[发明专利]液晶透镜

说明书

本发明涉及LC透镜和用于所述LC透镜的液晶介质，其中该介质包含一种或多种式I和II的化合物。其中出现的基团和参数具有权利要求1中给出的含义。

技术领域

本发明涉及液晶(LC)透镜，用于液晶透镜的LC介质以及包括根据本发明的LC透镜的器件。

背景技术

与机械变焦透镜相比，电可调谐液晶透镜潜在地提供尺寸和成本的重要优势。可能的应用是相机，传感器，双筒望远镜和其他光电器件。优点基于液晶透镜的特性，例如小体积(即薄形状)，电可调谐光学变焦，快速响应和低能耗。

通常，相机，移动电话相机或3D图像处理器件设置有变焦透镜，用于放大或最小化图像。传统的物镜包括多个透镜组。通过透镜组沿光轴的移动，改变透镜组之间的距离以改变焦距。这种类型的透镜需要更长的距离来移动透镜组，其中待改变的距离的关系是非线性的。因此，这种结构在设计，控制精度方面存在困难，并且制造成本也是高的。

将液晶(LC)应用于电可调谐可变聚焦透镜是已知的，并且例如描述于S.Sato1979 Jpn.J.Appl.Phys.18，1679；S.Sato，Optical Review，Vol.6，No.6(1999)471-485中。

液晶透镜包括液晶介质和透镜器件。液晶介质的双折射率和粘度直接影响透镜的电光调谐的焦距和速度。用于显示器的常规液晶介质通常具有小于0.2的双折射率。应使用双折射率大于0.2的液晶介质来满足这种透镜的光学要求。

可以实现这样的LC透镜，例如，其在覆盖有ITO的凹面或凸面玻璃透镜的顶部上具有透镜形LC层，并且通过施加电场，焦距可以从非寻常光线的值连续变化到寻常光线的值。具有可变聚焦特性的LC透镜也可以使用平面平行结构来实现，在所述平面平行结构中LC指向矢通过由孔图案化电极结构产生的轴对称非均匀电场重新取向。在US9,746,745 B1中，提出了用于相同目的的结构化电极，其由多个同心环电极组成，该同心环电极用于控制液晶材料的双折射分布。

本发明的另一方面是LC显示器(LCD)。各种类型的LCD都是众所周知的并且在市场上广泛可用。最近显示为观察者提供自然观看体验的图像的愿望导致引入能够显示用于以下的三维(3D)图像的显示器，电视机以及用于台式机的监视器和笔记本电脑和还用于手持设备，例如移动电话，平板电脑和便携式销售点显示器。

有几种技术可以在这种显示器中渲染3D效果。可以使用自动立体显示原理来对各种技术之间的第一分类作出区别，其中所有技术都需要观察者佩戴特殊眼镜来观察效果以及其他技术。后者不需要观察者戴眼镜，无论是主动式还是被动式眼镜。

对于一些观察者来说，佩戴眼镜的必要性是相当不方便的，尤其是那些已经佩戴光学(眼科)眼镜的人。

需要眼镜的3D渲染技术的另一个缺点是，没有眼镜，根本不可能进行观察，因此，可以同时正确观看显示器的观察者的最大数量受到一次可用的眼镜数量的限制。此外，玻璃表面易于降解。此外，在主动式眼镜(需要眼镜的主动和同步操作作为快门或偏振调节器与显示图像的面板匹配的定时)的情况下，需要不断地为眼镜提供同步信号。此外，除非通过“接线”观察者提供能量供应，否则必须经常给他们的电池充电，这会更加不舒服。由于需要观察者佩戴特殊眼镜的各种3D技术的这些缺点，目前对能够渲染3D图像而无需使用眼镜的显示器的需求是高的。

这种“无眼镜”3D技术被称为自动立体显示器。目前，至少有两种不同类型的这种显示器正在开发中。第一种类型是使用所谓的“视差屏障(parallax barrier)”，以便分别区分由两个单独的信息通道提供的右眼和左眼观看的图片。所述视差屏障为每只眼睛阻挡为另一只眼睛创建的所显示图像的光路。

第二种类型使用“双凸透镜(lenticular lenses)”来实现两个通道分离的这种效果。对于第二种类型，有两种不同的实际实现方式。