(57)【要約】【課題】液晶装置の光学位相差補償板を組み合わせて使用する場合に、補償板の位相差値の比を最適化して表示画像のコントラストを向上させ、視野角を拡大する。【解決手段】対向基板２０と、対向基板２０に対向して配置されたＴＦＴ基板１０と、対向基板２０とＴＦＴ基板１０の間に設けられた液晶層５０と、位相差補償方向が対向基板２０の配向方向に対応し、無機材料で形成された第１の光学位相差補償板２０１と、位相差補償方向がＴＦＴ基板１０の配向方向に対応し、無機材料で形成された第２の光学位相差補償板２０２とを備え、第１の光学位相差補償板２０１は、対向基板２０の光の入射側に配置され、第２の光学位相差補償板２０２は、ＴＦＴ基板１０の光の出射側に配置され、第１の光学位相差補償板２０１と第２の光学位相差補償板２０２の位相差値の比は、２：１〜２：３である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と、
前記第１の基板に対向して配置された第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板の間に設けられた液晶層と、
位相差補償方向が前記第１の基板の配向方向に対応し、無機材料で形成された第１の光学位相差補償層と、
位相差補償方向が前記第２の基板の配向方向に対応し、無機材料で形成された第２の光学位相差補償層とを備え、
前記第１の光学位相差補償層は、前記第１の基板の光の入射側に配置され、前記第２の光学位相差補償層は、前記第２の基板の光の出射側に配置され、前記第１の光学位相差補償層と第２の光学位相差補償層の位相差値の比が、２：１〜２：３であることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
第１の基板と、
前記第１の基板に対向して配置された第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板の間に設けられた液晶層と、
位相差補償方向が前記第１の基板の配向方向に対応し、無機材料で形成された第１の光学位相差補償層と、
位相差補償方向が前記第２の基板の配向方向に対応し、無機材料で形成された第２の光学位相差補償層とを備え、
前記第２の光学位相差補償層の前記第２の基板の光の出射側に配置され、前記第１の光学位相差補償層は、前記第２の光学位相差補償層の光の出射側に配置され、前記第１の光学位相差補償層と第２の光学位相差補償層の位相差値の比が、２：１〜２：３であることを特徴とする液晶装置。
【請求項３】
前記第１の光学位相差補償層と前記第２の光学位相差補償層の位相差値が、３０〜８０ｎｍであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の液晶装置を備えた液晶プロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶装置および液晶プロジェクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶プロジェクタは、液晶装置をライトバルブとして用いた投写型の表示装置である。液晶装置では、液晶層に入射した光の位相のずれを補償してコントラストの低下や視野角の狭小化を防止するため、光学位相差補償素子が用いられる。液晶プロジェクタに用いられる液晶装置では、耐光性や耐熱性を考慮して、無機材料で形成された光学位相差補償板を用いることが望ましい。このような無機材料で形成された位相差補償素子を用いた液晶装置は、例えば特許文献１などに開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１１９４４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、例えばＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）方式の液晶を用いる場合には、液晶層で光の偏光方向が９０度ねじられるため、液晶層に対する入射側と出射側の両方に光学位相差補償板を配置する必要があるが、このように補償板を組み合わせて使用する場合の補償板同士の最適な位相差（レターデーション値）の比率は知られていなかった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、液晶装置の光学位相差補償板を組み合わせて使用する場合に、補償板の位相差の比を最適化して表示画像のコントラストを向上させ、視野角を拡大することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る液晶装置は、第１の基板と、前記第１の基板に対向して配置された第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板の間に設けられた液晶層と、位相差補償方向が前記第１の基板の配向方向に対応し、無機材料で形成された第１の光学位相差補償層と、位相差補償方向が前記第２の基板の配向方向に対応し、無機材料で形成された第２の光学位相差補償層とを備え、前記第１の光学位相差補償層は、前記第１の基板の光の入射側に配置され、前記第２の光学位相差補償層は、前記第２の基板の光の出射側に配置され、前記第１の光学位相差補償層と第２の光学位相差補償層の位相差値の比が、２：１〜２：３である。
これにより、液晶装置において光学位相差補償層を組み合わせて使用する場合に、補償層の位相差値の比を最適化して表示画像のコントラストを向上させ、視野角を拡大することができる。
【０００７】
本発明に係る液晶装置は、第１の基板と、前記第１の基板に対向して配置された第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板の間に設けられた液晶層と、位相差補償方向が前記第１の基板の配向方向に対応し、無機材料で形成された第１の光学位相差補償層と、位相差補償方向が前記第２の基板の配向方向に対応し、無機材料で形成された第２の光学位相差補償層とを備え、前記第２の光学位相差補償層の前記第２の基板の光の出射側に配置され、前記第１の光学位相差補償層は、前記第２の光学位相差補償層の光の出射側に配置され、前記第１の光学位相差補償層と第２の光学位相差補償層の位相差値の比が、２：１〜２：３である。
これにより、液晶装置において光学位相差補償層を組み合わせて使用する場合に、補償層の位相差値の比を最適化して表示画像のコントラストを向上させ、視野角を拡大することができる。
【０００８】
また、前記第１の光学位相差補償層と前記第２の光学位相差補償層の位相差値は、３０〜８０ｎｍであることが望ましい。
【０００９】
本発明に係る液晶装置は、投射型、反射型等の液晶プロジェクタのライトバルブとして用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１（Ａ）は、本発明の実施の形態１による液晶装置１００の平面構成図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＨ−Ｈ'線に沿う断面構成図である。図に示すように、液晶装置１００は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板（第１の基板）１０、対向基板（第２の基板）２０、液晶層５０を備えている。ＴＦＴ基板１０と対向基板２０はシール材５２を介して貼り合わされている。液晶層５０はＴＮ液晶によって形成されている。
【００１１】
シール材５２の内側には遮光膜５３が設けられており、シール材５２の外側には、ＴＦＴ基板１０上にデータ線駆動回路１０１、外部回路接続端子１０２、走査線駆動回路１０４、配線１０５が設けられている。
【００１２】
対向基板２０の四隅には、ＴＦＴ基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための導通材１０６が設けられている。対向基板２０の液晶層５０側の面には、共通電極２１が設けられており、ＴＦＴ基板１０の液晶層５０側の面には、複数の画素電極９が配列されている。なお、図１（Ａ），（Ｂ）には、後述する光学位相差補償層および偏光板は図示されていない。
【００１３】
図２は、液晶装置１００の構成と入射光の進路を模式的に示した図である。図に示すように、光の入射側から順に、第１の偏光板３００ａ、第１の光学位相差補償板（第１の光学位相差補償層）２０１、対向基板２０、液晶層５０、ＴＦＴ基板１０、第２の光学位相差補償板（第２の光学位相差補償層）２０２、第２の偏光板３００ｂが配置されている。第１の光学位相差補償板２０１および第２の光学位相差補償板２０２は、蒸着等の方法により、それぞれ対向基板２０、ＴＦＴ基板１０と一体に形成されていても良いし、別の基板として形成したものを接着するようにしてもよい。
【００１４】
第１の光学位相差補償板２０１および第２の光学位相差補償板２０２は、無機材料で形成されている。具体的には、例えばＳｉＯ、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＣｅＯ2、ＳｎＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｉｎ2Ｏ3、ＨｆＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ等の無機材料により形成される。
【００１５】
図３は、第１の光学位相差補償板２０１および第２の光学位相差補償板２０２の補償方向を説明する図である。第１の光学位相差補償板２０１と第２の光学位相差補償板２０２は、補償方向が互いに９０度をなすように配置されている。すなわち、第１の光学位相差補償板２０１は図中Ｘ方向、第２の光学位相差補償板２０２は図中Ｙ方向が補償方向となる。実施の形態１では、液晶層５０がＴＮ液晶で形成されているため、光は液晶層５０を通過することによって偏光方向が９０度ねじられるので、液晶層５０の入射側と出射側で補償方向も９０度ずらしている。なお、液晶層５０がＴＮ方式以外の方式の液晶で形成されている場合には、補償方向はその方式に合わせて選択することができる。
【００１６】
また、第１の光学位相差補償板２０１の位相差補償方向は、対向基板２０の配向方向に対応して配置されている。具体的には、例えば対向基板２０のラビング方向と対応するように配置される。第２の光学位相差補償板２０２の位相差補償方向は、ＴＦＴ基板１０の配向方向に対応して配置されている。具体的には、例えば対向基板２０のラビング方向と対応するように配置される。なお、第１の光学位相差補償板２０１および第２の光学位相差補償板２０２の位相差値（レターデーション値）については後述する。
【００１７】
図３に示すように、入射光はまず第１の偏光板３００ａに入射する。第１の偏光板３００ａでは、所定の方向に振動する光のみが通過できるため、第１の偏光板３００ａを透過した光は直線偏光となる。さらに第１の光学位相差補償板２０１を通ることにより、光の位相差が補償される。次に、光は対向基板２０を通って、液晶層５０に入射する。このとき、液晶層５０の界面付近には、電圧をかけても完全に垂直にならない液晶分子が存在する。このような状態で液晶層５０に直線偏光の光が入射すると、光は位相差を生じ、楕円偏光となって出射するため、表示画像のコントラストの低下や視野角の狭小化の原因となる。
【００１８】
液晶層５０を通過した光は、ＴＦＴ基板１０を通って第２の光学位相差補償板２０２に入射する。上述したように、第２の光学位相差補償板２０２の補償方向は第１の光学位相差補償板２０１とは９０度ずれているので、液晶層５０でずれた位相差が補償される。
【００１９】
第２の光学位相差補償板２０２によって位相差補償された光は第２の偏光板３００ｂに入射し、液晶層５０によって９０度ねじられた光のみが第２の偏光板３００ｂを通過する。
【００２０】
次に、実施の形態１における、第１の光学位相差補償板２０１と第２の光学位相差補償板２０２の位相差の値について説明する。表１は、第１の光学位相差補償板２０１と第２の光学位相差補償板２０２の位相差値をそれぞれ変化させた時に得られるコントラスト比の実測値を示したものである。なお比較例による液晶装置におけるコントラスト比は１０００：１である。表に示すように、比較例よりも高いコントラスト比が得られる位相差値の組み合わせは、第１の光学位相差補償板２０１と第２の光学位相差補償板２０２の位相差値の比が、２：１〜２：３の場合であることが分かる。よって、本実施形態では、第１の光学位相差補償板２０１の位相差値：第２の光学位相差補償板２０２の位相差値が、２：１〜２：３となるように位相差を決定する。なお、それぞれの位相差値は３０〜８０ｎｍとする。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
以上のように、実施の形態１によれば、第１の光学位相差補償板２０１と第２の光学位相差補償板２０２の２つの光学位相差補償板によって入射光の位相差を補償する構成とし、第１の光学位相差補償板２０１と第２の光学位相差補償板２０２の位相差値の比が２：１〜２：３になるようにしたので、表示画像のコントラストを高くし、視野角を拡大することが可能となる。
【００２３】
実施の形態２．
図４は、実施の形態２による液晶装置１００の構成と入射光の進路を模式的に示した図である。図に示すように、光の入射側から順に、第１の偏光板３００ａ、対向基板２０、液晶層５０、ＴＦＴ基板１０、第２の光学位相差補償板（第２の光学位相差補償層）２０２、第１の光学位相差補償板（第１の光学位相差補償層）２０１、第２の偏光板３００ｂが配置されている。液晶層５０はＴＮ液晶によって形成されている。このように、実施の形態２では、実施の形態１と第１の光学位相差補償板２０１の配置位置が異なっている。
【００２４】
なお、第１の光学位相差補償板２０１と第２の光学位相差補償板２０２は、実施の形態１と同様に、補償方向が互いに９０度をなすように配置されている。また、第２の光学位相差補償板２０２の位相差補償方向は、ＴＦＴ基板１０の配向方向に対応して配置されており、第１の光学位相差補償板２０１の位相差補償方向は、対向基板２０の配向方向に対応して配置されている。
【００２５】
また、第１の光学位相差補償板２０１および第２の光学位相差補償板２０２は、無機材料で形成されている。具体的には、例えばＳｉＯ、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＣｅＯ2、ＳｎＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｉｎ2Ｏ3、ＨｆＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ等の無機材料により形成される。
【００２６】
図４に示すように、入射光はまず第１の偏光板３００ａに入射する。第１の偏光板３００ａでは、所定の方向に振動する光のみが通過できるため、第１の偏光板３００ａを透過した光は直線偏光となる。次に、光は対向基板２０を通って、液晶層５０に入射する。このとき、液晶層５０の界面付近には、電圧をかけても完全に垂直にならない液晶分子が存在する。このような状態で液晶層５０に直線偏光の光が入射すると、光は位相差を生じ、楕円偏光となって出射するため、表示画像のコントラストの低下や視野角の狭小化の原因となる。
【００２７】
液晶層５０を通過した光は、ＴＦＴ基板１０を通って第２の光学位相差補償板２０２に入射することにより、位相差が補償される。さらに、第１の光学位相差補償板２０１に入射することにより、液晶層５０でずれた位相差が補償される。
【００２８】
第１の光学位相差補償板２０１によって位相差補償された光は第２の偏光板３００ｂに入射し、液晶層５０によって９０度ねじられた光のみが第２の偏光板３００ｂを通過する。
【００２９】
次に、実施の形態２における、第１の光学位相差補償板２０１と第２の光学位相差補償板２０２の位相差値について説明する。実施の形態２においても、実施の形態１と同様に０００：１よりも高いコントラスト比が得られる位相差値の組み合わせは、第１の光学位相差補償板２０１と第２の光学位相差補償板２０２の位相差値の比が、２：１〜２：３の場合となる。よって、本実施形態では、第１の光学位相差補償板２０１の位相差値：第２の光学位相差補償板２０２の位相差値が、２：１〜２：３となるように位相差値を決定する。なお、それぞれの位相差値は３０〜８０ｎｍとする。
【００３０】
以上のように、実施の形態２によれば、第１の光学位相差補償板２０１と第２の光学位相差補償板２０２の２つの光学位相差補償板によって入射光の位相差を補償する構成とし、第１の光学位相差補償板２０１と第２の光学位相差補償板２０２の位相差値の比が２：１〜２：３になるようにしたので、表示画像のコントラストを高くし、視野角を拡大することが可能となる。
【００３１】
液晶プロジェクタ
図５は、本発明による液晶装置１００をライトバルブとして用いた液晶プロジェクタ１１００の構成を示す図である。
図に示すように、液晶プロジェクタ１１００の内部には、ハロゲンランプ等の白色光源からなるランプユニット１１０２が設けられている。このランプユニット１１０２から射出された投射光は、ライトガイド１１０４内に配置された４枚のミラー１１０６および２枚のダイクロイックミラー１１０８によってＲＧＢの３原色に分離され、各原色に対応するライトバルブとしての液晶パネル１１１０Ｒ，１１１０Ｂ，１１１０Ｇに入射される。
【００３２】
液晶パネル１１１０Ｒ，１１１０Ｂ，１１１０Ｇには、本発明による液晶装置１００が用いられている。画像信号処理回路から供給されるＲ，Ｇ，Ｂの原色信号でそれぞれ駆動されるものである。そして、液晶パネル１１１０Ｒ，１１１０Ｂ，１１１０Ｇによって変調された光は、ダイクロイックプリズム１１１２に３方向から入射される。このダイクロイックプリズム１１１２においては、ＲおよびＢの光が９０度に屈折する一方、Ｇの光が直進する。従って、各色の画像が合成される結果、投射レンズ１１１４を介して、スクリーン等にカラー画像が投写されることとなる。
【００３３】
なお、本発明による液晶装置１００は、上記のような投写型の液晶プロジェクタ１１００に限らず、反射型液晶装置（ＬＣＯＳ）等にも適用することができる。
【００３４】
また、液晶プロジェクタ１１００の他にも、液晶テレビや、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置等に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１（Ａ）は本発明の実施の形態１による液晶装置１００の平面構成図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＨ−Ｈ'線に沿う断面構成図である。
【図２】図２は、実施の形態１による液晶装置１００の構成と入射光の進路を模式的に示した図である。
【図３】図３は、第１の光学位相差補償板２０１および第２の光学位相差補償板２０２の補償方向を説明する図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態２による液晶装置１００の構成と入射光の進路を模式的に示した図である。
【図５】図５は、本発明による液晶装置１００をライトバルブとして用いた液晶プロジェクタ１００の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１００  液晶装置、１０  ＴＦＴ基板、２０  対向基板、５０  液晶層、５２  シール材、５３  遮光膜、１０１  データ線駆動回路、１０２  外部回路接続端子、１０４  走査線駆動回路、１０５  配線、１０６  導通材、２１  共通電極、９  画素電極、３００ａ  第１の偏光板、２０１  第１の光学位相差補償板、２０２  第２の光学位相差補償板、３００ｂ  第２の偏光板、１１００  液晶プロジェクタ、１１０２  ランプユニット、１１０４  ライトガイド、１１０６  ミラー、１１０８  ダイクロイックミラー、１１１０Ｒ，１１１０Ｂ，１１１０Ｇ  液晶パネル、１１１２  ダイクロイックプリズム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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