CN104105995A - 晶体透镜面板 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

晶体透镜面板
技术领域
本申请涉及一种液晶透镜面板。
背景技术
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。
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。
专利文件1：韩国专利公开No.10-2005-0119140
专利文件2：韩国专利公开No.10-2003-0088244
发明内容
1.技术问题
本申请旨在提供一种液晶透镜面板。
2.解决方案
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。
在所述液晶区中的液晶分子可以表现出介电各向异性(Δε≠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“竖直的、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竖直的、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。
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。
在一个实例中，所述区域是可以在胆甾醇取向区和非胆甾醇取向区之间转换的区域。
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H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。
在一个具体的点，当将合适的电压施加至包括胆甾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，并因此胆甾醇取向状态可能被解除。此外，胆甾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竖直取向、平行取向或以0-90度之间的角度取向的区域。
胆甾醇取向区和非胆甾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甾醇取向区或非胆甾醇取向区。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。此外，透镜层可以通过制造液晶面板的常规方法制造。
在一个实例中，无电压施加状态的透镜层可以包括胆甾醇取向区。当以一定程度将电压施加至透镜层上以完全解除胆甾醇取向状态时，该胆甾醇取向区可以转换成非胆甾醇取向区。此外，当施加至包括非胆甾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。
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。
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。
[公式1]
neff(x)＝neno/(ne 2cos2θ(x)+no 2sin2θ(x))1/2
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，neff(x)是胆甾醇取向区在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，no是甾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。
此处，如图1所示，x是在平行于透镜层表面的方向上的胆甾醇取向区的坐标，具有0-P/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。P/2是胆甾醇取向的液晶分子旋转180度的点的坐标。
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0的点的液晶分子的光轴的角度，因此θ(0)是0。此外，由于在x为P/4的点的液晶分子的光轴从在x为0的点的液晶分子的光轴旋转90度，所以θ(P/4)是π/2。此外，由于在x为P/2的点的液晶分子的光轴从在x为0的点的液晶分子的光轴旋转180度，所以θ(P/2)是π。
当将θ(0)＝0、θ(P/4)＝π/2和θ(P/2)＝π赋值于公式1时，可以获得值neff(0)＝neff(P/2)＝no 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0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。
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。
在一个实例中，胆甾醇取向区可以用作具有0.1mm-100cm、0.1mm-70cm、0.1mm-50cm、0.1mm-30cm或0.1mm-10cm的由公式2确定的焦点距离(F)的透镜。
[公式2]
F＝P2/(32×d×△n)
在公式2中，P是胆甾醇取向区的节距，d是透镜层的厚度，以及△n是胆甾醇取向区中液晶分子的非常折射率(ne)和寻常折射率(no)之间的差(ne-no)。
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)，可以控制胆甾醇取向区的节距或双折射率、或者透镜层的厚度。
例如，胆甾醇取向区的节距可以考虑到3D设备的胆甾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0.1μm-10cm、0.1μm-5cm、0.1μm-3cm、0.1μm-1cm、0.1μm-5000μm或0.1μm-3000μm。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。
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(ne)和寻常折射率(no)之间的差(ne-no)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0.1-100μm、0.1-50μm、0.1-30μm或0.1-10μm。
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。
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。
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(COC)；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。
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0.1-25wt％的UV阻断剂或吸收剂。
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。
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。
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。
在一个实例中，当胆甾醇取向区是垂直取向区时，取向层可以是竖直取向层。所述竖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竖直取向层表面的方向上取向。
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。
液晶组合物可以包括可以用来形成胆甾醇取向区的所有种类的组合物。
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。
[公式3]
P＝1/(Pt·c)
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。
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。
[式1]
式1中，A是单键、-COO-或者-OCO-，R1至R10各自独立地是氢、卤素、烷基、烷氧基、烷氧羰基、氰基、硝基、-U-Q-P、或者式2的取代基，或者R1至R5的两个相邻取代基中的一对或R6至R10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。此处，U是-O-、-COO-或者-OCO-，Q是烷撑基(alkylene group)或者烷叉基(alkylidene group)，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]
式2中，B是单键、-COO-或者-OCO-，R11至R15各自独立地是氢、卤素、烷基、烷氧基、烷氧羰基、氰基、硝基或者-U-Q-P。此处，R11至R15的两个相邻的取代基相互连接，由此形成由-U-Q-P取代的苯。此处，U是-O-、-COO-或者-OCO-，Q是烷撑基或者烷叉基，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。
在式1和2中，句子“两个相邻的取代基相互连接，由此形成由-U-Q-P取代的苯”可以指两个相邻的取代基相互连接，由此形成整体上由-U-Q-P取代的萘骨架。
在式2中，B左侧的标记可以指B直接连接至式1的苯。
在式1和2中，术语“单键”指在表示为A或B的部分处没有单独的原子。例如，式1中，当A是单键时，在A的两端的苯可以直接连接，由此形成联苯结构。
在式1和2中，作为卤素，可以使用氟、氯、溴或碘。
除非另有特别定义，此处所用术语“烷基”可以是具有1-20、1-16、1-12、1-8或1-4个碳原子的直链或支链烷基、或者是具有3-20、3-16或4-12个碳原子的环烷基。所述烷基可以任选地被至少一个取代基取代。
除非另有特别定义，此处所用术语“烷氧基”可以是具有1-20、1-16、1-12、1-8或1-4个碳原子的烷氧基。所述烷氧基可以是直链、支链或环型。此外，所述烷氧基可以任选地被至少一个取代基取代。
此外，除非另有特别定义，此处所用术语“烷撑基或烷叉基”可以是具有1-12、4-10或6-9个碳原子的烷撑基或烷叉基。所述烷撑基或烷叉基可以是直链、支链或环型。此外，所述烷撑基或烷叉基可以任选地被至少一个取代基取代。
此外，除非另有特别定义，此处所用术语“烯基”可以是具有2-20、2-16、2-12、2-8或2-4个碳原子的烯基。所述烯基可以是直链、支链或环型。此外，所述烯基可以任选地被至少一个取代基取代。
在一个实例中，在式1和2中，P可以是丙烯酰基、甲基丙烯酰基、丙烯酰氧基或者甲基丙烯酰氧基。
在式1和2中，当包括了-U-Q-P或式2的部分时，一个或两个-U-Q-P或式2的部分可以存在于，例如，R1、R8、或R13的位置。此外，在式1的化合物或式2的部分中，除了-U-Q-P或式2的部分之外的取代基，可以是，例如氢、卤素、具有1-4个碳原子的直链或支链烷基、具有4-12个碳原子的环烷基、氰基、具有1-4个碳原子的烷氧基或硝基。在另一实例中，除了-U-Q-P或式2的部分之外的取代基可以是氯、具有1-4个碳原子的直链或支链烷基、具有4-12个碳原子的环烷基、具有1-4个碳原子的烷氧基或氰基。
在本申请文件中，可以被取代到一个具体化合物或官能团上的取代基可以是，但不限于，烷基、烷氧基、烯基、环氧基、氧代基、氧杂环丁烷基、巯基、氰基、羧基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基或芳基。
此处，作为手性试剂，可以使用任何能够诱发所期望的螺距而不破坏液晶结晶性(例如向列规律性)的手性试剂而没有特殊限制。用于诱发液晶螺距的手性试剂在分子结构中必须包括至少一种手性。作为手性试剂，例如，可以使用具有一个或至少两个不对称碳原子的化合物、在杂原子上具有不对称点的化合物(如手性胺或手性亚砜)、或具有带有轴向元件的轴不对称光学活性位点的化合物(如累积多烯或联萘酚)。所述手性试剂可以是，例如，具有1,500以下分子量的低分子化合物。例如，作为手性试剂，可以使用市售的手性向列型液晶，例如手性掺杂剂液晶，如购自Merck的S-811或购自BASF的LC756。
相对于100重量份的式1化合物，所述手性试剂可以以1-10重量份的比例使用。当如上所述控制手性试剂的含量时，可以有效地诱发胆甾醇取向区的螺旋扭转。除非在本申请文件中另有定义，单位“重量份”可以称为重量比。
胆甾醇取向的液晶组合物典型地可以是包括至少一种溶剂的涂覆组合物的一部分。所述溶剂的实例可以包括，例如卤化烃类，包括氯仿、二氯甲烷、四氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯和氯苯；芳香烃类，包括苯、甲苯、二甲苯、甲氧基苯和1,2-二甲氧基苯；醇类，包括甲醇、乙醇、丙醇和异丙醇；酮类，包括丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮和环戊酮；溶纤剂类，包括甲基溶纤剂、乙基溶纤剂和丁基溶纤剂；以及醚类，包括二乙二醇二甲醚(DEGDME)和二丙二醇二曱醚(DPGDME)。此外，所述溶剂的含量不特别限定且可以合适地考虑到涂覆效率或干燥效率来选择。
在液晶组合物或包括该液晶组合物的涂覆组合物中，除上述组分以外，还可以进一步混合可聚合单体、聚合物、分散剂、引发剂、交联剂、表面活性剂、抗氧化剂或臭氧抑制剂而不干扰液晶分子的取向。此外，如果需要，所述涂覆组合物可以包括各种染料和颜料来吸收UV射线、IR射线或可见光线。在一些情况中，优选的是可以包括如增稠剂的增粘剂和填充剂。
通过例如注入液体的各种方法可以将所述胆甾醇取向的液晶组合物注入到两个基层之间。此外，注入的液晶组合物的液晶分子可以被取向，由此形成透镜层。所述液晶分子的取向可以通过，例如，上述取向层来进行。
液晶透镜面板可以通过施加电压来重排液晶分子的取向。在一个实例中，如图1所示，在透镜层包括胆甾醇取向区的状态下，透射通过该区域的光可以在发射前根据入射光的位置而分开。在另一实例中，如图2所示，在透镜层包括非胆甾醇取向区的状态下，无论入射光的位置如何，透射通过该区域的光可以依其原样发出。可以如上所述运行的液晶透镜面板可以用于能够显示2D和3D图像的显示设备。
如图5和6所示，所述设备可以包括显示元件20和液晶透镜面板10。此外，所述设备可以进一步包括在显示元件和液晶透镜面板之间的偏振器。而且，所述设备可以进一步包括顺序置于显示元件的液晶透镜面板的相对侧的偏振器和光源。以下，在本申请文件中，为便于描述，置于光源和显示元件之间的偏振器称为第一偏振器，以及置于第一偏振器相对侧的偏振器称为第二偏振器。
包括在所述设备中的第一和第二偏振器是具有透光轴和垂直于该透光轴的吸光轴的光学元件。当光入射到偏振器上时，偏振器可以仅透射入射光中具有平行于偏振器的透光轴的偏振轴的光。
在一个实例中，所述设备中包括的第一偏振器的吸光轴和第二偏振器的吸光轴可以相互垂直。在这种情况中，第一和第二偏振器的透光轴也可以相互垂直。
作为光源，可以使用在液晶显示器(LCD)中常规使用的直下式或侧下式背光源组件(BLU)。除了这以外，可以没有限制地使用各种类型的光源。
所述设备的显示元件在驱动状态下可以产生图像信号，例如包括用于右眼的图像信号(下文中，称为“R信号”)和用于左眼的图像信号(下文中，称为“L信号”)的图像信号。在一个实例中，所述显示元件可以包括在驱动状态下能够生成2D图像信号或R信号的产生R信号的区域(下文中，称为“UR区”)，以及能够生成2D图像信号或L信号的产生L信号的区域(下文中，称为“UL区”)。然而，在所述显示元件中，生成图像信号的区域被称为UR和UL区，但是如下面将要描述的，无论所述区域的名称如何，所述显示元件可以生成2D图像信号。
所述显示元件可以是，例如包括透明液晶面板的区域或者由所述液晶面板的液晶层形成的区域。所述透明液晶板可以包括，例如，第一基板、像素电极、第一取向层、液晶层、第二取向层、共同电极和第二基板，它们从光源侧顺序设置。例如，包括薄膜晶体管(TFT)和内部连接的有源驱动电路可以形成于光源侧的第一基板上，作为电连接至透明像素电极的驱动元件。所述像素电极可以包括，例如ITO，通过像素并用作电极。此外，所述第一和第二取向层可以包括，例如，如聚酰亚胺的材料。所述液晶层可以包括，例如垂直取向(VA)型液晶、扭转向列(TN)型液晶、超扭转向列(STN)型液晶或面内转换(IPS)-型液晶。由于从驱动电路施加的电压，液晶层可以通过像素用于透射或阻断从光源发出的光。所述共同电极可以包括，例如ITO，并用作共同对电极。
所述显示元件可以包括由至少一个像素形成的UR和UL区。例如，在液晶面板中，所述UR或UL区可以使用包括密封于第一和第二取向层之间的液晶的单元像素或至少两个单元像素的结合形成。
所述UR和UL区可以设置成列向和/或行向。图3是示出说明性的UR和UL区的排列的图。如图3所示，所述UR和UL区可以具有在共同方向上延伸的条纹形状，并且可以相邻和交替排列。图4示出了另一说明性的排列，其中UR和UL区相邻或交替排列成晶格图案。所述UR和UL区的排列不限于图3和4所示的排列，因此可以应用本领域已知的所有各种设计。
根据驱动状态下的信号，通过驱动每个区域中的像素，所述显示元件可以生成2D图像信号或包括R和L信号的图像信号。
作为一个实例，将解释所述显示元件在设备中产生包括R和L信号的图像信号的操作。例如，当从光源发出的光入射至第一偏振器上时，仅平行于第一偏振器的透光轴偏振的光透射通过第一偏振器。在透射光入射至显示元件后，透射通过UR区的光会变成R信号，透射通过UL区的光会变成L信号。当R和L信号入射至第二偏振器上时，仅平行于第二偏振器的透光轴偏振的信号可以通过第二偏振器入射至液晶透镜面板上。在一个实例中，通过第二偏振器入射至液晶透镜面板上的偏振信号可以是线性偏振的信号。此外，所述线性偏振的信号可以在垂直于液晶透镜面板的胆甾醇取向区的螺旋轴的方向上偏振，然后入射至液晶透镜面板上。
在另一实例中，将解释显示元件在设备中产生2D图像信号的操作。例如，当从光源发出的光入射至第一偏振器上时，仅平行于第一偏振器的透光轴偏振的光透射通过第一偏振器。在透射光入射至所述显示元件上并产生2D图像信号后，透射通过UR区的光和通过UL区发出的光都会变成相同的2D图像信号。当产生的2D图像信号入射至第二偏振器时，仅平行于第二偏振器的透光轴偏振的信号可以透射通过第二偏振器并随后入射至液晶透镜面板上。
如图5和6所述，所述液晶透镜面板可以排列成透射从显示元件传输的光。此外，如图5所示，液晶透镜面板可以排列成使得胆甾醇取向区的1/2节距对应于显示元件的一对UR和UL区。使胆甾醇取向区的1/2节距对应于一对UR和UL区的排列是指使在该对UR和UL区中产生的图像信号入射至胆甾醇取向区的1/2节距中的排列，不必指使该对UR和UL区和胆甾醇取向区的1/2节距在相同位置以相同尺寸形成。
相对于垂直于胆甾醇取向区的螺旋轴的线性偏振光，根据施加的电压，液晶透镜面板可以显示出光学各向异性和各向同性。因此，通过对液晶透镜面板施加电压，所述设备可以投射2D图像或3D图像。
将解释驱动所述设备投射3D图像的操作。如图5所示，在所述设备投射3D图像的状态下，液晶透镜面板10可以包括处于投射3D图像的状态下的胆甾醇取向区。此外，透射通过第二偏振器的信号可以垂直于该区域的螺旋轴偏振，以入射至所述液晶透镜面板上。因此，在显示原件20的UR和UL区中产生的R和L信号可以通过在胆甾醇取向区中分开而从不同的方向发出。在一个实例中，如图5所示，在UR区中产生的R信号和在UL区中产生的L信号可以通过所述胆甾醇取向区分开。此外，透射通过该区域的R信号入射至观察者的右眼(HR)，透射通过该液晶区的L信号入射至观察者的左眼(HL)。因此，观察者可以不用佩戴特殊的眼镜(例如快门眼镜型眼镜或偏光型眼镜)而观察到3D图像。
将解释驱动所述设备投射2D图像的操作。如图6所示，在显示元件20投射2D图像的状态下，液晶透镜面板10可以包括非胆甾醇取向区。也就是，在投射2D图像的驱动状态下，相对于垂直于胆甾醇取向区的螺旋轴的线性偏振光，液晶透镜面板可以包括具有光学各向同性的区域。因此，在显示元件20的UR和UL区中产生的2D图像信号可以依其原样透射各向同性区。因此，观察者可以观察到2D图像。
除可以使用液晶透镜面板显示2D和3D图像两者以外，所述设备可以通过应用相关领域中常规使用的配置和方法来实现。
发明效果
本申请的说明性的液晶透镜面板能够提供用于不戴眼镜观察3D或2D图像的显示设备。
附图说明
图1为说明性的胆甾醇取向区的横截面的示意图；
图2示出了说明性的非胆甾醇取向区的横截面的示意图；
图3和4示出了UR和UL区的说明性的排列；
图5为示出说明性的显示设备投射3D图像的驱动状态的示意图；
图6为示出说明性的显示设备投射2D图像的驱动状态的示意图；
图7为说明根据实施例的评价显示设备是否在发射前就分开L和R信号的方法的图；以及
图8为示出根据实施例的显示设备在发射前就分开L和R信号的曲线图。
具体实施方式
下文中，将参考实施例来详细描述液晶透镜面板和显示设备，但是所述面板和设备不限于以下实施例。
实施例
(1)胆甾醇取向液晶组合物的制备
作为胆甾醇取向液晶组合物，使用包括非常折射率(ne)和寻常折射率(no)之间的差(ne-no)为约0.2的液晶分子的组合物。
(2)液晶透镜面板和显示设备的制造
使用其中形成有竖直取向层(其通常用来制造液晶透镜面板)的电极基板(基层，其一个表面具有电极层)制造液晶透镜面板。具体地，通过将两个包括电极基板的基板配置成以大约4.1μm的间隔相互面对，通过常规液晶注入方法注入胆甾醇取向液晶组合物并进行胆甾醇取向来制造液晶透镜面板。
如图1所示，在未施加电压的状态下，液晶透镜面板的透镜层包括垂直取向的胆甾醇取向区。该胆甾醇取向区的节距(P)为大约600μm，且透镜层300的厚度为大约4.1μm。由于液晶分子具有介电各向异性，当施加电压时，根据施加的电压，液晶分子在一个方向上排列，由此形成如图2所示的非胆甾醇取向的液晶区。将所制造的液晶透镜面板应用于常规的双凸透镜型3D设备作为双凸透镜，由此制造显示设备。
实验实施例
当显示设备中液晶透镜面板包括垂直取向的胆甾醇取向区时，通过以下方法评价观察者是否可以不用佩戴特殊眼镜就能够观察到3D图像。
首先，如图7所示，将亮度计(SR-UL2光谱仪，50)置于能够观察到显示设备的观察点(与图7的X线相接触的任意点)。随后，在将所述设备设定为输出L信号时，使用亮度计测量亮度。在保持亮度计50距离所述设备一定距离并在平行于图7的X线的方向上移动时，测量每种情况下的亮度。在每种情况下，测量亮度并然后定义为在各个点的L信号强度。同样地，在设定设备输出R信号的同时通过移动亮度计来测量亮度。此外，将该亮度定义为在该点的R信号强度。
在各个点的L和R信号强度示于表1和图8中。
表1中，测量角度(θ)被定义为在图7中连接Y线与显示元件的表面相接触的点S1与亮度计的中心的点S2的虚线和Y线之间的角度。此外，当亮度计存在于Y线右侧时，测量角度定义为正值，并且当亮度计存在于Y线左侧时，测量角度定义为负值。此处，Y线可以定义为相对于所述设备的表面通过所述设备的中心的法线。
[表1]

Claims (12)

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甾醇取向区和非胆甾醇取向区之间转换，所述胆甾醇取向区具有0.1mm-100cm的根据公式2的焦点距离(F)：
[公式2]
F＝P2/(32×d×△n)
其中P是所述胆甾醇取向区的节距，d是所述透镜层的厚度，以及△n是所述液晶分子的非常折射率(ne)和寻常折射率(no)之间的差(ne-no)。
2.根据权利要求1所述的液晶透镜面板，其中所述胆甾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)＝neno/(ne 2cos2θ(x)+no 2sin2θ(x))1/2
其中，x是所述胆甾醇取向区的坐标，为0-P/2之间的任意数值，P是所述胆甾醇取向区的节距，neff(x)是所述胆甾醇取向区在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，no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0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，其中所述胆甾醇取向区的节距为0.1μm-10cm。
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(ne)和寻常折射率(no)之间的差(ne-no)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0.1-100μm。
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，其中所述取向层是竖直取向层。
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-OCO-，R1至R10各自独立地是氢、卤素、烷基、烷氧基、烷氧羰基、氰基、硝基、-U-Q-P、或者式2的取代基，前提条件是，R1至R5中的两个相邻取代基中的一对或R6至R10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-O-、-COO-或者-OCO-，Q是烷撑基或者烷叉基，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、-COO-或者-OCO-，R11至R15各自独立地是氢、卤素、烷基、烷氧基、烷氧羰基、氰基、硝基或者-U-Q-P，前提条件是R11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-O-、-COO-或者-OCO-，Q是烷撑基或者烷叉基，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。
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