投影型显示装置和直视型显示装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及使用反射型液晶元件作为空间调制元件的投影型显示装置和直视型显示装置。
【背景技术】
[0002]近年来，配置成在屏幕上投影图像的投影仪(投影型显示装置)不仅广泛用在办公室中，而且还用在家庭中。投影仪使用光阀(空间调制元件)调制来自光源的光，以产生图像光，并将图像光投影到屏幕上，由此进行显示(例如参照专利文献PTL I和2)。近来，开始普及手掌大小的超小型投影仪、内置有超小型投影仪的移动电话等。
[0003]引用列表
[0004]专利文献
[0005]PTL 1:日本待审专利申请公开N0.2011-128634
[0006]PTL 2:日本待审专利申请公开N0.2010-48903
【发明内容】
[0007]在上述投影仪中，一般要求提高对比度，以提高显示图像质量。更具体地说，例如在使用反射型液晶元件作为空间调制元件的情形中，为了提高对比度，希望在黑显示时抑制来自光学系统的漏光，由此减小黑显示时的辉度(luminance)。
[0008]因此，希望提供能抑制黑显示时的漏光以提高对比度的投影型显示装置和直视型显示装置。
[0009]根据本发明一实施方式的投影型显示装置包括:照明光学系统，所述照明光学系统包括一个或多个光源；反射型液晶元件，所述反射型液晶元件通过基于输入的图像信号调制来自所述照明光学系统的光而产生图像光；偏振分束器，所述偏振分束器设置在所述照明光学系统与所述反射型液晶元件之间的光路上；偏振补偿元件，所述偏振补偿元件设置在所述偏振分束器与所述反射型液晶元件之间的光路上，且所述偏振补偿元件对入射光施加相位差，以改变所述入射光的偏振状态；和投影光学系统，所述投影光学系统对由所述反射型液晶元件产生、且之后经由穿过所述偏振补偿元件和所述偏振分束器的光路而入射的图像光进行投影。上述偏振补偿元件具有沿光轴彼此面对的第一表面和第二表面，并在从所述第一表面侧入射光时和在从所述第二表面侧入射光时施加彼此极性相反并且绝对值大致相等的相位差。
[0010]根据本发明一实施方式的直视型显示装置包括:照明光学系统，所述照明光学系统包括一个或多个光源；反射型液晶元件，所述反射型液晶元件通过基于输入的图像信号调制来自所述照明光学系统的光而产生图像光；偏振分束器，所述偏振分束器设置在所述照明光学系统与所述反射型液晶元件之间的光路上；偏振补偿元件，所述偏振补偿元件设置在所述偏振分束器与所述反射型液晶元件之间的光路上，且所述偏振补偿元件对入射光施加相位差，以改变所述入射光的偏振状态；投影光学系统，所述投影光学系统对由所述反射型液晶元件产生、且之后经由穿过所述偏振补偿元件和所述偏振分束器的光路而入射的图像光进行投影；和透射型屏幕，所述透射型屏幕显示从所述投影光学系统投影的所述图像光。上述所述偏振补偿元件具有沿光轴彼此面对的第一表面和第二表面，并在从所述第一表面侧入射光时和在从所述第二表面侧入射光时施加彼此极性相反且绝对值大致相等的相位差。
[0011]在根据本发明实施方式的投影型显示装置和直视型显示装置中，从照明光学系统中的光源发射的光被偏振分束器偏振分离，该光中的偏振光经由偏振补偿元件入射到反射型液晶元件。此外，反射型液晶元件基于图像信号对该入射光进行调制，以产生图像光，该图像光经由偏振补偿元件和偏振分束器入射到投影光学系统。之后，该入射光通过投影光学系统投影，以基于图像信号显示图像。在该情形中，偏振补偿元件具有沿光轴彼此面对的第一表面和第二表面，并在从所述第一表面一侧入射光时和在从所述第二表面一侧入射光时，提供极性彼此相反且彼此大致相等的绝对值间的相位差。因此，例如，即使存在倾斜入射到偏振分束器(偏振分离面)的光或者在反射型液晶元件中残留有倾斜的部分液晶分子，通过这种倾斜入射的光或残留的倾斜的液晶分子产生的椭圆偏振光所导致的在黑显示时从偏振分束器到投影光学系统的漏光仍会被抑制。
[0012]根据本发明实施方式的投影型显示装置和直视型显示装置，在从所述第一表面一侧入射光时和在从所述第二表面一侧入射光时，偏振补偿元件提供极性彼此相反且彼此大致相等的绝对值间的相位差；因此，通过倾斜入射的光或残留的倾斜的液晶分子产生的椭圆偏振光所导致的在黑显示时的漏光可被抑制。因此，可提高对比度，并可实现显示图像质量的提尚。
【附图说明】
[0013]图1是图解根据本发明实施方式的投影仪的示意性构造的示图；
[0014]图2是图解在图1所示的光源中的芯片为顶部发光型装置的情形中，顶部构造和剖面构造的一个示例的示图；
[0015]图3是图解在图1所示的光源中的芯片为顶部发光型装置的情形中，顶部构造和剖面构造的另一个示例的示图；
[0016]图4是图解在图1所示的光源中的芯片为顶部发光型装置的情形中，顶部构造和剖面构造的另一个示例的示图；
[0017]图5是图解在图1所示的光源中的芯片为顶部发光型装置的情形中，发光点的一个示例的示图；
[0018]图6是图解在图1所示的光源中的芯片为端面发光型装置的情形中的剖面构造、以及当从其发光表面一侧观看时的固态发光元件的一个示例的示图；
[0019]图7是图解在图1所示的光源中的芯片为端面发光型装置的情形中的剖面构造、以及当从其发光表面一侧观看时的固态发光元件的另一个示例的示图；
[0020]图8是图解在图1所示的光源中的芯片为端面发光型装置的情形中的剖面构造、以及当从其发光表面一侧观看时的固态发光元件的另一个示例的示图；
[0021]图9是图解当图6中所示的光源在XY平面中旋转90°时的构造示例的示图；
[0022]图10是图解当图7中所示的光源在XY平面中旋转90°时的构造示例的示图；
[0023]图11是图解当图8中所示的光源在XY平面中旋转90°时的构造示例的示图；
[0024]图12是图解图1中所示的幡眼透镜(fly-eye lens)的示意性构造示例的示图；
[0025]图13是用于描述图1中所示的偏振补偿元件中的折射率各向异性的示意性斜视图；
[0026]图14是图解被赋予在图1所示的偏振补偿元件中的相位差的波长依赖性的一个不例的图表；
[0027]图15是用于描述当设置图1中所示的偏振补偿元件时的倾斜角的一个示例的示意图；
[0028]图16是用于描述当设置图1中所示的偏振补偿元件时的倾斜角的另一个示例的示意图；
[0029]图17是用于描述在图1所示的投影仪中在白显示时的每个偏振光的光路的示图；
[0030]图18是用于描述在图1所示的投影仪中在黑显示时的每个偏振光的光路的示图；
[0031]图19是图解根据比较例I的投影仪的示意性构造的示图；
[0032]图20是用于描述在黑显示时减少漏光的作用的示意图；
[0033]图21是图解根据实施例1到3和比较例2的构造和效果的示例的图表；
[0034]图22是图解在实施例2中倾斜角与标准化对比度之间的关系的示例的图表；
[0035]图23是图解根据实施例4到6和比较例3的构造和效果的示例的图表；
[0036]图24是图解在实施例5中倾斜角与标准化对比度之间的关系的示例的图表；
[0037]图25是图解根据变型例I的投影仪的示意性构造的示图；
[0038]图26是图解根据变型例2的投影仪的示意性构造的示图；
[0039]图27是图解使用根据实施方式、变型例I和2等的任意投影仪的背投影型显示装置的示意性构造的示图。
【具体实施方式】
[0040]下面将参照附图描述本发明的一些实施方式。要注意的是，描述将按以下顺序进行。
[0041]1.实施方式(在照明光学系统中包括多个光源的投影仪的示例)
[0042]2.实施方式的变型例
[0043]变型例I (其中反射型液晶元件和偏振补偿元件的配置位置发生变化的示例)
[0044]变型例2 (其中在照明光学系统中仅设置一个光源的示例)
[0045]3.其他变型例(实施方式和各个变型例等的组合、应用于背投影型显示装置的应用例等)
[0046](实施方式)
[0047][投影仪的整体构造]
[0048]图1用光路(由粗虚线表示)和光轴(由细虚线表示)图解了根据本发明的一实施方式的投影型显示装置(投影仪I)的示意性构造。所述投影仪I配置成通过将基于输入的图像信号而产生的图像光投影到反射型屏幕2上来显示图像。
[0049]注意，在图1中，一般来说，Y轴指向垂直方向，X轴指向水平方向；然而，可相反，Y轴可指向水平方向，X轴可指向垂直方向。为简便起见，在下面的描述中，Y轴和X轴分别指向垂直方向和水平方向。而且，在下面的描述中，“横向方向”表示X轴方向，“纵向方向”表示Y轴方向。
[0050]投影仪I例如可包括照明光学系统IA和显示光学系统。所述显示光学系统包括作为空间调制元件的反射型液晶元件60、偏振分束器51、偏振补偿元件80和投影光学系统
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[0051][照明光学系统IA的构造]
[0052]照明光学系统IA配置成提供向反射型液晶元件60的照明区域60Α(被照射面)照射的光束。注意，如必要的话，可在照明光学系统IA的光经过的区域中设置任何光学元件。例如，可在照明光学系统IA的光经过的区域中设置削弱来自照明光学系统IA的光之中的除可见光之外的其他光的滤光器等。
[0053]例如，如图1中所示，照明光学系统IA可包括光源10Α、10Β和10C，耦合透镜(指向角变换元件)20Α、20Β和20C，光路合成元件30，积分器(蝇眼透镜)40，和聚光透镜50。光路合成元件30配置成合成来自光源10Α、10Β和1C的光，且例如可由两个分光镜30Α和30Β构成。积分器40配置成将照明区域60Α中的光的照度分布(辉度分布)均匀化，且在此情形中由一个蝇眼透镜构成。然而，积分器40可由一对蝇眼透镜构成。要注意的是，由所述积分器40和聚光透镜50构成的积分器光学系统中的F数例如可以是4以上。而且，在使用这种积分器光学系统的情形中，也可以包括在预定照明区域中配置另一级积分器光学系统以进一步提高均匀性的构造。在该情形中，第二级的积分器光学系统的F数例如可以是4。
[0054]親合透镜20、光路合成兀件30、积分器40和聚光透镜50从光源1A —侧起按该顺序布置在光源1A的光轴上。光源1B的光轴与光源1A的光轴在分光镜30Α上正交，且耦合透镜20Β和分光镜30Α从光源1B —侧起按该顺序布置在所述光源1B的光轴上。光源1C的光轴与光源1A的光轴在分光镜30Β上正交，且親合透镜20C和分光镜30Β从光源1C —侧起按该顺序布置在所述光源1C的光轴上。
[0055](光源10Α，1B和1C:其中芯片IlA为顶部发光型元件的情形)
[0056]例如，如图2 (A)和(B)到图4 (A)和(B)中所示，光源10Α、1B和1C的每一个可包括固态发光元件11和支撑该固态发光元件11的封装12 (配置成其上安装固态发光元件11的基材)。换句话说，在该情形中，光源10Α、10Β和1C的每一个是以其中在基材上支撑固态发光元件11的封装的方式形成。固态发光元件11配置成从包括一个或多个点状、或者一个或多个非点状的发光点所构成的发光区域发射光。例如，如图2(A)和(B)中所示，固态发光元件11可包括发射预定波长范围内的光的单个芯片11Α，或者如图3(A)和(B)以及图5(A)和(B)中所示，固态发光元件11可由发射同一波长范围内的光或者彼此不同波长范围内的光的多个芯片IlA构成。在固态发光元件11由多个芯片IlA构成的情形中，这些芯片IlA例如可如图3(A)和⑶