CN100573274C - 延迟补偿板、延迟补偿器、液晶显示装置以及投射型图像显示装置 - Google Patents

延迟补偿板、延迟补偿器、液晶显示装置以及投射型图像显示装置 Download PDF

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Abstract

一种具有双折射性能的用于补偿液晶面板的残留延迟的延迟补偿板，包括：由光学多层膜和聚合物膜形成的组合单元，该光学多层膜由以规则的顺序堆叠的具有不同折射率的多个层组成。在延迟补偿板中，延迟补偿板和液晶面板的面内延迟满足以下关系：1＜R0c/R0p≤10，其中R0c是延迟补偿板的面内延迟，而R0p是液晶面板的面内延迟。

Description

延迟补偿板、延迟补偿器、液晶显示装置以及投射型图像显示装置
相关申请的交叉参考
本申请要求于2006年9月14日向日本专利局提交的日本专利申请第2006-250143号的优先权，将其全部内容并入本文作为参考。
技术领域
本发明涉及一种用于补偿例如液晶面板的延迟的延迟补偿板、延迟补偿器、液晶显示装置以及使用该延迟补偿板、延迟补偿器和液晶显示装置的投射型图像显示装置。
背景技术
已知存在一种作为投射型图像显示装置的投射装置，通过将图像的放大投射运行到屏幕上而实现放大的图像。尤其是在近几年，所谓的液晶投射装置已被传播，该液晶投射装置在被液晶显示装置调制后将从光源发射的光束投射到屏幕上。液晶显示装置基于与用于液晶面板的液晶分子的种类相对应的显示方式来显示图像。
例如，VA(垂直配向)模式液晶显示装置已被众所周知。VA模式液晶显示装置包括液晶分子，该液晶分子被密封在构成液晶面板、表现负的介电各向异性的一对基板之间。在VA模式液晶显示装置中，液晶分子在没有电场施加其上的情况下，几乎垂直于基板的主表面配向，以便光束可以穿过液晶层而几乎不改变它的偏光面。因此，在没有施加电压的情况下，通过在基板的上端和下端设置起偏振片(偏光板，polarizing plate)，可以获得优异的黑态(blackstate)。相反，在电场施加其上的情况下，分子倾斜于基板的主表面配向，并且合成的双折射使入射光束的偏光面旋转。VA模式液晶显示装置优于TN(扭曲向列)模式液晶显示装置的一个优点在于VA模式液晶显示装置能实现更高的对比度。
在电场施加其上的情况下，通过倾斜配向液晶分子来构造VA模式液晶显示装置以获得双折射性能。因此，该装置在没有电场施加其上的情况下，以极其小的倾斜角(预倾斜角)预先配向液晶分子。因为液晶分子在没有电场施加其上的情况下以这种方式被配向为稍微倾斜于，而不是完全垂直于基板的主表面，所以液晶面板引起残留延迟。为此，来自垂直方向的入射光的偏光面稍微旋转，从而导致来自偏光面的光的泄漏和对比度的降低。
VA模式在没有电场的情况下还引起对倾斜入射光的延迟。因此，该装置在入射光的圆锥角增加(F#减少)时降低对比度从而获得更高的亮度(辉度)。
另一方面，已知存在一种投射型图像显示装置，例如三板型液晶投射仪，该三板型液晶投射仪具有对应于RGB的每种颜色的三个液晶面板。投射型图像显示装置通常采用棱镜型偏振光分束器(PBS)用于偏光分离(polarization splitting)。然而，棱镜型偏振光分束器经受大的角度相关性(angular dependence)，并且导致对比度的降低。目的在于确保对比度的圆锥角的限制导致了亮度(辉度)方面的不利。
因此，已经提出在液晶面板和起偏振片之间设置λ/4板(1/4波长板)从而校正由棱镜型偏振光分束器引起的对比度的降低(参见日本专利申请公开号3019813(在下文中称作“专利文献1”))。
代替使用棱镜型偏振光分束器，还已经提出使仅表现小的角度相关性的线栅偏振器、反射型液晶面板、以及延迟板进行组合，该延迟板可以补偿归因于液晶面板的预倾斜角的残留延迟、和对倾斜入射光的延迟(参见日本未审查专利申请公开号2005-18071(在下文中称作“专利文献2”))。
日本未审查专利申请公开号2006-189753(在下文中称作“专利文献3”)披露了一种通过使用延迟补偿元件的液晶投射仪，该延迟补偿元件由具有由无机材料制成的、交替堆叠其中的高折射率层和低折射率层的第一光学各向异性层、以及具有保持混合配向的可聚合液晶化合物的第二光学各向异性层组成，使得其分子的配向角在液晶元件的厚度方向上变化，从而补偿由液晶元件引起的延迟。
发明内容
然而，由于预倾斜角引起的偏光面的旋转根据液晶面板进行变化，使得待补偿的残留延迟从一个面板变化到另一面板上。由于其它光学组件的设置角度的变化，所以仅简单地通过在液晶面板和起偏振片之间设置1/4波长板来稳定地调整对比度是很困难的。
另一方面，一种调整对比度的可能的方法可以是例如沿着垂直位于液晶面板中心的轴旋转1/4波长板。然而，1/4波长板引起在关于旋转角的延迟中的很大的变化，并需要在1/4波长板旋转中的极高精度(例如0.5°或更小)，使得难以优化对比度。
专利文献3中描述的无机光学多层膜与液晶的组合提出了以下问题。
首先，液晶很大程度上改变了与温度变化相关的延迟，证明仅有有限的耐环境性能。对投射型图像显示装置中暴露于高亮度光束的延迟补偿板需要高水平的耐环境性能。
而且，在例如三板型液晶投射仪的投射型图像显示装置中，作为棱镜型偏振光分束器替代物，在组合仅具有小的角度相关性的线栅偏振器、反射型液晶面板、以及延迟补偿板时，延迟补偿板所需要的面内延迟将是极其小的，其中，延迟补偿板用于补偿归因于液晶面板的预倾斜角的残留延迟、和由倾斜入射光引起的延迟。控制这种细微延迟的任何努力将需要高精度的涂布技术，这引起在光轴方向上控制延迟和面内不均匀性方面的困难。
此外，当液晶用于控制这种细微延迟时，折射率的面内差(Δn0)通常具有达Δn0＞0.1的值。如果Δn0具有大的值，则反射光束的偏光状态由于在正常波和异常波之间反射系数的差异而部分发生转变，从而观察到来自线栅的光的泄漏和对比度的降低。由于仅可以对用于阻止反射光的AR涂层的单纯的折射率进行优化，所以阻止正常波和异常波的反射是很困难的。因此，大的Δn0降低了抗反射效应，从而降低了对比度。尽管Δn0的降低可以是有效的对策，但是液晶的使用引起对复杂工艺例如将其插入到各向同性的化合物中的需要，使得难以降低Δn0。
本发明解决了与现有技术相关的上述确定的问题，以提供一种延迟补偿板、延迟补偿器、液晶显示装置、以及投射型图像显示装置，确保对比度容易调整，对液晶面板中的变化的灵活可接受性、耐环境性能方面的优异、以及细微的面内延迟的容易获取。
根据本发明的示例性实施例，提供了一种用于补偿液晶面板的残留延迟的具有双折射性能的延迟补偿板，该延迟补偿板包括由光学多层膜和聚合物膜形成的组合单元。光学多层膜由以规则的顺序堆叠的具有不同折射率的多个层构成。在延迟补偿板中，延迟补偿板和液晶面板的面内延迟满足以下关系：1＜R0c/R0p≤10，其中R0c是延迟补偿板的面内延迟，而R0p是液晶面板的面内延迟。
在延迟补偿板中，延迟补偿板的垂直延迟通过光学多层膜获得，所以面内延迟通过聚合物膜获得。
光学多层膜优选是一种成形双折射膜(form birefringent film)。该成形双折射膜指的是一种多层结构，该多层结构具有折射率彼此不同的周期堆叠其中，同时保持光学厚度小于基准波长的多个层，并且使该多层结构仅通过控制厚度就可以容易和精确地获得任意的垂直延迟。由于成形双折射膜相反地具有的面内延迟为0，因此可以与聚合物膜组合从而表现面内延迟。
通过将成形双折射膜与聚合物膜组合，延迟补偿板可以确保耐环境性能的优点、仅仅很小的面内延迟、在光轴方向上的垂直延迟和不均匀性、在垂直延迟中的优异的可控性，以及仅仅很小的面内折射率差。
在本发明示例性实施例的延迟补偿板中，延迟补偿板的面内延迟R0c和液晶面板的面内延迟R0p满足以下关系：1＜R0c/R0p≤10，使得可以根据延迟补偿板相对于液晶面板设定的旋转角度而减少待补偿的延迟变化。因此，对比度变得易于调整，并且板可以灵活地适应于残留延迟对单独的液晶面板固有的变化。
而且，使用上述延迟补偿板的延迟补偿器可以以更加容易和精确的方式补偿液晶面板的残留延迟，从而可以很容易地调整液晶显示装置的对比度。因此，可以成功地改善液晶显示装置或投射型图像显示装置的对比度。
如以上所描述的，可以以容易和精确的方式调整液晶面板的对比度。
以下参照附图对下列实施例的详细描述可以详细地陈述本发明的这些以及其它特征和方面。
附图说明
图1是示出了根据本发明一个实施例的投射型图像显示装置的结构的示意图；
图2是示出了根据本发明另一实施例的投射型图像显示装置的结构的示意图；
图3是示意性示出了根据本发明一个实施例的液晶显示装置的结构的剖视图；
图4是示出了根据本发明一个实施例的延迟补偿器的结构的平面图；
图5是沿图4中的线[v]-[v]截取的剖视图；
图6是示出了在构成延迟补偿板的成形双折射膜和液晶面板中垂直延迟与示例性波长之间的关系的示图；
图7是示出了在对每种RGB颜色在厚度上优化的成形双折射膜和液晶面板中垂直延迟与示例性波长之间的关系的示图；
图8A和图8B是示意性示出了根据本发明一个实施例的延迟补偿板的示例性结构的剖视图；
图9是说明在液晶面板的慢轴和延迟补偿板的慢轴之间的关系的示意图；
图10是示出了液晶面板的慢轴的方向的示意图；
图11是示出了延迟补偿板的慢轴的方向的示意图；
图12是示出了在相对于液晶面板延迟补偿板的旋转角与待补偿的延迟量之间的关系的示图；
图13是示出了当多个在面内延迟不同的延迟补偿板施加至液晶面板时，在延迟补偿板的旋转角与待补偿的延迟量之间的关系的示图；
图14是示出了在本发明的实例1中说明的试样的整体结构的示意图；
图15是示出了在本发明的实例1中说明的各个试样的延迟(Re)与入射角的关系的示图；
图16是比较地示出了在本发明的实例1中说明的试样的延迟(Re)的测量数据与计算值的示图；
图17是示出了在本发明的比较例1中说明的试样的整体结构的示意图；
图18是示出了在本发明的实例3中说明的延迟补偿板的待补偿的延迟量相对于旋转角的变化的示图；以及
图19是示出了在本发明的实例3至6中说明的延迟补偿板的待补偿的延迟量相对于旋转角的变化的示图。
具体实施方式
以下将参照附图对本发明的实施例进行说明。
本发明一个实施例的延迟补偿板和延迟补偿器，用于补偿具有液晶显示装置的投射型图像显示装置中的液晶面板的残留延迟。首先，将参照图1，说明投射型图像显示装置的示例性结构和操作。
[投射型图像显示装置]
图1是示出了根据本发明一个实施例的投射型图像显示装置15A的结构的示意图。投射型图像显示装置15A是所谓的、三板型液晶投射仪装置，其使用专用于红色、绿色和蓝色的每种颜色的三个液晶照明灯泡(light bulb)来显示彩色图像。如图1所示，投射型图像显示装置15A具有液晶显示装置1R、1G、1B，光源2，分色镜(dichronic mirror)3、4，全反射镜5，偏振光分束器6R、6G、6B，合成棱镜8，以及投射镜9。
光源2发射包括用于显示彩色图像所必需的蓝光LB、绿光LG、以及红光LR的光源束(白光)L，并且典型地具有卤素灯、金属卤化物灯、氙灯等。
分色镜3将光源束L分成蓝光LB和其它颜色的光LRG。分色镜4将穿过分色镜3的光LRG分成红光LR和绿光LG。全反射镜5将由分色镜3分出的蓝光LB朝向偏振光分束器6B反射。
偏振光分束器6R、6G、6B是分别设置在红光LR、绿光LG、和蓝光LB的光路上的棱镜型偏振光分束器。这些偏振光分束器6R、6G、6B具有偏光分离面7R、7G、7B，并分别起到将偏光面7R、7G、7B上的单色入射光束分成两个彼此正交的偏光分量的作用。偏光分离面7R、7G、7B使一个偏光分量(例如，S-偏光分量)反射其上，而另一偏光分量(例如，P-偏光分量)透射穿过其中。
液晶显示装置1R、1G、1B接收在偏振光分束器6R、6G、6B的偏光分离面7R、7G、7B上分离的具有预定偏光分量(例如，S-偏光分量)的单色光束。液晶显示装置1R、1G、1B被对应于基于视频信号给出的驱动电压所驱动，并调制入射光，并还将由此调制的光朝向偏振光分束器6R、6G、6B反射。
在偏振光分束器6R、6G、6B和液晶显示装置1R、1G、1B之间，分别设置有λ/4板(1/4波长板)13R、13G、13B，和延迟补偿器40。1/4波长板13R、13G、13B校正了降低的对比度，该降低的对比度归因于入射光对偏振光分束器6R、6G、6B固有的角度相关性。延迟补偿器40补偿了构成液晶显示装置1R、1G、1B的液晶面板的残留延迟。延迟补偿器40将在后面进行描述。
合成棱镜8对从液晶显示装置1R、1G、1B发出的并穿过偏振光分束器6R、6G、6B的具有预定偏光分量(例如，P-偏光分量)的单色光束进行合成。投射镜9将从合成棱镜8发出的合成光束投射到屏幕10上。
以下将说明上述构造的投射型图像显示装置15A的操作。
首先，借助于分色镜3的作用将从光源2发出的白光L分成蓝光LB和其它颜色的光(红光和绿光)LRG。其中，借助于全反射镜5的作用将蓝光LB朝向偏振光分束器6B反射。
另一方面，借助于分色镜4的作用将其它颜色的光(红光和绿光)LRG进一步分成红光LR和绿光LG。由此分成的红光LR和绿光LG分别被带入到偏振光分束器6R、6G中。
偏振光分束器6R、6G、6B在其偏光分离面7R、7G、7B上将单色入射光束分成两个彼此正交的偏光分量。在该过程中，偏光分离面7R、7G、7B将一个偏光分量(例如，S-偏光分量)分别朝向液晶显示装置1R、1G、1B反射。液晶显示装置1R、1G、1B被对应于基于视频信号给出的驱动电压所驱动，并起到根据像素调制入射的预定偏光分量的作用。
液晶显示装置1R、1G、1B将调制的单色光束朝向偏振光分束器6R、6G、6B反射。该偏振光分束器6R、6G、6B仅使来自从液晶显示装置1R、1G、1B接收的反射光束(调制光束)的预定偏光分量(例如，P-偏光分量)透射穿过其中，并将它们发射至合成棱镜8。
合成棱镜8对透射穿过偏振光分束器6R、6G、6B的单色预定偏光分量进行合成，并将合成的光束朝向投射镜9反射。投射镜9将从合成棱镜8发出的合成的光束朝向屏幕10投射。以这种方式，可以将对应于由液晶显示装置1R、1G、1B调制的光束的图像投射到屏幕10上，由此预定图像被显示。
图2示出了根据本发明一个实施例的投射型图像显示装置的另一示例性结构。本文中示出的投射型图像显示装置15B具有设置其中作为偏振光分束器的线栅偏振器16R、16G、16B，代替图1所示的棱镜型偏振光分束器6。应当注意的是对应于图1所示的那些部件的任何部件用相同的参考标号给出。
如与棱镜型偏振光分束器相比，线栅偏振器的入射光束的角度相关性更小，且耐热性更优异，因此不再需要1/4波长板，并且适合用作偏振光分束器用于使用大能量光源的投射型图像显示装置。并且在这种情况下，根据类似于如图1所示的操作可以将图像显示在屏幕(未示出)上。
在图2中，参考标号17代表全反射镜，而参考标号18代表中继透镜。图2示出了光源2的示例性结构。参考标号25代表发射源光束(source light)L的灯单元，参考标号26、27是一对使源光束L的辉度均匀化的微透镜阵列，参考标号28代表将源光束L的偏光方向转换为单向偏振波的PS转换元件，而参考标号29代表调整源光束L的辐照位置的调整透镜。
线栅偏振器被构造，使得多个细金属线根据具有的间距、宽度和高度都小于入射光束的波长的网格图案而形成在透明基板例如玻璃基板上，并且该线栅偏振器通过反射与细线平行的偏光分量并使透射穿过其中的偏光分量与细金属线正交而表现出预定偏光特性。线栅偏振器当其垂直于入射光束设置时起偏振光分束器的作用。当线栅偏振器用作偏振光分束器时，对于液晶显示器不需要起偏振片。
其次，将参照图3对液晶显示装置1R、1G、1B进行说明。图3是示出了根据本发明一个实施例的液晶显示装置1R、1G、1B的示例性结构的剖视图。如图3所示，每个液晶显示装置1R、1G、1B具有作为照明灯泡的液晶面板11，以及设置在该液晶面板11的偏振光分束器的对面一侧上的延迟补偿器40。
液晶面板11是例如，在没有电压施加其上的情况下，具有的液晶分子垂直配向的反射型、垂直配向型液晶显示元件，并且具有对向基板(counter substrate)20和如彼此相对设置的像素电极基板(pixel electrode substrate)30，以及其中具有如被密封在对向基板20和像素电极基板30之间的液晶的液晶层12。构成液晶层12的液晶是具有负的介电各向异性的液晶，并且例如是具有负的介电各向异性的向列液晶。
对向基板20具有透明电极22、和以该顺序堆叠在透明基材(透明基极，transparent base)21上的配向膜23。透明基材21是由例如钠玻璃、不含碱金属的玻璃、石英玻璃等组成的玻璃基板。透明电极22由例如透明的导电氧化物材料如其是氧化锡(SnO2)和氧化铟(In2O3)的固溶体的ITO(铟锡氧化物)组成。透明电极22在整个像素区域被设为共同电位(例如，接地电位)。
配向膜23由例如聚酰亚胺基无机化合物组成。配向膜23的面向液晶层12侧的表面被摩擦为了将构成液晶层12的液晶分子配向到预定的方向。
像素电极基板30具有反射电极层33和以该顺序层叠在支持基板31上的配向膜34。支持基板31例如是硅基板，并具有C-MOS(互补金属氧化物半导体)型的、例如形成其上的开关元件32。反射电极层33具有多个反射型的像素电极。像素电极被构造为通过上述开关元件32用驱动电压而施加。
像素电极的材料优选为如具有大的可见光反射率的材料，例证为铝。类似于对向基板20的配向膜23，配向膜34也是由聚酰亚胺基无机化合物组成，并且在其面向液晶层12侧的表面上被摩擦，为了将构成液晶层12的液晶分子配向到预定的方向。
[延迟补偿器]
接着，将对根据本发明一个实施例的延迟补偿器40进行说明。延迟补偿器40被设置在如上所述构造的每个液晶显示装置1R、1G、1B的液晶面板11上。
图4是示出了延迟补偿器40的实例的平面图。图5是示出了延迟补偿器40的实例的剖视图。如图4和图5所示，延迟补偿器40具有延迟补偿板50、旋转延迟补偿板50的旋转体41、以及容纳如可绕垂直于液晶面板11主表面的轴自由旋转的旋转体41的机座部(housing portion)42。
如图5所示，如通过作为密封部件的O形环45使紧密接触，将延迟补偿器40固定于液晶面板11。依靠这种通过紧密接触的固定，可以获得在液晶面板11和延迟补偿器40之间的防尘效果。旋转体41和机座部42构造为本发明一个实施例的旋转单元的实例。
旋转体41具有圆盘状几何形状，并且在其中心具有矩形开口41a。旋转体41被构造为其中容纳延迟补偿板50，并当延迟补偿板50容纳在旋转体41内时使延迟补偿板50从开口41a中露出。
机座部42可以容纳如可绕垂直于液晶面板11主表面的轴在液晶面板11的面内方向自由旋转的旋转体41。机座部42是矩形板，并且在其中心具有圆形开口42a。开口42a的侧面42b是均匀凹入的，以便使旋转体41啮合。在机座部42的侧面上，设置有连接至旋转体41端面的角度调整部件44，其中角度调整部件44沿箭头“a”对应的方向的运动引起旋转体41沿箭头“b”的方向的旋转。
在开口42a的周围，设置有一个或两个或多个固定旋转体41位置的固定螺钉43。对于其中设置两个或多个固定螺钉43的情况，固定螺钉43在开口42a周围以规则间隔设置。在调整后固定旋转体41的方法不限于使用固定螺钉43的方法，也可以是例如通过使用粘合剂粘附将旋转体41固定至机座部42，或者可以是例如另外设置夹紧机构机械保持角度调整部件44的调整位置。
该实施例的延迟补偿器40设置在每个偏振光分束器6R、6G、6B或每个线栅偏振器16R、16G、16B分别与液晶面板11的正面之间(图1、图2)。通过绕垂直于液晶面板11的轴旋转延迟补偿板50而进行对比度调整，以便适当地设定延迟补偿板50的慢轴相对于液晶面板11的慢轴的倾斜角度。通过沿箭头“a”的方向对角度调整部件44的旋转操作而设定延迟补偿板50的慢轴的方向。
[延迟补偿板]
作为用于补偿对投射型图像显示装置例如三板型液晶投射仪装置中液晶面板或光学组件固有的残留延迟的延迟补偿板(延迟器)，已知的是薄膜型、晶体型、和液晶型的那些延迟补偿板。然而，这些类型的延迟补偿板遭受在垂直方向和面内方向的延迟的不均匀性、耐久性、成本等方面的问题。
即，在薄膜型的那些延迟补偿板中，垂直延迟仅被调整为定值，因为它是由膜的厚度确定的，尽管面内延迟通过旋转是可调整的。为此，对于其中调整对每种颜色或对每种液晶面板是必需的情况，膜种类的数目的增加是不可避免的。而且，在使用堆叠其中的多个膜的情况下，由于粘结的位置的数量的增加，很有可能引起例如灰尘附着的缺陷。随着膜的数量的增加，延迟和光轴的面内均匀性降低。
另一方面，晶体型的那些延迟补偿板尽管其优异的耐久性但却遭受高成本的问题。由于晶体型延迟补偿板大的Δn0(面内折射率差)，所以它们在厚度上还需要高度复杂的调整，使得在更精确的角度调整的情况下为了获得更小的延迟粘结是必需的。除此以外，如果对RGB的每种颜色或对每个液晶面板进行调整，则在厚度上彼此不同的波长板将是必需的。
液晶型的那些延迟补偿器当确保小的延迟时固有地遭受涂层方面的困难，使得如果对RGB的每种颜色或对每个液晶面板进行调整，则精确地控制涂层的厚度是很困难的。然而，由于在延迟中它的大的温度相关变化，所以耐久性很低。而且，由于Δn0很大，所以难以防止反射，导致反射光束的偏光状态的大的变化。
因此，在该实施例中，成形双折射膜被用作耐环境性能优异、Rth可控性优异和延迟不均匀性较小的延迟补偿板。成形双折射膜是由具有不同折射率的多个层组成的光学多层膜，例如，第一光学膜和第二光学膜的重复结构，并且尤其是指每层具有的光学厚度充分小于目标基准波长，例如设定为小到1/200至1/10倍或更小的那些膜。通过设定每层的光学厚度小于基准波长，单层之间的光的干扰是可避免的，并且可以防止光的透射/反射特性的变化。为此，成形双折射膜与利用光的干扰控制光的透射/反射特性的抗反射膜或滤光器加以区别。
成形双折射膜的特征在于nx＝ny＞nz，表现出负的C板的特性。折射率由如下表示的n1、n2和膜厚度a、b来确定：
第一层：折射率＝n1，厚度＝a；
第二层：折射率＝n2，厚度＝b；
总厚度：d；
垂直方向折射率差：
Δnth＝ne-no(ne＜no)；
no2＝{a·n12/(a+b)}+{b·n22/(a+b)}，
1/ne2＝{a/n12(a+b)}+{b/n22(a+b)}......(1)
其中no＝nx＝ny以及ne＝nz。垂直方向上延迟Rth的差通过以下确定：
Rth＝Δnth·d......(2)。
另一方面，液晶面板或其它部件的残留延迟具有表现为RGB的单波段的不同的值的色散特性，使得对延迟补偿板所需要的延迟值分别对RGB不同。由于延迟补偿板和液晶面板在色散方面不同，所以如果可以在整个可见光范围优化延迟补偿板，则可以改善色差。然而，对RGB的延迟补偿板来说必需要单独改变结构，以便将它们优化为不同的延迟。图6是示出了在液晶面板和成形双折射膜之间在色散间的示例性比较的示图。该实例中表示的成形双折射膜是具有厚度分别为10nm的SiO2膜和Nb2O5膜的、堆叠其中的多层膜。
如果延迟补偿板是例如上述薄膜型、晶体型、或液晶型的那些延迟补偿板，则需要控制待堆叠的膜的数量和种类以及在涂层的厚度等方面进行细微调整，使得难以控制Rth，从而增加了成本。另一方面，成形双折射膜的使用仅通过优化总厚度而得到对Rth的控制，而没有导致材料种类的数量增加，并且没有增加引入新的控制技术的需要。因此，成形双折射膜的延迟补偿板还在色散方面易于优化，增加了成本方面的优势。
图7示出了在如RGB的单波段中总厚度优化的图6中所示的实例中成形双折射膜的垂直延迟(Rth＝Δnth·d)的色散。液晶面板的残留延迟在蓝波段中变为最大，而在红波段中变为最小。因此，层数在蓝波段中变为最大，而在红波段中变为最小。如以上所描述的，不同于使用膜或液晶的情况，成形双折射膜型延迟补偿板仅仅通过控制允许有效的延迟补偿的层数而在整个可见光范围获得最佳的延迟。此外，对于对应于用于单色的液晶显示装置1R、1G、1B设置的延迟补偿器40来说，通过采用对每种颜色优化同时在成形双折射膜的厚度上不同的延迟补偿板可以在如上述构造的投射型图像显示装置15A、15B中确保合适的延迟补偿。
图8A和图8B是示出了延迟补偿板50的示例性结构的剖视图。如图8A所述，延迟补偿板50主要具有支持体(support body)51、形成在该支持体51的一个表面上的成形双折射膜(光学多层膜)52、以及粘结在该支持体51的另一个表面上的聚合物膜53。另一方面，图8B中所示的延迟补偿板50具有一对支持体51，在该一对支持体51的一个面上粘附有成形双折射膜52且在其的另一个面上同时将聚合物膜53夹置于一对支持体51的中间并粘附，延迟补偿板50的表面和背面具有形成其上的分别由抗反射膜54、55组成的AR涂层。
支持体51被设置用于支持成形双折射膜52，并且是透明且各向同性的。支持体51的材料可以是玻璃，例如钠玻璃、不含碱金属的玻璃、或石英玻璃；或者可以是塑料，其中考虑到获得期望水平的各向同性，玻璃是优选的。
成形双折射膜52由通过交替堆叠折射率不同的第一和第二光学膜52a、52b而构造的光学多层膜组成。第一和第二光学膜52a、52b的结构没有被具体限制，只要其折射率彼此不同，并且可以根据折射率的期望的差Δnth进行选择。更具体地说，膜可以使用公知的无机材料，例如TiO2、Nb2O5、MgO、CeO2、ZrO2、Ta2O5、CaF2、Al2O3、SiO2、SnO2、MgF2等而构成。溅射法作为形成这些光学膜52a、52b的方法被例证。应当注意的是，具有更大折射率的第一和第二光学膜52a、52b中的任一种被称作高折射率膜，而具有更小折射率的第一和第二光学膜52a、52b中的任一种被称作低折射率膜。
成形双折射膜52的垂直延迟、厚度、以及堆叠数可以根据折射率的期望的差Δnth进行选择。更优选地，垂直延迟落在100nm至500nm的范围内，包括两端点值，厚度设定为基准波长的1/200以上1/10以下，并且叠层数为10层以上500层以下。
由此构造的成形双折射膜52相当于对垂直入射光束具有均匀折射率的介质，但是具有单轴、不倾斜、负的折射率椭圆体(负的C-板)的光学特性，因为它相对于倾斜的入射光束表现出各向同性。成形双折射膜52是高度光滑的，使得通过适当地选择组成周期结构的叠层材料、周期结构的厚度和间距可以很容易和精确地获得垂直延迟(Rth)。
另一方面，对用于补偿关于垂直入射光束的残留延迟的补偿板来说，面内延迟是必需的。具有的面内延迟为0的成形双折射膜52目前必需与具有面内延迟的某些层进行组合。因此，本实施例通过使成形双折射膜52与聚合物膜53组合而使成形双折射膜52表现出面内延迟。
该实施例的延迟补偿板50的面内延迟被调整为30nm或更小。关于液晶面板，设定聚合物膜53的面内延迟，使得延迟补偿板50的面内延迟R0c与液晶面板11的面内延迟R0p满足关系：1＜R0c/R0p≤10，优选为2≤R0c/R0p≤10，以及甚至更优选为5≤R0c/R0p≤8。
1≥R0c/R0p的条件很可能由于关于延迟补偿板50的旋转调整角度的限制导致待补偿的延迟量不足，或者导致在单个液晶面板11的延迟中进行变化、或在光学元件的设置角度中进行变化很困难。另一方面，10＜R0c/R0p的条件很可能导致相对于延迟补偿板50的旋转待补偿的延迟量的变化增加，从而使细微调整很困难。
图9是示出了延迟补偿板50的慢轴的方向的示意图。如图9所示，延迟补偿板50的慢轴R2的方向随着通过θ角旋转而被设定远离液晶面板11的慢轴R1的方向。延迟补偿板50的慢轴R2和液晶面板11的慢轴R1的之间形成的角θ优选落在45°以上85°以下的范围内，并且更优选为在45°以上65°以下的范围内。在这里液晶面板11的慢轴R1的方向表示液晶分子倾斜配向的方向。
通过液晶面板11的面内延迟(R0p)和延迟补偿板50的面内延迟(R0c)的值可以确定慢轴R2的方向。换句话说，延迟补偿板50在旋转其光轴的同时被组合，使得在延迟补偿器40的面内延迟和液晶面板11的面内延迟之间保持一致。延迟补偿器40使延迟补偿板50在±10°范围内(-10°至+10°)旋转。
以下参照具体实例进一步进行说明。
图10是示出了液晶面板11的慢轴的方向的示意图。图11是示出了延迟补偿板的慢轴的方向的示意图。图12示出了慢轴的旋转角(θ)与待补偿的延迟量之间的关系，这是在以下情况下获得的：具有6nm的面内延迟的微延迟板设置在具有3nm的面内延迟的液晶面板上，并且延迟补偿板以顺时针方向旋转，采用其中液晶面板的慢轴R1和延迟补偿板的慢轴R2重合为0°的位置。图12中的点划线比较地示出了当使用1/4波长板(面内延迟为128nm)时测量的结果。
在图12所示的实例中，具有3nm的面内延迟的液晶面板需要-3nm的待补偿的延迟量。1/4波长板引起待补偿的延迟量相对于其慢轴的旋转的极其大的变化，使得为了获得约-3nm的待补偿的延迟量，使用它作为延迟补偿板的任何尝试增加了对以精确为±0.5°或更小的精度来设定慢轴的旋转角的需要，增加了优化对比度的困难。另外，在慢轴的方向上发生的任何移动将导致待补偿的延迟量的较大的变化，并且将导致补偿功能的大大降低。
相反，具有6nm的面内延迟的微延迟补偿板的使用需要对慢轴R2进行多达约60°的旋转，以便获得-3nm的待补偿的延迟量。在这种情况下，待补偿的延迟量相对于慢轴R2的旋转仅以很小的程度变化，使得通过在±10°的范围内旋转慢轴R2可以很容易对对比度进行细微调整，提供了对液晶面板变化的适应性。应当理解，即使在慢轴R2的方向上的偶然的移动仅导致补偿功能的小的降低。
如以上所描述的，通过调整延迟补偿板的慢轴的方向，并同时通过提供用于这种细微调整的旋转机构，可以精确地优化对比度，从而在使单个液晶面板的预倾斜量灵活地变化的同时实现延迟补偿。
接着，图13示出了当延迟补偿板的面内延迟R0c与液晶面板的面内延迟R0p的比率(R0c/R0p)变化时，在延迟补偿板的慢轴R2的旋转角与待补偿的延迟量之间的关系。图中所示的实例涉及其中液晶面板的面内延迟R0p为3nm，而延迟补偿板的面内延迟R0c分别为3nm(R0c/R0p＝1)、4.5nm(R0c/R0p＝1.5)、6nm(R0c/R0p＝2)、以及9nm(R0c/R0p＝3)的情况。
如图13所示，在R0c/R0p＝1的情况下，通过使延迟补偿板的慢轴R2相对于液晶面板的慢轴R1旋转约85°，可以获得-3nm的待补偿的延迟量。可以以稳定的方式补偿对比度，几乎不引起待补偿的延迟量相对于轴的位置变化的改变。然而，如果液晶面板的面内延迟变化超过3nm，则需要通过达±10°或更大的旋转角度进行调整，并且有时不能获得必需的待补偿的延迟量。考虑到使延迟补偿器装配到液晶面板上的结构，连接能够超过±10°旋转延迟补偿板的机构是很困难的。
相反，在R0c/R0p＝1.5的情况下，通过使延迟补偿板的慢轴R2远离液晶面板的慢轴R1旋转约65°，可以获得大约-3nm的待补偿的延迟量。在R0c/R0p＝2的情况下，通过以约62°至63°旋转，以及在R0c/R0p＝3的情况下，通过以约52°旋转可以获得类似的待补偿的延迟量。待补偿的延迟量相对于延迟补偿板的轴的位置变化的改变可以大于对R0c/R0p＝1的情况，但是不能达到由1/4波长板引起的变化，导致仅对对比度的很小影响。待补偿的延迟量在距离-3nm中心值的增加方向和减小方向上都是可调整的，并且关于具有延迟变化的液晶面板可以被优化。延迟补偿板在旋转角为±10°或更小的可调整范围内还具有对液晶面板的延迟量的变化的适应性。
如上所述，通过使延迟补偿板的面内延迟R0c大于液晶面板的面内延迟R0p，以致满足关系：R0c/R0p＞1，可以以精确的方式补差液晶面板的面内延迟量，并使对比度变得容易调整。
聚合物膜的折射率的面内差为Δn0＜0.005，证明在Δn0的降低的容易性。因此，由于反射光束的偏光状态的小的变化，减少了光泄漏，并且同时，由于折射率的小的差异而改善了AR特性。通过选择材料可以增大玻璃转化温度(Tg)，从而还可以观察到耐环境性能优异的延迟补偿板。通过单轴和双轴定向可以控制细微的面内延迟。在这种情况下，也可以采用层叠的膜。因为垂直延迟Rth通过成形双折射膜是适当调整的，所以需要的膜的数量减小。因此，可以降低面内延迟的不均匀性和光轴方向上的不均匀性。
对于聚合物膜53，优选使用具有耐热性、低吸水性、以及低光弹性模量性能并具有小的延迟变化的材料。满足这些特性的膜可通过聚合物膜例如降冰片烯基膜、聚碳酸酯(PC)膜、三醋酸纤维素膜、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)膜等来举例说明。在它们之中，降冰片烯基膜具有尤其优异的特性。
聚合物膜53被粘附在其一个表面上支持光学多层膜52的支持体51的另一个表面上。粘结聚合物膜53和支持体51的方法没有被具体限制，允许采用使用压敏粘合剂如胶粘剂(tacky agent)或粘合片(adhesive sheet)、以及包含光固化树脂(photo-curing resin)、热固性树脂等的各种粘合剂的粘附。可以将丙烯酸基和环氧基的树脂用到任何粘合剂中，其中，考虑到光学特性如透明度，丙烯酸树脂是优选的。
在固化后粘合剂的折射率优选相当于聚合物膜53的折射率，或者优选落在聚合物膜53的折射率和支持体51的折射率中间。固化后粘合剂的热膨胀系数优选相当于聚合物膜53的热膨胀系数，或优选落在聚合物膜53的热膨胀系数和支持体51的热膨胀系数中间。
设置抗反射膜54、55用于防止入射光束(例如，红光、绿光和蓝光)的反射，并且优选其反射率被调整为1％或更小。通过将反射率调整为1％或更小，可以抑制由于反射光束引起的对比度的降低。抗反射膜54、55可以是单层的抗反射膜或具有两个或多个层的多层抗反射膜。例如，溅射工艺可以作为形成这些抗反射膜54、55的方法被加以举例说明。
如上所述，该实施例中的延迟补偿板50通过成形双折射膜52和聚合物膜53的层叠被构造，使得可以构造耐环境性能优异，面内延迟变化、垂直延迟变化、光轴方向不均匀性较小，垂直延迟可控性优异以及面内折射率差较低的延迟补偿板。
尤其是，该实施例的延迟补偿板50通过控制成形双折射膜52的厚度可以很容易地调整垂直延迟(Rth)，因此，可以不必使用用于Rth调整的多层膜。在抗反射膜54、55形成的同时也可执行试样式(Sample-wise)Rth调整。另外，延迟补偿板被构造为具有对单色的每个液晶面板优化的Rth，使得降低由于色散的影响，从而改善显示图像的质量。
[实例]
以下段落将解释本发明的实例，而不是限制本发明。
(实例1)
对如下所述制造的成形双折射膜的垂直延迟(Rth)的可控性进行评价。
如图14所示，在由石英基板组成的支持体61上，作为低折射率膜的SiO2膜和作为高折射率膜的Nb2O5膜被交替堆叠为总共70层(试样1)、总共90层(试样2)、以及总共100层(试样3)，从而制造成形双折射层(光学多层膜)62。
将SiO2膜和Nb2O5膜的厚度调整为10nm。使用获自ULVACInc的“ULDis-900CV”作为成膜装置。使用获自Otsuka ElectronicsCo.，Ltd.的“RETS-100”测量这些试样1至3的延迟与入射角的关系。结果示于图15中。在附图中，横坐标代表入射角，而纵坐标代表Re(延迟)的量。
如图15所示，试样对于垂直入射光束表现的延迟为0nm，或表示为面内延迟R0＝0nm。在倾斜光束入射的情况下，延迟随着角的增加而增加。因此发现折射率满足关系：nx＝ny＞nz，证明试样是负的C-板。垂直延迟Rth根据70、90和100的层数的顺序增加。这可归因于随着层数增加引起总厚度的增加。
图16比较地示出了Re与入射角的关系的测量数据和使用上述方程式(1)估算的Re与入射角的关系的计算值，其获自由总共100层的每层厚度为10nm的SiO2膜和Nb2O5膜组成的试样(试样3)。在图16中，实线表示测量数据，而点划线代表计算结果。如从图16中显而易见的，测量数据和计算值表现出良好的一致性，表明通过控制膜的厚度可以以精确的方式控制Rth。
(实例2)
制造根据本发明其它实施例的具有成形双折射膜的延迟补偿板，以及没有设置有这种成形双折射膜的延迟补偿板，并且确定补偿延迟的单独的效果。
将作为成形双折射膜的堆叠为总共70层的SiO2膜和Nb2O5膜的重复多层膜形成在0.3mm厚的两个石英基板中的每一个上。两者的厚度被确定为10nm。使用获自ULVAC Inc的“ULDis-900CV”作为成膜装置。然后在试样表面上给出适合于蓝波段的AR涂层。可以发现，在430nm至500nm的波段中，反射率为0.5％或更小。
两个石英基板在它们的表面上，相对于成膜表面被结合，同时将具有的面内延迟为8nm、而垂直延迟为-40nm的降冰片烯基聚合物膜(由JSR Corporation制造的“Arton膜(商品名)”)置于之间(参见图8B)。可见光固化树脂用于粘附。然后，使用切片机加工所获得的叠层，并切成目标尺寸的各片。以这种方式，获得了具有的面内延迟为R0＝8nm、垂直延迟为Rth＝-320nm、以及在蓝波段中的反射率为0.5％或更小的延迟补偿板。
[比较例1]
如图17所示，适合于蓝波段的AR涂层74、75分别形成在0.3mm厚的两个石英基板71、71上。可以发现，在430nm至500nm的波段中，AR涂层74、75的反射率为0.5％或更小。
在单个石英基板71、71的表面上，相对于成膜表面，形成具有的面内延迟为50nm、而垂直延迟为-100nm的双轴定向的、降冰片烯基聚合物膜73A，以及形成具有的面内延迟为70nm、而垂直延迟为-100nm的双轴定向的、降冰片烯基聚合物膜73B，并且然后粘结聚合物膜73A和73B，以便在堆叠后调整面内延迟至20nm，同时定位其光轴使得彼此正交。可见光固化树脂用于粘附。然后，使用切片机加工所获得的叠层，并切成目标尺寸的各片。以这种方式，获得了具有的面内延迟为R0＝20nm、垂直延迟为Rth＝-200nm、以及在蓝波段中的反射率为0.5％或更小的延迟补偿板。
对根据实例2的两个试样、以及根据比较例1的试样评价延迟补偿特性。组合使用具有垂直配向的、反射型的液晶面板和线栅偏振器的光学系统(参见图2)。延迟补偿板设置在用于蓝色的液晶面板和用于蓝色的线栅偏振器之间。然后，延迟补偿板绕对延迟补偿板为法线方向的旋转轴旋转，以便确定给出最大对比度的旋转角，并且在该角测量黑色强度、白色强度和对比度。测量的结果示于表1中。
[表1]
  黑色强度   白色强度   对比度
 实例2   3.34   10510   3147
 对比例1   3.56   10570   2969
如表1所示，在实例2中的对比度为3147，而在比较例1中的对比度为2969，从中可以证实成形双折射膜的优越性。尽管在该实例中没有实施，但是通过优化成形双折射膜的层数和厚度，可以进一步改善对比度，如适应于蓝波段。
(实例3至6)
如下所述，通过旋转实例和比较例的延迟补偿板的慢轴观察的，测量关于液晶面板的待补偿的延迟量。进行顺时针方向旋转，采用其中液晶面板的慢轴R1和延迟补偿板的慢轴R2重合为0°的位置(参见图10、图11)。液晶面板的面内延迟(R0p)被调整为2.5nm。
[实例3]
制备具有的面内延迟为R0c＝12nm的延迟补偿板，并且测量当延迟补偿板的慢轴R2相对于液晶面板的慢轴R1旋转时观察的，待补偿的延迟量的变化(R0c/R0p＝4.8)。
[比较例2]
制备具有的面内延迟为R0c＝30nm的延迟补偿板，并且测量当延迟补偿板的慢轴R2相对于液晶面板的慢轴R1旋转时观察的，待补偿的延迟量的变化(R0c/R0p＝12)。
图18示出了在上述实例3和比较例2中的待补偿的延迟量的测量结果。在液晶面板具有的面内延迟R0p为2.5nm的情况下，对延迟补偿板必需的待补偿的延迟量为-2.5nm。图18教导如下。
即，在比较例2中，必需以±0.5°或更小的精度设定慢轴R2，以便获得多达约-2.5nm的待补偿的延迟量，由于待补偿的延迟量相对于慢轴的旋转的变化是极其大的，表明在优化对比度方面的困难。还应当理解，在慢轴R2的方向上的任何偶然的移动会引起待补偿的延迟量的很大的变化，因此在相当大程度上降低了补偿功能。
相反，在实例3中，慢轴R2可以以约51°被方便地旋转，以便获得-2.5nm的待补偿的延迟量，由于待补偿的延迟量相对于慢轴R2的旋转的小的变化，证明通过慢轴R2的旋转对对比度的细微调整的容易性。还应当理解，可以确保液晶面板中的变化和光学元件的设定角度中的变化的适应性，因为对比度可以在±2nm的范围内被补偿。另外，可以发现，在慢轴R2的方向上的偶然的移动仅导致补偿功能的小的降低。
接着，将说明证明延迟补偿板的面内延迟R0c和液晶面板的面内延迟R0p之间的关系的实例。
[实例4]
制备具有的面内延迟为R0c＝20nm的延迟补偿板，并且测量当延迟补偿板的慢轴R2相对于液晶面板的慢轴R1旋转时观察的，待补偿的延迟量的变化(R0c/R0p＝8)。
[实例5]
制备具有的面内延迟为R0c＝9nm的延迟补偿板，并且测量当延迟补偿板的慢轴R2相对于液晶面板的慢轴R1旋转时观察的，待补偿的延迟量的变化(R0c/R0p＝3.6)。
[实例6]
制备具有的面内延迟为R0c＝6nm的延迟补偿板，并且测量当延迟补偿板的慢轴R2相对于液晶面板的慢轴R1旋转时观察的，待补偿的延迟量的变化(R0c/R0p＝2.4)。
[比较例3]
制备具有的面内延迟为R0c＝2.5nm的延迟补偿板，并且测量当延迟补偿板的慢轴R2相对于液晶面板的慢轴R1旋转时观察的，待补偿的延迟量的变化(R0c/R0p＝1)。
图19示出了在实例3至实例6和比较例3中的待补偿的延迟量的测量结果。如图19所示，通过远离液晶面板的慢轴R1以约85°旋转延迟补偿板的慢轴R2，基于R0c/R0p＝1的关系的比较例3可以成功地获得-2.5nm的待补偿的延迟量。可以以稳定的方式补偿对比度，几乎不引起待补偿的延迟量相对于轴的位置变化的改变。然而，如果液晶面板的面内延迟变化超过2.5nm，则必须通过达±10°或更大的旋转角进行调整，并且有时不能获得必需的待补偿的延迟量。考虑到使延迟补偿器装配到液晶面板上的结构，连接能够超过±10°旋转延迟补偿板的机构是很困难的。
相反，在基于R0c/R0p＝4.8的关系的实例3中，通过相对于液晶面板的慢轴R1以约51°旋转延迟补偿板的慢轴R2，可以获得约-2.5nm的待补偿的延迟量。在基于R0c/R0p＝8的关系的实例4中，通过以约49°旋转，在基于R0c/R0p＝3.6的关系的实例5中，通过以约53°旋转，以及在基于R0c/R0p＝2.4的关系的实例6中，通过以约57°旋转，可以获得类似的待补偿的延迟量。待补偿的延迟量相对于延迟补偿板的轴的位置变化的改变可以大于在R0c/R0p＝1的情况，但是不能达到在基于R0c/R0p＝12的关系的比较例2中观察到的变化，导致仅对对比度的很小的影响。待补偿的延迟量在距离-2.5nm中心值的增加方向和减小方向上都是可调整的，并且关于具有延迟变化的液晶面板可以被优化。延迟补偿板在旋转角为±10°或更小，例如±5°或更小的可调整范围内，还具有对液晶面板的延迟量的变化的适应性。
如上所述，通过调整延迟补偿器的面内延迟R0c以致满足关系1＜R0c/R0p，并且更优选为关系2≤R0c/R0p，可以以更加精确的方式补偿液晶面板的面内延迟，并且简化对比度的调整。
10＜R0c/R0p的关系增加了待补偿的延迟量相对于慢轴R2的角度变化的改变，从而使细微调整很困难。在表示为10≥R0c/R0p的范围内，可以减少对对比度的不良影响。
以上已描述了本发明的实施例和实例，当然在不限定本发明的情况下，根据本发明的技术精神可以进行各种变更。
例如，尽管构成延迟补偿板50的成形双折射膜52在上述实施例中形成在支持体51上，但成形双折射膜52在不使用支持体51的情况下可以直接形成在聚合物膜53上。
尽管，上述实施例说明了可用于投射型图像显示装置的液晶显示装置，同时例证了反射型液晶显示装置，但本发明不限于此，还可适用于透射型液晶显示装置。在这种情况中，延迟补偿板仅在光束入射侧的表面上、而不在两个主表面上设置有抗反射膜是足够好的。
可替换地，投射型图像显示装置的光学系统不限于如上所述的三板型光学系统，而可以是单板型光学系统。还可替换地，本发明还可适用于作为平板显示装置的直观型液晶显示装置。
本领域的普通技术人员应当理解，可以根据设计要求和其它因素进行各种变更、组合、子组合、以及改变，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围内。

Claims (17)

1.一种具有双折射性能的用于补偿液晶面板的残留延迟的延迟补偿板，所述延迟补偿板包括：
组合单元，所述组合单元由光学多层膜和聚合物膜形成，所述光学多层膜由以规则的顺序堆叠的具有不同折射率的多个层构成，并且所述光学多层膜是成形双折射膜，并且其中，所述延迟补偿板和所述液晶面板的面内延迟满足以下关系：
1＜R0c/R0p≤10，
其中，R0c是所述延迟补偿板的面内延迟，而R0p是所述液晶面板的面内延迟。
2.根据权利要求1所述的延迟补偿板，其中，所述光学多层膜具有负的垂直延迟。
3.根据权利要求1所述的延迟补偿板，其中，所述聚合物膜具有30nm以下的面内延迟。
4.根据权利要求1所述的延迟补偿板，其中，所述聚合物膜具有小于0.005的折射率的面内差。
5.根据权利要求1所述的延迟补偿板，其中，所述聚合物膜是降冰片烯基树脂膜。
6.一种用于补偿液晶面板的残留延迟的延迟补偿器，所述延迟补偿器包括：
具有双折射性能的延迟补偿板，并且
其中，所述延迟补偿板由光学多层膜和聚合物膜的组合单元形成，
所述光学多层膜由以规则的顺序堆叠的具有不同折射率的多个层构成，并且所述光学多层膜是成形双折射膜，并且其中，所述延迟补偿板和所述液晶面板的面内延迟满足以下关系：
1＜R0c/R0p≤10，
其中，R0c是所述延迟补偿板的面内延迟，而R0p是所述液晶面板的面内延迟。
7.根据权利要求6所述的延迟补偿器，进一步包括旋转装置，所述旋转装置绕基本上垂直于所述液晶面板的主表面的旋转轴旋转所述延迟补偿板。
8.根据权利要求7所述的延迟补偿器，其中，所述延迟补偿板的旋转角范围为±10°或更小。
9.一种液晶显示装置，包括：
控制透射光的液晶面板；以及
设置在所述液晶面板上、包括具有双折射性能的延迟补偿板的延迟补偿器，
其中，所述延迟补偿板包括由光学多层膜和聚合物膜形成的组合单元，
所述光学多层膜由以规则的顺序堆叠的具有不同折射率的多个层构成，并且所述光学多层膜是成形双折射膜，
并且其中，所述延迟补偿板和所述液晶面板的面内延迟满足以下关系：
1＜R0c/R0p≤10，
其中，R0c是所述延迟补偿板的面内延迟，而R0p是所述液晶面板的面内延迟。
10.根据权利要求9所述的液晶显示装置，其中，所述延迟补偿板在所述延迟补偿板的慢轴与所述液晶面板的慢轴之间具有的角为45°以上85°以下。
11.根据权利要求9所述的液晶显示装置，其中，所述延迟补偿器包括旋转装置，所述旋转装置绕基本上垂直于所述液晶面板的主表面的旋转轴旋转所述延迟补偿板。
12.根据权利要求9所述的液晶显示装置，其中，所述液晶面板由反射型液晶显示元件组成。
13.根据权利要求9所述的液晶显示装置，其中，所述液晶面板由垂直配向的液晶显示元件组成。
14.一种投射型图像显示装置，包括：
用于发射光源束的光源；
用于实施所述光源束的偏光分离的偏振光分束器；
用于调制经受所述偏光分离的所述光源束以产生成像光束的液晶面板；
显示所述成像光束的屏幕；
用于将所述成像光束投射到所述屏幕上的投射镜；以及
设置在所述液晶面板上，包括具有双折射性能的延迟补偿板的延迟补偿器，
其中，所述延迟补偿板包括由光学多层膜和聚合物膜形成的组合单元，
所述光学多层膜由以规则的顺序堆叠的具有不同折射率的多个层构成，并且所述光学多层膜是成形双折射膜，并且其中，所述延迟补偿板和所述液晶面板的面内延迟满足以下关系：
1＜R0c/R0p≤10，
其中，R0c是所述延迟补偿板的面内延迟，而R0p是所述液晶面板的面内延迟。
15.根据权利要求14所述的投射型图像显示装置，进一步包括：
将所述光源束分成三种主要颜色的分光器系统，其中，
所述液晶面板和所述延迟补偿器分别针对各种颜色的分光束而设置。
16.根据权利要求15所述的投射型图像显示装置，其中，构成所述延迟补偿板的所述光学多层膜对于各种颜色来说在厚度上不同。
17.根据权利要求14所述的投射型图像显示装置，其中，所述偏振光分束器是线栅偏振器。
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Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3972371B2 (ja) * 2005-03-15 2007-09-05 ソニー株式会社 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
JP4586781B2 (ja) * 2006-09-14 2010-11-24 ソニー株式会社 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
US8233100B2 (en) * 2008-02-01 2012-07-31 Au Optronics Corporation Shared light source in an electronic device
TWI425257B (zh) * 2008-12-15 2014-02-01 Sony Corp Phase difference element and display device
JP5538731B2 (ja) * 2009-01-29 2014-07-02 キヤノン株式会社 積層薄膜、位相板、及び反射型液晶表示装置
JP5568937B2 (ja) * 2009-10-02 2014-08-13 セイコーエプソン株式会社 液晶装置、電子機器および投射型表示装置
JP2011186331A (ja) * 2010-03-10 2011-09-22 Seiko Epson Corp 液晶装置および液晶メガネ
US8159624B2 (en) 2010-05-13 2012-04-17 Seiko Epson Corporation Projector
KR20130107265A (ko) * 2010-06-08 2013-10-01 리얼디 인크. 입체 액정 디스플레이 시스템
TWI414844B (zh) * 2010-07-15 2013-11-11 Au Optronics Corp 液晶顯示面板
JP5659738B2 (ja) * 2010-11-30 2015-01-28 東レ株式会社 成形用加飾シート
JP2012163620A (ja) * 2011-02-03 2012-08-30 Seiko Epson Corp 投射型表示装置
JP5768428B2 (ja) * 2011-03-23 2015-08-26 セイコーエプソン株式会社 プロジェクター
JP5541312B2 (ja) * 2012-04-20 2014-07-09 岩崎電気株式会社 偏光子ユニット、及び調整用治具
KR101991521B1 (ko) * 2012-04-20 2019-06-20 이와사키 덴끼 가부시키가이샤 편광자 유닛, 조정용 지그, 램프 교환대 및 조사 장치
US8681427B2 (en) * 2012-05-31 2014-03-25 Cymer, Inc. System and method for separating a main pulse and a pre-pulse beam from a laser source
CN103713454B (zh) 2012-09-28 2016-12-07 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 发光装置及相关投影系统
WO2014112212A1 (ja) * 2013-01-15 2014-07-24 ソニー株式会社 投影型表示装置および直視型表示装置
JP5895880B2 (ja) * 2013-03-18 2016-03-30 ソニー株式会社 光学素子、投射型画像表示装置および原盤
JP5924376B2 (ja) * 2014-06-23 2016-05-25 セイコーエプソン株式会社 液晶装置および電子機器
TW201627723A (zh) * 2015-01-06 2016-08-01 康寧公司 減輕彎曲液晶顯示器中之色斑的方法
WO2016147570A1 (ja) * 2015-03-19 2016-09-22 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 ヘッドアップディスプレイ
JP2017151164A (ja) * 2016-02-22 2017-08-31 住友化学株式会社 偏光板及び画像表示装置
KR20200074129A (ko) * 2017-10-25 2020-06-24 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 광학 지연기 세그먼트
CN107918230B (zh) * 2017-11-03 2021-03-16 惠科股份有限公司 液晶显示装置
EP3710889B1 (en) * 2017-11-17 2023-07-26 Meta Platforms Technologies, LLC Self-compensating liquid crystal retardation switch
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
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
JP6819759B2 (ja) * 2019-10-01 2021-01-27 ソニー株式会社 光源装置及び画像投影装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3019813U (ja) 1995-03-17 1996-01-12 赤羽通商有限会社 ソケット付き分岐ケーブル
DE69829023D1 (de) * 1997-07-29 2005-03-24 Victor Company Of Japan Flüssigkristallanzeigevorrichtung
JP2001316432A (ja) * 2000-05-10 2001-11-13 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 低複屈折グラフト変性ノルボルネン系樹脂およびその製造方法
US6805445B2 (en) * 2002-06-05 2004-10-19 Eastman Kodak Company Projection display using a wire grid polarization beamsplitter with compensator
US6839181B1 (en) * 2003-06-25 2005-01-04 Eastman Kodak Company Display apparatus
WO2005116737A2 (en) * 2004-05-24 2005-12-08 Colorlink, Inc. Polarization optics using a low-elasticity organic layer
US7345723B2 (en) * 2004-05-24 2008-03-18 Colorlink, Inc. LC panel compensators
TW200624447A (en) * 2004-11-25 2006-07-16 Sekisui Chemical Co Ltd Retardation film
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
JP2006171327A (ja) * 2004-12-15 2006-06-29 Fuji Photo Film Co Ltd 位相差補償素子並びにこれを用いた液晶表示装置及び液晶プロジェクタ
JP3972371B2 (ja) * 2005-03-15 2007-09-05 ソニー株式会社 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
JP4586781B2 (ja) * 2006-09-14 2010-11-24 ソニー株式会社 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

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US20080266470A1 (en) 2008-10-30
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