分布式补偿器以及投影式液晶显示装置.pdf

摘要
申请专利号：	CN201180050494.9	申请日：	2011.09.29
公开号：	CN103180765A	公开日：	2013.06.26
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):G02B 5/30申请日:20110929\|\|\|公开
IPC分类号：	G02B5/30; G02F1/13; G02F1/1335; G02F1/13363; G03B21/00; G03B21/14	主分类号：	G02B5/30
申请人：	JVC建伍株式会社
发明人：	网干和敬
地址：	日本神奈川县
优先权：	2010.10.20 JP 2010-235726
专利代理机构：	北京银龙知识产权代理有限公司 11243	代理人：	曾贤伟;曹鑫
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内容摘要

本发明提供一种分布式补偿器以及搭载该分布式补偿器的投影式液晶显示装置，在反射式液晶元件和WG-PBS之间配置场透镜的光学系统中，能够实现画面全部区域的对比度的最佳化。分布式补偿器（11）在由长边和短边构成的矩形形状的有效区域中，面内的光程差是18nm±5nm。分布式补偿器（11）的慢相轴的方向在有效区域内的面内连续变化，在有效区域的任意两个场所的慢相轴方向的角度差的最大值是10度～30度的范围。投影式显示装置搭载分布式补偿器（11）。

权利要求书

权利要求书
1.   一种分布式补偿器，其特征在于，
在由长边和短边构成的矩形形状的有效区域中，面内的光程差为18nm±5nm，
慢相轴的方向在所述有效区域内的面内连续变化，
所述有效区域的任意两个场所的所述慢相轴方向的角度差的最大值为10度～30度的范围。

2.   一种液晶显示装置，其特征在于，具备：
光源；
对反射式液晶元件照射从所述光源射出的光的照明光学系统；
从入射光中使偏振光透过，并且检测通过反射式液晶元件调制后的调制光的偏振光束分离器；
将来自所述偏振光束分离器的光变换为远心照明的场透镜；
权利要求1所述的分布式补偿器；
对透过所述分布式补偿器的光进行调制的所述反射式液晶显示元件；以及
对来自所述反射式液晶元件的调制光进行投影的投影透镜。

3.   根据权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述偏振光束分离器是线栅型的偏振光束分离器。

说明书

说明书分布式补偿器以及投影式液晶显示装置
技术领域
本发明涉及分布式补偿器以及使用该分布式补偿器的投影式液晶显示装置。
背景技术
近年来，对于液晶投影仪等投影显示装置，性能提高的要求和小型化/轻量化的要求提高了。作为小型化/轻量化的方法，提出了从使用三个液晶元件的三板方式向使用一个液晶元件的单板方式转移的方法、维持三板方式而使构成部件小型化的方法等。
作为使液晶投影仪的光学系统小型化的方法，在专利文献1中大致公开了以下的内容。在液晶投影仪的光学系统中，场透镜被配置在反射式液晶元件和线栅型偏振光束分离器（以下称为WG‑PBS）之间。通过颜色分解光学系统进行颜色分解而得的蓝色光、绿色光、红色光以不足45度的入射角入射到WG‑PBS。透过WG‑PBS的光经由场透镜入射到反射式液晶元件。从反射式液晶元件射出的光再次入射到场透镜，入射到WG‑PBS。通过在反射式液晶元件和WG‑PBS之间配置场透镜，非远心地构成直到入射到场透镜为止的照明光学系统的光路、以及通过反射式液晶元件反射并透过场透镜后的成像系统的光路，使十字分色棱镜或WG‑PBS小型化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005‑221761号公报
专利文献2：日本特开2007‑101764号公报
专利文献3：日本特开2007‑212997号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1中，通过在反射式液晶元件和WG‑PBS之间配置场透镜，非远心地构成直到入射到场透镜为止的照明光学系统的光路和通过反射式液晶元件反射并透过场透镜后的成像系统的光路，使十字分色棱镜或WG‑PBS小型化。在此，所谓远心光学系统，是在透镜单侧使光轴和主光线看起来平行的光学系统。
如在专利文献2、专利文献3中公开那样，在不将场透镜配置在反射式液晶元件和WG‑PBS之间而配置在WG‑PBS之前（灯侧）的光学系统中，一直以来与反射式液晶元件邻接配置板状的补偿器来提高系统的对比度。现有的补偿器的特性，在板状的面内具有均匀的多折射特性。但是，在将场透镜配置在反射式液晶元件和WG‑PBS之间的光学系统的情况下，因为非远心的光线入射到WG‑PBS，因此，在多折射特性在面内均匀的补偿器中，无法实现画面全部区域的对比度的最佳化，存在产生在黑色输出画面中的面内亮度差的问题。
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种在将场透镜配置在反射式液晶元件和WG‑PBS之间的光学系统中能够实现画面全部区域的对比度的最佳化的分布式补偿器和搭载有该分布式补偿器的投影式液晶显示装置。
用于解决课题的手段
本发明为了解决上述现有的技术课题，提供一种分布式补偿器（11），其特征在于，在由长边和短边构成的矩形形状的有效区域中，面内的光程差为18nm±5nm，慢相轴的方向在所述有效区域内的面内连续地变化，在所述有效区域的任意两个场所的所述慢相轴方向的角度差的最大值是10度～30度的范围。
此外，提供一种液晶显示装置，其特征在于，具备：光源（1a）；对反射式液晶元件（12）照射从所述光源射出的光的照明光学系统；从入射光中使偏振光透过，并且检测通过反射式液晶元件调制后的调制光的偏振光束分离器（9）；将来自偏振光束分离器的光变换为远心照明的场透镜（10）；权利要求1所述的分布式补偿器（11）；对透过所述分布式补偿器的光进行调制的所述反射式液晶显示元件（12）；以及对来自所述反射式液晶元件的调制光进行投影的投影透镜（15）。
另外，在上述的液晶显示装置中，优选所述偏振光束分离器（9）是线栅型的偏振光束分离器。
发明的效果
根据本发明，在将场透镜配置在反射式液晶元件和WG‑PBS之间的光学系统中，能够实现投影仪输出画面全部区域的对比度的最佳化。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的投影式显示装置的结构图。
图2是表示在第一实施方式的投影式显示装置中，从偏振镜8到WG‑PBS9、场透镜10、补偿器11、反射式液晶元件12、检偏镜13的光路的说明图。
图3是表示反射式液晶元件12的构造的图。
图4是用于说明在第一实施方式的投影式显示装置中，反射式液晶元件12反射的光通过WG‑PBS9反射时的入射角的说明图。
图5是表示与反射式液晶元件12的9点位置对应的光入射到WG‑PBS9时的主光线的角度（θx、θy）以及最大极角（最大锥角）的图。
图6是表示对于以（θx、θy）的角度向WG‑PBS9入射的入射光，向WG‑PBS9的入射光的透射率为最大的偏振光方向的说明图。
图7是用于说明在反射式液晶元件12上的编号5、2的点反射的光，入射到WG‑PBS9的最大极角的光线的角度的图。
图8用于说明补偿器的折射率的图。
图9是用于说明第一实施方式的分布式补偿器11的示意图。
图10是表示第一实施方式的分布式补偿器11的慢相轴的方向的图。
图11表示对第一实施方式的装入了现有的补偿器的情况和装入了分布式补偿器11的情况下的画面9点上的黑色输出的亮度进行测量而得的结果的图。
图12是表示与图3所示的反射式液晶元件12不同类型的反射式液晶元件120的图。
图13表示在第一实施方式中，反射式液晶元件是“扭转角度约为120度，与反平行模式（anti‑parallel mode）不同模式的反射式液晶元件120”时的、针对面内的每个区域慢相轴方向不同的分布式补偿器。
图14是表示第一、第二、第三实施方式中的参数以及分布式补偿器的特性的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的投影式显示装置的实施方式。
（第一实施方式）
图1是本发明的第一实施方式的投影式显示装置的结构图。光源1a是超高压水银灯，发出白色光。反射镜1b对从光源射出的光进行反射。来自光源的直接光以及通过反射镜反射的反射光，在通过第一积分器2a以及第二积分器2b将光的亮度分布进行均一化后，通过偏振光变换元件3使光的偏振光方向在一个方向汇聚。将汇聚的偏振光设为P偏振光。
从偏振光变换元件3射出的P偏振光透过重合透镜4，通过Y分色镜5a、B分色镜5b分离为红色光与绿色光的混合光和蓝色光。红色光与绿色光的混合光、蓝色光通过反射镜6a、6b，其光路被弯曲。红色光与绿色光的混合光通过G分色镜7被分离为红色光和绿色光，绿色光的光路被弯曲。分别通过不同的光路前进的红色光、绿色光、蓝色光分别透过偏振镜8a、8b、8c、WG‑PBS9a、9b、9c、场透镜10a、10b、10c、分布式补偿器11a、11b、11c后，红色光入射到红色用反射式液晶元件12a，绿色光入射到绿色用反射式液晶元件12b，蓝色光入射到蓝色用反射式液晶元件12c。
各颜色用的反射式液晶元件12a、12b、12c对各颜色的入射光进行反射/调制。被反射/调制后的红色光、绿色光再次透过分布式补偿器11a、11b、11c，场透镜10a、10b、10c后，调制后的S偏振光成分被WG‑PBS9a、9b、9c反射。反射的红色光、绿色光、蓝色光的S偏振光成分透过检偏镜13a、13b、13c后，通过十字分色棱镜14被合成，通过投影透镜15被投影。
图2是表示从偏振镜8到WG‑PBS9、场透镜10、分布式补偿器11、反射式液晶元件12、检偏镜13的光路的说明图。偏振镜8、场透镜10、分布式补偿器11、反射式液晶元件12、检偏镜13相对于光轴被配置成直角。偏振镜8是偏光片，提高通过偏振光变换元件3大致被汇聚成直线偏振光（P偏振光）的光的偏光度，并且具有使入射光的偏振光方向与WG‑PBS9的透射轴方向一致的作用。
WG‑PBS9是将金属在玻璃基板上形成格子状的线栅型偏振光束分离器，被设计成相对于光轴倾斜45度。即，WG‑PBS9的法线矢量与光轴所成的角度是45度。与线栅的方向垂直的方向是使偏振光透过的透射轴方向。WG‑PBS9发挥从入射光中使偏振光透过的偏振镜的作用和对通过反射式液晶元件12调制后的调制光进行检测的作用。透过偏振镜8、WG‑PBS9的光在透过场透镜10后入射到分布式补偿器11、反射式液晶元件12。在图2中对反射式液晶元件12赋予1～9的编号。该编号表示反射式液晶元件12的显示区域的场所。编号1～4、编号6～9表示反射式液晶元件12的显示区域最外周的地点。
分布式补偿器11补偿入射或者反射到反射式液晶元件12的光的偏振光状态。分布式补偿器11被配置在具有矩形形状的有效显示区域的反射式液晶元件12的附近，因此，除去四个角，分布式补偿器11的有效区域成为由长边和短边形成的矩形形状。在以后的说明中将分布式补偿器11作为有效区域即由长边和短边形成的矩形形状来说明。在分布式补偿器11中，另外为了以后方便说明，如下那样定义中央线110。即，所谓中央线110是分布式补偿器11的平面上的线段中的、通过与光轴的交点，包含在由WG‑PBS9的法线矢量和光轴生成的平面中或与之平行的线段。此外，所谓中央线110也可以说是分布式补偿器11的平面上的线段中的、通过与光轴的交点的入射偏振光轴方向的线段。
图3是表示反射式液晶元件12的构造的图。反射式液晶元件12将在表面上形成透明电极的透明基板20和将每个像素的反射电极配置成矩阵状的有源矩阵基板24相对配置，使得透明电极和反射电极面对。透明基板20侧是光入射侧。在透明电极和反射电极之间，以赋予预定的预倾角的状态封装介电各向异性为负的向列型液晶（液晶层22）。
反射式液晶元件12的单元间隔为1.3μm、纵横比为16:9。通过蒸镀表面处理方法在透明基板20和有源矩阵基板24中的液晶层22侧的各表面上施加SiOx化合物的取向膜21、23。基于SiOx化合物的取向膜21、23的有源矩阵基板侧（像素侧）液晶的取向方向与基于SiOx化合物的取向膜的透明基板侧液晶的取向方向大约相差180度。此外，相对于入射侧偏振光方向，取向膜的取向方向分别被设定为45度方向。该类型的反射式液晶显示元件12被称为“反平行模式的垂直取向的反射式液晶元件”。
返回图2，通过反射式液晶元件12反射的光再次透过补偿器11，透过场透镜10后，通过WG‑PBS9反射，朝向检偏镜13。场透镜10和反射式液晶元件12之间被设计为远心的区域。即，场透镜10和反射式液晶元件12之间是光轴和主光线成为平行的区域。
从场透镜10往光源侧的区域被设计为非远心的区域。偏振镜8、WG‑PBS9被设置在非远心的区域中。在该区域中光轴与主光线不平行。从WG‑PBS9到检偏镜13、十字分色棱镜14的区域也被设计为非远心区域。随着从场透镜10向偏振镜8成为照明光的主光线汇聚的方向。此外，在从场透镜10通过WG‑PBS9反射，到达检偏镜13、十字分色棱镜14的区域中，随着从场透镜10朝向十字分色棱镜14成为成像光的主光线汇聚的方向。因此，可以将WG‑PBS9、十字分色棱镜小型化。
图4是用于说明在第一实施方式的投影式显示装置中，反射式液晶元件12反射的光通过WG‑PBS9反射时的入射角度的说明图。如图3所示，在WG‑PBS9上定义xy坐标轴。并且，将向WG‑PBS9的入射光的主光线的角度定义为与光轴所成的角度θx、θy。此外，与图2一样，对反射式液晶元件12赋予1～9的编号。该编号表示反射式液晶元件12的显示区域的场所。编号1～4、编号6～9表示反射式液晶元件12的显示区域最外周的地点。
因为照明系统的光源1a具有有限大小的发光部，所以入射到照明系统中的某场所的光线具有有限的角度分布。具有有限的角度分布的光线通常表现为由以主光线为中心的多个圆锥状光束形成。因此，关于向WG‑PBS9入射的光，如图4那样定义主光线的周围的圆锥状光束的极角、方位角。极角表示光的扩展程度，表示存在从主光线被扩张到极角的圆锥状的光。极角也被称为锥角（圆锥角）。
图5是表示与反射式液晶元件12的9点的位置对应的光入射到WG‑PBS9时的主光线的角度（θx、θy）以及最大极角的图。第一实施方式的投影式显示装置的照明光学系统的F值被设计为F2.0。最大极角在9点的位置全部为13度。另一方面，主光线的角度（θx、θy）根据反射式液晶元件12上的位置的区别，入射到WG‑PBS9的主光线的角度不同。汇聚到反射式液晶元件12的中心的光线的主光线与光轴一致，主光线的入射角度为θx=0、θy=0。汇聚到离开反射式液晶元件12的中心的点的光线的主光线与光轴不平行。换言之，θx、θy的至少某一方不为零。
图6是关于以（θx、θy）的角度向WG‑PBS9入射的入射光，表示向WG‑PBS9的入射光的透射率为最大的偏振光方向的说明图。图6是在图4中从WG‑PBS9的里侧（偏振镜8侧）观察的图，箭头（虚线）表示入射光的透射率为最大的偏振光方向。
图6中的原点表示相对于WG‑PBS9以45度入射的入射光。从原点起θx的正向的点表示在图4中在θx方向倾斜入射的入射光，向WG‑PBS9的入射角从45度增加。从原点起θx的负向的点表示在图4中在‑θx方向倾斜入射的入射光，向WG‑PBS9的入射角从45度减少。
图4中的向±θx方向倾斜入射的入射光即图6中的θx轴上的光的、入射光的透射率为最大的偏振光方向，与图6的原点（θx=θy=0）入射的入射光的透射率为最大的偏振光方向相同。并且，这些入射光的偏振光方向与WG‑PBS9的透射轴方向平行。
另一方面，在θy方向倾斜入射的入射光（θy≠0）的情况下，入射光的透射率为最大的偏振光方向与原点（θx=θy=0）入射的入射光的偏振光方向不同，以某角度倾斜。其理由是在θy方向倾斜入射的入射光（θy≠0）中，由WG‑PBS9的法线矢量和入射光决定的入射面与WG‑PBS9的透射轴的方向不平行。在θy变化了的情况下的倾斜角度，如果θx变小则变小，如果θx变大则变大。
图7是关于在反射式液晶元件12上的编号5、2的点反射的光，用于说明入射到WG‑PBS9的最大极角的光线的角度的图。与画面位置5对应的最大极角的光线相对于WG‑PBS9以θt5的角度入射，以θr5的角度反射。并且，θt5=θr5。另一方面，与画面位置2对应的最大极角的光线相对于WG‑PBS9以θt2的角度入射，以θr2的角度反射。并且，根据图7可知θt2与θr2不等。因此，反射时的偏振光从最佳方向偏移。
返回图6，说明为了恰当地补偿画面位置1～9而需要具有与各个入射角度对应的多折射特性的补偿器的理由。
在图6中用箭头（实线）表示关于画面位置5以及2的最大极角的光线的透射时和反射时的偏振光的方向。关于画面位置5的最大极角的光线，用30表示透射时的偏振光方向，用31表示反射时的偏振光方向。关于画面位置2的最大极角的光线，用32表示透射时的偏振光方向，用33表示反射时的偏振光方向。
画面位置5的最大极角的透射、反射光线，相对于WG‑PBS9以相同角度入射。然后，WG‑PBS9的透射后的偏振光立即通过反射式液晶元件12上下反转。其结果，WG‑PBS9的再入射时的偏振光与透射率最大方向一致。另一方面，画面位置2的最大极角的光线，WG‑PBS9透射时的偏振光方向32通过反射式液晶元件12上下反转，再入射到WG‑PBS9时成为33，与透射率最大方向（虚线的箭头）不一致。
现在，假设画面位置5的最大极角的光线透过WG‑PBS9成为P偏振光，入射到反射式液晶元件12，无调制（相当于黑色画面）地被反射。如上所述，再入射到WG‑PBS9时的P偏振光与透射率最大方向一致，因此，P偏振光直接透过WG‑PBS9，因此不在投影透镜15侧反射，得到良好的黑色画面。即对比度高。
另一方面，假设画面位置2的最大极角的光线透过WG‑PBS9成为P偏振光，入射到反射式液晶元件12，无调制（相当于黑色画面）地被反射。如上所述，再入射到WG‑PBS9时的P偏振光与透射率最大方向不一致，因此P偏振光的大部分透过WG‑PBS9，一部分在投影透镜15侧反射，无法得到良好的黑色画面。即对比度低。这样，入射到反射式液晶元件12后无调制地反射的P偏振光透过WG‑PBS9的程度，根据反射式液晶元件12反射的场所而不同。
这样，在画面位置1～9反射的光线分别入射到WG‑PBS9，反射的角度不同，因此，使反射时的WG‑PBS9反射特性为最大的偏振光状态分别不同。因此，为了适当地补偿画面位置1～9全体，需要具有根据补偿器的场所而不同的特性的补偿器。
接着，对补偿器进行一般的说明。图8是用于说明补偿器的折射率的图。光学材料可以具有多达三个的主折射率。玻璃那样的各向同性的介质具有单一的折射率。补偿器由具有若干折射率的多折射材料构成。具有全部三个不同的折射率的材料被称为二轴性，图8所示的主折射率nx、ny、nz全部不同。具有两个相等的主折射率的材料被称为一轴性材料。具有与图8的平面11平行的方向的光轴的一轴性薄膜一般被称为A‑板。一轴性材料的两个相等的折射率被称为正常的折射率（n0）。nx=nz=n0。一轴性材料中的不同的折射率被称为异常的折射率（ne）。ny=ne。
在光学材料中，当主折射率nx、ny的值不同时，折射率高的轴被称为慢相轴，折射率低的轴被称为快相轴。折射率高时，光的前进速度变慢，折射率低时，光的前进速度变快，因此将折射率高的方向的轴称为慢相轴。如果假设nx＞ny，则表示nx的折射率的值的方向是慢相轴。另一方面，具有与图8的平面11垂直的光轴的一轴性的薄膜一般被称为C‑板。C‑板的折射率为nx=ny=n0、nz=ne。
在如下现有的光学系统中，补偿器具有不依赖于补偿器的场所的同一特性，所述光学系统不仅在场透镜10和反射式液晶元件12之间，从偏振镜8到场透镜10以及从WG‑PBS9到检偏镜13的区域也是远心的区域。
图9是用于说明第一实施方式中的分布式补偿器11的示意图。在第一实施方式中如图9所示，根据补偿器11的面内的场所，改变面内方向的多折射特性。在图9中使nx、ny的方向根据补偿器11的场所而不同。为了方便说明，在图9中将分布式补偿器11在面内9等分来说明。
图10是表示第一实施方式中的分布式补偿器11的慢相轴的方向的图。图10是在图2中从场透镜10侧观察分布式补偿器11的图。图10的上部（X’轴的正方向）是WG‑PBS9与反射式液晶元件12侧靠近的一侧，图10的下部（X’轴的正方向）是检偏镜13所在的一侧。图10的分布式补偿器11中表记的编号与反射式液晶元件12的编号对应。附加在补偿器上的编号中的1号～4号、6号～9号表示补偿器的有效区域的最外周。此外，4号、5号、6号的场所位于图4表示的补偿器11的中央线上。
第一实施方式的分布式补偿器11的XY面内方向的光程差（△nd）被设定为18nm。在场所1、2、3处的慢相轴方向的偏移被设定为11度，在场所4、5、6处的慢相轴方向的偏移被设定为3度，在场所7、8、9处的慢相轴方向的偏移被设定为5度。并且，场所4、5、6处的3度的偏移的目的仅在于进行反射式液晶元件12的阻滞修正。并且，反射式液晶元件12的阻滞修正部分，在补偿器的各区域内为均一值，因此，在场所1、2、3的慢相轴方向的偏移被相加了反射式液晶元件12的阻滞修正部分。在7、8、9处的慢相轴方向的偏移被减去了反射式液晶元件12的阻滞修正部分。由此，基于非远心照明化的斜向光修正部分为8度。
当改变表现时，将分布式补偿器11的矩形形状的有效区域中的中央线的慢相轴的方向设为基准时的、在矩形形状的4边中与中央线平行的两个边的所述慢相轴方向所成的角的平均是8度。当进一步改变表现时，有效区域的任意两个场所的所述慢相轴方向的角度差的最大值为16度。
图11是表示对第一实施方式中的安装了现有的补偿器时和安装了分布式补偿器11时的画面9点上的黑色输出的亮度进行测量而得的结果的图。与现有的补偿器相比，可知分布式补偿器11的面内的亮度波动被大大改善。
图12是表示与图3所示的反射式液晶元件12不同类型的反射式液晶元件120的图。反射式液晶元件120将在表面上形成了透明电极的透明基板20、和把每个像素的反射电极和驱动电路配置成矩阵状的有源矩阵基板24相对配置而使透明电极和反射电极面对，在其间隙夹持介电各向异性为负的向列型液晶（液晶层22）。在透明基板20和有源矩阵基板24中的液晶层22侧的各表面，通过蒸镀表面处理方法施加了SiOx化合物的取向膜21、23。基于SiOx化合物的取向膜23的像素侧（有源矩阵基板24侧）液晶的取向方向和基于SiOx化合物的取向膜21的入射侧液晶取向方向（透明基板20侧液晶的取向方向）相差120度。将约120度的角度称为扭转角度。作为像素侧液晶的取向方向和入射侧液晶取向方向之间的方向，将从像素侧液晶的取向方向和入射侧液晶取向方向处于相等角度的角度的方向称为基准轴。基准轴被设定为与入射光的偏振光方向成45度。
图13表示第一实施方式中反射式液晶元件为“扭转角度为约120度，与反平行模式不同的模式的反射式液晶元件120”时的面内的各区域中慢相轴方向不同的分布式补偿器。图13是在图2中从场透镜10侧观察补偿器的图。图13的上部（X’轴的正方向）是WG‑PBS9与反射式液晶元件12侧靠近的一侧，图13的下部（X’轴的正方向）是检偏镜13所在的一侧。在图13的补偿器11中表记的编号与反射式液晶元件120的编号对应。在补偿器上附加的编号中的1号～4号、6号～9号表示补偿器的有效区域的最外周。
分布式补偿器11的XY面内方向的光程差（△nd）被设定为18nm。在场所1、2、3的慢相轴方向的偏移被设为8度、场所4、5、6的慢相轴方向的偏移被设为0度、场所7、8、9的慢相轴方向的偏移被设为8度。在正中间的列（即相当于场所2、5、8），慢相轴方向未从X’轴偏移。慢相轴方向未从X’轴偏移是因为没有必要对反射式液晶元件120进行阻滞修正（换言之，补偿反射式液晶元件120的A成分）。并且，慢相轴的取向以X’轴为中心而成为轴对象。补偿器的最大的慢相轴方向的角度从X’方向为8度。
当改变表现时，以分布式补偿器11的矩形形状的有效区域中的中央线的方向为基准时的、矩形形状的4边中与中央线平行的两个边中的所述慢相轴方向所成的角度为8度。当进一步改变表现时，有效区域的任意两个场所的所述慢相轴方向的角度差的最大值为16度。
在第一实施方式中，反射式液晶元件为反射式液晶元件102时，也与图11所示相同，面内的亮度波动通过分布式补偿器11被大大改善。
在图10、图13中考虑容易说明而将补偿器9等分来表现特性，但是，在实际的补偿器中被制作成使慢相轴方向的变化平缓地（缓慢地）变化。此外，Z轴方向的补偿器的相位差（C成分）的设定是与本发明没有关系的事项，但是如果需要，则为了在面内成为恒定值，可以与液晶等的特性匹配地进行适当的变更。
（第二实施方式）
图14是表示第一、第二、第三实施方式中的参数以及分布式补偿器的特性的图。图1、图2、图3所示的几何学的配置与第一实施方式相同。在第二实施方式中，F值被设定为F1.5。主光线的角度最大的画面位置处的主光线的角度为±20度，最大极角为20度。
在第二实施方式中，使用了反平行模式的反射式液晶元件12时的面内的每个区域中慢相轴方向不同的分布式补偿器为与图10相同的结果。
分布式补偿器11的XY面内方向的光程差（△nd）被设定为18nm。在场所1、2、3的慢相轴方向的偏移被设定为18度，在场所4、5、6的慢相轴方向的偏移被设定为3度，在场所7、8、9的慢相轴方向的偏移被设定为12度。并且，场所4、5、6的3度的偏移的目的在于仅为了进行反射式液晶元件12的阻滞修正。并且，反射式液晶元件12的阻滞修正部分在补偿器的各区域内为均一值，因此，在场所1、2、3的慢相轴方向的偏移被相加了反射式液晶元件12的阻滞修正部分。在7、8、9的慢相轴方向的偏移被减去了反射式液晶元件12的阻滞修正部分。基于非远心照明化的斜向光修正成分为15度。
当改变表现时，将分布式补偿器11的矩形形状的有效区域中的中央线的慢相轴的方向设为基准时的、在矩形形状的4边中与中央线平行的两个边的所述慢相轴方向所成的角的平均是15度。当进一步改变表现时，有效区域的任意的两个场所的所述慢相轴方向的角度差的最大值为30度。
在第二实施方式中，在使用了扭转角度约为120度，与反平行模式不同的模式的反射式液晶元件120时的、面内的针对每个区域慢相轴方向不同的分布式补偿器为与图13相同的结果。
分布式补偿器11的XY面内方向的光程差（△nd）被设定为18nm。在场所1、2、3的慢相轴方向的偏移被设定为15度，在场所4、5、6的慢相轴方向的偏移被设定为0度，在场所7、8、9的慢相轴方向的偏移被设定为15度。在正中间的列（即相当于场所2、5、8）中，慢相轴方向未从X’轴偏移。慢相轴方向未从X’轴偏移是因为没有必要对反射式液晶元件120进行阻滞修正（换言之，补偿反射式液晶元件120的A成分）。并且，慢相轴的取向以X’轴为中心成为轴对象。补偿器的最大的慢相轴方向的角度从X’方向为15度。
当改变表现时，将分布式补偿器11的矩形形状的有效区域中的中央线的方向设为基准时的、在矩形形状的4边中与中央线平行的两个边的所述慢相轴方向所成的角是15度。当进一步改变表现时，有效区域的任意的两个场所的所述慢相轴方向的角度差的最大值为30度。
在第二实施方式中，即使反射式液晶元件为反射式液晶元件12、反射式液晶元件120的情况下，也与图11所示情况相同，面内的亮度波动通过分布式补偿器被大大改善。
（第三实施方式）
图14表示第三实施方式中的各参数。图1、2、3所示的几何学的偏置与第一实施方式相同。F值被设定为F3.5。主光线的角度最大的画面位置处的主光线的角度为±3度，最大极角为8.2度。
在第三实施方式中，使用了反平行模式的反射式液晶元件12时的面内的每个区域中慢相轴方向不同的分布式补偿器为与图10相同的结果。
分布式补偿器11的XY面内方向的光程差（△nd）被设定为18nm。在场所1、2、3的慢相轴方向的偏移被设定为18度，在场所4、5、6的慢相轴方向的偏移被设定为3度，在场所7、8、9的慢相轴方向的偏移被设定为3度。并且，在场所4、5、6的3度的偏移的目的仅在于为了进行反射式液晶元件12的阻滞修正。并且，反射式液晶元件12的阻滞修正部分在补偿器的各区域内为均一值，因此，在场所1、2、3的慢相轴方向的偏移被相加了反射式液晶元件12的阻滞修正部分。在7、8、9的慢相轴方向的偏移被减去了反射式液晶元件12的阻滞修正部分。基于非远心照明化的斜向光修正成分为5度。
当改变表现时，将分布式补偿器11的矩形形状的有效区域中的中央线的慢相轴的方向设为基准时的、在矩形形状的4边中与中央线平行的两个边的所述慢相轴方向所成的角的平均是5度。当进一步改变表现时，有效区域的任意的两个场所的所述慢相轴方向的角度差的最大值为10度。
在第三实施方式中，在使用了扭转角度约为120度，与反平行模式不同的模式的反射式液晶元件120时的、针对面内的每个区域慢相轴方向不同的分布式补偿器为与图13相同的结果。
分布式补偿器11的XY面内方向的光程差（△nd）被设定为18nm。在场所1、2、3的慢相轴方向的偏移被设定为5度，在场所4、5、6的慢相轴方向的偏移被设定为0度，在场所7、8、9的慢相轴方向的偏移被设定为5度。在正中间的列（即相当于场所2、5、8）中慢相轴方向未从X’轴偏移。慢相轴方向未从X’轴偏移，是因为没有必要对反射式液晶元件120进行阻滞修正（换言之，补偿反射式液晶元件120的A成分）。并且，慢相轴的取向以X’轴为中心成为轴对象。补偿器的最大的慢相轴方向的角度从X’方向为5度。
当改变表现时，将分布式补偿器11的矩形形状的有效区域中的中央线的方向设为基准时的、在矩形形状的4边中与中央线平行的两个边的所述慢相轴方向所成的角的平均是15度。当进一步改变表现时，有效区域的任意的两个场所的所述慢相轴方向的角度差的最大值为10度。
在第三实施方式中，即使反射式液晶元件为反射式液晶元件12、反射式液晶元件120也与图11所示情况相同，面内的亮度波动通过分布式补偿器被大大改善。
总之，当将F值设定为3.5～1.5时，在反射式液晶元件和WG‑PBS之间配置场透镜的光学系统中，使用分布式补偿器有效。并且，在将分布式补偿器11的XY面内方向的光程差（△nd）设定为18nm时，非远心区域的斜向光修正成分被设定为“慢相轴的偏移角度5度～15度”。当分布式补偿器11的XY面内方向的光程差（△nd）与18nm相比非常小时（例如为5nm），需要较大地设定慢相轴的角度，此外，当分布式补偿器11的XY面内方向的光程差（△nd）与18nm相比非常大时，慢相轴的偏移变得过小，预想容易受到制作误差的影响。
在实施方式1～3中，将分布式补偿器11的XY面内方向的光程差（△nd）设定为18nm，但是也可以为18±5nm的范围。此外，在实施方式1～3中使用WG‑PBS进行了说明，但是也可以使用在光学玻璃之间夹着薄膜的类型的偏振光束分离器。此外，在实施方式1～3中，使用积分器照明光学系统作为照明光学系统，但是，也可以使用与其不同的照明光学系统，例如使用了负载积分器的照明光学系统。并且，以使用了三枚反射式液晶元件的三板式光学系统进行了说明，但是，在使用一枚的反射式液晶元件的单板光学系统中也同样适用。
在现有的补偿器中，可以用聚乙烯醇或聚碳酸酯这样延伸后的聚合体薄膜制作A‑板。C‑板例如可以通过使用被压缩成一轴性的聚合体或者铸造的醋酸纤维素来制作。在本实施方式中，补偿器的结构由基板、取向膜、液晶聚合物构成。首先，在基板上涂布取向膜，照射UV光。取向膜在UV光的偏振光状态下改变取向方向，因此，为了得到所希望的取向方向，照射针对每个场所改变偏振光状态的UV光。接着，在硬化后的取向膜上涂布液晶聚合物，进而照射UV光使其硬化。液晶聚合物成为取向膜而进行取向，因此，可以具有针对每个场所而不同的特性。通过上述方法可以做成基于液晶聚合物的补偿器。
符号的说明
1a光源灯；1b反射镜；
2a第一积分器；2b第二积分器；
3偏振光变换元件；
4重合透镜；
5aY分色镜；5bB分色镜；
6a、6b反光镜；
7G分色镜；
8a红色用偏振镜；8b绿色用偏振镜；8c蓝色用偏振镜；
9a红色用WG‑PBS；9b绿色用WG‑PBS；
9c蓝色用WG‑PBS；
10a红色用场透镜；10b绿色用场透镜；
10c蓝色用场透镜；
11a红色用分布式补偿器；11b绿色用分布式补偿器；
11c蓝色用分布式补偿器；
12a红色用反射式液晶元件；12b绿色用反射式液晶元件；
12c蓝色用反射式液晶元件；
120反射式液晶元件；
13a红色用检偏镜；13b绿色用检偏镜；13c蓝色用检偏镜；
14十字分色棱镜；
15投影透镜

资源描述

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1、(10)申请公布号 CN 103180765 A (43)申请公布日 2013.06.26 CN 103180765 A *CN103180765A* (21)申请号 201180050494.9 (22)申请日 2011.09.29 2010-235726 2010.10.20 JP G02B 5/30(2006.01) G02F 1/13(2006.01) G02F 1/1335(2006.01) G02F 1/13363(2006.01) G03B 21/00(2006.01) G03B 21/14(2006.01) (71)申请人 JVC 建伍株式会社地址日本神奈川县 (72)发明。

2、人网干和敬 (74)专利代理机构北京银龙知识产权代理有限公司 11243 代理人曾贤伟曹鑫 (54) 发明名称分布式补偿器以及投影式液晶显示装置 (57) 摘要本发明提供一种分布式补偿器以及搭载该分布式补偿器的投影式液晶显示装置，在反射式液晶元件和 WG-PBS 之间配置场透镜的光学系统中，能够实现画面全部区域的对比度的最佳化。分布式补偿器（11）在由长边和短边构成的矩形形状的有效区域中，面内的光程差是 18nm5nm。分布式补偿器（11）的慢相轴的方向在有效区域内的面内连续变化，在有效区域的任意两个场所的慢相轴方向的角度差的最大值是 10 度 30。

3、度的范围。投影式显示装置搭载分布式补偿器（11）。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2013.04.19 (86)PCT申请的申请数据 PCT/JP2011/072442 2011.09.29 (87)PCT申请的公布数据 WO2012/053336 JA 2012.04.26 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页说明书 10 页附图 8 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书1页说明书10页附图8页 (10)申请公布号 CN 103180765 A CN 103180765 A *CN103180765A* 1/。

4、1 页 2 1. 一种分布式补偿器，其特征在于，在由长边和短边构成的矩形形状的有效区域中，面内的光程差为 18nm5nm，慢相轴的方向在所述有效区域内的面内连续变化，所述有效区域的任意两个场所的所述慢相轴方向的角度差的最大值为10度30度的范围。 2. 一种液晶显示装置，其特征在于，具备：光源；对反射式液晶元件照射从所述光源射出的光的照明光学系统；从入射光中使偏振光透过，并且检测通过反射式液晶元件调制后的调制光的偏振光束分离器；将来自所述偏振光束分离器的光变换为远心照明的场透镜；权利要求 1 所述的分布式补偿器；对透过所述分布式补偿器的光进行调制的所。

5、述反射式液晶显示元件；以及对来自所述反射式液晶元件的调制光进行投影的投影透镜。 3. 根据权利要求 2 所述的液晶显示装置，其特征在于，所述偏振光束分离器是线栅型的偏振光束分离器。权利要求书 CN 103180765 A 2 1/10 页 3 分布式补偿器以及投影式液晶显示装置技术领域 0001 本发明涉及分布式补偿器以及使用该分布式补偿器的投影式液晶显示装置。背景技术 0002 近年来，对于液晶投影仪等投影显示装置，性能提高的要求和小型化 / 轻量化的要求提高了。作为小型化 / 轻量化的方法，提出了从使用三个液晶元件的三板方式向使用一个液晶元件的单板方式转移。

6、的方法、维持三板方式而使构成部件小型化的方法等。 0003 作为使液晶投影仪的光学系统小型化的方法，在专利文献 1 中大致公开了以下的内容。在液晶投影仪的光学系统中，场透镜被配置在反射式液晶元件和线栅型偏振光束分离器（以下称为 WG-PBS）之间。通过颜色分解光学系统进行颜色分解而得的蓝色光、绿色光、红色光以不足 45 度的入射角入射到 WG-PBS。透过 WG-PBS 的光经由场透镜入射到反射式液晶元件。从反射式液晶元件射出的光再次入射到场透镜，入射到 WG-PBS。通过在反射式液晶元件和 WG-PBS 之间配置场透镜，非远心地构成直到入射到场透镜为止的照明光学。

7、系统的光路、以及通过反射式液晶元件反射并透过场透镜后的成像系统的光路，使十字分色棱镜或 WG-PBS 小型化。 0004 现有技术文献 0005 专利文献 0006 专利文献 1 ：日本特开 2005-221761 号公报 0007 专利文献 2 ：日本特开 2007-101764 号公报 0008 专利文献 3 ：日本特开 2007-212997 号公报发明内容 0009 发明要解决的课题 0010 在专利文献 1 中，通过在反射式液晶元件和 WG-PBS 之间配置场透镜，非远心地构成直到入射到场透镜为止的照明光学系统的光路和通过反射式液晶元件反射并透过场透镜后的成像系。

8、统的光路，使十字分色棱镜或 WG-PBS 小型化。在此，所谓远心光学系统，是在透镜单侧使光轴和主光线看起来平行的光学系统。 0011 如在专利文献 2、专利文献 3 中公开那样，在不将场透镜配置在反射式液晶元件和 WG-PBS 之间而配置在 WG-PBS 之前（灯侧）的光学系统中，一直以来与反射式液晶元件邻接配置板状的补偿器来提高系统的对比度。现有的补偿器的特性，在板状的面内具有均匀的多折射特性。但是，在将场透镜配置在反射式液晶元件和 WG-PBS 之间的光学系统的情况下，因为非远心的光线入射到 WG-PBS，因此，在多折射特性在面内均匀的补偿器中，无法实。

9、现画面全部区域的对比度的最佳化，存在产生在黑色输出画面中的面内亮度差的问题。 0012 本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种在将场透镜配置在反射式液晶元件和 WG-PBS 之间的光学系统中能够实现画面全部区域的对比度的最佳化的分布式补偿器和搭载有该分布式补偿器的投影式液晶显示装置。说明书 CN 103180765 A 3 2/10 页 4 0013 用于解决课题的手段 0014 本发明为了解决上述现有的技术课题，提供一种分布式补偿器（11），其特征在于，在由长边和短边构成的矩形形状的有效区域中，面内的光程差为 18nm5nm，慢相轴的方向在所述有效区域。

10、内的面内连续地变化，在所述有效区域的任意两个场所的所述慢相轴方向的角度差的最大值是 10 度 30 度的范围。 0015 此外，提供一种液晶显示装置，其特征在于，具备：光源（1a）；对反射式液晶元件（12）照射从所述光源射出的光的照明光学系统；从入射光中使偏振光透过，并且检测通过反射式液晶元件调制后的调制光的偏振光束分离器（9）；将来自偏振光束分离器的光变换为远心照明的场透镜（10）；权利要求 1 所述的分布式补偿器（11）；对透过所述分布式补偿器的光进行调制的所述反射式液晶显示元件（12）；以及对来自所述反射式液晶元件的调制光进行。

11、投影的投影透镜（15）。 0016 另外，在上述的液晶显示装置中，优选所述偏振光束分离器（9）是线栅型的偏振光束分离器。 0017 发明的效果 0018 根据本发明，在将场透镜配置在反射式液晶元件和 WG-PBS 之间的光学系统中，能够实现投影仪输出画面全部区域的对比度的最佳化。附图说明 0019 图 1 是本发明的第一实施方式的投影式显示装置的结构图。 0020 图 2 是表示在第一实施方式的投影式显示装置中，从偏振镜 8 到 WG-PBS9、场透镜 10、补偿器 11、反射式液晶元件 12、检偏镜 13 的光路的说明图。 0021 图 3 是表示反射式液晶元。

12、件 12 的构造的图。 0022 图4是用于说明在第一实施方式的投影式显示装置中，反射式液晶元件12反射的光通过 WG-PBS9 反射时的入射角的说明图。 0023 图 5 是表示与反射式液晶元件 12 的 9 点位置对应的光入射到 WG-PBS9 时的主光线的角度（x、 y）以及最大极角（最大锥角）的图。 0024 图 6 是表示对于以（x、 y）的角度向 WG-PBS9 入射的入射光，向 WG-PBS9 的入射光的透射率为最大的偏振光方向的说明图。 0025 图 7 是用于说明在反射式液晶元件 12 上的编号 5、 2 的点反射的光，入射到 WG-PBS9 的最大极。

13、角的光线的角度的图。 0026 图 8 用于说明补偿器的折射率的图。 0027 图 9 是用于说明第一实施方式的分布式补偿器 11 的示意图。 0028 图 10 是表示第一实施方式的分布式补偿器 11 的慢相轴的方向的图。 0029 图 11 表示对第一实施方式的装入了现有的补偿器的情况和装入了分布式补偿器 11 的情况下的画面 9 点上的黑色输出的亮度进行测量而得的结果的图。 0030 图 12 是表示与图 3 所示的反射式液晶元件 12 不同类型的反射式液晶元件 120 的图。 0031 图13表示在第一实施方式中，反射式液晶元件是 “扭转角度约为120度，与反平行模式（ant。

14、i-parallel mode）不同模式的反射式液晶元件 120” 时的、针对面内的每个区域说明书 CN 103180765 A 4 3/10 页 5 慢相轴方向不同的分布式补偿器。 0032 图 14 是表示第一、第二、第三实施方式中的参数以及分布式补偿器的特性的图。具体实施方式 0033 以下，参照附图说明本发明的投影式显示装置的实施方式。 0034 （第一实施方式） 0035 图 1 是本发明的第一实施方式的投影式显示装置的结构图。光源 1a 是超高压水银灯，发出白色光。反射镜 1b 对从光源射出的光进行反射。来自光源的直接光以及通过反射镜反射的反射光，在通过第。

15、一积分器 2a 以及第二积分器 2b 将光的亮度分布进行均一化后，通过偏振光变换元件 3 使光的偏振光方向在一个方向汇聚。将汇聚的偏振光设为 P 偏振光。 0036 从偏振光变换元件 3 射出的 P 偏振光透过重合透镜 4，通过 Y 分色镜 5a、 B 分色镜 5b 分离为红色光与绿色光的混合光和蓝色光。红色光与绿色光的混合光、蓝色光通过反射镜6a、 6b，其光路被弯曲。红色光与绿色光的混合光通过G分色镜7被分离为红色光和绿色光，绿色光的光路被弯曲。分别通过不同的光路前进的红色光、绿色光、蓝色光分别透过偏振镜8a、 8b、 8c、 WG-PBS9a、 9b、 9c、。

16、场透镜10a、 10b、 10c、分布式补偿器11a、 11b、 11c后，红色光入射到红色用反射式液晶元件 12a，绿色光入射到绿色用反射式液晶元件 12b，蓝色光入射到蓝色用反射式液晶元件 12c。 0037 各颜色用的反射式液晶元件 12a、 12b、 12c 对各颜色的入射光进行反射 / 调制。被反射 / 调制后的红色光、绿色光再次透过分布式补偿器 11a、 11b、 11c，场透镜 10a、 10b、 10c 后，调制后的 S 偏振光成分被 WG-PBS9a、 9b、 9c 反射。反射的红色光、绿色光、蓝色光的 S 偏振光成分透过检偏镜 13a、 13b、。

17、13c 后，通过十字分色棱镜 14 被合成，通过投影透镜 15 被投影。 0038 图 2 是表示从偏振镜 8 到 WG-PBS9、场透镜 10、分布式补偿器 11、反射式液晶元件 12、检偏镜 13 的光路的说明图。偏振镜 8、场透镜 10、分布式补偿器 11、反射式液晶元件 12、检偏镜 13 相对于光轴被配置成直角。偏振镜 8 是偏光片，提高通过偏振光变换元件 3 大致被汇聚成直线偏振光（P 偏振光）的光的偏光度，并且具有使入射光的偏振光方向与 WG-PBS9 的透射轴方向一致的作用。 0039 WG-PBS9 是将金属在玻璃基板上形成格子状的线栅型偏振。

18、光束分离器，被设计成相对于光轴倾斜 45 度。即， WG-PBS9 的法线矢量与光轴所成的角度是 45 度。与线栅的方向垂直的方向是使偏振光透过的透射轴方向。WG-PBS9 发挥从入射光中使偏振光透过的偏振镜的作用和对通过反射式液晶元件 12 调制后的调制光进行检测的作用。透过偏振镜 8、 WG-PBS9 的光在透过场透镜 10 后入射到分布式补偿器 11、反射式液晶元件 12。在图 2 中对反射式液晶元件 12 赋予 1 9 的编号。该编号表示反射式液晶元件 12 的显示区域的场所。编号 1 4、编号 6 9 表示反射式液晶元件 12 的显示区域最外周的地点。 0040 分布。

19、式补偿器 11 补偿入射或者反射到反射式液晶元件 12 的光的偏振光状态。分布式补偿器11被配置在具有矩形形状的有效显示区域的反射式液晶元件12的附近，因此，除去四个角，分布式补偿器 11 的有效区域成为由长边和短边形成的矩形形状。在以后的说明中将分布式补偿器 11 作为有效区域即由长边和短边形成的矩形形状来说明。在分布式说明书 CN 103180765 A 5 4/10 页 6 补偿器 11 中，另外为了以后方便说明，如下那样定义中央线 110。即，所谓中央线 110 是分布式补偿器 11 的平面上的线段中的、通过与光轴的交点，包含在由 WG-PBS9 的法线矢量。

20、和光轴生成的平面中或与之平行的线段。此外，所谓中央线 110 也可以说是分布式补偿器 11 的平面上的线段中的、通过与光轴的交点的入射偏振光轴方向的线段。 0041 图 3 是表示反射式液晶元件 12 的构造的图。反射式液晶元件 12 将在表面上形成透明电极的透明基板20和将每个像素的反射电极配置成矩阵状的有源矩阵基板24相对配置，使得透明电极和反射电极面对。透明基板 20 侧是光入射侧。在透明电极和反射电极之间，以赋予预定的预倾角的状态封装介电各向异性为负的向列型液晶（液晶层 22）。 0042 反射式液晶元件 12 的单元间隔为 1.3m、纵横比为 16:9。通过蒸镀。

21、表面处理方法在透明基板 20 和有源矩阵基板 24 中的液晶层 22 侧的各表面上施加 SiOx 化合物的取向膜 21、 23。基于 SiOx 化合物的取向膜 21、 23 的有源矩阵基板侧（像素侧）液晶的取向方向与基于 SiOx 化合物的取向膜的透明基板侧液晶的取向方向大约相差 180 度。此外，相对于入射侧偏振光方向，取向膜的取向方向分别被设定为 45 度方向。该类型的反射式液晶显示元件 12 被称为 “反平行模式的垂直取向的反射式液晶元件” 。 0043 返回图 2，通过反射式液晶元件 12 反射的光再次透过补偿器 11，透过场透镜 10 后，通过 WG-PBS9。

22、反射，朝向检偏镜 13。场透镜 10 和反射式液晶元件 12 之间被设计为远心的区域。即，场透镜 10 和反射式液晶元件 12 之间是光轴和主光线成为平行的区域。 0044 从场透镜 10 往光源侧的区域被设计为非远心的区域。偏振镜 8、 WG-PBS9 被设置在非远心的区域中。在该区域中光轴与主光线不平行。从 WG-PBS9 到检偏镜 13、十字分色棱镜 14 的区域也被设计为非远心区域。随着从场透镜 10 向偏振镜 8 成为照明光的主光线汇聚的方向。此外，在从场透镜 10 通过 WG-PBS9 反射，到达检偏镜 13、十字分色棱镜 14 的区域中，随着从场透镜 1。

23、0 朝向十字分色棱镜 14 成为成像光的主光线汇聚的方向。因此，可以将 WG-PBS9、十字分色棱镜小型化。 0045 图4是用于说明在第一实施方式的投影式显示装置中，反射式液晶元件12反射的光通过 WG-PBS9 反射时的入射角度的说明图。如图 3 所示，在 WG-PBS9 上定义 xy 坐标轴。并且，将向 WG-PBS9 的入射光的主光线的角度定义为与光轴所成的角度 x、 y。此外，与图 2 一样，对反射式液晶元件 12 赋予 1 9 的编号。该编号表示反射式液晶元件 12 的显示区域的场所。编号 1 4、编号 6 9 表示反射式液晶元件 12 的显示区域最外周的。

24、地点。 0046 因为照明系统的光源 1a 具有有限大小的发光部，所以入射到照明系统中的某场所的光线具有有限的角度分布。具有有限的角度分布的光线通常表现为由以主光线为中心的多个圆锥状光束形成。因此，关于向 WG-PBS9 入射的光，如图 4 那样定义主光线的周围的圆锥状光束的极角、方位角。极角表示光的扩展程度，表示存在从主光线被扩张到极角的圆锥状的光。极角也被称为锥角（圆锥角）。 0047 图 5 是表示与反射式液晶元件 12 的 9 点的位置对应的光入射到 WG-PBS9 时的主光线的角度（x、 y）以及最大极角的图。第一实施方式的投影式显示装置的照明光学系。

25、统的 F 值被设计为 F2.0。最大极角在 9 点的位置全部为 13 度。另一方面，主光线的角度（x、 y）根据反射式液晶元件 12 上的位置的区别，入射到 WG-PBS9 的主光线的角度不同。汇聚到反射式液晶元件 12 的中心的光线的主光线与光轴一致，主光线的入射角度为 x=0、 y=0。汇聚到离开反射式液晶元件 12 的中心的点的光线的主光线与光轴不平行。说明书 CN 103180765 A 6 5/10 页 7 换言之， x、 y 的至少某一方不为零。 0048 图 6 是关于以（x、 y）的角度向 WG-PBS9 入射的入射光，表示向 WG-PBS9 的入射。

26、光的透射率为最大的偏振光方向的说明图。图 6 是在图 4 中从 WG-PBS9 的里侧（偏振镜 8 侧）观察的图，箭头（虚线）表示入射光的透射率为最大的偏振光方向。 0049 图 6 中的原点表示相对于 WG-PBS9 以 45 度入射的入射光。从原点起 x 的正向的点表示在图 4 中在 x 方向倾斜入射的入射光，向 WG-PBS9 的入射角从 45 度增加。从原点起 x 的负向的点表示在图 4 中在 -x 方向倾斜入射的入射光，向 WG-PBS9 的入射角从 45 度减少。 0050 图 4 中的向 x 方向倾斜入射的入射光即图 6 中的 x 轴上的光的、入射光的透射率。

27、为最大的偏振光方向，与图 6 的原点（x=y=0）入射的入射光的透射率为最大的偏振光方向相同。并且，这些入射光的偏振光方向与 WG-PBS9 的透射轴方向平行。 0051 另一方面，在 y 方向倾斜入射的入射光（y 0）的情况下，入射光的透射率为最大的偏振光方向与原点（x=y=0）入射的入射光的偏振光方向不同，以某角度倾斜。其理由是在 y 方向倾斜入射的入射光（y 0）中，由 WG-PBS9 的法线矢量和入射光决定的入射面与WG-PBS9的透射轴的方向不平行。在y变化了的情况下的倾斜角度，如果x 变小则变小，如果 x 变大则变大。 0052 图 7 。

28、是关于在反射式液晶元件 12 上的编号 5、 2 的点反射的光，用于说明入射到 WG-PBS9 的最大极角的光线的角度的图。与画面位置 5 对应的最大极角的光线相对于 WG-PBS9 以 t5 的角度入射，以 r5 的角度反射。并且， t5=r5。另一方面，与画面位置 2 对应的最大极角的光线相对于 WG-PBS9 以 t2 的角度入射，以 r2 的角度反射。并且，根据图 7 可知 t2 与 r2 不等。因此，反射时的偏振光从最佳方向偏移。 0053 返回图6，说明为了恰当地补偿画面位置19而需要具有与各个入射角度对应的多折射特性的补偿器的理由。 0054 在图 6 中用。

29、箭头（实线）表示关于画面位置 5 以及 2 的最大极角的光线的透射时和反射时的偏振光的方向。关于画面位置 5 的最大极角的光线，用 30 表示透射时的偏振光方向，用 31 表示反射时的偏振光方向。关于画面位置 2 的最大极角的光线，用 32 表示透射时的偏振光方向，用 33 表示反射时的偏振光方向。 0055 画面位置5的最大极角的透射、反射光线，相对于WG-PBS9以相同角度入射。然后， WG-PBS9的透射后的偏振光立即通过反射式液晶元件12上下反转。其结果， WG-PBS9的再入射时的偏振光与透射率最大方向一致。另一方面，画面位置 2 的最大极角的光线， W。

30、G-PBS9 透射时的偏振光方向32通过反射式液晶元件12上下反转，再入射到WG-PBS9时成为33，与透射率最大方向（虚线的箭头）不一致。 0056 现在，假设画面位置 5 的最大极角的光线透过 WG-PBS9 成为 P 偏振光，入射到反射式液晶元件 12，无调制（相当于黑色画面）地被反射。如上所述，再入射到 WG-PBS9 时的 P 偏振光与透射率最大方向一致，因此， P 偏振光直接透过 WG-PBS9，因此不在投影透镜 15 侧反射，得到良好的黑色画面。即对比度高。 0057 另一方面，假设画面位置 2 的最大极角的光线透过 WG-PBS9 成为 P 偏。

31、振光，入射到反射式液晶元件 12，无调制（相当于黑色画面）地被反射。如上所述，再入射到 WG-PBS9 时的 P 偏振光与透射率最大方向不一致，因此 P 偏振光的大部分透过 WG-PBS9，一部分在投影说明书 CN 103180765 A 7 6/10 页 8 透镜 15 侧反射，无法得到良好的黑色画面。即对比度低。这样，入射到反射式液晶元件 12 后无调制地反射的 P 偏振光透过 WG-PBS9 的程度，根据反射式液晶元件 12 反射的场所而不同。 0058 这样，在画面位置 1 9 反射的光线分别入射到 WG-PBS9，反射的角度不同，因此，使反射时。

32、的 WG-PBS9 反射特性为最大的偏振光状态分别不同。因此，为了适当地补偿画面位置 1 9 全体，需要具有根据补偿器的场所而不同的特性的补偿器。 0059 接着，对补偿器进行一般的说明。图 8 是用于说明补偿器的折射率的图。光学材料可以具有多达三个的主折射率。玻璃那样的各向同性的介质具有单一的折射率。补偿器由具有若干折射率的多折射材料构成。具有全部三个不同的折射率的材料被称为二轴性，图 8 所示的主折射率 nx、 ny、 nz 全部不同。具有两个相等的主折射率的材料被称为一轴性材料。具有与图 8 的平面 11 平行的方向的光轴的一轴性薄膜一般被称为 A- 板。一轴性材料的两。

33、个相等的折射率被称为正常的折射率（n0）。nx=nz=n0。一轴性材料中的不同的折射率被称为异常的折射率（ne）。ny=ne。 0060 在光学材料中，当主折射率 nx、 ny 的值不同时，折射率高的轴被称为慢相轴，折射率低的轴被称为快相轴。折射率高时，光的前进速度变慢，折射率低时，光的前进速度变快，因此将折射率高的方向的轴称为慢相轴。如果假设nxny，则表示nx的折射率的值的方向是慢相轴。另一方面，具有与图 8 的平面 11 垂直的光轴的一轴性的薄膜一般被称为 C- 板。 C- 板的折射率为 nx=ny=n0、 nz=ne。 0061 在如下现有的光学系统。

34、中，补偿器具有不依赖于补偿器的场所的同一特性，所述光学系统不仅在场透镜 10 和反射式液晶元件 12 之间，从偏振镜 8 到场透镜 10 以及从 WG-PBS9 到检偏镜 13 的区域也是远心的区域。 0062 图 9 是用于说明第一实施方式中的分布式补偿器 11 的示意图。在第一实施方式中如图 9 所示，根据补偿器 11 的面内的场所，改变面内方向的多折射特性。在图 9 中使 nx、 ny 的方向根据补偿器 11 的场所而不同。为了方便说明，在图 9 中将分布式补偿器 11 在面内 9 等分来说明。 0063 图10是表示第一实施方式中的分布式补偿器11的慢相轴的方向的图。。

35、图10是在图 2 中从场透镜 10 侧观察分布式补偿器 11 的图。图 10 的上部（X 轴的正方向）是 WG-PBS9 与反射式液晶元件 12 侧靠近的一侧，图 10 的下部（X 轴的正方向）是检偏镜 13 所在的一侧。图 10 的分布式补偿器 11 中表记的编号与反射式液晶元件 12 的编号对应。附加在补偿器上的编号中的 1 号 4 号、 6 号 9 号表示补偿器的有效区域的最外周。此外， 4 号、 5 号、 6 号的场所位于图 4 表示的补偿器 11 的中央线上。 0064 第一实施方式的分布式补偿器 11 的 XY 面内方向的光程差（ nd）被设定为 18nm。。

36、在场所 1、 2、 3 处的慢相轴方向的偏移被设定为 11 度，在场所 4、 5、 6 处的慢相轴方向的偏移被设定为 3 度，在场所 7、 8、 9 处的慢相轴方向的偏移被设定为 5 度。并且，场所 4、 5、 6 处的 3度的偏移的目的仅在于进行反射式液晶元件12的阻滞修正。并且，反射式液晶元件12的阻滞修正部分，在补偿器的各区域内为均一值，因此，在场所 1、 2、 3 的慢相轴方向的偏移被相加了反射式液晶元件 12 的阻滞修正部分。在 7、 8、 9 处的慢相轴方向的偏移被减去了反射式液晶元件 12 的阻滞修正部分。由此，基于非远心照明化的斜向光修正部分为 8 度。

37、。 0065 当改变表现时，将分布式补偿器 11 的矩形形状的有效区域中的中央线的慢相轴说明书 CN 103180765 A 8 7/10 页 9 的方向设为基准时的、在矩形形状的 4 边中与中央线平行的两个边的所述慢相轴方向所成的角的平均是 8 度。当进一步改变表现时，有效区域的任意两个场所的所述慢相轴方向的角度差的最大值为 16 度。 0066 图 11 是表示对第一实施方式中的安装了现有的补偿器时和安装了分布式补偿器 11 时的画面 9 点上的黑色输出的亮度进行测量而得的结果的图。与现有的补偿器相比，可知分布式补偿器 11 的面内的亮度波动被大大改善。 0067 图。

38、12 是表示与图 3 所示的反射式液晶元件 12 不同类型的反射式液晶元件 120 的图。反射式液晶元件 120 将在表面上形成了透明电极的透明基板 20、和把每个像素的反射电极和驱动电路配置成矩阵状的有源矩阵基板 24 相对配置而使透明电极和反射电极面对，在其间隙夹持介电各向异性为负的向列型液晶（液晶层 22）。在透明基板 20 和有源矩阵基板 24 中的液晶层 22 侧的各表面，通过蒸镀表面处理方法施加了 SiOx 化合物的取向膜 21、 23。基于 SiOx 化合物的取向膜 23 的像素侧（有源矩阵基板 24 侧）液晶的取向方向和基于 SiOx 化合物的取向膜 21。

39、的入射侧液晶取向方向（透明基板 20 侧液晶的取向方向）相差 120 度。将约 120 度的角度称为扭转角度。作为像素侧液晶的取向方向和入射侧液晶取向方向之间的方向，将从像素侧液晶的取向方向和入射侧液晶取向方向处于相等角度的角度的方向称为基准轴。基准轴被设定为与入射光的偏振光方向成 45 度。 0068 图 13 表示第一实施方式中反射式液晶元件为 “扭转角度为约 120 度，与反平行模式不同的模式的反射式液晶元件 120” 时的面内的各区域中慢相轴方向不同的分布式补偿器。图 13 是在图 2 中从场透镜 10 侧观察补偿器的图。图 13 的上部（X 轴的正方向）是 WG。

40、-PBS9 与反射式液晶元件 12 侧靠近的一侧，图 13 的下部（X 轴的正方向）是检偏镜 13 所在的一侧。在图 13 的补偿器 11 中表记的编号与反射式液晶元件 120 的编号对应。在补偿器上附加的编号中的 1 号 4 号、 6 号 9 号表示补偿器的有效区域的最外周。 0069 分布式补偿器 11 的 XY 面内方向的光程差（ nd）被设定为 18nm。在场所 1、 2、 3 的慢相轴方向的偏移被设为 8 度、场所 4、 5、 6 的慢相轴方向的偏移被设为 0 度、场所 7、 8、 9 的慢相轴方向的偏移被设为 8 度。在正中间的列（即相当于场所 2、 5、 8）。

41、，慢相轴方向未从 X 轴偏移。慢相轴方向未从 X 轴偏移是因为没有必要对反射式液晶元件 120 进行阻滞修正（换言之，补偿反射式液晶元件 120 的 A 成分）。并且，慢相轴的取向以 X 轴为中心而成为轴对象。补偿器的最大的慢相轴方向的角度从 X 方向为 8 度。 0070 当改变表现时，以分布式补偿器 11 的矩形形状的有效区域中的中央线的方向为基准时的、矩形形状的 4 边中与中央线平行的两个边中的所述慢相轴方向所成的角度为 8 度。当进一步改变表现时，有效区域的任意两个场所的所述慢相轴方向的角度差的最大值为 16 度。 0071 在第一实施方式中，反射式液晶元件。

42、为反射式液晶元件 102 时，也与图 11 所示相同，面内的亮度波动通过分布式补偿器 11 被大大改善。 0072 在图10、图13中考虑容易说明而将补偿器9等分来表现特性，但是，在实际的补偿器中被制作成使慢相轴方向的变化平缓地（缓慢地）变化。此外， Z 轴方向的补偿器的相位差（C 成分）的设定是与本发明没有关系的事项，但是如果需要，则为了在面内成为恒定值，可以与液晶等的特性匹配地进行适当的变更。 0073 （第二实施方式）说明书 CN 103180765 A 9 8/10 页 10 0074 图 14 是表示第一、第二、第三实施方式中的参数以及分布式补。

43、偿器的特性的图。图 1、图 2、图 3 所示的几何学的配置与第一实施方式相同。在第二实施方式中， F 值被设定为 F1.5。主光线的角度最大的画面位置处的主光线的角度为 20 度，最大极角为 20 度。 0075 在第二实施方式中，使用了反平行模式的反射式液晶元件 12 时的面内的每个区域中慢相轴方向不同的分布式补偿器为与图 10 相同的结果。 0076 分布式补偿器 11 的 XY 面内方向的光程差（ nd）被设定为 18nm。在场所 1、 2、 3 的慢相轴方向的偏移被设定为 18 度，在场所 4、 5、 6 的慢相轴方向的偏移被设定为 3 度，在场所 7、 8、。

44、9 的慢相轴方向的偏移被设定为 12 度。并且，场所 4、 5、 6 的 3 度的偏移的目的在于仅为了进行反射式液晶元件 12 的阻滞修正。并且，反射式液晶元件 12 的阻滞修正部分在补偿器的各区域内为均一值，因此，在场所 1、 2、 3 的慢相轴方向的偏移被相加了反射式液晶元件 12 的阻滞修正部分。在 7、 8、 9 的慢相轴方向的偏移被减去了反射式液晶元件 12 的阻滞修正部分。基于非远心照明化的斜向光修正成分为 15 度。 0077 当改变表现时，将分布式补偿器 11 的矩形形状的有效区域中的中央线的慢相轴的方向设为基准时的、在矩形形状的 4 边中与中央线平行的两个。

45、边的所述慢相轴方向所成的角的平均是 15 度。当进一步改变表现时，有效区域的任意的两个场所的所述慢相轴方向的角度差的最大值为 30 度。 0078 在第二实施方式中，在使用了扭转角度约为 120 度，与反平行模式不同的模式的反射式液晶元件 120 时的、面内的针对每个区域慢相轴方向不同的分布式补偿器为与图 13 相同的结果。 0079 分布式补偿器 11 的 XY 面内方向的光程差（ nd）被设定为 18nm。在场所 1、 2、 3 的慢相轴方向的偏移被设定为 15 度，在场所 4、 5、 6 的慢相轴方向的偏移被设定为 0 度，在场所 7、 8、 9 的慢相轴方向的偏。

46、移被设定为 15 度。在正中间的列（即相当于场所 2、 5、 8）中，慢相轴方向未从 X 轴偏移。慢相轴方向未从 X 轴偏移是因为没有必要对反射式液晶元件 120 进行阻滞修正（换言之，补偿反射式液晶元件 120 的 A 成分）。并且，慢相轴的取向以 X 轴为中心成为轴对象。补偿器的最大的慢相轴方向的角度从 X 方向为 15 度。 0080 当改变表现时，将分布式补偿器 11 的矩形形状的有效区域中的中央线的方向设为基准时的、在矩形形状的 4 边中与中央线平行的两个边的所述慢相轴方向所成的角是 15 度。当进一步改变表现时，有效区域的任意的两个场所的所述慢相轴方向的角度差。

47、的最大值为 30 度。 0081 在第二实施方式中，即使反射式液晶元件为反射式液晶元件 12、反射式液晶元件 120 的情况下，也与图 11 所示情况相同，面内的亮度波动通过分布式补偿器被大大改善。 0082 （第三实施方式） 0083 图14表示第三实施方式中的各参数。图1、 2、 3所示的几何学的偏置与第一实施方式相同。F 值被设定为 F3.5。主光线的角度最大的画面位置处的主光线的角度为 3 度，最大极角为 8.2 度。 0084 在第三实施方式中，使用了反平行模式的反射式液晶元件 12 时的面内的每个区域中慢相轴方向不同的分布式补偿器为与图 10 相同的结果。 00。

48、85 分布式补偿器 11 的 XY 面内方向的光程差（ nd）被设定为 18nm。在场所 1、 2、 3 的慢相轴方向的偏移被设定为 18 度，在场所 4、 5、 6 的慢相轴方向的偏移被设定为 3 度，在说明书 CN 103180765 A 10 9/10 页 11 场所 7、 8、 9 的慢相轴方向的偏移被设定为 3 度。并且，在场所 4、 5、 6 的 3 度的偏移的目的仅在于为了进行反射式液晶元件 12 的阻滞修正。并且，反射式液晶元件 12 的阻滞修正部分在补偿器的各区域内为均一值，因此，在场所 1、 2、 3 的慢相轴方向的偏移被相加了反射式液晶元件 1。

49、2 的阻滞修正部分。在 7、 8、 9 的慢相轴方向的偏移被减去了反射式液晶元件 12 的阻滞修正部分。基于非远心照明化的斜向光修正成分为 5 度。 0086 当改变表现时，将分布式补偿器 11 的矩形形状的有效区域中的中央线的慢相轴的方向设为基准时的、在矩形形状的 4 边中与中央线平行的两个边的所述慢相轴方向所成的角的平均是 5 度。当进一步改变表现时，有效区域的任意的两个场所的所述慢相轴方向的角度差的最大值为 10 度。 0087 在第三实施方式中，在使用了扭转角度约为 120 度，与反平行模式不同的模式的反射式液晶元件 120 时的、针对面内的每个区域慢相轴方向不同的分布式补偿器为与图 13 相同的结果。 0088 分布式补偿。

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