적 품질을 개선할 수 있는 발명에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명은 빛의 전파를 조절하는 광학적 특성을 갖는 액정 소자와 액정 소자의 양 측면에 배치되는 두 개의 기층 판을 포함하는 광학 가변 장치에 관한 것으로서, 두 기층 판은 제1 제어 전극 및 제2 제어 전극으로 각각 덮여 있고, 각각의 전극은 거의 중앙에 있는 개구와 경계를 이루며, 전극들 사이에 놓여 있으며 적어도 광학 개구를 채우는 물질의 층을 더 포함하고 있다.
국제특허공보 WO 2009/153764에 상술한 유형의 장치가 기술되어 있다. 구체적으로, 주파수-반응 물질을 이용하는 것을 설명하고 있는데, 이 물질의 전도성은 여러 주파수의 제어 신호의 영향을 받아 변한다. 액정 소자 내에 가상 렌즈를 형성할 수 있고, 이 렌즈의 초점 길이를 수정할 수 있다.
또한, 공보 "liquid-crystal adaptive lenses with modal control" [Naumov, et al.; Optics Letters, Vol. 23, Issue 13, pp. 992-994 (1998)]를 보면, 제어 신호의 주파수를 변조함으로써 엣지와 광학 개구의 중심 사이에서 전압 분포를 조절하도록 광학 개구 내에 분포된 약한 전도성 물질을 사용하는 것을 알 수 있다.
이러한 유형의 렌즈는 적응형 렌즈(adaptive lens)라고 부르는데, 가변 주파수를 갖고 있을 수 있는 전압 신호를 전극에 가하는 간단한 전기수단을 이용하여, 빠르게 변할 수 있는 가변 초점 길이를 가질 수 있는 이점이 있다. 초점이 광학 축을 따라 놓여 있는 수렴 렌즈를 얻을 수 있다.
이러한 유형의 렌즈를 사용하면, 제어 전압 및 주파수에 기초하여 광학 축을 따라 초점 길이를 바꿀 수 있지만, 초점을 3차원으로 제어하여 광선의 방향을 이동시키고 장치의 광선 스캔 각도 범위를 개선하는 것은 어려운 문제가 있다.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하고, 이미지의 광학적 품질을 향상시킬 수 있도록 광학적 상(phase)을 변경시킬 수 있는 광학적 가변 장치를 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위해, 광학적 가변 장치는 물질의 시트저항이 10 kΩ/□ 내지 10 GΩ/□이고 적어도 제1 전극이 복수의 부분으로 나누어져 상이한 전위를 동시에 수용할 수 있는 하위 전극을 형성하는 것을 특징으로 한다.
이러한 특징에 의해, 본 발명은 전극사이의 전기장을 변화시킬 수 있고, 광선의 방향을 이동시킬 수 있다. 따라서, 상이한 주파수와 전압을 갖는 신호를 가하여, 더욱 복잡한 표면밀도 프로파일을 갖는 전기장을 생성하여, 비대칭의 복잡한 모양을 갖는 파면이 이루어진다.
본 발명은 또한 수차를 보정하기 위해 사용할 수도 있고, 또는 원하는 적용기술과 원하는 효과에 따라 파면의 모양을 변형시킬 수도 있다.
나아가, 고주파신호를 수용할 수 있는 충분한 저항(10 MΩ/□ 보다 큰 시트저항)을 갖는 물질로서 시트저항이 물질의 층 내에서 균일하게 되어 있는 물질을 사용함으로써, 종래에 사용하던 물질 층과 관련된 문제를 해결할 수 있다. 구체적으로, 종래의 물질은 시트저항이 불균일한 문제를 가지고 있어서 5 mm 보다 작은 동공부를 갖는 렌즈에서 전기장 구배를 얻을 수 없다. 상술한 특징에 의해, 매우 작은 직경으로 이루어진 광학 개구를 갖는 렌즈에서, 특히 직경이 2mm 보다 작은 개구를 갖는 렌즈에서, 본 발명의 장치를 사용할 수 있다.
다른 특징으로서:
- 상기 광학 개구를 채우는 물질의 층은 폴리(3,4-에틸렌 디옥시티오펜)과 폴리(스티렌 술포네이트) 및 폴리비닐 알콜의 혼합물로 이루어져 있다. 이 물질은 고주파 신호를 수용할 수 있고 균일한 전도성을 갖는 저항성 물질의 층을 제공하는 이점이 있다. 또한, 이 물질에 의하면, 조절할 수 있고 반복할 수 있는 제조방법으로 본 발명의 광학적 가변 장치를 제조할 수 있고, 수차를 더욱 잘 조절할 수 있다;
- 제2 전극을 제1 전극과 동일하게 하위 전극으로 분할하여 제1 전극에 마주하도록 배치할 수 있다;
- 광학 개구는 거의 원형이다;
- 하위 전극과 경계를 형성하는 축은 광학 개구의 원주에서 개방되어, 하위 전극들 사이에서 광학 개구의 길이가 거의 같은 원호와 경계를 이룬다;
- 물질은 물질의 시트 전도성을 증가시키기 위해 에틸렌 글리콜 또는 디메틸포름아미드와 같은 시트저항-촉진제를 더 포함한다;
- 물질은 기층에 대한 물질의 접착력을 증가시키기 위해 테트라에톡시실란과 같은 접착 촉진제를 포함한다;
- 본 발명의 장치는 평면 또는 수직 위치에 액정을 고정하는 물질로 이루어진 앵커 층을 포함한다;
- 하위 전극에 의해 제어되고 광학 개구와 경계를 이루는 저항성 링이 각각의 기층 판에 배치되어 있다;
- 하위 전극은 거의 스트립 형상으로 되어 있는 금속 박막 전극이다;
- 제1 전극과 제2 전극은 각각, 복수의 금속 박막 하위 전극으로 구성되어 있고, 상기 금속 박막 하위 전극은 일단부가 저항성 링에 연결되어 있고 타단부는 상기 기층 판의 엣지들 중 하나에서 개방되어 있다;
본 발명은 또한 두 개의 광학적 가변 장치를 포함하는 광학 조립체로서, 고정 방향이 수직이 되도록 한 가변 장치가 다른 가변 장치의 위에 적층되어 있는 광학 조립체에 관한 것이다.
또 다른 특징으로서:
- 광학 조립체는 두 개의 광학적 가변 장치를 포함하고, 두 광학적 가변 장치는 고정 방향이 평행하도록 한 가변 장치가 다른 가변 장치의 위에 적층되어 있다;
- 광학 조립체는 평면 어레이로 배열되어 있는 복수의 광학적 가변 장치를 포함한다;
- 광학적 가변 장치를 제어하기 위해 진폭과 주파수 특성이 동일한 신호를 동시에 전극에 가한다;
- 광학적 가변 장치를 제어하기 위해 진폭과 위상 및 주파수 특성이 상이한 신호를 개별적으로 전극에 가한다.
본 발명은 첨부 도면에 기초하여 아래에 설명하는 내용을 보면 더욱 명확히 이해할 수 있다:
도 1은 본 발명의 액정 렌즈의 개략적인 사시도이다;
도 2는 도 1의 렌즈에 대한 평면도이다;
도 3은 도 2에 도시된 렌즈를 A-A 평면으로 취득한 단면도이다;
도 4는 도 1 내지 도 3에 도시된 렌즈의 전극의 사시도이다;
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라, 여러 부분으로 나누어진 제1 전극의 평면도이다;
도 6은 여러 주파수의 제어신호를 전극에 가할 때의 전압 분포가 어떻게 변하는지를 나타내는 도면이다;
도 7 및 도 8은 렌즈 반경에 따라 물질층에 필요한 저항과, 제어신호의 주파수에 따라 초점 길이의 변화를 나타내는 그래프이다;
도 9 내지 도 12는 본 발명의 광학 조립체의 도면으로서 도 1 내지 도 4와 유사한 도면이다;
도 13은 본 발명의 제3 실시예의 사시도이다;
도 14는 제3 실시예의 기층의 저면도이다;
도 15는 도 13의 렌즈에 대하여 B-B 평면으로 취득한 단면도이다;
도 16 내지 도 18은 제4 실시예로서, 각각 사시도, 평면도 및 C-C 평면으로 취득한 단면도이다;
도 19 및 도 20은 제4 실시예에 따른 다수의 장치를 포함하는 광학 조립체를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명은 이미징(imaging) 분야에서 사용되며, 본 발명에 의하면 본 발명의 장치를 설치한 유닛에 의해 디스플레이되는 이미지의 광학적 품질을 더욱 잘 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 광학적 가변 장치(10)는 렌즈이며, 이 렌즈는 빛의 전달을 제어하는 광학적 특성을 갖는 액정 소자(12)를 포함하고 있다. 액정 소자(12)는 액정, 예를 들어 네마틱 액정으로 이루어져 있는데, 이 액정은 초기에 동일한 방향평균(average direction)에 대하여 배향되어 있는 분자를 갖고 있다. 이러한 분자는 이방성 유전체의 투과율(anisotropic dielectric permittivity)을 갖고 있고, 또한 양의(positive) 또는 음의(negative) 복굴절(birefringence)을 갖고 있다. 따라서, 분자는 분자에 가해지는 전기장 E에 대하여 평행하거나 수직하도록 각각 놓일 수 있다. 액정(12)은 빛의 편광을 수정한다.
다른 실시예에 의하면, 블루상 콜레스테릭 액정(blue-phase cholesteric liquid crystal)을 사용할 수 있고, 따라서 편광되지 않은 빛으로 장치를 작동시킬 수 있다.
광학적 가변 장치는 두 개의 투명 기층(14, 16)(예를 들어 유리, 플라스틱, 석영 등등으로 이루어짐)을 더 포함할 수 있다. 각각의 기층(14, 16)은 불투명 또는 투명한 금속(Cr, Al, Au 등등) 또는 반도체(ITO 등등) 층으로 덮여있고, 이 층은 거의 중앙 부분에 중심을 갖고 있는 광학 개구(22, 24)라고 부르는 원형 개구를 구비한 제어 전극(18, 20)을 형성한다. 투명한 저항성 물질(26, 28)의 층을 전극의 광학 개구에 도포하여, 개구를 채우게 된다. 도 3은 본 발명에 따른 장치의 단면을 나타내며, 이 단면을 통해서 장치(10)를 구성하고 있는 여러 구성요소를 볼 수 있다.
소정의 저항층(26, 28)과 액정(12)의 매개변수와 관련하여, 가해지는 신호의 주파수를 변조함으로써 전극 사이의 전압분포를 조절할 수 있다. 이러한 분포는 도 6에 도시되어 있는데, 여러가지 주파수에 대한 저항층에서의 전위의 변화를 볼 수 있다. 이 도면에서, 주파수가 높아지면 높아질 수록(f4<f3<f2<f1), 렌즈의 중심 영역의 전압은 더 낮게 떨어지고 있다.
이러한 주파수-조절식 전위 분포에 의하면, 가변 전기장 E의 구배(gradient)가 액정(12) 내에 생성된다. 전기장 E 분포는 액정(12)의 분자 방향에 있어서 구배(gradient)를 생성한다. 액정(12)은 분자의 장축에 평행하게 편광된 광선에 의해 인덱스-구배 매체(index-gradient medium)로 간주된다. 본 발명의 장치에 의해 형성된 렌즈(10)는 초점을 조절할 수 있는 특성을 갖고 있다.
물질(26, 28)의 층은 광학 개구의 직경에 따라 달라지는 저항도(resistivity)를 가지고 있으며, 저항도는 10 kΩ/□(Ω/square) 내지 10 GΩ/□ 이다. 이는 저항성 전극에 상응한다. 바람직하게, 상기 물질(26, 28)의 시트저항(sheet resistance)은 10 MΩ/□ 보다 크고, 따라서 예를 들어 마이크로카메라와 같은 매우 작은 렌즈에 사용될 수 있다. 이 물질(26, 28)에 의해 렌즈는 크기의 제약으로부터 자유로워지며, 매우 작은 동공부(pupil)에 의해 이미지를 얻을 수 있다. 이 물질(26, 28)은 높은 저항도 때문에 고주파 신호의 지배를 받는다.
광학 개구(22, 24)를 채우는 물질(26, 28)의 층은 매우 균질한(homogeneous) 시트저항을 갖고 있어, 전류가 균질하게 전도되며 전위분포도 균질하게 이루어져서, 파면(wavefront)이 일정해지고, 표면 마무리 때문에 파면이 변형되는 일을 방지할 수 있다. 물질(26, 28)은 광학 개구(22, 24)에서 균일하게(uniformly) 배치되도록 맞추어질 수 있고, 따라서 전위의 분포를 균일하게 할 수 있다. "균일하다"라는 용어는, 물질이 경계를 이루고 있는 부피 또는 영역 내에서 물질의 시트저항과 관련하여 불연속성이 없다는 것을 의미한다.
시트저항이 10 MΩ/□ 보다 큰 물질을 얻기 위해, 층의 단자 사이에 전압이 가해질 때 전기적인 시트저항은 균일한 전위를 얻을 수 있을 정도로 충분히 균일하게 되어 있으며, 다음과 같은 조건을 충족해야만 한다: 물질의 초기 용액(solution)은 균질해야만 하며, 베이킹(baking) 이후에 얻은 층은 두께가 일정해야만 한다.
제1 조건은 일정하게 저어가면서(stirring) 용액을 생성한 후, 국부적으로 시트저항을 크게 증가시킬 수 있는 집합물(aggregate)을 확실히 없애기 위해서 용액을 1 ㎛보다 작은 구멍의 크기를 갖는 필터로 여과시킴으로써 충족된다. 또한, 층은 전극으로 덮혀 있는 기층에서 균일하게 분포되어야만 한다. 이러한 결과는, 스핀-코팅(spin-coating) 및/또는 에틸렌 클리콜(ethylene glycol)과 같은 용매의 첨가를 통해서 얻을 수 있고, 이로써 물질 내에서 분자가 배열되는 방식을 변형할 수 있고 또한 기층 표면상의 증착(deposition)을 균질하게 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 저항성 물질(26, 28)의 층에 의해 전압 분포를 조절할 수 있고, 또한 주파수 변조에 의해 액정층에서 전기장-구배 효과(electric-field-gradient)를 얻을 수 있다. 본 발명의 장치(10)는 저역필터 장치(low-pass device)의 역할을 하며, 이 경우 단지 저-주파수 신호만이 전극(18, 20) 사이를 통과할 수 있다. 주파수가 증가하면, 전압은 두 전극(18, 20) 사이에서 달라지고, 이로써 전기장 E 구배가 생성된다. 신호의 주파수가 높으면 높을수록, 전압은 셀의 중심 쪽을 덜 전파되고, 엣지와 동공부의 중심 사이의 전기장 E 구배는 더욱 커지고, 따라서 조절할 수 있는 전기장 E 구배의 범위를 더 크게 할 수 있다.
첨부되어 있는 도 1 및 도 5에서 볼 수 있듯이, 장치의 제1 전극(18) 및/또는 제2 전극(20)은 다수의 부분으로 분할되어 있고, 이 다수의 부분은 동시에 상이한 전위들을 수용하는 하위 전극(subelectrode)(18'a, 18'b, 18'c, 18'd 및/또는 20'a, 20'b, 20'c, 20'd)을 형성하고 있다. 도 5에서 볼 수 있듯이, 각 기층(14, 16)의 제어 전극(18, 20)은 2, 3, 4, 6 또는 8개의 부분으로 나누어질 수 있다. 하위 전극의 경계를 이루는 축들은 광학 개구의 주변부에서 개방되어 있고, 원호(circular arcs)와 경계를 형성하도록, 제어 전극은 분할되어 있다. 하위 전극의 경계를 이루는 축들은, 전극이 N 개의 하위 전극으로 나누어지고 또한 광학 개구의 주변부가 길이가 동일한 N 개의 원호로 나누어지도록, 되어 있다. 각각의 하위 전극(18', 20')을 나누는 거리는 1 ㎛이상이다. 이 거리는 물질이 국부적으로 오염되는 것을 방지하기 위해, 저항성 물질의 저항 및 가하는 전압에 맞추어져 있다.
다른 실시예로서, 예를 들어 드라이 에칭(dry etching) 기술을 이용하여, 전극 사이의 공간에서 저항성 물질을 제거할 수 있고, 따라서 전극 사이의 공간은 크기가 1 ㎛보다 작게 될 수 있다.
두 개의 전극(18, 20)이 각각 분할되어 있는 경우, 두 전극은 동일하게 나누어져 있고 또한 서로 마주하도록 배치되어, 제1 전극(18)의 각각의 하위 전극(18')은 제2 전극(20)의 대응하는 하위 전극(20')의 맞은편에 배열되어 하위 전극(20')과 결부된다.
여러 값의 전압을 하위 전극(18', 20')에 가하면, 액정 소자(12) 내의 전기장 E의 분포가 달라진다. 이로써, 전달되는 광학 빔의 방향이 바뀐다.
변하지만 동일한 주파수를 갖는 전기 신호와 전압을 모든 금속 하위 전극(18', 20')에 가하면, 광학 축을 따라 초점의 위치를 조절할 수 있어, 광학 기능은 수렴 렌즈가 된다. 대응하는 상(phase)의 프로파일은 곡률반경이 변하는 구형 캡이 된다.
각각 쌍으로 된 중첩된 하위 전극(18', 20')에 진폭과 주파수가 상이한 신호를 가하면, 광학 축에 수직하는 평면에서 광학 축으로부터 초점의 방향이 편향된다. 이로써, 앞서 언급한 구형 캡의 피크(peak)가 이동된다. 따라서, 렌즈를 형성하는 구형 캡을 3차원으로 제어할 수 있다.
주파수의 조합에 의해 발생하는 상이한 신호를 각각의 쌍으로 된 하위 전극(18', 20')에 가하면 복잡한 비균일 프로파일이 발생하여, 불연속적으로 변하는 오목부와 볼록부를 갖는 복잡한 형상의 변형된 캡에 대응하는 상 프로파일이 생성된다. 이러한 유형의 렌즈는 레이저 광선을 형성하고 광학 수차(optical aberration)를 교정하는데 사용된다.
도 7 및 도 8은 각각, 렌즈의 반경에 따라 달라지는, 물질의 필요한 저항과, 제어 신호의 주파수에 따라 달리지는 초점 길이의 변화를 나타내는 그래프이다. 도면을 통해서, 직경이 매우(< 0.5 mm) 작은 렌즈의 경우, 물질은 높은 저항을 가져야만 하고, 이러한 직경이 작은 렌즈는 매우 짧은 초점 길이를 갖는다는 것을 알 수 있다. 또한, 도 8은, 초점 길이가 매우 작은 경우, 초점 길이의 변화를 일으키는 신호의 주파수는 매우 높을(> 400 kHz) 수 있다는 것을 보여준다.
저항성 물질(26, 28)에 의해 나누어져 있는 두 전극(18, 20)을 연결시킴으로써, 렌즈는 크기의 제약으로부터 벗어날 수 있고, 초점의 3차원 제어를 통해서 직경이 2 mm 이하인 매우 작은 동공부를 이용하여 이미지를 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 렌즈(10)에 의하면, 이미지의 안정성을 향상시킬 수 있고, 이 렌즈를 예를 들어 이미지 객체(imaging objective, 대물렌즈)의 전기활성 소자로 사용할 수 있다. 또한, 렌즈는 레이저 광선을 형성하는데 사용될 수도 있고, 가변 초점길이 광학렌즈가 필요한 분야에 사용될 수도 있다. 가변 초점길이 렌즈 및 빔-시프팅(beam-shifting) 렌즈를 연결하면, 각도-교정 기능을 갖는 소형 자동초점 장치를 얻을 수 있고, 이러한 특징을 조합함으로써 마이크로 카메라 및 조절식 현미경 헤드(adaptive endoscope heads)를 구현할 수 있다.
바람직한 실시예로서, 광학 개구 내의 물질(26, 28)은 투명 전도성 중합체, 즉 PEDOT-PSS, 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole) 등등일 수 있다. 예를 들어, 전극(18, 20) 사이의 물질(26, 28)은 폴리(3,4-에틸렌 디옥시티오펜)(poly(3,4-ethylene dioxythiophene) 폴리(스티렌 술포네이트)(poly(styrene sulfonate)) 및 폴리비닐 알콜(polyvinyl alcohol)의 혼합물로 이루어져 있다. 이 물질(26, 28)은 균일한 층에 적층되도록 맞추어져 있는데, 이는 전위가 균일하게 분포되는 경우에 필요하고, 또한 이 물질을 사용하여 낮은-수차(λ/20)의 액정을 포함하는 조절식 렌즈로서 직경이 0.5 내지 10 mm이고 초점 길이가 짧은(1 mm 내지 무한대) 렌즈를 제조할 수 있다.
또한, 물질은 매우 작은 동공부를 갖는 렌즈에 필요한 고주파 신호를 지원하기에 충분한 저항을 갖고 있다.
본 발명의 장치는 다음과 같은 방식으로 제조할 수 있다:
각각의 기층(14, 16)을 상술한 전극(18, 20)을 형성하는 금속층으로 덮는다. 일반적인 종래의 에칭 공정을 통해서, 예를 들어 포토리소그래피(photolithography) 또는 레이저 식각(laser ablation)을 통해서, 하나 이상의 전극(18, 20)을 다수의 하위 전극(18', 20')로 분할한다. 전극(18, 20)이 경계를 형성하는 광학 개구(22)는 약한 전도성 물질(26, 28)의 층을 수용한다. 앞에서 기술한 실시예에 따라, 이 물질은 폴리(3,4-에틸렌 디옥시티오펜)(poly(3,4-ethylene dioxythiophene) 폴리(스티렌 술포네이트)(poly(styrene sulfonate))(PEDOT-PSS) 및 폴리비닐 알콜(polyvinyl alcohol)의 혼합물로 이루어져 있다.
스핀-코팅(spin-coating) 또는 스프레이 코팅(spray-coating) 또는 프린팅(printing)과 같은 중합체 엔지니어링 분야에서 잘 알려진 증착기술을 이용하여, 물질(26, 28)(PEDOT-PSS)을 기층에 증착(deposit)시킨다.
이후 조립체를 100oC에서, 예를 들어 오븐에서 건조시킨다.
건조 후, 기층(14)들 중 하나의 기층의 광학 개구(22)의 주위에 접착제/스페이서 혼합물을 분포시킨다. 예를 들어, 스페이서는 직경이 맞추어진(calibrated), 예를 들어 1 내지 200 미크론(micron)인 구(sphere)이다. 스페이서는 예를 들어 플라스틱, 실리카 또는 알루미나로 이루어져 있다. 다른 방법으로는, 포토레지스트 내에서 에칭 패드에 의해 두께를 설정한다.
각 기층(14, 16)의 광학 개구(22, 24)가 서로 마주하면서 정확하게 배열되도록 그리고 스페이서에 의해 정해진 거리만큼 분리되어 있도록, 제2 기층(16)을 제1 기층(14)에 포개어 놓는다. 제2 전극(20)의 각 하위 전극(20')을 제1 전극(18)의 대응하는 하위 전극(18')과 마주하도록 배치한다.
예를 들면 UV-경화(UV-curing)에 의해 또는 오븐 내에서 건조시킴으로써, 접착제를 경화시켜 조립체를 밀봉한다.
모세관 작용(capillary action) 또는 흡입에 의해, 액정 소자(12)를 두 기층 사이의 공동(cavity) 내로 집어 넣는다. 이어서, 렌즈의 입구 또는 출구에 선형 편광기(linear polarizer)를 배치하고, 이 편광기를 고정방향(anchoring direction)에 평행하게 향하게 한다. 이 편광기에 의해, 고정방향에 평행하게 향하는 편광을 선택할 수 있다.
다른 실시예에 의하면, 시트저항-촉진제(sheet-resistance-promoting agent)를 PEDOT-PSS 용액에 첨가함으로써 PEDOT-PSS 층의 전도성을 증가시킬 수 있다. 이 촉진제는 예를 들어 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)(EG) 또는 디메틸포름아미드(dimethylformamide)(DMF)이다. 이 촉진제를 통해서, 물질의 시트저항을 변화시킬 수 있고 따라서 특성을 조정함으로써, 원형 개구의 직경에 상관없이 액정 소자 내에서 전기장 구배를 얻을 수 있다.
PVA를 첨가하면, 증착된 물질의 시트저항이 줄어들고 더욱 균일하게 되어, 전위도 물질 내에 균일하게 분포된다.
테트라에톡시실란(tetraethoxysilane)과 같은 접착 촉진제를 첨가하면, 기층에 대한 PEDOT-PSS의 부착력이 더욱 강해진다.
스페이서-배치 단계 이전에, 평면 앵커 처리(planar anchoring treatment)를 물질에 시행할 수 있으며, 단 이 물질이 평면 앵커 처리를 견딜 수 있는 경우에 시행한다. 평면 앵커 처리는 물리적인 작용(예를 들어 표면의 브러싱(brushing) 작업)으로 이루어져 있으며, 이를 통해 액정의 분자가 서로 평행하게 정렬될 수 있다. 양의 복굴절을 갖는 액정을 사용하는 경우에, PEDOT-PSS 층에 나일론이 덮힌 롤러로 브러시작업을 하여, 액정의 평면 앵커 처리, 즉 기층에 평행하는 앵커 처리를 할 수 있다. 다른 방식으로, 예를 들어 광정렬성 중합체(photoalignable polymer)로 이루어진 층을 추가로 적층함으로써, 앵커 처리를 할 수도 있다.
사용된 액정이 음의 복굴절을 갖고 있는 경우, 액정의 앵커 처리가 수직(homeotropic)이 되도록, 즉 기층에 수직하도록, 적절한 물질, 예를 들면 실레인(silane)과 같은 물질이 증착되어야 한다.
또는, 장치는 저항성 전극에 증착되는, 앵커 층을, 즉 앵커 처리를 견딜 수 있는 다른 물질(폴리아미드, PVA, 등등)로 이루어진 층을 포함할 수 있고, 앵커 처리는 평평하거나 수직의 위치로 액정을 고정하도록 이루어질 것이다.
위에서 기술한 제조기술은 쉽게 산업화할 수 있다. 모든 단계들은 웨이퍼 레벨에서 수행되며, 즉 마이크로일렉트로닉스에 대해 개발된 제조기술로서, 웨이퍼는 실리콘 또는 유리로 이루어진 디스크이며, 이 디스크에서 포토리소그래피를 사용하여 전자 소자(트랜지스터, 저항, 등등) 또는 광전자 소자(소형 렌즈, OLEDs, 등등)를 각각 에칭한다. 이로써, 병렬처리(parallel processing)이 가능하며 따라서 효율 절감의 효과를 얻을 수 있다. 이러한 제조기술은 대규모로 병렬 처리하는 생산시스템에서 사용되고 이에 맞추어질 수 있다.
특정 실시예에 의하면, 수직 위치에, 즉 기층(14, 16)에 수직하도록 액정을 고정하는 특정 물질을 사용할 수 있다.
액정 분자가 빛의 편광에 대하여 기울어진 방향으로 배향되어 있을 때, 액정의 복굴절, 즉 빛의 이중 굴절을 생성하는 특성은, 음 또는 양이다. 액정(12)이 음의 복굴절을 가지고 있는 경우, 전압 및 주파수는 가변적이지만 동일하게 되어 있는 전기 신호를 모든 하위 전극(18', 20')에 가하면, 광학적 기능이 발산 렌즈(diverging lens)가 되도록 광학 축을 따라 초점의 위치를 제어할 수 있다.
각각의 쌍으로 된 겹쳐져 있는 하위 전극(18', 20') 사이에서 상이한 진폭과 전압을 갖고 있는 신호를 이러한 발산 렌즈에 가할 수 있고, 이로써 상술한 것처럼 축에 수직하는 평면에서 광학 초점은 편향된다.
본 발명은 또한 함께 결합된 다수의 광학적 가변 장치(10a, 10b)로 이루어진 광학 조립체(30)에 관한 것이다.
도 9 내지 도 12에 도시된 제1 실시예에 의하면, 개구의 중심이 일치하도록 하여, 본 발명의 다수의 광학적 가변 장치(10a, 10b)를 중첩시킬 수 있다.
제1 실시예의 변형된 예로서, 적층된 렌즈들은 수렴 렌즈이고, 이 렌즈들을 고정시키는 방향, 즉 액정들이 배향된 방향은, 서로 수직으로 되어 있다.
제1 실시예의 변형된 예에서 동일한 제어 신호를 각각의 렌즈에 가하는 경우, 조립체는 가변 초점 길이를 갖는 편광-비반응 렌즈(polarization-insensitive lens)가 된다. 이 경우, 편광기를 제거해야만 한다. 또한, 두 장치 사이의 공간은 최소 초점 길이 보다 훨씬 더 작아야만 한다.
제1 실시예의 변형된 예에서 상이한 제어 신호를 각각의 렌즈에 가하는 경우에는, 조립체는 두 개의 가변-초점길이 렌즈(variable-focal-length lenses)가 된다. 빛은 두 개의 상이한 지점에 초점이 맞추어진 수직 편광(각 렌즈의 앵커 방향에 평행함)을 갖는 두 부분으로 나누어진다.
제1 실시예의 두 번째 변형된 예에 의하면, 적층된 렌즈가 수렴렌즈이고 앵커 방향이 평행하는 경우, 각 렌즈에 가해지는 신호가 상이하면, 조립체는 동일한 편광에 작용하는 두 개의 가변-초점길이 렌즈가 되고, 각각의 렌즈는 상이한 초점길이를 갖는다. 양 렌즈에 단일 편광기가 필요하다.
제1 실시예의 세 번째 변형된 예에 의하면, 조립체가 이미지 객체(imaging objective, 대물렌즈)의 발산렌즈와 연결된 수렴렌즈를 포함하는 경우, 조립체는 소형 줌(miniature zoom)의 성질을 갖는다.
제2 실시예에 의하면, 본 발명의 다수의 장치가 특정 피치를 갖는 평면 배열구조로 연결되어 있다.
제2 실시예의 제1 변형된 예에 의하면, 광학적 가변 장치들은 동시에 제어할 수 있는데, 즉 각각의 장치에 가해지는 신호의 위상, 진폭 및 주파수는 동일하다.
제2 실시예의 제2 변형된 예에 의하면, 광학적 가변 장치들은 독립적으로 제어할 수 있는데, 즉 각각의 장치에 가해지는 신호의 위상, 진폭 및 주파수는 독립적이다.
다수의 장치들을 정렬시킴으로써, 물질을 탐지할 수 있고 표면의 근접장 이미징(near-field imaging)을 할 수 있다.
제3 실시예에 의하면, 도 13 내지 도 15에 도시되어 있듯이, 광학 개구(322)로 형성된 저항성 동공부(pupil)는 여러 전극의 원호에 의해 경계가 형성되는 것이 아니라 저항성 링(34, 36)에 의해 경계가 형성된다.
저항성 링(34, 36)은 금속 박막형태의 하위 전극(318a, 318b, 318c, 318d, 320a, 320b, 320c, 320d)에 의해 제어된다. 각각의 하위 전극(318a 내지 318d, 320a 내지 320d)은 스트립(strip) 형태로 되어 있고, 이 스트립은 한쪽 단부가 저항성 링(34, 36)과 연결되어, 하위 전극들 사이에서 길이가 거의 같은 원호의 형태를 취하는 저항성 링(34, 36)의 부분들과 경계를 이룬다. 도 13 내지 도 15에 도시되어 있듯이, 광학적 가변 장치는 4개의 하위 전극의 경계부를 포함하며, 하위 전극은 한쪽 단부에서 네 개의 거의 동일한 원호와 경계를 이루고 다른쪽 단부에서 하위 전극이 놓여 있는 기층 판의 주어진 엣지에 대하여 개방되어 있다.
저항성 링(34, 36)에 의해, 전위가 광학 개구 내에 있는 물질(326, 328) 층의 표면에 균일하게 분포될 수 있다. 저항성 링(34, 36)에 의해, 각각의 금속 박막 전극(318a 내지 318d, 320a 내지 320d) 사이의 전압을 선형화할 수 있다. 저항성 링에 의해, 하위 전극(318a 내지 318d, 320a 내지 320d) 사이의 전기적 연속성이 개선될 수 있고, 또한 하위 전극 사이에서 저항성 링의 각각의 원호 내에서 신호가 전파될 수 있다.
제3 실시예에 의한 광학적 가변 장치는, 하위 전극(318a 내지 318d, 320a 내지 320d)이 전위를 전도하고, 전위가 저항성 링(34, 36)에서 선형으로 분포되고, 따라서 동공부 내의 전위가 균일하게 분포되도록 한다. 또한, 제어 주파수를 변화시켜서 동공부 내의 전위 분포를 수정할 수 있다.
이러한 특징들은 광학적 가변 장치의 금속 박막 하위 전극의 저항이 거의 0인 경우로서, 링의 시트저항이 1 내지 10 kΩ/□이고, 동공부의 시트저항이 대략 수 MΩ/□인 경우에 이루어진다. 따라서, 장치에 가해지는 신호의 주파수가 달라질 때, 주파수 변화는 저항성 링 내에서 전위의 선형 분포에 영향을 끼치지 못하지만, 동공부 내에서 전위의 분포에만 영향을 미칠 것이다.
제1 실시예에 대해서 언급하였듯이, 동공부 내의 물질(326, 328)의 층은 투명한 도체: PEDOT-PSS, 폴리아닐린, 폴리피롤 등등일 수 있다. 이 물질은 광학 개구와 경계를 형성하기 때문에 반드시 투명일 필요는 없다.
제3 실시예에서 기술한 하위 전극의 개수는 단지 예시적으로 제시된 것일 뿐 이에 한정되지는 않는다. 도 16 내지 도 19에 도시된 제4 실시예에 의하면, 광학 가변 장치(410)는 각각의 기층 판(414, 416)에, 병렬로 배치된 두 개의 직사각형 하위 전극(418a, 418b, 420a, 420b)으로 나누어져 있는 전극(418, 420)을 포함하고 있다. 기층 판(414, 416)의 하위 전극은, 거의 직사각형 모양의 광학 개구(422, 424)와 경계를 이루어, 원통형 렌즈를 형성한다. 하위 전극(418a, 418b, 420a, 420b)은 상이한 전위를 동시에 수용하도록 되어 있다. 이러한 구조에 의해 원통형 가변-초점길이 렌즈의 기능(cylindrical variable-focal-length lens function)이 가변-각도 프리즘 기능(variable-angle prism function)과 연결된다.
제4 실시예는, 앞서 설명한 것과 동일한 방식으로 기능을 한다. 특히, 하위 전극(418a, 418b, 420a, 420b)에 가해지는 여러 값의 전압에 의해, 액정 소자(412) 내에서 전기장 E의 분포를 수정할 수 있다. 따라서, 전달되는 광선은 전극의 축에 수직하는 축을 따라 편향된다.
가변적이지만 동일한 전압과 주파수를 갖는 전기 신호를 기층(414, 416)의 모든 금속 하위 전극(418a, 418b, 420a, 420b)에 가함으로써, 광학 기능이 원통형 수렴 렌즈가 되도록 광학 축을 따라 초점의 위치를 제어할 수 있다. 대응하는 상의 프로파일은 원통형 캡 또는 원호이며, 그 곡률반경은 달라질 수 있다.
진폭과 주파수가 상이한 신호를, 쌍으로 되어 있고 겹쳐져 있는 하위 전극(418a, 420a) 및 하위 전극(418b, 420b)에 각각 가하는 경우, 초점은 광학 축에 수직하는 평면에서 광학 축으로부터 편향될 수 있다. 이로써, 앞서 설명한 원통형 캡의 피크(peak)가 하위 전극의 축에 대하여 이동될 수 있다.
주파수의 조합으로부터 발생하는 상이한 신호를 쌍으로 되어 있는 각각의 겹쳐져 있는 하위 전극(418a, 420a) 및 하위 전극(418b, 420b)에 가하는 경우, 복잡하고 균일하지 않은 프로파일이 발생할 수 있는데, 이로써 불연속적으로 가변적이며 오목부와 볼록부로 이루어진 복잡한 형상을 갖는 변형된 캡에 대응하는 위상 프로파일이 생성된다. 이러한 유형의 렌즈는 특히 레이저 광선을 형성하고 광학 수차를 교정하기 위해 사용된다.
제4 실시예에 따른 장치를 포함하는 광학 조립체가 도 19 및 도 20에 도시되어 있다. 이 광학 조립체에서는, 직사각형 광학 개구(422, 424)가 정렬될 수 있도록 다수의 광학적 가변 장치(410)가 배치되어 있다. 이렇게 제공되는 광학 기능은 조절할 수 있는 렌즈 어레이(array)이다.
이러한 어레이의 각각의 요소는 제어 수단에 의해 개별적으로 제어하거나 또는 이 수단에 의해 전체적으로 이웃하는 것과 동일한 방식으로 제어할 수 있다. 이러한 가변 렌즈 어레이는 종래의 LCD 디스플레이(438)와 결합되어, (간단한 2D 디스플레이로부터 3D 디스플레이로 변환하도록) 변환이 가능한 오토스테레오스코픽(autostereoscopic) 기능(즉, 안경이 없어도 3차원적으로 선명한 인상을 주는 디스플레이)을 제공할 수 있고, 3D 디스플레이가 보는 사람의 위치에 맞추어질 수 있게 하는 기능을 부가할 수 있다. 특히, 알려져 있는 오토스테레오스코픽 3D 디스플레이는 시차 배리어(parallax barrier) 또는 렌즈 어레이를 사용하고 보는 사람을 따라갈 수 없기 때문에, 정해진 거리에서 그리고 정해진 각도로 스크린을 보아야만 한다.
제4 실시예에 따른 원통형 렌즈의 어레이에 의하면, 3D 디스플레이는 보는 사람의 위치에 맞추어질 수 있고, 따라서 스크린(438)에 대하여 보는 사람의 거리(d1, d2)와 각 위치(a1, b1, a2, b2)로 결정되는 위치를 기술분야에서 알려진 특정 탐지수단을 이용하여 탐지하였다. 장치를 제어하는 수단에 의해, 광학적 가변 장치(410)의 프리즘 기능과 초점 길이를 수정하도록 맞추어진 전압과 주파수를 갖는 전기 신호를 가함으로써, 보는 사람 쪽으로 광선의 방향을 편향시킬 수 있다.
따라서, 보는 사람의 거리에 맞도록 원통형 렌즈의 초점 길이를 적절히 정하고, 원통형 렌즈의 광학 축을 이동시킴으로써 프리즘 기능을 부가하여, 스크린에 대하여 보는 사람의 각도와 관련된 위치를 맞출 수 있다.
본 발명은 상술한 내용 및 실시예로 제한되는 것은 아니며, 상술한 내용 및 실시예는 단지 하나의 예로서 제시된 것이다.

Claims (20)

  1. 빛의 전파를 조절하는 광학적 가변 장치(100)로서,
    - 빛의 전파를 조절하는 광학 특성을 갖는 액정 소자(12);
    - 액정 소자(12)의 각 측면에 있는 두 기층 판(14, 16)으로서, 각각 제1 제어 전극(18) 및 제2 제어 전극(20)으로 덮여 있고, 제1 전극(18) 및 제2 전극(20)은 각각 광학 개구(22, 24)라고 불리는 형성하는 거의 중앙부인 구멍과 경계를 형성하는, 두 기층 판(14, 16);
    - 제1 전극(18) 및 제2 전극(20) 사이에 배치되고 적어도 광학 개구(22, 24)를 채우는 물질(26, 28)의 층;을 포함하고,
    상기 물질의 층은 10 kΩ/□ 내지 10 GΩ/□의 시트저항을 갖고, 적어도 상기 제1 전극(18)은 복수의 부분들로 나누어져 동시에 상이한 전위를 수용하는 하위 전극(18'a, 18'b, 18'c, 18'd)을 형성하는 것을 특징으로 하는 광학적 가변 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 물질은 상기 물질의 층에서 균일한 시트저항을 갖고 있고, 상기 시트저항은 10 MΩ/□ 보다 큰 것을 특징으로 하는 광학적 가변 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광학 개구(22, 24)를 채우는 물질(26, 28)의 층은 폴리(3,4-에틸렌 디옥시티오펜)과 폴리(스티렌 술포네이트) 및 폴리비닐 알콜의 혼합물로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 광학적 가변 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 전극(20)은 제1 전극(18)과 동일한 형태로 하위 전극(20'a, 20'b, 20'c, 20'd)으로 나누어지고 제1 전극을 마주보도록 배치되는 것을 특징으로 하는 광학적 가변 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 개구(22, 24)는 거의 원형 형태인 것을 특징으로 하는 광학적 가변 장치.
  6. 제4항 및 제5항에 있어서,
    하위 전극은, 하위 전극들 사이에서 길이가 동일한 원호와 경계를 형성하도록 상기 광학 개구의 원주에서 개방되는 축에 의해 경계가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학적 가변 장치.
  7. 제4항 및 제5항에 있어서,
    각각의 기층 판(314, 316)에서 저항성 링(34, 36)을 포함하고 상기 저항성 링이 상기 광학 개구와 경계를 이루며 상기 하위 전극에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 광학적 가변 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 하위 전극은 거의 스트립의 형상으로 되어 있는 금속 박막 전극(318a 내지 318d, 320a 내지 320d)인 것을 특징으로 하는 광학적 가변 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 전극과 제2 전극은 각각, 복수의 금속 박막 하위 전극(318a 내지 318d, 320a 내지 320d)으로 구성되어 있고, 상기 금속 박막 하위 전극은 일단부가 저항성 링(34, 36)에 연결되어 있고 타단부는 상기 기층 판(314, 316)의 엣지들 중 하나에서 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 광학적 가변 장치.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 개구(22, 24)는 거의 직사각형 형태이며, 하위 전극(418a, 418b, 420a, 420b)은 직선 형태이자 서로 평행인 것을 특징으로 하는 광학적 가변 장치.
  11. 제3항 및 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물질(26, 28)은 물질의 시트저항을 증가시키기 위해 에틸렌 글리콜 또는 디메틸포름아미드와 같은 시트저항-촉진제를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학적 가변 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물질(26, 28)은 기층에 대한 물질의 접착력을 증가시키기 위해 테트라에톡시실란과 같은 접착 촉진제를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학적 가변 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    평면 또는 수직 위치에 액정(12)을 고정하는 물질로 이루어진 앵커 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학적 가변 장치.
  14. 광학 조립체(30)로서, 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 광학적 가변 장치를 두 개 포함하고, 두 광학적 가변 장치(10a, 10b)는 고정 방향이 수직이 되도록 한 가변 장치가 다른 가변 장치의 위에 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 조립체.
  15. 광학 조립체(30)로서, 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 광학적 가변 장치(10a, 10b)를 두 개 포함하고, 상기 두 광학적 가변 장치는 고정 방향이 평행하도록 한 가변 장치가 다른 가변 장치의 위에 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 조립체.
  16. 광학 조립체로서, 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 광학적 가변장치를 복수개 포함하고, 상기 광학적 가변장치는 평면 어레이로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 조립체.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    광학적 가변 장치를 제어하기 위해 진폭과 주파수 특성이 동일한 신호를 동시에 전극에 가하는 것을 특징으로 하는 광학 조립체.
  18. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    광학적 가변 장치를 제어하기 위해 진폭과 위상 및 주파수 특성이 상이한 신호를 개별적으로 전극에 가하는 것을 특징으로 하는 광학 조립체.
  19. 제15항 또는 제10항에 있어서,
    상기 광학 조립체는 액정 디스플레이(438)를 더 포함하고, 오토스테레오스코픽 디스플레이 기능을 제공하도록 광학적 가변 장치(410)의 어레이가 액정 디스플레이에 설치되어 있고, 상기 광학 조립체는 광학적 가변 장치의 프리즘 기능과 초점을 수정하여 사용자 쪽으로 광선이 향하도록, 디스플레이에 대한 사용자의 거리와 각 위치를 탐지하는 수단 및 적절한 전압과 주파수의 전기 신호를 가하는 장치-제어 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 조립체.
  20. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 광학적 가변 장치를 제조하는 방법으로서,
    - 두 개의 투명 기층을 제공하는 단계;
    - 각각의 기층에 전극을 형성하는 금속 층을 증착하는 단계;
    - 에칭 작업에 의해 하나 이상의 전극 층을 복수의 하위 전극으로 분할하는 단계;
    - 스핀 코팅, 스프레이, 또는 프린팅에 의해 기층(14, 16)에 물질(26, 28)을 증착하는 단계;
    - 상기 기층(14, 16)을 100oC로 바람직하게는 오븐에서 건조하는 단계;
    - 평면 또는 수직의 앵커 처리를 수행하는 단계;
    - 제1 기층(14)의 광학 개구(22) 주위에 접착제와 스페이서를 설치하는 단계;
    - 광학 개구(22, 24)가 서로 마주하도록 제2 기층(16)을 겹쳐놓는 단계;
    - 접착제를 경화시키거나 오븐에서 건조시켜서 굳힘으로써 장치(10)를 밀봉하는 단계;
    - 모세관 작용 또는 흡입에 의해 두 기층(14, 16) 사이에 액정 소자(12)를 삽입하는 단계;
    - 선형 편광기가 앵커 방향에 평행하게 배향되도록 선형 편광기를 렌즈의 입구 또는 출구에 설치하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학적 가변 장치를 제조하는 방법.


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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9849657B2 (en) * 2011-03-15 2017-12-26 Douglas J. McKnight Liquid crystal devices having reduced electrode-gap visibility
KR102002325B1 (ko) * 2011-12-29 2019-07-23 주식회사 동진쎄미켐 액정 표시 장치의 배면전극 형성용 도전성 조성물 및 이를 사용한 배면전극의 형성 방법
TWI459080B (zh) * 2012-03-01 2014-11-01 Au Optronics Corp 立體顯示面板以及屏障面板
EP3483648A1 (en) * 2012-09-30 2019-05-15 Optica Amuka (A.A.) Ltd. Lenses with electrically-tunable power and alignment
US11126040B2 (en) 2012-09-30 2021-09-21 Optica Amuka (A.A.) Ltd. Electrically-tunable lenses and lens systems
TWI477816B (zh) * 2012-10-24 2015-03-21 Dayu Optoelectronics Co Ltd 裸眼式立體顯示裝置及其液晶透鏡
CN103792753A (zh) * 2012-10-31 2014-05-14 大昱光电股份有限公司 裸眼式立体显示装置及其液晶透镜
JP2016506541A (ja) * 2012-12-18 2016-03-03 レンズヴェクター インコーポレイテッドＬｅｎｓｖｅｃｔｏｒ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 高度な電界制御能力を備えた液晶光学装置
KR102221553B1 (ko) * 2014-05-09 2021-03-02 삼성디스플레이 주식회사 3차원 표시 장치 및 이를 위한 액정 렌즈 패널 장치
ES2726005T3 (es) 2014-06-05 2019-10-01 Optica Amuka A A Ltd Lentes dinámicas y método de fabricación de las mismas
FR3028052B1 (fr) 2014-10-31 2017-12-08 Nexter Systems Cellule reflechissante a reflectivite modulable
WO2016180048A1 (zh) * 2015-05-13 2016-11-17 京东方科技集团股份有限公司 一种显示装置及其驱动方法
US11221500B2 (en) 2016-04-17 2022-01-11 Optica Amuka (A.A.) Ltd. Liquid crystal lens with enhanced electrical drive
US11360330B2 (en) 2016-06-16 2022-06-14 Optica Amuka (A.A.) Ltd. Tunable lenses for spectacles
TWI608082B (zh) * 2016-10-11 2017-12-11 財團法人工業技術研究院 變焦透鏡與其形成方法
US11747619B2 (en) 2017-07-10 2023-09-05 Optica Amuka (A.A.) Ltd. Virtual reality and augmented reality systems with dynamic vision correction
US11953764B2 (en) 2017-07-10 2024-04-09 Optica Amuka (A.A.) Ltd. Tunable lenses with enhanced performance features
WO2019077442A1 (en) 2017-10-16 2019-04-25 Optica Amuka (A.A.) Ltd. ELECTRICALLY ADJUSTABLE GLASS LENSES THAT CAN BE CONTROLLED BY AN EXTERNAL SYSTEM
JP2019200258A (ja) * 2018-05-15 2019-11-21 凸版印刷株式会社 光偏向装置
CN109752323A (zh) * 2019-01-24 2019-05-14 南京奥谱依电子科技有限公司 用于波谱寻址测调的fp波谱结构、制备方法和光学显微镜
JP7430538B2 (ja) * 2020-01-24 2024-02-13 株式会社ジャパンディスプレイ 光制御装置及び照明装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2650400B1 (fr) * 1989-07-25 1991-10-04 Thomson Csf Deflecteur electro-optique a cristal liquide
US5493427A (en) 1993-05-25 1996-02-20 Sharp Kabushiki Kaisha Three-dimensional display unit with a variable lens
JPH11109304A (ja) * 1997-09-30 1999-04-23 Advantest Corp 光結合器
JP5073150B2 (ja) * 2003-06-30 2012-11-14 旭硝子株式会社 光偏向器および光走査装置
WO2006013901A1 (ja) * 2004-08-04 2006-02-09 Asahi Glass Company, Limited 液晶レンズ素子および光ヘッド装置
JP4057597B2 (ja) * 2004-08-26 2008-03-05 独立行政法人科学技術振興機構 光学素子
CN110333614A (zh) 2008-06-21 2019-10-15 凌威光电公司 使用有效电极结构的动态重构的电光学装置
US7894123B2 (en) * 2009-02-27 2011-02-22 Raytheon Company Multilayer light modulator
US8134636B2 (en) * 2009-12-14 2012-03-13 Yi-Shin Lin Autofocusing optical system using tunable lens system

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