KR20140140661A - 편광 의존형 렌즈 구조체 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 편광 의존형 렌즈 구조체에 관한 것이다. 상기 렌즈 구조체는, 제1 표면에 렌즈 역상의 형태를 갖는 광학적 등방성 고분자층; 상기 광학적 등방성 고분자층의 제1 표면에 액정상 고분자가 채워져 형성되고, 상부 표면에 나노 스케일의 일차원 격자 구조들(nano-scale grooves)이 형성되어 있고, 상기 액정상 고분자들이 상기 나노 스케일의 일차원 격자 구조들에 의하여 상기 일차원 격자 구조들의 장축의 방향을 따라 정렬되어 있는 렌즈부; 를 구비하여, 입사되는 광의 편광 방향에 따라 렌즈로의 구동 여부가 결정되는 것을 특징으로 한다.

Description

편광 의존형 렌즈 구조체 및 그 제조 방법{Structure and fabrication method of the polarization dependent lens}
본 발명은 편광 의존형 렌즈 구조체 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 표면에 나노 스케일의 일차원 격자구조가 형성된 몰드를 이용하여 몰드 표면으로부터 유도되어 배향된 액정상 고분자가 볼록 렌즈 형상을 가지도록 오록 렌즈 형상의 등방성 고분자층 위에 형성된 렌즈부를 구성하여, 입사된 광의 편광 방향에 따라 렌즈로의 구동 여부가 결정되는 편광 의존형 렌즈 구조체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 3차원 디스플레이 장치에 대한 관심이 증대되고 있다. 이러한 3차원 디스플레이는 구현 방식에 따라 양안시차 방식을 이용하는 stereoscopic 방식, 집적영상방식, 홀로그래픽 방식, 체적형 3D 디스플레이 방식 등으로 분류된다. 이들 중 스테레오스코픽 방식의 디스플레이는 안경을 이용하여 3D 디스플레이를 구현하는 안경식 방식과 안경을 사용하지 않는 무안경식 방식으로 구분된다. 일반적으로 안경을 사용하지 않고 3D 디스플레이를 구현하는 방식을 autostereoscopic 3D 디스플레이라 한다.
무안경식 3차원 디스플레이 장치는 2D 영상물과 3D 영상물을 모두 지원할 수 있도록 2D와 3D 모드를 선택할 수 있는 형태로 구현되어야 하는데, 이를 구현하기 위한 다양한 기술들이 개발되고 있다. 이러한 기술들 중 하나는 시청자가 3D 영상을 관람할 경우에만 능동적으로 렌즈로 구동되는 렌즈 어레이 구조체(Lens array structure)를 2D 디스플레이 위에 형성하는 것이다. 이러한 능동형 렌즈를 구현할 수 있는 대표적인 기술로는 전기습윤 현상(electrowetting effect)을 이용하는 방법과 액정의 전기광학 효과를 이용하는 방법이 있다.
전술한 바와 같이, 2D와 3D 중 하나를 선택할 수 있는 2D/3D 전환가능한 표시장치에 사용될 수 있는 능동형 액정 렌즈 기술 중 렌즈를 구성하는 액정층의 배향 방향 및 입사광의 편광에 따라 집광 특성이 달라지는 편광 의존형 액정 렌즈 기술이 있다. 이를 이용하여, 2D 영상표시 패널로부터 출사되어 편광 의존형 액정 렌즈층에 입사되는 빛의 편광 조건을 바꾸어 줌으로써 2D 또는 3D 영상을 선택적으로 표시해 줄 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따라 배향막을 이용하여 액정층의 액정을 정렬시키는 것을 도시한 단면도이다. 도 1은 한국공개특허 제 10-2008-0001172호의 "렌티큘라 렌즈와 그 액정 배향방법"에 개시된 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래의 렌즈 구조체는 액정이나 액정상 고분자를 배향시키기 위하여, 액정층과 인접한 양 기판의 표면에 배향막(4, 6)을 형성하고 그 위에 액정층(3)이나 액정상 고분자층을 형성하게 된다. 이 때, 배향막을 형성하기 위하여, 기판의 표면에 폴리이미드(PI)와 같은 배향막 물질을 인쇄하고, 열이나 빛을 인가하여 경화시키고, 특정 방향으로 러빙(rubbing)하여 배향시켜, 배향막을 완성하게 된다.
이 경우, 배향막이 형성되는 하부 기판은 배향막을 경화시키기 위한 열이나 광 조사에 견딜 수 있는 특성을 갖는 물질이어야 한다. 또한, 배향막이 형성되는 하부 기판은 배향막 코팅 시 배향막에 함유된 유기용제에 의해 용해가 나타나지 않는 재질의 물질로 이루어져야 한다. 따라서, 기판으로 사용가능한 물질은 배향막 형성 공정에 견딜 수 있는 물질로 한정되는 문제점이 발생한다.
또한, 기판의 표면에 형성된 배향막에 의해 액정상 고분자층이 배향되는데, 액정상 고분자층의 두께가 두꺼워지는 경우, 배향막에 인접한 영역은 잘 배향되나 배향막으로부터 멀어질수록 배향이 잘 되지 않게 된다. 따라서, 액정상 고분자층이 하부 배향막에 의해 전체적으로 균일하게 배향되지 않는 문제점이 발생하게 된다. 특히, 이러한 문제는 액정상 고분자를 GRIN (Graded Refractive Index) 렌즈로 초점거리가 수 mm 이내의 짧은 단초점 렌즈를 구현하고자 하는 경우, 등방성 고분자층의 곡률이 증가함에 따라 형성되는 액정상 고분자층의 두께가 두꺼워지고 이는 심각한 액정상 고분자층 배향 문제를 유발하게 된다.
한국특허공개공보 10-2012-0091646 한국특허공개공보 10-2008-0001172
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 렌즈 역상을 가지는 등방성 고분자층에 별도의 배향막 형성없이, 표면에 나노 스케일의 일차원 격자구조가 형성된 몰드를 이용하여 몰드 표면의 상부로부터 유도되어 배향된 액정상 고분자를 이용하여 배향된 액정상 고분자로 이루어진 렌즈부를 렌즈 역상을 가지는 등방성 고분자층 상에 제작하여, 입사되는 편광에 따라 렌즈로의 동작 여부가 결정되는 편광 의존형 렌즈 구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 기판에 어떠한 영향도 미치지 않으면서 배향시킬 수 있는 편광 의존형 렌즈 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 배향막 형성 공정없이, 렌즈부의 액정상 고분자를 정렬시키기 위하여 나노 스케일 일차원 격자 구조를 그 표면에 형성하는 방법을 사용함으로써, 기판에 영향을 미치지 않으면서도 액정상 고분자를 보다 안정되게 정렬시킬 수 있는 편광 의존형 렌즈 구조체의 제작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 액정상 고분자로 구성된 렌즈부를 형성하기 위한 등방성 고분자층의 렌즈 역상을 프레넬 (Fresnel) 렌즈 형상의 역상을 가지도록 하여, 그 위에 형성되는 렌즈부가 낮은 두께를 가지고도 수 mm 이내의 단초점 렌즈를 구현할 수 있는 구조 및 제작 방법을 제공하는 것이다. 이를 이용하여 입사되는 편광에 따라 렌즈로서의 동작 여부가 결정되는 편광 의존형 렌즈의 액정상 고분자층의 배향도를 향상할 수 있는 구조 및 제작 방법을 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징은 입사되는 광의 편광 방향에 따라 렌즈로의 구동 여부가 결정되는 것을 특징으로 하는 편광 의존형 렌즈 구조체에 관한 것으로서, 상기 편광 의존형 렌즈 구조체는, 제1 표면에 렌즈 역상의 형태를 갖는 광학적 등방성 고분자층; 상기 광학적 등방성 고분자층의 제1 표면에 액정상 고분자가 채워져 형성되고, 상부 표면에 나노 스케일의 일차원 격자 구조들(nano-scale grooves)이 형성되어 있고, 상기 액정상 고분자들이 상기 나노 스케일의 일차원 격자 구조들에 의하여 상기 일차원 격자 구조들의 장축의 방향을 따라 정렬되어 있는 렌즈부;를 구비한다.
전술한 제1 특징에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체에 있어서, 상기 렌즈부는 Fresnel 렌즈로 형성되거나, GRIN 렌즈로 형성되는 것이 바람직하다.
전술한 제1 특징에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체에 있어서, 상기 렌즈부는 상기 광학적 등방성 고분자층의 제1 표면과 대향되는 제2 표면에 투명 재질의 기판을 더 구비하는 것이 바람직하다.
전술한 제1 특징에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체에 있어서, 상기 렌즈부는 표면에 상기 액정상 고분자의 정렬이 깨어지는 것을 방지하기 위한 보호층을 더 구비하는 것이 바람직하다.
전술한 제1 특징에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체에 있어서, 상기 렌즈부의 일차원 격자 구조들은 그 장축이 렌즈 축에 대하여 수평 또는 수직 방향으로 정렬된 것이 바람직하다.
전술한 제1 특징에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체에 있어서, 상기 광학적 등방성 고분자층은 렌즈 형상의 몰드를 이용하여 나노 임프린팅하여 제1 표면에 렌즈 역상의 형태를 형성한 것이 바람직하다.
전술한 제1 특징에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체에 있어서, 상기 나노 스케일의 1차원 격자 구조는 렌즈부로 입사된 광에 대하여 광학적 회절을 유발하지 않는 주기를 갖는 격자들로 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 특징에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체의 제작 방법은, (a) 기판을 준비하는 단계; (b) 기판위에 광학적 등방성 고분자 물질을 도포한 후 그 상부 표면에 렌즈 역상의 형태를 갖는 광학적 등방성 고분자층을 완성하는 단계; (c) 상기 광학적 등방성 고분자층의 상부 표면에 액정상 단량체를 코팅하는 단계; (d) 상기 코팅된 액정상 단량체의 표면에 나노 스케일의 일차원 격자 구조들을 갖는 몰드를 접촉시켜 액정상 단량체를 정렬시키는 단계; (e) 상기 액정상 단량체를 광경화시켜 액정상 고분자층을 형성하는 단계; (f) 상기 몰드를 분리하여 표면에 나노 스케일의 일차원 격자 구조들이 형성된 렌즈부를 완성하는 단계; (g) 액정상 고분자층의 정렬이 깨지는 것을 방지하는 보호층을 상기 렌즈부의 표면에 형성하는 단계;를 구비한다.
전술한 제2 특징에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체의 제작 방법에 있어서, 상기 (b) 단계는, 상기 기판위에 광학적 등방성 고분자 물질을 도포하는 단계; 및 상기 도포된 광학적 등방성 고분자 물질의 상부 표면에 나노 스케일의 렌즈 형상의 몰드를 이용하여 나노 임프린팅하여, 렌즈 역상의 형태를 형성하는 단계;를 구비하는 것이 바람직하다.
전술한 제2 특징에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체의 제작 방법에 있어서, 상기 (d) 단계에 있어서, 상기 나노 스케일의 일차원 격자 구조들을 갖는 몰드는 일차원 격자 구조들의 장축이 렌즈의 축에 대해 수평 또는 수직 방향을 따라 배치되도록 상기 액정상 단량체의 표면에 접촉된 것이 바람직하다.
전술한 제2 특징에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체의 제작 방법에 있어서, 마지막 단계에서 상기 기판을 제거하는 단계를 더 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체는, 렌즈 역상을 가지는 등방성 고분자층 상에 광학적 이방성을 가지는 액정상 고분자층을 배향하여 렌즈부를 형성함으로써 입사되는 빛의 편광에 따라 렌즈로서의 동작특성이 스위칭된다.
이때, 렌즈 역상의 등방성 고분자층은 프레넬 렌즈의 역상으로 구현하여 낮은 두께의 액정상 고분자층을 가지는 편광 의존성 렌즈 구조체로도 이상적인 집광 특성을 가지는 단초점 렌즈를 구현할 수 있게 된다.
이때, 프레넬 렌즈 역상의 등방성 고분자층 위에 형성되는 액정상 고분자층의 배향은 별도의 배향막 처리 없이 표면에 나노 스케일의 일차원 격자구조가 형성된 몰드를 상부에 접촉하여 몰드 표면의 상부로부터 유도되어 배향된 액정상 고분자를 이용하여 렌즈부의 상부 표면에 나노 스케일 일차원 격자 구조를 형성함으로써, 별도의 배향막 처리없이, 렌즈부를 구성하는 액정상 고분자의 정렬도를 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체에 있어서, 액정상 고분자로 구성된 렌즈부의 하부의 등방성 고분자층을 프레넬 렌즈의 역상으로 구현함으로써, 낮은 두께의 렌즈부로 집광 특성을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 표면에 나노 스케일의 일차원 격자 구조를 가지는 몰드를 이용하여 렌즈부의 액정상 고분자들을 배향할 수 있게 되어, 배향 특성을 향상될 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체는 별도의 배향막 처리를 하지 않음으로써, 배향막의 열경화 과정이나 배향막에 함유된 유기 용제에 의해 렌즈 역상을 가지는 하부의 등방성 고분자층이 손상될 우려가 없다. 따라서, 본 발명에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체에 있어서, 배향막 처리 과정이 필요 없으므로, 열에 의한 열분해나 유기 용제에 의한 융해에 대한 문제 유발 없이 액정상 고분자 렌즈층 하부에 형성된 렌즈 역상의 등방성 고분자층의 재질을 자유롭게 선정할 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따라 배향막을 이용하여 액정 렌즈를 구성하는 액정층의 액정을 배향하는 것으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체에 있어서, Fresnel 렌즈로 형성된 편광 의존형 렌즈 구조체를 예시적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체에 있어서, GRIN 렌즈로 형성된 편광 의존형 렌즈 구조체를 예시적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체에 있어서, 프레넬 렌즈의 역상을 가지는 등방성 고분자층 및 그 위에 액정상 고분자로 채워져 배향된 편광 의존성 액정상 고분자 프레넬 렌즈의 구조 및 광학적 설계를 설명하기 위하여 도시한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체의 제작 방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체의 제작 방법에 있어서, 나노 임프린팅 공정을 이용하여 프레넬 렌즈 역상을 가지는 등방성 고분자층을 형성하는 과정을 도시한 개념도이다.
도 7은 본 발명에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체의 제작 방법에 있어서, 나노 스케일의 일차원 격자 구조를 갖는 몰드를 이용하여 액정상 고분자의 정렬을 유도하여 형성한 렌즈부의 제작 과정을 순차적으로 도시한 개념도이다.
도 8은 액정상 고분자의 정렬 방향에 따른 문제점을 설명하기 위하여 도시한 개념도이다.
도 9는 본 발명에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체를 연속 배열한 어레이에 있어서, 입사되는 편광에 따른 입사 광선의 통과 특성을 설명하기 위하여 도시한 개념도이다.
본 발명에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체는, 복굴절성을 갖는 액정상 고분자를 렌즈 형상으로 형성한 후 일정 방향을 따라 정렬시키고 광경화시켜 렌즈부를 형성함으로써, 입사광의 편광 방향에 따라 렌즈로 동작하기도 하고 집광되지 않은 채 광학적으로 투명한 층으로 동작하기도 하는 특성을 갖는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체의 구조 및 제작 방법 및 동작에 대하여 구체적으로 설명한다.
편광 의존형 렌즈 구조체의 구조
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체를 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체(10)는 기판(100), 제1 표면에 렌즈 역상의 형태를 갖는 광학적 등방성 고분자층(110), 상기 고분자층의 표면에 렌즈 형상으로 형성된 배향된 액정상 고분자로 이루어진 렌즈부(120)를 구비한다.
상기 기판(100)은 투명한 재질의 유리(glass) 또는 유연성있고(fexible) 투명하고 광학적 등방성 재질의 PET 등의 고분자 필름 등이 사용될 수 있으며, 상기 기판(100)은 렌즈 역상의 등방성 고분자층의 하부 표면에 배치되어 렌즈 구조체(10)의 기판 역할을 하나, 렌즈 구조체가 완성된 경우 최종적으로 박리하여 제거할 수 있다.
상기 광학적 등방성 고분자층(110)은 투명한 재질로 상기 기판의 상부 표면에 형성되며, 제1 표면에 렌즈의 역상의 형태가 형성된 것을 특징으로 한다. 상기 광학적 등방성 고분자층은 프레넬(Fresnel) 렌즈 형상의 패턴을 갖는 몰드를 이용하여 나노 임프린팅하여 그 표면에 프레넬 렌즈의 역상의 형태를 형성하거나, GRIN 렌즈 형상의 패턴을 갖는 몰드를 이용하여 나노 임프린팅하여 그 표면에 GRIN 렌즈의 역상의 형태를 형성할 수 있다.
상기 렌즈부(120)는 상기 광학적 등방성 고분자층의 제1 표면에 광경화성 액정상 고분자(photo-curable liquid crystalline polymer)로 형성되며, 광경화성 액정상 고분자를 코팅 후 UV에 의한 광경화 시 상부에 나노 스케일의 일차원 격자가 형성된 몰드를 접촉하여 제작함으로써 격자 방향으로 배향되고 최종적으로 그 상부 표면에 나노 스케일의 일차원 격자 구조들(nano-scale grooves)이 형성된다.
상기 렌즈부의 상부 표면에 형성된 일차원 격자 구조들은 입사되는 광에 대하여 광학적 회절을 유발하지 않는 주기로 형성되는 것이 바람직하며, 이를 위하여 수십 nm 이하의 주기를 갖도록 구성될 수 있다.
상기 렌즈부(120)는 복굴절성을 갖는 액정상 고분자(photo-curable liquid crystalline polymer)로 이루어지며, 액정상 고분자의 광학적 이방성에 의해 배향 방향으로는 이상굴절률(ne)를 가지며, 그의 수직 방향으로는 상굴절률(no)을 가진다. 이때, 하부에 형성된 프레넬 렌즈 역상의 고분자층은 광학적 등방성 재질로 이루어지며, 굴절률은 np로 액정상 고분자층의 상굴절률(no)과 광학적 정합(refractive index matching)인 np=no 관계를 가진다. 또한, 렌즈 형상의 액정상 고분자층의 이상굴절률(ne)과 렌즈 역상의 고분자층의 굴절률은 ne>np 인 관계를 가져 입사되는 빛의 편광 조건에 따라 렌즈로서의 동작 유무가 결정된다.
도 2는 본 발명에 따라 Fresnel 렌즈로 형성된 편광 의존형 렌즈 구조체를 예시적으로 도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따라 GRIN 렌즈로 형성된 편광 의존형 렌즈 구조체를 예시적으로 도시한 단면도이다.
특히, 도 2에 도시된 바와 같이, 렌즈부를 프레넬 렌즈의 형상으로 구성함으로써, GRIN 렌즈로 구성한 경우보다 전체 두께를 더욱 얇게 구성할 수 있게 된다. 이와 같이 렌즈 두께가 더 얇아짐에 따라 렌즈부의 배향 정도를 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 렌즈 파라미터 설계에 따른 액정상 고분자층 제어가 더욱 정확해질 수 있으며, 입사되는 빛의 각도에 따른 렌즈 수차 발생 정도를 감소할 수 있다.
도 4는 프레넬 렌즈에 대한 개념도이다. 도 4를 참조하면, 초점 거리가 f인 프레넬 렌즈를 구현하기 위한 렌즈 역상을 가지는 고분자층의 조건 및 렌즈 형상을 가지는 액정상 고분자층의 조건은 다음의 수학식 1과 같다.
Figure pat00001
여기서,
Figure pat00002
은 프레넬 렌즈의 위치(r)에 액정상 고분자 렌즈층의 두께를, m은 프레넬 렌즈를 구성하는 Fresnel zone plate number를, l는 입사된 빛의 파장을, nlc와 np는 각각 액정상 고분자층의 굴절률와 렌즈 역상을 가지는 등방성 고분자층의 굴절률을 각각 나타낸다. 이때, nlc는 액정상 고분자층의 배향 방향에 따라 또는 입사된 빛의 편광에 따라 이상굴절률 또는 상굴절률을 가지며, np는 입사된 편광에 무관한 굴절률을 가진다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체는 전술한 렌즈부(120) 위에 보호층(protection layer)(도면에 도시되지 않음)을 더 구비할 수 있다. 상기 보호층은 렌즈부의 액정상 고분자의 정렬이 수분이나 자외선 및 기계적 접촉에 따른 표면 스크래치 등의 외부의 영향에 의해 깨어지는 것을 방지하기 위한 것으로 최종적으로 렌즈 제작을 완성한 후 보호층으로 형성될 수 있다.
상기 보호층은 유기 고분자를 사용할 수 있으며, 상기 유기 고분자는 액정상 고분자의 배향에 영향을 주지 않는 물질이어야 한다. 액정상 고분자의 배향에 영향을 주지 않기 위한 조건으로서, 유기 고분자의 열경화 온도는 100 ~ 150 ℃ 이하의 낮은 온도이어야 하며, 용제(solvent)가 액정상 고분자와 화학적 반응을 일으키지 않아야 한다. 이러한 조건을 만족하는 유기 고분자로는 친수성 고분자가 있으며, 그 예로서 PVA, PPV 등이 있다. 또한, 상기 보호층으로 액정상 고분자의 정렬을 깨트리지 않고 형성할 수 있는 무기물질도 증착 공정을 통해 사용할 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체에 있어서, 렌즈부를 GRIN 렌즈로 구성하는 경우 프레넬 렌즈로 구성하는 경우와는 달리 렌즈부의 두께가 두꺼워지게 된다. 따라서, 두께가 두꺼운 GRIN 렌즈로 구성된 편광 의존형 렌즈 구조체인 경우, 렌즈부를 구성하는 액정상 고분자가 전체적으로 안정되게 배향되도록 하기 위하여, 광학적 등방성 고분자층(110)의 제1 표면과 렌즈부의 사이에 배향막을 더 구비할 수 있다. 이와 같이, 광학적 등방성 고분자층의 제1 표면에 배향막을 더 구비함으로써, 렌즈부의 액정상 고분자가 하부 표면에 배치된 배향막과 상부 표면에 배치된 나노 스케일의 일차원 격자 구조들에 의해 전체적으로 안정되게 정렬될 수 있도록 할 수 있다.
편광 의존형 렌즈 구조체의 제작 방법
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체의 제작 방법을 설명한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체의 제작 방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체의 제작 방법은, 기판을 준비하는 단계(단계 500); 기판위에 렌즈 역상의 형태를 갖는 광학적 등방성 고분자층을 형성하는 단계(단계 510) ; 상기 광학적 등방성 고분자층의 표면위에 상기 렌즈의 축에 대하여 수직 또는 수평 방향으로 정렬된 액정상 고분자로 이루어진 렌즈부를 형성하는 단계 (단계 520);을 구비한다. 한편, 상기 렌즈부의 표면에 액정상 고분자의 정렬이 깨지는 것을 방지하는 보호층을 형성하는 단계(단계 530);를 더 구비할 수 있다.
한편, 편광 의존형 렌즈 구조체를 완성한 후, 상기 기판을 광학적 등방성 고분자층으로부터 분리하여 제거할 수 있다. 편광 의존형 렌즈 구조체를 완성한 후 최종적으로 기판을 분리하는 경우, 기판의 분리가 용이하게 이루어지게 하기 위하여 렌즈 역상의 광학적 등방성 고분자층을 형성하기 전에 기판 표면에 PVA 등의 친수성 유기 박막을 코팅하여 형성할 수 있다. PVA 등의 친수성 유기 박막은 편광 의존형 렌즈 구조체에 영향을 주지 않는 물에 쉽게 용해가 나타나므로, 제작된 기판 상의 편광 의존형 렌즈 구조체를 물에 담구어 PVA층을 융해해 내면 편광의존형 렌즈 구조체로부터 기판층을 쉽게 박리해 낼 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체의 제작 방법에 있어서, 나노 임프린팅 공정을 이용하여 렌즈 역상의 광학적 등방성 고분자층을 형성하는 과정을 도시한 개념도이다. 이하, 도 6을 참조하여 렌즈 역상의 광학적 등방성 고분자층을 형성하는 과정을 구체적으로 설명한다. 도 6을 참조하면, 상기 기판위에 투명한 재질의 광학적 등방성 고분자 물질을 균일하게 도포하고(a), 그 표면에 렌즈 형상의 몰드를 이용하여 나노 임프린팅(nano imprinting)한 후 코팅된 고분자 물질들을 열경화 또는 광경화시킨다(b,c). 이후 접촉하고 있던 몰드를 제거하여(d), 표면에 렌즈 역상의 형태를 갖는 렌즈 역상의 광학적 등방성 고분자층을 형성한다(e).
따라서, 도 6의 (e)에 도시된 바와 같이, 상기 광학적 등방성 고분자층은 그 표면에 렌즈 역상의 형태를 갖게 되며, 상기 광학적 등방성 고분자층의 표면에 형성된 렌즈부(120)는 렌즈 형상으로 구성된다.
도 7은 본 발명에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체의 제작 방법에 있어서, 나노 스케일 1차원 격자 구조를 갖는 몰드를 이용하여 액정상 고분자의 정렬을 유도하여 형성한 렌즈부의 제작 과정을 순차적으로 도시한 개념도이다. 이하, 도 7을 참조하여 렌즈부를 형성하는 과정을 구체적으로 설명한다.
도 7을 참조하면, 상기 렌즈부를 형성하는 단계는, 상기 광학적 등방성 고분자층의 표면에 광경화성 액정 단량체(또는 모노머)를 균일하게 코팅하고(a), 광경화성 액정 단량체의 표면에 수십 nm 사이즈 이하의 나노 스케일 일차원 격자 구조를 갖는 몰드를 접촉시켜(b) 나노 스케일 격자 방향을 따라 광경화성 액정 단량체의 정렬을 유도하고(c), UV 조사하여 광경화성 액정 단량체를 광경화시켜 나노 스케일 격자 방향을 배향 방향으로 하여 안정화된 액정상 고분자층을 형성한 후(d), 상기 몰드를 분리 및 제거하여 표면에 나노 스케일 격자 구조가 형성된 채로 격자 방향으로 액정상 고분자층이 배향된 렌즈부를 완성한다(e). 도 6과 도 7에서 렌즈 역상의 광학적 등방성 고분자층을 형성하기 위해 접촉하는 몰드 또는 배향된 액정상 고분자층을 형성하기 위해 접촉하는 몰드는 균일한 접촉으로 균일한 표면 형상을 얻기 위해, 그리고 몰드 제거 시에 표면에너지가 낮아 몰드의 분리가 용이한 탄성고분자 재료인 PDMS (polydimethylsiloxane)나 PUA (polyurethane acrylate) 재질로 제작될 수 있다. 도 6과 도 7의 렌즈 어레이의 렌즈 간 경계면 상에 존재하는 뾰족한 형상을 얻기 위해 금형 제작된 기판을 이용하여 몰드 제작하여 사용될 수도 있으며, 이 경우 등방성 고분자층에 변형을 가하지 않고 몰드를 쉽게 박리하기 위하여 금형 제작된 기판 상에는 표면 에너지가 낮은 소수성 재료로 코팅이 이루어져야 한다.
도 7에서 액정상 고분자층의 배향을 유도하기 위해 코팅된 액정상 단량체층 상에 접촉되는 나노 스케일 1차원 격자 구조를 가지는 몰드의 격자 주기는 액정상 고분자 표면에서 추가적인 광학적 회절 현상을 유발되지 않도록 입사되는 빛의 파장 대비 충분히 적은 주기로 형성되어야 하며, 수십 나노 이하의 격자 주기로 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체는 렌즈부의 두께가 두꺼운 경우 렌즈 역상의 등방성 고분자층의 상부 표면에 배향막을 형성하는 단계를 더 구비함으로써, 렌즈부를 구성하는 액정상 고분자들이 하부의 배향막과 상부의 나노 스케일의 일차원 격자 구조들에 의해 전체적으로 안정되게 정렬될 수 있도록 할 수 있다. 특히, 렌즈부를 GRIN렌즈로 구성하여 렌즈부의 두께가 두꺼워지게 되는 경우, 광학적 등방성 고분자층과 렌즈부의 사이에 배향막을 형성하여 렌즈부를 구성하는 액정상 고분자들이 전체적으로 안정되게 정렬될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
도 7의 (a)와 (b)에 도시된 바와 같이, 렌즈 역상의 등방성 고분자층 상에 코팅된 광경화성 액정상 단량체는 배향 방향의 규칙성 없이 방향자가 무질서한 분포를 가지나, (c)에 도시된 바와 같이 상부에 나노 스케일 1차원 격자 구조를 갖는 몰드를 접촉(contact)시킴으로써 나노 스케일 1차원 격자의 장축 방향을 따라 광경화성 액정상 단량체의 정렬을 유도할 수 있게 된다. 이때, 광경화로 인한 고분자화가 이루어지기 전에 분자량이 적은 단량체 상태에서 배향이 이루어지므로 균일한 배향이 용이하게 이루어지게 된다. 이러한 배향은 몰드의 접촉이 유지된 상태에서 추후 자외선 조사를 통하여 광경화되어 고분자화가 이루어져 배향이 열적 또는 광학적으로 안정화된 액정 고분자 박막을 이루게 된다.
한편, 상기 렌즈부의 액정상 고분자의 정렬 방향은 렌즈의 축에 대해 수평 및 수직 방향 모두 가능하다. 하지만, 본 발명에서 제안하는 구조에 있어서, 보다 이상적인 렌즈 형상 및 광학적 렌즈 효과를 얻기 위해서는, 액정상 고분자를 렌즈의 축에 대해 수평 방향으로 정렬을 유도하는 것이 바람직하다. 도 8은 액정상 고분자의 정렬 방향에 따른 문제점을 설명하기 위하여 도시한 개념도이다. 도 8을 참조하면, 액정상 고분자를 렌즈의 축에 대해 수직 방향을 따라 정렬할 경우, 렌즈의 곡면 부분에서 방향자가 원하지 않는 방향으로 정렬될 수 있음을 알 수 있다. 이와 같이, 액정상 고분자가 렌즈의 일부 영역에서 원하지 않는 방향으로 정렬되면, 최초 설계된 렌즈의 파라메터(parameter)를 변화시키게 되는 문제점이 발생하게 된다. 따라서, 본 발명에서는 보다 이상적인 렌즈 프로파일을 얻기 위하여, 액정상 고분자를 렌즈의 축에 대해 수평 방향으로 정렬시키는 것이 보다 더 바람직하다.
이와 같이, 액정상 고분자를 렌즈의 축에 대하여 수평 또는 수직 방향으로 정렬시키기 위하여, 렌즈의 축에 대해 나노 스케일의 1차원 격자 구조가 수평 또는 수직이 되도록 형성하는 것이 바람직하다. 특히, 나노 스케일의 1차원 격자 구조의 길이 방향이 렌즈의 축과 동일하게 형성되도록 함으로써, 액정상 고분자가 렌즈의 축에 대해 수평 방향으로 정렬시키는 것이 더욱 더 바람직하다.
편광 의존형 렌즈 구조체의 동작
이하, 본 발명에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체의 동작에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 9는 본 발명에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체를 연속 배열한 어레이에 있어서, 입사되는 편광에 따른 통과 특성을 설명하기 위하여 도시한 개념도이다. 도 9의 (a)는 렌즈 구조체가 입사 편광 조건에 대하여 볼록 렌즈로 기능하지 않아 입사 광선이 직진하는 동작 특성을 도시한 것이며, 도 9의 (b)는 렌즈 구조체가 입사 편광 조건에 대하여 볼록 렌즈로써 동작하는 것을 도시한 것이다
도 9에 있어서, 축 방향의 설정은 y축과 x축은 그림상에 표시된 방향이며, x축은 렌즈부를 구성하는 액정상 고분자의 장축의 정렬 방향과 동일한 방향이다. 따라서, 입사광의 편광이 x축일 경우 렌즈로 동작하고, 입사광의 편광이 y축일 경우 투명한(transparent)한 층으로 동작하도록 설계되어 있다.
도 9의 (a)를 참조하면, 입사되는 광의 편광이 y 축으로 선편광된 빛인 경우, 액정상 고분자층의 굴절률과 렌즈 역상의 등방성 고분자층의 굴절률이 동일하여 수직 입사된 빛은 굴절하지 않고 직진하게 된다. 도 9의 (b)를 참조하면, 입사되는 광의 편광이 x 축으로 선편광된 빛인 경우, 수직 입사된 빛은 액정상 고분자층에 의해서는 볼록 렌즈 효과를 느끼고 렌즈 역상의 등방성 고분자층에 의해서는 오목 렌즈 효과를 느낀다. 본 발명에 따른 편광 의존성 렌즈 구조체에서는 액정상 고분자층의 이상굴절률이 등방성 고분자층의 굴절률보다 상대적으로 크게 형성되어 있어, 수직 입사된 빛은 유효적으로 볼록 렌즈 효과를 느껴 주기적으로 집광된 특성을 얻게 된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체를 연속 배열한 어레이(array)는, 액정상 고분자의 장축이 정렬된 방향과 동일한 방향으로 선편광된 빛이 입사되면, 각 렌즈 구조체를 통과하면서 라인(line) 형태의 초점이 형성된다. 따라서, 주기적으로 집광된 라인 형상의 빔패턴이 요구되는 광소자에 적용될 수 있다. 또한, 전면이나 후면에 편광 스위칭이 가능한 TN LC (twisted nematic liquid crystal) 소자와 같은 광학적층을 부착함으로써 2D/3D 전환가능한 무안경식 입체 디스플레이 장치의 전기가변 편광의존형 렌즈 어레이로도 사용될 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 그리고, 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 따른 편광 의존형 렌즈 구조체는 전면이나 후면에 편광 스위칭이 가능한 소자를 부착함으로써 2D/3D 전환가능한 무안경식 3D 디스플레이 장치의 렌즈 유닛으로 사용될 수 있다.
10 : 편광 의존형 렌즈 구조체
100 : 기판
110 : 광학적 등방성 고분자층
120 : 렌즈부

Claims (15)

  1. 제1 표면에 렌즈 역상의 형태를 갖는 광학적 등방성 고분자층;
    상기 광학적 등방성 고분자층의 제1 표면에 액정상 고분자가 채워져 형성되고, 상부 표면에 나노 스케일의 일차원 격자 구조들(nano-scale grooves)이 형성되어 있고, 상기 액정상 고분자들이 상기 나노 스케일의 일차원 격자 구조들에 의하여 상기 일차원 격자 구조들의 장축의 방향을 따라 정렬되어 있는 렌즈부;
    를 구비하여, 입사되는 광의 편광 방향에 따라 렌즈로의 구동 여부가 결정되는 것을 특징으로 하는 편광 의존형 렌즈 구조체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 렌즈부는 Fresnel 렌즈로 형성된 것을 특징으로 하는 편광 의존형 렌즈 구조체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 렌즈부는 GRIN 렌즈로 형성된 것을 특징으로 하는 편광 의존형 렌즈 구조체.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 렌즈부는 상기 광학적 등방성 고분자층의 제1 표면과 대향되는 제2 표면에 투명 재질의 기판을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 편광 의존형 렌즈 구조체.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 렌즈부는 표면에 상기 액정상 고분자의 정렬이 깨어지는 것을 방지하기 위한 보호층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 편광 의존형 렌즈 구조체.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 렌즈부의 일차원 격자 구조들은 그 장축이 렌즈 축에 대하여 수평 또는 수직 방향으로 정렬된 것을 특징으로 하는 편광 의존형 렌즈 구조체.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학적 등방성 고분자층은 렌즈 형상의 몰드를 이용하여 나노 임프린팅하여 제1 표면에 렌즈 역상의 형태를 형성한 것을 특징으로 하는 편광 의존형 렌즈 구조체.
  8. 제3항에 있어서, 상기 편광 의존형 렌즈 구조체는 상기 광학적 등방성 고분자층의 제1 표면에 배향막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 편광 의존형 렌즈 구조체.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 나노 스케일의 1차원 격자 구조는 렌즈부로 입사된 광에 대하여 광학적 회절을 유발하지 않는 주기를 갖는 격자들로 구성되는 것을 특징으로 하는 편광 의존형 렌즈 구조체.
  10. (a) 기판을 준비하는 단계;
    (b) 기판위에 광학적 등방성 고분자 물질을 도포한 후 그 상부 표면에 렌즈 역상의 형태를 갖는 광학적 등방성 고분자층을 완성하는 단계;
    (c) 상기 광학적 등방성 고분자층의 상부 표면에 액정상 단량체를 코팅하는 단계;
    (d) 상기 코팅된 액정상 단량체의 표면에 나노 스케일의 일차원 격자 구조들을 갖는 몰드를 접촉시켜 액정상 단량체를 정렬시키는 단계;
    (e) 상기 액정상 단량체를 광경화시켜 액정상 고분자층을 형성하는 단계;
    (f) 상기 몰드를 분리하여 표면에 나노 스케일의 일차원 격자 구조들이 형성된 렌즈부를 완성하는 단계;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 편광 의존형 렌즈 구조체의 제작 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제작 방법은 (g) 액정상 고분자층의 정렬이 깨지는 것을 방지하는 보호층을 상기 렌즈부의 표면에 형성하는 단계;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 편광 의존형 렌즈 구조체의 제작 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 (b) 단계는,
    상기 기판위에 광학적 등방성 고분자 물질을 도포하는 단계; 및
    상기 도포된 광학적 등방성 고분자 물질의 상부 표면에 나노 스케일의 렌즈 형상의 몰드를 이용하여 나노 임프린팅하여, 렌즈 역상의 형태를 형성하는 단계;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 편광 의존형 렌즈 구조체의 제작 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 (d) 단계에 있어서,
    상기 나노 스케일의 일차원 격자 구조들을 갖는 몰드는 일차원 격자 구조들의 장축이 렌즈의 축에 대해 수평 또는 수직 방향을 따라 배치되도록 상기 액정상 단량체의 표면에 접촉된 것을 특징으로 하는 편광 의존형 렌즈 구조체의 제작 방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 제작 방법은 마지막 단계에서 상기 기판을 제거하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 편광 의존형 렌즈 구조체의 제작 방법.
  15. 제10항에 있어서, 상기 (b) 단계는 기판위에 광학적 등방성 고분자 물질을 도포한 후 그 상부 표면에 렌즈 역상의 형태를 갖는 광학적 등방성 고분자층을 완성하고, 광학적 등방성 고분자층의 표면에 배향막을 형성하는 것을 특징으로 하는 편광 의존형 렌즈 구조체의 제작 방법.


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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101866193B1 (ko) * 2017-01-13 2018-06-11 경북대학교 산학협력단 이중 초점 렌즈 및 그 제조 방법
KR101876529B1 (ko) * 2016-04-01 2018-07-11 경북대학교 산학협력단 능동형 렌즈 구조체 및 그 제조 방법
WO2018131816A1 (ko) * 2017-01-13 2018-07-19 경북대학교 산학협력단 이중 초점 렌즈 및 그 제조 방법
KR101886793B1 (ko) * 2017-02-23 2018-08-08 경북대학교 산학협력단 능동형 프리즘 구조체
KR20180099138A (ko) * 2017-02-28 2018-09-05 경북대학교 산학협력단 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101472510B1 (ko) * 2013-05-28 2014-12-15 경북대학교 산학협력단 입사광에 대한 편광 의존성을 가지는 집광 패턴 가변 광 소자
KR102232621B1 (ko) * 2013-07-30 2021-03-29 삼성디스플레이 주식회사 광 테라피 표시 장치
KR101536225B1 (ko) * 2013-11-29 2015-07-14 경북대학교 산학협력단 회절광 노이즈를 제거한 액정상 고분자 필름 및 그 제조방법
CN105929619B (zh) * 2016-07-11 2018-08-10 宁波万维显示科技有限公司 蓝相液晶菲涅尔透镜及其制备方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101241770B1 (ko) * 2006-02-17 2013-03-14 삼성디스플레이 주식회사 입체영상 변환패널 및 이를 갖는 입체영상 표시장치
KR101324398B1 (ko) 2006-06-29 2013-11-01 엘지디스플레이 주식회사 렌티큘라 렌즈와 그 액정 배향방법
KR20090047933A (ko) * 2007-11-09 2009-05-13 한양대학교 산학협력단 2ｄ-3ｄ컨버터블 디스플레이 장치, 2ｄ-3ｄ컨버터블디스플레이 방법 및 2ｄ-3ｄ컨버터블 디스플레이를 위한액정 마이크로 렌즈 어레이 제조 방법
JP2009151877A (ja) * 2007-12-20 2009-07-09 Sanyo Electric Co Ltd 光ピックアップ装置
US8587734B2 (en) * 2009-03-06 2013-11-19 The Curators Of The University Of Missouri Adaptive lens for vision correction
EP3086161B1 (en) * 2009-06-26 2018-03-07 Koninklijke Philips N.V. Autostereoscopic display device
KR20120091646A (ko) * 2011-02-09 2012-08-20 주식회사 엘지화학 프레넬 렌즈 구조체 및 이를 이용한 2ｄ/3ｄ 전환 영상표시장치
TWI437273B (zh) * 2011-04-15 2014-05-11 Nat Univ Tsing Hua 可切換光聚焦位置之系統
JP2013015754A (ja) * 2011-07-06 2013-01-24 Dainippon Printing Co Ltd パターン位相差フィルムの製造方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101876529B1 (ko) * 2016-04-01 2018-07-11 경북대학교 산학협력단 능동형 렌즈 구조체 및 그 제조 방법
US10663772B2 (en) 2016-04-01 2020-05-26 Kyungpook National University Industry-Academic Cooperation Foundation Active lens structure and method of manufacturing the same
WO2018088706A1 (ko) * 2016-11-14 2018-05-17 경북대학교 산학협력단 가상 이동 렌즈 및 그 제조 방법
KR101866193B1 (ko) * 2017-01-13 2018-06-11 경북대학교 산학협력단 이중 초점 렌즈 및 그 제조 방법
WO2018131816A1 (ko) * 2017-01-13 2018-07-19 경북대학교 산학협력단 이중 초점 렌즈 및 그 제조 방법
KR101886793B1 (ko) * 2017-02-23 2018-08-08 경북대학교 산학협력단 능동형 프리즘 구조체
US10816870B2 (en) 2017-02-23 2020-10-27 Kyungpook National University Industry-Academic Cooperation Foundation Active prism structure and fabrication method therefor
KR20180099138A (ko) * 2017-02-28 2018-09-05 경북대학교 산학협력단 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치
WO2018159922A1 (ko) * 2017-02-28 2018-09-07 경북대학교 산학협력단 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치

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