(57)【要約】【課題】斜方蒸着された位相差補償素子を用いた場合でも、位相差補償素子での水分の吸着等の影響を受けにくい液晶装置、および電子機器を提供すること。【解決手段】液晶装置１００は、素子基板１０（第１基板）と対向基板２０（第２基板）との間に液晶層８０を備えた液晶パネル１００ｐと、素子基板１０の対向基板２０とは反対側の面に重ねて配置された透光性基板１８とを有している。透光性基板１８の液晶パネル１００ｐとは反対側の基板面１８０には、斜方蒸着膜からなる第１位相差補償素子３０および第２位相差補償素子４０を含む光学補償層６０が一体に積層されている。平面視において、液晶分子の配向方向Ｐは、第１位相差補償素子３０の斜方蒸着方向（第１方向Ｄ３０）と第２位相差補償素子４０の斜方蒸着方向（第２方向Ｄ４０）との間の方向である。【選択図】図３
2018072579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と第２基板との間に液晶層を備えた液晶パネルと、
前記第１基板の前記第２基板とは反対側の面に重ねて配置された第１透光性基板と、
前記第１透光性基板の前記液晶パネルとは反対側の面に一体に積層された光学補償層と、
を有し、
前記光学補償層は、前記第１透光性基板の基板面に対して斜め方向に傾いた柱状体の集合体層からなる位相差補償素子を含む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、
前記液晶層に用いた液晶分子は、プレチルトを有するように配向され、
前記光学補償層は、前記位相差補償素子として、前記液晶パネルの面に垂直な方向から見た平面視において前記柱状体が第１方向に長軸方向を向けた第１位相差補償素子と、前記平面視において前記柱状体が前記第１方向に対して交差する第２方向に長軸方向を向けた第２位相差補償素子と、を含み、
前記平面視において、前記液晶分子の配向方向は、前記第１方向と前記第２方向との間の方向であることを特徴とすることを特徴とする液晶装置。
【請求項３】
請求項２に記載の液晶装置において、
前記光学補償層は、前記第１透光性基板の基板面に対して垂直な柱状体の集合体層からなる第３位相差補償素子を含むことを特徴とする液晶装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の液晶装置において、
前記光学補償層に対して前記液晶パネルとは反対側に反射防止膜が積層されていることを特徴とする液晶装置。
【請求項５】
請求項２から４までの何れか一項に記載の液晶装置において、
前記第２基板の前記第１基板とは反対側の面には、第２透光性基板が重ねて配置され、
前記第１基板および前記第２基板のうちの一方の基板は、前記他方の基板側の面に透光性の画素電極が設けられた素子基板であり、前記他方の基板は、前記一方の基板側の面に透光性の共通電極が設けられた対向基板であることを特徴とする液晶装置。
【請求項６】
請求項２から４までの何れか一項に記載の液晶装置において、
前記第２基板の前記第１基板とは反対側の面には、第２透光性基板が重ねて配置され、
前記第１基板は、前記第２基板側の面に透光性の画素電極が設けられた素子基板であり、
前記第２基板は、前記第１基板側の面に透光性の共通電極と、前記共通電極に対して前記第１基板とは反対側で前記画素電極と前記平面視で重なるレンズが形成された対向基板であることを特徴とする液晶装置。
【請求項７】
請求項２から４までの何れか一項に記載の液晶装置において、
前記第１基板は、前記第２基板側の面に透光性の共通電極が設けられた対向基板であり、
前記第２基板は、前記第１基板側の面に反射性の画素電極が設けられた素子基板であることを特徴とする液晶装置。
【請求項８】
請求項１から７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、位相差補償層が設けられた液晶装置、および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
投射型表示装置のライトバルブ等として用いられる液晶装置のうち、例えば、ＶＡモードの液晶装置では、液晶層に電圧を印加しない状態で液晶分子が略垂直配向するように構成される。このため、液晶層に電圧を印加していない状態（無電圧状態）では、ＶＡモードの液晶装置に対して正面方向から入射した光を適正に変調することができるので、高いコントラストを実現できることができる。一方、ＶＡモードの液晶装置は、正面方向から入射した光については適正に変調することができるが、斜め方向から入射した光については、液晶分子の傾きの影響を受けて、コントラストの低下や中間階調色を表示した際の明るさが逆転する階調反転現象が起きる等、表示特性が悪化してしまう。そこで、位相差補償素子を液晶パネルに設けた構造が提案されている。
【０００３】
例えば、液晶パネルに対して、平面視で第１方向から斜方蒸着された第１位相差補償素子、および平面視で第２方向から斜方蒸着された第２位相差補償素子を設け、平面視において、液晶分子の配向方向が、第１方向と第２方向との間に位置させる構成が提案されている（特許文献１参照）。その際、第１位相差補償素子および第２位相差補償素子は各々、別の透光性基板に形成されており、２枚の透光性基板は各々、第１位相差補償素子および第２位相差補償素子が形成されている面を液晶パネルに向けて重ねて配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１８０４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
斜方蒸着された第１位相差補償素子および第２位相差補償素子は水分等を吸着しやすい。このため、第１位相差補償素子および第２位相差補償素子が透光性基板で覆われていると、第１位相差補償素子および第２位相差補償素子における水分の分布に起因して正面位相差が変動しやすいという問題点がある。また、透光性基板において第１位相差補償素子および第２位相差補償素子が形成された面を接着剤で貼付すると、接着剤に含まれる溶剤の吸着に起因して正面位相差が変動しやすいという問題点がある。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、斜方蒸着された位相差補償素子を用いた場合でも、位相差補償素子での水分の吸着等の影響を受けにくい液晶装置、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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る液晶装置は、第１基板と第２基板との間に液晶層を備えた液晶パネルと、前記第１基板の前記第２基板とは反対側の面に重ねて配置された第１透光性基板と、前記第１透光性基板の前記液晶パネルとは反対側の面に一体に積層された光学補償層と、を有し、前記光学補償層は、前記第１透光性基板の基板面に対して斜め方向に傾いた柱状体の集合体層からなる位相差補償素子を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明では、第１透光性基板の液晶パネルとは反対側の面に光学補償層が設けられ、かかる光学補償層は、第１透光性基板の基板面に対して斜め方向に傾いた柱状体の集合体層（斜方蒸着膜）からなる位相差補償素子を含んでいる。このため、位相差補償素子が透光性基板で覆われていないため、位相差補償素子が水分を吸着した場合で、水分の脱離がスムーズに進行する。このため、斜方蒸着された位相差補償素子を用いた場合でも、位相差補償素子での水分の吸着の影響を受けにくい。
【０００９】
本発明において、前記液晶層に用いた液晶分子は、プレチルトを有するように配向され、前記光学補償層は、前記位相差補償素子として、前記液晶パネルの面に垂直な方向から見た平面視において前記柱状体が第１方向に長軸方向を向けた第１位相差補償素子と、前記平面視において前記柱状体が前記第１方向に対して交差する第２方向に長軸方向を向けた第２位相差補償素子と、を含み、前記平面視において、前記液晶分子の配向方向は、前記第１方向と前記第２方向との間の方向である態様を採用することができる。かかる態様によれば、液晶分子のプレチルトに起因する位相差を補償することができるので、コントラストの低下や中間階調色を表示した際の明るさが逆転する階調反転現象が発生しにくい。
【００１０】
本発明において、前記光学補償層は、前記第１透光性基板の基板面に対して垂直な柱状体の集合体層からなる第３位相差補償素子を含む態様を採用することができる。かかる態様によれば、液晶分子のプレチルトに起因する位相差をより適正に補償することができるので、コントラストの低下や中間階調色を表示した際の明るさが逆転する階調反転現象が発生しにくい。
【００１１】
本発明において、前記光学補償層に対して前記液晶パネルとは反対側に反射防止膜が積層されている態様を採用することができる。かかる態様によれば、光学補償層と空気との界面での反射を抑制することができる。
【００１２】
本発明において、前記第２基板の前記第１基板とは反対側の面には、第２透光性基板が重ねて配置され、前記第１基板および前記第２基板のうちの一方の基板は、前記他方の基板側の面に透光性の画素電極が設けられた素子基板であり、前記他方の基板は、前記一方の基板側の面に透光性の共通電極が設けられた対向基板である態様を採用することができる。
【００１３】
本発明において、前記第２基板の前記第１基板とは反対側の面には、第２透光性基板が重ねて配置され、前記第１基板は、前記第２基板側の面に透光性の画素電極が設けられた素子基板であり、前記第２基板は、前記第１基板側の面に透光性の共通電極と、前記共通電極に対して前記第１基板とは反対側で前記画素電極と前記平面視で重なるレンズが形成された対向基板である態様を採用することができる。
【００１４】
本発明において、前記第１基板は、前記第２基板側の面に透光性の共通電極が設けられた対向基板であり、前記第２基板は、前記第１基板側の面に反射性の画素電極が設けられた素子基板である態様を採用してもよい。
【００１５】
本発明に係る液晶装置は、携帯電話機やモバイルコンピューター、投射型表示装置等の電子機器に用いることができる。これらの電子機器のうち、投射型表示装置は、液晶装置に光を供給するための光源と、液晶装置によって光変調された光を投射する投射光学系とを備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る液晶装置の一態様を示す平面図である。
【図２】図１に示す液晶装置のＨ−Ｈ′断面図である。
【図３】図１に示す液晶装置に用いた液晶分子等の説明図である。
【図４】図１に示す液晶装置に用いた位相差補償素子の説明図である。
【図５】図４に示す第１位相差補償素子および第２位相差補償素子の平面的な構成を示す説明図である。
【図６】図４に示す第１位相差補償素子および第２位相差補償素子の立体的な構成を示す説明図である。
【図７】図４に示す第１位相差補償素子、第２位相差補償素子および第３位相差補償素子の屈折率異方性を合成した結果を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る液晶装置の一態様を示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る液晶装置の一態様を示す断面図である。
【図１０】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）の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。また、以下の説明において、「平面視」とは液晶パネル１００ｐの表示面に対して垂直な方向からみた様子を意味する。また、以下の説明では、光軸等の方向や向きを説明するにあたって、液晶パネル１００ｐを対向基板２０側からみたときに液晶パネル１００ｐにフレキシブル配線基板１０５が接続している側を時計の６時方向とし、液晶パネル１００ｐにフレキシブル配線基板１０５が接続している側とは反対側を時計の０時方向とし、右方向を時計の３時方向とし、左方向を時計の９時方向として説明する。
【００１８】
［実施の形態１］
（液晶装置の構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る液晶装置１００の一態様を示す平面図であり、液晶相違１００を対向基板２０側からみた様子を示してある。図２は、図１に示す液晶装置１００のＨ−Ｈ′断面図である。なお、図１には、図２に示す透光性基板２８（第２透光性基板）の図示を省略してある。
【００１９】
本形態の液晶装置１００では、素子基板１０が本発明の「第１基板」に相当し、対向基板２０が本発明の「第２基板」に相当する。従って、素子基板１０側の透光性基板１８は本発明の「第１透光性基板」に相当し、対向基板２０側の透光性基板２８は本発明の「第２透光性基板」に相当する。
【００２０】
図１および図２に示すように、液晶装置１００は、素子基板１０（第１基板）と対向基板２０（第２基板）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を備えており、かかる液晶パネル１００ｐにおいて、素子基板１０と対向基板２０とが対向している。シール材１０７は対向基板２０の外縁に沿うように枠状に設けられており、素子基板１０と対向基板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としての液晶層が配置されている。
【００２１】
素子基板１０および対向基板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。
【００２２】
素子基板１０の基体は、石英やガラス等からなる透光性の基板１９である。基板１９の対向基板２０側の面（一方面１０ｓ）側において、表示領域１０ａの外側には、素子基板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、素子基板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。
【００２３】
素子基板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に対して対向基板２０側には配向膜１６が形成されており、画素電極９ａは、配向膜１６によって覆われている。従って、素子基板１０では、画素電極９ａおよび配向膜１６が順に積層されている。
【００２４】
対向基板２０の基体は、石英やガラス等からなる透光性の基板２９である。基板２９の素子基板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に対して素子基板１０側には配向膜２６が形成されている。従って、対向基板２０では、共通電極２１および配向膜２６が順に積層されている。共通電極２１は、対向基板２０の略全面に形成されている。共通電極２１に対して素子基板１０とは反対側には、金属または金属化合物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、素子基板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。
【００２５】
素子基板１０には、シール材１０７より外側において対向基板２０の角部分と重なる領域に、素子基板１０と対向基板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、対向基板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、素子基板１０側に電気的に接続されている。このため、共通電極２１は、素子基板１０の側から共通電位が印加されている。
【００２６】
本形態の液晶装置１００において、画素電極９ａおよび共通電極２１がＩＴＯ膜等の透光性導電層により形成されており、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、素子基板１０および対向基板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、対向基板２０から入射した光が素子基板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。
【００２７】
ここで、液晶装置１００を後述する投射型表示装置のライトバルブ等として使用される場合、図２に示すように、素子基板１０の対向基板２０とは反対側の他方面１０ｔには、防塵用に透光性基板１８が接着剤１５等によって固定されている。また、対向基板２０の素子基板１０とは反対側の他方面２０ｔにも、防塵用の透光性基板２８が接着剤２５等によって固定されている。従って、液晶パネル１００ｐに直接、塵等が付着することがないので、塵が画像に映り込むことを抑制することができる。さらに、後述するように、透光性基板１８（第１透光性基板）には、液晶パネル１００ｐとは反対側の基板面に光学補償層６０が一体に積層されている。従って、光学補償層６０は、透光性基板１８等で覆われていないため、水分等の脱離がスムーズに進行する構成となっている。
【００２８】
（対向基板２０側のレンズ２４の構成）
素子基板１０の一方面１０ｓ側には、データ線等からなる遮光層や画素スイッチング素子が形成されており、遮光層や画素スイッチング素子は光を透過しない。このため、素子基板１０では、画素電極９ａと平面視で重なる領域のうち、遮光層や画素スイッチング素子と平面視で重なる領域や、隣り合う画素電極９ａに挟まれた領域と平面視で重なる領域は、光を透過しない遮光領域になっている。これに対して、画素電極９ａと平面視で重なる領域のうち、遮光層や画素スイッチング素子と平面視で重ならない領域は光を透過する開口領域（透光領域）になっている。従って、開口領域を透過した光のみが画像の表示に寄与し、遮光領域に向かう光は、画像の表示に寄与しない。
【００２９】
そこで、対向基板２０には、複数の画素電極９ａの各々に対して平面視で１対１の関係をもって重なる複数のレンズ２４が形成されており、レンズ２４は、液晶層８０に入射する光を平行光化している。それ故、液晶層８０に入射する光の光軸の傾きが小さいので、液晶層８０での位相ずれを低減でき、透過率やコントラストの低下を抑制することができる。特に本形態では、液晶装置１００をＶＡモードの液晶装置として構成したため、液晶層８０に入射する光の光軸の傾斜によって、コントラストの低下等が発生しやすいが、本形態によれば、コントラストの低下等が発生しにくい。
【００３０】
かかるレンズ２４を形成するにあたって、基板２９の一方面２０ｓには、複数の画素電極９ａの各々と平面視で一対一の関係をもって平面視で重なる凹曲面からなるレンズ面２９１が複数形成されている。また、基板２９の一方面２０ｓには、透光性のレンズ層２４０が積層され、レンズ層２４０は、基板２９と反対側の面２４１が平坦面になっている。基板２９とレンズ層２４０とは屈折率が相違しており、レンズ面２９１およびレンズ層２４０は、レンズ２４を構成している。本形態において、レンズ層２４０の屈折率は、基板２９の屈折率より大である。例えば、基板２９は石英基板（シリコン酸化物、ＳｉＯ２）からなり、屈折率が１．４８であるのに対して、レンズ層２４０は、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ）からなり、屈折率が１．５８〜１．６８である。それ故、レンズ２４は、光源からの光を収束させるパワーを有している。
【００３１】
（液晶層８０の構成）
図３は、図１に示す液晶装置１００に用いた液晶分子８５等の説明図である。なお、図３には、後述する第１位相差補償素子３０、第２位相差補償素子４０、および第３位相差補償素子５０を柱状体３１、４１、５１の集合体層として模式的に表してあるが、柱状体３１、４１、５１の長軸方向の向きは、図４、図５および図６を参照して説明する。
【００３２】
図３に示すように、液晶パネル１００ｐにおいて、配向膜１６および配向膜２６は、ＳｉＯｘ（ｘ≦２）、ＴｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３等の斜方蒸着膜からなる無機配向膜（垂直配向膜）である。従って、配向膜１６および配向膜２６は、カラムと称せられる柱状体１６ａ、２６ａが素子基板１０および対向基板２０に対して斜めに形成された柱状構造体層からなる。それ故、配向膜１６および配向膜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を素子基板１０および対向基板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。ここで、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、素子基板１０および対向基板２０に対して垂直な方向と液晶分子８５の長軸方向（配向方向）とがなす角度がプレチルト角θｐである。このようにして、液晶装置１００は、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードの液晶装置として構成されている。かかる液晶装置１００では、画素電極９ａと共通電極２１との間に電圧が印加されると、液晶分子８５は、素子基板１０および対向基板２０に対する傾き角が小さくなる方向に変位する。かかる変位の方向がいわゆる明視方向である。本形態においては、図１に示すように、液晶分子８５の配向方向Ｐ（明視方向）は、平面視において、時計の４時３０分の方向から１０時３０分に向かう方向である。
【００３３】
（光学補償層６０の構成）
図２および図３に示すように、本形態の液晶装置１００において、素子基板１０（第１基板）の対向基板２０（第２基板）とは反対側の面に透光性基板１８（第１透光性基板）が重ねて配置されており、かかる透光性基板１８には、液晶パネル１００ｐとは反対側の基板面１８０に光学補償層６０が一体に積層されている。ここで、光学補償層６０は、透光性基板１８の基板面１８０に対して斜め方向に傾いた柱状体の集合体層からなる位相差補償素子を含んでいる。
【００３４】
本形態において、光学補償層６０は、位相差補償素子として、平面視において柱状体３１が第１方向Ｄ３０に長軸方向を向けた第１位相差補償素子３０と、平面視において柱状体４１が第１方向Ｄ３０に対して交差する第２方向Ｄ４０に長軸方向を向けた第２位相差補償素子４０とを含んでいる。より具体的には、第１位相差補償素子３０は、第１方向Ｄ３０からの斜方蒸着によって形成された膜であり、第２位相差補償素子４０は、第２方向Ｄ４０からの斜方蒸着によって形成された膜である。本形態においては、図４、図５および図６を参照して後述するように、液晶分子８５の配向方向Ｐは、平面視において、第１方向Ｄ３０と第２方向Ｄ４０との間の方向である。例えば、液晶分子８５の配向方向Ｐ（明視方向）は、平面視において、４時３０分から１０時３０分に向かう方向であるのに対して、第１方向Ｄ３０は、３時から９時に向かう方向であり、第２方向Ｄ４０は、６時から０時に向かう方向である。
【００３５】
光学補償層６０は、さらに、透光性基板１８の基板面１８０に対して垂直な柱状体５１の集合体層からなる第３位相差補償素子５０を含んでいる。また、本形態では、図２および図３に一点鎖線で示すように、光学補償層６０に対して液晶パネル１００ｐとは反対側に誘電体多層膜からなる反射防止膜７０が積層されている。
【００３６】
（位相差補償素子の詳細構成）
図４は、図１に示す液晶装置１００に用いた位相差補償素子の説明図であり、第１位相差補償素子３０、第２位相差補償素子４０および第３位相差補償素子５０を各々、屈折率異方性媒質３５、４５、５５として示してある。図５は、図４に示す第１位相差補償素子３０および第２位相差補償素子４０の平面的な構成を示す説明図であり、第１位相差補償素子３０および第２位相差補償素子４０の屈折率異方性媒質３５、４５と液晶分子８５との平面的な位置関係を模式的に示してある。図６は、図４に示す第１位相差補償素子３０および第２位相差補償素子４０の立体的な構成を示す説明図であり、第１位相差補償素子３０および第２位相差補償素子４０の屈折率異方性媒質３５、４５と液晶分子８５との立体的な位置関係を模式的に示してある。図７は、図４に示す第１位相差補償素子３０、第２位相差補償素子４０および第３位相差補償素子５０の屈折率異方性を合成した結果を示す説明図であり、各屈折率異方性媒質３５、４５、５５の光学的異方性を合成した様子を概念的に示す説明図である。
【００３７】
図４、図５および図６に示すように、第１位相差補償素子３０は、屈折率異方性を有する屈折率異方性媒質３５が３時から９時に向かう第１方向Ｄ３０から斜方蒸着された膜であり、屈折率異方性媒質３５の屈折率楕円体における主屈折率ｎｘ’、ｎｙ’、ｎｚ’は、ｎｘ’＞ｎｙ’＞ｎｚ’の関係を有している。すなわち、屈折率異方性媒質３５は、透光性基板１８の基板面１８０に対する法線方向から傾いた方向の屈折率ｎｘ’が他の方向の屈折率ｎｙ’、ｎｚ’より大きい。従って、屈折率異方性媒質３５の屈折率楕円体は、透光性基板１８の基板面１８０に対して斜めに傾いたラグビーボール形状となる。
【００３８】
第２位相差補償素子４０は、屈折率異方性を保持する屈折率異方性媒質４５が６時と０時に向かう第２方向Ｄ４０から斜方蒸着された膜であり、屈折率異方性媒質４５の屈折率楕円体における主屈折率ｎｘ’’、ｎｙ’’、ｎｚ’’は、ｎｘ’’＞ｎｙ’’＞ｎｚ’’なる関係を有している。すなわち、屈折率異方性媒質４５は、透光性基板１８の基板面１８０に対する法線方向から傾いた方向の屈折率ｎｘ’’が他の方向の屈折率ｎｙ’’、ｎｚ’’より大きい。従って、屈折率異方性媒質４５の屈折率楕円体は、透光性基板１８に対して斜めに傾いたラグビーボール形状となる。
【００３９】
第３位相差補償素子５０は、屈折率異方性媒質５５が垂直に蒸着された膜であり、主屈折率ｎｘｃ’、ｎｙｃ’、ｎｚｃ’は、ｎｘｃ’＝ｎｙｃ’＞ｎｚｃ’なる関係を有している。すなわち、屈折率異方性媒質５５は、厚さ方向の屈折率ｎｚｃ’が他の方向の屈折率より小さく、屈折率異方性媒質５５の屈折率楕円体は、透光性基板１８に対して平行な円盤形状となる。
【００４０】
このように構成した光学補償層６０においては、図７に示すように、第１位相差補償素子３０を構成する屈折率異方性媒質３５の屈折率異方性と第２位相差補償素子４０を構成する屈折率異方性媒質４５の屈折率異方性とを合成した屈折率異方性媒質６１は、主屈折率ｎｘ’’’、ｎｙ’’’、ｎｚ’’’を有している。これらの主屈折率ｎｘ’’’、ｎｙ’’’、ｎｚ’’’のうち、主屈折率ｎｘ’’’は、３時と９時とを結ぶ方向に沿って延びている屈折率異方性媒質３５の主屈折率ｎｘ’と、０時と６時とを結ぶ方向に沿って延びている屈折率異方性媒質４５の主屈折率ｎｘ’’とが合成される結果、４時３０分と１０時３０分とを結ぶ方向に沿って延びている。
【００４１】
一方、液晶分子８５は、基板面１８０に対する法線方向から傾いた方向の屈折率ｎｘが他の方向の屈折率ｎｙ、ｎｚより大きく、４時３０分と１０時３０分とを結ぶ方向に沿って延びている。従って、液晶分子８５、第１位相差補償素子３０、および第２位相差補償素子４０の屈折率異方性を合成した屈折率楕円体６２を、三次元的に屈折率球体へ近づけることができる。
【００４２】
さらに、液晶分子８５、第１位相差補償素子３０、第２位相差補償素子４０、および第３位相差補償素子５０の屈折率異方性を合成した屈折率楕円体６３を、三次元的にさらに屈折率球体へ近づけることができる。従って、プレチルトを有する液晶分子８５によって生じる位相差を補償することができる。それ故、光が漏れる可能性は小さくなり、コントラストの低下や視野角の縮小を防止することができる。
【００４３】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態に液晶装置１００では、液晶パネル１００ｐに防塵用の透光性基板１８、２８が固定されているので、塵等の異物が液晶パネル１００ｐに直接、付着することを防止することができる。従って、画像への異物の映り込みを防止することができる。また、本形態では、透光性基板１８（第１透光性基板）の液晶パネル１００ｐとは反対側の面に光学補償層６０が設けられているため、光学補償層６０を別体の基板に設ける必要がない。
【００４４】
また、光学補償層６０は、透光性基板１８の基板面１８０に対して斜め方向に傾いた柱状体の集合体層（斜方蒸着膜）からなる第１位相差補償素子３０および第２位相差補償素子４０を含んでいる。このため、第１位相差補償素子３０および第２位相差補償素子４０が透光性基板１８で覆われていないため、第１位相差補償素子３０および第２位相差補償素子４０が水分を吸着した場合でも、水分の脱離がスムーズに進行する。このため、斜方蒸着された第１位相差補償素子３０および第２位相差補償素子４０を用いた場合でも、正面位相差等が第１位相差補償素子３０および第２位相差補償素子４０での水分の吸着の影響を受けにくい。
【００４５】
また、液晶分子８５は、プレチルトを有するように配向されているが、平面視において、液晶分子８５の配向方向Ｐは、第１位相差補償素子３０において柱状体３１（屈折率異方性媒質３５）が長軸を向ける第１方向Ｄ３０と、第２位相差補償素子４０において柱状体４１（屈折率異方性媒質４５）が長軸を向ける第２方向Ｄ４０との間の方向である。従って、液晶分子８５のプレチルトに起因する位相差を補償することができるので、コントラストの低下や中間階調色を表示した際の明るさが逆転する階調反転現象が発生しにくい。また、光学補償層６０は、透光性基板１８の基板面１８０に対して垂直な柱状体５１の集合体層からなる第３位相差補償素子５０を含んでいる。このため、液晶分子８５のプレチルトに起因する位相差をより適正に補償することができるので、コントラストの低下や中間階調色を表示した際の明るさが逆転する階調反転現象が発生しにくい。
【００４６】
また、光学補償層６０に対して液晶パネル１００ｐとは反対側に反射防止膜７０が積層されているため、光学補償層６０と空気との界面での反射を抑制することができる。
【００４７】
さらに、光学補償層６０が表示光の出射側に配置されているため、レンズ２４（マイクロレンズ）で集光されて液晶層８０を透過した後の光の光学的な異方性を補償するので、出射光（画像）のコントラストを良好に維持できる。
【００４８】
［実施の形態２］
図８は、本発明の実施の形態２に係る液晶装置１００Ａの一態様を示す断面図である。本形態および後述する実施の形態３は基本的な構成が実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して説明する。
【００４９】
本形態の液晶装置１００Ａでは、対向基板２０が本発明の「第１基板」に相当し、素子基板１０が本発明の「第２基板」に相当する。従って、対向基板２０側の透光性基板２８は本発明の「第１透光性基板」に相当し、素子基板１０側の透光性基板１８は本発明の「第２透光性基板」に相当する。
【００５０】
実施の形態１では、対向基板２０がレンズ２４を備えていたが、本形態では、図８に示すように、対向基板２０がレンズ２４を備えていない。かかる構成に対応して、本形態では、対向基板２０に固定された透光性基板２８の液晶パネル１００ｐとは反対側の基板面２８０に光学補償層６０が一体に形成されている。
【００５１】
かかる構成によれば、光の光学的な異方性を補償した後、液晶層８０に入射させるので、透光性基板１８に光学補償層６０を設けた場合と比べて、コントラストが高いという利点がある。
【００５２】
［実施の形態３］
図９は、本発明の実施の形態３に係る液晶装置１００Ｂの一態様を示す断面図である。本形態の液晶装置１００では、対向基板２０が本発明の「第１基板」に相当し、素子基板１０が本発明の「第２基板」に相当する。従って、対向基板２０側の透光性基板２８は本発明の「第１透光性基板」に相当する。
【００５３】
実施の形態１、２に係る液晶装置１００、１００Ａは透過型液晶装置であったが、本形態の液晶装置１００Ｂは反射型液晶装置である。このため、対向基板２０には透光性の共通電極２１が形成されているのに対して、素子基板１０には反射性の画素電極９ａが形成されている。従って、矢印Ｌで示すように、対向基板２０の側から入射した光を素子基板１０の側で反射して対向基板２０の側から出射する間に光を変調する。このように構成した液晶装置１００Ｂでも、実施の形態２と同様、対向基板２０に固定された透光性基板２８の液晶パネル１００ｐとは反対側の基板面２８０に光学補償層６０が一体に形成されている。
【００５４】
［他の実施の形態］
上記実施の形態では、第３位相差補償素子５０、第２位相差補償素子４０および第１位相差補償素子３０が順に積層されていたが、第１位相差補償素子３０、第２位相差補償素子４０および第３位相差補償素子５０が順に積層されている等、積層順序については入れ替えてもよい。
【００５５】
［電子機器への搭載例］
図１０は、本発明を適用した液晶装置１００、１００Ａ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（ライトバルブ）が用いられているが、いずれの液晶装置にも、本発明を適用した液晶装置１００、１００Ａが用いられている。
【００５６】
図１０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に映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、本発明を適用した液晶装置を成す液晶ライトバルブ２１５〜２１７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。
【００５７】
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。
【００５８】
液晶ライトバルブ２１５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透過型の液晶装置である。液晶ライトバルブ２１５は、第１偏光板２１５ｂ、防塵用の透光性基板２８、液晶パネル１００ｐ、防塵用の透光性基板１８、および第２偏光板２１５ｄを備えている。ここで、液晶ライトバルブ２１５に入射した赤色光ＬＲは、第１偏光板２１５ｂ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偏光板２１５ｄは、ｓ偏光を遮断してｐ偏光を透過させる偏光板である。従って、液晶ライトバルブ２１５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。本形態において、液晶パネル１００ｐがレンズ２４を備え、出射側の透光性基板１８の液晶パネル１００ｐとは反対側の基板面１８０に光学補償層６０が積層されている。
【００５９】
液晶ライトバルブ２１６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に向けて射出する透過型の液晶装置である。液晶ライトバルブ２１６は、液晶ライトバルブ２１５と同様に、第１偏光板２１６ｂ、防塵用の透光性基板２８、液晶パネル１００ｐ、防塵用の透光性基板１８、および第２偏光板２１６ｄを備えており、出射側の透光性基板１８の液晶パネル１００ｐとは反対側の基板面１８０に光学補償層６０が積層されている。
【００６０】
液晶ライトバルブ２１７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に向けて射出する透過型の液晶装置である。液晶ライトバルブ２１７は、液晶ライトバルブ２１５、２１６と同様に、第１偏光板２１７ｂ、防塵用の透光性基板２８、液晶パネル１００ｐ、防塵用の透光性基板１８、および第２偏光板２１７ｄを備えており、出射側の透光性基板１８の液晶パネル１００ｐとは反対側の基板面１８０に光学補償層６０が積層されている。
【００６１】
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。
【００６２】
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を液晶ライトバルブ２１７に向けて反射するように配置されている。
【００６３】
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。
【００６４】
従って、クロスダイクロイックプリズム２１９は、液晶ライトバルブ２１５〜２１７のそれぞれで変調された赤色光ＬＲと緑色光ＬＧと青色光ＬＢとを合成し、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。
【００６５】
なお、赤色用および青色用の液晶ライトバルブ（液晶装置）２１５、２１７にλ／２位相差補償素子を設け、これらの液晶ライトバルブ２１５、２１７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、液晶ライトバルブ２１６にはλ／２位相差補償素子を設けない構成として液晶ライトバルブ２１６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。
【００６６】
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。
【００６７】
［他の投射型表示装置］
本発明を適用した液晶装置１００Ｂは、反射型投射型表示装置（電子機器）に用いられる。また、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。
【００６８】
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）等に用いてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
９ａ…画素電極、１０…素子基板、１０ａ…表示領域、１５、２５…接着剤、１６、２６…配向膜、１８、２８…透光性基板、２０…対向基板、２１…共通電極、２４…レンズ、３０…第１位相差補償素子、３１、４１、５１…柱状体、３５、４５、５５、６１…屈折率異方性媒質、４０…第２位相差補償素子、５０…第３位相差補償素子、６０…光学補償層、６２、６３…屈折率楕円体、７０…反射防止膜、８０…液晶層、８５…液晶分子、１００、１００Ａ、１００Ｂ…液晶装置、１００ｐ…液晶パネル、２１０…投射型表示装置、２１２…光源、２１８…投射光学系、Ｄ３０…第１方向、Ｄ４０…第２方向、Ｐ…配向方向。
【図１】
2018072579.tif 000003
【図２】
2018072579.tif 000004
【図３】
2018072579.tif 000005
【図４】
2018072579.tif 000006
【図５】
2018072579.tif 000007
【図６】
2018072579.tif 000008
【図７】
2018072579.tif 000009
【図８】
2018072579.tif 000010
【図９】
2018072579.tif 000011
【図１０】
2018072579.tif 000012