晶体透镜面板的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种液晶透镜面板。根据本发明的液晶透镜面板的一个实施方式能够，例如，提供能够不用眼镜观察三维立体图像或观察二维平面图像的显示设备。
【专利说明】晶体透镜面板 【技术领域】
[0001] 本申请涉及一种液晶透镜面板。 【背景技术】
[0002] 通常，显示设备显示二维图像（下文中，称为"2D图像"）。近来，随着在游戏或影 视领域中对于三维图像（下文中，称为"3D图像"）需求的增长，正在开发显示3D图像的显 示设备。通过将一对2D图像输入至观察者的双眼中并在观察者的大脑中融合输入的图像 识别3D图像。
[0003] 3D图像显示设备（下文中，称为"3D设备"）可以归类到立体设备和自动立体设 备。在自动立体设备中，通常使用在专利文件1中公开的视差屏障型设备或在专利文件2 中公开的双凸透镜型设备。
[0004] 专利文件1 :韩国专利公开No. 10-2005-0119140
[0005] 专利文件2 :韩国专利公开No. 10-2003-0088244
【发明内容】
[〇〇〇6] 1.技术问题
[0007] 本申请旨在提供一种液晶透镜面板。
[0008] 2.解决方案
[0009] 本申请的一个方面提供了一种包括透镜层的液晶透镜面板。所述透镜层可以包括 由液晶分子形成的液晶区。
[〇〇1〇] 在所述液晶区中的液晶分子可以表现出介电各向异性（Λ ε尹0)。本文所用术语 "介电各向异性"是指这样的液晶分子性质，其中在长轴方向上测量的介电常数不同于在垂 直于长轴的方向上测量的介电常数。此外，当使用术语"坚直的、平行的、垂直的或水平的" 来定义申请文件中的角度时，是指不破坏所期望效果的基本上坚直的、平行的、垂直的或水 平，包括，例如考虑生产误差或偏差的误差。例如，该术语可以包括在大约±15度、±10度 或±5度内的误差。
[〇〇11] 当液晶分子具有介电各向异性时，根据施加至透镜层的电压及其强度，液晶分子 的取向可以改变。液晶分子的介电各向异性可以具有正值或负值。句子"液晶分子的介电 各向异性具有正值"是指在液晶分子长轴方向上的介电常数高于在其短轴方向上的介电常 数。此外，句子"液晶分子的介电各向异性具有负值"是指在液晶分子长轴方向上的介电常 数低于在其短轴方向上的介电常数。在一个实例中，当液晶分子具有正的介电各向异性并 且将电压施加至透镜层时，液晶分子可以在施加电压的方向上重排。
[0012] 在一个实例中，所述区域是可以在胆留醇取向区和非胆留醇取向区之间转换的区 域。
[0013] 如图1所示，胆甾醇取向区300可以包括胆甾醇取向的液晶分子。所述胆甾 醇取向的液晶分子通过堆叠在层中的液晶分子并沿着螺旋轴Η扭转液晶分子的指向矢 (director)来形成螺旋结构。在螺旋结构中，直至液晶分子的指向矢旋转一个完整360度 的距离称为节距P。
[0014] 在一个具体的点，当将合适的电压施加至包括胆留醇取向区的透镜层上，或将施 加的电压移除时，液晶分子可以在一个方向上排列，并因此胆留醇取向状态可能被解除。此 夕卜，胆留醇取向被完全地解除，因此液晶区中的所有液晶分子可以在相同的方向上排列。包 括处于这种状态的液晶分子的区域是非胆甾醇取向区。也就是，如图2所示，非胆甾醇取向 区300可以是其中液晶分子完全坚直取向、平行取向或以0-90度之间的角度取向的区域。
[0015] 胆留醇取向区和非胆留醇取向区可以通过施加电压而转换。例如，可以将该区域 转换以形成遍布整个区域的胆留醇取向区或非胆留醇取向区。因此，当将电压施加至该区 域时，可以将相同的电压施加至整个区或者要重排取向的区域。所以，液晶板可以通过简单 的方法制造，因为可以省略图案化电极层以实现光学各向异性和各向同性两者的方法。此 夕卜，透镜层可以通过制造液晶面板的常规方法制造。
[0016] 在一个实例中，无电压施加状态的透镜层可以包括胆留醇取向区。当以一定程度 将电压施加至透镜层上以完全解除胆留醇取向状态时，该胆留醇取向区可以转换成非胆甾 醇取向区。此外，当施加至包括非胆留醇取向区的透镜层的电压移除时，该区域可以转换成 胆甾醇取向区。
[0017] 胆甾醇取向区可以是平面取向区、垂直取向区或焦锥取向区。平面取向区可以是 其中所述区域的螺旋轴垂直于透镜层表面的区域。垂直取向区可以是其中所述区域的螺旋 轴平行于透镜层表面的区域。此外，焦锥取向区可以是其中所述区域的螺旋轴既不垂直于 也不平行于透镜层表面的区域。在一个实例中，胆甾醇取向区可以是垂直取向区。如图1 所示，垂直取向区可以具有形成为平行于透镜层表面的螺旋轴H。
[0018] 垂直取向区可以具有相对于垂直于其螺旋轴的线性偏振光的周期性的折射率分 布。例如，该区域可以具有1/2节距周期的折射率分布。在一个实例中，该区域可以具有由 公式1计算的折射率分布。
[0019] [公式 1]
[0020] neff (X) = nen〇/(ne2cos2 Θ (x)+n〇2sin2 θ (χ))1/2
[0021] 公式1中，X是胆甾醇取向区的坐标，其为0-P/2之间的任意数值。此处，P是胆 甾醇取向区的节距，n rff(x)是胆留醇取向区在X点上相对于线性偏振光的折射率，ne是甾 醇取向区中液晶分子的非常折射率，η。是留醇取向区中液晶分子的寻常折射率，以及θ (X) 是在相应坐标的液晶分子的光轴相对于在X为0的点的液晶分子的光轴的角度。
[0022] 此处，如图1所示，X是在平行于透镜层表面的方向上的胆留醇取向区的坐标，具 有0-Ρ/2的值。如图1所示，"0"是从胆甾醇取向的液晶分子节距开始的点的坐标。在一 个实例中，节距开始的点可以是液晶分子的长轴形成为平行于透镜层表面的点。Ρ/2是胆甾 醇取向的液晶分子旋转180度的点的坐标。
[0023] 此处，θ (X)是在相应坐标（X)的液晶分子的光轴相对于在X为〇的点的液晶分 子的光轴的角度，因此Θ (〇)是〇。此外，由于在X为Ρ/4的点的液晶分子的光轴从在X为 〇的点的液晶分子的光轴旋转90度，所以θ (Ρ/4)是π/2。此外，由于在X为Ρ/2的点的 液晶分子的光轴从在X为〇的点的液晶分子的光轴旋转180度，所以θ (Ρ/2)是π。
[0024] 当将Θ (〇) = 〇、θ (P/4) = Ji/2和θ (Ρ/2) = π赋值于公式1时，可以获得值 nrff(〇) =neff(P/2) =n。and neff(P/4) =ne。也就是，胆甾醇取向区可以具有这样的折射 率分布，其中寻常折射率在〇节距和1/2节距（P/2)处获得，以及非常折射率在P/4处获得。 "neff (X) "可以是在X位置测量的相对于线性偏振光（例如，具有波长550nm并垂直于该区 域的螺旋轴的线性偏振光）的折射率。
[0025] 当根据公式1控制胆甾醇取向区在1/2节距处的折射率分布时，该区域可以用作 双凸透镜。因此，例如，当将液晶透镜面板施加至自动立体3D设备时，用于左眼的图像信号 和用于右眼的图像信号可以在发出前分开。
[0026] 在一个实例中，胆留醇取向区可以用作具有0. lmm-100cm、0. lmm-70cm、 0. lmm-50cm、0. lmm-30cm或0. lmm-10cm的由公式2确定的焦点距离（F)的透镜。
[0027] [公式 2]
[0028] F = P2/(32XdX Δ η)
[0029] 在公式2中，Ρ是胆甾醇取向区的节距，d是透镜层的厚度，以及Λ η是胆甾醇取向 区中液晶分子的非常折射率（r〇和寻常折射率（η。）之间的差（ne-n。）。
[0030] 例如，焦点距离（F)可以是相对于垂直于该区域的螺旋轴的线性偏振光的焦点距 离。例如，这种焦点距离可以考虑到3D设备的观看距离来进行控制。此外，为控制焦点距 离（F)，可以控制胆留醇取向区的节距或双折射率、或者透镜层的厚度。
[0031] 例如，胆留醇取向区的节距可以考虑到3D设备的胆留醇取向区显示元件的像素 大小来合适地控制。在一个实例中，胆甾醇取向区的节距可以控制在大约〇. 1 μ m-10cm、 0· 1 μ m_5cm、0· 1 μ m_3cm、0· 1 μ m_lcm、0· 1 μ m-5000 μ m 或 0· 1 μ m-3000 μ m。当节距被控制 在以上范围内时，从显示元件传输的用于左眼和右眼的图像信号可以在发出前通过液晶透 镜面板分开。
[0032] 此外，为提供一种在合适的距离不带眼镜观看3D图像的自动立体3D设备，胆甾 醇取向区中液晶分子的非常折射率（r〇和寻常折射率（r〇之间的差（ ne-r〇可以控制在 0. 01-0. 6、0. 1-0. 6或0. 01-0. 5的范围内。此外，为确保自动立体3D设备合适的观看距离， 透镜层的厚度可以控制为〇· 1-100 μ m、0· 1-50 μ m、0. 1-30 μ m或0· 1-10 μ m。
[0033] 液晶透镜面板可以进一步包括基层。所述基层的一个表面具有电极层。而且，透 镜层可以配置成与基层的电极层相接触。
[0034] 如图1和2所示，在一个实例中，液晶透镜面板可以包括两个相互面对的基层100 和200。在两个基层中的至少一个的一个表面上，存在有电极层，且透镜层300可以配置在 相互面对的基层之间以与所述电极层相接触。两个基层中的任意一个被称为第一基层100， 另一个可以被称为第二基层200。两个基层可以使用相同的基层材料或不同的基层材料。
[0035] 作为基层，可以使用常规用于制造液晶透镜面板的集采基层而没有限制。作为基 层，例如，可以使用玻璃基层或塑料基层。塑料基层可以是包括例如如下材料的片或膜： 纤维素树脂，如三乙酰纤维素（TAC)或二乙酰纤维素（DAC);环烯烃聚合物（COP)，如降冰 片烯衍生物；环烯烃共聚物（C0C);丙烯酸树脂，如聚（甲基丙烯酸甲酯）（PMMA);聚碳酸 酯（PC);聚烯烃，如聚乙烯（PE)或聚丙烯（PP);聚乙烯醇（PVA);聚醚砜（PES);聚醚醚 酮（PEEK);聚醚酰亚胺（PEI);聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN);聚酯，如聚对苯二甲酸乙二酯 (PET);聚酰亚胺（PI);聚砜（PSF);或氟树脂。塑料基层可以是光学各向同性或各向异性。
[0036] 基层可以包括UV阻断剂或UV吸收剂。当UV阻断剂或UV吸收剂包括在基层中时， 可以防止由于UV射线导致的透镜层劣化。UV阻断剂或UV吸收剂可以是有机材料，如水杨 酸酯化合物、二苯甲酮化合物、氧二苯甲酮化合物、苯并三唑化合物、氰丙烯酸酯化合物或 苯甲酸酯化合物，或者无机材料，如氧化锌或镍络合盐。基层中UV阻断剂或吸收剂的含量 不特别限定且可以合适地考虑所期望的效果而选择。例如，在塑料基层的制造工艺中，相对 于基层主要组分的重量比，可以包括重量比大约0. l-25wt%的UV阻断剂或吸收剂。
[0037] 基层的厚度不特别限定且可以根据所期望的用途而合适地控制。基层可以具有单 层或多层结构。
[0038] 作为存在于基层的一个表面上的电极层，可以使用如氧化铟锡的透明导电电极。
[〇〇39] 液晶透镜面板可以进一步包括在基层和透镜层之间的取向层。作为取向层，可以 使用本领域已知的常规取向层，例如光取向层、（纳米）印迹型取向层或摩擦取向层。取向 层是可选的组分，其可以向没有取向层的基层通过直接摩擦基层上的取向层或拉伸基层来 提供取向性能。
[0040] 在一个实例中，当胆甾醇取向区是垂直取向区时，取向层可以是坚直取向层。所述 坚直取向层可以是能够提供取向性能以使相邻的液晶分子在垂直于该坚直取向层表面的 方向上取向。
[0041] 液晶透镜面板可以由相关领域的已知方法形成来满足上述条件。所述面板可以通 过形成透镜层来制造，例如通过配置两个基层相互面对从而使基层面对电极层，在两个层 之间注入液晶组合物并进行取向。
[0042] 液晶组合物可以包括可以用来形成胆留醇取向区的所有种类的组合物。
[〇〇43] 在一个实例中，所述组合物可以包括向列型液晶分子和手性试剂。在分子在不规 则的位置取向而不形成层的状态下，向列型液晶分子通常在长轴方向上取向。当将手性试 剂加入至向列型液晶分子中时，可以诱发所期望的螺距。此处，可以根据公式3控制螺距。
[0044] [公式 3]
[0045] P = l/(Pt · c)
[0046] 在公式3中，Pt是手性试剂的扭转力，以及c是手性试剂的摩尔浓度。因此，当使用 具有高扭转力的手性试剂或者手性试剂含量增加时，手性向列型液晶分子的节距会变短。
[0047] 所述向列型液晶分子可以是在相关领域中使用的任意一种而没有限制。例如，作 为所述液晶分子，可以使用由式1表示的化合物。
[0048] [式 1]
[0049]
【权利要求】
1. 一种液晶透镜面板，包括：包括由液晶分子形成的液晶区的透镜层， 其中，所述液晶区能够在垂直取向的胆留醇取向区和非胆留醇取向区之间转换，所述 胆甾醇取向区具有0. Imm-lOOcm的根据公式2的焦点距离（F): [公式2] F = P2/(32XdX Δ η) 其中Ρ是所述胆留醇取向区的节距，d是所述透镜层的厚度，以及Λ η是所述液晶分子 的非常折射率（r〇和寻常折射率（η。）之间的差（ne-n。）。
2. 根据权利要求1所述的液晶透镜面板，其中所述胆留醇取向区具有相对于垂直于其 螺旋轴的线性偏振光的根据公式1的折射率分布： [公式1] neff(x) = nen〇/(ne2cos2 Θ (x)+n〇2sin2 θ (χ))1/2 其中，x是所述胆留醇取向区的坐标，为0-P/2之间的任意数值，P是所述胆留醇取向区 的节距，neff(x)是所述胆留醇取向区在X点上相对于线性偏振光的折射率，ne是所述液晶 分子的非常折射率，η。是所述液晶分子的寻常折射率，以及θ (X)是在相应坐标处所述液晶 分子的光轴相对于在X为〇的点处的液晶分子的光轴的角度。
3. 根据权利要求1所述的液晶透镜面板，其中所述胆留醇取向区的节距为 0· 1 μ m-10cm〇
4. 根据权利要求1所述的液晶透镜面板，其中所述液晶分子具有的非常折射率（r〇和 寻常折射率（η。）之间的差（ne_n。）为0. 01-0. 6。
5. 根据权利要求1所述的液晶透镜面板，其中所述透镜层的厚度为0. 1-100 μ m。
6. 根据权利要求1所述的液晶透镜面板，其中所述液晶分子具有正的或负的介电各向 异性。
7. 根据权利要求1所述的液晶透镜面板，进一步包括： 基层，其一个表面具有电极层， 其中所述透镜层配置成与所述基层的电极层相接触。
8. 根据权利要求7所述的液晶透镜面板，进一步包括 在所述基层和所述透镜层之间的取向层。
9. 根据权利要求8所述的液晶透镜面板，其中所述取向层是坚直取向层。
10. 根据权利要求1所述的液晶透镜面板，进一步包括： 两个相互面对的基层， 其中，在所述基层中的至少一个的一个表面上，存在有电极层，且所述透镜层配置成与 相互面对的基层之间的电极层相接触。
11. 根据权利要求1所述的液晶透镜面板，其中所述液晶分子是由式1表示的化合物： [式1]
其中，A是单键、-COO-或者-〇C〇-，Ri至R1(l各自独立地是氢、齒素、烧基、烧氧基、烧氧 羰基、氰基、硝基、-U-Q-P、或者式2的取代基，前提条件是，&至R5中的两个相邻取代基中 的一对或R 6至R1(l中的两个相邻取代基中的一对相互连接，由此形成由-U-Q-P取代的苯，其 中U是-〇-、-C00-或者-〇C〇-，Q是烧撑基或者烧叉基，以及P是烯基、环氧基、氰基、羧基、 丙烯酰基、甲基丙烯酰基、丙烯酰氧基或者甲基丙烯酰氧基： [式2]
其中B是单键、-C00-或者-〇C〇-，Rn至R15各自独立地是氢、齒素、烧基、烧氧基、烧氧 羰基、氰基、硝基或者-U-Q-P，前提条件是Rn至R15中的两个相邻取代基相互连接，由此形 成由-U-Q-P取代的苯，其中U是-〇-、-C00-或者-〇C〇-，Q是烧撑基或者烧叉基，以及P是 烯基、环氧基、氰基、羧基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、丙烯酰氧基或者甲基丙烯酰氧基。
12.根据权利要求1所述的液晶透镜面板，其中所述透镜层进一步包括手性试剂。
【文档编号】G02B1/04GK104105995SQ201380008516
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年2月7日 优先权日:2012年2月7日
【发明者】全炳建, 柳秀英, 朴文洙 申请人:Lg化学株式会社