TWI499835B - Liquid crystal device, projector and liquid crystal device - Google Patents
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Description
本發明是有關具備偏光板及相位差板的液晶裝置、具備該液晶裝置的投影機、該液晶裝置的光學補償方法、及使用於該液晶裝置的相位差板之技術領域。
此種的液晶裝置,有藉由「VA(Vertical Alignment)模式」來驅動的方式者被提案。在此,令對比度提升的技術,有使相位差板對液晶光閥傾斜配置的技術被提案(參照下記的專利文獻1)。
[專利文獻1]特開2006-11298號公報
然而,如揭示於專利文獻1的技術一般使相位差板傾斜配置時,需要對應於液晶分子的配向方向來使相位差板傾斜。此情況,在投影機的内部,例如依利用空氣的循環之冷卻效果的觀點等,由於用以使相位差板傾斜的空間受限,因此會有可能難以提高對比度的技術性問題點。或,使該相位差板傾斜的機構趨於複雜,在組裝工程中,技術上使相位差板傾斜的調整變得困難。
本發明是有鑑於例如上述的問題點而研發者,其課題是在於提供一種可藉由比較簡單的構成來顯示高對比度的畫像之液晶裝置、具備該液晶裝置的投影機、及該液晶裝置的光學補償方法。
為了解決上述課題,本發明的第1液晶裝置係具備:液晶面板,其係於分別具有配向膜的一對的基板之間,夾持藉由上述配向膜來賦予預傾(亦即來自法線方向的傾斜角度)之由液晶分子所構成的垂直配向型的液晶,調變光;一對的偏光板,其係夾著上述液晶面板來配置;及第1相位差板,其係配置於上述一對的偏光板之間,具有(i)第1基板、及(ii)第1蒸鍍膜,其係保持第1折射率向異性且上述第1折射率向異性的第1光軸(例如主折射率nx,但nx>ny>nz)能夠傾斜於消除上述預傾所造成上述光的特性變化的方向之方式被斜方蒸鍍於上述第1基板上。
若根據本發明的第1液晶裝置,則例如從光源射出的光是例如藉由反射鏡及雙色鏡(Dichroic Mirror)等的色分離光學系來分離成紅色光、綠色光及藍色光。液晶面板是例如作為調變各紅色光、綠色光及藍色光的光閥使用。液晶面板是例如按照資料信號(或畫像信號)來規制各畫素的液晶分子的配向狀態,在該顯示領域顯示對應於資料信號的畫像。藉由各液晶面板所顯示的畫像是例如藉由雙色稜鏡(Dichroic Prism)等的色合成光學系來合成,經由投射透鏡來作為投影畫像予以投影至螢幕等的投影面。
液晶面板是在一對的基板間夾持液晶。液晶,典型的是垂直配向型的液晶,亦即VA(Vertical Alignment)型液晶。在一對的基板分別設有配向膜,藉由該配向膜,構成液晶的液晶分子會被賦予在一定的方向僅以一定的角度上升的預傾。例如液晶為VA型液晶時,液晶分子是對於一對的基板的基板面的法線在一定的方向僅以預傾角傾斜配向。此液晶分子是在電壓未被施加於液晶面板時,維持預傾,且在電壓被施加於液晶面板時,以能夠接近液晶面板的基板的平面方向之方式傾斜。藉此,例如可簡便地實現垂直配向型的液晶、或正常黑(Normally black)方式的液晶。另外,被賦予預傾的液晶分子的長軸與一對的基板的一邊,典型的由一對的基板的法線方向來看,亦可彼此成為45度的角度。液晶面板是以夾入一對的偏光板之間的方式配置。
第1相位差板是具有:保持(i)第1基板及(ii)第1折射率向異性的同時以第1折射率向異性的第1光軸能夠傾斜於消除預傾所造成光的特性變化之方式被斜方蒸鍍於第1基板上的第1蒸鍍膜。在此本發明的「光的特性變化」是意思行進方向的變化、偏光狀態的變化、頻率或相位的變化等之光的基本特性參數中至少一個變化。又、本發明的「消除的方向」是意思理想上必要且可充分地消除的方向,意思含以如此理想的方向作為成分的方向。亦即,理想上消除的能力最高的方向,典型的是意思由第1基板的法線方向來平面性地看,第1折射率向異性的折射率最大的第1光軸與被賦予預傾的液晶分子的長軸方向交叉的方向。典型的是第1相位差板的第1蒸鍍膜最好含無機材料構成。藉此,可有效地防止因為光的照射或伴隨的溫度上昇造成第1相位差板劣化,進而能夠構成可靠度佳的液晶裝置。
第1相位差板是配置於一對的偏光板之間。更具體而言,第1相位差板是配置於一對的偏光板的其中一方的偏光板與液晶面板之間、或一對的偏光板的其中另一方的偏光板與液晶面板之間。換言之,設於一對的偏光板間,對液晶面板射入光的側或射出光的側。
典型的是以構成第1相位差板的第1折射率向異性媒質的第1光軸由第1基板的法線方向來看能夠沿著交叉於被賦予預傾的液晶分子的長軸方向之所定方向的方式,第1折射率向異性媒質作為第1蒸鍍膜來斜方蒸鍍於第1基板。在此,所謂的所定方向是意思第1折射率向異性媒質的第1光軸與液晶分子的長軸方向交叉之該第1折射率向異性媒質的第1光軸所延伸的方向。具體而言,此第1折射率向異性媒質的第1光軸所延伸的方向之所定方向,可例如以對比度或視野角等液晶裝置的光學特性的水準能夠例如形成最大值等的所望值之方式,以液晶分子的長軸方向為基準,根據實驗、理論、經驗、模擬等來個別具體地規定。
加上,典型的是以上述第1相位差板的第1折射率向異性媒質的光軸能夠以所定角度來與第1基板交叉的方式,第1折射率向異性媒質作為第1蒸鍍膜來斜方蒸鍍於第1基板。在此,所謂的所定角度是意思第1折射率向異性媒質的光軸與第1基板交叉的角度。此所定角度可換言之是由90度減去第1基板的法線與對應於第1折射率向異性媒質的主折射率的光軸之間的角度的值。或,此所定角度可換言之是對應於第1折射率向異性媒質的主折射率的光軸與上述所定方向之間的角度。具體而言,此第1折射率向異性媒質的光軸與第1基板交叉的角度的所定角度,可例如以對比度或視野角等液晶裝置的光學特性的水準能夠例如形成最大值等的所望值之方式,根據實驗、理論、經驗、模擬等來個別具體地規定。
藉此,第1相位差板的第1光軸(典型的是nx(但nx>ny>nz))會沿著交叉於僅以預傾角傾斜的液晶分子的長軸方向之所定方向,因此在第1基板的平面方向,第1相位差板的第1光軸是以使液晶分子的光學向異性能夠朝向光學向同性的方式補償。加上,第1相位差板的第1光軸(典型的是nx)會以所定角度來與第1基板交叉,因此在第1基板的垂直面方向,第1相位差板的第1光軸是以使液晶分子的光學向異性能夠朝向光學向同性的方式補償。亦即,藉由液晶分子所形成的折射率橢圓體的長軸與藉由第1相位差板所形成的折射率橢圓體的長軸會交叉,因此可使藉由液晶分子及第1相位差板的兩者所形成的折射率橢圓體能夠三次元地接近折射率球體。
因此,可藉由第1相位差板來消除(亦即補償)在液晶中所產生的相位差(換言之,複折射效果)。其結果,該液晶裝置的動作時,從光源射出的光例如通過由僅以預傾角傾斜的液晶分子所構成的液晶而產生之光的相位差,可藉由第1相位差板來補償。因此,通過液晶面板的光對於射出側的偏光板,可防止在相位偏離的狀態下射入。其結果,例如在射出側的偏光板中,原本應該不使通過的光洩漏的可能性會變小,可防止對比度的降低或視野角的縮小。
在此,假設使用例如具有單軸性的折射率向異性的相位差板等之光軸的方向為沿著厚度方向的相位差板,藉由使該相位差板傾斜來補償液晶分子的光學向異性時,在液晶裝置的内部,例如依空氣的循環所產生的冷卻效果的觀點等,由於供以使相位差板傾斜的空間受限,因此技術上難以適當防止對比度的降低。或,使該相位差板傾斜的機構會變得複雜,在組裝工程中,技術上使相位差板傾斜的調整困難。
然而,本發明是特別如上述般,第1相位差板所具有的第1蒸鍍膜是以能夠保持第1折射率向異性且第1折射率向異性的第1光軸能夠傾斜於消除預傾所造成的光的特性變化的方向之方式斜方蒸鍍於第1基板上。典型的是第1相位差板的第1折射率向異性的第1光軸是藉由第1蒸鍍膜的斜方蒸鍍,以能夠補償液晶分子的光學向異性的方式,朝所定方向,以所定角度來與第1基板或第2基板交叉。因此,藉由第1蒸鍍膜的斜方蒸鍍來調整第1相位差板的第1折射率向異性的第1光軸所傾斜的方向、及第1相位差板的第1折射率向異性的第1光軸與第1基板交叉的角度之下,可容易且高精度地補償液晶面板的液晶分子的光學向異性。並且,為了補償液晶面板的液晶分子的光學向異性,幾乎或完全不必使第1相位差板本身對光的射入方向傾斜,因此在組裝工程中,可省略使第1相位差板傾斜的調整工程,可簡便且低成本地補償液晶分子的光學向異性,提高對比度。其結果,若利用本發明的液晶裝置,則可提高藉由第1相位差板來補償在液晶中所產生的相位差之效果,進而能夠提高對比度。
如以上說明,若根據本發明的液晶裝置,則在藉由第1蒸鍍膜的斜方蒸鍍來調整第1相位差板之第1折射率向異性的第1光軸所傾斜的方向、及第1相位差板之第1折射率向異性的第1光軸與第1基板交叉的角度之下,可藉由第1相位差板來確實地補償在液晶面板中所產生的相位差。其結果,可取得高對比度高品質的顯示。
為了解決上述課題,本發明的第2液晶裝置係具備:液晶面板,其係於分別具有配向膜的一對的基板之間,夾持藉由上述配向膜來賦予預傾之由液晶分子所構成的垂直配向型的液晶,調變光;一對的偏光板,其係夾著上述液晶面板來配置;單軸性相位差板(所謂C板),其係配置於上述一對的偏光板之間,保持單軸性折射率向異性,且上述單軸性折射率向異性的單軸性光軸係沿著厚度方向;及第1相位差板,其係配置於上述一對的偏光板之間,具有(i)第1基板、及(ii)第1蒸鍍膜,其係保持第1折射率向異性且上述第1折射率向異性的第1光軸(例如主折射率nx,但nx>ny>nz)能夠傾斜於消除上述預傾所造成上述光的特性變化的方向之方式被斜方蒸鍍於上述第1基板上。
若根據本發明的第2液晶裝置,則例如從光源射出的光是例如藉由反射鏡及雙色鏡等的色分離光學系來分離成紅色光、綠色光及藍色光。液晶面板是例如作為調變各紅色光、綠色光及藍色光的光閥使用。液晶面板是例如按照資料信號(或畫像信號)來規制各畫素的液晶分子的配向狀態,在該顯示領域顯示對應於資料信號的畫像。藉由各液晶面板所顯示的畫像是例如藉由雙色稜鏡等的色合成光學系來合成,經由投射透鏡來作為投影畫像予以投影至螢幕等的投影面。
液晶面板是在一對的基板間夾持液晶。液晶,典型的是垂直配向型的液晶,亦即VA(Vertical Alignment)型液晶。在一對的基板分別設有配向膜,藉由該配向膜,構成液晶的液晶分子會被賦予在一定的方向僅以一定的角度上升的預傾。例如液晶為VA型液晶時,液晶分子是對於一對的基板的基板面的法線在一定的方向僅以預傾角傾斜配向。此液晶分子是在電壓未被施加於液晶面板時,維持預傾,且在電壓被施加於液晶面板時,以能夠接近液晶面板的基板的平面方向之方式傾斜。藉此,例如可簡便地實現垂直配向型的液晶、或正常黑方式的液晶。另外,被賦予預傾的液晶分子的長軸與一對的基板的一邊,典型的由一對的基板的法線方向來看,亦可彼此成為45度的角度。液晶面板是以夾入一對的偏光板之間的方式配置。
尤其,單軸性相位差板是配置於一對的偏光板之間,保持單軸性折射率向異性的同時單軸性折射率向異性的單軸性光軸會沿著厚度方向。加上,第1相位差板是被配置於一對的偏光板之間,具有保持(i)第1基板及(ii)第1折射率向異性的同時以第1折射率向異性的第1光軸能夠傾斜於消除預傾所造成光的特性變化之方式被斜方蒸鍍於第1基板上的第1蒸鍍膜。在此本發明的「光的特性變化」是意思行進方向的變化、偏光狀態的變化、頻率或相位的變化等之光的基本特性參數中至少一個變化。又、本發明的「消除的方向」是意思理想上必要且可充分地消除的方向,意思含以如此理想的方向作為成分的方向。亦即,理想上消除的能力最高的方向,典型的是意思由第1基板的法線方向來平面性地看,折射率向異性的折射率最大的光軸與被賦予預傾的液晶分子的長軸方向交叉的方向。典型的是第1相位差板的第1蒸鍍膜最好含無機材料構成。藉此,可有效地防止因為光的照射或伴隨的溫度上昇造成第1相位差板劣化,進而能夠構成可靠度佳的液晶裝置。
典型的是以構成第1相位差板的第1蒸鍍膜的折射率向異性媒質的第1光軸由第1基板的法線方向來看能夠沿著交叉於被預傾的液晶分子的長軸方向之所定方向的方式,折射率向異性媒質作為第1蒸鍍膜來斜方蒸鍍於第1基板。在此,所謂的所定方向是意思第1蒸鍍膜的第1光軸與液晶分子的長軸方向交叉之該第1蒸鍍膜的第1光軸所延伸的方向。具體而言,此第1蒸鍍膜的第1光軸所延伸的方向之所定方向,可例如以對比度或視野角等液晶裝置的光學特性的水準能夠例如形成最大值等的所望值之方式,以液晶分子的長軸方向為基準,根據實驗、理論、經驗、模擬等來個別具體地規定。
加上,典型的是以上述第1蒸鍍膜的第1光軸能夠以所定角度來與第1基板交叉的方式,折射率向異性媒質作為第1蒸鍍膜來斜方蒸鍍於第1基板。在此,所謂的所定角度是意思第1蒸鍍膜的第1光軸與第1基板交叉的角度。此所定角度可換言之是由90度減去第1基板的法線與對應於第1蒸鍍膜的折射率向異性媒質的主折射率的光軸之間的角度的值。或,此所定角度可換言之是對應於第1蒸鍍膜的折射率向異性媒質的主折射率的光軸與上述所定方向之間的角度。具體而言,此第1蒸鍍膜的折射率向異性媒質的第1光軸與第1基板交叉的角度的所定角度,可例如以對比度或視野角等液晶裝置的光學特性的水準能夠例如形成最大值等的所望值之方式,根據實驗、理論、經驗、模擬等來個別具體地規定。
藉此,構成第1相位差板的第1蒸鍍膜的第1光軸,換言之,折射率向異性媒質的主折射率nx的光軸會沿著交叉於僅以預傾角傾斜的液晶分子的長軸方向之所定方向,因此在第1基板的平面方向,構成第1相位差板的第1蒸鍍膜的第1光軸是以使液晶分子的光學向異性能夠朝向光學向同性的方式補償。加上,第1相位差板的光軸會以蒸鍍角度來與第1基板交叉,因此在第1基板的垂直面方向,第1相位差板的第1光軸是以使液晶分子的光學向異性能夠朝向光學向同性的方式補償。
更加上,單軸性相位差板的單軸性光軸,換言之,折射率向異性媒質的主折射率nx’(或ny’)的光軸所延伸的方向會交叉於僅以預傾角傾斜的液晶分子的長軸方向,因此在單軸性相位差板的平面方向,單軸性相位差板的光軸的短軸(亦即本發明的單軸性光軸的一具體例)及長軸是以液晶分子的光學向異性能夠朝向光學向同性的方式補償。
亦即,藉由液晶分子所形成的折射率橢圓體的長軸與藉由構成第1相位差板的第1蒸鍍膜所形成的折射率橢圓體的長軸會交叉,因此可使藉由液晶分子及單軸性相位差板及構成第1相位差板的第1蒸鍍膜等三者所形成的折射率橢圓體能夠三次元地接近折射率球體。
因此,可藉由單軸性相位差板及第1相位差板來消除(亦即補償)在液晶中產生的相位差(換言之,複折射效果)。其結果,該投影機的動作時,從光源射出的光例如通過由僅以預傾角傾斜的液晶分子所構成的液晶而產生之光的相位差,可藉由單軸性相位差板及第1相位差板來補償。因此,通過液晶面板的光對於射出側的偏光板,可防止在相位偏離的狀態下射入。其結果,例如在射出側的偏光板中,原本應該不使通過的光洩漏的可能性會變小,可防止對比度的降低或視野角的縮小。
在此,假設使用例如具有單軸性的折射率向異性的相位差板等之光軸的方向為沿著厚度方向的相位差板,藉由使該相位差板傾斜來補償液晶分子的光學向異性時,在液晶裝置的内部,例如根據空氣的循環所產生的冷卻效果的觀點等,由於供以使相位差板傾斜的空間受限,因此技術上難以適當防止對比度的降低。或,使該相位差板傾斜的機構會變得複雜,在組裝工程中,技術上使相位差板傾斜的調整困難。
然而,本發明特別是如上述般,單軸性相位差板的單軸性光軸是以能夠補償液晶分子的光學向異性的方式配置。特別是如上述般,構成第1相位差板的第1蒸鍍膜是以能夠保持第1折射率向異性且第1折射率向異性的第1光軸傾斜於消除預傾所造成的光的特性變化的方向之方式斜方蒸鍍於第1基板上。典型的是第1蒸鍍膜的第1光軸是藉由折射率向異性媒質的斜方蒸鍍,以能夠補償液晶分子的光學向異性的方式,朝所定方向、所謂蒸鍍方向,以所定角度、所謂蒸鍍角度來與第1基板交叉。
因此,藉由第1蒸鍍膜的斜方蒸鍍來調整第1相位差板的折射率向異性的光軸所傾斜的方向、及第1相位差板的折射率向異性的光軸與第1基板交叉的角度之下,可容易且高精度地補償液晶面板的液晶分子的光學向異性。
藉此,藉由液晶分子所形成的折射率橢圓體的長軸、及藉由構成第1相位差板的第1蒸鍍膜所形成的折射率橢圓體的長軸、及藉由單軸性相位差板所形成的折射率橢圓體的長軸會交叉,因此可使藉由液晶分子、單軸性相位差板及第1蒸鍍膜的三者所形成的折射率橢圓體能夠三次元地接近折射率球體。並且,為了補償液晶面板的液晶分子的光學向異性,幾乎或完全不必使單軸性相位差板及第1相位差板本身傾斜,因此在組裝工程中,可省略使單軸性相位差板及第1相位差板傾斜的調整工程,可簡便且低成本地補償液晶分子的光學向異性,提高對比度。其結果,若利用本發明的液晶裝置,則可提高藉由相位差板來補償在液晶中所產生的相位差之效果,進而能夠提高對比度。
如以上說明,若根據本發明的液晶裝置,則除了藉由第1蒸鍍膜的斜方蒸鍍來調整第1相位差板之折射率向異性的光軸所傾斜的方向、及第1相位差板之第1折射率向異性的第1光軸與第1基板交叉的角度以外,還可在單軸性相位差板之單軸性折射率向異性的單軸性光軸沿著厚度方向之下,藉由相位差板來確實地補償在液晶面板中所產生的相位差。其結果,在本發明的第1投影機中,可取得高對比度高品質的顯示。
加上,可使第1相位差板與單軸性相位差板配置於別的不同光學位置,或暫時性地卸下單軸性相位差板,因此可簡便地進行光學調整。加上,在第1相位差板及單軸性相位差板中,可使製造方法或材質有所不同,因此可以更低成本來進行光學調整。
為了解決上述課題,本發明的第3液晶裝置係具備:液晶面板,其係於分別具有配向膜的一對的基板之間,夾持藉由上述配向膜來賦予預傾之由液晶分子所構成的垂直配向型的液晶,調變光;一對的偏光板,其係夾著上述液晶面板來配置;第1相位差板,其係配置於上述一對的偏光板之間,具有(i-a)第1基板、及(ii-a)第1蒸鍍膜,其係保持第1折射率向異性且上述第1折射率向異性的第1光軸能夠傾斜於消除上述預傾所造成上述光的特性變化的第1方向之方式被斜方蒸鍍於上述第1基板上;及第2相位差板,其係配置於上述一對的偏光板之間,具有(i-b)第2基板、及(ii-b)第2蒸鍍膜,其係保持第2折射率向異性且上述第2折射率向異性的第2光軸能夠傾斜於消除上述特性變化且與上述第1方向相異的第2方向之方式被斜方蒸鍍於上述第2基板上。
若根據本發明的第3液晶裝置,則例如從光源射出的光是藉由反射鏡及雙色鏡等的色分離光學系來分離成紅色光、綠色光及藍色光。液晶面板是例如作為調變各紅色光、綠色光及藍色光的光閥使用。液晶面板是例如按照資料信號(或畫像信號)來規制各畫素的液晶分子的配向狀態,在該顯示領域顯示對應於資料信號的畫像。藉由各液晶面板所顯示的畫像是例如藉由雙色稜鏡等的色合成光學系來合成,經由投射透鏡來作為投影畫像予以投影至螢幕等的投影面。
液晶面板是在一對的基板間夾持液晶。液晶,典型的是垂直配向型的液晶,亦即VA(Vertical Alignment)型液晶。在一對的基板分別設有配向膜,藉由該配向膜,構成液晶的液晶分子會被賦予在一定的方向僅以一定的角度上升的預傾。例如液晶為VA型液晶時,液晶分子是對於一對的基板的基板面的法線在一定的方向僅以預傾角傾斜配向。此液晶分子是在電壓未被施加於液晶面板時,維持預傾,且在電壓被施加於液晶面板時,以能夠接近液晶面板的基板的平面方向之方式傾斜。藉此,例如可簡便地實現正常黑方式或正常白方式的液晶。另外,被賦予預傾的液晶分子的長軸與一對的基板的一邊,典型的由一對的基板的法線方向來看,亦可彼此成為45度的角度。液晶面板是以夾入一對的偏光板之間的方式配置。
第1相位差板是具有保持(i-a)第1基板及(ii-a)第1折射率向異性的同時以第1折射率向異性的第1光軸能夠傾斜於消除預傾所造成光的特性變化之方式被斜方蒸鍍於第1基板上的第1蒸鍍膜。在此本發明的「光的特性變化」並非限於光的相位差的變化,還意思行進方向的變化、偏光狀態的變化、頻率或相位的變化等之光的基本特性參數中至少一個變化。又、本發明的「消除的方向」是意思理想上必要且可充分地消除的方向,意思含以如此理想的方向作為成分的方向。亦即,理想上消除的能力最高的方向,典型的是意思由第1基板的法線方向來平面性地看,第1折射率向異性的折射率最大的光軸與被賦予預傾的液晶分子的長軸方向交叉的方向。典型的是第1相位差板的第1蒸鍍膜最好含無機材料構成。藉此,可有效地防止因為光的照射或伴隨的溫度上昇造成第1相位差板劣化,進而能夠構成可靠度佳的液晶裝置。
典型的是以構成第1相位差板的第1折射率向異性媒質的第1光軸由第1基板的法線方向來看能夠沿著交叉於被賦予預傾的液晶分子的長軸方向之第1所定方向的方式,第1折射率向異性媒質作為第1蒸鍍膜來斜方蒸鍍於第1基板。在此,所謂的所定方向是意思第1折射率向異性媒質的第1光軸與液晶分子的長軸方向交叉之該第1折射率向異性媒質的第1光軸所延伸的方向。具體而言,此第1折射率向異性媒質的第1光軸所延伸的方向之所定方向,可例如以對比度或視野角等液晶裝置的光學特性的水準能夠例如形成最大值等的所望值之方式,以液晶分子的長軸方向為基準,根據實驗、理論、經驗、模擬等來個別具體地規定。
加上,典型的是以上述第1相位差板的第1折射率向異性媒質的第1光軸能夠以第1所定角度來與第1基板交叉的方式,第1折射率向異性媒質作為第1蒸鍍膜來斜方蒸鍍於第1基板。在此,所謂的第1所定角度是意思第1折射率向異性媒質的光軸與第1基板交叉的角度。此第1所定角度可換言之是由90度減去第1基板的法線與對應於第1折射率向異性媒質的主折射率的光軸之間的角度的值。或,此第1所定角度可換言之是對應於第1折射率向異性媒質的主折射率的第1光軸與上述第1所定方向之間的角度。具體而言,此第1折射率向異性媒質的第1光軸與第1基板交叉的角度的第1所定角度,可例如以對比度或視野角等液晶裝置的光學特性的水準能夠例如形成最大值等的所望值之方式,根據實驗、理論、經驗、模擬等來個別具體地規定。
另一方面,第2相位差板是具有保持(i-b)第2基板及(ii-b)第2折射率向異性的同時以第2折射率向異性的第2光軸能夠傾斜於消除預傾所造成光的特性變化且與第1方向相異的第2方向之方式被蒸鍍於第2基板上的第2蒸鍍膜。
典型的是以構成第2相位差板的第2折射率向異性媒質的第2光軸由第2基板的法線方向來看能夠沿著交叉於被賦予預傾的液晶分子的長軸方向的第2所定方向之方式,第2折射率向異性媒質作為第2蒸鍍膜來斜方蒸鍍於第2基板。在此,所謂第2所定方向是意思第2折射率向異性媒質的光軸與液晶分子的長軸方向交叉之該折射率向異性媒質的第2光軸所延伸的方向。具體而言,此第2折射率向異性媒質的第2光軸所延伸的方向之第2所定方向。可例如以對比度或視野角等液晶裝置的光學特性的水準能夠例如形成最大值等的所望值之方式,以液晶分子的長軸方向為基準,根據實驗、理論、經驗、模擬等來個別具體地規定。
加上,典型的是以上述第2相位差板的第2折射率向異性媒質的第2光軸能夠以第2所定角度來與第2基板交叉的方式,第2折射率向異性媒質作為第2蒸鍍膜來斜方蒸鍍於第2基板。在此,所謂第2所定角度是意思第2折射率向異性媒質的第2光軸與第2基板交叉的角度。此第2所定角度可換言之是由90度減去第2基板的法線與對應於第2折射率向異性媒質的主折射率的第2光軸之間的角度的值。或,此第2所定角度可換言之是對應於第2折射率向異性媒質的主折射率的第2光軸與上述第2所定方向之間的角度。具體而言,此第2折射率向異性媒質的第2光軸與第2基板交叉的角度的第2所定角度,可例如以對比度或視野角等液晶裝置的光學特性的水準能夠例如形成最大值等的所望值之方式,根據實驗、理論、經驗、模擬等來個別具體地規定。
藉此,第1相位差板的光軸(典型的是nx’(但nx’>ny’>nz’))會沿著交叉於僅以預傾角傾斜的液晶分子的長軸方向之第1所定方向,因此在第1基板的平面方向,第1相位差板的第1光軸是以使液晶分子的光學向異性能夠朝向光學向同性的方式補償。加上,第1相位差板的第1光軸(典型的是nx)會以第1所定角度來與第1基板交叉,因此在第1基板的垂直面方向,第1相位差板的第1光軸是以使液晶分子的光學向異性能夠朝向光學向同性的方式補償。亦即,藉由液晶分子所形成的第1折射率橢圓體的長軸與藉由第1相位差板所形成的第1折射率橢圓體的長軸會交叉,因此可使藉由液晶分子及第1相位差板的兩者所形成的第1折射率橢圓體能夠三次元地接近折射率球體。
加上,第2相位差板的光軸(典型的是nx’’(但、nx’’>ny’’>nz’’))會沿著交叉於僅以預傾角傾斜的液晶分子的長軸方向之第2所定方向,因此在第2基板的平面方向,第2相位差板的第2光軸是以使液晶分子的光學向異性能夠朝向光學向同性的方式補償。加上,第2相位差板的第2光軸(典型的是nx)會以第2所定角度來與第2基板交叉,因此在第2基板的垂直面方向,第2相位差板的第2光軸是以使液晶分子的光學向異性能夠朝向光學向同性的方式補償。亦即,藉由液晶分子所形成的第2折射率橢圓體的長軸與藉由第2相位差板所形成的第2折射率橢圓體的長軸會交叉,因此可使藉由液晶分子及第2相位差板的兩者所形成的第2折射率橢圓體能夠三次元地接近折射率球體。
因此,可藉由第1及第2相位差板來消除(亦即補償)在液晶中產生的相位差(換言之,複折射效果)。其結果,該液晶裝置的動作時,從光源射出的光通過例如由僅以預傾角傾斜的液晶分子所構成的液晶而產生之光的相位差,可藉由第1及第2相位差板來補償。因此,通過液晶面板的光對於射出側的偏光板,可防止在相位偏離的狀態下射入。其結果,例如在射出側的偏光板中,原本應該不使通過的光洩漏的可能性會變小,可防止對比度的降低或視野角的縮小。
加上,第1相位差板及第2相位差板是配置於一對的偏光板之間。更具體而言,相位差板是配置於一對的偏光板的其中一方的偏光板與液晶面板之間、或一對的偏光板的其中另一方的偏光板與液晶面板之間。換言之,一對的偏光板間,設在對液晶面板射入光的側或射出光的側。
在此,假設使用例如具有單軸性的折射率向異性的相位差板等之光軸的方向為沿著厚度方向的相位差板,藉由使該相位差板傾斜來補償液晶分子的光學向異性時,在液晶裝置的内部,例如依空氣的循環所產生的冷卻效果的觀點等,由於供以使相位差板傾斜的空間受限,因此技術上難以適當防止對比度的降低。或,使該相位差板傾斜的機構會變得複雜,在組裝工程中,技術上使相位差板傾斜的調整困難。
然而,本發明是特別如上述般,第1相位差板所具有的第1蒸鍍膜是以能夠保持第1折射率向異性且第1折射率向異性的光軸能夠傾斜於消除預傾所造成的光的特性變化的第1方向之方式斜方蒸鍍於第1基板上。典型的是第1相位差板的第1折射率向異性的第1光軸是藉由第1蒸鍍膜的斜方蒸鍍,以能夠補償液晶分子的光學向異性的方式,朝第1所定方向,以第1所定角度來與第1基板交叉。因此,藉由第1蒸鍍膜的斜方蒸鍍來調整第1相位差板的第1折射率向異性的第1光軸所傾斜的第1方向、及第1相位差板的第1折射率向異性的第1光軸與第1基板交叉的第1角度之下,可容易且高精度地補償液晶面板的液晶分子的光學向異性。
加上,本發明是特別如上述般,第2相位差板所具有的第2蒸鍍膜是以能夠保持第2折射率向異性且第2折射率向異性的光軸能夠傾斜於消除預傾所造成的光的特性變化且與第1方向相異的第2方向之方式斜方蒸鍍於第2基板上。典型的是第2相位差板的第2折射率向異性的第2光軸是藉由第2蒸鍍膜的斜方蒸鍍,以能夠補償液晶分子的光學向異性的方式,朝第2所定方向,以第2所定角度來與第2基板交叉。
因此,藉由第2蒸鍍膜的斜方蒸鍍來調整第2相位差板的第2折射率向異性的第2光軸所傾斜的第2方向、及第2相位差板的第2折射率向異性的第2光軸與第2基板交叉的第2角度之下,可容易且高精度地補償液晶面板的液晶分子的光學向異性。
特別是在如此2種類的相位差板各別地補償液晶分子的光學向異性之下,可使其補償的效果顯著提升。典型的是在調整上述2個的參數、亦即第1方向及第2方向等更多的物理量之下,可更高精度地補償液晶分子的光學向異性。
並且,為了補償液晶面板的液晶分子的光學向異性,幾乎或完全不必使相位差板本身對光的射入方向傾斜,因此在組裝工程中,可省略使相位差板傾斜的調整工程,可簡便且低成本地補償液晶分子的光學向異性,提高對比度。其結果,若利用本發明的液晶裝置,則可提高藉由相位差板來補償在液晶中所產生的相位差之效果,進而能夠提高對比度。
如以上說明那樣,若利用本發明的液晶裝置,則藉由第1蒸鍍膜的斜方蒸鍍來調整第1相位差板的第1折射率向異性的第1光軸所傾斜的第1方向、及藉由第2蒸鍍膜的斜方蒸鍍來調整第2相位差板的第2折射率向異性的第2光軸所傾斜的第2方向之下,可藉由第1及第2相位差板來確實地補償在液晶面板所產生的相位差。其結果,可取得高對比度高品質的顯示。
為了解決上述課題,本發明的第4液晶裝置係具備:液晶面板,其係於分別具有配向膜的一對的基板之間,夾持藉由上述配向膜來賦予預傾之由液晶分子所構成的垂直配向型的液晶,調變光;一對的偏光板,其係夾著上述液晶面板來配置;第1相位差板,其係配置於上述一對的偏光板之間,具有(i-a)第1基板、(ii-a)垂直蒸鍍膜,其係保持單軸性的折射率向異性且上述單軸性的折射率向異性的單軸性光軸能夠沿著厚度方向之方式被垂直蒸鍍於上述第1基板上、及(iii-a)第1蒸鍍膜,其係保持第1折射率向異性且上述第1折射率向異性的第1光軸能夠傾斜於消除上述預傾所造成上述光的特性變化的第1方向之方式被斜方蒸鍍於上述垂直蒸鍍膜上;及第2相位差板,其係配置於上述一對的偏光板之間,具有(i-b)第2基板、及(ii-b)第2蒸鍍膜,其係保持第2折射率向異性且上述第2折射率向異性的第2光軸能夠傾斜於消除上述特性變化且與上述第1方向相異的第2方向之方式被斜方蒸鍍於上述第2基板上。
若根據本發明的第4液晶裝置,則例如從光源射出的光是藉由反射鏡及雙色鏡等的色分離光學系來分離成紅色光、綠色光及藍色光。液晶面板是例如作為調變各紅色光、綠色光及藍色光的光閥使用。液晶面板是例如按照資料信號(或畫像信號)來規制各畫素的液晶分子的配向狀態,在該顯示領域顯示對應於資料信號的畫像。藉由各液晶面板所顯示的畫像是例如藉由雙色稜鏡等的色合成光學系來合成,經由投射透鏡來作為投影畫像予以投影至螢幕等的投影面。
液晶面板是在一對的基板間夾持液晶。液晶,典型的是垂直配向型的液晶,亦即VA(Vertical Alignment)型液晶。在一對的基板分別設有配向膜,藉由該配向膜,構成液晶的液晶分子會被賦予在一定的方向僅以一定的角度上升的預傾。例如液晶為VA型液晶時,液晶分子是對於一對的基板的基板面的法線在一定的方向僅以預傾角傾斜配向。此液晶分子是在電壓未被施加於液晶面板時,維持預傾,且在電壓被施加於液晶面板時,以能夠接近液晶面板的基板的平面方向之方式傾斜。藉此,例如可簡便地實現正常黑方式或正常白方式的液晶。另外,被賦予預傾的液晶分子的長軸與一對的基板的一邊,典型的由一對的基板的法線方向來看,亦可彼此成為45度的角度。液晶面板是以夾入一對的偏光板之間的方式配置。
構成第1相位差板的垂直蒸鍍膜是保持單軸性的折射率向異性的同時以單軸性的折射率向異性的單軸性光軸能夠沿著厚度方向的方式被垂直蒸鍍於第1基板上。加上,構成第1相位差板的第1蒸鍍膜是保持第1折射率向異性的同時以第1折射率向異性的第1光軸能夠傾斜於消除預傾所造成光的特性變化之方式被斜方蒸鍍於垂直蒸鍍膜上。在此本發明的「光的特性變化」並非限於光的相位差的變化,還意思行進方向的變化、偏光狀態的變化、頻率或相位的變化等之光的基本特性參數中至少一個變化。又、本發明的「消除的方向」是意思理想上必要且可充分地消除的方向,意思含以如此理想的方向作為成分的方向。亦即,理想上消除的能力最高的方向,典型的是意思由第1基板的法線方向來平面性地看,第1折射率向異性的折射率最大的光軸與被賦予預傾的液晶分子的長軸方向交叉的方向。典型的是第1相位差板的第1蒸鍍膜或垂直蒸鍍膜最好含無機材料構成。藉此,可有效地防止因為光的照射或伴隨的溫度上昇造成第1相位差板劣化,進而能夠構成可靠度佳的液晶裝置。
典型的是以構成第1相位差板的第1折射率向異性媒質的第1光軸由第1基板的法線方向來看能夠沿著交叉於被賦予預傾的液晶分子的長軸方向之第1所定方向的方式,第1折射率向異性媒質作為第1蒸鍍膜來斜方蒸鍍於第1基板。在此,所謂的所定方向是意思第1折射率向異性媒質的第1光軸與液晶分子的長軸方向交叉之該折射率向異性媒質的第1光軸所延伸的方向。具體而言,此第1折射率向異性媒質的第1光軸所延伸的方向之第1所定方向,可例如以對比度或視野角等液晶裝置的光學特性的水準能夠例如形成最大值等的所望值之方式,以液晶分子的長軸方向為基準,根據實驗、理論、經驗、模擬等來個別具體地規定。
加上,典型的是以上述第1相位差板的第1折射率向異性媒質的第1光軸能夠以第1所定角度來與第1基板交叉的方式,第1折射率向異性媒質作為第1蒸鍍膜來斜方蒸鍍於第1基板。在此,所謂的第1所定角度是意思第1折射率向異性媒質的光軸與第1基板交叉的角度。此第1所定角度可換言之是由90度減去第1基板的法線與對應於第1折射率向異性媒質的主折射率的光軸之間的角度的值。或,此第1所定角度可換言之是對應於第1折射率向異性媒質的主折射率的第1光軸與上述第1所定方向之間的角度。具體而言,此第1折射率向異性媒質的第1光軸與第1基板交叉的角度的第1所定角度,可例如以對比度或視野角等液晶裝置的光學特性的水準能夠例如形成最大值等的所望值之方式,根據實驗、理論、經驗、模擬等來個別具體地規定。
亦即,藉由液晶分子所形成之折射率橢圓體的長軸、及藉由構成第1相位差板的第1蒸鍍膜所形成之折射率橢圓體的長軸、及藉由構成第1相位差板的垂直蒸鍍膜所形成之折射率橢圓體的長軸會交叉,因此可使藉由液晶分子、垂直蒸鍍膜及第1蒸鍍膜等三者所形成的折射率橢圓體能夠三次元地接近至折射率球體。
另一方面,第2相位差板是具有保持(i-b)第2基板及(ii-b)第2折射率向異性的同時以第2折射率向異性的第2光軸能夠傾斜於消除預傾所造成光的特性變化且與第1方向相異的第2方向之方式被蒸鍍於第2基板上的第2蒸鍍膜。
典型的是以構成第2相位差板的第2折射率向異性媒質的第2光軸由第2基板的法線方向來看能夠沿著交叉於被賦予預傾的液晶分子的長軸方向的第2所定方向之方式,第2折射率向異性媒質作為第2蒸鍍膜來斜方蒸鍍於第2基板。在此,所謂第2所定方向是意思第2折射率向異性媒質的光軸與液晶分子的長軸方向交叉之該折射率向異性媒質的第2光軸所延伸的方向。具體而言,此第2折射率向異性媒質的第2光軸所延伸的方向之第2所定方向。可例如以對比度或視野角等液晶裝置的光學特性的水準能夠例如形成最大值等的所望值之方式,以液晶分子的長軸方向為基準,根據實驗、理論、經驗、模擬等來個別具體地規定。
加上,典型的是以上述第2相位差板的第2折射率向異性媒質的第2光軸能夠以第2所定角度來與第2基板交叉的方式,第2折射率向異性媒質作為第2蒸鍍膜來斜方蒸鍍於第2基板。在此,所謂第2所定角度是意思第2折射率向異性媒質的第2光軸與第2基板交叉的角度。此第2所定角度可換言之是由90度減去第2基板的法線與對應於第2折射率向異性媒質的主折射率的第2光軸之間的角度的值。或,此第2所定角度可換言之是對應於第2折射率向異性媒質的主折射率的第2光軸與上述第2所定方向之間的角度。具體而言,此第2折射率向異性媒質的第2光軸與第2基板交叉的角度的第2所定角度,可例如以對比度或視野角等液晶裝置的光學特性的水準能夠例如形成最大值等的所望值之方式,根據實驗、理論、經驗、模擬等來個別具體地規定。
藉此,第1相位差板的第1光軸(典型的是nx’(但nx’>ny’>nz’))會沿著交叉於僅以預傾角傾斜的液晶分子的長軸方向之第1所定方向,因此在第1基板的平面方向,第1相位差板的第1光軸是以使液晶分子的光學向異性能夠朝向光學向同性的方式補償。加上,第1相位差板的第1光軸(典型的是nx’)會以第1所定角度來與第1基板交叉,因此在第1基板的垂直面方向,第1相位差板的第1光軸是以使液晶分子的光學向異性能夠朝向光學向同性的方式補償。亦即,藉由液晶分子所形成的第1折射率橢圓體的長軸與藉由第1相位差板所形成的第1折射率橢圓體的長軸會交叉,因此可使藉由液晶分子及第1相位差板所形成的第1折射率橢圓體能夠三次元地接近折射率球體。
加上,第2相位差板的第2光軸(典型的是nx’’(但nx’’>ny’’>nz’’))會沿著交叉於僅以預傾角傾斜的液晶分子的長軸方向之第2所定方向,因此在第2基板的平面方向,第2相位差板的第2光軸是以使液晶分子的光學向異性能夠朝向光學向同性的方式補償。加上,第2相位差板的第2光軸(典型的是nx’’)會以第2所定角度來與第2基板交叉,因此在第2基板的垂直面方向,第2相位差板的第2光軸是以使液晶分子的光學向異性能夠朝向光學向同性的方式補償。亦即,藉由液晶分子所形成的第2折射率橢圓體的長軸與藉由第2相位差板所形成的第2折射率橢圓體的長軸會交叉,因此可使藉由液晶分子及第2相位差板所形成的第2折射率橢圓體能夠三次元地接近折射率球體。
因此,可藉由第1及第2相位差板來消除(亦即補償)在液晶中產生的相位差(換言之,複折射效果)。其結果,該液晶裝置的動作時,從光源射出的光通過例如由僅以預傾角傾斜的液晶分子所構成的液晶而產生之光的相位差,可藉由第1及第2相位差板來補償。因此,通過液晶面板的光對於射出側的偏光板,可防止在相位偏離的狀態下射入。其結果,例如在射出側的偏光板中,原本應該不使通過的光洩漏的可能性會變小,可防止對比度的降低或視野角的縮小。
加上,第1相位差板及第2相位差板是配置於一對的偏光板之間。更具體而言,相位差板是配置於一對的偏光板的其中一方的偏光板與液晶面板之間、或一對的偏光板的其中另一方的偏光板與液晶面板之間。換言之,一對的偏光板間,設在對液晶面板射入光的側或射出光的側。
在此,假設使用例如具有單軸性的折射率向異性的相位差板等之光軸的方向為沿著厚度方向的相位差板,藉由使該相位差板傾斜來補償液晶分子的光學向異性時,在液晶裝置的内部,例如依空氣的循環所產生的冷卻效果的觀點等,由於供以使相位差板傾斜的空間受限,因此技術上難以適當防止對比度的降低。或,使該相位差板傾斜的機構會變得複雜,在組裝工程中,技術上使相位差板傾斜的調整困難。
然而,本發明是特別如上述般,構成第1相位差板的垂直蒸鍍膜的單軸性的折射率向異性的單軸性的光軸,換言之,折射率向異性媒質的主折射率nxc’(或nyc’)的光軸所延伸的方向會交叉於僅以預傾角傾斜的液晶分子的長軸方向,因此在垂直蒸鍍膜(或第1基板)的平面方向,構成第1相位差板的垂直蒸鍍膜的光軸的短軸(亦即本發明的單軸性的光軸的一具體例)及長軸是以使液晶分子的光學向異性能夠朝向光學向同性的方式補償。
加上,本發明是特別如上述般,第1相位差板所具有的第1蒸鍍膜是以能夠保持第1折射率向異性且第1折射率向異性的光軸能夠傾斜於消除預傾所造成的光的特性變化的第1方向之方式斜方蒸鍍於第1基板上。典型的是第1相位差板的第1折射率向異性的第1光軸是藉由第1蒸鍍膜的斜方蒸鍍,以能夠補償液晶分子的光學向異性的方式,朝第1所定方向,以第1所定角度來與第1基板交叉。因此,藉由第1蒸鍍膜的斜方蒸鍍來調整第1相位差板的第1折射率向異性的第1光軸所傾斜的第1方向、及第1相位差板的第1折射率向異性的第1光軸與第1基板交叉的第1角度之下,可容易且高精度地補償液晶面板的液晶分子的光學向異性。
更加上,本發明是特別如上述般,第2相位差板所具有的第2蒸鍍膜是以能夠保持第2折射率向異性且第2折射率向異性的光軸能夠傾斜於消除預傾所造成的光的特性變化且與第1方向相異的第2方向之方式斜方蒸鍍於第2基板上。典型的是第2相位差板的第2折射率向異性的第2光軸是藉由第2蒸鍍膜的斜方蒸鍍,以能夠補償液晶分子的光學向異性的方式,朝第2所定方向,以第2所定角度來與第2基板交叉。因此,藉由第2蒸鍍膜的斜方蒸鍍來調整第2相位差板的第2折射率向異性的第2光軸所傾斜的第2方向、及第2相位差板的第2折射率向異性的第2光軸與第2基板交叉的第2角度之下,可容易且高精度地補償液晶面板的液晶分子的光學向異性。
特別是在上述單軸性的折射率向異性、第1折射率向異性及第2折射率向異性的3種類的折射率向異性各別補償液晶分子的光學向異性之下,可使其補償的效果顯著提升。典型的是在調整上述3個的參數,亦即單軸性的折射率、第1方向及第2方向等更多的物理量之下,可更高精度地補償液晶分子的光學向異性。
並且,為了補償液晶面板的液晶分子的光學向異性,幾乎或完全不必使第1相位差板本身對光的射入方向傾斜,因此在組裝工程中,可省略使第1相位差板傾斜的調整工程,可簡便且低成本地補償液晶分子的光學向異性,提高對比度。其結果,若利用本發明的液晶裝置,則可提高藉由第1相位差板來補償在液晶中所產生的相位差之效果,進而能夠提高對比度。
如以上說明,若根據本發明的液晶裝置,則根據垂直蒸鍍膜的單軸性的折射率、第1蒸鍍膜的斜方蒸鍍來調整第1相位差板之第1折射率向異性的第1光軸所傾斜的第1方向、及藉由第2蒸鍍膜的斜方蒸鍍來調整第2相位差板之第2折射率向異性的第2光軸所傾斜的第2方向之下,可藉由第1及第2相位差板來確實地補償在液晶面板中所產生的相位差。其結果,可取得高對比度高品質的顯示。
就本發明的液晶裝置之一形態而言,由上述第1相位差板之上述光的射出側來看,正面方向的相位差之正面相位差,係將上述第1光軸設為X軸時,根據上述X軸方向的折射率(nx)、Y軸方向的折射率(ny)、Z軸方向的折射率(nz)、及上述第1相位差板的厚度來設定。
若根據此形態,則正面相位差是藉由使該等複數的參數變化來調節。藉此,使該等複數的參數變化,使藉由第1相位差板所產生的正面相位差更大變化,在將液晶裝置裝入投影機的工程中,使第1相位差板以光所射入的射入方向作為旋轉軸來旋轉,藉此可在高精度設定實現可能的對比度時,使第1相位差板的旋轉角度限於所定範圍(例如±5度的範圍)。因而,使第1相位差板在所限制的所定範圍内旋轉,所以該投影機的機能上,可更簡便地調節成為最大的對比度。
就本發明的液晶裝置的其他形態而言,上述第1折射率向異性,係將上述第1光軸設為X軸時,具有上述X軸方向的折射率(nx)比上述Y軸方向的折射率(ny)大,且上述Y軸方向的折射率比上述Z軸方向的折射率(nz)大之大小關係。
若根據此形態,則藉由第1蒸鍍膜的斜方蒸鍍,在第1相位差板中,調整第1折射率向異性的X軸方向的光軸所傾斜的方向、及第1折射率向異性的X軸方向的光軸與第1基板交叉的角度,藉此可使與液晶分子的長軸方向正交的方向的成分更大。其結果,可使藉由液晶分子及第1相位差板的兩者所形成的折射率橢圓體能夠三次元地確實接近折射率球體。
就本發明的液晶裝置的其他形態而言,上述第1相位差板,係將設有上述第1基板的側與未設有上述第1基板的側作比較,使能夠接近上述液晶面板的方式配置。
若根據此形態,則在第1相位差板中,可依照是否使光的射入側位於設有第1基板的側,或是否使第1相位差板配置於液晶面板的射入側或射出側,來調整第1相位差板的第1折射率向異性的第1光軸所傾斜的方向、及第1相位差板的第1折射率向異性的第1光軸與第1基板交叉的角度之下,可容易且高精度地補償液晶面板的液晶分子的光學向異性。
就本發明的液晶裝置的其他形態而言,上述第1相位差板,係將設有上述第1基板的側與未設有上述第1基板的側作比較,使能夠接近上述一對的偏光板之任一方的方式配置。
若根據此形態,則在第1相位差板中,可依照是否使光的射入側位於設有第1基板的側,或是否使第1相位差板配置於液晶面板的射入側或射出側,來調整第1相位差板的第1折射率向異性的第1光軸所傾斜的方向、及第1相位差板的第1折射率向異性的第1光軸與第1基板交叉的角度之下,可容易且高精度地補償液晶面板的液晶分子的光學向異性。
就本發明的液晶裝置的其他形態而言,上述一對的偏光板之一對的透過軸係互相正交,且由上述第1基板的法線方向來看,與被賦予上述預傾的液晶分子的長軸方向分別形成45度的角度,在上述第1相位差板,上述第1光軸係沿著上述一對的透過軸之任一方的方向。
若根據此形態,則可將第1相位差板更簡便地裝入液晶裝置。
本發明的液晶裝置的其他形態,上述單軸性相位差板的厚度及上述單軸性相位差板的厚度方向的折射率,係以由上述一對的偏光板之中位於上述光的射出側之一偏光板的正面來看的情形下為0度時之顯示視線的角度的極角為30度的情形下的相位差能夠為20(nm:nanometer)以下(例如10~20(nm))之方式設定。
若根據此形態,則可高精度地調節起因於單軸性相位差板的相位差。
就本發明的液晶裝置的其他形態而言,上述單軸性相位差板,係與上述第1相位差板作比較,配置於離上述液晶面板較遠的位置。
一般,例如C板等的單軸性相位差板在其製造工程中會發生微小的氣泡,在單軸性相位差板内或多或少含有。相對的,本形態是使單軸性相位差板與第1相位差板作比較,配置於離液晶面板最遠的距離。藉此,可使聚焦於單軸性相位差板中所含的氣泡的程度顯著地降低。藉此,可有效地抑止單軸性相位差板中所含的氣泡被投射而使投射影像遭到不良影響。
為了解決上述課題,本發明的第5液晶裝置係具備:液晶面板,其係於分別具有配向膜的一對的基板之間,夾持藉由上述配向膜來賦予預傾(亦即來自法線方向的傾斜角度)之由液晶分子所構成的垂直配向型的液晶,調變光;一對的偏光板,其係夾著上述液晶面板來配置;及第1相位差板,其係配置於上述一對的偏光板之間,具有(i)第1基板、(ii)垂直蒸鍍膜,其係保持單軸性的折射率向異性且上述單軸性的折射率向異性的單軸性光軸能夠沿著厚度方向之方式被垂直蒸鍍於上述第1基板上、及(iii)第1蒸鍍膜,其係保持第1折射率向異性且上述第1折射率向異性的第1光軸(例如主折射率nx,但nx>ny>nz)能夠傾斜於消除上述預傾所造成上述光的特性變化的方向之方式被斜方蒸鍍於上述垂直蒸鍍膜上。
若根據本發明的第5液晶裝置,則與上述本發明的液晶裝置大概同樣,例如從光源射出的光是例如藉由反射鏡及雙色鏡等的色分離光學系來分離成紅色光、綠色光及藍色光。液晶面板是例如作為調變各紅色光、綠色光及藍色光的光閥使用。液晶面板是例如按照資料信號(或畫像信號)來規制各畫素的液晶分子的配向狀態,在該顯示領域顯示對應於資料信號的畫像。藉由各液晶面板所顯示的畫像是例如藉由雙色稜鏡等的色合成光學系來合成,經由投射透鏡來作為投影畫像予以投影至螢幕等的投影面。
特別是構成第1相位差板的垂直蒸鍍膜是以能夠保持單軸性折射率向異性且單軸性折射率向異性的單軸性光軸會沿著厚度方向的方式來垂直蒸鍍於第1基板上。加上,構成第1相位差板的第1蒸鍍膜是以能夠保持第1折射率向異性且第1折射率向異性的第1光軸會傾斜於消除預傾所造成的光的特性變化的方向之方式來斜方蒸鍍於垂直蒸鍍膜上。
且,第1相位差板是配置於一對的偏光板之間。更具體而言,第1相位差板是配置於一對的偏光板的其中一方的偏光板與液晶面板之間、或一對的偏光板的其中另一方的偏光板與液晶面板之間。換言之,設於一對的偏光板間,對液晶面板射入光的側或射出光的側。
典型的是以構成第1相位差板的第1蒸鍍膜之折射率向異性媒質的第1光軸由垂直蒸鍍膜的法線方向來看能夠沿著交叉於被賦予預傾的液晶分子的長軸方向之所定方向的方式,折射率向異性媒質作為第1蒸鍍膜來斜方蒸鍍於垂直蒸鍍膜。
加上,典型的是以上述第1蒸鍍膜的第1光軸能夠以所定角度來與第1基板交叉的方式,折射率向異性媒質作為第1蒸鍍膜來斜方蒸鍍於垂直蒸鍍膜。
藉此,構成第1相位差板的第1蒸鍍膜的第1光軸,換言之,折射率向異性媒質的主折射率nx的光軸會沿著交叉於僅以預傾的角度傾斜的液晶分子的長軸方向之所定方向,因此在垂直蒸鍍膜(或第1基板)的平面方向,構成第1相位差板的第1蒸鍍膜的第1光軸是以使液晶分子的光學向異性能夠朝光學向同性的方式來補償。加上,第1相位差板的光軸會以蒸鍍角度來與垂直蒸鍍膜(或第1基板)交叉,因此在垂直蒸鍍膜的垂直面方向,第1相位差板的第1光軸是以液晶分子的光學向異性能夠朝光學向同性的方式來補償。
更加上,構成第1相位差板的垂直蒸鍍膜的單軸性光軸,換言之,折射率向異性媒質的主折射率nx’(或ny’)的光軸所延伸的方向會交叉於僅以預傾的角度傾斜的液晶分子的長軸方向,因此在垂直蒸鍍膜(或第1基板)的平面方向,構成第1相位差板的垂直蒸鍍膜的光軸的短軸(亦即本發明的單軸性光軸的一具體例)及長軸是以液晶分子的光學向異性能夠朝光學向同性的方式來補償。
亦即,藉由液晶分子所形成的折射率橢圓體的長軸、及藉由構成第1相位差板的第1蒸鍍膜所形成的折射率橢圓體的長軸、及藉由構成第1相位差板的垂直蒸鍍膜所形成的折射率橢圓體的長軸會交叉,因此可使藉由液晶分子、垂直蒸鍍膜及第1蒸鍍膜的三者所形成的折射率橢圓體能夠三次元地接近折射率球體。
因此,可藉由第1相位差板來消除(亦即補償)在液晶中所產生的相位差(換言之,複折射效果)。其結果,該液晶裝置的動作時,從光源射出的光例如通過由僅以預傾角傾斜的液晶分子所構成的液晶而產生之光的相位差,可藉由第1相位差板來補償。因此,通過液晶面板的光對於射出側的偏光板,可防止在相位偏離的狀態下射入。其結果,例如在射出側的偏光板中,原本應該不使通過的光洩漏的可能性會變小,可防止對比度的降低或視野角的縮小。
在此,假設使用例如具有單軸性的折射率向異性的相位差板等之光軸的方向為沿著厚度方向的相位差板,藉由使該相位差板傾斜來補償液晶分子的光學向異性時,在液晶裝置的内部,例如依空氣的循環所產生的冷卻效果的觀點等,由於供以使相位差板傾斜的空間受限,因此技術上難以適當防止對比度的降低。或,使該相位差板傾斜的機構會變得複雜,在組裝工程中,技術上使相位差板傾斜的調整困難。
然而,本發明是特別如上述般,構成第1相位差板的垂直蒸鍍膜的單軸性光軸是以能夠補償液晶分子的光學向異性的方式來垂直蒸鍍於第1基板。並且特別是如上述般,構成第1相位差板的第1蒸鍍膜是以能夠保持第1折射率向異性且第1折射率向異性的第1光軸會傾斜於消除預傾所造成的光的特性變化的方向之方式被斜方蒸鍍於第1基板上。典型的是第1蒸鍍膜的第1光軸是藉由折射率向異性媒質的斜方蒸鍍,以能夠補償液晶分子的光學向異性的方式,朝所定方向、所謂蒸鍍方向,以所定角度、所謂蒸鍍角度來與第1基板交叉。
因此,藉由第1蒸鍍膜的斜方蒸鍍來調整第1相位差板的折射率向異性的光軸所傾斜的方向、及第1相位差板的折射率向異性的光軸與第1基板交叉的角度之下,可容易且高精度地補償液晶面板的液晶分子的光學向異性。
藉此,藉由液晶分子所形成的折射率橢圓體的長軸、及藉由構成第1相位差板的第1蒸鍍膜所形成的折射率橢圓體的長軸、及藉由構成第1相位差板的垂直蒸鍍膜所形成的折射率橢圓體的長軸會交叉,因此可使藉由液晶分子,垂直蒸鍍膜及第1蒸鍍膜的三者所形成的折射率橢圓體能夠三次元地接近折射率球體。並且,為了補償液晶面板的液晶分子的光學向異性,幾乎或完全不必使第1相位差板本身對光的射入方向傾斜,因此在組裝工程中,可省略使第1相位差板傾斜的調整工程,可簡便且低成本地補償液晶分子的光學向異性,提高對比度。其結果,若利用本發明的液晶裝置,則可提高藉由第1相位差板來補償在液晶中所產生的相位差之效果,進而能夠提高對比度。
如以上說明,若根據上述本發明的液晶裝置,則除了藉由第1蒸鍍膜的斜方蒸鍍來調整第1相位差板之折射率向異性的光軸所傾斜的方向、及第1相位差板之第1折射率向異性的第1光軸與第1基板交叉的角度以外,還可在構成相位差板之垂直蒸鍍膜被垂直蒸鍍之下,藉由相位差板來確實地補償在液晶面板中所產生的相位差。其結果,可取得高對比度高品質的顯示。
另外,在本發明的第5相位差板中亦可適宜採用與上述本發明的液晶裝置之各種形態同樣的形態。
為了解決上述課題,本發明的第6液晶裝置係具備:液晶面板,其係於分別具有配向膜的一對的基板之間,夾持藉由上述配向膜來賦予預傾之由液晶分子所構成的垂直配向型的液晶,調變光;一對的偏光板,其係夾著上述液晶面板來配置;及相位差板,其係配置於上述一對的偏光板之間,具有(i)第1基板、(ii)垂直蒸鍍膜,其係保持單軸性的折射率向異性且上述單軸性的折射率向異性的單軸性光軸能夠沿著厚度方向之方式被垂直蒸鍍於上述第1基板的一方側、及(iii)第1蒸鍍膜,其係保持第1折射率向異性且上述第1折射率向異性的第1光軸能夠傾斜於消除上述預傾所造成上述光的特性變化的方向之方式被斜方蒸鍍於上述第1基板的另一方側。
假設,例如在被斜方蒸鍍的第1蒸鍍膜上藉由濺射手法來形成C板等的垂直蒸鍍膜時,在C板等的垂直蒸鍍膜上藉由斜方蒸鍍手法來形成第1蒸鍍膜時,該形成處理時,水分會混入垂直蒸鍍膜,會有此垂直蒸鍍膜的品質降低的技術性問題點發生。
相對的,若根據第6實施形態,則例如將C板等的垂直蒸鍍膜形成於第1基板的一方的面,且使第1蒸鍍膜形成於第1基板的另一方的面。藉此,在利用濺射手法來形成C板等的垂直蒸鍍膜時,可使水分混入垂直蒸鍍膜的程度減輕,因此可使該垂直蒸鍍膜的品質更為提升。
就本發明的液晶裝置的其他形態而言,上述垂直蒸鍍膜,係與上述第1蒸鍍膜作比較,配置於離上述液晶面板較遠的位置。
一般,例如C板等的垂直蒸鍍膜在其製造工程中會發生微小的氣泡,在垂直蒸鍍膜内或多或少含有。相對的,本形態是使垂直蒸鍍膜與第1蒸鍍膜作比較,配置於離液晶面板最遠的距離。藉此,可使聚焦於垂直蒸鍍膜中所含的氣泡的程度顯著地降低。藉此,可有效地抑止垂直蒸鍍膜中所含的氣泡被投射而使投射影像遭到不良影響。
就本發明的液晶裝置的其他形態而言,至少上述第1折射率向異性為二軸性。典型的是第1折射率向異性及第2折射率向異性的其中至少第1折射率向異性為二軸性。
若根據此形態,則藉由第1蒸鍍膜的斜方蒸鍍,在第1相位差板中,調整二軸性的第1折射率向異性的第1光軸所傾斜的方向、及第1相位差板的第1折射率向異性的第1光軸與第1基板交叉的角度之下,可使與液晶分子的長軸方向正交的方向的成分更大。其結果,可使藉由液晶分子及第1相位差板的兩者所形成的折射率橢圓體能夠三次元地確實接近折射率球體。
就本發明的液晶裝置的其他形態而言,上述第1方向與上述第2方向是處於夾著被上述預傾的液晶分子的長軸方向之位置關係,加上或取而代之,上述第1方向與上述第2方向所形成的角度之關係角係70度~110度。
若根據此形態,則可使液晶分子的長軸方向與沿著第1方向延伸的第1折射率向異性的第1光軸所交叉的角度擴大,且可使液晶分子的長軸方向與沿著第2方向延伸的第2折射率向異性的第2光軸所交叉的角度擴大。藉此,可使藉由液晶分子與第1及第2相位差板所形成的折射率橢圓體能夠三次元地接近折射率球體,因此以使液晶分子的光學向異性能夠朝光學向同性的方式來適當地補償,可取得更高對比度且更高品質的顯示。
加上或取而代之,根據此形態,可使藉由合成第1折射率向異性及第2折射率向異性所形成的折射率向異性形成2軸性。典型的是根據本發明者的研究,關係角為70度~110度可實現更高對比度、理想的是90。藉此,以使液晶分子的光學向異性能夠朝光學向同性的方式來適當地補償,可取得更高對比度且更高品質的顯示。
就本發明的液晶裝置的其他形態而言,上述第1折射率向異性,係將上述第1光軸設為X軸時,具有X軸方向的折射率(例如nx’)比Y軸方向的折射率(例如ny’)大,且上述Y軸方向的折射率比Z軸方向的折射率(例如nz’)大之大小關係,加上或取而代之,上述第2折射率向異性,係將上述第2光軸設為X軸時,具有X軸方向的折射率(例如nx’’)比Y軸方向的折射率(例如ny’’)大,且上述Y軸方向的折射率比Z軸方向的折射率大(例如nz’’)之大小關係。
若根據此形態,則在第1相位差板中,調整第1折射率向異性的X軸方向的光軸所傾斜的第1方向,加上或取而代之,在第2相位差板中,調整第2折射率向異性的X軸方向的光軸所傾斜的第2方向之下,可使與液晶分子的長軸方向正交的方向的成分更大。其結果,可使藉由液晶分子及第1及第2相位差板所形成的折射率橢圓體能夠三次元地確實接近折射率球體。
就本發明的液晶裝置的其他形態而言,上述第1相位差板的正面方向的相位差之第1正面相位差,與上述第2相位差板的正面方向的相位差之第2正面相位差相異。
若根據此形態,則在2種類的相位差板各別地補償液晶分子的光學向異性之下,可使其補償的效果顯著地提升。典型的是除了上述2個參數的第1方向及第2方向以外,還調整第1正面相位差及第2正面相位差等更多的物理量之下,可更高精度地補償液晶分子的光學向異性。另外,第1正面相位差可依據第1相位差板的厚度來設定,第2正面相位差可依據第2相位差板的厚度來設定。
典型的是使被第1正面相位差及與該第1正面相位差相異的第2正面相位差所影響之一對的偏光板中位於光的射出側的一偏光板的正面方向的相位差之正面相位差變化更大,藉此在將液晶裝置安裝於投影機的工程中,藉由使相位差板以光所射入的射入方向作為旋轉軸來旋轉,可在高精度設定實現可能的對比度時,將相位差板的旋轉角度限制於所定範圍(例如±5度的範圍)。因而,可使相位差板旋轉於所被限制的所定範圍内,所以在該投影機的機能上,可更簡便地調節最大的對比度。
就本發明的液晶裝置的其他形態而言,上述一對的偏光板之一對的透過軸係互相正交,且由上述第1基板或上述第2基板的法線方向來看,與被賦予上述預傾的液晶分子的長軸方向分別成45度的角度,在上述第1相位差板,上述第1光軸係沿著上述一對的透過軸之一方的方向,且在上述第2相位差板,上述第2光軸係沿著上述一對的透過軸之另一方的方向。
若根據此形態,可將第1及第2相位差板更簡便地裝入液晶裝置。
就本發明的液晶裝置的其他形態而言,上述垂直蒸鍍膜的厚度及上述垂直蒸鍍膜的厚度方向的折射率,係以由上述一對的偏光板之中位於上述光的射出側之一偏光板的正面來看的情形下為0度時之顯示視線的角度的極角為30°的情形下的相位差能夠為20nm以下(例如10~20(nm))之方式設定。
若根據此形態,則可高精度調節起因於垂直蒸鍍膜的相位差。
為了解決上述課題,本發明的第7液晶裝置係具備:液晶面板,其係於分別具有配向膜的一對的基板之間,夾持藉由上述配向膜來賦予預傾之由液晶分子所構成的垂直配向型的液晶,調變光;一對的偏光板,其係夾著上述液晶面板來配置;第1相位差板,其係配置於上述一對的偏光板之間,具有(i-a)第1基板、及(ii-a)第1蒸鍍膜,其係保持第1折射率向異性且上述第1折射率向異性的第1光軸能夠傾斜於消除上述預傾所造成上述光的特性變化的第1方向之方式被斜方蒸鍍於上述第1基板上;第2相位差板,其係配置於上述一對的偏光板之間,具有(i-b)第2基板、及(ii-b)第2蒸鍍膜,其係保持第2折射率向異性且上述第2折射率向異性的第2光軸能夠傾斜於消除上述預傾所造成上述光的特性變化且與上述第1方向相異的第2方向之方式被斜方蒸鍍於上述第2基板上;及單軸性相位差板(所謂C板),其係配置於上述一對的偏光板之間,保持單軸性折射率向異性,且上述單軸性的折射率向異性的單軸性光軸係沿著厚度方向。
若根據本發明的第7液晶裝置,則與上述本發明的液晶裝置大概同樣,例如從光源射出的光是例如藉由反射鏡及雙色鏡等的色分離光學系來分離成紅色光、綠色光及藍色光。液晶面板是例如作為調變各紅色光、綠色光及藍色光的光閥使用。液晶面板是例如按照資料信號(或畫像信號)來規制各畫素的液晶分子的配向狀態,在該顯示領域顯示對應於資料信號的畫像。藉由各液晶面板所顯示的畫像是例如藉由雙色稜鏡等的色合成光學系來合成,經由投射透鏡來作為投影畫像予以投影至螢幕等的投影面。
特別是第1相位差板是配置於一對的偏光板之間,具有(i-a)第1基板、及(ii-a)第1蒸鍍膜,其係保持第1折射率向異性且第1折射率向異性的第1光軸能夠傾斜於消除預傾所造成光的特性變化的第1方向之方式被斜方蒸鍍於第1基板上。第2相位差板是配置於一對的偏光板之間,具有(i-b)第2基板、及(ii-b)第2蒸鍍膜,其係保持第2折射率向異性且第2折射率向異性的第2光軸能夠傾斜於消除預傾所造成光的特性變化且與第1方向相異的第2方向之方式被斜方蒸鍍於第2基板上。單軸性相位差板是配置於一對的偏光板之間,保持單軸性折射率向異性,且單軸性的折射率向異性的單軸性光軸係沿著厚度方向。
如以上說明那樣,若根據本發明的液晶裝置,則藉由第1蒸鍍膜的斜方蒸鍍來調整第1相位差板的第1折射率向異性的第1光軸所傾斜的方向、及該第1光軸與第1基板交叉的角度。加上,藉由第2蒸鍍膜的斜方蒸鍍來調整第2相位差板的第2折射率向異性的第2光軸所傾斜的方向、及該第2光軸與第2基板交叉的角度。加上,單軸性相位差板的單軸性的折射率向異性的單軸性光軸沿著厚度方向,可藉由第1及第2相位差板、以及單軸性相位差板來確實地補償在液晶面板中所產生的相位差。其結果,可取得高對比度高品質的顯示。
特別是可使第1相位差板、第2相位差板及單軸性相位差板配置於別的相異光學位置,或暫時性地卸下第1及第2相位差板以及單軸性相位差板的其中至少一個,因此可簡便地進行光學調整。加上,在第1及第2相位差板以及單軸性相位差板中,可使製造方法或材質有所不同,因此可以更低成本來進行光學調整。
另外,在本發明的第7液晶裝置中,亦可適當採用與上述本發明的液晶裝置的各種形態同樣的形態。為了解決上述課題,本發明的第8液晶裝置係具備:液晶面板,其係於分別具有配向膜的一對的基板之間,夾持藉由上述配向膜來賦予預傾之由液晶分子所構成的垂直配向型的液晶,調變光;一對的偏光板,其係夾著上述液晶面板來配置;第1相位差板,其係配置於上述一對的偏光板之間,具有(i-a)第1基板、(ii-a)垂直蒸鍍膜,其係保持單軸性的折射率向異性且上述單軸性的折射率向異性的單軸性光軸能夠沿著厚度方向之方式被垂直蒸鍍於上述第1基板的一方側、及(iii)第1蒸鍍膜,其係保持第1折射率向異性且上述第1折射率向異性的第1光軸能夠傾斜於消除上述預傾所造成上述光的特性變化的方向之方式被斜方蒸鍍於上述第1基板的另一方側;及第2相位差板,其係配置於上述一對的偏光板之間,具有(i-b)第2基板、及(ii-b)第2蒸鍍膜,其係保持第2折射率向異性且上述第2折射率向異性的第2光軸能夠傾斜於消除上述特性變化且與上述第1方向相異的第2方向之方式被斜方蒸鍍於上述第2基板上。
假設,例如在被斜方蒸鍍的第1蒸鍍膜上藉由濺射手法來形成C板等的垂直蒸鍍膜時,在C板等的垂直蒸鍍膜上藉由斜方蒸鍍手法來形成第1蒸鍍膜時,該形成處理時,水分會混入垂直蒸鍍膜,會有此垂直蒸鍍膜的品質降低的技術性問題點發生。
相對的,若根據第8實施形態,則例如將C板等的垂直蒸鍍膜形成於第1基板的一方的面,且使第1蒸鍍膜形成於第1基板的另一方的面。藉此,在利用濺射手法來形成C板等的垂直蒸鍍膜時,可使水分混入垂直蒸鍍膜的程度減輕,因此可使該垂直蒸鍍膜的品質更為提升。
就本發明的液晶裝置的其他形態而言,至少上述第1蒸鍍膜係含無機材料來構成。
若根據此形態,則例如藉由Ta2O5等的無機材料,可有效防止因光的照射或伴隨的溫度上昇造成第1相位差板劣化,可構成可靠度佳的液晶裝置。典型的構成是可在第1蒸鍍膜及第2蒸鍍膜的其中至少第1蒸鍍膜含無機材料。
就本發明的液晶裝置的其他形態而言,至少上述第1相位差板係將上述第1相位差板的法線方向設為旋轉軸而旋轉可能。
若根據此形態,則可在使第1相位差板以上述法線方向作為旋轉軸來旋轉之下,調整第1相位差板的第1折射率向異性的第1光軸所傾斜的方向、及第1相位差板的第1折射率向異性的第1光軸與第1基板交叉的角度,藉此可容易且高精度地補償液晶面板的液晶分子的光學向異性。典型的是第1相位差板及第2相位差板的其中至少第1相位差板是以使第1相位差板的法線方向能夠成為旋轉軸旋轉的方式構成。或,第2相位差板是以使第2相位差板的法線方向能夠成為旋轉軸旋轉的方式構成。
就本發明的液晶裝置的其他形態而言,至少加上或取代上述第1蒸鍍膜的膜厚,至少上述第1蒸鍍膜所被斜方蒸鍍的角度之蒸鍍角度,係設定成i)由上述第1相位差板之上述光的射出側來看正面方向的相位差之正面相位差會位於第1所定範圍内,加上設定成(ii)由和上述第1相位差板的法線方向相異且沿著上述第1蒸鍍膜所被斜方蒸鍍的方向的蒸鍍方向之第1方向射入上述光時發生的第1相位差、與由以上述法線方向作為基準和上述第1方向對稱的方向之第2方向射入上述光時發生的第2相位差的比會位於第2所定範圍内。
若根據此形態,則加上或取代第1蒸鍍膜的膜厚,可將第1蒸鍍膜所被斜方蒸鍍的角度之蒸鍍角度設定成i)由第1相位差板之光的射出側來看正面方向的相位差之正面相位差會位於第1所定範圍内。再者,加上或取代第1蒸鍍膜的膜厚,可將蒸鍍角度設定成(ii)由和第1相位差板的法線方向相異且沿著第1蒸鍍膜所被斜方蒸鍍的方向的蒸鍍方向之第1方向射入光時發生的第1相位差、與沿著以法線方向作為基準來和第1方向對稱的方向之第2方向射入時發生的第2相位差的比會位於第2所定範圍内。在此,所謂本發明的第1所定範圍是意思以使從液晶裝置射出的光的對比度能夠更大之方式,根據理論、實驗、經驗、或模擬等來個別具體地規定的正面相位差的範圍。又,所謂本發明的第2所定範圍是意思以使從液晶裝置射出的光的對比度能夠更大之方式,根據理論、實驗、經驗、或模擬等來個別具體地規定的第1相位差與第2相位差的比的值的範圍。典型的是除了第1蒸鍍膜以外,連有關第2蒸鍍膜也可設定成位於上述第1所定範圍内及第2所定範圍内。
其結果,藉由加上或取代第1蒸鍍膜的膜厚,使蒸鍍角度對應於位在第1所定範圍内的正面相位差及位在第2所定範圍内的第1相位差與第2相位差的比來設定成適當的值,可更簡便地實現能夠提升液晶裝置的對比度之第1相位差板。換言之,除了直接規定第1相位差板的性質或性能的變數或參數以外,加上藉由間接規定第1相位差板的性質或性能的變數或參數等更多種類的變數或參數來規定第1相位差板的性質或性能之下,可使液晶裝置的對比度更高精度地提升。
就本發明的液晶裝置的其他形態而言,上述膜厚及上述蒸鍍角度,係設定成(i)隨著上述正面相位差變大,至少使上述第1相位差板對以上述法線方向作為旋轉軸來旋轉時的旋轉角度的單位變化量之對比度的變化量會變大,加上或取而代之,(ii)隨著上述正面相位差變小,對上述單位變化量之上述對比度的變化量會變小。
若根據此形態,則除了上述第1相位差與第2相位差的比的設定以外,再加上將正面相位差設定成適當的值,在投影機的製造的組裝工程中,或使用者的調整動作中,可簡便且適當地決定成為所望的第1相位差板(典型的是第1相位差板及第2相位差板的其中至少第1相位差板)的調整角度的範圍,因此實踐上非常有利。典型的是在投影機的製造的組裝工程中,膜厚及蒸鍍角度隨著正面相位差變大,將第1相位差板設定成對以法線方向作為旋轉軸來使旋轉時的旋轉角度的單位變化量之對比度的變化量會變大時,由於對比度的變化量大,因此可確實且迅速地檢測變化量。藉此,可更迅速地決定設定可實現最大的對比度之第1相位差板的旋轉角度。或,典型的是在使用者的調整動作中,膜厚及蒸鍍角度是隨著正面相位差變小,設定成對單位變化量的對比度的變化量會變小時,由於對比度的變化量小,因此可使能夠實現最大的對比度之第1相位差板的旋轉角度更廣範圍。藉此,例如根據使用者的視認也可更簡便地決定設定能夠實現最大的對比度之第1相位差板的旋轉角度。
為了解決上述課題,本發明之投影機的特徵係具備:上述的液晶裝置(但,包含各種的形態);光源,其係射出上述光;及投射光學系,其係投射上述被調變的光。
若利用本發明的投影機,則從光源射出的光是例如藉由反射鏡及雙色鏡等的色分離光學系來分離成紅色光、綠色光及藍色光。上述液晶面板是例如作為分別調變紅色光、綠色光及藍色光的光閥使用。液晶面板是例如按照資料信號(或畫像信號)來規制各畫素的液晶分子的配向狀態,在其顯示領域顯示對應於資料信號的畫像。藉由各液晶面板所顯示的畫像是在投射光學系中,例如藉由雙色稜鏡等的色合成光學系來合成,經由投射透鏡來作為投影畫像投影至螢幕等的投影面。
與上述本發明的液晶裝置大概同樣,在藉由第1相位差板之第1蒸鍍膜的斜方蒸鍍來調整第1相位差板之第1折射率向異性的第1光軸所傾斜的方向、及第1相位差板之第1折射率向異性的第1光軸與第1基板交叉的角度之下,可藉由第1相位差板來確實地補償在液晶面板中所產生的相位差。其結果,在本發明的投影機中,可取得高對比度高品質的顯示。
另外,在本發明的投影機中,亦可適宜採用與上述本發明的液晶裝置之各種形態同樣的形態。
為了解決上述課題,本發明之液晶裝置的光學補償方法,係進行上述的液晶裝置(但,包含各種的形態)的光學補償之光學補償方法,其特徵係具備:第1光學調整步驟,其係將上述第1相位差板的法線方向設為旋轉軸,使至少上述第1相位差板旋轉;及第2光學調整步驟,其係將上述法線方向設為旋轉軸,使上述一對的偏光板的至少一方旋轉。
若利用本發明的液晶裝置的光學補償方法,則在第1光學調整步驟中,在上述本發明的液晶裝置中裝入光源、偏光板及第1相位差板的工程中,例如使第1相位差板及第2相位差板的其中至少第1相位差板以射入光的射入方向之液晶面板的法線方向作為旋轉軸來旋轉。藉此,調整第1相位差板的第1光軸與液晶分子的長軸方向的相對位置關係,可實現更高的對比度。加上在調節第1相位差板的正面相位差之下,以能夠位於所定範圍的方式限制第1相位差板的旋轉角度,進而使第1相位差板在被限制的所定範圍内旋轉,可更簡便地調節對比度。
在第2光學調整步驟中,在上述本發明的液晶裝置中裝入光源、偏光板及第1相位差板的工程中,使一對的偏光板以第1相位差板的法線方向作為旋轉軸來旋轉。藉此,可簡便地實現例如垂直配向型的液晶、或正常黑方式的液晶。
另外,在本發明的液晶裝置的光學補償方法中亦可適宜採用與上述本發明的液晶裝置之各種形態同樣的形態。
為了解決上述課題,本發明之第1相位差板,係與液晶面板及一對的偏光板一起被使用,配置於上述一對的偏光板之間的相位差板,該液晶面板係於分別具有配向膜的一對的基板之間,夾持藉由上述配向膜來賦予預傾之由液晶分子所構成的垂直配向型的液晶,調變光;該一對的偏光板係夾著上述液晶面板來配置;其特徵係具有:(i)第1基板;及(ii)第1蒸鍍膜,其係保持第1折射率向異性且上述第1折射率向異性的第1光軸能夠傾斜於消除上述預傾所造成上述光的特性變化的方向之方式被斜方蒸鍍於上述第1基板上。
若利用本發明的第1相位差板,則與上述本發明的液晶裝置大概同樣,在藉由相位差板之第1蒸鍍膜的斜方蒸鍍來調整相位差板之第1折射率向異性的第1光軸所傾斜的方向、及相位差板之第1折射率向異性的第1光軸與第1基板交叉的角度之下,藉由相位差板來確實地補償在液晶面板中所產生的相位差。其結果,在本發明的投影機中,可取得高對比度高品質的顯示。
另外,在本發明的第1相位差板中亦可適宜採用與上述本發明的液晶裝置之各種形態同樣的形態。
為了解決上述課題,本發明之第2相位差板,係與液晶面板及一對的偏光板一起被使用,配置於上述一對的偏光板之間的相位差板,該液晶面板係於分別具有配向膜的一對的基板之間,夾持藉由上述配向膜來賦予預傾之由液晶分子所構成的垂直配向型的液晶,調變光;該一對的偏光板係夾著上述液晶面板來配置;其特徵係具有:(i)第1基板;(ii)垂直蒸鍍膜,其係保持單軸性的折射率向異性且上述單軸性的折射率向異性的單軸性光軸能夠沿著厚度方向之方式被垂直蒸鍍於上述第1基板上;及(iii)第1蒸鍍膜,其係保持第1折射率向異性且上述第1折射率向異性的第1光軸能夠傾斜於消除上述預傾所造成上述光的特性變化的方向之方式被斜方蒸鍍於上述垂直蒸鍍膜上。
若利用本發明的第2相位差板,則與上述本發明的液晶裝置大概同樣,除了藉由第1蒸鍍膜的斜方蒸鍍來調整相位差板之折射率向異性的光軸所傾斜的方向、及相位差板之第1折射率向異性的第1光軸與第1基板交叉的角度以外,還可在構成相位差板之垂直蒸鍍膜被垂直蒸鍍之下,藉由相位差板來確實地補償在液晶面板中所產生的相位差。其結果,在本發明的第1投影機中,可取得高對比度高品質的顯示。
另外,在本發明的第2相位差板中亦可適宜採用與上述本發明的液晶裝置之各種形態同樣的形態。
本發明的作用及其他的利益可由其次說明之實施用的最佳形態得知。
圖1是本發明的實施形態之液晶投影機的概略構成圖。投影機10是在設於前方的螢幕11投射影像的前方投影型的投影機。投影機10是具備:光源12、雙色鏡13、14、液晶光閥15~17、投射光學系18、交叉雙色稜鏡19、及中繼系20。
光源12是以供給含紅色光、綠色光及藍色光的光之超高壓水銀燈所構成。雙色鏡13是形成使來自光源12的紅色光LR透過且將綠色光LG及藍色光LB反射的構成。並且,雙色鏡14是形成使反射於雙色鏡13的綠色光LG及藍色光LB中的藍色光LB透過且將綠色光LG反射的構成。如此,雙色鏡13、14是構成使從光源12射出的光分離成紅色光LR、綠色光LG及藍色光LB的色分離光學系。在雙色鏡13與光源12之間,從光源12起依序配置積算器(Integrator)21及偏光變換元件22。積算器21是使從光源12照射的光之照度分布均一化。偏光變換元件22是將來自光源12的光例如變換成s偏光那樣具有特定的振動方向之偏光。
液晶光閥15是按照畫像信號來調變透過雙色鏡13而反射於反射鏡23的紅色光LR之透過型的液晶裝置(光電裝置)。液晶光閥15是具備:第1偏光板15b、液晶面板15c、第1相位差板15a、第2相位差板15e、及第2偏光板15d。
在此,射入液晶光閥15的紅色光LR是透過第1偏光板15b來例如調變成s偏光。液晶面板15c是藉由按照畫像信號的調變來將射入的s偏光變換成p偏光(若是中間調,則為圓偏光或橢圓偏光)。而且,第2偏光板15d是遮斷s偏光來使p偏光透過的偏光板。因此,液晶光閥15是形成按照畫像信號來調變紅色光LR,將調變後的紅色光LR朝向交叉雙色稜鏡19射出的構成。
液晶光閥16是使在雙色鏡13反射後反射於雙色鏡14的綠色光LG按照畫像信號來調變綠色光LG,將調變後的綠色光LG朝向交叉雙色稜鏡19射出之透過型的液晶裝置。液晶光閥16是與液晶光閥15同樣具備:第1偏光板16b、液晶面板16c、第1相位差板16a、第2相位差板16e、及第2偏光板16d。
液晶光閥17是使在雙色鏡13反射,透過雙色鏡14後經由中繼系20的藍色光LB按照畫像信號來調變,將調變後的藍色光LB朝向交叉雙色稜鏡19射出之透過型的液晶裝置。液晶光閥17是與液晶光閥15、16同樣具備:第1偏光板17b、液晶面板17c、第1相位差板17a、及第2相位差板17e、第2偏光板17d。
中繼系20是具備中繼透鏡24a、24b及反射鏡25a、25b。中繼透鏡24a、24b是為了防止藍色光LB的光路長所造成的光損失而設置者。中繼透鏡24a是配置於雙色鏡14與反射鏡25a之間。中繼透鏡24b是配置於反射鏡25a、25b之間。反射鏡25a是以使透過雙色鏡14來從中繼透鏡24a射出的藍色光LB能夠朝向中繼透鏡24b反射的方式配置。反射鏡25b是以使從中繼透鏡24b射出的藍色光LB能夠朝向液晶光閥17反射的方式配置。
交叉雙色稜鏡19是將2個的雙色膜19a、19b正交配置成X字型的色合成光學系。雙色膜19a是反射藍色光LB而透過綠色光LG。雙色膜19b是反射紅色光LR而透過綠色光LG。因此,交叉雙色稜鏡19是合成在各個液晶光閥15~17所被調變的紅色光LR、綠色光LG及藍色光LB,以能夠朝向投射光學系18射出的方式構成。投射光學系18是具有投影透鏡(圖示略),以能夠將在交叉雙色稜鏡19所被合成的光投射至螢幕11的方式構成。
另外,在紅色用及藍色用的液晶光閥15,17設置λ/2相位差板,將從該等的液晶光閥15,17射入至交叉雙色稜鏡19的光設為s偏光,在液晶光閥16不設置λ/2相位差板的構成,亦可採用將從液晶光閥16射入至交叉雙色稜鏡19的光設為p偏光的構成。在將射入至交叉雙色稜鏡19的光設為不同種類的偏光之下,可構成考量雙色膜19a、19b的反射特性來最適化的色合成光學系。一般,雙色(dichroic)膜19a、19b是s偏光的反射特性佳,因此如上述般可將反射於雙色膜19a、19b的紅色光LR及藍色光LB設為s偏光,將透過雙色膜19a、19b的綠色光LG設為p偏光。
其次,說明有關液晶光閥(液晶裝置)15~17。
液晶光閥15~17是僅調變之光的波長領域相異,其基本的構成是相同。因此在以下是以液晶面板15c及具備彼之液晶光閥15為例來進行說明。
圖2是本實施形態的液晶面板的全體構成圖(圖2(a))及沿著該圖2(a)的H-H’線的剖面構成圖(圖2(b))。圖3是表示本實施形態的液晶光閥的構成說明圖。圖4是表示圖3的各構成構件的光學軸配置圖。
液晶面板15c是如圖2所示具備彼此對向配置的對向基板31及TFT陣列基板32,隔著密封材33來使兩者貼合的構成。在被對向基板31、TFT陣列基板32、及密封材33所包圍的領域內封入液晶層34。液晶層34是由具有負的介電常數向異性的液晶所構成,本實施形態的液晶面板15c是如圖3所示,液晶分子51會在配向膜43、98之間具有所定的傾斜度(預傾角)而垂直配向的構成。
液晶面板15c是具有被密封於以TFT陣列基板32、對向基板31及密封材33所區劃的領域中的液晶層34。在液晶面板15c中密封材33的形成領域的内側形成有成為框緣或周邊遮蔽的遮光膜35。在密封材33的外周側的角部配設有用以取得TFT陣列基板32與對向基板31的電性導通之基板間導通材57。
在TFT陣列基板32中平面視成為密封材33的形成領域的外側之領域中形成有資料線驅動電路71及外部電路安裝端子75、以及2個的掃描線驅動電路73。而且,在TFT陣列基板32的上述領域中亦形成有用以連接設於上述畫像顯示領域兩側的掃描線驅動電路73之間的複數條配線74。亦可取代在TFT陣列基板32上形成資料線驅動電路71及掃描線驅動電路73,例如經由向異性導電膜來電性及機械性連接安裝有驅動用LSI的TAB(Tape Automated Bonding)基板與TFT陣列基板32的周邊部所形成的端子群。
對向基板31是如圖2(b)所示,具有被平面地配列的複數個微透鏡之微透鏡基板(聚光基板)。對向基板31是以基板92、樹脂層93及罩蓋玻璃94為主體構成。
基板92及罩蓋玻璃94是由玻璃等所構成的透明基板,亦可使用由石英或硼矽酸玻璃、鹼石灰玻璃(藍板玻璃)、冕牌玻璃(白板玻璃)等所構成的基板。在基板92的液晶層34側(圖示下面側)形成有複數的凹部(微透鏡)95。微透鏡95是將從與液晶層34相反的側射入基板92的光予以聚光,然後射出至液晶層34側。
樹脂層93是由基板92的微透鏡95上充填的樹脂材料所構成的層,使用可透過光的樹脂材料、例如丙烯醛基系樹脂等來形成。樹脂層93是覆蓋基板92的一面側,以能夠充填微透鏡95的凹狀的内部之方式設置。樹脂層93的上面是形成平坦面,在該平坦面貼附罩蓋玻璃94。
在微透鏡基板36的液晶層34側的面形成有遮光膜35、共通電極97、及配向膜98。遮光膜35是平面視大略成格子狀,形成於罩蓋玻璃94上。微透鏡95是位於遮光膜35之間,在液晶面板15c的畫素領域(畫素電極42的形成領域)平面視重疊的領域分別配置。配向膜98是使構成液晶層34的液晶分子對基板面配向成大略垂直的垂直配向膜,例如藉由斜方蒸鍍來形成具有柱狀構造的矽氧化物膜、或施以配向處理的聚醯亞胺膜等所構成者。
TFT陣列基板32是以由玻璃或石英等所構成的透明基板41、形成於基板41的液晶層34側面的畫素電極42、驅動畫素電極的TFT44、及配向膜43為主體構成。
畫素電極42是例如由ITO等的透明導電材料所構成的平面視大略矩形狀的導電膜,如圖2(a)所示,在基板41上配列成平面視矩陣狀,在平面視與微透鏡95重疊的領域形成。
TFT44雖圖示簡略化,但實際是對應於各個畫素電極42來形成於基板41上,通常是在平面視與對向基板31側的遮光膜35重疊的領域(非顯示領域、遮光領域)配置。
覆蓋畫素電極42而形成的配向膜43是先前的配向膜98同樣,藉由斜方蒸鍍來形成的矽氧化物膜等所構成的垂直配向膜。
配向膜43、98是以彼此的配向方向(柱狀構造物的配向方向)能夠平面視大致形成平行的方式形成,使構成液晶層34的液晶分子對基板面具有所定的傾斜度而配向成大致垂直,且使液晶分子的傾斜方向在基板面方向應成為一樣的機能。
另外,在基板41的液晶層34側的表面中平面視成為密封材33的形成領域的内側之領域中形成有連接畫素電極42或TFT44的資料線(圖示略)或掃描線(圖示略)。資料線及掃描線是形成於平面視與遮光膜35重疊的領域。而且,藉由遮光膜35、TFT44、資料線、掃描線來加邊的領域是成為液晶面板15c的畫素領域。然後,複數的畫素領域配列成平面視矩陣狀而構成畫像顯示領域。
如圖3所示,液晶光閥15是藉由:上述液晶面板15c、及配置於液晶面板15c的對向基板31的外側之第1偏光板15b、及配置於TFT陣列基板32的外側之第1相位差板15a、及配置於第1相位差板15a的外側之第2相位差板15e、及配置於第2相位差板15e的外側之第2偏光板15d所構成。
另外,本實施形態的液晶光閥15是配設有第1偏光板15b的側(圖示上側)為光射入側,配設有第2偏光板15d的側為光射出側。
在液晶面板15c中,夾持液晶層34而對向的配向膜43,98是例如由偏離基板法線方向50°程度的斜方向來蒸鍍矽氧化物而形成。膜厚皆為40nm程度。由附在圖3的配向膜43,98的箭號所示的配向方向43a、98a是在形成時的蒸鍍方向之中在基板面内的方向一致。配向膜43的配向方向43a與配向膜98的配向方向98a是互相平行。
而且,藉由配向膜43,98的配向規制力,液晶分子51是在離基板法線2°~8°程度傾斜的狀態下配向,且以液晶分子51的指向矢(director)的方向(預傾方向P)能夠在基板面方向形成沿著配向方向43a、98a的方向之方式配向。
第1偏光板15b及第2偏光板15d皆是具備以2片保護膜152來夾入偏光元件151的三層構造,該2片保護膜152是由TAC(三醋酸纖維素,Triacetyl Cellulose)所構成,該偏光元件151是由被染色的PVA(聚乙烯醇)所構成。如圖4所示,第1偏光板15b的透過軸151b、及第2偏光板15d的透過軸151d是正交配置。該等的偏光板15b、15d的透過軸151b、151d的方向是對液晶面板15c的配向膜43的配向方向(蒸鍍方向)43a平面視大略形成偏移45。的方向。
第1相位差板15a的構成是具備:(i)第1基板1501a、(ii)被垂直蒸鍍有保持單軸性的折射率向異性的折射率向異性媒質255c之垂直蒸鍍膜1501c、(iii)被斜方蒸鍍有保持第1折射率向異性的折射率向異性媒質之第1蒸鍍膜1503a、及(iv)第3基板1502a。
在圖3的第1相位差板15a的第1蒸鍍膜1503a的側方顯示有此折射率向異性媒質255a的折射率橢圓體的光軸方向的主折射率。在本實施形態,主折射率nx’、ny’、nz’是形成滿足nx’>ny’>nz’的關係之構成。亦即,從基板1501a或基板1502a的法線方向傾斜的方向的折射率nx’比其他方向的折射率ny’、nz’大,折射率橢圓體是形成米粒型。
在圖3的第1相位差板15a的垂直蒸鍍膜1501c的側方,模式地顯示垂直蒸鍍膜1501c的折射率向異性媒質255c的平均折射率橢圓體。在該圖中,nxc’、nyc’是分別表示垂直蒸鍍膜1501c的面方向的主折射率,nzc’是表示垂直蒸鍍膜1501c的厚度方向的主折射率。在本實施形態,主折射率nxc’、nyc’、nzc’是形成滿足nxc’=nyc’>nzc’的關係之構成。亦即,厚度方向的折射率nzc’比其他方向的折射率小,折射率橢圓體是形成圓盤型。此折射率向異性媒質255c的折射率橢圓體是對垂直蒸鍍膜1501c的板面平行配向,垂直蒸鍍膜1501c的光軸方向(折射率橢圓體的短軸方向)是與板面法線方向平行。
第2相位差板15e的構成是具備:(i)第2基板1501e、(ii)被斜方蒸鍍有保持折射率向異性的折射率向異性媒質255e之第2蒸鍍膜1503e、及(iii)第4基板1502e。在圖3的第2相位差板15e的側方顯示有該折射率向異性媒質255e的折射率橢圓體的光軸方向的主折射率。在本實施形態,主折射率nx’’、ny’’、nz’’是形成滿足nx’’>ny’’>nz’’的關係之構成。亦即,從第2基板1501e或第4基板1502e的法線方向傾斜的方向的折射率nx’’比其他方向的折射率ny’’、nz’’大,折射率橢圓體是形成米粒型。
特別是由第2相位差板15e(或第1相位差板15a)的法線方向來看,最好第2相位差板15e的主折射率nx’’的光軸所傾斜的方向與上述第1相位差板15a的主折射率nx’的光軸所傾斜的方向是正交。另外,有關該等第1相位差板15a及第2相位差板15e的詳細會在往後敘述。
具體而言,該等折射率向異性媒質255a(或折射率向異性媒質255e)的典型例可舉二軸板。
在此,參照圖5~圖7來說明有關本實施形態的第1及第2相位差板的詳細構成。在此,圖5是表示規定構成本實施形態的第1相位差板的折射率向異性媒質與對應於第1相位差板的基板的相對位置關係之蒸鍍方向及蒸鍍角度的外觀立體圖(圖5(a)),及表示規定構成第2相位差板的折射率向異性媒質與對應於第2相位差板的基板的相對位置關係之蒸鍍方向及蒸鍍角度的外觀立體圖(圖5(b)),以及表示將構成第1相位差板的折射率向異性媒質與構成第2相位差板的折射率向異性媒質予以合成的折射率向異性媒質與基板的相對位置關係的外觀立體圖(圖5(c))。圖6是表示構成本實施形態的第1及第2相位差板的折射率向異性媒質的光軸與構成液晶面板的液晶分子的光軸的相對位置關係的平面圖(圖6(a))及立面圖(圖6(b))。圖7是概念性地顯示將構成本實施形態的第1相位差板的折射率向異性媒質與構成第2相位差板的折射率向異性媒質予以合成的折射率向異性媒質的光學向異性與構成液晶面板的液晶分子的光學向異性所被合成而實現光學向同性的狀態模式圖。
如圖5(a)所示,在構成第1相位差板15a的垂直蒸鍍膜1501c中,折射率向異性媒質255c是如上述般被垂直蒸鍍於第1基板1501a。具體而言,如上述般,垂直蒸鍍膜1501c的主折射率nxc’、nyc’、nzc’是形成滿足nxc’=nyc’>nzc’的關係之構成。
加上,如圖5(a)所示,構成第1相位差板15a的折射率向異性媒質255a是作為第1蒸鍍膜1503a沿著第1所定方向,亦即第1蒸鍍方向來斜方蒸鍍於第1基板1501a。本實施形態的第1蒸鍍方向是連結3點及9點的方向。藉此,折射率向異性媒質255a的主折射率nx’是沿著連結3點及9點的方向來延伸。另外,本實施形態的方向是依據時鐘的短針方向來表現。具體而言,所謂1點30分的方向是表示放置於圖5(a)的第1基板或第2基板的平面之時鐘為顯示1點30分的情況時的短針方向。
加上,折射率向異性媒質255a是以對應於折射率向異性媒質255a的主折射率nx’的光軸能夠與第1基板1501a的平面方向具有第1所定角度,亦即第1蒸鍍角度的方式來斜方蒸鍍。此第1蒸鍍角度可換言之是由90度減去基板1501a的法線與對應於折射率向異性媒質255a的主折射率nx’的光軸之間的角度的值。或,此第1蒸鍍角度可換言之是對應於折射率向異性媒質255a的主折射率nx’的光軸與第1蒸鍍方向之間的角度。
如圖5(b)所示,構成第2相位差板15e的折射率向異性媒質255e是作為第2蒸鍍膜1503e,沿著第2所定方向,亦即第2蒸鍍方向來斜方蒸鍍於基板1501e。本實施形態的第2蒸鍍方向是連結0點與6點的方向。藉此,折射率向異性媒質255e的主折射率nx’’是沿著連結0點與6點的方向來延伸。加上,折射率向異性媒質255e是以對應於折射率向異性媒質255e的主折射率nx’’的光軸能夠與第2基板1501e的平面方向具有第2所定角度,亦即第2蒸鍍角度的方式來斜方蒸鍍。此第2蒸鍍角度可換言之是由90度減去第1基板1501e的法線與對應於折射率向異性媒質255e的主折射率nx’’的光軸之間的角度的值。或,此第2蒸鍍角度可換言之是對應於折射率向異性媒質255e的主折射率nx’’的光軸與第2蒸鍍方向之間的角度。
如圖5(c)所示,將構成第1相位差板15a的折射率向異性媒質與構成第2相位差板15e的折射率向異性媒質合成之折射率向異性媒質255ae的主折射率nx’’’是沿著連結4點30分與10點30分的方向來延伸。原因是上述沿著連結3點與9點的方向延伸的折射率向異性媒質255a的主折射率nx’與上述沿著連結0點與6點的方向延伸的折射率向異性媒質255e的主折射率nx’’被合成。
加上,藉由構成第1相位差板15a的垂直蒸鍍膜1501c所形成的折射率向異性媒質255c的單軸性的光軸所延伸的方向,亦即主折射率nzc’的方向是第1基板1501a或第1基板1501a的平面的法線方向。
詳細是著眼於封入液晶面板15c的液晶分子51、及構成第1相位差板15a的折射率向異性媒質255a、及構成第2相位差板15e的折射率向異性媒質255e的相對位置關係,則如圖6(a)所示,由第1基板1501a(或第2基板1501e)的法線方向來平面性地看,被斜方蒸鍍於第1相位差板15a的基板1501a的折射率向異性媒質255a的主折射率nx’的光軸所延伸的方向、與被賦予預傾的液晶分子的長軸方向是處於例如以45度附近的角度交叉的位置關係。加上,由第2基板1501e(或第1基板1501a)的法線方向來平面性地看,被斜方蒸鍍於第2相位差板15e的基板150le的折射率向異性媒質255e的主折射率nx”的光軸所延伸的方向、與被賦予預傾的液晶分子的長軸方向是處於例如以45度附近的角度來交叉的位置關係。
另外,在圖6(a)中,被賦予預傾的液晶分子的長軸方向是所謂明視方向的1點30分的方向。又,液晶分子的長軸方向是意思液晶分子的長軸的2個頂點的其中接近光射入側的軸的頂點所朝向的方向。
如圖6(b)所示,由第1基板1501a的垂直平面方向來立面性地看,折射率向異性媒質255a的主折射率nx’的光軸是以第1所定角度、亦即第1蒸鍍角度(未圖示)來與第1基板1501a的平面交叉。加上,由第2基板1501e的垂直平面方向來立面性地看,折射率向異性媒質255e的主折射率nx”的光軸是以第2所定角度、亦即第2蒸鍍角度(圖示)來與第2基板1501e的平面交叉。換言之,折射率向異性媒質255a的主折射率nx’的光軸與折射率向異性媒質255e的主折射率nx”的光軸可處於扭曲的位置關係。或,折射率向異性媒質255a的主折射率nx’的光軸與液晶分子的長軸方向可處於扭曲的位置關係。或,折射率向異性媒質255e的主折射率nx”的光軸與液晶分子的長軸方向可處於扭曲的位置關係。另外,該等的第1蒸鍍角度或第2蒸鍍角度可比由90度來減去液晶分子的預傾角度的角度更小。
藉此,第1相位差板15a的光軸,亦即折射率向異性媒質255a的主折射率nx’的光軸所延伸的方向會交叉於僅以預傾的角度傾斜的液晶分子51的長軸方向,因此在第1基板1501a的平面方向及垂直平面方向,第1相位差板15a的光軸會以使液晶分子51的光學向異性能夠朝光學向同性的方式補償。
加上,第2相位差板15e的光軸,亦即折射率向異性媒質255e的主折射率nx”的光軸所延伸的方向會交叉於僅以預傾的角度傾斜的液晶分子51的長軸方向,因此在第2基板1501e的平面方向及垂直平面方向,第2相位差板15e的光軸會以使液晶分子51的光學向異性能夠朝光學向同性的方式補償。
更具體而言,如圖7所示,藉由液晶分子51所形成的折射率橢圓體的長軸與藉由合成構成第1相位差板15a的折射率向異性媒質及構成第2相位差板15e的折射率向異性媒質之折射率向異性媒質255ae所形成的折射率橢圓體的長軸會交叉,因此可使藉由液晶分子與第1及第2相位差板所形成的折射率橢圓體能夠三次元地接近折射率球體。另外,藉由合成構成第1相位差板15a的折射率向異性媒質與構成第2相位差板15e的折射率向異性媒質之折射率向異性媒質255ae來近似性地實現所謂O板。
更加上,上述構成第1相位差板15a的垂直蒸鍍膜1501c的單軸性的光軸(亦即本發明的單軸性光軸的一具體例),換言之,折射率向異性媒質255c的主折射率nxc’(或主折射率nyc’)的光軸所延伸的方向,亦即垂直蒸鍍膜1501c的平面方向會交叉於僅以預傾的角度傾斜的液晶分子51的長軸方向。藉此,可使藉由液晶分子51、垂直蒸鍍膜1501c、第1蒸鍍膜1503a、及第2蒸鍍膜1503e的四者所形成的折射率橢圓體能夠三次元地接近折射率球體。
因此,可藉由第1相位差板15a及第2相位差板15e來消除(亦即補償)在液晶中所產生的相位差(換言之,複折射效果)。其結果,該投影機的動作時,從光源射出的光例如通過由僅以預傾角傾斜的液晶分子所構成的液晶而產生之光的相位差,可藉由第1相位差板15a及第2相位差板15e來補償。因此,通過液晶面板的光對於射出側的偏光板,可防止在相位偏離的狀態下射入。其結果,例如在射出側的偏光板中,原本應該不使通過的光洩漏的可能性會變小,可防止對比度的降低或視野角的縮小。
在此,假設在液晶光閥15中,未具備該等的第1相位差板15a及第2相位差板15e時,封入液晶面板15c的液晶層34是顯示光學的正單軸性,液晶分子51的指向矢方向的折射率比其他方向的折射率大。亦即液晶層34是如上述圖3顯示平均的折射率橢圓體250a那樣,具有橄欖球型的折射率橢圓體者。在此,液晶層34的液晶分子51是沿著預傾方向P來傾斜配向,在黑顯示時產生残留相位差,且由斜方向來觀察時的橢圓形狀相異,因此具有視角依存的相位差。此相位差會形成黒顯示的光漏原因,使液晶面板的對比度降低。
或,假設使用例如具有C板或單軸性的折射率向異性的相位差板等之光軸的方向為沿著厚度方向的相位差板,藉由使該相位差板傾斜來補償液晶分子的光學向異性時,在投影機的内部,例如依空氣的循環所產生的冷卻效果的觀點等,由於供以使相位差板傾斜的空間受限,因此技術上難以適當防止對比度的降低。或,使該相位差板傾斜的機構會變得複雜,在組裝工程中,技術上使相位差板傾斜的調整困難。
而且,本實施形態是特別是如上述般,第1相位差板15a的光軸是藉由折射率向異性媒質255a的蒸鍍,以能夠補償液晶分子51的光學向異性之方式,朝第1所定方向、所謂第1蒸鍍方向,以第1所定角度、所謂第1蒸鍍角度來與第1基板1501a交叉。因此,在調整構成第1相位差板15a的折射率向異性媒質255a所被蒸鍍的第1蒸鍍方向及第1蒸鍍角度之下,可容易且高精度地補償液晶面板的液晶分子51的光學向異性。
加上,如上述般,第2相位差板15e的光軸是藉由折射率向異性媒質255e的蒸鍍,以能夠補償液晶分子51的光學向異性之方式,朝第2所定方向、所謂第2蒸鍍方向,以第2所定角度、所謂第2蒸鍍角度來與第2基板1501e交叉。因此,在調整構成第2相位差板15e的折射率向異性媒質255e所被蒸鍍的第2蒸鍍方向及第2蒸鍍角度之下,可容易且高精度地補償液晶面板的液晶分子51的光學向異性。
更加上,如上述般,構成第1相位差板15a的垂直蒸鍍膜1501c的光軸的短軸及長軸是以能夠補償液晶分子51的光學向異性之方式垂直蒸鍍於基板1501a。因此,在調整構成第1相位差板15a的垂直蒸鍍膜1501c的單軸性光軸的主折射率之下,可容易且高精度地補償液晶面板的液晶分子51的光學向異性。
特別是在上述折射率向異性媒質255c、折射率向異性媒質255a、及折射率向異性媒質255e等3種類的折射率向異性媒質個別地補償液晶分子的光學向異性之下,可使其補償的效果顯著地提升。典型的是在調整上述3個的參數,亦即折射率向異性媒質255c的單軸性光軸的主折射率、折射率向異性媒質255a的第1蒸鍍方向及第1蒸鍍角度、以及折射率向異性媒質255e的第2蒸鍍方向及第2蒸鍍角度等更多的物理量之下,可更高精度地補償液晶分子的光學向異性。
並且,為了補償液晶面板的液晶分子51的光學向異性,幾乎或完全不必使第1相位差板15a及第2相位差板15e傾斜,因此在組裝工程中,可省略使第1相位差板15a及第2相位差板15e傾斜的調整工程,可簡便且低成本地補償液晶分子的光學向異性,提高對比度。其結果,若利用本實施形態的投影機,則可提高藉由第1相位差板15a及第2相位差板15e來補償在液晶中所產生的相位差之效果,進而能夠提高對比度。
如以上說明,若根據本實施形態的投影機,則(i)調整構成第1相位差板15a的折射率向異性媒質255a所被斜方蒸鍍的第1蒸鍍方向及第1蒸鍍角度、(ii)調整構成第2相位差板15e的折射率向異性媒質255e所被斜方蒸鍍的第2蒸鍍方向及第2蒸鍍角度、(iii)調整構成第1相位差板15a的折射率向異性媒質255c的單軸性光軸的主折射率之其中至少一個的調整。藉此,可藉由第1相位差板15a及第2相位差板15e來確實地補償在液晶中所產生的相位差。其結果,可取得高對比度高品質的顯示。
特別是藉由以能夠夾著僅以預傾的角度傾斜的液晶分子51的長軸方向之方式來調整構成第1相位差板15a的折射率向異性媒質所被斜方蒸鍍的第1蒸鍍方向及第1蒸鍍角度、及構成第2相位差板15e的折射率向異性媒質所被斜方蒸鍍的第2蒸鍍方向及第2蒸鍍角度,以液晶分子51的光學向異性能夠朝光學向同性的方式來更適當地補償,進而能夠取得更高對比度且更高品質的顯示。根據本發明者的研究得知,藉由將第1蒸鍍方向與第2蒸鍍方向所成的角度形成於約70度~約110度的範圍内,可更提高對比度。加上,如後述般,使第1相位差板15a以該第1相位差板15a的法線方向作為旋轉軸來旋轉的同時,使第2相位差板15e以該第2相位差板15e的法線方向作為旋轉軸來旋轉之下,可使僅以預傾的角度傾斜的液晶分子51的長軸方向與第1蒸鍍方向及第2蒸鍍方向的相對位置關係,以能夠取得更高的對比度之方式來更高精度地調節。具體而言,除了上述4個的參數,亦即第1蒸鍍方向、第1蒸鍍角度、第2蒸鍍方向及第2蒸鍍角度等的4個物理量以外,還加上調整傾斜的液晶分子51的長軸方向與第1蒸鍍方向之間的角度、及傾斜的液晶分子51的長軸方向與第2蒸鍍方向之間的角度之下,可藉由更多參數的調整來更高精度地補償液晶分子51的光學向異性。
特別是折射率向異性媒質所被斜方蒸鍍的蒸鍍膜,例如利用Ta2O5等的無機材料,可有效地防止因為光的照射或所伴隨的溫度上昇造成第1相位差板15a或第2相位差板15e劣化,進而能夠構成可靠度佳的投影機。
其次,參照圖8來說明有關起因於本實施形態的第1及第2相位差板的膜厚之對比度改善的定量分析。在此,圖8是表示本實施形態的第1及第2相位差板的膜厚與第1相位差板及第2相位差板的組合的關係的棒狀圖(圖8(a)),以及定量顯示本實施形態的第1及第2相位差板的膜厚與光的對比度的相關關係的圖表(圖8(b))。另外,圖8(a)的橫軸是表示第1相位差板與第2相位差板的組合,縱軸是表示第1及第2相位差板的膜厚。圖8(b)的橫軸是表示第1相位差板與第2相位差板的組合,縱軸是表示對比度的大小。特別是加上該圖8(b),在後述的圖9、圖13、圖15、圖22、或圖24(b)等中,對比度的值本身是按照測定對比度時所使用的液晶面板的種類或型式或性能等而有所不同。換言之,在圖8(b)及後述的圖9、圖13、圖15、圖22、或圖24(b)等中,相對性地比較對比度的大小,證明本實施形態的有利性。
特別是第1相位差板的厚度方向的折射率可依上述主折射率nx,
、ny,
、nz,
及第1蒸鍍角度以及構成第1相位差板的折射率向異性媒質255a的材質來定義。大概同樣,第2相位差板的厚度方向的折射率可依上述主折射率nx"、ny"、nz"及第2蒸鍍角度以及構成第2相位差板的折射率向異性媒質255e的材質來定義。
如圖8(b)所示,第1相位差板的厚度及第2相位差板的厚度的偏差位於0.3μm~0.6μm之間的比例,在比較大標準、中標準、小標準的標本化集合S1、S2、S3時,第1相位差板的厚度及第2相位差板的厚度的偏差位於0.3μm~0.6μm之間的比例為大標準的標本化集合S1中,明確對比度皆超過5000,可實現更高的對比度。
具體而言,如圖8(a)所示,該第1相位差板的厚度及第2相位差板的厚度的偏差位於0.3μm~0.6μm之間的比例為大標準的標本化集合S1,像(樣品X、樣品Y)那樣來表示對應於第1相位差板的樣品X及對應於第2相位差板的樣品Y的組合時,是藉由其次的6個組合所構成。亦即,標本化集合S1是(樣品A、樣品B)、(樣品B、樣品C)、(樣品B、樣品D)、(樣品A、樣品D)、(樣品C、樣品D)、(樣品A、樣品C)。另外,樣品A是厚度0.55μm,樣品B是厚度0.45μm,樣品C是厚度0.40μm,樣品D是厚度0.30μm。
大概同樣,第1相位差板的厚度及第2相位差板的厚度的偏差位於0.3μm~0.6μm之間的比例為中標準的標本化集合S2是藉由其次的8個組合所構成。亦即、(樣品D、樣品E)、(樣品D、樣品F)、(樣品A、樣品G)、(樣品A、樣品E)、(樣品C、樣品E)、(樣品D、樣品G)、(樣品A、樣品F)及(樣品C、樣品F)。另外,樣品E是厚度0.60μm,樣品F是厚度0.20μm,樣品G是厚度0.70μm。
大概同樣,第1相位差板的厚度及第2相位差板的厚度的偏差位於0.3μm~0.6μm之間的比例為小標準的標本化集合S3是藉由其次的7個組合所構成。亦即、(樣品G、樣品H)、(樣品A、樣品H)、(樣品B、樣品H)、(樣品D、樣品H)、(樣品C、樣品H)、(樣品F、樣品H)及(樣品E、樣品H)。另外,樣品H是厚度0.85μm。
以上的結果,可知隨著第1相位差板的厚度及第2相位差板的厚度的偏差位於0.3μm~0.6μm之間的比例為大標準,對比度有變大的傾向。
其次,參照圖9及圖10來說明有關起因於本實施形態的第1及第2相位差板的膜厚及構成第1及第2相位差板的折射率向異性媒質的第1及第2蒸鍍角度之相位差變化的定量分析。在此,圖9是定量顯示構成本實施形態的第1及第2相位差板之折射率向異性媒質對第1基板的蒸鍍角度與對比度的相關關係的圖表。另外,圖9的縱軸是表示對比度的大小,橫軸是表示蒸鍍角度。圖10是定量顯示以本實施形態的第1及第2相位差板的膜厚及構成相位差板的折射率向異性媒質的蒸鍍角度作為變數時之第1及第2相位差與極角的相關關係的圖表(圖10(a)及圖10(b))。另外,圖10(a)是對應於膜厚為0.5μm時,圖10(b)是對應於膜厚為0.8μm時。並且,在圖10(a)及圖10(b)中,實線的曲線是表示蒸鍍角度為50度時的相位差的變化,一點鎖線的曲線是表示蒸鍍角度為57度時的相位差的變化,點線的曲線是表示蒸鍍角度為64度時的相位差的變化。並且,相位差是將單位設為「nm(nanometer)」來顯示,以光的波長除此nm,累計360度,藉此可顯示弧度。另外,有關起因於第1相位差板及第2相位差板的膜厚及蒸鍍角度之相位差變化的定量性大致相同,因此為了方便起見,針對第1相位差板來說明。
根據本發明者的研究,統計分析的結果,如依照圖9所示其一例那樣,為了使對比度大於120000,較理想是構成第1相位差板的折射率向異性媒質對第1基板的第1蒸鍍角度位於50度~70度之間的範圍。此第1蒸鍍角度,如上述般,是意思折射率向異性媒質255a被斜方蒸鍍於第1基板1501a時,對應於折射率向異性媒質255a的主折射率nx’的光軸與第1基板1501a的平面方向的角度。此第1蒸鍍角度可換言之是由90度減去第1基板1501a的法線與對應於折射率向異性媒質255a的主折射率nx’的光軸之間的角度的值。或,此第1蒸鍍角度可換言之是對應於折射率向異性媒質255a的主折射率nx’的光軸與折射率向異性媒質255a被斜方蒸鍍於第1基板1501a時的蒸鍍方向之間的角度。
又,如圖10(a)所示,在膜厚為0.5μm的條件下,按照使極角(表示將由液晶光閥15的正面來看時設為0度時的視線角度)從負50度變換至正50度,可使藉由第1相位差板15a所產生的相位差從40nm(nanometer)附近變換至0nm。具體而言,如圖10(a)的實線的曲線所示,可知將第1蒸鍍角度設為50度時,極角為零時的相位差、所謂正面相位差是在15nm附近。並且,可知極角在30度附近,相位差為零。又,如圖10(a)的一點鎖線的曲線所示,可知將第1蒸鍍角度設為57度時,極角為零時的相位差、所謂正面相位差是在20nm附近。並且,可知極角在40度附近,相位差為零。又,如圖10(a)的點線的曲線所示,可知將第1蒸鍍角度設為64度時,極角為零時的相位差、所謂正面相位差是在25nm附近。並且,可知極角在50度附近,相位差為零。
大概同樣,如圖10(b)所示,在膜厚為0.8μm的條件下,按照使極角從負50度變換至正50度,可使藉由第1相位差板15a所產生的相位差從65nm附近變換至0nm。具體而言,如圖10(b)的實線的曲線所示,可知將第1蒸鍍角度設為50度時,極角為零時的相位差、所謂正面相位差是在25nm附近。並且,可知極角在30度附近,相位差為零。又,如圖10(b)的一點鎖線的曲線所示,可知將第1蒸鍍角度設為57度時,極角為零時的相位差、所謂正面相位差是在35nm附近。並且,可知極角在40度附近,相位差為零。又,如圖10(b)的點線的曲線所示,可知將第1蒸鍍角度設為64度時,極角為零時的相位差、所謂正面相位差是在40nm附近。並且,可知極角在50度附近,相位差為零。
如此,藉由使第1相位差板的膜厚及構成第1相位差板的折射率向異性媒質的第1蒸鍍角度從約50度變化至約70度,可高精度地控制例如正面相位差等由第1相位差板15a所產生的相位差。藉此,在將本實施形態的液晶光閥15組裝於投影機的工程中,藉由使第1相位差板15a以光所射入的射入方向作為旋轉軸來旋轉,可在高精度設定實現可能的對比度時,將第1相位差板15a的旋轉角度限制於所定範圍。因而,可使第1相位差板15a旋轉於所被限制的所定範圍内,所以可更簡便地調節對比度。
其次,參照圖11~圖14來說明有關第2實施形態。圖11是本發明的第2實施形態的液晶投影機的概略構成圖。另外,圖11中,對於和上述第1實施形態大概同樣的構成要素賦予同一符號,該等的說明適宜省略。圖12是表示本發明的第2實施形態的相位差板之相位差板的種類、相位差及極角的相關關係圖表。另外,所謂極角是如上述般表示將由液晶光閥15的正面來看時為0度時的視線角度。圖13是表示本發明的第2實施形態的相位差板之相位差板的種類及對比度的相關關係圖表。另外,圖13中塗黑的棒狀圖是對應於液晶分子的預傾的角度為5度時,圖13中空白的棒狀圖是對應於液晶分子的預傾的角度為4度時。圖14是表示圖11的各構成構件的光學軸配置圖。
如圖11所示,第2實施形態的液晶投影機是取代上述第1實施形態的液晶投影機的第1相位差板15a而具備第1相位差板15a1、及第3相位差板15f(亦即本發明的單軸性相位差板之一具體例)來構成者。另外,第3相位差板15f可藉由折射率向異性媒質255c的垂直蒸鍍來構成,或藉由光學薄膜來構成。並且,藉由第1相位差板15a1來構成本發明的第1相位差板的其他具體例。而且,藉由第3相位差板15f來構成本發明的第3相位差板之一的具體例。
第1相位差板15a1是具備(i)第1基板1501a、及(ii)被斜方蒸鍍有保持第1折射率向異性的折射率向異性媒質之第1蒸鍍膜1503a、及(iii)第3基板1502a來構成者。在圖11的第1相位差板15a1的側方是顯示該折射率向異性媒質255a的折射率橢圓體的光軸方向的主折射率。在本實施形態,主折射率nx’,ny’,nz’是形成滿足nx’>ny’>nz’的關係之構成。亦即,從第1基板1501a或第2基板1502的法線方向傾斜的方向的折射率nx’比其他方向的折射率ny’,nz’大,折射率橢圓體是形成米粒型。具體而言,此折射率向異性媒質255a的典型例可舉二軸板。
第2相位差板15e是如上述具備(i)第2基板1501e、及(ii)被斜方蒸鍍有保持折射率向異性的折射率向異性媒質255e之第2蒸鍍膜1503e、及(iii)第4基板1502e來構成者。
在圖11的第3相位差板15f的側方,模式性地顯示第3相位差板15f之平均的折射率橢圓體255c。在此圖中,nxc’、nyc’是分別表示第3相位差板15f的面方向的主折射率,nzc’是表示第3相位差板15f的厚度方向的主折射率。在本實施形態,主折射率nxc’、nyc’、nzc’是形成滿足nxc’=nyc’>nzc’的關係之構成。亦即,厚度方向的折射率nzc,比其他方向的折射率小,折射率橢圓體是形成圓盤型。此折射率橢圓體255c是對第3相位差板15f的板面平行配向,第3相位差板15f的光軸方向(折射率橢圓體的短軸方向)是與板面法線方向平行。具體而言,第3相位差板15f可使用負的C板,在本實施形態是使用利用盤狀液晶(Discotic Liquid Crystals)的C板,但除此以外,亦可使用利用無延伸的纖維素醚薄膜(例如無延伸的三醋酸纖維素(Triacetyl Cellulose;TAC)、無延伸的纖維素醋酸丙酸酯(Cellulose Acetate Propionate;CAP)等)、二軸延伸的降冰片烯系樹脂等的光學薄膜。
特別是第3相位差板15f典型的亦可採用以交替積層具有相對性高的折射率之折射率向異性媒質及具有相對性低的折射率之折射率向異性媒質的蒸鍍膜所構成的C板。在使如此積層的蒸鍍膜的厚度變化之下,可實現光的行進方向的變化、偏光狀態的變化、頻率或相位的變化等之光的特性變化。
具體而言,第3相位差板15f較理想是極角為30度時,相位差約為10~20(nm:nanometer)。藉此可使對比度更高。另外,附註,依照光的波長,相位差的寬有若干的容許誤差。具體而言,如圖12所示,第3相位差板15f是極角為30度時之相位差的值可分類成10(nm)的NR10,20(nm)的NR20,30(nm)的NR30,35(nm)的NR35,40(nm)的NR40,60(nm)的NR60,及90(nm)的NR90。而且,如圖13所示,第3相位差板15f的種類,基於使對比度更高的觀點,較理想是採用NR10、NR15及NR20。具體而言,液晶分子的預傾角度為4度時,第3相位差板15f的種類,採用NR10、NR15及NR20時,可使對比度大於1600。又,液晶分子的預傾角度為5度時,第3相位差板15f的種類,採用NR10、NR15及NR20時,可使對比度大於1300。
如上述般,第2實施形態的液晶投影機的構成是取代第1實施形態的液晶投影機的第1相位差板15a,而具備第1相位差板15a1及第3相位差板15f。藉此,可使第1相位差板15a1、第2相位差板15e、及第3相位差板15f配置於別的不同光學位置,或暫時性地卸下第1~第3相位差板的其中至少一個,因此可簡便地進行光學調整。加上,在第1~第3相位差板中,可使製造方法或材質有所不同,因此可以更低成本來進行光學調整。更加上,採用C板作為相位差板15e時,對於附MLA的面板、或射入側的F值小的投影機,可一面對應於繞射現象或焦點位置與標準值比較近時,一面更提高對比度。
具體而言,如圖14所示,第2實施形態的投影機的液晶光閥15的光學調整,可藉由第1光學調整步驟,加上或取而代之,藉由第2光學調整步驟來實施,該第1光學調整步驟是進行第1相位差板15a1的旋轉角調整,該第1相位差板15a1是設成可移動於以液晶面板15c的基板法線作為旋轉軸的軸周圍,該第2光學調整步驟是進行第2相位差板15e的旋轉角調整,該第2相位差板15e是設成可移動於以液晶面板15c的基板法線作為旋轉軸的軸周圍。另外,有關該等的第1光學調整步驟及第2光學調整步驟的詳細會在往後敘述。
其次,除了圖15及圖16以外,還適當參照上述圖14或圖4來說明有關以第1~第3相位差板的基板法線作為旋轉軸的旋轉,對比度的改善。在此,圖15是定量性顯示在本實施形態的第1~第3相位差板所實現的對比度與在比較例的相位差板所實現的對比度的相關關係的條狀圖表。圖16是表示本實施形態及比較例的相位差板所被適用之液晶面板的亮度偏差的分布圖(圖16(a)及圖16(b))。
本實施形態的投影機的液晶光閥15的光學調整,可藉由第1光學調整步驟,加上或取而代之,藉由第2光學調整步驟來實施,該第1光學調整步驟是進行第1相位差板15a1的旋轉角調整,該第1相位差板15a1是設成可移動於以液晶面板15c的基板法線作為旋轉軸的軸周圍,該第2光學調整步驟是進行第2相位差板15e的旋轉角調整,該第2相位差板15e是設成可移動於以液晶面板15c的基板法線作為旋轉軸的軸周圍。
此第1光學調整步驟,如上述圖14所示,有關對向於液晶面板15c配置的第1相位差板15a1,將其旋轉軸81a設定成沿著第1相位差板15a1(及液晶面板15c)的法線方向之方向。而且,使第1相位差板15a1旋轉於以該旋轉軸81a作為中心的軸周圍來調整旋轉角θa之下,高精度地調整上述第1相位差板15a1的光軸,亦即折射率向異性媒質255a的主折射率nx’的光軸的方向與僅以預傾的角度傾斜的液晶分子51的長軸方向之間的角度。加上或取而代之,有關對向於液晶面板15c配置的第2相位差板15e,將其旋轉軸81e設定成沿著第2相位差板15e(及液晶面板15c)的法線方向之方向。而且,使第2相位差板15e旋轉於以該旋轉軸81e作為中心的軸周圍來調整旋轉角θe之下,高精度地調整上述第2相位差板15e的光軸,亦即折射率向異性媒質255e的主折射率nx”的光軸的方向與僅以預傾的角度傾斜的液晶分子51的長軸方向之間的角度。
具體而言,如上述般,除了5個的參數,亦即第3相位差板15f的單軸性光軸的主折射率、第1蒸鍍方向、第1蒸鍍角度、第2蒸鍍方向及第2蒸鍍角度等5個的物理量以外,還加上調整對應於傾斜的液晶分子51的長軸方向與第1蒸鍍方向之間的角度的旋轉角θa、及對應於傾斜的液晶分子51的長軸方向與第2蒸鍍方向之間的角度的旋轉角θe,可利用更多的參數調整來更高精度地補償液晶分子51的光學向異性。
以上的結果,可使藉由液晶分子及第1~3相位差板的四者所形成的折射率橢圓體更接近折射率球體,取得所望的對比度。
具體而言,如圖15所示,若根據本實施形態的投影機,則在使用第1相位差板15a1、第2相位差板15e~第3相位差板15f時,對比度可超過2750,相較於比較例,可簡便地實現更高的對比度。具體而言,比較例之例如使用光學單元cell材質的相位差板的投影機、或例如使用光學薄膜等的一軸相位差板的投影機、或例如使C板等的光軸的方向沿著厚度方向的相位差板僅2°~4°及12°傾斜的投影機等是對比度小於2500。相對的,若根據本實施形態的投影機,則不使第1相位差板15a1、第2相位差板15e、及第3相位差板15f傾斜,而使第1相位差板15a1旋轉於以旋轉軸81a作為中心的軸周圍來調整旋轉角θa,加上或取而代之,使第2相位差板15e旋轉於以旋轉軸81e作為中心的軸周圍來調整旋轉角θe。藉此,高精度地調整上述第1相位差板15a1的光軸的方向與僅以預傾的角度傾斜的液晶分子51的長軸方向之間的角度,所望的對比度可藉由簡便的調整來取得的同時,高精度地調整上述第2相位差板15e的光軸的方向與僅以預傾的角度傾斜的液晶分子51的長軸方向之間的角度,所望的對比度可藉由簡便的調整來取得。並且,在本實施形態中,液晶面板與第1及第2相位差板之間的空間,由於不必使第1及第2相位差板傾斜,因此構成不會妨礙空氣的循環,藉此可將液晶面板15c與第1及第2相位差板之間熱停滯的情況壓到最小限度,亦有助於抑止液晶面板及相位差板的劣化。
又,如圖16(b)所示,若根據本實施形態,則在液晶面板中顯示極角約為30度的白點線的圓的内部,可有效地防止亮度的偏差,所謂亮度不均發生。具體而言,圖16(a)所示之未使用相位差板的比較例的液晶面板中顯示極角約為30度的白點線的圓的内部的左下方,可知發生亮度不均。另外,在圖16(a)中,可知起因於僅以預傾的角度傾斜的液晶分子51的長軸方向,以液晶分子51的長軸作為對稱軸,液晶面板的亮度不均為線對稱性地發生。相對的,若根據本實施形態的投影機,則第1相位差板15a1的光軸,亦即折射率向異性媒質255a的主折射率nx’的光軸所延伸的方向會以一角度交叉於僅以預傾的角度傾斜的液晶分子51的長軸方向,且第2相位差板15e的光軸,亦即折射率向異性媒質255e的主折射率nx’’的光軸所延伸的方向會以其他的角度交叉於僅以預傾的角度傾斜的液晶分子51的長軸方向。加上,在第3相位差板15f的平面方向,折射率橢圓體255c的光軸的主折射率nxc’及nyc’存在。
其結果得知,可藉由第1相位差板15a的光軸、第2相位差板15e的光軸及第3相位差板15f的光軸來消除亮度不均線對稱性地發生,有效地防止亮度不均的發生。
特別是上述折射率向異性媒質255a的典型例,採用二軸板時,因為主折射率nx’、ny’、nz’滿足nx’>ny’>nz’的關係,所以如上述圖14所示,使第1相位差板15a1旋轉於以延伸於基板的法線方向的旋轉軸81a作為中心的軸周圍來調整旋轉角θa。加上或取而代之,上述折射率向異性媒質255e的典型例,採用二軸板時,因為主折射率nx’’、ny’’、nz’’滿足nx’’>ny’’>nz’’的關係,所以如上述圖14所示,使第2相位差板15e旋轉於以延伸於基板的法線方向的旋轉軸81e作為中心的軸周圍來調整旋轉角θe。
藉此,可分別一面對應一面變更第1及第2相位差板15a1、15e的光軸與偏光板15b、15d或液晶面板15c的光軸的位置關係,使第1及第2相位差板15a1、15e的位置最適化。具體而言,在使第1或第2相位差板15a1、15e旋轉下,可使第1及第2相位差板15a1、15e與第1及第2偏光板15b、15d的位置關係,例如以A板等的主折射率nx,ny,nz能夠具有滿足nx=ny>nz的關係之成分的方式來構成,因此可補償第1及第2偏光板15b、15d的相位差、或微透鏡95的繞射影響所產生的相位差。特別是除了第1及第2相位差板15a1、15e的旋轉調整以外,還加上調節第1及第2相位差板15a1、15e的正面相位差之下,可更有效地補償第1及第2偏光板15b、15d的相位差、或微透鏡95的繞射影響所產生的相位差。
另外,以上述法線方向作為旋轉軸81a來使該第1相位差板15a1(或15a)旋轉,藉此構成本發明的「光學調整步驟」之一具體例。又,以上述法線方向作為旋轉軸81e來使第2相位差板15e旋轉,藉此構成本發明的「光學調整步驟」的其他具體例。
又,如上述般藉由使第1相位差板15a1的膜厚及構成第1相位差板15a1的折射率向異性媒質的第1蒸鍍角度變化,來使藉由第1相位差板15a1所產生的正面相位差變化更大,藉此在將本實施形態的液晶光閥15安裝於投影機的工程中,藉由使第1相位差板15a1以光所射入的射入方向作為旋轉軸來旋轉,可在高精度設定實現可能的對比度時,將第1相位差板15a1的旋轉角度限制於所定範圍(例如±5度的範圍)。因此,使第1相位差板15a1旋轉於所被限制的所定範圍内,所以在該投影機的機能上,可更簡便地調節最大的對比度。
大概同樣,如上述般藉由使第2相位差板的膜厚及構成第2相位差板的折射率向異性媒質的第2蒸鍍角度變化,來使藉由第2相位差板15e所產生的正面相位差變化更大,藉此在將本實施形態的液晶光閥15安裝於投影機的工程中,藉由使第2相位差板15e以光所射入的射入方向作為旋轉軸來旋轉,可在高精度設定實現可能的對比度時,將第2相位差板15e的旋轉角度限於所定範圍(例如±5度的範圍)。因而,使第2相位差板15e旋轉為所被限制的所定範圍内,因此在該投影機的機能上,可更簡便地調節最大的對比度。特別是第1相位差板15a1的旋轉角度的調整、及第2相位差板15e的旋轉角度的調整,可考量兩者對對比度的影響,同時進行,或前後進行。
另外,第1相位差板15a1的光學調整、及第2相位差板15e的光學調整,較理想是一面實際測定對比度(或黑顯示的亮度)一面實施。一般,偏光板的保護膜152的面方向的光軸並非是設定於一定的方向,且即使在同一偏光板,光軸也會有在面内產生偏差的情況。因此,無法將第1相位差板15a1的旋轉角θa、及第2相位差板15e的旋轉角θe設定於一定角度,所以較理想是以實際最大對比度所能取得的位置或黑位準成為最低的位置來作為第1相位差板15a及第2相位差板15e的最適位置。加上,在上述圖14中,使偏光板以上述法線方向作為旋轉軸來旋轉之下,可更提高對比度。
一般,藉由斜方蒸鍍來作成相位差板時,有可能光軸發生偏離所望的蒸鍍角度或蒸鍍方向的軸偏離。特別是本實施形態使被斜方蒸鍍的2種類的相位差板分別旋轉而來進行光學調整之下,比起使1種類的相位差板或一體化的相位差板旋轉來進行光學調整時,更能抑止軸偏離所造成的影響。藉此,可彌補相位差板之製造上的光學特性的偏差。
其次,參照圖17~圖19來說明有關本實施形態之第1及第2相位差板的配置。在此,圖17是表示本實施形態的液晶光閥15的構成構件的配置形態的概略圖(圖17(a)~圖17(i))。圖18是表示具有合成本實施形態的第1相位差板的第1折射率向異性與第2相位差板的第2折射率向異性的折射率向異性的折射率向異性媒質、此折射率向異性媒質的蒸鍍方向、第3相位差板的單軸性的折射率向異性、及構成液晶面板的液晶分子之相對位置關係的一模式圖。圖19是表示具有合成本實施形態的第1相位差板的第1折射率向異性與第2相位差板的第2折射率向異性的折射率向異性的折射率向異性媒質、此折射率向異性媒質的蒸鍍方向、第3相位差板的單軸性的折射率向異性、及構成液晶面板的液晶分子之相對位置關係的其他模式圖。
圖17(a)是在光被射入至液晶面板15c的側配置第1相位差板15a1,以被蒸鍍此第1相位差板15a1的第1蒸鍍膜1503a之第1基板1501a的側能夠往液晶面板15c接近之方式配置。且,第1相位差板15a1的光軸為沿著與明視方向的0點0分同一方向的形態。另外,在圖17(a)~圖17(g)中,第1偏光板15b會被配置於圖中最上部,且第2偏光板15d會被配置於圖中最下部。
加上,在光被射入至液晶面板15c的側,在比上述第1相位差板15a接近液晶面板15c的側配置第2相位差板15e,以被蒸鍍此第2相位差板15e的第2蒸鍍膜1503e之第2基板1501e的側能夠往液晶面板15c接近之方式配置。且,第2相位差板15e的光軸為沿著與明視方向的9點0分同一方向的形態。
更加上,在上述第2相位差板15e與液晶面板15c之間配置第3相位差板15f的形態。特別是如圖17(g)所示,亦可將第3相位差板15f的配置位置,成為第1偏光板15b與第1相位差板15a1之間的配置位置P1,或成為第1相位差板15a1與第2相位差板15e之間的配置位置P2,或成為液晶面板15c與第2偏光板15d之間的配置位置P3。
有關顯示於該圖17(a)的配置形態的情況,具體而言,如圖18所示,(i)沿著明視方向的10點30分來傾斜的液晶分子51的長軸方向與(ii)藉由具有沿著與明視方向的0點0分同一方向的第1光軸之第1相位差板15a及具有沿著與明視方向的9點0分同一方向的第2光軸之第2相位差板15e所形成的折射率向異性媒質255ae的光軸的主折射率nx’’’會交叉,因此第1相位差板15a1、第2相位差板15e及第3相位差板15f會以使液晶分子51的光學向異性能夠朝光學向同性的方式來三次元地補償。
圖17(b)是在上述圖17(a)所示的配置形態中,更換第1相位差板15a1及第2相位差板15e來配置的形態。
更加上,在上述第2相位差板15e與液晶面板15c之間配置第3相位差板15f的形態。
圖17(c)是在往液晶面板15c射入光的側,配置光軸沿著與明視方向的0點0分同一方向的第1相位差板15a,以此第1相位差板15a1之被蒸鍍第1蒸鍍膜1503a的第1基板1501a1側能夠接近液晶面板15c的方式配置。同時,在從液晶面板15c射出光的側,配置光軸沿著與明視方向的9點0分同一方向的第2相位差板15e,以此第2相位差板15e之被蒸鍍第2蒸鍍膜1503e的第2基板1501e側能夠遠離液晶面板15c的方式配置。同時,第2相位差板15e的光軸為沿著與明視方向的9點0分同一方向的形態。
更加上,在上述第1相位差板15a1與液晶面板15c之間配置第3相位差板15f的形態。特別是如圖17(h)所示,可將第3相位差板15f的配置位置設為第1偏光板15b與第1相位差板15a1之間的配置位置P4,或液晶面板15c與第2相位差板15e之間的配置位置P5,或液晶面板15c與第2偏光板15d之間的配置位置P6。
圖17(d)~圖17(f)是在上述第2相位差板15e與液晶面板15c之間配置第3相位差板15f,且在往液晶面板15c射入光的側配置第1相位差板15a及第2相位差板15e,該等分別對應的第1基板1501a及第2基板1501e會以液晶面板15c作為基準,以能夠形成近或形成遠的方式來配置之形態。具體而言,圖17(d)是以第1相位差板15a之被蒸鍍第1蒸鍍膜1503a的第1基板1501a側能夠遠離液晶面板15c的方式配置。同時,以第2相位差板15e之被蒸鍍第2蒸鍍膜1503e的第2基板1501e側能夠接近液晶面板15c的方式配置。圖17(e)是以第1相位差板15a之被蒸鍍第1蒸鍍膜1503a的第1基板1501a側能夠接近液晶面板15c的方式配置。同時,以第2相位差板15e之被蒸鍍第2蒸鍍膜1503e的第2基板1501e側能夠遠離液晶面板15c的方式配置。圖17(f)是以第1相位差板15a之被蒸鍍第1蒸鍍膜1503a的第1基板1501a側能夠遠離液晶面板15c的方式配置。同時,以第2相位差板15e之被蒸鍍第2蒸鍍膜1503e的第2基板1501e側能夠遠離液晶面板15c的方式配置。
圖17(g)是在從液晶面板15c射出光的側配置第1相位差板15a及第2相位差板15e的形態。特別是以該射出側為基準配置的第1相位差板15a及第2相位差板15e可大概同樣地取以上述射入側為基準的各種形態。
有關顯示於此圖17(g)的配置形態的情況,具體而言,如圖19所示,(i)沿著明視方向的10點30分來傾斜的液晶分子51的長軸方向與(ii)藉由具有沿著與明視方向的0點0分同一方向的第1光軸之第1相位差板15a及具有沿著與明視方向的9點0分同一方向的第2光軸之第2相位差板15e所形成的折射率向異性媒質255ae的光軸的主折射率nx’’’會交叉,因此第1相位差板15a1、第2相位差板15e及第3相位差板15f會以使液晶分子51的光學向異性能夠朝光學向同性的方式三次元地補償。
在本發明的投影機中,除了圖17所示的種類的形態以外,亦可採用由該等9種類的形態所衍生的各種形態。
另一方面,若採用圖17(g)的形態,則由於在液晶面板15c的光射出側配置第1相位差板15a1、第2相位差板15e及第3相位差板15f,因此可對透過液晶面板15c的光全體補償,進而能夠取得更良好的光學補償效果。又,若採用圖17(g)的形態,則由於在液晶面板15c的光射出側配置第1相位差板15a1、第2相位差板15e及第3相位差板15f,因此可使該等第1相位差板15a1、第2相位差板15e及第3相位差板15f遠離光源,有效地防止因為光的照射或伴隨的溫度上昇造成第1相位差板15a1、第2相位差板15e及第3相位差板15f劣化,成為可靠度佳的投影機。
若採用圖17(a)、圖17(b)、圖17(d)~圖17(f)的形態,則由於在液晶面板15c的光射入側配置第1相位差板15a1、第2相位差板15e及第3相位差板15f,因此可在對來自光源的光實施適當的相位差的調整後,使光往液晶面板15c射入。
特別是若液晶分子的長軸方向例如為明視方向的1點30分等其他的方向,則當然對應於此,第1相位差板15a1及第2相位差板15e的光軸所延伸的方向也變化。
其次,參照圖20及圖21來說明有關第3實施形態的相位差板。在此,圖20是第3實施形態的相位差板的平面圖(圖20(a))及擴大圖20(a)中的H-H’剖面的擴大剖面圖。圖21是第3實施形態的相位差板的外觀立體圖(圖21(a))、及定量顯示第3實施形態的正面相位差與2個相位差的比之圖(圖21(b))。另外,圖20(a)、圖20(b)及圖21(a)中所示的X方向、Y方向及Z方向是共通。
如圖20(a)及圖20(b)所示,第3實施形態的上述相位差板15a是具備:例如由透明的玻璃基板等所構成的第1基板1501、及形成於第1基板1501上的第1蒸鍍膜1503a。
第1蒸鍍膜1503a是對第1基板1501由斜方向D來蒸鍍Ta2O5等的無機物至第1基板1501,藉此形成於第1基板1501上。
在此,如圖20(b)所示,第1蒸鍍膜1503a若微視性地看,則具有包含形成有無機物沿著斜方向D來成長的柱狀構造的部份之膜構造。具有如此的構造之無機膜是起因於其微細構造而或多或少發生相位差。相位差板15a所具備的第1蒸鍍膜1503a是具有剖面上微視,在第1基板1501中,沿著無機物所被斜方蒸鍍的斜方向D延伸的柱狀部份1503at。
特別是如圖21(a)所示,規定測定光的相位差的測定方向的極角θ是對基板面15as的法線方向P傾斜的角度。典型的極角是將由相位差板的正面來看時設為0度時的視線角度。本實施形態是將從法線方向P往斜方向D傾斜的極角θ設為負,將相反傾斜的極角θ設為正來予以定義。另外,測定光的相位差的測定方向的方位角方向,亦即基板面15as内的面内方向,為了使說明簡便,使無機物所被斜方蒸鍍的斜方向D一致於投影至基板面15as的方向,換言之,Y方向。典型的是上述蒸鍍角度與極角θ可在同一平面15ah上。藉此,在同一設定上述蒸鍍角度與極角θ時,可按照無機物本身所具有的相位差來掌握液晶裝置的對比度的提升程度。
第3實施形態的2個相位差的比是意思將極角設為變數的2個相位差間的比。典型的是以將極角設為「30度」時的相位差作為基準時,將極角設為「30度」時的相位差與將極角設為「-30度」時的相位差的比,即比R[30]是根據其次的式(1)來規定。
R[30]=Re(-30)/Re(30) ......(1)
在此,Re(30)是意思將極角設為「30度」時的相位差,Re(-30)是將極角設為「-30度」時的相位差。具體而言,如圖21(b)所示,將極角設為「30度」時的相位差為9(nm),將極角設為「-30度」時的相位差為54(nm)時,將「9」代入式(1)中的Re(30)的同時,將「54」代入Re(-30),藉此可取得比R[30]=「6」。
特別是在第3實施形態中說明有關以法線方向作為基準而形成對稱的2個極角為變數的2個相位差間的比,但本實施形態並非限於此。第3實施形態的2個相位差的比,例如可為將極角設為「30度」時的相位差與將極角設為「-20度」時的相位差的比等以法線方向作為基準而形成不對稱的2個極角為變數的2個相位差間的比。或,本實施形態的相位差的比,例如可為將極角設為「0度」時的相位差、所謂正面相位差與將極角設為「-30度」時的相位差的比等以法線方向作為基準而不對稱的2個極角為變數的2個相位差間的比。總而言之,只要是至少以相異的2個極角作為變數的相異的2個相位差間的比,便可根據理論、實驗、經驗、或模擬等來規定與後述的正面相位差合併對對比度的相關關係。
其次,參照圖22及圖23來說明有關起因於第3實施形態的相位差板的正面相位差、蒸鍍角度及相位差的比之對比度改善的定量分析。在此,圖22是表示第3實施形態的相位差板的正面相位差與相位差比及對比度之間的定量相關關係的圖表。另外,在圖22中所示的、◆、○、□、及▽是分別對應於對比度的「1700~1800」、「1600~1700」、「1500~1600」、「1400~1500」、及「1300~1400」。圖23是表示將第3實施形態的相位差板的厚度設為同一的相位差、極角及蒸鍍角度的定量相關關係的圖表(圖23(a)),顯示第3實施形態的蒸鍍角度的大小關係的模式圖(圖23(b)),以及將第3實施形態的相位差板的蒸鍍角度設為同一時的相位差、極角及相位差板的厚度的定量相關關係的圖表(圖23(c))。另外,圖23(a)及圖23(c)中的橫軸是表示極角,縱軸是表示相位差。
根據本發明者的研究,如依圖22中的及領域A1所示,為了實現對比度為「1700~1800」的範圍之相對高的對比度,較理想是使相位差的比R[30]形成約「1.5」~約「3.2」之間的範圍YA1,且使正面相位差形成約「20」~約「30」之間的範圍XA1。或,如依圖22中的及領域A2所示,為了實現對比度為「1700~1800」的範圍之相對高的對比度,而使相位差的比R[30]形成約「6.5」~約「9.5」之間的範圍YA2,且使正面相位差形成約「15」~約「17」之間的範圍XA2。
詳細,根據本發明者的研究,如圖23(a)及圖23(b)所示,例如將相位差板15a的厚度設為同一時,明確隨著蒸鍍角度變大,換言之,隨著蒸鍍時的斜方向接近法線方向,蒸鍍時的極角接近零,極角的每一定角度的相位差的變化量會變小。藉此,明確隨著蒸鍍角度變大,相位差的比R[30]是接近「1」的值。或,根據本發明者的研究,如圖23(a)及圖23(b)所示,例如將相位差板15a的厚度設為同一時,明確隨著蒸鍍角度變小,換言之,隨著蒸鍍時的斜方向遠離法線方向,蒸鍍時的極角大於零,極角的每一定角度的相位差的變化量會變大。藉此,明確隨著蒸鍍角度變小,相位差的比R[30]是大幅度離開「1」的值。
加上,根據本發明者的研究,如圖23(c)所示,例如將蒸鍍角度設為同一時,明確隨著相位差板15a的厚度變大,將極角設為「0度」時的相位差、所謂正面相位差會變大。或,根據本發明者的研究,如圖23(c)所示,例如將蒸鍍角度設為同一時,明確隨著相位差板15a的厚度變小,正面相位差會變小。具體而言,粗線是對應於相位差板的厚度相對大時,點線是對應於相位差板的厚度相對小時。
如此,藉由使蒸鍍角度及相位差板的膜厚適當地變化,可以對比度能夠形成最大的方式來分別設定相位差的比及正面相位差。換言之,以上述第1實施形態的蒸鍍角度作為變數參數,加上或取而代之,以相位差的比作為變數參數,可使相位差板的對比度更大。
另外,依照該等的正面相位差的範圍XA1及XA2來構成本發明的第1所定範圍之一及其他的具體例。又,依照該等的相位差的比YA1及YA2來構成本發明的第2所定範圍之一及其他的具體例。
其次,參照圖24來說明有關本實施形態的正面相位差及相位差板的旋轉角度的範圍(以下稱為「調整角度的範圍」)與對比度的相關關係。在此,圖24是表示本實施形態的正面相位差與調整角度之定量性的相關關係的圖表(圖24(a))、及本實施形態的正面相位差及相位差板的調整角度與對比度之定量性的相關關係的圖表(圖24(b))。
如圖24(a)所示,隨著正面相位差變大,可縮小最大的對比度所能取得為止的相位差板15a的調整角度。換言之,隨著正面相位差變小,可擴大最大的對比度所能取得為止的相位差板15a的調整角度。具體而言,如圖24(a)所示,當正面相位差Re(0)為「30(nm)」時,可使相位差板15a的調整角度例如形成3度,當正面相位差Re(0)為「15(nm)」時,可使相位差板15a的調整角度例如形成5度。
加上,如圖24(b)所示,隨著正面相位差變大,可擴大相位差板15a的調整角度的每單位角度的對比度的變化量。換言之,隨著正面相位差變小,可縮小相位差板15a的調整角度的每單位角度的對比度的變化量。具體而言,如圖24(b)所示,當正面相位差Re(0)為「30(nm)」時,使相位差板15a的調整角度形成3度時,可取得最大的對比度。並且,當正面相位差Re(0)為「15(nm)」時,使相位差板15a的調整角度形成5度時,可取得最大的對比度。加上,正面相位差Re(0)為「30(nm)」時之相位差板15a的調整角度的每單位角度的對比度的變化量可比正面相位差Re(0)為「15(nm)」時之相位差板15a的調整角度的每單位角度的對比度的變化量更大,在圖24(b)是顯示陡峭的曲線。
若根據第3實施形態,則除了上述2個相位差的比值的設定以外,還將正面相位差的值設定於適當的值,藉此在投影機的製造組裝工程中,或使用者的調整動作中,可簡便且適當地決定所望的相位差板15a的調整角度的範圍,因此實踐上非常有利。
其次,參照圖25及圖26來說明有關第4實施形態的偏光板及相位差板。在此,圖25是表示第4實施形態的液晶光閥的構成說明圖。另外,在第4實施形態中,對於和上述實施形態大概同樣的構成要素賦予同一符號,該等的說明適當省略。
如圖25所示,第4實施形態的相位差板15a(亦即,本發明的第1相位差板的其他具體例)是依遠離液晶面板15c的配置順序,具備:被垂直蒸鍍有保持折射率向異性的折射率向異性媒質255c之垂直蒸鍍膜1501c、第1基板1501、被斜方蒸鍍有保持折射率向異性的折射率向異性媒質255a之第1蒸鍍膜1503a、及第2基板1502。
一般,例如C板等的垂直蒸鍍膜1501c是在其製造工程中發生微小的氣泡,在垂直蒸鍍膜1501c内或多或少含有。相對的,本實施形態是使垂直蒸鍍膜1501c與第1基板1501、第1蒸鍍膜1503a及第2基板1502作比較,配置於離液晶面板15c最遠的距離。藉此,可使聚焦於垂直蒸鍍膜1501c中所含的氣泡的程度顯著地降低。藉此,可有效地抑止垂直蒸鍍膜1501c中所含的氣泡被投射而使投射影像遭到不良影響。
在此,參照圖26來說明有關本實施形態的相位差板的詳細構成。在此,圖26是圖示規定構成第4實施形態的相位差板之2種類的折射率向異性媒質與相位差板的第1基板的相對位置關係之蒸鍍方向及蒸鍍角度的外觀立體圖。
如圖26所示,在構成相位差板15a的第1蒸鍍膜1501c中,折射率向異性媒質255c是從圖26中的下側往上側垂直蒸鍍於第1基板1501。具體而言,如上述般,第1蒸鍍膜1501c的主折射率nx’、ny’、nz’是形成滿足nx’=ny’>nz’的關係之構成。
加上,在構成相位差板15a的第1蒸鍍膜1503a中,折射率向異性媒質255a是沿著所定方向,亦即蒸鍍方向,從圖26中的上側往下側來被斜方蒸鍍於第1基板1501。加上,折射率向異性媒質255a是以對應於折射率向異性媒質255a的主折射率nx的光軸能夠具有與第1基板1501的平面方向所定角度,亦即蒸鍍角度的方式來斜方蒸鍍。此蒸鍍角度可換言之是由90度減去第1基板1501的法線與對應於折射率向異性媒質255a的主折射率nx的光軸之間的角度的值。或,此蒸鍍角度可換言之是對應於折射率向異性媒質255a的主折射率nx的光軸與蒸鍍方向之間的角度。
假設,例如在被斜方蒸鍍的第1蒸鍍膜1503a上藉由濺射手法來形成C板等的垂直蒸鍍膜1501c時,在C板等的垂直蒸鍍膜1501c上藉由斜方蒸鍍手法來形成第1蒸鍍膜1503a時,該形成處理時,水分會混入垂直蒸鍍膜1501c,會有此垂直蒸鍍膜1501c的品質降低的技術性問題點發生。
相對的,若根據第4實施形態,則例如將C板等的垂直蒸鍍膜1501c形成於第1基板1501的一方的面,且使第1蒸鍍膜1503a形成於第1基板1501的另一方的面。藉此,在利用濺射手法來形成C板等的垂直蒸鍍膜1501c時,可使水分混入垂直蒸鍍膜1501c的程度減輕,因此可使該垂直蒸鍍膜1501c的品質更為提升。
其次,參照圖27來說明有關第5實施形態的偏光板及相位差板。在此,圖27是表示第5實施形態的液晶光閥的構成說明圖。
如圖27所示,第5實施形態的液晶光閥15是藉由:上述的液晶面板15c、配置於液晶面板15c的對向基板31的外側之第1偏光板15b、配置於TFT陣列基板32的外側之相位差板15a、及配置於相位差板15a的外側之第2偏光板15d所構成。
另外,就本實施形態的液晶光閥15而言,配設第1偏光板15b的側(圖示上側)為光射入側,配設第2偏光板15d的側為光射出側。
在液晶面板15c中,夾持液晶層34而對向的配向膜43,98是例如由偏離基板法線方向50°程度的斜方向來蒸鍍矽氧化物而形成。膜厚皆是40nm程度。由附在圖27的配向膜43,98的箭號所示的配向方向43a、98a是在形成時的蒸鍍方向之中在基板面内的方向一致。配向膜43的配向方向43a與配向膜98的配向方向98a是互相平行。
而且,藉由配向膜43,98的配向規制力,液晶分子51是在離基板法線2°~8°程度傾斜的狀態下配向,且以液晶分子51的指向矢的方向(預傾方向P)能夠在基板面方向形成沿著配向方向43a、98a的方向之方式配向。
第1偏光板15b及第2偏光板15d皆是具備以2片保護膜152來夾入偏光元件151的三層構造,該2片保護膜152是由TAC(三醋酸纖維素,Triacetyl Cellulose)所構成,該偏光元件151是由被染色的PVA(聚乙烯醇)所構成。如圖4所示,第1偏光板15b的透過軸151b、及第2偏光板15d的透過軸151d是正交配置。該等的偏光板15b、15d的透過軸151b、151d的方向是對液晶面板15c的配向膜43的配向方向(蒸鍍方向)43a平面視大略形成偏移45°的方向。
相位差板15a的構成是具備:被斜方蒸鍍有保持折射率向異性的折射率向異性媒質之第1蒸鍍膜1503a、第1基板1501、及第2基板1502。在圖27的側方顯示有該折射率向異性媒質255a的折射率橢圓體的光軸方向的主折射率。在本實施形態,主折射率nx’ny’nz是形成滿足nx>ny>nz的關係之構成。亦即,從第1基板1501或第2基板1502的法線方向傾斜的方向的折射率nx比其他方向的折射率ny,nz大,折射率橢圓體是形成米粒型。具體而言,該折射率向異性媒質255a的典型例可舉二軸板。
若根據本實施形態,則在藉由第1蒸鍍膜的斜方蒸鍍來調整第1相位差板之第1折射率向異性的第1光軸所傾斜的方向、及第1相位差板之第1折射率向異性的第1光軸與第1基板交叉的角度之下,可藉由第1相位差板來確實地補償在液晶面板中所產生的相位差。其結果,可取得高對比度高品質的顯示。
其次,參照圖28來說明有關第6實施形態的偏光板及相位差板。在此,圖28是表示第6實施形態的液晶光閥的構成說明圖。
如圖28所示,第6實施形態的液晶光閥15是藉由:上述的液晶面板15c、配置於液晶面板15c的對向基板31的外側之第1偏光板15b、配置於TFT陣列基板32的外側之相位差板15a、及配置於相位差板15a的外側之第2偏光板15d所構成。
另外,就本實施形態的液晶光閥15而言,配設第1偏光板15b的側(圖示上側)為光射入側,配設第2偏光板15d的側為光射出側。
在液晶面板15c中,夾持液晶層34而對向的配向膜43,98是例如由偏離基板法線方向50°程度的斜方向來蒸鍍矽氧化物而形成。膜厚皆是40nm程度。由附在圖28的配向膜43,98的箭號所示的配向方向43a、98a是在形成時的蒸鍍方向之中在基板面内的方向一致。配向膜43的配向方向43a與配向膜98的配向方向98a是互相平行。
而且,藉由配向膜43,98的配向規制力,液晶分子51是在離基板法線2°~8°程度傾斜的狀態下配向,且以液晶分子51的指向矢的方向(預傾方向P)能夠在基板面方向形成沿著配向方向43a、98a的方向之方式配向。
第1偏光板15b及第2偏光板15d皆是具備以2片保護膜152來夾入偏光元件151的三層構造,該2片保護膜152是由TAC(三醋酸纖維素,Triacetyl Cellulose)所構成,該偏光元件151是由被染色的PVA(聚乙烯醇)所構成。如圖4所示,第1偏光板15b的透過軸151b、及第2偏光板15d的透過軸151d是正交配置。該等的偏光板15b、15d的透過軸151b、151d的方向是對液晶面板15c的配向膜43的配向方向(蒸鍍方向)43a平面視大略形成偏移45°的方向。
相位差板15a(亦即本發明的第1相位差板的一具體例)是具備:第1基板1501、及垂直蒸鍍有保持折射率向異性的折射率向異性媒質255c之垂直蒸鍍膜1501c、及被斜方蒸鍍有保持折射率向異性的折射率向異性媒質255a之第1蒸鍍膜1503a、及第2基板1502。
在圖28的垂直蒸鍍膜1501c的側方,模式地顯示垂直蒸鍍膜1501c的折射率向異性媒質255c的平均折射率橢圓體。在該圖中,nx’、ny’是分別表示垂直蒸鍍膜1501c的面方向的主折射率,nz’是表示垂直蒸鍍膜1501c的厚度方向的主折射率。在本實施形態,主折射率nx’、ny’、nz’是形成滿足nx’=ny’>nz’的關係之構成。亦即,厚度方向的折射率nz’比其他方向的折射率小,折射率橢圓體是形成圓盤型。該折射率橢圓體255c是對垂直蒸鍍膜1501c的板面平行配向,垂直蒸鍍膜1501c的光軸方向(折射率橢圓體的短軸方向)是與板面法線方向平行。
在圖28的第1蒸鍍膜1503a的側方顯示有折射率向異性媒質255a的折射率橢圓體的光軸方向的主折射率。在本實施形態,主折射率nx,ny,nz是形成滿足nx>ny>nz的關係之構成。亦即,從第1基板1501或第2基板1502的法線方向傾斜的方向的折射率nx比其他方向的折射率ny,nz大,折射率橢圓體是形成米粒型。
若根據本實施形態,則除了藉由第1蒸鍍膜的斜方蒸鍍來調整第1相位差板之折射率向異性的光軸所傾斜的方向、及第1相位差板之第1折射率向異性的第1光軸與第1基板交叉的角度以外,還可在單軸性相位差板之單軸性折射率向異性的單軸性光軸沿著厚度方向之下,藉由相位差板來確實地補償在液晶面板中所產生的相位差。其結果,可取得高對比度高品質的顯示。
其次,參照圖29來說明有關第7實施形態的偏光板及相位差板。在此,圖29是表示第7實施形態的液晶光閥的構成說明圖。
如圖29所示,第7實施形態的液晶光閥15是由:上述的液晶面板15c、配置於液晶面板15c的對向基板31的外側之第1偏光板15b、配置於TFT陣列基板32的外側之第1相位差板15a、配置於第1相位差板15a的外側之第2相位差板15e、及配置於第2相位差板15e的外側之第2偏光板15d所構成。
另外,就本實施形態的液晶光閥15而言,配設第1偏光板15b的側(圖示上側)為光射入側,配設第2偏光板15d的側為光射出側。
在液晶面板15c中,夾持液晶層34而對向的配向膜43,98是例如由偏離基板法線方向50°程度的斜方向來蒸鍍矽氧化物而形成。膜厚皆為40nm程度。由附在圖29的配向膜43,98的箭號所示的配向方向43a、98a是在形成時的蒸鍍方向之中在基板面内的方向一致。配向膜43的配向方向43a與配向膜98的配向方向98a是互相平行。
而且,藉由配向膜43,98的配向規制力,液晶分子51是在離基板法線2°~8°程度傾斜的狀態下配向,且以液晶分子51的指向矢的方向(預傾方向P)能夠在基板面方向形成沿著配向方向43a、98a的方向之方式配向。
第1偏光板15b及第2偏光板15d皆是具備以2片保護膜152來夾入偏光元件151的三層構造,該2片保護膜152是由TAC(三醋酸纖維素,Triacetyl Cellulose)所構成,該偏光元件151是由被染色的PVA(聚乙烯醇)所構成。如圖4所示,第1偏光板15b的透過軸151b、及第2偏光板15d的透過軸151d是正交配置。該等的偏光板15b、15d的透過軸151b、151d的方向是對液晶面板15c的配向膜43的配向方向(蒸鍍方向)43a平面視大略形成偏移45°的方向。
第1相位差板15a的構成是具備:被斜方蒸鍍有保持折射率向異性的折射率向異性媒質之第1蒸鍍膜1503a、基板1501a、及基板1502a。在圖29的第1相位差板15a的側方顯示有該折射率向異性媒質255a的折射率橢圓體的光軸方向的主折射率。在本實施形態,主折射率nx’、ny’、nz’是形成滿足nx’>ny’>nz’的關係之構成。亦即,從基板1501a或基板1502a的法線方向傾斜的方向的折射率nx’比其他方向的折射率ny’、nz’大,折射率橢圓體是形成米粒型。
第2相位差板15e的構成是具備:被斜方蒸鍍有保持折射率向異性的折射率向異性媒質之第2蒸鍍膜1503e、基板1501e、及基板1502e。在圖29的第2相位差板15e的側方顯示有該折射率向異性媒質255e的折射率橢圓體的光軸方向的主折射率。在本實施形態,主折射率nx’’、ny’’、nz’’是形成滿足nx’’>ny’’>nz’’的關係之構成。亦即,從基板1501e或基板1502e的法線方向傾斜的方向的折射率nx’’比其他方向的折射率ny’’、nz’’大,折射率橢圓體是形成米粒型。
特別是由第2相位差板15e(或第1相位差板15a)的法線方向來看,最好第2相位差板15e的主折射率nx’’的光軸所傾斜的方向與上述第1相位差板15a的主折射率nx’的光軸所傾斜的方向是正交。
具體而言,該等折射率向異性媒質255a(或折射率向異性媒質255e)的典型例可舉二軸板。
若根據本實施形態,則在藉由第1蒸鍍膜的斜方蒸鍍來調整第1相位差板之第1折射率向異性的第1光軸所傾斜的方向、及藉由第2蒸鍍膜的斜方蒸鍍來調整第2相位差板之第2折射率向異性的第2光軸所傾斜的第2方向之下,可藉由第1及第2相位差板來確實地補償在液晶面板中所產生的相位差。其結果,可取得高對比度高品質的顯示。
另外,本發明的實施形態的第1相位差板15a(或15a1)及第2相位差板15e的其他具體例,例如可為具備由在對相位差板的板面傾斜的狀態下配向(傾角配向)的盤狀液晶所構成的光學向異性層者。該等的相位差板是可在三醋酸纖維素(Triacetyl Cellulose;TAC)等的支持體上設置配向膜,在該配向膜上塗佈三亞苯(triphenylene)衍生物等的盤狀液晶來製作。更詳細是準備:在1組的支持體的表面形成聚醯亞胺等的配向膜者,在一方的支持體上塗佈盤狀液晶後,藉由另一方的支持體來夾入盤狀液晶。然後,藉由加熱處理來使盤狀向列(ND)相形成後,藉由紫外線等來重合而使配向狀態固定化。在此ND相的形成時,盤狀液晶是藉由配向膜來賦予預傾,形成光軸傾斜的狀態。有關光軸的傾角是可藉由配向膜的配向處理(面磨等)來控制。
或,本發明的實施形態的第1相位差板15a(或15a1)及第2相位差板15e的其他具體例,亦可藉由對聚碳酸酯(Polycarbonate)或降冰片烯(norbornene)樹脂等施加剪應力來延伸製作。此情況,是在將材料樹脂加熱至玻璃轉移點附近的狀態下由2方向延伸,夾入予以加熱的一對基板間。然後,一邊由一方的基板的外側來對材料樹脂施加壓力,一邊使一對的基板彼此錯開於相反方向。藉此,在材料樹脂的上下面彼此相反方向施加剪應力,構成材料樹脂的光學體的光軸方向會傾斜。光軸的傾角可根據剪應力的大小來控制。
本發明並非限於上述實施形態,在不違反由申請專利範圍及說明書全體所讀取的發明要旨或思想的範圍內可適當變更,隨著如此的變更之液晶裝置、投影機及液晶裝置的光學補償方法亦含於本發明的技術範圍。
10...投影機
11...螢幕
12...光源
15、16、17、215...液晶裝置
15a、15a1、16a、17a...第1相位差板
15as...基板面
15ah...平面
15b、16b、17b、15d、16d、17d...偏光板
15c、16c、17c...液晶面板
15e、16e、17e...第2相位差板
15f...第3相位差板
31...對向基板
32...TFT陣列基板
43a、98a...配向方向
43、98...配向膜
51...液晶分子
81a...旋轉軸
81e...旋轉軸
255a...折射率向異性媒質
255e...折射率向異性媒質
255c...折射率向異性媒質
1501a...第1基板
1501e...第2基板
1501c...垂直蒸鍍膜
1502a...第2基板
1502e...第4基板
1503a...第1蒸鍍膜
1503e...第2蒸鍍膜
1503at...柱狀部份
D...斜方向
A1、A2...領域
LB...藍色光
LG...綠色光
LR...紅色光
P...預傾方向
圖1是本發明的實施形態的液晶投影機的概略構成圖。
圖2是本實施形態的液晶面板的全體構成圖(圖2(a))及沿著該圖2(a)的H-H’線的剖面構成圖(圖2(b))。
圖3是表示本實施形態的液晶光閥的構成說明圖。
圖4是表示本實施形態的圖3的各構成構件的光學軸配置圖。
圖5是表示規定構成本實施形態的第1相位差板的折射率向異性媒質與對應於第1相位差板的基板的相對位置關係之蒸鍍方向等的外觀立體圖(圖5(a)),及表示規定構成第2相位差板的折射率向異性媒質與對應於第2相位差板的基板的相對位置關係之蒸鍍方向等的外觀立體圖(圖5(b)),以及表示將構成第1相位差板的折射率向異性媒質與構成第2相位差板的折射率向異性媒質予以合成的折射率向異性媒質與基板的相對位置關係的外觀立體圖(圖5(c))。
圖6是表示構成本實施形態的第1及第2相位差板的折射率向異性媒質的光軸與構成液晶面板的液晶分子的光軸的相對位置關係的平面圖(圖6(a))及立面圖(圖6(b))。
圖7是概念性地顯示將構成本實施形態的第1相位差板的折射率向異性媒質與構成第2相位差板的折射率向異性媒質予以合成的折射率向異性媒質的光學向異性與構成液晶面板的液晶分子的光學向異性所被合成而實現光學向同性的狀態模式圖。
圖8是表示本實施形態的第1及第2相位差板的膜厚與第1相位差板及第2相位差板的組合的關係的棒狀圖(圖8(a)),以及定量顯示本實施形態的第1及第2相位差板的膜厚與光的對比度的相關關係的圖表(圖8(b))。
圖9是定量顯示構成本實施形態的第1及第2相位差板之折射率向異性媒質對第1基板的蒸鍍角度與對比度的相關關係的圖表。
圖10是定量顯示以本實施形態的第1及第2相位差板的膜厚及構成相位差板的折射率向異性媒質的蒸鍍角度作為變數時之第1及第2相位差與極角的相關關係的圖表(圖10(a)及圖10(b))。
圖11是表示本發明的第2實施形態的液晶光閥的概略構成圖。
圖12是表示本發明的第2實施形態的相位差板之相位差板的種類、相位差及極角的相關關係的圖表。
圖13是表示本發明的第2實施形態的相位差板之相位差板的種類及對比度的相關關係的圖表。
圖14是表示圖11的各構成構件的光學軸配置圖。
圖15是定量性顯示在本實施形態的第1~第3相位差板所實現的對比度與在比較例的相位差板所實現的對比度的相關關係的條狀圖表。
圖16是表示適用本實施形態及比較例的相位差板之液晶面板的亮度偏差的分布圖(圖16(a)及圖16(b))。
圖17是表示本實施形態的液晶光閥15的構成構件的配置形態的概略圖(圖17(a)~圖17(i))。
圖18是表示具有合成本實施形態的第1相位差板的第1折射率向異性與第2相位差板的第2折射率向異性的折射率向異性的折射率向異性媒質、此折射率向異性媒質的蒸鍍方向、第3相位差板的單軸性的折射率向異性、及構成液晶面板的液晶分子之相對位置關係的一模式圖。
圖19是表示具有合成本實施形態的第1相位差板的第1折射率向異性與第2相位差板的第2折射率向異性的折射率向異性的折射率向異性媒質、此折射率向異性媒質的蒸鍍方向、第3相位差板的單軸性的折射率向異性、及構成液晶面板的液晶分子之相對位置關係的其他模式圖。
圖20是本發明的第3實施形態的相位差板的平面圖(圖20(a))及擴大圖20(a)中的H-H’剖面的擴大剖面圖。
圖21是本發明的第3實施形態的相位差板的外觀立體圖(圖21(a))、及定量顯示第3實施形態的正面相位差與2個相位差的比之圖(圖21(b))。
圖22是表示第3實施形態的相位差板的正面相位差與相位差比及對比度之間的定量相關關係的圖表。
圖23是表示將第3實施形態的相位差板的厚度設為同一的相位差、極角及蒸鍍角度的定量相關關係的圖表(圖23(a)),顯示第3實施形態的蒸鍍角度的大小關係的模式圖(圖23(b)),以及將第3實施形態的相位差板的蒸鍍角度設為同一時的相位差、極角及相位差板的厚度的定量相關關係的圖表(圖23(c))。
圖24是表示本實施形態的正面相位差與調整角度之定量性的相關關係的圖表(圖24(a))、及本實施形態的正面相位差及相位差板的調整角度與對比度之定量性的相關關係的圖表(圖24(b))。
圖25是表示第4實施形態的液晶光閥的構成說明圖。
圖26是圖示規定構成第4實施形態的相位差板之2種類的折射率向異性媒質與相位差板的第1基板的相對位置關係之蒸鍍方向及蒸鍍角度的外觀立體圖。
圖27是表示第5實施形態的液晶光閥的構成說明圖。
圖28是表示第6實施形態的液晶光閥的構成說明圖。
圖29是表示第7實施形態的液晶光閥的構成說明圖。
15...液晶裝置
15a...第1相位差板
15b...偏光板
15c...液晶面板
15d...第2偏光板
15e...第2相位差板
31...對向基板
32...TFT陣列基板
34...液晶層
41...基板
43...配向膜
43a...配向方向
51...液晶分子
95...微透鏡
98...配向膜
98a...配向方向
151...偏光元件
152...2片保護膜
250a...折射率橢圓體
255a...折射率向異性媒質
255c...折射率向異性媒質
255e...折射率向異性媒質
1501a...第1基板
1501c...垂直蒸鍍膜
1501e...第2基板
1502a...第2基板
1502e...第4基板
1503a...第1蒸鍍膜
1503e...第2蒸鍍膜
nx’、ny’、nz’、nxc’、nzc’、nyc’...主折射率
Claims (30)
- 一種液晶裝置,其特徵係具備:液晶面板,其係於分別具有配向膜的一對的基板之間,夾持藉由上述配向膜來賦予預傾之由液晶分子所構成的垂直配向型的液晶,調變光;一對的偏光板,其係夾著上述液晶面板來配置;及第1相位差板,其係配置於上述一對的偏光板之間,具有(i)第1基板、及(ii)第1蒸鍍膜,其係保持第1折射率向異性且上述第1折射率向異性的第1光軸能夠傾斜於消除上述預傾所造成上述光的特性變化的方向之方式被斜方蒸鍍於上述第1基板上;前述第1相位差板,包含夾著前述第1蒸鍍膜以對向於前述第1基板的方式配置的第2基板;前述第1相位差板,可對前述第1相位差板的髮線方向旋轉;極角為30°時之通過前述第1相位差板的光的相位差為Ret(30),前述極角為-30°時之通過前述第1相位差板的光的相位差為Ret(-30),而R[30]=Ret(-30)/Ret(30)時,前述R[30]在1.5到3.2的範圍內,且使前述極角為0°時之通過前述第1相位差板的光的相位差亦即正面相位差在20nm到30nm的範圍內,此外,前述R[30]在6.5到9.5的範圍內,且前述正面相位差在15nm到17nm的範圍內。
- 一種液晶裝置,其特徵係具備: 液晶面板,其係於分別具有配向膜的一對的基板之間,夾持包含藉由上述配向膜來賦予預傾之液晶分子所構成的垂直配向型的液晶,調變光;一對的偏光板,其係夾著上述液晶面板來配置;單軸性相位差板,其係配置於上述一對的偏光板之間,保持單軸性折射率向異性,且上述單軸性折射率向異性的單軸性光軸係沿著厚度方向;及第1相位差板,其係配置於上述一對的偏光板之間,具有(i)第1基板、及(ii)第1蒸鍍膜,其係保持第1折射率向異性且上述第1折射率向異性的第1光軸能夠傾斜於消除上述預傾所造成上述光的特性變化的方向之方式被斜方蒸鍍於上述第1基板上:前述第1相位差板,包含夾著前述第1蒸鍍膜以對向於前述第1基板的方式配置的第2基板;前述第1相位差板,可以與前述單軸性相位差板獨立地對前述第1相位差板的法線方向旋轉。
- 一種液晶裝置,其特徵係具備:液晶面板,其係於分別具有配向膜的一對的基板之間,夾持包含藉由上述配向膜來賦予預傾之由液晶分子所構成的垂直配向型的液晶,調變光;一對的偏光板,其係夾著上述液晶面板來配置;第1相位差板,其係配置於上述一對的偏光板之間,具有(i-a)第1基板、及(ii-a)第1蒸鍍膜,其係保持具有第1折射率向異性的第1折射率向異性媒質的第1光 軸能夠傾斜於消除上述預傾所造成上述光的特性變化的第1方向之方式被斜方蒸鍍於上述第1基板之上;及第2相位差板,其係配置於上述一對的偏光板之間,具有(i-b)第2基板、及(ii-b)第2蒸鍍膜,其係保持第2折射率向異性且上述第2折射率向異性的第2光軸能夠傾斜於消除上述特性變化且與上述第1方向相異的第2方向之方式被斜方蒸鍍於上述第2基板之上;前述第1相位差板,能夠以前述液晶面板的基板的法線為軸而旋轉,前述第2相位差板,能夠與前述第1相位差板獨立地以前述法線為軸而旋轉。
- 一種液晶裝置,其特徵係具備:液晶面板,其係於分別具有配向膜的一對的基板之間,夾持包含藉由上述配向膜來賦予預傾之由液晶分子所構成的垂直配向型的液晶,調變光;一對的偏光板,其係夾著上述液晶面板來配置;第1相位差板,其係配置於上述一對的偏光板之間,具有(i-a)第1基板、(ii-a)垂直蒸鍍膜,其係保持單軸性的折射率向異性且上述單軸性的折射率向異性的單軸性光軸能夠沿著厚度方向之方式被垂直蒸鍍於上述第1基板之上、及(iii-a)第1蒸鍍膜,其係保持第1折射率向異性且上述第1折射率向異性的第1光軸能夠傾斜於消除上述預傾所造成上述光的特性變化的第1方向之方式被斜方蒸鍍於上述垂直蒸鍍膜之上;及第2相位差板,其係配置於上述一對的偏光板之間, 具有(i-b)第2基板、及(ii-b)第2蒸鍍膜,其係保持第2折射率向異性且上述第2折射率向異性的第2光軸能夠傾斜於消除上述特性變化且與上述第1方向相異的第2方向之方式被斜方蒸鍍於上述第2基板之上;前述第1相位差板,能夠以前述液晶面板的基板的法線為軸而旋轉,前述第2相位差板,能夠與前述第1相位差板獨立地以前述法線為軸而旋轉。
- 如申請專利範圍第1~4項中任一項所記載之液晶裝置,其中,由上述第1相位差板之上述光的射出側來看,正面方向的相位差之正面相位差,係將上述第1光軸設為X軸時,根據上述X軸方向的折射率、Y軸方向的折射率、Z軸方向的折射率、及上述第1相位差板的厚度來設定。
- 如申請專利範圍第1~4項中任一項所記載之液晶裝置,其中,上述第1折射率向異性,係將上述第1光軸設為X軸時,具有上述X軸方向的折射率比上述Y軸方向的折射率大,且上述Y軸方向的折射率比上述Z軸方向的折射率大之大小關係。
- 如申請專利範圍第1~4項中任一項所記載之液晶裝置,其中,上述第1相位差板,係將設有上述第1基板的側與未設有上述第1基板的側作比較,使能夠接近上述液晶面板的方式配置。
- 如申請專利範圍第1~4項中任一項所記載之液晶裝置,其中,上述第1相位差板,係將設有上述第1基板 的側與未設有上述第1基板的側作比較,使能夠接近上述一對的偏光板之任一方的方式配置。
- 如申請專利範圍第1~4項中任一項所記載之液晶裝置,其中,上述一對的偏光板之一對的透過軸係互相正交,且由上述第1基板的法線方向來看,與被賦予上述預傾的液晶分子的長軸方向分別形成45度的角度,在上述第1相位差板,上述第1光軸係沿著上述一對的透過軸之任一方的方向。
- 如申請專利範圍第2項之液晶裝置,其中,上述單軸性相位差板的厚度及上述單軸性相位差板的厚度方向的折射率,係以由上述一對的偏光板之中位於上述光的射出側之一偏光板的正面來看的情形下為0度時之顯示視線的角度的極角為30度的情形下的相位差能夠為20(nm:nanometer)以下之方式設定。
- 如申請專利範圍第2或10項之液晶裝置,其中,上述單軸性相位差板,係與上述第1相位差板作比較,配置於離上述液晶面板較遠的位置。
- 如申請專利範圍第4項之液晶裝置,其中,上述垂直蒸鍍膜,係與上述第1蒸鍍膜作比較,配置於離上述液晶面板較遠的位置。
- 如申請專利範圍第1~4項中任一項所記載之液晶裝置,其中,至少上述第1折射率向異性為二軸性。
- 如申請專利範圍第3或4項所記載之液晶裝置,其中,上述第1方向與上述第2方向是處於夾著被上述預 傾的液晶分子的長軸方向之位置關係,加上或取而代之,上述第1方向與上述第2方向所形成的角度之關係角係70度~110度。
- 如申請專利範圍第3或4項所記載之液晶裝置,其中,上述第1折射率向異性,係將上述第1光軸設為X軸時,具有X軸方向的折射率比Y軸方向的折射率大,且上述Y軸方向的折射率比Z軸方向的折射率大之大小關係,加上或取而代之,上述第2折射率向異性,係將上述第2光軸設為X軸時,具有X軸方向的折射率比Y軸方向的折射率大,且上述Y軸方向的折射率比Z軸方向的折射率大之大小關係。
- 如申請專利範圍第3或4項所記載之液晶裝置,其中,上述第1相位差板的正面方向的相位差之第1正面相位差,與上述第2相位差板的正面方向的相位差之第2正面相位差相異。
- 如申請專利範圍第3或4項所記載之液晶裝置,其中,上述一對的偏光板之一對的透過軸係互相正交,且由上述第1基板或上述第2基板的法線方向來看,與被賦予上述預傾的液晶分子的長軸方向分別成45度的角度,在上述第1相位差板,上述第1光軸係沿著上述一對的透過軸之一方的方向,且在上述第2相位差板,上述第2光軸係沿著上述一對的透過軸之另一方的方向。
- 如申請專利範圍第4項所記載之液晶裝置,其 中,上述垂直蒸鍍膜的厚度及上述垂直蒸鍍膜的厚度方向的折射率,係以由上述一對的偏光板之中位於上述光的射出側之一偏光板的正面來看的情形下為0度時之顯示視線的角度的極角為30°的情形下的相位差能夠為20nm以下之方式設定。
- 一種液晶裝置,其特徵係具備:液晶面板,其係於分別具有配向膜的一對的基板之間,夾持包含藉由上述配向膜來賦予預傾之由液晶分子所構成的垂直配向型的液晶,調變光;一對的偏光板,其係夾著上述液晶面板來配置;第1相位差板,其係配置於上述一對的偏光板之間,具有(i-a)第1基板、及(ii-a)第1蒸鍍膜,其係保持第1折射率向異性且上述第1折射率向異性的第1光軸能夠傾斜於消除上述預傾所造成上述光的特性變化的第1方向之方式被斜方蒸鍍於上述第1基板之上;第2相位差板,其係配置於上述一對的偏光板之間,具有(i-b)第2基板、及(ii-b)第2蒸鍍膜,其係保持第2折射率向異性且上述第2折射率向異性的第2光軸能夠傾斜於消除上述預傾所造成上述光的特性變化且與上述第1方向相異的第2方向之方式被斜方蒸鍍於上述第2基板之上;及單軸性相位差板,其係配置於上述一對的偏光板之間,保持單軸性的折射率向異性,且上述單軸性的折射率向異性的單軸性光軸係沿著厚度方向; 前述第1相位差板,能夠以前述液晶面板的基板的法線為軸而旋轉,前述第2相位差板,能夠與前述第1相位差板獨立地以前述法線為軸而旋轉。
- 一種液晶裝置,其特徵係具備:液晶面板,其係於分別具有配向膜的一對的基板之間,夾持包含藉由上述配向膜來賦予預傾之由液晶分子所構成的垂直配向型的液晶,調變光;一對的偏光板,其係夾著上述液晶面板來配置;第1相位差板,其係配置於上述一對的偏光板之間,具有(i-a)第1基板、(ii-a)垂直蒸鍍膜,其係保持單軸性的折射率向異性且上述單軸性的折射率向異性的單軸性光軸能夠沿著厚度方向之方式被垂直蒸鍍於上述第1基板的一方側、及(iii)第1蒸鍍膜,其係保持第1折射率向異性且上述第1折射率向異性的第1光軸能夠傾斜於消除上述預傾所造成上述光的特性變化的方向之方式被斜方蒸鍍於上述第1基板的另一方側;及第2相位差板,其係配置於上述一對的偏光板之間,具有(i-b)第2基板、及(ii-b)第2蒸鍍膜,其係保持第2折射率向異性且上述第2折射率向異性的第2光軸能夠傾斜於消除上述特性變化且與上述第1方向相異的第2方向之方式被斜方蒸鍍於上述第2基板之上;前述第1相位差板,能夠以前述液晶面板的基板的法線為軸而旋轉,前述第2相位差板,能夠與前述第1相位差板獨立地以前述法線為軸而旋轉。
- 如申請專利範圍第1~4項中任一項所記載之液晶裝置,其中,至少上述第1蒸鍍膜係含無機材料來構成。
- 如申請專利範圍第1~4項中任一項所記載之液晶裝置,其中,至少加上或取代上述第1蒸鍍膜的膜厚,至少上述第1蒸鍍膜所被斜方蒸鍍的角度之蒸鍍角度,係設定成i)由上述第1相位差板之上述光的射出側來看正面方向的相位差之正面相位差會位於第1所定範圍內,加上設定成(ii)由和上述第1相位差板的法線方向相異且沿著上述第1蒸鍍膜所被斜方蒸鍍的方向的蒸鍍方向之第1方向射入上述光時發生的第1相位差、與由以上述法線方向作為基準和上述第1方向對稱的方向之第2方向射入上述光時發生的第2相位差的比會位於第2所定範圍內。
- 如申請專利範圍第22項之液晶裝置,其中,上述膜厚及上述蒸鍍角度,係設定成(i)隨著上述正面相位差變大,至少使上述第1相位差板對以上述法線方向作為旋轉軸來旋轉時的旋轉角度的單位變化量之對比度的變化量會變大,加上或取而代之,(ii)隨著上述正面相位差變小,對上述單位變化量之上述對比度的變化量會變小。
- 一種投影機,其特徵係具備:液晶裝置,其係如申請專利範圍第1~23項中任一項所記載;光源,其係射出上述光;及投射光學系,其係投射上述被調變的光。
- 一種液晶裝置的光學補償方法,係進行如申請專 利範圍第1~23項中任一項所記載的液晶裝置的光學補償之光學補償方法,其特徵係具備:第1光學調整步驟,其係將上述第1相位差板的法線方向設為旋轉軸,使至少上述第1相位差板與前述單軸性相位差板獨立地旋轉;及第2光學調整步驟,其係將上述法線方向設為旋轉軸,使上述一對的偏光板的至少一方旋轉。
- 一種相位差板,係與液晶面板及一對的偏光板一起被使用,配置於上述一對的偏光板之間的相位差板,該液晶面板係於分別具有配向膜的一對的基板之間,夾持包含藉由上述配向膜來賦予預傾之由液晶分子所構成的垂直配向型的液晶,調變光;該一對的偏光板係夾著上述液晶面板來配置;其特徵係具有:(i)第1基板;及(ii)第1蒸鍍膜,其係保持第1折射率向異性且上述第1折射率向異性的第1光軸能夠傾斜於消除上述預傾所造成上述光的特性變化的方向之方式被斜方蒸鍍於上述第1基板上;(iii)夾著前述第1蒸鍍膜以對向於前述第1基板的方式配置的第2基板;極角為30°時之通過前述第1相位差板的光的相位差為Ret(30),前述極角為-30°時之通過前述第1相位差板的光的相位差為Ret(-30),而R[30]=Ret(-30)/Ret(30) 時,前述R[30]在1.5到3.2的範圍內,且使前述極角為0°時之通過前述相位差板的光的相位差亦即正面相位差在20nm到30nm的範圍內,或者是,前述R[30]在6.5到9.5的範圍內,且前述正面相位差在15nm到17nm的範圍內。
- 如申請專利範圍第2項之液晶裝置,其中極角為30°時之通過前述第2相位差板的光的相位差為Ret(30),前述極角為-30°時之通過前述第2相位差板的光的相位差為Ret(-30),而R[30]=Ret(-30)/Ret(30)時,前述R[30]在1.5到3.2的範圍內,且使前述極角為0°時之通過前述相位差板的光的相位差亦即正面相位差在20nm到30nm的範圍內,或者是,前述R[30]在6.5到9.5的範圍內,且前述正面相位差在15nm到17nm的範圍內。
- 如申請專利範圍第1~4項中任一項之液晶裝置,其中前述預傾,在前述一對基板之中的一方基板的法線方向起2~8°的範圍。
- 如申請專利範圍第1~4項中任一項之液晶裝置,其中前述一對基板之中的某一方,包含微透鏡。
- 如申請專利範圍第29項之液晶裝置,其中前述微透鏡,包含:被形成凹部的基體,以覆蓋前述凹部的方式配置之層;前述一對基板之中的某一方,進而包含: 以覆蓋前述之層的方式配置的罩蓋玻璃,夾著前述罩蓋玻璃以對向於前述層的方式配置的遮光膜,以及以覆蓋前述遮光膜及前述罩蓋玻璃的方式配置的電極。
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