(57)【要約】  成形ポリマー・デバイスを製造する方法は、ポリマー層よりも熱膨張率が低い基板の上に平面状のポリマー層を形成する段階；及びレーザー切断プロセスを使用してポリマー層を形成する段階を含む。この方法は、付着されたポリマー層がレーザー切断プロセスによって形成される時に膨張するのを制限するために、熱膨張が少ない基板を使用する。またさらに、実質的に平面状であるガラス基板及び該ガラス基板上に設けられるレンズ状配置を定義するポリマー層を含む自動立体的表示デバイスのためのレンズ構造体が提供される。
2010513973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に平面状のガラス基板；及び
該ガラス基板の上に設けられるレンズ状要素の配置を定義するポリマー層；
を含む自動立体的表示デバイスのレンズ構造体。
【請求項２】
前記レンズ状要素の配置が100cm2よりも大きい面積を有する、請求項1に記載されたレンズ構造体。
【請求項３】
前記レンズ状要素の配置が400cm2よりも大きい面積を有する、請求項1に記載されたレンズ構造体。
【請求項４】
前記レンズ状要素の配置が900cm2よりも大きい面積を有する、請求項1に記載されたレンズ構造体。
【請求項５】
前記ガラス基板が、少なくとも前記ポリマー層の最大の厚さに等しいくらいの厚さを有する、上記の請求項のいずれか1項に記載されたレンズ構造体。
【請求項６】
前記ポリマー層が1mm未満の厚さを有する、上記の請求項のいずれか1項に記載されたレンズ構造体。
【請求項７】
前記ポリマー層が間圧接着剤によって前記ガラス層に接着されている、上記の請求項のいずれか1項に記載されたレンズ構造体。
【請求項８】
前記感圧接着剤が0.2mm未満の厚さを有する、請求項7に記載されたレンズ構造体。
【請求項９】
前記レンズ状配置がレンズ層及び該レンズ層の上に配置されたレプリカ層を有する、上記の請求項のいずれか1項に記載されたレンズ構造体。
【請求項１０】
表示部を作成するための表示パネル；及び
上記の請求項のいずれかに記載されたレンズ構造体；
を含む自動立体的表示デバイス。
【請求項１１】
平面状のポリマー層を形成する段階であり、該基板の熱膨張率が当該ポリマー層よりも低い、段階；及び
レーザー切断プロセスを使用して前記ポリマー層を形成する段階；
を含む成形ポリマー・デバイスを製造する方法。
【請求項１２】
前記成形ポリマー層がレンズ状素子のアレイを定義する、請求項11に記載された方法。
【請求項１３】
前記基板がガラスを含む、請求項12に記載された方法。
【請求項１４】
自動立体的表示デバイスのためのレンズ状のアレイを製造するための、請求項12又は13に記載された方法。
【請求項１５】
前記成形ポリマー層が、レンズ状素子のアレイを製造するのに使用するためのモールドを定義する、請求項11に記載された方法。
【請求項１６】
前記基板がガラス又は金属を含む、請求項15に記載された方法。
【請求項１７】
自動立体的表示デバイスの前記レンズ状素子のアレイを製造するために前記モールドを使用する段階をさらに含む、請求項15又は16に記載された方法。
【請求項１８】
前記基板の上に平面状のポリマー層を形成する段階が感圧接着剤の使用を含む、請求項11乃至17のいずれか1項に記載された方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動立体的表示デバイスのためのレンズ構造体及び製造方法に関し、またさらに一般的に、成形ポリマー品の製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
図1に既知の自動立体的表示デバイスが表わされている。この既知のデバイス1は、表示部を作成する空間光変調器として作用する表示ピクセルの行及び列のアレイを有する2次元液晶表示パネル3を含む。明確化のため、ごく少数の表示ピクセル5が図1に示されている。実際には、その表示パネル3は約千行及び数千列の表示ピクセル5を含む。
【０００３】
液晶表示パネル3の構造は完全に従来型である。特に、パネル3は、1対の間にスペースが開けられた透明ガラスの基板を含み、その間に配列した配向ツイスト・ネマチック又は他の液晶物質が提供される。その基板は透明な酸化インジウムスズ（ITO）電極のパターンをその接面に有する。また、偏光層が基板の外側の表面に備えられている。
【０００４】
各表示ピクセル5には、薄膜トランジスタ（TFT）又は薄膜ダイオード（TFD）のようなスイッチ素子が結合されている。該表示ピクセルはスイッチ素子にアドレッシング・シグナルを提供することによって表示部を作成するように操作され、適切なアドレッシング法は当技術に精通している者によって知られている。
【０００５】
表示パネル3は光源7によって照射され、光源7はこの場合、表示ピクセル・アレイの面積上に広がる平面バックライトを含む。光源7からの光は表示パネル3を通過するように向けられ、個々の表示ピクセル5は光を変調し表示部を作成するように駆動される。
【０００６】
表示デバイス1はまた、表示パネルの表示側に配置されたレンズ状シート9を含み、ビュー作成機能（view
forming function）を実施する。該レンズ状シート9は、互いに平行に広がるレンズ状素子のアレイを含み、そのうちの1つが明確化のため拡大された寸法で示されている。
【０００７】
従って、互いに平行に広がっている細長いレンズ状素子のアレイが表示ピクセル・アレイの上に置かれており、表示ピクセル5はこれらのレンズ状素子11を通して見ることができる。
【０００８】
レンズ状素子11は、異なるイメージ又はビューを提供するために、表示パネル3から表示デバイス1の前に位置するユーザーの目の方向に光出力を向ける方法として作用する。上記で説明されたデバイスは、効率的な3次元表示デバイス（イメージが複数のビューを有する場合）を提供する。
【０００９】
それぞれのレンズ状素子11が、例えば表示ピクセル5の2列に結合している配列において、各列の表示ピクセル5が、該当する2次元のサブ・イメージの垂直のスライスを提供する。レンズ状シート9はこれらの2つのスライス及び相当するスライスを、他のレンズ状素子11に結合している表示ピクセルの列からシートの前に位置するユーザーの左目及び右目に方向づけ、そのユーザーが単一の立体的イメージを見るようにする。
【００１０】
該レンズ状要素は、正しいピクセルの情報を提示するために、ピクセルに対して正確に配列される必要がある。同理由により、レンズのピッチや形状など、レンズ・アレイの寸法は熱サイクルの間は維持される必要がある。これは該レンズ・アレイの設計及び製造において難関な問題を提示する。
【００１１】
該レンズ状要素の製造技術の例に、UV複製などの複製技術、インモールド・プレス（圧縮プレス）及びエンボス加工などがある。ポリマー・プレートがレーザー切断によって形成される直接的な構築方法も使用することができる。リフロー法も表わされており、レンズの形状は溶解及び再凝固プロセスによって定義される。
【００１２】
ガラスに比べ、ポリマーの熱膨張率は高く、例えばプラスチックでは200−700x10-7/℃であり、ガラスでは60−120x10-7/℃である。この高い熱膨張率は、レンズ状要素の許容できない寸法及び配列の誤差及び質の低い３D性能をもたらす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明によると、自動立体的表示デバイスのレンズ構造体が提供され、当該レンズ構造体は：
実質的に平面状のガラス構造；及び
ガラス基板の上に提供されたレンズ状要素の配列を定めるポリマー層；
を含む。
【００１４】
このレンズ構造体は、ポリマー・シートが形成される（例えば、ラミネートされる）固定されたガラス基板を持つ。レンズ構造体は、表示パネルの上に置かれた場合、より低い配列及び寸法の誤差を持つ。それは、パネルとレンズ状要素との間の熱膨張が一致しないからである。その熱膨張の不一致による、パネルとレンズ状要素との間の熱応力も低減することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
このレンズ構造体は、レーザー構築が適用される基板として使用することができ、レーザー・プロセスに起因する熱膨張は、ガラス基板によって制御及び限定される。これは、特に大面積レンズ構造体に適しており、例えば、100cm2よりも大きい面積を持つレンズ状の配置に適し、さらに望ましくは400cm2より大きい、あるいは900cm2よりも大きいのが一層望ましい。
【００１６】
該ガラス基板は少なくともポリマー層と同程度の厚さを有し、ポリマー層は望ましくは最大の厚さ（形成前の厚さ）が1mm未満であってよい。ポリマー層は、例えば0.2mm未満の厚さで、感圧接着剤を使用してガラス層に接着してもよい。
【００１７】
本発明はまた、表示部を作成するための表示パネルを含む自動立体的表示デバイス及び本発明のレンズ構造体を提供する。
【００１８】
本発明はまた、成形ポリマー・デバイスの製造方法を提供し、当該方法は：
ポリマー層よりも熱膨張率が低い基板の上にポリマー層を形成する段階；
レーザー切断プロセスを使用しポリマー層を形成する段階；
を含む。
【００１９】
この方法は、付着したポリマー層がレーザー切断プロセスによって形成されている時に膨張するのを制限するために、熱膨張率が低い基板を使用する。本発明は、ポリマー・レーザー切断プロセスの使用に関する。該レーザー切断プロセスは、レンズ状要素を製造するための技術として使用することができ、その技術は、複製プロセスにおける使用又はレンズ部品の直接的な製造のための原本のどちらにも使用することができる。
【００２０】
従って、成形ポリマー層はレンズ状素子のアレイを定義してもよく、この場合、基板はガラスであるのが望ましい。上記の方法は自動立体的表示デバイスのレンズ状のアレイを製造するためであってもよい。該方法はその結果、それを使用しないと生じるレーザー切断プロセスの間の熱膨張によって起こる寸法上の誤差を低減する。
【００２１】
代わりに、成形ポリマー層は、複製プロセスによってレンズ状素子のアレイを製造するのに使用するモールドを定義してもよい。この場合、基板は透明である必要は無く、金属シートを含んでもよい。そのモールドは次に、自動立体的表示デバイスのレンズ状素子のアレイを製造するのに使用される。その方法はこの場合もやはり、レンズ形成の間での寸法の誤差を低減するが、それは、複製方法のUV硬化プロセスの反応熱が生じ熱膨張をもたらすからである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】既知の自動立体的表示デバイスを概略的な斜視図で表わす；
【図２】本発明の実施形態に従ったレンズ配置を有する自動立体的表示デバイスの概略的な断面図を表わす；及び
【図３】自動立体的表示デバイスのレンズ配置のための、本発明の異なった製造方法を説明する。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明は、成形ポリマー品の複数の製造方法を提供する。該製造方法は、ポリマー層よりも低い熱膨張率を有する基板上に平面状のポリマー層を形成する段階及びレーザー切断プロセスを使用してポリマー層を形成する段階を含む。レーザー切断プロセスによって生じる熱は、ポリマー層を膨張させる傾向があるが、この膨張は下層の基板によって制限される。形成されるポリマーは、レンズ構造体又はその後の複製プロセスで使用する逆形でもよい。
【実施例１】
【００２４】
図2は、本発明の実施形態に従った、自動立体的表示デバイス40の概略的な断面図である。自動立体的表示デバイス40は、表示部を作成するための2次元液晶表示パネル42を含む。該液晶パネル42の構造は完全に従来型である。
【００２５】
既知の自動立体的表示デバイスに似た方法では（本願の背景技術の項で記述されているように）、表示パネル42は光源（非表示）によって照射される。光源からの光（一般的に「L」とラベル付けされた矢印で示される）は、表示パネル42を通るように方向づけられ、表示パネル42の個々の表示ピクセルは光を変調しイメージを作成するように駆動される。
【００２６】
本発明の自動立体的表示デバイスにおけるレンズ構造体は、平面状のガラス基板43及びポリマー層44を有し、レンズ状素子46のアレイを定義する。該ガラス基板は安定性を提供し、レンズ構造体は、パネルとレンズ状要素との間の熱膨張が一致しないことにより、表示パネル42上において、より低い配置及び寸法上の誤差を持つ。パネルとレンズ状要素との間の熱膨張の不一致による熱応力も低減することができる。
【００２７】
図2に示されるレンズ構造体は、レーザー切断プロセスによって形成することができ、下層の基板に支えられている層44に適用することができる。従って、レーザー構築は、レンズ構造体に直接適用することができ、レーザー・プロセスによって生じる熱膨張は、ガラス基板によって制限及び限定される。これは大面積レンズには特に適しており、本発明は、例えば、対角42インチ（105cm）表示デバイスのレンズ状アレイに使用することができる。
【００２８】
図2の構造では、ガラス基板は例えば、少なくとも約0.5mm及び通常は2mmなどの、少なくともポリマー層の厚さと同等の厚さを有してもよく、ポリマー層は、例えば約0.1mmなど、形成前は1mm未満の厚さであってよい。ポリマー層は、感圧接着剤によって、例えば0.02mmの厚さでガラス層に接着される。
【００２９】
図2はまた、レンズ層の上の任意のレプリカ層47を表わす。
【実施例２】
【００３０】
図2の例では、レンズ構造体は直接的に形成されているが、図3に示されるように、複製プロセスが代わりに使用されてもよい。
【００３１】
複製モールド50は、上層のポリマー層54よりも熱膨張率が低い基板52を含み、該ポリマー層は、示されるように逆レンズ状の形を明確に定めるようにレーザー切断プロセスによって形成される。図3に示されるように、その結果生じるレンズ構造体は、単一層によって形成され、該単一層は、表示パネル42の上又は別の層の上に備え付けられる。
【００３２】
該複製プロセスは通常、モノマー液でレプリカを充填する段階及びポリマー・レンズ体を硬化するためにUV光重合を使用する段階を含む。その結果生じるレンズ・アレイはプレス成形に使用される基板から除去することができるか、そうでなければ基板がレンズ・アレイの一部を形成してもよい。
【００３３】
従って、本発明はレンズ状シート又は複製モールドに適用することができ、ポリマー・シートの全部を使用する代わりに他の基板にラミネートされた薄いポリマー・シートを提供する。レンズ状シートの直接製造においては、その基板の物質は（例えばガラスなど）ポリマー・ホイルのように光学的に透明でなければいけない。複製モールドにおいては、これらのどちらも光学的に透明である必要はなく、例えば金属（例えばスチール）基板及び不透明なポリマーを使用することができる。
【００３４】
その製造方法は、感圧接着剤を使用してポリマー・ホイルをガラス又は他の基板にラミネートすることを含む。レンズ又はレプリカの形は次に、レーザー切断によってポリマー表面に構造化され、形成された表面はその次に洗浄される。
【００３５】
該方法の有効性は、加熱中に下層の基板に比較したポリマー層の相対的な位置を分析することによって実施することができる。例えば、ガラス・ポリカーボネート複合構造は、例えば20℃から60℃までのサイクルで加熱する時に分析することができる。これは、動作時における表示デバイスの典型的な熱サイクルを表わす。
【００３６】
模型製作によると、ポリマー・シートのガラス基板に対する相対的なずれは、その結果生じる表示デバイスの端部におけるオーバーレイがそのポリマーの自由膨張に基づいたオーバーレイよりもずっと小さくなるという条件を満たすことが明らかになった。
【００３７】
本発明は、ポリマー層の安定性が、処理中及び動作中において寸法上の精度を高くするために必要とされる、多数の分野で適用することできる。上記の説明は熱的に安定したレンズ状要素の製造に関し、そのレンズ状要素は、3D表示デバイスを構成するために2D表示デバイスに取り付けてもよく、あるいは複製のためのマスターレンズとして使用することができる。しかし、当事者はあらゆる応用を熟考することができる。
【００３８】
該レンズ状要素は、半シリンダー状レンズとして表わされているが、不連続の円形レンズ又は両凸面レンズなどの他の設計も可能である。
【００３９】
他にも多様な変更が、当事者にとって明らかになる。
【００４０】
要約すれば、本発明は、成形ポリマー・デバイスの製造方法に関し、該ポリマー・デバイスはポリマー層よりも熱膨張率の低い基板の上に平面状のポリマー層を形成する段階；及びレーザー切断プロセスを使用することによってポリマー層を形成する段階を含む。この方法は、レーザー切断プロセスによって付着されたポリマー層が形成される間の膨張を制限するために、熱膨張率が低い基板を使用する。
【００４１】
上記で説明された実施形態は、本発明を限定するよりも、むしろ説明していることに注目するべきであり、当事者は、請求項の請求範囲から出ることなしに、多くの代替の実施形態を設計することができる。請求項では、括弧内のいかなる参照符号も本請求を限定するものと解釈するべきではない。「有する」又は「含む」という表現は、請求項に記載されていない要素又は段階を除外していない。単数として表わされる要素は複数の同様の要素を除外しない。多数の方法を列挙しているデバイスの請求項では、これらの方法のいくつかはハードウェアの同一の部品において実施されてもよい。特定の基準が相互的に異なる請求項に記載されているという単なる事実はこれらの基準の組み合わせを利用してはいけないことは示していない。
【符号の説明】
【００４２】
1…表示デバイス
3…表示パネル
5…表示ピクセル
7…光源
9…レンズ状シート
11…レンズ状素子
40…自動立体的表示デバイス
42…2次元液晶表示パネル
43…平面状ガラス基板
44…ポリマー層
46…レンズ状素子のアレイ
47…レプリカ層
50…複製モールド
52…基板
54…ポリマー層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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