CN102103290B - 液晶显示装置以及投影机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种即使在组装有微型透镜阵列的液晶器件的入射侧以及射出侧的双方配置有补偿用光学元件的情况下，也能够实现比较精细的补偿的液晶显示装置。入射到液晶面板31a的入射光LI产生因受到微型透镜阵列72a的作用而更加发散那样的几何光学变化从而F值增加。与此对应，因为第1光学补偿板OC1的第1相位差r1比第2光学补偿板OC2的第2相位差r2大，所以能够以消除这种几何光学变化即F值的增加的影响的方式维持第1以及第2光学补偿板OC1、OC2的功能的平衡。即，能够使两光学补偿板OC1、OC2的补偿良好，能够使液晶光阀31的对比度、其视野角特性等进一步良好，进而能够提高投影机10的投影像的对比度。

Description

液晶显示装置以及投影机

本申请是申请号为200810176400.2、申请日为2008年12月5日、发明名称为“液晶显示装置以及投影机”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及图像形成用的液晶显示装置以及组装有这种液晶显示装置的投影机。

背景技术

作为以往的液晶投影机，有这样的投影机：使用扭曲向列型的液晶面板，并且在液晶面板和射出偏振板之间配置有由蓝宝石板等构成的2块补偿用光学元件，该蓝宝石板具有相对于光射出面在取向膜的研磨方向上倾斜规定角度的光学轴（参照专利文献1）。在这样的液晶投影机中，通过调整接近液晶面板配置的补偿用光学元件的光学轴、厚度等，能够补偿液晶的预倾，从而能够改善对比度。

此外，还存在多种通过在液晶面板中组装微型透镜阵列使照明光聚集到像素上，来提高显示特性的技术（例如参照专利文献2等）。

另外，还存在高温多晶硅扭曲向列液晶投影显示系统（例如参照专利文献3）。

[专利文献1]特开2004-198650号公报

[专利文献2]特开2003-287603号公报

[专利文献3]WO2004/042469A2，2004年5月21日公开

可是，在上述专利文献1那样的液晶面板中，虽然将补偿用光学元件配置在光射出侧，但在射出侧的空间、投影透镜的后焦点等的关系上，存在着在配置上受限制的情况，需要将补偿用光学元件不仅配置在光射出侧，而且还配置在光入射侧。在此，只要液晶面板不是组装有微型透镜阵列的面板就没有问题，但是，在液晶面板组装有微型透镜阵列的情况下，在微型透镜阵列的影响下，射出侧的光束的倾斜度全体会发生变化，从而不能进行精细的补偿。

发明内容

因而，本发明的目的在于提供一种即使在组装有微型透镜阵列的液晶器件的入射侧以及射出侧的双方配置有补偿用光学元件的情况下，也能够实现比较精细的补偿的液晶显示装置。

此外，本发明的目的在于提供一种组装有上述那样的液晶显示装置的投影机。

为了解决上述问题，本发明的液晶显示装置具备：（a）液晶面板，其具有包含以扭曲向列模式工作的液晶的液晶器件和与上述液晶器件相邻配置的微型透镜阵列；（b）为了对上述液晶器件进行光学的补偿而配置在上述液晶面板的入射侧的第1光学补偿板；以及（c）为了对上述液晶器件进行光学的补偿而配置在上述液晶面板的射出侧的第2光学补偿板；（d）其中，关于系统光轴方向的上述第1光学补偿板的第1相位差比关于上述系统光轴方向的上述第2光学补偿板的第2相位差大。

在上述液晶显示装置中，即使入射到液晶面板的光束产生因受到微型透镜阵列的作用而更加发散那样的几何光学变化，也因为第1光学补偿板的第1相位差比第2光学补偿板的第2相位差大，所以能够以消除这种几何光学变化的影响的方式维持第1以及第2光学补偿板的功能或者作用的平衡。即，即使在以补偿液晶器件的预倾为目的在液晶面板的入射侧以及射出侧的双方配置第1以及第2光学补偿板的情况下，也能够使两光学补偿板的补偿良好，能够使液晶显示装置的对比度等特性更加良好。

此外，如果采用本发明的具体的方式或者观点，则在上述液晶显示装置中，第1以及第2光学补偿板都是用无机物质形成的平板状的部件；第1相位差和第2相位差，分别根据以系统光轴方向为基准的第1光学补偿板的光学轴极角、折射率以及厚度，和以系统光轴方向为基准的第2光学补偿板的光学轴极角、折射率以及厚度而确定。在此情况下，通过调整第1以及第2光学补偿板的光学轴极角、折射率以及厚度，能够简易并且正确地使液晶器件的预倾的补偿适当化。

如果采用本发明的另一方式，则第1光学补偿板的光学轴具有在与取向膜的研磨方向平行的方向上倾斜的光学轴，该取向膜设置于液晶器件的入射侧或者射出侧中的一方侧，第2光学补偿板的光学轴具有在与取向膜的研磨方向平行的方向上倾斜的光学轴，该取向膜设置于液晶器件的入射侧或者射出侧中的另一方侧。在此情况下，能够将第1光学补偿板和第2光学补偿板分别有效地应用于设置在液晶器件的入射侧的一个取向膜附近的液晶的预倾的补偿和设置在射出侧的另一个取向膜附近的液晶的预倾的补偿。

如果采用本发明的再一种方式，则第2光学补偿板的第2相位差相对第1光学补偿板的第1相位差的比，与液晶面板的射出侧的有效的F值相对液晶面板的入射侧的有效的F值的比大致相等。在此，所谓液晶面板的入射侧的有效的F值，如果关注液晶面板的一个像素，假设在入射的照明光束中与相对于系统光轴最大倾斜的光束对应的开口角是α1[°]，则表示（tan（90°-α1/2））/2。同样，所谓液晶面板的射出侧的F值，如果关注液晶面板的一个像素，假设在射出的调制光束中与相对于系统光轴最大倾斜的光束对应的开口角是α2[°]，则表示（tan（90°-α2/2））/2。在此情况下，能够量化地大致正确地使第1光学补偿板和第2光学补偿板的预倾的补偿平衡。

而且，第2光学补偿板的第2相位差相对第1光学补偿板的第1相位差的比，能够具体地通过模拟、试制等，以改善对比度特性等的方式来进行调整或者修正。

本发明的投影机具备：（a）上述的光调制用的液晶显示装置；（b）对液晶显示装置进行照明的照明装置；（c）投影由液晶显示装置形成的图像的投影透镜。

在上述投影机中，能够提供一种具备上述的液晶显示装置，并且能够利用对比度等特性良好的液晶显示装置投影高品质的图像的投影机。

本发明的第2液晶显示装置具备：（a）液晶面板，其具有包含液晶的液晶器件和在液晶器件的入射侧的微型透镜阵列；（b）配置在微型透镜阵列的入射侧的第1光学补偿板；以及（c）配置在液晶面板的射出侧的第2光学补偿板；（d）其中，关于系统光轴方向的第1光学补偿板的第1相位差比关于系统光轴方向的第2光学补偿板的第2相位差大。在该液晶显示装置中，因为第1光学补偿板的第1相位差比第2光学补偿板的第2相位差大，所以即使入射到液晶面板的光束受到因微型透镜阵列而发散那样的几何光学变化，也能够以消除这种影响的方式使第1以及第2光学补偿板适宜地工作。由此，能够使两光学补偿板的补偿良好，能够使液晶显示装置的特性更加良好。

上述第2液晶显示装置在其具体化的方式中，进一步具有：配置在液晶面板的入射侧的第1偏振板；以及配置在液晶面板的射出侧的第2偏振板；其中，第1光学补偿板配置在第1偏振板和液晶面板之间；第2光学补偿板配置在液晶面板和第2偏振板之间。

本发明的第2投影机具备：（a）上述的光调制用的第2液晶显示装置；（b）对液晶显示装置进行照明的照明装置；（c）投影由液晶显示装置形成的图像的投影透镜。该投影机具备上述的第2液晶显示装置，能够利用良好的特性的液晶显示装置投影高品质的图像。

附图说明

图1是关于实施方式的投影机说明光学系统的结构的图；

图2是说明构成图1的投影机的液晶光阀的放大剖面图；

图3是说明对液晶面板的入射光以及射出光的状态的展开图；

图4（A）~（D）是说明第1以及第2补偿元件所实现的预倾的补偿的图；

图5是概念地说明第1以及第2补偿元件的补偿的效果的图；以及

图6是将F值比与相位差积分值的输入输出比的关系曲线化的图。

符号说明

10：投影机，21：光源装置，21a：光源灯，21d、21e：透镜阵列，21g：偏振光变换部件，21i：重叠透镜，23：色分离光学系统，23a、23b：分色镜，25：光调制部，25a、25b、25c：液晶面板，25e、25f、25g：偏振光滤光器，27：交叉分色棱镜，29：投影透镜，31：液晶光阀，31a：液晶面板，31b：第1偏振光滤光器，31c：第2偏振光滤光器，71：液晶层，72：第1基板，72a：微型透镜阵列，73：第2基板，75：共用电极，76、78：取向膜，77：像素电极，79：黑矩阵，80：液晶器件，EL：要素透镜，LI：入射光，LO：射出光，OC1：第1光学补偿板，OC2：第2光学补偿板，PP：像素部分，SA：系统光轴，d1、d2：厚度，θ1、θ2：光学轴极角。

具体实施方式

图1是说明本发明的一种实施方式的组装有液晶显示装置的投影机的光学系统的结构的概念图。

本投影机10具备：生成光源光的光源装置21；将来自光源装置21的光源光分割成红绿蓝3色的色分离光学系统23；由从色分离光学系统23射出的各色照明光照明的光调制部25；合成来自光调制部25的各色像光的交叉分色棱镜27；作为用于将经过了交叉分色棱镜27的像光投影到屏幕（未图示）上的投影光学系统的投射投影29。其中，光源装置21、色分离光学系统23、光调制部25以及交叉分色棱镜27成为形成应该投影到屏幕上的像光的图像形成装置。

在以上的投影机10中，光源装置21具备：光源灯21a；凹透镜21b；一对透镜阵列21d、21e；偏振光变换部件21g；重叠透镜21i。其中，光源灯21a例如由高压水银灯构成，其具备回收光源光使其向前方射出的凹面镜。凹透镜21b具有将来自光源灯21a的光源光平行化的作用，但是其也能够省略。一对透镜阵列21d、21e由配置成矩阵状的多个要素透镜组成，利用这些要素透镜分割经过了凹透镜21b的来自光源灯21a的光源光，分别地使其聚光、发散。偏振光变换部件21g将从透镜阵列21e射出的光源光例如变换为仅与图1的纸面垂直的S偏振光成分并提供给下一级光学系统。重叠透镜21i通过使经过了偏振光变换部件21g的照明光作为全体适宜会聚，能够实现对在光调制部25中设置的各色的液晶显示装置的重叠照明。即，经过了两个透镜阵列21d、21e和重叠透镜21i的照明光，经由后面详细说明的色分离光学系统23均匀地对设置在光调制部25中的各色的液晶面板25a、25b、25c进行重叠照明。

色分离光学系统23具备：第1以及第2分色镜23a、23b；作为修正光学系统的3个场透镜23f、23g、23h；反射镜23j、23m、23n、23o，该色分离光学系统23与光源装置21一同构成照明装置。在此，第1分色镜23a，在红绿蓝3色中，例如反射红光以及绿光并使蓝光透过。此外，第2分色镜23b，在所入射的红以及绿2色中，例如反射绿光并使红光透过。在该色分离光学系统23中，来自光源装置21的大致白色的光源光在反射镜23j上光路曲折并入射到第1分色镜23a。通过了第1分色镜23a的蓝光，例如以S偏振光原样，经由反射镜23m入射到用于调节入射角度的场透镜23f。此外，在第1分色镜23a上反射且在第2分色镜23b上进一步反射的绿光，例如以S偏振光原样，入射到场透镜23g。进而，通过了第2分色镜23b的红光，例如以S偏振光原样，经由透镜LL1、LL2以及反射镜23n、23o，入射到场透镜23h。透镜LL1、LL2以及场透镜23h构成中继光学系统。该中继光学系统具备将第1透镜LL1的像经由第2透镜LL2大致原样传递到场透镜23h的功能。

光调制部25具备：3块液晶面板25a、25b、25c；以夹着各液晶面板25a、25b、25c的方式配置的3组偏振光滤光器25e、25f、25g。在此，配置在第1光路OP1上的蓝光用的液晶面板25a、夹着它的一对偏振光滤光器25e、25e构成用于根据图像信息在2维上对蓝光进行亮度调制的蓝色用的液晶光阀。同样，配置在第2光路OP2上的绿光用的液晶面板25b、对应的偏振光滤光器25f、25f还构成绿色用的液晶光阀，配置在第3光路OP3上的红光用的液晶面板25c、偏振光滤光器25g、25g还构成红色用的液晶光阀。

通过透过色分离光学系统23的第1分色镜23a而分支的蓝光，经由场透镜23f入射到蓝光用的第1液晶面板25a。通过在色分离光学系统23的第2分色镜23b上反射而分支的绿光，经由场透镜23g入射到绿光用的第2液晶面板25b。通过透过第2分色镜23b而分支的红光，经由场透镜23h入射到红光用的第3液晶面板25c。各液晶面板25a~25c是用于以像素为单位调制入射的照明光的空间强度分布的非发光型的液晶显示装置，分别入射到各液晶面板25a~25c的3色光，根据作为电信号输入到各液晶面板25a~25c的驱动信号或者图像信号被进行调制。此时，利用偏振光滤光器25e、25f、25g调整入射到各液晶面板25a~25c的照明光的偏振方向，并且从由各液晶面板25a~25c射出的调制光中，获取规定的偏振方向的成分光作为像光。

交叉分色棱镜27是光合成部件，其呈粘贴4个直角棱镜而成的平面看大致正方形形状，在粘贴直角棱镜之间的界面处，形成有以X字形交叉的一对电介质多层膜27a、27b。一方的第1电介质多层膜27a反射蓝色光，另一方的第2电介质多层膜27b反射红色光。该交叉分色棱镜27使来自液晶面板25a的蓝光在第1电介质多层膜27a上反射而向行进方向右侧射出，使来自液晶面板25b的绿光经由第1以及第2电介质多层膜27a、27b直线前进、射出，使来自液晶面板25c的红光在第2电介质多层膜27b上反射而向行进方向左侧射出。

投影透镜29将由交叉分色棱镜27合成的彩色的像光，以所希望的倍率投影在屏幕（未图示）上。即，将与输入到各液晶面板25a~25c的驱动信号或者图像信号对应的所希望的倍率的彩色运动图像、彩色静止图像等投影到屏幕上。

图2是说明构成图1所示的投影机10的光调制部25的特定色用的液晶光阀的结构的放大剖面图。该液晶光阀31作为液晶显示装置发挥作用，其例如由配置在第1光路OP1上的蓝光用的液晶面板25a、夹着它的一对偏振光滤光器25e、25e构成。

在图示的液晶光阀31中，作为入射侧的偏振元件的第1偏振光滤光器31b、作为射出侧的偏振元件的第2偏振光滤光器31c，以其入射出射面的法线分别与系统光轴SA即Z轴平行，构成正交尼科耳棱镜的方式配置。在这第1以及第2偏振光滤光器31b、31c之间，以被它们夹着的方式配置有液晶面板31a。即，第1偏振光滤光器31b配置在液晶面板31a的入射侧，第2偏振光滤光器31c配置在液晶面板31a的射出侧。液晶面板31a根据输入信号以像素为单位使从第1偏振光滤光器31b侧入射的入射光LI的偏振方向在2维上变化，并将变化后的调制光作为射出光LO射出到第2偏振光滤光器31c侧。在液晶面板31a和两偏振光滤光器31b、31c之间，在入射侧配置有第1光学补偿板OC1，在射出侧配置有第2光学补偿板OC2。这第1以及第2光学补偿板OC1、OC2都是平板状的，与偏振光滤光器31b、31c同样，以其入射出射面的法线成为与系统光轴SA即Z轴平行的方式配置。

液晶面板31a夹着由以扭曲向列模式工作的液晶（即扭曲向列型的液晶）构成的液晶层71，在入射侧具备第1基板72，在射出侧具备第2基板73。这些基板72、73都是平板状的，与偏振光滤光器31b、31c同样，以其入射出射面的法线成为与系统光轴SA即Z轴平行的方式配置。而且，入射光LI所入射的第1基板72具备：沿着与XY面平行的面延伸存在的微型透镜阵列72a；配置在微型透镜阵列72a的内侧的主体部分72b。该微型透镜阵列72a具有以与后面说明的透明像素电极77即像素部分PP对应的规定图案在2维上排列的多个要素透镜EL。

在液晶面板31a中，在第1基板72的液晶层71侧的面上，设置有透明的共用电极75，在其上例如形成有取向膜76。另一方面，在第2基板73的液晶层71侧的面上，设置有配置成矩阵状的多个透明像素电极77以及与各透明像素电极77电连接的薄膜晶体管（未图示），在其上例如形成有取向膜78。在此，第1基板72的内侧部分（即主体部分72b）、第2基板73、被夹在其间的液晶层71、电极75、77是作为光能动元件，即作为用于根据输入信号调制入射光LI的偏振状态的液晶器件80发挥作用的部分。构成该液晶器件80的各像素部分PP包含：1个像素电极77；共用电极75的一部分；两取向膜76、78的一部分；液晶层71的一部分。在各像素部分PP中，利用设置在入射侧的第1基板72上的微型透镜阵列72a的各要素，能够汇集入射光LI的光束，有选择地使该光束入射。而且，在第1基板72和共用电极75之间，以区分各像素部分PP的方式设置有格子状的黑矩阵79。

在以上的液晶器件80中，取向膜76、78是用于使构成液晶层71的液晶性化合物在需要的方向上排列的膜。入射侧的取向膜76使与其邻近的液晶性化合物在第1研磨方向（例如X轴方向）上取向，射出侧的取向膜78使与其邻近的液晶性化合物在第2研磨方向（例如Y轴方向）上取向。在未向液晶层71施加电压的关断状态下，取向膜76具有使液晶性化合物的光学轴在包含第1偏振光滤光器31b的偏振面、即XZ面的方向上取向的作用，取向膜78具有使液晶性化合物的光学轴在包含第2偏振光滤光器31c的偏振面、即YZ面的方向上取向的作用。其结果，液晶层71中的液晶性化合物的光学轴，以从第1基板72到第2基板73逐渐扭曲的方式配置。即，与第1以及第2基板72、73的内侧即取向膜76、78相邻配置在液晶层71的两端侧的一组液晶性化合物的光学轴，在投影在XY平面上的情况下，相互例如呈90°的扭曲角。由此，能够使被夹在一对偏振光滤光器31b、31c之间的液晶层71以常白模式工作，在电压非施加的关断状态下确保最大透过状态（光导通状态）。而且，虽然在后面详细说明，但在液晶层71的两端侧即取向膜76、78的附近位置，液晶性化合物的光学轴相对于XY平面即与取向膜76、78相对的入射面、出射面等不是精细地平行，而是以相对于该入射面、出射面等倾斜一定的预倾角的状态配置。即，液晶层71中的液晶型化合物的光学轴，以保持相对于系统光轴SA倾斜的状态，并且根据与系统光轴SA平行的轴上的位置该轴的旋转的扭曲角逐渐增大那样的角度状态配置。

另一方面，在向液晶层71施加电压的导通状态即遮光状态（光关断状态）下，处于从两取向膜76、78远离的位置上的液晶性化合物的光学轴在与第1基板72的法线平行的方向（具体地，Z轴方向）上取向。但是，在液晶层71的两端侧即取向膜76、78的附近，液晶性化合物的光学轴大致维持原样。即，入射侧、射出侧处的液晶性化合物的光学轴在沿着第1以及第2偏振光滤光器31b、31c的偏振面的X方向、Y方向等上取向，但与XY面、即与取向膜76、78相对的入射面、出射面等不成水平也不成垂直。即，入射侧、射出侧等处的液晶性化合物的光学轴相对于系统光轴SA维持在倾斜的状态，相对于入射面、出射面等维持一定的倾角或者倾斜极角的状态。而且，在未向液晶层71施加电压的关断状态和施加了电压的导通状态下，存在于取向膜76、78的附近位置上的液晶性化合物的光学轴，虽然稍微变化，但维持在相对于XY面或者Z轴倾斜的倾斜状态。因而，在以对于导通状态即遮光状态的液晶层71的光学补偿为目的的情况下，假设将与这种倾斜状态对应的倾斜角称为预倾角。

配置在液晶器件80的入射侧的第1光学补偿板OC1由作为具有正的一轴性的折射率的光学材料的平板状的水晶板形成，其例如能够设置成用一块平板状的玻璃板支撑该水晶板的结构，但是，也能够设置成平板状的水晶板单体。构成该第1光学补偿板OC1的第1水晶板的光学轴，例如相对于XZ面平行，相对于Z轴成规定的光学轴极角。即，构成第1光学补偿板OC1的第1水晶板的光学轴，相对于系统光轴SA倾斜，例如在X轴方向上取向。以上，在提及第1光学补偿板OC1的厚度时，设定表示有效的第1水晶板的厚度，该厚度d1在后面详细说明，但考虑入射光LI的F值，将其设定为能够实现光学补偿那样的适当的值。

配置在射出侧的第2光学补偿板OC2也由平板状的水晶板形成，其例如能够设置成用一对平板状的玻璃板夹持该水晶板而接合的结构，但也可以设置为平板状的水晶单体。构成该第2光学补偿板OC2的第2水晶板的光学轴，例如相对于YZ面平行，相对于Z轴成规定的光学轴极角。即，构成第2光学补偿板OC2的第2水晶板的光学轴，相对于系统光轴SA倾斜，例如在Y轴方向上取向。以上，在提及第2光学补偿板的OC2的厚度时，设定表示有效的第2水晶板的厚度，该厚度d2，考虑射出光LO的F值，将其设定为能够实现光学补偿那样的适当的值。

以上说明的第1以及第2光学补偿板OC1、OC2具有协同地补偿因液晶层71的预倾而引起的视野角依赖性、对比度下降等的作用。具体地，设置在第1光学补偿板OC1中的第1水晶板、设置在第2光学补偿板OC2中的第2水晶板，预见入射光LI以及射出光LO的角度的状态，有效地消除因液晶层71的存在于入射端侧以及射出端侧的液晶的预倾而引起的液晶延迟（レタデ一シヨン）。因此，在第1以及第2光学补偿板OC1、OC2的制造时，分别调整构成它们的第1以及第2水晶板的光学轴的方位角、光学轴极角等，分别调整它们的厚度d1、d2。

图3是说明入射到液晶面板31a的入射光LI的状态、从液晶面板31a射出的射出光LO的状态的展开图。在此情况下，液晶面板31a例如是蓝光用的液晶面板25a，从而成为沿着系统光轴SA展开第1光路OP1的图。从图中可知，从液晶面板31a的特定像素射出的射出光LO的开口角α2[°]，在微型透镜阵列72a的影响下，比入射到液晶面板31a的对应像素的入射光LI的开口角α1[°]要大。即，作为液晶面板31a的入射侧的F值的FN1为（tan（90°-α1/2））/2，作为液晶面板31a的射出侧的F值的FN2为（tan（90°-α2/2））/2。因而，入射侧的F值FN1比射出侧的F值FN2大，与此对应，第1光学补偿板OC1的厚度d1比第2光学补偿板OC2的厚度d2大。具体地，第2光学补偿板OC2的厚度d2相对第1光学补偿板OC1的厚度d1的比（厚度比）成为与液晶面板31a的射出侧的F值FN1相对液晶面板31a的入射侧的F值FN2的比（F值比）大致相等。即，以下的关系成立。

d2/d1≈FN2/FN1           ...（1）

而且，为了降低由微型透镜阵列72a的聚光作用产生的对第2光学补偿板OC2的补偿功能的影响，希望以关于系统光轴SA方向的第2光学补偿板OC2的第2相位差r2相对第1光学补偿板OC1的第1相位差r1的比（相位差比）与液晶面板31a的射出侧的F值FN2相对液晶面板31a的入射侧的F值FN1的比（F值比）大致相等的方式，下式的关系成立，

r2/r1≈FN2/FN1                ...（2）

在该关系满足的情况下，认为能够使第1以及第2光学补偿板OC1、OC2的补偿功能平衡。如果对该点进一步详细说明，则在考虑在微型透镜阵列72a的入射侧配置第1光学补偿板OC1，在微型透镜阵列72a的射出侧配置第2光学补偿板OC2，因通过微型透镜阵列72a而使光束的发散角扩大时，可以说在第2光学补偿板OC2侧，比第1光学补偿板OC1侧光路有效地延长。即，因为考虑在第2光学补偿板OC2中，如果其F值与第1光学补偿板OC1相比减小，则相应地通过第2光学补偿板OC2的射出光LO相对系统光轴SA的倾角变大，所以考虑通过以相位差的减小补偿伴随这种F值的减小的光路的增加量，能够调整两光学补偿板OC1、OC2的补偿功能的平衡。但是，虽然在后面详细说明，但在本实施方式的情况下，第1以及第2光学补偿板OC1、OC2用同样的无机材料即水晶形成，折射率的值（平均值）相互相等。此外，第1以及第2光学补偿板OC1、OC2的、以系统光轴SA方向为基准的光学轴极角相互相等地设定。因而，为了调整第1以及第2光学补偿板OC1、OC2的补偿功能的平衡，考虑只要调整第2光学补偿板OC2相对第1光学补偿板OC1的厚度，使得上式（1）成立即可。

图4（A）~图4（D）是概念地说明第1以及第2光学补偿板OC1、OC2的预倾的补偿（即液晶延迟的补偿）的透视图。而且，关于这些图4（A）~4（D）的说明，是有关对液晶光阀31的垂直入射光的说明。

如图4（A）所示那样，液晶层71的入射面侧的平均的预倾，能够看作为例如相对于XZ面大致平行，相对于与系统光轴SA平行的Z轴倾斜角度φ0。即，这种预倾的折射率椭圆体RIE0成为其光学轴OA01相对于Z轴倾斜极角φ0的状态，光学轴OA01大致在+X方向上取向。而且，在接近于液晶层71的入射面的位置上，特别是极其接近于入射面的液晶性化合物的光学轴，与施加电压之前的预倾角相等，一般与入射面所成的角度是不足10°左右。进而，在电压施加时随着朝向液晶层中心部，液晶性化合物的光学轴急剧接近与入射面法线方向即Z方向平行的角度。

如图4（B）所示那样，液晶层71的射出面侧的平均的预倾，能够看作为例如相对于YZ面大致平行，相对于与系统光轴SA平行的Z轴倾斜角度φ0。即，预倾的折射率椭圆体RIE0成为其光学轴OA02相对于Z轴倾斜极角φ0的状态，光学轴OA02大致在+Y方向上取向。而且，在接近于液晶层71的射出面的位置上，特别是极其接近于射出面的液晶性化合物的光学轴，与施加电压前的预倾角相等，一般与入射面所成的角度不足10°左右。进而，在电压施加时随着朝向液晶层中心部，液晶性化合物的光轴急剧接近与射出面法线方向即Z方向平行的角度。

如图4（C）所示那样，构成第1光学补偿板OC1的第1水晶板的折射率椭圆体RIE1，成为其光学轴OA1相对于包含与研磨方向对应的X方向的XZ面大致平行，相对于与系统光轴SA平行的Z轴倾斜光学轴极角θ1的状态，如图4（D）所示那样，构成第2光学补偿板OC2的第2水晶板的折射率椭圆体RIE2成为其光学轴OA2相对于包含与研磨方向对应的Y方向的YZ面大致平行，相对于与系统光轴SA平行的Z轴倾斜光学轴极角θ2的状态。

图5是概念地说明第1以及第2光学补偿板OC1、OC2的补偿的综合的效果的图。合成了液晶层71的入射面以及射出面附近的预倾、构成两光学补偿板OC1、OC2的第1以及第2水晶板的折射率各向异性而得到的折射率椭圆体RIEt具有其光学轴OAt成为与Z轴平行的长轴的正的一轴性的折射率特性。该折射率椭圆体RIEt，因为从Z方向看的XY面内的折射率相等，是圆形的，所以对于相对于液晶层71的垂直入射光，补偿了液晶层71的预倾引起的液晶延迟。此外，即使对于相对于液晶层71倾斜入射的倾斜入射光，也能够降低与其入射的方位有关的依赖性，能够抑制因液晶延迟引起的视野角特性的劣化。

以上的说明是有关垂直入射到液晶光阀31的照明光的说明，实际的入射光LI在F值的FN1的范围中扩展。因而，作为处理具有这种扩展的入射光LI的方法，需要进行模拟、试制等以确保液晶光阀31的性能。此外，如上所述在微型透镜阵列72a的影响下，射出侧的F值FN2比入射侧的F值FN1小，与此对应，需要适宜地使第2光学补偿板OC2的相位差r2比第1光学补偿板OC1的相位差r1小。

以下，具体地说明液晶面板31a的入射出射光的F值与一对光学补偿板OC1、OC2的相位差的关系。以下的表1表示对于具体的液晶光阀31，在使液晶面板31a的入射出射光的F值FN1、FN2变化的情况下，实验地求取第1以及第2光学补偿板OC1、OC2的相位差的积分值的结果。而且，两光学补偿板OC1、CO2的厚度相等。

[表1]

在此，关于入射光LI的F值F1，因为入射光LI具有矩形剖面，所以将其对角方向的光束作为基准进行模拟。此外，在厚度配置在出射侧的情况下，计算了在最佳状态的光学补偿元件中近似地用入射侧的F值累计的第1相位差R1、用射出侧的F值累计的第2相位差R2。此时，关于入射光LI，在方位角0°~360°的范围内使其以每30°变化，使以系统光轴SA为基准的极角在0°~β[°]（根据F值设定）的范围内以每β/4[°]变化，来计算累计的相位差r1、r2等。而且，通过在该模拟之前预先使第1以及第2光学补偿板OC1、OC2的厚度变化，并且计算液晶光阀31的对比度，以提高对比度的方式实现厚度的最佳化。

图6是将F值比FN1/FN2与相位差积分值的比R2/R1的关系曲线化的图。在此，比R2/R1表示液晶面板31a的相位差积分值的射出侧F值计算值与入射侧F值计算值的比。在此情况下，F值比FN1/FN2成为上式（1）的F值比FN2/FN1的倒数。从曲线可知，F值比FN1/FN2与相位差积分值的比R2/R1相等。为了消除在入射侧和出射侧F值的差的影响，用入射侧的F值累计的第1相位差R1和用射出侧的F值计算的第2相位差R2必须相等，因此必须使第1光学补偿板OC1的厚度比第2光学补偿板OC2的厚度厚R1/R2（=FN2/FN1）。因而，通过使上式（1）、（2）的关系成立，能够调整第1以及第2光学补偿板OC1、OC2的补偿功能的平衡，能够使液晶光阀31的对比度、其视野角特性等更好。

以上的说明是作为液晶光阀31与蓝光用的液晶面板25a以及偏振光滤光器25e对应的情况进行说明的，但是，上述液晶光阀31的说明也同样适用于其他色用的液晶面板25b、25c以及偏振光滤光器25f、25g，在各液晶面板25b、25c中，将第1光学补偿板OC1配置在入射侧，将第2光学补偿板OC2配置在射出侧，并且通过根据入射出射的F值比进行两光学补偿板OC1、OC2的厚度调整等，进行两光学补偿板OC1、OC2的补偿功能的平衡调整。

从以上的说明可知，在组装到本实施方式的投影机10中的液晶光阀31中，即使入射到液晶面板31a的入射光LI产生因受到微型透镜阵列72a的作用而更加发散那样的几何光学变化从而F值增加，也因为第1光学补偿板OC1的第1相位差r1比第2光学补偿板OC2的第2相位差r2大，所以能够以消除这种几何光学变化即F值的增加的影响的方式维持第1以及第2光学补偿板OC1、OC2的补偿功能的平衡。即，能够使两光学补偿板OC1、OC2的补偿良好，能够使液晶光阀31的对比度、其视野角特性等进一步良好，进而能够提高投影机10的投影像的对比度。

以上就实施方式说明了本发明，但本发明并不限于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围内可以在各种方式下实施，例如可以实现以下那样的变形。

即，在上述实施方式中，是通过调整第1以及第2光学补偿板OC1、OC2的厚度比t2/t1来补偿入射出射的F值FN1、FN2的不同的，但是，也能够通过调整对于第1以及第2光学补偿板OC1、OC2设定的光学轴极角θ1、θ2，来补偿入射出射的F值FN2、FN1的不同。进而，也能够通过用不同的折射率各向异性材料形成第1以及第2光学补偿板OC1、OC2，并适宜调整两光学补偿板OC1、OC2的折射率、厚度等，来补偿入射出射的F值FN2、FN1的不同。

此外，在上述实施方式中，是用水晶板形成第1以及第2光学补偿板OC1、OC2的，但是，代替水晶板，能够将其他的正的一轴性的无机结晶材料用作为两光学补偿板OC1、OC2的材料。此外，代替水晶板，能够将蓝宝石等负的一轴性的无机结晶材料用作为两光学补偿板OC1、OC2的材料使用。进而，不仅是一轴性，而且代替水晶板，能够调整厚度使用具有光学各向异性的蒸镀膜。

此外，在上述实施方式中，是用水晶板等无机材料形成第1以及第2光学补偿板OC1、OC2的，但是，代替之，能够将有机材料（例如延伸膜、液晶等）用作为两光学补偿板OC1、OC2的材料。在为补偿用而使用延伸膜的情况下，例如相对地增大第1光学补偿板OC1侧的Rth，相对地减小第2光学补偿板OC2侧的Rth。此外，在为补偿用而使用液晶的情况下，例如相对地增大第1光学补偿板OC1侧的厚度，相对地减小第2光学补偿板OC2侧的厚度。

此外，在上述实施方式中，是将第1以及第2光学补偿板OC1、OC2与液晶器件80隔开地配置的，但是，例如能够利用透明的粘接剂，将两光学补偿板OC1、OC2粘贴在液晶面板31a上。

此外，在上述实施方式中，是设定构成液晶面板31a的液晶器件80以扭曲向列模式工作的，但是，液晶器件80不限于以扭曲向列模式工作。例如，能够使用组合以VA模式工作的VA型的液晶层和微型透镜阵列72a而成的液晶器件80。在此情况下，一般地，在液晶器件80的入射侧（即，微型透镜阵列72a的入射侧）配置第1偏振光滤光器31b，在液晶器件80和第1偏振光滤光器31b之间配置第1光学补偿板OC1。进而，在液晶器件80的射出侧配置第2偏振光滤光器31c，在液晶器件80和第2偏振光滤光器31c之间配置第2光学补偿板OC2。此时，例如使第2光学补偿板OC2比第1光学补偿板OC1薄，从而使第1光学补偿板OC1的、系统光轴SA方向的相位差比第2光学补偿板OC2的、系统光轴SA方向的相位差大。由此，即使入射到液晶面板31a的光束受到因微型透镜阵列72a而发散的几何光学变化，也能够以消除这种影响的方式使第1以及第2光学补偿板OC1、OC2适宜工作或者发挥作用。

此外，在上述实施方式的投影机10中，是用光源灯21a、一对透镜阵列21d、21e、偏振光变换部件21g以及重叠透镜21i构成光源装置21的，但是，关于透镜阵列21d、21e、偏振光变换部件21g等，能够省略，也能够将光源灯21a置换为LED等不同光源。

此外，在上述实施方式中，是在使用色分离光学系统23进行照明光的色分离，并在光调制部25中进行各色的调制后，在交叉分色棱镜27中进行各色的像的合成的，但是，也能够利用单个液晶面板即液晶光阀31形成图像。

在上述实施方式中，仅举了使用3个液晶面板25a~25c的投影机10的例子，但是，本发明也可以应用于使用了2块液晶面板的投影机中，或者，使用了4块或4块以上的液晶面板的投影机中。

在上述实施方式中，仅举了从观察屏幕的方向进行投影的正面型的投影机的例子，但是，本发明也可以应用于从与观察屏幕的方向相反侧进行投影的背投型的投影机。

Claims (6)

1.一种液晶显示装置，具备：

液晶面板，其具有包含以扭曲向列模式工作的液晶的液晶器件和与上述液晶器件相邻配置的微型透镜阵列；

为了对上述液晶器件进行光学的补偿而配置在上述液晶面板的入射侧的第1光学补偿板；以及

为了对上述液晶器件进行光学的补偿而配置在上述液晶面板的射出侧的第2光学补偿板；

其特征在于：

上述第1光学补偿板与上述第2光学补偿板用相同的无机材料形成；

以与上述液晶面板的入射出射面的法线平行的系统光轴方向为基准的上述第1光学补偿板的光学轴的极角，与以上述系统光轴方向为基准的上述第2光学补偿板的光学轴的极角相互相等；

上述第1光学补偿板的厚度比上述第2光学补偿板的厚度大，使得关于上述系统光轴方向的上述第1光学补偿板的第1相位差比关于上述系统光轴方向的上述第2光学补偿板的第2相位差大；

上述第2光学补偿板的上述第2相位差相对上述第1光学补偿板的上述第1相位差的比，与上述液晶面板的射出侧的F值相对上述液晶面板的入射侧的F值的比大致相等，

所述液晶面板的入射侧的F值为（tan（90°-α1/2））/2，其中α1是关于所述液晶面板的一个像素，在入射的照明光束中与相对于系统光轴最大倾斜的光束对应的开口角，

所述液晶面板的射出侧的F值为（tan（90°-α2/2））/2，其中α2是关于所述液晶面板的一个像素，在射出的调制光束中与相对于系统光轴最大倾斜的光束对应的开口角。

2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中：

上述第1光学补偿板的光学轴具有在与取向膜的研磨方向平行的方向上倾斜的光学轴，该取向膜设置于上述液晶器件的入射侧或者射出侧中的一方侧，上述第2光学补偿板的光学轴具有在与取向膜的研磨方向平行的方向上倾斜的光学轴，该取向膜设置于上述液晶器件的入射侧或者射出侧中的另一方侧。

3.一种投影机，具备：

光调制用的权利要求1或2所述的液晶显示装置；

对上述液晶显示装置进行照明的照明装置；以及

投影由上述液晶显示装置形成的图像的投影透镜。

4.一种液晶显示装置，具备：

液晶面板，其具有包含液晶的液晶器件和在上述液晶器件的入射侧的微型透镜阵列；

配置在上述微型透镜阵列的入射侧的第1光学补偿板；以及

配置在上述液晶面板的射出侧的第2光学补偿板；

其特征在于：

上述第1光学补偿板与上述第2光学补偿板用相同的无机材料形成；

以与上述液晶面板的入射出射面的法线平行的系统光轴方向为基准的上述第1光学补偿板的光学轴的极角，与以上述系统光轴方向为基准的上述第2光学补偿板的光学轴的极角相互相等；

上述第1光学补偿板的厚度比上述第2光学补偿板的厚度大，使得关于上述系统光轴方向的上述第1光学补偿板的第1相位差比关于上述系统光轴方向的上述第2光学补偿板的第2相位差大；

上述第2光学补偿板的上述第2相位差相对上述第1光学补偿板的上述第1相位差的比，与上述液晶面板的射出侧的F值相对上述液晶面板的入射侧的F值的比大致相等，

所述液晶面板的入射侧的F值为（tan（90°-α1/2））/2，其中α1是关于所述液晶面板的一个像素，在入射的照明光束中与相对于系统光轴最大倾斜的光束对应的开口角，

所述液晶面板的射出侧的F值为（tan（90°-α2/2））/2，其中α2是关于所述液晶面板的一个像素，在射出的调制光束中与相对于系统光轴最大倾斜的光束对应的开口角。

5.根据权利要求4所述的液晶显示装置，其中上述液晶显示装置进一步具有：

配置在上述液晶面板的入射侧的第1偏振板；以及

配置在上述液晶面板的射出侧的第2偏振板；

其中，上述第1光学补偿板配置在上述第1偏振板和上述液晶面板之间；

上述第2光学补偿板配置在上述液晶面板和上述第2偏振板之间。

6.一种投影机，具备：

光调制用的权利要求4或5所述的液晶显示装置；

对上述液晶显示装置进行照明的照明装置；以及

投影由上述液晶显示装置形成的图像的投影透镜。

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