CN105700244A - 液晶装置、投影机以及液晶装置的光学补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及液晶装置、投影机以及液晶装置的光学补偿方法。在液晶装置中,实现例如高对比度的显示。投影机(10等),具备:出射光的光源(12);在各自具有取向膜的一对基板之间,夹持包括给予预倾角的液晶分子(51)的液晶而成,并对光进行调制的液晶面板(15c);一对偏振板(15b等);第一相位差板(15a),具有(i-a)第一基板(1501a)、(ii-a)以单轴性的折射率各向异性的单轴性光轴沿厚度方向的方式被垂直蒸镀在所述第一基板上的垂直蒸镀膜(1501c)以及(iii-a)以第一折射率各向异性的第一光轴向消除由预倾角所产生的光的特性变化的第一方向倾斜的方式,被倾斜蒸镀到所述垂直蒸镀膜上的第一蒸镀膜(1503a);和被配置在所述一对偏振板之间的第二相位差板(15e),具有(i-b)第二基板(1501e)以及(ii-b)以第二折射率各向异性的第二光轴向消除所述光的特性变化且不同于第一方向的第二方向倾斜的方式,被倾斜蒸镀到第二基板上的第二蒸镀膜(1503e)。
Description
本申请是于2008年11月18日提交的申请号为200810177740.7、名称为“液晶装置、投影机以及液晶装置的光学补偿方法”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及具有偏振板以及相位差板的液晶装置、具有该液晶装置的投影机、该液晶装置的光学补偿方法以及用于该液晶装置的相位差板。
背景技术
作为这种液晶装置,有人提出通过“VA(垂直取向)模式”驱动的方式的液晶装置。这里,作为提高对比度的技术,有人提出使相位差板相对于液晶光阀倾斜配置的技术(参照下记的专利文献1)。
专利文献1:特开2006-11298号公报
但是,在如专利文献1所公开的技术那样将相位差板倾斜配置的情况下,必须按照液晶分子的取向方向,使相位差板倾斜。在这种情况下,在投影机的内部,由于例如空气的循环所得到的冷却效果的观点等,用于使相位差板倾斜的空间受限,所以存在可能难以提高对比度这一技术问题。或者,使该相位差板倾斜的机构变得复杂,在组装工序中,使相位差板倾斜的调整在技术方面是很困难的。
发明内容
本发明,是鉴于上述问题而做出的,其目的在于提供一种通过比较简单的机构能够显示高对比度的图像的液晶装置、具备该液晶装置的投影机以及该液晶装置的光学补偿方法。
(液晶装置)
本发明的第一液晶装置,为了解决上述问题,其包括:在各自具有取向膜的一对基板之间,夹持包括通过所述取向膜给予预倾角(即从法线方向起的倾斜角度)的液晶分子的垂直取向型的液晶而成,并对光进行调制的液晶面板;夹持所述液晶面板而配置的一对偏振板;和被配置在所述一对偏振板之间的第一相位差板,该第一相位差板具有(i)第一基板以及(ii)第一蒸镀膜,该第一蒸镀膜,保持第一折射率各向异性并且以所述第一折射率各向异性的第一光轴(例如主折射率nx,但nx>ny>nz)向消除由所述预倾角所产生的所述光的特性变化的方向倾斜的方式被倾斜蒸镀到所述第一基板上。
根据本发明的第一液晶装置,例如从光源出射的光,由例如反射镜以及分色镜等的色分离光学系统,被色分离为红色光、绿色光以及蓝色光。液晶面板,作为调制例如红色光、绿色光以及蓝色光的各种光的光阀使用。液晶面板,按照例如数据信号(或者图像信号),规定各像素的液晶分子的取向状态,在其显示区域显示与数据信号相对应的图像。通过各液晶像素显示的图像,由例如分色棱镜等的色合成光学系统合成,经由投影透镜,作为投影图像被投影到屏幕等的投影面上。
液晶面板,在一对基板之间夹持液晶而成。液晶,典型地是垂直取向型液晶、即VA(VerticalAlignment,垂直取向)型液晶。在一对基板的各自上,设有取向膜,通过该取向膜对构成液晶的液晶分子给予沿一定方向仅立起一定角度的预倾角。例如在液晶是VA型液晶时,液晶分子,相对于一对基板的基板面的法线沿一定方向仅倾斜预倾角地取向。该液晶分子,在没有对液晶面板施加电压时,维持预倾角,并且在对液晶面板施加电压时,靠近液晶面板的基板的平面方向地倾斜。由此,能够容易得实现例如垂直取向型的液晶、常黑方式的液晶。还有,被给予预倾角的液晶分子的长轴和一对基板的一边,典型地从一对基板的法线方向看去,可以相互成45度的角度。液晶面板,被夹持在一对偏振板之间地配置。
第一相位差板,具有(i)第一基板以及(ii)第一蒸镀膜,该第一蒸镀膜,保持第一折射率各向异性,并且以所述第一折射率各向异性的第一光轴向消除由预倾角所产生的光的特性变化的方向倾斜的方式被倾斜蒸镀到第一基板上。这里,在本发明所涉及的“光的特性变化”是指行进方向的变化、偏振状态的变化、频率、相位的变化等的光的基本特性参数中的至少一种发生变化。还有,本发明所涉及的“消除的方向”,理想地是指必要且能够将光的特性变化充分消除的方向,但实际是指包括这样的理想方向作为分量的方向。即,典型地从第一基板的法线方向俯视可见,理想的消除能力最高的方向,意味着第一折射率各向异性的折射率最大的第一光轴,与被给予预倾角的液晶分子的长轴方向相交的方向。典型地,优选,第一相位差板的第一蒸镀膜,包含无机材料而构成。由此,能够有效地防止由于光的照射以及随之而来的温度上升使第一相位差板劣化,能够构成可靠性优异的液晶装置。
并且,第一相位差板被配置在一对偏振板之间。更加具体而言,第一相位差板,被配置在一对偏振板中的一方的偏振板与液晶面板之间、或者一对偏振板中的另一方的偏振板与液晶面板之间。换言之,在一对偏振板之间,被配置在相对液晶面板光入射的一侧或光出射的一侧。
典型地,将第一折射率各向异性媒质作为第一蒸镀膜,以构成第一相位差板的第一折射率各向异性媒质的第一光轴、从第一基板的法线方向来看沿着与被给予预倾角的液晶分子的长轴方向相交的规定方向的方式,被倾斜蒸镀在第一基板上。这里,所谓规定方向,是指第一折射率各向异性媒质的第一光轴和液晶分子的长轴方向相交的该第一折射率各向异性媒质的第一光轴延伸的方向。具体而言,第一折射率各向异性媒质的第一光轴延伸的方向即规定方向,能够以液晶分子的长轴方向为基准,通过实验、理论、经验、模拟等个别具体规定,使得例如对比度、视角等的液晶装置的光学特性的等级达到例如最大值等的预期的值。
而且,典型地,将第一折射率各向异性媒质作为第一蒸镀膜倾斜蒸镀在第一基板上,使得上述第一相位差板的第一折射率各向异性媒质的光轴与第一基板以规定角度相交。这里,所谓规定角度是指第一折射率各向异性媒质的光轴与第一基板的相交角度。该规定角度,可以换言之是从90度减去第一基板的法线和与第一折射率各向异性媒质的主折射率相对应的光轴之间的角度的值。或者,换言之,该规定角度是与第一折射率各向异性媒质的主折射率相对应的光轴和上述规定方向之间的角度。具体而言,第一折射率各向异性媒质的光轴与第一基板相交的角度即规定角度,能够通过实验、理论、经验、模拟等个别具体规定,使得例如对比度、视角等的液晶装置的光学特性的等级达到例如最大值等的预期的值。
由此,第一相位差板的第一光轴(典型地nx,但(nx>ny>nz))沿着与仅倾斜预倾角的液晶分子的长轴方向相交的规定方向,因此,在第一基板的俯视方向上,第一相位差板的第一光轴将液晶分子的光学的各向异性朝向光学的各向同性地进行补偿。而且,第一相位差板的第一光轴(典型地nx),与第一基板以规定角度相交,因此,在第一基板的垂直面方向上,第一相位差板的第一光轴将液晶分子的光学的各向异性朝向光学的各向同性地进行补偿。即,由液晶分子形成的折射率椭圆体的长轴和由第一相位差板形成的折射率椭圆体的长轴相交,因此,能够使由液晶分子和第一相位差板的两者所形成的折射率椭圆体三维接近折射率球体。
因此,通过第一相位差板能够消除(即补偿)在液晶中产生的相位差(换言之是双折射效果)。其结果,在该液晶装置的工作时,能够通过第一相位差板,补偿由于从光源出射的光通过例如由仅倾斜预倾角的角度的液晶分子构成的液晶而发生的光的相位差。因此,能够防止通过液晶面板的光相对于出射侧的偏振板以相位偏离的状态入射。其结果,在例如出射侧的偏振板中,泄漏本来不应该使其通过的光的可能性减小,能够防止对比度的降低、视角的缩小。
这里,假设,在使用例如具有单轴性的折射率各向异性的相位差板等的光轴方向沿厚度方向的相位差板,通过使该相位差板倾斜,而补偿液晶分子的光学的各向异性的情况下,在液晶装置的内部,根据例如由空气的循环所产生的冷却效果的观点等,用于使相位差板倾斜的空间受限,因此适当防止对比度的降低在技术上是很困难的。或者,使该相位差板倾斜的机构变得复杂,在组装工序中,使相位差板倾斜的调整,在技术上是很困难的。
但是,在本发明中,尤其,如上所述,第一相位差板所具有的第一蒸镀膜,其保持第一折射率各向异性,并且以第一折射率各向异性的第一光轴向消除由预倾角所产生的光的特性变化的方向倾斜的方式,被倾斜蒸镀在第一基板上。典型地,通过第一蒸镀膜的倾斜蒸镀,使得第一相位差板的第一折射率各向异性的第一光轴,朝向规定方向,与第一基板或第二基板以规定角度相交,从而来补偿液晶分子的光学各向异性。因此,通过第一蒸镀膜的倾斜蒸镀,调整第一相位差板的第一折射率各向异性的第一光轴倾斜的方向以及第一相位差板的第一折射率各向异性的第一光轴与第一基板相交的角度,从而能够容易且高精度地补偿液晶面板的液晶分子的光学各向异性。还有,因为补偿了液晶面板的液晶分子的光学各向异性,所以几乎或完全没有必要使第一相位差板自身相对于光的入射方向倾斜,因此,在组装工序中,能够省略使第一相位差板倾斜的调整工序,能够简单且低成本地补偿液晶分子的光学各向异性,提高对比度。其结果,根据本发明的液晶装置,能够提高通过第一相位差板补偿在液晶中产生的相位差的效果,也能够提高对度。
如以上所说明的,根据本发明的液晶装置,通过第一蒸镀膜的倾斜蒸镀,调整第一相位差板的第一折射率各向异性的第一光轴倾斜的方向以及第一相位差板的第一折射率各向异性的第一光轴与第一基板相交的角度,从而能够通过第一相位差板可靠地补偿液晶面板中所产生的相位差。其结果,能够得到高对比度、高质量的显示。
本发明的第二液晶装置,为了解决上述问题,其包括:在各自具有取向膜的一对基板之间,夹持包括通过所述取向膜给予预倾角的液晶分子的垂直取向型的液晶而成,并对光进行调制的液晶面板;夹持所述液晶面板而配置的一对偏振板;被配置在所述一对偏振板之间、保持单轴性折射率各向异性并且所述单轴性折射率各向异性的单轴性光轴沿厚度方向的单轴性相位差板(所谓,C板);和被配置在所述一对偏振板之间的第一相位差板,该第一相位差板具有(i)第一基板以及(ii)第一蒸镀膜,该第一蒸镀膜,保持第一折射率各向异性,并且以所述第一折射率各向异性的第一光轴(例如主折射率nx,但nx>ny>nz)向消除由所述预倾角所产生的所述光的特性变化的方向倾斜的方式,被倾斜蒸镀到所述第一基板上。
根据本发明的第二液晶装置,例如从光源出射的光,由例如反射镜以及分色镜等的色分离光学系统,被色分离为红色光、绿色光以及蓝色光。液晶面板,作为调制例如红色光、绿色光以及蓝色光的各种光的光阀使用。液晶面板,按照例如数据信号(或者图像信号),规定各像素的液晶分子的取向状态,在其显示区域显示与数据信号相对应的图像。通过各液晶像素显示的图像,由例如分色棱镜等的色合成光学系统合成,经由投影透镜,作为投影图像被投影到屏幕等的投影面上。
液晶面板,在一对基板之间夹持液晶而成。液晶,典型地是垂直取向型液晶、即VA型液晶。在一对基板的各自上,设有取向膜,通过该取向膜对构成液晶的液晶分子给予沿一定方向仅立起一定角度的预倾角。例如在液晶是VA型液晶时,液晶分子,相对于一对基板的基板面的法线沿一定方向仅倾斜预倾角地取向。该液晶分子,在没有对液晶面板施加电压时,维持预倾角,并且在对液晶面板施加电压时,靠近液晶面板的基板的平面方向地倾斜。由此,能够简单地实现例如垂直取向型的液晶、常黑方式的液晶。还有,被给予预倾角的液晶分子的长轴和一对基板的一边,典型地从一对基板的法线方向看去,可以相互成45度的角度。液晶面板,被夹持在一对偏振板之间地配置。
尤其,单轴性相位差板被配置在一对偏振板之间,保持单轴性折射率各向异性并且单轴性折射率各向异性的单轴性光轴沿厚度方向。而且,第一相位差板,被配置在一对偏振板之间,其具有(i)第一基板以及(ii)第一蒸镀膜,该第一蒸镀膜,保持第一折射率各向异性,并且以第一折射率各向异性的第一光轴向消除由预倾角所产生的光的特性变化的方向倾斜的方式,被倾斜蒸镀到所述第一基板上。这里,在本发明所涉及的“光的特性变化”是指行进方向的变化、偏振状态的变化、频率、相位的变化等的光的基本特性参数中的至少一种发生变化。还有,本发明所涉及的“消除的方向”,是指理想地必要且能够将光的特性变化充分消除的方向,但实际是指包括这样的理想方向作为分量的方向。即,典型地从第一基板的法线方向俯视来看,理想的消除能力最高的方向,意味着第一折射率各向异性的折射率最大的第一光轴与被给予预倾角的液晶分子的长轴方向相交的方向。典型地,优选,第一相位差板的第一蒸镀膜,包含无机材料而构成。由此,能够有效地防止由于光的照射以及随之而来的温度上升使第一相位差板劣化的效果,能够构成可靠性优异的液晶装置。
典型地,将第一折射率各向异性媒质作为第一蒸镀膜,其以构成第一相位差板的第一折射率各向异性媒质的第一光轴、从第一基板的法线方向来看沿着与被给予预倾角的液晶分子的长轴方向相交的规定方向的方式,被倾斜蒸镀在第一基板上。这里,所谓规定方向,是指第一蒸镀膜的第一光轴和液晶分子的长轴方向相交的该第一蒸镀膜的第一光轴延伸的方向。具体而言,该第一蒸镀膜的第一光轴延伸的方向即规定方向,能够以液晶分子的长轴方向为基准,通过实验、理论、经验、模拟等个别具体规定,使得例如对比度、视角等的液晶装置的光学特性的等级达到例如最大值等的预期的值。
而且,典型地,以上述第一蒸镀膜的第一光轴与第一基板以规定角度相交的方式,将折射率各向异性媒质作为第一蒸镀膜并将其倾斜蒸镀在第一基板上。这里,所谓规定角度是指第一蒸镀膜的第一光轴与第一基板的相交角度。该规定角度,可以换言之是从90度中减去第一基板的法线和与第一蒸镀膜的折射率各向异性媒质的主折射率相对应的光轴之间的角度的值。或者,换言之,该规定角度是与第一蒸镀膜的折射率各向异性媒质的主折射率相对应的光轴和上述规定方向之间的角度。具体而言,第一蒸镀膜的折射率各向异性媒质的第一光轴与第一基板相交的角度即规定角度,能够通过实验、理论、经验、模拟等个别具体规定,使得例如对比度、视角等的液晶装置的光学特性的等级达到例如最大值等的预期的值。
由此,构成第一相位差板的第一蒸镀膜的第一光轴、换言之折射率各向异性媒质的主折射率nx的光轴,沿着与仅倾斜预倾角的液晶分子的长轴方向相交的规定方向,因此,在第一基板的俯视方向上,构成第一相位差板的第一蒸镀膜的第一光轴将液晶分子的光学的各向异性朝向光学的各向同性地进行补偿。而且,第一相位差板的光轴,与第一基板以蒸镀角度相交,因此,在第一基板的垂直面方向上,第一相位差板的第一光轴将液晶分子的光学的各向异性朝向光学的各向同性地进行补偿。
进而,而且,单轴性相位差板的单轴性光轴、换言之折射率各向异性媒质的主折射率nx’(或者ny’)的光轴延伸的方向,与仅倾斜预倾角的液晶分子的长轴方向相交,因此,在单轴性相位差板的俯视方向中,单轴性相位差板的光轴的短轴(即本发明所涉及的单轴性光轴的一个具体例)以及长轴,都将液晶分子的光学的各向异性朝向光学的各向同性地进行补偿。
即,由液晶分子形成的折射率椭圆体的长轴、由构成第一相位差板的第一蒸镀膜形成的折射率椭圆体的长轴和由单轴性相位差板形成的折射率椭圆体的长轴相交,因此,能够使由液晶分子、单轴性相位差板和构成第一相位差板的第一蒸镀膜的三者所形成的折射率椭圆体三维地接近折射率球体。
因此,通过单轴性相位差板和第一相位差板能够消除(即补偿)在液晶中产生的相位差(换言之是双折射效果)。其结果,在该投影机的工作时,能够通过单轴性相位差板和第一相位差板,补偿由于从光源出射的光通过例如由仅倾斜预倾角的角度的液晶分子构成的液晶而发生的光的相位差。因此,能够防止通过液晶面板的光相对于出射侧的偏振板以相位偏离的状态入射。其结果,在例如出射侧的偏振板中,泄漏本来不应该使其通过的光的可能性减小,能够防止对比度的降低、视角的缩小。
这里,假设,在使用例如具有单轴性的折射率各向异性的相位差板等的光轴方向沿厚度方向的相位差板,通过使该相位差板倾斜,而补偿液晶分子的光学的各向异性的情况下,在液晶装置的内部,根据例如由空气的循环所产生的冷却效果的观点等,用于使相位差板倾斜的空间受限,因此适当防止对比度的降低在技术上是很困难的。或者,使该相位差板倾斜的机构变得复杂,在组装工序中,使相位差板倾斜的调整,在技术上是很困难的。
但是,在本发明中,尤其,如上所述,单轴性相位差板的单轴性光轴,以补偿液晶分子的光学各向异性的方式配置。还有,尤其,如上所述,构成第一相位差板的第一蒸镀膜,保持第一折射率各向异性并且以第一折射率各向异性的第一光轴向消除由预倾角所产生的光的特性变化的方向倾斜的方式,被倾斜蒸镀在第一基板上。典型地,通过第一蒸镀膜的倾斜蒸镀,使第一蒸镀膜的第一光轴,朝向规定方向即所谓蒸镀方向,与第一基板以规定角度即所谓蒸镀角度相交,从而补偿液晶分子的光学各向异性。
因此,通过第一蒸镀膜的倾斜蒸镀,调整第一相位差板的折射率各向异性的光轴倾斜的方向以及第一相位差板的折射率各向异性的光轴与第一基板相交的角度,从而能够容易且高精度地补偿液晶面板的液晶分子的光学各向异性。
由此,由液晶分子形成的折射率椭圆体的长轴、由构成第一相位差板的第一蒸镀膜形成的折射率椭圆体的长轴和由单轴性相位差板构成的折射率椭圆体的长轴相交,因此,能够使由液晶分子、单轴性相位差板和第一蒸镀膜的三者所形成的折射率椭圆体三维地接近折射率球体。还有,因为补偿了液晶面板的液晶分子的光学各向异性,所以几乎或完全没有必要使单轴性相位差板以及第一相位差板自身倾斜,因此,在组装工序中,能够省略使单轴性相位差板以及第一相位差板倾斜的调整工序,能够简单且低成本地补偿液晶分子的光学各向异性,提高对比度。其结果,根据本发明的液晶装置,能够提高通过第一相位差板补偿在液晶中产生的相位差的效果,也能够提高对度。
如以上所说明的,根据本发明的液晶装置,通过第一蒸镀膜的倾斜蒸镀,调整第一相位差板的折射率各向异性的光轴倾斜的方向以及第一相位差板的第一折射率各向异性的第一光轴与第一基板相交的角度,而且使单轴性相位差板的单轴性折射率各向异性的单轴性光轴沿厚度方向,从而能够通过相位差板可靠地补偿液晶面板中所产生的相位差。其结果,能够得到高对比度、高质量的显示。
而且,能够将第一相位差板和单轴性相位差板配置在其他的不同的光学位置、或将单轴性相位差板暂时取出,因此能够简单地进行光学调整。而且,在第一相位差板和单轴性相位差板中,能够使制造方法、材质不同,因此能够以更低的成本进行光学调整。
本发明的第三实施方式,为了解决上述问题,其具备:在各自具有取向膜的一对基板之间,夹持包括通过所述取向膜被给予预倾角的液晶分子的垂直取向型的液晶而成,并对光进行调制的液晶面板;夹持所述液晶面板而配置的一对偏振板;被配置在所述一对偏振板之间的第一相位差板,该第一相位差板具有(i-a)第一基板以及(ii-a)第一蒸镀膜,该第一蒸镀膜,保持第一折射率各向异性并且以所述第一折射率各向异性的第一光轴向消除由所述预倾角所产生的所述光的特性变化的第一方向倾斜的方式,被倾斜蒸镀到所述第一基板上;和被配置在所述一对偏振板之间的第二相位差板,该第二相位差板具有(i-b)第二基板以及(ii-b)第二蒸镀膜,该第二蒸镀膜,保持第二折射率各向异性并且以所述第二折射率各向异性的第二光轴向消除所述特性变化且不同于所述第一方向的第二方向倾斜的方式,被倾斜蒸镀到所述第二基板上。
根据本发明的第三液晶装置,例如从光源出射的光,由例如反射镜以及分色镜等的色分离光学系统,被色分离为红色光、绿色光以及蓝色光。液晶面板,作为调制例如红色光、绿色光以及蓝色光的各种光的光阀使用。液晶面板,按照例如数据信号(或者图像信号),规定各像素的液晶分子的取向状态,在其显示区域显示与数据信号相对应的图像。通过各液晶面板显示的图像,由例如分色棱镜等的色合成光学系统合成,经由投影透镜,作为投影图像被投影到屏幕等的投影面上。
液晶面板,在一对基板之间夹持液晶而成。液晶,是垂直取向型液晶、即VA型液晶。在一对基板的各自上,设有取向膜,通过该取向膜对构成液晶的液晶分子给予沿一定方向仅立起一定角度的预倾角。在液晶是VA型液晶时,液晶分子,相对于一对基板的基板面的法线沿一定方向仅倾斜预倾角地取向。该液晶分子,在没有对液晶面板施加电压时,维持预倾角,并且在对液晶面板施加电压时,靠近液晶面板的基板的平面方向地倾斜。由此,能够容易得实现常白方式或常黑方式的液晶。还有,被给予预倾角的液晶分子的长轴和一对基板的一边,典型地从一对基板的法线方向看去,可以相互成45度的角度。液晶面板,被夹持在一对偏振板之间地配置。
第一相位差板,具有(i-a)第一基板以及(ii-a)第一蒸镀膜,该第一蒸镀膜,保持第一折射率各向异性,并且以所述第一折射率各向异性的第一光轴向消除由所述预倾角所产生的所述光的特性变化的方向倾斜的方式被倾斜蒸镀到所述第一基板上。这里,在本发明所涉及的“光的特性变化”,是指不仅光的相位差的变化、还有光的行进方向的变化、偏振状态的变化、频率等的光的基本特性参数中的至少一种发生变化。还有,本发明所涉及的“消除的方向”,理想地是指必要且能够将光的特性变化充分消除的方向,但实际是指包括这样的理想方向作为分量的方向。即,典型地从第一基板的法线方向俯视来看,理想的消除能力最高的方向,意味着第一折射率各向异性的折射率最大的第一光轴,与被给予预倾角的液晶分子的长轴方向相交的方向。典型地,优选,第一相位差板的第一蒸镀膜,包含无机材料而构成。由此,能够有效地防止由于光的照射、随之而来的温度上升使第一相位差板劣化的效果,能够构成可靠性优异的液晶装置。
典型地,将第一折射率各向异性媒质作为第一蒸镀膜,以构成第一相位差板的第一折射率各向异性媒质的第一光轴从第一基板的法线方向来看沿着与被给予预倾角的液晶分子的长轴方向相交的第一规定方向的方式,将倾斜蒸镀在第一基板上。这里,所谓规定方向,是指第一折射率各向异性媒质的第一光轴和液晶分子的长轴方向相交的该第一折射率各向异性媒质的第一光轴延伸的方向。具体而言,第一折射率各向异性媒质的第一光轴延伸的方向即第一规定方向,能够以液晶分子的长轴方向为基准,通过实验、理论、经验、模拟等个别具体规定,使得例如对比度、视角等的液晶装置的光学特性的等级达到例如最大值等的预期的值。
而且,典型地,以上述第一相位差板的第一折射率各向异性媒质的第一光轴与第一基板以规定角度相交的方式,将第一折射率各向异性媒质作为第一蒸镀膜倾斜蒸镀在第一基板上。这里,所谓规定角度是指第一折射率各向异性媒质的光轴与第一基板的相交角度。该规定角度,可以换言之是从90度减去第一基板的法线和与第一折射率各向异性媒质的主折射率相对应的光轴之间的角度的值。或者,换言之,该规定角度是与第一折射率各向异性媒质的主折射率相对应的光轴和上述规定方向之间的角度。具体而言,该第一折射率各向异性媒质的光轴与第一基板相交的角度即规定角度,能够通过实验、理论、经验、模拟等个别具体规定,使得例如对比度、视角等的液晶装置的光学特性的等级达到例如最大值等的预期的值。
另一方面,该第二相位差板具有(i-b)第二基板以及(ii-b)第二蒸镀膜,该第二蒸镀膜,保持第二折射率各向异性并且以第二折射率各向异性的第二光轴向消除由预倾角所产生的光的特性变化的方向倾斜的方式,被倾斜蒸镀到第二基板上。
典型地,将第二折射率各向异性媒质作为第二蒸镀膜,以构成第二相位差板的第二折射率各向异性媒质的第二光轴从第二基板的法线方向来看沿着与被给予预倾角的液晶分子的长轴方向相交的第二规定方向的方式,将其倾斜蒸镀在第二基板上。这里,所谓第二规定方向,是指第二折射率各向异性媒质的第二光轴和液晶分子的长轴方向相交的该折射率各向异性媒质的第二光轴延伸的方向。具体而言,第二折射率各向异性媒质的第二光轴延伸的方向即第二规定方向,能够以液晶分子的长轴方向为基准,通过实验、理论、经验、模拟等个别具体规定,使得例如对比度、视角等的液晶装置的光学特性的等级达到例如最大值等的预期的值。
而且,典型地,以上述第二相位差板的第二折射率各向异性媒质的第二光轴与第二基板以第二规定角度相交的方式,将第二折射率各向异性媒质作为第二蒸镀膜倾斜蒸镀在第二基板上。这里,所谓第二规定角度是指第二折射率各向异性媒质的第二光轴与第二基板的相交角度。该第二规定角度,可以换言之是从90度减去第二基板的法线和与第二折射率各向异性媒质的主折射率相对应的第二光轴之间的角度的值。或者,换言之,该第二规定角度是与第二折射率各向异性媒质的主折射率相对应的第二光轴和上述第二规定方向之间的角度。具体而言,该第二折射率各向异性媒质的第二光轴与第二基板相交的角度即第二规定角度,能够通过实验、理论、经验、模拟等个别具体规定,使得例如对比度、视角等的液晶装置的光学特性的等级达到例如最大值等的预期的值。
由此,第一相位差板的第一光轴(典型地nx’,但(nx’>ny’>nz’))沿着与仅倾斜预倾角的液晶分子的长轴方向相交的第一规定方向,因此,在第一基板的俯视方向上,第一相位差板的第一光轴将液晶分子的光学的各向异性朝向光学的各向同性地进行补偿。而且,第一相位差板的第一光轴(典型地nx’),与第一基板以第一规定角度相交,因此,在第一基板的垂直面方向上,第一相位差板的第一光轴将液晶分子的光学的各向异性朝向光学的各向同性地进行补偿。即,由液晶分子形成的第一折射率椭圆体的长轴和由第一相位差板形成的第一折射率椭圆体的长轴相交,因此,能够使由液晶分子和第一相位差板的两者所形成的第一折射率椭圆体三维接近折射率球体。
而且,第二相位差板的第二光轴(典型地nx”,但(nx”>ny”>nz”))沿着与仅倾斜预倾角的液晶分子的长轴方向相交的第二规定方向,因此,在第二基板的俯视方向上,第二相位差板的第二光轴将液晶分子的光学的各向异性朝向光学的各向同性地进行补偿。而且,第二相位差板的第二光轴(典型地nx”),与第二基板以第二规定角度相交,因此,在第二基板的垂直面方向上,第二相位差板的第二光轴将液晶分子的光学的各向异性朝向光学的各向同性地进行补偿。即,由液晶分子形成的第二折射率椭圆体的长轴和由第二相位差板形成的第二折射率椭圆体的长轴相交,因此,能够使由液晶分子和第二相位差板的两者所形成的第二折射率椭圆体三维接近折射率球体。
因此,通过第一以及第二相位差板能够消除(即补偿)在液晶中产生的相位差(换言之是双折射效果)。其结果,在该液晶装置的工作时,能够通过第一以及第二相位差板,补偿由于从光源出射的光通过例如由仅倾斜预倾角的角度的液晶分子构成的液晶而发生的光的相位差。因此,能够防止通过液晶面板的光相对于出射侧的偏振板以相位偏离的状态入射。其结果,在例如出射侧的偏振板中,泄漏本来不应该使其通过的光的可能性减小,能够防止对比度的降低、视角的缩小。
而且,第一相位差板以及第二相位差板被配置在一对偏振板之间。更加具体而言,相位差板,被配置在一对偏振板中的一方的偏振板与液晶面板之间、或者一对偏振板中的另一方的偏振板与液晶面板之间。换言之,在一对偏振板之间,被配置在光相对液晶面板入射的一侧或光出射的一侧。
这里,假设,在使用例如具有单轴性的折射率各向异性的相位差板等的光轴方向沿厚度方向的相位差板,通过使该相位差板倾斜,而补偿液晶分子的光学的各向异性的情况下,在液晶装置的内部,根据例如由空气的循环所产生的冷却效果的观点等,用于使相位差板倾斜的空间受限,因此适当防止对比度的降低在技术上是很困难的。或者,使该相位差板倾斜的机构变得复杂,在组装工序中,使相位差板倾斜的调整,在技术上是很困难的。
但是,在本发明中,尤其,如上所述,第一相位差板所具有的第一蒸镀膜,保持第一折射率各向异性,并且以第一折射率各向异性的第一光轴向消除由预倾角所产生的光的特性变化的方向倾斜的方式,被倾斜蒸镀在第一基板上。典型地,通过第一蒸镀膜的倾斜蒸镀,使得第一相位差板的第一折射率各向异性的第一光轴,朝向规定方向,与第一基板以第一规定角度相交,从而来补偿液晶分子的光学各向异性。因此,通过第一蒸镀膜的倾斜蒸镀,调整第一相位差板的第一折射率各向异性的第一光轴倾斜的第一方向以及第一相位差板的第一折射率各向异性的第一光轴与第一基板相交的第一角度,从而能够容易且高精度地补偿液晶面板的液晶分子的光学各向异性。
而且,在本发明中,尤其,如上所述,第二相位差板所具有的第二蒸镀膜,保持第二折射率各向异性,并且以第二折射率各向异性的第二光轴向消除由预倾角所产生的光的特性变化的方向倾斜并向的方式,被倾斜蒸镀在第二基板上。典型地,通过第二蒸镀膜的倾斜蒸镀,使得第二相位差板的第二折射率各向异性的第二光轴,朝向规定方向,与第二基板以第二规定角度相交,从而来补偿液晶分子的光学各向异性。因此,通过第二蒸镀膜的倾斜蒸镀,调整第二相位差板的第二折射率各向异性的第二光轴倾斜的第二方向以及第二相位差板的第二折射率各向异性的第二光轴与第二基板相交的第二角度,从而能够容易且高精度地补偿液晶面板的液晶分子的光学各向异性。
尤其,这样两种相位差板分别补偿液晶分子的光学各向异性,从而能够使其补偿效果显著提高。典型地,通过对上述两个参数即第一方向以及第二方向这样的更多的物理量进行调整,能够更高精度地补偿液晶分子的光学各向异性。
还有,因为补偿了液晶面板的液晶分子的光学各向异性,所以几乎或完全没有使相位差板自身相对于光的入射方向倾斜的必要,因此,在组装工序中,能够省略使相位差板倾斜的调整工序,能够简单且低成本地补偿液晶分子的光学各向异性,提高对比度。其结果,根据本发明的液晶装置,能够提高通过相位差板补偿在液晶中产生的相位差的效果,也能够提高对度。
如以上所说明的,根据本发明的液晶装置,通过第一蒸镀膜的倾斜蒸镀,调整第一相位差板的第一折射率各向异性的第一光轴倾斜的第一方向以及通过第二蒸镀膜的倾斜蒸镀,调整第二相位差板的第二折射率各向异性的第二光轴倾斜的第二方向,从而能够通过第一以及第二相位差板可靠地补偿液晶面板中所产生的相位差。其结果,能够得到高对比度、高质量的显示。
本发明的第四实施方式,为了解决上述问题,其具备:在各自具有取向膜的一对基板之间,夹持包括通过所述取向膜被给予预倾角的液晶分子的垂直取向型的液晶而成,并对光进行调制的液晶面板;夹持所述液晶面板而配置的一对偏振板;被配置在所述一对偏振板之间的第一相位差板,该第一相位差板具有(i-a)第一基板、(ii-a)垂直蒸镀膜和(iii-a)第一蒸镀膜,该垂直蒸镀膜,保持单轴性的折射率各向异性并且以所述单轴性折射率各向异性的单轴性光轴沿厚度方向的方式被垂直蒸镀在所述第一基板上,该第一蒸镀膜,其保持第一折射率各向异性并且以所述第一折射率各向异性的第一光轴向消除由所述预倾角所产生的所述光的特性变化的第一方向倾斜的方式,被倾斜蒸镀到所述垂直蒸镀膜上;和被配置在所述一对偏振板之间第二相位差板,该第二相位差板具有(i-b)第二基板以及(ii-b)第二蒸镀膜,该第二蒸镀膜,保持第二折射率各向异性并且以所述第二折射率各向异性的第二光轴向消除所述特性变化并不同于所述第一方向的第二方向倾斜的方式,被倾斜蒸镀到所述第二基板上。
根据本发明的第四液晶装置,例如从光源出射的光,由例如反射镜以及分色镜等的色分离光学系统,被色分离为红色光、绿色光以及蓝色光。液晶面板,作为调制例如红色光、绿色光以及蓝色光的各种光的光阀使用。液晶面板,按照例如数据信号(或者图像信号),规定各像素的液晶分子的取向状态,在其显示区域显示与数据信号相对应的图像。通过各液晶像素显示的图像,由例如分色棱镜等的色合成光学系统合成,经由投影透镜,作为投影图像被投影到屏幕等的投影面上。
液晶面板,在一对基板之间夹持液晶而成。液晶,是垂直取向型液晶、即VA型液晶。在一对基板的各自上,设有取向膜,通过该取向膜对构成液晶的液晶分子给予沿一定方向仅立起一定角度的预倾角。例如在液晶是VA型液晶时,液晶分子,相对于一对基板的基板面的法线沿一定方向仅倾斜预倾角地取向。该液晶分子,在没有对液晶面板施加电压时,维持预倾角,并且在对液晶面板施加电压时,靠近液晶面板的基板的平面方向地倾斜。由此,能够容易得实现常黑方式或常白方式的液晶。还有,被给予预倾角的液晶分子的长轴和一对基板的一边,典型地从一对基板的法线方向看去,可以相互成45度的角度。液晶面板,被夹持在一对偏振板之间地配置。
构成第一相位差板的垂直蒸镀膜,保持单轴性的折射率各向异性并且以单轴性折射率各向异性的单轴性光轴沿厚度方向的方式被垂直蒸镀在第一基板上。而且,构成第一相位差板的第一蒸镀膜,其保持第一折射率各向异性并且以第一折射率各向异性的第一光轴向消除由预倾角所产生的光的特性变化的方向倾斜的方式,被倾斜蒸镀到垂直蒸镀膜上。这里,在本发明所涉及的“光的特性变化”,是指不仅光的相位差的变化、还有光的行进方向的变化、偏振状态的变化、频率等的光的基本特性参数中的至少一种发生变化。还有,本发明所涉及的“消除的方向”,理想地是指必要且能够将光的特性变化充分消除的方向,但实际是指包括这样的理想方向作为分量的方向。即,典型地从第一基板的法线方向俯视来看,理想的消除能力最高的方向,意味着第一折射率各向异性的折射率最大的第一光轴,与被给予预倾角的液晶分子的长轴方向相交的方向。典型地,优选,第一相位差板的第一蒸镀膜或者垂直蒸镀膜,包含无机材料而构成。由此,能够有效地防止由于光的照射、随之而来的温度上升使第一相位差板劣化,能够构成可靠性优异的液晶装置。
典型地,将第一折射率各向异性媒质作为第一蒸镀膜,以构成第一相位差板的第一折射率各向异性媒质的第一光轴从第一基板的法线方向来看沿着与被给予预倾角的液晶分子的长轴方向相交的第一规定方向的方式,将其倾斜蒸镀在第一基板上。这里,所谓第一规定方向,是指第一折射率各向异性媒质的第一光轴和液晶分子的长轴方向相交的该折射率各向异性媒质的第一光轴延伸的方向。具体而言,该第一折射率各向异性媒质的第一光轴延伸的方向即第一规定方向,能够以液晶分子的长轴方向为基准,通过实验、理论、经验、模拟等个别具体规定,使得例如对比度、视角等的液晶装置的光学特性的等级达到例如最大值等的预期的值。
而且,典型地,以上述第一相位差板的第一折射率各向异性媒质的第一光轴与第一基板以第一规定角度相交的方式,将第一折射率各向异性媒质作为第一蒸镀膜倾斜蒸镀在第一基板上。这里,所谓第一规定角度是指第一折射率各向异性媒质的光轴与第一基板的相交角度。该第一规定角度,可以换言之是从90度减去第一基板的法线和与第一折射率各向异性媒质的主折射率相对应的光轴之间的角度的值。或者,换言之,该第一规定角度是与第一折射率各向异性媒质的主折射率相对应的第一光轴和上述第一规定方向之间的角度。具体而言,第一折射率各向异性媒质的第一光轴与第一基板相交的角度即第一规定角度,能够通过实验、理论、经验、模拟等个别具体规定,使得例如对比度、视角等的液晶装置的光学特性的等级达到例如最大值等的预期的值。
即,由液晶分子所形成的折射率椭圆体的长轴、由构成第一相位差板的第一蒸镀膜形成的折射率椭圆体的长轴和由构成第一相位差板的垂直蒸镀膜形成的折射率椭圆体的长轴相交,所以由液晶分子、垂直蒸镀膜和第一蒸镀膜这三者形成的折射率椭圆体三维接近折射率球体。
另一方面,该第二相位差板具有(i-b)第二基板以及(ii-b)第二蒸镀膜,该第二蒸镀膜,保持第二折射率各向异性并且以第二折射率各向异性的第二光轴向消除由预倾角所产生的光的特性变化并不同于第一方向的第二方向倾斜的方式,被倾斜蒸镀到第二基板上。
典型地,将第二折射率各向异性媒质作为第二蒸镀膜,以构成第二相位差板的第二折射率各向异性媒质的第二光轴从第二基板的法线方向来看沿着与被给予预倾角的液晶分子的长轴方向相交的第二规定方向的方式,将其倾斜蒸镀在第二基板上。这里,所谓第二规定方向,是指第二折射率各向异性媒质的光轴和液晶分子的长轴方向相交的该折射率各向异性媒质的第二光轴延伸的方向。具体而言,该第二折射率各向异性媒质的第二光轴延伸的方向即第二规定方向,能够以液晶分子的长轴方向为基准,通过实验、理论、经验、模拟等个别具体规定,使得例如对比度、视角等的液晶装置的光学特性的等级达到例如最大值等的预期的值。
而且,典型地,以上述第二相位差板的第二折射率各向异性媒质的光轴与第二基板以第二规定角度相交的方式,将第二折射率各向异性媒质作为第二蒸镀膜倾斜蒸镀在第二基板上。这里,所谓第二规定角度是指第二折射率各向异性媒质的第二光轴与第二基板的相交角度。该第二规定角度,可以换言之是从90度减去第二基板的法线和与第二折射率各向异性媒质的主折射率相对应的第二光轴之间的角度的值。或者,换言之,该第二规定角度是与第二折射率各向异性媒质的主折射率相对应的第二光轴和上述第二规定方向之间的角度。具体而言,该第二折射率各向异性媒质的第二光轴与第二基板相交的角度即第二规定角度,能够通过实验、理论、经验、模拟等个别具体规定,使得例如对比度、视角等的液晶装置的光学特性的等级达到例如最大值等的预期的值。
由此,第一相位差板的第一光轴(典型地nx’,但(nx’>ny’>nz’))沿着与仅倾斜预倾角的液晶分子的长轴方向相交的第一规定方向,因此,在第一基板的俯视方向上,第一相位差板的第一光轴将液晶分子的光学的各向异性朝向光学的各向同性地进行补偿。而且,第一相位差板的第一光轴(典型地nx’),与第一基板以第一规定角度相交,因此,在第一基板的垂直面方向上,第一相位差板的第一光轴将液晶分子的光学的各向异性朝向光学的各向同性地进行补偿。即,由液晶分子形成的第一折射率椭圆体的长轴和由第一相位差板形成的第一折射率椭圆体的长轴相交,因此,能够使由液晶分子和第一相位差板所形成的第一折射率椭圆体三维接近折射率球体。
而且,第二相位差板的第二光轴(典型地nx”,但(nx”>ny”>nz”))沿着与仅倾斜预倾角的液晶分子的长轴方向相交的第二规定方向,因此,在第二基板的俯视方向上,第二相位差板的第二光轴将液晶分子的光学的各向异性朝向光学的各向同性地进行补偿。而且,第二相位差板的第二光轴(典型地nx”),与第二基板以第二规定角度相交,因此,在第二基板的垂直面方向上,第二相位差板的第二光轴将液晶分子的光学的各向异性朝向光学的各向同性地进行补偿。即,由液晶分子形成的第二折射率椭圆体的长轴和由第二相位差板形成的第二折射率椭圆体的长轴相交,因此,能够使由液晶分子和第二相位差板所形成的第二折射率椭圆体三维接近折射率球体。
因此,通过第一以及第二相位差板能够消除(即补偿)在液晶中产生的相位差(换言之是双折射效果)。其结果,在该液晶装置的工作时,能够通过第一以及第二相位差板,补偿由于从光源出射的光通过例如由仅倾斜预倾角的角度的液晶分子构成的液晶而发生的光的相位差。因此,能够防止通过液晶面板的光相对于出射侧的偏振板以相位偏离的状态入射。其结果,在例如出射侧的偏振板中,泄漏本来不应该使其通过的光的可能性减小,能够防止对比度的降低、视角的缩小。
而且,第一相位差板以及第二相位差板被配置在一对偏振板之间。更加具体而言,相位差板,被配置在一对偏振板中的一方的偏振板与液晶面板之间、或者一对偏振板中的另一方的偏振板与液晶面板之间。换言之,在一对偏振板之间,被配置在光相对液晶面板入射的一侧或光出射的一侧。
这里,假设,在使用例如具有单轴性的折射率各向异性的相位差板等的光轴方向沿厚度方向的相位差板,通过使该相位差板倾斜,而补偿液晶分子的光学的各向异性的情况下,在液晶装置的内部,从例如由空气的循环所产生的冷却效果的观点等,用于使相位差板倾斜的空间受限,因此适当防止对比度的降低在技术上是很困难的。或者,使该相位差板倾斜的机构变得复杂,在组装工序中,使相位差板倾斜的调整,在技术上是很困难的。
而且,在本发明中,尤其,如上所述,构成第一相位差板的垂直蒸镀膜的单轴性的折射率各向异性的单轴性光轴、换言之,折射率各向异性媒质的主折射率nxc’(或者nyc’)的光轴延伸的方向,与仅倾斜预倾角的角度的液晶分子的长轴方向相交,所以在垂直蒸镀膜(或第一基板)的俯视方向上,构成第一相位差板的垂直蒸镀膜的光轴的短轴(即,本发明所涉及的单轴性的光轴的一个具体例子)以及长轴将液晶分子的光学各向异性向光学各向同性补偿。
而且,在本发明中,尤其,如上所述,第一相位差板所具有的第一蒸镀膜,保持第一折射率各向异性,并且以第一折射率各向异性的第一光轴向消除由预倾角所产生的光的特性变化的第一方向倾斜的方式被倾斜蒸镀在第一基板上。典型地,通过第一蒸镀膜的倾斜蒸镀,使得第一相位差板的第一折射率各向异性的第一光轴,朝向第一规定方向,与第一基板以第一规定角度相交,从而来补偿液晶分子的光学各向异性。因此,通过第一蒸镀膜的倾斜蒸镀,调整第一相位差板的第一折射率各向异性的第一光轴倾斜的第一方向以及第一相位差板的第一折射率各向异性的第一光轴与第一基板相交的第一角度,从而能够容易且高精度地补偿液晶面板的液晶分子的光学各向异性。
而且,在本发明中,尤其,如上所述,第二相位差板所具有的第二蒸镀膜,保持第二折射率各向异性,并且以第二折射率各向异性的第二光轴向消除由预倾角所产生的光的特性变化并不同于第一方向的第二方向倾斜并向的方式被倾斜蒸镀在第二基板上。典型地,通过第二蒸镀膜的倾斜蒸镀,使得第二相位差板的第二折射率各向异性的第二光轴,朝向第二规定方向,与第二基板以第二规定角度相交,从而来补偿液晶分子的光学各向异性。因此,通过第二蒸镀膜的倾斜蒸镀,调整第二相位差板的第二折射率各向异性的第二光轴倾斜的第二方向以及第二相位差板的第二折射率各向异性的第二光轴与第二基板相交的第二角度,从而能够容易且高精度地补偿液晶面板的液晶分子的光学各向异性。
尤其,上述单轴性的折射率各向异性、第一折射率各向异性以及第二折射率各向异性这三种相位差板分别补偿液晶分子的光学各向异性,从而能够使其补偿效果显著提高。典型地,通过对上述三个参数即单轴性的折射率、第一方向以及第二方向这样的更多的物理量进行调整,能够更高精度地补偿液晶分子的光学各向异性。
还有,因为几乎或完全没有必要为了补偿了液晶面板的液晶分子的光学各向异性,而使相位差板自身相对于光的入射方向倾斜,所以,在组装工序中,能够省略使相位差板倾斜的调整工序,能够简单且低成本地补偿液晶分子的光学各向异性,提高对比度。其结果,根据本发明的液晶装置,能够提高通过相位差板补偿在液晶中产生的相位差的效果,也能够提高对度。
如以上所说明的,根据本发明的液晶装置,通过垂直蒸镀膜的单轴性折射率、第一蒸镀膜的倾斜蒸镀,调整第一相位差板的第一折射率各向异性的第一光轴倾斜的第一方向以及通过第二蒸镀膜的倾斜蒸镀,调整第二相位差板的第二折射率各向异性的第二光轴倾斜的第二方向,从而能够通过第一以及第二相位差板可靠地补偿液晶面板中所产生的相位差。其结果,能够得到高对比度、高质量的显示。
在本发明的液晶装置的一个方式中,从所述光的出射侧来看所述第一相位差板的正面方向的相位差即正面相位差,在将所述第一光轴设为X轴的情况下,通过所述X轴方向的折射率(nx)、Y轴方向的折射率(ny)、Z轴方向的折射率(nz)以及所述第一相位差板的厚度设定。
根据这样的方式,正面相位差,通过使这些多个参数变化被调节。由此,通过使这些多个参数变化,能够使由于第一相位差板所产生的正面相位差更大地变化,从而在将液晶装置组装入投影机的工序中,使第一相位差板以光入射的入射方向为旋转轴进行旋转,从而能够将在高精度设定可实现的对比度时的第一相位差板的旋转角度限制在规定范围(例如±5度的范围)。因此,因为使第一相位差板在规定范围内旋转,所以在该投影机的功能方面,能够更加简便地调节最大的对比度。
在本发明的液晶装置的其他方式中,所述第一折射率各向异性,在将所述第一光轴设为X轴时,具有所述X轴方向的折射率(nx)大于所述Y轴方向的折射率(ny)、且所述Y轴方向的折射率大于所述Z轴方向的折射率(nz)这一大小关系。
根据该方式,通过第一蒸镀膜的倾斜蒸镀,在第一相位差板中,通过调整第一折射率各向异性的X轴方向的光轴倾斜的方向以及第一折射率各向异性的X轴方向的光轴与第一基板相交的角度,从而能够使与液晶分子的长轴方向垂直的方向的分量变得更大。其结果,能够使由液晶分子和第一相位差板这两者形成的折射率椭圆体可靠地三维接近折射率球体。
在本发明的液晶装置的其他方式中,所述第一相位差板,以设置所述第一基板的一侧,与没有设置所述第一基板的一侧相比较,靠近所述液晶面板的方式配置。
根据该方式,在第一相位差板中,通过是否将光的入射侧设为设有第一基板的一侧、将第一相位差板配置在液晶面板的入射侧或出射侧,调整第一相位差板的第一折射率各向异性的第一光轴倾斜的方向以及第一相位差板的第一折射率各向异性的第一光轴与第一基板相交的方向,从而能够容易且高精度地补偿液晶面板的液晶分子的光学各向异性。
在本发明的液晶装置的其他方式中,所述第一相位差板,以设置所述第一基板的一侧,与没有设置所述第一基板的一侧相比较,靠近所述一对偏振板中的任意一个的方式配置。
根据该方式,在第一相位差板中,通过是否将光的入射侧设为设有第一基板的一侧、将第一相位差板配置在液晶面板的入射侧或出射侧,调整第一相位差板的第一折射率各向异性的第一光轴倾斜的方向以及第一相位差板的第一折射率各向异性的第一光轴与第一基板相交的方向,从而能够容易且高精度地补偿液晶面板的液晶分子的光学各向异性。
在本发明的液晶装置的其他方式中,所述一对偏振板的一对透射轴,相互垂直并且从所述第一基板的法线方向来看,与被给予所述预倾角的液晶分子的长轴方向分别成45度的角度,在所述第一相位差板中,所述第一光轴沿着所述一对透射轴中的任意一方的方向。
根据该方式,能够将第一相位差板更加方便地组装入液晶装置。
在本发明的液晶装置的其他方式中,所述单轴性相位差板的厚度以及所述单轴性相位差板的厚度方向的折射率,以极角为30度时的相位差在20nm以下(即小于等于20nm)(例如10到20nm)的方式设定,其中极角表示所述一对偏振板中的位于所述光的出射侧的一个偏振板的正前面观察时为零度时的视线的角度。
根据该方式,能够高精度地调节由于单轴性相位差板所引起的相位差。
在本发明的液晶装置的其他方式中,所述单轴性相位差板与所述第一相位差板相比较,被配置在从所述液晶面板远离的位置。
根据该方式,一般,例如C板等的单轴性相位差板,在其制造工序中,产生微小的气泡,或大或小地留在单轴性相位差板内。相对于此,根据该方式,与第一相位差板相比较,将单轴性相位差板配置在从液晶面板离开最远的距离的位置。由此,对于单轴性相位差板中所含的气泡,能够显著降低其合焦点的程度。由此,能够有效地抑制单轴性相位差板所含的气泡对投影的投影图像所产生的恶劣影响。
本发明的第五液晶装置,为了解决上述问题,其具备:在各自具有取向膜的一对基板之间,夹持包括通过所述取向膜被给予预倾角(即从法线方向起的倾斜角度)的液晶分子的垂直取向型的液晶而成,并对光进行调制的液晶面板;夹持所述液晶面板而配置的一对偏振板;和被配置在所述一对偏振板之间的第一相位差板,该第一相位差板具有(i-a)第一基板、(ii-a)垂直蒸镀膜和(iii-a)第一蒸镀膜,该垂直蒸镀膜,保持单轴性的折射率各向异性并且以所述单轴性折射率各向异性的单轴性光轴沿厚度方向的方式被垂直蒸镀在所述第一基板上,该第一蒸镀膜,保持第一折射率各向异性并且以所述第一折射率各向异性的第一光轴(例如主折射率nx,nx>ny>nz)向消除由所述预倾角所产生的所述光的特性的变化的方向倾斜的方式,被倾斜蒸镀到所述垂直蒸镀膜上。
根据本发明的第五液晶装置,与上述本发明的液晶装置大致同样,例如从光源出射的光,由例如反射镜以及分色镜等的色分离光学系统,被色分离为红色光、绿色光以及蓝色光。液晶面板,作为调制例如红色光、绿色光以及蓝色光的各种光的光阀使用。液晶面板,按照例如数据信号(或者图像信号),规定各像素的液晶分子的取向状态,在其显示区域显示与数据信号相对应的图像。通过各液晶像素显示的图像,由例如分色棱镜等的色合成光学系统合成,经由投影透镜,作为投影图像被投影到屏幕等的投影面上。
尤其,构成第一相位差板的垂直蒸镀膜,保持单轴性折射率各向异性并且以单轴性折射率各向异性的单轴性光轴沿厚度方向的方式被垂直蒸镀在第一基板上。而且,构成第一相位差板的第一蒸镀膜,其保持第一折射率各向异性并且以第一折射率各向异性的第一光轴向消除由预倾角所产生的光的特性的变化的方向倾斜的方式,被倾斜蒸镀到垂直蒸镀膜上。
并且,第一相位差板被配置在一对偏振板之间。更加具体而言,第一相位差板,被配置在一对偏振板中的一方的偏振板与液晶面板之间、或者一对偏振板中的另一方的偏振板与液晶面板之间。换言之,在一对偏振板之间,被配置在相对于液晶面板光入射的一侧或光出射的一侧。
典型地,将折射率各向异性媒质作为第一蒸镀膜,以构成第一相位差板的第一蒸镀膜的折射率各向异性媒质的第一光轴从垂直蒸镀膜的法线方向来看沿着与被给予预倾角的液晶分子的长轴方向相交的规定方向的方式,将其倾斜蒸镀在垂直蒸镀膜上。
而且,典型地,以上述第一蒸镀膜的第一光轴与第一基板以规定角度相交的方式,将折射率各向异性媒质作为第一蒸镀膜倾斜蒸镀在垂直蒸镀膜上。
由此,构成第一相位差板的第一蒸镀膜的第一光轴,换言之,折射率各向异性媒质的主折射率nx的光轴,沿着与仅倾斜预倾角的角度的液晶分子的长轴方向相交的规定方向,所以在垂直蒸镀膜(或第一基板)的俯视方向,构成第一相位差板的第一蒸镀膜的第一光轴将液晶分子的光学各向异性向光学各向同性补偿。而且,第一相位差板的光轴,与垂直蒸镀膜(或第一基板)以蒸镀角度相交,所以,在垂直蒸镀膜的垂直面方向上,第一相位差板的第一光轴将液晶分子的光学各向异性向光学各向同性补偿。
而且,构成第一相位差板的垂直蒸镀膜的单轴性光轴,换言之,折射率各向异性媒质的主折射率nx’(ny’)的光轴延伸的方向,与仅倾斜预倾角的角度的液晶分子的长轴方向相交,所以在垂直蒸镀膜(或第一基板)的俯视方向,构成第一相位差板的垂直蒸镀膜的光轴的短轴(即,本发明所涉及的单轴性光轴的一个具体例)以及长轴将液晶分子的光学各向异性向光学各向同性补偿。
即,由液晶分子形成的折射率椭圆体的长轴、由构成第一相位差板的第一蒸镀膜形成的折射率椭圆体的长轴和由构成第一相位差板的垂直蒸镀膜形成的折射率椭圆体的长轴相交,因此,能够使由液晶分子、直蒸镀膜和第一蒸镀膜第所形成的折射率椭圆体三维接近折射率球体。
因此,通过第一相位差板能够消除(即补偿)在液晶中产生的相位差(换言之是双折射效果)。其结果,在该液晶装置(投影机)的工作时,能够通过第一相位差板,补偿由于从光源出射的光通过例如由仅倾斜预倾角的角度的液晶分子构成的液晶而发生的光的相位差。因此,能够防止通过液晶面板的光相对于出射侧的偏振板以相位偏离的状态入射。其结果,在例如出射侧的偏振板中,泄漏本来不应该使其通过的光的可能性减小,能够防止对比度的降低、视角的缩小。
这里,假设,在使用例如具有单轴性的折射率各向异性的相位差板等的光轴方向沿厚度方向的相位差板,通过使该相位差板倾斜,而补偿液晶分子的光学的各向异性的情况下,在液晶装置的内部,根据例如由空气的循环所产生的冷却效果的观点等,用于使相位差板倾斜的空间受限,因此适当防止对比度的降低在技术上是很困难的。或者,使该相位差板倾斜的机构变得复杂,在组装工序中,使相位差板倾斜的调整,在技术上是很困难的。
但是,在本发明中,尤其,如上所述,构成第一相位差板的垂直蒸镀膜的单轴性光轴,补偿液晶分子的光学各向异性,被垂直蒸镀在第一基板上。还有,尤其,如上所述,构成第一相位差板的第一蒸镀膜,保持第一折射率各向异性,并且以第一折射率各向异性的第一光轴向消除由预倾角所产生的光的特性变化的方向倾斜的方式被倾斜蒸镀在第一基板上。典型地,通过折射率各向异性媒质的倾斜蒸镀,使得第一蒸镀膜的第一光轴,朝向规定方向所谓蒸镀方向,与第一基板以规定角度所谓蒸镀角度相交,从而来补偿液晶分子的光学各向异性。
因此,通过第一蒸镀膜的倾斜蒸镀,调整第一相位差板的折射率各向异性的光轴倾斜的方向以及第一相位差板的折射率各向异性的光轴与第一基板相交的角度,从而能够容易且高精度地补偿液晶面板的液晶分子的光学各向异性。
由此,由液晶分子形成的折射率椭圆体的长轴、由构成第一相位差板的第一蒸镀膜形成的折射率椭圆体的长轴和由构成第一相位差板的垂直蒸镀膜形成的折射率椭圆体的长轴相交,因此,能够使由液晶分子、直蒸镀膜和第一蒸镀膜第所形成的折射率椭圆体三维接近折射率球体。还有,因为几乎或完全没有必要为了补偿了液晶面板的液晶分子的光学各向异性,而使相位差板自身相对于光的入射方向倾斜,所以,在组装工序中,能够省略使相位差板倾斜的调整工序,能够简单且低成本地补偿液晶分子的光学各向异性,提高对比度。其结果,根据本发明的液晶装置,能够提高通过第一相位差板补偿在液晶中产生的相位差的效果,也能够提高对度。
如以上所说明的,根据本发明的液晶装置,通过第一蒸镀膜的倾斜蒸镀,调整第一相位差板的折射率各向异性的光轴倾斜的方向以及第一相位差板的第一折射率各向异性的第一光轴与第一基板相交的角度,而且通过垂直蒸镀构成第一相位差板的垂直蒸镀膜,能够可靠地通过相位差板补偿在液晶面板中产生的相位差。其结果,能够得到高对比度、高质量的显示。
还有,在本发明的第五液晶装置中,能够适当采用与上述本发明的液晶装置的各种方式同样的方式。
本发明的第六液晶装置,为了解决上述问题,其具备:在各自具有取向膜的一对基板之间,夹持包括通过所述取向膜被给予预倾角的液晶分子的垂直取向型的液晶而成,并对光进行调制的液晶面板;夹持所述液晶面板而配置的一对偏振板;和被配置在所述一对偏振板之间的第一相位差板,该第一相位差板具有(i-a)第一基板、(ii-a)垂直蒸镀膜和(iii-a)第一蒸镀膜,该垂直蒸镀膜,保持单轴性折射率各向异性并且以所述单轴性折射率各向异性的单轴性光轴沿厚度方向的方式被垂直蒸镀在所述第一基板的一侧,该第一蒸镀膜,保持第一折射率各向异性并且以所述第一折射率各向异性的第一光轴向消除由所述预倾角所产生的所述光的特性变化的方向倾斜的方式,被倾斜蒸镀到所述第一基板的另一侧。
假设,例如在通过溅射方法在倾斜蒸镀的第一蒸镀膜上形成C板等的垂直蒸镀膜时,或者通过倾斜蒸镀方法将第一蒸镀膜形成在C板等的垂直蒸镀膜上时,在该形成处理时水分混入垂直蒸镀膜中,发生该垂直蒸镀膜的质量低下这一技术问题。
与此相对,根据本发明的第六液晶装置,例如将C板等的垂直蒸镀膜形成在第一基板的一个面上,并且将第一蒸镀膜形成在第一基板的另一个面上。由此,在通过溅射方法形成C板等的垂直蒸镀膜时,能够降低水分混入垂直蒸镀膜中的程度,所以能够进一步提高该垂直蒸镀膜的质量。
在本发明的液晶装置的其他方式中,所述垂直蒸镀膜,与所述第一蒸镀膜相比较,被配置在远离所述液晶面板的位置。
根据该实施方式,一般,例如C板等的垂直蒸镀膜,在其制造工序中,产生微小的气泡,在垂直蒸镀膜内含有或大或小的气泡。与此相对,在本实施方式中,将垂直蒸镀膜,相比第一蒸镀膜配置在最远离液晶面板的位置。由此,对于垂直蒸镀膜中所含的气泡,能够显著降低其合焦点(focusedfocalpoint)的程度。由此,能够有效地抑制垂直蒸镀膜所含的气泡对投影的投影图像所产生的恶劣影响。
在本发明的液晶装置的其他方式中,至少所述第一折射率各向异性是双轴性。典型地,第一折射率各向异性以及第二折射率各向异性中的至少第一折射率各向异性是双轴性。
根据该方式,通过第一蒸镀膜的倾斜蒸镀,在第一相位差板上,调整双轴性的第一折射率各向异性的第一光轴倾斜的方向、以及第一相位差板的第一折射率各向异性的第一光轴与第一基板相交的角度,从而能够使得与液晶分子的长轴方向垂直的方向的分量进一步增大。其结果,能够使由液晶分子和第一相位差板这两者形成的折射率椭圆体可靠地三维接近折射率球体。
在本发明的液晶装置的其他方式中,所述第一方向和所述第二方向处于夹持被给予所述预倾角的液晶分子的长轴方向的位置关系,在此基础上或代替之,所述第一方向与所述第二方向所形成的角度即关系角在70度到110度。
根据该方式,能够使液晶分子的长轴方向和沿第一方向延伸的第一折射率各向异性的第一光轴相交的角度变大,并且能够使液晶分子的长轴方向和沿第二方向延伸的第二折射率各向异性的第二光轴相交的角度变大。由此,能够使液晶分子、第一以及第二相位差板所形成的折射率椭圆体三维接近折射率球体,所以能够更加适当地对液晶分子的光学各向异性朝向光学的各向同性进行补偿,能够以更高的对比度得到更高品位的显示。
在此基础上或代替之,根据该方式,能够使通过合成第一折射率各向异性和第二折射率各向异性而形成的折射率各向异性变为双轴性。典型地,根据本申请发明人们的研究,可知,关系角为70度到110度,这能够实现更高的对比度,理想的是90度。由此,能够更加适当地对液晶分子的光学各向异性朝向光学的各向同性进行补偿,能够以更高的对比度得到更高品位的显示。
在本发明的液晶装置的其他方式中,所述第一折射率各向异性,在将所述第一光轴作为X轴时,具有X轴方向的折射率(例如nx’)大于Y轴方向的折射率(例如ny’)、且所述Y轴方向的折射率大于Z轴方向的折射率(例如nz’)这一大小关系,在此基础上或代替之,所述第二折射率各向异性,在将所述第二光轴作为X轴时,具有X轴方向的折射率(例如nx”)大于Y轴方向的折射率(例如ny”)、且所述Y轴方向的折射率大于Z轴方向的折射率(例如nz”)这一大小关系。
根据该方式,通过对在第一相位差板上第一折射率各向异性的X轴方向的光轴倾斜的第一方向、在此基础上或代替之、在第二相位差板上第二折射率各向异性的X轴方向的光轴倾斜的第二方向进行调整,从而能够使与液晶分子的长轴方向垂直的方向的分量进一步增大。其结果,能够使由液晶分子和第一以及第二相位差板形成的折射率椭圆体可靠地三维接近折射率球体。
在本发明的液晶装置的其他方式中,所述第一相位差板的正面方向的相位差即第一正面相位、与所述第二相位差板的正面方向的相位差即第二正面相位不同。
根据该方式,通于两种相位差板分别对液晶分子的光学各向异性进行补偿,从而能够显著提高其补偿的效果。典型地,通过对上述的两个参数即第一方向以及第二方向还有第一正面相位差以及第二正面相位差这一更多的物理量进行调整,从而能够更加高精度地对液晶分子的光学各向异性进行补行。还有,可以根据第一相位差板的厚度来设定第一正面相位差板,也可以根据第二相位差板的厚度来设定第二正面相位差。
典型地,通过使受第一正面相位差、和不同于该第一正面相位差的第二正面相位差板的影响的、一对偏振板中的位于光的出射侧的一个偏振板的正面方向的相位差即正面相位差变得更大,从而在将液晶装置组装入投影机中的工序中,使相位差板以光入射的入射方向为旋转轴进行旋转,从而能够以在高精度设定可实现的对比度时的相位差板的旋转角度处于规定范围(例如±5度的范围)的方式进行控制。因此,因为相位差板在限定的规定范围内旋转,所以在该投影机的功能方面,能够更加简单地调节成为最大的对比度。
在本发明的液晶装置的其他方式中,所述一对偏振板的一对透射轴,相互垂直,并且从所述第一基板或所述第二基板的法线方向来看,分别与被给予所述预倾角的液晶分子的长轴方向成45度的角度,在所述第一相位差板上,所述第一光轴沿所述一对透射轴的一方的方向,并且在所述第二相位差板上所述第二光轴沿所述一对透射轴的另一方的方向。
根据该方式,能够将第一以及第二相位差板更加简单地组装入液晶装置。
在本发明的液晶装置的其他方式中,所述垂直蒸镀膜得厚度以及所述垂直蒸镀膜的厚度方向的折射率,以极角为30度时的相位差在20nm以下(例如10到20nm)的方式设定,其中极角表示从所述一对偏振板中的位于所述光的出射侧的一个偏振板的正面观察时为零度时的视线的角度。
根据该方式,能够高精度地调节由于垂直蒸镀膜所引起的相位差。
本发明的第七液晶装置,为了解决上述问题,其具备:在各自具有取向膜的一对基板之间,夹持包括通过所述取向膜被给予预倾角的液晶分子的垂直取向型的液晶而成,并对光进行调制的液晶面板;夹持所述液晶面板而配置的一对偏振板;被配置在所述一对偏振板之间的第一相位差板,该第一相位差板具有(i-a)第一基板以及(ii-a)第一蒸镀膜,该第一蒸镀膜,保持第一折射率各向异性并且以所述第一折射率各向异性的第一光轴向消除由所述预倾角所产生的所述光的特性变化的第一方向倾斜的方式,被倾斜蒸镀到所述第一基板上;被配置在所述一对偏振板之间的第二相位差板,该第二相位差板具有(i-b)第二基板以及(ii-b)第二蒸镀膜,该第二蒸镀膜,保持第二折射率各向异性并且以所述第二折射率各向异性的第二光轴向消除由所述预倾角所产生的所述光的特性变化并不同于所述第一方向的第二方向倾斜的方式,被倾斜蒸镀到所述第二基板上;和被配置在所述一对偏振板之间的单轴性相位差板(所谓C板),其保持单轴性的折射率各向异性并且所述单轴性的折射率各向异性的单轴性光轴沿厚度方向。
根据本发明的第七液晶装置,与上述本发明的液晶装置大概同样,例如从光源出射的光,由例如反射镜以及分色镜等的色分离光学系统,被色分离为红色光、绿色光以及蓝色光。液晶面板,作为调制例如红色光、绿色光以及蓝色光的各种光的光阀使用。液晶面板,按照例如数据信号(或者图像信号),规定各像素的液晶分子的取向状态,在其显示区域显示与数据信号相对应的图像。通过各液晶像素显示的图像,由例如分色棱镜等的色合成光学系统合成,经由投影透镜,作为投影图像被投影到屏幕等的投影面上。
尤其,第一相位差板被配置在一对相位差板之间,其具备:(i-a)第一基板以及(ii-a)第一蒸镀膜,该第一蒸镀膜,其保持第一折射率各向异性并且以第一折射率各向异性的第一光轴向消除由预倾角所产生的光的特性的变化的方向倾斜的方式,被倾斜蒸镀到第一基板上。第二相位差板,被配置在一对相位差板之间,其具有(i-b)第二基板以及(ii-b)第二蒸镀膜,该第二蒸镀膜,其保持第二折射率各向异性并且以所述第二折射率各向异性的第二光轴向消除由所述预倾角所产生的所述光的特性的变化并不同于第一方向的第二方向倾斜的方式,被倾斜蒸镀到所述第二基板上。单轴性相位差板,被配置在一对偏振板之间、保持单轴性折射率各向异性并且单轴性的折射率各向异性的单轴性光轴沿厚度方向。
如以上所说明的,通过第一蒸镀膜的倾斜蒸镀,调整第一相位差板上的第一折射率各向异性的第一光轴倾斜的方向、以及该第一光轴与第一基板的相交角度。而且,通过第二蒸镀膜的倾斜蒸镀,调整第二相位差板上的第二折射率各向异性的第二光轴倾斜的方向、以及该第二光轴与第二基板的相交角度。而且,单轴性相位差板的单轴性的折射率各向异性的单轴性光轴沿厚度方向,从而通过第一以及第二相位差板以及单轴性相位差板可靠地补偿在液晶面板中所产生的相位差。其结果,能够得到高对比度、高品质的显示。
尤其,因为能够使第一相位差板、第二相位差板和单轴性相位差板配置在其他不同的光学位置、暂时取下第一以及第二相位差板以及单轴性相位差板中的至少一个,所以能够简便地进行光学调整。而且,在第一以及第二相位差板以及单轴性相位差板中,能够使制造方法、材质不同,所以能够以更低的成本进行光学调整。
还有,在本发明的第七液晶装置中,能够采用与上述本发明的液晶装置相关的各种方式同样的方式。
本发明的第八液晶装置,为了解决上述问题,其具备:在各自具有取向膜的一对基板之间,夹持包括通过所述取向膜被给予预倾角的液晶分子的垂直取向型的液晶而成,并对光进行调制的液晶面板;夹持所述液晶面板而配置的一对偏振板;被配置在所述一对偏振板之间的第一相位差板,该第一相位差板具有(i-a)第一基板、(ii-a)垂直蒸镀膜和(iii-a)第一蒸镀膜,该垂直蒸镀膜,保持单轴性折射率各向异性并且以所述单轴性折射率各向异性的单轴性光轴沿厚度方向的方式被垂直蒸镀在所述第一基板的一侧,该第一蒸镀膜,保持第一折射率各向异性并且以所述第一折射率各向异性的第一光轴向消除由所述预倾角所产生的所述光的特性的变化的第一方向倾斜的方式,被倾斜蒸镀到所述第一基板的另一侧;和被配置在所述一对偏振板之间的第二相位差板,该第二相位差板具有(i-b)第二基板、(ii-b)第二蒸镀膜,该第二蒸镀膜,保持第二折射率各向异性并且以所述第二折射率各向异性的第二光轴向消除由所述预倾角所产生的所述光的特性的变化并不同于所述第一方向的第二方向倾斜的方式,被倾斜蒸镀到所述第二基板上。
假设,例如在通过溅射方法在倾斜蒸镀的第一蒸镀膜上形成C板等的垂直蒸镀膜时,或者通过倾斜蒸镀方法将第一蒸镀膜形成在C板等的垂直蒸镀膜上时,在该形成处理时水分混入垂直蒸镀膜中,产生该垂直蒸镀膜的质量低下这一技术问题。
与此相对,根据本发明的第八液晶装置,例如将C板等的垂直蒸镀膜形成在第一基板的一方的面上,并且将第一蒸镀膜形成在第一基板的另一方的面上。由此,在通过溅射方法形成C板等的垂直蒸镀膜时,能够降低水分混入垂直蒸镀膜中的程度,所以能够进一步提高该垂直蒸镀膜的质量。
在本发明的液晶装置的其他方式中,至少所述第一蒸镀膜,包括无机材料而构成。
根据该方式,利用例如Ta2O5等的无机材料,能够有效地防止由于光的照射、随之产生的温度上升导致第一相位差板劣化,能够构成可靠性优异的投影机。典型地,第一蒸镀膜以及第二蒸镀膜中的至少第一蒸镀膜包括机材料而构成。
在本发明的液晶装置的其他方式中,至少所述第一相位差板,能够以所述第一相位差板的法线方向为旋转轴旋转。
根据该方式,通过使第一相位差板以上述法线方向为旋转轴旋转,调整第一相位差板的第一折射率各向异性的第一光轴倾斜的方向、以及第一相位差板的第一折射率各向异性的第一光轴与第一基板相交的角度,从而能够容易且高精度地补偿液晶面板的液晶分子的光学各向异性。典型地,可以构成为,第一相位差板以及第二相位差板中的至少第一相位差板,能够以第一相位差板的法线方向为旋转轴旋转。或者,还可以构成为,第二相位差板,能够以第二相位差板的法线方向为旋转轴旋转。
在本发明的液晶装置的其他方式中,在至少所述第一蒸镀膜的膜厚的基础上或代替之,至少倾斜蒸镀所述第一蒸镀膜的角度即蒸镀角度,(i)以所述第一相位差板的从所述光的出射侧观察、正面方向的相位差即正面相位差在第一规定范围内的方式设定,而且(ii)以所述光从第一方向入射时所产生的第一相位差,与所述光从第二方向入射时所产生的第二相位差之比在第二规定范围内的方式设定,其中,第一方向不同于所述第一相位差板的法线方向并且沿所述第一蒸镀膜倾斜蒸镀的方向即蒸镀方向,第二方向以所述法线方向为基准与所述第一方向对称。
根据该方式,在第一蒸镀膜的膜厚的基础上或代替之,倾斜蒸镀第一蒸镀膜的角度即蒸镀角度,(i)以第一相位差板的从光的出射侧观察、正面方向的相位差板即正面相位差在第一规定范围内的方式设定。而且,在第一蒸镀膜的膜厚的基础上或代替之,蒸镀角度,(ii)以所述光从第一方向入射时所产生的第一相位差,与所述光从第二方向入射时所产生的第二相位差之比在第二规定范围内的方式设定,其中,第一方向不同于第一相位差板的法线方向并且沿所述第一蒸镀膜倾斜蒸镀的方向即蒸镀方向,第二方向以法线方向为基准与第一方向对称。这里,本发明所涉及的第一规定范围,意味着为了使从液晶装置出射的光的对比度进一步增大,通过理论、实验、经验或模拟等个别具体规定的正面相位差的范围。还有,本发明所涉及的第二规定范围,意味着为了使从液晶装置出射的光的对比度进一步增大,通过理论、实验、经验或模拟等个别具体规定的第一相位差与第二相位差之比的值的范围。典型地,关于第一蒸镀膜和第二蒸镀膜,能够以处于上述第一规定范围内以及第二规定范围内的方式设定。
其结果,在第一蒸镀膜的膜厚的基础上或者代替之,蒸镀角度,根据处于第一规定范围内的正面相位差以及处于第二范围内的第一相位差和第二相位差之比,设定为适当的值,从而能够更加简便地实现能够提高液晶装置中的对比度的第一相位差板。换言之,除了直接规定第一相位差板的性质、性能的变量、参数,还通过间接规定第一相位差板的性质、性能的变量、参数等的更多种类的变量、参数,来规定第一相位差板的性质、性能,从而能够更高精度地提高液晶装置中的对比度。
在本发明的液晶装置的其他方式中,所述膜厚以及所述蒸镀角度,(i)以随着所述正面相位差变大,与至少使所述第一相位差板以所述法线方向为旋转轴旋转时的旋转角度的单位变化量相对应的对比度的变化量增大的方式设定,在此基础上或代替之,(ii)以随着所述正面相位差变小,与所述单位变化量相对应的所述对比度的变化量变小的方式设定。
根据该方式,通过上述第一相位差和第二相位差之比的设定,还有将正面相位差设定为适当的值,从而在投影机的制造组装工序中,或者在使用者的调整作业中,能够简便且适当地确定预期的第一相位差板(典型地第一相位差板以及第二相位差板中的至少第一相位差板)的调整角度的范围,所以在实践上大有益处。典型地,在投影机的制造组装工序中,膜厚以及蒸镀角度,以随着正面相位差变大,对比度的变化量增大的方式设定,其中,对比度的变化量与使第一相位差板以法线方向为旋转轴旋转时的旋转角度的单位变化量相对应,在这种情况下,因为对比度的变化量较大,所以能够可靠且迅速地检测到变化量。由此,能够更加迅速确定并设定能够实现最大对比度的第一相位差板的旋转角度。或者,典型地,在使用者的调整作业中,膜厚以及蒸镀角度,以随着正面相位差变小,与单位变化量相对应的对比度的变化量变小的方式设定,在这种情况下,因为对比度的变化量较小,所以能够使能够实现最大对比度的第一相位差板的旋转角度变为更大的范围。由此,例如根据使用者的视认,能够更加简便确定并设定能够实现最大对比度的第一相位差板的旋转角度。
(投影机)
本发明的投影机,为了解决上述问题,包括:上述的本发明的液晶装置(但是包括各种方式)、出射所述光的光源和投射所述调制后的光的投射光学系统。
根据本发明的投影机,例如从光源出射的光,由例如反射镜以及分色镜等的色分离光学系统,被色分离为红色光、绿色光以及蓝色光。液晶面板,作为调制例如红色光、绿色光以及蓝色光的各种光的光阀使用。液晶面板,按照例如数据信号(或者图像信号),规定各像素的液晶分子的取向状态,在其显示区域显示与数据信号相对应的图像。通过各液晶像素显示的图像,由例如分色棱镜等的色合成光学系统合成,经由投影透镜,作为投影图像被投影到屏幕等的投影面上。
与上述本发明的液晶装置大概相同,通过第一相位差板的第一蒸镀膜的倾斜蒸镀,调整第一相位差板上的第一折射率各向异性的第一光轴倾斜的方向、以及第一相位差板的第一折射率各向异性的第一光轴与第一基板的相交角度,从而通过第一相位差板可靠地补偿在液晶面板中所产生的相位差。其结果,在本发明的投影机中,能够得到高对比度、高品质的显示。
还有,在本发明的投影机中,能够采用与上述本发明的液晶装置相关的各种方式同样的方式。
(液晶装置的光学补偿方法)
本发明的液晶装置的光学补偿方法,为了解决上述问题,是进行上述本发明的液晶装置(但是包括各种方式)中的光学补偿的光学补偿方法,具备如下步骤:至少使所述第一相位差板以所述第一相位差板的法线方向为旋转轴旋转的第一光学调整步骤;和使所述一对偏振板中的至少一方以所述法线方向为旋转轴旋转的第二光学调整步骤。
根据本发明的液晶装置的光学补偿方法,在第一光学调整步骤中,在将光源、偏振板以及第一相位差板组装入上述本发明的液晶装置中的工序中,使例如第一相位差板和第二相位差板中的至少第一相位差板以光入射的入射方向即液晶面板的法线方向为旋转轴旋转。由此,调整第一相位差板的第一光轴与液晶分子的长轴方向的相对位置关系,能够实现更高的对比度。而且,通过调整第一相位差板的正面相位差,将第一相位差板的旋转角度限定在规定范围内,乃至使第一相位差板在限定的规定范围内旋转,所以能够更加便利地调整对比度。
在第二光学调整步骤中,在将光源、偏振板以及第一相位差板组装入上述本发明的液晶装置中的工序中,使一对偏振板以第一相位差板的法线方向为旋转轴进行旋转。由此,能够简便地实现例如垂直取向型的液晶、常黑方式的液晶。
还有,在本发明的液晶装置的光学补偿方法中,能够采用与上述本发明的液晶装置相关的各种方式同样的方式。
(相位差板)
本发明的第一相位差板,为了解决上述问题,其是与液晶面板和一对偏振板同时使用,并配置在所述一对偏振板之间的相位差板,该液晶面板,通过在各自具有取向膜的一对基板之间,夹持包括通过所述取向膜被给予预倾角的液晶分子的垂直取向型的液晶而成,并对光进行调制,该一对偏振板夹持所述液晶面板而配置,该相位差板具有:(i)第一基板以及(ii)第一蒸镀膜,该第一蒸镀膜,保持第一折射率各向异性并且以第一折射率各向异性的第一光轴向消除由所述预倾角所产生的所述光的特性的变化的方向倾斜的方式被倾斜蒸镀到所述第一基板上。
根据本发明的第一相位差板,与上述本发明的液晶装置大概同样,通过相位差板的第一蒸镀膜的倾斜蒸镀,调整相位差板上的第一折射率各向异性的第一光轴倾斜的方向、以及相位差板的第一折射率各向异性的第一光轴与第一基板的相交角度,从而通过相位差板可靠地补偿在液晶面板中所产生的相位差。其结果,在本发明的投影机中,能够得到高对比度、高品质的显示。
还有,在本发明的液晶装置的第一相位差板中,能够采用与上述本发明的液晶装置相关的各种方式同样的方式。
本发明的第二相位差板,为了解决上述问题,其是与液晶面板和一对偏振板同时使用,并配置在所述一对偏振板之间的相位差板,该液晶面板,通过在各自具有取向膜的一对基板之间,夹持包括通过所述取向膜被给予预倾角的液晶分子的垂直取向型的液晶而成,并对光进行调制,该一对偏振板夹持所述液晶面板而配置,该相位差板具有:(i)第一基板、(ii)垂直蒸镀膜和(iii)第一蒸镀膜,该垂直蒸镀膜,保持单轴性的折射率各向异性并且以所述单轴性折射率各向异性的单轴性光轴沿厚度方向的方式被垂直蒸镀在所述第一基板上,该第一蒸镀膜,保持第一折射率各向异性并且以第一折射率各向异性的第一光轴向消除由所述预倾角所产生的所述光的特性的变化的方向倾斜的方式被倾斜蒸镀到所述垂直蒸镀膜上。
根据本发明的第二相位差板,与上述本发明的液晶装置大概同样,通过第一蒸镀膜的倾斜蒸镀,调整相位差板上的折射率各向异性的光轴倾斜的方向、以及相位差板的第一折射率各向异性的第一光轴与第一基板的相交角度,而且垂直蒸镀构成相位差板的垂直蒸镀膜,从而通过相位差板可靠地补偿在液晶面板中所产生的相位差。其结果,在本发明的第一投影机中,能够得到高对比度、高品质的显示。
还有,在本发明的液晶装置的第二相位差板中,能够采用与上述本发明的液晶装置相关的各种方式同样的方式。
本发明的作用以及其他的优势,根据以下说明的优选实施方式加以明确。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的液晶投影机的概略结构图。
图2(a)是本实施方式所涉及的液晶面板的整体结构图,图2(b)为沿该图2(a)的H-H’线的剖视结构图。
图3是表示本实施方式所涉及的液晶光阀的结构的说明图。
图4是表示本实施方式所涉及的图3中的各构成部件的光学轴配置的图。
图5(a)是图示地表示限定构成本实施方式所涉及的第一相位差板的折射率各向异性媒质、和与第一相位差板相对应的基板的相对位置关系的蒸镀方向等的外观立体图,图5(b)是图示地表示限定构成本实施方式所涉及的第二相位差板的折射率各向异性媒质、和与第二相位差板相对应的基板的相对位置关系的蒸镀方向等的外观立体图,图5(c)是图示地表示合成构成第一相位差板的折射率各向异性媒质和构成第二相位差板的折射率各向异性媒质的折射率各向异性媒质与基板的相对位置关系的外观立体图。
图6(a)是图示地表示构成本实施方式所涉及的第一以及第二相位差板的折射率各向异性媒质的光轴、与构成液晶面板的液晶分子的相对位置关系的俯视图,图6(b)是其正视图。
图7是概念地表示对合成构成本实施方式所涉及的第一相位差板的折射率各向异性媒质和构成第二相位差板的折射率各向异性媒质的折射率各向异性媒质的光学各向异性、和构成液晶面板的液晶分子的光学各向异性进行合成、以实现光学各向同性的状况的模式图。
图8(a)是表示本实施方式所涉及的第一以及第二相位差板的膜厚、与第一相位差板和第二相位差板的组合的关系的柱状图,图8(b)是定量表示本实施方式所涉及的第一以及第二相位差板的膜厚、与光的对比度的相关关系的图。
图9是定量表示构成本实施方式所涉及的第一以及第二相位差板的折射率各向异性媒质的相对于第一基板的蒸镀角度与对比度的相关关系的图。
图10(a)以及图10(b)是定量表示在以本实施方式所涉及的第一以及第二相位差板的膜厚以及构成相位差板的折射率各向异性媒质的蒸镀角度为变量的情况下的、第一以及第二相位差与极角的相关关系的图。
图11是本发明的第二实施方式所涉及的液晶光阀的概略结构图。
图12是表示本发明的第二实施方式所涉及的相位差板中的相位差板的种类、相位差以及极角的相关关系的图。
图13是表示本发明的第二实施方式所涉及的相位差板中的相位差板的种类以及对比度的相关关系的图。
图14是图11中的各构成部件的光学轴配置的图。
图15是定量表示由本实施方式所涉及的第一乃至第三相位差板所实现的对比度、和由比较例所涉及的相位差板所实现的对比度的相关关系的柱状图。
图16(a)以及图16(b)是表示适用本实施方式以及比较例所涉及的相位差板的液晶面板中的辉度的偏差的分布图。
图17(a)至图17(i)是表示本实施方式所涉及的液晶光阀15中的构成部件的配置形态的概略图。
图18是图示地表示具有合成本实施方式所涉及的第一相位差板的第一折射率各向异性和第二相位差板的第二折射率各向异性的折射率各向异性的折射率各向异性媒质、该折射率各向异性媒质的蒸镀方向、第三相位差板的单轴性的折射率各向异性、与构成液晶面板的液晶分子的相对的位置关系的一个模式图。
图19是图示地表示具有合成本实施方式所涉及的第一相位差板的第一折射率各向异性和第二相位差板的第二折射率各向异性的折射率各向异性的折射率各向异性媒质、该折射率各向异性媒质的蒸镀方向、第三相位差板的单轴性的折射率各向异性、与构成液晶面板的液晶分子的相对的位置关系的其他模式图。
图20(a)是本发明的第三实施方式所涉及的相位差板的俯视图,图20(b)是放大图20(a)中的H-H’线的放大剖视图。
图21(a)是本发明的第三实施方式所涉及的相位差板的外观立体图,图21(b)是定量地表示第三实施方式所涉及的正面相位差和两个相位差之比的图。
图22是表示第三实施方式所涉及的相位差板的正面相位差、相位差之比和对比度之间的定量的相关关系的图。
图23(a)是表示第三实施方式所涉及的相位差板中的厚度相同时的相位差、极角以及蒸镀方向的定量的相关关系的图,图23(b)是表示第三实施方式所涉及的蒸镀角度的大小关系的模式图,图23(c)是表示第三实施方式所涉及的相位差板的蒸镀角度相同时的相位差、极角以及相位差板的厚度的定量的相关关系的图。
图24(a)是表示本实施方式所涉及的正面相位差与调整角度的定量的相关关系的图,图24(b)是表示本实施方式所涉及的正面相位、相位差板的调整角度与对比度的定量的相关关系的图。
图25是表示第四实施方式所涉及的液晶光阀的结构的说明图。
图26是图示地表示限定构成第四实施方式所涉及的相位差板的两种折射率各向异性媒质与相位差板的第一基板的相对位置关系的蒸镀方向以及蒸镀角度的外观立体图。
图27是表示第五实施方式所涉及的液晶光阀的结构的说明图。
图28是表示第六实施方式所涉及的液晶光阀的机构的说明图。
图29是表示第七实施方式所涉及的液晶光阀的机构的说明图。
符号说明
10:投影机11:屏幕
12:光源15、16、17、215:液晶装置
15a、15a1、16a、17a:第一相位差板15as:基板面
15ah:平面15b、16b、17b、15d、16d、17d:偏正板
15c、16c、17c:液晶面板15e、16e、17e:第二相位差板
15f:第三相位差板31:对向基板32:TFT阵列基板
43a、98a:取向方向43、98:取向膜51:液晶分子
81a:旋转轴255a:折射率各向异性媒质(介质)
255e:折射率各向异性媒质255c:折射率各向异性媒质
1501a:第一基板1501e:第二基板1501c:垂直蒸镀膜
1502a:第三基板1502e:第四基板1503a:第一蒸镀膜
1503e:第二蒸镀膜1503at:柱状部分D:斜向方向
A1、A2:区域LB:蓝色光LG:绿色光LR:红色光
P:预倾角方向
具体实施方式
(第一实施方式)
图1是本发明的第一实施方式所涉及的液晶投影机的概略结构图。投影机10,是将图像投射到设置在前方的屏幕11上的前方投射型的投影机。投影机10,具备:光源12、分色镜13、14、液晶面板15至17、投射光学系统18、十字分色棱镜19和中继系统20。
光源12,由供给包括红色光、绿色光以及蓝色光的光的超高压水银灯构成。分色镜13构成为,使来自光源12的红色光LR透射并且反射绿色光LG以及蓝色光LB。还有,分色镜14构成为,使在分色镜13反射的绿色光LG和蓝色光LB中的蓝色光LB透射并反射绿色光LG。这样,分色镜13、14,构成将从光源12出射的光分光成为红色光LR、绿色光LG和蓝色光LB的色分离光学系统。在分色镜13和光源12之间,从光源12起按顺序配置有积分器21以及偏振变换元件22。积分器21,将从光源12射出的光的照度分布均一化。偏振变换元件22,将来自光源12的光变换为具有例如s偏振光那样的特定的振动方向的偏振光。
液晶光阀15,是按照图像信号对透射分色镜13并在发射镜23反射的红色光LR进行调制的透射型的液晶装置(电光学装置)。液晶光阀15,具备:第一偏振板15b、液晶面板15c、第一相位差板15a、第二相位差板15e以及第二偏振板15d。
这里,入射于液晶光阀15的红色光LR,透射第一偏振板15b被变换成例如s偏振光。液晶面板15c,通过按照图像信号的调制将入射的s偏振光变换为p偏振光(如果是中间调制的话则是圆偏振光或椭圆偏振光)。而且,第二偏振板15d,是遮蔽s偏振光而使p偏振光透射的偏振板。因此,液晶光阀15构成为,按照图像信号对红色光LR进行调制,将调制后的红色光LR朝向十字分光棱镜10出射。
液晶光阀16是透射型的液晶装置,其按照图像信号,对在分色镜13反射后并在分色镜14反射的绿色光LG进行调制,将调制后的绿色光LG朝向十字分色棱镜19出射。液晶光阀16,与液晶光阀15一样,具备:第一偏振板16b、液晶面板16c、第一相位差板16a、第二相位差板16e以及第二偏振板16d。
液晶光阀17是透射型的液晶装置,其按照图像信号,对在分色镜13反射、透射分色镜14后经由中继系统20的蓝色光LB进行调制,将调制后的蓝色光LB朝向十字分色棱镜19出射。液晶光阀17,与液晶光阀15、16一样,具备:第一偏振板17b、液晶面板17c、第一相位差板17a、第二相位差板17e以及第二偏振板17d。
中继系统20,具备:中继透镜24a、24b以及反射镜25a、25b。中继透镜24a、24b,是为了防止蓝色光LB的光路较长所产生的光损失而设置的。中继透镜24a,被配置在分色镜14和反射镜25a之间。中继透镜24b,被配置在反射镜25a、25b之间。配置反射镜25a,使得透射分色镜14并从中继透镜24a射出的蓝色光LB朝向中继透镜24b发射。配置反射镜25b,使得从中继透镜24b射出的蓝色光LB朝向液晶光阀17反射。
十字分色棱镜19,是将两个分色膜19a、19b垂直配置成X字型的色合成光学系统。分色膜19a反射蓝色光LB而透射绿色光LG。分色膜19b,反射红色光LR而透射绿色光LG。因此,十字分色棱镜19构成为,对通过液晶光阀15至17的各自调制的红色光LR、绿色光LG和蓝色光LB进行合成,使其朝向投射光学系统18出射。投射光学系统18构成为,具有投影透镜(没有图示),将在十字分色棱镜19合成的光向屏幕11投射。
还有,也能够采用下述结构,其中,在红色用以及蓝色用的液晶光阀15、17中设有λ/2相位差板,使从这些液晶光阀15、17入射于十字分色棱镜19的光成为s偏振光,作为在液晶光阀16中没有设置λ/2相位差板的结构,使从液晶光阀16入射于十字分色棱镜19的光成为p偏振光。通过使入射于十字分色棱镜19的光成为不同种类的偏振光,考虑到分色膜19a、19b的反射特性,能够构成最适当的色合成光学系统。一般来说,分色膜19a、19b,其对s偏振光的反射特性优异,因此如上所述,可以使被分色膜19a、19b反射的红色光LR和蓝色光LB为s偏振光,使透射分色膜19a、19b的绿色光LG为p偏振光。
(液晶光阀)
接着,对液晶光阀(液晶装置)15至17进行说明。
液晶光阀15至17,仅所调制的光的波长区域不同,其基本结构相同。因此,下面,以液晶面板15c和具备其的液晶光阀15为例进行说明。
图2(a)是本实施方式所涉及的液晶面板的整体结构图,图2(b)以及沿该图2(a)的H-H’线的剖视结构图。图3是表示本实施方式所涉及的液晶光阀的结构的说明图。图4是表示图3中的各构成部件的光学轴配置的图。
液晶面板15c,如图2所示,构成为,具备相互相对配置的对向基板31和TFT阵列基板32,通过密封件33将两者粘合。在由对向基板31、TFT阵列基板32和密封件33围绕的区域内,封入有液晶层34。液晶层34,包括具有负的介电常数各向异性的液晶,在本实施方式的液晶面板15c中,如图3所示,液晶分子51是在取向膜43、98之间具有规定的倾斜度(预倾角)而垂直取向的结构。
液晶面板15c,具有被密封在由TFT阵列基板32、对向基板31和密封件33区划的区域内的液晶层34。在液晶面板15c中的密封件33的形成区域的内侧,形成有成为框缘(額縁)或周边遮蔽(周辺見切)的遮光膜35。在密封件33的外周侧的角部,配设有用于取得TFT阵列基板32与对向基板31之间的电导通的基板间导通件57。
在TFT阵列基板32中的俯视的密封件33的形成区域的外侧的区域,形成有数据线驱动电路71以及外部电路安装端子72和两个扫描线驱动电路73。而且,在TFT阵列基板32的上述区域中,还形成有用于连接设置在上述图像显示区域的两侧的扫描线驱动电路73之间的多条布线74。代替在TFT阵列基板32上形成数据线驱动电路71以及扫描线驱动电路73,可以例如通过各向异性导电膜对在安装有驱动用LSI的TAB(TapeAutomatedBonding,卷带式自动接合)基板和TFT阵列基板32的周边部形成的端子组进行电以及机械连接。
对向基板31,如图2(b)所示,是具有多个平面排列的微透镜的微透镜基板(聚光基板)。对向基板31,以基板92、树脂层93和罩玻璃(カバーガラス)94为主体构成。
基板92以及罩玻璃94,是包括玻璃等的透明基板,还可以使用包括石英或硼硅酸盐玻璃、钠钙(ソーダライム)玻璃(青板玻璃)、冕牌(crown)玻璃(白板玻璃)等的基板。在基板92的液晶层34侧(图示下面侧),形成有多个凹部(微透镜)95。微透镜95,对从液晶层34的相反侧入射于基板92的光进行聚焦,并从液晶层34侧出射。
树脂层93是在基板92的微透镜95上填充的包括树脂材料的层,使用可透射光的树脂材料、例如丙烯系树脂等形成。树脂层93,以覆盖基板92的一面侧并填充微透镜95的凹状的内部的方式设置。树脂层93的上面被制成平坦面,在该平坦面上贴附有罩玻璃94。
在微透镜基板36的液晶层34侧的面上,形成有遮光膜35、共用电极97和取向膜98。遮光膜35,俯视成大致格子状被形成在罩玻璃94上。微透镜95,位于遮光膜35之间,在液晶面板15c的像素区域(像素电极42的形成区域)中分别配置在俯视重叠的区域内。取向膜98是使构成液晶层34的液晶分子相对于基板面大致垂直的取向的垂直取向膜,例如,是包括通过倾斜蒸镀具有柱状结构而形成的硅氧化物膜、实施了取向处理的聚酰亚胺膜等的膜。
TFT阵列基板32,以包括玻璃或石英等的透明基板41、在基板41的液晶层34侧面上形成的像素电极42、驱动像素电极的TFT44和取向膜43为主体构成。
像素电极42,是包括例如ITO等的透明导电材料的俯视大致矩形状的导电膜,如图2(a)所示,排列在基板41上俯视呈矩阵状,形成在俯视与微透镜95重叠的区域。
TFT44,省略了图示,但与像素电极42的各自相对应地形成在基板41上,通常被配置在俯视与对向基板31侧的遮光膜35重叠的区域(非显示区域、遮光区域)。
覆盖像素电极42的取向膜43,与此前的取向膜98一样,是包括通过倾斜蒸镀而形成的硅氧化物膜等的垂直取向膜。
取向膜43、98,以相互的取向方向(柱状结构体的取向方向)俯视大致平行的方式形成,使构成液晶层34的液晶分子相对于基板面具有规定的倾斜度使之大致垂直地取向,并且具有使得液晶分子的倾斜方向在基板面方向上变为一样的功能。
还有,在基板41的液晶层34侧的表面中俯视成为密封件33的形成区域的内侧的区域中,形成有连接像素电极42、TFT44的数据线(省略图示)、扫描线(省略图示)。数据线以及扫描线,都形成在俯视与遮光膜35重叠的区域内。而且,将由遮光膜35、TTT44、数据线、扫描线确定边缘的区域设为液晶面板15c的像素区域。而且,多个像素区域被排列成俯视矩阵状,而构成图像显示区域。
(偏振板以及第一和第二相位差板)
如图3所示,液晶光阀15,包括:上述的液晶面板15c、配置在液晶面板15c的对向基板31的外侧的第一偏振板15b、配置在TFT阵列基板32的外侧的第一相位差板15a、配置在第一相位差板15a的外侧的第二相位差板15e和配置在第二相位差板15e的外侧的第二偏振板15d。
还有,在本实施方式的液晶光阀15中,配设有第一偏振板15b的一侧(图示上侧)是光入射侧,配设有第二偏振板15d的一侧是光出射侧。
在液晶面板15c中,夹持液晶层34而相对的取向膜43、98,例如从基板法线方向偏离50°左右的倾斜方向蒸镀硅氧化物而形成。膜厚都在40nm左右。标注在图3的取向膜43、98上的箭头所示的取向方向43a、98a,与形成时的蒸镀方向中的基板面内的方向一致。取向膜43中的取向方向43a与取向膜98中的取向方向98a相互平行。
而且,由于取向膜43、98的取向抑制力(restrainingforce),液晶分子51以从基板法线倾斜2°至8°左右的状态取向,并且以液晶分子51的导向(director)方向(预倾角方向P)成为在基板面方向上沿取向方向43a、98a的方向的方式进行取向。
第一偏振板15b以及第二偏振板15d,都具备将由染色了的PVA(聚乙烯醇)构成的偏振元件151夹入由TAC(三醋酸纤维素)构成的两枚保护膜152之间的三层结构。如图4所示,第一偏振板15b的透射轴151b与第二偏振板15d的透射轴151d垂直配置。这些偏振板15b、15d的透射轴151b、151d的方向,变为相对于液晶面板15c的取向膜43的取向方向(蒸镀方向)43a俯视偏离大致45°的方向。
第一相位差板15a构成为,具备:(i)第一基板1501a;(ii)垂直蒸镀保持单轴性的折射率各向异性的折射率各向异性媒质255c的垂直蒸镀膜1501c;(iii)倾斜蒸镀保持第一折射率各向异性的折射率各向异性媒质的第一蒸镀膜1503a;和(ⅳ)第三基板1502a。
在图3的第一相位差板15a的第一蒸镀膜1503a的侧方,表示出了该折射率各向异性媒质255a的折射率椭圆体中的光轴方向的主折射率。在本实施方式中,构成为,主折射率nx’、ny’、nz’满足nx’>ny’>nz’的关系。即,从基板1501a或基板1502a的法线方向倾斜的方向的折射率nx’大于其它方向的折射率ny’、nz’,折射率椭圆体成米粒型。
在图3的第一相位差板15a的垂直蒸镀膜1501c的侧方,模式地表示出了垂直蒸镀膜1501c的折射率各向异性媒质255c的平均的折射率椭圆体。在图中,nxc’、nyc’分别表示垂直蒸镀膜1501c的面方向的主折射率,nzc’表示垂直蒸镀膜1501c的厚度方向的主折射率。在本实施方式中,构成为,主折射率nxc’、nyc’、nzc’满足nxc’=nyc’>nzc’的关系。即,厚度方向的折射率nzc’小于其它方向的折射率,折射率椭圆体成圆盘型。该折射率各向异性媒质255c的折射率椭圆体,相对于垂直蒸镀膜1501c的板面平行取向,垂直蒸镀膜1501c的光轴方向(折射率椭圆体的短轴方向)与板面法线方向平行。
第二相位差板15e构成为,具备:(i)第二基板1501e;(ii)倾斜蒸镀保持折射率各向异性的折射率各向异性媒质的第二蒸镀膜1503e;和(iii)第四基板1502e。在图3的第二相位差板15e的侧方,表示出了该折射率各向异性媒质255e的折射率椭圆体中的光轴方向的主折射率。在本实施方式中,构成为,主折射率nx”、ny”、nz”满足nx”>ny”>nz”的关系。即,从第二基板1501e或第四基板1502e的法线方向倾斜的方向的折射率nx”大于其它方向的折射率ny”、nz”,折射率椭圆体成米粒型。
尤其,优选,从第二相位差板15e(或者第一相位差板15a)的法线方向看,第二相位差板15e的主折射率nx”的光轴的倾斜方向与上述的第一相位差板15a的主折射率nx’的光轴的倾斜方向垂直。还有,关于这些第一相位差板15a以及第二相位差板15e的详细情况将后述。
具体而言,作为这些折射率各向异性媒质255a(或折射率各向异性媒质255e)的典型例子,能够举出双轴板(biaxialplate)。
(第一以及第二相位差板的详细结构)
这里,参照图5到图7,对本实施方式所涉及的第一以及第二相位差板的详细结构进行说明。这里,图5(a)是图示地表示限定构成本实施方式所涉及的第一相位差板的折射率各向异性媒质、和与第一相位差板相对应的基板的相对位置关系的蒸镀方向和蒸镀角度的外观立体图,图5(b)是图示地表示限定构成第二相位差板的折射率各向异性媒质、和与第二相位差板相对应的基板的相对位置关系的蒸镀方向和蒸镀角度的外观立体图,图5(c)是图示地表示合成构成第一相位差板的折射率各向异性媒质和构成第二相位差板的折射率各向异性媒质的折射率各向异性媒质与基板的相对位置关系的外观立体图。图6(a)是图示地表示构成本实施方式所涉及的第一以及第二相位差板的折射率各向异性媒质的光轴、与构成液晶面板的液晶分子的光轴的相对位置关系的俯视图,图6(b)是其正视图。图7是概念地表示对合成构成本实施方式所涉及的第一相位差板的折射率各向异性媒质和构成第二相位差板的折射率各向异性媒质的折射率各向异性媒质的光学各向异性、和构成液晶面板的液晶分子的光学各向异性进行合成、以实现光学各向同性的状况的模式图。
如图5(a)所示,在构成第一相位差板15a的垂直蒸镀膜1501c上,折射率各向异性媒质255c如上所述被垂直蒸镀在第一基板1501a上。具体而言,如上所述,构成为,垂直蒸镀膜1501c的主折射率nxc’、nyc’、nzc’满足nxc’=nyc’>nzc’的关系。
而且,如图5(a)所示,构成第一相位差板15a的折射率各向异性媒质255a,作为第一蒸镀膜1503a,沿第一规定方向即第一蒸镀方向倾斜蒸镀到第一基板1501a上。本实施方式所涉及的第一蒸镀方向是连接3时和9时的方向。由此,折射率各向异性媒质255a的主折射率nx’沿着连接3时和9时的方向延伸。还有,本实施方式中的方向,由时钟的短针的方向表示。具体而言,1时30分的方向,表示在图5(a)的第一基板或第二基板的平面上放置的时钟表示1时30分时的短针的方向。
而且,折射率各向异性媒质255a,以与折射率各向异性媒质255a的主折射率nx’相对应的光轴与第一基板1501a的平面方向具有第一规定角度、即第一蒸镀角度的方式,倾斜蒸镀。换言之,该第一蒸镀角度,是从90度中减去基板1501a的法线和与折射率各向异性媒质255a的主折射率nx’相对应的光轴之间的角度的值。或者,换言之,该第一蒸镀角度是与折射率各向异性媒质255a的主折射率nx’相对应的光轴与第一蒸镀方向之间的角度。
如图5(b)所示,构成第二相位差板15e的折射率各向异性媒质255e,作为第二蒸镀膜1503e,沿第二规定方向即第二蒸镀方向倾斜蒸镀到基板1501e上。本实施方式所涉及的第二蒸镀方向是连接0时和6时的方向。由此,折射率各向异性媒质255e的主折射率nx”沿着连接0时和6时的方向延伸。而且,折射率各向异性媒质255e,以与折射率各向异性媒质255e的主折射率nx”相对应的光轴与第二基板1501e的平面方向具有第二规定角度、即第二蒸镀角度的方式,倾斜蒸镀。换言之,该第二蒸镀角度,是从90度中减去第二基板1501e的法线和与折射率各向异性媒质255e的主折射率nx”相对应的光轴之间的角度的值。或者,换言之,该第二蒸镀角度是与折射率各向异性媒质255e的主折射率nx”相对应的光轴与第二蒸镀方向之间的角度。
如图5(c)所示,合成构成第一相位差板15a的折射率各向异性媒质与构成第二相位差板15e的折射率各向异性媒质的折射率各向异性媒质255ae的主折射率nx”’,沿连接4时30分和10时30分的方向延伸。原因在于,合成了上述沿连接3时和9时的方向延伸的折射率各向异性媒质255a的主折射率nx’和上述沿连接0时和6时的方向延伸的折射率各向异性媒质255e的主折射率nx”。
而且,由构成第一相位差板15a的垂直蒸镀膜1501c形成的折射率各向异性媒质255c的单轴性的光轴的延伸方向、即主折射率nzc’的方向,是第一基板1501a或者第一基板1501a的平面的法线方向。
详细而言,着眼于封入液晶面板15c的液晶分子51、构成第一相位差板15a的折射率各向异性媒质255a与构成第二相位差板15e的折射率各向异性媒质255e的相对位置关系,则如图6(a)所示,从第一基板1501a(或者第二基板1501e)的法线方向俯视,可见在第一相位差板15a的基板1501a上倾斜蒸镀的折射率各向异性媒质255a的主折射率nx’的光轴的延伸方向与被给予预倾角的液晶分子的长轴方向,处于例如以45度左右的角度相交的位置关系。而且,从第二基板1501e(或者第一基板1501a)的法线方向俯视,可见在第二相位差板15e的基板1501e上倾斜蒸镀的折射率各向异性媒质255e的主折射率nx”的光轴的延伸方向与被给予预倾角的液晶分子的长轴方向,处于例如以45度左右的角度相交的位置关系。
还有,在图6(a)中,被给予预倾角的液晶分子的长轴方向是所谓明视(unblanking)方向的1时30分的方向。还有,液晶分子的长轴方向意味着液晶分子的长轴的两个顶点中的靠近光入射侧的轴的顶点所朝向的方向。
如图6(b)所示,从第一基板1501a的垂直平面方向俯视,可见折射率各向异性媒质255a的主折射率nx’的光轴与第一基板1501a的平面以第一规定角度即第一蒸镀角度(没有图示)相交。而且,从第二基板1501e的垂直平面方向俯视,可见折射率各向异性媒质255e的主折射率nx”的光轴与第二基板1501e的平面以第二规定角度即第二蒸镀角度(没有图示)相交。换言之,折射率各向异性媒质255a的主折射率nx’的光轴与折射率各向异性媒质255e的主折射率nx”的光轴,可以处于扭转(ねじれ)的位置关系。或者,折射率各向异性媒质255a的主折射率nx’的光轴与液晶分子的长轴方向,可以处于扭转的位置关系。或者,折射率各向异性媒质255e的主折射率nx”的光轴与,液晶分子的长轴方向,可以处于扭转的位置关系。还有,它们的第一蒸镀角度或第二蒸镀角度,可以小于从90度中减去液晶分子的预倾角的角度后的角度。
由此,第一相位差板15a的光轴、即折射率各向异性媒质255a的主折射率nx’的光轴延伸的方向与仅倾斜预倾角的液晶分子51的长轴方向相交,所以在第一基板1501a的平面方向以及垂直平面方向上,第一相位差板15a的光轴,将液晶分子51的光学各向异性向光学各向同性补偿。
而且,第二相位差板15e的光轴、即折射率各向异性媒质255e的主折射率nx”的光轴延伸的方向与仅倾斜预倾角的液晶分子51的长轴方向相交,所以在第二基板1501e的平面方向以及垂直平面方向上,第二相位差板15e的光轴,将液晶分子51的光学各向异性向光学各向同性补偿。
更加具体而言,如图7所示,由液晶分子51形成的折射率椭圆体的长轴、与由合成了构成第一相位差板15a的折射率各向异性媒质与构成第二相位差板15e的折射率各向异性媒质的折射率各向异性媒质255ae所形成的折射率椭圆体的长轴相交,所以由液晶分子、第一以及第二相位差板形成的折射率椭圆体能够三维接近折射率球体。还有附记了,通过合成了构成第一相位差板15a的折射率各向异性媒质与构成第二相位差板15e的折射率各向异性媒质的折射率各向异性媒质255ae,能够近似实现所谓O板。
而且,构成上述第一相位差板15a的垂直蒸镀膜1501c的单轴性的光轴(即,本发明所涉及的单轴性光轴的一个具体例子)、换言之折射率各向异性媒质255c的主折射率nxc’(或主折射率nyc’)的光轴延伸的方向即垂直蒸镀膜1501c的平面方向与仅倾斜预倾角的液晶分子51的长轴方向相交。由此,由液晶分子51、垂直蒸镀膜1501c、第一蒸镀膜1503a与第二蒸镀膜1503e这四者形成的折射率椭圆体能够三维地接近折射率球体。
因此,通过第一相位差板15a以及第二相位差板15e能够消除(即补偿)在液晶中产生的相位差(换言之是双折射(birefringence)效果)。其结果,在该投影机的工作时,能够通过第一相位差板15a以及第二相位差板15e,补偿由于从光源出射的光通过例如由仅倾斜预倾角的角度的液晶分子构成的液晶而产生的光的相位差。因此,能够防止通过液晶面板的光相对于出射侧的偏振板以相位偏离的状态入射。其结果,在例如出射侧的偏振板中,泄漏本来不应该使其通过的光的可能性减小,能够防止对比度的降低、视角的缩小。
这里,假设,在液晶光阀15中,不具有这些第一相位差板15a以及第二相位差板15e的情况下,被封入液晶面板15c中的液晶层34,在光学上表示正的单轴性,因此,液晶分子的导向方向的折射率变得大于其它方向的折射率。即,液晶层34,如上述图3中的平均的折射率椭圆体250a所示,成为具有橄榄球形的折射率椭圆体。这里,液晶层34的液晶分子51沿预倾角方向P倾斜取向,在黑显示时产生残留相位差,还有在从倾斜方向观察时的椭圆形状不同,因此有视角依存的相位差。该相位差变为黑显示时的光泄露的原因,使得液晶面板的对比度降低。
或者,假设,在使用例如C板或具有单轴性的折射率各向异性的相位差板等的光轴方向沿厚度方向的相位差板,通过使该相位差板倾斜,而补偿液晶分子的光学的各向异性的情况下,在投影机的内部,根据例如由空气的循环所产生的冷却效果的观点等,用于使相位差板倾斜的空间受限,因此适当防止对比度的降低在技术上是很困难的。或者,使该相位差板倾斜的机构变得复杂,在组装工序中,使相位差板倾斜的调整,在技术上是很困难的。
但是,在本实施方式中,尤其,如上所述,通过折射率各向异性媒质255a的蒸镀,使第一相位差板15a的光轴,朝向第一规定方向所谓第一蒸镀方向,与第一基板1501a以第一规定角度即第一蒸镀角度相交,从而补偿液晶分子51的光学各向异性。因此,通过调整蒸镀构成第一相位差板15a的折射率各向异性媒质255a的第一蒸镀方向以及第一蒸镀角度,从而能够容易且高精度地补偿液晶面板的液晶分子51的光学各向异性。
而且,如上所述,通过折射率各向异性媒质255e的蒸镀,使第二相位差板15e的光轴,朝向第二规定方向所谓第二蒸镀方向,与第二基板1501e以第二规定角度即第二蒸镀角度相交,从而补偿液晶分子51的光学各向异性。因此,通过调整蒸镀构成第二相位差板15e的折射率各向异性媒质255e的第二蒸镀方向以及第二蒸镀角度,从而能够容易且高精度地补偿液晶面板的液晶分子51的光学各向异性。
而且,如上所述,构成第一相位差板15a的垂直蒸镀膜1501c的光轴的短轴以及长轴,在基板1501a上垂直蒸镀,得以补偿液晶分子51的光学各向异性。因此,通过调整构成第一相位差板15a的垂直蒸镀膜1501c的单轴性光轴的主折射率,从而能够容易且高精度地补偿液晶面板的液晶分子51的光学各向异性。
尤其是,上述折射率各向异性媒质255c、折射率各向异性媒质255a以及折射率各向异性媒质255e这三种折射率各向异性媒质,能够分别补偿液晶分子的光学各向异性,从而能够显著提高其补偿效果。典型地是,通过对上述三个参数、即折射率各向异性媒质255c中的单轴性光轴的主折射率、折射率各向异性媒质255a中的第一蒸镀方向以及第一蒸镀角度以及折射率各向异性媒质255e中的第二蒸镀方向以及第二蒸镀角度的多个物理量进行调整,从而能够更加高精度地补偿液晶分子的光学各向异性。
还有,因为几乎或完全没有必要为了补偿液晶面板的液晶分子51的光学各向异性而使第一相位差板15a以及第二相位差板15e倾斜,所以在组装工序中能够省略使第一相位差板15a以及第二相位差板15e倾斜的调整工序,能够简单且低成本地补偿液晶分子的光学各向异性,提高对比度。其结果,根据本实施方式所涉及的投影机,能够提高通过第一相位差板15a以及第二相位差板15e补偿在液晶中产生的相位差的效果,能够提高对比度。
如上所说明的,根据本实施方式所涉及的投影机,进行(i)调整倾斜蒸镀构成第一相位差板15a的折射率各向异性媒质255a的第一蒸镀方向以及第一蒸镀角度(ii)调整倾斜蒸镀构成第二相位差板15e的折射率各向异性媒质255e的第二蒸镀方向以及第二蒸镀角度(iii)调整构成第一相位差板15a的折射率各向异性媒质255c的单轴性光轴的主折射率,中的至少一种。由此,能够通过第一相位差板15a以及第二相位差板15e可靠地补偿在液晶中产生的相位差。其结果,能够得到高对比度、高质量的显示。
尤其是,通过以夹持仅倾斜预倾角的角度的液晶分子51的长轴方向的方式,对倾斜蒸镀构成第一相位差板15a的折射率各向异性媒质的第一蒸镀方向以及第一蒸镀角度和倾斜蒸镀构成第二相位差板15e的折射率各向异性媒质的第二蒸镀方向以及第二蒸镀角度进行调整,更加适当地将液晶分子51的光学各向异性朝向各向同性进行补偿,能够得到更高对比度、更高质量的显示。根据本发明者所进行的研究,可知将第一蒸镀方向与第二蒸镀方向所成的角度设在大约70度到110度的范围内,从而能够进一步提高对比度。而且,如后所述,通过使第一相位差板15a以该第一相位差板15a的法线方向为旋转轴进行旋转同时使第二相位差板15e以该第二相位差板15e的法线方向为旋转轴进行旋转,能够更加高精度地对仅倾斜预倾角的角度的液晶分子51的长轴方向与第一蒸镀方向和第二蒸镀方向的相对位置关系进行调整,从而得到更高的对比度。具体而言,除了上述四个参数、即第一蒸镀方向、第一蒸镀角度、第二蒸镀导向以及第二蒸镀角度这四个物理量,还对倾斜的液晶分子51的长轴方向与第一蒸镀方向之间的角度、以及倾斜的液晶分子51的长轴方向与第二蒸镀方向之间的角度进行调整,通过对更多参数的调整,能够更加高精度地补偿液晶分子51的光学各向异性。
尤其是,作为倾斜蒸镀折射率各向异性媒质的蒸镀膜,使用例如Ta2O5等的无机材料,能够有效地防止由于光的照射、随之产生的温度上升导致第一相位差板15a以及第二相位差板15e劣化,能够构成可靠性优异的投影机。
(由第一以及第二相位差板的膜厚所产生的对比度改善的定量分析)
接着,参照图8,对本实施方式所涉及的由第一以及第二相位差板的膜后所产生的对比度改善的定量分析进行说明。这里,图8(a)是表示本实施方式所涉及的第一以及第二相位差板的膜厚、与第一相位差板和第二相位差板的组合的关系的柱状图,图8(b)是定量表示本实施方式所涉及的第一以及第二相位差板的膜厚、与光的对比度的相关关系的图。还有,图8(a)的横轴表示第一相位差板与第二相位差板的组合,纵轴表示第一以及第二相位差板的膜厚。图8(b)的横轴表示第一相位差板与第二相位差板的组合,纵轴表示对比度的大小。还要说明,除了该图8(b)以外,在后述的图9、图13、图15、图22或图24(b)等中,对比度的值是根据测定对比度时所用的液晶面板的种类、型号、性能等而不同的。换言之,在图8(b)、后述的图9、图13、图15、图22或图24(b)等中,相对比较对比度的大小这一点,是为了证明本实施方式的优势。
尤其是,第一相位差板的厚度方向上的折射率,能够根据上述主折射率nx’、ny’、nz’以及第一蒸镀角度以及构成第一相位差板的折射率各向异性媒质255a的材质,唯一确定。大体相同地,第二相位差板的厚度方向上的折射率,能够根据上述主折射率nx”、ny”、nz”以及第二蒸镀角度以及构成第二相位差板的折射率各向异性媒质255e的材质,唯一确定。
如图8(b)所示,可知,在比较第一相位差板的厚度以及第二相位差板的厚度的分布(ばらつき)在0.3μm到0.6μm之间的比例为大、中、小的标本化集合S1、S2、S3时,在第一相位差板的厚度以及第二相位差板的厚度的分布在0.3μm到0.6μm之间的比例较大的标本化集合S1中,对比度都超过5000,能够实现更高的对比度。
具体而言,如图8(a)所示,第一相位差板的厚度以及第二相位差板的厚度的分布在0.3μm到0.6μm之间的比例较大的标本化集合S1,在与第一相位差板相对应的样本X以及与第二相位差板相对应的样本Y的组合以(样本X、样本Y)的方式表示的情况下,由下面的6组组合构成。即。标本化集合S1,是(样本A、样本B)、(样本B、样本C)、(样本B、样本D)、(样本A、样本D)、(样本C、样本D)、(样本A、样本C)。还有,样本A厚度为0.55μm,样本B厚度为0.45μm,样本C厚度为0.40μm,样本D厚度为0.30μm。
大体相同地,第一相位差板的厚度以及第二相位差板的厚度的分布在0.3μm到0.6μm之间的比例中等的标本化集合S2,由下面的8组组合构成。即。(样本D、样本E)、(样本D、样本F)、(样本A、样本G)、(样本A、样本E)、(样本C、样本E)、(样本D、样本G)、(样本A、样本F)以及(样本C、样本F)。样本E厚度为0.60μm,样本F厚度为0.20μm,样本G厚度为0.70μm。
大体相同地,第一相位差板的厚度以及第二相位差板的厚度的分布在0.3μm到0.6μm之间的比例较低的标本化集合S3,由下面的7组组合构成。即。(样本G、样本H)、(样本A、样本H)、(样本B、样本H)、(样本D、样本H)、(样本C、样本H)、(样本F、样本H)以及(样本E、样本H)。还有,样本H厚度为0.85μm。
根据以上的结果,可知第一相位差板的厚度以及第二相位差板的厚度的分布在0.3μm到0.6μm之间的比例较大时,存在对比度变大的倾向。
(由第一以及第二相位差板的膜厚以及蒸镀角度所产生的相位差变化的定量分析)
接着,参照图9以及图10,对由本实施方式所涉及的第一以及第二相位差板的膜厚以及构成第一以及第二相位差板的折射率各向异性媒质的第一以及第二蒸镀角度所产生的相位差变化的定量分析进行说明。这里,图9是定量表示构成本实施方式所涉及的第一以及第二相位差板的折射率各向异性媒质的相对于第一基板的蒸镀角度与对比度的相关关系的图。还有,图9的纵轴表示对比度的大小,横轴表示蒸镀角度。图10(a)以及图10(b)是定量表示在以本实施方式所涉及的第一以及第二相位差板的膜厚以及构成相位差板的折射率各向异性媒质的蒸镀角度为变量的情况下的、第一以及第二相位差板与极角的相关关系的图。还有,图10(a)与膜厚为0.5μm的情况相对应,图10(b)与膜厚0.8μm的情况相对应。还有,在图10(a)以及图10(b)中,实线的曲线表示蒸镀角度为50度的情况下的相位差的变化,单点划线的曲线表示蒸镀角度为57度的情况下的相位差的变化,点线的曲线表示蒸镀角度为64度的情况下的相位差的变化。还有,相位差以nm(纳米)为单位进行表示,用该nm除以光的波长再乘以360度,能够作为弧度进行表示。还有,关于由第一相位差板以及第二相位差板的膜厚以及蒸镀角度所产生的相位差变化的定量性,大概一样,为了说明的方便,对第一相位差板进行说明。
根据本发明者所进行的研究,统计分析的结果,通过图9表示其一例,可知,为了使对比度大于120000,优选将构成第一相位差板的折射率各向异性媒质的相对于第一基板的第一蒸镀角度设置在50度到70度之间的范围内。该第一蒸镀角度,如上所述,意味着在折射率各向异性媒质255a倾斜蒸镀到第一基板1501a上时的、与折射率各向异性媒质255a的主折射率nx’相对应的光轴与第一基板1501a的平面方向的角度。换言之,该第一蒸镀角度,是从90度中减去第一基板1501a的法线与折射率各向异性媒质255a的主折射率nx’相对应的光轴之间的角度后的值。或者,换言之,该第一蒸镀角度,是与折射率各向异性媒质255a的主折射率nx’相对应的光轴与将折射率各向异性媒质255a倾斜蒸镀到第一基板1501a上时的蒸镀方向之间的角度。
还有,如图10(a)所示,在膜厚为50μm的条件下,使表示在从液晶光阀15的正前面观察时为0度时的视线的角度的极角从负50度变化到正50度,与此相伴,能够使由于第一相位差板15a所产生的相位差从40nm左右变化为0nm。具体而言,可知如图10(a)的实线的曲线所示,在第一蒸镀角度为50度时,极角为零时的相位差、所谓正面相位差为15nm左右。还有,可知,极角在30度附近时,相位差为零。还有,可知,如图10(a)的单点划线的曲线所示,在第一蒸镀角度为57度时,正面相位差为20nm左右。还有,可知,极角在40度附近时,相位差为零。还有,可知如图10(a)的点线的曲线所示,在第一蒸镀角度为64度时,正面相位差为25nm左右。还有,可知,极角在50度附近时,相位差为零。
大体相同地如图10(b)所示,在膜厚为80μm的条件下,使极角从负50度变化到正50度,与此相伴,能够使由于第一相位差板15a所产生的相位差从65nm左右变化为0nm。具体而言,可知如图10(b)的实线的曲线所示,在第一蒸镀角度为50度时,正面相位差为25nm左右。还有,可知,极角在30度附近时,相位差为零。还有,可知,如图10(b)的单点划线的曲线所示,在第一蒸镀角度为57度时,正面相位差为35nm左右。还有,可知,极角在40度附近时,相位差为零。还有,可知如图10(b)的点线的曲线所示,在第一蒸镀角度为64度时,正面相位差为40nm左右。还有,可知,极角在50度附近时,相位差为零。
这样,通过使第一相位差板的膜厚以及构成第一相位差板的折射率各向异性媒质的第一蒸镀角度在大约50度到70度变化,从而能够高精度地控制例如由正面相位差等的第一相位差板15a所产生的相位差。由此,在将本实施方式所涉及的液晶光阀15组装入投影机中的工序中,通过使第一相位差板15a以光入射的入射方向为旋转轴旋转,从而进行控制,使得高精度地设定可实现的对比度时的、第一相位差板15a的旋转角度在规定范围内。因此,因为限制第一相位差板15a在限定范围内旋转,所以能够更加简单地对对比度进行调整。
(第二实施方式)
接着,参照图11到图14,对第二实施方式进行说明。图11是本发明的第二实施方式所涉及的液晶光阀的概略结构图。还有,在图11中,对于与上述第一实施方式大概相同的构成要素标注相同的附图标记,适当省略对它们的说明。图12是表示本发明的第二实施方式所涉及的相位差板中的相位差板的种类、相位差以及极角的相关关系的图。还有,极角,如上所述,表示从液晶光阀15的正前面观察时为0度时的视线的角度。图13是表示本发明的第二实施方式所涉及的相位差板中的相位差板的种类以及对比度的相关关系的图。还有,图13中的涂黑的柱状图与液晶分子的预倾角的角度为5度时的情况相对应,图13中的涂白的柱状图与液晶分子的预倾角的角度为4度时的情况相对应。图14是表示图11中的各构成部件的光学轴配置的图。
如图11所示,第二实施方式所涉及的液晶投影机,取代上述第一实施方式所涉及的液晶投影机的第一相位差板15a而具备第一相位差板15a1以及第三相位差板15f(即,本发明的单轴性相位差板的一个具体例子)而构成。还有,第三相位差板15f,可以通过折射率各向异性媒质255c的垂直蒸镀而构成,或者还可以通过光学膜而构成。还有,通过第一相位差板15a1,构成本发明所涉及的第一相位差板的其他具体例子。还有,通过第三相位差板15f,构成本发明所涉及的第三相位差板的一个具体例子。
第一相位差板15a1构成为,具备(i)第一基板1501a;(ii)倾斜蒸镀保持第一折射率各向异性的折射率各向异性媒质的第一蒸镀膜1503a;和(iii)第三基板1502a。在图11的第一相位差板15a1的侧方,表示出了该折射率各向异性媒质255a的折射率椭圆体中的光轴方向的主折射率。在本实施方式中,构成为,主折射率nx’、ny’、nz’满足nx’>ny’>nz’的关系。即,从第一基板1501a或第三基板1502a的法线方向倾斜的方向的折射率nx’大于其它方向的折射率ny’、nz’,折射率椭圆体成米粒型。具体而言,作为该折射率各向异性媒质255a的典型例,能够举出双轴板。
第二相位差板15e,构成为,具备:(i)第二基板1501e;(ii)倾斜蒸镀保持折射率各向异性的折射率各向异性媒质255e的第二蒸镀膜1503e;和(iii)第四基板1502e。
在图11的第三相位差板15f的侧方,模式地表示出第三相位差板15f的平均的折射率椭圆体255c。在图中,nxc’、nyc’分别表示第三相位差板15f的面方向的主折射率,nzc’表示第三相位差板15f的厚度方向的主折射率。在本实施方式中,构成为,主折射率nxc’、nyc’、nzc’满足nxc’=nyc’>nzc’的关系。即,厚度方向的折射率nzc’小于其它方向的折射率,折射率椭圆体成圆盘型。该折射率椭圆体255c,相对于第三相位差板15f的板面平行取向,第三相位差板15f的光轴方向(折射率椭圆体的短轴方向)与板面法线方向平行。具体而言,作为第三相位差板15f,能够使用负的C板,在本实施方式中,使用碟状(discotic)液晶,但此外还可以使用光学膜,该光学膜使用无拉伸的纤维素酯(celluloseester)膜(例如无拉伸的三醋酸纤维素(TAC)、无拉伸的醋酸丙酸纤维素(CAP)等)、双轴拉伸的降冰片烯(norbornene)系树脂等。
尤其是,作为第三相位差板15f,典型地是,还可以采用由相互层叠具有相对高的折射率的折射率各向异性媒质和具有相对低的折射率的折射率各向异性媒质的蒸镀膜构成的C板。通过使这样层叠的蒸镀膜的厚度变化,从而能够实现光的行进方向的变化、偏振状态的变化、频率数或相位的变化等的光的特性变化。
具体而言,作为第三相位差板15f,优选,在极角为30度时的相位差为大约10到20nm。由此,能够进一步提高对比度。还有,后述对由光的波长引起的相位差的宽度有多少的容许误差。具体而言,如图12所示,第三相位差板15f,可分为在极角为30度时的相位差值为10(nm)的NR10、为20(nm)的NR20、为30(nm)的NR30、为35(nm)的NR35、为40(nm)的NR40、为60(nm)的NR60以及为90(nm)的NR90的多个种类。而且,如图13所示,可知,作为第三相位差板15f的种类,从进一步提高对比度的观点来看,优选采用NR10、NR15以及NR20。具体而言,在液晶分子的预倾角的角度为4度时,在作为第三相位差板15f的种类采用NR10、NR15以及NR20时,能够使对比度大于1600。还有,在液晶分子的预倾角的角度为5度时,在作为第三相位差板15f的种类采用NR10、NR15以及NR20时,能够使对比度大于1300。
如上所述,第二实施方式所涉及的液晶投影机,取代上述第一实施方式所涉及的液晶投影机的第一相位差板15a而具备第一相位差板15a1以及第三相位差板15f而构成。由此,因为能够将第一相位差板15a1、第二相位差板15e和第三相位差板15f配置在彼此不同的光学位置、或者暂时取出第一相位差板15a1、第二相位差板15e和第三相位差板15f中的至少一种,所以能够简单地进行光学调整。而且,在第一至第三相位差板中,能够使制造方法、材质不同,所以能够以更低的成本进行光学调整。而且,在作为相位差板15e采用C板时,在带有MLA的面板、入射侧的F值小的投影机中,与衍射现象、焦点位置与基准值相比较近的情况相对应,能够进一步提高对比度。
具体而言,如图14所示,第二实施方式所涉及的投影机中的液晶光阀15的光学调整,能够通过进行第一相位差板15a1的旋转角调整的第一光学调整步骤,在此基础上或代替之,进行第二相位差板15e的旋转角调整的第二光学调整步骤而实施,其中,所述第一相位差板15a1被设置为能够以液晶面板15c的基板法线为旋转轴绕轴旋转地移动,所述第二相位差板15e被设置为能够以液晶面板15c的基板法线为旋转轴绕轴旋转地移动。还有,关于这些第一光学调整步骤以及第二光学调整步骤的详细情况后述。
(由第一至第三相位差板的旋转所导致的对比度改善的定量分析)
接着,适当参照上述图14或图4还有图15以及图16,对由以第一至第三相位差板中的基板法线为旋转轴的旋转所导致的对比度改善进行说明。这里,图15是定量表示由本实施方式所涉及的第一乃至第三相位差板所实现的对比度、和由比较例所涉及的相位差板所实现的对比度的相关关系的柱状图。图16(a)以及图16(b)是表示适用本实施方式以及比较例所涉及的相位差板的液晶面板中的辉度的不均的分布图。
第二实施方式所涉及的投影机中的液晶光阀15的光学调整,能够通过进行第一相位差板15a1的旋转角调整的第一光学调整步骤,在此基础上或代替之,进行第二相位差板15e的旋转角调整的第二光学调整步骤而实施,其中,所述第一相位差板15a1被设置为能够以液晶面板15c的基板法线为旋转轴绕轴旋转地移动,所述第二相位差板15e被设置为能够以液晶面板15c的基板法线为旋转轴绕轴旋转地移动。
在该第一光学调整步骤中,如上述图14所示,关于与液晶面板15c相对配置的第一相位差板15a1,将其旋转轴81a设定为沿着第一相位差板15a1(以及液晶面板15c)的法线方向的方向。而且,通过使第一相位差板15a1绕以该旋转轴81a为中心的轴旋转并调整旋转角θa,从而高精度地调整上述第一相位差板15a1的光轴即折射率各向异性媒质255a的主折射率nx’的光轴方向与仅倾斜预倾角的角度的液晶分子51的长轴方向之间的角度。在此基础上或代替之,关于与液晶面板15c相对配置的第二相位差板15e,将其旋转轴81e设定为沿着第二相位差板15e(以及液晶面板15c)的法线方向的方向。而且,通过使第二相位差板15e绕以该旋转轴81e为中心的轴旋转并调整旋转角θe,从而高精度地调整上述第二相位差板15e的光轴即折射率各向异性媒质255e的主折射率nx”的光轴方向与仅倾斜预倾角的角度的液晶分子51的长轴方向之间的角度。
具体而言,通过调整5个参数即第三相位差板15f的单轴性光轴的主折射率、第一蒸镀方向、第一蒸镀角度、第二蒸镀方向以及第二蒸镀角度这5个物理量,还调整与倾斜的液晶分子51的长轴方向与第一蒸镀方向之间的角度相对应的旋转角θa以及与倾斜的液晶分子51的长轴方向与第二蒸镀方向之间的角度相对应的旋转角θe,通过对更多参数的调整,能够更高精度地补偿液晶分子51的光学各向异性。
以上的结果,由液晶分子和第一至第三相位差板的四者形成的折射率椭圆体更加接近折射率球体,能够得到所期望的对比度。
具体而言,如图15所示,根据本实施方式所涉及的投影机,使用第一相位差板15a1、第二相位差板15e和第三相位差板15f时,对比度能够超过2750,与比较例相比,能够更加简单地实现更高的对比度。具体而言,根据本实施方式所涉及的投影机,比较例所涉及的例如使用光学单元材质的相位差板的投影机、使用例如光学膜等的单轴性相位差板的投影机、使例如C板等的光轴的方向沿着厚度方向的相位差板倾斜仅2度至4度以及12度的投影机等,对比度小于2500。与此相对,根据本实施方式,不使第一相位差板15a1、第二相位差板15e和第三相位差板15f倾斜,通过使第一相位差板15a1绕以旋转轴81a为中心的轴旋转并调整旋转角θa,在此基础上或代替之,通过使第二相位差板15e绕以旋转轴81e为中心的轴旋转并调整旋转角θe。由此,高精度地调整上述第一相位差板15a1的光轴的方向与仅倾斜预倾角的角度的液晶分子51的长轴方向之间的角度,可以通过简单的调整得到所期望的对比度,同时高精度地调整上述第二相位差板15e的光轴的方向与仅倾斜预倾角的角度的液晶分子51的长轴方向之间的角度,可以通过简单的调整得到所期望的对比度。还有,在本实施方式中,没有必要在液晶面板和第一以及第二相位差板之间的空间中使第一以及第二相位差板倾斜,所以构成为不妨害空气的循环,从而能够将在液晶面板15c和第一以及第二相位差板之间的热量存积抑制到最小限度,在抑制液晶面板和相位差板的劣化这一点上也是有利的。
还有,如图16(b)所示,根据本实施方式,能够有效地防止在液晶面板上在表示极角为约30度的白色点线的圆的内部,发生辉度的偏差即所谓辉度不均。具体而言,如图16(a)所示,可知,在不使用相位差板的比较例所涉及的液晶面板上在表示极角为约30度的白色点线的圆的内部的左下方,发生辉度不均。还有,在图16(a)中,可知,由于仅倾斜预倾角的角度的液晶分子51的长轴方向,以液晶分子51的长轴为对称轴,液晶面板上的辉度不均线对称地发生。与此相对,根据本实施方式所涉及的投影机,第一相位差板15a1的光轴、即折射率各向异性媒质255a的主折射率nx’的光轴延伸的方向,与仅倾斜预倾角的角度的液晶分子51的长轴方向以某一角度相交,同时第二相位差板15e的光轴、即折射率各向异性媒质255e的主折射率nx”的光轴延伸的方向,与仅倾斜预倾角的角度的液晶分子51的长轴方向以另一角度相交。而且,在第三相位差板15f的平面方向上,存在折射率椭圆体255c的光轴的主折射率nxc’以及nyc’。
其结果,通过第一相位差板15a1的光轴、第二相位差板15e的光轴和第三相位差板15f的光轴,消除辉度不均线对称地发生的情况,能够有效地防止辉度不均的发生。
尤其是,在作为上述折射率各向异性媒质255a的典型例采用双轴板时,主折射率nx’、ny’、nz’满足nx’>ny’>nz’的关系,所以如上述图14所示,使第一相位差板15a1绕以沿基板的法线方向延伸的旋转轴81a为中心的轴旋转并调整旋转角θa。在上述做法的基础上或代替之,在作为上述折射率各向异性媒质255e的典型例采用双轴板时,主折射率nxc”、nyc”、nzc”满足nxc”=nyc”>nzc”的关系,所以如上述图14所示,使第二相位差板15e绕以沿基板的法线方向延伸的旋转轴81e为中心的轴旋转并调整旋转角θe。
由此,第一以及第二相位差板15a1、15e的光轴和偏振板15b、15d、液晶面板15c的光轴的位置关系分别相对应地变化,能够使第一以及第二相位差板15a1、15e的位置最适当。具体而言,通过使第一以及第二相位差板15a1、15e旋转,使第一以及第二相位差板15a1、15e和第一以及第二偏振板15b、15d的位置关系构成为,例如A板等的主折射率nx、ny、nz具有满足nx=ny>nz的关系的成分,所以能够补偿第一以及第二偏振板15b、15d的相位差、由微透镜95的衍射的影响所产生的相位差。尤其是,除了第一以及第二相位差板15a1、15e的旋转调整以外,还调节第一以及第二相位差板15a1、15e的正面相位差,从而能够更加有效地补偿第一以及第二偏振板15b、15d的相位差、由微透镜95的衍射的影响所产生的相位差。
还有,通过使该第一相位差板15a1(或15a)以上述法线方向为旋转轴81a旋转,构成本发明所涉及的“光学调整步骤”的一个具体例子。还有,通过使该第二相位差板15e以上述法线方向为旋转轴81e旋转,构成本发明所涉及的“光学调整步骤”的另一个具体例子。
还有,通过如上所述地使第一相位差板15a1的膜厚以及构成第一相位差板15a1的折射率各向异性媒质的第一蒸镀角度变化,使由于第一相位差板15a1而产生的正面相位差更大地变化,从而在将本实施方式所涉及的液晶光阀15组装到投影机中的工序中,通过使第一相位差板15a1以光入射的方向为旋转轴进行旋转,能够进行控制,使得高精度设定可实现的对比度时的、第一相位差板15a1的旋转角度在规定范围(例如±5度的范围)内。因此,使第一相位差板15a1在限定的规定范围内旋转,所以在该投影机的功能方面,能够更加容易地调节为最大的对比度。
大体相同地,通过如上所述地使第二相位差板的膜厚以及构成第二相位差板的折射率各向异性媒质的第二蒸镀角度变化,使由于第二相位差板15e而产生的正面相位差更大地变化,从而在将本实施方式所涉及的液晶光阀15组装到投影机中的工序中,通过使第二相位差板15e以光入射的方向为旋转轴进行旋转,能够进行控制,使得高精度设定可实现的对比度时的、第二相位差板15e的旋转角度在规定范围(例如±5度的范围)内。因此,使第二相位差板15e在限定的规定范围内旋转,所以在该投影机的功能方面,能够更加容易地调节为最大的对比度。尤其是,考虑到对两者的对比度的影响,可以同时进行第一相位差板15a1的旋转角度的调整以及第二相位差板15e的旋转角度的调整,也可以分先后进行。
还有,优选,第一相位差板15a1的光学调整以及第二相位差板15e的光学调整,实际上边测定对比度(或黑色显示的辉度)边实施。一般,有时不将偏振板的保护膜152上的面方向的光轴设定为一定方向,而且即便在同一偏振板的面内光轴也会偏离。因此,不能将第一相位差板15a1的旋转角θa以及第二相位差板15e的旋转角θe设定为一定的角度,所以优选,将实际所得的最大最比度的位置或者黑色程度最低的位置设为第一相位差板15a1以及第二相位差板15e的最适当位置。而且,在上述图14中,通过使偏振板以上述法线方向为旋转轴旋转,从而能够进一步提高对比度。
一般来说,在通过倾斜蒸镀制成相位差板时,有可能发生光轴从预期的蒸镀角度或蒸镀方向偏离、发生轴偏离。尤其是,在本实施方式中,通过使倾斜蒸镀的两种相位差板分别旋转进行光学调整,与使一种相位差板或一体化的相位差板旋转进行光学调整的情况相比,能够抑制由于轴偏离所产生的影响。由此,能够补偿相位差板的制造上的光学特性的偏差。
(第一至第三相位差板的配置)
接着,参照图17到图19,对本实施方式所涉及的第一以及第二相位差板的配置进行说明。这里,图17(a)至图17(i)是表示本实施方式所涉及的液晶光阀15中的构成部件的配置形态的概略图。图18是图示地表示具有合成构成本实施方式所涉及的第一相位差板的第一折射率各向异性和构成第二相位差板的第二折射率各向异性的折射率各向异性的折射率各向异性媒质、该折射率各向异性媒质的蒸镀方向、第三相位差板的单轴性的折射率各向异性、与构成液晶面板的液晶分子的相对的位置关系的一个模式图。图19是图示地表示具有合成构成本实施方式所涉及的第一相位差板的第一折射率各向异性和构成第二相位差板的第二折射率各向异性的折射率各向异性的折射率各向异性媒质、该折射率各向异性媒质的蒸镀方向、第三相位差板的单轴性的折射率各向异性、与构成液晶面板的液晶分子的相对的位置关系的其他模式图。
(入射侧的相位差板)
图17(a)表示,在光向液晶面板15c入射的一侧配置第一相位差板15a1,该第一相位差板15a1的蒸镀有第一蒸镀膜1503a的第一基板1501a一侧靠近液晶面板15c配置。同时,第一相位差板15a1的光轴为沿与明视方向的0时0分同样的方向的形态。还有,在图17(a)到图17(g)中,第一偏振板15b在图中被配置在最上部,并且第二偏振板15d在图中被配置在最下部。
而且,在光向液晶面部入射的一侧,在比上述第一相位差板15a靠近液晶面板15c的一侧配置第二相位差板15e,该第二相位差板15e的蒸镀有第二蒸镀膜1503e的第二基板1501e一侧靠近液晶面板15c配置。同时,第二相位差板15e的光轴为沿与明视方向的9时0分同样的方向的形态。
而且,在上述第二相位差板15e和液晶面板15c之间,配置有第三相位差板15f。尤其是,如图17(g)所示,第三相位差板15f的配置位置,可以是第一偏振板15b和第一相位差板15a1之间的配置位置P1,也可以是第一相位差板15a1和第二相位差板15e之间的配置位置P2,也可以是液晶面板15c和第二偏振板15d之间的配置位置P3。
关于该图17(a)所示的配置位置的情况,具体如图18所示,因为(i)沿明视方向的10时30分倾斜的液晶分子51的长轴方向和(ii)由具有沿与明视方向的0时0分同样方向的第一光轴的第一相位差板15a1以及具有与沿明视方向9时0分同样方向的第二光轴的第二相位差板15e形成的折射率各向异性媒质255ae的光轴的主折射率nx”’相交,所以第一相位差板15a1、第二相位差板15e以及第三相位差板15f将液晶分子51的光学各向异性向光学各向同性三维地进行补偿。
图17(b),表示在上述图17(a)所示的配置形态中将第一相位差板15a1、第二相位差板15e换位配置的形态。
而且,在上述第二相位差板15e和液晶面板15c之间配置第三相位差板15f。
如图17(c)所示,在光向液晶面板15c入射的一侧,配置光轴沿与明视方向的0时0分同样方向的第一相位差板15a1,该第一相位差板15a1的蒸镀有第一蒸镀膜1503a的第一基板1501a1的一侧靠近液晶面板15c配置。并且,在光从液晶面板15c出射的一侧,配置光轴沿与明视方向的9时0分同样方向的第二相位差板15e,该第二相位差板15e的蒸镀有第二蒸镀膜1503e的第二基板1501e的一侧远离液晶面板15c配置。并且,第二相位差板15e的光轴为沿与明视方向9时0分同样方向的形态。
而且,在上述第一相位差板15a1与液晶面板15c之间配置第三相位差板15f。尤其是,如图17(h)所示,第三相位差板15f的配置位置,可以是第一偏振板15b和第一相位差板15a1之间的配置位置P4,也可以是液晶面板15c和第二相位差板15e之间的配置位置P5,也可以是液晶面板15c和第二偏振板15d之间的配置位置P6。
如图17(d)到图17(f)所示,在上述第二相位差板15e和液晶面板15c之间配置第三相位差板15f,并且在向液晶面板15c入射光的一侧配置第一相位差板15a1以及第二相位差板15e,与它们分别对应的第一基板1501a以及第二基板1501e,以液晶面板15c为基准或靠近或远离地配置。具体而言,如图17(d)所示,第一相位差板15a1的蒸镀有第一蒸镀膜1503a的第一基板1501a一侧远离液晶面板15c地配置,并且第二相位差板15e的蒸镀有第二蒸镀膜1503e的第二基板1501e一侧靠近液晶面板15c地配置。如图17(e)所示,第一相位差板15a1的蒸镀有第一蒸镀膜1503a的第一基板1501a一侧靠近液晶面板15c地配置。并且,第二相位差板15e的蒸镀有第二蒸镀膜1503e的第二基板1501e一侧远离液晶面板15c地配置。如图17(f)所示,第一相位差板15a1的蒸镀有第一蒸镀膜1503a的第一基板1501a一侧远离液晶面板15c地配置。并且,第二相位差板15e的蒸镀有第二蒸镀膜1503e的第二基板1501e一侧远离液晶面板15c地配置。
(出射侧的相位差板)
图17(g)表示在光从液晶面板15c出射的一侧配置有第一相位差板15a1以及第二相位差板15e的形态。尤其是,以该出射侧为基准配置的第一相位差板15a1以及第二相位差板15e,能够大概同样地用于以上述入射侧为基准的各种形态中。
关于该图17(g)所示配置形态的情况,具体如图19所示,因为(i)沿明视方向的10时30分倾斜的液晶分子51的长轴方向和(ii)由具有沿与明视方向的0时0分同样方向的第一光轴的第一相位差板15a1以及具有沿与明视方向9时0分同样方向的第二光轴的第二相位差板15e形成的折射率各向异性媒质255ae的光轴的主折射率nx”’相交,所以第一相位差板15a1、第二相位差板15e以及第三相位差板15f将液晶分子51的光学各向异性向光学各向同性三维地进行补偿。
在本发明所涉及的投影机中,除了图17所示的9种形态,还可以采用从这9种形态派生的各种形态中的任意一种。
另外,如果采用图17(g)所示的形态,因为在液晶面板15c的光出射侧配置有第一相位差板15a1、第二相位差板15e以及第三相位差板15f,所以能够对透射液晶面板15c的光的整体进行补偿,能够得到更好的光学补偿效果。还有,如果采用图17(g)所示的形态,因为在液晶面板15c的光出射侧配置有第一相位差板15a1、第二相位差板15e以及第三相位差板15f,能够使第一相位差板15a1、第二相位差板15e以及第三相位差板15f远离光源,所以能够有效地防止由于光的照射、与之相伴的温度上升导致第一相位差板15a1、第二相位差板15e以及第三相位差板15f劣化,得到可靠性优异的投影机。
如果采用图17(a)、图17(b)、图17(d)到图17(f)的形态,在液晶面板15c的光入射侧配置有第一相位差板15a1、第二相位差板15e以及第三相位差板15f,所以在对来自光源的光进行适当的相位差调整后,使光向液晶面板15c入射。
尤其,不言自明,如果液晶分子的长轴方向是例如明视方向的1时30分等的其他方向,则与之相对应地,第一相位差板15a1以及第二相位差板15e的光轴的延伸方向也会改变。
(第三实施方式)
接着,参照图20以及图21,对第三实施方式所涉及的相位差板进行说明。这里,图20(a)是本发明的第三实施方式所涉及的相位差板的俯视图,图20(b)是放大图20(a)中的H-H’线的放大剖视图。图21(a)是本发明的第三实施方式所涉及的相位差板的外观立体图,图21(b)是定量地表示第三实施方式所涉及的正面相位差和两个相位差之比的图。还有,在图20(a)、图20(b)和图21(a)中所示的X方向、Y方向以及Z方向是相同的。
如图20(a)以及图20(b)所示,第三实施方式所涉及的上述相位差板15a,具备包括例如透明玻璃基板等的第一基板1501和在该第一基板1501上形成的第一蒸镀膜1503a。
第一蒸镀膜1503a,是通过从相对于第一基板1501倾斜的方向D在第一基板1501上蒸镀Ta2O5等的无机物而在第一基板1501上形成的。
这里,如图20(b)所示,第一蒸镀膜1503a,微观来看具有膜结构,该膜结构包括形成无机物沿倾斜方向D生长的列结构的部分。具有该结构的无机膜,由于其微观结构会发生或大或小的相位差。相位差板15a所具有的第一蒸镀膜1503a,剖面上微观来看,在第一基板1501上具有沿倾斜蒸镀无机物的倾斜方向D延伸的柱状部分1503at。
尤其,如图21(a)所示,规定对光的相位差进行测定的测定方向的极角θ,是相对于基板面15as的法线方向P倾斜的角度。典型地,极角是以从相位差板的正前方看时为0度时的视线的角度。在本实施方式中,将从法线方向P朝向倾斜方向D倾斜的极角θ定义为负的,将相反倾斜的极角θ定义为正的。还有,测定光的相位差的测定方向的方位角方向、即基板面15as内的面内方向,为了说明方便,与无机物倾斜蒸镀的倾斜方向D在基板面15as内的投影方向、换言之是Y方向一致。典型地,上述的蒸镀角度和极角θ在同一平面15ah上。由此,在将上述蒸镀角度和极角θ设定为相同时,能够根据无机物自身所具有的相位差,把握液晶装置中的对比度的提高的程度。
第三实施方式所涉及的两个相位差之比,表示以极角θ为变量的两个相位差之间的比值。典型地,在以极角为30度时的相位差为基准的情况下,极角为30度时的相位差与极角为-30度时的相位差之比即R(30),由下面的公式(1)规定。
R(30)=Re(-30)/Re(30)(1)
其中,Re(30)表示极角为30度时的相位差,Re(-30)表示极角为-30度时的相位差。具体而言,如图21(b)所示,在极角为30度时的相位差为9nm、极角为-30度时的相位差为54nm时,将9代入Re(30)并且将54代入Re(-30)中,从而能够得到比R(30)=6。
尤其,在第三实施方式中,对于将以法线方向为基准对称的两个极角为变量的两个相位差之间的比进行说明,但本实施方式并不限定于此。第三实施方式所涉及的两个相位差之比,也可以是以相对法线方向不对称的两个极角为变量的两个相位差之比,例如极角为30度时的相位差和极角为-20度时的相位差之比等。或者,本实施方式所涉及的相位差之比,还可以是以相对法线方向不对称的两个极角为变量的两个相位差之比,例如极角为0度时的相位差、所谓正面相位差与极角为-30度时的相位差之比等。重要的是,只要是以至少两个不同的极角为变量的不同的两个相位差之比,就能够通过理论的、实验的、经验的或者模拟等规定后述的正面相位差和相对于对比度的相关关系。
(由正面相位差、蒸镀角度以及相位差之比所导致的对比度改善的定量分析)
接着,参照图22以及图23,对第三实施方式所涉及的相位差板的正面相位差、蒸镀角度以及相位差之比所导致的对比度的改善的定量分析进行说明。这里,图22是表示第三实施方式所涉及的相位差板的正面相位差、相位差之比和对比度之间的定量的相关关系的图。还有,图22所示的两重圆、涂黑的菱形、白色圆、白色方形以及白色倒三角形,分别对应对比度1700~1800、1600~1700、1500~1600、1400~1500以及1300~1400。图23(a)是表示第三实施方式所涉及的相位差板中的厚度相同时的相位差、极角以及蒸镀方向的定量的相关关系的图,图23(b)是表示第三实施方式所涉及的蒸镀角度的大小关系的模式图,图23(c)是表示第三实施方式所涉及的相位差板中的蒸镀角度相同时的相位差、极角以及相位差板的厚度的定量的相关关系的图。还有,图23(a)以及图23(c)中的横轴表示极角,纵轴表示相位差。
根据本发明者所进行的研究,如图22中的两重圆和区域A1所示,为了实现对比度处于1700~1800的范围即相对较高的对比度,优选,使相位差之比R(30)在大约1.5到大约3.2之间的范围YA1,同时使正面相位差在大约20到大约30之间的范围XA1。或者,如图22中的两重圆和区域A2所示,为了实现对比度处于1700~1800的范围即相对较高的对比度,优选,使相位差之比R(30)在大约6.5到大约9.5之间的范围YA2,同时使正面相位差在大约15到大约17之间的范围XA2。
详细而言,根据本发明者所进行的研究,如图23(a)以及图23(b)所示,可知:例如在相位差板15a上的厚度一致的情况下,随着蒸镀角度的增大,换言之,随着蒸镀时的倾斜方向靠近法线方向、蒸镀时的极角接近零,极角的平均一定角度的相位差变小。由此,随着蒸镀角度增大,相位差之比R(30)接近1。或者,根据本发明者所进行的研究,如图23(a)以及图23(b)所示,可知:例如在相位差板15a上的厚度一致的情况下,随着蒸镀角度的减小,换言之,随着蒸镀时的倾斜方向远离法线方向、蒸镀时的极角变得大于零,极角的平均一定角度的相位差变大。由此,随着蒸镀角度减小,相位差之比R(30)远离1。
而且,根据本发明者所进行的研究,如图23(c)所示,可知:例如在蒸镀角度一致的情况下,随着相位差板15a上的厚度增大,极角为0度时的相位差、所谓正面相位差变大。或者,根据本发明者所进行的研究,如图23(c)所示,可知:例如在蒸镀角度一致的情况下,随着相位差板15a上的厚度减小,正面相位差变小。具体而言,粗线与相位差板的厚度相对较大的情况相对应,点线与相位差板的厚度相对较薄的情况相对应。
这样,通过使蒸镀角度以及相位差板的膜厚适当地变化,从而能够对相位差之比以及正面相位差进行各种设定,使得对比对变得最大。换言之,通过将上述第一实施方式中蒸镀角度设为变量参数,在此基础上或代替之,将相位差之比设为变量参数,从而能够进一步提高相位差板上的对比度。
还有,通过它们的正面相位差的范围XA1以及XA2,构成本发明所涉及的第一规定范围的一个以及其他的具体例子。还有,通过它们的相位差之比YA1以及YA2,构成本发明所涉及的第二规定范围的一个以及其他的具体例子。
(正面相位差板、相位差板的旋转角度的范围与对比度的相关关系)
接着,参照图24,对本实施方式所涉及的正面相位差、相位差板的旋转角度的范围(下面,适当称为“调整角度的范围”)与对比度的相关关系进行说明。这里,图24(a)是表示本实施方式所涉及的正面相位差与调整角度的定量的相关关系的图,图24(b)是表示本实施方式所涉及的正面相位、相位差板的调整角度与对比度的定量的相关关系的图。
如图24(a)所示,随着正面相位差的增大,能够减小相位差板15a的调整角度,直到得到最大的对比度。换言之,随着正面相位差的减小,能够增大相位差板15a的调整角度,直到得到最大的对比度。具体而言,如图24(a)所示,在正面相位差Re(0)为30nm时能够将相位差板15a的调整角度设为例如3度,同时在正面相位差Re(0)为15nm时能够将相位差板15a的调整角度设为例如5度。
而且,如图24(b)所示,随着正面相位差的增大,能够增大相位差板15a的调整角度的平均单位角度的对比度的变化量。换言之,随着正面相位差的减小,能够减小相位差板15a的调整角度的平均单位角度的对比度的变化量。具体而言,如图24(b)所示,在正面相位差Re(0)为30nm时、相位差板15a的调整角度为3度时,能够得到最大的对比度。还有,在正面相位差Re(0)为15nm时、相位差板15a的调整角度为5度时,能够得到最大的对比度。而且,能够使正面相位差Re(0)为30nm时的相位差板15a的调整角度的平均单位角度的对比度的变化量,大于正面相位差Re(0)为15nm时的相位差板15a的调整角度的平均单位角度的对比度的变化量,在图24(b)中表示坡度大的曲线。
根据第三实施方式,通过上述两个相位差之比的值的设定,还有将正面相位差的值设定为适当的值,从而在投影机的制造组装工序中,或者在使用者的调整工作中,能够简单且适当地确定预期的相位差板15a的调整角度,所以在实践上大有益处。
(第四实施方式)
接着,参照图25以及图26,对第四实施方式所涉及的偏振板和相位差板进行说明。这里,图25是表示第四实施方式所涉及的液晶光阀的结构的说明图。还有,在第四实施方式中,对与上述实施方式大致相同的结构要素,标注相同的附图标记,适当省略对它们的说明。
如图25所示,第四实施方式所涉及的相位差板15a(即、本发明所涉及的第一相位差板的其他具体例子),按远离液晶面板15c的顺序配置有:垂直蒸镀保持折射率各向异性的折射率各向异性媒质255c的垂直蒸镀膜1501c、第一基板1501、倾斜蒸镀保持折射率各向异性的折射率各向异性媒质255a的第一蒸镀膜1503a和第二基板1502。
一般来说,例如C板等的垂直蒸镀膜1501c,在其制造工序中,产生微小的气泡,在垂直蒸镀膜1501c内含有或大或小的气泡。与此相对,在本实施方式中,将垂直蒸镀膜1501c,相比第一基板1501、第一蒸镀膜1503a以及第二基板1502,配置在最远离液晶面板15c的位置。由此,对于垂直蒸镀膜1501c中所含的气泡,能够显著降低其合焦点的程度。由此,能够有效地抑制垂直蒸镀膜1501c所含的气泡对投影的投影图像所产生的恶劣影响。
(相位差板的详细结构)
这里,参照图26,对本实施方式所涉及的相位差板的详细结构进行说明。这里,图26是图示地表示限定构成第四实施方式所涉及的相位差板的两种折射率各向异性媒质与相位差板的第一基板的相对位置关系的蒸镀方向以及蒸镀角度的外观立体图。
如图26所示,在构成相位差板15a的垂直蒸镀膜1501c上,折射率各向异性媒质255c,从图26中的下侧朝向上侧被垂直蒸镀在第一基板1501上。具体而言,如上所述,垂直蒸镀膜1501c的主折射率nx’、ny’、nz’满足nx’=ny’>nz’的关系。
而且,在构成相位差板15a的第一蒸镀膜1503a上,折射率各向异性媒质255a,沿规定方向即蒸镀方向,从图26中的上侧朝向下侧被倾斜蒸镀在第一基板1501上。而且,折射率各向异性媒质255a的与主折射率nx相对应的光轴,以与第一基板1501的平面方向成规定角度即蒸镀角度的方式被倾斜蒸镀。换言之,该蒸镀角度,是从90度中减去第一基板1501的法线与折射率各向异性媒质255a的与主折射率nx相对应的光轴之间的角度后的值。或者,换言之,该蒸镀角度是折射率各向异性媒质255a的与主折射率nx相对应的光轴与蒸镀方向之间的角度。
假设,例如在通过溅射方法在倾斜蒸镀的第一蒸镀膜1503a上形成C板等的垂直蒸镀膜1501c时,或者通过倾斜蒸镀方法将第一蒸镀膜1503a形成在C板等的垂直蒸镀膜1501c上时,在该形成处理时水分混入垂直蒸镀膜1501c中,发生该垂直蒸镀膜1501c的质量低下这一技术问题。
与此相对,根据第四实施方式,例如将C板等的垂直蒸镀膜1501c形成在第一基板1501的一个面上,同时将第一蒸镀膜1503a形成在第一基板1501的另一个面上。由此,在通过溅射方法形成C板等的垂直蒸镀膜1501c时,能够降低水分混入垂直蒸镀膜1501c中的程度,所以能够进一步提高该垂直蒸镀膜1501c的质量。
(第五实施方式)
接着,参照图27,对第五实施方式所涉及的偏振板以及相位差板进行说明。这里,图27是表示第五实施方式所涉及的液晶光阀的结构的说明图。
如图27所示,第五实施方式所涉及的液晶光阀15,由:上述的液晶面板15c、在液晶面板15c的对向基板31的外侧配置的第一偏振板15b、在TFT阵列基板32的外侧配置的相位差板15a和在相位差板15a的外侧配置的第二偏振板15d构成。
还有,在本实施的液晶光阀15中,配设有第一偏振板15b的一侧(图示上侧)为光入射侧、配设有第二偏振板15d的一侧为光出射侧。
在液晶面板15c中,夹持液晶层34相对的取向膜43、98,是从例如从基板法线方向偏离50度左右的倾斜方向蒸镀硅氧化物而形成的。膜厚都是40nm左右。标注在图27的取向膜43、98上的箭头所示的取向方向43a、98a,与形成时的蒸镀方向中的基板面内的方向一致。取向膜43上的取向方向43a与取向膜98上的取向方向98a相互平行。
而且,由于取向膜43、98的取向抑制力,液晶分子51以从基板法线倾斜2°至8°左右的状态取向,并且以液晶分子51的导向方向(预倾角方向P)成为在基板面方向上沿取向方向43a、98a的方向的方式进行取向。
第一偏振板15b以及第二偏振板15d,都具备将由染色了的PVA(聚乙烯醇)构成的偏振元件151夹入由TAC(三醋酸纤维素)构成的两枚保护膜152之间的三层结构。如图4所示,第一偏振板15b的透射轴151b与第二偏振板15d的透射轴151d垂直配置。这些偏振板15b、15d的透射轴151b、151d的方向,变为相对于液晶面板15c的取向膜43的取向方向(蒸镀方向)43a俯视偏离大致45°的方向。
相位差板15a构成为,具备:倾斜蒸镀保持折射率各向异性的折射率各向异性媒质的第一蒸镀膜1503a、第一基板1501和第二基板1502。在图27的侧方,表示出了该折射率各向异性媒质255a的折射率椭圆体中的光轴方向的主折射率。在本实施方式中,构成为,主折射率nx、ny、nz满足nx>ny>nz的关系。即,从基板1501或基板1502的法线方向倾斜的方向的折射率nx大于其它方向的折射率ny、nz,折射率椭圆体成米粒型。具体而言,作为该折射率各向异性媒质255a的典型例子,能够举出双轴板。
根据本实施方式,通过第一蒸镀膜的倾斜蒸镀,调整第一相位差板上的第一折射率各向异性的第一光轴倾斜的方向以及第一相位差板的第一折射率各向异性的第一光轴与第一基板相交的角度,从而能够通过第一相位差板可靠地补偿在液晶面板中所产生的相位差。其结果,能够得到高对比度高质量的显示。
(第六实施方式)
接着,参照图28,对第六实施方式所涉及的偏振板以及相位差板进行说明。这里,图28是表示第六实施方式所涉及的液晶光阀的结构的说明图。
如图28所示,第六实施方式所涉及的液晶光阀15,由:上述的液晶面板15c、在液晶面板15c的对向基板31的外侧配置的第一偏振板15b、在TFT阵列基板32的外侧配置的相位差板15a和在相位差板15a的外侧配置的第二偏振板15d构成。
还有,在本实施的液晶光阀15中,配设有第一偏振板15b的一侧(图示上侧)为光入射侧、配设有第二偏振板15d的一侧为光出射侧。
在液晶面板15c中,夹持液晶层34相对的取向膜43、98,是从例如从基板法线方向偏离50度左右的倾斜方向蒸镀硅氧化物而形成的。膜厚都是40nm左右。标注在图28的取向膜43、98上的箭头所示的取向方向43a、98a,与形成时的蒸镀方向中的基板面内的方向一致。取向膜43上的取向方向43a与取向膜98上的取向方向98a相互平行。
而且,由于取向膜43、98的取向抑制力,液晶分子51以从基板法线倾斜2°至8°左右的状态取向,并且以液晶分子51的导向方向(预倾角方向P)成为在基板面方向上沿取向方向43a、98a的方向的方式进行取向。
第一偏振板15b以及第二偏振板15d,都具备将由染色了的PVA(聚乙烯醇)构成的偏振元件151夹入由TAC(三醋酸纤维素)构成的两枚保护膜152之间的三层结构。如图4所示,第一偏振板15b的透射轴151b与第二偏振板15d的透射轴151d垂直配置。这些偏振板15b、15d的透射轴151b、151d的方向,变为相对于液晶面板15c的取向膜43的取向方向(蒸镀方向)43a俯视偏离大致45°的方向。
相位差板15a(即本发明所涉及的第一相位差板的一个具体例子)构成为,具备:垂直蒸镀保持折射率各向异性的折射率各向异性媒质255c的垂直蒸镀膜1501c、倾斜蒸镀保持折射率各向异性的折射率各向异性媒质255a的第一蒸镀膜1503a和第二基板1502。
在图28的垂直蒸镀膜1501c的侧方,模式地表示出了该垂直蒸镀膜1501c的折射率各向异性媒质255c的平均折射率椭圆体。在本实施方式中,nx’、ny’分别表示垂直蒸镀膜1501c的面方向的主折射率,nz’表示垂直蒸镀膜1501c的厚度方向的主折射率。在本实施方式中,构成为,主折射率nx’、ny’、nz’满足nx’=ny’>nz’。即,厚度方向的主折射率nz’小于其他方向的折射率,折射率椭圆体成圆盘型。该折射率椭圆体255c,相对于垂直蒸镀膜1501c的板面平行地取向,垂直蒸镀膜1501c的光轴方向(折射率椭圆体的短轴方向)与板面法线方向平行。
图28的第一蒸镀膜1503a的侧方,表示出了折射率各向异性媒质255a的折射率椭圆体中的光轴方向的主折射率。在本实施方式中,构成为,主折射率nx、ny、nz满足nx>ny>nz的关系。即,从基板1501或基板1502的法线方向倾斜的方向的折射率nx大于其它方向的折射率ny、nz,折射率椭圆体成米粒型。
根据本实施方式,通过第一蒸镀膜的倾斜蒸镀,调整第一相位差板上的折射率各向异性的第一光轴倾斜的方向以及第一相位差板的第一折射率各向异性的第一光轴与第一基板相交的角度,而且使单轴性相位差板的单轴性折射率各向异性的单轴性光轴沿着厚度方向,从而能够通过相位差板可靠地补偿在液晶面板中所产生的相位差。其结果,能够得到高对比度高质量的显示。
(第七实施方式)
接着,参照图19对第七实施方式所涉及的偏振板以及相位差板进行说明。这里,图29是表示第七实施方式所涉及的液晶光阀的结构的说明图。
如图29所示,第七实施方式所涉及的液晶光阀15,包括:上述液晶面板15c、配置在液晶面板15c的对向基板31的外侧的第一偏振板15b、配置在TFT阵列基板32的外侧的第一相位差板15a、配置在第一相位差板15a的外侧的第二相位差板15e和配置在第二相位差板15e的外侧的第二偏振板15d。
还有,在本实施方式的液晶光阀15中,配设有第一偏振板15b的一侧(图示上侧)是光入射侧,配设有第二偏振板15d的一侧是光出射侧。
在液晶面板15c中,夹持液晶层34而相对的取向膜43、98,是例如从基板法线方向偏离50°左右的倾斜方向蒸镀硅氧化物而形成的。膜厚都在40nm左右。标注在图29的取向膜43、98上的箭头所示的取向方向43a、98a,与形成时的蒸镀方向中的基板内的方向一致。取向膜43中的取向方向43a与取向膜98中的取向方向98a相互平行。
而且,由于取向膜43、98的取向抑制力,液晶分子51以从基板法线倾斜2°至8°左右的状态取向,并且以液晶分子51的导向方向(预倾角方向P)成为在基板面方向上沿取向方向43a、98a的方向的方式进行取向。
第一偏振板15b以及第二偏振板15d,都具备将由染色了的PVA(聚乙烯醇)构成的偏振元件151夹入由TAC(三醋酸纤维素)构成的两枚保护膜152之间的三层结构。如图4所示,第一偏振板15b的透射轴151b与第二偏振板15d的透射轴151d垂直配置。这些偏振板15b、15d的透射轴151b、151d的方向,变为相对于液晶面板15c的取向膜43的取向方向(蒸镀方向)43a俯视偏离大致45°的方向。
第一相位差板15a构成为,具备:倾斜蒸镀保持折射率各向异性的折射率各向异性媒质的第一蒸镀膜1503a、基板1501a和第三基板1502a。在图29的第一相位差板15a侧方,表示出了该折射率各向异性媒质255a的折射率椭圆体中的光轴方向的主折射率。在本实施方式中,构成为,主折射率nx’、ny’、nz’满足nx’>ny’>nz’的关系。即,从基板1501a或基板1502a的法线方向倾斜的方向的折射率nx’大于其它方向的折射率ny’、nz’,折射率椭圆体成米粒型。
第二相位差板15e构成为,具备:倾斜蒸镀保持折射率各向异性的折射率各向异性媒质的第二蒸镀膜1503e、基板1501e和基板1502e。在图29的第二相位差板15e的侧方,表示出了该折射率各向异性媒质255e的折射率椭圆体中的光轴方向的主折射率。在本实施方式中,构成为,主折射率nx”、ny”、nz”满足nx”>ny”>nz”的关系。即,从基板1501e或基板1502e的法线方向倾斜的方向的折射率nx”大于其它方向的折射率ny”、nz”,折射率椭圆体成米粒型。
尤其,优选,从第二相位差板15e(或者第一相位差板15a)的法线方向看来,第二相位差板15e的主折射率nx”的光轴的倾斜方向与上述的第一相位差板15a的主折射率nx’的光轴的倾斜方向垂直。
具体而言,作为这些折射率各向异性媒质255a(或折射率各向异性媒质255e)的典型例子,能够举出双轴板。
根据本实施方式,通过第一蒸镀膜的倾斜蒸镀,调整第一相位差板中的第一折射率各向异性的第一光轴倾斜的第一方向,以及通过第二蒸镀膜的倾斜蒸镀,调整第二相位差板中的第二折射率各向异性的第二光轴倾斜的第二方向,从而通过第一以及第二相位差板可靠地补偿在液晶面板中产生的相位差。其结果,能够得到高对比度高品质的显示。
还有,作为本实施方式所涉及的第一相位差板15a(或15a1)以及第二相位差板15e的其它具体例,能够例示出具备由以相对于相位差板的板面倾斜的状态取向(倾斜取向)的碟状液晶构成的光学各向异性层的例子。这些相位差板,在三醋酸纤维素(TAC)等的支持体上设置取向膜,在该取向膜上涂设三亚苯(triphenylene)介质等的碟状液晶而制成。更加详细而言,准备在一组支持体的表面形成有聚酰亚胺等取向膜,在一方的支持体上涂设碟状液晶,之后通过将另一方的支持体夹持碟状液晶。接着,通过加热处理形成碟状向列(ND)相,之后利用紫外线等聚合使取向状态固定化。在该ND相的形成时,碟状液晶由取向膜给予预倾角,光轴形成为倾斜状态。关于光轴的倾斜角度,能够通过取向膜的取向处理(摩擦)进行控制。
或者,作为本实施方式所涉及的第一相位差板15a(或15a1)以及第二相位差板15e的其它具体例,还能够通过施加剪切应力使聚碳酸酯、降冰片烯树脂等延伸而制造。此时,材料树脂在加热至玻璃转移点附近的状态下从两个方向延伸,将其夹持在加热了的一对基板之间。接着,从一方的基板的外侧对材料树脂施加压力,同时将一对基板向相互相反的方向滑移。由此,对材料树脂的上下的面施加相互相反方向的剪切应力,构成材料树脂的光学体的光轴方向倾斜。光轴的倾角,能够通过剪切应力的大小予以控制。
本发明,并不限定于上述的实施方式,能够在不违背根据权利要求以及说明书整体所获致的发明的要旨或思想的范围内进行适当变化,具有这样的变化的液晶装置、投影机以及液晶装置的光轴补偿方法都在本发明的技术范围之内。
Claims (10)
1.一种液晶装置,其特征在于,具备:
液晶面板,其在各自具有取向膜的一对基板之间,夹持包括通过所述取向膜给予预倾角的液晶分子的垂直取向型的液晶而成,并对光进行调制;
一对偏振板,其夹持所述液晶面板而配置;和
第一相位差板,其被配置在所述一对偏振板之间,该第一相位差板具有(i)第一基板和(ii)第一蒸镀膜,该第一蒸镀膜,保持第一折射率各向异性,并且以所述第一折射率各向异性的第一光轴向消除由所述预倾角所产生的所述光的特性变化的方向倾斜的方式,被倾斜蒸镀到所述第一基板上。
2.一种液晶装置,其特征在于,具备:
液晶面板,其在各自具有取向膜的一对基板之间,夹持包括通过所述取向膜给予预倾角的液晶分子的垂直取向型的液晶而成,并对光进行调制;
一对偏振板,其夹持所述液晶面板而配置;
单轴性相位差板,其被配置在所述一对偏振板之间,保持单轴性折射率各向异性并且所述单轴性折射率各向异性的单轴性光轴沿厚度方向;和
第一相位差板,其被配置在所述一对偏振板之间,该第一相位差板具有(i)第一基板和(ii)第一蒸镀膜,该第一蒸镀膜,保持第一折射率各向异性,并且以所述第一折射率各向异性的第一光轴向消除由所述预倾角所产生的所述光的特性变化的方向倾斜的方式,被倾斜蒸镀到所述第一基板上。
3.一种液晶装置,其特征在于,具备:
液晶面板,其在各自具有取向膜的一对基板之间,夹持包括通过所述取向膜给予预倾角的液晶分子的垂直取向型的液晶而成,并对光进行调制;
一对偏振板,其夹持所述液晶面板而配置;
第一相位差板,其被配置在所述一对偏振板之间,该第一相位差板具有(i-a)第一基板和(ii-a)第一蒸镀膜,该第一蒸镀膜,保持第一折射率各向异性,并且以所述第一折射率各向异性的第一光轴向消除由所述预倾角所产生的所述光的特性变化的方向倾斜的方式,被倾斜蒸镀到所述第一基板上;和
第二相位差板,其被配置在所述一对偏振板之间,该第二相位差板具有(i-b)第二基板和(ii-b)第二蒸镀膜,该第二蒸镀膜,保持第二折射率各向异性,并且以所述第二折射率各向异性的第二光轴向消除所述特性变化且不同于所述第一方向的第二方向倾斜的方式,被倾斜蒸镀到所述第二基板上。
4.一种液晶装置,其特征在于,具备:
液晶面板,其在各自具有取向膜的一对基板之间,夹持包括通过所述取向膜给予预倾角的液晶分子的垂直取向型的液晶而成,并对光进行调制;
一对偏振板,其夹持所述液晶面板而配置;
第一相位差板,其被配置在所述一对偏振板之间,该第一相位差板具有(i-a)第一基板、(ii-a)垂直蒸镀膜和(iii-a)第一蒸镀膜,该垂直蒸镀膜,保持单轴性的折射率各向异性,并且以所述单轴性的折射率各向异性的单轴性光轴沿厚度方向的方式,被垂直蒸镀在所述第一基板上,该第一蒸镀膜,保持第一折射率各向异性,并且以所述第一折射率各向异性的第一光轴向消除由所述预倾角所产生的所述光的特性变化的第一方向倾斜的方式,被倾斜蒸镀到所述垂直蒸镀膜上;和
第二相位差板,其被配置在所述一对偏振板之间,该第二相位差板具有(i-b)第二基板和(ii-b)第二蒸镀膜,该第二蒸镀膜,保持第二折射率各向异性,并且以所述第二折射率各向异性的第二光轴向消除所述特性变化且不同于所述第一方向的第二方向倾斜的方式,被倾斜蒸镀到所述第二基板上。
5.根据权利要求1至4中任意一项所记载的液晶装置,其特征在于,
所述第一相位差板的从所述光的出射侧看、正面方向的相位差即正面相位差,在将所述第一光轴设为X轴时,根据所述X轴方向的折射率、Y轴方向的折射率、Z轴方向的折射率以及所述第一相位差板的厚度而设定。
6.根据权利要求1至5中任意一项所记载的液晶装置,其特征在于,
所述第一折射率各向异性,在将所述第一光轴设为X轴时,具有所述X轴方向的折射率大于所述Y轴方向的折射率、且所述Y轴方向的折射率大于所述Z轴方向的折射率这一大小关系。
7.根据权利要求1至6中任意一项所记载的液晶装置,其特征在于,
所述第一相位差板,以设置所述第一基板的一侧,与没有设置所述第一基板的一侧相比较,靠近所述液晶面板的方式配置。
8.根据权利要求1至7中任意一项所记载的液晶装置,其特征在于,
所述第一相位差板,以设置所述第一基板的一侧,与没有设置所述第一基板的一侧相比较,靠近所述一对偏振板中的任意一个的方式配置。
9.根据权利要求1至8中任意一项所记载的液晶装置,其特征在于,
所述一对偏振板的一对透射轴,相互垂直,并且从所述第一基板的法线方向看,与给予所述预倾角的液晶分子的长轴方向分别成45度的角度;以及
在所述第一相位差板中,所述第一光轴沿所述一对透射轴中的任意一个的方向。
10.根据权利要求2所记载的液晶装置,其特征在于,
所述单轴性相位差板的厚度以及所述单轴性相位差板的厚度方向的折射率,以极角为30度时的相位差为20nm以下的方式设定,其中所述极角表示从所述一对偏振板中的位于所述光的出射侧的一个偏振板的正前面看时为零度时的视线的角度。
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