投影型顯示裝置和直視型顯示裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及使用反射型液晶元件作為空間調(diào)制元件的投影型顯示裝置和直視型顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，配置成在屏幕上投影圖像的投影儀(投影型顯示裝置)不僅廣泛用在辦公室中，而且還用在家庭中。投影儀使用光閥(空間調(diào)制元件)調(diào)制來自光源的光，以產(chǎn)生圖像光，并將圖像光投影到屏幕上，由此進(jìn)行顯示(例如參照專利文獻(xiàn)PTL I和2)。近來，開始普及手掌大小的超小型投影儀、內(nèi)置有超小型投影儀的移動(dòng)電話等。
[0003]引用列表
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]PTL 1:日本待審專利申請(qǐng)公開N0.2011-128634
[0006]PTL 2:日本待審專利申請(qǐng)公開N0.2010-48903

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在上述投影儀中，一般要求提高對(duì)比度，以提高顯示圖像質(zhì)量。更具體地說，例如在使用反射型液晶元件作為空間調(diào)制元件的情形中，為了提高對(duì)比度，希望在黑顯示時(shí)抑制來自光學(xué)系統(tǒng)的漏光，由此減小黑顯示時(shí)的輝度(luminance)。
[0008]因此，希望提供能抑制黑顯示時(shí)的漏光以提高對(duì)比度的投影型顯示裝置和直視型顯示裝置。
[0009]根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的投影型顯示裝置包括:照明光學(xué)系統(tǒng)，所述照明光學(xué)系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)光源；反射型液晶元件，所述反射型液晶元件通過基于輸入的圖像信號(hào)調(diào)制來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的光而產(chǎn)生圖像光；偏振分束器，所述偏振分束器設(shè)置在所述照明光學(xué)系統(tǒng)與所述反射型液晶元件之間的光路上；偏振補(bǔ)償元件，所述偏振補(bǔ)償元件設(shè)置在所述偏振分束器與所述反射型液晶元件之間的光路上，且所述偏振補(bǔ)償元件對(duì)入射光施加相位差，以改變所述入射光的偏振狀態(tài)；和投影光學(xué)系統(tǒng)，所述投影光學(xué)系統(tǒng)對(duì)由所述反射型液晶元件產(chǎn)生、且之后經(jīng)由穿過所述偏振補(bǔ)償元件和所述偏振分束器的光路而入射的圖像光進(jìn)行投影。上述偏振補(bǔ)償元件具有沿光軸彼此面對(duì)的第一表面和第二表面，并在從所述第一表面?zhèn)热肷涔鈺r(shí)和在從所述第二表面?zhèn)热肷涔鈺r(shí)施加彼此極性相反并且絕對(duì)值大致相等的相位差。
[0010]根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的直視型顯示裝置包括:照明光學(xué)系統(tǒng)，所述照明光學(xué)系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)光源；反射型液晶元件，所述反射型液晶元件通過基于輸入的圖像信號(hào)調(diào)制來自所述照明光學(xué)系統(tǒng)的光而產(chǎn)生圖像光；偏振分束器，所述偏振分束器設(shè)置在所述照明光學(xué)系統(tǒng)與所述反射型液晶元件之間的光路上；偏振補(bǔ)償元件，所述偏振補(bǔ)償元件設(shè)置在所述偏振分束器與所述反射型液晶元件之間的光路上，且所述偏振補(bǔ)償元件對(duì)入射光施加相位差，以改變所述入射光的偏振狀態(tài)；投影光學(xué)系統(tǒng)，所述投影光學(xué)系統(tǒng)對(duì)由所述反射型液晶元件產(chǎn)生、且之后經(jīng)由穿過所述偏振補(bǔ)償元件和所述偏振分束器的光路而入射的圖像光進(jìn)行投影；和透射型屏幕，所述透射型屏幕顯示從所述投影光學(xué)系統(tǒng)投影的所述圖像光。上述所述偏振補(bǔ)償元件具有沿光軸彼此面對(duì)的第一表面和第二表面，并在從所述第一表面?zhèn)热肷涔鈺r(shí)和在從所述第二表面?zhèn)热肷涔鈺r(shí)施加彼此極性相反且絕對(duì)值大致相等的相位差。
[0011]在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的投影型顯示裝置和直視型顯示裝置中，從照明光學(xué)系統(tǒng)中的光源發(fā)射的光被偏振分束器偏振分離，該光中的偏振光經(jīng)由偏振補(bǔ)償元件入射到反射型液晶元件。此外，反射型液晶元件基于圖像信號(hào)對(duì)該入射光進(jìn)行調(diào)制，以產(chǎn)生圖像光，該圖像光經(jīng)由偏振補(bǔ)償元件和偏振分束器入射到投影光學(xué)系統(tǒng)。之后，該入射光通過投影光學(xué)系統(tǒng)投影，以基于圖像信號(hào)顯示圖像。在該情形中，偏振補(bǔ)償元件具有沿光軸彼此面對(duì)的第一表面和第二表面，并在從所述第一表面一側(cè)入射光時(shí)和在從所述第二表面一側(cè)入射光時(shí)，提供極性彼此相反且彼此大致相等的絕對(duì)值間的相位差。因此，例如，即使存在傾斜入射到偏振分束器(偏振分離面)的光或者在反射型液晶元件中殘留有傾斜的部分液晶分子，通過這種傾斜入射的光或殘留的傾斜的液晶分子產(chǎn)生的橢圓偏振光所導(dǎo)致的在黑顯示時(shí)從偏振分束器到投影光學(xué)系統(tǒng)的漏光仍會(huì)被抑制。
[0012]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的投影型顯示裝置和直視型顯示裝置，在從所述第一表面一側(cè)入射光時(shí)和在從所述第二表面一側(cè)入射光時(shí)，偏振補(bǔ)償元件提供極性彼此相反且彼此大致相等的絕對(duì)值間的相位差；因此，通過傾斜入射的光或殘留的傾斜的液晶分子產(chǎn)生的橢圓偏振光所導(dǎo)致的在黑顯示時(shí)的漏光可被抑制。因此，可提高對(duì)比度，并可實(shí)現(xiàn)顯示圖像質(zhì)量的提尚。
【附圖說明】
[0013]圖1是圖解根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的投影儀的示意性構(gòu)造的示圖；
[0014]圖2是圖解在圖1所示的光源中的芯片為頂部發(fā)光型裝置的情形中，頂部構(gòu)造和剖面構(gòu)造的一個(gè)示例的示圖；
[0015]圖3是圖解在圖1所示的光源中的芯片為頂部發(fā)光型裝置的情形中，頂部構(gòu)造和剖面構(gòu)造的另一個(gè)示例的示圖；
[0016]圖4是圖解在圖1所示的光源中的芯片為頂部發(fā)光型裝置的情形中，頂部構(gòu)造和剖面構(gòu)造的另一個(gè)示例的示圖；
[0017]圖5是圖解在圖1所示的光源中的芯片為頂部發(fā)光型裝置的情形中，發(fā)光點(diǎn)的一個(gè)示例的示圖；
[0018]圖6是圖解在圖1所示的光源中的芯片為端面發(fā)光型裝置的情形中的剖面構(gòu)造、以及當(dāng)從其發(fā)光表面一側(cè)觀看時(shí)的固態(tài)發(fā)光元件的一個(gè)示例的示圖；
[0019]圖7是圖解在圖1所示的光源中的芯片為端面發(fā)光型裝置的情形中的剖面構(gòu)造、以及當(dāng)從其發(fā)光表面一側(cè)觀看時(shí)的固態(tài)發(fā)光元件的另一個(gè)示例的示圖；
[0020]圖8是圖解在圖1所示的光源中的芯片為端面發(fā)光型裝置的情形中的剖面構(gòu)造、以及當(dāng)從其發(fā)光表面一側(cè)觀看時(shí)的固態(tài)發(fā)光元件的另一個(gè)示例的示圖；
[0021]圖9是圖解當(dāng)圖6中所示的光源在XY平面中旋轉(zhuǎn)90°時(shí)的構(gòu)造示例的示圖；
[0022]圖10是圖解當(dāng)圖7中所示的光源在XY平面中旋轉(zhuǎn)90°時(shí)的構(gòu)造示例的示圖；
[0023]圖11是圖解當(dāng)圖8中所示的光源在XY平面中旋轉(zhuǎn)90°時(shí)的構(gòu)造示例的示圖；
[0024]圖12是圖解圖1中所示的幡眼透鏡(fly-eye lens)的示意性構(gòu)造示例的示圖；
[0025]圖13是用于描述圖1中所示的偏振補(bǔ)償元件中的折射率各向異性的示意性斜視圖；
[0026]圖14是圖解被賦予在圖1所示的偏振補(bǔ)償元件中的相位差的波長依賴性的一個(gè)不例的圖表；
[0027]圖15是用于描述當(dāng)設(shè)置圖1中所示的偏振補(bǔ)償元件時(shí)的傾斜角的一個(gè)示例的示意圖；
[0028]圖16是用于描述當(dāng)設(shè)置圖1中所示的偏振補(bǔ)償元件時(shí)的傾斜角的另一個(gè)示例的示意圖；
[0029]圖17是用于描述在圖1所示的投影儀中在白顯示時(shí)的每個(gè)偏振光的光路的示圖；
[0030]圖18是用于描述在圖1所示的投影儀中在黑顯示時(shí)的每個(gè)偏振光的光路的示圖；
[0031]圖19是圖解根據(jù)比較例I的投影儀的示意性構(gòu)造的示圖；
[0032]圖20是用于描述在黑顯示時(shí)減少漏光的作用的示意圖；
[0033]圖21是圖解根據(jù)實(shí)施例1到3和比較例2的構(gòu)造和效果的示例的圖表；
[0034]圖22是圖解在實(shí)施例2中傾斜角與標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)比度之間的關(guān)系的示例的圖表；
[0035]圖23是圖解根據(jù)實(shí)施例4到6和比較例3的構(gòu)造和效果的示例的圖表；
[0036]圖24是圖解在實(shí)施例5中傾斜角與標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)比度之間的關(guān)系的示例的圖表；
[0037]圖25是圖解根據(jù)變型例I的投影儀的示意性構(gòu)造的示圖；
[0038]圖26是圖解根據(jù)變型例2的投影儀的示意性構(gòu)造的示圖；
[0039]圖27是圖解使用根據(jù)實(shí)施方式、變型例I和2等的任意投影儀的背投影型顯示裝置的示意性構(gòu)造的示圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面將參照附圖描述本發(fā)明的一些實(shí)施方式。要注意的是，描述將按以下順序進(jìn)行。
[0041]1.實(shí)施方式(在照明光學(xué)系統(tǒng)中包括多個(gè)光源的投影儀的示例)
[0042]2.實(shí)施方式的變型例
[0043]變型例I (其中反射型液晶元件和偏振補(bǔ)償元件的配置位置發(fā)生變化的示例)
[0044]變型例2 (其中在照明光學(xué)系統(tǒng)中僅設(shè)置一個(gè)光源的示例)
[0045]3.其他變型例(實(shí)施方式和各個(gè)變型例等的組合、應(yīng)用于背投影型顯示裝置的應(yīng)用例等)
[0046](實(shí)施方式)
[0047][投影儀的整體構(gòu)造]
[0048]圖1用光路(由粗虛線表示)和光軸(由細(xì)虛線表示)圖解了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的投影型顯示裝置(投影儀I)的示意性構(gòu)造。所述投影儀I配置成通過將基于輸入的圖像信號(hào)而產(chǎn)生的圖像光投影到反射型屏幕2上來顯示圖像。
[0049]注意，在圖1中，一般來說，Y軸指向垂直方向，X軸指向水平方向；然而，可相反，Y軸可指向水平方向，X軸可指向垂直方向。為簡便起見，在下面的描述中，Y軸和X軸分別指向垂直方向和水平方向。而且，在下面的描述中，“橫向方向”表示X軸方向，“縱向方向”表示Y軸方向。
[0050]投影儀I例如可包括照明光學(xué)系統(tǒng)IA和顯示光學(xué)系統(tǒng)。所述顯示光學(xué)系統(tǒng)包括作為空間調(diào)制元件的反射型液晶元件60、偏振分束器51、偏振補(bǔ)償元件80和投影光學(xué)系統(tǒng)
70 ο
[0051][照明光學(xué)系統(tǒng)IA的構(gòu)造]
[0052]照明光學(xué)系統(tǒng)IA配置成提供向反射型液晶元件60的照明區(qū)域60Α(被照射面)照射的光束。注意，如必要的話，可在照明光學(xué)系統(tǒng)IA的光經(jīng)過的區(qū)域中設(shè)置任何光學(xué)元件。例如，可在照明光學(xué)系統(tǒng)IA的光經(jīng)過的區(qū)域中設(shè)置削弱來自照明光學(xué)系統(tǒng)IA的光之中的除可見光之外的其他光的濾光器等。
[0053]例如，如圖1中所示，照明光學(xué)系統(tǒng)IA可包括光源10Α、10Β和10C，耦合透鏡(指向角變換元件)20Α、20Β和20C，光路合成元件30，積分器(蠅眼透鏡)40，和聚光透鏡50。光路合成元件30配置成合成來自光源10Α、10Β和1C的光，且例如可由兩個(gè)分光鏡30Α和30Β構(gòu)成。積分器40配置成將照明區(qū)域60Α中的光的照度分布(輝度分布)均勻化，且在此情形中由一個(gè)蠅眼透鏡構(gòu)成。然而，積分器40可由一對(duì)蠅眼透鏡構(gòu)成。要注意的是，由所述積分器40和聚光透鏡50構(gòu)成的積分器光學(xué)系統(tǒng)中的F數(shù)例如可以是4以上。而且，在使用這種積分器光學(xué)系統(tǒng)的情形中，也可以包括在預(yù)定照明區(qū)域中配置另一級(jí)積分器光學(xué)系統(tǒng)以進(jìn)一步提高均勻性的構(gòu)造。在該情形中，第二級(jí)的積分器光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)例如可以是4。
[0054]親合透鏡20、光路合成兀件30、積分器40和聚光透鏡50從光源1A —側(cè)起按該順序布置在光源1A的光軸上。光源1B的光軸與光源1A的光軸在分光鏡30Α上正交，且耦合透鏡20Β和分光鏡30Α從光源1B —側(cè)起按該順序布置在所述光源1B的光軸上。光源1C的光軸與光源1A的光軸在分光鏡30Β上正交，且親合透鏡20C和分光鏡30Β從光源1C —側(cè)起按該順序布置在所述光源1C的光軸上。
[0055](光源10Α，1B和1C:其中芯片IlA為頂部發(fā)光型元件的情形)
[0056]例如，如圖2 (A)和(B)到圖4 (A)和(B)中所示，光源10Α、1B和1C的每一個(gè)可包括固態(tài)發(fā)光元件11和支撐該固態(tài)發(fā)光元件11的封裝12 (配置成其上安裝固態(tài)發(fā)光元件11的基材)。換句話說，在該情形中，光源10Α、10Β和1C的每一個(gè)是以其中在基材上支撐固態(tài)發(fā)光元件11的封裝的方式形成。固態(tài)發(fā)光元件11配置成從包括一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)狀、或者一個(gè)或多個(gè)非點(diǎn)狀的發(fā)光點(diǎn)所構(gòu)成的發(fā)光區(qū)域發(fā)射光。例如，如圖2(A)和(B)中所示，固態(tài)發(fā)光元件11可包括發(fā)射預(yù)定波長范圍內(nèi)的光的單個(gè)芯片11Α，或者如圖3(A)和(B)以及圖5(A)和(B)中所示，固態(tài)發(fā)光元件11可由發(fā)射同一波長范圍內(nèi)的光或者彼此不同波長范圍內(nèi)的光的多個(gè)芯片IlA構(gòu)成。在固態(tài)發(fā)光元件11由多個(gè)芯片IlA構(gòu)成的情形中，這些芯片IlA例如可如圖3(A)和⑶