(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶分子により形成された液晶領域を含むレンズ層を有し、前記液晶領域は、螺旋軸が前記レンズ層の面に平行であって下記数式２による焦点距離(Ｆ)が０.１mm〜１００cmであるコレステリック配向領域及びコレステリック配向されない領域に相互スイッチングされることを特徴とする液晶レンズパネル。
［数２］
Ｆ ＝ Ｐ２/(３２×ｄ×Δｎ)
前記数式２で、Ｐは、前記コレステリック配向領域のピッチであり、ｄは、前記レンズ層の厚さであり、Δｎは、前記コレステリック配向領域の液晶分子の異常屈折率(ｎｅ)と正常屈折率(ｎｏ)の差(ｎｅ−ｎｏ)である。
【請求項２】
前記コレステリック配向領域は、前記コレステリック配向領域の螺旋軸と垂直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ことを特徴とする請求項１に記載の液晶レンズパネル。
［数１］
ｎｅｆｆ(ｘ) = ｎｅｎｏ / (ｎｅ２ｃｏｓ２θ(ｘ) ＋ ｎｏ２ｓｉｎ２θ(ｘ))１/２
前記数式１で、ｘは、前記コレステリック配向領域の座標として、０〜Ｐ/２の間の任意の数であり、前記Ｐは、前記コレステリック配向領域のピッチであり、ｎｅｆｆ(ｘ)は、ｘ地点での前記線偏光された光に対する前記コレステリック配向領域の屈折率であり、ｎｅは、前記コレステリック配向領域の液晶分子の異常屈折率であり、ｎｏは、前記コレステリック配向領域の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該当座標での液晶分子の光軸の角度である。
【請求項３】
前記コレステリック配向領域のピッチは、０.１μｍ〜１０cmであることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶レンズパネル。
【請求項４】
前記液晶分子の異常屈折率(ｎｅ)と正常屈折率(ｎｏ)の差(ｎｅ−ｎｏ)は、０.０１〜０.６であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の液晶レンズパネル。
【請求項５】
前記レンズ層の厚さは、０.１μｍ〜１００μｍであることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の液晶レンズパネル。
【請求項６】
前記液晶分子は、陽または陰の誘電率異方性を有することを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の液晶レンズパネル。
【請求項７】
一面に電極層が形成されている基材層をさらに含み、前記レンズ層が前記基材層の前記電極層と接して配置されていることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の液晶レンズパネル。
【請求項８】
前記基材層と前記レンズ層の間に配向膜をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の液晶レンズパネル。
【請求項９】
前記配向膜は、垂直配向膜であることを特徴とする請求項８に記載の液晶レンズパネル。
【請求項１０】
対向配置されている２枚の基材層をさらに含み、前記２枚の基材層の中で少なくとも一つの基材層の一面には電極層が存在し、前記レンズ層が前記対向配置されている基材層の間で前記電極層と接するように配置されていることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の液晶レンズパネル。
【請求項１１】
前記液晶分子は、下記化学式１で表示される化合物であることを特徴とする請求項１に記載の液晶レンズパネル。
【化１】
0005906535.tif 000006
前記化学式１で、Ａは、単一結合、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−であり、Ｒ１〜Ｒ１０は、各々独立的に、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、Ｒ１〜Ｒ５の中で隣接する２個の置換基の対またはＲ６〜Ｒ１０の中で隣接する２個の置換基の対は、お互いに連結されて−Ｕ−Ｑ−Ｐに置換されたベンゼンを形成し、前記Ｕは、−Ｏ−、−ＣＯＯ−またはー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２】
0005906535.tif 000007
前記化学式２で、Ｂは、単一結合、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−であり、Ｒ１１〜Ｒ１５は、各々独立的に水素、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、Ｒ１１〜Ｒ１５の中で隣接する２個の置換基は、お互いに連結されて−Ｕ−Ｑ−Ｐに置換されたベンゼンを形成し、前記Ｕは、−Ｏ−、−ＣＯＯ−またはー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。
【請求項１２】
前記レンズ層は、キラル剤をさらに含むことを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の液晶レンズパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶レンズパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
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ことに従って、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、観察者の脳で前記入力された映像が融合されて認識される。
【０００３】
立体映像ディスプレイ装置(以下、３Ｄ装置と称する)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)及び裸眼式(ａｕｔｏ ｓｔｅｒｅｏ−ｓｃｏｐｉｃ)に区分することができる。裸眼式装置では、特許文献１に記載されている視差バリア(ｐａｒａｌｌａｘ 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ーレンズ(ｌｅｎｔｉｃｕｌａｒ ｌｅｎｓ)方式などが主に利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】大韓民国公開特許第１０−２００５−０１１９１４０号公報
【特許文献２】大韓民国公開特許第１０−２００３−００８８２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、前記のような従来の諸問題点を解消するために提案されたものであって、本発明の目的は、液晶レンズパネルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するための本発明の一つの具現例は、レンズ層を含む液晶レンズパネルを提供する。前記レンズ層は、液晶分子により形成された液晶領域を含むことができる。
【０００７】
前記液晶領域内の液晶分子は、誘電率異方性(Δε ≠ ０)を示すことができる。本明細書で、用語「誘電率異方性」は、液晶分子の長軸方向と長軸に垂直である方向の誘電率が異なる性質を意味する。また、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ことで、例えば、製造誤差(ｅｒｒｏｒ)または偏差(ｖａｒｉａｔｉｏｎ)などを考慮した誤差を含む。例えば、前記用語は、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。
【０００８】
液晶分子が誘電率異方性を有する場合、レンズ層に加わる電圧及びその強度によって液晶分子の配向が変更される。液晶分子の誘電率異方性は、陽の値または陰の値を有することができる。液晶分子の誘電率異方性が陽の値を有するとのことは、液晶分子の長軸方向の誘電率が短縮方向の誘電率より強いことを意味する。そして、液晶分子の誘電率異方性が陰の値を有するとのことは、液晶分子の長軸方向の誘電率が短縮方向の誘電率より弱いことを意味する。一つの例示で、液晶分子が陽の誘電率異方性を有する場合、レンズ層に電圧が印加されると、前記液晶分子は電圧の印加された方向に再配列される。
【０００９】
一つの例示で、前記液晶領域は、コレステリック配向領域及びコレステリック配向されない領域に相互スイッチングできる領域である。
【００１０】
前記コレステリック配向領域３００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。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て、前記液晶分子の導波器(ｄｉｒｅｃｔｏｒ)が螺旋軸(ｈｅｌｉｃａｌ ａｘｉｓ、Ｈ)に沿ってねじれながら配向した螺旋形構造を有する。前記螺旋形構造で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。
【００１１】
ある一時点でコレステリック配向領域を含むレンズ層に適切な電圧を印加するか、または印加された電圧を除去して液晶分子が一方向に整列しながらコレステリック配向状態が解けることができる。そして、コレステリック配向状態が完全に解けて液晶領域の液晶分子が全て同一方向に整列されることができる。このような状態の液晶分子を含む領域をコレステリック配向されない領域と言える。すなわち、前記コレステリック配向されない領域３００は、図２のように、液晶分子全体が垂直配向、水平配向またはその間の角度で配向された領域である。
【００１２】
前記コレステリック配向領域及びコレステリック配向されない領域は、電圧の印加によって相互スイッチングされることができる。前記領域は、例えば、全領域にわたってコレステリック配向領域またはコレステリック配向されない領域を形成するようにスイッチングされることができる。したがって、前記領域に電圧を印加する場合には、全体領域または配向を再配列しようとする領域に同一な電圧を印加することができる。その結果、光学異方性及び等方性を全て具現するための電極層のパターン化工程を省略することができるので、簡素した方式で製作が可能である。また、既存の液晶パネルを製造する方式でレンズ層を製造することができる。
【００１３】
一つの例示で、電圧非印加状態のレンズ層は、コレステリック配向領域を含むことができる。前記レンズ層にコレステリック配向状態が完全に解けるほどの電圧を印加すれば、コレステリック配向領域は、コレステリック配向されない領域にスイッチングされる。そして、コレステリック配向されない領域を含むレンズ層に印加された電圧を除去すれば、前記領域はコレステリック配向領域にスイッチングされる。
【００１４】
前記コレステリック配向領域は、プレーナ(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。前記プレーナ配向領域は、前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。前記ホメオトロピック配向領域は、前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。そして、フォーカルコニック配向領域は、前記領域の螺旋軸がレンズ層の面に垂直及び水平ではない状態で配向されている領域である。一つの例示で、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。ホメオトロピック配向領域は、前記領域の螺旋軸(Ｈ)が、図１のように、レンズ層の面に平行に形成されている。
【００１５】
ホメオトロピック配向領域は、前記領域の螺旋軸と垂直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。前記領域は、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。一つの例示で、前記領域は、下記数式１の屈折率分布を有することができる。
【００１６】
［数１］
ｎｅｆｆ(ｘ) = ｎｅｎｏ / (ｎｅ２ｃｏｓ２θ(ｘ) ＋ ｎｏ２ｓｉｎ２θ(ｘ))１/２
【００１７】
前記数式１で、ｘは、コレステリック配向領域の座標として、０〜Ｐ/２の間の任意の数であり、前記Ｐは、コレステリック配向領域のピッチであり、ｎｅｆｆ(ｘ)は、ｘ地点での前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、ｎｅ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、ｎｏ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該当座標での液晶分子の光軸の角度である。
【００１８】
前記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である方向の座標として、０〜Ｐ/２の座標値を有する。前記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める地点の座標である。一つの例示で、前記ピッチの始める地点は、前記液晶分子の長軸がレンズ層の面と水平に形成された地点である。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。
【００１９】
前記θ(ｘ)は、ｘが０である地点での液晶分子の光軸に対する該当座標(ｘ)での液晶分子の光軸の角度であるので、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。
【００２０】
θ(０) ＝ ０、θ(Ｐ/４) ＝ π/２及びθ(Ｐ/２) ＝πを前記数式１に代入すれば、ｎｅｆｆ(０) ＝ ｎｅｆｆ(Ｐ/２) ＝ ｎｏであり、ｎｅｆｆ(Ｐ/４) ＝ ｎｅ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。前記ｎｅｆｆ(ｘ)は、例えば、５５０ｎｍの波長を有し、前記領域の螺旋軸と垂直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。
【００２１】
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前記数式１によって調節すれば、前記領域は、レンチキュラーレンズのように作用することができる。したがって、液晶レンズパネルを、例えば、裸眼式の３Ｄ装置に適用して左眼用映像信号と右眼用映像信号を分割して出射することができる。
【００２２】
一つの例示で、前記コレステリック配向領域は、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。
【００２３】
［数２］
Ｆ ＝ Ｐ２/(３２×ｄ×Δｎ)
【００２４】
前記数式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(ｎｅ)と正常屈折率(ｎｏ)の差(ｎｅ−ｎｏ)である。
【００２５】
前記焦点距離(Ｆ)は、例えば、前記領域の螺旋軸と垂直に線偏光された光に対する焦点距離である。このような焦点距離は、例えば、３Ｄ装置の視聴距離を考慮して制御することができる。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を調節することができる。
【００２６】
前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することができる。一つの例示で、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程度で制御することができる。前記ピッチを前記範囲で制御する場合、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パネルを通じて分割され出射されることができる。
【００２７】
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裸眼式の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(ｎｅ)と正常屈折率(ｎｏ)の差(ｎｅ−ｎｏ)を０.０１〜０.６、０.１〜０.６または０.０１〜０.５の範囲で制御することができる。また、裸眼式の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で制御することができる。
【００２８】
液晶レンズパネルは、一面に電極層が形成されている基材層をさらに含むことができる。そして、レンズ層は、前記基材層の電極層と接して配置することができる。
【００２９】
一つの例示で、液晶レンズパネルは、図１及び図２のように、対向配置されている２枚の基材層１００、２００を含み、前記２枚の基材層の中で少なくとも一つの基材層の一面に電極層が存在し、レンズ層３００が前記対向配置されている基材層の間に前記電極層と接するように配置される。前記２枚の基材層でいずれの一つは、第１の基材層１００と称し、他の一つを第２の基材層２００と称することができる。前記２個の基材層は、同一な基材を使用することができ、または相異なっている基材を使用してもよい。
【００３０】
前記基材層では、液晶パネルの製造に通常的に使われる基材層を制限なしに使用することができる。基材層では、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では、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(ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ)；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を例示することができる。前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。
【００３１】
前記基材層は、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包含させると、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では、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を例示することができる。基材層内の紫外線遮断剤または吸収剤の含量は、特別に限定されないで、目的する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前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の割合で、約０.１重量％〜２５重量％程度で含ませることができる。
【００３２】
基材層の厚さは、特別に限定されないで、目的する用途によって適切に調節することができる。基材層は、単層または多層構造であることができる。
【００３３】
前記基材層の一面に存在する電極層では、例えば、ＩＴＯ(Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ)などの透明導電性電極を使用することができる。
【００３４】
前記液晶レンズパネルは、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。前記配向膜では、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を使用することができる。前記配向膜は、任意的な構成であり、場合によっては、基材層に直接ラビングするか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ができる。
【００３５】
一つの例示で、前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の場合、前記配向膜で垂直配向膜を使用することができる。前記垂直配向膜は、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。
【００３６】
前記液晶レンズパネルは、上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り形成することができる。前記パネルは、例えば、２枚の基材層を電極層が基材層と対向し、前記２枚の基材層の間に液晶組成物を注入し、配向してレンズ層を形成することにより製造できる。
【００３７】
前記液晶組成物は、コレステリック配向領域が形成できるものであれば、全ての種類の組成物を含むことができる。
【００３８】
一つの例示で、前記組成物は、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、通常的に長い軸方向に配列され、層を成さないで、お互いの位置が不規則な状態で配列される。このようなネマチック液晶分子にキラル剤を添加して目的する螺旋ピッチを誘発することができる。この時、螺旋ピッチは、下記数式３によって調節することができる。
【００３９】
［数３］
Ｐ ＝ １ / (Ｐｔ・ｃ) 
【００４０】
前記数式３で、Ｐｔは、キラル剤のねじれ力(ｔｗｉｓｔｉｎｇ ｐｏｗｅｒ)であり、ｃは、キラル剤のモル濃度である。したがって、ねじれ力が大きいキラル剤を使用するか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。
【００４１】
前記ネマチック液晶分子は、当業界で使われることを制限なしに使用することができる。例えば、前記液晶分子では、下記化学式１で表示される化合物を例示することができる。
【００４２】
【化１】
0005906535.tif 000002
【００４３】
前記化学式１で、Ａは、単一結合、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−であり、Ｒ１〜Ｒ１０は、各々独立的に、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、Ｒ１〜Ｒ５の中で隣接する２個の置換基の対またはＲ６〜Ｒ１０の中で隣接する２個の置換基の対は、お互いに連結されて−Ｕ−Ｑ−Ｐに置換されたベンゼンを形成し、前記Ｕは、−Ｏ−、−ＣＯＯ−またはー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。
【００４４】
【化２】
0005906535.tif 000003
【００４５】
前記化学式２で、Ｂは、単一結合、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−であり、Ｒ１１〜Ｒ１５は、各々独立的に水素、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、Ｒ１１〜Ｒ１５の中で隣接する２個の置換基は、お互いに連結されて−Ｕ−Ｑ−Ｐに置換されたベンゼンを形成し、前記Ｕは、−Ｏ−、−ＣＯＯ−またはー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。
【００４６】
前記化学式１及び化学式２で、隣接する２個の置換基は、お互いに連結されて−Ｕ−Ｑ−Ｐに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個の置換基がお互いに連結されて全体的に−Ｕ−Ｑ−Ｐに置換されたナフタレン骨格を形成することを意味する。
【００４７】
前記化学式２で、Ｂの左側の符号
0005906535.tif 000004
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。
【００４８】
前記化学式１及び化学式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てビフェニル(ｂｉｐｈｅｎｙｌ)構造を形成することができる。
【００４９】
前記化学式１及び化学式２で、ハロゲンでは、フッ素、塩素、ブロムまたはヨードなどを例示することができる。
【００５０】
本明細書で、用語「アルキル基」は、特定しない限り、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の直鎖状または分岐状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。前記アルキル基は、任意に一つ以上の置換基により置換されることができる。
【００５１】
本明細書で、用語「アルコキシ基」は、特定しない限り、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。前記アルコキシ基は、直鎖状、分岐状または環状であることができる。また、前記アルコキシ基は、任意に一つ以上の置換基により置換されることができる。
【００５２】
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。前記アルキレン基またはアルキリデン基は、直鎖状、分岐状または環状であることができる。前記アルキレン基またはアルキリデン基は、任意に一つ以上の置換基により置換されることができる。
【００５３】
また、本明細書で「アルケニル基」は、特定しない限り、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。前記アルケニル基は、直鎖状、分岐状または環状であることができる。また、前記アルケニル基は、任意に一つ以上の置換基により置換されることができる。
【００５４】
一つの例示で、前記化学式１及び化学式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。
【００５５】
前記化学式１及び化学式２で−Ｕ−Ｑ−Ｐまたは化学式２の残基を含む場合、前記−Ｕ−Ｑ−Ｐまたは化学式２の残基は、例えば、Ｒ１、Ｒ８またはＲ１３の位置に存在することができ、例えば、前記１個または２個が存在することができる。また、前記化学式１の化合物または化学式２の残基で−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。他の例示で、前記−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。
【００５６】
本明細書で特定化合物または官能基に置換されることができる置換基では、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を例示することができるが、これに限定されるものではない。
【００５７】
前記キラル剤(ｃｈｉｒａｌ ａｇｅｎｔ)では、前記液晶の液晶性、例えば、ネマチック規則性を損傷させないで、目的する螺旋ピッチを誘発することができるものであれば、特別に限定されないで使用することができる。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ー(ｃｈｉｒａｌｉｔｙ)を少なくとも含む必要がある。キラル剤では、例えば、１個または２個以上の不斉炭素(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不斉点(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)を有する化合物を例示することができる。 前記キラル剤は、例えば、分子量が１,５００以下の低分子化合物である。例えば、キラル剤では、市販されるキラルネマチック液晶、例えば、Ｍｅｒｃｋ社製のキラルドーパント液晶Ｓ−８１１またはＢＡＳＦ社製のＬＣ７５６などを使用することができる。
【００５８】
前記キラル剤は、化学式１の化合物１００重量部に対して、１重量部〜１０重量部の割合で使用することができる。キラル剤の含量を前記のように調節することで、コレステリック配向領域の螺旋形ねじれを効果的に誘導することができる。本明細書で特定しない限り、単位重量部は重量の割合を意味する。
【００５９】
コレステリック配向液晶組成物は、典型的に一つ以上の溶媒を含むコーティング組成物の一部である。溶媒では、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ーテル(ＤＰＧＤＭＥ)などのエーテル類などを挙げることができる。また、前記溶媒の含量は、特別に限定されないで、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することができる。
【００６０】
前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、上述した成分の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、開始剤、架橋剤、界面活性剤、酸化防止剤またはオゾン発生防止剤などを追加に配合することができる。また、コーティング組成物は、希望する場合、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である。
【００６１】
コレステリック配向液晶組成物は、例えば、各種液体注入方法により前記２枚の基材層の間に注入することができる。また、注入された液晶組成物の液晶分子は、配向されてレンズ層を形成することができる。液晶分子の配向は、例えば、上述の配向膜により実行することができる。
【００６２】
液晶レンズパネルは、電圧の印加によって液晶分子の配向を再配列することができる。一つの例示で、図１のように、レンズ層がコレステリック配向領域を含む状態では、入射される光の位置によって前記領域を透過する光は分割されて出射される。他の例示で、図２のように、レンズ層がコレステリック配向されない領域を含む状態では、入射される光の位置と関係なく前記領域を透過する光はそのまま出射される。このような作用を行うことができる液晶レンズパネルは、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)を兼用して表示することができるディスプレイ装置に適用可能である。
【００６３】
前記装置は、図５または図６に示したように、表示素子２０及び液晶レンズパネル１０を含むことができる。また、前記装置は、表示素子及び液晶レンズパネルの間に偏光子をさらに含むことができる。そして、前記装置は、表示素子の液晶レンズパネル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及び表示素子の間に位置する偏光子は第１の偏光子で称し、第１の偏光子の反対側に位置する偏光子は第２の偏光子で称する。
【００６４】
前記装置に含まれる第１及び第２の偏光子は、透過軸及び前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。偏光子に光が入射されると、偏光子は入射された光の中で偏光子の透過軸の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。
【００６５】
一つの例示で、前記装置に含まれる第１の偏光子の吸収軸と第２の偏光子の吸収軸は、お互いに垂直を成している。このような場合、第１及び第２の偏光子の透過軸も垂直を成している。
【００６６】
光源では、例えば、ＬＣＤ(Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ)で通常的に使われるダイレクトタイプ(ｄｉｒｅｃｔ ｔｙｐｅ)またはエッジタイプ(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。光源では、前記外にも多様な種類を制限なしに使用することができる。
【００６７】
前記装置の表示素子は、駆動状態で映像信号、例えば、２次元平面映像信号；または右眼用映像信号(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。一つの例示で、表示素子は、駆動状態で２次元平面映像信号または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２次元平面映像信号または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。表示素子で映像信号生成領域をＵＲ領域及びＵＬ領域で称するが、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。
【００６８】
表示素子は、例えば、透過型液晶パネルを含む領域または前記液晶パネルの液晶層により形成される領域である。透過型液晶パネルは、例えば、光源側から順次に第１の基板、画素電極、第１の配向膜、液晶層、第２の配向膜、共通電極及び第２の基板を含むことができる。光源側の第１の基板には、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る。前記画素電極は、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の配向膜は、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。
【００６９】
表示素子は、一つ以上の画素(ｐｉｘｅｌ)により形成されるＵＲ及びＵＬ領域を含むことができる。例えば、前記液晶パネルで第１及び第２の配向膜の間に密封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み合わされて前記ＵＲまたはＵＬ領域を形成している。
【００７０】
ＵＲ及びＵＬ領域は、行及び/または列方向に配置されている。図３は、例示的なＵＲ及びＵＬ領域の配置を示した図である。図３に示したように、ＵＲ及びＵＬ領域は、共通方向に延長するストライプ状を有し、隣接して相互に配置されている。図４は、他の例示的な配置を示した図として、ＵＲ及びＵＬ領域が格子パターンでお互いに隣接して相互に配置されている。ＵＲ及びＵＬ領域の配置は、図３及び図４の配置に限定されるものではなくて、この分野で知られている多様なデザインを全て適用することができる。
【００７１】
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り、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。
【００７２】
一つの例示で、前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、光源から出射した光が第１の偏光子に入射すれば、前記第１の偏光子の透過軸と平行に偏光された光のみが第１の偏光子を透過する。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。Ｒ及びＬ信号が第２の偏光子に入射すれば、前記第２の偏光子の透過軸と平行に偏光された信号のみが前記第２の偏光子を透過して液晶レンズパネルに入射する。一つの例示で、第２の偏光子を透過して液晶レンズパネルに入射される偏光された信号は、直線偏光された信号である。そして、前記直線偏光された信号は、液晶レンズパネルのコレステリック配向領域の螺旋軸と垂直する方向に偏光されて液晶レンズパネルに入射することができる。
【００７３】
他の例示で、前記装置で表示素子が２次元平面映像信号を生成する過程を説明する。例えば、光源から出射した光が第１の偏光子に入射すれば、前記第１の偏光子の透過子と平行に偏光された光のみが第１の偏光子を透過する。透過された光が表示素子に入射して 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。このように生成された２次元平面映像信号が第２の偏光子に入射すれば、前記第２の偏光子の透過軸と平行に偏光された信号のみが前記第２の偏光子を透過して液晶レンズパネルに入射することができる。
【００７４】
前記液晶レンズパネルは、図５及び図６のように、前記表示素子から伝達される光が透過できるように配置される。また、前記液晶レンズパネルは、図５のように、コレステリック配向領域の半ピッチが前記表示素子のＵＲ及びＵＬ領域の一対と対応するように配列される。コレステリック配向領域の半ピッチがＵＲ及びＵＬ領域の一対と対応するように配列されることは、一対のＵＲ及びＵＬ領域で生成された映像信号が前記コレステリック配向領域の半ピッチ内に入射できる配列を意味することで、必ず一対のＵＲ及びＵＬ領域；及びコレステリック配向領域の半ピッチが同一な位置及びサイズで形成されることを意味することではない。
【００７５】
液晶レンズパネルは、コレステリック配向領域の螺旋軸と垂直した方向に線偏光された光に対して、電圧の印加によって光学異方性及び光学等方性の性質を示すことができる。これによって、液晶レンズパネルの電圧の印加によって前記装置が２次元平面映像を示現するか３次元立体映像を示現することができる。
【００７６】
前記装置が３次元立体映像を示現する駆動過程を説明する。図５のように、液晶レンズパネル１０は、３次元立体映像を示現している状態ではコレステリック配向領域を含むことができる。そして、第２の偏光子を透過した偏光された信号は、前記信号の偏光方向が前記領域の螺旋軸と垂直に偏光されて液晶レンズパネルに入射される。これによって、表示素子２０のＵＲ及びＵＬ領域で生成されたＲ及びＬ信号は、コレステリック配向領域に分割されて相異なっている方向に出射される。一つの例示で、図５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。そして、前記領域を透過したＲ信号は、観察者の右眼(ＨＲ)に入射され、前記液晶領域を透過したＬ信号は、観察者の左眼(ＨＬ)に入射される。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などを着用しなくても３次元立体映像を観察することができる。
【００７７】
前記装置が２次元平面映像を示現する駆動過程を説明する。図６のように、表示素子２０が２次元平面映像を示現している状態では、液晶レンズパネル１０はコレステリック配向されない領域を含むことができる。すなわち、２次元平面映像を示現する駆動状態で液晶レンズパネルは、コレステリック配向領域の螺旋軸に垂直する線偏光された光に対して、光学等方性を有する領域を含むことができる。これによって、表示素子２０のＵＲ及びＵＬ領域で生成された２次元平面映像信号は、等方性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。
【００７８】
前記装置は、液晶レンズパネルを適用して２次元平面映像と３次元立体映像を兼用して表示できる点の以外は、当業界で通常的に採用する構成及び方法により具現することができる。
【発明の効果】
【００７９】
発明の例示的な液晶レンズパネルは、例えば、メガネなしに３次元立体映像を鑑賞するか２次元平面映像を鑑賞することができるディスプレイ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】例示的なコレステリック配向領域の断面を概略的に示した図である。
【図２】例示的なコレステリック配向されない領域の断面を概略的に示した図である。
【図３】ＵＲ領域とＵＬ領域の例示的な配置を示した図である。
【図４】ＵＲ領域とＵＬ領域の例示的な配置を示した図である。
【図５】例示的な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した図である。
【図６】例示的な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した図である。
【図７】実施例による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。
【図８】実施例による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した図である。
【発明を実施するための形態】
【００８１】
以下、本発明の実施例を通じて液晶レンズパネル及びディスプレイ装置をより詳しく説明するが、前記パネル及び装置は下記提示された実施例に限定されるものではない。
【００８２】
［実施例］
(１)コレステリック配向液晶組成物の製造
コレステリック配向液晶組成物では、異常屈折率(ｎｅ)と正常屈折率(ｎｏ)の差(ｎｅ−ｎｏ)が約０.２である液晶分子を含む組成物を使用した。
【００８３】
(２)液晶レンズパネル及びディスプレイ装置の製造
液晶パネルの製造に一般的に使われる垂直配向膜が形成されている電極基板(一面に電極層が形成されている基材層)を使用して液晶レンズパネルを製造した。具体的には、前記電極基板を含む２枚の基板を約４.１μｍ程度の間隔で対向配置させた後に、通常的な液晶注入方式を通じて前記コレステリック配向液晶組成物を注入し、コレステリック配向させて製造した。
【００８４】
前記液晶レンズパネルのレンズ層は、図１のように、電圧が印加されない状態でホメオトロピック配向されたコレステリック配向領域を含む。前記コレステリック配向領域のピッチ(Ｐ)は、約６００μｍであり、レンズ層３００の厚さは、約４.１μｍであった。液晶分子は、誘電率異方性を有する。したがって、電圧が印加されると、印加された電圧によって液晶分子が一方向に配列されて、図２のように、コレステリック配向されない液晶領域が形成された。製造された液晶レンズパネルをレンチキュラーレンズタイプの通常的な３Ｄ装置にレンチキュラーとして適用してディスプレイ装置を製造した。
【００８５】
［試験例］
前記ディスプレイ装置で液晶レンズパネルがホメオトロピック配向されたコレステリック配向領域を含む場合、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を下記のような方式で評価した。
【００８６】
まず、図７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７のＸ線と接する任意の地点)に輝度計(ＳＲ−ＵＬ２ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ)５０を配置した。その後、前記装置が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するが、図７のＸ線に沿って水平方向に前記輝度計５０を移動させながら各々の場合の輝度を測定した。前記各々の場合の輝度を測定して、その輝度を各地点でのＬ信号の強度で規定した。同様に、前記装置がＲ信号を出力するようにした状態で、輝度係を移動させながら各々の場合の輝度を測定した。そして、その輝度を各地点でのＲ信号の強度で規定した。
【００８７】
各地点でのＬ信号及びＲ信号の強度は、表１及び図８に示した。
【００８８】
下記表１で、測定角(θ)は、図７でＹ線と表示素子の面が接触する地点(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、測定角は陽の値で定義し、輝度計がＹ線の左側に存在する場合、測定角を陰の値で定義した。前記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することができる。
【００８９】
【表１】
0005906535.tif 000005
【図１】
0005906535.tif 000008
【図２】
0005906535.tif 000009
【図３】
0005906535.tif 000010
【図４】
0005906535.tif 000011
【図５】
0005906535.tif 000012
【図６】
0005906535.tif 000013
【図７】
0005906535.tif 000014
【図８】
0005906535.tif 000015