KR20170114068A - 능동형 렌즈 구조체 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 능동형 렌즈 구조체에 관한 것이다. 상기 능동형 렌즈 구조체는 편광 스위칭부와 편광 의존형 렌즈부를 일체형으로 구성하되 편광 의존형 렌즈부의 액정상 고분자층의 상부 표면에 격자 구조를 형성하여, 편광 의존형 렌즈부의 액정상 고분자층을 Top-Down 방식으로 배향시킬 뿐만 아니라, 편광 스위칭부의 액정층의 하부 배향막으로 사용하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명에 따른 능동형 렌즈 구조체의 편광 스위칭부는 하부 배향막과 하부의 유리 기판없이 제작될 수 있게 되어 전체 두께를 최소화시킬 수 있게 된다.

Description

능동형 렌즈 구조체 및 그 제조 방법{Structure and fabrication method of active lens}
본 발명은 능동형 렌즈 구조체에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 편광 스위칭부와 편광 의존형 렌즈부가 일체형으로 형성되어, 입사되는 광의 편광 방향을 제어하여 렌즈로의 구동을 스위칭하는 무안경식 3D 디스플레이에 사용될 수 있는 능동형 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 디스플레이 장치는 안경을 이용하여 3D 디스플레이를 구현하는 안경식 방식과 안경을 사용하지 않는 무안경식 방식으로 구분된다. 일반적으로 안경을 사용하지 않고 3D 디스플레이를 구현하는 방식을 auto-stereoscopic 3D 디스플레이라 하며, 여기에는 multi-view 디스플레이 및 집적 영상 디스플레이가 있다.
무안경식 3차원 디스플레이 장치는 2D 영상물과 3D 영상물을 모두 지원할 수 있도록 하기 위하여, 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.
렌즈 어레이를 이용한 Multi-view 3D Display의 경우, 휘도 감소가 거의 없이 3D 영상을 구현할 수 있으며, 수평 시차만 구현할 경우 1D 배열 마이크로렌즈 어레이가 적용되며, 수평/수직 시차를 구현할 경우 2D 배열 마이크로렌즈 어레이가 적용된다.
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.
특히, 3D 모바일 디스플레이에서는 시청 거리가 약 35~40cm 정도로 짧기 때문에, 렌즈 어레이의 초점 거리가 약 1mm 이하로 짧아야 하며, 이에 따라 디스플레이 패널과 렌즈 어레이 사이의 갭(Gap) 또한 줄어들어야 한다.
한편, 2D/3D 영상 스위칭을 위한 능동형 렌즈 기술 중의 하나인 액정 렌즈 기술은 액정셀 구조에서 패터닝된 전극에 의해 형성되는 전계에 따라 액정들이 배열되어, GRIN 렌즈 형태의 굴절율 프로파일이 나타나게 된다. 따라서, 액정셀에 인가되는 전압에 따라 2D/3D 영상 스위칭이 가능하게 된다.
그러나, 렌즈 어레이 형태에서, 전극과 전극 사이에서는 전계 프로파일이 바람직하게 형성되나, 전극 바로위에서는 그렇지 못하여, 렌즈와 렌즈의 사이에 Dead Zone이 발생하게 되어 fill-factor가 떨어지게 되는 문제점이 발생한다.
특히, 렌즈 어레이 구조를 모바일 디스플레이에 적용할 경우 시청거리가 짧기 때문에 초점거리가 짧아야 하며, 이로 인하여 액정셀의 갭이 매우 커지게 된다. 이 경우, 구동 전압 및 응답 속도가 커지게 되는 문제점이 발생하게 된다. 또한, 일반적으로 초점 거리가 짧아짐에 따라 수차문제가 발생하게 되는데, 액정 렌즈의 경우 이를 개선하기가 매우 어렵다.
이러한 문제점들을 해결하기 위하여, 액정상 고분자를 이용한 편광 의존형 렌즈가 제안되었다. 편광 의존형 렌즈는 렌즈 구조체에 액정상 고분자(Reactive Mesogen;'RM')가 배향된 형태로 있으며, 입사하는 빛의 편광에 따라 On/Off 되는 구조이다.
디스플레이를 구성하기 위하여 전술한 편광 의존형 렌즈와는 별도로, 입사되는 광의 편광 방향을 조절할 수 있는 편광 스위칭부를 구비하여야 한다. 도 1은 종래의 편광 의존형 렌즈부와 편광 스위칭부를 예시적으로 도시한 단면도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 구조에서는 편광 의존형 렌즈부와 편광 스위칭부가 분리되어 있으며, 이 경우 디스플레이 패널과 렌즈 사이에 유리 기판 2장에 의한 gap이 존재하게 된다. 전술한 편광 의존형 렌즈를 모바일 디스플레이에 적용할 경우, 렌즈의 초점 거리가 1mm 이하로 형성되어야 하는데, 전술한 바와 같이 편광 의존형 렌즈부와 편광 스위칭부가 분리되어 있는 경우 유리 기판 2장에 의한 갭이 존재하게 된다. 그 결과, 종래의 편광 의존형 렌즈부와 편광 스위칭부가 분리된 구조는 모바일 디스플레이 장치에 적용하기 어려운 문제점이 발생한다.
한국특허공개공보 제 10-2011-0077708호 한국특허공개공보 제 10-2013-0030005호 한국특허공개공보 제 10-2015-0130807호
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 편광 스위칭부와 편광 의존형 렌즈부를 일체형으로 형성하되 편광 의존형 렌즈부의 격자 구조를 편광 스위칭부의 액정 배향층으로서 작용하도록 함으로써, 전체 두께를 최소화시킨 능동형 렌즈 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전술한 능동형 렌즈 구조체를 제작하는 방법을 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징에 따른 능동형 렌즈 구조체는, 인가되는 전압을 조절하여, 입사되는 광의 편광 방향을 선택적으로 변환시키도록 구성된 편광 스위칭부; 및 상기 편광 스위칭부로부터 입사되는 광의 편광 방향에 따라 렌즈로 구동되되도록 구성된 편광 의존형 렌즈부;를 구비하고,
상기 편광 의존형 렌즈부는, 제1 표면에 렌즈 역상의 형태를 갖는 광학적 등방성 고분자층; 상기 광학적 등방성 고분자층의 제1 표면에 광경화된 액정상 고분자가 채워져 형성되고, 상부 표면에 나노 스케일의 일차원 격자 구조들(namo-scale grooves)이 형성되어 있고, 상기 액정상 고분자들이 상기 일차원 격자 구조들에 의하여 상기 일차원 격자 구조의 장축의 방향을 따라 정렬되어 있는 액정상 고분자층;을 구비하는 것을 특징으로 하며,
상기 편광 스위칭부는, 상기 격자 구조로 형성된 상기 액정상 고분자층의 상부 표면에 격자 구조로 형성된 제1 투명 전극; 투명 기판의 일면에 형성되되, 상기 제1 투명 전극과 대향되도록 배치된 제2 투명 전극; 상기 제1 투명 전극과 제2 투명 전극의 사이에 위치한 액정층; 상기 제1 투명 전극과 액정층의 사이에 격자 구조로 형성된 절연층; 액정층의 배향을 위하여 상기 제2 투명 전극과 액정층의 사이에 형성된 액정 배향막;를 구비한다.
전술한 제1 특징에 따른 능동형 렌즈 구조체에 있어서, 상기 편광 의존형 렌즈부는 상기 광학적 등방성 고분자층의 제1 표면에 액정상 고분자의 배향을 위한 RM 배향막을 더 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 특징에 따른 능동형 렌즈 구조체의 제조 방법은, (a) 상부 구조물을 제작하는 단계; (b) 하부 구조물을 제작하는 단계; 및 (c) 상부 구조물과 하부 구조물의 일정 거리 이격되면서 서로 대향되도록 배치시키고 봉지한 후 액정을 주입하여 액정층을 형성하는 단계;를 구비하고,
상기 (a) 단계는, (a1) 투명 기판위에 투명 전극용 물질을 도포하여 제2 투명 전극을 형성하는 단계; 및 (a2) 상기 제2 투명 전극의 일 표면에 액정 배향막을 형성하는 단계;를 구비하고,
상기 (b) 단계는, (b1) 기판을 준비하는 단계; (b2) 기판위에 광학적 등방성 고분자 물질을 도포한 후 임프린팅하여 그 상부 표면에 렌즈 역상의 형태를 갖는 광학적 등방성 고분자층을 완성하는 단계; (b3) 상부 표면에 나노 스케일의 일차원 격자 구조를 갖는 광경화된 액정상 고분자층을 상기 광학적 등방성 고분자층의 상부 표면에 형성하는 단계; (b4) 상기 액정상 고분자층의 상기 일차원 격자 구조들의 표면에 투명 전극용 물질을 도포하여 제1 투명 전극을 형성하는 단계; (b5) 상기 제1 투명 전극위에 절연 물질을 도포하여 절연층을 형성하는 단계;를 구비한다.
전술한 제2 특징에 따른 능동형 렌즈 구조체의 제조 방법에 있어서, 상기 (b2) 단계는, 상기 기판위에 광학적 등방성 고분자 물질을 도포하는 단계; 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 능동형 렌즈 구조체의 제조 방법에 있어서, 상기 (b2) 단계와 (b3)단계의 사이에, 상기 광학적 등방성 고분자층의 상부 표면에 RM 배향막을 형성하는 단계를 더 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 능동형 렌즈 구조체는 편광 스위칭부와 편광 의존형 렌즈부를 일체형으로 구성하되 편광 의존형 렌즈부의 액정상 고분자층의 상부 표면에 격자 구조를 형성하여 액정상 고분자층을 Top-Down 방식으로 배향시킬 뿐만 아니라 액정층의 하부 배향막으로 사용하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명에 따른 능동형 렌즈 구조체의 편광 스위칭부는 하부 배향막과 하부의 유리 기판없이 제작될 수 있게 되어 전체 두께를 최소화시킬 수 있게 된다.
이와 같이, 전체 두께를 감소시킴에 따라, 본 발명에 따른 능동형 렌즈 구조체는 초점 거리가 짧은 모바일 디스플레이 장치등에도 널리 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 능동형 렌즈 구조체는 편광 스위칭부의 하부의 액정 배향막을 형성하지 않고, 편광 의존형 렌즈부의 액정상 고분자층의 일차원 격자 구조를 이용하여 액정층의 하부를 배향시킬 수 있게 됨으로써, 배향을 위한 러빙 공정 등이 생략되어 제조 공정을 단순화시킬 수 있게 된다.
도 1은 종래의 편광 의존형 렌즈부와 편광 스위칭부를 예시적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체를 도시한 구조도이며, 도 3은 도 2의 능동형 렌즈 구조체를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체의 동작을 설명하기 위하여 도시한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체에 있어서, 렌즈 구조체의 초점 거리를 측정하는 개념을 설명하기 위하여 도시한 그림이다.
도 6은 도 5의 실험에 따라, 초점 plane 에서 CCD로 측정한 초점 이미지들로서, (a)는 3D 모드, field ON 상태에서의 초점 이미지이며, (b)는 2D 모드, field OFF 상태에서의 초점 이미지이다.
도 7은 본 발명에 따른 능동형 렌즈 구조체의 제조 방법에 있어서 하부 구조물을 제작하는 과정을 도시한 순서도이며, 도 8은 본 발명에 따른 능동형 렌즈 구조체의 제조 방법에 있어서 상부 구조물을 제작하는 과정을 도시한 순서도이며, 도 9는 상부 구조물과 하부 구조물을 이격 배치하고 봉지한 후 액정을 주입하여 능동형 렌즈 구조체를 완성한 상태도이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체의 제조 방법에 있어서, 임프린팅 기술로 제작된 렌즈 역상의 구조를 갖는 1D 배열 마이크로 렌즈 구조체에 대한 SEM 단면 이미지이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체에 있어서, 상부 표면에 일차원 격자 구조가 형성된 액정상 고분자층에 대한 SEM 이미지이다.
도 12는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체의 제조 방법에 따라 제조된 편광 의존형 렌즈부의 crossed polarizer 상에서 관측된 현미경 이미지들이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체를 도시한 단면도이다.
본 발명에 따른 능동형 렌즈 구조체는 편광 스위칭부와 편광 의존형 렌즈부를 일체형으로 구성하되 편광 의존형 렌즈부의 액정상 고분자층의 상부 표면에 격자 구조를 형성하여 액정상 고분자층을 Top-Down 방식으로 배향시킬 뿐만 아니라 액정층의 하부 배향막으로 사용하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명에 따른 능동형 렌즈 구조체의 편광 스위칭부는 하부 배향막과 하부의 유리 기판없이 제작될 수 있게 되어 전체 두께를 최소화시킬 수 있을 뿐만 아니라 제조 공정도 단순화시킬 수 있게 된다.
< 제1 실시예 >
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체의 구성 및 동작에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체를 도시한 구조도이며, 도 3은 도 2의 능동형 렌즈 구조체를 도시한 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 능동형 렌즈 구조체(2)는, 편광 의존형 렌즈부(20) 및 편광 스위칭부(25)로 구성된다. 상기 편광 스위칭부(25)는, 전극으로 인가되는 전압을 조절하여, 입사되는 광의 편광 방향을 선택적으로 변환시켜 상기 편광 의존형 렌즈부(20)로 출력되도록 구성된 것을 특징으로 한다. 상기 편광 의존형 렌즈부(20)는 상기 편광 스위칭부로부터 입사되는 광의 편광 방향에 따라 렌즈로 구동되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 편광 의존형 렌즈부(20)는, 제1 투명 기판(200), 상기 제1 투명 기판위에 형성된 광학적 등방성 고분자층(202), 상기 광학적 등방성 고분자층의 표면에 형성된 RM 배향막(204), 상기 RM 배향막위에 형성된 액정상 고분자층(206)을 구비한다.
제1 투명 기판(200)은 유리 기판, 박막 유리 기판 또는 필름 기판 중 하나가 선택적으로 사용될 수 있다.
상기 광학적 등방성 고분자층(202)은 상기 제1 투명 기판(200)위에 형성되며, 제1 표면에 렌즈 역상의 형태로 구성된다. 상기 광학적 등방성 고분자층(202)은 2D 배열렌즈 또는 1D 배열렌즈의 역상으로 구성될 수 있으며, 2D 배열 렌즈로는 Spherical 렌즈, Hexagonal 렌즈, Square 렌즈 등이 있으며, 1D 배열 렌즈로는 Cylindrical 렌즈, FRESNEL 렌즈 등이 있다. 도 2 및 도 3은 광학적 등방성 고분자층이 렌즈의 역상으로 구성된 경우를 예시적으로 도시하고 있다. 도 2 및 도 3은 광학적 등방성 고분자층이 1D 렌즈의 하나인 Cylindrical 렌즈의 역상으로 구성된 경우를 예시적으로 도시한 것이다. 광학적 등방성 고분자층이 Cylindrical 렌즈의 역상으로 구성된 경우, 액정상 고분자층은 격자 구조를 이용한 top-down 방식으로도 배향시킬 뿐만 아니라 RM 배향막을 형성하여 bottom-up 방식으로 배향시키는 것이 바람직하다. 한편, 광학적 등방성 고분자층이 Cylindrical 렌즈에 비해 상대적으로 얇은 두께로 형성되는 FRESNEL 렌즈의 역상으로 구성된 경우, 액정상 고분자층을 RM 배향막없이 격자 구조를 이용한 top-down 방식의 배향만으로도 충분히 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 액정상 고분자막은 두께가 얇기 때문에 상부 표면에 형성된 격자 구조만에 의해서도 top-down 방식에 의해 충분히 배향될 수 있다.
상기 RM 배향막(204)은 액정상 고분자층의 배향을 위하여 상기 광학적 등방성 고분자층의 제1 표면에 형성된다.
상기 액정상 고분자층(206)은 RM 배향막이 형성된 상기 광학적 등방성 고분자층의 제1 표면에 광경화된 액정상 고분자가 채워져 형성되고, 상부 표면에 나노 스케일의 일차원 격자 구조들(nano-scale grooves)이 형성되어 있고, 상기 액정상 고분자들이 상기 일차원 격자 구조들에 의하여 상기 일차원 격자 구조의 장축의 방향을 따라 정렬되어 있다. 상기 액정상 고분자층은 내부에 도포된 액정상 단량체가 RM 배향막과 상부 표면의 격자 구조에 의해 배향된 후 광경화되어 형성된다. 상기 액정상 고분자층의 상굴절률은 렌즈 역상을 갖는 광학적 등방성 고분자층의 등방 굴절률과 광굴절률 정합 조건을 가지며, 상기 액정상 고분자층의 이상굴절률은 광학적 등방성 고분자층의 재료와 광굴절률 비정합 조건을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 편광 의존형 렌즈부는 액정상 고분자층의 두께가 얇은 경우, 별도의 RM 배향막(204)없이도, 액정상 고분자층의 상부 표면에 형성된 격자 구조에 의해 top-down 방식으로 액정상 고분자층의 배향이 잘 유도될 수 있다. 한편, 액정상 고분자층의 두께가 두꺼워지는 경우 액정상 고분자층의 배향을 보다 향상시키기 위하여 격자 구조를 이용한 top-down 방식과 하부에 RM 배향막을 추가한 bottom-up 방식을 동시에 사용할 수도 있다. 따라서, 전술한 바와 같이 RM 배향막(204)을 더 구비할 수도 있다.
상기 편광 스위칭부(25)는, 제2 투명 기판(250), 제1 투명 전극(256), 제2 투명 전극(252), 액정 배향막(254), 절연층(258) 및 액정층(259)를 구비한다.
상기 제1 투명 전극(256)은 상기 격자 구조로 형성된 상기 액정상 고분자층의 상부 표면에 투명 전극 물질을 도포하거나 코팅하여 형성한 것으로서, 액정상 고분자층와 동일한 격자 구조로 형성된다.
상기 제2 투명 전극(252)은 제2 투명 기판(250)의 일면에 형성되되, 상기 제1 투명 전극과 대향되도록 배치된다. 상기 편광 스위칭부의 제2 투명 기판은 유리 기판, 박막 유리기판 또는 필름 기판을 사용할 수도 있다.
상기 액정층(259)은 상기 제1 투명 전극과 제2 투명 전극의 사이에 위치한다. 본 발명에 따른 능동형 렌즈 구조는, 상기 액정상 고분자층의 굴절률과 상기 액정층의 굴절률이 서로 매칭되도록 구성하여, 자발적으로 격자 구조에 의해 발생되는 회절 패턴을 제거하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 절연층(258)은 전압이 On 될 때 charge들이 빠져 나가는 것을 방지하기 위하여 상기 제1 투명 전극과 액정층의 사이에 형성되며, 격자 구조로 형성된 상기 제1 투명 전극위에 절연 물질을 도포하거나 코팅하여 형성되므로 상기 제1 투명 전극과 동일한 격자 구조로 형성된 것이 바람직하다. 격자 구조로 형성된 제1 투명 전극과 절연층은 편광 스위칭부의 액정층에 대한 하부 배향막으로서의 기능을 하게 된다.
상기 액정 배향막(254)은 액정층(259)의 상부 배향막으로서 상기 제2 투명 전극과 액정층의 사이에 형성된다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 능동형 렌즈 구조체는, 종래의 편광 의존형 렌즈부와 편광 스위칭부가 분리된 구조와 대비하여, 디스플레이 패널과 렌즈 사이의 갭을 유리 기판의 한장 두께만큼 줄일 수 있게 된다. 일반적으로 유리 기판의 1 장의 두께가 500㎛ - 700㎛ 이므로, 본 발명에 따른 능동형 렌즈 구조체는 종래의 구조에 비하여 500㎛ - 700㎛ 정도의 갭을 감소시킬 수 있게 된다.
이하, 본 발명에 따른 능동형 렌즈 구조체에서 사용되는 일차원 격자 구조에 의한 배향 과정에 대하여 구체적으로 설명한다.
Berreman 효과에 의하면 일차원 격자 구조 표면에서 액정 분자는 표면 자유 에너지 밀도를 최소화시키기 위해 일차원 격자 구조 방향으로 배향되며, 이 때의 표면 자유 에너지 밀도는 수학식 1과 같이 나타난다.
Figure pat00001
여기서, K는 액정 분자의 탄성 상수이고, A는 일차원 격자 구조의 단차, λ는 일차원 격자 구조의 주기를 나타낸다. 그리고, φ는 액정 분자 축 방향과 일차원 격자 구조의 격자 방향 간의 사이각을 나타내며, 여기서 φ가 0이 될 때, 즉 액정 분자가 일차원 격자 구조 방향으로 배향될 때 표면 자유 에너지 밀도가 최소가 됨을 알 수 있다.
일차원 격자 구조 표면에서 액정 분자 배향력을 나타내는 방위각 방향의 고정 에너지는 수학식 2와 같이 나타난다.
Figure pat00002
수학식 2를 통해, 액정 분자 배향력은 일차원 격자 구조의 단차의 제곱에 비례하며, 주기의 세제곱에 반비례함을 알 수 있다.
마찬가지로, 광 경화성 액정상 단량체도 일자원 격자 구조 표면에서 표면 자유 에너지 밀도를 최소화시키기 위하여 일차원 격자 구조 방향으로 배향된다. 이 때, 일차원 격자 구조의 A 2/λ 3 값은 1000 m-1 이상이 되는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체의 동작을 설명하기 위하여 도시한 모식도이다.
도 4를 참조하면, 편광 의존형 렌즈는 렌즈 구조체인 광학적 등방성 고분자층에 액정상 고분자(Reactive mesogen;RM)가 배향된 형태로 있으며, 입사되는 빛의 편광에 따라 온/오프되는 구조이다. 일반적으로 막대 모양인 RM의 장축 방향 굴절률을 ne, 단축 방향 굴절률을 no라고 하며, RM은 복굴절 특성을 가지며 입사하는 편광에 따라 ne 또는 no로 굴절률이 결정된다. 도 4의 (a)와 같이, 전압이 인가된 ON 상태에서 입사하는 편광 방향이 단축 방향과 일치하는 경우, RM의 굴절률은 no 이며, 이는 렌즈 구조체의 굴절률 no와 일치하여 렌즈 기능이 사라지게 되고, 그 결과 2차원 영상을 출력할 수 있게 된다. 한편, 도 4의 (b)와 같이, 전압이 인가되지 않은 OFF 상태에서 입사하는 편광 방향이 장축 방향과 일치하는 경우, RM의 굴절률은 ne 이며, 이는 렌즈 구조체 굴절률 np와 불일치하여 렌즈로써 동작하게 되고, 그 결과 3차원 영상을 출력할 수 있게 된다.
이하, 본 발명에 따른 능동형 렌즈 구조체의 초점 거리 및 포커싱(focusing) 특성을 설명한다. 본 발명에 따른 능동형 렌즈 구조체의 초점 거리는 매우 짧기 때문에 직접적으로 측정하기가 매우 어렵다. 따라서, 측정하고자 하는 편광 의존형 액정 렌즈와 디텍터(Detector)인 CCD 사이에 렌즈를 하나 더 추가 배치하여 전체적인 렌즈 광학계의 초점 거리를 증가시켜 측정한 뒤, 계산을 통해 편광 의존형 액정 렌즈의 초점 거리를 구할 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체에 있어서, 렌즈 구조체의 초점 거리를 측정하는 개념을 설명하기 위하여 도시한 그림이다. 도 5를 참조하면, 광원으로 633nm 파장의 He-Ne LASER를 이용하였으며, 측정하려는 편광 의존형 액정 렌즈와 50mm 의 초점거리를 가지는 렌즈와의 사이 거리를 160mm 거리를 둔 뒤, CCD를 움직이면서 초점 plane을 찾음으로써 f' 값을 측정한다.
여기서, f' = 73mm 위치에서 초점 이미지를 얻을 수 있었으며, 그 위치에서 액정을 스위칭하여 defocusing 상태를 확인할 수 있었다. 렌즈 두개를 이용한 렌즈 광학계에서의 수식은 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00003
여기서, f lens = 50 mm, d lens = 160 mm 및 측정된 f' = 73 mm 이고, 수학식 3을 통해 제작된 편광 의존형 액정 렌즈의 초점 거리 f = 1.3 mm로 계산된다.
도 6은 도 5의 실험에 따라, 초점 plane 에서 CCD로 측정한 초점 이미지들로서, (a)는 3D 모드, field ON 상태에서의 초점 이미지이며, (b)는 2D 모드, field OFF 상태에서의 초점 이미지이다.
이하, 전술한 구조를 갖는 본 발명에 따른 능동형 렌즈 구조체의 제조 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 7은 본 발명에 따른 능동형 렌즈 구조체의 제조 방법에 있어서 하부 구조물을 제작하는 과정을 도시한 순서도이며, 도 8은 본 발명에 따른 능동형 렌즈 구조체의 제조 방법에 있어서 상부 구조물을 제작하는 과정을 도시한 순서도이며, 도 9는 상부 구조물과 하부 구조물을 이격 배치하고 봉지한 후 액정을 주입하여 능동형 렌즈 구조체를 완성한 상태도이다.
먼저, 도 7을 참조하면, 하부 구조물은 편광 의존형 렌즈부위에 편광 스위칭부의 제1 투명 전극과 절연층이 형성된 구조물이다. 먼저, 제1 투명 기판(200)위에 액정상 고분자와 광학적 등방성을 갖는 고분자 물질을 도포한 후, 렌즈 형상의 몰드를 이용하여 임프린팅하고 UV 조사하여 광경화시킨 후 몰드를 제거함으로써, 상부 표면에 렌즈 역상의 구조를 갖는 광학적 등방성 고분자층(202)을 형성한다(단계 a ~ 단계 c). 도 10은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체의 제조 방법에 있어서, 임프린팅 기술로 제작된 렌즈 역상의 구조를 갖는 1D 배열 마이크로 렌즈 구조체에 대한 SEM 단면 이미지이다.
다음, 광학적 등방성 고분자층의 표면에 RM 배향을 위한 배향 물질을 스핀 코팅하고 열처리한 후 광경화성 액정상 고분자 물질을 정렬시키는 방향으로 러빙(rubbing) 공정을 진행하여 배향처리하여 RM 배향막(204)을 형성한다(단계 d ~ 단계 e). 일반적으로 액정 배향에 사용되는 폴리이미드(Polyimide)는 polymerization 하기 위해 약 230 ℃ ~ 250 ℃의 고온 열처리가 필요하므로, 상기 제1 투명 기판이 필름 기판인 경우 적용될 수 없다. 따라서, RM 배향막으로는, 90 ℃ ~ 100 ℃의 저온 공정이 가능하며 극성 용매인 DI Water에 용해되는 Polyvinylachol(PVA)를 사용하는 것이 바람직하다. PVA를 RM 배향막으로 적용하는 경우, PVA 코팅성을 향상시키기 위하여, 광학적 등방성 고분자층의 렌즈 역상의 표면을 친수성화시키기 위하여 UV 오존 처리하는 것이 바람직하다. 또한, 200nm 두께의 PVA 배향막을 형성한 후 러빙 머신을 이용하여 러빙하여 배향을 유도하게 된다.
한편, 전술한 바와 같이 러빙 공정에 의해 배향할 수 있을 뿐만 아니라 배향막 물질에 따라 광배향 공정도 가능할 수 있다.
다음, 일차원 격자 구조를 갖는 몰드를 상기 광학적 등방성 고분자층의 상부 표면에 배치시킨 후 광학적 등방성 고분자층의 렌즈 역상의 구조와 몰드의 사이에 모세관 현상을 이용하여 액정상 단량체(RM) 물질을 주입하거나 광학적 등방성 고분자층에 액정상 물질을 도포한 후 일차원 격자 구조를 덮고(One Drop Filling 방법), 액정상 단량체를 50℃ 온도에서 30분간 열처리하고 35℃에서 광 중합시킨 후, 격자 구조의 몰드를 제거함으로써, 액정상 고분자층(206)을 형성한다(단계 f ~ 단계 i). 도 11은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체에 있어서, 상부 표면에 일차원 격자 구조가 형성된 액정상 고분자층에 대한 SEM 이미지이다.
다음, 상기 액정상 고분자층(206)의 일차원 격자 구조가 형성된 상부 표면에 투명 전극 물질을 도포하여 제1 투명 전극(256)을 형성하고, 제1 투명 전극위에 투명 절연 물질을 도포하여 절연층(258)을 형성하여(단계 j) 하부 구조물을 완성한다.
다음, 도 8을 참조하면, 상부 구조물은 투명 기판(250)위에 순차적으로 형성된 제2 투명 전극(252) 및 액정 배향막(254)으로 이루어진다. 상기 상부 구조물의 제조 과정을 구체적으로 설명하면, 먼저 투명 기판(250)위에 투명 전극 물질을 도포하여 제2 투명 전극(252)을 형성하고, 상기 제2 투명 전극위에 액정 배향 물질을 도포한 후 러빙하여 액정 배향막(254)을 형성하여 상부 구조물을 완성한다.
다음, 도 9를 참조하면, 도 7의 하부 구조물과 도 8의 상부 구조물을 하부 구조물의 절연층과 상부 구조물의 액정 배향막이 서로 마주 보도록 일정 거리 이격 배치시킨 후 봉지시키고, 그 사이로 액정을 주입함으로써, 본 발명에 따른 능동형 렌즈 구조체를 완성한다.
한편, 도 12는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체의 제조 방법에 따라 제조된 편광 의존형 렌즈부의 crossed polaizer 상에서 관측된 현미경 이미지들이다. 도 12를 참조하면, Crossed polarizer 상에서 편광 현미경을 통해 PET 필름위에 형성된 능동형 렌즈 구조체의 RM 물질이 정렬됨을 확인할 수 있으며, (a)와 같이 편광 방향과 러빙 방향이 일치할 때 retardation이 발생하지 않아서 dark 상태를 이루며, (b)와 같이 편광 방향과 러빙 방향이 45도일 때 retardation이 발생하여 빛이 새며, 렌즈 구조에 의해 높이가 다름에 따라 위치별로 retardation 양이 달라지게 되고 그 결과 줄무늬 패턴이 형성됨을 알 수 있다.
< 제 2 실시예 >
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체의 구조 및 동작에 대하여 구체적으로 설명한다. 도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체를 개념적으로 도시한 단면도이다.
도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체(4)는, 편광 의존형 렌즈부(40) 및 편광 스위칭부(45)로 구성된다. 상기 편광 스위칭부(45)는, 전극으로 인가되는 전압을 조절하여, 입사되는 광의 편광 방향을 선택적으로 변환시켜 상기 편광 의존형 렌즈부(40)로 출력되도록 구성된 것을 특징으로 한다. 상기 편광 의존형 렌즈부(40)는 상기 편광 스위칭부로부터 입사되는 광의 편광 방향에 따라 렌즈로 구동되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 편광 의존형 렌즈부(40)는, 제1 투명 기판(400), 제1 투명 기판위에 형성된 제1 투명 전극(408), 상기 제1 투명 기판위에 형성된 광학적 등방성 고분자층(402), 상기 광학적 등방성 고분자층의 표면에 형성된 RM 배향막(404), 상기 RM 배향막위에 형성된 액정상 고분자층(406)을 구비한다.
상기 편광 스위칭부(45)는, 제2 투명 기판(450), 제2 투명 전극(452), 액정 배향막(454) 및 액정층(459)를 구비한다.
본 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체에 있어서, 제1 투명 전극을 제외한 모든 구성 요소는 제1 실시예의 대응되는 구성 요소들과 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다. 제2 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체는 제1 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체와 유사하나, 다만 액정층(459)의 액정으로 전압을 인가하기 위한 제1 투명 전극(408)이 편광 의존형 렌즈부(40)의 제1 투명 기판(400)위에 형성된 것을 특징으로 한다. 제2 실시예의 능동형 렌즈 구조체는 제1 투명 전극을 제1 투명 기판위에 형성함으로써, 제1 실시예의 능동형 렌즈 구조체와는 달리 액정상 고분자층(406)위에 투명 전극층과 절연층 코팅 공정이 없다. 따라서, 전체적인 구조가 간단할 뿐만 아니라, 제조 공정도 단순화시킬 수 있게 된다.
다만, 본 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체는 제1 투명 전극과 제2 투명 전극의 사이에 편광 의존형 렌즈부가 위치하게 되어, 제1 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체에 비하여 구동 전압이 증가될 수 있다.
이하, 전술한 구조를 갖는 본 발명의 제2 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체의 제조 방법에 대하여 구체적으로 설명한다. 본 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체는 하부 구조물 및 상부 구조물을 각각 제작하고, 그 사이를 일정 거리 이격되도록 배치하고 봉지시킨 후 그 사이에 액정을 주입하여 액정층을 형성하여, 능동형 렌즈 구조체를 완성한다. 이하 하부 구조물 및 상부 구조물을 각각 제작하는 과정을 설명한다.
먼저, 하부 구조물은 편광 의존형 렌즈부가 형성된 구조물이다. 먼저, 제1 투명 기판(400)위에 제1 투명 전극(408)을 형성한다. 다음, 제1 투명 전극위에 액정상 고분자와 광학적 등방성을 갖는 고분자 물질을 도포한 후, 렌즈 형상의 몰드를 이용하여 임프린팅하고 UV 조사하여 광경화시킨 후 몰드를 제거함으로써, 상부 표면에 렌즈 역상의 구조를 갖는 광학적 등방성 고분자층(402)을 형성한다.
다음, 광학적 등방성 고분자층의 표면에 RM 배향을 위한 배향 물질을 스핀 코팅하고 열처리한 후 광경화성 액정상 고분자 물질을 정렬시키는 방향으로 러빙(rubbing) 공정을 진행하여 배향처리하여 RM 배향막(404)을 형성한다. 일반적으로 액정 배향에 사용되는 폴리이미드(Polyimide)는 polymerization 하기 위해 약 230 ℃ ~ 250 ℃의 고온 열처리가 필요하므로, 상기 제1 투명 기판이 필름 기판인 경우 적용될 수 없다. 따라서, RM 배향막으로는, 90 ℃ ~ 100 ℃의 저온 공정이 가능하며 극성 용매인 DI Water에 용해되는 Polyvinylachol(PVA)를 사용하는 것이 바람직하다. PVA를 RM 배향막으로 적용하는 경우, PVA 코팅성을 향상시키기 위하여, 광학적 등방성 고분자층의 렌즈 역상의 표면을 친수성화시키기 위하여 UV 오존 처리하는 것이 바람직하다. 또한, 200nm 두께의 PVA 배향막을 형성한 후 러빙 머신을 이용하여 러빙하여 배향을 유도하게 된다.
한편, 전술한 바와 같이 러빙 공정에 의해 배향할 수 있을 뿐만 아니라 배향막 물질에 따라 광배향 공정도 가능할 수 있다.
다음, 일차원 격자 구조를 갖는 몰드를 상기 광학적 등방성 고분자층의 상부 표면에 배치시킨 후 광학적 등방성 고분자층의 렌즈 역상의 구조와 몰드의 사이에 모세관 현상을 이용하여 액정상 단량체(RM) 물질을 주입하거나 광학적 등방성 고분자층에 액정상 물질을 도포한 후 일차원 격자 구조를 덮고(One Drop Filling 방법), 액정상 단량체를 50℃ 온도에서 30분간 열처리하고 35℃에서 광 중합시킨 후, 격자 구조의 몰드를 제거함으로써, 액정상 고분자층(406)을 형성하여, 하부 구조물을 완성한다.
다음, 상부 구조물은 투명 기판(450)위에 순차적으로 형성된 제2 투명 전극(452) 및 액정 배향막(454)으로 이루어진다. 상기 상부 구조물의 제조 과정을 구체적으로 설명하면, 먼저 투명 기판(450)위에 투명 전극 물질을 도포하여 제2 투명 전극(452)을 형성하고, 상기 제2 투명 전극위에 액정 배향 물질을 도포한 후 러빙하여 액정 배향막(454)을 형성하여 상부 구조물을 완성한다.
다음, 하부 구조물과 상부 구조물을 하부 구조물의 액정상 고분자층(406)과 상부 구조물의 액정 배향막(454)이 서로 마주 보도록 일정 거리 이격 배치시킨 후 봉지시키고, 그 사이로 액정을 주입함으로써, 본 발명에 따른 능동형 렌즈 구조체를 완성한다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 제1 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 능동형 렌즈 구조체는 입체 디스플레이 장치에 널리 사용될 수 있다.
2, 4 : 능동형 렌즈 구조체
20, 40 : 편광 의존형 렌즈부
200, 400 : 제1 투명 기판
202, 402 : 광학적 등방성 고분자층
204, 404 : RM 배향막
206, 406 : 액정상 고분자층
25, 45 : 편광 스위칭부
250, 450 : 제2 투명 기판
256, 408 : 제1 투명 전극
252, 452 : 제2 투명 전극
254, 454 : 액정 배향막
258, 458 : 절연층
259,459 : 액정층

Claims (16)

  1. 인가되는 전압을 조절하여, 입사되는 광의 편광 방향을 선택적으로 변환시키도록 구성된 편광 스위칭부;
    상기 편광 스위칭부로부터 입사되는 광의 편광 방향에 따라 렌즈로 구동되도록 구성된 편광 의존형 렌즈부;를 구비하고,
    상기 편광 의존형 렌즈부는,
    제1 표면에 렌즈 역상의 형태를 갖는 광학적 등방성 고분자층;
    상기 광학적 등방성 고분자층의 제1 표면에 광경화된 액정상 고분자가 채워져 형성되고, 상부 표면에 일차원 격자 구조들(grooves)이 형성되어 있고, 상기 액정상 고분자들이 상기 일차원 격자 구조들에 의하여 상기 격자 구조의 장축의 방향을 따라 정렬되어 있는 액정상 고분자층;을 구비하는 것을 특징으로 하며,
    상기 편광 스위칭부는,
    상기 격자 구조로 형성된 상기 액정상 고분자층의 상부 표면에 격자 구조로 형성된 제1 투명 전극;
    투명 기판의 일면에 형성되되, 상기 제1 투명 전극과 대향되도록 배치된 제2 투명 전극;
    상기 제1 투명 전극과 제2 투명 전극의 사이에 위치한 액정층;
    상기 제1 투명 전극과 액정층의 사이에 격자 구조로 형성된 절연층;
    액정층의 배향을 위하여 상기 제2 투명 전극과 액정층의 사이에 형성된 액정 배향막;를 구비하여, 상기 액정상 고분자층의 격자 구조에 의해 액정층의 하부 배향되는 것을 특징으로 하는 능동형 렌즈 구조체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 편광 의존형 렌즈부는 상기 광학적 등방성 고분자층의 제1 표면에 액정상 고분자의 배향을 위한 RM 배향막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 능동형 렌즈 구조체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 액정상 고분자층의 굴절률과 상기 액정층의 굴절률은 서로 매칭된 것을 특징으로 하는 능동형 렌즈 구조체.
  4. (a) 상부 구조물을 제작하는 단계;
    (b) 하부 구조물을 제작하는 단계;
    (c) 상부 구조물과 하부 구조물을 일정 거리 이격되면서 서로 대향되도록 배치시키고 봉지한 후 액정을 주입하여 액정층을 형성하는 단계;를 구비하고,
    상기 (a) 단계는,
    (a1) 투명 기판위에 투명 전극용 물질을 도포하여 제2 투명 전극을 형성하는 단계; 및 (a2) 상기 제2 투명 전극의 일 표면에 액정 배향막을 형성하는 단계;를 구비하고,
    상기 (b) 단계는,
    (b1) 기판을 준비하는 단계;
    (b2) 기판위에 광학적 등방성 고분자 물질을 도포한 후 임프린팅하여 그 상부 표면에 렌즈 역상의 형태를 갖는 광학적 등방성 고분자층을 완성하는 단계;
    (b3) 상부 표면에 일차원 격자 구조를 갖는 광경화된 액정상 고분자층을 상기 광학적 등방성 고분자층의 상부 표면에 형성하는 단계;
    (b4) 상기 액정상 고분자층의 상기 일차원 격자 구조들의 표면에 투명 전극용 물질을 도포하여 제1 투명 전극을 형성하는 단계;
    (b5) 상기 제1 투명 전극위에 절연 물질을 도포하여 절연층을 형성하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 능동형 렌즈 구조체의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 (b2) 단계는,
    상기 기판위에 광학적 등방성 고분자 물질을 도포하는 단계;
    상기 도포된 광학적 등방성 고분자 물질의 상부 표면에 렌즈 형상의 몰드를 이용하여 임프린팅하여, 렌즈 역상의 형태를 형성하는 단계;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 능동형 렌즈 구조체의 제조 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 (b3) 단계는,
    일차원 격자 구조를 갖는 몰드를 상기 광학적 등방성 고분자층의 상부 표면에 배치시키고 상기 광학적 등방성 고분자층의 렌즈 역상의 구조와 상기 몰드의 사이에 모세관 현상을 이용하여 액정상 단량체(RM) 물질을 주입하거나, 상기 광학적 등방성 고분자층에 액정상 단량체 물질을 도포한 후 일차원 격자 구조를 덮는 단계;
    액정상 단량체 물질을 광경화시켜 액정상 고분자층을 형성하는 단계; 및
    격자 구조의 몰드를 제거하는 단계;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 능동형 렌즈 구조체의 제조 방법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 (b2) 단계와 (b3)단계의 사이에, 상기 광학적 등방성 고분자층의 상부 표면에 RM 배향막을 형성하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 능동형 렌즈 구조체의 제조 방법.
  8. 제4항에 있어서, 상기 액정상 고분자층의 굴절률과 상기 액정층의 굴절률은 서로 매칭된 것을 특징으로 하는 능동형 렌즈 구조체의 제조 방법.
  9. 인가되는 전압을 조절하여, 입사되는 광의 편광 방향을 선택적으로 변환시키도록 구성된 편광 스위칭부;
    상기 편광 스위칭부로부터 입사되는 광의 편광 방향에 따라 렌즈로 구동되되도록 구성된 편광 의존형 렌즈부;를 구비하고,
    상기 편광 의존형 렌즈부는,
    제1 투명 기판;
    상기 제1 투명 기판위에 형성된 제1 투명 전극;
    상기 제1 투명 전극위에 형성되되, 제1 표면에 렌즈 역상의 형태를 갖는 광학적 등방성 고분자층;
    상기 광학적 등방성 고분자층의 제1 표면에 광경화된 액정상 고분자가 채워져 형성되고, 상부 표면에 일차원 격자 구조들(grooves)이 형성되어 있고, 상기 액정상 고분자들이 상기 일차원 격자 구조들에 의하여 상기 일차원 격자 구조의 장축의 방향을 따라 정렬되어 있는 액정상 고분자층;을 구비하는 것을 특징으로 하며,
    상기 편광 스위칭부는,
    제2 투명 기판;
    제2 투명 기판의 일면에 형성된 제2 투명 전극;
    상기 편광 의존형 렌즈부의 액정상 고분자층과 제2 투명 전극의 사이에 위치한 액정층;
    액정층의 배향을 위하여 상기 제2 투명 전극과 액정층의 사이에 형성된 액정 배향막;를 구비하여, 상기 액정상 고분자층의 격자 구조에 의해 액정층의 하부 배향되는 것을 특징으로 하는 능동형 렌즈 구조체.
  10. 제9항에 있어서, 상기 편광 의존형 렌즈부는 상기 광학적 등방성 고분자층의 제1 표면에 액정상 고분자의 배향을 위한 RM 배향막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 능동형 렌즈 구조체.
  11. 제9항에 있어서, 상기 액정상 고분자층의 굴절률과 상기 액정층의 굴절률은 서로 매칭된 것을 특징으로 하는 능동형 렌즈 구조체.
  12. (a) 상부 구조물을 제작하는 단계;
    (b) 하부 구조물을 제작하는 단계;
    (c) 상부 구조물과 하부 구조물을 일정 거리 이격되면서 서로 대향되도록 배치시키고 봉지한 후 액정을 주입하여 액정층을 형성하는 단계;를 구비하고,
    상기 (a) 단계는,
    (a1) 제2 투명 기판위에 투명 전극용 물질을 도포하여 제2 투명 전극을 형성하는 단계; 및 (a2) 상기 제2 투명 전극의 일 표면에 액정 배향막을 형성하는 단계;를 구비하고,
    상기 (b) 단계는,
    (b1) 기판위에 투명 전극용 물질을 도포하여 제1 투명 전극을 형성하는 단계;
    (b2) 제1 투명 전극위에 광학적 등방성 고분자 물질을 도포한 후 임프린팅하여 그 상부 표면에 렌즈 역상의 형태를 갖는 광학적 등방성 고분자층을 완성하는 단계;
    (b3) 상부 표면에 일차원 격자 구조를 갖는 광경화된 액정상 고분자층을 상기 광학적 등방성 고분자층의 상부 표면에 형성하는 단계;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 능동형 렌즈 구조체의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 (b2) 단계는,
    상기 기판위에 광학적 등방성 고분자 물질을 도포하는 단계;
    상기 도포된 광학적 등방성 고분자 물질의 상부 표면에 렌즈 형상의 몰드를 이용하여 임프린팅하여, 렌즈 역상의 형태를 형성하는 단계;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 능동형 렌즈 구조체의 제조 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 (b3) 단계는,
    일차원 격자 구조를 갖는 몰드를 상기 광학적 등방성 고분자층의 상부 표면에 배치시키고 상기 광학적 등방성 고분자층의 렌즈 역상의 구조와 상기 몰드의 사이에 모세관 현상을 이용하여 액정상 단량체(RM) 물질을 주입하거나, 상기 광학적 등방성 고분자층에 액정상 단량체 물질을 도포한 후 일차원 격자 구조를 덮는 단계;
    액정상 단량체 물질을 광경화시켜 액정상 고분자층을 형성하는 단계; 및
    격자 구조의 몰드를 제거하는 단계;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 능동형 렌즈 구조체의 제조 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 (b2) 단계와 (b3)단계의 사이에, 상기 광학적 등방성 고분자층의 상부 표면에 RM 배향막을 형성하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 능동형 렌즈 구조체의 제조 방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 액정상 고분자층의 굴절률과 상기 액정층의 굴절률은 서로 매칭된 것을 특징으로 하는 능동형 렌즈 구조체의 제조 방법.



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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021049778A1 (ko) * 2019-09-11 2021-03-18 경북대학교 산학협력단 화각 및 가간섭성 능동제어 랜덤 굴절 소자 및 그 제조 방법
KR20210064819A (ko) * 2019-11-26 2021-06-03 한양대학교 산학협력단 광 소자, 그 동작 방법 및 제조 방법

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109212771A (zh) * 2018-11-27 2019-01-15 上海天马微电子有限公司 一种三维显示装置及显示方法
US11745453B2 (en) * 2020-03-05 2023-09-05 Continental Autonomous Mobility US, LLC Method of making and using a reusable mold for fabrication of optical elements
CN111781734B (zh) * 2020-08-30 2023-08-15 成都航空职业技术学院 基于双显示屏的双视3d显示装置及方法
KR20220053361A (ko) 2020-10-22 2022-04-29 삼성전자주식회사 이미징 장치

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2403814A (en) * 2003-07-10 2005-01-12 Ocuity Ltd Directional display apparatus with birefringent lens structure
EP1816508A1 (en) * 2006-02-02 2007-08-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device
KR20080001141A (ko) * 2006-06-29 2008-01-03 엘지.필립스 엘시디 주식회사 렌티큘라 렌즈와 그 액정 배향방법
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
KR101495758B1 (ko) * 2013-05-29 2015-02-26 경북대학교 산학협력단 편광 의존형 렌즈 구조체 및 그 제조 방법
KR102081328B1 (ko) 2013-05-31 2020-02-26 하이디스 테크놀로지 주식회사 3차원 표시 장치 및 3차원 표시 장치용 전환부
KR101536225B1 (ko) * 2013-11-29 2015-07-14 경북대학교 산학협력단 회절광 노이즈를 제거한 액정상 고분자 필름 및 그 제조방법
KR101588389B1 (ko) * 2014-05-14 2016-01-26 동아대학교 산학협력단 낮은 셀 갭을 갖는 ２ｄ／３ｄ 스위처블 액정렌즈 및 그의 제조 방법
CN204989713U (zh) * 2015-07-13 2016-01-20 张家港康得新光电材料有限公司 表面起浮型液晶柱状透镜阵列装置及显示装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021049778A1 (ko) * 2019-09-11 2021-03-18 경북대학교 산학협력단 화각 및 가간섭성 능동제어 랜덤 굴절 소자 및 그 제조 방법
KR20210031585A (ko) * 2019-09-11 2021-03-22 경북대학교 산학협력단 화각 및 가간섭성 능동제어 랜덤 굴절 소자 및 그 제조 방법
US11733571B2 (en) 2019-09-11 2023-08-22 Kungpook National University Industry-Academic Cooperation Foundation Field of view and coherence active control random refraction device and manufacturing method therefor
KR20210064819A (ko) * 2019-11-26 2021-06-03 한양대학교 산학협력단 광 소자, 그 동작 방법 및 제조 방법

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