TWI392934B - 影像顯示裝置及光學補償器件 - Google Patents

Description

影像顯示裝置及光學補償器件

本發明係關於一種具有一液晶面板之影像顯示裝置且關於一種與該液晶面板一起使用之光學補償器件。

本發明含有與2008年3月25日在日本專利局提出申請之日本專利申請案JP 2008-077401相關之標的物，該專利申請案之全部內容以引用方式併入本文中。

已存在若干具有液晶面板之影像顯示裝置實例。該等影像顯示裝置實例包含其中該液晶面板用作一光學調變器之液晶投影機裝置。液晶投影裝置經組態以將一藉由一液晶面板調變之影像投射至一屏幕上，且廣泛地用作在會議或講演處放大並投射演示材料之設備。

液晶投影機裝置正需要對所投射影像之影像品質之改進。界定所投射影像之品質之重要因數之一係反差。反差係黑顯示狀態與白顯示狀態之間的亮度比。

在液晶投影機裝置中，有效地使一黑顯示之亮度如需要一般多地最小化以改進反差。然而，在現實中，某些因數(例如一充當一光學調變器之液晶面板之結構或性質及自一照明系統進入該液晶面板之光之狀態)甚至在黑顯示狀態下亦可造成光洩漏。

為了防止此光洩漏，已提出用於對液晶面板之光學補償之技術。舉例而言，使用多層式薄膜(例如，參見第3162210號日本專利)，或使用一雙折射板(例如，參見第3864929號日本專利)。另一選擇係，使用由一正單軸雙折射材料構成之複數個雙折射構件(例如，參見第2007-286609號日本未經審查的專利申請公開案)。

近來，已將垂直對準(VA)液晶，而不是過去廣泛使用之扭轉向列型(TN)液晶升為用於液晶投影機裝置之液晶面板。該VA液晶係一種在不施加任何電壓時與一基板垂直地對準而在施加一電壓時相對於該基板之法向傾斜之液晶。該VA液晶表現出高速及高反差之特性。

在該VA液晶中，該液晶在不施加任何電壓時與一基板垂直地對準，此稱作「法向黑」，且相差不可能出現在入射光垂直於一面板表面時。在現實中，由於某種原因，該液晶呈一約幾度之預傾角對準而不是完全垂直對準。此可同樣在入射光垂直於該面板表面時造成一相差，從而導致光洩漏。來自一照明系統之入射光亦與該面板表面垂直地進入且呈一對應於該光之F數展布之發散角入射。此亦可造成一相差，從而導致光洩漏。換言之，甚至在使用該VA液晶之情況下，光洩漏亦可出現在該黑顯示狀態下。

在一模擬中，其中液晶對準成一預傾角之具有某一厚度之VA液晶可模型化為傾斜正C板。一種用於對VA液晶之光學補償以防止光洩漏之可能機制在於一充當一負C板之光學補償板經佈置以朝與該VA液晶中之該預傾角之方向相同之方向傾斜從而抵消光學相差。

如第3162210號日本專利中所揭示，薄膜係多層的且用作一顯然負C板以實施補償。在此技術中，垂直於該等薄膜之表面之方向係該負方向。當將此技術應用於VA液晶時，必須將薄膜佈置成在形成該等薄膜之後呈一預傾角傾斜。在此技術中，假定使用該TN液晶。因此，難以將該技術應用於該VA液晶，此乃因難以減小該裝置之尺寸(或減小用於該裝置之空間)。端視安裝位置，而且可出現像散。

在揭示於上文所述之第3864929號日本專利中之技術中，亦假定使用該TN液晶。因此，當將該技術應用於該VA液晶時，若沿其中該等個別特性使得可抵消液晶相差，則一雙折射板薄如約幾十微米(μm)。因此，可能難以形成、處理並操縱該雙折射板。

在揭示於上文所述之第2007-286609號日本未經審查的專利申請公開案中之技術中，假定使用該AV液晶。然而，必須使用複數個光學補償板，其由一經形成及處理成一約幾十微米(μm)之厚度之正單軸液晶構成。該形成及處理係困難的且在成本方面係不利的。

在相關技術之技術中，因此，可不必針對對該液晶面板之該光學補償達成一小型裝置組態及大規模生產之簡易性(低成本構建形式)兩者。

因此，期望提供一種影像顯示裝置及一種光學補償器件，其藉由使用對該液晶面板之光學補償同時確保一小型裝置組態及大規模生產之簡易性來達成增大之反差以提供所期望之影像品質，而不管一液晶面板是否係一TN液晶面板或一VA液晶面板。

根據本發明之一實施例，一種影像顯示裝置包含：一液晶面板，其具有一設置於一對基板之間的液晶層；及一光學補償板對，其包含一第一光學補償板及一第二光學補償板，該第一光學補償板係由一負單軸晶體形成且該第二光學補償板係由一正單軸晶體形成，其中一由該第一光學補償板與該第二光學補償板之間的一厚度差而引起之光學相差抵消一由該液晶面板所產生之光學相差。

在具有上文所述之該組態之該影像顯示裝置中，一第一光學補償板(其由一負單軸晶體形成且充當一負C板)與一第二光學補償板(其由一正單軸晶體形成且充當一正C板)之一結合提供對一液晶面板之光學補償。換言之，使用一由該第一光學補償板與該第二光學補償板之間的一厚度差而引起之光學相差來抵消一由該液晶面板所產生之光學相差。舉例而言，當該液晶面板模型化為一正C板時，實際上可因該第一光學補償板太薄而難以僅藉由使用該第一光學補償板來對其進行補償。然而，由於利用一由該第一光學補償板與該第二光學補償板之間的一厚度差而引起之光學相差，因此可實施對該液晶面板之光學補償同時保證該第一光學補償板及該第二光學補償板之實際可接受厚度。另外，該第一光學補償板及該第二光學補償板中之每一者皆由一單軸晶體形成。因此，該等板經形成以使該等晶體之光軸傾斜，從而可支援該液晶在該液晶面板中對準之預傾角而不使該等板傾斜。

根據本發明之一實施例，因此，使用一光學補償板對(其係藉由結合一由一負單軸晶體形成之第一光學補償板與一由一正單軸晶體形成之第二光學補償板構造而成)來實施對一液晶面板之光學補償。因此，不管該液晶面板是否係一TN液晶面板或一VA液晶面板，皆可藉由使用對該液晶面板之光學補償來達成增大之反差從而提供期望之影像品質。另外，甚至在此種情況下，亦可保證該第一光學補償板及該第二光學補償板之實際可接受厚度。此外，不必使該第一光學補償板及該第二光學補償板傾斜以支援該液晶對準之該預傾角。因此，可達成一小型裝置組態及大規模生產之簡易性。

現將參照該等圖式來闡述根據本發明之一實施例之影像顯示裝置及光學補償器件。

首先，將給出一對一液晶投影機裝置之一示意性結構之說明，該示意性結構係一根據本發明之一實施例之影像顯示裝置之一具體實例。廣泛地存在一液晶投影機裝置，其包含個別地對應於紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)色彩之液晶面板，其稱作一三板式液晶投影機裝置。

圖1係一示意性地顯示一三板式液晶投影機裝置之一實例性結構之示意圖。

如圖1中所示之實例中所示，在該液晶投影機裝置中，自一光源1出射之光穿過一經組態以阻斷紅外線輻射或紫外線輻射之濾光片2、一蠅眼式透鏡3及一經組態以將非偏振波轉換成偏振波之PS分離器/結合器4，且隨後定向至一經組態以僅反射處於一特定波長頻帶下之光之二向色反射鏡5。二向色反射鏡5將該光分離成R、G及B色彩光分量。該等色彩光分量透過一經組態以視必要吸收紫外線輻射之濾光片6、全反射反射鏡7、聚光器透鏡8、延遲透鏡9及任一其他合適之元件(視需要)，且入射於分別針對R、G及B色彩提供之液晶面板10R、10G及10B上。在根據液晶面板10R、10G及10B中之視訊信號調變該等色彩光分量之後，該等經光學調變之色彩光分量經由1/2波長膜21定向至一二向色稜鏡22(若必要)，且經結合，並隨後使用一投影機透鏡23來進行放大及投影。在該液晶投影機裝置中，一彩色影像相應地顯示於一屏幕上。

液晶面板10R、10G及10B中之每一者皆提供有一入射側偏光板11、一光學補償板對12及一出射側偏光板13。透射過入射側偏光板11之相應色彩光分量入射於液晶面板10R、10G及10B上，且光學調變於液晶面板10R、10G及10B中之色彩光分量透射過光學補償板對12及出射側偏光板13。

現將闡述該液晶投影機裝置中之一主部分之一結構。

圖2係一顯示該液晶投影機裝置之該主部分之一實例性結構之示意圖。在圖2中所示之實例中，以一放大比例顯示包括入射側偏光板11、液晶面板10R、10G及10B、光學補償板對12及出射側偏光板13在內的每一部分。

如圖2中所示之實例中所示，在該等RGB色彩光分量中之每一者之光程上，液晶面板10R、10G及10B中之一充當一光學調變器之對應液晶面板(在下文中簡稱為一"液晶面板10")及光學補償板對12佈置於呈正交尼科耳佈置(亦即，具有彼此垂直之偏振方向)之入射側偏光板11與出射側偏光板13之間以便可將光學補償板對12定位於該光出射側處。可提供複數個出射側偏光板13。該入射側偏光板11及該或該等出射側偏光板或板13可係有機偏光器板或無機偏光器板。與有機偏光器板相比較，無機偏光器板可減輕性質退化，即使用於一其中來自光源1之光量巨大之液晶投影機裝置中，並提供更長之壽命及更高之可靠性。

液晶面板10具有一設置於一對基板之間的液晶層。該液晶層中之液晶對準根據一施加至其之電壓而變化以使得液晶面板10可對所透射光起一光學調變器的作用。

液晶面板10可由VA液晶製成。VA液晶經設計以在一垂直對準模式下運作。當不施加任何電壓時，液晶係與基板垂直對準，而在施加一電壓時液晶相對於基板之法向傾斜。然而，在現實中，液晶係呈一約幾度之預傾角對準，而不是與基板完全垂直對準，即使不施加任何電壓。換句話說，液晶面板10之組態方式使得在不施加任何電壓情況下液晶分子呈一預定預傾角傾斜。

如在此項技術中所常見，包含VA液晶之液晶面板10起一正C板的作用。正C板係指一介質，其具有一呈各向同性之平面內折射率且具有一沿其之一厚度方向之大折射率。

光學補償板對12經設計以提供對液晶面板10之光學補償從而防止在液晶面板10中之黑顯示狀態下之光洩漏。

光學補償板對12包含一由一負單軸晶體構成之第一光學補償板12a及一由一正單軸晶體構成之第二光學補償板12b。光學補償板對12之組態方式使得一由第一光學補償板12a與第二光學補償板12b之間的厚度差而引起之光學相差抵消一由液晶面板10所產生之光學相差。

負單軸晶體係一具有一負單軸光學各向異性之晶體，且其之一特定實例係藍寶石。由此一負單軸晶體形成之第一光學補償板12a充當一負C板。負C板係指一介質，其具有一呈各向同性之平面內折射率且具有一沿其之一厚度方向之小折射率。

另一方面，正單軸晶體係一呈一正單軸光學各向異性之晶體，且其之一特定實例係石英。由此一正單軸晶體形成之第二光學補償板12b充當一正C板。

換句話說，光學補償板對12係藉由結合第一光學補償板12a(其由一負單軸晶體構成且充當一負C板)與第二光學補償板12b(其由一正單軸晶體構成且充當一正C板)構造而成。因第一光學補償板12a與第二光學補償板12b之間的厚度差，故光學補償板對12整個地起一負C板的作用。

第一光學補償板12a與第二光學補償板12b可整體地佈置以使第一光學補償板12a之一光出射表面與第二光學補償板12b之一光入射表面可彼此接觸。

此外，由於液晶面板10之液晶層中之液晶分子呈一預定預傾角傾斜，因此第一光學補償板12a及第二光學補償板12b可組態成其光軸朝一與該預傾斜之傾斜方向重合之方向傾斜，此將在下文中詳細闡述。

現將闡述具有上文所述基板之液晶投影機裝置(特寫而言，其主部分，亦即光學補償板對12)之作用。光學補償板對12係一根據本發明之一實施例之光學補償器件之一構建形式。

圖3係一示意性地顯示一根據本發明之一實施例之光學補償器件之有利作用之圖示。更特定而言，圖3係一示意性地顯示水晶面板10之折射率橢圓球之作用、第一光學補償板12a之一折射率橢圓球之作用及第二光學補償板12b之一折射率橢圓球之作用之圖示。

液晶面板10係一其中該液晶層在該垂直對準模式下運作之VA液晶面板，且可模型化為一正單軸晶體。換言之，在不施加任何電壓之狀態下呈預傾角傾斜之VA液晶層係一傾斜正C板。

形成第一光學補償板12a之藍寶石板係由一負單軸晶體製成。換句話說，該藍寶石板充當一負C板，該負C板在一光線透過其時引起一與該VA液晶之相差符號相反之相差。當使用成光軸傾斜時，該藍寶石板充當一傾斜負C板。

形成第二光學補償板12b之石英板係由一正單軸晶體製成。當使用成光軸傾斜時，該石英板充當一傾斜正C板。

因此，當液晶面板10、第一光學補償板12a及第二光學補償板12b之光軸朝大致相同之方向傾斜時，由作為正C板之液晶面板10及第二光學補償板12b所產生之相差符號相同而一由作為一負C板之第一光學補償板12a所產生之相差符號相反。液晶面板10、第一光學補償板12a及第二光學補償板12b之厚度經調整以使由液晶面板10及第二光學補償板12b所產生之相差之量值之和等於由第一光學補償板12a所產生之相差之量值從而防止呈正交尼科耳關係之入射側偏光板11與該或該等出射側偏光板13之間的一相移。此使得由液晶面板10所產生之相差可由一由第一光學補償板12a與第二光學補償板12b之間的厚度差所產生之相差抵消。

調整沿與液晶面板10之預傾方向大致相同之方向之第一光學補償板12a及第二光學補償板12b之厚度使得第一光學補償板12a及第二光學補償板12b可因其之間的厚度差而起負C板的作用。因此，由液晶面板10所產生之相差被抵消。

為了有助於更容易地理解此，將使用模型來進行說明。

圖4係一顯示一第一具體實例性光學補償模型之圖示。

在圖4中，部分(a)顯示一正單軸晶體之一折射率橢圓球，其中沿X軸及Y軸方向之尋常光線折射率no彼此相等而一沿Z軸(光軸)方向之異常光線折射率ne大於尋常光線折射率no(no<ne)。在圖4中，部分(b)顯示一負單軸晶體之一折射率橢圓球，其中沿X軸及Y軸方向之尋常光線折射率no彼此相等而沿Z軸謝之異常光線折射率ne小於尋常光線折射率no(no>ne)。把圖4之部分(a)及(b)中所示之折射率橢圓球加在一起產生圖4之部分(c)中所示之一顯然各向同性折射率橢圓球。在此種情況下，針對來自任一方向之光，尋常光線折射率與異常光線折射率彼此相等(no=ne)，且不出現相差。相應相差量取決於Δn(ne與no之間的差)×厚度，其中Δn由性質值界定。因此，相差量可藉由調整厚度來確定。

圖5係一顯示一第二具體實例性光學補償模型之圖示。在圖5中所示之實例中，Z軸相對於圖4中所示之模型之Z軸傾斜。

在圖5中，部分(a)顯示一正單軸晶體之一折射率橢圓球，其中Z軸呈一既定角傾斜。此等效於在不施加任何電壓之狀態下呈預傾角傾斜之VA液晶層。在圖5中，部分(b)顯示一負單軸晶體之一折射率橢圓球，其中Z軸呈一既定角傾斜。此等效於經佈置以使光軸傾斜之第一光學補償板12a。因此，即使Z軸傾斜，把圖5之部分(a)及(b)中所示折射率橢圓球加在一起亦產生圖5之部分(c)中所示之一顯然各向同性折射率橢圓球。因此，相應相差可被抵消。

圖6係一第三具體實例性光學補償模型之圖示。圖6中所示之實例圖解闡釋一自其中光軸在圖5中所示之模型中傾斜之圖5之部分(b)中所示之狀態切削一充當一補償板之平行板之概念。

如圖6中所示之實例中所示，若光軸在切削為一平行板之補償板之平面中傾斜，則不必在將該補償板安裝於該液晶投影機裝置中時使其傾斜。因此，有利地，可達成該液晶投影機裝置之尺寸之減小(或用於該液晶投影機裝置之空間之減小)。另外，不存在對像散之擔心。

然而，難以僅藉助一作為一負C板之補償板來達到此目的，此乃因由一負單軸晶體形成之補償板之厚度為大約幾十微米(μm)。該補償板太薄以致不能形成、處理並操縱該補償板。

此乃因光學補償板對12係藉由結合第一光學補償板12a(其由一負單軸晶體形成且充當一負C板)與第二光學補償板12b(其由一正單軸晶體形成且充當一正C板)構造而成。

圖7係一顯示一第四具體實例性光學補償模型之圖示。

如在圖5及6中，亦在圖7中一樣，部分(a)顯示一其中VA液晶層傾斜之折射率橢圓球，且部分(b)顯示一傾斜負單軸晶體之一折射率橢圓球。舉例而言，假定將一由圖7之部分(b)中所示之負單軸晶體形成之補償板之厚度設定為在其處理期間可能不會帶來問題之大約幾百微米(μm)。在此種情況下，把圖7之部分(a)及(b)中所示之折射橢圓球加在一起產生一作為圖7之部分(c)中所示之顯然負C板之折射率橢圓球，此乃因一由圖7之部分(b)中所示之負單軸晶體所產生之相差量大於一由圖7之(a)中所示之液晶層所產生之相差量。為了獲致一各向同性折射率橢圓球，必須額外提供一正C板之一折射率橢圓球。此乃因光學補償板對12係藉由結合一正單軸晶體之一折射率橢圓球構造而成，如圖 7之部分(d)中所示。換句話說，由一如圖7之部分(d)中所示之正單軸晶體形成之補償板之厚度經設定以便可抵消圖7之部分(c)中所示之相差。因此，如圖7之部分(e)中所示，獲致一顯然各向同性折射率橢圓球。

圖8係一顯示一用於形成一光學補償板之具體方法之一實例之圖示。

在圖8中，部分(a)示意性地顯示一單軸晶體。作為單軸晶體之具體實例之藍寶石及石英在精確意義上係三角形的。在更廣泛意義上，藍寶石及石英係六角形的。在六角形系統中，c軸係一光軸，且存在晶體軸a1、a2及a3，該等晶體軸a1、a2及a3構成數個a軸。為了使一光學補償板之光軸成θ°傾斜，可切削一相對於一垂直於c軸之平面(c平面)呈θ°傾斜之平行板。舉例而言，如圖8之部分(a)中所示，若將該平行板切削成一如圖之部分(b)中所示具有一平行於a3軸之短邊之矩形形狀，則其之一長邊平行於一m’軸，該m’軸係藉由將一m軸投射至該平行板之一平面中而獲致。在此狀態之平行板中，將該光軸(c軸)定向成朝該m’軸呈θ°傾斜。若將一平行於該m’軸之長邊設定為一參考平面，則該液晶層之對準方向係一相對於該參考平面呈45°傾斜之方向。為了使該光軸朝與該液晶層之預傾角之方向相同之方向傾斜，可切削一具有一參考平面之矩形板，其進一步相對於該平行板之該參考平面呈45°傾斜。以圖8之部分(c)中所示之一方式定向一最終產生之板。因此，產生一光學補償板，其具有一朝相對於該參考平面呈45°傾斜之方向呈θ°傾斜之光軸。

圖9A及9B係顯示一藉由圖8中所示之程序所產生之光學補償板之一實例性結構之圖示。圖9A顯示液晶分子之一預傾方向，且圖9B顯示該光學補償板之一光軸方向。

舉例而言，如圖9A中所示，液晶面板10之液晶層之預傾方向朝相對於該參考平面呈45°傾斜之方向呈θ°傾斜。在此種情況下，為了產生由第一光學補償板12a與第二光學補償板12b之一結合所形成之光學補償板對12，一由一負單軸晶體形成之藍寶石板(其形成第一光學補償板12a)及一正單軸晶體之一石英板(其形成第二光學補償板12b)可經切削以使藍寶石及石英板之光軸沿液晶分子之預傾角定向，並經處理從而變成平行板。將該等切削平行板接合成一如圖9B中所示之整體組件。該等平行板可形成具有約幾百微米(μm)之厚度。藉助其中一由液晶層所產生之相差由一由第一光學補償板12a與第二光學補償板12b之間的厚度差所產生相差抵消之組態，隨著其中一者之厚度增大，另一者之厚度亦增大。達成一提供實際形成及處理以及實際操縱之幾百微米(μm)之厚度。

注意，液晶面板10之液晶層、由一負單軸晶體形成之藍寶石板(其形成第一光學補償板12a)及由一正單軸晶體形成之石英板(其形成第二光學補償板12b)在折射率波長色散方面不同。其亦在取決於材料之△n值(ne與no之間的差)方面不同。涉及此等條件，可能期望將由藍寶石構成之第一光學補償板12a及由石英構成之第二光學補償板12b設計成使光軸之傾角偏移約幾度(例如，約1°至約5°，更佳地，約1°至約3°)而不是完全等於液晶面板10之液晶層之預傾角。

此外，較佳地，由藍寶石構成之第一光學補償板12a及由石英構成之第二光學補償板12b中之每一者皆在一與空氣接觸之側上具有一形成於其中之抗反射(AR)塗層。該AR塗層可提高透射率。

此外，藍寶石之折射率為約1.77且石英之折射率為約1.55。一黏合其之黏合劑之折射率為約1.5。由於石英與黏合劑之間的折射率差較小，因此反射基本不出現在其之間的邊界上。另一方面，存在藍寶石與黏合劑之間的大折射率差，且其之間的邊界上之反射可誘發透射率之降低。因此，較佳地，亦在一其中藍寶石與黏合劑彼此接觸之表面上形成一AR塗層。

圖10A及10B係顯示該光學系統之視角特性之模擬結果之一具體實例。在圖10A及10B中所示之實例中，視角特性由相等反差比輪廓表示。

圖10A顯示一在不使用由第一光學補償板12a與第二光學補償板12b之一結合形成之光學補償板對12時所獲致之模擬結果。作為對具有一0°至20°之入射角之光之模擬之結果，發現一具有一2000:1或更高之反差之部分較窄且線寬度隨距中心之距離而減小。此意味入射角越大，反差增大就越快。

圖10B顯示一在使用由第一光學補償板12a與第二光學補償板12b之一結合形成之光學補償板對12時所獲致之模擬結果。與圖10A中所示之模擬結果相比較，發現一具有一2000:1更高之反差之部分較寬且線寬度逐漸增大。換句話說，使用由第一光學補償板12a與第二光學補償板12b之一結合形成之光學補償板對12提供呈一約0°至約10°之入射角之精確補償。

如上文所述，在具有上文所述結構之液晶投影機裝置及用於該液晶投影機裝置中之光學補償板對12中，第一光學補償板12a(其由一負單軸晶體形成且充當一負C板)與第二光學補償板12b(其由一正單軸晶體形成且充當一正C板)之一結合實現對液晶面板10之光學補償。換句話說，利用一由第一光學補償板12a與第二光學補償板12b之間的厚度差而引起之光學相差來抵消一由液晶面板10所產生之光學相差。根據此組態，不管液晶面板10是否係一TN液晶面板或一VA液晶面板，均達成對液晶面板10之光學補償同時保證第一光學補償板12a及第二光學補償板12b之實際可接受厚度。換句話說，在其中液晶面板10係一TN液晶面板或一VA液晶面板之情況下，使用光學補償板對12之對液晶面板10之光學補償可提供使用液晶面板10之高反差影像顯示從而達成期望之影像品質。

通常，在一其中使用一光學補償板之情況下，必須實施平面內旋轉調整以找出一最暗黑區。一種用於此目的之旋轉調整機制係必要的且旋轉調整處理係耗費時間的。與此相反，使用具有上文所述結構之光學補償板對12不涉及單獨對光學補償板對12之旋轉調整，此乃因對平面內旋轉之敏感度較低從而可達成足夠之補償效應，甚至在呈(例如)約±5°至約10°之旋轉情況下。換句話說，不對光學補償板對12使用一種用於旋轉調整或耗費時間的旋轉調整之機制。此外，如下文所述，光學補償板對12可與偏光板11及13整體形成，或可以一容易方式與液晶面板10之基板整體形成。

此外，光學補償板對12提供對液晶面板10之光學補償從而可防止在液晶面板10中之黑顯示期間之光洩漏。此亦有效地消除或減輕黑狀態下之不均勻性。

另外，第一光學補償板12a及第二光學補償板12b中之每一者皆由一單軸晶體形成。在一其中液晶面板10之液晶層中之液晶分子呈一預定預傾角傾斜之情況下，可使第一光學補償板12a及第二光學補償板12b之光軸朝一與該預傾角之傾斜方向重合之方向傾斜。第一光學補償板12a及第二光學補償板12b形成為相應單軸晶體之光軸傾斜。此組態可支援液晶在液晶面板10中對準之預傾角而不使第一光學補償板12a及第二光學補償板12b傾斜。因此，甚至一可支援液晶對準之預傾角之組態亦不涉及第一光學補償板12a與第二光學補償板12b之傾斜佈置。該佈置不使用大的空間且可容易實現液晶投影機裝置之尺寸之減小。另外，由於上述機制不涉及傾斜佈置，因此不出現像散。

此外，如上文所述，藍寶石用作一形成第一光學補償板12a之負單軸晶體，且石英用作一形成第二光學補償板12b之正單軸晶體。此可使對液晶面板10之光學補償可使用第一光學補償板12a與第二光學補償板12b之間的厚度差來實行，且可便於獲致第一光學補償板12a及第二光學補償板12b之材料並處理其，從而促成成本降低。負單軸晶體不僅限於藍寶石且正單軸晶體不僅限於石英。可使用任何其他單軸晶體。

此外，如上文所述，光學補償板對12之第一光學補償板12a及第二光學補償板12b可整體地佈置。該整體式佈置提供空間縮減。

在一著重於亮度之裝置結構(例如一液晶投影機裝置)中，一微透鏡陣列可提供於液晶面板10之一光入射側上以提高有效數值孔徑。在此一裝置結構中，入射於該微透鏡陣列上之光線之角度及透射過該微透鏡陣列之光線之角度變化。

光學補償板對12之第一光學補償板12a及第二光學補償板12b之一整體式組件可提供於液晶面板10之光出射側上。此使得在透過該微透鏡陣列之後透過液晶面板10之液晶層之光線之角度可與透過光學補償板對12之光線之角度重合。因此，可達成足夠之光學補償效應。

然而，光學補償板對12之第一光學補償板12a及第二光學補償板12b可不必整體地佈置從而彼此接觸。另一選擇係，第一光學補償板12a與第二光學補償板12b可分開地佈置。

現將闡述一其中第一光學補償板12a與第二光學補償板12b分開地佈置之實例性結構。

圖11係一顯示液晶投影機裝置之主部分之另一實例性結構之示意圖。在圖11中所示之實例中，類似於圖2中所示之實例性結構，以一放大比例顯示包括入射側偏光板11、液晶面板10R、10G及10B、光學補償板對12及出射側偏光板13在內的每一部分。

亦在圖11中所示之實例中，類似於上文所述整體式佈置(參見圖2)，液晶面板10及藉由結合第一光學補償板12a與第二光學補償板12b構造而成之光學補償板對12佈置於呈正交尼科耳佈置之入射側偏光板11與出射側偏光板13之間。可提供複數個出射側偏光板13。

與上文所述整體式佈置不同，第一光學補償板12a與第二光學補償板12b分開地佈置。特定而言，由係一負單軸晶體之藍寶石形成之第一光學補償板12a提供於液晶面板10之光入射側處，且由係一正單軸晶體之石英形成之第二光學補償板12b提供於液晶面板10之一光出射側處。

以此方式，即使第一光學補償板12a與第二光學補償板12b分開地佈置，亦使用一由第一光學補償板12a與第二光學補償板12b之間的一厚度差而引起之光學相差來抵消一由液晶面板10所產生之光學相差。根據此組態，達成對液晶面板10之光學補償同時保證第一光學補償板12a及第二光學補償板12b之實際可接受厚度。換句話說，可使用液晶面板10來達成高反差影像顯示以提供期望之影像品質。

在一其中第一光學補償板12a與第二光學補償板12b整體地或分開地佈置之情況下，可視必要改變第一光學補償板12a、第二光學補償板12b及液晶面板10之佈置順序。換句話說，液晶面板10、由藍寶石構成之第一光學補償板12a及由石英構成之第二光學補償板12b可按各不相同的順序佈置於其光程中。就第一光學補償板12a與第二光學補償板12b之間的厚度差經設定以便可抵消一由液晶面板10所產生之光學相差而論，可達成類似技術優點而不管佈置順序如何。

包含第一光學補償板12a及第二光學補償板12b之光學補償板對12佈置於呈正交尼科耳關係之入射側偏光板11與出射側偏光板13之間。

如在此項技術中所常見，可形成第一光學補償板12a之藍寶石及可形成第二光學補償板12b之石英在導熱率方面係高的且表現出散熱效應。因此，可使用藍寶石或石英作為入射側偏光板11或出射側偏光板13之一基材。

相應地，偏光板11及13中之每一者之基材可具有第一光學補償板12a或第二光學補償板12b之功能。因此，偏光板11及13中之每一者可經組態以亦起光學補償板對12中之第一光學補償板12a或第二光學補償板12b的作用。

特定而言，如圖11中所示，係一負單軸晶體之藍寶石可用作入射側偏光板11之基材，且係一正單軸晶體之石英可用作出射側偏光板13之基材。彼此基材可具有若干形成於其上之偏光層或可形成具有若干偏光膜以實施偏光板11及13之功能。此外，入射則偏光板11之基材與出射側偏光板13之基材經設定以便可抵消一由液晶面板10所產生之光學相差。此使得該等基材可起第一光學補償板12a及第二光學補償板12b的作用。

此結構確保提供對液晶面板10之光學補償之技術效應且使得偏光板11及13之基材可起光學補償的作用。與納含一額外光學補償板相比較，可減小所使用部分數，而此在裝置成本方面亦係有利的。

偏光板11及13之基材可不必均起光學補償的作用。換句話說，其一者可起該作用。

此外，光學補償板對12之第一光學補償板12a及第二光學補償板12b中之至少一者可與液晶面板10之基板整體地佈置。由於液晶面板10之組態方式使得一液晶層設置於一對基板之間，因此該等組之基板中之至少一組與第一光學補償板12a及第二光學補償板12b可形成為一整體式組件。

藉助使用該整體式佈置，液晶面板10與第一光學補償板12a或第二光學補償板12b之間不存在任何間隙。此可便於該裝置結構之尺寸之減小。

圖12係一示意性地顯示一三板式液晶投影機裝置之另一實例性結構之示意圖。在圖12中所示之實例中，示意性地圖解闡釋一包含一反射液晶面板之液晶投影機裝置之實例性結構。

亦在圖12之液晶投影機裝置中，如同一包含一透射液晶面板之液晶投影機裝置(參見圖1)一樣，自一光源1出射之光穿過一濾光片2、一蠅眼式透鏡3及一PS分離器/結合器4，且隨後定向至一二向色反射鏡5從而變成R、G及B色彩光分量。該等色彩光分量視必要使用全反射反射鏡7及偏振光束***器(PBS)24入射於分別針對R、G及B色彩所提供之液晶面板25R、25G及25B上。隨後，根據液晶面板25R、25G及25B中之視訊信號來實施光學調變。藉由一二向色稜鏡22來結合該等經光學調變之色彩光分量並使用一投影機透鏡23來放大並投射該結果。在該液晶投影機裝置中，一彩色影像相對地顯示一屏幕上。

圖13係一顯示圖12中所示之液晶投影機裝置之一主部分之一實例性結構之示意圖。在圖13中所示之實例中，以一放大比例顯示包括PBS 24、光學補償板對12、以及液晶面板25R、25G及25B(下文中簡稱為一"液晶面板25")在內的每一部分。

在圖13中所示之實例性光學系統中，入射於處於S-偏振狀態下之PBS 24上之光自一膜表面反射，並經由光學補償板對12進入液晶面板25(其係反射的)。該光自液晶面板25之一反射表面反射並經由光學補償板對12沿該等行進路徑定向回至PBS 24。

亦在具有上文所述之結構之光學系統中，使用一由光學補償板對12中之第一光學補償板12a與第二光學補償板12b之間的一厚度差而引起之光學相差來抵消一由液晶面板25所產生之光學相差。此達成對液晶面板25之光學補償同時保證第一光學補償板12a及第二光學補償板12b之實際可接受厚度。因此，可達成使用液晶面板25之高反差影像顯示從而提供期望之影像品質。

反射液晶面板25可經組態以便可在光往復透過該液晶層時獲致類似於在光一次透過透射液晶面板10時所獲致之特性。因此，由該液晶層所產生之相差量可藉由把由該往復所產生之量加在一起來加以計算。

相應地，甚至在一包含反射液晶面板25之液晶投影機裝置中，如在一包含透射液晶面板10之液晶投影機裝置中，可使用由第一光學補償板12a與第二光學補償板12b之一結合所形成之光學補償板對12來抵消液晶面板25之一光學相差。由於一光線亦往復地(其意謂兩次)穿過光學補償板對12，因此第一光學補償板12a及第二光學補償板12b之設計厚度值可減小至透射液晶面板10之設計厚度值之二分之一。

儘管已將上述實施例闡述為本發明之一較佳具體實例性實施例，但不應將該實施例視為限制本發明，且在不背離本發明之範疇之前提下作出各種修改。

在本實施例中，已以舉例方式在一液晶投影機裝置之上下文中闡述一影像顯示裝置。可使用包含一液晶面板之任何其他影像顯示裝置，例如一電視裝置；一桌上型個人電腦、一筆記本大小個人電腦之一監視器器件；一包含一液晶顯示器件之影像拾取裝置，例如一攝像機、一個人數位助理(PDA)及一行動電話；以及各種各樣的電子裝置，包括一具有一液晶面板之影像顯示裝置。

熟習此項技術者應瞭解，可視設計要求及其他因素而作出各種修改、結合、子結合及變更，只要其歸屬於隨附申請專利範圍及其等效範圍之範疇內即可。

1．．．光源

2．．．濾光片

3．．．蠅眼式透鏡

4．．．PS分離器/結合器

5．．．二向色反射鏡

6．．．濾光片

7．．．全反射反射鏡

8．．．聚光器透鏡

9．．．延遲透鏡

10．．．液晶面板

10B．．．液晶面板

10G．．．液晶面板

10R．．．液晶面板

11．．．入射側偏光板

12．．．光學補償板對

12a．．．第一光學補償板

12b．．．第二光學補償板

13．．．出射側偏光板

21．．．1/2波長膜

22．．．二向色稜鏡

23．．．投影機透鏡

24．．．偏振光束***器

25．．．液晶面板

25B．．．液晶面板

25G．．．液晶面板

25R．．．液晶面板

a1．．．晶體軸

a2．．．晶體軸

a3．．．晶體軸

圖1係一示意性地顯示一三板式液晶投影機裝置之一實例性結構之示意圖；

圖2係一顯示一根據本發明之一實施例之液晶投影機裝置之一主部分之一實例性結構之示意圖；

圖3係一示意性地顯示一根據本發明之一實施例之光學補償器件之有利作用之圖示；

圖4(其包含4(a)、4(b)及4(c))係一顯示一第一具體實例性光學補償模式之圖示；

圖5(其包含5(a)、5(b)及5(c))係一顯示一第二具體實例性光學補償模式之圖示；

圖6(其包含6(a)、6(b)及6(c))係一顯示一第三具體實例性光學補償模式之圖示；

圖7(其包含7(a)、7(b)、7(c)、7(d)及7(e))係一顯示一第四具體實例性光學補償模式之圖示；

圖8(其包含8(a)、8(b)及8(c))係一顯示一用於形成一光學補償板之具體方法之一實例之圖示；

圖9A及9B係顯示一藉由圖8中所示之程序所產生之光學補償板之一實例性結構之圖示；

圖10A及10B係顯示該光學系統之視角特性之模擬結果之一具體實例之圖示；

圖11係一顯示一根據本發明之一實施例之液晶投影機裝置之一主部分之另一實例性結構之示意圖；

圖12係一示意性地顯示一三板式液晶投影機裝置之另一實例性結構之示意圖；及

圖13係一示意圖，其顯示一根據本發明之一實施例之液晶投影機裝置之一主部分之再一實例性結構並顯示圖12中所示之液晶投影機裝置之一主部分之一實例性結構。

10．．．液晶面板

11．．．入射側偏光板

12．．．光學補償板對

12a．．．第一光學補償板

12b．．．第二光學補償板

13．．．出射側偏光板

Claims (10)

1. 一種影像顯示裝置，其包括：一液晶面板，其具有一設置於一對基板之間的液晶層；及一光學補償板對，其包含一第一光學補償板及一第二光學補償板，該第一光學補償板為一由一負單軸晶體形成之C板且該第二光學補償板為一由一正單軸晶體形成之C板，其中該第一光學補償板具有一第一光學相差，該第二光學補償板具有一第二光學相差，該液晶面板具有一第三光學相差，一由該第一光學補償板與該第二光學補償板之間的一厚度差而引起之第四光學相差係抵消該液晶面板之該第三光學相差，該液晶面板、該第一光學補償板以及該第二補償板之厚度，以使得該液晶面板之該第三光學相位差與該補償板之該第二光學相位差之量值之和等於該第一光學補償板之該第一光學相位差之一量值，以及至少該第一光學補償板與該第二光學補償板中之一者具有一光軸，該光軸傾斜於與該液晶層之液晶分子之一預傾角之一傾斜方向重合之一方向。
2. 如請求項1之影像顯示裝置，其中該液晶面板在一垂直對準模式下運作且經組態以使該液晶層中之液晶分子在不施加任何電壓時以該預定預傾角傾斜。
3. 如請求項2之影像顯示裝置，其中該負單軸晶體係藍寶石。
4. 如請求項2之影像顯示裝置，其中該正單軸晶體係石英。
5. 如請求項1之影像顯示裝置，其中該光學補償板對經組態以使該第一光學補償板與該第二光學補償板整體地佈置。
6. 如請求項1之影像顯示裝置，其中該光學補償板對經組態以使該第一光學補償板與該第二光學補償板分開地佈置。
7. 如請求項1之影像顯示裝置，其進一步包含：一偏光板，其設置於該液晶面板之一光入射側或光出射側上，其中該偏光板具有該光學補償板對中該第一光學補償板及該第二光學補償板中一者之一功能。
8. 如請求項1之影像顯示裝置，其中該光學補償板對經組態以使該第一光學補償板及該第二光學補償板中之至少一者與該液晶面板之該等基板整體地佈置。
9. 如請求項1之影像顯示裝置，其中該第一光學補償板與該第二光學補償板被提供於該液晶面板的同側上。
10. 一種光學補償器件，其包括：一光學補償板對，其與一具有一設置於一對基板之間的液晶層之液晶面板一起使用，該光學補償板對包含一第一光學補償板及一第二光學補償板，該第一光學補償 板為一由一負單軸晶體形成之C板且該第二光學補償板為一由一正單軸晶體形成之C板，其中該第一光學補償板具有一第一光學相差，該第二光學補償板具有一第二光學相差，該液晶面板具有一第三光學相差，一由該第一光學補償板與該第二光學補償板之間的一厚度差而引導之第四光學相差係抵消該液晶面板之該第三光學相差，該液晶面板，該第一光學補償板，以及該第二補償板之一厚度，以使得該液晶面板之該第三光學相位差與該補償板之該第二光學相位差之量值之和等於該第一光學補償板之該第一光學相位差之一量值，以及至少該第一光學補償板與該第二光學補償板中之一者具有一光軸，該光軸傾斜於與該液晶層之液晶分子之一預傾角之一傾斜方向重合之一方向。