(57)【要約】【課題】液晶パネルの正面位相差に起因するコントラストの低下を抑制することのできる液晶装置、および電子機器を提供すること。【解決手段】液晶装置１００は、液晶パネル１００ｐと、液晶パネルに印加される駆動電圧を出力する画像処理回路と、液晶パネル１００ｐで発生する第１正面位相差を補償する第２正面位相差を備えた光学補償素子５０とを有する。第２正面位相差は、前記第１正面位相差より大きく、液晶パネル１００ｐの正面位相差は、光学補償素子５０によって過補償されている。液晶装置１００では、ノーマリーブラックモードにおける最低階調レベルに対応する最低駆動電圧は、０Ｖよりも高く、駆動電圧を０Ｖとした際の光強度は、駆動電圧を最低駆動電圧とした際の光強度より高い。従って、例えば、液晶装置１００毎に液晶分子８５に付与したプレチルト角θｐがばらついても、コントラストの低下を抑制することができる。【選択図】図５
2020008677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルと、
前記液晶パネルに印加される駆動電圧を出力する画像処理回路と、
前記液晶パネルで発生する第１正面位相差を補償する第２正面位相差を備えた光学補償素子と、
を有し、
前記第２正面位相差は、前記第１正面位相差より大きく、
前記画像処理回路から出力される駆動電圧のうち、ノーマリーブラックモードにおける最低階調レベルに対応する最低駆動電圧、またはノーマリーホワイトモードにおける最高階調レベルに対応する最低駆動電圧は、０Ｖよりも高く、
前記駆動電圧を０Ｖとした際の光強度は、前記駆動電圧を前記最低駆動電圧とした際の光強度より高いことを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液晶装置において、
前記液晶パネルには、ノーマリーブラックモードが適用され、
前記最低駆動電圧は、前記最低階調レベルに対応することを特徴とする液晶装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の液晶装置において、
前記液晶パネルは、第１基板、前記第１基板と対向するように配置された第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、負の誘電率異方性を有する液晶層と、前記第１基板と前記液晶層との間に配置された第１配向膜と、前記第２基板と前記液晶層との間に配置された第２配向膜と、を備え、
前記液晶層の液晶分子は、長軸方向が前記第１基板に対する法線方向から斜めに傾いたプレチルトが付されており、
前記長軸方向が前記法線方向となすプレチルト角をθｐ（°）とし、前記液晶層の厚さをｄ（μｍ）とし、前記液晶層の複屈折率をΔｎとし、前記第２正面位相差をＲｂとしたとき、温度が６０℃の条件下で、前記第２正面位相差Ｒｂは、以下の条件式を満たすことを特徴とする液晶装置。
Ｒｂ＞（ａ×（９０−θｐ）２−ｂ×（９０−θｐ）＋ｃ）×ｄ
但し、上式において、
ａ＝（２１６．６６Δｎ＋２．９７９６）／１０００
ｂ＝（３８９９９Δｎ＋５３６．７９）／１０００
ｃ＝１７５５Δｎ＋２４．１７６
【請求項４】
請求項３に記載の液晶装置において、
前記プレチルト角θｐは、３°から５°であることを特徴とする液晶装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の液晶装置において、
前記第１配向膜および前記第２配向膜は、前記第１基板の法線方向に対して斜めに傾いた柱状体を備えた柱状構造体からなることを特徴とする液晶装置。
【請求項６】
請求項１から５までの何れか一項に記載の液晶装置を備えていることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネルを備えた液晶装置、および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、画素電極および第１配向膜が一方面側に設けられた第１基板と、共通電極および第２配向膜が設けられた第２基板との間に液晶層が設けられている。近年、高速駆動や高コントラストを実現するため、液晶層に負の誘電率異方性を備えた液晶材料（ＶＡ（Vertical Alignment）型の液晶材料が主に用いられている。かかる液晶装置では、第１配向膜および第２配向膜によって、液晶分子の長軸方向を第１基板および第２基板の法線方向に対して斜めに傾いたプレチルトを液晶分子に付すのが一般的である。
【０００３】
一方、ＶＡ型の液晶装置では、プレチルト角や、液晶材料が有する屈折率異方性等の影響によって液晶層を透過した光が楕円偏光となり、光漏れが発生してしまう。その結果、コントラストが低下してしまう。そこで、光学補償素子によって、液晶パネルの正面位相差を相殺する技術が採用されている（特許文献１参照）。
【０００４】
例えば、特許文献１に記載の技術では、第１配向膜および第２配向膜の正面位相差を利用している。また、特許文献１に記載の技術では、１軸性複屈折体である光学補償素子を斜めに傾けることによって、液晶パネルの正面位相差を補償している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１７０２４７号公報の図１０等
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、プレチルトが付された液晶分子の長軸方向が第１基板の法線方向に対して成す角度であるプレチルト角が液晶パネル毎にばらつくと、液晶パネル毎に正面位相差がばらついてしまう。その結果、光学補償素子による光学補償に過不足が発生し、コントラストが低下するという問題点がある。
【０００７】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、液晶パネルの正面位相差に起因するコントラストの低下を抑制することのできる液晶装置、および電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る液晶装置の一態様は、液晶パネルと、前記液晶パネルに印加される駆動電圧を出力する画像処理回路と、前記液晶パネルで発生する第１正面位相差を補償する第２正面位相差を備えた光学補償素子と、を有し、前記第２正面位相差は、前記第１正面位相差より大きく、前記画像処理回路から出力される駆動電圧のうち、ノーマリーブラックモードにおける最低階調レベルに対応する最低駆動電圧、またはノーマリーホワイトモードにおける最高階調レベルに対応する最低駆動電圧は、０Ｖよりも高く、前記駆動電圧を０Ｖとした際の光強度は、前記駆動電圧を前記最低駆動電圧とした際の光強度より高いことを特徴とする。
【０００９】
本発明では、液晶パネルで発生する第１正面位相差を光学補償素子の第２正面位相差で補償する際、第１正面位相差および第２正面位相差の少なくも一方がばらついても、第１正面位相差を第２正面位相差によって過度に補償するように、液晶パネルおよび光学補償素子を構成してある。かかる構成に対応して、本発明では、ノーマリーブラックにおける最低階調レベルに対応する最低駆動電圧、およびノーマリーホワイトにおける最高階調レベルに対応する最高駆動電圧である最低駆動電圧については、０Ｖよりも高く設定し、それ故、駆動電圧を０Ｖとした際の光強度は、駆動電圧を最低駆動電圧とした際の光強度より高い。かかる条件によれば、第１正面位相差に対する第２正面位相差の過補償分を最低駆動電圧の設定によって補償することができる。すなわち、第２正面位相差による補償が不足している場合には、最低駆動電圧の設定によって補償することができないが、本発明のように、第２正面位相差による補償が過度である場合には、最低駆動電圧の設定によって補償することができる。従って、液晶パネル毎に第１正面位相差がばらついた等の事態が発生しても、コントラストの低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を適用した液晶装置の液晶パネルの一態様を示す平面図。
【図２】図１に示す液晶パネルのＨ−Ｈ′断面図。
【図３】図１に示す液晶装置の電気的構成を示す説明図。
【図４】図３に示す画素の電気的構成を示す説明図。
【図５】図１に示す液晶装置の液晶層に用いた液晶分子等の説明図。
【図６】図１に示す液晶装置の第１配向膜および第２配向膜の形成方法等の説明図。
【図７】図１に示す液晶パネの正面位相差（第１正面位相差）等の説明図。
【図８】図１に示す液晶パネルの正面位相差（第１正面位相差）を示すグラフ。
【図９】図１に示す液晶装置における階調電圧等の説明図。
【図１０】本発明を適用した液晶装置の効果を示す説明図。
【図１１】本発明を適用した液晶装置の効果をより具体的に示す説明図・
【図１２】本発明を適用した液晶装置を用いた投射型表示装置（電子機器）の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【００１２】
（液晶装置の構成）
図１は、本発明を適用した液晶装置１００の液晶パネル１００ｐの一態様を示す平面図であり、液晶パネル１００ｐを第２基板２０側からみた様子を示してある。図２は、図１に示す液晶パネル１００ｐのＨ−Ｈ′断面図である。なお、図１には、図２に示す光学補償素子５０等の図示を省略し、液晶パネル１００ｐのみを示してある。
【００１３】
図１および図２に示すように、液晶装置１００は、透光性の第１基板１０と透光性の第２基板２０とが所定の隙間を介してシール材１０７によって貼り合わされた液晶パネル１００ｐと、光学補償素子５０と、図３を参照して後述する画像処理回路１３０とを有している。光学補償素子５０は、位相差補償素子であり、第１基板１０に対して第２基板２０とは反対側、および第２基板２０に対して第１基板１０とは反対側の少なくとも一方に配置される。また、光学補償素子５０は、液晶パネル１００ｐ内に設けられることもある。本形態において、光学補償素子５０は、第２基板２０に対して第１基板１０とは反対側で対向するように配置されている。シール材１０７は第２基板２０の外縁に沿うように枠状に設けられており、第１基板１０と第２基板２０との間でシール材１０７によって囲まれた領域に液晶層８０が配置されている。
【００１４】
液晶装置１００を電子機器に用いる際、例えば、第２基板２０側では、光学補償素子５０に対して液晶パネル１００ｐとは反対側に第１偏光素子４１が配置され、第１基板１０側には、第２偏光素子４２が配置される。第１偏光素子４１と第２偏光素子４２とは、互いの偏光軸が直交するようにクロスニコルに配置される。
【００１５】
第１基板１０および第２基板２０はいずれも四角形であり、液晶装置１００の略中央において、表示領域１０ａは、時計の３時−９時方向の寸法が０時−６時方向の寸法より長い長方形の領域として設けられている。かかる形状に対応して、シール材１０７も略長方形に設けられ、シール材１０７の内周縁と表示領域１０ａの外周縁との間には、矩形枠状の周辺領域１０ｂが設けられている。
【００１６】
第１基板１０は、石英やガラス等からなる。第１基板１０の第２基板２０側の面（一方面１０ｓ）側において、表示領域１０ａの外側には、第１基板１０の一辺に沿ってデータ線駆動回路１０１および複数の端子１０２が形成されており、この一辺に隣接する他の辺に沿って走査線駆動回路１０４が形成されている。端子１０２には、フレキシブル配線基板１０５が接続されており、第１基板１０には、フレキシブル配線基板１０５を介して各種電位や各種信号が入力される。
【００１７】
第１基板１０の一方面１０ｓ側において、表示領域１０ａには、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）膜等からなる透光性の複数の画素電極９ａ、および複数の画素電極９ａの各々に電気的に接続する画素スイッチング素子（図示せず）がマトリクス状に形成されている。画素電極９ａに対して第２基板２０側には第１配向膜１６が形成されており、画素電極９ａは、第１配向膜１６によって覆われている。
【００１８】
第２基板２０は、石英やガラス等からなる。第２基板２０の第１基板１０側の面（一方面２０ｓ）の側には、ＩＴＯ膜等からなる透光性の共通電極２１が形成されており、共通電極２１に対して第１基板１０側には第２配向膜２６が形成されている。従って、共通電極２１は第２配向膜２６によって覆われている。共通電極２１は、第２基板２０の略全面に形成されている。共通電極２１に対して第１基板１０とは反対側には、金属または金属化合物等からなる遮光性の遮光層２３、および透光性の保護層２７が形成されている。遮光層２３は、例えば、表示領域１０ａの外周縁に沿って延在する額縁状の見切り２３ａとして形成されている。また、遮光層２３は、隣り合う画素電極９ａにより挟まれた領域と平面視で重なる領域にブラックマトリクス２３ｂとして形成されることもある。本形態において、第１基板１０の周辺領域１０ｂのうち、見切り２３ａと平面視で重なる領域には、画素電極９ａと同時形成されたダミー画素電極９ｂが形成されている。
【００１９】
第１配向膜１６および第２配向膜２６は、ポリイミド等からなる有機配向膜、あるいはＳｉＯｘ（ｘ＜２）等からなる無機配向膜であり、液晶層８０に用いた負の誘電率異方性を備えた液晶分子を略垂直配向させている。このようにして、液晶装置１００は、ＶＡモードの液晶装置として構成されている。
【００２０】
第１基板１０には、シール材１０７より外側において第２基板２０の角部分と重なる領域に、第１基板１０と第２基板２０との間で電気的導通をとるための基板間導通用電極１０９が形成されている。基板間導通用電極１０９には、導電粒子を含んだ基板間導通材１０９ａが配置されており、第２基板２０の共通電極２１は、基板間導通材１０９ａおよび基板間導通用電極１０９を介して、第１基板１０側に電気的に接続されている。このため、共通電極２１は、第１基板１０の側から共通電位が印加されている。
【００２１】
本形態の液晶装置１００は透過型液晶装置として構成されている。かかる液晶装置１００では、第１基板１０および第２基板２０のうち、一方側の基板から入射した光が他方側の基板を透過して出射される間に変調されて画像を表示する。本形態では、矢印Ｌで示すように、第２基板２０の側から入射した光が第１基板１０を透過して出射される間に液晶層８０によって画素毎に変調され、画像を表示する。液晶装置１００は、反射型液晶装置として構成されることもある。反射型液晶装置では、例えば、画素電極９ａを反射性金属膜によって構成する。従って、第２基板２０の側から入射した光は、第１基板１０の側で画素電極９ａによって反射して第２基板２０の側から出射される間に液晶層８０によって画素毎に変調され、画像を表示する。
【００２２】
（液晶装置１００等の電気的構成）
図３は、図１に示す液晶装置１００の電気的構成を示す説明図である。図４は、図３に示す画素の電気的構成を示す説明図である。図３に示すように、本実施形態の液晶装置１００は、制御回路１１０と、液晶パネル１００ｐとを有しており、本実施形態において、走査線駆動回路１０４、およびデータ線駆動回路１０１は、液晶パネル１００ｐに一体に構成されている。制御回路１１０には、画像信号Ｖid-inが上位装置から同期信号Ｓyncに同期して供給される。画像信号Ｖid-inは、液晶パネル１００ｐにおける各画素の階調レベルをそれぞれ指定するデジタルデータであり、同期信号Ｓyncに含まれる垂直走査信号、水平走査信号およびドットクロック信号に従った走査の順番で供給される。画像信号Ｖid-inは階調レベルを指定するが、階調レベルに応じて、図２に示す画素電極９ａと共通電極２１との間に印加される印加電圧が定まるので、画像信号Ｖid-inは、印加電圧を指定するものといえる。制御回路１１０は、走査制御回路１２０と画像処理回路１３０とにより構成され、走査制御回路１２０は、各種の制御信号を生成して、同期信号Ｓyncに同期して各部を制御する。画像処理回路１３０は、画素電極９ａと共通電極２１との間に印加される印加電圧が、画像信号Ｖid-inが指定する階調レベルに対応する電圧になるように、デジタルの画像信号Ｖid-inを処理して、デジタルの画像信号Ｖid-inが指定する階調レベルに対応するアナログのデータ信号Ｖxを出力する。
【００２３】
液晶パネル１００ｐにおいて、第１基板１０のうち、第２基板２０との対向面には、複数ｍ行の走査線１１２がＸ方向（横）に沿って延在している一方、複数ｎ列のデータ線１１４が、Ｙ（縦）方向に沿って延在している。走査線１１２とデータ線１１４とは、電気的に絶縁を保つように設けられている。本実施形態では、走査線１１２を区別するために、図において上から順に１、２、３、…、（ｍ−１）、ｍ行目という呼び方をする場合がある。同様に、データ線１１４を区別するために、図において左から順に１、２、３、…、（ｎ−１）、ｎ列目という呼び方をする場合がある。
【００２４】
第１基板１０では、走査線１１２とデータ線１１４との交差のそれぞれに対応して、ｎチャネル型のＴＦＴ１１６（画素スイッチング素子）と画素電極９ａとの組が設けられている。ＴＦＴ１１６のゲート電極は走査線１１２に接続され、ソース電極はデータ線１１４に接続され、ドレイン電極が画素電極９ａに接続されている。第２基板２０の共通電極２１には、共通電位線１０８を介して共通電位ＬＣcomが印加される。
【００２５】
図４に示すように、走査線１１２とデータ線１１４との交差に対応して複数の画素１１が構成され、複数の画素の各々には、画素電極９ａと共通電極２１との間に液晶層８０が配置された液晶素子１２が設けられている。図３では、図示を省略したが、液晶パネル１００ｐには、液晶素子１２に対して並列に保持容量１２５が設けられる。保持容量１２５は、一端が画素電極９ａに接続され、他端が容量線１１５に共通接続されている。容量線１１５は、共通電位線１０８に接続されており、共通電位ＬＣcomが印加されている。
【００２６】
走査線１１２が制御信号Ｙctrに基づいてＨレベルになると、かかる走査線１１２にゲート電極が接続されたＴＦＴ１１６がオンとなり、画素電極９ａがデータ線１１４に接続される。このため、走査線１１２がＨレベルであるときに、データ線駆動回路１０１が、画像処理回路１３０から供給されるデータ信号Ｖxを走制御信号Ｘctrに基づいてデータ線１１４を供給すると、データ信号は、オンしたＴＦＴ１１６を介して画素電極９ａに印加される。走査線１１２がＬレベルになると、ＴＦＴ１１６はオフするが、画素電極９ａに印加された電圧は、液晶素子１２の容量性、および補助容量１２５によって保持される。
【００２７】
液晶素子１２では、画素電極９ａおよび共通電極２１によって生じる電界に応じて液晶分子８５の分子配向状態が変化する。このため、液晶素子１２は、透過型であれば、印加・保持電圧に応じた透過率となる。その際、液晶パネル１００ｐでは、液晶素子１２毎に透過率が変化するので、液晶素子１２が画素１１に相当する。そして、画素１１の配列領域が表示領域１０ａとなる。本実施形態において、液晶装置１００では、液晶素子１２が電圧無印加時において黒状態となるノーマリーブラックモードが採用されている。
【００２８】
（液晶層８０等の構成）
図５は、図１に示す液晶装置１００の液晶層８０に用いた液晶分子８５等の説明図である。図６は、図１に示す液晶装置１００の第１配向膜１６および第２配向膜２６の形成方法等の説明図である。
【００２９】
本実施形態において、図２に示す第１配向膜１６および第２配向膜２６は、ＳｉＯｘ（ｘ＜２）、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３等の斜方蒸着膜（無機配向膜）である。従って、図５に示すように、第１配向膜１６および第２配向膜２６は、カラムと称せられる柱状体１６ａ、２６ａが第１基板１０および第２基板２０に対して斜めに形成された柱状構造体からなる。それ故、第１配向膜１６および第２配向膜２６は、液晶層８０に用いた負の誘電率異方性を備えた液晶分子８５を第１基板１０および第２基板２０に対して斜め傾斜配向させ、液晶分子８５にプレチルトを付している。画素電極９ａと共通電極２１との間に電圧を印加しない状態で、第１基板１０および第２基板２０に対する法線Ｐ方向と液晶分子８５の長軸方向８５ａ（配向方向）とがなす角度がプレチルト角θｐである。プレチルト角θｐの設計上の狙い値は、例えば３°から５°である。本実施形態においては、液晶分子８５が柱状体１６ａ、２６ａの傾きと同一方向の傾いた正チルトが付されている。
【００３０】
液晶分子８５のプレチルトの方位Ｄｐは、液晶分子８５の長軸方向８５ａの第１基板１０側の端部８５１に対して第２基板２０側の端部８５２が位置する方位である。かかる液晶装置１００では、画素電極９ａと共通電極２１との間に駆動電圧を印加すると、液晶分子８５がプレチルトの方位Ｄｐに倒れる。
【００３１】
液晶パネル１００ｐは、クロスニコルに配置された一対の偏光素子の間において、一対の偏光素子の透過軸または吸収軸に対して、プレチルトの方位Ｄｐが４５°の角度を成すように配置される。本実施形態では、例えば、図１に示すように、第１配向膜１６を形成する際の蒸着方向の方位Ｄ１０は、例えば、時計の７時３０分から１時３０分に向かう方位であり、その際に、柱状体１６ａが成長する方向は、時計の１時３０分から７時３０分に向かう方位である。第２配向膜２６を形成する際の蒸着方向の方位Ｄ２０は、時計の１時３０分から７時３０分に向かう方位であり、その際に、柱状体２６ａが成長する方向は、時計の７時３０分から１時３０分に向かう方位である。従って、液晶分子８５のプレチルトの方位Ｄｐは、時計の１時３０分から７時３０分に向かう方位であり、プレチルトの方位Ｄｐは、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙの各々に４５°の角度で交差している。
【００３２】
図６に示すように、第１配向膜１６を形成するには、方位Ｄ１０から蒸着を行う。その際、第１基板１０に対する法線Ｐ方向に対して角度θｄを成す斜め方向から蒸着を行う。その結果、第１配向膜１６では、第１基板１０に対する法線Ｐ方向に対して角度θｃ（カラム角度）を成す方向に柱状体１６ａが形成される。その際、柱状体１６ａの角度θｃは、蒸着の角度θｄと同一とは限らないが、柱状体１６ａの角度θｃは、蒸着の角度θｄによって制御される。
【００３３】
また、液晶分子８５は、第１配向膜１６の配向規制力によってプレチルトが付される。その際、プレチルト角θｐは、柱状体１６ａの角度θｃと同一とは限らないが、プレチルト角θｐは、柱状体１６ａの角度θｃによって制御される。従って、プレチルト角θｐは、蒸着の角度θｄによって制御される。
【００３４】
なお、第２配向膜２６は、第１配向膜１６と同一の構成であるため、対応する符号を図６に括弧内に示し、それらの説明を省略する。但し、第２配向膜２６を形成する際の平面的な蒸着方向は、第２配向膜２６を形成する際の蒸着方向に対して１８０°逆向きとなっている。
【００３５】
（液晶パネル１００ｐの正面位相差）
図７は、図１に示す液晶パネル１００ｐの正面位相差（第１正面位相差）等の説明図である。図７に示すように、液晶層８０の液晶分子８５を屈折率楕円体として表すと、長軸方向８５ａに対して直交する方向で液晶分子８５を切ったときの面内における屈折率ｎｘ、ｎｙと、長軸方向８５ａの屈折率ｎｚとの関係は、ｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚとなっている。ここで、液晶分子８５は、第１基板１０に対する法線Ｐ方向から斜めに傾いたプレチルトが付されており、長軸方向８５ａが法線Ｐに対して交差するように傾斜している。このため、液晶パネル１００ｐでは、正面位相差（第１正面位相差Ｒａ）が発生している。
【００３６】
本実施形態において、光学補償素子５０は、例えば、透光性の基板上に、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２等の高屈折率層と、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２等の低屈折率層とが交互に積層されたものである。このため、光学補償素子５０は、１軸性複屈折体であり、屈折率楕円体として表すと、光学軸５０ａに対して直交する方向で屈折率楕円体を切ったときの面内における屈折率ｎｘ′、ｎｙ′と、光学軸５０ａの屈折率ｎｚ′との関係は、ｎｘ′＝ｎｙ′＞ｎｚ′となっている。従って、光学補償素子５０は、図２および図５に一点鎖線で示すように、屈折率ｎｚ′を示す光学軸５０ａが液晶分子８５の長軸方向８５ａに対して略平行な状態に近づくように、液晶パネル１００ｐに対して斜めに傾いた姿勢で配置される。この状態で、光学補償素子５０は、第２正面位相差Ｒｂを発生させ、液晶パネル１００ｐの第１正面位相差Ｒａを補償する。なお、視野角等を改善することを目的に複数の光学補償素子５０が用いられることもある。
【００３７】
本形態においては、以下に説明するように、液晶装置１００毎に第１正面位相差Ｒａおよび第２正面位相差Ｒｂにばらつきが発生した場合でも、光学補償素子５０の第２正面位相差Ｒｂが液晶パネル１００ｐの第１正面位相差Ｒａより大きくなるように、光学補償素子５０の第２正面位相差Ｒｂが設定されている。従って、光学補償素子５０の第２正面位相差Ｒｂは、液晶パネル１００ｐの第１正面位相差Ｒａを過度に補償した状態にある。
【００３８】
（第１正面位相差Ｒａの大きさ）
図８は、図１に示す液晶パネル１００ｐの正面位相差（第１正面位相差）を示すグラフであり、図８には、温度が６０℃の条件下で、液晶層８０の複屈折率Δｎが０．１２、０．１４、および０．１６の場合のプレチルト角θｐ°と液晶パネル１００ｐの第１正面位相差Ｒａとを関係をシミュレーションした結果を示してある。より具体的には、図８では、角度（９０°−θｐ）を横軸（ｘ）とし、第１正面位相差Ｒａを液晶層８０の厚さｄで割った値（Ｒａ／ｄ）を縦軸（ｙ）とし、横軸ｘには、プレチルト角θｐを括弧内に示してある。また、図８には、複屈折率Δｎが０．１６の場合のプレチルト角θｐと値（Ｒａ／ｄ）との関係を実線Ｌ１６で示し、複屈折率Δｎが０．１４の場合のプレチルト角θｐと値（Ｒａ／ｄ）との関係を実線Ｌ１４で示し、複屈折率Δｎが０．１２の場合のプレチルト角θｐと値（Ｒａ／ｄ）との関係を実線Ｌ１２で示してある。
【００３９】
本形態では、光学補償素子５０の第２正面位相差Ｒｂを液晶パネル１００ｐの第１正面位相差Ｒａより大きくする。ここで、液晶パネル１００ｐの第１正面位相差Ｒａは、以下に説明するように、複屈折率Δｎおよび液晶層８０の厚さｄ（μm）の関数として規定できる。
【００４０】
具体的には、まず、図８に示す関係を以下に示す二次関数で近似化すると、以下の式となる。
ｙ＝ａｘ２−ｂｘ＋ｃ
実線Ｌ１６（Δｎ＝０．１６）の場合、
ａ＝０．０３７６１１３５
ｂ＝６．７７０６５６２８
ｃ＝３０４．０７０７８０２８
実線Ｌ１４（Δｎ＝０．１４）の場合、
ａ＝０．０３３３７８２９
ｂ＝６．００８７１９８３
ｃ＝２７０．４２０２６６９４
実線Ｌ１２（Δｎ＝０．１２）の場合、
ａ＝０．０２８９４５０８
ｂ＝５．２１０６８５１１
ｃ＝２３４．５０６１７８６１
【００４１】
また、係数ａ、ｂ、ｃを、複屈折率Δｎを変数とした一次関数に近似すると、以下の結
ａ＝（２１６．６６Δｎ＋２．９７９６）／１０００
ｂ＝（３８９９９Δｎ＋５３６．７９）／１０００
ｃ＝１７５５Δｎ＋２４．１７６
【００４２】
従って、液晶パネル１００ｐで発生する第１正面位相差Ｒａは、下式となる。
Ｒａ＝（ａ×ｘ２−ｂ×ｘ＋ｃ）×ｄ
＝（ａ×（９０−θｐ）２−ｂ×（９０−θｐ）＋ｃ）×ｄ
【００４３】
本形態においては、液晶装置１００毎に第１正面位相差Ｒａおよび第２正面位相差Ｒｂにばらつきが発生した場合でも、光学補償素子５０の第２正面位相差Ｒｂが液晶パネル１００ｐの第１正面位相差Ｒａより大きくなるように、光学補償素子５０の第２正面位相差Ｒｂが設定されている。従って、温度が６０℃の条件下で、光学補償素子５０の第２正面位相差Ｒｂは、以下の条件を満たしている。
Ｒｂ＞Ｒａ
Ｒｂ＞（ａ×（９０−θｐ）２−ｂ×（９０−θｐ）＋ｃ）×ｄ
但し、上式において、
θｐ＝プレチルト角（°）
ｄ＝液晶層８０の厚さ（μｍ）
Δｎ=液晶層の複屈折率
ａ＝（２１６．６６Δｎ＋２．９７９６）／１０００
ｂ＝（３８９９９Δｎ＋５３６．７９）／１０００
ｃ＝１７５５Δｎ＋２４．１７６
【００４４】
（液晶装置１００における階調電圧）
図９は、図１に示す液晶装置１００における階調電圧等の説明図である。図９は、液晶層８０への駆動電圧（画素電極９ａと共通電極２１との電圧差）と、液晶パネル１００ｐから出射される相対光強度との関係を示してある。本形態では、液晶パネル１００ｐが透過型であることから、図９は、駆動電圧と液晶パネル１００ｐから出射される光の相対透過率との関係（Ｖ−Ｔ特性：相対透過率−電圧特性）を示してある。
【００４５】
また、液晶パネル１００ｐにはノーマリーブラックモードが適用されていることから、図９に示すＶ―Ｔ特性において、最低駆動電圧Ｖｂｋは、最も暗い黒を表示する階調レベル（最低階調レベル）に対応する印加電圧であり、最高駆動電圧Ｖｗｔは、最も明るい白を表示する階調レベル（最高階調レベル）に対応する印加電圧である。従って、液晶装置１００では、最低駆動電圧Ｖｂｋと最高駆動電圧Ｖｗｔとその間の印加電圧が、図３に示す画像処理回路１３０から各画素に印加され、各画素からは階調に対応する強度の光が出射される。
【００４６】
本実施形態では、最低階調レベルに対応する画素電極９ａと共通電極２１との電圧差（印加電圧）である最低駆動電圧Ｖｂｋを０Ｖよりも高く、相対透過率が１０％となる第１閾値電圧Ｖｔｈ１より低くしてある。従って、相対透過率が１０％になる電圧を第１閾値電圧Ｖｔｈ１とし、相対透過率が９０％になる電圧を第２閾値電圧Ｖｔｈ２としたとき、最低駆動電圧Ｖｂｋと第１閾値電圧Ｖｔｈ１との電圧差は、最高駆動電圧Ｖｗｔと第２閾値電圧Ｖｔｈ２との電圧差より小さい。本形態では、図９に示すＶ―Ｔ特性において、相対透過率が最低値となる電圧値を最低駆動電圧Ｖｂｋとしてある。
【００４７】
本実施形態では、印加電圧が０Ｖから最低駆動電圧Ｖｂｋ未満の電圧範囲は、通常の表示では、使われない印加電圧となっており、印加電圧を０Ｖから、電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３・・と高めていくと、Ｖ−Ｔ特性は、相対透過率が、一旦、徐々に減少して、最低駆動電圧Ｖｂｋで最低値となり、その後、増大していくカーブを描く。また、電圧Ｖ４の周辺で、相対透過率の上昇率が急激に減少する領域が出現する。電圧Ｖ４は、相対透過率の上昇が飽和し始める電圧である。図９に示すＶ―Ｔ特性において、印加電圧が０Ｖのときの相対透過率が、印加電圧が最低駆動電圧Ｖｂｋのときの相対透過率より高くなっているのは、光学補償素子５０の第２正面位相差Ｒｂを液晶パネル１００ｐの第１正面位相差Ｒａより大きく設定し、光学補償素子５０が液晶パネル１００ｐの第１正面位相差Ｒａを過度に補償した状態にあるためである。
【００４８】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本実施形態の液晶装置１００においては、液晶パネル１００ｐで発生する第１正面位相差Ｒａを光学補償素子５０の第２正面位相差Ｒｂで補償する際、第１正面位相差Ｒａおよび第２正面位相差Ｒｂの少なくも一方がばらついても、第１正面位相差Ｒａを第２正面位相差Ｒｂによって過度に補償するように、液晶パネル１００ｐおよび光学補償素子５０を構成してある。かかる構成に対応して、本実施形態では、ノーマリーブラックにおける最低階調レベルに対応する最低駆動電圧Ｖｂｋについては、０Ｖよりも高く設定し、それ故、駆動電圧を０Ｖとした際の光強度は、駆動電圧を最低駆動電圧Ｖｂｋとした際の光強度より高い。かかる条件によれば、第１正面位相差Ｒａに対する第２正面位相差Ｒｂの過補償分を最低駆動電圧Ｖｂｋの設定によって補償することができる。すなわち、第２正面位相差Ｒｂによる補償が不足している場合には、最低駆動電圧Ｖｂｋの設定によって補償することができないが、本形態のように、第２正面位相差Ｒｂによる補償が過度である場合には、最低駆動電圧Ｖｂｋの設定によって補償することができる。従って、液晶パネル１００ｐ毎に第１正面位相差Ｒａがばらついた等の事態が発生しても、コントラストの低下を抑制することができる。
【００４９】
また、最低駆動電圧Ｖｂｋを０Ｖ以上とした場合、最低駆動電圧Ｖｂｋを０Ｖに固定した場合と違って、液晶装置１００を製造した後、液晶装置１００の光学特性を検査しながら最低駆動電圧Ｖｂｋ等を設定することができる。また、最低駆動電圧Ｖｂｋを印加したときには、液晶分子８５には縦電界が加わるため、隣りの画素電極９ａからの横電界の影響を受けにくい。従って、最低駆動電圧Ｖｂｋを印加した画素電極９ａと隣り合う位置に第１閾値電圧Ｖｔｈ１より高い駆動電圧が印加された画素電極９ａが存在しても、リバースチルトドメインが発生させるという事態が発生しにくい。
【００５０】
（効果の具体的な説明１）
図１０は、本発明を適用した液晶装置１００の効果を示す説明図であり、プレチルト角θｐが、設定値（ｒ）に対して±３σ（σ＝標準偏差）の範囲でばらついたときのコントラストを示す説明図である。
【００５１】
図１０に示す参考例１（ａ）では、プレチルト角θｐが設定値（ｒ）の場合の第１正面位相差Ｒａより大きな第２正面位相差Ｒｂの光学補償素子５０を用いたが、最低駆動電圧Ｖｂｋを補正せずに、最低駆動電圧Ｖｂｋを０Ｖとしてある。この場合、プレチルト角θｐが設定値より大きな値（ｒ＋３σ）のときにコントラストがピークとなり、プレチルト角θｐが設定値（ｒ）より小さい値（ｒ−３σ）の場合、およびプレチルト角θｐが設定値（ｒ）の場合には、コントラストが低下する。
【００５２】
図１０示す実施形態１（ｂ）では、プレチルト角θｐが設定値（ｒ）の場合の第１正面位相差Ｒａより大きな第２正面位相差Ｒｂの光学補償素子５０を用い、かつ、最低駆動電圧Ｖｂｋを、図９を参照して説明した構成に補正してある。この場合、プレチルト角θｐが設定値（ｒ）より小さい値（ｒ−３σ）の場合、プレチルト角θｐが設定値（ｒ）の場合、およびプレチルト角θｐが設定値より大きな値（ｒ＋３σ）の場合のいずれにおいても、高いコントラストを実現することができる。
【００５３】
図１１に示す参考例２（ｃ）では、プレチルト角θｐが設定値（ｒ）の場合の第１正面位相差Ｒａと等しい第２正面位相差Ｒｂの光学補償素子５０を用い、最低駆動電圧Ｖｂｋを補正せずに、最低駆動電圧Ｖｂｋを０Ｖとしてある。この場合、プレチルト角θｐが設定値（ｒ）のときにコントラストがピークとなり、プレチルト角θｐが設定値（ｒ）より小さい値（ｒ−３σ）の場合、およびプレチルト角θｐが設定値より大きな値（ｒ＋３σ）のときにコントラストが低下する。
【００５４】
図１１に示す参考例３（ｄ）では、プレチルト角θｐが設定値（ｒ）の場合の第１正面位相差Ｒａと等しい第２正面位相差Ｒｂの光学補償素子５０を用い、かつ、最低駆動電圧Ｖｂｋを０Ｖより高くしてある。この場合、プレチルト角θｐが設定値（ｒ）より小さい値（ｒ−３σ）の場合、およびプレチルト角θｐが設定値（ｒ）の場合には、高いコントラストを得ることができるが、プレチルト角θｐが設定値より大きな値（ｒ＋３σ）のときにコントラストが低下する。
【００５５】
（効果の具体的な説明２）
図１１は、本発明を適用した液晶装置１００の効果をより具体的に示す説明図であり、設計の際、複屈折率Δｎを０．１６とし、液晶層８０の厚さを２．１μｍとし、プレチルト角θｐの設定値（ｒ）を４°に設定した場合の実際のプレチルト角θｐの範囲と液晶パネル１００ｐの第１正面位相差Ｒａとの関係を示してある。より具体的には、図８に示すグラフにおいて、縦軸を第１正面位相差Ｒａにして実線Ｌ１６を表したグラフである。
【００５６】
また、プレチルト角θｐの液晶パネル１００ｐ毎のばらつきにおける標準偏差σは、プレチルト角θｐの関数として表され、その値は、０．０５５°×プレチルト角θｐの設定値（ｒ）である。従って、プレチルト角θｐを４°に設定した場合、標準偏差σは０．２２°であり、３σは０．６６°である。従って、液晶パネル１００ｐを製作した際、液晶パネル１００ｐのプレチルト角θｐは、３．３４°（＝４°−０．２２°×３）から４．６６°（＝４°＋０．２２°×３）の液晶パネル１００ｐが製作される。プレチルト角θｐが４．６６°の液晶パネル１００ｐの第１正面位相差Ｒａは、１．７３３（＝０．８２５×２．１）である。
【００５７】
このような場合、第２正面位相差Ｒｂが１．７３３を超える光学補償素子５０を用いれば、液晶パネル１００ｐの第１正面位相差Ｒａを過補償することができる。ここで、光学補償素子５０の第２正面位相差Ｒｂもばらつきが存在しているとする。例えば、光学補償素子５０毎の第２正面位相差Ｒｂのばらつきにおける標準偏差σは、第２正面位相差Ｒｂの関数として表され、その値は、０．１×第２正面位相差Ｒｂである。従って、第２正面位相差Ｒｂを２．５に設定した場合、標準偏差σは０．２５であり、３σは０．７５である。従って、第２正面位相差Ｒｂの設定値が２．５０の光学補償素子５０を用いれば、光学補償素子５０の下限は１．７５となるので、光学補償素子５０は、プレチルト角θｐが４．６６°の液晶パネル１００ｐの第１正面位相差Ｒａを過補償することができる。
【００５８】
なお、上記説明では、第１正面位相差Ｒａのばらつきの原因をプレチルト角θpのばらつきとして説明したが、液晶層８０の厚さのばらつきによって第１正面位相差Ｒａがばらつく場合も同様に対応することができる。
【００５９】
［他の実施形態］
上記実施形態では、液晶パネル１００ｐにノーマリーブラックモードが適用された場合を説明したが、液晶パネル１００ｐにノーマリーホワイトモードが適用される場合に本発明を適用してもよく、この場合、最高階調レベルに対応する駆動電圧が最低駆動電圧に相当する。上記実施形態では、液晶装置１００が透過型であったが、液晶装置１００が反射型である場合に本発明を適用してもよい。
【００６０】
［電子機器への搭載例］
図１２は、本発明を適用した液晶装置１００を用いた投射型表示装置（電子機器）の概略構成図である。なお、以下の説明では、互いに異なる波長域の光が供給される複数の液晶装置１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）が用いられているが、いずれの液晶装置１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）にも、本発明を適用した液晶装置１００が用いられている。
【００６１】
図１２に示す投射型表示装置２１０は、前方に設けられたスクリーン２１１に画像を投射する前方投影型のプロジェクターである。投射型表示装置２１０は、光源２１２と、ダイクロイックミラー２１３、２１４と、液晶装置１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）と、投射光学系２１８と、クロスダイクロイックプリズム２１９と、リレー系２２０とを備えている。液晶装置１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）は各々、第１偏光素子４１、液晶パネル１００ｐ、および第２偏光素子４２を有している。
【００６２】
光源２１２は、例えば、赤色光、緑色光および青色光を含む光を供給する超高圧水銀ランプで構成されている。ダイクロイックミラー２１３は、光源２１２からの赤色光ＬＲを透過させるとともに緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢを反射する構成となっている。また、ダイクロイックミラー２１４は、ダイクロイックミラー２１３で反射された緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢのうち青色光ＬＢを透過させるとともに緑色光ＬＧを反射する構成となっている。このように、ダイクロイックミラー２１３、２１４は、光源２１２から射出された光を赤色光ＬＲと緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する色分離光学系を構成する。ダイクロイックミラー２１３と光源２１２との間には、インテグレーター２２１および偏光変換素子２２２が光源２１２から順に配置されている。インテグレーター２２１は、光源２１２から照射された光の照度分布を均一化する。偏光変換素子２２２は、光源２１２からの光を例えばｓ偏光のような特定の振動方向を有する偏光に変換する。
【００６３】
液晶装置１００（Ｒ）は、ダイクロイックミラー２１３を透過して反射ミラー２２３で反射した赤色光ＬＲを画像信号に応じて変調する。液晶装置１００（Ｒ）に入射した赤色光ＬＲは第１偏光素子４１を透過して例えばｓ偏光に変換される。液晶パネル１００ｐは、入射したｓ偏光を画像信号に応じた変調によってｐ偏光（中間調であれば円偏光又は楕円偏光）に変換する。さらに、第２偏光素子４２は、ｓ偏光を遮断してｐ偏光を透過させる。従って、液晶装置１００（Ｒ）は、画像信号に応じて赤色光ＬＲを変調し、変調した赤色光ＬＲをクロスダイクロイックプリズム２１９に向けて射出する。
【００６４】
液晶装置１００（Ｇ）は、ダイクロイックミラー２１３で反射した後にダイクロイックミラー２１４で反射した緑色光ＬＧを、画像信号に応じて緑色光ＬＧを変調し、変調した緑色光ＬＧをクロスダイクロイックプリズム２１９に向けて射出する。
液晶装置１００（Ｂ）は、ダイクロイックミラー２１３で反射し、ダイクロイックミラー２１４を透過した後でリレー系２２０を経た青色光ＬＢを画像信号に応じて変調し、変調した青色光ＬＢをクロスダイクロイックプリズム２１９に向けて射出する。
【００６５】
リレー系２２０は、リレーレンズ２２４ａ、２２４ｂと反射ミラー２２５ａ、２２５ｂとを備えている。リレーレンズ２２４ａ、２２４ｂは、青色光ＬＢの光路が長いことによる光損失を防止するために設けられている。リレーレンズ２２４ａは、ダイクロイックミラー２１４と反射ミラー２２５ａとの間に配置されている。
【００６６】
リレーレンズ２２４ｂは、反射ミラー２２５ａ、２２５ｂの間に配置されている。反射ミラー２２５ａは、ダイクロイックミラー２１４を透過してリレーレンズ２２４ａから出射した青色光ＬＢをリレーレンズ２２４ｂに向けて反射するように配置されている。反射ミラー２２５ｂは、リレーレンズ２２４ｂから出射した青色光ＬＢを液晶装置１００（Ｂ）に向けて反射するように配置されている。
【００６７】
クロスダイクロイックプリズム２１９は、２つのダイクロイック膜２１９ａ、２１９ｂをＸ字型に直交配置した色合成光学系である。ダイクロイック膜２１９ａは青色光ＬＢを反射して緑色光ＬＧを透過する。ダイクロイック膜２１９ｂは赤色光ＬＲを反射して緑色光ＬＧを透過する。
【００６８】
従って、クロスダイクロイックプリズム２１９は、液晶装置１００（Ｒ）、（Ｇ）、（Ｂ）の各々で変調された赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢを合成し、投射光学系２１８に向けて射出するように構成されている。投射光学系２１８は、投影レンズ（図示略）を有しており、クロスダイクロイックプリズム２１９で合成された光をスクリーン２１１に投射するように構成されている。
【００６９】
なお、赤色用および青色用の液晶装置１００（Ｒ）、（Ｂ）にλ／２正面位相差補償素子を設け、これらの液晶装置１００（Ｒ）、（Ｂ）からクロスダイクロイックプリズム２１９に入射する光をｓ偏光とし、液晶装置１００（Ｇ）にはλ／２正面位相差補償素子を設けない構成として液晶装置１００（Ｇ）からクロスダイクロイックプリズム２１９に入射する光をｐ偏光とする構成も採用できる。
【００７０】
クロスダイクロイックプリズム２１９に入射する光を異なる種類の偏光とすることで、ダイクロイック膜２１９ａ、２１９ｂの反射特性を考慮して最適化された色合成光学系を構成できる。一般に、ダイクロイック膜２１９ａ、２１９ｂはｓ偏光の反射特性に優れているので、上述したようにダイクロイック膜２１９ａ、２１９ｂで反射される赤色光ＬＲおよび青色光ＬＢをｓ偏光とし、ダイクロイック膜２１９ａ、２１９ｂを透過する緑色光ＬＧをｐ偏光とするとよい。
【００７１】
［他の投射型表示装置］
投射型表示装置において、光源部として、各色の光を出射するＬＥＤ光源、レーザー光源等を用い、かかる光源から出射された色光を各々、別の液晶装置に供給するように構成してもよい。
【００７２】
本発明を適用した液晶装置については、上記の電子機器の他にも、投射型のＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）や直視型のＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）等、各種電子機器に用いてもよい。
【符号の説明】
【００７３】
９ａ…画素電極、１０…第１基板、１０ａ…表示領域、１１…画素、１２…液晶素子、１６…第１配向膜、１６ａ、２６ａ…柱状体、２０…第２基板、２１…共通電極、２６…第２配向膜、４１…第１偏光素子、４２…第２偏光素子、５０…光学補償素子、５０ａ、８５ａ…長軸方向、８０…液晶層、８５…液晶分子、１００…液晶装置、１００ｐ…液晶パネル、１１０…制御回路、１１２…走査線、１１４…データ線、１１３０…画像処理回路、２１０…投射型表示装置、２１２…光源、２１８…投射光学系、２１９…クロスダイクロイックプリズム、２２２…偏光変換素子、Δｎ…複屈折率、θｐ…プレチルト角、Ｒａ…第１正面位相差、Ｒｂ…第２正面位相差、Ｖｂｋ…最低駆動電圧、Ｖｗｔ…最高駆動電圧。
【図１】
2020008677.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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