JP2015502582A - 液晶レンズ - Google Patents

Abstract

本発明は、液晶レンズ、光学フィルタ及びディスプレイ装置に関する。本発明の例示的な液晶レンズは、入射する光の偏光状態によって光学異方性及び光学等方性を示すことができる。このような液晶レンズは、平面映像及び立体映像を生成することができるディスプレイ装置に適用する場合、光学異方性を示す状態ではメガネなしに立体映像を鑑賞することができるようにし、光学等方性を示す状態では平面映像を鑑賞することができるようにすることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、液晶レンズ、光学フィルタ及びディスプレイ装置に関する。

一般的に、ディスプレイ装置は、２次元平面映像を表示する。最近、ゲームまたは映画などのような分野で３次元立体映像に対する需要が増加するにつれて、３次元立体映像を表示する表示装置が開発されている。３次元立体映像は、観察者の両眼に一対の２次元平面映像が入力され、観察者の脳で上記入力された映像が融合されて認識される。

立体映像ディスプレイ装置（以下、３Ｄ装置）は、観察者の特殊メガネの着用有無によってメガネ式（ｓｔｅｒｅｏ−ｓｃｏｐｉｃ）及び非メガネ式（ａｕｔｏ ｓｔｅｒｅｏ−ｓｃｏｐｉｃ）に区分することができる。非メガネ式装置では、特許文献１に記載しているパララックスバリア（ｐａｒａｌｌｅｘ ｂａｒｒｉｅｒ）方式または特許文献２に記載されているレンチキュラレンズ（ｌｅｎｔｉｃｕｌａｒ ｌｅｎｓ）方式などが主に利用されている。

大韓民国特許公開第１０−２００５−０１１９１４０号公報 大韓民国特許公開第１０−２００３−００８８２４４号公報

本発明は、液晶レンズ、光学フィルタ及びディスプレイ装置を提供する。

本発明の１つの具現例は、レンズ層を含む液晶レンズを提供する。上記レンズ層は、液晶分子を含む領域を含むことができる。上記液晶分子は、例えば、架橋または重合された状態で上記領域に含まれることができる。

１つの例示で、上記領域は、コレステリック配向領域であることができる。上記コレステリック配向領域１００は、図１のように、コレステリック配向された液晶分子を含むことができる。コレステリック配向された液晶分子は、液晶分子が層を成し、上記液晶分子の導波器（ｄｉｒｅｃｔｏｒ）が螺旋軸（ｈｅｌｉｃａｌ ａｘｉｓ、Ｈ）に沿ってツイストしながら配向した螺旋形構造を有する。上記螺旋形構造において液晶分子の導波器が３６０度の回転を完成するまでの距離をピッチ（ｐｉｔｃｈ、Ｐ）と称する。

上記コレステリック配向領域は、プランナー（ｐｌａｎａｒ）配向領域、ホメオトロピック（ｈｏｍｅｏｔｒｏｐｉｃ）配向領域またはフォーカルコニック（ｆｏｃａｌ ｃｏｎｉｃ）配向領域であることができる。上記プランナー配向領域は、上記領域の螺旋軸がレンズ層の面に垂直した状態で配向されている領域であることができる。上記ホメオトロピック配向領域は、上記領域の螺旋軸がレンズ層の面に平行な状態で配向されている領域であることができる。そして、フォーカルコニック配向領域は、上記領域の螺旋軸がレンズ層の面に垂直せず、水平しない状態で配向されている領域であることができる。本明細書で角度を定義しながら、垂直、平行、直交または水平などの用語を使用する場合、これは、目的する効果を損傷させない範囲での実質的な垂直、平行、直交または水平を意味するものであって、例えば、製造誤差（ｅｒｒｏｒ）または偏差（ｖａｒｉａｔｉｏｎ）などを勘案した誤差を含むものである。例えば、上記用語は、約±１５度以内の誤差、約±１０度以内の誤差または約±５度以内の誤差を含むことができる。

１つの例示で、コレステリック配向領域は、ホメオトロピック配向領域であることができる。ホメオトロピック配向領域は、上記領域の螺旋軸Ｈが、図１のように、レンズ層の面に平行になるように形成されていてもよい。

ホメオトロピック配向領域は、上記領域の螺旋軸と垂直するように線偏光された光に対して周期的な屈折率分布を有することができる。上記領域は、例えば、半ピッチ（１／２ ｐｉｔｃｈ）を周期とする屈折率分布を有することができる。１つの例示で、上記領域は、下記数式１の屈折率分布を有することができる。

［数式１］
ｎ_ｅｆｆ（ｘ）＝ｎ_ｅｎ_ｏ／（ｎ_ｅ ^２ｃｏｓ^２θ（ｘ）＋ｎ_ｏ ^２ｓｉｎ^２θ（ｘ））^１／２

上記数式１で、ｘは、コレステリック配向領域の座標であって、０〜Ｐ／２の間の任意の数であり、上記で、Ｐは、コレステリック配向領域のピッチであり、ｎ_ｅｆｆ（ｘ）は、ｘ地点での上記線偏光された光に対するコレステリック配向領域の屈折率であり、ｎ_ｅは、コレステリック配向領域の液晶分子の異常屈折率（ｅｘｔｒａ−ｏｒｄｉｎａｒｙ ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｅｘ）であり、ｎ_ｏは、コレステリック配向領域の液晶分子の正常屈折率（ｏｒｄｉｎａｒｙ ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｅｘ）であり、θ（ｘ）は、ｘが０である地点での液晶分子の光軸に対する当該座標での液晶分子の光軸の角度である。

上記でｘは、図１のように、コレステリック配向領域でレンズ層の面に平行な方向の座標であって、０〜Ｐ／２の座標値を有する。上記０は、図１のように、コレステリック配向された液晶分子のピッチが始まる地点の座標である。１つの例示で、上記ピッチが始まる地点は、上記液晶分子の長軸がレンズ層の面と水平になるように形成された地点であることができる。Ｐ／２は、コレステリック配向された液晶分子が１８０度回転した地点の座標である。

上記で、θ（ｘ）は、ｘが０である地点での液晶分子の光軸に対する当該座標（ｘ）での液晶分子の光軸の角度なので、θ（０）は、０である。そして、ｘがＰ／４である地点での液晶分子の光軸は、ｘが０である地点での液晶分子の光軸から９０度回転したので、θ（Ｐ／４）は、π／２である。また、ｘがＰ／２である地点での液晶分子の光軸は、ｘが０である地点での液晶分子の光軸から１８０度回転したので、θ（Ｐ／２）は、πである。

θ（０）＝０、θ（Ｐ／４）＝π／２及びθ（Ｐ／２）＝πを上記数式１に代入すれば、ｎ_ｅｆｆ（０）＝ｎ_ｅｆｆ（Ｐ／２）＝ｎ_ｏであり、ｎ_ｅｆｆ（Ｐ／４）＝ｎ_ｅである値を得ることができる。すなわち、コレステリック配向領域は、０ピッチと半ピッチ（Ｐ／２）で正常屈折率を有し、Ｐ／４で異常屈折率を有する屈折率分布を有することができる。

上記ｎ_ｅｆｆ（ｘ）は、例えば、５５０ｎｍの波長を有し、上記領域の螺旋軸と垂直するように線偏光された光に対してｘ地点で測定した屈折率であることができる。

コレステリック配向領域の半ピッチ内での屈折率分布を上記数式１によって調節すれば、レンズ層は、レンチキュラレンズのように作用することができる。したがって、液晶レンズを、例えば、非メガネ式の３Ｄ装置に適用し、左眼用映像信号と右眼用映像信号を分割して出射させることができる。

１つの例示で、レンズ層は、下記数式２によって決定される焦点距離Ｆが０．１ｍｍ〜１００ｃｍ、０．１ｍｍ〜７０ｃｍ、０．１ｍｍ〜５０ｃｍ、０．１ｍｍ〜３０ｃｍまたは０．１ｍｍ〜１０ｃｍであるレンズとして作用することができる。

［数式２］
Ｆ＝Ｐ^２／（３２×ｄ×Δｎ）

上記数式２で、Ｐは、コレステリック配向領域のピッチであり、ｄは、レンズ層の厚さであり、Δｎは、コレステリック配向領域の液晶分子の異常屈折率ｎ_ｅと正常屈折率ｎ_ｏの差ｎ_ｅ−ｎ_ｏである。

液晶レンズは、光の偏光状態によって光学異方性及び光学等方性を示すことができるレンズであって、例えば、２次元平面映像（２ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｉｍａｇｅ、２Ｄ映像）及び３次元立体映像（３ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｉｍａｇｅ、３Ｄ映像）を表示する非メガネ式３Ｄ装置に適用されることができる。

上記焦点距離Ｆは、例えば、上記領域の螺旋軸と垂直するように線偏光された光に対する焦点距離であることができる。このような焦点距離は、例えば、３Ｄ装置の視聴距離を勘案して制御されることができる。また、焦点距離Ｆを制御するために、コレステリック配向領域のピッチまたは複屈折率；またはレンズ層の厚さなどが調節されることができる。

上記コレステリック配向領域のピッチは、例えば、３Ｄ装置の表示素子の画素サイズなどを考慮して適切に制御されることができる。１つの例示で、コレステリック配向領域のピッチは、０．１μｍ〜１０ｃｍ、０．１μｍ〜５ｃｍ、０．１μｍ〜３ｃｍ、０．１μｍ〜１ｃｍ、０．１μｍ〜５０００μｍまたは０．１μｍ〜３０００μｍ程度に制御されることができる。上記ピッチを上記範囲に制御する場合、表示素子から伝達された右眼用及び左眼用映像信号が液晶レンズを通じて分割されて出射されることができる。

また、適切な距離でメガネなしに３Ｄ映像を視聴することができる非メガネ式の３Ｄ装置を提供するために、コレステリック配向領域の液晶分子の異常屈折率ｎ_ｅと正常屈折率ｎ_ｏの差ｎ_ｅ−ｎ_ｏを０．０１〜０．６、０．１〜０．６または０．０１〜０．５の範囲に制御することができる。また、非メガネ式の３Ｄ装置の適切な視聴距離を確保するために、レンズ層の厚さを０．１μｍ〜１００μｍ、０．１μｍ〜５０μｍ、０．１μｍ〜３０μｍ、０．１μｍ〜１０μｍに制御することができる。

液晶レンズは、基材層をさらに含むことができる。そして、基材層の一面には、レンズ層が形成されていてもよい。

上記基材層としては、液晶レンズまたは液晶レンズの製造に通常的に使用される基材層を制限なく使用することができる。基材層としては、例えば、ガラス基材層またはプラスチック基材層などを例示することができる。プラスチック基材層としては、例えば、ＴＡＣ（ｔｒｉａｃｅｔｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）またはＤＡＣ（ｄｉａｃｅｔｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）などのようなセルロース樹脂；ノルボルネン誘導体などのＣＯＰ（ｃｙｃｌｉｃ ｏｌｅｆｉｎ ｐｏｌｙｍｅｒ）；ＣＯＣ（ｃｙｃｌｉｃ ｏｌｅｆｉｎ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）；ＰＭＭＡ（ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）などのアクリル樹脂；ＰＣ（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）；ＰＥ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）またはＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）などのポリオレフイン；ＰＶＡ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ）；ＰＥＳ（ｐｏｌｙ ｅｔｈｅｒ ｓｕｌｆｏｎｅ）；ＰＥＥＫ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ）；ＰＥＩ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ）；ＰＥＮ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）；ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）などのポリエステル；ＰＩ（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）；ＰＳＦ（ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎｅ）；またはフッ素樹脂などを含むシートまたはフィルムが例示されることができる。上記プラスチック基材層は、光学的に等方性であるか、あるいは異方性であることができる。

上記基材層は、紫外線遮断剤または紫外線吸収剤を含むことができる。紫外線遮断剤または吸収剤を基材層に含ませる場合、紫外線によるレンズ層の劣化などを防止することができる。紫外線遮断剤または吸収剤としては、サリチル酸エステル（ｓａｌｉｃｙｌｉｃ ａｃｉｄ ｅｓｔｅｒ）化合物、ベンゾフェノン（ｂｅｎｚｏｐｈｅｎｏｎｅ）化合物、オキシベンゾフェノン（ｏｘｙｂｅｎｚｏｐｈｅｎｏｎｅ）化合物、ベンゾトリアゾール（ｂｅｎｚｏｔｒｉａｚｏｌ）化合物、シアノアクリレート（ｃｙａｎｏａｃｒｙｌａｔｅ）化合物またはベンゾエート（ｂｅｎｚｏａｔｅ）化合物などのような有機物または酸化亜鉛（ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）またはニッケル錯塩（ｎｉｃｋｅｌ ｃｏｍｐｌｅｘ ｓａｌｔ）などのような無機物が例示されることができる。基材層内の紫外線遮断剤または吸収剤の含量は、特に制限されず、目的効果を考慮して適切に選択することができる。例えば、プラスチック基材層の製造過程で上記紫外線遮断剤または吸収剤を、基材層の主材料に対する重量比率で約０．１重量％〜２５重量％程度に含ませることができる。

基材層の厚さは、特に制限されず、目的する用途によって適切に調節されることができる。基材層は、単層または多層構造であることができる。

上記液晶レンズは、液晶分子の配向のために基材層とレンズ層との間に配向膜をさらに含むことができる。上記配向膜としては、この分野で公知されている通常の配向膜、例えば、光配向膜、（ナノ）インプリンティング方式の配向膜またはラビング配向膜などが使用されることができる。上記配向膜は、任意的な構成であり、場合によって、基材層に直接ラビングするか、または基材層を延伸する方式で配向膜なしに配向性を付与することもできる。

１つの例示で、上記コレステリック配向領域がホメオトロピック配向領域である場合、上記配向膜として垂直配向膜を使用することができる。上記垂直配向膜は、隣接する液晶分子を垂直配向膜の面に垂直する方向に配向するように配向性を付与することができる配向膜であることができる。

上記液晶レンズは、前述した条件を満足するように当業界に知られた方法によって形成することができる。液晶レンズにおいてコレステリック配向領域は、例えば、基材層の一面にコレステリック配向液晶組成物からコレステリック配向液晶層を形成して製造することができる。

コレステリック配向領域が形成される基材層の一面は、例えば、親水性を有する表面であることができる。上記親水性を有する基材層の表面は、例えば、濡れ角（ｗｅｔｔｉｎｇ ａｎｇｌｅ）が０度〜５０度、０度〜４０度、０度〜３０度、０度〜２０度または０度〜１０度であることができる。

上記基材層の表面の濡れ角は、水に対する濡れ角であることができる。上記で、基材層の水に対する濡れ角を測定する方式は、特に制限されず、この分野で公知されている濡れ角の測定方式を使用することができ、例えば、ＫＲＵＳＳ社製のＤＳＡ１００機器を使用して、製造社のマニュアルによって測定することができる。

上記のような濡れ角を有する基材層としては、表面に適切な親水化処理を行った基材層またはその自体が親水性官能基を含んではじめから親水性を有する基材層を使用することができる。

上記で親水化処理としては、コロナ処理、プラズマ処理またはアルカリ処理などが例示されることができる。上記処理条件は、特に制限されない。この分野では、基材層に親水性を付与するための多様な方式が公知されていて、上記のような方式を採用して基材層が上記濡れ角を示すように親水化処理を行うことができる。

上記のような範囲の濡れ角を有する基材層上にコレステリック配向液晶層を形成すれば、配向膜を使用することなく、コレステリック配向液晶層の配向または配向されたコレステリック配向領域の螺旋軸を目的する範囲に制御することができるという利点がある。しかし、必要に応じて、上記基材層のコレステリック配向液晶層が形成される面には、前述した配向膜が形成されていてもよい。

上記濡れ角を有する基材層の一面にコレステリック配向液晶組成物を適用し、コレステリック配向液晶層を形成することができる。上記で、用語コレステリック配向液晶組成物は、コレステリック配向領域を形成するために使用されることができるすべての種類の組成物が含まれることができる。

１つの例示で、上記組成物は、ネマチック液晶分子及びキラル剤を含むことができる。ネマチック液晶分子は、通常、長い軸方向に配列され、層を構成せず、相互の位置が不規則な状態で配列する。このようなネマチック液晶分子にキラル剤を添加し、目的する螺旋ピッチを誘発することができる。この際、螺旋ピッチは、下記数式３によって調節されることができる。

［数式３］
Ｐ＝１／（Ｐ_ｔ・ｃ）

上記数式３で、Ｐ_ｔは、キラル剤のツイスト強さ（ｔｗｉｓｔｉｎｇ ｐｏｗｅｒ）であり、ｃは、キラル剤のモル濃度である。したがって、ツイスト強さが大きいキラル剤を使用するか、またはキラル剤の含量を高く調節すれば、キラルネマチック液晶分子のピッチを短くすることができる。

上記ネマチック液晶分子は、当業界で使用されるものを制限なく使用することができる。例えば、上記液晶分子としては、下記化学式１で表示される化合物が例示されることができる。

［化学式１］

上記化学式１で、Ａは、単一結合、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−であり、Ｒ_１〜Ｒ_１０は、それぞれ独立的に、水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、シアノ基、ニトロ基、−Ｕ−Ｑ−Ｐまたは下記化学式２の置換基であるか、Ｒ_１〜Ｒ_５のうち隣接する２個の置換基の対またはＲ_６〜Ｒ_１０のうち隣接する２個の置換基の対は、互いに連結され、−Ｕ−Ｑ−Ｐで置換されたベンゼンを形成し、Ｒ_１〜Ｒ_１０のうち少なくとも１つは、−Ｕ−Ｑ−Ｐまたは下記化学式２の置換基であるか、Ｒ_１〜Ｒ_５のうち隣接する２個の置換基またはＲ_６〜Ｒ_１０のうち隣接する２個の置換基のうち少なくとも１つの対は、互いに連結され、−Ｕ−Ｑ−Ｐで置換されたベンゼンを形成し、上記で、Ｕは、−Ｏ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−であり、Ｑは、アルキレン基またはアルキリデン基であり、Ｐは、アルケニル基、エポキシ基、シアノ基、カルボキシル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基である。

［化学式２］

上記化学式２で、Ｂは、単一結合、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−であり、Ｒ_１１〜Ｒ_１５は、それぞれ独立的に、水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、シアノ基、ニトロ基または−Ｕ−Ｑ−Ｐであるか、Ｒ_１１〜Ｒ_１５のうち隣接する２個の置換基は、互いに連結され、−Ｕ−Ｑ−Ｐで置換されたベンゼンを形成し、Ｒ_１１〜Ｒ_１５のうち少なくとも１つは、−Ｕ−Ｑ−Ｐであるか、Ｒ_１１〜Ｒ_１５のうち隣接する２個の置換基の対は、互いに連結され、−Ｕ−Ｑ−Ｐで置換されたベンゼンを形成し、上記で、Ｕは、−Ｏ−、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−であり、Ｑは、アルキレン基またはアルキリデン基であり、Ｐは、アルケニル基、エポキシ基、シアノ基、カルボキシル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基である。

上記化学式１及び２で、隣接する２個の置換基は、互いに連結され、−Ｕ−Ｑ−Ｐで置換されたベンゼンを形成するということは、隣接する２個の置換基が互いに連結され、全体的に−Ｕ−Ｑ−Ｐで置換されたナフタレン骨格を形成することを意味することができる。

上記化学式２で、Ｂの左側の符号

は、Ｂが化学式１のベンゼンに直接連結されていることを意味することができる。

上記化学式１及び２で、用語単一結合は、ＡまたはＢで表示される部分に別途の原子が存在しない場合を意味する。例えば、化学式１で、Ａが単一結合の場合、Ａの両側のベンゼンが直接連結され、ビフェニル（ｂｉｐｈｅｎｙｌ）構造を形成することができる。

上記化学式１及び２で、ハロゲンとしては、フッ素、塩素、ブロムまたはヨードなどが例示されることができる。

本明細書で用語アルキル基は、特に別途規定しない限り、炭素数１〜２０、炭素数１〜１６、炭素数１〜１２、炭素数１〜８または炭素数１〜４の直鎖または分岐鎖アルキル基または炭素数３〜２０、炭素数３〜１６または炭素数４〜１２のシクロアルキル基を意味することができる。上記アルキル基は、任意的に１つ以上の置換基によって置換されることができる。

本明細書で用語アルコキシ基は、特に別途規定しない限り、炭素数１〜２０、炭素数１〜１６、炭素数１〜１２、炭素数１〜８または炭素数１〜４のアルコキシ基を意味することができる。上記アルコキシ基は、直鎖、分岐鎖または環状であることができる。また、上記アルコキシ基は、任意的に１つ以上の置換基によって置換されることができる。

また、本明細書で用語アルキレン基またはアルキリデン基は、特に別途規定しない限り、炭素数１〜１２、炭素数４〜１０または炭素数６〜９のアルキレン基またはアルキリデン基を意味することができる。上記アルキレン基またはアルキリデン基は、直鎖、分岐鎖または環状であることができる。また、上記アルキレン基またはアルキリデン基は、任意的に１つ以上の置換基によって置換されることができる。

また、本明細書でアルケニル基は、特に別途規定しない限り、炭素数２〜２０、炭素数２〜１６、炭素数２〜１２、炭素数２〜８または炭素数２〜４のアルケニル基を意味することができる。上記アルケニル基は、直鎖、分岐鎖または環状であることができる。また、上記アルケニル基は、任意的に１つ以上の置換基によって置換されることができる。

１つの例示で、上記化学式１及び２で、Ｐは、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基であることができる。

上記化学式１及び２で、少なくとも１つ以上存在することができる−Ｕ−Ｑ−Ｐまたは化学式２の残基は、例えば、Ｒ_１、Ｒ_８またはＲ_１３の位置に存在することができ、例えば、上記は、１個または２個が存在することができる。また、上記化学式１の化合物または化学式２の残基において−Ｕ−Ｑ−Ｐまたは化学式２の残基以外の置換基は、例えば、水素、ハロゲン、炭素数１〜４の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基、炭素数４〜１２のシクロアルキル基、シアノ基、炭素数１〜４のアルコキシ基またはニトロ基であることができる。他の例示で、上記−Ｕ−Ｑ−Ｐまたは化学式２の残基以外の置換基は、塩素、炭素数１〜４の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基、炭素数４〜１２のシクロアルキル基、炭素数１〜４のアルコキシ基またはシアノ基であることができる。

本明細書で、特定化合物または官能基に置換されていてもよい置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、エポキシ基、オキソ基、オキセタニル基、メルカプト基、シアノ基、カルボキシル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基またはアリール基などが例示されることができるが、これに制限されるものではない。

上記で、キラル剤（ｃｈｉｒａｌ ａｇｅｎｔ）としては、上記液晶の液晶性、例えば、ネマチック規則性を損傷させることなく、目的する螺旋ピッチを誘発することができるものなら、特に制限されずに使用されることができる。液晶に螺旋ピッチを誘発するためのキラル剤は、分子構造中にキラリティ（ｃｈｉｒａｌｉｔｙ）を少なくとも含む必要がある。キラル剤としては、例えば、１個または２個以上の非対称炭素（ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ｃａｒｂｏｎ）を有する化合物、キラルアミンまたはキラルスルホキシドなどのヘテロ原子上に非対称点（ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ｐｏｉｎｔ）がある化合物またはクムレン（ｃｕｍｕｌｅｎｅ）またはビナフトール（ｂｉｎａｐｈｔｈｏｌ）などの軸不斉を有する光学活性である部位（ａｘｉａｌｌｙ ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ、ｏｐｔｉｃａｌｌｙ ａｃｔｉｖｅ ｓｉｔｅ）を有する化合物が例示されることができる。上記キラル剤は、例えば分子量が１，５００以下の低分子化合物であることができる。例えば、キラル剤としては、市販されるキラルネマチック液晶、例えば、Ｍｅｒｃｋ社で市販されるキラルドーパント液晶Ｓ−８１１またはＢＡＳＦ社のＬＣ７５６などを使用することもできる。

上記キラル剤は、化学式１の化合物１００重量部に対して１重量部〜１０重量部の比率で使用されることができる。キラル剤の含量を上記のように調節することによって、コレステリック配向領域の螺旋形ツイストを効果的に誘導することができる。本明細書で、特に別途規定しない限り、単位重量部は、重量の比率を意味することができる。

また、上記組成物は、化学式１で表示される化合物の重合または架橋のための開始剤または架橋剤などをさらに含むことができる。適切な重合開始剤は、重合または架橋を開始し伝搬するために自由ラジカルを発生させることができるものを含むことができる。自由ラジカル開始剤は、例えば安定性または半減期をよって選択されることができる。このような自由ラジカル開始剤としては、吸収または他の方式によってコレステリック配向領域で追加の色を発生しないものを使用することができる。自由ラジカル開始剤は、通常、熱的自由ラジカル開始剤または光開始剤である。熱的自由ラジカル開始剤は、例えばペルオキシド、ペルスルフェートまたはアゾニトリル化合物を含むことができる。自由ラジカル開始剤は、熱的分解時に自由ラジカルを生成する。

電磁気輻射線または粒子の照射によって光開始剤が活性化されることができる。適切な光開始剤の例は、オニウム塩光開始剤、有機金属光開始剤、陽イオン性金属塩光開始剤、光分解可能な有機シラン、潜在性スルホン酸、ホスフィンオキシド、シクロヘキシルフェニルケトン、アミン置換されたアセトフェノン及びベンゾフェノンを含むことができる。一般的に、他の光源が使用されることができるが、光開始剤を活性化させるために、紫外線（ＵＶ）の照射が使用されることができる。光開始剤は、光の特定波長の吸収を基礎として選択されることができる。

液晶組成物は、開始剤を化学式１の化合物１００重量部に対して０．１重量部〜１０重量部の比率で含むことができる。開始剤の含量を上記のように調節することによって、液晶分子の効果的な重合及び架橋を誘導し、重合及び架橋後に残存開始剤による物性低下を防止することができる。

コレステリック配向液晶組成物は、通常、１つ以上の溶媒を含むコーティング組成物の一部であることができる。溶媒としては、例えば、クロロホルム、ジクロロメタン、テトラクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン及びクロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素類；ベンゼン、トルエン、キシレン、メトキシベンゼン及び１、２−ジメトキシベンゼンなどの芳香族炭化水素類；メタノール、エタノール、プロパノール及びイソプロパノールなどのアルコール類；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン及びシクロペンタノンなどのケトン類；メチルセロソルブ、エチルセロソルブ及びブチルセロソルブなどのセロソルブ類；ジエチレングリコールジメチルエーテル（ＤＥＧＤＭＥ）及びジプロピレングリコールジメチルエテル（ＤＰＧＤＭＥ）などのエーテル類などをあげることができる。また、上記溶媒の含量は、特に制限されず、コーティング効率や乾燥効率などを考慮して適切に選択されることができる。

また、液晶組成物は、界面活性剤をさらに含むことができる。上記界面活性剤は、液晶表面に分布し、表面を均一に作るだけでなく、液晶配向を安定化させて、コレステリック配向液晶層の形成後に表面を滑らかに維持することができるようにし、その結果、外観品質を向上させることができる。

界面活性剤としては、例えば、フルオルカーボン系の界面活性剤及び／またはシリコン系の界面活性剤が使用されることができる。フルオルカーボン系の界面活性剤としては、３Ｍ社製造製品であるフルオラド（Ｆｌｕｏｒａｄ）ＦＣ４４３０^ＴＭ、フルオラドＦＣ４４３２^ＴＭ、フルオラドＦＣ４４３４^ＴＭとＤｕｐｏｎｔ社製造製品であるゾニル（Ｚｏｎｙｌ）などが使用されることができ、シリコン系の界面活性剤としては、ＢＹＫ−Ｃｈｅｍｉｅ社製造製品であるＢＹＫ^ＴＭなどが使用されることができる。界面活性剤の含量は、特に制限されず、コーティング効率や乾燥効率などを考慮して適切に選択されることができる。

上記液晶組成物またはこれを含むコーティング組成物には、前述した成分以外に液晶分子の配向を妨害しない範囲内で重合性モノマー、ポリマー、分散剤、酸化防止剤またはオゾン発生防止剤などがさらに配合されることができる。さらに、コーティング組成物は、所望すれば、紫外線、赤外線または可視光線を吸収するために多様な染料及び顔料を含むことができる。一部の場合に、増粘剤及び充填剤のような粘度改質剤を添加することが適切なことがある。

コレステリック配向液晶組成物は、例えば、各種液体コーティング方法によって上記基材層に適用されることができる。一部の具現様態において、コーティング後に、コレステリック配向液晶組成物は、コレステリック配向液晶層に架橋、重合または転換される。このような転換は、溶媒の蒸発及び／または液晶分子を整列させるための加熱；コレステリック配向液晶組成物の架橋または重合；化学線（ａｃｔｉｎｉｃ）照射のような熱の印加；紫外線、可視光線または赤外線などの光の照射及び電子ビームの照射；これらの組合；または類似の技術を使用したコレステリック配向液晶組成物の硬化を含む多様な技術によって達成されることができる。

上記製造方法において上記コレステリック配向液晶組成物をコーティングし、コレステリック配向液晶層を形成する段階は、例えば、液晶組成物のコーティング層を硬化させる段階を含むことができる。

組成物の成分を重合させるに十分な量の紫外線を照射し、液晶層を形成することができる。上記紫外線の照射の条件は、組成物の成分の重合が十分に進行される程度に行われる限り、特に制限されない。１つの例示で、上記紫外線の照射は、紫外線Ａ〜Ｃ領域の紫外線を約１Ｊ／ｃｍ^２〜１０Ｊ／ｃｍ^２の光量で照射して行われることができる。

上記液晶レンズは、上記記述した方法以外にも、当業界で使用される方法を制限なく利用して製造されることができる。

本発明の他の具現例は、偏光調節素子及び上記偏光調節素子で出射される光が入射することができるように配置された液晶レンズを含む光学フィルタを提供する。上記液晶レンズは、例えば、前述した液晶レンズであることができる。

上記偏光調節素子は、光が入射すれば、上記光の偏光方向を調節することができる。偏光調節素子としては、例えば、透過型液晶パネルを利用することができる。１つの例示で、偏光調節素子として使用されることができる透過型液晶パネルは、順次に下部基板、下部電極、下部配向膜、液晶層、上部配向膜、上部電極及び上部基板を含むことができる。上部及び下部電極としては、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などの透明導電性電極が使用されることができる。また、上部及び下部配向膜は、例えば、ポリイミドなどの材料を含むことができる。液晶層は、例えば、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）またはＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードの液晶を含むことができる。液晶層は、駆動回路から印加される電圧によって、入射する光の偏光方向を制御する機能を有することができる。

１つの例示で、図２のように、直線偏光された光Ｌ１が偏光調節素子２０を透過することができる。この際、上記素子を透過した直線偏光された光の偏光方向Ａが液晶レンズ１０の螺旋軸Ｈに垂直するように、偏光調節素子２０は、光の偏光方向Ａを制御することができる。光の偏光方向Ａは、図２の（ａ）では、ｏで表示され、図２の（ｂ）では、

で表示される。すなわち、上記ｏは、光の偏光方向が地面から出るか、入る方向である場合を表現したものであり、上記

は、光の偏光方向が地面と平行な場合を表現したものである。

偏光調節素子２０から伝達された直線偏光された光は、液晶レンズの螺旋軸と垂直する方向に偏光されていて、液晶レンズの光学異方性に影響を受けるようになる。１つの例示で、偏光調節素子から伝達された直線偏光された光は、液晶レンズに入射する位置によって分割されて出射されることができる。

他の例示で、図３のように、直線偏光された光Ｌ２が偏光調節素子２０を透過することができる。この際、上記パネルを透過した直線偏光された光の偏光方向Ｂが液晶レンズ１０の螺旋軸Ｈに平行になるように、偏光調節素子２０は、光の偏光方向Ｂを制御することができる。偏光調節素子２０から伝達された直線偏光された光は、液晶レンズの螺旋軸と平行する方向に偏光されていて、液晶レンズの光学異方性に影響を受けない。その結果、偏光調節素子から伝達された直線偏光された光は、液晶レンズに入射する位置と関係なく、液晶レンズをそのまま透過するようになる。

本発明のさらに他の具現例は、液晶レンズを含むディスプレイ装置を提供する。上記液晶レンズは、例えば、前述した液晶レンズであることができる。そして、上記液晶レンズを含むディスプレイ装置は、例えば、非メガネ式の３Ｄ装置であることができる。

上記装置は、図４のように、表示素子４０及び液晶レンズ１０を含むことができる。また、上記装置は、表示素子と液晶レンズとの間に偏光子をさらに含むことができる。そして、上記装置は、表示素子の光学フィルタとは反対側に順に配置された偏光子及び光源をさらに含むことができる。以下、本明細書では、説明の便宜のために、光源と表示素子との間に位置する偏光子は、第１偏光子と称し、第１偏光子の反対側に位置する偏光子は、第２偏光子と称する。

上記装置に含まれる第１及び第２偏光子は、透過軸及び上記透過軸に直交する吸収軸が形成されている光学素子である。偏光子に光が入射すれば、偏光子は、入射された光のうち偏光子の透過軸方向と平行な偏光軸を有する光のみを透過させることができる。

１つの例示で、上記装置に含まれる第１偏光子の吸収軸と第２偏光子の吸収軸は、互いに垂直を成していてもよい。このような場合、第１及び第２偏光子の透過軸も、垂直を成していてもよい。

光源としては、例えば、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）において通常的に使用される直下型（ｄｉｒｅｃｔ ｔｙｐｅ）またはエッジ型（ｅｄｇｅ ｔｙｐｅ）のバックライトユニット（ＢＬＵ；Ｂａｃｋ Ｌｉｇｈｔ Ｕｎｉｔ）を使用することができる。光源としては、上記以外にも多様な種類が制限なく使用されることができる。

上記装置の表示素子は、駆動状態で映像信号、例えば、右眼用映像信号（以下、Ｒ信号）及び左眼用映像信号（以下、Ｌ信号）を含む映像信号を生成することができる。１つの例示で、表示素子は、駆動状態でＲ信号を生成することができる右眼用映像信号生成領域（以下、ＵＲ領域）；及びＬ信号を生成することができる左眼用映像信号生成領域（以下、ＵＬ領域）を含むことができる。しかし、表示素子において映像信号生成領域をＵＲ領域及びＵＬ領域と称するが、後述するように、領域の名称と関係なく、表示素子は、２次元平面映像信号を生成することができる。

表示素子は、例えば、透過型液晶パネルを含む領域または上記液晶パネルの液晶層によって形成される領域であることができる。透過型液晶パネルは、例えば、光源側から順次に第１基板、画素電極、第１配向膜、液晶層、第２配向膜、共通電極及び第２基板を含むことができる。光源側の第１基板には、例えば、透明画素電極に電気的に接続された駆動素子としてＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と配線などを含むアクティブ型駆動回路が形成されていてもよい。上記画素電極は、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などを含み、画素別電極として機能することができる。また、第１または第２配向膜は、例えば、ポリイミドなどの材料を含むことができる。液晶層は、例えば、ＶＡ（ＶｅｒｔｉｃａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）またはＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードの液晶を含むことができる。液晶層は、駆動回路から印加される電圧によって、光源からの光を画素別に透過または遮断する機能を有することができる。共通電極は、例えばＩＴＯなどを含み、共通の対向電極として機能することができる。

表示素子は、１つ以上の画素（ｐｉｘｅｌ）によって形成されるＵＲ及びＵＬ領域を含むことができる。例えば、上記液晶パネルにおいて第１及び第２配向膜の間に封止された液晶を含む単位画素または２個以上の単位画素が組合され、上記ＵＲまたはＵＬ領域を形成していてもよい。

ＵＲ及びＵＬ領域は、行及び／または列方向に配置されていてもよい。図５は、例示的なＵＲ及びＵＬ領域の配置を示す図である。図５のように、ＵＲ及びＵＬ領域は、共通方向に延長するストライプ形状を有し、隣接して交互に配置されていてもよい。図６は、他の例示的な配置を示し、ＵＲ及びＵＬ領域が格子パターンで互いに隣接して交互に配置されている。ＵＲ及びＵＬ領域の配置は、図５及び図６の配置に制限されるものではなく、この分野で知られている多様なデザインがすべて適用されることができる。

表示素子は、駆動状態で信号によって各領域の画素を駆動することによってＲ及びＬ信号を含む映像信号を生成することができる。

１つの例示で、上記装置で表示素子がＲ及びＬ信号を含む映像信号を生成する過程を説明する。例えば、光源で出射した光が第１偏光子に入射すれば、上記第１偏光子の透過軸と平行に偏光された光だけが第１偏光子を透過する。透過された光が表示素子に入射し、ＵＲ領域を透過した光は、Ｒ信号になり、ＵＬ領域を透過した光は、Ｌ信号になることができる。Ｒ及びＬ信号が第２偏光子に入射すれば、上記第２偏光子の透過軸と平行に偏光された信号だけが上記第２偏光子を透過し、液晶レンズに入射することができる。１つの例示で、第２偏光子を透過して液晶レンズに入射する偏光された信号は、直線偏光された信号であることができる。そして、上記直線偏光された信号は、液晶レンズの螺旋軸と垂直する方向に偏光され、液晶レンズに入射することができる。

液晶レンズは、前述したように、ホメオトロピック配向領域であるコレステリック配向領域を含むことができる。

上記液晶レンズ１０は、図４のように、上記表示素子４０から伝達される光が透過されることができるように配置されることができる。そして、上記液晶レンズは、図４のように、液晶レンズのコレステリック配向領域の半ピッチが上記表示素子のＵＲ及びＵＬ領域の１対と対応するように配列されることができる。コレステリック配向領域の半ピッチがＵＲ及びＵＬ領域の１対と対応するように配列されることは、１対のＵＲ及びＵＬ領域で生成された映像信号が上記コレステリック配向された液晶領域の半ピッチ内に入射することができる配列を意味するものであり、必ず１対のＵＲ及びＵＬ領域；及びコレステリック配向された液晶領域の半ピッチが同一の位置及びサイズで形成されなければならないことを意味するものではない。

上記液晶レンズを含む装置が３次元立体映像を示現する駆動過程を説明する。図４のように、上記装置が３次元立体映像を示現している状態では、表示素子４０は、ＵＲ領域でＲ信号を生成し、ＵＬ領域でＬ信号を生成することができる。表示素子４０で生成されたＲ及びＬ信号は、液晶レンズ１０に入射することができる。ここで、表示素子４０で出射したＲ及びＬ信号は、偏光方向が液晶レンズ１０の螺旋軸Ｈに垂直する方向になるように制御されて出射されることができる。螺旋軸に垂直する方向に偏光されたＲ及びＬ信号は、液晶レンズの光学異方性に影響を受けて、互いに分割され、異なる方向に出射されることができる。１つの例示で、図４のように、ＵＲ領域で生成されたＲ信号とＵＬ領域で生成されたＬ信号は、コレステリック配向領域を透過しながら分割されることができる。そして、上記液晶領域を透過したＲ信号は、観察者の右眼ＨＲに入射し、上記液晶領域を透過したＬ信号は、観察者の左眼ＨＬに入射することができる。したがって、観察者は、特殊メガネ、例えば、シャッターガラスタイプのメガネまたは偏光メガネを着用しないとしても、３次元立体映像を観察することができる。

上記ディスプレイ装置は、偏光調節素子をさらに含むことができる。上記偏光調節素子２０は、図７及び図８のように、表示素子４０と液晶レンズ１０との間に配置されることができる。したがって、偏光調節素子は、表示素子で出射された映像信号の偏光方向を調節し、上記液晶レンズ方向に出射させることができる。

上記ディスプレイ装置は、偏光調節素子を含み、２次元平面映像と３次元立体映像を兼用して表示することができる。

上記偏光調節素子は、例えば、第２偏光子と液晶レンズとの間に配置されることができる。そして、偏光調節素子を含む場合、上記表示素子としては、例えば、駆動状態で２次元平面映像信号；またはＲ信号及びＬ信号を含む映像信号を生成することができる表示素子を使用することができる。このような表示素子は、駆動状態で信号によって各領域の画素を駆動することによって２次元平面映像信号；またはＲ及びＬ信号を含む映像信号を生成することができる。

１つの例示で、上記偏光調節素子を含む装置において表示素子がＲ及びＬ信号を含む映像信号を生成する過程を説明する。例えば、光源で出射した光が第１偏光子に入射すれば、上記第１偏光子の透過軸と平行に偏光された光だけが第１偏光子を透過する。透過された光が表示素子に入射し、ＵＲ領域を透過した光は、Ｒ信号になり、ＵＬ領域を透過した光は、Ｌ信号になることができる。Ｒ及びＬ信号が第２偏光子に入射すれば、上記第２偏光子の透過軸と平行に偏光された信号だけが上記第２偏光子を透過し、光学フィルタに入射することができる。

他の例示で、上記偏光調節素子を含む装置において表示素子が２次元平面映像信号を生成する過程を説する。例えば、光源で出射した光が第１偏光子に入射すれば、上記第１偏光子の透過軸と平行に偏光された光だけが第１偏光子を透過する。透過された光が表示素子に入射し、２次元平面映像信号を生成する場合には、ＵＲ領域を透過した光及びＵＬ領域を透過した光は、同一に２次元平面映像信号になることができる。このように生成された２次元平面映像信号が第２偏光子に入射すれば、上記第２偏光子の透過軸と平行に偏光された信号だけが上記第２偏光子を透過し、光学フィルタに入射することができる。

光学フィルタは、偏光調節素子において光の偏光方向の制御することによって偏光調節素子を透過した光が液晶レンズの光学異方性に影響を受けるか否かが決定される。これにより、光学フィルタの偏光調節素子の光の偏光方向の制御によって、上記装置は、２次元平面映像を示現するか、または３次元立体映像を示現することができる。

上記光学フィルタが装着された装置が３次元立体映像を示現する駆動過程を説明する。図７のように、上記装置が３次元立体映像を示現している状態では、表示素子４０は、ＵＲ領域でＲ信号を生成し、ＵＬ領域でＬ信号を生成することができる。表示素子４０で生成されたＲ及びＬ信号は、偏光調節素子２０に入射することができる。偏光調節素子２０は、入射したＲ及びＬ信号の偏光方向が液晶レンズ１０の螺旋軸Ｈに垂直する方向になるようにＲ及びＬ信号の偏光方向を制御することができる。螺旋軸に垂直する方向に偏光されたＲ及びＬ信号は、液晶レンズの光学異方性に影響を受けて、互いに分割され、異なる方向に出射されることができる。１つの例示で、図７のように、ＵＲ領域で生成されたＲ信号とＵＬ領域で生成されたＬ信号は、コレステリック配向された液晶領域を透過しながら分割されることができる。そして、上記液晶領域を透過したＲ信号は、観察者の右眼ＨＲに入射し、上記液晶領域を透過したＬ信号は、観察者の左眼ＨＬに入射することができる。したがって、観察者は、特殊メガネ、例えば、シャッターガラスタイプのメガネまたは偏光メガネを着用しないとしても、３次元立体映像を観察することができる。

上記光学フィルタが装着された装置が２次元平面映像を示現する駆動過程を説明する。図８のように２次元平面映像を示現している状態では、表示素子４０は、２次元平面映像信号を生成することができる。表示素子４０で生成された２次元平面映像信号は、偏光調節素子２０に入射することができる。偏光調節素子２０は、入射した２次元平面映像信号の偏光方向が液晶レンズ１０の螺旋軸Ｈに平行する方向になるように、上記信号の偏光方向を制御することができる。螺旋軸に平行する方向に偏光された信号は、液晶レンズの光学異方性に影響を受けずに、そのまま液晶レンズを透過することができる。１つの例示で、図８のように、ＵＲ領域及びＵＬ領域で生成された２次元平面映像信号は、コレステリック配向された液晶領域をそのまま透過することができる。その結果、観察者は、２次元平面映像を観察することができる。

上記装置は、光学フィルタを適用し、２次元平面映像と３次元立体映像を兼用して表示することができるという点以外には、当業界で通常的に採用する構成及び方法によって具現することができる。

本発明の例示的な液晶レンズは、入射する光の偏光状態によって光学異方性及び光学等方性を示すことができる。このような液晶レンズは、平面映像及び立体映像を生成することができるディスプレイ装置に適用する場合、光学異方性を示す状態では、メガネなしに立体映像を鑑賞することができるようにし、光学等方性を示す状態では、平面映像を鑑賞するようにすることができる。

例示的なレンズ層のコレステリック配向領域の断面を概略的に示す図である。 例示的な光学フィルタにおいて偏光調節素子が光の偏光状態を液晶レンズの螺旋軸と垂直するように制御した場合に、（ａ）では、例示的な光学フィルタを上部で観察した断面を概略的に示す図であり、（ｂ）では、上記光学フィルタを側面で観察した断面を概略的に示す図である。 例示的な光学フィルタにおいて偏光調節素子が光の偏光状態を液晶レンズの螺旋軸と平行になるように制御した場合に、（ａ）では、例示的な光学フィルタを上部で観察した断面を概略的に示す図であり、（ｂ）では、上記光学フィルタを側面で観察した断面を概略的に示す図である。 例示的な非メガネ式３Ｄ装置が３次元立体映像を示現する駆動状態を概略的に示す図である。 ＵＲ領域とＵＬ領域の例示的な配置を示す図である。 ＵＲ領域とＵＬ領域の例示的な配置を示す図である。 例示的な２Ｄ及び３Ｄ映像兼用ディスプレイ装置が３次元立体映像を示現する駆動状態を概略的に示す図である。 例示的な２Ｄ及び３Ｄ映像兼用ディスプレイ装置が２次元平面映像を示現する駆動状態を概略的に示す図である。 実施例でディスプレイ装置がＬ及びＲ信号を分割して出射するかを評価する方法を説明するための図である。 実施例のディスプレイ装置がＬ及びＲ信号を分割して出射することを示すグラフである。

以下、実施例及び比較例を通じて液晶レンズ、偏光調節素子及びディスプレイ装置をさらに詳しく説明するが、上記レンズ、素子及び装置が下記提示された実施例によって制限されるものではない。

実施例
（１）液晶レンズ及び光学フィルタの製造
コレステリック配向液晶組成物としては、異常屈折率ｎ_ｅと正常屈折率ｎ_ｏの差ｎ_ｅ−ｎ_ｏが約０．４である液晶分子を含む組成物を使用した。液晶フィルムの製造に一般的に使用される垂直配向膜が形成されている基材層を使用して液晶レンズを製造した。具体的には、上記垂直配向膜上に、厚さが約４．７８μｍ程度の層が形成されるように塗布し、コレステリック配向させた状態で重合し、液晶レンズを形成した。上記液晶レンズのコレステリック配向領域のピッチＰは、約３００μｍであった。

また、液晶パネルの製造に一般的に使用される方式によって用意した偏光調節素子の一面に上記液晶レンズを配置し、光学フィルタを製造した。

（２）ディスプレイ装置の製造
上記で製造された光学フィルタをレンチキュラレンズタイプの通常的な３Ｄ装置にレンチキュラレンズとして適用し、ディスプレイ装置を製造した。具体的に、図７のように、表示素子４０の光が出射される面に光学フィルタ３０の偏光調節素子２０が接するように配置し、装置を製造した。

試験例
上記ディスプレイ装置において偏光調節素子が液晶レンズの螺旋軸に垂直するように線偏光された光を液晶レンズに入射するように制御した場合、特殊メガネなしに３次元立体映像を鑑賞することができるか否かを下記のような方式で評価した。

まず、図９のように、ディスプレイ装置を観察することができる観測地点（図９のＸ線に当接する任意の地点）に輝度計（ＳＲ−ＵＬ２ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ、５０）を配置した。次に、上記装置がＬ信号を出力するようにした状態で、輝度計で輝度を測定した。装置との距離を維持し、図９のＸ線に沿って水平方向に上記輝度計５０を移動させながら、それぞれの場合の輝度を測定した。上記それぞれの場合の輝度を測定し、その輝度を各地点でのＬ信号の強さで規定した。同様に、上記装置がＲ信号を出力するようにした状態で輝度計を移動させながら、それぞれの場合の輝度を測定した。そして、当該輝度を地点でのＲ信号の強さで規定した。各地点でのＬ信号及びＲ信号の強さは、表１及び図１０に示した。

下記表１で、測定角θは、図９で、Ｙ線と偏光調節素子の面が当接する地点Ｓ１と輝度計の中心地点Ｓ２を連結した仮想の線がＹ線と成す角度で定義される。そして、輝度計がＹ線の右側に存在する場合、測定角は、正の値で定義し、輝度計がＹ線の左側に存在する場合、測定角を負の値で定義した。上記で、Ｙ線は、装置の中央を通過し、装置の面に対する法線で定義されることができる。

Claims (14)

1. コレステリック配向された液晶分子を含むコレステリック配向領域を含むレンズ層を含み、上記コレステリック配向領域は、ホメオトロピック配向領域であり、上記レンズ層は、下記数式２による焦点距離（Ｆ）が０．１ｍｍ〜１０ｃｍである液晶レンズ：
   ［数式２］
   Ｆ＝Ｐ^２／（３２×ｄ×△ｎ）
   上記数式２で、Ｐは、上記コレステリック配向領域のピッチであり、ｄは、上記レンズ層の厚さであり、△ｎは、上記コレステリック配向領域の液晶分子の異常屈折率ｎ_ｅと正常屈折率ｎ_ｏの差ｎ_ｅ−ｎ_ｏである。
2. 上記コレステリック配向領域は、上記コレステリック配向領域の螺旋軸と垂直であるように線偏光された光に対して下記数式１による屈折率分布を示す、請求項１に記載の液晶レンズ：
   ［数式１］
   ｎ_ｅｆｆ（ｘ）＝ｎ_ｅｎ_ｏ／（ｎ_ｅ ^２ｃｏｓ^２θ（ｘ）＋ｎ_ｏ ^２ｓｉｎ^２θ（ｘ））^１／２
   上記数式１で、ｘは、上記コレステリック配向領域の座標であって、０〜Ｐ／２の間の任意の数であり、上記で、Ｐは、上記コレステリック配向領域のピッチであり、ｎ_ｅｆｆ（ｘ）は、ｘ地点での上記線偏光された光に対する上記コレステリック配向領域の屈折率であり、ｎ_ｅは、液晶分子の異常屈折率であり、ｎ_ｏは、液晶分子の正常屈折率であり、θ（ｘ）は、ｘが０である地点での液晶分子の光軸に対する当該座標での液晶分子の光軸の角度である。
3. 上記コレステリック配向領域のピッチが０．１μｍ〜１０ｃｍである、請求項１または２に記載の液晶レンズ。
4. 上記コレステリック配向領域の液晶分子の異常屈折率ｎ_ｅと正常屈折率ｎ_ｏの差ｎ_ｅ−ｎ_ｏが０．０１〜０．６である、請求項１から３の何れか１項に記載の液晶レンズ。
5. 上記レンズ層の厚さが０．１μｍ〜１００μｍである、請求項１から４の何れか１項に記載の液晶レンズ。
6. 上記レンズ層において液晶分子は、架橋または重合された状態で存在する、請求項１から５の何れか１項に記載の液晶レンズ。
7. 基材層をさらに含み、上記レンズ層が上記基材層の一面に形成されている、請求項１から６の何れか１項に記載の液晶レンズ。
8. 上記基材層と上記レンズ層との間に垂直配向膜をさらに含む、請求項７に記載の液晶レンズ。
9. 入射光の偏光方向を調節することができるように構成された偏光調節素子と；上記偏光調節素子で出射される光が入射することができるように配置された請求項１から８の何れか１項に記載の液晶レンズと；を含む光学フィルタ。
10. 上記偏光調節素子は、入射光の状態を液晶レンズのコレステリック配向領域の螺旋軸に垂直であるように偏光された線偏光または上記螺旋軸に平行に偏光された線偏光で調節して出射することができるように構成されている、請求項９に記載の光学フィルタ。
11. 右眼用及び左眼用映像信号を含む映像信号を出射することができるように構成された表示素子と；上記表示素子で出射された映像信号が入射することができるように配置された請求項１から８の何れか１項に記載の液晶レンズと；を含むディスプレイ装置。
12. 上記液晶レンズは、上記表示素子で出射された一対の右眼用及び左眼用映像信号がコレステリック配向領域の半ピッチに対応する領域に入射することができるように配置されている、請求項１１に記載のディスプレイ装置。
13. 上記表示素子と上記液晶レンズとの間に配置されていて、上記表示素子で出射された映像信号の偏光方向を調節し、上記液晶レンズ方向に出射させることができるように構成された偏光調節素子をさらに含む、請求項１１または１２に記載のディスプレイ装置。
14. 上記偏光調節素子は、映像信号の状態を上記液晶レンズのコレステリック配向領域の螺旋軸に垂直であるように偏光された線偏光または上記螺旋軸に平行に偏光された線偏光で調節して出射することができるように構成されている、請求項１３に記載のディスプレイ装置。

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