TWI432874B - 投影式液晶顯示器及補償板 - Google Patents

Description

投影式液晶顯示器及補償板

本發明係關於一種投影式液晶顯示器，其包括一反射式液晶元件及一偏光分光器；及一補償板，其係用於此一投影式液晶顯示器。

本發明包含關於2007年9月28日向日本專利局申請之日本專利申請案JP 2007－254167號之標的，其全部內容藉由引用方式併入本文。

投影式液晶顯示器(液晶投影機)已廣泛使用中。在此等顯示器中，入射在一液晶元件上之光在根據一施加至液晶元件的電信號經空間調變後離開該元件，且該離開光被收集及投影以顯示影像。一般而言，此一投影式液晶顯示器包括一燈及一作為光源的收集鏡，且該顯示器亦包括一照明光學系統，其係用於收集從光源發射之光及造成該光撞擊在液晶元件上。該光係藉由液晶元件空間調變及透過一投影透鏡投影在螢幕上。

如所述之已知投影式液晶顯示器包括使用一反射式液晶元件作為一燈泡及使用一偏光分光器(PBS)作為一偏光選擇元件的顯示器(例如，參見JP－A－10－26756(專利文件1))。

在專利文件1中，其提出在一反射式液晶元件及一偏光分光器間之一光學路徑上佈置一四分之一波板，以抑制歸因於光撞擊偏光分光器之方向的偏光軸之角偏差。因此， 當顯示黑色時可減少朝螢幕的洩漏光。結果，當顯示黑色時可使亮度保持低以達到改進對比。

然而，即使在此一投影式液晶顯示器中，由於在反射式液晶元件中存在之微小相差，調變光之偏光軸的角偏差可能改變成不同狀態。不可能僅用一四分之一波板以充分地補償在一偏光軸之角偏差狀態中的此一改變。在此一情況中，洩漏光未被充分地抑制，且改進對比之效應僅能不充分地達到。

一可能之解決方案係除了此一四分之一波板以外提供另一補償板，用於補償反射式液晶元件中之微小相差。然而，當進行考慮校正一偏光軸之角偏差及補償一微小相差兩者時，似乎難以僅藉由提供此一額外補償板以充分地控制洩漏光。

本發明係考慮以上所述問題來進行，且需要提供一種投影式液晶顯示器，其包括一反射式液晶元件及一偏光分光器，且具有之對比高於根據先前技術之顯示器的對比。亦需要提供一用於此一顯示器的補償板。

根據本發明之一具體實施例係提供一種投影式液晶顯示器，其包括一光源；一反射式液晶元件，其基於一影像信號調變來自該光源之光；一偏光分光器，其係佈置於一在該光源及該反射式液晶元件間之光學路徑上；一補償板，其係佈置於該反射式液晶元件及該偏光分光器間之一光學路徑上；及投影構件，其係用於將通過一延伸穿過該補償板及該分光器之光學路徑撞擊於其上的光投影至一螢幕 上，該光在藉由該反射式液晶元件調變後撞擊在該投影構件上。該補償板具有面內遲滯Re，其係撞擊在該補償板上之光的波長之四分之一。該補償板在該補償板之厚度方向中具有遲滯RthL。遲滯RthL之絕對值係等於該反射式液晶元件的厚度方向中之遲滯RthC的絕對值，且遲滯RthL之極性係遲滯RthC之極性的反轉。

根據本發明之另一具體實施例提供一種投影式液晶顯示器之一補償板，該投影式液晶顯示器包括一光源；一反射式液晶元件，其基於一影像信號調變來自該光源之光；一偏光分光器，其係佈置於一在該光源及該反射式液晶元件間之光學路徑上；及投影構件，其係用於將通過一延伸穿過該補償板及該分光器之光學路徑撞擊於其上的光投影至一螢幕上，該光在藉由該反射式液晶元件調變後撞擊在該投影構件上。該補償板係用於該反射式液晶元件及該偏光分光器間之一光學路徑上。該補償板具有等於撞擊在該板上之光的波長之四分之一的面內遲滯Re，及在該板之厚度方向中的遲滯RthL。遲滯RthL之絕對值係等於該反射式液晶元件的厚度方向中之遲滯RthC的絕對值，且遲滯RthL之極性係遲滯RthC之極性的反轉。

在該具體實施例之投影式液晶顯示器中，從該光源發射之光係藉由該偏光分光器偏光分光，且該光的所得偏光分量之一透過該補償板撞擊該反射式液晶元件。該入射光係基於一影像信號藉由該反射式液晶元件調變，且經調變光透過該補償板及該偏光分光器撞擊在該投影構件上。該入 射光係藉由該投影構件投影在一螢幕上以基於該影像信號顯示一影像。因為該補償板之面內遲滯Re係入射在其上之光的波長之四分之一，當在顯示器的前方向檢視時，該補償板作為一四分之一波板。結果，撞擊在偏光分光器之光可歸因於撞擊方向的偏光軸之角偏差被抑制，且當顯示黑色時減少朝螢幕的洩漏光。該補償板之厚度方向中的遲滯RthL之絕對值係等於該反射式液晶元件的厚度方向中之遲滯RthC的絕對值，且遲滯RthL之極性係遲滯RthC之極性的反轉。因此，該補償板取消該反射式液晶元件中之微小相差。結果，補償係對於在一藉由該反射式液晶元件調變之光的偏光軸之角偏差狀態中的改變進行，藉以當顯示黑色時達到朝向螢幕之洩漏光的進一步減少。單一補償板因此如所述地提供補償一偏光軸的角偏差之功能，及補償反射式液晶元件中之微小相差的功能。因此可避免(例如)當分離地提供一四分之一波板及一相差補償板時可能發生之入射光的介面反射。

因為該補償板具有係入射光的波長之四分之一的面內遲滯Re，故當在其前方向檢視時，該具體實施例的補償板作為一四分之一波板。結果，可歸因於撞擊在偏光分光器之光的入射方向的偏光軸之角偏差被抑制，且朝向螢幕的洩漏光減少。該補償板之厚度方向中的遲滯RthL之絕對值係等於該反射式液晶元件的厚度方向中之遲滯RthC，且遲滯RthL之極性係遲滯RthC之極性的反轉。因此，反射式液晶元件中之微小相差係藉由該補償板取消。結果，補償係對 於在一藉由反射式液晶元件調變之光的偏光軸之角偏差狀態中的改變進行，且當顯示黑色時達到朝螢幕之洩漏光的進一步減少。單一補償板因此如所述地提供補償一偏光軸的角偏差之功能，及補償反射式液晶元件中之微小相差的功能。因此可避免(例如)當分離地提供一四分之一波板及一相差補償板時可能發生之入射光的介面反射。

當使用根據本發明之具體實施例的投影式液晶顯示器或補償板時，可歸因於撞擊在偏光分光器上之光的入射方向的偏光軸之角偏差可加以抑制，以致當顯示黑色時減少朝一螢幕的洩漏光，因為該補償板具有係入射光的波長之四分之一的面內遲滯Re。該補償板之厚度方向中的遲滯RthL之絕對值係等於反射式液晶元件的厚度方向中之遲滯RthC的絕對值，且遲滯RthL之極性係遲滯RthC之極性的反轉。因此，可取消該反射式液晶元件中之微小相差。結果，補償係對於在一藉由反射式液晶元件調變之光的偏光軸之角偏差狀態中的改變進行，且當顯示黑色時達到朝螢幕之洩漏光的進一步減少。單一補償板因此如所述地提供補償一偏光軸的角偏差之功能及補償反射式液晶元件中之微小相差的功能。因此可避免(例如)當分離地提供一四分之一波板及一相差補償板時可能發生之入射光的介面反射，且可更有效率地使用光。因為可更有效率地使用來自一光源的光而抑制顯示黑色中之亮度，故可提供一包括一反射式液晶元件及一偏光分光器之投影式液晶顯示器，其可具有高於先前技術中可用之對比。

現將參考圖式詳細描述本發明之具體實施例。

圖1顯示一根據本發明之具體實施例的投影式液晶顯示器(液晶投影機)1之一般組態。液晶投影機1基於一自外部供應之輸入影像信號(未顯示)顯示影像。液晶投影機1包括一光源單元10；分色鏡11及13；反射鏡12B及12Y；偏光分光器(PBS)14R、14G及14B；反射式液晶面板15R、15G及15B；補償板16R、16G及16B；一正交稜鏡17；及一投影透鏡18。

光源10發射白色光(照明光)L0，其包括原色之光束，即紅色光Lr、綠色光Lg及藍色光Lb，其係彩色影像顯示器所需。例如，該光源可為一鹵素燈、金屬鹵化物燈或氙氣燈。

分色鏡11將從光源10發射之照明光分色成為藍色光Lb及黃色光Ly，其之後彼此分離地行進。分色鏡13透射包括在藉由分色鏡11分色的黃色光Ly內之紅色光Lr，及藉由稍後將描述之反射鏡12Y反射，且反射包括在黃色光內的綠色光Lg，藉以紅色光Lr及綠色光Lg被分色以彼此分離地行進。藉由分色鏡13反射之綠色光Lg朝稍後將描述之PBS14G行進。

反射鏡12B將藉由分色鏡11分色的藍色光Lb朝PBS 14B反射。反射鏡12Y將藉由分色鏡11分色的黃色光Ly朝分色鏡13及PBS 14R反射。

PBS 14R係佈置於一在光源10及反射式液晶面板15R間 之光學路徑上(明確言之，一在分色鏡13及反射式液晶面板15R間的光學路徑)。PBS藉由將紅色光Lr之S偏光分量Lrs反射在一偏光選擇表面(一稍後將描述之偏光選擇表面140)上以導引該分量朝向反射式液晶面板15R，且透射該紅色光之P偏光分量(未顯示)，而將入射在其上之紅色光Lr偏光分光。PBS 14G係佈置在光源10及反射式液晶面板15G間之一光學路徑(明確言之，一在分色鏡13及反射式液晶面板15G間之光學路徑)上。PBS藉由將綠色光Lg之S偏光分量Lgs反射在一偏光選擇表面(一稍後將描述之偏光選擇表面140)上以導引該分量朝向反射式液晶面板15G，且透射該綠色光之一P偏光分量(未顯示)，而將入射在其上之綠色光Lg偏光分光。PBS 14B係佈置在光源10及反射式液晶面板15B間之一光學路徑(明確言之，一在反射鏡12B及反射式液晶面板15B間之光學路徑)上。PBS藉由將藍色光Lb之S偏光分量Lbs反射在一偏光選擇表面(一稍後將描述之偏光選擇表面140)上以導引該分量朝向反射式液晶面板15B，且透射該藍色光之P偏光分量(未顯示)，而將入射在其上之藍色光Lb偏光分光。PBS 14R、14G及14B透射在藉由反射式液晶面板15R、15G及15B調變後撞擊在個別PBS上之紅色光Lr、綠色光Lg及藍色光Lb的P偏光分量Lrp、Lgp及Lbp，以導引該等分量朝向正交稜鏡17，惟其操作細節將描述於後。

反射式液晶面板15R基於一自外部供應用於紅色之影像信號(未顯示)調變入射於其上的紅色光Lr(明確言之，其偏 光軸已藉由稍後將描述的補償板16R轉換之S偏光的光分量Lrs)，且該面板將經調變光朝PBS 14R反射。反射式液晶面板15G基於一自外部供應用於綠色之影像信號(未顯示)調變入射於其上的綠色光Lg(明確言之，其偏光軸已藉由稍後將描述的補償板16G轉換之S偏光的光分量Lgs)，且該面板將經調變光朝PBS 14G反射。反射式液晶面板15B基於一自外部供應用於藍色之影像信號(未顯示)調變入射於其上的藍色光Lb(明確言之，其偏光軸已藉由稍後將描述的補償板16B轉換之S偏光的光分量Lbs)，且該面板將經調變光朝PBS 14B反射。反射式液晶面板15R、15G及15B之各反射式液晶面板具有一種結構，其中一垂直對齊式(如VA模式)液晶層(未顯示)係夾置在一對具有佈置在一矩陣形式中之複數個像素(未顯示)的基板(未顯示)間，一驅動電壓係基於個別色彩之影像信號施加至各像素。

補償板16R係佈置在反射式液晶面板15R及PBS 14R間之一光學路徑上。補償板16G係佈置在反射式液晶面板15G及PBS 14G間之一光學路徑上。補償板16B係佈置在反射式液晶面板15B及PBS 14B間之一光學路徑上。補償板16R、16G及16B係提供校正入射光之光學軸的角偏差的功能及補償在反射式液晶面板15R、15G及15B處之微小相差的功能兩者的補償板。稍後將描述補償板16R、16G及16B之詳細組態。

正交稜鏡17混合已分別藉由反射式液晶面板15R、15G及15B調變之紅色光Lr、綠色光Lg及藍色光Lb的P偏光分 量Lrp、Lgp及Lbp，且透射通過PBS 14R、14G及14B以獲得混合光(顯示光)Lout，及將混合光Lout導向至一朝投影透鏡18延伸的光學路徑。

投影透鏡18係一佈置在正交稜鏡17及一螢幕上19間之一光學路徑上及朝螢幕19投影自正交稜鏡17入射的顯示光Lout之透鏡。螢幕19係一在其上分別藉由反射式液晶面板15R、15G及15B調變及藉由投影透鏡18投影之光(顯示光)被投影的區域。

補償板16R、16G及16B(其將使用一通用術語"補償板16"稱之)之一組態將參考圖2至7詳盡描述。圖2及3係顯示補償板16之一範例(稍後將描述之補償板161)的詳細組態的透視圖。圖4及5係顯示補償板16之另一範例(稍後將描述之補償板162)的詳細組態的透視圖。圖6及7係顯示補償板16之又另一範例(稍後將描述之補償板163)的詳細組態的透視圖。

本具體實施例之補償板16具有面內遲滯Re，其係入射光(明確言之，紅色光Lr、綠色光Lg及藍色光Lb之S偏光分量Lrs、Lgs及Lbs，或P偏光分量Lrp、Lgp及Lbp)之波長的四分之一。補償板16具有在其厚度方向中之遲滯RthL，其絕對值係等於在反射式液晶面板15(代表反射式液晶面板15R、15G及15B的一通用術語)的厚度方向中之遲滯RthC的絕對值，且其遲滯RthL之極性係遲滯RthC之極性的反轉。

明確言之，以下表式1及2係當nx及ny代表一補償板16之 面內方向(稍後將描述之X－Y平面中的方向)的折射率；nz代表在補償板16之厚度方向(稍後將描述之Z軸方向)中的折射率；d代表補償板16之厚度；及λ代表入射在補償板16上之光的波長(明確言之，紅色光Lr、綠色光Lg及藍色光Lb之S偏光分量Lrs、Lgs及Lbs，或P偏光分量Lrp、Lgp及Lbp)時為真。

(nx－ny)×d＝λ/4 (1)

RthL＝[{(nx＋ny)/2}－nz]×d＝RthC (2)

藉由舉例言之，如從圖2中所示之補償板161將理解，一具有此折射率特性之補償板16係從一在面內方向(X－Y平面方向)中雙軸延伸(在X軸方向及Y軸方向中延伸)之聚合物膜(如，由聚碳酸酯或環烯烴型樹脂製成之聚合物膜)形成。明確言之，一關連式表式nx＝ny>nz係在X軸方向中之折射率nx，Y軸方向中之折射率ny，及Z軸方向中之折射率nz間為真。例如，此一補償板161可藉由在如圖3A所示之箭頭P1所指的一軸方向中將一由以上所述材料製成之聚合物膜160延伸(X軸方向中之單軸延伸)，且其後在如圖3B所示之箭頭P2所指的一軸方向中延伸(Y軸方向中之單軸延伸)聚合物膜160(其在X軸方向中之折射率nx因為在X軸方向中之單軸延伸變成比Y軸方向中的折射率ny更大)而製成。

藉由舉例言之，如自圖4中顯示之一補償板162將理解，一補償板16可藉由具有正折射率之複數個(此範例中兩個)單軸相差板(相差板162P1、162P2)製成，該等單軸相差板 係在其厚度方向(Z軸方向)中堆疊及彼此結合(例如使用一黏著劑)。明確言之，具有正折射率之相差板162P1滿足如圖5A中顯示的關連式表式ny＝nz<nx，其中nx、ny及nz分別代表該板在X軸、Y軸及Z軸方向中之折射率。具有負折射率之相差板162P2滿足如圖5B中顯示的關連式表式nx＝ny<nz，其中nx、ny及nz分別代表該板在X軸、Y軸及Z軸方向中之折射率。例如，相差板162P1及162P2係從具有在一預定方向中各向異性定向之正折射率的一單軸延伸膜或一液晶聚合物形成。

藉由舉例言之，如從圖6中所示之一補償板163將會瞭解，此一補償板16可藉由一具有正折射率的單軸相差板(相差板163P)及一具有負折射率的單軸相差板(相差板163N)形成，該等相差板係在其厚度方向(Z軸方向)中彼此堆疊及結合(如使用一黏著劑)。明確言之，具有正折射率之相差板163P滿足如圖7A中顯示的關連式表式ny＝nz<nx，其中nx、ny及nz分別代表該板在X軸、Y軸及Z軸方向中之折射率。具有負折射率之相差板163N滿足如圖7B中顯示的關連式表式nx＝ny<nz，其中nx、ny及nz分別代表該板在X軸、Y軸及Z軸方向中之折射率。例如，相差板163P係從在一預定方向中具有各向異性定向之正折射率的一單軸延伸膜或一液晶聚合物形成，類似相差板162P1及162P2。例如，相差板163N之形成係藉由交替地堆疊具有不同折射率的兩個或兩個以上之介電膜，或彼此堆疊地形成一膽固醇型液晶之螺旋層。

現將與一比較範例比較以詳盡描述本具體實施例之液晶投影機1的操作，其將參考圖1及圖8至12描述於後。

在液晶投影機1(如圖1中所示)中，在藉由光源10發射之照明光L0係藉由分色鏡11分色成為藍色光Lb及黃色光Ly，且黃色光Ly係進一步藉由分色鏡13分色成為紅色光Lr及綠色光Lg。藉由分色獲得之紅色光Lr係藉由PBS 14R偏光分光，且一所得S偏光分量Lrs透過補償板16R撞擊在反射式液晶面板15R上。同樣地，藉由分色獲得之綠色光Lg係藉由PBS 14G偏光分光，且一所得S偏光分量Lgs透過補償板16G撞擊在反射式液晶面板15G上。藉由分色獲得之藍色光Lb係藉由PBS 14B偏光分光，且一所得S偏光分量Lbs透過補償板16B撞擊在反射式液晶面板15B上。個別色彩中之光束入射在反射式液晶面板15R、15G及15B上，且基於從外部供應用於個別色彩之影像信號(未顯示)，分別藉由反射式液晶面板15R、15G及15B調變。個別色彩中經調變的光束透過補償板16R、16G及16B撞擊在PBS 14R、14G及14B上(明確言之，紅色光Lr、綠色光Lg及藍色光Lb之P偏光分量Lrp、Lgp及Lbp如稍後將詳述撞擊在PBS上)。光束係藉由PBS 14R、14G及14B透射以撞擊在正交稜鏡17上。紅色光Lr、綠色光Lg及藍色光Lb之P偏光分量Lrp、Lgp及Lbp係藉由正交稜鏡17混合成為顯示光Lout。顯示光Lout係藉由投影透鏡18投影在螢幕19上以基於影像信號顯示一影像。

例如，以下討論使用如圖8A中所示X、Y及X軸的操作。 接著，在PBS 14(表示PBS 14R、14G及14B的一通用術語)中，在一平行於X－Z平面之平面中入射的光束(與紅色光Lr、綠色光Lg及藍色光Lb中任一者相關聯之入射光束Lina、Linb及Linc)係在一偏光選擇表面140上反射以分別變成反射光束Lsa、Lsb及Lsc，且光束在一平行於X－Y平面之平面中行進。入射光束Linb係一與Z軸平行的光束，而光束Lina及Linc係與Z軸不平行之光束。入射在偏光選擇表面140上之光係一組如所述具有各種偏光軸(偏光角)的光束，而在偏光選擇表面140處反射後的光束僅具有S偏光分量。如圖8B中顯示，僅包括S偏光分量之反射光束Lsa、Lsb及Lsc具有偏光軸Va、Vb及Vc，其取決於個別入射光束Lina、Linb及Linc撞擊在偏光選擇表面140處之角而彼此不同。明確言之，反射光束Lsb的偏光軸Vb係與X軸平行，而反射光束Lsa及Lsc的偏光軸Va及Vc在相對於X軸而彼此相反的方向中定義個別偏光角θ。

例如，討論圖8A中所示之反射光束Lsa係在一其於本具體實施例的液晶投影機1中行進之假設下，其中如圖9中所示一反射式液晶面板15係佈置於來自一PBS 14之反射光束Ls0(一自一入射光束Lin0獲得之反射光束)的行進方向中。接著，因為反射光束Lsa具有偏光軸Va，藉由反射式液晶面板15調變及反射的反射光束Ls0未在偏光選擇表面140處全反射。明確言之，反射光束Ls0之一主要部分朝光源10返回成為返回光Ls1，而反射光束之一些部分朝螢幕19行進成為洩漏光Ls2。當顯示黑色時，在PBS 14處產生之此 洩漏光Ls2導致朝螢幕19行進之洩漏光分量中的增加，且對比減少因而發生。

在該情況下(如圖10中所示)，在根據如比較範例1之先前技術的投影式液晶顯示器(液晶投影機100)中，四分之一波板106R、106G及106B係佈置在PBS 14R、14G及14B及反射式液晶面板15R、15G及15B間之個別光學路徑上。因此，紅色光Lr、綠色光Lg及藍色光Lb之S偏光分量Lrs、Lgs及Lbs在其到達一正交稜鏡17前通過四分之一波板106R、106G及106B兩次，其導致一類似於藉由透過一半波板傳遞該等光分量所達到的效應。

明確言之，當假設四分之一波板106R、106G及106B具有一係與X軸平行之慢軸V100時，反射光束Lsa之偏光軸Va係如圖11中之箭頭P100所指示旋轉以與偏光軸Vc一致(當慢軸V100係與Y軸平行時同樣情形會發生)。

結果，圖9中之反射光束Ls0具有偏光軸Vc，且光束係因此在偏光選擇表面140處全反射。因此，避免洩漏光Ls2之產生(僅產生返回光Ls1)。如此所述，在其中四分之一波板106R、106G及106B係佈置於PBS 14R、14G與14B及反射式液晶面板15R、15G與15B間之個別光學路徑上的比較範例1中，可歸因於其中入射光撞擊在PBS 14R、14G及14B上之方向的偏光軸的角偏差被抑制，以當顯示黑色時減少朝螢幕19的洩漏光。因此，當顯示黑色時可保持低亮度，且改進對比到達某種程度。

然而，比較範例1之液晶投影機100亦具有以上所述之問 題。明確言之，來自反射式液晶面板15R、15G及15B之經調變光束的偏光軸之角偏差，可因為存在於反射式液晶面板15R、15G及15B中之微小相差而進入不同狀態。僅用四分之一波板106R、106G及106B無法充分地補償在偏光軸之角偏差的狀態中之此等改變，且當顯示黑色時，不能充分地抑制朝向螢幕19的洩漏光。結果，改進對比之效應變得不充分。

考慮此一狀況，在如比較範例2的投影式液晶顯示器(液晶投影機)200中，除了如所述之四分之一波板106R、106G及106B以外，用於補償在反射式液晶面板15R、15G及15B中之微小相差的補償板206R、206G及206B係在PBS 14R、14G及14B與四分之一波板106R、106G及106B間之光學路徑上提供。

然而，當考慮校正偏光軸之角偏差及補償在反射式液晶面板15R、15G及15B處之微小相差兩者時，係難以僅藉由提供此等額外補償板206R、206G及206B以充分地抑制洩漏光。明確言之，校正偏光軸之角偏差的功能及補償在反射式液晶元件處的微小相差之功能，係藉由四分之一波板106R、106G及106B與補償板206R、206G及206B達到。因此，反射在四分之一波板106R、106G及106B與補償板206R、206G及206B之介面(在該等板及出現在該等板間之空氣的層間的介面)處發生，且來自光源10之照明光L0的使用減少。因此，足夠高對比亦無法在比較範例2的液晶投影機200中獲得。

反之，在本具體實施例的液晶投影機1中，補償板16R、16G及16B之面內遲滯Re係入射光(明確言之，紅色光Lr、綠色光Lg及藍色光Lb之S偏光分量Lrs、Lgs及Lbs或P偏光分量Lrp、Lgp及Lbp)的波長之四分之一。因此，補償板16R、16G及16B作為在前方向中之四分之一波板。結果，補償板抑制可歸因於其中依與比較範例1之四分之一波板106R、106G及106B操作的相同方法入射撞擊在PBS 14R、14G及14B上的方向造成偏光軸的角偏差，且所以當顯示黑色時，朝螢幕19的洩漏光會減少。

補償板16R、16G及16B在厚度方向中具有遲滯RthL，其絕對值係等於反射式液晶面板15R、15G及15B之厚度方向中的遲滯RthC之絕對值，且遲滯RthL之極性係遲滯RthC之極性的反轉。因此，反射式液晶面板15R、15G及15B中之微小相差係藉由補償板16R、16G及16B取消。結果，補償係對於在一藉由反射式液晶面板15R、15G及15B調變之光的偏光軸之角偏差狀態中的改變進行，且當顯示黑色時達到朝螢幕19之洩漏光的進一步減少。

此外，如所述的校正偏光軸之角偏差的功能及補償在反射式液晶面板15R、15G及15B處之微小相差的功能，係藉由補償板16R、16G及16B單獨提供。因此可避免當四分之一波板106R、106G及106B與相差補償板206R、206G及206B如比較範例2中彼此分離地提供時可能發生之入射光的介面反射。

表1顯示在比較範例1及比較範例及2及具體實施例1(其中使用如圖6及7中所示之補償板163的液晶投影機1之具體實施例)上實行之對比的測量結果。對比係當投影機之各者顯示白色及黑色時在液晶投影機1、100及200的螢幕19上使用一亮度計測量。表1指示使用補償板163之具體實施例1具有一對比位準30至40%，其係高於使用四分之一波板106R、106G及106B的比較範例1，及使用除了四分之一波板106R、106G及106B以外之相差補償板206R、206G及206B的比較範例2。雖然表1中未顯示，但其已顯示類似於具體實施例1之對比的測量值，係可在使用如圖2及3中顯示之補償板161的液晶投影機1之另一具體實施例中，且可在使用如圖4及5中顯示之補償板162的又另一具體實施例中獲得。

如以上描述，在本發明之具體實施例中，補償板16R、16G及16B的面內遲滯Re，係入射光(明確言之，紅色光Lr、綠色光Lg及藍色光Lb之S偏光分量Lrs、Lgs及Lbs或P偏光分量Lrp、Lgp及Lbp)的波長之四分之一。因此可抑制可歸因於其中入射光撞擊在PBS 14R、14G及14B上的方向之偏光軸的角偏差，且當顯示黑色時減少朝螢幕19的洩漏光。補償板16R、16G及16B在厚度方向中具有遲滯RthL， 其絕對值係等於反射式液晶面板15R、15G及15B之厚度方向中的遲滯RthC之絕對值，且其遲滯RthL之極性係遲滯RthC之極性的反轉。因此，反射式液晶面板15R、15G及15B處之微小相差可取消。結果，補償可對於在一藉由反射式液晶面板15R、15G及15B調變之光束的偏光軸之角偏差狀態中的改變進行，且當顯示黑色時達到朝螢幕19之洩漏光的進一步減少。校正偏光軸之角偏差的功能及補償在反射式液晶面板15R、15G及15B處之微小相差的功能，係藉由補償板16R、16G及16B單獨提供。因此可避免當四分之一波板與相差補償板係分離地提供時可能發生之入射光的介面反射，且可改進光的使用。因此，當顯示黑色時可使亮度保持低，且來自光源10之照明光L0可以經改進的效率使用。結果，可包括具有高於先前技術之對比的反射式液晶面板及PBS之液晶投影機。

明確言之，因為反射式液晶面板15R、15G及15B包括垂直對齊液晶層且補償板滿足以上所示之表式1及2，故可達到以上所述效應。

當補償板16係由從在其面內方向中雙軸延伸之聚合物膜形成(補償板161)時，可在製造成本方面獲得明顯減少，且可明顯改進光之使用以達到對比的明顯改進。

當補償板16係藉由在厚度方向中彼此結合之複數個具有正折射率的單軸相差板形成(補償板162)，或當板16係藉由在厚度方向中彼此結合之一具有正折射率之單軸相差板及一具有負折射率的單軸相差板形成(補償板163)時，遲延係 易於使用折射率調整。在此等情況下，因為補償板係藉由結合複數個單軸相差板形成，故較佳係藉由使該等板之折射率間的差異保持儘可能小以抑制在該等單軸相差板間之介面反射。原因係反射之抑制允許依更高效率使用光及允許對比的進一步改進。

儘管已參考具體實施例說明本發明，但本發明並不限於該等具體實施例，且可進行各種修改。

例如，雖然以上具體實施例已在反射式液晶面板15R、15G及15B包括垂直對齊式(如VA模式)液晶層之假設下描述，但反射式液晶面板15R、15G及15B或者可包括(例如)扭轉垂直對齊式液晶層(垂直對齊且其中液晶分子係在一層間方向中扭轉對齊的液晶層)。在此情況下，如以上所述之相同效應可當以下顯示之方程式3及4係真時達到。

(nx－ny)×d＝λ/4 (3)

RthL＝[{(nx＋ny)/2}－nz]×d＝－RthC (4)

儘管以上具體實施例已在光源10包括一鹵素燈、一金屬鹵化物燈或一氙氣燈的假設下描述，光源10或者可包括(例如)一發光二極體(LED)。

雖然以上具體實施已描述為一所謂三板式投影液晶顯示器(液晶投影機)，但可將本發明應用至其他型式的投影式液晶顯示器。

熟習此項技術人士應瞭解，可根據設計要求及其他因素進行各種修改、組合、次組合及變更，只要其係在隨附申請專利範圍或其等效內容的範疇內。

1‧‧‧液晶投影機

10‧‧‧光源單元

11‧‧‧分色鏡

12B‧‧‧反射鏡

12Y‧‧‧反射鏡

13‧‧‧分色鏡

14B‧‧‧偏光器/PBS

14G‧‧‧偏光器/PBS

14R‧‧‧偏光器/PBS

15‧‧‧反射式液晶面板

15B‧‧‧反射式液晶面板

15G‧‧‧反射式液晶面板

15R‧‧‧反射式液晶面板

16B‧‧‧補償板

16G‧‧‧補償板

16R‧‧‧補償板

17‧‧‧正交稜鏡

18‧‧‧投影透鏡

19‧‧‧螢幕

100‧‧‧液晶投影機

106B‧‧‧四分之一波板

106G‧‧‧四分之一波板

106R‧‧‧四分之一波板

140‧‧‧偏光選擇表面

160‧‧‧聚合物膜

161‧‧‧補償板

162‧‧‧補償板

162P1‧‧‧相差板

162P2‧‧‧相差板

163‧‧‧補償板

163N‧‧‧相差板

163P‧‧‧相差板

200‧‧‧投影式液晶顯示器/液晶投影機

206B‧‧‧補償板

206G‧‧‧補償板

206R‧‧‧補償板

圖1係一顯示根據本發明之一具體實施例的投影式液晶顯示器之組態的說明；圖2係一顯示圖1中所示之補償板的範例性組態之透視圖；圖3A及3B係用於解釋一製造圖2所示之補償板的方法之透視圖；圖4係一顯示圖1中所示之補償板的另一範例性組態之透視圖；圖5A及5B係顯示圖4中所示之補償板的相差板之詳細組態之透視圖；圖6係一顯示圖1中所示之補償板的另一範例性組態之透視圖；圖7A及7B係顯示圖6中所示之補償板的相差板之詳細組態的透視圖；圖8A及8B係顯示如圖1所示撞擊在一偏光分光器上之光束及在該處反射的光束之光學路徑及偏光軸的透視圖；圖9係一如圖1中所示之偏光分光器之透視圖，其係用於解釋洩漏光如何在該處產生；圖10係一顯示根據比較範例1的投影式液晶顯示器之組態的說明；圖11係一如圖10中所示之四分之一波板的示意性平面圖，其係用於解釋其效應；及圖12係一顯示根據比較範例2的投影式液晶顯示器之組 態的說明。

1‧‧‧液晶投影機

10‧‧‧光源單元

11‧‧‧分色鏡

12B‧‧‧反射鏡

12Y‧‧‧反射鏡

13‧‧‧分色鏡

14B‧‧‧偏光器/PBS

14G‧‧‧偏光器/PBS

14R‧‧‧偏光器/PBS

15B‧‧‧反射式液晶面板

15G‧‧‧反射式液晶面板

15R‧‧‧反射式液晶面板

16B‧‧‧補償板

16G‧‧‧補償板

16R‧‧‧補償板

17‧‧‧正交稜鏡

18‧‧‧投影透鏡

19‧‧‧螢幕

Claims (6)

1. 一種投影式液晶顯示器，其包含：一光源；一反射式液晶元件，其基於一影像信號調變來自該光源之光；一偏光分光器，其係佈置於一在該光源及該反射式液晶元件間之光學路徑上；一補償板，其係佈置於一在該反射式液晶元件及該偏光分光器間之光學路徑上；及投影構件，其係用於將通過一延伸穿過該補償板及該分光器之光學路徑撞擊於其上的光投影至一螢幕上，該光在藉由該反射式液晶元件調變後撞擊在該投影構件上，其中，該補償板具有面內遲滯Re，其係撞擊在該補償板上之光的波長之四分之一，以便在該液晶顯示器的前方向檢視時，該補償板作為一四分之一波板，該補償板在其厚度方向中具有遲滯RthL，該遲滯RthL之絕對值係等於該反射式液晶元件的厚度方向中之遲滯RthC的絕對值，且該遲滯RthL之極性係該遲滯RthC之極性的反轉，以及該補償板之折射率滿足一關連式表式，該關連式表式是係從包含以下關連式表式之群組所選出：(a)nx=ny>nz，當該補償板為一獨立相差板，以及(b)nx=nz <ny，其中nx為該補償板於X軸方向之一折射率、ny為該補償板於Y軸方向之一折射率以及nz為該補償板於Z軸方向之一折射率。
2. 如請求項1之投影式液晶顯示器，其中該反射式液晶元件包括一液晶層，其係一垂直對齊式且其中液晶分子係在一層間方向中扭轉對齊，及其中當d代表該補償板之厚度及當λ代表入射在該補償板上之光的波長時，以下表式3及4為真：(nx-ny)×d=λ/4 (3) RthL=[{(nx+ny)/2}-nz]×d=-RthC (4)。
3. 如請求項1之投影式液晶顯示器，其中當該關連式表式係由包含以下關連式表式之群組所選出：ny=nz<nx及nx=nz<ny，該補償板包括複數個具有一正折射率之單軸相差板，該等單軸相差板係在其厚度方向中彼此結合。
4. 如請求項1之投影式液晶顯示器，其中當該關連式表式係由包含以下關連式表式之群組所選出：ny=nz<x及nx=ny>nz，該補償板包括一具有一正折射率的單軸相差板及一具有一負折射率的單軸相差板，該等單軸相差板係在其厚度方向中彼此結合。
5. 一種投影式液晶顯示器之補償板，該投影式液晶顯示器包括一光源；一反射式液晶元件，其基於一影像信號調變來自該光源之光；一偏光分光器，其係佈置於一在該光源及該反射式液晶元件間之光學路徑上；及投影構件，其係用於將通過一延伸穿過該分光器之光學路徑撞 擊於其上的光投影至一螢幕上，該光在藉由該反射式液晶元件調變後撞擊在該投影構件上，其中，該補償板係用於一在該反射式液晶元件及該偏光分光器間之光學路徑上，且具有係等於撞擊在該補償板上之光的波長之四分之一的面內遲滯Re，以便在該液晶顯示器的前方向檢視時，該補償板作為一四分之一波板，該補償板更進一步包含在其厚度方向中的遲滯RthL，該遲滯RthL之絕對值係等於該反射式液晶元件的厚度方向中之遲滯RthC的絕對值，且該遲滯RthL之極性係該遲滯RthC之極性的反轉，以及該補償板之折射率滿足一關連式表式，該關連式表式是係從包含以下關連式表式之群組所選出：(a)nx=ny>nz及，當該補償板為一獨立相差板，以及(b)nx=nz<ny，其中nx為該補償板於X軸方向之一折射率、ny為該補償板於Y軸方向之一折射率以及nz為該補償板於Z軸方向之一折射率。
6. 一種投影式液晶顯示器，其包含：一光源；一反射式液晶元件，其基於一影像信號調變來自該光源之光；一偏光分光器，其係佈置於一在該光源及該反射式液晶元件間之光學路徑上；一補償板，其係佈置於一在該反射式液晶元件及該偏 光分光器間之光學路徑上；及一投影單元，其係經組態以將通過一延伸穿過該補償板及該分光器之光學路徑撞擊於其上的光投影至一螢幕上，該光在藉由該反射式液晶元件調變後撞擊在該投影單元上，其中，該補償板具有面內遲滯Re，其係撞擊在該補償板上之光的波長之四分之一，以便在該液晶顯示器的前方向檢視時，該補償板作為一四分之一波板，該補償板在其厚度方向中具有遲滯RthL，其絕對值係等於該反射式液晶元件的厚度方向中之遲滯RthC的絕對值，且該遲滯RthL之極性係該遲滯RthC之極性的反轉，以及該補償板之折射率滿足一關連式表式，該關連式表式是係從包含以下關連式表式之群組所選出：(a)nx=ny>nz，當該補償板為一獨立相差板，以及(b)nx=nz<ny，其中nx為該補償板於X軸方向之一折射率、ny為該補償板於Y軸方向之一折射率以及nz為該補償板於Z軸方向之一折射率。