[发明专利]双轴双折射元件及其制造方法、液晶投影机

说明书

技术领域

本发明涉及与液晶面板一起使用以补偿光延迟(retardance)的双轴双 折射元件，用于制造所述元件的方法以及液晶投影机。

背景技术

液晶投影机广泛用于在屏幕上投射图像。液晶投影机分为两种类型： 从屏幕正面投射图像的正投式和从屏幕背面投射图像的背投式。

液晶面板(液晶单元)也分为透射型和反射型，它们均用于液晶投影 机中。当投射图像时，液晶投影机首先通过将光打到显示图像的液晶面板 上来产生信息光，并且通过投影透镜投射所述信息光来在屏幕上形成图像。 然而，按照不同液晶模式工作的液晶面板在每个液晶模式下仅能提供相对 较窄的视场。

例如在常白TN(扭转向列)液晶面板中，在不施加电压的情况下垂直 液晶层进入的线偏振光将沿着扭转配向的液晶分子将它们的偏振波阵面旋 转90°。这些线偏振光通过分配于液晶面板的出光侧的偏振器，并且TN 液晶面板显现白色(白色显示状态)。相比之下，当向液晶层施加电压时， 液晶分子从扭转配向状态释放并且垂直液晶层进入的线偏振光将不旋转它 们的偏振波阵面而通过所述液晶层。这些线偏振光被偏振器阻挡，并且TN 液晶面板呈现黑色(黑色显示状态)。

然而即使在黑色显示状态下，液晶层向倾斜入射光提供了双折射。换 言之，在黑色显示状态下倾斜进入TN液晶面板的光线具有相位差并且在 通过液晶层期间被调制为椭圆偏振光。椭圆偏振光通过出光侧的偏振器， 并且降低了黑色显示的密度，缩窄了TN液晶面板的视场。

这一问题源于在承载液晶层的衬底附近的液晶分子。这些液晶分子即 使在向液晶层施加电压时，也没有完全地垂直于衬底表面配向。即，在衬 底附近，液晶分子被配向为与衬底距离更远的分子更倾斜于衬底表面。这 些逐渐倾斜的液晶分子(以下称为倾斜成分)对倾斜通过液晶层的光线进 行双折射，而它们对垂直通过液晶层的光线几乎没有双折射。因而，TN液 晶面板的光调制性能取决于光线到液晶层的入射角，并且影响黑色显示的 密度。注意，液晶投影机中，光线从具有与液晶面板的表面法线成约15° 的锥角的圆锥形区域进入像素。

这种角度相关性不仅在TN液晶面板中存在，在其它液晶模式的液晶 面板中，诸如VAN、OCB和ECB，也会发现这种角度相关性，只要它们 包含在黑色显示状态中的倾斜成分。

另一方面，对于直视型液晶显示设备来说，由于角度相关性造成的对 比度降低的问题可以由相位补偿器来消除。例如，此类相位补偿器已经有 来自Fujifilm公司的“Fuji WV Film wide-view A”(产品名称/WV膜)在 售。另外，在基板上倾斜沉积的材料的膜(以下，倾斜的沉积膜)可以被 用作相位补偿器。因为具有双折射属性，所以倾斜的沉积膜能够补偿由倾 斜成分导致的相位差，并且扩大液晶面板的视场(例如参见美国专利号 5,638,197)。

同时，相位补偿器还用于液晶投影机中以便提高投影图像的对比度。 例如，已有的液晶投影机具有由无机材料制成的相位补偿器，诸如上述的 WV膜(日本专利特许公开2002-14345)。另一示例性应用的液晶投影机 具有由在混合取向(hybrid orientation)上固化的碟状(discotic)液晶分子 制成的相位补偿器(日本专利特许公开2002-131750)。

在现有技术中可能会发现由无机材料制成的相位补偿器的示例性应 用，诸如日本专利特性公开2002-31782，其公开了使用单晶蓝宝石、石英 或这种单轴双折射物质作为无机材料相位补偿器；美国专利号5,196,953， 其公开了具有无机膜堆叠的双折射结构的液晶投影机；和日本专利特性公 开2004-102200，其公开了使用不同无机材料的多个相位补偿器组合的液 晶投影机。另外，欧洲专利申请公布号0179640公开了一种用于制造A板 的方法，其中在蒸发器(evaporator)内的旋转基板上倾斜地沉积材料。