雙折射rm透鏡的制作方法
【專利說明】雙折射RM透鏡 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及可由可聚合液晶介質(zhì)獲得的雙折射RM透鏡，該可聚合液晶介質(zhì)包含：
[0002] -可聚合液晶組分A，其包含一種或多種可聚合的介晶化合物，和
[0003] -總介質(zhì)的最多12wt %的非介晶組分B。
[0004] 此外，本發(fā)明涉及這種雙折射RM透鏡在電光器件，例如液晶顯示器（IXD)或其它 光學(xué)或電光學(xué)器件中用于裝飾或安全應(yīng)用的用途。
[0005] 背景和現(xiàn)有技術(shù)
[0006] 廣泛已知稱為反應(yīng)性介晶（RM)的可聚合液晶，其在液晶顯示器（IXD)應(yīng)用中應(yīng)用 于視角補償膜和薄膜延遲劑。
[0007] 最近，已經(jīng)提出這種RM在市售的3D IXD顯示器中用于圖案化的延遲劑。在這些 應(yīng)用中，使用RM的雙折射性質(zhì)來交替由LCD的前部發(fā)出的光的極化。
[0008] 例如在US2009073559(A1)或W02011078989 Al中，也已經(jīng)報道可通過組合作為極 性開關(guān)的活性LC面板和在LCD前面上制得的極化敏感性透鏡實現(xiàn)不含玻璃的自動立體顯 示器。
[0009] 這種器件包含例如有源矩陣類型的IXD面板，其用作空間光調(diào)制器以產(chǎn)生顯示圖 像。該顯示器面板具有設(shè)置成行和列的正交顯示像素陣列。在實踐中，該顯示器面板包含 約一千行和數(shù)千列的顯示像素。
[0010] 液晶顯示器面板的結(jié)構(gòu)是完全常規(guī)的。具體地，所述面板包括一對間隔的透明玻 璃基板，在該玻璃基板之間例如提供了配向扭轉(zhuǎn)向列型液晶介質(zhì)或另一液晶介質(zhì)。所述基 板在它們相對表面上帶有透明氧化銦錫（ITO)電極的圖案。在基板的外表面上還提供了極 化層。
[0011] 每一顯示像素在基板上包含相對電極，其間具有介入的液晶介質(zhì)。顯示像素的形 狀和布局通過電極的形狀和布局決定。顯示像素通過間隙彼此規(guī)律間隔。每一顯示像素與 切換元件，例如薄膜晶體管（TFT)或薄膜二極管（TFD)相關(guān)。通過向切換元件提供尋址信 號操作顯示像素以產(chǎn)生顯示圖像，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員將知曉合適的尋址方案。
[0012] 顯示器面板由光源照射發(fā)光，在此情況下，光源包含在顯示像素陣列的區(qū)域上延 伸的平面背光。來自光源的光經(jīng)引導(dǎo)通過顯示器面板，其中個別顯示像素經(jīng)驅(qū)動以調(diào)制光 并且產(chǎn)生顯示圖像。
[0013] 現(xiàn)有技術(shù)的顯示器件包括設(shè)置于顯示器面板前側(cè)上的透鏡薄片，透鏡薄片實施視 圖形成功能。所述透鏡薄片包括一排彼此平行延伸的透鏡元件。所述透鏡元件以平凸透鏡 的形式并且它們用作光輸出引導(dǎo)構(gòu)件以提供與顯示器面板不同的圖像或視圖至位于顯示 器器件前方的用戶的眼睛中。
[0014] 就此而言，US 2007/109400 Al公開了一種雙折射透鏡結(jié)構(gòu)，包括能夠?qū)⒔o定的極 化光引導(dǎo)至定向分布的雙折射透鏡陣列，所述雙折射透鏡包括具有含有折射結(jié)構(gòu)的界面的 固體雙折射材料和各向同性材料。將能夠旋轉(zhuǎn)從中穿過的光的極化的可切換的液晶層鄰近 第一雙折射材料布置。雙折射材料和液晶層之間的界面具有配向微結(jié)構(gòu)，其提供了雙折射 材料和液晶層的配向。在一對用于施加電場以切換液晶的電極間布置透鏡陣列和可切換的 液晶層兩者，并且將導(dǎo)電材料并入透鏡陣列中以減小透鏡陣列的電壓降。為了降低反射，在 雙折射材料和各向同性材料之間的界面具有含有配向微結(jié)構(gòu)的界面，所述微結(jié)構(gòu)提供了雙 折射材料的配向，和各向同性材料的折射率基本等于雙折射材料的非尋常的折射率。
[0015] JP2012-137616 Al公開了用于立體圖像顯示器的雙折射透鏡材料，其含有具有一 個或多個可聚合官能團的反應(yīng)性介晶化合物，和具有至少一個或多個可聚合官能團的非液 晶化合物，和使用用于立體圖像顯示器的雙折射透鏡材料制造用于立體圖像顯示器的雙折 射透鏡的方法。
[0016] 然而，在透鏡材料中使用非介晶化合物或非液晶材料除了在光學(xué)特性中不利的變 化以外還導(dǎo)致了雙折射率的下降。
[0017] 如果合適的RM混合物的雙折射率增加，則更高的雙折射率允許對于給定的焦距 使用更大的曲率半徑（更薄的透鏡）。該現(xiàn)象對技術(shù)人員是眾所周知的，并且例如描述在 Hecht，E. (2002)0ptics,第 4版，"Geometrical optics"第 5 章，第 158 頁 et seqq 中。
[0018] 實際上，現(xiàn)代應(yīng)用需要合適高的雙折射率值以降低透鏡厚度并且因此降低制造該 透鏡所需材料的量和相關(guān)成本。此外，混合物和/或所得透鏡除了合適的雙折射率值之外 必須滿足眾多其它要求，該要求尤其是：
[0019] -在聚合前抵抗結(jié)晶的良好的室溫穩(wěn)定性，
[0020] -遍及整個透鏡均一的平面配向，
[0021] -高清亮點，
[0022] -合適低的黃化指數(shù)，
[0023] -抵抗熱應(yīng)力（例如熱或冷）的良好穩(wěn)定性，
[0024] -抵抗UV-光的良好的穩(wěn)定性，
[0025] -在外部暴露環(huán)境中良好的耐久度，
[0026] -VIS-光良好的透射率，和
[0027] -其制備方法必須成本有效并且適于大規(guī)模生產(chǎn)方法
[0028] 鑒于現(xiàn)有技術(shù)和以上提及的對于這種材料的要求，對新型或替代的材料具有相當 大的需求，其優(yōu)選不顯示現(xiàn)有技術(shù)RM材料或混合物的缺點，或即使顯示，僅以較小的程度 顯不O
[0029] 令人驚奇地，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)以下描述和要求保護的雙折射RM透鏡代表了已 知雙折射RM透鏡的優(yōu)異的代替，其優(yōu)選改進了以上提及要求的一個或多個或甚至優(yōu)選同 時滿足了所有以上提及的要求。
[0030] 發(fā)明概述
[0031] 本發(fā)明涉及可由可聚合液晶介質(zhì)獲得的RM透鏡，該可聚合液晶介質(zhì)包含，優(yōu)選由 以下組成：
[0032] -可聚合液晶組分A，其包含一種或多種可聚合的介晶化合物，和
[0033] -總介質(zhì)的最多12wt %的非介晶組分B。
[0034] 本發(fā)明進一步涉及制造如上下文所述的雙折射RM透鏡的方法。
[0035] 本發(fā)明進一步涉及如上下文所述的雙折射RM透鏡在液晶顯示器（IXD)或其它光 學(xué)或電光學(xué)器件中的用途。
[0036] 本發(fā)明進一步涉及電光器件例如IXD，其包括至少一種如上下文所述的雙折射RM 透鏡。
[0037] 術(shù)語和定義
[0038] 如本文所使用的術(shù)語"聚合物"將被理解為是指包含一種或多種不同類型的重復(fù) 單元（分子的最小結(jié)構(gòu)單元）的骨架的分子并且包括通常已知的術(shù)語"低聚物"、"共聚物"、 "均聚物"等。此外，應(yīng)當理解術(shù)語聚合物除聚合物本身以外還包括引發(fā)劑、催化劑和其它伴 隨該聚合物合成的元素的殘余物，其中這些殘余物應(yīng)當被理解為不以共價方式納入其中。 此外，這些殘余物和其它元素，雖然通常在聚合后純化過程期間去除，但通常與聚合物混合 或共混以致當將其在容器之間或在溶劑或分散介質(zhì)之間轉(zhuǎn)移時，它們通常與聚合物保留在 一起。
[0039] 術(shù)語"聚合"是指通過將多個可聚合基團或含有這種可聚合基團的聚合物前體 (可聚合化合物）鏈接在一起形成聚合物的化學(xué)過程。
[0040] 術(shù)語〃膜〃和〃層〃包括剛性或柔性，具有機械穩(wěn)定性的自支撐或獨立性的膜，以 及在支撐基板上或兩個基板之間的涂層或?qū)印?br>[0041] 術(shù)語"液晶（LC) "涉及在某些溫度范圍（熱致LC)或在某些溶液濃度范圍中（溶 致LC)具有液晶中間相的材料。它們必須含有介晶化合物。
[0042] 術(shù)語〃介晶化合物〃和〃液晶化合物〃是指包含一個或多個棒狀（棒狀或板/板 條狀形）或盤狀（圓盤狀）介晶基團的化合物。術(shù)語"介晶基團"是指具有誘導(dǎo)液晶相（或 中間相）行為的能力的基團。
[0043] 包含介晶基團的化合物不必須它們本身展示出液晶中間相。它們也可以僅在與其 它化合物的混合物中或當介晶化合物或材料，或其混合物聚合時顯示出液晶中間相。這包 括低分子量非反應(yīng)性液晶化合物，反應(yīng)性或可聚合液晶化合物，和液晶聚合物
[0044] 棒狀介晶基團通常包含由一個或多個直接或通過連接基團彼此相連的芳族或非 芳族環(huán)狀基團組成的介晶核，任選地包含連接至介晶核的末端的端基，和任選地包含一個 或多個連接介晶核的長側(cè)的側(cè)基，其中這些端基和側(cè)基通常選自例如碳基或烴基、極性基 團如鹵素、硝基、羥基等，或可聚合基團。
[0045] 術(shù)語"反應(yīng)性介晶"是指可聚合介晶或液晶化合物，優(yōu)選單體化合物。這些化合 物可以作為純的化合物或作為反應(yīng)介晶與充當光引發(fā)劑、抑制劑、表面活性劑、穩(wěn)定劑、鏈 轉(zhuǎn)移劑、不可聚合化合物等的其它化合物的混合物使用。
[0046] 具有一個可聚合基團的可聚合化合物也可稱為"單反應(yīng)性"化合物，具有兩個可聚 合基團的化合物稱為"雙反應(yīng)性"化合物，和具有超過兩個可聚合