183398. lajstromszámú szabadalom • Optikai eszköz, főként polárszűrő
1 183 398 2 A találmány tárgya optikai eszköz, amely főként optikát tartalmazó berendezésekben fénynyaláb moduláló eszközeként, leginkább polárszűrőként alkalmazható. A jelen leírásban a „fény” szóhasználatba beleértjük mind a monokromatikus, mind a fehér fényt, továbbá a poláros és nempoláros, valamint a nyalábolt és szórt fényt egyaránt. Az optikai eszközök számos változata ismert. Ez többnyire lencsék vagy lencserendszerek, szűrők vagy szűrősorok ideértve a polárszűrőket is, valamint prizmák. Az ilyen optikai eszközök önmagukban fénnyaláb viszonylag egyszerűbb alakítására, egy-egy jellemzőjének változtatására, így nyalábosítására (lencsék), színességi állapot befolyásolására (szűrők, színes polarizátorok, színbontóprizmák), továbbá polárossági állapot befolyásolására (neutrális lineáris polarizátorok), vagy fénnyaláb irányának változtatására (plánparalell lemezek, prizmák) beváltan alkalmazottak. Hiányosságnak tekinthető azonban, hogy olyan eszközök, amelyek lineáristól eltérő függvény szerint változó polarizálási irányú fénnyalábok előállítására alkalmasak, általában csak több eszköz pontos illesztésével, igen bonyolult felépítéssel és a függvénynek csak töréspontos közelítésével állíthatók elő, ugyanakkor ezek eredményessége csak gyengén mutatható ki. Emellett számos függvény szerinti polarizáláshoz eszköz egyáltalán nem állítható elő. A felmerült igények kielégítésére szükségessé vált olyan optikai eszközök, főként polárszűrők kialakítása, amellyel előre meghatározott függvény szerint adott polarizálási irányú lineáris polarizáltságú fénnyaláb állítható elő. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a folyadékkristályos kijelzők szerkezetéhez hasonló szerkezet megfelelően megválasztott iránybeállító pályarendszerekkel ellátva illetve kiegészítve olyan eszközt szolgáltat, amely képes beeső fény polárossági állapotát változtatni, például alkalmas koncentrikus körök adott pontbeli érintőire illeszkedő polározási irányú lineárisan poláros fénynyaláb előállítására. A találmány kidolgozásánál részben abból az ismert megoldásból indultunk ki, ami szerint a folyadékkristályos kijelző folyadékkristály molekuláinak nyugalmi iránybeállításához a hordozókon iránybeállító mikroérdesség van kialakítva, ahol a mikroérdesség a kívánt működési módtól függően egymással párhuzamosan, vagy egymásra merőleges irányú mikrokarcok vagy mikrobarázdák sorozatából tevődik össze. Továbbá a találmány szerinti megoldás kidolgozásánál azt az ismert fizikai jelenséget is fölhasználtuk, amely szerint ha folyadékkristályban dikroikus színezék anyagot oldunk, akkor a folyadékkristály a színezék molekulákat az önmaga által meghatározott rendszerre állítja, és az elegy a rajta áthaladó fényt lineárisan polarizálja, ahol a polárossági irányt alapvetően a színezék molekulák nagyobbik abszorpciós tengelyének iránya adja. így a találmány optikai eszköz, főként polárszűrő, amelynek lényege, hogy két, kapilláris rést közrezáró átlátszó hordozója, a hordozók egymással szemben levő felületén iránybeállító pályarendszere van, és emellett a kapilláris rés meghatározott molekularendszerezettséggel rendelkező anyaggal, főként folyadékkristálylyan van kitöltve. Átlátszó hordozókat képezhetnek üveglemezek, műanyag lemezek, átlátszó kristálylemezkék, vagy kristálymetszetek. A kapilláris rés szélessége a szokványos 3-1.00 ,um között van. A kapilláris rés ismert módon lezárt. Meghatározott molekula rendezettséget mutató anyagként használhatók mindazon anyagok, amelyek adott hőmérséklettartományban folyékony halmazállapotban térbeli tömegközéppontos és/vagy iránybeli ren- * dezettséget mutatnak. Ilyen tulajdonsággal főként az ún. folyadékkristályok rendelkeznek. Ezek adott hőmérséklettartományban olyan folyékony halmazállapotú ^ szerves vegyületek, amelyek rendezettségükből adódóan a szilárd kristályokhoz hasonló optikai tulajdonságokat mutatnak. A találmány szerinti optikai eszközöknél alkalmazott folyadékkristályok célszerűen színesek vagy színezékkel adagoltak. Az iránybeállító pályarendszerek előnyösen egyedi pályák rendezett sorozata. Ilyen sorozatot rendezett mikroérdesség képez. A mikroérdességet megvalósíthatja a hordozó felületén kialakított mikrokarcok vagy mikrobarázdák sorozata és/vagy a hordozófelületre meghatározott szög alatti, leginkább 30°-os szög alatt végzett vákuumpárologtatással nyert vékonyréteg. A vékonyréteget alkotó molekulák ugyanis ilyen szögű gőzölögtetés esetén a felületből tűszerűén kiálló és rendező hatást kifejtő réteget képezően helyezkednek el. A pályasorozatok alakja, mint vonalak vagy geometriai alakzatok az igényelt polarizálási irányt meghatározó függvénnyel összhangban széles határok között változik. Az optikai eszköz egy előnyös megvalósításánál legalább az egyik iránybeállító pályarendszer egymással párhuzamosan elhelyezkedő nyitott görbe vonató vagy egyenesvonalú pályák sorozata. Az optikai eszköz egy másik előnyös megvalósításánál legalább az egyik iránybeállító pályarendszer egy síkidom belső pontjából sugaras vetítéssel nyert egymáshoz hasonló síkidom kerületekre illeszkedő pályák előnyösen koncentrikus köralakú pályák sorozata. Az optikai eszköz további előnyös kiviteli alakjánál legalább az egyik iránybeállító pálya egy adott ponton átmenő egymással meghatározott nagyságú szöget bezáró sugársor alakú pályák sorozata. Az olyan pályarendszerek esetében, amelyek szimmetria középponttal rendelkeznek, a pályarendszereket a hordozókon egymással szemben helyezzük el, célszerűen úgy, hogy a szimmetria központokat összekötő egyenes merőleges a hordozók felületére. A találmány szerinti optikai eszköz polárszűrőkénti alkalmazásánál kifejtett polarizáló hatását a következőképpen magyarázzuk. Ä kapilláris rést kitöltő folyadékkristály hordozókkal határos szélső rétegeit az iránybeállító pályák orientálják. így az ezen szélső rétegekben levő folyadékkristály molekulák elhelyezkedése olyan, hogy optikai, azaz hosszabb tengelyükkel a pályákra vagy görbe vonalú pályák esetében az egyes pályapontokhoz húzott érintőkre illeszkednek. A hordozófelületek egymással szemben fekvő pontjai közötti folyadékkristály molekula sorba tartozó azonos síkkoordinátákkal jellemezhető molekulák egymáson levő folyadékkristály rétegekben helyezkednek el, és 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
