[发明专利]延迟补偿板、延迟补偿器、液晶显示装置以及投射型图像显示装置

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求于2006年9月14日向日本专利局提交的日本专利申请第2006-250143号的优先权，将其全部内容并入本文作为参考。

技术领域

本发明涉及一种用于补偿例如液晶面板的延迟的延迟补偿板、延迟补偿器、液晶显示装置以及使用该延迟补偿板、延迟补偿器和液晶显示装置的投射型图像显示装置。

背景技术

已知存在一种作为投射型图像显示装置的投射装置，通过将图像的放大投射运行到屏幕上而实现放大的图像。尤其是在近几年，所谓的液晶投射装置已被传播，该液晶投射装置在被液晶显示装置调制后将从光源发射的光束投射到屏幕上。液晶显示装置基于与用于液晶面板的液晶分子的种类相对应的显示方式来显示图像。

例如，VA(垂直配向)模式液晶显示装置已被众所周知。VA模式液晶显示装置包括液晶分子，该液晶分子被密封在构成液晶面板、表现负的介电各向异性的一对基板之间。在VA模式液晶显示装置中，液晶分子在没有电场施加其上的情况下，几乎垂直于基板的主表面配向，以便光束可以穿过液晶层而几乎不改变它的偏光面。因此，在没有施加电压的情况下，通过在基板的上端和下端设置起偏振片(偏光板，polarizing plate)，可以获得优异的黑态(blackstate)。相反，在电场施加其上的情况下，分子倾斜于基板的主表面配向，并且合成的双折射使入射光束的偏光面旋转。VA模式液晶显示装置优于TN(扭曲向列)模式液晶显示装置的一个优点在于VA模式液晶显示装置能实现更高的对比度。

在电场施加其上的情况下，通过倾斜配向液晶分子来构造VA模式液晶显示装置以获得双折射性能。因此，该装置在没有电场施加其上的情况下，以极其小的倾斜角(预倾斜角)预先配向液晶分子。因为液晶分子在没有电场施加其上的情况下以这种方式被配向为稍微倾斜于，而不是完全垂直于基板的主表面，所以液晶面板引起残留延迟。为此，来自垂直方向的入射光的偏光面稍微旋转，从而导致来自偏光面的光的泄漏和对比度的降低。

VA模式在没有电场的情况下还引起对倾斜入射光的延迟。因此，该装置在入射光的圆锥角增加(F#减少)时降低对比度从而获得更高的亮度(辉度)。

另一方面，已知存在一种投射型图像显示装置，例如三板型液晶投射仪，该三板型液晶投射仪具有对应于RGB的每种颜色的三个液晶面板。投射型图像显示装置通常采用棱镜型偏振光分束器(PBS)用于偏光分离(polarization splitting)。然而，棱镜型偏振光分束器经受大的角度相关性(angular dependence)，并且导致对比度的降低。目的在于确保对比度的圆锥角的限制导致了亮度(辉度)方面的不利。

因此，已经提出在液晶面板和起偏振片之间设置λ/4板(1/4波长板)从而校正由棱镜型偏振光分束器引起的对比度的降低(参见日本专利申请公开号3019813(在下文中称作“专利文献1”))。

代替使用棱镜型偏振光分束器，还已经提出使仅表现小的角度相关性的线栅偏振器、反射型液晶面板、以及延迟板进行组合，该延迟板可以补偿归因于液晶面板的预倾斜角的残留延迟、和对倾斜入射光的延迟(参见日本未审查专利申请公开号2005-18071(在下文中称作“专利文献2”))。

日本未审查专利申请公开号2006-189753(在下文中称作“专利文献3”)披露了一种通过使用延迟补偿元件的液晶投射仪，该延迟补偿元件由具有由无机材料制成的、交替堆叠其中的高折射率层和低折射率层的第一光学各向异性层、以及具有保持混合配向的可聚合液晶化合物的第二光学各向异性层组成，使得其分子的配向角在液晶元件的厚度方向上变化，从而补偿由液晶元件引起的延迟。

发明内容

然而，由于预倾斜角引起的偏光面的旋转根据液晶面板进行变化，使得待补偿的残留延迟从一个面板变化到另一面板上。由于其它光学组件的设置角度的变化，所以仅简单地通过在液晶面板和起偏振片之间设置1/4波长板来稳定地调整对比度是很困难的。

另一方面，一种调整对比度的可能的方法可以是例如沿着垂直位于液晶面板中心的轴旋转1/4波长板。然而，1/4波长板引起在关于旋转角的延迟中的很大的变化，并需要在1/4波长板旋转中的极高精度(例如0.5°或更小)，使得难以优化对比度。

专利文献3中描述的无机光学多层膜与液晶的组合提出了以下问题。

首先，液晶很大程度上改变了与温度变化相关的延迟，证明仅有有限的耐环境性能。对投射型图像显示装置中暴露于高亮度光束的延迟补偿板需要高水平的耐环境性能。