特許 6629243 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

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6629243

(24)【登録日】2019年12月13日

(45)【発行日】2020年1月15日

(54)【発明の名称】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

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/29 20060101AFI20200106BHJP

   G02F 1/13 20060101ALI20200106BHJP

   G02F 1/1334 20060101ALI20200106BHJP

   G02B 30/00 20200101ALI20200106BHJP

   C09K 19/54 20060101ALI20200106BHJP

【ＦＩ】

   G02F1/29

   G02F1/13 505

   G02F1/1334

   G02B27/22

   C09K19/54 Z

【請求項の数】21

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2016-569030(P2016-569030)

(86)(22)【出願日】2015年9月18日

(65)【公表番号】特表2018-509639(P2018-509639A)

(43)【公表日】2018年4月5日

(86)【国際出願番号】CN2015090000

(87)【国際公開番号】WO2016150124

(87)【国際公開日】20160929

【審査請求日】2018年5月24日

(31)【優先権主張番号】201510125758.2

(32)【優先日】2015年3月20日

(33)【優先権主張国】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】510280589

【氏名又は名称】京東方科技集團股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＢＯＥ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＧＲＯＵＰ ＣＯ．，ＬＴＤ．

(73)【特許権者】

【識別番号】507134301

【氏名又は名称】北京京東方光電科技有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＢＥＩＪＩＮＧ ＢＯＥ ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＣＯ．，ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(72)【発明者】

【氏名】武 ▲曉▼娟

(72)【発明者】

【氏名】李 ▲偉▼

【審査官】 廣崎 拓登

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−１０６０７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０４２９７８３６（ＣＮ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０３２４６０７２（ＣＮ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０２６４３４３２（ＣＮ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２２７６０６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ２７／００−２７／６４

Ｇ０２Ｆ １／００− ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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。

【請求項2】

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。

【請求項3】

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。

【請求項4】

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。

【請求項5】

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。

【請求項6】

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。

【請求項7】

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。

【請求項8】

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。

【請求項9】

前記シロキサン側鎖型液晶エラストマーは、式ＩＩＩに表されるメチルハイドロジェンポリシロキサンに、式Ｉに表される液晶性モノマーと式ＩＩに表される架橋剤によってグラフトさせて得られ、

【化1】

そのうち、式ＩにおけるＫは３〜１０のいずれかの整数であり、式ＩＩにおけるｎは３〜１０のいずれかの整数であり、式ＩＩＩにおけるｍは４〜３０のいずれかの整数である、
請求項４〜８のいずれか一項に記載のグレーティング。

【請求項10】

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。

【請求項11】

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。

【請求項12】

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。

【請求項13】

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。

【請求項14】

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。

【請求項15】

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。

【請求項16】

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。

【請求項17】

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。

【請求項18】

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。

【請求項19】

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。

【請求項20】

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。

【請求項21】

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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、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に関する。

【背景技術】

【0002】

フラットパネル表示装置のうち、ＴＦＴ液晶ディスプレイ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ、ＴＦＴ−ＬＣＤと略称される）は、少体積、低電力消費、低コストや、無放射などのような特徴を具備し、今のフラットパネル表示装置市場で重要な地位を占めている。液晶ディスプレイは普通に、携帯電話、ノードパソコン、ナビゲーション装置、液晶テレビなどのスクリーンとして用いられるので、今ますます広く適用されている。たが、技術の進歩に伴い、平面の画像だけを表示する従来のディスプレイは、表示品質に対する消費者の要求を満たさないことになっている。３次元（Ｔｈｒｅｅ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ、３Ｄと略称される）ディスプレイは、スクリーンの平面に制限されずに３次元で画像を表示することで、画面が生々しく、閲覧者に没入感をもたらすので、近年より広く研究されている。３Ｄ表示装置は、主に、メガネ式と裸眼式に分けられる。メガネ式の３Ｄ表示装置は、閲覧するときに専用メガネの着用が必要であり、３Ｄメガネをかけないと、３Ｄ表示装置に見られた映像がぼやけた映像になる。

【0003】

裸眼３Ｄ表示は、メガネを着用する必要がなく便利であるので、広く適用されている。裸眼３Ｄ液晶表示は、バリアフェンス式（ｂａｒｒｉｅｒ ｆｅｎｃｅ ｔｙｐｅ）裸眼３Ｄ液晶表示とレンズ式（ｌｅｎｓ ｔｙｐｅ）裸眼３Ｄ液晶表示に分けられており、この２つ方式のいずれも、液晶電極に電圧を印加するか否かを制御することによって、２Ｄモードと３Ｄモードとの間で切り替えを実現し、かつ印加された電圧の大きさを制御することによって人の右目および左目のそれぞれに正確な映像を受けられる。バリアフェンス式裸眼３Ｄ液晶表示は、その製造プロセスが例えば液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイのようなフラットパネルディスプレイの製造に適用できるので、広く研究されている。バリアフェンス式裸眼３Ｄ液晶表示は、一般に、表示パネルの出光側の面に単層のねじれネマティック（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ、ＴＮと略称される）型液晶グレーティングを重ねることによって３Ｄ表示を実現する。この３次元表示は、技術成熟度が高く、値段が安いうえ、２Ｄモードと３Ｄモードとの間の切り替えを実現できるものの、普通のバリアフェンス式裸眼３Ｄ液晶表示装置では、表示パネル上に重ねられた液晶グレーティングの厚さが一般に、数十ミリメートルほどであって、モジュール全体の厚さが厚くなってしまう。しかも、２Ｄ表示のときに、光が液晶層を通過するため、光透過率は低く、表示効果は悪くなる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の実施例は少なくとも、表示パネルとの組合せで裸眼３Ｄ表示を実現でき、かつ２Ｄ表示を行うときの光透過率を向上させるグレーティング、表示装置およびグレーティングの製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の少なくとも１つの実施例で提供されるグレーティングは、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。

【0006】

本発明の実施例に係るグレーティングによれば、ポリマー層にはナノオーダー物質および液晶エラストマーが含有され、電圧が印加されていない場合、ポリマー層は、ガラス質を示し透明状態になる。そのため、２Ｄ表示が可能になる。且つ、厚さが数十ミリメートルである従来の液晶グレーティングに比べて、ポリマー層の厚さがマイクロメートルオーダーとなされ、２Ｄ表示をするときの光透過損失を減らす。また、ポリマー層は、従来技術で採用された液晶層全層型の液晶グレーティングに対して、第１透明電極上だけに設けられ、２Ｄ表示をするときの光透過損失の減少にも有利である。例えば四酸化三鉄ナノ材料のようなナノオーダーの物質が電圧が印加されると電磁エネルギーを熱エネルギーに変換する機能を有し、その自体が電磁気特性を有する上、ナノオーダーのサイズおよび高い比表面積によるナノ効果により、電磁エネルギーを熱エネルギーに変換でき、ポリマー層が加熱され、液晶エラストマーがコレステリック相を示し、該ポリマー層が全波長の光を反射する。そこで、バリアフェンス式グレーティングの機能を実現でき、３Ｄ表示が行われる。また、ポリマー層は、数ナノメートルの厚さに製造できるため、グレーティングの厚さが大幅に減少され、グレーティングと表示パネルが表示装置に組み立てられる場合、裸眼３Ｄ表示装置の厚さがさらに減少される。

【0007】

ナノオーダーの物質として、電磁エネルギーを熱エネルギーに変換できれば、いずれも本発明の実施例に適用される。本発明の１つの実施例において、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。本発明のもう１つの実施例において、前記ナノオーダーの物質は、四酸化三鉄ナノ粒子である。電磁気特性が四酸化三鉄ナノ粒子の固有特性であり、かつナノ粒子自体がナノオーダーのサイズおよび高い比表面積によるナノ効果を有するため、電磁エネルギーを熱エネルギーに変換できる。

【0008】

本発明の１つの実施例において、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。

【0009】

全波長の光を実現するポリマー層の層数は限定されない。本発明の１つの実施例において、前記ポリマー層は少なくとも２層あり、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全波長の光を吸収する。

【0010】

本発明の１つの実施例において、ポリマー層の各層の厚さは、１．０μｍ以下である。本発明のもう１つの実施例において、前記ポリマー層の各層の厚さは、０．２〜１．０μｍである。そのため、グレーティングの厚さが非常に小さく、表示パネルと共に組み立てられた表示装置の厚さが大幅に減少される。

【0011】

本発明の１つの実施例において、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が光開始剤による光開始によって重合して形成されたポリマーネットワークをさらに含む。

【0012】

本発明の１つの実施例において、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。

【0013】

本発明の１つの実施例において、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。

【0014】

本発明の１つの実施例において、前記シロキサン側鎖型液晶エラストマーは、式ＩＩＩに表されるメチルハイドロジェンポリシロキサンに、式Ｉに表される液晶性モノマーと式ＩＩに表される架橋剤によってグラフトさせて得られ、

【化1】

そのうち、式ＩにおけるＫは３〜１０のいずれかの整数であり、式ＩＩにおけるｎは３〜１０のいずれかの整数であり、式ＩＩＩにおけるｍは４〜３０のいずれかの整数である。

【0015】

本発明の１つの実施例において、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。

【0016】

本発明の１つの実施例において、前記ポリマー層は２層構造であり、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。

【0017】

本発明の少なくとも１つの実施例は、表示パネルおよび前記表示パネルの出光側に位置された上記のいずれか１つのグレーティングを備える表示装置を提供する。
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。

【0018】

本発明の１つの実施例において、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。
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。

【0019】

本発明の１つの実施例において、前記表示装置は、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透明電極に電圧を印加させるための駆動回路をさらに備える。

【0020】

本発明の少なくとも１つの実施例は、
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。

【0021】

本発明の１つの実施例において、前記ポリマー層は少なくとも２層であり、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全波長の光を反射する。

【0022】

本発明の１つの実施例において、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。

【0023】

本発明の１つの実施例において、前記ステップｂでの温度を調整し、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。

【0024】

前記混合物層には、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。

【0025】

本発明の１つの実施例において、前記ポリマー層が２層ある場合、前記第１ピッチの閾値は１５０〜５０００ｎｍであり、前記第２ピッチの閾値は１５０〜５０００ｎｍである。

【0026】

本発明の１つの実施例において、前記ポリマー層が２層あると、前記第１温度の閾値は３０〜１２０℃であり、前記第２温度の閾値は３０〜１２０℃である。

【0027】

以下、本発明の実施例に係る目的、技術思想およびメリットをより明確にさせるため、本発明の実施零に係る技術思想について、本発明の実施例の図面を参照しながら全体として明確に説明する。説明された実施例が本発明の一部の実施例のみであり、本発明の全ての実施例ではないことは明白であろう。当業者には、開示された本発明の実施例に基づき、容易に成し遂げることができた他の実施例の全ては本発明の精神から逸脱しない。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】図１は、本発明の１つの実施例に係るグレーティングの構造概略図である。

【図2】図２は、本発明の１つの実施例に係るグレーティングに用いられるシロキサン側鎖型液晶エラストマーの化学構造の概略図である。

【図3】図３は、図２に示された、ｍ＝６、ｎ＝４、ｋ＝４であるシロキサン側鎖型液晶エラストマーの反射波長と温度の関係を示す曲線図である。

【図4】図４は、本発明の１つの実施例に係るグレーティングに用いられるシロキサン側鎖型液晶エラストマーのポリマー層の構造概略図である。

【図5】図５は、本発明の１つの実施例に係る表示装置の構造概略図である。

【図6】図６は、本発明の１つの実施例に係る表示装置の構造概略図である。

【図7】図７は、本発明の１つの実施例に係るグレーティングの製造方法を概略的に示すフローチャートである。

【図8a】図８ａは、電圧が印加されていないときのグレーティングにおけるポリマー層の構造概略図である。

【図8b】図８ｂは、電圧が印加されたときのグレーティングにおけるポリマー層の構造概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、本発明の実施例に係る目的、技術思想およびメリットをより明確にさせるため、本発明の実施零に係る技術思想について、本発明の実施例の図面を参照しながら全体として明確に説明する。説明された実施例が本発明の一部の実施例のみであり、本発明の全ての実施例ではないことは明白であろう。当業者には、開示された本発明の実施例に基づき、容易に成し遂げることができた他の実施例の全ては本発明の精神から逸脱しない。

【0030】

本発明の実施例は、表示パネルと共に裸眼３Ｄ表示を実現でき、２Ｄ表示をするときの光透過損失を減らすグレーティング、該グレーティングを有する表示装置および該グレーティングの製造方法を提供する。該グレーティングはポリマー層を含んでおり、電圧が印加されていない場合、ポリマー層がガラス質を示して透明状態になり、２Ｄ表示を実現できる。電圧が印加された後、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してポリマー層を加熱するため、液晶エラストマーがコレステリック相を示し、一定の波長の光を反射できる。ポリマー層は、可視域全域の光を反射できるため、バリアフェンス式グレーティングの機能を実現でき、３Ｄ表示を行う。

【0031】

表示装置がＲＧＢまたは他の基本色光を合成することで白色光に生成して表示機能を実現するため、グレーティングにおけるポリマー層が表示装置に用いられる基本色光のすべてを反射できれば、可視域全域の光を反射でき、バリアフェンス式グレーティングの機能を実現できる。

【0032】

以下、本発明の実施例に係る実施態様について、図面を参照しながら説明する。

【0033】

本発明の少なくとも１つの実施例は、図１に示されたグレーティングを提供する。図１は、本発明の１つの実施例に係るグレーティングの構造概略図である。
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。

【0034】

本発明の実施例に係るグレーティングにおいて、ポリマー層２５にはナノオーダー物質および液晶エラストマーが含有され、電圧が印加されていない場合、ポリマー層２５は、ガラス質を示し透明状態になる。そのため、２Ｄ表示が可能になる。且つ、厚さが数十ミリメートルである従来の液晶グレーティングに比べて、ポリマー層２５の厚さがマイクロメートルオーダーとなされ、２Ｄ表示をするときの光透過損失を減らす。また、ポリマー層２５は、従来技術で採用された液晶層全層型の液晶グレーティングに対して、第１透明電極上だけに設けられ、２Ｄ表示をするときの光透過損失の減少にも有利である。ナノオーダーの物質は、電圧が印加されると電磁エネルギーを熱エネルギーに変換する機能を有する。例えば、ナノオーダーの物質が四酸化三鉄ナノ材料である場合、その自体が電磁気特性を有する上、ナノオーダーのサイズおよび高い比表面積によるナノ効果により、電磁エネルギーを熱エネルギーに変換でき、ポリマー層が加熱され、液晶エラストマーがコレステリック相を示して一定の波長の光を反射する。該ポリマー層が全波長の光を反射できるため、バリアフェンス式グレーティングの機能を実現でき、３Ｄ表示が行われる。また、ポリマー層２５は、数ナノメートルの厚さに製造できるため、グレーティングの厚さが大幅に減少され、グレーティングと表示パネルが表示装置に組み立てられる場合、裸眼３Ｄ表示装置の厚さがさらに減少される。ポリマー層２５は、図１のように、第１透明電極１上に位置され、かつ第１透明電極２３の電極ユニット毎に対応される構造である。

【0035】

本実施態様において、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の含有量が１％以下になると、加熱ムラが発生し、かつ加熱速度が遅くなる問題がある。ナノオーダーの物質の含有量が１０％以上になると、ナノオーダーの物質を無駄にするおそれがある。そこで、本発明の実施態様において、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の質量分率は、１〜１０％とされる。

【0036】

ナノオーダーの物質は、電磁エネルギーを熱エネルギーに変換できれば、いずれも本発明の実施例に適用できる。例えば、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とされる。四酸化三鉄ナノロッドが均一に混合されないという問題があるため、好ましくは、ナノオーダーの物質は四酸化三鉄ナノ粒子である。電磁気特性が四酸化三鉄ナノ粒子の固有特性であり、かつナノ粒子自体がナノオーダーのサイズおよび高い比表面積によるナノ効果を有するため、電磁エネルギーを熱エネルギーに変換できる。

【0037】

該ポリマー層２５は、図１のように少なくとも２層あり、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（Ｓｉｄｅ−ｃｈａｉｎ ｐｏｌｙｓｉｌｏｘａｎｅ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ）であり、少なくとも２層のポリマー層のコレステリック相は全波長の光を反射する。該ポリマー層２５の層数には限定がなく、これらのポリマー層２５のコレステリック相が全波長の光を反射できればよい。

【0038】

また、ポリマー層２５の各層の厚さは、例えば０．２〜１．０μｍ（マイクロメートル）である。ポリマー層２５の各層の厚さが１．０μｍ以下であることで、該グレーティングは、厚さが非常に小さく、表示パネルと共に組み立てられてきた表示装置の厚さが大幅に減少する。ポリマー層の厚さは、例えば、０．２μｍ、０．３μｍ、０．５μｍ、０．７μｍ、０．８μｍ、０．９μｍ、または１．０μｍであってもよく、そのうち、ポリマー層の各層の厚さは同一でもよく、異なってもよい。

【0039】

また、ポリマー層２５の各層は、例えば、紫外線重合性の液晶性モノマーが光開始剤による光開始によって重合して形成されたポリマーネットワークをさらに含む。

【0040】

ポリマー層２５の各層には、質量分率が６９〜９６．９％である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％である光開始剤が含有される。

【0041】

本発明の１つの実施例において、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、化学式は下記の通りである。

【化2】

光開始剤は、ベンジルジメチルケタールであり、化学式は下記の通りである。

【化3】

【0042】

本発明の１つの実施例において、シロキサン側鎖型液晶エラストマーは、式ＩＩＩに表されるメチルハイドロジェンポリシロキサンに、式Ｉに表される液晶性モノマーと式ＩＩに表される架橋剤によってグラフトさせて得られ、

【化4】

そのうち、式ＩにおけるＫは３〜１０のいずれかの整数であり、式ＩＩにおけるｎは３〜１０のいずれかの整数であり、式ＩＩＩにおけるｍは４〜３０のいずれかの整数である。

【0043】

本発明の１つの実施例において、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。図２は、本発明に係るグレーティングに用いられるシロキサン側鎖型液晶エラストマーの化学構造の概略図であり、図２に示すように、ｘ（楕円形の側鎖）は液晶性モノマー基を表し、ｙ（長方形の側鎖）は架橋剤基を表し、ｚ（主鎖）はメチルハイドロジェンポリシロキサンを表す。

【0044】

本発明の実施例に用いられるシロキサン側鎖型液晶エラストマーは、ガラス転移温度以上でコレステリック相を示し、一定の波長の可視光線を反射する。図３は、図２に示された、ｍ＝６、ｎ＝４、ｋ＝４であるシロキサン側鎖型液晶エラストマーの反射波長と温度の関係を示す曲線図である。図３からわかるように、温度が６０℃から８５℃まで上昇する場合、反射波長が７８０ｎｍから３８０ｎｍに減少し、可視域全域を覆う。そのため、温度の調整によって、シロキサン側鎖型液晶エラストマーは可視域のうち任意の波長の光を反射できる。

【0045】

図４は、本発明の１つの実施例に係るグレーティングに用いられたシロキサン側鎖型液晶エラストマーのポリマー層の構造概略図であり、該ポリマー層は、シロキサン側鎖型液晶エラストマー５０と、ポリマーネットワークの繰り返し単位５１（紫外線重合性の液晶性モノマーの末端二重結合が解けらてなる構造に相当する）と、ポリマーネットワーク５２と、光開始剤５３と、光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５４（例えば、四酸化三鉄ナノ粒子）と、を含む。

【0046】

ポリマー層が２層ある場合、該２層のポリマー層は、それぞれに緑色光と紫色光を反射、または、それぞれに黄色光と青色光を反射する。

【0047】

本発明の少なくとも１つの実施例は、さらに、図５に示すような表示装置を提供する。図５は、本発明の１つの実施例に係る表示装置の構造概略図である。該表示装置は、表示パネルおよび上記のいずれか１つのグレーティングを備え、前記グレーティングは、表示パネルの出光側に位置されるように配置される。液晶表示パネルを例として、表示パネルは、第３基板１１と、第４基板１２と、第３基板１１と第４基板１２との間に位置された液晶層１３と、を含んでおり、例えば、第３基板１１はアレイ基板であり、第４基板１２はカラーフィルタ基板であり、グレーティングは表示パネルの出光側に位置され、グレーティングの第１基板２１は貼合によって表示パネルと結合される。図５に示された表示装置は、上偏光板１５と下偏光板１４をさらに含み、上偏光板１５はグレーティングの第２基板２２上に位置され、下偏光板１４は表示パネルの第３基板１１下に位置される。また、上偏光板１５は、図５に示された位置に限定されず、グレーティングの第１基板２１と表示パネルの第４基板１２との間に位置されてもよい。

【0048】

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。

【0049】

本発明の１つの実施例において、該表示装置は、該グレーティングにおける第１透明電極および第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。該表示装置の駆動回路が第１透明電極と第２透明電極との間に電圧を印加させると、電磁気特性を有する四酸化三鉄ナノ粒子は、そのナノ効果によって電磁エネルギーを熱エネルギーに変換させ、所在するポリマー層を加熱させてコレステリック相を示すため、３Ｄ表示を実現できる。

【0050】

該表示装置の形式には限定がなく、例えば、電子ペーパー、液晶テレビ、液晶ディスプレイ、デジタルフォトフレーム、携帯電話、タブレットなどのいずれか表示機能付き製品または部品であってもよい。

【0051】

図６は本発明の１つの実施例に係る表示装置の構造概略図であり、グレーティングの第１基板は表示パネルの出光側の下地基板１６である。

【0052】

表示装置の厚さをさらに減少させるために、表示パネルの出光側の下地基板１６を直接にグレーティングの第１基板とする。すなわち、図６に示された表示装置になる。液晶表示パネルを例として、該表示装置には上から順次に上偏光板１５、第２基板２２、第２透明電極２４、ポリマー層２５、第１透明電極２３、下地基板１６、液晶層１３、第３基板１１、および下偏光板１４が含まれ、下地基板１６は一般にカラーフィルタ基板における下地基板であり、第３基板１１は一般にアレイ基板である。

【0053】

表示パネルの出光側の下地基板１６をグレーティングの第１基板として直接に採用、すなわち、シロキサン側鎖型液晶エラストマーを含有する混合物層を液晶表示パネルの出光側の下地基板１６上に直接に塗布した場合、混合物層の各層の厚さは０．２〜１．０μｍだけであり、表示装置の厚さをさらに減少できる。グレーティングの厚さが大幅に減少したので、３Ｄ表示パネルにおける光透過率の影響が減少され、表示効果が向上する。

【0054】

本発明の少なくとも１つの実施例は、グレーティングの製造方法をさらに提供する。図７に示すように、図７は本発明の実施例に提供されたグレーティングの製造方法のフローチャートである。
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。

【0055】

本実施態様において、製造されたグレーティングの構造は、図１のように、上から順次に第２基板２２、第２透明電極２４、ポリマー層２５、第２透明電極２３、および第２電極２１を有する。そのうち、第２透明電極２４と、ポリマー層２５と、第１透明電極２３とは、製造する際に同じマスクを用ることで、これら３つの層において保留部分が互いに対応される。つまり、図１に示された積層構造を形成する。

【0056】

勿論、厚さをさらに減少させるために、表示パネルの出光側の下地基板上に、グレーティング構造を有する第１透明電極を直接に形成してから、シロキサン側鎖型液晶エラストマーを含有するポリマー層を少なくとも２層形成し、その後、第２透明電極を有する第２基板を該ポリマー層上に覆ってもよい。

【0057】

本発明の１つの実施例において、ステップ１０２で前記第１透明電極上にポリマー層を形成する。該ポリマー層が２層存在する場合、その製造工程は、
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。

【0058】

本発明の１つの実施例において、前記ステップｂでの第１温度を調整し、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。

【0059】

本実施態様において、３層およびそれ以上のポリマー層を製造する場合、前記ステップｂでの第１温度を調整し、前記ステップａ〜ｃを少なくとも１回繰り返す。３層のポリマー層を例にすると、該サイクルを１回実行して２層目のポリマー層上に位置される３層目のポリマー層を取得する。すなわち、加熱温度を第３温度に調整して第３ピッチを取得し、応じて第３反射波長を取得する。４層のポリマー層を例にすると、該サイクルを２回実行して２層目のポリマー層上に位置される３層目のポリマー層と、３層目のポリマー層上に位置される４層目のポリマー層とを取得する。すなわち、まず、加熱温度を第３温度閾値に調整して第３ピッチを取得し、応じて第３反射波長を取得してから、加熱温度を第４温度に調整して第４ピッチを取得し、応じて第４反射波長を取得して、４層目のポリマー層を取得する。

【0060】

該実施態様において、２層のポリマー層の形成を例にすると、まず、第１透明電極上に、上記の成分を含有する混合物層を１層塗布し、その後、温度Ｔ_１まで加熱して設定のピッチＰ_１を混合物層に形成させてから、マスクを用いて混合物層に紫外線を照射することで、照射された紫外線重合性の液晶性モノマーを重合させてポリマーネットワークを形成し、これにより、ピッチＰ_１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形成する。続いて、１層目のポリマー層上に、上記の成分を含有する混合物層をさらに１層塗布し、その後、温度Ｔ_２まで加熱してピッチＰ_２を混合物層に形成させてから、同じマスクを用いて混合物層に紫外線を照射することで、照射された紫外線重合性の液晶性モノマーを重合させてポリマーネットワークを形成し、これにより、ピッチＰ_２を安定させる。次に、室温まで冷却してエッチンによって１層目のポリマー層上に位置される２層目ポリマー層を形成する。

【0061】

温度Ｔ_１および温度Ｔ_２は、混合物層がコレステリック相を示す温度であり、３０〜１２０℃であってもよい。得られた２層のポリマー層が全波長の光を反射できれば、温度Ｔ_１および温度Ｔ_２の具体的数値には限定がない。ピッチＰ_１およびピッチＰ_２の具体的数値は限定されず、ピッチＰ_１が１５０〜５０００ｎｍであってもよく、ピッチＰ_２が１５０〜５０００ｎｍであってもよい。

【0062】

ポリマー層のピッチは、ポリマー層の反射波長を決める。そのため、混合物層における各成分の含有量が一定である場合、加熱温度の調整によってピッチの大きさを調整できる。また、加熱温度が一定になると、混合物層におけるシロキサン側鎖型液晶エラストマーの含有量を調整することでピッチの大きさを調整できる。ポリマー層の反射波長は、この２つの調整手段によって変わる。

【0063】

ポリマー層各層の製造ステップは下記の通りである。まず、混合物を第１透明電極上に塗布してから、第１透明電極と同じパターンを有するマスクを用いて紫外線を照射する。すなわち、第１透明電極に対応する部分が紫外線に照射されるものの、第１透明電極の間の隙間部分がマスクに覆われで、この隙間部分は紫外線に照射されない。これで、隙間部分の紫外線重合性の液晶性モノマーには架橋反応が発生しなく、第１透明電極に対応する位置での紫外線重合性の液晶性モノマーのみに架橋結合によりポリマーネットワークを形成する。その後、溶剤によりエッチングを行う。すなわち、溶剤を用いて紫外線に照射されない混合物を除去する。溶剤は、例えば、ジクロロメタン、トリクロロメタンなどの有機溶剤である。

【0064】

各層の混合物層には、質量分率が６９〜９６．９％であるシロキサン側鎖型液晶エラストマー、質量分率が１〜１０％であるナノオーダーの物質、質量分率が２〜２０％である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％である光開始剤が含有される。

【0065】

グレーティングにおける２層のポリマー層を例として、該グレーティングの原理を説明する。図８ａは電圧が印加されていないときの、グレーティングにおけるポリマー層の構造概略図である。室温で、電圧が印加されていない場合、ポリマー層２５はガラス質を示し、このとき、グレーティングが透明状態になり、２Ｄ表示を行う。一方、電圧が印加された場合、ポリマー層２５における四酸化三鉄ナノ粒子が電磁エネルギーを熱エネルギーに変換して、ポリマー層２５の温度を上昇させる。これで、シロキサン側鎖型液晶エラストマーがコレステリック相に変換して、紫外線重合によって固定されたピッチになり、可視域において一定の波長の光を反射する。図８ｂは、電圧が印加されたときのグレーティングにおけるポリマー層の構造概略図である。そのうち、１層目のポリマー層はピッチがＰ_１で、可視光線λ_１を反射でき、２層目のポリマー層はピッチがＰ_２で、可視光線λ_２を反射できる。温度や、混合物層における各成分比に対する調整などによって、２層のポリマー層は可視域全域の光を反射でき、グレーティングとして機能して、３Ｄ表示を実現する。

【0066】

ポリマー層のコレステリック相が可視域全域の光を反射できれば、ポリマー層は、３層、４層、５層、またはそれ以上の層を有する構造であってもよい。ポリマー層は、例えば、３層あり、この３層のポリマー層が、赤色光、緑色光、および青色光をそれぞれ反射する。例えば、表示装置は一般的にＲＧＢの３つの基本色を合成して白色光に生成し、表示を行う。ポリマー層が赤色光、緑色光、および青色光を反射できると、このポリマー層は可視域全域の光を反射でき、グレーティングとして３Ｄ表示を実現できる。表示装置において他の基本色を合成して白色光に生成することによって表示することは勿論であろう。ポリマー層がこれらの基本色をすべて反射できれば、グレーティングとして３Ｄ表示を実現できる。

【0067】

以下、幾つかの実施例を例に挙げて本発明に関る実施態様を説明するが、本発明の実施例は下記の実施例に限定されない。下記の実施例において、ナノオーダーの物質として四酸化三鉄ナノ粒子を用いて、本発明に係る実施例に提供された表示装置を製造する。
（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／ｃｍ^２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／ｃｍ^２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。

【0068】

室温で、第１透明電極と第２透明電極との間に電圧が印加されていない場合、シロキサン側鎖型液晶エラストマーを含有する２層のポリマー層がガラス質を示し、３次元グレーティングが透明状態になる。このときは、２Ｄ表示を行う。一方、第１透明電極と第２透明電極との間に電圧が印加された場合、ポリマー層における、電磁気特性を有する四酸化三鉄ナノ粒子が電磁エネルギーを熱エネルギーに変換してポリマー層の温度を上昇させ、シロキサン側鎖型液晶エラストマーがコレステリック相に変換して、紫外線重合によって固定されたピッチになる。すなわち、１層目のポリマー層が黄色光を反射し、２層目のポリマー層が青色光を反射し、両者が可視域全域の光を反射することで、グレーティングとして３Ｄ表示を行う。従来技術での厚さが数十ミリメートルである液晶グレーティングに対して、１層目のポリマー層の厚さは０．５μｍであり、２層目のポリマー層の厚さは０．３μｍであり、グレーティングの厚さが大幅に減少する。

【0069】

（実施例２）
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／ｃｍ^２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／ｃｍ^２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。

【0070】

室温で、第１透明電極と第２透明電極との間に電圧が印加されていない場合、シロキサン側鎖型液晶エラストマーを含有する２層のポリマー層がガラス質を示し、３次元グレーティングが透明状態になる。このときは、２Ｄ表示を行う。一方、第１透明電極と第２透明電極との間に電圧が印加された場合、ポリマー層における、電磁気特性を有する四酸化三鉄ナノ粒子が電磁エネルギーを熱エネルギーに変換してポリマー層の温度を上昇させ、シロキサン側鎖型液晶エラストマーがコレステリック相に変換して、紫外線重合によって固定されたピッチになる。すなわち、１層目のポリマー層が緑色光を反射し、２層目のポリマー層が紫色光を反射し、両者が可視域全域の光を反射することで、グレーティングとして３Ｄ表示を行う。従来技術での厚さが数十ミリメートルである液晶グレーティングに対して、１層目のポリマー層の厚さは０．４μｍであり、２層目のポリマー層の厚さは０．６μｍであり、グレーティングの厚さが大幅に減少する。

【0071】

（実施例３）
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／ｃｍ^２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／ｃｍ^２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。

【0072】

室温で、第１透明電極と第２透明電極との間に電圧が印加されていない場合、シロキサン側鎖型液晶エラストマーを含有する２層のポリマー層がガラス質を示し、３次元グレーティングが透明状態になる。このときは２Ｄ表示を行う。一方、第１透明電極と第２透明電極との間に電圧が印加された場合、ポリマー層における、電磁気特性を有する四酸化三鉄ナノ粒子が電磁エネルギーを熱エネルギーに変換してポリマー層の温度を上昇させ、シロキサン側鎖型液晶エラストマーがコレステリック相に変換して、紫外線重合によって固定されたピッチになる。すなわち、１層目のポリマー層が黄色光を反射し、２層目のポリマー層が青色光を反射し、両者が可視域全域の光を反射することで、グレーティングとして、３Ｄ表示を行う。従来技術での厚さが数十ミリメートルである液晶グレーティングに対して、１層目のポリマー層の厚さは０．８μｍであり、２層目のポリマー層の厚さは０．５μｍであり、グレーティングの厚さが大幅に減少する。

【0073】

従来の液晶グレーティングに対して、本発明の実施例に係るグレーティングを採用すると、表示パネルの出光面上に直接に貼り付けることができ、または、表示パネルの出光側の下地基板を該グレーティングの第１基板として直接に採用できる。すると、表示装置の厚さを減少できる。本発明の実施例に用いられる、シロキサン側鎖型液晶エラストマーを含有するポリマー層が、さらに、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を含有するため、電圧が印加された場合、ポリマー層の温度が上昇して、シロキサン側鎖型液晶エラストマーがガラス質からコレステリック相に変換して少なくとも２層のポリマー層のコレステリック相の液晶性エラストマーが可視域全域の光を反射できる。そのため、バリアフェンス式グレーティングの構造を実現でき、３Ｄ表示を行う。シロキサン側鎖型液晶エラストマーが温度に応じて可視域全域の光を反射できるため、加熱温度または混合物の成分の含有量に対する調整によって異なるポリマー層を取得して、可視域全域の光を反射でき（例えば、同じ温度の場合、混合物層におけるシロキサン側鎖型液晶エラストマーの含有量が異なると、形成されたポリマー層のピッチが異なり、反射波長も応じて異なる）、さらに、ポリマー層の厚さおよび反射波長を一層よく制御できる。

【0074】

上述した実施態様は本発明に係る例示的なものであり、本発明の保護範囲はこれらのものに限定されず、特許請求の範囲により決定される。

【0075】

本出願は、２０１５年３月２０日に出願された中国特許出願第２０１５１０１２５７５８．２号に基づく優先権を主張し、この中国特許出願に開示された内容は本出願の一部として本明細書に組み込まれた。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8a】

【図8b】