TWI427374B - 遲延度補償元件、垂直配向向列型液晶顯示裝置、及液晶投影機 - Google Patents

遲延度補償元件、垂直配向向列型液晶顯示裝置、及液晶投影機 Download PDF

Info

Publication number
TWI427374B
TWI427374B TW096149899A TW96149899A TWI427374B TW I427374 B TWI427374 B TW I427374B TW 096149899 A TW096149899 A TW 096149899A TW 96149899 A TW96149899 A TW 96149899A TW I427374 B TWI427374 B TW I427374B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
liquid crystal
light
phase difference
compensating element
plate
Prior art date
Application number
TW096149899A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200835982A (en
Inventor
Kenichi Nakagawa
Hiroki Takahashi
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Publication of TW200835982A publication Critical patent/TW200835982A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI427374B publication Critical patent/TWI427374B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3083—Birefringent or phase retarding elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13363—Birefringent elements, e.g. for optical compensation
    • G02F1/133634—Birefringent elements, e.g. for optical compensation the refractive index Nz perpendicular to the element surface being different from in-plane refractive indices Nx and Ny, e.g. biaxial or with normal optical axis
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/139—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
    • G02F1/1393—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent the birefringence of the liquid crystal being electrically controlled, e.g. ECB-, DAP-, HAN-, PI-LC cells
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/2073—Polarisers in the lamp house
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/208—Homogenising, shaping of the illumination light
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B33/00—Colour photography, other than mere exposure or projection of a colour film
    • G03B33/10—Simultaneous recording or projection
    • G03B33/12—Simultaneous recording or projection using beam-splitting or beam-combining systems, e.g. dichroic mirrors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)

Description

遲延度補償元件、垂直配向向列型液晶顯示裝置、及液晶投影機
本發明是關於一種與液晶裝置結合的遲延度補償元件，係用於補償通過液晶裝置的光之相位差，尤其是關於一遲延度補償元件，用於補償通過垂直配向向列型(VAN)液晶裝置的光之相位差，其中當未施加電壓時液晶分子係垂直配向。
液晶顯示裝置(隨後稱為LCD)已廣泛使用於各種電子硬體上，如計算器、電子字典、電視及數位相機之顯示器，汽車導航系統、行動電話及電腦之監視器，及投影機之顯示面板。
依照液晶層之操作模式，LCD可分類為許多型式，如TN(扭轉向列型)LCD、VAN(垂直配向向列型)LCD、IPS(面內切換)LCD、及OCB(光學補償彎曲)LCD。根據電子硬體的目的及需求的功能，可從這些操作模式選擇一種。
例如，垂直配向向列型液晶顯示裝置(VAN-LCD)，包括在一對基板之間的向列型液晶分子，每一基板內表面具有一垂直配向膜，且當電壓未施加到液晶層時(隨後稱為無電壓(voltage-off)狀態)，這些液晶分子大致上垂直於基板而配向。當一對偏光板以橫跨VAN-LCD之正交偏光(crossed-nicols)的狀態裝設，且VAN-LCD在無電壓狀態從正面看去時，黑色以極高的對比被顯示。
由於此特徵，需要以高對比顯示放大影像的液晶投影 機採用VAN-LCD。然而，雖然當從正面看去時其可提供良好的對比，但是與其他操作模式同樣地，當從一斜角看去時VAN-LCD很難保持良好的顯示性能，因而造成對比度降低或造成色調相反而使自然色彩的亮度反轉。這些缺點部分係由於在液晶層上的斜入射光。然後此斜入射光藉由液晶層之雙折射而轉換到橢圓偏光，且通過一檢偏器。
故提案使用一遲延度補償元件，其具有一光軸垂直於表面，此元件被稱為一C-板，用以補償傾斜地通過液晶層的光之相位差(例如，參照日本專利早期公開公報No.2004-145268)。
若液晶層被驅動成為使用微電極構造的密集配置的畫素陣列時，當電壓被施加到緊鄰無電壓畫素的畫素時所產生的橫向電場，會產生反轉的傾斜域(reverse tilt domain)，無電壓畫素之液晶分子在此會與既定方向相反而配向，且造成液晶分子的不良配向。為了防止不良配向且使LCD的操作穩定化，液晶分子必須以既定角度預先傾斜(隨後稱為預傾)。理想上對VAN-LCD，在無電壓狀態的液晶分子從基板的法線方向必須預傾約3至10度之角度。
然而，在如此構成的VAN-LCD中，由於液晶分子的預傾產生的雙折射會導致垂直地通過液晶層的光有相位差，且VAN-LCD的對比度降低。
故提案使用一遲延度補償元件，其具有一光軸平行於表面，此元件被稱為一A-板，其與C-板一起用於防止對比 度由於預傾而降低(例如，見克萊爾‧谷及伯志‧葉在美國光學學會期刊A/vol.10 No.5/May 1993之文章「延伸鍾斯矩陣法(Extended Jones matrix method II)」第966-973頁)。
亦提案疊層二或多個遲延度補償元件，其光軸傾斜於表面，此元件被稱為O-板，係用於擴大在任何灰階之TN-LCD的視角。尤其，TN-LCDs之對比係使C-板或A-板與一對O-板結合而改善，O-板係配置成其等之快軸彼此垂直(例如，見美國專利No.5,638,197)。
當單獨使用時，C-板可補償傾斜入射在液晶裝置上的光之相位差。但是，C-板無法補償由於液晶分子之預傾引起之雙折射所造成的相位差。
另一方面，當C-板及A-板一起使用時，不只在材料僅有少數選擇，而且實際上根本沒有材料可提供高度的耐久性及量產性。例如，雖然A-板通常包含單軸向拉伸高分子膜或一由微製造技術製成的雙折射遲延板，但是高分子膜並非耐久且雙折射遲延板不適於量產。又，C-板及A-板的結合僅在一狹窄的視角有效。若視角擴大到一實際應用範圍時，傾斜入射於LCD上的光之相位差量會增加。從而，C-板及A-板的結合難以改善VAN-LCD的對比同時將視角擴大。
又，當快軸彼此垂直之二個O-板疊層時，此一O-板對朝向法線方向移動到表面的光係等方性，因而難以補償垂直地通過VAN-LCD的光之相位差。換言之，這些O-板無 法補償由於液晶分子之預傾引起之相位差。
具體上，在美國專利No.5,638,197中僅揭示在TN-LCDs中使用一雙軸O-板，並未教導如何安裝O-板，例如雙軸O-板的角度。因而，此專利的揭示可能不易應用到VAN-LCDs。
鑑於上述，本發明之一主要目的在提供一種遲延度補償元件，可藉由補償由於VAN-LCDs的液晶分子之預傾引起之相位差及傾斜射入在VAN-LCDs的液晶層上的光之相位差而改善對比及VAN-LCDs之視角。
本發明之其他目的在提供一種具有此遲延度補償元件以改善對比及改良視角的垂直配向向列型液晶顯示裝置及液晶投影機。
為了達成上述及其他目的，本發明之遲延度補償元件包括一由傾斜地沈積一無機材料製成的雙軸雙折射媒體。此雙軸雙折射媒體具有一光軸傾斜於一垂直配向向列型液晶胞之表面，且亦具有一快軸，其係與無機材料之沈積方向對表面的垂直投影吻合。此遲延度補償元件與VAN液晶胞結合，VAN液晶胞具有一液晶層，當無施加電壓時，其中的液晶分子大致上垂直於晶胞基板，且雙軸雙折射媒體補償由於液晶分子傾斜於晶胞表面造成的相位差。
較佳為遲延度補償元件配置成，使得雙軸雙折射媒體之快軸係相反於液晶分子之傾斜方向。
較佳為亦提供具有單軸雙折射媒體的遲延度補償元件，單軸雙折射媒體具有一光軸垂直於VAN液晶胞之表面。此單軸雙折射媒體與雙軸雙折射媒體結合，且補償傾斜地通過液晶層的光之相位差、及補償通過雙軸雙折射媒體之光的相位差。
單軸雙折射媒體係高折射率及低折射率無機層的交互堆疊。
在本發明之另一較佳實施例中，二個雙軸雙折射媒體相疊層，使得其等之快軸形成一大致90度之角度，且平分此90度角的中心線與沈積方向的垂直投影吻合。此二個雙軸雙折射媒體補償傾斜及垂直地通過液晶層的光之相位差。
本發明之垂直配向向列型液晶顯示裝置包括具有上述雙軸雙折射媒體的遲延度補償元件。此雙軸雙折射媒體補償由於液晶分子傾斜於晶胞基板造成的相位差。
本發明之液晶投影機包含上述垂直配向向列型液晶顯示裝置，且將顯示於垂直配向向列型液晶顯示裝置之一影像投射到一屏幕上。遲延度補償元件之雙軸雙折射媒體補償由於液晶分子傾斜於晶胞基板造成的相位差。
在此液晶投影機中，較佳為將遲延度補償元件配置成使得雙軸雙折射媒體之快軸對液晶分子之傾斜方向形成大致135度之角度。
依照本發明，遲延度補償元件之雙軸雙折射媒體補償 由於液晶分子在VAN-LCDs中之預傾引起的相位差及在液晶層上的入射光之相位差。因而，對比在VAN-LCDs中獲得改善，且其視角可擴大。
 【第1實施例]
參照第1圖，使用本發明之相位差補償膜之投影機10包含一投影透鏡16、一投影機驅動器17及一顯示光學系統18。
投影機10在殼體19之頂表面亦具有一變焦旋鈕21、一聚焦旋鈕22及一光量調整器旋鈕23。在殼體19之後表面裝設有一或多個連接端子(未圖示)，用以連接到電腦及其他外部裝置。
投影透鏡16將來自顯示光學系統18的投影光加以放大，且將其投射到一屏幕24(見第2圖)。投影透鏡16包含例如，一變焦透鏡、一聚焦透鏡及一孔徑止件。變焦透鏡及一聚焦透鏡可沿著投影光之軸(投影光軸)L1移動。伴隨變焦旋鈕21之操作，變焦透鏡移動以調整一投射影像之倍率。聚焦透鏡伴隨聚焦旋鈕22之操作或變焦透鏡之移動，而調整投射影像之焦距。孔徑止件響應於光量調整器旋鈕23之操作而改變孔徑之大小，以調整投射影像之亮度。
投影機驅動器17控制投影機10之每一組件。例如，投影機驅動器17從連接到投影機10之電腦接收影像資料，且將影像顯示到後述之液晶顯示裝置。
另外，投影機驅動器17包含用以移動投影透鏡16的馬達，且個別地依照變焦旋鈕21、聚焦旋鈕22及光量調整器旋鈕23之操作而驅動此等馬達。
顯示光學系統18將來自光源的光分成紅、綠及藍光，且藉由將紅、綠及藍光投射到各顯示紅、綠及藍色之影像的對應之液晶顯示裝置51, 52及53(見第2圖)而產生每一顏色之資訊光。然後，顯示光學系統18將資訊光合成投影光，並通過投影透鏡16將其投射到屏幕24。
如第2圖所示，顯示光學系統18包含一光源31及一資訊-光-產生部32，其用於從光源31射出的光產生資訊光。
光源31包含一燈泡33、一反射鏡34、一防紫外線過濾器36、一積分器37、一偏振單元38、一中繼透鏡41、及一準直透鏡42。
燈泡33係一高強度光源，如氙氣燈，其發射不具特定偏振方向的自然白光。從燈泡33發射的白光通過防紫外線過濾器36且進入積分器37。
防紫外線過濾器36從白光消除紫外線成分，因而使來自燈泡33的白光不致使由高分子量的有機高分子等製成的濾光鏡(未圖示)退色或劣化。
反射鏡34，例如，為一橢圓鏡，且燈泡33係位於靠近橢圓表面的焦點。反射鏡34之另一焦點位於靠近積分器37之一端之處。由此，來自燈泡33的白光可有效地導向積分器37。
例如包含一玻璃棒及附著在此玻璃棒的一微透鏡陣列，積分器37將自燈泡33發射的白光集中，且通過中繼透鏡41而將其引導到準直透鏡42。入射在積分器37的光量隨著光離開光源之光軸(光源光軸)L2而減少，且不均勻地分布在光源光軸L2周圍。積分器37將光之此不均勻的分布改變為在光源光軸L2周圍之既定區域為均勻的分布。因而，一投影影像的亮度在橫跨屏幕24上大致為均勻。
準直透鏡42使來自積分器37的光平行於光源光軸L2。偏振單元38將來自準直透鏡42的非偏振光轉換為垂直於此圖之紙面偏振的光成分的線性光束(隨後稱為S偏振光成分)。然後S偏振光成分之光束被一反射鏡43a引導到資訊-光-產生部32。
資訊-光-產生部32包含：二色性鏡46, 47；液晶顯示裝置51, 52及53；遲延度補償元件56, 57, 58；及二色性稜鏡61。
二色性鏡46係配置成在表面之法線與入射光之光軸之間形成一45度之角度。二色性鏡46僅傳遞來自光源31之S偏振白光中的紅光到一反射鏡43b。反射鏡43b將已通過二色性鏡46的紅光反射到液晶顯示裝置51。
另外，二色性鏡46反射S偏振白光中的綠及藍光到二色性鏡47。二色性鏡47係配置成在表面之法線與入射光之光軸之間形成一45度之角度。二色性鏡47將來自二色性鏡46之S偏振光中的綠光反射到液晶顯示裝置52。
而且，二色性鏡47傳遞S偏振光中的藍光到一反射鏡43c。藍光被反射離開反射鏡43c，然後離開一反射鏡43d，並進入液晶顯示裝置53。
液晶顯示裝置51係透射性VAN-LCD。亦即，液晶顯示裝置51具有一液晶層，其中液晶分子在無電壓狀態係配向為垂直於表面。在液晶顯示裝置51中，通過液晶層的電壓係以每個畫素而逐一地調整，以改變液晶分子的朝向。因而，通過畫素的光之偏振可被控制，且顯示一影像。
液晶顯示裝置51被投影機驅動器17驅動，而顯示一從一電腦等擷取的投影影像資料之紅色成分的灰階影像。當通過液晶顯示裝置51時，紅光改變成攜帶有投影影像之紅色成分之資訊的紅資訊光。
液晶顯示裝置52亦為一由投影機驅動器17驅動的透射性VAN-LCD，且顯示投影影像資料之綠色成分的灰階影像。當通過液晶顯示裝置52時，綠光改變成攜帶有投影影像之綠色成分之資訊的綠資訊光。
液晶顯示裝置53亦為一由投影機驅動器17驅動的透射性VAN-LCD，且顯示投影影像資料之藍色成分的灰階影像。當通過液晶顯示裝置53時，藍光改變成攜帶有投影影像之藍色成分之資訊的藍資訊光。
遲延度補償元件56補償從液晶顯示裝置51前進到二色性稜鏡61的紅資訊光之相位差。亦即，遲延度補償元件56改變傾斜地通過液晶顯示裝置51之光的相位到不通過 一檢偏器的相位。而且，遲延度補償元件56補償由於液晶分子之預傾引起的雙折射在垂直地通過液晶顯示裝置51的光造成的相位差。
同樣地，遲延度補償元件57補償從液晶顯示裝置52前進到二色性稜鏡61的綠資訊光之相位差，且遲延度補償元件58補償從液晶顯示裝置53前進到二色性稜鏡61的藍資訊光之相位差。
二色性稜鏡61係一立方體形狀的玻璃元件或一透明元件，其包含相互垂直的二色性表面62, 63。二色性表面62反射紅光同時透射綠光。二色性表面63反射藍光同時透射綠光。
故，各來自於液晶顯示裝置51, 52及53的紅，綠及藍資訊光被二色性稜鏡61合成為投影光，然後被引導至投影透鏡16且以全色被投影到屏幕24上。
如第3A圖所示，液晶顯示裝置51從光源側配置具有一偏光板66、一液晶層67及一檢偏器68，且遲延度補償元件56裝在液晶層67與檢偏器68之間。
偏光板66具有一穿透軸L3，其係與S偏振光成分之偏振方向吻合，且當紅光從下方進入偏光板66時其僅透射朝向穿透軸L3之方向的偏振光成分。換言之，進入液晶層67的光僅為電場朝向穿透軸L3方向振盪的入射光69。
當已藉由遲延度補償元件56補償相位差的光進入檢偏器68時，檢偏器68僅透射朝向穿透軸L4之方向的偏振 光成分，如第3圖之箭號所示。檢偏器68係配置成使穿透軸L4垂直於偏光板66的穿透軸L3。亦即，檢偏器68及偏光板66係配置為正交偏光。此配置導致液晶顯示裝置51作為所謂的常黑穿透液晶面板，其在無電壓狀態顯現為黑色。
液晶層67包含透明基板71, 72及在這些透明基板71, 72之間的棒狀液晶分子75所組成。
每一透明基板71, 72包含一玻璃基板77、一透明電極78及一配向膜79。在透明基板71中，這些組件從光源側依序配置為玻璃基板77、透明電極78及配向膜79。在透明基板72中，這些組件從光源側依相反次序配置為配向膜79、透明電極78及玻璃基板77。
透明電極78，例如，係氧化銦錫(ITO)薄膜且藉由濺鍍、電子束蒸發、或常見之方法而形成在玻璃基板77上。透明電極78連接到在透明基板71上之TFT電路(未圖示)。此TFT電路係藉由調整透明基板71上之透明電極78與透明基板72上之屬於共同電極的透明電極78之間的電壓而控制液晶分子75之指向。
配向膜79係由如SiO之無機材料製成的傾斜沈積膜，且具有一由材料的沈積方向所決定的方向性(隨後稱為配向方向)。在一對配向膜79之間的液晶分子係朝向配向膜79之配向方向。這些配向膜79係配置成使配向方向及偏光板66之穿透軸L3以45度之角度相交。配向膜可為所謂的 聚亞醯胺薄膜，具有聚亞醯胺鍵之高分子量聚合物的薄膜。但是，當與此種有機配向膜比較時，傾斜的沈積無機薄膜更具耐久性，且確保每一組件可更穩定地操作一段長時間。故較佳為使用傾斜的沈積無機薄膜作為VAN-LCD的配向膜。
液晶分子75為具有負介電各向異性的棒狀分子，且在無電壓施加之狀態時大致垂直於液晶顯示裝置51的表面而配向。在此狀態，液晶分子75對通過液晶層67的光之相位並無影響。亦即，在無電壓施加之狀態時，光會通過液晶層67而不改變偏振方向。
例如，在第3A圖中液晶層67係在無電壓施加之狀態，具有大致與入射光69相同的偏振方向之資訊光81從液晶層67進入遲延度補償元件56。因為資訊光81朝向檢偏器68之穿透軸L4之垂直方向偏振，而無法通過檢偏器68。因而，當畫素在無電壓施加之狀態時，液晶顯示裝置51顯現為黑色(隨後稱為黑狀態)。
另一方面，當一電壓施加橫跨於透明基板71, 72之透明電極78時，液晶分子75朝配向膜79之配向方向傾斜。在此狀態，通過液晶層67的光之偏振方向，會依照液晶分子75之傾斜角而變化。
例如，在第3B圖中一電壓施加橫跨於液晶層67，大部分液晶分子75朝配向膜79之配向方向傾斜。在此狀態，通過液晶層67的光會由於傾斜的液晶分子75而改變偏振 方向，且變成具有朝平行及垂直於入射光69的方向偏振之光成分的資訊光82。此資訊光82係為所謂的橢圓偏振光，且包含平行及垂直於檢偏器68之穿透軸L4的偏振光。在這些偏振光成分之中，僅平行於穿透軸L4的偏振光可通過檢偏器68。因而，當對每一畫素調整電壓時，進入檢偏器68之光量被調整且液晶顯示裝置51顯現灰色。
又，在第3C圖中足夠量的電壓被施加橫跨液晶層67時，大部分液晶分子75朝配向膜79之配向方向傾斜，而大致平行於液晶顯示裝置51之表面。在此狀態，通過液晶層67的光會由於大致平行於表面的液晶分子75之雙折射而改變偏振方向，且變成具有偏振方向垂直於入射光69的資訊光83。因為資訊光83係為平行於檢偏器68之穿透軸L4的方向，故可通過檢偏器68。因而，當足夠量的電壓被施加到畫素時，液晶顯示裝置51顯現最亮或紅色(隨後稱為亮的狀態)。
遲延度補償元件56係裝設於液晶層67與檢偏器68之間，使得其可補償剛從液晶層67射出之資訊光的相位差。遲延度補償元件56包含一負C-板86及一O-板85。
如第4圖所示，C-板86具有一光軸L5垂直於遲延度補償元件56之表面，且補償傾斜入射光的相位差。C-板86係為高折射率層91與低折射率層92在一如玻璃基板88之基底材料上的交互堆疊。
在此較佳實施例中，高折射率層91係由屬高折射率介 電材料的TiO2 製成，而低折射率層92係由屬低折射率介電材料的SiO2 製成。為了防止光在層間的反射及干涉，C-板86之每一折射率層較佳為足夠地薄。但是，減少每一層的厚度將導致增加層數以確保C-板86之正常性能，且降低製造性及生產性。
故較佳為控制光學厚度，即每一折射率層91, 92之物理厚度及折射率之數學結果須足夠小於可見光波長λ。具體上，每一層之較佳光學厚度為不小於λ/100且不大於λ/5，且更佳光學厚度為不小於λ/50且不大於λ/10，且最佳光學厚度為不小於λ/30且不大於λ/10。
高折射率層91可由ZrO2 等製成，而低折射率層92可由MgF2 等製成。另外，高及低折射率層91,92可直接堆疊在液晶顯示裝置51或O-板85上，以取代使用玻璃基板88。
因為C-板86對平行於光軸L5的光(即垂直入射的光)係為等向，故無法補償此種垂直入射的光之相位差。但是，C-板86對傾斜入射光並非等向，且引起雙折射。此特性可使C-板86補償傾斜入射光之相位差。而且，C-板86補償由O-板85引起的光之相位差。
如第5圖所示，O-板85係一雙軸雙折射媒體，且包含例如一傾斜沈積膜93及一玻璃基板94。傾斜沈積膜93係使用一所謂傾斜沈積方法而以一個角度沈積一如Ta2 O5 之無機材料到玻璃基板94或此種基底材料上所製成。以此製造方法，O-板85具有一叢柱狀構造以某一角度Φ傾斜，角 度Φ係由朝沈積的方向(沈積方向)96之沈積角α形成。
故O-板85一般係一雙軸雙折射媒體。從而，如第6圖所示，通過O-板85之光的雙折射係使用具有三個主要折射率n1, n2及n3之半軸的折射率橢球102進行評估。例如，相互垂直的X1及Y1軸被固定在一平行於O-板85之表面的平面上，且一Z1軸沿著O-板85之表面的法線而固定。沈積方向96係固定在X1-Z1平面，然後主要折射率n2存在於X1-Z1平面。在此情況，O-板85之最大的主要折射率，或n1，一般係沿與沈積方向96不同的方向延伸，雖然其等係存在於相同的X1-Z1平面，且主要折射率n1與Z1軸之間的傾斜角度Φ係小於沈積角α(α>Φ)。
當折射率橢球102沿著平行於O-板85之表面且通過原點103的平面被切斷時，O-板85之切斷表面104具有一卵形，其在X1軸方向的半徑為nx及在Y1軸方向的半徑為ny。因而，O-板85對垂直入射光作為雙折射媒體的功能，雙折射媒體具有在X1軸方向的折射率為nx及在Y1軸方向的折射率為ny。另外，當折射率nx大於折射率ny(nx>ny)時，對垂直入射光的最小折射率，即一快軸L6延伸於Y1軸方向。當折射率nx小於折射率ny(nx<ny)時，相反地，快軸L6延伸於X1軸方向。依此方式，折射率nx與ny之間的大小關係，即每一主要折射率n1,n2及n3對角度Φ的關係，可決定O-板85之快軸L6是在X1軸方向或在Y1軸方向上。故，雖然本說明書假定快軸L6與沈積方向96在 O-板85上的垂直投影(即在X1軸方向)吻合，但是快軸L6不一定延伸於X1軸方向，亦可延伸在Y1軸方向上。
實際應用上，O-板85之每一折射率之方向，係視製造條件，如真空度、基板的溫度、沈積材料及沈積角度、及使用於製造之設備而改變，因而O-板之性質無法完全預測。但是，在相同製造條件及設備之下可獲得大致相同的特性，甚至藉由控制這些條件可調整O-板之光學性質。
當以傾斜沈積方法製造時，雖然O-板85通常係為雙軸雙折射媒體，但是在某些情況，上述控制製造條件會導致O-板85成為所謂的單軸雙折射媒體，其兩個主要折射率，例如n2及n3具有相同大小(n2=n3)。此種單軸雙折射媒體可認為係雙軸雙折射媒體之一特殊狀態，且必須視為係單軸雙折射O-板85。
雖然O-板85在玻璃基板94上具有傾斜沈積膜93，但傾斜沈積膜93可直接地形成在C-板86或液晶顯示裝置51上。
須提到，遲延度補償元件57, 58具有與遲延度補償元件56相同的構造，且液晶顯示裝置52,53具有與液晶顯示裝置51相同的構造。
如第7圖所示，遲延度補償元件56之C-板86及O-板85係裝設在相對於液晶顯示裝置51之既定位置。尤其，其等係配置成從光源側依序為液晶層67、O-板85、C-板86、及檢偏器68。
如上所述，當無電壓施加於液晶顯示裝置51之畫素時液晶分子75係大致垂直於液晶顯示器51的表面。然而，如第7圖所示，在無電壓施加之狀態的液晶分子75實際上從垂直方向既定傾斜5度，以不致引起造成配向缺陷的相反傾斜域。
相互垂直的X2及Y2軸被固定在一平行於液晶顯示裝置51之表面的平面上，且一Z2軸被設定為垂直於液晶顯示裝置51，換言之，平行於通過液晶層67的光之光軸(透射光軸)L7。另外，X2及Y2軸係配置成各平行於偏光板66及檢偏器68的穿透軸。因而，如第7圖所示，在液晶分子75的傾斜方向與X2軸之間有一角度γ(方位角)為45度，且在液晶分子75的傾斜方向與Y2軸之間亦有一45度之角度。
在此條件下，液晶分子75對X2-Y2平面形成一傾角β。傾角β視施加到每一畫素而定而在0度至85度之間變化。當一足夠量的電壓被施加橫跨液晶層67時，傾角β變成大約0度且液晶分子75朝向平行於X2-Y2平面。在無電壓施加之狀態，相反地，傾角β成為85度且液晶分子75係大致上朝向垂直於X2-Y2平面。在無電壓施加之狀態的傾角β被稱為預傾角，且液晶分子75以5度之角度從Z2軸及在配向膜79之配向方向的穿透光軸L7傾斜。
實際上，當施加一電壓時，靠近配向膜79之液晶分子75維持與無電壓施加之狀態相同的姿態，而在液晶層67 之中心的大部分液晶分子75則改變朝向。
另外，若液晶分子75如上述預傾時，即使在黑狀態畫素亦由於預傾而引起雙折射，且一部分光會通過檢偏器68。結果，難以重現完全的黑色且投影影像的對比會降低。
由於此問題，O-板85係配置成使快軸L6及液晶分子75的傾斜方向L8彼此平行。當O-板85配置成此方式時，沈積方向96相對於Z2軸(方便上稱為平行)面對與液晶分子75之預傾相同的方向，或是與預傾相反的方向(方便上稱為反平行)。如第7圖所示，沈積方向96與預傾較佳應為相對於Z2軸為面對相反的方向(反平行)。
以O-板85之此配置時，由於液晶分子75之預傾引起的相位差會與由O-板85引起的相位差完全地反方向，且光的相位差可有效地被O-板85補償。然後，始可確保補償由於液晶分子75之預傾引起的相位差之功能同時減輕O-板85的厚度。正確地說，O-板85的厚度被調整為使得通過O-板85的光之相位差的絕對值，變成等於由於液晶分子75之預傾引起的相位差之絕對值。
為了補償由於預傾的液晶分子75引起的相位差，原則上較佳為將O-板85配置成使快軸L6變成如上述與X2-Y2平面上之傾斜方向L8反平行。但是實際上，在液晶投影機中產生的相位差不僅是由於預傾的液晶分子75，而且亦由於許多因素的牽扯，如由於液晶胞、偏光板66、及檢偏器68之微構造引起的光繞射。因而，將O-板85之快軸L6朝 向第7圖所示之方向不一定是最佳。
快軸L6相對於液晶分子的傾斜方向L8之朝向，因而須藉由觀察投影影像之對比及將O-板85繞Z2軸的轉動而調整，但是若液晶投影機具有一標準的光學系統，如第2圖所示，當O-板85在第7圖中繞順時針或反時針轉45度(±5度)而對傾斜方向L8形成135度之角度(±10度)時，可達到最佳之對比。須提到者，在此情況，不論順時針或反時針，O-板85之較佳的轉動方向係視投影機之構造及組件之性質而定。如剛提到者，O-板85之轉動可集中地調整由液晶投影機之光學組件及液晶顯示裝置造成的不利相位差。此事實可提供在液晶投影機之製造上一個非常有效且實際的對策，即使無C-板86時，對比僅藉由轉動O-板85而可改善到實際可接受之位準。
一般，C-板86隨後被引入如此配置的O-板85與檢偏器68之間，使得C-板86之光軸L5變成平行於Z2軸。
因為兩個相位差，即一個係由於液晶分子75之預傾所引起，另一個係當光通過遲延度補償元件56所引起，其等的絕對值彼此之符號相反，O-板85可補償由於液晶分子75之預傾引起之雙折射所導致垂直通過液晶層67的光之相位差。另外，通過O-板85的光之相位差係由C-板86補償。依此方式，垂直入射於液晶層67的光之相位差可適當地由O-板85及C-板86補償，且因而可防止光在黑狀態期間通過檢偏器68。
另一方面，傾斜地通過液晶層67的光之相位差係由O-板85及C-板86兩者所補償。C-板86亦補償傾斜地通過O-板85的光之相位差。換言之，傾斜地通過液晶層67的光變成具有由於液晶分子75之預傾角β引起的雙折射所導致的相位差。但是，此相位差可適當地由O-板85及C-板86補償。因而可防止光在黑狀態期間通過檢偏器68。
依此方式，遲延度補償元件56補償液晶分子75之預傾引起的相位差，及傾斜地通過液晶層67的光之相位差。
其次，參照例1，將解釋遲延度補償元件56之操作。隨後，相位差將被相等字義的遲延度取代，因為相位差係視通過液晶顯示裝置及遲延度補償元件的光之波長及其他性質而定。遲延度，dΔn，係以公式dΔn=d‧(nx-ny)表示，其中d代表遲延度補償元件的物理厚度，nx表示在元件表面上之最大主要折射率，且ny表示在元件表面上之最小主要折射率。另外，在液晶層及C-板之厚度方向的遲延度Rth係由公式Rth=d‧{nz-(nx+ny)/2}表示。
[例1]
準備一液晶顯示裝置，其具有+400nm之遲延度Rth(朝液晶層之厚度方向)及具85度之預傾角的液晶分子。然後，一遲延度補償元件係從一具有+8nm之遲延度及最大之主要折射率n1的傾斜角Φ為20.5度之O-板、及在厚度方向具有遲延度Rth為-400nm之C-板而製備成。這些液晶顯示裝置及遲延度補償元件被結合而組成一投影機，且測量液 晶顯示裝置之錐光偏振圖(conoscopic figure)以評估液晶顯示裝置及投影機之對比。錐光偏振圖在液晶顯示裝置之一法線上之中心點周圍的-30=θ=+30及0=Φ=360之範圍內被測量，其中Φ代表繞中心點之轉動角度，且θ代表在中心點相交之法線之間的測量角度。
例1中之O-板係以45度之沈積角度α傾斜地沈積Ta2 O5 而製成，且具有最大主要折射率n1為1.800，主要折射率n2為1.784，主要折射率n3為1.742，且主要折射率n1之傾斜角Φ為20.5度。結果，折射率nx係小於折射率ny(nx<ny)，且O-板之快軸L6與沈積方向在O-板上的垂直投影吻合。
如第8圖之錐光偏振圖所示，其中僅C-板被使用作為遲延度補償元件，一透光量最低且最佳對比點(隨後稱為最暗點)98並不在液晶顯示裝置之法線(θ=0)上。此係由於液晶分子之預傾引起的雙折射所導致的不可控制地通過檢偏器的光之存在所造成。
藉由比較，如第9圖之錐光偏振圖所示，其中C-板及O-板兩者被使用作為遲延度補償元件，最暗點98係在液晶顯示裝置之法線(θ=0)上。此意味著由於液晶分子之預傾引起的雙折射所造成的相位差已經被O-板補償。
其次，為了評估遲延度補償元件之效果，準備一具有1100:1對比的投影機且與遲延度補償元件結合。僅具C-板時，此投影機之對比增加到1600:1。具有包含C-板及 O-板的遲延度補償元件時，此投影機之對比增加到2400:1。這些結果指出，當與本發明的遲延度補償元件結合時，投影機在涵蓋一寬廣的視角範圍改善了對比。
雖然上述第1實施例使用O-板的雙折射特性，且導入一VAN-LCD的遲延度補償元件包含單一O-板，但是遲延度補償元件亦可如下列第2實施例所示，具有許多O-板。
[第2實施例]
參照第10圖，一遲延度補償元件110包含第一O-板111、第二O-板112及C-板86。第一及第二O-板111,112係以相同方法製造且具有與第1實施例之O-板85相同的光學特性，因而相同的元件以與O-板85相同的符號表示。又，相同的液晶顯示裝置使用於此實施例中，故與第1實施例相同的組件亦以相同的符號表示。
遲延度補償元件110係在O-板相對於液晶層之配置方面與遲延度補償元件56不同。具體上，如第10及11圖所示，第一及第二O-板111, 112係配置成：在第一O-板111之快軸L9與第二O-板112之快軸L10之間形成大致90度之角度δ。另外，兩O-板111, 112係配置成：平分角度δ的中心線113及液晶分子75的傾斜方向L8係在同一直線上，但是彼此朝相反方向。以此配置時，遲延度補償元件110更進一步改善液晶顯示裝置的對比。遲延度補償元件110的操作現在將參照第2例說明如下。
[例2]
準備一液晶顯示裝置，其具有+400nm之遲延度Rth(朝液晶層之厚度方向)及具85度之預傾角的液晶分子。然後，一遲延度補償元件從第一及第二O-板及C-板製成，每一個具有+30nm之遲延度及最大之主要折射率n1的傾斜角Φ為20度，而C-板在厚度方向具有遲延度Rth為-300nm。這些液晶顯示裝置及遲延度補償元件被結合而組成一投影機，且測量液晶顯示裝置之錐光偏振圖，以評估液晶顯示裝置及投影機之對比。第一及第二O-板配置為在其等的第一快軸之間形成86度之角度δ。錐光偏振圖顯示與在例1者相同的特性。
首先，測量無遲延度補償元件的投影機本身之對比，其結果為1100:1。然後引入遲延度補償元件，且投影機之對比大幅地增加至4500:1。此結果顯示配置成其等之快軸彼此垂直的第一及第二O-板係作為一傾斜安裝的負C-板，或換言之，一負O-板的功能。此結果亦顯示，負O-板容易地藉由利用傾斜沈積法製造有機材料之兩O-板及配置成使這些O-板的快軸彼此垂直而取得。
雖然在O-板之快軸L9與L10之間的角度δ可為在0至180度的範圍內，但是其較佳為在超過60度且少於120度之間的範圍內，尤其較佳為在超過70度且小於110度之間的範圍內，更佳為在超過80度且小於110度之間的範圍內。
[例3]
準備與例2相同的液晶顯示裝置，且一遲延度補償元件從：具有+30nm之遲延度及最大之主要折射率n1的傾斜角Φ為20度的第一O-板、及具有+37nm之遲延度及最大之主要折射率n1的傾斜角Φ為20度的第二O-板、及在厚度方向具有遲延度Rth為-400nm的C-板而製成。這些液晶顯示裝置及遲延度補償元件被結合而組成一投影機，且測量液晶顯示裝置之錐光偏振圖，以評估液晶顯示裝置及投影機之對比。第一及第二O-板以相同於例2的方式配置，且錐光偏振圖顯示與在例1者相同特性。
首先，測量無遲延度補償元件的投影機本身之對比，其結果為1100:1。然後引入遲延度補償元件，且投影機之對比增加。尤其，當遲延度補償元件從液晶分子75之傾斜方向於±5度之範圍水平地轉動到液晶顯示裝置之表面，對比在1500:1與4000:1之間變化。此乃因為當遲延度補償元件被轉動時，進入檢偏器的光之相位差已被第一與第二O-板之間的過度遲延度(7nm)所調整。
因而可藉由使用具有不同遲延度之二或多個O-板的遲延度補償元件、且調整其對液晶顯示裝置的角度而控制液晶顯示裝置的對比。為了達到極高的對比，第一與第二O-板之間的遲延度之差異較佳為不小於0nm且不超過20nm，且更佳為不小於2nm且不超過15nm，且特佳為不小於3nm且不超過12nm。藉由遲延度補償元件之轉動的對比調整係適合用於平衡具有分別針對紅、綠及藍色之液晶顯示裝置 的投影機中的顏色之間對比。
當遲延度補償元件具有二或多個O-板時，轉動一個或一些O-板亦為補償由光學元件及液晶投影機之液晶顯示裝置所造成的相位差之有效對策。當在液晶投影機製程的最後階段中執行轉動調整同時觀察影像對比時，轉動調整可消除一項困難的工作，以分別分析每一不利的相位差之原因且對其採取對策。
如上述，依照本發明之遲延度補償元件，可適當地補償由於VAN-LCD之液晶分子的預傾引起的相位差，且改善對比。另外，包含C-板及雙折射O-板的遲延度補償元件，補償傾斜地通過VAN-LCD之光的相位差，且改善視角。
又，在本發明中，藉由傾斜沈積法製成的雙折射O-板的使用，可容易且價廉地製造遲延度補償元件，否則其需要如疊層許多遲延膜或朝許多不同方向拉伸一高分子薄膜的麻煩製程及昂貴的設備。
雖然第2實施例係以具有二個O-板的遲延度補償元件說明，但是在遲延度補償元件中亦可使用三或多個O-板。 在此情況，O-板必須以在第1及第2實施例中的相同方式配置。
雖然上述實施例係以具有透射VAV-LCD之投影機而說明，但是本發明之遲延度補償元件可應用在反射式VAV-LCDs。
又，本發明之遲延度補償元件不僅可應用在液晶投影機，而且亦可應用到直觀式液晶面板，其係液晶裝置可直接觀看。
雖然上述實施例之VAN-LCD係單域型，其液晶分子均朝相同的配向方向，但是本發明之遲延度補償元件亦可應用到多域型之VAN-LCD，其畫素係群組化為不同配向方向的區域。
在上述實施例中，C-板係具有不同的折射率之層的交互堆疊。但是，C-板可為三醋酸纖維素(TAC)之拉伸薄膜。除了TAC薄膜以外，C-板亦可由，例如聚碳酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚碸薄膜、聚烯烴薄膜、及聚芳酯薄膜製成。
雖然在上述實施例中，遲延度補償元件裝設在液晶層與檢偏器之間，但是遲延度補償元件亦可裝設在液晶層與偏光板之間。在此情況較佳為預測液晶層中的相位差並且預先抵消入射光的相位差。
雖然O-板85及C-板在此等實施例中為一體化，但是其等亦可橫過液晶顯示裝置51彼此分開配置。
在上述實施例中，液晶投影機具有針對R,G及B色之三個液晶顯示裝置。但是，投影機亦可僅具有單一液晶顯示裝置以快速地在R,G及B影像間切換，且一全色投影影像係藉由選擇地投射R,G及B光在此液晶顯示裝置上而產生。
雖然上述實施例並未顯示典型的功能附加層，如抗反射層及抗炫層，但一般較佳為使用這些功能附加層隨同相位差補償層。
L1‧‧‧投影光軸
L2‧‧‧光源光軸
L3, L4‧‧‧穿透軸
L5‧‧‧C-板之光軸
L6‧‧‧快軸
L7‧‧‧光軸
L8‧‧‧液晶分子的傾斜方向
L9‧‧‧第一O-板之快軸
L10‧‧‧第二O-板之快軸
10‧‧‧投影機
10‧‧‧原點
16‧‧‧投影透鏡
17‧‧‧投影機驅動器
18‧‧‧顯示光學系統
19‧‧‧殼體
21‧‧‧變焦旋鈕
22‧‧‧聚焦旋鈕
23‧‧‧光量調整器旋鈕
24‧‧‧屏幕
31‧‧‧光源
32‧‧‧資訊-光-產生部
33‧‧‧燈泡
34‧‧‧反射鏡
36‧‧‧防紫外線過濾器
37‧‧‧積分器
38‧‧‧偏振單元
41‧‧‧中繼透鏡
42‧‧‧準直透鏡
43a,43b,43c,43d‧‧‧反射鏡
46, 47‧‧‧二色性鏡
51, 52, 53‧‧‧液晶顯示裝置
56, 57, 58‧‧‧遲延度補償元件
61‧‧‧二色性稜鏡
62,63‧‧‧二色性表面
66‧‧‧偏光板
67‧‧‧液晶層
68‧‧‧檢偏器
69‧‧‧入射光
71, 72‧‧‧透明基板
75‧‧‧液晶分子
77‧‧‧玻璃基板
78‧‧‧透明電極
79‧‧‧配向膜
81, 82, 83‧‧‧資訊光
85‧‧‧O-板
86‧‧‧C-板
88‧‧‧玻璃基板
91‧‧‧高折射率層
92‧‧‧低折射率層
93‧‧‧沈積膜
94‧‧‧玻璃基板
96‧‧‧沈積方向
98‧‧‧最佳對比點
102‧‧‧折射率橢球
104‧‧‧切斷表面
110‧‧‧遲延度補償元件
111‧‧‧第一O-板
112‧‧‧第二O-板
113‧‧‧中心線
第1圖是具有本發明之遲延度補償元件的投影機之外部立體圖。
第2圖係顯示投影機之光學結構的方塊圖。
第3A至3C圖是顯示液晶分子的配向及之遲延度補償元件的操作之說明圖。
第4圖係一C-板的橫截面圖。
第5圖係一O-板的說明圖。
第6圖係表示O-板的光學特性之一折射率橢球之說明圖。
第7圖係顯示O-板對液晶顯示裝置之配置的說明圖。
第8圖係顯示僅使用一C-板作為遲延度補償元件的投影機之視角性能之錐光偏振圖。
第9圖係顯示具有本發明之遲延度補償元件的投影機之視角性能之錐光偏振圖。
第10圖係顯示具有二個O-板之遲延度補償元件的說明圖。
第11圖係顯示二個O-板之配置的說明圖。
L5‧‧‧C-板之光軸
L6‧‧‧快軸
L7‧‧‧光軸
L8‧‧‧液晶分子的傾斜方向
51‧‧‧液晶顯示裝置
56‧‧‧遲延度補償元件
67‧‧‧液晶層
75‧‧‧液晶分子
77‧‧‧玻璃基板
78‧‧‧透明電極
79‧‧‧配向膜
85‧‧‧O-板
86‧‧‧C-板
96‧‧‧沈積方向
α‧‧‧沈積角
γ‧‧‧方位角
β‧‧‧傾角

Claims (11)

  1. 一種遲延度補償元件，與垂直配向向列型液晶胞結合，其中當無施加電壓時，液晶分子配向為具有相對於晶胞基板的法線3到10度的預傾角，用於補償通過該垂直配向向列型液晶胞之液晶層的光之相位差，該遲延度補償元件包括：雙軸雙折射媒體，其由無機材料之傾斜沈積製成，且具有：一光軸，係傾斜於該垂直配向向列型液晶胞之表面；及一快軸，係與該無機材料的沈積方向對該表面之垂直投影吻合，該雙軸雙折射媒體所具有的該快軸對該等液晶分子的該預傾角之角度係依以下來選擇：補償由於該等液晶分子傾斜於該晶胞基板造成的垂直入射該晶胞基板的光的相位差。
  2. 如申請專利範圍第1項之遲延度補償元件，其中該遲延度補償元件係配置成使得該雙軸雙折射媒體之該快軸延伸於該液晶分子之傾斜方向相反的方向。
  3. 如申請專利範圍第1項之遲延度補償元件，又包括有：一單軸雙折射媒體，其與該雙軸雙折射媒體結合，且具有一光軸垂直於該垂直配向向列型液晶胞之該表面，該單軸雙折射媒體補償傾斜地通過液晶層的光之相位差、及通過該雙軸雙折射媒體的光之相位差。
  4. 如申請專利範圍第3項之遲延度補償元件，其中該單軸雙軸雙折射媒體係高折射率及低折射率無機層的交互堆疊。
  5. 如申請專利範圍第1項之遲延度補償元件，其中兩個該雙軸雙折射媒體被疊層，使得該快軸形成大致90度之角度，且平分該90度之角度的一中心線與該沈積方向之垂直投影吻合，該兩個雙軸雙折射媒體補償傾斜及垂直地通過該液晶層之光的相位差。
  6. 一種垂直配向向列型液晶顯示裝置，具有一垂直配向向列型液晶胞，其中當無施加電壓時，液晶分子配向為具有相對於晶胞基板的法線3到10度的預傾角，該垂直配向向列型液晶顯示裝置包括：一遲延度補償元件，具有雙軸雙折射媒體，其由無機材料之傾斜沈積製成，且具有：一光軸，係傾斜於該垂直配向向列型液晶胞之表面；及一快軸，係與該無機材料的沈積方向對該表面之垂直投影吻合，該雙軸雙折射媒體所具有的該快軸對該等液晶分子的該預傾角之角度係依以下來選擇：補償由於該等液晶分子傾斜於該晶胞基板造成的垂直入射該晶胞基板的光的相位差。
  7. 一種液晶投影機，用於放大及投影一顯示於垂直配向向列型液晶顯示裝置的影像，該垂直配向向列型液晶顯示裝置具有一垂直配向向列型液晶胞，其中當無施加電壓時，液晶分子配向為具有相對於晶胞基板的法線3到10度的預傾角，該垂直配向向列型投影機包括：一遲延度補償元件，具有雙軸雙折射媒體，其由無機材料之傾斜沈積製成，且具有：一光軸，係傾斜於該 垂直配向向列型液晶胞之表面；及一快軸，係與該無機材料的沈積方向對該表面之垂直投影吻合，該雙軸雙折射媒體所具有的該快軸對該等液晶分子的該預傾角之角度係依以下來選擇：補償由於該等液晶分子傾斜於該晶胞基板造成的垂直入射該晶胞基板的光的相位差。
  8. 如申請專利範圍第7項之液晶投影機，其中該遲延度補償元件係配置成使得該雙軸雙折射媒體之該快軸對該等液晶分子之傾斜方向形成大致135度之角度。
  9. 如申請專利範圍第7項之液晶投影機，其中該遲延度補償元件又包括有：一單軸雙折射媒體，其具有一光軸垂直於該垂直配向向列型液晶胞之該表面，該單軸雙折射媒體補償傾斜地通過該垂直配向向列型液晶胞之液晶層的光之相位差、及通過該雙軸雙折射媒體的光之相位差。
  10. 如申請專利範圍第7項之液晶投影機，其中兩個該雙軸雙折射媒體被疊層，使得該快軸形成大致90度之角度，且平分該90度之角度的一中心線與該沈積方向之垂直投影吻合，該兩個雙軸雙折射媒體補償傾斜及垂直地通過該垂直配向向列型液晶胞之液晶層之光的相位差。
  11. 如申請專利範圍第10項之液晶投影機，其中該遲延度補償元件又包括有：一單軸雙折射媒體，其具有一光軸垂直於該垂直配向向列型液晶胞之該表面，該單軸雙折射媒體補償傾斜 地通過該垂直配向向列型液晶胞之液晶層的光之相位差、及通過該雙軸雙折射媒體的光之相位差。
TW096149899A 2006-12-27 2007-12-25 遲延度補償元件、垂直配向向列型液晶顯示裝置、及液晶投影機 TWI427374B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006351869 2006-12-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200835982A TW200835982A (en) 2008-09-01
TWI427374B true TWI427374B (zh) 2014-02-21

Family

ID=39562554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW096149899A TWI427374B (zh) 2006-12-27 2007-12-25 遲延度補償元件、垂直配向向列型液晶顯示裝置、及液晶投影機

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20100026918A1 (zh)
EP (1) EP2098894B1 (zh)
JP (1) JP4744606B2 (zh)
CN (1) CN101558337B (zh)
TW (1) TWI427374B (zh)
WO (1) WO2008078764A1 (zh)

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69424918T2 (de) * 1993-10-29 2000-10-12 Kuraray Co Rauhlederartiges Kunstleder
JP5262388B2 (ja) * 2007-11-20 2013-08-14 セイコーエプソン株式会社 液晶装置、プロジェクタ及び液晶装置の光学補償方法
JP5262387B2 (ja) * 2007-11-20 2013-08-14 セイコーエプソン株式会社 液晶装置、プロジェクタ及び液晶装置の光学補償方法
JP5552728B2 (ja) * 2007-11-20 2014-07-16 セイコーエプソン株式会社 液晶装置、プロジェクタ、液晶装置の光学補償方法及び位相差板
JP5552727B2 (ja) * 2007-11-20 2014-07-16 セイコーエプソン株式会社 液晶装置、プロジェクタ、液晶装置の光学補償方法及び位相差板
JP5202490B2 (ja) * 2008-09-26 2013-06-05 富士フイルム株式会社 Ｖａ型液晶表示装置
US8395727B2 (en) 2009-11-30 2013-03-12 Fujifilm Corporation VA mode liquid crystal display device
JP2011180487A (ja) * 2010-03-03 2011-09-15 Seiko Epson Corp 液晶装置および電子機器
JP2011197213A (ja) * 2010-03-18 2011-10-06 Seiko Epson Corp 液晶装置及び投射型表示装置
JP5625416B2 (ja) * 2010-03-19 2014-11-19 セイコーエプソン株式会社 液晶装置及び投射型表示装置
CN103339555B (zh) * 2010-09-17 2018-03-02 三菱瓦斯化学株式会社 Tn液晶面板的前面板
JP5703774B2 (ja) 2011-01-21 2015-04-22 セイコーエプソン株式会社 プロジェクター
JP5803114B2 (ja) * 2011-01-25 2015-11-04 セイコーエプソン株式会社 プロジェクター
CN102621614A (zh) * 2011-01-30 2012-08-01 索尼公司 波片及使用其的偏振光变换元件、照明光学系统、图像显示装置
JP5555663B2 (ja) * 2011-05-19 2014-07-23 株式会社ジャパンディスプレイ 液晶表示装置
JP5816378B2 (ja) 2012-09-28 2015-11-18 富士フイルム株式会社 光学補償板
JP6277728B2 (ja) * 2014-01-15 2018-02-14 セイコーエプソン株式会社 投射型表示装置および照明装置
JP6575563B2 (ja) * 2017-06-29 2019-09-18 セイコーエプソン株式会社 液晶表示装置および電子機器
US10976578B2 (en) * 2018-01-25 2021-04-13 Reald Spark, Llc Reflective optical stack for privacy display
US10935714B2 (en) 2018-03-22 2021-03-02 Reald Spark, Llc Optical waveguide for directional backlight
JP7236225B2 (ja) 2018-05-31 2023-03-09 デクセリアルズ株式会社 位相差補償素子、液晶表示装置および投射型画像表示装置
US11640083B2 (en) * 2018-06-21 2023-05-02 Sony Corporation Optical compensation apparatus and liquid-crystal display apparatus
EP3814680A4 (en) 2018-06-29 2022-05-04 RealD Spark, LLC PRIVACY DISPLAY OPTICAL STACK
WO2020018552A1 (en) 2018-07-18 2020-01-23 Reald Spark, Llc Optical stack for switchable directional display
JPWO2020026706A1 (ja) 2018-08-03 2021-08-12 ソニーグループ株式会社 光学モジュール、投射型画像表示装置、光学モジュールの製造方法
WO2020158109A1 (ja) * 2019-01-28 2020-08-06 ソニー株式会社 光学補償装置、液晶表示装置
TW202102883A (zh) 2019-07-02 2021-01-16 美商瑞爾Ｄ斯帕克有限責任公司 定向顯示設備
EP4058842A4 (en) 2019-11-13 2023-12-20 RealD Spark, LLC OFF-AXIS DISPLAY DEVICE
EP4073560A4 (en) 2019-12-10 2024-02-21 Reald Spark Llc REFLECTION CONTROL OF A DISPLAY DEVICE
US11668963B2 (en) 2020-04-30 2023-06-06 Reald Spark, Llc Directional display apparatus
CN115997145A (zh) 2020-06-30 2023-04-21 富士胶片株式会社 相位差片、液晶投影仪及对比度调整方法
EP4189285A1 (en) 2020-07-29 2023-06-07 RealD Spark, LLC Backlight for switchable directional display
TW202204818A (zh) 2020-07-29 2022-02-01 美商瑞爾Ｄ斯帕克有限責任公司 光瞳照明裝置
US11892717B2 (en) 2021-09-30 2024-02-06 Reald Spark, Llc Marks for privacy display
JP2023098288A (ja) 2021-12-28 2023-07-10 富士フイルム株式会社 位相差補償素子、液晶表示素子及び液晶プロジェクタ
US11977286B2 (en) 2022-02-09 2024-05-07 Reald Spark, Llc Observer-tracked privacy display
US11892718B2 (en) 2022-04-07 2024-02-06 Reald Spark, Llc Directional display apparatus

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5196953A (en) * 1991-11-01 1993-03-23 Rockwell International Corporation Compensator for liquid crystal display, having two types of layers with different refractive indices alternating
US5638197A (en) * 1994-04-04 1997-06-10 Rockwell International Corp. Inorganic thin film compensator for improved gray scale performance in twisted nematic liquid crystal displays and method of making
TW494256B (en) * 1994-04-04 2002-07-11 Rockwell International Corp Optical compensator for improved gray scale performance in liquid crystal display
US6903789B1 (en) * 1999-09-16 2005-06-07 Merck Patent Gmbh Optical compensator and liquid crystal display II
CN1779528A (zh) * 2004-11-24 2006-05-31 阿尔卑斯电气株式会社 液晶显示器件

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2866372B2 (ja) * 1997-03-10 1999-03-08 富士写真フイルム株式会社 液晶表示装置および光学補償シート
US6081312A (en) * 1997-03-10 2000-06-27 Fuji Photo Film Co., Ltd. Homeotropic liquid crystal cell with one or more compensator plates with a small birefringence
US6912030B1 (en) * 1999-09-16 2005-06-28 Merck Patent Gmbh Optical compensator and liquid crystal display I
EP1143658A1 (en) 2000-04-03 2001-10-10 Canal+ Technologies Société Anonyme Authentication of data transmitted in a digital transmission system
CN1669334A (zh) * 2002-07-19 2005-09-14 富士胶片株式会社 液晶投影仪、液晶器件以及用于液晶器件的衬底
AU2003290555A1 (en) * 2002-10-30 2004-06-07 Colorlink, Inc. Oblique plate compensators for projection display systems
JP4440110B2 (ja) * 2002-11-02 2010-03-24 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 光学的アイソトロピック相を有する光学的に補償された電気光学光変調素子
US6937310B2 (en) * 2003-05-16 2005-08-30 Eastman Kodak Company Compensation films for LCDs
JP2006189753A (ja) * 2004-12-10 2006-07-20 Fuji Photo Film Co Ltd 位相差補償システム及び液晶プロジェクタ
JP4667109B2 (ja) * 2005-04-12 2011-04-06 富士フイルム株式会社 光学補償フィルム及び液晶表示装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5196953A (en) * 1991-11-01 1993-03-23 Rockwell International Corporation Compensator for liquid crystal display, having two types of layers with different refractive indices alternating
US5638197A (en) * 1994-04-04 1997-06-10 Rockwell International Corp. Inorganic thin film compensator for improved gray scale performance in twisted nematic liquid crystal displays and method of making
TW494256B (en) * 1994-04-04 2002-07-11 Rockwell International Corp Optical compensator for improved gray scale performance in liquid crystal display
US6903789B1 (en) * 1999-09-16 2005-06-07 Merck Patent Gmbh Optical compensator and liquid crystal display II
CN1779528A (zh) * 2004-11-24 2006-05-31 阿尔卑斯电气株式会社 液晶显示器件

Also Published As

Publication number Publication date
EP2098894A4 (en) 2011-09-07
US20100026918A1 (en) 2010-02-04
EP2098894A1 (en) 2009-09-09
CN101558337A (zh) 2009-10-14
WO2008078764A1 (ja) 2008-07-03
JPWO2008078764A1 (ja) 2010-04-30
CN101558337B (zh) 2012-03-28
JP4744606B2 (ja) 2011-08-10
EP2098894B1 (en) 2015-04-15
TW200835982A (en) 2008-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI427374B (zh) 遲延度補償元件、垂直配向向列型液晶顯示裝置、及液晶投影機
EP2096487B1 (en) Reflective type liquid crystal display element and reflective type liquid crystal projector
EP1764644B1 (en) Optimally oriented trim retarders
US7518662B2 (en) Contrast enhancement for liquid crystal based projection systems
US7468769B2 (en) Retardation compensator and single-panel type color liquid crystal projector
JP4897707B2 (ja) 位相差補償素子、液晶表示装置及び液晶プロジェクタ
JP2008070666A (ja) 位相差補償板、位相差補償器、液晶表示装置および投射型画像表示装置
JP5071553B2 (ja) 投射型表示装置
US7079209B2 (en) Retardation compensation system and liquid crystal projector with different compensation for one of the primary colors
JP5193135B2 (ja) 高次波長板を含むマイクロディスプレイ・パネルのコントラスト補償
US8072561B2 (en) Twisted nematic xLCD contrast compensation with tilted-plate retarders
JP4798366B2 (ja) 反射型液晶表示素子及び投射型表示装置
US20110228177A1 (en) Liquid crystal device and projection display device
WO2007021981A2 (en) Contrast enhancement for liquid crystal based projection systems
JP2006119444A (ja) 位相差補償素子およびそれを用いた液晶装置
JP2009075460A (ja) 位相差補償素子、液晶表示素子、及びプロジェクタ
JPWO2019193838A1 (ja) 液晶表示装置、表示方法
JP2011180485A (ja) 反射型液晶装置および電子機器