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CN109328312A - 主动式透镜结构体及其制造方 - Google Patents

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CN109328312A CN201680084343.8A CN201680084343A CN109328312A CN 109328312 A CN109328312 A CN 109328312A CN 201680084343 A CN201680084343 A CN 201680084343A CN 109328312 A CN109328312 A CN 109328312A
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Abstract

本发明涉及一种主动式透镜结构体。上述主动式透镜结构体的特征在于，将偏振切换部和偏振相关型透镜部构成为一体型，在偏振相关型透镜部的液晶状高分子层的上部表面形成格子结构，不仅以自顶向下(Top‑Down)方式对偏振相关型透镜部的液晶状高分子层进行取向，而且使用为偏振切换部的液晶层的下部取向膜。因此，本发明的主动式透镜结构体的偏振切换部能够无需下部取向膜和下部的玻璃基板地制造，由此可最小化整体厚度。

Description

主动式透镜结构体及其制造方
技术领域
本发明涉及一种主动式透镜结构体，更具体地，涉及将偏振切换部和偏振相关型透镜部形成为一体型，可使用于控制入射的光的偏振方向而切换透镜的驱动的无眼镜式3D显示器的主动式透镜结构体及其制造方法。
背景技术
最近，对三维显示装置的关注日益增加。这种三维显示器，根据实现方式，分类为利用双眼视差方式的立体(stereoscopic)方式、集成影像方式、全息方式、体积型3D显示器方式等。其中，立体方式的显示装置区分为利用眼镜来实现3D显示器的眼镜式方式和不使用眼镜的无眼镜式方式。通常将不使用眼镜而实现3D显示器的方式称作自动立体(auto-stereoscopic)3D显示器，其中，有多视(multi-view)显示器及集成影像显示器。
无眼镜式三维显示装置为了均支持2D影像物和3D影像物，需要以可选择2D和3D模式的形态实现，开发用于实现其的多种技术。这种技术中的一种技术为仅在收视人观看3D影像的情况下，主动驱动为透镜的透镜阵列结构体(Lens array structure)形成在2D显示器上。作为可实现这种主动式透镜的代表性技术，有利用电润湿现象(electrowettingeffect)的方法和利用液晶的电光学效果的方法。
就利用透镜阵列的多视角3D显示器(Multi-view 3D Display)而言，几乎没有亮度减少地可实现3D影像，仅实现水平视差的情况下，适用1D排列微透镜阵列，实现水平/垂直视差的情况下，适用2D排列微透镜阵列。
如前所述，在可使用于可选择2D和3D中的一个的2D/3D可转换的显示装置的主动式液晶透镜技术中，有根据构成透镜的液晶层的取向方向及入射光的偏振而具有不同聚光特性的偏振相关型液晶透镜技术。利用该技术，改变从2D影像显示面板出射而入射到偏振相关型液晶透镜层的光的偏振条件，由此可选择性地显示2D或3D影像。
尤其，在3D移动显示器中，由于收视距离为约35～40cm左右且短，因此透镜阵列的焦点距离应短为约1mm以下，由此也需要减少显示面板与透镜阵列之间的缺口(Gap)。
另一方面，用于2D/3D影像切换的主动式透镜技术中的一种液晶透镜技术，在液晶单元结构中，根据由图案化的电极形成的电致来排列液晶，从而显示GRIN透镜形态的折射率分布图。因此，根据施加于液晶单元的电压，可切换2D/3D影像。
但是，在透镜阵列形态中，在电极与电极之间优选地形成电致分布图，但是未在电极正上方形成，在透镜与透镜之间产生死区(Dead Zone)，发生填充系数(fill-factor)降低的问题。
尤其，当将透镜阵列结构适用于移动显示器时，由于收视距离短，焦距应要短，因此液晶单元的缺口变得非常大。这种情况下，会发生驱动电压及响应速度增加的问题。并且，通常而言，随着焦距变短，会发生像差问题，对于液晶透镜而言，很难改善这种问题。
为了解决这种问题，提出利用液晶状高分子的偏振相关型透镜。偏振相关型透镜呈在透镜结构体取向液晶状高分子(Reactive Mesogen；'RM')的形态，是根据入射光的偏振而开关(On/Off)的结构。
为了构成显示器，除了前述的偏振相关型透镜，额外地需要具备可调节入射的光的偏振方向的偏振切换部。图1为示例性地表示以往的偏振相关型透镜部和偏振切换部的剖视图。参照图1，在以往的结构中，分离为偏振相关型透镜部和偏振切换部，这种情况下，在显示面板与透镜之间存在因两张玻璃基板而形成的缺口(gap)。当将前述的偏振相关型透镜适用于移动显示器时，需要将透镜的焦距形成为1mm以下，但是如前所述，偏振相关型透镜部与偏振切换部分离时，存在因两张玻璃基板而形成的缺口。其结果，以往的偏振相关型透镜部与偏振切换部分离的结构发生难以适用于移动显示装置的问题。
发明内容
技术问题
用于解决前述问题的本发明的目的在于，提供将偏振切换部和偏振相关型透镜部形成为一体型，将偏振相关型透镜部的格子结构作为偏振切换部的液晶取向层，由此最小化整体厚度的主动式透镜结构体。
本发明的另一目的在于，提供制造前述的主动式透镜结构体的方法。
技术方案
用于实现前述技术问题的本发明的第一特征的主动式透镜结构体包括：偏振切换部，其通过调节施加的电压，选择性地转换入射光的偏振方向；以及，偏振相关型透镜部，其根据从上述偏振切换部入射的光的偏振方向，被驱动为透镜，
上述偏振相关型透镜部包括：光学等方性高分子层，在第一表面具有透镜反像的形态；液晶状高分子层，在上述光学等方性高分子层的第一表面填充光固化的液晶状高分子而形成，在上部表面形成一维格子结构(grooves)，上述液晶状高分子根据上述一维格子结构，沿着上述格子结构的长轴的方向排列，
上述偏振切换部包括：第一透明电极，以格子结构形成在以上述格子结构形成的上述液晶状高分子层的上部表面；第二透明电极，形成在透明基板的一面，与上述第一透明电极对置排列；液晶层，位于上述第一透明电极与第二透明电极之间；绝缘层，以格子结构形成在上述第一透明电极与液晶层之间；液晶取向膜，为了液晶层的取向，形成在上述第二透明电极与液晶层之间。
优选地，在前述的第一特征的主动式透镜结构体中，上述偏振相关型透镜部在上述光学等方性高分子层的第一表面还包括用于取向液晶状高分子的RM取向膜。
本发明的第二特征的主动式透镜结构体的制造方法包括：步骤(a)，制造上部结构物；步骤(b)，制造下部结构物；以及步骤(c)，以将上部结构物与下部结构物隔着规定距离相互对置地配置，封装之后，注入液晶而形成液晶层，
上述步骤(a)包括：步骤(a1)，在透明基板上涂布透明电极用物质，形成第二透明电极；以及步骤(a2)，在上述第二透明电极的一表面形成液晶取向膜，
上述步骤(b)包括：步骤(b1)，准备基板；步骤(b2)，在基板上涂布光学等方性高分子物质之后进行印刻，在其上部表面完成具有透镜反像的形态的光学等方性高分子层；步骤(b3)，在上述光学等方性高分子层的上部表面形成具有一维格子结构的光固化的液晶状高分子层；步骤(b4)，在上述液晶状高分子层的上述一维格子结构的表面涂布透明电极用物质，形成第一透明电极；步骤(b5)，在上述第一透明电极上涂布绝缘物质而形成绝缘层。
优选地，在前述的第二特征的主动式透镜结构体的制造方法中，上述步骤(b2)包括：在上述基板上涂布光学等方性高分子物质的步骤；利用透镜形状的模具，在上述涂布的光学等方性高分子物质的上部表面进行纳米印刻，形成透镜反像的形态。
优选地，在前述的第二特征的主动式透镜结构体的制造方法中，在上述步骤(b2)与步骤(b3)之间还包括在上述光学等方性高分子层的上部表面形成RM取向膜的步骤。
发明效果
本发明的主动式透镜结构体的特征在于，将偏振切换部和偏振相关型透镜部构成为一体型，在偏振相关型透镜部的液晶状高分子层的上部表面形成格子结构，不仅以自顶向下(Top-Down)方式对偏振相关型透镜部的液晶状高分子层进行取向，而且使用为偏振切换部的液晶层的下部取向膜。因此，本发明的主动式透镜结构体的偏振切换部能够无需下部取向膜和下部的玻璃基板地制造，由此可最小化整体厚度。
如上所述，随着减少整体厚度，本发明的主动式透镜结构体还可广泛使用于焦距短的移动显示装置等。
并且，本发明的主动式透镜结构体，不形成偏振切换部的下部的液晶取向膜，利用偏振相关型透镜部的液晶状高分子层的一维格子结构，可对液晶层的下部进行取向，故而省略用于取向的摩擦工序等，由此可简化制造工序。
附图说明
图1为示例性地表示以往的偏振相关型透镜部和偏振切换部的剖视图。
图2为表示本发明的优选的第一实施例的主动式透镜结构体的结构图，图3为表示图2的主动式透镜结构体的剖视图。
图4是为了说明本发明的优选的第一实施例的主动式透镜结构体的动作而示出的示意图。
图5是在本发明的优选的第一实施例的主动式透镜结构体中，为了说明测量透镜结构体的焦距的概念而示出的照片。
图6为根据图5的实验，在焦点plane利用CCD测量的焦点图像，(a)为3D模式、区域开启(ON)状态下的焦点图像，(b)为2D模式、区域关闭(field OFF)状态下的焦点图像。
图7为表示在本发明的主动式透镜结构体的制造方法中制造下部结构物的过程的顺序图，图8为表示在本发明的主动式透镜结构体的制造方法中制造上部结构物的过程的顺序图，图9为将上部结构物与下部结构物隔开配置，封装之后注入液晶而完成主动式透镜结构体的状态图。
图10为在本发明优选的第一实施例的主动式透镜结构体的制造方法中，具有通过印刻技术制造的透镜反像结构的1D排列微透镜结构体的SEM截面图像。
图11为在本发明的优选的第一实施例的主动式透镜结构体中，上部表面形成一维格子结构的液晶状高分子层的SEM图像。
图12为在根据本发明的优选的第一实施例的主动式透镜结构体的制造方法制造的偏振相关型透镜部的交叉偏振光镜(crossed polaizer)上观测的显微镜图像。
图13为示出本发明的第二实施例的主动式透镜结构体的剖视图。
具体实施方式
本发明的主动式透镜结构体的特征在于，将偏振切换部与偏振相关型透镜部构成为一体型，在偏振相关型透镜部的液晶状高分子层的上部表面形成格子结构，不仅以自顶向下(Top-Down)方式对液晶状高分子层进行取向，而且使用为偏振切换部的液晶层的下部取向膜。因此，本发明的主动式透镜结构体的偏振切换部能够无需下部取向膜和下部的玻璃基板地制造，由此可最小化整体厚度。
<第一实施例>
以下，参照附图，具体说明本发明的优选的第一实施例的主动式透镜结构体的结构及动作。
图2为表示本发明的优选的第一实施例的主动式透镜结构体的结构图，图3为表示图2的主动式透镜结构体的剖视图。
参照图2及图3，本发明的主动式透镜结构体2由偏振相关型透镜部20及偏振切换部25构成。上述偏振切换部25的特征在于，通过调节施加于电极的电压，选择性地改变入射的光的偏振方向，输出到上述偏振相关型透镜部20。上述偏振相关型透镜部20的特征在于，根据从上述偏振切换部入射的光的偏振方向，以透镜驱动。
上述偏振相关型透镜部20包括：第一透明基板200，光学等方性高分子层202，形成在上述第一透明基板上，RM取向膜204，形成在上述光学等方性高分子层的表面，液晶状高分子层206，形成在上述RM取向膜上。
第一透明基板200可选择性地使用玻璃基板、薄膜玻璃基板或膜基板中的一个。
上述光学等方性高分子层202形成在上述第一透明基板200上，以透镜反像的形态形成在第一表面。上述光学等方性高分子层202可由2D排列透镜或1D排列透镜的反像构成，作为2D排列透镜，有球形(Spherical)透镜、六边形(Hexagonal)透镜、正方形(Square)透镜等，作为1D排列透镜，有圆筒形(Cylindrical)透镜、菲涅尔(FRESNEL)透镜等。图2及图3示例性地表示光学等方性高分子层由透镜的反像构成的情况。图2及图3示例性地表示光学等方性高分子层由1D透镜之一的Cylindrical透镜的反像构成的情况。优选地，当光学等方性高分子层由Cylindrical透镜的反像构成时，液晶状高分子层不仅以利用格子结构的自顶向下(top-down)方式进行取向，而且形成RM取向膜，以自底向上(bottom-up)方式进行取向。另一方面，当光学等方性高分子层由比Cylindrical透镜相对薄的厚度形成的FRESNEL透镜的反像构成时，无需RM取向膜，还能以利用格子结构的top-down方式的取向也能充分形成液晶状高分子层。这种情况下，由于第一液晶状高分子膜的厚度薄，因此仅靠形成在上部表面的格子结构，也能根据top-down方式充分进行取向。
上述RM取向膜204为了液晶状高分子层的取向，形成在上述光学等方性高分子层的第一表面。
上述液晶状高分子层206在形成有RM取向膜的上述光学等方性高分子层的第一表面填充光固化的液晶状高分子而形成，在上部表面形成纳米级的一维格子结构(nano-scale grooves)，上述液晶状高分子根据上述一维格子结构，沿着上述一维格子结构的长轴的方向进行排列。上述液晶状高分子层将涂布于内部的液晶状单体根据RM取向膜与上部表面的格子结构进行取向之后光固化而形成。优选地，上述液晶状高分子层的寻常折射率具备具有透镜反像的光学等方性高分子层的等方折射率和光折射率整合条件，上述液晶状高分子层的非常折射率具有光学等方性高分子层的材料和光折射率不整合条件。
对于本发明的偏振相关型透镜部而言，当液晶状高分子层的厚度薄时，即使没有额外的RM取向膜204，也能根据液晶状高分子层的上部表面上形成的格子结构，以top-down方式，很好地诱导液晶状高分子层的取向。另一方面，当液晶状高分子层的厚度变厚时，为了更加提高液晶状高分子层的取向，还可同时使用利用格子结构的top-down方式和在下部追加RM取向膜的bottom-up方式。因此，如前所述，还可具有RM取向膜204。
上述偏振切换部25包括第二透明基板250、第一透明电极256、第二透明电极252、液晶取向膜254、绝缘层258及液晶层259。
上述第一透明电极256在由上述格子结构形成的上述液晶状高分子层的上部表面涂布或涂敷透明电极物质而形成，以与液晶状高分子层相同的格子结构形成。
上述第二透明电极252形成在第二透明基板250的一面，与上述第一透明电极相对置地配置。上述偏振切换部的第二透明基板还可使用玻璃基板、薄膜玻璃基板或膜基板。
上述液晶层259位于上述第一透明电极与第二透明电极之间。优选地，本发明的主动式透镜结构，使上述液晶状高分子层的折射率与上述液晶层的折射率相互匹配，自发地去除根据格子结构而产生的衍射图案。
当电压开启(On)时，为了防止电荷(charge)渗漏，上述绝缘层258形成在上述第一透明电极与液晶层之间，优选地，由于在由格子结构形成的上述第一透明电极上涂布或涂敷绝缘物质而形成，因此以与上述第一透明电极相同的格子结构形成。由格子结构形成的第一透明电极和绝缘层起到对于偏振切换部的液晶层的下部取向膜功能。
上述液晶取向膜254作为液晶层259的上部取向膜，形成在上述第二透明电极与液晶层之间。
如前所述，本发明的主动式透镜结构体与以往的偏振相关型透镜部和偏振切换部相分离的结构相比，可将显示面板与透镜之间的缺口减少为相当于玻璃基板的一张厚度左右。通常而言，由于玻璃基板的1张的厚度为500μm-700μm，因此本发明的主动式透镜结构体与以往的结构相比，可减少500μm-700μm左右的缺口。
以下，具体说明本发明的主动式透镜结构体中使用的一维格子结构的取向过程。
根据Berreman效果，在一维格子结构表面上，液晶分子为了最小化表面自由能密度，以一维格子结构方向进行取向，此时的表面自由能密度如数学式1所示。
数学式1
其中，K为液晶分子的弹性常数，A为一维格子结构的段差，λ为一维格子结构的周期。并且，φ为液晶分子轴方向与一维格子结构的格子方向之间的夹角，其中，φ为0时，即，液晶分子以一维格子结构方向进行取向时，可知表面自由能密度达到最小。
在一维格子结构表面上呈现液晶分子取向力的方位角方向的固定能如数学式2所示。
数学式2
通过数学式2，可知液晶分子取向力与一维格子结构的段差的乘方成正比，并与周期的立方成反比。
同理，光固化性液晶状单体也在一维格子结构表面上为了最小化表面自由能密度，以一维格子结构方向进行取向。此时，一维格子结构的A2/λ3值优选为1000m-1以上。
图4是为了说明本发明的优选的第一实施例的主动式透镜结构体的动作而示出的示意图。
参照图4，偏振相关型透镜呈在作为透镜结构体的光学等方性高分子层取向液晶状高分子(Reactive mesogen；RM)的形态，且为根据入射的光的偏振而开/关的结构。一般来讲，将杆状的RM的长轴方向折射率设为ne，将短轴方向折射率设为no，RM具有双折射特性，根据入射的偏光，将折射率确定为ne或no。如图4的(a)部分所示，当施加电压的ON状态下入射的偏振方向与短轴方向一致时，RM的折射率为no，这与透镜结构体的折射率no一致，透镜功能会消失，其结果可输出二维影像。另一方面，如图4的(b)部分所示，当未施加电压的OFF状态下入射的偏振方向与长轴方向一致时，RM的折射率为ne，这与透镜结构体折射率np不一致，以透镜进行工作，其结果可输出三维影像。
以下，说明本发明的主动式透镜结构体的焦距及聚焦(focusing)特性。由于本发明的主动式透镜结构体的焦距非常短，因此难以直接测量。因此，在待测量的偏振相关型液晶透镜与检测器(Detector)CCD之间追加配置一个透镜，来增加整体透镜光学系统的焦距而测量之后，通过计算，可求出偏振相关型液晶透镜的焦距。
图5为本发明的优选的第一实施例的主动式透镜结构体中，为了说明测量透镜结构体的焦距的概念而示出的照片。参照图5，作为光源，利用波长为633nm的氦氖激光器(He-Ne LASER)，将待测量的偏振相关型液晶透镜与具有50mm的焦距的透镜之间的距离设为160mm之后，一边移动CCD，一边寻找焦点平面(plane)，由此测量f'值。
其中，在f'＝73mm位置上可获得焦点图像，在该位置上切换液晶，由此可确认散焦(defocusing)状态。利用两个透镜的透镜光学系统中的数学式可如数学式3所示。
数学式3
其中，flens＝50mm，dlens＝160mm及测量的f'＝73mm，通过数学式3制造的偏振相关型液晶透镜的焦距计算为f＝1.3mm。
图6为根据图5的实验，在焦点plane利用CCD测量的焦点图像，(a)为3D模式、区域开启(ON)状态下的焦点图像，(b)为2D模式、区域关闭(field OFF)状态下的焦点图像。
以下，具体说明具有前述结构的本发明的主动式透镜结构体的制造方法。图7为表示在本发明的主动式透镜结构体的制造方法中制造下部结构物的过程的顺序图，图8为表示在本发明的主动式透镜结构体的制造方法中制造上部结构物的过程的顺序图，图9为将上部结构物与下部结构物隔开配置，封装之后注入液晶而完成主动式透镜结构体的状态图。
首先，参照图7，下部结构物为在偏振相关型透镜部上形成偏振切换部的第一透明电极和绝缘层的结构物。首先，在第一透明基板200上涂布液晶状高分子和具有光学等方性的高分子物质之后，利用透镜形状的模具进行印刻，照射UV而光固化之后去除模具，由此在上部表面形成具有透镜反像结构的光学等方性高分子层202(步骤a～步骤c)。图10为在本发明的优选的第一实施例的主动式透镜结构体的制造方法中，具有通过印刻技术制造的透镜反像结构的1D排列微透镜结构体的SEM截面图像。
接着，在光学等方性高分子层的表面旋涂用于RM取向的取向物质并热处理之后，以排列光固化性液晶状高分子物质的方向进行摩擦(rubbing)工序而进行取向处理，形成RM取向膜204(步骤d～步骤e)。一般来讲，使用于液晶取向的聚酰亚胺(Polyimide)为了聚合(polymerization)，需要约230℃～250℃的高温热处理，因此上述第一透明基板为膜基板时无法适用。因此，作为RM取向膜，优选地使用可实现90℃～100℃的低温工序，且溶解于极性溶剂DI Water的聚乙烯醇(Polyvinylachol，PVA)。当PVA适用为RM取向膜时，为了提高PVA涂布性，为了光学等方性高分子层的透镜反像的表面进行亲水性化，优选地进行UV臭氧处理。并且，形成厚度为200nm的PVA取向膜之后，利用摩擦机进行摩擦来诱导取向。
另一方面，如前所述，不仅可根据摩擦工序进行取向，而且还可根据取向膜物质而进行光取向工序。
接着，将具有一维格子结构的模具配置在上述光学等方性高分子层的上部表面之后，利用毛细管现象，在光学等方性高分子层的透镜反像的结构与模具之间注入液晶状单体(RM)物质，或者在光学等方性高分子层涂布液晶状物质之后，遮盖一维格子结构(滴灌技术(One Drop Filling)方法)，在50℃温度下，对液晶状单体进行热处理30分钟，在35℃下进行光聚合之后，去除格子结构的模具，由此形成液晶状高分子层206(步骤f～步骤i)。
图11为在本发明的优选的第一实施例的主动式透镜结构体中，上部表面形成一维格子结构的液晶状高分子层的SEM图像。
接着，在上述液晶状高分子层206的形成有一维格子结构的上部表面涂布透明电极物质来形成第一透明电极256，在第一透明电极上涂布透明绝缘物质来形成绝缘层258(步骤j)，由此完成下部结构物。
接着，参照图8，上部结构物由依次形成在透明基板250上的第二透明电极252及液晶取向膜254构成。具体说明上述上部结构物的制造过程，首先，在透明基板250上涂布透明电极物质来形成第二透明电极252，在上述第二透明电极上涂布液晶取向物质之后，摩擦，形成液晶取向膜254，由此完成上部结构物。
接着，参照图9，以使下部结构物的绝缘层和上部结构物的液晶取向膜相对置的方式，将图7的下部结构物与图8的上部结构物隔开规定距离地配置之后，封装，在其之间注入液晶，由此完成本发明的主动式透镜结构体。
另一方面，图12为在根据本发明的优选的第一实施例的主动式透镜结构体的制造方法制造的偏振相关型透镜部的交叉偏振光镜(crossed polaizer)上观测的显微镜图像。参照图12，在交叉偏振光镜(crossed polaizer)上，通过偏光显微镜，可确认形成在PET膜上的主动式透镜结构体的RM物质进行排列，如(a)所示，当偏振方向与摩擦方向一致时，不发生延滞(retardat ion)，形成暗(dark)态，如(b)所示，当偏振方向与摩擦方向成为45度时，发生延滞(retardation)，漏光，根据透镜结构，高度不同，由此按不同位置，延滞(retardation)量也随之不同，其结果可知形成条纹图案
<第二实施例>
以下，参照附图，具体地说明本发明的第二实施例的主动式透镜结构体的结构及动作。图13为概念性地示出本发明的第二实施例的主动式透镜结构体的剖视图。
参照图13，本实施例的主动式透镜结构体4由偏振相关型透镜部40及偏振切换部45构成。上述偏振切换部45的特征在于，通过调节施加于电极的电压，选择性地改变入射的光的偏振方向，输出到上述偏振相关型透镜部40。上述偏振相关型透镜部40的特征在于，根据从上述偏振切换部入射的光的偏振方向，以透镜驱动。
上述偏振相关型透镜部40包括：第一透明基板400，第一透明电极408，形成在第一透明基板上，光学等方性高分子层402，形成在上述第一透明基板上，RM取向膜404，形成在上述光学等方性高分子层的表面，液晶状高分子层406，形成在上述RM取向膜上。
上述偏振切换部45包括第二透明基板450、第二透明电极452、液晶取向膜454及液晶层459。
在本实施例的主动式透镜结构体中，除了第一透明电极之外的所有结构要素与第一实施例的对应的结构要素相同，故而省略重复的说明。第二实施例的主动式透镜结构体与第一实施例的主动式透镜结构体类似，但是其特征在于，用于向液晶层459的液晶施加电压的第一透明电极408形成在偏振相关型透镜部40的第一透明基板400上。第二实施例的主动式透镜结构体将第一透明电极形成在第一透明基板上，由此与第一实施例的主动式透镜结构体不同地不存在液晶状高分子层406上涂布透明电极层和绝缘层的工序。因此不仅整体结构简单，而且制造工序也能简化。
只是，本实施例的主动式透镜结构体中，偏振相关型透镜部位于第一透明电极与第二透明电极之间，与第一实施例的主动式透镜结构体相比，驱动电压可增加。
以下，对具有前述结构的本发明的第二实施例的主动式透镜结构体的制造方法进行具体说明。本实施例的主动式透镜结构体分别制造下部结构物及上部结构物，使两者隔开规定距离而配置，封装之后，在其之间注入液晶，形成液晶层，完成主动式透镜结构体。以下，说明分别制造下部结构物及上部结构物的过程。
首先，下部结构物为形成偏振相关型透镜部的结构物。首先，在第一透明基板400上形成第一透明电极408。接着，在第一透明电极上涂布液晶状高分子和具有光学等方性的高分子物质之后，利用透镜形状的模具进行印刻，照射UV来光固化之后去除模具，由此在上部表面形成具有透镜反像的结构的光学等方性高分子层402。
接着，在光学等方性高分子层的表面，旋涂用于RM取向的取向物质并热处理之后，以排列光固化性液晶状高分子物质的方向进行摩擦(rubbing)工序，并进行取向处理，形成RM取向膜404。通常，使用于液晶取向的聚酰亚胺(Polyimide)为了聚合(polymerization)，需要约230℃～250℃的高温热处理，因此上述第一透明基板为膜基板时无法适用。因此，作为RM取向膜，优选地使用可实现90℃～100℃的低温工序，且溶解于极性溶剂DI Water的聚乙烯醇(Polyvinylachol，PVA)。当PVA适用为RM取向膜时，为了提高PVA涂布性，为了光学等方性高分子层的透镜反像的表面进行亲水性化，优选地进行UV臭氧处理。并且，形成厚度为200nm的PVA取向膜之后，利用摩擦机进行摩擦来诱导取向。
另一方面，如前所述，不仅可根据摩擦工序进行取向，而且还可根据取向膜物质而进行光取向工序。
接着，将具有一维格子结构的模具配置在上述光学等方性高分子层的上部表面之后，利用毛细管现象，在光学等方性高分子层的透镜反像的结构与模具之间注入液晶状单体(RM)物质，或者在光学等方性高分子层涂布液晶状物质之后，遮盖一维格子结构(滴灌技术(One Drop Filling)方法)，在50℃温度下，对液晶状单体进行热处理30分钟，在35℃下进行光聚合之后，去除格子结构的模具，由此形成液晶状高分子层406，完成下部结构物。
接着，上部结构物由依次形成在透明基板450上的第二透明电极452及液晶取向膜454构成。具体地说明上述上部结构物的制造过程，首先，在透明基板450上涂布透明电极物质，形成第二透明电极452，在上述第二透明电极上涂布液晶取向物质之后进行摩擦，形成液晶取向膜454，完成上部结构物。
接着，以使下部结构物的液晶状高分子层406和上部结构物的液晶取向膜454相对置的方式，将下部结构物与上部结构物隔开规定距离地配置之后，封装，在其之间注入液晶，由此完成本发明的主动式透镜结构体。
以上，以优选的第一实施例为主说明了本发明，但这只是示例性的，而不是限定本发明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员而言，可知不脱离本发明的本质特性的范围内，可实现以上未例示的多种变形与应用。并且，与这种变形与应用相关的区别应当被解释为包括在所附的权利要求中规定的本发明的范围内。
工业实用性
本发明的主动式透镜结构体可广泛利用于立体显示装置。

Claims (16)

1.一种主动式透镜结构体，包括：
偏振切换部，通过调节施加的电压，选择性地转换入射光的偏振方向；
偏振相关型透镜部，根据从所述偏振切换部入射的光的偏振方向，以透镜驱动，
所述偏振相关型透镜部包括：
光学等方性高分子层，在第一表面具有透镜反像的形态；
液晶状高分子层，在所述光学等方性高分子层的第一表面填充光固化的液晶状高分子而形成，在上部表面形成一维格子结构，所述液晶状高分子根据所述一维格子结构，沿着所述格子结构的长轴的方向排列，其特征在于，
所述偏振切换部包括：
第一透明电极，以格子结构形成在以所述格子结构形成的所述液晶状高分子层的上部表面；
第二透明电极，形成在透明基板的一面，与所述第一透明电极对置排列；
液晶层，位于所述第一透明电极与第二透明电极之间；
绝缘层，以格子结构形成在所述第一透明电极与液晶层之间；
液晶取向膜，为了液晶层的取向，形成在所述第二透明电极与液晶层之间，
根据所述液晶状高分子层的格子结构，对液晶层的下部进行取向。
2.根据权利要求1所述的主动式透镜结构体，其特征在于，所述偏振相关型透镜部在所述光学等方性高分子层的第一表面还包括用于取向液晶状高分子的RM取向膜。
3.根据权利要求1所述的主动式透镜结构体，其特征在于，所述液晶状高分子层的折射率与所述液晶层的折射率相互匹配。
4.一种主动式透镜结构体的制造方法，其特征在于，包括：
步骤(a)，制造上部结构物；
步骤(b)，制造下部结构物；
步骤(c)，以将上部结构物与下部结构物隔着规定距离相互对置地配置，封装之后，注入液晶而形成液晶层，
所述步骤(a)包括：
步骤(a1)，在透明基板上涂布透明电极用物质，形成第二透明电极；以及
步骤(a2)，在所述第二透明电极的一表面形成液晶取向膜，
所述步骤(b)包括：
步骤(b1)，准备基板；
步骤(b2)，在基板上涂布光学等方性高分子物质之后进行印刻，在其上部表面完成具有透镜反像的形态的光学等方性高分子层；
步骤(b3)，在所述光学等方性高分子层的上部表面形成具有一维格子结构的光固化的液晶状高分子层；
步骤(b4)，在所述液晶状高分子层的所述一维格子结构的表面涂布透明电极用物质，形成第一透明电极；
步骤(b5)，在所述第一透明电极上涂布绝缘物质而形成绝缘层。
5.根据权利要求4所述的主动式透镜结构体的制造方法，其特征在于，所述步骤(b2)包括：
在所述基板上涂布光学等方性高分子物质的步骤；
利用透镜形状的模具，在所述涂布的光学等方性高分子物质的上部表面印刻，形成透镜反像的形态。
6.根据权利要求4所述的主动式透镜结构体的制造方法，其特征在于，所述步骤(b3)包括：
将具有一维格子结构的模具配置于所述光学等方性高分子层的上部表面，利用毛细管现象，在所述光学等方性高分子层的透镜反像的结构与所述模具之间注入液晶状单体(RM)物质，或者在所述光学等方性高分子层涂布液晶状单体物质之后，遮盖一维格子结构的步骤；
使液晶状单体物质光固化，形成液晶状高分子层的步骤；以及
去除格子结构的模具的步骤。
7.根据权利要求4所述的主动式透镜结构体的制造方法，其特征在于，在所述步骤(b2)与步骤(b3)之间还包括在所述光学等方性高分子层的上部表面形成RM取向膜的步骤。
8.根据权利要求4所述的主动式透镜结构体的制造方法，其特征在于，所述液晶状高分子层的折射率与所述液晶层的折射率相互匹配。
9.一种主动式透镜结构体，包括：
偏振切换部，调节施加的电压，选择性地转换入射光的偏振方向；
偏振相关型透镜部，根据从所述偏振切换部入射的光的偏振方向，以透镜驱动，
所述偏振相关型透镜部包括：
第一透明基板；第一透明电极，形成在所述第一透明基板上；
光学等方性高分子层，形成在所述第一透明电极上，在第一表面具有透镜反像的形态；液晶状高分子层，在所述光学等方性高分子层的第一表面填充光固化的液晶状高分子而形成，在上部表面形成一维格子结构，所述液晶状高分子根据所述一维格子结构，沿着所述格子结构的长轴的方向排列，其特征在于，
所述偏振切换部包括：
第二透明基板；
第二透明电极，形成在第二透明基板的一面；
液晶层，位于所述偏振相关型透镜部的液晶状高分子层与第二透明电极之间；
液晶取向膜，为了液晶层的取向，形成在所述第二透明电极与液晶层之间，
根据所述液晶状高分子层的格子结构，对液晶层的下部进行取向。
10.根据权利要求9所述的主动式透镜结构体，其特征在于，所述偏振相关型透镜部在所述光学等方性高分子层的第一表面还包括用于取向液晶状高分子的RM取向膜。
11.根据权利要求9所述的主动式透镜结构体，其特征在于，所述液晶状高分子层的折射率与所述液晶层的折射率相互匹配。
12.一种主动式透镜结构体的制造方法，其特征在于，包括：
步骤(a)，制造上部结构物；
步骤(b)，制造下部结构物；
步骤(c)，以将上部结构物与下部结构物隔着规定距离相互对置地配置，封装之后，注入液晶而形成液晶层，
所述步骤(a)包括：
步骤(a1)，在第二透明基板上涂布透明电极用物质，形成第二透明电极；以及
步骤(a2)，在所述第二透明电极的一表面形成液晶取向膜，
所述步骤(b)包括：
步骤(b1)，在基板上涂布透明电极用物质，形成第一透明电极；
步骤(b2)，在第一透明电极上涂布光学等方性高分子物质之后进行印刻，在其上部表面完成具有透镜反像的形态的光学等方性高分子层；
步骤(b3)，在所述光学等方性高分子层的上部表面形成具有一维格子结构的光固化的液晶状高分子层。
13.根据权利要求12所述的主动式透镜结构体的制造方法，其特征在于，所述步骤(b2)包括：
在所述基板上涂布光学等方性高分子物质的步骤；
利用透镜形状的模具，在所述涂布的光学等方性高分子物质的上部表面印刻，形成透镜反像的形态。
14.根据权利要求12所述的主动式透镜结构体的制造方法，其特征在于，所述步骤(b3)包括：
将具有一维格子结构的模具配置于所述光学等方性高分子层的上部表面，利用毛细管现象，在所述光学等方性高分子层的透镜反像的结构与所述模具之间注入液晶状单体(RM)物质，或者在所述光学等方性高分子层涂布液晶状单体物质之后，遮盖一维格子结构的步骤；
使液晶状单体物质光固化，形成液晶状高分子层的步骤；以及
去除格子结构的模具的步骤。
15.根据权利要求12所述的主动式透镜结构体的制造方法，其特征在于，在所述步骤(b2)与步骤(b3)之间还包括在所述光学等方性高分子层的上部表面形成RM取向膜的步骤。
16.根据权利要求12所述的主动式透镜结构体的制造方法，其特征在于，所述液晶状高分子层的折射率与所述液晶层的折射率相互匹配。
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