JP2010501887A - 切り換え可能な液晶レンズアレイのための反り低減方法 - Google Patents

Abstract

レンチキュラを製造する方法は、レンチキュラ構造（２０６）にラビング層（２０８）を付ける段階を有する。ラビング層（２０８）は、プレート（２２６）におけるレンチキュラ構造（２０６）の導入前にレンチキュラ構造（２０６）においてベーキングされる（１０６）。ベーキング後、レンチキュラ構造（２０６）はプレート（２２６）に付けられる。

Description

本発明は、電子構成要素の製造に関し、特に、低減された反りを有する改善されたポリマーレンチキュラを有するディスプレイ装置に関する。

偏光感応性レンズ（ＰＳレンズ）が、例えば、ディスプレイ装置の球面収差を補償するように、多くのアプリケーションにおいて用いられてきている。そのようなレンズは、液晶等の複屈折材料により形成されることが可能である。複屈折とは、光ビームの２つの偏光成分について異なる屈折率を有することを意味する。複屈折材料は、異常屈折率（ｎ_ｅ）及び通常屈折率（ｎ_ｏ）を有し、それらの屈折率間の差分はΔ＝ｎ_ｅ−ｎ_ｏである。ＰＳレズは、同様の又は異なる波長が異なる偏光でレンズに入射することを確実にすることにより、単独の波長又は異なる複数の波長について異なる焦点を与えるように用いられることが可能である。

好ましい光学的特性を有するレンズを形成するように、液晶分子は特定の配向で方向付けられる必要がある。このような配向をもたらす材料にはポリイミドがある。ポリイミド（ＰＩ）は、通常、スピンコートにより形成され、後続して、ポリイミドアライメント層の特定の配向をもたらすように非羽毛状織物によりラビングされ、次いで、その層の上に位置付けられた液晶分子の配向が決定される。

しかしながら、液晶分子が配向される必要がある基板が曲面化している（又は、例えば、階段状構造の形状にある）場合、基板のラビングはしばしば、再生不可能である。更に、特定の好ましい曲面を有する適切な形状の基板を形成することは、比較的困難であり、高価である。

レンチキュラは、プリズム効果により光を拡大する凸レンズを有する。そのようなレンズは、レンズの形状においてキャビティを備え、そして液晶等の複屈折材料を用いることにより生成されることが可能である。液晶を用いることにより、レンチキュラが液晶材料に適用される電場に基づいて切り換え可能なレンチキュラになることが可能になる。

切り換え可能なレンチキュラの場合、レンチキュラ構造はしばしば、その構造についてのポリイミドのスピンコートが後続して、ガラスから成る基板において積層される又はその基板に対して複製される。そのような処理は、そのようなフォイルを用いることがレンチキュラに対して不所望の曲面を導入するソースになるため、レンチキュラフォイルの使用を許容しない。このことはしばしば、特に、基板のガラスとフォイル材料との間の異なる熱膨張係数の結果である。

例えば、ポリマーのフォイルとガラスプレート又は基板との間の熱膨張係数の差は、温度変化の結果としての膨張及び収縮による大きい反りについての応力のソースである。ポリマーレンチキュラ構造とガラスとの間の異なる膨張及び収縮率は、処理中に及び製品の寿命において多くの問題をもたらす可能性がある。熱膨張係数の差が大きくなればなる程、レンチキュラの反りは大きくなる。反りが大きくなればなる程、その構造の材料における応力は大きくなる。重大な故障の課題解決が確実にされることが可能である。

従って、レンチキュラの反りを低減するレンチキュラフォイルの使用を可能にする製造方法及び装置を提供することは有利である。

本発明の原理に従って、レンチキュラを製造する方法は、レンチキュラ構造におけるラビング層を適用することを有する。ラビング層は、プレートへのレンチキュラ構造の導入／適用の前に、レンチキュラ構造においてベーキングされる。ベーキングの後、レンチキュラ構造はプレートに付けられる。

切り換え可能なレンチキュラを有するディスプレイを製造する他の方法は、形成される凸状レンチキュラ形状を有するレンチキュラフォイルにラビング層を適用する段階と、ディスプレイの上部プレートにおけるレンチキュラフォイルの導入前にレンチキュラフォイルにおけるラビング層をベーキングする段階であって、それ故、レンチキュラフォイルはベーキング中に制約を受けない、段階と、上部プレートを冷却するとき、レンチキュラフォイルを付ける段階と、ラビング層をラビングする段階と、レンチキュラフォイルにおける凸状レンチキュラ形状を液晶材料で満たす段階と、レンチキュラを形成するようにレンチキュラキャビティにおける液晶を閉じるように第２ラビング層を基板に付ける段階と、レンチキュラの切り換えを可能にするように電場を変えるためにレンチキュラに隣接する電極を形成する段階と、画素を用いて切り換え可能なレンチキュラを照明し、レンチキュラの切り換え動作を制御するようにディスプレイ部分を備える段階と、を有する。

本発明の上記の及び他の目的、特徴及び有利点は、添付図に関連付けて、以下の例示であって、制限的でない実施形態を読むことにより明らかになる。

本発明については、以下、図を参照する好適な実施形態に詳述されている。

本発明の原理に従ったディスプレイスクリーン、例えば、液晶ディスプレイスクリーンにおいて用いられることが可能である切り換え可能なレンチキュラ構造を製造する方法を示すフロー図である。 本発明に従った切り換え可能なレンチキュラの１つのモードを用いて生成される三次元モードを示すディスプレイ装置の断面図である。 本発明に従った切り換え可能なレンチキュラの１つのモードを用いて生成される二次元モードを示すディスプレイ装置の断面図である。

本実施形態は、レンチキュラの反りが低減されるような構造を製造するレンチキュラ構造及び方法に関する。特に有用な構造においては、レンチキュラフォイルは、切り換え可能なレンチキュラ構造の処理中に使用されることが可能である。有利であることに、本発明の方法は、レンチキュラの反りを低減し、処理中にポリマーフォイルの使用を可能にし、機能層が高温下に置かれることを回避する。本発明に従って、ポリマーレンチキュラ構造のベーキングは、基板（例えば、ガラスプレート）に対して積層される構造に先行して実行される。有利であることに、ポリマーレンチキュラフォイルを用いるディスプレイスクリーンが備えられ、応力及び反りが低減され、歩留まりが向上する。

本発明の原理が、切り換え可能なレンチキュラについて記載されていることを理解する必要があるが、本発明の実施形態の記載は、かなり広範に亘り、何れかのレンチキュラ又はレンズ構成要素、例えば、ＧＲＩＮレンズ、レンチキュラ又は太陽電池等の薄膜層を有する他の装置に適用可能である。本明細書に記載している材料は、他の適切な材料で置き換えられることが可能である。また、例示としての処理シーケンスの実施例は、ディスプレイ装置の又はディスプレイ装置の一部を完成させるように付加ステップを有するように適合されることが可能である。図に示している要素は、種々のハードウェアの組み合わせにおいて実施されることが可能であり、単独の要素又は層若しくは複数の要素又は層に組み合わされることが可能である機能を備えることが可能である。更に、レンチキュラ構想は、好適には、液晶材料を用いることが可能である一方、主ディスプレイ装置は、ＬＣＤ又は他の種類のマトリックスディスプレイ装置を有する何れかの種類のディスプレイ技術を用いることが可能である。

同様な参照番号は同じ又は類似する要素を表す複数の図をここで参照し、最初に図１を参照するに、切り換え可能レンチキュラを有する表示装置を製造する複数のステップのフロー図を示している。ブロック１０２においては、レンチキュラ構造、フォイル又はシートが備えられる。レンチキュラ構造は、フォイル、シート又は固定された複製構造を有することが可能である。複製構造は、平坦側に対向して形成されたレンチキュラ形状を有する側を有することが可能である。フォイルは、ホットエンボス、ＵＶ硬化、流延等の従来の技術を用いて製造されることが可能である。

ブロック１０４において、レンチキュラ形状は、ラビング層（例えば、ポリマー）がコーティングされる。一実施形態においては、そのポリマーは、ポリイミドを有し、レンチキュラ構造にスピンされる又はプリントされる。他の材料が、ポリイミドに代えて又はそれに付加して用いられることが可能である。本発明の方法は、下で説明するように、特定の層の処理を完全にする付加的な高温ステップを必要とするリソグラフィ、プリンティング等によって既知の何れかの他の薄膜層材料についての製造処理における恩恵を受けることが可能であることに留意する必要がある。

ブロック１０６において、形成されるラビング層を有するレンチキュラ構造はベーキングされる。有利であることに、そのベーキングは、レンチキュラ構造が非制約状態にあるラビング層において実行される。表示装置の積層構造の他の層又は部分は、その加熱処理には含まれず、それ故、加熱によりもたらされる応力及び劣化の影響下に置かれていない。レンチキュラ構造は、自由に拡大及び縮小される（非制約状態にある）ことが可能である。表示装置の熱に敏感な部分は、有利であることに、この加熱処理の影響下に置かれないようにされる、加熱処理は、約１２０℃乃至１８０℃の範囲内のベーキング温度を有することが可能である。温度及び加熱時間は、用いられるポリマーの種類に依存する。一実施例においては、ポリイミドについて、好適な実施形態に従って、加熱時間は約１５分であることが可能である。他の種類のポリイミドについては、しかしながら、ベーキング温度は及び加熱時間のそれぞれは、下地のポリマーフォイルが許容する程度の高温及び長い加熱時間であることが可能である。一部の種類のフォイルについてのベーキング温度は、最高３５０℃であることが可能である。他の温度及び適切なベーキング時間については、アプリケーション及び材料の選択に依存する。

ブロック１０８において、導電層、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）がレンチキュラに隣接して形成される（例えば、フォイル上に、ガラス基板上に、又は好ましい構造及びアプリケーションに依存して両方に）。導電層は、レンチキュラにおいて用いられる液晶材料に電場を印加する電極を構成する。

ブロック１１０において、レンチキュラ構造は、ガラスプレート又は基板に対して積層される。そのガラスプレートは、好適には、表示スクリーンの上部プレートであり、ディスプレイを保護するように用いられることが可能である上部プレートに接続されている。ディスプレイにおけるカラー画素までのレンチキュラ構造の距離（焦点／距離）はデザインに依存する。従って、大きいスクリーンサイズについては、中間プレート（間隔プレート）を用いることが可能である。小さいディスプレイ（例えば、可搬型）については、レンチキュラ構造は、上記のディスプレイのガラス（上部プレート）（又は、ＬＣＤにおける上部層である偏光フォイル）に直接、付けることが可能である。そのガラスプレートは、好適には、透明である。ガラスプレートにレンチキュラ構造を適用することは、好適には、レンチキュラ構造の平坦側（例えば、この場合、凸状レンチキュラ形状の反対側）に接着剤を付けることと、基板をレンチキュラ構造と位置合わせすることと、それら２つの部分を結合させる（又は、ディスプレイのガラスに接着性基板を付ける）こととを有する。ガラスプレートにレンチキュラ構造を付ける前に、レンチキュラ構造を冷却すること、又は、代替として、ガラスプレート及びレンチキュラ構造を同じ温度（好適には、レンチキュラ構造が動作される温度）にすることは好適である。

レンチキュラ構造は、レンチキュラ構造の表面に付加されることが可能である複数の他の層を有することが可能であることが理解される必要がある。例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の導電材料が、切り換え可能なレンチキュラ構造を形成するようにレンチキュラキャビティ内に備えられる液晶を制御する電極を備えるようにレンチキュラ構造の平坦側に形成されることが可能である。レンチキュラ構造は、他の方向性を有することが可能であり、複数のパターン及び構造を有することが可能である。

ブロック１１２において、ポリマー（例えば、ポリイミド）層を有するレンチキュラ構造が基板に付けられた後、ラビング層は、表示装置の動作中にポリイミドと接触する液晶材料について分子配向を与えるようにラビングされる。典型的には、ラビングは、メッシュタイプ又は織物タイプの材料を用いることと、所定の方法でポリイミド層をラビングすることとを有する。

ブロック１１４において、レンチキュラ構造の凸状キャビティは、液晶材料で満たされ、その液晶材料閉じ込めるように囲まれる。ブロック１１６において、液晶セルは、液晶を閉じ込めるように用いられるシート又は基板を用いて、囲まれている。このシートは、好適には、液晶と接するラビング層（例えば、ポリイミド）を有する。そのシート又は基板はまた、液晶を配向させる電極を構成する導電層（例えば、ＩＴＯ）を有することが可能である（ブロック１１０を参照されたい）。ブロック１１４及び１１６は、それらの順番が切り換えられるようにする。例えば、先ず、キャビティが生成され、次いで、そのキャビティは液晶で満たされる。

ブロック１１８において、処理が、表示装置の残りの部分を形成し続ける。ディスプレイのレンチキュラ部分は、全体のディスプレイ構造の一部として別個に製造されることが可能である。主ディスプレイ構造は、レンチキュラ部分と結合される。主ディスプレイ構造は、画素を有する液晶ディスプレイ、アクティブ化トランジスタ、アドレスライン、バックライト等を有することが可能である。他の種類のディスプレイも、用いられることが可能である。

主ディスプレイ装置は、レンチキュラの動作の切り換えを制御するように制御回路を有することが可能である。その切り換え動作は、異なる効果及び結果のために実行されることが可能である。切り換え可能レンチキュラ構造は、ディスプレイ装置についての異なる複数の動作モードを可能にする。一アプリケーションにおいては、レンチキュラは、三次元モードの第１状態と、二次元モードの第２状態とを備えている。

図２及び３を参照するに、三次元（３Ｄ）モード画像（図２）及び二次元（２Ｄ）モード画像（図３）を有するディスプレイ装置２００の断面が模式的に示されている。三次元モードにおいては、液晶２１０は、ラビングされた表面２０８及び２１２に対して平行な方向に配向される。その平行な配向の結果、屈折率における非ゼロの差分が、レンチキュラ２２０により与えられる。屈折率における変化はΔｎ＝ｎ_ｅ−ｎ_ｒであり、ここで、ｎ_ｅは異常屈折率であり、ｎ_ｒは有効屈折率である。図２は、“オン”状態の光学的効果を示している一方、図３は、“オフ”状態の光学的効果を示している。“オン”３Ｄモードにおいては、レンズフォーカシング（模式的に）が有効であるように示されている。レンズに関連する異なる画像の画像は、ビューアが各々の目で異なる画素列を見るように、レンチキュラ要素のレンズ作用によりビューアの両方の目の方の互いに異なる方向に方向付けられる。レンチキュラ要素のレンズ作用は、目の位置に近い隣接する複数の画素列の画像を生成する。“オフ”２Ｄモードにおいては、レンズ作用は取り除かれ、ビューアは、各々の目により全ての画素の画像を見ることができる。

図２を参照するに、動作中、第１電極２０４及び第２電極２１４における電圧２１６がゼロであるとき、液晶２１０は平行配向にあり、屈折率の変化がもたらされる。これは、三次元画像をシミュレートするように、レンチキュラ形状に従って画素アレイ２１８からもたらされる光２２２を屈折させる。

レンチキュラ２２０は、レンチキュラ２２０の全体的な形状を与える複製層又はフォイル２０６として形成される。層２０６はラビング層２０８（例えば、ポリイミド）がコーティングされる。液晶２１０は、ラビング層２０８と２１２との間に捕捉されている。主ディスプレイ部分又はアセンブリ２０２は導電層２１４と接することが可能である。主ディスプレイ部分２０２は、レンチキュラ構造と一体化される又は別個に形成されることが可能である完全なディスプレイ装置を有することが可能である。

図３を参照するに、二次下画像モードにある切り換え可能なレンチキュラ２２０を有するディスプレイ装置２００の断面が模式的に示されている。このモードにおいては、液晶２１０は、ラビング表面２０８及び２１２に対して垂直な方向に配向される。そのような垂直配向の結果、屈折率（ｎ_ｒ）と通常の屈折率（ｎ_ｏ）との間のゼロ差分であって、それらの間の差分Δｎ＝ｎ_ｏ−ｎ_ｒ＝０（即ち、ｎ_ｏ＝ｎ_ｒ）が得られ、ここで、ｎ_ｏは通常の屈折率であり、ｎ_ｒは有効屈折率である。

動作中、第１電極２０４と第２電極２１４との間の電圧２１７が非ゼロであるとき、液晶２１０は、一定の屈折率状態をもたらす垂直配向にある。このことは、二次元画像を与えるように、画素アレイ２１８からもたらされる光２２４が全ての方向に均一に分散されるようにする。

装置２００は、三次元モードと二次元モードとの間の切り換えの能力を有する。有利であることに、図２及び３の構造は、アセンブリ２０２への導入に先だって加熱処理されるポリイミド又は他のラビング層を有するレンチキュラシート又はフォイル２０６を有することが可能である。このようにして、レンチキュラ形状２２０は、加熱中の（例えば、ガラス）基板２６と複製層２０６との間の熱膨張係数における差の結果として、熱によりもたらされる応力を受けない。従来の装置は、レンチキュラシートに形成されたラビング層を調整するために必要なベーキングの悪影響のためにレンチキュラフォイルを用いることはできなかった。

本発明の開示従ったディスプレイ装置の例示としてのアプリケーションは、コンピュータ、携帯情報端末、携帯電話、ビデオプレーヤ／レコーダ、電化製品等の電子装置のための液晶ディスプレイを有する。他のアプリケーション及び構造がまた、検討されることが可能である。

同時提出の特許請求の範囲を解釈するに、次のように理解する必要がある。
ａ）用語“を有する”は、所定の請求項に列挙されている要素又は段階以外の要素又は段階の存在を排除するものではない。
ｂ）要素の単数表現はその要素の複数の存在を排除するものではない。
ｃ）複数の“手段”は、構造又は機能を実施する同様のアイテム、ハードウェア又はソフトウェアを表すことが可能である。
ｄ）具体的に示されていない場合、必要であるように意図された特定の段階のシーケンスは存在しない。

切り換え可能なポリマーレンチキュラ（例示であるように意図され、限定的でない）についての反りの低減のための好適な実施形態について上で詳述しているが、上記の説明に照らして、当業者は修正及び変形を行うことが可能であることに留意する必要がある。それ故、同時提出の特許請求の範囲に記載されている実施形態の範囲にある、開示されている特定の実施形態において、変形が行われることが可能であることが理解される必要がある。このように、上で詳述され、特許法により特に規定されるに、本発明により保護されるべく請求されている必須であるものは、同時提出の特許請求の範囲に記載されている。

Claims (20)

1. レンチキュラを製造する方法であって：
   レンチキュラ構造にラビング層を付ける段階；
   プレートに前記レンチキュラ構造を導入する前に、制約のない状態で前記レンチキュラ構造における前記ラビング層をベーキングする段階；及び
   前記ベーキング後、前記プレートに前記レンチキュラ構造を付ける段階；
   を有する方法。
2. 請求項１に記載の方法であって：
   前記ラビング層をラビングする段階；
   を更に有する、方法。
3. 請求項１に記載の方法であって：
   前記レンチキュラ構造における空間を液晶材料で満たす段階；
   を更に有する、方法。
4. 請求項１に記載の方法であって、前記ラビング層はポリイミドを有し、前記ベーキングは、約１２０℃乃至約１８０℃の温度範囲の温度を適用することを有する、方法。
5. 請求項１に記載の方法であって、前記プレートはガラスプレートを有し、前記レンチキュラ構造を付ける段階は、前記ガラスプレートに前記レンチキュラ構造を積層する段階を有する、方法。
6. 請求項１に記載の方法であって、前記レンチキュラ構造はレンチキュラフォイルを有し、プレートにおけるレンチキュラシートの導入前に前記レンチキュラ構造における前記ラビング層をベーキングする段階は、前記レンチキュラフォイルにおける前記ラビング層をベーキングする段階を有する、方法。
7. 請求項１に記載の方法であって、前記レンチキュラは切り換え可能なレンチキュラを有し、前記レンチキュラのモードを切り換えるように導電性電極を形成する段階を更に有する、方法。
8. 請求項１に記載の方法であって、前記のラビング層を付ける段階は、前記ラビング層におけるプリンティング及びスピニングのうちの１つを有する、方法。
9. レンチキュラを製造する方法であって：
   レンチキュラフォイルにラビング層を付ける段階；
   ディスプレイのプレートに前記レンチキュラフォイルを導入する前に、制約のない状態で前記レンチキュラフォイルにおける前記ラビング層をベーキングする段階；及び
   前記ベーキング後、前記プレートに前記レンチキュラフォイルを付ける段階；
   前記ラビング層をラビングする段階；
   前記レンチキュラフォイルにおけるレンチキュラキャビティを液晶材料で満たす段階；
   レンチキュラを形成するように前記レンチキュラキャビティにおいて前記液晶を閉じるように第２ラビング層を基板に付ける段階；
   前記レンチキュラの切り換えを可能にするように電場を変えるように前記レンチキュラに隣接する電極を形成する段階；及び
   画素を用いる前記切り換え可能なレンチキュラを照明するように、及び前記レンチキュラの切り換え可能な動作を制御するようにディスプレイ部分を備える段階；
   を有する方法。
10. 請求項９に記載の方法であって：
    前記第２ラビング層をラビングする段階；
    を更に有する、方法。
11. 請求項９に記載の方法であって、前記ラビング層はポリイミドを有し、前記ベーキングは、約１２０℃乃至約１８０℃の温度範囲の温度を適用することを有する、方法。
12. 請求項９に記載の方法であって、前記プレートはガラスプレートを有し、前記レンチキュラ構造を付ける段階は、前記ガラスプレートに前記レンチキュラフォイルを積層する段階を有する、方法。
13. 請求項９に記載の方法であって、前記レンチキュラに隣接して電極を形成する段階は、前記ラビング層の反対側に前記レンチキュラフォイルに隣接するＩＴＯ層を形成する段階を有する、方法。
14. 請求項９に記載の方法であって、前記レンチキュラに隣接して電極を形成する段階は、前記第２ラビング層に隣接するＩＴＯ層を形成する段階を有する、方法。
15. 請求項９に記載の方法であって、前記切り換え可能なレンチキュラは、動作の三次元モード及び二次元モードを有する、方法。
16. レンチキュラを製造する方法であって：
    形成される凸状レンチキュラ形状を有するレンチキュラフォイルにラビング層を付ける段階；
    ディスプレイのプレートに前記レンチキュラフォイルを導入する前に、制約のない状態で前記レンチキュラフォイルにおける前記ラビング層をベーキングする段階であって、それ故、前記レンチキュラフォイルは前記ベーキング中に制約を受けない、段階；及び
    前記ベーキング後、冷却されるとき、前記プレートに前記レンチキュラフォイルを付ける段階；
    前記ラビング層をラビングする段階；
    前記レンチキュラフォイルにおける凸状レンチキュラ形状を液晶材料で満たす段階；
    レンチキュラを形成するように前記レンチキュラキャビティにおいて前記液晶を閉じるように第２ラビング層を基板に付ける段階；
    前記レンチキュラの切り換えを可能にするように電場を変えるように前記レンチキュラに隣接する電極を形成する段階；及び
    画素を用いる前記切り換え可能なレンチキュラを照明するように、及び前記レンチキュラの切り換え可能な動作を制御するようにディスプレイ部分を備える段階；
    を有する方法。
17. 請求項１６に記載の方法であって、前記ラビング層はポリイミドを有し、前記ベーキングは、約１２０℃乃至約１８０℃の温度範囲の温度を適用することを有する、方法。
18. 請求項１６に記載の方法であって、前記プレートはガラスプレートを有し、前記レンチキュラ構造を付ける段階は、前記ガラスプレートに前記レンチキュラフォイルを積層する段階を有する、方法。
19. 請求項１６に記載の方法であって、前記電極を形成する段階は、ＩＴＯ層を形成する段階を有する、方法。
20. 請求項１６に記載の方法であって、前記切り換え可能なレンチキュラは、動作の三次元モード及び二次元モードを与える、ＩＴＯ層を形成する段階を有する、方法。

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