JP6629243B2 - グレーティング、表示装置およびグレーティングの製造方法 - Google Patents
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Description
前記第1透明電極と前記第2透明電極との間に電圧が印加された場合、前記ナノオーダーの物質が電磁エネルギーを熱エネルギーに変換することで、前記液晶エラストマーはコレステリック相を示して全波長の光を反射しており、前記第1透明電極と前記第2透明電極との間に電圧が印加されていない場合、前記ポリマー層は透明状態になる。
本発明の実施例に係る表示装置は、上記のグレーティングを採用するため、小さい厚さを有し、2D表示をするときの光透過損失が減少される。
表示パネルの出光側の下地基板がグレーティングの第1基板として用いられると、表示装置の厚さがさらに減少できる。
第1および第2基板上に、グレーティング構造を有しかつ対応して設置される第1および第2透明電極をそれぞれ形成するステップと、
前記第1透明電極上にポリマー層を形成するステップと、
前記第1および第2基板をセルに組み立てるステップと、を含み、
前記ポリマー層には電磁エネルギーを熱エネルギーに変換するナノオーダーの物質、および液晶エラストマーが含有され、前記第1透明電極と前記第2透明電極との間に電圧が印加された場合、前記ナノオーダーの物質が電磁エネルギーを熱エネルギーに変換することで、前記ポリマー層はコレステリック相を示して全波長の光を反射しており、前記第1透明電極と前記第2透明電極との間に電圧が印加されていない場合、前記ポリマー層は透明状態になる、グレーティングの製造方法を提供する。
前記第1透明電極上に、前記シロキサン側鎖型液晶エラストマー、前記ナノオーダーの物質、紫外線重合性の液晶性モノマーおよび光開始剤が含有される1層目の混合物層を塗布するステップaと、
前記混合物層を第1温度に加熱することで、前記シロキサン側鎖型液晶エラストマーが第1ピッチを形成するステップbと、
紫外線が、前記第1透明電極に対応される開口を有するマスクを通して、設定のピッチが形成された1層目の混合物層に照射されることで、前記紫外線重合性の液晶性モノマーはポリマーネットワークを形成して前記第1ピッチを安定させ、第1波長の光を反射でき、前記混合物層を室温まで冷却し、エッチングによって1層目のポリマー層パターンを形成するステップcと、
第1ピッチを有する1層目のポリマー層パターンが形成された前記第1透明基板上に2層目の混合物層を塗布するステップdと、
前記2層目の混合物層を第2温度に加熱し、ステップcを繰り返して、第2ピッチを有しかつ第2波長の光を反射できる2層目のポリマー層を形成するステップeと、を含む。
該グレーティングは、対向して設けられる第1基板21および第2基板22と、グレーティング構造を有し、かつ第1基板21の第2基板22に向く面に設けられる第1透明電極23と、第2基板22の第1基板21に向く面に設けられ、かつ第1透明電極23に対向する第2透明電極24と、第1透明電極23と第2透明電極24との間に位置され、電磁エネルギーを熱エネルギーに変換するナノオーダーの物質および液晶エラストマーが含有されるポリマー層25と、を含んでおり、
第1透明電極23と第2透明電極24との間に電圧が印加された場合、ナノオーダーの物質が電磁エネルギーを熱エネルギーに変換することで、液晶エラストマーはコレステリック相を示して全波長の光を反射しており、第1透明電極23と第2透明電極24との間に電圧が印加されていない場合、ポリマー層25は透明状態になる。
該方法は、
第1および第2基板上に、グレーティング構造を有しかつ対応して設置される第1および第2透明電極をそれぞれ形成するステップ101と、
前記第1透明電極上にポリマー層を形成するステップ102と、
前記第1および第2基板をセルに組み立てるステップ103と、を含み、
前記ポリマー層には電磁エネルギーを熱エネルギーに変換するナノオーダーの物質、および液晶エラストマーが含有され、前記第1透明電極と前記第2透明電極との間に電圧が印加された場合、前記ナノオーダーの物質が電磁エネルギーを熱エネルギーに変換することで、前記ポリマー層はコレステリック相を示して全波長の光を反射しており、前記第1透明電極と前記第2透明電極との間に電圧が印加されていない場合、前記ポリマー層は透明状態になる。
前記第1透明電極上に、前記シロキサン側鎖型液晶エラストマー、前記ナノオーダーの物質、紫外線重合性の液晶性モノマーおよび光開始剤が含有される混合物層を塗布するステップaと、
前記混合物層を設定の第1温度に加熱することで、前記シロキサン側鎖型液晶エラストマーが設定の第1ピッチを形成するステップbと、
紫外線が、前記第1透明電極に対応される開口を有するマスクを通して、設定のピッチが形成された混合物層に照射されることで、紫外線重合性の液晶性モノマーはポリマーネットワークを形成して前記第1ピッチを安定させ、第1波長の光を反射でき、前記混合物層を室温まで冷却し、エッチングによって1層目のポリマー層を形成するステップcと、
第1ピッチを有する1層目のポリマー層が形成された前記第1透明基板上に2層目の混合物層を塗布するステップdと、
ステップbでの第1温度を第2温度に調整し、ステップcを繰り返して、第2ピッチを有しかつ第2波長の光を反射できる2層目のポリマー層を形成するステップeと、
を含み、そのうち、ステップeにおいて、
シロキサン側鎖型液晶エラストマーは、2層目の混合物層を設定の第2温度まで加熱することで、設定の第2ピッチを形成しており、紫外線が、前記第1透明電極に対応する開口を有するマスクを通して、設定のピッチが形成された2層目の混合物層に照射されることで、紫外線重合性の液晶性モノマーはポリマーネットワークを形成して前記第2ピッチを安定させ、第2波長の光を反射でき、2層目の混合物層を室温まで冷却し、エッチングによって2層目のポリマー層を形成する。
(実施例1)
3D液晶表示装置の製造ステップは、下記の通りである。
ステップ1
慣用方法で液晶表示パネルを製造する。
ステップ2
液晶表示パネルの出光側の下地基板上に、エッチングによってグレーティング構造を有する第1透明電極を形成する。例えば、まず、下地基板の基板面を覆う透明電極層を製造し、続いて透明電極層の一部をエッチングして、グレーティング構造を有する第1透明電極を形成する。
ステップ3
図2に示された、質量比が5:4であり、n=4、k=4である、架橋剤(ビナフトール)bと液晶性モノマーaを、m=6のメチルハイドロジェンポリシロキサンcにグラフトして、シロキサン側鎖型液晶エラストマーを形成しており、得られたシロキサン側鎖型液晶エラストマー、四酸化三鉄ナノ粒子、紫外線重合性の液晶性モノマー、および光開始剤を、89.75%、5%、5%、および0.25%の質量分率で均一に混合させて、混合物を取得する。
ステップ4
第1透明電極上に、厚さが0.5μmである、ステップ3で得られた混合物を1層塗布して混合物層を取得しており、この混合物層を温度65℃まで加熱して混合物層に490nmのピッチを形成する。該混合物層は、波長が680nmである可視光線、すなわち黄色光を反射できる。マスク(マスクの開口は第1透明電極に対応)を通して混合物層に強度が5mw/cm2である紫外線を照射することで、混合物層中の紫外線重合性の液晶性モノマーが架橋反応によりポリマーネットワークを形成して、このときのピッチを安定させる。その後、室温まで冷却して、エッチングによって第1透明電極上に位置される1層目のポリマー層を取得する。
ステップ5
1層目のポリマー層上に、厚さが0.3μmである、ステップ3で得られた混合物をさらに1層塗布して混合物層を取得しており、この混合物層を温度80℃まで加熱して混合物層に290nmのピッチを形成する。該混合物層は、波長が460nmである可視光線、すなわち青色光を反射できる。マスク(マスクの開口は第1透明電極に対応)を通して混合物層に強度が5mw/cm2である紫外線を照射することで、混合物層中の紫外線重合性の液晶性モノマーが架橋結合によりポリマーネットワークを形成して、このときのピッチを安定させる。その後、室温まで冷却して、エッチングによって1目層のポリマー層上に位置される2層目のポリマー層を取得する。
ステップ6
2層目のポリマー層上に、第2透明電極付きの第2基板を覆う。第2透明電極は、2層目のポリマー層に向き、かつ2層目のポリマー層に対応する。すなわち、第2透明電極、2層のポリマー層、および第1透明電極が積層され設置されることで、グレーティングを有する表示パネルを製造し、バックライトモジュールと共に3D表示装置に組み立てられる。
3D液晶表示装置の製造ステップは、下記の通りである。
ステップ1
慣用方法で液晶表示パネルを製造する。
ステップ2
表示パネルの出光側の下地基板上に、エッチングによってグレーティング構造を有する第1透明電極を形成する。例えば、まず、下地基板の基板面を覆う透明電極層を製造し、続いて透明電極層の一部をエッチングして、グレーティング構造を有する第1透明電極を形成する。
ステップ3
図2に示された、質量比が3:2であり、n=6、k=6である、架橋剤(ビナフトール)bと液晶性モノマーaを、m=4のメチルハイドロジェンポリシロキサンcにグラフトして、シロキサン側鎖型液晶エラストマーを形成しており、得られたシロキサン側鎖型液晶エラストマー、四酸化三鉄ナノ粒子、紫外線重合性の液晶性モノマー、および光開始剤を、81.5%、8%、10%、および0.5%の質量分率で均一に混合させて、混合物を取得する。
ステップ4
第1透明電極上に、厚さが0.4μmである、ステップ3で得られた混合物を1層塗布して混合物層を取得しており、この混合物層を温度70℃まで加熱して混合物層に340nmのピッチを形成する。該混合物層は、波長が540nmである可視光線、すなわち緑色光を反射できる。マスク(マスクの開口は第1透明電極に対応)を通して混合物層に強度が5mw/cm2である紫外線を照射することで、混合物層中の紫外線重合性の液晶性モノマーが架橋反応によりポリマーネットワークを形成して、このときのピッチを安定させる。その後、室温まで冷却して、エッチングによって第1透明電極上に位置される1層目のポリマー層を取得する。
ステップ5
1層目のポリマー層上に、厚さが0.6μmである、ステップ3で得られた混合物をさらに1層塗布して混合物層を取得しており、この混合物層を温度85℃まで加熱して混合物層に265nmのピッチを形成する。該混合物層は、波長が420nmである可視光線、すなわち紫色光を反射できる。マスク(マスクの開口は第1透明電極に対応)を通して混合物層に強度が5mw/cm2である紫外線を照射することで、混合物層中の紫外線重合性の液晶性モノマーが架橋反応によりポリマーネットワークを形成して、このときのピッチを安定させる。その後、室温まで冷却して、エッチングによって1目層のポリマー層上に位置される2層目のポリマー層を取得する。
ステップ6
2層目のポリマー層上に、第2透明電極付きの第2基板を覆って、グレーティングを有する表示パネルを得る。第2透明電極は、2層目のポリマー層に向き、かつ2層目のポリマー層に対応する。すなわち、第2透明電極、2層のポリマー層、および第1透明電極が積層され設置され、且つ、バックライトモジュールと共に3D表示装置に組み立てられる。
3D液晶表示装置の製造ステップは、下記の通りである。
ステップ1
慣用方法で液晶表示パネルを製造する。
ステップ2
表示パネルの出光側の下地基板上に、エッチングによってグレーティング構造を有する第1透明電極を形成する。例えば、まず、下地基板の基板面を覆う透明電極層を製造し、続いて透明電極層の一部をエッチングして、グレーティング構造を有する第1透明電極を形成する。
ステップ3
図2に示された、質量比が1:1であり、n=8、k=8である、架橋剤(ビナフトール)bと液晶性モノマーaを、m=10のメチルハイドロジェンポリシロキサンcにグラフトして、シロキサン側鎖型液晶エラストマーを形成しており、得られたシロキサン側鎖型液晶エラストマー、四酸化三鉄ナノ粒子、紫外線重合性の液晶性モノマー、および光開始剤を、85.6%、6%、8%、および0.4%の質量分率で均一に混合させて、混合物を取得する。
ステップ4
第1透明電極上に、厚さが0.8μmである、ステップ3で得られた混合物を1層塗布して混合物層を取得しており、この混合物層を温度70℃まで加熱して混合物層に440nmのピッチを形成する。該混合物層は、波長が630nmである可視光線、すなわち黄色光を反射できる。マスク(マスクの開口は第1透明電極に対応)を通して混合物層に強度が5mw/cm2である紫外線を照射することで、混合物層中の紫外線重合性の液晶性モノマーが架橋反応によりポリマーネットワークを形成して、このときのピッチを安定させる。その後、室温まで冷却して、エッチングによって第1透明電極上に位置される1層目のポリマー層を取得する。
ステップ5
1層目のポリマー層上に、厚さが0.5μmである、ステップ3で得られた混合物をさらに1層塗布して混合物層を取得しており、この混合物層を温度80℃まで加熱して混合物層に280nmのピッチを形成する。該混合物層は、波長が450nmである可視光線、すなわち青色光を反射できる。マスク(マスクの開口は第1透明電極に対応)を通して混合物層に強度が5mw/cm2である紫外線を照射することで、混合物層中の紫外線重合性の液晶性モノマーが架橋反応によりポリマーネットワークを形成して、このときのピッチを安定させる。その後、室温まで冷却して、エッチングによって1目層のポリマー層上に位置される2層目のポリマー層を取得する。
ステップ6
2層目のポリマー層上に、第2透明電極付きの第2基板を覆って、グレーティングを有する表示パネルを得る。第2透明電極は、2層目のポリマー層に向き、かつ2層目のポリマー層に対応する。すなわち、第2透明電極、2層のポリマー層、および第1透明電極が積層され設置され、且つ、バックライトモジュールと共に3D表示装置を組み立てる。
Claims (21)
- 対向して設けられる第1基板および第2基板と、
グレーティング構造を有し、かつ前記第1基板の前記第2基板に向く面に設けられる第1透明電極と、
前記第2基板の前記第1基板に向く面に設けられ、かつ前記第1透明電極に対応する第2透明電極と、
前記第1透明電極と前記第2透明電極との間に位置され、電磁エネルギーを熱エネルギーに変換するナノオーダーの物質および液晶エラストマーが含有されるポリマー層と、を含むグレーティングであって、
前記第1透明電極と前記第2透明電極との間に電圧が印加された場合、前記ナノオーダーの物質が電磁エネルギーを熱エネルギーに変換することで、前記ポリマー層はコレステリック相を示して可視域全域の光を反射しており、前記第1透明電極と前記第2透明電極との間に電圧が印加されていない場合、前記ポリマー層は透明状態になる、グレーティング。 - 前記ナノオーダーの物質は、四酸化三鉄ナノ粒子または四酸化三鉄ナノロッドである、 請求項1に記載のグレーティング。
- 前記ポリマー層に対する前記ナノオーダーの物質の質量分率は、1〜10%である、
請求項1または2に記載のグレーティング。 - 前記グレーティングは少なくとも2層のポリマー層を含み、前記液晶エラストマーはシロキサン側鎖型液晶エラストマーであり、前記少なくとも2層のポリマー層のコレステリック相は可視域全域の光を反射する、
請求項1〜3のいずれか一項に記載のグレーティング。 - 前記ポリマー層の各層の厚さは、0.2〜1.0μmである、
請求項4に記載のグレーティング。 - 前記ポリマー層の各層は、紫外線重合性の液晶性モノマーと光開始剤をさらに含有し、前記紫外線重合性の液晶性モノマーは、光開始剤による光開始によって重合して、ポリマーネットワークを形成する、
請求項4または5に記載のグレーティング。 - 前記ポリマー層の各層には、質量分率が69〜96.9%である前記シロキサン側鎖型液晶エラストマー、質量分率が2〜20%である前記紫外線重合性の液晶性モノマー、および質量分率が0.1〜1%である前記光開始剤が含有される、
請求項6に記載のグレーティング。 - 前記紫外線重合性の液晶性モノマーは、1,4−ビス〔4−(6’−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)ベンゾイルオキシ〕−2−メチルベンゼンであり、前記光開始剤は、ベンジルジメチルケタールである、
請求項6または7に記載のグレーティング。 - 式Iに表される液晶性モノマーと式IIに表される架橋剤とのモル比は1:9〜9:1である、
請求項9に記載のグレーティング。 - 前記ポリマー層が2層あり、前記2層のポリマー層は緑色光と紫色光をそれぞれ反射する、または、前記2層のポリマー層は黄色光と青色光をそれぞれ反射する、
請求項4〜10のいずれか一項に記載のグレーティング。 - 表示パネルおよび請求項1〜11のいずれか一項に記載のグレーティングを備え、
前記グレーティングが、前記表示パネルの出光側に位置されるように設けられる、表示装置。 - 前記グレーティングの第1基板は、前記表示パネルの出光側の下地基板である、
請求項12に記載の表示装置。 - 前記グレーティングにおける前記第1透明電極および前記第2透明電極の間に電圧を印加させるための駆動回路をさらに備える、
請求項12または13に記載の表示装置。 - 第1および第2基板上に、対応して設置された第1および第2透明電極をそれぞれ形成するステップと、
前記第1透明電極上にポリマー層を形成するステップと、
前記第1および第2基板をセルに組み立てるステップと、を含み、
前記ポリマー層には電磁エネルギーを熱エネルギーに変換するナノオーダーの物質、および液晶エラストマーが含有され、前記第1透明電極と前記第2透明電極との間に電圧が印加された場合、前記ナノオーダーの物質が電磁エネルギーを熱エネルギーに変換することで、前記ポリマー層はコレステリック相を示して可視域全域の光を反射しており、前記第1透明電極と前記第2透明電極との間に電圧が印加されていない場合、前記ポリマー層は透明状態になる、グレーティングの製造方法。 - 前記ポリマー層は少なくとも2層のポリマー層を含み、前記液晶エラストマーはシロキサン側鎖型液晶エラストマーであり、前記少なくとも2層のポリマー層のコレステリック相は可視域全域の光を反射する、
請求項15に記載の製造方法。 - 前記第1透明電極上に2層のポリマー層を形成するステップは、
前記第1透明電極上に、前記シロキサン側鎖型液晶エラストマー、前記ナノオーダーの物質、紫外線重合性の液晶性モノマーおよび光開始剤が含有される混合物層を塗布するステップaと、
前記混合物層を第1温度に加熱することで、前記シロキサン側鎖型液晶エラストマーが第1ピッチを形成するステップbと、
紫外線が、前記第1透明電極に対応される開口を有するマスクを通して、第1ピッチが形成された混合物層に照射されることで、前記紫外線重合性の液晶性モノマーはポリマーネットワークを形成して前記第1ピッチを安定させ、第1波長の光を反射でき、前記混合物層を室温まで冷却し、エッチングによって1層目のポリマー層を形成するステップcと、
第1ピッチを有する1層目のポリマー層が形成された前記第1透明基板上に2層目の混合物層を塗布するステップdと、
ステップbでの第1温度を第2温度に調整し、かつステップcを繰り返して、第2ピッチを有しかつ第2波長の光を反射できる2層目のポリマー層を形成するステップeと、を含む、
請求項16に記載の製造方法。 - 前記ステップbでの第1温度を調整し、かつ前記ステップa〜cを少なくとも1回繰り返して、少なくとも3層の、異なるピッチを有するポリマー層を取得する、
請求項17に記載の製造方法。 - 前記ポリマー層には、質量分率が69〜96.9%である前記シロキサン側鎖型液晶エラストマー、質量分率が1〜10%である前記ナノオーダーの物質、質量分率が2〜20%である前記紫外線重合性の液晶性モノマー、および質量分率が0.1〜1%である前記光開始剤が含有される、
請求項17に記載の製造方法。 - 前記ポリマー層は2つのポリマー層を含み、前記第1ピッチは150〜5000nmであり、前記第2ピッチは150〜5000nmである、
請求項17に記載の製造方法。 - 前記ポリマー層は2つのポリマー層を含み、前記第1温度は30〜120℃であり、前記第2温度は30〜120℃である、
請求項17に記載の製造方法。
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