[发明专利]双折射RM透镜

说明书

发明领域

本发明涉及可由可聚合液晶介质获得的双折射RM透镜，该可聚合液晶介质由以下组成：

-可聚合液晶组分A，其由一种或多种可聚合介晶化合物组成，和

-不可聚合组分B，其由一种或多种不可聚合化合物组成。

此外，本发明涉及这种双折射RM透镜在电光器件例如液晶显示器(LCD)或其它光学或电光学器件中用于装饰或安全应用的用途。

背景和现有技术

广泛已知称为反应性介晶(RM)的可聚合液晶，其在液晶显示器(LCD)应用中应用于视角补偿膜和薄膜延迟剂。

最近，已经提出这种RM在市售的3D LCD显示器中用于图案化的延迟剂。在这些应用中，使用RM的双折射性质来交替由LCD的前部发出的光的极化。

例如在US2009073559(A1)或WO2011078989 A1中，也已经报道可通过组合作为极性开关的活性LC面板和在LCD前面上制得的极化敏感性透镜实现不含玻璃的自动立体显示器。

这种器件包含例如有源矩阵类型的LCD面板，其用作空间光调制器以产生显示图像。该显示器面板具有设置成行和列的正交显示像素阵列。在实践中，该显示器面板包含约一千行和数千列的显示像素。

LCD面板的结构是完全常规的。具体地，所述面板包括一对间隔的透明玻璃基板，在该玻璃基板之间例如提供了配向扭转向列型液晶介质或另一液晶介质。所述基板在它们相对表面上带有透明氧化铟锡(ITO)电极的图案。在基板的外表面上还提供了极化层。

每一显示像素在基板上包含相对电极，其间具有介入的液晶介质。显示像素的形状和布局通过电极的形状和布局决定。显示像素通过间隙彼此规律间隔。每一显示像素与切换元件，例如薄膜晶体管(TFT)或薄膜二极管(TFD)相关。通过向切换元件提供寻址信号操作显示像素来产生显示图像，并且本领域技术人员将知晓合适的寻址方案。

显示器面板由光源照射发光，在此情况下，光源包含在显示像素阵列的区域上延伸的平面背光。来自光源的光经引导通过显示器面板，其中个别显示像素经驱动以调制光并且产生显示图像。

现有技术的显示器器件包括设置于显示器面板前侧上的透镜薄片，透镜薄片实施视图形成功能。所述透镜薄片包括一排彼此平行延伸的透镜元件。所述透镜元件以平凸透镜的形式并且它们用作光输出引导构件以提供与显示器面板不同的图像或视图至位于显示器器件前方的用户的眼睛中。

就此而言，US 2007/109400A1公开了一种双折射透镜结构，包括能够将给定的极化光引导至取向分布的双折射透镜阵列，所述双折射透镜包括具有含有折射结构的界面的固体双折射材料和各向同性材料。将能够旋转从中穿过的光的极化的可切换的液晶层邻近第一双折射材料布置。双折射材料和液晶层之间的界面具有配向微结构，其提供了双折射材料和液晶层的配向。在一对用于施加电场以切换液晶的电极间布置透镜阵列和可切换的液晶层两者，并且将导电材料并入透镜阵列中以减小透镜阵列的电压降。为了降低反射，在双折射材料和各向同性材料之间的界面具有含有配向微结构的界面，所述微结构提供了双折射材料的配向，和各向同性材料的折射率基本等于双折射材料的非寻常的折射率。

JP2012-137616 A1公开了用于立体图像显示器的双折射透镜材料，其含有具有一个或多个可聚合官能团的反应性介晶化合物，和具有至少一个或多个可聚合官能团的非液晶化合物，和使用用于立体图像显示器的双折射透镜材料制造用于立体图像显示器的双折射透镜的方法。

然而，在透镜材料中使用非介晶化合物或非液晶材料除了在光学特性中不利的变化以外还导致了双折射率的下降。

如果合适的RM混合物的双折射率增加，则更高的双折射率允许对于给定的焦距使用更大的曲率半径(更薄的透镜)。该现象对技术人员是众所周知的，并且例如描述在Hecht,E.(2002)Optics,第4版,“Geometrical optics”第5章,第158页et seqq中。

实际上，现代应用需要合适高的双折射率值以降低透镜厚度并且因此降低制造该透镜所需材料的量和相关成本。此外，混合物和/或所得透镜除了合适的双折射率值之外必须满足众多其它要求，该要求尤其是：

-在聚合前抵抗结晶的良好的室温稳定性，

-遍及整个透镜均一的平面配向，

-高清亮点，

-合适低的黄化指数，

-抵抗热应力(例如热或冷)的良好稳定性，

-抵抗UV-光的良好的稳定性，