顯示裝置、顯示方法以及補(bǔ)償構(gòu)件的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了顯示裝置、顯示方法以及補(bǔ)償構(gòu)件的制造方法。顯示裝置包括：透鏡，將光從光源引導(dǎo)至顯示表面；以及補(bǔ)償構(gòu)件，具有與透鏡的透鏡表面相對(duì)的被劃分為多個(gè)二維區(qū)域的內(nèi)表面，其中，控制每個(gè)區(qū)域的推進(jìn)軸或延遲軸的方向。
【專(zhuān)利說(shuō)明】顯示裝置、顯示方法w及補(bǔ)償構(gòu)件的制造方法
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求與2013年9月2日提交的日本在先專(zhuān)利申請(qǐng)JP 2013-181230的權(quán)益， 將其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。
【背景技術(shù)】
[0003] 本公開(kāi)涉及顯示裝置、顯示方法W及補(bǔ)償構(gòu)件的制造方法。
[0004] 諸如在JP 2012-4009A中所公開(kāi)的投影裝置是一種顯示投影圖像的顯示裝置。而 且，近年來(lái)，隨著技術(shù)的發(fā)展，人們嘗試通過(guò)使用投影裝置來(lái)投影H維圖像。
[0005] 在此，作為通過(guò)使用投影裝置來(lái)投影H維圖像的系統(tǒng)，存在時(shí)分系統(tǒng)、顏色分離系 統(tǒng)、偏振光系統(tǒng)等，并且當(dāng)用作教育目的或大型房間時(shí)，已經(jīng)采用可通過(guò)使用廉價(jià)的眼鏡來(lái) 看到H維圖像的具有美麗色彩再現(xiàn)的偏振光系統(tǒng)。此外，尋求將投影裝置本身進(jìn)一步小型 化的更加廉價(jià)的產(chǎn)品。鑒于該種情況，用于投影裝置的投影透鏡的設(shè)計(jì)將變得更加復(fù)雜，并 且此外，為了降低材料成本，還采用使用塑料的透鏡（所謂的塑料（樹(shù)脂）透鏡）。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 然而，在該種塑料透鏡中，在模制過(guò)程中將很容易發(fā)生變形（distodion，失真）， 并且將在經(jīng)由塑料透鏡進(jìn)行傳輸時(shí)干擾受控的偏振光，即使導(dǎo)入塑料透鏡的偏振光受到控 巧||。作為本發(fā)明人關(guān)于該種偏振光的干擾執(zhí)行大量測(cè)試的結(jié)果，明顯說(shuō)明偏振光的該種干 擾是由于塑料透鏡的雙折射性。而且，作為本發(fā)明人執(zhí)行進(jìn)一步測(cè)試的結(jié)果，明顯說(shuō)明在最 終投影的圖像中產(chǎn)生了色彩不均，即使經(jīng)由塑料透鏡傳輸而受到干擾的偏振光已經(jīng)通過(guò)偏 振片進(jìn)行了校正。
[0007] 在此，作為校正塑料透鏡的雙折射性的技術(shù)，JP 2011-33897A公開(kāi)了在諸如激光 打印機(jī)的圖像形成裝置中在樹(shù)脂透鏡后面布置用于校正樹(shù)脂透鏡的雙折射性的各向異性 元件的技術(shù)。然而，在JP 2011-33897A的技術(shù)中，應(yīng)用的裝置是圖像形成裝置，并且本發(fā)明 人發(fā)現(xiàn)，在最終投影的圖像中不能消除色彩不均。
[0008] 該樣，在顯示要被顯示的目標(biāo)（諸如圖像）的顯示裝置中，已經(jīng)尋求能夠補(bǔ)償由于 在顯示裝置中所采用的透鏡而引起的雙折射性的技術(shù)。
[0009] 因此，本公開(kāi)提出了能夠補(bǔ)償由于在顯示裝置中所采用的透鏡而引起的雙折射性 同時(shí)能夠控制色彩不均的產(chǎn)生的顯示裝置、顯示方法W及補(bǔ)償構(gòu)件的制造方法。
[0010] 根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方式，提供了一種顯示裝置，其包括；透鏡，將光從光源引導(dǎo)至 顯示表面；W及補(bǔ)償構(gòu)件，具有與透鏡的透鏡表面相對(duì)的被劃分為多個(gè)二維區(qū)域的內(nèi)表面， 其中，控制每個(gè)區(qū)域的推進(jìn)軸（advance axis)或延遲軸（delay axis)的方向。
[0011] 根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種顯示方法，其包括：通過(guò)透鏡將光從光 源引導(dǎo)至顯示面；W及在光到達(dá)顯示表面之前通過(guò)補(bǔ)償構(gòu)件補(bǔ)償由于透鏡的雙折射性而在 光中出現(xiàn)的相位差，補(bǔ)償構(gòu)件具有與透鏡的透鏡表面相對(duì)的被劃分為多個(gè)二維區(qū)域的內(nèi)表 面，其中，控制每個(gè)區(qū)域的推進(jìn)軸或延遲軸的方向。
[0012] 根據(jù)本公開(kāi)的又一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種補(bǔ)償構(gòu)件的制造方法，該制造方法包 括：在指定光學(xué)構(gòu)件中，將與透鏡的透鏡表面相對(duì)的內(nèi)表面劃分為多個(gè)二維區(qū)域，其中，透 鏡將光從光源引導(dǎo)至顯示表面；W及控制每個(gè)區(qū)域的推進(jìn)軸或延遲軸的方向。
[0013] 根據(jù)本公開(kāi)的又一個(gè)實(shí)施方式，補(bǔ)償構(gòu)件補(bǔ)償由于透鏡的雙折射性而引起的偏振 光的干擾，該補(bǔ)償構(gòu)件具有與透鏡的透鏡表面相對(duì)的被劃分為多個(gè)二維區(qū)域的內(nèi)表面，其 中，控制每個(gè)區(qū)域的推進(jìn)軸或延遲軸的方向。
[0014] 根據(jù)本公開(kāi)的諸如上述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，可W補(bǔ)償由于在顯示裝置中所采 用的透鏡而引起的雙折射性，同時(shí)控制色彩不均的產(chǎn)生。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1示意性示出了根據(jù)本公開(kāi)的第一實(shí)施方式的顯示裝置的光學(xué)系統(tǒng)實(shí)例的說(shuō) 明圖；
[0016] 圖2A是用于描述雙折射性的示意圖；
[0017] 圖2B是描述雙折射性的示意圖；
[0018] 圖3是用于描述根據(jù)該實(shí)施方式的顯示裝置的補(bǔ)償構(gòu)件的說(shuō)明圖；
[0019] 圖4是用于描述根據(jù)該實(shí)施方式的顯示裝置的投影透鏡與補(bǔ)償構(gòu)件之間的關(guān)系 的說(shuō)明圖；W及
[0020] 圖5是用于描述實(shí)例實(shí)施方式中的亮度和色彩不均的測(cè)量方法的說(shuō)明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下文中，將參考附圖詳細(xì)描述本公開(kāi)的優(yōu)選實(shí)施方式。應(yīng)注意，在該說(shuō)明和附圖 中，具有基本相同功能和結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)元件利用相同的參考標(biāo)號(hào)來(lái)表示，并且省略該些結(jié)構(gòu) 元件的重復(fù)說(shuō)明。
[0022] 將按照下列順序給出描述。
[0023] (1)第一實(shí)施方式
[0024] (1-1)包括在顯示裝置中的光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)例 [00幼 （1-。補(bǔ)償構(gòu)件
[0026] (1-3)補(bǔ)償構(gòu)件的制造方法
[0027] 似結(jié)論
[0028] (3)實(shí)例實(shí)施方式 [002引（第一實(shí)施方式）
[0030] 下文中，將通過(guò)包括能夠顯示H維圖像的偏振光系統(tǒng)的投影儀裝置的實(shí)例，來(lái)詳 細(xì)描述根據(jù)本實(shí)施方式的在諸如屏幕的顯示表面上顯示各種類(lèi)型的圖像的顯示裝置作為 根據(jù)本公開(kāi)的第一實(shí)施方式的顯示裝置。
[0031] <包括在顯示裝置中的光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)例〉
[0032] 首先，將參考圖1至圖2B，詳細(xì)描述根據(jù)本實(shí)施方式的包括在顯示裝置10中的光 學(xué)系統(tǒng)的實(shí)例。圖1是示意性示出包括在根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置10中的光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)例 的說(shuō)明圖。圖2A和圖2B是用于描述雙折射性的說(shuō)明圖。
[0033] 除了圖1中所示的光學(xué)系統(tǒng)之外，根據(jù)本實(shí)施方式的顯示裝置10還具有用于冷卻 由光學(xué)系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱量的冷卻裝置等，圖1將示出包括在根據(jù)本實(shí)施方式的顯示裝置10 中的光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)例。
[0034] 如圖1所示，根據(jù)本實(shí)施方式的顯示裝置10的光學(xué)系統(tǒng)主要包括光源部101和圖 像投影部103。
[00巧]光源部101是產(chǎn)生被顯示裝置10使用的紅光LR、綠光LG和藍(lán)光LB的部分。光源 部101可包括諸如能發(fā)射白光的高壓隸燈的電源W及將該種白光衍射為上述H種顏色的 光的分光機(jī)構(gòu)，或者可具有通過(guò)結(jié)合固態(tài)發(fā)光元件（諸如半導(dǎo)體激光器或發(fā)光二極管）來(lái) 發(fā)射上述H種顏色的光的機(jī)構(gòu)。并不特別限制在根據(jù)本實(shí)施方式的顯示裝置10的光學(xué)系 統(tǒng)中的光源部101的配置，并且可W采用各種類(lèi)型的熟知的光源。
[0036] 通過(guò)包括圖中未示出的反射鏡、透鏡等的光學(xué)元件，由光源部101產(chǎn)生的紅光LR、 綠光LG和藍(lán)光LB分別被導(dǎo)入圖像投影部103。
[0037] 圖像投影部103是通過(guò)光學(xué)地處理從光源部101發(fā)射的H種顏色的光（紅光LR、 綠光LG和藍(lán)光LB)來(lái)產(chǎn)生圖像光并將該圖像光放大和投影至顯示表面（諸如包括在外部 的屏幕）的部分。例如，如圖1中示意性示出的，該圖像投影部103主要包括液晶光調(diào)制元 件（下文中，稱(chēng)為L(zhǎng)CD面板）105R、105G和105B，棱鏡107,選擇性1/2波長(zhǎng)板109,投影透鏡 111 W及補(bǔ)償構(gòu)件113。
[003引例如，H種LCD面板105RU05G和105B(下文中，在某些情況下，統(tǒng)稱(chēng)為L(zhǎng)CD面板 105)由透射性LCD面板構(gòu)成。LCD面板105基于來(lái)自面板驅(qū)動(dòng)部（圖中未示出）的指定驅(qū) 動(dòng)信號(hào)，通過(guò)控制包圍在液晶元件（圖中未示出）中的液晶分子的方位，透射或切斷至具有 液晶單元的面板的入射光。W該種方式，調(diào)制入射到面板的光。此后，LCD面板105分別將 被調(diào)制的執(zhí)行波長(zhǎng)的光（調(diào)制光）發(fā)射至棱鏡107。
[0039] 在此，如圖1所示，例如，紅光LR入射在其上的LCD面板105R和藍(lán)光LB入射在其 上的LCD面板105B被布置成使得每個(gè)面板的發(fā)光表面經(jīng)由棱鏡107彼此相對(duì)。此外，綠光 LG入射在其上的LCD面板105G沿著與LCD面板105R和LCD面板105B的相對(duì)方向正交的 方向布置。
[0040] 另外，入射在棱鏡107上的H種顏色的調(diào)制光的偏振光方向通過(guò)偏振濾波器 (polarization filter)等（未示出）控制。例如，在圖1所示的光學(xué)系統(tǒng)中，諸如圖的中部 所示的，從LCD面板105R發(fā)射的紅光的調(diào)制光和從LCD面板105B發(fā)射的藍(lán)光的調(diào)制光分別 受到控制，W變?yōu)槠窆猓矗琒偏振光）（其中，圖1中的X軸方向被設(shè)為入射到棱鏡107 上的振動(dòng)方向）。此外，從LCD面板105G發(fā)射的綠色調(diào)制光受到控制，W變?yōu)槠窆猓矗?P偏振光）（其中，圖1中的y軸方向被設(shè)為入射到棱鏡107上的振動(dòng)方向）。
[0041] 棱鏡107多路復(fù)用（multiplex)從LCD面板105R，105G和105B發(fā)射的控制偏振 光方向的調(diào)制光，并且發(fā)射所獲得的被多路復(fù)用的光（即，圖像光L1)。從棱鏡107發(fā)射的 圖像光L1被導(dǎo)入到包括在棱鏡107之后的光路上的選擇性1/2波長(zhǎng)板109。
[0042] 在此，并不特別限制根據(jù)本實(shí)施方式的LCD面板105和棱鏡107,并且可任意地使 用已知的LCD面板和棱鏡。
[0043] 選擇性1/2波長(zhǎng)板109是偏振光旋轉(zhuǎn)板，其使來(lái)自入射光中的特定波長(zhǎng)帶的偏振 光的偏振化方向旋轉(zhuǎn)90°。在圖1所示的根據(jù)本實(shí)施方式的圖像投影部103中，從棱鏡107 發(fā)射的圖像光L1中的紅色分離和藍(lán)色分離變?yōu)镾偏振光，綠色分離變?yōu)镻偏振光。在此， 通過(guò)使圖像光LI入射到選擇性1/2波長(zhǎng)板109上，將綠色分離的偏振光方向旋轉(zhuǎn)90°，并 轉(zhuǎn)變?yōu)镾偏振光。W該種方式，如圖1所示，從選擇性1/2波長(zhǎng)板109發(fā)射的圖像光L1變 為構(gòu)成S偏振光分離的圖像光。其中聚集了從選擇性1/2波長(zhǎng)板109發(fā)射的偏振光方向的 圖像光L1被導(dǎo)入至隨后包括的投影透鏡111。
[0044] 注意，并不特別限制根據(jù)本實(shí)施方式的選擇性1/2波長(zhǎng)板109,并且可W任意地使 用熟知的波長(zhǎng)選擇性偏振光旋轉(zhuǎn)器。
[0045] 投影透鏡111是將入射圖像光L1放大和投影至用作顯示表面的外部屏幕（圖中 未示出）的透鏡。注意，盡管圖1示出了采用一個(gè)透鏡的投影透鏡111，然而，投影透鏡111 可由一個(gè)透鏡構(gòu)成，或該可是由多個(gè)透鏡構(gòu)成的透鏡組。
[0046] 如上所述，近年來(lái)，為了實(shí)現(xiàn)顯示裝置10的小型化、實(shí)施了短聚焦透鏡、極短聚焦 透鏡等，投影透鏡111的設(shè)計(jì)變得更加復(fù)雜，并且使用很多球面透鏡等。此外，在還考慮降 低顯示裝置10的成本的情況下，為了實(shí)施復(fù)雜制備的投影透鏡111，經(jīng)常采用所謂的塑料 (樹(shù)脂）透鏡自身，或經(jīng)常采用與所謂玻璃透鏡相結(jié)合的塑料透鏡。當(dāng)通過(guò)將樹(shù)脂注入到形 成為與要實(shí)現(xiàn)的透鏡形狀對(duì)應(yīng)的模具中來(lái)形成塑料透鏡時(shí)，已知在形成該種透鏡時(shí)很容易 發(fā)生變形。
[0047] 更詳細(xì)地，通過(guò)從模具的注入口注入變?yōu)樗芰贤哥R材料的樹(shù)脂，樹(shù)脂呈福射狀地 分散，并且樹(shù)脂的聚合物鏈沿預(yù)定方向分布。在該種分布狀態(tài)下，對(duì)于沿聚合物鏈的分布方 向發(fā)射光的線偏振光的透鏡折射率rv/與對(duì)于沿與分布方向正交的方向發(fā)射光的線偏振光 的透鏡折射率之間存在差異。結(jié)果是，所形成的塑料透鏡具有雙折射性，并且該種雙折 射性產(chǎn)生導(dǎo)致變形。作為形成后果所出現(xiàn)的雙折射性的大小由An = rv/-ni表示。
[004引在此，如圖2A示意性示出的，在折射率楠圓中n//〉n丄并且An為正值的情況下的 雙折射性被稱(chēng)為"正（positive)雙折射"。此外，如圖2B示意性示出的，在折射率楠圓中 rv/<n丄并且An為負(fù)值的情況下的雙折射性被稱(chēng)為"負(fù)（negative)雙折射"。所形成的塑 料透鏡顯示正雙折射性還是負(fù)雙折射性，取決于所采用的樹(shù)脂材料。
[0049] 當(dāng)其中偏振光已被控制的光（例如，本實(shí)施方式中的圖像光L1)入射到顯現(xiàn)該種 雙折射性的塑料透鏡上時(shí)，由于例如上述的折射率差，導(dǎo)致圖像光L1的偏振光被干擾，并 且在經(jīng)由透鏡傳輸?shù)墓庵挟a(chǎn)生相位差。結(jié)果是，尤其在為了使用偏振光系統(tǒng)投影立體圖像 而采用顯示裝置10的情況下，將出現(xiàn)投影圖像未被識(shí)別立體圖像的情況。
[0050] 該樣，在雙折射性的大小與傳輸?shù)墓庵挟a(chǎn)生的相位差的大小之間具有相關(guān)性，并 且雙折射性的大小能夠用由波長(zhǎng)標(biāo)定的相位量的大小來(lái)表示。更詳細(xì)地，在通過(guò)使用A nm 波長(zhǎng)的光所測(cè)得的相位差量為0°時(shí)，雙折射量的大小將表示為（ex A/360)[單位： nm]。
[0051] 在為了補(bǔ)償偏振光的該些干擾而插入偏振光片并且被干擾的偏振光再次聚集的 情況下，偏振光片的吸收光軸方向的光將被消減（cut)，并且因此，在偏振光被干擾的狀態(tài) 下，經(jīng)由偏振片傳輸?shù)墓獾墓饬繉p少，并且光將變得更暗。此外，由于偏振光的干擾因波 長(zhǎng)的不同而存在差異，所W，對(duì)于每種波長(zhǎng)而言，被偏振光片所吸收的光量也將不同，并且 由于變成色彩不均，將出現(xiàn)亮度不均。結(jié)果是，將在屏幕上產(chǎn)生嚴(yán)重的色彩不均。
[0052] 因此，作為本發(fā)明人進(jìn)行大量測(cè)試W消除該種現(xiàn)象的結(jié)果，已經(jīng)構(gòu)思了一種能夠 補(bǔ)償因投影透鏡111的雙折射性而引起的上述現(xiàn)象的補(bǔ)償構(gòu)件，而且，如圖1所示，該種補(bǔ) 償構(gòu)件被設(shè)置在投影透鏡111之后。
[0053] 補(bǔ)償構(gòu)件113是在投影透鏡111之后的設(shè)置在光軸上的光學(xué)構(gòu)件，具有補(bǔ)償因投 影透鏡111的雙折射性而引起的圖像光L1的偏振光的干擾的功能。在經(jīng)由投影透鏡111 傳輸時(shí)被干擾的偏振光，通過(guò)經(jīng)由補(bǔ)償構(gòu)件113傳輸，其干擾在圖像光L1中得W補(bǔ)償，并且 圖像光L1被引導(dǎo)至屏幕。
[0054] 注意，在下文中將再次詳細(xì)描述根據(jù)本實(shí)施方式的補(bǔ)償構(gòu)件113的描述。
[00巧]在此W前，已經(jīng)參考圖1至圖2B對(duì)根據(jù)本實(shí)施方式的顯示裝置10的光學(xué)系統(tǒng)的 整個(gè)配置的實(shí)例進(jìn)行了簡(jiǎn)單描述。
[005引 <補(bǔ)償構(gòu)件113〉
[0057] 接下來(lái)，將參考圖3和圖4詳細(xì)描述包括在根據(jù)本實(shí)施方式的顯示裝置10中的補(bǔ) 償構(gòu)件13。圖3是用于描述根據(jù)本實(shí)施方式的顯示裝置的補(bǔ)償構(gòu)件的說(shuō)明圖，并且圖4是 用于描述根據(jù)本實(shí)施方式的顯示裝置的投影透鏡與補(bǔ)償構(gòu)件之間的關(guān)系的說(shuō)明圖。
[0058] 如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的補(bǔ)償構(gòu)件113是補(bǔ)償因投影透鏡111的雙折射性而 引起的圖像光L1的偏振光的干擾的光學(xué)構(gòu)件。更詳細(xì)地，根據(jù)本實(shí)施方式的補(bǔ)償構(gòu)件113 通過(guò)將與投影透鏡111的透鏡表面相對(duì)的內(nèi)部表面劃分為多個(gè)二維區(qū)域來(lái)操縱，并且為多 個(gè)區(qū)域的每一個(gè)區(qū)域，補(bǔ)償因投影透鏡111的雙折射性而引起的偏振光的干擾。
[0059] 在下文中，將詳細(xì)描述通過(guò)二維劃分補(bǔ)償構(gòu)件113的透鏡表面來(lái)補(bǔ)償投影透鏡 111的雙折射性的方法。
[0060] 如前所述，在將由具有雙折射性的光學(xué)材料形成的透鏡（諸如，塑料透鏡）用作投 影透鏡111的情況下，根據(jù)該透鏡中的折射率的各向異性，將產(chǎn)生偏振光狀態(tài)的干擾。在該 種透鏡中，由于折射率的各向異性，存在其中光的傳播速度變得更快（即，相位前移）的軸 方向（推進(jìn)軸）W及其中光的傳播速度變得更慢（即，相位延遲）的軸方向（延遲軸）。因 此，為了補(bǔ)償投影透鏡111的雙折射性，重要的是理解所要采用的投影透鏡111的雙折射性 的狀態(tài)（即，推進(jìn)軸或延遲軸在透鏡表面上如何二維分布）。
[0061] 因此，要聚焦的投影透鏡111的雙折射狀態(tài)通過(guò)測(cè)量裝置（例如，二維雙折射評(píng)估 裝置）來(lái)指定，該測(cè)量裝置采用熟知的技術(shù)，諸如，旋轉(zhuǎn)分析方法、光彈調(diào)制方法或液晶相 位調(diào)制方法。W該種方式，如圖3的上部示意性示出的，可W在投影透鏡111透鏡表面上繪 制推進(jìn)軸（和/或延遲軸）的分布狀態(tài)圖或相位差量圖。
[0062] 通常，在塑料透鏡等中的推進(jìn)軸的分布并不是相同的，并且如圖3的上部所示，經(jīng) 常分為具有多個(gè)相互類(lèi)似軸方向的區(qū)域（域）。在圖3的上部中，推進(jìn)軸的方向由箭頭示 出，并且投影透鏡111的透鏡表面被示出為分為從區(qū)域R1至區(qū)域R5的五個(gè)區(qū)域。
[0063] 根據(jù)本實(shí)施方式的補(bǔ)償構(gòu)件113基于諸如上述圖3的上部所示的投影透鏡111中 的推進(jìn)軸（或延遲軸）的分布狀態(tài)，二維地控制在與補(bǔ)償構(gòu)件113的投影透鏡111相對(duì)的內(nèi) 表面上的延遲軸（或推進(jìn)軸）的分布狀態(tài)。也就是說(shuō)，如圖3的下部所示，與投影透鏡111 的透鏡表面相對(duì)的補(bǔ)償構(gòu)件113的表面被整體地劃分為投影透鏡111的域的分布。此外， 在每個(gè)域中，控制延遲軸（或推進(jìn)軸）的方向，從而使投影透鏡111的推進(jìn)軸的方向與補(bǔ)償 構(gòu)件113的延遲軸的方向大致平行（或者，投影透鏡111的延遲軸方向與補(bǔ)償構(gòu)件113的 推進(jìn)軸的方向大致平行）。
[0064] 例如，在圖3所示的實(shí)例中，在補(bǔ)償構(gòu)件113中的與投影透鏡111的透鏡表面相對(duì) 的表面上，區(qū)域（域）被劃分為區(qū)域Rl'至區(qū)域R5'的五個(gè)區(qū)域（它們?cè)谕队巴哥R111的 透鏡表面上結(jié)合），并且該些區(qū)域被設(shè)置成使得區(qū)域R1與區(qū)域R1'、區(qū)域R2與區(qū)域R2'、區(qū) 域R3與區(qū)域R3'、區(qū)域R4與區(qū)域R4'、W及區(qū)域R5和區(qū)域貼'彼此相對(duì)。除此之外，控制 區(qū)域R1'至R5'的每個(gè)區(qū)域中的雙折射性，從而在每個(gè)區(qū)域中投影透鏡111的推進(jìn)軸的方 向與補(bǔ)償構(gòu)件113的延遲軸的方向大致相互匹配。
[0065] 在此，在每個(gè)區(qū)域中，投影透鏡111的軸方向與補(bǔ)償構(gòu)件113的軸方向可不完全相 互匹配（即，完全平行），或者可出現(xiàn)指定的誤差容限（margin)。此外，在區(qū)域之間的界面 (intedace，交界）處的軸方向可不連續(xù)地切換，或者推進(jìn)軸（或延遲軸）方向在區(qū)域之間 可連續(xù)地切換。
[0066] 在此，在JP 2011-33897A所公開(kāi)的技術(shù)中，盡管軸根據(jù)主掃描方向一維地連續(xù)變 化（軸僅在主掃描方向上改變），然而諸如圖3所示，在本實(shí)施方式中，二維地控制軸的方 向，并且例如，通過(guò)將補(bǔ)償構(gòu)件113的內(nèi)表面劃分為多個(gè)區(qū)域，根據(jù)每個(gè)區(qū)域的雙折射性執(zhí) 行變形的補(bǔ)償。在軸為一維分布的并且雙折射性（即，相位差量）被連續(xù)控制的情況下，將 存在能夠通過(guò)使用JP 2011-33897A中描述的化nes矩陣來(lái)簡(jiǎn)單地計(jì)算相位差量的情形，或 者將存在無(wú)需諸如本實(shí)施方式中的將補(bǔ)償構(gòu)件劃分為多個(gè)區(qū)域便能夠補(bǔ)償相位差量的情 形。然而，在諸如本實(shí)施方式中的軸是二維變化的并且要補(bǔ)償?shù)耐队巴哥R采用了多個(gè)樹(shù)脂 透鏡的情況下，將存在其中源于該些多個(gè)樹(shù)脂透鏡中的多個(gè)變形被合成的雙折射量，并且 因此，將不局限于連續(xù)分布。因此，諸如本實(shí)施方式中的通過(guò)劃分區(qū)域來(lái)執(zhí)行補(bǔ)償將變得尤 為重要。
[0067] 此外，盡管在軸方向變得不連續(xù)的部分處存在補(bǔ)償?shù)倪m當(dāng)性的問(wèn)題，但通過(guò)使不 連續(xù)界面部分的位置與補(bǔ)償板的區(qū)域劃分的界面位置相互匹配，便可W實(shí)現(xiàn)成功的補(bǔ)償， 即使存在軸方向不連續(xù)的位置。相比之下，當(dāng)軸方向的界面的位置偏移時(shí)，發(fā)生偏移的位置 將變成不能補(bǔ)償?shù)膮^(qū)域，并且因此，顯然該位置將通過(guò)變?yōu)楹诎档年幱帮@示在顯示屏幕上。
[0068] 注意，盡管圖3示出了投影透鏡111和補(bǔ)償器件113的透鏡表面被劃分為五個(gè)區(qū) 域的情況，但是該些透鏡表面上的區(qū)域的數(shù)量并不局限于五個(gè)，并且可W是兩個(gè)至四個(gè)的 區(qū)域數(shù)量，或者可W是六個(gè)或更多個(gè)區(qū)域的數(shù)量。而且，當(dāng)考慮容易制造根據(jù)本實(shí)施方式的 補(bǔ)償構(gòu)件時(shí)，期望具有少量區(qū)域。考慮到用于制造的樹(shù)脂從插入口插入并且對(duì)稱(chēng)分散開(kāi)，所 W當(dāng)制造塑料透鏡時(shí)，可考慮到推進(jìn)軸（或延遲軸）的分布將變得相對(duì)于插入口對(duì)稱(chēng)。因 此，通過(guò)考慮樹(shù)脂的注入方向，并且四個(gè)區(qū)域?qū)嶋H上劃分在該注入方向的兩側(cè)，期望區(qū)域的 數(shù)量是九個(gè)區(qū)域或更少。
[0069] 諸如上所述的通過(guò)二維地控制補(bǔ)償構(gòu)件113的雙折射性，在圖3所示的實(shí)例中，例 女口，其中經(jīng)由投影透鏡111的區(qū)域R1傳輸?shù)南辔怀傲酥付康膱D像光L1，將具有由于經(jīng) 由補(bǔ)償構(gòu)件113的相應(yīng)區(qū)域R1'傳輸而被延遲了指定量的相位。結(jié)果是，將抑制在經(jīng)由投 影透鏡111和補(bǔ)償構(gòu)件113傳輸?shù)膱D像光L1中出現(xiàn)的相位差。W該種方式，在根據(jù)本實(shí)施 方式的顯示裝置10中，可W獲得無(wú)明顯不均的圖像，同時(shí)抑制圖像光L1的光量的損失。
[0070] W該種方式，根據(jù)本實(shí)施方式的補(bǔ)償構(gòu)件113根據(jù)由于在整個(gè)投影透鏡111中出 現(xiàn)的雙折射性而產(chǎn)生的變形的方向，為每個(gè)區(qū)域二維地控制補(bǔ)償構(gòu)件113的透鏡表面上的 各向異性軸的方向。在此，盡管在上述實(shí)施方式中已經(jīng)描述了其中投影透鏡111的推進(jìn)軸/ 延遲軸的方向與補(bǔ)償構(gòu)件113的延遲軸/推進(jìn)軸的方向大致相互匹配的情況，更加期望不 僅根據(jù)推進(jìn)軸和延遲軸的方向而且還根據(jù)雙折射性來(lái)控制相位差量的大小。例如，在由于 圖3中所示的投影透鏡111的區(qū)域R1中的雙折射性而出現(xiàn)+X的相位差（相位僅被推進(jìn)了 X)的情況下，該種技術(shù)思想具有將出現(xiàn)在補(bǔ)償構(gòu)件113的區(qū)域R1'處的相位差量控制為-X 的含義。W該種方式，變得可W消除由于經(jīng)由該些區(qū)域傳輸而導(dǎo)致的圖像光L1中所出現(xiàn)的 相位差量。結(jié)果是，與僅控制各向異性軸的方向的情況相比，變得可W獲得具有更少色彩不 均的圖像，同時(shí)進(jìn)一步控制了光量的損失。
[0071] 在此，并不特別限制投影透鏡111的雙折射性的特性（characteristic)與用作補(bǔ) 償構(gòu)件113的光學(xué)構(gòu)件的雙折射性的特性的結(jié)合，并且對(duì)于各種結(jié)合而言，可W補(bǔ)償因投 影透鏡111的雙折射性而導(dǎo)致的偏振光的干擾。例如，投影透鏡111和補(bǔ)償構(gòu)件113可具 有其中特性彼此相同的雙折射性，諸如圖4中的示例1或示例2所示，或者可具有其中特性 彼此相反的雙折射性，諸如圖4中的示例3或示例4所示。
[0072] 當(dāng)考慮光學(xué)補(bǔ)償時(shí)，存在思考消除在推進(jìn)軸和延遲軸上的相位差的方式。圖4的 示例1或示例2示出的實(shí)例是消除相位差并且通過(guò)使推進(jìn)軸和延遲軸相互正交來(lái)補(bǔ)償雙折 射性的實(shí)例。也就是，在圖4的示例1或示例2示出的實(shí)例中，通過(guò)使相同的軸相互正交， 來(lái)使不同的軸相互重疊。
[0073] 另一方面，因?yàn)樵诿總€(gè)折射率楠圓的形狀是圖2A和圖2B中所示的那些，所W通過(guò) 使推進(jìn)軸和延遲軸相互正交，圖4中的示例3或示例4中所示的實(shí)例也能夠消除相位差。當(dāng) 特定地考慮應(yīng)用于示例3時(shí)，具有負(fù)雙折射性的補(bǔ)償構(gòu)件的推進(jìn)軸的方向，將與具有正雙 折射性的透鏡的延遲軸的方向相匹配。
[0074] 注意，與示例1和示例2的方法相比，在諸如在圖4的示例3或示例4中的不同特 性的結(jié)合的情況下，對(duì)于斜光（diagonal li曲t)的補(bǔ)償效果將變得更好。該里，斜光是指 相對(duì)于投影透鏡111和補(bǔ)償元件113的入射平面的法線，光W-定的角度入射。W該種方 式，投影透鏡111可W執(zhí)行恰當(dāng)?shù)难a(bǔ)償處理，即使投影透鏡111是實(shí)施寬角度投影的具有短 焦矩的投影透鏡（所謂短焦投影透鏡）。
[0075] 注意，并不特別限制用于補(bǔ)償構(gòu)件113的光學(xué)材料，并且根據(jù)要獲得的雙折射性 和折射率的大小，可從已知材料中任意選取。作為該種光學(xué)材料，例如，可包括各種環(huán)帰姪 共聚物（COP)、聚碳酸醋（PC)、各種液晶聚合物等作為具有正雙折射性的光學(xué)材料，并且例 如可包括聚甲基丙帰酸甲醋（PMMA)、聚苯己帰（P巧等作為具有負(fù)雙折射性的光學(xué)材料。此 夕F，還可W采用各種晶體，諸如藍(lán)寶石，多層膜等作為用于補(bǔ)償構(gòu)件113的光學(xué)材料。
[0076] 在此W前，已經(jīng)參考圖3和圖4詳細(xì)描述了根據(jù)本實(shí)施方式的補(bǔ)償構(gòu)件113。
[0077] 注意，盡管圖1中所示的光學(xué)系統(tǒng)示出了在投影透鏡111之后設(shè)置補(bǔ)償構(gòu)件113 的情況，但是根據(jù)本實(shí)施方式的補(bǔ)償構(gòu)件113的設(shè)置位置并不局限于投影透鏡111之后的 位置。如果根據(jù)上述投影透鏡111的各向異性軸的方向，在補(bǔ)償構(gòu)件113中執(zhí)行各向異性 軸的方向控制，則補(bǔ)償構(gòu)件113可設(shè)置在投影透鏡111之前。
[007引 < 補(bǔ)償構(gòu)件的制造方法〉
[0079] 接著，將簡(jiǎn)單描述根據(jù)本實(shí)施方式的補(bǔ)償構(gòu)件113的制造方法。
[0080] 基于將光由光源導(dǎo)入顯示表面的透鏡（投影透鏡111)的雙折射性，通過(guò)在用作補(bǔ) 償構(gòu)件113的光學(xué)材料中將與投影透鏡111透鏡表面相對(duì)的內(nèi)表面劃分為多個(gè)二維區(qū)域， 并且控制該些區(qū)域的每一個(gè)的推進(jìn)軸或延遲軸的方向，來(lái)制造根據(jù)本實(shí)施方式的補(bǔ)償構(gòu)件 113。
[0081] 更詳細(xì)地，當(dāng)制造根據(jù)本實(shí)施方式的補(bǔ)償構(gòu)件113時(shí)，首先，通過(guò)使用熟知的測(cè)量 裝置測(cè)量由顯示裝置10使用的投影透鏡111的雙折射率狀態(tài)。W該種方式，可W確定投影 透鏡111的雙折射性（正雙折射性和負(fù)雙折射性）并且確定透鏡表面上的各向異性軸（推 進(jìn)軸/延遲軸）的分布狀態(tài)。接著，基于所獲得的測(cè)量結(jié)果，將投影透鏡111的透鏡表面劃 分為其中各向異性軸的方向變得大致相同的多個(gè)區(qū)域。W該種方式，能夠獲得各向異性軸 的分布圖，諸如圖3的上部所示。
[0082] 在此，在投影透鏡111由多個(gè)透鏡形成的情況下，盡管上述雙折射性的測(cè)量最好 W整個(gè)透鏡組來(lái)執(zhí)行，但是也可通過(guò)聚焦在斷定對(duì)于源自構(gòu)成透鏡組的多個(gè)透鏡的雙折射 性的影響的唯一的透鏡上來(lái)執(zhí)行測(cè)量。
[0083] 接著，基于所獲得的分布圖，將與投影透鏡111透鏡表面相對(duì)的補(bǔ)償構(gòu)件113的內(nèi) 表面劃分為多個(gè)區(qū)域，并且確定在每個(gè)區(qū)域中的各向異性軸的控制方向。也就是，如圖3的 下部所示，根據(jù)投影透鏡111的各向異性軸的分布圖，確定補(bǔ)償構(gòu)件113的透鏡表面上的各 向異性軸的方向控制圖。
[0084] 接下來(lái)，使用指定的光學(xué)材料，并且通過(guò)熟知的方法來(lái)制造補(bǔ)償構(gòu)件113,同時(shí)控 制每個(gè)區(qū)域的各向異性軸（推進(jìn)軸/延遲軸）的方向。
[0085] 并不特別限制方向控制方法，并且可W使用熟知的方法作為補(bǔ)償構(gòu)件113的各向 異性軸的方向控制方法。例如，如下方法可用作此方法：通過(guò)電場(chǎng)施加來(lái)控制在補(bǔ)償構(gòu)件 113的制造中使用的塑料樹(shù)脂的分布的方法，或者其中各向異性軸的方向具有熟知的材料 的結(jié)合的方法。
[0086] 例如，在通過(guò)使用液晶聚合物來(lái)制造具有正雙折射性的補(bǔ)償構(gòu)件113時(shí)，根據(jù)上 述各向異性軸的方向控制圖，通過(guò)控制所施加的電場(chǎng)的方向，可W實(shí)現(xiàn)各向異性軸的方向 控制。此外，例如，通過(guò)結(jié)合使用諸如改變每個(gè)區(qū)域要使用的液晶聚合物的密度的方法，除 了各向異性軸的方向控制W外，還可W執(zhí)行相位差量的控制。
[0087] 此外，通過(guò)使用被已知為用作a-板的1/2波長(zhǎng)板（目P，具有正雙折射性）的市售 膠帶（膠帶的長(zhǎng)度方向成為延遲軸），并且粘附該種膠帶，同時(shí)改變各種熟知的板（諸如玻 璃）的附接方向，能夠制造根據(jù)本實(shí)施方式的補(bǔ)償構(gòu)件113。此時(shí)，通過(guò)控制重疊的和粘附 的膠帶的片數(shù)，可執(zhí)行相位差量的控制。
[0088] 磁瓦，在通過(guò)使用晶體（諸如藍(lán)寶石）來(lái)制造具有負(fù)雙折射性的補(bǔ)償構(gòu)件113時(shí)， 通過(guò)粘附（結(jié)合）晶體，同時(shí)注意晶體的各向異性軸的方向，能夠制造根據(jù)本實(shí)施方式的補(bǔ) 償構(gòu)件113。
[0089] 在此之前，已經(jīng)簡(jiǎn)單描述了根據(jù)本實(shí)施方式的補(bǔ)償構(gòu)件113的制造方法。
[0090] (結(jié)論）
[0091] 如上所述，在根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方式的顯示裝置、顯示方法W及補(bǔ)償構(gòu)件的制造 方法中，將補(bǔ)償構(gòu)件的透鏡表面劃分為多個(gè)區(qū)域，并且執(zhí)行控制，W使每個(gè)區(qū)域上的光軸分 布與相對(duì)的投影透鏡的透鏡表面上的光軸方向互不相同。W該種方式，能夠控制因投影透 鏡的雙折射而引起的相位差，并且能夠補(bǔ)償因該投影透鏡引起的雙折射性。結(jié)果是，控制了 顯示裝置中的色彩不均的產(chǎn)生，同時(shí)阻止了要投影的光中的偏振光的干擾。因此，通過(guò)適用 該種補(bǔ)償構(gòu)件，根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方式的顯示裝置能夠獲得有利的H維圖像。
[0092] 接下來(lái)，將具體描述根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方式的顯示裝置和顯示方法，同時(shí)給出實(shí) 例實(shí)施方式。注意，此后給出的實(shí)例實(shí)施方式僅僅是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方式的顯示裝置和 顯示方法的一個(gè)實(shí)例，并不是說(shuō)根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方式的顯示裝置和顯示方法局限于下列 實(shí)例實(shí)施方式。
[0093] (實(shí)例實(shí)施方式）
[0094] 獲得了實(shí)際商用的塑料透鏡，并且利用商用的雙折射分布評(píng)估裝置來(lái)測(cè)量該種塑 料透鏡的性能，并且確定該塑料透鏡的雙折射性的極性和該分布的狀態(tài)。結(jié)果變得很顯然， 要聚焦的塑料透鏡將具有正雙折射性。
[0095] 因此，通過(guò)使用熟知的顯示正雙折射性的液晶聚合物，制造根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方 式的補(bǔ)償構(gòu)件113,同時(shí)控制所施加的電荷的方向。注意，在該種補(bǔ)償構(gòu)件113中，不在每個(gè) 區(qū)域中執(zhí)行相位差量的控制，而且，控制電場(chǎng)的施加方法，W使塑料透鏡推進(jìn)軸的方向和補(bǔ) 償構(gòu)件延遲軸的方向相互匹配。
[0096] 不論諸如上述制造的補(bǔ)償構(gòu)件113是否設(shè)置在塑料透鏡之后，通過(guò)熟知的測(cè)量設(shè) 備來(lái)測(cè)量投影光在投影屏幕上的亮度和色彩不均。注意，通過(guò)使用在來(lái)自索尼公司的液晶 投影儀中所使用的光源部單元來(lái)產(chǎn)生入射到上述塑料透鏡和補(bǔ)償構(gòu)件113上的投影光。
[0097] 注意，如圖5示意性示出的，通過(guò)測(cè)量投影屏幕上的9個(gè)點(diǎn)，來(lái)執(zhí)行投影屏幕上的 亮度和色彩不均的測(cè)量，并且，通過(guò)基于所測(cè)量的X、Y和Z刺激值（stimulus value)計(jì)算 色差（單位：JND)來(lái)評(píng)估色彩不均。
[0098] 結(jié)果是，與未設(shè)置根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方式的補(bǔ)償構(gòu)件113的情況相比，投影屏幕 上的亮度比將提高約27%。與未設(shè)置補(bǔ)償構(gòu)件的情況下的因被干擾的偏振光而被偏振片吸 收的現(xiàn)存光相比，認(rèn)為該是由于通過(guò)設(shè)置根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方式的補(bǔ)償構(gòu)件使得經(jīng)由偏振 片傳輸?shù)墓饬吭黾铀隆?br>
[0099] 此外，基于下列等式11，通過(guò)使用所測(cè)量的刺激值的差（Ax, Ay)來(lái)計(jì)算色差（單 位；JND)。在此，在下列等式11中，系數(shù)gu、g。和g22是熟知的對(duì)每個(gè)色度點(diǎn)皆不同的系數(shù)。
[0100]
【權(quán)利要求】
1. 一種顯示裝置，包括： 透鏡，將光從光源引導(dǎo)至顯示表面；以及 補(bǔ)償構(gòu)件，具有與所述透鏡的透鏡表面相對(duì)的被劃分為多個(gè)二維區(qū)域的內(nèi)表面，其中， 控制每個(gè)所述區(qū)域的推進(jìn)軸或延遲軸的方向。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置， 其中，控制所述補(bǔ)償構(gòu)件的每個(gè)區(qū)域的所述推進(jìn)軸或所述延遲軸的所述方向，以使其 變得與在與所述區(qū)域相對(duì)的所述透鏡表面的位置處的所述透鏡的推進(jìn)軸或延遲軸的方向 大致平行。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示裝置， 其中，通過(guò)所述補(bǔ)償構(gòu)件進(jìn)一步控制每個(gè)所述區(qū)域的相位差量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的顯示裝置， 其中，所述透鏡和所述補(bǔ)償構(gòu)件具有特性彼此相同的雙折射性。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的顯示裝置， 其中，所述透鏡和所述補(bǔ)償構(gòu)件具有特性彼此相反的雙折射性。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置， 其中，所述補(bǔ)償構(gòu)件由其中取向方向受到控制的液晶聚合物形成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置， 其中，所述透鏡是包括使用塑料形成的透鏡的投影透鏡。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置， 其中，所述顯示裝置是能夠顯示三維圖像的偏振光系統(tǒng)的顯示裝置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置， 其中，所述補(bǔ)償構(gòu)件設(shè)置在所述顯示表面與所述透鏡之間。
10. -種顯不方法，包括： 通過(guò)透鏡將光從光源引導(dǎo)至顯示表面；以及 通過(guò)補(bǔ)償構(gòu)件補(bǔ)償在所述光到達(dá)所述顯示表面之前因所述透鏡的雙折射性而在所述 光中產(chǎn)生的相位差，所述補(bǔ)償構(gòu)件具有與所述透鏡的透鏡表面相對(duì)的被劃分為多個(gè)二維區(qū) 域的內(nèi)表面，其中，控制每個(gè)所述區(qū)域的推進(jìn)軸或延遲軸的方向。
11. 一種補(bǔ)償構(gòu)件的制造方法，所述制造方法包括： 在指定的光學(xué)構(gòu)件中，將與透鏡的透鏡表面相對(duì)的內(nèi)表面劃分為多個(gè)二維區(qū)域，其中， 所述透鏡將光從光源引導(dǎo)至顯示表面；以及控制每個(gè)所述區(qū)域的推進(jìn)軸或延遲軸的方向。
【文檔編號(hào)】G02B3/00GK104423138SQ201410426305
【公開(kāi)日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月2日
【發(fā)明者】堀越?jīng)鲎? 申請(qǐng)人:索尼公司