KR20130104647A - 드라이버섬유로 제어되는 광 경로제어용 전기습윤셀 어레이와 그 제조 방법 - Google Patents

드라이버섬유로 제어되는 광 경로제어용 전기습윤셀 어레이와 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 신호에 의해 초점을 변화시킬 수 있는 전기 습윤셀 렌즈들이 배열된 가변초점 마이크로렌즈 어레이에 관한 것이다. 또한 본 발명은 전기 신호에 의해 유면에 경사각을 변화시 수 있는 전기 습윤셀 프리즘들이 배열된 가변 경사각 마이크로프리즘 어레이에 관한 것이다. 특히 수십에서 수백 마이크로미터 크기의 어레이들을 쉽게 제작하는 방법과, 그 어레이들의 제어가 편리하게 드라이버섬유를 사용하는 것에 관한 것이다. 본 발명을 활용하면 디스플레이와 결합하여 무안경식 3D 디스플레이를 구성하는 것이 가능하고, 레이저 가공, 고성능 내시경, 공초점현미경, 고성능 광 신호처리 등에 응용이 가능하다.

Description

드라이버섬유로 제어되는 광 경로제어용 전기습윤셀 어레이와 그 제조 방법 {Driver fiber, electorwetting lens array, electorwetting prism array, it's method of fabrication }
본 발명은 전기 신호에 의해 초점을 변화시킬 수 있는 전기 습윤셀 렌즈들이 배열된 가변초점 렌즈 어레이에 관한 것이다. 또한 본 발명은 전기 신호에 의해 유면에 경사각을 변화시 수 있는 전기 습윤셀 프리즘들이 배열된 가변 경사각 프리즘 어레이에 관한 것이다. 특히 수십에서 수백 마이크로미터 크기의 어레이들을 쉽게 제작하는 방법과, 그 어레이들의 제어가 편리하게 드라이버섬유를 사용하는 것에 관한 것이다.
가변 초점을 갖는 초소형 렌즈 들의 집합체는 산업분야에 필수적인 구성요소로 성장하고 있다. 무안경식 3-D 디스플레이, 레이저 집광, 공초점, 고속 광학 입력장치 등 많은 분야의 혁신을 견인하고 있다.
액체형 가변 초점 렌즈 어레이는 대한민국 특허 출원번호 10-2005-7021247 "가변초점렌즈 집합체 제조 방법~" 에 공지되어 있다. WO 03/069380에 개개의 가변 초점 렌즈의 제조 방법이 공지되어 있다. 이들에 따른 가변 초점 렌즈의 원리는 하기와 같다. 도 1은 많이 알려져있는 전기습윤 기술을 이용한 가변초점렌즈의 기본 구성도이다. 전기 습윤 (electrowetting) 기술은 하나의 전극 위에 소수성 절연체를 코팅하고 절연체 위에 물과 오일을 올려놓고, 물과 접촉된 또하나의 대항 전극에 전압을 인가하면 소수성 절연체의 계면 성질이 친수성으로 변하게되어 기름을 밀어내면서 디스플레이, 액체렌즈, 액체 이송 등의 역할을 하는 것이다. 도면을 참조하여 가변 초점 렌즈의 동작을 살펴본다. 틀(70)은 원통형으로 구성되고 내부에 전극(20)이 있고, 전극(20) 위에 플루오로폴리머(10)가 형성되어있다. 하부 밀봉막(40)은 투명이다. 투명한 상부 밀봉막(30)의 투명 전극은 물(60)과 접촉되어 있다. 전극(20)과 물접촉 전극(30)에 가해진 전위에 따라 물(60)은 플루오로폴리머(10)에 접촉각을 생성하게 되고, 그에따라 투명 오일(50)과 물(60)에 의한 곡률을 생성하게 된다. 전위에 따라 곡률 반경이 바뀌어져 초점이 변하게 된다. 반드시 물과 오일 만의 조합이 아닌 전기습윤도의 차이를 갖는 2가지 액체의 조합으로 구성할 수 있다. 가변초점렌즈 각각을 제조하여 결합하면 렌즈 들이 다른 특성을 갖게 되는 문제점이 있어서, 일괄 작업에 의한 어레이의 제작 방법이 도입되었으나, 마이크로 크기의 렌즈를 제조할 경우에는 제조에 많은 어려움을 갖는다. 수십에서 수백마이크로의 스루홀 내부 표면에 전극을 생성하고, 그 전극에 폴리머층을 구성하는 작업은 매우 까다롭게 되고, 초점 가변 렌즈 어레이의 가격을 높이게 되고 활용도를 떨어뜨리게 되는 문제점을 갖는다. 또한 마이크로렌즈들을 제어하기 위한 투명 구동회로의 구성의 어려움은 상용화에 걸림돌이되고 있다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 전기습윤층과 제1전극이 순차적으로 균일하게 적층된 마이크로단위의 전기습윤모재섬유들과 제어용 TFT 배열 섬유, 콘덴서섬유, 소스라인용 전도성섬유, 전극간 전기적분리를 위한 절연성막 들을 구조에 맞추어 배치하고, 그 빈 공간을 에폭시나 레진 등으로 채운 다음 굳히고, 전기습윤모재섬유와 직교되는 방향으로 렌즈의 두께만큼 슬라이싱하고, 모재를 제거한 다음, 제1유체와 제2유체를 채우고, 제2전극시트로 밀봉하여, 마이크로단위의 가변초점렌즈 어레이를 쉽고, 정밀하게 제조하는 방법을 제시하는 것이다.
가변초첨 렌즈 어레이에 있어서,
후기의 가변초점렌즈 어레이를 구성하는 구성요소들의 빈공간을 메우고 경화되어 형상을 갖게되는 렌즈어레이패널;
상기 프레임에 구성된 적어도 하나 이상의 원통형 스루홀;
상기 스루홀 표면에 구성된 전기습윤폴리머;
상기 전기습윤폴리머를 감싸고 있는 전기습윤전극;
상기 전기습윤전극 들과 전기적접점을 구성하게 배치되는 적어도 하나 이상의 게이트공통드라이버섬유;
상기 게이트공통드라이버섬유와 크로스로 배치되어 전기습윤전극에 전기습윤 구동전원을 공급하는 소스라인섬유;
상기 전기습윤전극에 접촉되어 전기습윤 구동전원을 보관하는 전원콘덴서섬유;
상기 섬유들과 전극에서 필요하지 않는 전기적접촉을 막기위해 삽입되는 절연성시트;
상기 프레임의 제1표면을 밀봉하는 투명밀봉시트;
상기 스루홀 내부에 채워지는 제1유체;
상기 스루홀 내부에 채워지는 제2유체;
상기 프레임의 제2표면을 밀봉하고, 상기 제1유체와 접촉되는 투명전극을 갖는 투명전극밀봉시트; 로 구성된 가변초점 렌즈 어레이에 의하여 본 발명의 목적을 달성할 수 있다. 특히 마이크로 크기의 렌즈를 제조하고, 취급하기 편리하다.
그 제조방법으로는,
단면이 원형인 모섬유(130)에 전기습윤폴리머를 입히고, 그 위에 전극을 입혀서 전기습윤모재섬유를 준비하는단계;
드라이버리본를 준비하는단계;
콘덴서리본를 준비하는단계;
전기절연층으로 코팅되고, 접점생성부만 전도층이 노출된 전도성섬유를 준비하는단계;
상기 전기습윤모재섬유 들을 순서대로 배열하는 단계;
상기 배열된 전기습윤모재섬유 들 사이에 한 방향으로 상기 드라이버리본을 삽입하는단계;
상기 배열된 전기습윤모재섬유 들 사이에 상기 드라이버리본을 삽입 방향과 교차되게 상기 전도성섬유를 삽입하는단계;
상기 배열된 전기습윤모재섬유 들 사이에 상기 드라이버리본을 삽입 방향과 교차되게 상기 콘덴서리본을 삽입하는 단계;
상기 배열된 전기습윤모재섬유 들 사이에 간격용 격자판을 형성하는 단계;
드라이버리본, 전도성섬유, 콘덴서리본, 간격용격자판을 순서대로 계속 적층하는 단계;
필요길이만큼 적층후 내부 빈공간을 에폭시나 레진 등으로 채워 굳혀서 렌즈어레이모재를 생성하는 단계;
상기 렌즈어레이모재를 상기 간격용격자판에 맞추어 잘라내 렌즈어레이패널을 만드는 단계;
상기 렌즈어레이패널에서 모섬유(130)를 제거하여 전기습윤폴리머표면이 노출된 스루홀을 생성하는 단계;
렌즈어레이패널의 제1평면을 투명 밀봉시트로 봉지하는단계;
제1유체와 제2유체를 상기 렌즈어레이패널의 스루홀내에 채우는단계;
상기 렌즈어레이패널의 제2평면을 투명전극을 갖는 투명밀봉시트로 봉지하는단계; 에 의하여 가변초점렌즈어레이 제조할 수 있다.
본 발명에서 제시한 제조 방법에 따르면 마이크로 크기의 가변초점렌즈 어레이나 가변 경사각 프리즘을 대형증착장비나 스퍼터링 장치를 사용하지 않고 제조할 수 있게 된다. 연속 공정에 의하여 저가의 가변초점렌즈 어레이나 가변 경사각 프리즘을 생산할 수 있게 되어 수 많은 응용이 가능하게 된다. 본 발명을 활용하면 디스플레이와 결합하여 무안경식 3D 디스플레이를 구성하는 것이 가능하고, 레이저 가공, 고성능 내시경, 공초점현미경, 고성능 광 신호처리 등에 응용이 가능하다.
도 1은 본 발명에 사용되는 가변초점 액체렌즈의 원리에 대한 설명도이다.
도 2는 본 발명을 구성하는 드라이버섬유의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 기본 요소인 전기습윤모재섬유의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 가변 렌즈 어레이의 구성 개념도이다.
도 5은 본 발명을 구성하는 콘덴서섬유의 구성 단면도이다.
도 6는 본 발명의 가변 렌즈 어레이의 제조 공정의 일 사시도이다.
도 7은 본 발명의 가변 렌즈 어레이의 구성 사시도이다.
도 8은 본 발명의 가변 렌즈 어레이의 완성도이다.
도 9은 본 발명의 기본 요소인 전기습윤사각모재섬유의 구성도이다.
도 10은 본 발명의 가변 프리즘 어레이의 결합도이다
도 11은 본 발명의 가변 프리즘 어레이의 완성도이다.
본 발명을 기술하는 과정에서 리본은 폭이 좁고, 길이 방향으로 길이가 상당히 긴 것을 의미한다. "띠"를 의미하기도 하고, 필름이라고 하기도 한다. 단면이 납작한 섬유를 칭하기도 한다. 본 발명에서는 혼용되어 사용될 수 있으나, 같은 부류에 속한다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명을 구성하는 드라이버섬유의 구성도이다. 게이트 공통의 TFT가 리본위에 1차원적으로 배열되어 있다. 제조 방법이나 구성이나 동작에 대한 설명은 본 출원인의 선 출원된 발명에 기술되어 있다. 드라이버리본(200)에서 반도체층은 드라이버리본(200)의 한 평면에 구성되어 있고, 다른 평면은 전기적으로 절연된 표면이다.
도 3은 본 발명의 기본 요소인 전기습윤모재섬유의 구성도이다. 모섬유(130)에 전기습윤폴리머(110)층을 생성한다. 전기습윤폴리머(110)는 플루오로 폴리머인 것이 바람직하다. 전기습윤폴리머(110)를 딥코팅방법에 의하여 두께가 균일하게 코팅할 수 있다. 증착하여 코팅하는 것도 가능하다. 전기습윤폴리머(110)층 위에 전기습윤전극(120)을 생성하여 전기습윤모재섬유(150)를 만든다. 전기습윤전극(120)은 투명전극이지 않아도 된다. 증착, 스퍼터링에 의해 생성할 수 있다. 전도성잉크로 딥코팅하고 열처리에 의해 생성하는 것이 생산 공정 면에서 간편하다. 패널로 만드는 단계에서 모섬유(130)는 제거되어져야한다. 제거를 편리하게 하기 위해 모섬유(130)는 솔벤트에 쉽게 녹아야한다. 그 솔벤트에 전기습윤폴리머(110)는 녹지 않아야한다. 녹여내지 않고 처리하는 방법은 모섬유(130)를 사용하지 않고,전기습윤폴리머(110) 튜브를 사용하는 것이 있다.
또 다른 방법으로 모섬유(130)에 이형재층을 생성하고, 전기습윤폴리머(110)를 딥코팅하여 생성한다. 이형재층은 전기습윤폴리머(110)에서 모섬유(130)가 쉽게 분리되어 빠져나오게하는 역할을 한다.
도 4는 본 발명의 가변 렌즈 어레이의 구성 개념도이다. 게이트공통드라이버리본(200)의 반도체층(200)에 전기습윤가변초점렌즈(100)의 전기습윤전극(120)이 접촉된다. 게이트공통드라이버리본(200)의 반도체층(200)에 소스라인섬유(210)가 접촉된다. 소스라인섬유(210)은 전기습윤전극(120)과 접촉되지 않게 일정한 거리로 분리되어져야한다. 게이트공통드라이버리본(200)의 반도체층(200)에 드레인전극(203)과 소스전극(204)을 미리 생성하여 안정적인 접촉을 갖게하는 것이 바람직하다. 콘덴서섬유(230)가 전기습윤가변초점렌즈(100)의 구동전위를 유지하기 위하여 전기습윤가변초점렌즈(100)의 전기습윤전극(120)과 접촉되어진다. 도 5에 보인 것 처럼 콘덴서섬유(230)는 리본 형상을 가지고 있고, 전극이 없는 표면은 근접한 또 다른 전기습윤가변초점렌즈(100)의 전기습윤전극(120)에 접촉되어 전기적으로 절연시키면서 공간적인 배치가 가능하게 한다. 곤덴서리본(230)의 독립전극(234)는 전기습윤가변초점렌즈(100)의 전기습윤전극(120)에 접촉되고 공통전극(232)와 함께 유전체(233)에 전기습윤전위를 저장한다. 콘덴서리본(230)의 배치 위치는 중요한 변수가 아니다. 드라이버리본(200)이 전기습윤가변초점렌즈(100)에 접하면서, 한 방향에서 전기습윤가변초점렌즈(100)들을 공간적인 분리를 해주고, 다른 방향에서 콘덴서섬유(230)가 전기습윤가변초점렌즈(100)들을 공간적인 분리를 해줄 수 있게, 서로 교차되게 배치하는 것이 바람직하다.
동작원리를 살펴보면, 게이트공통드라이버(200)의 게이트에 전기신호를 주게되면 게이트공통드라이버(200)에 구성되어있는 반도체(202)층 들이 활성화되고, 소스라인섬유(210)에 준비된 전기습윤 구동 전위가 게이트공통드라이버(200)에 연결된 모든 전기습윤가변초점렌즈(100)의 전기습윤전극(120)에 전달된다. 이 전위는 콘덴서섬유(230)의 독립전극(234)을 통해유전체(233)에 저장되어진다. 게이트공통드라이버(200)의 게이트의 전기신호를 OFF시키고, 또 다른 게이트공통드라이버(200)의 게이트에 구동신호를 준다. 순차적으로 반복하여 모든 전기습윤가변초점렌즈(100)를 구동시킨다.
제조된 전기습윤가변초점렌즈(100) 각각은 동일한 특성을 갖는다고 볼 수 없다. 본 발명에 의한 전기습윤가변초점렌즈(100) 들은 모두 각각 따로 구동이 될 수 있다. 렌즈별 굴절률 오차가 발생하는 것을 측정하여 캘리브레이션 데이터를 만들고 구동시에 구동 전위를 보정한다.
도 6는 본 발명의 가변 렌즈 어레이의 제조 공정의 일 사시도이다. 준비된 드라이버리본(200), 전기습윤모재섬유(150), 콘덴서섬유(230), 소스라인섬유(210)를 이용하여 렌즈어레이모재를 생성한다. 소스라인섬유(210)는 전도성섬유를 절연층으로 코팅하고, 드라이버리본(200)에 접촉될 부분만 노출하는 것이 바람직하다.
가로 M, 세로 N인 배열을 갖는 전기습윤가변초점렌즈(100)를 제조할 경우 M열과 N행으로 전기습윤모재섬유(150) 들을 배열한다. 전기습윤모재섬유(150) 들이 위에서 아래로 배열되어 있고, 가로방향으로 M개의 드라이버리본(200)이 전기습윤모재섬유(150) 사이 사이에 들어간다. 동시에 넣는 것이 바람직하다. 다음 과정에서는 N개의 소스라인섬유(210)가 세로 방향으로 전기습윤모재섬유(150) 사이 사이에 들어간다. 동시에 넣는 것이 바람직하다. 다음 과정에서는 N개의 콘덴서리본(230)이 세로 방향으로 전기습윤모재섬유(150) 사이 사이에 들어간다. 동시에 넣는 것이 바람직하다. 전기적 접점이 잘 이루어지게 조정을 한다. 간격을 조정하기 위하여 절연성을 갖는 스페이서를 격자형으로 넣는 것이 바람직하다. 드라이버리본(200)-> 소스라인섬유(210)->콘덴서리본(230)->격자판 순서대로 반복하여 삽입한다. 외부 형틀에 넣고, 에폭시나 레진을 채운 다음 경화시켜서 렌즈어레이모재를 생성한다.
도 7은 본 발명의 가변 렌즈 어레이의 구성 사시도이다. 생성된 렌즈어레이모재를 간격용격자판에 맞추어 잘라내 렌즈어레이패널(270)을 만든다. 렌즈어레이패널(270)에서 모섬유(130)를 제거하여 전기습윤폴리머표면(110)이 노출된 스루홀(140)을 생성한다. 스루홀(140)을 생성하는 방법으로는 모섬유(130)만 녹이는 솔벤트를 사용할 수 있다. 모섬유(130)의 선정시에 솔벤트에 모섬유만 녹고, 전기습윤폴리머층을 녹이지 않는 재질을 선정하여야 한다. 또 다른 모섬유(130)를 제거하는 방법은 간격용격자판에 맞추어 자르기 전에 모섬유(130)를 뽑아내는 것이 있다. 모섬유(130)와 전기습윤폴리머표면(110)사이에 이형재가 있어서 분리되어 뽑혀 나오게 한다. 또다른 방법으로는 전기습윤모재섬유(150)를 준비하는 과정에서 전기습윤폴리머 튜브를 사용하고, 그 외부 표면에 전극(120)을 입히는 방법이다.
도 8은 본 발명의 가변 렌즈 어레이의 완성도이다. 렌즈어레이패널(270)의 제1평면을 투명 밀봉시트(250)로 봉지한다. 그림에서 아래면은 제1평면이라 정의한다. 밀봉하기 위하여 에폭시를 사용할 수 있다. 제1유체와 제2유체를 렌즈어레이패널(270)의 스루홀(140)내에 채운다. 정확한 비율에 맞추어 정량을 주입해야 렌즈들의 특성이 일정하다. 제1유체는 물을 사용하고, 제2유체는 오일을 사용할 수 있다. 제1유체와 제2유체는 전기습윤 능력의 차이가 큰 것일수록 좋다.
다음 단계로 렌즈어레이패널(270)의 제2평면(상부)을 투명전극을 갖는 투명밀봉시트(260)로 봉지한다. 투명전극이 제1유체에 접하고, 전기습윤가변초점렌즈(100)의 전기습윤전극(120)에는 접촉되지 않아야한다. 밀봉하는 과정에서 밀봉재가 전기습윤전극(120)위에 덮이게 되어 투명밀봉시트(260)의 전극에 접촉되지 않는다.
도 9은 본 발명의 기본 요소인 전기습윤사각모재섬유의 구성도이다. 사각모섬유(305)에 전기습윤폴리머(330,335)층을 생성한다. 전기습윤폴리머(330,335)는 플루오로 폴리머인 것이 바람직하다. 전기습윤폴리머(330,335)를 딥코팅방법에 의하여 두께가 균일하게 코팅할 수 있다. 증착하여 코팅하는 것도 가능하다. 전기습윤폴리머(330,335)층 위에 전기습윤전극(320,325)을 생성하여 전기습윤사각모재섬유(350)를 만든다. 전기습윤전극(320,325)은 투명전극이지 않아도 된다. 증착, 스퍼터링에 의해 생성할 수 있다. 전도성잉크로 딥코팅하고 열처리에 의해 생성하는 것이 생산 공정 면에서 간편하다. 가변 경사각 프리즘은 마주보는 두면의 전기습윤도를 전위로 조절하여 구성할 수 있다. 불필요한 나머지 두면은 제거되어야 한다. 패널로 만드는 단계에서 모섬유(130)는 제거되어져야한다.
전기습윤사각모재섬유(350)를 만드는 다른 방법으로는 폭이 넓은 시트의 양면에 폴리머와 전극을 생성하고, 필요한 폭으로 리본 형태로 자르는 방법이 있다. 레이저로 커팅할 수도 있고, 기계적인 커터로 자를 수 있다.
사각모섬유(305)는 솔벤트에 쉽게 녹아야한다. 그 솔벤트에 전기습윤폴리머(330,335)는 녹지 않아야한다. 또 다른 방법으로 사각모섬유(305)에 이형재층을 생성하고, 전기습윤폴리머(330,335)를 딥코팅하여 생성한다. 이형재층은 전기습윤폴리머(330,335)에서 모섬유(305)가 쉽게 분리되어 빠져나오게 하는 역할을 한다.
도 10은 본 발명의 가변 프리즘 어레이의 결합도이다. 제1드라이버리본(400)의 반도체층에 전기습윤프리즘(300)의 제1전기습윤전극(320)이 접촉된다. 제2드라이버리본(405)의 반도체층에 전기습윤프리즘(300)의 제2전기습윤전극(325)이 접촉된다. 콘덴서섬유(430)는 (b)에 보인 것과 같이, 제2드라이버리본(405)와 평행하고, 제2전기습윤전극(325)에 독립전극이 접촉되게 배치된다. 소스라인섬유(410)가 드라이버리본(400,405)의 반도체층에 접촉되면서, 드라이버리본(400,405)과 크로스로 교차되게 배열된다. 제1드라이버리본(400)과 제2드라이버리본(405)은 전기적으로 접촉되지 않는다. 반도체층이 없는 표면끼리 접촉되기 때문에 전기적으로 접촉되지 않는다. 가로면의 공간적 분리를 위하여 스페이서를 사용하는 것도 가능하다.
도 11은 본 발명의 가변 프리즘 어레이의 완성도이다. 제조 공정을 기술한다. 준비된 드라이버리본(400,405), 전기습윤사각모재섬유(350), 콘덴서섬유(430), 소스라인섬유(410)를 이용하여 프리즘어레이모재를 생성한다. 소스라인섬유(410)는 전도성섬유를 절연층으로 코팅하고, 드라이버리본(400,405)에 접촉될 부분만 노출하는 것이 바람직하다.
가로 M, 세로 N인 배열을 갖는 전기습윤가변경사각프리즘(300)를 제조할 경우 M열과 N행으로 전기습윤사각모재섬유(305) 들을 배열한다. 전기습윤사각모재섬유(305) 들이 위에서 아래로 배열되어 있고, 가로방향으로 M개의 제1드라이버리본(300)과 M개의 제1드라이버리본(300)이 전기습윤사각모재섬유(305) 사이 사이에 들어간다. 동시에 넣는 것이 바람직하다. 다음 과정에서는 N개의 소스라인섬유(410)가 세로 방향으로 전기습윤사각모재섬유(305) 사이 사이에 들어간다. 동시에 넣는 것이 바람직하다. 다음 과정에서는 N개의 제1콘덴서리본(430), N개의 제2콘덴서리본(미도시)이 세로 방향으로 전기습윤사각모재섬유(305) 사이 사이에 들어간다. 동시에 넣는 것이 바람직하다. 전기적 접점이 잘 이루어지게 조정을 한다. 간격을 조정하기 위하여 절연성을 갖는 스페이서를 격자형으로 넣는 것이 바람직하다. 드라이버리본(400,405)-> 소스라인섬유(410)->콘덴서리본(430)->격자판 순서대로 반복하여 삽입한다. 외부 형틀에 넣고, 에폭시나 레진을 채운 다음 경화시켜서 렌즈어레이모재를 생성한다.
생성된 프리즘어레이모재를 간격용격자판에 맞추어 잘라내 프리즘어레이패널(340)을 만든다. 프리즘어레이패널(340)에서 사각모섬유(305)를 제거하여 전기습윤폴리머표면(330,335)이 노출된 스루홀(300)을 생성한다. 스루홀(300)을 생성하는 방법으로는 사각모섬유(305)만 녹이는 솔벤트를 사용할 수 있다. 사각모섬유(305)의 선정시에 솔벤트에 모섬유만 녹고, 전기습윤폴리머층을 녹이지 않는 재질을 선정하여야 한다. 또 다른 사각모섬유(305)를 제거하는 방법은 간격용격자판에 맞추어 자르기 전에 사각모섬유(305)를 뽑아내는 것이 있다. 사각모섬유(305)와 전기습윤폴리머표면(330,335)사이에 이형재가 있어서 분리되어 뽑혀 나오게 한다.
프리즘어레이패널(340)의 제1평면을 투명 밀봉시트(350)로 봉지한다. 그림에서 아래면은 제1평면이라 정의한다. 밀봉하기 위하여 에폭시를 사용할 수 있다. 제1유체와 제2유체를 프리즘어레이패널(340)의 스루홀(300)내에 채운다. 정확한 비율에 맞추어 정량을 주입해야 프리즘들의 특성이 일정하다. 제1유체는 물을 사용하고, 제2유체는 오일을 사용할 수 있다. 제1유체와 제2유체는 전기습윤 능력의 차이가 큰 것일수록 좋다.
다음 단계로 프리즘어레이패널(340)의 제2평면(상부)을 투명전극을 갖는 투명밀봉시트(360)로 봉지한다. 투명전극이 제1유체에 접하고, 전기습윤가변경사각프리즘(300)의 전기습윤전극(330,335)에는 접촉되지 않아야한다. 밀봉하는 과정에서 밀봉재가 전기습윤전극(330,335)위에 덮이게 되어 투명밀봉시트(360)의 전극에 접촉되지 않는다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100 : 전기습윤가변초점렌즈 110 : 전기습윤폴리머
120 : 전기습윤전극 130 : 모섬유
140 : 스루홀 150 : 전기습윤모재섬유
200 : 드라이버섬유 201 : 게이트절연층
202 : 반도체 203 : 드레인전극
204 : 소스전극 210 : 소스라인섬유
230 : 콘덴서섬유 231 : 절연리본
232 : 공통전극 233 : 유전체
234 : 독립전극
270 : 렌즈어레이패널 250 : 하부투명밀봉시트
260 : 상부투명전극밀봉시트
300 : 전기습윤프리즘 305 : 사각모섬유
310 : 제1드라이버섬유 315 : 제2드라이버섬유
330 : 제1전기습윤폴리머 335 : 제2전기습윤폴리머
320 : 제1전기습윤전극 325 : 제2전기습윤전극
350 : 전기습윤사각모재섬유
340 : 프리즘어레이패널 350 : 하부투명밀봉시트
360 : 상부투명전극밀봉시트

Claims (12)

  1. 가변초첨 렌즈 어레이에 있어서,
    후기의 가변초점렌즈 어레이를 구성하는 구성요소들의 빈공간을 메우고 경화되어 형상을 갖게되는 에폭시나 레진으로 구성된 렌즈어레이패널;
    상기 렌즈어레이패널에 구성된 적어도 하나 이상의 원통형 스루홀;
    상기 스루홀 표면에 구성된 전기습윤폴리머;
    상기 전기습윤폴리머를 감싸고 있는 전기습윤전극;
    상기 전기습윤전극 들과 전기적접점을 구성하게 배치되는 적어도 하나 이상의 게이트공통드라이버리본;
    상기 게이트공통드라이버섬유와 크로스로 배치되어 전기습윤전극에 전기습윤 구동전원을 공급하는 소스라인섬유;
    상기 전기습윤전극에 접촉되어 전기습윤 구동전원을 보관하는 콘덴서리본;
    상기 프레임의 밑면을 밀봉하는 하부투명밀봉시트;
    상기 스루홀 내부에 채워지는 제1유체;
    상기 스루홀 내부에 채워지는 제2유체;
    상기 프레임의 상면을 밀봉하고, 상기 제1유체와 접촉되는 투명전극을 갖는 상부투명전극밀봉시트; 로 구성된 가변초점 렌즈 어레이
  2. 제 1항에 있어서 렌즈어레이패널이 투명인 것을 특징으로 하는 가변초점 렌즈 어레이
  3. 제 1항에 있어서 렌즈어레이패널이 플렉서블인 것을 특징으로 하는 가변초점 렌즈 어레이
  4. 전기습윤형 가변초점렌즈어레이의 제조에 있어서
    단면이 원형인 모섬유(130)에 전기습윤폴리머를 입히고, 그 위에 전극을 입혀서 전기습윤모재섬유를 준비하는단계;
    드라이버리본를 준비하는단계;
    콘덴서리본를 준비하는단계;
    전기절연층으로 코팅되고, 접점생성부만 전도층이 노출된 전도성섬유를 준비하는단계;
    상기 전기습윤모재섬유 들을 순서대로 배열하는 단계;
    상기 배열된 전기습윤모재섬유 들 사이에 한 방향으로 상기 드라이버리본을 삽입하는단계;
    상기 배열된 전기습윤모재섬유 들 사이에 상기 드라이버리본을 삽입 방향과 교차되게 상기 전도성섬유를 삽입하는단계;
    상기 배열된 전기습윤모재섬유 들 사이에 상기 드라이버리본을 삽입 방향과 교차되게 상기 콘덴서리본을 삽입하는 단계;
    상기 배열된 전기습윤모재섬유 들 사이에 간격용 격자판을 형성하는 단계;
    드라이버리본, 전도성섬유, 콘덴서리본, 간격용격자판을 순서대로 계속 적층하는 단계;
    필요길이만큼 적층후 내부 빈공간을 에폭시나 레진 등으로 채워 굳혀서 렌즈어레이모재를 생성하는 단계;
    상기 렌즈어레이모재를 상기 간격용격자판에 맞추어 잘라내 렌즈어레이패널을 만드는 단계;
    상기 렌즈어레이패널에서 모섬유(130)를 제거하여 전기습윤폴리머표면이 노출된 스루홀을 생성하는 단계;
    렌즈어레이패널의 제1평면을 투명 밀봉시트로 봉지하는단계;
    제1유체와 제2유체를 상기 렌즈어레이패널의 스루홀내에 채우는단계;
    상기 렌즈어레이패널의 제2평면을 투명전극을 갖는 투명밀봉시트로 봉지하는단계; 로 이루어진 가변초점렌즈어레이 제조 방법
  5. 제 4항에 있어서 렌즈어레이패널에 전기습윤폴리머표면이 노출된 스루홀을 생성하는 단계에서 모섬유(130)를 제거하는 방법이 모섬유(130)를 녹이는 솔벤트를 사용하는 단계로 구성된 가변초점렌즈어레이 제조 방법
  6. 제 6항에 있어서 모섬유(130)를 제거하는 방법이 간격용격자판에 맞추어 자르기 전에 모섬유(130)를 뽑아내는 단계로 구성된 가변초점렌즈어레이 제조 방법
  7. 제 4항에 있어서 전기습윤모재섬유를 준비하는단계가 전기습윤폴리머 튜브를 사용하고, 그 외부 표면에 전극을 입히는 단계로 구성된 가변초점렌즈어레이 제조 방법
  8. 가변경사각 프리즘 어레이에 있어서,
    후기의 가변경사각프리즘 어레이를 구성하는 구성요소들의 빈공간을 메우고 경화되어 형상을 갖게되는 프리즘어레이패널;
    상기 프리즘어레이패널에 구성된 적어도 하나 이상의 사각바형 스루홀;
    상기 스루홀의 제1표면에 구성된 제1전기습윤폴리머;
    상기 스루홀의 제1표면에 마주보는 제2표면에 구성된 제2전기습윤폴리머;
    상기 제1전기습윤폴리머를 감싸고 있는 제1전기습윤전극;
    상기 제2전기습윤폴리머를 감싸고 있는 제2전기습윤전극;
    상기 제1전기습윤전극 들과 전기적접점을 구성하게 배치되는 적어도 하나 이상의 제1게이트공통드라이버섬유;
    상기 제2전기습윤전극 들과 전기적접점을 구성하게 배치되는 적어도 하나 이상의 제2게이트공통드라이버섬유;
    상기 제1게이트공통드라이버섬유, 제2게이트공통드라이버섬유와 크로스로 배치되어 전기습윤전극에 전기습윤 구동전원을 공급하는 소스라인섬유;
    상기 제1전기습윤전극에 접촉되어 전기습윤 구동전원을 보관하는 제1전원콘덴서섬유;
    상기 제2전기습윤전극에 접촉되어 전기습윤 구동전원을 보관하는 제2전원콘덴서섬유;
    상기 섬유들과 전극에서 필요하지 않는 전기적접촉을 막기위해 삽입되는 절연성시트;
    상기 프레임의 제1표면을 밀봉하는 투명밀봉시트;
    상기 스루홀 내부에 채워지는 제1유체;
    상기 스루홀 내부에 채워지는 제2유체;
    상기 프레임의 제2표면을 밀봉하고, 상기 제1유체와 접촉되는 투명전극을 갖는 투명전극밀봉시트; 로 구성된 가변경사각 프리즘 어레이
  9. 전기습윤형 가변초점렌즈어레이의 제조에 있어서
    단면이 사각형인 사각모섬유(130)에 전기습윤폴리머를 입히고, 마주보는 2면에 전극을 입혀서 전기습윤사각모재섬유를 준비하는단계;
    드라이버리본를 준비하는단계;
    콘덴서리본를 준비하는단계;
    전기절연층으로 코팅되고, 접점생성부만 전도층이 노출된 전도성섬유를 준비하는단계;
    상기 전기습윤사각모재섬유 들을 순서대로 배열하는 단계;
    상기 배열된 전기습윤모재섬유 들 사이에 한 방향으로 상기 제1드라이버리본과 제2드라이버리본을 삽입하는단계;
    상기 배열된 전기습윤모재섬유 들 사이에 상기 드라이버리본을 삽입 방향과 교차되게 상기 전도성섬유를 삽입하는단계;
    상기 배열된 전기습윤모재섬유 들 사이에 상기 드라이버리본을 삽입 방향과 교차되게 상기 제1콘덴서리본과 제2콘덴서리본을 삽입하는 단계;
    상기 배열된 전기습윤모재섬유 들 사이에 간격용 격자판을 형성하는 단계;
    드라이버리본, 전도성섬유, 콘덴서리본, 간격용격자판을 순서대로 계속 적층하는 단계;
    필요길이만큼 적층후 내부 빈공간을 에폭시나 레진 등으로 채워 굳혀서 프리즘어레이모재를 생성하는 단계;
    상기 프리즘어레이모재를 상기 간격용격자판에 맞추어 잘라내 프리즘어레이패널을 만드는 단계;
    상기 프리즘어레이패널에서 사각모섬유(305)를 제거하여 전기습윤폴리머표면이 노출된 스루홀을 생성하는 단계;
    프리즘어레이패널의 제1평면을 투명 밀봉시트로 봉지하는단계;
    제1유체와 제2유체를 상기 프리즘어레이패널의 스루홀내에 채우는단계;
    상기 프리즘어레이패널의 제2평면을 투명전극을 갖는 투명밀봉시트로 봉지하는단계; 로 이루어진 가변경사각프리즘어레이 제조 방법
  10. 제 9항에 있어서 프리즘어레이패널에 전기습윤폴리머표면이 노출된 스루홀을 생성하는 단계에서 사각모섬유(305)를 제거하는 방법이 사각모섬유(305)를 녹이는 솔벤트를 사용하는 단계로 구성된 가변경사각프리즘어레이 제조 방법
  11. 제 9항에 있어서 사각모섬유(305)를 제거하는 방법이 간격용격자판에 맞추어 자르기 전에 사각모섬유(305)를 뽑아내는 단계로 구성된 가변경사각프리즘어레이 제조 방법
  12. 제 9항에 있어서 전기습윤모재섬유를 준비하는단계가 폭이 넓은 시트의 양면에 전기습윤폴리머와 전극을 생성하고, 리본형태로 잘라서 전기습윤모재섬유를 준비하는 단계로 구성된 가변경사각프리즘어레이 제조 방법
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2015083860A1 (ko) * 2013-12-05 2015-06-11 국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단 전기 방사 방법을 이용한 투명 전극의 제조 방법 및 이를 이용하여 형성한 투명 전극
KR20150080886A (ko) * 2014-01-02 2015-07-10 박순영 수직구조 발광소자의 배열로 구성된 투명 면발광 패널
KR20150123744A (ko) * 2014-04-25 2015-11-04 한국과학기술원 다액형 액체 렌즈 어레이의 용액 주입 방법
CN110850585A (zh) * 2019-11-29 2020-02-28 京东方科技集团股份有限公司 显示面板、装置及方法、电润湿微腔单元、控光基板

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015083860A1 (ko) * 2013-12-05 2015-06-11 국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단 전기 방사 방법을 이용한 투명 전극의 제조 방법 및 이를 이용하여 형성한 투명 전극
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