WO2017171190A1 - 능동형 렌즈 구조체 및 그 제조 방법 - Google Patents

능동형 렌즈 구조체 및 그 제조 방법 Download PDF

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WO2017171190A1
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김학린
박지섭
박민규
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경북대학교 산학협력단
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    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/07—Polarisation dependent

Definitions

  • the present invention relates to an active lens structure, and more specifically, a polarization switching unit and a polarization dependent lens unit are integrally formed to be used in an autostereoscopic 3D display which switches driving to a lens by controlling the polarization direction of incident light. And an active lens structure and a method of manufacturing the same.
  • 3D display devices are classified into stereoscopic, integrated imaging, holographic, and volumetric 3D display methods using binocular disparity.
  • the stereoscopic display device is divided into an eyeglass method that implements a 3D display using glasses and an eyeglass method that does not use glasses.
  • 3D display without glasses is called auto-stereoscopic 3D display, which includes multi-view display and integrated image display.
  • the glasses-free 3D display device can display 2D and 3D images. In order to be able to support both, it should be implemented in a form that can select 2D and 3D mode, various techniques for implementing this are being developed.
  • lens array structure that is actively driven by a lens only when the viewer watches 3D images.
  • Lens array structure is formed on the 2D display.
  • Representative techniques for implementing such an active lens include a method using an electrowetting effect and a method using an electrooptic effect of a liquid crystal.
  • 3D image can be realized with little brightness reduction, and when only horizontal parallax is realized, a 1D array microlens array is applied, and when a horizontal / vertical parallax is realized, a 2D array microlens The array is applied.
  • the light condensing characteristics are changed according to the orientation of the liquid crystal layer constituting the lens and polarization of incident light
  • a polarization-dependent liquid crystal lens technology that varies.
  • the focal length of the lens array should be short as about 1mm or less, so the gap between display panel and lens array should be reduced.
  • liquid crystals are arranged according to an electric field formed by an electrode patterned in a liquid crystal cell structure, and a refractive index profile of a GRIN lens type is displayed. Therefore, 2D / 3D image switching is possible according to the voltage applied to the liquid crystal cell.
  • the field profile between the electrodes It is preferably formed, but not directly above the electrode, a dead zone is generated between the lens and the lens, resulting in a drop in fill-factor.
  • the focal length should be short because the viewing distance is short, and thus the gap of the liquid crystal cell becomes very large. In this case, a problem arises in that the driving voltage and the stepping speed increase. In addition, aberration problems occur as the focal length is shortened, and it is very difficult to improve the case of the liquid crystal lens.
  • Polarization dependent lens is a liquid crystal
  • a polarization switching unit capable of adjusting a polarization direction of incident light is provided to construct a display.
  • 1 is a cross-sectional view illustrating a conventional polarization dependent lens unit and a polarization switching unit by way of example.
  • the polarization dependent lens part and the polarization switching part are separated, and in this case, a gap due to two glass substrates exists between the display panel and the lens.
  • the focal length of the lens should be formed to be 1 mm or less.
  • An object of the present invention for solving the above problems is to form a polarized light switching unit and a polarized zone-type lens unit integrally, but to act as a liquid crystal alignment layer of the polarization switching lens unit, the grating structure of the polarization-dependent lens unit, thereby minimizing the overall thickness To provide a lens structure.
  • Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing the above-described active lens structure.
  • the polarizing switch configured to selectively change the polarization direction of the incident light by adjusting the applied voltage;
  • a polarization dependent lens part configured to be driven by a lens according to a polarization direction of light incident from the polarization switching part;
  • the polarization dependent lens unit includes: an optically isotropic polymer dance having a shape of a reverse lens on a first surface;
  • the first surface of the optically isotropic polymer layer is formed by filling a photocured liquid crystalline polymer, nano-scale grooves (namo-scale grooves) are formed on the upper surface, the liquid crystalline polymers are the one-dimensional grating Liquid crystal phase polymer layers aligned along the direction of the major axis of the one-dimensional lattice structure by structures; Characterized in having a,
  • the polarization switching unit may include: a first transparent electrode formed in a lattice structure on an upper surface of the liquid crystal phase polymer layer formed in the lattice structure; Is formed on one side of the transparent substrate, the A second transparent electrode disposed to face the first transparent electrode; A liquid crystal layer positioned between the first transparent electrode and the second transparent electrode; An insulating layer formed in a lattice structure between the first transparent electrode and the liquid crystal layer; And a liquid crystal alignment film formed between the second transparent electrode and the liquid crystal layer for alignment of the liquid crystal layer.
  • the polarization dependent lens portion preferably further includes an RM alignment film for alignment of the liquid crystal polymer on the crab surface of the optically isotropic polymer layer.
  • a method of manufacturing an active lens structure comprising the steps of: (a) fabricating an upper structure; (b) fabricating the substructure; And (c) arranging and encapsulating the upper structure and the lower structure so as to face each other while being separated by a predetermined distance, and then injecting liquid crystal to form a liquid crystal layer.
  • the step (a) may include forming a second transparent electrode by applying a material for the transparent electrode on the (al) transparent substrate; And (a2) forming a liquid crystal alignment layer on one surface of the second transparent electrode.
  • Step (b) comprises the steps of: (bl) preparing a substrate; (b2) applying an optically isotropic polymer material on the substrate and then imprinting to complete the optically isotropic polymer layer having the shape of the reverse lens on the upper surface thereof; (b3) forming a photocured liquid crystalline polymer layer having a nanoscale one-dimensional lattice sphere on the upper surface of the optically round polymer layer; (b4) forming a first transparent electrode by coating a transparent electrode material on surfaces of the one-dimensional lattice structures of the liquid crystal phase polymer layer; (b5) forming an insulating layer by applying an insulating material on the first transparent electrode.
  • Step (b2) comprises: applying an optically isotropic polymer material on the substrate; And nano-imprinting the upper surface of the applied optically isotropic polymer material using a nano-scale lens-shaped mold to form a lens reverse phase shape.
  • the method further comprises the step of forming an RM alignment layer on the upper surface of the optically isotropic polymer layer between the steps (b2) and (b3). desirable.
  • the polarization switching unit and the polarization dependent lens unit are integrally formed, but the lattice structure is formed on the upper surface of the liquid crystal polymer layer of the polarization dependent lens unit to align the liquid crystal polymer layer in a top-down manner. In addition, it is used as a lower alignment layer of the liquid crystal layer. Therefore, the polarization switching unit of the active lens structure according to the present invention can be manufactured without the lower alignment layer and the lower glass substrate to minimize the overall thickness.
  • the active lens structure according to the present invention can be widely used in a mobile display device having a short focal length.
  • the active lens structure according to the present invention does not form a liquid crystal alignment layer under the polarization switching unit, it is possible to orient the lower portion of the liquid crystal layer using a one-dimensional lattice structure of the liquid crystal polymer layer of the polarization-dependent lens unit, The rubbing process and the like can be omitted to simplify the manufacturing process.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a conventional polarization dependent lens unit and a polarization switching unit by way of example.
  • FIG. 2 is a structural diagram showing an active lens structure according to a first preferred embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a cross-sectional view showing the active lens structure of FIG.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the operation of the active lens structure according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a concept of measuring a focal length of the lens structure in the active lens structure according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 illustrates focus images measured by a CCD in a focal plane according to the experiment of FIG. Focus image.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a process of manufacturing a lower structure in the method of manufacturing an active lens structure according to the present invention
  • FIG. 8 is a process of manufacturing the upper structure in a method of manufacturing an active lens structure according to the present invention.
  • 9 is a state diagram illustrating a state in which an active lens structure is completed by injecting liquid crystal after disposing and encapsulating the upper structure and the lower structure.
  • FIG. 10 is an SEM cross-sectional image of a 1D array micro lens structure having an inverted lens structure manufactured by an imprinting technique in the method of manufacturing an active lens structure according to the first preferred embodiment of the present invention.
  • the SEM image of the liquid crystal phase polymer layer having a one-dimensional lattice structure formed on the upper surface thereof.
  • FIGS. 12 are microscope images observed on a crossed polarizer of a polarization dependent lens part manufactured according to a method of manufacturing an active lens structure according to a first exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing an active lens structure according to a second embodiment of the present invention.
  • the polarization switching unit and the polarization dependent lens unit are integrally formed, but the lattice structure is formed on the upper surface of the liquid crystal polymer layer of the polarization dependent lens unit to align the liquid crystal polymer layer in a top-down manner. It is used as a lower alignment layer of the liquid crystal layer as well as. Accordingly, the polarization switching unit of the active lens structure according to the present invention can be manufactured without the lower alignment layer and the lower glass substrate, thereby minimizing the overall thickness and simplifying the manufacturing process.
  • FIG. 2 is a structural diagram showing an active lens structure according to a first preferred embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a cross-sectional view showing the active lens structure of FIG.
  • the active lens structure 2 according to the present invention, the polarization of And a zoned lens portion 20 and a polarization switching portion 25.
  • the polarization switching unit 25 is characterized in that it is configured to selectively convert the polarization direction of the incident light by outputting the voltage to the polarization-dependent lens unit 20 by adjusting the voltage applied to the electrode.
  • the polarization dependent lens unit 20 is characterized in that configured to be driven in the lens according to the polarization direction of the light incident from the polarization switching unit.
  • the polarization dependent lens unit 20 includes a first transparent substrate 200, an optically isotropic polymer layer 202 formed on the first transparent substrate, an RM alignment layer 204 formed on a surface of the optically isotropic polymer layer, and The liquid crystal phase polymer layer 206 formed on the RM alignment film is provided.
  • the first transparent substrate 200 one of a glass substrate, a thin glass substrate, or a film substrate may be selectively used.
  • the optically round polymer layer 202 is formed on the first transparent substrate 200 and is formed in the form of a reverse lens on the first surface.
  • the optically isotropic polymer layer 202 may be composed of a reversed phase of a 2D array lens or a 1D array lens, and the 2D array lens may include a spherical lens, a hexagonal lens, a square lens, and the like, and the 1D array lens may include a cylindrical lens and a FRESNEL. There is a lens hook.
  • 2 and 3 exemplarily show a case in which the optically round polymer layer is composed of a reversed phase of a lens.
  • the optically round polymer layer is composed of a reverse phase of a Cylindrical lens which is one of the 1D lenses.
  • the liquid crystal phase polymer layer is preferably not only oriented in a top-down manner using a lattice structure but also in a bottom-up manner by forming an RM alignment layer.
  • the optically round polymer layer is relatively thinner than the Cylindrical lens.
  • the reverse phase of the FRESNEL lens is formed to have a silver thickness
  • the liquid crystal phase polymer layer may be sufficiently formed by only the top-down alignment using a lattice structure without the RM alignment layer. In this case, since the first liquid crystal phase polymer film has a small thickness, the first liquid crystal polymer film may be oriented by the top-down method even by only the lattice structure formed on the upper surface.
  • the RM alignment layer 204 is formed on the first surface of the optically isotropic polymer layer to align the liquid crystal phase polymer layer.
  • the liquid crystal phase polymer layer 206 is formed by filling a photocured liquid crystal phase polymer on a first surface of the optically isotropic polymer layer on which an RM alignment layer is formed, and nano-scale grooves on the upper surface thereof. And the liquid crystal phase polymers are aligned along the direction of the long axis of the one-dimensional lattice structure by the one-dimensional lattice structures.
  • the liquid crystal phase polymer layer is a liquid crystal phase monomer coated therein
  • the phase refractive index of the liquid crystal phase polymer layer has matching conditions for isotropic refraction and optical refraction of the optically isotropic polymer layer having a lens reverse phase, and the abnormal refractive index of the liquid crystal phase polymer layer is a material and optical refractive index non-matching condition for the optically isotropic polymer layer. It is preferable to have.
  • the liquid crystal polymer layer is top-down by a lattice structure formed on the upper surface of the liquid crystal polymer layer even without a separate RM alignment layer 204.
  • the orientation can be well induced.
  • a top-down method using a lattice structure and a bottom-up method in which an RM alignment layer is added to the bottom may be used simultaneously. Therefore, as described above, the RM alignment layer 204 may be further provided.
  • the polarization switching unit 25 includes a second transparent substrate 250, a first transparent electrode 256, a second transparent electrode 252, a liquid crystal alignment film 254, an insulating layer 258, and a liquid crystal layer 259. It is provided.
  • the first transparent electrode 256 is formed by applying or coating a transparent electrode material on the upper surface of the liquid crystal phase polymer layer formed in the lattice structure, and is formed in the same lattice structure as the liquid crystal phase polymer layer.
  • the second transparent electrode 252 is formed on one surface of the second transparent substrate 250 and is disposed to face the first transparent electrode.
  • the second transparent substrate of the polarizing switch ⁇ N may use a glass substrate, a thin glass substrate, or a film substrate.
  • the liquid crystal layer 259 is positioned between the first transparent electrode and the second transparent electrode.
  • the refraction of the liquid crystal phase polymer layer and the refraction of the liquid crystal layer are configured to match each other, so as to spontaneously remove the diffraction pattern caused by the lattice structure.
  • the insulating layer 258 is formed between the first transparent electrode and the liquid crystal layer in order to prevent charges from escaping when the voltage is turned on.
  • An insulating material is coated or coated on the first transparent electrode having a lattice structure. It is preferably formed in the same lattice structure as the first transparent electrode.
  • the first transparent electrode and the insulating layer formed in the lattice structure function as a lower alignment layer of the liquid crystal layer of the polarization switching unit.
  • the liquid crystal alignment film 254 is formed between the second transparent electrode and the liquid crystal layer as an upper alignment film of the liquid crystal layer 259.
  • the active lens structure according to the present invention can reduce the gap between the display panel and the lens by one sheet thickness of the glass substrate, as compared with the structure in which the polarization-dependent lens unit and the polarization switching unit are separated from each other.
  • glass substrate Generally of glass substrate
  • the active lens structure according to the present invention can reduce the gap of about 500;
  • the liquid crystal molecules are oriented in the direction of the one-dimensional lattice structure in order to minimize the surface free energy density at the one-dimensional lattice structure surface, and the surface free energy density is expressed by Equation 1 below.
  • K is the elastic constant of the liquid crystal molecules
  • ⁇ represents the step of the one-dimensional lattice structure
  • 1 represents the period of the one-dimensional lattice structure
  • ⁇ represents the angle between the liquid crystal molecule axis direction and the lattice direction of the one-dimensional lattice structure, where ⁇ is zero, that is, the surface free energy density becomes minimal when the liquid crystal molecules are oriented in the one-dimensional lattice structure direction.
  • Equation 2 The fixed energy in the azimuth direction, which represents the orientation of the liquid crystal molecules on the surface of the one-dimensional lattice structure, is represented by Equation 2. [Equation 2]
  • liquid crystal molecular alignment force is inversely proportional to the square of the step of the one-dimensional lattice structure and inversely proportional to the cube of the period.
  • the photocurable liquid crystal phase monomers are also oriented in the one-dimensional lattice structure direction to minimize the surface free energy density on the surface of the mono-crystalline lattice structure.
  • a 2 / A 3 The value of this time, the one-dimensional lattice structure is preferably more than 1000 m "1.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the operation of the active lens structure according to the first embodiment of the present invention.
  • the polarization-dependent lens has a form in which a liquid crystal polymer (RM) is oriented in an optically round polymer layer, which is a lens structure, and is turned on / off according to polarization of incident light.
  • a liquid crystal polymer RM
  • the long-axis refraction of the rod-shaped RM is referred to as n e
  • the short-axis refraction index is referred to as n 0.
  • the RM has birefringence characteristics and the refraction is determined as n e or n. According to incident polarization.
  • said refractive index of the RM is n 0, which in line with guljeolreul n 0 of the lens structure lens function if the direction matches the short axis direction that is incident from, a voltage is applied to the ON state as shown in Fig. 4 (a) It disappears, and as a result, the two-dimensional image can be output.
  • the refractive index of RM is n e , which is inconsistent with the refractive index n P of the lens structure and operates as a lens, resulting in a three-dimensional image.
  • the focal length and focusing characteristics of the active lens structure according to the present invention will be described. Since the focal length of the active lens structure according to the invention is very short, it is very difficult to measure directly. Therefore, an additional lens is placed between the polarization-dependent liquid crystal lens to be measured and the CCD as the detector to increase the focal length of the overall lens optical system, and then the calculation is performed to calculate the focal length of the polarization-dependent liquid crystal lens. Can be obtained.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a concept of measuring a focal length of the lens structure in the active lens structure according to the first embodiment of the present invention.
  • He_Ne LASER with a wavelength of 633 nm was used as a light source, and the distance between the polarization-dependent liquid crystal lens to be measured and the lens having a focal length of 50 mm was 160 mm, and the focal plane was moved while moving the CCD. Find the value of f by finding it.
  • Equation 3 Equation in the lens optical system using two lenses
  • FIG. 6 is a focus image measured by a CCD in the focal plane, according to the experiment of FIG. Focus image.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a process of manufacturing a lower structure in the method of manufacturing an active lens structure according to the present invention
  • Figure 8 is a process of manufacturing the upper structure in a method of manufacturing an active lens structure according to the present invention.
  • 9 is a state diagram illustrating a state in which an active lens structure is completed by injecting liquid crystal after disposing and encapsulating the upper structure and the lower structure.
  • the lower structure is a structure in which the first transparent electrode and the insulating layer of the polarization switching unit are formed on the polarization dependent lens part.
  • a liquid crystal polymer and a polymer material having optical isotropy are coated on the first transparent substrate 200, and then imprinted using a lens-shaped mold, photoirradiated by UV irradiation, and then removed to remove the mold.
  • An optically isotropic polymer layer 202 having a lens reversed phase structure is formed (steps a to Step c).
  • FIG. 10 is an SEM cross-sectional image of a 1D array micro lens structure having an inverted lens structure manufactured by an imprinting technique in the method of manufacturing an active lens structure according to the first embodiment of the present invention.
  • a rubbing process is performed in a direction to align the photocurable liquid crystal polymer material to align the RM alignment layer 204.
  • polyimide used for liquid crystal alignment requires high temperature heat treatment of about 230 ° C. to 250 ° C. for polymerization, so that the first transparent substrate is not a film substrate. Therefore, as the RM alignment layer, a low temperature process of 90 ° C. to 100 ° C. is possible, and polyvinylachol (PVA) dissolved in DI water, which is a polar solvent, is preferably used.
  • PVA polyvinylachol
  • UV ozone treatment is preferred to improve the PVA coating property and to hydrophilize the reverse surface of the lens of the optically isotropic polymer layer.
  • rubbing is conducted using a rubbing machine to induce orientation.
  • the alignment may be performed by the rubbing process but also the photoalignment process may be possible according to the alignment film material.
  • FIG. 11 is an SEM image of a liquid crystal phase polymer layer in which a one-dimensional lattice structure is formed on an upper surface of an active lens structure according to a first exemplary embodiment of the present invention.
  • the transparent electrode material is coated on the upper surface of the one-dimensional lattice structure of the liquid crystal phase polymer layer 206 to form the first transparent electrode 256, and the insulating layer is coated on the first transparent electrode. 258 is formed (step j) to complete the substructure.
  • the upper structure includes a second transparent electrode 252 and a liquid crystal alignment layer 254 sequentially formed on the transparent substrate 250. The manufacturing process of the upper structure will be described in detail. First, a transparent electrode material is coated on the transparent substrate 250 to form a second transparent electrode 252, and then a liquid crystal alignment material is coated on the second transparent electrode. After rubbing to form a liquid crystal alignment layer 254 to complete the upper structure.
  • the lower structure of FIG. 7 and the upper structure of FIG. 8 are encapsulated after a predetermined distance so that the insulating layer of the lower structure and the liquid crystal alignment layer of the upper structure face each other, and the liquid crystal is injected therebetween. This completes the active lens structure according to the present invention.
  • Figure 12 is a microscope image observed on the crossed polarizer of the polarization-dependent lens unit manufactured according to the method of manufacturing an active lens structure according to the first embodiment of the present invention.
  • the RM material of the active lens structure formed on the PET film is aligned through the polarization microscope on the crossed polarizer.
  • retardation does not occur when the polarization direction and the rubbing direction coincide.
  • the retardation is dark. It can be seen that the light leaks, and the retardation amount varies depending on the position according to the height of the lens structure, resulting in the formation of a stripe pattern.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of an active lens structure according to a second exemplary embodiment of the present invention.
  • the active lens structure 4 includes a polarization dependent lens portion 40 and a polarization switching portion 45.
  • the polarization switching unit 45 is configured to adjust the voltage applied to the electrode, and selectively convert the polarization direction of the incident light to be output to the polarization dependent lens unit 40.
  • the polarization dependent lens unit 40 is configured to be driven by a lens according to the polarization direction of light incident from the polarization switching unit.
  • the polarization dependent lens part 40 includes a first transparent substrate 400, a first transparent electrode 408 formed on the first transparent substrate, an optically round polymer layer 402 formed on the first transparent substrate, An RM alignment film 404 formed on the surface of the optically round polymer layer, and a liquid crystal phase polymer layer 406 formed on the RM alignment film.
  • the polarization switching unit 45 includes a second transparent substrate 450, a second transparent electrode 452, a liquid crystal alignment film 454, and a liquid crystal layer 459.
  • the active lens structure according to the second embodiment is similar to the active lens structure according to the first embodiment, except that the first transparent electrode 408 for applying a voltage to the liquid crystal of the liquid crystal layer 459 has a polarization dependent lens portion ( 40) is formed on the first transparent substrate 400 is characterized in that.
  • the active lens structure of the second embodiment forms the first transparent electrode on the first transparent substrate, and thus, unlike the active lens structure of the first embodiment, there is no transparent electrode layer and insulating layer coating process on the liquid crystal phase polymer layer 406. Therefore, not only the overall structure is simple, but also the manufacturing process can be simplified.
  • the polarization dependent lens part is positioned between the first transparent electrode and the second transparent electrode, and the driving voltage may be increased as compared with the active lens structure according to the first embodiment.
  • the lower structure and the upper structure are fabricated, disposed to be spaced apart from each other, and encapsulated therebetween, and then a liquid crystal is injected to form a liquid crystal layer therebetween, thereby completing the active lens structure.
  • a process of manufacturing the lower structure and the upper structure will be described.
  • the lower structure is a structure in which the polarization dependent lens part is formed.
  • the first transparent electrode 408 is formed on the first transparent substrate 400.
  • the liquid crystal phase polymer and the optically isotropic polymer material are coated on the first transparent electrode, followed by imprinting using a lens-shaped mold, photoirradiation by UV irradiation, and then removing the mold.
  • An optically isotropic polymer layer 402 having a structure is formed.
  • the surface of the optically isotropic polymer layer is spin coated with an alignment material for RM orientation and heat treated, and then rubbed in a direction to align the photocurable liquid crystal polymer material.
  • the RM alignment layer 404 is formed by performing an orientation treatment by performing a rubbing process.
  • polyimide used for liquid crystal alignment requires high temperature heat treatment of about 230 ° C. to 250 ° C. in order to polymerize, and thus it may not be applicable when the first transparent substrate is a film substrate. Therefore, as the RM alignment layer, it is preferable to use a low temperature process of 90 ° C ⁇ 100 ° C and polyvinylachoKPVA dissolved in DI water which is a polar solvent.
  • UV ozone treatment is preferably performed to hydrophilize the surface of the reverse lens of the optically round polymer layer in order to improve the PVA coating property.
  • rubbing is induced using a rubbing machine to induce alignment.
  • the alignment may be performed by the rubbing process but also the photoalignment process may be possible according to the alignment film material.
  • a mold having a one-dimensional lattice structure is disposed on the upper surface of the optically polymerizable polymer layer, and then a liquid crystal phase monomer (RM) material is formed by using a capillary phenomenon between the mold reverse structure and the mold of the optically polymer polymer layer.
  • a liquid crystal phase monomer (RM) material is formed by using a capillary phenomenon between the mold reverse structure and the mold of the optically polymer polymer layer.
  • RM liquid crystal phase monomer
  • the upper structure is a second transparent electrode formed sequentially on the transparent substrate 450 452 and a liquid crystal alignment film 454.
  • the manufacturing process of the upper structure will be described in detail.
  • a transparent electrode material is coated on the transparent substrate 450 to form a second transparent electrode 452, and then a rubbing is performed after applying the liquid crystal alignment material on the second transparent electrode.
  • the liquid crystal alignment layer 454 is formed to complete the upper structure.
  • the lower structure and the upper structure are disposed after a predetermined distance so that the liquid crystal phase polymer layer 406 of the lower structure and the liquid crystal alignment layer 454 of the upper structure face each other, and then sealed, and injecting the liquid crystal therebetween, Complete the active lens structure according to.
  • the active lens structure according to the present invention can be widely used in a stereoscopic display device.

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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

【명세서】
【발명의 명칭】
능동형 렌즈 구조체 및 그 제조 방법
【기술분야】
본 발명은 능동형 렌즈 구조체에 관한 것으로서， 더욱 구체적으로는， 편광 스 위칭부와 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. 【배경기술】
최근 3차원 디스플레이 장치에 대한 관심이 증대되고 있다. 이러한 3차원 디 스플레이는 구현 방식에 따라 양안시차 방식을 이용하는 stereoscopic 방식， 집적영 상방식， 홀로그래픽 방식， 체적형 3D 디스플레이 방식 등으로 분류된다. 이들 중 스 테레오스코픽 방식의 디스플레이 장치는 안경을 이용하여 3D 디스플레이를 구현하 는 안경식 방식과 안경을 사용하지 않는 무안경식 방식으로 구분된다. 일반적으로 안경을 사용하지 않고 3D 디스플레이를 구현하는 방식을 auto— stereoscopic 3D 디 스플레이라 하며， 여기에는 multi— view 디스플레이 및 집적 영상 디스플레이가 있 다- 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 시청 자가 3D 영상을 관람할 경우에만 능동적으로 렌즈로 구동되는 렌즈 어레이 구조체 (Lens array structure)를 2D 디스플레이 위에 형성하는 것이다. 이러한 능동형 렌즈 를 구현할 수 있는 대표적인 기술로는 전기습윤 현상 (electro wetting effect)을 이용 하는 방법과 액정의 전기광학 효과를 이용하는 방법이 있다.
렌즈 어레이를 이용한 Multi-view 3D Display의 경우， 휘도 감소가 거의 없 이 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 표 시장치에 사용될 수 있는 능동형 액정 렌즈 기술 중 렌즈를 구성하는 액정층의 배 향 방향 및 입사광의 편광에 따라 집광 특성이 달라지는 편광 의존형 액정 렌즈 기 술이 있다. 이를 이용하여， 2D 영상표시 패널로부터 출사되어 편광 의존형 액정 렌 즈층에 입사되는 빛의 편광 조건을 바꾸어 줌으로써 2D 또는 3D 영상을 선택적으 로 표시해 즐 수 있다.
특히， 3D 모바일 디스플레이에서는 시청 거리가 약 35~40cm 정도로 짧기 때 문에， 렌즈 어레이의 초점 거리가 약 1mm 이하로 짧아야 하며， 이에 따라 디스플레 이 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 배 열되어， GRIN 렌즈 형태의 굴절율 프로파일이 나타나게 된다. 따라서， 액정셀에 인 가되는 전압에 따라 2D/3D 영상 스위칭이 가능하게 된다.
그러나, 렌즈 어레이 형태에서， 전극과 전극 사이에서는 전계 프로파일이 바 람직하게 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 짧 기 때문에 초점거리가 짧아야 하며, 이로 인하여 액정셀의 갭이 매우 커지게 된다. 이 경우， 구동 전압 및 웅답 속도가 커지게 되는 문제점이 발생하게 된다. 또한， 일 반적으로 초점 거리가 짧아짐에 따라 수차문제가 발생하게 되는데， 액정 렌즈의 경 우 아를 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 구조이다ᅳ
디스플레이를 구성하기 위하여 전술한 편광 의존형 렌즈와는 별도로， 입사되 는 광의 편광 방향을 조절할 수 있는 편광 스위칭부를 구비하여야 한다. 도 1은 종 래의 편광 의존형 렌즈부와 편광 스위칭부를 예시적으로 도시한 단면도이다. 도 1을 참조하면， 종래의 구조에서는 편광 의존형 렌즈부와 편광 스위칭부가 분리되어 있으 며, 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 편 광 스위칭부가 분리되어 있는 경우 유리 기판 2장에 의한 갭이 존재하게 된다. 그 결과， 종래의 편광 의존형 렌즈부와 편광 스위칭부가 분리된 구조는 모바일 디스플 레이 장치에 적용하기 어려운 문제점이 발생한다. 【발명의 상세한 설명】
【기술적 과제】
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 편광 스위칭부와 편광 의 존형 렌즈부를 일체형으로 형성하되 편광 의존형 렌즈부의 격자 구조를 편광 스위 칭부의 액정 배향층으로서 작용하도록 함으로써， 전체 두께를 최소화시킨 능동형 렌 즈 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전술한 능동형 렌즈 구조체를 제작하는 방법을 제공 하는 것이다.
【기술적 해결방법】
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 1 특징에 따른 능동형 렌 즈 구조체는, 인가되는 전압을 조절하여， 입사되는 광의 편광 방향을 선택적으로 변 환시키도록 구성된 편광 스위칭부; 및 상기 편광 스위칭부로부터 입사되는 광의 편 광 방향에 따라 렌즈로 구동되되도록 구성된 편광 의존형 렌즈부；를 구비하고，
상기 편광 의존형 렌즈부는， 제 1 표면에 렌즈 역상의 형태를 갖는 광학적 등 방성 고분자춤; 상기 광학적 등방성 고분자층의 제 1 표면에 광경화된 액정상 고분자 가 채워져 형성되고， 상부 표면에 나노 스케일의 일차원 격자 구조들 (namo-scale grooves)이 형성되어 있고， 상기 액정상 고분자들이 상기 일차원 격자 구조들에 의 하여 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 상 부 표면에 격자 구조로 형성된 제 1 투명 전극; 투명 기판의 일면에 형성되되， 상기 제 1 투명 전극과 대향되도록 배치된 제 2 투명 전극; 상기 제 1 투명 전극과 제 2 투명 전극의 사이에 위치한 액정층; 상기 제 1 투명 전극과 액정층의 사이에 격자 구조로 형성된 절연층; 액정층의 배향을 위하여 상기 제 2 투명 전극과 액정층의 사이에 형 성된 액정 배향막；를 구비한다.
전술한 제 1 특징에 따른 능동형 렌즈 구조체에 있어서， 상기 편광 의존형 렌 즈부는 상기 광학적 등방성 고분자층의 게 1 표면에 액정상 고분자의 배향올 위한 RM 배향막을 더 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 2 특징에 따른 능동형 렌즈 구조체의 제조 방법은， (a) 상부 구 조물을 제작하는 단계; (b) 하부 구조물을 제작하는 단계; 및 (c) 상부 구조물과 하 부 구조물의 일정 거리 이격되면서 서로 대향되도록 배치시키고 봉지한 후 액정을 주입하여 액정층을 형성하는 단계;를 구비하고，
상기 (a) 단계는, (al) 투명 기판위에 투명 전극용 물질을 도포하여 제 2 투명 전극을 형성하는 단계; 및 (a2) 상기 제 2 투명 전극의 일 표면에 액정 배향막을 형 성하는 단계;를 구비하고，
상기 (b) 단계는， (bl) 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 구¾를 갖는 광경화된 액정상 고분자층을 상기 광학적 둥방성 고분자층의 상 부 표면에 형성하는 단계; (b4) 상기 액정상 고분자층의 상기 일차원 격자 구조들의 표면에 투명 전극용 물질을 도포하여 제 1 투명 전극을 형성하는 단계; (b5) 상기 제 1 투명 전극위에 절연 물질을 도포하여 절연층을 형성하는 단계;를 구비한다. 전술한 제 2 특징에 따른 능동형 렌즈 구조체의 제조 방법에 있어서， 상기
(b2) 단계는， 상기 기판위에 광학적 등방성 고분자 물질을 도포하는 단계; 상기 도포 된 광학적 등방성 고분자 물질의 상부 표면에 나노 스케일의 렌즈 형상의 몰드를 이용하여 나노 임프린팅하여， 렌즈 역상의 형태를 형성하는 단계;를 구비하는 것이 바람직하다. 전술한 제 2 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.
【발명의 효과】
본 발명에 따른 능동형 렌즈 구조체는 편광 스위칭부와 편광 의존형 렌즈부 를 일체형으로 구성하되 편광 의존형 렌즈부의 액정상 고분자층의 상부 표면에 격 자 구조를 형성하여 액정상 고분자층올 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 제작 될 수 있게 되어 전체 두께를 최소화시킬 수 있게 된다.
이와 같이, 전체 두께를 감소시킴에 따라， 본 발명에 따른 능동형 렌즈 구조 체는 초점 거리가 짧은 모바일 디스플레이 장치둥에도 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 구 조를 이용하여 액정층의 하부를 배향시킬 수 있게 됨으로써， 배향을 위한 러빙 공정 등이 생략되어 제조 공정을 단순화시킬 수 있게 된다. 【도면의 간단한 설명】
도 1은 종래의 편광 의존형 렌즈부와 편광 스위칭부를 예시적으로 도시한 단 면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체를 도시한 구조도이며, 도 3은 도 2의 능동형 렌즈 구조체를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체의 동작을 설명하기 위하여 도시한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체에 있어 서， 렌즈 구조체의 초점 거리를 측정하는 개념을 설명하기 위하여 도시한 그림이다. 도 6은 도 5의 실험에 따라， 초점 plane 에서 CCD로 측정한 초점 이미지들 로서， (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 구조 물을 제작하는 과정을 도시한 순서도이며， 도 8은 본 발명에 따른 능동형 렌즈 구조 체의 제조 방법에 있어서 상부 구조물을 제작하는 과정을 도시한 순서도이며， 도 9 는 상부 구조물과 하부 구조물을 이격 배치하고 봉지한 후 액정을 주입하여 능동형 렌즈 구조체를 완성한 상태도이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체의 제조 방법에 있어서， 임프린팅 기술로 제작된 렌즈 역상의 구조를 갖는 1D 배열 마이크 로 렌즈 구조체에 대한 SEM 단면 이미지이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체에 있어 서， 상부 표면에 일차원 격자 구조가 형성된 액정상 고분자층에 대한 SEM 이미지 이다.
도 12는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체의 제조 방법에 따라 제조된 편광 의존형 렌즈부의 crossed polarizer 상에서 관측된 현미경 이미지들이다 .
도 13은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체를 도시한 단면도 이다.
[발명의 실시를 위한 최선의 형태】
본 발명에 따른 능동형 렌즈 구조체는 편광 스위칭부와 편광 의존형 렌즈부 를 일체형으로 구성하되 편광 의존형 렌즈부의 액정상 고분자층의 상부 표면에 격 자 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 제작 될 수 있게 되어 전체 두께를 최소화시킬 수 있을 뿐만 아니라 제조 공정도 단순화 시킬 수 있게 된다.
< 제 1 실시예 >
이하， 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 능동 형 렌즈 구조체의 구성 및 동작에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제 1 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 의 존형 렌즈부 (20) 및 편광 스위칭부 (25)로 구성된다. 상기 편광 스위칭부 (25)는， 전극 으로 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 렌 즈로 구동되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 편광 의존형 렌즈부 (20)는， 제 1 투명 기판 (200)， 상기 계 1 투명 기판위에 형성된 광학적 등방성 고분자층 (202)， 상기 광학적 등방성 고분자층의 표면에 형성 된 RM 배향막 (204)， 상기 RM 배향막위에 형성된 액정상 고분자층 (206)을 구비한다. 제 1 투명 기판 (200)은 유리 기판， 박막 유리 기판 또는 필름 기판 중 하나가 선택적으로 사용될 수 있다.
상기 광학적 둥방성 고분자층 (202)은 상기 게 1 투명 기판 (200)위에 형성되며, 제 1 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 둥이 있다. 도 2 및 도 3은 광학적 둥방성 고분자 층이 렌즈의 역상으로 구성된 경우를 예시적으로 도시하고 있다. 도 2 및 도 3은 광 학적 둥방성 고분자층이 1D 렌즈의 하나인 Cylindrical 렌즈의 역상으로 구성된 경 우를 예시적으로 도시한 것이다. 광학적 등방성 고분자층이 Cylindrical 렌즈의 역상 으로 구성된 경우， 액정상 고분자층은 격자 구조를 이용한 top-down 방식으로도 배 향시킬 뿐만 아니라 RM 배향막을 형성하여 bottom-up 방식으로 배향시키는 것이 바람직하다. 한편, 광학적 둥방성 고분자층이 Cylindrical 렌즈에 비해 상대적으로 얇 은 두께로 형성되는 FRESNEL 렌즈의 역상으로 구성된 경우， 액정상 고분자층을 RM 배향막없이 격자 구조를 이용한 top— down 방식의 배향만으로도 충분히 형성될 수 있다. 이 경우, 제 1 액정상 고분자막은 두께가 얇기 때문에 상부 표면에 형성된 격자 구조만에 의해서도 top-down 방식에 의해 층분히 배향될 수 있다.
상기 RM 배향막 (204)은 액정상 고분자층의 배향을 위하여 상기 광학적 등방 성 고분자층의 제 1 표면에 형성된다.
상기 액정상 고분자층 (206)은 RM 배향막이 형성된 상기 광학적 등방성 고분 자층의 제 1 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 방 향을 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 굴절를과 광굴절를 정합 조건을 가지며， 상기 액정상 고분자층의 이상굴절률은 광학 적 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, 액정 상 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, 제 2 투명 기판 (250)， 제 1 투명 전극 (256)， 제 2 투명 전극 (252)， 액정 배향막 (254)， 절연층 (258) 및 액정층 (259)를 구비한다.
상기 제 1 투명 전극 (256)은 상기 격자 구조로 형성된 상기 액정상 고분자층 의 상부 표면에 투명 전극 물질을 도포하거나 코팅하여 형성한 것으로서， 액정상 고 분자층와 동일한 격자 구조로 형성된다.
상기 제 2 투명 전극 (252)은 제 2 투명 기판 (250)의 일면에 형성되되， 상기 제 1 투명 전극과 대향되도록 배치된다. 상기 편광 스위 ᅵ부의 제 2 투명 기판은 유리 기 판， 박막 유리기판 또는 필름 기판을 사용할 수도 있다.
상기 액정층 (259)은 상기 제 1 투명 전극과 제 2 투명 전극의 사이에 위치한다. 본 발명에 따른 능동형 렌즈 구조는， 상기 액정상 고분자층의 굴절를과 상기 액정층 의 굴절를이 서로 매칭되도록 구성하여， 자발적으로 격자 구조에 의해 발생되는 회 절 패턴을 제거하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 절연층 (258)은 전압이 On 될 때 charge들이 빠져 나가는 것을 방지하기 위하여 상기 제 1 투명 전극과 액정층의 사이에 형성되며， 격자 구조로 형성된 상기 제 1 투명 전극위에 절연 물질을 도포하거나 코팅하여 형성되므로 상기 제 1 투명 전 극과 동일한 격자 구조로 형성된 것이 바람직하다. 격자 구조로 형성된 제 1 투명 전 극과 절연층은 편광 스위칭부의 액정층에 대한 하부 배향막으로서의 기능을 하게 된다.
상기 액정 배향막 (254)은 액정층 (259)의 상부 배향막으로서 상기 제 2 투명 전 극과 액정층의 사이에 형성된다. 전술한 바와 같이 본 발명에 따른 능동형 렌즈 구조체는， 종래의 편광 의존 형 렌즈부와 편광 스위칭부가 분리된 구조와 대비하여， 디스플레이 패널과 렌즈 사 이의 갭을 유리 기판의 한장 두께만큼 줄일 수 있게 된다. 일반적으로 유리 기판의
1 장의 두께가 50 ― 700/ωη 이므로， 본 발명에 따른 능동형 렌즈 구조체는 종래의 구조에 비하여 500；圆 - 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 표 면 자유 에너지 밀도는 수학식 1과 같이 나타난다.
【수학식 11
Figure imgf000013_0001
여기서， K는 액정 분자의 탄성 상수이고, ^는 일차원 격자 구조의 단차, 1는 일차원 격자 구조의 주기를 나타낸다. 그리고， Φ는 액정 분자 축 방향과 일차원 격 자 구조의 격자 방향 간의 사이각을 나타내며， 여기서 ^가 0이 될 때， 즉 액정 분자 가 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 고 정 에너지는 수학식 2와 같이 나타난다. 【수학식 2]
Figure imgf000014_0001
수학식 2를 통해， 액정 분자 배향력은 일차원 격자 구조의 단차의 제곱에 비 례하며， 주기의 세제곱에 반비례함을 알 수 있다.
마찬가지로， 광 경화성 액정상 단량체도 일자원 격자 구조 표면에서 표면 자 유 에너지 밀도를 최소화시키기 위하여 일차원 격자 구조 방향으로 배향된다. 이 때, 일차원 격자 구조의 A2/A3 값은 1000 m" 1 이상이 되는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체의 동작을 설명하기 위하여 도시한 모식도이다.
도 4를 참조하면， 편광 의존형 렌즈는 렌즈 구조체인 광학적 둥방성 고분자 층에 액정상 고분자 (Reactive mesogen;RM)가 배향된 형태로 있으며, 입사되는 빛의 편광에 따라 온 /오프되는 구조이다. 일반적으로 막대 모양인 RM의 장축 방향 굴절 를을 ne, 단축 방향 굴절률을 n0라고 하며， RM은 복굴절 특성을 가지며 입사하는 편 광에 따라 ne 또는 n。로 굴절를이 결정된다. 도 4의 (a)와 같이， 전압이 인가된 ON 상태에서 입사하는 편광 방향이 단축 방향과 일치하는 경우， RM의 굴절률은 n0 이 며， 이는 렌즈 구조체의 굴절를 n0와 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 결 과 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 때 문에 직접적으로 측정하기가 매우 어렵다. 따라서， 측정하고자 하는 편광 의존형 액 정 렌즈와 디텍터 (Detector)인 CCD 사이에 렌즈를 하나 더 추가 배치하여 전체적인 렌즈 광학계의 초점 거리를 증가시켜 측정한 뒤， 계산을 통해 편광 의존형 액정 렌 즈의 초점 거리를 구할 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체에 있어 서， 렌즈 구조체의 초점 거리를 측정하는 개념을 설명하기 위하여 도시한 그림이다. 도.5를 참조하면， 광원으로 633nm 파장의 He_Ne LASER를 이용하였으며， 측정하려 는 편광 의존형 액정 렌즈와 50mm 의 초점거리를 가지는 렌즈와의 사이 거리를 160mm 거리를 둔 뒤， CCD를 움직이면서 초점 plane을 찾음으로써 f 값을 측정한 다.
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.
【수학식 3】
Figure imgf000016_0001
11 lens ᅳ flens + / 여기서， fiens = 50 mm, dIens = 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 이미지들 로서, (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 방법 에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 7은 본 발명에 따른 능동형 렌즈 구조체의 제조 방법에 있어서 하부 구조 물을 제작하는 과정을 도시한 순서도이며, 도 8은 본 발명에 따른 능동형 렌즈 구조 체의 제조 방법에 있어서 상부 구조물을 제작하는 과정을 도시한 순서도이며， 도 9 는 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 스위칭 부의 제 1 투명 전극과 절연층이 형성된 구조물이다. 먼저， 제 1 투명 기판 (200)위에 액정상 고분자와 광학적 등방성을 갖는 고분자 물질을 도포한 후， 렌즈 형상의 몰드 를 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 제 1 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체의 제 조 방법에 있어서， 임프린팅 기술로 제작된 렌즈 역상의 구조를 갖는 1D 배열 마이 크로 렌즈 구조체에 대한 SEM 단면 이미지이다.
다음, 광학적 둥방성 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 〜 단 계 e). 일반적으로 액정 배향에 사용되는 폴리이미드 (Polyimide)는 polymerization 하 기 위해 약 230 °C ~ 250 °C의 고온 열처리가 필요하므로, 상기 제 1 투명 기판이 필 름 기판인 경우 적용될 수 없다. 따라서， RM 배향막으로는, 90 °C ~ 100 °C의 저온 공정이 가능하며 극성 용매인 DI Water에 용해되는 Polyvinylachol(PVA)를 사용하 는 것이 바람직하다. PVA를 RM 배향막으로 적용하는 경우， PVA 코팅성을 향상시 키기 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 배향 막 물질에 따라 광배향 공정도 가능할 수 있다.
다음, 일차원 격자 구조를 갖는 물드를 상기 광학적 둥방성 고분자층의 상부 표면에 배치시킨 후 광학적 등방성 고분자층의 렌즈 역상의 구조와 몰드의 사이에 모세관 현상을 이용하여 액정상 단량체 (RM) 물질을 주입하거나 광학적 등방성 고분 자층에 액정상 물질을 도포한 후 일차원 격자 구조를 덮고 (One Drop Filling 방법)， 액정상 단량체를 50°C 온도에서 30분간 열처리하고 35°C에서 광 중합시킨 후， 격자 구조의 몰드를 제거함으로써， 액정상 고분자층 (206)을 형성한다 (단계 f - 단계 i). 도 11은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체에 있어서, 상부 표 면에 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 제 1 투명 전극 (256)을 형성하고， 제 1 투명 전극위에 투 명 절연 물질을 도포하여 절연층 (258)을 형성하여 (단계 j) 하부 구조물을 완성한다. 다음， 도 8을 참조하면， 상부 구조물은 투명 기판 (250)위에 순차적으로 형성 된 제 2 투명 전극 (252) 및 액정 배향막 (254)으로 이루어진다. 상기 상부 구조물의 제 조 과정을 구체적으로 설명하면， 먼저 투명 기판 (250)위에 투명 전극 물질을 도포하 여 제 2 투명 전극 (252)을 형성하고， 상기 제 2 투명 전극위에 액정 배향 물질을 도포 한 후 러빙하여 액정 배향막 (254)을 형성하여 상부 구조물을 완성한다.
다음， 도 9를 참조하면， 도 7의 하부 구조물과 도 8의 상부 구조물을 하부 구 조물의 절연층과 상부 구조물의 액정 배향막이 서로 마주 보도록 일정 거리 이격 배치시킨 후 봉지시키고， 그 사이로 액정을 주입함으로써， 본 발명에 따른 능동형 렌 즈 구조체를 완성한다.
한편， 도 12는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체의 제조 방법에 따라 제조된 편광 의존형 렌즈부의 crossed polaizer 상에서 관측된 현 미경 이미지들이다. 도 12를 참조하면， Crossed polarizer 상에서 편광 현미경을 통해 PET 필름위에 형성된 능동형 렌즈 구조체의 RM 물질이 정렬됨을 확인할 수 있으 며， (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 양 이 달라지게 되고 그 결과 줄무늬 패턴이 형성됨을 알 수 있다.
【발명의 실시를 위한 형태】
< 제 2 실시예 >
이하， 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 따른 능동형 렌즈 구 조체의 구조 및 동작에 대하여 구체적으로 설명한다. 도 13은 본 발명의 제 2 실시예 에 따른 능동형 렌즈 구조체를 개념적으로 도시한 단면도이다.
도 13올 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 의존 형 렌즈부 (40)는 상기 편광 스위칭부로부터 입사되는 광의 편광 방향에 따라 렌즈로 구동되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 편광 의존형 렌즈부 (40)는， 제 1 투명 기판 (400)， 제 1 투명 기판위에 형성 된 제 1 투명 전극 (408)， 상기 제 1 투명 기판위에 형성된 광학적 둥방성 고분자층 (402), 상기 광학적 둥방성 고분자층의 표면에 형성된 RM 배향막 (404)， 상기 RM 배 향막위에 형성된 액정상 고분자층 (406)을 구비한다.
상기 편광 스위칭부 (45)는， 제 2 투명 기판 (450), 제 2 투명 전극 (452)， 액정 배 향막 (454) 및 액정층 (459)를 구비한다.
본 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체에 있어서， 게 1 투명 전극을 제외한 모 든 구성 요소는 제 1 실시예의 대응되는 구성 요소들과 동일하므로， 중복되는 설명은 생략한다. 제 2 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체는 제 1 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체와 유사하나， 다만 액정층 (459)의 액정으로 전압을 인가하기 위한 제 1 투명 전극 (408)이 편광 의존형 렌즈부 (40)의 제 1 투명 기판 (400)위에 형성된 것을 특징으 로 한다. 제 2 실시예의 능동형 렌즈 구조체는 제 1 투명 전극을 제 1 투명 기판위에 형성함으로써， 제 1 실시예의 능동형 렌즈 구조체와는 달리 액정상 고분자층 (406)위 에 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 제 1 투명 전극과 제 2 투명 전 극의 사이에 편광 의존형 렌즈부가 위치하게 되어， 제 1 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체에 비하여 구동 전압이 증가될 수 있다.
이하， 전술한 구조를 갖는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체 의 제조 방법에 대하여 구체적으로 설명한다. 본 실시예에 따른 능동형 렌즈 구조체 는 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 설명 한다.
먼저， 하부 구조물은 편광 의존형 렌즈부가 형성된 구조물이다. 먼저， 제 1 투 명 기판 (400)위에 제 1 투명 전극 (408)을 형성한다. 다음， 제 1 투명 전극위에 액정상 고분자와 광학적 등방성을 갖는 고분자 물질을 도포한 후， 렌즈 형상의 몰드를 이용 하여 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 °C ~ 250 °C의 고온 열처리가 필요하므로， 상기 제 1 투명 기판이 필름 기판인 경우 적 용될 수 없다. 따라서， RM 배향막으로는， 90 °C ~ 100 °C의 저온 공정이 가능하며 극성 용매인 DI Water에 용해되는 PolyvinylachoKPVA)를 사용하는 것이 바람직하 다. PVA를 RM 배향막으로 적용하는 경우， PVA 코팅성을 향상시키기 위하여, 광학 적 둥방성 고분자층의 렌즈 역상의 표면을 친수성화시키기 위하여 UV 오존 처리하 는 것이 바람직하다. 또한， 200nm 두께의 PVA 배향막을 형성한 후 러빙 머신을 이 용하여 러빙하여 배향을 유도하게 된다ᅳ
한편， 전술한 바와 같이 러빙 공정에 의해 배향할 수 있을 뿐만 아니라 배향 막 물질에 따라 광배향 공정도 가능할 수 있다.
다음， 일차원 격자 구조를 갖는 몰드를 상기 광학적 둥방성 고분자층의 상부 표면에 배치시킨 후 광학적 둥방성 고분자층의 렌즈 역상의 구조와 몰드의 사이에 모세관 현상을 이용하여 액정상 단량체 (RM) 물질을 주입하거나 광학적 등방성 고분 자층에 액정상 물질을 도포한 후 일차원 격자 구조를 덮고 (One Drop Filling 방법)， 액정상 단량체를 50°C 온도에서 30분간 열처리하고 35°C에서 광 중합시킨 후， 격자 구조의 몰드를 제거함으로써， 액정상 고분자층 (406)을 형성하여， 하부 구조물을 완성 한다.
다음， 상부 구조물은 투명 기판 (450)위에 순차적으로 형성된 제 2 투명 전극 (452) 및 액정 배향막 (454)으로 이루어진다. 상기 상부 구조물의 제조 과정을 구체적 으로 설명하면， 먼저 투명 기판 (450)위에 투명 전극 물질을 도포하여 제 2 투명 전극 (452)을 형성하고， 상기 제 2 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 제 1 실시예를 중심으로 설명하였으 나， 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며， 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이 상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 웅용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 그리 고， 이러한 변형과 웅용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발 명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
【산업상 이용가능성】
본 발명에 따른 능동형 렌즈 구조체는 입체 디스플레이 장치에 널리 사용될 수 있다.

Claims

【청구의 범위】
[청구항 11
인가되는 전압을 조절하여， 입사되는 광의 편광 방향을 선택적으로 변환시키 도록 구성된 편광 스위칭부;
상기 편광 스위칭부로부터 입사되는 광의 편광 방향에 따라 렌즈로 구동되도 록 구성된 편광 의존형 렌즈부；를 구비하고，
상기 편광 의존형 렌즈부는，
제 1 표면에 렌즈 역상의 형태를 갖는 광학적 등방성 고분자층;
상기 광학적 등방성 고분자층의 제 1 표면에 광경화된 액정상 고분자가 채워 져 형성되고， 상부 표면에 일차원 격자 구조들 (grooves)이 형성되어 있고, 상기 액정 상 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 제 1 투명 전극;
투명 기판의 일면에 형성되되， 상기 제 1 투명 전극과 대향되도록 배치된 제 2 투명 전극;
상기 제 1 투명 전극과 제 2 투명 전극의 사이에 위치한 액정층;
상기 제 1 투명 전극과 액정층의 사이에 격자 구조로 형성된 절연층;
액정층의 배향올 위하여 상기 제 2 투명 전극과 액정층의 사이에 형성된 액정 배향막；를 구비하여， 상기 액정상 고분자층의 격자 구조에 의해 액정층의 하부 배향 되는 것을 특징으로 하는 능동형 렌즈 구조체.
【청구항 2】
제 1항에 있어서， 상기 편광 의존형 렌즈부는 상기 광학적 등방성 고분자층의 제 1 표면에 액정상 고분자의 배향을 위한 RM 배향막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 능동형 렌즈 구조체.
【청구항 3】
제 1항에 있어서， 상기 액정상 고분자층의 굴절률과 상기 액정층의 굴절률은 서로 매칭된 것을 특징으로 하는 능동형 렌즈 구조체.
【청구항 4】
(a) 상부 구조물을 제작하는 단계;
(b) 하부 구조물을 제작하는 단계;
(c) 상부 구조물과 하부 구조물을 일정 거리 이격되면서 서로 대향되도록 배 치시키고 봉지한 후 액정을 주입하여 액정층을 형성하는 단계;를 구비하고，
상기 (a) 단계는，
(al) 투명 기판위에 투명 전극용 물질을 도포하여 제 2 투명 전극을 형성하는 단계; 및 (a2) 상기 제 2 투명 전극의 일 표면에 액정 배향막을 형성하는 단계;를 구 비하고，
상기 (b) 단계는，
(bl) 기판을 준비하는 단계;
(b2) 기판위에 광학적 둥방성 고분자 물질을 도포한 후 임프린팅하여 그 상 부 표면에 렌즈 역상의 형태를 갖는 광학적 등방성 고분자층을 완성하는 단계; (b3) 상부 표면에 일차원 격자 구조를 갖는 광경화된 액정상 고분자층을 상 기 광학적 등방성 고분자층의 상부 표면에 형성하는 단계;
(b4) 상기 액정상 고분자층의 상기 일차원 격자 구조들의 표면에 투명 전극 용 물질을 도포하여 제 1 투명 전극을 형성하는 단계;
(b5) 상기 제 1 투명 전극위에 절연 물질을 도포하여 절연층을 형성하는 단계; 를 구비하는 것을 특징으로 하는 능동형 렌즈 구조체의 제조 방법.
【청구항 5】
제 4항에 있어서， 상기 (b2) 단계는，
상기 기판위에 광학적 둥방성 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.
【청구항 6】
제 4항에 있어서， 상기 (b3) 단계는,
일차원 격자 구조를 갖는 몰드를 상기 광학적 둥방성 고분자층의 상부 표면 에 배치시키고 상기 광학적 등방성 고분자층의 렌즈 역상의 구조와 상기 몰드의 사 이에 모세관 현상을 이용하여 액정상 단량체 (RM) 물질을 주입하거나， 상기 광학적 둥방성 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.
【청구항 7】
제 4항에 있어서， 상기 (b2) 단계와 (b3)단계의 사이에， 상기 광학적 등방성 고 분자층의 상부 표면에 RM 배향막을 형성하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 능동형 렌즈 구조체의 제조 방법.
[청구항 8】
제 4항에 있어서, 상기 액정상 고분자층의 굴절률과 상기 액정층의 굴절률은 서로 매칭된 것을 특징으로 하는 능동형 렌즈 구조체의 제조 방법.
【청구항 9】
인가되는 전압을 조절하여， 입사되는 광의 편광 방향을 선택적으로 변환시키 도록 구성된 편광 스위칭부;
상기 편광 스위칭부로부터 입사되는 광의 편광 방향에 따라 렌즈로 구동되되 도록 구성된 편광 의존형 렌즈부；를 구비하고，
상기 편광 의존형 렌즈부는，
제 1 투명 기판;
상기 제 1 투명 기판위에 형성된 제 1 투명 전극;
상기 제 1 투명 전극위에 형성되되, 제 1 표면에 렌즈 역상의 형태를 갖는 광 학적 등방성 고분자층;
상기 광학적 등방성 고분자층의 제 1 표면에 광경화된 액정상 고분자가 채워 져 형성되고， 상부 표면에 일차원 격자 구조들 (grooves)이 형성되어 있고, 상기 액정 상 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，
제 2 투명 기판;
제 2 투명 기판의 일면에 형성된 제 2 투명 전극;
상기 편광 의존형 렌즈부의 액정상 고분자층과 제 2 투명 전극의 사이에 위치 한 액정층;
액정층의 배향을 위하여 상기 제 2 투명 전극과 액정층의 사이에 형성된 액정 배향막；를 구비하여， 상기 액정상 고분자층의 격자 구조에 의해 액정층의 하부 배향 되는 것을 특징으로 하는 능동형 렌즈 구조체.
【청구항 10】
제 9항에 있어서， 상기 편광 의존형 렌즈부는 상기 광학적 등방성 고분자층의 제 1 표면에 액정상 고분자의 배향을 위한 RM 배향막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 능동형 렌즈 구조체.
【청구항 11】
제 9항에 있어서， 상기 액정상 고분자층의 굴절률과 상기 액정층의 굴절를은 서로 매칭된 것을 특징으로 하는 능동형 렌즈 구조체.
【청구항 12】
(a) 상부 구조물을 제작하는 단계;
(b) 하부 구조물을 제작하는 단계;
(c) 상부 구조물과 하부 구조물을 일정 거리 이격되면서 서로 대향되도록 배 치시키고 봉지한 후 액정을 주입하여 액정층을 형성하는 단계;를 구비하고，
상기 (a) 단계는， (al) 제 2 투명 기판위에 투명 전극용 물질을 도포하여 제 2 투명 전극을 형성 하는 단계; 및 (a2) 상기 제 2 투명 전극의 일 표면에 액정 배향막을 형성하는 단계; 를 구비하고，
상기 (b) 단계는，
(bl) 기판위에 투명 전극용 물질을 도포하여 제 1 투명 전극을 형성하는 단계;
(b2) 제 1 투명 전극위에 광학적 등방성 고분자 물질을 도포한 후 임프린팅하 여 그 상부 표면에 렌즈 역상의 형태를 갖는 광학적 등방성 고분자층을 완성하는 단계;
(b3) 상부 표면에 일차원 격자 구조를 갖는 광경화된 액정상 고분자층을 상 기 광학적 등방성 고분자층의 상부 표면에 형성하는 단계;
를 구비하는 것을 특징으로 하는 능동형 렌즈 구조체의 제조 방법.
【청구항 13]
제 12항에 있어서， 상기 (b2) 단계는，
상기 기판위에 광학적 등방성 고분자 물질올 도포하는 단계;
상기 도포된 광학적 둥방성 고분자 물질의 상부 표면에 렌즈 형상의 몰드를 이용하여 임프린팅하여, 렌즈 역상의 형태를 형성하는 단계;
를 구비하는 것을 특징으로 하는 능동형 렌즈 구조체의 제조 방법.
【청구항 14]
제 12항에 있어서， 상기 (b3) 단계는,
일차원 격자 구조를 갖는 몰드를 상기 광학적 둥방성 고분자층의 상부 표면 에 배치시키고 상기 광학적 등방성 고분자층의 렌즈 역상의 구조와 상기 몰드의 사 이에 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.
【청구항 15】
제 12항에 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.
【청구항 16】
제 12항에 있어서， 상기 액정상 고분자층의 굴절률과 상기 액정층의 굴절를은 서로 매칭된 것을 특징으로 하는 능동형 렌즈 구조체의 제조 방법.
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Cited By (1)

* 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

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102263949B1 (ko) * 2019-09-11 2021-06-14 경북대학교 산학협력단 화각 및 가간섭성 능동제어 랜덤 굴절 소자 및 그 제조 방법
KR102295726B1 (ko) * 2019-11-26 2021-08-31 한양대학교 산학협력단 광 소자, 그 동작 방법 및 제조 방법
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

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
KR101331540B1 (ko) * 2006-02-02 2013-11-20 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 표시장치
KR20140141877A (ko) * 2013-05-31 2014-12-11 삼성디스플레이 주식회사 3차원 표시 장치 및 3차원 표시 장치용 전환부
KR20150063246A (ko) * 2013-11-29 2015-06-09 경북대학교 산학협력단 회절광 노이즈를 제거한 액정상 고분자 필름 및 그 제조방법
KR20150130807A (ko) * 2014-05-14 2015-11-24 동아대학교 산학협력단 낮은 셀 갭을 갖는 ２ｄ／３ｄ 스위처블 액정렌즈 및 그의 제조 방법

Family Cites Families (4)

* 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
KR20080001141A (ko) * 2006-06-29 2008-01-03 엘지.필립스 엘시디 주식회사 렌티큘라 렌즈와 그 액정 배향방법
KR101495758B1 (ko) * 2013-05-29 2015-02-26 경북대학교 산학협력단 편광 의존형 렌즈 구조체 및 그 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

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101331540B1 (ko) * 2006-02-02 2013-11-20 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 표시장치
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
KR20140141877A (ko) * 2013-05-31 2014-12-11 삼성디스플레이 주식회사 3차원 표시 장치 및 3차원 표시 장치용 전환부
KR20150063246A (ko) * 2013-11-29 2015-06-09 경북대학교 산학협력단 회절광 노이즈를 제거한 액정상 고분자 필름 및 그 제조방법
KR20150130807A (ko) * 2014-05-14 2015-11-24 동아대학교 산학협력단 낮은 셀 갭을 갖는 ２ｄ／３ｄ 스위처블 액정렌즈 및 그의 제조 방법

Cited By (1)

* 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

Also Published As

Publication number Publication date
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US20190086695A1 (en) 2019-03-21
KR20170114068A (ko) 2017-10-13

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