專利名稱：：雙軸雙折射元件及其制造方法、液晶投影機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及與液晶面板一起使用以補(bǔ)償光延遲(retardance)的雙軸雙折射元件，用于制造所述元件的方法以及液晶投影機(jī)。
背景技術(shù)：
：液晶投影機(jī)廣泛用于在屏幕上投射圖像。液晶投影機(jī)分為兩種類型從屏幕正面投射圖像的正投式和從屏幕背面投射圖像的背投式。液晶面板(液晶單元)也分為透射型和反射型，它們均用于液晶投影機(jī)中。當(dāng)投射圖像時，液晶投影機(jī)首先通過將光打到顯示圖像的液晶面板上來產(chǎn)生信息光，并且通過投影透鏡投射所述信息光來在屏幕上形成圖像。然而，按照不同液晶模式工作的液晶面板在每個液晶模式下僅能提供相對較窄的視場。例如在常白TN(扭轉(zhuǎn)向列)液晶面板中，在不施加電壓的情況下垂直液晶層進(jìn)入的線偏振光將沿著扭轉(zhuǎn)配向的液晶分子將它們的偏振波陣面旋轉(zhuǎn)90°。這些線偏振光通過分配于液晶面板的出光側(cè)的偏振器，并且TN液晶面板顯現(xiàn)白色(白色顯示狀態(tài))。相比之下，當(dāng)向液晶層施加電壓時，液晶分子從扭轉(zhuǎn)配向狀態(tài)釋放并且垂直液晶層進(jìn)入的線偏振光將不旋轉(zhuǎn)它們的偏振波陣面而通過所述液晶層。這些線偏振光被偏振器阻擋，并且TN液晶面板呈現(xiàn)黑色(黑色顯示狀態(tài))。然而即使在黑色顯示狀態(tài)下，液晶層向傾斜入射光提供了雙折射。換言之，在黑色顯示狀態(tài)下傾斜進(jìn)入TN液晶面板的光線具有相位差并且在通過液晶層期間被調(diào)制為橢圓偏振光。橢圓偏振光通過出光側(cè)的偏振器，并且降低了黑色顯示的密度，縮窄了TN液晶面板的視場。這一問題源于在承載液晶層的襯底附近的液晶分子。這些液晶分子即使在向液晶層施加電壓時，也沒有完全地垂直于襯底表面配向。即，在襯底附近，液晶分子被配向為與襯底距離更遠(yuǎn)的分子更傾斜于襯底表面。這些逐漸傾斜的液晶分子(以下稱為傾斜成分)對傾斜通過液晶層的光線進(jìn)行雙折射，而它們對垂直通過液晶層的光線幾乎沒有雙折射。因而，TN液晶面板的光調(diào)制性能取決于光線到液晶層的入射角，并且影響黑色顯示的密度。注意，液晶投影機(jī)中，光線從具有與液晶面板的表面法線成約15°的錐角的圓錐形區(qū)域進(jìn)入像素。這種角度相關(guān)性不僅在TN液晶面板中存在，在其它液晶模式的液晶面板中，諸如VAN、OCB和ECB，也會發(fā)現(xiàn)這種角度相關(guān)性，只要它們包含在黑色顯示狀態(tài)中的傾斜成分。另一方面，對于直視型液晶顯示設(shè)備來說，由于角度相關(guān)性造成的對比度降低的問題可以由相位補(bǔ)償器來消除。例如，此類相位補(bǔ)償器已經(jīng)有來自Fujifilm公司的“FujiWVFilmwide-viewΑ”(產(chǎn)品名稱/WV膜)在售。另外，在基板上傾斜沉積的材料的膜(以下，傾斜的沉積膜)可以被用作相位補(bǔ)償器。因為具有雙折射屬性，所以傾斜的沉積膜能夠補(bǔ)償由傾斜成分導(dǎo)致的相位差，并且擴(kuò)大液晶面板的視場(例如參見美國專利號5，638，197)。同時，相位補(bǔ)償器還用于液晶投影機(jī)中以便提高投影圖像的對比度。例如，已有的液晶投影機(jī)具有由無機(jī)材料制成的相位補(bǔ)償器，諸如上述的WV膜(日本專利特許公開2002-14345)。另一示例性應(yīng)用的液晶投影機(jī)具有由在混合取向(hybridorientation)上固化的碟狀(discotic)液晶分子制成的相位補(bǔ)償器(日本專利特許公開2002-131750)。在現(xiàn)有技術(shù)中可能會發(fā)現(xiàn)由無機(jī)材料制成的相位補(bǔ)償器的示例性應(yīng)用，諸如日本專利特性公開2002-31782，其公開了使用單晶藍(lán)寶石、石英或這種單軸雙折射物質(zhì)作為無機(jī)材料相位補(bǔ)償器；美國專利號5，196，953，其公開了具有無機(jī)膜堆疊的雙折射結(jié)構(gòu)的液晶投影機(jī)；和日本專利特性公開2004-102200，其公開了使用不同無機(jī)材料的多個相位補(bǔ)償器組合的液晶投影機(jī)。另外，歐洲專利申請公布號0179640公開了一種用于制造A板的方法，其中在蒸發(fā)器(evaporator)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)基板上傾斜地沉積材料。通常，雙折射特性由三個主折射率定義的折射率橢球來表示。所有上述相位補(bǔ)償器都用作0板，并且向液晶投影機(jī)提供了良好對比度的投影圖像，所述0板具有傾斜于液晶面板表面的折射率橢球。另外，無機(jī)材料傾斜沉積膜在大多數(shù)情況下是雙軸雙折射的，并且被用作0板。這些傾斜沉積膜已知具有不同大小(amplitude)的三個主折射率(參見H.AngusMacleod的"Structure-relatedOpticalPropertiesofThinFilms，，，J.Vac.Sci.Technol.A，卷4，編號3，1986年，第418-422頁)。最大和最小主折射率傾斜于基板表面。相位補(bǔ)償器在由有機(jī)物質(zhì)制成時如果長時間暴露于包含UV的強(qiáng)光，將易于褪色。特別是，在使用更高強(qiáng)度光源并且比直視型液晶監(jiān)視器達(dá)到更高溫度的液晶投影機(jī)中，有機(jī)物質(zhì)相位補(bǔ)償器會差到僅在2，000-3,000小時就開始褪色。當(dāng)由諸如單晶藍(lán)寶石或石英之類的雙折射晶體制成時，相位補(bǔ)償器變得足夠耐用，但是對于晶體的切割表面和厚度來說要求高度精密的控制，使得相位補(bǔ)償器過于昂貴而無法用于商用產(chǎn)品。如上所述，無機(jī)材料的傾斜沉積膜是雙軸雙折射元件。常規(guī)的傾斜沉積膜不能完全補(bǔ)償由于傾斜成分造成的相位差。換句話說，在常規(guī)的傾斜沉積膜中，當(dāng)從基板的表面法線方向觀看時的延遲慢軸(以下，正面延遲)通常與包括傾斜沉積的方向和基板的表面法線的平面平行。通過改變蒸發(fā)角度，可以使慢軸垂直于此平面，但是正面延遲可能仍然只有很小的值。因此，如果常規(guī)的無機(jī)材料傾斜沉積膜用來補(bǔ)償由傾斜成分造成的相位差，那么必須結(jié)合使用具有與液晶面板的表面或A板平行的光軸的延遲器(retarder)?？紤]到上述內(nèi)容，本發(fā)明的目的是提供一種耐用的、低成本和易于制造的雙軸雙折射元件，其可以適當(dāng)?shù)鬲?dú)立補(bǔ)償液晶面板中的相位差。
發(fā)明內(nèi)容為了實(shí)現(xiàn)以上及其它目的，根據(jù)本發(fā)明的雙軸雙折射元件包括在基板上傾斜沉積的無機(jī)材料膜，并且具有主折射率η、π2、η3和慢軸。主折射率nl位于包括所述傾斜沉積的方向和基板的表面法線的平面，并且以不小于10°并且不大于50°的角度傾斜于表面法線。主折射率n2平行于基板的表面。主折射率n3垂直于主折射率nl和n2。主折射率nl、n2和η3滿足關(guān)系表達(dá)式nl>η3和(n2_n3)/(nl_n3)>0.3。當(dāng)從表面法線的方向測量延遲時，慢軸基本上平行于所述主折射率π2。根據(jù)本發(fā)明的液晶投影機(jī)包括至少一個由基板和在該基板上形成的至少一個雙軸雙折射元件組成的相位補(bǔ)償器。此液晶投影機(jī)還包括液晶面板(液晶單元)，用于響應(yīng)于向其施加的電壓來改變液晶分子的配向，并且在黑色顯示狀態(tài)下至少一部分液晶分子傾斜。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，至少一個雙軸雙折射元件被配置為其慢軸垂直于傾斜的液晶分子的慢軸，而且主折射率nl在與傾斜的液晶分子的傾斜方向相反的方向上傾斜。根據(jù)本發(fā)明的雙軸雙折射元件的制造方法包括執(zhí)行傾斜沉積，同時在預(yù)定的角度范圍內(nèi)周期性地改變無機(jī)材料到基板的蒸發(fā)路徑的方位角的步驟。在此傾斜沉積過程中優(yōu)選在圍繞與基板的表面法線平行的軸的一部分環(huán)形路徑之間振動基板。在傾斜沉積過程中，還優(yōu)選旋轉(zhuǎn)基板并且將來自距旋轉(zhuǎn)軸預(yù)定距離的蒸發(fā)源的無機(jī)材料提供至旋轉(zhuǎn)的基板。在這種情況下，優(yōu)選在一部分旋轉(zhuǎn)路徑中將基板與蒸發(fā)源隔離。根據(jù)本發(fā)明，由液晶層中傾斜的液晶分子造成的相位差被適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)償，并且對于液晶投影機(jī)來說提高了圖像對比度。相位補(bǔ)償器包括通過傾斜沉積無機(jī)材料而制成的雙軸雙折射元件，并且它具有耐用性并且可以低成本制造。圖IA和IB是用于圖示液晶分子配向的解釋性視圖；圖2是用于表示由傾斜沉積制作的雙軸雙折射元件的折射率橢球的解釋性視圖；圖3是用于圖示振動蒸發(fā)器的配置的解釋性視圖；圖4是用于圖示振動基板的沉積方向的解釋性視圖；圖5是用于圖示旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器的配置的解釋性視圖；圖6是用于圖示旋轉(zhuǎn)基板的沉積方向的解釋性視圖；圖7是用于相對于液晶面板分配雙軸雙折射元件的解釋性視圖；和圖8是用于具有相位補(bǔ)償器的液晶投影機(jī)的配置圖，所述相位補(bǔ)償器具有雙軸雙折射元件。具體實(shí)施例方式為了提高液晶投影機(jī)的圖像對比度，當(dāng)液晶投影機(jī)的液晶面板顯示黑色時，必須在圖像投射所要求的視場范圍內(nèi)盡最大可能程度地補(bǔ)償相位差。如上所述，在如TN、VAN、0CB或ECB的液晶模式下的液晶面板在黑色顯示狀態(tài)下包含傾斜于襯底表面的液晶分子(以下稱為傾斜成分)。這些傾斜成分對傾斜地通過液晶面板的光線進(jìn)行調(diào)制，并且允許所調(diào)制的光線通過偏振器，導(dǎo)致降低了液晶投影機(jī)的圖像對t匕貞。因此，為了提高液晶投影機(jī)的圖像對比度，相位補(bǔ)償器的折射率橢球需要根據(jù)傾斜成分來傾斜。然而，僅僅使用具有傾斜于液晶表面或0板的折射率橢球的延遲器作為相位補(bǔ)償器無法對由液晶層中的垂直成分造成的相位差提供適當(dāng)?shù)囊暯茄a(bǔ)償。如圖IA所示，在黑色顯示狀態(tài)下，TN液晶面板20中的液晶分子21可以根據(jù)它們的配向分為垂直成分22和傾斜成分23。位于液晶層25中心的垂直成分22從扭轉(zhuǎn)配向的相位釋放并且在黑色顯示狀態(tài)下大致均勻地垂直配向于襯底表面。另一方面，傾斜成分23位于襯底表面附近，并且分為一個襯底26附近的成分23a和另一襯底27附近的成分23b。在黑色顯示狀態(tài)下，隨著傾斜成分23遠(yuǎn)離襯底26、27，它們逐漸地增加傾斜角。同時，附圖標(biāo)記28、29是附著到襯底(其由玻璃等制成)的內(nèi)表面的配向膜。在圖IB中，傾斜成分23a接近于相同傾斜角的傾斜成分24a。類似地，傾斜成分23b接近于相同傾斜角的傾斜成分24b。這些傾斜成分24a、24b中的每個可以被認(rèn)為是單軸正0板。如上所述大致均勻地垂直配向于襯底表面的垂直成分22被認(rèn)為是正C板。因此，為了在整個預(yù)定視場范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)償相位差，需要根據(jù)傾斜成分24a(或24b)來制造相位補(bǔ)償器。具體而言，當(dāng)傾斜成分24a(或24b)的對稱平面被定義為垂直于襯底26(或27)的平面并且包括傾斜成分24a(或24b)的配向方向，并且相位補(bǔ)償器的折射率橢球的對稱平面被定義為包括主折射率nl和n3的平面時，應(yīng)當(dāng)滿足以下三個條件1、傾斜成分24a(或24b)和折射率橢球的對稱平面基本上相互重合。2、傾斜成分24a(或24b)和折射率橢球相對于襯底的表面在相反方向上傾斜。3、由傾斜成分24a(或24b)造成的正面延遲的慢軸正交于由相位補(bǔ)償器造成的正面延遲的慢軸。盡管如此，條件1不必是嚴(yán)格的，但是它需要大致被滿足。例如，這樣的相位補(bǔ)償器，即，該相位補(bǔ)償器的折射率橢球被配向為沿著厚度方向逐漸地扭轉(zhuǎn)以便補(bǔ)償傾斜成分中略微扭轉(zhuǎn)的分子，被認(rèn)為可滿足條件1。雙軸雙折射元件40由無機(jī)材料制成，并且被用作相位補(bǔ)償器。在圖2所示出的優(yōu)選實(shí)施例中，雙軸雙折射元件40是傾斜沉積膜，其通過在基板(未示出)上傾斜沉積無機(jī)材料來制成。在附圖中，附圖標(biāo)記40a、40b分別指代雙軸雙折射元件40的底表面和頂表面。底表面40a與基板接觸。雙軸雙折射元件40的主折射率nl位于由向基板蒸發(fā)無機(jī)材料的方向(以下稱為沉積方向)和基板的表面法線所定義的平面中。主折射率n2位于X軸方向上，其垂直于主折射率nl并與基板表面平行。主折射率π3位于垂直于主折射率nl、n2的方向上。應(yīng)當(dāng)注意，由主折射率nl、n2和n3定義的折射率橢球41通常在沉積方向上并不傾斜。換句話說，當(dāng)雙軸雙折射元件40的表面法線被認(rèn)為是Z軸上的正方向時，Z軸和沉積方向之間的(極角)角度α并不與Z軸和主折射率nl之間的角度θ—致。折射率橢球41的極角α和傾斜角θ之間的關(guān)系取決于各種因素，包括要使用的蒸發(fā)器的特性和無機(jī)材料的屬性。同時，Y軸方向垂直于X軸和Z軸方向。當(dāng)雙軸雙折射元件40被用作滿足以上條件的相位補(bǔ)償器時，雙軸雙折射元件40的厚度和折射率橢球41的傾斜角θ基于黑色顯示狀態(tài)下液晶面板的延遲(dAn)和所施加的電壓來確定。另外，傾斜沉積膜中雙軸雙折射元件的光學(xué)特性取決于主折射率nl、n2、n3，nl到表面法線的傾斜角θ以及膜的厚度。這些參數(shù)的值由各種條件來確定，諸如要使用的無機(jī)材料(沉積材料)、蒸發(fā)器的類型和形狀以及沉積條件，并且應(yīng)由實(shí)驗獲得的制造條件來控制。例如，傾斜角θ可以由在蒸發(fā)源和基板之間的角度來控制。另外，可以由沉積材料量來控制膜的厚度。為了表達(dá)上述條件3所必需的主折射率nl、n2和η3之間的大小關(guān)系，引入根據(jù)等式T=(n2-n3)/(nl-n3)所導(dǎo)出的T值。習(xí)慣上說，雙軸雙折射元件40的兩個光軸之間的角度跨90度角可以被標(biāo)記為“正光性”或“負(fù)光性”。然而當(dāng)光軸不可測量時，這樣的標(biāo)記是困難的并且無法用數(shù)值表達(dá)大小關(guān)系。這是在本說明書中使用T值的原因。T值對應(yīng)于折射率橢球的形狀。例如，當(dāng)T值近似為0時，折射率橢球是在主折射率nl的方向上以對稱軸為中心的正單軸雙折射。例如，當(dāng)T值近似為1.0時，折射率橢球是在主折射率n3的方向上以對稱軸為中心的負(fù)單軸雙折射。除這種具體T值之外，折射率橢球通常是雙軸的。此外，雙折射元件可以具有1及以上的T值，并且在這種情況下T值仍然對應(yīng)于折射率橢球的形狀。傾斜沉積膜通常具有在1.0和0之間的T值。特別是，利用基板表面和蒸發(fā)源之間的傾斜角被固定的常規(guī)傾斜沉積方法，所產(chǎn)生的傾斜沉積膜具有近似在0.05和0.3之間的T值。即，π2的值接近n3的值，并且在nl方向上折射率橢球被拉長。采用上述現(xiàn)有技術(shù)文檔“Structure-relatedOpticalPropertiesofThinFilms”的傾斜沉積膜作為例子，如下面的表1所示，T值在0.13和0.26之間。表1示出了即使當(dāng)沉積方向的極角α(度)改變時&02膜的T值仍基本上保持不變。這表明在常規(guī)的傾斜沉積方法中很難控制T值。[表1]<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>T值不僅與雙軸雙折射元件的傾斜角θ緊密相關(guān)，而且與雙折射元件的視角擴(kuò)展特性緊密相關(guān)。即，傾斜角θ和T值的最優(yōu)組合帶來極好的視角擴(kuò)展特性并且提供最佳的視角補(bǔ)償效應(yīng)。應(yīng)當(dāng)注意，液晶投影機(jī)待補(bǔ)償?shù)囊暯鞘亲员砻娣ň€的20度范圍，并且傾斜角θ和T值的一個以上組合可以提供最佳的視角補(bǔ)償效應(yīng)。為了適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)償整個液晶投影機(jī)所需的視場范圍的相位差，雙軸雙折射元件40的τ值優(yōu)選可以大于0.3，并且更優(yōu)選地是大于0.5，并且再優(yōu)選大于或等于0.6。另外，折射率橢球的傾斜角θ(S卩，主折射率nl到襯底的表面法線的角度)優(yōu)選不小于10°并且不大于50°，并且更優(yōu)選不小于10°并且不大于40°，并且再優(yōu)選不小10°并且不大于30°。應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)T值變得更大時，最優(yōu)的傾斜角θ將變得更大。還應(yīng)當(dāng)注意，可以制造主折射率η2大于主折射率nl的雙折射元件，并且因此η2的大小可以在實(shí)踐可達(dá)到的范圍內(nèi)確定。三個主折射率和折射率橢球的傾斜角確定了由相位補(bǔ)償器造成的相位差的角度相關(guān)性。因此考慮三個主折射率、折射率橢球的傾斜角和膜厚度來制造雙軸雙折射元件40。當(dāng)膜厚度增加時，由雙折射元件40造成的相位差增加。另外，盡管相位差取決于視角，但是視角之間的相位差的比率不由膜厚度而是由三個主折射率和折射率橢球的傾斜角來確定。因此，為了滿足以上條件1到3，應(yīng)確定膜厚度和主折射率的大小以使得液晶面板和相位補(bǔ)償器產(chǎn)生量相等但是符號相反的相位差。然而這些參數(shù)并非是一致確定的，而是考慮到液晶面板的延遲和視角特性獨(dú)立地確定。根據(jù)本發(fā)明的相位補(bǔ)償器由基板和雙折射元件40組成，所述雙折射元件40為在基板上傾斜沉積的無機(jī)材料的沉積膜。利用改變無機(jī)材料落向基板的方位角來執(zhí)行傾斜沉積過程。具體而言，使用圖3中示出的振動蒸發(fā)器60。此振動蒸發(fā)器60具有容器62，所述容器62在外殼61中旋轉(zhuǎn)，就像轉(zhuǎn)臺一樣。容器62分別承載沉積材料63a、63b。沉積材料63a在抽空的外殼61中由輻射自電子槍66的電子束67熔化并蒸發(fā)，從而執(zhí)行真空沉積。在該過程期間，開關(guān)快門(shutter)64以開始并中止真空沉積。另外，可以旋轉(zhuǎn)容器62以選擇沉積材料63a、63b的其中之一。在容器62上方，傾斜地安裝基板支架68?；逯Ъ?8夾持由玻璃等制成的基板69。傾斜基板支架68，以使得基板支架68的夾持表面的表面法線與自沉積材料63a的豎直線P之間形成角度a。因此，基板69的沉積表面從線P傾斜角度α，并且沉積方向的極角與角度α—致。注意，基板支架68可繞著垂直于附圖紙面的軸旋轉(zhuǎn)，并且可以調(diào)節(jié)角度α以提供所需的極角?；逯Ъ?8也可繞著軸68a旋轉(zhuǎn)。在沉積過程期間繞著軸68a旋轉(zhuǎn)基板支架68允許以恒定的極角改變沉積材料63a的蒸發(fā)路徑至基板69的參考位置的方位角β。由此制造相位補(bǔ)償器以滿足上述條件1到3。優(yōu)選在繞著軸68a的預(yù)定角度范圍之間向前和向后擺動(振動)基板支架68。該振動的角度范圍優(yōu)選大于0°并且不大于90°，并且更優(yōu)選地是不小于10°并且不大于90°，并且再優(yōu)選是不小于10°并且不大于60°。如圖4所示，當(dāng)從基板69觀看時，蒸發(fā)源71在以旋轉(zhuǎn)軸72為中心的圓弧路徑73上振動，所述旋轉(zhuǎn)軸72平行于基板69的表面法線。具體而言，蒸發(fā)源71在方位角β之間振動，同時保持到基板69的角度α不變。換句話說，沉積材料63a來自方位角β的范圍內(nèi)同時極角保持為α，并且在基板69上累積。在此過程中，沉積材料63a在主折射率η2的方向上擴(kuò)展并累積，相應(yīng)地增加主折射率η2的值。另外，控制振動速度以遠(yuǎn)快于累積速度可以防止雙軸雙折射元件的物理微觀結(jié)構(gòu)以S形狀扭曲，并且允許主折射率nl在由蒸發(fā)源的時間平均位置所定義的方向(平均沉積方向)L1上傾斜。注意，本發(fā)明不限于振動蒸發(fā)器60。例如，如圖5所示，可以利用旋轉(zhuǎn)式蒸發(fā)器82來制造相位補(bǔ)償器。旋轉(zhuǎn)式蒸發(fā)器82包括基座81、旋轉(zhuǎn)軸83、基板支架84和蒸發(fā)源86?；?1從蒸發(fā)源86觀看時向內(nèi)或凹進(jìn)地成圓形，并且繞著旋轉(zhuǎn)軸83在一個方向上旋轉(zhuǎn)。基板支架84附著到基座81的凹陷表面，每個基板支架84夾持基板69。蒸發(fā)源86在旋轉(zhuǎn)軸83下方偏離其預(yù)定距離。即，蒸發(fā)源86設(shè)置為偏心于基座81的旋轉(zhuǎn)軸。如圖6所示，當(dāng)從與基座81—起旋轉(zhuǎn)的基板69觀看時，蒸發(fā)源86在環(huán)形路徑87上旋轉(zhuǎn)。這導(dǎo)致極軸α和方位角β在預(yù)定的角度范圍內(nèi)連續(xù)地改變。因此，沉積材料在預(yù)定的角度范圍內(nèi)從不同的方位角β連續(xù)地飛出，并且在主折射率η2的方向上累積，相應(yīng)地增加主折射率n2的值。另外，控制基座81的旋轉(zhuǎn)速度以遠(yuǎn)快于沉積材料的累積速度可以防止雙軸雙折射元件的物理微觀結(jié)構(gòu)以螺旋形狀扭曲，并且允許主折射率n3在由蒸發(fā)源86的時間平均位置所定義的方向(平均沉積方向)L2上傾斜。當(dāng)使用旋轉(zhuǎn)式蒸發(fā)器82時，優(yōu)選在基板69的一部分旋轉(zhuǎn)路徑中將基板69與蒸發(fā)源86隔離。例如，可以在基座81和蒸發(fā)源86之間提供具有裂縫的隔離板。此隔離板改變基板69的沉積材料的極角α和方位角α的分布。因此，調(diào)節(jié)隔離區(qū)域改變了T值和主折射率nl和π3至基板表面的傾斜角。由此制造的相位補(bǔ)償器被配置為相對于必要的視場范圍內(nèi)的光線，液晶層中的傾斜成分的傾斜方向和相位補(bǔ)償器的正面延遲的慢軸變得近似彼此垂直。另外，與由液晶層中的傾斜成分造成的相位差相比，相位補(bǔ)償器被定向為逆轉(zhuǎn)了相位差的增加和減少。由此配置的相位補(bǔ)償器可以補(bǔ)償在預(yù)定的視場范圍中對光線造成的相位差的角度相關(guān)性。因而，對于液晶面板來說擴(kuò)大了視場，并且提高了液晶投影機(jī)的圖像對比度。S卩，如圖7所示，雙軸雙折射元件40被配置為在液晶層25中的傾斜成分24和折射率橢球41在分別相對于Z軸的Y軸的正和負(fù)方向上傾斜。在此狀態(tài)下，由傾斜成分24造成的正面延遲的慢軸方向L3平行于Y軸。另外，由雙軸雙折射元件40造成的正面延遲的慢軸方向L4平行于X軸。因此傾斜成分24和雙軸雙折射元件40的慢軸方向彼此垂直。由于TN液晶面板20的液晶層25包含傾斜成分24a、24b，如上所述，所述傾斜成分24a,24b位于上和下襯底附近，需要具有雙軸雙折射元件40的兩個相位補(bǔ)償器分別處理傾斜成分24a、24b。具體而言，兩個相位補(bǔ)償器被配置為它們正面延遲的慢軸彼此垂直。然而不必分別配置這些相位補(bǔ)償器，而是可以在單個基板的兩面形成雙軸雙折射元件40。作為選擇，雙軸雙折射元件40可以在基板的一側(cè)上涂覆。應(yīng)當(dāng)注意，即使單層的雙軸雙折射元件40也可以補(bǔ)償由傾斜成分24a、24b之一造成的相位差，并且在一定程度上提高TN液晶面板的對比度。另一方面，在VAN液晶面板中，液晶分子以大約5°的預(yù)傾斜配向于襯底的表面法線，并且它們造成預(yù)定的視場范圍內(nèi)的光線的相位差。因此，VAN液晶面板需要一個具有雙軸雙折射元件40的相位補(bǔ)償器，被配置為其正面延遲的慢軸垂直于液晶分子的預(yù)傾斜方向。當(dāng)與OCB液晶面板組合時，涂覆兩個具有雙軸雙折射元件40的相位補(bǔ)償器，使得它們的折射率橢球在相反方向上傾斜并且它們的正面延遲的慢軸彼此平行。在ECB液晶面板中，傾斜成分在電壓施加狀態(tài)下位于液晶層中的兩個點(diǎn)，并且彼此平行配向。因此，ECB液晶面板需要一個具有雙軸雙折射元件40的相位補(bǔ)償器。雙軸雙折射元件40可以與負(fù)C板組合。此C板可以是有機(jī)聚合物板，或者薄膜結(jié)構(gòu)雙折射元件。無論液晶模式為何，在偏振器和液晶面板之間提供至少一個雙軸雙折射元件40將顯著地提高屏幕上投影圖像的對比度。下面將以幾個例子來描述這一特征。[例子1]使用振動蒸發(fā)器60，以每秒0.2nm的沉積速度將組合物&02_Ti02傾斜地沉積到硼硅酸鹽玻璃的基板上，以便形成具有1.5μm的物理膜厚度的雙軸雙折射元件。在蒸發(fā)源和基板之間的距離是600mm，并且極角α是70°。以每分鐘10圈的速度在士30°的范圍之間振動基板。利用SEM觀察由此得到的傾斜沉積膜的橫截面，將發(fā)現(xiàn)相對于基板的表面法線傾斜35°的規(guī)則的微觀結(jié)構(gòu)。然而并未發(fā)現(xiàn)對應(yīng)于基板振動的周期性微觀結(jié)構(gòu)。具有雙軸雙折射元件的此相位補(bǔ)償器呈現(xiàn)65nm到550nm光的正面延遲，主折射率nl為1.760，n2為1.730并且n3為1.640。T值為0.75。折射率橢球到基板的表面法線的傾斜角θ為24°。當(dāng)從基板觀看時，此相位補(bǔ)償器的正面延遲的慢軸垂直于蒸發(fā)源的旋轉(zhuǎn)軸到基板上的正交投影。[例子2]除物理膜厚度為2.0μm之外，在與例子1相同的條件下獲得在基板上具有雙軸雙折射元件的相位補(bǔ)償器。此相位補(bǔ)償器呈現(xiàn)IOnm到550nm光的正面延遲，主折射率nl為1.800，π2為1.782并且π3為1.743。T值為0.68。折射率橢球到基板的表面法線的傾斜角θ為24°。與例子1類似，當(dāng)從基板觀看時，此相位補(bǔ)償器的正面延遲的慢軸垂直于蒸發(fā)源的旋轉(zhuǎn)軸到基板上的正交投影。隨后將此相位補(bǔ)償器與具有VAN液晶面板的液晶投影機(jī)組合，投影圖像的對比度從8001提高到15001。[例子3]使用旋轉(zhuǎn)式蒸發(fā)器82，以每秒0.2nm的沉積速度在玻璃基板上傾斜地沉積五氧化二鉭，以便形成物理膜厚度為1.0μm的雙軸雙折射元件。蒸發(fā)源和基座的旋轉(zhuǎn)軸之間的距離為400mm，并且基板放置于距離旋轉(zhuǎn)軸450mm處并且保持在IOOOmm高。以每分鐘10圈的速度來旋轉(zhuǎn)基座，并且在此旋轉(zhuǎn)期間沉積方向的極角α從72°改變?yōu)?5°，并且方位角β在士23°范圍之間變化。具有雙軸雙折射元件的此相位補(bǔ)償器呈現(xiàn)50nm到550nm光的正面延遲，主折射率nl為1.800，π2為1.782并且π3為1.744。T值為0.68。折射率橢球到基板的表面法線的傾斜角θ為24°。當(dāng)從基板觀看時，此相位補(bǔ)償器的正面延遲的慢軸垂直于蒸發(fā)源的旋轉(zhuǎn)軸到基板上的正交投影。然后將這些相位補(bǔ)償器中的兩個與具有TN液晶面板的液晶投影機(jī)組合，投影圖像的對比度從4501提高到10001。如圖8所示，液晶投影機(jī)100包括投影透鏡116、光源單元126和信息光生成部件127，用于從光源單元126發(fā)射的光線來生成信息光。光源單元126包括燈131、反射鏡132、UV截止濾波器133、積分器134、中繼透鏡137、準(zhǔn)直透鏡138、偏振器139和鏡子141。燈131是諸如氙氣燈之類的高強(qiáng)度光源，并且發(fā)射自然的非偏振白光。來自燈131的白光進(jìn)入UV截止濾波器133以去除紫外線，并且被指向積分器134。反射鏡132例如具有橢圓曲面，并且燈131被置于此曲面的一個焦點(diǎn)附近。曲面的另一焦點(diǎn)位于積分器134的一端附近。因此反射鏡132可以有效地將來自燈131的白光引到積分器134。積分器134均勻地混合來自燈131的白光，并且通過中繼透鏡137將它引到準(zhǔn)直透鏡138。準(zhǔn)直透鏡138將來自積分器134的光轉(zhuǎn)換為光源軸L2的平行光，并且將其引到偏振器139。偏振器139將來自準(zhǔn)直透鏡138的光轉(zhuǎn)換為線偏振光，并且通過鏡子141將它引到信息光生成部件127的二向色鏡142。信息光生成部件127包括二向色鏡142、143；液晶面板(液晶單元)146、147、148；相位補(bǔ)償器161、162、163和正交二向色棱鏡155。二向色鏡142定位為在其表面法線和入射光的光軸之間形成45度角。此二向色鏡142透射來自光源單元126的S偏振白光中的紅光分量，并且將它們引到反射鏡144。反射鏡144將來自二向色鏡142的紅光引到液晶面板146。同時，二向色鏡142反射白光中的綠光和藍(lán)光分量，并且將它們引到二向色鏡143。二向色鏡143定位為在其表面法線和入射光的光軸之間形成45度角。二向色鏡143反射來自二向色鏡142的光中的綠光分量，并且將它們引到液晶面板147。同時，二向色鏡143透射來自二向色鏡142的光中的藍(lán)光分量，并且將它們引到反射鏡158。此藍(lán)光被反射鏡158和另一反射鏡159反射，并且被引到液晶面板148。液晶面板146是透射型IXD，并且布置在偏振器151和分析器152之間。偏振器151將通過液晶面板146的光線轉(zhuǎn)換為沿著透射軸偏振的光。分析器152配置為所謂的正交尼科爾(crossed-Nichol)，以使得其透射軸垂直于偏振器151的透射軸，以便僅透射來自液晶面板146的光線中在透射軸方向上偏振的光線并且將它們引到正交二向色棱鏡155。液晶面板146由投影機(jī)驅(qū)動部件(未示出)控制，并且顯示在從計算機(jī)等獲取的圖像數(shù)據(jù)中的紅色分量作為灰度級圖像。因此，來自反射鏡144的紅光當(dāng)它通過偏振器151、液晶面板146和分析器152時被轉(zhuǎn)換為攜帶投影圖像的紅色分量信息的紅色信息光。類似地，液晶面板147是透射型IXD，被布置在偏振器153和分析器154之間，并且顯示圖像數(shù)據(jù)中的綠色分量作為灰度級圖像。來自二向色鏡143的綠光當(dāng)它通過偏振器153、液晶面板147和分析器154時被轉(zhuǎn)換為攜帶投影圖像的綠色分量信息的綠色信息光。然后，綠色信息光進(jìn)入正交二向色棱鏡155。類似地，液晶面板148是透射型LCD，被布置在偏振器156和分析器157之間，并且顯示圖像數(shù)據(jù)中的藍(lán)色分量作為灰度級圖像。來自反射鏡159的藍(lán)光當(dāng)它通過偏振器156、液晶面板148和分析器157時被轉(zhuǎn)換為攜帶投影圖像的藍(lán)色分量信息的藍(lán)色信息光。然后，藍(lán)色信息光進(jìn)入正交二向色棱鏡155。使用玻璃或這類透明材料將正交二向色棱鏡155制成基本立方體，并且具有兩個正交的二向色表面155a、155b。二向色表面155a反射紅光并且透射綠光。另一方面，二向色表面155b反射藍(lán)光并且透射綠光。即，正交二向色棱鏡155將紅、綠和藍(lán)色信息光組合成投射光，其隨后作為全色投影圖像被投射到屏幕128上。如上所述，相位補(bǔ)償器161是由在基板69上傾斜沉積的無機(jī)材料制成的薄膜雙軸雙折射元件170。相位補(bǔ)償器161被布置于偏振器151和分析器152之間，并且補(bǔ)償通過偏振器151、液晶面板146和分析器152的光線的延遲。具有與相位補(bǔ)償器161相同結(jié)構(gòu)的相位補(bǔ)償器162被布置于偏振器153和分析器154之間，并且補(bǔ)償通過偏振器153、液晶面板147和分析器154的光線的延遲。類似地，相位補(bǔ)償器163補(bǔ)償通過偏振器156、液晶面板148和分析器157的光線的延遲。相位補(bǔ)償器161到163中的每個僅被分配在偏振器和分析器之間，并且可以布置于偏振器和液晶面板之間或者分析器和液晶面板之間。另外，雙軸雙折射元件可以與偏振器、分析器或液晶面板集成。此外，具有雙軸雙折射元件的此相位補(bǔ)償器還可以用于反射型液晶面板。在本發(fā)明中可以進(jìn)行各種改變和修改并且它們應(yīng)當(dāng)被理解為在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明優(yōu)選應(yīng)用于具有液晶面板的圖像顯示設(shè)備，諸如液晶投影機(jī)和液晶電視。權(quán)利要求一種通過在基板上傾斜沉積無機(jī)材料而形成的雙軸雙折射元件，包括在包括所述傾斜沉積的方向和所述基板的表面法線的平面中的主折射率n1，所述主折射率n1以不小于10°并且不大于50°的角度傾斜于所述表面法線；與所述基板的表面平行的主折射率n2；垂直于所述主折射率n1和n2的主折射率n3，其中所述主折射率n1、n2和n3滿足關(guān)系表達(dá)式n1＞n3和(n2-n3)/(n1-n3)＞0.3；以及當(dāng)從所述表面法線的方向測量相位差時基本上平行于所述主折射率n2的慢軸。2.一種液晶投影機(jī)，包括至少一個相位補(bǔ)償器，該相位補(bǔ)償器具有至少一個如權(quán)利要求1所述的雙軸雙折射元件。3.如權(quán)利要求2所述的液晶投影機(jī)，還包括液晶面板，用于響應(yīng)于向其施加的電壓來改變液晶分子的配向，至少一部分所述液晶分子在黑色顯示狀態(tài)下是傾斜的，其中，將至少一個所述雙軸雙折射元件取向為使得所述慢軸垂直于傾斜的液晶分子的慢軸，并且所述主折射率nl在與所述傾斜的液晶分子的傾斜方向相反的方向上傾斜。4.一種通過在基板上傾斜沉積無機(jī)材料來制造雙軸雙折射元件的方法，包括步驟執(zhí)行所述傾斜沉積，同時在預(yù)定的角度范圍內(nèi)周期性地改變所述無機(jī)材料到所述基板的蒸發(fā)路徑的方位角。5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述傾斜沉積步驟還包括在圍繞平行于所述基板的表面法線的軸的一部分環(huán)形路徑之間振動所述基板。6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述傾斜沉積步驟還包括旋轉(zhuǎn)所述基板；以及將來自距所述旋轉(zhuǎn)的軸預(yù)定距離的蒸發(fā)源的所述無機(jī)材料蒸發(fā)并沉積在旋轉(zhuǎn)的基板上。7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中在一部分所述旋轉(zhuǎn)的路徑中所述基板與所述蒸發(fā)源隔罔。全文摘要通過在基板(69)上傾斜沉積無機(jī)材料來制造具有雙軸雙折射元件(40)的相位補(bǔ)償器。無機(jī)材料的蒸發(fā)路徑的極角控制在到基板(69)的表面法線的預(yù)定角度范圍內(nèi)。在傾斜沉積過程中，基板(69)在水平方向上振動。相位補(bǔ)償器配置為其慢軸(L4)垂直于液晶面板(20)中傾斜成分(24a，24b)的慢軸(L3)，并且折射率橢球(41)在與所述傾斜成分(24a，24b)的傾斜方向相反的方向上傾斜。文檔編號G03B21/00GK101802663SQ20088010775公開日2010年8月11日申請日期2008年9月18日優(yōu)先權(quán)日2007年9月21日發(fā)明者中川謙一,橋爪太朗,高橋裕樹申請人:富士膠片株式會社