JP2021501354A - 液晶可変焦点要素を有する拡張現実ディスプレイおよびそれを形成するためのロールツーロール方法および装置 - Google Patents
液晶可変焦点要素を有する拡張現実ディスプレイおよびそれを形成するためのロールツーロール方法および装置 Download PDFInfo
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Abstract
Description
本願は、その全体が、参照することによって本明細書に組み込まれる、2017年10月26日に出願され、「AUGMENTED REALITY DISPLAY HAVING LIQUID CRYSTAL VARIABLE FOCUS ELEMENT AND ROLL−TO−ROLL METHOD AND APPARATUS FOR FORMING THE SAME」と題された、米国仮出願第62/577,678号の優先権の利益を主張する。
(参照による引用)
適応レンズアセンブリ
固定されたレンズを用いた適応レンズアセンブリ
切替可能な可変焦点要素コンポーネント
可変焦点要素製造方法および装置
ワイヤメッシュおよび電極パターンを形成するための方法
付加的考慮点
Claims (73)
- ディスプレイデバイスであって、
導波管アセンブリであって、前記導波管アセンブリは、光を出力し、画像を表示するように構成される導波管を備える、導波管アセンブリと、
前記導波管の主要表面に面した主要表面を有する適応レンズアセンブリであって、前記適応レンズアセンブリは、
波長板レンズと、
切替可能な波長板アセンブリであって、
体積をそれらの間に画定する第1の非液晶4分の1波長板および第2の非液晶4分の1波長板と、
前記第1の4分の1波長板と前記第2の4分の1波長板との間の体積内に配置される液晶層であって、前記液晶層の液晶分子は、選択的に切替可能な配向を有する、液晶層と
を備える、切替可能な波長板アセンブリと
を備える、適応レンズアセンブリと
を備える、ディスプレイデバイス。 - 前記切替可能な波長板アセンブリはさらに、前記第1の4分の1波長板と前記第2の4分の1波長板との間の体積内に配置される電極パターンを備え、前記電極パターンは、電場を選択的に確立し、前記液晶分子の配向を変化させるように構成される伝導性材料を含む、請求項1に記載のディスプレイデバイス。
- 前記電極パターンは、前記第1の4分の1波長板上に配置され、別の電極パターンは、前記第2の4分の1波長板上の体積内に配置される、請求項2に記載のディスプレイデバイス。
- 前記波長板レンズは、液晶ポリマー層を備える、請求項1に記載のディスプレイデバイス。
- 前記適応レンズアセンブリはさらに、前記波長板レンズと前記第1の4分の1波長板との間に配置される整合層を備え、前記整合層は、少なくとも部分的に、前記液晶ポリマー層内の液晶分子の配向を決定する、請求項4に記載のディスプレイデバイス。
- 前記波長板レンズは、他の液晶ポリマー層を前記液晶ポリマー層上に備える、請求項4に記載のディスプレイデバイス。
- 前記第1の4分の1波長板と前記第2の4分の1波長板との間の体積はさらに、前記第1の4分の1波長板と前記第2の4分の1波長板との間に延在するセル壁によって画定され、前記セル壁は、インクジェット印刷可能材料を含む、請求項1に記載のディスプレイデバイス。
- 前記波長板レンズおよび前記切替可能な波長板アセンブリは、適応レンズサブアセンブリを構成し、前記適応レンズアセンブリは、複数の適応レンズサブアセンブリを備え、各適応レンズサブアセンブリは、
波長板レンズと、
切替可能な波長板アセンブリと
を備える、請求項1に記載のディスプレイデバイス。 - 他の適応レンズアセンブリを前記導波管アセンブリの前記適応レンズアセンブリと反対の側にさらに備え、前記他の適応レンズアセンブリは、関連付けられた波長板レンズと、関連付けられた切替可能な波長板アセンブリとを備える、請求項1に記載のディスプレイデバイス。
- 適応レンズアセンブリであって、
波長板レンズと、
切替可能な波長板アセンブリであって、
体積をそれらの間に画定する第1の非液晶4分の1波長板および第2の非液晶4分の1波長板と、
前記第1の4分の1波長板と前記第2の4分の1波長板との間の体積内に配置される液晶層であって、前記液晶層の液晶分子は、選択的に切替可能な配向を有する、液晶層と
を備える、切替可能な波長板アセンブリと
を備える、適応レンズアセンブリ。 - 前記切替可能な波長板アセンブリはさらに、前記第1の4分の1波長板と前記第2の4分の1波長板との間の体積内に配置される電極パターンを備え、前記電極パターンは、電場を選択的に確立し、前記液晶分子の配向を変化させるように構成される伝導性材料を含む、請求項10に記載のディスプレイデバイス。
- 前記電極パターンは、前記第1の4分の1波長板上に配置され、他の電極パターンは、前記第2の4分の1波長板上の体積内に配置される、請求項11に記載のディスプレイデバイス。
- 前記波長板レンズは、液晶ポリマー層を備える、請求項10に記載のディスプレイデバイス。
- 前記適応レンズアセンブリはさらに、前記波長板レンズと前記第1の4分の1波長板との間に配置される整合層を備え、前記整合層は、少なくとも部分的に、前記液晶ポリマー層内の液晶分子の配向を決定する、請求項13に記載のディスプレイデバイス。
- 前記波長板レンズは、他の液晶ポリマー層を前記液晶ポリマー層上に備える、請求項13に記載のディスプレイデバイス。
- 前記第1の4分の1波長板と前記第2の4分の1波長板との間の体積はさらに、前記第1の4分の1波長板と前記第2の4分の1波長板との間に延在するセル壁によって画定され、前記セル壁は、インクジェット印刷可能材料を含む、請求項10に記載のディスプレイデバイス。
- 前記波長板レンズおよび前記切替可能な波長板アセンブリは、適応レンズサブアセンブリを構成し、前記適応レンズアセンブリは、複数の適応レンズサブアセンブリを備え、各適応レンズサブアセンブリは、
波長板レンズと、
切替可能な波長板アセンブリと
を備える、請求項10に記載のディスプレイデバイス。 - ディスプレイデバイスであって、
導波管アセンブリであって、前記導波管アセンブリは、光を出力し、画像を表示するように構成される導波管を備える、導波管アセンブリと、
前記導波管の主要表面に面した主要表面を有する適応レンズアセンブリであって、前記適応レンズアセンブリは、
波長板レンズと、
切替可能な波長板アセンブリであって、
体積をそれらの間に画定する第1の基板および第2の基板と、
前記体積内に配置される液晶層と、
前記液晶層の液晶分子を整合させるための第1のガイドのセットであって、前記第1のガイドのセットは、前記体積内に配置され、前記第1の基板上にある第1の電極パターンを備える、第1のガイドのセットと、
前記液晶層の液晶分子を整合させるための第2のガイドのセットであって、前記第2のガイドのセットは、前記体積内に配置され、前記第1の基板上にある第2の電極パターンを備える、第2のガイドのセットと
を備え、
前記第1の電極パターンおよび前記第2の電極パターンは、前記液晶層の液晶分子の配向を選択的に変化させるための電場を確立するように構成される、切替可能な波長板アセンブリと
を備える、適応レンズアセンブリと
を備える、ディスプレイデバイス。 - 前記第1の電極パターンおよび前記第2の電極パターンのうちの少なくとも1つは、平行導体のアレイを備える、請求項18に記載のディスプレイデバイス。
- 前記第1の電極パターンおよび前記第2の電極パターンのうちの少なくとも1つは、ワイヤメッシュを備える、請求項18に記載のディスプレイデバイス。
- 前記第1の基板および前記第2の基板はそれぞれ、4分の1波長板を備える、請求項18に記載のディスプレイデバイス。
- 前記波長板レンズおよび前記切替可能な波長板アセンブリは、適応レンズサブアセンブリを構成し、前記適応レンズアセンブリは、複数の適応レンズサブアセンブリを備え、各適応レンズサブアセンブリは、
波長板レンズと、
切替可能な波長板アセンブリと
を備える、請求項18に記載のディスプレイデバイス。 - 他の適応レンズアセンブリを前記導波管アセンブリの前記適応レンズアセンブリと反対の側にさらに備え、前記他の適応レンズアセンブリは、関連付けられた波長板レンズと、関連付けられた切替可能な波長板アセンブリとを備える、請求項18に記載のディスプレイデバイス。
- 適応レンズアセンブリであって、
波長板レンズと、
切替可能な波長板アセンブリであって、
体積をそれらの間に画定する第1の基板および第2の基板と、
前記体積内に配置される液晶層と、
前記液晶層の液晶分子を整合させるための第1のガイドのセットであって、前記第1のガイドのセットは、前記体積内に配置され、前記第1の基板上にある第1の電極パターンを備える、第1のガイドのセットと、
前記液晶層の液晶分子を整合させるための第2のガイドのセットであって、前記第2のガイドのセットは、前記体積内に配置され、前記第1の基板上にある第2の電極パターンを備える、第2のガイドのセットと
を備え、
前記第1の電極パターンおよび前記第2の電極パターンは、前記液晶層の液晶分子の配向を選択的に変化させるための電場を確立するように構成される、切替可能な波長板アセンブリと
を備える、適応レンズアセンブリ。 - 前記第1の電極パターンおよび前記第2の電極パターンのうちの少なくとも1つは、平行導体のアレイを備える、請求項24に記載の適応レンズアセンブリ。
- 前記第1の電極パターンおよび前記第2の電極パターンのうちの少なくとも1つは、ワイヤメッシュを備える、請求項24に記載の適応レンズアセンブリ。
- 前記第1の基板および前記第2の基板はそれぞれ、4分の1波長板を備える、請求項24に記載のディスプレイデバイス。
- 前記波長板レンズは、液晶ポリマー層を備える、請求項24に記載のディスプレイデバイス。
- 前記適応レンズアセンブリはさらに、前記波長板レンズと前記第1の4分の1波長板との間に配置される整合層を備え、前記整合層は、少なくとも部分的に、前記液晶ポリマー層内の液晶分子の配向を決定する、請求項28に記載のディスプレイデバイス。
- 前記波長板レンズは、他の液晶ポリマー層を前記液晶ポリマー層上に備える、請求項28に記載のディスプレイデバイス。
- 前記波長板レンズおよび前記切替可能な波長板アセンブリは、適応レンズサブアセンブリを構成し、前記適応レンズアセンブリは、複数の適応レンズサブアセンブリを備え、各適応レンズサブアセンブリは、
波長板レンズと、
切替可能な波長板アセンブリと
を備える、請求項24に記載のディスプレイデバイス。 - 液晶レンズを製造するためのロールツーロール装置であって、前記装置は、
処理するための基板のロールを提供するための供給基板ローラと、
レンズ構造を有する処理された基板をその上に受容するためのレンズ基板ローラと、
前記供給基板ローラから前記レンズ基板ローラへの展開された基板の経路を画定する基板経路と、
前記基板経路内の整合構造アプリケータであって、前記整合構造アプリケータは、前記基板の第1の側の液晶分子の配向を誘導するための整合構造を形成するように構成される、整合構造アプリケータと、
前記基板経路内の第1のレンズ層アプリケータであって、前記第1のレンズ層アプリケータは、
第1の液晶層を前記供給基板の第1の側に適用するように構成されるスロットダイと、
前記第1の液晶層を硬化させるように構成される第1の硬化ステーションと
を備える、第1のレンズ層アプリケータと、
を備える、装置。 - 前記第1の硬化ステーションは、紫外線(UV)光源を備え、前記UV光源は、前記第1の液晶層の液晶分子を重合化するように構成される、請求項32に記載のロールツーロール装置。
- 前記第1の硬化ステーションは、前記第1の液晶層を加熱するように構成される熱源を備える、請求項32に記載のロールツーロール装置。
- 第2のレンズ層アプリケータであって、
第2の液晶層を前記硬化された第1のレンズ層上に適用するように構成されるスロットダイと、
前記第2の液晶層を硬化させるように構成される第2の硬化ステーションと
を備える、第2のレンズ層アプリケータ
をさらに備える、請求項32に記載のロールツーロール装置。 - 前記第2の硬化ステーションは、紫外線(UV)光源を備え、前記UV光源は、前記第2の液晶層の液晶分子を重合化するように構成される、請求項35に記載のロールツーロール装置。
- 前記第2の硬化ステーションは、前記第2の液晶層を加熱するように構成される熱源を備える、請求項35に記載のロールツーロール装置。
- 前記整合構造アプリケータは、
整合層レジスト材料を前記供給基板の第1の側に適用するように構成されるスロットダイと、
前記整合層レジスト材料を硬化させ、固体整合層を形成するように構成される硬化ステーションと、
1つ以上の整合構造を前記固体整合層内に光学的にパターン化するように構成される光学整合器と
を備える、請求項32に記載のロールツーロール装置。 - 前記整合構造アプリケータは、
液体レジスト材料を前記供給基板の第1の側に印刷するように構成されるインクジェットプリンタと、
前記液体レジスト材料をインプリントし、液晶整合構造を形成するように構成されるロールテンプレートと、
エネルギー源であって、前記エネルギー源は、前記液体レジスト材料が前記共形ロールテンプレートと接触している間、前記液体レジスト材料を硬化させ、整合構造のパターンを前記供給基板の第1の側に備える固体レジストを形成するように構成される、エネルギー源と
を備える、請求項32に記載のロールツーロール装置。 - 液晶レンズを製造するためのロールツーロール装置であって、前記装置は、
処理するための基板のロールを提供するための供給基板ローラと、
整合構造をその上に有する処理された基板を受容するための中間基板ローラと、
前記供給基板ローラから前記中間基板ローラへの展開された基板の経路を画定する基板経路と、
インプリントレジストを堆積させるように構成される堆積デバイスと、
複数のローラによって画定された閉鎖されたテンプレート経路に沿って進行するように構成される連続テンプレートループであって、前記テンプレート経路のインプリント部分は、前記基板経路の一部と一致する、連続テンプレートループと、
前記整合構造を硬化させ、固体整合層を形成するように構成されるエネルギー源と
を備える、装置。 - 前記エネルギー源は、紫外線(UV)光源を備える、請求項40に記載のロールツーロール装置。
- 前記堆積デバイスは、前記エネルギー源の上流にあるスロットダイを備え、前記スロットダイは、前記インプリントレジストを前記供給基板の第1の側に適用するように構成され、前記テンプレートループは、前記インプリントレジストを前記ロールテンプレート経路のインプリント部分に沿ってインプリントするように構成される、請求項40に記載のロールツーロール装置。
- 前記堆積デバイスは、前記エネルギー源の上流にあるインクジェットプリンタを備え、前記インクジェットプリンタは、インプリントレジストを印刷するように構成され、前記テンプレートは、前記インプリントレジストを前記テンプレート経路のインプリント部分に沿ってインプリントするように構成される、請求項40に記載のロールツーロール装置。
- 前記インクジェットプリンタは、前記インプリントレジストを前記テンプレート上に堆積させるように構成される、請求項43に記載のロールツーロール装置。
- 液晶レンズを製造するための方法であって、前記方法は、
供給基板ローラにおいて、基板の供給ロールを展開することと、
前記供給基板ローラとレンズ基板ローラとの間に延在する展開された基板を処理することと、
続いて、前記レンズ基板ローラにおいて、前記展開された基板を再巻取することと
を含み、前記展開された基板を処理することは、
整合層を前記展開された基板の第1の側に形成することと、
第1の液晶層を前記整合構造にわたって堆積させることと、
前記第1の液晶層を硬化させ、第1のレンズ層を形成することと
を含む、方法。 - 前記第1の液晶層を堆積させることは、スロットダイを使用して、液晶を前記整合構造上に適用することを含む、請求項45に記載の方法。
- 前記第1の液晶層を硬化させることは、前記第1の液晶層を紫外線(UV)光で照射することを含む、請求項45に記載の方法。
- 前記第1の液晶層を硬化させることは、前記第1の液晶層をオーブン内で加熱することを含む、請求項45に記載の方法。
- 前記整合層を形成することは、
選択的に画定可能な材料を前記基板の第1の側に堆積させることと、
前記堆積された選択的に画定可能な材料をパターン化することと
を含む、請求項45に記載の方法。 - 前記選択的に画定可能な材料をパターン化することは、前記選択的に画定可能な材料を光に暴露し、ホログラフィック記録を形成することを含む、請求項49に記載の方法。
- 前記選択的に画定可能な材料は、レジストであり、前記選択的に画定可能な材料をパターン化することは、
共形ロールテンプレートを使用して、前記レジストをインプリントすることと、
前記液体レジスト材料が前記共形ロールテンプレートと接触している間、前記液体レジスト材料を硬化させ、固体整合構造を前記供給基板の第1の側に形成することと
を含む、請求項49に記載の方法。 - 第2の液晶層を前記第1のレンズ層にわたって適用することと、
前記第2の液晶層を硬化させ、固体の第2のレンズ層を形成することと
をさらに含む、請求項45に記載の方法。 - 前記供給ロールを展開する前に、電極パターンを前記整合層が形成される側と反対の前記基板の下面側に形成することをさらに含む、請求項45に記載の方法。
- 前記展開された基板を再巻取後、前記基板を展開し、複数の液晶セル壁を前記基板の下面上に形成することをさらに含む、請求項53に記載の方法。
- 前記複数の液晶セル壁を形成することは、インクジェット堆積を含む、請求項54に記載の方法。
- 前記基板を他の基板に取り付け、前記基板と前記他の基板と前記液晶セル壁とによって画定された開放体積を形成することと、
前記開放体積を液晶で充填することと
をさらに含む、請求項54に記載の方法。 - 前記基板は、4分の1波長板である、請求項45に記載の方法。
- 液晶レンズを製造するための方法であって、前記方法は、
供給基板ローラにおいて、基板の供給ロールを展開することであって、前記展開された基板は、前記供給基板ローラと中間基板ローラとの間に延在する、ことと、
前記基板上の液晶分子の配向を誘導するために、整合特徴を前記展開された基板上に形成することであって、前記整合特徴を形成することは、複数のローラによって画定された進行経路を有する閉ループテンプレートを使用して、前記整合特徴をインプリントすることを含む、ことと、
続いて、前記中間基板ローラにおいて、前記展開された基板を再巻取することと
を含む、方法。 - 前記整合特徴を形成することは、
インプリントレジストを前記基板上に堆積させることと、
前記テンプレートを使用して、前記インプリントレジストをインプリントすることと、
前記テンプレートが前記インプリントレジストをインプリントする間、前記インプリントレジストを硬化させ、固体整合構造を前記供給基板上に形成することと
を含む、請求項58に記載の方法。 - 前記供給ロールは、電極パターンを前記整合層が形成されるべき上側と反対の前記基板の下面側に備える、請求項58に記載の方法。
- 前記展開された基板を再巻取後、前記基板を展開し、複数の液晶セル壁を前記基板の上側に形成することをさらに含む、請求項60に記載の方法。
- 前記複数の液晶セル壁を形成することは、前記セル壁をインクジェット堆積によって印刷することを含む、請求項61に記載の方法。
- 前記基板を他の基板に取り付け、前記基板と前記他の基板と前記液晶セル壁とによって画定された開放体積を形成することと、
前記開放体積を液晶で充填することと
をさらに含む、請求項61に記載の方法。 - 前記基板は、4分の1波長板である、請求項58に記載の方法。
- 液晶レンズを製造するための方法であって、前記方法は、
中間基板ローラにおいて、中間基板のロールを展開することであって、前記中間基板は、液晶分子のための整合特徴を備え、前記整合特徴は、前記中間基板の第1の側にある、ことと、
前記中間基板ローラとレンズ基板ローラとの間に延在する展開された基板を処理することであって、前記展開された基板を処理することは、
第1の液晶層を前記整合特徴上に堆積させることと、
前記第1の液晶層を硬化させ、第1のレンズ層を形成することと
を含む、ことと、
続いて、前記レンズ基板ローラにおいて、前記展開された基板を再巻取することと
を含む、方法。 - 前記第1の液晶層を堆積させることは、液晶材料をスロットダイを用いて適用することを含む、請求項65に記載の方法。
- 前記第1の液晶層を硬化させることは、前記第1の液晶層を紫外線(UV)光で照射することを含む、請求項65に記載の方法。
- 前記第1の液晶層を硬化させることは、前記第1の液晶層をオーブン内で加熱することを含む、請求項65に記載の方法。
- 第2の液晶層を前記第1のレンズ層にわたって適用することと、
前記第2の液晶層を硬化させ、固体の第2のレンズ層を形成することと
をさらに含む、請求項65に記載の方法。 - 前記展開された基板を再巻取後、前記基板を展開し、複数の液晶セル壁を前記基板上に形成することをさらに含む、請求項65に記載の方法。
- 前記複数の液晶セル壁を形成することは、インクジェット堆積を含む、請求項70に記載の方法。
- 前記基板を他の基板に取り付け、前記基板と前記他の基板と前記液晶セル壁とによって画定された開放体積を形成することと、
前記開放体積を液晶材料で充填することと
をさらに含む、請求項70に記載の方法。 - 前記基板は、前記整合特徴をその上に備える4分の1波長板である、請求項45に記載の方法。
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