(57)【要約】【課題】ツイストを有する垂直配向反射型液晶表示素子及びワイヤグリッド型偏光ビームスプリッタ（WG-PBS）を有する投射表示装置において高品質の映像を表示する。【解決手段】WG-PBSＷ２は、液晶表示素子１ｒ，１ｂ，１ｇに対して傾斜され、ワイヤグリッド２ａを第１の基板１１に平行としている。液晶表示素子１ｒ，１ｂ，１ｇにおいてワイヤグリッド２ａを第２の基板１２上へ垂直に投影させた直線の方向の内の一方向であって反時計方向に９０度回転した際に偏光分光面の延長面と第２の基板１２の延長面とが交差する方向に向くときにおける直線方向をＸ軸とし、液晶表示素子１ｒ，１ｂ，１ｇが第１のツイスト（ノーマルツイスト）タイプの場合、素子の基準線ベクトルが第１の基板１１側から見て反時計方向に225°±10°、第２のツイスト（リバースツイスト）タイプの場合、素子の基準線ベクトルが第１の基板１１側から見て反時計方向に315°±10°である。【選択図】図３
2010097184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの照明光がワイヤグリッド型偏光ビームスプリッタを介して偏光されて入射される反射型液晶表示素子と、
前記反射型液晶表示素子により偏光変調されて反射され前記ワイヤグリッド型偏光ビームスプリッタにより前記光源に戻る光路から分岐された変調光を結像させる結像レンズ系とを備え、
前記反射型液晶表示素子は、透明電極が形成され前記照明光が入射される透明な第１の基板と、前記第１の基板と空隙を介して平行に対向配置され画素毎に反射電極及び駆動回路がマトリクス状に配置され前記第１の基板を介して入射された前記照明光を反射して前記第１の基板を透して射出させる第２の基板と、前記第１及び第２の基板間に封止され前記第１の基板を透して入射された前記照明光を偏光変調する誘電異方性が負のネマティック液晶からなる液晶層とを有して構成され、第１の基板側から見て、第２の基板側の液晶の配向方向が所定の基準線に対して時計回り方向に配向され、  第１の基板側の液晶の配
向方向が反時計回り方向に配向されている第１のツイストタイプ、または、第１の基板側から見て、第２の基板側の液晶の配向方向が所定の基準線に対して反時計回り方向に配向され、  第１の基板側の液晶の配向方向が時計回り方向に配向されている第２のツイストタイプの垂直配向反射型液晶表示素子であり、
前記ワイヤグリッド型偏光ビームスプリッタは、偏光分光面を前記反射型液晶表示素子の第１の基板に対して傾斜させるとともに、前記偏光分光面に形成されたワイヤグリッドを前記第１の基板に平行として配置されており、
前記反射型液晶表示素子において、前記ワイヤグリッドを前記第２の基板へ垂直に投影させた際の前記第２の基板上での直線の方向の内の一の方向であって反時計方向に９０°回転した際に偏光分光面の延長面と第２の基板面の延長面とが交差する方向に向くときにおける当該直線方向をＸ軸としたとき、前記反射型液晶表示素子が第１のツイストタイプ液晶素子である場合には、前記第１の基板側から見て、素子の基準線ベクトルがＸ軸方向から反時計方向に２２５°±１０°の角度範囲となっており、前記反射型液晶表示素子が第２のツイストタイプ液晶素子である場合には、前記第１の基板側から見て、素子の基準線ベクトルがＸ
軸方向から反時計方向に３１５°±１０°の角度範囲となっていることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
お互いに異なる帯域成分を含む複数色の照明光を発生する照明光発生手段と、
前記各色の帯域の照明光に対応して配置された各色用のワイヤグリッド型偏光ビームスプリッタを介して、対応する帯域の照明光が偏光されて入射される各色用反射型液晶表示素子と、
前記各色用反射型液晶表示素子により偏光変調されて反射され対応するワイヤグリッド型偏光ビームスプリッタにより前記光源に戻る光路から分岐された各色の変調光を合成する色合成手段と、
前記色合成手段を経た変調光を結像させる結像レンズ系とを備え、
前記各色用反射型液晶表示素子は、透明電極が形成され前記照明光が入射される透明な第１の基板と、前記第１の基板と空隙を介して平行に対向配置され画素毎に反射電極及び駆動回路がマトリクス状に配置され前記第１の基板を介して入射された前記照明光を反射して前記第１の基板を透して射出させる第２の基板と、前記第１及び第２の基板間に封止され前記第１の基板を透して入射された前記照明光を偏光変調する誘電異方性が負のネマティック液晶からなる液晶層とを有して構成され、第１の基板側から見て、第２の基板側の液晶の配向方向が所定の基準線に対して時計回り方向に配向され、  第１の基板側の液晶の配向方向が反時計回り方向に配向されている第１のツイストタイプ、または、第１の基板側から見て、第２の基板側の液晶の配向方向が所定の基準線に対して反時計回り方向に配向され、  第１の基板側の液晶の配向方向が時計回り方向に配向されている第２のツイストタイプの垂直配向反射型液晶表示素子であり、
前記各色用ワイヤグリッド型偏光ビームスプリッタは、偏光分光面を前記各色用反射型液晶表示素子の第１の基板に対して傾斜させるとともに、前記偏光分光面に形成されたワイヤグリッドを前記第１の基板に平行として配置されており、
前記反射型液晶表示素子において、前記ワイヤグリッドを前記第２の基板へ垂直に投影させた際の前記第２の基板上での直線の方向の内の一の方向であって反時計方向に９０°回転した際に偏光分光面の延長面と第２の基板面の延長面が交差する方向に向くときにおける当該直線方向をＸ軸としたとき、前記各色用反射型液晶表示素子のうち、第１のツイストタイプの反射型液晶表示素子は、前記第１の基板側から見て、素子の基準線ベクトルがＸ軸方向から反時計方向に２２５°±１０°の角度範囲となっており、前記各色用反射型液晶表示素子のうち、第２のツイストタイプの反射型液晶表示素子は、前記第１の基板側から見て、素
子の基準線ベクトルがＸ軸方向から反時計方向に３１５°±１０°の角度範囲となっていることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項３】
前記複数色の照明光を発生する照明光発生手段は、光の３原色のいずれかをそれぞれ含む帯域成分の照明光を発生し、
前記色合成手段は、前記３原色のうちの第１の色の光のみを選択的に反射し第２及び第３の色の光を透過させる第１の光学多層膜と、前記３原色のうちの第２の色の光のみを選択的に反射し第１及び第３の色の光を透過させる第２の光学多層膜とが垂直に交差されて構成されており、
各色用反射型液晶表示素子は、前記第１の色の照明光が入射される第１の色用反射型液晶表示素子、前記第２の色の照明光が入射される第２の色用反射型液晶表示素子及び前記第３の色の照明光が入射される第３の色用反射型液晶表示素子であり、全てが第１のツイストタイプの反射型液晶表示素子、または、全てが第２のツイストタイプの反射型液晶表示素であって、
前記第１の色用反射型液晶表示素子からの第１の色の変調光は、前記色合成手段の第１の光学多層膜により反射されて前記結像レンズ系に入射され、
前記第２の色用反射型液晶表示素子からの第２の色の変調光は、前記色合成手段の第２の光学多層膜により反射されて前記結像レンズ系に入射され、
前記第３の色用反射型液晶表示素子からの第３の色の変調光は、前記色合成手段の第１及び第２の光学多層膜を透過して前記結像レンズ系に入射されることを特徴とする請求項２記載の投射型表示装置。
【請求項４】
前記複数色の照明光を発生する照明光発生手段は、光の３原色のいずれかをそれぞれ含む帯域成分の照明光を発生し、
前記色合成手段は、前記３原色のうちの赤色の光のみを選択的に反射し青色及び緑色の光を透過させる第１の光学多層膜と、前記３原色のうちの青色の光のみを選択的に反射し赤色及び緑色の光を透過させる第２の光学多層膜とが垂直に交差されて構成されており、
各色用反射型液晶表示素子は、前記赤色の照明光が入射される第２のツイストタイプの赤色用反射型液晶表示素子、前記青色の照明光が入射される第１あるいは第２のツイストタイプの用反射型液晶表示素子及び前記緑色の照明光が入射される第１のツイストタイプの緑色用反射型液晶表示素子であり、
前記赤色用反射型液晶表示素子からの赤色の変調光は、前記色合成手段の第１の光学多層膜により反射されて前記結像レンズ系に入射され、
前記青色用反射型液晶表示素子からの青色の変調光は、前記色合成手段の第２の光学多層膜により反射されて前記結像レンズ系に入射され、
前記緑色用反射型液晶表示素子からの緑色の変調光は、前記色合成手段の第１及び第２の光学多層膜を透過して前記結像レンズ系に入射されることを特徴とする請求項２記載の投射型表示装置。
【請求項５】
前記複数色の照明光を発生する照明光発生手段は、光の３原色のいずれかをそれぞれ含む帯域成分の照明光を発生し、
前記色合成手段は、前記３原色のうちの赤色の光のみを選択的に反射し青色及び緑色の光を透過させる第１の光学多層膜と、前記３原色のうちの青色の光のみを選択的に反射し赤色及び緑色の光を透過させる第２の光学多層膜とが垂直に交差されて構成されており、
各色用反射型液晶表示素子は、前記赤色の照明光が入射される第１のツイストタイプの赤色用反射型液晶表示素子、前記青色の照明光が入射される第１あるいは第２のツイストタイプの青色用反射型液晶表示素子及び前記緑色の照明光が入射される第２のツイストタイプの緑色用反射型液晶表示素子であり、
前記赤色用反射型液晶表示素子からの赤色の変調光は、前記色合成手段の第１の光学多層膜により反射されて前記結像レンズ系に入射され、
前記青色用反射型液晶表示素子からの青色の変調光は、前記色合成手段の第２の光学多層膜により反射されて前記結像レンズ系に入射され、
前記緑色用反射型液晶表示素子からの緑色の変調光は、前記色合成手段の第１及び第２の光学多層膜を透過して前記結像レンズ系に入射されることを特徴とする請求項２記載の投射型表示装置。
【請求項６】
前記複数色の照明光を発生する照明光発生手段は、光の３原色のいずれかをそれぞれ含む帯域成分の照明光を発生し、
赤色、青色及び緑色の帯域の照明光に対応して配置された各色用のワイヤグリッド型偏光ビームスプリッタを介して、対応する帯域の照明光が偏光されて入射される各色用反射型液晶表示素子と、
前記３原色のうちの赤色の光のみを選択的に反射し青色及び緑色の光を透過させる第１の光学多層膜と、前記３原色のうちの青色の光のみを選択的に反射し赤色及び緑色の光を透過させる第２の光学多層膜とが垂直に交差されて構成され、前記各色用反射型液晶表示素子により偏光変調されて反射され対応するワイヤグリッド型偏光ビームスプリッタにより前記光源に戻る光路から分岐された各色の変調光を合成する色合成手段と、
前記色合成手段を経た変調光を結像させる結像レンズ系と
を備え、
前記各色用反射型液晶表示素子は、透明電極が形成され前記照明光が入射される透明な第１の基板と、前記第１の基板と空隙を介して平行に対向配置され画素毎に反射電極及び駆動回路がマトリクス状に配置され前記第１の基板を介して入射された前記照明光を反射して前記第１の基板を透して射出させる第２の基板と、前記第１及び第２の基板間に封止され前記第１の基板を透して入射された前記照明光を偏光変調する誘電異方性が負のネマティック液晶からなる液晶層とを有して構成され、前記赤色の照明光が入射される第２のツイストタイプの赤色用反射型液晶表示素子、前記青色の照明光が入射される第２のツイストタイプの青色用反射型液晶表示素子及び前記緑色の照明光が入射される第１のツイストタイプの緑色用反射型液晶表示素子であり、
前記各色用ワイヤグリッド型偏光ビームスプリッタは、偏光分光面を前記各色用反射型液晶表示素子の第１の基板に対して傾斜させるとともに、前記偏光分光面に形成されたワイヤグリッドを前記第１の基板に平行として配置されており、
前記反射型液晶表示素子において、前記ワイヤグリッドを前記第２の基板へ垂直に投影させた際の前記第２の基板上での直線の方向の内の一の方向であって反時計方向に９０°回転した際に偏光分光面の延長面と第２の基板面の延長面が交差する方向に向くときにおける当該直線方向をＸ軸としたとき、赤色用反射型液晶表示素子は、前記第１の基板側から見て、素子の基準線ベクトルがＸ軸方向から反時計方向に３１５°±１０°の角度範囲となっており、青色用反射型液晶表示素子は、前記第１の基板側から見て、素子の基準線ベクトルがＸ軸方向から反時計方向に１３５°±１０°の角度範囲となっており、緑色用反射型液晶表示素子は、前記第１の基板側から見て、素子の基準線ベクトルがＸ軸方向から反時計方向に２２５°±１０°の角度範囲となっており、
前記赤色用反射型液晶表示素子からの赤色の変調光は、前記色合成手段の第１の光学多層膜により反射されて前記結像レンズ系に入射され、
前記青色用反射型液晶表示素子からの青色の変調光は、前記色合成手段の第２の光学多層膜により反射されて前記結像レンズ系に入射され、
前記緑色用反射型液晶表示素子からの緑色の変調光は、前記色合成手段の第１及び第２の光学多層膜を透過して前記結像レンズ系に入射されることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項７】
前記複数色の照明光を発生する照明光発生手段は、光の３原色のいずれかをそれぞれ含む帯域成分の照明光を発生し、
赤色、青色及び緑色の帯域の照明光に対応して配置された各色用のワイヤグリッド型偏光ビームスプリッタを介して、対応する帯域の照明光が偏光されて入射される各色用反射型液晶表示素子と、
前記３原色のうちの赤色の光のみを選択的に反射し青色及び緑色の光を透過させる第１の光学多層膜と、前記３原色のうちの青色の光のみを選択的に反射し赤色及び緑色の光を透過させる第２の光学多層膜とが垂直に交差されて構成され、前記各色用反射型液晶表示素子により偏光変調されて反射され対応するワイヤグリッド型偏光ビームスプリッタにより前記光源に戻る光路から分岐された各色の変調光を合成する色合成手段と、
前記色合成手段を経た変調光を結像させる結像レンズ系と
を備え、
前記各色用反射型液晶表示素子は、透明電極が形成され前記照明光が入射される透明な第１の基板と、前記第１の基板と空隙を介して平行に対向配置され画素毎に反射電極及び駆動回路がマトリクス状に配置され前記第１の基板を介して入射された前記照明光を反射して前記第１の基板を透して射出させる第２の基板と、前記第１及び第２の基板間に封止され前記第１の基板を透して入射された前記照明光を偏光変調する誘電異方性が負のネマティック液晶からなる液晶層とを有して構成され、前記赤色の照明光が入射される第１のツイストタイプの赤色用反射型液晶表示素子、前記青色の照明光が入射される第１のツイストタイプの青色用反射型液晶表示素子及び前記緑色の照明光が入射される第２のツイストタイプの緑色用反射型液晶表示素子であり、
前記各色用ワイヤグリッド型偏光ビームスプリッタは、偏光分光面を前記各色用反射型液晶表示素子の第１の基板に対して傾斜させるとともに、前記偏光分光面に形成されたワイヤグリッドを前記第１の基板に平行として配置されており、
前記反射型液晶表示素子において、前記ワイヤグリッドを前記第２の基板へ垂直に投影させた際の前記第２の基板上での直線の方向の内の一の方向であって反時計方向に９０°回転した際に偏光分光面の延長面と第２の基板面の延長面が交差する方向に向くときにおける当該直線方向をＸ軸としたとき、赤色用反射型液晶表示素子は、前記第１の基板側から見て、素子の基準線ベクトルがＸ軸方向から反時計方向に２２５°±１０°の角度範囲となっており、青色用反射型液晶表示素子は、前記第１の基板側から見て、素子の基準線ベクトルがＸ軸方向から反時計方向に４５°±１０°の角度範囲となっており、緑色用反射型液晶表示素子は、前記第１の基板側から見て、素子の基準線ベクトルがＸ軸方向から反時計方向に３１５°±１０°の角度範囲となっており、
前記赤色用反射型液晶表示素子からの赤色の変調光は、前記色合成手段の第１の光学多層膜により反射されて前記結像レンズ系に入射され、
前記青色用反射型液晶表示素子からの青色の変調光は、前記色合成手段の第２の光学多層膜により反射されて前記結像レンズ系に入射され、
前記緑色用反射型液晶表示素子からの緑色の変調光は、前記色合成手段の第１及び第２の光学多層膜を透過して前記結像レンズ系に入射されることを特徴とする投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型液晶表示素子を用いて構成された投射型表示装置に関し、特に、表示画像のコントラストを高くするとともに、ディスクリネーションによる表示画像の品質低下を防止することができる投射型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示素子を用いた投射型表示装置が提案されている。この投射型表示装置は、プレゼンテーションやホームシアターにおける大画面表示機器として使用される機会が多くなっており、各種の方式が開発されている。
【０００３】
特に、反射型液晶表示素子を用いた投射型表示装置は、特許文献１に記載されているように、高解像度で明るい画像を表示することが可能である。反射型液晶表示素子は、透明電極を表面に形成した一方の基板と、画素毎の反射電極と駆動回路をマトリクス状に配置した他方の基板とを対向させ、これらの対向面間に液晶層を封止した構造を有しており、液晶の駆動回路を表示画素の下側に配置させることができるからである。
【０００４】
また、液晶層が垂直配向型液晶からなる反射型液晶表示素子を用いるとともに、この反射型液晶表示素子への入射光をワイヤグリッド型偏光ビームスプリッタ（以下、「ＷＧ−ＰＢＳ」という。）を介して入射させることにより、高いコントラストの画像を表示することが可能となる。
【０００５】
このような投射表示装置は、図１４に示すように、反射型液晶表示素子１と、この反射型液晶表示素子１に対して４５°の傾斜角をもって配置されたＷＧ−ＰＢＳ２とを有して構成されている。反射型液晶表示素子１は、透明電極が形成された透明基板１１と、画素毎の反射電極及び駆動回路がマトリクス状に配置されたアクティブマトリクス基板１２とが対向配置され、これら透明基板１１及びアクティブマトリクス基板１２の空隙に液晶層１３が封止されて構成されている。
【０００６】
ＷＧ−ＰＢＳ２は、透明な平板上に多数のワイヤグリッド（ＷＧ）２ａが形成されて構成されている。このＷＧ−ＰＢＳ２は、ワイヤグリッド（ＷＧ）２ａを反射型液晶表示素子１に対して平行にして設置されている。このＷＧ−ＰＢＳ２へ入射した照明光は、反射型液晶表示素子１への入射光となるＰ偏光成分がＷＧ−ＰＢＳ２を透過し、Ｓ偏光成分はＷＧ−ＰＢＳ２により反射される。ＷＧ−ＰＢＳ２を透過した照明光のＰ偏光成分は、反射型液晶表示素子１に入射する。
【０００７】
反射型液晶表示素子１は、入射した照明光を画像信号に応じて偏光変調して反射する。反射型液晶表示素子１により反射された変調光は、ＷＧ−ＰＢＳ２に戻る。この変調光のうち、変調されたＳ偏光成分のみがＷＧ−ＰＢＳ２により反射され、Ｐ偏光成分は、ＷＧ−ＰＢＳ２を透過して、照明光の入射方向への戻り光となる。ＷＧ−ＰＢＳ２により反射された変調光は、検光子（例えば、偏光板）３を経て、図示しない結像レンズ系に入射され、スクリーンに投射されて結像する。検光子３は、ＷＧ−ＰＢＳ２により反射された変調光を検光する光学素子である。
【０００８】
反射型液晶表示素子１においては、透明基板１１及びアクティブマトリクス基板１２のそれぞれの液晶層１３側の表面には、配向膜１４，１５が形成されている。これら配向膜１４，１５により、液晶層１３における液晶分子には、図１５に示すように、液晶配向条件が付与されている。そして、特許文献１には、このような垂直配向型液晶からなる液晶層１３を有する反射型液晶表示素子１と、ＷＧ−ＰＢＳ２とを組み合わせた投射表示装置において、コントラストの高い表示画像を得るための液晶配向条件が示されている。
【０００９】
すなわち、この投射表示装置においては、反射型液晶表示素子１の液晶層１３における液晶配向は、ＷＧ−ＰＢＳ２との関係で、図１６、または、図１７に示すように、所定の条件を満たす方向になっている。この投射表示装置においては、液晶として、誘電異方性が負であるネマティック液晶が用いられており、液晶分子１６−１，１６−２には、プレチルト角θｐが付与されている。そして、液晶分子１６−１，１６−２の長軸をアクティブマトリクス基板１２上に投影させた線分（以下「投影線分」という）１７−１，１７−２は、ＷＧ−ＰＢＳ２のワイヤグリッド２ａをアクティブマトリクス基板１２上へ垂直に投影させた際のアクティブマトリクス基板１２上での直線の方向の内の一の方向であって反時計方向に９０度回転した際に偏光分光面の延長面とアクティブマトリクス基板１２の表面の延長面とが交差する方向に向くときにおける当該直線方向をＸ軸としたとき、投影線分１７−１，１７−２までの角αは、透明基板１１側から見て、図１６に示すように、Ｘ軸から反時計方向に形成されており、その角度は４５°となっている、または、図１７に示すように、時計方向に形成されており、その角度は４５°となっている。
【００１０】
そして、前記液晶配向条件について、図１６及び図１７のようにアクティブマトリクス基板１２にｘ−ｙ−ｚ軸をとって投影線分１７−１，１７−２をベクトルで表すと、各ベクトル１７−１，１７−２は、ｘ−ｙ平面上において、図１８Ａ及び図１８Ｂのように示される。液晶分子１６−１，１６−２の方位角をｘ軸からの角度ψで定義した場合には、前記のベクトル１７−１は、図１８Ａに示すように、ψが反時計方向に２２５°となり、１７−２は、図１８Ｂに示すように、反時計方向に３１５°となる。
【００１１】
ところで、一般に、反射型液晶表示素子において、明状態で最大出力（明るさ）が得られる液晶配向は、液晶層の液晶分子を基板面に投影させた線分の方向と入射偏光の振動方向とのなす角度が４５°近傍の場合とされている。具体的には、液晶表示素子における出力Ｔは、例えば米国特許第４１２７３２２号明細書中に示されているように、次の数式（１）で表すことができる。
【００１２】
Ｔ＝Ｋ・sin２（２ψ）・sin２（π・Δneff・ｄ／λ）・・・・・（１）
但し、Ｋは定数、ψは方位角、Δneffは液晶分子の実効的な複屈折、ｄは液晶セルの厚さ、λは入射する偏光の波長である。
【００１３】
本式より、最大出力が得られる方位角ψ  が４５°，１３５°，２２５°，３１５°であることが理解できる。
【００１４】
すなわち、図１８Ａ及び図１８Ｂにおいて、反時計方向に４５°、反時計方向に１３５°、反時計方向に２２５°、反時計方向に３１５°の４つの方位角ψにおいて、明状態で最大出力（明るさ）が得られる。
【００１５】
一方、暗状態の明るさは方位角ψが反時計方向に４５°、または、反時計方向に１３５°の場合と、方位角ψが反時計方向に２２５°、または、反時計方向に３１５°の場合とで比較的大きく異なっており、方位角ψが反時計方向に２２５°、または、反時計方向に３１５°の場合に暗状態の明るさは沈む。したがって、方位角ψが反時計方向に２２５°、または、反時計方向に３１５°である液晶配向条件において、明状態の出力（明るさ）を大きく確保しながら、最大限のコントラスト比を実現することが可能になる。
【００１６】
一方、特許文献２には、前述した課題に鑑み、斜めから入射する光に対しても高いコントラストが得られる垂直配向型液晶分子を用いた液晶表示素子を提供することを目的として、対向する基板表面に電極を有する一対の基板と、この基板間に挟持される垂直配向型液晶分子を含む液晶層と、この垂直配向型液晶分子のプレチルト方向を、一対の基板間でツイストするように配向処理された基板表面上の配向層とを有する垂直配向反射型液晶表示素子が提案されている。
【００１７】
そして、特許文献３では、ツイスト角を所定の条件に設定するとともに、ＷＧ−ＰＢＳを用いた投射表示装置への適用を検討している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００７−１０１７６４公報
【特許文献２】特開２００２−０７２２１７公報
【特許文献３】特開２００７−２１２９９７公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
ところで、特許文献３では、ＷＧ−ＰＢＳを組み合わせた投射表示装置における高いコントラストが得られる条件は明確ではない。
【００２０】
また、各液晶分子に一定方向へ僅かな傾斜（プレチルト角）を与えることで、各液晶分子の倒れる方向がばらばらになってディスクリネーションが発生することを抑えているが、ディスクリネーションは完全に零になるわけではなく、ＷＧ−ＰＢＳを組み合わせた投射表示装置へ適用した場合、適用如何によっては、画面に悪影響を及ぼす。この悪影響は、典型的には、投射映像の斜め線に本来の色ではない色が表示されてしまう現象として現れる。
【００２１】
そこで、本発明は、ツイストを有する垂直配向反射型液晶表示素子及びＷＧ−ＰＢＳを組み合わせた投射型表示装置において、高いコントラストとディスクリネーションの影響を最小にすることができる条件を明確にし、高品質の映像を表示することを可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明に係る投射型表示装置は、以下の構成のいずれか一を有するものである。
【００２３】
〔構成１〕
光源と、光源からの照明光がワイヤグリッド型偏光ビームスプリッタを介して偏光されて入射される反射型液晶表示素子と、反射型液晶表示素子により偏光変調されて反射されワイヤグリッド型偏光ビームスプリッタにより光源に戻る光路から分岐された変調光を結像させる結像レンズ系とを備え、反射型液晶表示素子は、透明電極が形成され照明光が入射される透明な第１の基板と、第１の基板と空隙を介して平行に対向配置され画素毎に反射電極及び駆動回路がマトリクス状に配置され第１の基板を介して入射された照明光を反射して第１の基板を透して射出させる第２の基板と、第１及び第２の基板間に封止され第１の基板を透して入射された照明光を偏光変調する誘電異方性が負のネマティック液晶からなる液晶層とを有して構成され、第１の基板側から見て、第２の基板側の液晶の配向方向が所定の基準線に対して時計回り方向に配向され、  第１の基板側の液晶の配向方向が反時計回り方向に配向されている第１のツイストタイプ、または、第１の基板側から見て、第２の基板側の液晶の配向方向が所定の基準線に対して反時計回り方向に配向され、  第１の基板側の液晶の配向方向が時計回り方向に配向されている第２のツイストタイプの垂直配向反射型液晶表示素子であり、ワイヤグリッド型偏光ビームスプリッタは、偏光分光面を反射型液晶表示素子の第１の基板に対して傾斜させるとともに、偏光分光面に形成されたワイヤグリッドを第１の基板に平行として配置されており、反射型液晶表示素子において、ワイヤグリッドを第２の基板へ垂直に投影させた際の第２の基板上での直線の方向の内の一の方向であって反時計方向に９０°回転した際に偏光分光面の延長面と第２の基板面の延長面とが交差する方向に向くときにおける当該直線方向をＸ軸としたとき、反射型液晶表示素子が第１のツイストタイプ液晶素子である場合には、第１の基板側から見て、素子の基準線ベクトルがＸ軸方向から反時計方向に２２５°±１０°となっており、反射型液晶表示素子が第２のツイストタイプ液晶素子である場合には、第１の基板側から見て、素子の基準線ベクトルがＸ軸方向から反時計方向に３１５°±１０°となっていることを特徴とするものである。
【００２４】
〔構成２〕
お互いに異なる帯域成分を含む複数色の照明光を発生する照明光発生手段と、各色の帯域の照明光に対応して配置された各色用のワイヤグリッド型偏光ビームスプリッタを介して、対応する帯域の照明光が偏光されて入射される各色用反射型液晶表示素子と、各色用反射型液晶表示素子により偏光変調されて反射され対応するワイヤグリッド型偏光ビームスプリッタにより光源に戻る光路から分岐された各色の変調光を合成する色合成手段と、色合成手段を経た変調光を結像させる結像レンズ系とを備え、各色用反射型液晶表示素子は、透明電極が形成され照明光が入射される透明な第１の基板と、第１の基板と空隙を介して平行に対向配置され画素毎に反射電極及び駆動回路がマトリクス状に配置され第１の基板を介して入射された照明光を反射して第１の基板を透して射出させる第２の基板と、第１及び第２の基板間に封止され第１の基板を透して入射された照明光を偏光変調する誘電異方性が負のネマティック液晶からなる液晶層とを有して構成され、第１の基板側から見て、第２の基板側の液晶の配向方向が所定の基準線に対して時計回り方向に配向され、  第１の基板側の液晶の配向方向が反時計回り方向に配向されている第１のツイストタイプ、または、第１の基板側から見て、第２の基板側の液晶の配向方向が所定の基準線に対して反時計回り方向に配向され、  第１の基板側の液晶の配向方向が時計回り方向に配向されている第２のツイストタイプの垂直配向反射型液晶表示素子であり、各色用ワイヤグリッド型偏光ビームスプリッタは、偏光分光面を各色用反射型液晶表示素子の第１の基板に対して傾斜させるとともに、偏光分光面に形成されたワイヤグリッドを第１の基板に平行として配置されており、反射型液晶表示素子において、ワイヤグリッドを第２の基板へ垂直に投影させた際の第２の基板上での直線の方向の内の一の方向であって反時計方向に９０°回転した際に偏光分光面の延長面と第２の基板面の延長面が交差する方向に向くときにおける当該直線方向をＸ軸としたとき、各色用反射型液晶表示素子のうち、第１のツイストタイプの反射型液晶表示素子は、第１の基板側から見て、素子の基準線ベクトルがＸ軸方向から反時計方向に２２５°±１０°となっており、各色用反射型液晶表示素子のうち、第２のツイストタイプの反射型液晶表示素子は、第１の基板側から見て、素子の基準線ベクトルがＸ軸方向から反時計方向に３１５°±１０°となっていることを特徴とするものである。
【００２５】
〔構成３〕
構成２を有する投射型表示装置において、複数色の照明光を発生する照明光発生手段は、光の３原色のいずれかをそれぞれ含む帯域成分の照明光を発生し、色合成手段は、３原色のうちの第１の色の光のみを選択的に反射し第２及び第３の色の光を透過させる第１の光学多層膜と、３原色のうちの第２の色の光のみを選択的に反射し第１及び第３の色の光を透過させる第２の光学多層膜とが垂直に交差されて構成されており、各色用反射型液晶表示素子は、第１の色の照明光が入射される第１の色用反射型液晶表示素子、第２の色の照明光が入射される第２の色用反射型液晶表示素子及び第３の色の照明光が入射される第３の色用反射型液晶表示素子であり、全てが第１のツイストタイプの反射型液晶表示素子、または、全てが第２のツイストタイプの反射型液晶表示素であって、第１の色用反射型液晶表示素子からの第１の色の変調光は、色合成手段の第１の光学多層膜により反射されて結像レンズ系に入射され、第２の色用反射型液晶表示素子からの第２の色の変調光は、色合成手段の第２の光学多層膜により反射されて結像レンズ系に入射され、第３の色用反射型液晶表示素子からの第３の色の変調光は、色合成手段の第１及び第２の光学多層膜を透過して結像レンズ系に入射されることを特徴とするものである。
【００２６】
〔構成４〕
構成２を有する投射型表示装置において、複数色の照明光を発生する照明光発生手段は、光の３原色のいずれかをそれぞれ含む帯域成分の照明光を発生し、色合成手段は、３原色のうちの赤色の光のみを選択的に反射し青色及び緑色の光を透過させる第１の光学多層膜と、３原色のうちの青色の光のみを選択的に反射し赤色及び緑色の光を透過させる第２の光学多層膜とが垂直に交差されて構成されており、各色用反射型液晶表示素子は、赤色の照明光が入射される第２のツイストタイプの赤色用反射型液晶表示素子、青色の照明光が入射される第１あるいは第２のツイストタイプの用反射型液晶表示素子及び緑色の照明光が入射される第１のツイストタイプの緑色用反射型液晶表示素子であり、赤色用反射型液晶表示素子からの赤色の変調光は、色合成手段の第１の光学多層膜により反射されて結像レンズ系に入射され、青色用反射型液晶表示素子からの青色の変調光は、色合成手段の第２の光学多層膜により反射されて結像レンズ系に入射され、緑色用反射型液晶表示素子からの緑色の変調光は、色合成手段の第１及び第２の光学多層膜を透過して結像レンズ系に入射されることを特徴とするものである。
【００２７】
〔構成５〕
構成２を有する投射型表示装置において、複数色の照明光を発生する照明光発生手段は、光の３原色のいずれかをそれぞれ含む帯域成分の照明光を発生し、色合成手段は、３原色のうちの赤色の光のみを選択的に反射し青色及び緑色の光を透過させる第１の光学多層膜と、３原色のうちの青色の光のみを選択的に反射し赤色及び緑色の光を透過させる第２の光学多層膜とが垂直に交差されて構成されており、各色用反射型液晶表示素子は、赤色の照明光が入射される第１のツイストタイプの赤色用反射型液晶表示素子、青色の照明光が入射される第１あるいは第２のツイストタイプの青色用反射型液晶表示素子及び緑色の照明光が入射される第２のツイストタイプの緑色用反射型液晶表示素子であり、赤色用反射型液晶表示素子からの赤色の変調光は、色合成手段の第１の光学多層膜により反射されて結像レンズ系に入射され、青色用反射型液晶表示素子からの青色の変調光は、色合成手段の第２の光学多層膜により反射されて結像レンズ系に入射され、緑色用反射型液晶表示素子からの緑色の変調光は、色合成手段の第１及び第２の光学多層膜を透過して結像レンズ系に入射されることを特徴とするものである。
【００２８】
〔構成６〕
複数色の照明光を発生する照明光発生手段は、光の３原色のいずれかをそれぞれ含む帯域成分の照明光を発生し、赤色、青色及び緑色の帯域の照明光に対応して配置された各色用のワイヤグリッド型偏光ビームスプリッタを介して、対応する帯域の照明光が偏光されて入射される各色用反射型液晶表示素子と、３原色のうちの赤色の光のみを選択的に反射し青色及び緑色の光を透過させる第１の光学多層膜と、３原色のうちの青色の光のみを選択的に反射し赤色及び緑色の光を透過させる第２の光学多層膜とが垂直に交差されて構成され、各色用反射型液晶表示素子により偏光変調されて反射され対応するワイヤグリッド型偏光ビームスプリッタにより光源に戻る光路から分岐された各色の変調光を合成する色合成手段と、色合成手段を経た変調光を結像させる結像レンズ系とを備え、各色用反射型液晶表示素子は、透明電極が形成され照明光が入射される透明な第１の基板と、第１の基板と空隙を介して平行に対向配置され画素毎に反射電極及び駆動回路がマトリクス状に配置され第１の基板を介して入射された照明光を反射して第１の基板を透して射出させる第２の基板と、第１及び第２の基板間に封止され第１の基板を透して入射された照明光を偏光変調する誘電異方性が負のネマティック液晶からなる液晶層とを有して構成され、赤色の照明光が入射される第２のツイストタイプの赤色用反射型液晶表示素子、青色の照明光が入射される第２のツイストタイプの青色用反射型液晶表示素子及び緑色の照明光が入射される第１のツイストタイプの緑色用反射型液晶表示素子であり、各色用ワイヤグリッド型偏光ビームスプリッタは、偏光分光面を各色用反射型液晶表示素子の第１の基板に対して傾斜させるとともに、偏光分光面に形成されたワイヤグリッドを第１の基板に平行として配置されており、反射型液晶表示素子において、ワイヤグリッドを第２の基板へ垂直に投影させた際の第２の基板上での直線の方向の内の一の方向であって反時計方向に９０°回転した際に偏光分光面の延長面と第２の基板面の延長面が交差する方向に向くときにおける当該直線方向をＸ軸としたとき、赤色用反射型液晶表示素子は、第１の基板側から見て、素子の基準線ベクトルがＸ軸方向から反時計方向に３１５°±１０°となっており、青色用反射型液晶表示素子は、第１の基板側から見て、素子の基準線ベクトルがＸ軸方向から反時計方向に１３５°±１０°となっており、緑色用反射型液晶表示素子は、第１の基板側から見て、素子の基準線ベクトルがＸ軸方向から反時計方向に２２５°±１０°となっており、赤色用反射型液晶表示素子からの赤色の変調光は、色合成手段の第１の光学多層膜により反射されて結像レンズ系に入射され、青色用反射型液晶表示素子からの青色の変調光は、色合成手段の第２の光学多層膜により反射されて結像レンズ系に入射され、緑色用反射型液晶表示素子からの緑色の変調光は、色合成手段の第１及び第２の光学多層膜を透過して結像レンズ系に入射されるものである。
【００２９】
〔構成７〕
複数色の照明光を発生する照明光発生手段は、光の３原色のいずれかをそれぞれ含む帯域成分の照明光を発生し、赤色、青色及び緑色の帯域の照明光に対応して配置された各色用のワイヤグリッド型偏光ビームスプリッタを介して、対応する帯域の照明光が偏光されて入射される各色用反射型液晶表示素子と、３原色のうちの赤色の光のみを選択的に反射し青色及び緑色の光を透過させる第１の光学多層膜と、３原色のうちの青色の光のみを選択的に反射し赤色及び緑色の光を透過させる第２の光学多層膜とが垂直に交差されて構成され、各色用反射型液晶表示素子により偏光変調されて反射され対応するワイヤグリッド型偏光ビームスプリッタにより光源に戻る光路から分岐された各色の変調光を合成する色合成手段と、色合成手段を経た変調光を結像させる結像レンズ系とを備え、各色用反射型液晶表示素子は、透明電極が形成され照明光が入射される透明な第１の基板と、第１の基板と空隙を介して平行に対向配置され画素毎に反射電極及び駆動回路がマトリクス状に配置され第１の基板を介して入射された照明光を反射して第１の基板を透して射出させる第２の基板と、第１及び第２の基板間に封止され第１の基板を透して入射された照明光を偏光変調する誘電異方性が負のネマティック液晶からなる液晶層とを有して構成され、赤色の照明光が入射される第１のツイストタイプの赤色用反射型液晶表示素子、青色の照明光が入射される第１のツイストタイプの青色用反射型液晶表示素子及び緑色の照明光が入射される第２のツイストタイプの緑色用反射型液晶表示素子であり、各色用ワイヤグリッド型偏光ビームスプリッタは、偏光分光面を各色用反射型液晶表示素子の第１の基板に対して傾斜させるとともに、偏光分光面に形成されたワイヤグリッドを第１の基板に平行として配置されており、反射型液晶表示素子において、ワイヤグリッドを第２の基板へ垂直に投影させた際の第２の基板上での直線の方向の内の一の方向であって反時計方向に９０°回転した際に偏光分光面の延長面と第２の基板面の延長面が交差する方向に向くときにおける当該直線方向をＸ軸としたとき、赤色用反射型液晶表示素子は、第１の基板側から見て、素子の基準線ベクトルがＸ軸方向から反時計方向に２２５°±１０°となっており、青色用反射型液晶表示素子は、第１の基板側から見て、素子の基準線ベクトルがＸ軸方向から反時計方向に４５°±１０°となっており、緑色用反射型液晶表示素子は、第１の基板側から見て、素子の基準線ベクトルがＸ軸方向から反時計方向に３１５°±１０°となっており、赤色用反射型液晶表示素子からの赤色の変調光は、色合成手段の第１の光学多層膜により反射されて結像レンズ系に入射され、青色用反射型液晶表示素子からの青色の変調光は、色合成手段の第２の光学多層膜により反射されて結像レンズ系に入射され、緑色用反射型液晶表示素子からの緑色の変調光は、色合成手段の第１及び第２の光学多層膜を透過して結像レンズ系に入射されるものである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、ツイストを有する垂直配向反射型液晶表示素子及びワイヤグリッド型偏光ビームスプリッタを組み合わせた投射型表示装置を用いることにより、高いコントラストとディスクリネーションの影響を最小にすることができ、高品質の映像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る投射型表示装置の第２の実施の形態における構成を示す平面図である。
【図２Ａ】位相補償板を用いない場合の基準線ベクトル方位角とコントラストの関係を示したグラフである。
【図２Ｂ】ノーマルツイストタイプの反射型液晶表示素子において、位相補償板を用いない場合の基準線ベクトル方位角とコントラストの関係の詳細を示したグラフである。
【図２Ｃ】リバースツイストタイプの反射型液晶表示素子において、位相補償板を用いない場合の基準線ベクトル方位角とコントラストの関係の詳細を示したグラフである。
【図２Ｄ】ノーマルツイストタイプの反射型液晶表示素子において、位相補償板を用いない場合の２２５°近傍における基準線ベクトル方位角とコントラストの関係の詳細を示したグラフである。
【図３】本発明に係る投射型表示装置の第３の実施の形態における構成を示す平面図である。
【図４】本発明に係る投射型表示装置の第３の実施の形態における構成の他の例を示す平面図である。
【図５】本発明に係る投射型表示装置の第４の実施の形態における構成を示す平面図である。
【図６】本発明に係る投射型表示装置の第４の実施の形態における構成の他の例を示す平面図である。
【図７】本発明に係る投射型表示装置の第５の実施の形態における構成を示す平面図である。
【図８】本発明に係る投射型表示装置の第５の実施の形態における構成の他の例を示す平面図である。
【図９】反射型液晶表示素子のコントラストの測定方法を説明するための斜視図である。
【図１０】ノーマルツイストタイプの反射型液晶表示素子及びリバースツイストタイプの反射型液晶表示素子の角度依存性をシミュレーションした結果を示す図である。
【図１１】反射型液晶表示素子において、リタデーションを変化させ、位相補償板における位相差と光漏れの関係を示したグラフである。
【図１２】図１１の各曲線に基づいて求めた、各曲線の最小値をとる位相補償板の位相差（リターダンス）と液晶層のリタデーションとの関係を示すグラフである。
【図１３】位相補償板を用いた場合の基準線ベクトル方位角とコントラストの関係を示したグラフである。
【図１４】本発明に係る反射型液晶表示素子を適用した投射型表示装置における単色処理部の光学系の概略構成を示す側面図である。
【図１５】反射型液晶表示素子における電圧の非印加状態における垂直配向型液晶の配向状態を示す図である。
【図１６】反射型液晶表示素子における液晶層の液晶配向とＷＧ−ＰＢＳとの関係を示す模式図である（投影線分が反時計方向に２２５°）。
【図１７】反射型液晶表示素子における液晶層の液晶配向とＷＧ−ＰＢＳとの関係を示す模式図である（投影線分が反時計方向に３１５°）。
【図１８Ａ】反射型液晶表示素子における液晶分子の投影線分をアクティブマトリクス基板側に仮定したｘ−ｙ座標上に表して液晶配向条件を説明する図である（ψ＝２２５°）。
【図１８Ｂ】反射型液晶表示素子における液晶分子の投影線分をアクティブマトリクス基板側に仮定したｘ−ｙ座標上に表して液晶配向条件を説明する図である（ψ＝３１５°）。
【図１９Ａ】反射型液晶表示素子において、（アクティブマトリクス基板における隣接画素の電圧差により）ディスクリネーションが発生している状態がＲＧＢ各色で異なる場合にフルカラー表示した例の拡大図である。
【図１９Ｂ】反射型液晶表示素子において、（アクティブマトリクス基板における隣接画素の電圧差により）ディスクリネーションが発生している状態がＲＧＢ各色で同一の場合にフルカラー表示した例の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明に係る投射型表示装置の実施の形態について詳細に説明する。
【００３３】
〔投射型表示装置の構成〕
図１４は、本発明に係る投射型表示装置における単色処理部の光学系の概略構成を示す側面図である。
【００３４】
本発明に係る投射型表示装置は、複数の単色処理部を有し、これら単色処理部を経た単色の変調光を合成することにより、カラー画像を表示することができる。また、本発明に係る投射型表示装置は、単一の単色処理部を備えることにより、単色の画像を表示する投射型表示装置として構成することもできる。
【００３５】
この投射表示装置における単色処理部は、図１４に示すように、反射型液晶表示素子１と、この反射型液晶表示素子１に対して４５°の傾斜角をもって配置されたＷＧ−ＰＢＳ（ワイヤグリッド型偏光ビームスプリッタ）２とを有して構成されている。
【００３６】
反射型液晶表示素子１は、透明電極が形成され照明光が入射される透明な第１の基板である透明基板（「ＣＥ」とも言う）１１と、この透明基板１１と空隙を介して平行に対向配置され画素毎に反射電極及び駆動回路がマトリクス状に配置され透明基板１１を介して入射された照明光を反射して透明基板１１を透して射出させる第２の基板であるアクティブマトリクス基板（「ＩＣ」とも言う）１２と、透明基板１１及びアクティブマトリクス基板１２間に封止され透明基板１１を透して入射された照明光を偏光変調する誘電異方性が負のネマティック液晶からなる液晶層１３とを有して構成されており、第１のツイストタイプ（以下、「ノーマルツイストタイプ」という）、または、第２のツイストタイプ（以下、「リバースツイストタイプ」という）の垂直配向反射型液晶表示素子である。
【００３７】
ＷＧ−ＰＢＳ２は、透明な平板の一主面である偏光分光面上に多数のワイヤグリッド（ＷＧ）２ａが形成されて構成されている。ＷＧ−ＰＢＳ２は、偏光分光面を反射型液晶表示素子１の透明基板１１に対して傾斜させるとともに、ワイヤグリッド２ａを透明基板１１に平行として配置されている。図示しない光源より、このＷＧ−ＰＢＳ２に入射した照明光は、反射型液晶表示素子１への入射光となるＰ偏光成分がＷＧ−ＰＢＳ２を透過し、Ｓ偏光成分はＷＧ−ＰＢＳ２により反射される。ＷＧ−ＰＢＳ２を透過した照明光のＰ偏光成分は、反射型液晶表示素子１に入射する。
【００３８】
反射型液晶表示素子１は、入射した照明光を画像信号に応じて偏光変調して反射する。反射型液晶表示素子１により反射された変調光は、ＷＧ−ＰＢＳ２に戻る。この変調光のうち、変調されたＳ偏光成分のみがＷＧ−ＰＢＳ２により反射され、Ｐ偏光成分は、ＷＧ−ＰＢＳ２を透過して、照明光の入射方向への戻り光となる。ＷＧ−ＰＢＳ２により反射された変調光は、検光子（例えば、偏光板）３を経て、図示しない結像レンズ系に入射され、スクリーンに投射されて結像する。なお、検光子３は、ＷＧ−ＰＢＳ２により反射された各色の画像光から不要な偏光成分を除去するために設置される。この検光子３としては、偏光板の他、ワイヤグリッド偏光板を用いてもよい。
【００３９】
反射型液晶表示素子１において、透明基板１１及びアクティブマトリクス基板１２における液晶層１３側の各表面には、蒸着表面処理方法により、ＳｉＯｘ化合物の配向膜１４，１５が施されており、液晶に所定の配向条件が付与されている。そして、液晶層１３には、誘電異方性が負であるネマティック液晶であって、複屈折率Δｎが光の波長を５５０ｎｍ（緑色）とした場合に０．１５５のものが適用されており、反射型液晶表示素子１は、ノーマリーブラックモードとして使用される。
【００４０】
以下の説明において、液晶分子の配向方向の方位角ψは、図１６乃至図１８Ｂに示すように、液晶分子の長軸方向であって界面（アクティブマトリクス基板１２の表面）から離れる方向に向いたベクトルを、アクティブマトリクス基板１２の主面上に投影した方位が、アクティブマトリクス基板１２上における所定方向に対してなす角度として表記する。そして、アクティブマトリクス基板１２上における所定方向は、ワイヤグリッド２ａをアクティブマトリクス基板１２上へ垂直に投影させた際のアクティブマトリクス基板１２上での直線の方向の内の一の方向であって反時計方向に９０度回転した際に偏光分光面の延長面とアクティブマトリクス基板１２の表面の延長面とが交差する方向に向くときにおける当該直線方向（Ｘ軸）とする。
【００４１】
また、反射型液晶表示素子１の基準線ベクトルを以下の様に定義する。本発明に係る反射型液晶表示素子１は、透明基板１１側から見て、アクティブマトリクス基板１２側の液晶の配向方向が所定の基準線に対して時計回り方向に配向され、透明基板１１側の液晶の配向方向が反時計回り方向に配向されているノーマルツイストタイプ、または、透明基板１１側から見て、アクティブマトリクス基板１２側の液晶の配向方向が所定の基準線に対して反時計回り方向に配向され、透明基板１１側の液晶の配向方向が時計回り方向に配向されているリバースツイストタイプの垂直配向反射型液晶表示素子である。
【００４２】
そこで、上記基準線をベクトル表示した、基準線ベクトルを以下の手順で定義する。
【００４３】
透明基板１１側での液晶の配向を、図１６、図１７で示すベクトル化した投影線分の方向であって、長さが１である単位ベクトルとして定義する。これを、「ＣＥ側の単位ベクトル」と呼ぶ。
【００４４】
一方、図１０の上段に示すように、アクティブマトリクス基板１２側での液晶の配向を、ベクトル化した投影線分の方向であって、長さが１である単位ベクトルとして定義する。これを、「ＩＣ側の単位ベクトル」と呼ぶ。そして、基準線ベクトルとは、ＣＥ側の単位ベクトルとＩＣ側の単位ベクトルとをベクトル合成したベクトルと定義する。
【００４５】
また、基準線ベクトル方位角とは、基準線ベクトルとＸ軸とがＸ軸を基準に反時計回り方向になす角度と定義する。
【００４６】
そして、ノーマルツイストタイプの垂直配向反射型液晶表示素子は、透明基板１１側から見て、アクティブマトリクス基板１２から透明基板１１に向かう回転方向が反時計方向となっているものをいう。つまり、ノーマルツイストタイプの垂直配向反射型液晶表示素子は、透明基板１１側から見て、基準線ベクトルに対して時計回り方向にアクティブマトリクス基板１２側の液晶の配向方向が、反時計回り方向に透明基板１１側の液晶の配向方向が設定されている液晶素子である。
【００４７】
リバースツイストタイプの垂直配向反射型液晶表示素子は、透明基板１１側から見て、アクティブマトリクス基板１２から透明基板１１に向かう回転方向が時計方向となっているものをいう。つまり、リバースツイストタイプの垂直配向反射型液晶表示素子は、透明基板１１側から見て、基準線ベクトルに対して時計回り方向に透明基板１１側の液晶の配向方向が、反時計回り方向にアクティブマトリクス基板１２側の液晶の配向方向が設定されている液晶素子である。
【００４８】
〔第１の実施の形態〕
ここで、本発明に係る投射型表示装置の単色処理部において、偏光板３を通過した変調光（Ｓ偏光）の出力を測定するという各実験を行った。この実験において、反射型液晶表示素子１としては、ノーマルツイストタイプの反射型液晶表示素子と、リバースツイスト」タイプの反射型液晶表示素子とを用いた。
【００４９】
液晶分子のプレチルト角θｐ＝８２°、セル厚ｄ＝２．６μｍ、ツイスト角φ１２０°として設定した。液晶としては、光の波長を５５０ｎｍ（緑色）とした場合に、屈折率Δｎ＝０．１５５のものを採用した。ツイスト角φについては、入射偏光光（Ｐ偏光）の振動方向と角度４５°をなす基準線に対して時計回りと反時計回りにφ／２の角度をなす方向にそれぞれ画素側液晶配向方向と入射側液晶配向方向をとり、それら各方向のなす角度として定義している。
【００５０】
そして、照明光の赤色、青色及び緑色のそれぞれの光（各中心波長は、６２０ｎｍ、４５０ｎｍ、５５０ｎｍ）について、透明基板１１とアクティブマトリクス基板１２の全反射電極との間に印加する電圧を０〜５〔Ｖ〕の範囲で変化させ、その場合におけるＷＧ−ＰＢＳ２での反射光（Ｓ偏光）の光量を測定した。また印加電圧０〔Ｖ〕での黒の明るさと印加電圧５〔Ｖ〕での白の明るさとを測定し、その比（コントラスト）を求めた。これらの測定結果を、図２Ａに示す。図２Ａは、位相補償板を用いない場合の基準線ベクトル方位角とコントラストの関係を示したグラフである。
【００５１】
図２Ａに示すように、ノーマルツイストタイプの反射型液晶表示素子では、素子の基準線ベクトルが反時計方向に２２５°であるときに、他の３つの角度（４５°、１３５°、３１５°）に比べて最も高いコントラストを示す。また、リバースツイストタイプの反射型液晶表示素子では、素子の基準線ベクトルが反時計方向に３１５°であるときに、他の３つの角度（４５°、１３５°、２２５°）に比べて最も高いコントラストを示す。また、図２Ｂ乃至図２Ｄに示すように、それぞれ±１０°の角度範囲において、他の３つの角度よりも高いコントラスト比を確保することができる。すなわち、ノーマルツイストタイプの反射型液晶表示素子では、素子の基準線ベクトルが反時計方向に２２５°±１０°の角度範囲に、リバースツイストタイプの反射型液晶表示素子では、素子の基準線ベクトルが反時計方向に３１５°±１０°の角度範囲に設定することができる。
【００５２】
本発明に係る投射型表示装置において、ノーマルツイストタイプとリバースツイストタイプの反射型液晶表示素子のコントラストの挙動が異なる理由は以下の通りであると考えられる。
【００５３】
垂直配向型液晶分子を用いた液晶表示素子は、垂直に入射する光に対しては高いコントラストが得られるものの、入射光が傾斜してくると、コントラストが低下してしまう。したがって、Ｆ値が小さいレンズを用いた場には、垂直配向型液晶分子の利点である高コントラストが得られないという問題が生ずる。また、前述したように、プレチルトの付与により、初期状態の液晶分子には数度の傾斜が与えられるため、入射光の実質的な傾斜角は、さらに大きいものとなる。
【００５４】
そこで、「ツイストを有する垂直配向反射型液晶表示素子」が考案されている。この反射型液晶表示素子は、斜めから入射する光に対しても高いコントラストが得られる垂直配向型液晶分子を用いた液晶表示素子を提供することを目的として、対向する基板表面に電極を有する一対の基板と、この基板間に封止された垂直配向型液晶分子を含む液晶層と、この垂直配向型液晶分子のプレチルト方向を、一対の基板間でツイストするようにするようにしたものである。
【００５５】
この反射型液晶表示素子においては、ツイストの状況が変われば、コントラストの状況が異なり得る。そこで、ノーマルツイストタイプとリバースツイストタイプのコントラストに関して検討する。
【００５６】
光源からの入射光は、偏光子を介して液晶デバイスに入射され、液晶層を通り、反射電極に達し、ここで反射され、再び液晶層を通って外部に射出される。この射出光を、検光子を介して検出器により測光することにより、コントラストと方位角（面内観察角度）との関係を測定することができる。なお、偏光子の偏光軸と検光子の偏光軸とは、互いにクロスする関係に配置する。入射光は、Ｆ値の小さな光学系を使用したコーンアングルが大きい入射光を想定し、入射角（極角）を約１０度に設定する。方位角は、偏光子の偏光軸とクロスする軸を起点として、面内で０°乃至３６０°回転させることが好ましい。すなわち、光源、偏光子、検光子及び検出器を一纏めにして、反射型液晶表示素子に対して方位角０°乃至３６０°回転させて測定する。
【００５７】
このようにして測定した結果に基づいて、ノーマルツイストタイプの反射型液晶表示素子とリバースツイストタイプの反射型液晶表示素子に対して、視野角特性をシミュレーションする。ここで、本発明の実施の形態における光学系に対応したシミュレーションを行うには、注意すべき点が存在する。すなわち、反射型液晶表示素子を基準として考えた場合には、方位角が変わると、入射光の偏光軸は方位角とともに変化する。一方、本発明において、ノーマルツイストタイプの反射型液晶表示素子とリバースツイストタイプの反射型液晶表示素子の方向依存性を確認する場合には、入射光の偏光ベクトルの方向は、実験装置のＷＧ−ＰＢＳ、アナライザ、反射型液晶表示素子の配置が固定されているため、入射光の偏光ベクトルの方向は一定である。そこで、図９に示すように、方位角によらず入射角の偏光方向は一定、すなわち、ＷＧ−ＰＢＳを透過してくる光の偏光方向に固定する。
【００５８】
シミュレーションを実施した結果、図１０に示すように、ノーマルツイストタイプの反射型液晶表示素子とリバースツイストタイプの反射型液晶表示素子とでは、異なった角度依存性を示した。
【００５９】
そこで、測定系のコントラストを上げる工夫を行って検出感度を拡大し、改めてノーマルツイスト、リバースツイストタイプの各反射型液晶表示素子のそれぞれに対して実験を行った結果、前述したような、ノーマルツイストタイプの反射型液晶表示素子とリバースツイストタイプの反射型液晶表示素子との差異を見いだし、本発明に至ったものである。
【００６０】
〔第２の実施の形態〕
図１は、本発明に係る投射型表示装置の第２の実施の形態における構成を示す平面図である。
【００６１】
本発明に係る投射型表示装置の第２の実施の形態においては、図１に示すように、３組の前述した単色処理部（赤色（Ｒ）用、青色（Ｂ）用及び緑色（Ｇ）用）を備えて構成され、光源からの照明光を複数色の帯域成分に分解する色分解手段を備えている。この色分解手段は、光源からの照明光を光の３原色（赤色（Ｒ）、青色（Ｂ）及び緑色（Ｇ））の帯域成分に分解する。すなわち、光源からの照明光は、コンデンサレンズ５０を介して、第１のダイクロイックミラー５１に入射し、第１及び第３の色成分（赤色（Ｒ）及び緑色（Ｇ））が透過され、第２の色成分（青色（Ｂ））が反射される。
【００６２】
第２の色成分（青色）の照明光は、コンデンサレンズ５３、ミラー５４及びコンデンサレンズ５５を経て、青色用のＷＧ−ＰＢＳ２ｂを介して、青色用反射型液晶表示素子（第２の反射型液晶表示素子）１ｂに入射される。１及び第３の色成分（赤色及び緑色）の照明光は、第２のダイクロイックミラー５２に入射され、第１の色成分（赤色）が透過され、第３の色成分（緑色）が反射される。第１の色成分（赤色）の照明光は、赤色用のＷＧ−ＰＢＳ２ｒを介して、赤色用反射型液晶表示素子（第１の反射型液晶表示素子）１ｒに入射される。第３の色成分（緑色）の照明光は、緑色用のＷＧ−ＰＢＳ２ｇを介して、緑色用反射型液晶表示素子（第３の反射型液晶表示素子）１ｇに入射される。
【００６３】
そして、各色用反射型液晶表示素子１ｒ，１ｂ，１ｇにおいて偏光変調されて反射された変調光は、各色用ＷＧ−ＰＢＳ２ｒ，２ｂ，２ｇにより反射され、光源に戻る光路から分岐されて、対応する検光子３ｒ，３ｂ，３ｇを透過して、各色の変調光を合成する色合成手段４０に入射される。
【００６４】
色合成手段４０としては、例えば、３原色のうちの第１の色（赤色）の光のみを選択的に反射し第２及び第３の色（青色及び緑色）の光を透過させる第１の光学多層膜４０ｒと、３原色のうちの第２の色（青色）の光のみを選択的に反射し第１及び第３の色（赤色及び緑色）の光を透過させる第２の光学多層膜４０ｂとが、垂直に交差されて構成された、いわゆるクロスダイクロイックプリズムを用いることができる。
【００６５】
赤色用反射型液晶表示素子１ｒからの赤色の変調光は、色合成手段４０の第１の光学多層膜４０ｒにより反射されて結像レンズ系５６に入射される。青色用反射型液晶表示素子１ｂからの青色の変調光は、色合成手段４０の第２の光学多層膜４０ｂにより反射されて結像レンズ系５６に入射される。緑色用反射型液晶表示素子１ｇからの緑色の変調光は、色合成手段４０の第１及び第２の光学多層膜４０ｒ，４０ｂを透過して、結像レンズ系５６に入射される。このようにして、色合成手段４０により合成された各色の変調光は、結像レンズ系５６に入射される。この結像レンズ系５６は、色合成手段４０により合成された変調光を、図示しないスクリーン上に結像させ、画像表示を行う。
【００６６】
本発明に係る投射型表示装置の第２の実施の形態においては、各色用反射型液晶表示素子１ｒ，１ｂ，１ｇのうち、ノーマルツイストタイプの反射型液晶表示素子については、透明基板１１側から見て、素子の基準線ベクトルを反時計方向に２２５°±１０°とし、各色用反射型液晶表示素子１ｒ，１ｂ，１ｇのうち、リバースツイストタイプの反射型液晶表示素子については、透明基板１１側から見て、素子の基準線ベクトルを反時計方向に３１５°±１０°とすることにより、高いコントラストの画像を表示することができる。
【００６７】
〔第３の実施の形態〕
図３は、本発明に係る投射型表示装置の第３の実施の形態における構成を示す平面図である。
【００６８】
すなわち、図３に示すように、各色用反射型液晶表示素子１ｒ，１ｂ，１ｇの全てをノーマルツイストタイプの反射型液晶表示素子とし、各色用反射型液晶表示素子１ｒ，１ｂ，１ｇにおける基準線ベクトルを、透明基板１１側から見て反時計方向に２２５°±１０°とすることが好ましい。
【００６９】
図４は、本発明に係る投射型表示装置の第３の実施の形態における構成の他の例を示す平面図である。
【００７０】
図４に示すように、各色用反射型液晶表示素子１ｒ，１ｂ，１ｇの全てをリバースツイストタイプの反射型液晶表示素とし、各色用反射型液晶表示素子１ｒ，１ｂ，１ｇにおける基準線ベクトルを、透明基板１１側から見て反時計方向に３１５°±１０°とすることが好ましい。
【００７１】
〔第４の実施の形態〕
図５は、本発明に係る投射型表示装置の第４の実施の形態における構成を示す平面図である。
【００７２】
本発明に係る投射型表示装置の第４の実施の形態においても、各色用反射型液晶表示素子１ｒ，１ｂ，１ｇのうち、ノーマルツイストタイプの反射型液晶表示素子については、透明基板１１側から見て、素子の基準線ベクトルを反時計方向に２２５°±１０°とし、各色用反射型液晶表示素子１ｒ，１ｂ，１ｇのうち、リバースツイストタイプの反射型液晶表示素子については、透明基板１１側から見て、素子の基準線ベクトルを反時計方向に３１５°±１０°とすることにより、高いコントラストの画像を表示することができる。
【００７３】
すなわち、この投射型表示装置においては、各色用反射型液晶表示素子１ｒ，１ｂ，１ｇは、赤色（第１の色）の照明光が入射されるリバースツイストタイプの赤色用反射型液晶表示素子１ｒと、青色（第２の色）の照明光が入射されるリバースツイストタイプの青色用反射型液晶表示素子１ｂと、緑色（第３の色）の照明光が入射されるノーマルツイストタイプの緑色用反射型液晶表示素子１ｇとからなる。
【００７４】
赤色用反射型液晶表示素子１ｒ（リバースツイストタイプ）は、透明基板１１側から見て、素子の基準線ベクトルが反時計方向に３１５°±１０°となっており、青色用反射型液晶表示素子１ｂ（リバースツイストタイプ）は、透明基板１１側から見て、素子の基準線ベクトルが反時計方向に３１５°±１０°となっており、緑色用反射型液晶表示素子１ｇ（ノーマルツイストタイプ）は、透明基板１１側から見て、素子の基準線ベクトルが反時計方向に２２５°±１０°となっている。
【００７５】
この投射型表示装置においては、各色用反射型液晶表示素子１ｒ，１ｂ，１ｇは、コントラストについては最大の条件となっており、かつ、赤色及び緑色の２色については、合成された画面上において、透明基板１１側の液晶配向方向（ＣＥ側の単位ベクトルの方向、以下、図３乃至図８では単に「ＣＥ」と略記する。）及びアクティブマトリクス基板１２側の液晶配向方向（ＩＣ側の単位ベクトルの方向、以下、図３乃至図８では単に「ＩＣ」と略記する。）が一致している。
【００７６】
すなわち、この投射型表示装置においては、コントラストが高く、かつ、ディスクリネーションの不具合が顕著に改善された画像を表示することができる。
【００７７】
ここで、青色用反射型液晶表示素子１ｂは、一般にディスクリネーションに対する影響が少ないため、透明基板１１側から見て、素子の基準線ベクトルが反時計方向に２２５°±１０°であるノーマルツイストタイプであっても良い。
【００７８】
図６は、本発明に係る投射型表示装置の第４の実施の形態における構成の他の例を示す平面図である。
【００７９】
この投射型表示装置においては、各色用反射型液晶表示素子は、赤色（第１の色）の照明光が入射されるノーマルツイストタイプの赤色用反射型液晶表示素子１ｒと、青色（第２の色）の照明光が入射されるノーマルツイストタイプの青色用反射型液晶表示素子１ｂと、緑色（第３の色）の照明光が入射されるリバースツイストタイプの緑色用反射型液晶表示素子１ｇとからなる。
【００８０】
赤色用反射型液晶表示素子１ｒ（ノーマルツイストタイプ）は、透明基板１１側から見て、素子の基準線ベクトルが反時計方向に２２５°±１０°となっており、青色用反射型液晶表示素子１ｂ（ノーマルツイストタイプ）は、透明基板１１側から見て、素子の基準線ベクトルが反時計方向に２２５°±１０°となっており、緑色用反射型液晶表示素子１ｇ（リバースツイストタイプ）は、透明基板１１側から見て、素子の基準線ベクトルが反時計方向に３１５°±１０°となっている。
【００８１】
この投射型表示装置においても、各色用反射型液晶表示素子１ｒ，１ｂ，１ｇは、コントラストについては最大の条件となっており、かつ、赤色及び緑色の２色については、合成された画面上において、透明基板１１側の液晶配向方向（ＣＥ側の単位ベクトルの方向）及びアクティブマトリクス基板１２側の液晶配向方向（ＩＣ側の単位ベクトルの方向）が一致している。
【００８２】
すなわち、この投射型表示装置においては、コントラストが高く、かつ、ディスクリネーションの不具合が顕著に改善された画像を表示することができる。
【００８３】
ここで、青色用反射型液晶表示素子１ｂは、一般にディスクリネーションに対する影響が少ないため、透明基板１１側から見て、素子の基準線ベクトルが反時計方向に３１５°±１０°であるリバースツイストタイプであっても良い。
【００８４】
〔第５の実施の形態〕
図７は、本発明に係る投射型表示装置の第５の実施の形態における構成を示す平面図である。
【００８５】
この投射型表示装置においては、各色用反射型液晶表示素子は、赤色（第１の色）の照明光が入射されるリバースツイストタイプの赤色用反射型液晶表示素子１ｒと、青色（第２の色）の照明光が入射されるリバースツイストタイプの青色用反射型液晶表示素子１ｂと、緑色（第３の色）の照明光が入射されるノーマルツイストタイプの緑色用反射型液晶表示素子１ｇとからなる。
【００８６】
赤色用反射型液晶表示素子１ｒ（リバースツイストタイプ）は、透明基板１１側から見て、素子の基準線ベクトルが反時計方向に３１５°±１０°となっており、青色用反射型液晶表示素子１ｂ（リバースツイストタイプ）は、透明基板１１側から見て、素子の基準線ベクトルが反時計方向に１３５°±１０°となっており、緑色用反射型液晶表示素子１ｇ（ノーマルツイストタイプ）は、透明基板１１側から見て、素子の基準線ベクトルが反時計方向に２２５°±１０°となっている。
【００８７】
図８は、本発明に係る投射型表示装置の第５の実施の形態における構成の他の例を示す平面図である。
【００８８】
この投射型表示装置においては、各色用反射型液晶表示素子は、赤色（第１の色）の照明光が入射されるノーマルツイストタイプの赤色用反射型液晶表示素子１ｒと、青色（第２の色）の照明光が入射されるノーマルツイストタイプの青色用反射型液晶表示素子１ｂと、緑色（第３の色）の照明光が入射されるリバースツイストタイプの緑色用反射型液晶表示素子１ｇとからなる。
【００８９】
赤色用反射型液晶表示素子１ｒ（ノーマルツイストタイプ）は、透明基板１１側から見て、素子の基準線ベクトルが反時計方向に２２５°±１０°となっており、青色用反射型液晶表示素子１ｂ（ノーマルツイストタイプ）は、透明基板１１側から見て、素子の基準線ベクトルが反時計方向に４５°となっており、緑色用反射型液晶表示素子１ｇ（リバースツイストタイプ）は、透明基板１１側から見て、素子の基準線ベクトルが反時計方向に３１５°±１０°となっている。
【００９０】
この投射型表示装置においては、赤色、青色及び緑色の各色について、合成された画面上において、透明基板１１側の液晶配向方向（ＣＥ側の単位ベクトルの方向）及びアクティブマトリクス基板１２側の液晶配向方向（ＩＣ側の単位ベクトルの方向）が一致している。
【００９１】
すなわち、この投射型表示装置においては、青色についてはコントラストが最大の条件ではないが、青色は画面のコントラストに対する寄与が３色中最も少ないので、画面全体のコントラスト劣化を最小限に抑えつつ、かつ、ディスクリネーションの不具合がほぼ完全に除去された画像を表示することができる。
【００９２】
以上の実施の形態は、液晶層のツイスト角φを１２０°、セル厚を２．６μｍとした場合について説明したが、ツイスト角φは、１１０°〜１３０°の範囲とすることが可能である。
【００９３】
例えば、照明光の波長λを５５０ｎｍとした場合に、液晶としては、屈折率Δｎ＝０．１３２のものを採用し、液晶分子のプレチルト角θｐ＝８２°、セル厚ｄをパラメータとして２．６μｍ〜４．０μｍの範囲でツイスト角φを１００°〜１５０°の範囲で変化させ、印加電圧０〔Ｖ〕での黒の明るさと印加電圧５〔Ｖ〕での白の明るさとを測定し、それらの比を求めると、セル厚ｄが変化しても黒レベルは常にツイスト角φ＝１２０°で最小になり、また、ツイスト角φ＝１１０°〜１３０°の範囲では比較的良好な黒レベルになる。また、セル厚ｄが２．６μｍ以下の場合には、白の明るさが減少してコントラストが低下した。セル厚ｄが４．０μｍ以上の場合には、液晶の応答速度の低下やディスクリネーションの増加により、画像品位が低下した。
【００９４】
また、照明光の波長λを５５０ｎｍとした場合に、液晶としては、屈折率Δｎ＝０．０８５のものを採用し、液晶分子のプレチルト角θｐ＝８２°、セル厚ｄをパラメータとして１μｍ〜２．６μｍの範囲で０．２μｍずつ変化させて選択したそれぞれの条件で、ツイスト角φを１００°〜１５０°の範囲で変化させ、印加電圧０〔Ｖ〕での黒の明るさと印加電圧５〔Ｖ〕での白の明るさとを測定し、それらの比を求めると、セル厚ｄが変化しても黒レベルは常にツイスト角φ＝１２０°で最小になり、また、このツイスト角φ＝１１０°〜１３０°の範囲では比較的良好な黒レベルになった。また、セル厚ｄが１μｍ以下の場合には、白の明るさが減少してコントラストが低下した。セル厚ｄが２．６μｍ以上の場合には、液晶の応答速度の低下やディスクリネーションの増加により、画像品位が低下した。
【００９５】
以上の結果から、セル厚は、２．６μｍに限定されるわけではなく、１μｍ〜４μｍの範囲で使用することができ、より望ましくは、１．４μｍ〜３．５μｍが望ましい。
【００９６】
〔ディスクリネーションについて〕
第４の実施の形態においては、２色について合成された画面上において、透明基板１１側の液晶配向方向（ＣＥ側の単位ベクトルの方向）及びアクティブマトリクス基板１２側の液晶配向方向（ＩＣ側の単位ベクトルの方向）が一致している。
【００９７】
また、第５の実施の形態においては、３色について合成された画面上において、透明基板１１側の液晶配向方向（ＣＥ側の単位ベクトルの方向）及びアクティブマトリクス基板１２側の液晶配向方向（ＩＣ側の単位ベクトルの方向）が一致している。
【００９８】
以下、本発明に係る投射型表示装置におけるディスクリネーションについて考察する。
【００９９】
一般的に考察すると、垂直配向液晶は、コントラスト面では非常に有利であるが、ディスクリネーションの問題がある。これは、平行であって対向に配置された基板間に液晶を垂直配向させただけでは、電界を印加すると液晶が様々な方位角方向に傾いていくため、配向の不連続な部分（ディスクリネーション）がランダムに生じて、均一な表示が得られないという現象である。この現象を緩和させるためには、完全な垂直配向から数度プレチルトを付けて配向させる方法が採用されている。
【０１００】
従来、赤色、青色及び緑色を合成した３色の画面において、液晶分子の長軸をアクティブマトリクス基板上に投影させた線分（投影線分）の方向を合致させておけば、ディスクリネーションによる不具合が解決されると思われた。しかしながら、「ツイストを有する垂直配向反射型液晶表示素子」においては、各色用の反射型液晶表示素子の基準線ベクトルを画面上で合致させても、ディスクリネーションによる不具合は完全には解決されず、さらに高品質の画像を表示するには、不十分であった。
【０１０１】
ところで、本発明においては、反射型液晶表示素子における各液晶分子には、前述したような、液晶配向条件が付与されている。ここで、対向する透明基板１１及びアクティブマトリクス基板１２においては、その表面状態が異なるため、各々に適した配向条件が必要となってくる。そのため、液晶分子の配向規制力は、対向する基板近傍で同一ではなく、また、そのプレチルト角も異なることが多い。
【０１０２】
そして、ディスクリネーションの発生方向は、液晶分子の傾き方位と相関があり、その発生量は、付与するプレチルト角に強く影響を受ける。本発明においては、垂直配向型液晶分子を透明基板１１及びアクティブマトリクス基板１２間でツイストすることにより高いコントラストを得ているが、前述のような配向規制力、プレチルト角の差が各基板１１，１２間で存在する場合には、液晶分子のツイスト状態は、基準軸に対して対称ではなくなる。
【０１０３】
これら液晶セル内の非対称性により、ディスクリネーションの発生にも差が生じることとなる。例えば、アクティブマトリクス基板１２側の液晶配向方向（ＩＣ側の単位ベクトルの方向）がＸ軸、透明基板１１側の液晶配向方向（ＣＥ側の単位ベクトルの方向）がＹ軸方向への配向となっている場合には、画素のＸ軸方向とＹ軸方向とで、ディスクリネーションの発生量に差が生じることとなる。
【０１０４】
スクリーンへの投射画面上で、これらアクティブマトリクス基板１２側及び透明基板１１側の配向方向が赤色、青色及び緑色の各色で揃っていない場合には、前述のディスクリネーション発生量の差から、白を背景として黒の斜め線などを表示したときに、図１９Ａに示すように、色付きが認められることとなる。
【０１０５】
本発明に係る投射型表示装置の第４及び第５の形態においては、２色について、特に、第５の実施の形態においては、赤色、青色及び緑色の各色について、合成された画面上において、透明基板１１側の液晶配向方向（ＣＥ側の単位ベクトルの方向）及びアクティブマトリクス基板１２側の液晶配向方向（ＩＣ側の単位ベクトルの方向）が一致しているので、ディスクリネーションによる色付きの不具合を、図１９Ｂに示すように、ほぼ完全に解消したものである。
【０１０６】
ところで、ＷＧ−ＰＢＳ２と反射型液晶表示素子１との間には、必要に応じて、位相補償器として位相補償板１６を挿入してもよい。位相補償板１６には、例えば、面内方向の屈折率ｎｘ＝ｎｙよりも膜厚方向の屈折率ｎｚが小さいもの（具体的には、ｎｘ＝ｎｙ＝１．５２２５、ｎｚ＝１．５１５８６）を用いることができる。これは、位相補償板１６の面に対して垂直な膜厚方向の屈折率を面内方向の屈折率以下に設定した、いわゆるＣプレートと呼ばれる位相補償板である。Ｃプレートは、面内の互いに直交する主屈折率をｎｘ，ｎｙ、厚さ方向の主屈折率をｎｚとしたとき、ｎｘ＝ｎｙ≧ｎｚという条件を満たす位相補償板であると定義される。
【０１０７】
同様に、図３乃至図８に示した投射型表示装置においては、前述した位相補償板１６を各色用の単色処理部のそれぞれに、必要に応じて配置してもよい。すなわち、各色用の反射型液晶表示素子１ｒ，１ｂ，１ｇと各色用の各色用ＷＧ−ＰＢＳ２ｒ，２ｂ，２ｇとの間にそれぞれ各色用の位相補償板１６を配置して位相補償することにより、表示画像のコントラストが更に向上する。
【０１０８】
これら位相補償板１６は、膜厚方向の屈折率が面内方向の屈折率以下となっており、いわゆるＣプレートとして形成されている。Ｃプレートは、面内の互いに直交する主屈折率をｎｘ，ｎｙとし、膜厚方向の主屈折率をｎｚとしたとき、ｎｘ＝ｎｙ≧ｎｚという条件を満たす位相補償板である。なお、ここではｎｘ＝ｎｙとしているが、多少のばらつき（誤差）を有しており、ｎｘとｎｙとが実質的に同じ値であるということである。
【０１０９】
各色用位相補償板１６は、各波長帯域に最適な位相差を補償するように、位相差が予め与えられている。各色用位相補償板１６と空気との界面（位相補償板１６の表面）には、減反射コーティングが施され、反射光が極力減らされている。
【０１１０】
Ｃプレートを挿入する場合には、液晶の複屈折率Δｎとセル厚ｄとの積であるリタデーション（セル厚ｄの液晶層１３を光が通る際に生じるリタデーション）Δｎ・ｄは、０．５ｎｍ以下が望ましい。また、光出力は、液晶の複屈折率Δｎやセル厚ｄによらずに、ツイスト角φ＝１２０°で最小となる。
【０１１１】
これに対し、位相補償板１６の位相差は、図１１に示すように、光漏れが極小値を取る値がリタデーションΔｎ・ｄ、すなわち、複屈折率Δｎやセル厚ｄによって異なる。図１１は、複屈折率Δｎ＝０．１４３の液晶を用いて、コーンアングルを１２°に設定した条件で、セル厚ｄをパラメータにして、リタデーションΔｎ・ｄを変化させ、位相補償板１６における位相差Ｒｔｈと光漏れの関係を示した図である。
【０１１２】
図１１の各曲線の最小値をとる位相補償板１６の位相差（リターダンス）をＲｔｈで表すと、液晶層１３のリタデーションΔｎ・ｄと位相補償板１６の位相差Ｒｔｈとの関係は、図１２に示すように、リタデーションΔｎ・ｄが２００ｎｍのとき、最適な位相補償板１６の位相差Ｒｔｈは、１７９ｎｍとなる。また、リタデーションΔｎ・ｄが５００ｎｍのとき、最適な位相補償板１６の位相差Ｒｔｈは、４４５ｎｍとなる。しかしながら、実際のシステムでは、液晶層１３と位相補償板１６の特性にはばらつきがあるため、リタデーションΔｎ・ｄが２００ｎｍ乃至５００ｎｍであるときには、最適な位相補償板１６の位相差Ｒｔｈは、１５０ｎｍ乃至５００ｎｍ程度とすることが必要となる。さらに、リタデーションΔｎ・ｄが３００ｎｍ乃至４００ｎｍのときには、最適な位相補償板１６の位相差Ｒｔｈは、２５０ｎｍ乃至４００ｎｍ程度となる。
【０１１３】
具体的には、例えば、液晶層１３の屈折率Δｎ＝０．１４３、液晶層１３の厚さ１．４μｍとすると、リタデーションΔｎ・ｄ＝２００ｎｍであり、最適な位相補償板１６の位相差Ｒｔｈは、約１７９ｎｍである。また、液晶層１３の屈折率Δｎ＝０．１４３、液晶層１３の厚さ２．１μｍとすると、リタデーションΔｎ・ｄ＝３００ｎｍであり、最適な位相補償板１６の位相差Ｒｔｈは、約２６６ｎｍである。また、液晶層１３の屈折率Δｎ＝０．１４３、液晶層１３の厚さ２．４４μｍとすると、リタデーションΔｎ・ｄ＝３５０ｎｍであり、最適な位相補償板１６の位相差Ｒｔｈは、約３１２ｎｍである。また、液晶層１３の屈折率Δｎ＝０．１４３、液晶層１３の厚さ２．７９μｍとすると、リタデーションΔｎ・ｄ＝４００ｎｍであり、最適な位相補償板１６の位相差Ｒｔｈは、約３５９ｎｍである。
【０１１４】
以上のように、液晶層１３の複屈折率Δｎもパラメータとして選択可能であり、液晶層１３の複屈折率Δｎ及びセル厚ｄによってリタデーションΔｎ・ｄが変化するので、これに最適な位相補償板１６を用いることによって、画像のコントラストをさらに向上させることができる。
【０１１５】
図１３は、位相補償板を用いた場合の基準線ベクトル方位角とコントラストの関係を示したグラフである。
【０１１６】
この位相補償板（Ｃプレート）１６を挿入した場合には、図１３に示すように、表示画像のコントラスト比は、数倍乃至１０倍程度増大するが、この場合であっても、基準線ベクトル方位角とコントラストとの関係は、前述した通りである。
【０１１７】
また、液晶層１３におけるツイスト角φは、１１０°乃至１３０°の範囲とすることができる。液晶のとしては、光の波長を５５０ｎｍ（緑色）とした場合に、屈折率Δｎ＝０．１３２のものや、Δｎ＝０．０８５のものも採用することができる。
尚、本実施形態においては、光源からの光を色分解手段にて３原色の帯域成分に分解した場合について説明したが、Ｒ用，Ｇ用及びＢ用の３つのＬＥＤ又はレーザー光源からの光を、それぞれのワイヤグリッドに照明するようにしてもよい
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明は、反射型液晶表示素子を用いて構成された投射型表示装置に適用され、特に、表示画像のコントラストを高くするとともに、ディスクリネーションによる表示画像の品質低下を防止することができる投射型表示装置に適用される。
【符号の説明】
【０１１９】
１ｒ  赤色用反射型液晶表示素子
１ｂ  青色用反射型液晶表示素子
１ｇ  緑色用反射型液晶表示素子
２    ＷＧ−ＰＢＳ
１１    透明基板
１２    アクティブマトリクス基板
１３    液晶層
４０    色合成手段
５１    第１のダイクロイックミラー
５２    第２のダイクロイックミラー
５６    結像レンズ系
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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