(57)【要約】【課題】位相差補償素子によって視角補償を行う場合でも、液晶パネル外に１つの位相差補償素子を、大きなスペースを占めずに設ければよい液晶装置および当該液晶装置を備えた電子機器を提供すること。【解決手段】液晶装置３の液晶パネル１１において、対向基板３１と素子基板３２との間に設けられた液晶層３３は、負の誘電率異方性をもち、液晶分子３３Ｂは、基板面に対する法線方向から斜めに傾いている。液晶パネル１１外には、光学軸が厚さ方向に沿った負の一軸性の屈折率異方性を有する第１位相差補償素子１２が設けられ、液晶パネル１１内には、対向基板３１および素子基板３２のうちの少なくとも一方の基板に、液晶層３３の遅相軸と直交する遅相軸を備えた構造複屈折層からなる第２位相差補償素子５０が一体に形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板、該第１基板に対向配置された第２基板、および負の誘電率異方性をもって前記第１基板と前記第２基板との間に設けられ、液晶分子が前記第１基板の基板面および前記第２基板の基板面に対する法線方向から斜めに傾いた液晶層を備えた液晶パネルと、
前記液晶パネルに対向配置され、光学軸が厚さ方向に沿った負の一軸性の屈折率異方性を有する第１位相差補償素子と、
前記第１基板および前記第２基板のうちの少なくとも一方の基板に一体に設けられ、前記液晶パネルの平面視において前記液晶層の遅相軸と直交する遅相軸を備えた構造複屈折層からなる第２位相差補償素子と、
を有することを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記第２位相差補償素子の正面位相差と前記液晶層の正面位相差とが等しく、
前記第１位相差補償素子は、前記液晶パネルに平行に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
【請求項３】
前記第２位相差補償素子の正面位相差と前記液晶層の正面位相差とが相違し、
前記第１位相差補償素子は、前記液晶パネルに対して斜めに配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記第２位相差補償素子の正面位相差は、前記液晶層の正面位相差より小さく、
前記第１位相差補償素子は、前記光学軸と前記液晶分子の長軸とが平行となる方向あるいは直交する方向に向けて傾いていることを特徴とする請求項３に記載の液晶装置。
【請求項５】
前記液晶パネルは反射型液晶パネルであり、
前記第１位相差補償素子は、前記光学軸と前記液晶分子の長軸とが平行となる方向あるいは直交する方向に向けて傾いていることを特徴とする請求項４に記載の液晶装置。
【請求項６】
前記液晶パネルは透過型液晶パネルであり、
前記第１位相差補償素子は、前記光学軸と前記液晶分子の長軸とが平行となる方向に向けて傾いていることを特徴とする請求項４に記載の液晶装置。
【請求項７】
請求項１乃至６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。
【請求項８】
前記液晶装置に供給する光を出射する光源と、前記液晶装置によって変調された光を投射する投射光学系と、を有していることを特徴とする請求項７に記載の投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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】
近年、正面から観察したときのコントラストに優れているとともに、簡単な視角補償で広い視角が得られるとして、ＶＡ（Vertical Alignment）モードの液晶パネルを用いた液晶装置が注目されている。特に、投射型表示装置では、視角が広いということは投射光学系に入射する角度範囲においてコントラストが高くなるということであるから、投射映像のコントラストを高くする効果がある。
【０００３】
また、ＶＡモードの液晶装置において視角補償を行うにあたって、液晶テレビ等では、光学軸が厚さ方向に沿った負の一軸性の屈折率異方性を有する位相差補償素子（いわゆるＣプレート）により視角補償されている。具体的には、図９に示すように、ＶＡモードの液晶装置では、液晶分子３３Ｂの面内の屈折率が膜厚方向の屈折率よりも小さいのに対して（ｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚ）、Ｃプレートは、その逆に面内の屈折率が膜厚方向の屈折率よりも大きい（ｎｘ′＝ｎｙ′＞ｎｚ′）。従って、複屈折量と厚みとの積（リターデーション）が双方で等しければ、斜めから観察したときに互いの複屈折が相殺されるので、広い角度範囲で高いコントラストが得られることになる。
【０００４】
一方、投射型表示装置において、ライトバルブに使用されるＶＡモードの液晶装置は、非常に高精細であるために、液晶テレビで採用されているような配向制御手段（突起や電極開口）を微小な画素内に設けることができない。このため、図１０（ａ）に示すように、液晶分子３３Ｂが基板の法線方向から数度傾くように配向制御しており、かかるＶＡモードの液晶装置において視角補償を行わない場合、図１０（ｂ）に視角特性を示すように、最大コントラストが図の中央（液晶パネルに対する法線方向）から外れてしまう。また、液晶分子３３Ｂにプレチルトを付したＶＡモードの液晶装置では、図１０（ｃ）に示すように、液晶パネルに平行にＣプレートを配置しても、視角特性は図１０（ｄ）に示す通りであり、最大コントラストが図の中央（液晶パネルに対する法線方向）から外れてしまう。
【０００５】
そこで、図１１（ａ）に示すように、Ｃプレートと、二軸性の屈折率異方性を有する位相差補償素子（いわゆるＯプレート）とを用いた視角補償が提案されている（特許文献１参照）。Ｏプレートは、ｎｘ″＞ｎｙ″＞ｎｚ″の関係にある二軸性を有しており、その軸が膜面から傾斜してＶＡモードの液晶パネルの位相差を視角も含めて補償するようになっている。かかる構成によれば、視角特性を図１１（ｂ）に示すように、液晶パネルに対する法線方向でのコントラストを高めることができる。
【０００６】
また、図１１（ｃ）に示すように、Ｃプレートを液晶パネルに対して傾いた姿勢で配置して視角補償を行うことが提案されている（特許文献２参照）。かかる構成によれば、視角特性を図１１（ｄ）に示すように、斜めに配置したＣプレートで正面位相差を補償することができるため、高コントラストかつ広視角な特性が得られる。なお、図１０（ｂ）、（ｄ）および図１１（ｂ）、（ｄ）に示す視角特性において、各領域に付した数値は、コントラストを対数で示した値である。
【０００７】
さらに、液晶パネルを構成する一対の基板のいずれか一方に構造複屈折層を一体に設け、かかる構造複屈折層によって、液晶層の位相差を補償することが提案されている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１６４７５４号公報
【特許文献２】特開２００９−３７０２５号公報
【特許文献３】特許第４２８９５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、図１１（ａ）に示す構成では、高価な位相差補償素子（ＣプレートおよびＯプレート）を２つ用いる必要があるため、コストが嵩むという問題点がある。また、図１１（ｃ）に示す構成では、Ｃプレートを適正に傾けることができるほどのスペースがない場合、採用できないという問題点がある。また、特許文献３に記載の構成のように、液晶パネルを構成する一対の基板に一体に設けた構造複屈折層を位相差補償素子として利用する構成では、構造複屈折層を形成する際のプロセス面の制約等から所望の位相差補償素子を形成することが困難であるため、構造複屈折層からなる位相差補償素子だけで十分な位相差補償を行うことは困難であるという問題点がある。
【００１０】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、位相差補償素子によって視角補償を行う場合でも、液晶パネル外に１つの位相差補償素子を、大きなスペースを占めずに設ければよい液晶装置および当該液晶装置を備えた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】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は、第１基板、該第１基板に対向配置された第２基板、および負の誘電率異方性をもって前記第１基板と前記第２基板との間に設けられ、液晶分子が前記第１基板の基板面および前記第２基板の基板面に対する法線方向から斜めに傾いた液晶層を備えた液晶パネルと、前記液晶パネルに対向配置され、光学軸が厚さ方向に沿った負の一軸性の屈折率異方性を有する第１位相差補償素子と、前記第１基板および前記第２基板のうちの少なくとも一方の基板に一体に設けられ、前記液晶パネルの平面視において前記液晶層の遅相軸と直交する遅相軸を備えた構造複屈折層からなる第２位相差補償素子と、を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明では、液晶パネル外には液晶パネルに対向するように第１位相差補償素子が配置されているとともに、第１基板および第２基板のうちの少なくとも一方の基板には、構造複屈折層からなる第２位相差補償素子が一体に設けられ、かかる第２位相差補償素子は、液晶層の遅相軸と直交する遅相軸を備えている。このため、液晶層の正面位相差を第２位相差補償素子で補償することができる。従って、第２位相差補償素子の正面位相差と液晶層の正面位相差とが等しければ、第１位相差補償素子については液晶パネルに平行に配置すればよい。また、第２位相差補償素子の正面位相差と液晶層の正面位相差とが相違している場合には、第１位相差補償素子を液晶パネルに対して傾けて配置することになるが、このような場合でも、第１位相差補償素子の液晶パネルに対する傾きは小さくてよい。それ故、液晶パネル外に１つの位相差補償素子（第１位相差補償素子）を設けて適正な位相差補償を行った場合でも、第１位相差補償素子が大きなスペースを占めることがない。
【００１３】
本発明において、前記第２位相差補償素子の正面位相差と前記液晶層の正面位相差とが等しく、前記第１位相差補償素子は、前記液晶パネルに平行に配置されていることが好ましい。かかる構成によれば、第１位相差補償素子が占めるスペースを最小限に抑えることができる。
【００１４】
本発明において、前記第２位相差補償素子の正面位相差と前記液晶層の正面位相差とが相違し、前記第１位相差補償素子は、前記液晶パネルに対して斜めに配置されている構成を採用することができる。
【００１５】
この場合、前記第２位相差補償素子の正面位相差は、前記液晶層の正面位相差より小さく、前記第１位相差補償素子は、前記光学軸と前記液晶分子の長軸とが平行となる方向あるいは直交する方向に傾いていることが好ましい。第２位相差補償素子の正面位相差と液晶層の正面位相差との大小関係によっては、第１位相差補償素子を傾ける際の中心軸の方位が９０°異なることになるが、第２位相差補償素子の正面位相差を液晶層の正面位相差より小さくしておけば、第１位相差補償素子を傾ける際の中心軸の方位が一義的に定まる。このため、液晶装置の組み立て時の作業効率を向上することができる等の利点がある。
【００１６】
本発明において、前記液晶パネルは反射型液晶パネルであり、前記第１位相差補償素子は、前記光学軸と前記液晶分子の長軸とが平行となる方向あるいは直交する方向に傾いている構成を採用することができる。反射型液晶パネルの場合、元々視角が広いので、第１位相差補償素子が、光学軸が液晶分子の長軸と平行となる方向あるいは直交する方向のいずれに傾いている場合でも、十分な視角を得ることができる。
【００１７】
本発明において、前記液晶パネルは透過型液晶パネルであり、前記第１位相差補償素子は、前記光学軸と前記液晶分子の長軸とが平行となる方向に傾いている構成を採用することができる。かかる構成によれば、広い視角を得ることができる。
【００１８】
本発明に係る液晶装置は、直視型の表示装置や投射型表示装置等の電子機器に用いることができ、電子機器が投射型表示装置の場合、投射型表示装置は、前記液晶装置に供給する光を出射する光源と、前記液晶装置によって変調された光を投射する投射光学系と、を有している。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明を適用した反射型の液晶装置を用いた電子機器としての投射型表示装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る液晶装置の説明図である。
【図３】本発明を適用した液晶装置に構成された構造複屈折層からなる第２位相差補償素子の説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る液晶装置等の視角特性を示すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態２に係る液晶装置の説明図である。
【図６】本発明を適用した透過型の液晶装置を用いた電子機器としての投射型表示装置の概略構成図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る液晶装置の説明図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係る液晶装置の説明図である。
【図９】ＶＡモードの液晶装置の説明図である。
【図１０】液晶分子にプレチルトを付したＶＡモードの液晶装置の説明図である。
【図１１】液晶分子にプレチルトを付したＶＡモードの液晶装置に対する視角補償の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下に参照する図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
【００２１】
［実施の形態１：反射型の液晶装置への適用例１］
（投射型表示装置の構成）
図１は、本発明を適用した反射型の液晶装置を用いた電子機器としての投射型表示装置の概略構成図である。
【００２２】
図１に示す投射型表示装置１は、３枚の反射型液晶ライトバルブ（反射型の液晶パネル）を備えたプロジェクターであり、赤色光（Ｒ光）、緑色光（Ｇ光）、青色光（Ｂ光）からなる３色の色光を出射する照明装置２と、各色光による画像を形成する３組の液晶装置３Ｒ、３Ｇ、３Ｂと、３色の色光を合成する色合成素子４（色合成光学系）と、合成された光をスクリーン等の被投射面（図示せず）に投射する投射光学系５とを備えている。照明装置２は、光源６と、インテグレーター光学系７と、色分離光学系８とを備えている。液晶装置３Ｒ、３Ｇ、３Ｂは、偏光子９と、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター１０と、反射型の液晶パネル１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ（ライトバルブ）と、第１位相差補償素子１２と、検光子１３とを備えている。
【００２３】
かかる投射型表示装置１において、光源６から出射された白色光は、インテグレーター光学系７に入射する。インテグレーター光学系７に入射した白色光は、照度が均一化されるとともに偏光状態が所定の直線偏光に揃えられて出射される。インテグレーター光学系７から出射された白色光は、色分離光学系８によりＲ、Ｇ、Ｂの各色光に分離され、色光毎に異なる組の液晶装置３Ｒ、３Ｇ、３Ｂに入射する。各液晶装置３Ｒ、３Ｇ、３Ｂに入射した色光は、表示すべき画像の画像信号に基づいて変調された変調光となる。３組の液晶装置３Ｒ、３Ｇ、３Ｂから出射された３色の変調光は、色合成素子４（色合成光学系）により合成されて多色光となり、投射光学系５に入射する。投射光学系５に入射した多色光は、スクリーン等の被投射面に投射される。このようにして、被投射面にフルカラーの画像が表示される。
【００２４】
このように構成した投射型表示装置１において、光源６は、光源ランプ１５と放物面リフレクター１６とを有している。光源ランプ１５から放射された光は、放物面リフレクター１６によって一方向に反射されて略平行な光束となり、光源光としてインテグレーター光学系７に入射する。光源ランプ１５は、例えばメタルハライドランプ、キセノンランプ、高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ等により構成される。放物面リフレクター１６に代えて、楕円リフレクター、球面リフレクター等によりリフレクターを構成してもよい。リフレクターの形状に応じて、リフレクターから出射された光を平行化する平行化レンズを用いてもよい。
【００２５】
インテグレーター光学系７は、第１レンズアレイ１７と、第２レンズアレイ１８と、偏光変換素子１９と、重畳レンズ２０とを有している。第１レンズアレイ１７は、光源６の光軸Ｌ１に略直交する面に配列された複数のマイクロレンズ２１を有している。第２レンズアレイ１８は、第１レンズアレイ１７と同様、複数のマイクロレンズ２２を有している。各マイクロレンズ２１、２２はマトリクス状に配列されており、光軸Ｌ１に直交する平面における平面形状が、液晶パネル１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの被照明領域と相似形状（略矩形）になっている。被照明領域とは、液晶パネル１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂにおいて複数の画素がマトリクス状に配列されて表示に実質的に寄与する領域のことである。
【００２６】
偏光変換素子１９は、複数の偏光変換ユニット２３を有している。各偏光変換ユニット２３は、その詳細な構造を省略するが、偏光分離膜、１／２位相板、および反射ミラーを有している。第１レンズアレイ１７の各マイクロレンズ２１は、第２レンズアレイ１８の各マイクロレンズ２２と１対１で対応している。第２レンズアレイ１８の各マイクロレンズ２２は、偏光変換素子１９の各偏光変換ユニット２３と１対１で対応している。
【００２７】
インテグレーター光学系７に入射した光源光は、第１レンズアレイ１７の複数のマイクロレンズ２１に空間的に分かれて入射し、マイクロレンズ２１に入射した光束毎に集光される。各マイクロレンズ２１により集光された光源光は、マイクロレンズ２１と対応する第２レンズアレイ１８のマイクロレンズ２２に結像する。すなわち、第２レンズアレイ１８の複数のマイクロレンズ２２の各々に二次光源像が形成される。マイクロレンズ２２に形成された二次光源像からの光は、このマイクロレンズ２２に対応する偏光変換ユニット２３に入射する。
【００２８】
偏光変換ユニット２３に入射した光は、偏光分離膜に対するＰ偏光とＳ偏光とに分離される。分離された一方の偏光（例えばＳ偏光）は、反射ミラーで反射した後に１／２位相板を通ることで偏光状態が変換され、他方の偏光（例えばＰ偏光）に揃えられる。ここでは、偏光変換ユニット２３を通った光の偏光状態が、後述する偏光子９を透過する偏光状態に揃えられるようになっている。複数の偏光変換ユニット２３から出射された光は、重畳レンズ２０によって液晶パネル１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの被照明領域上に重畳される。第１レンズアレイ１７により空間的に分割された各光束が被照明領域の略全域を照明することにより照度分布が平均化され、被照明領域上の照度が均一化される。
【００２９】
色分離光学系８は、波長選択面を有する第１ダイクロイックミラー２５、第２ダイクロイックミラー２６、第３ダイクロイックミラー２７、および第１反射ミラー２８、第２反射ミラー２９を有している。第１ダイクロイックミラー２５は、赤色光ＬＲを反射させるとともに、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢを透過させる分光特性を有している。第２ダイクロイックミラー２６は、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を反射させる分光特性を有している。第３ダイクロイックミラー２７は、緑色光ＬＧを反射させるとともに、青色光ＬＢを透過させる分光特性を有している。第１ダイクロイックミラー２５と第２ダイクロイックミラー２６とは、各々の波長選択面が互いに略直交するように、かつ各々の波長選択面がインテグレーター光学系７の光軸Ｌ２と略４５°の角度をなすように配置されている。
【００３０】
色分離光学系８に入射した光源光に含まれる赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢは、以下のようにして分離され、分離された色光毎に対応する液晶装置３Ｒ、３Ｇ、３Ｂに入射する。すなわち、赤色光ＬＲは、第２ダイクロイックミラー２６を透過するとともに第１ダイクロイックミラー２５で反射した後、第１反射ミラー２８で反射し、赤色光用の液晶装置３Ｒに入射する。緑色光ＬＧは、第１ダイクロイックミラー２５を透過するとともに第２ダイクロイックミラー２６で反射した後、第２反射ミラー２９で反射し、第３ダイクロイックミラー２７で反射して、緑色光用の液晶装置３Ｇに入射する。青色光ＬＢは、第１ダイクロイックミラー２５を透過するとともに第２ダイクロイックミラー２６で反射した後、第２反射ミラー２９で反射し、第３ダイクロイックミラー２７を透過して、青色光用の液晶装置３Ｂに入射する。各液晶装置３Ｒ、３Ｇ、３Ｂで変調された各色光は色合成素子４に入射する。
【００３１】
色合成素子４は、ダイクロイックプリズムにより構成されている。ダイクロイックプリズムは、４つの三角柱プリズムが互いに貼り合わされた構造になっている。三角柱プリズムにおいて貼り合わされる面は、ダイクロイックプリズムの内面になる。ダイクロイックプリズムの内面に、赤色光ＬＲが反射して緑色光ＬＧが透過するミラー面と、青色光ＬＢが反射して緑色光ＬＧが透過するミラー面とが互いに直交して形成されている。ダイクロイックプリズムに入射した緑色光ＬＧは、ミラー面をそのまま直進して出射される。ダイクロイックプリズムに入射した赤色光ＬＲ、青色光ＬＢは、ミラー面で選択的に反射あるいは透過して、緑色光ＬＧの出射方向と同じ方向に出射される。このようにして３つの色光（画像）が重ね合わされて合成され、合成された色光が投射光学系５によってスクリーン等に拡大投写される。投射光学系５は、第１レンズ群４４および第２レンズ群４５を有している。
【００３２】
（液晶装置３の構成）
図２は、本発明の実施の形態１に係る液晶装置３の説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）は、液晶装置３を構成する各部材の位置関係を示す説明図、および液晶分子のチルト方向に沿って液晶装置３を切断した様子を模式的に示す説明図である。従って、図２（ｂ）は、図２（ａ）の一点鎖線で示す位置で液晶装置３を切断した断面図に相当する。なお、図２（ａ）では、偏光子９、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター１０、および検光子１３等の図示を省略してあり、図２（ｂ）では、ゲート線３２１やソース線３２２等の図示を省略してある。
【００３３】
図１および図２において、液晶装置３Ｒ、３Ｇ、３Ｂはいずれもユニット化されており、同様の構成になっている。また、ユニット化された３つの液晶装置３Ｒ、３Ｇ、３Ｂは、例えば、色合成素子４の３つの光入射面に接合されている。ここで、液晶装置３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの構成は略同一であるため、以下、液晶装置３Ｇおよび液晶パネル１１Ｇの構成について説明し、他の液晶装置３Ｒ、３Ｂおよび液晶パネル１１Ｒ、１１Ｂの構成についての説明は省略する。その際、液晶装置３Ｒ、３Ｇ、３Ｂおよび液晶パネル１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂについては、対応する色を示すＲ、Ｇ、Ｂを付さずに、液晶装置３および液晶パネル１１として説明する。
【００３４】
図２に示すように、液晶装置３は、偏光子９（入射側偏光板）と、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター１０と、液晶パネル１１と、第１位相差補償素子１２と、検光子１３（出射側偏光板）とを備えている。かかる液晶装置３において、光源光から分離された光Ｌｉは偏光子９に入射する。偏光子９は所定の方向に振動する直線偏光を透過するものであり、例えば、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター１０の偏光分離面１０ｃに対するＰ偏光を透過するように透過軸が設定されている。以下、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター１０の偏光分離面１０ｃに対するＰ偏光を単にＰ偏光と称し、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター１０の偏光分離面１０ｃに対するＳ偏光を単にＳ偏光と称する。上述したように、インテグレーター光学系７を通った光源光は、偏光状態がＰ偏光に揃えられているため、光Ｌｉの略全てが偏光子９を透過してワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター１０に入射する。
【００３５】
ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター１０は、例えば、ガラス基板１０ａとその上に形成された複数の金属線等からなるワイヤーグリッド１０ｂとにより構成されている。複数のワイヤーグリッド１０ｂは、全てが一方向に延在しており、互いに略平行に離間してガラス基板１０ａ上に形成されている。複数のワイヤーグリッド１０ｂが形成されたガラス基板１０ａの主面が偏光分離面１０ｃとなり、複数のワイヤーグリッド１０ｂの延在方向が反射軸方向であり、複数のワイヤーグリッド１０ｂの配列方向が透過軸方向である。
【００３６】
偏光分離面１０ｃは、偏光分離面１０ｃに入射する光Ｌｉの中心軸に対して略４５°の角度をなしている。偏光分離面１０ｃに入射した光Ｌｉのうち、偏光方向が反射軸方向と一致するＳ偏光は偏光分離面１０ｃで反射し、偏光方向が透過軸方向と一致するＰ偏光は偏光分離面を透過する。インテグレーター光学系７の偏光変換素子１９および偏光子９の作用によって光Ｌｉは、概ねＰ偏光になっているため、光Ｌｉの略全てがワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター１０の偏光分離面１０ｃを透過して液晶パネル１１に入射する。なお、偏光子９および検光子１３も、耐熱性等を考慮してワイヤーグリッド型偏光板で構成されていることが望ましい。
【００３７】
（液晶パネル１１の構成）
図２において、液晶パネル１１は反射型の液晶パネルであり、液晶モードは、垂直配向（Vertical Alien）モードである。液晶パネル１１は、対向基板３１（第１基板）と、対向基板３１に対向配置された素子基板３２（第２基板）と、これら２枚の基板間に挟持された液晶層３３とを有している。液晶層３３は誘電率異方性が負の液晶材料で構成されている。
【００３８】
素子基板３２を構成する基板本体３２０上には、複数のゲート線３２１と複数のソース線３２２とが直交するように配置され、ゲート線３２１とソース線３２２との交差に対応する複数の位置の各々に画素スイッチング素子としてのＴＦＴ（Thin Film Transistor）３２３および画素電極３６を備えた画素が設けられている。なお、図２（ｂ）においては、ゲート線３２１、ソース線３２２、ＴＦＴ３２３等、画素電極３６よりも下層側の構成要素の図示は省略してある。画素電極３６は、例えばアルミニウム、銀、これらの合金等の光反射率の高い金属から構成され、反射電極（反射層）として機能する。一方、対向基板３１を構成する基板本体３１０上には、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide、以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電材料からなる共通電極３９が設けられている。
【００３９】
素子基板３２の画素電極３６上には配向膜３７が形成されている。同様に、対向基板３１の共通電極３９上には配向膜３８が形成されている。これらの配向膜３７、３８は、シリコン酸化物（ＳｉＯ2）を真空蒸着することにより形成されている。例えば真空蒸着時の真空度は５×１０-3Ｐａ、基板温度は１００℃とする。配向膜３７、３８に異方性を付与するため、基板面から４５度傾いた方向から蒸着を行う。このようにすると、蒸着方位と等しい方位において基板面から７０度傾いた方向にシリコン酸化物のカラム（柱状構造体）が成長する。素子基板３２上の配向膜３７と対向基板３１上の配向膜３８とは、各々の配向方向が反平行となるように配置されている。以上の配向膜３７、３８により、液晶層３３の液晶分子３３Ｂは、素子基板３２の基板面および対向基板３１の基板面に対する法線方向から斜めに傾いて所定のプレチルト角をなすように配向する。
【００４０】
本形態の液晶装置３において、対向基板３１および素子基板３２は、例えば２．０μｍのギャップに保持されて貼り合わされ、その間に誘電率異方性が負の液晶（△ｎ＝０．１２）が注入されて液晶セルが形成されている。液晶分子３３Ｂは、配向膜３７、３８間において、これら配向膜３７、３８のカラムの傾き方向（チルト方向）と同じ方向で基板面と８５°の角度（プレチルト角θｐ）を成すように配向している。このようにプレチルト角θｐが付与されることにより、液晶分子３３Ｂは光学的な異方性を有し、液晶分子３３Ｂからなる液晶層３３は遅相軸を有するものとなる。本形態において、液晶層３３の正面位相差は３．２ｎｍである。
【００４１】
液晶層３３の遅相軸は、液晶分子３３Ｂを対向基板３１および素子基板３２の法線方向から見て、対向基板３１上あるいは素子基板３２上に投影された楕円形状の液晶分子３３Ｂの長軸の長さ方向に一致する。また、液晶分子３３Ｂは、付与されたプレチルト角により、長軸の一端側に対し他端側が傾いている。本形態では、素子基板３２側から対向基板３１側に向かうに連れて素子基板３２の法線から傾いており、素子基板３２からみて傾いている方向がチルト方向（配向軸の方向）である。
【００４２】
（第１位相差補償素子１２の構成）
ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター１０と液晶パネル１１との間の光路上には第１位相差補償素子１２が配置されている。すなわち、液晶パネル１１の対向基板３１の素子基板３２とは反対側にワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター１０が配置され、対向基板３１とワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター１０との間に第１位相差補償素子１２が配置されている。かかる液晶装置３において、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター１０を透過した光Ｌｉは、第１位相差補償素子１２、液晶パネル１１の対向基板３１を順次透過し、液晶層３３に入射した後に素子基板３２上で反射して折り返される。その際、光Ｌｉは、液晶層３３を透過する間に変調されて変調光Ｌｏとなり、対向基板３１および第１位相差補償素子１２を再度透過する。また、第１位相差補償素子１２を再度透過した変調光Ｌｏのうち、Ｓ偏光は偏光分離面１０ｃで検光子１３に向けて反射される。
【００４３】
ここで、液晶装置３はノーマリブラックとなるように構成されており、検光子１３と偏光子９とは、互いの透過軸を液晶パネル１１に光学的に投影したときに直交するように配置されている。このため、第１位相差補償素子１２を再度透過した変調光Ｌｏのうち、Ｓ偏光は偏光分離面１０ｃで反射された後、検光子１３を透過することになる。
【００４４】
第１位相差補償素子１２は、図９〜図１１を参照して説明したように、光学軸が厚さ方向に沿った負の一軸性の屈折率異方性を有するＣプレートである。第１位相差補償素子１２は、スパッタ法等によって基板上に高屈折率層と低屈折率層とが交互に積層された多層膜からなり、光学軸が厚さ方向に沿う一軸性の負の屈折率異方性を有する複屈折率体である。第１位相差補償素子１２は、表面に対して垂直な光学軸を有し、液晶パネル１１から出射された斜め方向の光の位相差を補償する。高屈折率層は相対的に高屈折率の誘電体であるＴｉＯ２やＺｒＯ２等からなり、低屈折率層は低屈折率の誘電体であるＳｉＯ２やＭｇＦ２等からなる。このような構成の第１位相差補償素子１２は、これを透過する光が各層間で反射して干渉するのを防ぐため、各屈折率層の厚さは薄いことが好ましい。
【００４５】
かかる第１位相差補償素子１２は、図９〜図１１に屈折率楕円体で示すように、各方向の屈折率の関係は、ｎｘ′＝ｎｙ′＞ｎｚ′であり、光学軸に平行に入射する光に対しては等方的であることから、位相差を補償することができない。一方、第１位相差補償素子１２は、液晶パネル１１から出射された光のうち、斜め成分の光、つまりＶＡモードの液晶の斜め成分については、その位相差を光学補償する。なお、第１位相差補償素子１２は、ｎｘ＝ｎｙを完全に満たす必要はなく、僅かに位相差を有していても良く、具体的には正面位相差値が０ｎｍから３ｎｍ程度であってもよい。
【００４６】
この種の第１位相差補償素子１２としては、厚み方向の位相差Ｒthが１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下であるのが好ましく、本形態において、第１位相差補償素子１２の厚み方向の位相差Ｒthは１９０ｎｍである。
【００４７】
ここで、厚み方向の位相差Ｒthは、以下の式
Ｒth＝｛（ｎｘ′＋ｎｙ′）／２−ｎｚ′｝×ｄ
によって定義される。ここで、ｎｘ′、ｎｙ′は、面方向の主屈折率を示し、ｎｚ′は、厚さ方向の主屈折率を示している。また、ｄは第１位相差補償素子１２の厚さを示している。
【００４８】
（第２位相差補償素子：構造複屈折層の構成）
図３は、本発明を適用した液晶装置３に構成された構造複屈折層からなる第２位相差補償素子の説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）は、第２位相差補償素子（構造複屈折層）の構成を示す説明図、および第２位相差補償素子の遅相軸の方位等の説明図である。
【００４９】
図２（ｂ）に示すように、本形態の液晶装置３において、対向基板３１（第１基板）および素子基板３２（第２基板）のうちの少なくとも一方の基板には、構造複屈折層からなる第２位相差補償素子５０が一体に形成されている。本形態において、第２位相差補償素子５０は、対向基板３１の内面側（素子基板３２と対向する面側）に面内方向に光学軸を有するＡプレートとして構成されている。より具体的には、対向基板３１の基板本体３１０と共通電極３９との層間に第２位相差補償素子５０が形成されている。
【００５０】
かかる第２位相差補償素子５０は、図３（ａ）に示すように、異なる屈折率ｎ1、ｎ2を有する媒質を一定の周期で交互に配置した構造を有している。このため、周期を有する方向と、周期をもたない方向で異なる有効屈折率ｎTE、ｎTMを有しており、ＴＥ偏光（ＴＥ波（Transverse Electric Wave）：電界成分が入射面に対し横向き）とＴＭ偏光（ＴＭ波（Transverse Magnetic Wave）：磁界成分が入射面に対し横向き）との間で伝播速度に差が生じることによって位相差δが発現する。
【００５１】
なお、有効屈折率ｎTE、ｎTM、および位相差δは、下式
ｎTE＝｛ｆ・ｎ1・ｅｘｐ2＋（１−ｆ）・ｎ2・ｅｘｐ2}・ｅｘｐ(1/2)
ｎTM＝｛ｆ・ｎ1・ｅｘｐ(-2)＋（１−ｆ）・ｎ2・ｅｘｐ(-2)}・ｅｘｐ(-1/2)
δ＝（ｎTE−ｎTM）・Ｈ
上式において
Ｐ＝周期
Ｌ＝幅
ｆ＝充填度合（ｆ＝Ｌ／Ｐ）
Ｈ＝高さ
で求められる。
【００５２】
ここで、第２位相差補償素子５０の遅相軸は、図３（ａ）に示す構造複屈折層において周期をもたない方向であり、図３（ｂ）に示すように、第２位相差補償素子５０の遅相軸は、液晶層３３の遅相軸に対して直交する方向である。図３（ｂ）に示す構成例では、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター１０（ＷＧ−ＰＢＳ）においてワイヤーグリッド１０ｂの延在方向を液晶パネル１１に対して光学的に投影したときの方向を基準としたとき、検光子１３の透過軸の方位φ1は０°であり、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター１０の透過軸の方位φ2、および偏光子９の透過軸の方位φ3は、反時計回りで９０°であり、液晶層３３の遅相軸の方位φ0は反時計回りで４５°であり、第２位相差補償素子５０の遅相軸の方位φ50は反時計回りで１３５°である。
【００５３】
図３（ａ）に示す構造複屈折層（第２位相差補償素子５０）は、例えば、対向基板３１の製造工程において、屈折率ｎ2を有する第１媒質層５１を形成した後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して、第１媒質層５１に対して、対向基板３１の基板面に垂直な複数の溝５３を周期的に形成し、しかる後に、溝５３を埋めるように、屈折率ｎ1を有する第２媒質層５２を形成することにより実現することができる。より具体的には、ＴｉＯ２やＺｒＯ２等の高屈折率材料からなる第１媒質層５１を形成した後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して、第１媒質層５１に複数の溝５３を周期的に形成し、しかる後に、溝５３を埋めるように、ＳｉＯ２やＭｇＦ２等の低屈折率材料からなる第２媒質層５２を形成することにより実現することができる。その際、微細なフォトリソグラフィ技術として、例えば、二光束干渉露光を用い、微細なエッチング技術として、例えば、異方性ドライエッチングを用いる。
【００５４】
（液晶装置３の視角特性）
図４は、本発明の実施の形態１に係る液晶装置等の視角特性を示すグラフであり、図４（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る液晶装置の視角特性を示すグラフ、および本発明の実施の形態１に対する比較例に係る液晶装置の視角特性を示すグラフである。なお、図４に示す視角特性において、各領域に付した数値は、コントラストを対数で示した値である。
【００５５】
本形態の液晶装置３において、液晶パネル１１では、対向基板３１および素子基板３２は、例えば２．０μｍのギャップに保持されて貼り合わされ、その間に誘電率異方性が負の液晶（△ｎ＝０．１２）が注入されているため、液晶層３３の正面位相差は３．２ｎｍである。これに対して、第２位相差補償素子５０（構造複屈折層）の正面位相差は、液晶層３３の正面位相差と同様、３．２ｎｍであり、液晶層３３の正面位相差と第２位相差補償素子５０の正面位相差とが等しい。従って、本形態では、液晶パネル１１の正面位相差を第２位相差補償素子５０の正面位相差で相殺できるので、第１位相差補償素子１２は、液晶パネル１１に対して平行に配置されている。
【００５６】
かかる構成の液晶装置３における視角特性は、図４（ａ）に示す通りであり、最大コントラストが図の中央（液晶パネル１１に対する法線方向）に位置している。また、液晶装置３を投射型表示装置１に用いた際のコントラストは１５０００であった。これに対して、図４（ｂ）には、液晶パネル１１に第２位相差補償素子５０を設けずに、液晶パネル１１に対して平行に第１位相差補償素子１２を配置した場合の視角特性を示してあり、かかる比較例に係る液晶装置３を投射型表示装置１に用いた際のコントラストは３２００であった。このように、本形態によれば、液晶装置３の視角特性およびコントラストが大幅に改善されていることがわかる。
【００５７】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の液晶装置３および投射型表示装置１において、液晶パネル１１外には液晶パネル１１に対向するように第１位相差補償素子１２が配置されているとともに、対向基板３１および素子基板３２のうち、対向基板３１には、構造複屈折層からなる第２位相差補償素子５０が一体に設けられ、かかる第２位相差補償素子５０は、液晶層３３の遅相軸と直交する遅相軸を備えている。このため、液晶層３３の正面位相差を第２位相差補償素子５０で補償することができる。また、本形態において、第２位相差補償素子５０の正面位相差と液晶層３３の正面位相差とが等しいので、第１位相差補償素子１２については液晶パネル１１に平行に配置すればよい。それ故、液晶パネル外に１つの位相差補償素子（第１位相差補償素子）を設けて適正な視角補償を行った場合でも、第１位相差補償素子１２が大きなスペースを占めることがない。また、第１位相差補償素子１２を液晶パネル１１に平行に配置するのであれば、手間のかかる傾き調整を必要としないので、液晶装置３および投射型表示装置１を組み立てる際の効率を向上することができる。
【００５８】
［実施の形態２：反射型の液晶装置への適用例２］
図５は、本発明の実施の形態２に係る液晶装置３の説明図であり、図５（ａ）、（ｂ）は、液晶分子３３Ｂのチルト方向に沿って液晶装置３を切断した様子を模式的に示す説明図、および液晶装置３の視角特性を示すグラフである。なお、本形態の基本的な構成は、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それらの説明を省略する。
【００５９】
実施の形態１では、液晶層３３の正面位相差および第２位相差補償素子５０の正面位相差はいずれも、３．２ｎｍであり、液晶層３３の正面位相差と第２位相差補償素子５０の正面位相差とが等しかったが、本形態では、液晶層３３の正面位相差と第２位相差補償素子５０の正面位相差とが相違している。このため、本形態では、図５（ａ）に実線で示すように、第１位相差補償素子１２は、液晶パネル１１に対して斜めに傾いて配置されている。
【００６０】
より具体的には、本形態の液晶装置３では、液晶層３３の正面位相差が３．２ｎｍであるのに対して、第２位相差補償素子５０の正面位相差は、液晶層３３の正面位相差より小さく、２．４ｎｍである。このため、第１位相差補償素子１２は、光学軸が液晶分子３３Ｂと平行となる方向に向かって傾いている。本形態において、第１位相差補償素子１２は、点線で示す平行な姿勢からみて、液晶分子３３Ｂのチルト方向に対して直交する軸線回りに１．５°斜めに傾いている。
【００６１】
このような構成の液晶装置３の視角特性は、図５（ｂ）に示す通りであり、最大コントラストが図の中央（液晶パネル１１に対する法線方向）に位置している。また、本形態の液晶装置３を投射型表示装置１に用いた際のコントラストは１５０００であった。
【００６２】
なお、本形態において、第１位相差補償素子１２は、点線で示す平行な姿勢からみて、液晶分子３３Ｂのチルト方向に対して直交する軸線回りに、光学軸が液晶分子３３Ｂと平行となる方向に向けて１．５°斜めに傾いていたが、図５（ａ）に一点鎖線で示すように、光学軸が液晶分子３３Ｂと直交する方向に向けて１．５°斜めに傾いている構成を採用してもよい。かかる構成を採用した場合でも、反射型の液晶装置３であれば元々視角が広いので、視角の低下等が問題とならない。
【００６３】
このように本形態の液晶装置３および投射型表示装置１においても、実施の形態１と同様、液晶パネル１１外には液晶パネル１１に対向するように第１位相差補償素子１２が配置されているとともに、対向基板３１および素子基板３２のうち、対向基板３１には、構造複屈折層からなる第２位相差補償素子５０が一体に設けられ、かかる第２位相差補償素子５０は、液晶層３３の遅相軸と直交する遅相軸を備えている。このため、液晶層３３の正面位相差を第２位相差補償素子５０で補償することができる。
【００６４】
また、本形態において、第２位相差補償素子５０の正面位相差と液晶層３３の正面位相差とが相違するため、第１位相差補償素子１２については液晶パネル１１を斜めに傾けているが、このような場合でも、第１位相差補償素子１２の液晶パネル１１に対する傾きは小さくてよい。すなわち、第２位相差補償素子５０を設けない場合、Ｃプレートを液晶パネル１１に対して５°傾ける必要があるが、本形態によれば、第１位相差補償素子１２を液晶パネル１１に対して１．５°傾ければよい。それ故、第１位相差補償素子１２が占めるスペースが狭くてよい。
【００６５】
また、第２位相差補償素子５０の正面位相差と液晶層３３の正面位相差とを同一にしようとすると、第２位相差補償素子５０の正面位相差が液晶層３３の正面位相差より大きい場合と小さい場合とが発生するおそれがあり、この場合、第１位相差補償素子１２を傾ける方向が９０°異なることになる。しかるに本形態では、第２位相差補償素子５０の正面位相差の狙い値を液晶層３３の正面位相差より小さく設定してあるので、第１位相差補償素子１２を傾ける方向が一義的に定まる。それ故、液晶装置３の組み立て時の作業効率を向上することができる等の利点がある。
【００６６】
［実施の形態３：透過型の液晶装置への適用例１］
図６は、本発明を適用した透過型の液晶装置３を用いた電子機器としての投射型表示装置の概略構成図である。なお、図６に示す投射型表示装置１００に用いた部材のうち、図１に示す投射型表示装置１に用いた部材と同一の機能を有する部材には同一の符号を付して説明する。
【００６７】
図６に示す投射型表示装置１００も、実施の形態１と同様、観察者側に設けられたスクリーン等に光を照射し、このスクリーンで反射した光を観察する、いわゆる投影型の投射型表示装置である。投射型表示装置１００は、光源６を備えた光源部１３０と、ダイクロイックミラー１１３、１１４と、透過型の液晶装置３（液晶装置３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ）と、投射光学系５と、色合成素子４（色合成光学系）と、リレー系１２０とを備えている。
【００６８】
光源６は、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、および青色光Ｂ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１１３は、光源６からの赤色光Ｒを透過させるとともに、緑色光Ｇ、および青色光Ｂ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１１４は、ダイクロイックミラー１１３で反射された緑色光Ｇおよび青色光Ｂのうち青色光Ｂを透過させるとともに緑色光Ｇ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１１３、１１４は、光源６から出射した光を赤色光Ｒと緑色光Ｇと青色光Ｂとに分離する色分離光学系を構成する。
【００６９】
ここで、ダイクロイックミラー１１３と光源６との間には、インテグレーター１２１および偏光変換素子１２２が光源６から順に配置されている。インテグレーター１２１は、光源６から照射された光の照度分布を均一化する構成となっている。また、偏光変換素子１２２は、光源６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する構成となっている。
【００７０】
液晶装置３Ｒは、ダイクロイックミラー１１３を透過して反射ミラー１２３で反射した赤色光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置である。液晶装置３Ｒは、λ／２位相差板１５１、偏光子９、第１位相差補償素子１２、赤色用の液晶パネル１１Ｒ、および検光子１３を備えている。ここで、液晶装置３Ｒに入射する赤色光Ｒは、ダイクロイックミラー１１３を透過しても光の偏光は変化しないことから、Ｓ偏光のままであり、λ／２位相差板１５１は、液晶装置３Ｒに入射したＳ偏光をＰ偏光に変換する光学素子である。また、偏光子９は、Ｓ偏光を遮断してＰ偏光を透過させる偏光板である。そして、赤色用液晶パネル１１Ｒは、Ｐ偏光を画像信号に応じた変調によってＳ偏光（中間調であれば円偏光又は楕円偏光）に変換する構成となっている。さらに、検光子１３は、Ｐ偏光を遮断してＳ偏光を透過させる偏光板である。従って、液晶装置３Ｒは、画像信号に応じて赤色光Ｒを変調し、変調した赤色光Ｒを色合成素子４に向けて出射する構成となっている。
【００７１】
液晶装置３Ｇは、ダイクロイックミラー１１３で反射した後にダイクロイックミラー１１４で反射した緑色光Ｇを画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置である。かかる液晶装置３Ｇは、偏光子９、第１位相差補償素子１２、緑色用の液晶パネル１１Ｇ、および検光子１３を備えている。ここで、液晶装置３Ｇに入射する緑色光Ｇは、ダイクロイックミラー１１４で反射しても光の偏光は変化しないことから、Ｓ偏光のままである。また、偏光子９は、Ｐ偏光を遮断してＳ偏光を透過させる偏光板である。そして、緑色用液晶パネル１１Ｇは、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）に変換する構成となっている。さらに、検光子１３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、液晶装置３Ｇは、画像信号に応じて緑色光Ｇを変調し、変調した緑色光Ｇを色合成素子４に向けて出射する構成となっている。
【００７２】
液晶装置３Ｂは、ダイクロイックミラー１１３で反射し、ダイクロイックミラー１１４を透過した後でリレー系１２０を経た青色光Ｂを画像信号に応じて変調する透過型の液晶装置である。かかる液晶装置３Ｂは、λ／２位相差板１５１、偏光子９、第１位相差補償素子１２、青色用の液晶パネル１１Ｂおよび検光子１３を備えている。ここで、液晶装置３Ｂに入射する青色光Ｂは、ダイクロイックミラー１１３で反射してダイクロイックミラー１１４を透過した後にリレー系１２０の後述する２つの反射ミラー１２５ａ、１２５ｂで反射することから、Ｓ偏光のままであり、λ／２位相差板１５１は、液晶装置３Ｂに入射したＳ偏光をＰ偏光に変換する光学素子である。また、偏光子９は、Ｓ偏光を遮断してＰ偏光を透過させる偏光板である。そして、青色用液晶パネル１１Ｂは、Ｐ偏光を画像信号に応じた変調によってＳ偏光（中間調であれば円偏光又は楕円偏光）に変換する構成となっている。さらに、検光子１３は、Ｐ偏光を遮断してＳ偏光を透過させる偏光板である。従って、液晶装置３Ｂは、画像信号に応じて青色光Ｂを変調し、変調した青色光Ｂを色合成素子４に向けて出射する構成となっている。そして、色合成素子４では、３つの色光（画像）が重ね合わされて合成され、合成された色光が投射光学系５によってスクリーン等に拡大投写される。
【００７３】
なお、リレー系１２０は、リレーレンズ１２４ａ、１２４ｂと反射ミラー１２５ａ、１２５ｂとを備えている。リレーレンズ１２４ａ、１２４ｂは、青色光Ｂ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。ここで、リレーレンズ１２４ａは、ダイクロイックミラー１１４と反射ミラー１２５ａとの間に配置されている。また、リレーレンズ１２４ｂは、反射ミラー１２５ａ、１２５ｂの間に配置されている。反射ミラー１２５ａは、ダイクロイックミラー１１４を透過してリレーレンズ１２４ａから出射した青色光Ｂをリレーレンズ１２４ｂに向けて反射するように配置されている。また、反射ミラー１２５ｂは、リレーレンズ１２４ｂから出射した青色光Ｂを液晶装置３Ｂに向けて反射するように配置されている。
【００７４】
（液晶装置３の構成）
図７は、本発明の実施の形態３に係る液晶装置３の説明図であり、図７（ａ）、（ｂ）は、液晶分子３３Ｂのチルト方向に沿って液晶装置３を切断した様子を模式的に示す説明図、およびその視角特性を示すグラフである。なお、本形態の基本的な構成は、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それらの説明を省略する。また、図７（ａ）では、ゲート線３２１やソース線３２２等の図示を省略してある。
【００７５】
図６および図７（ａ）において、液晶装置３Ｒ、３Ｇ、３Ｂはいずれもユニット化されており、同様の構成になっている。また、ユニット化された３つの液晶装置３Ｒ、３Ｇ、３Ｂは、例えば、色合成素子４の３つの光入射面に接合されている。ここで、液晶装置３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの構成は略同一であるため、以下、液晶装置３Ｇおよび液晶パネル１１Ｇの構成について説明する。その際、液晶装置３Ｒ、３Ｇ、３Ｂおよび液晶パネル１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂについては、対応する色を示すＲ、Ｇ、Ｂを付さずに、液晶装置３および液晶パネル１１として説明する。
【００７６】
図７（ａ）において、液晶装置３は、偏光子９（入射側偏光板）と、第１位相差補償素子１２と、液晶パネル１１と、検光子１３（出射側偏光板）とがこの順に配置された構造を有している。かかる液晶装置３において、偏光子９を透過したＳ偏光は、第１位相差補償素子１２を介して液晶パネル１１に入射する。本形態の液晶パネル１１において、対向基板３１（第１基板）の基板本体３１０、共通電極３９、素子基板３２（第２基板）の基板本体３２０、画素電極３６等はいずれも、透光性を有しており、液晶パネル１１は、透過型の液晶パネルである。また、液晶装置３はノーマリブラックとなるように構成されており、検光子１３と偏光子９とは、互いの透過軸を液晶パネル１１に光学的に投影したときに直交するように配置されている。このため、液晶パネル１１を透過した変調光Ｌｏのうち、Ｐ偏光は検光子１３を透過する。
【００７７】
本形態でも、実施の形態１と同様、液晶モードは、垂直配向（Vertical Alien）モードであり、液晶層３３は誘電率異方性が負の液晶材料で構成されている。また、配向膜３７、３８は、実施の形態１と同様、シリコン酸化物等の斜方蒸着膜であり、液晶層３３の液晶分子３３Ｂは、素子基板３２の基板面および対向基板３１の基板面に対する法線方向から斜めに傾いて、８５°のプレチルト角θｐをなすように配向している。このようにプレチルト角θｐが付与されることにより、液晶分子３３Ｂは光学的な異方性を有し、液晶分子３３Ｂからなる液晶層３３は遅相軸を有するものとなる。
【００７８】
本形態の液晶装置３において、対向基板３１および素子基板３２は、例えば２．５μｍのギャップに保持されて貼り合わされ、その間に誘電率異方性が負の液晶（△ｎ＝０．１４）が注入されて液晶セルが形成されている。本形態において、液晶層３３の正面位相差は２．４ｎｍである。
【００７９】
第１位相差補償素子１２は、実施の形態１と同様、光学軸が厚さ方向に沿った負の一軸性の屈折率異方性を有するＣプレートであり、第１位相差補償素子１２の厚み方向の位相差Ｒthは１９０ｎｍである。
【００８０】
このように構成した液晶装置３において、対向基板３１（第１基板）および素子基板３２（第２基板）のうちの少なくとも一方の基板には、図３（ａ）を参照して説明した構造複屈折層からなる第２位相差補償素子５０が一体に形成されている。本形態において、第２位相差補償素子５０は、対向基板３１の基板本体３１０と共通電極３９との層間に面内方向に光学軸を有するＡプレートとして構成されている。かかる第２位相差補償素子５０は、異なる屈折率ｎ1、ｎ2を有する媒質を一定の周期で交互に配置した構造を有しており、周期をもたない方向が遅相軸である。また、本形態において、図３（ｂ）を参照して説明したように、第２位相差補償素子５０の遅相軸は、液晶層３３の遅相軸に対して直交する方向であり、検光子１３の透過軸の方位φ1は０°であり、ワイヤーグリッド偏光ビームスプリッター１０の透過軸の方位φ2、および偏光子９の透過軸の方位φ3は、反時計回りで９０°であり、液晶層３３の遅相軸の方位φ0は反時計回りで４５°であり、第２位相差補償素子５０の遅相軸の方位φ50は反時計回りで１３５°である。
【００８１】
ここで、第２位相差補償素子５０（構造複屈折層）の正面位相差は、液晶層３３の正面位相差と同様、２．４ｎｍであり、液晶層３３の正面位相差と第２位相差補償素子５０の正面位相差とが等しい。従って、本形態では、液晶パネル１１の正面位相差を第２位相差補償素子５０の正面位相差で相殺できるので、第１位相差補償素子１２は、液晶パネル１１に対して平行に配置されている。
【００８２】
かかる構成の液晶装置３における視角特性は、図７（ｂ）に示す通りであり、最大コントラストが図の中央（液晶パネル１１に対する法線方向）に位置している。また、液晶装置３を投射型表示装置１００に用いた際のコントラストは５０００であった。これに対して、液晶パネル１１に第２位相差補償素子５０を設けずに、液晶パネル１１に対して平行に第１位相差補償素子１２を配置した場合の視角特性は、図１０（ｄ）を参照して説明した通りであり、かかる比較例に係る液晶装置３を投射型表示装置１００に用いた際のコントラストは２８００であった。このように、本形態によれば、液晶装置３の視角特性およびコントラストが大幅に改善されていることがわかる。
【００８３】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の液晶装置３および投射型表示装置１００においては、実施の形態１と同様、液晶パネル１１外には液晶パネル１１に対向するように第１位相差補償素子１２が配置されているとともに、対向基板３１および素子基板３２のうち、対向基板３１には、構造複屈折層からなる第２位相差補償素子５０が一体に設けられ、かかる第２位相差補償素子５０は、液晶層３３の遅相軸と直交する遅相軸を備えている。このため、液晶層３３の正面位相差を第２位相差補償素子５０で補償することができる。また、本形態において、第２位相差補償素子５０の正面位相差と液晶層３３の正面位相差とが等しいので、第１位相差補償素子１２については液晶パネル１１に平行に配置すればよい。それ故、液晶パネル外に１つの位相差補償素子（第１位相差補償素子）を設けて適正な視角補償を行った場合でも、第１位相差補償素子１２が大きなスペースを占めることがない。また、第１位相差補償素子１２を液晶パネル１１に平行に配置するのであれば、手間のかかる傾き調整を必要としないので、液晶装置３および投射型表示装置１００を組み立てる際の効率を向上することができる。
【００８４】
［実施の形態４：透過型の液晶装置への適用例２］
図８は、本発明の実施の形態４に係る液晶装置３の説明図であり、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、液晶分子３３Ｂのチルト方向に沿って液晶装置３を切断した様子を模式的に示す説明図、その視角特性を示すグラフ、および別の形態における視角特性を示すグラフである。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１、３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それらの説明を省略する。また、図８（ａ）では、ゲート線３２１やソース線３２２等の図示を省略してある。
【００８５】
実施の形態３では、液晶層３３の正面位相差および第２位相差補償素子５０の正面位相差はいずれも、２．４ｎｍであり、液晶層３３の正面位相差と第２位相差補償素子５０の正面位相差とが等しかったが、本形態では、液晶層３３の正面位相差と第２位相差補償素子５０の正面位相差とが相違しているため、図８（ａ）に実線で示すように、第１位相差補償素子１２は、液晶パネル１１に対して斜めに傾いて配置されている。
【００８６】
より具体的には、本形態の液晶装置３では、液晶層３３の正面位相差が２．４ｎｍであるのに対して、第２位相差補償素子５０の正面位相差は、液晶層３３の正面位相差より小さく、１．８ｎｍである。このため、第１位相差補償素子１２は、光学軸が液晶分子３３Ｂと平行となる方向に向かって傾いている。本形態において、第１位相差補償素子１２は、点線で示す平行な姿勢からみて、液晶分子３３Ｂのチルト方向に対して直交する軸線回りに２．５°斜めに傾いている。
【００８７】
このような構成の液晶装置３の視角特性は、図８（ｂ）に示す通りであり、最大コントラストが図の中央（液晶パネル１１に対する法線方向）に位置している。また、本形態の液晶装置３を投射型表示装置１００に用いた際のコントラストは５０００であった。
【００８８】
なお、図８（ａ）に一点鎖線で示すように、光学軸が液晶分子３３Ｂと直交する方向に向けて２．５°斜めに傾いている構成を採用してもよい。かかる構成を採用した場合、液晶装置３の視角特性は、図８（ｃ）に示す通りであり、最大コントラストが図の中央（液晶パネル１１に対する法線方向）に位置している。但し、光学軸が液晶分子３３Ｂと直交する方向に向けて２．５°斜めに傾いていると、液晶装置３を投射型表示装置１００に用いた際のコントラストは３５００まで低下する。それ故、透過型の液晶装置３の場合、第１位相差補償素子１２を、光学軸が液晶分子３３Ｂと平行となる方向に傾かせることが好ましい。
【００８９】
このように本形態の液晶装置３および投射型表示装置１００においては、実施の形態１、２、３と同様、液晶パネル１１外には液晶パネル１１に対向するように第１位相差補償素子１２が配置されているとともに、対向基板３１および素子基板３２のうち、対向基板３１には、構造複屈折層からなる第２位相差補償素子５０が一体に設けられ、かかる第２位相差補償素子５０は、液晶層３３の遅相軸と直交する遅相軸を備えている。このため、液晶層３３の正面位相差を第２位相差補償素子５０で補償することができる。
【００９０】
また、本形態においては、実施の形態２と同様、第２位相差補償素子５０の正面位相差と液晶層３３の正面位相差とが相違するため、第１位相差補償素子１２については液晶パネル１１を斜めに傾けているが、このような場合でも、第１位相差補償素子１２の液晶パネル１１に対する傾きは小さくてよい。すなわち、第２位相差補償素子５０を設けない場合、Ｃプレートを液晶パネル１１に対して５°傾ける必要があるが、本形態によれば、第１位相差補償素子１２を液晶パネル１１に対して２．５°傾ければよい。それ故、第１位相差補償素子１２が占めるスペースが狭くてよい。
【００９１】
また、第２位相差補償素子５０の正面位相差と液晶層３３の正面位相差とを同一にしようとすると、第２位相差補償素子５０の正面位相差が液晶層３３の正面位相差より大きい場合と小さい場合とが発生するおそれがあり、この場合、第１位相差補償素子１２を傾ける方向が９０°異なることになるが、第２位相差補償素子５０の正面位相差の狙い値を予め、液晶層３３の正面位相差より小さく設定しておけば、第１位相差補償素子１２を傾ける方向が一義的に定まる。それ故、液晶装置３の組み立て時の作業効率を向上することができる等の利点がある。
【００９２】
［他の実施の形態］
上記実施の形態１〜４のいずれにおいても、対向基板３１（第１基板）および素子基板３２（第２基板）のうちの少なくとも一方の基板に、構造複屈折層からなる第２位相差補償素子５０を一体に形成するにあたって、対向基板３１の内面側（素子基板３２と対向する面側）に第２位相差補償素子５０を形成したが、対向基板３１の外面側（素子基板３２と対向する面とは反対の面側）に第２位相差補償素子５０を形成してもよい。
【００９３】
また、透過型の液晶装置３の場合、素子基板３２の内面側（対向基板３１と対向する面側）、あるいは素子基板３２の外面側（対向基板３１と対向する面とは反対の面側）に第２位相差補償素子５０を形成してもよい。
【００９４】
（他の電子機器）
上記実施の形態では、本発明に係る液晶装置３を使用した電子機器として、投射型表示装置１、１００を例示したが、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）、ビューファインダー（ＥＶＦ）等の電子機器や、携帯情報端末等の電子機器において表示部を構成する直視型のディスプレイに本発明を適用してもよい。この場合、液晶パネル１１に対してカラーフィルター層を設けることもある。
【符号の説明】
【００９５】
１、１００・・投射型表示装置、３、３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ・・液晶装置、４・・色合成素子（色合成光学系）、５・・投射光学系、６・・光源、１１、１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ・・液晶パネル、１２・・第１位相差補償素子、３１・・対向基板（第１基板）、３２・・素子基板（第２基板）、３３・・液晶層、３３Ｂ・・液晶分子、５０・・第２位相差補償素子
【図１】
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【図６】
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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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【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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