JP2010518427A - 感度および寿命が向上された変調器 - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図2
Description
VBias=Vsensor+Vpellicle+Vair
=Vsensor[1+(εsensor*dpellicle)/(εpellicle*dsensor)+(εsensor*dair)/dsensor] (数1)
VBiasは、電極Aおよび電極B間に与えられた電圧である。
Vsensorはセンサ材料が必要とする電圧である。
VpellicleおよびVairは、外皮および空隙にかかる電圧である。
εは、各材料の誘電率である。
dは各材料の厚みである。
ここで、VBiasを固定することで、電極間の空隙dairは、液晶センサ材料の固有の動作電圧(Vsensor)の関数となる。多くの実施形態においては、液晶センサ材料の固有の切り替え電圧は、図3Aおよび3Bを参照して後で詳述するように、センサ材料の光透過がセンサ材料間の電圧変化に対して最大感度を有するセンサ材料の電圧に対応する。特定の実施形態においては、電極間の動作電圧は、LCD材料の固有の切り替え電圧に、上述の数式を用いて関連付けられる。多くの実施形態においては、材料の固有の切り替え電圧を低減させることで切り替え速度を落とすことができる。
1.液晶およびポリマーマトリックスの特性
2.センサ材料の液晶液滴径分布
3.ポリマーマトリックスと液晶との間の界面特性
より具体的には、図3Aおよび3Bの曲線の勾配は、液滴径分布およびポリマーマトリックスと液晶との間の界面特性の影響を受ける。液滴間で径が均一であり、LC液滴の結晶がポリマーマトリックスに対して容易に移動および/または切り替えが可能な場合、より急峻な勾配が生じうる。図3Aおよび3Bに示す曲線の電圧シフトは、ポリマーマトリックスおよび液晶間の界面特性の影響を受けうる。LCがポリマーマトリクスに対して容易に移動および/または切り替え可能な場合、曲線はより低電圧にシフトしうる。本発明の実施形態は、ポリマーマトリックスと液晶との間の界面アンカリングおよび/または摩擦を低減して、T−V曲線の勾配をより急峻にして、さらに、LC材料および電圧撮像システムの動作電圧を低範囲にシフトさせる。LC分子をポリマーマトリックスにアンカリングすることで、LC材料の固有の動作電圧を上げることができる。摩擦力は、LC分子の静摩擦に関しうるポリマーマトリックスへのアンカリング力を含みえ、さらには、LC分子およびポリマーマトリックス間の相対運動に関する動摩擦を含みうる。摩擦は、分子が周囲のポリマーマトリックスに対して運動する速度に対して影響を及ぼしうるので、摩擦の低減により、LC分子の切り替え速度が上がりうる。LC分子のポリマーマトリックスへのアンカリングを克服するのには電圧上昇が必要となりうるので、アンカリング力の強化は、LC合成材料の固有の動作電圧の上昇に関しうる。
NCAP形成プロセス概略
感度向上
保護膜形成による寿命向上
a.多機能性アクリレート、二官能性アクリレート、シリコーンアクリレート、および光学ナノ粒子の混合物が強化フィラーとして利用されたUV処理可能なハードコーティング調合物
b.それぞれ対応する金属アルコキシドゾルゲル(sol-gel)から形成された全ての非導電性および低誘電率の金属酸化物等の、ゾルゲル調合物。この族内の最適な材料はシリカゾルゲルである。変調器の表面のマイラー(Mylar)への付着を促進するには有機添加物が必要となろう。
c.エポキシ、ウレタン調合物等の、熱処理可能な(低温および室温処理)材料。
d.有機/無機合成材料。上述の全ての有機コーティング材料(a、b、c)を無機フィラーと組み合わせてさらに硬化させることができる。
Claims (43)
- ポリマーマトリックスに包まれた液晶液滴を含み、光を透過させる固有の動作電圧を降下させるのに足る量の界面剤を含むセンサ層と、
前記液晶の変調器層を保護するハードコーティング層と、
を備える、電気光学変調器の組立品。 - 前記界面剤は、非イオンブロックコポリマー、反応性サーファクタント、または消泡剤のうち少なくともいずれかを含む、請求項1に記載の組立品。
- 前記ハードコーティング層は、UV処理可能なハードコーティング、ゾルゲル、熱処理可能な有機/無機合成材料のうち少なくともいずれかを含む、請求項1に記載の組立品。
- ラテックスベースのNCAP変調器を製造する方法であって、
透明電極を有するプラスチック基板上に界面剤を含むNCAPラテックスベース材料をコーティングする工程と、
前記コーティングされた基板をプラスチックカバーで覆い、前記プラスチック基板と前記プラスチックカバーとの間で前記NCAP材料を挟み込む工程と、
前記挟み込まれたNCAP材料を光学ブロック基板に積層する工程と、
前記プラスチックカバーを除去する工程と、
前記NCAPラテックスベース材料上に誘電体ミラー外皮を積層する工程と、
前記外皮をUV処理可能な有機コーティングでコーティングする工程と、
前記処理可能な有機コーティングを有機ハードコーティングになるようにUV処理する工程と、を備える、方法。 - 前記界面剤は、消泡剤を含む、請求項4に記載の方法。
- 前記消泡剤は、前記変調器の動作電圧を降下させるのに足る量分、存在する、請求項5に記載の方法。
- 前記消泡剤は、前記変調器の動作電圧を降下させるのに足る量の反応性末端基を有するシロキサンを含む、請求項5に記載の方法。
- 前記消泡剤は、前記変調器の動作電圧を降下させるのに足る量の反応性フッ化分子を含む、請求項5に記載の方法。
- 前記消泡剤は、前記変調器の前記動作電圧を降下させるのに足る量の非イオンブロックコポリマーを含む、請求項5に記載の方法。
- スリップ剤としての多機能性アクリレートおよびシリコーンアクリレートと、アクリレート(メタクリレート)末端硬化剤と、無機フィラーとしてのナノサイズのシリカと、フォトイニシエータとの混合物として、前記UV処理可能な有機コーティングを形成する工程をさらに備える、請求項4に記載の方法。
- 保護コーティングを有するNCAPラテックスベースの変調器であって、
界面剤を含むNCAPラテックスベース材料と、
前記NCAP材料の上に積層された誘電体ミラー外皮と、
前記ミラー外皮の上に処理されたUV処理可能な有機ハードコーティングと、を備える、変調器。 - 前記界面剤は、消泡剤を含む、請求項11に記載の変調器。
- 前記消泡剤の量は、前記変調器の動作電圧を降下させるに足る量である、請求項12に記載の変調器。
- 前記消泡剤は、前記変調器の動作電圧を降下させるのに足る量の反応性末端基を有するシロキサンを含む、請求項12に記載の変調器。
- 前記消泡剤は、前記変調器の動作電圧を降下させるのに足る量の反応性フッ化ポリマーを含む、請求項12に記載の変調器。
- 前記消泡剤は、前記変調器の動作電圧を降下させるのに足る量の非イオンブロックコポリマーを含む、請求項12に記載の変調器。
- 前記UV処理可能な有機コーティングは、
スリップ剤としての多機能性アクリレートおよびシリコーンアクリレートと、アクリレート(メタクリレート)末端硬化剤と、無機フィラーとしてのナノサイズのシリカと、フォトイニシエータとの混合物を有する、請求項11に記載の変調器。 - 電気光学変調器材料であって、
液晶分子を有する液滴と、
前記液滴を包み支持するポリマーマトリックスと、
前記材料から光を透過するよう前記液晶分子の配向を変化させる動作電圧を降下させるに足る量の消泡剤と、を備える、電気光学変調器材料。 - 前記消泡剤は、前記電気光学変調器材料の約1から約10重量パーセントを占める、請求項18に記載の電気光学変調器材料。
- 前記消泡剤は、前記ポリマーマトリックスと反応する反応成分を含む、請求項18に記載の材料。
- 前記消泡剤は、反応性末端基を有するシロキサン、反応性フッ化ポリマー、または、非イオンブロックコポリマーのうち少なくともいずれかを含むことで前記ポリマーマトリックスと反応する、請求項18に記載の材料。
- NCAP電気光学変調器材料であって、
液晶分子を有する液滴と、
前記液滴を包み支持するラテックスベースのポリマーマトリックスと、
前記材料から光を透過するよう前記液晶分子の配向を変化させる動作電圧を降下させるに足る量の界面剤と、を備える、NCAP電気光学変調器材料。 - 前記界面剤は、前記動作電圧を降下させるのに足る量の消泡剤を有する、請求項22に記載の材料。
- 前記消泡剤は、前記ラテックスベースのポリマーマトリックスと反応し前記動作電圧を降下させるのに足る量の反応性消泡剤を含む、請求項23に記載の材料。
- 前記消泡剤は、前記ラテックスベースのポリマーマトリックスと反応する反応性末端基を有するシロキサンを含む、請求項23に記載の材料。
- 前記消泡剤は、前記ラテックスベースのポリマーマトリックスと反応する反応性フッ化ポリマーを含む、請求項23に記載の材料。
- 前記消泡剤は、前記電気光学変調器材料の約1から約10重量パーセントを占める、請求項23に記載の材料。
- 前記消泡剤は、親水‐親油平衡が約10未満である、請求項23に記載の材料。
- 前記界面剤は、非イオンブロックコポリマーまたは反応性サーファクタントのうち少なくともいずれかを有する、請求項22に記載の材料。
- 前記界面剤は、前記液晶分子の前記ポリマーマトリックスへのアンカリングを低減させる、請求項22に記載の材料。
- 前記界面剤は、前記液滴と前記ラテックスベースのポリマーマトリックスとの間の前記液滴の上に界面層を形成する、請求項22に記載の材料。
- 前記界面剤は、前記液晶分子の表面張力を低減させる第1の内側部分と、前記ポリマーマトリックス内で固定される第2の外側部分と、を含む界面層を形成する、請求項22に記載の材料。
- NCAP電気光学変調器材料であって、
液晶分子を有する液滴と、
前記液滴を包み支持する水溶性ポリマーベースのマトリックスと、
前記材料から光を透過するよう前記液晶分子の配向を変化させる動作電圧を降下させるに足る量の消泡剤と、を備える、NCAP電気光学変調器材料。 - 前記消泡剤は、前記水溶性ポリマーと反応し前記材料の前記動作電圧を降下させる反応性消泡剤を有する、請求項33に記載の材料。
- NCAP電気光学材料を作製する方法であって、
液晶材料をラテックス乳剤と組み合わせる工程と、
前記液晶材料を少なくとも1つの界面剤により乳化させて、前記液晶材料の液滴を含む乳剤を形成する工程と、
前記乳剤を基板に塗布する工程と、
前記基板上の前記乳剤を乾燥させて、ラテックスベースのマトリックスで前記液滴を包む工程と、を備え、
前記少なくとも1つの界面剤の量は、前記材料から光を透過するよう前記液晶材料の分子配向を変化させる動作電圧を降下させるに足る量である、方法。 - 前記界面剤は、前記液晶が乳化している間、泡を分解するクラスタを形成する消泡剤を含み、
前記消泡剤は前記ラテックス乳剤と反応して、前記液晶材料の前記動作電圧を降下させる、請求項35に記載の方法。 - 前記基板に塗布された前記乳剤は、約1から100cpの粘度を有して、前記消泡剤のクラスタを前記液晶の液滴へと移動させ、前記液晶の液滴付近で前記ラテックス乳剤と反応させる、請求項36に記載の方法。
- 前記消泡剤は、前記変調器の前記動作電圧を降下させるのに足る量の反応性末端基を有するシロキサンを含む、請求項36に記載の方法。
- 前記消泡剤は、前記変調器の前記動作電圧を降下させるのに足る量の反応性フッ化ポリマーを含む、請求項36に記載の方法。
- 前記消泡剤は、前記変調器の前記動作電圧を降下させるのに足る量の非イオンブロックコポリマーを含む、請求項36に記載の方法。
- PDLC電気光学変調器材料であって、
液晶分子を有する液滴と、
前記液滴を包み支持する、溶媒による相分離PDLC調合物と、
前記材料から光を透過するよう前記液晶分子の配向を変化させる動作電圧を降下させるに足る量の消泡剤と、を備える、PDLC電気光学変調器材料。 - 前記消泡剤は、前記溶媒による相分離PDLC調合物と反応して前記材料の前記動作電圧を降下させる反応性消泡剤を有する、請求項41に記載の材料。
- 前記消泡剤は、前記PDLC電気光学変調器材料の約1から約10重量パーセントを占める、請求項41に記載の材料。
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